(57)【要約】  本発明は、空気圧式のブレーキシリンダであって、ブレーキに空気圧を伝達するためのピストン（１）と、ピストン（１）とブレーキシリンダ（１８）の内壁の一部とにより画成される圧力室（１７）と、ピストン（１）とブレーキシリンダ（１８）の内壁との間の間隙をシールするシールリング（６）とを備える空気圧式のブレーキシリンダに関する。本発明では、シールリング（６）がピストン（１）に加硫により結合されているようにした。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気圧式のブレーキシリンダであって、ブレーキに空気圧を伝達するためのピストン（１）と、該ピストン（１）と前記ブレーキシリンダ（１８）の内壁の一部とにより画成される圧力室（１７）と、前記ピストン（１）と前記ブレーキシリンダ（１８）の前記内壁との間の間隙をシールするシールリング（６）とを備える空気圧式のブレーキシリンダにおいて、該シールリング（６）が前記ピストン（１）に加硫により結合されていることを特徴とする、空気圧式のブレーキシリンダ。
【請求項２】
前記ピストン（１）が深絞り加工部材（２）として製造されている、請求項１記載の空気圧式のブレーキシリンダ。
【請求項３】
前記深絞り加工部材（２）が鋼から製造されている、請求項２記載の空気圧式のブレーキシリンダ。
【請求項４】
前記ピストン（１）がルーズに前記ブレーキシリンダ（１８）内に装入されている、請求項３記載の空気圧式のブレーキシリンダ。
【請求項５】
前記ブレーキシリンダ（１８）内にピストン管（２３）が移動可能に支承されており、該ピストン管（２３）が当接面を有しており、該当接面が前記ピストン（１）の当接面（４）に対応する、請求項４記載の空気圧式のブレーキシリンダ。
【請求項６】
前記ピストン管（２３）の、前記ブレーキシリンダ（１８）に対する回動が、滑動子（１２）を介して防止される、請求項５記載の空気圧式のブレーキシリンダ。
【請求項７】
前記滑動子（１２）が、ハウジング（１９）に固定されており、前記ピストン管（２３）の長穴を貫通している、請求項６記載の空気圧式のブレーキシリンダ。
【請求項８】
前記シールリング（６）がピストン縁部（５）を三方で包囲している、請求項１記載の空気圧式のブレーキシリンダ。
【請求項９】
前記シールリング（６）が、前記ブレーキシリンダ（１８）の内側の側壁に対して略平行に配置されるシールリップ（７）を備える、請求項８記載の空気圧式のブレーキシリンダ。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項記載のブレーキシリンダをオーバーホールする方法において、前記ピストン（１）全体をシールリング（６）とともに交換することを特徴とする、ブレーキシリンダをオーバーホールする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の空気圧式のブレーキシリンダ、すなわち、空気圧式のブレーキシリンダであって、ブレーキに空気圧を伝達するためのピストンと、該ピストンと前記ブレーキシリンダの内壁の一部とにより画成される圧力室と、前記ピストンと前記ブレーキシリンダの前記内壁との間の間隙をシールするシールリングとを備える空気圧式のブレーキシリンダに関する。
【０００２】
この種のブレーキシリンダは、特にレール車両において使用される。レール車両においてブレーキシリンダは、往々にして、ブレーキライニングあるいはブレーキパッドをブレーキディスクに圧着するブレーキキャリパを操作するために使用される。
【０００３】
