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Technischer Bereich
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Die
Erfindung betrifft die Technik von Bremssystemen und genauer Bremssysteme
für Flugzeuge.
Genauer betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, welche in solchen
Bremssystemen zur Minimierung des Wärmeaufbaus innerhalb der Bremsvorrichtung und
der Wärmeübertragung
auf weitere Teile und zur Maximierung der Belüftung und der Kühlung des Wärmeschachtes
eingesetzt wird. Die Erfindung liefert einen einzigartigen Hitzeschildaufbau,
eine Rotor- und Statorkonfiguration und einen konisch erweiterten
Hitzeschild, welche alle entweder für eine verbesserte Wärmeisolierung
der Bremssystemkomponenten oder eine verbesserte Wärmeableitung
aus dem Wärmeschacht
sorgen.
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Stand der Technik
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Flugzeugbremsen,
ob aus Stahl, Karbon oder gemischter Bauweise, arbeiten unter der
Voraussetzung, daß mechanische
Energie in Wärmeenergie
umgewandelt wird, um das Flugzeug bei der Landung anzuhalten. Solche
Bremsvorgänge
führen allgemein
zur Erzeugung von erheblicher Wärme
innerhalb des Bremsscheibenschachtes und zur Übertragung eines erheblichen
Teils dieser Wärme
auf andere Bauteile des Rades und der Bremsvorrichtung. Fachleute
wissen, daß solche
Schächte
eine Vielzahl von wechselweise verschachtelten Stator- und Rotorscheiben
beinhalten, wobei die ersteren wirksam an der Achse des Rades befestigt
und die letzteren wirksam mit dem Rad selbst verbunden sind. Bremsantriebsvorrichtungen,
wie Kolben und Rücklaufmechanismen,
erreichen das kraftvolle Ineinandergreifen von Rotor- und Statorscheiben.
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Aufgrund
der in den Flugzeugbremsvorrichtungen induzierten hohen Temperaturen
werden oft Hitzeschilde verwendet, um den Wärmeschacht von den Rädern, dem
Stellglied und anderen Flugzeugbauteilen thermisch zu isolieren.
Solche Hitzeschilde besitzen oft eingeschlossene Keramikfasern oder
andere Arten Isoliermaterialien, welche zwischen die innere und äußere Hitzeschildgehäuseschicht
zwischengesetzt sind. Wenn jedoch die Bremsen gewartet und/oder
gereinigt werden, kommt es vor, daß Reinigungsflüssigkeiten
in die Isoliermaterialien laufen und erheblichen Rauch erzeugen,
wenn sie erhöhten
Temperaturen ausgesetzt werden, welche während der Bremsvorgänge auftreten.
Solcher Rauch ist natürlich
nicht wünschenswert,
selbst wenn er nicht gefährlich
ist. Ferner können
diese von der Isolierung aufgenommenen Flüssigkeiten die Eigenschaften
der Isolierung verschlechtern.
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Bei
Flugzeugbremsen gemäß dem Stand
der Technik ist auch festzustellen, daß Luftdurchgänge innerhalb
und um den Wärmeschacht
ziemlich eingeschränkt
sind. Da es äußerst wünschenswert
ist, eine Abkühlung
des Wärmeschachtes
in einer so kurzen Zeit wie möglich
durchzuführen,
ist es sehr wünschenswert,
daß Luftdurchgänge in und
um den Wärmeschacht
maximiert werden, so daß die
Bremsenabkühlung
beschleunigt und die Flugzeugwendezeit minimiert werden kann. Ein
spezielles Problem bezüglich
der Wärmeableitung
aus dem Wärmeschacht
ist das Fehlen von adäquatem
ringförmigen Raum
zwischen dem Bremsschacht und dem Rad. Diese Räume sind durch den Raumbedarf
angrenzender Rotoransatzflächen,
Rotor- und Statoraußendurchmesserflächen, Radbefestigungskeile
und den Radhitzeschild begrenzt. Die notwendigerweise kompakte Bauweise
der Bremsvorrichtung selbst liefert wenig Raum für das Einfließen von
kühler
Umgebungsluft in diese ringförmigen
Räume.
Dementsprechend wird die Ableitung von Wanne, welche innerhalb der
Bremsvorrichtung während
eines Lande-/Bremsvorgangs
aufgebaut wird, dadurch verzögert,
daß es
der Umgebungsluft unmöglich
ist, für
die erforderliche Konvektion in diese Bereiche zu gelangen.
