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Druckluftbremszylinder mit eingebauter aselbsttäting
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wirkender Bremsnachstelleinrichtung.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckluftbremszylinder mit eingebauter
selbsttätig wirkender Bremsnachstelleinrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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-Tn derartigen Konstruktionen verwendet man die axialwirkende federnde
Kraft, die ur Vergrösserung der Gesamtlänge von Spindel und Rohr wirkt, auch als
axiale Xupplungskraft fnr die momentübertragende Kupplung. Ein an dem Bremszylinder
federnd befestigter Anschlag ist tn solchem axialen Abstand von einem am Kupplungselement
angeordneten Anschlag, dass dieser Abstand bis Null vermindert wird, nach einem
Kolbenhub entsprechend normalen Spielräumen zwischen Bremsklötzen und Rädern. Bei
weiterem Kolbenhub in die Bremsanlegerichtung wird dieser federnd befestigte Anschlag
das Rupplungselement in axialer Richtung beeinflussen zur Freigebung der Kupplungsverbindung
zwischen Spindel und Rohr.
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Nachteilig für diese SKonstruktion ist, dass der federnde befestigte
Anschlag zu einer höheren Federkraft vorgespannt sein muss, als die zwischen Spindel
und Rohr befindliche axiale Federkraft, und diese höhere Federkraft, die der Bremsansetzung
entgegenwirkt, wird grösser mit grösserer Elastizitit in der.
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BremskrafttiberLragungsweg - also bei grösserem Kolbenhub nach der
Ansetzung zwischen Klötzen und Rädern.
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Aufgabe der erfindung ist diesen Nachteil zu beseitigen und erfindungsgemäss
wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das axialverschiebbare,mit Xupplungsflächen
ausgestattete Element nach einem vorbestimmten Kolbenhub von einer Federt die während
dieses Kolbenhubes zwischen dem Kolbenrohr und dem Zylinder eingespannt ist, gegen
die Bremsanlegerichtung beeinflusst wird, und wobei diese Feder nach weiterer Ueberschreitung
dieses vorbestimmlten Kolbenhubes zwischen zwei Anschlägen auf dem mit Kupplungsflächen
ausgestatteten, axialverschiebbare», bremskraftübertragenden Element eingespannt
ist
Durch diese gonstruktion wird erreicht, dass die einzige Kraft,
die der Bremskraftansetzbewegung entgegenwirkt, beim Kolbenhub nach der Ansetzung
zwischen Klötzen und Rädern, von der im Zylinderkolben angeordneten Ruckdruckfeder
ausgibt wird. Es entstehen also keine neuen und plötzliche Gegenkräfte während der
Bremskraftansetzung.
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Auch nachteilig fuer diese bekannten Xonstruktionen ist, dass wenn
der Mechanismus aus einigen Gruenden nicht springen und dadurch auch nicht korrekte
Spielräume durch Bremsansetzung einstellen kann, wird, nach einer Bremsung mit zu
grossem Spielraum, eine komplizierte Brems1bsebewegung durchgefuehrt, wo die Druckstange
zuerst den zu grossen Teil des Spielraumes zurueckgeht, dann vorwärts springt bis
zu erneuter Bremsanlegung, und schliesslich wieder zurueck geht, so dass korrekte
Spielräume erhalten werden. Dies ist unter der Voraussetzung, dass die Ursache der
ausgebliebenen Sprungfunktion, durch die Bremsung, die der oben beschriebenen Bremslösevorgang
vorausgeht, eliminiert ist tz.B. zerbrechen von Eist. Ist die Ursache noch da, wird
keine Nachstellung durchgefuehrt.
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Bei der Erfindung wird die Bremsldsebewegung, nach einer Bremsan-Setzung
mit ausgebliebener Sprungfunktion, auf eine andere Weise durchgefuehrt. Während
den ersten Teil der Zurueckbewegung, geht nur der Kolben und der Mechanismus zurueck,
während die Druckstange von der Sprungfeder in gebremster Lage gehalten ist. Durch
diese Bewegung wird eine Spielraumnachstellung durchgefuehrt. Die Nachstellung ist
langsam und im Takt mit der Bremslösebewegung gemacht, uso dass wenn der Mechanismus
eine strecke, die dem zu grossem Teil des Spielraumes entspricht, zurueckgegangen
ist, die Nachstellung voll beendet ist Während des restlichen Teils der Rueckwärtsbewegung,
folgt die Druckstange dem Mechanismus rueckwärts, und korrekter Spielraum ist erhalten.
