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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine flexible Bremsmembran nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Eine Bremsmembran dieser Art ist bekannt aus dem Dokument US-A-5
315 918.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Seit langem werden fluidbetätigte Bremssysteme,
wie beispielsweise Druckluftbremsen, verwendet, um die Bewegung
von Fahrzeugen auf eine sichere und wirksame Weise zu steuern. Insbesondere werden
Druckluftbremsen häufig
bei Nutzfahrzeugen, wie beispielsweise Lastkraftwagen, verwendet, die
typischerweise große
Fahrzeuggesamtgewichte haben. Die beträchtliche Trägheitsmasse dieser Hochleistungsfahrzeuge
erfordert in Verbindung mit den hohen Geschwindigkeiten, mit denen
sie fahren, ein Bremssystem, das schnell mit einer bedeutenden Bremskraft
anspricht. Eine Systemkomponente, die beim Betrieb von Luftdruckbremssystemen
eine entscheidende Rolle spielt, ist die Bremsbetätigungsvorrichtung.
Die Bremsbetätigungsvorrichtung
stellt beim Bremsen eines Fahrzeugs die notwendige Kraft bereit.
Handelsübliche
Druckluftbremsbetätigungsvorrichtungen
können
sowohl die normalen Betriebsbremsen als auch Feststell-/Handbremsen
betätigen. Die
Bremsbetätigungsvorrichtungen,
auch als Federbremsen bekannt, haben typischerweise ein Netzwerk
von Luftkammern, definiert durch eine oder mehrere Membranen und/oder
Kolben, und eine Vielzahl von Federn, die arbeiten, um als Reaktion
auf Eingaben durch den Fahrzeugführer
die angemessene Bremswirkung bereitzustellen. In dem Fall, daß ein Druckluftbremssystem
Druck verliert, bringt die Bremsbetätigungsvorrichtung selbsttätig die
Fahrzeugbremsen in Eingriff.
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Bei Bremsbetätigungsvorrichtungen dieser Art
sind die Membranen typischerweise flexibel, becherförmig und
haben einen äußeren radialen
Rand, der zwischen Flanschabschnitten eines Gehäuses und einer Abdeckung aufgenommen
und zusammengedrückt
wird. Solche Membranen werden allgemein aus einem Gummimaterial
geformt, in dem eine Faserverstärkung
angeordnet wird. Die Membranen werden oft in einer eiförmigen Gestalt
geformt, was es etwas schwierig macht, die Membran im Bremsbetätigungsgehäuse auszwichten
und einzubauen. Die Schwierigkeiten beim Einbau können oft
zu einer Undichtheit der zwischen der Membran und den Flanschabschnitten
des Gehäuses
und der Abdeckung hergestellten Dichtung führen. Bei der Fertigung der Bremsbetätigungsvorrichtungen
wird große
Sorgfalt aufgewandt, um auf undichte Betätigungsbaugruppen zu prüfen, undichte
Bremsbetätigungsbaugruppen
zu identifizieren und um undichte Bremsbetätigungsbaugruppen auszuschließen. Falls
die Bremsbetätigungsbaugruppe
undicht ist, kann die Bremsbetätigungsvorrichtung
versagen.
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Bei dieser Art von Bremsbetätigungsbaugruppe
ist es während
des Zusammenbaus wichtig, daß der
Randabschnitt der flexiblen Membran richtig eingesetzt und ausgerichtet
wird, bevor er zwischen den gegenüberliegenden radialen Flanschen
des Gehäuses
und der Abdeckung zusammengedrückt wird.
Während
des Zusammenbaus muß die
Membran koaxial mit den radialen Flanschen der gegenüberliegenden
Gehäuseelemente
ausgerichtet werden. Jedoch ist auf Grund der eiförmigen Gestalt
der typischen Membranen, wie sie vom Hersteller empfangen werden,
und der Krümmung
der Oberflächen der
gegenüberliegenden
radialen Flansche das Ausrichten der Membran und des Gehäuses schwierig, wodurch
die Möglichkeit
einer Undichtheit gesteigert wird.
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Außerdem verursacht die Dicke
des radialen Randabschnitts der Membran eine Schwierigkeit beim
Zusammenbau der Bremsbetätigungsvorrichtung.
