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Federspeicherbremszylinder
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Federspeicherbremszylinder gemäß
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Durch die DE-OS 26 08 502 ist bereits ein Federspeicherbremszylinder
der eingangs genannten Art bekanntgeworden, bei dem bei normaler Bremsbetätigung
eine Relativbewegung zwischen dem drehbaren Teil des Gewindespindeltriebes und einem
am Gehäuse drehbar gelagerten, hülsenförmigen Teil erfolgt, das über ein Schiebeprofil
mit dem drehbaren Teil des Gewindespindeltriebes drehfest verbunden ist und das
mittels eines als Lösevorrichtung ausgebildeten Tauchkolbens am Gehäuse drehfest
gehalten werden kann, der hierzu zwischen Zahnflanken am Umfang des hülsenförmigen
Teiles eingreift. Da der Gewindespindeltrieb bei eingebremstem Zylinder mit einem
Drehmoment belastet ist, das über das Schiebeprofil und das hülsen förmige Teil
am Gehäuse abgefangen wird, und da bei jeder normalen Bremsbetätigung eine Relativverschiebung
zwischen dem Gewindespindeltrieb und dem hülsenförmigen Teil stattfindet, entsteht
hierbei im Schiebeprofil Reibung und damit Verschleiß.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Federspeicherbremszylinder
der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem eine entsprechende Relativbewegung
zwischen Teilen des Federspeicherbremszylinders nicht länger verschleißbehaftet
ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruches 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sowie Weiterbildungen der
Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche und der nachfolgenden
Beschreibung für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel.
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Wird das Drehmoment des Gewindespindeltriebes nicht - wie bisher -
am Gehäuse abgestützt, sondern entsprechend dem Erfindungsgedanken innerhalb des
Systems 'Kolben - Kolbenstange', dann wird nicht nur ein Verschleiß zwischen relativ
zueinander verschieblichen Teilen vermieden, sondern es ergebensich auch erhebliche
konstruktive Vereinfachungen im Gehäuseaufbau, die dem Fachmann ohne weiteres einleuchten
und die hier nicht im einzelnen dargelegt werden müssen.
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Die Lösevorrichtung für einen Federspeicherbremzszylinder dient bekanntlich
dazu, angelegte Federspeicher, die aufgrund des Ausfalls des Druckmediums nicht
mehr gelöst werden können, kraftlos zu machen.
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Bei bekannten Lösevorrichtungen wird der Kraftfluß zwischen der Speicherfeder
und der Kolbenstange schlagartig unterbrochen. Es sind daher in der Regel Dämpfungseinrichtungen
notwendig, mit denen die beim Lösen plötzlich freiwerdende Energie der Speicherfeder
vernichtet werden muß.
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Der erfi ndungsgcmäße Federspeicherbremszylinder bietet sich nun besonders
für eine Lösevorrichtung an, mit der der Kraftfluß zwischen der Speicherfeder und
der Kolbenstange nicht mehr schlagartig, sondern ohne nennenswerten Kraftaufwand
beliebig langsam gelöst werden kann.
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Bei einem solchen beliebig langsam eingeleiteten Entspannvorgang ist
es aber besonders wesentlich, daß zwischen relativ zueinander beweglichen Teilen
des Federspeicherbremszylinders keine nennenswerten Reibungen mehr auftreten. Dank
der erfindungsgemäßen Lehre zum Abstützen des Drehmomentes innerhalb des Systems
'Kolben - Kolbenstange' ist erst eine überraschend einfache Lösevorrichtung möglich,
mit der der Federspeicher auf einfache Weise beliebig langsam gelöst werden kann.
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Mit anderen Worten ist eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre
zur Abstützung des Drehmomentes innerhalb des Systems 'Kolben - Kolbenstange' darin
zu sehen, eine Lösevorrichtung angeben zu könnnen, mit der der Federspeicher beliebig
langsam, d.h. auch in gewünschter Weise nur teilweise entspannbar ist, so daß das
betreffende Fahrzeug bei einer Notlösung nicht, wie bisher, vollständig gelöst,
sondern nach Wunsch mehr oder weniger nur teilweise gelöst werden kann bzw. entsprechend
leicht eingebremst bleiben kann.
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Die Erfindung wird im einzelnen anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben,
die in einer schematischen Zeichnung im Schnitt veranschaulicht sind.
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Hierin zeigt: Figur 1 eine erste Ausführung nach der Erfindung im
Schnitt mit einer schnellösenden Lösevorrichtung in Verbindung mit einer Dämpfungsvorrichtung,
Figur 2 eine weitere Ausführung nach der Erfindung im Schnitt mit einer beliebig
langsam lösenden Lösevorrichtung ohne Dämpfungsvorrichtung und Figur 3 eine dritte
Ausführung nach der Erfindung im Schnitt, ähnlich der nach Figur 2.
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In Figur 1 ist das Gehäuse eines in Achsrichtung geschnittenen Federspeicherbremszylinders
mit 1 bezeichnet.
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Das Gehäuse ist von einem Deckel 2 verschlossen, an dem sich ein Satz
Speicherfedern abstützt. Vereinfachend wird nachfolgend nur von der Speicherfeder
3 gesprochen, die einen Speicherfeder-Spannkolben 4 belastet, der in dem Gehäuse
1 längs einer Kolben stange 6 verschieblich angeordnet ist und der in einer Umfangsnut
einen Dichtungsring 5 trägt, der an der Gehäuseinnenwand dichtend anliegt. In einer
weiteren Kolbennut ist ein zusätzlicher Dichtungsring 5' angeordnet, der dichtend
am Umfang einer Kolbenstange 6 anliegt.
