DE2640375A1

DE2640375A1 - Scheibenbremse

Info

Publication number: DE2640375A1
Application number: DE19762640375
Authority: DE
Inventors: Jean Masclet
Original assignee: Messier Hispano SA
Current assignee: Messier Hispano SA
Priority date: 1975-09-12
Filing date: 1976-09-08
Publication date: 1977-03-24
Also published as: IL50356A; SU632309A3; CH598505A5; CA1078752A; GB1553973A; JPS52148775A; US4051930A; FR2323924A2; SU703046A4; FR2323924B2; IL50356A0; IT1067947B

Description

DIPL.-ING. HORST ROSE DIPL-ING. PETER KOSEL

PATENTANWÄLTE

3353 Bad Gandershelm, 7· September 1976

Postfach Hohenhöfen Telefon: (05382) 2842

Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandershelm

Unsere Akten-Nr. 2506/5*5

MESSIER-HISPANO

Patentgesuch vom 7. September 1976

MESSIER-HISPANO

5, rue Louis Lejeune

92120 Montrouge / Frankreich

Scheibenbremse

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse, bei der die Reib- oder Bremsbeläge wenigstens teilweise aus Platten aus Graphit gebildet sind, die jede zwischen zwei parallel zueinander verlaufenden und in einem der Dicke der Platten entsprechenden Abstand voneinander entfernten ebenen !"lachen

sind von einer zylindrischen Fläche umgrenzT;, deren Mantellinien senkrecht zu den ebenen Flächen verlaufen, bei der ferner jede Platte in einer Ausnehmung des Rotorteiles oder des Statorteiles untergebracht ist, die einen ebenen Boden und eine,geringere Tiefe als die Dicke der Platten aufweist, bei der weiterhin jede Ausnehmung umgrenzt ist von einer zylindrischen Fläche, die parallel zur zylindrischen Fläche der

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Bankkonto: Norddeutsche Landesbank, Filiale Bad Gandershelm, Kto.-Nr.22.118.970 · Postscheckkonto: Hannover 667Ί5

Platte verläuft und in Bezug auf die Platte um eine Strecke, die größer als der zur Aufnahme der thermischen Dehnungen im Betrieb notwenige Abstand ist, versetzt ist, und bei der schließlich jede Platte in ihrer Ausnehmung mittels eines Senknietes gehalten ist, der vom Boden der Ausnehmung ausgeht und die Platte mit einem radialen Spiel durchdringt, das größer ist als die Strecke.

In der DT-OS 2 106 290 sind Scheibenbremsen und insbesondere die Reibbeläge für Scheibenbremsen beschrieben worden, mit denen die Organe, d.h. die Rotorteile bzw, die Statorteile, versehen sind, die durch Reibung aufeinander die Bremskraft erzeugen und den größeren Teil der kinetischen Energie in V/ärrne umsetzen, wobei die Anordnung der Rotor— bzw, der Statorteile zugleich die Punktion eines Wärmeschachts gewährleistet.

Bei der technischen Sntv/icklung der Reibungsbremsen ist in den letzten Jahren die Entwicklung von Scheibenbremsen stark forciert worden.

In der Luftfahrtindustrie, wo die Scheibenbremsen in großem Umfange benutzt werden und wo immer höhere Leistungen gefordert werden, bestand der Portschritt der Technik in der Hauptsache darin, die Bremsen immer leichter zu machen und die zulässigen Temperaturen immer weiter zu er?iöhen.

Zu diesem Zwecke ist vorgeschlagen worden, Scheiben (drehende und/oder nicht drehende) aus Kohle, z.B. aus Graphit, wegen der diesen Materialien innenwohnenden Vorteile zu verwenden, und zwar in doppelter Hinsicht, einmal im Hinblick auf das Gewicht und zum anderen im Hinblick auf die besonders hohe zulässige Temperatur. Eine größere Schwierigkeit beim Einsatz von Graphit in einem solchen Falle besteht jedoch darin , daß die mechanischen Eigenschaften oder Kenngrößen dieses Materials gering und ungünstig sind.

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BAD ORIGINAL

Was die Verankerung "bzw. die Befestigung bei der Drehung der Scheiben "betrifft, so ist vorgeschlagen worden, die Scheibe aus Graphit entweder auf einer metallischen Scheibe festzukleben oder mit metallischen Kränzen zu versehen, die einen Ring oder eine girlandenartige Form bilden. Diese Anordnungen jedoch sind schwer, zerbrechlich und teuer.

