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Arbeitszylinder, insbesondere für Druckluftbremsanlagen in Kraftfahrzeugen
Die Erfindung befaßt sich mit der Ausbildung von Zylindern, für druckluftbetätigte
Anlagen, insbesondere von Bremszylindern für Druckluftbremsanlagen in Kraftfahrzeugen.
Diese Zylinder sind üblicherweise so ausgebildet, daß sie auf der Außenluftseite
atmen können, d.h. daß beim Arbeitshub des Kolbens die vor ihm in der Außendruckkammer
vorhandene Luft nach außen verdrängt wird und beim Rückhub des Kolbens wieder eine
entsprechende Luftmenge in die Außendruckkammer eingesaugt werden kann. Damit mit
der zurückströmenden Luft keine unerwünschten Fremdkörper in den Außendruckraum
gelangen, ist der Belüftungsöffnung ein Filter vorgeschaltet. Solche Filter halten
jedoch nur feste Körper zurück; sie bilden, keinen Schutz gegen, das Eindringen
von Flüssigkeiten, z.B. von Wasser. Es ist deshalb schon vorgeschlagen worden, den
Außendruckraum der Zylinder durch einen Balg abzuschließen, der so bemessen ist,
daß er die vom Kolben verdrängte Luft aufnehmen und, wieder an den Außendruckraum
abgeben kann. Diese Ausführung hat unter anderem den Nachteil, daß der Balg groß
sein muß und leicht beschädigt werden kann. Ein anderer Weg ist, den Außendruckraum
nach außen derart abzuschließen, daß vom Kolben aus ihm verdrängte Luft gegebenenfalls
nach außen ausgeschoben, beim Rückhub des Kolbens aber von außen nichts eingesaugt
werden kann.
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Auch bei einer solchen Anordnung muß aber dem Außendruckraum des Zylinders
in geeigneter Weise Luft zugeführt werden, damit der Kolben nach dem Arbeitshub
sich wieder frei zurückbewegen kann, d.h., auch bei einer solchen Ausführung muß
dafür gesorgt werden, daß der Druck im Außendruckraum stets möglichst in der Nähe
des Atmosphärendrucks bleibt.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung auf einfache Weise dadurch
gelöst, daß im bzw. am Zylinder Mittel vorgesehen werden, die beim Rückhub des Kolbens
innerhalb eines bestimmten Druckbereiches mindestens einen beschränkten. Druckausgleich
zwischen dem Druckwechselraum und dem Außendruckraum des Zylinders zulassen.
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Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der
Zeichnung an Hand von Druckluftbremszylindern der in Kraftfahrzeugen üblichen Bauart
dargestellt. Es zeigt Fig. I einen Längsschnitt durch einen Einkammerdruckluftbremszylinder,
Fig.2 einen Schnitt durch einen gleichartigen Bremszylinder etwas abgewandelter
Bauart.
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Mit I ist ein Bremszylinder der bei Einkammerdruckluftbremsen in Kraftfahrzeugen
üblichen Form bezeichnet. An seinem Boden 2 besitzt dieser Zylinder einen Stutzen
3 zum Anschluß an eine Druckluftleitung, über die die linke Zylinderseite, der Druckwechselraum
4, Druckluft zugeführt erhält oder entlüftet werden kann.
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Im Zylinder läuft ein im wesentlichen scheibenförmiger Kolben 5, der
seinerseits mittels einer Bohrung 6 in seiner Mitte auf einem Rohr 7 geführt ist.
Zur Dichtung gegen Zylinder und Kolbenrohr hat der Kolben auf seiner dem Zylinderboden
2 zugewandten Seite eine beispielsweise aufvulkanisierte Dichtungsscheibe 8 mit
einem äußeren, den Kolbenrand umfassenden Dichtungsstulp 9 und einem inneren Dichtungsstulp
Io.
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Mit seinem nicht gezeichneten, rechten Ende ist das Rohr 7 in bekannter
Weise geführt in einem ebenfalls nicht gezeichneten Zylinderdeckel, wombei nicht
dargestellte Mittel vorgesehen sind, die gegebenenfalls wohl ein Ausschrieben der
vom Kolben aus dem Außendruckraum II des Zylinders verdrängten Luft zulassen, aber
verhindern, daß beim Rückhub des Kolbens etwas von außen eintritt.
