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Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Federspeicherbremszylinder für Bremsanlagen von Fahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Federspeicherbremszylinders gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 5. Bei solchen Federspeicherbremszylindern besteht das Problem, dass die be- und entlüftbare Druckkammer gegenüber der Atmosphäre abzudichten ist, wobei aber zwischen der Atmosphäre und der Druckkammer die Bajonettverbindung angeordnet ist. Die im Bereich der Bajonettverbindung angeordnete Dichtungsanordnung soll daher eine Strömung zwischen der Druckkammer und der der Atmosphäre verhindern. Insbesondere soll durch die Dichtungsanordnung ein Eindringen von Staub und Schmutz in die Druckkammer verhindert werden, da solcher Schmutz dann in das Druckluftsystem der Bremsanlage geraten könnte.
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Ein gattungsgemäßer Federspeicherbremszylinder ist beispielsweise aus
DE 41 35 943 A1 bekannt, wobei die Bajonettverbindung zwischen einem Endabschnitt des Federspeicherbremszylinders und einem Flansch einer Trag- und Anschlusswand ausgebildet ist. Als Dichtungsanordnung fungiert ein einziger Dichtring, welcher von der Atmosphäre in die Druckkammer gesehen der Bajonettverbindung nachgeordnet ist. Der Dichtring ist in einer Nut im Flansch Trag- und Anschlusswand aufgenommen.
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Gemäß
DE 35 43 365 A1 ist ein Zylindergehäuse eines Federspeicherbremszylinders mit einem Zwischenflansch durch eine Bajonettverbindung verbunden, wobei ein Dichtelement in einer umlaufenden Nut im Zwischenflansch und die Bajonettverbindung auf der druckbelasteten Seite des Dichtelements angeordnet ist. Die umlaufende Nut im Zwischenflansch für das Dichtelement ist mit einer Vertiefung vereinigt, welche einen Bestandteil der Bajonettverbindung darstellt.
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Aufgabe der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, einen Federspeicherbremszylinder der eingangserwähnten Art derart fortzubilden, dass er eine verbesserte Abdichtung gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 und Anspruch 5 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einem pneumatischen Federspeicherbremszylinder für Bremsanlagen von Fahrzeugen, mit einem in axialer Richtung beweglichen, durch eine Speicherfeder betätigbaren Federspeicherbremskolben, welcher auf einer Seite von einer Druckkammer und auf der entgegen gesetzten Seite von einer die Speicherfeder aufnehmenden Federkammer begrenzt ist, wobei sich die Speicherfeder (9) einerseits am Federspeicherbremskolben und andererseits an einem Boden des Federspeicherbremszylinders abstützt, einer Trag- und Anschlusswand mit einer Öffnung, durch welche sich eine mit dem Federspeicherbremskolben verbundene Federspeicherbremskolbenstange in axialer Richtung erstreckt, einer Bajonettverbindung zwischen einem im Bereich der Druckkammer angeordneten Endabschnitt des Federspeicherbremszylinders und einem ersten Flanschteil der Trag- und Anschlusswand, wobei die Bajonettverbindung an einer ersten Ringfläche des ersten Flanschteils der Trag- und Anschlusswand erste Verriegelungselemente und an einer zweiten Ringfläche des Endab-I schnitts des Federspeicherbremszylinders zweite Verriegelungselemente aufweist, wobei unter wenigstens teilweiser Überlappung der ersten Ringfläche und der zweiten Ringfläche sich die ersten und zweiten Verriegelungselemente formschlüssig hintergreifen, sowie mit einer Dichtungsanordnung im Bereich der Bajonettverbindung, welche zwischen der Druckkammer und der den Federspeicherbremszylinder umgebenden Atmosphäre dichtend wirkt, wobei der Endabschnitt des Federspeicherbremszylinders den ersten Flanschteil der Trag- und Anschlusswand übergreift, und wobei die Dichtungsanordnung eine erste elastische Ringdichtung umfasst, welche in einer ersten Nut einer radial äußeren Umfangsfläche des ersten Flanschteils der Trag- und Anschlusswand aufgenommen ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Dichtungsanordnung eine zweite elastische Ringdichtung umfasst, welche in einer zweiten Nut der radial äußeren Umfangsfläche des ersten Flanschteils der Trag- und Anschlusswand aufgenommen ist, wobei in einer Richtung von der Atmosphäre in die Druckkammer gesehen die erste elastische Ringdichtung der Bajonettverbindung vorgeordnet und die zweite elastische Ringdichtung der Bajonettverbindung nachgeordnet ist, und wobei die erste Ringdichtung und die zweite Ringdichtung jeweils zwischen dem ersten Flanschteil der Trag- und Anschlusswand und dem Endabschnitt des Federspeicherbremszylinders radial geklemmt sind.