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Es
ist auch gut bekannt, daß Hitzeschilde, welche
zwischen den Bremsscheibenschacht und das Flugzeugrad und den -reifen
zwischengesetzt sind, typischerweise eine gleichmäßige zylindrische Form
aufweisen, und da sie dazu dienen, eine Isoliertrennung zwischen
dem Bremsscheibenschacht und der Rad-/Reifenanordnung bereitzustellen, ist
der Hitzeschild nicht förderlich
für eine
erhöhte
natürliche Konvektion.
Mit anderen Worten, dient der Hitzeschild nicht dazu, den Durchgang
von Luft zwischen dem zylindrischen Bereich des Hitzeschildes und
des Bremsschachtes zu erleichtern, sondern ist einfach für Wärmeisolierzwecke
ausgebildet.
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In
der Technik besteht ein Bedarf an einer Flugzeugrad- und Bremsanordnung,
bei welcher der Hitzeschild oder die Hitzeschilde so gestaltet sind, daß sie das
Eindringen von Reingungsflüssigkeiten und
dergleichen darin verhindern. Es verbleibt ein ähnlicher Bedarf in der Technik
an einer Wärmeschachtgestaltung,
welche eine verbesserte Bremskühlung
durch entsprechend geformte Kühldurchgänge in den
Ansatzbereichen von Rotorscheiben ermöglicht. In der Technik besteht
ebenfalls ein Bedarf an Hitzeschilden, welche insbesondere dafür ausgebildet
sind, die Kühlrate
einer Flugzeugbremse durch erhöhte
natürliche
Konvektion zu steigern.
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Aus
der Druckschrift
US
5 107 968 A ist eine Flugzeugrad- und Bremsanordnung mit
einem auf einer Achse angebrachten Rad, einer zwischen dem Rad und
der Bremsvorrichtung zwischen gesetzten Bremsvorrichtung und einem
zwischen dem Rad und der Bremsvorrichtung zwischen gesetzten Hitzeschild
bekannt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Im
Hinblick auf die vorausgehenden Ausführungen besteht ein erster
Aspekt der Erfindung darin, eine Flugzeugrad- und Bremsanordnung
zu liefern, welche ein Hitzeschild oder Hitzeschilde aufweist, welche
aus einer oder mehr dicht verschlossenen Taschen bestehen.
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Ein
anderer Aspekt der Erfindung ist die Lieferung einer Flugzeugrad-
und Bremsanordnung, bei welcher der Hitzeschild oder die Hitzeschilde
aus einer oder mehr dicht verschlossenen Taschen gebildet sind,
welche darin Keramik- oder anderes Isoliermaterial enthalten.
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Ein
noch weiterer Aspekt der Erfindung ist die Lieferung einer Flugzeugrad-
und Bremsanordnung, bei welcher die Hitzeschildtaschen entweder vakuumverschlossen
oder mit Stiftlochatmungsöffnungen
versehen sind, welche die thermische Volumenausdehnung minimieren,
während
sie das Laufen von Reinigungsflüssigkeiten
und dergleichen in die Isoliermaterialien verhindern.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist die Lieferung einer Flugzeugrad-
und Bremsanordnung, bei welcher die Rotoren und Statoren des Bremsscheibenschachtes
so gestaltet sind, daß sie Öffnungen
in ihren Ansätzen
aufweisen, um den Durchgang von Kühlluft zu ermöglichen.
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Ein
noch weiterer Aspekt der Erfindung ist die Lieferung einer Flugzeugrad-
und Bremsanordnung, bei welcher die Rotor- und Statorscheiben des Bremsscheibenschachtes
mit Wärmedurchgängen in ihren
Ansätzen
ausgebildet sind, um für
einen erhöhten
Luftstrom um den Umfang der Scheiben zu sorgen, und bei welchen
die Scheiben einen erhöhten Ansatzwiderstand
im Vergleich zu früheren Scheiben aufweisen,
welche bogenförmige
Ausschnitte und dergleichen zwischen den Antriebskeilnuten verwenden.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist die Lieferung einer Flugzeugrad-
und Bremsanordnung, bei welcher der zwischen den Wärmeschacht
und die Rad-/Reifenanordnung
des Flugzeuges zwischengesetzte Hitzeschild sowohl einen zylindrischen
Bereich als auch einen konisch erweiterten Endbereich aufweist,
welcher die natürliche
Konvektion von Umgebungsluft durch den Bremsscheibenschacht ermöglicht.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist die Lieferung einer Flugzeugrad-
und Bremsanordnung, welche einen erhöhten thermischen Wirkungsgrad aufweist,
was eine schnellere Wendezeit des Flugzeugs als zuvor vorhanden,
einen sichereren Betrieb und wirksameres Bremsen als bei entsprechenden Systemen
gemäß dem Stand
der Technik ermöglicht.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch eine Flugzeugrad- und Bremsanordnung
gelöst,
die die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
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Weitere
Aspekte der Erfindung werden von einer Flugzeugrad- und Bremsanordnung
wie zuvor beschrieben erreicht, wobei die Bremsvorrichtung einen
Wärmeschacht
mit verschachtelt angeordneten abwechselnden Stator- und Rotorscheiben
aufweist, und wobei die Scheiben auf dem Umfang mit Abstand angeordnete
Ansätze
aufweisen, welche durch Keilnuten getrennt sind, wobei die Ansätze Luftdurchgänge darin
aufweisen.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung wird durch eine Flugzeugrad- und Bremsanordnung
wie zuvor beschrieben erreicht, wobei der Hitzeschild einen zwischen
das Rad und einen Bremsschacht der Bremsvorrichtung zwischengesetzten zylindrischen Bereich
und einen konisch erweiterten Bereich aufweist, welcher sich von
dem zylindrischen Bereich nach innen zu einem Stellglied der Bremsvorrichtung hin
erstreckt.
