DE10244916A1 - Federspeicherbremszylinder mit selbstzentrierender Druckplatten-Rückstellfeder - Google Patents

Federspeicherbremszylinder mit selbstzentrierender Druckplatten-Rückstellfeder Download PDF

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Abstract

Eine Druckplatte (24) für einen pneumatischen Aktuator (1) der Bremsanlage eines Fahrzeugs hat in einem zur Anlage der Rückstellfeder (26) vorgesehenen Bereich wenigstens ein einstückig mit der Druckplatte (24) ausgebildetes Führungselement (35).

Description

  • Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Aktuator für die Bremsanlage eine Fahrzeugs. Solche pneumatischen Aktuatoren sind häufig als Federspeicherbremszylinder ausgebildet, die einen hinteren Zylinder aufweisen, in dem ein hinterer Kolben verschieblich angeordnet ist. Eine Seite des hinteren Kolbens und die Innenwand des hinteren Zylinders bilden eine hintere Belüftungskammer aus. Auf der anderen Seite des hinteren Kolbens ist dabei eine Speicherfeder vorgesehen, die durch den hinteren Kolben zusammengepresst werden kann. Die hintere Belüftungskammer wird dabei von einem Zwischenflansch abgeschlossen, der von einer Verschiebestange durchtreten wird, die am hinteren Kolben anliegt. Die Verschiebestange kann durch den hinteren Kolben im Zwischenflansch verschoben werden. Auf der der hinteren Belüftungskammer gegenüber liegenden Seite des Zwischenflansches ist eine vordere Belüftungskammer vorgesehen, die von einem in einem vorderen Zylinder beweglichen vorderen Kolben begrenzt wird. Auf der Vorderseite des vorderen Kolbens ist eine Betätigungsstange für ein Bremselement der Bremsanlage des Fahrzeugs vorgesehen. Der hintere Kolben und der vordere Kolben stehen dabei über die Verschiebestange so miteinander in Kontakt, daß der vordere Kolben durch den hinteren Kolben verschiebbar ist.
  • Bei einer Inbetriebnahme des Fahrzeugs wird dabei die hintere Belüftungskammer gegen den Druck der Speicherfeder mit Druckluft befällt, so daß sich der hintere Kolben in den hinteren Zylinder hineinbewegt. Dabei bewegt sich die Verschiebestange im Zwischenflansch ebenfalls nach hinten, wodurch der vordere Kolben von der Beaufschlagung durch die Verschiebestange entlastet wird. Der vordere Kolben und die Betätigungsstange können sich deswegen ebenfalls nach hinten in den vorderen Zylinder hinein bewegen, wodurch das Bremselement der Bremsanlage freigegeben wird. Das Fahrzeug geht daher von einem durch die Speicherfeder gebremsten Zustand in einen ungebremsten Zustand über. Durch eine Beaufschlagung der vorderen Belüftungskammer mit Druckluft kann der vordere Kolben im vorderen Zylinder bewegt werden, wodurch über die Betätigungsstange das Bremselement der Bremsanlage beaufschlagbar ist. Dadurch können Bremsungen des Fahrzeugs selektiv erfolgen. Bei einem Ausfall der Druckluftversorgung des Fahrzeugs nimmt der Druck der Druckluft in der hinteren Belüftungskammer ab. Die Speicherfeder drückt nachfolgend den hinteren Kolben zurück in die Ausgangsstellung, wobei die Verschiebestange den vorderen Kolben beaufschlagt. Der vordere Kolben wiederum verschiebt die Betätigungsstange so, daß das Bremselement der Bremsanlage betätigt wird.
  • Die im Stand der Technik bekannten pneumatischen Aktuatoren sind kompliziert aufgebaut und lassen sich nur aufwendig herstellen.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten pneumatischen Aktuator bereitzustellen, der sich einfach herstellen läßt.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Ansprüchen.
  • Gemäß einem Grundgedanken der Erfindung ist die Druckplatte des vorderen Kolbens in einem Bereich, an dem die Rückstell feder anliegt, wenigstens mit einem einstöckig mit der Druckplatte ausgebildeten Führungselement versehen. Ein solches Führungselement erleichtert die Montage besonders, weil keine zusätzlichen Führungselemente auf der Druckplatte vorgesehen werden müssen, um die Rückstellfeder zuverlässig zu führen. Dadurch wird die zuverlässige und schnelle Montage begünstigt. Die Druckplatte kann dabei aus Metallblech bestehen, und zwar insbesondere aus Stahlblech. Dies erleichtert das Herstellen der erfindungemäßen Druckplatte, weil die erfindungsgemäßen Führungselemente auch als tiefgezogene Zentriernasen ausgebildet sein können. Diese lassen sich besonders einfach herstellen.