このような空気圧式のブレーキシリンダ内には、ピストンが設けられている。ピストンは、ブレーキシリンダの内壁とともに圧力室を形成する。ピストンと、ブレーキシリンダの内壁との間の間隙は、シールリングを介してシールされなければならない。その結果、圧力室内には、適当な空気圧が形成可能である。一般に、このシールリングは、別体の部材として形成されており、ピストンにプレスばめにより結合されるか、又は螺止される。プレスばめを介してピストンにシールリングを結合する場合、シールリング内には鋼リングが加硫により結合されている。プレスばめを保証することができるように、ピストンは、シールリングを載設する前に、プレスばめの箇所でさらに特別に加工されなければならない。このピストンのためのコスト及びピストンの組立のためのコストは、比較的高い。
【０００４】
ブレーキシリンダのオーバーホールの際に、シールリングは別個に交換される。こうして、シールリングの交換は、シールリングが磨耗に曝されているので、オーバーホールの際に実施されなければならない。老化あるいはエージングによりシールリングの脆化も発生する。このオーバーホールの際に、ピストンは、通常は固定してピストンに螺止又は溶接により結合されるピストン管とともに解体され、古くなったシールリングが除去される。次に新しいシールリングが取り付けられ、ピストンはピストン管とともに再びブレーキシリンダ内に組み付けられる。それゆえ、ブレーキシリンダのオーバーホール際の組立手間は、比較的高い。
【０００５】
本発明の課題は、請求項１の上位概念部に記載の空気圧式のブレーキシリンダを、製造コスト及び組立コストを下げることができるように形成することである。
【０００６】
この課題は、本発明により、請求項１の特徴を備える空気圧式のブレーキシリンダ、すなわち、空気圧式のブレーキシリンダであって、ブレーキに空気圧を伝達するためのピストンと、該ピストンと前記ブレーキシリンダの内壁の一部とにより画成される圧力室と、前記ピストンと前記ブレーキシリンダの前記内壁との間の間隙をシールするシールリングとを備える空気圧式のブレーキシリンダにおいて、該シールリングが前記ピストンに加硫により結合されていることを特徴とする、空気圧式のブレーキシリンダ、並びに請求項１０に係るブレーキシリンダをオーバーホールする方法、すなわち、上述のブレーキシリンダをオーバーホールする方法において、前記ピストン全体をシールリングとともに交換することを特徴とする、ブレーキシリンダをオーバーホールする方法により解決される。有利な態様及び構成は、従属請求項に係る発明である。好ましくは、前記ピストンが深絞り加工部材として製造されている。好ましくは、前記深絞り加工部材が鋼から製造されている。好ましくは、前記ピストンがルーズに前記ブレーキシリンダ内に装入されている。好ましくは、前記ブレーキシリンダ内にピストン管が移動可能に支承されており、該ピストン管が当接面を有しており、該当接面が前記ピストンの当接面に対応する。好ましくは、前記ピストン管の、前記ブレーキシリンダに対する回動が、滑動子を介して防止される。好ましくは、前記滑動子が、ハウジングに固定されており、前記ピストン管の長穴を貫通している。好ましくは、前記シールリングがピストン縁部を三方で包囲している。好ましくは、前記シールリングが、前記ブレーキシリンダの内側の側壁に対して略平行に配置されるシールリップを備える。
【０００７】
シールリングがピストンに加硫により結合されていることにより、古いシールリングの取り外し及び新しいシールリングの取り付けを行わずに済む。簡単にピストン全体を交換可能である。元々、従来慣用のシールリングにおいても、鋼リングがプレスばめのためにシールリング内に加硫により結合されなければならなかったので、新規のピストンにおいて付加的な加硫プロセスは不要である。しかし、特に、ブレーキシリンダの製造時の組立とともに、ブレーキシリンダのオーバーホールの際の組立もかなり簡単化される。これにより、組立コストは減じられる。
【０００８】
ピストンは、有利には深絞り加工部材として製造されている。ピストンのための材料として鋼が使用される。新規のピストンは、その製造コストの点において、鋼リングが内部に加硫により結合される旧来のシールリングの製造コストを僅かに上回るにすぎない。これにより、減じられた組立コストは、ブレーキシリンダのオーバーホールの際にも、ほぼ完全に有効である。ブレーキシリンダの製造に際し、減じられた組立コストのために、プレスばめされたシールリングを備える旧来のピストンに対する、加硫により結合されたシールリングを備える新規のピストンの減じられたコストも生じる。
