DE3041110A1

DE3041110A1 - Bremszylinder

Info

Publication number: DE3041110A1
Application number: DE19803041110
Authority: DE
Inventors: Sergio Iola Kan. Campanini
Original assignee: ECHLIN Manufacturing CO
Current assignee: ECHLIN Manufacturing CO
Priority date: 1980-10-31
Filing date: 1980-10-31
Publication date: 1982-06-09

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Brems-
zylinder einfacher und kompakter Bauweise, der zur Erzielung einer hohen Sicherheit die erforderlichen maximalen Betätigungskräfte dem Bremsmechanismus überträgt.
Der erfindungsgemäße Bremszylinder besitzt dabei eine gleichmäßige Ansprechcharakteristik und ist robust, zuverlässig und kostengünstig herstellbar.
Bei Lastwagen und ähnlichen Fahrzeugen ist in der Regel eine Quelle eines Druckmittels, beispielsweise Druckluft, vorgesehen, wodurch die Bremszylinder betätigbar sind, die sowohl einen Haupt- oder Betriebsteil, als auch einen Hilfsteil aufweisen. Der Hauptteil dient dabei für die normale Betätigung der Bremsen, in Abhängigkeit eines veränderlichen Betriebsdruckes, der über ein von dem Fahrer gesteuertes Ventil von der Druckmittelquelle erzeugt wird. Der Hilfsteil dient hingegen für Not- und andere Betriebszustände, bei welchen die Druckmittelquelle ausfällt oder in anderer Weise nicht vorhanden ist.
Dieser Hilfsteil besitzt im allgemeinen eine sehr starke Feder, die mit Hilfe der Druckmittelquelle in ihrem zusammengedrückten, energiespeichernden Zustand gehalten ist, und die unter gegebenen Umständen für die Betätigung der Bremsen freigegeben wird.
Es sind bereits verschiedene Konstruktionen von Bremszylindern bekannt. In diesem Zusammenhang sei auf die US-PS 2 809 723, 3 117 496, 3 131 609, 3 182 566, 3 302 530, 3 331 291, 3 502 003, 3 581 627, 3 636 822 und 3 908 520 hingewiesen.
Bei diesen bekannten Konstruktionen umfaßt der Hauptteil eine Membran mit einem ringförmigen biegsamen Teil zwischen der Innenseite des Gehäuses und der Peripherie des Be- tätigungsgliedes, das an dem rückwärtigen Ende einer Stange befestigt ist. Das vordere Ende dieser Stange ist mit einem Steuerelement der Bremsanordnung verbunden, so daß bei Beaufschlagung von Betriebsdruck gegen das rückwärtige Ende des Betätigungselementes und der Membran, die Stange das Steuerelement nach vorwärts drückt, um auf diese Weise die Bremsbeläge auf der Bremstrommel bzw.
der Scheibenbremse in Eingriff zu bringen, so daß das Fahrzeug einer entsprechenden Bremskraft ausgesetzt ist.
Bei einer bestimmten Art von Bremszylinder umfaßt der Hilfsteil ebenfalls eine Membran und ein Betätigungsglied, ähnlich wie in dem Hauptteil. Bei einer anderen Art von Bremszylinder umfaßt der Hilfsteil einen Kolben mit peripher angeordneten Lager- und Abdichtungselementen, die verschiebbar an der zylindrischen Innenfläche des Gehäuses in Eingriff stehen. Beide Arten von Bremszylinder wurden bisher mit im allgemeinen zufriedenstellenden Resultaten benützt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für Bremszylinder der eingangs genannten Art, beispielsweise für Lastwagen und ähnliche Fahrzeuge, einen Bremszylinder zu schaffen, welcher verbesserte Eigenschaften besitzt.
Die Erfindung beruht teilweise auf der Erkenntnis von gewissen Schwierigkeiten bei den bisher bekannten Bremszylindern. Ein Problem besteht dabei darin, daß bei zunehmendem Betriebsdruck, die Ansprechcharakteristik des Bremszylinders gegenüber Veränderungen abnimmt, so daß bei Erreichung des Maximalwertes des Betriebs druckes eine relativ starke Druckveränderung notwendig ist, um eine relativ geringe Zunahme der dem Steuerelement der Bremsanordnung zugeführten Bremskraft zu erreichen. Eine derartige Ungleichförmigkeit der Ans prech charakteristik ist jedoch insbesondere beim Betrieb von Straßenfahrzeugen nicht wünschenswert, bei welchen eine sehr genaue Steuerung des Bremsvorgangs wichtig ist. In manchen Fällen ist dabei die maximal erzielbare Betätigungskraft geringer als jene, welche zur Erzielung einer maximalen Bremskraft des Fahrzeugs auf das Steuerelement der Bremsanordnung übertragen werden könnte, so daß vom Sicherheitsstandpunkt aus ein zuverlässiger Betrieb nicht gewährleistet ist.
Es konnte festgestellt werden, daß der Grund für derartige Mängel darin liegt, daß die Membran des Hauptteils des Bremszylinders sich derart durchbiegt, daß eine nicht lineare Beziehung zwischen dem Betriebsdruck und der abgegebenen Betätigungskraft zustandekommt. Bei relativ niedrigen Betriebsdrücken ist die die Vorwärtsbewegung erzeugende effektive Fläche groß, so daß das Verhältnis zwischen einer geringfügigen Veränderung der Abgabekraft und einer entsprechenden geringfügigen Anderung des zugeführten Druckes in sich groß ist. Wenn jedoch das Betätigungselement bei zunehmendem Betriebsdruck nach vorwärts bewegt wird, erstreckt sich der biegsame, ringförmige Bereich der Membran nach vorwärts und überträgt auf das Betätigungselement eine nach rückwärts gerichtete Kraftkomponente, was zu einer Verringerung der resultierenden Vorwärtskraft führt. Bei Erreichung des Endbereiches der Bewegung kann ein Teil des biegsamen Teils der Membran in Berührung mit der Wandung des Gehäuses gelangen, und zwar insbesondere dann, wenn diese Wandung konisch ausgebildet ist, so wie dies gewöhnlich der Fall ist. Auf diese Weise wird demzufolge die effektive Vorwärtskraft noch weiter reduziert.
