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Druckluftzylinder Die Erfindung betrifft einen Duckluftzylinder, insbesondere
für mit einer Antiblockiereinrichtung ausgestattete, druckluftgebremste Fahrzeuge1
mit Je einer abgedichteten Arbeits-und einer Gegenkammer, -die durch einen Kolben,
Membran oder dergl. getrennt sind und einer nach außen geführten Kolbenstange. Druckluftzylinder
dieser Art werden beispielsweise bei druckmittelgebremsten Fahrzeugen zum Erzeugen
und Vermindern der Bremskraft verwendet. Beim Überschreiten der Blockiergrenze wird
die Arbeitskammer von der Bremsleitung abgeschlossen und gleichzeitig mit der Gegenkammer
verbunden. Hierdurch findet ein Druckausgleich zwischen den beiderseits eines Kolbeins,
einer Membran oder dergl. befindlichen Räumen statt, d.h.
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die Bremskraft wird erniedrigt. Bei einer erneuten Erhöhung der Bremskraft
wird die Bremsleitung wieder mit der Arbeitskammer verbunden. Das in der Gegenkammer
befindliche Druckvolumen wird in die Atmosphäre entlüftet. Hierbei entsteht ein
Druckluftverbrauch, der mit der Zahl der Regelzyklen wächst.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des bekannten Standes
der Technik zu vermeiden und einen Druckluftzylinder
der eingangs
beschriebenen Art zu schafen, welcher bei gleicher sonstiger Funktion weniger Druckluft
verbraucht.
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Darüberhinaus soll der Kräfteabbau beim Uberschreiten der Blockiergrenze
beschleunigt durchführbar sein.
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Dies wird erfindungsgemäß durch einen Druckluftzylinder erreicht,
bei dem zusätzlich zu den eingangs angegebenen Merkmalen die Gegenkammer durch eine
bewegliche Trennwand in einen Verdichtungsraum und einen Betätigungsraum unterteilt
ist, wobei die bewegliche Wand über eine Feder am Kolben, Membran oder dergl. abgestützt
ist, und zwischen der Atmosphäre und dem Verdichtungsraum einerseits und diesem
und dem Betätigungsraum andererseits Je ein Rückschlagventil vorgesehen ist.
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Durch diese besondere Ausbildung wird das in dem Verdichtungsraum
befindliche Volumen derart genutzt, daß eine Volumeneinsparung beim Druckausgleich
entsteht und eine Beschleunigung des Kraftabbaues erfolgt. Das aus der Arbeitskaxmer
in den Betätigungsraum überführte Volumen bewirkt nur eine Fdllung des relativ kleinen
Betätigungsraumes und einen Druckaurbau im Betätigungs- und Verdichtungsraum. Der
Verdichtungsraum ist aber mit Druckmittel aus der Atmosphäre gefüllt. Dieses Druckmittel
muß demzufolge dem Arbeitsraum nicht entnommen werden.
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In einer Aus führungs form ist die bewegliche Wand direkt auf der
Kolbenstange dichtend geführt. Vorzugsweise ist Jedoch die Kolbenstange von einem
im Kolben, Membran oder dergl.
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vorgesehenen Kolbenrohr umgeben, wobei die bewegliche Wand auf dem
Kolbenrohr dichtend geführt ist. Das Kolbenrohr trägt das Rückschlagventil des Verdichtungsraumes.
Am anderen Falle ist die Kolbenstange hohl ausgebildet und trägt ihrerseits das
Rückschlagventil. Das Rückschlagventil ist also in Jedem Falle gegenüber dem Gehäuse
des Druckluft zylinders
beweglich angeordnet und befindet sich vorzugsweise
in der Nähe des Kolbens, der Membran oder dergl., damit die Bewegung des Kolbens
und der Trennwand nicht behindert wird.
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Das Rückschlagventil zwischen dem Verdichtungs- und Betätigungsraum
ist ebenfalls gegenüber dem Gehäuse des Druckluftzylinders beweglich angeordnet
und befindet sich vorzugsweise in der beweglichen Wand.
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Der Erfindungsgedanke läßt mehrere Ausführungen zu. Er ist anhand
der beiliegenden Zeichnung an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erläutert.
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Der Druckluftzylinder besteht im wesentlichen aus dem Zylindergehäuse
1, einem darin dichtend geführten Kolben 2, der auch als Membrankolben ausgebildet
sein kann und der am Kolben 2 vorgesehenen Kolbenstange 3, die aus dem Zylindergehäuse
1 nach außen führt. Im gezeigten Ausführungsbelspiel trägt der Kolben 2 ein Kolbenrohr
4, welches im Zylindergehäuse 1 dichtend geführt ist. Die Kolbenstange 3 liegt in
bekannter Weise in dem Kolbenrohr 4. Zwischen Zylindergehäuse 1 und Kolben 2 befindet
sich der Arbeitsraum 5. Das restliche Volumen des Zylindergehäuesesl bildet eine
Gegenkammer.
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Erfindungsgemäß ist im Zylinderghäuse 1 im Bereich der Gegenkammer
eine bewegliche Trennwand 6 vorgesehen, die die Gegenkammer in einen Verdichtungsraum
7 und einen Betätigungsraum 8 unterteilt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die
bewegliche Trennwand 6 sowohl im Zylindergehäuse 1 als auch auf dem Kolbenrohr 4
dichtend geführt. Zwischen der beweglichen Trennwand 6 und dem Kolben 2 ist eine
Feder 9 vorgesehen. Das Kolbenrohr 4 trägt ein Rückschlagventil 10, welches zwischen
der Atmosphäre und dem Verdichtungsraum 7 vorgesehen ist.
