DE19506955C1

DE19506955C1 - Brake cylinder for goods and rail vehicles

Info

Publication number: DE19506955C1
Application number: DE1995106955
Authority: DE
Inventors: Hans Baumgartner; Dieter Bieker
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 1995-02-28
Filing date: 1995-02-28
Publication date: 1996-06-27
Anticipated expiration: 2015-03-01

Abstract

compressed air is applied and/or a fixing brake component (49) acts in an operating direction on one side of the brake cylinder (10) membrane (11). A piston plate (20) locates on its other side, in the centre of which a piston connecting rod (30) running in the operating direction of the brake cylinder locates. The piston connecting rod is pivotably located on the piston plate by a link which allows its lateral movement. On its end facing the piston plate, the connecting rod has a lateral support device (35) engaging around the link externally and which at a specific inclination angle locates on the piston plate and thereby limits the lateral displacement of the piston connecting rod to a predetermined range.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Brems zylinder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a brake cylinder according to the preamble of claim 1.

Bremszylinder der gattungsgemäßen Art werden insbeson dere für solche Nutz- und Schienenfahrzeuge verwendet, die mit einer Druckluft-Bremsanlage ausgerüstet sind, wobei der genaue Aufbau derartiger Bremszylinder in zahlreichen Druckschriften näher beschrieben ist. Lediglich als ein Beispiel sei in diesem Zusammenhang auf die DE 42 12 382 A1 der Anmelderin verwiesen, die einen Bremszylinder offen bart, der zur Betätigung der Zuspannvorrichtung einer Scheibenbremse vorgesehen ist.Brake cylinders of the generic type are in particular used for such commercial and rail vehicles that are equipped with a compressed air brake system, the exact construction of such brake cylinders in numerous Publications is described in more detail. Just as one An example in this context is DE 42 12 382 A1 referred to the applicant who open a brake cylinder beard, the one for actuating the application device Disc brake is provided.

Wie aus den Fig. 6 bis 8 hervorgeht, weisen derartige Bremszylinder demnach eine Membran 11 auf, die auf ihrer einen Seite über Druckluft in einer bestimmten, in den Figuren mit X bezeichneten Betätigungsrichtung so beauf schlagt wird, daß sie sich in dieser Richtung bewegt. An der anderen Seite der Membran liegt ein Kolbenteller 20 an, in dessen Zentrum eine in der Betätigungsrichtung des Bremszylinders verlaufende Kolbenstange 30 sitzt, die mit ihrem dem Kolbenteller abgewandten Ende ein Bremszuspann element 50 betätigt. Beispielsweise handelt es sich bei der eingangs genannten DE 42 12 382 A1, deren Zuspannvorrich tung in den Fig. 7 und 8A schematisch gezeigt ist, bei diesem Bremszuspannelement um einen Drehhebel 50, der in einem Halbschalenlager 64 der Zuspannvorrichtung 80 exzen trisch gelagert ist und über eine Exzenterwelle 61 eine Traverse 62 in Richtung zu einer (nicht gezeigten) Brems scheibe verschiebt. Zwischen der Bremsscheibe und dem unte ren Ende der Traverse 62 ist eine (ebenfalls nicht gezeig te) Bremsbacke vorgesehen.As can be seen from FIGS. 6 to 8, such brake cylinders accordingly have a membrane 11 , which is struck on one side via compressed air in a certain actuation direction, designated X in the figures, in such a way that it moves in this direction. On the other side of the membrane is a piston plate 20 , in the center of which a piston rod 30 extending in the actuating direction of the brake cylinder is seated, which actuates a brake application element 50 with its end facing away from the piston plate. For example, it is in the aforementioned DE 42 12 382 A1, whose Zuspannvorrich device is shown schematically in FIGS . 7 and 8A, in this brake application element to a rotary lever 50 which is mounted in a half-shell bearing 64 of the application device 80 eccentrically and over an eccentric shaft 61 moves a traverse 62 towards a (not shown) brake disc. A brake shoe (also not shown) is provided between the brake disc and the lower end of the crossmember 62 .

In vielen Fällen und so auch bei der Zuspannvorrichtung der DE 42 12 382 A1 wird die Membran 11 des Bremszylinders 10 zusätzlich von einem Feststell-Bremselement 40 beauf schlagt, um im Falle eines Druckluftausfalls oder zum Par ken die Bremse ebenfalls betätigen zu können. Derartige Feststell-Bremselemente sind meist als Federspeicherkolben ausgebildet, wobei der Kolben in der Mitte der Membran so aufliegt, daß seine Achse mit der der Kolbenstange überein stimmt, wie beispielsweise aus den Fig. 7 und 8 ersichtlich ist.In many cases, and thus also in the application device of DE 42 12 382 A1, the membrane 11 of the brake cylinder 10 is additionally struck by a parking brake element 40 in order to also be able to actuate the brake in the event of a compressed air failure or for parking. Parking brake elements of this type are usually designed as spring-loaded pistons, the piston resting in the middle of the membrane so that its axis coincides with that of the piston rod, as can be seen, for example, from FIGS. 7 and 8.

