DE2728230C2 - Druckfluid-Bremszylinder - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Druckfluid-Bremszylinder mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen. Derartige Bremszylinder sind in der GB-PS .2 10 394 bzw. der DE-PS 16 80 276 offenbart.

Beide Druckschriften zeigen in Fig. 1 die Ausbildung der Führungselemente für den Hilfsbremskolben als ineinanderpassende Konen. Dies gewährleistet eine j5 recht gute und wiederholbare Zentrierung der Elemente, doch besteht die Gefahr, daß Konus und Konushülse eine derart feste Klemmverbindung eingehen, daß im Ernstfall die Notbremsfeder die Notbremsung nicht einzuleiten vermag.

Ferner ist aus der DF PS 17 55 914 ein innenbelüfteter Hilfsbremszylinder bekannt, bei dem der Hilfsbreuiskolben an der Innenwandung des Zylinders geführt ist. An das dickwandige Zylindergehäuse ist ein auf den Kolben zu ragender Flansch angeformt, der als Anschlag für die Bewegung des Kolbens dient und nur in dieser Endstellung am Kolben anliegt, da während der Kolbenbewegung ein Entlüfiungspfad /wischen dem Flansch und einem Kolbenfortsatz aufrechterhalten werden soll; sowohl der Hanschfortsat/ als auch der Kolbenfortsatz sind in Fig. 1 dieser Druckschrift konisch dargestellt.

Ausgehend von dem Stand der Technik nach den einleitend genannten Druckschriften liegt der Erfindung uic. Aufgabe zugrunde, den gattungsgleichen Druckfluid-Bremszylinder derart weiterzubilden, daß bei gleich geringer Baulänge und relativ geringen Herstel lungskosten die Lage des Hilfsbremskolbens in der Endposition reproduzierbar sichergestellt ist. jedoch die Gefahr des Verklemmens der jeweiligen Pührungsele* 6ö ι rriente Weitgehend eliminiert ist.

Die gemäß der Erfindung Vorgesehene Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkma* len des Anspruchs 1, Der Unteranspruch definiert eine zweckmäßige Weiterbildung der so ausgebildeten Elemente.

Die gemäß de;f Erfindung verwendete dünnwandige Hülse ist ein kostengünstig zu fertigendes Bauteil, das auch keine zusätzlichen Montagekosten zu verursachen braucht. Die Verklemmung ist wegen der im wesentlichen linienartigen Kontakte minimal; trotzdem wird der Hilfsbremskolben in seiner Ruhelage genau und sicher zentriert. Zu erwähnen ist noch, daß gegebenenfalls bereits vorhandene Konstruktionen auf die erfindungsgemäße Lösung hin umgerüstet werden können.

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend im einzelnen erläutert.

F i g. 1 zeigt im Längsschnitt einen Druckfluid-Bremszylinder gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Flemente in der inaktiven Stellung dargestellt sind.

F i g. 2 ist eine Teilschnittdarstellung der federbelasteten Hilfsbremskammer aus Fig. 1, wobei die Elemente in der Notbremsposition dargestellt sind, und

F i g. 3 ist ein Teillängsschnitt ähnlich F i g. 2 einer zweiten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung, wobei die Elemente in der inaktiven Position gezeigt sind.

F i g. 1 zeigt einen Druckluftbremszylinder. Er umfaßt eine Betriebsbremskammer 10, im unteren Teil der Zeichnung, und eine federbetätigte Not- oder Hilfsbremskammer 20, im oberen Teil der Zeichnung.

Gemäß Fig.! umfaßt der Bremszylinder ein Druckluftgehäuse 11. das so ausgebildet ist, daß sich ein Paar von Topfen ergibt, die sich in entgegengesetzter Richtung öffnen und einen gemeinsamen Boden aufweisen, wobei einer dieser Töpfe einen Teil der Betriebsbremskammer 10 bildet und der andere einen Teil der Hilfsbremskammer 20. Das Gehäuse 11 besitzt ferner eine Drucklufteinlaßöffnung 12, die in Verbindung steht mit dem inneren Raum des Topfes, der einen Teil der Betriebsbremskammer 10 bildet, sowie einen Drucklufteinlaß 13. in Kommunikation mit dem Innenraum des Topfes, der einen Teil der Hilfsbremskammer 20 bildet.

