CN118159457A - 具有集成于隔膜中的缩小环的膜片制动器缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的气动膜片制动器缸(1)，其具有处于压力侧的壳体零件(6)和背离压力侧的壳体零件(2)，以及布置于它们之间的隔膜(24)，隔膜将膜片制动器缸的内部分成两个彼此密封隔离的室(20，31)，其中第一室(20)包括由气动压力加载的压力室并且第二室(31)包括用于由隔膜(24)致动的活塞(26)的活塞室，其中隔膜(24)的周边紧固边缘(32)被夹持于压力侧的壳体零件(6)与背离压力的壳体零件(2)之间，并且其中气动压力相对于所述隔膜(24)的工作运动有效的表面(50)而加载隔膜(24)，并且设置缩小环(36)，缩小环从隔膜(24)轴向地延伸至背离压力的壳体零件(2)中并且径向地减小或径向地限制隔膜(24)的有效区域(50)，并且至少缩小环(36)和隔膜(24)被设计成单件式部件。

Description

具有集成于隔膜中的缩小环的膜片制动器缸

技术领域

根据权利要求1，本发明涉及一种用于机动车辆、特别是商用车辆的气动膜片制动器缸，所述气动膜片制动器缸具有处于压力侧的壳体零件和背离该压力侧的壳体零件以及布置于它们之间的隔膜，所述隔膜将制动器缸的内部空间分成两个彼此密封隔离的空间，其中第一空间包括或代表由气动压力加载的压力空间并且第二空间包括或代表用于由所述隔膜致动的活塞的活塞空间，其中膜的周边紧固边缘被夹持于压力侧的壳体零件与远离压力的壳体零件之间。此外，根据权利要求16，本发明还涉及一种包括至少一个这样的气动膜片制动器缸的气动制动器装置。

背景技术

这样的气动膜片制动器缸经常被用于商用车辆的空气制动器系统中，其中它们被单独地或者与弹簧制动器缸组合地(亦即在所谓的组合缸中)用作行车制动器的行车制动器缸。在这种情况下，压力侧的壳体零件和背离压力的壳体零件连接至彼此，其中隔膜的边缘被夹持于所述壳体零件之间的对接接头处。这种结构相对于带有滑动密封元件的活塞制动器缸而言已经得到认可，主要是因为其稳健的设计且制造成本低。就设计而言，所提到的膜片制动器缸的共同点在于，通常使用织物增强的弹性体隔膜来密封行车制动器的压力室以及将气动压力传递至行车制动器活塞。

此外，从DE 198 30 154A1已知一种组合式行车制动器和弹簧制动器缸，其中中间凸缘被用作行车制动器缸和弹簧制动器缸的连接装置。

本发明的目的是提供一种使用灵活且易于制造的气动膜片制动器缸。此外，将提供一种具有至少一个这样的气动膜片制动器缸的气动制动器装置。

该任务由权利要求1和16的特征解决。

发明内容

本发明公开一种用于机动车辆的气动膜片制动器缸，其具有处于压力侧的壳体零件和背离压力侧的壳体零件以及布置于它们之间的隔膜，所述隔膜将所述制动器缸的内部空间分成两个彼此密封隔离的空间，其中第一空间包括或代表由气动压力加载的压力室并且第二空间包括或代表用于由所述隔膜致动的活塞的活塞室，其中所述隔膜的周边紧固边缘被夹持于压力侧的壳体零件与背离压力侧的壳体零件之间。

所述压力室可以通气以增加气动压力并且可以通气以降低气动压力，其中活塞通过增加压力而从所述制动器缸伸出并且通过降低压力而缩回至所述制动器缸中。在这种情况下，所述隔膜执行轴向工作运动，所述轴向方向平行于所述活塞。