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Zusätzliche
Aspekte der Erfindung werden von einem Flugzeugbremsscheibenschacht
erzielt, welcher aufweist: eine Vielzahl von ringförmigen Statorscheiben
mit gleichmäßig, umfangsmäßig mit
Abstand um ihren inneren Umfang herum angeordneten Ansätzen; und
eine Vielzahl von ringförmigen
Rotorscheiben, welche mit den Statorscheiben verschachtelt angeordnet
sind, und welche gleichmäßig, umfangsmäßig mit
Abstand um ihren äußeren Umfang herum
angeordnete Ansätze
aufweisen.
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Weitere
Aspekte der Erfindung werden durch eine Verbesserung in einer Flugzeugbremsvorrichtung
mit einer Achse, einer Radnabe, einem Rad, einem Bremsscheibenschacht
und einem Bremsstellglied erreicht, wobei die Verbesserung umfaßt: einen zwischen
das Rad und den Bremsscheibenschacht zwischengesetzten Hitzeschild,
wobei der Hitzeschild im wesentlichen zylindrisch ist und eine trichterförmige Öffnung an
einem seiner Enden aufweist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Für ein vollständiges Verständnis der
Gegenstände,
Techniken und des Aufbaus der Erfindung sollte Bezug genommen werden
auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung und die anliegenden
Zeichnungen, bei welchen:
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1 eine
Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Isoliertasche ist;
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die 2A und 2B Querschnittsansichten
erfindungsgemäßer, illustrativer
Isoliertaschen sind;
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3 ein
Aufriß eines
Hitzeschildaufbaus in Übereinstimmung
mit der Erfindung ist;
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4 ein
primär
schematischer Aufriß mit einigen
Elementen im Teilquerschnitt einer Rad- und Bremsanordnung ist,
welche den erfindungsgemäßen Hitzeschild
aufweist;
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die 5A–5F Teildraufsichten
von Bremsscheibenkonfigurationen sind, welche Kühlöffnungen oder -schlitze in
ihren Ansätzen
aufweisen, wobei 5A auch im Vergleich eine Rotorscheibe mit
einem bogenförmig
ausgeschnittenen Ansatz gemäß dem Stand
der Technik illustriert; und
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die 6A–6D Aufrisse
sind, welche schematisch konisch erweiterte Hitzeschilde illustrieren,
welche zwischen den Bremsscheibenschacht und die Rad-/Reifenanordnung
eines Flugzeugs, welche in Übereinstimmung
mit der Erfindung hergestellt sind, zwischengesetzt sind.
