DE2230805A1

DE2230805A1 - Scheibenbremse

Info

Publication number: DE2230805A1
Application number: DE2230805A
Authority: DE
Inventors: Rene Lucien; Jean Masclet
Original assignee: Messier Hispano SA
Current assignee: Messier Hispano SA
Priority date: 1971-07-02
Filing date: 1972-06-23
Publication date: 1973-03-15
Also published as: DE2230805B2; DE2230805C3; SU491242A3; SE392638B; IT959947B; CH556985A; CA981191A; IL39720A0; US3804213A; IL39720A; GB1364743A

Description

DIPL-ING. HORST ROSE DIPL-ING. PETER KOSEL PATENTANWÄLTE

3353 Bad Gandershelm, 22. Juni 1972

Postfach 129

Hohenhöfen 5

Telefon: (05382) 2842

Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandersheim

Patentgesuch vom 22. Juni 1972

Unsere Akten-Nr. 2506/^4

MESSIER-HISPANO

6, Avenue Raymond Poincare 75116 Paris/ FRANKREICH

Scheibenbremse

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse, insbesondere für Luftfahrzeuge.

Bei Scheibenbremsen dienen Reibungsbeläge, von denen die einen sich drehen und die anderen feststehen, dazu, durch gegenseitige Reibung eine Bremskraft zu erzeugen und den größten Teil der , abzubremsenden kinetischen Energie in Wärme umzusetzen.

Bei solchen Scheibenbremsen spielen wirtschaftliche Erwägungen eine erhebliche Rolle, und zwar sowohl bei der Herstellung wie im Betrieb. Die Benutzer solcher Bremsen, sowohl im zivilen wie im militärischen Bereich, streben möglichst niedrige Betriebskosten an, und dies hat zu einer neuen Kenngröße für Luftfahrzeuge im allgemeinen und für Bremsen im besonderen geführt, nämlich den Kosten pro Landung. Man strebt deshalb heute danach, die Kosten pro Landung so niedrig wie möglich zu machen, und dies ist zu einem wichtigen Faktor in der Werbung für Geräte geworden.

309811/0640 Ra/Rg.

Bankkonto: Norddeutsche Landesbank, Filiale Bad Gandershelm, Kto.-Nr. 22.118.970 · Postscheckkonto: Hannover 68715 970

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Scheibenbremse zu schaffen, bei der die Kosten pro Bremsvorgang niedrig sind.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer eingangs genannten Scheibenbremse dadurch erreicht, daß sie drehbare oder Rotorteile und nicht drehbare oder Statorteile aufweist, welch letztere abwechselnd mit den drehbaren Teilen angeordnet sind, und daß diese Teile jeweils als Radelemente ausgebildet sind, welche aus untereinander verbundenen Winkelsektoren zusammengesetzt sind, wobei diese Winkelsektoren mit Ausnehmungen versehen sind, in denen Reibungselemente aus Graphit angeordnet sind. Ein solcher Aufbau kann preiswert hergestellt werden und hat sehr günstige Eigenschaften im Betrieb, insbesondere im Hinblick auf die bei einer Bremsung entstehenden großen Wärmemengen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform einer solchen Scheibenbremse ist dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Ausnehmungen durch zwei zylindrische Formhöhlungen definiert ist, deren Seitenwände sich etwa auf der Symmetrieachse des betreffenden Winkelsektors schneiden. Solche Ausnehmungen lasten sich einfach und mit geringen Kosten herstellen. ^;

Dabei geht man ferner mit Vorteil so vor, daß die beiden einer Ausnehmung zugeordneten Reibungselemente, welche genau in die entsprechenden Formhöhlungen hineinpassen, als zylindrische, flache Scheiben ausgebildet sind, welche längs eines geradlinigen Abschnitts schräg abgeschnitten sind, längs dessen sie in der Ausnehmung nebeneinander angeordnet sind. Man verhindert so auf einfache Weise eine Drehung dieser Reibungselemente unter der Wirkung der beim Bremsen auf sie einwirkenden Kräfte.