此外，设想的是，

a)所述气动压力相对于所述隔膜的工作运动加载所述隔膜的有效区域，以及

b)设置缩小环，所述缩小环从所述隔膜轴向地延伸至背离压力的壳体零件中，并且所述缩小环径向地限制、特别地径向地减小所述隔膜的有效区域。

换句话说，所述缩小环减小或径向地限制背离压力的壳体零件的内径。这可变地调整或减小所述隔膜的用于气动压力的有效区域，在工作运动期间，所述有效区域由于气动压力可以特别地弹性地变形。结果，调整或减小由于气动压力在隔膜上生成的力。因此，可以借助于所述缩小环单独地调节由所述隔膜缸经由所述活塞施加的力。

此外，设想的是，

c)至少所述缩小环和所述隔膜被设计成单件式部件。

换句话说，所述隔膜和所述缩小环一体地组合于所述单件式部件中。该措施简化隔膜缸的生产，这是因为代替两个零件、即单独的隔膜和单独的缩小环，仅一个单一部件必须安装至所述隔膜缸，其中所述隔膜和所述缩小环一体地组合。另一方面，所述隔膜和所述缩小环的这种组合也使所述隔膜缸不易泄漏，因为密封点的数量减少。

由从属权利要求公开本发明的另外的有利的实施例。

优选地，所述缩小环在远离压力侧轴向地附接至所述隔膜。优选地，所述缩小环也可以径向地处于背离压力的壳体零件的径向内周向表面与由所述隔膜致动的活塞杆的中间。此外，所述缩小环的径向外周向表面可以包括至少一个凹部和/或相对于背离压力的壳体零件的径向内周向表面形成环形间隙，一个或多个环形间隙在所述第二空间与背离压力的壳体零件的至少一个呼吸开口之间形成流动连接。

根据另一个实施例，所述隔膜可以包括织物增强的弹性体和/或所述缩小环可以包括没有织物增强的弹性体。

所述隔膜还可以具有延伸至背离压力的壳体零件中的波纹管形区域，所述波纹管形区域在径向内侧邻接所述缩小环。

优选地，所述气动膜片制动器缸可以包括主动式气动行车制动器缸，所述主动式气动行车制动器缸被构造成在充气时施用行车制动器并且在脱气时释放行车制动器。

根据另一个实施例，压力侧的壳体零件

a)包括中间凸缘，所述中间凸缘被设计成使得弹簧制动器缸的壳体可以附接至所述中间凸缘，或者

b)包括弹簧制动器缸的壳体。

所述弹簧制动器缸包括弹簧制动器活塞，所述弹簧制动器活塞由至少一个储能器弹簧加载并且将可以通气和排气的弹簧制动器室与其中布置有所述至少一个储能器弹簧的弹簧室分开。所述弹簧制动器缸优选地为被动式气动驻车制动器缸，其被设计成在所述弹簧制动器室通气时释放驻车制动器以及在所述弹簧制动器室通气时施用驻车制动器。

此外，所述气动膜片制动器缸可以包括或构成所述行车制动器缸和所述弹簧制动器缸的组合缸。

优选地，所述紧固边缘具有径向向内渐缩的楔形横截面。此外，压力侧的壳体零件的第一边缘和背离压力的壳体零件的第二边缘可以在轴向上在它们之间形成径向向外扩张的中间空间，所述中间空间与所述紧固边缘的径向向内渐缩的横截面互补并且所述紧固边缘被夹持于所述中间空间中。所述隔膜上的压缩载荷因此将其固定边缘拉动至所述径向向内渐缩的中间空间中，这有利地增加密封效果。

例如，所述第一边缘和所述第二边缘可以通过张力带相互拉紧或者在塑性变形下压接在一起。因此，压接在这里被理解为所述第一边缘和/或所述第二边缘的塑性变形，以使得在所述边缘之间产生形状配合连接。

优选地，所述缩小环径向地处于背离压力的壳体零件的径向内周边表面与由所述隔膜致动的活塞杆的中间。定中地连接至所述活塞杆的是由所述隔膜致动的活塞。

此外，所述缩小环的径向外周向表面可以具有至少一个凹部或相对于背离压力的壳体零件的径向内周向表面形成环形间隙，所述凹部或间隙在所述第二空间与背离压力的壳体零件的至少一个呼吸开口之间形成流动连接。因此，当压力室通气时，压缩空气可以从所述活塞室逸出，接着被致动的隔膜减小所述活塞室。