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Beste Art der Ausführung der Erfindung
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen und genauer auf die 1, 2A und 2B ist
zu sehen, daß eine
Isoliertasche in Übereinstimmung mit
der Erfindung allgemein mit der Bezugszahl 10 bezeichnet
ist. Die Tasche 10 besteht aus gegenüberliegend angeordneten Metallfolienschichten
oder -häuten 12, 14,
welche im wesentlichen deckungsgleich miteinander sind. Die Metallfolienhäute 12, 14 sind
ziemlich dünn
und haben eine Dicke in der Größenordnung
von 0,0254 mm–0,127
mm (0,001–0,005
Inches). Die Tasche 10 wird durch Verschweißen oder
anderes Verbinden der Metallfolienhäute 12, 14 miteinander
um deren Umfang 16 gebildet, wobei darin ein Hohlraum 18 definiert
wird. In einer Ausführung
der Erfindung ist eine Keramikmatte 20 innerhalb dieses
Hohlraumes 18 angeordnet. Die Keramikmatte 20 besteht
typischerweise aus vernetzten Keramikfasern, wie solche aus Aluminiumoxid
oder dergleichen. Während
die Ausführung
der Erfindung, wie in 2 gezeigt, aus
einer Keramikmatte zu Isolierzwecken besteht, schlägt die Erfindung
auch die Verwendung von miteinander vermischten oder abwechselnden
Keramikschichten und Metallfolien 22 innerhalb des Hohlraumes 18 vor, wie
in der Ausführung
aus 2B gezeigt. In jedem Fall werden die Fachleute
erkennen, daß ein
Hitzeschild, welcher aus einer oder mehreren aneinander anstoßenden Isoliertaschen 10 besteht,
zwischen die verschiedenen Bauteile einer Rad- und Bremsanordnung
zwischengesetzt ist, um die Wärmeübertragung zu
begrenzen und spezielle Bauteile zu schützen oder sonstwie abzuschirmen.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung kann eine Vielzahl von Stiftlöchern 24 mit einem
Durchmesser in der Größenordnung
von 0,0254 mm (0,001 Inch) in entweder einer oder beiden der Häute 12, 14 angeordnet
sein, tun dem Hohlraum 18 zu ermöglichen zu atmen. Diese Stiftlöcher 24 dienen
dazu, Gasausdehnungskräfte
innerhalb der Tasche zu verringern oder zu eliminieren, während irgendein
größerer Eintrag
von Feuchtigkeit mittels Wasser, Reinigungsflüssigkeiten oder dergleichen
in deren Innenraum verhindert wird. Es ist von der Erfindung auch vorgesehen,
daß diese
Ergebnis auch durch ein einfaches Vakuumverschließen der
von der Isoliertasche 10 definierten Metallfolienhäute 12, 14 erreicht werden
kann.
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Unter
Bezugnahmne auf 3 ist jetzt zu sehen, daß der Hitzeschildaufbau,
welcher das Konzept der Erfindung umsetzt, allgemein mit der Bezugszahl 26 bezeichnet
ist und eine oder mehrere Isoliertaschen 10 beinhaltet,
welche zwischen Hitzeschildbögen 28, 30 angeordnet
sind. Diese Hitzeschildbögen
bestehen, wie zuvor in der Technik bekannt, aus einer dünnen Metallbauweise
und dienen sowohl dazu, die Isolierstruktur der Erfindung zu definieren
als auch zu begrenzen.
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In 4 ist
eine Rad- und Bremsanordnung 32 gezeigt, welche eine Achse 34 umfaßt, welche
dafür eingerichtet
ist, ein Rad 36 aufzunehmen, und welche eine Radnabe 38 aufweist.
Ein Bremswärmeschacht 40 beinhaltet
eine Vielzahl von abwechselnd miteinander verschachtelten Rotoren 40a,
welche wirksam an den Rädern
befestigt sind, und Statoren 40b, welche wirksam an der
Achse befestigt sind. Ein Bremskolben und Rücklaufmechanismus, welcher auch
als Stellglied bezeichnet wird, ist mit der Bezugszahl 42 bezeichnet.
Fachleute werden schnell erkennen, daß die Bremsaktivität durch
Betätigung des
Bremsstellgliedes 42 erreicht wird, welches bewirkt, daß die Rotoren 40a und
Statoren 40b innerhalb des Wärmeschachtes 40 ineinandergreifen. Durch
dieses Verfahren wird die mechanische Rotationsenergie des Rades
in thermische Energie zur Dissipation durch den Wärmeschacht
umgewandelt. In Übereinstimmung
mit der Erfindung können
Hitzeschildstrukturen wie die Struktur 26 innerhalb der Flugzeugrad-
und Bremsanordnung an verschiedenen Punkten angeordnet werden, wie
in 4 illustriert. Beispielhaft kann ein Hitzeschild 44 um
die Achse 34 und zwischen solch einer Achse und einem Wärmeschacht 40 angeordnet
werden. Ähnlich
kann ein Radnabenhitzeschild 46 um die Radnabe 38 und zwischen
solch einer Nabe und dem Wärmeschacht 40 angeordnet
werden. Zusätzlich
kann ein Hitzeschild 48 zwischen das Rad 36 und
den Wärmeschacht 40 zwischengesetzt
werden, während
der Hitzeschild 50 zwischen die verschiedenen Stellglieder 42 und
den Wärmeschacht 40 zwischengesetzt werden
kann.
