DE2101019A1

DE2101019A1 - Ringförmiger Reibungsteil zur Verwendung in einer Scheibenbremse oder in einem ähnlichen Reibungsmechanismus

Info

Publication number: DE2101019A1
Application number: DE19712101019
Authority: DE
Inventors: Frederick Sidney Coventry Warwickshire Dowell (Großbritannien). R
Original assignee: Dunlop Holdings Ltd
Current assignee: Dunlop Holdings Ltd
Priority date: 1970-01-14
Filing date: 1971-01-11
Publication date: 1971-12-30
Also published as: GB1330891A; DE2101019C3; FR2075491A5; DE2101019B2; US3738457A

Description

Ringförmiger Reibungsteil zur Verwendung in einer Scheibenbremse oder in einem ähnlichen Reibungsmechanismus·

Die Erfindung bezieht sich auf Scheibenbremsen und ähnliche Reibungsmechanismen, in denen im wesentlichen segmentförmige Reibungselemente so angeordnet sind, daß sie zur Bildung eines ringförmigen Reibungsteiles miteinander verbunden werden können.

Es ist bereits bekannt, ringförmige segmentförmige Reibungsteile zu schaffen zur Verwendung als Rotoren und Statoren in Scheibenbremsen, jedoch wurden beträchtliche Schwierigkeiten angetroffen im Hinblick auf die Schaffung einer einfachen und wirksamen Vorrichtung zum Verbinden der Reibungselemente, die durch Wärmeverformung und Schrumpfung verhältnismäßig unbeeinflußt bzw· unbeeinträchtigt ist·

Ein Zweck der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Reibungsteil für Scheibenbremsen zu schaffen.

1098E3/1088

Gemäß einem Merkmal der Erfindung umfaßt ein ringförmiger Reibungsteil zur Verwendung in einer Scheibenbremse oder einem ähnlichen Reibungsmechanismus eine Mehrzahl von miteinander verbundenen, im wesentlichen segmentformigen Reibungselementen· Jedes Element ist so angeordnet, daß es entweder einem drehbaren oder einem nicht-drehbaren Teil der Scheibenbremse bzw. des Reibungsmechanismus zugeordnet ist. Weiterhin ist jedes Reibungselement an einem Haltering befestigt, der sich nahe zu einem der Umfange des Elementes erstreckt. Außerdem ist jedes Reibungselement mit den beiden in ümfangsrichtung benachbarten Reibungselementen derart verbunden, daß es irgendeinem Bestreben des Elementes widersteht, sich während des Bremsens unter der Wirkung eines Momentes in seiner Ebene zu drehen, welches durch die resultierende Reibungskraft, die auf das Element wirkt, und die Reaktionskraft aufgebaut ist, die von dem drehbaren bzw. nicht-drehbaren Teil der Scheibenbremse oder des Reibungsmechanismus an das Element angelegt ist.

Gemäß einem zweiten Merkmal der Erfindung umfaßt ein ringförmiger Reibungsteil zur Verwendung in einer Scheibenbremse oder in einem ähnlichen Reibungsmechanismus eine Mehrzahl von miteinander verbundenen, im wesentlichen sögmentförmigen Reibungselementen, von denen jedes mit entweder einem drehbaren oder einem nicht-drehbaren Teil der Scheibenbremse oder des Reibungsmechansimus arbeitsmäßig zugeordnet ist. Jedes Element umfaßt zwei die Hauptlast tragende äußere Schichten und eine dazwischen angeordnete innere Schicht, von denen die innere Schicht jedes Elementes relativ zu den äußeren Schichten des Elementes in ümfangsrichtung verschoben ist, so daß die äußeren Schichten jedes Elementes die innere Schicht des in ümfangsrichtung benachbarten Elementes überlappen. Die

109853/ 1 088

äußeren Schichten jedes Reibungselementes sind an einem Haltering befestigt, der sich nahe zu einem der umfange des Elementes erstreckt und so angeordnet ist, daß er das Bestreben der beiden äußeren Schichten jedes Elementes, sich während des Bremsens in ihren eigenen Ebenen unter der Wirkung eines Momentes zu drehen, welches durch die resultierende, auf das Element wirkende Reibungskraft und die von dem drehbaren bzw· nicht-drehbaren Teil der Scheibenbremse oder des Reibungsmechanismus an das Element angelegten Reaktionskraft aufgebaut ist, mit einer der beiden inneren Schich- jf ten, die den äußeren Schichten jedes Elementes direkt zugeordnet sind, in Verbindung bringt bzw, auf diese überträgt·" Die innere Schicht ist den beiden überlappenden Paaren von äußeren Schichten derart zugeordnet, daß sie deren betreffenden Bestrebungen, sich beim Bremsen zu drehen, widersteht.

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert,

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Teiles eines Reibungsteiles gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht nach Linie A-A J der Fig. 1. ■ ™

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der auf die innere Schicht 8 des Elementes 2 wirkenden Kräfte.

Fig. H- ist eine. Darstellung des (nicht im Maßstab gezeichneten) Kräftedreiecks für die Kraftverteilung gemäß Fig. 3.

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung der auf die äußeren Schichten 7 des Elementes 4 wirkenden Kräfte.

