DE2726741B2 - Bremsscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Bremsscheibe der im Oberbegriff des Anspruchs I aufgeführten Gattung (US-PS 3610383) sind die Reibbelagelemente in das Trägerteil so eingesetzt, daß die Reibflächen dieses beidseitig axial überragen. Die Reibbelagelemente werden in die Ausnehmung stramm eingepaßt, damit der Rand des Reibbelagelements vollständig mit dem Rand des Trägerteils in Eingriff steht, was die einzige Befestigungsart des Reibbeiageiements im Trägerteil ist. Dies ist dann, wenn die Reibbelagelemente nicht aus Graphit hergestellt werden, durchaus günstig; bei Reibbelagelementen aus Graphit allerdings kann eine solche Befestigungsart nicht benutzt werden, weil das Graphit auf Grund der fehlenden Ausdehnungsmöglichkeit beschädigt werden würde.

Es ist bereits bekannt (GB-PS 280901), beidseitig zu einem Trägerteil Reibbelagelemente anzubringen. Dabei besitzt das Trägerteil Ausnehmungen, durch die Fortsätze an den Reibbelagelementen hindurchgreifen, wobei zumindest einer der Fortsätze nicht nur durch eine Ausnehmung im Trägerteil, sondern auch noch durch eine weitere Ausnehmung des gegenüberliegenden Reibbelagelements hindurchragt. Nach Einsetzen der Reibbelagelemente in das Trägerteil bzw. nach Einfügen der Fortsätze in die Ausnehmungen, was strammpassend zu erfolgen hat, wird die gesamte Bremsscheibe einem hohen Druck ausgesetzt, so daß die Reibbelagelemente, die aus einem organischen Kunststoff bestehen, vollständig miteinander verschweißt werden.

Es ist auch bereits bekannt (DE-OS 2363427), Reibringbeläge beidseitig an einer Trägerscheibe anzuordnen und diese mittels einer Vernietung bzw. durch Kegelsitz selbsthaftend an der letzteren zu befestigen.

In der Flugzeugindustrie, in der die Scheibenbremsen in großem Umfange eingesetzt werden und dabei ständig steigenden Leistungen gerecht werden müssen, hat man versucht, die Bremsen immer leichter ZJ machen und eine immer höhere zulässige Temperatur zu erreichen. Dabei hat man untersucht, ob für die Wärmesenken neue Materialien verwendet werden können. Eines dieser neuen Materialien ist Graphit, dessen thermische Eigenschaften zwar sehr günstig, dessen mechanische Eigenschaften jedoch sehr ungünstig sind.

Es ist schon bekannt, bei Bremsscheiben die Reibbcläge in Reibbelagelemente aufzugliedern, die als Graphit-Bremsschuhe ausgebildet sind (DE-OS 2106290, US-PS 3804213). Diese Bremsscheiben besitzen Reibbeläge b/w. Reibbelagelemente aus Graphit. Dabei ist jede Graphitplatte in eine Zelle eines Rotors oder eines Stators eingesetzt, wobei jede Zelle weniger tief ist als die Dicke der Platte und wobei die Wandung jeder Zelle parallel zum Rand der Platte

verläuft und Befestigungsmittel für jede Platte innerhalb ihrer Zelle vorgesehen sind. Die Platten können durch Adhäsion in ihren Zellen verankert sein, also durch Kleben, Schweißen oder Löten, wobei sie direkt auf das Trägerteil oder unter Zwischenfügung einer oder mehrerer Zwischenlagen aus Metall oder aus Graphit zum Ausgleich eingesetzt sein können. Dabei sind die einzelnen Reibbelagelemente sich gegenüberliegend auf einem Trägertefl in einer Zelle angeordnet, wobei sie jeweils 2:2 durch einen einzigen Kopfniet gehalten sein können, der jeweils in einem Reibbelagelement bzw. in einer Platte versenkt ist und jede Platte mit einem bestimmten radialen Spiel durchdringt.

Diese bekannten Bremsen können aus Rotoren, die die Form von zellenartigen Kreisringen aufweisen, und aus Statoren in Form von Kreisringen mit wiederkehrenden winkeligen Sektoren, die miteinander verbunden und zellenartig ausgebildet sind, bestehen, oder sie können eher aus Rotoren und Statoren gebildet sein, die beide in Form von Kreisringen aufweisen, die aus zeiienarcigen Sektoren zusammengesetzt sind, wie z. B. in den FR-PS 2 108233 und 2 1 vt942 beschrieben.

