DE2151061C3 - Bremsscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe mit einer ringförmigen Friktionsscheibe aus Kohlenstoff und einem diesen umgebenden mechanisch stabilisierenden und Oxidation verhindernden Ring.

Friktionsscheiben, die aus Kohlenstoff hergestellt sind, besitzen eine Wärmekapazität, thermische Leitfähigkeit und einen Reibungskoeffizienten, die einen gleichmäßigen Übergang von kinetischer zu thermischer Energie gewährleisten. Kohlenstoff hat jedoch eine geringe Zug- und Scherfestigkeit; er oxidiert bei hohen Temperaturen, wodurch die Friktionsscheibe zerstört wird. Kohlenstoff-Friktionsscheiben sind gewöhnlich aus einer Zusammensetzung hergestellt, die aus Kohlenstoffasern und einem Kohlenstoffbinder besteht. Bei erhöhten Temperaturen erfolgt unter Entfernung des Kohlenstoffbinders eine Oxidation, wodurch die Integrität der Zusammensetzung zerstört wird. Bei Bremsscheiben konzentriert sich dieser Oxidationseffekt in den peripheren Bereich außerhalb des eigentlichen Schleif- oder Reibbereichs.

Eine Bremsscheibe der eingangs genannten Art ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 19 31969 bekannt. Hier wird die eigentliche Friktionsscheibe aus Kohlenstoff mit einem Metallring umgeben, der für die nötige mechanische Stabilität und der Schutz vor Oxidation sorgen soll. Metall und Kohlenstoff weisen jedoch stark verschiedene Expansionskoeffizienten auf. Soll der Metallring bei hohen Temperaturen noch fest aufsitzen und dabei seine stabilisierend«. Funktion ausüben, so schrumpft er bei niedrigen Temperaturen unter außerordentlich hohen Spannungen auf. Bereits nach wenigen Erwärmungszyklen kann der Kohienstoffbelag der bekannten Friktionsscheibe ausbröckeln.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Reibscheibe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der auch starke Temperaturveränderungen zu keiner Zerstörung der Reibscheibe führen und im gesamten Temperaturbereich ein rad'aler Zusammenhalt sowie ein Schutz vor Oxidation gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ring von mindestens einem gewebten Streifen aus Kohlenstoff hoher Dichte gebildet wird, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient dem der Friktionsscheibe angepaßt ist. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist in Anspruch 2 angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung

näher erläutert. Es zeigt

Fi g. 1 einen Schnitt durch einen Teil einer symmetrischen Radbremse mit Bremsscheiben gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 von Fig. 1, in dem gezeigt ist, wie ein Kohlenstoffschutzring an dem inneren Rand der Kohlenstoffscheibe befestigt ist,

F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 nach Fig. 1, in dem gezeigt ist, wie ein Kohlenstoffschutzring an dem

ίο äußeren Rand der Kohlenstoffscheibe befestigt ist,

F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 nach F i g. 2, in dem gezeigt ist, wie die Reibscheibe an den Kohlenstoffschutzring stößt,
F i g. 5 einen ähnlichen Querschnitt wie F i g. 4, jedoch mit einer lamellierten Kohlenstofffriktionsscheibe, wobei ein Kohlenstoffschutzring am Umfang befestigt ist.

