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Entlüftungsvorrichtung für einen kombinierten
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Betriebsbrems- und Federspeicherbremszylinder Die Erfindung betrifft
eine Entlüftungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Bekannt sind Entlüftungseinri chtungen (DE-OS-1 505 574), bei welchen
an der Außenwand des Federspeicherbremszylinders innerhalb eines zusätzlichen Gehäuses
ein Membranventilmechanismus vorgesehen ist, um eine Verbindung zwischen der Federkammer
des Federspeicherbremszylinders und seiner Druckkammer vornehmen zu können, wenn
der Kolben des Federspeicherbremszylinders zum Zwecke des Bremsens bei Entlüftung
der Druckkammer durch die Speicherfeder verschoben wird. Das dabei in der Federkammer
sich vergrößernde Volumen läßt einen Unterdruck entstehen, welcher durch den vorgenannten
Membran-Ventilmechnismus abgebaut wird, d.h. dieser belüftet während der Verschiebung
des Kolbens des Federspeicherbremszylinders die Federkammer und führt dadurch den
erwünschten Druckausgleich herbei. Wird die Bremse durch Belüften der Druckkammer
des Federspeicherbremszylinders wieder gelöst, dann sperrt der Membran-Ventilmechanismus
die vorgenannte Verbindung, wobei die in der Federkammer bei Verschiebung des Kolbens
komprimierte Luft über ein Ventil abgeblasen werden kann.
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Entlüftungsvorrichtungen der vorgenannten Art sind baulich sehr aufwendig,
da sie innerhalb eines Gehäuses am Außenumfang des
Federspeicherbremszylinders
vorgesehen sind. Bei neueren Konstruktionen von aus Betriebsbremszylinder und Federspeicherbremszylinder
bestehenden Kombi zylindern ist es erforderlich, die baulichen Außenmaße möglichst
klein zu halten. Gleichzeitig soll vermieden werden, daß Ventileinrichtungen des
Kombizylinders durch äußere Einwirkungen, so durch Steinschlag etc. beschädigt oder
zerstört werden können.
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Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Entlüftungsvorrichtung
der in Rede stehenden Art so auszubilden, daß diese ohne besonderen baulichen Aufwand
eingebaut werden kann; insbesondere soll auf zusätzliche Gehäuse zur Aufnahme derartiger
Entlüftungsvorrichtungen verzichtet werden. Auch soll es möglich sein, Kombizylinder
mit derartigen Entlüftungsvorrichtungen nachzurüsten, ohne daß hierzu besondere
Arbeiten am Gehäuse des Federspeicherbremszylinders erforderlich sind.
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Die Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch die Merkmale nach
dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1.
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Die Entlüftungsvorrichtung ist von baulich einfacher Konstruktion,
da sie ohne großen Aufwand im Kolben des Federspeicherbremszylinders eingeordnet
werden kann. Es sind nur einige, zum großen Teil aus Kunststoff oder Gummi bestehende
und somit billige Bauteile erforderlich, welche den erforderlichen Druckausgleich
in der Federkammer herbeiführen. Die Ventilvorrichtung arbeitet auf kürzestem Weg,
d.h. nahezu ohne Verzögerung, da die bei Entlüftung der Druckkammer des Federspeicherbremszylinders
erwünschte Verbindung im Kolben des Federspeicherbremszylinders besteht und keine
Leitungs-Umwege über zusäztliche, an der Außenseite des Federspeicherbremszylinders
vorgesehene Gehäuse erforderlich sind.
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Die Ventilvorrichtung ist innerhalb des Federspeicherbremszylinders
gegenüber äußerer Einwirkung geschützt, sie ist auch vollständig unbeeinflußt von
Spritzwasser und Verschmutzung.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren
Patentansprüchen aufgeführt.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.
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Figur 1 ist eine schematische Schnittansicht eines kombinierten Betriebsbrems-
und Federspeicherbremszylinders unter Verwendung der Entlüftungsvorrichtung nach
der Erfindung; Figur 2 ist eine der Fig. 1 vergleichbare Schnittansicht unter Darstellung
einer Entlüftungsvorrichtung nach einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung.
