DE2435404A1

DE2435404A1 - Dreidrucksteuerventil fuer bremseinrichtungen in schienenfahrzeugen

Info

Publication number: DE2435404A1
Application number: DE19742435404
Authority: DE
Inventors: Hans Poellinger
Original assignee: KNORR BREMSE GmbH; Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse AG
Priority date: 1974-07-23
Filing date: 1974-07-23
Publication date: 1976-02-05
Also published as: FR2279593B1; PL101416B1; RO66126A; ES214179U; FI60676C; EG11758A; SE387287B; SE7508037L; FI60676B; DD118401A5; DE2435404C2; HU175621B; FR2279593A1; FI752078A; IN143546B; ATA530775A; AT341572B; ES214179Y

Description

München, den 235.07.1974

IP11-pd

-1191-

OORR-BEEMSE GmbH

8000 München 40
Moosacher Straße 80

Dreidrucksteuerventil für Bremseinriehtungen in Schienenfahrzeugen

Die Erfindung betrifft ein Dreidrucksteuerventil für Breiaseinrichtungen in Schienenfahrzeugen mit einem vom Druck in der Hauptluftleitung gesteuerten Hauptkolben in Verbindung mit einem Ventilrohr, das einen weiteren Kolben trägt, an dem eine ringförmige, von einer Ventilfeder belastete, gummielastische Membran angeklemmt ist, die an ihrem Außenumfang zwischen zwei miteinander verschraubbaren Ventilgehäuseteilen fest eingespannt ist, wobei das eine Ventilgehäuseteil mindestens eine an den Bremszylinder oder an ein Steuervolumen angeschlossene erste Kammer bildet, die durch die Membran von einem entlüfteten Raum in dem anderen Ventilgehäuseteil getrennt ist.

Dreidrucksteuerventile der vorstehenden Art sind im Zusammenwirken mit Relaisventilen zur Steuerung von Bremszylinderdrücken bekannt. Die vom Bremszylinderdruck beaufschlagte Membran zwischen zwei Ventilgehäuseteilen vermag sich gegen eine innere · Gehäuseschulter am einen Ventilgehäuseteil abzustützen.

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J)iese Gehäuseschulter ist dera-rt ausgebildet·, daß sie als Gleitführungsflache für die gummielastische Membran dient. Es ist klar, daß die Wirksamkeit dieser Gleitführungsflache die Lebensdauer der Membran entscheidend beeinflussen kann.

Vielfach müssen die Ventilgehäuse jedoch aus Materialien hergestellt werden, die keine guten Gleitführungseigenschaften für eine gummielastische Membran aufweisen, so daß die Lebensdauer der Membran hierdurch merklich beeinflußt wird. Um Gewicht zu sparen, besteht vielfach die Forderung, die Ventilgehäuse aus Aluminium zu fertigen, das bekanntlich besonders mangelhafte Gleitführungseigenschaften besitzt. Das gilt nicht nur für die Gleitbewegungen der Membran im Einspannbereich zwischen zwei Ventilgehäuseteilen, sondern auch für die Bewegungen des an der Membran befestigten Kolbens in einem zylindrischen Gehäuseteil.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dreidrucksteuerventil der eingangs genannten Art anzugeben, dessen Membran eine erhöhte Lebensdauer aufweist, wobei insbesondere auch solche Gehäusematerialien, wie z.B. Aluminium, verwendbar sind, die von ITatur aus im Kontakt mit gummielastischen Membranen schlechte Gleitführungseigenschaften besitzen und wobei die Führung von Membrankolben in zylindrischen Gehäuseteilen ebenfalls unbefriedigend ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen einer inneren, zur Abstützung der druckbeaufschlagten Membran

dienenden Gehäuseschulter an dem den entlüfteten Ventilraum aufweisenden Ventilgehäuseteil ein der Gestalt der Gehäuseschulter angepaßter Zwischenring aus einem Material mit optimalen Gleitführungseigenschaften für die gummielastische Membran eingesetzt ist, der auf der inneren Gehäuseschulter kappenartig aufliegt _una außenseitig ein Gleitführungsprofil aufweist.

