DE2226099A1

DE2226099A1 - Gezahnter Reibungsring für Bremse oder Kupplung

Info

Publication number: DE2226099A1
Application number: DE19722226099
Authority: DE
Inventors: John H. Troy; Bok Lowell D. Anna; Ohio Warren (V.StA.)
Original assignee: BF Goodrich Corp
Current assignee: Goodrich Corp
Priority date: 1971-06-02
Filing date: 1972-05-29
Publication date: 1972-12-14
Also published as: FR2139588A5; US3726374A; GB1379104A; CA948570A; BE784148A

Description

HEIBUliGöRIIIG i\jR BREMSE ODER KUPPLIILiG

DER ER]J¹I

Ein Brems- oder Kupplungsmechanismus mit einem ringförmigen Stator oder Rotor"mit konzentrischen-Ringen aus wärmeabsorbierendem I-Iaterial, schictitiörmig angeordnet zwischen Deck- Scheiben, die durch Beiestigungsbolzen miteinander verbunden sind, welche zwischen den Ringen liegen, um die Ringe mit einem Zwischenraum aneinander zu halten· Die Deckscheiben sind durch ein Drehmomentteil an dem inneren oder äußeren Umfang verbunden, das den nächstliegenden Ring an seinem Platz hält.

AIJGABM JBER DIE ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft einen Mechanismua für Scheibenbremsen oder Scheibenkupplungen und insbesondere die ringförmigen Ileibungsscheiben, die mit anderen Reibungaacheiben während der Betätigung der Bremse oder Kupplung zusammenwirken« Diese Reibungascheiben unterliegen während ihrer Betätigung hoher Beanspruchung und müssen außerordentlich hohen Temperaturen standhalten, die durch die Reibungsenergien der Reibungsscheiben hervorgerufen-werden. Durch die hohe Wärme, die in Bremsen erzeu_ot v/ird, v/ie sie zum Beispiel bei Flugzeugen verwendet werden, werden die Reibungsscheiben sehr schnell von einer niedrigen Temperatur, wie sie in großen Höhen vorherrschen, auf die außerordentlich hohen Temperaturen erwärmt, die währenü der Betätigung der Bremsen entstehen, und daduroh. müssen die ReibungsacneiTsen so ausgelegt aein, daß sie jeglicher thermischen Verwerfung widerstehen, die sonst ein

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Zerbrechen der IDremsscheiben verursachen könnte.

Üei ReibungssciiGiben, wie oie bi^n^r verwenuet veruan, sind radial angeordnete theririiaciie Schütze in die ocieiben geschnitten, um diese thermischen Beanspruchungen zu mildern; dies konnte jeaoch nur auf Kosten einer verringerten konstruktiven Festigkeit der Scheibe erreicht werden. Um üie verringerte Festigkeit auszugleichen, war es erxoruerlich, Verstärkungen aus nochxestem Material, wie ütahl, vorzusehen und hierdurch wurae der verfügbare Raum für das wärmeabsorbierende Material geringer Dichte, wie beispielsweise Beryllium, stark verringert.

Bin weiteres Problem bei den Reibungssoheiben mit ringförmigen Aufbau aus wärmeableitendem Material war die Tatsache, daß im jj'alle einer Abnutzung der ringförmigen Teile an einer Stelle das gesamte Teil ausgewechselt werden mußte, wenngleich aie Abnutzung nur einen sehr kleinen Bereich umfaßtes Hierdurch wurden die Betriebskosten merklich erhöht, wenn teures wärmeableitendefl Material benutzt wurde, Β·± früheren Konstruktionen mußten die Teile aus wärmtabieitendem Material auch auf sehr kleine Toleranzen bearbeitet werden und die maschinelle Bearbeitung war so kompliziert, daü al· sehr zeitraubend war und nur von gescnulten Fachkräften ausgeführt wei*den konnte,

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D^R ERFIIIDIBIG

Gemäß dieser Urfinuung sind die wärmeableitenden Teile in einer segmentartigen konzentrischen Beziehung angeordnet-und bestehen aus Hingen, durch die üie Notwendigkeit der Anordnung ractialer thermischer bchlitze ausgeschaltet und die konstruktive Festigkeit aer Scheibe erhöht wird. Der Austausch einzelner Segmente der wärmeableitenden Ringe kann durchgeführt werden, ohne daß andere Teile der Iv'ärmaablei-'uungsm^terialien ersetzt werden müssen,, l/eiteriiin liegen die Herstellungskosten der wärmeableitenden Teile sehr viel niedriger und enge Toleranzen sind nicht erforderliche Die Oberxlc'.ciieiiteile,zwischen denen die wärmeableitenden Ringe üchichtartig angeordnet sind, werden durch liefestigungsbolzen miteinander verbunden, durch aie auch die richtige Anordnung der Ringe sichergestellt wird. Ahnlich werden durch die Verbindungen zwischen den Drehmomentteilen und den Oberflächenteilen auch die nächstliegenden wärmeableitenden Ringe in der i'teibungsscheiue richtig angeordnet·

