DE4241537A1 - Bremsmembran - Google Patents
BremsmembranInfo
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- B60T17/08—Brake cylinders other than ultimate actuators
-
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J3/00—Diaphragms; Bellows; Bellows pistons
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Description
Die Erfindung betrifft eine Bremsmembran zur Verwendung in
einem ein Gehäuseteil und ein Deckelteil aufweisenden
Bremszylinder, in dem sie im bestimmungsgemäß montierten
Zustand in der Trennebene zwischen Gehäuseteil und
Deckelteil ringsum befestigt ist und die Innenräume des
Gehäuseteils und des Deckelteils gegeneinander abdichtet
und mit einer Abrollbewegung aus einer Ruhestellung des
Bremszylinders, in der sie im Innern des Deckelteils
anliegt, in eine maximale Bremsstellung, in der sie im
Innern des Gehäuseteils anliegt, mit einem in das
Deckelteil eingedrückten Fluid verschiebbar ist und dabei
über einen Kolbenteller eine Kolbenstange verschiebt.
Derartige Bremsmembranen sind bekannt und zahlreich im
Einsatz. Sie werden überwiegend mit Druckluft als Fluid
betrieben und im Nutzfahrzeugbereich eingesetzt.
Die übliche Auslegung der Bremszylinder sieht für
Deckelteil und Gehäuseteil eine etwa gleiche innere Höhe
vor, und die darin eingesetzten Bremsmembranen sind in
einer Kontur geformt - insbesondere vulkanisiert - die
ihrer Kontur in der Ruhestellung des Bremszylinders
entspricht, also mit einer Kontur, die sich im
wesentlichen aus der Innenform des
Bremszylinderdeckelteils ergibt. Bezüglich des
Kolbentellers weist die Membran dabei eine konvexe Wölbung
auf. Sie liegt plan an dem Kolbenteller an und geht
außerhalb des Kolbentellers mit einer ringförmigen
Schrägen in die ringförmige Einspannung zwischen Flanschen
des Deckelteils und des Gehäuseteils über. Beim Ausüben
einer Bremskraft gelangt Druckluft in das Deckelteil und
verdrängt die Membran zusammen mit dem Kolbenteller in
Richtung Gehäuseteil. Da die Membran in der Ruhestellung
nicht gedehnt ist, führt das überschüssige Material
außerhalb des Kolbentellers zu einer ringförmigen
Wulstausbildung, die Membran stülpt sich. Wird die Membran
bis zu dem maximalen Hub verdrängt, nimmt sie durch
Anliegen an Innenwänden des Gehäuseteils eine konkave
Wölbung an, die im wesentlichen spiegelsymmetrisch zu der
Wölbung in der Ruhestellung ist. Das Material des Wulstes
ist dabei für die Ausbildung der konkaven Wölbung wieder
aufgebraucht. Läßt der Bremsdruck nach, sorgt eine
Rückstellfeder für die Rückstellung der Membran zusammen
mit dem Kolbenteller und der mit diesem verbundenen
Kolbenstange in die Ruhestellung.
Die bekannten Bremszylinder können als Kurzhubzylinder und
als Langhubzylinder ausgebildet sein. Die beiden
Ausführungsformen unterscheiden sich durch die innere Höhe
von Deckelteil und Gehäuseteil und durch die
Membranausbildung, die bei einem Langhubzylinder gegenüber
einem Kurzhubzylinder eine größere Bewegungsamplitude
ermöglichen muß.
Die Kennlinien der bekannten Bremszylinder weisen eine
Unlinearität in Form eines typischen S-Verlaufs auf. Die
Kraftübertragung auf das Bremsorgan ist somit bei
unterschiedlichen Hüben der Bremsmembran unterschiedlich.
Die unterschiedlichen Hübe der Bremsmembran ergeben sich
durch die Abnutzung der Bremsbeläge. Eine maximale
Bremswirkung wird bei neuen Bremsbelägen bereits vor dem
maximalen Hub der Bremsmembran erreicht, während ein
maximaler Hub erforderlich ist, wenn die Bremsbeläge
abgenutzt sind.