Das erfindungsgemäße Ventil ist vorteilhafterweise derart

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ausgebildet, daß der Zwischenring sich mit einem inneren zylindrischen Ringabschnitt zur axialen Führung des an der Membran gehaltenen Kolbens über den inneren Rand der Gehäuseschulter axial hinauserstreckt. Auf diese Weise kann der Zwischenring vorteilhafterweise außer für die Gleitführung der Membran auch für die Gleitführung des an der Membran gehaltenen Kolbenringes herangezogen werden, wodurch die Lebensdauer des Ventils und der Wartungszeitraum weiter vergrößert werden kann.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die herkömmlichen, vielfach bewährten Konstruktionen im wesentlichen unverändert übernommen v/erden können, da lediglich ein flacher Zwischenring-auf die vorspringende, innere Gehäuseschulter am einen Gehäuseteil des Ventils kappenartig aufgesetzt werden muß, was mit geringem Montageaufv/and möglich ist. Dabei, lassen sich auch herkömmliche Ventile ohne Schwierigkeiten erfindungsgemäß umrüsten. Die dadurch erzielte geringere wirksame Druckfläche der Membran, die zu einem geringeren Bremszylinderdruck führt, schafft gleichzeitig die Möglichkeit, durch Wahl der Stärke des Zwischenringes herkömmliche Dreidrucksteuerventile für einen geringeren Bremszylinderdruck umrüsten zu können, ohne am Ventilgehäuse etwas zu verändern. Lediglich der an der Membran gehaltene Kolben muß an seinem Umfang etwas nachbearbeitet werden. Dabei wird gleichzeitig der Vorteil einer verbesserten Gleitführung im Sinne der eingangs gestellten Aufgabe erzielt.

Schließlich können erfindungsgemäße Dreidrucksteuerventile mit Vorteil von vornherein so ausgelegt sein, daß in Abhängigkeit von der Wahl des eingesetzten Zwischenringes mit bestimmter Wandstärke !Typen für jeden gewünschten Bremszylinderdruck hergestellt werden können, ohne daß Gehäuseänderungen vorgenommen .werden müßten. Auch die Membran braucht nicht verändert zu v/erden. Lediglich der an der Membran angebrachte Kolben muß in seinem Umfang an den lichten Querschnitt des Zwischen-

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ringes angepaßt werden, was mit geringem Aufwand z.B. durch Abdrehen geschehen kann.

Der Zwischenring kann vorteilhafterweise aus Stahl oder Kunststoff oder auch aus einem metallbeschichteten Kunststoff bestehen. Die Erfindung ist jedoch auf eine "besondere Materialauswahl für den Zwischenring nicht "beschränkt.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine sch ernatische Darstellung eines bekannten Dreidrueksteuerventils,

Fig. 2 einen Ausschnitt des Dreidrueksteuerventils nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung und

Fig. 3 den gleichen Ausschnitt wie in Fig. 2 "bei einem erfindungsgemäßen Dreidrucksteuerventil.

Das "bekannte Dreidrucksteuerventil nach Fig. 1 "besteht aus einem mehrteiligen Gehäuse 1 mit einer Kammer 2, die über einen Anschluß 3 an einen Vorratsluftbehälter angeschlossen ist, der hier nicht dargestellt ist. An die Kammer 2 schließt eine Kammer 4 an, die über einen Anschluß 5 an den Bremszylinder oder an ein Steuervolumen angeschlossen ist. Zwischen den beiden Kammern 2 und 4 befindet sich ein Doppelventil 6 mit einer Ventilplatte 7> die in der Kammer 2 von einer Feder 8 gegen einen äußeren Ventilsitz 9 gedruckt wird, der in der Öffnungsstellung die beiden Kammern 2 und 4 miteinander verbindet. Ein innerer Ventilsitz 10 des Doppelventils 7 wird von dem freien Ende eines Rohres 11 gebildet, das in der Kammer 4 axial verschieblich ist, und zur Öffnung des äußeren Ventils die Ventilplatte 7 entgegen der Kraft der Feder 8 von dem äußeren Ventilsitz 9 abhebt, wobei durch Auflage der Ventilplatte 7 auf den inneren Ventilsitz 10 das innere Ventil des Doppelventils geschlossen wird. _509886/(j₂₀₅

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Das Rohr 11 ist mit einem Kolben 12 versehen, an dem der innere Umfang einer ringförmigen Membran 13 eingeklemmt ist, deren Außenumfang zwischen zwei Gehäusehälften 14 und 15 eingespannt ist, um die Kammer 4 von einem entlüfteten Gehäuseraum 16 zu trennen, zu der das Rohr 11 offen ist. Die Membran 13 ist von einer Feder 13' belastet, die das Rohr 11 mit dem Ventilsitz 10 in Offnungsstellung zu verschieben sucht. Der Gehäuseraum 16 ist durch eine Wand 17 von einer Kammer 18 getrennt, die einen Anschluß 19 zur Hauptluftleitung aufweist. Durch die Wand 17 ist das andere, verschlossene Ende 19 des Rohres 11 druckdicht geführt, das mit einer Ventilplatte 20 zur Steuerung eines bekannten Beschleunigerventils versehen ist. Die Ventilplatte 20 ist an einem Kolben 22 angeschlossen, der zur einen Seite einer Membran 23 liegt, die die Kammer 18 von einer Steuerkammer 24 mit einem Anschluß 25 an eine Steuerleitung trennt.