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Eine kräftige metallische Kappe I2 schließt das in den Druckwechselraum
4 ragende Ende des Kolbenrohres dicht ab. An einer Vertiefung I3 des Kappenbodens
liegt in bekannter Weise vermöge von der Bremsanlage ausgehender Rückführkräfte
eine Kolbenstange I4 an. Diese trägt in ebenfalls bekannter Weise eine Führungsscheibe
I5.
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Ein Kragen I6 an der Kappe I2 bildet einen Anschlag für den Kolben.
Nach der anderen Seite ist die Bewegung des Kolbens auf dem Führungsrohr 7 begrenzt
durch einen auf letzterem aufgeschweißten doppelt abgesetzten Flanschring I7.
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Eine an diesem Flanschring sich abstützende Spiralfeder 18 drückt
den Kolben 5 bei gelöster Bremse gegen den Kragen 16.
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In diesem Falle ist über eine oder mehrere Bohrungen i9 in der Kolbenwand:
und eine entsprechende Durchbrecbung 2o in der Dichtungsscheibe 8 der
Druckwechselraum
4 mit dem Außendruckraum II des Zylinders verbunden. Diese Bohrungen haben nur einen
geringen Querschnitt.
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Liegt der Kolben am Flansch I7 an, so ist die Drosselbohrung I9 durch
eine ihr gegenüberliegende Dichtungsscheibe 2I auf dem Flanschring I7 verschlossen.
Durch drei nicht gezeichnete Warzen auf der Kolbenwand, die den gleichen Abstand
von der Achse haben wie die Drosselbohrung I9 und voneinander gleich weit abstehen,
ist gesorgt, daß sich der Kolben ohne Verkanten gegen den Flanschring I7 legen kann
und die Dichtungsscheibe dabei nur die für das Abdichten notwendige Pressung, nicht
aber einen großen Teil des Kolbenschubes aufnimmt.
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Ein Verdrehen des Kolbens gegen den Flanschring I7 wird verhindert
durch einen in die Kolbenwand eingenieteten und mit dem nötigen Spiel in eine Bohrung
22 im Flanschring I7 eingreifenden Bolzen 23.
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Gegen den Flanschring I7 einerseits, den nicht gezeichneten Zylinderdeckel
andererseits stützt sich eine Rückführfeder 24. In der Ruhelage drückt sie das Rohr
7 mit seiner Kappe I2 gegen den Zylinderboden 2.
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Zum Anziehen der Bremsen wird Druckluft in den Druckwechselraum 4
des Zylinders eingelassen. Ein Teil davon tritt zunächst über die noch offene Drosselbohrung
I9 in den Außendruckraum II über. Vermöge des vergleichsweise kleinen Querschnitts
der Bohrung I9 steigt aber der Druck im Druckwechselraum trotzdem sehr schnell an,
so daß sich der Kolben 5 gegen die Kraft der Feder I8 in Richtung auf den Flansch
I7 bewegt, bis dieser mit der Dichtung 2I die Drosselbohrung I9 verschließet. Nun
ist der Außendruckraum II vom Druckwechselraum 4 abgetrennt. Die Feder I8 ist so
bemessen, daß dies ungefähr bei einem Überdruck von 0,3 atü eintritt, also bei einem
Druck, bei dem üblicherweise die Bremsbacken anzuliegen beginnen.
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Strömt weitere Druckluft nach 4, so nimmt dort der Druck weiter zu,
der Kolben wird weiter nach rechts geschoben und nimmt über den Anschlag I7 das
Führungsrohr 7 und die Kolbenstange I4 mit. Die vom Kolben verdrängte Luft wird
dabei vermöge der obenerwähnten Mittel nach außen ausgeschoben. Die Bremsung geschieht
somit im eigentlichen Bremsbereich ohne Luftverlust.
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Wird umgekehrt zum Lösen der Bremsen der Druckwechselraum 4 entlüftet,
so geht das Führungsrohr samt dem Kolben unter der Kraft der Rückführfeder gegen
die Ausgangsstellung zurück. Die Drosselbohrung I9 bleibt zunächst geschlossen.