Es konnte fernerhin noch festgestellt werden, daß derartige nachteilige Eigenschaften auf einfache Weise dadurch eliminiert werden können, indem innerhalb des Betriebs- oder Hauptteils als Betätigungselement ein Kolben verwendet wird, der über eine kraftübertragende Einrichtung mit dem rückwärtigen Ende eines Stabes verbunden ist, der wiederum an seinem vorderen Ende mit dem Steuerelement der Bremsenanordnung in Eingriff steht. Bei Verwendung eines Kolbens mit entsprechenden peripher angeordneten Lager- und Abdichtungselementen, die verschiebbar entlang der zylindrischen Innenfläche eines Gehäuses angeordnet sind, ergibt die rückwärtige Fläche des Kolbens eine dem Betriebsdruck ausgesetzte Fläche konstanter Größe.
Die der Bremsanordnung übertragene Kraft nimmt somit über den gesamten Bewegungsbereich des Steuerelementes linear mit dem zugeführten Betriebsdruck zu. Demzufolge ergibt sich eine gleichförmige Empfindlichkeit, wobei zusätzlich keine Kraftabschwächung auftritt, so wie dies bei Verwendung einer Membran der Fall sein kann. Die in Verbindung mit einer beliebigen Anwendung erforderliche maximale Bremskraft kann somit mit einem Bremszylinder kleinerer Abmessungen erreicht werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist der Bremszylinder mit einem innerhalb des Betriebs- oder Hauptteils angeordneten Kolben versehen, wobei zusätzlich Teile Verwendung finden, die sehr einfach herstell- und zusammenbaubar sind, wobei zusätzlich ein robuster und zuverlässiger Betrieb gewährleistet ist.
In Übereinstimmung mit besonderen Merkmalen der vorliegenden Erfindung wird innerhalb des Hauptteils des Bremszylinders ein erster Kolben vorgesehen, während in dem Hilfsteil des Bremszylinders ein Hilfskolben vorhanden ist. Fernerhin sind getrennte Gehäuseteile vorgesehen, um getrennte innere zylindrische Flächen zu bilden, die mit peripher angeordneten Lager- und Abdichtungselementen der beiden Kolben in Eingriff stehen. Vorzugsweise ist ein Gehäuseteil ein kappenförmiges Element, während die andere zylindrische Fläche mit Hilfe einer Metallhülse gebildet wird, die wenigstens zum Teil von einem weiteren kappenförmigen Element umgeben wird. Die Randbereiche der beiden kappenförmigen Elemente sind dabei miteinander verbunden. Die metallische Hülse wird dabei von einem rohrförmigen elastischen Element aus elastomerem Material umgeben, wobei letztere einen Ringvorsprung besitzt, der zwischen den Rändern der kappenförmigen Elemente zu liegen gelangt.
Auf diese Weise kann ein Bremszylinder hergestellt werden, der sehr stark ist und zuverlässig arbeitet, während gleichzeitig seine Herstellungskosten gering sind. Die Metallhülse kann dabei sehr einfach und genau bearbeitet werden, während die Herstellung des dazugehörigen kappenförmigen Elementes sehr einfach erfolgt. Es sei in diesem Zusammenhang erwähnt, daß die Seitenwandung des kappenförmigen Elementes konisch ausgebildet sein kann, so daß die Herstellung mit Hilfe einer Presse erfolgen kann. Die Verwendung einer elastischen Hülse erleichtert den Zusammenbau und bewirkt zusätzlich eine Absorbierung von Stößen und Vibrationen, während gleichzeitig das betreffende Element als Abdichtung dient.
Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung besteht in der Positionierung der Hülse und des Hauptkolbens im vorderen Bereich des Bremszylinders, wobei zusätzlich ein elastisches Schlauchelement zwischen dem Hauptkolben und der vorderen Stirnwand vorgesehen ist, wobei dieses Schlauchelement die von dem Hauptkolben nach vorwärts sich erstreckende Betätigungsstange umgibt, die durch eine Öffnung in der vorderen Stirnwand herausgeführt ist. Das Vorsehen des elastischen Schlauchelementes in Verbindung mit anderen Merkmalen, erlaubt die Erzielung einer zufriedenstellenden Abdichtung und schützt gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Staub, was ansonsten den zuverlässigen Betrieb stören und/oder die Abnutzung der gegeneinander verschiebbaren Flächen erhöhen würde.
Die Erfindung soll nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben werden wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigen: Fig. 1 eine seitliche Ansicht, teilweise im Schnitt, eines gemäß der Erfindung gebauten Bremszylinders, Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Bremssystems, welches mit dem Bremszylinder gemäß Fig. 1 versehen ist, Fig. 3 eine Teilschnittansicht entlang der Linie III-III von Fig. 1, und Fig. 4 eine seitliche Ansicht, teilweise im Schnitt, einer abgewandelten Ausführungsform des in Fig. 1 gezeigten Bremszylinders.
