DE2829879A1

DE2829879A1 - Flugzeug-mehrfachscheibenbremse

Info

Publication number: DE2829879A1
Application number: DE19782829879
Authority: DE
Inventors: Jun Joseph Peter Ruppe
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1977-07-18
Filing date: 1978-07-07
Publication date: 1979-02-08
Also published as: US4117912A

Description

Flugzeug-Mehrfachscheibenbremse

Die Erfindung betrifft eine Flugzeug-Mehrfachscheibenbremse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche Scheibenbremsen sind z.B. in den US-PSen 3 650 357, 3 692 150 und 3 972 395 dargestellt.

Es ist heutzutage üblich, Rotor- und Statorelemente aus Kohlenstoffmaterial (carbon composite material) zu verwenden. Kohlenstoffmaterial hat ausgezeichnete reibungs- und wärmeabsorbierende Eigenschaften. Die Oxydation von Rotor- und Statorelementen aus Kohlenstoffmaterial bei hohen Temperaturen ist jedoch ein schwieriges Problem in einer FlugzeugbremsB, da die Oxydation das Abnutzungsverhalten und die bauliche Einheit der Scheiben ungünstig beeinflußt. Die keiner Reibung unterliegenden Bereiche der Scheiben werden üblicherweise gegen eine Oxydation durch verschiedene Formen metallischer und nichtmetallischer "Sperren'

und durch chemische Überzüge und Imprägnierungen geschützt, vgl. z.B. US-PS 3 983 972. Eine Oxydation der Reibbersiche der Scheiben kann jedoch nicht durch Sperren oder Überzüge verhindert werden, da diese im allgemeinen den Reibungskoeffizienten und die Abnutzungseigenschaften dieser Bereiche ungünstig beeinflussen.

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Ein üblicher Weg, die Oxydation der Reibbereiche zu verringern, besteht darin, das Bremsspiel zwischen benachbarten Reibflächen zu verkleinern. Das Bremsspiel wird durch bekannte Verstelleinrichtungen eingestellt. Das Gesamtspiel zwischen allen benachbarten Reibflächen einer Bremse mit herkömmlichen metallischen Reibscheiben liegt in der Größenordnung von S mm (0,25 Zoll), und dieses Spiel ist auf ein Gesamtspiel in der Gröi3enordnung von 1,2 mm (0,050 Zoll) für eine Bremse, bei der ein Kohlenstoffmaterial verwendet wird, verringert worden. Dieses reduzierte Bremsspiel für Kohlenstoffscheiben hat die schädliche Auswirkung der Oxydation für eine Großzahl der Scheiben in der Bremse drastisch verringert. Untersuchungen haben jedoch gezeigt, daß wegen der Kompressibilität und der Federungseigenschaften gewisser Kohlenstoffmaterialien das Bremsspiel in der Bremse nicht gleichmäßig verteilt ist, sondern auf den Spalt zwischen der Gegenplatte und dem Rotor konzentriert iet, wo das größte Spiel auftritt. Testversuche zeigen, daß dieser Spalt die Reibflächenerweichung vergrößert, und im Bereich der Anlage zwischen der Gegenplatte und dem zugehörigen Rotorelement tritt eine größere Abnutzung auf als bei dBn restlichen Scheiben der Bremse.

Diese Schwierigkeiten werden bei einer Flugzeug-Mehrfachschei benbremse nach dem Obergriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 gelöst.