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Die zentrisch im Gehäuse drehfest und axial verschieblich gelagerte
Kolbenstange 6 durchdringt mit ihren vorderem Ende 7 druckdicht den Boden 8 des
Zylindergehäuses 1, um auf eine Bremsvorrichtung einzuwirken, die hier nicht näher
dargestellt ist.
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In Fig. 1 ist der Federspeicherbremszylinder in der eingebremsten
Stellung dargestellt. Zum Lösen des Federspeicherbremszylinders mittels Druckmedium
wird in den Raum 9 des Zylinders zwischen dem Gehäuseboden 8 und dem Kolben 4 über
einennicht dargestellten Druckmittelanschluß das Druckmedium eingeleitet.
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Zum NotLösén des Federspeicherbremszylinders bei ausgefallenem bzw.
nicht vorhandenem Druckmedium ist eine mechanische Lösevorrichtung vorhanden, die
hier als Schnellösevorrichtung ausgebildet ist und daher mit einer Dämpfungsvorrichtung
zusammenarbeitet. Die mechanische Schnellösevorrichtung mit der Dämpfungsvorrichtung
sind nachstehend mehr im einzelnen beschrieben.
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Ein rückwärtiger Abschnitt der Kolbenstange 6 ist als Spindel 9 mit
einem nicht-selbsthemmenden Gewinde ausgebildet. In das Gewinde der Spindel 9 greift
das Gewinde einer Mutter 10 ein. Die Spindel 9 und die Mutter 10 bilden einen Gewindespindeltrieb
9, 10. Der Kolben 4 ist mit einem rohrförmigen Ansatz 11 versehen, der zentrisch
auf der von der Speichcrfedcr 3 belasteten Seite des Kolbens 4 fest angreift. Aus
Montagegründen ist der rohrförmige Ansatz 11 durch ein Rohr 12 verlängert, das fest
mit dem Ansatz 11 verbunden ist und verschieblich durch eine Öffnung 13 im verbreiterten
Mittelabschnitt 14 des Deckels 2 geführt ist. Am abgewinkelten Ende 15 des Kolbenrohres
12 ist die Mutter 10 über ein Lager 16 drehbar gelagert. Das rückwärtige Ende 16
des Kolbenrohres 12 besitzt eine zylindrische Umfangsfläche 16, die an eine zylindrische
Umfangsfläche 17 der Mutter 10 anschließt. Mit anderen Worten sind die Durchmesser
der Umfangsflächen 16 und 17 im wesentlichen gleich groß und etwas größer als der
Innen-
durchmesser einer entspannten Friktionsfeder 18, die ein
schaltbares Ende 19 und ein nicht scha1tbare End 20 besitzt. Das als Betätigungszapfen
19' radial nach außen abgebogene, schaltbare Ende 19 der Friktionsfeder 18 übergreift
mit mehreren Windungen unter Vorspannung die Fläche 17 der Mutter 10. Das nicht
schaltbare Ende 20 der Friktionsfeder 18 übergreift dagegen mit mehreren Windungen
ebenfalls unter Vorspannung die Fläche 16 am Ende 15 des Kolbenrohres 12. Dabei
kann das Ende 20 lediglich kraftschlüssig auf der Fläche 16 festliegen.
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Es kann aber auch in einer Ausnehmung des Kolbenrc)hrc formschlüssig
festgehalten sein.
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Aufgrund der Federvorspannungrmit der die Friktionsfeder 18 mit ihren
beiden Enden 19 und 20 die Flächen 16 und 17 übergreift, ist die Mutter 10 bei normaler
Bremsbetätigung in ihrer einen Drehrichtung drehfest am Kolbenrohr 12 gehalten,
während sie in der entgegengesetzten, anderen Drehrichtung über das Lager 10 drehbar
am Kolbenrohr 15 gelagert ist. Die Friktionsfeder 18 ist damit eine die Drehbewegung
der Mutter 10 gegenüber dem Kolben 4 und der Spindel 9 in ihrer einen Drehrichtung
sperrende und in ihrer entgegegengesetzten, anderen Drehrichtung freigebende Kupplung,
die entsperrbar ist, also schaltbar ist. Mit anderen Worten handelt es sich um eine
schaltbare Sperrkupplung, die einen Freilauf einschließt. Zum willkürlichen Schalten
der Sperrkupplung ist eine Schaltvorrichtung 21 vorgesehen, die im Beispielsfalle
als ein hülsenförmiger Körper ausgebildet ist, der an seinem offenen Ende drehbar
am Gehäusedeckel 2 gelagert ist und dabei die Friktionsfeder 18 zwischen der Mutter
10 und dem Kolbenrohrende 15 übergreift. Innenseitig besitzt die hülsenförmige Schaltvorrichtung
21 eine in Achsrichtung verlaufende Nut 22, in die der Betätigungszapfen 19' am
schaltbaren
Ende 19 der Friktionsfeder 18 verschieblich eingreift. Die Nut 22 umfaßt damit eine
Schaltfläche, an der der Betätigungszapfen 19' anliegt, wenn die Schaltvorrichtung
21 zum Lösen der Friktionsfeder von der Fläche 17 der Mutter in der einen Drehrichtung
gedreht wird, in der das schaltbare Ende der Friktionsfeder durch die Mitnahme des
Betätigungszapfens 19 im Durchmesser etwas aufgeweitet wird.
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Zur drehfesten Kupplung der Kolbenstange 6 und der mit ihr einstückigen
Spindel 9 mit dem Kolben 4 ist zwischen dem Kolbenansatz 11 und einem weiteren Abschnitt
der Kolbenstange ein axiales Schiebeprofil 23 vorgesehen.
