DE68911209T2

DE68911209T2 - Mehrscheibenbremsen.

Info

Publication number: DE68911209T2
Application number: DE89305686T
Authority: DE
Inventors: Anthony John Waring; Trevor Charles Wells
Original assignee: Dunlop Ltd
Current assignee: Dunlop Aerospace Ltd
Priority date: 1988-06-08
Filing date: 1989-06-06
Publication date: 1994-04-14
Anticipated expiration: 2009-06-07
Also published as: US5323880A; EP0346066B1; GB8813518D0; EP0346066A1; GB2219641B; GB8913008D0; GB2219641A; DE68911209D1; US4977985A

Description

Diese Erfindung betrifft Mehrscheibenbremsen, wie sie beispielsweise bei Luftfahrzeugbremssystemen benutzt werden.
In den letzten Jahren sind die Rotor- und Statorscheiben für Luftfahrzeugbremsen in wachsendem Maße aus Kohlenstoff- Kohlenstoff-Verbundstoffmaterial hergestellt worden, wobei dieses Material sowohl die Reibflächen der Scheiben als auch ihre strukturelle Integrität bereitstellt. Die Rotorscheiben sind mit Schlitzen an ihren äußeren Umfängen ausgebildet, die Antriebskeile aufnehmen, die an dem Luftfahrzeugrad angebracht sind, und die Statorscheiben sind an ihren inneren Umfängen entsprechend geschlitzt, um mit Keilwellennuten an einem stationären Drehmomentenrohr in Eingriff zu gelangen.
Um ein zulässiges Abnutzungsabmaß der Bremsflächen zu schaffen, müssen die Anfangsdicken der Scheiben größer sein, als es durch ihre strukturelle Funktion beim Übertragen eines Drehmoments von ihren jeweiligen Keilen oder Keilwellennuten erforderlich wäre. Somit ist die axiale Länge und das Gewicht des Scheibenstapels anfänglich größer als das Optimum.
Weiterhin werden in der normalen Praxis Scheiben einer vorgegebenen Art (d.h. Rotoren, Einzel-Statoren oder Doppel- Statoren) alle fortlaufend von ihrer ursprünglichen Dicke zu ihrer völlig abgenutzten Dicke abgenutzt, was bedeutet, daß die Anfangsgröße einer Bremse unnötig groß werden kann. Ein Beispiel einer Scheibenbremse dieser Art ist in der GB-A-2161227 enthalten.
Eine weitere Scheibenbremse und ein Verfahren für den Betrieb ist in der US-A-3480115 beschrieben. Diese sieht vor, daß eine Gruppe von Rotor- oder Statorscheiben aus Scheiben bestehen muß, von denen jede eine unterschiedliche Dicke aufweist, so daß die Scheiben aufgrund verschiedener Anlässe völlig abgenutzt werden und für einen Ersatz auf individueller Basis entfernt werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Mehrscheibenbremse zu schaffen, die beispielsweise aus Kohlenstoffscheiben besteht und die ökonomischer betrieben werden kann, und eine zweite Aufgabe ist es, zu ermöglichen, daß eine derartige Bremse leichter und kompakter als herkömmliche Bremsen gleicher Leistungsfähigkeit und derselben erwarteten Scheibenabnutzungszeit bzw. -lebensdauer gemacht wird. Die Erfindung versucht auch, ein verbessertes Verfahren zur Wartung einer Mehrscheibenbremse zu schaffen.
Gemäß der Erfindung ist ein Stapel verschachtelter Rotor- und Statorscheiben geschaffen, die in einer axial ausgerichteten Beziehung zwischen einer Stoßvorrichtung und einem Reaktionselement angeordnet sind, wobei die Stoßvorrichtung zum Erzeugen eines axialen Bremsdrucks betreibbar ist, der an den Stapel angelegt wird, und wobei die Verschleißflächen einiger benachbarter Scheiben des Stapels nach einem Ersatz einer Gruppe benachbarter abgenutzter Scheiben nicht abgenutzt sind, die Verschleißflächen anderer benachbarter Scheiben teilweise abgenutzt sind, und die Scheiben derart angeordnet sind, daß nur eine Scheibe jeder Gruppe eine Scheibe der anderen Gruppe zur Erzeugung einer Reibung dazwischen kontaktiert.
Die vorliegende Erfindung sorgt auch für die Wartung einer Mehrscheibenbremse der Art, die aus einem Stapel verschachtelter Rotor- und Statorscheiben besteht, die zwischen einer Stoßvorrichtung und einem Reaktionselement in einer Anordnung vorgesehen sind, wobei zwischen aneinander reibenden Flächen benachbarter Rotor- und Statorscheiben Reibung erzeugt wird, und wobei ein Verfahren besteht aus: derartigem Auswählen und Anordnen der Rotor- und Statorscheiben, daß das zulässige Ab-nutzungsabmaß eines Satzes benachbarter Scheiben an einem Ende des Stapels geringer als das zulässige Abnutzungsabmaß eines Satzes benachbarter Scheiben an dem anderen Ende des Stapels ist, Entfernen einer völlig abgenutzten Gruppe benachbarter Scheiben von dem einen Ende des Stapels während einer Brems-Wartungsoperation, die der Abnutzung folgt, axiales Wiederanordnen der übrigen teilweise abgenutzten Scheiben des Stapels in eine neue Position zu dem einen Ende des Stapels, und Hinzufügen einer nicht abgenutzten Gruppe benachbarter Scheiben zu dem anderen Ende des Stapels.
Vorzugsweise ist die Anordnung derart, daß auf ein Ersetzen der abgenutzten Scheiben hin die übrigen Scheiben in dem Stapel in einer derartigen gegenseitigen Beziehung beibehalten werden, daß teilweise abgenutzte Flächenpaare benachbarter Scheiben während ihrer gesamten Lebensdauer in Kontakt bleiben.
Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, daß es durch (z.B. progressives) Anwachsen des zulässigen Abnutzungsabmaßes der Scheiben von einem Ende des Stapels zu dem anderen möglich ist, nach einem Wartungsplan zu arbeiten, bei dem bestimmte Scheiben progressiv bzw. fortlaufend durch den Stapel bewegt werden können, die eine Abnutzung an unterschiedlichen Positionen erfahren, und in einer Position bei oder benachbart zu dem anderen Ende völlig abgenutzt werden. In der Praxis sind die zwei Endscheiben einer Luftfahrzeugbremse Einzel-Statoren, d.h. sie drehen sich nicht mit dem Rad um die Achse und werden nur an einer Seitenfläche abgenutzt, und die andere Seitenfläche ist entweder in Kontakt mit einer hydraulischen Stoßvorrichtung oder einem Reaktionselement: aus diesem Grund ist es normalerweise nicht praktikabel, eine einzelne Statorscheibe zu ersetzen, und die kleinste Gruppengröße besteht daher aus zwei Scheiben, nämlich einer Rotorscheibe und einer Statorscheibe.
Es wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, wobei:
Fig. 1 ein diagrammäßiger axialer Querschnitt ist, der einen Teil der Luftfahrzeug-Bremsenanordnung in ihrem anfänglichen nicht abgenutzten Zustand zeigt, die aus einer Kolbenanordnung P, einer Reaktionsplatte R und einem Stapel verschachtelter Stator- und Rotorscheiben 1-9 besteht;
Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht ist, die die Bremse in einem abgenutzten Zustand vor einer Wartungsoperation zeigt, und
Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht ist, die die Bremse zeigt, die nach der Wartungsoperation wieder zusammengebaut ist, wobei abgenutzte Scheiben entfernt und neue Scheiben eingefügt sind.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel sind, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundstoff- Scheiben 1-9 mit zulässigen Abnutzungsabmaßen hergestellt, wie es im folgenden dargestellt ist. (Dabei ist t das normale zulässige Abnutzungsabmaß pro Abnutzungsfläche während einer Wartungsperiode, nach der die Scheibenposition in dem Stapel verändert wird oder die Scheibe von der Bremse entfernt wird, und s, r und d sind die jeweiligen Enddicken der Einzel- Statoren, der Rotoren und der Doppelstatoren, die grösser als oder gleich wie die Dicken sind, die zum Aushalten der Drehmomentbelastungen nötig sind, die den Scheiben auferlegt sind, wenn die Scheiben in dem vollständig abgenutzten Zustand sind.) Scheibe Ursprüngliche Scheibenfunktion Zulässiges Gesamtabnutzungsabmaß, das erforderlich ist Dicke nach der ersten Abnutzungs-periode Einzelstator Rotor Doppelstator
Bei dem obigen Beispiel ist angenommen, daß das zulässige Abnutzungsabmaß "t" für Rotoren und Statoren gleich ist.
Eine Bremse, die anfänglich mit zulässigen Scheiben- Abnutzungsabmaßen zusammengebaut ist, wie es in der obigen Tabelle angezeigt ist, soll in Betrieb bleiben, bis alle zulässigen Abnutzungsabmaße der Gruppe, die aus den Scheiben 1-4 besteht, benutzt worden sind (dies wird normalerweise gleichzeitig für alle Scheiben 1-4 erfolgen, wie es in Übereinstimmung mit der Tabelle vorgesehen ist).
Die Scheiben 1-4 werden dann als völlig abgenutzt entfernt und die Scheiben 5-9 entlang der Achse bewegt, um die Positionen zu besetzen, die ursprünglich von den Scheiben 1-5 besetzt waren. Neue Scheiben 10-13 werden hinzugefügt, um die Positionen zu besetzen, die zuvor von den Scheiben 6-9 eingehalten waren. Die neuen Scheiben 10-13 werden zulässige Abnutzungsabmaße haben, die gleich den ursprünglichen Scheiben 6-9 sind, wodurch der Anfangszustand der Bremse wiedererrichtet wird. Es wird bemerkt werden, daß die besonderen zulässigen Abnutzungsabmaße für die Scheiben 1-5 nur zu der ursprünglichen Bremse gehören, die dem Luftfahrzeug eingepaßt ist, und ein nachfolgendes Ersetzen der Scheiben bei diesem Beispiel immer das Einfügen eines Standard-Pakets aus vier Scheiben mit sich bringt, die gleich den ursprünglichen Scheiben 6-9 sind. Es sollte bemerkt werden, daß zum Beibehalten der drehmomentaushaltenden Kapazität der Scheiben 5 s + t nicht geringer als d sein sollte.
Bei dem oben beschriebenen Beispiel besteht die "Gruppe" der Scheiben für einen Ersatz aus vier Scheiben: bei anderen Beispielen kann die Anzahl von Scheiben für ein Entfernen als Gruppe unterschiedlich sein.
Bei einem alternativen Beispiel, das eine 7-Scheibenbremsen- Gruppe mit drei Scheiben an jedem Ende enthält, wird ein unterschiedliches zulässiges Abnutzungsabmaß vorgesehen sein (wenn man die Gruppen als ein Ganzes betrachtet), und bei jeder Wartung kann eine Gruppe von vier Scheiben ersetzt werden.
Der Aufbau und der Wartungsplan der oben beschriebenen Bremse schafft eine leichte und kompakte Bremse mit einer guten Lebensdauer zwischen Wartungsintervallen.
Ein weiterer wichtiger Vorteil der Bremse gemäß der Erfindung besteht darin, daß, wo benachbarte Scheiben anfänglich derart betrieben worden sind, daß ihre Abnutzungsflächen in gegenseitigem Eingriff stehen, diese Scheiben während ihrer gesamten Lebensdauer in Kontakt bleiben können. Die Wichtigkeit dieses Merkmals hat seinen Ursprung in den Abnutzungsmustern, die die wechselseitig im Eingriff stehenden Flächen während des Betriebs entwickeln: derartige Muster an jeder Scheibe stimmen mit jenen der paarweisen Scheibe überein, und es ist sehr vorteilhaft, sie als "Reibungspaar" zurückzubehalten, was bessere Reibungseigenschaften ergibt, als es durch paarweises Anordnen einer abgenutzten Oberfläche mit jener einer neuen Scheibe erhalten würde. (Bei dem beschriebenen Beispiel sind beide Oberflächen der Scheiben 9 und 10, die in Kontakt sind, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, anfänglich nicht abgenutzte Oberflächen).

