DE2526140C2

DE2526140C2 - Kohlenstoff-Bremsscheibe

Info

Publication number: DE2526140C2
Application number: DE2526140A
Authority: DE
Inventors: Robert L. Akron Ohio Zarembka
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 1974-07-01
Filing date: 1975-06-10
Publication date: 1984-08-16
Also published as: JPS5125668A; CA1036513A; FR2277273B1; DE2526140A1; JPS572939B2; GB1507097A; IT1039572B; FR2277273A1; US3927740A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kohlenstoff-Bremsscheibe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Auf dem Gebiet der Flugzeugkremssysteme ist es seil vielen Jahren bekannt, einen aus mehreren alternativ am Rad und an der Achse des FU'.r/cugs angeordneten Bremsscheiben gebildeten Bremsscheibenstapel vorzusehen. Die Abbremsung des Flugzeugs wird durch gewaltsames Aneinanderreihen der verschiedenen Bremsscheiben aneinander erzieh. Die bisher verwendeten, aus einer Stahlkonstruktion gebildeten Bremsscheiben waren leicht dazu in der Lage, den auf sie ausgeübten, zwischen der Feder und den Federnuten wirkenden Scher- und Druckkräften während des Bremsvorganges zu widerstehen. Mit der auf diesem Gebiet fortschreitenden Entwicklung zur Verwendung von Bremsscheiben aus Kohlenstoff oder anderen Materialien mit gegenüber Stahl geringerer Festigkeit hin ist jedoch die Verkeilung dieser Scheiben gegenüber den entsprechenden Elementen angesichts des geringeren Widerstandes des Kohlenstoffgemischs gegenüber Druck- und Scherkräften ein schwer zu lösendes Problem geworden.

Wie aus der DE-OS 21 54 067 zu entnehmen ist, sind in jüngerer Zeit die Scheiben aus Kohlcnstoffgcmisch durch Anbringung einer Stahlklummcr mittels Nieten an der Kohlenstoffbremsscheibe verstärkt worden. Die Klammer weist eine rechtwinkelige, schlitzförmige Federnut-Aussparung auf. Diese Nut-Aussparung wirkt in Gebrauchslage mit einem am entsprechenden Flugzeugrad angebrachten rechtwinkeligen Federkeil zusammen. Die Federnut wird von einer Aussparung aufgenommen, die durch Entfernung eines halbkreisförmigen Ausschnittes am Umfang der Kohlenstoffscheibe gebildet ist. Der Federnut wird vollkommen innerhalb • der Scheiben-Aussparung aufgenommen und berührt das Kohlenstoffgemisch an keiner Stelle. Infolgedessen werden die unter Bremsbedingungen von dem innerhalb der Federnut gehaltenen Federkeil auf die Stahlklammer ausgeübten Kräfte von den Nieten aufgefan gen und wirken nicht direkt auf eine Fläche des Kohlenstoffgemisches.

Bei diesen bekannten Bremsscheiben haben sich einige Probleme ergeben. Die Klammern haben oft die Neigung gezeigt, an den schmälsten Stellen der Klammer, also in Höhe der Federnut, auszuknicken und zu brechen. Dieses Problem muß offensichtlich dem Zusammenwirken aus thermischer Expansion uns Kontraktion sowie der Belastung während des Brcmsvorgunges angelastet werden. Es ist festgestellt worden, daß die gesamte vom Federkeil auf die Klammer wirkende Belastung entlang der Klammer zu den Nieten geleitet werden muß, da kein Abschnitt der Federnut mit dem Kohlenstoffgemisch der Scheibe in Berührung steht. Somit ist es ganz natürlich, daß die Klammer, wenn überhaupt, an ihren schwächsten Stellen bricht.

Es ist ebenso bekannt, daß die auf die Kohlenstoffbremsscheibe einwirkende intensive Erwärmung und die Beeinträchtigung der Scheibe durch die atmosphärisehen Einflüsse zu einer Oxydation oder zum Schrumpfen des Seheibenrnaieriais und demzufolge zu einer Loslösung der Klammer und der Nieten hiervon führt

Des weiteren ist aus der DE-OS 21 51 061 eine Kohlenstoff-Bremsscheibe bekannt, bei welcher die am inneren oder äußeren Umfang der Scheibe angeordneten Nuten trapezförmig ausgebildet sind, also mit einem Bodenbereich und zwei zur radialen, winkelig angeordneten Seitenwänden. Zwar bringt diese trapezförmige Ausbildung der Nuten den Vorteil, daß die Kraftkompo-

jo ncnten von der tangentialen Richtung abweichend weiter in das Innere der Scheibe gerichtet werden. Hierdurch wird auch eine durch Scherkräfte verursachte Bruchlinic tiefer durch die Scheibe hindurchgehen, also wesentlich höhere Kräfte aufnehmen. Die Nuten dieser

