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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Federspeicherbremszylinder für die Bremsanlage eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die Anwendung sogenannter ”Federspeicherbrems”-Zylinder zur Bedienung von Betriebsbremsen, Feststellbremsen und Notbremsen in Fahrzeugen wie Lastkraftwagen, Traktoren und Anhängern mit hebelbedienten Trommel- oder Scheibenbremsen ist gut bekannt. Federspeicherbremszylinder werden in der Regel pneumatisch betrieben und mit Betriebsluft von einer Druckluftquelle im Fahrzeug gespeist. Diese Bremszylinder sind typischerweise auch auf eine ”ausfallsichere” Art und Weise angeordnet, d. h. der Bremszylinder geht nach einem Druckluftabfall in den Bremsbetätigungszustand.
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Ein Beispiel eines Bremszylinders auf dem Stand der Technik ist in der Querschnittansicht von 1 dargestellt. Das Bremszylindergehäuse 1 umfasst einen hinteren Zylinder 2, in dem ein hinterer Kolben 3 beweglich angeordnet ist. Die Innenwand des hinteren Zylinders und eine Kammerseite des hinteren Kolbens begrenzen eine hintere Entlüftungskammer 4. Die andere Seite des hinteren Kolbens liegt auf einer Bremszylinderfeder 5 auf. Diese Feder ist in der Branche auch als ”Aufzugsfeder” oder ”Feststellbremsenfeder” bekannt, welche Bezeichnungen austauschbar sind. Um in diesem Dokument die Konsistenz zu wahren, werden hier die Bezeichnungen ”Bremszylinderfeder” oder ”Zylinderfeder” verwendet.
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Die hintere Entlüftungskammer ist von der Federseite des Kolbens 3 durch eine ringförmige Dichtung 6 getrennt. Ein Zwischenflansch 8 (auch bekannt als ”Wand”) trennt den hinteren Zylinder 2 von einem vorderen Zylinder 9. Der Zwischenflansch 8 wird von einer Dichtung 10 gequert, durch die eine Schubstange 11 geht, die als Verlängerung des hinteren Kolbens 3 ausgebildet ist. Die Schubstange 11 kann im Zwischenflansch 8 durch den hinteren Kolben bewegt werden. Eine vordere Entlüftungskammer 7 im vorderen Zylinder 9 wird von der Zylinder-Innenwand und einem vorderen Kolben 13 und einer ringförmigen Membran 14 begrenzt. Der hintere Kolben 3 und der vordere Kolben 13 sind mittels der Schubstange 11 in unverbundenem Kontakt miteinander, so dass der vordere Kolben 13 vom hinteren Kolben 3 in Bremsbetätigungsrichtung bewegt werden kann. Eine Betätigungsstange 15 zur Betätigung eines Bremshebels einer Fahrzeugbremse ist an der Vorderseite des vorderen Kolbens 13 vorgesehen.
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In 1 sind auch Montagestifte 16 für die Montage des Bremszylinders 1 an der Fahrzeugbremse dargestellt, sowie auch eine leichte Rückzugfeder 18, die den vorderen Kolben 13 gegen die Rückseite der vorderen Kammer 7 drückt, und eine Faltenbalgdichtung 17, mit der Verunreinigungen, wie beispielsweise Bremsstaub, am Eindringen in den Abschnitt 12 des vorderen Zylinders 9 vor dem vorderen Kolben 13 gehindert werden sollen.
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Wenn in der Bremszylindereinheit der 1 kein Luftdruck vorhanden ist, übt die Bremszylinderfeder 5 eine hohe Federkraft auf den hinteren Kolben 3 aus, der diese Kraft wiederum über die Schubstange 11 auf den vorderen Kolben 13 überträgt, um die Bremszylinderstange 15 zum Betätigen der Fahrzeugbremse zu veranlassen. In diesem Zustand funktioniert die Fahrzeugbremse als Feststellbremse, die eine Bewegung des Fahrzeugs verhindert.
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Wenn die Feststellbremse gelöst werden soll, wird die hintere Entlüftungskammer 4 über die Öffnung 19 mit Druckluft gefüllt. Wenn die durch den zunehmenden Luftdruck auf die Vorderseite des hinteren Kolben 3 ausgeübte Kraft die Kraft übersteigt, die von der Bremsbetätigungsfeder 5 ausgeübt wird, bewegen sich der hintere Kolben 3 und die Schubstange 11 zur Rückseite des hinteren Zylinders 2 und komprimieren damit die Feder 5. Gleichzeitig mit der Bewegung der Schubstange 11 nach hinten wird die Kraft, die zuvor auf den vorderen Kolben 13 ausgeübt wurde, gelöst, und die Rückzugfeder 18 drückt den vorderen Kolben 13 gegen die Rückseite des vorderen Zylinders 9, womit die Betätigungsstange 15 von der Fahrzeugbremse weg gezogen und diese gelöst wird. Das Fahrzeug bewegt sich folglich von einem Zustand, in dem es von der Bremszylinderfeder 5 gebremst wird, in einen ungebremsten Zustand, in dem das Fahrzeug bewegt werden kann. Die Fahrzeugbremse wird im Normalbetrieb als Betriebsbremse betätigt, indem Druckluft in die vordere Entlüftungskammer 7 eingelassen wird (über einen in 1 nicht dargestellten Einlass). Da der Luftdruck in der hinteren Entlüftungskammer 4 die Schubstange 11 weiterhin an der Rückseite des hinteren Zylinders 2 hält, können sich der vordere Kolben 13 und die Betätigungsstange 15 unbehindert im vorderen Zylinder vorwärts und rückwärts bewegen, um entsprechend auf die Bremsbetätigungen des Benutzers zu reagieren.
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Im Falle eines Ausfalls der Druckluftversorgung während des Fahrzeugbetriebs nimmt der Druck in der hinteren Entlüftungskammer 4 ab. Daraus folgt, dass die Bremszylinderfeder 5 den hinteren Kolben 3 automatisch in die Ausgangsposition (Feststellposition) zurück schiebt. Die Schubstange 11 drückt damit auf den vorderen Kolben 13, der wiederum die Betätigungsstange 15 in Bremsbetätigungsrichtung drückt, um die Fahrzeugbremse zu betätigen. Damit ist ein ausfallsicherer Notbetrieb der Fahrzeugbremse gesichert.
