DE69616422T2 - Reibscheibe mit erneuerbaren Verschleissflächen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Reibscheibenvorrichtungen, insbesondere des Typs mit axial ausgerichteten alternierenden drehbaren und stationären Bremsscheiben, die zwischen zwischen einer Druckplatte und einer Reaktionsplatte sowie zur axialen Bewegung zwischen diesen Platten angeordnet sind, und insbesondere eine in einer derartigen Vorrichtung verwendbare verbesserte Reibscheibe, die zum Einsatz in dem Brems-Stapel einer Flugzeug-Rad- und Bremsvorrichtung geeignet ist.
• In Flugzeug-Bremsen hat sich die häufige Verwendung von Kohlenstoff-Bremsscheiben durchgesetzt. Das Kohlenstoffmaterial, aus dem diese Scheiben bestehen, ist sehr kostenaufwendig in der Herstellung. Derartige Kohlenstoff- oder Graphitscheiben wurden bisher üblicherweise weggeworfen, wenn die Reibflächen der Scheibe hinreichend verschlissen waren. Es sind zahlreiche Techniken vorgeschlagen worden, um die Nutzung dieses kostenaufwendigen Kohlenstoffmaterials zu maximieren. Zu diesen Lösungsansätzen des Standes der Technik zählen das Ersetzen einer einzelnen Scheibe voller Dicke durch zwei Scheiben reduzierter Dicke (Artikel "The Economic and Safety Aspects of Commercial Carbon Breaks", 28.-21. April 1982, von L. FitzGerald und B. Lockwood-Goose), das Nieten von Kohlenstoff-Verschleißplatten an eine strukturelle Kohlenstoff- oder Graphit-Kernscheibe (U.S.-Patente Nr. 3,712,427 und 3,800,392 von Gook et al.), das Nieten von Kohlenstoff-Verschleißverkleidungen an eine aus Beryllium-Segmenten gebildete Kernscheibe (U.S.-Patent 3,731,769 von Ely), das Bonden neuer Reib-Verkleidungen an den Kohlenstoff- Kern einer gebrauchten Scheibe (GB 2148187B), und das Aufsplitten zweier verschlissener Scheiben zur Bildung zweier dünnerer Halbscheiben, wobei mit jeder Seite eines Kohlenstoff-Kerns eine dieser Scheiben verbondet wird, um eine neue Scheibe zu bilden (U.S.-Patent 4,982,818 von Pigford). Trotz der obigen Lösungsversuche besteht weiterhin der Wunsch nach einer Verbesserung der Nutzung des Kohlenstoffs.
• Eine Reibscheibe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 11 sind bekannt aus DE-A-25 24 803, die eine Reibscheibe für eine Bremse beschreibt. Die Reibscheibe weist einen ringförmigen Träger auf, in dem entlang seiner Umfangsrichtung mit Abständen angeordnete sektorförmige Öffnungen ausgebildet sind. An jeder Seite des Trägers ist eine Reibplatte angeordnet, die erhabene Bereiche aufweist, welche jeder zweiten Öffnung entsprechen. Die erhabenen Bereiche einer Reibplatte sind in den ungeradzahligen Öffnungen enthalten, und die erhabenen Bereiche der anderen Reibplatte sind in den geradzahligen Öffnungen enthalten. Die Tiefe der Öffnungen entspricht der Höhe der erhabenen Bereiche.
• DE 14 25 296 beschreibt einen Träger für Paare von Reibelementen. Jedes Reibelement weist einen erhabenen Teil auf, der in eine Öffnung der Trägerplatte ragt. Die Höhe des erhabenen Teils ist größer als die Hälfte der Längen der Öffnung in der Trägerplatte, so dass die erhabenen Teile der Reibelemente aneinander anliegen, während die umgebenden Flansche mit Abstand von der Trägerplatte angeordnet sind.
• JP 02-286 926-A (Patent Abstracts of Japan, Vol. 15, Nr. 057 (M-1080)) beschreibt eine Bremse mit einem ringförmigen Träger, der an jeder Seite mit Reibscheiben versehen ist. Zwischen dem Träger und jeder Reibscheibe ist eine Schicht wärmeisolierenden Materials angeordnet. Die Reibscheibe weist Ausnehmungen zur Befestigung flanschförmiger Teile auf, die durch Stifte mit dem Träger verschraubt sind.
• EP 0 595 691 A1 beschreibt eine Bremse mit einem Träger, der drei radiale Arme aufweist. An jeder Seite des Trägers sind Reibscheiben positioniert. Die Reibscheiben sind sektorförmig, und benachbarte Sektoren überlappen einander durch einen am Rand eines Sektors ausgebildeten Erweiterungsbereich, der sich in eine Ausnehmung eines benachbarten Sektors erstreckt. Die Sektoren sind durch Stifte, die in jeden Arm eingeführt sind, mit einem Träger verbunden. In den Bereichen zwischen den Armen kontaktieren die Rückseiten der Reibscheiben einander.
• FR-A-1 218 486 beschreibt eine Bremse mit einem Träger, an dem mehrere Reibschichten positioniert sind, wobei jede Reibschicht von einem Halter umschlossen ist, der mit dem Träger vernietet ist. Alternativ können die Reibschichten, die Reibbeläge bilden, in Ausnehmungen der Trägerplatte eingeführt sein.
• Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Reibscheibe zu schaffen, die erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber einem Biegen aus der gewünschten flachen Konfiguration heraus aufweist und die während eines Hochenergie- Bremsvorgangs dem wärmeableitenden Brems-Stapel strukturelle Integrität verleiht.
• Die Reibscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung ist durch Anspruch 1 definiert.
• Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Aufarbeiten einer verschlissenen Bremsscheibe. Dieses Verfahren ist durch Anspruch 11 definiert.