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen die bevorzugte Form sowie eine kodifiaierung," die entsprechend dieser Erfindung vorgenommen wurde und die aiese Erfindung beinhaltet und die für uie pralcti.ocxie Ausführung dieser Erfindung repräsentativ sind.

KURZE BESClIREIBUIiG DER ZE

In uen Z^

i,^r;t Abbildung 1 eine axiale Dz'äUfsicht der ileibungsseheibe

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(dargestellt in durchgehenden Linien) , wobei bestimmte Teile v/eggelassen sind und die Reibungssciieibenteile so dargestellt · sind, wie sie bei Betätigung im Drehraomentantrieb au einem zugehörigen Teil liefen, das in diesem Beispiel ein Drehmomentrohr einer Radaufhängung sein kann, wobei die Seiten des Drehmomentrohres durch die gestrichelten Linien dargestellt sind,

Abbildung 2 ist eine yuerschnittsansicht der G-e samt baugruppe entlang der Ebene der Linie 2-2 von Abbildung 1.

Abbildung 3 ist eine v/eitere Querschnittsanaicht der Baugruppe entlang der Ebene der Linie 3-3 von Abbildung 1.

Abbildung 4 ist eine teilweise axiale Draufsicht einer Modifizierung der Erfindung, bei der gewisse Teile weggelassen sind und in der die ringförmigen Reibungsscheibenteile so dargestellt sind, 'wie sie in der Drehmomentp,ntrieb_sbetati_t;ung zu einem zugehörigen Teil liegen, der in uiesem Beispiel ein drehbares Rad sein kann, dessen Seiten aurch die gestricnelten Linien dargestellt sind.

Abbildung 5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Ebene ϊ-5 von Abbildung 4.

Abbildung 6 ist eine teilweise beitenuraul'-jiaut entlang Ebene der Linie 6-6 von Abbildung 4.

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AUSiVHRLIOHE BEbQHEEIBMG

Bezugnehmend auf Abbildung 1 ist die Reibungsscheiben- !Jaugruppe 10 mit einem Drehmomentring 11 aus Stahl oder mit einem anderen starken^bnutaungsiesten Material versehen, aas mit einem radialen Innenring 12 umgeben ist, sowie mit einem radialen Außenring. 13 und einem radialen Zwischenring 14 in konzentrischer Anordnung. Der Innenring 12, der Außenring 13 und der Zwischenring 14 können aus wärmeableitendem Material sein, das eine hohe W'ärmeabsorbtionsfänigkei.t aufweist, wie beispielsweise Beryllium.

Der Drehmomentring 11 hat axial angeordnete Rillen 15, die umfangsmäßig aen Abstand zueinander um den inneren Umfang Dilden, um die Teile 16 eines Drehmomentrohres 17 einer Radaufhängung aufzunehmen, die in gestricnelten Linien dargestellt ist. ♦

Wie auf den Abbildungen 2 und 3 deutlicher zu sehen ist, sind die Oberilachenteile 18 und 19, die eine gewölbte Querschnittsform aufweisen können, an dem Drehmomentring 11 befestigt und ■ erstrecken sich radial nach außen an jeder Seite des Innenrings 12, des Außenrings 13 und des Zwischenrings 14. Die überflachenteile 18 und iy haoen überlappende iTasen 22 und mit Bonrungen, die ausgerichtet sind aui Bohrungen in dem Drehrnomentring 11 . und durch die IJiete 24 nindurcngeiührt und an ürt und Jtelle restgenietet v/erden können,,