Bei der Scheibenbremse der eingangs angegebenen Art gemäß der DT-OS 2 106 290 gelangt jede Platte unter der Wirkung des Bremsmomentes mit ihrer Kontur zum Anliegen an die Wandung ihrer Ausnehmung und stützt sieh dort ab, d.h. die Bremskraft wird über genügend große Oberflächen durch einen hinreichend niedrigen, mit den mechanischen Eigenschaften des Graphits verträglichen Druck übertragen; dies bewirkt, daß der Graphit ausschließlich mit Druck belastet wird. Dies ist günstig, da die mechanischen, insbesondere die Festigkeitseigenschaften des Graphits bei Druckbelastungen günstiger sind als bei einer zusammengesetzten Belastung.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung in der genannten DT-OS ist jede Platte aus Graphit in ihrer Ausnehmung durch Anheften befestigt, z.B. durch Kleben, Löten, durch Aufbringen einer Schicht, die das Graphit metallisiert und durch eine Zwischenschicht aus Graphit, welche mit guten Übergangseigenschaften ausgestattet ist. Die Rotor- und Statorteile sind aus Metall hergestellt," z.B. aus Stahl, Titan, Beryllium und ihren Legierungen, sowie aus allen Materialien mit geeigneten mechanischen Eigenschaften und geeigneter Dichte, darin einbegriffen bestimmte Graphitarten, die verschieden vom üblichen Graphit' sind. Die erwähnten Platten aus Graphit und ihre Ausnehmungen können je nach Wahl oder Notwendigkeit die Stator- oder die Rotorteile der Bremse bilden.

Andererseits ist eine der wichtigsten Eigenschaften einer Bremse durch das Bremsmoment als Funktion der Drehzahl oder der Temperatur der Teile der Bremse, die sich erwärmen können, oder der Zeit bestimmt. Je nach den Anwendungen kann

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man die Konstanz des Bremsmoments bei gegebenem Druck unabhängig von der Drehzahl oder der Temperatur oder ein Gesetz bestimmen und ermitteln, wie sich das Bremsmoment als Punktion von Drehzahl oder Temperatur verhält.

Zu diesem Zweck empfiehlt die oben genannte DT-OS in einer Bremse mit Wärmesenke die Benutzung von wenigstens zwei Arten von Reibbelägen, deren Eigenschaften unterschiedlich sind, die aber aufeinander abgestimmt sind, um ein bestimmtes Gesetz für das Bremsmoment zu erhalten.

Dabei können die Statorteile mit einem Typ eines Belages aus Graphit und die Rotorteile mit einem anderen Typ versehen sein. Es ist in gleicher Weise möglich, die Statorteile mit zwei Typen von Belägen aus unterschiedlichem Graphit und die Rotorteile ebenfalls mit zwei Typen von Bremsbelägen aus unterschiedlichem Graphit zu versehen. Allgemein kann man ferner in der Bremse Reibbeläge aus Graphit mit Reibbelägen aus anderen Materialien miteinander kombinieren, wie z.B. Stahl, Kupfer und deren Legierungen.

Es ist festgestellt worden, daß die gleichzeitige Benutzung von Bremsbelägen der gleichen Graphitart auf Rotor- und auf Statorteilen ungleiche Bremsmomente erzeugt, in dem Sinne, daß die Bremsmomente bei Kaltbetrieb erheblich niedriger liegen als die bei Warmbetrieb, Um das niedrigste erforderliche Bremsmoment im Kaltbereich sicherzustellen, muß man somit erhebliche Drücke aufbringen, die bei Warmbetrieb sehr große Bremsmomente erzeugen, die zur Zerstörung der Scheiben oder sogar der Bremsrahmen führen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremse der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die unabhängig von der Temperatur der Beläge gleichmäßige Bremsmomente für einen gewählten Druck erzeugt, indem man Scheibenbremsen benutzt, deren Statorteile mit Reibbelägen eines ersten besonderen Typs und deren Rotorteile mit Reibbelägen eines zweiten besonderen Typs voii Graphit versehen sind.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgernäß dadurch gelöst, daß die Platten aus Graphit, die mit einem der Rotor- oder Statorteile "verbunden sind, aus Strukturgraphit hergestellt sind, und daß die Platten aus Graphit, die mit dem jeweils anderen Sta.tor- oder Rotorteil verbunden sind, aus polykristallinem Graphit bestehen.

Unter Strukturgraphit versteht man jede Art von Graphit, die einen erheblichen Anteil von Pasern oder Geweben aus Garbon oder Graphit aufweist, wobei diese Fasern oder Gewebe in übereinander gelegten, untereinander verbundenen Vliesen angeordnet sind, wobei die Verbindung entweder durch Gasdiffusion (ein Verfahren, das unter dem Kamen "carbon vapor deposit" oder CVD-Verfahren bekannt ist) oder durch fortgesetztes Tränken mit polymerisieren, sodann carbonisierten oder graphitierten Materialien erfolgt« Derartige Graphite sind aus den USA unter dem Materialnamen "carbon-carbon" bekannt geworden.