Eine flexible luftundurchlässige Membran 14 erstreckt sich über das offene Ende des Topfes von Gehäuse 11. der einen Abschnitt der Betriebsbremskammer 10 bildet, und ist gegen diesen abgedichtet mittels einer Klammer 15. die unter Druck das offene Ende eines topfartigen Betriebsbremsgehäuses 16 dagegenklemmt. Eine Bremskolbenstange 17 erstreckt sich durch eine zentrale Öffnung im Boden des Gehäuses 16 und ist an ihrem Innenende starr mit einem Brernskolben 18 verbunden. F.ine schwache Schraubendruckfeder 19 bewirkt die federnde Vorspannung des Kolbens 18 mit Kolbenstange 17 in die in F i g. 1 dargestellte Position: sie ist innerhalb der Uctnebsbremskammer 10 um die Kolbenstange 17 herum angeordnet, wobei ihr eines Ende an der Innenseite des Bodens von Gehäuse 16 anliegt, und das andere Ende sich auf dem Kolben 18 abstützt.

In ähnlicher Weise erstreckt sich eine flexible, luftundurchlässige Membran 24 über das offene F.nde des Topfes von Gehäure il. der einen Teil der Notbremskammer 20 bildet, und ist gegen diese abgedichtet mittels einer Klammer 25, die unter Druck das offene Ende eines tppfartigen Kopfes 26 dagegen^ halt. Eine Notbremsköibenstange 27 ist gleitbeweglich abgedichtet durch eine zentral angeordnete Öffnung in dem gemeinsamen Böden der Töpfe Von Gehäuse 11. Ein Ende dür Stange 27 liegt an dem Kolben 18 der Betriebsbremskammer 10 durch die Membran 14 hindurch an, und das andere Ende der Stange 27 ist fest mit einer Klemmplatte 28 verbunden, die innerhalb der

Hilfsbremskammer 20 angeordnet ist. Eine schwache Schraubendruckfeder 29 sorgt für die elastische Vorspannung der Platte 28 mit der Stange 27 in die in Fig. 1 dargestellte Position; diese Feder liegt um die Stange 27 herum innerhalb der Hilfsbremskammer 20, wobei ihr eines Ende am Boden des Topfes von Gehäuse 11 anliegt, der einen Abschnitt der Hilfsbremskammer 20 bildet, während ihr anderes Ende gegen die Platte 28 drückt.

Ein Notbremskolben 32 befindet sich innerhalb des |₀ Kopfes 26, auf der der Klemmplatte 28 abgewandten Seite der Membran 24. Der Notbremskolben 32 steht unter Federvorspannung, so daß er Druck auf die Platte 28 durch die Membran 24 hindurch ausübt, zu welchem Zweck eine kräftige Schraubendruckfeder 34 als Notbremsfeder vorgesehen ist. deren eines Ende an dem Kolben 32 anliegt, während ihr anderes Ende gegen den Boden des 'opfartigen Kopfes 26 drückt. Wie im Stand der Technik wird die kräftige Feder 34 komprimiert gehalten, wie in F i g. 1 dargestellt, durch Druckluft, die in die Hilfsbremskammer 20 durch die E-nlaßöffnung 13 eingespeist wird. Der auf die Membran 23 wirkende Druck veranlaßt, daß der Notbremskolben 32 si>_-n in die dargestellte Position bewegt, also gegen die Vorspannung durch die Druckfeder 34, und dort gehalten wird, solange in dem Hauptdruckluftsystem kein Druckabfall auftritt.