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Ein zweites Rückschlagventil 11 befindet sich an der beweglichen Trennwand
6 und ist zwischen Verdichtungsraum 7 und Betätigungsraum 8 eingeschaltet.
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Es ist selbstverständlich auch möglich, die Kolbenstange 3 unter Fortfall
des Kolbenrohres 4 hohl auszubilden und die bewegliche Trennwand 6 direkt auf der
Kolbenstange 3 zu führen. Hierdurch wird jedoch keine Änderung des Erfindungsgedankens
erreicht.
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Es ist eine übliche Druckluftbeschaffungseinrichtung vorgesehen, die
den Vorratsbehälteri2 mit Druckluft versorgt.
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Von diesem führt einerseits eine Leitung 13 zu dem Betätigungsventil
14 und andererseits eine Leitung 15 zu dem Steuerventil 16. Das Steuerventil 16
ist mit dem Betätigungsventil 14 über die Leitung 17 verbunden. Vom Steuerventil
16 führt eine erste Leitung 18 zu dem Arbeitsraum 5 und eine zweite Leitung 19 zu
dem Betätigungsraum 8.
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Darüberhinaus ist das Steuerventil 16 mit einer Entlüftungseinrichtung
20 zur Atmosphäre versehen.
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Die Wirkungsweise des Druckluftzylinders ist folgende: Bei einem Bremsvorgang
wird das Betätigungsventil 14 verstellt. Hierdurch gelangt Druckluft aus dem Behälter
12 über die Leitung 15 und das Steuerventil 16 sowie die Leitung 18 in den Arbeitsraum
5. Der Kolben 2 wird beaufschlagt und verschiebt sich im Zylindergehäuse 1, wobei
die Kolbenstange 3 und das Kolbenrohr 4 mitgenommen werden. Die im Verdichtungsraum
7 enthaltene Luft kann dabei über das Rückschlagventil 11 in den Betätigungsraum
8 und von dort über die Leitung 19 zu der Entlüftungseinrichtung 20 in die Atmosphäre
gelangen.
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Wird infolge der ausgeübten Bremskraft die Blockiergrenze am Rad überschritten,
so ist es erforderlich, die Bremskraft bzw. die durch die Kolbenstange 3 übertragene
Druckkraft
entsprechend der vorgesehenen Antiblockiereinrichtung
zu erniedrigen. Hierbei wird die Leitung 15 von dem Steuerventil 16 abgesperrt und
der Arbeitsraum 5 bzw. die Leitung 18 mit der Leitung 19 verbunden, so daß ein Druokausgleich
zwischen dem Druck im Arbeitsraum 5 und im Betätigungsraum 8 erfolgen kann. Hierdurch
wird die bewegliche Trennwand 6 mitffiuckluft beaufschlagt. Sie bewegt sich in Richtung
des Kolbens 2 und verdichtet dabei die im Verdichtungsraum 7 enthaltene Luft entsprechend
dem Druckwert, der durch den Ausgleich des Druckes im Arbeitsraum 5 und Betätigungsraum
8 entsteht.
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Durch den im Betätigungsraum 8 aufgebauten Druck wird das Rückschlagventil
11 geschlossen, so daß aus dem Verdichtungsraum 7 keine verdichtete Luft in den
Betätigungsraum 8 gelangen kann. Die im Verdichtungsraum 7 enthaltene Luft schließt
gleichzeitig das Rückschlagventil 10, so daß die Verbindung zwischen Verdichtungsraum
7 zur Atmosphäre ebenfalls geschlossen ist. Durch die Anordnung der erfindungsgemäßen
beweglichen Trennwand 6 und die damit verbundene Aufteilung der Gegenkammer in einen
Verdichtxngsraum 7 und einen Betätigungsraum 8 wird eine Volumenersparnis an Druck
luft erreicht. Der Druckabbau an der Kolbenstange 3 erfolgt schneller da gegenüber
den bisher bekannten Einrichtungen der Verdichtungsraum 7 nicht mehr mit dem Volumen
aus dem Arbeitsraum 5 gefüllt werden muß.
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Bei'normaler Belüftung des Arbeitsraumes 5, ohne Betätigung des Steuerventils
16 entweicht die im Verdichtungsraum 7 enthaltene Luft durch das geöffnete Rückschlagventil
11.
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Beim Entlüften des Arbeitsraumes 5 tritt durch das sich öffnende Rückschlagventil
10 die zuvor entfernte Luft in den Verdichtungsraum 7 wieder ein.
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Aus der zuvor beschriebenen Wirkungsweise der Erfindung ist ersichtlich,
daß durch die Aufteilung der Gegenkammer in den durch die bewegliche Trennwand 6
getrennten Verdichtungsraum 7 und Betätigungsraum 8 eine erhebliche Reduzierung
des Druckluftverbrauchs beim Wiederbelüften des Arbeitsraumes 5 und gleichzeitiger
Entlüftung des Betätigungsraumes 8 ermöglicht wird, da das im Betätigungsraum 8
enthaltene Volumen nur einen Teil des Volumens der Gegenkammer ausmacht. Gleichzeitig
wurde der in dem Arbeitsraum 5 beim Druckausgleich verbliebene Restdruck um einen
erheblichen Wert angehoben, da zwischen Druck und Volumen die bekannten gesetzmäßigen
Beziehungen bestehen. Somit wird eine schnellere Druckabsenkung auf einen höheren
Restdruck erreicht.