WO2009010148A2 - Zweikreismembranzylinder für eine druckluftbremsanlage - Google Patents

Zweikreismembranzylinder für eine druckluftbremsanlage Download PDF

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Frank Schrader
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/08—Brake cylinders other than ultimate actuators
    • B60T17/083—Combination of service brake actuators with spring loaded brake actuators

Definitions

  • the invention relates to a dual-circuit membrane cylinder for a compressed air brake system according to the preamble of claim 1.
  • the spring-accumulator brake cylinder has a housing which consists of a common wall for the spring brake cylinder and the service brake cylinder wall and a cup-shaped lid. In the housing serving as a spring piston piston is arranged. The piston divides the spring accumulator brake cylinder into a release chamber
  • Pressure medium chamber and a spring chamber In the spring chamber serving as a storage spring spring is arranged, which is supported at one end via a spring plate on the cover of the housing and acted with its other end the piston in the direction of serving as a release chamber pressure medium chamber ie in the brake actuation direction.
  • a piston rod On the side of the piston defining the pressure medium chamber, a piston rod is centrally arranged, which extends through the pressure medium chamber and a passage opening arranged in the wall in the direction of a pressure medium chamber of the service brake cylinder serving as a service brake chamber. Via a pressure medium connection in the wall of the housing of the spring brake cylinder, the pressure medium chamber of the spring brake cylinder can be connected optionally to a compressed air source or to the atmosphere.
  • the service brake cylinder having a housing which is formed by the common for the spring brake cylinder and the service brake cylinder wall and a cup-shaped lid.
  • a membrane is clamped between see the wall and the lid of the housing and divides the service brake cylinder in serving as a service brake chamber pressure medium chamber and a spring chamber.
  • An arranged on the membrane, consisting of a piston plate and a piston rod, serving as a service brake piston piston is acted upon by a spring which is supported on the lid in the direction of the pressure medium chamber (brake release direction).
  • the piston rod is arranged centrally on the piston plate and led out of the housing through a passage opening in the cover.
  • Fig. 1 of the accompanying drawings shown dual-circuit brake cylinder (102) of the Fa. WABCO with the device number 4 230 130 100 known, which has a two cup-shaped housing halves (104, 106) existing housing (108) in which a first brake cylinder (110) with a first diaphragm (112) and a second brake cylinder (114) formed with a second diaphragm (116) and are combined to form a structural unit.
  • the two housing halves are connected to each other via an intermediate adapter ring (118), in which a first pressure medium connection (120) is formed.
  • a second pressure medium connection (122) is formed in the second housing half (106).
  • the first pressure medium connection (120) leads into a first pressure medium chamber (124) and the second pressure medium connection (122) into a second pressure medium chamber (126).
  • a piston (127) consisting of a piston plate (128) and a piston rod (132) is arranged, which is acted upon by a spring (130) is supported on the housing, in the direction of the first pressure medium chamber (124) is acted upon.
  • the piston rod (132) is arranged centrally on the piston plate (128) and guided through a passage opening (134) in the housing, sealed with a bellows (138).
  • the first pressure medium chamber (124) is formed between the two diaphragms (112, 116) and the second pressure medium chamber (126) between the second diaphragm (116) and the second housing half (106).
  • the second membrane has centrally a thickening (140) protruding into the first pressure chamber in order to achieve defined paths, wherein an additional element (142) can also be arranged on this thickening (140).
  • the two membranes are the same size.
  • the known two-circuit brake cylinder has by the two membranes of equal size and the thickening of the second membrane to a large axial length and relatively large dead volumes and therefore requires a large space. During operation, the dead volumes must first be filled, which means increased energy consumption and longer reaction times.
  • the object of the present invention is therefore to improve a two-circuit diaphragm cylinder of the type mentioned in that the required installation space and dead volumes are minimized and the required power outputs can be realized.