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In Fig. 1 der Zeichnung ist ein kombinierter Betriebsbrems- und Federspeicherbremszylinder,
nachfolgend Kombizylinder 1 genannt, dargestellt. Der Kombizylinder besteht aus
dem Betriebsbremszylinder 3 und dem Federspeicherbremszylinder 5, welche durch eine
Zwischenwand 7 voneinander getrennt sind. Innerhalb des Federspeicherbremszylinders
ist ein Kolben 9 verschiebbar angeordnet, wobei an einer Seite des Kolbens 9 eine
Speicherfeder 11 anliegt.
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Die Speicherfeder 11 stützt sich an ihrer entgegengesetzten Seite
am Boden 13 des Federspeicherbremszylinders 5 an. In den Boden 13 ist ein Druckentlastungsventil
15 von an sich bekannter Konstruktion eingesetzt. In die gemäß Fig. 1 links bezüglich
des Kolbens 9 bestehende Kammer mündet ein Einlaß 17, über welchen Druckmittel eingeleitet
wird, um den Kolben 9 unter Verspannung der Speicherfeder 11 nach rechts gerichtet
zu verschieben. Bei dieser Verschiebung des Kolbens 9 wird die Luft, welche innerhalb
der die Speicherfeder 11 aufnehmenden Federkammer 19 besteht, aus dem Druckentlastungsventil
15 herausgedrückt. Wird dagegen zum Zwecke der Abbremsung der Druck in der Druckkammer
21 des Federspeicherbremszylinders bei Betätigung eines an sich bekannten,
an
den Einlaß 1/ angeschlossenen Ventils entlastet, dann vermag die Speicherfeder 11
den Kolben 9 gemäß Darstellung in Fig. 1 nach links gerichtet zu verschieben.
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Der Kolben 9 ist mit einer Kolbenstange 23 verbunden, welche sich
durch die Zwischenwand 7 in den Bereich der Druckkammer 25 des Betriebsbremszylinders
3 erstreckt. Eine in der Zwischenwand 7 eingesetzte Dichtung 27 dichtet gegenüber
der Außenwand der Kolbenstange während deren Längsbewegungen ab. Die Kolbenstange
trägt an ihrem vorderen, in den Bereich der Druckkammer 25 sich erstreckenden Ende
unter Abdichtung ein Druckstück 29. In die Druckkammer 25 mündet ein Einlaß 31,
über welchen zur Betätigung der Betriebsbremse Druckmittel, so Druckluft, eingelassen
wird. Diese Druckluft wirkt auf die innerhalb des Betriebsbremszylinders 3 eingesetzte
Membrane 33 ein, an deren entgegengesetzter Seite ein Druckstück in Form eines Kolbenstangenkopfes
35 vorgesehen ist. Der Kolbenstangenkopf steht mit einer Kolbenstange 37 in Verbindung,
die sich aus der links bezüglich der Membrane 33 bestehenden Kammer 39 des Betriebsbremszylinders
3 erstreckt und (in nicht dargestellter Weise) mit einem Bremsbetätigungsmechnismus
außerhalb des Kombizylinders 1 in Verbindung steht. Hierbei kann es sich beispielsweise
um die Betätigungsteile einer Keilspreizbremse oder einer S-Nockenbremse eines Kraftfahrzeugs
handeln. Wird die Betriebsbremse durch Einleiten von Druckluft in den Einlaß 31
betätigt, dann verschiebt die Druckluft die Membrane 33, den Kolbenstangenkopf 35
und die Kolbenstange 37 gemäß Darstellung nach links gerichtet, so daß die an die
Kolbenstange angeschlossenen Bremsbetätigungsteile in Wirkung kommen und die Bremse
anlegen. Während dieser normalen Betriebsbremsung verbleibt die Federspeicherbremse
in ihrer inaktiven Position, in welcher die Speicherfeder 11 durch Halten des Drucks
in der Druckkammer 21 zusammengedrückt ist. Die Federspeicherbremse kann verwendet
werden, wenn die Betriebsbremse ausfällt, wenn also die Druckmittelverbindung in
den Einlaß 31 unterbrochen ist, oder wenn sie als sog. Feststellbremse benützt werden
soll. In diesem Fall wirkt sie als Parkbremse bei
einem abgestellten
Fahrzeug.