Die Dicke des Randabschnitts der Membran erfordert, daß das Gehäuse und
die Abdeckung während
des Zusammenbaus in Kompression gegen die Membran gebracht werden,
um das Aufbringen einer Schelle zu erleichtern, die das Gehäuse und
die Abdeckung in dichtendem Eingriff mit der Membran hält.
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Dementsprechend wäre es sowohl vorteilhaft als
auch wünschenswert,
eine Membran zu haben, die während
des Zusammenbaus der Bremsbetätigungsvorrichtung
leichter positioniert und eingesetzt werden kann, um die Menge der
undichten Bremsbetätigungsbaugruppen
zu verringern, und die außerdem
den Montagevorgang dadurch unterstützt, daß sie den Schritt des Zusammendrückens des
Gehäuses
und der Abdeckung zum Anbringen und Befestigen der Schelle beseitigt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Nach der vorliegenden Erfindung wird
eine flexible Bremsmembran nach Anspruch 1 bereitgestellt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden
leicht zu erkennen sein, wenn dieselbe besser zu verstehen ist,
unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung, betrachtet
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen, in denen:
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1 ein
Seitenriß im
Querschnitt eines Ausführungsbeispiels
der Bremsbetätigungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung ist,
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2 eine
Draufsicht der in 1 gezeigten Bremsbetätigungsvorrichtung
ist, die eine Schelle mit zwei Halteschrauben illustriert,
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3 ein
Seitenriß im
Querschnitt eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Membran
der vorliegenden Erfindung ist,
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4 eine
vergrößerte Ansicht
des Randabschnitts der Membran, wie sie in 3 gezeigt wird, ist,
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5 eine
Querschnittsansicht des Randabschnitts der Membran ist, der auf
einem Flanschabschnitt des Betriebsgehäuses ruht,
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6 ein
Seitenriß im
Querschnitt des Randabschnitts der Membran ist, angeordnet innerhalb
der Betriebskammerbaugruppe, einschließlich eines Klemmrings, und
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7 ein
teilweiser Seitenriß im
Querschnitt eines alternativen Ausführungsbeispiels der Bremsbetätigungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung ist.
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BESCHREIBUNG
DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Unter Bezugnahme auf 1 der Zeichnungen wird bei einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung allgemein eine Bremsbetätigungsvorrichtung 20 gezeigt,
die hier als eine Einzelmembran-Druckluftbremsbetätigungsvorrichtung
illustriert wird. Die Bremsbetätigungsvorrichtung 20 schließt eine
Betriebskammerbaugruppe 22 ein, die eine an einem betriebsseitigen
Kolben 26 befestigte Stößelstange 24 hat.
Die Betriebskammerbaugruppe 22 schließt ein Betriebsgehäuse 30 und
eine Betriebsgehäuseabdeckung 32 ein,
die eine Sekundärkammer 28 definieren,
die eine Rückstellfeder 36 einschließt. Herkömmliche
Befestigungsschrauben 34 und eine Jochbaugruppe 35 werden
ebenfalls gezeigt. Bei der vorliegenden Erfindung können andere Bremsbetätigungsbaugruppen
geeignet sein.
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Wie es sich für Fachleute auf dem Gebiet verstehen
wird, werden fluidbetätigte
oder „Druckluft"-Bremsen dieser Beschaffenheit durch
die Bewegung einer oder mehrerer flexibler Membranen und starrer
Kolbenplatten gesteuert, die sich verbinden, um eine bewegliche
Wand zu bilden, wenn sie durch Luftdruckunterschiede betätigt werden,
die in den verschiedenen Kammern der Bremsbetätigungsvorrichtung 20 geschaffen
werden.
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Die Bremsbetätigungsvorrichtung 20 wird
mit einer flexiblen, becherförmigen
und allgemein kreisförmigen
Membran 40 ausgestattet, die einen ringförmigen Umfangsflansch 41 einschließlich eines
Abschnitts mit erweitertem Außendurchmesser
oder eines einfach erweiterten Abschnitts 42 in der Art
eines integrierten O-Rings oder dergleichen hat. Die Membran 40 bildet
durch das Zusammendrücken
des erweiterten Abschnitts 42 an der Schnittstelle des
Betriebsgehäuses 30 und
der Betriebsgehäuseabdeckung 32 eine
hermetische oder luftdichte Dichtung. Die Membran 40 wird
aus einem elastischen Material, wie beispielsweise Gummi, Neopren,
gewebekernverstärktem
Neopren oder dergleichen, geformt. Um dieses Zusammendrücken des
erweiterten Abschnitts 42 zu erreichen, und um das Betriebsgehäuse 30 an
der Betriebsgehäuseabdeckung 32 zu
befestigen, wird ein Klemmring 44 über einem ringförmigen Flanschabschnitt 31 des
Betriebsgehäuses 30 und
einem ringförmigen
Flanschabschnitt der Betriebsgehäuseabdeckung 32 angeordnet.