  • the invention proposes to arrange the two membranes in one another and to provide a pressure medium chamber between the two membranes, while the second Pressure medium chamber is formed between the second diaphragm and the second housing half, as is known per se from the prior art with respect to the service brake cylinder.
  • the limited by both diaphragms pressure medium space can be used as a service brake cylinder, while the other formed by the second diaphragm and the second housing half pressure fluid space can be used as an auxiliary / emergency brake or with modified piston rod and intermediate clamping device as a parking brake.
  • the two housing halves 4, 6 are connected to each other via an intermediate adapter ring 18, in which a first pressure medium connection 20 is formed for the service brake.
  • a second pressure medium connection 22 for the auxiliary / emergency brake or parking brake is formed in the second housing half 6.
  • the first pressure medium connection 20 leads into a first pressure medium chamber 24 and the second pressure medium connection 22 into a second pressure medium chamber 26.
  • the first usable as a service brake diaphragm membrane 12 has a smaller diameter, but a greater depth than the second usable as auxiliary / emergency brake or parking brake membrane 16 membrane.
  • the two diaphragms 12, 16 are arranged lying one inside the other in such a way that, upon ventilation of the second pressure chamber, they are assigned to the auxiliary / emergency or parking brake cylinder. medium chamber 26 via the second pressure medium connection 22 into one another.
  • Different membrane types can be used for the two membranes 12, 16, and different strokes can be provided for both membranes.
  • the first diaphragm 12 is clamped between the first housing half 4 and the adapter ring 18 and the second diaphragm 16 between the second housing half 6 and the adapter ring 18.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zweikreismembranzylinder für eine Druckluftbremsanlage, der ein aus zwei topfförmigen Gehäusehälften (4, 6) bestehendes Gehäuse (8) aufweist, in dem ein erster Bremszylinder (10) mit einer ersten Membran (12) und ein zweiter Bremszylinder (14) mit einer zweiten Membran (16) ausgebildet und zu einer Baueinheit zusammengefasst sind, wobei die beiden Membranen (12, 16) zwischen den beiden Gehäusehälften (4, 6) eingespannt sind. Im Gehäuse (8) ist ein erster Druckmittelanschluss (20) ausgebildet, der in eine erste Druckmittelkammer (24) führt, sowie ein zweiter Druckmittelanschluss (22), der in eine zweite Druckmittelkammer (26) führt. An der ersten Membran (12) ist ein, aus einem Kolbenteller (28) und einer Kolbenstange (32) bestehender, Kolben (27) angeordnet, der von einer Feder (30), die sich am Gehäuse abstützt, in Richtung auf die erste Druckmittelkammer (24) beaufschlagt ist. Die Kolbenstange (32) ist am Kolbenteller (28) zentrisch angeordnet und durch eine Durchgangsöffnung (34) im Gehäuse hindurchgeführt. Die erste Druckmittelkammer (24) ist zwischen den beiden Membranen (12, 16) gebildet und die zweite Druckmittelkammer (26) ist zwischen der zweiten Membran (16) und der zweiten Gehäusehälfte (6) gebildet. Die erste als Betriebsbremsmembran einsetzbare Membran (12) weist einen kleineren Durchmesser, jedoch eine größere Tiefe als die zweite als Hilfs-/Notbrems- oder Parkbremsmembran einsetzbare Membran (16) auf. Die beiden Membranen (12, 16) sind so ineinander liegend angeordnet, dass sie bei Belüftung der zweiten dem Hilfs-/Not- oder dem Parkbremszylinder zugeordneten Druckmittelkammer (26) über den zweiten Druckmittelanschluss (22) ineinander walken. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung werden der benötigte Bauraum und die Totvolumina minimiert.