κ bekannten Bremsscheiben sind jedoch nicht durch Stahlklammern gegen äußere Einwirkungen geschützt, können folglich auch nicht die Lebenserwartung bieten wie Bremsscheiben, deren Nuten durch übergeschobene Stahlklammern verstärkt und geschützt sind.

Schließlich zeigt die US-PS 36 05 967 Bremsscheiben aus Beryllium mit am inneren oder äußeren Umfang angeordneten hufeisenförmigen, nach außen verengten Mitnehmernuten. In diese Nuten werden U-förmige Clips eingesetzt, welche an ihren oberen Schenkeln jeweils eine nach außen weisende kurze Umkleidung (Kopfstücke) als Kantenschutz aufweisen und am unteren Teil der Schenkel als Schnappverschlüsse dienende zungenförmige Ausstanzungen besitzen. Befestigungsmittel für diese lösbaren Klammern sind nicht vorgesehen, so daß die Einleitung der K räfte auf einen größeren Bereich nicht möglich ist. Auch handelt es sich bei diesen bekannten Bremsscheiben nicht um Kohlenstoffscheibcn, sondern um Beryllium-Scheiben, bei welchen nicht die gleichen Erfordernisse bestehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kohlensloff-Bremsscheibe anzugeben, die einen größeren Bereich für die Einleitung der Kräfte sicherstellt. Es soll eine Oxydation oder ein Schrumpfen des Scheibenmaterials in Höhe der Nuten durch Einwirkung der Atmosphäre und dadurch ein Loslösen der Klammern verhindert werden. Zudem soll einem Ausknicken der Klammern entgegengewirkt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kohlenstoff-Bremsscheibe mit den Merkmalen des Patentanspruches gelöst.

Demnach weist die erfindungsgemäße Kohlenstoff-Bremsscheibe am inneren oder äußeren Umfang im gleichen Abstand angeordnete Aussparungen auf, die

sinen Bodenbereich und zwei Seitenwände aufweisen. \n beiden Seiten der Aussparungen sind über den äußeren brw. inneren Umfang der Bremsscheibe miteinander verbundene Verstärkungsklammern angeordnet, die jeweils eine mit der Aussparung der Bremsscheibe Fluchtende Aussparung aufweisen. Wesentlich dabei ist, daß die Aussparungen von Bremsscheibe und Verstärkungsklammern von trapezförmigem Querschnitt sind, wobei die kürzen· Trapezseite den Bodenbereich bildet und die Seitenwände mit einem Winkel zwischen 10° und 30° zur Radialen geneigt sind. Zudem sind die Verstärkungsklammern über den gesamten Umfang miteinander verbunden und liegen an den Seitenwänden und dem Bodenbereich der Aussparungen der Bremsscheibe vollständig an.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Hierbei zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung einer mit einem Federkeil zusammenwirkenden Bremsscheibe gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine frontale Teilansicht, den Verruf der Bruchlinie durch Einwirken der Scherkraft zeigend;

F i g. 3 eine perspektivische Teilansicht einer Bremsscheibe mit einer Stahlklammer über dem Außenumfang der Scheibe gemäß der Erfindung;

F i g. 4 eine perspektivische Teilansicht einer Bremsscheibe mit einer Stahlklammer über dem Innenumfang der Scheibe.

