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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Drehmomentübertragungsvorrichtung,
z. B. eine Bremse oder eine Kupplung. Sie betrifft insbesondere,
aber nicht ausschließlich,
eine Drehmomentübertragungsvorrichtung
in Form einer Mehrscheibenbremsenanordnung für ein Flugzeugrad sowie eine Rad-
und Bremsenanordnung, welche die Drehmomentübertragungsvorrichtung aufweist.
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Eine Flugzeugbremsenanordnung ist üblicherweise
mit einem Schubrohr ausgerüstet,
das eine keilverzankte Außenoberfläche aufweist,
auf der eine Reihe von Statorfriktionsscheiben aus einem Material,
wie Stahl oder Kohlenstoff, befestigt sind. Zwischen den Statorscheiben
sind Rotorscheiben angeordnet, die von dem Flugzeugrad getragen
werden, und die Anordnung aus dazwischen liegenden Scheiben ist
zwischen einer Reihe von im Umfang beabsitandeten Betätigungskolben
axial zusammendrückbar,
die an einem Achsendenbereich des Schubrohrs und einem Schubreaktionselement
am anderen Endbereich des Schubrohrs befestigt sind.
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Das Schubrohr ist koaxial zu einer
Radachse angeordnet, bezüglich
welcher ein Rad drehbar befestigt ist, und zwar mittels an der Achse
angebrachter Lager, üblicherweise
in einem Ringraum zwischen der radial äußeren Oberfläche der
Achse und der inneren Oberfläche
des Schubrohrs.
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Das Schubrohr weist normalerweise
einen sogenannten Fuß auf,
der sich radial nach innen zu einem Fußabschnitt er streckt, der von
der radial außenliegenden
Oberfläche
der Achse getragen wird.
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Bei der oben beschriebenen Konstruktion
einer typischen Flugzeugbremsenanordnung lokalisiert das Schubrohr
die Statorscheiben, stellt eine Wärmesperre zwischen den Bremsscheiben
und der Achse dar, erhöht
die Wirbelstabilität
und verbessert die Vibrationsdämpfung
zusätzlich
zu der strukturellen Funktion der Drehmomentübertragung während eines
Bremsvorgangs.
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Während
eines Bremsvorgangs kann das durch das Schubrohr übertragene
Drehmoment zu einer Änderung
in der Ringkonfiguration jenes Rohres führen. Bei dem Schubrohr können sich
daraus eine Wirbelinstabilität
und eine Torsionsbewegung sowie auch Pfeifvibrationen ergeben. Es
wird von Bremsenkonstrukteuren anerkannt, daß es bevorzugt wäre, eine
Verbesserung hinsichtlich der Genauigkeit zu erzielen, mit der die
Konfiguration des Schubrohrs während
der Bremsvorgänge
aufrechterhalten wird, so daß die
Wirbelstabilität
verbessert, die Torsionsdämpfung
erhöht
und die Pfeifvibrationen vermindert werden.
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Ein Vorschlag bei dem Bemühen, das
Aufrechterhalten der Schubrohrkonfiguration während der Bremsvorgänge zu verbessern,
ist in der Beschreibung der US-A-5485898 angegeben. Jener Vorschlag
sieht ein Abstandelement vor, daß radial zwischen dem Schubrohr
und der Achse angeordnet ist, und zwar an einer Stelle axial nach
außen
vom üblichen
Fuß, so
daß es
axial zwischen dem Fuß und den
Radlagern liegt.
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Normalerweise ist der Fuß in das
Schabrohr integriert und erstreckt sich radial nach innen für das Abstützen durch
eine der Achse zugeordnete Buchse. Das Abstandselement ist axial
zwischen dem radial inneren Bereich jenes Fußes und den Radlagern angeordnet.
Der Fuß kann
auch eine rohrförmige Verlängerung
aufweisen, die sich nach außen
zur axialen Position der Radlager hin erstreckt und radial zwischen
dem Abstandselement und dem Schubrohr liegt.
