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Dokumentenidentifikation DE69201306T2 08.06.1995
EP-Veröffentlichungsnummer 0593578
Titel BREMSENPRÜFVORRICHTUNG.
Anmelder Allied-Signal Inc., Morristown, N.J., US
Erfinder BLACK, Raymond, Joseph, South Bend, IN 46628, US;
AWASTHI, Shrikant, Granger, IN 46530, US
Vertreter Graalfs, E., Dipl.-Ing.; Siemons, N., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., Pat.-Anwälte; Reichert, H., Rechtsanw., 20354 Hamburg; Hauck, H., Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing.; Wehnert, W., Dipl.-Ing., 80336 München; Döring, W., Dipl.-Wirtsch.-Ing. Dr.-Ing., Pat.-Anwälte, 40474 Düsseldorf
DE-Aktenzeichen 69201306
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 17.06.1992
EP-Aktenzeichen 929143535
WO-Anmeldetag 17.06.1992
PCT-Aktenzeichen US9205086
WO-Veröffentlichungsnummer 9301479
WO-Veröffentlichungsdatum 21.01.1993
EP-Offenlegungsdatum 27.04.1994
EP date of grant 25.01.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.06.1995
IPC-Hauptklasse G01L 5/28

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Prüfmechanismus in bezug auf Reibeigenschaften, insbesondere einen Prüfmechanismus in bezug auf die Reibscheiben einer Bremse. Ein derartiger Mechanismus ist aus der US-A-2 084 547 bekannt.

Es ist wünschenswert, Flugzeugbremsen so gründlich wie möglich zu prüfen, um eine maximale Zahl von Bremseigenschaften zu ermitteln und ein vollständiges Verständnis der Funktionsweise der Bremsen zu gewinnen. Flugzeugbremsen, insbesondere Flugzeugbremsen mit Karbon-Karbon-Verbundbremsscheiben können in Abhängigkeit von den Materialarten und den zur Herstellung der Karbon-Karbon-Verbundbremsscheiben eingesetzten Verfahren ziemlich unterschiedlich funktionieren. Manchmal erzeugen die Karbon- Karbon-Verbundbremsscheiben Vibrationen oder ein "Quietschen", wenn sie bei einer Flugzeugbremse Verwendung finden. Es ist wünschenswert, einen Prüfmechanismus vorzusehen, der eine genaue Bestimung und Messung der Reibeigenschaften von Karbon-Karbon-Reibscheiben sowie von anderen Arten von Bremsscheiben, die hierauf getestet werden können, ermöglicht. Die Untersuchung einer vollständigen Bremse kann die Verwendung von sechs Rotoren, fünf Statoren, einer Druckplatte und einer Stützplatte beinhalten. Es ist vorteilhaft, weniger als eine vollständige Bremse einzusetzen, jedoch Daten zu erhalten, die für eine derartige Bremse charakteristisch sind. Derartige Daten sollten u.a. Informationen in bezug auf Vibrationen und die sogenannte "negative Dämpfung" liefern. Die negative Dämpfung betrifft im wesentlichen die Beziehung zwischen der Fahrzeugschwingung und der Drehmomentschwingung der Bremse. Mit anderen Worten, wenn die sich langsam verändernde mittlere Schlupfgeschwindigkeit der Rotoren und Statoren einer Scheibenbremse mit einer inkrementellen Geschwindigkeit beaufschlagt wird, führt dies wiederum zu einem inkrementellen Drehmoment. Das Verhältnis zwischen dem inkrementellen Drehmoment und der inkrementellen Geschwindigkeit kann über Instrumente, Datenbeschaffung mit hoher Geschwindigkeit und computerisierte Datenreduzierung ermittelt werden, wobei dieses Verhältnis als "negative Dämpfung" bekannt ist. Eine weitere Möglichkeit zum Definieren der negativen Dämpfung ist die Teilableitung des Bremsmomentes in bezug auf die Schlupfgeschwindigkeit. Die durch die negative Dämpfung erzeugten Vibrationen oder das "Bremsenquietschen" können als Torsionsschwingungen der stationären Teile des Bremssystems beschrieben werden. Um daher Daten in bezug auf die negative Dämpfung zu erzeugen, ist es wünschenswert, die normalerweise stationären Teile des Bremssystems mit Torsionsschwingungen zu beaufschlagen.

Zusätzlich zur negativen Dämpfung ist es ferner wünschenswert, die momentane Veränderung des Drehmomentes bei anstehendem Bremsdruck zu ermitteln. Dies entspricht ebenfalls einer Teilabieitung, d.h. der Teiiableitung des Drehmomentes in bezug auf den Bremsdruck.

