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Dokumentenidentifikation DE69301840T2 01.08.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0555822
Titel Wärmeschutzschild-Vorrichtung für Flugzeugbremse
Anmelder The B.F. Goodrich Co., Akron, Ohio, US
Erfinder Bok, Lowell Duane, Anna, Ohio 45302, US;
Hogue, William Owen, Brookville, Ohio 45309, US
Vertreter Patentanwälte von Kreisler, Selting, Werner et col., 50667 Köln
DE-Aktenzeichen 69301840
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 10.02.1993
EP-Aktenzeichen 931020457
EP-Offenlegungsdatum 18.08.1993
EP date of grant 20.03.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.08.1996
IPC-Hauptklasse F16D 65/84
IPC-Nebenklasse F16D 55/36   F16D 65/12   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Mehrscheiben-Flugzeugbremssystem und insbesondere eine neue und verbesserte Wärmeschutzschildanordnung für ein Mehrscheibenreibungsbremssystem für Flugzeuge.

Während des Bremsvorgangs bei einem Flugzeug werden die abwechselnd kerbverzahnten Stator- und Rotorscheiben jeder der Mehrscheibenbremsen in Gleitkontakt miteinander gebracht, wobei eine beträchtliche Wärmeenergie erzeugt wird, die abgeführt werden muß, um die hochschädigenden Auswirkungen auf die Rad- und Reifenstruktur zu verhindern, die in bestimmten Fällen, wie beispielsweise einem abgebrochenen oder abgewiesenen Start, eine so hohe Temperatur zur Folge haben können, daß dies zum Platzen oder Brennen der Reifen führen kann.

Die in den Bremselementen der Statoren und Rotoren (im folgenden auch als Wärmeaufnahmeeinheit bezeichnet) jeder Mehrscheibenbremse erzeugte Wärmeenergie wird durch Leitung, Strahlung und Konvektion zu den angrenzenden Bremsbauteilen, wie beispielsweise dem Radaufbau, den Lagern, Kolben und anderen angrenzenden Strukturen sowie zu dem zugehörigen Reifen abgeführt. Es ist wichtig, die Wärmeübertragung zu den angrenzenden Strukturen und dem Reifen so stark wie möglich einzuschränken, um diese Strukturen vor überhöhten Temperaturen zu schützen, während die Wärmeenergie von der Wärmeaufnahmeeinheit so schnell wie möglich in die Atmosphäre verstreut wird. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Radfelgenteil und der Wärmeaufnahmeeinheit ein innerer Wärmeschild vorgesehen, wie in US-A-5 024 297 offenbart, in der ein Flugzeugradaufbau beschrieben ist. Bei diesem bekannten Radaufbau überschreitet der innere Wärmeschild die axiale Länge des Radfelgenteils nicht.

Bei bestimmten Bremssystemen ist die Axialabmessung der Wärmeaufnahmeeinheit größer als die des Radfelgenteils, in das die Wärmeaufnahmeeinheit hineinragt. Bei einem derartigen Bremssystem ist es wichtig, den Reifen vor übermäßiger Strahlungswärme und die Wärmeaufnahmeeinheit vor Verunreinigungen wie Wasser, insbesondere Enteisungschemikalien enthaltendes Wasser, und anderem Schmutz, der von der Startbahn hochgeschleudert werden könnte, zu schützen. Eine Art des Schutzes für diese Teile besteht im Bereitstellen eines Wärmeschildes zwischen den wärmeerzeugenden Elementen der (Statoren und Rotoren) Wärmeaufnahmeeinheit und des Radaufbaus mit seinen angrenzenden Bauteilen und Lagern. Ein Beispiel für diesen Ansatz ist in US-A-5 024 297 zu finden, von der der beigefügte Anspruch 1 ausgeht.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmeschutzschildanordnung für einen stützenden Rad- und Bremsenaufbau. Ein derartiges Rad weist ein Felgenteil mit einer Innenfläche auf, die eine aus einer Vielzahl von Stator- und Rotorbremsscheiben zusammengesetzte Wärmeaufnahmeeinheit umgibt. Die Statoren sind gleitend verschiebbar mit einem Drehmomentaufnahmerohr verbunden, das mit dem ortsfesten Teil der Radhaltestrukturen verbunden ist, während die Rotoren gleitend verschiebbar an umfangsmäßig beabstandeten, mit dem drehbaren Rad verbundenen Widerlagerstäben befestigt sind. Ein im wesentlichen zylindrischer, mit Durchlässen versehener Wärmeschutzschild der Wärmeschildanordnung erstreckt sich axial über das Felgenteil hinaus und ist daran so befestigt, daß er über einem Teil des inneren Radwärmeschilds liegt, um diesen inneren Radwärmeschild sowie den Reifen, das Rad und die Bremsscheiben zu schützen, wobei die Konvektionskühlung der Bremsscheiben verbessert wird. Ein separater weiterer innerer Radwärmeschild kann in dem Zwischenraum zwischen der Innenfläche des Felgenteils und den umfangsmäßig beabstandeten Widerlagerstäben angeordnet und an diesen befestigt sein.

