AIR PRESSURE CYLINDER, ESPECIALLY AN AIR PRESSURE BRAKE CYLINDER

Abstract: 1. Compressed air cylinder, particularly a compressed air cylinder for motor vehicle brake systems, comprising a piston (2) shutting off an air-loadable working chamber (4) from an external pressure chamber (5) which can be vented to atmosphere via a venting device (13), and comprising a connecting bore bypassing the piston between working chamber and external pressure chamber, the passage in the said bore being monitored by the shutoff valve (21, 22) of a differential pressure valve which has a movable valve body (valve head 21) loaded in the closing direction by the working chamber pressure against the pressure in the external pressure chamber and against the force of a spring (23), wherein the valve body (valve head 21) is mechanically connected to an orifice plate (27) which can be bypassed through a throttle gap (28) and which is movably arranged in a chamber (26) positioned in the connecting bore in series with the shutoff valve (21, 22).

Description: Druckluftzylinder, insbesondere Druckluft bremszylinder Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckluftzylinder, insbesondere Druckluftbremszylinder für Kraftfahrzeugbremsanlagen, mit einem eine druckluftbeaufschlagbare Arbeitskammer gegen eine über eine Entlüftungseinrichtung zur Atmosphäre entlüftbare Aussendruckkammer abgrenzenden Kolben und mit einem den Kolben überbrückenden Verbindungskanal zwischen Arbeits- und Aussendruckkammer, dessen Durchgang vom Absperrventil eines Differenzdruckventils überwacht ist, das einen verschieblichen, in Schliessrichtung vom Arbeitskammerdruck entgegen den Druck in der Aussendruckkammer und der Kraft einer Feder belasteten Ventilkörper aufweist. Ein derartiger Druckluftzylinder ist aus der DE-PS 29 04 805 bekannt. Der axial im Kolben und einem Teil der Kolbenstange verlaufende Verbindungskanal weist hierbei nahe seiner arbeitskammerseitigen Mündung einen erweiterten Bereich auf, in welchem ein topfartiges Ventilteil verschieblich geführt ist. Das bodenseitig an die Arbeitskammer angrenzende Ventilteil trägt an der Stirnseite seines Topfrandes einen 0-Ring, welcher zusammen mit einer ebenen Ringfläche des Kolbens das Absperrventil des Differenzdruckventils bildet. Eine zwischen dem Kolben und dem Ventilteil eingespannte Feder belastet letzteres in Verschieberichtung zur Arbeitskammer. Die Aussendruckkammer des bekannten Druckluftzylinders ist über ein in Schliessrichtung leicht vorgespanntes Rückschlag ventil mit der freien Atmosphäre verbunden. Bei den bekannten Differenzdruckventilen bestehen die Forderungen, dass sie einerseits zu Beginn von Druckluftbeaufschlagungen der Arbeitskammer bei noch sehr geringen Arbeitskammerdrücken entgegen der Federbelastung schliessen sollen, andererseits jedoch beim Entlüften der Arbeitskammer und eventuell auftretendem Unterdruck in der Aussenluftkammer unter der Federkraft sicher und rasch öffnen sollen. Das Differenzdruckventil des bekannten Druckluftzylinders vermag diese Forderungen nur unzureichend zu erfüllen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckluftzylinder der eingangs angegebenen Art in einfacher Weise derart auszugestalten, dass das Differenzdruckventil zu Beginn von Druckluftbeaufschlagungen der Arbeitskammer sehr rasch und sicher, bei noch sehr geringen Arbeitskammerdrücken schliesst , beim nachfolgenden Entlüften der Arbeitskammer trotz eventuellen, geringen Unterdrücken in der Aussendruckkammer jedoch auch wieder sicher öffnet. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass der Ventilkörper mit einer durch einen Drosselspalt um- strömbaren Stauscheibe verbunden ist, die in einer in Serie zum Absperrventil in den Verbindungskanal eingeordneten Kammer verschieblich angeordnet ist. Die nach weiteren Merkmalen der Erfindung vorteilhafte, weitere Ausgestaltung des Druckluftzylinders ist den unter ansprüchen entnehmbar. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für einen nach der Erfindung ausgebildeten Druckluftzylinder dargestellt. In einem Gehäuse 1 ist ein als Membrankolben ausgebildeter Kolben 2 gehalten, der eine über einen Rohranschluss 3 mit Druckluft beaufschlagbare Arbeitskammer 4 von einer Aussendruckkammer 5 abtrennt. Der Kolben 2 weist seitens der Aussendruckkammer 5 einen Membranteller 6 auf, an welchen sich ein topfartiger Endabschnitt 7 einer Kolbenstange 8 anschliesst. Die Kolbenstange 8 durchragt die Aussendruckkammer 5 und trägt kurz vor ihrem Kolbenstangenkopf 9 eine vorzugsweise aus Kunststoffamaterial gefertigte Scheibe 10, auf welche ein sich zum Gehäuse 1 erstreckender Faltenbalg 11 aufgeknöpft ist. Von der Aussendruckkammeryführt eine Öffnung 12 über eine Entlüftungseinrichtung 13 zur Atmosphäre; die Entlüftungseinrichtung 13 beinhaltet eine mit einer umlaufenden Dichtlippe 14 an einer zylindrischen Wandung 15 anliegende Gummiplatte 16, wobei die Dichtlippe 14 bei Auftreten einer Luftströmung von der Aussenluftkammer 5 zur freien Atmosphäre von der Wandung 15 elastisch abklappen kann. Der Kolben 2 umfasst ein stopfenartiges, seine Membrane mit dem Membranteller 6 mit dem Endabschnitt 7 verbindendes Schraubteil 17, welches von seiten der Arbeitskammer 4 in den Endabschnitt 7 eingeschraubt ist. Das Schraubteil 17 weist eine Querwand 18 auf, in welcher axial verschieblich der mittlere Abschnitt einer Stange 19 gelagert ist. Arbeitskammerseitig trägt die Stange 19 an ihrem Ende in einer Ausnehmung 20 des Schraubteiles 19 einen Ventilteller 21, der mit einem axial vorspringenden, an der Querwand 18 befindlichen Ventilsitzj-rum Bilden eines Absperrventils 21, 22 eines Differenzdruckventils zusammenzuwirken vermag. Radial ausserhalb des Ventilsitzes 22 befindet sich eine schwache Feder 23, welche den Ventilsitz 21 von der Querwand 18 abspreizt. Arbeitskammerseitig ist die Ausnehmung 20 von einem in das Schraubteil 17 eingelassenen Siebblech 24 abgedeckt. Andererseits ragt die Stange 19 in eine von der Querwand 18 und}oden 25 des Endabschnittes 7 begrenzte Kammer 26, in welcher sie an ihrem Ende eine Stauscheibe 27 trägt. Der radial äussere Rand der Stauscheibe 27 steht mit geringem, einen Drosselspalt 28 bildenden Abstand der Wandung 29 der Kammer 26 gegenüber. Vomv?9(entilsitz 22 umschlossenen Raum führt eine Bohrung 30 durchdieuerwand 18 zum arbeitskammerseitigen Raum 31 zwischen der Querwand 18 und der Stauscheibe 27 in der Kammer 26. Der anderseitige, zwischen der Stauscheibe 27 und den Boden 25 befindliche Raum der Kammer 26 steht über Querbohrungen 32 mit der Aussendruckkammer 5 in Verbindung. Der Durchmesser des Ventilsitzes 22 ist wesentlich kleiner als der Durchmesser der Stauscheibe 27, so dass bei geschlossenem Absperrventil 21, 22 an diese;r wesentlich kleinere Beaufschlagungsflächen vorhanden sind, als sie die Stauscheibe 27 zur Verfügung stellt. In der Aussendruckkammer 5 befindet sich eine Kolbenrückdruckfeder 33, welche sich einerseits am Gehäuse 1 und andererseits am Membranteller 6 abstützt und welche den Kolben 2 in Verschieberichtung zur Arbeitskammer 4 belastet. Bei unbeaufschlagter Arbeitskammer 4 befindet sich der Kolben 2 des Druckluftzylinders in seiner in der Zeichnung dargestellten, rechten Endstellung. Das Absperrventil 21, 22 ist unter der Kraft der Feder 23 geöffnet, so dass die Arbeitskammer 4 durch das Absperrventil 21, 22, die Bohrung 30, den Raum 31, den Drosselspalt 28 und die Querbohrung 32 mit der Aussendruckkammer 5 in Verbindung steht. Zu Beginn einer Druckbeaufschlagung der Arbeitskammer 4 strömt eine vernachlässigbar geringe Luftmenge durch den vorstehend aufgezeigten Weg von der Arbeitskammer 4 zur Aussendruckkammer 5 und von dieser an der von der Wandung 15 ab klappenden Dichtlippe 14 vorbei zur Atmosphäre. Infolge der Wirkung des Drosselspaltes 28 und des Volumens des Raumes 31, durch welchen ein Vermindern der Strömungsgeschwindigkeit der ihn durchsetzenden Luft bis auf sehr geringe Werte und ein dementsprechender Druckanstieg bewirkt wird, ergibt sich im Raum 31 ein die Stauscheibe 27 nach links belastender Überdruck, welcher im Verein mit einem sich am Absperrventil 21, 22 durch die Strömung aufbauenden, am Ventilteller 21 in Schliessrichtung des Absperrventils 21, 22 angreifenden Differenzdruck sehr schnell ausreicht, das Absperrventil 21, 22 entgegen der Kraft der Feder 23 unter entsprechender Verschiebung der Stange 19 und der Stauscheibe 27 zu schliessen. Das Absperrventil 21, 22 schliesst also bereits bei Erreichen eines sehr niedrigen Druckes in der Arbeitskammer 4 und sperrt die Verbindung von letzterer zur Aussendruckkammer 5 ab; während dieses Schliessvorganges oder auch anschliessend beginnt sich der Kolben 2 unter der Druckbeaufschlagung der Arbeitskammer 4 nach links zu