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Es
sollte somit klar sein, daß das
Konzept der Erfindung der Verwendung von Isoliertaschen 10 daraus
besteht, ein Paar Metallfolienschichten bereitzustellen, welche
entlang gemeinsamer Kanten verschweißt oder anders verbunden sind,
um eine dünne,
biegsame Tasche zu bilden, welche gegen Gas- oder Flüssigkeitseintrag
abgedichtet ist. Die Tasche 10 enthält ein Hochleistungsisoliermaterial
wie eine Keramikfasermatte 20, Schichten aus Keramikfaserbögen, Keramikgewebe
oder abwechselnde Keramikbögen/Metallfolienschichten,
welche von einem Fachmann ausgewählt
werden können.
Die Tasche 10 wird zwischen die festen Metallschichten 28, 30 eines
Flugzeugbremsenhitzeschildes eingeschoben, wodurch der thermische
Wirkungsgrad des Schildes gegenüber
dem zuvor in der Technik bekannten erhöht wird. Diese Hitzeschildschichten
schützen
die Folientasche 10 vor Beschädigung, welche von rauher Handhabung
oder Trümmern
herrührt,
und fungieren auch als Aufnahme für Taschenausdehnungskräfte, welche
aus der Erhitzung der Innenluft herrühren. Natürlich können solche Wärmeausdehnungskräfte durch
entweder ein Vakuumverschließen
der Tasche 10 oder das Einstechen von Stiftlöchern in den
Metallfolienhäuten 12, 14 verringert
oder eliminiert werden, um der Tasche das Atmen zu ermöglichen.
Natürlich
hätten
die Stiftlöcher 24 eine
ausreichend geringe Größe, um den
Eintrag von Feuchtigkeit und Flüssigkeiten
zu verhindern.
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Unter
Bezugnahme auf die 5A–5D ist
ein zusätzliches
Konzept der Erfindung, um die Bremskühlung zu erreichen, im Zusammenhang
mit einer modifizierten Bremsscheibe gezeigt. Das Konzept der Erfindung
besteht darin, den Ansatzbereich der Scheiben zu modifizieren, um nicht
nur den Durchgang von Umgebungskühlluft
zu ermöglichen,
sondern in dem Zusammenhang einer Rotorscheibe auch den Ansatz im
Vergleich zu Gestaltungen gemäß dem Stand
der Technik widerstandsfähiger
zu machen. In der Vergangenheit waren Rotor- und Statoraußendurchmesserflächen, Radbefestigungskeile
und der Radhitzeschild in den Lufträumen zwischen dem Bremsschacht
und dem an die Rotoransatzflächen
anstoßenden
Rad ziemlich eingezwängt.
Während
der Stand der Technik die Anordnung von bogenförmigen Ausschnitten in den zwischen
den Keilnuten der Rotoren angeordneten Ansätzen lehrt, hat sich herausgestellt,
daß solche bogenförmigen Ausschnitte
dazu neigen können,
die Widerstandsfähigkeit
der Scheibe in dem Keilnutbereich aufgrund der Nähe der bogenförmigen Ausschnitte
zu den die Antriebsklemmen festhaltenden Nieten zu verringern. Dementsprechend
zeigen die 5A–5C modifizierte
Bremsrotorscheiben wie die in 4 dargestellten
Rotorscheiben 40a des Wärmeschachtes 40.
Wie in 5A gezeigt, ist eine Rotorscheibe
allgemein mit der Bezugszahl 52 bezeichnet. Wie den Fachleuten
gut bekannt ist, ist die ringförmige
Scheibe 52 mit einer Vielzahl von gleichmäßig mit
Abstand angeordneten Keilnuten 54 für das wirksame Eingreifen mit
den Flugzeugrädern versehen.
Antriebsklemmen 56 sind auf jeder Seite der Keilnut 54 angeordnet
und, wie gezeigt, an die Scheibe genietet. Ansätze 58, 60 sind
dementsprechend zwischen den Keilnuten 54 in einer umfangsmäßig, gleichmäßig mit
Abstand angeordneten Weise definiert.
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Die
Scheibe 52 aus 5A ist
so gestaltet, daß sie
einen gemäß dem Stand
der Technik geformten Ansatz sowie einen erfindungsgemäß geformten illustriert.
Die Scheibe 52 ist, wie gezeigt, von einer gestrichelten
Linie unterteilt, um die beiden unterschiedlichen Gestaltungen zu
trennen. In Übereinstimmung
mit dem Stand der Technik war der Ansatz durch einen bogenförmigen Ausschnitt 62 gekennzeichnet,
welcher sich zwischen Paaren von Keilnuten 54 erstreckte.
