DE4015477A1 - Federspeicherzylinder fuer druckluftbetaetigte fahrzeugbremsen - Google Patents
Federspeicherzylinder fuer druckluftbetaetigte fahrzeugbremsenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Federspeicherzylinder für
druckluftbetätigte Fahrzeugbremsen, mit einem vom in einer
Lösekammer herrschenden Druck entgegen der Kraft einer Speicherfeder
beaufschlagten Bremskolben und mit einer Sperrvorrichtung zum
formschlüssigen Verriegeln des Bremskolbens in dessen gespannter
Speicherfeder entsprechender Lösestellung, wobei die Lösekammer
durch eine Düse mit einem Druckluft-Speiseanschluß verbunden ist und
wobei die Sperrvorrichtung einen Sperrkolben zum Schalten einer
mechanischen Sperre für den Bremskolben aufweist und der Sperrkolben
in Einrastrichtung der Sperre vom lösekammerseitigen Druck nach der
Düse entgegen dem vor der Düse anstehenden Druck beaufschlagt ist.
Ein derartiger Federspeicherzylinder ist aus der DE-A-27 03 292
bekannt. Dem Druckluft-Speiseanschluß des Federspeicherzylinders
wird hierbei der auch einem Betriebsbremszylinder zuzuführende
Bremsdruck zugeführt. Der Sperrkolben ist in einem
speicherfederseitig den Federspeicherzylinder verlängernden
Abschnitt mit die Achse des Federspeicherzylinders senkrecht
schneidender Achsrichtung angeordnet. Durch diese Ausbildung des
Federspeicherzylinders erhält dieser eine relativ große Länge, wobei
der Sperrkolben jedoch nur mit bezogen auf den Bremskolben kleiner
Beaufschlagungsfläche ausbildbar ist. Der von einer Feder in
Sperrichtung belastete Sperrkolben vermag daher bei Druckabsenkungen
am Druckluft-Speiseanschluß erst bei Auftreten relativ großer
Druckdifferenzen an der Düse die Sperre zu lösen, der Bremskolben
muß daher auch bei beachtlicher Druckabsenkung in der Lösekammer
seine Lösestellung noch beibehalten und muß eine dementsprechend
große Beaufschlagungsfläche aufweisen; der bekannte
Federspeicherzylinder muß daher mit relativ großem Durchmesser
ausgebildet werden.
Zum Vermeiden dieser Mängel ist es aus der DE-A-27 45 231 bekannt,
einen üblichen, mit einer für Notlösevorrichtungen bekannten,
druckluftaushebbaren Sperre ausgerüsteten Federspeicher vorzusehen,
wobei der Druckluftbetätigung der Sperre jedoch eine aufwendige
Ventilvorrichtung vorzuschalten ist.
Die beiden vorstehend erwähnten, bekannten Federspeicherzylinder
sind insbesondere für Schienenfahrzeuge vorgesehen, sie dienen
hierbei dazu, bei einem mit druckluftbeaufschlagter Betriebsbremse
abgestellten Fahrzeug bei Druckluftverlust durch Undichtigkeiten
die allmählich abnehmende Bremskraft der Betriebsbremse durch
Betätigen des Federspeicherzylinders zu ersetzen, bis letztlich
letzterer allein die Fahrzeugbremse betätigt hält. Während normalen
Brems- und Lösevorgängen der Betriebsbremse oder bei durch
Leitungsbruch rascher Absenkung des Bremsdruckes soll der
Federspeicherzylinder in seiner Lösestellung verharren.
Für druckluftbetätigte Schienenfahrzeugbremsen ist es bekannt, den
Federspeicherzylinder mit einem Betriebsbremszylinder zu einem
Kombizylinder zu kombinieren, wobei der Federspeicherzylinder nicht
vom Bremsdruck der Betriebsbremse, sondern vom Druck in einem
Druckluftvorratsbehälter für die Betriebsbremse beaufschlagt ist.
Hierdurch wird erreicht, daß bei Erschöpfen des Druckluftvorrates
und damit drohendem Ausfall der Betriebsbremse das Schienenfahrzeug
abgebremst wird. Nachteilig bei diesen ohne Sperrvorrichtung
ausgebildeten Federspeicherzylindern ist, daß bei Bruch seiner
Druckluft-Speiseleitung der Federspeicherzylinder schlagartig in die
Bremsstellung gelangt, das Schienenfahrzeug somit unvorhersehbar an
ungeeigneten Streckenabschnitten zum Stehen gebracht werden kann.
Für druckluftgebremste Straßenfahrzeuge sind ähnliche Kombizylinder
mit ähnlichen Mängeln bekannt; ein ungewolltes Einbremsen vermittels
des Federspeicherzylinders infolge eines Leitungsbruches versucht
man hierbei durch den Federspeicherzylinder vorgeschaltete,
vermittels eines Handbremsventils schaltbare Ventileinrichtungen
auszuschließen.
Aus der US-A-32 82 169 ist des weiteren ein Kombizylinder bekannt,
bei welchem die Membrankolben eines Betriebsbremszylinders und eines
Federspeicherzylinders zueinander gegensätzlich von einem
Betriebsbremsdruck beaufschlagbar sind. Der Federspeicherzylinder
weist eine Sperrvorrichtung zur Verriegelung in seiner Lösestellung
auf, die Verriegelung ist durch willkürlich gesteuerte Wegnahme der
Druckluftbeaufschlagung eines weiteren Kolbens lösbar. Dieser
Kombizylinder ist nicht geeignet, bei einem mit betätigter
Betriebsbremse abgestellte Fahrzeug bei allmählichem
Druckluftverlust in der Betriebsbremse das Fahrzeug durch
entsprechende, selbstättätige Betätigung des Federspeicherzylinders
sicher gebremst zu halten.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Federspeicherzylinder der
eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß die
Sperrvorrichtung einerseits einen große Beaufschlagungsflächen
aufweisenden Sperrkolben beinhaltet, andererseits aber trotzdem
bau-, raum- und formgünstig im Federspeicherzylinder unterbringbar
ist. Durch die großflächige Ausbildung des Sperrkolbens soll eine
hohe Ansprechempfindlichkeit der Sperrvorrichtung erreicht werden,
derart, daß bereits geringe Differenzdrücke an der Düse zum Schalten
der Sperrvorrichtung ausreichen und somit der Federspeicherzylinder
derart ausbildbar ist, daß dessen Bremskolben erst bei Beaufschlagen
mit nahezu der vollen, am Druckluft-Speiseanschluß einspeisbaren
Druckhöhe in die Lösestellung gelangt, wodurch bei relativ kleinem
Durchmesser des Federspeicherzylinders doch hohe Kraftabgaben
möglich sind.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der
Sperrkolben als zum Bremskolben gleichachsiger und beidseitig zu
diesem wenigstens annähernd gleichgroße Beaufschlagungsflächen
aufweisender Ringkolben ausgebildet ist, der radialaußen an der auch
der Führung des Bremskolbens dienenden Zylinderwandung und
radialinnen an einem zylindergehäusefesten Rohransatz wenigstens
annähernd dicht geführt ist, der gegenüberliegend zum Bremskolben
die Lösekammer und andererseits einen unmittelbar an den
Druckluft-Speiseanschluß anschließenden Raum begrenzt und der von
der Düse überbrückt ist.