Das bekannte Dreidrucksteuerventil 1 arbeitet wie folgt:

In der in Pig. 1 gezeichneten Stellung des Dreidrucksteuerventils 1 ist der Bremszylinder gelöst. In der Kammer 18 herrscht der volle Druck der Hauptluftleitung. Die den Kolben 22 steuernde Membran 23 nimmt dabei eine Lage ein, bei der das Rohr 11 die Kammer 4 an den entlüfteten Gehäuseraum 16 anschließt und daher die Kammer 2 von der Kammer 4 abgesperrt ist.

Beim Bremsen wird der Druck in der Hauptluftleitung gesenkt, wodurch die Membran vom Druck in der Steuerkammer 24 angehoben wird. Dadurch wird der Kolben 22 mit dem anschließenden Rohr nach oben bewegt, wodurch die Ventilplatte 7 vom Ventilsitz abgehoben wird, so daß Luft aus dem Vorratsbehälter in den Bremszylinder strömen kann. Dabei ist die Kammer 4 vom Bremszylinderdruck beaufschlagt, der auf der Membran 13 lastet. Ein Lösen der Bremse durch eine Druckerhöhung in der Hauptluftleitung und die dadurch bedingte Verschiebung des Rohres 11 nach unten führt zu einer Entlüftung der Kammer 4 bei gleichzei-

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tigern Abschluß der Kammer 2.

Ein näheres Eingehen auf die bekannte Punktion des Dreidrucksteuerventils ist zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlich. Dabei ist klar, daß die wirksame Druckfläche der Membran 13 so bemessen ist, daß einer bestimmten Druckabsenkung in der Hauptluftleitung ein bestimmter Druckanstieg im Bremszylinder zugeordnet ist.

Pig. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus Fig. 1 mit der Einspannung der Membran 13 zwischen den G-ehäusehälften 14 und 15 und die Befestigung der Membran an dem Kolben 12. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den Pig.1 und 2 die gl_eichen Teile. Es ist klar, daß die gegenüberliegenden inneren Ränder der G-ehäusehälften 14 und 15 im Bereich der Membraneinspannung so abgeflacht sind, daß es bei Membranbewegungen zu keiner Beschädigung der Membran 13 kommen kann. Insbesondere bildet der innere Rand des Gehäuses 15 eine solche abgeflachte Schulter 15', daß durch die auf ihr stattfindenden Gleitbewegungen der Membran 13» diese möglichst wenig beansprucht wird.

Pig. 3 zeigt einen entsprechenden Ausschnitt wie Pig. 2 bei einem erfindungsgemäßen Dreidrucksteuerventil. Dabei sind wiederum einander entsprechende Teile der Pig. 1, 2 und 3 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Zum Unterschied gegenüber dem bekannten Dreidrucksteuerventil ist in das Gehäuseteil 15 ein Zwischenring 26 eingesetzt, der die innere Gehäuseschulter 15' übergreift und je nach seiner gewählten Stärke den freien Innenquerschnitt a des Gehäuseteiles 15 als Maß für die wirksame Druckfläche der Membran 13 bestimmt .

Der Zwischenring 26 ist vorteilhafterweise aus einem solchen Material (Metall oder Kunststoff) gewählt, und an seiner Oberfläche derart gestaltet, daß eine optimale Gleitführung für die

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Membran 13 erzielt werden kann, die dadurch wesentlich günstiger gewählt werden kann als die Gleitführung an der Gehäuseschulter 15', deren Oberflächeneigenschaften durch das Material des Ventilgehäuses festliegen.

Es ist klar, daß das Material für das Ventilgehäuse nicht in erster Linie nach den Erfordernissen für eine möglichst günstige Gleitführung für die Membran gewählt werden kann.

Die Gehäuseschulter 15' ist derart bestimmt, daß durch einfaches Überstülpen des Zwischenringes 26 auf die Gehäuseschulter 15' der freie Querschnitt a des Gehäuseteiles und damit die wirksame Druckfläche der vom Bremszylinderdruck beaufschlagten Membran bestimmt ist.

Durch die Wahl der Stärke des Zwischenringes läßt sich auf diese V/eise das gleiche Ventilgehäuse für verschiedene Brennzylinderdrücke verwenden. Bei Verwendung der gleichen Membran mit einem angeklemmten Kolben muß dieser bei Einlage eines stärkeren Zwischenringes 26 lediglich am Umfang etwas nachbearbeitet werden. Die gleichen Ventilgehäuse sind also ie nach der Stärke des eingesetzten Zwischenringes auf verschiedene Bremszylinderdrücke leicht abstimmbar und vorhandene Dreidrucksteuerventile bekannter Art sind durch Einsatz eines Zwischenringes bestimmter Stärke mit ga?ingem Aufwand in ein erfindungsgemäßes Dreidrucksteuerventil mit einem um einen bestimmten Viert niedrigeren Bremszylinderdruck umrüstbar, wobei bei Vervrendung der gleichen Membran 13 lediglich der Kolben 12 an seinem Umfang etwas abgedreht werden muß, damit er mit ausreichendem Spiel innerhalb des Zwischenringes 26 bewegbar ist, durch den zusätzlich die Gleitführung der Membran wesentlich verbessert werden kann.

