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Arbeitszylinder für Druckluftanlagen, insbesondere Druckluftbremsanlagen
in Kraftfahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf einen Arbeitszylinder für Druckluftanlagen,
insbesondere Druckluftbremsanlagen in Kraftfahrzeugen, der durch zwei hintereinander
angeordnete und entgegen einer gemeinsamen Rückführfeder auf ein gemeinsames übertragungsmittel
wirkende Arbeitskolben in zwei Druckräume unterteilt ist, die aus voneinander getrennten
Leitungskreisen gespeist werden und von denen der erste zwischen dem Zylinderboden
und dem nächstliegenden Arbeitskolben und der andere zwischen den beiden Arbeitskolben
liegt.
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Es sind schon Zweikreisbremsanlagen mit einem zwei Kolben aufweisenden
Bremszylinder der erwähnten Art bekannt. Dort ist aber der Zylinder umständlich
aufgebaut und so eingerichtet, daß die beiden Druckluftzuleitungen von verschiedenen
Enden des Zylinders her in zwei getrennte Arbeitsräume münden. Das hat den Nachteil,
daß die Luftführungen im Zylinder nicht mehr zu überwachen sind und mindestens eine
Zuleitung beweglich, z. B. ein Schlauch sein muß.
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Es ist auch schon ein Zweikolben-Bremszylinder für Zweikreisbremsanlagen
bekannt, der zwei feststehende Anschlüsse trägt. Der eine Anschluß ist zu diesem
Zweck als Rohr ausgebildet und nimmt einen kolbenförmigen Schieber mit einer Dichtung
auf, die sich zusammen mit dem Hauptbremskolben hin und her bewegen. Der dadurch
erreichte Vorteil der Unbeweglichkeit des einen Luftanschlusses ist also erkauft
durch einen zusätzlichen Rohrzylinder mit einem Kolben und einer Dichtung und durch
einen schwer einzubauenden, um etwa die Hälfte längeren Bremszylinder.
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Eine andere bekannte Einrichtung weist einen Bremszylinder mit einem
einzigen Luftleitungsanschluß und zwei Kolben auf, von denen der eine zum Anlegen
der Bremsen und zum Betätigen der Nachstelleinrichtung und der andere zum eigentlichen
Bremsen dient. In einer durch Widerlager am Zylinderboden und die Rückholfeder bestimmten
Ruhelage des ersten Kolbens ist der erste Arbeitsraum in zwei Teilräume unterteilt.
Die dem Bremszylinder zugeführte Druckluft gelangt daher zunächst über den feststehenden
Anschluß vor den einen Teil des Bremskolbens und den Kolben der Anlege- und Nachstelleinrichtung.
Dabei ist die Luftführung derart, daß zunächst der Anlege- und Nachstellkolben bewegt
wird und daß sich nach dem Anlegen der Bremsbacken ein Ventil öffnet. Erst dann
beginnt der Hub des auf seiner ganzen Fläche beaufschlagten Bremskolbens zum eigentlichen
Bremsen.
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Abgesehen von der andersartigen Aufgabe dieser bekannten Einrichtung
arbeitet dabei jeder Kolben in einem eigenen Zylinder, und der eine Kolben hat einen
anderen Verwendungszweck als der andere; der Zylinder trägt also nichts zur Sicherheit
des Bremsens bei.
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All diese Nachteile sind gemäß der Erfindung dadurch behoben, daß
beide Leitungskreise an voneinander getrennten Stellen der Zylinderwand in den ersten
Druckraum hinter dem Zylinderkolben münden, daß in der durch Widerlager am Zylinderboden
und die Rückführfeder bestimmten Ruhelage des ersten Arbeitskolbens der erste Arbeitsraum
in zwei Teilräume unterteilt und dadurch der erste Arbeitskolben zu Beginn einer
Druckbeaufschlagung nur auf einem ersten Teil seiner Fläche einer Druckänderung
aus dem ersten Leitungskreis ausgesetzt ist, während Druckluft aus dem zweiten Leitungskreis
in den anderen (zweiten) Teilraum und über eine Durchtrittsstelle im ersten Arbeitskolben
in den zweiten Arbeitsraum gelangt, wo sie am zweiten Arbeitskolben in Richtung
des Arbeitshubes und auf der Rückseite des ersten Arbeitskolbens entgegengesetzt
dazu wirksam wird, und daß von der Stellung des ersten Arbeitskolbens abhängige
Steuerglieder vorgesehen sind, die die Verbindung zwischen dem zweiten Leitungskreis
und dem zweiten Teilraum des ersten Arbeitsraumes unterbrechen, sobald der erste
Arbeitskolben einen bestimmten Hub ausgeführt hat.