优选地，所述隔膜具有延伸至背离压力的壳体零件中的波纹管形区域，所述波纹管形区域在径向内侧邻接所述缩小环。

因此，在气动膜片制动器缸中，优选地使用织物增强的弹性体隔膜来密封所述压力室并且将所述气动压力传递至所述活塞或活塞杆。然而，实际操作的经验表明，特别是随着现代空气制动器系统的操作和测试压力的增加，在隔膜的夹持区域中越来越多地出现密封问题。在组装过程期间，可能会出现隔膜未充分地定中的情况。例如，如果所述壳体零件的边缘的圆锥形接触表面以及布置于它们之间的隔膜的紧固边缘的接触表面在部件的夹持发生之前相对于它们的对称性或多或少地偏心，或者它们在部件于夹持操作期间相对于彼此发生径向位移的情况下偏离中心，则可能是这种情况。这种情况经常发生，尤其是在手工制造操作中。这导致所述紧固边缘在周边被不恒定地压缩，并且在压缩减小的点处促使泄漏。

为了克服这个问题，优选地，在所述隔膜上一体地形成定中环，所述定中环相对于所述周边紧固边缘径向向内偏移地布置、轴向地凸出至压力侧的壳体零件中、并且相对于压力侧的壳体零件的径向内周向表面使所述隔膜定中。例如，所述定中环可以被布置成大致垂直于所述周边紧固边缘的中心平面和/或平行于压力侧的壳体部分的径向内周边表面。优选地，所述定中环接触压力侧的壳体部分的径向内周向表面，从而产生定中。因此，在这种情况下，所述隔膜、所述缩小环以及所述定中环可以形成集成的单件式部件。

本发明还涉及一种包括至少一个上述气动膜片制动器缸的气动制动装置，并且还涉及一种包括这样的气动制动装置的车辆。

附图说明

参考附图，在下面的描述中更详细地描述本发明的实施例的示例。附图示出：

图1为根据本发明的优选实施例的气动膜片制动器缸的局部纵向截面；

图2为图1的一部分；

图3为图1的气动膜片制动器缸的两个壳体零件以及由隔膜和缩小环组成的组件的纵向截面；

图4为由图3的隔膜和缩小环组成的组件单元的立体图；以及

图5为图1的气动膜片制动器缸的组装步骤。

具体实施方式

在图1至图5中，组合式行车制动器和弹簧制动器缸1(以下称为组合缸)被作为气动膜片制动器缸的优选实施例示出。组合式行车制动器和弹簧制动器缸1包括行车制动器缸2、中间凸缘6以及弹簧制动器缸4，其中行车制动器缸2通过中间凸缘6在结构上和功能上连接至弹簧制动器缸4。弹簧制动器活塞8可移位地布置于弹簧制动器缸4内，其中储能器弹簧10抵靠弹簧制动器活塞8的一侧安放。储能器弹簧10在其相对侧被支撑于弹簧制动器缸4的底部上。弹簧制动器室12形成于弹簧制动器活塞8与中间凸缘6之间，所述室例如与电动气动阀装置(所述电动气动阀装置出于比例原因未示出)连通，以用于对所述室进行通气和排气。当通气时，弹簧制动器活塞8在储能器弹簧10的张力下轴向地移位至驻车制动器释放位置中。在弹簧制动器活塞8的这种移位期间，存在于容置储能器弹簧10的弹簧室14内部的空气经由这里未示出的通气孔被推出。另一方面，如果弹簧制动器室12出于制动的目的被通气，那么储能器弹簧10能够使弹簧制动器活塞8移位至施加位置中。