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Im Beispielsfalle wird das Schiebeprofil von einem Rohrstück 24 gebildet,
das auf der Kolbenstange 6 drehfest gehalten ist und das an seinem Außenumfang ein
Schiebeprofil aufweist, in das die stirnseitige Profilfläche an einem radial nach
innen vorspringenden Teil 25 des Kolbenrohres 12 eingreift.
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Das Schiebeprofil 23 erstreckt sich über eine Länge entsprechend dem
Hub des Kolbens 4 zwischen seiner die Speicherfeder spannenden Stellung und seiner
entspannten Stellung bei Anlage am Zylinderboden 8. Das Schiebeprofil 23 ist an
seinen beiden Enden durch zwei Ringkörper 26 und 27 begrenzt, die im Beispielsfalle
am Rohrstück 24 fest sind und die zwischen sich und dem Rohransatz 11 mit dem anschließenden
Verlängerungsrohr 12 einerseits und dem Rohrstück 24 andererseits einen Raum 28
einschließen, der zur Dämpfung der Kolbenbewegung bei mechanischer Lösung der Sperrkupplung
zwischen der Friktionsfeder 18 und dem Kolbenrohr 12 mit einem hydraulischen Medium,
zum Beispiel einem Fett, ausgefüllt ist.
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Zum dichten Abschluß des Fettes in dem Raum 28 sind an den äußeren
Stirnflächen der Ringkörper 26 und 27 Nuten zur Aufnahme von Dichtungsringen 29
und 30 vorgesehen, die an den zylindrischen Innenflächen des Kolbenansatzes 11 und
des Kolbenrohres 12 dicht anliegen.
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Durch das Schiebeprofil 23 ist also die Kolben stange 6 und damit
auch die Spindel 9 undrehbar zum Kolben 4 gehalten,und durch die Friktionsfeder
ist die drehbare Mutter 10 zum Kolben in Drehmomentrichtung der Spindel bei eingebremstem
Federspeicherbremszylinder gesperrt.
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Das Drehmoment der Spindel wird also nicht, wie beim Stand der Technik,
über das Gehäuse, sondern gemäß der Erfindung innerhalb des Systems 'Kolben - Kolbenstange'
abgestützt. Dabei bewegen silebei einer normalen Bremsbetätigung der Kolben,/Kolbenstange,
der Gewindespindeltrieb (Spindel 9 und Mutter 10) zusammen mit der Sperrkupplung
(hier die Friktionsfeder 18) miteinander. Eine Relativbewegung, wie beim Stand der
Technik zwischen der Spindel und einem Kupplungsteil, das axial unverschieblich
am Gehäuse festgehalten, aber über ein Schiebeprofil drehbar mit der Spindel gekuppelt
ist und das über eine schaltbare Sperrkupplung festbremsbar ist, findet bei dem
erfindungsgemäßen Federspeicherbremszylinder nicht statt, so daß auch keine Reibung
und damit auch kein Verschleiß im Schiebeprofil entsteht.
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Bei einer normalen Bremsbetätigung bewegt sich der Betätigungszapfen
19 am schaltbaren Ende der Friktionsfeder 18 in der Nut 22 der am Gehäuse 2 drehbar
gelagerten Schaltvorrichtung 21. Es ist klar, daß die Schaltvorrichtung 21 auch
am Kolbenrohr 12 drehbar gelagert sein kann, die demgemäß die normalen Brems- und
Lösebewegungen des Kolbens 4 mitmacht, ohne daß eine Relativbewegung zwischen dem
Betätigungszapfen 19 an der Sperrkupplung 18 und der Schaltvorrichtung auftritt.
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Die Schaltvorrichtung 21 ist weitgehend reibungsfrei am Gehäusedeckel
drehbar gelagert, damit durch das Drehmoment, das die Speicherfeder auf den Kolben
4 abgibt, die Friktionsfeder nicht zur Unzeit geschaltet wird. Dreht sich der Kolben
4 unter der Wirkung des von der Speicherfeder 3 abgegebenen Drehmomentes relativ
zur Kolbenstange 6, so dreht sich auch die Friktionsfeder 18,und über den Betätigungszapfen
19 folgt die Schaltvorrichtung 21 der Drehbewegung der Friktionsfeder, ohne diese
zu schalten. Die Lager zur Lagerung der Schaltvorrichtung 21 im Zylinderdeckel 2
sind der Einfachheit halber in Figur 1 nicht dargestellt.
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Die vorstehend schon angesprochene Dämpfungsvorrichtung ist wie folgt
ausgebildet: Das radial nach innen vorspringende Teil 25 am Kolbenrohr 12 ist von
einer Bohrung 31 durchdrungen. Vor der zum Kolben 4 gewandten Öffnung der Bohrung
31 ist eine als Ringscheibe 32 ausgebildete Rückschlagklappe.angeordnet, die in
einer in Fig. 1 dargestellten Schließstellung die Bohrung 31 abschließt und in einer
Öffnungsstellung die Bohrung freigibt. In der Öffnungsstellung stützt sich die Ringscheibe
32 an einem Anschlag 33 am Kolbenansatz 11 innerhalb des Raumes 28 ab.
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Bewegt sich der Kolben 4 bei einer Notlösung unter der Kraft der Speicherfeder
3 relativ zur Kolbenstange 6 aus seiner dargestellten Bremsstellung in Fig. 1 in
seine Lösestellung nach links bis zur Anlage am Zylinderboden 8, dann bewegt sich
das radial nach innen vorspringende Teil 25 entlang dem Schiebeprofil 23, um den
Kolbenhub in der Zeichnung ebenfalls nach links, wobei die Ringscheibe 32 von dem
Dämpfungsfett in ihre Schließstellung gedrückt wird. Das Dämpfungsfett vermaglierbei
nur über das Schiebeprofil 23 zu ent-
weichen, wodurch die gewünschte
Dämpfung der Kolbenbewegung erreicht wird.