Der Wärmeschutzschild der vorliegenden Erfindung ist eine im wesentlichen zylindrische Struktur mit einer Folge von voneinander beabstandeten Durchlässen entlang seines Umfangs und um diesen herum und ist an dem Rad befestigt. Der Wärmeschild kann eine einstückige zylindrische Konstruktion sein oder aus gebogenen Segmenten gebildet sein, die dann zusammengesetzt eine zylindrische Konstruktion bilden. Der Wärmeschild dient zum Schutz des Reifens und Radfelgenflansches vor übermäßiger Bremswärme während energiereicher Anhaltezustände, indem er den Strahlungsweg blokkiert, wobei aufgrund des Vorhandenseins der Durchlässe die Konvektionskühlung der Wärmeaufnahmeeinheit verbessert wird. Außer dem oben beschriebenen Vorteil schützt der mit Durchlässen versehene Wärmeschild die Bremselemente durch Verhindern des Eindringens von Regen oder anderen Flüssigkeiten und Fremdkörpern beim Bewegen des Fahrzeugs, da der Eintrittsweg blockiert ist und alles, was eventuell den Schild kontaktiert, aufgrund dessen Mitdrehen mit dem Rad abgelenkt wird. Die Durchlässe sind so konstruiert, daß sie jegliche Flüssigkeit auf der umfangsmäßig außen liegenden Fläche des Schildes durch Vorsehen einer erhabenen Lippe am unteren Ende jeder Durchlaßöffnung zurückhalten. Auch auf die umfangsmäßig außen liegende Fläche des Schildes gespritzte Flüssigkeit, wie beispielsweise die durch die Wirkung der auf der Startbahn rollenden Reifen, kann aufgrund der Überlappungskonstruktion der mit einem Durchlaß versehenen Öffnung nicht leicht in diese eindringen. Der Wärmeschild dient auch zum Schutz des inneren Radwärmeschildes, der bei Wartungsarbeiten empfindlich gegenüber Beschädigung sein kann, vor Beschädigungen bei seiner Handhabung und ist leicht ersetzbar.

Figur 1 ist eine fragmentarische geschnittene Ansicht eines Radund Bremsenaufbaus mit daran installierten erfindungsgemäßen Wärmeschilden;

Figur 2 ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines Teils eines inneren Radwärmeschildes, der an einem Widerlagerstab-Abstandshalter und einem Felgenteil befestigt ist;

Figur 3 ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Wärmeschutzschildes, der an dem nach innen gerichteten Ende des Felgenteils befestigt ist;

Figur 4 ist eine fragmentarische Draufsicht des in Figur 3 gezeigten Wärmeschutzschildes;

Figur 5 ist eine fragmentarische perspektivische Ansicht eines in Segmente unterteilten zylindrischen Wärmeschutzschildes gemäß der Erfindung;

Figur 6 ist eine fragmentarische Explosionsdarstellung des Verbindungsbereiches der Segmente von Figur 5;

Figur 7 ist eine fragmentarische Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmeschutzschildes mit einer bei der Erfindung zweckmäßigen wechselnden Anordnung von Durchlässen;

Figur 8 ist eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmeschutzschildes;

Figuren 9A bis 9C sind schematische Schnittansichten, welche zeigen, wie ein erfindungsgemäßer Durchlaß gebildet wird.

Wie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen in den mehreren Ansichten durchgehend gleiche oder entsprechende Teile bezeichnen, deutlich wird, zeigt Figur 1 einen Reibungsbremsenmechanismus 10 zur Verwendung mit einem zylindrischen Rad 11, welches einen nach innen gerichteten Radabschnitt 12 und einen nach außen gerichteten Radabschnitt 13 aufweist, welche zusammenpassen. Die Radabschnitte 12,13 weisen ein entsprechendes Felgenteil 14 bzw. 15, ein Stegteil 16 bzw. 17 und ein Nabenteil 18 bzw. 19 auf. Die Radabschnitte 12 und 13 sind mittels geeigneter (nicht dargestellter) Bolzen, die in miteinander fluchtenden (nicht dargestellten) Bohrungen angeordnet sind, zur Bildung einer einstückigen Einheit in den Stegteilen 16 und 17 angeordnet. Der Reibungsbremsenmechanismus 10 ist um seine Drehmittelachse im wesentlichen symmetrisch.

Die Nabenteile 18 und 19 sind durch an einem nichtdrehbaren Achsenteil 23 befestigte Lager 22 drehbar gelagert. An der ortsfesten Achse 23 ist in geeigneter Weise ein mit einem sich umfangsmäßig erstreckenden Flansch 25 versehener ortsfester Träger oder Vorsprung 24 befestigt. Der Flansch 25 weist eine Vielzahl von umfangsmäßig beabstandeten Bohrungen 21 zur Aufnahme von Bolzen 26 zum Befestigen dieses Flansches an einem Ende eines zylindrischen Drehmomentaufnahmerohres 27 auf. Das andere (nach außen gerichtete) Ende des Drehmomentaufnahmerohres 27 weist ein ringförmiges und sich radial nach außen erstreckendes Reaktionsteil 28 auf. Das Reaktionsteil 28 kann gemäß Figur 1 einstückig an das Drehmomentaufnahmerohr 27 angeformt sein oder als separates ringförmiges Stück ausgebildet und in geeigneter Weise mit dem Drehmomentaufnahmerohr 27 verbunden sein.