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In den Kolben 9 ist ein Entlüftungsventil 41 eingesetzt, welches verwendet
wird, um innerhalb der Federkammer 19 einen Druckåusgleich herbeizuführen, wenn
der Druck zum Zwecke der vorstehend beschriebenen Bremsbetätigung innerhalb der
Druckkammer 21 abgebaut wird.
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Bewegt sich der Kolben 9 während dieses Druckabbaus gemäß Darstellung
in Fig. 1 von rechts nach links gerichtet, so vergrößert sich das Volumen in der
Federkammer 19 entsprechend. Das Entlüftungsventil 41 ist vorgesehen, um während
dieser Bewegung des Kolbens 9 eine Verbindung zwischen der Druckkammer 21 und der
Federkammer 19 herbeizuführen, derart, daß innerhalb der im Volumen sich vergrößerenden
Kammer 19 ein Druckausgleich herbeigeführt werden kann.
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Das vorgenannte Druckentlastungsventil 15 ist so ausgelegt, daß es
diesen Druckausgleich nicht herbeiführt, d.h. es verhindert, daß Außenluft und in
dieser enthaltene Schmutzteilchen in die Federkammer 19 gelangen wenn die beschriebene
Volumenvergrößerung der Federkammer 19 stattfindet. In entgegengesetzter Richtung
ist das Druckentlastungsventil 15 jedoch vollständig funktionsfähig, derart, daß
die in der Federkammer 19 befindliche Luft abgeblasen, also herausgedrückt wird,
wenn der Kolben 9 zum Zwecke des Lösens der Federspeicherbremse bei Belüftung der
Druckkammer 21 gemäß Darstellung nach rechts gerichtet verschoben und die Speicherfeder
11 entsprechend gespannt wird.
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Das Entlüftungsventil 41 weist einen Kolben 43 auf, welcher aus hartem
Gummi von beispielsweise S Shore bestehen kann und welcher mittels der dargestellten
Labyrinthdichtung 45 gegenüber der den Kolben 9 durchsetzenden Bohrung 47 unter
Abdichtung verschiebbar geführt ist. Der Kolben 43 besitzt am gemäß Darstellung
linken Ende einen Anschlag an einem Seeger-Ring 49 und steht an der entgegengesetzten,
also nach Fig. 1 rechten Seite, unter der Verspannung einer Feder 51. In axialer
Verlängerung der Bohrung 47 besteht innerhalb des Kolbens 9 eine weitere Bohrung
53 kleineren Durchmessers. Gegenüber dieser Bohrung 53 vermag der
Kolben
43 abzudichten, wenn er in nachfolgend beschriebener Weise gegenüber dem am Ende
der Bohrung 53 vorgesehenen Ventilsitz 55 angedrückt wird. Von der Bohrung 47 zweigt
eine weitere Bohrung 57 ab, welche so geführt ist, daß sie die Verbindung zwischen
der Druckkammer 21 und dem gemäß Darstellung rechten Ende der Bohrung 47 herzustellen
vermag.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Entlüftungsvorrichtung vorbeschriebener
Konstruktion ist wie folgt: Wird Druckluft in die Druckkammer 21 eingeleitet, um
die Speicherfeder 11 zum Zwecke des Lösens der Federspeicherbremse zu spannen und
um demgemäß den Kolben 9 nach rechts gerichtet zu verschieben, dann wirkt dieser
Druck auch auf der zugewandten Seite des Kolbens 43 ein und verschiebt diesen gegen
die Spannung der Feder 51, derart, daß der Kolben an den Ventilsitz 55 angedrückt
wird. In der Lösestellung der Federspeicherbremse, d.h. bei Druck innerhalb der
Druckkammer 21, bleibt der Kolben 43 immer in geschlossener Lage; es besteht demnach
keinerlei Verbindung zwischen der Bohrung 53 und der Bohrung 57.
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Wird der Druck innerhalb der Druckkammer 21 zum Zwecke der Bremsbetätigung
des Federspeicherbremszylinders abgebaut, also reduziert, dann bewegt sich der Kolben
9 demgemäß nach links gerichtet.
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Gleichzeitig öffnet das Entlüftungsventil 41, d.h. die Kraft der Feder
51 beginnt größer zu werden als die durch den Druck innerhalb der Druckkammer 21
an der entgegengesetzten Seite ausgeübte Kraft der Druckluft. Auf diese Weise wird
der Kolben 43 durch die Feder 51 gegen den Seeger-Ring 49 angedrückt, so daß die
Verbindung zwischen der Bohrung 53, dem rechten Ende der Bohrung 47 und der Bohrung
57 herbeigeführt wird. Der sich durch Volumenvergrößerung der Federkammer 19 (bei
selbsttätigem Schließen des Druckentlastungsventils 15) einstellende Unterdruck
wird auf diese Weise aufgehoben, da die in der Druckkammer 21 bestehende Druckluft
über die vorgenannte Bohrungsverbindung in die Feder-
kammer 19
gelangt und zu einer Druckentlastung in dieser Federkammer beiträgt. Figur 1 veranschaulicht
die vorbeschriebene, am Beginn der Entlüftung der Druckkammer 21 bestehende Lage
der Bauteile des Entlüftungsventils, wenn dieses bei nach links gerichteter Bewegung
des Kolbens 9 öffnet. Befindet sich der Kolben 9 in seiner Anschlagposition an der
Zwischenwand 7 und soll er zum Zwecke des Lösens der Bremse wieder in die dargestellte
Lage nach Fig. 1 nach rechts gerichtet verschoben werden, so wird Druckluft in die
Druckkammer 21 eingeleitet; der Druckaufbau in der Druckkammer 21 bewirkt, daß der
Kolben 43 wieder an den Ventilsitz 55 angedrückt wird, also die Verbindung zwischen
der Federkammer und der Druckkammer geschlossen wird. Durch geeignete Maßnahmen
wird erreicht, daß der Kolben 43 auch tatsächlich schließt und nicht durch den während
der Belüftung der Druckkammer 21 zunächst auch an der rechten Seite anliegenden
Druck in geöffneter Stellung gehalten wird. So kann die Bohrung 57 zu diesem Zweck
einen ausreichend kleinen Durchmesser besitzen. Es ist auch zweckmäßig, den Kolben
43 als Stufenkolben (nicht dargestellt) auszubilden, derart, daß die der Druckkammer
21 zugewandte Seite eine wesentlich größere Wirkfläche besitzt als die am gemäß
DarStellung rechten Ende der Bohrung 47 vorgesehene Seite des Kolbens 43.
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In diesem Fall ist der Kolben als Differentialkolben wirkend ausgebildet.
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In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform eines Entlüftungsventils
dargestellt, mit welchem die vorbeschriebene Verbindung zwischen der Druckkammer
21 und der Federkammer 19 herbeigeführt werden kann. Das in Fig. 2 dargestellte
Entlüftungsventil 59 weist eine Membrane 61 auf, welche durch Verspannung einer
Feder 63 an einem Ventilsitz 65 anliegt. Der Ventilsitz 65 besteht am gemäß Darstellung
rechten Ende einer Bohrung 67, welche im Kolben 9 vorgesehen ist und welche in eine
Kammer 69 größeren Durchmessers übergeht. In dieser Kammer befindet sich ein aus
Metall oder Kunststoff gefertigter Stößel 71, welcher in seinem hohlen Inneren/die
Membrane 61 verspannende Feder 63 aufnimmt
und sich am gemäß Darstellung
rechten Ende mittels einer Stößelverlängerung 73 durch einen gleichfalls aus Kunststoff
oder Metall gefertigten Deckel 75 erstreckt. Der Deckel ist mit geeigneten Mitteln
gehalten, so im dargestellten Ausführungsbeispiel mit Hilfe eines Seeger-Rings.
