DE3925076A1

DE3925076A1 - Membrane for vehicle brake cylinders - has elastomer supports in area of mechanical strain to avoid excessive wear

Info

Publication number: DE3925076A1
Application number: DE19893925076
Authority: DE
Inventors: Alf Dipl Ing Siebke
Original assignee: Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 1989-07-28
Filing date: 1989-07-28
Publication date: 1991-01-31

Abstract

The membrane for a brake cylinder has an elastomer support (15, 19) vulcanised onto the basic material of the membrane in the area of increased strain. In the event of a continuous membrane in the operating brake part of a combined operating brake and spring accumulator brake cylinder, the elastomer support is vulcanised on the membrane on the centre area which is impinged by the pressure member 813) of the spring accumulator brake cylinder. The elastomer support can be disc shaped or ring shaped. ADVANTAGE - The membrane has sufficient deformability but good rolling properties.

Description

Die Erfindung betrifft eine Membrane für Bremszylinder.The invention relates to a membrane for brake cylinders.

Für den Einsatz in Bremszylindern, insbesondere zur Verwendung in Bremsanlagen von Fahrzeugen, werden Membranen aus Natur- oder Kunstkautschuk verwendet; derartige Membranen können zur Übertragung der bei Druckbeaufschlagung im Membranmaterial entstehenden Zugkräfte mit Gewebeeinlagen versehen sein. Um eine gute Verformbarkeit (Abrollen der Membrane im Gehäuse während des Bremszylinderkolbenhubes) und geringe Kräfte für die Rückstellung der Membrane aus der Hubstellung zu erreichen, werden in der Regel relativ weiche Elastomermischungen bei der Fertigung angewendet. Für extreme Tieftemperaturen sind dementsprechend sehr weiche Mischungen erforderlich, da eine Verhärtung des Elastomers mit abnehmender Einsatztemperatur vorliegt.For use in brake cylinders, especially for use in Brake systems of vehicles, are made of natural or diaphragms Synthetic rubber used; such membranes can be used for transmission that is created in the membrane material when pressurized Tension forces with fabric inserts. To be a good one Deformability (rolling of the membrane in the housing during the Brake cylinder piston stroke) and low forces for resetting The diaphragm can usually be reached from the stroke position relatively soft elastomer mixtures used in manufacturing. For Accordingly, extreme low temperatures are very soft mixtures required because the elastomer hardens with decreasing Operating temperature.

Bei der Anwendung von Membranen im Betriebsbremsteil von kombinierten Betriebsbrems- und Federspeicherbremszylindern befindet sich in der Mitte des Membrankörpers eine Wandverdickung zur Übertragung der Federkraft der Federspeicherbremsanlage, die von einer starken Druckfeder erzeugt und über ein Druckstück direkt auf die Membrane und von dieser auf den Betriebsbremskolben geleitet wird. Bei der Übertragung hoher Federkräfte und entsprechend hoher Flächenpressung zwischen Druckstück und Membrane kommt es auch bei derartigen zusätzlichen Wandverstärkungen der Membrane zu starkem Verschleiß (Abrieb) an der Membranoberfläche. Ein derartiger Verschleiß kann bis zur Undichte führen. Einer Reduzierung der Flächenpressung durch Vergrößerung der Druckstückfläche stehen in der Regel bauliche Gegebenheiten entgegen.When using membranes in the service brake section of combined service brake and spring brake cylinders is located a thickened wall in the middle of the membrane body Transfer of the spring force of the spring brake system by generated by a strong pressure spring and directly on a pressure piece the diaphragm and from this to the service brake piston becomes. When transmitting high spring forces and correspondingly high Surface pressure between the pressure piece and the membrane also occurs such additional wall reinforcements of the membrane too strong Wear (abrasion) on the membrane surface. Such one Wear can lead to leaks. A reduction in Surface pressure by increasing the pressure piece area are in contrary to the structural conditions.

Die Verschleißanfälligkeit der bekannten Membranwerkstoffe nimmt mit abnehmender Härte zu. Wenn also die Rollfähigkeit der Membrane im Seitenbereich durch geringere Härte verbessert werden soll, ist gleichzeitig mit erhöhtem Verschleiß der Membrane im Bereich direkter mechanischer Beaufschlagung durch das Druckstück zu rechnen. Weiterhin neigen weiche Elastomermischungen dazu, unter Pressung zu fließen, so z. B. der Dichtwulst im Bereich der Spannbandöffnung (Beeinträchtigung der Dichtheit) oder die sekundärseitige Gummiauflage in der Pressungszone des Druckstückes, wenn der sekundärseitig anliegende Betriebsbremskolben Aussparungen besitzt. Das Fließen des Membranmaterials führt zu bleibenden Verformungen und zu erhöhtem Verschleiß.The known membrane materials are susceptible to wear decreasing hardness. So if the rolling ability of the membrane in the Side area should be improved by lower hardness at the same time with increased wear of the membrane in the area direct mechanical action by the pressure piece count. Furthermore, soft elastomer blends tend to under Pressure to flow, so z. B. the sealing bead in the area of Strap opening (impairment of tightness) or the secondary rubber pad in the pressure zone of the pressure piece, if the service brake piston on the secondary side has recesses owns. The flow of the membrane material leads to permanent ones Deformation and increased wear.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Membrane für Bremszylinder zu schaffen, welche trotz ausreichender Verformbarkeit bei Druckbeaufschlagung, also trotz guter Abrollfähigkeit im Gehäuse, in Bereichen erhöhter mechanischer Belastung ausreichende Festigkeit besitzt. Im besonderen sollen bei Verwendung in kombinierten Betriebsbrems- und Federspeicher bremszylindern starke Druckkräfte von Druckstücken unter Zwischenschaltung der Membrane übertragbar sein, ohne daß erhöhter Abrieb des Membranmaterials auftritt oder Probleme des Materialfließens bestehen können.Based on this, the object of the invention is a To create membrane for brake cylinders, which despite sufficient Deformability when pressurized, so despite good Rollability in the housing, in areas of increased mechanical Load has sufficient strength. In particular, at Use in combined service brake and spring accumulators brake cylinders under strong pressure forces from pressure pieces Interposition of the membrane be transferable without being increased Abrasion of the membrane material occurs or problems of the Material flow can exist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale nach dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1. The features according to the Characterizing part of claim 1.

Die Elastomerauflagen sind unabhängig von ihrer Position in sehr einfacher Weise am Membrankörper anvulkanisierbar, wobei mit üblichen Herstellungsverfahren gearbeitet werden kann. Die als Verstärkungen wirkenden Elastomerauflagen sind aus einem Material gefertigt, welches eine höhere Härte als die des Membran-Grundwerkstoffes besitzt. Infolgedessen sind derartige Elastomerauflagen sowohl abriebfester als auch formstabiler.The elastomer pads are very independent of their position easily vulcanized to the membrane body, with usual manufacturing processes can be worked. As Reinforcing elastomeric pads are made of one material manufactured, which has a higher hardness than that of Has membrane base material. As a result, such are Elastomer pads both more abrasion-resistant and dimensionally stable.

Bei Anwendung im Bereich des Einspannwulstes der Membrane verhindert die Elastomerauflage das Heraustreten des Wulstes im Bereich der Spannbandöffnung, wobei Elastomerauflagen von beliebiger Keilform im Bereich des Einspannwulstes am Membrankörper anvulkanisierbar sind.Prevented when used in the area of the diaphragm clamping bead the elastomer pad the emergence of the bead in the area of Strap opening, with elastomeric pads of any wedge shape in Area of the clamping bead on the membrane body can be vulcanized.

Durch derartige Verstärkungen oder Auflagen wächst bei kombinierten Betriebsbrems- und Federspeicherbremszylindern die übertragbare Federspeicherkraft, ohne daß die Lebensdauer der Membrane sinkt bzw. ohne daß ein hoher baulicher Aufwand zur Vergrößerung des Druckstückes erforderlich ist. Bei gegebenen Federkräften der Federspeicherbremsanlage kann der Durchmesser des Druckstückes und damit der Schaftdurchmesser des Kolbens der Federspeicheranlage bzw. des Federspeicherbremszylinders reduziert werden. Dies hat zur Folge, daß der Bauraum der Feder der Federspeicheranlage zunimmt, daß die wirksame Fläche des Kolbens der Federspeicheranlage größer wird, d. h. der Lösedruck der Federspeicheranlage sinkt, daß der Kolben der Federspeicheranlage mit Druckstück kostengünstiger herstellbar ist und daß für den Einsatz bei sehr tiefen Temperaturen ohne Reduzierung der Dichtheit oder Lebensdauer mit sehr weichem Membranmaterial gearbeitet werden kann.Through such reinforcements or cushions increases in combined Service brake and spring brake cylinders the transferable Spring-loaded force without reducing the life of the membrane or without a large amount of construction work to enlarge the Pressure piece is required. Given the spring forces of Spring brake system can be the diameter of the pressure piece and thus the shaft diameter of the piston of the spring-loaded system or of the spring brake cylinder can be reduced. This has to Consequence that the installation space of the spring of the spring-loaded system increases, that the effective area of the piston of the spring-loaded system is larger will, d. H. the release pressure of the spring-loaded system drops, that the Piston of the spring-loaded system with thrust piece less expensive is producible and that for use at very low temperatures without reducing the tightness or lifespan with very soft Membrane material can be worked.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Patentansprüchen aufgeführt.Advantageous refinements and developments are in others Claims listed.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. The invention is described below using exemplary embodiments Explained with reference to the drawing.