verschieben. Im weiteren arbeitet der Druck luftzylinder in üblicher, bekannter Weise. Beim nachfolgenden Druckabbau in der Arbeitskammer 4 wird der Kolben 2 durch die Kolbenrückdruckfeder 33 und die gegebenenfalls üL,#¯-' d¯X1 olbenstangenkopf 9 auf die Kolbenstange 8 einwirkende Rückdruckkraft in seine rechte Endlage zurückgedrückt; während dieses Vorganges bzw. anschliessend, bei Erreichen eines nur geringfügig über Atmosphärendruck liegenden Druckes in der Arbeitskammer 4, vermag die Feder 23 den Ventilteller 21 vom Ventilsitz 22 abzuheben und somit das Absperrventil 21, 22 zu öffnen. Der während der Hubbewegung des Kolbens 2 nach rechts in der Aussendruckkammer 5 eventuell auftretende, geringe Unterdruck wirkt im geschlossenen Zustand des Absperrventils 21, 22 lediglich auf die kleine, vom Ventilsitz 22 umschlossene Fläche am Ventilteller 21 ein und bewirkt hier nur eine kleine, von der Feder 23 leicht zu überwindende Schliesskraft für das Absperrventil 21, 22, die Stauscheibe 27 übt keine das Öffnen des Absperrventils 21, 22 behindernde Kraft aus. Nach Öffnen des Absperrventils 21, 22 strömt noch etwas Luft aus der Arbeitskammer 4 durch das Absperrventil 21, 22 zur Aussendruckkammer 5, wodurch in dieser jedenfalls wieder Atmosphärendruck erreicht wird. Es ist selbstverständlich, dass anstelle des Membrankolbens im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel auch ein fester, in einem Zylinder abgedichtet gleitverschieblich gelagerter Kolben vorgesehen sein kann. Bezugszeichenliste 1 Gehäuse 28 Drosselspalt 2 Kolben 29 Wandung 3 Rohranschluss 30 Bohrung 4 Arbeitskammer 31 Raum 5 Aussendruckkammer 32 Querbohrung 6 Membranteller 33 Kolbenrückdruckfeder 7 Endabschnitt 8 Kolbenstange 9 Kolbenstangenkopf 10 Scheibe 11 Faltenbalg 12 Öffnung 13 Entlüftungseinrichtung 14 Dichtlippe 15 Wandung 16 Gummiplatte 17 Schraubteil 18 Querwand 19 Stange 20 Ausnehmung 21 Ventilteller 22 Ventilsitz 21,22 Absperrventil 23 Feder 24 Lochblech 25 Boden 26 Kammer 27 Stauscheibe

Claims: 5 10 15 20 25 30 35 Patentansprüche 1. Druckluftzylinder, insbesondere Druckluftbremszylinder für Kraftfahrzeugbremsanlagen, mit einem eine druckluftbeaufschlagbare Arbeitskammer (4) gegen eine über eine Entlüftungseinrichtung (13) zur Atmosphäre entlüftbare Aussendruckkammer (5) abgrenzenden Kolben (2) und mit einem den Kolben überbrückenden Verbindungskanal zwischen Arbeits- und Aussendruckkammer, dessen Durchgang vom Absperrventil (21, 22) eines Differenzdruckventils überwacht ist, das einen verschieblichen, in Schliessrichtung vom Arbeitskammerdruck entgegen dem Druck in der Aussendruckkammer und der Kraft einer Feder (23) belasteten Ventil körper (Ventilteller 21) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (Ventilteller 21) mit einer durch einen Drosselspalt (28) umströmbaren Stauscheibe (27) verbunden ist, die in einer in Serie zum Absperrventil (21, 22) in den Verbindungskanal eingeordneten Kammer (26) verschieblich angeordnet ist 2. Druckluftzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil (21, 22) einen bezogen auf den Durchmesser der Stauscheibe (27) kleinen Dichtungsdurchmesser aufweist. 3. Druckluftzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung von der Arbeitszur Aussendruckkammer (4, 5) das Absperrventil (21, 22) vor der die Stauscheibe (27) aufweisenden Kammer (26) in den Verbindungskanal eingeordnet ist. 4. Druckluftzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der arbeitskammerseitig an die Stauscheibe (27) angrenzende Raum (31) der Kammer (26) ein zum Verzögern und Beruhigen der ihn durchströmenden Luft ausreichendes Volumen aufweist. 5. Druckluftzylinder nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilteller (21) des Absperrventils (21, 22) und die Stauscheibe (27) an den beiden Enden einer Stange (19) angeordnet sind, die in ihrem mittleren Abschnitt verschieblich in einer Querwand (18) eines im wesentlichen stopfenartigen, in den Kolben (2) koaxial von seiten der Arbeitskammer (4) eingeschraubten Schraubteiles (17) gelagert ist, wobei die Querwand arbeitskammerseitig einen mit dem Ventilteller zusammenwirkenden Ventilsitz (22) aufweist und anderseitig den arbeitskammerseitig an die Stauscheibe angrenzenden Raum (31) begrenzt.

Inventors: NELL, KUNO
Applicants: KNORR-BREMSE AG
Application year: 1984
Main classification: B60T17
IPC codes: B60T13, F16D65, F15B15, B60T17