DE69733656T2

DE69733656T2 - Gegen öffnen geschützte, kompakte federspeicherbremse

Info

Publication number: DE69733656T2
Application number: DE69733656T
Authority: DE
Inventors: Graydon Choinski
Original assignee: Indian Head Inc; Indian Head Industries Inc
Current assignee: Indian Head Inc; Indian Head Industries Inc
Priority date: 1996-10-07
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2017-09-26
Also published as: ATE298837T1; JP4283893B2; DE69733656D1; US5676036C1; CA2267995C; EP0931204A4; JP2001502040A; CA2267995A1; WO1998015715A1; EP0931204B1; BR9712214A; EP0931204A1; US5676036A; AU4593797A

Description

Diese Erfindung betrifft einen eingriffsgeschützten Feder-Bremsaktuator, bei dem das äußere Profil der Bremse kleiner ist als gemäß dem Stand der Technik.
Feder-Bremsaktuatoren werden in Verbindung mit Luftdruckbremssystemen bei Schwerlastfahrzeugen verwendet. Eine hochbelastbare Triebfeder wird in einer Notfallkammer des Feder-Bremsaktuators aufgenommen. Die Triebfeder ist zwischen einem äußeren Federkammergehäuse und einem dazwischenliegenden zentralen Gehäuse gehaltert. Die Triebfeder bewegt eine Schubstange selektiv nach außen aus der Notfallkammer hinaus, um die Bremse zu betätigen. Typischerweise wird die Triebfeder in der Notfallkammer durch Luftdruck unbetätigt gehalten. Sollte ein Fehler im Luftdruckbremssystem auftreten, dann hält der Luftdruck die Triebfeder nicht länger zurück. Die Feder dehnt sich dann aus, wobei sie die Schubstange bewegt, um die Bremse zu betätigen. Diese Triebfeder wird ebenfalls für die Bereitstellung einer Feststellbremse eingesetzt.
Die für diese Systeme eingesetzten Triebfedern sind sehr stark. In der Vergangenheit wurden die zwei Gehäuseelemente durch verschraubte Klammerreifen zusammengehalten. Die verschraubten Klammerreifen umfassten ringförmige Krempen, die sich radial nach außen erstreckten. In Kolbenbremssystemen, erstreckte sich das äußere oder Notfallgehäuse radial nach außen zu einer äußeren Lippe, welche typischerweise durch einen Sprengring an ihrem Platz gehalten wurde.
In jüngerer Vergangenheit wurden eingriffsgeschützte Federkammergehäuse eingesetzt, welche verformt sind, um am Zentralgehäuse gehalten zu werden. Diese Verbesserung ersetzte den verschraubten Klammerreifen und machte Schluss mit dem unbeabsichtigten Lösen des verschraubten Klammerreifens. Trotzdem wurden in den bekannten eingriffsgeschützten Bremsaktuatoren die verformten Abschnitte typischerweise um einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch verformt.
Die Europäische Patentanmeldung Nr. EP 554050 offenbart diesen Typ des eingriffsgeschützten Federkammergehäuses, wo ein sich radial nach außen erstreckender Flansch auf einem Gussteil angeordnet ist, und ein Ende eines Pressstahlzylinders über den sich radial nach außen erstreckenden Flansch gewalzt ist. Das offenbarte Konzept erfordert, dass auch eine ringförmige Dichtung und ein Rückhaltering eingesetzt werden, welche zwischen dem Pressstahlzylinder und dem Gussteil angeordnet sind.
Feder-Bremsaktuatoren sind auf der Unterseite eines Fahrzeugs angebracht. Raum ist dort am wichtigsten, wo die Feder-Bremsaktuatoren angebracht sind. Es gibt viele Anwendungen, wo es weniger Platz um den Feder-Bremsaktuator gibt, als wünschenswert wäre. Aus diesem Grund ist es erstrebenswert die Größe der Ummantelung des Feder-Bremsaktuators zu verringern. Die Feder-Bremsaktuatoren gemäß dem Stand der Technik, welche verformte Abschnitte, Sprengringe oder verschraubte Klammerreifen einsetzen, umfassen sich radial nach außen erstreckende Abschnitte, welche alle die Größe der radialen Ummantelung des Feder-Bremsaktuators übermäßig erhöhen.