Dabei wird dem Außendruckraum II keine Luft zugeführt, weder vom Kolben her noch
von außen. Der Überdruck im Druckwechselraum fällt sehr rasch ab und erreicht schnell
die obenerwähnte Grenze von o,3 atü und unterschreitest diese. Infolgedessen schiebt
nun die Feder I8 den Kolben, vom Flansch I7 weg, und die Drosselbohrung I9 wird,
frei. Dann findet zwischen dem Druckwechselraum und dem Außendruckraum wiederum
ein Druckausgleich statt.
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Der in Fig.2 dargestellte Bremszylinder ist von einer Bauart, die
besonders für größere Zylinderdurchmesser geeignet ist.
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In einem Zylinder 3I mit Boden 32 und Anschlusstutzen 33 läuft ein
Kolben 34 mit einem äußeren Dichtungsstulp 35. In der Mitte hat der aus Stahlblech
hergestellte Kolben eine napfartige Vertiefung 36, die gegen, den Zylinderboden
32 hin hohl und auf dieser Seite durch einen Schraubstopfen 37 dicht abgeschlossen
ist. Der Napf 36 wird lose von einem Führungsrohr 38 umfaßt. In dein Rohr ist nahe
dem zum Zylinderboden weisenden Ende ein Zwischenboden 39 mit einem Vierkantansatz
4o und einem Gewindebolzen 4I eingeschweißt.
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Der Kolben ist mittels einer Durchbrechung 42 in seiner Mitte und
des Vierkants 4o am Führungsrohr 38 verdrehungssicher geführt. Unter der Kraft einer
den Vierkant 4o umgebenden Spiralfeder 43 legt er sich im Lösezustand der Bremsen
mit dem Boden des Napfes 36 gegen eine Mutter 44 auf dem Gewindebolzen 4I.
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Auf der anderen Seite kann sich der Kolben 34 an einen Flanschring
45 am linken Ende des Führungsrohres legen. In dieser Kolbenstellung schließt eine
Gummidichtungsscheihe 46 auf dem Flanschring 45 eine ihr gegenüberliegende Drosselbohrung
47 im Kolbenboden.
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Es sind weiter drei Warzen 48 auf denn Flanschring 44 angebracht,
von denen nur eine in der Zeichnung zu sehen ist und die ein Anliegen des Kolbens
ohne Verkanten gestatten, ohne daß die Dichtungsplatte 46 überlastet wird.
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Am Flanschring 45 liegt eine Rückführfeder 49 an, die sich auf dem
anderen Seite in bekannter Weise gegen den nicht gezeichneten Zylinderdeckel stützt.
Im übrigen ist der Bremszylinder auf der Außendruckseite übereinstimmend mit dem
Zylinder nach Fig. I ausgebildet. An dem Zwischenboden 39 im Kolbenrohr liegt in
bekannter Weise eine Kolbenstange 5I mit Führungsscheibe 52 an.
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Die Wirkungsweise des Zylinders nach Abb. 2 entspricht in dem Zusammenwirken
des Kolbens 34 mit Drosselbohrung 47 einerseits und des Führungsrohres 38 mit Flanschring
45 und Dichtungsscheibe 46 andererseits vollständig derjenigen des Zylinders nach
Abb. I.
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Für die erwähnten Steuervorgänge für den Druckausgleich zwischen beiden
Zylinderseiten genügt ein verhältnismäßig geringes Axialspiel des Kolbens auf dem
Führungsrohr. Im übrigen ist die Erfindung auch sinngemäß anwendbar bei Zylindern,
deren Kolben nicht mit einem besonderen. Rohr, sondern mit der Kolbenstange im Zylinderdeckel
oder dem Zylinderboden geführt ist. Es lassen sich außerdem auch andere Steuerungen,
z.B. mit im Kolbenrohr verlaufenden Drosselkanälen und einem den Kolben tragenden
oder mit diesem in einer Schleppverbindung stehenden Steuerschieber, denken. Auch
könnte der Kolben mit einem steuernden Ringkolben versehen oder als Membrankolben
ausgebildet sein.