ITMI972858A1 - Freno multidischi - Google Patents

Description

FRENO MULTIDISCHI

Quest’invenzione si riferisce ad un freno multidischi ed in particolare, sebbene non esclusivamente, ad un freno multidischi per l’uso in un aereo. L'invenzione può essere applicata a, per esempio, un freno mùltidischi del tipo comprendente dischi di attrito di un materiale composito di carbonio o ad un freno del tipo cosiddetto di acciaio nel quale i dischi di acciaio hanno ciascuno degli elementi di materiale di attrito resistente all'usura.

Un esempio di un gruppo di freno a disco d'aereo noto di un tipo multidisco è illustrato nelle Figure allegate 1 e 2 nelle quali la Figura 1 è una vista di prospetto in sezione di metà di un gruppo freno, in un piano parallelo al e coincidente con l’asse X-X rispetto al quale il gruppo freno è simmetrico, e la Figura 2 è una vista di prospetto di estremità del gruppo freno illustrato in Figura 1, la metà sinistra essendo una sezione in Y-Y per illustrare il gruppo freno con gli attuatori del freno rimossi.

Il freno a dischi è del tipo di acciaio e comprende un mozzo anulare non girevole 1 a cui è fissato un tubo di torsione 2 per mezzo di bulloni 2’. I singoli dischi di un gruppo di elementi anulari di dischi di statore 3, 3a, 3b sono assialmente scorrevoli con collegamento a chiavetta, ciascuno nella sua periferia radialmente interna, con cave di chiavetta 4 eseguite sul tubo di torsione 2. Una serie corrispondente di elementi di dischi di rotore anulari 5 è disposta alternata con gli elementi di statore 3 e scorrevoli assialmente collegati tramite una chiavetta, ciascuno nella sua periferia radialmente esterna 6, con una ruota (non illustrata) che ruota con tali elementi di dischi di rotore. In un’estremità distale del tubo di torsione 2 è fissata una flangia anulare 7 tramite bulloni 8 per l'impegno con l'elemento di statore assialmente più esterno 3a, per costituire un arresto per tale elemento di statore.

Dodici attuatori 9 del freno nella forma di gruppi di pistone e cilindro idraulici sono montati in posizioni egualmente distanziate sulla circonferenza nell’altra estremità del tubo di torsione 2 per applicare una spinta di serraggio del freno sull’elemento di statore assialmente più interno 3b. I gruppi di pistone e cilindro 9 sono interconnessi circonferenzialmente tramite una carcassa del pistone nella forma di un elemento di flangia integrata 9’, che a sua volta è formata in un solo pezzo con il suddetto mozzo anulare 1.

I mezzi di trasmissione della spinta 10 per trasmettere la spinta dagli attuatori all’elemento di statore assialmente più interno 3b comprendono un primo e secondo anello di metallo concentrici e distanziati radialmente (11 , 16) interconnessi con i primi mezzi di collegamento deformabili 12, 13, 17 nella forma di una coppia dì nervature di metallo troncoconiche. Il pistone 14 di ciascun gruppo di pistone e cilindro 9 è disposto per impegnare il primo anello 11 per trasmettere ad esso la spinta di serraggio del freno.

Per soddisfare la necessità sempre presente di tentare di ridurre la dimensione e il peso dei componenti di aerei, e pertanto di ridurre i costi, sarebbe vantaggioso ridurre la lunghezza assiale complessiva del freno. I costi di utilizzo verrebbero anche ridotti se i dischi di attrito potessero consumarsi fino ad uno spessore inferiore a quello attuale. Nel caso dei dischi di statore lo spessore minimo accettabile deve tener conto delle limitazioni di resistenza a taglio di una periferia radialmente interna fornita di cave di un disco nel quale caso il disco scorre sulle chiavette del tubo di torsione.

La presente invenzione ha come uno dei suoi oggetti la realizzazione di un freno multidischi avente un mezzo perfezionato per il posizionamento di un disco di statore.

Un altro oggetto è la realizzazione di una posizione di disco di statore perfezionato che permetta una riduzione della lunghezza assiale del freno.

