DE7308076U - Druckregelventil fuer lastabhaengige bremskraftregler von fahrzeugen insbesondere fuer schienenfahrzeugbremsen

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Description

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DE7308076U

Publication number: DE7308076U
Application number: DE19737308076
Authority: DE
Original assignee: KNORR BREMSE GmbH
Current assignee: KNORR BREMSE GmbH
Priority date: 1973-03-02
Filing date: 1973-03-02
Publication date: 1973-06-07
Also published as: AT326727B; CH564441A5; SE386124B; FR2219861A1; FR2219861B1; ATA170374A; GB1461449A

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K	München		BREMSE GmbH
8		Moosacherstrasse 80
40,

"Druckregelventil für lastabhängige Bremskraftregler von Fahrzeugen, insbesondere für Schienenfahrzeugbremsen."

Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil für lastabhängige Bremskraftregler von Fahrzeugbremsen, insbesondere für Schienenfahrzeugbremsen, das in Serie zur Fahrzeugfededsrung angeordnet ist und einen der Last des Fahrzeuges proportionalen Steuerdruck regelt, bestehend aus einer vom Fahrzeuggewicht bzw. einem Teilgewicht des Fahrzeuges belasteten, elastische oder plastisch verformbare Stoffe aufweisende Druckmeßplatte bzw. einer mit hydraulischen Mitteln gefüllten Druckmeßdose, einer der Regelung des Steuerdruckes dienenden, ein Ein- und ein Auslaßventil iirafassendes Druckregelventil , einem das Druckregelventil betätigenden Membrankolben, der in Öffnungsrichtung des Auslaßventxlfceils vom Steuerdruck belastet und andererseits über einen StössgI oder einen zum Membrankolben kleinflächiges; Differentialkolbenteil gegen die Druckmeßplatte bzw. -dose abgestützt ist, wobei das Druckregelventil für das Ein- und Auslaßventil teil zwei konzentrische, mit federbelasteten elastischen

Ventildichtungen zusammenwirkende Ventilsitze aufweist, von denen der innere am einen Ende eines in einer Hülse verschieblich gelagerten Stößels gebildet und der Stößel an seinem anderen Ende mit dem Membrankolben spielfrei gekoppelt ist.

Diesen Merkmalen entsprechende bekannte Druckregelventile in Bremskraftreglern haben sich im allgemeinen &ls betriebssicher erwiesen und innerhalb sehr grosser Fahrzeugbelastungsbereiche den Belastungen stets proportionale Druckluftregelwerte geliefert.

Beeinträchtigungen eines zuverlässigen Betriebs können von den Auslenkungsamplituden bei Fahrbewegungen des Fahrzeuges herrühren. Hierzu gehören starke Vibrationen und Fahrbahnstöße, die"z.B. von den Schienenstoßfugen, von Schienenkreuzungen oder Weichen an der Federung und damit an der Meßdose hervorgerufen werden.

Diese Einflüße führen zu einem hohen Druckluftverbrauch, da das Druckregelventil in schnellem Wechsel die Verbindung zwischen der Druckluftspeiseieitung und der Bremseinrichtung einerseits und zwischen der Bremseinrichtung und der Atmosphäre andererseits herstellt und zu wechselseitiger laufender Einspeisung bzw. Entlüftung von Druckluft an dem Druckregelventil führt.

Aus der DT-OS 2 14-6 291 ist bereits ein Druckregelventil bekannt, das während der Fahrt des Fahrzeuges die durch die' Fahrbahnstöße bedingten Belastungsänderungen und die

damit verbundenen Druckverluste infolge ständig wechselnder Erhöhung und Verminderung der Steuerdruckhöhe verhindern soll. Die Während der Fahrt allgemein auftretenden Schwingungen an der Druckmeßplatte oder Meßdose und damit an dem Membrankolben werden dabei von dem Ventilstößel ferngehalten. Hierbei ist oberhalb einer Hingschulter des mit einem besonderen Reibungssitz in einem Einsatztiel geführten Ventilstößels ein Mitnehmer in Form eines Ringtellers in Richtung auf die Membran verschieblich angeordnet. Der Ringteller ist mit einem zylindrischen, axial in Richtung auf den Membrankolben vorspringenden niedrigen Rand versehen, der mittels einer Rückstellfeder auf den Membrankolben gedrückt wird.

Die Ringschulter des Ventilstößels ist zwischen dem Ringtgl 1 ot> und Λοτη M ο τη VtTOnVnT Ή/an πτί "h cr&vri Rßpsm RpnlCTfiflht; ZUJ? Mftm—

branebene wirksamen Spiel geheilten, welches einen kurzen Leerhub des ,Membrankolbens in Schließ- und Öffnungsrichtung des Ventils zur Folge hat.

