DE2435404C2 - Dreidrucksteuerventil für Bremseinrichtungen in Schienenfahrzeugen - Google Patents
Dreidrucksteuerventil für Bremseinrichtungen in SchienenfahrzeugenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein 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, aus Metall bestehenden
Ventilgehäuseteilen fest eingespannt ist, wobei der 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, und zur Abstützung der druckbeaufschiagbaren
Membran eine Gehäuseschulter an der Innenwandung des den entlüfteten Ventilraum aufweisenden
Ventilgehäuseteiles ausgebildet ist, wobei in dem nndcrcn Gehäuseteil ein aus einem reibarmen Material
bestehender lüinsat/.ring /ur Menibranabstülzung
und zur axialen Führung des an der Membran gehaltenen Kolbens vorgesehen ist.
Dreidrucksteuerventile der vorstehend genannten Art. jedoch ohne Einsatzring, sind im Zusammenwirken
mit Relaisventilen zur Steuerung von Bremszylinderdrücken
bekannt (DE-AS 11 67 875). Die vom Bremszylinderdruck
beaufschlagte, zwischen zwei Ventilgehäuseteilen befindliche Membran vermag sich gegen eine
innere Gehäuseschulter an einem der Ventilgehäuseteile abzustützen. Diese Gehäuseschulter ist derart ausges
bildet, daß sie als Gleitführungsfläche für die gummiel-astische
Membran dient. Es ist klar, daß der Reibwiderstand dieser Gleitführungsfläche die Lebensdauer der
Membran entscheidend beeinflußen kann.
Vielfach werden Ventilgehäuse der in Rede stehenden Art aus Materialien gefertigt, 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 Ventilgehäu-
Vielfach werden Ventilgehäuse der in Rede stehenden Art aus Materialien gefertigt, 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 Ventilgehäu-
is se aus Leichtmetall, so insbesondere aus Aluminium zu
fertigen, das bekanntlich besonders mangelhafte Gleitführungseigenschaften
besitzt. Das gilt nicht nur für die Gleitbewegung der Membran im Einspannbereich zwischen
den zwei Ventilgehäuseteilen, sondern auch für die Bewegungen des an der Membran befestigten Kolbens
innerhalb der ihn umgebenden zylindrischen Innenwandung.
Bei Steuerventilen vorgenannter Art wird im allgemeinen
eine bestimmte Druckzuordnung des Bremszylinderdruckes verlangt. Soll diese Druckzuordnung nach
Maßgabe der zur Verfügung stehenden Druckbeaufschlagung der Membran verändert werden, so ist es im
allgemeinen erforderlich, den die Gehäuseschulter tragenden Gehäuseteil auszutauschen, um eine Anpassung
an den mit der Membran verbundenen Kolben kleineren Durchmesser zu erreichen.
Bei Druckübersetzern für Druckluftbremseinrichtungen ist es bekannt (DE-AN K 24 657 II/20f - 12.7.1956),
der Gehäuseschulter angepaßte Einsatzringe mit rechteckigem Querschnitt zur axialen Führung des an der
Membran gehaltenen Kolbens vorzusehen, wobei die der Membran zugewandte innere Kante der Einsatzringe
als Abstützkante für die Membran wirkt und deren wirksamen Durchmesser bestimmt. Durch Austausch
von Kolben und Einsatzring ist der wirksame Membrandurchmesser dieser Druckübersetzerden jeweiligen Erfordernissen
anpaßbar. Die gegebenenfalls aus reibarmen Material herstellbaren Einsatzringe sind hierbei jedoch
in Ringnuten an der inneren Gehäusewand der Druckübersetzer eingesetzt, ihr Austausch ist daher
nicht ohne weiteres möglich. Die Ringnuten schließen einen Gebrauch der bekannten Druckübersetzer ohne
Einsatzring aus, da hierbei die Membran ohne Abstützung arbeiten müßte und leicht eingeklemmt werden
so könnte; es sind somit bei Nutzung des größtmöglichen Membrandurchmessers an sich unnötige Einsatzringe
erforderlich. Schließlich bedingen die Ringnuten einen unnötig großen Gehäusedurchmesser sowie eine unnötig
große Stärke der Einsatzringe in Radialrichtung.