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Die nach dem Stand der Technik bekannten Federspeicherbremszylinder sind kompliziert, einigermaßen schwierig zu produzieren und zu warten und leiden unter eine Anzahl inhärenter Probleme. Zunächst muss die Bremszylinderfeder sehr leistungsfähig sein, um die sehr hohen Bremsbetätigungskräfte zu erzeugen, die für eine Vollbremsbetätigung in Park- oder Notfallsituationen erforderlich sind. Daraus folgt, dass Bremszylinderfedern groß und schwer sind und im komprimierten Zustand potentiell gefährliche Energiemengen speichern. Dies erfordert eine robuste Bauweise des Federspeicherbremsgehäuses, mit relativ dicken Gehäusewänden und hochfesten Materialien, um eine zuverlässige Rückhaltung der Feder und ein adäquates Fundament zur Absorption der Reaktionskraft der Feder zu gewährleisten, wenn diese gegen das hintere Gehäuseende drückt. Dieser Anspruch ist besonders akut im Fall der Bremszylinder auf dem Stand der Technik, wo das Gehäuse kontinuierlich sehr hohen, von der Bremszylinderfeder bewirkten Belastungen ausgesetzt ist und so konzipiert sein muss, dass es diesen Belastungen über Jahre hinweg bei vielfach widrigen Betriebsbedingungen zuverlässig standhalten kann. Schließlich erhöht die Notwendigkeit einer solchen schweren Gehäusekonstruktion auf unerwünschte Weise das Gewicht, die Größe und die Kosten der Bremszylinderkomponenten.
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Ein weiteres Problem im Zusammenhang mit der Notwendigkeit eines zusätzlichen hochfesten Materials für die Rückhaltung der Feder besteht darin, dass dieses zusätzliche Gewicht und das Gewicht der Feder selbst an der ungünstigsten Stelle konzentriert sind, gegen die Rückseite des Gehäuses zu. Diese Stelle ist insofern nicht wünschenswert, als sie diese große Masse frei schwebend weit weg vom Montageflansch auf der Fahrzeugbremse platziert und damit die Belastungen auf die Montageflansche und/oder Befestigungen des Bremszylinders maximiert. Es wurden Defekte der Montageflansche (auch bekannt als ”Flügelträger”) im Betrieb und/oder deren zugehöriger Befestigungen beobachtet, die unmittelbar auf Belastungen durch diese frei auskragenden Massen zurückführbar sind.
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Ein weiteres Problem mit aktuellen Federspeicherbremszylindern ist deren Verletzungs- oder Sachbeschädigungspotenzial für den Fall, dass die Bremszylinderfeder während der Herstellung und Wartung des Bremszylinders nicht sachgerecht gehandhabt wird. Der typische Federspeicherbremszylinder ist so konstruiert, dass ein hinterer Abschnitt vom vorderen Abschnitt des Bremszylinders trennbar ist. Da jedoch dieser hintere Abschnitt oft die einzige Komponente ist, welche die Bremszylinderfeder zurück hält, muss mit großer Sorgfalt sichergestellt sein, dass die Feder eingeschlossen oder ”festgestellt” bleibt, wenn der hintere Abschnitt entfernt werden soll, um zu verhindern, dass die Feder oder der hintere Abschnitt des Bremszylinders unkontrolliert vom Gehäuse wegfliegen, wenn dieses zur Wartung auseinandergenommen wird. Ähnliche Bedenken bestehen mit Bezug auf die Herstellung, wobei die Federn im Zuge des Bremszylinderzusammenbaus sorgfältig kontrolliert werden müssen, um ein unbeabsichtigtes Ausbrechen zu verhindern.
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Die Bedenken wegen der potentiellen Verletzungs- oder Beschädigungsgefahr infolge eines unkontrollierten Freiwerdens von Federenergie haben beträchtliche Investitionen in die Konzipierung positiver Federeinschließvorrichtungen, in Technikerausbildung und in die Planung manipulationssicherer Federspeicherbremszylindergehäuse nach sich gezogen. Dennoch bleiben Verletzungen infolge unsachgemäßer Demontagen im Bereich des Möglichen. Die Notwendigkeit, die Federkontrollfunktionen und Halterungen für Zusammenstellung und Wartung bereitzustellen, erhöht die Arbeits- und Ausrüstungskosten in Produktion und Service; zusätzliche Kosten und ungünstige Komponentengewichte ergeben sich aus der Notwendigkeit, robuste Gehäuseflanschverbindungen und Halterungen (z. B. Klammermechanismen) bereitzustellen, um den Trennkräften zu widerstehen, die von einer voll komprimierten Bremszylinderfeder erzeugt werden.
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Die gegenwärtigen Federspeicherbremszylinder sind auch anfällig für Innenrostung der Feder und des hinteren Zylinders. Der hintere Zylinder ist in der Regel mit mindestens einer Kammerentlüftung auf der Federseite des hinteren Zylinders versehen. Durch diese Entlüftungen wird aller Druck abgelassen, der von der hinteren Kammer an die Rückseite des Bremszylindergehäuses durchdringt. Das Korrosionsrisiko ergibt sich aus der Tatsache, dass bei einem Druckabbau in der hinteren Kammer und einer Ausdehnung der Bremszylinderfeder zurück in ihre Feststellposition die Luft, welche durch die Entlüftungsöffnung in die Federseite des Zylinders eindringt, Wasser in Form von Feuchtigkeit enthält. Regenwasser, Streusalz und Enteisungslösungen sind ebenfalls Quellen für korrosives Wasser und Chemikalien, die in den Bremszylinder eindringen können. Die von solchen Wasseransammlungen verursachte Korrosion hat zu Bremszylinderfederdefekten (z. B. Brüchen) geführt, welche die ”ausfallsichere” Bremsfunktion des Bremszylinders mit wenig oder keinen von außen sichtbaren Warnsignalen ad absurdum geführt haben. Das Wasser hat zudem eine gefährliche Gehäusewandverdünnung verursacht, die einen unerwarteten Gehäusebruch mit anschließendem Verlust der Notbremsfähigkeit und der Möglichkeit eines unkontrollierten Austritts der Feder und des hinteren Kolben bzw. der Membran nach sich ziehen könnte.
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Die Geometrie herkömmlicher Federspeicherbremszylinder trägt zu einem weiteren Problem bei, und zwar dem Festklemmen der Betätigungsstange der Feststellbremse. Die Bremszylinderfeder ist in der Regel eine Federwindung, bei der es sich um eine inhärent asymmetrische Komponente handelt, die nicht immer eine Federkraft liefert, welche perfekt an die Betätigungsstange der Feststellbremsenmembran angepasst ist. Aufgrund des Ortes und der Anordnung der Zylinderfeder und der Feststellbremsenstange und der nicht unterstützten Länge der exponierten Stange, wenn die Feststellbremsenmembran voll zurückgezogen ist, kann die leicht asymmetrische Federkraft die Stange dazu bringen, sich ausreichend weit auf eine Seite zu neigen, wodurch sich dramatisch die Friktion und der Verschleiß der Welle und/oder ihrer entsprechenden Lageroberflächen und Dichtungen vergrößert. Wenn eine solche erhöhte Friktion und Verschleiß ungehindert fortschreiten können, könnten sie zumindest theoretisch ein Schleppmoment auf die Welle aufbringen, das sich bis zu dem Punkt steigert, dass diese effektiv ”klemmt,” d. h. unfähig ist, sich aus der hinteren Kammer zu bewegen, wenn der Druck in der hinteren Kammer nachlässt. Wenn dies passieren sollte, würden die Feststellbrems- oder die Notbremsfunktionen vom Bremszylinder nicht ausgeführt, und die ”Ausfallsicherheit” der Bremse wäre verloren.