Die bogenförmigen
Ausschnitte 62 wiesen gerundete Heraustrennungen von Scheibenmaterial
auf, um einen Luftdurchgang zu schaffen. Jedoch war die gerundete
Gestaltung des bogenförmigen
Ausschnitts 62 zu dem Zweck vorgesehen, danach zu trachten,
eine angemessene Menge an Scheibenmaterial an den nächstgelegenen
Nieten der Klemmen 56 beizubehalten, um eine hohe Scherfestigkeit
zu erhalten, wobei auch beabsichtigt war, einen Durchgang von geeigneter
Größe für Luftbewegung
bereitzustellen.
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Das
Konzept der Erfindung besteht, wie in den 5A–5C gezeigt,
darin, mehr Material an den Rotoransätzen vorzusehen, um eine vergrößerte Scherfläche in dem
Bereich zu schaffen, wo ein Rotoransatzschaden am ehesten auftritt.
Insbesondere wird die Masse zwischen der Keilnutklemme und der Luftdurchgangsöffnung vergrößert. Wie
in 5A gezeigt, wird dies durch Entfernen des bogenförmigen Ausschnitts 62 und
der Anordnung eines Luftdurchgangs in Form einer Öffnung 64 innerhalb
des Ansatzes 60 erreicht. Diese Konfiguration ermöglicht eine
vollständige
Materialbrücke
um den äußeren Umfangsbereich
des Ansatzes. Außerdem und
wie in 5A gezeigt, sorgte die Verwendung von
bogenförmigen
Ausschnitten 62 für
eine wirksame Masse zwischen den Nieten der Antriebsklemme und dem
bogenförmigen
Ausschnitt 62, welche mit B bezeichnet ist. Dieser selbe
Bereich wird in Übereinstimmung
mit dem Konzept der Verwendung von ovalen Öffnungen 64 auf den
Abstand A vergrößert. Da
A größer als
B ist, werden die Scherkräfte,
welche von dem die Öffnung 64 aufweisenden
Ansatz ausgehalten werden, stark verbessert gegenüber denen, welche
bogenförmige
Ausschnitte 62 aufweisen. Außerdem wird nicht nur der Bereich
mit der Dicke A bereitgestellt, sondern eine vollständige Brücke um den Umfangsbereich
des Ansatzes 62 intakt beibehalten.
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In ähnlicher
Weise stellt 5B eine Rotorscheibe 66 mit
einem Ansatz 68 dar, welcher gekennzeichnet ist durch ein
Paar Öffnungen 70 darin.
Wieder ist der Abstand A der Öffnungen 70 von
den Nieten der Antriebsklemme 56 größer als der entsprechende Abstand
B, welcher mit dem bogenförmig ausgeschnittenem
Ansatz aus 5A verbunden ist. Ferner sorgt
eine kontinuierliche Materialbrücke um
den Außenumfangsbereich
der Rotorscheibe 66 für
eine erhöhte
Scherfestigkeit, wobei eine wirksame Kühlung ermöglicht wird.
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Unter
Bezugnahme auf 5C ist eine weitere Ausführung eines
Bremsrotors 72 zu sehen, welcher einen Ansatz 74 mit
einem Kühlschlitz
darin aufweist. Unter diesen Umständen ist die durchgehende Materialbrücke über den
Ansatz nicht mehr vorhanden, aber der Ansatz kann so ausgebildet
sein, daß die
Abmessung A ausreichend größer als
die Abmessung B des Standes der Technik ist, so daß eine vergrößerte Scherfestigkeit
trotz des Fehlens des Brückeneffektes
erreicht wird.
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In Übereinstimmung
mit dem in den 5A–5B dargelegten
Konzept der Erfindung sind die Kühlöffnungen
oder -schlitze weiter entfernt von den Antriebsklemmen 56 eingesetzt
als in der Vergangenheit und dementsprechend wird eine erhöhte Festigkeit
erzielt. Die Öffnungen
oder Schlitze können
auch größer als
der bogenförmig ausgeschnittene
Bereich aus der Vergangenheit ausgebildet werden und dementsprechend
kann ein erhöhter
Luftdurchgang erreicht werden. Ein Schlüssel des Konzeptes der Erfindung
ist einfach die Maximierung des Materials innerhalb des Ansatzes,
insbesondere des Materials zwischen den Kühlöffnungen/-schlitzen und den
Nieten, welche die Antriebsklemmen festhalten, während die Öffnungen oder Schlitze außerhalb
der Abriebsbereiche der Bremsscheibe gehalten werden.