Die bekannten Bremszylinder werden im Nutzfahrzeugbereich
häufig in Verbindung mit einem bekannten Federspeicher in
Form eines Kombizylinders ausgebildet. Der zylindrische
Innenraum für den Federspeicher ist durch einen
Zwischenflansch mit dem Bremszylinder verbunden. Der
Zwischenflansch bildet dabei sowohl das Deckelteil für den
Federspeicher als auch das Deckelteil für den
Bremszylinder.
Für den Hersteller von Kombizylindern ist es somit
erforderlich, für die Zwischenflansche verschiedene
Metallformen vorzusehen, wenn Kombizylinder sowohl in
Kurzhub- als auch in Langhubausführung produziert werden
sollen.
Zwar bestand theoretisch auch die Möglichkeit, zur
Herstellung eines Kombizylinders in Langhubausführung den
Zwischenflansch der Kurzhubausführung beizubehalten und
lediglich das Gehäuseteil mit einer größeren inneren Höhe
auszubilden; jedoch hätte dies vorausgesetzt, daß die
Bremsmembran, deren Einspannung nach wie vor in der Trenn-
bzw. Fügeebene zwischen Gehäuseteil und Zwischenflansch
erfolgen mußte, in Richtung der Ruhestellung lediglich für
eine Kurzhubverformung, in Richtung des Maximalhubes
dagegen für eine Langhubverformung ausgelegt war.
Diese ungleichen entgegengesetzten Verformungen waren mit
den bisher bekannten Bremsmembranen nicht möglich, und der
einschlägige Fachmann hielt daher einen Bremszylinder -
insbesondere einen Kombizylinder - bei dem sich die
inneren Höhen des Deckel- bzw. Zwischenflansches und des
Gehäuseteils wesentlich unterschieden, in der Praxis nicht
für realisierbar.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, dieses
fachmännische Vorurteil zu überwinden und eine
Bremsmembran zu schaffen, die in bezug auf ihre
Einspannebene ungleiche Verformungshube einerseits in
Richtung der Ruhestellung und andererseits in Richtung des
Maximalhubes des Bremszylinders ausführen kann und mit der
es infolgedessen möglich wird, Deckelteile bzw.
Zwischenflansche und Gehäuseteile unterschiedlicher Höhe
miteinander zu funktionsfähigen Bremszylindern zu
verbinden, so daß auf diese Weise, insbesondere unter
Verwendung gleicher Deckelteile bzw. Zwischenflansche
durch deren alternative Verbindung mit Gehäuseteilen
gleicher oder wesentlich größerer innerer Höhe kurz- bzw.
langhubige Bremszylinder erzeugt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
gattungsgemäße Bremsmembran gelöst, die in einem
Bremszylinder, dessen Deckelteil eine wesentlich geringere
innere Höhe als sein Gehäuseteil aufweist, in der
Ruhestellung unter Ausbildung eines außerhalb des
Kolbentellers zum Gehäuseteil gerichteten ringförmigen
Wulstes im Innern des Deckelteils anliegt.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Bremsmembranen ist eine
erfindungsgemäße Bremsmembran bei ihrem bestimmungsgemäßen
Einsatz in einem Bremszylinder, dessen Deckelteil und
Gehäuseteil unterschiedliche innere Höhen aufweisen, so
ausgebildet, daß sie einerseits für die dem maximalen
Bremshub entsprechende Verformung ausgelegt ist und
andererseits ihr Verformungshub in der Ruhestellung,
bezogen auf ihre Einspannebene, wesentlich kleiner ist,
wobei sie in der Ruhestellung außerhalb des Kolbentellers
einen ringförmigen Wulst ausbildet.