Ferner ist es wünschenswert, zu ermitteln, wie sich das Drehmoment mit der Temperatur des Reibmateriales der Bremse ändert. Auch dies stellt eine Teilableitung dar, d.h. die Teilableitung des Drehmomentes in bezug auf die Temperatur des Reibmateriales.

Die vorliegende Erfindung sieht Lösungen für die vorstehend genannten Probleme vor, indem sie einen Bremsenprüfmechanismus zur Verfügung stellt, der Einrichtungen zur Erzeugung einer Schwungmassendrehbewegung, ein Radelement, das an den Schwungmassendrehbewegungseinrichtungen befestigt ist, Einrichtungen zum Bremsen des Radelementes, die Bremslastaufnahmeeinrichtungen umfassen, Einrichtungen zum Erzeugen einer Schwingungsbewegung der Breinslastaufnahmeeinrichtungen und Einrichtungen zum Steuern des Prüfmechanismus und zur Datenbeschaffung umfaßt, so daß durch die Drehung des Radelementes durch die Schwungmassendrehbewegungseinrichtungen und durch die Betätigung der Schwingungsbewegungseinrichtungen, um eine Schwingungsbewegung der Bremslastaufnahmeeinrichtungen während der Betätigung der Bremseinrichtungen zu bewirken, Daten in bezug auf die Funktionsweise der Bremseinrichtungen beschafft werden können.

Eine Möglichkeit zur Ausführung der Erfindung ist nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen einer Ausführungsform im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Ansicht des größten Teiles des erfindungsgemäß ausgebildeten Prüfmechanismus für die Reibeigenschaften;

Figur 2 eine Endansicht des Prüfmechanismus der Figur 1;

Figur 3 eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnittes des Prüfmechanismus, wobei die linke Seite um 90º gedreht ist, um die Drehmomentarmaturendplatte und die sich seitlich erstreckenden Arme der Vorrichtung zu zeigen;

Figur 3A eine vergrößerte Schnittansicht des Kolbens und Einstellmechanismus der Figur 3;

Figur 4 eine Schnittansicht eines Hydraulikzylinders aus dem Paar von Hydraulikzylindern;

Figur 4A eine Ansicht entlang Linie 4A-4A in Figur 4;

Figur 5 eine Schnittansicht von einem Federmechanismus aus dem Paar der Federmechanismen;

Figur 5A eine Ansicht entlang Linie 5A-5A in Figur 5;

Figur 6 eine schematische Darstellung des Prüfmechanismus für die Reibeigenschaften; und

Figur 7 eine Schnittansicht eines hydraulischen Impulsgenerators des Prüfmechanismus für die Reibeigenschaften.

Figur 1 ist eine Ansicht des größten Teils des erfindungsgemäß ausgebildeten Prüfmechanismus für die Reibeigenschaften. Der Prüfmechanismus ist allgemein min dem Bezugszeichen 10 versehen und umfaßt ein an einer Radhälfte oder einem Radelement 14, das mit einem Bremsmechanismus oder einer Bremseinrichtung 16 in Eingriff stehen kann, welche mit einem Schwingbewegungsmechanismus oder einer entsprechenden Einrichtung 18 in Verbindung steht, befestigtes Dynamometer 12. Das Wellendynamometer 12 umfaßt einen Antriebsmotor 13, der mit einem Schwungmassenabschnitt 15 verbunden ist. Der Schwungxaassenabschnitt 15 umfaßt eine Vielzahl von großen, schweren Schwungrädern oder Scheiben 17, die typischerweise bei Dynamometern Verwendung finden. Schwingungsbewegungseinrichtungen oder Pertubationseinrichtungen 18 sind zur Durchführung einer seitlichen Gleitbewegung auf einem Bett 19 in Richtung der Pfeile A montiert, so daß die Bremseinrichtungen 16 mit dem Radelement 14 in Eingriff gebracht werden können. Die Schwingungsbewegungseinrichtungen 18 umfassen ein Paar von Federmechanismen 20, die gegenüberliegend zu einem Paar von Hydraulikzylindern 22 (siehe Figur 2) angeordnet sind. Die Federmechanismen 20 und die Zylinder 22 sind an seitlich verlaufenden Vorrichtungsarmen 24 miteinander verbunden. Die Vorrichtungsarme 24 stehen mit den Bremseinrichtungen 16 in Verbindung.