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Wird der Kolben aus seiner notgelösten Stellung durch Einleiten von
Druckmittel in den Zylinderraum zwischen dem Kolben 4 und dem Zylinderboden in seine
Lösestellung zurückgeführt, dann vermag das Dämpfungsfett über die relativ weite
Bohrung 31 zu entweichen, die dabei von dem durch die Bohrung durchtretenden Dämpfungsfett
in ihre Öffnungsstellung gedrückt wird.
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Der Federspeicherbremszylinder nach Figur 1 arbeitet wie folgt: Der
Federspeicherbremszylinder ist in der Lösestellung dargestellt, in der der Raum
zwischen dem Zylinderboden 8 und dem Kolben 4 mit Druckluft beaufschlagt ist. Zum
Anlegen der Bremse und dem entsprechenden axialen Verschieben der Kolben stange
6 wird der obige Zylinderraum entlüftet. Die Speicherfeder 3 beginnt sich auszudehnen
und drückt den Kolben 4 nach links. Der Kraftfluß über dem Kolben 4, die durch das
Schiebeprofil 23 gegen Verdrehen gesicherte Kolbenstange 6, die mit der Kolbenstange
6 einstückige Spindel 9 und die mit der Spindel 9 in Eingriff befindliche, am Kolbenrohr
12 drehbar g<1igric', aber durch die Friktionsfeder in Drehmomentrichtung der
Spindel zum Kolben 4 gesperrte Mutter 10 ist gesichert.
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Zusammen mit der Bewegung des Kolbens 4 nach links zum Anlegen der
Bremse bewegt sich daher das über die Friktionsfeder 18 drehfest gesperrte System
'Kolbenstange 6 - Spindel 9, Muter 10 und Friktionsfeder 18' ebenfalls als Ganzes
nach links. Damit bewegt sich auch der BetätigungszapEcn 19' der l!'riletionsEcder
18 in der Nut : der Schaltvorrichtung ohne nennwerte Reibung nach links, während
die drehbare Schaltvorrichtung 21 am Zylinder-
<Ickcl 2 ortsfest
zurückbleibt.
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Zum normalen Lösen der Bremse wird der Raum zwischen dem Kolben 4
und dem Zylinderboden 8 wieder mit Druckmedium beaufschlagt. Der vorstehend angegebene
Kraftfluß zwischen dem Kolben 4 und der Kolbenstange 6 bleibt weiterhin über die
Friktionsfeder 18 gesichert, so daß der Bewegung des Kolbens 4 nach rechts zurück
in seine Lösestellung auch die Kolbenstange 6 zusammen mit der Spindel 9, der Mutter
10 und der Friktionsfeder 18 in ihre Lösestellung folgen.
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Befindet sich aber der Kolben 4 in seiner nach links vorgefahrenen
Bremsstellung und soll bei nicht vorhandenem Druckmedium eine Notlösung vorgenommenrden,
dann wird der Kraftfluß zwischen dem Kolben 4 und der Kolbenstange 6 mit der Schaltvorrichtung
21 schlagartig unterbrochen, indem die unter Mitnahme des Betätigungszapfens 19'
der Friktionsfeder 18 in Richtung einer Aufweitung des auf der Fläche 17 der Mutter
10 aufliegenden Endes der Friktionsfeder verdreht wird. Die damit zum Kolben freikommende
Mutter 10 vermag sich daher in Drehmomentrichtung zu drehen, bis die Kolbenstange
kraftfrei ist, die sich hierbei relativ zum Kolben 4 in ihre in Fig. 1 gezeigte
Lösestellung nach rechts verschiebt. Die Verschiebung ist durch die vorstehend beschriebene
Dämpfungsvorrichtung gedämpft, indem das Dämpfungsfett nur über das Schiebeprofil
23 entweichen kann.
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Soll anschließend nach einer Notlösung auch der Kolben 4 aus seiner
Bremsstellung entgegen der Kraft der Speicherfeder 3 in seine Lösestellung nach
rechts zurück bewegt werden, dann wird - sofern das Druckmittel wieder vorhanden
ist - der Raum zwischen dem Kolben 4 und dem Zylinderboden 8 mit dem Druckmittel
beaufschlagt.
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Hierbei vermag sich die Mutter 10 am Kolbenrohr zu drehen, und zwar
in Freilaufrichtung der Friktionsfeder 18 bzw. in der Drehrichtung, die der Drehrichtung
beim Lösevorgang des Federspeichers entgegengesetzt ist. Bei dieser Drehbewegung
der Mutter wird die Schaltvorrichtung 21 über den Betätigungszapf(-n der Friktionsfeder
18 in ihre Ausgangsstellung zurückgedreht. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn das nicht
schaltbare Ende der Friktionsfeder 18 formschlüssig am Kolbenrohr 12 festliegt.
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Die Kolbenstange 6 kann aber nach einer Notlösung auch mechanisch
aus ihrer Lösestellung wieder in die Bremsstellung gebracht werden, sofern kein
Druckmedium vorhanden ist. Hierzu ist in der Schaltvorrichtung 21 eine im Beispielsfalle
nicht gezeigte, zentrale Öffnung vorgesehen, durch die eine Verlängerung der Mutter
10 geführt ist. Diese Verlängerung ist als Vier--oder Sechskant zum Angriff eines
Drehwerkzeuges versehen, mit der die Mutter unter entsprechendem Kraftaufwand in
Freilaufrichtung der Friktionsfeder von Hand gedreht wird, um dadurch die Kolbenstange
6 axial in Bremsrichtung zu verschieben und im gleichen Maße die Speicherfeder zu
entspannen. Zur Reduzierung der Handkraft kann die Betätigung auch über ein nicht-selbsthemmendes
Getriebe erfolgen.