Auf seiner Außenseite weist das Drehmomentaufnahmerohr 27 eine Vielzahl von umfangsmäßig beabstandeten, sich axial erstreckenden Keilen 30 auf. Der nach innen gerichtete Radabschnitt 12 weist eine Vielzahl von umfangsmäßig beabstandeten drehmomentübertragenden Stäben 35 auf, die jeweils an ihren nach innen gerichteten Enden durch eine im folgenden zu beschreibende Abstandhaltereinrichtung 62 mit dem Felgenflanschbereich 85 des Radabschnitts 12 und an ihren nach außen gerichteten Enden mit dem radial äußeren Bereich des Stegteils 16 verbunden sind, indem sie in jeweiligen ringförmigen Vertiefungen 43 in diesem Stegteil sitzen. Die Gestaltung der Widerlagerstäbe 35 kann gegenüber der gezeigten variiert werden, und sie können mittels anderer geeigneter Einrichtungen an dem Radabschnitt 12 befestigt werden, wie dies in U.S.- Patent 5 024 297, erteilt an Russell, beschrieben ist, um dazwischen eine einstückige Verbindung herzustellen.

Die Keile 30 halten eine axial nicht drehbare Kolbenendscheibe oder Statorscheibe 38 und Innenscheiben 39,40 und 41. Alle diese nicht drehbaren Scheiben 38,39,40 und 41 weisen an umfangsmäßig beabstandeten Stellen an ihren jeweiligen Innenumfängen Schlitzöffnungen auf, damit die Keile 30, wie alt und auf diesem Gebiet bekannt ist, unverlierbar in diese eingreifen können. Eine nicht drehbare ringförmige Scheibe bzw. ein ringförmiges Bremselement 42 ist in geeigneter Weise mit der Drehmomentplatte bzw. dem Reaktionsteil 28 verbunden und wirkt mit den Statorscheiben 38,39,40 und 41 zusammen, die (38,39,40,41 und 42) die Statoren für die Reibungsbremse 10 bilden. Eine geeignete Art der Verbindung der Scheibe 42 mit dem Reaktionsteil 28 ist in U.S.-Patent 4 878 563, erteilt an Baden et al., beschrieben.

Jede der Vielzahl von axial beabstandeten Scheiben (Rotorscheiben) 44,45,46 und 47, die mit den Statorscheiben 38 bis 42 alternierend angeordnet sind, weist eine Vielzahl von umfangsmäßig beabstandeten Öffnungen entlang ihres jeweiligen Außenumfangs zum Eingriff durch den entsprechenden Widerlagerstab 35 auf, wie dies auf diesem Gebiet alt und bekannt ist, wodurch die Rotorscheiben für die Reibungsbremse 10 gebildet werden. Alle der nicht drehbaren Scheiben (38,39,40,41 und 42) und drehbaren Scheiben (44,45,46 und 47) können aus einem geeigneten Bremsenmaterial wie Stahl oder ein anderes Metall oder einem anderen verschleißfesten Material wie Kohlenstoff hergestellt werden, damit sie hohen Temperaturen standhalten und eine Wärmeaufnahmeeinheit bilden. Die Anzahl und Größe der Scheiben können je nach vorgesehenem Einsatzbereich variiert werden. Diejenigen Stator- und Rotorscheiben, die an ihren jeweiligen Innen- und Außenumfängen umfangsmäßig beabstandete Öffnungen aufweisen, können Verstärkungseinsätze aufnehmen, um die Wände dieser Schlitzöffnungen zu verstärken und deren Lebensdauer zu erhöhen, wie dies auf diesem Gebiet alt und bekannt ist.

Der Betätigungsmechanismus bzw. die Antriebseinrichtung für die Bremse weist eine Vielzahl von umfangsmäßig beabstandeten Zylindern 50 auf, die in geeigneter Weise an dem Flansch 25 befestigt oder mit diesem verbunden sind. In jedem der Zylinder 50 befindet sich ein Hydraulikkolben, der zum Bewegen der Statorscheiben 38 bis 41 axial in und außer Eingriff mit ihren jeweils zugehörigen drehbaren Scheiben 44 bis 47 wirksam ist, was wiederum die einander zugewandten radialen Flächen aller Bremsscheiben veranlaßt, reibschlüssig an ihren radialen Flächen anzugreifen, wenn sie gegen die ortsfeste ringförmige Endscheibe 42 und das Reaktionsteil 28 an dem Drehmomentaufnahmerohr 27 gedrückt werden, die ihnen jedoch Widerstand entgegenbringen. Während dieser Zeit des Bremsscheibenangreifens erzeugen die Reibungskräfte zwischen all den drehbaren und nicht drehbaren Scheiben eine beträchtliche Wärmeenergie innerhalb der Scheiben. Die Bremswirkung auf das Flugzeugrad wird durch das reibschlüssige Aneinanderangreifen dieser Stator- und Rotorscheiben erzeugt.