Figur 3 zeigt eine vergrößerte Teilschnittansicht des Prüfmechanismus 10. Die Bremseinrichtungen 16 umfassen einen einzigen Bremsenmotor, der die großen Schwungräder 17 des Wellendynamometers verzögert. Aus Klarheitsgründen ist die ventilierte Umhüllung 11 in Figur 1 in Figur 3 nicht gezeigt. Die Schwungmasse und die Geschwindigkeit der Schwungräder ist veränderlich, um unterschiedliche Bremsbeaufschlagungsgeschwindigkeiten und wirksame Flugzeugmassen zu simulieren. Das am Dynamometer 12 befestigte Radelement 14 ist in einem von den Bremseinrichtungen 16 getrennten Zustand dargestellt, um Zugang zu den Bremseinrichtungen zu gewinnen. Es ist ferner mit gestrichelten Linien gezeigt, um seine Betriebsposition darzustellen, wenn es mit den Bremseinrichtungen 16 gekoppelt ist. Das Radelement 14 umfaßt eine typische Flugzeugradhälfte, die Antriebsnasen 320 (von denen nur eine gezeigt ist) umfaßt, welche mit Schlitzen innerhalb von Karbon-Karbon-Verbundrotorscheiben 25 in Eingriff stehen. Auf jeder Seite des Rotors 25 befindet sich ein Stator 27, die zusammen den sich nicht drehenden Teil eines den Rotor und die Statoren umfassenden Reibpaares 25, 27 bilden. Die Statoren sind mit Hilfe von Nasen 31, die mit Schlitzen innerhalb der Karbon-Karbon-Verbundstatoren in Eingriff stehen, mit einem Drehmomentrohr 29 verkeilt. Das Drehmomentrohr 29 ist über eine Vielzahl von Eolzen 33 mit einem Kolbengehäuse 40 verbunden. Das Kolbengehäuse 40 enthält eine Vielzahl von typischen Flugzeugbremsenkolben 50, wobei der untere Kolben 50 im vergrößerten Schnitt in Figur 3A dargestellt ist. Jeder Kolben 50 kann einen inneren Kugel- Rohr-Einstellmechanismus 52 enthalten, wie dieser im Stand der Technik bekannt ist. Das Kolbengehäuse 40 ist über Holzen 55 mit einer Torsions- oder Drehmomentlastzelle 54 verbunden. Die Torsionslastzelle 54 steht mit einer Drehmomentarmaturendplatte 41 in Verbindung, die ein Paar von seitlich verlaufenden Armen 24 (siehe auch Figur 2) aufweisen. Das Kolbengehäuse 40 und die Drehmomentlastzelle 54 sind mit Hilfe von Drehlagern 95 an einem stationären Rahmen 100 montiert. Durch die Lager 95 können sich die Armaturendplatte 41, die Drehmomentlastzelle 54, das Kolbengehäuse 40, das Drehmomentrohr 29 und die Statoren 27 relativ zum stationären Rahmen 100 und zum Rotor 25 bewegen. Wenn die Bremseinrichtungen 16 während des Betriebes des Prüfmechanismus 10 aktiviert werden, wird vom Drehmomentrohr 29, Kolbengehäuse 40, der Torsionslastzelle 54, der Drehmomentarmaturendplatte 41 und den seitlich verlaufenden Armen 24, die alle einen Bremslastaufnahmemechanismusabschnitt der Breinseneinrichtungen 16 umfassen können, die Bremslast aufgenommen. Der Breinslastaufnahmemechanismus oder die entsprechende Einrichtung kann ebenfalls eine direktere Befestigung der Arme 24 am Drehmomentrohr 29 umfassen. Mit dein Gehäuse 40 verbunden ist ein Hydraulikmittelzuführschlauch 57, der mit einem Verteiler 58 in Verbindung steht, der Strömungsmitteldruck über eine Vielzahl von Anschlüssen 59 an die Kolben 50 legt. Jeder Kolben 50 steht mit einer Druckplatte 60 in Eingriff, die gegenüber einer Stützplatte 61 angeordnet ist. Die Platten 60, 61 umfassen jeweils Karbon-Karbon-Verbundreibmaterial 62, das daran befestigt ist, und stehen mit den entsprechenden Statoren 27 in Eingriff. Ein Isolationsrohr 70 ist über Bolzen 72 am Drehmomentrohr 29 befestigt und ferner über Bolzen 73 mit dem Kolbengehäuse 40 verbunden. Innerhalb des Isolationsrohres 70 ist eine Vielzahl von elektrischen Anschlüssen 78 angeordnet, an denen elektrische Kabel 79 befestigt sind, die sich radial nach außen zu Heizelementen 80 erstrecken, die in Umfangsrichtung um einen Heizlagerzylinder 90 herum angeordnet sind. Der Heizlagerzylinder 90 ist über Bolzen 92 an einer inneren Öffnungsfläche 37 des Drehmomentrohres 29 befestigt. Ein getrennter Satz von Heizelementen 83 erstreckt sich über die Isolationsplatte 70 hinaus und um die Karbon-Karbon-Verbundreibmaterialien 62. Zusätzlich zur Erzeugung von realistischen Betriebstemperaturen für das Reibpaar können die Heizelemente 80, 83 höhere Temperaturen als die normalen Betriebstemperaturen erzeugen.