Description

Zweikreismembranzylinder für eine Druckluftbremsanlage
Die Erfindung betrifft einen Zweikreismembranzylinder für eine Druckluftbremsanlage gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2005 005 722 Al ist ein kombinierter Federspeicher- und Betriebsbremszylinder bekannt. Der Feder- speicherbremszylinder weist ein Gehäuse auf, welches aus einer für den Federspeicherbremszylinder und dem Betriebsbremszylinder gemeinsamen Wand und einem topfförmigen Deckel besteht. Im Gehäuse ist ein als Federspeicherkolben dienender Kolben angeordnet. Der Kolben teilt den Feder- speicherbremszylinder in eine als Lösekammer dienende
Druckmittelkammer und eine Federkammer auf. In der Federkammer ist eine als Speicherfeder dienende Feder angeordnet, die sich mit ihrem einen Ende über einen Federteller am Deckel des Gehäuses abstützt und mit ihrem anderen Ende den Kolben in Richtung eine als Lösekammer dienende Druckmittelkammer d.h. in Bremsbetätigungsrichtung beaufschlagt. An der die Druckmittelkammer begrenzenden Seite des Kolbens ist zentrisch eine Kolbenstange angeordnet, die sich durch die Druckmittelkammer und eine in der Wand angeordnete Durchgangsöffnung hindurch in Richtung auf eine als Betriebsbremskammer dienende Druckmittelkammer des Betriebs- bremszylinders zu erstreckt. Über einen Druckmittelan- schluss in der Wand des Gehäuses des Federspeicherbremszy- linders ist die Druckmittelkammer des Federspeicherbremszy- linders wahlweise mit einer Druckluftquelle oder mit der Atmosphäre verbindbar. An den Federspeicherbremszylinder schließt sich der Betriebsbremszylinder an, der ein Gehäuse aufweist, das von der für den Federspeicherbremszylinder und dem Betriebsbremszylinder gemeinsamen Wand und einem topfförmigen Deckel gebildet wird. Eine Membran ist zwi- sehen der Wand und dem Deckel des Gehäuses eingespannt und unterteilt den Betriebsbremszylinder in die als Betriebsbremskammer dienende Druckmittelkammer und eine Federkammer. Ein auf der Membran angeordneter, aus einem Kolbenteller und einer Kolbenstange bestehender, als Betriebsbrems- kolben dienender Kolben wird von einer Feder, die sich am Deckel abstützt, in Richtung auf die Druckmittelkammer zu (Bremslöserichtung) beaufschlagt. Die Kolbenstange ist am Kolbenteller zentrisch angeordnet und durch eine Durchgangsöffnung im Deckel hindurch aus dem Gehäuse herausge- führt. Der kombinierte Federspeicher- und Betriebsbremszylinder nach der DE 10 2005 005 722 Al baut sehr lang.
Es ist weiter ein in der Fig. 1 der beigefügten Zeichnung dargestellter Zweikreisbremszylinder (102) der Fa. WABCO mit der Gerätenummer 4 230 130 100 bekannt, welcher ein aus zwei topfförmigen Gehäusehälften (104, 106) bestehendes Gehäuse (108) aufweist, in dem ein erster Bremszylinder (110) mit einer ersten Membran (112) und ein zweiter Bremszylinder (114) mit einer zweiten Membran (116) ausge- bildet und zu einer Baueinheit zusammengefasst sind. Die beiden Gehäusehälften sind über einen zwischengeschalteten Adapterring (118) miteinander verbunden, in dem ein erster Druckmittelanschluss (120) ausgebildet ist. Ein zweiter Druckmittelanschluss (122) ist in der zweiten Gehäusehälfte (106) ausgebildet. Der erste Druckmittelanschluss (120) führt in eine erste Druckmittelkammer (124) und der zweite Druckmittelanschluss (122) in eine zweite Druckmittelkammer (126) . An der ersten Membran (112) ist ein aus einem Kolbenteller (128) und einer Kolbenstange (132) bestehender Kolben (127) angeordnet, der von einer Feder (130) , die sich am Gehäuse abstützt, in Richtung auf die erste Druckmittelkammer (124) beaufschlagt ist. Die Kolbenstange (132) ist am Kolbenteller (128) zentrisch angeordnet und durch eine Durchgangsöffnung (134) im Gehäuse, mit einem Balg (138) abgedichtet, hindurchgeführt. Die erste Druckmittelkammer (124) ist zwischen den beiden Membranen (112, 116) und die zweite Druckmittelkammer (126) zwischen der zweiten Membran (116) und der zweiten Gehäusehälfte (106) gebildet. Die zweite Membran weist zentral eine in die erste Druck- kammer ragende Verdickung (140) zur Erzielung definierter Wege auf, wobei auf dieser Verdickung (140) noch ein zusätzliches Element (142) angeordnet sein kann. Die beiden Membranen weisen die gleiche Größe auf. Der bekannte Zwei- kreisbremszylinder weist durch die beiden gleich großen Membranen und die Verdickung der zweiten Membran eine große axiale Baulänge und relativ große Totvolumina auf und benötigt daher einen großen Bauraum. Beim Betrieb müssen die Totvolumina zuerst aufgefüllt werden, was einen erhöhten Energieverbrauch und längere Reaktionszeiten bedeutet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, einen Zweikreismembranzylinder der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die benötigten Bauräume sowie Totvolumina minimiert sind und die geforderten Kraftabgaben realisiert werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst .
Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Aufgabenlösung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung schlägt vor, die beiden Membranen ineinander liegend anzuordnen und die eine Druckmittelkammer zwischen beiden Membranen vorzusehen, während die zweite Druckmittelkammer zwischen der zweiten Membran und der zweiten Gehäusehälfte gebildet ist, wie an sich aus dem Stand der Technik bezüglich dem Betriebsbremszylinder bekannt ist .
Der durch beide Membranen begrenzte Druckmittelraum kann als Betriebsbremszylinder verwendet werden, während der andere durch die zweite Membran und die zweite Gehäusehälfte gebildete Druckmittelraum als Hilfs-/Notbremse oder mit modifizierter Kolbenstange und zwischengeschalteter Klemmvorrichtung als Parkbremse eingesetzt werden kann.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird der axiale Bauraum deutlich reduziert. Totvolumina sind vermieden, so dass das Auffüllen dieser bei Betrieb nicht mehr erforderlich ist und sich somit eine Energieeinsparung und eine Verringerung der Reaktionszeiten gegenüber dem bekannten Zweikreisbremszylinder ergibt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass die erste als Betriebsbremsmembran eingesetzte Membran einen kleineren Durchmesser, jedoch eine größere Tiefe als die zweite als Hilfs-/Notbrems- oder Parkbremsmembran eingesetzte Membran aufweist. Die beiden Membranen sind vor- zugsweise ineinander liegend angeordnet, wobei die beiden Membranen bei Belüftung der zweiten dem Hilfs-/Notbrems- oder dem Parkbremszylinder zugeordneten Druckmittelkammer über den zweiten Druckmittelanschluss ineinander walkend angeordnet sind. Diese Ausbildung minimiert den erforderli- chen Bauraum und die Totvolumina weiter.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Fig.2 der beigefügten Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert werden. Die Fig. 2 der Zeichnung zeigt einen Zweikreismembran- zylinder 2, welcher ein aus zwei topfförmigen Gehäusehälften 4, 6 bestehendes Gehäuse 8 aufweist, in dem ein erster Bremszylinder 10 mit einer ersten Membran 12 für eine Be- triebsbremse und ein zweiter Bremszylinder 14 mit einer zweiten Membran 16 für eine Hilfs-/Notbremse oder Parkbremse ausgebildet und zu einer Baueinheit zusammengefasst sind.