Ein innerer Radwärmeschild 60 gemäß den Figuren 1 und 2 ist zylindrisch geformt und befindet sich zwischen der Innenfläche 20 des Radabschnittes 12 und den drehmomentübertragenden Stäben 35. Der innere Radwärmeschild 60 kann als einstückiges zylindrisches Teil oder durch Miteinanderverbinden einer Vielzahl von gebogenen Stücken gebildet sein. Wie oben beschrieben, ist jeder Widerlagerstab 35 an ihrem nach außen gerichteten (Radsteg-) Ende mit dem Stegteil 16 verbunden, indem sie in einer ringförmigen Vertiefung 43 sitzt. Das nach innen gerichtete (Kolben-) Ende jedes Widerlagerstabes 35 und der angrenzende Bereich des Wärmeschildes 60 sind durch einen Abstandhalter 62 an dem nach innen gerichteten Felgenteil 14 des nach innen gerichteten Radabschnitts 12 befestigt (Figur 2). Der Abstandhalter 62 ist ein rechtwinklig geformtes Teil, das an seiner Ober- und Unterseite vertieft ist, so daß es eine flache Oberseite 63 mit zwei voneinander beabstandeten Widerlagern oder Schultern, die die Seiten des Widerlagerstabes 35 aufnehmen, sowie eine Unterseite 66 mit zwei unteren Widerlagern oder Schultern aufweist. Von dem rechtwinklig geformten Teil des Abstandhalters 62 erstreckt sich ein geflanschter Bereich 70 von wesentlich geringerer Dicke als der Hauptkörperteil des Abstandhalters 62 nach außen gegen das Radstegteil 16 (wie in Figur 2 zu sehen). Der geflanschte Bereich 70 weist eine Bohrung 71 auf, um das Befestigen des Abstandhalters 62 an dem inneren Radwärmeschild 60 mittels Befestigungseinrichtungen oder einem Niet 72 zu erleichtern.

Der innere Radwärmeschild 60 weist angrenzend an sein nach innen gerichtetes Ende eine Vielzahl von umfangsmäßig beabstandeten rechtwinkligen Öffnungen 80 zur Aufnahme des rechtwinklig geformten Hauptkörperteils des Abstandhalters 62 auf, um den Wärmeschild axial und radial in Position zu sichern. Wie in Figur 2 gesehen, weist der Widerlagerstab 35 eine Bohrung 81 auf, die mit einer Bohrung 82 ( in dem Abstandhalter 62) und der Bohrung 83 in einem geflanschten Bereich 85 des nach innen gerichteten Felgenteils 14 fluchtet, um einen Bolzen 89 aufzunehmen, der diese Teile (Widerlagerstab 35, Abstandhalter 62, Wärmeschild 60 und Felgenteil 14) miteinander verbindet und sie sichert. Wenn der innere Radwärmeschild 60 sich fest an Ort und Stelle befindet, schützt der Wärmeschutzschild 90 das Rad und seine Haltestruktur vor der Übertragung von Wärmeenergie von der Wärmeaufnahmeeinheit.

Der innere Radwärmeschild kann durch Laminieren einer Schicht aus keramischem Fasermaterial zwischen zwei Schichten aus Edelstahl auf eine auf diesem Gebiet bekannte Art gebildet sein.

Ein Wärmeschild 90 von zylindrischer Ausgestaltung weist angrenzend an einen (nach außen gerichteten) Seitenrand eine Vielzahl von umfangsmäßig beabstandeten Öffnungen 91 und entlang desselben (nach außen gerichteten) Seitenrandes eine Vielzahl von umfangsmäßig beabstandeten Aussparungen oder ausgeschnittenen Bereichen 92 auf, die sich mit den Öffnungen 91 abwechseln. Vorzugsweise ist jede der Öffnungen 91 innerhalb einer der Vielzahl von Laschen 88 angeordnet, die mit umfangsmäßigem Abstand voneinander entlang des nach außen gerichteten Randes des Wärmeschildes 90 angeordnet sind. Die Laschen 88 sind vorgesehen, um die Spannungen in dem Schild 90, den Radflanschteilen 93 und den Befestigungseinrichtungen 95, die sonst aufgrund der Differenzen bei der thermischen Ausdehnung, die durch Temperaturgradient induziert werden, oder aufgrund von Form- oder Abmessungsabweichungen des Schildes 90 oder der Flanschteile 93 auftreten könnten, zu reduzieren. Der Wärmeschild 90 ist an einer Vielzahl von Flanschteilen 93 befestigt, die sich von dem Felgenteil 14 an umfangsmäßig beabstandeten Stellen axial nach innen erstrecken, wobei eine Vielzahl von Befestigungseinrichtungen 95 sich durch eine Vielzahl von entsprechenden Bohrungen 96 in den Flanschteilen 93 und Öffnungen 91 in dem Wärmeschild 90 erstrecken. Die Flanschteile 93 liegen im wesentlichen entlang desselben Bogens wie der Flansch 85 des Felgenteils 14. Die jeweiligen umfangsmäßig beabstandeten Ausschnitte oder Aussparungen 92 in dem Wärmeschild 90 fluchten mit den Befestigungseinrichtungen 89 der Abstandhalter 62. Wie in Figur 3 zu erkennen, hat der Wärmeschutzschild 90 einen größeren Durchmesser als der innere Radwärmeschild 60, um den inneren Wärmeschild 60 vor dem Eindringen von Fremdkörpern zu schützen und um Fremdmatenahen wie Wasser, Enteisungschemikalien und anderen Schmutz, der mit der radial äußeren Fläche des Wärmeschutzschildes 90 in Berührung kommt, abzulenken.