Die Rad- und Bremsanordnung nach Fig. 1 weist ein Rad 10 auf, das drehbar an einer stationären Achse 12 angebracht ist. Diese besitzt einen stationären Trägerteil 14, der durch irgendwelche geeignete Mittel, beispielsweise eine Schraubverbindung (nicht gezeigt), befestigt ist. Die drehbare Anbringung des Rades 14 auf der Achse 12 und die Befestigung des stationären Trägerteils an der Achse sind bekannt. Eine ins einzelne gehende Beschreibung davon erscheint nicht notwendig. Der Träger enthält mehrere Fluidmotoren 16, von denen jeder eine Schutzhülse 18 besitzt, die an dem Träger angeschraubt ist. Die Fluidmotoren 16 weisen einen Kolben auf, der gleitend in der Hülse angeordnet ist. An dem Kopfende des Kolbens ist mit Hilfe eines Schraubstiftes 24 ein Block aus Isoliermaterial 22 befestigt, der das hydraulische Bremsfluid gegen die beim Bremsen erzeugte Wärme schützt. Das Rad 10, das aus zwei Abschnitten besteht, die mit mehreren Schrauben 25 aneinander befestigt sind, weist einen Nabenteil 26 und einen Felgenteil 28 auf, die durch mehrere Speichen 30 miteinander verbunden sind. Ein Drehmomentrohr 32, das eine Hüise 34 und einen ringförmigen Gegenflansch 36 aufweist, ist mit Hilfe von mehreren über den Umfang auf Abstand gehaltenen Schrauben 38 am Träger 14 befestigt.

Die dargestellte Bremse ist eine Scheibenbremse und weist mehrere Rotoren 40 auf, die auf dem Flugzeugrad 10 aufgekeilt und durch dieses gedreht werden. Sie weist ferner Statoren 42 auf, die auf die Hülse 34 des Drehmomentrohrs 32 aufgekeilt sind. Die besondere neue Ausgestaltung der Rotoren soll nachfolgend beschrieben werden. Sowohl die Rotoren als auch die Statoren sind axial bewegbar und werden als »Bremsstapel« bezeichnet. Der Reibeingriff dieser drehbaren Rotoren und der Statoren erzeugt die gewünschte Bremswirkung auf das Flugzeugrad. Eine Druckplatte 44, die in geeigneter Weise an dem Fluidmotor 16 angebracht ist, drückt die Rotoren 40 und die Statoren 42 bei Betätigung der Motoren gegeneinander, indem auf eine Seite des Stapels ein Druck ausgeübt wird und der gesamte Stapel gegen die Gegenplatte 36 gedrückt wird. An der Druckplatte 44 und der Gegenplatte 36 ist jeweils eine Bremsscheibe 46 aus Kohlenstoff angebracht.

Jeder Rotor 40 besteht aus einer ringförmigen Kohlenstoffscheibe, die eine Reihe von Keilausnehmungen 50 besitzt, die entlang dem äußeren Umfang, wie in F i g. 2 gezeigt ist, angeordnet sind. Jeder dieser

><s Ausschnitte steht in gleitendem Eingriff mit axia.-jn Keilen, die am inneren Umfang des Flugzeugrades 10 angeordnet sind. Falls gewünscht, kann die Keilausnehmungsanordnung des Rotors auch umgekehrt werden.

Ein Schutzring 52 aus mindestens einem gewebten Streifen aus Kohlenstoff hoher Dichte ist am Umfang der Kohlenstoffscheibe 48 gegenüber den Keilausnehmungen 50 angebracht Der Schutzring aus Kohlenstoff wird während der Herstellung der Scheibe angebracht, damit eine einstückige Einheit, wie sie in F i g. 4 dargestellt ist, erhalten wird, in der die Kohlenstoffscheibe 48 dicht an den Kohlenstoffring 52 stößt. Die Dicke des Kohlenstoffrings 52, dessen Breite gleich der Dicke der Kohlenstoffscheibe an ihrem Umfang ist, ist so ausgebildet, daß der einwärts gerichteten radialen Lastkomponente R, die aus der Druckbelastung der Kohlenstoffscheibe 48 durch die Antriebskraft D entsteht, die entlang dem abnehmenden Querschnitt des Keiles vom rotierenden Rad 10 übertragen wird, widerstanden wird. Durch Vorspannen des Kohlenstoffschutzrings 52, der entlang des inneren Randes der Kohlenstoffscheibe 48 angeordnet ist, wird die bauliche Einheit der Scheibe sogar aufrecht erhalten, wenn die radiale Komponente Ader Antriebskraft Dg.ößer wird.