Unter normalen Betriebsbedingungen werden demgemäß die Bremsen betätigt durch Druckluft, die für den Bremsvorgang allein in die Einlaßöffnung 12 eingespeist 3η wird und auf die Membran 14 einwirkt, um den Bremskolben 18 mit Kolbenstange nach unten in die Betriebsbremskammer 10 zu schieben, um so die Bremsen des Fahrzeuges zu betätigen. Wie in Fig.! angedeutet, kann der Bremszylinder an einem Fahrzeug _j5 montiert werden u. zw. mittels der Bolzen 35, die vom Gehäuse 16 vorstehen, und entsprechende Übertragungsvorrichtungen 36 können vorgesehen sein, um das freie Ende der Kolbenstange 17 mit dem Bremssystem (nicht dargestellt) mechanisch zu kuppeln.

Man erkenni demgemäß, daß der Betriebsbremskolben 18 und die Bremskolbenstange 17 tendenziell innerhalb der Betriebsbremsbetätigungskarf.mer 10 während des Betriebs zentriert sind. In ähnlicher Weise sind auch die Stange 27 und die Platte 28 innerhalb der Hilfsbremsbetätigungskammern 20 während des Betriebes ohne weiteres zentriert.

Man erkennt jedoch aus F i g. 1 und 2. daß der Notbremskolben 32 im wesentlichen auf der Oberseite der Membran 24 innerhalb der Hilfsbremsbetätigungskammer 20 »schwimmt« unter der Wirkung der Schraubendruckfeder 34. während er den Weg von der in Fig. 1 dargestellten Position in die Position gemäß Fig. 2 und umgekehrt zurücklegt. Demgemäß wird bei Abfall des Luftdruck.* die Schraubendruckfeder 34 den Kolben 32 gegen die Membran 24 drücken und damn gegen die Platte 28, um diese aus ihrer Position nach F i g. 1 in die Position nach F 1 g. 2 /11 bewegen und damit die Bremsen des Fahrzeugs /u betätigen. Wenn die Fehler in der Druckversortrung repariert sind, wird wieder Druck innerhalb der Kammern 20 aufgebaut und auf die Membran 24 wirken, um den Kolben 32 in seiner Position nach Fig,! zurückzuführen unter Kompres* sion der Schraubenfeder 34, so daß die Stange 27 und die Platte 28 in ihn; Positionen gemäß Fi g-! zurückkehren können.

Die Zentrierung des Notbremskolbens 32 wird innerhalb der Kammer 20 während der oben beschriebenen Bewegungsabläufe bewirkt mittels des aufwärts sich erstreckenden, als Führungszapfen dienenden, Axialvorsprungs 38 auf dem Kolben 32, welcher Vorsprung 38 innerhalb des rohrförmigen Führungsstücks 39 liegt, das sich nach unten vom Boden des topfartigen Kopfes 26 koaxial mit diesem und mit der Schraubendruckfeder 34 erstreckt. Demgemäß zentriert der Kontakt zwischen der Außenoberfläche des Vorsprungs 38 und dem Innenumfang des Führungsstücks 39 den Kolben 32 insbesondere während seiner Bewegung aus der Position gemäß Fi g. 2, wenn in der Kammer 20 kein Druck herrscht und die von der Schraubendruckfeder ausgeübte Kraft ein Minimum hat, in die Position nach Fig. 1, wo maximaler Luftdruck in der Kammer 20 herrscht und die von der Schraubendruckfeder 34 auf den Kolben 32 ausgeübte Kraft ebenfalls maximal ist.