Der andere (nach innen gerichtete) Seitenrand des zylindrisch geformten Wärmeschildes 90 (Figuren 1,3 und 4) und 90' (Figur 5) weist einen Verstärkungsrand, wie beispielsweise den Rand 103, auf. Angrenzend an den nach innen gerichteten Seitenrand weist der Wärmeschild 90 eine Vielzahl von umfangsmäßig voneinander beabstandeten Folgen von Durchlässen 98 auf. Die Durchlässe in allen Reihen sind einander gleich, und es wird lediglich ein Durchlaß beschrieben. Jeder Durchlaß weist einen gekrümmten, radial außen liegenden Bereich bzw. eine Überdeckung 99 auf, die über einer umfangsmäßig verlaufenden Öffnung 100 liegt, wobei der übergelagerte Randbereich 101 der Überdeckung 99 zum Ablenken von Flüssigkeit oder anderen Fremdkörpern dient, damit diese nicht in die Öffnung 100 eindringen. Im Querschnitt gesehen, der durch eine Ebene definiert ist, die die zentrale Drehachse 33 enthält, wie in den Figuren 1 und 3 gezeigt, erscheint die im wesentlichen zylindrische radial äußere Fläche des Wärmeschildes 90 als im wesentlichen ebene Fläche 106, und der Rand 101 liegt derart über der Öffnung 100, daß eine Ebene, die rechtwinklig zu der im wesentlichen ebenen Fläche 106 des Wärmeschildes 90 angeordnet ist und sich von dem Rand 104 der Öffnung 100 radial nach außen erstreckt, in bezug auf den Rand 101 nach innen auf den gekrümmten Bereich 99 fallen würde. Die Basis 102 jedes betreffenden Durchlasses 98, die sich an den Hauptkörper des zylindrischen Wärmeschildes 90 anschließt, weist einen Rand 104 mit einer Krümmung auf, die ermöglicht, daß Flüssigkeit daran entlangfließt, wodurch unterbunden wird, daß Flüssigkeit von der radial äußeren Fläche 106 in die Öffnung 100 eindringt.

In den Figuren 5 und 6 ist ein Teil eines modifizierten Wärmeschutzschildes 90' dargestellt. Der Wärmeschild 90' unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen, in den Figuren 1, 3 und 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel dadurch, daß er aus einer Vielzahl von gebogenen Segmenten 110 gebildet ist und daß seine umfangsmäßig benachbarten Sätze von Durchlässen 98 relativ zueinander axial versetzt sind. Vorzugsweise sind die gebogenen Segmente 110 jeweils gleich, wie gezeigt. Die umfangsmäßig vordere Kante 111 des Segmentes 110 und die umfangsmäßig hintere Kante 121 des angrenzenden Segmentes 110 sind sich ergänzend ausgebildet, derart, daß sie mechanisch ineinandergreifen. Die umfangsmäßig vordere Kante 111 des Segmentes 110 ist ungefähr in der Mitte ihrer axialen Breite geteilt, um eine axial nach außen gerichtete Lasche 112 und eine axial nach innen gerichtete Lasche 114 zu bilden. Die umfangsmäßig hintere Kante 121 des angrenzenden Segmentes 110 ist ebenfalls ungefähr in der Mitte ihrer axialen Breite geteilt, um eine axial nach außen gerichtete Lasche 122 und eine axial nach innen gerichtete Lasche 124 zu bilden. Wenn sie gemäß den Figuren 5 und 6 zusammengesetzt sind, ragt sich die Lasche 112 unter die Lasche 122 und die Lasche 114 über die Lasche 124. Von jedem Segment 110 wird ein Teil des verstärkten, axial nach innen gerichteten Rands 103 entfernt, um ein vollständiges Zusammengreifen der Laschen 112,122,114 und 124 zu ermöglichen. Jedes Segment 110 weist entlang seines nach außen gerichteten Seitenrandes eine Öffnung 91 und davon umfangsmäßig beabstandet eine Aussparung oder einen ausgeschnittenen Bereich 92 auf. Die Öffnung 91 ist im Rahmen der Lasche 88 positioniert, die durch zwei umfangsmäßig voneinander beabstandete Schlitze 94 definiert ist, die sich axial von dem axial äußeren Rand des Segments 110 aus erstrecken. Die Vorderkante 111 und die Hinterkante 121 jedes Segments 110 können zur Aufnahme mechanischer Befestigungseinrichtungen nach dem Verbinden zweier Segmente 110 mit Öffnungen 125 versehen sein.

