DE2418024A1

DE2418024A1 - Bremsscheibe

Info

Publication number: DE2418024A1
Application number: DE2418024A
Authority: DE
Inventors: Mial T Hillhouse; James J Kovac; Richard L Ramsey; David M Seikel
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1973-04-16
Filing date: 1974-04-10
Publication date: 1974-10-31
Also published as: GB1433090A; FR2225654B1; IT1009836B; FR2225654A1; CA1021702A; JPS507980A; JPS5642779B2

Description

Die Erfindiang betrifft eine kohlenstoffhaltige Elugzeugbremsscheibe bestehend aus einem starken, langlebigen Mittelkern und daran an beiden Seiten befestigten Belägen aus leichtgewichtigem Verschleißmaterial.

Wegen der komplizierten Natur der Herstellung einer effizienten und ..homogenen kohlenstoffhaltigen Flugzeugbremsscheibe, die unter allen Bremsbedingungen zufriedenstellend funktioniert, sind bisher ganz bestimmte Probleme hinsichtlich der Kosten und der Ausführung aufgetreten. Dies gilt besonders im Hinblick auf die Kosten, wenn neue Bremsscheiben erforderlich sind, die die abgenutzten ersetzen müssen, und im Hinblick auf die Herstellung einer verschleißarmen Bremsscheibe, die eine geeignete Widerstandsfähigkeit und einen geeigneten Reibungskoeffizient hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsscheibe der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Verschleißbeläge auf einf_ache Weise erneuert werden können, für die eine gleichbleibende Qualität garantiert werden kann und die mit geringen Kosten

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herstellbar ist, Ziel der Erfindung ist ferner, eine Befestigungstechnik für die Verschleißbeläge am Kern der Bremsscheibe zu schaffen und Werkstoffe für kohlenstoffhaltige Bremsscheiben anzugeben, mit denen unter gewissen baulichen Beschränkungen die gewünschte Verschleißfestigkeit und Widerstandsfähigkeit erreicht wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird" gelöst durch eine Bremsscheibe, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ihr Kern eine Dichte von mindestens 1,4 g/cm , eine Biegefestigkeit senkrecht zur Schicht von mindestens 633 kg/cm , eine interlaminare Scher-

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festigkeit von mindestens 70 kg/cm und eine Schlagzähigkeit von

10 bis 50 in.lbs/lb ^ 1,8 bis 8,9 cm kg/cm² hat und daß auf mindestens eine Seite des Kerns ein leichtgewichtiger Verschleißbelag aus einer Kohlenstoffzusammensetzung angeordnet ist, der einen maximalen Abnutzungswert von 0,02 mm pro Fläche und Bremsstop einer Belastung von 400.000 ft-lbs/lb = 33735 kg m/kg und einen Mindestreibungswert von etwa 0,1 hat₉

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 einen vergrößerten Teilquerschnitt einer Ausführungsform

der Erfindung und
Fig. 2 eine andere Ausführungsform in entsprechender Darstellung.

Die in Figur 1 dargestellte Bremsscheibe zeigt einen leichtgewichtigen Mittelkern 10 aus einer Kohlenstoffzusammensetzung, der wieder verwendbar oder wiederaufarbeitbar ist und der speziell für eine lange Lebensdauer, hohe Widerstandsfähigkeit und relativ geringe Kosten ausgelegt ist. Der bevorzugte Werkstoff für den Kern 10 ist ein Kohlenstoffgrundmaterial, das folgende strukturelle Merkmale hat;

Schüttdichte mindestens 1,4 bis etwa 1,9 g/cnr Biegefestigkeit mindestens 633 kg/cm senkrecht zur Schicht 794 kg/cm typisch

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2 interlaminare Scherfestigkeit mindestens 70 kg/cm

105 kg/cm² typisch

Druckfestigkeit mindestens 562 kg/cm²

668 kg/cm typisch

Schlagzähigkeit etwa 10 bis 50 in.lbs/in £ 1,8 bis 8,9 cmkg/cm²

28 in lbs/inO.4,99 cm kg/cm².

