DE2435404C2 - Dreidrucksteuerventil für Bremseinrichtungen in Schienenfahrzeugen - Google Patents

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-

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.

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

b^r> 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)

Patentansprüche:

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.