Ferner zeigt Figur 5, daß, falls zwischen den Durchlässen 130 und 132 Flüssigkeit, wie beispielsweise ein Tropfen 136, beim Drehen des Schildes 90' in Richtung des Pfeiles 138 auf den Schild 90' auftrifft, der Tropfen 136 entlang der Außenfläche des Schildes 90' läuft, bis er durch die Vorderkantenansteigung bzw. die gekrümmte Fläche 139 der Überdeckung 99 des Durchlasses 140 radial nach außen abgelenkt wird. Die Vorderkantenansteigung bzw. die gekrümmte Fläche jeder Überdeckung dient zum Wegschleudern von Flüssigkeiten, die mit der radial äußeren Fläche des Schildes 90' bei dessen Drehung in Berührung kommen.

In Figur 7 ist ein anderes Ausführungsbeispiel eines Wärmeschutzschildes 90" gezeigt, der sich von den in den Figuren 1, 3, 4 und 5 gezeigten und mit Bezug auf diese beschriebenen Ausführungsbeispielen dadurch unterscheidet, daß die Durchlässe 98 in Folgen von schraubenlinienförmig verlaufenden Reihen vorgesehen sind, die sich mit Abstand voneinander um den Umfang des Schildes 90" erstrecken.

In Figur 8 ist eine Modifikation der mit Durchlässen versehenen Konstruktion gezeigt. Jeder Durchlaß 98' weist eine gekrümmte Überdeckung 99' auf, die über der Öffnung 100' liegt und gegenüber der Überdeckung 99 des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels derart modifiziert ist, daß der äußerste Teil der Überdeckung 99' gemäß Figur 8 im Querschnitt gesehen, der durch eine die zentrale Drehachse enthaltende Ebene definiert ist, nahezu gerade ist, und der Teil der Basis 102' jedes Durchlasses 98' gemäß Figur 8 im Querschnitt gesehen im wesentlichen eben (und perspektivisch gesehen zylindrisch) ist und eine radial nach außen gedrehte Lippe 104' aufweist. Der Verstärkungsrand 107 ist aus einem separaten Metallstück 108 gebildet, welches um den nach innen gerichteten Rand des Schildes gewickelt ist. Diese Konstruktion ist eine Variation des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels der Figuren 3 und 4 und des Ausführungsbeispiels von Figur 5.

Wie oben gezeigt und beschrieben, ist der Wärmeschutzschild 90 eine Vollkreiskonstruktion, die dem Rad einen verbesserten thermischen Schutz, Konstruktionsintegrität und Spiel gibt, während er auch den inneren Radwärmeschild 60 und die Wärmeaufnahmeeinheit vor Fremdkörpern schützt. Ein derartiger, mit Durchlässen versehener Wärmeschild ermöglicht eine Konvektionskühlung der Wärmeaufnahmeeinheit und kann, wenn er so beschädigt ist, daß er nicht mehr repariert werden kann, leicht ersetzt werden. Besteht der Wärmeschutzschild aus solchen Segmenten wie den Segmenten 110, können sämtliche Segmente, die so beschädigt sind, daß sie nicht mehr repariert werden können, leicht ersetzt werden.

Eine Art der Ausbildung von Durchlässen wie den in den Figuren 1, 3, 4 und 5 gezeigten zum Erreichen eines überlappens ihrer jeweiligen Öffnungen durch ihre zugehörigen Überdeckungen ist in den Figuren 9A, 9B und 9C sequentiell dargestellt. Ein flaches Metallblech, wie beispielsweise das in Figur 9A gezeigte Blech 143, wird zu der in Figur 9B gezeigten Form verformt, indem es in einer mit einem Satz von zusammenpassenden (männlichen/weiblichen) Formwerkzeugen ausgerüsteten Presse entsprechend der gewünschten Form, wie beispielsweise der in Figur 9B gezeigten, gestanzt wird. Durch das Stanzen wird ein Ziehen des Metalls des Bereiches 144 und ein winkliges Biegen des Bereiches 145 in bezug auf die Basisebene 143 bewirkt. Über der Basisebene 142 wird dann der Rand des Bereiches 145 geringfügig abgetrennt, wodurch eine Lippe 104 gebildet wird, und der Bereich 145 wird von der Basisebene 143 weggedrückt, wodurch die Bildung einer Überdeckung 99 (wie beispielsweise der in den Figuren 1, 3, 4, 5, 7 gezeigten Überdeckung 99 oder 99' gemäß Figur 8), deren Rand 101 die Lippe 104 überlappt, abgeschlossen ist.