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Eine zylindrische Außenoberfläche des
Abstandselements ist mit einer Beschichtung, z. B. aus einer Aluminiumbronze,
versehen, welche die Innendurchmesseroberfläche des Schubrohrs oder eine Komponente,
die dem Schubrohr zugeordnet ist, gleichmäßig berührt und abstützt. Die
Beschichtung kann dazu dienen, zwischen dem Abstandselement und
der Innendurchmesseroberfläche
des Schubrohrs einen verbesserten Reibungskontakt herzustellen.
Zusätzlich
kann zwischen der Innendurchmesseroberfläche des Abstandselements und
der Außendurchmesseroberfläche der
Achse ein Trägerring angeordnet
sein, wobei dann der Trägerring
und das Abstandselement jeweils entsprechende Zahnkerben aufweisen,
um eine keilverzahnte Verbindung herzustellen, die eine Relativdrehung
des Rings und des Abstandselements verhindert. Bei dieser Konstruktion
ist im Stand der Technik angegeben, daß das Vorsehen des Abstandselements
zu einer verbesserten Stabilität
und Abstützung
der Schubrohrkonfiguration führt.
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Es wurde nun gefunden, daß ungeachtet
der behaupteten Vorteile eines Abstandselements und einer beschichteten
Oberfläche
Schwierigkeiten existieren, und zwar aufgrund eines Reibverschleißes und/oder
einer Oberflächenabnutzung
an den Berührungsflächen zwischen
dem Abstandselement und benachbarten Oberflächen, einschließlich jener Grenzfläche zwischen
der zylindrischen radialen äußeren Oberfläche des
Abstandselements und der gegenüberliegenden
Oberfläche
des Schubrohrs oder einer anderen Komponente, z. B. einer Fußverlängerung,
womit jene äußere Oberfläche in Kontakt steht. Während der
Bremsvorgänge
führen
geringe Bewegungen an jenen Grenzflächen zu einer Abnutzung und
als Folge davon auch zu einer Grenzflächenbewegung. Da diese Abnutzung
und somit die Relativbewegung zunimmt, ergibt sich eine fortschreitende Verminderung
der vorteilhaften Wirkungen, die das Abstandselement sonst ergeben
könnte.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist die Bereitstellung eines Mittels, durch das die Wirksamkeit
des Abstandselements einer Drehmomentübertragungsvorrichtung, z.
B. einer Flugzeugbremsenanordnung, während der Lebensdauer der Vorrichtung
oder wenigstens während
des Zeitraums zwischen üblichen
Wartungsvorgängen
besser aufrecht erhalten werden kann.
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Erfindungsgemäß wird angegeben, daß das Abstandselement
einen radial außenliegenden
Abschnitt aufweist, der mindestens teilweise einen nichtsteifen,
nichtzylindrischen Außenoberflächenbereich
bildet, der verformbar ist, um elastisch an der Innendurchmesseroberfläche des
Schubrohrs oder einer dem Schubrohr zugeordnetenz Komponente anzuliegen.
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Der genannte radial außenliegende
Abschnitt kann den verformbaren Bereich und einen im wesentlichen
nichtverformbaren Bereich aufweisen. Der nichtverformbare Bereich
kann eine im wesentlichen zylindrische Außenoberfläche haben, die einer gegenüberliegenden
Oberfläche
des Schubrohrs oder einer dem Schubrohr zugeordneten Komponente
gegenüberliegt
und gegebenenfalls daran anliegt. Alternativ kann der ganze radial
außenliegende
Bereich nichtsteif sein, wobei der ganze erwähnte außenliegende Abschnitt oder
ein Teil hiervon nichtzylindrisch ausgebildet sein kann. Irgendein
nichtverformbarer Bereich der genannten Art kann an jenem Endbereich
des radial außenliegenden
Abschnitts vorliegen, der beim Einsetzen des Abstandselements in
das Schubrohr zuerst in dieses eintritt.
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Der nichtsteife, nichtzylindrische
Außenoberflächenbereich
kann eine Außenoberfläche aufweisen,
die sich in Abwesenheit einer einwirkenden radialen Kraft, z. B.
einer auf ein umgebendes Schubrohr zurückzuführenden Kraft, nach außen in einer
Richtung aufweitet, die von jenem Endbereich wegführt, der
beim Zusammensetzen zuerst in das Schubrohr eintritt. Die genannte
Außenoberfläche kann
eine Kegelstumpfform aufweisen oder bei Betrachtung im axialen Querschnitt
konkav sein.