Nach der weiteren Erfindung vorteilhafte Ausbildungsmöglichkeiten
eines derartigen Federspeicherzylinders sind in den Unteransprüchen
aufgezeigt.
In den Zeichnungen Fig. 1a, 2a und 3a sind unterschiedliche
Ausführungsformen des Federspeicherzylinders jeweils in Ausbildung
als Kombizylinder und in der durch Druckluftbeaufschlagung bewirkten
Lösestellung mit gelöster Sperre dargestellt. Die Fig. 2c zeigt in
vergrößertem Ausschnitt nochmals die gelöste Sperre des
Federspeicherzylinders nach Fig. 2a. In den Fig. 1b, 2b mit
entsprechend Fig. 2c vergrößertem Maßstab und in Fig. 3b sind die
Sperren der entsprechenden Federspeicherzylinder in eingerastetem
Zustand dargestellt.
In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszahlen gleiche oder
einander entsprechende Teile.
Die Fig. 1a zeigt einen Kombizylinder, welcher aus einem
Federspeicherzylinder 1 und einem gleichachsig an diesen angesetzten
und mit ihm kombinierten Betriebsbremszylinder 2 besteht. Der
Federspeicherzylinder 1 weist ein Zylindergehäuse 3 auf, an dessen
innerer Zylinderwandung 4 axial zueinander versetzt ein Bremskolben
5 und ein Sperrkolben 6 vermittels Kolbendichtungen 7 bzw. 8 dicht
geführt sind. Auf der dem Sperrkolben 6 abgewandten Seite ist
zwischen dem Bremskolben 5 und einem das Zylindergehäuse 3
abschließenden Zylinderboden 9 eine gemäß der Zeichnung mehrteilig
ausgebildete Speicherfeder 10 eingespannt. Zwischen dem
Federspeicherzylinder 1 und dem Betriebsbremszylinder 2 ist eine
gehäusefeste Querwand 11 angeordnet, welche zentrisch einen eine
Durchbrechung umgebenden, in Richtung zum Bremskolben 5 auskragenden
Rohransatz 12 trägt. Zwischen der Querwand 11 und dem Sperrkolben 6
befindet sich ein Raum 13, welcher durch einen
Druckluft-Speiseanschluß 14 mit einer nicht dargestellten, zu einer
ebenfalls nicht gezeigten Druckluftquelle führenden Rohrleitung
verbindbar ist. Zwischen dem Bremskolben 5 und dem Sperrkolben 6
erstreckt sich eine Lösekammer 15, der in dieser herrschende Druck
belastet den Bremskolben 5 entgegen der Kraft der Speicherfeder 10
und den Sperrkolben 6 in Verschieberichtung zum Raum 13 und zur
Querwand 11. Eine den Sperrkolben 6 durchsetzende Bohrung bildet
eine den Raum 13 mit der Lösekammer 15 verbindende Düse 16. Die dem
Sperrkolben 6 zugehörende Kolbendichtung 8 ist als ein in eine nach
radialaußen offene Ringnut 17 eingesetzter Radialnutring 18
ausgebildet, welcher mit seiner radialäußeren Dichtkante gegen die
Zylinderwandung 4 und seinen radialinneren, beidseitigen Dichtlippen
gegen die Seitenwandungen der Ringnut 17 dichtet. Vom radialinneren
Grund der Ringnut 17 geht eine letztere mit der Lösekammer 15
verbindende Bohrung 19 aus; der Radialnutring 18 bildet somit eine
nur einseitig, in Strömungsrichtung von der Lösekammer 15 zum Raum
13 dichtende Kolbendichtung 8, in umgekehrter Strömungsrichtung
vermag Druckluft aus dem Raum 13 an der diesem Raum zugewandten, von
der Ringnut-Seitenwandung hierbei abklappenden Dichtlippe des
Radialnutringes 18 vorbei durch die Ringnut 17 und die Bohrung 19
zur Lösekammer 15 überzuströmen. Der Sperrkolben 6 ist als
Ringkolben ausgebildet, der radialinnen vermittels eines Dichtringes
20 abgedichtet auf einem verstärkten, unmittelbar an der Querwand 11
angesetzten Abschnitt 21 des Rohransatzes 12 geführt ist. Zwischen
die Querwand 11 und den Sperrkolben 6 ist eine bezogen auf die
Speicherfeder 10 sehr schwache Feder 22 eingespannt, welche den
Sperrkolben 6 in Verschieberichtung zum Bremskolben 5 belastet. Der
Übergang des Abschnittes 21 zu einem verjüngten Abschnitt 23 des
Rohransatzes 12 bildet eine dem Bremskolben 5 zugewandte
Ringschulter, welche als Widerlager 24 für eine Sperrklinke 25
dient. Die gemäß Fig. 1a im wesentlichen als sich parallel zur Achse
26 des Federspeicherzylinders 1 erstreckender Hebel ausgebildete
Sperrklinke 25 ist nahe ihres sperrkolbenseitigen Endes vermittels
eines die Achse 26 des Federspeicherzylinders 1 senkrecht
überkreuzenden Bolzens 27 drehbar an der lösekammerseitigen Seite
des Sperrkolbens 6 nahe dessen radialinnerer Begrenzung angelenkt;
eine zwischen einem radial auskragenden Ansatz 28 der Sperrklinke 25
und dem Sperrkolben 6 eingespannte Feder 29 hält die Sperrklinke 25
in der beschriebenen, durch Anlage an einem in den Rohransatz 12
eingelassenen Anschlagring 30 bestimmten Stellung. Seitens der
Speicherfeder 10 weist der Bremskolben 5 einen Rohransatz 31 auf,
mittels welchem er an einem entsprechenden Ansatz 32, der vom
Zylinderboden 9 in Richtung zum Bremskolben 5 auskragt,
verschieblich geführt ist; durch die axial versetzten Führungen des
Bremskolbens 5 an der Zylinderwandung 4 und dem Ansatz 32 wird ein
Verkanten des Bremskolbens 5 ausgeschlossen. In seinem zentralen
Bereich weist der Bremskolben 5 eine Ausnehmung 33 auf, in welche
der Rohransatz 12 eingreift und an deren Wandung ein Dichtring 34
vorgesehen ist, mittels welchem der Bremskolben 5 druckdicht auf dem
verjüngten Abschnitt 23 des Rohransatzes 12 geführt ist. Im den
Rohransatz 12 umgebenden Bereich weist der Bremskolben 5 eine zum
Sperrkolben 6 hin offene Ausnehmung 35 auf, in welche die
Sperrklinke 25 in ihrer in Fig. 1a dargestellten, zur Achse 26
parallelen Lage bei Annäherung der beiden Kolben einzutreten vermag.