【０００９】
特に有利には、ピストンがルーズにブレーキシリンダ内に装入されている。この構成によっても再度かなりの組立コストが、ブレーキシリンダの製造の際にも、ブレーキシリンダのオーバーホールの際にも節減される。
【００１０】
ブレーキシリンダ内には、有利には、ピストン管が移動可能に支承されており、ピストン管は当接面を有しており、この当接面はピストンの当接面に対応している。ピストンは、こうしてピストン管に対する大面積の接触を有しているので、螺止又は溶接を省略することができる。
【００１１】
従来慣用のブレーキシリンダでは、後調節装置によりピストン管に伝達されるトルクが、例えばピストン管とピストンとの間の固定の結合を介して、ピストンに伝達されていた。ピストンに取り付けられており、ハウジング内の対応する切欠きと対応するガイドピンを介して、トルクがハウジングに導入されていた。
【００１２】
これに対して、本発明に係るブレーキシリンダでは、ピストン管の、ブレーキシリンダに対する回動が滑動子を介して防止される。この滑動子は、有利には、ブレーキシリンダのハウジングに固定されており、ピストン管に設けられた長穴を貫通している。こうして、ピストン管は、ピストン管の長手方向軸線の方向で移動するが、ピストン管に伝達されたトルクは、滑動子を介してブレーキシリンダのハウジングに導入される。ピストン管とピストンとの間の剛性の結合、例えば螺止又は溶接は、この理由からも省略可能である。
【００１３】
シールリングはピストン縁部を有利には三方で包囲している。これにより、ピストン縁部とシールリングとの間の確実な結合が保証される。この結合の強度は、ピストン縁部が型打加工又は曲げ加工により適当に形成されると、さらに向上する。こうして、例えばピストン縁部とシールリングとの間のより大きな、不規則に形成された接触面が達成される。これにより結合の密接度が向上する。
【００１４】
シールリングは、ブレーキシリンダの内側の側壁に対して平行に配置されるシールリップを備える。エラストマーからなるシールリングのこのシールリップは、特にピストンとブレーキシリンダの内壁との間の間隙をシールするための役割、ひいては圧力室をシールするための役割を担っている。このシールリップは、直接剛性のピストン縁部によって支持されないので、特に良好にブレーキシリンダの内壁に当て付けられ、こうしてブレーキシリンダの内壁の直径公差を補償可能である。
【００１５】
本発明のその他の詳細及び利点は、図面を参照しながら詳説する一実施の形態の説明から看取される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る空気圧式のブレーキシリンダの断面図である。
【図２】図１に示すブレーキシリンダの一作業状態の詳細図である。
【図３】図１に示すブレーキシリンダの別の作業状態の詳細図である。
【図４】図１に示すブレーキシリンダのピストンの断面図である。
【００１７】
図４に示す新規のピストン１は、深絞り加工部材２として形成されており、鋼板から製造されている。ピストン１の中央部には、ピストン管収容部３が設けられている。このピストン管収容部３でもって、ピストン１は、図１に示すピストン管２３上に被せられる。ピストン管収容部３とピストン管２３との間の直接的な結合は、設けられていない。ピストン管２３へのピストン１の入力は、むしろ、ピストン１の環状の、錐形に形成される当接面４を介して行われる。当接面４を介して、ピストン１は、圧力が加えられると直ちにセンタリングもされる。しかし、図面には示されていない他の実施の形態では、ピストンが、ブレーキシリンダのハウジングにより収容され、ハウジングにより案内されてもよい。
【００１８】