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Aufgrund der Drehmomentabstützung zwischen Kolben und der Kolben stange
6 über das Schiebeprofil und der Anordnung der Friktionsfeder 18 zwischen der Mutter
10 und dem am Kolben 4 festen Kolbenrohr 12 wird bei jeder normalen Bremsbetätigung
eine Reibung und Verschleiß erzeugende Relativverschiebung zwischen der Kolbenstange
und einem am Gehäuse drehfest gehaltenen Kupplungsteil vorteilhafterweise vermieden.
Außerdem ist bei einer
mechanischen Lösung des eingebremsten Federspeicherbremszylinders
durch Verdrehen der Schaltvorrichtung 21 in Aufweitrichtung des auf der Feder 10
unter Vorspannung aufliegenden Endes der Friktionsfeder 18 eine reibungsfreie Verschiebung
des Betätigungszapfens 19' der Friktionsfeder 18 in dem axialen Längsprofil 22 der
Schaltvorrichtung 21 möglich, die vorteilhafterweise am Gehäuse drehbar gelagert
ist und damit die Kolbenbewegungen nicht mitmacht. Wie schon gesagt, liegt es aber
für den Fachmann im Rahmen der Erfindung, die Schaltvorrichtung 21 auch am Kolbenrohr
12 zu lagern, so daß sie die Kolbenbewegungen mitmacht. In einem solchen Falle würde
die axiale Nut 22 bzw. ein entsprechender Schlitz entfallen, in dem sich der Betätigungszapfen
19 der Friktionsfeder reibungsfrei verschieben kann.
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Figur 2 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Federspeicher-Bremszylinder
mit einer gehäusefreien Momentenabstützung zwischen Kolben und Kolbenstange in Verbindung
mit einer mechanischen Lösevorrichtung, die bei Vermeidung einer Dämpfungsvorrichtung
im Falle einer Notlösung eine beliebig langsame Lösung des eingebremsten Federspeicherbremszylinders
mit geringem Kraftaufwand erlaubt.
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Mehr im einzelnen ist das Gehäuse des Federspeicherbremszylinders
mit 1 bezeichnet, das von einem Gehäusedeckel 2 abgeschlossen ist, gegen den sich
ein als Speicherfeder 3 bezeichneter Platz von Federn abstützt, die einen im Zylindergehäuse
1 entlang einer Kolbenstange 6 verschieblichen Kolben 4 belasten, der in einer Umfangsnut
einen Dichtungsring 5 trägt, welcher dichtend an der Zylinderinnenwand des Gehäuses
1 anliegt. In einer weiteren Nut des Kolbens befindet sich ein zusätzlicher Dichtungsring
5', der dichtend am Umfang der Kolbenstange 6 anliegt.
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Die Kolbenstange 6 ist drehfest und axial verschieblich
im
Zylindergehäuse 1 gelagert und durchdringt mit ihrem vorderen Ende 7 druckdicht
den Boden 8 des Zylindergehäuses 1, um auf eine Bremsvorrichtung einzuwirken, die
von beliebiger, an sich bekannter Art sein kann und die hier nicht näher dargestellt
ist, da sie nicht Gegenstand der Erfindung ist und zu ihrer Erläuterung auch nicht
näher beschrieben werden muß.
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Der Kolben 4 ist mit einem rohrförmigen Ansatz 11 fest verbunden,
der aus Montagegründen durch ein Rohr 40 verlängert ist, das durch eine zentrale
Öffnung 15 im erweiterten Teil 16 des Zylinderdeckels axialverschieblich geführt
ist. Am abgesetzten Ende 40' des Kolbenrohres 40 ist mittels eines Lagers 41 eine
Mutter 10 drehbar gelagert, die mit ihrem Gewinde in das nichtselbsthemmende Gewinde
einer Spindel 9 eingreift, die mit der Kolbenstange 6 einstückig ist.
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Eine zylindrische Umfangsfläche 18 am Ende des Kolbenrohres 40 und
eine unmittelbar anschließende, zylindrische Umfangs fläche 19 an der Mutter 10
weisen im wesentlichen den gleichen Durchmesser auf, der etwas größer ist als der
Innendurchmesser einer entspannten-Friktionsfeder 20, die mit ihrem einen schaltbaren
Ende mit mehreren Windungen die Fläche 18 unter Vorspannung übergreift, während
das nicht schaltbare Ende der Friktionsfeder 20 mit ihren Windungen unter Vorspannung
die Fläche 19 der Mutter 10 übergreift. Im Beispielsfalle ist das nicht schaltbare
Ende in einer Ausnehmung 10' der Mutter 10 formschlüssig festgehalten. Es kann aber
auch eine kraftschlüssige Anlage des nicht schaltbaren Friktionsendes auf der Fläche
19 der Mutter ausreichend sein.
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Das schaltbare Friktionsfederende ist als Betätigungszapfen 26 radial
nach außen abgebogen. \iii Zylincitlc el
ist eine Schaltvorrichtung
23 drehbar gelagert, wobei das zugehörige Lager der Einfachheit halber nicht dargestellt
ist. Die hülsenartig ausgebildete Schaltvorrichtung 23 mit ihrem äußeren Profil
25 zum Verdrehen übergreift die Friktionsfeder 20. Die Schaltvorrichtung 23 besitzt
eine Verlängerung in der Gestalt eines Schaltarmes, der einen Schlitz 43 aufweist,
in die der Betätigungszapfen 26 der Friktionsfeder 23 eingreift. Der geschlitzte
Schaltarm der Schaltvorrichtung 23 findet in einer ringförmigen Ausnehmung 17 des
Zylinderdeckels 2 Platz, die an die Öffnung 15 im Zylinderdeckel anschließt.