Figur 4 zeigt im Schnitt einen der Hydraulikzylinder 22. Jeder Hydraulikzylinder 22 umfaßt eine mit einem Innenkolben 26, der im Kolbengehäuse 36 angeordnet ist, verbundene Kolbenstange 23. Das Kolbengehäuse 36 besitzt ein Paar von gegenüberliegend angeordneten Druckkammern 35, 37, die hydraulischen Strömungsmitteldruck über Kanäle 39A und 39B empfangen oder abgeben können. Wie in Figur 4A gezeigt, besitzen die Zylinder 22 Bodenzapfen 29, die drehbar an einein stationären Abschnitt der Schwingungsbewegungseinrichtungen 18 befestigt sind. Das obere Ende einer jeden Kolbenstange 23 umfaßt eine Klammer 43 zur Aufnahme eines nicht gezeigten Stiftes 24A (siehe Figur 3), der die Kolbenstange mit dem entsprechenden seitlich verlaufenden Arm 24 (siehe Figur 2) verbindet. Hydraulikzylinder 22 sind hydraulisch kreuzweise verbunden und werden über einen Sinuswellengenerator, ein Servoventil und eine Quelle hydraulischer Energie angetrieben, wie in Figur 6 gezeigt.

Figur 5 zeigt im Schnitt einen der Federmechanismen 20, der eine Federmechanismusstange 73 aufweist, die über eine mittlere Scheibe 75 mit einem Paar von im Inneren eines Käfigs angeordneten Federn 76, 77 in Eingriff steht. Der untere Abschnitt der Stange 73 besitzt eine ringförmige Öffnung 78 zur Befestigung durch den nicht gezeigten Stift 24A mit der Klammer 43 und dem entsprechenden seitlich verlaufenden Arm 24. Figur 5A zeigt ein Paar von Zapfen 79, die die Federmechanismen 20 drehbar an einem stationären Abschnitt der Schwingungsbewegungseinrichtungen 18 befestigen. Die Federmechanismen 20 sind so ausgebildet, daß sie dem durch die Bremseinrichtungen 16 ausgeübten vollständigen Bremsmoment entgegenwirken. Sie wirken ferner der kleinen Bewegung der Drehmomentlastzelle oder des Bremslastaufnahmemechanismus entgegen, die durch die Hydraulikzylinder 22 erzeugt wird. Durch die Federmechanismen 20 können die Arme 24, die Drehmomentarmaturendplatte 41, die Drehmomentlastzelle 54, das Kolbengehäuse 40, das Drehmomentrohr 29 und die Statoren 27 während des Bremsens und des Betriebes der Hydraulikzylinder 20 eine gesteuerte Bewegung durchführen.

Im Betrieb bewirkt die Sinusbewegung der stationären Teile des Bremsmechanismus (Statoren 27, Druckplatte 60 und Stützplatte 61, Drehmomentrohr 29, Isolationsrohr 70, Heizlagerzylinder 90, Kolbengehäuse 40, Lastzelle 54, Drehmomentarmaturendplatte 41, die mit den seitlichen Armen 24 verbunden ist, Hydraulikzylinder 22 und Federmechanismen 20) eine Schwingung der mittleren Schlupfgeschwindigkeit an der Grenzfläche des Reibpaares. Wenn das Ausgangsdrehmoment des Reibpaares (Rotor 25 und Statoren 27) empfindlich ist gegenüber der momentanen Schlupfgeschwindigkeit, wird hierdurch ebenfalls eine Ausgangsdrehmomentableitung erzeugt, die durch die folgende Gleichung wiedergegeben wird:

δ T = TAsin (t+φ) (1)

Für die Ableitung der Eingangsschlupfgeschwindigkeit (in Winkelgeschwindigkeitseinheiten) von

δ = vθsinωt (2)

kann Gleichung (1) wie folgt geschrieben werden:

δT = (TAcosφ) sinωt + (TAsinφ) cosωt (3)

Die negative Dämpfung des Reibpaares wird erhalten durch:

CN = -TA cosφ/vθ (4)

