DE2845560C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrscheibenbremse für ein Flugzeugrad nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Mehrscheibenbremse dieser Gattung ist aus der US-PS 30 10 543 bekannt. Bei dieser Mehrscheibenbremse besteht der Wärmeisolator, der zwischen der Druckplatte und der angrenzenden Reibscheibe bzw. zwischen der Gegendruckplatte und der angrenzenden Reibscheibe angeordnet ist, aus einer einzelnen perforierten ringförmigen Platte. Diese Platte dient dazu, den Wärmeübergang zwischen den Reibscheiben und dem Bremsträger bzw. dem Bremsmotor zu verringern. Gleichzeitig müssen diese wärmeübertragenden Platten in der Lage sein, die bei einem Bremsvorgang auftretenden Kräfte zu übertragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mehrscheibenbremse der angegebenen Gattung so weiterzubilden, daß der Wärmeisolator möglichst gute wärmeisolierende Eigenschaften besitzt und gleichzeitig zur Übertragung hoher Kräfte geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch den Versatz der Löcher benachbarter Bleche entstehen im Stapel Hohlräume, die mit Luft gefüllt sind. Hierdurch wird eine gute wärmeisolierende Wirkung erzielt. Dennoch ist der aus den Blechen gebildete Stapel ohne weiteres in der Lage, die bei einem Bremsvorgang auftretenden hohen Kräfte aufzunehmen.

Es sind zahlreiche unterschiedliche Ausführungsformen hinsichtlich der Lochmuster, der Anzahl, der Größe und der Dicke der Bleche möglich. Benachbarte Bleche können beispielsweise aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt sein, oder auch die Lochmuster benachbarter Bleche können verschieden sein.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Teil eines Flugzeugrades mit einer Mehrscheibenbremse;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht der Gegendruckplatte mit Wärmeisolator der Mehrscheibenbremse aus Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Seitenansicht des Wärmeisolators der Fig. 2;

Fig. 4 eine Teilansicht des Wärmeisolators der Fig. 3;

Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Oberfläche des Wärmeisolators nach Fig. 4;

Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung des Bremsmotors der Mehrscheibenbremse der Fig. 1 mit einem Wärmeisolator;

Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung der mit einem gestrichelten Kreis gekennzeichneten Einzelheit in Fig. 6;

Fig. 8 eine der Fig. 6 entsprechende Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels;

Fig. 9 eine vergrößerte Ansicht der mit einem gestrichelten Kreis umrandeten Einzelheit in Fig. 8;

Fig. 10 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Wirkung des Wärmeisolators.

Die Fig. 1 zeigt eine Anordnung 10 aus einem Flugzeugrad und einer Mehrfachscheibenbremse. Die Anordnung 10 umfaßt das Fahrzeugrad 12 mit zwei ringförmigen Teilen 14, 16, die durch am Umfang verteilte Bolzen und Muttern 18 miteinander verschraubt sind. Jeder Teil 14, 16 besitzt am Umfang ein Felgenhorn 20.

Das Fahrzeugrad 12 ist in einem Lager 20 auf einer feststehenden Achse 24 drehbar gelagert, wobei die Achse 24 von einem (nicht gezeigten) Flugzeugfahrwerk getragen wird. Ein ringförmiges Bremsengehäuse 26 ist an der Achse 24 mittels Paßfedern 28 drehfest angebracht.

Das Bremsengehäuse 26 ist mit einer Anzahl von am Umfang verteilten Zylindern 30 versehen, von welchen nur einer gezeigt ist. Die Zylinder 30 sind über eine Leitung 34 mit einer Druckmittelquelle verbunden, die vom Flugzeugpiloten gesteuert wird. Ein zylinderförmiger Achskörper 36 mit einer Gegendruckplatte 38 ist am Gehäuse 26 durch eine Anzahl von am Umfang verteilten Bolzen verschraubt. Die Gegendruckplatte 38 ist selbsteinstellend ausgelegt und besitzt einen Ringflansch 39 sowie eine Anzahl von am Umfang verteilten selbsteinstellenden Druckkörpern 41, von denen nur einer gezeigt ist. Der Ringflansch 39 ist einstückig mit dem Achskörper 36 ausgebildet. Jeder Druckkörper 41 ist durch eine Schraube 43 und eine Mutter 45 schwenkbar am Ringflansch 39 befestigt und wird anschließend näher beschrieben.