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Zum Schalten der Friktionsfeder 23 wird die Schaltvorrichtung unter
Mitnahme des Betätigungszapfens 26 gedreht, wobei der Schaltarm mit dem Betätigungszapfen
26 in der ringförmigen Ausnehmung 17 frei verschwenkbar ist.
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Der Kolbenansatz 11 ist mit einem profilierten Abschnitt 38 versehen,
der in ein Schiebeprofil 37 an einem Rohrstück 39 angreift, das auf der Kolbenstange
6 fest ist.
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Das Schiebeprofil 37, 38 und 39 zwischen dem Kolben 4 und der Kolbenstange
6 entspricht dem Schiebeprofil 23 in Fig. 1 und hat demzufolge die Aufgabe, das
Drehmoment der Spindel 9 bei eingebremstem Federspeicherbremszylinder nicht, wie
bisher, am Gehäuse, sondern zwischen Kolben und Kolbenstange abzustützen.
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Das Schiebeprofil 37, 38 und 39 ist jedoch nicht - wie in Fig. 1 -
Teil einer Dämpfungsvorrichtung, die bei einer mechanischen Lösung des eingebremsten
Federspeicherbremszylinders, wie noch beschrieben wird, nicht erforderlich.
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Im Zusammenhang mit der Drehmomentabstützung zwischen Kolben und Kolbenstange
ist die Sperrkupplung in der Gestalt der Friktionsfeder 20 entsprechend wie in Fig.l
zwischen
der Mutter und dem am Kolben 4 festen Kolbenrohr 40 angeordnet. Auf diese Weise
wird bei normaler Bremsbetätigung die Kolbenstange 6 zusammen mit dem Kolben, der
Friktionsfeder 20 und der durch die Friktionsfeder 20 zum Kolben drehgesicherten
Mutter 10 axial relativ zum Gehäuse verschoben, wobei die aln Gehäuse drehbare Schaltvorrichtung
ortsfest bleibt.
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Eine Reibung und einen entsprechenden Verschleiß erzeugende Relativbewegung
zwischen Kolbenstange und einem am Gehäuse drehfesten Kupplungsteil wird jedoch,
wie auch beim Ausführungsbeispiel in Fig. 1, vorteilhafterweise vermieden. Das gilt
auch für den Betätigungszapfen der Friktionsfeder, der bei normaler Bremsbetätigung
-ohne daß auf ihn ein Moment einwirkt - in den Spalt 43 des Betätigungsarmes der
Schaltvorrichtung 23 frei verschieblich ist.
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Die Schaltvorrichtung 23 läßt sich auch am Kolbenarm 40 lagern, wodurch
eine Verschiebbarkeit des Betätigungszapfens 26 in dem Spalt 43 des Betätigungsarms
der sein Schaltvorrichtung 23 nicht mehr vorgesehen/muß. Die ortsfeste Lagerung
der Schaltvorrichtung 23 kann jedoch besonders vorteilhaft sein.
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Der in Lösestellung dargestellte Federspeicherbremszylinder nach Fig.
2 arbeitet wie folgt: In der Lösestellung ist der Zylinderraum zwischen dem Kolben
4 und dem Zylinderboden 8 mit Druckmedium beaufschlagt, zum Anliegen der Bremse
wird die Kammer 4 entlüftet. Die Speicherfeder 3 beginnt sich auszudehnen und drückt
den Federspeicher-Spannkolben 4 nach links.
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Der Kraftfluß über den Kolben 4, die durch das Schiebeprofil 37 gegen
Verdrehen gesicherte Kolbenstange 6, die
mit der Kolbenstange 6
einstückige Spindel 9 und die mit der Spindel 9 in Eingriff befindliche, am Kolbenrohr
40 drehbar gelagerte, aber durch die Friktionsfeder in Drehmomentrichtung der Spindel
zum Kolben gesperrte Mutter 10 ist gesichert.
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Zusammen mit der Bewegung des Kolbens 4 nach links zum Anlegen der
Bremse bewegt sich daher, entsprechend wie bei der Ausführung nach Fig. 1, das über
die Friktionsfeder 20 drehfest gehaltene System durch Kolbenstange 6, Spindel 9,
Mutter 10, Friktionsfeder 20 ebenfalls als Ganzes nach links. Damit bewegt sich
auch der Betätigungszapfen 26 der Friktionsfeder 20 in der Nut 17 der Schaltvorrichtung
23 ohne nennenswerte Reibung nach links, während die drehbare Schaltvorrichtung
23 am Zylinderdeckel 2 ortsfest zurückbleibt.
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Zum normalen Lösen der Bremse wird der Raum zwischen dem Kolben 4
und dem Zylinderboden 8 wieder mit Druckmedium beaufschlagt. Der vorstehend angegebene
Kraftfluß zwischen dem Kolben 4 und der Kolbenstange 6 bleibt weiterhin über die
Friktionsfeder gesichert, so daß entsprechend wie bei der Ausführung nach Figur
1 bei der Bewegung des Kolbens 4 nach rechts zurück in seine Lösestellung auch die
Kolbenstange 6, zusammen mit der Spindel 9, der Mutter 10 und der Friktionsfeder
20/in ihre Lösestellung folgen.
