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Scheibenbremse Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse, insbesondere
für Flugzeugräder, die zwischen der Radachse und der Radfelge angeordnet ist und
bei der zwischen einer feststehenden Gegendruckscheibe und einer in Richtung der
Radachse verschieblichen Druckscheibe abwechselnd drehbare und nicht drehbare Bremsscheiben
vorgesehen sind. Die dre#hbaren Bremsscheiben sind üblicherweise an der Innenseite
der Radfelge in mehreren axial verlaufenden Keilführungen an ihrem äußeren Umfang
gehalten, während jede der nicht drehbaren Bremsscheiben in ihrer Mitte eine Ausnehmung
aufweist, die so gestaltet ist, daß sie mit einem entsprechend gestalteten, auf
der Radachse angeordneten Vielkeilprofil im Eingriff steht. In ähnlicher Weise wie
die nicht drehbaren Bremsscheiben ist auch die Druckscheibe längsverschieblich auf
der Achse geführt. Bei einer bekannten Ausführung wird sie während des Brems:vorgangs
hydraulisch gegen das Brenisscheibenpaket gedrückt und nach Beendigung desselben
durch mehrere Federn, die mittelbar über Zugbolzen an ihrem inneren Umfang angreifen,
in ihre Ausgangsstellung, d.h. in ihre Lösestellung, zurückbewegt.
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Hinsichtlich der Anforderungen, die an neuzeitliche Scheibenbremsen
gestellt werden, ist besonders zu beachten, daß beim Abbremsen moderner Flugzeuge
und anderer mit hoher Geschwindigkeit fortbewegter oder gegebenenfalls auch angetriebener
Fahrzeuge und Maschinen oft in sehr kurzer Zeit große Mengen kinematischer Energie
in Wärme übergeführt werden müssen. Das ist nur mit Scheibenbremsen möglich, die
ohne einen empfindlichen Bremsbelag, zwischen den Bremsscheiben arbeiten, bei denen
also eine aus einem geeigneten metallischen Werkstoff bestehende Bremsscheibe unmittelbar
mit der nächsten Bremsscheibe in Berührung kommt. In anderen Scheibenbremsen sind
allein schon die, Bremsbeläge den auftretenden Beanspruchungen nicht , Cle
wachsen, denn in der Erfindung zugrunde liegenden Scheibenbremse treten bei stärkster
Beanspruchung bereits Betriebstemperaturen von etwa 1000 bis. 1100'
C auf. Es hat sich dabei gezeigt, daß selbst diese so hohen Temperaturen ausgesetzt,
bei wiederholtem Gebrauch versagen.
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Das trifft sowohl auf Scheibenbremsen mit einer verhältnismäßig dicken
Druckschelbe zu als auch auf solche, bei denen die Dicke der Druckscheibe etwa der
der übrigen Brenisscheiben entspricht. Bei einer verhältnismäßig dicken Druckscheibe
treten zwischen der mit der benachbarten Bremsscheibe unmittelbar in Berührung kommenden
Innenfläche und der durch die umgebende Luft gekühlten Außenfläche während eines
jeden Bremsvorgangs erhebliche Temperaturunterschiede auf, da der Wärmeausgleich
innerhalb der Druckscheibe nicht mit der Wärmezunahme, an der Reibseite Schritt
halten kann. Die gesamte Druckscheibe wird daher b#eträcchtlichen Wärmespannungen
ausgesetzt, die bei starker Beanspruchung leicht so groß werden können, daß die
Reibseite reißt und zerstört wird. Um das zu vermeiden, wurde zur Verbesserung derartiger
Scheibenbremsen die dicke Druckscheibe durch eine dünnere ersetzt, deren Dicke z.
B. gleich der der Bremsscheiben ist. Diese gestattet eine schnellere Wärmeabgabe
an die Atmosphäre und neigt nicht dazu, zu reißen oder an ihrer Oberfläche zerstört
zu werden.
