DE2146291C3 - Druckminderventil in lastabhängigen Bremseinrichtungen eines Fahrzeuges, insbesondere eines Eisenbahnfahrzeuges - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckminderventil in lastabhängigen Bremseinrichtungen eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Ein derartiges Druckminderventil ist beispielsweise durch die deutsche Patentschrift 12 01 392 bekanntgeworden.

Nachteilig ist bei dieser bekannten Anordnung, daß bei geringfügigen Laständerungen bereits das Ventil anspricht, da der Stößel jeder Bewegung der Membran bzw. des Kolbens ungehindert folgen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Druckminderventil der vorerwähnten Art so zu verbessern, daß ein wechselweises Beaufschlagen und Belüften der mit der Bremseinrichtung verbundenen Kammer verhindert wird, wenn das Druckminderventil Belastungsschwankungen kleiner Amplitude oder kurzer Dauer ausgesetzt ist.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst daß das Ventil entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs ausgebildet ist.

Durch die deutsche Patentschrift 11 98 404 ist bereits eine Kupplung zwischen einem Ventilstößel und einem Membrankolben bekannt, die ein ständiges Betätigen des Doppelsitzventils verhindert. Eine derartige Kupplung ist jedoch wegen ihres hoher. Raumbedarfs in der zugrundeliegenden Anordnung nicht einsetzbar.

Im übrieen sind Schleppkupplungen ganz allgemein

bekannt.

Die Erfindung ist an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläuten.

Das Ausführungsbeispiel in Form eines hydropneumatischen Druckminderventils ist im Axialschnitt dargestellt; das Druckminderventil ist zwischen dem Wagenkasten und den Schraubenfedern der Abfederung eines Fahrzeugs eingesetzt.

Das Druckminderventil 1 ist z. B. zwischen einem nicht dargestellten Drehgestell und dem Wagenkasten 3 eines Eisenbahnfahrzeugs eingebaut. Die Last des Wagenkastens 3 wird mittels des Druckminderventils 1 und Tragfedern 4 auf die Radachsen des Fahrzeugs übertragen. Die Tragfedern 4 liegen einerseits auf einer Konsole des Drehgestells auf und stützen sich andererseits auf einer kreisförmigen Grundplatte 6 ab, welche einer mit Hvdraulikmedium gefüllten Druckmeßdose 7 als Auflager dient. Eine zum Druckminderventil 1 gehörende, radkranzartig ausgebildete obere Platte 8 überträgt die Last des Wagenkastens 3 auf die Druckmeßdose 7. Der Rand der Dose 7 ist zwischen dem radkranzartigen Teil der Platte 8 und einem unteren Ring 9 des Druckminderventils fest eingespannt. Dieser Ringteil 9 umgibt den oberen zentralen Teil 6a der Grundplatte 6. Die kreisförmige Grundplatte 6 besteht aus zwei getrennten Teilen 6a und 6b, von denen jedes einzeln als Auflager für ein Organ dient, und /war für die Dose 7 oder für die Tragfedern 4. Eine relative Schwenkbewegung zwischen den beiden Grundplattenteilen 6a und 6b ist durch eine Halbkugelgelenkverbindung möglich, dessen Vaterstück z. B. durch den oberen Grundplattenteil 6a gebildet wird, während dessen Mutterteil von der unteren Plattenhälfte 6b gebildet ist.

Ein Zentrierring 6c aus Metall geringer Stärke und einer gewissen Biegsamkeit ist mit seinem Innenrand am oberen Grundplaltcnteil 6a oder am unteren Grundplattenteil 6b befestigt, während dessen Außenrand fest mit dem Ring 9 des Druckminderventils verbunden ist.

Zwischen der Oberseite des abgesetzten ringförmigen Ansatzes 6b der Grundplatte 6 und der Unterseite des Rings 9 des Druckminderventils ist ein Spiel in der Größenordnung von einigen Millimetern vorgesehen, welches dem Druckminderventil eine gewisse Bewegungsfreiheit gegenüber der Tragfederkonstruktion verleiht.