Diese Werte liegen in einem relativ weiten Bereich, weil Werkstoffe mit sehr guten physikalischen Eigenschaften herstellbar sind. Die Ziele der Erfindung werden dann durch Anbringen, wie z.B. Ankleben eines leichtgewichtigen kohlenstoffhaltigen Verschleißmaterials auf mindestens einer Seite des Mittelkerns erreicht. Die Verschlsißbeläge bzw. das Verschleißmaterial 12 und 14 sind an dem Mittelkern 10 mittels Klebschichten 16 bzw.18 befestigt. Die Verschleißbeläge 12,14 haben eine bevorzugte Dicke von 3,2 mm und der Mittelkern 10 ist vorzugsweise etwa 9,5 mm stark.

Die kohlenstoffhaltigen Beläge sollten einen maximalen Abnutzungswert von etwa 0,02 mm pro Belag und Bremsstop haben und einen unteren Reibungswert von 0,1, beide bei einer Scheibenbelastung von 400.000 ft-lbs/lb ^ 33735 m/kg_%

Die Betriebstemperatur kann an der Außenfläche der Bremsscheibenbeläge im Bereich von der Umgebungstemperatur bis zu etwa 1500⁰C liegen.

Bei der vorliegenden Erfindung können die Klebeschichten 16 und 18 ein Graphitzement sein oder Kohlepapier bzw. Graphitgewebe, das mit Furfurolharz getränkt und mit Hitze behandelt ist, um eine Klebeschicht zwischen dem Kern 10 und den Verschleißbelägen 12 und 14 zu bilden. Der Zement oder die Klebemasse muß in der Lage sein, die Bremsscheibenbeläge 12, 14 selbst bei extremen Temperaturen, die beim Bremsvorgang auftreten, am Kern 10 zu halten. Ein hochtemperaturfester Kleber enthält einen hohen Anteil an Kohlenstoff, wie z.B. ein Furfurolharz oder Kohlenteerpech, weil diese pyrolytisch zersetzt werden können, um im wesentlichen ein Kohlenstoffmaterial zu bilden. Furfurolharz kann mit oder ohne einen Härterbeschleuniger, wie z.B. Malein-

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Säureanhydrid verwendet werden. Im allgemeinen wird Zement oder Harz zwischen den Verschleißbelägen 12 und 14 und dem Kern 10 angewendet, vorzugsweise in Verbindung mit einem Kohlenstoffoder Graphitgewebe. Die Bremsscheibe wird dann zusammengesetzt und einer Wärmebehandlung unterzogen. Die Anfangshitze kann im Bereich zwischen etwa 100⁰C und etwa 260⁰C liegen und zwar entweder in einem Ofen oder unter Druck in einer Presse (Druck von annähernd 200 bis etwa 141 kg/cm ) für einen Zeitraum von mindestens einer bis drei Stunden. Eine zweite Hochtemperaturbehandlung ist gewöhnlich zur pyrolytischen Zersetzung des Klebers in Kohlenstoff erforderlich, so daß dieser dann den sehr hohen Temperaturen, die beim Bremsen auftreten, widerstehen kann. Die Wärmebehandlung kann, abhängig vom Kleber bzw. Zement zwischen etwa 1000 und 1500⁰C für ungefähr ein oder zwei Stunden erfolgen. Dem Kleber können noch verschiedene Yerstärkungsmaterialien zugegeben werden, wie beispielsweise Fasern, Gewebe und Kohlenstoff-Filzmaterial, was dem Fachmann an sich bekannt ist. Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform, die entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt ist, weist einen starken kohlenstoffhaltigen Trag- oder Mittelkern 10 mit Brems- bzw. Verschleißbelägen 12 und 14 auf, die ersetzt werden können.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung haben gleiche Teile dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 , jedoch mit dem Zusatz "A". Hier besteht die Verbindung zwischen dem Kern 10A und den Belägen 12A und 14A aus mechanischen Mitteln. Nieten 20 halten die Beläge 12A und 14A am Kern 10A. Die Ausführungsform nach Fig. 2 hat praktisch dieselben Eigenschaften wie die Ausführungsform nach Fig. 1. Die Erfindung sieht vor, daß der Aufbau der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele normalerweise in Kreisringscheibenform erfolgt, wobei Nuten entweder am inneren oder äußeren Durchmesser für die Mitnahme bzw. die Halterung, abhängig von der Verwendung als drehende oder stehende Scheibe, vorgesehen sind.

