DE2247294A1

DE2247294A1 - Wiegeventil fuer lastabhaengige bremskraftregler von druckmittelbetriebenen fahrzeugbremsen, insbesondere schienenfahrzeugbremsen

Info

Publication number: DE2247294A1
Application number: DE19722247294
Authority: DE
Inventors: Hans Poellinger; Eckart Dr-Ing Saumweber; Thomas Dipl-Ing Stoerzinger; Bernd Dipl-Ing Wosegien
Original assignee: KNORR BREMSE GmbH; Knorr Bremse AG
Current assignee: KNORR BREMSE GmbH; Knorr Bremse AG
Priority date: 1972-09-27
Filing date: 1972-09-27
Publication date: 1974-04-04
Also published as: CH563263A5; SU516338A3; HU170022B; GB1401940A; ES419108A1; US3874746A; SE390936B; AT325099B; BE805319A; FR2200136A1; IT994124B; DD105772A5; NL7312520A; NL153135B; FR2200136B1; JPS4971613A; RO60398A

Description

München, den 21.9.-1972 ΊΡ1 1-po/kl

ENOEE-BHEMSE GmbH., 8 München 40, Moosacher Str. 80

"Wiegeventil für lastabhängige Bremskraftregler von druckmittelbetriebenen Fahrzeugbremsen, insbesondere Schienenfahrzeugbremsen¹¹

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wiegeventile für lastabhängige Bremskraftregler von druckmittelbetriebenen Fahrzeugbremsen, insbesondere Schienenfahrzeugbremsen, mit einem in einen von der 'FahrZeugbelastung durchsetzten Gehäuse angeordneten Druckregelventil zur Einstellung eines der Fahrzeugbelastung verhältnisgleichen Steuerdruckes, wobei das Druckrogelventil über eine als Federung und mechanisches Untersetzungsgetriebe dienende Federplatte von einem Anteil der Fahrzeugbelastung entgegen der Rückstellkraft eines vom Steuerdruck beaufschlagten, vorzugsweise als Membrankolben ausgebildeten Kolbens gesteuert ist, wobei die Federplatte einerseits von der Rückstellkraft belastet und am Gehäuse ab-

^einem,
gestützt und andererseits in>äazwischen liegenden mittleren

Ringbereich von der Fahrzeugbelastung belastet ist.

Derartige Wiegeventile weisen gegenüber Uiegeventilen, bei welchen das'; Untersetzungsgetriebe als Hebelgetriebe ausgebildet ist, welches einerseits an der sich gegen ein Achslager eines Fahrzeugrades abstützenden Fahrzeugfederung angelenkt

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ist, in seinem mittleren Bereich schwenkbar am Fahrzeugrahmen gelagert und an seinen zweiten Ende mit dem als Membran ausgebildeten Kolben gekoppelt ist, den wesentlichen Vorteil auf, daß die Federung und das Übersetzungsgetriebe robust, einfach und klein, ausbildbar sind und die Erstellung und Montage der Wiegeventile dementsprechend einfach ist. Als Nachteil dieser Wiegeventile hat es sich Jedoch erwiesen, daß axiale Lagerungsabweichungen der Federplatte, z.B. infolge von Einbautoleranzen oder durch mögliche Lagerabnutzungen während des Betriebes zu einer nicht unbeträchtlichen Änderung der notwendigen Bückstellkraft und damit des vom Dreidruckventil eicgesteuerten Steuerdruckes führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Wiegeventil der eingangs beschriebenen Art auf konstruktiv einfache Weise derart zu gestalten, daß der vorgenannte Nachteil behoben wird, d.h. insbesondere, daß das Wiegeventil bezüglich der Federplatte lagerungsunempfindlicher wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Federplatte mit die Federsteifigkeit der Platte verringernden Ausnehmungen versehen ist. Hierdurch wird erreicht, daß die Federplatte weicher und damit die Foderkraftänderung bezogen auf den Federweg geringer wird, so daß Lagerungsabweichungen der Federplatte sich nur unwesentlich auf die notwendige Kickstellkraft und somit auf den Steuerdruck auswirken können.

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In konstruktiver Ausgestaltung der Erfindung können die Ausnehmungen als die Federplatte durchsetzende Durchbrechungen ausgebildet sein. Eine besonders bevorzugte vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäß gestalteten Federplatte kann dabei dadurch gekennzeichnet sein, daß die Durchbrechungen schlitzartig ausgebildet uudi. von der Angriffszone, der Rückstellkraft ausgehend sich in radialer Richtung zum von der Fahrzeagbe lastung belasteten Ringbereich hin erstreckend sternförmig angeordnet sind.