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Bei der Verwendung einer dünnen Druckrscheibe ergibt sich jedoch ein
anderer Nachteil. Während eine dicke Druckscheibe in sich starr ist und deshalb
bei starker Beanspruchung an ihrer Reibilächenseite zerstört wird, besteht bei einer
dünnen Scheibe die Gefahr, daß sie sich infolge der auftretenden Wärmespannungen
so stark wölbt, daß die, Bremse im abgekühlten Zustand nicht mehr voll betriebsfähig
ist. Auch bei einer dünnen Druckscheibe wird nämlich die große kinetische Energie
schneller in Hitze umgewandelt, als die Hitze zur Außenseite der Druckscheib-- abgeführt
wird; d. h., daß sich die erhitzte Reibflächenseite stärker ausdehnt als
die kühlere Außenseite und daß die Druckscheibe sich mit ihrem äußeren Rand von
den Bremsscheiben weg zu wölben
sucht. Dem wirken jedoch die Andruckmittel
und auch die kühlere Außenseite entgegen. Durch die höhere Temperatur auf der Reibflächenseite
wird dort die Streckgrenze des Materials verringert, das infolgedessen bei starker
Beanspruchung auf dieser Seite bleibend gestaucht bzw. verformt wird und sich nach
der Abkühlung der Druckscheibe stärker zusammenzieht als deren außenliegende- Oberfläche.
Die Druckscheibe wölbt sich infolgedessen nach der Abkühlung mit ihrem äußeren Rand
zum Bremsseheibenpaket hin, was zur Folge hat, daß die Bremse schleift. Dieselben
überlegungen gelten grundsätzlich auch für die am anderen Ende des Bremsscheibenpakets
angeordnete# Gegendruckscheibe. Ist sie zu dick, kann ihre den Bremsscheiben zugekehrte
Seite bei starker Beanspruchung zerstört werden, ist sie dünn, so wölbt sie sich
mit ihrem äußeren Rand ebenfalls zum Bremsscheibenpaket hin. Dadurch beginnt die
Bremse dann noch eher zu schleifen. Auf jeden Fall ist es günstiger, auch bei der
Gegendruckscheibe eine gewisse Wölbung in Kauf zu nehmen, als durch die Wahl einer
zu dicken Platte die Zerstörung ihrer Reibfläche hervorzurufen. So ist es also nicht
einfach, für einen geeigneten Betriebsspielraum in der Bremse zu sorgen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Scheibenbremse zu schaffen, die
sowohl ringförmige Bremsscheiben als auch eine Druckscheibe von etwa gleicher Dicke
wie diese in Verbindung mit den damit gegebenen Vorteilen aufweist, bei der jedoch
der Betriebsspielraum klein und in einfacher Weise nachstellbar ist.
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Erfindungsgemäß ist bei einer Scheibenbremse die Druckscheibe nahe
an ihrem äußeren Umfang durch mehrere Federn unter Vorspannung gehalten, deren Kraftrichtung
der Andruckrichtung der Druckscheibe in radialem Abstand parallel entgegengerichtet
ist. Die Federn bestehen in an sich bekannter Weise je-
weils aus mehreren
konzentrisch angeordneten Schraubenfedern, wobei die Federkraft auf die Druckscheibe
in an sich bekannter Weise über einen zentralen Bolzen übertragen wird, der einstellbar
und auswechselbar durch die Schraubenfedern hindurchgeführt ist.
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Die am äußeren Umfang der Druckscheibe angreifenden Federn versuchen
schon im kalten Zustand, die Druckscheibe nach außen zu wölben, und unterwerfen
dadurch die, Reibflächenseite einer Zugspannung. Bei Betätigung der Bremse wird
die Reibflächenseite schnell erhitzt. Eine Druckspannung kann sich jedoch erst dann
aufbauen, wenn die von den Federn herrührende Zugspannung überwunden ist. Das ist
aber nur bei den höchsten Betriebstemperaturen der Fall, und die Federn sind daher
so zu wählen bzw. einzustellen, daß eine auf der Reibflächenseite der Druckscheibe
infolge Temperaturdifferenz zur kühleren Außenseite hin auftretend-Druckspannung
in keinem Falle die Elastizitätsgrenze des verwendeten Materials überschreitet.