Dur Inrionring 12 hat einen Innendurchmesser ;25j der etwa gleich

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groß, aber etwas weiter als der Außenaurchmesser 26 aes Drehmonientringes 11 ist, aer aen Innenrirv; in der gewünschten raaialen Lage innerhalb der ücheibenoaugruppe ;au.±t. Axial angeordnete Rillen 2'( und 28 sind an aen umxangsmaßig gegenüberliegenden und im Abstand zueinander angeordneten stellen entlang des Außendurchmessers 2y, des Zwischenrings 14 una des Innenaurohmessers 30 aes Außenrings 13 angeordnet, um die Abstandhalter, wie etwa die Hülsen 34, auizunehmen, die sich zwischen den Oberilächenteilen 18 und 19 erstrecken. Die Bohrungen 35 in. den Oberflächenteilen 18 und 19 sind ausgerichtet auf die Durchgänge durch die Hülsen 34. Befestigungsmittel, wie etwa die Hute 36, können in den hülsen 34 und durch die Bohrungen 35 hindurengelührt werden, v/o sie an Ort und Stelle vernietet werden, urn den Außenring 13 und den Zwischenring 14 in der gewünschten Lage innerhalb dex* ^cheibenbaugruppe ιeatzulegen. Diese Befestigungsmittel verbinden auch die Oberflächenteile 18 und 19 und ergeben somit eine einheitliche Struktur, die die erforderlichen konstruktiven Eigenschaften hinsichtlich der festigkeit gegenüber den Drelimomentkräften aufweist»

Reibungs-BeSchichtungsmaterialien 37 können auf die Oberfliichenteile 18 und 19 aufgebracht weraen und können von der Art sein, wie sie beschrieben ist in US-Patent ITr. 2,966,737 von RoE₀ Spokes et al. Das KeiDungsbecjc...icntun -smaii-jrial ict radial nach außen am jJreLmomentring 11 una an den bieten 24 angeordnet, durch die aie Hasen 22 und 23 der Cberflüchentoile 18 und 19 miteinander verbunden sind. Γϋ^οϊΐΐjprechend verlaiu'en

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die Verbindungen in diesem Bereich radial nach innen, von dem wärmebeaufschlagten Bereich weg, wo die thermische Verzerrung am geringsten ist. In aeia wärmebeaufschlagten Bereich werden der konzentrische innere warmeabweisende Ring 12, der äußere w arme abv; ei sende Ring 1.3 und der wärmeabweisende Zwiscnenring 14 im Abstand zueinander durch die Oberflächenteile 18 und und durch die Hülsen 34 so gehalten, daß thermische Verzerrungen aufgenommen werden können, ohne daß aie Scheibenbaugruppe verzerrt wird und übermäßige Abnutzung oder Beschädigung der oclieibenbaugruppe während des Bremsvorganges verursacnt.

Line Modifikation aer lüriindung ist in Abbildung 4 dargestellt, in der doppelte Drehmomentverbinder 38 und 39 i*¹ kraftflüssigem Zusammenwirken mit dazu passenden, zwischenliegenden Antriebsstücicen liegen, wie etwa Usen 43 auf einem dazugehörigen Brems- oder Kupplungsteil, wie etwa eine Radfelge 44, die durch gestrichelte Linien dargestellt ist. Die Drehmomentstäbe 38 und 39 sind an dem äußeren Umfang einer Sclieibenbaugruppe 45 angeordnet, die einen radialen äußeren wärmeabweisenden Ring 46, einen wärmeabweisenden Zwischenring 47 und einen wärmeabweisenden Innenring 48 in konzentrischer Anordnung zueinander innerhalb der Drehmomentstäbe 38 und 39 auf v/eist.

üegmentartige Oberflächenteile 52 und b3 mit gewölbtem Queraoixriitt ur;jtruci-:en' uich radial nach innen von den Drehmoment- ;;täben y<i und 39 '^i uen gegenüberliegenden Seiten der

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konzentrisch angeordneten wärmeabweisenden Hinge 46, 47 und 4b. Jeder aer Drehmoment stäbe 33 und 39 ist U-i'örrnig gebogen und hat einen Anschlußflansch 54, der si cn umfangsrnäßig erstreckt una radial angeordnete Ösen 55 und 56 der Oberiläcnenteile 52 und 53 überlappt. Die Plansche 54 sind gefalzt,um die üsen 55 und 56 sowie einen dazwischenliegenden Abstandhalter 57 auizunehmen, die alle miteinander ausgerichteten Löchern versehen sind, durch die liiete 58 eingefügt und an Ort und Stelle vernietet werden können.

