DE3730827C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Belüftungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bekannt sind Belüftungseinrichtungen der gattungsgemäßen Art (US-PS 34 76 019 und DE-OS 15 05 574), bei welchen an der Außenwand des Federspeicherbremszylinders eines Kombizylinders innerhalb eines zusätzlichen Gehäuses ein Membranventilmechanismus vorgesehen ist, um eine Verbindung zwischen der Federkammer des Federspeicherbremszylinders und seiner Druckkammer herzustellen, wenn der Kolben des Federspeicherbremszylinders zum Zwecke des Bremsens bei Entlüftung der Druckkammer durch die Speicherfeder verschoben wird. Das dabei in der Federkammer sich vergrößernde Volumen läßt einen Unterdruck entstehen, welcher durch den vorgenannten Membran-Ventilmechanismus abgebaut wird, d. h. dieser belüftet während der Verschiebung des Kolbens des Federspeicherbremszylinders die Federkammer und führt dadurch den erwünschten Druckausgleich herbei. Wird die Bremse durch Belüften der Druckkammer des Federspeicherbremszylinders wieder gelöst, dann sperrt der Membran-Ventilmechanismus die vorgenannte Verbindung, wobei die in der Federkammer bei Verschiebung des Kolbens komprimierte Luft über ein gesondertes Rückschlagventil abgeblasen wird.

Die Verwendung eines Rückschlagventils und eines zusätzlichen Membranventilmechanismus ist baulich aufwendig; der Membranventilmechanismus ist zudem nicht unmittelbar durch den Unterdruck des zu belüftenden Sekundärraumes der Bremszylinderanordnung steuerbar, eine universelle Anwendung an Kombizylindern und deren Primär- und Sekundärräumen ist dadurch nicht möglich.

Auch bei weiteren Vorrichtungen bekannter Art, welche in vergleichbarer Weise mit einem durch eine Membrane gebildeten Schnellöseventil arbeiten (DE-GM 69 25 213 und DE-GM 69 27 124) öffnet der verwendete Membrankörper bei Druckbeaufschlagung in Richtung des Primärraumes und schließt gleichzeitig die Verbindung zum Sekundärraum; der Membrankörper vermag sich erst dann zum Zwecke der Belüftung des Sekundärraumes von seinem Ventilsitz abzuheben, wenn der Arbeitsdruck am Bremszylinder aufgehoben ist. In gleicher Weise wie bei Ventileinrichtungen der vorstehend genannten Art ist jeweils zusätzlich ein Rückschlagventil vorgesehen, durch welches bei Volumenverkleinerung des Sekundärraums Luft und ggf. Kondensat aus diesem abgeblasen werden kann. Grundsätzlich sind derartige Ventile als Bestandteil der Betriebsbrems-Belüftungseinrichtung des Bremszylinders anzusehen und als solche in Abhängigkeit vom eigentlichen Betriebsbremsdruck wirksam.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Belüftungseinrichtung der gattungsgemäßen Art für den Druckausgleich in Sekundärräumen für Fahrzeugbremszylinder, insbesondere von Nutzfahrzeugen, so auszubilden, daß sowohl Belüftungs- als auch Entlüftungsorgane in einem Ventilaufbau verwirklicht sind, ohne daß die Funktion durch den Primärdruck, d. h. den eigentlichen Betriebsbremsdruck des Bremszylinders unmittelbar beeinflußt ist. Es soll hierdurch insbesondere ermöglicht sein, die Belüftungseinrichtung unabhängig von der jeweils gewählten baulichen Verwendung durch den tatsächlich im Sekundärraum existierenden Druck bzw. dessen Verhältnis zum Atmosphärendruck wirksam werden zu lassen. Auch soll es ermöglicht sein, eine in sich geschlossene Verbindung von Primär- und Sekundärräumen bei Bremszylindern unterschiedlichen Aufbaues, wie Membranbremszylindern, kombinierten Betriebsbrems- und Federspeicherbremszylindern als auch bei Federspeicherbremszylindern allein vorzusehen und unter Verwendung eines Ventils den zum Druckausgleich erforderlichen Belüftungsvorgang zuverlässig zu steuern.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale nach dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1.