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Dieser Aufbau ist bei von einem gemeinsamen Bedienungshebel aus steuerbaren
Zweikreisanlagen vorteilhaft und kann auch in Fällen nützlich sein, in denen die
einzelnen Leitungskreise von verschiedenen Stellen, bei Bremsanlagen beispielsweise
von einem Fußbremsventil und einem davon getrennten Handbremsventil, aus versorgt
werden. Die Erfindung bietet darüber hinaus noch den Vorteil, daß die Anlage
nicht
nur bei entstehendem Schaden am einen oder anderen Zuleitungskreis, sondern auch
bei Ausfall einer Kolbendichtung im Arbeitszylinder selbst noch voll wirksam bleibt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung an Hand
einer Druckluftbremsanlage mit Zweikreis-Trittplattenbremsventil dargestellt, und
zwar zeigt F i g. 1 eine Skizze der Gesamtbremsanlage, F i g. 2 einen der Arbeitszylinder
dieser Druckluft-Zweikreisbremsanlage im Schnitt, F i g. 3 eine Einzelheit des Arbeitszylinders
in F i g. `' in vergrößertem Maßstab, F i g. 4 eine weitere Einzelheit des Arbeitszylinders
in F i g. 2 in vegrößertem Maßstab.
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In einer Druckluftanlage sind an einen Verdichter 1 über eine Leitung
2 eine Reifenfüllflasche 3, ein Druckregler 4 und ein Zweiwegeventil 5 angeschlossen.
Über dieses Zweiwegeventil und zwei daran angeschlossene Leitungen 6 und 7 werden
zwei Luftbehälter 8 und 9 einer Zweikreisbremsanlage vom Verdichter 1 aus aufgefüllt.
Die beiden Luftbehälter sind über Leitungen 10 und 11 an ein Zweikreisbremsventil12
mit einer Betätigungsstange und zwei getrennten gleichartigen Steuerventilen angeschlossen.
Die konstruktiven Einzelheiten dieses Zweikreisbremsv entils sind nicht gezeichnet.
Das Zweikreisbremsventil 12 läßt beim Bremsen über die Leitungen 13, 14 und 15,
16 Druckluft aus den beiden Luftbehältern 8, 9 in den beiden Arbeitszylindern 17,
18 wirksam werden. Dabei werden über die Gestänge 19, 20 die Bremsen eines nicht
dargestellten Fahrzeugs betätigt. Einer dieser Arbeitszylinder 17 ist im Schnitt
in F i g. 2 dargestellt, und in dieser Figur ist zu erkennen, daß das Bremsgestänge
19 an eine Kolbenstange 21 angeschlossen ist und von ihr betätigt wird. Die Kolbenstange
ist von einem Kolbenrohr 22 umgeben, das in einem Zylinderdeckel 23 geführt ist,
an dem sich auch die Rückführfeder 24 abstützt. Auf der dem Deckel 23 gegenüberliegenden
Seite ist der Arbeitszylinder durch einen Boden 25 geschlossen, der mit der Wand
des Zylinders 17 aus einem Stück hergestellt ist. In den Boden 25 ist ein Ringwulst
26 eingeprägt. Dieser Zylinderteil ist noch einmal in F i g. 3 in vergrößertem Maßstab
dargestellt. Dort ist zu erkennen, daß der Ringwulst 26 verhältnismäßig breit ist
und zwei Nasen 27, 28 hat, die mit einer Weichdichtung zusammenarbeiten, wie es
später näher beschrieben werden soll. Innerhalb des Ringwulstes 26 ist eine Öffnung
im Zylinderboden 25 vorgesehen, die als Ventilsitz 29 ausgebildet ist. Eine andere
Öffnung 30 ist als Anschluß für den Leitungskreis I bestimmt. Ein zweiter Anschluß
31 ist rohrförmig ausgebildet, über den Ventilsitz 29 gestülpt und am Zylinderboden
25 innerhalb des Ringwulstes 26 durch Schweißen oder Hartlöten befestigt. Dieser
Anschluß 31 ist für den Leitungskreis 1I bestimmt. Die Achsen der Anschlüsse 30
und 31 liegen parallel zueinander.