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Vorzugsweise erweitert sich der verformbare Abschnitt
nach außen
in einem Winkel im Bereich von 0,1 bis 7°, insbesondere zwischen 0,2
und 2°.
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Der nichtzylindrische Außenoberflächenbereich
kann entlang des Umfangs kontinuierlich oder diskontinuierlich sein.
Beispielsweise kann er eine Mehrzahl von schmalen, axial sich erstreckenden und
entlang des Umfangs voneinander beabstandeten Schlitzen aufweisen,
die dazu neigen, sich zu schließen,
wenn das Abstandselement in ein Schubrohr eingesetzt wird. Somit
kann der diskontinuierliche Bereich eine Mehrzahl von elastisch
nach außen vorgespannten
Fingerabschnitten umfassen, die im zusammengesetzten Zustand an
der Innenoberfläche
des Schubrohrs oder einer dem Schubrohr zugeordneten Komponente
elastisch anliegen.
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Die Außenoberfläche des radial außenliegenden
Abschnitts kann gegebenenfalls eine Beschichtung oder eine Hülse aufweisen,
die von einer an sich bekannten Art sein kann.
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Der radial außenliegende Abschnitt des Abstandselements
ist normalerweise aus einem metallischen Material, z. B. aus Federstahl,
wie einem Federedelstahl, hergestellt.
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Zusätzlich kann eine Feder verwendet
werden, um eine axiale Kraft zu erzeugen, welche die Grenzflächen zwischen
dem Schubrohrfuß und
dem Abstandselement und/oder zwischen dem Abstandselement und einem
anderen Aufbauteil der Drehmomentübertragungsvorrichtung, z.
B. einem Radlager, elastisch belastet.
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Vorzugsweise unterliegt die Feder
beim Gebrauch normalerweise einer Druckbelastung. Vorzugsweise ermöglicht die
Elastizität
der Feder während
des normalen Gebrauchs ein Verhindern oder zumindest im wesentlichen
ein Eliminieren einer Relativbewegung an der genannten Grenzfläche bzw. an
den genannten Grenzflächen.
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Beispiele für eine geeignete Feder sind
eine Metallfeder, wie eine kegelstumpfförmige Tellerfeder (allgemein
bekannt als Belleville-Unterlegscheibe), oder eine gewellte Federscheibe
oder eine andere Art von ringförmiger
Federscheibe aus Metall. Alternativ kann die Feder ein Element sein,
beispielsweise ein ringförmiges
Element, aus einem elastischen polymeren oder einem anderen nichtmetallischen
Material, vorausgesetzt, daß die
beim Gebrauch der Drehmomentübertragungsvorrichtung
erreichten Temperaturen das Material nicht schädigen.
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Es können zwei oder mehr Federn
der gleichen Art oder verschiedener Arten in Kombination zwischen
einem Paar von einander gegenüberstehenden
Widerlageroberflächen
benutzt werden. So kann beispielsweise eine Mehrzahl von Belleville-Unterlegscheiben
in einer parallelen, ineinan dergreifenden Konfiguration oder in
einer reihenförmigen
Anordnung oder in einer Kombination aus einer ineinandergreifenden
und einer reihenförmigen
Anordnung kombiniert werden.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe eines Beispiels beschrieben,
gefolgt von einer detaillierteren Beschreibung einer Flugzeugbremsenanordnung
gemäß dem Stand
der Technik, wobei jeweils auf die Zeichnungen bezug genommen wird,
worin
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1 eine
Teilquerschnittansicht einer bekannten Flugzeugbremsenanordnung
erläutert,
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2 eine
Teilendansicht der keilverzahnten Grenzfläche zwischen dem Abstandelement
und dem Trägerring
der Bremse gemäß 1 ist,
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3 eine
Ansicht eines Teils von 1 ist und
eine Bremsenanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt,
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4 eine
Querschnittsansicht de, Abstandselements der Bremsenanordnung gemäß 3 ist,
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5 eine
Seitenansicht eines anderen Abstandselements ist und
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6 Arten
von Metallfedern zeigt.