Das Belüftungsventil vereinigt in sich sowohl das Rückschlagorgan zum Ausblasen von Luft aus dem Sekundärraum des Betriebsbremszylinders und/oder aus dem Sekundärraum des Federspeicherbremszylinders einer Kombizylinderanordnung. In gleicher Weise ist das Belüftungsventil auch bei Membranzylindern alleine verwendbar. Das Kolbensystem des Belüftungsventils arbeitet zuverlässig nach dem Differenzdruckprinzip, so daß nach Maßgabe der gewählten Flächenverhältnisse ein zuverlässiges Öffnen zum Belüften des angeschlossenen Sekundärraumes erreichbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Patentansprüchen aufgeführt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Membranbremszylinders bei Verwendung des Ventils nach der Erfindung;

Fig. 2 ist eine vergrößerte Einzelschnittansicht des bei der Anordnung nach Fig. 1 verwendeten Ventils; und

Fig. 3 ist eine Teilschnittansicht des Ventils bei Anwendung an einem kombinierten Betriebsbrems- und Federspeicherbremszylinder.

In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Membranbremszylinder dargestellt, welcher im wesentlichen aus einem Gehäuse 1, einem Deckel 3, einer Membrane 5, einem Kolbenteller 7 und einer mit dem Kolbenteller 7 verbundenen Kolbenstange 9 besteht. Die Kolbenstange 9 erstreckt sich durch ein Führungsrohr 11 und ist mittels eines (nicht dargestellten) Mechanismus mit der Bremsbetätigungsanordnung verbunden. Die Membrane 5 trennt den Primärraum 13, d. h. die eigentliche Druckkammer des Membranbremszylinders vom Sekundärraum 15. In den Primärraum mündet ein Einlaß 17, durch welchen Druckluft zum Zwecke der Betätigung der Membrane 5 eingeleitet werden kann; bei Druckbeaufschlagung der Membrane 5 verschiebt diese den Kolbenteller 7 und die mit ihm verbundene Kolbenstange 9 gemäß Darstellung in Fig. 1 nach rechts gerichtet. Zur Rückstellung dienende (nicht dargestellte) Federelemente schieben den Kolbenteller 7 und somit die Membrane 5 bei Druckentlastung des Primärraumes 13 in die in Fig. 1 wiedergegebene Position zurück.

Gemäß Fig. 1 ist in einer Verbindung zwischen dem Primärraum 13 und dem Sekundärraum 15 ein Ventil 19 vorgesehen. Dieses besteht aus den Bauteilen Gehäuse 21, Stutzen 23 mit Sprengring 25, Stutzen 24, Druckfeder 27, Ventilkegel 29, Kolben 31 mit Nutring 33, Filterscheibe 35 mit Bohrungen 37 und Kappe 39. Der Kolben 31 steht mit einem Kolbenschaft 41 mit dem Ventilkegel 29 in Verbindung und stellt einen Differentialkolben dar, welcher einen Innenraum 43 des Ventilgehäuses von einem Außenraum 45 trennt. Der Innenraum 43 steht über den Stutzen 24 und ein Rohr 47 mit dem Inneren des Sekundärraumes 15 in Verbindung und ist bei geöffnetem Belüftungsventil mittels des Stutzens 23 an den Primärraum 13 des Membranbremszylinders angeschlossen.

Die abgebildete Ausführung des Ventils 19 mit den beiden Stutzen 23 und 24 stellt eine vorteilhafte Bauform dar, die eine separate Montage und Prüfung der Ventilbaugruppe ermöglicht. Das Gehäuse 21 kann jedoch auch am Deckel 3 oder am Gehäuse 1 des Bremszylinders integriert sein; es ist auch möglich, andere Positionen am Außenumfang des Bremszylinders für die Montage des Belüftungsventils vorzusehen, wenn die baulichen Gegebenheiten dies verlangen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der für Bremszylinder mit Führungsrohr erforderliche Einschraub-Hüllkreis nicht überschritten.