Aus Edelstahl (beispielsweise aus einem Blech mit einer Dicke von etwa 0,050 bis etwa 0,060 Inch) oder einem anderen Material, das gegenüber Korrosion und Verwindungen bei den bei Betrieb zu erwartenden Temperaturen beständig ist, kann ein geeigneter Wärmeschutzschild konstruiert werden.

Es dürfte ersichtlich sein, daß, obwohl ein bestimmtes Ausführungsbeispiel und bestimmte Modifikationen der Erfindung im Detail beschrieben worden sind, die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten und beschriebenen Konstruktionen beschränkt ist, da Veränderungen vorgenommen werden können, ohne von den Grundbegriffen der Erfindung abzuweichen. Die Durchlässe können, wie in Figur 7 gezeigt, in schraubenlinienförmig verlaufenden Reihen oder anderen Mustern vorgesehen sein. Der Radius und die Höhe der Lippe, wie beispielsweise der Lippe 104, kann variiert werden. Die Durchlässe können winklig in bezug auf die Umfangsrichtung des Schildes ausgebildet sein; es wird jedoch angenommen, daß dies nicht der wirtschaftlichste Ansatz ist, da die Richtung des Winkels umgekehrt werden muß, falls der Schild an einem in Gegenrichtung rotierenden Rad- und Bremsenaufbau installiert werden muß, wie dies beispielsweise der Fall ist, wenn zwei Räder auf gegenüberliegenden Seiten desselben Fahrgestells positioniert sind. Die Art der Anbringung des mit Durchlässen versehenen Wärmeschildes an dem übrigen drehbaren Rad- und Bremsenaufbau kann gegenüber dem Beschriebenen und Dargestellten variiert werden. Falls er aus Segmenten gebildet ist, brauchen die Segmente nicht alle identisch zu sein, obwohl eine derartige Konstruktion der Wirtschaftlichkeit halber bevorzugt ist. Der zylindrische Schild kann aus Segmenten gebildet sein, die verschweißt und/oder mechanisch miteinander verbunden werden, wie z.B. durch Vernieten oder Verschrauben oder andere Befestigungseinrichtungen, um vor oder nach Anbringung an dem Rad- und Bremsenaufbau eine vollständige zylindrische Konstruktion zu bilden.


Anspruch[de]

1. An einem Radaufbau befestigbare Wärmeschildanordnung, wobei der Radaufbau von dem Typ ist, welcher aufweist

- ein einen Reifen haltendes Rad mit einer zentralen Drehachse und einem sich umfangsmäßig erstreckenden Feigenteil mit einem nach innen gerichteten Ende, einem nach außen gerichteten Ende und einer Innenfläche, die eine aus mehreren Stator- und Rotorscheibenteilen bestehende Wärmeaufnahmeeinheit umgibt, wobei an der Innenfläche des Felgenteils mehrere umfangsmäßig voneinander beabstandete Widerlagerstäbe befestigt sind und an den Rotorscheibenteilen angreifen,

wobei die Wärmeschildanordnung aufweist

- einen im wesentlichen zylindrischen Wärmeschutzschild (90;90';90") mit einem sich umfangsmäßig erstreckenden nach innen gerichteten Rand (103;107) und einem davon axial beabstandeten nach außen gerichteten Rand, wobei sich die Wärmeschildanordnung axial über das nach innen gerichtete Ende des Felgenteils (14,15) hinaus erstreckt,

dadurch gekennzeichnet, daß

- der sich umfangsmäßig erstreckende, nach außen gerichtete Rand des Wärmeschildes (90;90';90") an dem nach innen gerichteten Ende des Felgenteils (14,15) befestigbar ist, um sich axial über dieses hinaus zu erstrecken, um die Scheibenteile (38-42,44-47) zu schützen, indem es das Eindringen von Schmutz verhindert, und um das Felgenteil (14,15) und den Reifen vor von den Scheibenteilen (38-42,44-47) erzeugter Strahlungswärme zu schützen, und

- der Wärmeschild (90;90';90") mit mehreren umfangsmäßig beabstandeten Durchlässen (98 ;98'; 140) zur Verbesserung der Kühlung der Scheibenteile (38-42,44-47) versehen ist, wobei sie eine Konvektionsströmung und gerichtete Strahlung durch diese zulassen, während sie verhindern, daß Strahlungswärme von der Wärmeaufnahmeeinheit an das Felgenteil (14,15) und den daran befestigten Reifen gelangt.

2. Wärmeschildanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Durchlässe (98;98';140) eine Öffnung (100;100') von vorbestimmter Umfangslänge und Axialbreite aufweist, und wobei über der jeweiligen Öffnung (100;100') jeweils eine Überdeckung (99;99') liegt, um Material durch Ablenkung am Eindringen in die jeweilige Öffnung (100;100') zu hindern, wobei die Überdeckung (99;99') einen radial nach außen angeordneten Rand (101) aufweist, der sich axial über die Öffnung (100;100') hinaus erstreckt, um eine Axialbreite abzudecken, die größer als die Breite der Öffnung (100;100') ist.

3. Wärmeschildanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeschutzschild (90;90') eine zusammenhängende, im wesentlichen zylindrische Struktur ist.

4. Wärmeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeschild aus mehreren, im wesentlichen gebogenen Abschnitten (110) gebildet ist.

5. Wärmeschildanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein gebogener Abschnitt (110) eine Vorderkante (111) und mindestens ein anderer gebogener Abschnitt (110) eine Hinterkante (121) aufweist, wobei diese eine komplementäre Ausgestaltung aufweisen, derart, daß sie zur Bildung eines gebogenen Teils mechanisch miteinander verriegelt werden können, wobei dieses eine Bogenerstreckung hat, die der Summe der Bogenerstreckung der gebogenen Abschnitte (110) angenähert ist.

6. Wärmeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß einige der umfangsmäßig beabstandeten Durchlässe (98;98';140) relativ zu anderen der umfangsmäßig beabstandeten Durchlässe (98;98';140) axial versetzt sind.

7. Wärmeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe (98;98';140) in axial verlaufenden Reihen vorgesehen sind.

8. Wärmeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe (98;98';140) in schraubenlinienförmig verlaufenden Reihen vorgesehen sind.

9. Wärmeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Durchlaß (98;98';140) eine Basis (102;102') aufweist, die sich an den Hauptkörper des zylindrischen Wärmeschutzschildes (90;90') anschließt, wobei die Basis (102;102') eine Krümmung aufweist, welche ein Strömen von Flüssigkeit an ihr entlang zuläßt, während sie das Strömen von Flüssigkeit in die Öffnung (100;100') verhindert.

10. Wärmeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (102) jedes Durchlasses (98) eine umfangsmäßig verlaufende Lippe (104) aufweist, die radial nach außen in Richtung auf die zugehörige Überdeckung (99) gebogen ist, welche über dieser Lippe (104) liegt.

11. Wärmeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch mehrere umfangsmäßig beabstandete Öffnungen (91) entlang ihres nach außen gerichteten Seitenrandes und mehreren umfangsmäßig beabstandeten ausgeschnittenen Bereichen (92) entlang ihres nach außen gerichteten Randes, die sich mit den Öffnungen (91) abwechseln.

12. Wärmeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Uberdeckung (99;99') im Querschnitt gesehen, der durch eine die zentrale Drehachse (33) enthaltende Ebene definiert ist, eine gekrümmte Ausgestaltung hat.

13. Wärmeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (102') jedes Durchlasses (98') im Querschnitt gesehen, der durch eine die zentrale Drehachse (33) enthaltende Ebene definiert ist, eben ist.

14. Wärmeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch einen nach innen gerichteten Verstärkungsrand (103;107), der den Widerstand des Wärmeschutzschildes (90;90') gegenüber einer Verformung seiner im wesentlichen zylindrischen Gestalt verbessert.

15. Wärmeschildanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der nach innen gerichtete Verstärkungsrand (107) ein um den nach innen gerichteten Rand (107) umgelegtes separates Metallteil (108) aufweist.

16. Wärmeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch mehrere, umfangsmäßig im Abstand voneinander um ihren nach außen gerichteten Seitenrand angeordnete Laschen (88), wobei jede Lasche (88) eine Durchgangsöffnung (91) aufweist.

17. Wärmeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdeckung (99;99') durch Ziehen, Scheren und Biegen des Metalls, aus dem der Rest des Wärmeschutzschildes (90; 90') gebildet ist, einstückig ausgebildet ist.

18. Wärmeschildanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch einen weiteren inneren Wärmeschild (60) zur Anordnung zwischen dem Felgenteil (14,15) der Radhalterung und den Widerlagerstäben (35), um die Wärmeaufnahmeeinheit umfangsmäßig zu umgreifen, wobei der innere Wärmeschild (60) mittels einer Befestigungseinrichtung (95) mit den Widerlagerstäben (35) und dem Felgenteil (14,15) verbindbar ist.

19. Wärmeschildanordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeschutzschild (90;90') einen nach außen gerichteten Bereich aufweist, der über einem nach innen gerichteten Bereich des weiteren inneren Wärmeschilds (60) liegt, wobei der nach innen gerichtete Bereich sich von dem Felgenteil (14,15) aus über eine größere Strecke axial nach innen erstreckt als der innere Wärmeschild (60), um den inneren Wärmeschild (60) und die Scheibenteile (38-42,44-47) vor direkt auf das Rad auftreffender Strahlungswärme zu schützen.

20. Wärmeschildanordnung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Wärmeschild (60) im wesentlichen zylindrisch ist und daß der Wärmeschutzschild (90;90') einen größeren Durchmesser hat als der innere Wärmeschild (60).







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