DE1939532A1

DE1939532A1 - Kuehleinrichtung fuer Scheibenbremsen

Info

Publication number: DE1939532A1
Application number: DE19691939532
Authority: DE
Inventors: Rene Lucien; Jean Masclet
Original assignee: Messier SA
Current assignee: Messier SA
Priority date: 1968-08-07
Filing date: 1969-08-02
Publication date: 1970-02-12
Also published as: DE1939532C3; US3664467A; SU376962A3; GB1267605A; FR1582602A; DE1939532B2

Description

DJPL-ING. HORST ROSE DIPL-ING. PETER KOSEl PATENTANWXLTE

3353 ,

κ**^**»*** _Hohenhöfen 5

Telefon: (C5382) 2842

Tdegramm-Adrats·: Siedpofenl Bad Ganderlheim

MESSIER SocietS Anonyme
Patentgesuch vom 1. 8.1969

MESSIER Socilte Anonyme

6, Avenue Raymond Poincare Paris , Seine, Frankreich

Kühleinrichtung für Scheibenbremsen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühleinrichtung für Scheibenbremsen, insbesondere für Luftfahrzeuge,

Die Entwicklung des Lufttransportwesens hat in den letzten Jahren zur Schaffung und weiteren Entwicklung von Luftlinien mit kurzen und mittleren Entfernungen geführt. Darüber hinaus versuchen aus Gründen der Rentabilität die Luftfahrtgesellschaften soweit wie möglich die Zeiten für die Zwischenlandungen zu verringern und den eigentlichen Umlauf des Fahrzeugparks zu beschleunigen.

Einer der Faktoren, die die Verringerung der Zwischenlandungszeiten eines Flugzeugs begrenzen, ist in der Zeit zu sehen, die für die Abführung der in den Bremsen im Verlauf des Landevorgangs erzeugten Wärmemengen notwendig ist. Um die Kühlung der Bremsen zu beschleunigen, ist es daher üblich, ihre natürliche Abkühlung durch eine 909887/ 1 206

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erzwungene Abkühlung zu ersetzen, d.h. durch eine erzwungene Ventilation, während die Räder unbeweglich sind.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine axiale Ventilation zu verwenden. Jedoch bestreicht dann die Frischluft nur die periphere oder zentrale Kante der Scheiben, ohne durch die Warmeschachte selbst, nämlich die Reibflächen, zu strömen. Eine derartige axiale Ventilation ist daher nicht befriedigend.

Es ist z.B. in der deutschen Patentscnrift 541 285 vorgeschlagen worden, eine zentrifugale Ventilation zu benutzen. Die Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung zeigt die Anwendung der bekannten Einrichtung nach der genannten deutschen Patentschrift, die aus dem Jahr 1929 stammt, an einem modernen Rad. Die Frischluft strömt durch eine Leitung ο in eine Ringkammer ρ und strömt dann unter Erwärmung zwischen den Scheiben hindurch. Es ist er erkennen, daß die erwärmte Luft auf diese Weise die Felge des Rades f anströmt, d_eh„ in einer besondere in bezug auf die Reifenwulste schädlichen Weise» Es ist ferner festzustellen, daß es wegen Raummangels unmöglich ist, einen Sammler für die erwärmte Luft vorzusehen, der dann wegen der Erwärmung der Luft einen größeren Querschnitt als die ringförmige Kammer ρ haben müßte und zum anderen gegen Wärme isoliert sein müßte, damit er nicht selbst die Reifen aufheizt, woraus sich eine weitere Schwierigkeit bezüglich des Unterbringungsraums ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese geschilderten Nachteile zu vermeiden und stattdessen eine beschleunigte Kühlung der Scheibenbremse zu erzielen und dabei eine schädliche Erwärmung irgendwelcher temperaturempfindlicher Teile zu vermeiden. Dies wird bei einer Kühleinrichtung der eingangs angegebenen Art durch eine erzwungene und zentripetale Luftzirkulation erreicht, bei der die Frischluft an der Peripherie der Scheiben der Bremse aufgenommen wird, in radialer und zentripetaler Richtung zwischen den drehenden und nicht-drehenden Scheiben der Bremse hindurchgeleitet wird und die erwärmte Luft im zentralen Bereich der Scheiben

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durch einen ringförmigen Sammler mithilfe einer Absaugein— richtung. abgesaugt wird, die diese Luft in einer Entfernung von wärmeempfindliehen Bauteilen ausläßt. Auf diese Weise wird die Frischluft an den Bremsscheiben und an den Reibbelegen und deren Trägern entlang geführt, und zwar in einer erzwungenen Luftzirkulation, worauf dann die erwärmte Luft in den Sammler gesammelt und mithilfe der Absaugeinrichtung abgesaugt wird, und zwar derart, daß wärmeempfindliche Bau_T teile nicht von der erwärmten Luft bestrichen werden können.