Claims

1. Verfahren zum Ausführen der Wartung einer Mehrscheibenbremse der Art, die aus einem Stapel verschachtelter Rotor- und Statorscheiben besteht, die zwischen einer Stoßvorrichtung und einem Reaktionselement in einer Anordnung vorgesehen sind, wobei zwischen aneinander reibenden Flächen benachbarter Rotor- und Statorscheiben Reibung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren besteht aus: derartiges Auswählen und Anordnen der Rotor- und Statorscheiben (1-9), daß das zulässige Abnutzungsabmaß eines Satzes benachbarter Scheiben (1-4) an einem Ende des Stapels geringer als das zulässige Abnutzungsabmaß eines Satzes benachbarter Scheiben (5-9) an dem anderen Ende des Stapels ist, Entfernen einer vollständig abgenutzten Gruppe benachbarter Scheiben (1-4) von dem einen Ende des Stapels während einer Bremswartungsoperation, die der Abnutzung folgt, axiales Wiederanordnen der übrigen teilweise abgenutzten Scheiben (5-9) des Stapels zu einer neuen Position in Richtung zu dem einen Ende des Stapels, und Hinzufügen einer nicht abgenutzten Gruppe benachbarter Scheiben (10-13) zu dem anderen Ende des Stapels.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Entfernen der abgenutzten Scheiben (1-4) die übrigen Scheiben (5-9) in dem Stapel in einer derartigen gegenseitigen Beziehung beibehalten werden, daß gepaarte Flächen benachbarter teilweise abgenutzter Scheiben während ihrer gesamten Lebensdauer in ihrer ursprünglichen paarweisen Beziehung bleiben.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicken der jeweiligen Scheiben (1-9) derart ausgewählt werden, daß geeignete zulässige Abnutzungsabmaße in Übereinstimmung mit den Positionen geschaffen werden, die durch die Scheiben während ihrer Lebensdauer zu besetzen sind.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel aus neun Scheiben besteht, und die zulässigen Abnutzungsabmaße der jeweiligen Scheiben derart sind, daß sie ermöglichen, daß die Bremsscheiben in Gruppen von vier Scheiben ersetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel aus sieben Scheiben besteht, und die zulässigen Abnutzungsabmaße der jeweiligen Scheiben derart sind, daß sie ermöglichen, daß die Bremsscheiben in Gruppen von vier Scheiben ersetzt werden.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine nicht abgenutzte Abnutzungsfläche einer Endscheibe der nicht abgenutzten Gruppe von Scheiben (10-13), die zu dem Stapel hinzugefügt wird, derart angeordnet wird, daß sie einer nicht abgenutzten Abnutzungsfläche einer Endscheibe der teilweise abgenutzten Gruppe von Scheiben (5-9) gegenüber steht.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Benutzen von Scheiben (1-13) einer Art besteht, bei der die Reibflächen der Scheiben und ihre strukturelle Integrität durch Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundstoffmaterial geschaffen sind.