Aus der Zeichnung, insbesondere aus Fig. 1, ist eine gemäß der Erfindung ausgebildete Kohlenstoff-Bremsscheibe 22 zu ersehen. Die Scheibe 22 weist in ihrer Mitte eine ringförmige öffnung 24 auf, um die Scheibe 22 um die Achse des zugehörigen Rades herum drehbar anordnen zu können. Ferner ist ein trapezförmiger Federkeil 26 dargestellt, der mit einem von mehreren am Umfang der Scheibe 22 gleichmäßig verteilt angeordneten und als Keilschlitze ausgebildete Ausnehmungen 28 in Wirkverbindung steht. Entlang dem Federkeil 26 sind Löcher 30 voi gesehen, um Mittel zur Befestigung des Federkeils am Flugzeugrad anbringen zu können. Selbstverständlich stimmt die um das Flugzeugrad herum angeordnete Zahl von Federkeilen 26 mit der Zahl der an der Scheibe 22 vorgesehenen Keilschlitze 28 überein. Die Keile 26 sind natürlich zueinander am Umfang gleichmäßig verteilt genau paralk;! angeordnet, so daß die üblicherweise vorgenommene Montage bzw. Demontage des Bremsscheibenstapels vorgenommen werden kann, wobei die Scheiben entlang der Federkeile 26 seitlich bewegt weiden. Da die Elemente des Bremsscheibenstapels in axialer Richtung entlang der Achse des Fijgzeugs relativ bewegbar bleiben müssen, ist beabsichtigt, daß die Keile 26 und Keilschlitze 28 zur Ermöglichung einer derartigen Bewegung mit einem geeigneten Spiel zusammenwirken. Das heißt natürlich, daß alternierende Scheiben in ähnlicher Weise an der Radachse verkeilt sind.

Es kann festgestellt werden, daß die Keilschlitze 28 der Scheibe 22 selbst trapezförmig ausgebildet sind, wobei die Seitenwände 32,24 zum Bodenbereich 36 schräg verlaufen. Es ist leicht zu ersehen, daß für einen Fcdcrschlit?! von einer vorgegebenen Tiefe die abgeschrägten Seitenwändc 32, 34 einen größeren Bcrührungsbcrcich mil dem Keil 26 scharfen, als dies bei einem ähnlichen rechtwinkelig ausgebildeten Keil und Kcüschlil/ der Fall sein würde. Demzufolge ist ein größerer Flächcnbcreich zur Aufnahme, zur \bsorbierung und Übertraeune der auf diese Fläche wirkenden Kräfte während eines Bremsvorgangs geschaffen.

Nicht nur der tatsächlich mit dem Keil in Berührung stehende Flächenbereich wird durch die trapezförmige Ausbildung von Keil und Keilschlitz vergrößert, sondem es wird auch die Widerstandslinie gegenüber den einwirkenden Kräften in signifikanter Weise geändert, wie aus F i g. 2 zu ersehen ist. Eine Druck- und Scherkraft F wirkt senkrecht auf eine Seitenwand 32 des mit schrägen Seitenkanten versehenen Federschlitzes 28. ■

ίο Die normale Bruch- oder Scherlinie verläuft parallel zur Richtung der Kraft F. Dank der schräg ausgebildeten Seitenwand 32 weist die Bruchlinie 40 eine wesentlich größere Länge auf, als dies bei nicht trapezförmiger, sondern rechteckiger Form des Schlitzes der Fall ist Die gemäß der Erfindung ausgebildete, in F i g. 2 dargestellte Bremsscheibe ist demzufolge in der Lage, ohne dabei zu zerbrechen, größeren Kräften zu viiderstehen. Mit anderen Worten, mil Hilfe einer derart ausgebildeten Bremsscheibe wird eine größere Malcrialmenge des Kohlcnstoffgemischcs der Bremsscheibe für die Aufnahme der auf sie ausgeübten Drucaferäfte zwischen dem Keil und dem Keilschlilz während eines Bremsvorganges geschaffen.

Wie oben bereits erwähnt, hängt die Bruchlinie der Bremsscheibe vom Maß der Neigung der Seitenwände 32,34 des Schlitzes 28 ab. In ähnlicher Weise hängt der für den unmittelbaren Kontakt mit dem Keil verfügbare Bereich des Kohlenstoffs vom Neigungswinkel der Seitenwände ab. Obwohl irgendeiner von zahlreichen Neigungswinkeln sich als geeignet erwiesen hat, wird be-. vorzugt, daß die Seitenwände 32,34 von der Senkrechten gegenüber dem Bodenbereich 36 um etwa 10° bis 30° abweichen bzw. geneigt sind. Um ein Aufgleiten des Schlitzes 28 am Keil 26 und damit ein Sperren desselben zu verhindern, ist beabsichtigt, daß die Neigung der Seitenwände 32,34 45° nicht übersteigt.