Eine Anzahl von Reibscheiben 44 mit Reibbelägen 46 sind durch Keilnuten 48 mit Leisten 50 verkeilt. Die Leisten 50 sind am Radteil 14 befestigt und erlauben eine Axialbewegung der Reibscheiben 44 gegenüber dem Radteil 14 während ihrer gemeinsamen Drehung. Eine Anzahl von drehfesten Reibscheiben 52 mit Reibbelägen 54 ist jeweils abwechselnd zwischen den Reibscheiben 44 angeordnet und durch Keilnuten 58 mit dem Achskörper 36 verkeilt. Eine Druckplatte 60 ist wie die Reibscheiben 52 ausgeführt, besitzt jedoch nur einen Reibbelag 62. Auch die Druckplatte 60 ist mit den Keilnuten 58 axial beweglich verkeilt. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführung braucht die Gegendruckplatte 38 keinen Reibbelag, weil sich die benachbarte Reibscheibe 52 A nicht dreht. Die Reibscheibe 52 A ist wie die Reibscheiben 52 ausgebildet, mit der Ausnahme, daß sie wie die Druckplatte 60 nur einen Reibbelag 64 besitzt.

Eine Anzahl von druckmittelbetätigten Kolben 66 ist in den Zylindern 30 angeordnet und liegt an der Druckplatte 60 an. Jeder Kolben 66 besteht aus zwei Teilen, und zwar dem äußeren Kolbenteil 68, der aus einem nichtmetallischen Isolierwerkstoff besteht, und einem inneren Kolbenteil 70, der aus einem herkömmlichen Metall, z. B. einer Aluminiumlegierung, besteht. Die Kolbenteile 68, 70 sind durch eine Schraube 72 miteinander verbunden und in einer Hülse 74 gleitbar angeordnet. Im Kolbenteil 70 und in der Hülse 74 sind Dichtringe 76 bzw. 78 vorgesehen. Eine Staubschutzdichtung 80 ist an der Hülse 74 befestigt. Ein abriebfestes scheibenförmiges Teil 82 ist mit Schrauben 72 am äußeren Kolbenteil 68 befestigt und dient zur Verringerung der Wärmeübertragung von der Druckplatte 60 auf den Kolbenteil 68 während des Bremsvorgangs.

Aus Gewichtsgründen besteht der Achskörper 36 und der Ringflansch 39 aus Titan. Um die Wärmeübertragung an das Titan herabzusetzen, enthält der Druckkörper 41 einen Wärmeisolator 83, wodurch sich eine thermische Sperre zwischen dem Ringflansch 39 und der Reibscheibe 52 A ergibt. Der Wärmeisolator 83 besteht aus einer Anzahl von perforierten rostfreien Blechen 84 aus Stahl, die nachstehend anhand der Fig. 3-5 näher beschrieben werden.

Der Stapel aus Blechen 84 ist in einem abriebfesten scheibenförmigen Teil 86 aus rostfreiem Stahl, ähnlich dem Teil 82, eingeschlossen. Das Teil 86 besitzt eine Anzahl von am Umfang verteilten Vorsprüngen 88, die über den Druckkörper 41 gebogen sind, um den Wärmeisolator 83 vollständig einzuschließen. Die Vorsprünge 88 stören die Kraftübertragung zwischen dem Teil 86, dem Wärmeisolator 83 und dem Druckkörper 41 nicht. Der gekapselte Stapel aus Blechen 84 und der Druckkörper 41 sind als Baueinheit ausgebildet, die durch eine Schraube 43 und eine Mutter 45 schwenkbar an einem gekrümmten Abschnitt 37 des Ringflansches 39 gehalten sind.

Die vom Kolben 66 erzeugten Bremskräfte werden in axialer Richtung längs des Achskörpers 36 von der stationären Reibscheibe 52 A über den Wärmeisolator 83 auf den Ringflansch 39 übertragen. Daher muß jedes Blech 84 die hohen Druckkräfte aushalten können, und gleichzeitig muß der Wärmeisolator 83 insgesamt eine gute wärmeisolierende Wirkung erzielen. Die Überlegungen, die zu der Ausbildung des Wärmeisolators 83 geführt haben, seien im folgenden etwas erläutert.

Das Fouriersche Wärmeleitungsgesetz lautet:

Hierin bedeuten:

q = Wärmefluß t = Temperatur L = Dicke des Wärmeleitweges senkrecht zum Temperaturgradienten A = Wärmeübertragungsfläche in der Ebene, die auf dem Wärmeleitweg senkrecht steht k = Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffes, die sich ebenfalls in Abhängigkeit von der Temperatur ändert; im allgemeinen nimmt k für Metalle mit ansteigender Temperatur ab, und das Gegenteil gilt für andere Stoffe.

