DE2319297A1

DE2319297A1 - Bremseinrichtung

Info

Publication number: DE2319297A1
Application number: DE2319297A
Authority: DE
Inventors: William Edwin Ely
Original assignee: BF Goodrich Corp
Current assignee: Goodrich Corp
Priority date: 1972-04-19
Filing date: 1973-04-17
Publication date: 1973-11-08
Also published as: GB1418331A; US3948363A; NL7305547A; FR2181332A5; JPS4947762A; CA972695A

Description

DipL-Met. Goldbach

Patentanwälte ,

OFFENBACH AM WAIN ^KS

Herrnstr.37 - TeL 88 5642

The B.F. Goodrich Company-Akron, Ohio 44318, U.S.A.

Bremseinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Reibungsmechanismus für Bremsen oder Kupplungen·

Flugzeugbremsen arbeiten im trockenen und nassen Zustand unterschiedlich, da die Reibflächen der Scheibenbremsen im trockenen Zustand einen höheren Reibungskoeffizienten haben als im nassen Zustand. Um diese Verringerung des Reibungskoeffizienten im lassen Zustand auszugleichen, muß der Druck, der die Scheiben gegeneinander drückt, erhöht werden. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß ein großer Unterschied im erforderlichen Bremsdruck zwischen nassem und trockenem Bremszustand aus zwei Gründen nicht wünschenswert ist. Zunächst ist es umso schwieriger, die Anwendung der niederen Bremsdrücke im trockenen Zustand zu steuern, je größer der

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Unterschied im erforderlichen Bremsdruck ist. Wird im trockenen Zustand zu viel Druck angewandt, so blockiert die Bremse das Rad und führt zu einem Verlust an Bremswirkung. Zweitens müssen dann, wenn wesentlich höhere Drücke im nassen Bremszustand erforderlich sind, die Zylinder- und Kolbeneinrichtungen vergrößert werden, und Rad und Bremse müssen stärker und schwerer konstruiert sein, um die höheren Belastungen auszuhalten. Dies führt zu einer größeren Bremskonstruktion, was bei Flugzeugen, wo kritische Gewichts- und Raumbegrenzungen vorliegen, nicht erwünscht ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung geschieht die Bremsung durch Reibschluß von Kohlenstoff enthaltenden bogenförmigen (iris type) und flachen Reibflächen. Der bei dieser Bauweise erforderliche Bremsdruck im trockenen Zustand ist nicht höher als der Druck, der für dieselbe Bremsung zweier flacher Kohlenstoff enthaltenden Reibflächen erforderlich ist. Im nassen Zustand jedoch wird bei der aus gewölbter und flacher Scheibe bestehenden Bremse ein wesentlich niedrigerer Druck benötigt als für dieselbe Bremsung mit einer nur aus flachen Scheiben bestehenden Bremse.

Dementsprechend verringern sich die Anforderungen an die Druckkontrolle bei der Bremse mit einer gewölbten und

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einer flachen Scheibe im trockenen Zustand, da der Druckunterschied zwischen dem trockenen und dem nassen Zustand der Bremse klein genug ist, um eine genauere Regelung zu ermöglichen. Die Druckerhöhung bei der eine gewölbte und eine flache Scheibe aufweisenden Bremse ist im nassen Zustand
nicht so bedeutend, daß größere Zylinder und Kolben und insgesamt größere und schwerere Bremseinrichtungen am Rad erforderlich wären. Als Folge hiervon wird die Schleudergefahr aufgrund der blockierenden Bremse im trockenen Zustand verringert. Die im nassen Zustand lediglich erforderlichen niedrigeren Drücke ermöglichen die Verwendung einer leichten, kleineren Bremse unter Verwendung leichter und wirtschaftlicher Teile für die Bremsflüssigkeit.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Teils der in durchgezogenen Linien dargestellten Bremseinrichtung, bei der einige Teile weggebrochen sind, und die in Antriebseingriff mit entsprechenden Teilen dargestellt ist, im dargestellten Beispiel etwa ein drehbares Rad und eine mit Mitnehmern versehene Hohlwelle, deren Seiten strichpunktiert gezeichnet sind, und

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Fig. 2 einen Teilschnitt in größerem Maßstab von zwei ringförmigen Scheiben, entlang der Linie 2-2 in Fig* -1 gesehen.