Unter polykristallinem Graphit versteht man jede Art von Graphit, die durch Druck unter Hitze erhalten wird, entweder aus Partikeln aus Graphit oder aus Partikeln aus Kohle, welche anschließend einer Graphitisierung unter mehr oder weniger großem Druck unterzogen werden.

Fach einer v/eiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Bauteile, die Stator- oder Rotorteile, die die Platten aus polykristallinem Graphit tragen, aus metallischem Werkstoff, z.B. aus Stahl, Titan, Beryllium oder aus einer ihrer Legierungen, hergestellt sein, oder auch aus Strukturgraphit oder aus einem zusammengesetzten Körper, der Strukturgraphit enthält, wobei die eingehüllten Gewebe, die im Strukturgraphit enthalten sind, diesem geeignete mechanische Eigenschaften sichern.

Eine weitere besondere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung geht dahin, daß die Rotor- bzw. Statorteile, die die Platten aus Strukturgraphit tragen, selbst aus Strukturgraphit hergestellt sind.

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Eine "besonders einfache und bei der Fabrikation einer solchen Bremse wirtschaftliche Form der Erfindung besteht darin, daß ein einstückiges Element aus Strukturgraphit hergestellt wird, welches zugleich ein Bauteil und die von diesem Bauteil getragenen Beläge bildet.

Weitere Merkmale, Ausgestaltungen, Einzelheiten sowie vorteilhafte 'Weiterbildungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen Fig. 1 eine radiale Schnittansicht einer erfindungsgemäßen

Scheibenbremse, wobei die Schnittebene durch die Drehachse der ι
Scheibenbremse, durch die Achse einer Kolben-Zylinder-Einheit

und durch einen Satz von Graphitplatten verläuft, ;

Fig. 2 eine Aufsicht auf einen Umfangsabschnitt eines Ro torteiIes und

Fig. 3 eine Schnittansicht in radialer Richtung nach Linie ! j III-III der Fig. 2. ₍

Die Bremse gemäß der Fig. 1 weist einen Tragrahmen 1 auf, ! der Kolben-Zylinder-Einheiten 2 besitzt, die die Andrückkräfte erzeugen. Der Wärmeschacht der Bremse wird gebildet durch Statorteile 3 und Rotorteile 4, wobei die Statorteile 3 mit Platten 7 aus polykristallinem Graphit versehen sind, die gegen die Rotorteile 4, die in Foria von einstückigen Elementen 13 aus Strukturgraphit aufgebaut sind, reiben. Tatsächlich bilden die Platten 7 aus polykristallinem Graphit und die einstückigen Elemente 13 aus Strukturgraphit den Wärmeschacht.

Die Statorteile 3 der Bremse haben den gleichen Aufbau wie die Statorteile der Bremse gemäß der DT-OS 2 106 290 und sind daher völlig gleich dem Statorteil in der Fig. 3 der genannten DT-OS: Jeder Statorteil hat die Form eines Kranzes, der aus einer variablen Anzahl von Sektoren besteht, die sich gegenseitig in an sich bekannter Weise abstützen. Jeder Sektor ist aus einer Armatur 6 aus Stahl und wenigstens einer Platte 7

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aus polykristallinem Graphit, welche in wenigstens einer zu diesem Zwecke in der Armatur aus Stahl vorgesehenen Ausnehmung eingefügt ist, sowie aus Mitteln zur Befestigung der Platten aus polykristallinem Graphit auf der Armatur 6 aus Stahl aufgebaut. Als Mittel zur Befestigung dienen z.B. Nieten 8, welche im montierten Zustand radiales Spiel aufweisen, das den Platten aus polykristallinem Graphit eine leichte Verschiebung in den Ausnehmungen der Armatur 6 gestattet.

Beim Bremsen erlaubt dieses Spiel, daß sich die Platten aus polykristallinem Graphit gegen die Ränder jeder Ausnehmung anlegen können. Dies ermöglicht, daß die Kräfte, die von der Reibung herrühren, von den Platten 7 aus polykristallinem Graphit auf ihre Armatur 6 aus Stahl in der Hauptsache durch Druck übertragen werden; dies ist vorteilhaft, da die Festigkeit des Graphites gegenüber Druck höher ist. Zu diesem Zweck sind die Platten 7 aus polykristallinem Graphit tief in die Ausnehmungen der Armatur 6 aus Stahl eingelassen. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der ausgewählte polykristalline Graphit derjenige, der Gegenstand der oben erwähnten DT-OS ist, und zeichnet sich durch seine große Reinheit und durch seine erhöhte Dichte aus, die in allen diesen Fällen größer als 1,8 ist.