Da die meisten gegenwärtig für Bremsscheiben zur Verfügung stehenden Kohlenstoffgemische selbst nicht dazu in der Lage sind, den oben erwähnten Kräften und Belastungen standzuhalten, werden Klammern zur VerstärkJig des Kohlen.stoffmalcrials verwendet. Es ist jedoch vorstcllbar, daß bei Bekanntwerden von widerstandsfähigeren Kohlensioffmaterialicn die in Fig. I dargestellte Bremsscheibe einfach ohne irgendwelche Verstärkungsklammern verwendet werden könnte. Bei Verwendung eines Materials aus üblichem Kohlenstoffgemisch ist jedoch beabsichtigt, daß Klammern 40 gemäß F i g. 3 verwendet werden.
Wie in F i g. 3 und 4 dargestellt, weist die Klammer 40

so bzw. 50 ein langgestrecktes, sich von den Wänden des Keilschlitzes 46 bzw. 56 bis zu einer Stelle nahe der Anordnungsstelle des von den Seitenwänden des Schlitzes am meisten entfernten Niets 42 hin erstreckendes Kopfstück 44. Demzufolge ist der Rand der Bremsscheibe 48 bzw. 52 eingekapselt und undurchlässig für Beeinträchtigungen durch die Atmosphäre. Es hat sich erwiesen, daß eine derartige Klammer 40 bzw. 50 eine sichere Verbindung der Klammer 40 bzw. 50 mit bzw. an der Scheibe 48 bzw. 52 ergibt und daß eine Oxydation oder

M) der normalerweise auftretende Schwund des Kohlenstoffgcmisch-Matcrials durch die Kombination von Hitzeeinwirkung und atmosphärischen Beeinträchtigungen, die zu einer Lockerung bzw. Lösung der Klammerverbindung an der Scheibe führen, an der Klammerte stelle weitgehend vermieden i:;l.

Ferner hat sich gezeigt, daß die Gefahr einer Formveränderung der Klammer selbst weitgehend reduziert ist, da hierdurch ein gleichmäßiger Wärmeübergang

zwischen der Klammer und der Scheibe verwirklicht ist dank der Tatsache, daß die Klammer und die Scheibe entlang der gesamten Klammerlänge völlig miteinander in Berührung stehen.

Wie ferner aus F i g. 3 und 4 zu ersehen ist, weist die Klammer 40 bzw. 50 einen Keilschlitz 46 bzw. 56 auf, der selbst von Haus aus trapezförmig ausgebildet ist. Der Schlitz der Klammer 56 weist Wände 58 auf, die jeweils mit dem gleichen Schrägwinkel versehen sind wie die Wände 32,34 des Keilschlitzcs 28 innerhalb der Scheibe ι ο 22. an der die Klammer 56 befestigt wird. Zudem weist der Schlitz 56 der Klammer 50 einen Boden 60 auf, so daß auch das Scheibenmaterial innerhalb des Kcilschlitzes 28 der Scheibe 22 bedeckt ist. Mit anderen Worten, bei Verwendung einer Klammer gemäß F i g. 3 bzw. 4 an r> einer Scheibe gemäß Fig. 1 bedeutet dies, daß die Keilschlit/wändc 58 und der Boden 60 der Klammer 50 an den Wänden 32, 34 und dem Boden 36 des Kcil.schliizes is bundig anliegen.

Diese am Scheibenmaterial innerhalb des Schlitzes 28 eng anliegenden Wände 58,6D stellen durchgehende, die Kraft aufnehmende metallische Flächen für die Berührung mit dem Keil 26 dar und schließen das Scheibenmaterial somit vollständig ein, so daß Oxydationsprobleme praktisch vermieden sind.

Hierzu t Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentanspruch:

Kohtenstoff-Bremsscheibe mit am inneren oder äußeren Umfang im gleichen Abstand angeordneten Aussparungen (28), die einen Bodenbereich (36) und zwei Seitenwände (32,34) aufweisen, und mit an beiden Seiten der Aussparungen (28) angeordneten, über den äußeren bzw. inneren Umfang der Bremsscheibe (22; 48; 52) miteinander verbundenen Vcrstärkungsklammern (40; 50), die jeweils eine mit der Aussparung (28) der Bremsscheibe fluchtende Aussparung (46; 56) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen der Bremsscheibe (28) und der Verstärkungsklammern (46; 56) von trapezförmigem Querschnitt sind, wobei die kürzere Trapezseite den Bodenbereich (36; 60) bildet und die Seitenwände (32,34; 58) mit einem Winkel zwischen 10° und 30° zur Radialen geneigt sind, und daß die Verstärknngsklammern (40; 50) über den gesamten Umfang miteinander verbunden sind und an den Seitenwänden (32, 34) und dem Bodenbereich (36) der Aussparungen (28) der Bremsscheibe (22; 48; 52) vollständig anliegen.