Die zentripetale Ventilation nach der Erfindung ist sowohl bei gebremsten als auch bei entbremsten Scheibenbremsen wirksam. Die erzielte Abkühlung "erfolgt mit größerer Geschwindigkeit, wenn die Bremsen entbremst oder gelöst, sind, da sie dann der Kühlluft einen größeren radialen Strömungsschacht zwischen den Bremsbelägen und den Reibflächen zur Verfügung stellen. Die während der gebremsten Scheibenbremsen erhaltene Abkühlung ist abhängig von der Bauform der Bremse, Es ist von besonderem Vorteil, wenn diese Bauform den Durchtritt der Frischluft gestattet,.z.B. durch die Anordnung der Reibbeläge auf einzelnen Sektoren oder Schuhen,

Je nach der Bauart des Luftfahrzeugs oder der Lage etwaiger wärmeempfindlicher Bauteile kann der Auslaß der Absaugeinrichtung radial oder axial gerichtet sein.

Es kann als Aufsaugeinrichtung ein Absauger selbst oder eine andere Absaugquelle vorgesehen werden, wobei diese Quelle selbst ein Teil eines Rades oder mehreren Rädern gemeinsam sein kann. Es kann aber auch diese Absaugeinrichtung oder Absaugquelle unabhängig vom Luftfahrzeug selbst sein, z,B, auf einem Wartungswagen angeordnet sein. Wenn die Absaugquelle oder Absaugeinrichtung am Flugzeug angeordnet ist, ist es möglich, diese Einrichtung an einer besonders günstigen Stelle unterzubringen, um die Wartung des Fahrzeugs nicht zu stören. Zum Beispiel kann bei einem Flugzeug die in Form eines Ventilators ausgebildete Absaugeinrichtung auf dem Bein des Landefahrwerks angeofdnet werden.

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Es soll hier auf einen weiteren Vorteil der Erfindung hingewiesen werden: Der gemäß der Erfindung die Reibflächen bestreichende Luftstrom -treibt die durch den Verschleiß der Bremse entstehenden Staubteilchen aus. Die auf diese Weise gewährleistete große Sauberkeit dieser Reibflächen führt zu einer Verbesserung der Funktion und zu einer Erhöhung der Lebensdauer der Bremse,

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist der Sammler mit der Bremse durch elastische, dichtende Verbindungselemente verbunden. Auf diese Weise können irgendwelche Schwingungen den Sammler selbst und dessen möglicherweise starre Verbindung zur Absaugeinrichtung nicht beeinträchtigen,

V/ird die Kühleinrichtung zur Kühlung mehrerer jeweils einem Rad zugeordneter Scheibenbremsen verwendet, so ist zweckmäßig in weiterer Ausbildung der Erfindung jeder Scheibenbremse eines Rades ein ringförmiger Sammler zugeordnet und an sämtliche Sammler eine einzige gemeinsame Absaugeinrichtung angeschlossen.

Eine besonders zweckmäßige Bauform der Kühleinrichtung mit der zugehörigen Bremse wird nach einer Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht, daß das Traggestell der Bremse einen zentralen zylindrischen Teil aufweist, der in Achsrichtung innen gegenüber den drehenden und nicht-drehenden Scheiben angeordnet ist und durch Absaugöffnungen durchquert ist, an der inneren Seite über eine Dichtung ein Flansch und an der äußeren Seite ein Flansch angeordnet ist, der von Absaugöffnungen durchquert ist, und zylindrischer Teil und beide Flansche eine Ringkammer für die erwärmte Luft bilden und daß auf einem Achsschenkel dee Fahrzeugs und dem äußeren Flansch über die elastischen und dichtenden Verbindungselemente der ringförmige Sammler angeordnet ist und dieser Sammler über eine Absaugleitung an die mit einem Auslaßkanal versehene Absaugeinrichtung angeschlossen ist.

Soll die Kühleinrichtung wiederum zur Kühlung mehrerer •jeweils einem Rad zugeordneter Scheibenbremse verwendet werden, so ist in weiterer Ausbildung dieser Erfindung die

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Ansaugleitung jedes Sammlers an die gemeinsame Absaugeinrichtung angeschlossen.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, anhand derer die Merkmale und Vorteile der Erfindung erläutert werden. Es zeigen:

Fig, T₁ wie bereits erwähnt, eine Schnittansicht einer bekannten Kühleinrichtung in Anwendung bei einer modernen Radkons true tion,

Fig, 2 eine axiale Schnittansicht einer Ausführungsform der E_rfindung mit einer Absaugvorrichtung,

Fig. 3 ein Diagramm, das die Abkühlungskurven in Funktion von der Zeit darstellt, und zwar einerseits ohne Ventilation und andererseits mit Ventilation gemäß der Erfindung,

Fig. 4 eine axiale Schnittansicht einer weiterer Ausführungsform der Erfindung, die sich auf Bremsen bezieht, die auf dem Achsschenkel schwingen,

Fig, 5 eine axiale Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung mit mehreren Rädern und zugeordneten Scheibenbremsen und einer einzigen Absaugvorrichtung,

Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI in Fig, 5,

Gemäß Fig, 2 trägt das Gestell 10 des Fahrzeugs, also insbesondere des Luftfahrzeugs, einen Achsschenkel 12, auf dem sich das Rad 13 dreht. Im Inneren des Rades 13 und auf dem Gestell 10 befestigt ist eine Scheibenbremse 14 angeordnet. Diese Scheibenbremse 14 weist Rotoren 15 und Statoren 16 auf, die die Wärmeschächte bilden«, Das Trägergestell, der Scheibenbremse 14 weist Absaugöffnung auf, von denen die Absaugöffnungen 18 den zentralen Teil 19 inform einer Trommel des Trägergestells durchdringen, während die Absaugöffnungen 20 die äußere Scheibe 21 der Bremsbefestigung durchqueren. Das Trägergestell weist ferner eine Abschlußwand 22 auf, die eine Dichtung 23 trägt und mit den vorgenannten Bauteilen eine Kammer 24 begrenzt. Auf der Scheibe 21 der Bremse 14 und mit den Absaugöffnungen 20 ausgerichtet ist ein ringförmiger

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Sammler 25 angebracht, wobei die notwendige Abdichtung mithilfe von elastischen dichtenden Verbindungsmitteln 26 und 27 erzielt ist, die zweckmäßig aus Gummi bestehen. Dieser'Sammler 25 weist eine Leitung 29 auf, die mit der Ansaugöffnung einer Absaugvorrichtung 31 verbunden und daran befestigt ist. Die Absaugvorrichtung 31 ist selbst auf dem Gestell 10 des Fahrzeugs befestigt. Diese Absaugvorrichtung 31 wird vorzugsweise durch einen Elektromotor 32 angetrieben, es kann aber auch ein anderes geeignetes Antriebsmittel verwendet werden. Die Absaugvorrichtung 31 weist einen Auslaßkanal 33 auf, der in die freie Atmosphäre mündet. Dieser Auslaßkanal 33 ist vorzugsweise gegenüber dem Fahrzeug nach hinten gerichtet, d.h, radial entsprechend dem Pfeil F1 in Fig. 2, Wie bereits erwähnt worden ist, kann je nach dem Amvendungsfall dieser Auslaßkanal auch axial gerichtet sein, wie der gestrichelt dargestellte Pfeil F2 in Fig. 2 zeigt. Die Absaugvorrichtung 31 ist vorzugsweise als zentrifugales G-ebläse ausgebildet, kann aber auch ein Axialgebläse sein. Die Absaugvorrichtung 31 kann ferner zur Abkühlung mehrerer Bremsen gemeinsam verwendet werden, so daß eine zentralisierte Ventilation erreicht wird, wie bereits dargelegt worden ist und wie sich aus den noch beschriebenen Figuren 5 und 6 der Zeichnung ergibt.