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Die, während der Bremslösebewegung durchgefuehrte Kachstellung, ist
bei der Erfindung, von äusseren Faktoren unbeeinflusst, und sichert dabei die Verschleisskorrektur,
auch wenn die Sprungfunktion fehlt.
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Der oben beschriebene, während die Bremslösebewegung durchgefuehrte
Nachsteliverlauf, ist auch fuer einmaligen Verschleiss durch die Bremsung die der
Bremslösevorgang vorausgeht, gueltig.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen Fig. 1 bis 3
an drei verschiedenen Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert.
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Alle Figuren zeigen Axialsektionen von Bremszylindern mit eingebauten
selbsttätig wirkenden Bremsnachstelleinricht ungen .
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Nach Fig. 1 ist ein aus einem Kolben 4 und einem Kolbenrohr 5 bestehender
Bremskolben in einem aus einen Zylinder 1, Deckel 2 und FUhrungsrohr 3 bestehendem
Bremszylinder verschiebbar angeordnet und wird von einer, die das Kolbenrohr 5 umgibt,
zwischen Kolben 4 und Zylinderdecke 2, eingespannten RUckdruckfeder 6 in der Lösestellung
gehalten.
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Eine als Cewindespindei 7 mit nicht - selbsthemmendem Gewinde ausgeführte
Druckstange ist im Kolbenrohr 5 teilweise durch eine an der Spindel 7 befestigtes
Führungselement B teilweise durch eine am Solbenrohr 5 befestigtes Führungselement
9 geführt. Die als Spindel ausgeführte Druckstange 7 tragt eine Mutter 10 die mit
als Kupplungsfläche ausgebildeten Axialanschlägen lla, lib ausgestattet ist. Diese
Anschläge stehen Axialanschlägen 12a, 12b am Rolbenrohr 5 gegenüber und werden nur
kleinere relative Axialbewegungen zwischen Mutter 10 und Kolbenrohr 5 erlauben.
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Eine Sprungfeder 13 stützt sich zwischen dem Kolben 4 und dem an
der Spindel 7 befestigten FGhrungselement 8.
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Das führungsrohr 3 trägt einen Anschlag 14, das durch einen axialen
Schlitz 15 des Xolbenrohrs 5 geführt ist.-lwei vorgespannte Druckfedern 16a, 16b
zwischen diesem Anschlag 14 und einen mit dem Kolben rohr 5 befestigten, axialwirkenden
Anschlag 17 so eingesetzt, dass diese Federn 16a,16b der Rückdruckfeder 6 entgegenwirkt.
Die Rückdruckfeder 6 muss also zur grdsseren Federkraft als der Kraft den Federn
16a, 16b vorgespannt- werden.
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Ein Axialanschlag 18 ist an der Mutter 10 so angeordnet, dass es sich
einem an der Mutter 10 verschiebbar gelagerten Rillenkugellager 19 nShert, wenn
die Gewindespindel 7 in die Bremsanlegerichtung, also nach links in die rig. 1 bewegt
ird.
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In der Fig. 1 ist ferner, gegen die Mutter 10 abgestützt, ein weiteres
Rillenkugellager 20 eingesetzt. Zwei Federstützen 22 und 23 sind gegen die Anschläge
14 und 17 angeordnet, und eine weitere vorgespannte Druckfeder 24 ist zwischen dem
Rillenkugellager 20 und die Federstütze 23 so eingesetzt, daß diese Feder, 24 der
Rückdruckfeder 6 entgegenwirkt.
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Vorausgesetzt, dass es bei gelöster Bremse normale Spielräume zwischen
Bremsklötzen und Rädern gibt, wird eine Dremsansetzung wie folgt durchgeführt: Der
Kolben 4 wird von Druckluft beeinflusst und bewegt sich vorwirts (nach links) zusammen
mit dem Kolbenrohr 5. Die -Uprungfeder 13 beeinflusst das führungselement 8 und
damit auch die Spindel 7 in Richtung vorwärts. Dadurch werden die Axialanschläge
lla und 12 a in Eingriff gehalten. Die Spindel 7 und die Mutter 10 folgen also der
Vorwärtsbewegung des Kolbens 4 bis zum Kontakt zwischen Anschlag 18 und Lager 19.