Das von der Kolbenstange betätigte Bremszuspannelement - bzw. im Falle der aus der vorstehend erwähnten DE 42 12 382 A1 bekannten Zuspannvorrichtung der Drehhebel - beschreibt im Laufe seiner Betätigung durch die Kolben stange 30 eine von der eigentlichen Betätigungsrichtung X abweichende, etwa kreisausschnittsförmige Bahn. Wie aus den Fig. 6 und 7A hervorgeht, beschreibt der bei der Zu spannvorrichtung der DE 42 12 382 A1 verwendete Drehhebel 50 z. B. eine mit B bezeichnete Bahn, die bei voller Brems betätigung von der Betätigungsrichtung X des Bremszylinders 10 relativ stark abweicht. Aufgrund der Flexibilität der Membran 11 wird die sichere Funktion der Zuspannvorrrich tung hierdurch zwar nicht beeinflußt, da es die Membran der Kolbenstange 30 und dem mit dieser verbundenen Kolbenteller 20 ermöglicht, seitlich zu kippen bzw. eine etwa schräge Lage einzunehmen, wie aus der in den Fig. 6 und 7A strichpunktiert dargestellten Betätigungslage hervorgeht.The brake application element actuated by the piston rod - or, in the case of the application device of the rotary lever known from DE 42 12 382 A1 mentioned above - describes in the course of its actuation by the piston rod 30 a deviating from the actual actuation direction X, approximately circular section-shaped path. As can be seen from FIGS. 6 and 7A, the rotary lever 50 used in the clamping device of DE 42 12 382 A1 describes z. B. a path designated B, the actuation direction X of the brake cylinder 10 deviates relatively strongly at full brake actuation. Due to the flexibility of the membrane 11 , the safe function of the Zuspannvorrrich device is not affected by this, since it allows the membrane of the piston rod 30 and the piston plate 20 connected to it to tilt sideways or assume an approximately oblique position, as from the in the Fig. 6 and 7A dash-dotted operating position emerges.

Infolge der genannten Schräglage des Kolbentellers 20 liegt dieser jedoch bei voller Bremsbetätigung nicht flach, sondern vielmehr mit der entsprechenden Kante (nämlich im Falle der Fig. 6 mit der links gezeigten Kante) am brems scheibenseitigen inneren Ende 13 des Bremszylinder 10 an. Diese Schräglage hat jedoch den Nachteil, daß die am inne ren Ende anliegende Kante des Kolbentellers den Gesamthub des Bremszylinders entsprechend verringert, wobei in der Praxis durchaus eine Reduzierung in der Größenordnung von 5 bis 10% des Hubs auftreten kann, wie aus dem in Fig. 6 dar gestellten Hubverlust VI hervorgeht. In Abhängigkeit von dem jeweiligen Verlauf der Bahn B des Drehhebels 50 ist es ferner möglich, daß der Kolbenteller 20 auch im unbetätig ten Zustand eine Schräglage einnimmt, wie dies in Fig. 6 ge zeigt ist. Infolge des dadurch bedingten Hubverlusts V₂ in der Ausgangslage des Bremszylinders wird der Hubbereich in nachteiliger Weise weiter verringert. Insgesamt wird der maximal mögliche Hub H_max des Bremszylinders somit auf ei nen Wert H = H_max - V₁ - V₂ verringert.As a result of the above-mentioned inclined position of the piston plate 20 , however, when the brake is fully applied, it does not lie flat, but rather with the corresponding edge (namely in the case of FIG. 6 with the edge shown on the left) on the inner end 13 of the brake cylinder 10 on the brake disc side. However, this inclined position has the disadvantage that the edge of the piston plate resting on the inner end correspondingly reduces the total stroke of the brake cylinder, and in practice a reduction of the order of 5 to 10% of the stroke can occur, as can be seen from the figure in FIG. 6 represents the stroke loss VI. Depending on the respective course of the path B of the rotary lever 50 , it is also possible that the piston plate 20 assumes an inclined position even in the inactivated state, as is shown in FIG. 6 ge. As a result of the resulting stroke loss V₂ in the starting position of the brake cylinder, the stroke range is further disadvantageously reduced. Overall, the maximum possible stroke H _{max of} the brake cylinder is thus reduced to a value H = H _max - V 1 - V 2.

Um gleichwohl den vollen Betätigungshub des Bremszu spannelements gewährleisten zu können, muß der Bremszylin der folglich so dimensioniert werden, daß auch der durch die Schräglage reduzierte Zylinderhub in der Lage ist, die volle Betätigungsstrecke des Bremszuspannelements zu durch fahren. Der für den Bremszylinder zur Verfügung stehende Einbauraum ist bei den meisten Fahrzeugen jedoch relativ stark beschränkt. Die genannte Vergrößerung des Bremszylin ders ist somit in der Praxis mit entsprechend erschwerten Montagebedingungen verbunden. Falls kein ausreichender Mon tageraum zur Verfügung steht, muß gegebenenfalls sogar in Kauf genommen werden, daß der volle Bremshub der Bremse nicht ausgenutzt werden kann.To nevertheless the full actuation stroke of the brake To be able to ensure clamping element, the brake cylinder which are consequently dimensioned so that the through the tilted cylinder stroke is capable of reducing the full actuation distance of the brake application element through drive. The one available for the brake cylinder However, installation space is relative in most vehicles severely limited. The mentioned enlargement of the brake cylinder in practice, this is accordingly difficult Assembly conditions connected. If not a sufficient month storage space is available, may even have to be in Be bought that the full brake stroke of the brake cannot be exploited.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brems zylinder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart wei terzubilden, daß die Baugröße des Bremszylinders bei glei chem Bremshub verringert werden kann.The invention has for its object a brake cylinder according to the preamble of claim 1 such white terzubilden that the size of the brake cylinder at the same chem brake stroke can be reduced.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.This task is performed by the in the labeling part of the Claim 1 specified measures solved.