8. Mehrscheibenbremse, die aus einem Stapel verschachtelter Rotor- und Statorscheiben (5-13) besteht, die in einer axial ausgerichteten Beziehung zwischen einer Stoßvorrichtung (P) und einem Reaktionselement (R) angeordnet sind, wobei die Stoßvorrichtung zum Erzeugen eines axialen Bremsdrucks betreibbar ist, der an den Stapel anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem Ersatz einer Gruppe benachbarter abgenutzter Scheiben (1-4) die Abnutzungsflächen einiger benachbarter Scheiben (10-13) des Stapels nicht abgenutzt sind, die Abnutzungsflächen anderer benachbarter Scheiben (5-9) teilweise abgenutzt sind, und daß die Scheiben (5-13) derart angeordnet sind, daß nur eine Scheibe jeder Gruppe eine Scheibe der anderen Gruppe kontaktiert, wodurch Reibung dazwischen erzeugbar ist.

9. Mehrscheibenbremse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel von Scheiben aus einer ersten Gruppe (1-4) von Rotor- und Statorscheiben und einer zweiten Gruppe (5-9) von Rotor- und Statorscheiben besteht, wobei die zwei Gruppen in einer axial ausgerichteten Beziehung sind, und die Abnutzungsflächen der Scheiben innerhalb der ersten Gruppe dicker als die Abnutzungsflächen der Scheiben innerhalb der zweiten Gruppe sind.

10. Mehrscheibenbremse nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Gruppe (5-9) von Scheiben nahe der Stoßvorrichtung erste Dicken hat, und eine zweite Gruppe (1-4) von Scheiben entfernt von der Stoßvorrichtung zweite Dicken hat, die geringer als die ersten Dicken sind.

11. Mehrscheibenbremse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und die zweiten Dicken einen Unterschied aufweisen, der wenigstens gleich einer Dicke einer Abnutzung ist, durch die die zweite Gruppe von Scheiben bis zu einem nächsten Wechsel der Scheiben abgenutzt werden muß.

12. Mehrscheibenbremse nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben aus Kohlenstoff- Kohlenstoff-Verbundstoffmaterial hergestellt sind, welches Material die Reibflächen der Scheiben und ihre strukturelle Integrität schafft.

13. Mehrscheibenbremse nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder Gruppe von Scheiben wenigstens zwei Scheiben der Gruppe unterschiedliche Abnutzungsdicken haben.

14. Mehrscheibenbremse nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder Gruppe von Scheiben wenigstens zwei Scheiben der Gruppe im wesentlichen dieselbe Abnutzungsdicke haben.

15. Mehrscheibenbremse nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus vier Rotorscheiben besteht, die mit fünf Statorscheiben verschachtelt sind, wobei vier Scheiben unterschiedliche Dicken aufweisen, und wobei die Dicken unterschiedlich von den Dicken jeder der anderen Scheiben der Bremse sind.

16. Mehrscheibenbremse nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus drei Rotorscheiben besteht, die mit vier Statorscheiben verschachtelt sind, wobei vier Scheiben im wesentlichen unterschiedliche Dikken aufweisen, und wobei die Dicken unterschiedlich von den Dicken jeder der anderen Scheiben der Bremse sind.