Erst bei Überschreiten des als Leerhub werkenden Spiels spricht das Druckregelventil an.

Als Nachteil dieser bekannten Ausführung muß neben dem erhöhten Bauaufwand für die Spielkoppelung des Kolbens mit dem Ventilstößel vorallem der Reibsitz für den Ventilstös-. sei angesehen werden, da er einen gewissen Fertigungsaufwand und besondere Präzision, die Mehrkosten bedingen, erforäert. Es ist zu berücksichtigen, daß sich temperatur-

bedingte Einflüße und im Laufe des Betriebs Alterungsund Abnützungserscheinungen nachteilig bemerkbar machen können.

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ventil der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem ohne konstruktiven Mehraufwand ein von Fahrstoßen des Fahrzeuges unbeeinflußter niedriger Druckluftverbrauch erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei dem Druckregelventil der genannten Art dadurch gelöst, daß die Elastizität des Werkstoffs der Ventildichtungen und die Kraft der Belastungsfeder dieser Ventildichtungen derart aufeinander abgestimmt sind, daß sich jeder Ventilsitz bei geschlossenem Ventil um ca. 10% des maximalen Hubvegs dee Stößels in riie Ventil — dichtung eindrückt.

Belastungsänderungen geringer Schwingungsweite führen hierdurch nicht zum Abheben der mit einer bestimmten fiefe in die elastische Ventildichtung eingedrückten ringförmigen Ventilsitze, der Ventileinrichtung, demzufolge der Druckluftverbrauch auf ein Minimum reduziert wird. Diese Ausgestaltung des Ventils verurs^iiat beim Ablauf der Öffnungsund Schließvorgänge ein Hystereseverhalten; beim Fahrbetrieb hindert dieses Hystereseverhalten jedoch nicht, daß rasch ein der tatsächlichen Fahrzeugbelastung sehr genau entsprechender Steuerdruck eingeregelt wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen:

Pig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Druckregelventil,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt des oberen Teils des Druckregelventils in vergrößertem Maßstab,

Fig. 5 den Bereich der Ventildichtung und der Ventilsitze in vergrößertem Maßstab.

Die Ventileinrichtung 1 entspricht im wesentlichen dem in dem schweizer Patent Nr. 505 719 dargestellten und beschriebenen V/iegeventil in lastabhängigen Bremskraftreglern.

Das Gehäuse der Ventileinrichtung 1 besteht aus einem Gehäusedeckel 2, einer zwischen dem Gehäusedeckel 2 und einem Gehäusering 3 eingespannten Membrane 4- und einer stempeiförmigen Druckplatte 5» die in einem zylindrischen Gehäuseansatz 6 an dem Gehäusering 3 geführt ist. Zwischen dem Gehäusering 3 und der Druckplatte 5 befindet sich eine elastisch verformbare Druckmeßplatte 8 bzw. einß mit hydraulischen Mitteln gefüllte Druckmeßdose.

Der Gehäusering 3 ist mit einem Innenflansch 9 versehen, der zur Aufnahme einer Innenbüchse 10 dient. Die Innenbüchse 10 dient ihrerseits als Führung für einen Stößel 11, der auf der Druckmeßplatte 8 aufliegt.

Von'der Druckplatte 5 auf die Druckmeßplatte 8 ausgeübte

Druckkräfte werden also größtenteils auf den Gehäusering und kleinenteils auf den Stößel 11 übertragen. Ein mit dem Stößel 11 in Verbindung stehender Kolben 12 mit wesentlich größerer Fläche als der Durchmesser des Stößels 11 ist in dem Gehäusering 3 geführt und liegt mit seiner gesamten Kolbenfläche an der Membran 4 an, die zwischen sich und dem Gehäusedeckel 2 einen Raum 13 einschließt. Auf dem:oberen« großflächigen Teil des Kolbens 12 liegt das untere Ende eines spielfrei mit diesem durch eine Rückstellfeder 14 gekoppelten, in einem Einsatzteil 15 geführten, Ventilstößels 16 auf. Das obere Ende des Ventilstößels sowie der von einer Einschnürung 7 des Gehäusedeckels 2 gebildete Durchlaß tragen je einen Ventilsitz 17 bzw. 18, die konzentrisch zueinander liegen. Beide Ventilsitze 17 und 18 arbeiten mit einem gemeinsamen, eine elastische Ventildichtung 19 aufweisenden Ventilteller 20 zusammen, so daß sie ein Einlaßventil 18,19 und ein Auslaßventil 17,19 bilden.

Befinden sich beide Ventilsitze 17 und 18 durch Anlage am Ventilteller 20 in abgeschlossenen Zustand, so ist der kammerförmige vom Steuerdruck beaufschlagte Raum 13 über dem Kolben 12 von einem ringförmigen Raum 22 über dem Ventilteller 20 getrennt..