Um Eerbspannungon zu vermeiden, können die schlitzartigen Durchbrechungen wenigstens an ihren dem von der Fahrzeugbelastung· belasteten Ringbereich zugewandten Enden ■ vorzugsweise durch Kreisbögen begrenzte Erweiterungen aufweisen.

In weiterer konstruktiver Ausgestaltung können die Ausnehmungen auch als im Bereich niedriger Spannung angeordnete Flächenabschnitte geringerer Plattenstärke ausgebildet sein, wodurch eine gleichmäßige und optimale Ausnutzung des Werkstoffes verbunden mit einer erhöhten Biegeelastizität der Feder- · platte erreicht wird.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, daß die Flächenabschnitte wenigstens eine konzentrisch zur- Plattenmitte angeordnete Ringzone bilden.

Weitere Merkmale nach der Erfindung können den Unteransprü"

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chen entnommen werden.

Im folgenden sind anhand der beiliegenden Zeichnungen zwei Ausführungsbeinpiele des Erfindungsgegenstandes ausführlich beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein mit einer Federplatte als Untersetzungsgetriebe ausgestattetes Wiegeventil im mittleren Längsschnitt,

Fig. 2 die Federplatte des Wiegeventiles nach Fig. 1 in der Draufsicht und

Fig. 3 eine zweite Ausführung der Federplatte des Wiegeventils nach Fig. 1 im mittleren Querschnitt.

In einem mit dem nicht dargestellten Rahmen eines Fahrzeuges zu verbindenden Gehäuse 1 befindet sich eine von einem Kolben in Form einer Membrane 2 begrenzte Kammer 3» welche mit einem Rohranschluß ¹V in Verbindung steht. Auf der der Kammer 3 Q-bgewandten Seito liegt an der Membrane 2 ein Teller 3 an, welcher eich über eine in ihn eingelassene Kugel 6 laittig gegen eine Federplatte 7 abstützt.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, weist die Federplatte 7 eine zentrale kreisrunde Durchbrechung 8 auf_t deren Hand

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9 auf der der Kugel 6 zugewandten Seite zur Plattenmitte hin abgeschrägt ist. Die Kugel 6 liegt auf dem abgeschrägten Rand 9 auf. Weiterhin ist die Federplatte 7 ^mit sich in radialer Richtung von der Durchbrechung 8 zum Plattenrajid hin erstreckenden sternförmig angeordneten, als schlitzartige Durchbrechungen ausgebildeten Ausnehmungen 10 versehen» Die schlitzartigen Durchbrechungen 10 v/eisen an ihren Enden kreisrunde Erweiterungen 11 s.uf, welche das Auftreten von Kerbspanmmgen an den Schlitzenden verhindern.

Der Teller 5 ist s^dialv-erschieblich in einem Gehäusering 12 gelagert, welcher mittels Schrauben 13, von denen nur eine dargestellt ist, am Gehäuse 1 befestigt ist. Der Gehäusering' 12 dient gleichzeitig zum Einspannen der Membran 2. Der den Teller 5₅ die Kugel 6 und die Federplatte 7 aufnehmende Raum

14 des Gehäuses 1 steht über eine einen Luftfilter aufweisende, nicht dargestellte Bohrung mit der Atmosphäre in Verbindung. Auf seiten der Kugel 6 liegt die Federplatte 7 nahe ihres Auiienrandes an einem vorzugsweise aus Federstahl gefertigten Ringkörper 15 an, welcher sich andererseits am Gehäusering 12 abstützt. Ein Gehäuseabschnitt 16, welcher die Federplatte 7 mit geringem Spiel umgibt, hält dabei den Ringkörper

15 in einer zur Kugel 6 konzentrischen. Lage. Andererseits ' liegt d.ie Federplatte 7 in einem mittleren, jedoch nahe ihres Außenrandes liegenden Ringbereiches auf einem Ringkörper 17 auf, welcher ebenfalls vorzugsweise aus Federstahl gefertigt