Mit diesen Maßnahmen wird erreicht, daß die Kolben stange mit ihrem Ende der gekrümmten Bahn des von ihr betä tigten Bremszuspannelements seitlich folgt, ohne daß der Kolbenteller irgendeiner Schräglage unterzogen wird. Der Kolbenteller liegt somit sowohl in seiner Ausgangsstellung als auch bei vollem Hub nahezu völlig plan am oberen bzw. unteren Innenende des Zylinders an, so daß der Hubbereich in keiner Weise reduziert wird. Die Erfindung ermöglicht es daher, entweder bei gleichem Bauraum einen um bis zu 10% vergrößerten Bremshub bereitzustellen, oder aber bei glei chem Bremshub die Tiefenabmessung des Bremszylinders um den entsprechenden Betrag zu verkleinern. Infolgedessen wird die Montage am Fahrzeug wesentlich vereinfacht. Da die seitliche Auslenkbarkeit der Kolbenstange mittels einer er findungsgemäß ferner vorgesehenen Abstützvorrichtung auf einen vorbestimmten Bereich beschränkt ist, wird gleichwohl verhindert, daß die Kolbenstange wegknickt, so daß die si chere Funktion des Bremszylinders nicht beeinträchtigt ist.These measures ensure that the pistons rod with its end of the curved path of the actuated by it termed brake application element follows laterally without the Piston plate is subjected to any inclined position. Of the Piston plate is thus both in its starting position as well as almost completely flat on the upper or lower inner end of the cylinder so that the stroke range is not reduced in any way. The invention makes it possible therefore, either by up to 10% with the same installation space provide increased braking stroke, or at the same chem brake stroke the depth dimension of the brake cylinder by reduce the corresponding amount. As a result assembly on the vehicle is considerably simplified. Since the lateral deflectability of the piston rod by means of a he support device provided according to the invention is restricted to a predetermined range prevents the piston rod from buckling, so that the si chere function of the brake cylinder is not impaired.

Um einen maximalen Bremshub zu erzielen, ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung von Vorteil, wenn der vorbestimmte Bereich der seitlichen Auslenkung mindestens so groß gewählt wird, daß die Kolbenstange der kreisaus schnittsförmigen Bahn des Bremszuspannelements vollständig zu folgen vermag; in diesem Fall wird erreicht, daß der Kolbenteller in seiner Ausgangsstellung und bei vollem Hub stets völlig plan am jeweiligen inneren Ende des Zylinders anliegt.In order to achieve a maximum braking stroke, it is according to a development of the invention is advantageous if the predetermined range of lateral deflection at least is chosen so large that the piston rod of the circle sectional path of the brake application element completely able to follow; in this case it is achieved that the Piston plate in its initial position and at full stroke always completely flat at the respective inner end of the cylinder is present.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß im Falle eines zusätzlich vorgesehenen Feststell-Brems elements auch die Lebensdauer des Bremszylinders vergrößert wird: Wie bereits einleitend erläutert wurde und wie aus den Fig. 7A und 7B hervorgeht, liegt der Kolben 40 eines derartigen Feststell-Bremselements in der Mitte der Membran 11 über eine vergleichsweise kleine Fläche auf, so daß bei der im Stand der Technik bei vollem Hub auftretenden Schräglage des Kolbentellers, die sich natürlich in vollem Maße auf die Membran überträgt, in einem mit 11e bezeichne ten Bereich eine erhebliche Kantenpressung auf die Membran 11 ausgeübt wird (siehe Fig. 7B), so daß diese vorzeitig verschleißt. Da diese Kantenpressung durch die stets plane Auflage bei der Erfindung vollständig vermieden wird, kann die Lebensdauer der Mambran und damit des Bremszylinders entsprechend erhöht werden.Another advantage of the invention can be seen in the fact that in the case of an additionally provided parking brake element, the service life of the brake cylinder is also increased: As has already been explained in the introduction and as can be seen from FIGS. 7A and 7B, the piston 40 of one of these is located Parking brake elements in the middle of the diaphragm 11 over a comparatively small area, so that in the oblique position of the piston plate that occurs in the prior art at full stroke, which of course is fully transferred to the diaphragm, in a region designated with 11e a considerable edge pressure is exerted on the membrane 11 (see FIG. 7B) so that it wears out prematurely. Since this edge pressure is completely avoided by the always flat support in the invention, the service life of the diaphragm and thus of the brake cylinder can be increased accordingly.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungs gemäßen Lagerung der Kolbenstange am Kolbenteller sind in den Unteransprüchen aufgeführt. So hat beispielsweise die erfindungsgemäße Maßnahme, in einem halbkugelförmigen Vor sprung des Kolbentellers membranseitig eine Ausnehmung vor zusehen, in die ein komplementär ausgebildeter Vorsprung der Membran eingepaßt ist, den zusätzlichen Vorteil, daß die Membran genau auf der Achse der Betätigungsrichtung X zentriert wird, so daß auch bei Erschütterungen eine hoch präzise Huberzeugung gewährleistet ist.Particularly advantageous embodiments of the Invention proper storage of the piston rod on the piston plate are in the subclaims. For example, the Measure according to the invention, in a hemispherical front protrusion of the piston plate a recess on the membrane side watch, in which a complementary trained projection the membrane is fitted, the additional advantage that the membrane exactly on the axis of the actuation direction X is centered so that a high even when shaken precise stroke generation is guaranteed.