Durch diese Vorwartsbewegung werden die Federn 16a, 16b, 24 entspannt. Dieser KontaktzwischenAnschlag
18 und Lager 19 entsteht im Augenblick der Anlegung zwischen nicht gezeigten Bremsklötzen
und Rädern in dem BremskraftUbertreaungsweg.
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Bei weiterer Vorwärtsbewegung des Kolbens 4 und des Eolbenrohres 5
werden erstens die AxialanschlEge lla und 12 a auseinandergefUhrt. Später kommt
das Lager 20 zum Kontakt mitder Federstütze 22 und schliesslich werden die AxialanschlEue
lib und 12b in Eingriff gebracht. Die übertragene Bremskraft wird nun erhöht unter
weiterer Vorwärtsbewegung des Kolbens 4, des Kolbenrohres 5, der Mutter 10 und der
Spindel 7.. Während dieser Bewegungen werden die1eders16a, 16b, 24 jetzt an der
Mutter 10/ Kolbenrohr 5 eingespannt, mitgenommen Der einzige Widerstand gegen diese
Bewegung innerhalb der gezeigten Anordnung ist die Kraft der Feder 6.
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Unter dem folgenden Bremsldsevorgang werden sämtliche genannten Teile
der Vorrichtung entgegengesetzte Bewegungen ausfffhren.
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Bei übermässigen Spielräumen zwischen Klötzen und Rädern wird ein
Bremszyklus wie folgt ausgeführt.
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Eine Bremsansetzung wird wie vorher beschrieben ausgeführt bis zur
Anlegung zwischen Anschlag 18 und Lager 19.
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Zu diesem Zeitpunkt ist Anlegung zwischen Bremsklötzen und Rädern
noch nicht erreicht (wegen übermässigen Spielräumen).
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Die Federn 16a, 16b sind zu einer höheren Kraft gespannt als die Spannung
der Feder 13. Die Mutter 10 wird folglich durch Kontakt zwischen Lager 19 und Anschlag
18 axial festgehalten. Das Kolbenrohr 5 bewegt sich weiter vorwärts und erlöscht
die Verbindung der Axialanschläge lla, 12a, so daß die Mutter 10 nicht mehr gegen
Rotation verriegelt ist. Unter Expansion kann die Feder 13 nun die Spindel 7 vorwärts
führen, wobei die Mutter 10 auf der Spindel 7 rotiert. Diese Bewegung in Richtung
vorwärts der Spindel 7 wird durchgeführt bis zur Anlegung zwischen Bremsklötzen
und Rädern. Nun steigt die übertragene Bremskraft, und bei stehender Spindel 7 und
sich vorwärts bewegendes Kolbenrohr 5 werden die Axialanschläge llb, 12b in Eingriff
versetzt. Eine Nachstellung ist somit durchgeführt und der Rest des Bremszyklus
wird wie bei normalen Spielräumen durchgeführt.
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Falls die Spielräume zwischen Klötzen und Rädern anfangs zu klein
sind entspielt sich ein Bremszyklus wie folgt: Die Ansetzung der Bremse wird anfangs
auf dieselbe Weise, wie oben beschrieben, durchgeführt. Aufgrund zu kleinen Spielräumen
wird die Bremse angesetzt'ehe sich der Axialabstand A zwischen Anschlag 18 und Lager
19 bis Null vermindert hat. Die Spindel 7 wird in Axialrichtung festgehalten, aber
das Kolbenrohr 5 bewegt sich vorwärts. Die Axialanschläge lla, 12a werden auseinandergeführt,
und
die Feder 24 kann expandieren unter Rotation der Mutter 10 auf
der Spindel 7. Die Mutter 10 wird also zusammen mit dem Kolbenrohr 5 in die Vorwärtsrichtung
bewegt und rotiert dabei auf der Spindel 7 bis zum Kontakt zwischen Anschlag 18
und Lager 19. Während dieses Vorgangs wird die Feder 13 gespannt. Der Bremskraftübertragungsweg
-Gesamtlänge von Kolbenrohr 5 und Spindel 7- ist nun so sehr verkürzt, daß normale
Spielräume entstanden sind. Bei weiterem Bremsvorgang schließen sich die Axialanschläge
lib, 12b und der Rest des Bremszyklus wird, wie vorher beschrieben, durchgeführt.