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Das
soeben beschriebene Konzept ist auch auf Statorscheiben anwendbar,
wie in den 5D–5F gezeigt.
Hierbei entsprechen die Statorscheiben 52a, 66a und 72a den
Rotorscheiben 52, 66 und 72 aus den 5A–5C.
In dem Falle der Statorscheiben sind innere Umfangsansätze 60a, 68a und 74a durch
Keilnuten 54a getrennt, und weisen geeignete Kühlöffnungen 64a, 70a und -schlitze 76a auf,
welche darin angeordnet sind. Obwohl nicht gezeigt, ist zu verstehen,
daß Antriebsklemmen
typischerweise von den Keilnuten 54a aufgenommen werden,
wie bei den Rotorscheiben aus den 5A–5C.
Wie bei den Rotoren erbringen diese Statorkonfigurationen erhebliche
Kühlleistungen,
ohne die Scheibenfestigkeit oder -unversehrtheit zu beeinträchtigen.
In dem Fall der Öffnungen
bleiben die Ansätze
durchgehend und überbrückt. In
dem Fall des Schlitzes ist die feste Eigenschaft des Ansatzmaterials,
welches an die Keilnuten angrenzt, ausreichend für die erforderliche Festigkeit.
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Ein
weiteres Konzept der Erfindung ist in den 6A–6D in
Form eines konisch erweiterten zylindrischen Hitzeschildes zur Anordnung
zwischen dem Reifen- und Radaufbau und dem Kühlkörper der Bremsvorrichtung dargelegt.
Die Fachleute wissen, daß es
sehr wünschenswert
ist, die Kühlrate
von Flugzeugbremsen zu optimieren, um die Wendezeit des zugehörigen Flugzeugs
zu minimieren. Die vorliegende Erfindung sieht die Steigerung der
Kühlrate durch
Erhöhung
der natürlichen
Konvektion durch eine einzigartige Bauweise und Konfiguration des zwischen
dem Bremsscheibenschacht und dem Reifen-/Radaufbau angeordneten
Hitzeschildes vor. Allgemein wird dies durch konische Erweiterung
des Endes des im übrigen
zylindrischen Schildes erreicht, um den Widerstand gegen das Ein-
und Ausfließen
von Luft in und aus der Rad- und Bremsanordnung zu verringern. Wie
in den 6A–6D gezeigt,
ist eine Rad- und Bremsanordnung 78 für ein Flugzeug derart dargestellt,
daß sie
ein Rad 80 mit einem Flansch 82 umfaßt, welcher
einen Deckenwulst 84 aufnimmt. Der Kühlkörper 86 der Bremsvorrichtung
wird in enger Nähe
zu dem Rad 80 und dem zugehörigen Reifen gehalten, wie
gezeigt. Ein Bremsstellglied und Rücklaufmechanismus 88 ist
in Verbindung mit dem Wärmeschacht 86 in
Standardweise vorgesehen.
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Wie
in 6A gezeigt, ist ein Hitzeschild 90, welcher
von der hier bezüglich
den 1–4 beschriebenen
Art sein kann, in Übereinstimmung
mit einer Ausführung
der Erfindung mit einem zylindrischen Bereich 92 und einem konisch
erweiterten Bereich 94 versehen, welche beide an einem
Kniestück 96 verbunden
sind. Gemäß dieser
Ausführung
der Erfindung ist das Kniestück,
wie gezeigt, im wesentlichen mit der Innenkante des Radflansches 82 ausgerichtet.
Der konisch erweiterte Bereich 94 ist in der Form eines
Kegels mit einem Winkel in der Größenordnung von 10°–45° ausgebildet,
wobei der Winkel dafür
bestimmt ist, im Hinblick auf Mantelbelastungen maximiert zu werden.
Der konisch erweiterte oder kegelförmige Bereich 94 dient
dazu, den Luftstrom durch den Bremsschacht 86 zu maximieren.
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Wie
in 6B gezeigt, kann die Rad- und Bremsanordnung 78 mit
einem Hitzeschild 90 versehen sein, bei welchem das Kniestück 96 nach
innen von dem Flansch 82 gerichtet ist, so daß die konische Erweiterung 94 einer
entsprechenden konischen Erweiterung des Flansches 82 folgt.
Solch eine Konfiguration ist natürlich
wieder vorgesehen, um Unterbringungseffizienz zu erreichen. In dieser
Ausführung ist
der konisch erweiterte Kegelbereich 94 eher eng an den
Radflansch 82 angrenzend angeordnet, als daß das Kniestück 96 im
wesentlichen angrenzend an die innere Endkante des Wulstes 82 ist.