• Die Reibscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung weist Verschleißflächen auf, die mechanisch an dem zugehörigen Träger befestigt sind und durch Ersetzen erneuert werden können, und der strukturelle Kernträger ist wiederverwendbar, wobei ein Verfahren zum Aufarbeiten einer derartigen Reibscheibe vorgesehen ist. Der Träger kann ein ringförmiges Band mit mehreren radial von diesem abstehenden Schenkeln aufweisen, so dass mehrere in Umfangsrichtung mit gegenseitigen Abständen angeordnete Ausnehmungen gebildet werden. Die abgewandte Fläche des Belags (der Reibfläche abgewandt) weist erhabene Bereiche auf, deren Form komplementär zu der Form der Ausnehmungen des Trägers ausgebildet ist. Die erhabenen Bereiche des Belags greifen passend mit den Wänden der Ausnehmungen des Trägers zusammen, so dass sie den Belag positionsmäßig festlegen und eine große Anlagefläche zur Übertragung von Drehkraft während eines Bremsvorgangs bilden, wodurch eine Drehung des Belags relativ zu dem Träger verhindert wird. Die während eines Bremsvorgangs erzeugten Kräfte werden von dem Belag zu dem Kern übertragen, was durch Scherbelastung eines verglichen mit herkömmlichen Verfahren großen Bereiches des Belagmaterials erfolgt. Bei diesen Ausführungsformen werden die Bremskräfte nicht durch die Befestigungselemente übertragen, die den Belag an dem Kern in Position halten. Der Träger kann Metall, Kohlenstoff oder ein anderes Material aufweisen, das in der Lage ist, bei den während des Betriebs auftretenden Temperaturen hinreichende strukturelle Eigenschaften aufrechtzuerhalten. Das Belagmaterial kann aus Kohlenstoff-Reibmaterial, das nach der Verwendung eines der vorhergehenden herkömmlichen Verfahren zurückbleibt, oder aus frischem Kohlenstoff- oder Keramikmaterial gebildet sein.
• Im Vergleich zu herkömmlichen Stahl-Flugzeugbremsen weisen die bevorzugten Ausführungsformen der Scheibenvorrichtungen gemäß der Erfindung eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber einer bei einem Hochgeschwindigkeits-Bremsvorgang auftretenden Biegung oder Deflektion aus der gewünschten flachen Konfiguration auf, wobei eine derartige Biegung oder Deflektion bei einem abgebrochenen Takeoff eines Flugzeugs auftreten kann. Dieser erhöhte Widerstand gegenüber einem Biegen aus der gewünschten flachen Konfiguration heraus trägt zur Aufrechterhaltung einer gleichförmigeren Klemmlastverteilung über die volle Fläche des Brems-Stapels oder der Wärmesenke bei und unterstützt die strukturelle Integrität des Brems-Stapels oder der Wärmesenke während eines derartigen Hochenergie-Bremsvorgangs.
• Die Erfindung ist insbesondere geeignet für eine Flugzeugrad-Bremsvorrichtung, die einen Brems-Stapel aufweist, der mehrere ineinander verschachtelte Stator- und Rotor-Reibscheiben aufweist, die aus einem strukturellen Kern- Träger und mechanisch befestigten Bremsträgern gebildet sind, wobei die während eines Bremsvorgangs erzeugten Kräfte separat von den Befestigungselementen primär von dem Belag zu dem Kern übertragen werden, die den Belag an dem Kern halten.
• Zum umfassenderen Verständnis der Erfindung und ihrer Vorteile wird auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung und die zugehörigen Zeichnungen verwiesen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben und gezeigt ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Flugzeug-Bremsvorrichtung, wobei ein Kolbengehäuse mit einem Betätigungszylinder, eine Druckplatte, ein Verdrehrohr und ein Brems-Stapel gezeigt sind.
• Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf eine Reibscheibe (Rotor) gemäß der Erfindung.
• Fig. 3 zeigt eine entlang der Linie 3-3 von Fig. 2 angesetzte Schnittansicht.
• Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf den Träger der Reibscheibe gemäß Fig. 2.
• Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform eines Reibscheibenträgers (Rotor) gemäß der Erfindung.
• Fig. 6 zeigt eine entlang der Linie 6-6 von Fig. 5 angesetzte Schnittansicht.
• Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf einen Reibbelag der Reibscheibe gemäß Fig. 2.
• Fig. 8 zeigt eine entlang der Linie 8-8 von Fig. 7 angesetzte Schnittansicht.
• Fig. 9 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Reibscheibe (Druckplatte), die nicht gemäß der Erfindung ausgebildet ist.
• Fig. 10 zeigt eine entlang der Linie 10-10 von Fig. 9 angesetzte Schnittansicht.
• Fig. 11 zeigt eine Draufsicht auf eine Reibscheibe (Stator) gemäß der Erfindung.
• Fig. 12 zeigt eine entlang der Linie 12-12 von Fig. 11 angesetzte Schnittansicht.
• Fig. 13 zeigt eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform eines Reibscheibenträgers (Rotor) gemäß der Erfindung.
• Fig. 14 zeigt eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform eines Reibscheibenträgers (Rotor) gemäß der Erfindung.
• Fig. 15 zeigt eine teilweise Draufsicht einer alternativen Ausführungsform einer Reibscheibe (Rotor), die nicht gemäß der Erfindung ausgebildet ist.
• Fig. 16 zeigt eine entlang der Linie 16-16 von Fig. 15 angesetzte Schnittansicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