Jeder Stator 42 besteh! aus einer ringförmigen Kohlenstoffscheibe 54, die eine Reihe von Keilausnehmungen 56 aufweist, die entlang des inneren Umfangs angeordnet sind, wie in Fig. 3 gezeigt; jeder dieser Ausschnitte nimmt gleitend einen axialen Keil auf, der vorzugsweise als einstückiges Teil der das Drehmoment aufnehmenden Hülse i4 ausgebildet ist. Falls gewünscht, kann die Keilausnehmungsanordnung am Stak auch umgekehrt werden. Ein Kohlenstoffschutzring 58, der von der gleichen Art wie der beim Rotor verwendete ist, ist an dem Umfang der Kohlenstoffscheibe gegenüber den Ausnehmungen 56 angebracht. Die Dicke des Kohlenstoffschutzrings 58 ist so ausgelegt, daß einer auswärts gerichteten radialen Lastkomponente O widerstanden wird. Es kommt zu einer Ring'.pannung entlang der äußeren Peripherie der Kohlenstoffscheibe 54 infolge der Antriebskraft D, die über die Flanken der Keilausnehmung 56 übertragen wird.

Eine abgewandelte Friktionsscheibe 60, die entweder für einen Rotor oder einen Stator in einer Rad- und Bremsanordnung verwendet werden kann, ist in F i g. 5 dargestellt. Die Friktionsscheibe 60 besteht in bekannter Weise aus einer Reihe von waffeiförmigen Kohlenstoffabschnitten 62, die zusammengeschichtet sind, wobei ein Kohlenstoffschutzring 64 dicht am Umfang befestigt ist.

ίο Durch diese Ausbildung kann die Dicke, die Festigkeit und Gleichmäßigkeit der Friktionsscheibe 60 mit höherer Genauigkeit bestimmt werden. Die Kohlenstoffschichten 62, die aufeinander geschichtet sind, vermeiden Lücken oder Poren, die auftreten können,

ι ς wenn die Scheiben als ganzes geformt werden. Die Festigkeit der Scheibe 60 kann außerdem dadurch gesteigert werden, daß ein die Reibung sicherstellendes Agens hinzugefügt wird, wenn die waffelartigen Teile 62 und der Schutzring 64 zu einer einheitlichen Friktions-

;o scheibe 60 vereinigt werden.

Da sowohl die Rotoren 30 als auch die Statoren in gleicher Weise aus einer Kohlenstoffscheibe und einem Kohlenstoffschutzring mit aufeinander angepaßten Ausdehnungskoeffizienten aufgebaut sind, kann der Bereich zwischen den Haltekeilen am Rad 10 und der Hülse 34 als wirksame Bremsfläche verwendet werden. Da Kohlenstoff seine Festigkeit bei Temperaturen, die durch den Reibeingriff von Statoren und Rotoren entstehen, beibehält, kann ein höherer Betriebsbereich

}o gefahren werden. Dadurch, daß die Bereiche der Rotoren 40 und 42, die nicht gerieben werden, mit Kohlenstoffschutzringen 52 und 58 versehen sind, wird die Oxidation dci Kohlenstoffscheiben 58 und 54 bei diesen hohen Temperaturen verhindert. Somit wird eine Bremsanordnung erhalten, die leicht ist, lange hält und eine wirksame Bremsung sicherstellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   ί. Bremsscheibe mit einer ringförmigen Friktionsscheibe aus Kohlenstoff und einem diesen umgebenden mechanisch stabilisierenden und Oxidation verhindernden Ring, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (52, 58) von mindestens einem gewebten Streifen aus Kohlenstoff hoher Dichte gebildet wird, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient dem der Friktionsscheibe (40,42) angepaßt ist
2. 2. Bremsscheibe nach Anspruch 1, wobei die ringförmige Friktionsscheibe aus einer Reihe von waffelartigen Teilen aus Kohlenstoffasern hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der Scheibe (60) mit dem Kohlenstoffring laminiert sind.