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Aus den Druckschriften
DE 1 555 562 A ,
US 3 563 139 A , 10 2004 058 900 A1 und
US 3 152 521 A sind Federspeicherbremszylinder bekannt, bei denen die Bremszylinderfeder zwischen dem Betriebsbremszylinder und der Feststellbremsen-Lösevorrichtung angeordnet ist.
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Aus der
DE 30 26 596 A1 ist bekannt, Bauteile des Federspeicherbremszylinders wie den Betriebsbremszylinder oder einen auf diesen aufgesetzten Deckel aus Kunststoff zu fertigen.
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Aus der
DE 101 10 843 A1 ist es bekannt, die oben genannten Bauteile aus Aluminium zu fertigen.
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Angesichts eines oder mehrerer der genannten Probleme mit dem aktuellen Federspeicherbremszylinder ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Bremszylinder zu schaffen, der sicherer, leichter, einfacher, zuverlässiger, kostengünstiger und/oder sicherer in Herstellung und Wartung ist. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und schafft darüber hinaus auch die Gegenstände der Ansprüche 18, 19, 20 und 21. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Die vorliegende Erfindung beseitigt die Notwendigkeit schwerer Gehäusestrukturen und zusätzlicher Einschließfunktionen für die Bremszylinderfeder, indem sie die Hauptkomponenten eines Federspeicherbremszylinders auf neuartige Weise neu anordnet. In einem Ausführungsbeispiel ist die Bremszylinderfeder zum vorderen Abschnitt des Bremszylindergehäuses versetzt, wo sie eine Stellung zwischen dem vorderen Betriebsbremszylinder und dem hinteren Feststellbremszylinder einnimmt. Wenn der Federspeicherbremszylinder inaktiv ist (d. h. kein Druck in der vorderen oder hinteren Kammer), legt die Bremszylinderfeder die Fahrzeugbremse durch Druck auf den Betriebsbremszylinder über einen zwischengelagerten Federteller an, und der Betriebsbremszylinder drückt seinerseits die Bremszylinderstange vorwärts in Bremsbetätigungsrichtung. Der Zylinder zum Lösen der Feststellbremse bleibt in der hinteren Kammer des Bremszylindergehäuses, doch anstatt direkt auf den Betriebsbremszylinder zu drücken (wie auf dem Stand der Technik), ist seine zugehörige Welle jetzt fest an der Hinterseite des dazwischen liegenden Federtellers festgemacht. Wenn somit auf die hintere Kammer ein Luftdruck wirkt, zieht der Auslösezylinder der Feststellbremse der vorliegenden Erfindung – anstatt (wie auf dem Stand der Technik üblich) die Bremszylinderfeder in das hintere Ende des Bremszylindergehäuses zu drücken – den mittleren Federteller zum mittleren Körperabschnitt des Bremszylinders (im weiteren: der ”Gehäuse-Zwischenflansch”), wodurch die Bremszylinderfeder gegen die Vorderseite (oder den ”Boden”) des Zwischenflanschs komprimiert wird, um die Federkraft von der Bremszylinderstange zu entfernen. Diese Anordnung bewahrt die ”Ausfallsicherheit” des Federspeicherbremszylinders (d. h. ein Druckverlust in der hinteren Kammer resultiert nach wie vor darin, dass die Bremszylinderfeder die Bremse wiederbetätigt) und hält zudem die Feder positiv zwischen dem Federteller und dem Zwischenflansch eingeschlossen.
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Die vorliegende Erfindung bietet eine Reihe signifikanter Vorteile gegenüber älteren Federspeicherbremszylinderausführungen, die hauptsächlich auf geringere Strukturerfordernisse an das Gehäuse und die inhärente Selbsteinschließung der Bremszylinderfeder zurückzuführen sind.
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Da die Bremszylinderfeder so angebracht ist, dass ihre Reaktionskraft vom Zwischenflansch des Bremszylindergehäuses absorbiert wird, und nicht vom hinteren Abschnitt der Gehäusestruktur, muss der hintere Abschnitt nunmehr nur den auf den Feststellbremszylinder ausgeübten Druck aushalten (z. B. den pneumatischen Druck auf eine Bremszylindermembran oder einen Kolben). Diese Änderung bedeutet, dass kein Bedarf nach dickwandigen Gießformen oder hochfesten Materialien besteht, um den hohen Zuglasten zu widerstehen, die von einer hinten montierten Bremszylinderfeder aufgebracht werden. Die hintere Gehäusestruktur kann deshalb wesentlich leichter geplant und gebaut werden, und potentiell kleiner als dies früher möglich war. Beispielsweise können anstelle der früher verwendeten hochfesten Legierungsgüsse oder Stahlgehäuse leichtere Strukturen benützt werden, etwa einfaches Gussaluminium, Formplastik- oder Verbundstoffkomponenten. Neben den Gewichtseinsparungen bringt die Verwendung einfacherer, leichterer Komponenten für das hintere Gehäuse Vorteile hinsichtlich der Kosten und der Rostbeständigkeit.
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Aufgrund der viel niedrigeren Kopf- und Tangentialspannungen in der hinteren Gehäusestruktur kann die Verbindung zwischen dem Gehäuse-Zwischenflansch und dem hinteren Abschnitt des Gehäuses viel leichter und einfacher gestaltet werden und den hinteren Abschnitt des Gehäuses dennoch zufriedenstellend abdichten und festhalten. Beispielsweise können potentiell einfache Quetschverbindungen oder Klebstoffe verwendet werden, wo zuvor schwere Flansche und dicke Haltebänder nötig waren. Die reduzierten Belastungen bieten auch die Möglichkeit zu einer erweiterten Wartbarkeit der Bremszylinder. Früher wurden erhebliche technische und Produktionsbemühungen in die Planung und Herstellung der hinteren Gehäuseverbindungen investiert, bei denen es sich um sogenannte ”manipulationssichere” Verbindungen handelte, um eine unsachgemäße Demontage eines hinteren Gehäuses zu erschweren, in dem eine nicht festgestellte Feder enthalten war. Die Eliminierung der Bremszylinderfederbelastungen und zugehörigen Belastungen von der Verbindung des hinteren Gehäuses beseitigt die Notwendigkeit von ”manipulationssicheren” Verbindungen, d. h. die Verbindung kann so konzipiert sein, dass sie je nach Bedarf gelöst und wiederhergestellt werden kann.