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1 ist
eine Teilquerschnittsanisicht eines Rads und einer Bremse eines
Flugzeugs, wie in der US-A-5485898 dargestellt ist. Wie in jener
Veröffentlichung
beschrieben ist, wird das Flugzeugrad, welches allgemein mit der
Be zugszahl 10 bezeichnet ist, durch Lager 12 abgestützt, die
um eine Achse 14 angeordnet sind. Um die Achse 14 ist
eine Flugzeugbremse 11 (teilweise dargestellt) mit einem
Schubrohr 16 (verbunden mit einem nichtgezeigten Kolbengehäuse) angeordnet,
das eine Mehrzahl von Zähnen 18 aufweist,
die mit (nichtgezeigten) Schlitzen eine Mehrzahl von Statorscheiben 20 in
Verbindung stehen. Zwischen den Statorscheiben 20 ist eine Mehrzahl
von Rotorscheiben 22 eingeschoben, die mit nichtdargestellten
Zähnen
des Rads im Eingriff stehen. Das Schubrohr 16 ist mit einem
integrierten Fuß 24 versehen,
der sich auf einer Hülsenanordnung
befindet, die allgemein mit der Bezugszahl 26 bezeichnet
ist. Ein Hitzeschild 30 ist um einen Abschnitt der Innendurchmesseroberfläche 17 des Schubrohrs 16 herum
angeordnet. Zwischen der Innendurchmesseroberfläche 17 des Schubrohrs 16 und
der Außendurchmesseroberfläche 15 der
Achse 14 befindet sich ein Abstandselement, das allgemein mit
der Bezugzahl 40 bezeichnet ist. Das Abstandselement 40 weist
eine Außendurchmesseroberfläche eines
axial sich erstreckenden Abschnitt 42, einen radial sich
erstreckenden Abschnitt 44 und eine Innendurchmesseroberfläche eines
axial sich erstreckenden Abschnitts 46 auf. Die Außendurchmesseroberfläche des
axial sich erstreckenden Abschnitts 42 wird nachfolgend
in mehr Einzelheiten beschrieben und steht mit der Innendurchmesseroberfläche 17 des
Schubrohrs 16 (oder z. B. einer dazwischen angeordneten
axialen Verlängerung
des äußeren Teils des
Fußes 24)
im Eingriff und/oder wird davon abgestützt. Der Abschnitt 42 kann
auch mit einer Beschichtung oder einer Hülse 48 für den Eingriff
mit der Innendurchmesseroberfläche 17 des
Schubrohrs 16 versehen sein. Die Beschichtung kann aus
Aluminiumbronze und die Hülse
entweder aus Kupferberyllium oder Aluminiumbronze hergestellt sein,
um den Reibungskontakt mit der Innendurchmeaseroberfläche 17 zu
verbessern und zu einer Verhinderung eines Scheuerns beizu tragen.
Das Abstandselement kann aus Edelstahl bestehen. In Abhängigkeit
von der Zusammensetzung ist die Verwendung der Beschichtung oder
der Hülse 48 optional.
Die Innendurchmesseroberfläche
des axial sich erstreckenden Abschnitts 46 wird durch die
Außendurchmesseroberfläche 15 der
Achse 14 abgestützt
und wird durch den Fuß 24 und
das Lager 12 axial in Position gehalten. Ein Trägerring 50 kann
sich mittels Presspassung auf der Außendurchmesseroberfläche der
Achse 14 befinden, so daß er sich bezüglich der
Achse 14 in einer nichtdrehbaren Stellung befindet. Er
weist an seinem Außendurchmesser
eine Mehrzahl von Zähnen 52 auf,
die mit einer Mehrzahl von Zähnen 47 (siehe 2) an der Innendurchmesseroberfläche des
axial sich erstreckenden Abschnitts 46 zusammenwirken,
und zwar derart, daß der
Trägerring 50 und
der axial sich erstreckende Abschnitt 46 aneinander fixiert
sind, um zwischen ihnen eine Drehung zu verhindern. Der Ring 50 kann
entweder aus Aluminiumbronze oder aus Kupferberyllium bestehen.
