DE69716166T2

DE69716166T2 - Bremsbetätigungsgerät und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE69716166T2
Application number: DE69716166T
Authority: DE
Inventors: Ralph D. Russell; Teddy D. Smith; Michael D. Stubblefield
Original assignee: TSE Brakes Inc
Current assignee: TSE Brakes Inc
Priority date: 1996-06-13
Filing date: 1997-06-12
Publication date: 2003-06-12
Anticipated expiration: 2017-06-13
Also published as: EP0812749A2; EP0812749B1; US6129004A; EP0812749A3; US6131501A; HK1045971A1; DE69716166D1; US5758564A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung.

Die vorliegende Erfindung betrifft an Lkws verwendete Federbremsstellglieder, insbesondere eine Vorrichtung und Methode zum Verbinden des äußeren Federbremsgehäuses, des äußeren Betriebsbremsgehäuses (oder beider) eines Federbremsstellglieds mit einem Zentraladapter aus demselben oder einem anderen Metall.

2. Beschreibung des bekannten Stands der Technik

Schon seit Jahren sind vor allem zur Verwendung in der Lkw-Branche verschiedene Arten von pneumatischen Federbremsstellgliedern für Fahrzeuge eingeführt. Ein typisches Stellglied besteht aus einem Betriebebremsteil zum Abbremsen und Anhalten des Fahrzeugs und kann auch einen Not- oder Feststellbremsteil besitzen. Der Betriebsbremsteil ist durch ein geschlossenes Gehäuse gekennzeichnet, in dessem Innerem eine bewegliche Membran gespannt ist. Eine Seite dieser Membran ist mit einer zentral angebrachten verschiebbaren Schubstange verbunden, deren aus dem Gehäuse ragender Teil an den Fahrzeugbremsen angebracht wird. Auf der andere Seite der Membran ist eine dichte Kammer im Gehäuse ausgebildet.
In dieser dichten Kammer befindet sich eine Öffnung zum Verbinden mit einer pneumatischen (Druckluft-)Quelle, bei der es sich normalerweise um einen Bord-Druckluftkompressor handelt. Die Bremsen des Fahrzeugs werden betätigt, indem ausreichend pneumatischer Druck in die dichte Kammer gegeben wird, der auf die Betriebsbremsmembran wirkt, welche die Schubstange nach außen drückt. Im Gehäuse ist an der Schubstange eine kleine Rückholfeder vorgesehen, welche die Schubstange zum Zurückziehen bringt, wenn der Luftdruck hinter der Membran reduziert wird.
In der Ausführungsform wird ein Notbremsteil typischerweise direkt hinter der oder als Teil der Betriebsbremsvorrichtung angebracht. Bei der Feststellbremse handelt es sich um ein separates geschlossenes Gehäuse, in dem sich eine schwere Kompressionsfeder und eine weitere bewegliche Membran in abgedichtetem Kontakt mit einer verschiebbaren Zentralstange befinden, welche direkt auf die Schubstange der Betriebsbremse wirkt.
Im Notbremsgehäuse wird eine weitere dichte Kammer auf der einen Seite der Membran gebildet, und die schwere Kompressionsfeder ist an der entgegengesetzten Seite angebracht. Wie bei der Betriebsbremse ist die dichte Kammer der Notbremse ebenfalls mit der Bord-Druckluftquelle des Fahrzeugs verbunden. Solange ausreichender Luftdruck gegeben ist, bleibt die Membran der Notbremse voll ausgedehnt, wodurch die große Feder zusammengedrückt wird. Wenn der Druck jedoch absinkt oder ein Leck in der dichten Kammer besteht, kann die Membran die große Kompressionsfeder nicht festhalten. Wenn dies geschieht - sei es langsam oder schnell - drückt die große Kompressionsfeder die Schubstange nach außen, wodurch die Bremsen des Fahrzeugs betätigt werden.
Unter Normalbedingungen ist bei geparktem Fahrzeug der Luftdruck zum Notbremsteil abgeschaltet, wodurch die große Kompressionsfeder die Bremsen betätigt.
Weil es sich bei der Federbremseinheit um ein kritisches Sicherheitssystem handelt, muss es auf besondere Zuverlässigkeit hin konstruiert und gebaut werden. Da die Kompressionsfeder im Federstellglied außerdem eine ausreichend große Kraft ausüben muss, sodass sie unabhängig von externer Luftdruckunterstützung durch die Betriebsbremsanlage maximale Bremskraft auf das Fahrzeug ausüben kann, wohnt der Feder im zusammengedrückten Zustand genügend kinetische Energie inne, um tödlich zu wirken, falls das Federbremsgehäuse geöffnet wird, ohne dass vorher ausreichende Vorkehrungen zur Sicherung der Feder im zusammengedrückten Zustand oder zur Abführung der gespeicherten Energie auf kontrollierte Weise getroffen worden sind.
Herkömmlicherweise wird das Federbremsgehäuse, welches die Kompressionsfeder und Membran enthält, in zwei einander gegenüberliegenden Abschnitten (einem Aluminium-Adaptergehäuse und einer Stahlkappe oder -schale) hergestellt, welche durch die Membran getrennt sind, wobei die beiden gegenüberliegenden Abschnitte mit ausreichender Kraft zusammengeklemmt sind, sodass ein luftdichter Schluss zwischen Membran und Gehäuse entsteht. Da unbefugtes Öffnen des Gehäuses für unerfahrene Mechaniker gefährlich sein kann, und da unbefugtes Wiederabdichten mit defekten Dichtungen oder falschen Verfahren zu unzureichender Membranabdichtung und anderen internen Defekten führen kann, wird herkömmlicherweise unbefugter Zugang, Demontage und Zusammenbau des Gehäuses auch durch Anbringung eines Warnaufklebers und Verwendung eines Klemmmechanismusses verhindert, der unbefugten Eingriffe verhindert oder wenigstens sichtbar macht, so dass ein neuer, unbefugtem Personal nicht leicht zugänglicher Klemmmechanismus zum erneuten Zusammenbau des Gehäuses notwendig ist.