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Unter Bezugnahme auf 2 wird der Klemmring 44, der
zwei halbkreisförmige
Abschnitte 50 und 52 hat, detaillierter gezeigt.
Jeder halbkreisförmige
Abschnitt 50, 52 hat Laschen oder Ösen 54, durch
die Klemmenhalteschrauben 56 eingesetzt werden, um den
Klemmring 44 durch Festziehen von Haltemuttern 58 an
den Klemmenhalteschrauben 56 in seiner Position festzuziehen.
Das heißt,
der Klemmring 44 befestigt das Betriebsgehäuse 30 an der
Betriebsgehäuseabdeckung 32 und
drückt
den erweiterten Abschnitt 42 der Membran 40 zusammen,
um eine luftdichte Dichtung zu bilden. Eine einteilige Einzelschraubenklemme
dieser Art ist auf dem Gebiet ebenfalls gut bekannt und kann mit
der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 1 wird im normalen Betriebsbremsmodus
Luft unter Druck durch einen Einlaß 60 eingepreßt und bewirkt,
daß sich
die Membran 40 und der betriebsseitige Kolben 26 nach
unten bewegen. Es wird sich verstehen, daß die Membran 40 und
der betriebsseitige Kolben 26 eine zweite, bewegliche,
Wand bilden, die auf Luftdruck anspricht. Die Bewegung dieser zweiten,
beweglichen, Wand nach unten bewirkt, daß die Stößelstange 24 aus dem
Betriebsgehäuse 30 nach
außen schiebt,
um die Fahrzeugbremsen festzusetzen.
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Unter Bezugnahme auf 3 wird die Membran 40 detaillierter
gezeigt. Die Membran 40 ist allgemein becherförmig und
schließt
einen radialen ringförmigen
Flansch 41 ein, der einen erweiterten Abschnitt 42 und
koaxial angeordnete Flachstellen 43 hat, angeordnet angrenzend
an den erweiterten keilförmigen
Abschnitt 42.
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Unter Bezugnahme auf 4 wird der ringförmige Flansch 41 der
Membran 40 detaillierer gezeigt. Der erweiterte Abschnitt 42 des
ringförmigen Flanschs 41 ist
an seinem äußeren Abschnitt
allgemein keilförmig.
Angrenzend an den keilförmigen
erweiterten Abschnitt 42 des ringförmigen Flanschs
41 werden
koaxial ausgerichtete flache Abschnitte 43 auf gegenüberliegenden
Seiten des ringförmigen Flanschs 41 angeordnet.
Die Flachstellen 43 haben einen minimalen Flachstellenradius
oder eine minimale Breite von 0,762 mm (0,030 Zoll), können aber so
groß sein,
wie es in Abhängigkeit
von den Abmessungen der Membran notwendig ist. Vorzugsweise reicht
die Breite der Flachstelle 43 von 0,762 mm (0,030 Zoll)
bis annähernd
1,905 mm (0,075 Zoll). Die Flachstellen 43 ermöglichen,
daß die
Membran 40 leichter und genauer zwischen den radialen Flanschen 31 und 33 eingesetzt
werden kann.
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Unter Bezugnahme auf 5 wird der ringförmige Flansch 41 der
Membran 40 auf den radialen Flansch 31 des Betriebsgehäuses 30 gesetzt
gezeigt. Vorzugsweise sind die einander gegenüberliegenden Flansche 31, 33 des
Betriebsgehäuses 30 bzw.
der Betriebsgehäuseabdeckung 32 im
Querschnitt U-förmig
und öffnen
sich nach außen.