Aus der EP 0 099 689 ist ein Bremszylinder bekannt, dessen Kolbenstange 14 so an einem Kolbenteller 11 bzw. zwischen diesem und einer Membran 4 gelagert ist, daß er in der Seitenrichtung ausgelenkt werden kann. Mit diesem be kannten Bremszylinder würde einerseits - insbesondere wegen der fehlenden Knick-Abstützung - das der Erfindung zugrun deliegende Problem nur unvollständig gelöst werden, während er andererseits für ein völlig anderes Zuspannelement ver wendet wird, bei dessen Betätigung keine von der Betäti gungsrichtung abweichende Bahn und somit dieses Problem erst gar nicht auftritt. Aus der DE-AS 12 03 141 ist eben falls ein Bremszylinder bekannt, dessen Kolbenstange aus zwei Teilen 38 und 40 gebildet ist, wobei das Teil 40 in folge seiner Lagerung in einem konischen Ausschnitt 39 des Teils 38 ebenfalls in der Seitenrichtung auslenkbar ist. Das Zuspannelement dieses bekannten Bremszylinders besteht jedoch aus einem Spreizkeil, bei dem gleichfalls keine von der Betätigungsrichtung abweichende Bahn auftritt.A brake cylinder is known from EP 0 099 689, the piston rod 14 of which is mounted on a piston plate 11 or between it and a membrane 4 such that it can be deflected in the lateral direction. With this known brake cylinder, on the one hand - in particular because of the lack of kink support - the underlying problem of the invention would only be solved incompletely, while on the other hand it would be used for a completely different application element, when actuated no path deviating from the actuation direction and thus this problem does not occur at all. From DE-AS 12 03 141 is just known if a brake cylinder whose piston rod is formed from two parts 38 and 40 , the part 40 is also deflected in the lateral direction due to its storage in a conical cutout 39 of the part 38 . The application element of this known brake cylinder, however, consists of an expansion wedge, in which likewise no path deviating from the direction of actuation occurs.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeich nung näher erläutert. Es zeigen: The invention is described below based on the description of embodiments with reference to the drawing tion explained in more detail. Show it:

Fig. 1 anhand einer Teil-Querschnittsansicht durch einen Bremszylinder 10 ein erstes Ausführungsbei spiel der Erfindung; Fig. 1 based on a partial cross-sectional view through a brake cylinder 10, a first game Ausführungsbei the invention;

Fig. 2 anhand einer Teil-Querschnittsansicht durch den Bremszylinder 10 ein zweites Ausführungsbei spiel der Erfindung; Fig. 2 based on a partial cross-sectional view through the brake cylinder 10, a second game Ausführungsbei the invention;

Fig. 3 anhand einer Teil-Querschnittsansicht durch den Bremszylinder 10 ein drittes Ausführungsbei spiel der Erfindung; Fig. 3 based on a partial cross-sectional view through the brake cylinder 10, a third exemplary embodiment of the invention;

Fig. 4 eine Variante des dritten Ausführungsbei spiel der Erfindung; Fig. 4 shows a variant of the third game Ausführungsbei of the invention;

Fig. 5 anhand eines Schnitts durch den Bremszy linder 10 und eine Zuspannvorrichtung 80 die Arbeits weise des dritten Ausführungsbeispiels; Fig. 5 based on a section through the Bremszy cylinder 10 and an application device 80, the working of the third embodiment;

Fig. 6 anhand einer Teil-Querschnittsansicht den Aufbau eines herkömmlichen Bremszylinders 10 samt zuge höriger Zuspannvorrichtung 80; Fig. 6 with reference to a partial cross-sectional view of the structure of a conventional brake cylinder 10 including impaired supplied application device 80;

Fig. 7A und 7B die Auswirkung der Schräglage des Kolbentellers 20 auf die Kantenpressung der Membran 11; und FIGS. 7A and 7B, the effect of the inclined position of the piston plate 20 to the edge pressure of the diaphragm 11; and

Fig. 8 eine Schnittansicht des herkömmlichen Bremszylinders 10. Fig. 8 is a sectional view of the conventional brake cylinder 10.