Wegen der diesen Bremssystemen durch die Kompression der großen Feder innewohnenden Gefahr sind zahlreiche Erfindungen patentiert worden, die verschiedene Mittel zur Verbesserung der Sicherheit bieten. Viele dieser Erfindungen sind darauf ausgerichtet, die Montage der zwei Hälften des Gehäuses, zwischen denen sich die Membran befindet, sicherer zu machen.
Ein typisches Betriebsbrems-Stellgliedgehäuse besteht aus zwei Stahlschalen, welche die zwei Hälften darstellen. In Kombination mit einem Notbremsstellglied hat das Gehäuse drei verschiedene Teile: eine untere Schale, welche das Unterteil des Notbremsstellglieds bildet, eine obere Schale, welche das Oberteil des Notbremsstellglieds bildet und einen sanduhrförmigen Zentralkörper oder Adapter, der zwischen den beiden angeordnet ist. Dieser Adapter bildet das Oberteil des Betriebsbremsgehäuses und das Unterteil des Notbremsgehäuses. Bei normaler Anordnung der beiden Bremsmembranen wird der Adapter Teil der dichten Kammern sowohl von Betriebsbremse als auch Notbremse. Daher enthält der Adapter meist die in beide Kammern führenden Öffnungen zum Anschluss der Luftdruckquelle für die Bremsen.
Die im Folgenden aufgelisteten US- und ausländischen Patente bestehen unseres Wissens:
Diese Patente beschreiben verschiedene Methoden und Vorrichtungen zur Befestigung der beiden Hälften oder Schalen eines Bremsgehäuses. Ringklemmen werden erläutert in U.S. Patent Nr. 2,541,205 an Christophersen; 4,960,036 an Gummer, et. al. und 5,193,432 an Smith. Solche Klemmen sind sperrig und umständlich, da die zum Verbinden verwendeten Flansche, Muttern und Schrauben oft nur schwer in den beengten Bremsenraum eines Fahrzeugs passen.
Verschiedene Arten des Bördelns oder Biegens der Randflansche der beiden Gehäuseschalen werden in U.S. Patent Nr. 3,101,133 an House; einer deutschen von Bosch eingereichten Patentanmeldung Nr. G 73 08 049.6 und U.S. Patent Nr. 4,850,263 an Rumsey erläutert. Das Rumsey-Patent verwendet sich überlappende Lippen, von denen eine über die andere gezogen wird und mit einer Drehmaschine oder anderen geeigneten Maschine umgebogen wird.
Alle diese Vorrichtungen beschränken sich auf die Verwendung von biegbaren Metallen wie Stahl.
Die drei U.S. Patente an Gummer and Choinski (Nr. 4,960,036; 5,067,391 und 5,205,205) verwenden jeweils einen Klemmring, metallene Ringbördelung eines Flansches an einer der Gehäuseschalen bzw. eine separate runde Kanalklemme zur Befestigung der Gehäuseschalen. Klemmringe sind sperrig und gefährlich, wie oben bemerkt; und die runde Kanalklemme - obwohl eine permanentere Struktur - ist, ganz wie die gezogenen Metallflansche, auf die Verwendung von Stahl beschränkt.
Die Verwendung eines Schnapprings zur Befestigung wird in U.S. Patent Nr. 5,353,688 an Pierce, et. al. gezeigt, sowie in U.K. Patent Nr. GB 2,000,225A an Girling Midland, etc. U.S. Patent Nr. 5,315,918 an Pierce beschreibt mehrere Befestigungsmethoden wie Bajonett, Schraubgewinde, Schlitze mit Stiften und Schweißen. Jede dieser Methoden erfordert, dass Schale und/oder Adapter auf eine bestimmte Weise modifiziert werden müssen, um Gegenstände wie Schnappring, Stifte, Schraubgewinde, Schlitze usw. aufzunehmen. Solche Adaptationen machen Schalen- und Adapterteile zur Verwendung an anderen als den entsprechend adaptierten Teilen unbrauchbar, was ihren allgemeinen Einsatz, vor allem bei Reparatur und Wiederverwendung, stark einschränkt.
Das Zusammenschweißen der zwei Hälften von gleichem Material wird in U.S. Patent Nr. 5,062,455 an Schurter und U.S. Patent No. 5,285,716 an Thompson gezeigt.
In Bremsstellgliedern ist eine Verwendung von Zentraladapterteilen aus Aluminiumguss anstelle von solchen, die aus Blech gestanzt sind, wünschenswert. Die Befestigung von solch ungleichen Materialien aneinander ist jedoch bisher nur durch die Verwendung von Ringklemmen und dergleichen verwirklicht worden. Die Ösen, Muttern und Schrauben solcher Klemmen führen jedoch zu erheblichen Platzproblemen in den beengten Abmessungen des Bremsenraums von Fahrzeugen, was solche Befestigungsmethoden unattraktiv macht.
Wegen seiner Sanduhrform muss ein Adapter aus Stahl aus zwei Hälften zusammengeschweißt werden. Die Herstellung der dazu notwendigen Werkzeuge und das Zusammenfügen sind teuer. Wegen seines Preises ist Aluminiu jedoch eine attraktive Alternative zu Stahl als Fertigungsmaterial für den Adapter.
Für Bremsenhersteller und -überholer ist es auch wünschenswert, die existierenden, konventionellen Aluformen - oder auch existierende Werkzeuge für Stahl - zur Herstellung von Adapterstücken verwenden zu können, die sicherer an den Gehäuseschalen befestigt werden können. Es ist daher gleichermaßen wünschenswert, eine sichere Befestigungsvorrichtung zu haben, die keine Werkzeugbearbeitung der zu befestigenden Teile erfordert.