Der Vorsprung 38 des Notbremskolbens 32 hat beispielsweise runden Querschnitt, und, wie in F i g. 1 und 2 erkennbar, ist der Durchmesser des Vorsprungs abnehmend von einem Maximum nah' ..em Kolben 32 zu einem minimum an seinem freien Ende. Das rohrförmige Führungsstück 39 hat einen minimalen Innendurchmesser, der etwas größer ist als der maximale Außendurchmesser des Vorsprungs 38. Der Kolben 3? mit dem Vorsprung 38 besteht beispielsweise aus Aluminiumsandguß oder -formguß. Das rohrförmige Führungsstück 39 ist ein relativ dünnwandiges Stahlprägeteil mit einem nach innen umgebördelten Radius am freien Ende und einem sich nach außen erstreckenden Flansch zur Anlage an dem Boden des topfartigen Kopfs 26. Wie in F i g. 1 und 2 dargestellt, kann der Boden des topfartigen Kopfs 26 mit einer Eintiefung oder Zentrierschultern versehen sein für den Formschluß mit dem Führungsstück 39. und das letztere selbst und diese Zentrierschultern können relativ zu der Druckfeder 34 derart dimensioniert werden, daß das Führungsstück 39 ständig in Druckkontakt steht mit der Innenseite des Bodens von Kopf 26 durch die Kraf; der Druckfeder 34. Das rohrförmige Führungsstück 39 ist mit einer Phosphat- und Ölbeschichtung versehen und ferne; mit leichtem Fett geschmiert.

Es hat sich gezeigt, daß bei Kompression der F eder 34 durch Bewegung des Kolbens aus der Position nach F i g. 2 in die Position nach F i g. I eine Belastungskomponente vorliegt mit der Tendenz, eine Bewegung des Kolbens 32 quer zur Achse der Kammer 20 zu bewirken. Der Radius am Innendurchmesser des Führungsstücks hat demgemäl.1 die Tendenz, an der Außenseite des Vorsprungs 38 des Kolbens 32 anzuliegen, bevor die Kraft der Feder 34 ihr Maximum erreicht hat, so daß die Querbewegung des Kolbens 32 begrenzt wird und tendenziell der Kolben 3? innerhalb der Kammer 20 zentrier wird.

Dabei reibt das Aluminium des Vorsprungs 38 vom Kolben 32 an der ge.s. iimierten glatten Stahlolwrfläche. woraus sich eine Polierwirkung ergibt, die den Verschleiß erheblich verringert. Versuche haben ge zeigt, daß noch nach einer Million Betriebszyklen von Bewegungen aus Position I in F i g. 2 und wieder zurück keine nachteilige Abtragung oder ein Balligwerden der in Kontakt Stehenden Oberflächen festgestellt wgrden könnte, Während bei bekannten Konstruktionen mit in Kontakt stehenden Oberflächen aus denselben Metallen schon nach wenigen Tausend Betriebszyklen ein unzulässiger Verschleib-duftrat

F i gi 3 zeigt eine fragmentarische Schnittdarstellung eines abweichenden Bremszylinders mit einer Htlfs-

bremskainmer 40 abgewandelt derart, daß eine weitere Ausführungsform des beanspruchten Gegenstandes entsteht. Die konstruktiven Elemente der Anordnung nach Fig.3 sind im wesentlichen identisch mit denen nach Fig. 1 und 2 mit Ausnahme des Notbremskolbens > 42, Kopfes 46, Zapfens oder Vorsprungs 48 und rohrförmigen Führungsstücks 49. Wie in Fig. 3 erkennbar, kann der Kopf 46 aus Aluminiumguß bestehen mit einer Ausnehmung oder einem Sockel im Boden zur Aufnahme des Vorsprungs 48, der ail einem in AluminiumguDkolben 42 angeformt ist.

Jedoch ist diese Ausnehmung oder dieser Sockel im Boden des Kopfes 46 übergroß bemessen für den Vorsprung 48, und ein rohrförmiges Führungsstück 49 aus dünnwandigem Stahl ist eingebettet zwischen der Außenfläche des Vorsprungs 48 und der Innenfläche der Ausnehmung oder des Sockels im Kopf 46. Das rohrförmige Führungsstück 49 ist beispielsweise tODfförmig und montieri innerhalb des Sockels von Kopf 46 zur Aufnahme des Vorsprungs 48 von Kolben 42. In der 2» Ausführungsform nach F i g. 3 ist das Führungsstück 49 am Kopf 46 montiert mittels eines Augenringes, der sich durch die Böden «sowohl des kopfförmigen Kopfes 46 als auch des topfförmigen Führungsstücks 49 erstreckt.