109853/1088

Pig. 6 ist eine seitliche Teilansicht eines anderen Reibungsteiles gemäß der Erfindung. Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht nach Linie B-B

der Pig. 6.
Pig. 8 ist eine Seitenansicht eines Teiles eines

weiteren Reibungsteiles gemäß der Erfindung. Pig. 9 ist eine Querschnittsansicht nach Linie D-D der Pig. 8.

Pig. 10 ist eine Ansicht des Einsatzes 54, gesehen in Richtung des Pfeiles C in Pig. 8.

Pig. 11 ist eine schematische Darstellung der Kräfte, die auf die innere Schicht 47 des Elementes 41 wirken.

Pig. 12 ist eine schematische Darstellung der Kräfte, die auf die äußere Schicht 46 des Elementes 43 wirken.

Pig· 13 ist das nicht im richtigen Maßstab gezeichnete Kräftedreieck für die Kraftverteilung gemäß Pig. 13.

Pig. 14 ist eine Seitenansicht eines Teiles eines noch weiteren Reibungsteiles gemäß der Erfindung.

Fiß· 15 ist eine Querschnittsansicht nach Linie E-E der Fig. 14.

Pig. 16 ist eine Seitenansicht eines Teiles eines noch weiteren Reibungsteiles gemäß der Erfindung.

Pig. 17 ist eine Querschnittsansicht nach Linie P-F der Fig. 16, in der ein Element dargestellt ist, welches einen einstückigen lasttragenden Teil aufweist (die das Ref.bkissen befestigende Niete ist fortgelassen).

Pig.18 ist eine Querschnittsansicht nach Linie F-F der Fig. 16, in der ein Element dargestellt ist, welches einen zusammengesetzten lasttragenden Teil aufweist.

109853/1088

Pig· 19 ist eine Seitenansicht eines Teiles eines noch weiteren Reibungsteiles gemäß der Erfindung.

Fig. 20 ist eine Querschnittsansicht nach Linie G-G der Fig. 19» in der ein Element dargestellt ist, welches einen einstückigen lasttragenden Teil aufweist (der das Reibkissen befestigende Niet ist fortgelassen)·

Fig. 21 ist eine Querschnittsansicht nach Linie G-G · der Fig. 19, in der ein Element dargestellt ist, welches einen zusammengesetzten lasttragenden Teil aufweist.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Teiles eines ringförmigen Reibungsteiles gemäß der Erfindung zur Verwendung als Rotor in einer mehrere Platten aufweisenden Luftfahrzeugscheibenbremse·

Der Reibungsteil 1 ist aus einer Mehrzahl von im wesentlichen segmentförmigen Elementen gebildet, die beispielsweise mit 2, 3f Q- bezeichnet sind und von denen jedes dreischichtige Ausführung hat, die zwei die Hauptlast tragende äußere Schichten 5j 6 und 7 und eine in Umfangsrichtung verschobene, verhältnismäßig geringe Last tragende innere Schicht 8, 9 bzw. 10 (Fig. 2) aufweist. Bei dieser Art von Ausführung überlappen die äußeren Schichten jedes Elementes 2, 3, 4 die innere Schicht des in Umfangsrichtung benachbarten Elementes. Die beiden äußeren die Hauptlast tragenden Schichten jedes Elementes 2, 3, 4· sind aus verhältnismäßig starkem bzw. festem Material, wie Stahl, gebildet, während die inneren Schichten hauptsächlich als Wärmesenke verwendet werden können und aus einem Material mit größerer Wärmekapazität gebildet sind, beispielsweise aus Beryllium oder aus einer Kohlenstoffzusammensetzung oder einer Borzusammensetzung. In Umfangsrichtung benachbarte innere

109853/1088

Schichten befinden sich in einem Abstand voneinander, um Herstellungsungenauigkeiten sowie die Wirkung von Wärmeausdehnung beim Bremsen zuzulassen.

Die beiden äußeren Schichten jedes Elementes 2, 3» 4, können an ihren axial äußeren Seiten Reibkissen 27 tragen, die in Fig. 1 zwecks Klarheit fortgelassen sind. Alternativ können nur eine äußere Schicht oder in einigen Fällen keine äußere Schicht ein Reibkissen tragen. Die äußeren Schichten sind weiterhin mit Ausschnitten 11, 12· versehen zwecks Eingriff mit einer Abstützeinrichtung in Form von nicht dargestellten Keilen, die sich in einer Richtung parallel zur Achse des ringförmigen Reibungsteiles erstrecken. Die Abstützeinrichtung ist einem drehbaren Teil des zugeordneten Luftfahrzeugrades zugeordnet. Die beiden äußeren Schichten jedes Elementes sind mittels Nieten 13, 14- oder auf irgendeine andere zweckentsprechende Weise an einem Haltering 16 an einer Stelle nahe ihrem inneren Umfang befestigt. Durch Befestigen der äußeren Schichten jedes Elementes auf diese Weise an dem Ring 16, wird dem Bestreben der Elemente, unter der Wirkung der Zentrifugalkraft radial nach außen zu fliegen, widerstanden, und es wird verhindert, daß die Elemente sich gegen die Abstützkeile verklemmen oder festsetzen.