Die Bestrebungen, die Fnbrikations- und Anwendungskosten möglichst zu verringern, haben zur Festlegung einer neuen Kenngröße von Flugzeugausrüstungen, insbesondere von Bremsen geführt. Diese Kenngröße ist: Kosten pro Landung. Diesbezüglich besitzen die bekannten Scheibenbremsen bestimmte Nachteile, wodurch die Bremsen sowohl bei der Fabrikation als auch im Betrieb teuer werden. Beispielsweise muß die Bearbeitung sowohl der seitlichen Fläche als auch des Inneren jeder Zelle sorgfältig sein. Die Trägersegmente in einer sind sehr zahlreich und jedes ist entsprechend seiner geringen Dicke schwierig herzustellen und bleibt zerbrechlich; die Vernietung ist schwierig und eine Beschädigung der Tragsegmente kann leicht erfolgen. Schließlich müssen die Tragelemente für die Beläge ausreichend fest und dick sein.

Wenn die Platten aus Graphit vertieft in Zellen der Trägerelemente eingesetzt sind und nur wenig daraus hervorragen, wodurch eine nur geringe »Verhrauchsdicke« erreicht wird, muß man Bremsbeläge häufig austauschen bzw. erneuern.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Bremsscheibe der eingangs genannten Galtung zu schaffen, bei der die einzelnen Reibbelagelemente so an Trägerteilen befestigt sind, daß die »Verbrauchsdicke« vergrößert und die Standzeit der Bremsscheibe zwischen zwei Revisionen verlängert ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Bremsscheibe der im Oberbegriff des Anspruchs I aufgeführten Gattung durch die im Kennzeichen vorhandenen Merkmale a) bis c) gelöst.

Das Merkmal a) ist bei Reibscheiben allgemein bekannt (vgl. DE-OS 2 IOf 290, US-PS 3804 213).

Durch die Erfindung wird zum einen die nutzbare Reiboberfläche der Bremse vergrößert und zum anderen ist die Dicke, die auf jeder Fläche des Reibbelagelements verbrauchbar ist, auf Grund der Tatsache vergrößert, daß sich letzteres an der inneren Wandung des Durchbruches abstützt, den es durchdringt, d. h. durch Verwendung einer beachtlicheren, durch die seitliche Wandung zweier Zellen definierten Fläche zur Übertragung der Bremskraft bei gleicher äußerer

Abmessung, wobei die Bremskraft durch einen ausreichend gedämpften, jedoch an die mechanischen Eigenschaften des Graphit angepaßten Druck ausgeübt wird. Schließlich ist eine Vernietung nicht mehr notwendig, und die Trägerteile sind vereinfacht worden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt. Dabei ist die paarweise Anordnung von jeweils zwei Reibbelagplatten oder Reibbelagelementen in der in den Ansprüchen 4 und 5 aufgeführten Ineinanderfügung bereits bei aufgenieteten bzw. aufgeklebten Grephit-Reibplatten bekannt (DE-OS 2 106290 bzw. US-PS 3804213).

Durch die Maßnahme nach Anspruch 2 wird die Abstützung der einzelnen Reibbelagelemente innerhalb ihrer Trägerteile verbessert und die »verbrauchbare Dicke« auf Grund der Tatsache weiter vergrößert, daß die gesamte Dicke der Körper jedes Reibbelagelements, die über den Trägerteil hinaus ragt, benutzt werden kann, was nicht der Fall wäre, wenn der Durchbruch allein durch c'.ie Durchbohrung gebildet wäre.

Durch die Maßnahmen nach Anspruch 4 wird die Verteilung der Bremskräfte erheblich verbessert, so daß eine Beschädigung der Reibbelagelemente sowie der Trägerteile vermieden wird.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Radialschnitt durch die Rotationsachse und durch die Achse des Steue-druckringes der Bremse,

Fig. 2 einen Schnitt, der schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel von Statoren darstellt, mit denen die Bremse ausrüstbar ist,

Fig. 3 eine Aufsicht auf einen Abschnitt eines Stators, mit welchem die linke Seite der Bremse gemäß der Fig. 1 ausgerüstet werden kann,

Fig. 4 und 5 jeweils Teilschnitte gemäß der Linie H-H und J-J der Fig. 3.