• In den Zeichnungen, in denen gleiche oder einander entsprechende Teile in sämtlichen Figuren durchgehend mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind, zeigt Fig. 1 einen an einer Achse 11 befestigten Reib-Bremsmechanismus 10 zur Verwendung mit einem (nicht gezeigten zylindrischen Rad, das um eine axiale Mittellinie 12 in der Weise drehbar ist, die in den U.S.-Patenten Nr. 4,018,082 von Rastogi et al., 4,878,563 von Baden et al. und 5,248,013 von Hogue et al. eingehend beschrieben ist. Der Reib-Bremsmechanismus 10 weist eine Druckplatte 38 an dem Hydraulikkolbenmotor 25, eine distal von dem Kolbenmotor angeordnete Endplatte 36 und mehrere verschachtelt angeordnete Rotorscheiben 44 und Statorscheiben 39 auf, die zusammen die Bremsen- Wärmesenke oder den Brems-Stapel bilden. Der Reib-Bremsmechanismus 10 weist ferner ein Verdrehrohr 32 auf, an dem die Druckplatte 38, die Endplatte 36 und die Statorscheiben 39 gleitbar und gesichert gegen Drehung relativ zu den Rad- und Rotorscheiben 44 befestigt sind.
• Die Reaktionsplatte 33 kann gemäß Fig. 1 einstückig mit dem Verdrehrohr 32 ausgebildet sein oder kann als separates ringförmiges Teil ausgebildet und in geeigneter Weise an dem stationären Verdrehrohr 32 befestigt sein. Das Verdrehrohr 32 weist mehrere umfangsmäßig beabstandete Keilteile 35 auf, die axial auswärts verlaufen. Die Keilteile 35 des Verdrehrohrs 32 halten eine axial bewegbare nichtdrehbare Druckplatte 38 und axial bewegbare nichtdrehbare Statorscheiben 39. Sämtliche Statorscheiben 39 sowie die Druckplatte 38 weisen an umfangsmäßig beabstandeten Stellen an ihrem Innenumfang Kerben in Form geschlitzter Öffnungen zum arretierenden Zusammengriff mit den Keilteilen 35 auf, wie herkömmlicherweise üblich und auf dem Gebiet bekannt ist. Die jeweiligen ringförmigen Statorscheiben 39 weisen jeweils Reibbeläge auf, die gemäß Fig. 1 an den entgegengesetzten Flächen der Statorscheiben befestigt sind. Die Druckplatte 38 ist ferner an einer ihrer Flächen mit einem, Reibbelag 42 versehen, der in Übereinstimmung mit den anderen Reibbelägen 42 arbeitet, wenn ein Bremsvorgang erfolgt. Eine Endplatte 36, die einen ringförmigen Reibbelag 42 trägt, ist in geeigneter Weise mit dem aufgeweiteten Ende 33 des Verdrehrohrs 32 verbunden und arbeitet in Übereinstimmung mit den Statorscheiben 39 und der Druckplatte 38, die noch eingehender beschrieben wird.
• Mehrere axial mit Abständen angeordnete Rotorscheiben 44, die zwischen der Druckplatte 38 und den Statorscheiben 39 ineinander verschachtelt angeordnet sind, weisen an ihrem Außenumfang mehrere umfangsmäßig beabstandete Kerben 40 auf, mit denen entsprechende Rippen zusammengreifen können, die an dem Innenumfang des Rads befestigt sind. Die ringförmigen Rotorscheiben 44 bestehen jeweils aus einem ringförmigen Träger 45 mit mechanisch befestigten Reibbelägen 42, die noch eingehender beschrieben werden.
• Die Statorscheiben 39 mit ihren Reibbelägen 42 und die Rotorscheiben 44 mit ihren Reibbelägen 42, die während eines Bremsvorgangs zusammenwirken, bilden eine Wärmesenke. Die Anzahl und die Größe der Scheiben können je nach den Erfordernissen des betreffenden Anwendungsfalls variiert werden. Die umfangsmäßig beabstandeten Kerben 40 an dem Innenumfang der Statorscheibenträger 41 und an dem Außenumfang der Rotorscheibenträger 45 können Verstärkungseinsätze aufnehmen, die die Wände der geschlitzten Öffnungen verstärken und die Betriebslebensdauer der Schlitze verstärken. Derartige Verstärkungen werden auch als Antriebsklemmen bezeichnet.
• Der Betätigungsmechanismus für die Bremse weist mehrere Hydraulikkolbenvorrichtungen 25 auf, die in bekannter Weise mit umfangsmäßigen Abständen um das ringförmige Kolbengehäuse 26 herum angeordnet sind. In Fig. 1 ist nur eine einzige Kolbenvorrichtung gezeigt. Bei Betätigung durch Fluiddruck bewirken die Kolbenmotoren einen Bremsvorgang, indem sie die Druckplatte 38 und die Statorscheiben 39 in Reibangriff mit den Rotorscheiben 44 und gegen die Reaktionsplatte 33 bewegen.
• Die Druckplatte 38 ist mit einem ringförmigen Bremsbelag 42 aus Kohlenstoff- Verbundmaterial versehen, der z. B. durch Stifte 48 an der Fläche der Druckplatte 38 befestigt ist, die derjenigen Fläche des Druckplattenträgers 37 entgegengesetzt ist, die den Kopf der Hydraulikzylindermotoren 25 aufnimmt. Der Träger 37 der Druckplatte 38 befindet sich in Eingriff mit dem Verdrehrohr 32, und zwar über eine geschlitzte Öffnung an umfangsmäßig beabstandeten Stellen an dessen Innenumfang. Der Kohlenstoff-Reibbelag 42 ist durch Stifte an dem Druckplattenträger 37 befestigt, um den Belag in Position zu halten; die Übertragung der Bremskräfte, z. B. der Drehkraft, von dem Belag zu dem Träger erfolgt jedoch durch Kontakt der erhabenen Bereiche 43 des Belags mit vertieften Bereichen 34, die in dem Druckplattenträger 37 ausgebildet sind.
• Der Kohlenstoff-Bremsbelag 42 trägt zu der Steifigkeit der Druckplatte, der Statorscheiben, der Rotorscheiben und der Reaktionsplatte bei und verbessert dadurch die Gleichförmigkeit der Klemmlast während Hochenergie-Stoppvorgängen. Der Kohlenstoff-Bremsbelag ist typischerweise ein hochwiderstandsfähiges, steifes ringförmiges Teil niedriger Dichte, das seine Steifigkeit bei sehr hohen Temperaturen wie etwa 2000ºF (1089ºC) beibehalten kann. Bei Verwendung der kohlenstoffverkleideten Stahl-Trägerscheiben ergibt sich eine im Vergleich mit einer herkömmlichen Stahlbremse gleichförmigere Verteilung der Klemmlast über die Flächen der Bremsbeläge in dem Wärme- Stapel (Statoren, Rotoren, Druckplatte und Endplatte).