Die einander gegenüberliegenden
Flansche 31 und 33 schließen einen Flanscheingriffsabschnitt 38 ein,
der die flachen Abschnitte 43 am ringförmigen Flansch 41 in
Eingriff nimmt. Mit anderen Worten, die U-förmigen Flanschabschnitte 31 und 33 greifen
an den Gipfelpunkten des U-förmigen
Bereichs mit den Flachstellen 43 des ringförmigen Flanschs 41 ineinander. Der
Abschnitt der U-förmigen
Flansche 31 und 33, der mit den Flachstellen 43 des
ringförmigen Flanschs 41 ausgerichtet
wird, wird auch als der „Ort" bezeichnet. Jeder
radiale Flansch 31 und 33 schließt außerdem einen äußeren Schenkel 39 ein,
der während
des Aufbringens des Klemmrings 44 den keilförmigen erweiterten
Abschnitt 42 der Membran 40 aufnimmt und zusammendrückt.
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Unter Bezugnahme auf 6 wird die Membran 40 gezeigt,
angeordnet zwischen den ringförmigen
Flanschen 31 und 33, einschließlich des an denselben angeordneten
Klemmrings 44. Die Flachstellen 43 des ringförmigen Flanschs 41 werden
unmittelbar angrenzend an den Flanscheingriffsabschnitt 38 oder
die Gipfelpunkte der Flansche 31 und 33 angeordnet.
Wenn durch den Klemmring 44 eine Kraft auf die ringförmigen Flansche 31 und 33 ausgeübt wird,
wird der keilförmige
erweiterte Abschnitt 42 des ringförmigen Flanschs 41 durch
die äußeren Schenkel 39 der
radialen Flansche 31 und 33 aufgenommen und zusammengedrückt, um
einen allgemein U-förmigen
Raum 45 zwischen der Schelle 44 und den Gehäuseelementen 30 und 32 auszufüllen, wie es
in 6 gezeigt wird. Der
keilförmige
erweiterte Abschnitt 42 wird in einem solchen Maß zusammengedrückt, daß er den
Raum 45 zwischen der Schelle 44 und den Gehäuseelementen 30 und 32 vollständig ausfüllt, um
eine „Hydraulikverriegelung" zu bilden. Die Hydraulikverriegelung
verringer das Auftreten einer Undichtheit der Bremsbetätigungsvorrichtung 20 und
verringert ebenfalls das Kriechen oder „Auslaufen" der Membran 40, das ein besonderes
Problem ist, wenn die Membran 40 während des Zusammenbaus nicht
genau ausgerichtet wird.
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Die flexible Membran 40 dieser
Erfindung wird folglich natürlich
und genau die Flachstelle 43 auf den Gipfelpunkt des U-förmigen Flanschs 31 des Betriebsgehäuses 30 setzen,
selbst wenn die Membran 40 am Anfang eiförmig ist,
wenn sie von der Formmaschine empfangen wird. Daher braucht die Person,
welche die Membran 40 auf dem Betriebsgehäuse 30 montiert,
die Position der Membran 40 auf dem Betriebsgehäuse 30 nicht
anzupassen oder die Membran 40 während des Montierens der Abdeckung 32 nicht
an ihrem Platz zu halten. Ähnlich
wird der U-förmige
Flansch 33 der Abdeckung 32 vor der Aufnahme des
Klemmrings 44 auf der gegenüberliegenden Flachstelle 43 am
Membranrandabschnitt 41 natürlich passen und genau aufsitzen,
was zu einer sehr genauen Ausrichtung des Betriebsgehäuses 30, der
Membran 40 und der Abdeckung 32 führt, die sehr
wichtig ist, um anschließend
an den Zusammenbau eine Undichtheit um die Membran 40 zu
vermeiden. Schließlich
ist es nicht wahrscheinlich, daß die Genauigkeit
der Ausrichtung während
des Festklemmens der Flansche 31, 33 gestört oder
verschoben wird, weil die Komponenten ineinandergepaßt werden
und daher nicht leicht zu verschieben sind. Da die Klemmkraft auf
die Flachstellen 43 ausgeübt wird, falls die Membran 40 während des
Zusammenbaus nicht richtig auf dem Betriebsgehäuse 30 ausgerichtet
wird, kann der keilförmige
Abschnitt 42 durch die U-förmigen Flansche 31 und 33 in
Eingriff genommen werden, um die Membran 40 auszurichten.