La presente invenzione fornisce un freno multidischi del tipo comprendente una pluralità di dischi di statore, una pluralità di dischi di rotore disposti alternati ai dischi di statore, un tubo di torsione al quale i dischi di statore sono collegati con chiavetta e scorrevoli assialmente, i mezzi di spinta di serraggio del freno per applicare una spìnta assiale ad uno statore d'estremità ed un elemento di reazione che fornisce un appoggio per l’altro statore di estremità, nel quale un disco di statore comprende un elemento di materiale di attrito avente una prima faccia per l’appoggio su un disco di rotore per dissipare l’energia quando la spinta assiale viene applicata al gruppo dei dischi di rotore e di statore ed una seconda faccia supportata da un elemento di rivestimento sostanzialmente rigido, detto elemento di rivestimento essendo sostenuto dal tubo di torsione in una disposizione che impedisce la rotazione dell’elemento di rivestimento rispetto al tubo di torsione, detto elemento di rivestimento comprendendo mezzi di posizionamento estendentisi assialmente rispetto a tale faccia dei mezzi di posizionamento che sostengono l'elemento di attrito del disco di statore, una regione radialmente esterna dell'elemento di attrito del disco di statore comprendendo regioni cave distanziate sulla circonferenza attorno all’asse longitudinale del tubo di torsione e detti mezzi di posizionamento essendo accolti in dette regioni cave, per cui il carico di torsione applicato all'elemento di attrito dello statore viene trasmesso al tubo di torsione.

Le regioni cave di un elemento di attrito del disco di statore e in particolare ma non esclusivamente un disco di statore di estremità possono essere disposte in una regione radialmente esterna che appoggia completamente o sostanzialmente radialmente verso l’esterno della regione superficiale dei dischi che si impegna ad attrito con un disco di rotore quando il gruppo di dischi viene compresso assialmente.

Le regioni cave preferibilmente appoggiano nella zona del venti percento più esterna, più preferibilmente del dieci percento più esterna dell’estensione radiale dell’elemento di attrito del disco di statore, detta estensione radiale nel caso di un disco anulare essendo la differenza fra i raggi interno ed esterno dell’elemento di attrito del disco.

Le regioni cave radialmente esterne possono essere cave e possono avere una forma simile a quelle convenzionalmente previste in una periferia radialmente interna di un disco di statore, o alcune delle o tutte le regioni cave di un elemento possono avere la forma di aperture discrete, vale a dire fori. Le regioni cave possono estendersi assialmente attraverso l’intero spessore dell'elemento di attrito, o solo attraverso una parte di tale spessore.

L'elemento di rivestimento che sostiene un elemento di attrito dello statore di estremità nell’estremità del gruppo di dischi remota rispetto ai mezzi di spinta di serraggio de! freno può essere un elemento, per esempio un elemento anulare, che circonda una regione di estremità del tubo di torsione ed è supportato assialmente da una struttura di estremità del tubo di torsione. In alternativa l’elemento di rivestimento può essere limitato da una regione di estremità del tubo di torsione e pertanto può essere sostanzialmente impedita la sua rotazione rispetto al tubo di torsione. Uno dei o entrambi i bordi radialmente interni dell'elemento di attrito ed un qualsiasi elemento di rivestimento che è una parte del disco di statore può avere una forma conica quando considerato nella sezione trasversale longitudinale, per cui il diametro del bordo interno in un’estremità assiale è superiore rispetto a quello dell'altra estremità assiale.

L'elemento di rivestimento può essere un elemento di metallo, per esempio di acciaio. L’elemento di attrito di un disco di statore può essere di un materiale di attrito convenzionale per freni, per esempio acciaio o materiale composito di carbonio. Esso può includere materiale di un tipo laminato.

Le forme di realizzazione della presente invenzione verranno ora descritta, a titolo di esempio, con riferimento ai disegni schematici, nei quali: - La Figura 3 è una sezione longitudinale di parte di un tubo di torsione e di uno statore di estremità di un freno dell’invenzione;

- La Figura 3a illustra un dettaglio dello statore di estremità di Figura 3; - La Figura 4 è una vista simile a quella di Figura 3 che illustra una seconda forma di realizzazione dell'invenzione, e

- La Figura 5 è una sezione longitudinale di parte di uno statore a doppia faccia di un freno dell'invenzione.