• In Fig. 1-3 ist mit 44 generell eine Reibscheibe gekennzeichnet, die an ihrem Außenumfang mehrere mit Abstandsintervallen angeordnete Kerben 40 aufweist. Die Kerben 40 nehmen die Antriebs-Keilteile einer drehbaren Radvorrichtung auf, so dass die Rotorscheiben 44 zusammen mit dem Rad gedreht werden und dabei zur Axialbewegung relativ zu dem Rad in der Lage sind. Die Reib-Rotorscheibe 44 weist einen ringförmigen Träger 45 und Reibbeläge 42 auf, die durch mechanische Befestigungsmittel, z. B. Stifte 48, an ihr befestigt sind.
• Der Träger 45 der Reib-Rotorscheibe 44 besteht vorzugsweise aus einem Material, das im Hinblick auf seine strukturellen Eigenschaften gewählt ist, z. B. dem von The Timken Company erhältlichen Stahl des Typs 1722 oder einem anderen Metall- oder Kohlenstoff-Verbundmaterial. Gemäß Fig. 4 und 5 weist der Träger 45 einer Rotorscheibe 44 ein umfangsmäßig verlaufendes Band 46 auf, das an entlang des Umfangs beabstandeten Intervallen mit radial abstehenden Schenkeln 47 versehen ist. Bei den speziellen Ausführungsformen gemäß Fig. 2 bis 4 weist der Träger 45 ein Paar konzentrischer umfangsmäßig verlaufender Bänder 46 auf, von denen eines seinen Außenumfang definiert und das andere seinen Innenumfang definiert, wobei sich mehrere Schenkel 47 radial zwischen den Bändern erstrecken und die inneren und die äußeren Bänder verbinden und dadurch mehrere Ausnehmungsbereiche in Form von Fenstern 50 bilden, die frei von Material sind. Die Verbindungsbereiche 66, die die radial verlaufenden Schenkel 47 mit den umfangsmäßig verlaufenden Bändern 46 verbinden, sind vorzugsweise mit einem großzügigen Radius ausgebildet, um thermisch verursachte Spannungen zu minimieren; dadurch wird ferner ein Anlagebereich zur Übertragung von Kräften zwischen dem Reibbelag 42 und dem Träger 45 gebildet. Der Träger ist vorzugsweise als einzelnes einstückiges Teil ausgebildet, z. B. durch Schneiden aus einer Bahn oder einer flachen Materialplatte oder durch Formen oder Gießen. Alternativ kann der Träger aus Segmenten gebildet werden, die mechanisch miteinander verbunden sind, z. B. auf die Weise gemäß den U.S.-Patenten Nr. 3,731,769 von Ely, 3,550,740 von LeBlanc et al. und 4,747,473 von Bok el al. Die Träger für sämtliche Rotorscheiben und Statorscheiben können aus einer flachen Platte des gewählten Materials geschnitten oder maschiniert sein. Ein Gußvorgang ist effizient für die Herstellung von Trägern mit komplexer Form, die Bereiche reduzierter Dicke aufweist.
• Gemäß Fig. 9 und 10 werden, wenn der Träger 37 zur Verwendung als Druckplatte 38 oder Endplatte 36 vorgesehen ist, vertiefte Bereiche 34 vorzugsweise gebildet, ohne vollständig durch die Dicke des Trägers zu schneiden. Gemäß Fig. 1 können, wenn der Träger zur Befestigung an dem Reaktionsende 33 des Verdrehrohrs 32 vorgesehen ist, zusätzliche Ausnehmungen 57 in der von den Kolbenmotoren 25 weg gerichteten Fläche gebildet werden, um mit den Drehkraftübertragungsknöpfen 58 zusammenzugreifen, die an dem aufgeweiteten Reaktionsende 33 des Verdrehrohrs 32 befestigt sind.
• Der Reibbelag 42 kann jedes geeignete Material aufweisen, das in erster Linie unter dem Aspekt seiner Reib- sowie Verschleißfestigkeits- und Wärmekapazitätseigenschaften und in zweiter Linie unter dem Aspekt seiner strukturellen Eigenschaften und seiner Korrosions- und Oxidationswiderstandsfähigkeit gewählt wird. Der Reibbelag 42 wird vorzugsweise aus einem Material gebildet, das vorrangig auf der Basis seiner tribologischen Eigenschaften gewählt wird. Der Reibbelag kann vorteilhafterweise aus Kohlenstoff, Graphit, Keramik oder gesintertem Metallmaterial gebildet werden. Der Reibbelag ist bevorzugt in Form eines Kreisrings vorgesehen, dessen Größe derjenigen des Trägers entspricht, kann jedoch auch in Form einzelner Polster oder Sektoren eines Kreisrings ausgebildet sein. Polster oder Sektoren aus dem derzeit verfügbaren Kohlenstoffmaterial haben einen sehr viel schnelleren Verschleiß gezeigt als durchgehende ringförmige Reibteile des gleichen Materials. Da der Reibbelag nicht direkt an den Antriebszähnen des Rades oder den Keilzähnen des Verdrehrohrs angreift, braucht der Reibbelag nicht die strukturelle Festigkeit zu haben, die bei herkömmlichen, vollständig aus Kohlenstoff gebildeten Scheiben verlangt wird. Gemäß Fig. 1-3 und 7-12 hat jeder Reibbelag 42 eine flache ringförmige Verschleißfläche oder Reibfläche 60, die zum Angreifen an der gegenüberliegenden Verschleißfläche 60 eines benachbarten Reibbelags 42 in der Lage ist. Die entgegengesetzte Fläche jedes Reibbelags 42 weist mehrere erhabene Bereiche 43 auf, die in ihrer Form den vertieften Bereichen 34 oder Fensterbereichen 50 des Trägers 37,41,45 entsprechen, mit denen der Belag verwendet werden soll. Der passende Zusammengriff des Umfangs der erhabenen Bereiche 43 mit den vertieften Bereichen 34 oder Fensterbereichen 50 erzeugt eine große Anlagefläche zur Übertragung der während des Bremsvorgangs erzeugten Kräfte, wodurch eine Drehung des Reibbelags 42 relativ zu dem Träger 37,41,45 verhindert wird und die Position des Reibbelags 42 relativ zu dem Träger 37,41,45 festgelegt wird. Gemäß Fig. 15 und 16 kann, wenn der Reibbelag aus einem nichtstrukturellen Material wie z. B. gesintertem Metallmaterial besteht, der Reibbelag an seiner einwärtsgewandten Fläche mit einem strukturellen Gehäuse 70 z. B. aus Stahl versehen sein, das derart konfiguriert ist, dass es passend mit den vertieften Bereichen 34 oder Fensterbereichen 50 des zugehörigen Trägers zusammengreift.