Anschließend an den radialäußeren Rand der Ausnehmung 35 trägt der
Bremskolben 5 ein Anschlagstück 36, das aus einem im Vergleich zum
Werkstoff des übrigen Bremskolbens 5 härteren Werkstoff gefertigt
ist.
In der aus Fig. 1a ersichtlichen Lage hält die Feder 22 den
Sperrkolben 6 mittels eines radialinneren Teiles 37 in Anlage am
Anschlagring 30; eine der Achse 26 näher als der Bolzen 27 liegende,
dem Sperrkolben 6 zugewandte Anschlagkante 38 der Sperrklinke 25
befindet sich dabei in geringem Abstand vor dem Widerlager 24.
Der Betriebsbremszylinder 2 weist einen vom durch einen Rohranschluß
39 in eine Kammer 40 einspeisbaren Betriebsbremsdruck
beaufschlagbaren Kolben 41 auf, der andererseits von einer
Kolbenrückdruckfeder 42 in einer Außenluftkammer 43 belastet ist.
Der Kolben 41 trägt eine die Außendruckkammer 43 durchsetzende und
ins Freie ragende Kolbenstange 44, an welche ein nicht gezeigtes
Bremsbetätigungsgestänge anlenkbar ist. Gegenüberliegend zur
Kolbenstange 44 trägt der Kolben 41 einen Stößel 45, welcher
vermittels eines Dichtringes 46 abgedichtet verschieblich die
Querwand 11 durchsetzt und innerhalb des Rohransatzes 12 vor einem
weiteren Stößel 47 endet, welcher mit dem Bremskolben 5 verbunden
ist.
In der Darstellung nach Fig. 1a ist die Kammer 40 drucklos, im Raum
13 und durch die Düse 16 auch in der Lösekammer 15 herrscht
Vorratsdruckhöhe.
Zum Betriebsbremsen und -lösen wird die Kammer 40 mit
Betriebsbremsdruck beaufschlagt und wieder entlüftet, wobei der
Kolben 41 sich in Richtung zur Außendruckkammer 43 verschiebt und
wieder zurückbewegt; die Stößel 45 u. 47 heben sich dabei
vorübergehend voneinander ab. Alle übrigen Teile im
Federspeicherzylinder 1 behalten während dieser Vorgänge die aus
Fig. 1a ersichtlichen und beschriebenen Stellungen bei.
Tritt, beispielsweise infolge eines Leitungsbruches, eine rasche
Absenkung des Vorratsdruckes ein, so wird über den
Druckluft-Speiseanschluß 14 der unmittelbar an diesen anschließende
Raum 13 rasch in seinem Druck mitabgesenkt, während die Düse 16 den
Druck in der Lösekammer 15 zurückhält, derart, daß in dieser nur
eine langsame, allmähliche Druckabsenkung eintreten kann. Am
Sperrkolben 6 wird daher eine Druckdifferenz wirksam, welche diesen
Sperrkolben 6 alsbald entgegen der Kraft der Feder 22 in Richtung
zur Querwand 11 verschiebt. Infolge der großen
Beaufschlagungsflächen zu beiden Seiten des Sperrkolbens 6 genügt
bereits eine zur normalen Vorratsdruckhöhe sehr geringe
Druckdifferenz am Sperrkolben 6 zu dieser Verschiebung, in der
Lösekammer 15 herrscht hierbei praktisch noch der volle Vorratsdruck
und der Bremskolben 5 behält daher seine Stellung bei. Bei der
Verschiebung des Sperrkolbens 6 läuft die Anschlagkante 38 der
Sperrklinke 25 gegen das Widerlager 24 an, derart, daß bei weiterer
Verschiebung des Sperrkolbens 6 bis zur Anlage an der Querwand 11
die Sperrklinke 25 um den Bolzen 27 aus der zur Achse 26 parallelen
Lage gemäß Fig. 1a in eine schräg nach radialaußen gerichtete Lage
gemäß Fig. 1b geschwenkt wird; das freie Ende der Sperrklinke 25
befindet sich dabei dicht vor dem Anschlagstück 36 des Bremskolbens
5. Falls nun durch die Düse 16 verzögert der in der Lösekammer 15
herrschende Druck allmählich derart absinkt, daß der Bremskolben 5
sich unter der Kraft der Speicherfeder 10 zu bewegen beginnt, so
läuft der Bremskolben 5 mit seinem Anschlagstück 36 alsbald, nach
einer nur sehr kurzen Hubstrecke, gegen die geeignet abgeschrägte
Stirnfläche der Sperrklinke 25 an und wird somit in seiner Stellung
verriegelt und festgehalten, wie es aus Fig. 1b ersichtlich ist. Die
kurze Hubstrecke des Bremskolbens 5 reicht dabei nicht aus, über die
aus den Stößeln 47 und 45 gebildete Stößelvorrichtung 45, 47 ein
Bremsenanlegen bzw. ein Bremsen zu bewirken. Die Fahrzeugbremsen
bleiben daher gelöst, es tritt infolge des Leitungsbruches keine
unvorhersehbare und unerwünschte Bremsung des Fahrzeugs ein.