Fig. 1 zeigt einen ringförmigen Reibungs- bzw. Bremsmechanismus 10, der im Abstand angeordnete Bremsglieder aufweist, etwa eine drehbare Ringscheibe 11 und eine nicht drehbare Ringscheibe Ί2. Die nicht drehbare Ringscheibe 12 weist Nuten 13,. in die als Federn dienende Mitnehmer 14 einer strichpunktiert dargestellten Hohlwelle 15 eingreifen, auf. Die drehbare Ringscheibe 11 weist an ihren radial äußeren Rändern zum Eingriff mit als Federn dienenden Mitnehmern 17 eines strichpunktiert dargestellten Rades 18 zum Antrieb dienende Nuten 16 auf.

Die beiden ringförmigen Scheiben 11 und 12 sind plättchenförmig aufgebaut und bestehen aus einzelnen Lagen aus Streifen eines Kohlenstoff enthaltenden Bremsmaterials. Die drehbare Ringscheibe 11 ist bogenförmig gestaltet und besteht aus mehreren segmentförmigen Streifen 19, die durch ein in Fig. 2 deutlicher dargestelltes Bindemittel 22 miteinander verbunden sind. Die segmentförmigen Streifen 19 bestehen aus pyrolisiertem Gewebe (pyrolized cloth); wenngleich verschiedene unterschiedliche Werkstoffe verwendet

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werden können, so hat sich doch erwiesen, daß ein unter dem Namen "Reyon" bekannter synthetischer Werkstoff am vorteilhaftesten ist. Die Streifen 19 können aus einem Gewebe bestehen, das Kohlenstoff in Graphit- oder anderer Form aufweist. Das Verfahren zur Herstellung dieses Werkstoffes ist bekannt und soll hier nicht näher beschrieben werden.

Die Faser der segmentförmigen Streifen 19 ist gewöhnlich mit einem bei hohen Temperaturen härtbaren Harz oder einem anderen Bindewerkstoff, beispielsweise Phenol, imprägniert; Phenol wird deshalb gewählt, weil es die Fähigkeit besitzt, in einer weiteren Herstellungsstufe der Ringscheiben nach der Pyrolisation zu Kohlenstoff oder Graphit zu werden. Die Streifen 19 können die Form von Sektoren mit an den inneren bzw. äußeren Durchmessern gebogenen Seiten aufweisen, und jeder Streifen kann sich umlaufend über einen Bogen von etwa 45 bis 180° erstrecken.

Die segmentförmigen Streifen der drehbaren Ringscheibe 11 liegen sich teilweise überlappend aufeinander, wobei ihre freien Ränder 23 in einer entgegengesetzt liegenden flachen Reibflächen 24 und 25 auslaufen. Die ringförmige Gestalt wird erreicht durch weitere überlappend aufgebaute Streifen 19.

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Das Bindemittel 22 entsteht, wenn die Ringscheibe 11 pyrolisiert wird; zu diesem Zeitpunkt wird das Harz je nach der Temperatur der Pyrolisation zu einem verkokten Bindemittel aus Graphit oder Kohlenstoff. Es ist ersichtlich, daß sich die Streifen 19 schräg zu den flachen Reibflächen 24 und 25 erstrecken und daß die überlappenden freien Ränder 23 an gegenüberliegenden Seiten der Scheibe 11 parallele flache Reibflächen 24 und 25 bilden.

Die nicht drehbare Ringscheibe 12 ist ebenfalls lamelliert bzw. plattenförmig aufgebaut und besteht aus mehreren ringförmigen Streifen 26, die in einer in Fig. 2 genauer dargestellten flachen plattenförmigen Bauweise durch ein Bindemittel 27 miteinander verbunden sind. Die hient drehbare Ringscheibe 12 ist in derselben Weise und aus denselben Werkstoffen wie die drehbare Ringscheibe 11 gebildet mit der einen Ausnahme, daß die ringförmigen Streifen 26 aufeinandergelegt werden, wobei die ringförmigen Deckstreifen 28 und 29 flache Reib- bzw. Bremsflächen 32 und 33 bilden.

Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, sind die drehbare ringförmige Scheibe 11 und die nicht drehbare Ringscheibe 12 nebeneinander in Übereinstimmung mit der herkömmlichen Praxis bei Flugzeugbremsen neben nicht dargestellten Druckeinrichtungen angeordnet, die die Scheiben in Reibschluß miteinander

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bringen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die flache Reibfläche 25 der drehbaren ringförmigen Scheibe 11 mit der flachen Reib- bzw«, Bremsfläche 33 der nicht drehbaren Ringscheibe 12 in Reibeingriff gebracht, und entsprechend wird der ringförmige Deckstreifen 29 von den freien Rändern 23 der segmentförmigen Streifen 19 der drehbaren ringförmigen Scheibe 11 ergriffen. Aus diesem Grund besteht sodann Reibschluß der plattenförmig aufgebrachten gewölbten Scheibe 11 mit der lameliierten flachen Scheibe 12.

Bei Versuchen mit den oben beschriebenen Bremsmechanismus verwendenden Bremsen, wo Reibschluß zwischen einer plattenförmigen flachen Scheibe und einer plattenförmigen gewölbten Scheibe besteht, hat sich herausgestellt, daß wesentlich bessere Bremsergebnisse erzielt wurden als bei solchen Bauweisen, wo Reibschluß zwischen zwei plattenförmigen flachen oder zwei plattenförmigen gewölbten Scheiben besteht.

In der folgenden Tabelle sind die Versuchsergebnisse dargestellt, die mit einer Bremse erzielt wurden, bei der die plattenförmige flache Scheibe mit der lameliierten gewölbten Scheibe in Reibschluß steht:

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Bremse mit Reibschluß zwischen einer flachen und einer gewölbten Scheibe

Naß	Naß
1000-1200	1650
3510,5	2193,6
37,8	22,9

1000-1200	2500
3766,9	2948,8
44,0	33,7

Bremsbedingung

Druck (psi) 1000-1200

Bremsweg (Fuß) 1810,2

Bremszeit (Sekunden) 20,6

Bremse mit Reibschluß zweier flacher Scheiben Bremsbedingung ϊ£22ί£^Θ2 £faß Naß

Druck (psi) 1000-1200

Bremsweg (Fuß) 2147,0 Bremszeit (Sekunden) 25,1

Bremse mit Reibschluß zwischen zwei gewölbten Scheiben

Bremsbedingung 2:Γ22£βη Naß Naß

Druck (psi) 1000-1200 1000-1200

Bremsweg (Fuß) 2021,3 4169,5
Bremszeit (Sekunden) 24,3 57,2

Die obigen Versuche wurden mit einem herkömmlichen Bremstestgerät durchgeführt, bei dem die drehbare ringförmige Scheibe 11 auf einem Schwungrad und die nicht drehbare

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ringförmige Scheibe 12 auf einer ortsfesten Welle angebracht ist. Das Schwungrad wird mit vorgewählter Geschwindigkeit in Drehung versetzt. Sodann wird ein Druck angewandt, der die Scheiben in Reibschluß miteinander bringt. Dieser Druck wird so lange aufrechterhalten, bis das Schwungrad angehalten wird, und die Zeitspanne vom Aufbringen des Druckes bis zum Anhalten des Schwungrades wird gemessen. Der Weg wird durch Messen der Anzahl der Umdrehungen des Schwungrades und Umwandlung dieses Werts in den Weg, den der Schwungradumfang vom Aufbringen des Druckes bis zum Anhalten des Schwungrades zurücklegt, gemessen.

Zur Durchführung der Versuche im trockenen Zustand wurden die Scheiben ohne irgendwelchen Feuchtigkeitszusatz in Reibschluß miteinander gebracht. Zur Durchführung der Versuche im nassen Zustand wurden die Scheiben, bevor sie in Reibschluß gebracht wurden, mit Wasser besprüht oder durchnäßt.

Die Versuche, bei denen die obigen Werte ermittelt wurden, wurden mit einer Bremsscheibe im trockenen Zustand bei einem Druck von 1.ooo bis 1.200 Pfund pro inch (psi) durchgeführt; wenn auch Bremsweg und Bremszeit bei dem Versuch mit einer flachen und einer gewölbten Scheibe am kürzesten waren, so muß doch erwähnt werden, daß auch bei zwei flachen oder zwei gewölbten Scheiben befriedigende Ergebnisse erzielt wurden.