Diese Ausführungsform der Kühleinrichtung nach der Erfindung wiikfc wie folgt : Wenn das Fahrzeug mithilfe seiner Bremsen 14 zum Stillstand kommt, ist die entsprechende kinetische Energie in Wärme umgewandelt worden, und die Statoren 16 sowie die Rotoren 15 sind auf eine beträchtliche Temperatur gebracht worden. Es wird dann die Absaugvorrichtung 31 in Betrieb gesetzt. Diese Absaugvorrichtung erzeugt einen Unterdruck in der Kammer 24 der Bremse 14 und eine Luftzirkulation, die sich wie folgt abwickelt: Die Frischluft tritt zwischen dem Rad 13 und dem Flansch bzw, Scheibe 21 ein und zirkuliert radial, bestreicht dabei die Oberflächen der Rotoren 15 und der Statoren 16 und führt deren Wärmemengen ab. Die so erwärmte Luft wird danach durch die Öffnungen 18 und 20 hindurchgeleitet und tritt in den Sammler 25 ein. Danach wird sie durch den Auslaßkanal 33 durch die Absaugvorrichtung 31 is

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Richtung des Pfeils F1 oder des Pfeils F2 ausgeblasen. Die Statoren 16 und die Rotoren 15 der Bremse 14 werden auf diese Y/eise schnell abgekühlt. Dies versteht für ein Fahrzeug im Stillstand mit gelösten Bremsen, wie in der Zeichnung dargestellt ist. Das Spiel zwischen den Statoren 16 und den Rotoren 15 stellt einen großen Luftweg für die Kühlung zur Verfügung. Es kann aber die Kühleinrichtung nach der Erfindung auch bei betätigten Bremsen verwendet werden, z.B. beim Manövrieren oder Parken des Fahrzeugs. Dabei bestreicht die Kühlluft in Abhängigkeit von der Bauform der Bremse die Rückwand und die Seiten der einzelnen Sektoren oder Schuhe, die die Beläge tragen, sowie die Scheiben zwischen den Schuhen oder Sektoren» . ■

Anhand der Fig. 3 werden zur Darstellung der Vorteile der Erfindung Vergleichsversuche beschrieben, die mit der Kühleinrichtung mit erzwungener und zentripetaler Luftzirkulation durchgeführt worden sind. Diese Versuche haben deutlich einen sehr beträchlichen Gewinn in bezug auf die für die Abkühlung erforderliche Zeitspanne aufgezeigt. Die Vergleiohsversuche sind bei gelösten Bremsen durchgeführt worden. Mit einer Ventilation nach der Erfindung, entsprechend der Kurve A, ist die für die Überführung der Rotorenvauf eine Temperatur von 50° C erforderliehe Zeit fünfmal geringer als die bei natürlicher Abkühlung erforderliche Zeitspanne, wobei dieser natürlichen Abkühlung die Kurve B entspricht.

Die Versuche sind bei einer Umgebungstemperatur von ungefähr 20° 0 durchgeführt worden. Eine höhere Umgebungstemperatur würde die Vorteile der Erfindung noch stärker zeigen. In diesem Sinn ist in Mg. 3 zu bemerken, daß nach 23 Minuten Abkühlung unter der Umgebungstemperatur von 20° C die erreichten Temperaturen bei natürlicher Abkühlung 215 C, bei der Abkühlung nach der Erfindung jedoch 60° C betragen.

Aus Fig. 2 ergibt sich, wie bereits ausgeführt worden ist, daß die bei Berührung mit den Bremsen erhitzte Luft in keiner Weise auf seinem Strömimgsweg irgendwelche wärme empfindliche Bauteile erwärmen kann_s insbesondere nicht die Fahrzeugreifen.

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Es ist vielmehr ein weiterer Vorteil der Erfindung, daß die am Umfang der Scheiben 15 und 16 eintretende Frischluft mit ihrer Zirkulation zur Abkühlung der Felge des Rades und des Reifens beiträgt, wenn dies nötig ist. Ferner ist der Zeichnung zu entnehmen, daß die Kühleinrichtung nach der Erfindung und insbesondere die Absaugeinrichtung die Demontage des Rades in keiner Weise behindert.

Wenn die Kühleinrichtung für Bremsen verwendet werden soll, die auf dem Achsschenkel schwingen und einen Arm 31 zur Aufnahme der Drehmomente aufweisen (Fig. 4), so steht der Sammler 25 mit der Gehäusescheibe 21 der 3remse nur über die elastischen dichtenden Verbindungen 26 und 27 aus Gummi in Verbindung. Es kann daher die Bremse vor dem Sammler ohne Nachteil schwingen, insbesondere ohne,angeflanscht zu sein.