• Gemäß Fig. 7 und 8 können die Reibbeläge 42 der Druckplatte 38, der Endplatte 36, der Statorscheiben 39 und der Rotorscheiben 44 identisch sein, was vorzugsweise auch der Fall ist. Die Dicke der erhabenen Bereiche 43 jedes Reibbelags 42 ist etwas größer als die Hälfte der Dicke der Träger 37,41,45. Somit befinden sich im zur Bildung einer Rotorscheibe 44 oder Statorscheibe 39 vorgesehenen zusammengebauten Zustand mit Ausnahme der Druckplatte 38 oder einer Endplatte 36 die einander gegenüberliegenden Flächen der erhabenen Bereiche 43 der Reibbeläge 42 in gegenseitigem Kontakt und gegenseitiger Anlage statt in Anlage an dem Träger 41,45, und zwar sowohl im Montagezustand als auch bei Einwirkung einer Klemmlast während eines Bremsvorgangs. Bei einem Stahl-Träger mit einer Dicke von ungefähr 0,30 Inch (7,6 mm) ist ein Nominal-Freiraum von ungefähr 0,003 Inch (0,076 mm) pro Seite vorgesehen, wenn Kohlenstoff-Reibbeläge verwendet werden. Jeder Reibbelag 42 weist mehrere Öffnungen 62 auf, die in der Dickenrichtung der erhabenen Bereiche 43 durch diesen hindurch verlaufen. Zurückgesetzte Stifte 48, vorzugsweise vom Typ 304 aus Edelstahl, befestigen die Reibbeläge 42 aneinander. Vorzugsweise liegen, wenn die Reibbeläge aus Kohlenstoff gebildet sind, sämtliche Stifte auf einem gemeinsamen Kreis, um die Entstehung von Schleifspuren auf den Verschleißflächen 60 zu minimieren. Vorzugsweise sind die Stifte 48 nicht gegen den Reibbelag 42 vorgespannt; wenn sie bei Umgebungstemperatur installiert sind, und die Länge der Stifte 48 ist mindestens gleich der Dicke des zugehörigen Trägers, wodurch gewährleistet ist, dass die Stifte beim Durchlaufen eines Wärmezyklus ausgehend von der Umgebungstemperatur nicht gespannt werden und Risse oder Verzerrungen des Reibbelags verursachen.
• Es wird darauf hingewiesen, dass, obwohl sich die vorstehend detaillierte Beschreibung mit dem Aufbau einer Rotorscheibe 44 befasste, die Prinzipien der Erfindung in ähnlicher Weise vorteilhaft für den Aufbau einer Statorscheibe 39 gemäß Fig. 1 und 11 anwenden lassen. Im Falle einer Statorscheibe 39 sind die Antriebskerben 40 des Trägers 41 an dessen Innenumfang zum Zusammengriff mit den Keilzähnen 35 für das Verdrehrohr 32 statt an dessen Außenumfang wie im Falle einer Rotorscheibe 44 ausgebildet.
• Gemäß 9 und 10 ist der Aufbau der Druckplatte 38 ähnlich demjenigen des Rotors 44 und des Stators 39, außer dass die vertieften Bereiche 34 des Träger 37 nicht vollständig durch die Dicke des Trägers hindurch geschnitten sind, und der Träger weist die Antriebskerben 40 um seinen Innenumfang statt um seinen Außenumfang auf. Der Reibbelag 42 der Druckplatte 38 kann identisch mit demjenigen der Rotorscheiben 44 sein, wobei dies auch bevorzugt wird, und er ist an dem Träger 37 durch Stifte 48 befestigt, die durch die erhabenen Bereiche 43 der Beläge und die vertieften Bereiche 34 des Trägers verlaufen. Die Tiefe der vertieften Bereiche 34 des Trägers 37 ist etwas größer als die Höhe der erhabenen Bereiche 43 des Reibbelags 42, um zu gewährleisten, dass die erhabenen Bereiche des Reibbelags an dem Boden der Ausnehmungsbereiche anliegen. Wenn der Träger 37 der Druckplatte 38 aus Stahl des Typs 1722 mit einer Dicke von ungefähr 0,30 Inch (7,6 mm) besteht und der Belag aus Kohlenstoff besteht, ist ein Dicken-Freiraum von null bis ungefähr 0,003 Inch (0,076 mm) vorgesehen.
• Der Aufbau der Endplatte 36 hängt von dem Design des Reaktionsendes des Verdrehrohrs 32 ab. Wenn gemäß dem (nicht gezeigten) Design des Verdrehrohrs eine Reihe von Keilzähnen zum Eingriff in entsprechende Kerben vorgesehen ist, die an dem Innenumfang des Trägers der Endplatte ausgebildet sind, kann der Aufbau der Endplatte 36 ähnlich oder gleich demjenigen der Druckplatte 38 sein. Alternativ kann gemäß Fig. 1, in der das Verdrehrohr 32 ein aufgeweitetes Reaktionsende 33 mit mehreren daran befestigten Drehkraftübertragungsknöpfen 58 aufweist, der Träger 64 der Endplatte 36 mit mehreren Drehkraftübertragungsausnehmungen 57 zum Zusammengriff mit den mehreren Drehkraftübertragungsknöpfen 58 versehen sein. In jedem Fall ist der Reibbelag 42 an seinem Träger mittels mehrerer Stifte 48 befestigt, die durch die Bereiche größter Dicke des Reibbelags und der Ausnehmungsbereiche des Trägers verlaufen.
• Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Trägers für eine Reibscheibe (Rotor) gemäß der Erfindung. Die radialen Schenkel 47 verlaufen um weniger als die volle radiale Erstreckung des (nicht gezeigten) Reibbelags radial einwärts. Gemäß einer in Fig. 14 gezeigten weiteren Ausführungsform eines Trägers für eine Reibscheibe (Rotor) ist der Großteil des am Außenumfang verlaufenden Bandes zwischen benachbarten radialen Schenkeln 47 entfernt. Im Rahmen der Erfindung sind weitere ähnliche alternative Ausführungsformen von Trägern für Statorscheiben möglich. Diese und andere Variationen ermöglichen eine Vergrößerung des Volumens des Bremsbelagmaterials und eine Verkleinerung des Volumens des Trägermaterials, ohne die Geamtbemessungen der Reibscheibe zu vergrößern.