Fig. 1 ist eine Teilschnittansicht eines kombinierten Betriebsbrems- und Federspeicherbremszylinders unter Darstellung einer in ihrem Mittelbereich eine Elastomerauflage aufweisenden Membrane; und Fig. 1 is a partial sectional view of a combined service and spring brake cylinder with a representation of an elastomer layer having in its central portion diaphragm; and

Fig. 2-5 geben weitere Ausführungsformen von Membranen nach der Erfindung wieder. Fig. 2-5 give further embodiments of membranes according to the invention.

In Fig. 1 der Zeichnung ist in Teilschnittansicht ein als kombinierter Betriebsbrems- und Federspeicherbremszylinder ausgebildeter, durch Druckmittel betätigbarer Arbeitszylinder dargestellt. Kombinierte Betriebsbrems- und Federspeicherbrems zylinder dieser Bauart, auch als Kombizylinder bezeichnet, weisen im allgemeinen innerhalb des Betriebsbremsteils eine Membrane 1 auf, welche durch Einleiten von Druckmittel in einen Druckraum 3 gemäß Darstellung nach rechts gerichtet verschiebbar ist und hierbei auf einen Betriebsbremskolben 5 einwirkt. Der Betriebsbremskolben betätigt über eine Kolbenstange 7 einen (nicht dargestellten) Bremsmechanismus, z. B. eine Keilspreizbremse eines Fahrzeuges. In bekannter Weise erstreckt sich in den Druckraum 3 eine Kolbenstange 9, welche unter Abdichtung in einer Zwischenwand 11 zwischen dem Betriebsbremsteil und dem (nicht dargestellten) Federspeicher bremsteil geführt ist. Die Kolbenstange ist an ihrem vorderen Ende mit einem tellerförmigen Druckstück 13 versehen, welches bei Federspeicherbremsbetätigung gegenüber der Membrane 1 zu wirken vermag und diese zusammen mit dem Betriebsbremskolben 5 gleichfalls nach rechts gerichtet verschieben kann. Bei einer derartigen Federspeicherbremsbetätigung ist der Druckraum 3 im allgemeinen drucklos, wobei eine in der Kolbenstange 9 angeordnete Ventileinrichtung über den Druckraum 3 zu einem Druckausgleich der (nicht dargestellten) Federspeicherkammer beitragen kann. Im gelösten Zustand der Federspeicherbremse befindet sich das Druckstück 13 in zurückgezogener Lage, d. h. in ihrer Position an der Zwischenwand 11; die Berührung zwischen Druckstück 13 und Membrane 1 vollzieht sich demnach im Verlaufe der Federspeicherbremsbetätigung bzw. bei der Rückführung in die Bremsenlöseposition. In Fig. 1 of the drawing, a partial sectional view of a working cylinder which is designed as a combined service brake and spring-loaded brake cylinder and can be actuated by pressure medium is shown. Combined service brake and spring-loaded brake cylinders of this type, also referred to as combination cylinders, generally have a diaphragm 1 within the service brake part, which can be shifted to the right by introducing pressure medium into a pressure chamber 3 as shown and thereby acts on a service brake piston 5 . The service brake piston actuates a brake mechanism (not shown) via a piston rod 7 , e.g. B. a wedge spread brake of a vehicle. In a known manner, a piston rod 9 extends into the pressure chamber 3 , which is guided with a seal in an intermediate wall 11 between the service brake part and the spring brake part (not shown). The piston rod is provided at its front end with a plate-shaped pressure piece 13 , which is able to act with respect to the diaphragm 1 when the spring brake is actuated and which, together with the service brake piston 5, can likewise shift it to the right. With such a spring brake actuation, the pressure chamber 3 is generally depressurized, a valve device arranged in the piston rod 9 , via the pressure chamber 3, being able to contribute to a pressure compensation of the spring accumulator chamber (not shown). When the spring-loaded brake is released, the pressure piece 13 is in the retracted position, ie in its position on the intermediate wall 11 ; the contact between the pressure piece 13 and the diaphragm 1 therefore takes place in the course of the actuation of the spring brake or during the return to the brake release position.