Diese erfindungsgemäße Ausbildung der Bremsmembran in
Verbindung mit dem genannten unsymmetrischen Aufbau des
Bremszylinders hat zur Folge, daß die Verringerung der
wirksamen Membranfläche für die Kraftübertragung durch den
Wulst bereits in der Ruhestellung wirksam ist und über
einen wesentlichen Teil des Gesamthubes der Membran im
wesentlichen unverändert aufrechterhalten bleibt. Erst
gegen Ende des Hubes kurz vor dem Erreichen der maximalen
Bremsstellung verkleinert sich die wirksame Membranfläche.
Dies hat zur Folge, daß die Kennlinie eines mit einer
erfindungsgemäßen Bremsmembran ausgerüsteten
unsymmetrischen Bremszylinders von der Ruhestellung bis
über einen weiten Hubbereich erheblich linearer verläuft
als die Kennlinien herkömmlicher Bremszylinder. Erst gegen
Ende der maximalen Hubbewegung ergibt sich eine Abweichung
von dem im wesentlichen linearen Verlauf der Kennlinie.
Die erfindungsgemäße Bremsmembran weist ferner den Vorteil
auf, daß bei der Herstellung von Bremszylindern für die
Ausführung als Kurzhubzylinder und als Langhubzylinder
gleiche Deckelteile verwendet werden können. Für die
Herstellung eines Langhubzylinders muß gegenüber dem
üblichen Kurzhubzylinder lediglich ein anderes Gehäuseteil
mit größerer innerer Höhe angesetzt und anstelle einer
konventionellen Membran eine erfindungsgemäße Bremsmembran
verwendet werden. Ein besonderer Vorteil ergibt sich bei
der Herstellung von Kombizylindern in Kurzhub- und
Langhubausführung, weil dort der aufwendig herzustellende
Zwischenflansch unverändert beibehalten werden kann.
Die inneren Höhen des Deckelteils und des Gehäuseteils und
die Form der Membran sind vorzugsweise so aufeinander
abgestimmt, daß sich der Wulst der Membran in der
Ruhestellung in Hubrichtung bis über ihre Einspannebene,
also die Trenn- bzw. Fügeebene zwischen Deckelteil und
Gehäuseteil, hinaus erstreckt.
Vorzugsweise ist die Membran in einem Formwerkzeug
geformt, das der Kontur der Membran in der maximalen
Bremsstellung entspricht. Während konventionelle
Bremsmembranen grundsätzlich in der Form der Ruhestellung
geformt werden und ihre Montage in den Bremszylinder
ebenfalls in der Ruhestellung erfolgt, kann bei der
erfindungsgemäßen Bremsmembran die Montage in der
maximalen Hubstellung erfolgen. Hierbei muß gegebenenfalls
die Rückstellfeder des Bremszylinders in gespannter
Stellung gehalten werden.
Trotz Formung der Membran in der Kontur der maximalen
Bremsstellung läßt sich aber auch eine Montage in der
Ruhestellung der Membran erreichen, wenn die Membran durch
geeignete Maßnahmen in die Kontur der Ruhestellung
gebracht und in dieser Kontur vorübergehend fixiert wird.
Eine solche Fixierung ist beispielsweise durch die
Aufbringung einer aushärtenden, spröden Beschichtung
möglich, die vorzugsweise auf der drucklosen Seite der
Membran erfolgt. Diese Beschichtung muß so ausgebildet
sein, daß sie bei der Bremsbetätigung der Membran
abplatzt, um die erforderliche Bewegung der Membran in die
Bremsstellung nicht zu behindern. In einer ähnlichen
Ausführungsform kann zum gleichen Zweck eine Schrumpffolie
auf die Membran aufgebracht werden, die bei der
Inbetriebnahme abreißt.