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Befindet sich der Kolben 4 in seiner nach links vorgeschobenen Bremsstellung
und soll bei nicht vorhandenem Druckmedium eine Notlösung vorgenommen werden, dann
wird der Kraffluß zwischen dem Kolben 4 und der Kolbenstange 6 mit der Schaltvorrichtung
21 unterbrochen. Da jedoch im Unterschied zu der Ausführung nach Figur 1 das schaltbare
Ende der Friktionsfeder 20 nicht mit Vorspannung über die zylindrische Fläche 19
der Mutter 10, sondern mit Vor-
spannung über die zylindrische
Fläche 18 am Kolbenrohr 40 greift, wird der vorstehend angegebene Kraftfluß zwischen
dem Kolben und der Kolbenstange bei einer Drehung der Schaltvorrichtung in Drehmomentrichtung
der Spindel 9 nicht schlagartig unterbrochen. Vielmehr geht die Friktionsfeder 20
in dem Maße, wie ihr schaltbares Ende durch Mitnahme des Betätigungszapfens 26 in
Drehmomentrichtung bei einer kleinen Drehbewegung der Schaltvorrichtung aufgeweitet
und damit die Sperre der Mutter 10 zum Kolbenrohr 40 aufgehoben wird, selbsttätig
sofort wieder in ihre Sperrstellung zurück, indem die Mutter 10 zusammen mit dem
nicht schaltbaren Ende der Friktionsfeder in Drehmomentrichtung der Bewegung der
Schaltvorrichtung 23 unmittelbar nachfolgt.
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Die Friktionsfeder, die an ihrem schaltbaren Ende durch die Drehbewegung
der Schaltvorrichtung 23 in Drehmomentrichtung aufgeweitet wird und damit die Fläche
18 an dem Kolbenrohr 40 freigibt, zieht sich selbsttätig wieder in ihre Sperrstellung,da
die drehmomentbelastete Mutter 10 bei unterbrochener Sperre zum Kolbenrohr 40 sich
mit dem auf der Fläche 19 der Mutter festliegenden, nicht schaltbaren Ende der Friktionsfeder
in Drehmomentrichtung selbsttätig zu drehen vermag, bis die Sperre zum Kolbenrohr
40 wieder hergestellt ist.
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Auf diese Weise kann der eingebremste Federspeicllerbremszylinder
eine Notlösung ohne nennenswerten Kraftaufwand von Hand durch Drehen der Schaltvorrichtung
in Drehmomentrichtung beliebig langsam durchgeführt werden.
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Damit erübrigt sich aber vorteilhafterweise eine Dämpfungsvorrichtung,
wie sie in Figur 1 zur Dämpfung der schlagartig freigegebenen Federspeicherkräfte
notwendig ist.
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En d<m Mtlßes, wie sich die Mutter 23 bei einer Notlösung in Drehmomentrichtung
am Kolbenrohr 40 zu drehen vermag, wird die Kolbenstange in zunehmendem Maße kraftfrei,
indem sie zusammen mit der Spindel 9 relativ zum Kolben 4 in Richtung ihrer Lösestellung
verschoben wird. Soll anschließend nach einer Notlösung auch der Kolben 4 entgegen
der Kraft der Speicherfeder 3 in seine Lösestellung nach rechts zurückbewegt werden,
dann wird - sofern das Druckmittel wieder vorhanden ist - der Raum zwischen dem
Kolben 4 und dem Zylinderboden 8 mit Druckmittel beaufschlagt.
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Hierbei vermag sich - entsprechend wie im Ausführungsbeispiels nach
Fig. 1 - die Mutter 10 in Freilaufrichtung der Friktionsfeder 20 unter Mitnahme
der Schaltvorrichtung 23 über den Betätigungszapfen 26 der Friktionsfeder 20 zu
drehen, d.h. in der Drehrichtung, die der Drehung beim Lösevorgang des Federspeichers
entgegengesetzt ist.
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Die Schaltvorrichtung 23 wird auf diese Weise wieder in ihre Ausgangslage
zurückgedreht. Damit sie jeweils in die gleiche Ausgangslage zurückgedreht wird,
ist es vorteilhaft, wenn das nicht schaltbare Ende der Friktionsfeder 20 formschlüssig
an der Mutter 10 festliegt. Die Kolbenstange 6 kann aber nach einer Not lösung auch
mechanisch aus ihrer Lösestellung wieder in die Bremsstellung gebracht werden, sofern
kein Druckmedium vorhanden ist. Hierzu ist - entsprechend wie auch beim Ausführungsbeispiel
nach Figur 1 - in der Schaltvorrichtung 21 eine hier nicht gezeigte zentrale Öffnung
vorzusehen, durch die eine Verlängerung der Mutter 10 geführt ist.
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Diese Verlängerung ist als Vier- oder Sechskant ausgebildet. Damit
kann die Mutter 10 in Freilaufrichtung unter Zuhilfenahme eines Drehwerkzeuges mit
entsprechendem Kraftaufwand von Hand gedreht werden, um dadurch die Kolbenstange
6 in Bremsrichtung zu verschieben und in gleichem Maße die Speicherfeder 3 zu spannen.
Zur Reduzierung der Handkraft kann die Betätigung auch über
ein
nicht-selbsthemmendes Getriebe erfolgen.
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Dank der Drehmomentabstützung zwischen Kolben und Kolbenstange und
der willkürlich lösbaren Sperre der Mutter 10 zum Kolbenrohr 40 tritt bei normaler
Bremsbetätigung keine Reibung erzeugende Relativverschiebung zwischen der Kolbenstange
bzw. der Spindel und einem am Gehäuse drehbar gehaltenen Kupplungsteil auf, so daß
insoweit auch kein Verschleiß auftritt. Hinzu kommt, daß der Betätigungszapfen des
schaltbaren Endes der Friktionsfeder sich kraftfrei in dem Spalt 43 der Schaltvorrichtung
23 verschieben kann.