  • In Abwandlung davon kann die erfindungsgemäße Druckplatte auch als Metall-Gußteil ausgebildet sein, wobei die Führungselemente integral auf der Druckplatte vorgesehene Erhöhungen aufweisen. Eine solche Ausbildung ist besonders dann günstig, wenn die Druckplatte mit in großen Stückzahlen mittels eines Gußverfahrens hergestellt werden soll, beispielsweise aus Aluminium-Spritzguß.
  • Die Führungselemente können dabei wenigstens Teilbereiche einer umlaufenden Zentrierwanne für die Rückstellfeder ausbilden, wobei dadurch eine zuverlässige Führung gewährleistet wird. Eine solche Zentrierwanne kann auch als umlaufender Zentrierkranz oder als Ringsitz bezeichnet werden.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer solchen Druckplatte wird ausgehend von einer Metallplatte die Außenkontur der Druckplatte und gleichzeitig eine Aufnahmeöffnung für die Betätigungsstange vorgesehen, wobei im Zusammenhang mit dem Austanzvorgang Führungselemente in die Druckplatte eingedrückt werden. Hierfür ist eine spezielles Werk zeug vorgesehen, mit dem sowohl Schneid- als auch Druckvorgänge bzw. Tiefziehvorgänge ausgeführt werden können. Dabei werden die Führungselemente gedrückt oder tiefgezogen.
  • Es können beliebige Zahlen von Führungselementen vorgesehen sein, die auch als Führungsnasen oder Führungselemente ausgebildet sein können.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher veranschaulicht.
  • 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Federspeicherbremszylinder im Querschnitt,
  • 2 zeigt den vorderen Zylinder des Federspeicherbremszylinders aus 1 in einer perspektivischen Ansicht,
  • 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Druckplatte mit Betätigungsstange des Federspeicherbremszylinders aus 1 und 2.
  • 4 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Druckplatte mit Betätigungsstange in einer perspektivischen Ansicht.
  • 1, 2 und 3 veranschaulichen einen erfindungsgemäßen Federspeicherbremszylinder 1. Der Federspeicherbremszylinder 1 hat einen topfförmigen Zylinderkörper bzw. hinteren Zylinder 2, der aus Stahlblech gefertigt ist. Im hinteren Zylinder 2 ist ein FBA-Kolben bzw. hinterer Kolben 3 vorgesehen, der über einen Kolbenstulp bzw. eine umlaufende Dichtung 4 gegen die Innenwandung des hinteren Zylinders 2 abgedichtet ist. Der hintere Kolben 3 ist dabei längsverschieblich im hinteren Zylinder 2 angeordnet. Auf der Rückseite des hinteren Kolbens 3 ist eine Druckfeder bzw. Spei cherfeder 5 vorgesehen, die sich in einem Bodenbereich 6 des hinteren Zylinders 2 abstützt.
  • Gegenüber dem Bodenbereich 6 ist die Wandung des hinteren Zylinders 2 zu einem Aufnahmebereich 7 erweitert ausgebildet.
  • Im Aufnahmebereich 7 ist dabei ein kreisscheibenförmiger Zwischenflansch 8 aufgenommen, der auf seiner Außenseite mit einem O-Ring 9 gegenüber dem Aufnahmebereich 7 luftdicht abgedichtet ist. Der Zwischenflansch 8 weist im Bereich seiner Symmetrieachse eine Durchgangsöffnung 10 auf, in der eine am hinteren Kolben 3 ausgebildete Verschiebestange 11 bzw. ein FBA-Kolbenrohr geführt ist. Zur Abdichtung ist dabei zwischen der Verschiebestange 11 und der Durchgangsöffnung 10 eine Nabendichtung aus PUR bzw. eine Gummidichtung 12 eingebracht.
  • Im Zwischenflansch 8 ist dabei auf einer Seite noch eine Belüftungsöffnung 13 als Radialbohrung im äußeren Rand des Zwischenflansches 8 vorgesehen. An deren Austrittstelle im Bereich des Aufnahmebereichs 7 ist zum Anschluß einer Versorgungsleitung eine Aussparung 14 vorgesehen. Über die Belüftungsöffnung 13 kann dabei eine von dem Zwischenflansch 8, von dem hinteren Zylinder 2 und von dem hinteren Kolben 3 gebildete Federspeicherkammer bzw. hintere Belüftungskammer 15 mit Druckluft versorgt werden, so daß der hintere Kolben 3 gegen die Druckkraft der Speicherfeder 5 in die in 1 gezeigte Stellung bewegt werden kann.
  • An den hinteren Zylinder 2 schließt sich der Zylinderdeckel bzw. vordere Zylinder 20 an, der topfförmig aus Stahlblech hergestellt ist. Der vordere Zylinder 20 weist dabei einen umgebördelten Befestigungsrand 21 auf, der absatzförmig auf die Außenseite des vorderen Zylinders 20 übersteht. Der Auf nahmebereich 7 ist dabei so mit einem Rollverfahren umgebogen, daß der Befestigungsrand 21 axial festgehalten wird. Dabei ist zwischen dem Befestigungsrand 21 und dem Zwischenflansch 8 eine kreisscheibenförmige flexible Membrane bzw. Gummimembran 22 vorgesehen, die ein Betriebsbremsteil bzw. eine vordere Belüftungskammer 23 begrenzt. Die vordere Belüftungskammer 23 wird dabei außerdem noch von einer Seite des Zwischenflansches 8 und von einem Bereich der durch den Zwischenflansch 8 hindurchragenden Verschiebestange 11 gebildet.