Der kammerförmige Raum 13 ist, über einen Anschluß 21 für eine Verbindungsleitung, mit einer nicht dargestellten

Bremsvorrichtung verbunden.

Der ringförmige Raum 22 über dem Ventilteller 20 steht über einem Anschluß 23 unter dem Druck einer Druckluftquelle, z.B. eines nicht dargestellten Vorratluftbehälters.

Der Ventilteller 20 mit Jer elastischen Ventildichtung ist mit einem Führungsteil 24 verbunden; alle drei Teile besitzen eine axiale Bohrung 25. Das Führungsteil 24 ist von einer Bohrung 26 eines Einsatzteils 27 luftdicht gleitend aufgenommen und steht unter dem Druck einer gegen die Ventilsitze 17 und 18 drückenden Feder 28.

Lie Stärke der Feder 28 ist im Verhältnis zur Elastizität der Veiitildichtung 19 sowie zu den Abmessungen der Ventilsitze 17 und 18 derart bemessen, daß bei geschlossenen Ventilen 17»19 und 18,19 die sich in einer Ebene, befindenden Ventilsitze 17 und 18 um einen Betrag von 10% des maximalen Hubweges des Ventilstößels 16 in die Ventildichtung 19 eingedrückt werden. Hierzu ist es besonders zweckmäßig, wenn die Ventildichtung 19 weich ist, insbesondere eine Härte von höchstens 80 Shore aufweist; es ist dann eine für den Betrieb der Ventileinrichtung zweckmäßige Dimensionierung der Feder 28 und der Ventilsitze 17 und 18 möglich.

Der obere Abschluß des Einsatzteils 27 hat einen engen Auslaß 29, der durch eine Austrittsöffnung 30 in einer

Schutzkappe 31 eine Verbindung zur Entlüftung des Raumes der Bohrung 26 in die Atmosphäre besitzt.

Das erfindungsgemäße Druckregelventxl arbeitet wie folgt: . 1. Ruhestellung (keine Belastungsänderung)

Bei Gleichgewicht der Druckkräfte beiderseits des Kolbens 12 und des Stößols 11, d.h. wenn der eingestu^rte Steuerdruck oberhalb des Kolbens 12 verhältnisgleich, zu der über öie Druckmeßplatte 8 auf den Stößel 11 übertragenen Fahrzeugteillast ist, befinden sich der Kolben 12 mit Stößel 11 in Mittelstellung und beide Ventile 18,19 und 17,19 sind geschlossen.

Die beiden Ventilsitze 17,18 sind dabei um ca. 10% des maximalen Hubweges des Ventilstößels 16 in die Ventildichtung 19 eingedrückt.

2. Das Fahrzeug wird entlastet.

Die auf die_Druckmeßplatte 8 von unten durch die Abfederung des Fahrzeuges und die Druckplatte 5 wirkende Aufstandskraft des Fahrzeuges verringert sich und der in dem Raum 13 anstehende Steuerdruck übt über den Kolben 12 und den Stößel 11 eine nach unten gerichtete Kraft auf die Druckmeßplatte 8 bzw. Meßdose aus, die nach entsprechender Verringerung der Aufstandskraft zu einer vom Raum 13 abge-

wandten Bewegung des Kolben 12 und des Stößels 11 aus ihrer Mittelstellung führt. Dieser Bewegung folgt der spielfrei anliegende Ventilstößel 16, dessen geschlossener Ventilsitz 17 zu Anfang der Bewegung, ebenso wie der Ventilsitz 18, bei Mittelstellung des Kolbens 12 und des Stößels 11 um ca. 10% des maximalen Hubweges in die Ventildichtung eingedrückt ist. Bei dieser Bewegung des Ventilstößels nach unten verläßt der Ventilsitz 17 den Eindrückbereich in der elastischen Ventildichtung 19 und beginnt nach Zurücklegen dieses Hubweges sich von dieser abzuheben wobei sich das Auslaßventil 17,19 öffnet, während der zweite Ventisitz 18 in die Ventildichtung 19 eingedrückt und das Einlaßventil 18,19 somit geschlossen bleibt. Die axiale Bohrung 2.5.wird freigegeben und aus dem Raum 13 vermag Luft in die Atmosphäre über den verengten Auslaß 29 und die durchbrochene Schutzkappe 31 zu entweichen, bis der Steuerdruck im Raum 13 um die der Entlastung des Fahrzeuges entsprechende Größe verringert ist. Stellt sich das Gleichgewicht zwischen dem Druck der verringerten Fahrzeuglast auf den Stößel 11 und dem des fallenden Steuerdrucks in d^m Raum 13 ein, so wird der Stößel 11 und der Kolben 12 von der Druckmeßplatte 8 angehoben, was zum Anliegen und Eindrücken des Ventilsitzes 17 an bzw. in die Ventildichtung 19 und damit zum Schließen des Ventils 17,19 führt. Mit dem Schliessen des Ventils 17,19 wird die weitere Entlüftung des Raumes 13 unterbrochen.