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Die potentielle Reduzierung der Bremszylindergröße aufgrund der geringeren strukturellen Belastungen und anderer Komponentenanordnungen ist ebenfalls ein signifikanter Vorteil, zumal der verfügbare Platz innerhalb der und angrenzend an die Radfelgen eines Nutzfahrzeuges äußerst wertvoll ist und noch knapper werden wird, wenn pneumatische Scheibenbremsen und andere neue Bremsentechnologien die älteren Trommelbremsen zu ersetzen beginnen.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht auch die Verkleinerung der zum Montieren und Tragen des Federspeicherbremszylinders an einer Fahrzeugbremse benötigten Struktur und erhöht die Zuverlässigkeit der Montagestrukturen. In der Vergangenheit kragten schwere Massen weit über die Montageoberflächen an der Rückseite des Bremszylinders hinaus (hinterer Zylinder und Bremszylinderfeder), verursachten Belastungen auf die Montageflansche und machten Befestigungen mit robuster Struktur nötig. Und selbst die so gestalteten Montagen haben bekanntermaßen gelegentlich versagt. Durch das Heranrücken des Gewichts der Bremszylinderfeder wesentlich näher an den Montageflansch und die Eliminierung einer übermäßigen Gewichtsbelastung von der hinteren Gehäusestruktur werden die Belastungen auf den Montageflansch und dessen Befestigungen wesentlich reduziert. Die Befestigungen können deshalb auch neu geplant werden – mit geringerem Gewicht und reduzierter Größe, wobei die Zuverlässigkeit des Montagesystems erhalten bleibt oder sich sogar verbessert.
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Ein weiterer Vorteil der Anordnung der vorliegenden Erfindung ist die höhere Sicherheit bei Produktion und Wartung. Bei älteren Federspeicherbremszylindern bestand die konstante Gefahr eines gewaltsamen Ausdringens der Feder aus dem Federspeicherbremsgehäuse oder des Wegschießens eines Teils des Gehäuses in Richtung auf einen Techniker, wenn die Montage- oder Demontageprozeduren nicht sachgerecht durchgeführt wurden oder wenn es zu einem Gehäusebruch kam. Indem die Bremszylinderfeder und die Feststellbremsen-Lösevorrichtung auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuse-Zwischenflansches angeordnet und diese Elemente dann über den Zwischenfederteller miteinander verbunden werden, schließt die Feststellbremsen-Lösevorrichtung die Feder jederzeit positiv ein, wodurch die Gefahr einer Federlösung beseitigt wird. Überdies minimiert diese Anordnung auch jede Gefahr einer Freisetzung des hinteren Gehäuseteils oder des Zwischenflansches, denn wenn die Feststellbremsen-Lösevorrichtung einmal auf dem Zwischenflansch aufliegt (was immer dann vorkommt, wenn die Federspeicherbremse deaktiviert ist), ist eine weitere Ausdehnung der Bremszylinderfeder ausgeschlossen.
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Die positive Einschließung der Bremszylinderfeder in der vorliegenden Erfindung führt auch zu einer Verbesserung der Montage- und Wartungsarbeiten, da die vorderen und hinteren Abschnitte des Bremszylindergehäuses am Zwischenflansch ohne hohe Federdrucklasten gegen die Gehäuseseiten angebracht und entfernt werden können. Dadurch kann auf Einwegkomponenten im Federspeicherbremszylinder mit geringerem Verletzungsrisiko und mit weniger Zeitaufwand zugegriffen und können diese sicherer ersetzt werden als dies bei früheren Federspeicherbremszylindern der Fall war. Solche Verbesserungen bringen entsprechende Verringerungen der Herstellungs- und Wartungskosten mit sich.
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In weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können zusätzliche Produktions- und Wartungsvorteile realisiert werden. Die Feststellbremsen-Lösevorrichtung, deren Welle und der Zwischenfederteller können auf eine Weise konzipiert werden, die ein Lösen der Federvorspannung erlaubt, bevor die Feder aus dem Zwischenflansch des Gehäuses gelöst wird. Beispielsweise könnte der Zwischenfederteller an der Feststellbremsen-Lösevorrichtungswelle mittels einer in die Mitte der Welle gedrehten Schraube befestigt werden. Die Welle und die Schraube können ausreichend lang gemacht sein, so dass zu dem Zeitpunkt, da die Schraube das Ende ihrer Verbindung mit der Welle erreicht, der Zwischenfederteller und der Feststellbremszylinder weit genug auseinander sind, dass das freie Stück der Feder übertroffen und alle Vorspannung auf der Feder beseitigt wurde. Der unbelastete Federteller könnte dann entfernt werden, um beispielsweise die Welle zum Ersetzen einer Dichtung im Zwischenflansch heraus zu nehmen. Als Alternative könnte der Federteller an der Welle festgeschweißt sein, und die Feststellbremsen-Lösevorrichtung mit der Welle an der hinteren Zylinderseite des Zwischenflanschs festgeschraubt sein. Durchschnittlichen Fachleuten sind alternative Befestigungsvariationen bekannt, welche den Zweck erfüllen, die Bremszylinderfedervorspannung zu lösen.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Möglichkeit, jegliche Notwendigkeit zur Entlüftung des Volumens zu beseitigen, in dem sich die Bremszylinderfeder befindet, was wiederum die Hauptquelle für Federkorrosion und Federversagen beseitigt. Die vorliegende Erfindung bietet deshalb eine höher langfristige Zuverlässigkeit des Federspeicherbremszylinders. In früheren Federspeicherbremszylinderdesigns war die Bereitstellung einer Entlüftung von der Federseite des hinteren Zylinders in die Atmosphäre üblich, um zu verhindern dass der aus der hinteren Kammer gegen die Feder zu austretende Druck sich bis zu einem Punkt aufbauen kann, bei dem er die Feststellbremsen-Lösevorrichtung unwirksam macht (und damit das Lösen der Bremse unmöglich macht). Da in der vorliegenden Erfindung die Bremszylinderfeder aus der Kammer mit der Feststellbremsen-Lösevorrichtung entfernt wurde, besteht keine Notwendigkeit für ein Entlüftungsventil in der Nähe der Bremszylinderfeder. Der Rostschutz kann durch Eliminieren von im Wesentlichen jeglichem Austausch Feuchtigkeitshaltiger Luft zwischen dem Bereich rund um die Feder und dem Rest der vorderen Kammer weiter verbessert werden, was durch eine einfache Dichtung zwischen der äußeren Umrandung des Zwischenfedertellers und der Innenwand der vorderen Kammer bewirkt wird. Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung trägt auch zur Vereinfachung der Bauweise bei und senkt die Kosten durch die Eliminierung unnötiger Teile (Entlüftung und zugehörige Befestigungen, Filter usw.), sowie auch die Planungs- und Ausrüstungskosten im Zusammenhang mit der Bearbeitung der Gehäusekomponenten, um diese für die Entlüftung und die zugehörigen Befestigungen bereit zu machen.
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Andere Ziele, Vorteile und Neuheiten der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen hervor.
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1 ist eine Querschnittansicht eines Beispiels eines bekannten pneumatischen Federspeicherbremszylinders nach dem Stand der Technik.
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2 ist eine Querschnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Federspeicherbremszylinders gemäß der vorliegenden Erfindung.
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3 ist eine Schrägquerschnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Federspeicherbremszylinders ähnlich dem in 2 dargestellten, in dem der Bremszylinder in einer voll ausgefahrenen Stellung dargestellt ist.
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4 ist eine Schrägquerschnittansicht des Ausführungsbeispiels eines in 3 dargestellten Federspeicherbremszylinders, in der der Bremszylinder in einer vollständig zurückgezogenen Stellung dargestellt ist.