Fig. 6 und 7 Schnittansichten gemäß der Linien B- B und E-E von zwei Reibbelagelemetiten, welche in Ai 'sieht durch die Fig. 8 und 9 dargestellt sind,

Fig. 8 und 9 Aufsichten auf die Elemente gemäß den Fig. 6 und 7,

Fig. 10 und 1 1 eine Aufsicht auf zwei auteinanderfolgende Sektoren, die den Stator nach der Fig. 3 bilden, und

Fig. 12 bis 14 jeweilige Schnittansichten gemäß der Linien F-F, A-A und B-B gemäß der Fig. 10.

Es wird nun Bezug genommen auf die Fig. 1. Die Bremse, die in ein Rad 1 eingesetzt ist, besitzt einen Rahmen, der durch einen Blockzylinder 2 gebildet ist, welcher mit Kolben 3 versehen ist, welche die Druck kraft aufbringen, ferner ein Verbindungsrohr 4, welches die Momentenbeanspruchungen der Statoren aufnimmt, dann e^:ne Fialtcplatte 5, gege.i welche die Elemente der Wärniesenken von tier, Kolben 3 gedrückt werden, weiterhin Bolzen 6 zur Verbindung der genannten Elemente und eine Druckplatte 7, dir die Verteilung d_r Druckkräfte sicherstellt.

Die Wärmesenke der Bremse wird durch die Statoren, sei es innen, sei es außen, und durch einen oder mehrere Rotoren gebildet, von denen zwei unter schiedliche Typen 9 und 10 auf der linken und auf derrechten Seite in der Fig. I jeweils dargestellt sind. Diese Statoren 8 u;id 8' und die Rotoren 9 und 10 sind durch Träger, auch Trägerelemenie genannt, gebildet, welche mit einem Reibbelag verschen sind. Der

Träger eines jeden Stators 8 oder 8' besitzt die Form eines Kreisringes, welcher aus winkligen wiederkehrenden Sektoren oder Abschnitten zusammengesetzt ist, welche sich gegenseitig abstützen und Reibbelagelemente aufnehmen, welche den Reibbelag bilden.

Die Fig. 2 stellt schematisch ein erstes Beispiel eines Stators 8 dar, der durch Trägerteile 11 gebildet ist, wobei in jedem ein Durchbruch 12 vorgesehen ist, und wobei dieser eine Gabel 13 und einen Zapfen 14 trägt, welche sich gegenseitig abzustützen gestatten. Die Durchbrüche 12 sind durchsetzt von Rcibbelagclcmcntcn 15. welche einen Körper 16 und einen Fortsatz 17 aufweisen, welche durch eine Schulter voneinander getrennt sind, dank welcher Schulter sich jedes Reibhclagelement an der Wand des Durchbruches 12. die es durchdringt, abstützen kann; und die Reibbelagelemente sind so angeordnet, daß zwei benachbarte Reibbeiageiemenic :5 ihren Durchnruch in jeweils umgekehrtem Sinne durchdringen. Die Kontur der Durchbrüche 12 entspricht der Kontur des Fortsatzes 17 der Reibbelagcleniente 15 bis auf einen Abstand, der sehr klein ist. welcher die Ausdehnungen und Kontraktionen auf Grund von Wärmeeinwirkung im Betrieb zuläßt.

Es wird Bezug genommen auf die Fig. 3. Diese zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Stators, welcher in die Bremse nach Fig. 1 eingebaut werden kann. Der Stator 8 setzt sich zusammen aus einer Vielzahl von winkligen, wiederkehrenden Sektoren 19 und 20, die alternierend angeordnet sind und jeweils den Gegenstand der Fig. IO und 11 darstellen, wobei jeder Sektor 19 oder 20 eine Ausnehmung 21 aufweist, welche durch einen Durchbruch 22 gebildet ist. welche im zentralen bzw. mittleren Abschnitt eines Vorsprungs 23 ausgespart ist. welch letzterer in dem Sektor 19 oder 20 (siehe Fig. 4 bis 12) angebracht ist, wobei die Form des Durchbruches ähnlich der Form des Vorsprunges 23 ist. Der Ausschnitt des Vorsprunges 23 nähert sich an die Gesamtform des Sektors 19 oder 20 an. dergestalt, daß er ein Segment 24 aufnehmen kann, welches eine Hauptreibfläche bildet.