Die beiden Gehäusehälften 4, 6 sind über einen zwischengeschalteten Adapterring 18 miteinander verbunden, in dem ein erster Druckmittelanschluss 20 für die Betriebsbremse ausgebildet ist. Ein zweiter Druckmittelanschluss 22 für die Hilfs-/Notbremse oder Parkbremse ist in der zweiten Gehäusehälfte 6 ausgebildet. Der erste Druckmittelanschluss 20 führt in eine erste Druckmittelkammer 24 und der zweite Druckmittelanschluss 22 in eine zweite Druckmittelkammer 26.
An der ersten Membran (12) ist ein aus einem Kolbenteller (28) und einer Kolbenstange (32) bestehender Kolben (27) angeordnet, der von einer Feder (30), die sich am Gehäuse abstützt, in Richtung auf die erste Druckmittelkammer (24) beaufschlagt ist. Die Kolbenstange (32) ist am Kolben- teller (28) zentrisch angeordnet und durch eine Durchgangsöffnung (34) im Gehäuse hindurchgeführt.
Die erste als Betriebsbremsmembran einsetzbare Membran 12 weist einen kleineren Durchmesser, jedoch eine größere Tiefe als die zweite als Hilfs-/Notbrems- oder Parkbremsmembran einsetzbare Membran 16 auf.
Die beiden Membranen 12, 16 sind dabei so ineinander liegend angeordnet, dass sie bei Belüftung der zweiten dem Hilfs-/Not- oder dem Parkbremszylinder zugeordneten Druck- mittelkammer 26 über den zweiten Druckmittelanschluss 22 ineinander walken.
Für die beiden Membrane 12, 16 können unterschiedliche Membrantypen verwendet werden und für beide Membrane können unterschiedliche Hübe vorgesehen sein.
Die erste Membran 12 ist zwischen der ersten Gehäusehälfte 4 und dem Adapterring 18 und die zweite Membran 16 zwischen der zweiten Gehäusehälfte 6 und dem Adapterring 18 eingespannt .
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Zweikreismembranzylinders ist wie folgt:
Fahrtstellung: Die Druckmittelkammern 24, 26 der Bremszylinder 10, 14 sind entlüftet. Die Feder 30 drückt den Kolben 27 und die Membran 12 gegen die Membran 16. Der Kolben 27 befindet sich in der eingeschobenen Stellung gemäß Fig. 2.
Bremsstellung durch die Betriebsbremse: Die Druckmittelkammer 24 wird über den Anschluss 20 belüftet und der auf die Membran 12 wirkende Druck schiebt den Kolben 27 ge- gen die Kraft der Rückstellfeder 30 aus dem Zylinder. Die erzeugte Kraft wird auf den Bremshebel und die Radbremse übertragen. Nach dem Lösen der Betriebsbremse und dem völligen Druckabbau am Anschluss 20 wird der Kolben (27) und die Membran 12 durch die Feder 30 und die in der Radbremse wirkenden Rückstellkräfte an die Membran 16 gedrückt.
Bremsstellung durch die Parkbremse und die Hilfs- und Notbremse: Die Druckmittelkammer 26 wird über den Anschluss 22 belüftet und der auf die Membran 16 wirkende Druck be- wegt die Membran 16 unter Mitnahme der Membran 12 und dem Kolben 27 in eine Endlage, wobei die Kolbenstange 32 aus der Gehäusehälfte 4 gegen die Kraft der Rückstellfeder 30 herausgeschoben wird, bis die Bremse in einer Endlage eingelegt ist. Durch Verriegeln der Kolbenstange 32 bspw. mit- tels einer zwischengeschalteten Klemmvorrichtung wird die
Parkbremse fixiert . Nun kann Druckluft aus der Druckmittelkammer 26 abgelassen werden, ohne dass sich die Bremse löst. Hiermit ist die Parkbremsfunktion realisiert. Ohne die Verriegelung der Kolbenstange 32 hätte man einen zwei- ten für die Hilfs- und Notbremsung nutzbaren Kreis, wodurch die Hilfs- und Notbremsfunktion realisiert wäre.