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Mit anderen Worten ist die Bajonettverbindung der ersten elastischen Ringdichtung und der zweiten elastischen Ringdichtung in Bezug auf eine gedachte Verbindung zwischen der Atmosphäre und der Druckkammer zwischengeordnet.
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Dadurch, dass die erste Ringdichtung und die zweite Ringdichtung jeweils zwischen dem ersten Flanschteil der Trag- und Anschlusswand und dem Endabschnitt des Federspeicherbremszylinders radial geklemmt sind, entsteht eine hohe Dichtwirkung. Das Ausmaß der Klemmung der Ringdichtungen bestimmt der Fachmann unter Berücksichtigung von Elastizität und Geometrie der beispielsweise aus einem Elastomer bestehenden Ringdichtungen.
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Dadurch, dass der Bajonettverbindung in einer Richtung von der Atmosphäre in die Druckkammer gesehen die erste elastische Ringdichtung vorgeordnet ist, wird die Bajonettverbindung vor einem Eindringen von Feuchtigkeit, Schmutz und Staub geschützt, wodurch eine geringere Neigung zur Korrosion besteht. Dann kann die Bajonettverbindung zu Wartungs- und Reparaturzwecken leichter gelöst werden. Insgesamt dient daher die erste elastische Ringdichtung vornehmlich zum Fernhalten von Feuchtigkeit, Schmutz und Staub von den Verriegelungselementen der Bajonettverbindung bzw. von der Druckkammer.
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Durch Anschmiegen der elastischen Ringdichtungen am jeweiligen Nutgrund wird die Dichtigkeit erhöht. Weiterhin werden die Ringdichtungen in ihrer Lage fixiert, was bei den translatorischen und rotatorischen Bewegungen während der Montage der Bajonettverbindung von Vorteil ist.
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Dadurch, dass in einer Richtung von der Atmosphäre in die Druckkammer gesehen die erste elastische Ringdichtung der Bajonettverbindung vorgeordnet und die zweite elastische Ringdichtung der Bajonettverbindung nachgeordnet ist, entsteht weiterhin eine Art Labyrinthdichtung mit mehrfacher Strömungsumlenkung. Sollte daher von der Druckkammer stammende Druckluft wider Erwarten die zweite Ringdichtung passieren, so wird die Druckluftströmung durch die Verriegelungselemente der Bajonettverbindung und die erste elastische Ringdichtung mehrfach umgelenkt, wobei sie sich „totläuft“, so dass am Ende keine oder nur äußerst wenig Druckluft aus der Druckkammer entweichen könnte.
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Besonders bevorzugt ist ausgehend von den beiden Ringflächen der Bajonettverbindung die erste elastische Ringdichtung der Atmosphäre und die wenigstens eine zweite elastische Ringdichtung der Druckkammer zugewandt.
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Das Verfahren zur Herstellung eines solchen Federspeicherbremszylinders beinhaltet dann wenigstens die folgenden Schritte:
- a) Positionieren der ersten elastischen Ringdichtung in der ersten Nut und der zweiten elastischen Ringdichtung in der zweiten Nut an einer radial äußeren Umfangsfläche des ersten Flanschteils der Trag- und Anschlusswand derart, dass die erste Ringfläche mit den ersten Verriegelungselementen der ersten elastischen Ringdichtung und der zweiten elastischen Ringdichtung zwischengeordnet ist,
- b) translatorisches Einführen des Flanschteils der Trag- und Anschlusswand in den Endabschnitt des Federspeicherbremszylinders unter axialem Eingriff der ersten und zweiten Verriegelungselemente und unter radialem Klemmen der ersten elastischen Ringdichtung und der zweiten elastischen Ringdichtung zwischen dem ersten Flanschteil der Trag- und Anschlusswand und dem Endabschnitt des Federspeicherbremszylinders,
- c) Verdrehen von Federspeicherspeicherbremszylinder und Trag- und Anschlusswand gegeneinander, derart, dass sich die ersten und zweiten Verriegelungselemente formschlüssig hintergreifen.