Außerdem waren Membrane nach dem Stand der Technik manchmal schwer richtig zu zentrieren. Wenn eine Membran nicht mittig angebracht wird, kann das manchmal zu einem Leck führen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer offenbarten Ausführungsform dieser Erfindung ist das zentrale Gehäuse mit einer Halterungsnut ausgebildet. Das Federschutzgehäuse ist als ein im Allgemeinen zylindrisches Rohr ausgebildet, welches über das zentrale Gehäuse passt. Ein Ende der Federschutzabdeckung ist radial in die Nut verformt, um das Federschutzgehäuse am zentralen Gehäuse zu haltern. Auf diese Weise wird die Ummantelung des Bremsaktuators nicht vergrößert.
In den bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung ist eine Dichtung in einer Dichtungsnut im zentralen Gehäuse angebracht. Die Federschutzabdeckung verformt die Dichtung, um einen luftdichten Sitz an der Verbindung sicherzustellen.
Gemäß anderen Merkmalen dieser Erfindung ist die Halterungsnut, welche ausgebildet ist, um den verformten Abschnitt aufzunehmen, eine dreiseitige Nut. Äußere winkelige Abschnitte erstrecken sich zu einem zentralen flachen Abschnitt. Auf diese Weise stellt die Erfindung sicher, dass der verformte Abschnitt sicher in der Nut aufgenommen ist.
Gemäß anderen Merkmalen dieser Erfindung wird der verformte Abschnitt auf einem Kolbenbremsaktuator eingesetzt. Bei diesem Aktuatortyp wird eine eigene O-Ring-Dichtung in der Dichtungsnut aufgenommen.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird die verformte Abdeckung in einer Membranbremse eingesetzt. Diese Ausführungsform ist insbesondere günstig, insofern sie deutlich die äußere Größe der Ummantelung eines Feder-Bremsaktuators vom Membrantyp verringert. Bei der Anwendung in einer Membranbremse umfasst die Membran vorzugsweise einen Dichtungswulst, welcher in der Dichtungsnut aufgenommen ist. Ein Abschnitt der Membran, welcher sich vom Dichtungswulst aus erstreckt, wird auf einer Zentrierfläche aufgenommen, welche axial von der Dichtungsnut und in Richtung der Triebfeder hin beabstandet ist. Diese Zentrierfläche stellt sicher, dass die Membran vor der Verformung des Federschutzgehäuses auf dem zentralen Gehäuse richtig zentriert ist. Dies gewährleistet das richtige Positionieren der Membran.
Gemäß einer am meisten bevorzugten Ausführungsform ist die Zentrierfläche radial nach innen von einem äußeren Kontaktabschnitt des zentralen Gehäuses beabstandet, gegen welchen das Federschutzgehäuse anliegt.
Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung und die Zeichnungen am besten verständlich, welche im Folgenden kurz beschrieben sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht eines Feder-Bremsaktuators, welcher die vorliegende Erfindung enthält.
2 zeigt eine Einzelheit des erfinderischen Feder-Bremsaktuators.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfinderischen Feder-Bremsaktuators.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein Feder-Bremsaktuator 20 ist in 1 dargestellt. Ein Federschutzgehäuse 22 ist auf unelastische Weise an dem zentralen Gehäuse 24 verformt. Eine Triebfeder 26 liegt an einem Kolben 28 an. Der Bereich über dem zentralen Gehäuse ist als eine Federkammer bekannt und der Bereich unter dem zentralen Gehäuse ist die Servicebremskammer. Wie bekannt ist, ist das Federschutzgehäuse 22 an dem zentralen Gehäuse 24 gehaltertt, um die Triebfeder 26 innerhalb seiner Kammer aufzunehmen. Eine Schubstange 30 bewegt sich mit dem Kolben 28 bei Betätigung oder Ausdehnung der Feder 26 aus der Kammer hinaus. Die Erfindung ist bis zu diesem Punkt im Stand der Technik bekannt.
Die erfinderischen Aspekte der 1 betreffen die Art und Weise, wie das Federkammergehäuse 22 an dem zentralen Gehäuse 24 verformt ist. Ein verformter Abschnitt 32 ist benachbart zu einem axial äußeren Ende 31 der Federschutzabdeckung 22 ausgebildet. Der verformte Abschnitt 32 ist radial nach innen, dann zurück nach außen aus einer Halterungsnut 33 hinaus verformt. Der verformte Abschnitt 32 ist radial nach innen verformt, und nicht radial nach außen, wie es typischerweise nach dem Stand der Technik der Fall ist. Dies führt zu einer kleineren äußeren Ummantelungsgröße für den Feder-Bremsaktuator 20.
Eine Dichtung 34 ist in einer Dichtungsnut 36 axial zwischen der Halterungsnut 33 und der Triebfeder 26 positioniert. Die Dichtung 34 wird durch das Federschutzgehäuse 22 zusammengedrückt und stellt daher eine luftdichte Dichtung bereit, welche den Luftdurchtritt durch den verformten Abschnitt 32 verhindert.
Gemäß der offenbarten Ausführungsform ist das Gehäuse 24 aus Aluminium gegossen oder aus Stahl hergestellt, wobei es im Vergleich zum Federschutzgehäuse 22, welches aus einem Stahlblech mit einer geringeren Stärke ausgebildet sein kann, eine wesentlich größere Wandstärke aufweist. Die Tiefe der Halterungsnut 33, welche im Gehäuse 24 eingegossen sein kann, ist vorzugsweise gleich oder größer als die Dicke des Federschutzgehäuses 22, um ausgezeichnete Rückhaltung sicherzustellen. Es versteht sich jedoch von selbst, dass das zentrale Gehäuse 24 auch aus einem gepressten Rohling ausgebildet sein kann, wobei dann die Nut 33 in das Gehäuse eingewalzt wird und ein eigenes Element für den zentralen Steg erforderlich ist, welcher die Gehäusekammer trennt.
Wie in 2 gezeigt, umfasst der verformte Abschnitt 32 vorzugsweise drei Abschnitte. Ein erster Abschnitt 39 erstreckt sich radial nach innen und entlang eines winkeligen Abschnitts 40 der Nut 33. Ein zentraler Abschnitt 41 tritt in Kontakt mit einem zentralen flachen Abschnitt 42 der Nut 33. Ein zweiter Abschnitt 43 erstreckt sich radial nach außen zurück zum Ende 31 und liegt vorzugsweise auf einer winkeligen Fläche 44 der Nut 33. Vorzugsweise erstrecken sich die Abschnitte 40 und 44 mit einem Winkel von ungefähr 45° vom flachen Abschnitt 42 aus. Vorzugsweise erstreckt sich der flache Abschnitt 42 über eine Distanz der Größenordnung von 3/16 – 1/4 Inch. Das Ende 31 erstreckt sich vorzugsweise leicht nach außen über das Ende der Nut und den winkeligen Abschnitt 44 hinaus. Es versteht sich von selbst, dass die Erfindung einen flachen Abschnitt oder tatsächlichen Kontakt am Abschnitt 42 nicht erfordert.
Wie phantomartig bei 50 dargestellt, wird das Gehäuse 22 anfänglich über das zentrale Gehäuse 24 als ein zylindrisches oder rohrförmiges Element bewegt. Ein Verformungswerkzeug 51 bewegt sich dann radial nach innen, um den Abschnitt 32 zu verformen, wie in 2 in durchgezeichneter Linie gezeigt ist. Bekannte Verformungswerkzeuge und -verfahren können eingesetzt werden.
Das Verformungswerkzeug 51 muss nicht die drei Abschnitte zu unterschiedlichen Zeitpunkten verformen. Statt dessen könnte es bloß den zentralen Abschnitt 41 stärker radial nach innen zwingen, was dadurch die Abschnitte 39 und 43 zwingt, sich radial nach innen zu bewegen. Außerdem, wie oben erwähnt, muss der Abschnitt 41 nicht flach sein, sondern kann auch bloß ein gerundeter Abschnitt sein, welcher eine Krümmung bildet, so dass der verformte Abschnitt 32 anfängt, sich radial nach außen zurück zu biegen.
Wie ebenfalls gezeigt, ist die Dichtung 34 in der Nut 36 eingepasst und wird durch das Gehäuse 22 verformt. Auf diese Weise wird eine luftdichte und sichere Verbindung durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt.
3 zeigt eine alternative Ausführungsform 50, wobei ein Federschutzgehäuse 52 an dem zentralen Gehäuse 54 verformt ist. Eine Halterungsnut 56, welche ähnlich der Halterungsnut 33 sein kann, nimmt den verformten Abschnitt 58 des zentralen Gehäuses 54 auf. Das Gehäuse 54 umfasst eine vielteilige Fläche. Eine Kontaktfläche 60 liegt vorzugsweise im Allgemeinen in zylindrischer Form vor und befindet sich an einem ersten äußeren Durchmesser von einer zentralen Achse des Bremsaktuators weg. Eine zweite rohrförmige Führungsfläche 62 ist axial in Richtung des oberen Teils des Bremsaktuators von der Fläche 60 aus beabstandet. Die Führungsfläche 62 ist von der zentralen Achse um einen kleineren Durchmesser als die Fläche 60 beabstandet.
Eine Triebfeder 63 stößt an eine Membran 64 auf eine Weise an, die im Stand der Technik bekannt ist. Eine Schubstange 65 wird durch die Triebfeder 63 aus dem Gehäuse 54 nach innen und nach außen bewegt.
Die Membran 64 ist insofern einzigartig, als sie einen Dichtungswulst 66 aufweist, welcher in einer Dichtungsnut 68 aufgenommen ist, die im zentralen Gehäuse 54 ausgebildet ist. Ein rohrförmiger Führungsabschnitt 70 der Membran 64 erstreckt sich axial vom Dichtungswulst 66 aus. Der Führungsabschnitt 70 ist auf der Führungsfläche 62 aufgenommen. Dies stellt die richtige Zentrierung der Membran sicher. Beim Zusammenbauen dieser Ausführungsform wird die Membran 64 anfänglich auf dem zentralen Gehäuse 54 angeordnet. Das Gehäuse 52 wird dann auf dem zentralen Gehäuse 54 bewegt. Die – nicht verformte rohrförmige Konfiguration des Gehäuses 52 ist bei 72 phantomartig dargestellt. Der verformte Abschnitt 58 wird dann verformt. Das Gehäuse 52 kontaktiert und verformt den Dichtungswulst 66, um eine luftdichte Dichtung zu gewährleisten.
Die vorliegende Erfindung stellt daher im Vergleich zu den Membran-Bremsaktuatoren gemäß dem Stand der Technik eine sehr kleine äußere Ummantelung bereit. Außerdem stellt die vorliegende Erfindung eine Zentrierfläche für die Membran bereit, um für die richtige Anordnung zu sorgen.
Bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung wurden offenbart, jedoch erkennt ein Durchschnittsfachmann, dass gewisse Modifikationen in den Umfang dieser Erfindung fallen. Aus diesem Grund sollten die folgenden Ansprüche studiert werden, um den wahren Umfang und Gehalt dieser Erfindung zu erfassen.

Claims

Feder-Bremsaktuator (20), umfassend: ein zentrales Gehäuse (24) zum Definieren einer Federkammer auf einer ersten Seite und einer Servicebremskammer auf einer zweiten Seite; eine Triebfeder (26), welche zwischen einem Federschutzgehäuse (22) und dem zentralen Gehäuse (24) gehaltert ist; und dadurch gekennzeichnet, dass ein Federschutzgehäuse (22) auf unelastische Weise an dem zentralen Gehäuse (24) verformt ist, dass eines von dem zentralen Gehäuse (24) und dem Federschutzgehäuse (22) eine Halterungsnut (33) aufweist und das andere von dem zentralen Gehäuse (24) und dem Schutzgehäuse (22) einen ersten Abschnitt (39), der auf unelastische Weise radial in die Nut (33) verformt ist, und einen zweiten Abschnitt (43) aufweist, der von dem ersten Abschnitt (39) zu dem einen Gehäuse hin beabstandet ist und sich unelastisch verformt von dem ersten Abschnitt (39) radial nach außen erstreckt, um das Federschutzgehäuse (22) an dem zentralen Gehäuse (24) zu haltern.
Feder-Bremsaktuator (20) gemäß Anspruch 1, wobei die Halterungsnut (33) in dem zentralen Gehäuse (24) ausgebildet ist.
Feder-Bremsaktuator (20) gemäß Anspruch 2, wobei das zentrale Gehäuse (24) ferner eine Dichtungsnut (36), welche axial zwischen der Halterungsnut (33) und der Triebfeder (26) positioniert ist, und eine Dichtung (34) aufweist, welche in der Dichtungsnut (36) aufgenommen ist, wobei das Federschutzgehäuse (22) mit der Dichtung (34) in Kontakt ist, um eine luftdichte Dichtung bereitzustellen.
Feder-Bremsaktuator (20) gemäß Anspruch 2, wobei die Halterungsnut (33) zwei äußere winkelige Abschnitte (40, 44) aufweist, welche zu einem zentralen flachen Abschnitt (42) führen.