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Der nächste Versuch glich dem ersten mit der Ausnahme, daß die Scheiben sich im nassen Zustand befanden. Es wurde ein Druck zwischen 1.000 und 1.200 Pfund pro inch angewandt. Bremsweg -und Bremszeit verlängerten sich beträchtlich sowohl bei dem Versuch mit einer flachen und einer gewölbten Scheibe als auch bei dem Versuch mit zwei flachen Scheiben. Bremsweg und Bremszeit verlängerten sich am meisten bei dem Versuch mit zwei gewölbten Scheiben, und selbst bei erhöhtem Druck arbeitete die Bremse mit zwei gewölbten Scheiben nicht so gut wie die beiden anderen Bremsen.

Bei dem dritten Versuch wurden die Scheiben wieder in nassem Zustand betätigt, und es wurde ein so hoher Druck angewandt, um für Flugzeugbremsen akzeptable Bremswege und Bremszeiten zu erzielen. Bei dem Versuch mit einer flachen und einer gewölbten Scheibe war es lediglich erforderlich, den Druck auf 1.650 psi zu erhöhen, wobei dann der Bremsweg 2.193,6 Fuß und die Bremszeit 22,9 Sekunden betrugen. Bei dem Versuch mit zwei flachen Scheiben andererseits war es erforderlich, den Druck auf 2.5oo psi zu erhöhen, was einen Bremsweg von 2.948,8 Fuß und eine Bremszeit von 33,7 Sekunden ergab, also immer noch mehr als bei dem Versuch mit einer gewölbten und einer flachen Scheibe.

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Hieraus wird ersichtlich, daß zur Bremsung mit einer eine flache und eine gewölbte Scheibe aufweisenden Bremse ein wesentlich niedrigerer Druck erforderlich ist als bei einer zwei flache Scheiben aufweisenden Bremse. Dies bedeutet, daß mit der Bauweise nach der vorliegenden Erfindung die Druck anwendenden Kolben und Zylinder nicht sehr vergrößert werden müssen, um den erforderlichen Bremsdruck im nassen Zustand zu liefern, was jedoch bei einer lediglich flache Scheiben aufweisenden Bremse notwendig ist. Somit ist auch eine bessere Regelung der Anpreßvorrichtung der Bremse möglich, was von Bedeutung ist, wenn zur Verhinderung der Riefenblockierung Schleudersteuereinrichtungen an den Bremsen angebracht werden. Der zum Bremsen im nassen Zustand erforderliche niedrigere Druck ermöglicht auch eine leichtere und raumsparende Bauweise, was für die Anwendung bei Flugzeugen von Bedeutung ist.

Die obige Beschreibung bezieht sich auf die bevorzugte Ausführungsform einer Bremse mit einer flachen und einer gewölbten Scheibe (flat iris type brake); es können jedoch auch verbesserte Ergebnisse gemäß der vorliegenden Erfindung mit anderen Oberflächenformen erzielt werden. Beispielsweise können die in Reibschluß stehenden Kohlenstoff enthaltenden Reibflächen verschiedene Zusammensetzungen aufweisen, etwa

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verschiedene Gewebemuster des pyrolisierten Gewebes in den Ringscheiben, wodurch sich eine andere Flächenkombination ergibt.

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Claims

^LS/ks

Ansprüche :

Reibungsmechanismus, insbesondere für eine Bremse, die relativ zueinander bewegliche Bremskörper mit flachen Bremsflächen umfaßt, dadurch gekennzeichnet , daß ein erster, plattenförmig aufgebauter Bremskörper eine Lage eines Bremswerkstoffes zur Bildung der Bremsfläche und zusätzliche Lagen des Bremswerkstoffes aufweist, die sich parallel zu der ersten, als Bremsfläche dienenden Lage in Ebenen erstrecken, und daß ein zweiter, plattenförmig aufgebauter Bremskörper Lagen eines Bremswerkstoffes aufweist, die sich schräg zu der flachen Bremsfläche erstrecken, die aus den sich überlappenden Rändern der Lagen des Bremswerkstoffes gebildet ist und daß eine Einrichtung zum Verstellen der flachen Bremsflächen des ersten Bremskörpers und des zweiten Bremskörpers vorgesehen ist, um diese in einen Bremseingriff zu bringe^ wodurch die aus einem Reibwerkstoff bestehenden Lagei des ersten Bremskörpers mit den sich überläppenden Rändern der aus einem Reibwerkstoff bestehenden Lagen des zweiten Bremskörpers während des Bremsvorganges zusammenwirkt.
2. Bremseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reib- bzw. Bremswerkstoff