Das rohrförmige Führungsstück kann jedoch auch mittels ähnlicher anderer äquivalenter Mittel am ^rreien Ende des Vorsprungs 48 montiert werden für Bewegung zusammen mit dem Kolben 42 in Gleitkontakt mit der Innenfläche des Sockels von Kopf 46 und anstofiend an dessen Boden. In beiden Fällen wird das Einbetten des rohrförmigen Führungsstücks 49 zwischen die Aluminiumflächen des Vorsprungs 48 einerseits und des Sockels von Kopf 46 andererseits die Abtragung der Oberflächen bei dem Betrieb des Hilfsbremsbetätigungsmechanismus, wie oben beschrieben, vermieden.

Wie obenerwähnt, hat der Vorsprung 48 des Kolbens 42 beispielsweise runden Querschnitt. Wie in Fig.3 gezeigt, kann dieser Querschnitt jedoch im wesentlichen konstant bleiben über Hie Länge desselben, während der Innendurchmesser des RöhrabschniUs von Führurigsstück 49 von einem Minimum am topfförmigen Boden zu einem größeren Durchmesser an seinem offenen Ende zunimmt, um so den Bereich des Gleilkoritäkts zwischen den in Kontakt gelangenden Oberflächen zu begrenzen und die gewünschte Führungswirkuhg hervorzurufen.

Der Fachmann kann an den dargestellten Ausführungsformen selbstverständlich im Rahmen seines Könnens liegende Abwandlungen vornehmen. Insbesondere ist die Anpassung an bereits vorhandene Hilfsbremskanimern möglich. Unterschiedliche Metalle abweichend von Aluminium und Stahl können für die Durchführung vorgesehen werden. Diese Materialien sind jedoch aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und leichten Herstellbarkeit bevorzugt.

Aus ähnlichen Gründen sind auch runde Querschnittsformen bevorzugt (Führungszapfen oder) für den Vorsprung und das rohrförmige Führungsstück, obwohl andere, wenn auch generell runde Querschnitte in bestimmten Ausführungsformen brauchbar sein können. Es ist erforderlich, daß das Führungsstück einen Abschnitt rohrförmigen Querschnitts aufweist und daß das Führungsstück und auch der Vorsprung sich über eine erhebliche axiale Länge der Notbremskammer erstrecken. Schließlich ist es erforderlich, daß ein Ende des FüHrungsstücks für den Anschlag oder die Anlage am Boden des Kopfes ausgebildet ist Es ist auch erforderlich, daß der minimale Außendurchmesser des Vorsprungs an dessen freiem Ende liegt und daß der Rohrabschnitt des Führungsstüi.ks ausgebildet ist zur Aufnahme eines erheblichen Abschnitts der Länge des Vorsprungs.

Obwohl die Erläuterung unter Bezugnahme auf Druckluftbremsen erfolgte, ist die Verwendung auch für Bremssysteme möglich, bei denen irgendein anderes unter Druck stehendes Fluid als Übertragungsmedium eingesetzt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Druckfluid-Bremszylinder mit einer Hilfsbremskammer, in der ein Notbremskolben von dem Druckfluid gegen die Vorspannung einer Notbremsfeder in einer Endlage gehalten ist, jedoch bei Druckabfall von der Notbremsfeder in eine Notbremsposition verschieblich ist, mit einem in der Hilfsbremskammer vorgesehenen, sich axial auf den Hilfsbremskolben zu erstreckenden Führungsstück und einem am Hilfsbremskolben angeordneten, zu dem Führungsstück passend ausgebildeten Führungszapfen, wobei die Notbremsfeder um das Führungsstück und den Führungszapfen herum angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,^ daß das Führungsstück (39, 49) als dünnwandige Hülse so ausgebildet ist, daß sie in der Endlage des Notbremskolbens (32, 42) im wesentlichen nur mit Linienberührung an dessen Führungszapfen (38,48) anliegt

2. Bremszylinder nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (39; 49) und/oder der Führungszapfen (38; 48) konisch ausgebildet sind.