ピストン縁部５には、シールリング６が加硫により結合されている。シールリングは、Ｌ字形に形成されており、Ｌ字の一辺は、ピストン縁部５を溝状に包囲している。この辺内に形成される溝は、アンダーリップ８及びオーバーリップ９により画成される。アンダーリップ８及びオーバーリップ９は、緊密な結合が深絞り加工部材２とシールリング６との間に生じるまで、ピストン縁部５上に引き被せられている。アンダーリップ８とオーバーリップ９との間の結合は、ガイド面３１により形成される。ガイド面３１は、ブレーキシリンダ内でのピストン１の確実な案内を保証する。オーバーリップ９から約９０°の角度で張り出した、半径方向でプリロードをかけられるシールリップ７は、圧力室１７のための本来のシールを形成する（図１参照）。シールリング６は、良好にブレーキシリンダ１８のハウジング１９の内壁に適合されるエラストマーから製造されている。
【００１９】
新規のピストン１の使用については、図１に示す空気圧式のブレーキシリンダを参照しながら説明する。ブレーキキャリパのための固定手段２１は、一方ではヨーク２０に、他方ではハウジング１９に存在する。ハウジング１９は、シリンダ１９ａ及びカバー１９ｂから構成されている。ブレーキを操作するために、図１には図示しないブレーキキャリパは、押し広げられねばならない。このことは、ヨーク２０とハウジング１９との間の間隔が拡大されねばならないことを意味している。
【００２０】
ハウジング１９内には、ピストン１が設けられている。このピストン１と、ハウジング１９のシリンダ１９ａとにより、圧力室１７が形成される。圧縮空気を圧力室１７に供給する圧縮空気接続部は、図１には不可視である。ピストン１によりピストン管２３が操作される。しかし、ピストン１は、固定にピストン管２３に結合されているわけではなく、ルーズに（緩く）ブレーキシリンダ内に装入されている。ピストン管２３の操作は、環状の、錐形に形成される当接面４を介してのみ実施される。この当接面４でもって、ピストン１は、ピストン管２３に螺止されたばね受け３０を押圧する。
【００２１】
ピストン管２３内には、長穴が設けられている。この長穴を通して、ハウジング１９に螺止された滑動子１２が延在している。この構成により、ハウジング１９に対するピストン管２３の回動が防止される一方、ピストン管２３の長手方向移動は許容される。長手方向移動の際に、ピストン管２３は、環状の滑動帯材１６によりハウジング１９の内壁に支持される。ピストン１及びピストン管２３は、ハウジング１９のカバー１９ｂとピストン管２３のばね受け３０とに支持されるピストン戻しばね２６により、ピストン１及びピストン管２３の非作動位置に保持される。
【００２２】
ピストン管２３内には、スピンドル２４が存在する。調節ナット２５によりスピンドル２４の位置が調節される。調節ナット２５及びスピンドル２４は、非自縛式のねじ山あるいはセルフロックしないねじ山を介して互いに結合されている。その結果、スピンドル２４の長手方向軸線の方向の力は、トルクを調節ナット２５に及ぼす。この力はスピンドル２４に対して、ヨーク２０とピストン管２３とに支持される錐形ばね２８により及ぼされる。これにより、錐形ばね２８は、スピンドル２４をピストン管２３から引き抜こうとする力を及ぼす。
【００２３】
ピストン管２３内には、制御スリーブ１０が設けられている。この制御スリーブ１０は、複合部材として形成されており、クラッチリングが滑動スリーブに結合されている。クラッチリングは、鋼押出し成形部材として形成されている。歯付きリング９の自由端面には、斜めの内歯列１１が設けられている。滑動スリーブには、２つの対向する滑動通路が形成されている。これらの滑動通路には、滑動子１２が係合する。滑動子１２の幅は、正確に滑動通路の幅に適合されている。その結果、滑動子１２が固定されているとき、制御スリーブ１０の回動は不可能である。滑動子１２を固定することができるように、ねじを収容するために役立つ固定孔が設けられている。滑動通路の長手方向の延在長さは、滑動子１２が係合したときに調節ストローク１３が残されているように寸法設定されている。調節ストローク１３の意義については、追って、ブレーキシリンダの機能を説明する際に詳説する。