In una prima forma di realizzazione, un freno 20 dell'invenzione è costruito sostanzialmente come illustrato nelle Figura 1 e 2 con l'eccezione della regione di estremità 21 dell’elemento di reazione del tubo di torsione e del disco di statore di estremità 26 in tale regione di estremità.

La regione di estremità 21 del tubo di torsione comprende una porzione di flangia anulare 22 del tipo a disco interconnessa in un solo pezzo con una regione scanalata convenzionale 23 tramite una sezione a forma di apertura a campana svasata 24.

La porzione di flangia 22 fornisce il posizionamento ed il supporto per un disco di acciaio anulare 25 che serve come un elemento di rivestimento per l’elemento di attrito 26 dello statore di estremità. L’elemento di rivestimento 25 è fissato alla porzione di flangia tramite una serie di bulloni distanziati circonferenzialmente 27.

La regione radialmente esterna dell'elemento di rivestimento 25 ha fissata ad esso una serie di alette distanziate circonferenzialmente 30 che si estendono assialmente in una direzione verso l'elemento di attrito 26 del disco di statore.

La periferia radialmente esterna 28 dell’elemento di disco di statore 26 ha una serie di cave distanziate circonferenzialmente 29 (vedere Figura 3a) sagomate e posizionate per posizionarsi con precisione con le alette 30. La faccia 32 dell'elemento di statore 26 più vicina alla regione di flangia 22 ha una serie di fori 31 ciechi distanziati circonferenzialmente in posizioni allineate con i bulloni 27 di modo che la faccia 32 possa appoggiare stabilmente contro il ed essere sostenuta dall’elemento di rivestimento 25.

La periferia radialmente interna 33 dell'elemento di statore 26 ha una porzione troncoconica 34 che è inclinata verso l'esterno in una direzione verso la porzione di flangia 22.

La periferia radialmente interna 35 dell'elemento di rivestimento 25 ha anch’essa una forma troncoconica.

La posizione radialmente esterna e il supporto dell’elemento di statore 26 evitano la necessità convenzionale che le cave per chiavetta 36 del tubo di torsione si estendano assialmente sull’intera lunghezza della pila di dischi.

La costruzione assialmente compatta del tubo di torsione in questa forma di realizzazione deriva anche dalla dimensione e forma della periferia interna dell’elemento di statore 26 e dell’elemento di rivestimento 25. Questo permette la sistemazione di una sezione 24 di interconnessione resistente, conica verso l'esterno, di trasmissione del carico del tubo di torsione senza alcuna necessità di estenderla assialmente oltre la porzione di flangia 22, in contrasto con una costruzione tipica della tecnica precedente avente una flangia di trasmissione del carico 7 come illustrato in Figura 1.

La Figura 4 illustra una seconda forma di realizzazione dell’invenzione nella quale un elemento di statore 40 è sostanzialmente eguale al suddetto elemento 26 della Figura 3, ma è montato direttamente sulla sezione della flangia di estremità 41 del tubo di torsione 42. La flangia di estremità 41 ha una faccia di supporto 43 di estensione piana in una direzione radiale maggiore rispetto alla regione della faccia di supporto 38 di Figura 3 per cui la faccia di supporto 43 fornisce un supporto all'elemento di statore che corrisponde al supporto fornito dall'elemento di rivestimento 25 di Figura 3. Le alette 44 sono fissate alla flangia di estremità 41 e si posizionano aderenti alle cave 29 del disco di estremità.

La posizione radialmente esterna e il supporto di un elemento di statore possono essere previsti nel contesto di uno statore intermedio a doppia faccia come illustrato in Figura 5. Gli elementi di statore 45 corrispondono ciascuno al suddetto elemento 26 di Figura 3 eccetto il fatto di avere una periferia interna cilindrica 46. L’elemento di rivestimento 47 sostiene nella regione radialmente esterna una serie di alette distanziate circonferenzialmente 48 che hanno ciascuna una forma a doppia faccia di modo che ciascuna si posizioni con i due elementi di statore 45.

La regione radialmente interna dell'elemento di rivestimento 47 è prevista con un profilo cavo 48 per permettere che l'elemento di rivestimento scorra assialmente sulle cave per chiavetta di un tubo di torsione mentre viene fissato per evitarne la rotazione.