Bei Magnetventilen ist es bekannt (DE-AS 10 43 738),
im Gehäuse unter einer Membrane ein als Innenflansch mit geschwungener, der Membranform angepaßter
Oberfläche wirkendes Ringteil an seinem Außenumfang einzuspannen. Dieses Ringteil dient jedoch offensicht-
bo lieh nur einer Membranabstützung in deren einer Endlage,
es treten zumindest keine Verschicbebewcgungcn unter einseitiger Druckmiiielbeaufschlagung der Membrane
zwischen dieser und dem Ringteil auf. und das Ringteil eröffnet offensichtlich keine Anpaßmöglichkeit
b5 für den während Ventilschaltvorgängen wirksamen
Vicmbrandurchmesser.
Es kann naheliegen, angeregt durch die zur Druckanpassung
bei Druckübersetzern bekannten Einsatzringe
entsprechende Einsalzringe auch bei den bekannten Dreidmcksteuerventilen zur Bremszylinderdruckanpassung
zu verwenden. Hierbei ergeben sich jedoch die zu den bekannten Einsatzringen bei Druckübersetzern
vorstehend beschriebenen Mangel, eine derartige Ausbildung der Dreidrucksteuervemile väre daher wenig
befriedigend. Eine Übernahme der bei Magnetventilen bekannten Ringteile würde zu sogar in ihrer Funktion
stark behinderten Dreidrucksteuerventilen führen.
Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Dreidrucksteuerventil der eingangs genannten
Art so auszubilden, daß ein leichter Umbau bei Änderung der Druckzuordnung des Bremszylinderdruckes
möglich ist, ohne einen Austausch der Gehäuseteile vornehmen zu müssen. Auch sollen vorhandene Dreidrucksteuerventile
ohne weiteres mit Einsatzringen nachrüstbar sein. Die Lebensdauer der Membran soll erhöht
sein, selbst wenn die Gehäuseteile aus Aluminium bestehen, auch die Führung des mit der Membian in Verbindung
bestehenden Kolbens soll dabei verbessert werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 erwähnten
Merkmale.
Da sich der Einsatzring mit seinem inneren zylindrischen
Abschnitt zur axialen Führung des an der Membran gehaltenen Kolbens über den inneren Rand der
Gehäuseschulter axial hinaus erstreckt, kann er vorteilhafterweise
außer für die Gleitführung der Membran auch für die Gleitführung des an der Membran gehaltenen
Kolbens herangezogen werden.
Ein wesentlicher Vorteil des Steuerventils nach der Erfindung besteht darin, daß die herkömmlichen, vielfach
bewährten Konstruktionen im wesentlichen unverändert übernommen werden können, da der Einsatzring
mir nur geringem Montageaufwand kappenartig auf die vorspringende innere Gehäuseschulter an dem einen
Gehäuseteil des Ventils aufsetzbar ist. Dabei lassen sich auch herkömmliche Ventile ohne Schwierigkeiten umrüsten.
Es ist somit möglich, durch eine durch den Einsatzring erzielte, geringere wirksame Druckfläche der
Membran einen geringeren Bremszylinderdruck zu bestimmen. Dies bedeutet, daß durch entsprechende Wahl
der Stärke des Einsatzringes herkömmliche Dreidrucksteuerventile für einen geringeren Bremszylinderdruck
umgerüstet werden können, ohne am Ventilgehäuse selbst etwas verändern zu müssen. Lediglich der an der
Membran gehaltene Kolben muß an seinen Umfang etwas nachgearbeitet werden.
Schließlich können erfindurigsgemäß Dreidrucksteuervemile
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 werden. Lediglich der an der Membran angebrachte Kolben muß in seinein Umfang an
den lichten Querschnitt des Zwischenringes angepaßt werden, was mit geringem Aufwand z. B. durch Abdrehen
geschehen kann.
Der Zwischenring kann vorteilhafierweise aus Stahl
oder Kunststoff oder auch aus einem metallbcschichtctcn
Kunststoff bestehen. Die Erfindung ist jedoch auf eine besondere Materialauswahl für den Zwischenring
nicht beschränkt.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispielcs
beschrieben. In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 eine schemalischc Darstellung eines bekannten
Dreidrucksteuerventils,
Fig. 2 einen Ausschnitt des Dreidrucksteuerventils
nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung und
F i g. 3 den gleichen Ausschnitt wie in F i g. 2 bei einem erfindungsgemäßen Dreidrucksteuerventil.
