DE102016007453A1

DE102016007453A1 - Lastsensor

Info

Publication number: DE102016007453A1
Application number: DE102016007453.1A
Authority: DE
Inventors: Nikolay Anatolievich Egorenkov; Sergey Ivanovich Afanasyev; Sergei Georgievich Chuev; Pavel Mikhailovich Tagiev; Evgeny Vladimirovich Manushkin
Original assignee: Joint-Stock Co Mtz Transmash
Current assignee: Joint-Stock Co Mtz Transmash
Priority date: 2015-07-08
Filing date: 2016-06-14
Publication date: 2017-01-12
Also published as: CN106335484A; DE202016009037U1; FR3038712A1; FR3038712B1; CN106335484B

Abstract

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Schienentransporttechnik. Der Lastsensor ist zur kontinuierlichen Messung der Last eines Schienenfahrzeugs und zur Übertragung des Ausgangsdrucks der zum Bremsen verwendeten Luft ausgestaltet. Der Lastsensor weist einen Körper auf, dessen unterer Teil einen offenen Hohlraum enthält, der einen beweglichen Anschlag und eine elastisch verformbare Scheibe aufnimmt, die um den Umfang herum auf beiden Seiten auf Ringen liegt, wovon einer in einer ringförmigen Aussparung des Anschlags angeordnet ist. Der mittlere Teil des Körpers weist einen über einen Anschluss in Verbindung stehenden Hohlraum auf, der einen auf der Scheibe liegenden Schieber aufnimmt, wobei der Hohlraum die elastisch verformbare Scheibe umschließt. Der Hohlraum dieses mittleren Teils des Körpers umschließt eine Scheibe, die auf einer um den Umfang des Körpers herum angebrachten Membran liegt. Der obere Teil des Körpers weist einen mit dem Hohlraum über der Membran in Verbindung stehenden ersten Anschluss auf, in dem ein Rückschlagventil angebracht ist, um der Bremsleitung eines Schienenfahrzeugs Luftdruck zuzuführen, und weist einen mit dem Hohlraum über der Membran in Verbindung stehenden zweiten Anschluss auf, in dem ein mit der Membran in Kontakt stehende Schaft angebracht ist, wobei dieser Schaft federbelastet ist, um den Schaft gegen die Membran zu drücken. Die Wand des Anschlusses über dem Schaft ist mit einem Loch versehen, um mit der Luftdruckleitung in Verbindung zu stehen, und weist ein in Richtung des Schafts federbelastetes Sattelventil auf, um das obige Loch zu schließen und eine Verbindung zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss bereitzustellen. Der Schieber und der Schaft sind übereinander in der Hülse angebracht, die in ihrer Wand ein Loch zur Verbindung mit der Luftdruckleitung aufweist. Die Feder des Sattelventils ist um den Schenkel des Ventils herum angeordnet und liegt an seinem Sitz an; der offene Hohlraum des unteren Teils des Körpers, der den Anschlag umschließt, weist eine feststehende ringförmige Einrichtung zur Begrenzung der Bewegung des Anschlags aus diesem Hohlraum heraus auf und die Endfläche des Schafts in Richtung des Kontaktes mit der elastisch verformbaren Scheibe und die Endfläche des Schiebers in Richtung des Kontaktes der Membran sind flach ausgeführt, um für jedes Teil Kontaktbereiche auszubilden.

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Schienentransporttechnik. Insbesondere wird die Ausgestaltung eines Lastsensors betrachtet, der eine im Schienentransport verwendete automatisch einstellbare Wiegevorrichtung darstellt.
Der Lastsensor ist zur kontinuierlichen Messung der Last eines Schienenfahrzeugs und zur Übertragung des Ausgangsdrucks der zum Bremsen verwendeten Luft in Abhängigkeit von der mechanischen Wirkung des Anteils der Fahrzeuglast ausgestaltet. Die Last des Fahrzeugs wirkt unmittelbar und ohne Zwischenglieder auf den Lastsensor. Dies sorgt für eine genaue Wirkung, erspart Wartungsarbeiten und vereinfacht die Installation. Der Lastsensor hat einen eher geringen Luftverbrauch.
Der Lastsensor kann in den Schraubenfeder- oder Blattfederaufhängungssystemen des Fahrgestells verwendet werden. Es gibt zwei Arten der Lastübertragung vom Fahrzeug auf den Lastsensor. Die Last kann folgendermaßen übertragen werden:

– Im Fahrzeug mit Federaufhängung befindet sich der Lastsensor zwischen der Spiralfeder und dem Fahrgestellrahmen. Die Stützfeder befindet sich am Anschlag, der auf der kugelförmigen Oberfläche im Lastsensor liegt.
– Im Fahrzeug mit Blattaufhängung wird die Last des Fahrzeugs durch einen Hebel und einen Schieber übertragen. Da Veränderungen an den Übertragungsbauteilen zu wesentlichen Veränderungen des Ausgangsdrucks führen können, sollen einige Korrekturmittel bereitgestellt werden.

Es ist ein Lastsensor bekannt, der zur kontinuierlichen Messung der Last eines Schienenfahrzeugs und für zur Übertragung des zum Bremsen verwendeten Ausgangsluftdrucks ausgestaltet ist und der einen Körper aufweist, dessen unterer Teil einen offenen Hohlraum enthält, der einen beweglichen Anschlag und eine elastisch verformbare Scheibe aufnimmt, die um den Umfang herum auf beiden Seiten auf Ringen liegt, wovon einer in der ringförmigen Aussparung des Anschlags angeordnet ist; wobei der mittlere Teil des Körpers einen über den Anschluss in Verbindung stehenden Hohlraum aufweist, der einen auf der Scheibe liegenden Schieber aufnimmt, wobei der Hohlraum die elastisch verformbare Scheibe umschließt; der Hohlraum dieses mittleren Teils des Körpers umschließt eine Scheibe, die auf einer um den Umfang des Körpers herum angebrachten Membran liegt; und der obere Teil des Körpers den mit dem Hohlraum über der Membran in Verbindung stehenden ersten Anschluss aufweist, in dem ein Rückschlagventil angebracht ist, um der Bremsleitung eines Schienenfahrzeugs Luftdruck zuzuführen, und den mit dem Hohlraum über der Membran in Verbindung stehenden zweiten Anschluss aufweist, in dem der mit der Membran in Kontakt stehende Schaft angebracht ist, wobei dieser Schaft federbelastet ist, um den Schaft gegen die Membran zu drücken; und die Wand des Anschlusses über dem Schaft mit einem Loch versehen ist, um mit der Luftdruckleitung in Verbindung zu stehen, und ein in Richtung des Schafts federbelastetes Sattelventil aufweist, um das obige Loch und die Verbindung zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss zu schließen; der Schieber und der Schaft übereinander in der Hülse angebracht sind, die in ihrer Wand ein Loch zur Verbindung mit der Luftdruckleitung aufweist (siehe "Description Weighing Valve WM" [Beschreibung Wiegeventil WM], Beschreibung von KNORR-BREMSE, DE, 2010).
Der Nachteil dieses Sensors ist, dass der pneumatische Regler, der aus dem Schaft mit einem Sattelventil besteht, recht großen Lasten von der Membran ausgesetzt ist. Die Feder des Sattelventils ist jedoch mit dem Schenkel des Ventils in Reihe angebracht und liegt auf der Endfläche dieses Schenkels. In Verbindung mit dieser Anordnung ist die Feder mit einem kleinen Durchmesser ausgeführt und im Loch mit einem Spiel bezüglich der Wand des Lochs angeordnet. Da der Vorgang der Belastung des Sattelventils Schwingungscharakter besitzt, ist während des Betriebsvorgangs die Verschiebung der Feder vom Ende des Schenkels möglich. Diese Fehlausrichtung beeinträchtigt nicht die Funktionalität des gesamten Ventils, führt jedoch zu Fehlern zu Beginn oder am Ende des Betriebs des Ventilsitzes. Die im unteren Hohlraum angeordnete elastisch verformbare Scheibe ist mit einem mittigen Loch ausgeführt, das für die Anbringung und Ausrichtung des Schiebers verwendet wird. Der Anschlag selbst jedoch befindet sich in diesem Hohlraum in einem Schwebezustand, d. h. der Anschlag wird bezüglich der Wand dieses Hohlraums unter der Beaufschlagung mit einer externen Last selbst ausgerichtet. Wenn der Schieber in dem mittigen Loch installiert ist, dann ist er seitlichen Verschiebungen ausgesetzt. Der Schieber ist jedoch in dem Durchgangsanschluss angebracht, was zu seitlichen Versätzen in diesem Anschluss und zum Kontakt mit der Wand dieses Anschlusses führt. Solche Bewegungen sind unerwünscht, da sie Fehler zu Beginn des Betriebs des pneumatischen Reglers hervorrufen. Dies führt wiederum auch dazu, dass der Druck von dem Schieber über die Scheibe bzw. Platte auf die Membran an einem zu ihrer geometrischen Mitte versetzten Punkt statt in ihrer Mitte übertragen wird.
Das Vorstehende zeigt, dass die bekannte Lösung Ausgestaltungsmerkmale beinhaltet, welche die Betriebssicherheit und die Genauigkeit der Verarbeitung des Lastauftrittssignals mindern.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das technische Ergebnis zu erzielen, das in einer Verbesserung der Betriebssicherheit und der Herstellbarkeit der Ausgestaltung besteht.
Dieses technische Ergebnis wird dadurch erreicht, dass der Lastsensor, der zur kontinuierlichen Messung der Last eines Schienenfahrzeugs und zur Übertragung des zum Bremsen verwendeten Ausgangsluftdrucks ausgestaltet ist, einen Körper aufweist, dessen unterer Teil einen offenen Hohlraum enthält, der einen beweglichen Anschlag und eine elastisch verformbare Scheibe aufnimmt, die um den Umfang herum auf beiden Seiten auf Ringen liegt, wovon einer in einer ringförmigen Aussparung des Anschlags angeordnet ist; wobei der mittlere Teil des Körpers einen über einen Anschluss in Verbindung stehenden Hohlraum aufweist, der einen auf der Scheibe liegenden Schieber aufnimmt, wobei der Hohlraum die elastisch verformbare Scheibe umschließt; der Hohlraum dieses mittleren Teils des Körpers eine Scheibe umschließt, die auf einer um den Umfang des Körpers herum angebrachten Membran liegt; und der obere Teil des Körpers einen mit dem Hohlraum über der Membran in Verbindung stehenden ersten Anschluss aufweist, in dem ein Rückschlagventil angebracht ist, um der Bremsleitung eines Schienenfahrzeugs Luftdruck zuzuführen, und einen mit dem Hohlraum über der Membran in Verbindung stehenden zweiten Anschluss aufweist, in dem der mit der Membran in Kontakt stehende Schaft angebracht ist, wobei dieser Schaft federbelastet ist, um den Schaft gegen die Membran zu drücken; und die Wand des Anschlusses über dem Schaft mit einem Loch versehen ist, um mit der Luftdruckleitung in Verbindung zu stehen, und ein in Richtung des Schafts federbelastetes Sattelventil aufweist, um das obige Loch und die Verbindung zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss zu schließen; der Schieber und der Schaft übereinander in der Hülse angebracht sind, die in ihrer Wand ein Loch zur Verbindung mit der Luftdruckleitung aufweist; die Feder des Sattelventils um den Schenkel des Ventils herum angeordnet ist, wobei sie an seinem Sitz anliegt; der offene Hohlraum des unteren Teils des Körpers, der den Anschlag umschließt, eine feststehende ringförmige Einrichtung zur Begrenzung der Bewegung des Anschlags aus diesem Hohlraum heraus aufweist; die Endfläche des Schafts in Richtung des Kontaktes mit der elastisch verformbaren Scheibe und die Endfläche des Schiebers in Richtung des Kontaktes mit der Membran flach ausgeführt sind, um einen Kontaktbereich für jedes Teil auszubilden.
Diese Merkmale sind wesentlich, stehen zueinander in Wechselbeziehung und bilden eine Gruppe von wesentlichen Merkmalen, die ausreichend sind, um das beanspruchte technische Ergebnis zu erreichen.
Die vorliegende Erfindung wird anhand eines konkreten Beispiels dargestellt, das zwar nicht das einzige ist, jedoch klar die Möglichkeit des Erreichens des beanspruchten technischen Ergebnisses belegt.
1 – Lastsensor in Gleichgewichtslage;
2 – Lastsensor, wenn er einer mechanischen Kraft Q ausgesetzt ist;