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Im Rahmen der Relativrotation gemäß Schritt c) können dann die ersten und zweiten Ringdichtungen jeweils entlang der durch die kontaktierten Oberflächen am ersten Flanschteil der Trag- und Anschlusswand bzw. am Endabschnitt des Federspeicherbremszylinders gleiten.
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Besonders bevorzugt weisen die erste elastische Ringdichtung und die zweite elastische Ringdichtung jeweils einen kreisförmigen Querschnitt auf, wodurch diese leicht herstellbar und günstig sind.
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Besonders bevorzugt bildet der Federspeicherbremszylinder zusammen mit einem Betriebsbremszylinder einen kombinierten Betriebsbrems- und Federspeicherbremszylinder, mit einem oder einer im Betriebsbremszylinder angeordneten, durch ein Druckmittel betätigbare(n) Betriebsbremskolben oder Betriebsbremsmembrane, welcher oder welche mit einer aus dem Betriebsbremszylinder ragenden, auf Bremsbetätigungselemente einwirkenden Betriebsbremskolbenstange in Wirkverbindung steht, wobei die durch die Öffnung der Trag- und Anschlusswand ersteckende Federspeicherbremskolbenstange mit dem Betriebsbremskolben oder mit der Betriebsbremsmembrane zusammen wirkt und ein Endabschnitt des Betriebsbremszylinders mit einem zweiten, vom Federspeicherbremszylinder weg weisenden Flanschteil der Trag- und Anschlusswand verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem zweiten Flanschteil der Trag- und Anschlusswand und dem Endabschnitt des Betriebsbremszylinders wird dabei bevorzugt durch ein Spannband oder durch eine Umbördelung gebildet.
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Figurenliste
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Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft dargestellt werden. In der Zeichnung zeigt
- 1 eine Querschnittsdarstellung eines Teils eines kombinierten Betriebsbrems- und Federspeicherbremszylinders gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
- 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1 im Bereich einer Bajonettverbindung zwischen dem Federspeicherbremszylinder und einer Trag- und Anschlusswand.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In 1 der Zeichnung ist zur beispielhaften Erläuterung der Erfindung ein kombinierter Betriebsbrems- und Federspeicherbremszylinder, nachfolgend Kombizylinder 1 genannt, dargestellt. Der Kombizylinder 1 besteht aus einem hier nicht gezeigten Betriebsbremszylinder und aus einem mit diesem baulich und funktionell verbundenen Federspeicherbremszylinder 3. Der Betriebsbremszylinder und der Federspeicherbremszylinder 3 sind durch eine Trag- und Anschlusswand 5 voneinander getrennt, wobei diese auch die Mäntel des Betriebsbremszylinders und der Federspeicherbremszylinders 3 trägt. Für den Fall, dass der Federspeicherbremszylinder 3 separat und ohne Betriebsbremszylinder ausgeführt ist, bildet die Trag- und Anschlusswand 5 eine äußere Wandung bzw. einen Boden oder Abschluss des Federspeicherbremszylinders 3.
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Mittels des Federspeicherbremszylinders 3 wird eine Federspeicherbremse z.B. im Rahmen einer peumatischen oder elektro-pneumatischen Park- oder Feststellbremse und mittels des Betriebsbremszylinders eine peumatische oder elektro-pneumatische Betriebsbremse betätigt. Insofern bilden diese Bremszylinder Bestandteile der genannten Bremsen.