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Wie sich aus 3 ergibt, ist zwischen den axial einander
gegenüberstehenden
Oberflächen des
Abschnitts 46 des Abstandselements 40 und dem
Lager 12 eine elastische Unterlegscheibe 61 vorgesehen.
Eine andere Unterlegscheibe 63 befindet sich zwischen der
anderen Endseite des Abschnitts 46 und dem Fuß 24.
Eine dritte Unterlegscheibe 64 ist gegebenenfalls zwischen
einer radial nach außen
gerichteten Seite des Abstandselements 40 und einer gegenüberliegenden
Schulteroberfläche
des Fußes
vorgesehen. Die Unterlegscheiben 61, 63 liegen
auch an den entsprechenden Enden des Trägerrings 50 elastisch
an.
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Das Abstandselement 40 wird
nunmehr im Einzelnen unter Bezugnahme auf 4 beschrieben, in der es mit der Bezugszahl 70 bezeichnet
ist. Das Abstandselement 70 weist einen nichtsteifen radial
außenliegenden
Abschnitt 71 auf, der im Teil 72 eine nichtzylindrische
Außenoberfläche 73 bildet, welche
verformbar ist, damit sie an der Innendurchmesseroberfläche 17 des
Schubrohrs 16 elastisch anliegt.
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Um das Zusammensetzen zu unterstützen, weist
ein Teil 74 der Länge
des Außenabschnitts 61, welcher
beim Zusammensetzen zuerst in das Schubrohr eintritt, eine zylindrische
Außenoberfläche auf. Gegebenenfalls
kann der Teil 64 im wesentlichen nichtverformbar sein.
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Die Oberfläche 73 des nichtzylindrischen Teils 72 erweitert
sich nach außen
von dem Teil 64 weg, und zwar in einem Winkel A im Bereich
von 0,2 bis 2°,
um den konkaven Abschnitt zu bilden, wie er in der Querschnittsansicht
gemäß 4 zu sehen ist. Sie kann
deshalb als eine Feder wirken, um eine Relativbewegung gegenüber dem
Schubrohr (oder der Fußverlängerung)
zu verhindern oder zu vermindern. Gegebenenfalls kann der Außenabschnitt 71 eine oben
im Zusammenhang mit dem Abstandselement 40 mit der Bezugszahl 48 bezeichnete
Beschichtung oder Hülse
aufweisen, um z. B. weiteres Abscheuern zu verhindern oder zu vermindern.
Der Teil 72 kann gegebenenfalls axial geschlitzt sein (dieser
Ausdruck umfasst auch axiale Ausnehmungen), um eine Reihe von axial
sich erstreckenden elastischen Fingern 65 zu bilden, wie
in 5 dargestellt ist.
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Die elastischen Unterlegscheiben
weisen jeweils ein ringförmiges
Metallelement auf, um den hohen Temperaturen zu widerstehen, welche
beim Betrieb von Flugzeugbremsen auftreten können. Geeignete Unterlegscheiben
sind beispielsweise Belleville-Federn, die einzeln oder reihenförmig, parallel oder
in einer Kombination aus einer reihenförmigen und einer parallelen
Anordnung benutzt werden können,
wie im 6a dargestellt
ist. Alternativ können die
Unterlegscheiben beispielsweise gewellte Tellerfedern sein, wie
in der 6b gezeigt wird.
Sie kennen einzeln oder in paralleler Anordnung, reihenförmig oder
in einer Kombination aus einer reihenförmigen und einen parallelen
Anordnung eingesetzt werden. Belleville-Unterlegscheiben und gewellte
Federscheiben können
in Kombination zwischen einem Paar der einander gegenüberliegenden
Oberflächen verwendet
werden.
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Das Vorsehen einer oder mehrerer
der elastischen Elemente 61, 63, 64 unterstützt das
Aufrechterhalten einer axialen Belastung an Oberflächen von Grenzflächen während der
Bremsvorgänge.
Dadurch wird die bekannte Tendenz zum Reibverschleiß bzw. zur
Oberflächenabnutzung
vermindert und eine verlängerte
Abnutzungsdauer erreicht.