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Einrichtung Durch die Erfindung wird eine einfache/zur Verringerung des Spaltes zwischen der Gegenplatte und dem Rotor geschaffen, wodurch die der Auswirkung der Oxydation ausgesetzten Oberflächenbereiche verringert werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 einen Querschnitt durch eine schematische Darstellung einer Mehrfachscheibenbremse für ein Flugzeugrad;

Figur 2 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der

Figur 1 zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels, bei dem die Reibfläche der Gegenplatte unmittelbar an der Gegenplatte befestigt ist;

Figur 3 eine der Figur 2 entsprechende Ansicht eines

anderen Ausführungsbeispiels, bei dem die Reibfläche der Gegenplatte von einem getrennten, mit dem Momentenrohr drehfest verbundenen Statorelement gebildet wird;

Figur 4 eine vergrößerte Darstellung des durch gestrichelte Linie umrandeten Abschnitts der Figur 2 zur Veranschaulichung der Befestigung der Reibfläche an der Gegenplatte. 809886/0683 /8

In Figur 1 ist mit 10 eine herkömmliche Anordnung eines Flugzeugrades und einer Mehrfachscheibenbremse bezeichnet. Die Anordnung 10 enthält ein Rad 12, das von zwei ringförmigen Abschnitten 14, 16 gebildet wird. Die beiden Abschnitte 14, 16, von denen nur einer ganz dargestellt ist, sind durch in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Schrauben und Muttern 1B miteinander verbunden. Jeder Abschnitt 14, 16 besitzt eine in Umfangsrichtung verlaufende Schlauchfelge 20. Hinsichtlich weiterer Einzelheiten des Radaufbaus wird auf die US-Patentschriften 2 990 216 und 2 998 282 verwiesen. Das Rad 12 ist mittels Lager 22 auf einer festen Achsen 24 drehbar gelagert, die von einem herkömmlichen Flugzeug-Fahrgestell (nicht gezeigt) getragen wird.

Ein ringförmiger Bremsträger 26 ist in gewünschter Weise drehfest relativ zum Rad angeordnet; im dargestellten Ausführungsbeispiel werden herkömmliche Leisten 28 verwendet, um den Bremsträger unmittelbar an der Achse 24 zu befestigen. Zwei andere übliche (nicht gezeigte) Verfahren bestehen darin, den Bremsträger 26 mit einem an der Achse 24 befestigten Flansch zu verschrauben oder den Bremsträger 26 in seiner Lage relativ zum Rad 12 mittels eines Momentenarmes zu befestigen, der unmittelbar am Fahrgestell angebracht ist.

Der Bremsträger 26 ist mit mehreren in Umfangsrichtungen verteilten Ausnehmungen 30 und Löchern 32 versehen, von denen jeweils nur eine dargestellt ist. Die Ausnehmungen 30 stehen

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über einen Kanal 34 mit einer Druckmittelquelle (nicht gezeigt) in Strämungsverbindung, die van dem Piloten gesteuert wird. Ein zylindrisches Momentenrohr 36 mit einer einstückig angeformten ringförmigen Gegenplatte 3Θ ist am Bremsträger 26 mittels in Umfangsrichtung verteilten Schrauben 40 befestigt. Die Gegenplatte 38 ist ein ringförmiges Gebilde, das einstückig mit dem Momentenrohr 36 ausgebildet ist und an dem eine Reibfläche 42 befestigt ist; es sind jedoch zahlreiche andere Befestigungsarten und Konfigurationen aus dem Stand der Technik bekannt. Mehrere auf Abstand zueinander angeordnete, ringförmige Rotorelemente 44, die auf axial gegenüberliegenden Seiten mit Reibflächen 46 versehen sind, sind bei 48 mit mehreren in Umfangsrichtung verteilten Halteelementen 50 drehfest verbunden. Die Haiteeelemente 50 sind an dem Abschnitt 14 des Rades befestigt und erlauben eine Axialbewegung der Rotar-

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elemente/relativ zu dem Abschnitt 14 des Rades, während sie

mit diesem umlaufen.

Mehrere drehfest angeordnete ringförmige Statorelemente 52, die auf axial gegenüberliegenden Seiten mit Reibflächen 54 versehen sind, sind abwechselnd zu den Rotorelementen 44 angeordnet und bei 56 mit mehreren in Umfangerichtung verteilten Leistenabschnitten 5Θ des Momentenrohres 36 drehfest verbunden, derart, daß sie relativ zum Momantenrohr 36 axial beweglich sind. Eine Druckplatte 60 mit einer Reibfläche 62 ist mit den Leistenabschnitten 56 bei 64 drehfest und axial beweglich verbunden.