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In dem Arbeitszylinder sind hintereinander zwei Kalben 32 und 33 angeordnet,
von denen der erste, 32, dem Zylinderboden 25 unmittelbar gegenüberliegt und einen
Arbeitsraum 35 zwischen sich und dem Zylinderboden einschließt. Auf der diesem Raum
35 zugekehrten Seite des Kolbens 32 ist gegenüber dem Ringwulst 26 eine Weichdichtung
34 anvulkanisiert oder anderweitig befestigt, die mit dem Ringwulst zusammenwirkt
und den Raum 35 in zwei Teilräume un verteilt. Der Kolben 32 trägt außerdem, wie
besonders in F i g. 4 zu erkennen, an seinem Außendurchmesser eine Kolbendichtung
36 - vorzugsweise einen O-Ring -, die zwischen zwei Flanschen 37 und 38 in einer
Kolbennut 32' angeordnet ist. Diese Flansche 37, 38 sind verhältnismäßig breit,
und der Kolben 32 ist dadurch vor jedem Kippen und Verklemmen geschützt. Des weiteren
ist in der Mitte des Kolbens 32 ein Stößel 39 über einen spinneuartigen Teil 40
befestigt. Hinter diesem Kolben 32 liegt der zweite Kolben 33 und begrenzt einen
zweiten Arbeitsraum 41. Der Kolben 33 trägt an seinem Außendurchmesser eine dem
Zylinderboden 25 zugekehrte Lippendichtung 42 und außerdem eine mittig auf ihm angeordnete
und dem Kolben 32 zugekehrte Ringdichtung 43. Er ist mit dem Kolbenrohr 22 fest
verbunden und wird durch die Kraft der Rückführfeder 24 mit seiner Ringdichtung
43 dichtend oder zumindest drosselnd gegen den Kolben 32 gedrückt, wobei der letztere
sich mit seiner Weichdichtung 34 an dem Ringwulst 26 des Zylinderbodens 25 anlegt.
Die Ringdichtung 43 und die Weichdichtung 34 sind in ihren Durchmessern derart aufeinander
abgestimmt, daß die Ringfläche des äußeren Teils des Arbeitsraumes 35 größer ist
als die wirksame Fläche des inneren Teils des Arbeitsraums 41.
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In der Ruhestellung hebt der Stößel 39 des Kolbens 32 einen
Ventilteller 44 entgegen der Kraft einer im Vergleich zur Rückführfeder 24 schwachen
Feder 45 von seinem Sitz 29 ab. Dabei wird die Weichdichtung verhältnismäßig stark
zusammengepreßt, und zwar ist das Maß, um das sich die Weichdichtung 34 zusammendrücken
läßt, größer als der Hub des vom Stößel 39 bewegten Ventiltellers. Dadurch ist erreicht,
daß beim Einwirken von Druckluft von den Druckluftkreisen I und 11 das Ventil 29,
44 schließt, bevor die Weichdichtung 34 sich von dem Ringwulst 26 trennt. Der Hub,
den der Kolben 32 von seiner Ruhestellung bis zum Abheben der Weichdichtung 34 ausführt,
ist im folgenden kurz »Steuerhub« genannt.