3 – Lastsensor, wenn die mechanische Kraft Q weggenommen wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Ausgestaltung eines Lastsensors betrachtet, der zur kontinuierlichen Messung der Last eines Schienenfahrzeugs und zur Übertragung des zum Bremsen verwendeten Ausgangsluftdrucks entsprechend der mechanischen Wirkung des Anteils der Fahrzeuglast vorgesehen ist.
Im Allgemeinen beinhaltet der Lastsensor (1) einen Körper 1, in dessen unterem Teil sich ein offener Hohlraum befindet, der den beweglichen Anschlag 2 und die elastisch verformbare Scheibe 3 aufnimmt, die um den Umfang herum auf beiden Seiten auf Ringen 4 und 5 liegt; wovon einer 4 in der ringförmigen Aussparung des Anschlags 2 angeordnet ist. Innerhalb des offenen Hohlraums des unteren Teils, der den Anschlag 2 aufnimmt, ist der Körper 1 mit der ringförmigen Einrichtung 6 zur Begrenzung der Bewegung des Anschlags 2 aus diesem Hohlraum heraus ausgestattet. Die Begrenzungseinrichtung 6 verhindert, dass der Anschlag 2 aus dem Hohlraum herausfällt, wenn er im Fahrgestell ein- oder ausgebaut wird.
Der mittlere Teil des Körpers weist den über den Anschluss 8 in Verbindung stehenden Hohlraum 7 auf, der den auf der genannten Scheibe 3 liegenden Schieber 9 aufweist, wobei der Hohlraum die elastisch verformbare Scheibe 3 aufnimmt. Der Hohlraum 7 des mittleren Teils des Körpers umschließt die Scheibe bzw. Platte 10, die an der Membran 11 anliegt, die um den Umfang herum in dem Körper angebracht ist. Der obere Teil des Körpers weist den ersten Anschluss 12 auf, in dem das Ablassventil K2 ausgebildet ist. Dieser Anschluss steht mit dem Hohlraum über der Membran 11 in Verbindung und weist das Rückschlagventil 13 auf, um den Luftdruck in der Bremsleitung T eines Schienenfahrzeugs zuzuführen.
Dieser Hohlraum über der Membran steht in Verbindung mit dem zweiten Anschluss 14, in dem das Einlassventil K1 ausgebildet ist. Dieser Anschluss 14 ist mit einem Schaft 15 ausgestattet, der mit der Membran 11 in Kontakt tritt, wobei der Schaft 15 federbelastet gegen die Membran 11 drückt. Über dem Schaft 15 ist in der Anschlusswand ein Loch ausgebildet, um mit der Luftdruckleitung R in Verbindung zu stehen, und das in Richtung des Schafts 15 federbelastete Sattelventil 16 ist eingepasst, um das Loch zu schließen und eine Verbindung zwischen dem ersten Anschluss 12 und dem zweiten Anschluss 14 herzustellen. Der Schieber und der Schaft sind übereinander in der Hülse 17 angebracht, die in ihrer Wand ein Loch zur Verbindung mit der Luftdruckleitung R aufweist.
Die Feder des Sattelventils ist um den Schenkel des Ventils herum angeordnet und liegt an seinem Sitz an. Darüber hinaus sind die Endfläche des Schafts 15 in Richtung des Kontaktes mit der elastisch verformbaren Scheibe und die Endfläche des Schiebers 9 in Richtung des Kontaktes mit der Membran 11 flach ausgeführt, um für jedes Teil einen Kontaktbereich auszubilden. Die das Sattelventil umschließende Anordnung der Feder ermöglicht die Verwendung von Federn ausreichender Größe, wodurch ihre Betriebssicherheit erhöht wird und ein Abspringen der Feder vom Ventil verhindert wird. Zudem lässt sich durch die Ausführung der miteinander in Kontakt stehenden Teile des Schafts und des Schiebers in Form flacher Auflagerbereiche (Kontaktbereiche) sowohl der Kontakt gewährleisten als auch die Verformungen im Ventilabschnitt verhindern. Dies verbessert ebenfalls die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit des Sensors.
In funktionaler Hinsicht besteht der Lastsensor (3) aus der pneumatischen Steuerung und dem mechanischen Bremskraftminderer. Innerhalb des Erzeugnisses befindet sich die Scheibe 3, die zwischen zwei Ringen 4 und 5 befestigt ist, die als Auflageroberflächen dienen. Wird der Anschlag 2 mit einer mechanischen Kraft Q beaufschlagt, so krümmt sich die Scheibe 3 unter der Last und überträgt die Kraft auf den Schieber 9. Der Schieber 9 steht mit der Scheibe bzw. Platte 10 in Wechselwirkung, die ihrerseits einer pneumatisch betriebenen Membran 11 entgegenwirkt.
Der pneumatische Regler besteht aus dem Einlassventil K1 und dem Ablassventil K2.
Der Durchmesser des Rings 4 kann variieren, um verschiedene Übersetzungsverhältnisse zu erhalten. So können im Erzeugnis verschiedene Arten von Merkmalen erhalten werden.
Aufladen des leeren Fahrzeugs (1).
Die Last des Fahrzeugs wirkt auf den Lastsensor über den Anschlag 2 und den Ring 4 auf der Scheibe 3. Im Ergebnis krümmt sich die Scheibe 3 nach außen und bewegt den Schieber 9, die Scheibe bzw. Platte 10, die Membran 11, den Schaft 15 und den Ventilsitz 16 nach oben. Gleichzeitig öffnet sich das Ventil K1, und das Ventil K2 schließt sich. Druckluft aus dem Hilfsbehälter strömt über die Leitung R durch das Einlassventil K1, füllt den Hohlraum über der Membran 11, tritt durch das Rückschlagventil 13 und wird der Ausgangsleitung – zur Bremsleitung T zugeführt. Das Aufladen wird fortgesetzt, bis die Kraft der Luft über der Membran gleich der auf den Anschlag wirkenden mechanischen Kraft Q ist (1). Anschließend kehrt die Scheibe 3 in ihre Mittelposition zurück. Das Einlassventil K1 schließt sich, das Ablassventil K2 wird geschlossen.
Aufladen, wenn das Fahrzeug beladen wird (2).
Wenn das Fahrzeug beladen wird, steigt die auf den Lastsensor wirkende mechanische Kraft Q, und die pneumatische und die mechanische Kraft sind nicht mehr im Gleichgewicht. Die Zunahme der mechanischen Kraft Q, die auf die Scheibe bzw. Platte 10 der Membran 11 wirkt, übersteigt die pneumatische Kraft über der Membran. Der Schaft 15 bewegt sich nach oben, das Einlassventil K1 öffnet sich. Druckluft aus dem Hilfsbehälter strömt über die Leitung R in den Hohlraum über der Membran und tritt durch das Rückschlagventil 13 in die Ausgangsleitung – Leitung T. Folglich wird das Kräftegleichgewicht zwischen der mechanischen und der pneumatischen Seite wieder hergestellt. Der Lastsensor erreicht sein Gleichgewicht und bildet in Abhängigkeit von der Last des Fahrzeugs den Ausgangsdruck.
Entlüften, wenn das Fahrzeug entladen wird (3).
Bei Wegnahme der mechanischen Kraft Q vom Lastsensor wird angenommen, dass das Fahrzeug entladen wird. Das Kräftegleichgewicht zwischen dem pneumatischen und dem mechanischen Aufwand ist verändert. Die auf die Scheibe bzw. Platte 10 der Membran 11 wirkende pneumatische Kraft übersteigt die gegenwirkende mechanische Kraft Q, und der Schieber 9 bewegt sich nach unten, wobei er auf die Scheibe 3 wirkt. Der Schaft folgt unter der Einwirkung der Druckfeder der Bewegung der Scheibe bzw. Platte 10 der Membran 11. Das Ablassventil K2 ist offen. Der Ausgangsdruck in der Leitung T wird über die Öffnung 18 im Rückschlagventil 13 abgebaut und erreicht den Hohlraum über der Membran 11, der über die Öffnung 19 im Ablassventil K2 in die Atmosphäre entlüftet wird. Danach bewegen sich der Schieber und der Schaft nach oben und das Ablassventil K2 schließt sich, wenn das Gleichgewicht zwischen der mechanischen und der pneumatischen Kraft wiederhergestellt ist.
Leckageausgleich
Im Fall von Ausgangsdruckverlusten kann der Lastsensor so betrieben werden, dass diese ausgeglichen werden. Druckluft wird über das Rückschlagventil 13 schnell nachgefüllt.
Diese Erfindung ist gewerblich anwendbar und weist hinsichtlich Herstellbarkeit und Ausgestaltung die Merkmale auf, welche die Verformungen der beweglichen Teile unter Zwangsbeladung verhindern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