Nach Beendigung des Bremsvorgangs wird die Druckscheibe von den Federn in ihre Lösestellung
zurückbewegt und nimmt ihre gleichmäßig ebene Form wieder an. Dieser Vorgang ist
jedoch von dem bei bekannten Bremsausführun,gen zu unterscheiden, bei denen die
Druckscheibe zwar auch durch Federn in ihre Lösestellung zurückbewegt wird, wobei
es aber nicht möglicli ist, eine nach der Abkühlung verbleibende Wölbung zu verhindern,
da die Federn am inneren Umfang der ringförmigen Druckscheibe angreifen. Wenn es
auch in den meisten Fällen genügt, lediglich an der Druckscheibe die erfindungsgemäße
Anordnung der Federn vorzusehen, so ist das doch ohne weiteres auch an der Gegendruckscheibe
möglich, sofern es die räumlichen Verhältnisse zulassen.
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Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Scheibenbremse
in Richtung der Radachse, Fig. 2 einen Schnitt durch eine Scheibenbremse nach der
Schnittlinie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 einen Teilschnitt durch eine Scheibenbremse
nach der Schnittlinie 3-3 in Fig. 1 und Fig. 4 einen Schnitt durch
eine in ähnlicher Weise wie in Fig. 3 ausgebildete Vorrichtung an einer Scheibenbremse
nach der Fig. 1.
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In Fig. 1 und Fig. 2 ist eine Bremse 1 in Verbindung
mit einer Radfelge 2 in einem Bremsgehäuse 3
dargestellt. Die Radfelge 2 hat
an ihrem inneren Umfang mehrere in axialer Richtung verlaufende und mittels Kopfschrauben
5 befestigte Keile 4. Die Keile 4 greifen in Ausnehmungen 6 ein, die
am äußeren Umfang einer jeden Bremsscheibe 7 vorgesehen sind. Daher können
die Bremsscheiben 7 mit dem Rad umlaufen und sind axial bewegbar. An dem
Bremsgehäuse 3 ist durch Bolzen 9 eine Nabe 8 befestigt, die
auch eine als Widerlager für die Bremsscheiben dienende Gegendruckscheibe
10 in einem axial inneren Bereich der Bremse 1 trägL Auf der Nabe
8 sind mehrere ringförmige Bremsscheiben 11 angeordnet. Diese sind
so geformt, daß sie mit einer Art axial verlaufender Keilführung mit der Nabe
8 ün Eingriff stehen, und sind so längsverschieblich, jedoch nicht drehbar
geführt. Die Bremsscheiben 7 und die Bremsscheiben 11
greifen wechselseitig
ineinander und bilden ein Bremsscheibenpaket, das zwischen der Gegendruckscheibe
10 und einer ebenso wie die Bremsscheiben 7, 11
längsverschieblichen
Druckscheibe 12 eingeschlossen ist. Die Bremsscheiben 7, 11 sind verhältnismäßig
dünn ausgeführt. Die Druckscheibe 12 hat etwa die, gleiche Dicke, und auch die,
Gegendruckscheibe 10
ist ziemlich dünn. Das macht die Bremse leicht und erlaubt
eine gute Wärmeabfuhr an die umgebende Atmosphäre.
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In axialer Richtung neben der Druckscheibe 12 ist ein mit einer flanschartigen
Erweiterung 13 versehener ringförmiger Druckkolben 14 angeordnet, der in
einer im Bremsgehäuse 3 vorgesehenen ri#ngförmigen, die Aufgabe eines Zylinders
erfüllen-den Ausnehmung 15 längsverschieblich geführt ist. Zur
Ab-
dichtung des Kolbens 14 ist ein Dichtungsring 16
vorgesehen. Durch
eine Leitung 19, einen Anschlußstutzen 17 und eine Bohrung
18 wird eine Druckflüssigkeit zur Betätigung der Bremse zugefährt. Zwischen
der Druckscheibe 12 und der flanschartigen Erweiterung 13 des Druckkolbens
14 ist ein auswechselbares ringförmiges Berührungsglied 20 vorgesehen.
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Außerhalb des Druckkolbens 14 greifen nahe am äußeren Umfang der Druckscheibe
12 mehrere Spannvorrichtungen an, von denen eine in Fig. 3 dargestellt ist.