弹簧制动器活塞8连接至中空的活塞杆18，所述中空的活塞杆穿过中间凸缘6延伸至行车制动器缸2的压力室20中，并且在那里被支撑于隔膜板26上。插入于中间凸缘6中的密封件22在活塞杆18纵向运动期间密封活塞杆18的外壁。未示出的入口通向压力室20，压缩空气经由所述入口被接纳和排出，以用于致动行车制动器缸2。压缩空气作用于插入于行车制动器缸2内的隔膜24上，在所述隔膜24的相对侧设置有呈刚性隔膜板26的形式的压力件。更准确地说，隔膜24将行车制动器缸2的压力室20与活塞室31分隔开，所述压力室可以被充入和排出压力介质，所述活塞室容置被支撑于隔膜板26上的复位弹簧30。关于行车制动器功能和存在于压力室20中的气动压力，中间凸缘6因此在此形成压力侧的壳体零件，并且行车制动器缸2或其活塞室31形成组合式行车制动器和弹簧制动器缸1的背离压力的壳体零件。

隔膜板26连接至推杆28，所述推杆与组合式行车制动器和弹簧制动器缸1外部的制动器致动机构相互作用。例如，这可以为机动车辆的盘式制动器的致动元件。行车制动器缸2为主动式制动器缸，也就是说，通过对行车制动器室20进行通气来施用行车制动器并且通过通气来释放行车制动器。一方面支撑于隔膜板26上并且另一方面支撑于行车制动器缸2的底部上的复位弹簧30确保在对行车制动器室20进行通气时压力杆28返回至释放位置。

隔膜24的径向外附接边缘32具有径向向内渐缩的楔形横截面。隔膜24的具有径向向内渐缩的楔形横截面的径向外安装边缘32在具有径向向外张开的楔形横截面的互补形状的中间空间或间隙34中被夹持于中间凸缘6的第一边缘16与行车制动器缸2的第二边缘17之间。因此，中间凸缘6和行车制动器缸2将它们的边缘16、17形成为径向向外弯曲的凸缘，所述径向向外弯曲的凸缘的相向的两内表面在它们之间形成具有楔形横截面的中间空间34。

此外，在隔膜24上形成或一体地形成至少一个定中环40，所述定中环在轴向方向上延伸并且相对于紧固边缘32径向向内偏移地布置，所述定中环40轴向地指向中间凸缘6并且隔膜24借助于所述定中环抵靠中间凸缘6的壁44的径向内周向表面42而被定中。特别优选地，定中环40大致上垂直于周边紧固边缘32的中心平面布置，并且例如在一侧远离隔膜24凸出。然而，还可以设想的是，代替这一个定中环40，或者额外地，设置另一个定中环，所述另一个定中环在弹簧制动器缸4的方向上凸出并且抵靠其壁的径向内周边表面进行定中。

最后但并非最不重要的，中间凸缘6的径向内周向表面42(定中环40抵靠其定中)优选地位于一假想圆锥上，所述假象圆锥的中心轴线与缸轴线46同轴。

如图所示，如在周向方向上观察的，定中环40可以被形成为完全周向的，或者被形成为包括环形段。隔膜24和与其一体地形成的定中环40优选地包括织物增强的弹性体。

然后，中间凸缘6与行车制动器缸2之间的夹持力的轴向分量致使隔膜24的定中环40按压抵靠中间凸缘6的壁44的径向内周边表面42。换句话说，夹持力的轴向分量确保紧固边缘32由于楔入效应而被径向向外拉动，并且因此在定中的自增强的意义上，定中环40被以更大的径向力按压抵靠中间凸缘6的壁44的径向内周向表面42。

例如，可以通过使夹持带48重叠于行车制动器缸2的第二边缘17和中间壁6的第一边缘16来实现这样的轴向夹持力分量，所述夹持带48因此提供夹持力的轴向分量。

隔膜24、定中环40以及缩小环36形成一体的单件式部件38。尽管如上所述，隔膜24和与其一体地形成的定中环40优选地包括织物增强的弹性体，但是缩小环36包括例如相同的弹性体但没有织物增强。然而，定中环40是可选的，因为根据此处未示出的实施例，单件式部件也可以仅包括隔膜24和缩小环36。

缩小环36从隔膜24轴向地延伸至行车制动器缸2中。进一步，缩小环36大致上是圆柱形的并且具有的壁厚度为缩小环36的外径和内径之差。

优选地，缩小环36在压力释放侧、亦即在行车制动器缸2的活塞室31的方向上轴向地附接至隔膜24。此外，缩小环36径向地处于行车制动器缸2的径向内周向表面52与由隔膜24致动的推杆28中间。