Die Form jedes Vorsprungs 23. welche die gleiche Form wie die eines Durchbruches aufweist, ist begrenzt durch zwei Zylinder, die bezogen auf die Symmetrieachse der Sektoren 19 oder 20 Sekanten darstellen, und jedes Reibbelagelement 24 ist durch das Nebeneinander-Anordnen einer ersten Reibbelagplatte 25. welche die Form eines Stapels von zwei Zylinderstümpfen aufweist, von denen der eine 26 einen größeren Abschnitt als der andere bildet, und einer zweiten Reibbelagplatte 28 gebildet, welche die Form eines Stapels von zwei halbmondartigen Zylinderstumpfen 29 und 30 besitzt, welche beim Anpassen an je eine Reibbelagplatte 25 eine Krümmung 31 erhalten, die sich exakt entlang eines Abschnittes des Umfanges des Zylinderstumpfes 26 an diesen anpassen, derart, daß der Zylinderstumpf 27. welcher den Kopf des Reibbelagelements 24 bildet, in dem Durchlaß 22 der Ausnehmung 21 zu liegen kommt, und daß die Zylinderstümpfe 26 und 29, die den Körper des Reibbelagelements 24 bilden, gegen den Vorsprung 23 der Ausnehmung 21 zu liegen kommen, wobei ein geringes Spiel vorhanden ist, welches thermische Ausdehnungen beim Betrieb ermöglicht.

Man erkennt aus der Fig. 4, daß der Abschnitt des Körpers des Zylinderstumpfes 26, 29, welcher über den Sektor 19 oder 20 vorragt, bezüglich der Dicke gleich ist dem Teil des Abschnittes des Kopfes des Zylinderstumpfes 27,30, welches über den Sektor 19 oder 20 vorragt, wobei sie die Reibflächen aneinander

> angleichen und der Bremse eine Dicke an »verbrauchbarem Bremsbelag« gewähren, welche für eine Trägerdicke, die bezogen auf die in der Fig. 2 dargestellte Anordnung gleich ist, vergrößert ist, wo man die Reibbelagelementc 15 ersetzen muß, bevo' der gesamte Körper verbraucht ist.

Wieindcn Fig. 3,5, 13und 14 dargestellt, hcsi/cn die Sektoren 19 und 20 jeweils auf ihrem inneren Umfange an einer Kante eine Gabel 32 und an der anderen Kante einem Zapfen 33, derart, daß die Gabel 32 des gesamten Sektors 19 den Zapfen 33 des Sektors 20 aufnehmen kann, die ihr benachbart an der anderen Kante liegen. In symmetrischer Weise verwirklicht sich für den gesamten Sektor 20 der Zusammenhalt dank einer Achse, die die Gabci 32 und den Zapfen 33 durchdringt; und die beiden äußeren linden derselben sind auf der Gabel flach gedrückt. Darüber hinaus ist jeder Sektor 19 und 20 in dem mittleren Bereich des innen liegenden Umfanges mit einer Kerbe 35 versehen, die dazu bestimmt ist, einen Keil aufzunehmen, der von dem Verbindungsrohr getragen ist, um die Unbeweglichkeit der Statoren, bezogen auf das Fahrzeug, auf welchem die Bremse montiert ist. sicher.-astellen.

Die Rotoren 9 können, wie die linke Seite der Fig. 1 zeigt, in Form eines kreisförmigen, einstückigen Kreisringkrarizesausgebildet sein, welcher gleichzeitig Trägerteil und Bremsbelag ist. Dieser aus einem Stück bestehende Kreisringkranz 9 kann aus Strukturgraphit hergestellt sein, während die Reibbelagelemente 24, die il'den Sektoren 19 und 20 aus Stahl aufgenommen sind, aus polykristallinem Graphit hergestellt sind.

Unter Siiukiurgrapiiii vciüichi man solchen Graphit, der einen wesentlichen Anteil von Fasern oder Geweben aus Karbon oder aus Graphit aufweist, wobei diese Fasern oder die Gewebe in übereinander liegenden Vliesen angeordnet sind, wobei sie untereinander - sei es durch Gasdiffusion, sei es durch sukzessive Impregnation — mit polymeren Materialien verbunden, dann karbonisiert oder graphitisiert sind, während man unter polykristallinem Graphit den Graphit versteht:, der durch Kompression oder Wärmeeinwirkung an Graphit oder Karbon erhalten wird.

Die Rotoren üind ebenso wie die Statoren in Form eines Kranzes aus wiederkehrenden winkligen jiektoren hergestellt, die jeweils miteinander verbunden sind. Die Rotoren selbst sind bei 10 auf der rechten Seite der Fig. 1 (dargestellt. Die Elemente sind im allgemeinen gleich und auch die Rotoren und Statoren unterscheiden sich nicht, außer durch die Lage der Kerben, die dazu bestimmt sind, die Keile aufzunehmen, die die Befestigung der jeweiligen Rotoren am Rad bzw. am Fahrzeug sichern: die Kerben 35 der Statoren sind an ihrem inneren Umfange angeordnet, während die Karben der Rotoren an ihrem äußeren Umfange angeordnet sind.