In Fig. 5 und 6 ist ein Ausführungsbejspiel der Erfindung dargestellt, bei dem die Kühleinrichtung eine einzige Absaugvorrichtung für mehrere Räder aufweist, z.B. in der Darstellung für zwei Räder, Die der Darstellung und Beschreibung anhand der Fig. 1 bis 4 verwendeten Be'zugszeichen sind auch bei der Darstellung in Fig. 5 und 6 verwendet worden. Es sind lediglich die Bezugszeichen für das linke Rad um 100 und die Bezugszeichen für das rechte Rad um 200 erhöht worden. Die Absaugleitung 29 und die Absaugvorrichtung 31 mit dem Auslaßkanal 33 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden. Wie die Zeichnung zeigt, münden die beiden ringförmigen Sammler 125 und 225 der beiden Räder in eine einzige Leitung 29 mit einer einzigen angeschlossenen Absaugvorrichtung 31 und einer einzigen Auslaß- oder Abblasöffnung 33 mit der Abblasrichtung gemäß dem Pfeil F1,

Patentanwälte

Dipl.-lu-j. ,Horst Rose Dipl.-Ing. Peter Kosel

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Claims

DIPL-ING. HORST RDSE ΟΙΡΙ.-ΙΝΟΓρΈΤΈ» KtfSEL PATENTANWÄLTE

3353 Bad Gand.nh.im, 1. August 1969

^^ 5

Telefon: (05382) 2842

Telpgramm-Adrejje: Siedpolent Bad Gandorsheim

MESSIiiR Soci£te Anonyme
Patentgesuch vom Ί.8.1969

Patentansprüche

1, Kühleinrichtung für Scheibenbremsen, insbesondere für'Luftfahrzeuge, gekennzeichnet durch eine erzwungene und zentripetale Luftzirkulation, bei der die Frischluft an der Peripherie der Scheiben (15,16) der 3remse aufgenommen wird, in radialer und zentripetaler Richtung zwischen den drehenden (15) und nicht-drehenden (16) Scheiben der Bremse hindurchgeleitet wird und die erwärmte Luft im zentralen Bereich der Scheiben (15,16) durch einen ringförmigen Sammler (25) mithilfe einer Absaugeinrichtung (31) abgesaugt wird, die diese Luft in einer Entfernung von wärmeempfindlichen Bauteilen ausläßt.

2, Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammler (25) mit der Bremse durch elastische, dichtende Verbindungselemente (26,27) verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßrichtung der erwärmten Luft an der Absaugeinrichtung (31) radial gerichtet ist (P1).

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßrichtung der erwärmten Luft an der Absaugeinrichtung (31) axial gerichtet ist (F2)_e

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309887/120S ORIGINAL INSPECTED

3onkkonie: uraunsdmigitdM Sloattbanfc, Filial. 3od Gond.nh.im, Kio.-Nr. 22.118.»7O · Po«l»d..okkoalo: Hanrww i*715

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Kühlung mehrerer jeweils einem Rad zugeordneter Scheibenbremsen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Scheibenbremse einen Rades (113 bzw. 213) ein ringförmiger Sammler (125 bzw. 225) zugeordnet ist und an sämtliche Sammler eine einzige gemeinsame Absaugeinrichtung (31) angeschlossen ist (Fig. 5 und 6).

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugeinrichtung auf dem Fahrwerkbein des Fahrzeugs angeordnet ist,

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugeinrichtung unabhängig vom Fahrzeug ist.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Traggestell der Bremse einen zentralen zylindrischen Teil aufweist, der in Achsrichtung innen gegenüber den drehenden und nichtdrehenden Scheiben (15,16) angeordnet ist und durch Absaugöffnungen (18) durchquert ist, an der inneren Seite über eine Dichtung. (23) ein Flansch (22) und an der äußeren Seite ein Flansch (21) angeordnet ist, der von Absaugöffnungen (20) durchquert ist, und zylindrischer Teil (19) und beide Flansche (21,22) eine Ringkammer (24) für die erwärmte Luft bilden und daß auf einem Achsschenkel (12) des Fahrzeugs und dem äußeren Flansch (21) über die elastischen und dichtenden Verbindungselemente (26,27) der ringförmige Sammler (25) angeordnet ist und dieser Sammler über eine Absaugleitung (29) an die mit einem Auslaßkanal (33) versehene Absaugeinrichtung (31) angeschlossen ist.

9. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 und 8 zur Kühlung mehrerer jeweils einem Rad zugeordneter Scheibenbremsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugleitung

(29) jedes Sammlers (125 bzw. 225) an die gemeinsame Absaugeinrichtung (31) angeschlossen ist₀

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