Alle diese Operationen weden unter Einsatz eines Hochgeschwindigkeitsdatenbeschaffungssystems durchgeführt, um Daten einem entsprechenden Digitalcomputer zuzuführen. Wie in Figur 6 gezeigt, umfaßt ein Systemschema des Prüfmechanismus 10 eine Steuer- und Anzeigekonsole 121, die die Steuerung der verschiedenen Bestandteile des Mechanismus 10 ermöglicht und Anzeigen und Informationen in bezug auf den Momentanstatus liefert, wie beispielsweise das Bremsmoment, den Bremsdruck, den Wirkungsgrad der Bremsen, die Bremsgeschwindigkeit, alle in Abhängigkeit von der Zeit, wobei diese Informationen auf der Steuerkonsole angezeigt werden. Diese Informationen und weitere Informationen können in Datenzusammenfassungen vom Drucker des Computers und vom Plotter 122 vorgesehen sein. Die Steuer- und Anzeigekonsole 121 ist mit dem Wellendynamometer 12 verbunden, das mit dem Reibpaar 25, 27 der Bremse in Verbindung steht. Die Statoren 27 sind mit dem Bremskolbengehäuse 40 verbunden, das eine Drehmomentreaktion in bezug auf die Drehmomentlastzelle 54 bewirkt. Die Hydraulikzylinder 22 sind (über die Arme 24) mit der Drehmomentarmaturendplatte 41 verbunden, die mit der Drehmomentlastzelle 54 in Verbindung steht. Der hydraulische Pump- und Speichermechanismus 124 führt Strömungsmitteldruck über die Leitung 126 dem Hydraulikventil 125 zu, das über die Leitung 127 gesteuert wird. Das Ventil 125 steuert den Hydraulikdruck, der über die Bremsdruckleitung 129 dem Bremskolben 50 im Gehäuse 40 zugeführt wird. Der Rückdruck wird über die Leitung 131 zur Hydraulikpumpe und den Speicher 124 übertragen. Mit der Bremsdruckleitung 129 steht ein hydraulischer Impulsgenerator 130 in Verbindung, der nachfolgend im einzelnen erläutert wird. Das Bremskolbengehäuse 40 umfast einen oder mehrere Druckwandler 141, um dem Hochgeschwindigkeitsdatenbeschaffungssystem 190 eine Auslesung des Bremsdrucks zur Verfügung zu stellen. Das Hochgeschwindigkeitsdatenbeschaffungssystem 190 umfaßt ein Analog-Digital-Hochgeschwindigkeitswandlersystem. Das System 190 empfängt Drehmoment über die Leitung 155, einen Beschleunigungseingang über die Leitung 156 und den Beschleunigungswandler 149, einen Hydraulikdruckzylindereingang über die Leitung 161 und einen Sinusgeschwindigkeitseingang über die Leitung 162, wobei die letzten beiden Eingangssignale über entsprechende Wandler 163 und 164 realisiert werden. Das Sinusgeschwindigkeitseingangssignal über die Leitung 162 entspricht der Sinusgeschwindigkeit der Hydraulikzylinder 22. Die Geschwindigkeit des Wellendynamometers 12 wird über die Leitung 171 eingegeben, während die Temperatur des Reibpaares 25, 27 über die Leitung 172 eingegeben wird, wobei dies durch den Temperaturwandler 173 realisiert wird. Die vom Beschaffungssystem 190 beschafften und umgewandelten Daten werden dem Digitalcomputer 120 zugeführt, der einen Permanentspeicher 123, einen Computerdrucker und einen Plotter 122 besitzt, welcher Datenzusammenfassungen, grafische Darstellungen und Tabellen liefert.

Der Sinuswellengenerator 116 ist über eine Summiereinheit 119 an ein elektrohydraulisches Servoventil 115 angeschlossen. Die Hydraulikpumpe und der Speicher 117 beaufschlagen das elektrohydraulische Servoventil 115 über ein Ventil 128 mit hydraulischem Druck. Der Rückdruck wird über die Leitung 133 der Hydraulikpumpe und dem Speicher 117 zugeführt. Der Sinuswellengenerator erzeugt ein Anforderungssignal für eine Verschiebung über die Leitung 137, das über die Summiereinheit 119 dem elektrohydraulischen Servoventil 115 zugeführt wird. Das elektrohydraulische Servoventil beaufschlagt die Hydraulikzylinder 22 über die Verbindungsleitung 130 mit Druck in der Form einer sinusförmigen Druckänderung. Der Beschleunigungswandler 149 steht mit der Drehmomentlastzelle 54 und der Drehmomentarmaturendplatte 41 in Verbindung und führt dem Datenbeschaffungssystem 190 über die Leitung 156 ein Eingangssignal zu, während Beschleunigungsdaten über die Leitung 151 an einen doppelten Integrator 161 rückgeführt werden, der mit der Summiereinheit 119 in Verbindung steht. Hierdurch erhält die Summiereinheit 119 ein Verschiebungsfeedback für einen Vergleich mit den vom Sinuswellengenerator 116 abgegebenen Verschiebungssignalen. Die Steuer- und Anzeigekonsole 121 enthält einen Steueranschluß 116A für den Sinuswellengenerator 116, einen Anschluß 125A für das Ventil 125, einen Anschluß 130A für den Impulsgenerator 130, einen Anschluß 128A für das Ventil 1218 und einen Anschluß 80A für die Halseinrichtungen 80 und 83. Sie empfängt Geschwindigkeits- und Druckfeedbackinformation über die Leitung 128B und die Leitung 127 für die Ventile 128 und 125. Über den Motorsteueranschluß 129 wird das Wellendynamometer 112 gesteuert und ein Feedbacksignal der Steuer- und Anzeigekonsole 121 zugeführt.