Der von der Speicherfeder 10 belastete Bremskolben 5 stützt sich
dabei über die Sperrklinke 25 und weiter einerseits die Anlage der
Anschlagkante 38 am Widerlager 24 und andererseits über den Bolzen
27 und den Sperrkolben 6 gegen den Abschnitt 21 bzw. die Querwand 11
und damit letztlich gegen das Zylindergehäuse 3 ab.
Wird der Vorratsdruck wieder aufgebaut und in den Raum 13
eingespeist, so beaufschlagt er den Sperrkolben 6 und zugleich wird
durch die Düse 16 sowie am Radialnutring 18 vorbei durch die Ringnut
17 und die Bohrung 19 die Lösekammer 15 wieder druckbeaufschlagt.
Bei ausreichender Druckbeaufschlagung wird der Bremskolben 5 wieder
in die in Fig. 1a dargestellte, rechte Endstellung zurückgedrückt.
Der Sperrkolben 6 wird durch die Kraft der Feder 22 und eine evtl.
zu Wiederaufladebeginn auftretende, geringe Druckdifferenz nach
rechts gedrückt. Beim Bewegen des Sperrkolbens 6 hebt sich die
Anschlagkante 38 der Sperrklinke 25 vom Widerlager 24 ab, durch
Reibschluß zum Bemskolben 5 kann die Sperrklinke 25 jedoch so lange
ihre Schräglage beibehalten, bis der Sperrkolben 6 an den
Anschlagring 30 anläuft und durch diesen an weiterer Bewegung
gehindert wird und der Bremskolben 5 durch weiteren Druckanstieg in
der Lösekammer 15 sich um seinen Resthub nach rechts verschiebt.
Während dieses Resthubes gerät die Sperrklinke 25 außer Eingriff zum
Anschlagstück 36 und die Feder 29 vermag sie somit wieder in die zur
Achse 26 parallele Lage gemäß Fig. 1a zurückzuschwenken. Damit ist
der Ausgangzustand gemäß Fig. 1a wieder erreicht.
Falls das Fahrzeug mit von einem Betriebsbremsdruck beaufschlagten
Kolben 41 eingebremst abgestellt wird, kann durch Undichtigkeit ein
allmählicher Druckluftverlust auftreten. Durch die nicht
dargestellten Bremssteuerorgane tritt dabei anfänglich ein
Druckausgleich zwischen dem Druckluftvorrat und dem Bremsdruck auf
und sodann sinken beide Drücke durch den weiterhin anhaltendenen
Druckluftverlust allmählich ab. Während dieser Vorgänge wird der im
Raum 13 herrschende Druck ebenfalls langsam und allmählich
abgesenkt, durch die Düse 16 tritt dabei ein praktisch unverzögerter
Druckausgleich zur Lösekammer 15 auf, so daß auch in der Lösekammer
15 der Druck gleichartig mitabgesenkt wird und am Sperrkolben 16
kein Differenzdruck wirksam wird. Der Sperrkolben 6 behält daher
seine aus Fig. 1a ersichtliche Lage bei und die Sperrklinke 25
verbleibt in ihrer zur Achse 26 parallelen Lage. Bei entsprechender
Druckabsenkung in der Lösekammer 15 verschiebt sich der Bremskolben
5 nach links, wobei nunmehr jedoch die Sperrklinke 25 in die
Ausnehmung 35 eintritt und die Bewegung nicht behindert. Über die
Stößelvorrichtung 45, 47 belastet die Speicherfeder 10 somit alsbald
die Kolbenstange 44, wodurch die durch die erwähnte Druckabsenkung
in der Kammer 40 verursachte, verminderte Kraftabgabe des Kolbens 41
ausgeglichen und die Fahrzeugbremse fest zugespannt bleibt. Bis zum
völligen Druckabbau in der Kammer 40, dem Raum 13 und der Lösekammer
15 ersetzt somit die Kraft der Speicherfeder 10 vollständig die
Kraftausübung des Kolbens 41, das Fahrzeug verbleibt eingebremst
abgestellt.
Wird nachfolgend die Druckluftanlage des Fahrzeuges wieder gefüllt,
so kehrt die Druckbeaufschlagung der Kammer 40 zurück, so daß der
Betriebsbremszylinder 2 wieder eine Bremsenzuspannkraft abgibt,
während zugleich auch durch den Raum 13 und die Düse 16 sowie
parallel zur Düse 16 an der Kolbendichtung 8 vorbei durch die
Ringnut 17 und die Bohrung 19 ein rascher Druckaufbau in der
Lösekammer 15 erfolgt, wodurch der Bremskolben 5 gegen seine rechte
Endstellung zurückgedrückt wird; die Bremskrafterzeugung geht also
ohne zwischenzeitliche Bremskraftaddition vom Federspeicherzylinder
1 auf den Betriebsbremszylinder 2 über. Nach Lösen der
Betriebsbremse befinden sich alle Teile wieder in der aus Fig. 1a
ersichtlichen Lage.
Bei prinzipiell gleichem Grundaufbau und gleicher Funktionsweise ist
es selbstverständlich möglich, die Sperre in unterschiedlicher Weise
auszubilden, wozu die Fig. 2a und 3a vorteilhafte, weitere
Ausführungsformen zeigen.