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5 ist eine Querschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Federspeicherbremszylinders gemäß der vorliegenden Erfindung.
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6 ist eine Querschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Federspeicherbremszylinders gemäß der vorliegenden Erfindung.
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7 ist eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels des an einem Fahrzeugscheibenbremssattels montierten Bremszylinders der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine Querschnittansicht eines Federspeicherbremszylinders 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Das Bremszylindergehäuse umfasst einen Zwischenflansch 110, einen vorderen Zylinder 120 an einer Fahrzeugbremsenseite des Federspeicherbremszylinders 100 und einen hinteren Zylinder 130 auf der gegenüberliegenden Seite des Zwischenflanschs 110. Die Ausdrücke ”vorderer” und ”hinterer” bezeichnen hier die Richtungen auf eine Fahrzeugbremse hin bzw. von dieser weg, an der der Bremszylinder 100 montiert werden soll. Folglich bezeichnet in 2 ”vorderer” die Richtung gegen die linke Seite der Figur, und ”hinterer” die Richtung gegen die rechte Seite der Figur.
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Die Betriebselemente des Federspeicherbremszylinders 100 umfassen eine Bremszylinderfeder 140, deren eines Ende in einer Vertiefung 150 in der vorderen Seite des Zwischenflansches 110 untergebracht ist, und ein gegenüberliegendes Ende liegt auf einer rückwärtsgewandten Seite eines Zwischenfedertellers 160 auf. Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine Schraubenfeder beschränkt ist, sondern auch ein elastisches Element umfasst, das die von einem Feststellbremszylinder verlangte Energiespeicher- und Rückzugsfunktion bereitstellt. Beispielsweise liegen auch alternative Federkonfigurationen, darunter Mehrfachschraubenfedern, Blattfedern, Hebelblattfedern usw. sowie alternative Elemente, wie flexible Blöcke oder aufladbare Hochdruckblasen, im Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung.
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Zum Federspeicherbremszylinder 100 gehören zudem eine Feststellbremsen-Lösevorrichtung 170, ein Betriebsbremszylinder 180, eine Bremszylinderstange 190 und ein Verbindungsschaft 200. Die Feststellbremsen-Lösevorrichtung 170 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel eine Membran 210 und eine unterstützende Trägerplatte 220 in einer hinteren Kammer 230, wobei die Kammer ausgebildet wird, wenn der hintere Zylinder 130 sich dem Zwischenflansch 110 anfügt.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist die Außenwand 240 des hinteren Zylinders 130 eine leichtgewichtige Aluminiumkappe, deren Wulstflansch 250 mit einem entsprechenden Wulst eines Zwischenflanschs 110 zusammenwirkt, um eine Außenumrandung 260 der hinteren Membran 210 dazwischen einzuschließen. Im Sinne einer Minimierung der Produktions- und Materialkosten wurde der Wulstflansch 250 hier einfach übergewickelt und gequetscht, um den hinteren Zylinder 130 am Zwischenflansch 110 zu befestigen. Als Alternative kann eine im Feld wartbare Verbindung vorgesehen sein, wie beispielsweise ein Klemmring, wenn die Möglichkeit zum Herausnehmen des hinteren Zylinders 130 im Feld gewünscht wird, beispielsweise um die Ersetzung einer Membran oder einer Innendichtung zu ermöglichen.
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Die Feststellbremsen-Lösevorrichtung 170 ist in 2 in der voll eingezogenen Stellung an der Rückseite der hinteren Kammer 230 dargestellt. Diese Stellung wird erreicht, wenn in jenem Teil der hinteren Kammer 230 zwischen der Membran 210 und der Rückseite des Zwischenflansches 110 über eine (nicht dargestellte) Zufuhröffnung ausreichend Luftdruck zur Überwindung der vom Bremszylinderfeder 140 erzeugten Federkraft bereitgestellt wurde. Der Abschnitt der Kammer auf der gegenüberliegenden Seite der Membran 210 wird über die Öffnungen 270 in die Atmosphäre entlüftet, um sicherzustellen, dass eine Druckentweichung über der Feststellbremsen-Lösevorrichtung 180 die Lösevorrichtung nicht unwirksam macht.
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Die Feststellbremsen-Lösevorrichtung ist in diesem Ausführungsbeispiel über eine Schraubverbindung 280 auf einer vorderen Seite der Membranträgerplatte 220 an einem hinteren Ende des Verbindungsschafts 200 befestigt. Der Verbindungsschaft 200 ist so angeordnet, dass er durch die Mitte des Zwischenflansches 110 geht und von einer Trägerdichtung 290 zentriert und unterstützt wird. Diese Trägerdichtung isoliert zudem die hintere Kammer vom vorderen Abschnitt des Bremszylinders 100. In diesen Ausführungsbeispielen ist die Dichtung 290 eine austauschbare Einstückdichtung. Es kann jedoch jede geeignete Dichtungskonfiguration verwendet werden, welche die vorderen und hinteren Abschnitte des Bremszylinders 100 voneinander trennt, einschließlich mehrteiliger Dichtungen und nicht austauschbarer Dichtungen. Es ist zu beachten, dass angesichts der besseren Wartbarkeit der vorliegenden Erfindung erwartet werden kann, dass diese Dichtung 290 im Laufe des Nutzlebens des Bremszylinders als kostengünstige Methode einer Verlängerung des Nutzlebens des Bremszylinders ausgetauscht werden kann. Wenn anderseits in einer bestimmten Anwendung die verbesserte Wartbarkeit weniger wichtig ist als niedrige Kosten, könnte eine weniger teure nicht austauschbare Dichtung verwendet werden.
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Der Verbindungsschaft 200 ist in 2 an die Rückseite des Zwischenfedertellers 160 geschweißt dargestellt, der wiederum die von der Feststellbremsen-Lösevorrichtung 170 erzeugte Kraft dazu verwendet, die Bremszylinderfeder 140 in die Vertiefung 150 zu drücken. Der Verbindungsschaft und der Federteller können aneinander anhand jeder geeigneten Technik befestigt sein, die ausreicht, den von der Feststellbremsen-Lösevorrichtung und der Bremszylinderfeder aufgebrachten Trennkräften standzuhalten, etwa durch Schweißen, Löten, Nieten, Schraubverbindung usw. Da diese Befestigungstechniken gut bekannt sind, werden sie hier nicht näher beschrieben.
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Unterschiedliche Verbesserungen oder Funktionen können in alternative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung aufgenommen werden, um unterschiedlichen Preiszielen gerecht zu werden. Dazu gehört etwa die Fähigkeit, eine sichere Demontage der Feststellbremsen-Lösevorrichtung vom Zwischenfederteller im Feld zu ermöglichen, beispielsweise um ein Herausnehmen des Verbindungsschafts 200 zum Ersetzen der Dichtung 290 zu erlauben. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Verbindungsgewinde 280 ausreichend lang, um ein kontrolliertes Auseinanderbewegen von Federteller und hinterem Bremszylinder zu ermöglichen, bis die gesamte in der Feder 140 gespeicherte Vorspannungsenergie gelöst ist. Wenn keine zukünftige Demontage dieser Komponenten zu erwarten ist, beispielsweise wenn die hintere Zylinderkappe 240 an den Zwischenflansch 110 mit einer überschlagenen Quetschverbindung befestigt ist, können billigere Permanenttechniken zur Befestigung des Verbindungsschafts 200 an der Membranträgerplatte 220 verwendet werden.