Gemäß Fig. 1 weist ein Bremszylinder 10 eine untere Kammer 12 und eine obere Kammer 15 auf. Zwi schen der unteren Kammer 12 und der oberen Kammer 15 ist eine flexible Membran 11 in bekannter Weise so eingespannt, daß die beiden Kammern hermetisch bzw. druckluftdicht von einander getrennt sind. In der oberen Kammer 15 ist neben einer (nicht gezeigten) Zuführvorrichtung für Druckluft ein Feststell-Bremselement angeordnet, das in an sich bekannter Weise aus einem Federspeicher und einem von diesem betätig ten Kolben 40 gebildet ist, der in der Mitte der Membran 11 so aufliegt, daß seine Achse mit der mit X bezeichneten Be tätigungsachse des Bremszylinders 10 übereinstimmt. Wenn über die Druckluft-Zuführvorrichtung Druckluft in die obere Kammer 15 eingeleitet wird oder wenn der Kolben 40 vom Fe derspeicher betätigt wird, wird die Membran 11 in der Betä tigungsrichtung X nach unten bewegt.According to Fig. 1 10 includes a brake cylinder to a lower chamber 12 and an upper chamber 15. Between the lower chamber 12 and the upper chamber 15 , a flexible membrane 11 is clamped in a known manner so that the two chambers are hermetically or compressed air tightly separated from each other. In the upper chamber 15 , in addition to a (not shown) supply device for compressed air, a parking brake element is arranged, which is formed in a manner known per se from a spring accumulator and a piston 40 actuated by it, which rests in the middle of the diaphragm 11 that its axis coincides with the actuation axis Be labeled X of the brake cylinder 10 . When compressed air is introduced into the upper chamber 15 via the compressed air supply device or when the piston 40 is actuated by the spring accumulator, the diaphragm 11 is moved downward in the actuating direction X.

An der der oberen Kammer 15 abgewandten Seite der Mem bran 11, d. h. an der der unteren Kammer 12 zugewandten Seite, liegt ein Kolbenteller 20 an der Membran 11 an. Im Zentrum des Kolbentellers 20 sitzt eine Kolbenstange 30, die genau in der Betätigungsrichtung X des Bremszylinders 10 verläuft. Das dem Kolbenteller 20 abgewandte bzw. dem (in Fig. 1 nicht gezeigten) Bremszuspannelement zugewandte Ende der Kolbenstange 30 ragt durch eine Öffnung 14 der un teren Kammer 12. Am Umfang der Öffnung 14 ist ein Falten balg 56 eingespannt, der in einer bestimmten Entfernung vom Kolbenteller 20 am äußeren Umfang der Kolbenstange 30 befe stigt ist. Der Faltenbalg 56 verhindert somit, daß Feuch tigkeit oder Schmutz aus der unteren Kammer 12 in die von der Kolbenstange 30 beaufschlagte Zuspannvorrichtung der Bremse eindringen kann. Die empfindlichen Lagerungsteile der Zuspannvorrichtung sind somit vor Korrosion geschützt. Zwischen einer Bodenplatte 15 und dem Kolbenteller 20 ist ferner eine Schraubenfeder 90 eingespannt, die dafür sorgt, daß der Kolbenteller 20 und damit auch die Kolbenstange 30 sowie die Membran 11 in ihre in der Fig. 1 dargestellte Aus gangslage zurückgebracht werden, wenn keine Druckluft mehr zugeführt wird bzw. wenn das Feststell-Bremselement freige geben wird.On the side facing away from the upper chamber 15 of the membrane 11 , ie on the side facing the lower chamber 12 , there is a piston plate 20 on the membrane 11 . In the center of the piston plate 20 there is a piston rod 30 which runs exactly in the actuation direction X of the brake cylinder 10 . The end of the piston rod 30 facing away from the piston plate 20 or facing the brake application element (not shown in FIG. 1) projects through an opening 14 of the lower chamber 12 . On the circumference of the opening 14 a bellows 56 is clamped, which is BEFE Stigt at a certain distance from the piston plate 20 on the outer circumference of the piston rod 30 . The bellows 56 thus prevents moisture or dirt from the lower chamber 12 can penetrate into the application of the piston rod 30 brake application. The sensitive mounting parts of the clamping device are thus protected against corrosion. Between a base plate 15 and the piston plate 20 , a coil spring 90 is also clamped, which ensures that the piston plate 20 and thus also the piston rod 30 and the membrane 11 are returned to their starting position shown in FIG. 1 when no more compressed air is supplied or when the parking brake element is released.

Die bislang erläuterten Teile und Funktionselemente des Bremszylinders 10 entsprechen denen eines herkömmlichen Bremszylinders, so daß bezüglich näherer Einzelheiten auf die eingangs genannten Druckschriften verwiesen werden darf.The parts and functional elements of the brake cylinder 10 which have been explained so far correspond to those of a conventional brake cylinder, so that reference may be made to the documents mentioned at the outset for more details.

Die Kolbenstange 30 ist derart am Kolbenteller 20 gela gert, daß dasjenige Ende, über das das Bremszuspannelement betätigt wird, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs L in einer zur Betätigungsrichtung X senkrecht verlaufenden Sei tenrichtung, die in den Figuren mit Y bezeichnet ist, aus gelenkt werden kann. Wie aus der Prinzipdarstellung der Fig. 5 hervorgeht, ist die Kolbenstange 30 aufgrund dieser seitlichen Auslenkbarkeit in der Lage, dem etwa kreisaus schnittsförmigen Weg B des Zuspannelements in Form eines Drehhebels 50 zu folgen. Der vorbestimmte Bereich der seit lichen Auslenkbarkeit ist dabei vorzugsweise mindestens so groß gewählt, daß über den gesamten Verlauf des Betäti gungshubs keinerlei Schräglage des Kolbentellers 20 auf tritt, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Aus einem Vergleich der Fig. 5 und 6 geht unmittelbar hervor, daß der im Stand der Technik auftretende Hubverlust durch das Vermei den der Schräglage des Kolbentellers 20 vollständig unter drückt werden kann, so daß stets der maximal mögliche Betä tigungshub erzielbar ist, da der Kolbenteller sowohl in seiner Ausgangslage als auch bei voller Betätigung stets plan am jeweils zugeordneten Endbereich der unteren Kammer 12 anliegt.The piston rod 30 is so gela on the piston plate 20 that the end over which the brake application element is actuated, within a predetermined range L in a direction perpendicular to the actuating direction X Be direction, which is denoted by Y in the figures, can be deflected from . As can be seen from the schematic diagram of FIG. 5, the piston rod 30 is able, due to this lateral deflectability, to follow the approximately circular section-shaped path B of the application element in the form of a rotary lever 50 . The predetermined range of since union deflectability is preferably chosen at least so large that over the entire course of the actuation supply stroke no inclined position of the piston plate 20 occurs, as shown in FIG. 5. A comparison of FIGS. 5 and 6 shows immediately that the stroke loss occurring in the prior art can be completely suppressed by avoiding the inclined position of the piston plate 20 , so that the maximum possible actuation stroke can always be achieved, since the piston plate both in its initial position and when fully actuated, always lies flat against the respectively assigned end region of the lower chamber 12 .