如图4所示，缩小环36的径向外周向表面56在这里可以例如具有在周向方向上分布的轴向凹部54，并且通过其剩余表面接触行车制动器缸2的径向内周向表面52，如参考图3最佳地示例说明的。此外，在活塞室31的区域中、在这里特别地也在缩小环36的区域中，可以在行车制动器缸2的壁60中形成呼吸开口62，所述呼吸开口被布置成使得它们借助于凹部54永久地连接至行车制动器缸2的活塞室31。凹部54因此在活塞室31与行车制动器缸2的呼吸开口62之间形成流动连接。当由于隔膜24的轴向工作运动，活塞室减小或增大以使得空气被推出活塞室31或被吸入活塞室时，这种流动连接生效。

代替径向外凹部54或除径向外凹部54之外，还可以在缩小环36的径向外周边表面56与行车制动器缸2的径向内周边表面52之间设置环形间隙，所述环形间隙然后也产生这样的流动连接。

如参考图2可以容易地想象到的，相对于隔膜24的工作运动而存在于压力室20中的气动压力加载隔膜24的有效区域50。因此，隔膜24的有效区域50代表在对压力室20进行通气时可以执行在这里平行于缸轴线46发生的工作运动的区域。

因此，缩小环36的目的是径向地减小隔膜24的有效区域50，其中缩小环36因此还减小行车制动器缸2的内径。这减小用于气动压力的隔膜24的有效区域50，所述有效区域可以由于压力室20中的气动压力而弹性地变形。结果，例如，由于压力室20中的气动压力而在隔膜24处生成的力减小。因此，缩小环36的壁厚度可以被用来单独调节由行车制动器缸2经由活塞杆28施加的力。

如从图3可以最佳地看到的，隔膜24具有延伸至行车制动器缸2中的波纹管形部分64，所述波纹管形部分64在径向内部邻近缩小环36。

如果缩小环36、隔膜24以及可选地还有定中环40被设计成单件式部件38，那么组合式行车制动器和弹簧制动器缸1的制造被简化，因为代替两个零件、即单独的隔膜和单独的缩小环，仅一个单件式部件38必须被组装至组合式行车制动器和弹簧制动器缸1，如参考图5所示。在图5中示例说明组合式行车制动器和弹簧制动器缸1的组件的组装步骤。

另一方面，隔膜24、缩小环36以及可选地还有定中环40的这种组合还确保组合式行车制动器和弹簧制动器缸1不易泄漏，因为密封点的数量减少。

根据本发明的包括隔膜24、缩小环36以及可选地还有定中环40的单件式部件38的使用不限于组合式行车制动器和弹簧制动器缸1，而是这样的单件式部件当然可以用于任何类型的气动膜片制动器缸。

附图标记列表

1组合式行车制动器和弹簧制动器缸

2行车制动器缸

4弹簧制动器缸

6中间凸缘

8弹簧制动器活塞

10储能器弹簧

12弹簧制动器室

14弹簧室

16第一边缘

17第二边缘

18活塞杆

20压力室

22密封件

24膜

26隔膜板

28推杆

30复位弹簧

31活塞室

32周边紧固边缘

34中间空间

36减小环

38单件式部件

40定中环

42径向内周向表面

44壁

46缸轴线

48张力带

50有效区域

52径向内周向表面

54凹部

56径向外周向表面

60壁

62呼吸开口

64波纹管形部分

Claims (16)