Der äußere wärmeabweisende Ring 46 hat einen Außendurchmesser 59, der etwas geringer als der Durchmesser der Oberxläche ist, die aus/lern Innendurchmesser 60 der Abstandshalter 57 und der Drehmomentstäbe 38 und 39 ist, um den Außenring in der gewünschten radialen Lage während der Betätigung zu halten. Axial angeordnete Rillen 61 und 62 an dem Außenaurchmesser aes innersten Ringes 48 und an dem Innendurchmesser 64 des Zwischenringes 47 sind -umfangsmäßig im Abstand an dem Bauteil angeordnet, um Hülsen 65 aufzunehmen, die sich zwischen aen Oberflächenteilen 52 und 53 erstrecken. Bohrungen 66 in den Oberflächenteilen sind vorgesehen, ausgerichtet auf die Durchgänge durch die Hülsen 65 zur Durchführung von Befestigungsmitteln wie etwa Nieten 67, die sich durch die Oberflächenteile und Hülsen erstrecken, um die Oberflächenteile miteinander zu verbinden und auch, um den wärmeabweisenden Zwischenring 47 und den inneren wärmeabweisenden Ring 48 in ihrer Lage zu halten. Reibungsbeschichtungsmaterial 68 iat auf den Außenflächen der Oberfläohenteile 52 und 53

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angebracht und kann von der Art sein, wie sie in dem TJS-Patent Nr. ^,966,737 von R.E. Spokes et al beschrieben ist. Das Reibungs-Bescliichtungsmaterial 68 ist radial naoh innen von den Drehmomentstäben 38 und 39 aus so angeordnet, daß der sogenannte wärmebeaufschlagte Bereich im Abstand von den Drehmomentanschlüssen gehalten wird. Weiterhin sind die konzentrischen inneren wärmeabweisenden Ringe 46, 47 und 48 in dem Bereich angeordnet, in dem die Wärmeerzeugung hoch ist und in ctem hohe Temperaturschwankungen auftreten, und mit der Abstandlage dieser Ringe ist' Spielraum geschaffen für die txiermioche Verzerrung, ohne dal'3 aiese die wirksame Betätigung der Baugruppe beeinträchtigt. Die wärmeabweisenden Ringe 46, 47 und 48 können aus einem Material bestehen, das eine hohe Wärmeabsorbtionskapazität aufweist, wie etwa Beryllium'und die, wie sich zeigt, .Leicht zu bearbeiten sind und aie keine engen Toleranzen benötigen.

Obwohl die wärmeabweisenden Ringe als durchgehende Ringe in der bevorzugten Konstruktion dargestellt sind, können die v/ärmeabweiaenden Ringe 46 und 47 segmentartig aufgebaut und jeweils aus getrennten ireilen gefertigt sein, die eine Länge aufweisen, die mindestens dem Abstand zwischen den Nieten 67 entspricnt, üa die segi:ientarti_L,en R.nge an ihrem Platz gehalten werden und die gewünschte Wärme-absorbierende Wirkung aufweisen. Der Innenring 48 icann ebenfalls segmentartig aufgebaut sein, vorausgesetzt daß die Innenkanten der Oberflächenteile 52 und b3 erweitert sind und über aen Innenring hinausreichen, um diese zwischen aen Oberi'lächenteilen zu halten. Dies gilt auch

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Claims

- ίο -

iür die wärmeabweisenaen Ringe 12, 13 und 14- der Konstruktion, die in Abbildung 1 dargestellt ist, rait ueru einzigen unterschied, daß die Außenkanten der Oberflächenwelle 18 und 19 über die äußeren Umfangskanten des Außenrings 13 hinausreichen würden, wenn dieser segmentartig aufgebaut wäre.

AIJSPRuCHE

( 1 J Ein ringartiges Reibungsteil für eine Bremse oder eine Kupplung, mit konzentrischen Ringen aus wärmeabsorioierendem Material, Mitteln aum Halten der genannten Hinge in radialem Abstand zueinander, um die Ausdehnung und Zusammenziehung des genannten Reibungsteiles zu ermöglichen, der entsprechende Mittel entweder an dem innerem oder an dem äußeren Umrang aufweist, um die Drehmomentkräite zu übertragen.

2₀ Ein ringförmiges Reibungsteil entsprechend Anspruch 1, in dem die genannten Mittel zum Halten der genannten länge in radialem Abstand zueinander weitere Abstandhalter aufweisen, uie zwischen den genannten Ringen an umxangsmaßig im Abstand zueinander liegenden Lagen angeordnet sind und umfangsmaßig angeordnete Zwischenräume zwischen den genannten Ringen als upielraum für Ausdehnung und Zusammenziehung vorsehen.