Beim Federspeicherzylinder nach Fig. 2a ist eine Kugelsperre
vorgesehen. Der Sperrkolben 6 weist hierzu an seinem radial inneren
Rand einen in Richtung zum Bremskolben 5 und in dessen Ausnehmung 35
eingreifenden Fortsatz 48 auf, welcher in der rechten Endlage des
Sperrkolbens 6 zur Anlage am Anschlagring 30 gelangt, wie es auch
aus Fig. 2c in vergrößertem Maßstab ersichtlich ist. Der Fortsatz 48
weist eine Radialbohrung 49 auf, in welcher eine Sperrkugel 50
gelagert ist. Es ist zweckmäßig, den Fortsatz 48 den Rohransatz 12
zylindrisch umgebend auszubilden und an seinem Umfang gleichmäßig
verteilt mit mehreren Radialbohrungen 49 und Sperrkugeln 50 zu
versehen. Der dem Sperrkolben 6 abgewandte Wandungsabschnitt der
Radialbohrung 49 dient als Widerlager bzw. Kugelmitnahmefläche 51,
durch welche die Sperrkugel 50 beim Verschieben des Sperrkolbens 6
nach links mitgenommen wird. In Richtung zur Querwand 11 unmittelbar
an die Sperrkugel 50 anschließend weist der Rohransatz 12 eine nach
radialaußen ansteigende Kugelauflauffläche 52 auf. Der Bremskolben 5
besitzt in der Ausnehmung 35 nahe deren dem Sperrkolben 6
zugewandten Mündung eine schräg nach rechts und radial innen
gerichtete, ggf. gerundete Anschlagfläche 53, welche ggf. an einem
Einsatzstück 54 aus geeignetem Material angeordnet sein kann. Die
Anschlagfläche 53 ist derart dimensioniert, daß sie bei am
Rohransatz 12 aufliegender Sperrkugel 50 gemäß Fig. 2a und 2c nicht
in Eingriff zu dieser Sperrkugel 50 gelangen kann, vielmehr radial
außen über diese hinweg bewegbar ist. Falls jedoch der Sperrkolben 6
wie vorstehend zu Fig. 1 beschrieben durch eine Druckdifferenz nach
links zur Anlage an der Querwand 11 verschoben wird, wird die
Sperrkugel 50 durch die Kugelmitnahmefläche 51 mitgenommen, läuft
dabei auf die Kugelauflauffläche 52 auf und gelangt somit in eine
zur Achse 26 radialäußere Position. In dieser Stellung gelangt,
falls der Bremskolben 5 aus seiner rechten Lösestellung nach links
bewegt wird, die Anschlagfläche 53 alsbald gegen die Sperrkugel 50a,
wodurch der Bremskolben 5 gegen weitere Verschiebung nach links
verriegelt wird; diese Stellung ist in Fig. 2b dargestellt.
Es ist ersichtlich, daß die Sperrkugel 50 in Verbindung mit der
Anschlagfläche 53 vollständig die Funktion der Sperrklinke 25 mit
dem Anschlagstück 36 gemäß Fig. 1a übernimmt, die Funktionsweise des
Federspeicherzylinders nach Fig. 2a beim Betriebsbremsen und -lösen,
bei Leitungsbruch, beim gebremsten Abstellen des Fahrzeuges und bei
einer hierbei evtl. auftretenden Undichtigkeit entspricht unter
Berücksichtigung der geänderten Sperrenkonstruktion vollständig den
Erläuterungen zu Fig. 1a und 1b, so daß sich weitere Ausführungen
hierzu erübrigen.
Bei der Ausführung des Federspeicherzylinders nach Fig. 3a wird als
Sperre ein Schraubgesperre benutzt. Ein im übrigen dem Stößel 47
gemäß Fig. 1a entsprechender Stößel 55 ist vermittels eines
nichtselbsthemmenden Gewindes 56 mit einer Mutter 57 verschraubt.
Auf der Mutter 57 ist ein Wälzlager 58 gehaltert, welches
andererseits vermittels einer Feder 59 in einem am Sperrkolben 6
bremskolbenseitig am gesetzten, rohrartigen Ansatz 60 gehaltert ist.
Der gehäusefeste Rohransatz 12 greift in den Ansatz 60 ein und endet
in diesem mit einem stirnflächchenseitigen Widerlager, welches als
eine verzahnte Kupplungsfläche 61 ausgebildet ist. Der
Kupplungsfläche 61 steht eine entsprechend radial verzahnte
Kupplungsfläche 62 der Mutter 57 gegenüber, die beiden
Kupplungsflächen 61 und 62 bilden miteinander eine verzahnte,
schaltbare Drehkupplung 61, 62 zwischen dem Rohransatz 12 und der
Mutter 57. Der Bremskolben 5 weist eine Ausnehmung 63 auf, in welche
der Ansatz 60 eingreift; ein am Bremskolben 5 gehalterter Dichtring
64 wirkt mit der Außenfläche des Ansatzes 60 zusammen und dichtet
die Lösekammer 15 gegen die Ausnehmung 63 ab. Im übrigen entspricht
der Federspeicherzylinder 1 nach Fig. 3a demjenigen nach Fig. 1a unter
Berücksichtigung eines Weglassens von dessen Sperrvorrichtung.
Bei vorhandener Druckluftbeaufschlagung nimmt der
Federspeicherzylinder 1 die aus Fig. 3a ersichtliche Stellung ein,
welche weitgehend derjenigen nach Fig. 1a entspricht, die
Drehkupplung 61, 62 ist dabei geöffnet und die Mutter 57 ist somit
frei dreh- und verschraubbar. Treten bei eingebremst abgestelltem
Fahrzeug wie vorstehend zu Fig. 1a beschrieben langsame
Druckabsenkungen im Raum 13 und der Lösekammer 15 auf, so behält der
Sperrkolben 6 seine Stellung bei, während sich der Bremskolben 5
nach links verschiebt. Bei dieser Verschiebung verschraubt sich die
Mutter 57 unter Drehen relativ zum Stößel 55 nach rechts, der
Federspeicherzylinder 1 vermag die abnehmende Kraft des
Betriebsbremszylinders 2 auszugleichen. Bei Wiederkehr der
Druckluftbeaufschlagung kehren die Teile unter Zurückverschrauben
der Mutter 57 in ihre in Fig. 3a dargestellten Ausgangslagen zurück.