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Innerhalb des Federspeicherbremszylinders 3 ist ein Federspeicherbremskolben 7 axial verschiebbar angeordnet, wobei an einer Seite des Federspeicherbremskolbens 7 eine Speicherfeder 9 anliegt. Die Speicherfeder 9 stützt sich an ihrer entgegengesetzten Seite am Boden des Federspeicherbremszylinders 3 ab. In die gemäß 1 links bezüglich des Federspeicherbremskolbens 7 bestehende Druckkammer 11 mündet ein Einlass 13, durch welchen Druckluft eingeleitet wird, um den Federspeicherbremskolben 7 unter Verspannung der Speicherfeder 9 in 1 nach rechts gerichtet zu verschieben, um die Federspeicherbremse zu lösen. Bei dieser Verschiebung des Federspeicherbremskolbens 7 wird die Luft, welche innerhalb einer die Speicherfeder 9 aufnehmenden Federkammer 15 besteht, z. B. über ein (nicht dargestelltes) Rückschlagventil herausgedrückt. Wird dagegen zum Zwecke der Abbremsung der Druck in der Druckkammer 11 des Federspeicherbremszylinders 3 bei Betätigung eines an sich bekannten, an den Einlass 13 der Druckkammer 11 angeschlossenen Ventils entlastet, dann vermag die Speicherfeder 9 den Federspeicherbremskolben 7 gemäß der Darstellung in 1 nach links gerichtet zu verschieben, um die Federspeicherbremse zuzuspannen.
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Der Federspeicherbremskolben 7 ist mit einer Federspeicherbremskolbenstange 17 verbunden, welche sich durch eine zentrale Öffnung 19 der Trag- und Anschlusswand 5 hindurch in den Bereich einer Druckkammer 21 des Betriebsbremszylinders erstreckt. Eine in der Öffnung 19 der Trag- und Anschlusswand 5 eingesetzte Dichtung 23 dichtet die Druckkammern 11 und 21 während der axialen Bewegungen der Federspeicherbremskolbenstange 17 ab. Die Wandung des Federspeicherbremszylinders 3 besteht vorzugsweise aus Stahl oder Aluminium.
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In die Druckkammer 21 des Betriebsbremszylinders mündet ein Einlass 25, über welchen zum Betätigen des Betriebsbremszylinders Druckluft ein- bzw. abgelassen wird. Die Druckluft wirkt z.B. auf eine innerhalb des Betriebsbremszylinders eingesetzten und hier nicht dargestellten Membranteller einer Membrane ein. Der Membranteller ist mit einer hier ebenfalls nicht gezeigten Druckstange verbunden, die mit einem Bremsbetätigungsmechanismus außerhalb des Kombizylinders 1 zusammenwirkt. Hierbei kann es sich beispielsweise um die Betätigungsteile einer Scheibenbremse eines Kraftfahrzeugs handeln.
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Zur lösbaren Verbindung des Federspeicherbremszylinders 3 mit der Trag- und Anschlusswand 5 ist eine Bajonettverbindung 27 vorgesehen. Die Bajonettverbindung 27 besteht genauer zwischen einem im Bereich der Druckkammer 11 angeordneten Endabschnitt 29 des Federspeicherbremszylinders 3 und einem ersten Flanschteil 31 der Trag- und Anschlusswand 5. Vorzugsweise überlappt dabei der Endabschnitt 29 des Federspeicherbremszylinders 3 den ersten Flanschteil 31 der Trag- und Anschlusswand 5, insbesondere axial und übergreift diesen radial. Alternativ könnte auch der erste Flanschteil 31 der Trag- und Anschlusswand 5 den Endabschnitt 29 des Federspeicherbremszylinders 3 axial überlappen und radial übergreifen.
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Die Bajonettverbindung 27 weist an einer ersten Ringfläche 33 des ersten Flanschteils 31 der Trag- und Anschlusswand 5 erste hier nicht sichtbare Verriegelungselemente und an einer zweiten Ringfläche 35 des Endabschnitts 29 des Federspeicherbremszylinders 3 ebenfalls hier nicht sichtbare zweite Verriegelungselemente auf, wobei unter wenigstens teilweiser Überlappung der ersten Ringfläche 33 und der zweiten Ringfläche 35 sich die ersten und zweiten Verriegelungselemente formschlüssig hintergreifen, um die Bajonettverbindung auszubilden.