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Mehrere druckmittelbeaufschlagbare Kolben 66 sind in den Ausnehmungen 30 angeordnet und liegen an der Druckplatte 60 an. Mehrere Nachstell- und Rückzieheinheiten 6B sind in den in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Löchern 32 angeordnet und bei 69 an der Druckplatte 60 befestigt. Der Aufbau und die Funktionsweise sowohl der Kolben 66 wie auch der Nachstell— einheiten 68 sind in der Flugzeugtechnik bekannt, und es gibt zahlreiche Ausführungsformen hierfür. Nur beispielsweise wird auf die US-PS 3 376 959 bezug genommen. Zum Verständnis der vorliegenden Anmeldung genügt es zu wissen, dai3 bei einer Bremsbetätigung die Kolben 66 gleichzeitig mit Druck beaufschlagt werden, wodurch die Druckplatte 60 axial in Richtung auf die Gegsnplatte 3B verschoben wird. Durch die axiale Verschiebung der Druckplatte 60 werden sämtliche Reibflächen 46, 54, 42 und 62 der Rotarelemente 44, der Statorelement 52, der Gegenplatte 38 und der Druckplatte 60 in Anlage miteinander gedrückt, wodurch die Drehbewegung des Rades 12 verzögert wird.

Die Kolben 66 haben einen axialen Hub, der ausreicht, um die axiale Abnutzung der Reibflächen auszugleichen. Bei einer Druckentlastung der Bremse werden die Druckplatte 60 und somit die Kolben 66 in axialer Richtung unter dem Einfluß der Nachstell- und Rückzieheinheiten 68 eine vorgegebene Strecke zurückgezogen, wodurch ein entsprechendes Bretnsspiel zwischen den benachbarten Reibflächen hergestellt wird, wie dies durch den Abstand 70 zwischen der Reibfläche 62 der Druckplatte 60 und der Reibfläche 46 des benachbarten Rotorelementes 44,

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den Abstand 72 zwischen den Reibflächen 46, 54 der benachbarten Rotorelemente 44 und den Statorelementen52, und den Abstand 74 zwischen der Reibfläche 42 der Gegenplatte und der Reibfläche 46 des angrenzenden Rotorelementes 44 veranschaulicht wird. Theoretisch ist es erwünscht, ein konstantes Bremsspiel im gesamten Bremsstapel aufrechtzuerhalten; in der Praxis sind jedoch der Abstand 70, der Abstand 74 und jeder der Abstände 72 verschieden voneinander, und sie hängen von dem Reibmaterial, der Lage im Stapel, der Abnutzung und dem Betrieb der Bremse ab. Die Nachstelleinheiten 68 dienen ferner dazu, die Druckplatte Θ0 automatisch axial vorzuschieben, um eine Abnutzung der Reibflächen zu kompensieren, wodurch während der Lebensdauer der Bremse ein einigermaßen konstantes Bremsspiel 70, 72, 74 aufrechterhalten wird.

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Materialien und Konfigurationen für die Reibflächen 42, 46, 54 und 62 bekannt. Hinsichtlich halbmetallischer Materialien sei auf folgende US-Patentschriften bezug genommen: 3 037 860, 3 237 731, 3 269 489, 3 376 960, 3 473 635 und 3 844 800; hinsichtlich Kohlenst-off enthaltende Materialien sei auf die US-Patentschriften 3 473 637, 3 650 357, 3 891 066, 3 948 363 und 3 970 174 verwiesen. Wenngleich die Reibflächen 46, 54 der Deutlichkeit halber getrennt von den zugehörigen Rotor- und Statorelemente 44, 52 dargestellt sind, ist es jedoch an sich bekannt, daß die Reibflächen homogen mit ihren zugehörigen