• Bei der in Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsform eines Reibscheiben-Trägers (für eine Rotorscheibe) sind die radialen Schenkel 47 im Querschnitt zwischen radial inneren und radial äußeren Bändern 46 reduziert, um einen I- Träger zu bilden, bei dem zu erwarten ist, dass er die andernfalls bei Betrieb auftretenden wärmebedingten Belastungen in dem Träger reduziert.
• Wenn die Reibbeläge 42 in einem derartigen Maß verschlissen sind, dass sie ersetzt werden müssen, braucht man nur die Stifte 48 zu entfernen, die verschlissenen Reibbeläge zu entsorgen, an jede Seite des Trägers neue Reibbeläge zu positionieren und die neuen Reibbeläge mit Stiften in ihrer Position festzulegen. Mit Ausnahme der Druckplatte 38 und der Endplatte 36 verlaufen die Stifte vorzugsweise nicht durch Öffnungen in dem Träger. Somit besteht kaum eine Gefahr einer Beschädigung der Träger 45 der Rotorscheiben 44 und der Träger 41 der Statorscheiben 39 während des Aufarbeitens. Wenn der Reibbelag mit einem strukturellen Gehäuse versehen ist, können Öffnungen zum Befestigen des Belags in dem Gehäuse außerhalb des Reib- oder Kontaktbereiches der Verschleißflächen ausgebildet sein, d. h. radial auswärts oder radial einwärts der Verschleißflächen.
• Die Dicke der Träger an ihren Antriebskerben 40 ist derjenigen bei herkömmlichen Stahlbremsen vergleichbar, so dass eine lange Betriebslebensdauer und die Möglichkeit eines häufigen Neubelegens gewährleistet sind. Gemäß Fig. 15 und 16 kann die Dicke der radialen Schenkel 47 relativ zu der Dicke der umfangsmäßigen Bänder 46 reduziert werden. Davon ist ebenfalls eine Reduzierung wärmebedingter Belastungen in dem Träger zu erwarten, die andernfalls bei Betrieb auftreten würden.
• In Fig. 15 und 16 ist ferner ein Reibbelag 42 gezeigt, der aus Segmenten 67 gesinterten Metallmaterials 69 gebildet ist, das an seiner zugewandten Fläche mit einem strukturellen Gehäuse 70 z. B. aus Stahl versehen ist, welches derart konfiguriert ist, dass es passend mit den vertieften Bereichen 34 oder Fensterbereichen 50 des zugehörigen Trägers zusammengreift und Becherteile bildet, die das gesinterte Metallmaterial stützen. Die Verwendung eines strukturellen Gehäuses 70 ermöglicht die Positionierung von Befestigungselementen wie z. B. Stiften 48 in dem strukturellen Gehäuse außerhalb des Reib- oder Kontaktbereiches der Verschleißflächen, z. B. radial auswärts oder radial einwärts von den Verschleißflächen, oder in vertieften Bereichen zwischen den umfangsmäßig beabstandeten Segmenten 67 des gesinterten Metallmaterials.
• Die Dicke eines Stahlträgers für eine kohlenstoffbeschichtete Bremsvorrichtung, die zur Verwendung in einem Flugzeug des Typs Boing 737 geeignet ist, beträgt ungefähr 0,30 (7,6 mm). Die Dicke der Reibbeläge 42 für den gleichen Anwendungsfall beträgt, wenn die Beläge aus Kohlenstoff gebildet sind, ungefähr 0,44 Inch (11,2 mm) in den erhabenen Bereichen und ungefähr 0,29 Inch (7,4 mm) außerhalb dieser Bereiche.
• Der Träger kann aus jedem geeigneten Material bestehen, das in erster Linie auf der Basis seiner strukturellen Eigenschaften und in zweiter Linie auf der Basis seiner Wärmekapazität gewählt wird. Der Träger kann vorteilhafterweise ein Metall wie z. B. Stahl, Beryllium, Titan oder Inconel, oder Kohlenstoff und/oder ein keramisches Verbundmaterial aufweisen, das im Hinblick auf strukturelle Stärke und Widerstandsfähigkeit gegenüber Korrosion und Oxidation ausgebildet ist. Beryllium-Träger können mit einer Antriebskerben- Verstärkung aus einem unterschiedlichen Material, z. B. Stahl, versehen sein, um Beryllium-Staub zu vermeiden. Wenn die Träger aus strukturellem Material wie z. B. Stahl des Typs 1722 oder dgl. gebildet sind, ist es nicht nötig, kostenaufwendige Antriebsklemmen zu verwenden. Wenn der Träger aus Stahl besteht, wird vorzugsweise die ihm zugewandte Seite jedes Kohlenstoff- Reibbelags gegen oxidativen Befall behandelt, der aufgrund der Nähe des Stahl-Trägers oder dem Kontakt mit diesem verursacht werden könnte; alternativ kann der Stahl-Träger plattiert sein, um einen derartigen oxidativen Befall zu verhindern. Zur verbesserten Rückhaltung der Trägerstruktur während Hochenergiezufuhrzuständen, wie sie z. B. beim abgebrochenen Takeoff eines Flugzeug auftreten können, können der bzw. die Träger mit einem hitzefestem Wärmebarrierematerial, z. B. Keramikmaterial, beschichtet sein. Vorzugsweise werden nur diejenigen Bereiche des oder der Träger beschichtet, die während einer derartigen Notfall-Energiebeaufschlagung Schutz vor übermäßiger Temperatur benötigen. Diese Bereiche können empirisch bestimmt werden. Gemäß Fig. 4 sind die mittleren Bereiche 49 der radialen Schenkel 47 der Träger 45 mit einer Wärmebarrierebeschichtung 68 versehen, um während eines solchen Energiebeaufschlagungszustands eine Trennung des radial äußeren Umfangsbands 46 von dem Rest des Trägers und seinem zugehörigen Reibbelag bzw. den Reibbelägen zu verzögern.