Eine weitere Möglichkeit der Fixierung der Membran in der
Kontur der Ruhestellung besteht darin, die Membran nach
dem Vulkanisieren in der Form der maximalen Bremsstellung
unmittelbar nach dem Entformen noch im heißen Zustand in
die Form der Ruhestellung zu stülpen, wodurch sie nach dem
Erkalten diese Form beibehält. Weiterhin ist es möglich,
die Membran nach dem Entformen und Abkühlen und ggf. einer
Endbearbeitung zu stülpen und dann einer Wärmebehandlung
zu unterziehen, die dafür sorgt, daß die Membran die
gestülpte Kontur beibehält.
In einer alternativen Ausführungsform wird die Membran bei
ihrer Herstellung mit dem ringförmigen Wulst in der der
Ruhestellung entsprechenden Kontur geformt. In diesem Fall
ist die Montage des Bremszylinders mit der Membran in der
Ruhestellung ebenfalls möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, die Membran in dem Bereich,
in dem sich der ringförmige Wulst in der Ruhestellung
ausbildet, an der Außenseite des Wulstes, also auf der
drucklosen Seite, mit ringförmigen Rillen zu versehen, die
eine gewisse Materialentlastung für die Dehnbeanspruchung
des Membranmaterials bei der Wulstausbildung bewirken.
Ferner kann es zweckmäßig sein, die erfindungsgemäße
Membran, vorzugsweise zusätzlich, am Übergang von dem an
dem Kolbenteller anliegenden Teil zum Wulst auf der
Innenseite der sich dabei ergebenden Biegung mit
ringförmigen Rillen zu versehen. Die ringförmigen Rillen,
die sich auf der Innenseite der Biegung, also ebenfalls
auf der drucklosen Seite, befinden, dienen dabei zur
Entlastung der Materialstauchung auf der Innenseite der
Biegung.
Durch die in den beiden genannten Bereichen eingeformten
Rillen entstehen in der Membranwandung zwei
Sollbiegebereiche, durch die sich die erfindungsgemäße
Membran in ihrer gestülpten, dem drucklosen Zustand des
Bremszylinders entsprechenden Form in einem spannungsarmen
stabilen Zustand befindet. Dies wirkt sich sowohl bei der
Montage als auch bezüglich der Haltbarkeit der Membran
vorteilhaft aus.
Die erfindungsgemäße Bremsmembran ist vorzugsweise als
gewebeverstärkte Gummimembran ausgebildet. Die ggf.
vorhandenen Rillen befinden sich dann in der Gummischicht
außerhalb des Gewebes.
Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher
erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen mit einem
Zwischenflansch eines Kombizylinders gebildeten
Bremszylinder mit einer Darstellung der
erfindungsgemäßen Bremsmembran in der Ruhestellung
in der oberen Hälfte und in der maximalen
Bremsstellung in der unteren Hälfte,
Fig. 2 eine Detaildarstellung des gebildeten Ringwulstes
der erfindungsgemäßen Membran, die im Bereich des
Ringwulstes mit ringförmigen Entlastungsrillen
versehen ist.
Fig. 1 zeigt einen Bremszylinder 1, dessen Gehäuse aus
einem Gehäuseteil 2 und einem Deckelteil 3 besteht. Das
Deckelteil 3 ist als Zwischenflansch eines in Fig. 1 nur
angedeuteten Kombizylinders ausgebildet, dient somit
gleichzeitig als Deckelteil für den Zylinder eines
Federspeichers, mit dem die Funktion der Bremse als
Feststellbremse erzielbar ist.
Gehäuseteil 2 und Deckelteil 3 sind entgegengesetzt
topfförmig gewölbt und weisen an ihren freien Rändern
jeweils einen Flansch 4, 5 auf, die einen sich konisch
nach radial außen erweiternden Aufnahmeraum bilden. In
diesem Raum ist ein entsprechend verdickter Rand 6 einer
geformten Membran 7 eingelegt, die somit ringsum zwischen
den Flanschen 4, 5 eingespannt ist. Gehäuseteil 2 und
Deckelteil 3 werden durch ein die Flansche 4, 5
übergreifendes Spannband 8 zusammengehalten.