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ist. Der gegenüber dem Ringkörper 15 im Ringdurchmesser kleinerer Ringkörper 17 liegt auf einer Druckplatte 18 auf und wird mittels eines im Gehäuseabschnitt 16 verschieblieh ge-, führten Abstandnringes 19 kleinerer Bauhöhe als der Ringkörper 17 in einer.konzentrischen Lage zum Ringkörper 15 und zur Kugel 6 gehalten», Die Druckplatte 18 ist parallel zur Federplatte 7 und axialverschieblich im Gehäuseabschnitt 16 gelagert. Auf der der Federplatte 7 abgewandten Seite ist an der Druckplatte 18 der Innenrand einer Ringinembran 20 befestigt, welche an ihrem Außenrand am Gehäuseabschnitt 16 gehalten ist.. Ein in den Gebäuseabnchnitt 16 zwischen der Druckplatte 18 und der Membran 20 eingelassener, radial nach innen vorspringender Ring 21 bildet einen Anschlag für die Bewegung der Druckplatte 18 in bezug auf die Zeichnung nach unten. Mit einem zentriscl'ie.n Druckabschnitt 22 liegt die Druckplatte 18, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer nicht dargestellten Fahrzeugfederung, auf einem ebenfalls nicht dargestellten Achslager ei.ties Fahrzcugrades auf.

In der Kammer ~j> liegt auf der Membran 2 zentrisch ein Druckstempel 25 auf, v/elcher mit einem Ventilsitz 24 vor einer Doppe].ventildichtung 25 endet. Eine zwischen ein in das Gehäuse 1 eingeschraubtes Gehäuseeinsatzstück 26 und den Druckstempel 23 eingespannte .Feder 27 drückt den Druckstempel 23 gegen die Membrane 2. Zusammen mit einem im Gehäuseeinsatzstück 26 vorgesehenen Ventilsitz 28 bildet die Doppelventil-

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dichtung 25 ein die Verbindung zwischen einem Raum 29 und der Kammer- 3 überwachendes Ventil 28, 25* In den Raum 29 mündet ein zu einem Rohranschluß ^O führender Kanal 31c Die Doppelventildichtung 25 ist in einer Passung 32 gehalten, wel-

in/
ehe abgedichtet verschieblich/einem den Raum 29 begrenzenden Einsatzteil 33 geführt ist. Bas Einsätζteil 33 ist unbeweglich und abgedichtet in einer durch eine Entlüftungskappe 34- gegen, die Atmosphäre verschlossene Bohrung 35 des Gehäuseeinsatzstückes 26 gehalten. Die Doppelventildichtung 25 und die Fassimg 32 sind von eine? Arialbohrung 36 durchbrochen, welche einen kleineren Durchmesser a Ip der Ventilsitz 24 aufweist _e Die Axialböhrung 36 mündet in einem mit der Bohrung 35 in Verbindung stehenden Raum 37 des Einsatzteiles 33· Iia Raum 37 befindet sich eine gegen das Einsatzteil 33 abgestützte, die Fassung 32 gegen den Ventilsitz 28 drückende Peder 38·

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An den Rohranschluß.Ust eine Druckluftc}uelie und den Rohranschluß 4· der Steuereingang des nicht dargestellten Bremskraftreglers anzuschließen.

Im eingebauten Zustand wird das Wiegeventil von der vom Fahrzeugrad zu tragenden Fahrzeugbelastung durchsetzt« Im Raum 29 herrscht der Druck der Druckmittelquolle und es sei angenommen, daß in dex* Kammer 3 ein der" Fahx^zeugbelastung entsprechender Steuerdruck herrsche. Die Ventile 24, 25 und 28,-25 sind dabei geschlossen. Das Achslager bzw* die Fahrzeug«

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federung drückt dabei über die Druckplatte 18 den Ringkörper 17 gegen die Federplatte 7 an, von we leber der größte Teil der Anpreßkraft über den Federring 15 auf den Gehausering 12 und damit über das Gehäuse 1 auf den Fahrzeugrahmen übertragen wird. Ein Teil der vom Ringkörper 17 ausgeübten Druckkraft wird von der Federplatte 7 über die Kugel 6 und den Teller 5 auf die Membrane 2 übertragen, welche andererseits vom in der Kammer 3 anstehenden Steuerdruck mit genau der gleichen Kraft belastet ist. Infolge ihrer Belastung wird die

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Federplatte 7 dabei leicht]Querschnittkellenförmig durchgebogen. Wird nun die Belastung des Fahrzeuges beispielsweise durch Entladen verringert, so vermag, sobald ein gewisses Entlastungsmaß erreicht ist, die Membrane 2 über den Teller 5 und die Kugel 6, die Federplatte 7 unter Auseinanderspreizen der beiden Ringkörper 15 und 17 durchzudrücken. Unter der Kraft der Feder 27 folgt dabei der Druckstößel 25 der Bewegung der Membrane 2 und der Ventilsitz 24 hebt sich von der Doppelventildichtung 25 ab. Aus der Kammer 3 strömt dann Druckluft durch das geöffnete Ventil 24, 25» die Axialbohrung 36, den Raum 37, die ,Bohrung 35 und die Entlüftungskammer 34 zur Atmosphäre ab, bis in der Kammer 3 eine der Belastungsverringerung des Fahrzeuges entsprechende rruckverminderung eingetreten ist. Die Federplatte 7 vermag dann unter ihrer Eigenspannung über die Kugel 6 und den Teller 5 die Membrane 2 mitsamt dem Druckstempel 23 in die Ausgangslage zum ßchliesßen des Ventiles 24, 25 zurückzudrücken.