Die Membrane 1 gemäß der Erfindung weist in mittiger Lage eine Elastomerauflage 15 auf, deren Material eine höhere Härte besitzt als die des Grundwerkstoffes der Membrane. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Elastomerauflage 15 als durchgehende Scheibe ausgebildet; sie wird bei der Fertigung der Membrane 1 innerhalb einer Form am Ausgangsmaterial der Membrane aufvulkanisiert. Im weiteren weist die Membrane 1 im Bereich der Einspannwulst 17 eine gleichfalls anvulkanisierte, ringförmige Elastomerauflage 19 auf; bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform des Betriebsbremsteils, dessen Gehäuse mit einer (teilweise dargestellten) Spannbandkonstruktion versehen ist, verhindert die Elastomerauflage 19 das Heraustreten des Einspannwulstes im Bereich der Spannbandöffnung unter Pressung.The membrane 1 according to the invention has an elastomer layer 15 in the central position, the material of which has a higher hardness than that of the base material of the membrane. In the illustrated embodiment, the elastomer pad 15 is designed as a continuous disc; it is vulcanized in a mold on the starting material of the membrane during the manufacture of the membrane 1 . Furthermore, the membrane 1 in the area of the clamping bead 17 also has an annular vulcanized elastomer coating 19 ; In the embodiment of the service brake part shown in FIG. 1, the housing of which is provided with a (partially shown) tension band construction, the elastomeric layer 19 prevents the clamping bead from escaping in the area of the tension band opening under pressure.

In den Fig. 2-5 sind weitere Ausführungsformen von Elastomerauflagen bzw. -verstärkungen für Membrankörper wiedergegeben. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die Elastomerauflage 21 ringförmig ausgebildet, während bei der Anordnung nach Fig. 4 an der Innenseite der Membrane 1 eine weitere, scheibenförmige Elastomerauflage 23 anvulkanisiert ist. In diesem Fall dient die Elastomerauflage 23 zur Abstützung des Betriebsbremskolbens 5 bzw. dessen Teller. Bei jeder der Ausführungsformen kann im Bereich des Einspannwulstes 17 eine Elastomerauflage 19 der vorstehend beschriebenen Wirkungsweise und Zuordnung vorgesehen sein. In FIGS. 2-5 are further embodiments of elastomer pads or reinforcements, reproduced for membrane body. In the embodiment according to FIG. 3, the elastomer support 21 is ring-shaped, while in the arrangement according to FIG. 4, a further, disk-shaped elastomer support 23 is vulcanized on the inside of the membrane 1 . In this case, the elastomer pad 23 serves to support the service brake piston 5 or its plate. In each of the embodiments, an elastomer pad 19 of the mode of operation and assignment described above can be provided in the area of the clamping bead 17 .

BezugszeichenlisteReference symbol list

1 Membrane
3 Raum
5 Betriebsbremskolben
7 Kolbenstange
9 Kolbenstange
11 Zwischenwand
13 Druckstück
15 Elastomerauflage
17 Einspannwulst
19 Elastomerauflage
21 Elastomerauflage
23 Elastomerauflage 1 membrane
3 room
5 service brake pistons
7 piston rod
9 piston rod
11 partition
13 pressure piece
15 elastomeric pad
17 clamping bead
19 elastomeric pad
21 elastomeric pad
23 elastomeric pad

Claims

1. Membrane for brake cylinders, in particular for use in vehicle brake systems, characterized by an elastomeric coating ( 15, 19, 21, 23 ) vulcanized onto the base material of the membrane in the area of increased mechanical stress.

2. Membrane according to claim 1, in its configuration as a continuous membrane in the service brake part of a combined service brake and spring brake cylinder, characterized in that on the central portion of the membrane ( 1 ) which can be acted upon by the pressure piece ( 13 ) of the spring brake cylinder, there is an elastomer pad ( 15; 21 ) is vulcanized.

3. Membrane according to claim 2, characterized in that the elastomer pad ( 15 ) has a disc shape.

4. Membrane according to claim 2, characterized in that the elastomer coating ( 21 ) has an annular shape.

5. Membrane according to one of the preceding claims, characterized in that the elastomer pad ( 23 ) is vulcanized on the central region facing the service brake piston ( 5 ).

6. Membrane according to one of the preceding claims, characterized in that the elastomer support ( 19 ) is vulcanized as a wedge-shaped reinforcement on the clamping bead ( 17 ) of the membrane body.

7. Membrane according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the elastomeric covering consists of a material, which is greater hardness and bending stiffness than the material of the Owns membrane.