Das Gießen der Adapterteile aus Aluminium ist ebenfalls wünschenswert insofern als - verglichen mit Stahl - viele verschiedene Gussformen für die Teile in verschiedenen Größen leicht und billig herstellbar sind.
Zur Einsparung von Arbeits- und Wartungskosten werden Bremsstellglieder mit einem einzigen verschlissenen Teil (z. B. der Membran) im Allgemeinen einfach komplett durch ein anderes Bremsstellglied ersetzt, anstatt das Stellglied zu reparieren oder das verschlissene Teil vor Ort zu ersetzen. In solchen Fällen sollten die übrigen Teile des alten Bremsstellglieds, insbesondere die Gehäuseschalen und der Adapter, zur Überholung wiederverwendbar sein. Es ist wünschenswert, dass eine sichere Befestigungsmethode und -vorrichtung für Adapter und Gehäuseschalen vorhanden seien, damit das Bremsstellglied eine lange Nutzungsdauer hat und Adapter und Gehäuseschalen sich trotzdem ohne Beschädigung auseinandernehmen lassen, damit sie als Bremsstellglieder mit vergleichbar langer Nutzungsdauer wiederverwendet oder überholt werden können.
Das bei Verwendung von Aluminiumadaptern in Federbremsvorrichtungen entstehende Problem ist deren sichere Befestigung an ihren Stahlgegenstücken. Die vorliegende Erfindung bietet eine solche Methode und Vorrichtung, wobei sie gleichzeitig viele der oben beschriebenen wünschenswerten Bedingungen erfüllt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß dem ersten Aspekt dieser Erfindung ist ein Bremsstellglied nach dem hierin enthaltenen Anspruch 1 vorgesehen.
Gemäß dem zweiten Aspekt dieser Erfindung ist eine Vorrichtung nach dem hierin enthaltenen Anspruch 12 vorgesehen.
Gemäß dem dritten Aspekt dieser Erfindung ist eine Methode nach dem hierin enthaltenen Anspruch 13 vorgesehen.
Die vorliegende Erfindung bietet sowohl eine Methode und eine Vorrichtung als auch mehrere Alternativen zur sicheren Befestigung existierender konventioneller Aluminium- und Stahlzentraladapter für Druckluftbremsstellglieder an existierenden Betriebsbrems- oder Notbrems-Stahlgehäusen (oder beiden) ohne größere Modifikation an Gehäuse und Adapter. Die offenen Enden des Betriebsbrems- oder Notbrems-Stahlgehäuses erfordern eine ringförmige Schulter mit verlängerten Ringflanschen, die sich oberhalb der ersteren befinden, was eine geringfügige Änderung gegenüber dem existierenden Gehäuse darstellt. Der Außendurchmesser der ringförmigen Lippe muss kleiner sein als der Innendurchmesser der Ringflansche.
Zunächst wird eine Membran direkt auf die Schulter des gewählten Stahlgehäuses gelegt. Der Aluminiumadapter wird dann so auf die Membran gesetzt, dass die ringförmige Lippe des Adapters in den Ringflansch des Gehäuses passt. Solch unterschiedliche Materialien lassen sich durch Schweißen nicht sicher verbinden; man kann jedoch Stahl an Stahl schweißen. Daher ist auch mindestens ein leicht verformbares ringförmiges Stahlteil vorgesehen. Dieses Teil kann eine kleine Lücke aufweisen oder mehrere Lücken, was mehrere Teile ergibt. Das Stück (oder die Stücke) wird (werden) dann dergestalt um den Aluminiumadapter angeordnet, dass es (sie) auf der ringförmigen Aluminiumlippe ruht (ruhen) und gleichzeitig den Stahlringflansch des Gehäuses berührt (berühren). Die eine oder mehrere Lücken im Teil sind notwendig, so dass es ausreichend weit geöffnet werden kann, damit es um den Aluminiumadapter passt. Da die Durchmesser der beiden Enden des Adapters verschieden sind, kann das am Ende mit dem größeren Durchmesser zu verwendende ringförmige Teil ununterbrochen sein (ohne Lücke), da es auf das Ende mit dem kleineren Durchmesser passt. Dann wird eine Schweißnaht zur Verbindung des/der ringförmigen Teils/Teile mit dem Ringflansch angebracht, mit welcher Aluminium- oder Stahladapter und Membran sicher befestigt werden. Die Schweißnaht kann ununterbrochen oder mit Unterbrechungen um den Umfang laufen.
Da eine sichere Abdichtung um die Membran notwendig ist, kann der Außenrand der Membran etwas dicker als ihr restlicher Durchmesser sein. Eine starke Kraft von über 453,6 kg (1000 US-Pfund) wird auf den Adapter und das Gehäuse ausgeübt, wenn sie mit dem ringförmigen Stahlteil zusammengeschweißt werden. Diese Kraft komprimiert und deformiert den Außenrand der Membran und stellt so eine luftdichte Verbindung her. Die Schweißnaht wird am Gehäuseschulterflansch so weit wie möglich von der Membran entfernt gesetzt, damit letztere nicht beschädigt wird oder schmilzt. Die Schulter des Gehäuses kann bei diesem Schweißvorgang in eine Wärmesenke gestellt werden, um Schäden an der Membran zu vermeiden. Je nach dem Material, aus dem die Membran hergestellt ist, kann auch keine Wärmesenke notwendig sein.
Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfordert im Allgemeinen keine sperrigen Klemmen oder speziellen Modifikationen am Aluminiumadapter. Sie bietet eine starke und sichere Verbindung zwischen Adapter und Gehäuse und eine luftdichte Abdichtung für die Membran. Das geschweißte ringförmige Stahlteil kann später ohne Beschädigung vom Aluminium- oder Stahladapter entfernt werden, wodurch der Adapter mit einem anderen Bremsgehäuse wieder verwendet werden kann.
Es ist daher ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, eine Methode und Vorrichtung zur sicheren Befestigung eines zentralen Aluminium- oder Stahladapterstücks an einem Stahlgehäuse für eine Betriebs- oder eine Notbremse eines Druckluftbremsstellglieds zu bieten.
Es ist ebenfalls ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, eine Methode und Vorrichtung zur Garantie einer dichten Abdichtung der Membran zwischen dem Aluminium- oder Stahladapterteil und dem Gehäuse für eine Betriebs- oder eine Notbremse eines Druckluftbremsstellglieds zu bieten.
Ein weiteres wichtiges Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, durch Verwendung eines ringförmigen Stahlteils eine Methode und Vorrichtung zur sicheren Befestigung eines Aluminium- oder Stahladapterteils an einem ausgewählten Stahlbremsgehäuse zu bieten, das über diesen Adapter geschoben und an diesem Gehäuse angeschweißt wird.
Ein weiteres wichtiges Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Methode und Vorrichtung zur Wiederverwendung eines Aluminium- oder Stahladapterteils zu bieten, das durch Anschweißen eines ringförmigen Stahlteils dergestalt am Stahlbremsgehäuse befestigt wird, dass dieses Adapterteil nach Entfernung dieses angeschweißten Stahlteils zur Wiederverwendung geeignet ist.
Ein weiteres wichtiges Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Methode und Vorrichtung zur sicheren Befestigung eines Aluminium- oder Stahladapterteils an einem ausgewählten Stahlbremsgehäuse durch Verwendung eines ringförmigen Stahlteils zu bieten, das über diesen Adapter geschoben und dergestalt an das betreffende Gehäuse geschweißt wird, dass nach der Entfernung dieses geschweißten Stahlteils dieser Adapterteil und/oder das betreffende Gehäuse wiederverwendbar sind.
Ein weiteres wichtiges Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Methode und Vorrichtung zur sicheren Befestigung eines Aluminium- oder Stahladapterteils an einem ausgewählten Stahlbremsgehäuse ohne umständliche und platzraubende ringförmige Klemmen mit Ösen, Muttern und Schrauben zu bieten.
Ein weiteres wichtiges Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Methode und Vorrichtung zur sicheren Befestigung eines Aluminium- oder Stahladapterteils an einem ausgewählten Stahlbremsgehäuse zu bieten, die keine größere Modifikation der zur Herstellung von Adapter und Gehäuse notwendigen Werkzeuge erfordern.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Methode und Vorrichtung für eine Reihe verschiedener ringförmiger Stahlteile mit jeweils einer Lücke zur sicheren Befestigung eines Aluminium- oder Stahladapterteils an einem ausgewählten Stahlbremsgehäuse eines Druckluftbremsstellglieds zu bieten.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Methode und Vorrichtung zur sicheren Befestigung eines zentralen Aluminium- oder Stahladapterteils an einem ausgewählten Stahlgehäuse einer Betriebs- oder Notbremse eines Druckluftbremsstellglieds unter Verwendung eines L-formigen ringförmig geformten Stahlteils zu bieten, das mit dem Güss- Aluminiumadapterteil zusammengeformt und am Gehäuse angeschweißt ist.
Weitere Ziele der Erfindung gehen aus den detaillierten Beschreibungen und den darin enthaltenen Ansprüchen hervor.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Abb. 1 ist eine teilweise seitliche Schnittansicht des Unterteils eines kombinierten Betriebs- und Notbremsstellglieds mit der Detailansicht der Befestigung des Guss-Aluminiumadapters an der Stahlgehäusekappe der Notbremse.
Abb. 1A ist eine teilweise seitliche Schnittansicht des Unterteils eines Stellglieds eines kombinierten Betriebs- und Notbremsstellglieds mit der Detailansicht der Befestigung des Guss-Aluminiumadapters an der Stahlgehäusekappe der Betriebsbremse.
Abb. 2 ist eine perspektivische Explosionszeichnung des der Stellgliedeinheit eines kombinierten Betriebs- und Notbremsstellglieds der vorliegenden Erfindung.
Abb. 2A ist eine seitliche Ansicht mit einem zusammengebauten kombinierten Betriebsbrems- und Notbremsstellglied.
Abb. 3 ist eine vergrößerte teilweise seitliche Schnittansicht einer Verbindung zwischen dem Guss- Aluminiumadapter und der Stahlgehäusekappe der Notbremse unter Verwendung eines ringförmigen Rings und Schweißnaht.
Abb. 4 ist eine vergrößerte teilweise seitliche Schnittansicht einer alternativen Verbindung zwischen dem Guss- Aluminiumadapter und der Stahlgehäusekappe der Notbremse unter Verwendung eines ringförmigen Stahlteils und Schweißnaht.
Abb. 5 ist eine vergrößerte teilweise seitliche Schnittansicht einer alternativen Verbindung zwischen dem Guss- Aluminiumadapter und der Stahlgehäusekappe der Notbremse unter Verwendung eines ringförmigen Stahlteils und Schweißnaht.