Falls die Membran 40 nicht vollständig ausgerichtet ist, wird an
diesem Punkt mehr von dem keilförmigen
Abschnitt 42 herausgedrückt,
was eine angemessene Dichtung schafft, und die Membran 40 sich
wesentlich selbst zwischen den U-förmigen Flanschen 31 und 33 ausrichten.
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Es ist ein anderes Merkmal der Membran 40 der
vorliegenden Erfindung, daß durch
das Verringern der Dicke des ringförmigen Flanschabschnitts 41 an
den Flachstellen 43 die Schelle 44 leichter an das
Gehäuse 30 und
die Gehäuseabdeckung 32 zu montieren
ist, ohne die Notwendigkeit, das Gehäuse 30, die Membran 40 und
die Gehäuseabdeckung 32 vor
dem Aufbringen der Schelle 44 zusammenzudrücken. Es
sollte sich jedoch verstehen, daß die Schelle 44 den
ringförmigen
Flanschabschnitt 41 der Membran 40 zusammendrücken wird,
wenn die Klemmenhalteschrauben 56 der Schelle 44 festgezogen
werden.
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Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung und unter Bezugnahme auf 7 der Zeichnungen wird nun allgemein
eine Doppelmembran-Bremsbetätigungsbaugruppe 80 gezeigt.
Gleiche Elemente werden unter Verwendung der gleichen Referenzzahlen
wie bei dem in 1 bis
einschließlich 6 gezeigten Ausführungsbeispiel
bezeichnet. Außerdem
sollte es sich verstehen, daß andere
Fluid-Bremsbetätigungsvorrichtungen, wie
beispielsweise Kolben-Bremsbetätigungsvorrichtungen,
ungeachtet der Art der durch die Bremsbetätigungsvorrichtung betätigten Bremsen,
Nocken-, Scheiben- oder
Keilspreizbremse, mit oder ohne Außenrohr-Entlüftungssysteme,
nach der vorliegenden Erfindung hergestellt werden können, während die vorliegende
Erfindung in Verbindung mit einer spezifischen Art einer Bremsbetätigungsvorrichtung
beschrieben worden ist und unter Bezugnahme sowohl auf eine Einzelmembran-Bremsbetätigungsvorrichtung
als auch auf eine Doppelmembran-Bremsbetätigungsvorrichtung
illustriert worden ist. Die vorliegende Erfindung kann praktisch
an jede Bremsbetätigungsvorrichtung
angepaßt
werden, bei der eine Membran zwischen einem ersten Gehäuse und
einer Gehäuseabdeckung
oder einem Betriebsgehäuse und
einer Flanschfassung oder dergleichen zusammengedrückt wird,
und alle diese Vorrichtungen sollen in den Rahmen der vorliegenden
Erfindung fallen.
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Die Doppelmembran-Bremsbetätigungsvorrichtung 80 schließt eine
Betriebskammerbaugruppe 22 und eine Federkammerbaugruppe 82 ein.
Die Federkammerbaugruppe 82 schließt eine federseitige Membran 86 ein,
die einen erweiterten Abschnitt 88 hat, der in der Art
eines integrierten O-Rings oder dergleichen beschaffen ist. Ein
federseitiger Kolben 90 und eine Triebfeder 92 werden
innerhalb der Federkammerbaugruppe 82 angeordnet. Ein an
der Federkammerbaugruppe 82 angeordnetes ringförmiges Halteelement 83 gewährleistet
eine eingriffssichere Verriegelung oder Befestigung des Kopfs 85 der
Federkammerbaugruppe 82 an der Flanschumhüllung 84.
Das Halteelement 83 bei diesem Ausführungsbeispiel ist in der Art
einer kreisförmigen
Hohlkehlklemme beschaffen, die den Flansch 94 aufnimmt und
dadurch das Zusammendrücken
des erweiterten Abschnitts 88 der Membran 86 bewirkt.
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Die vorliegende Erfindung ist auf
eine illustrative Weise beschrieben worden. Es sollte sich verstehen,
daß die
Terminologie, die verwendet worden ist, in der Art von beschreibenden
statt von begrenzenden Worten beschaffen sein soll.
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Im Licht der obigen Unterrichtungen
sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung
möglich.
Daher kann die vorliegende Erfindung innerhalb des Rahmens der angefügten Ansprüche anders
umgesetzt werden, als dies spezifisch beschrieben wurde.