Die Kolbenstange 30 ist am Kolbenteller 20 über ein seitliche Auslenkungen der Kolbenstange 30 er laubendes Gelenk in Form eines Kugelpfannengelenks schwenk bar gelagert; zur Bildung dieses Kugelpfannengelenks ist das dem Kolbenteller 20 zugewandte Ende 37 der Kolbenstange 30 halbkugelförmig ausgebildet, während im Kolbenteller 20 eine entsprechende halbkugelförmige Ausnehmung 21 ausgebil det ist, in der die Halbkugel der Kolbenstange 30 sitzt. Um die seitliche Auslenkbarkeit der Kolbenstange 30 auf - den vorbestimmten Bereich begrenzen zu können, weist die Kol benstange 30 an ihrem dem Kolbenteller 20 zugewandten Ende eine das Kugelpfannengelenk außen umgreifende seitliche Ab stützvorrichtung 35 auf; wie aus Fig. 1 ohne weiteres er sichtlich ist, ist die Kolbenstange 30 aufgrund dieser seitlichen Abstützvorrichtung 35 lediglich solange in der Lage, seitlich zu schwenken, bis die dem Kolbenteller 20 zugewandte Kante 35a der Abstützvorrichtung 35 am Kolben teller 20 aufliegt. Durch geeignete Einstellung des Ab stands der Kante 35a zum Kolbenteller 20 ist es somit mög lich, den vorbestimmten Bereich L der seitlichen Auslenk barkeit einzustellen. Die Begrenzung der seitlichen Aus lenkbarkeit der Kolbenstange 30 auf den bestimmten Bereich L ist notwendig, da die Kolbenstange 30 sonst unter Umstän den umknicken würde, so daß eine sichere Bremsbetätigung nicht gewährleistet wäre.The piston rod 30 is mounted on the piston plate 20 via a lateral deflections of the piston rod 30, it allows a joint in the form of a ball-and-socket joint; to form this ball socket joint, the piston plate 20 facing end 37 of the piston rod 30 is hemispherical, while in the piston plate 20 a corresponding hemispherical recess 21 is ausgebil det, in which the hemisphere of the piston rod 30 is seated. To the lateral deflection capability of the piston rod 30 - to be able to limit the predetermined range comprises the Kol benstange 30 at its the piston head 20 facing the end of a ball and socket joint engaging around the outside side from support device 35; as shown in FIG. 1 it is clear without further ado, the piston rod 30 to pivot due to this lateral support device 35 only as long as capable of laterally until the piston head 20 facing edge 35 bears a of the supporting device 35 on the piston plate 20. By suitably adjusting the distance from the edge 35 a to the piston plate 20 , it is thus possible to adjust the predetermined range L of the lateral deflection availability. The limitation of the lateral steerability of the piston rod 30 to the specific area L is necessary, since the piston rod 30 would otherwise bend under circumstances, so that a safe brake application would not be guaranteed.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird die schwenk bar gelagerte Kolbenstange 30 über eine etwa hülsenförmige Klemmeinrichtung 33 unter Aufrechterhaltung der seitlichen Verschwenkbarkeit gehalten; die Klemmeinrichtung 33 verhin dert somit, daß sich die Kolbenstange 30 vom Kolbenteller 20 löst. Die Klemmeinrichtung 33 ist vorzugsweise als inte graler Bestandteil des Faltenbalgs 56 ausgebildet, so daß die Herstellungskosten hierfür kaum nennenswert erhöht wer den. Wie aus Fig. 1 ferner hervorgeht, ist zwischen dem dem Kolbenteller 20 zugewandten Ende des Faltenbalgs 56 und dem Kolbenteller 20 eine umlaufende Dichtung 70 vorgesehen. Diese Dichtung 70 verhindert, daß Feuchtigkeit oder Schmutz in das Kugelpfannengelenk eindringt. Dieses ist daher kei ner Korrosion unterworfen, so daß die gewünschte Ver schwenkbarkeit der Kolbenstange 30 auch über lange Zeit räume gewährleistet ist.In the embodiment of FIG. 1, the pivotably mounted piston rod 30 is held over an approximately sleeve-shaped clamping device 33 while maintaining the lateral pivotability; the clamping device 33 thus prevents the piston rod 30 from detaching from the piston plate 20 . The clamping device 33 is preferably formed as an integral part of the bellows 56 , so that the manufacturing costs for this are hardly increased significantly. As further apparent from Fig. 1, between the 20 facing end of the bellows 56 and the piston plate 20 provided the piston head has a circumferential seal 70. This seal 70 prevents moisture or dirt from entering the ball socket joint. This is therefore not subject to corrosion, so that the desired pivoting of the piston rod 30 is ensured even over long periods of time.