3. Ein ringiörmiges Reibungsteil entsprechend Anspruch 2, in aem aie genannten Ringe axial angeordnete Rillen auf gegenüberliegenden Oben lochen in den genannten umfanjsrnüßig im Abstand zueinander liegenden Stellen aufweisen, um die genannten -aüjtaudnalter aufzunehmen und um uie genausten Kin, ;e

gegen relative umiangsrnäßige Bewegung an ihrem Platz zu halten,

4. Ein ringlörmiges Reibungsteil entsprechend Anspruch 3, in dem aie genannten entsprechenden Vorrichtungen und die genannten Abstandnalter durch ein Drehmoment-übertragendes radiales Bauteil miteinander verbunden sind, das sich raaial von dein genannten Eeibungsteil erstreckt.

5. Bin ringförmiges Eeibungsteil gemäß Anspruch 4, in dem einer der genannten Hinge neben der genannten entsprechenden Vorrichtung durch die genannte entsprechende Vorrichtung an seiner Stelle gehalten v/ird und der andere der genannten Ringe in raaialem Abstand durch die genannten radialen Bauteile der genannten Abstandhalter gehalten wird.

6. Ein ringidrmiges Reibungsteil gemäß Anspruch 3, in dem die genannten Ringe schichtartig zwischen radial angeordneten Oberflachenteilen auf gegenüberliegenden Seiten der genannten Ringe angeordnet sind und in dem die genannten Oberilächenteile durch die genannten Abstandhalter und die genannten entsprechenden Vorrichtungen zur Übertragung des Drehmoments verbunden sind,

7. Ein ringförmiges Reibungsteil gemäß Anspruch 6, in dem die genannten Abstandhalter Durchgänge aufweisen, die ausgerichtet sind aul ,/irjaingen in den genannten Oberl'lächenteilen, durch die fiicii iiüiestigungsmittel zur Verbindung der genannten Ooerilicjicinteiie auf gegenüberliegenden Seiten der genannten

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Ringe erstrecken»

bo Ein ringförmiges Reibungsteii gemäß Anspruch 7, in aem die genannten entsprecnenden Vorrichtungen weiterhin einen ringförmigen Drehmoment ring an dem inneren Umfang aufweisen, und in dem die genannten Oberflächenteile überlappende Teile aufweisen, die an dem genannten Drehmomentring befestigt sind.

9. Ein ringiörmiges Reibungsteil gemäß Anspruch 8, in dem üer radiale innerste der genannten Ringe sich um den genannten Drehmomentring legt, um die radiale Bewegung zu begrenzen und in dem die anderen der genannten Ringe in radial in Abstand zueinander angeordneten Lagen durch die genannten Oberflächenteile und die genannten Abstandhalter erhalten werden. ;

10. Ein ringförmiges Reibungsteil gemäß Ansprucn 7, in dem aie genannte entsprechende Vorrichtung weiterhin Drehmomentstäbe aufweist, durch die nebeneinanderliegende Oberflächenteile an dem äußeren Umfang gehalten werden und in dem zusätzliche Befestigungsmittel vorhanden sind, um die genannten Oberiläclienteile auf gegenüberliegenden Seiten der genannten Ringe an uera genannten Außenumfang halten.

11. Ein ringiörmiges Reibungsteil gemäß Anspruch 10, in α ein aie

genannten Oberflächcnteile durch Hülsen voneinander getrennt

sich
gehalten werden, wobei/ die genannten Zusätzlichen üei'esti^un^smittel durch die genannten Hülsen, die genannten Sfciice und die genannten Obcri'lächenteile an dem Au lJoii umfang erstrecken und

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sioli .der äußerste der genannten radialen Ringe innerhalb der genannten Hülsen und der genannten Stäbe zur Begrenzung der Radialbewegung einfügt, wänrend die anderen der genannten Hinge in radialem Abstand zueinander angeordneten Lagen durch αie genannten Oberflächenteile und genannten Abstandhalter gehalten werden. .

12. Ein ringiörmiges Reibungsteil gemäß Anspruch 1, in dem mindestens eine der genannten konzentrischen Ringe aus v/ärmeabsorbierendem Material sich durchgehend über die gesamten 360 G-rad des Ringes erstrecken.

13. Ein ringförmiges Heibungsteil gemäß Anspruch 1, in dem mindestens einer der genannten konzentrischen Ringe, aus mehr als einem Stück besteht und die sich daraus ergebenden Segmente ringförmig angeordnet sind.

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