【００２４】
調節ナット２５は、調節ナット２５の斜めの端面に外歯列１４を備える（特に、図１に符号Ａで示した部分を拡大し、それぞれ異なる作業状態で示した図２及び図３参照）。ブレーキの解除位置で、制御スリーブ１０の内歯列１１は、調節ナット２５の外歯列１４に係合する。制御スリーブ１０は、ハウジング１９に螺止されている滑動子１２を介して回動を防止される。制御スリーブ１０の内歯列１１と調節ナット２５の外歯列１４との係合により、調節ナット２５も回動を防止されている。制御スリーブ１０は、制御スリーブ１０とピストン管２３とに支持されている係止ばね２７を介して予め付勢される。皿ばね２９により、スピンドル２４に結合されたリングギヤが、ヨーク２０の歯列に押し込まれるので、ヨーク２０に対するスピンドル２４の回動は防止される。
【００２５】
以下に、ブレーキシリンダ１８の機能について説明する。
【００２６】
圧力室１７内の空気圧を昇圧することにより、ピストン１は、左方向に押圧される。その際、ピストン１は、ピストン管２３を操作し、ピストン管２３をやはりピストン戻しばね２６の力に抗して左方向に押圧する。係止ばね２７により予め付勢された制御スリーブ１０は、制御スリーブ１０の内歯列１１でもって調節ナット２５の外歯列１４に押し付けられ、ピストン管２３、スピンドル２４、調節ナット２５及びヨーク２０とともにやはり左方向に運動する。これに対して、ピストン管歯列１５は、調節ナット２５の外歯列に係合していない。この状態は図２に示されている。
【００２７】
滑動子１２と滑動通路の画成部との間の調節ストローク１３が閉鎖されるまで、制御スリーブ１０が左方向に移動したとき、図示しないブレーキライニングあるいはブレーキパッドが、ブレーキディスクに当接する。この時点から、ヨーク２０を介して反力あるいはカウンタプレッシャが形成される。調節ストローク１３が今や閉鎖されたので、制御スリーブ１０は、ピストン管２３のさらなる運動にはもはや参加できない。
【００２８】
ピストン管２３は、僅かな量だけさらに左方向に、錐形ばね２８の力に抗して移動する一方、ヨーク２０、スピンドル２４及び調節ナット２５は、同じ位置にとどまる。調節ナット２５に対するピストン管２３のこの移動により、調節ナット２５の外歯列１４は、制御スリーブ１０の内歯列１１との係合から外れる。同時に、外歯列はしかしピストン管歯列１５に係合する。
【００２９】
圧力室１７内のさらなる昇圧時に、ブレーキライニングは、ブレーキディスクに圧着される。ピストン管２３は、大きな力で調節ナット２５に押圧される。一方ではピストン１及びピストン管２３の、他方ではヨーク２０、スピンドル２４及び調節ナット２５の、互いに向かい合った力により、トルクが調節ナット２５に及ぼされる。このトルクは、ピストン管歯列１５により受容され、ピストン管２３に伝達される。滑動子１２を介してトルクがハウジング１９に伝達される。ハウジング１９は固定手段２１を介して、トルクがブレーキキャリパで最終的に受容されるようにブレーキキャリパに結合されている。ピストン管２３、調節ナット２５及び制御スリーブ１０のこの状態は、図３に示されている。
【００３０】
ブレーキの解除時、ピストン管歯列１５も再び調節ナット２５の外歯列１４から離脱する。同時に、調節ナット２５の外歯列１４は、再び制御スリーブ１０の内歯列１１に係合する。つまり、通常のブレーキプロセス時には、調節ナット２５の回動が許容されない。これに対して、調節ナット２５は、ブレーキライニング及び／又はブレーキディスクの磨耗に基づいて後調節が必要な場合、回転可能でなければならない。ブレーキライニングのある程度の摩耗が生じると、ブレーキライニングとブレーキディスクとの間の間隙も拡大する。したがって、ブレーキライニングを再びブレーキディスクに当接させるために、より大きなピストンストロークが必要である。
【００３１】