Abb. 6 ist eine vergrößerte teilweise seitliche Schnittansicht einer alternativen Verbindung zwischen dem Guss- Aluminiumadapter und der Stahlgehäusekappe der Notbremse unter Verwendung eines ringförmigen Stahlteils und Schweißnaht.
Abb. 7 ist eine vergrößerte teilweise seitliche Schnittansicht einer alternativen Verbindung zwischen dem Guss- Aluminiumadapter und der Stahlgehäusekappe der Notbremse unter Verwendung eines ringförmigen Stahlteils und Schweißnaht.
Abb. 8 ist eine vergrößerte teilweise seitliche Schnittansicht einer alternativen Verbindung zwischen dem Guss- Aluminiumadapter und der Stahlgehäusekappe der Notbremse unter Verwendung eines L-förmigen ringförmigen Stahlteils, der mit Druckguss-Aluminium zusammengeformt und ans Gehäuse geschweißt ist.
Abb. 9 ist eine vergrößerte teilweise seitliche Schnittansicht einer alternativen Verbindung zwischen dem Guss- Aluminiumadapter und der Stahlgehäusekappe der Notbremse unter Verwendung eines ringförmigen Stahlteils und Schweißnaht.
Abb. 10 ist eine vergrößerte teilweise seitliche Schnittansicht einer alternativen Verbindung zwischen dem Guss- Aluminiumadapter und der Stahlgehäusekappe der Notbremse unter Verwendung eines L-förmigen ringförmigen Stahlteils, der ans Gehäuse geschweißt ist.
Abb. 11 ist eine seitliche Ansicht einer Betriebsbremseinheit.
Abb. 12 ist eine perspektivische Draufsicht eines ringförmigen Stahlglieds, das eine einzige Öffnung enthält.
Abb. 12A ist eine perspektivische Draufsicht eines ringförmigen Stahlglieds, das mehrere Öffnungen enthält.
Abb. 12B ist eine perspektivische Draufsicht eines ringförmigen Stahlglieds, das keine Öffnungen enthält.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Unter Bezug auf die Zeichnungen, in denen derselbe Buchstabe in allen Zeichnungen dieselben oder einander entsprechende Teile bezeichnet und insbesondere unter Bezug auf Abb. 1, 2, 2A und 4 wird deutlich, dass die Erfindung ein Druckluftbremsstellglied enthält (im Allgemeinen 30) einschl. eines Betriebsbremsgehäuses (31), eines Notbremsgehäuses (32) und eines zentralen, zylindrischen Adaptersockels (35) zwischen Betriebs- und Notbremsgehäuse. Eine verschiebbare Schubstange (25) zur Verbindung mit den Bremsen des Fahrzeugs ragt aus dem Betriebsbremsgehäuse. Die Öffnungen (24) im Adapter sind zum Anschluss an die Druckluftquelle vorgesehen.
Unter Bezug auf Abb. 1 und das Detail in Abb. 4 geht hervor, dass Notbrems-Federbremsgehäuse (32) eine ringförmige Schulter (33) und einen ringförmigen, sich axial erstreckenden Flansch (34) besitzt, und dass Adapter (35) eine sich nach außen erstreckende Lippe (36) hat. Eine flexible Membran (40) ist ebenfalls vorgesehen, die einen verdickten Außenrand (41) besitzen kann. Ein ringförmiges Stahl-Halteteil (45), das mit einer oder mehreren Öffnungen (46) versehen sein kann (siehe Abb. 12, 12A und 12B), ist zwischen dem oberen Flansch (34) von Gehäuse (32) und Adapter (35) - gleich oberhalb von Lippe (36) - vorgesehen. Teil (45) ist an Stelle (49) oben an Flansch (34) angeschweißt. Dieselbe Konfiguration kann ebenfalls zur Befestigung des Betriebsbremsgehäuses (31) am entgegengesetzten Ende von Adapter (35) verwendet werden.
Eine Explosionsansicht eines kombinierten Betriebs- und Notbremsstellglieds einschl. der vormontierten Gruppe ist in Abb. 2 gezeigt. Zu letzterer gehören die Haupt-Kompressionsfeder (27), eine Zwischenschubstange (28), Rückholfedern (29) und Schubstange (25) mit Platte und Scheibe (23).
Abb. 3, 4, 5, 6, 7 und 9 zeigen verschiedene Ausführungsformen des gebrochenen ringförmigen Teils (45). In Abb. 3 ist Teil (45) wie in Abb. 4 ein ringförmiger Ring mit rundem Querschnitt. Eine zweite ringförmige Lippe (37) ist an Aluminiumadapter (35) in der Ausführungsform auf Abb. 3 dazu vorgesehen, Teil (45) sicher festzuhalten.
Abb. 5 zeigt Teil (45) mit halbkreisförmigem Querschnitt, sodass eine ebene Fläche an Flansch (34) anliegt, und Schweißnaht (49) wird oben auf Flansch (34) gesetzt. Abb. 6 zeigt ein geformtes ringförmiges Teil (45) mit dem Querschnitt in Form eines modifizierten "V" mit einer flachen Außenseite, die an Flansch (34) anliegt, und einer abgerundeten Innenseite, die der Form von Lippe (36) an Adapter (35) entspricht. Abb. 7 zeigt das ringförmige Teil (45) mit rechteckigem Querschnitt mit einer flachen Seite, die an Flansch (34) anliegt. Abb. 9 zeigt Teil (45) als höheres Rechteck, bei dem mehr Oberfläche an Flansch (34) anliegt, während die Unterseite des Rechtecks (45) Lippe 36 festhält.
In Abb. 8 und 10 ist der Querschnitt von Teil (45) L- förmig, und Lippe (36) und (37) von Adapter (35) bilden eine deutliche Öffnung, in die das horizontale untere Ende des L- förmigen Teils (45) passt. Das vertikale Ende von Teil (45) liegt an Flansch (34) an, wodurch für Schweißnaht (49) oben Raum ist. In der Ausführungsform von Abb. 8 ist das L-förmige Teil mit dem Aluminiumadapter zusammengeformt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