Daten in bezug auf die negative Dämpfung können ebenfalls in Abhängigkeit von der Bremsschlupfgeschwindigkeit, der Bremstemperatur, dem Bremsdruck, dem Bremsverschleiß und möglichen anderen Variablen organisiert werden. Zusätzlich zu den Daten in bezug auf die negative Dämpfung können Drehmoment/Druckansprech- und Drehmoment/Temperaturansprechdaten und andere Basisdaten in bezug auf das Betriebsverhalten des Reibpaares ausgewertet werden, wie beispielsweise: Verschleißgrad, statisches Drehmoment, Spitzendrehmoment, Drehmomentmodell, Bremsenwirkungsgrad (Durchschnitt), Bremsenspitzenwirkungsgrad, Drehmomentindex und Neigung zur Griffigkeit. Da der Prüfmechanismus 10 nur einen Rotor und zwei Statoren benötigt, kann er wesentlich wirtschaftlicher betrieben werden und die Eigenschaften des Reibpaares können wesentlich wirtschaftlicher zur Verfügung gestellt werden als bei einer Bremse im richtigen Maßstab, die sechs Rotoren, fünf Statoren, eine Druckplatte und eine Stützplatte aufweisen kann. Ein weiterer signifikanter Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es sich um eine Bremse voller Größe handelt. Versuche, die gleichen Arten von Daten mit Proben mit geringerem Maßstab zu erhalten, haben sich wegen Verkleinerungseffekten nicht als zufriedenstellend erwiesen.

Wie die Figuren 1, 3 und 6 zeigen, funktioniert der Prüfmechanismus wie folgt. Das Dynamometer 12 kann über die Steuer- und Anzeigekonsole 121 betätigt und gesteuert werden. Der Schwungmassenabschnitt 15 des Dynamometers 12 dreht das Radelement 14 mit der gewünschten Winkelgeschwindigkeit. Wenn ein Bremsvorgang durchgeführt werden soll, wird das Ventil 125 betätigt, um Bremsdruck über die Leitung 129 dem Leitungsanschluß 57, dem Verteiler 58, den Anschlüssen 59 und den Bremskolben 50 zuzuführen. Die Bremskolben 50 fahren aus und komprimieren den rotierenden Rotor 25 zwischen den Statoren 27 und den Platten 60, 61. Der Sinuswellengenerator 116 wird betätigt, um ein Befehlssignal für eine Schwingungsverschiebung über die Leitung 137 dem elektrohydraulischen Servoventil 115 zuzuführen. Das Ventil 115 legt eine sinusförmige Druckveränderung über den Anschluß 1349 an die Hydraulikzylinder 22, die wegen ihrer kreuzweisen Verbindung über die Arme 24 und die Drehmomentarmaturendplatte 41 eine Schwingungsbewegung von + oder - 2º der Drehmomentlastzelle 54 und des Kolbengehäuses 40 bewirken. Der Bereich der Schwingungsbewegung kann in gewünschter Weise über die Steuer- und Anzeigekonsole 121 modifiziert werden. Diese Sinusschwingung wird auf diese "stationären Teile" oder Bremslastaufnahmeeinrichtungen der Bremseinrichtungen 16 übertragen, so daß die Platte 41, die Drehmomentlastzelle 54, das Kolbengehäuse 40, das Drehmomentrohr 29, das Isolationsrohr 70, die Kolben 50, die Druckplatte 60, die Stützplatte 61 und die Statoren 27 in der gewünschten Weise mit einer Schwingungsbewegung beaufschlagt werden. Die geringfügige Schwingungsbewegung der Bremslastaufnahmeeinrichtungen bewirkt eine Störung des Bremsmomentes. Aus dem Schwingungsbewegungssignal und der Drehmomentstörung wird die negative Dämpfung ermittelt, wie vorstehend beschrieben. Es ist ferner von Bedeutung, die Beziehung zwischen den Temperatur- und Druckänderungen zu kennen, um ein vollständiges Verständnis der Reibeigenschaften zu erhalten. Der Prüfmechanismus 10 kann daher bei unterschiedlichen Hydraulikdrücken und Temperaturen betrieben werden, um derartige Einwirkungen auf die negative Dämpfung zu ermitteln. Die Heizelemente 80, 83 können über den Anschluß 80A eingeschaltet werden, um eine Temperatur im Reibpaar vorzusehen und aufrechtzuerhalten, die der realistischen Temperatur einer tatsächlichen Flugzeugbremse angenähert ist. Wie dargestellt, können die Heizelemente sowohl um den Innenumfang des Bremsmechanismus 16 als auch um die Druckplatte 60 und die Stützplatte 61 herum angeordnet sein. Ferner können, falls gewünscht, Heizelemente in Umfangsrichtung um die Statoren 27 herum oder innerhalb derselben angeordnet sein.