このブレーキプロセスの導入は、通常のブレーキのときと同様に行われる。ピストン１、ピストン管２３及び制御スリーブ１０は、一緒に左方向に運動する。制御スリーブ１０は、調節ストローク１３が閉鎖されるまで、この運動に参加する。次に、制御スリーブ１０の内歯列１１は、調節ナット２５の外歯列１４から切り離される。しかし、通常のブレーキプロセスとは異なり、ブレーキライニングがまだブレーキディスクに当接していないので、反力が形成されない。したがって、ピストン管歯列１５はまだ調節ナット２５の外歯列１４に連結されていない。錐形ばね２８を介して、ヨーク２０及びスピンドル２４には、スピンドル２４を左方向にピストン管２３から引き抜こうとする力が及ぼされる。その際、調節ナット２５にはトルクが入力する。調節ナット２５の外歯列１４がこの状態で制御スリーブ１０の内歯列１１にも、ピストン管歯列１５にも連結されていないので、調節ナット２５は、トルクに負けて、スピンドル２４上で回転する。調節ナット２５のこの回転により、スピンドル２４は、調節ナット２５に対して相対的に左方向に引き抜き可能である。
【００３２】
調節ナット２５の回転は、ブレーキライニングがブレーキディスクに当接するまで継続する。この瞬間に再び反力が形成され、ピストン管歯列１５を調節ナット２５の外歯列１４に連結させる。これにより、後調節プロセスは終了し、以後のブレーキプロセスは、再びブレーキライニングの所定の磨耗が発生するまで、再び後調節なしに行われる。
【００３３】
後調節がもはや不可能となると、ブレーキライニングは交換されなければならない。その際、ブレーキシリンダ１８も、再びその初期の状態に戻されなければならない。このために、戻し六角部２２を用いて、スピンドル２４が再び完全にピストン管２３内にねじ込まれる。新しいブレーキライニングを取り付けた後の最初のブレーキプロセスの際に、再び後調節が行われる。その結果、このときも、所定の間隔が、ブレーキライニングとブレーキディスクとの間に自動的に正しく生じる。
【００３４】
シールリング６は磨耗及び老化に曝されており、ピストン１と、ハウジング１９のシリンダ１９ａの内壁との間の間隙の十分なシールを、ある程度の時間後にはもはや保証することができないので、シールリングは、ブレーキシリンダのオーバーホールの際に更新されなければならない。本発明に係るブレーキシリンダの使用時には、この目的のためにピストン１全体が交換される。このために、ピストン１が、ルーズにブレーキシリンダ１８内に装入されているだけで、固定にピストン管２３に結合されているわけではないので、少数の組立工程が必要なだけである。新規のピストン１は、安価な深絞り加工部材であるので、ピストン全体の交換によって、高い材料コストが生じることもない。
【符号の説明】
【００３５】
１  ピストン
２  深絞り加工部材
３  ピストン管収容部
４  ピストンの当接面
５  ピストン縁部
６  シールリング
７  シールリップ
８  アンダーリップ
９  オーバーリップ
１０  制御スリーブ
１１  内歯列
１２  滑動子
１３  調節ストローク
１４  調節ナットの外歯列
１５  ピストン管歯列
１６  滑動帯材
１７  圧力室
１８  ブレーキシリンダ
１９  ハウジング
１９ａ  シリンダ
１９ｂ  カバー
２０  ヨーク
２１  ブレーキキャリパのための固定手段
２２  戻し六角部
２３  ピストン管
２４  スピンドル
２５  調節ナット
２６  ピストン戻しばね
２７  係止ばね
２８  錐形ばね
２９  皿ばね
３０  ばね受け
３１  ガイド面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2012506007.tif 000007
2012506007.tif 000008
2012506007.tif 000009
2012506007.tif 000010
2012506007.tif 000011
2012506007.tif 000012