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In Figur 3 ist ein weiterer Federspeicherbremszylinder nach der Erfindung
im Schnitt dargestellt, der dem Federspeicherbremszylinder nach Figur 2 ähnlich
ist. Entsprechende Teile der Ausführung nach Fig. 2 und 3 weisen daher die gleichen
Bezugszeichen auf. Der wesentliche Unterschied der Ausführung nach Fig. 3 gegenüber
der Ausführung nach Fig. 2 besteht darin, daß die Spindel 9 drehbar und axial verschiebbar
im Zylindergehäuse 1 gelagert ist und damit nicht einstückig mit der Kolbenstange
6 ist, so daß die Mutter 10 des Spindeltriebes 9, 10 drehfest am rohrförmigen Ansatz
11 des Kolbenrohres 4 gehalten ist und daß die Spindel 9 durch eine Stange 12 mit
einem Schiebeprofil 13 verlängert ist, in das das Profil an einem hülsenförmigen
Teil 14 axial verschiablich eingreift, das am Kolbenrohr 40 drehbar gelagert ist.
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Das hülsenförmige Teil 14 ist, entsprechend wie in Fig. 2 die Mutter
10 des Gewindespindeltriebes 9, 10 über die Friktionsfeder 20 zum Kolbenrohr 40
gesperrt. Dabei liegt auch hier das schaltbare Ende der Friktionsfeder 20 mit dem
als Betätigungszapfen 26 ausgebildeten Federende unter Vorspannung auf der zylindrischen
Fläche 18 des
Kolbenrohres 40, während das nicht schaltbare Ende
der Friktionsfeder unter Vorspannung auf der zylindrischen Fläche 19 des drehbaren
Teiles des Gewindespindeltriebes, hier das mit der Spindel 9 drehbare, hülsenförmige
Teil 14, festliegt. Dabei ist es auch hier vorteilhaft, daß das nicht schaltbare
Ende der Friktionsfeder am hülsenförmige Teil 14 formschlüssig festliegt, damit
analog wie bei der Ausführung nach Fig. 2, die Schaltvorrichtung 23 nach einer Notlösung
des Federspeichers über den Betätigungszapfen 26 wieder in ihre Ausgangsstellung
zurückgedreht werden kann.
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Während also bei der Ausführung nach Fig. 2 die Spindel 9 über das
Schiebeprofil 37 drehfest zum Kolben und relativ zum Kolben axial verschieblich
ausgebildet ist und dafür die Mutter 10 am Kolben drehbar gelagert ist, ist bei
der Ausführung nach Fig 3 die Mutter 10 am Kolben drehfest gehalten,und die Spindel
ist drehbar und axial verschiebbar ausgebildet. In Figur 3 ist damit die Drehbewegung
der Spindel über das hülsenförmige Teil 14 durch die Friktionsfeder 20 zum Kolben
4 gesperrt, während in Figur 2 die Mutter 10 über die Friktionsfeder 20 zum Kolben
4 gesperrt ist.
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Auch bei der Ausführung nach Fig. 3 ist - entsprechend wie in Fig.
2 - die Momentenabstützung nicht am Zylindergehäuse 1,sondern über das Schiebeprofil
zwischen der Spindel 9 bzw. dem mit der Spindel 9 einstückigen Rohrstück 12 und
dem über die Friktionsfeder 20 zum Kolben gesperrten, hülsenförmigen Teil 14 abgestützt.
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Entsprechend wie bei der Ausführung nach Fig. 2 wird das schaltbare
Ende der Friktionsfeder 20 zur mechanischen Lösung des eingebremsten Federspeicherbremszylinders
durch eine Drehbewegung an der Schaltvorrichtung in Drehmomentrichtung der Spindel
9 aufgeweitet, um die Fläche 18 des Kolbenrohres 40 freizugegeben. Damit
vermag
sich das am Kolbenrohr 40 drehbare Teil mit der Friktionsfeder 20 und der Spindel
9 in Drehmomentrichtung zu drehen, bis das hülsenförmige Teil 14 wieder zum Kolbenrohr
40 gesperrt ist. Hierbei hat sich die Spindel 9 über das Schiebeprofil 13 relativ
zum drehbaren Teil in Löserichtung verschoben. Mit anderen Worten folgt das hülsenförmige
Teil 14 der Spindel beim mechanischen Lösen des eingebremsten Federspeicherbremszylinders
der Drehbewegung der Schaltvorrichtung 23 unmittelbar nach, so daß auch beim Ausführungsbeispiel
nach Fig. 3 der Federspeicher beliebig langsam mit geringem Kraftaufwand von Hand
gelöst werden kann. Entsprechend der Steigung des nicht-selbsthemmenden Gewindes
des Gewindespindeltriebes 9, 10 müssen ein oder mehrere Umdrehungen der Schaltvorrichtung
ausgeführt werden, bis der Federspeicher voll gelöst ist.
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Es ist dabei besonders vorteilhaft, daß in beiden Fällen nach den
Ausführungsbeispielen in Fig. 2 und 3 beim mechanischen Lösen des Federspeicherbremszylinders
die Lösestellung beliebig gewählt werden kann. Das heißt, der Federspeicherbremszylinder
kann - je nach Wunsch - vollständig gelöst oder auch nur teilweise gelöst werden,
so daß die Bremse mit einer entsprechend verringerten Kraft in der Bremsstellung
verbleibt.
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Anders als in Fig. 2 ist in Fig. 3 zwischen einem radial nach außen
abgebogenen Flansch 42 der Schaltvorrichtung und einer Ausnehmung im Zylinderdeckel
2 eine Lagerung 42 für die Schaltvorrichtung angedeutet. Die einwandfreie Lagerung
der Schaltvorrichtung ist notwendig, damit die Friktionsfeder nicht über ihren Betätigungszapfen
in dem Spalt 43 der Schaltvorrichtung zur Unzeit geschaltet wird, was durch ein
Verklemmen der Schaltvorrichtung am Zylinderdeckel 2 infolge nicht ausreichender
Lagerung eintreten könnte.
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