Figur 7 zeigt ein zusätzliches Merkmal des Prüfmechanismus 10. Um die Abhängigkeit zwischen dem Drehmoment und dem Druckfrequenzansprechverhalten zu ermitteln, ist es erforderlich, einen scharfen Impuls auf den stetigen Hydraulikdruck während eines durch den Mechanismus 10 bewirkten Bremsstops aufzubringen. Dieser scharfe Impuls und der Druck bewirken einen Impuls im stetigen Bremsmoment. Die Signale des Impulses im Druck und des Impulses im Drebmoment können gleichzeitig einer schnellen Zweikanal- Fourier-Transformation (FFT) zugeführt werden. Dieser FFT- Analysator ermittelt die Frequenzansprechfunktion zwischen dem Druck und dem resultierenden Drehmomentimpuls. Diese Frequenzansprechfunktion ist eine komplexe Funktion der Frequenz, die grafisch dargestellt werden kann als die Drehmoment:Druck-Zunahme in Abhängigkeit von der Frequenz und als Phasenverzögerung von Drehmoment:Druck in Abhängigkeit von der Frequenz. Sie kann ferner als Verhältnis von zwei komplexen Transferfunktionen in der folgenden Weise gekennzeichnet werden:

Hierbei ist S die Laplace-sche Transformationskomplexvariable (S = R+iI).

Der zur Erzeugung eines scharfen Hydraulikdruckimpulses dienende Impulsgenerator 130 ist in den Figuren 6 und 7 gezeigt. Der Impulsgenerator 130 kann irgendeinen von diversen unterschiedlichen Mechanismen umfassen, von denen einer dargestellt ist. Er kann einen Auslösemechanismus 134 aufweisen, der durch die Steuer- und Anzeigekonsole 121 betätigt werden kann, um das Fallen der Masse 138 auf den Kolben 130B zu bewirken. Der Kolben 130B ist gegen den Anschlag 131B angeordnet. Der Generator 130 ist über die Leitung 130C an die Hydraulikdruckzuführleitung 157 angeschlossen. Die Druckzuführleitung 157 ist an die Rückseite der Drehmomentarmaturendplatte 41 und des Kolbengehäuses schlossen. Die Druckzuführleitung 157 ist an die Rückseite der Drehmomentarmaturendplatte 41 und des Kolbengehäuses 40 angeschlossen, die Leitungsanschlüsse gleicher Länge mit den Kolben 50 enthalten, so daß der gleiche Druckimpuls von jedem Kolben 50 empfangen wird. Hierdurch wird eine Translationskompression des Bremsenstapels mit nahezu keiner wesentlichen Winkelbewegung erhalten. Der Druckwandler 178 (Figur 7) sorgt für ein Ausgangssfgnal für die Steuer- und Anzeigekonsole 121. Wenn die Masse 138 auf den Kolben 130B fällt, wird ein scharfer Druckimpuls erzeugt, der zu einer Frequenzansprechfunktion über einen relativ breiten Frequenzbereich führen kann. Die Druckimpulsbreite und -größe können durch Einstellung des Kolbens 130B, der Fallhöhe der Masse 131 und der Masse der Masse 138 gesteuert werden. Der Generator 130 kann auch in einer Standarddynamometerbremstestvorrichtung Verwendung finden, um das Drehmoment in Abhängigkeit vom Druckfrequenzansprechverhalten zu ermitteln. Diese Standarddynametertestvorrichtung umfaßt nicht die Schwingungs- oder Störungsbewegungseinrichtungen 18 und die Steuerbestandteile, die den Schwingungsbewegungseinrichtungen zugeordnet sind.