Die äußeren Statoren 8' können identisch zu den inneren Statoren 8 ausgebildet sein. Jedoch kann man die Abmessung der Bremse in Querrichtung verringern, wenn man seitliche Statoren 8' wählt, bei denen im Gegensatz zu den inneren Statoren 8 die Dicke der Reibbelagelemente auf der nicht der Reibung die-

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nenden inneren Seite verringert ist, wie dies auch bei aus Metall oder aus einer Metallegierung hergestellt

den Trägerteilen und den Sektoren sein kann. sein, welche gute mechanische Eigenschaften, eine

Die Trägerteile für die Beläge der Rotoren und der gute Wärmeleitfähigkeit, eine geringe Dichte aufwei-

Statoren, welche als einstückiger Kreiskranz oder aus sen, beispielsweise aus Titan, Beryllium, Stahl und

aneinandergefügten Sektoren gebildet sind, können ^r> ihre Legierungen ebenso wie aus Strukturgraphit.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Bremsscheibe (Stator oder Rotor) für eine Scheibenbremse, mit mindestens einem beidseitig mit Bremsbelägen versehenen Belagträgerteil, das axiale Durchbrüche zur Halterung von Reibbelagelementen aufweist, von denen jedes plattenförmig ausgebildet ist und auf seiner Rückseite unter Bildung einer Schulterfläche einen verjüngten Fortsatz aufweist, der in einen der Durchbräche- bis zur Anlage der Schulterfläche an die Anlagebereiche des Durchbruchs - eingeschoben ist, wobei die Reibflächen der Reibbelagelemente das Trägerteil beidseitig axial überragen, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Reibbelagelemente (15) als Bremsschuhe aus Graphit gebildet sind,

b) die Reibbelagelemente (15) in die axialen Durchbrüche unter Bildung eines die thermischer. Dehnungen während des Betriebs gestattenden Abstandes eingesetzt sind, wobei der plattenförmige Körper (16) und der Fortsatz (17) gleich weit die Anlageflächen des Trägerteils (11) überragen, und

c) daß zwei benachbarte Reibbelagelemente (15) abwechselnd von dar einen und von der anderen Seite des Trägerteils in dieses eingesetzt sind.

2. Bremsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Durchbruch (12) im axialgesehenenmittleren Bereich des Trägerteils (11) abgesetzt ist und einer Vorsprung (23) aufweist, dessen innere¹" Rand einen verengten Durchbruch (22) begrenzt, de art, daß die Schulterfläche zwischen dem plattenförmigen Körper (16) und dem Fortsatz (17) am Reibbelag (15) nach Einsetzen des Reibbelages in den Durchbruch gegen den Vorsprung zum Anliegen kommt (z.B. Fig. 12).

3. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder verengte Durchbruch (22) einen Abschnitt aufweist, dessen Form der des Vorsprungs (23) gleich ist.

4. Bremsscheibe nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Reibbelagelement aus zwei nebeneinander angeordneten Reibbelagplatten gebildet ist, von denen jede die Form eines Stapels aus zwei längs einer Sekante geschnittenen Zylinderstümpfen aufweist, von denen der kleinere den Fortsatz darstellt, daß die beiden Reibbelagplatten nebeneinander, sich entlang ihrer Schnittfläche berührend, ausgerichtet zur Symmetrieachse des betreffenden Sektors des Belagträgerteils angeordnet sind und daß jede der beiden Reibbelagplatten die Hälfte des Vorsprungs und Durchbruchs besetzt (Fig. K), 11).

5. Üremsscheibe nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Reibbelagelement durch Nebeneinanderanordnung von zwei Reibbelagplatten (25, 28) mit unterschiedlicher Form gebildet ist, wobei jede der Reibplatten aus einem Stapel von zwei Zylinderstümpfen (26, 27) bzw. (29, 30) gebildet ist. von denen der jeweils kleinere (27 bzw. 30) den Fortsatz darstellt, und bei einer (28) der Platten die beiden Zylinderstümpfe einen gemeinsamen Ausschnitt (31) aufweisen, der sich exakt wenigstens einem Teil des Umfangs der anderen Reibbelagplatte (25) anpaßt (Fig. 4 bis 9).