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Wie in
DE 10 2011 115 122 A1 können an der ersten und zweiten Ringfläche 33, 35 jeweils nach radial außen vorspringende Verriegelungssegmente und nach radial innen ausgeformte Ausnehmungssegmente ausgebildet sein, wobei sich Verriegelungssegmente und Ausnehmungssegmente über den Umfang jeweils lückenlos abwechseln und jeweils die gleiche Segmentbogenlänge aufweisen können. Alternativ ist jegliche Art von Verriegelungselement bzw. Kombinationen von Verriegelungselementen denkbar, durch welche ein Bajonettverschluss bzw. eine Bajonettverbindung 27 infolge einer Translation und einer anschließenden Rotation zustande kommen kann.
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Der hier nicht gezeigte Betriebsbremszylinder ist beispielsweise durch ein Spannband bzw. eine Bördelverbindung mit einem zweiten Flanschteil 55 der Trag- und Anschlusswand 5 verbunden.
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Zur Abdichtung der Druckkammer 11 gegenüber der Atmosphäre 43 ist eine Dichtungsanordnung 37 im Bereich der Bajonettverbindung 27 vorgesehen. Die Dichtungsanordnung 37 beinhaltet eine erste elastische Ringdichtung 39 und eine zweite elastische Ringdichtung 41, wobei in einer Richtung von der Atmosphäre 43 in die Druckkammer 11 gesehen die erste elastische Ringdichtung 39 der Bajonettverbindung 27 vorgeordnet und die zweite elastische Ringdichtung 41 der Bajonettverbindung 27 nachgeordnet ist. Die Vor- bzw. Nachordnung in Bezug auf die Bajonettverbindung 27 bezieht sich hier beispielsweise auf die axiale Richtung, welche durch eine Mittelachse 45 des Federspeicherbremszylinders 3 bzw. hier auch durch die Bewegungsrichtung des Federspeicherbremskolbens 7 definiert wird.
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Wie insbesondere aus 2 hervorgeht, sind die erste Ringdichtung 39 und die zweite Ringdichtung 41 jeweils zwischen einer radial äußeren Umfangsfläche 47 des ersten Flanschteils 31 der Trag- und Anschlusswand 5 und einer radial inneren Umfangsfläche 49 des Endabschnitts 29 des Federspeicherbremszylinders 3 radial geklemmt.
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Besonders bevorzugt weisen die erste elastische Ringdichtung 39 und die zweite elastische Ringdichtung 41 jeweils einen kreisförmigen Querschnitt auf. Weiterhin sind die erste elastische Ringdichtung 39 und die zweite elastische Ringdichtung 41 jeweils in einer Nut 51 bzw. 53 beispielsweise der radial äußeren Umfangsfläche 47 des ersten Flanschteils 31 der Trag- und Anschlusswand 5 aufgenommen, nämlich in einer ersten Nut 51 und in einer zweiten Nut 53. Es ist anhand von 2 klar, dass der kreisförmige Querschnitt der ersten elastischen Ringdichtung 39 und der zweiten elastische Ringdichtung 41 im geklemmten Zustand nicht mehr einer reinen Kreisform entspricht, sondern flache Abschnitte mit flächiger Berührung aufweist.
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Die erste Ringfläche 33 mit den ersten Verriegelungselementen der Bajonettverbindung 27 ist dann an der radial äußeren Umfangsfläche 47 des ersten Flanschteils 31 der Trag- und Anschlusswand 7 und die zweite Ringfläche 35 mit den zweiten Verriegelungselementen der Bajonettverbindung 27 an der radial inneren Umfangsfläche 49 des Endabschnitts 29 des Federspeicherbremszylinders 3 angeordnet. Zumindest der Endabschnitt 29 des Federspeicherbremszylinders 3 ist zylindrisch ausgebildet, ebenso der erste Flanschteil 31 der Trag- und Anschlusswand 5.