Die Funktion des Ventils 19 bei Anwendung im Membranbremszylinder ist wie folgt:

Im nicht belüfteten Zustand des Membranbremszylinders wird der Ventilkegel 29 von der Druckfeder 27 auf den Ventilsitz angedrückt. Die Federkraft entspricht dabei mindestens der erforderlichen Dichtkraft. Ein in den Primärraum 13 eingesteuerter Bremsdruck überlagert sich dieser Dichtkraft, was für eine sichere Dichtfunktion des Ventils (19) erwünscht ist.

Der durch den Druck im Primärraum 13 erzeugte Arbeitshub der Membrane 5 mit dem Kolbenteller 7 hat die Komprimierung des sekundärseitigen Luftvolumens des Membranbremszylinders und damit einen Druckanstieg zur Folge. Durch den Kanal 49 wirkt dieser Druck im Innenraum 43 des Belüftungsventils. Nun spricht der als Rückschlagventil ausgebildete Nutring 33 bereits auf einen gewünschten, sehr geringen Druck an, d. h. der Nutring 33 öffnet in Richtung des Außenraumes 45, so daß das im Sekundärraum 15 verdrängte Luftvolumen entweichen kann. Diese Luft passiert hierbei die Filterscheibe 35, welche gas- , jedoch nicht wasserdurchlässig beschaffen ist. Zum Abführen großer Volumenströme bei großem Hub der Membrane 5 wird die Filterscheibe durch die Bohrungen 37 passiert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ventil 19 an der Unterseite des Membranbremszylinders befindlich dargestellt, d. h. daß evtl. im Sekundärraum 15 befindliches Kondenswasser durch den Kanal 49 und den Nutring 33 abgeblasen werden kann. Jeder Bremshub der Membran-Kolbenanordnung erneuert dabei das zwischen dem Nutring 33 und der Kappe 39 vorhandene Luftvolumen.

Der beim Entlüftungsvorgang durch die Drosselwirkung des Nutringes (33) verbleibende geringe Überdruck im Sekundärraum 15 erzeugt aufgrund der Wirkflächendifferenz des Kolbens 31 eine zusätzliche Dichtkraft auf den Ventilkegel 29, wirkt also ebenfalls selbstverstärkend für die Dichtfunktion der Belüftungseinrichtung.

Bei Erreichen der ausgefahrenen Arbeitsstellung der Bremskolbenanordnung des Membranbremszylinders ist der Sekundärraumdruck bis zum geringen Rückhaltedruck des Nutringes abgebaut. Beim nachfolgenden Entlüften des Primärraumes 13 wird der Kolbenteller 7 und die mit ihm verbundene Kolbenstange 9 mittels einer (nicht dargestellten) Federeinrichtung in die Ausgangslage zurückgeführt. Dabei entsteht im Sekundärraum 15 ein Unterdruck, da die Rückschlagfunktion des Nutringes 33 ein Ansaugen von Umgebungsluft über das Ventil 19 verhindert. Das sich einstellende Druckgefälle zum Umgebungsdruck erzeugt eine Kraft am Differentialkolben, welche den Ventilkegel 29 gegen die Kraft der Druckfeder 27 vom Dichtsitz abhebt. Durch geeignete Wahl der Wirkflächen des Kolbens 31 kann ein beliebiger Ansprechdruck für den Öffnungsvorgang des Ventils 19 festgelegt werden. Durch die Kanäle 49 und 51 kann nun ein Druckausgleich zwischen Primärraum und Sekundärraum erfolgen; dieser Druckausgleich ist durch den Rückhaltedruck bzw. Öffnungsdruck des Ventils 19 begrenzt.

In Fig. 3 der Zeichnung ist das Ventil 19 bei Anwendung an einem kombinierten Betriebsbrems- und Federspeicherbremszylinder dargestellt. Das Ventil 19 weist hierbei grundsätzlich den Aufbau nach Fig. 2 auf, ist jedoch zusätzlich mit einem weiteren Stutzen 53 versehen, welcher über ein Rohr 55 mit dem Sekundärraum 57 des Federspeicherbremszylinders verbunden ist. Bei der Anordnung nach Fig. 3 sind für die Funktion der Ventileinrichtung drei Betriebszustände gegeben.

• 1. Der Membranzylinder, d. h. der Betriebsbremszylinder des dargestellten Kombizylinders ist entlüftet und der Federspeicherbremszylinder des Kombizylinders wird belüftet:
  Beim Belüften des Primärraumes 59 des Federspeicherbremszylinders gegen die Kraft der Speicherfeder 61 wird der Kolben 63 in die dargestellte Ausgangsstellung, d. h. in die Lösestellung bewegt. Dabei kann analog zur vorstehend beschriebenen Funktion die verdrängte Luft aus dem Sekundärraum 57 durch das Rohr 55 und das gemeinsame Ventil 19 abströmen und evtl. vorhandenes Kondenswasser ausgeblasen werden. Hierbei wird unterstellt, daß der Anschluß des Rohres 55 vorzugsweise an unterster Position des Sekundärraumes 57 besteht.
• 2. Der Betriebsbremszylinder ist entlüftet und der Primärraum 59 des Federspeicherbremszylinders wird entlüftet:
  Zum Einbremsen mit Hilfe des Federspeicherbremszylinders wird der Primärraum 59 desselben durch einen (nicht dargestellten) Anschluß teilweise oder vollständig entlüftet; die Speicherfeder 61 drückt in bekannter Weise den Kolben 63 in die Bremsstellung. Da der Sekundärraum 57 des dargestellten Kombizylinders mit Ausnahme des Ventils 19 keinerlei Außenverbindung aufweist, ist ein Druckausgleich für das sich aufbauende Teilvakuum erforderlich. Dies geschieht in der vorstehend beschriebenen Weise durch Öffnen des Ventils 19 und Luftzufuhr aus dem Primärraum 13 des Betriebsbrems­ zylinders. Da die Sekundärräume des Betriebsbremszylinders und des Federspeicherbremszylinders durch das Ventil 19 miteinander in Verbindung stehen, wird das im Sekundärraum 57 des Feder­ speicherbremszylinders fehlende Luftvolumen u. U. vollständig aus dem Sekundärraum des Betriebsbremszylinders gedeckt, da die Kolbenanordnungen beider Bremszylinder gleichzeitig verschoben werden. Dies geschieht abhängig von den Volumenverhältnissen der beiden Sekundärräume. Das Ventil 19 bleibt in diesem Fall ohne Funktion. Sollte der Sekundärraum des Betriebsbremszylinders aus im einzelnen nicht näher erläuterten Gründen sehr klein dimensioniert sein, dann kann durch das Ventil 19 ein Restvolumen vom Primärraum des Betriebsbremszylinders in den aufzufüllenden Sekundärraum 57 des Federspeicherbremszylinders nachgefüllt werden.
• 3. Der Betriebsbremszylinder ist belüftet und der Primärraum 59 des Federspeicherbremszylinders wird entlüftet:
  Ist z. B. der Primärraum des Betriebsbremszylinders mit maximalem Betriebsdruck beaufschlagt, dann wird auf den Ventilkegel 29 des Ventils 19 die maximale Dichtkraft aufgebracht. Wird der Kolben 63 jetzt in die Bremsstellung bewegt, d. h. der Kolbenanordnung des Betriebsbremszylinders nachgefahren, dann entsteht ein Unterdruck im Sekundärraum (57) des Federspeicherbremszylinders. Dieser Unterdruck existiert auch in dem noch verbleibenden Restvolumen des Sekundärraumes (57) des in betätigter Stellung befindlichen Betriebsbremszylinders. Das nunmehr zum Öffnen des Ventils 19 erforderliche Druckgefälle zwischen Umgebungs- und Sekundärraumdruck ist größer als in den vorgenannten Fällen, da die aus dem Betriebsdruck des Betriebsbremszylinders überlagerte Dichtkraft auf den Ventilkegel (29) zusätzlich zur Kraft der Druckfeder 27 überwunden werden muß. Dieser Wert bleibt jedoch so gering, daß die Speicherfeder 61 jederzeit in der Lage ist, diesen Unterdruck zu erzeugen. Auf die Bremskraft bleibt der Unterdruck ohne Wirkung, da sich aufgrund der Verbindung der beiden Sekundärräume untereinander die aus dem Unterdruck resultierenden Kräfte an den Kolben­ anordnungen der beiden Zylinder weitgehend ausgleichen, wobei das Verhältnis der Wirkflächen entscheidend ist. Wenn der Druck im Primärraum (13) des Betriebsbremszylinders abgebaut wird, findet durch das Ventil 19 ein weiterer Druckausgleich bis zum sogenannten Rückhaltedruck statt. Bei der vorstehenden Wirkungsweise wurde vernachlässigt, daß beim Öffnen des Ventils 19 (bei belüftetem Betriebsbremszylinder) ein gewisser Volumenanteil aus dem Primärraum 13 entweicht; fernerhin ist davon auszugehen, daß der vorstehend beschriebene Anwendungsfall nur für einen kombinierten Betriebsbrems- und Federspeicherbremszylinder vorgesehen ist, welcher ohne einen vorgeschalteten Additionsverhinderer arbeitet. Grundsätzlich sind jedoch Einsatzfälle denkbar, bei welchen eine derartige gekoppelte Be- und Entlüftungsanordnung der beiden Bremszylinder untereinander Anwendung finden kann. Um bei Anwendung der Belüftungseinrichtung in einem Kombizylinder der dargestellten Art eine zusätzliche Absicherung gegen eine evtl. Funktionsbeeinträchtigung des Betriebsbremszylinders infolge von Undichte der Belüftungseinrichtung zu erhalten, kann diese im aus Fig. 3 ersichtlicher Weise an den Primärraum 59 des Feder­ speicherbremszylinders angeschlossen werden. In diesem Fall ist das Ventil 19 mit Hilfe des Kanals 67 an den vorgenannten Primärraum (59) angeschlossen, während der Kanal 65 entfällt. Dadurch ist ein Abfall des Betriebsdruckes im Primärraum des Betriebsbremszylinders bei einer möglicherweise auftretenden Undichte des Ventilkegels 29 ausgeschlossen, während ein Luftverlust im Primärraum des Federspeicherbremszylinders im ungünstigsten Fall, d. h. bei sehr großer Undichte der Belüftungseinrichtung, zum Einbremsen führt.

Da im normalen Betriebsfall (Fahrzustand des Fahrzeuges) der Primärraum 59 des Federspeicherbremszylinders ständig belüftet ist, muß bei Verwendung des Kanals 67 das Ventil 19 bei Ansteuerung durch den Unterdruck im Sekundärraum des Betriebsbremszylinders, d.h. beim Lösen desselben, gegen den Betriebsdruck im Primärraum 59 des Federspeicherbremszylinders öffnen. Dies erfordert für den angestrebten geringen Öffnungsdruck des Ventils 19 eine Vergrößerung der Wirkflächendifferenz des Kolbens 31.

Nach einer (nicht dargestellten) Ausführungsform ist die Belüftungseinrichtung in einer Rohrverbindung zwischen dem Primärraum und dem Sekundärraum des Federspeicherbremszylinders allein angeschlossen; dies entspricht bei der Ausführungsform nach Fig. 3 (bei Verwendung des Kanals 67) einem Verzicht der Rohrverbindung zum Sekundärraum des Betriebsbremszylinders. Bei einer Verbindung zwischen Primärraum und Sekundärraum des Federspeicherbremszylinders wirkt die Belüftungseinrichtung in einer der Ausführungsform nach Fig. 1 vergleichbaren Weise, d. h. Veränderungen im Volumen eines der Räume haben jeweils Volumenveränderungen im anderen Raum zur Folge, wobei das Ventil 19 entsprechend der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise den Druck- und Volumenausgleich vollzieht.