Mit der Erfindung wird ferner in Betracht gezogen, daß die

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Verschleißbeläge sich in geringfügig geänderten Reibungsbedingungen befinden können, was von der jeweiligen Reibungsbelastung abhängt. Wenn die Beläge jedoch relativ dünn sind, vereinfacht dies ihre Herstellung und macht es einfacher, die gleichbleibende Qualität zu garantieren. Ferner erfolgt die Übertragung des Drehmomentes im wesentlichen direkt durch das Kernmaterial.

Aus dem Obigen geht hervor, daß die Ziele der Erfindung erreicht werden durch Vorsehen einer kohlenstoffhaltigen Trag- und einer kohlenstoffhaltigen Verschleißplatte mit ihren jeweiligen spezifischen Eigenschaften, so daß die gewünschte Funktion erfüllt wird.

Patentansprüche

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Claims

PATE NTANWÄLTE

_% 2418Π2Λ

DIPL. ING. WALTER MEISSNER . DIPL. INS. HERBERT TISCHER

DIPL. ING. PETER E. MEISSNER " Mönchen

DIPL. ING. H,-JOACHIM PRESTING

BERLIN

t BERLIN 33 (GRUNEWALD), den '"^l ⁰ HERBERTSTRASSE 23

Pr/Ha.

' 7462-GE

Pat entanspräche

Bremsscheibe, insbesondere Flugzeugbremsscheibe, bestehend aus einem wiederverwendbaren Mittelkern aus einer leichtgewichtigen Kohlenstoffzusammensetzung und daran befestigten Verschleißbelägen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (10) eine Dichte von mindestens 1,4 g/cm , eine Biegefestigkeit senkrecht zur Schicht von mindestens 633 kg/cm , eine interlaminare Scherfestigkeit von mindestens 70 kg/cm² und eine Schlagzähigkeit von 10 bis 50 in lbs/lb ■£ 1,8 bis 3_?9 cm kg/cm² hat und daß auf mindestens eine Saite des Kerns (10) ein leichtgewichtiger Yerschleißbelag (12 bzw. 14) aus einer Kohlenstoffzusammensetzung angeordnet ist, der einen maximalen Abnutzungswert von 0,02 mm pro Fläche und Bremsstop bei einer Belastung von 400.000 ft-lbs ^= 33735 kg m/kg und einem Mindestreibungswert von etwa 0,1 hat»
2. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte im Bereich von 1,4 bis 1,9 g/cnr liegt.
3. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten des Mittelkerns (10) ein Verschleißbelag (12, 14) angeordnet ist.
4. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet_r, άε£ der Verschleißbelag (12,14) am Kern (10) angsfelebt iat,
5. Bremsscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet«, da£ das Klebematerial ein hochtemperatur^ester- !Lieber ist_c

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6. Bremsscheibe nach Anspruch 5$ dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber einen hohen Anteil an Kohlenstoff aufweist.
7. Bremsscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebeschicht mit Kohlenstoff material, das zwischen Kern (10) und Verschleißbelag angeordnet ist, durchsetzt ist und daß der Verschleißbelag und die,Kleberschicht wärmebehandelt sind, um eine Harzbindung zu bilden.
8. Bremsscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kleberschicht einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen etwa 100⁰C und etwa 260⁰C unterzogen ist.
9. Bremsscheibe nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Kleberschicht einer Hochtemperaturbehandlung zur pyrolytischen ..Zersetzung des Klebers unterzogen ist.
10. Bremsscheibe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochtemperaturbehandlung im Bereich von etwa 1000⁰C bis etwa 1500⁰C erfolgt.
11_β Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der VerschleiSbelag (12 bzw. 14) am Kern (10) mechanisch befestigt ist.
12. Bremsscheibe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschleißbelag (12 bzw.34) am Kern mittels Nieten (20) befestigt ist. ■

Patentanwa

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