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Rotor- und Statorelementen ausgebildet sind, wenn die Rotor- und Statorelemente 45, 52 aus einem Kohlenstoff enthaltenden Material bestehen·

Wie eingangs erwähnt, bestehen die Rotorelemente 44 und die Statorelemente 52 ausschließlich aus Kohlenstoff enthaltendem Material, und zwar wegen dessen ausgezeichnetem Reibungskoeffizienten und wegen seiner guten Wärmeabschirmungseigenschaften. Wegen der oben erwähnten homogen Konstruktion sind überdies keine getrennten Reibflächen 46, 45 erforderlich. Kunstoff enthaltendes Material hat jedoch einige Nachteile, von denen einer durch die vorliegende Erfindung gelöst wird.

Um das eingangs erwähnte Oxydationsproblem, das bei Verwendung von aus Kohlenstoffmaterial bestehenden Rotor- und Statorelementen auftritt, zu lösen, werden zwei Ausführungsbeispiele vorgeschlagen, die den Abstand 74 des Bremsspiels zwischen der Reibfläche 42,der Gegenplatte 38 und der Reibfläche 54 des angrenzenden Rotorelementes 44 verringern. Die beiden in den Figuren 2 und 3 gezeigten Ausfuhrungsbeipiele unterscheiden sich insofern, als die Momentenrohre verschieden sind voneinander. Gleiche Teile erhalten die gleichen Bezugsziffern wie in Figur 1, die jedoch um 100 bzw. 200 erhöht sind.

In den Figuren 2 und 4 wird die Kohlenstoffmaterial-Reibfläche 142 von der Gegenplatte 138 bei einer Bremsentlastung

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um eine konstanten Abstand 100 axial wegbewegt.

Um das Drehmoment der Bremskräfte aufnehmen zu können, ist das Reibmaterial 143 an der Gegenplatte 13Θ mittels mehrerer in Umfangsrichtung verteilter Drehmomentübertrager 102 befestigt, von denen einer in Figur 4 genauer dargestellt ist. Die Gröfle und Anzahl der Drehmomentübertrager 102 hängt von dem verwendeten speziellen Kohlenstoffmaterial und dem auftretenden Bremsmoment ab. Das Reibmaterial Ή3 besitzt eine Gesamtdicke 104 mit einer wirksamen Abnutzungsdicke 106.

Das Loch 108 besitzt eine Gegenbohrung 110 und dient zur Aufnahme des Drehmomentübertragers 102. Der Drehmomentübertrager 102 enthält einen Zylinder 112 und eine ringförmige Kappe 114. Der Zylinder 102 ist im PaBsitz in dem Loch 108 angeordnet, um das Bremsmoment gleichmäßig zu verteilen. Die Kappe 114 besitzt einen zylindrischen, nach innen verlaufenden Vorsprung 116, der am Zylinder 112 durch Gewinde 117 befestigbar ist.Die Kappe 114 und der Zylinder 112 werden durch Anlage einer ringförmigen Schulter 118 des Zylinders 112 und eines Abschnitts 120 der Kappe 114 an dem Reibmaterial 143 während einer Axialbewegung dicht am Reibmaterial 143 gehalten. Die Gegenplatte 138 ist mit einer Gegenbahrung 122 versehen, die eine ausreichende Größe und Tiefe besitzt, um die Schulter 118 aufnehmen zu können, wodurch die Fläche 124 des Reibmaterials 143 sich bei einer Bremsbetätigung satt an die Fläche 126 der Gegenplatte 138 anlegen kann, wodurch die Axialkräfte der Gegenplatte 238 gleichmäßig übertragen werden. Eine

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Schraube 128 und eine Mutter 130 befestigen das Reibmaterial 143 an der Gegenplatte 138 und stellen den Abstand 100 bei einer Bremsentlastung sicher.