In der bevorzugten Ausführungsform besteht der zylindrische Adaptersockel der vorliegenden Erfindung aus Aluminium, das in einer entsprechenden Form gegossen ist. Die vorliegende Erfindung funktioniert jedoch gleich gut mit jedem Adapter aus beliebigem Metall. Die Werkzeuge für Aluminiumadapter sind weit weniger teuer als das Formen desselben Teils aus Stahlblech. Öffnungen zum Anschluss beider Kammern an die Druckluftquelle sind im Adapter vorgesehen. An beiden Enden des Adapters ist eine äußere ringförmige Lippe vorgesehen. Die Gehäuseschalen von Betriebs- und Notbremse bestehen aus Stahl. Die offenen Enden der Gehäuseschale enthalten eine ringförmige Schulter, die an einem sich in axialer Richtung erstreckenden Ringflansch liegt. Die Innendurchmesser der Ringflansche müssen etwas größer als die Außendurchmesser der ringförmigen Lippen an den entsprechenden Adapterenden sein, damit diese Lippen stramm in die Flansche passen. Jedes ringförmige Stahlteil (45) muss einen Durchmesser besitzen, der ungefähr derselbe ist wie die entsprechende ringförmige Lippe (sowohl am Notbremssende als auch am Betriebsbremsende) des Adapters. In jedem Teil (45) kann wenigsten eine Öffnung notwendig sein, damit es leicht um den Hauptkörper des Adapters angeordnet werden kann, da die Lippen an den Adapterenden möglicherweise das Aufsetzen eines lückenlosen Teils verhindern. Es kann jedoch mehr als eine solche Lücke erforderlich sein, damit Teil (45) leichter um die vorhandene ringförmige Lippe des Adapters passt. Wenigstens ein lückenloses Teil (45) kann verwendet werden, wenn die Durchmesser der beiden Enden des zylindrischen Adapters von ausreichend unterschiedlicher Größe sind.
In der in Abb. 4 gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist eine ringförmige Lippe (36) vorgesehen, auf der das mit Lücken versehene Teil (45) aufliegt. Eine ringförmige Schweißnaht (die nur an Lücke(n) (46) an Teil (45) unterbrochen ist) zwischen Teil (45) und Flansch (34) ist für maximale Befestigungssicherheit vorzuziehen.
In den alternativen Ausführungsformen in Abb. 4, 5, 6, 7 und 9 hat das ringförmige Stahlteil (45) verschiedene Querschnitte von einem modifizierten "Z" und anderen mehrseitigen Formen (einschl. eines modifizierten "V"), die eng mit der Form von Flansch (34) und Lippe (36) korrelieren, bis zu runden, halbkreisförmigen und rechteckigen Querschnitten, die alle ihre betriebsmäßigen Vorteile wie niedrige Herstellungskosten, einfache Montage und Anordnung haben. Das ringförmige Stahlteil (45) ist in all diesen Ausführungsformen an Flansch (34) geschweißt.
Die bevorzugte Methode zur Befestigung des Aluminiumadapters am Gehäuse erfordert das Vorhandensein einer ringförmigen Schulter (33) und eines axial hervorstehenden Flansches (34) an Federgehäuse (32). Das Gehäuse kann aus Stahlblech gestanzt oder in einem anderen passenden Verfahren hergestellt werden. Der Adaptersockel (35) ist aus Aluminium gegossen, obwohl er in alternativen Ausführungsformen aus Stahl oder anderen eisen- oder nicht-eisenhaltigen Material hergestellt werden kann. Adapter (35) muss eine nach außen hervorstehende ringförmige Lippe (36) besitzen, deren Außendurchmesser etwas geringer als der Innendurchmesser von Flansch 34 ist. Die Flanschlippe kann gewinkelt, genutet, gebohrt, abgeschrägt oder wie gegossen konfiguriert sein. Schließlich ist ein ringförmiges Halteteil (45) vorgesehen, das geformt, gegossen, gestanzt, gerollt oder machinell bearbeitet ist. Es kann aus eisen- oder nicht-eisenhaltigen Materialien hergestellt sein und kann mindestens eine Lücke enthalten, die sein Anbringen über dem Adpatersockel erleichtert. Der Querschnitt von Teil 45 kann rund, quadratisch, rechteckig, halbkreisförmig oder mehrseitig sein. Sein Durchmesser sollte ungefähr dem der ringförmigen Lippe (36) entsprechen, damit es bei gutem Kontakt zwischen den Metallflächen stramm in Flansch 34 passt. Guter Kontakt zwischen den Metallflächen sollte auch da bestehen, wo es Lippe 36 überragt.
Die folgenden üblichen Komponenten einer Bremsstellgliedanlage werden auch im Gehäuse montiert: Haupt- Kompressionsfeder (27); eine flexible Membran (40) mit ungefähr demselben Durchmesser wie Lippe (36); eine Adaptersockel- Rückholfeder (29); eine Zwischenschubstange (28); eine Schubstangenplatte; O-Ringe; eine Druckplatte; eine Schraubenschubstange und Schmierfett. Es ist vorzuziehen, dass die Membran einen etwas dickeren Außenrand (41) hat.
