DE3925076A1

DE3925076A1 - Membrane fuer bremszylinder

Info

Publication number: DE3925076A1
Application number: DE19893925076
Authority: DE
Inventors: Alf Dipl Ing Siebke
Original assignee: Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 1989-07-28
Filing date: 1989-07-28
Publication date: 1991-01-31

Description

Die Erfindung betrifft eine Membrane für Bremszylinder.

Für den Einsatz in Bremszylindern, insbesondere zur Verwendung in Bremsanlagen von Fahrzeugen, werden Membranen aus Natur- oder Kunstkautschuk verwendet; derartige Membranen können zur Übertragung der bei Druckbeaufschlagung im Membranmaterial entstehenden Zugkräfte mit Gewebeeinlagen versehen sein. Um eine gute Verformbarkeit (Abrollen der Membrane im Gehäuse während des Bremszylinderkolbenhubes) und geringe Kräfte für die Rückstellung der Membrane aus der Hubstellung zu erreichen, werden in der Regel relativ weiche Elastomermischungen bei der Fertigung angewendet. Für extreme Tieftemperaturen sind dementsprechend sehr weiche Mischungen erforderlich, da eine Verhärtung des Elastomers mit abnehmender Einsatztemperatur vorliegt.

Bei der Anwendung von Membranen im Betriebsbremsteil von kombinierten Betriebsbrems- und Federspeicherbremszylindern befindet sich in der Mitte des Membrankörpers eine Wandverdickung zur Übertragung der Federkraft der Federspeicherbremsanlage, die von einer starken Druckfeder erzeugt und über ein Druckstück direkt auf die Membrane und von dieser auf den Betriebsbremskolben geleitet wird. Bei der Übertragung hoher Federkräfte und entsprechend hoher Flächenpressung zwischen Druckstück und Membrane kommt es auch bei derartigen zusätzlichen Wandverstärkungen der Membrane zu starkem Verschleiß (Abrieb) an der Membranoberfläche. Ein derartiger Verschleiß kann bis zur Undichte führen. Einer Reduzierung der Flächenpressung durch Vergrößerung der Druckstückfläche stehen in der Regel bauliche Gegebenheiten entgegen.

Die Verschleißanfälligkeit der bekannten Membranwerkstoffe nimmt mit abnehmender Härte zu. Wenn also die Rollfähigkeit der Membrane im Seitenbereich durch geringere Härte verbessert werden soll, ist gleichzeitig mit erhöhtem Verschleiß der Membrane im Bereich direkter mechanischer Beaufschlagung durch das Druckstück zu rechnen. Weiterhin neigen weiche Elastomermischungen dazu, unter Pressung zu fließen, so z. B. der Dichtwulst im Bereich der Spannbandöffnung (Beeinträchtigung der Dichtheit) oder die sekundärseitige Gummiauflage in der Pressungszone des Druckstückes, wenn der sekundärseitig anliegende Betriebsbremskolben Aussparungen besitzt. Das Fließen des Membranmaterials führt zu bleibenden Verformungen und zu erhöhtem Verschleiß.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Membrane für Bremszylinder zu schaffen, welche trotz ausreichender Verformbarkeit bei Druckbeaufschlagung, also trotz guter Abrollfähigkeit im Gehäuse, in Bereichen erhöhter mechanischer Belastung ausreichende Festigkeit besitzt. Im besonderen sollen bei Verwendung in kombinierten Betriebsbrems- und Federspeicher bremszylindern starke Druckkräfte von Druckstücken unter Zwischenschaltung der Membrane übertragbar sein, ohne daß erhöhter Abrieb des Membranmaterials auftritt oder Probleme des Materialfließens bestehen können.

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

Die Elastomerauflagen sind unabhängig von ihrer Position in sehr einfacher Weise am Membrankörper anvulkanisierbar, wobei mit üblichen Herstellungsverfahren gearbeitet werden kann. Die als Verstärkungen wirkenden Elastomerauflagen sind aus einem Material gefertigt, welches eine höhere Härte als die des Membran-Grundwerkstoffes besitzt. Infolgedessen sind derartige Elastomerauflagen sowohl abriebfester als auch formstabiler.

Bei Anwendung im Bereich des Einspannwulstes der Membrane verhindert die Elastomerauflage das Heraustreten des Wulstes im Bereich der Spannbandöffnung, wobei Elastomerauflagen von beliebiger Keilform im Bereich des Einspannwulstes am Membrankörper anvulkanisierbar sind.

Durch derartige Verstärkungen oder Auflagen wächst bei kombinierten Betriebsbrems- und Federspeicherbremszylindern die übertragbare Federspeicherkraft, ohne daß die Lebensdauer der Membrane sinkt bzw. ohne daß ein hoher baulicher Aufwand zur Vergrößerung des Druckstückes erforderlich ist. Bei gegebenen Federkräften der Federspeicherbremsanlage kann der Durchmesser des Druckstückes und damit der Schaftdurchmesser des Kolbens der Federspeicheranlage bzw. des Federspeicherbremszylinders reduziert werden. Dies hat zur Folge, daß der Bauraum der Feder der Federspeicheranlage zunimmt, daß die wirksame Fläche des Kolbens der Federspeicheranlage größer wird, d. h. der Lösedruck der Federspeicheranlage sinkt, daß der Kolben der Federspeicheranlage mit Druckstück kostengünstiger herstellbar ist und daß für den Einsatz bei sehr tiefen Temperaturen ohne Reduzierung der Dichtheit oder Lebensdauer mit sehr weichem Membranmaterial gearbeitet werden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Patentansprüchen aufgeführt.