Das Bezugszeichen 10 bezeichnet einen gemäß der Erfindung gebauten Bremszylinder, der in Verbindung mit einem schematisch in Fig. 2 dargestellten Bremssystem eines Kraftfahrzeugs verwendbar ist. Der Bremszylinder 10 besitzt dabei eine Betätigungsstange 11, die mit dem Betätigungselement 12 eines Bremsmechanismus 13 verbunden ist. Die Betätigungsstange 11 ist dabei in Längsrichtung in der Vorwärtsrichtung, d. h. gemäß Fig. 1 und 2 nach rechts, bewegbar, wodurch das Betätigungselement 12 aus einer inaktiven Position in eine aktive Position bewegt wird, in welcher das Kraftfahrzeug einer zunehmenden Bremskraft ausgesetzt wird.
Das dargestellte Bremssystem für das Kraftfahrzeug umfaßt fernerhin eine Druckmittelquelle 14, die über eine Leitung 15 direkt mit einem ersten Einlaß des Bremszylinders 10 verbunden ist. Die Druckmittelquelle 14 ist fernerhin über ein Ventil 16 und eine weitere Leitung 17 mit einem zweiten Einlaß des Bremszylinders 10 verbunden. Das Ventil 16 wird durch die Bedienungsperson des Kraftfahrzeugs betätigt, wodurch ein veränderlicher Betriebsdruck dem Bremszylinder 10 zugeführt wird. In Abhängigkeit eines Hauptkolbens 18, der innerhalb eines im vorderen Bereich angeordneten Haupt- oder Betriebsteilsdes Bremszylinders 10 angeordnet ist, wird die Betätigungsstange 11 bewegt, wodurch das Betätigungselement 12 nach rechts bewegt wird, so daß der Bremsmechanismus 13 eine entsprechende Bremskraft auf das Kraftfahrzeug überträgt. Das über die Leitung 15 geleitete Druckmittel bewirkt, daß ein Hilfskolben 19 nach rückwärts bewegt wird, wodurch eine starke Spiralfeder 20 innerhalb eines rückwärts gelegenen Hilfsbereiches des Bremszylinders 10 zusammengedrückt wird. Falls aus irgendwelchen Gründen der Druck der Druckmittelquelle 14 von der vorderen Fläche des Hilfskolbens 19 abfällt, kann die Druckfeder 20 sich ausdehnen, wodurch die Betätigungsstange 11 nach rechts bewegt wird, so daß eine starke Bremsbetätigungskraft auf das Kraftfahrzeug übertragen wird.
Der Bremszylinder 10 besitzt ein Gehäuse, das durch ein kappenförmig ausgebildetes rückwärtiges Gehäuseteil 21, sowie ein etwas flacher ausgebildetes vorderes Gehäuseteil 22, wobei die beiden Gehäuseteile 20, 21 mit Hilfe eines Klemmringes 23 miteinander verbunden sind. Das rückwärtige Gehäuseteil 21 besitzt eine rückwärtige Stirnwand 21A, auf welcher die Druckfeder 20 aufliegt, sowie eine Seitenwandung, welche eine innere zylindrische Oberfläche 24 besitzt, die in Wirkeingriff mit peripheren Lager- und Abdichtungselementen des Hilfskolbens 19 steht, so wie dies im folgenden noch beschrieben wird. Der rückwärtige Gehäuseteil 21 trägt fernerhin im Bereich des vorderen Endes der zylindrischen Oberfläche 24 eine Trennwand 26, wobei ein Abdichtungsring 28 zwischen einer nach vorwärts gerichteten Ringschulter des rückwärtigen Gehäuseteils 21 und dem peripheren Rand der Trennwand 26 zu liegen kommt.
Fernerhin ist ein Sprengring 30 vorgesehen, der mit der vorderen Fläche des peripheren Randes der Trennwand 26 in Eingriff steht.
Das gemäß Fig. 2 über die Leitung 15 zugeführte Druckmittel wird über eine Einlaßöffnung 31 in den Raum zwischen der rückwärtigen Oberfläche der Trennwand 26 und der vorderen Fläche des Hilfskolbens 19 eingeleitet,wodurch der Hilfskolben in die dargestellte Position gedrückt wird, in welcher die Druckfeder 20 maximal zusammengepreßt wird. Der über das Steuerventil und die Leitung 17 gemäß Fig. 2 zugeführte Betriebsdruck, wird über eine im folgen- den noch zu beschreibende Einlaßöffnung in den zwischen der vorderen Oberfläche der Trennwand 26 und der rückwärtigen Fläche des Hauptkolbens 18 vorhandenen Raum eingeleitet, wodurch der Hauptkolben 18 nach vorwärts bewegt wird, so daß die Betätigungsstange 11 aufgrund ihrer Vorwärtsbewegung eine Betätigung des Bremsmechanismus 13 auslöst.
Die Verwendung eines Kolbens wie des Hauptkolbens 18 im Betriebsteil des Bremszylinders 10 besitzt, wie erwähnt, erhebliche Vorteile gegenüber der Verwendung einer biegsamen Membran. Besondere Merkmale der Erfindung bestehen dabei in der Art und Weise, in welcher das Gehäuse und andere Komponenten des Bremszylinders 10 konstruiert sind, so daß sie mit dem Hauptkolben 18 zusammenarbeiten, um auf diese Weise die erwünschten Vorteile zu erlangen, während gleichzeitig die Herstellungskosten des Bremszylinders 10 klein gehalten werden. Bei der gezeigten Ausführungsform ist eine zylindrische Hülse 32 vorgesehen, welche eine zylindrische Innenfläche besitzt, die in Wirkeingriff mit in den peripheren Bereich 36 des Hauptkolbens 18 eingesetzten Lager- und Abdichtungsringen 33 - 35 steht. Die metallische Hülse 32 wird mit Hilfe einer elastischen Hülse 38 aus Gummi oder anderem Elastomermaterial getragen, die vorzugsweise teilweise innerhalb des Seitenwandungsbereiches 39 des kappenförmigen vorderen Gehäuseteils 22 und teilweise innerhalb des vorderen Seitenwandbereiches 40 des ebenfalls kappenförmig ausgebildeten rückwärtigen Gehäuseteils 21 liegt. Wie dargestellt, kann die elastische Hülse 38 entlang ihrer äußeren Oberfläche mit einem einstückig angesetzten Ringansatz 41 versehen sein, der zwischen den Rändern der vorderen und rückwärtigen Gehäuseteile 21, 22 eingeklemmt ist, sobald dieselben mit Hilfe des Klemmringes 23 miteinander verbunden sind, wobei der betreffende Ringansatz 41 eine Abdichtung ergibt.