Tritt dagegen infolge eines Leitungsbruches im Raum 13 eine rasche
Druckabsenkung ein, so wird der Sperrkolben 6 wie zu Fig. 1a
beschrieben alsbald nach links bis zur Anlage an der Querwand 11
verschoben, wobei er über die Feder 59 die Mutter 57 mitnimmt; die
Mutter 57 verschraubt sich dabei auf dem Stößel 55 relativ nach
links, bis die Drehkupplung 61, 62 geschlossen ist; die Feder 59
bewirkt ein gutes Einrasten der Drehkupplung 61, 62. Damit ist die in
Fig. 3b dargestellte Sperrstellung erreicht, in welcher die Mutter 57
drehfest gehaltert ist. Der Bremskolben 5 vermag sich bei
nachfolgender Druckabsenkung in der Lösekammer 15 nicht nach links
zu verschieben, da der Stößel 55 durch seinen Gewindeeingriff in die
drehfest gehaltene Mutter 57 verriegelt ist; der
Federspeicherzylinder 1 ist also in seiner Lösestellung verriegelt.
Bei Wiederkehr des Beaufschlagungsdruckes kehren alle Teile in die
Normalstellung nach Fig. 3a zurück.
Selbstverständlich ist es auch möglich, andersartige als die
vorstehend beschriebenen Sperrvorrichtungen vorzusehen, diese müssen
lediglich in der rechten Endstellung des Sperrkolbens 6 ausgerastet
und in der linken Endstellung des Sperrkolbens 6 eingerastet sein,
wobei sie lediglich im eingerasteten Zustand den Bremskolben 5 in
dessen Lösestellung zu verriegeln vermögen.
In weiterer Abänderung ist es auch möglich, die Querwand 11
wegzulassen, der Rohransatz 12 kann dabei beispielsweise durch einen
Durchgriff im zentralen Teil des Bremskolbens 5 am Zylinderboden 9
gehaltert sein. Die Düse 16 ist dabei derart abzustimmen, daß bei
mit geregelter Geschwindigkeit verlaufenden Lösevorgängen der
Betriebsbremse der Sperrkolben 6 bereits nach links verschoben wird
und die Sperre für den Bremskolben 6 einrastet: Der durch den
Bremsdruck einer vorangehenden Vollbremsung in seine Lösestellung
gezwungene Bremskolben 5 wird bei nachfolgend gelöster
Betriebsbremsung also in seiner Lösestellung verriegelt, wie es aus
der eingangs erwähnten DE-A 27 03 292 oder US-A 32 82 169
prinzipiell bekannt ist. Nur bei langsam verlaufenden
Druckabsenkungen an einem eingebremst abgestellten Fahrzeug infolge
Undichtigkeiten verbleibt der Sperrkolben 6 in seiner rechten
Stellung und die Sperrvorrichtung somit gelöst, so daß der
Bremskolben 5 sich nach links verschieben und eine Bremskraft
abgeben kann.
In weiterer Abänderung ist es möglich, den Sperrkolben 6 an der
Kolbendichtung 8 und/oder im Bereich des Dichtringes 20 geringfügig
undicht zu führen, die Undichtigkeit ersetzt und wirkt hierbei wie
die dann wegzulassende Düse 16.
Unter Beibehalten der vorstehend als wesentlich herausgestellten
Funktionsweise der Federspeicherzylinder ist es durch eine einfache
Weiterausbildung auch möglich, willkürlich allein vermittels des
Federspeicherzylinders einzubremsen:
Eine erste Möglichkeit hierzu besteht darin, dem
Druckluft-Speiseanschluß 14 ein Ventil vorzuschalten, welches
willkürlich betätigbar ist und von Durchgang auf Absperren und
langsames Entlüften des Raumes 13 schaltbar ist. Beim langsamen
Entlüften des Raumes 13 verbleibt der Sperrkolben 6 in Ruhe, die
Lösekammer 15 wird langsam mitentlüftet und der Bremskolben 5
verschiebt sich nach links, wobei er über den Stößel 47 bzw. 55 die
Kolbenstange 44 mitnimmt und eine Bremsenzuspannkraft abzugeben
vermag. Eine zweite Möglichkeit, welche zudem den Vorteil eines
raschen Einbremsvorganges bietet, besteht darin, dem
Druckluft-Speiseanaschluß 14 ein Absperrventil und der Lösekammer 15
über einen gesonderten, nicht dargestellten Anschluß ein
Entlüftungsventil zuzuordnen: Wird bei geschlossenem Absperrventil
das Entlüftungsventil geöffnet, ergibt sich eine rasche Entleerung
der Lösekammer 15, der Sperrkolben 6 verbleibt jedenfalls in Ruhe
und der Bremskolben 5 gelangt rasch in seine Bremsstellung.
Kurzfassung:
Der Federspeicherzylinder (1) weist zwischen einem unmittelbar aus
seinem Druckluft-Speiseanschluß (14) beaufschlagbaren Raum (13) und
der Lösekammer (15) für seinen Bremskolben (5) einen Sperrkolben (6)
auf, welcher gleichachsig und annähernd gleich groß wie der
Bremskolben (5) ist. Der Sperrkolben (6) ist von einer Düse (16)
durchbrochen. Es ist ein vom Sperrkolben (6) schaltbares Gesperre
(25, 36; 50, 53; 61, 62) vorgesehen, welches bei Stellung des
Sperrkolbens (6) entsprechend beidseitig gleicher oder von seiten
des Raumes (13) überwiegender Beaufschlagung wirkungslos, bei
Stellung des Sperrkolbens (6) entsprechend überwiegender
Beaufschlagung seitens der Lösekammer (15) wirksam ist und den
Bremskolben (5) in dessen Lösestellung verriegelt.
Es wird hierdurch erreicht, daß der Federspeicherzylinder 1 nur bei
langsamem Druckabfall am Druckluft-Speiseanschluß (14), wie er bei
druckluftgebremst abgestelltem Fahrzeug durch Undichtigkeiten
auftritt, wirksam wird und das Fahrzeug gebremst hält.