”Description Weighing Valve WM” [Beschreibung Wiegeventil WM], Beschreibung von KNORR-BREMSE, DE, 2010 [0004]

Claims

Lastsensor, der zur kontinuierlichen Messung der Last eines Schienenfahrzeugs und zur Übertragung des zum Bremsen verwendeten Ausgangsluftdrucks ausgestaltet ist und aufweist: einen Körper, dessen unterer Teil einen offenen Hohlraum enthält, der einen beweglichen Anschlag (2) und eine elastisch verformbare Scheibe (3) aufnimmt, die um den Umfang herum auf beiden Seiten auf Ringen (4, 5) liegt, wovon einer in einer ringförmigen Aussparung des Anschlags (2) angeordnet ist; wobei der mittlere Teil des Körpers einen über einen Anschluss in Verbindung stehenden Hohlraum aufweist, der einen auf der Scheibe liegenden Schieber (9) aufnimmt, wobei der Hohlraum die elastisch verformbare Scheibe (3) umschließt; der Hohlraum dieses mittleren Teils des Körpers eine Scheibe (10) umschließt, die an einer um den Umfang des Körpers herum angebrachten Membran (11) anliegt; der obere Teil des Körpers einen mit dem Hohlraum über der Membran in Verbindung stehenden ersten Anschluss (12) aufweist, in dem ein Rückschlagventil (13) angebracht ist, um der Bremsleitung eines Schienenfahrzeugs Luftdruck zuzuführen, und einen mit dem Hohlraum über der Membran (11) in Verbindung stehenden zweiten Anschluss (14), in dem ein mit der Membran (11) in Kontakt stehende Schaft (15) angebracht ist, wobei dieser Schaft (15) federbelastet ist, um den Schaft (15) gegen die Membran (11) zu drücken; die Wand des Anschlusses über dem Schaft (15) mit einem Loch versehen ist, um mit der Luftdruckleitung in Verbindung zu stehen, und der ein in Richtung des Schafts (15) federbelastetes Sattelventil (16) aufweist, um das obige Loch zu schließen und eine Verbindung zwischen dem ersten Anschluss (12) und dem zweiten Anschluss (14) bereitzustellen; der Schieber und der Schaft übereinander in einer Hülse angebracht sind, die in ihrer Wand ein Loch zur Verbindung mit der Luftdruckleitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder des Sattelventils (16) um den Schenkel des Ventils herum angeordnet ist und an seinem Sitz anliegt; wobei der offene Hohlraum des unteren Teils des Körpers, der den Anschlag (2) umschließt, eine feststehende ringförmige Einrichtung (6) zur Begrenzung der Bewegung des Anschlags (2) aus diesem Hohlraum heraus aufweist und die Endfläche des Schafts (15) in Richtung des Kontaktes mit der elastisch verformbaren Scheibe (3) und die Endfläche des Schiebers (9) in Richtung des Kontaktes mit der Membran (11) flach ausgeführt sind, um für jedes Teil Kontaktbereiche auszubilden.