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Wird die das Wiegeventil durchsetzende Fahrzeugbelastung uin einen ein "bestimmtes Mindestmaß übersteigenden Wert vermehrt, so vermögen die beiden Ringkörper 15 "und 17 die Federplatte 7 in Richtung zur Kugel 6 durchzudrücken«, Die Kugel 6 wird dabei mit dem Teller 5 iß Richtung zur Kammer 3 verschoben und die Membrane 2 in die Kammer 3 gedrückt* Die Membrane 2 nimmt dabei den Druckstempel 23 mit, welcher über seinen Ventilsitz 24- die Doppelventildichtung 25 vom V.entilsitz28 abhebt. Von der Druckluftquelle strömt sodann Druckluft durch den Raum 29 und das geöffnete Ventil 28, 25 in die Kammer 3 ein, bis in dieser eine Druckhöhe erreicht ist, welche ausreicht, über die Membrane 2, den Teller 5 und die Kugel 6 zumindest den mittleren Abschnitt der Federplatte 7 i& ä-ie tu?-' sprüngliche Relativlage zum Gehäuse 1 zurückzudrücken_e Die Federn 27 und 38 drücken, dabei den Druckstempel 23 und die Fassung 29 in deren Ausgangslage zurück, wobei das Ventil 28, 25 wieder geschlossen und die Druckluftzufuhr zur Kammer 3 somit unterbrochen wird«, In der Kammer 3 herrscht dann ein der neuen Fahrzeugbelastung entsprechender Druck»

Die Federplatte 7 wirkt somit als'gefedertes Untersetzungsgetriebe, welches nur einen bestimmten Anteil der vom Wiegeventil aufzunehmenden -Fahrzeugbelastung auf die vom Steuerdruck im Gleichgewicht zu haltende Membran 2 überträgt. Aufgrund der schiitzartigen Durchbrechungen 10 in der Federplatte 7 ist diese gegenüber einer Vollplatte aufgrund der somit ab-

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gebauton Ringnpannungen sehr biegevieich, d.h. ein bor:'-lTis Federweg der Platte bedingt nur eine verhältnismäßj Veränderung der Federkraft. Dies hat zur Folge, daß sich Lagerurigsabweichungen der Federplatte 7» z.B. auf grur ._L ->i E ;■■ bautoleranzen oder aufgrund von Abnutzungen der FecUirpi rbt^ oder der Ringkörper an den Ab stützpunkt en bzw. -fläcl r._f im: die damit verbundenen Verv.Olbungsänderungon der FedoiMl: i;t :■ 7 in den verschiedenen !Schaltstellungen der Vent! .■■ ■?■'(·, 2> und 28, 25 nur unwesentlich auf den in die Kammer 3 eilige speisten und über die Heiabran 2, den Teller 5 und die i·. ■■ ■/;„.. 6 auf die Federplatte 7 rückwirkenden Steuerdruck aue₄;."' ,"ken.'

In Fig. 3 ist eine gegenüber der anh&ad der Fig. 1 ι schrieb&nen Federplatte abgeändert gestaltete Federplatte im Querschnitt dargestellt, welche im wesentlichen d:i :;.: ; Lagerungsunempfindlichkeit wie die Platte 7 besitzt. Die Fe derplatte 40 vjeist als Ausnehmungen eine außerhalb ei ie; einer Verwölbung der Federplatte spannungsmäßig hoch öelasteteii mittleren K3:eisr>cheibenbereiches 4-1 Diit der Platter stärke h sich erstreckende und konzentrisch aur Plattennitte oxLgeordnete Eicgzone 42 mit gegenüber der Platteastäxiiö h ge ringe ra? Platt üij. .stärke auf, welche sich bis zum .Auß&nxand der Federplatte 40 erstreckt. Der Übergang vom Kreisscheibenbereich 41 zur Ringzone 42 ist gleichmäßig abgeschrägt verlaufend ausgebildet. Im Bereich der Bingzone 42 ist die Federplatte 40 bei einer VerwöHrnng spannungsmäßig weniger hoch