Die Konstruktionseigenschaften der Flugzeugbremsen begrenzen die axiale Länge und den Kraftbedarf. Dieser Kraftbedarf setzt dadurch Grenzen für die Anzahl der sich selbst einstellenden Druckkörper und ihrer Fläche. Wendet man diese Konstruktionsbeschränkungen auf die vorstehend erwähnte Wärmeleitungsgleichung an, so erhält man die größten Einschränkungen für die Länge und die kleinsten für die Fläche. Der im folgenden näher zu erläuternde Wärmeisolator zeichnet sich dadurch aus, daß er in den Grenzen der vorstehend erwähnten Forderungen bleibt, jedoch die Wärmeleitflächen A verkleinert und den Wärmeleitweg L verlängert, wodurch die gesamte Wärmeleitung verringert wird.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen Wärmeisolator 83 in Form eines Stapels auf fünf perforierten Blechen 84. Die hellen Teile 85 sind Löcher, die von dunklen Teilen aus Vollmetall 87 umgeben sind. Wie Fig. 3 zeigt, sind die Löcher 85 der Bleche 84 gegenüber den Löchern 85 der benachbarten Bleche versetzt und liegen an den metallischen Teilen 87 des benachbarten Bleches an. Diese perfekte Anordnung versetzter Löcher schließt Luft zwischen den Blechen ein, was die thermische Isolationswirkung erhöht. Diese perfekte Anordnung von Löchern kann durch geeignete Wahl der Löcher und eine exakte Ausrichtung der Bleche erzielt werden.

Um die Kosten herabzusetzen, wurden in der Praxis auf dem Markt erhältliche perforierte Bleche mit gestaffelten Löchern eingesetzt, die eine ausreichende Isolierung für den beabsichtigten Zweck lieferten, wie in den Fig. 4 und 5 angedeutet. Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, besitzen die Bleche vergleichsweise große Löcher, die nicht die perfekte Versetzung der Löcher entsprechend Fig. 3 ermöglichen, selbst wenn die Bleche sorgfältig gestaffelt werden. Obwohl die Luft zwischen zwei benachbarten Blechen nicht vollständig eingeschlossen wird, verringern die Löcher die Fläche, und die Zufallsanordnung zwischen zwei benachbarten Blechen des Stapels verlängert den Wärmeleitweg um die Löcher herum.

Bei den in der Praxis eingesetzten Blechen betrug die Fläche der Löcher 50% der Gesamtfläche. Es sind jedoch auch andere Formen von Blechen mit Löchern unterschiedlicher Größe und Form erhältlich. Beispielsweise gibt es Bleche mit einer Lochfläche zwischen 18% und 65%. Als Lochformen kommen rund, quadratisch, viereckig, konisch, sternförmig, kleeblattförmig, gewellt oder Kombinationen dieser Formen in Frage.

Es wurden zahlreiche Versuche im Zusammenhang mit den verwendeten Wärmeisolatoren durchgeführt, und Ergebnisse dieser Versuche sind in Fig. 10 dargestellt. Bei den Versuchen wurden Thermoelemente an den Stellen 90, 92 der in Fig. 1 gezeigten Flugzeugbremse angeordnet, um die Temperatur der stationären Reibscheibe 52 A und des Ringflansches 39 zu messen. Die Linie 94 zeigt den Temperaturverlauf an der Reibscheibe 52 A nach einer simulierten Vollbremsung. Die Linie 96 zeigt den Temperaturverlauf an einem nichtisolierten Druckkörper 41. Die Linie 98 zeigt den Temperaturverlauf an einer Gegendruckplatte mit einem Wärmeisolator aus fünf von einem Teil 86 umschlossenen Blechen 84.

Wie aus Fig. 10 hervorgeht, verringert der Wärmeisolator nicht nur die kurzzeitig auftretende Temperaturspitze, sondern verzögert auch die Zeit bis zum Erreichen der verringerten Temperaturspitze.