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Kohlenstoff enthält.
3. Bremseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Lagen des Reib- bzw. Bremswerkstoffes Folien aus pyrolisiertem Gewebe und Kohlenstoff enthaltendem Füllstoff sind.
4. Bremseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite, plattenförmig aufgebaute Bremskörper parallel zueinander verlaufende Seiten mit je einer flachen Bremsfläche auf jeder Seite aufweist, die aus sich überlappenden Rändern aus Lagen eines Reib- bzw. Bremswerkstoffes gebildet sind.
5. Bremseinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß bei Verwendung für eine Bremse mit drehbaren und nicht drehbaren Bremsscheiben mit flachen Reibflächen die erste Scheibe einen ringförmigen Körper aus plättchenförmig aufgebauten Streifen eines bei hohen Temperaturen verbundenen Werkstoffes aufweist, wobei sich jeder Streifen im wesentlichen in parallelen Ebenen am Umfang der Scheibe erstreckt und wobei einer der Streifen eine Reibfläche des ersten scheibenförmigen Körpers bildet, daß eine zweite Scheibe aus einem Körper besteht, der eine zweite flache Reibfläche und mehrere plättchenförmig liegende, teilweise sich

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ft

überlappende Streifen eines bei hoher 'Temperatur verbundenen Werkstoffes aufweist, wobei sich jeder Streifen schräg zur zweiten Reib- bzw. Bremsfläche erstreckt und wobei die zweite Reib- bzw. Bremsfläche aus den sich überlappenden Enden der sich schräg von der zweiten Bremsfläche weg erstreckenden Streifen gebildet wird und daß eine Einrichtung zum Verstellen der Reibflächen der Bremsscheiben vorgesehen ist, um ihre Oberflächen in Reibeingriff zu bringen, wodurch der die Reibfläche bildende Streifen der ersten Scheibe mit den überlappenden Enden der überlappenden Streifen der zweiten Scheibe während des Bremsvorganges zusammenwirkt.
6. Bremseinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Streifen der zweiten Scheibe in ümfangsrichtung erstrecken und überlappend aufeinandergelegt sind, wobei ein Ende eines jeden Streifens einen Teil der zweiten, flachen Bremsfläche bildet und das andere Ende des Streifens einen Teil der entgegengesetzt liegenden flachen Bremsfläche auf der anderen Seite der zweiten Bremsscheibe bildet, wodurch diese Fläche in Reibeingriff mit einer anderen Scheibe bringbar ist, die einen Aufbau aufweist, der dem der ersten Scheibe entspricht, wenn sie in einen Fläche an Fläche-liegenden Reibeingriff mit der Bremsfläche an der gegenüberliegenden

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Fläche der zweiten Scheibe durch Verstellung gebracht wird.
7. Bremseinrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die einen Hochtemperatur-Werkstoff aufweisenden Streifen Folien aus pyrolisiertem Gewebe und Kohlenstoff-haltigem Füllstoff bestehen.
8. Bremseinrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie relativ zueinander bewegbare Bremskörper mit flachen Bremsflächen aus Kohlenstoffhaltigem Werkstoff umfaßt, wobei ein erster Bremskörper eine Bremsfläche aus einer bestimmten Zusammensetzung aufweist, daß ein zweiter Bremskörper eine flache Bremsfläche mit einer davon unterschiedlichen Zusammensetzung aufweist und daß Mittel zum Verstellen der flachen Bremsflächen des ersten Bremskörpers und des zweiten Bremskörpers vorgesehen sind, um sie in Reibeingriff zu bringen, wodurch die Fläche des ersten Bremskörpers mit der einen Zusammensetzung mit der Fläche des zweiten Bremskörpers mit der davon unterschiedlichen Zusammensetzung während des BremsVorganges zusammenwirkt.
9. Bremseinrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch g e kennz e i ohne t , daß die flachen Bremsflächen die Oberflächen von Folien aus pyrolisiertem Gewebe und Kohlenstoff-haltigem Füllwerkstoff sind.

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10. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 9, gekennz e ic h η e t durch ihre Verwendung für eine Kupplung oder dergleichen.

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