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Falls im gebremsten Zustand sich Einstellungen ergeben, die beim nachfolgenden
Lösen zu einem zu großen Spielraum zwischen Klötzen und Rädern führen würden, erfolgt
das Lösen in der bereits eingangs erläuterten Weise: Ausgehend vom festgebremsten
Zustand mit aneinander verspannt anliegenden Axialanschlägen llb, 12b entspannt
sich beim Zurückgehen des Kolbens 4 das Bremsgestänge, bis die Bremsklötze nur noch
nahezu kraftlos an den Rädern anliegen.
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Beim weiteren Zurückgehen des Kolbens 4 hält die Sprungfeder 13 die
Gewindespindel 7 in ihrer Lage - kraftlos anliegende Klötze - fest, die Axialanschläge
leib, 12b lösen sich daher, die Mutter 10 wird somit drehbar und verschraubt sich
unter der Kraft der Druckfeder 16a drehend auf der Spindel 7 zurück, wobei sie der
Rückbewegung des Kolbenrohres 5 nachfolgt. Sobald der Spielraumüberschußanteil auf
diese Weise durch Zurückschrauben der Mutter 10 beseitigt ist, gelangt die Federstütze
23 zur Anlage am Anschlag 14. Bei weiterem Rückhub des Kolbenrohres 5 bleibt daher
die Mutter 10 vorübergehend, bis zur Anlage der Axialanschläge 11a, 12a, stehen.
Sodann nimmt das Kolbenrohr 5 die drehfest gehaltene Mutter 10 und damit auch die
Spindel 7 bis zum Erreichen des vollen Lösezustandes mit maßrichtigem Spielraum
und korrekten Abstand A mit zurück. Wie bereits eingangs erwähnt, kann
sich
der Ausgangszustand für diesen Lösevorgang dadurch ergeben, daß beispielsweise durch
Vereisung ein während des Einbremsens vorhandener, übermäßiger Spielraum nicht nachgestellt
wurde oder daß sich durch Verschleiß während der Bremsung ein entsprechender Zustand
einstellt.
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Die Ausführung nach Fig. 2 entspricht der in Fig.
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gezeigten Ausführung. Der Unterschied ist nur, daß die Mutter 10 als
ein der Spindel 7 aufnehmendes Rohr ausgebildet ist. Das Führungselement 8 stützt
sich gegen das Führungsrohr 3. Die hintere Konuskupplung leib, 12b ist als Zahnkupplung
ausgeführt, und ist von der vorderen Kupplung lia, 12a axial entfernt angeordnet.
Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung funktioniert wie die in Fig. 1 gezeigte Anordnung.
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Der Bremszylinder nach Fig. 3 unterscheidet sich von dem in Fig. 1
gezeigten Zylinder dadurch, daß die- Sprungfeder 13 zwischen der Spindel 7 und dem
Führungsrohr 3 eingespannt ist. Also nicht zwischen der Spindel 7 und dem Kolben
4 wie in Fig. 1 gezeigt. Diese Konstruktion wird dadurch erreicht, daß eine Federstütze
21, die gegen den Anschlag 14 abgestützt ist, einen Anschlag 25 für den hinteren
Teil der Feder 13 bildet. Die Funktion dieser Ausführungsform ist dieselbe wie für
den Zylinder nach Fig. 1.
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1 Zylinder 2 Deckel 3 Führungsrohr Kolben 5 Kolbenrohr 6 Rückdruckfeder
7 Gewindespindel 8 Führungselement 9 10 Muttcr la, 11b Axialanschläge 12a, 12b -
" -13 Sprungfeder 14 Anschlag 15 Schlitz 161, 16a, 16b Druckfeder 17 Anschlag 18
Axialanschlag 19 Rillenkugellager 20 - 11 -21 Federstütze 22 Federstütze 23 24 Druckfeder
25 Anschlag A Abstand