Eine grundsätzliche Vereinfachungsmöglichkeit ergibt sich aus der Verwendung einer Ventileinrichtung vorbeschriebener Bauart für zwei oder mehrere Bremszylinder bzw. Bremszylindersysteme. Dazu ist es erforderlich, eine Verbindungsleitung zwischen den Sekundärräumen der Geräte vorzusehen. Die Belüftungseinrichtung kann in diesem Fall auch getrennt von den Bremszylindern angeordnet sein, wenn sie an eine Betriebsbrems- oder Federbrems-Zuführungsleitung angeschlossen ist.

Bezugszeichenliste

 1 Gehäuse
 3 Deckel
 5 Membrane
 7 Kolbenteller
 9 Kolbenstange
11 Führungsrohr
13 Primärraum
15 Sekundärraum
17 Einlaß
19 Ventil
21 Gehäuse
23 Stutzen
24 Stutzen
25 Sprengring
27 Druckfeder
29 Ventilkegel
31 Kolben
33 Nutring
35 Filterscheibe
37 Bohrung
39 Kappe
41 Kolbenschaft
43 Innenraum
45 Außenraum
47 Rohr
49 Kanal
51 Kanal
53 Stutzen
55 Rohr
57 Sekundärraum
59 Primärraum
61 Speicherfeder
63 Kolben
65 Kanal
67 Kanal

Claims (6)

1. Belüftungseinrichtung für Bremszylinder von Fahrzeugen, insbesondere von Nutzfahrzeugen, mit einer am Außenumfang des Bremszylinders geführten Rohrverbindung zwischen wenigstens einem Sekundärraum (15; 57) und einem Primärraum (13; 59), und mit einem in der Rohrverbindung befindlichen Ventil (19), welches bei Volumenveränderung des Sekundärraumes einen Druckausgleich in diesem herbeizuführen vermag, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (19) als bauliche Einheit von Druckentlastungs- und Belüftungsventil besteht und einen differenzdruckgesteuerten Kolben (31) aufweist, welcher auf einer Seite durch Atmosphärendruck beaufschlagt ist und an dessen entgegengesetzter Seite der Druck des Sekundärraumes (15; 57) einwirkt, daß der Kolben (31) mittels eines an seiner dem Sekundärraumdruck ausgesetzten Seite mit ihm verbundenen Kolbenschafts (41) ein die Verbindung zwischen Primärraum (13; 59) und Sekundärraum (15; 57) schließendes bzw. öffnendes Absperrorgan überwacht, und daß das Absperrorgan aus einem federbelastet in Schließstellung bewegbaren Ventilkegel (29) besteht, welcher am bezüglich des Kolbens (31) entgegengesetzten Ende des Kolbenschafts (41) befestigt ist, wobei der Kolbenschaft (41) die vom Ventilkegel (29) überwachte Öffnung in der Verbindung zwischen Primärraum (13; 59) und Sekundärraum (15; 57) durchsetzt.

2. Belüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkegel (29) durch eine Druckfeder (27) in seine Verschlußlage verspannbar ist.

3. Belüftungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang des Kolbens (31) mittels eines in Richtung Atmosphäre öffnenden Nutringes (33) gegenüber der ihn führenden Gehäuseinnenwandung des Ventils (19) abgedichtet ist, derart, daß Überdruck aus dem Sekundärraum (15; 57) über den Nutring (33) in die Atmosphäre abblasbar ist.

4. Belüftungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kolbenschaft (41) tragende Seite des Kolbens (31) an die Sekundärräume (15, 57) sowohl des Betriebsbremszylinders als auch des Federspeicherbremszylinders angeschlossen ist, und daß die vom Ventilkegel (22) überwachte Durchlaßöffnung mittels eines Kanals (65) an den Primärraum (13) des Betriebsbremszylinders angeschlossen ist.

5. Belüftungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (19) an den Primärraum (13) und den Sekundärraum (15) eines Membranbremszylinders angeschlossen ist.

6. Belüftungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (19) an den Primärraum (19 und den Sekundärraum (57) eines Federspeicherbremszylinders angeschlossen ist.