Der erste Schritt beim Montieren des Adapters am Notbremsgehäuse (32) besteht darin, das Gehäuse in eine kalte Umgebung wie eine Wärmesenke zu geben, wobei das offene geflanschte Ende nach oben zeigt. Hauptfeder (27) wird im Gehäuse zusammengedrückt und mit einem Haltewerkzeug in einer Spannvorrichtung gesichert. Der Adaptersockel wird aus Rückholfeder (29), Zwischenschubstange (28) Schubstangenplatten, O-Ringen, Schrauben, Schubstange (25) und Schmierfett vormontiert (siehe Explosionsansicht in Abb. 2). Membran 40 wird dann dergestalt ins Gehäuse eingesetzt, dass ihre verdickten Ränder (41) entlang der Schulter unterhalb von Ringflansch (34) liegen. Adaptersockel (35) und die vormontierte Gruppe werden dann so in das Federgehäuse eingesetzt, dass die ringförmige Lippe (36) stramm in Ringflansch (34) passt und auf den dicken Rändern von Membran (40) ruht. Eine Kraft von ca. 453,6 kg (1000 US-Pfund) wird dann mit Hilfe eines pneumatischen, mechanischen, hydraulischen oder elektrischen Hammers ausgeübt, die ausreicht, eine Abdichtung zwischen der vormontierten Adaptersockelgruppe und Membran (40) herzustellen. Dann wird/werden (ein) ringförmige(s) Halteteil(e) (45) dergestalt um Adapter (35) angeordnet, dass es/sie in Kontakt mit der ringförmigen Lippe (36) des Adapters (35) in Flansch (34) kommt/kommen. Eine weitere Kraft wird dann auf das Halteteil selbst ausgeübt, die guten Kontakt zwischen den Metallen von Teil (en) (45) mit Flansch (34) und Lippe (36) herstellt. Dies kann durch Verwendung von mechanischen Klemmen, Elektromagnetismus oder von außen ausgeübten Druck geschehen. Das unter dieser zweiten Kraft befindliche Teil (45) wird dann mit dem Flansch des Gehäuses verschmolzen. Dies kann mit Hilfe eines Wolfram- Schutzgasschweißgeräts oder anderen Verfahren wie Metall- Schutzgasschweißen, Lichtbogenschweißen, Schutzgasschweißen, Sauerstoffschweißen, Löten, Punktschweißen, Laserstrahlschweißen usw. geschehen. Es kann ein halbautomatisches Schweißgerät mit gekühltem Block eingesetzt werden, das eine Form hat, die Wärmeleitung in die Membran verringert. Diese Wärmesenke hilft, Verformung oder Zerstörung der Membran durch die Hitze des Schweißverfahrens zu verhindern. Schweißdauer, -geschwindigkeit, Schweißdrahtvorschub, Gasfluss, Kraftquellen und Stromspannung sind Parameter, mit denen die Wärmebelastung der Membran verringert werden kann. Die Kraftquellen können entweder dauernde oder Pulsphasenschweißgeräte sein. Zum Schweißen kann massiver oder Seelenlötdraht verwendet werden. Nach einer kurzen Abkühlzeit wird der Druck entspannt und die montierte Adapter- und Gehäuseeinheit kann abgenommen, getestet, gereinigt und lackiert werden.
Eine ähnliche Serie von Schritten ist zur Montage von Betriebsbremsgehäuse (31) und seiner Befestigung am entgegengesetzten Ende von Adapter (35) zu befolgen (siehe Explosionsansicht in Abb. 2).
Die Verschmelzung von Teil (45) kann auf wenigstens zwei verschiedene Arten erfolgen. Bei der bevorzugten Methode wird Teil (45) mit dem Flansch punktverschmolzen, während die zweite Kraft Teil (45) noch festhält. Diese Kraft wird dann abgenommen, was das gesamte Teil (45) zum Verschmelzen freigibt. Bei der anderen Methode wird die vollständige Verschmelzung bewirkt, während die zweite Kraft noch wirkt.
Mehrere alternative Ausführungsformen der Vorrichtung stehen ebenfalls zur Verfügung. Halteteil (45) kann in einer von mehreren verschiedenen Konfigurationen mit unterschiedlichen Querschnitten wie rund, halbkreisförming, rechteckig, quadratisch und mehrseitig hergestellt werden. Eine zweite ringförmige Lippe (37) kann an Adapter (35) - wie in Abb. 3 gezeigt - vorgesehen werden, damit eine sicherere Verbindung zwischen Halteteil (45) und Adapter (35) erreicht wird - vor allem beim Verschmelzungsprozess. Halteteil (45) kann L-förmig sein und mit dem Guss-Aluminiumadapter wie in Abb. 16 gezeigt zusammengeformt werden. Diese Ausführungsform enthält auch die zweite ringförmige Lippe (37), die das zusmmengeformte Teil (45) festhält.
Die vorliegende Erfindung ist gleichermaßen nützlich für Adatperteile (35) aus Aluminium und aus Stahl. Die vorliegende Erfindung kann auch an Produkten wie Kolbenbremsen genutzt werden, die einen massiven Kolben statt einer flexiblen Membran verwenden.