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

Fig. 1 ist eine Teilschnittansicht eines kombinierten Betriebsbrems- und Federspeicherbremszylinders unter Darstellung einer in ihrem Mittelbereich eine Elastomerauflage aufweisenden Membrane; und

Fig. 2-5 geben weitere Ausführungsformen von Membranen nach der Erfindung wieder.

In Fig. 1 der Zeichnung ist in Teilschnittansicht ein als kombinierter Betriebsbrems- und Federspeicherbremszylinder ausgebildeter, durch Druckmittel betätigbarer Arbeitszylinder dargestellt. Kombinierte Betriebsbrems- und Federspeicherbrems zylinder dieser Bauart, auch als Kombizylinder bezeichnet, weisen im allgemeinen innerhalb des Betriebsbremsteils eine Membrane 1 auf, welche durch Einleiten von Druckmittel in einen Druckraum 3 gemäß Darstellung nach rechts gerichtet verschiebbar ist und hierbei auf einen Betriebsbremskolben 5 einwirkt. Der Betriebsbremskolben betätigt über eine Kolbenstange 7 einen (nicht dargestellten) Bremsmechanismus, z. B. eine Keilspreizbremse eines Fahrzeuges. In bekannter Weise erstreckt sich in den Druckraum 3 eine Kolbenstange 9, welche unter Abdichtung in einer Zwischenwand 11 zwischen dem Betriebsbremsteil und dem (nicht dargestellten) Federspeicher bremsteil geführt ist. Die Kolbenstange ist an ihrem vorderen Ende mit einem tellerförmigen Druckstück 13 versehen, welches bei Federspeicherbremsbetätigung gegenüber der Membrane 1 zu wirken vermag und diese zusammen mit dem Betriebsbremskolben 5 gleichfalls nach rechts gerichtet verschieben kann. Bei einer derartigen Federspeicherbremsbetätigung ist der Druckraum 3 im allgemeinen drucklos, wobei eine in der Kolbenstange 9 angeordnete Ventileinrichtung über den Druckraum 3 zu einem Druckausgleich der (nicht dargestellten) Federspeicherkammer beitragen kann. Im gelösten Zustand der Federspeicherbremse befindet sich das Druckstück 13 in zurückgezogener Lage, d. h. in ihrer Position an der Zwischenwand 11; die Berührung zwischen Druckstück 13 und Membrane 1 vollzieht sich demnach im Verlaufe der Federspeicherbremsbetätigung bzw. bei der Rückführung in die Bremsenlöseposition.

Die Membrane 1 gemäß der Erfindung weist in mittiger Lage eine Elastomerauflage 15 auf, deren Material eine höhere Härte besitzt als die des Grundwerkstoffes der Membrane. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Elastomerauflage 15 als durchgehende Scheibe ausgebildet; sie wird bei der Fertigung der Membrane 1 innerhalb einer Form am Ausgangsmaterial der Membrane aufvulkanisiert. Im weiteren weist die Membrane 1 im Bereich der Einspannwulst 17 eine gleichfalls anvulkanisierte, ringförmige Elastomerauflage 19 auf; bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform des Betriebsbremsteils, dessen Gehäuse mit einer (teilweise dargestellten) Spannbandkonstruktion versehen ist, verhindert die Elastomerauflage 19 das Heraustreten des Einspannwulstes im Bereich der Spannbandöffnung unter Pressung.

In den Fig. 2-5 sind weitere Ausführungsformen von Elastomerauflagen bzw. -verstärkungen für Membrankörper wiedergegeben. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die Elastomerauflage 21 ringförmig ausgebildet, während bei der Anordnung nach Fig. 4 an der Innenseite der Membrane 1 eine weitere, scheibenförmige Elastomerauflage 23 anvulkanisiert ist. In diesem Fall dient die Elastomerauflage 23 zur Abstützung des Betriebsbremskolbens 5 bzw. dessen Teller. Bei jeder der Ausführungsformen kann im Bereich des Einspannwulstes 17 eine Elastomerauflage 19 der vorstehend beschriebenen Wirkungsweise und Zuordnung vorgesehen sein.

Bezugszeichenliste

1 Membrane
3 Raum
5 Betriebsbremskolben
7 Kolbenstange
9 Kolbenstange
11 Zwischenwand
13 Druckstück
15 Elastomerauflage
17 Einspannwulst
19 Elastomerauflage
21 Elastomerauflage
23 Elastomerauflage

Claims

1. Membrane für Bremszylinder, insbesondere zur Verwendung in Bremsanlagen von Fahrzeugen, gekennzeichnet durch eine im Bereich erhöhter mechanischer Belastung am Grundwerkstoff der Membrane anvulkanisierte Elastomerauflage (15, 19, 21, 23).

2. Membrane nach Anspruch 1, bei ihrer Ausgestaltung als durchgehende Membrane im Betriebsbremsteil eines kombinierten Betriebsbrems- und Federspeicherbremszylinders, dadurch gekennzeichnet, daß an dem durch das Druckstück (13) des Federspeicherbremszylinders beaufschlagbaren Mittelbereich der Membrane (1) an dieser eine Elastomerauflage (15; 21) anvulkanisiert ist.

3. Membrane nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerauflage (15) Scheibenform besitzt.

4. Membrane nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerauflage (21) Ringform besitzt.

5. Membrane nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerauflage (23) an dem dem Betriebsbremskolben (5) zugewandten Mittelbereich anvulkanisiert ist.

6. Membrane nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerauflage (19) als keilförmige Verstärkung am Einspannwulst (17) des Membrankörpers anvulkanisiert ist.

7. Membrane nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerauflage aus einem Material besteht, welches größere Härte und Biegesteifigkeit als das Material der Membrane besitzt.