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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung geht man hierzu so vor, daß in die eine Formhöhlung einer Ausnehmung jeweils ein Reibungselement von der Form eines flachen, vollständigen Zylinders angeordnet ist, und daß in der zweiten Formhöhlung ein Reibungs element in Form einer Mondsichel eingesetzt ist, dessen Aussparung sich genau an die in die zweite Formhöhlung ragende kreisförmige Berandung des ersten Reibungselements anpaßt. Auch eine solche Ausführungsform verhindert zuverlässig, daß sich die Reibungselemente in ihren Formhöhlungen beim Bremsen drehen.

In weiterer Vervollkommnung der vorliegenden Erfindung geht man zweckmäßig so vor, daß die Rotor- und Stätorteile aus einer von derjenigen der Reibungselemente verschiedenen Graphitsorte ausgebildet sind. Dabei wählt man die Graphitsorte für die Rotor- und Statorteile vorzugsweise unter dem Gesichtspunkt der guten mechanischen Haltbarkeit dieser Teile.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Fig. 1 einen teilweisen, durch die Drehachse sowie durch die Längsachse eines SteuerZylinders verlaufenden Radialschnitt durch eine erfindungsgemäße Scheibenbremse,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil der ein Rotorteil bildenden Sektoren,

Fig. 3, 4 und 5 Schnitte, gesehen längs der Linien a-a bzw. b-b bzw. c-c der Fig. 2, in vergrößertem Maßstab,

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Teil der ein Statorteil bildenden Sektoren,

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Abwandlung des segmentierten Statorteils, und

Fig. θ und 9 Draufsichten auf Teile eines Rotorteils 309811/0840

bzw. Teile eines Statorteils, welche mit Bremselementen gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ausgerüstet sind.

Wie Fig. 1 zeigt, ist die Bremse in einer Ausnehmung des zu bremsenden Rades 1 angeordnet und weist eine Traganordnung auf, die gebildet wird von einem Zylinderblock mit Kolben 3 (von denen in Fig. 1 nur einer dargestellt ist), wobei diese Kolben 3 die Anpreßkraft erzeugen, ferner von einem Momentenrohr 4, das die Momentenkräfte der Statorteile aufnimmt, einer hinteren Platte 5, gegen welche die Elemente der Wärmesenke durch die Kolben 3 gedrückt werden, Schraubenbolzen 6 zum Zusammenhalten dieser Teile, und von einer Druckplatte 7_f welche zur Aufteilung der Anpreßkraft dient.

Die Wärmesenke der Bremse wird gebildet durch einseitige und doppelseitige Statorteile 8 bzw. 8¹ sowie durch mehrere Rotorteile 9. Die Rotor- und die Statorteile werden jeweils gebildet durch den Zusammenbau mehrerer Winkelsektoren S1-S2-S3, die sich wiederholen, vergl. Fig. 2.

Bei den Rotorteilen weist jeder dieser Sektoren ein Trägerteil 10 (Fig. 5) aus Metall auf, das auf jeder seiner beiden Seiten mit einer Ausnehmung 11 versehen ist. Diese Ausnehmungen haben etwa die ^:Form von zwei Kreiszylindern 12 (Fig. 2), welche sich auf der Symmetrieachse 13 des Sektors schneiden, so daß eine Ausnehmung in Form einer "8" entsteht.

Jeder Sektor S1, S2 etc. des Rotors weist an den beiden Ecken seines Außenumfangs je einen Ausschnitt 14 auf, und diese Ausschnitte 14 dienen zum Eingriff mit komplementär zu ihnen ausgebildeten Keilen 15 des Rades 1, an welchem die Bremse angeordnet ist, so daß diese Sektoren mit dem zu bremsenden Rad 1 in Antriebsverbindung stehen. Ferner ist an den radialen Rändern der einzelnen Sektoren jeweils ein anderer Ausschnitt 16 von ungefähr halbzylindrischer Form vorgesehen. Die Ausschnitte 16

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zweier benachbarter Sektoren liegen einander gegenüber und bilden so eine Ausnehmung, welche eine Rolle 17 (vergl. Fig. 3) aus Metall aufnimmt, deren Aufgabe es ist, das Kippen der einzelnen Sektoren S um den entsprechenden Antriebskeil 15 des Rades 1 unter der Wirkung der Reibungskräfte zu verhindern.