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Die beschriebene Einrichtung wirkt wie folgt: Sind beide Druckkreise
I und 11 in Ordnung, so wird die Druckluft zuerst vom Druckkreis I her im
äußeren Teil des Ringraumes 35 und vom Druckkreis Il her im inneren Teil der Räume
35 und 41 wirksam. Die Ringdichtung 43 wirkt mit dem Kolben 32 derart zusammen,
daß sie in der Ausgangsstellung der Kolben 32 und 33 die Verbindung der beiden Teilräume
des Arbeitsraumes 41 nur drosselt. Dadurch ist erreicht, daß kurz nach dem Einsteuern
der Druckluft vom Bremsventil her auch der äußere Teilraum des Arbeitsraumes unter
Einfluß der Druckluft gelangt und dadurch die gesamte Kolbenfläche des Kolbens 33
wirksam wird. Die Kraft der Rückführfeder wird überwunden, und der Kolben 33 beginnt
seinen Hub, wobei ihm der Kolben 32 unter der Wirkung des Druckes im äußeren Ringraum
35 sofort folgt. Trotzdem bleibt aber die Weichdichtung 34 während dieses ersten
Teils des Steuerhubes des Kolbens 32 geschlossen. Der Ventilteller 44 bewegt sich
in Richtung auf seinen Sitz und schließt den Leitungskreis II vom Arbeitszylinder
ab. Dann trennt sich die Weichdichtung 34 von dem Ringwulst 26 am Boden des Zylinders
und läßt Luft von dem Leitungskreis I über die nun miteinander verbundenen zwei
Teilräume des Arbeitsraumes 35 in den Arbeitsraum 41 vor den Kolben 43 gelangen.
Der Kolben 32 hat damit
seinen Steuerhub beendet und bleibt in
dieser Lage stehen. Der Kolben 33 löst sich von dem Kolben 32 und macht den übrigen
Teil seines Hubes allein.
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Fällt der Leitungskreis I aus, so bleibt der Kolben 32 in Ruhelage
am Zylinderboden 25, weil die wirksame Fläche des Kolbens 32 im inneren Teil des
Arbeitsraumes 35 klein ist und der Druck auf seine entgegengerichtete, den Arbeitsraum
41 begrenzende größere Kolbenfläche ihn am Zylinderboden festhält. Der ausgefallene
Leitungskreis I ist dabei durch die Weichdichtung 34 vom Leitungskreis II abgeschlossen.
Zum Betätigen des Bremsgestänges löst sich dann der Kolben 33 von dem Kolben 32
und macht den gesamten Hub allein.
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Fällt der Leitungskreis 1I aus, so steigt der Druck im äußeren Teil
des Arbeitsraumes 35 und verschiebt beide Kolben 32 und 33 gemeinsam. Das Ventil
44, 29 schließt den ausgefallenen Leitungskreis 1I ab. Danach hebt sich der Kolben
32 mit seiner Weichdichtung 34 vom Ringwulst 26 ab und öffnet den Luftdurchgang
in den Arbeitsraum 41. Nach diesem Steuerhub bleibt der Kolben 32 stehen. Der Kolben
33 löst sich dann von dem Kolben 32 und macht den übrigen Teil des Hubes allein.
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Fällt die Dichtung 42 des Kolbens 33 aus, so bewegen sich zuerst beide
Kolben gemeinsam, weil der Druck in dem äußeren Teilraum des Arbeitsraumes 35 größer
ist als der im inneren Teil des Arbeitsraumes 41. Das Ventil 44 geht auf seinen
Sitz 29 und schließt den Leitungskreis 1I ab. Danach öffnet die Weichdichtung 34,
und der Kolben 32 legt sich fest und dichtend an die Ringdichtung 43 an. Beide Kolben
machen ihren Hub gemeinsam.
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Fällt die Dichtung 36 des Kolbens 32 aus, gibt es zwei Möglichkeiten:
1. Strömt viel Luft über die zerstörte Dichtung 36 des Kolbens 32, so macht der
Kolben 33 seinen gesamten Hub allein, ohne daß das Ventil 44, 29 schließt.
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2. Strömt wenig Luft über die zerstörte Dichtung 36 des Kolbens 32,
so führt der Kolben 32 seinen Steuerhub aus, das Ventil 44, 29 schließt, und dann
löst sich der Kolben 33 von dem Kolben 32 und macht seinen Hub allein. Wenn es der
Einbau des Zylinders erfordert, kann der Arbeitszylinder auch derart ausgeführt
sein, daß einer der Anschlüsse 30 oder 31 oder auch beide an irgendeiner Stelle
der Zylinderwand des Arbeitszylinders 17 außerhalb des Zylinderbodens 25 anangeordnet
sind. Durch Leitungen oder Kanäle muß nur dafür gesorgt werden, daß die Druckluft
von beiden Anschlüssen 30 und 31 in den Arbeitsraum 35 vor den Kolben 32 gelangt.