Gemäß Fig. 2.und 3 besitzt der Rotorteil 4 die Form eines ringförmigen Kranzes 13 aus Strukturgraphit, Dieser einteilige Kranz dient sowohl als Rotorteil als auch als Belag für den Rotorteil. Wie es bei Scheibenbremsen üblich ist, besitzt der Rotorteil an seinem äußeren Durchmesser Einschnitte 15_} die in dem Block aus Strukturgraphit eingebracht sind, wobei sie diesem die Gestalt eines eingekerbten Kranzes geben und wobei in die Einschnitte von dem zu bremsenden beweglichen Teil getragene ' Paßteile für den Drehantrieb eingeschoben werden können.

Die besondere Ausgestaltung der in der Zeichnung dargestellten Rotor- und Statorteile ist lediglich beispielhaft. Die Anzahl und die geometrische Form der Ausnehmungen der Statorteile können unterschiedlich sein, ebenso wie die Einkerbungen

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15 auch am inneren Durchmesser des Rotors vorgesehen sein können. Ferner ist es möglich und liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Bremse einstückige Statorteile aus Strukturgraphit besitzt, und die Rotorteile metallische Armaturen "besitzen, die die Platten aus polykristallinem Graphit tragen. Überdies kann der Bauteil, der die Platten aus polykristallinem Graphit trägt, ebenfalls aus Strukturgraphit hergestellt sein oder aus einem zusammengesetzten Werkstoff, der ein solches Strukturgraphit enthält.

Patentanwälte DipL-lng. Horst Rose Dipl.-!ng. Peter K öse I

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Leerseite

Claims

DlPL-ING. HORST ROSE DIPL.-ING. PETER KOSEL

PATENTANWÄLTE

3353 Bad Gandershefm, 7. September 1976 Postfach 129 Hohenhöfen 5 Telefon:(05382) 2842

Telegramm-Adresse: Siedpafent Badgandershelm

UnsereAkten-Nr. 2506/59

FiESSIER-HISPANO
Patentgesuch vom Q7. Sep. 1976

Patentansprüche

f 1.J Scheibenbremse, bei der die Reibbeläge wenigstens teilweise aus Platten aus Graphit gebildet sind, die jede zwischen zwei parallel zueinander verlaufenden und in einem der Dicke der Platten entsprechenden Abstand voneinander entfernten ebenen Flächen von einer zylindrischen Fläche umgrenzt sind, deren Mantellinien senkrecht zu den ebenen Flächen verlaufen, bei der ferner jede Platte in einer Ausnehmung des Rotorteiles oder des Statorteiles untergebracht ist, die einen ebenen Boden und eine geringere Tiefe als die Dicke der Platte aufweist, bei der weiterhin jede Ausnehmung umgrenzt ist von einer zylindrischen Fläche, die parallel zur zylindrischen Fläche der Platte verläuft und in Bezug auf die Platte um eine Strecke, die größer als der zur Aufnahme der thermischen Dehnungen im Betrieb notwendige Abstand ist, versetzt ist, und bei der schließlich jede Platte in ihrer Ausnehmung mittels eines Senknietes gehalten ist, der vom Boden der Ausnehmung ausgeht und die Platte mit'einem radialen Spiel durchdringt, das größer ist als die Strecke, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten aus Graphit, die mit einem der Rotor- oder Statorteile (4 bzw. 3) verbunden

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Bankkonto: Norddeutsche Landesbank, Filiale Bad Gandershelm, Kto.-Nr. 22.118.970 - Postscheckkonto: Hannover 66715 _ /

Rd/Ga

sind, aus Strukturgraphit hergestellt sind, und daß die Platten aus Graphit, die mit dem jeweils anderen Statoroder Rotorteil verbunden sind, aus polykristallinem
Graphit bestehen.
2. Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor- bzw. der Statorteil, der die
Platten (7) aus polykristallinem Graphit trägt, aus
metallischem Material, z.B. aus Stahl, Titan, Beryllium oder deren Legierungen,hergestellt ist.
3. Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor- bzw. Statorteil, der die Platten aus polykristallinem Graphit trägt, aus Strukturgraphit oder einem zusammengesetzten, Strukturgraphit enthaltenden Körper hergestellt ist,
4. Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotor- bzw. Statorteile, die die Platten (13) aus Strukturgraphit tragen, selbst aus Strukturgraphit hergestellt sind.
5. Scheibenbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotor- bzw. Statorteile aus Strukturgraphit und die mit diesen verbundenen Platten aus
Strukturgraphit in Form eines einstückigen Elementes aus Strukturgraphit gebildet sind.
6. Scheibenbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten aus polykristallinem Graphit
mit dem Statorteil aus Stahl verbunden sind und daß das einstückige Element aus Strukturgraphit zugleich den
Rotorteil für seine Beläge bildet.

Patentanwälte

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Oipl.-Ing. Pet

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