Eine Feder 132 liefert die erforderliche Kraft, um das Reibmaterial 143 von der Gegenplatte 138 axial wegzubewegen, und sie wird von einer Schraube 128 an Ort und Stelle gehalten. Die Schraube 128 erstreckt sich im Preßsitz durch das Loch 134 der Kappe 114 und ist entlang des Loches 140 in der Gegenplatte 138 gleitbar, wodurch die Mutter 130 bei einer BremsbetMtigung axial verschoben wird.

Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Reibfläche 242 an der Gegenplatte von einem getrennten Statorlement gebildet wird. Bei dieser Anordnung sind längere Leisten entlang des Momentenrohres 236 erforderlich. Wenn auch getrennt gezeichnet, ist die Reibfläche 242 im Hinblick auf die Verwendung des Kohlenstoffmaterials einstückig mit der vollständigen Dicke des Statorelementes 252 ausgebildet. Da das gesamte auf die Reibfläche 242 ausgeübte Bremsmoment durch die Leiste bei 256 auf das Momentenrahr 236 übertragen wird, wird eine einfache Blatt- bzw. Scheibenfeder 202 dazu benutzt, den konstanten Abstand 200 bei einer Bremsdruckentlastung aufrechtzuerhalten. Die Feder 202 ist an der Druckplatte 238 in dem Loch" 204 durch einen Niet 206 befestigt. Das Loch 204 hat einen ausreichenden Durchmesser und eine ausreichende Tiefe, um die Feder 202 bei einer Bremsdruckbeaufschlagung aufnehmen zu

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können. Bei einer Bremsdruckbeaufschlagung bewegt sich das Statorelement 252 axial in Richtung auf die Gegenplatte 238, bis seine Fläche 224 an der Fläche 226 anliegt, wodurch die Axialkräfte auf die Gegenplatte 238 übertragen werden. Oie Fläche 224 besteht ebenfalls aus Kohlenstoff; da es jedoch keine Reibfläche ist, wird sie chemisch bearbeitet, um eine Oxydation zu vermeiden.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nur zwei der vielen möglichen Anordnungen, die in verschiedene Gegenplattenkonfigurationen eingebaut werden können, um die Reibfläche der Gegenplatte bei einer Bremsdruckentlastung axial zu bewegen.

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Claims

THE BENDIX CORPORATION
Executive Offices
Bendix Center

Southfield, Michigan 48076
USA

M-4662 . 5. July 1978

Patentansprüche

Flugzeug-Mehrfachscheibenbremse mit einem Rad, das auf einer drehfesten Achse drehbar gelagert ist, einem drehmomentaufnehmenden Teil, das von der Achse getragen wird und einen als Gegenplatte dienenden Abschnitt und einen axialen Abschnitt aufweist, einer Druckplatte, die mit dem axialen Abschnitt axial beweglich und drehfest in Eingriff steht, Reibflächen, die drehfest an der Gegenplatte und der Druckplatte angebracht und axial eineinander zugewandt sind, mehreren scheibenförmigen Ratorelementen, die im Bereich zwischen den Reibflächen der Druckplatte und der Gegenplatte angeordnet sind, wobei die Rotorelemente auf ihren axial gegenüberliegenden Seiten mit Reibflächen versehen sind und mit dem Rad axial verschiebbar und drehfest verbunden sind, mehreren scheibenförmigen Statorelementen, die in dem Bereich zwischen den Reibflächen der Druckplatte und der Gegenplatte angeordnet sind, wobei die Statorelemente auf ihren

versehen axial gegenüberliegenden Seiten mit Reibflächen/sind und mit dem axialen Abschnitt des drehmomentaufnehmenden Teils axial verschiebbar und drehfest verbunden sind, die Rotorelemente abwechselnd zu den Statorelementen angeordnet sind

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ORIGINAL INSPECTED

und eines der Rotorelemente benachbart zur Gegenplatte angeordnet ist, einer strömungsmittelbetätigbaren, krafterzeugenden Betätigungseinrichtung, um bei einer Strömungsmitteldruckbeaufschlagung eine Bremsbetätigung dadurch hervorzurufen, dail die Druckplatte in Richtung auf die Gegenplatte axial bewegt wird, wodurch sämtliche Reibflächen in Anlage miteinander gedruckt werden, und einer Bremsrückzieheinrichtung, die die Druckplatte von der Gegenplatte wegbewegt, wodurch sämtliche Reibflächen bei einer Strömungsmitteldruckentlastung aufler Eingriff bewegt werden, wobei sowohl die Betätigungseinrichtung wie die Bremsrückzieheinrichtung an dem drehmomentaufnehmenden Teil befestigt sind, und wobei ferner der Abstand zwischen der Gegenplatte und der Druckplatte so gewählt ist, daß ein axiales Spiel zwischen sämtlichen Reibflächen gebildet wird, wenn das Strömungsmittel druckentlastet wird, dadurch gekennzeichnet, dai3 zwischen der Gegenplatte (138; 238) und der Reibfläche (142; 242) der Gegenplatte eine Federeinrichtung (132; 202) angeordnet ist, die bei einer

der Gegenplatte Strömungsmitteldruckentlastung die Reibfläche/axial in Richtung auf die Reibfläche des angrenzenden Rotorelemsntes (44) bewegt, um das axiale Spiel (74) zwischen diesen beiden Reibflächen zu verringern.
2. Flugzeug-Mehrfachscheibenbremse nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet, da3 die Reibfläche (242) der Gegenplatte (238) von einem Statorelement (252) gebildet wird, wobei die Federeinrichtung (202) zwischen der Gegenplatte (238) und dem

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der Gegenplatte benachbarten axialen Ende dieses Statorelementes (252) angeordnet ist.
3. Flugzeug-Mehrfachscheibenbremse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Drehmomentübertrager (102), der sowohl an der Reibfläche (142) der Gegenplatte (138) wie an der Gegenplatte (138) so befestigt ist, daß das Bremsmoment von der Reibfläche (142) der Gegenplatte auf die Gegenplatte(138) übertragen wird.
4. Flugzeug-Mehrfachscheibenbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotor- und Statorelemente (44, 52) aus einem Kohlenstoff-Material (carbon composite material) bestehen, derart, daß ihre zugehörigen Reibflächen homogen mit ihnen ausgebildet sind, und daß die Reibflächen (62, 42) der Druckplatte und der GBgenplatte (60) ebenfalls aus Kohlenstoff-Material bestehen.
5. Flugzeug-Mehrfachscheibenbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotor- und Statorelemente (44, 52) aus einem Kohlenstoff-Material (carbon composite material) bestehen, derart, daß ihre zugehörigen Reibflächen homogen mit ihnen ausgebildet sind, und daß die Reibfläche (62) der Gegenplatte (60) ebenfalls aus Kohlenstoff-Material besteht.

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6. Flugzeug-Mehrfachscheibenbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomentübertrager (102) mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Schrauben (128) aufweist, die sowohl an der Reibfläche (142) der Gegenplatte (138) wie an der Gegenplatte (138) befestigt sind.
7. Flugzeug-Mehrfachscheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsrückzieheinrichtung (68) ebenfalls an der Druckplatte (60) so befestigt ist, daß die Druckplatte (60) von der Gegenplatte (38) wegbewegbar ist, wobei sämtliche Reibflächen bei einer Strömungsmitteldruckentlastung außer Eingriff bewegbar sind.
8. Flugzeug-Mehrfachscheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsrückzieheinrichtung (68) in einer Ausnehmung (32) eines bremsmomentübertragenden Teils (26) angeordnet ist, das mit der Bremsbetätigungseinrichtung (30) funktionsmäßig verbunden ist.

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