Claims (15)

1. Reibscheibe mit einem ringförmigen Träger (45), der mehrere entlang seiner Umfangsrichtung mit Abständen angeordnete vertiefte Bereiche (34) und Drehkraft-Antriebskerben (40), und ein Paar einstückiger Reibbeläge (42) aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten des Trägers angeordnet sind, wobei jeder der Reibbeläge (42) eine mit dem ringförmigen Träger koaxiale flache ringförmige Verschleißfläche und eine entgegengesetzte Fläche mit erhabenen Bereichen (43) aufweist, die den Wänden der vertieften Bereiche (34, 50) des Trägers entsprechen und passend mit ihnen zusammengreifen, um eine Drehkraftübertragungsfunktion zwischen dem Belag (42) und dem Träger zu schaffen, dadurch gekennzeichnet, dass

die erhabenen Bereiche (43) eines der Reibbeläge eines Paars an die erhabenen Bereiche des anderen Reibbelags drücken, und

dass die Tiefe der vertieften Bereiche (34, 50) etwas kleiner ist als die Höhe der erhabenen Bereiche (43).

2. Scheibe nach Anspruch 1, bei der der Träger (45) einen umfangsmäßig verlaufenden Streifen (46) mit mehreren Schenkeln (47) aufweist, die radial von dem Streifen abstehen und mit den erhabenen Bereichen (43) des Reibbelags (42) zusammengreifen.