Claims

Patentansprüche
1. Zweikreismembranzylinder für eine Druckluftbremsan- läge mit folgenden Merkmalen:
a) der Zweikreismembranzylinder (2) weist ein aus zwei topfförmigen Gehäusehälften (4, 6) bestehendes Gehäuse (8) auf, in dem ein erster Bremszy- linder (10) mit einer ersten Membran (12) und ein zweiter Bremszylinder (14) mit einer zweiten Membran (16) ausgebildet und zu einer Baueinheit zusammengefasst sind, wobei die beiden Membranen zwischen den beiden Gehäusehälften eingespannt sind,
b) im Gehäuse (8) ist ein erster Druckmittelan- schluss (20) ausgebildet, der in eine erste Druckmittelkammer (24) führt,
c) im Gehäuse (8) ist ein zweiter Druckmittelan- schluss (22) ausgebildet, der in eine zweite Druckmittelkammer (26) führt,
d) an der ersten Membran (12) ist ein, aus einem
Kolbenteller (28) und einer Kolbenstange (32) bestehender, Kolben (27) angeordnet, der von einer Feder (30), die sich am Gehäuse (8) abstützt, in Richtung auf die erste Druckmittelkammer (24) be- aufschlagt ist,
e) die Kolbenstange (32) ist am Kolbenteller (28) zentrisch angeordnet und durch eine Durchgangsöffnung (34) im Gehäuse (8) hindurchgeführt, gekennzeichnet durch folgende weiteren Merkmale:
f) die erste Druckmittelkammer (24) ist zwischen den beiden Membranen (12, 16) gebildet,
g) die zweite Druckmittelkammer (26) ist zwischen der zweiten Membran (16) und der zweiten Gehäusehälfte (6) gebildet.
2. Zweikreismembranzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bremszylinder (10) mit der Membran (12) als Betriebsbremsmembran als Betriebsbremszylinder einsetzbar ist.
3. Zweikreismembranzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bremszylinder (14) mit der Membran (16) als Hilfs-/Notbremsmembran o- der Parkbremsmembran als Hilfs-/Notbremszylinder oder Parkbremszylinder einsetzbar ist.
4. Zweikreismembranzylinder nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste als Betriebsbremsmembran einsetzbare Membran (12) einen kleineren Durchmesser, jedoch eine größere Tiefe als die zweite als Hilfs-/Notbrems- oder Parkbremsmembran einsetzbare Membran (16) aufweist.
5. Zweikreismembranzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Membranen (12, 16) ineinander liegend angeordnet sind.
6. Zweikreismembranzylinder nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Membranen (12, 16) bei Belüftung der zweiten dem Hilfs- /Notbremsoder dem Parkbremszylinder zugeordneten Druckmit- telkammer (26) über den zweiten Druckmittelan- schluss (22) ineinander walkend angeordnet sind.
7. Zweikreismembranzylinder nach einem der vorherge- henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die beiden Membranen (12, 16) unterschiedliche Membrantypen verwendet werden.
8. Zweikreismembranzylinder nach einem der vorherge- henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die beiden Membranen (12, 16) unterschiedliche Hübe vorgesehen sind.
9. Zweikreismembranzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Gehäusehälften (4, 6) ein Adapterring (18) angeordnet ist, in dem der erste Druckmittelanschluss (20) ausgebildet ist.
10. Zweikreismembranzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Druckmittelanschluss (22) in der zweiten Gehäusehälfte (6) ausgebildet ist.
11. Zweikreismembranzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Membran (12) zwischen der ersten Gehäusehälfte (4) und dem Adapterring (18) und die zweite Membran (16) zwischen der zweiten Gehäusehälfte (6) und dem Adapterring (18) eingespannt sind.
12. Zweikreismembranzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass um die Kolbenstange (32) ein Balg (38) angeordnet ist.
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