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Wir wenden uns dem vorderen Zylinder 120 des Federspeicherbremszylinders 100 zu; in der vorderen Kammer 300 sind eine Betriebsbremszylindermembran 310 und eine Trägerplatte 320 untergebracht. Wie bei der hinteren Membran, ist eine Membraneinfassung 330 zwischen einem vorderen Zylinderwulstflansch 340 und einem entsprechenden Wulstflansch am vorderen Rand des Zwischenflanschs 110 eingeschlossen. Hier sind die Wulstflansche mit einem abnehmbaren Klemmring 350 befestigt. Der Betriebsbremszylinder 180 ist in 2 in voll ausgerückter Stellung dargestellt, in der kein Luftdruck auf den Abschnitt der vorderen Kammer 300 zwischen der Betriebsbremsenmembran 310 und dem Zwischenfederteller 160 aufgebracht worden ist. Folglich liegt die Betriebsbremsenmembran 310 in nicht verbundener Weise an der Vorderseite des Zwischenfedertellers 160 an. Zusätzlich befindet sich auch die Bremszylinderstange 190, die an einem Fahrzeugbremsenende in einen entsprechenden Fahrzeugbremsenbetätigungsmechanismus eingreift, wie beispielsweise in einen (nicht dargestellten) Kraftübersetzungshebel in einer Fahrzeugscheibenbremse oder einen Trommelbremsenbetätigungsmechanismus, in einer vollständig zurückgezogenen Stellung in Entsprechung zum Lösen der Fahrzeugbremse.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist der Federspeicherbremszylinder 100 über die Montagestifte 360 mit der Fahrzeugbremse verbolzt, und das vordere Ende der Bremszylinderstange 190 ragt auch in der voll zurückgezogenen Stellung ausreichend weit in das Fahrzeugbremsengehäuse hinein (nicht dargestellt), um sicherzustellen, dass das Ende der Stange in den entsprechenden Fahrzeugbremsenbetätigungshebel eingreifen kann, wenn sich die Stange nach vorne bewegt.
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Die Bremszylinderstange 190 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit dem hinteren Ende an die Vorderseite der Betriebsbremsenträgerplatte 320 geschweißt dargestellt, es kann jedoch, so wie bei der Verbindung von Verbindungsschaft 200 und Zwischenfederteller 160, jede geeignete Verbindungstechnik verwendet werden.
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Eine flexible Staubdichtung 370 (in diesen Ausführungsbeispielen eine Balgdichtung) ist um die Bremszylinderstange 190 vorgesehen, um Umweltverschmutzungen, wie beispielsweise Bremsstaub, vom Inneren des vorderen Zylinders 120 fernzuhalten. Wie beim hinteren Zylinder sind im Abschnitt des vorderen Zylinders vor der Betriebsbremsenmembran 310 atmosphärische Entlüftungsöffnungen 380 vorgesehen, um einen Druckaufbau und einen folgenden Verlust von Betriebsbremszylinderwirkung zu verhindern.
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Da die Bremszylinderfeder 140 gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Raum untergebracht ist, der nicht in die Atmosphäre entlüftet, findet wenig Luftaustausch zwischen der vorderen Kammer 300 und der Zwischenflanschvertiefung 150 statt, weshalb das Korrosionsrisiko gering ist. Es könnte deshalb akzeptabel sein, den Zwischenfederteller 160 so zu dimensionieren, dass der Spalt zwischen seiner Außenkante und der Außenwand der Vertiefung 150 minimiert wird, anstatt eine Dichtung um den Federteller und die entsprechenden bearbeiteten Oberflächen in der Vertiefung anzubringen. Dies würde die Produktions- und Materialkosten in Verbindung mit der Bereitstellung der bearbeiteten Oberflächen und der Dichtung vermeiden. Wenn anderseits eine weitere Isolierung der Feder 140 von der Feuchtigkeit in der in die vordere Kammer 300 eindringenden Luft gewünscht ist, kann eine solche Dichtung vorgesehen sein. Eine Methode zur Isolierung der Feder ist in 2 dargestellt, wobei eine ringförmige Dichtung 390 zwischen dem Außenumfang des Federtellers 160 und einer bearbeiteten Außenwand der Vertiefung 150 eingebracht ist. In einer weiteren Entwicklung kann, wenn der in die vordere Kammer gelieferte Druck als ausreichend sauber und trocken zu erwarten ist, die Außenwand der Vertiefung 150 sich an einer gewünschten Stelle 395 konisch oder schrittweise zu einem größeren Durchmesser ausweiten als an der bearbeiteten Oberfläche. Diese Funktion würde das positive Abheben der Dichtung 390 an einer bestimmten Stelle während der Streckbewegung der Bremsfeder ermöglichen, wodurch jeder Druck oder jedes Vakuum, das sich in der Vertiefung 150 angesammelt hat, in eine mit sauberer, trockener Luft gespeisten Kammer entlüftet wird.
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Im Gebrauch bietet der vorliegende Federspeicherbremszylinder 100 dieselbe Funktionalität wie die älteren Federspeicherbremszylinder, dies jedoch auf wesentlich leichtere, sicherere und/oder kostengünstigere Weise als bisher bekannt. Die nachstehende Beschreibung des Bremszylinderbetriebs bezieht sich auf die in 2 dargestellten Funktionsmerkmale. Zur Darstellung der relativen Stellungen der wichtigsten Bremszylinderkomponenten in unterschiedlichen Betriebsstellungen sind in 3 und 4 Schrägquerschnittansichten eines Ausführungsbeispiels ähnlich jenem in 2 dargestellt, die sich von diesem nur in Details unterscheiden.
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Wie bei früheren Bremszylindern betätigt die Bremszylinderfeder 140, wenn in keiner Kammer des Federspeicherbremszylinders 100 Druck vorhanden ist, die Fahrzeugbremse, indem sie auf die Rückseite des Zwischenfedertellers 160 drückt, die wiederum ihre vordere Oberfläche auf die hintere Oberfläche der Betriebsbremszylindermembran 310 drückt. Die Federkraft wird dann auf die Trägerplatte 320 übertragen, wodurch die Bremszylinderstange 190 veranlasst wird, sich auf die Fahrzeugbremse hin zu bewegen und den Bremsbetätigungsmechanismus auszulösen. Die Fahrzeugbremse wird somit in der Art einer Feststellbremse angelegt. Diese Betriebsstellung ist in 3 dargestellt.