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Die erste elastische Ringdichtung 39 ist bevorzugt derart ausgebildet, dass sie ein Eindringen von Schmutz, Staub und Feuchtigkeit in die Bajonettverbindung 27 bzw. in die Druckkammer 11 verhindert, während die zweite elastische Ringdichtung 41 bevorzugt derart ausgebildet ist, dass sie die Druckkammer gegenüber der Atmosphäre druckdicht abdichtet. Diese Eigenschaften können beispielsweise durch eine gezielte Auswahl von Geometrie und Elastizität der Ringdichtungen 39, 41 erzielt werden.
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Vor diesem Hintergrund wird der Federspeicherbremszylinder 3 mit der Trag- und Anschlusswand 5 wie folgt verbunden bzw. die Bajonettverbindung 27 wie folgt hergestellt.
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Zunächst werden die erste elastischen Ringdichtung 39 in der ersten Nut 51 und die zweite elastische Ringdichtung 41 in der zweiten Nut 53 im ersten Flanschteil 31 montiert, beispielsweise durch elastisches Aufdehnen und anschließendes Zusammenziehen. Dabei ist die erste Ringfläche 33 mit den ersten Verriegelungselementen der Bajonettverbindung 27 der ersten elastischen Ringdichtung 39 und der zweiten elastischen Ringdichtung 41 zwischengeordnet.
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Sodann wird der erste Flanschteil 31 der Trag- und Anschlusswand 5 in den Endabschnitt 29 des Federspeicherbremszylinders 3 unter axialem Eingriff der ersten und zweiten Verriegelungselemente und unter radialem Klemmen der ersten elastischen Ringdichtung 39 und der zweiten elastischen Ringdichtung 41 zwischen der radial äußeren Umfangsfläche 47 des ersten Flanschteils 31 der Trag- und Anschlusswand 5 und der radial inneren Umfangsfläche 49 des Endabschnitts 29 des Federspeicherbremszylinders 3 translatorisch eingeführt. Dieser Schritt entspricht daher der typischen Translationsbewegung bei der Herstellung einer Bajonettverbindung.
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Anschließend werden der Federspeicherspeicherbremszylinder 3 und die Trag- und Anschlusswand 5 gegeneinander verdreht, derart, dass sich die ersten und zweiten Verriegelungselemente der Bajonettverbindung 27 formschlüssig hintergreifen können. Dieser Schritt entspricht dann der typischen sich an die Translationsbewegung anschließenden Rotationsbewegung bei der Herstellung einer Bajonettverbindung.
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Die elastische Kompression der beiden Ringdichtungen 39, 41 in radialer Richtung zwischen dem ersten Flanschteil 31 der Trag- und Anschlusswand 5 und dem Endabschnitt 29 des Federspeicherbremszylinders 3 sorgt einerseits für eine Abdichtung der Druckkammer 11 gegenüber der Atmosphäre 43 und andererseits für einen Kraftschluss zwischen dem ersten Flanschteil 31 der Trag- und Anschlusswand 5 und dem Endabschnitt 29 des Federspeicherbremszylinders 3, der ein Lösen der Bajonettverbindung 27 behindert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kombizylinder
- 3
- Federspeicherbremszylinder
- 5
- Trag- und Anschlusswand
- 7
- Federspeicherbremskolben
- 9
- Speicherfeder
- 11
- Druckkammer
- 13
- Einlass
- 15
- Federkammer
- 17
- Federspeicherbremskolbenstange
- 19
- Öffnung
- 21
- Druckkammer
- 23
- Dichtung
- 25
- Einlass
- 27
- Bajonettverbindung
- 29
- Endabschnitt
- 31
- erster Flanschteil
- 33
- erste Ringfläche
- 35
- zweite Ringfläche
- 37
- Dichtungsanordnung
- 39
- erste Ringdichtung
- 41
- zweite Ringdichtung
- 43
- Atmosphäre
- 45
- Mittelachse
- 47
- radial äußere Umfangsfläche
- 49
- radial innere Umfangsfläche
- 51
- erste Nut
- 53
- zweite Nut
- 55
- zweiter Flanschteil