Durch Zusatzventile ist es möglich, den Federspeicherzylinder (1)
auch gewollt wirksam zu schalten.
Bezugszeichenliste
1 Federspeicherzylinder
2 Betriebsbremszylinder
3 Zylindergehäuse
4 Zylinderwandung
5 Bremskolben
6 Sperrkolben
7 Kolbendichtung
8 Kolbendichtung
9 Zylinderboden
10 Speicherfeder
11 Querwand
12 Rohransatz
13 Raum
14 Druckluft-Speiseanschluß
15 Lösekammer
16 Düse
17 Ringnut
18 Radialnutring
19 Bohrung
20 Dichtring
21 Abschnitt
22 Feder
23 Abschnitt
24 Widerlager
25 Sperrklinke
26 Achse
27 Bolzen
28 Ansatz
29 Feder
30 Anschlagring
31 Rohransatz
32 Ansatz
33 Ausnehmung
34 Dichtring
35 Ausnehmung
36 Anschlagstück
37 Teil
38 Anschlagkarte
39 Rohranschluß
40 Kammer
41 Kolben
42 Kolbenrückdruckfeder
43 Außendruckkammer
44 Kolbenstange
45 Stößel
46 Dichtring
47 Stößel
45, 47 Stößelrichtung
48 Fortsatz
49 Radialbohrung
50 Sperrkugel
51 Kugelmitnahmefläche
52 Kugelauflauffläche
53 Anschlagfläche
54 Einsatzstrich
55 Stößel
56 Gewinde
57 Mutter
58 Wälzlager
59 Feder
60 Ansatz
61 Kupplungsfläche
62 Kupplungsfläche
61, 62 Drehkupplung
63 Ausnehmung
64 Dichtring
2 Betriebsbremszylinder
3 Zylindergehäuse
4 Zylinderwandung
5 Bremskolben
6 Sperrkolben
7 Kolbendichtung
8 Kolbendichtung
9 Zylinderboden
10 Speicherfeder
11 Querwand
12 Rohransatz
13 Raum
14 Druckluft-Speiseanschluß
15 Lösekammer
16 Düse
17 Ringnut
18 Radialnutring
19 Bohrung
20 Dichtring
21 Abschnitt
22 Feder
23 Abschnitt
24 Widerlager
25 Sperrklinke
26 Achse
27 Bolzen
28 Ansatz
29 Feder
30 Anschlagring
31 Rohransatz
32 Ansatz
33 Ausnehmung
34 Dichtring
35 Ausnehmung
36 Anschlagstück
37 Teil
38 Anschlagkarte
39 Rohranschluß
40 Kammer
41 Kolben
42 Kolbenrückdruckfeder
43 Außendruckkammer
44 Kolbenstange
45 Stößel
46 Dichtring
47 Stößel
45, 47 Stößelrichtung
48 Fortsatz
49 Radialbohrung
50 Sperrkugel
51 Kugelmitnahmefläche
52 Kugelauflauffläche
53 Anschlagfläche
54 Einsatzstrich
55 Stößel
56 Gewinde
57 Mutter
58 Wälzlager
59 Feder
60 Ansatz
61 Kupplungsfläche
62 Kupplungsfläche
61, 62 Drehkupplung
63 Ausnehmung
64 Dichtring
Claims (12)
1. Federspeicherzylinder für druckluftbetätigte Fahrzeugbremsen, mit
einem vom in einer Lösekammer (15) herrschenden Druck entgegen der
Kraft einer Speicherfeder (10) beaufschlagten Bremskolben (5) und
mit einer Sperrvorrichtung zum formschlüssigen Verriegeln des
Bremskolbens (5) in dessen gespannter Speicherfeder (10)
entsprechender Lösestellung, wobei die Lösekammer (15) durch eine
Düse (16) mit einem Druckluft-Speiseanschluß (14) verbunden ist und
wobei die Sperrvorrichtung einen Sperrkolben (6) zum Schalten einer
mechanischen Sperre für den Bremskolben (5) aufweist und der
Sperrkolben (6) in Einrastrichtung der Sperre vom lösekammerseitigen
Druck nach der Düse (16) entgegen dem vor der Düse (16) anstehenden
Druck beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrkolben
(6) als zum Bremskolben (5) gleichachsiger und beidseitig zu diesem
wenigstens annähernd gleichgroße Beaufschlagungsflächen aufweisender
Ringkolben ausgebildet ist, der radialaußen an der auch der Führung
des Bremskolbens (5) dienenden Zylinderwandung (4) und radialinnen
an einem zylindergehäusefesten Rohransatz (12) wenigstens annähernd
dicht geführt ist, der gegenüberliegend zum Bremskolben (5) die
Lösekammer (15) und andererseits einen unmittelbar an den
Druckluft-Speiseanschluß (14) anschließenden Raum (13) begrenzt und
der von der Düse (16) überbrückt ist.
2. Federspeicherzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sperrkolben (6) seitens des Raumes (13) von einer Feder (22)
belastet ist.
3. Federspeicherzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sperrkolben (6) radialaußen- oder
-innenseitig eine nur einseitig, in Strömungsrichtung von der
Lösekammer (15) zum Raum (13) dichtende Kolbendichtung
(Radialnutring 18) aufweist.
4. Federspeicherzylinder nach einem oder mehreren der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohransatz (12) in die
Lösekammer (15) ragt und dort ein in der Einraststellung der Sperre
wirksames Widerlager (24; 51; 61) für ein mit dem Sperrkolben (6)
bewegliches Teil (25; 50; 62) der Sperre bildet.
5. Federspeicherzylinder nach Anspruch 4, in Ausbildung als
Kombizylinder mit einem kammerseitig angesetzten
Betriebsbremszylinder (2), dadurch gekennzeichnet, daß der
Bremskolben (5) verschieblich auf dem Rohransatz (12) gelagert ist
und durch eine den Rohransatz (12) verschieblich durchgreifende
Stößelvorrichtung (45, 47) mit dem Kolben (41) des
Betriebsbremszylinders (2) gekoppelt ist.
6. Federspeicherzylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rohransatz (12) an einer den Raum (13)
betriebsbremszylinderseitig begrenzenden Querwand (11) gehaltert ist
und daß zwischen dem Bremskolben (5) und dem Rohransatz (12) ein
Dichtring (34) vorgesehen ist (Fig. 1, 2).
7. Federspeicherzylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bremskolben (5) eine den Rohransatz (12) umgebende,
ringförmige, zum Sperrkolben (6) hin offene Ausnehmung (35) zur
wenigstens zeitweiligen Aufnahme von der Sperre zugehörenden Teilen
(25; 50) aufweist.
8. Federspeicherzylinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß am Sperrkolben (6) nahe dessen radialinneren Randes und dem
Bremskolben (5) zugewandt wenigstens eine Sperrklinke (25) um eine
die Zylinderachse (26) rechtwinklig überkreuzende Achse (Bolzen 27)
drehbar angelenkt ist, welche von einer Feder (29) in Richtung zu
einer zur Zylinderachse (26) parallel verlaufenden Entsperrstellung
belastet ist, in welcher sie in die Ausnehmung des Bremskolbens (5)
einzutreten vermag, und daß beim Bewegen des Sperrkolbens (6) in
Entfernungsrichtung vom Bremskolben (5) die Sperrklinke (25) in
Anlage zum Widerlager (24) gelangt und entgegen ihrer Federbelastung
(29) in eine schräg nach radialaußen verlaufende Sperrstellung
schwenkbar ist, in welcher der Bremskolben (5) durch Anlage an der
achsenabgewandten Stirnfläche der Sperrklinke (25) in der
Lösestellung verriegelt ist (Fig. 1).
9. Federspeicherzylinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Sperre als Kugelsperre mit wenigstens einer am Rohransatz
(12) befindlichen Sperrkugel (50) ausgebildet ist, wobei bezogen auf
die Sperrkugel (50) der Rohransatz (12) bremskolbenabgewandt eine
nach radialaußen ansteigende Kugelauflauffläche (52) und der
Sperrkolben (6) andererseits als Widerlager eine Kugelmitnahmefläche
(51) aufweist, derart, daß beim Bewegen des Sperrkolbens (6) in
Entfernungsrichtung vom Bremskolben (5) die Sperrkugel (50) auf die
Kugelauflauffläche (52) aufläuft, und daß der Bremskolben (5) im
Bereich seiner Ausnehmung (35) eine nur bei auf der
Kugelauflauffläche (52) aufgelaufener Sperrkugel (50) mit dieser in
Eingriff bringbare und den Bremskolben (5) in dessen Lösestellung
verriegelnde Anschlagfläche (53) aufweist (Fig. 2).
10. Federspeicherzylinder nach Anspruch 4, in Ausbildung als
Kombizylinder mit einem kammerseitig angesetzten
Betriebsbremszylinder (2), dadurch gekennzeichnet, daß der
Bremskolben (5) abgedichtet verschieblich auf einem den
zylindergehäusefesten, ersten Rohransatz (12) umgebenden, zweiten
Rohransatz (60) des Sperrkolbens (6) gelagert ist, daß mit einem
nichtselbsthemmenden Gewinde (56) eines bremskolbenfesten Stößels
(55), der einer den ersten Rohransatz (12) verschieblich
durchgreifenden, den Bremskolben (5) mit der Kolbenstange (44) des
Betriebsbremszylinders (2) koppelnden Stößelvorrichtung (45, 55)
zugehört, eine Mutter (57) verschraubt ist, welche in
Entfernungsrichtung vom Sperrkolben (6) drehbar gegen den zweiten
Rohransatz (60) abgestützt ist, und daß an der freien Stirnfläche
des ersten Rohransatzen (12) als Widerlager eine Kupplungsfläche
(61) einer verzahnten, schaltbaren Drehkupplung (61, 62) zur Mutter
(57) ausgebildet ist (Fig. 3).
11. Federspeicherzylinder nach einem oder mehreren der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckluft-Speiseanschluß
(14) ein willkürlich schaltbares Ventil vorgeschlatet ist, welches
auf Durchgang oder Sperren mit langsamer Entlüftung des
Druckluft-Speiseanschlusses (14) schaltbar ist.
12. Federspeicherzylinder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine willkürlich schaltbare
Ventilvorrichtung vorgesehen ist, welche dem
Druckluft-Speiseanschluß (14) vorgeschaltet ist und einen Anschluß
zur Lösekammer (15) aufweist und welche bezüglich des
Druckluft-Speisenschlusses (14) auf Durchgang und Absperren des
Anschlusses zur Lösekammer (15) oder Sperren des Durchganges und
Entlüften des Anschlusses schaltbar ist.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4015477A DE4015477A1 (de) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | Federspeicherzylinder fuer druckluftbetaetigte fahrzeugbremsen |
DE91105800T DE59100315D1 (de) | 1990-05-14 | 1991-04-11 | Federspeicherzylinder für druckluftbetätigte Fahrzeugbremsen. |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4015477A DE4015477A1 (de) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | Federspeicherzylinder fuer druckluftbetaetigte fahrzeugbremsen |
Publications (1)
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DE4015477A1 true DE4015477A1 (de) | 1991-11-21 |
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Family Applications (2)
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DE4015477A Withdrawn DE4015477A1 (de) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | Federspeicherzylinder fuer druckluftbetaetigte fahrzeugbremsen |
DE91105800T Expired - Fee Related DE59100315D1 (de) | 1990-05-14 | 1991-04-11 | Federspeicherzylinder für druckluftbetätigte Fahrzeugbremsen. |
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DE (2) | DE4015477A1 (de) |
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1990
- 1990-05-14 DE DE4015477A patent/DE4015477A1/de not_active Withdrawn
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1991
- 1991-04-11 EP EP91105800A patent/EP0457030B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-04-11 DE DE91105800T patent/DE59100315D1/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE59100315D1 (de) | 1993-09-30 |
EP0457030A1 (de) | 1991-11-21 |
EP0457030B1 (de) | 1993-08-25 |
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