Feder-Bremsaktuator (20) gemäß Anspruch 4, wobei der verformte Abschnitt (32) des Federschutzgehäuses (22) mit dem flachen Abschnitt (42) der Halterungsnut (33) in Kontakt ist.
Feder-Bremsaktuator (20) gemäß Anspruch 2, wobei sich ein Kolben (28) innerhalb des Federschutzgehäuses (22) hin- und herbewegt.
Feder-Bremsaktuator (50) gemäß Anspruch 2, wobei eine Membran (64) zwischen dem Federschutzgehäuse (52) und dem zentralen Gehäuse (54) gehaltert ist und die Triebfeder (63) die Membran (64) innerhalb der Federkammer bewegt.
Feder-Bremsaktuator (50) gemäß Anspruch 7, wobei das zentrale Gehäuse (54) eine rohrförmige Führungsfläche (62) und eine Dichtungsnut (68) aufweist, die rohrförmige Führungsfläche (62) auf einer axialen Seite der Dichtungsnut (68) positioniert ist, die zur Triebfeder (63) hin beabstandet ist, die Membran (64) einen Führungsabschnitt, der auf der rohrförmigen Führungsfläche aufgenommen ist, und einen Dichtungswulst (66) in der Dichtungsnut (68) aufweist und das Federschutzgehäuse (52) mit dem Dichtungswulst (66) in Kontakt ist, um eine luftdichte Dichtung bereitzustellen.
Feder-Bremsaktuator (50) gemäß Anspruch 8, wobei das zentrale Gehäuse (54) ferner eine Kontaktfläche (60) aufweist, welche auf einer gegenüberliegenden Seite der Dichtungsnut (68) von der rohrförmigen Führungsfläche (62) positioniert ist, die Kontaktfläche (60) axial zwischen der Dichtungsnut (68) und der Halterungsnut (56) positioniert ist, das Federschutzgehäuse (52) mit der Kontaktfläche (60) in Kontakt ist, die Membran (64) mit der rohrförmigen Führungsfläche (62) in Kontakt ist und die rohrförmige Führungsfläche (62) in einem radialen Abstand von einer zentralen Achse des Feder-Bremsaktuators (50) ausgebildet ist, der kürzer ist als ein radialer Abstand zwischen der zentralen Achse und der Kontaktfläche (60).
Verfahren zur Bildung eines Feder-Bremsaktuators (20), umfassend die folgenden Schritte: 1) Bereitstellen eines zentralen Gehäuses (24), eines Federschutzgehäuses (22) und einer Triebfeder (26); 2) Positionieren der Triebfeder (26) zwischen dem Federschutzgehäuse (22) und dem zentralen Gehäuse (24); 3) Versehen eines von dem zentralen Gehäuse (24) und dem Federschutzgehäuse (22) mit einer Halterungsnut (33); und 4) unelastisches Verformen eines ersten Abschnitts (39) von einem von dem Federschutzgehäuse (22) oder dem zentralen Gehäuse (24) radial nach innen in die Halterungsnut (33) und anschließendes unelastisches Verformen eines zweiten Abschnitts (43), der von dem ersten Abschnitt (39) zu dem anderen Gehäuse hin beabstandet und von dem ersten Abschnitt (39) radial nach außen ist, um das Federschutzgehäuse (22) an dem zentralen Gehäuse (24) zu haltern.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei das zentrale Gehäuse (24) mit der Halterungsnut (33) gebildet wird und das Federschutzgehäuse (22) in die Halterungsnut (33) verformt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei das zentrale Gehäuse (24) ferner mit einer Dichtungsnut (36) gebildet wird und eine Dichtung (34) in der Dichtungsnut (36) positioniert wird, wobei das Federschutzgehäuse (22) mit der Dichtung (34) an der Dichtungsnut (36) in Kontakt ist, um nach Schritt 4 eine luftdichte Dichtung bereitzustellen.
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei die Dichtung (34) durch einen äußeren Wulst auf einer Membran (64) bereitgestellt wird, die Membran (64) auf dem zentralen Gehäuse (24) positioniert wird, um die Membran (64) vor Schritt 4 zu zentrieren, und die Membran (64) nach Schritt 4 zwischen dem Federschutzgehäuse (22) und dem zentralen Gehäuse (24) sicher gehalten wird.
Feder-Bremsaktuator (20) gemäß Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Abschnitte (39, 43) um ihren gesamten Umfang unelastisch verformt sind.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei die ersten und zweiten Abschnitte (39, 43) um ihren gesamten Umfang verformt werden.