  • Über in dieser Ansicht nicht sichtbare Belüftungeinrichtungenn kann die vordere Belüftungskammer 23 selektiv mit Druckluft beaufschlagt werden.
  • Im inneren Bereich der Gummimembran 22 ist eine Kolbenscheibe bzw. Druckplatte 24 mit einer sich im Bereich der Symmetrieachse des ersten Federspeicherbremszylinders 1 erstreckenden Betätigungsstange 25 bzw. Druckstück vorgesehen. Die Druckplatte 24 wird dabei von einer Rückstellfeder 26 stets gegen die Gummimembran 22 gepresst. Eine in der Druckplatte 24 vorgesehene Zentrieröffnung 27 umfasst dabei einen in der Gummimembran 22 ausgebildeten Zapfen bzw. Zentriernoppen 28, so daß die Lage der Betätigungsstange 25 bei einer Bewegung der Druckplatte 24 und der Gummimembran 22 innerhalb eines gewünschten Bereichs bleibt.
  • Auf der von der Gummimembran wegweisenden Seite sind in die Druckplatte 24 eine Federzentrierung in Form von vier Führungsnasen 35 vorgesehen, die die Rückstellfeder 26 auf der Druckplatte 24 zentrieren. Die Rückstellfeder ist hierzu an ihrem an der Druckplatte 24 anliegenden Ende derart gekröpft ausgebildet, so daß der an der Druckplatte 24 anliegende Be reich der Rückstellfeder 36 stets wenigstens drei der vier Führungsnasen 35 passend eingefaßt werden.
  • Ein Faltenbalg 29, der sich von einer Austrittsöffnung 30 in einem Boden des vorderen Zylinders 20 zu der Betätigungsstange 25 hin erstreckt, dichtet dabei das Innere des vorderen Zylinders 20 gegen von außen eintretenden Schmutz ab. Zur Befestigung des ersten Federspeicherbremszylinders 1 an einem Fahrzeug sind dabei weiterhin zwei Befestigungsbolzen 31 im Boden des vorderen Zylinders 20 eingelassen.
  • Zur Betätigung des Federspeicherbremszylinders 1 wird dabei auf bekannte Weise verfahren, indem die hintere Belüftungskammer 15 bzw. die vordere Belüftungskammer 23 mit Druckluft beaufschlagt wird. Die Betätigung eines in dieser Ansicht nicht gezeigten Bremselements eines Fahrzeugs erfolgt dabei über die Betätigungsstange 25.
  • Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Druckplatte 24 wird dabei wie folgt verfahren. In einem einzigen Herstellungsschritt wird die Druckplatte 24 aus einer Stahlblechtafel ausgestanzt. Dabei wird sowohl der äußere Umriss der Druckplatte 24 als auch ein für die Aufnahme der Betätigungsstange 25 vorgesehenes Durchgangsloch 36 eingestanzt. Außerdem wird die Zentrieröffnung 27 eingeformt. Im gleichen Schritt werden die Führungsnasen 35 eingeformt, indem diese durch ein Druckwerkzeug durch die Grundfläche der Druckplatte 24 auf die andere Seite herausgedrückt werden, so daß sie wie in 1 besonders gut zu sehen ist auf die Oberseite der Druckplatte 24 abstehen.
  • 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Kolbenscheibe bzw. Druckplatte 24', die inte gral mit einer Bestätigungsstange 25' hergestellt ist. Die Druckplatte 24 ist dabei gewichts- und kraftverlaufsmäßig durch Vorsehen von Rippen und Aussparungen optimiert. Im Übergangsbereich zwischen der Druckplatte 24' und der Betätigungsstange 25 sind ferner zahlreiche Halterippen 37 ausgebildet, wobei umlaufend um die Halterippen 37 eine ringförmige Zentrierwanne 38 ausgebildet ist. Die Zentrierwanne 38 ist in ihrem Durchmesser dabei so gewählt, daß der in dieser Ansicht nicht gezeigte Bereich der Rückstellfeder 26, die an der Druckplatte 24 anliegt, in der Zentrierwanne 38 geführt wird.
  • Die Druckplatte 24' ist in einem Gußverfahren hergestellt, und zwar insbesondere mit einem Spritzgußverfahren aus Aluminiumlegierung.
  • 1
    Federspeicherbremszylinder
    2
    hinterer Zylinder, Zylinderkolben
    3
    hinterer Kolben, FBA-Kolben
    4
    Dichtung, Kolbenstulp
    5
    Speicherfeder, Druckfeder
    6
    Bodenbereich
    7
    Aufnahmebereich
    8
    Zwischenflansch
    9
    O-Ring
    10
    Durchgangsöffnung
    11
    Verschiebestange, FBA-Kolbenrohr
    12
    Gummidichtung, Nabendichtung
    13
    Belüftungsöffnung
    14
    Aussparung
    15
    hintere Belüftungskammer, Federspeicherkammer
    20
    vorderer Zylinder, Zylinderdeckel
    21
    Befestigungsrand
    22
    Gummimembran, Membrane
    23
    Belüftungskammer, Betriebsbremsteil
    24, 24'
    Druckplatte, Kolbenscheibe
    25, 25'
    Betätigungsstange, Druckstück
    26
    Rückstellfeder
    27
    Zentrieröffnung
    28
    Zentriernoppen, Zapfen
    29
    Faltenbalg
    30
    Austrittsöffnung
    31
    Befestigungsbolzen
    35
    Führungsnase, Federzentrierung
    36
    Durchgangsloch
    37
    Halterippe
    38
    Zentrierwanne