F i g. 3 den gleichen Ausschnitt wie in F i g. 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 gedrückt 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
7 geschlossen wird.
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 Öffnungsstellung 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 F i g. 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 11 nach oben
bewegt, wodurch die Ventilplatte 7 vom Ventilsitz 9 abgehoben wird, so daß Luft aus dem Vorratsbehälter in
den Bremszylinder strömen kann. Dabei ist die Kammer
to 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 gleichzeitigem
br> Abschluß der Kammer 2.
Ein näheres Eingehen auf die bekannte Funktion des Dreidruckstcucrvcntils 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.
Fig. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt
aus F i g. 1 mit der Einspannung der Membran 13 zwischen den Gehäusehälften 14 und 15 und die Befestigung
der Membran an dem Kolben 12. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den Fig.] und 2 die gleichen
Teile. Es ist klar, daß die gegenüberliegenden inneren Ränder der Gehäusehälften 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.
Fig. 3 zeigt einen entsprechenden Ausschnitt wie F i g. 2 bei einem erfindungsgemäßen Dreidrucksteuerventil.
Dabei sind wiederum einander entsprechende Teile der Fig. 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 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.
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 Weise das gleiche Ventilgehäuse für verschiedene
Bremszylinderdrücke verwenden. Bei Verwendung der gleichen Membran 13 mit einem angeklemmten
Kolben 12 muß dieser bei Einlage eines stärkeren Zwischenringes 26 lediglich am Umfang etwas
nachbearbeitet werden. Die gleichen Ventilgehäuse sind also je nach der Stärke des eingesetzten Zwischenringes
auf verschiedene Bremszylinderdrücke leicht abstimmbar und vorhandene Dreidrucksteuerventile bekannter
Art sind durch Einsatz eines Zwischenringes bestimmter Stärke mit geringem Aufwand in ein erfindungsgemäßes
Dreidrucksteuerventil mit einem um einen bestimmten Wert niedrigeren Bremszylinderdruck umrüstbar,
wobei bei Verwendung 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.
Der Zwischenring kann vorteilhafterweise eine sol- «5
ehe Gestalt aufweisen, daß er mit einem inneren zylindrischen Abschnitt 26' derart über den Rand der Gehäuseschulter
15' 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 F i g. 3 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 Gleitflächenprofil
entsprechend dem Zwischenring 26 in F i g. 3 aufweist. Die inneren Zylinderflächen des erfindungsgemäß
abgewandelten Zwischenringes würden dann die Führungsflächen für den Kolben 12 bilden. Ein entsprechend
abgewandelter Zwischenring 26' ist in F i g. 3 gestrichelt angedeutet.
Hierzu! Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Dreidrucksteuerventil für Bremseinrichtungen in Schienenfahrzeugen, mit einem vom Druck in der
Hauptluftleitung gesteuerten Hauptkolben in Verbindung mit einem Ventürohr, 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. aus Metall bestehenden Ventilgehäuseteilen fest eingespannt
ist, wobei der eine Ventilgehäuseteil mindestens eine
an den Bremszylinder oder an ein Steuervolumen angeschlossene erste Kammer bildet, die durch die
Membran von einem entlüfteten Raum in dein andere, ι Ventilgehäuseteil getrennt ist, und zur Abstützung
der druckbeaufschiagbaren Membran eine Gehäuseschulter an der Innenwandung des den entlüfteten
Ventitraum aufweisenden Ventilgehäuseteiles ausgebildet ist, wobei in dem anderen Gehäuseteil
ein aus einem reibarmen Material bestehender Einsatzring zur Membranabstützung und zur axialen
Führung des an der Membran gehaltenen Kolbens vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Einsatzring (26) ein scheibenartiger, profilierter und innenseitig der Gehäuseschultcr (15') angepaßter
Ringkörper ist und einen über den inneren Rand der Gehäuseschulter (15') in von der Membran
(13) abgewandter Richtung sich erstreckenden inneren zylindrischen Abschnitt (26') aufweist.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzring aus Stahl besieht.
3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzring aus Kunststoff besteht.
4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzring wenigstens auf seiner der
Membran (13) zugewandten Seite metallbcschichtet ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OD | Request for examination | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: KNORR-BREMSE AG, 8000 MUENCHEN, DE |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |