DE2631023C2 - Kombinierter Druckluft- und Federspeicherbremszylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen kombinierten Druckluft- und Federspeicherbremszylinder, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem federbelasteten Kolben für die Hilfs- und Feststellbremse, mit einer zwischen dem Kolben und einer Bremsbetätigungsstange angeordneten Vollmembran für die Betriebsbremse und einem auf die Bremsbetätigungsstange einwirkenden Membranteller, welcher einen äußeren Teil mit einem Anschlag zur Begrenzung des Hubes der Betriebsbremse und einen Mittelteil aufweist, der bei Betätigung der Hilfsund Feststellbremse relativ zum äußeren Teil einen Überhub gegenüber dem maximalen Hub der Betriebsbremse ausführen kann.

Bei einem derartigen, bekannten Bremszylinder (DE-PS 16 55 742) besteht der an der Membran anliegende Membrantellcr aus einem inneren, kreisflächenförmigen Teil und aus einem äußeren, den inneren <>5 Teil umgebenden ringförmigen Teil. Der Membranteller läßt sich bei Betriebsbremsung in seiner Gesamtheit durch die Vollmembran verschieben; der innere, kreisflächenförmige Teil läßt sich zusatzlich durch mechanische Mittel, so durch Jen Stößel eines Federspeicherzylinders verschieben. Die durch den Membranteller beaufschlagte Kolbenstange kann auf diese Weise um eine zusätzliche Strecke, den sogenannten Überhub, bewegt werden.

Der Aufbau des Membrantellers bei Vorrichtungen vorgenannter Art ist als verhältnismäßig aufwendig anzusehen, da der Tellerkörper aus zwei einzelnen, relativ zueinander verschiebbaren Teilen besteht Es sind infolgedessen Führungen erforderlich, welche absolut funktionssicher die Relativbewegung zwischen dem inneren Teil und dem äußeren Teil des Membrantellers gewährleisten sollen. Trotzdem ist nicht zu vermeiden, daß zwischen beiden Tellerteilen Reibung auftritt, wenn die Hilfs- oder Feststellbremse benutzt wird.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen kombinierten Druckluft- und Federspeicherbremszylinder der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Membranteller des Betriebsbremszylinders trotz einfachsten Aufbaues absolut funktionssicher stufenweise betätigbar ist, um die Bremsbetätigungsstange den Überhub vollführen zu lassen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Mittelteil des Membrantellers als eine durchgehende, mit dem äuüeren Teil einstückige und im Kraftfluß zwischen der Vollmembran und der Bremsbetätigungsstange liegende, elastisch verformbare Wand ausgebildet ist.

Weitere zweckmäßige Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in weiteren Patentansprüchen aufgeführt.

Gemäß der Weiterbildung nach Anspruch 2 läßt sich der mittlere Bereich der elastisch verformbaren Wand also bei einem vorbestimmten Druck verformen, während der äußere, ringförmige Teil des Membrantellers verhältnismäßig starr ausgebildet ist und einen Anschlag zur Begrenzung des Hubes der Betriebsbremse aufweist.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 hat den Vorteil, daß der Stößel verhältnismäßig früh mit dem Mittelteil in Berührung gelangt und ein verhältnismäßig großer Überhub auf den Mernbranteller und somit auf die Bremsbetätigungsstange ausgeübt werden kann.

Die Erfindung ist nachfolgend aii Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

F i g. 1 ist eine schematische Ansicht eines kombinierten Druckluft- und Federspeicherbremszylinders nach der Erfindung;

F i g. 2 ist eine der F i g. 1 vergleichbare Ansicht bei einer dem Überhub entsprechenden Betätigung;

Fig.3 ist eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung.

Der in F i g. 1 und 2 dargestellte kombinierte Druckluft- und Federspeicherbremszylinder weist zwei Zylindergehäuse auf, den Federspeicherbremszylinder 1 und den Betriebsbremszylinder 3. Innerhalb des Federspeicherbremszylinders ist ein Kolben 5 verschiebbar angeordnet. An einer Seite des Kolbens 5 liegt eine Speicherfeder 7 an, die am Boden 9 des Federspeicherbremszylinders abgestützt ist. In die gemäß F i g. 1 rechts an den Kolben 5 angrenzende Druckkammer 11 mündet ein Einlaß 13, über welchen Druckmittel eingeleitet werden kann, um den Kolben 5 unter Verspannung der Speicherfeder 7 nach links gerichtet zu verschieben, d. h., um die Federspeicher-

bremse zu lösen.

Der Kolben 5 steht mit einer Stange 15 in Verbindung, welche sich unter Abdichtung durch eine Zwischenwand 17 zwischen dem Federspeicherbremszylinder und dem Betriebsbremszylinder erstreckt. Die Zwischenwand trennt die Druckkammer 11 von einer Membrankammer 19, welche gleichfalls einen Einlaß 21 zum Einleiten eines Druckmittels aufweist. Die Membrankammer ist durch eine Vollmembran 23 begrenzt, welche in b-ikannter Weise am Innenumfang des Betriebsbremszylinders 3 befestigt ist. An der gemäß Darstellung rechten Seite der Vollmembran 23 liegt ein Membranteller 25 an, welcher nachfolgend ausführlich erläutert ist Der Membranteller 25 wirkt auf einen Stangenkopf 27 ein, welcher mit einer Bremsbetätigungsstange 29 in Verbindung steht und mittels einer Feder 31 in Richtung der Innenseite des Membrantellers 25 gedrückt wird. Auf der gemäß F i g. 1 linken Seite der Vollmembran ist am Ende der Stange 15 ein Lruckstück angebracht, welches als Druckscheibe 33 ausgebildet ist.

Die Bremsbetätigungsstange 29 ist im Betriebsbremszylinder 3 geführt und steht mit einem Bremsenbetätigungsmechanismus in Verbindung; im dargestellten Ausführungsbeispiel ist am Ende der Bremsbetätigungsstange 29 ein Auge 35 für die Befestigung eines Bremshebels angebracht

Der vorstehend genannte Membranteller 25 ist aus elastischem Material gefertigt, derart, daß der Mittelteil des Membrantellers als eine durchgehende, mit dem äußeren Teil einstückige und im Kraftfluß zwischen der Vollmembran und der Bremsbetätigungsstange liegende, elastisch verformbare Wand ausgebildet ist. Gemäß Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist der mittlere Bereich der elastisch verformbaren Wand mit einer gegenüber deren radial äußerem Bereich geringerer Wandstärke versehen. Auf diese Weise ist der Membranteller 25 im Bereich seines Außenumfanges und auf einem vom Umfang radial nach innen sich erstreckenden, ringförmigen Bereich verhältnismäßig steif ausgebildet, während sich der Mittelteil des Membrantellers bei Übersteigen eines vorbestimmten Druckes elastisch verformen läßt. Der Mittelteil ist dabei in Richtung der Vollmembran vorgeformt (Fig. 1); bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist der an der Innenseite des Membrantellers 25 anliegende Stangenkopf 27 an die Formgebung des Membrantellers angepaßt und erstreckt sich über den Mittelteil bis nahezu an den Außenrand des Membrantellers.

Der bei Druckbeaufschlagung der Vollmembran 23 durch diese verschiebbare Membranteller 25 weist in seinem steifen Bereich einen Anschlagring 37 auf, welcher sich nach einer vorbestimmten Bewegung des Membrantellers am Gehäuse des Betriebsbremszyünders oder an einem sonstigen Anschlag anlegen kann, um den Membranteller auf diese Weise ortsfest zu halten. Der Membranteller kann auch als Scheibe, also ohne einen derartigen Anschlagring, ausgebildet sein, wobei sich die Scheibe an einen gehäuseinnenseitig vorstehenden Anschlag anzulegen vermag, wenn eine vorbestimmte Axialbewegung des Membrantellers vollzogen ist.

Die Wirkungsweise des kombinierten Druckluft- und Federspeicherbremszylinders ist wie folgt:

Über den Einlaß 13 wird durch Druckluft ein Druck innerhalb der Druckkammer 11 aufgebaut, so daß sich 6s der Kolben 5 gegen die Kraft der Speicherfeder 7 gemäß Darstellung nach links gerichtet bewegt. Die

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auf diese Weise die ihr eigene Federkraft. In dieser Lage, d. h. bei nach links gerichtet verschobenem Kolben 5, liegt die Druckscheibe 33 an der Zwischenwand 17 an. Bei nicht beaufschlagte.- Membrankammer 19 werden der Membranteller 25 und die an ihm aufliegende Vollmembran 23 durch die als Rückstellorgan wirkende Feder 31 in die in F i g. 1 dargestellte Lage verschoben.

Wird zum Zwecke der Betriebsbremsung Druckluft über den Einlaß 21 in die Membrankammer t9 eingelassen, dann baut sich in dieser ein Druck auf und verschiebt die Vollmembran 23 gegen die Kraft der Feder 31 gemäß Darstellung nach rechts, bis der Anschlagring 37 des von der Vollmembran verschobenen Membrantellers 25 am Gehäuse des Betriebsbremszylinders 3 aufliegt Nunmehr ist der Membranteller 25 stationär gehalten, so daß die Bremsbetätigungsstange 29 ihre durch Betriebsbremsung erzielbare, maximal ausgefahrene Lage eingenommen hat In dieser Situation kann es für den Fahrer des Kraftfahrzeuges erforderlich werden, die Bremsbetätigungsstange und somit das Auge 35 um einen zusätzlichen Hub, den Überhub b, auszufahren. Zu diesem Zweck wird innerhalb der Druckkammer 11 der Druck abgesenkt so daß sich die Speicherfeder 7 streckt und die Stange 15 mit der an ihr angebrachten Druckscheibe 33 in Richtung der Vollmembran 23 verschiebt. Die Druckscheibe 33 kommt mit dem Mittelteil der Vollmembran in Anlage und drückt über diese auf den Mittelteil des Membrantellers 25 ein.

Der Mittelteil des Membrantellers 25 ist infolge seines elastischen Aufbaues bei einem bestimmten Druck der Druckscheibe 33 verformbar und läßt sich nach Überwindung eines vorbestimmten Widerstandes gemäß Darstellung nach rechts gerichtet ausbeulen. Dabei wird der Druck der Druckscheibe 33 über die Vollmembran, den Mittelteil des Membrantellers und den Stangenkopf 27 auf die Bremsbetätigungsstange 29 übertragen, derart, daß diese gemäß Fig.2 den zusätzlichen Überhub b ausführen kann. Der Membranteller 25 wirkt demnach stufenweise, d. h. er läßt sich zunächst durch Einwirken der Druckluft ohne Formänderung verschieben und kann bei Anschlag an dem Gehäuse des Betriebsbremszylinders durch die ar der Stange 15 befindliche Druckscheibe 33 auf mechanische Weise so betätigt werden, daß die Bremsbetätigungsstange den Überhub b ausführt. Bei kombinierten Druckluft- und Federspeicherbremszylindern der in Rede stehenden Art erweist es sich als wichtig, einen im Notfall zur sicheren Abbremsung erforderlichen Überhub zur Verfügung zu haben. Da der Membranteller aus Kunststoff, Hartgummi, Federstahl od. dgl. Material einteilig gefertigt wird, treten keine Probleme funktioneller Art auf, wie sie bei relativ zueinander verschieblichen Membrantellerteilen zu Tage treten können.

Der Membranteller 25 ist gemäß F i g. 1 in seinem Mittelteil in Richtung der Druckscheibe 33 vorgeformt, um diese verhältnismäßig früh angreifen zu lassen. Die gewählte Formgebung ermöglicht auch, einen vergleichsweise großen uberhub auszuüben. Der Membranteller kann jedoch auch als vollständig glatter TellerKörper ausgebildet sein, desse- Muelteil in vorgenannter Weise eine Wandstärke rtesitzt, welche wesentlich schwächer ist, ais der Wandstärke am Außenumfang des Telerkörpers entspricht. Die Rückstell- oder Widerstandskraft des Mittelteils wird durch

häng! auch die gewählte Dimensionierung der Wandstärke im Mittelteil von den anzulegenden pneumatischen und mechanischen Drücken ab.

Der Stangenkopf 27 ist gemäß Darstellung in einer der Innenseite des Membrantellers entsprechenden Weise :· r.gebiklet, i'in den zur Bc-triebsbremsung anzulegenden Druck auf großer Fläche zu übertragen und um bei mechanischer Beaufschlagung eine gute Abstützung im Bereich des Mittelteils zu vermitteln.

Bei der in Fig. 3 schematisch dargestellten weiteren Ai.isführungsform der Erfindung ist ein Membranteiler 39 vorgesehen, welcher auf seiner gesamten Oberfläche durchgehend reduzierte Wandstärke besitzt, somit auf der gesamten Oberfläche elastisch verformt werden kann. Der Membranteller 39, welcher gleichfalls aus Kunststoff oder dergleichen elastischem Materia! besteht, wird durch eine Platte 41 gestützt, welche an der gemäß Darstellung rechten Seite anliegt und durch einen Anschlag 43 des Membrantellers und durch einen Mitnehmer 45 der Bremsbetätigungsstange 29 gehalten ist. Die Bremsbetätigungsstange trägt an ihrem linken Ende eine Scheibe 47, welche hinderungsfrei in einer in der Mitte der Platte 41 befindlichen Ausnehmung 49 bewegbar ist.

Die Wirkungsweise des kombinierten Druckluft- und Federspeicherbremszylinders nach F i g. 3 entspricht weitgehend der bereits an Hand von F i g. 1 und 2 erläuterten Wirkungsweise:

Der Membranteller 39 läßt sich bei normaler Druckbeaufschlagung durch die Vollmembran 23 verschieben, bis er am Gehäuse des Betriebsbremszylinders 3 oder an einem sonstigen Anschlag anliegt. Wird der Druck innerhalb der Druckkammer 11 des Federspeicherbremszylinders abgebaut, dann verschiebt die Speicherfeder 7 die die Druckscheibe 33 tragende Stange 15, so daß die Druckscheibe über die Vollmembran, den Membranteller 39 und die Scheibe 47 auf die Bremsbetätigungsstange 29 einzuwirken vermag. Die Bremsbetätigungsstange wird dabei gegen die Kraft einer Feder 51 nach rechts gerichtet bewegt und kann dadurch den Überhub h ausführen. Da der Membranteiler 39 auf seiner gesamten (-lache sehr dünn ist und im Bereich des Mittelteils keine Abstützung aufweist, veriormt sich der Mittelteil bei Druckbeauf schlagung durch die Druckscheibe 33. Dabei ist die der s Membrantellerinnenseite zugewandte Seite der Platte 41 abgeschrägt, wodurch sich der Mittelteil des Membrantelicrs entsprechend anlegen kann. Die Ausführungsform nach F i g. 3 erweist sich deshalb als vorteilhurt, da es möglich ist, den Membranteller auf der

ίο gesamten Oberfläche mit reduzierter Wandstärke zu versehen. Wie im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 kann auf den eine stärkere Dimensionierung aufweisenden Anschiagring 37 verzichtet werden, d. h. der Membranteller kann auch aus einer Scheibe bestehen, welche sich bei Betriebsbremsung an gehäuseinnenseitig vorstehende Anschläge anzulegen vermag.

Der Membranteller kann auch benutzt werden, um die Bremse bei Ausfall des Druckmittels der Membrankammer 19 zu betätigen. Der Membranteller wird dabei durch die Druckscheibe 33 so weit nach rechts gerichtet bewegt, bis er sich am Gehäuse des Betriebsbremszylinders anlegt. Während dieser Bewegung des Membrantellers behält der Mittelteil zunächst seine ursprüngliche bzw. vorgeformte Gestalt und wird erst dann nach s rechts gerichtet durchgedrückt, wenn es sich als erforderlich erweisen sollte, die Druckkammer 11 vollständig zu entleeren, um entsprechend der Strekkung der Speicherfeder 7 den Überhub b an der Bremsbetätigungsstange 29 auszuführen. Das AusmaG der Verformung des Mittelteils als auch der Zeitpunkt der elastischen Verformung können dabei den jeweiligen Betriebsbedingungen angepaßt werden.

Es ist auch möglich, den Membranteller ohne Vollmembran zu verwenden; in diesem Faii wird dei Membranteller an seinem Außenumfang durch einer Dichtring abgedichtet und wird direkt durch den Druck in der Betriebsbremskammer beaufschlagt Auch ist e< möglich, den Mittelteil des Membrantellers ohne Elastizität verformbar auszugestalten, wobei die Elasti zität bzw. Rückführung des Membrantellers bzw. de! Mittelteils durch eine Rückstellfeder geschieht

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kombinierter Druckluft- und Federspeicherbremszylinder, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem federbelasteten Kolben für die Hilfs- und Feststellbremse, mit einer zwischen dem Kolben und einer Bremsbetätigungsstange angeordneten Vollmembran für die Betriebsbremse und einem auf die Bremsbetätigungsstange einwirkenden Membranteller, welcher einen äußeren Teil mit einem Anschlag zur Begrenzung des Hubes der Betriebsbremse und einen Mittelteil aufweist, der bei Betätigung der Hilfs- und Feststellbremse relativ zum äußeren Teil einen Überhub gegenüber dem maximalen Hub der Betriebsbremse ausführen kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelteil des Membrantellers (25,39) als eine durchgehende, mit dem äußeren Teil einstückig und im Kraftfluß zwischen der Vollmembran (23) und der Bremsbetätigungsstange (29) liegende, elastisch verformbare Wand ausgebildet ist.

2. Bremszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Membranteller (25) aus Kunststoff besteht und daß der mittlere Bereich der elastisch verformbaren Wand eine geringere Wandstärke als deren radial äußerer Bereich aufweist.

3. Bremszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Bereich der elastisch verformbaren Wand in Richtung auf den Federspeicherbremszylinder zu gewölbt ist.

4. Bremszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Membranteiler (25, 39) aus Metall besteht.

5. Bremszylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der von der Vollmembran (23) abgewandten Seite des Membrantellers (39) eine durch einen Anschlag (43) gehaltene Platte (41) anliegt, daß die Platte in ihrer Mitte eine Ausnehmung (49) aufweist, durch welche sich die Bremsbetätigungsstange (29) erstreckt, die wiederum mittels einer Scheibe (47) an der in die mittige Ausnehmung (49) der Platte hinein elastisch verformbaren Wand anliegt.

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