Andererseits sind die Sektoren S an den beiden Ecken ihres Innenumfangs jeweils mit einem Loch 18 versehen, welches die Bolzen oder Achsen eines Kettenglieds 19 aufnimmt. Diese Kettenglieder 19 dienen zum Zusammenhalten und Verbinden der Sektoren S, um ein segmentiertes Rotorrad zu bilden.

Nach dem Zusammenbau der Sektoren liegt das Spiel zwischen zwei benachbarten Sektoren jeweils in der Größenordnung von 1 mm, das Spiel zwischen einer Rolle 17 und den zugeordneten Ausnehmungen 16 liegt jeweils in der Größenordnung von einigen zehntel Millimetern, und das Spiel zwischen den Kettengliedern 19 und den zugeordneten Löchern 18 liegt in der Größenordnung eines Millimeters_β

In den Ausnehmungen 11 der Sektoren S1, S2 etc., das heißt auf jeder ihrer Seiten, sind Rücken an Rücken Reibungselemente 20 (Fig. 5) aus Graphit mit einem leichten Montagespiel angeordnet und eingeapßt. Die Elemente 20 sind jeweils paarweise mittels eines Niets 21 (Fig. 5) befestigt, das mit einem beträchtlichen Spiel eine Ausnehmung 22 des Trägerteils 10 durchdringt. Dank dieser Art der Befestigung werden die Graphit-Reibungselemente 20 unter der Wirkung der beim Bremsen von der Reibung erzeugten Kräfte gegen die Wände der Ausnehmungen 11 gepreßt. Jede Beanspruchung auf Scherung im Bereich des Befestigungsniets 21 wird durch das Spiel vermieden, das in den Ausnehmungen 22 der Trägerteile 10 vorhanden ist.

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Die Form der einzelnen Reibungseiernte 20 entspricht der Form von zwei nebeneinander angeordneten flachen bzw. scheibenförmigen Zylindern, die längs eines längs der Linie x-x (Fig. 2) abgeschnittenen Segments nebeneinander angeordnet sind. Diese beiden zylinderförmigen Elemente 20 sind in einer Ausnehmung 11 mit der Form einer "S^SI so angeordnet, daß ihre abgeschnittenen Seiten gegeneinander anliegen. Diese Art der Anordnung wirkt der Drehung dieser Reibungselemente 20 um ihre Befestigungsniet, s 21 entgegen, wenn im .Betrieb durch Reibung Kräfte auf diese Elemente 20 wirken.

Ein anderes kennzeichnendes Merkmal der Erfindung ist, daß die Aufteilung der einzelnen ein Rotorteil bildenden Radelemente in Segmente jeweils in der Mitte der Antriebsschlitze 14 erfolgt, in welche die Keile 15 des Rades 1 eingreifen. Diese Anordnung vermeidet jedes evtl. Einklemmen der Keile 15 durch das Rotorteil als FoIe seiner Verformung unter der Wirkung von thermischen Beanspruchungen«» Zum Beispiel wird beim zufälligen Brujßh eines Kettenglieds 19 die Amplitude der folgenden Kippbewegung der betroffenen Sektoren S durch die Tatsache begrenzt, daß sich diese Sektoren auf den Keilen 15 des Rades 1 an jedem Eck ihres äußeren Umfangs abstützen.

Für den Graphit der Reibelemente 20 verwendet man eine Qualität mit erhöhter Dichte (über 1,8) und sehr großer Reinheit entsprechend einem Aschengehalt von weniger als 10 ppm (0,001 %).

Den aus Segmenten aufgebauten Rotorteilen sind Statorteile zugeordnet, welche nach dem gleichen Prinzip aus Segmenten zusammengesetzt sind wie die Rotorteile und welche in Fig. 6 dargestellt sind. Fig. 6 unterscheidet sich von Fig. 2 nur dadurch, daß die Ausschnitte 14 der Rotorteile ersetzt sind durch Vorsprünge (Rasten) 23, welche an den Ecken des Innenumfangs der Sektoren angeordnet sind. Fig. 7 zeigt eine Variante eines aus Segmenten aufgebauten Statorteils. Hier sind die Vorsprung« 23 ersetzt durch Ausschnitte 24,

ff I ' ,J

Den Reibungselementen aus Graphit können Reibungselemente aus anderen Werkstoffen zugeordnet sein,z.B. aus Stahl, Titan und deren Legierungen.

Für die Trägerteile (z.B. 10) und für die Rollen (z.B. 17) kann man Stahl, Beryllium, oder eine Legierung dieser Metalle verwenden, oder auch Graphit und seine Zusammensetzungen.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 8 und weist jeder Sektor S1, S2, S3 auf jeder Seite eine Ausnehmung auf, welche dieselbe Form einer "8" hat wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen. In eine der Formhöhlungen jeder dieser Ausnehmungen ist ein Reibungselement 31 aus Graphit eingesetzt, das die Form eines vollständig flachen Zylinders mit kreisförmigem Querschnitt hat. In der zweiten Formhöhlung der Ausnehmung ist ein zweites Reibungseiement 32 in Form einer Mondsichel angeordnet. Die Aussparung 33 des zweiten Reibungselements nimmt genau denjenigen Abschnitt des ersten Reibungselements 31 auf, welcher über die erste Formhöhlung hinausragt. Eine solche Anordnung gewährleistet einen dauerhaften Kontakt zwischen den Reibungselementen 31, 32 längs der Aussparung 33 und infolge-dessen eine gute Aufteilung der Kräfte, welche bei der Bremsung zwischen den Reibungselementen erzeugt werden.

Falls die Trägerteile ebenfalls aus Graphit bestehen, wählt man erfindungsgemäß hierfür eine von der der Reibungselemente verschiedene Graphitsorte, welche insbesondere in der Lage ist, ein gutes mechanisches Verhalten der Teile hinsichtlich Zug, Biegung und Scherung zu gewährleisten. Man kann z.B„ alle Erzeugnisse verwenden, die durch Kombination oder Graphitierung von Graphitfäden oder Graphitgeweben imprägniert mit verschiedenen Arten von Graphit oder Kohle und verstärkt mit Fasern aller Art erhalten werden.

Dipl.-Ing. Horst Röe· Dipl.-Ing. Peter Ko β el

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Claims

3353 Bad Gandershelm, 22 „ Juni 1972

Postfach 129

Hohenhöfen S

Telefon: (05382) 2842

Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandersheim

Unsere Akten-Nr. 2506/34

MESSIER-HISPANO

Patentgesuch vom 22. Juni 1972

Patentansprüche

Scheibenbremse, insbesondere für Luftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß sie drehbare oder Rotorteile (9) und nicht drehbare oder Statorteile (8) aufweist, welch letztere abwechselnd mit den drehbaren Teilen (9) angeordnet sind, und daß diese Teile (8,9) jeweils als Radelemente ausgebildet sind, welche aus untereinander verbundenen Winkelsektoren (S1, S2, S3) zusammengesetzt sind, wobei diese Winkelsektoren mit Ausnehmungen (11) versehen sind, in denen Reibungselemente (20;31»32) aus Graphit angeordnet sind.

2. Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Ausnehmungen (11) durch zwei zylindrische Formhöhlungen definiert ist, deren Seitenwände sich etwa auf der Symmetrieachse (x-x) des betreffenden Winkelsektors (S) schneiden.

3. Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden einer Ausnehmung (11) zugeordneten Reibungselemente (20), welche genau in die entsprechenden Formhöhlungen hineinpassen, als zylindrische, flache Scheiben (20) ausgebildet sind, welche längs eines geradlinigen Abschnitts (13) schräg abgeschnitten sind, längs dessen sie in der Ausnehmung (11) nebeneinander angeordnet sind.