Die vorgenannten Bauteile sind ohne gegenseitige Abdichtung innerhalb der Kammer
69 eingesetzt, so daß in nachfolgend beschriebener Weise eine Verbindung zwischen
der Federkammer 19 und der Druckkammer 21 herbeigeführt ist, wenn die Membrane 61
von dem Ventilsitz 65 abhebt.
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Der Stößel 71 liegt in dargestellter Weise an der Membrane 61 an,
so daß diese in der Verschlußlage des Entlüftungsventils 59 gegen den Ventilsitz
65 angedrückt wird. In dieser Position bestitzt das rechte Ende (Fig. 2) des Stößels
einen Abstand d gegenüber der zugeordneten Seite des Deckels 75. Gleichzeitig liegt
die Stößelverlängerung 73 am Boden 13 des Federspeicherbremszylinders 5 an, d.h.,
daß der Stößel bei Anschlagposition am Boden 13 die Membrane gegen den Ventilsitz
65 andrückt und dadurch die Druckmittelverbindung zwischen der Federkammer 19 und
der Druckkammer 21 unterbindet.
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Wird die Druckkammer 21 entlüftet, um die Bremsen mit Hilfe des Federspeicherbremszylinders
zu betätigen, dann verlagert sich der Kolben 9 nach links gerichtet, derart, daß
sich die Stößelverlängerung 73 vom Boden 13 löst. Zu diesem Zeitpunkt streckt sich
die Feder 63 und drückt den Stößel in Anschlaglage an den Deckel 75 an, wobei gleichzeitig
die Federkraft entsprechend Streckung reduziert wird. Der in der Druckkammer 21
auch während des Druckabbaus noch bestehende Druck vermag die Membrane 61 sofort
vom Ventilsitz 65 abzuheben, so daß während der nach links gerichteten Verschiebung
des Kolbens 9 der erwünschte Druckausgleich zwischen der Druckkammer 21 und der
Federkammer 19 herbeigeführt wird, d.h. Luft strömt aus der Druckkammer 21 über
das in vorstehend beschriebener Weise geöffnete Entlüftungsventil 59 in die im Volumen
sich vergrößernde Federkammer 19 ein und führt
hierdurch den Druckausgleich
herbei. Bei vollständig abgebautem Druck innerhalb der Druckkammer 21 drückt die
Feder 63 die Membrane 61 an den Ventilsitz 65 an.
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Wird Druckluft in die Druckkammer 21 eingeleitet, um die Bremse durch
nach rechterichtetes Verschieben des Kolbens 9 wieder zu lösen, dann vermag der
sich aufbauende Druck in der Druckkammer 21 oberhalb eines vorbestimmten Druckwertes
die Membrane 61 vom Ventilsitz 65 abzuheben. Der hierbei auftretende Druckverlust
während der Bewegung des Kolbens 9 ist jedoch äußerst gering, in jedem Falle ist
die Verschiebung des Kolbens 9 in keiner Weise beeinträchtigt.
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Gelangt die Stößelverlängerung 73 im Verlaufe der nach rechtsgerichteten
Verschiebung des Kolbens 9 in Anlage an den Boden 13 des Federspeicherbremszylinders,
so schließt das Entlüftungsventil 59 sofort, da durch die vorbeschriebene Anschlagposition
der Stößel 71 vom Deckel abhebt und bei gleichzeitiger Verspannung der Feder 63
die Membrane 61 an den Ventilsitz 65 angepresst wird.
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Nunmehr ist die Druckmittelverbindung zwischen der Druckkammer 21
und der Federkammer 19 absolut sicher unterbunden.
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Die Erfindung ist nicht auf den beschriebenen Kombizylinder beschränkt,
d.h. das erfindungsgemäße Entlüftungsventil kann natürlich auch bei jeder Art von
Federspeicherzylinder verwendet werden, also bei Konstruktionen, welche ausschließlich
mit der Speicherfeder arbeiten, sei es drückend oder ziehend. Der Bezug auf den
in den Zeichnungen dargestellten Kombizylinder ist im Rahmen der Erfindung lediglich
beispielhaft gewählt. Der allgemeine Erfindungsgedanke beinhaltet demnach auch die
Verwendung in Zylinderkonstruktionen beliebiger Art.