Die innere Schicht jedes Elementes ist mit Widerlagerflächen 17» 18 bzw. 19> 20 versehen, die mit entsprechenden Flächen an Widerlagern 21, 22 in Eingriff treten, die an dem Haltering 16 gebildet sind.

Die äußeren Schichten jedes Elementes sind an der inneren Schicht jedes betreffenden Elementes und des in Umfangsrichtung benachbarten Elementes an Stellen nahe dem Außenumfang der inneren Schichten mittels Nieten 23, 24 bzw. 25, 26 befestigt.

109853/1088

Dem natürlichen Bestreben 3ed.es Elementes, sich in seiner eigenen Ebene um ihre Abstützeinrichtung unter dem Einfluß des Momentes zu drehen, welches durch die auf das Element wirkende resultierende Reibungskraft P (siehe Fig· 1) und die durch die Abstützeittcichtung auf das Element übertragene Reaktionskraft R aufgebaut ist, wird durch die Hieten und die Widerlagerflächen in nachstehender Weise entgegengewirkt.

Das auf die äußeren Schichten 7 des Rotorelementes 4- wirkende Moment, welches sich aus der resultierenden Reibungskraft P und der Reaktionskraft R ergibt, hat Λ

das Bestreben, das Element 4 in Ührzeigerrichtung zu drehen, wenn der Rotor Bremskräften unterworfen wird, während er sich in Uhrzeigerrichtung dreht (siehe Pig. 1). Diese Drehung wird von den äußeren Schichten des Rotorelementes 4 mittels der Hieten 14· auf den Haltering 16 übertragen. Dies bewirkt, daß der Ring 16 sich geringfügig in Gegenuhrzeigerrichtung dreht und in anliegende Berührung mit den Flächen 18, 19 usw. an den inneren Schichten 8, 9 usw. gelangt. Auf diese Weise wird das Bestreben der äußeren Schichten oder Platten 7 des Elementes 4, sich in Uhrzeigerrichtung zu drehen, auf die innere Schicht 8 des in Umfangsrichtung benachbarten « Elementes 2 als eine Kraft X übertragen, die im rechten * Winkel zu der Widerlagerfläche 18 (Pig. 3) wirkt.

Die auf die innere Schicht 8 wirkende Kraft X hat das Bestreben, die innere Schicht 8 in Uhrzeigerrichtung zu drehen. Diesem Bestreben wird durch Kräfte X^ und Xp widerstanden, die auf die innere Schicht 8 durch die Nieten 23 und 26 ausgeübt wird (siehe Pig. 3). Pur das Gleichgewicht müssen die auf die innere Schicht 8 wirkenden Kräfte sich an einem Punkt schneiden, und aus einer Betrachtung der schematischen Darstellung der auf

109853/ 1 088

die innere Schicht 8 wirkenden Kräfte gemäß Fig. 3 ist ersichtlich, daß für Gleichgewicht der Schnittpunkt der Nietenkräfte X^, X₂ ^{und der} übertragenen Kraft X auf der Wirkungslinie 30 der Kraft X liegen muß. Wenn die Stellung der Nieten 23 und 26 um die Symmetrieachse 31 der inneren Schicht 8 symmetrisch ist und die Nietenlöcher in den inneren und äußeren Schichten vollkommen ausgerichtet sind, schneiden sich die Kräfte X^, X₂ und X an der Stelle 32, an der die Symmetrieachse 31 und die Wirkungslinie 30 der Kraft X sich schneiden. Auf diese Weise können die Größen von X,j und X₂ für eine gegebene Nietenkonfiguration und für einen gegebenen Wert von X erhalten werden.

Zufolge von Herstellungstoleranzen ist diese theoretische Bedingung schwierig zu erreichen, und der Schnittpunkt 32 ist wahrscheinlich zu der einen oder der anderen Seite der Symmetrieachse 31 verschoben. Es ist daher erwünscht, den Schnittpunkt der Symmetrieachse 31 bo nahe wie möglich zu halten, und zwar durch genaue Herstellungsverfahren, um unerwünschtes Ungleichgewicht in der Belastung der Nieten 23 und 26 zu vermeiden. Fig. 4 zeigt das Kräftedreieck für die innere Schicht 8 und in unterbrochenen Linien ist bei 33 und 3^ gezeigt, in welcher Weise die von den Nieten 23 und 26 ausgeübten Kräfte sich vergrößern müssen, um für eine gegebene Größe der Kraft X Gleichgewicht aufrechtzuerhalten, wenn die Nieten 23 und 26 der Symmetrieachse näher angeordnet sind, wie es in Fig. 3 durch die unterbrochenen Linien 35 und 36 angedeutet ist. Hierdurch wird deutlich dargestellt, daß es erwünscht ist, die Nieten und 26 in größtmöglichem Abstand anzuordnen, um zu ermöglichen, daß die innere Schicht 8 aus einem strukturell schwächeren Material gebildet werden kann. Der große

1098B3/1088

Abstand der Nieten 23 und 26 hat den weiteren Vorteil, daß die Paare von Nieten 26, 25: 24, 23 in deder äußeren Schicht des Rotors näher zusammengebracht werden, wodurch unterstützt wird, daß die Scherbelastung minimal wird, die auf diese Nietenpaare zufolge Wärmeschrumpfung der äußeren Schichten ausgeübt wird.