309811/0640 _Ra/Rg.

Bankkonto: Norddeutsche Landeib»nk, Filiale Bad Gander«h«lm, Kto.-Nr.22.118.970 · Poetscheckkonto: Hannover 66715

4. Scheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die eine Formhöhlung einer Ausnehmung (11) jeweils ein Reibungselement (31) von der Form eines flachen, vollständigen Zylinders angeordnet ist, und daß in der zweiten Formhöhlung ein Reibungselement (32) in Form einer Mondsichel eingesetzt ist, dessen Aussparung (33) sich genau an die in die zweite Formhöhlung ragende kreisförmige Berandung des ersten Reibungselements (31) anpaßt.

5. Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Seiten der Rotor- und der Statorteile (9 bzw. 8) mit Ausnehmungen (11) versehen sind.

6. Scheibenbremse nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie jgusammenbauelemente (17,19,21) für die Winkelsektoren (S) und die Reibungselemente (20j31»32) aufweist, wobei diese Zusammenbauelemente für Rotor- und Statorteile vorzugsweise gleich ausgebildet sind.

7. Scheibenbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelsektoren (S) der Rotorteile jeweils an jedem Eck ihres Außenumfangs eine Ausnehmung

(14) aufweisen, welche zusammen mit der zugeordneten Ausnehmung (14) des benachbarten Winkelsektors zum Antrieb des betreffenden Rotorteils durch mit dem zu bremsenden Rad (1) verbundene Keile.(15) dient.

8. Scheibenbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Winkelsektor (S) eines Rotorteils (9) an jedem seiner radialen Ränder einen Ausschnitt (16) aufweist, welcher zusammen mit dem entsprechenden Ausschnitt des oenachbarten Winkelsektors (S) eine Aufnahme für eine Rolle (17) bildet, welche einem Kippen der zugeordneten Winkelsektoren um die zugeordneten Antriebskeile

(15) des zu bremsenden Rades (1) entgegenwirkt.

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9« Scheibenbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet«, daß ;]yd,er tfinkelsaktor (S) eines Rotorteils an den beiden Eckon seines Imenumfangs ein Loch (18) aufweist, welches die Achsen sines zur Verbindung benachbarter Winkelsektoren (S) dienenden Kettenglieds (19) aufnimmt.

1Q„ Scheibenbremse a&eto, Anspruch 7_P dadurch gekennzeichnetj daß die Aufteilung dir dia Rötorteile bildenden Radelemente jeweils in der Mitte der den Te.iJ'■ΐα (15) des su bremsenden Rades (1) zugeordneten Antrie-Ds-Ausnehmungen (14) erfolgt.

11. Scheibenbremse nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet> daß die Rotorteile jeweils Statorteilen zugeordnet sind, welche die gleiche segmentförrmige Struktur haben wie die Rotorteile, bei denen aber anstelle der Antriebsausnehmungen entsprechende Mitnahmeglieder (23) an u.en Ecken ihres Innenumfangs vorgesehen sind.

12. Scheibenbremse nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daB die Rotorteile jeweils Statorteilen zugeordnet sind, welche die gleiche segmentförmige Struktur haben wie die Rotorteile, bei denen aber die Ausnehmungen (24) am Innenumfang der Sektoren angeordnet sind.

13. Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorteile und die Statorteile aus Graphit ausgebildet sind.

14. Scheibenbremse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotor- und Statorteile aus einer von derjenigen der Reibungselemente (20;31,32) verschiedenen Graphitsorte ausgebildet sind, welche ein gutes mechanisches Verhalten der Teile der Bremse gewährleistet.

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15. Scheibenbremse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotor- und die Statorteile aus
Produkten gebildet sind, die durch Kohlung oder Graphitierung von Graphitfäden oder Graphitgeweben erhalten wurden, mit Graphit- oder Kohlearten imprägniert sind, und die mit Fasern geeigneter Art verstärkt sind.

Patentanwälte
Dipl.-Ing. Horst Röe· Dipl.-Ing. Peter Kosei

811/0640