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belastet, so daß eine geringere Plattenstärke ausreicht, ohne die Dauerfestigkeit der Federplatte zu gefährden« Durch die somit geschaffene optimale und gleichmäßige Ausnutzung des Plattenwerkstoffes wird die gesamte Federplatte 40 weicher und damit die Federplatte, wie vorher dargelegt, im Wiegeventil lagerungsunempfindlicher. Die Federplatte 7 ist im eingebauten Zustand auf dieselbe V/eise im Wiegeventil gelagert wie die Federplatte 7i wobei die Kugel 6 auf dem Ereisscheibenberelch 41 aufliegt.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Federplatte zur ,Erzielung einer geringeren Federstelfigkeit auch gegenüber der in Fig. 3 dargestellten Federplatte 40 über den Durchmesser einen anderen veränderlichen Querschnitt durch Anordnung entsprechend anders gestalteter Ausnehmungen aufweisen, kann. Ebenso kann die Federplatte 7 bezüglich der Anzahl oder der Form ihrer Durchbrechungen andersartig gestaltet sein,. Dies kann insbesondere dann angebracht bzw. erforderlich sein, wenn das Wiegevontil in Abänderimg des dargestellten Ausführungsbeispieles derart ausgebildet ist, daß die Federplatte 7 bzw. 40 mittig über geeignete Bauteile am Gehäuse 1 gelagert ist und sich ihr Rand gegen den Teller 5 abstützt. Der ' Ringkörper 17 muß dann wesentlich kleineren Durchmesser als in Fig. 1 gezeigt aufweisen.

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Claims

Patentansprüche

1. Wiegeventil· für lastabhängige Bremskraftregler von drück~ mittelbetriebenen Fahrzeugbremsen, insbesondere Schienenfahrzeijgbremsen, mit einem in einen von der Fahrr.eugbelastung durchsetzten Gehäuse angeordneten Druckregelventil zur Einstellung eines der Fahrzeugbelastung verbs'Itnisgleicben Steuerdruckes, wobei das Druckregelvent.il über eine als Federung und mechanisches Untersetzungsgetriebe dienende .Federplatte von einem Anteil der i'ahrzeugbelastung entgegen der Rückstellkraft eines vom Steuerdruck beaufsclilasten, vorzugsweise als NewbrankoXbcn ausgebildeten Kolbens gesteuert ist, wobei die Federplatte einerseits von der Rückstellkraft belastet und am Gehäuse abgestützt und andererseits in einem dazwischenliegenden mittleren Eingbere^ich von der Fahrzeugbelastung belastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Federplatte (7, ²K)) mit die Federsteif.igkcit der Platte verringernden Ausnehmungen (8, 10, 11, 42) versehen ist.

2. Wiegoventil noch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen als die federplatte (7) durchsetzende DurchbrechuTißan (8, 10, 11) ausgebildet sind.

2. Wiege ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen. (10) schlitzartig 'ausgebildet"'Vüää. von

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der Angriffszone (9) der Rückstellkraft ausgehend sich in radialer Richtung zum von der Fahrseiigbelastimg "belasteten Ringbereich hin erstreckend sternförmig angeordnet sind.

4, Viegeventil nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die schlitzartigen Durchbrechungen (10) wenigstens an ihren dem von der Fahrzeugbelastung belasteten Ringbereicb. zugewandten. Enden vorzugsv/eise durch Kreisbögen begrenzte Erweiterungen (11) aufweisen*

5· Wiegeventil nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die .TTederplatte mittig von der Rückstellkraft belastet und en ihrem Rand am Gehäuse abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet_y daß die Platte eine zentrale Durchbrechung (8) aufweist., von der die schlitzförmigen Durchbrechungen (10) sich strahlenförmig nach außen erstreckend ausgehen,,

6. Wiegeventil nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, daß · die Ränder (9) der zentralen Durchbrechung (8) zur Lagerung und Zentrierung eines die Rückstellkraft von dom Kolben (2) zur federplatte (7) übertragenden Druckstückes (6) zur Plattenmitte hin abgeschrägt sind.

7· Wiegeventil· nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen als im Bereich niedriger Spannungen liegende Flächeilabschnitte (4-2) geringerer Plattenstärke aus-

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gebildet sind.

8. Wiegeventil nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenabschnitte wenigstens eine konzentrisch zur Plattenmitte angeordnete Eingzone. (42)

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