Claims

1. Ein Bremsstellglied bestehend aus:

a. wenigstens einer Bremsgehäuseschale (32) mit ringförmiger Schulter (33) und axial hervorstehendem Ringflansch (34);

b. einer flexiblen Membran (40), die auf der erwähnten Schulter durch das erwähnte Gehäuse gespannt ist;

c. einem zylindrischen Adapter (35), der eine ringförmige Lippe (36) an seinem Rand hat, der über der erwähnten Membran an der erwähnten Schulter neben dem erwähnten Ringflansch vorgesehen ist;

d. einem ringförmigen Halteteil (45) über der erwähnten Lippe;

charakterisiert dadurch, dass

e. das erwähnte Halteteil (45) sich innen am erwähnten Flansch befindet; und

f. wenigstens eine Schweißnaht (49) sich auf der der erwähnten Lippe (36) entgegengesetzten Seite des erwähnten Halteteils (45) befindet zur Verbindung des erwähnten Teils mit erwähntem Ringflansch, wodurch der erwähnte zylindrische Adapter sicher am Gehäuse befestigt wird.

2. Das in Anspruch 1 beschriebene Stellglied, in dem eine zweite ringförmige Lippe (37) am erwähnten Adapter vorgesehen ist, die sich so nahe an der ersten ringförmigen Lippe (36) befindet, dass das erwähnte Halteteil zwischen die erwähnten Lippen passt.

3. Das in Anspruch 1 beschriebene Stellglied, bei dem das erwähnte Halteteil (45) Lücken hat.

4. Das in Anspruch 1 beschriebene Stellglied, bei dem das erwähnte Halteteil (45) einen runden Querschnitt hat.

5. Das in Anspruch 1 beschriebene Stellglied, bei dem das erwähnte Halteteil (45) einen halbkreisförmigen Querschnitt hat.

6. Das in Anspruch 1 beschriebene Stellglied, bei dem das erwähnte Halteteil (45) einen rechteckigen Querschnitt hat.

7. Das in Anspruch 1 beschriebene Stellglied, bei dem das erwähnte Halteteil (45) einen quadratischen Querschnitt hat.

8. Das in Anspruch 1 beschriebene Stellglied, bei dem das erwähnte Halteteil (45) einen L-förmigen Querschnitt hat.

9. Das in Anspruch 1 beschriebene Stellglied, bei dem das erwähnte Halteteil (45) einen mehrseitigen Querschnitt hat.

10. Das in Anspruch 1 beanspruchte Stellglied, bei dem der erwähnte Adapter ein ringförmiges Teil aus eisenhaltigem Material an seinem Rand hat, und der erwähnte Rand über der erwähnten Membran und der erwähnten Schulter vorgesehen ist, wodurch das erwähnte Teil am erwähnten Ringflansch anliegt.

11. Eine Methode zur Montage eines Federbremsstellglieds bestehend aus folgenden Schritten:

a. Formen einer Federbremsstellglied-Gehäuseschale (32) mit ringförmiger Schulter (33) und einem axial hervorstehenden Ringflansch (34);

b. Formen eines zylindrischen Adapters (35) mit sich nach außen erstreckender ringförmiger Lippe (36) an wenigstens einem Ende;

c. Formen eines ringförmigen Halteteils (45) mit einem Durchmesser, der ungefähr dem der erwähnten ringförmigen Lippe (36) entspricht;

d. Anordnen der Gehäuseschale (32) in einer gekühlten Umgebung;

e. Einbauen einer flexiblen Membran (40) in die Gehäuseschale, so dass deren Ränder entlang der erwähnten Schulter am erwähnten Ringflansch verlaufen;

f. Einbauen des Adapters (35) in die Gehäuseschale (32) dergestalt, dass die ringförmige Lippe (36) in und gegen den Ringflansch (34) passt und auf den Rändern der Membran ruht;

g. Ausübung einer Kraft auf Adapter (35) und Gehäuseschale (32), die dazu ausreicht, eine Abdichtung zwischen Adapter und Membran herzustellen;

h. Anordnen des ringförmigen Halteteils (45) um Adapterlippe (36) dergestalt, dass es in Kontakt mit der Lippe und der Innenseite des Flansches kommt;

i. Ausübung einer zweiten Kraft auf erwähntes Halteteil (45); und

j. Aufbringung einer Schweißnaht (49) am Halteteil (45) auf der der erwähnten Lippe (36) entgegengesetzten Seite zur Verschmelzung des Halteteils mit dem Gehäuseflansch.

12. Die in Anspruch 11 beschriebene Methode, wobei das erwähnte Halteteil Lücken hat.

13. Die in Anspruch 11 beanspruchte Methode, bei der zwischen Schritt d. und e. eine Hauptfeder (27) in der Gehäuseschale (32) zusammengedrückt wird und eine vormontierte Adaptergruppe geschaffen wird, die wenigstens aus einer Adaptersockel- Rückholfeder (29), einer Zwischenschubstange (28), einer Schubstangenplatte, O-Ringen, einer Druckplatte und einer Schubstange (25) besteht; in Schritt f. wird die vormontierte Gruppe auch in die Gehäuseschale eingesetzt; und in Schritt g wird die erwähnte Abdichtung zwischen der erwähnten vormontierten Gruppe und der Membran hergestellt.