1.一种用于机动车辆的气动膜片制动器缸(1)，其具有处于压力侧的壳体零件(6)和背离压力侧的壳体零件(2)，以及隔膜(24)，所述隔膜布置于压力侧的壳体零件与背离压力侧的壳体零件之间并且将所述膜片制动器缸的内部分成两个彼此密封隔离的空间(20，31)，所述两个彼此密封隔离的空间中的第一室(20)包括由气动压力加载的压力室并且其中的第二室(31)包括用于由所述隔膜(24)致动的活塞(26)的活塞室，其中所述隔膜(24)的周边紧固边缘(32)被夹持于压力侧的壳体零件(6)与远离压力的壳体零件(2)之间，并且其中所述隔膜(24)布置于压力侧的壳体零件(6)与远离压力的壳体零件(2)之间，

a)所述气动压力相对于所述隔膜(24)的工作运动加载所述隔膜(24)的有效表面(50)，以及

b)设置从所述隔膜(24)轴向地延伸至背离压力的壳体零件(2)中的缩小环(36)，所述缩小环在径向外侧限制所述隔膜(24)的有效区域(50)，以及

c)至少所述缩小环(36)和所述隔膜(24)被设计成单件式部件。

2.根据权利要求1所述的气动膜片制动器缸，其特征在于，所述缩小环(36)在远离压力侧轴向地附接至所述隔膜(24)。

3.根据权利要求1或2所述的气动膜片制动器缸，其特征在于，所述隔膜(24)由织物增强的弹性体构成。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的气动膜片制动器缸，其特征在于，所述缩小环(36)由没有织物增强的弹性体制成。

5.根据前述权利要求中的一项所述的气动膜片制动器缸，其特征在于，定中环(40)布置于所述隔膜(24)上、并且特别地一体地形成于所述隔膜(24)上，所述定中环相对于所述周向紧固边缘(32)径向向内偏移地布置、轴向地凸出至压力侧的壳体零件(6)中并且相对于压力侧的壳体零件(6)的径向内周向表面(42)使所述隔膜(24)定中。

6.根据权利要求5所述的气动膜片制动器缸，其特征在于，所述定中环(40)大致上垂直于所述周边紧固边缘(32)的中心平面设置。

7.根据前述权利要求中的一项所述的气动膜片制动器缸，其特征在于，所述缩小环(36)径向地插置于背离压力的壳体零件(2)的径向内周向表面(52)与由所述隔膜(24)致动的活塞杆(28)之间。

8.根据权利要求7所述的气动膜片制动器缸，其特征在于，所述缩小环(36)的径向外周向表面(56)具有至少一个凹部(54)和/或相对于背离压力的壳体零件(2)的径向内周向表面(52)形成环形间隙，一个或多个环形间隙在所述第二室(31)与背离压力的壳体零件(2)的至少一个呼吸开口(62)之间形成流动连接。

9.根据权利要求2至8中的一项所述的气动膜片制动器缸，其特征在于，所述隔膜(24)具有延伸至背离压力的壳体零件(2)中的波纹管形部分(64)，所述波纹管形部分的区域在径向内侧邻接所述缩小环(36)。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的气动膜片制动器缸，其特征在于，所述气动膜片制动器缸包括气动行车制动器缸(2)。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的气动膜片制动器缸，其特征在于，压力侧的壳体零件

a)包括中间凸缘(6)，所述中间凸缘(6)被设计成使得弹簧制动器缸(4)能够附接至所述中间凸缘，或者

b)包括弹簧制动器缸(4)。

12.根据权利要求11和12所述的气动膜片制动器缸，其特征在于，所述气动膜片制动器缸包括所述行车制动器缸和所述弹簧制动器缸的组合缸(1)。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的气动膜片制动器缸，其特征在于，所述周边紧固边缘(32)具有径向向内渐缩的楔形横截面。

14.根据权利要求14所述的气动膜片制动器缸，其特征在于，压力侧的壳体零件(6)的第一边缘(16)和背离压力的壳体零件(2)的第二边缘(17)在轴向上在它们之间形成中间空间(34)，所述中间空间与所述紧固边缘(32)的径向向内渐缩的横截面互补并且径向向外增大，并且所述紧固边缘(32)被夹持于所述中间空间中。

15.根据权利要求15所述的气动膜片制动器缸，其特征在于，所述第一边缘(16)和所述第二边缘(17)通过张力带(48)相互拉紧，或者在塑性变形下通过凸缘连接在一起。

16.一种气动制动器装置，包括至少一个根据前述权利要求中的任一项所述的气动膜片制动器缸(1)。