Um die Metallhülse 32 in Bezug auf die Trennwand 26 zu positionieren und um die Rückwärtsbewegung des Hauptkolbens 18 zu begrenzen, besitzt die Trennwand 26 einen auf der Innenseite der Metallhülse 32 angeordneten, nach vorwärts sich erstreckenden Ringvorsprung 42, gegen welchen der Hauptkolben 18 zum Anliegen gelangen kann. In der dargestellten rückwärtigen Position des Hauptkolbens 18, in welcher derselbe mit dem Ringvorsprung 42 in Berührung steht, ist die vordere Fläche der Trennwand 26, die auf der Innenseite des Ringvorsprungs 42 liegt, in einem gewissen Abstand gegenüber der rückwärtigen Fläche des Hauptkolbens 18, so daß ein gewisser Raum gebildet ist, in welchen das Betriebsmedium eingeleitet werden kann.
Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Betriebsmedium über die in Fig. 2 dargestellte Leitung 17 durch den in Fig. 3 dargestellten Einlaß, d. h. eine Öffnung 43, einen'Kanal 44, einen innerhalb der elastischen Hülse 38 angeordneten Schlitz 45, einen innerhalb der metallischen Hülse 32 angeordneten Schlitz 46 und einen innerhalb des Ringvorsprungs 42 vorgesehenen Schlitz 47, dem erwähnten Raum zugeführt.
Um den Hauptkolben 18 und die Betätigungsstange 11 mechanisch miteinander zu verbinden, ist an dem Hauptkolben 18 ein nach vorwärts sich erstreckender mittig angeordneter Ringvorsprung 48 vorgesehen, der eine Aufnahmefläche für einen verbreiterten Kopfteil 49 am rückwärtigen Ende der Betätigungsstange 11 bildet. Innerhalb einer Rinne in der Nähe des offenen Endes der Aufnahme ist ferner noch ein Sprengring 50 vorgesehen, wodurch der Kopfteil 49 inner- halb der entsprechenden Aufnahme gehalten wird. Vorzugsweise ist ein geringer Abstand zwischen dem Sprengring 50 und der gegenüberliegenden Fläche des Kopfteils 49 vorgesehen, so daß die Betätigungsstange geringfügig geneigt, bzw. hin- und herbewegt werden kann, ohne daß dabei eine Verschwenkung des Hauptkolbens 18 zustandekommt.
Auf diese Weise kann eine Fehlausrichtung zwischen der Mittelachse des Bremszylinders 10 und der Längsverschiebbarkeit des Betätigungselementes 12 des Bremsmechanismus aufgefangen werden, ohne daß dies auf den Hauptkolben 18 einen Einfluß hat. Es sei in diesem Zusammenhang bemerkt, daß das vordere Gehäuseteil 22 eine vordere Stirnwand 51 mit einer mittigen Öffnung 52 besitzt, deren Durchmesser geringfügig größer als der der Betätigungsstange 11 ist.
Um das Eindrigen von Staubteilchen und Flüssigkeitströpfchen durch die mittlere Öffnung 52 in den innerhalb der Metallhülse 32 gebildeten Raum zu verhindern, ist zwischen dem mittleren Teil 48 des Hauptkolbens 18 und der rückwärtigen Fläche der vorderen Stirnwand 51 um die mittige Öffnung 52 herum ein Schlauchelement 54 aus Gummi oder einem anderen elastomeren Material vorgesehen. Das rückwärtige ringförmige Ende dieses Schlauchelements 54 ist zwischen der Außenseite des mittleren Ringvorsprungs 48 des Hauptkolbens 18 und einem nach vorwärts sich erstreckenden Ringflansch 55 eines mit der vorderen Fläche des Hauptkolbens 18 in Eingriff stehenden Tellerelementes 56 festgeklemmt. Das vordere Ende des Schlauchelementes 54 ist hingegen an dem nach auswärts sich erstreckenden Flansch eines Rohrstückes 58 und der rückwärtigen Oberfläche der vorderen Stirnwand 51 um die mittige Öffnung 52 herum festgeklemmt.
Das Tellerelement 56 und das Rohrstück 58 stehen in Eingriff mit den gegenüberliegenden Enden einer gewundenen Druckfeder 60, welche die beiden Elemente 56, 58 in Position hält und zudem eine geringfügige,nach rückwärts gerichtete Kraft auf den Hauptkolben 18 ausübt, sobald der Betriebsdruck entfällt. Es sei bemerkt, daß die Druckfeder 60 innerhalb des Gehäuses zentriert ist und ein Verschwenken des Hauptkolbens 18 verhindert, indem die hinterste Federwicklung in Eingriff mit dem nach vorwärts gerichteten ringförmigen Randbereich des Tellerelementes 56 in Eingriff steht, während die auf der anderen Seite äußerste Federwicklung um den Rohransatz des Elementes 58 herum zu liegen gelangt.
Innerhalb des Schlauchelementes 54 sind vorzugsweise eine oder mehrere kleine Entlüftungsöffnungen vorgesehen, so daß in den im vorderen Teil des Gehäuses vorgesehenen Raum in Abhängigkeit der vorwärts und rückwärts gerichteten Bewegungen des Hauptkolbens 18 Luft einströmen und daraus wieder ausströmen kann. Eine dieser Entlüftungsöffnungen 61 ist in der Zeichnung gezeigt.