Claims (10)

  1. Pneumatischer Aktuator (1) für die Bremsanlage eines Fahrzeugs, insbesondere Federspeicherbremszylinder, der einen hinteren Zylinder (2), in dem ein hinterer Kolben (3) verschieblich angeordnet ist, und einen vorderen Zylinder (20) aufweist, in dem ein vorderer Kolben (22, 24) mit einer Betätigungsstange (25) für ein Bremselement der Bremsanlage gegen den Druck einer Rückstellfeder (26) beweglich angeordnet ist, wobei der vordere Kolben (22, 24) eine Druckplatte (24) aufweist, die in einem Bereich, an dem die Rückstellfeder (26) anliegt, wenigstens ein einstöckig mit der Druckplatte (24) ausgebildetes Führungselement (35) aufweist.
  2. Pneumatischer Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (24) aus Metallblech, insbesondere aus Stahlblech besteht, wobei das Führungselement bzw. die Führungselemente als aus der Druckplatte tiefgezogene Zentriernasen (35) ausgebildet sind.
  3. Pneumatischer Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (24') als Metall-Gußteil ausgebildet ist, wobei die Führungselemente integral auf der Druckplatte vorgesehene Erhöhungen aufweisen.
  4. Pneumatischer Aktuator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Führungselemente auf der Druckplatte vorgesehenen Erhöhungen wenigstens Teilbereiche einer umlaufenden Zentrierwanne (38) ausbilden.
  5. Druckplatte für einen pneumatischen Aktuator (1) der Bremsanlage eines Fahrzeugs, wobei die Druckplatte (24) in einem zur Anlage einer Rückstellfeder (26) vorgesehenen Bereich wenigstens ein einstückig mit der Druckplatte (24) ausgebildetes Führungselement (35) aufweist.
  6. Druckplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte aus Metallblech, insbesondere aus Stahlblech besteht, wobei das Führungselement bzw. die Führungselemente als aus der Druckplatte tiefgezogene Zentriernasen (35) ausgebildet sind.
  7. Druckplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte als Metall-Gußteil ausgebildet ist, wobei die Führungselemente integral auf der Druckplatte vorgesehene Erhöhungen aufweisen.
  8. Druckplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die als Führungselemente auf der Druckplatte vorgesehenen Erhöhungen wenigstens Teilbereiche einer umlaufenden Zentrierwanne (38) ausbilden.
  9. Verfahren zur Herstellung einer Druckplatte (24) für einen pneumatischen Aktuator (1) der Bremsanlage eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – Bereitstellen einer Metallplatte, – Ausstanzen der Außenkontur der Druckplatte (24) und einer Aufnahmeöffnung für die Betätigungsstange (25) für ein Bremselement der Bremsanlage, wobei im Zusammenhang mit dem Ausstanzvorgang Führungselemente (35) zur Führung eines an der Druckplatte (24) anliegenden Bereichs einer Rückstellfeder (26) in die Druckplatte eingedrückt werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Zusammenhang mit dem Ausstanzvorgang und mit dem Eindrücken von Führungselementen (35) eine Zentrieröffnung (27) für einen Zentriernoppen (28) zur Zentrierung einer Gummimembran (22) in die Druckplatte (24) eingeformt werden.
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