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Wenn das Fahrzeug gestartet wird und die pneumatische Bremsluft verfügbar ist, kann der Fahrzeugbenutzer das Lösen der Fahrzeug-Feststellbremse veranlassen. Als Reaktion sendet das Luftdruckbremssystem Luft in die hintere Kammer 230. Wenn der Luftdruck auf die Feststellbremsenlösemembran 210 (in 3 und 4 Feststellbremsenlösekolben 215) ausreicht, um eine Feststellbremsenlösekraft zu erzeugen, die die Bremsbetätigungskraft der Feder übersteigt, beginnt der Federteller 160 damit, die Feder in die Vertiefung 150 zu drücken, bis der Federteller 160 an einem Flanschvorsprung 165 aufliegt, wie in 2 und 4 dargestellt. An diesem Punkt wird auf die Bremszylinderstange 190 von der Bremszylinderfeder 140 keine Betätigungskraft ausgeübt, und die Fahrzeugbremse wird für den Betrieb voll gelöst.
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Im Betrieb wird Betriebsbremsenluft in die vordere Kammer 300 in einem Anteil proportional zu der vom Benutzer gewünschten Bremsbetätigung eingelassen, wie beim älteren Federspeicherbremszylinder. Da die hintere Kammer 230 im Normalbetrieb unter Druck bleibt, bleiben die Bremszylinderfeder 140 und der Zwischenfederteller 160 in ihren zurückgezogenen Stellungen, und der Betriebsbremszylinder 180 kann unbehindert die Bremszylinderstange 190 vorwärts bewegen oder zurückziehen, um die Fahrzeugbremse nach Wunsch des Benutzers zu betätigen oder zu lösen.
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Nicht-normale Bremsbetätigungen mit dem Bremszylinder 100 der vorliegenden Erfindung entsprechen jenen der früheren Federspeicherbremszylinder, wo der Verlust des Luftdrucks in der hinteren Kammer 230 der Bremszylinderfeder 140 ermöglicht, sich von der in 2 und 4 dargestellten Feststellbremsenlösestellung in die in 3 dargestellte Bremsbetätigungsstellung zu bewegen, da die von der Feststellbremsenlösemembran 210 erzeugte Lösekraft fällt.
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Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden auch bei Herstellungs-, Montage- und Feldwartungsarbeiten offenbar. Da die mittig angebrachte Bremszylinderfeder in der vorliegenden Erfindung inhärent festgestellt ist, können der vordere und der hintere Zylinderabschnitt 120, 130 des Bremszylinders 100 vom Zwischenflansch 110 ohne Gefahr einer unkontrollierten Freiwerdung der Federenergie entfernt werden (im Fall des vorderen Abschnitts kann die Entfernung stattfinden, nachdem der Bremszylinder von der Bremse abgenommen wurde).
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Wenn beispielsweise aus der hinteren Kammer 230 der Druck entweicht, kann die äußere Kappe 240 des hinteren Zylinders ohne restliche Feder- oder Luftdruckkraft entfernt werden. Gleichermaßen kann nach Entfernung des Bremszylinders von der Fahrzeugbremse der vordere Zylinder gefahrlos entfernt werden, weil die Bremszylinderfeder das Ende ihres Vorwärtsweges erreicht, wenn die Feststellbremsen-Lösevorrichtung auf die hintere Oberfläche des Zwischenflansches 110 aufzuliegen kommt.
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Wenn eine weitere Demontage des Zwischenflansches erwünscht ist und der Verbindungsschaft die oben beschriebenen Gewindeverbindungen aufweist, kann die Federvorspannung auf kontrollierte Weise gelöst und anschließend die Zwischenflanschkomponenten gewartet werden. Alternative Methoden der Zwischenflanschdemontage liegen für durchschnittliche Fachpersonen auf der Hand, beispielsweise die Verwendung einer Federkomprimierungshalterung zum Entlasten der Bremse auf kontrollierte Weise. Die Montage während der Produktion oder die Wiederzusammenstellung im Feld würden ähnlicherweise mit einer spannungsfreien Anfangsverbindung von Federteller und Feststellbremsen-Lösevorrichtung über den Verbindungsschaft beginnen, wobei die nötige Federvorspannung dann hinzugefügt würde, wenn diese Teile zusammengebracht werden.
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Eine alternative Entwicklung der vorliegenden Erfindung ist in 5 dargestellt. Da viele der Funktionen der vorliegenden Erfindung bereits in der Erörterung des Ausführungsbeispiels in 2 beschrieben wurden, werden nachstehend nur neue oder alternative Funktionsmerkmale identifiziert.
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Das Ausführungsbeispiel der 5 stellt eine alternative Konfiguration einer Feststellbremsen-Lösevorrichtung dar, bei der die Membran und ihre Trägerplatte durch einen starren Kolben 400 und einen flexiblen ringförmigen Dichtring 410 ersetzt sind, der den Spalt zwischen dem Kolben und einer glatten Innenfläche 420 des hinteren Zylinders abdichtet. Da der Kolben 400 nur dem Luftdruck in der hinteren Kammer und der Kraft, den er auf den Verbindungsschaft zum Überwinden der Federkraft ausübt, widerstehen muss, kann der Kolben aus jedem geeigneten Material bestehen, vorzugsweise aus einem kostengünstigen Material, wie beispielsweise einem Leichtmetall (z. B. Aluminium) oder einem ausreichend starren Phenolkunststoff. Aus demselben Grund kann erwogen werden, den hinteren Zylinderkörper aus einem Ersatzmaterial zu bauen, um Gewicht und Kosten zu reduzieren.
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In 5 ist auch eine alternative Kammerentlüftungsanordnung dargestellt, die es ermöglicht, den hinteren Abschnitt des Bremszylinders komplett von der Umwelt abzuschirmen. Die in 5 dargestellten Anordnungen schaffen einen Entlüftungsweg, durch den saubere, trockene Luft von der Betriebsbremsenkammer in den Raum 480 auf der nicht unter Druck stehenden Seite des Kolbens 400 geführt wird. In dieser Anordnung ist im Kolben 400 ein Entlüftungskanal 430 vorgesehen, der mit der hohlen Mitte des Verbindungsschafts kommuniziert. Am Ende des Verbindungsschafts, in der Nähe des Federtellers 450, erlaubt ein Druckablassventil 470 das Strömen von Luft zwischen dem Raum 480 über dem Kolben 400 und dem Raum 440 zwischen dem Federteller 450 und dem Zwischenflansch 460. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Druckablassventil 470 einen federgespannten Kolben, der Luft durch die Entlüftungsöffnung 490 gehen lässt, wenn eine niedrige Differentialdruckschwelle (in der Größenordnung von einigen psi) überschritten wird. Da diesem Raum 440 nur saubere, trockene Betriebsbremsenbetätigungsluft zugeführt wird, dringen keine korrosionsfördernden Umweltverschmutzungen in den hinteren Abschnitt des Bremszylinders ein.