Die Fig. 6-9 zeigen zwei weitere Ausführungsbeispiele, bei denen jeweils am Kolben 66 ein Wärmeisolator vorgesehen ist, um die Wärmeübertragung von der Druckplatte auf das Druckmittel im Zylinder zu verringern. Die Kolben 166 und 266 sind im wesentlichen aufgebaut wie der Kolben 66 in Fig. 1, und gleiche Teile sind mit dem gleichen Bezugszeichen, erhöht um 100 bzw. 200, bezeichnet.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 entspricht dem der Fig. 1, abgesehen davon, daß der äußere Kolbenteil 168 eine geringere axiale Länge hat, um den Wärmeisolator 183 aufnehmen zu können. Der äußere Kolbenteil 168 besteht aus einem Werkstoff, der nicht hitzebeständig ist. Wie Fig. 7 zeigt, ist das abriebfeste Teil 182 so abgeändert, daß es den Wärmeisolator 183 einkapselt und Zwischenräume 190, 191 zwischen dem äußeren Kolbenteil 168 und der Hülse 174 vorhanden sind. Diese Zwischenräume sollen ein Verkratzen der Zylinderfläche der Hülse 174 verhindern und es ermöglichen, daß der Wärmeisolator 183 die Bremskräfte überträgt, ohne daß sich das Teil 182 in den Kolbenteil 168 eingräbt.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 wird als äußeres Kolbenteil 268 ein hohler Stahlzylinder verwendet. Eine Kappe 269 liegt an dem Ende des äußeren Kolbenteils 268 an, um die Kräfte an den Wärmeisolator 283 zu übertragen. Die im Bereich 267 eingeschlossene Luft wirkt zusätzlich zu dem Wärmeisolator 283 wärmeisolierend. Das abriebfeste Teil 282 in Fig. 9 ist wie das entsprechende Teil in Fig. 7 ausgebildet, so daß Zwischenräume 290, 291 vorhanden sind.

Claims (10)

1. Mehrscheibenbremse für ein Flugzeugrad mit einem umlaufenden Radkörper, einem stationären Bremsträger, der einen Achskörper, eine entlang des Achskörpers verschiebbare Druckplatte und eine Gegendruckplatte aufweist, mehreren umlaufenden und stationären Reibscheiben, die zwischen der Druck- und Gegendruckplatte angeordnet und entlang des Radkörpers bzw. Achskörpers gleitend verschiebbar sind, und einer Betätigungseinrichtung zum Andrücken der Druckplatte gegen die Reibscheiben und Gegendruckplatte, wobei zwischen der Gegendruckplatte und der angrenzenden Reibscheibe und/oder zwischen der Druckplatte und der angrenzenden Reibscheibe ein Wärmeisolator in Form einer mit einer Anzahl von Löchern perforierten Scheibe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeisolator (83; 183; 283) aus einem Stapel von perforierten Blechen (84) besteht, wobei mindestens einige der Löcher (85) der Bleche (84) mindestens teilweise gegenüber den Löchern (85) der benachbarten Bleche (84) versetzt sind.

2. Mehrscheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeisolator (84) an der Gegendruckplatte (39) zum Ermöglichen einer Kippbewegung schwenkbar angebracht ist.

3. Mehrscheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, bei der ein Bremsmotor mit einem Kolben vorgesehen ist, der aus zwei axial hintereinander angeordneten Teilen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der den Reibscheiben (44, 52) benachbarte Teil des Kolbens (266) ein Hohlzylinder (268) mit einer Kappe (269) ist, an der der Wärmeisolator (283) zur Kraftübertragung anliegt.

4. Mehrscheibenbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (268) und die Kappe (269) aus rostfreiem Stahl gefertigt sind.

5. Mehrscheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (84) im Stapel (83) für die Versetzung der Löcher (85) zufallsorientiert angeordnet sind.

6. Mehrscheibenbremse nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (84) im Stapel (83) für die Versetzung der Löcher (85) in vorgegebener Lage relativ zueinander angeordnet sind.

7. Mehrscheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Bleche (84) des Stapels von gleicher Dicke und aus gleichem Werkstoff sind und die Löcher (85) in jedem Blech (84) nach einem vorgegebenen Muster angeordnet sind.

8. Mehrscheibenbremse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff rostfreier Stahl ist.

9. Mehrscheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl und Größe der Löcher (85) in jedem Blech (84) so groß sind, daß sie 50% der Gesamtfläche des Bleches einnehmen.

10. Mehrscheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeisolator (83; 183; 283) allseitig eingeschlossen ist von zwei Teilen (41, 86; 168, 182; 269, 282) von denen das erste Teil (41; 168; 269) die Rückseite das Stapels bedeckt und das zweite Teil (68; 182; 282) sich über die Vorderseite des Stapels erstreckt und an dem ersten Teil (41; 168; 269) angreift.