In der rückwärtigen Stirnwand 21a ist eine Öffnung 63 für ein Rückschlagventil 62 vorgesehen, wodurch die Luftströmung in und aus der hinter dem Hilfskolben 19 vorgesehenen, der Aufnahme der Druckfeder 20 dienenden Kammer möglich ist.
Das Rückschlagventil 62 umfaßt dabei ein aus einem elastischen Material bestehendes Ringelement 64, welches einen kegelstumpfförmigen Wandbereich 65 besitzt, dessen Endkante mit der Innenfläche eines rohrförmigen Bereiches 66 eines Halteelementes 67 in Eingriff steht. Der Bereich 65 ist dabei nach rückwärts in radialer Richtung bewegbar, und zwar in Abhängigkeit des Druckes innerhalb der die Druckfeder 20 aufnehmenden Kammer, wobei dieser Druck höher als Atmosphärendruck ist, so daß Luft zwischen der Kante des Bereiches 65 und der Innenfläche des rohrförmigen Bereiches 66 und von dort durch innerhalb des rohrförmigen Bereiches 66 angeordnete Öffnung 68 ausströmen kann. Der mittlere Teil des Ringelementes 64 ist mit Hilfe einer Beilagscheibe 69 und einer Schraube 70 mit dem nach vorwärts sich erstreckenden mittigen Ansatz des Halteelementes 67 befestigt.
Der rohrförmige Bereich 66 ist mit einer abgeschrägten vorderen Kante und mit einer nach rückwärts gerichteten Ringschulter versehen, so daß derselbe unter Schnappwirkung in die Öffnung 63 eingesetzt werden kann.
Um die Druckfeder 20 zu zentrieren, besitzt die rückwärtige Stirnwand 21a auf ihrer nach vorwärts gerichteten Fläche einen Ringvorsprung 72, der mit der letzten Windung der Druckfeder 20 in Eingriff steht. Die vorderste Windung der Druckfeder 20 steht in Eingriff mit dem Flanschbereich 73 eines Ringelementes 74, das in Berührung mit der rückwärtigen Fläche des Hilfskolbens 19 steht. Das Ringelement 74 umfaßt dabei einen Nabenbereich 75, der sich durch die Druckfeder 20 hindurch nach rückwärts erstreckt.
Um die Kraft der Druckfeder 20 auf die Betätigungsstange 11 zu übertragen, sobald der Druck der Druckmittelquelle aus der vor dem Hilfskolben 19 befindlichen Kammer entfernt ist, ist einemit einem Teller 78 versehene Stange 77 vorgesehen, wobei der mit Hilfe einer Schraube 79 an dem rückwärtigen Ende der Stange 77 befestigte Teller 78 auf der vorderen Fläche des Hilfskolbens 19 zum Aufliegen gelangt. Am vorderen Ende der Stange 77 ist hingegen ein weiterer Teller 80 befestigt, der mit der rückwärtigen Fläche des Hauptkolbens 18 in Eingriff steht. Die Stange 77 erstreckt sich dabei durch eine Buchse 81, die in einer mittigen Öffnung der Trennwand 26 angeordnet ist. Dabei ist innerhalb der Buchse 81 ein entsprechender O-Ring 82 zur Abdichtung vorgesehen.
Um die Stange 77 und die damit verbundenen Elemente in der rückwärtigen, zurückgezogenen Postion zu halten, sobald der Hilfskolben 19 in die dargestellte Position bewegt wird, ist fernerhin eine weitere spiralförmige Druckfeder 84 vorgesehen, deren vordere Endwindung mit der rückwärtigen Fläche der Trennwand 26 in Eingriff steht, während die rückwärtige Endwindung mit dem eine periphere Lippe aufweisenden Teller 78 in Berührung steht.
Der nach rückwärts sich erstreckende periphere Bereich des Hilfskolbens 19 ist mit entsprechenden Ringen versehen, in welchen ein Lagerring 85 sowie ein Dichtungsring 86 angeordnet sind. Diese Ringe 85, 86 stehen in Berührung mit der zylindrischen Innenfläche 24 des rückwärtigen Gehäuseteils 21.
Der in Fig. 1 gezeigte Bremszylinder 10 kann mit Hilfe eines Paares von Bolzen 87, 88 an einer geeigneten Tragstruktur des Kraftfahrzeugs befestigt werden. Diese Bolzen 87, 88 besitzen mit einem Außengewinde versehene Schachtabschni.tte 89, 90, die sich von der vorderen Stirnwand 51 des Bremszylinders 10 erstrecken,und welche durch entsprechende Öffnungen des Trägerelementes an dem Kraftfahrzeug gesteckt und mit Hilfe von Beilagscheiben 91, 92 und Muttern 93, 94 befestigt werden.
Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei welcher der Bremszylinder 10', ähnlich wie der Bremszylinder 10, ausgebildet ist, jedoch einen abgewandelten vorderen Gehäuseteil 22' aufweist. Die vordere Stirnwand 51' dieses Gehäuseteils 22', besitzt eine mittige Öffnung 52', in welcher eine mit einem Außengewinde versehene Gewindebuchse 96 eingesetzt ist. Diese Gewindebuchse ist auf der Innenseite des Gehäuses, und zwar auf der rückwärtigen Seite der Stirnwand 51' mit Hilfe einer ersten Mutter 97 befestigt. Das vordere Ende dieser Gewindebuchse 96 kann durch eine Öffnung eines Tragelements an dem Kraftfahrzeug gesteckt und mit Hilfe einer zweiten, aufgeschraubten Mutter 98 fixiert werden1 so daß auf diese Weise eine Befestigung des Bremszylinders 10' an dem Kraftfahrzeug erfolgt. Die Buchse 96 umgibt dabei die Betätigungsstange 11, wobei der Durchmesser dieser Innenbohrung größer als die der Betätigungsstange 11 gewählt ist, um auf diese Weise ein Verschwenken der Betätigungsstange 11 zu gestatten.