In Fig. 2 ist eine Variante des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 gezeigt, bei dem das Kugelpfannengelenk durch eine halbkugelförmige Ausnehmung 38 der Kolbenstange 30 und durch einen entsprechenden halbkugelförmigen Vorsprung 22 des Kolbentellers 20 gebildet ist. Die übrigen Funktions teile, wie insbesondere die Abstützvorrichtung 35, entspre chen denen des vorhergehenden Ausführungsbeispiels, so daß zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen hierauf verwiesen werden darf. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist die Klemmeinrichtung 33 durch einen umlaufenden Wulst des Faltenbalgs 56 gebildet, der in einer entspre chenden umlaufenden Ausnehmung der Kolbenstange 30 sitzt. FIG. 2 shows a variant of the exemplary embodiment in FIG. 1, in which the ball socket joint is formed by a hemispherical recess 38 in the piston rod 30 and by a corresponding hemispherical projection 22 in the piston plate 20 . The other functional parts, such as in particular the support device 35 , correspond to those of the previous embodiment, so that reference can be made to avoid unnecessary repetition. In contrast to the embodiment of FIG. 1, the clamping device 33 is formed by a circumferential bead of the bellows 56 , which sits in a corresponding circumferential recess of the piston rod 30 .

Wie aus Fig. 2 ferner ersichtlich ist, weist der halbku gelförmige Vorsprung 22 des Kolbentellers 20 membranseitig eine Ausnehmung 22a auf, in die ein komplementär ausge bildeter Vorsprung 11a der Membran 11 eingepaßt ist. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Membran 11 stets ge nau auf der Achse der Betätigungsrichtung X zentriert ist, so daß auch bei Erschütterungen ein seitliches Auswandern des Kolbentellers 20 verhindert werden kann. Hierdurch ist sichergestellt, daß die Präzision der Huberzeugung bzw. das jeweilige Betätigungsmaß der Bremse auch bei Erschütterun gen weitgehend konstant bleibt. Die gezeigte Zentrierung der Membran 11 kann gegebenenfalls auch durch andere Anord nungen erreicht werden und ist selbstverständlich auch für die übrigen Ausführungsbeispiele der Erfindung verwendbar.As can also be seen from FIG. 2, the hemispherical projection 22 of the piston plate 20 on the membrane side has a recess 22 a into which a complementarily formed projection 11 a of the membrane 11 is fitted. This arrangement ensures that the membrane 11 is always centered precisely on the axis of the direction of actuation X, so that lateral displacement of the piston plate 20 can be prevented even when shaken. This ensures that the precision of the stroke generation or the respective actuation dimension of the brake remains largely constant even when shaken. The centering of the membrane 11 shown can optionally also be achieved by other arrangements and can of course also be used for the other exemplary embodiments of the invention.

In den Fig. 3 und 4 sind weitere Varianten der Ku gelpfannengelenk-Lagerung der Kolbenstange 30 gezeigt. Bei diesen Varianten ist sowohl im Kolbenteller 20 als auch in dem diesem zugewandten Ende der Kolbenstange 30 eine halb kugelförmige Ausnehmung 21 bzw. 38 vorgesehen, in der eine Kugel 39 gelagert ist. Bei der Kugel 39 handelt es sich um eine übliche Stahlkugel, wie sie auch bei Kugellagern oder dergleichen verwendet wird. Die übrigen Funktionsteile die ser Varianten des Kugelpfannengelenks entsprechen den vor hergehenden Ausführungsbeispielen, so daß zur Vermeidung von Wiederholungen hierauf verwiesen werden darf.In FIGS. 3 and 4 show further variants of the Ku gelpfannengelenk bearing of the piston rod 30 are shown. In these variants, a semi-spherical recess 21 or 38 is provided both in the piston plate 20 and in the end of the piston rod 30 facing it, in which a ball 39 is mounted. The ball 39 is a conventional steel ball, as is also used in ball bearings or the like. The remaining functional parts of this variant of the ball socket joint correspond to the previous exemplary embodiments, so that reference can be made to avoid repetition.

Die Arbeitsweise des Bremszylinders wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 5, in der das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 verwendet wird, näher erläu tert. Gemäß Fig. 5 wirkt die Kolbenstange 30 des Bremszylin ders 10 auf das Bremszuspannelement in Form eines Drehhe bels 50 ein, der in einem Halbschalenlager 64 einer Zu spannvorrichtung 80 drehbar gelagert ist und über eine Ex zenterrolle 61 auf eine Traverse 62 einwirkt, die in Rich tung zu einer (nicht gezeigten) Bremsscheibe verschoben wird, wenn dem Bremszylinder 10 Druckluft zugeführt wird oder wenn das Feststell-Bremselement 40 betätigt wird. Be züglich näherer Einzelheiten des Aufbaus der Zuspannvor richtung 80 wird beispielsweise auf die DE 42 12 382 A1 der Anmelderin verwiesen.The operation of the brake cylinder is explained below with reference to FIG. 5, in which the embodiment of FIG. 3 is used. Referring to FIG. 5, the piston rod 30 acts of Bremszylin DERS 10 of a Drehhe 50, the one being on the brake actuation in the form of bels a in a half-shell bearing 64 mounted to fixture 80 rotatably and zenterrolle a Ex acts on a cross member 62 61, which in Rich device is moved to a brake disc (not shown) when compressed air is supplied to the brake cylinder 10 or when the parking brake element 40 is actuated. With regard to more detailed details of the structure of the Zuspannvor direction 80 , reference is made, for example, to DE 42 12 382 A1 of the applicant.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, beschreibt dasjenige En de des Drehhebels 50, an dem die Kolbenstange 30 in einer entsprechend geformten halbkugelförmigen Ausnehmung an greift, eine etwa kreisausschnittsförmige Bahn B. Durch die vorgesehene seitliche Verschwenkbarkeit der Kolbenstange 30 in der Richtung Y wird erreicht, daß die Kolbenstange 30 in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehlage des Drehhebels 50 seitlich verschwenkt, und zwar ohne daß der Kolbenteller 20 von seiner idealen waagerechten Lage abweicht. Dies hat sowohl in der Anfangsstellung des Kol bentellers 20 als auch beim maximal möglichen Hub zur Folge, daß der Kolbenteller 20 plan am oberen bzw. unteren Ende des Bremszylinders 10 anliegt. Die im Stand der Tech nik auftretende Kipplage des Kolbentellers 20 kann somit vollständig vermieden werden, so daß ein entsprechende Hub gewinn erzielbar ist.As can be seen from Fig. 5, describes that En de of the rotary lever 50 , on which the piston rod 30 engages in a correspondingly shaped hemispherical recess, an approximately circular path B. By the lateral pivotability of the piston rod 30 is achieved in the direction Y is achieved that the piston rod 30 swings laterally in dependence on the respective rotational position of the rotary lever 50 , without the piston plate 20 deviating from its ideal horizontal position. This has as also applied in both the initial position of Col. bente llers 20 at the maximum possible stroke with the result that the piston plate 20 flat on the upper or lower end of the brake cylinder 10 degrees. The tilting position of the piston plate 20 which occurs in the prior art can thus be completely avoided, so that a corresponding stroke gain can be achieved.

Claims

1. Brake cylinder ( 10 ), in particular for utility and rail vehicles with a compressed air braking system, with a membrane ( 11 ), on one side via compressed air and / or a parking brake element ( 40 ) in an actuating direction (X ) can be acted upon and on the other side a Kol benteller ( 20 ) rests, in the center of which a rod in the actuation direction (X) of the brake cylinder runs piston ( 30 ), the end facing away from the piston plate ( 20 ) a brake application element ( 50 ) actuated, the brake application element ( 50 ) during its actuation describing a deviating from the actuating direction (X), approximately circular sectional path (B), characterized in that the piston rod ( 30 ) on the piston plate ( 20 ) via a lateral Deflections of the piston rod ( 30 ) allowing the joint to be pivoted, the piston rod ( 30 ) at its end facing the piston plate ( 20 ) engaging around the outside of the joint End lateral support device ( 35 ) which rests at a certain angle of inclination on the piston plate ( 20 ) and thereby limits the lateral deflection of the piston rod ( 30 ) to a predetermined range.

2. Brake cylinder according to claim 1, characterized in that the predetermined range of the lateral deflection min is chosen so large that the piston rod ( 30 ) of the circular path (B) of the brake application element ( 50 ) is able to follow.

3. Brake cylinder according to claim 1 or 2, characterized in that the piston plate ( 20 ) facing the end ( 37 ) of the piston rod ( 30 ) is hemispherical and to form a ball socket joint in a corresponding hemispherical recess ( 21 ) of the piston plate ( 20 ) sits.

4. Brake cylinder according to claim 3, characterized in that in the piston plate ( 20 ) facing the end of the piston rod ( 30 ) forms a hemispherical recess ( 38 ) which forms a ball socket joint in a corresponding hemispherical projection ( 22 ) of the Piston plate ( 20 ) sits.

5. Brake cylinder according to claim 4, characterized in that the hemispherical projection ( 22 ) of the piston plate ( 20 ) on the membrane side has a recess ( 22 a) into which a complementary projection ( 11 a) of the membrane ( 11 ) is fitted.

6. Brake cylinder according to claim 1 or 2, characterized in that between the piston plate ( 20 ) and the piston rod ( 30 ) a ball ( 39 ) is arranged which to form a ball socket joint in hemispherical recesses ( 21 , 38 ) of the piston plate ( 20 ) or the piston rod ( 30 ) is seated.

7. Brake cylinder according to one of claims 1 to 6, characterized in that a clamping device ( 33 ) is provided which prevents the piston rod ( 30 ) from detaching from the piston plate ( 20 ).

8. Brake cylinder according to claim 7, characterized in that the clamping device ( 33 ) is part of a bellows ( 56 ) which seals the interior of the brake cylinder ( 10 ) on the side facing away from the membrane ( 11 ).

9. Brake cylinder according to claim 8, characterized in that a circumferential seal ( 70 ) is provided between the bellows ( 56 ) and the piston plate ( 20 ).