An der Membran 7 liegt ein Kolbenteller 9 an, an den sich
eine die Bremseinrichtung betätigende Kolbenstange 10
anschließt.
In der unteren Hälfte der Fig. 1 ist die Membran 7 in
ihrer maximalen Bremsstellung, also mit maximalem Hub und
mit einer der Wölbung des Gehäuseteils 2 entsprechenden
Wölbung dargestellt. Die Membran verläuft plan auf dem
Kolbenteller 9 und geht mit einem nahezu linearen Übergang
in den eingespannten Rand 6 über. Die Membran 7 ist in
einer dieser Kontur entsprechenden Vulkanisationsform
hergestellt und somit in der Kontur der maximalen
Bremsstellung geformt.
Durch eine (nicht dargestellte) Rückstellfeder wird der
Kolbenteller 9 und damit die Membran in eine in der oberen
Hälfte der Fig. 1 dargestellte Ruhestellung
zurückgestellt. Da die Wölbung des Deckelteils 3 -
ausgehend von der Trennebene zwischen den Flanschen 4, 5 -
eine wesentlich geringere innere Höhe besitzt als das
Gehäuseteil 2, weist die Membran in der Ruhestellung
"überschüssiges" Material im Randbereich außerhalb des
Kolbentellers 9 auf. Die Membran bildet daher außerhalb
des Kolbentellers 9 einen ringförmigen Wulst 11 aus, der
in Richtung Gehäuseteil 2 gerichtet ist und sich im
Ruhezustand über die Trennebene zwischen den Flanschen 4,
5 hinaus in das Gehäuseteil 2 hinein erstreckt. Aufgrund
des in der Ruhestellung bereits ausgebildeten Wulstes 11
verändert sich die wirksame Fläche der Membran bei der
Verschiebung des Kolbentellers 9 in Richtung Gehäuseteil 2
über den größten Teil des Hubweges des Kolbentellers 9
beim Übergang aus der Ruhestellung in die maximale
Bremsstellung praktisch nicht. Erst wenn sich der Wulst 11
auflöst und "streckt", ergibt sich eine verkleinerte
wirksame Fläche der Membran 7 und damit eine verringerte
Kraftübertragung durch die Membran 7. Hieraus resultiert
eine höhere Linearität der Kraftübertragung durch die
erfindungsgemäße Bremsmembran über einen erheblichen Teil
des Hubweges des Kolbentellers 9 und der mit ihm
verbundenen Kolbenstange 10.
Fig. 2 zeigt eine Detaildarstellung der Membran 7 in der
Ruhestellung. Die Membran 7 weist im Bereich des sich in
der Ruhestellung ausbildenden Wulstes 11 an der Außenseite
des Wulstes angeordnete ringförmig umlaufende Rillen 12
auf, die für eine Materialentlastung des sonst in diesem
Bereich stark gedehnten Materials der Membran 7 sorgen
und damit die Membran in der Ruhestellung eine stabile
Lage einnehmen lassen und die gleichzeitig die
Haltbarkeit der Membran verbessern.
Bei der Ausbildung des Wulstes 11 entsteht am Übergang von
dem am Kolbenteller 9 anliegenden Teil der Membran zum
Wulst 11 eine Biegung, auf deren Innenseite ringförmig
umlaufende Rillen 13 angeordnet sind, die die
Materialstauchung auf der Innenseite der Biegung
verringern und dazu beitragen, daß die Membran in der
Ruhestellung eine stabile, spannungsarme Form mit im
wesentlichen ebenem Boden einnimmt.
Die Membran 7 besteht vorzugsweise aus einem nicht
dehnbaren Gewebe, das, vorzugsweise beidseitig, mit einem
Elastomer (Gummi) beschichtet und vulkanisiert worden ist.
Die Rillen 12, 13 werden dabei nur in dem Gummimaterial
ausgebildet.