Da aus Gründen der Gewichtsersparnis Ventilgehäuse aus Aluminium gewünscht -sind, Aluminiumoberflächen aber relativ sohlechte Gleitführungseigenschaften für Gummimembranen aufweisen,

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wird erfindungsgemäß die Verwendung von Aluminium für leichte Vetnilgehäuse durch Einsatz der erfindungsgemäßen Zwischenringe begünstigt.

Die Zwischenringe können z.B. aus Stahl oder auch·'aus einem metallbeschichteten Kunststoff bestehen. Es ist jedoch klar, daß die Erfindung auf ein bestimmtes Material nicht beschränkt ist.

Der Zwischenring kann vorteilhafterweise eine solche Gestalt aufweisen, daß er mit einem inneren zylindrischen Abschnitt 26' derart über den Hand-der Gehäuse schulter 1j?^! verlängert ist, daß er gleichzeitig zur Führung des Kolbens 12 dient,was wiederum in Aluminiumgehäusen von besonderem Vorteil ist«

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführung beschränkt, "insbesondere braucht der Zwischenring nicht aus einem scheibenförmigen profilierten Ringkörper bestehen, wie er in Fig. J dargestellt ist, der innenseitig der Gehäuseschulter 15' und außenseitig ein bestimmtes Gleitflächenprofil aufweist. Es ist klar, daß die Erfindung.auch einen abgewandelten Zwischenring mit einem zylindrischen Querschnitt umfaßt, der in eine zylindrische Ausnehmung des Gehäuseteiles 15 z.B. eingepreßt ist und dessen obere Stirnfläche ein Gleitglächenprofil entsprechend dem Zwischenring 26 in Fig. 3 aufweist. Die inneren Zylinderflächen des erfindungsgemäß-· abgewandelten Zwischenringes wurden dann die Führungsflächen für den Kolben, 12 bilden. Ein entsprechend abgewandelter Zwischenring 26' in Fig. 3 gestrichelt angedeutet.

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Claims

Patentansprüche :

1. Dreidrucksteuerventil für Bremseinrichtungen in Schienenfahrzeugen mit einem vom Druck in der Hauptluftleitung gesteuerten Hauptkolben in Verbindung mit einem Ventilrohr, das einen weiteren Kolben trägt, an dem eine ringförmige, von einer Ventilfeder belastete, gummielastische Membran angeklemmt ist, die an ihrem Außenumfang zwischen zwei miteinander verschraubbaren Ventilgehäuseteilen fest eingespannt ist, wobei das eine Ventilgehäuseteil mindestens eine an den Bremszylinder oder an ein Steuervolumen angeschlossene erste Kammer bildet, die durch die Membran von einem entlüfteten Raum in dem anderen Ventilgehäuseteil getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer inneren, zur Abstützung der druckbeaufschlagten Membran (13) dienenden G-ehäuseschulter (15¹) an dem den entlüfteten Ventilraum (16) aufweisenden Ventilgehäuseteil (15) ein der Gestalt der Gehäuseschulter angepaßter Zwischenring (26) aus einem Material mit optimalen G-leitführungseigenschaften für die gummielastische Membran (13) eingesetzt ist, der auf der inneren Gehäuseschulter (15*) kappenartig aufliegt und außenseitig ein Gleitführungsprofil aufweist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (26) sich mit einem inneren zylindrischen Ringabschnitt (26¹) zur axialen Führung des an der Membran (13) gehaltenen Kolbens (12) über den inneren Rand der Gehäuseschulter (15*) axial hinauserstreckt.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (26) zur Wahl der wirksamen Druckfläche der Membran (13) eine bestimmte Stärke aufweist.

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4. Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (26) aus Stahl besteht.

5. Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (26) aus Kunststoff besteht.

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (26) wenigstens auf seiner der Membran (13) zugewandten Seite metallbeschichtet ist.

7. Ventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Zwischenring (26') in eine zylindrische Ausnehmung eingesetzt ist, wobei der Zwischenring an seiner oberen Stirnfläche ein Gleitführungsprofil aufweist und seine innere Zylinderflache als Führungsfläche für den an der Membran gehaltenen Kolben (12) ausgebildet ist.

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