Bei dem abgewandelten Bremszylinder 10' ist ein ähnlich wie das Schlauchelement 54 ausgebildetes Schlauchelement 100 vorgesehen, welches ebenfalls aus einem biegsamen elastomeren Material besteht. Das rückwärtige Ende dieses Schlauchelements ist dabei zwischen der Außenseite des Ringvorsprungs 48 des Hauptkolbens 18 und dem nach vorwärts sich erstreckenden Ringflansch 100 des Tellerelementes 56 festgeklemmt. Das vordere Ende des Schlauchelementes 100 ist hingegen nach rückwärts gefaltet, wobei der nach rückwärts liegende Kopfteil dieses Schlauchelements 100 zwischen der rückwärtigen Kante der Hülse 96 und dem nach einwärts geführten Flanschteil eines auf dem rückwärtigen Ende der Hülse 96 aufgeschraubten Ringes 92 festgeklemmt ist. Der modifizierte Bremszylinder 10' umfaßt fernerhin anstelle der Druckfeder 60 eine gewundene Druckfeder 104, die sich gegenüber der Druckfeder 60 dadurch unterscheidet, daß ihr Durchmesser von der rück- wärtigen Endwindungen, die an der Innenseite des nach vorwärts gebogenen Randes des Tellerelementes 56 anliegt, in Richtung der vorne liegenden Endwindung zunimmt, die im Bereich des vorderen Endes der Hülse 32 mit der vorderen Stirnwand 51 in Eingriff steht.
Zusammenfassend ergibt sich somit, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Bremszylinder geschaffen worden ist, der für die Betriebs- als auch die Hilfsfunktion Kolben verwendet. Der Hilfskolben dient dabei zum Zusammendrücken einer Druckfeder, in Abhängigkeit des Druckes der Druckmittelquelle. Der Hauptkolben hingegen bewirkt über seinen ganzen Bewegungsbereich hinweg eine Bremskraft, die gleichmäßig proportional zum Betriebsdruck des Druckmittels ist. Der Bremszylinder besitzt dabei zwei kappenförmige Gehäuseteile, deren Ränder miteinander verbunden sind. Eines dieser kappenförmigen Gehäuseteile, sowie eine metallische Hülse bilden zylindrische Oberflächen für die beiden Kolben, wobei die metallische Hülse innerhalb einer elastischen Hülse angeordnet ist, die wenigstens zum Teil innerhalb des zweiten kappenförmigen Gehäuseteils liegt. Der Haupt- oder Betriebskolben ist vor dem Hilfskolben angeordnet und steht in Eingriff mit der zylindrischen Fläche der Metallhülse. Zwischen dem Hauptkolben und der vorderen Stirnwand ist, um eine Betätigungsstange herum, ein elastisches Schlauchelement vorgesehen. Das rückwärtige Ende der Betätigungsstange steht dabei im Eingriff mit dem Hauptkolben. Um ein zufriedenstellendes Funktionieren des erfindungsgemäßen Bremszylinders zu erreichen besitzt der Hilfskolben 19 einen größeren Durchmesser als der Hauptkolben 18.

Claims

Bremszylinder Patentansprüche l.)Bremszylinder für Fahrzeuge mit einem eine Druckmittelquelle-aufweisendem Bremssystem einschließlich eines mit der Druckmittelquelle gekoppelten Ventils zur Erzielung eines Betriebs druckes unterschiedlicher Größe, wobei die Bremsanordnung ein Steuerelement besitzt, welches über einen voryegebenen Abstand zwischen einer rückwärtigen inaktiven Position und einer vorderen Endposition bewegbar ist, bei welcher auf das Fahrzeug eine maximale Bremsbetätigungskraft ausgeübt ist, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß der Bremszylinder ein Gehäuse (21, 22) mit einer rückwärtigen Stirnwand (21a), einer mittleren Trennwand (26) und einer vorderen Stirnwand (51) sowie koaxial zueinander im vorderen und rückwärtigen Bereich angeordnete zylindrische Oberflächen (24, 32) aufweist, wodurch zwischen den beiden Stirnwänden (21a, 51) und der Trennwand (26) ein vorwärts oder ein rückwärts gelegener Raum auf gegenüberliegenden Seiten der Trennwand (26) für die Aufnahme eines Haupt- und eines Hilfskolbens (18, 19) gebildet sind, ferner, daß die mit peripheren Abdichtungselementen (33 - 35, 85, 86) versehenen Kolben (18, 19) entlang der zylindrischen Innenflächen (24, 32) verschiebbar sind, ferner, daß eine längliche Stange (11) sich aus dem Gehäuse (21, 22) entlang der Längsachse der zylindrischen Flächen (24, 32) erstreckt, wobei das vordere Ende mit dem Betätigungselement (12) verbunden ist, ferner, daß zwischen dem Hilfskolben (19) und der Betätigungsstange (11) eine erste Kraftübertragungsanordnung (77 - 80) und zwischen dem Hauptkolben (18) und der Betätigungsstange (11) eine zweite Kraftübertragungsanordnung (48 - 50) vorgesehen sind, ferner,daß eine gewickelte Druckfeder (20) vorgesehen ist, deren vorderes Ende mit der Rückseite des Hilfskolbens (19) in Eingriff steht, ferner, daß eine Einrichtung (15, 31) vorgesehen ist, mit welcher Druckmittel der Druckmittelquelle in das Gehäuse (21, 22) einführbar ist, um auf diese Weise die vordere Seite des Hilfskolbens (19) zu beaufschlagen und den Hilfskolben (19) unter Zusammendrücken der Druckfeder nach rückwärts zu drängen, wobei die Druckfeder (20) bei Entfernung des Drucks der Druckmittelquelle über die erste Kraftübertragungsanordnung (77 - 80) und die Betätigungsstange (11) des Betätigungselements (12) aus seiner rückwärtigen inaktiven Position in seine vordere Endposition bewegt, ferner, daß eine Einrichtung (17, 43 - 47) vorgesehen ist, mit welcher das Druckmittel und der Betriebsdruck in das Gehäuse (21, 22) unter Beaufschlagung der Rückseite des Hauptkolbens (18) einführbar ist, demzufolge unter Einsatz der zweiten Kraftübertragungseinrichtung (77 - 80) und der Betätigungsstange (11) eine Bewegung des Steuerelementes (12) aus ihrer rückwärtigen inaktiven Position in ihre vordere Endposition bringbar ist, indem die dem Betätigungselement (12) aufgebrachte Kraft über den gesamten Bewegungsbereich gleichmäßig proportional zur Größe des Betriebsdruckes ist, wobei das Gehäuse (21, 22) ein erstes Element (21) für die Festlegung von einer inneren zylindrischen Fläche (24) und ein zweites Element (32) für die Festlegung der anderen inneren zylindrischen Fläche besitzt.
2. Bremszylinder nach Anspruch 1, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß das erste Element (21) ein kappenförmiges Gehäuseteil ist, dessen Stirnwand (21a) die eine Endwand bildet, während das Gehäuse (21, 22) zusätzlich ein drittes Element (22) aufweist, das ebenfalls kappenförmig ausgebildet ist und eine Endwand 51 unter Bildung der anderen Stirnwand aufweist und daß ein Verbindungselement (21) vorgesehen ist, mit welchem die peripheren Randbereiche des ersten und dritten Elementes (21, 22) miteinander verbindbar sind, wobei das zweite Element (32) wenigstens teilweise innerhalb des dritten Elements(22)zu liegen gelangt.
3. Bremszylinder nach Anspruch 2, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß das zweite Element (32) teilweise innerhalb des ersten Elementes (21) und teilweise innerhalb des dritten Elements (22) zu liegen gelangt.
4. Bremszylinder nach Anspruch 2, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß das Gehäuse (21, 22) fernerhin eine aus einem elastischen elastomeren Material bestehende Hülse (38) aufweist, die um das zweite Element (32) herum angeordnet ist.
5. Bremszylinder nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die aus einem elastischen elastomeren Material bestehende Hülse (38) einen nach außen sich erstreckenden Ringansatz (41) aufweist, der zwischen den peripheren Randbereichen des ersten und dritten Elementes (21, 22) zu liegen gelangt.
6. Bremszylinder nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die zweite kraftübertragende Anordnung (48 - 50) eine Kippbewegung der Betätigungsstange (11) in Bezug auf die Achse der zylindrischen Flächen (24, 32) zuläßt.
7. Bremszylinder nach Anspruch 6, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß um das rückwärtige Ende der Betätigungsstange (11) zwischen dem mittleren Teil (48) des Hauptkolbens (18) und einer der Endwände (51) ein biegsames Schlauchelement (54, 100) vorgesehen ist.
8. Bremszylinder nach Anspruch 7, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß das Schlauchelement (54, 100) so geformt und unterstützt ist, daß es sich von dem mittleren Bereich (48) des Hauptkolbens (18) radial nach vorwärts erstreckt und an seinem vorderen Ende an der betreffenden Stirnwand (51) befestigt ist.
9. Bremszylinder nach Anspruch 7, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß das Schlauchelement (54, 100) so geformt und unterstützt ist, daß es sich von den mittleren Teil (48) des Hauptkolbens (18) ein entsprechendes Stück nach vorwärts erstreckt und von dort dann nach rückwärts um einen etwas kürzeren Abstand demzufolge das Ende dann an der betreffenden Stirnwand (51) befestigt ist.