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Wie
in 6C gezeigt, ist eine Rad- und Bremsanordnung 78 dargestellt,
bei welcher der Hitzeschild 90 einen zylindrischen Basisbereich 92 und eine
glockenförmige
Ausbauchung 98 aufweist, wobei die Ausbauchung 98 eher
von dem zylindrischen Bereich 92 abgerundet als im Winkel
mit dem Kniestück 96 angeordnet
ist, wie in der Ausführung
der 6A und 6B.
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Wie
in 6D gezeigt, ist eine weitere Ausführung der
Erfindung in Verbindung mit einer Rad- und Bremsanordnung 78 dargestellt.
Hierbei ist ein zylindrischer Hitzeschild 92 zwischen das
Rad 80 und den Wärmeschacht 86 zwischengesetzt.
Ein konisch erweiterter kegelförmiger
Schild 100 ist an dem Rad 80 befestigt und mit
diesem drehbar ausgebildet. Während
der eigene Winkel des kegelförmigen
Schildes variieren kann, um Unterbringungszwängen zu genügen, wird bevorzugt, daß der Winkel,
genommen bezüglich
der Achse des Kühlkörpers 86,
in der Größenordnung
von 10°–45° liegt.
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Das
konisch erweiterte, kegelförmige
oder glockenförmige
offene Ende des in 6A–6D gezeigten
Hitzeschildes verringert den Widerstand gegenüber dem durch Auftrieb induzierten
Lufteinfließens,
welches über
einen unteren Bereich des Hitzeschildes auftritt, und des Luftausfließens, welches über den
oberen Bereich stattfindet. Die konisch erweiterte Öffnung des
Hitzeschildes wird in radialer Abmessung größer mit zunehmender axialer
Position, welche bezüglich
des nach innen gerichteten Endes der Anordnung genommen ist, und kann
irgendeinen Querschnitt aus einer Vielfalt von Querschnitten annehmen,
wie in den Zeichnungen gezeigt. Die Ausbauchung kann sich zwischen
Radbefestigungsnaben erstrecken, um den Luftstromt über den
Bremsschacht zu maximieren, falls gewünscht. Der konisch erweiterte
Abschnitt kann auch eine Ausdehnung eines vorhandenen Radhitzeschildes
oder ein getrenntes Teil, welches an dem Rad selbst befestigt ist,
sein. Es wird auch geschützt
werden, insbesondere in bezug auf das in den 1–4 hier
dargelegte Konzept, daß der
Hitzeschild aus einer Einzel- oder Mehrschichtbauweise bestehen
kann und/oder er Isoliermaterialien für einen erhöhten Wärmeschutz beinhalten kann.
Die Länge
der Ausbauchung wird derart ausgewählt, daß das gewünschte Maß an Schutzabdeckung des Rades
und Reifens erreicht wird, welches im Rahmen der Zwänge des
Mantels verfügbar
ist. Der konisch erweiterte Schild eliminiert das abrupte Zusammenziehen
und Ausdehnen der Strömung
an dem nach innen gerichteten Radeingang und -ausgang für den Luftstromdurchgang,
wobei die Trennung des Stromes und Reibungsverluste minimiert und
die Rate des großen
Kühlstromes
durch die Rad- und Bremsanordnung erhöht werden. Dementsprechend
steigert der hier dargelegte konisch erweiterte Hitzeschild den
natürlichen
Konvektionsluftstrom und erzielt eine schnellere Flugzeugwendezeit,
eine höhere
Bremssystemwirksamkeit und -zuverlässigkeit und ein verringertes
Risiko einer durch Hitze ausgelösten
Beschädigung.
Zusätzlich
wurde herausgefunden, daß der
konisch erweiterte Schild auch Vorteile bezüglich des leichten Einfügens der
Bremsvorrichtung in das Rad während
Einbauvorgängen
bietet.
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So
ist zu sehen, daß die
Ziele der Erfindung durch die oben dargestellte Struktur erfüllt werden. Obwohl
in Übereinstimmung
mit den Patentstatuten nur die am besten bekannten und bevorzugten
Ausführungen
der Erfindung dargestellt und in Einzelheiten beschrieben wurden,
ist die Erfindung nicht darauf oder dadurch beschränkt. Dementsprechend
soll für
die Erkennung des wahren Rahmens und der Breite der Erfindung Bezug
genommen werden auf die nachfolgenden Ansprüche.