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Unmittelbar angrenzend an die alternative Druckablassanordnung ist eine alternative Methode zum Befestigen des Zwischenfedertellers am Verbindungsschaft dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Vorsprung 455 in Schraubverbindung mit einem entsprechenden männlichen Gewinde auf dem Verbindungsschaft. Als Alternative könnte eine Schraube wie eine versenkbare Schraube mit abgeschrägtem Kopf dazu verwendet werden, den Federteller am vorderen Ende des Verbindungsschafts von einer Bremsenseite des Federtellers festzumachen. Wie bei dem Ausführungsbeispiel in 2 kann, wenn eine dieser alternativen Schraubverbindungen ausreichend lang ist, eine vollständige, kontrollierte Lösung der Vorspannung der Bremszylinderfeder auf sicherem Wege erreicht werden.
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6 stellt des weiteren eine alternative Konfiguration des hinteren Zylinderabschnitts dar, die in einigen Anwendungen einen vom Standpunkt der Herstellung und Wartung kostengünstigeren Federspeicherbremszylinder schaffen kann. In dieser Konfiguration sind der Zwischenflanschabschnitt des Federspeicherbremszylinders und der hintere Zylinderabschnitt als ein Stück ausgebildet, und der Zugriff auf die Komponenten im hinteren Zylinder erfolgt durch eine Deckplatte 475, die von einer Dichtung 485 abgedichtet wird. Und da die strukturellen Ansprüche an die Abdeckung 475 wiederum wesentlich geringer sind als bei früheren Federspeicherbremszylindern (in diesem Ausführungsbeispiel wird die Abdeckung 475 auf beiden Oberflächen mit nur sehr geringem Druck konfrontiert), kann die Abdeckung aus sehr leichten und billigen Materialien ausgebildet sein.
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Die Abdeckung 475 in diesem Ausführungsbeispiel ist mit etwas größerer Festigkeit als das erforderliche Minimum ausgestattet, was an der Anwesenheit einer weiteren optionalen Funktion liegt, die die Feldwartung noch zusätzlich erleichtert. Wie in 6 dargestellt, können die Abdeckung 475, der Kolben und die Oberseite des Verbindungsschafts so angeordnet werden, dass die Einführung einer Federfeststellstange 490 möglich ist. Hier ist die Stange über eine Verbindung 500 an der Innenfläche des Verbindungsschafts festgemacht. Je nach der spezifischen Konfiguration der Feststellbremsen-Lösevorrichtung und des Verbindungsschafts kann die Feststellstange so ausgeführt sein, dass sie im Bremszylinder permanent (also nicht ausbaubar) installiert ist, wie in 5 dargestellt, oder ausbaubar, zum Beispiel über eine Gewinde- oder verkeilte (”Bajonett-”)Verbindung, wie in 6 dargestellt.
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Im Ausführungsbeispiel der 6 wird die Stange 490 im Verbindungsschaft installiert, nachdem die hintere Kammer unter Druck gesetzt wurde, um die Bremszylinderfeder vollständig in den Zwischenflansch zurück zu ziehen. Nachdem die Verbindung hergestellt ist, kann ein Ring 510 die Stange hinunter bis zur Oberfläche der Abdeckung 475 bewegt und dort fixiert werden. Mit der dermaßen fixierten Bremszylinderfeder kann der hintere Abschnitt des Federspeicherbremszylinders sicher vom vorderen Zylinderabschnitt getrennt werden, ohne dass zuerst der gesamte Bremszylinder von der Fahrzeugbremse entfernt werden muss, wie im vorherigen Ausführungsbeispiel beschrieben. Andere Methoden der Federkomprimierung, die demselben Zweck dienen, liegen für durchschnittliche Fachpersonen auf der Hand, wie beispielsweise das Einschrauben der Stangenfixierung 490 in den Verbindungsschaft, Schrauben einer Mutter über die Feststellstange, bis die Mutter auf der Abdeckung 470 aufliegt, und dann Drehen der Mutter, um die Feststellstange, den Verbindungsschaft und die Bremszylinderfeder in die fixierte Position zurück zu ziehen.
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Einer der signifikanten Vorteile der neuartigen Bremszylinderfederanordnung der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie die Gesamtfunktionalität und äußere Verbindungskonfiguration wie bei den früheren Federspeicherbremszylinderausführungen beibehält. Frühere Bremszylinder lokalisierten ihre Einlassöffnungen für den Betriebsbremsen- und den Feststellbremsenlösedruck ungefähr in der Mitte des Bremszylinderkörpers, wobei die Betriebsbremsenöffnung etwas näher an der Fahrzeugbremse als die Feststellbremsenlöseöffnung war. Die Anordnungen der vorliegenden Erfindung haben weiterhin die Druckkammern von Betriebsbremszylinder und Feststellbremsen-Lösevorrichtung auf der Seite des Gehäuse-Zwischenflansches, in der selben Öffnungs-vorwärts-Konfiguration der Betriebsbremse. Ein Bremszylinder gemäß der vorliegenden Erfindung kann folglich einfach auf Kompatibilität mit bestehender Bremsanlagenhardware und Betriebssystemen ausgelegt werden, indem seine Druckeinlassöffnungen an den oder in der Nähe der Öffnungsstellen vorhandener Bremszylinder angeordnet werden. Folglich wären keine Änderungen der Fahrzeugbremsanlagenhardware oder an deren Betrieb nötig, um eine bestehende Anwendung einer Fahrzeugfederspeicherbremse mit diesem neuen Bremszylinder nachzurüsten.
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Eine exemplarische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Bremszylinders der vorliegenden Erfindung, der an einem Scheibenbremssattel eines Nutzfahrzeugs montiert ist, ist in 7 dargestellt. In dieser Figur ist der Federspeicherbremszylinder 700 auf konventionelle Weise am Sattel 710 montiert dargestellt, wobei der Bremszylinder und der Sattel auf der Montageflanschseite 720 aneinander anstoßen und die Bremszylinder-Montagestifte 730 von den Muttern 740 gehalten werden. Da die Montage eines Bremszylinders in Fahrzeugbremsen bei durchschnittlichen Fachpersonen gut bekannt ist, wird auf eine weitere Illustration unterschiedlicher Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in Kombination mit unterschiedlichen Fahrzeugbremsen hier verzichtet.
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Die voranstehende Offenbarung dient lediglich der Illustrierung der Erfindung und hat keinen einschränkenden Charakter. Beispielsweise kann jede einer großen Vielfalt an gut bekannten Flanschverbindungstechniken angewendet werden, um den hinteren Abschnitt des Bremszylindergehäuses mit dem Gehäuse-Zwischenflansch zu verbinden, einschließlich Nieten, Schweißen, Schraubverbindungen, bandverstärkte Quetschverbindungen, usw. Da durchschnittliche Fachpersonen auch andere solche Modifikationen der offenbarten Ausführungsbeispiele, welche dem Prinzip und dem Gehalt der Erfindung verpflichtet sind, erschließen können, ist die Erfindung so auszulegen, dass alles davon erfasst ist, was innerhalb des Geltungsbereichs der angehängten Ansprüche und deren Äquivalenten liegt.