Anspruch[de]

1. Bremsenprüfmechanismus (10) mit Einrichtungen zur Erzeugung einer Schwungmassendrehbewegung (12), einem Radelement (14), das an den Schwungmassendrehbewegungseinrichtungen (12) befestigt ist, und Einrichtungen (16) zum Bremsen des Radelementes (14), die Bremslastaufnahmeeinrichtungen (29, 40, 54, 41, 24) umfassen, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Erzeugen einer Schwingungsbewegung (18, 20, 22) der Bremslastaufnahmeeinrichtungen (29, 40, 54, 41, 24) und Einrichtungen (121, 190) zurn Steuern des Prüfmechanismus und zur Datenbeschaffung, so daß durch die Drehung des Radelementes (14) durch die Schwungmassendrehbewegungseinrichtungen (12) und durch die Betätigung der Schwingungsbewegungseinrichtungen (18, 20, 22), um eine Schwingungsbewegung der Bremslastaufnahmeeinrichtungen (29, 40, 54, 41, 24) während der Betätigung der Bremseinrichtungen (16) zu bewirken, Daten in bezug auf die Funktionsweise der Bremseinrichtungen (16) beschafft werden können.

2. Mechanismus nach Anspruch 1, bei dem die Bremseinrichtungen (16) eine Scheibenbremse (16) mit mindestens einem Rotor (25) und zwei Statoren (27) umfassen.

3. Mechanismus nach Anspruch 1, bei dem die Bremslastaufnahmeeinrichtungen (29, 40, 54, 41, 24) ein Kolbengehäuse (40) und eine Drehmomentlastzelle (54) umfassen, die mit den Schwingungsbewegungseinrichtungen (18, 20, 22) verbunden sind.

4. Mechanismus nach Anspruch 1, bei dem die Bremseinrichtungen (16) Einrichtungen zur Erzeugung von Wärme (78, 79, 80) aufweisen.

5. Mechanismus nach Anspruch 1, bei dem die schwingungsbewegungseinrichtungen (18, 20, 22) ein Paar von Hydraulikzylindern (22) und ein Paar von mit den Bremslastaufnahmeeinrichtungen (29, 40, 54, 41, 24) verbundenen Federmechanismen (20) umfassen.

6. Mechanismus nach Anspruch 5, bei dem die Schwingungsbewegungseinrichtungen (18, 20, 22) einen Sinuswellengenerator (116) aufweisen, der an ein elektrohydraulisches Servoventil (115) angeschlossen ist, das mit den Hydraulikzylindern (22) in Verbindung steht.

7. Mechanismus nach Anspruch 6, bei dem der Sinuswellengenerator (116) an das elektrohydraulische Servoventil (115) über einen Summiermechanismus (119) angeschlossen ist, der Verschiebungsinformationen von einem Aufnehmer (149) empfängt, welcher an die Bremslastaufnahmeeinrichtungen (29, 40, 54, 41, 24) angeschlossen ist.

8. Mechanismus nach Anspruch 1, der des weiteren Einrichtungen zur Erzeugung eines Druckimpulses (130) aufweist, der auf die Bremseinrichtungen (16) übertragen wird, um einen Impuls im Bremsdrehmoment zu erzeugen.

9. Mechanismus nach Anspruch 1, der des weiteren Lagereinrichtungen (95) umfaßt, die zwischen den Bremslastaufnahmeeinrichtungen (29, 40, 54, 41, 24) und einem stationären Teil (100) des Prüfmechanismus 5(10) angeordnet sind, so daß die Bremslastaufnahmeeinrichtungen (29, 40, 54, 41, 24) durch die Schwingungsbewegungseinrichtungen (18, 20, 22) drehbar verschoben werden können.

10. Mechanismus nach Anspruch 1, bei dem die Schwingungsbewegungseinrichtungen (18, 20, 22) einen Sinuswellengenerator (116) umfassen, der an ein elektrohydraulisches Servoventil (115) angeschlossen ist, das mit an den Bremslastaufnahmeeinrichtungen (29, 40, 54, 41, 42) befestigten Hydraulikzylindern (22) in Verbindung steht, und Druckerzeugungseinrichtungen (117), die mit einem Hydraulikventil (128) in Verbindung stehen, das Hydraulikdruck auf das Servoventil (115) überträgt und durch die Steuer- und Datenbeschaffungseinrichtungen (121, 190) gesteuert wird







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