3. Scheibe nach Anspruch 1, bei der mindestens ein Teil des Trägers eine Wärmebarriere-Beschichtung (68) aufweist.

4. Scheibe nach Anspruch 2, bei der der Streifen (46) durchgehend ist und den radialen Außenumfang des Trägers begrenzt, und die Schenkel (47) radial einwärts von dem Streifen abstehen, wobei der Streifen mit Abständen um seinen Außenumfang angeordnete Drehkraft-Antriebskerben (40) aufweist.

5. Scheibe nach Anspruch 2, bei der der Streifen (42) den radialen Innenumfang des Trägers (45) begrenzt und die Schenkel (47) radial auswärts von dem Streifen abstehen, wobei der Streifen mit Abständen um seinen radialen Innenumfang angeordnete Drehkraft-Antriebskerben (40) aufweist.

6. Scheibe nach Anspruch 2, bei der die radiale Erstreckung der Schenkel (47) kleiner ist als diejenige der Verschleißfläche des Reibbelags (42).

7. Scheibe nach Anspruch 2, bei der die radial verlaufenden Schenkel (47) eine I-förmige Querschnittskonfiguration haben.

8. Scheibe nach Anspruch 1, bei der der Träger (45) in Form konzentrischer radial innerer und radial äußerer umfangsmäßig verlaufender Streifen (46) ausgebildet ist, mit denen mehrere radial zwischen diesen verlaufende Schenkel (47) verbunden sind, die vertieften Bereiche (34, 50) begrenzen.

9. Scheibe nach Anspruch 1, bei der der Reibbelag (42) Öffnungen (50) aufweist, die mit mechanischen Befestigungsvorrichtungen (62) versehen sind, welche den Reibbelag ohne Spannung gegen den Reibbelag an dem Träger festhalten.

10. Scheibe nach Anspruch 1, bei der der Träger (45) Metall aufweist und der Reibbelag (42) ein durchgehendes Ringteil ist, das Kohlenstoff, Graphit, Keramik oder gesintertes metallisches Material aufweist.

11. Verfahren zum Aufarbeiten einer verschlissenen Reibscheibe (36, 38, 39, 44) mit einem ringförmigen Träger (37, 41, 45), der mehrere entlang seiner Umfangsrichtung mit Abständen angeordnete vertiefte Bereiche (34, 50) und Drehkraft-Antriebskerben (40) und ein Paar einstückiger Reibbeläge (42) aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten des Trägers angeordnet sind, wobei jeder der Reibbeläge eine mit dem ringförmigen Träger koaxiale, flache ringförmige Verschleißfläche und eine entgegengesetzte Fläche mit erhabenen Bereichen (43) aufweist, die den Wänden der vertieften Bereiche (34, 50) des Trägers entsprechen und passend mit ihnen zusammengreifen, um eine Drehkraftübertragungsfunktion zwischen dem Belag und dem Träger zu schaffen, wobei in dem Verfahren zwecks Erzeugens einer gewünschten Vorrichtungsdicke der verschlissene Reibbelag durch einen neuen Reibbelag (42) ersetzt wird, der eine flache Verschleißfläche und eine entgegengesetzte Fläche mit erhabenen Bereichen (43) aufweist, die den vertieften Bereichen (34, 50) des Trägers (37, 41, 45) entsprechen und passend mit ihnen zusammengreifen, um eine Drehkraftübertragungsfunktion zwischen dem Belag und dem Träger zu schaffen, dadurch gekennzeichnet, dass

die erhabenen Bereiche (43) eines der Reibbeläge an die erhabenen Bereiche des anderen Reibbelags drücken, und

dass die erhabenen Bereiche (43) des Reibbelags (42) mit einer Höhe ausgebildet sind, die etwas größer ist als die Tiefe der vertieften Bereiche (34, 50).

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem ferner der neue Reibbelag durch Nieten gesichert wird, ohne die Nieten zu spannen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem ferner ein Paar neuer Reibbeläge an gegenüberliegenden Seiten des Trägers gesichert wird, und zwar unter Kontakt der erhabenen Bereiche (43) eines der Reibbeläge mit den erhabenen Bereichen des anderen der Reibbeläge, wobei bei Befestigung an dem Träger (45) die erhabenen Bereiche (43) des Paars von Reibbelägen die Reibbeläge (42) gegen eine während des Bremsvorgangs einwirkende Klemmlast drücken.

14. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Träger einen umfangsmäßig verlaufenden Streifen (46) mit mehreren Schenkeln (47) aufweist, die radial von dem Streifen abstehen, um die vertieften Bereiche (34, 50) des Trägers zu begrenzen, und die mit den erhabenen Bereichen (43) des Reibbelags (42) zusammengreifen, wobei in dem Verfahren ferner ein neuer Reibbelag, der gesintertes Metall-Material aufweist, an seiner gegenüberliegenden Seite mit einem strukturellen Gehäuse (70) versehen wird, das zum passenden Zusammengreifen mit den Wänden der vertieften Bereiche des Trägers (45) konfiguriert ist.

15. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Träger (45) Metall aufweist und der Reibbelag (42) Kohlenstoff aufweist und die Dicke der erhabenen Bereiche (43) jedes Reibbelags etwas größer ist als die halbe Dicke des Trägers (45).