Claims (11)
1. Bremsmembran (7) zur Verwendung in einem ein
Gehäuseteil (2) und ein Deckelteil (3) aufweisenden
Bremszylinder (1), in dem sie im bestimmungsgemäß
montierten Zustand in der Trennebene zwischen
Gehäuseteil (2) und Deckelteil (3) ringsrum befestigt
ist und den Innenraum des Deckelteils (3) gegen den
Umgebungsdruck abdichtet und mit einer Abrollbewegung
aus einer Ruhestellung des Bremszylinders (1), in der
sie im Innern des Deckelteils (3) anliegt, in eine
maximale Bremsstellung, in der sie im Innern des
Gehäuseteils (2) anliegt, mit einem in das
Deckelteil (3) eingedrückten Fluid verschiebbar ist
und dabei über einen Kolbenteller (9) eine
Kolbenstange (10) verschiebt, wobei die innere Höhe
des Deckelteils (3) wesentlich geringer ist als die
innere Höhe des Gehäuseteils (2) und die Membran (7)
in der Ruhestellung unter Ausbildung eines außerhalb
des Kolbentellers (9) zum Gehäuseteil (2) gerichteten
ringförmigen Wulstes (11) im Innern des
Deckelteils (3) anliegt.
2. Bremsmembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sich der Wulst (11) in der Ruhestellung bis über
die Trennebene zwischen Deckelteil (3) und
Gehäuseteil (2) hinaus erstreckt.
3. Bremsmembran nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß sie in einer Kontur geformt,
insbesondere vulkanisiert ist, die ihrer Kontur in der
maximalen Bremsstellung entspricht.
4. Bremsmembran nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß sie nach ihrer Formung in einer
Kontur fixiert ist, die ihrer Kontur in der
Ruhestellung des Bremszylinders entspricht.
5. Bremsmembran nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fixierung ihrer Kontur durch eine aushärtende
spröde Beschichtung erfolgt ist, die bei der
Inbetriebnahme abplatzt.
6. Bremsmembran nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fixierung ihrer Kontur durch eine mit ihr
verbundene Schrumpffolie erfolgt ist, die bei der
Inbetriebnahme abreißt.
7. Bremsmembran nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fixierung ihrer Kontur auf
ihrer drucklosen Seite angebracht ist.
8. Bremsmembran nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß sie in der den
ringförmigen Wulst (11) aufweisenden Kontur geformt,
insbesondere vulkanisiert, ist, die der Ruhestellung
des Bremszylinders (1) entspricht.
9. Bremsmembran nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem Bereich, in dem sich in
der Ruhestellung des Bremszylinders der ringförmige
Wulst (11) ausbildet, an dessen Außenseite
konzentrisch umlaufende Rillen (12) eingeformt sind.
10. Bremsmembran nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß sie am Übergang von dem an dem
Kolbenteller (9) anliegenden Teil zum Wulst (11) auf
der Innenseite der sich dabei ergebenden Biegung
ringförmige Rillen (13) aufweist.
11. Bremsmembran nach Anspruch 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, daß sie als gewebeverstärkte
Gummimembran ausgebildet ist und daß sich die Rillen
(12, 13) in der Gummischicht außerhalb des Gewebes
befinden.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924241537 DE4241537A1 (de) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | Bremsmembran |
EP93109988A EP0576978B1 (de) | 1992-06-27 | 1993-06-23 | Bremsmembran |
DE59300940T DE59300940D1 (de) | 1992-06-27 | 1993-06-23 | Bremsmembran. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924241537 DE4241537A1 (de) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | Bremsmembran |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4241537A1 true DE4241537A1 (de) | 1994-06-16 |
Family
ID=6474834
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19924241537 Withdrawn DE4241537A1 (de) | 1992-06-27 | 1992-12-10 | Bremsmembran |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4241537A1 (de) |
Cited By (1)
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DE19623099C1 (de) * | 1996-06-10 | 1997-10-16 | Contitech Formteile Gmbh | Bremsmembran |
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- 1992-12-10 DE DE19924241537 patent/DE4241537A1/de not_active Withdrawn
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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