Sie weist einen Bolzen 21 auf, der mit seinem Kopf 22 mit der Druckscheibe 12 im
Eingriff steht. Dieser Bolzen 21 trägt an seinem anderen Ende eine als Widerlager
für Schraubenfedern 26
dienende Scheibe 27, die mittels eines in eine
Nut 30
am oberen Ende des Bolzens 21 eingreifenden Sprengrings 28 gesichert
ist. Zur besseren Befestigung
auf dem Bolzen 21 ist die Scheibe
mit einem buchsenartigen Ansatz 29 versehen, der auch gleichzeitig der Fübrung
einer Schraubenfeder 26 an deren Innenicite dienen kann. Das andere Widerlager
für die Schraubenfedern 26 bildet eine Buchse 23, die mittels einer
Schulter 24 in einer Bohrung im Bremsgehäuse ,achalten ist. Diese Buchse
23 hat an ihrem der Druck-2 scheibe 12 zugewandten Ende einen Boden
25 mit einer mittigen Ausnehmung, durch die der Bolzen 21 hindurchgeführt
ist. Rings um diese Ausnehmung liegen die Schraubenfedern auf dem Boden
25 der Buchse 23 auf. Die einzelnen Teile der Spannvorrichtung können
in einfacher Weise miteinander verbunden und somit immer leicht aus-ewechselt werden.
Der Sprengring 28 hat vorzugsweise eine konische Außenfläche und die Innenoberfläche,
der Scheibe 27 ist zur Aufnahme des Sprengrings 28 entsprechend geformt,
damit er noch zusätzlich durch den Druck der Federn 26 gesichert wird.
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Die in Verbindung mit der Druckscheib#-- 12 vorgesehenen Spannvorrichtungen
sind so konstruiert, daß für einen Betriebsspielraum in der Bremse ge-
sorgt
ist, solange diese nicht betätigt wird. Wenn je-
doch Bremskräfte erzeugt
werden, werden die durch die Federn 26 über die Bolzen 21 auf die Druckscheibe
12 ausgeübten Kräfte dadurch verstärkt, daß die Druckscheibe 12 durch den Druckkolben
14 zum Bremsscheibenpaket hin bewegt wird. Auf diese Weise wird die geschilderte
Wirkung auf die Druckscheibe 12 erzielt und damit verhindert, daß sie sich nach
Beendigung des Bremsvorgangs mit ihrem äußeren Rand zum Bremsscheibenpaket hin wölbt.
Außerdem wird die Druckscheibe 12 nach Beendigung des Bremsvorgangs durch die Federn
26 wieder in die Lösestellung zurückbewegt. Es ist also ständig für den gewünschten
Betriebsspielraum in der Bremse gesorgt. Außerdem greifen die Bremskräfte bei Betätigung
der Bremse an allen Stellen der ebenen Druckscheibe gleichmäßig an.
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Eine andere Ausführungsform der Spannvorrichtung ist in Fig. 4 dargestellt.
In einem Bremsgehäuse 31 ist eine Druckscheibe 32 angeordnet, die
ebenfalls hydraulisch gegen ein Bremsseheibenpaket bewegt und zum Anliegen gebracht
wird. Es ist ein Gewindekopfbolzen 33 vorgesehen, auf den eine mit einem
breiten Flansch 37 versehene Gewindebuchse 36 aufgeschraubt ist. Das
Gehäuse 31 hat eine Vertiefung 35, die sich bis zu einem mit einem
mittigen Loch 34 versehenen Boden erstreckt. Durch das Loch 34 ragt der Gewindebolzen
33 hindurch. Er wird durch Schraubenfedern 38, die sich einerseits
am Boden der Vertiefung 35 und andererseits an dem Flansch 37
der Gewindebuchse
36 abstützen, vom Bremsscheibenpaket weggezogen und übt so auf die Druckscheibe
die beschriebene Wirkung aus. Diese Ausführunasform ist etwas einfacher als die
in Fig,. dargestellte, bietet jedoch den Vorteil, daß bei ihr die. Spannwirkung
durch Verstellen der Gewindebuchse regulierbar ist, was bei der Vorrichtung gemäß
Fig. 3
nur durch Auswechseln einzelner Teile möglich ist. Allerdings wäre
es auch dort ohne weiteres möglich, eine verstellbare Gewindebuchse vorzusehen.
Selbstverständlich sind bei einer Scheibenbremse mehrere derartige Vorrichtungen
am äußeren Umfang der Druckscheibe 12, wie in Fig. 1 dargestellt, angeordnet.
Die Benutzung von mehreren Federn 38 gestattet eine bequeme Einstellung der
gewünschten Federkräfte an jeder einzelnen Spannvorrichtung.