10. Bremszylinder für Fahrzeuge mit einem eine Druckmittelquelle aufweisendem Bremssystem einschließlich eines mit der Druckmittelquelle gekoppelten Ventils zur Erzielung eines Betriebsdruckes unterschiedlicher Größe, wobei die Bremsanordnung ein Steuerelement besitzt, welches über einen vorgegebenen Abstand zwischen einer rückwärtigen inaktiven Position und einer vorderen Endposition bewegbar ist, bei welcher auf das Fahrzeug eine maximale Bremsbetätigungskraft ausgeübt ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Bremszylinder ein Gehäuse (21, 22) mit einer rückwärtigen Stirnwand (21a), einer mittleren Trennwand (26) und einer vorderen Stirnwand (51) sowie koaxial zueinander im vorderen und rückwärtigen Bereich angeordnete zylindrische Oberflächen (24, 32) aufweist, wodurch zwischen den beiden Stirnwänden (21a, 51) und der Trennwand (26) ein vorwärts oder ein rückwärts gelegener Raum auf gegenüberliegenden Seiten der Trennwand (26) für die Aufnahme eines Haupt- und eines Hilfskolbens (18, 19) gebildet sind, ferner, daß die mit peripheren Abdichtungselementen (33 - 35, 85, 86) versehenen Kolben (18, 19) entlang der zylindrischen Innenflächen (24, 32) verschiebbar sind, ferner, daß eine längliche Stange (11) sich aus dem Gehäuse (21, 22) entlang der Längsachse der zylindrischen Flächen (24, 32) erstreckt, wobei das vordere Ende mit dem Betätigungselement (12) verbunden ist, ferner, daß zwischen dem Hilfskolben (19) und der Betätigungsstange (11) eine erste Kraftübertragungsanordnung (77 - 80) und zwischen dem Hauptkolben (18) und der Betätigungsstange (11) eine zweite Kraftübertragungsanordnung (48 - 50) vorgesehen sind, ferner, daß eine gewickelte Druckfeder (20) vorgesehen ist, deren vorderes Ende mit der Rückseite des Hilfskolbens (19) in Eingriff steht, ferner, daß eine Einrichtung (15, 31) vorgesehen ist, mit welcher Druckmittel der Druckmittelquelle in das Gehäuse (21, 22) einführbar ist, um auf diese Weise die vordere Seite des Hilfskolbens (19) zu beaufschlagen und den Hilfskolben (19) unter Zusammendrücken der Druckfeder nach rückwärts zu drängen, wobei die Druckfeder (20) bei Entfernung des Drucks der Druckmittelquelle über die erste Kraftübertragungsanordnung (77 - 80) und die Betätigungsstange (11) des Betätigungselements (12) aus seiner rückwärtigen inaktiven Position in seine vordere Endposition bewegt, ferner, daß eine Einrichtung (17, 43 - 47) vorgesehen ist, mit welcher das Druckmittel und der Betriebsdruck in das Gehäuse (21, 22) unter Beaufschlagung der Rückseite des Hauptkolbens (18) einführbar ist, demzufolge unter Einsatz der zweiten Kraftübertragungseinrichtung (77 - 80) und der Betätigungsstange (11) eine Bewegung des Steuerelementes (12) aus ihrer rückwärtigen inaktiven Position in ihre vordere Endposition bringbar ist, indem die dem Betätigungselement (12) aufgebrachte Kraft über den gesamten Bewegungsbereich gleichmäßig proportional zur Größe des Betriebsdruckes ist, wobei der Hauptkolben (18) vor der Trennwand (26) und der Hilfskolben (19) hinter der Trennwand (26) zu liegen gelangt.
11. Bremszylinder nach Anspruch 10, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß die zweite kraftübertragende Anordnung (48 - 50) eine Kippbewegung der Betätigungsstange (11) in Bezug auf die Achse der zylindrischen Flächen (24, 32) zuläßt.
12. Bremszylinder nach Anspruch 11, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß um das rückwärtige Ende der Betätigungsstange (11) zwischen dem mittleren Teil (48) des Hauptkolbens (18) und einer der Endwände (51) ein biegsames Schlauchelement (54, 100) vorgesehen ist.
13. Bremszylinder nach Anspruch 12, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß das Schlauchelement (54, 100) so geformt und unterstützt ist, daß es sich von dem mittleren Bereich (48) des Hauptkolbens (18) radial nach vorwärts erstreckt.
14. Bremszylinder nach Anspruch 12, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß das Schlauchelement (54, 100) so geformt und unterstützt ist, daß es sich von dem mittleren Teil (48) des Hauptkolbens (18) ein entsprechendes Stück nach vorwärts erstreckt und von dort dann nach rückwärts um einen etwas kürzeren Abstand demzufolge das Ende dann an der betreffenden Stirnwand (51) befestigt ist.
15. Bremszylinder nach Anspruch 12, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß innerhalb des Gehäuses (21, 22) zwischen dem Hauptkolben (18) und der vorderen Stirnwand (51) eine gewickelte Druckfeder (60 104) angeordnet ist, die das Schlauchelement (54, 100) umgibt, wobei die Druckfeder (60, 104) von einem Ende zum anderen einen progressiv zunehmenden Durchmesser aufweist.
16. Bremszylinder nach Anspruch 15, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß der Durchmesser der Druckfeder (60) am rückwärtigen Ende größer ist als der am vorderen Ende der Druckfeder (60).
17. Bremszylinder nach Anspruch 15, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß der Durchmesser der Druckfeder (104) am vorderen Ende größer ist als der am rückwärtigen Ende der Druckfeder (104).
18. Bremszylinder nach Anspruch 10, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß das Gehäuse (21, 22) ein erstes Element (21) für die Festlegung von einer inneren zylindrischen Fläche (24) und ein zweites Element (32) für die Festlegung der anderen inneren zylindrischen Fläche besitzt.
19. Bremszylinder nach Anspruch 18, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß das erste Element (21) ein kappenförmiges Gehäuseteil ist, dessen Stirnwand (21a) die eine Endwand bildet, während das Gehäuse (21, 22) zusätzlich ein drittes Element (22) aufweist, das ebenfalls kappenförmig ausgebildet ist und eine Endwand (51) unter Bildung der anderen Stirnwand aufweist und daß ein Verbindungselement (21) vorgesehen ist, mit welchem die peripheren Randbereiche des ersten und dritten Elementes (21, 22) miteinander verbindbar sind, wobei das zweite Element (32) wenigstens teilweise innerhalb des dritten Elements (22) zu liegen gelangt.
20. Bremszylinder nach Anspruch 19, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß das zweite Element (32) teilweise innerhalb des ersten Elementes (21) und teilweise innerhalb des dritten Elementes (22) zu liegen gelangt.
21. Bremszylinder nach Anspruch 19, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß das Gehäuse (21, 22) fernerhin eine aus einem elastischen elastomeren Material bestehende Hülse (38) aufweist, die um das zweite Element (32) herum angeordnet ist.
22. Bremszylinder nach Anspruch 21, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß die aus einem elastischen elastomeren Material bestehende Hülse (38) einen nach außen sich erstreckenden Ringansatz (41) aufweist, der zwischen den peripheren Randbereichen des ersten und dritten Elementes (21, 22) zu liegen gelangt.