In ciascuna delle forme di realizzazione descritte sopra è preferito che un'aletta 30, 44, 48 si estenda assialmente attraverso sostanzialmente l'intero spessore del disco di statore, questo fatto minimizzando il rischio di delaminazione o di un altro danno al materiale del disco.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un freno multidischi (20) del tipo comprendente una pluralità di dischi di statore (26), una pluralità di dischi di rotore disposti alternati ai dischi di statore, un tubo di torsione (23) al quale sono collegati con chiavetta e scorrevoli assialmente i dischi di statore, mezzi di spinta di serraggio del freno per applicare una spinta assiale ad uno statore di estremità ed un elemento di reazione (22) che fornisce un appoggio per l’altro statore di estremità, nel quale un disco di statore (26) comprende un elemento di materiale di attrito avente una prima faccia per l'appoggio su un disco di rotore per dissipare energia quando la spinta assiale viene applicata al gruppo dei dischi di rotore e di statore ed una seconda faccia (32) supportata da un elemento di rivestimento sostanzialmente rigido (25), caratterizzato dal fatto che detto elemento di rivestimento (25) è supportato dal tubo di torsione in una disposizione che impedisce la rotazione dell’elemento di rivestimento rispetto al tubo di torsione, detto elemento di rivestimento (25) comprendendo mezzi di posizionamento (30) che si estendono assialmente da tale faccia dei mezzi di posizionamento che sostengono l’elemento di attrito (26) dei dischi di statore, una regione radialmente esterna dell’elemento di attrito dei dischi di statore comprendendo regioni cave (29) distanziate circonferenzialmente attorno all’asse longitudinale del tubo detersione e detti mezzi di posizionamento (30) essendo accolti in dette regioni cave per cui il carico di torsione applicato all’elemento di attrito (26) dello statore viene trasmesso al tubo di torsione (23).
2. 2. Un freno multidischi in accordo con la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che le regioni cave (29) di un elemento di attrito di disco di statore sono disposte in una regione radialmente esterna che appoggia completamente o sostanzialmente radialmente verso l'esterno della regione superficiale dei dischi che si impegna ad attrito con un disco di rotore quando il gruppo di dischi viene compresso assialmente.
3. 3. Un freno multidischi in accordo con la rivendicazione 1 o rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che le regioni cave (29) appoggiano nella zona del venti percento più esterna dell'estensione radiale di un elemento di attrito del disco di statore (26).
4. 4. Un freno multidischi in accordo con la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che le regioni cave (29) appoggiano nella zona del dieci percento più esterna dell’estensione radiale di un elemento di attrito del disco di statore.
5. 5. Un freno multidischi in accordo con la rivendicazione 3 o rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto elemento di attrito di disco di statore (26) è anulare e detta estensione radiale è la differenza fra i raggi interno ed esterno (28, 33) dell’elemento.
6. 6. Un freno multidischi in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le regioni cave radialmente esterne comprendono le cave (29).
7. 7. Un freno multidischi in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti 1 -5, caratterizzato dal fatto che le regioni cave radialmente esterne comprendono aperture discrete.
8. 8. Un freno multidischi in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le regioni cave (29) si estendono assialmente attraverso l’intero spessore dell’elemento di attrito.
9. 9. Un freno multidischi in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti 1-7, caratterizzato dal fatto che le regioni cave si estendono assialmente attraverso solo una parte dello spessore dell’elemento di attrito.
10. 10. Un freno multidischi in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elemento di rivestimento (25) circonda una regione di estremità del tubo di torsione ed è supportato assialmente da una struttura di estremità del tubo di torsione.
11. 11. Un freno multidischi in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni 1-9, caratterizzato dal fatto che detto elemento di rivestimento comprende una regione di estremità del tubo di torsione.
12. 12. Un freno multidischi in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da! fatto che un elemento di rivestimento (25) è una parte del disco di statore (26) e un bordo radialmente interno (33) dell’elemento di rivestimento ha una forma conica (34).
13. 13. Un freno multidischi in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l’elemento di attrito (26) di detto disco di statore è di un materiale di attrito composito a base di carbonio.