bzw= die Meßdose erhöhtem Druck seitens der Druckplatte 5 ausgesetzt, was zu einer Verformung der Druckmeßplatte 8 in Sichtung des Stößels 11 führt. Der Stößel 11, der Kolben 12 und der an diesen anliegende Ventilstößel 16 werden anhoben. Da der Ventilsitz 17 des Ventilstößels 16 in geschlossener Stellung bereits in die elastische Ventildichtung eingedrückt ist, beginnt sich der Ventilteller 20 alsbald mit anzuheben. Da jedoch der äussere Ventilsitz 19 in geschlossener Stellung gleichfalls in die Ventildichtung 19 eingedrückt ist, bewirkt der Beginn der Aufwärtsbewegung des Ventiltellers 20 nicht sofort die öffnung des Ventils 18, 19» da erst der Eindrückbereich in die elastische Ventildichtung 19 von ca. 10% des maximalen Hubwegs des Stößels 16 zurückgelegt werden muß. Hat dieser Vorhub stattgefunden, öffnet sich das Ventil 18,19. Durch das geöffnete Ventil 18,19 strömt aus der Druckluftquelle über den Anschluß 23 Luft in den Raum 13 und erhöht den Steuerdruck in diesem Baum 13 und" damit den Druck auf den Kolben 12. Ist zwischen der am Stößel 11 von unten wirkenden Druckkraft durch die heraufgesetzte Fahrzeugbelastung und dem im Baum 13 über dem Kolben 12 aufgebauten Steuerdruck der Ausgleich erreicht, nehmen der Kolben 12 und der Stößel 11 durch leichte Abwärtsbewegung ihre Mittelstellung wieder ein und es erfolgt

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das Schließen des Ventils 18,19» womit der weitere Zustrom von Druckluft aus der Druckluftquelle über den Anschluß 23 in den Raum 13 unterbrochen wird.

Obwohl der Steuerdruck Belastungsänderungen bei stehendem
Fahrzeug infolge der durch die Ventileinrichtung bewirkten Hysterese des Druckregelventils nicht genau zu folgen vermag, was jedoch, da das Fahrzeug steht, ohne jegliche
schädliche Folgen ist, bewirken die Fahrstöße bei Fahrtbeginn rasch eine der Fahrzeugbelastung genau entsprechende
Einregelung des Steuerdruckes ohne unnötigen Druckluftverbrauch.

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Druckmeßplatte

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wird belastet.

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Das Fahrzeug

Fahrzeuglast

Erhöhung der

Schut zansprüche

1. Druckregelventil für lastabhängige Bremskraftregler von Fahrzeugbremsen, insbesondere für Schienenfahrzeugbremsen, das in Serie zur Fahrzeugfederung angeordnet ist und einen der Last des Fahrzeuges proportionalen Steuerdruck regelt, bestehend aus einer vom Fahrzeuggewicht bzw. einem Teilgewicht des Fahrzeuges belastetem, elastische oder plastisch verformbare Stoffe aufweisende Druckmeßplatte oaw= einer mit hydraulischen Mitteln gefüllten Druckmeßdose, einer der Regelung des Steuerdruckes dienenden, ein Ein- und ein Auslaßventil umfassendes Druckregelventil, einem das Druckregelventil betätigenden Membrankolben, der in Öffnungt-ricLtung des Auslaßventilteils vom Steuerdruck belastet und anderseits über einen Stößel oder einen zum Membrankolben kleinflächiges Differentialkobenteil gegen die Druckmeßplatte bzw. -dose abgestützt ist;, wobei das Druckregelventil für das Ein- und Auslaßventil teil zwei konzentrische, mit federbelasteten elastisch^,Ventildichtungen zusammenwirkende Ventilsitze aufweist, von denen der innere am einen Ende eines in einer Hülse verschieblich gelagerten Stößels gebildet und der Stößels an seinem anderen Ende mit dem Membrankolben spielfrei gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastizität des Werkstoffes der Ventildichtungen (19) und die Kraft der Belastungsfeder (28) dieser Ventildichtungen derart

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aufeinander abgestimmt sind, daß sich Jeder Ventilsitz (17 und 18) bei geschlossenem Ventil (17,19) vu-d (18,19) unter der Kraft der Ventilfeder (28) um ca. 10% des maximalen Hubwegs des Stößels (16) in die Ventildichtung (19) eindrückt.

2. Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff der Ventildichtung (19) eine Härte von höchstens 80 Shore aufweist.