Venn nunmehr die auf die äußeren Schichten des Elementes 4 wirkenden Kräfte betrachtet werden, die in Jig. 5 schematisch dargestellt sind, so ergeben sich * eine resultierende Reibungskraft ]?, eine Abstützreaktion R, Kräfte XJj und X₂, ^{die von den} Nieten 26 und 25 auf die äußeren Schichten ausgeübt werden, sowie eine wei- % tere Nietenkraft P von noch unbekannter Größe und Bicntung, die von dem Niet 14 ausgeübt wird·

Die Größe und die Richtung der Kräfte F und R sind bekannt. Werden die Kräfte betrachtet, die von den Nieten 26 und 25 auf die äußeren Schichten 7 ausge-

übt werden, so kann gesagt werden, daß die Kraft X₂, die von dem Niet 26 auf die äußeren Schichten 7 ausgeübt wird, gleich und entgegengesetzt der Kraft X₂ ist, die auf die innere Schicht 8 ausgeübt wird. In ähnlicher Veise ist als Ergebnis der Symmetrie des Rotors die von dem Niet 25 auf die äußeren Schichten 7 ausgeübte Kraft XJ^ gleich und entgegengesetzt der Kraft X^, die auf die m

innere Schicht 8 ausgeübt wird. Die Neigung der Kraft Xl zu der nicht dargestellten Symmetrieachse der inneren Schicht 10 ist gleich der Neigung θ der Wirkungslinie der Kraft X^ zu der Symmetrieachse 31· Auf diese Weise können die Wirkungslinien der Kräfte XI und Χλ bestimmt werden und ihre Größen können für einen gegebenen Wert der Kraft X erhalten werden·

Durch Betrachtung des Gleichgewichtes des (Teiles des Binges 16 in der Nähe des Niet 14 kann ein weiteres

109853/1088

r ■

nicht; dargestelltes Kräftediagramm bezüglich der Kräfte F und X erhalten werden. Demgemäß kann durch Kombinieren der Informationen aus diesem Kraftediagrama «it der Information, die aus den Pig. 4- und 5 verfügbar sind, das Kräftevieleck für die äußeren Schichten 7 für einen gegebenen Wert der Kraft X gezeichnet werden· Die Konstruktion dieseS₊ Kräftevielecks zeigt, daß die Kräfte XI, X£ und F ein Gesamtmoment in Gegenuhrzeigerrichtung schaffen, um das Gesamtmoment in Uhrzeigerrichtung der Kräfte F und R auszugleichen.

Die obige Gleichgewichtsbetrachtung der äußeren Schichten des Rotorelementes 4· ist in gleicher Weise auf die äußeren Schichten aller anderen Rotorelemente anwendbar zufolge der Symmetrie der Ausführung des Rotors«

Xn den Fig. 6 und 7 ist ein Reibungsteil gemäß der Erfindung zur Verwendung als Stator in einer mehrplattigen Luftfahrzeugscheibenbremse dargestellt. Bei dieser Ausführung sind die Elemente so angeordnet, daß sie an ihrem inneren Umfang mit einer Trageinrichtung in Form von sich axial erstreckenden Keilnuten 29 in Eingriff treten. Die Reibungselemente sind im übrigen in ihrer Ausführung den Elementen gemäß Fig. 1 und .2 im wesentlichen identisch, und gleiche oder gleichwertige Bauteile und Kräfte sind daher mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines a bezeichnet.

Die Fig. δ und 9 zeigen ein weiteres Beispiel eines !Teiles eines Reibungsteiles 40 gemäß der Erfindung zur Verwendung als Rotor in einer mehrplattigen Luftfahrzeugscheibenbremse· Der Reibungsteil 40 ist aus einer Mehrzahl von im wesentlichen sektorförmigen Elementen aufgebaut, die allgemein beispielsweise mit 4-1, 4-2, 4-3 usw. bezeichnet sind und deren jedes dreischichtige Ausführung hat nit zwei die Hauptlast tragenden äußeren Schichten 44-,

109853/1088

.46 und einer in umfangsrichtung verschobenen, verhältnismäßig niedrige Last tragenden inneren jSchicht 47, 48 bzw. 49. Bei dieser Ausführung überlappen wie bei der Ausführung gemäß den Fig. 1 und 6 dig äußeren Schichten jedes Elementes, die .innere SghjLcht des in Umfangsrichtung benachbarten Elementes, und die äußeren, die Hauptlast tragenden Schichten jedes Elementes sind aus verhältnismäßig starkem oder festem ^ufbaumaterial gebildet, während die innere Schicht hauptsächlich als Wärmesenke verwendet werden kann und gus einem Material mit größerer Wärmekapazität gebildet

Beide äußere Schichten jedes Elementes können an |.hjeen axial äußeren Seiten Reibkissen 50 tragen. Altern natiy können lediglich eine äußere Schicht oder in einigen Fällen keine äußere Schicht ein Reibkissen tragen. Die äußeren Schichten sind mit Ausschnitten 51» 52 vergehen, ^n denen Einsätze 53, 54 aufgenommen werden können. Die EJ.nßgLtze 53 und 54 treten ihrerseits mit Trageinriehtunsgen in Form von nicht dargestellten Keilen in Eingriff, g.ie einem drehbaren Teil des zugeordneten Luftfahrzeug-3?ad§s zugeordnet sind. Nieten 55 und 56 legen die Ein» ggtze 53 und 5^- in ihrer Stellung fest, und jeder Ein- §atz ist mit zwei Paaren von Ansätzen 57» 58 bzw, 59t §0 (Fig. 10) versehen, die sich gegen die Seiten des Bugegrdneten Ausschnitts legen und Drehmoment direkt von den Einsätzen zu den äußeren Schichten der Elemente übertragen.

Die beiden äußeren Schichten jedes Elementes sind mittels Nieten 61 oder 62 oder auf andere Weise an einem Haltering 63 befestigt, und zwar an ihrem inneren Umfang, Die radial inneren Ecken jeder inneren Schicht jedes Elementes sind angefast oder abgeschrägt, um schräge

109853/1088

Widerlagerflachen 64, 65: 66, 67 zu schaffen, die nit entsprechenden Widerlagerflächen an in Umfangsrichtung im Abstand voneinander liegenden Widerlagern 68, 69 in Eingriff zu treten, die an den Haltering 63 gebildet sind· Die radial äußeren Ecken jeder inneren Schicht jed-es Elementes sind ebenfalls abgeschrägt, um schräge Widerlagerflächen 70, 71: 72, 73 zu schaffen, die mit entsprechenden Widerlagerflächen an den Einsätzen 53, 54- in Eingriff treten. Auf diese Weise ist jede innere Schicht an jeder Ecke relativ zu den in Umfangsrichtung benachbarten äußeren Schichten angeordnet, ohne direkt daran befestigt zusein. Sie bei der Elementausführung gemäß den Fig· 8 und 9 verwendeten Nieten sind in die innere Schicht versenkt, so daß die Querschnittsfläche des Materials, welches der Scherbeanspruchung unterworfen ist, an den Flächen zwischen innerer und äußerer Schicht vergrößert ist. Sie Nietenversenktechnik kann auch an irgendwelchen anderen zusammengesetzten Elementausführungen verwendet werden, die in der vorliegenden Anmeldung offenbart sind·

Sie äußeren Schichten 46 des Elementes 4-3, wie sie in Fig. 8 dargestellt sind, sind der gleichen resultierenden Reibungskraft F und Reaktionskraft H unterworfen, wie das Element 4 gemäß Fig. 1 · Sie äußeren Schichten 46 haben ebenfalls das Bestreben, sich in Uhrzeigerrichtung zu drehen, wenn der Rotor Bremskräften unterworfen wird, während er sich in ührzeigerrichtung dreht. Sieses Bestreben, sich in ührzeigerrichtung zu drehen, wird über den Niet 62 auf den Ring 63 übertragen, wodurch bewirkt wird, daß der Ring 63 sich geringfügig in Gegenuhrzeigerrichtung bewegt und in anliegende Berührung mit den Flächen 65, 66 usw. an den inneren Schichten 47, usw. gelangt. Auf diese Weise wird das Bestreben der

109853/1088

äußeren Schichten 46 des Elementes 43, sich zu drehen, auf die innere Schicht 47 als eine Kraft Y übertragen, die im rechten Winkel zu der Widerlagerfläche 65 (siehe Fig. 11) wirkt. Die innere Schicht hat daher das Bestreben, sich geringfügig in Uhrzeigerrichtung zu drehen, wodurch von dem Einsatz 53 eine Reaktionskraft erzeugt wird, die auf die Widerlagerfläche 70 wirkt. Dadurch, daß diagonal gegenüberliegende Widerlagerflächen 65 und 70 parallel zueinander angeordnet werden, können die Größe der Kraft Y und der Reaktionskraft Y', die an der Widerlagerfläche 70 erzeugt ist, gleichgemacht werden und außerdem so an- J

geordnet werden, daß sie die gleiche Wirkungslinie haben, obwohl sie in.entgegengesetzter Richtung wirken (siehe Fig. 11). Demgemäß wird dem Bestreben der äußeren Schicht 46, sich in Uhrzeigerrichtung zu drehen, dadurch widerstanden, daß die innere Schicht 47 an den Flächen 65 und 70 unter Druck gesetzt wird.

Wenn die auf die äußeren Schichten 46 (siehe Fig. 12) wirkenden Kräfte betrachtet werden, so ergeben sich die resultierende Reibungskraft F, die Tragreaktionskraft R, eine Reaktionskraft Y¹', die gleich und entgegengesetzt zu der Kraft Y¹ ist, welche von dem Einsatz 53 auf die innere Schicht 47 ausgeübt wird, und J eine Nietkraft Z von noch unbekannter Größe und Rieh- ' tung, die von dem Niet 62 ausgeübt wird. Die parallelen Kräfte F und R können auf eine einzige Kraft einer Größe F-R zurückgeführt werden, die über das Zentrum

74 des Rotors (siehe Fig. 12) auf einer Wirkungslinie

75 parallel zu den Wirkungslinien der Kräfte F und R wirkt. Die Richtung der Wirkungslinie 76 der Reaktionskraft Y¹· ist bekannt und sie verläuft im rechten Winkel zu der Fläche 73, so daß durch Verlängern dieser Linie

109853/1088

bis zum Schnitt mit der Wirkungslinie 75 ein Punkt 77 bestimmt ist, durch welchen die Nietkraft Z wirken muß, um Gleichgewicht der äußeren Schichten 46 zu haben· Demgemäß kann die Wirkungslinie 78 der Kraft Z bestimmt werden. Das Kräftedreieck für die äußeren Schichten 46 kann daher für einen gegebenen Wert von T gezeichnet werden und es hat die Form, die in Pig· dargestellt ist. Die Reaktionskraft Y¹ · ist in ihrer Größe gleich der übertragenen Kraft Y, und die Nietkraft Z ist eine Punktion der übertragenen Kraft Y und den inneren Reaktionskräften in dem Ring 63· Die Konstruktion dieses Kräftedreiecks zeigt, daß die Kräfte Y¹' und Z ein Moment in Gegenuhrzeigerrichtung schaffen, um das Gesamtmoment der Kräfte P und R in Uhrzeigerrichtung auszugleichen·

Die obigen Gleichgewichtsgesichtspunkte der äußeren Schichten 46 des Elementes 43 sind gleichfalls für die äußeren Schichten aller anderen Rotorelemente anwendbar, und zwar zufolge der Symmetrie der Rotorausführung·

Die Pig· 14 und 15 zeigen eine andere Ausführungsform eines Reibungsteiles gemäß der Erfindung zur Verwendung als Stator in einer mehrplattigen Luftfahrzeugscheibenbremse· Bei dieser Ausführung sind die Reibungsteilelemente so angeordnet, daß sie mit Trageinrichtungen in Porm von sich axial erstreckenden Keilnuten an ihrem inneren Umfang im Eingriff stehen, indem die äußeren Schichten jedes Elementes mit einem Ring 81 vernietet sind, der mit radial einwärts vorragenden Zungen 82 versehen ist, die mit den Keilnuten 80 in Eingriff treten. Die Reibungselemente des Reibungsteiles gemäß den Pig. 14 und 15 sind im übrigen der Ausführung der Elemente gemäß den Pig. 8 und 9 im

109853/1088

wesentlichen identisch, und gleiche oder gleichwertige Bauteile und Kräfte sind daher mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines a versehen·

Die Pig- 16 bis 18 zeigen eine weitere abgewandelte Ausführungsform der Erfindung bei Anwendung an Rotoren von Luftfahrzeugscheibenbremsen, wobei in Umfangsrichtung sich überlappende Elemente gemäß vorstehender Beschreibung nicht verwendet werden« Bei dieser Ausführung umfaßt jedes Element einen im wesentlichen segmentförmigen lasttragenden Teil, der allgemein mit 86 bezeichnet ist und der von einstückiger Ausführung (siehe " fig· 17) aus Stahl oder einem anderen zweckentsprechenden Material oder alternativ wiederum aus einer dreischichtigen Ausführung (siehe Pig. 18) sein kann, bei der die innere Schicht 8? aus strukturell schwächerem Material mit großer Wärmekapazität, und die äußeren die Hauptlast tragenden Schichten 88 aus Stahl oder anderem geeigneten Material gebildet sind. Jeder lasttragende Teil trägt ein Reibkissen 89 an einer, beider oder keiner axial äußeren Seite, und zwar in Abhängigkeit von der Gestaltung der Bremse, bei der das Element benutzt werden soll. Das oder die Reibkissen können an dem lasttragenden Teil durch Nieten 93 oder irgendwelche anderen geeigneten M Mittel befestigt sein.

Jedes Element ist mit einem Ausschnitt oder Ausschnitten 90 versehen, und zwar in Abhängigkeit davon, ob ein einstückiger lasttragender Teil verwendet wird, um mit Trageinrichtungen in Form nicht dargestellter Keile in Eingriff zu treten, und zwar in der Art und Weise, wie es zuvor in Verbindung mit den Fig. 1 und 8 beschrieben worden ist. Jedes Element ist weiterhin an einer Stelle nahe seinem Innenumfang an einem Haltering

10 9853/1088

oder Halteringen 91 mittels eines Niet 90 befestigt. Pig, 17 zeigt die Art und Weise, in der zwei in axialem Abstand voneinander befindliche Ringe, die in sich in ümfangsrichtung erstreckende Nuten in den Seitenflächen eines einstückigen lasttragenden Teiles eingesetzt sind, anstelle eines einzigen Ringes verwendet werden können.

Dem Bestreben jedes Elementes, sich unter Bremsmoment zu drehen, wie es zuvor beschrieben worden ist, wird dadurch widerstanden, daß jedes Element mit einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden Zunge 94· oder mit einer anderen geeigneten Verbindungseinrichtung an einer sich radial erstreckenden Fläche, und mit einem Schlitz 95 oder einer anderen entsprechenden geeigneten Verbindungseinrichtung an der anderen sich radial erstreckenden Fläche versehen ist, um die entsprechende sich in umfangsrichtung erstreckende Zunge oder die andere Verbindungseinrichtung des benachbarten Elementes aufzunehmen.

Wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung haben die Rotorelemente gemäß Fig. 16 das Bestreben, sich unter der Wirkung der resultierenden Reibungskraft F und der Tragreaktion R in Uhrzeigerrichtung zu drehen, wenn der Rotor Bremskräften unterworfen wird, während er sich in Uhrzeigerrichtung dreht; Demgemäß versuchen benachbarte, sich radial erstreckende Flächen von benachbarten Elementen, sich in entgegengesetzten Richtungen zu bewegen. Die Flächen der Elemente, die mit Zungen gemäß Fig. 16 versehen sind, versuchen, sich radial nach innen zu bewegen, und die anderen Flächen der Elemente, die mit Ausschnitten versehen sind, versuchen, sich radial nach außen zu bewegen. Auf diese Weise erfährt die Zunge jedes Elementes eine aufwärts

109853/1088

gerichtete Kraft von dem Ausschnitt des benachbarten Elementes, und der Ausschnitt jedes Elementes erfährt eine nach unten gerichtete Kraft von der Zunge des benachbarten Elementes· Zufolge der Symmetrie der Rotorausführung erzeugen die oben genannten Kräfte, die an jedes Element durch die in Umfangsrichtung benachbarten Elemente angelegt werden, ein Gesamtmoment in Gegenuhrzeigerrichtung, welches das Gesamtmoment in Uhrzeigerrichtung ausgleicht, welches von den Kräften F und R erzeugt ist, so daß jedes Element im Gleichgewicht gehalten ist. Bei der Reibungsteilausführung gemäß den Fig· 16 bis 18 nehmen der Ring oder die Ringe 91 keinen direkten Anteil daran, dem Bestreben jedes Elementes zu widerstehen, sich unter Bremsmoment zu drehen, und der Ring oder die Ringe 91 wirken lediglich dahingehend, die Elemente in ihrer richtigen radialen Stellung und Umfangsstellung zu halten und die Elemente zu vereinigen, um einen Reibungsteil zu bilden, der als einzige Einheit abgenommen oder ausgetauscht werden kann.

Die Fig. 19 bis 21 zeigen eine noch andere Ausführungsform der Erfindung bei Anwendung an einem Stator einer Luftfahrzeugscheibenbremse, wobei die Elemente 100 an ihrem Innenumfang mit {Drageinrichtungen in Form von sich axial erstreckenden Keilnuten 101 im Eingriff stehen.

Die Reibungselemente sind im übrigen in ihrer Ausführung den Elementen gemäß den Fig· 16 bis 18 im wesentlichen identisch, und gleiche oder gleichwertige Bauteile und Kräfte sind mit den gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines a bezeichnet.

Obwohl bei den beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung der Ring s.ich bis nahe dem inneren Umfang der

109853/1 088

Beibringst eile 1 ement e erstreckt, ist zu verstehen, daß der Ring oder die Ringe gleichfalls sich bis nahe zu dem Außenumfang der Elemente erstrecken können, wenn die oben beschriebene Elementausführung zweckentsprechend geändert wird.

109853/1088

Claims

Patent anspriiche

η.) Ringförmiger Reibungsteil zur Verwendung in einer Scheibenbremse oder in einem ähnlichen Reibungsmechanismus, mit einer Mehrzahl von miteinander verbundenen im wesentlichen segmentförmigen Reibungselementen, von denen jedes einem drehbaren _

oder nicht-drehbaren Teil der Scheibenbremse oder ™

des Reibungsmechanismus arbeitsmäßig zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungselemente an einem Haltering befestigt sind, der sich bis nahe zu einem der Umfange der Elemente erstreckt, jedes Reibungselement mit den beiden in Umfangsrichtung benachbarten Reibungselementen derart verbunden ist, daß irgendeinem Bestreben des Elementes widerstanden wird, sich in seiner Ebene während des Bremsens unter der Wirkung eines Momentes zu drehen, das durch die auf das Element wirkende resultierende Reibungskraft und die Reaktionskraft aufgebaut ist, die an das Element durch den drehbaren bzw· nicht-drehbaren Teil der ■

Scheibenbremse oder des Reibungsmechanismus angelegt ist.

2. Ringförmiger Reibungsteil zur Verwendung in einer Scheibenbremse oder einem ähnlichen Reibungsmechanismus, mit einer Mehrzahl von miteinander verbundenen im wesentlichen segmentförmigen Reibungselementen, von denen jedes b£.% einem drehbaren oder nicht drehbaren Teil der Scheibenbremse oder des Reibungsmechanismus arbeitsmäßig zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Element (z.B. 4·) zwei die

10 9 85 3/1088

Hauptlast tragende äußere Schichten (z.B. 7) und eine dazwischen angeordnete innere Schicht (z.B. 8) aufweist, von denen die innere Schicht jedes Elementes relativ zu den äußeren Schichten des Elementes in Umfangsrichtung verschoben" ist, so daß die äußeren Schichten jedes Elementes auch die innere Schicht des in Umfangsrichtung benachbarten Elementes überlappen, die äußeren Schichten jedes der Reibungselemente an einem Haltering (z.B. 16) befestigt sind, der sich bis nahe zu einem der Umfange der Elemente erstreckt und das Bestreben der beiden äußeren Schichten jedes Elementes, sich in ihren eigenen Ebenen während des Bremsens unter der Wirkung eines Momentes zu drehen, welches von der auf das Element wirkenden resultierenden Reibungskraft und der Reaktionskraft aufgebaut ist, die an das Element durch den drehbaren oder nicht-drehbaren !Feil der Scheibenbremse oder des Reibungsmechanismus angelegt ist, auf eine der beiden inneren Schichten überträgt, die den äußeren Schichten jedes Elementes direkt zugeordnet sind, und daß diese innere Schicht den beiden überlappenden Paaren von äußeren Schichten derart zugeordnet ist, daß deren betreffenden Bestreben, sich beim Bremsen zu drehen, widerstanden wird.

3· Reibungsteil nach Anspruch'2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring sich bis nahe zu dem radial inneren Umfang der Reibungselemente erstreckt.

4·. Reibungsteil nach Anspruch 2 oder 3j dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht jedes Elementes Material mit großer Wärmekapazität aufweist.

5· Reibungsteil nach einem der Ansprüche 2 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Schichten jedes Elementes mit dem Ring vernietet sind.

109853/1088

6· Reibungsteil nach einem der Ansprüche 2 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Paar von äußeren Schichten mit einem entsprechenden Widerlager an dem Ring versehen ist, welches das Bestreben des Paares von äußeren Schichten, sich während des Brems ens zu drehen, auf eine der beiden inneren Schichten überträgt, die direkt zugeordnet sind· 7· Reibungsteil nach einem der Ansprüche 2 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Paar von äußeren Schichten mit den zwei direkt zugeordneten inneren Schichten vernietet ist. .

8. Reibungsteil nach Anspruch 5 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Nietenköpfe in die Elemente versenkt sind, so daß die Materialquerschnittsflache, die an der Fläche zwischen inneren und äußeren Schichten dem Abscheren unterworfen ist, vergrößert ist·

9· Reibungsteil nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang der äußeren Schichten jedes Elementes mit dem drehbaren oder nicht-drehbaren Teil der Scheibenbremse oder des Reibungsmechanismus in Eingriff tritt.

■10· Reibungsteil nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenumfang der äußeren Schichten jedes Elementes mit dem drehbaren oder nichtdrehbaren Teil der Scheibenbremse oder des Reibungsmechanismus in Eingriff tritt.

11· Reibungsteil nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht jedes Elementes durch anliegende Berührung an ihrem inneren Umfang mit den beiden zugeordneten Ringwiderlagern und an ihrem Außenumfang durch anliegende Berührung mit zwei Einsätzen in ihrer Stellung gehalten ist, von denen einer an jedem der Paare von zugeordneten äußeren

109853/ 1 088

Schichten befestigt ist.

12· Reibungsteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ecken der inneren Schichten der Elenente angefast bzw. abgeschrägt sind, um mit entsprechenden Widerlagerflächen an dem Ring und den Einsätzen in Eingriff zu treten, und daß der Schrägwinkel von diagonal gegenüberliegenden Ecken der inneren Schichten gleich ist, so daß die diagonal gegenüberliegenden Widerlagerflächen, die auf diese Weise an den inneren Schichten gebildet sind, parallel sind.

13· Eeibungsteil nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze mit ihrem betreffenden Paar von äußeren Schichten vernietet sind.

14. Reibungsteil nach einem der Ansprüche 11 bis 13« dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze mit dem drehbaren oder nicht-drehbaren Teil der Scheibenbremse oder des Reibungsmechanismus in Eingriff treten·

15· Reibungsteil nach einem der Ansprüche 11 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß der Ring mit dem drehbaren oder nicht-drehbaren Teil der Scheibenbremse oder des Reibungsmechanismus gekoppelt werden kann.

16· Reibungsteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring sich bis nahe zu dem radial. inneren Umfang der Elemente erstreckt.

17· Reibungsteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ringe vorgesehen sind, die sich bis nahe dem radial inneren Umfang der Elemente erstrecken.

18· Reibungsteil nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Reibungselement mit dem Ring oder den Ringen vernietet ist.

19· Reibungsteil nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Reibungselement mit einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden Zunge

109853/1088

an einer sich radial erstreckenden Fläche, und ait einem Ausschnitt in der anderen sich radial, erstreckenden Fläche versehen ist, um die entsprechende sich in Umf angsrichtung erstreckende Zunge an dem benachbarten Element aufzunehmen.

20. Reibungsteil nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Reibungselement dreischichtige Ausführung hat und zwei äußere die Hauptlast tragende Schichten und eine dazwischen angeordnete innere Schicht aufweist, welche Material großer Wärmekapazität aufweist·

21. Reibungsteil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Schichten jedes Elementes mit dem drehbaren oder nicht-drehbaren Teil der Scheibenbremse oder des Reibungsmechanismus in Eingriff treten.

109853/1088