Die untere Hälfte 10 eines Doppelkolbens 10, 11, der zur Druckunterstützung dient und einen erheblich geringeren Durchmesser als die Dose 7 aufweist, wird in der zentralen Aussparung der oberen Platte 8 geführt und ist dem in der Dose 7 herrschenden Druck ausgesetzt. Die untere Hälfte 10 des Doppelkolbcns 10, 11 ist mit ihrer oberen Hälfte 11 fest verbunden, die einen mit der Dose 7 übereinstimmenden Durchmesser aufweist. Die Stirnseite der oberen Doppelkolbenhälfte 11 steht über eine Membran 12 unter dem Einfluß des in einer Kamr-r 13 herrschenden Luftdrucks, wobei sich die Kammer 13 über der Membran 12 im Oberteil 5 des Druckminderventils befindet. Diese Kammer 13 steht einerseits über eine Bohrung 14 mit einer unter dem Ventilteller 16 eines Regelventils liegenden Kammer 15 und andererseits über eine an eine Gewindebohrung 17 in einem Gehäuseteil 5 angeschlossene, in der Zeich-

nung nicht dargestellte Leitung mit einer Steuereinrichtung in Verbindung. Diese Steuereinrichtung ist in Abhängigkeit des in den Kammern 13 und 15 herrschenden Luftdrucks steuerbar und kann z. B. ^:n einer lastabhängig^. Bremseinrichtung eingebaut sein.

Eine über dem Ventilteller 16 liegende Kammer 18 steht über eine in einer Gewindebohrung 19 endende, us der Zeichnung nicht dargestellte Leitung rr:t der Druckluftspeiseleitung in ständiger Verbindung. An ihrem oberer Ende ist die Kammer 18 durch einen Dekkel 20 abgeschlossen, der eine über Bohrungen 22 zur Atmosphäre entlüftete zylindrische Aussparung 21 aufweist. In dieser zylindrischen Aussparung 21 ist ein mit der Oberseite des Ventiltellers 16 fest verbundener zylindrischer Stößel 23 dichtend geführt. Der zylindrische Stößel 23 weist eine Axialbohrung 24 auf, deren unteres Ende einer zentralen Öffnung 25 des Ventiltellers 16 gegenüberliegt.

Eine Feder 26, welche sich einerseits gegen die Unterseite des Deckels 20 und andererseits gegen die Oberseite des Ventiltellers )6 abstützt, drückt letzterer, gegen einen im Druckminderventil fest angeordneten Ventilsitz 27. Das obere Ende eines .Stößels 28 bildet einen zum festen Ventilsitz 27 koaxial angeordneten beweglichen inneren Ventilsitz 29 für den Ventilteller 16. wobei die beiden Ventilsitze 27 und 29 zueinander so angeordnet sind, daß zwischen ihnen ein Ringraum besteht, der in die Kammer 15 mündet. Der Stöße! 28 wird in der Bohrung 30a einer Hülse 30 geführt, die in einer von der Bohrung 14 durchbrochenen Wand zwisehen den Kammern 13 und 15 befestigt ist. Der bewegliche Sitn 29 weist eine Sackbohrung auf. die die zentrale Öffnung 25 des Ventiltellers 16 dichtend abschließt, wenn der Stößel 28 am Ventilteller 16 anliegt. Das untere Ende 28a des Stößels 28 weist eine Ringschuller 31 auf.

Das untere Ende 28a bzw. die Ringschulter 31 des Stößels 28 ist gegenüber der Membran 12 bzw. dem Doppelkolben 10, 11 begrenzt beweglich angeordnet. Oberhalb der Ringschulter 31 ist der Stößel 28 von einem Mitnehmer 33 mit radialem Spiel umgeben, demgegenüber der Stößel 28 ebenfalls begrenzt beweglich ist. Der Mitnehmer weist z. B. die Form eines Ringtellers auf, dessen äußerer Rand 34 zylindcrförmig in Richtung auf die Membran 12 umgebogen und auf letzlerer mittels einer Rückstellfeder 35 abgestützt ist. Der Innenrand 32 des Ringtellers 33 befindet sich normalerweise in einem geringen Abstand von der Ringschulter 31 und nimmt letztere und somit den Stößel 28 nach einem kurzen »Leerhub« des Kolbens 10, 11, in Öff- so nungsrichtung des inneren Ventils 16, 29 mit. Der Abstand zwischen Ringschulter 31 und Innenrand 32 des Ringtellers 33 ist so gewählt, daß bei geschlossenem Regelventil 16, 27, 29 eine geringe Abwärtsbewegung der Membran 12 bzw. des Doppelkolbens 10, 11 tnöglieh ist. ohne daß die Ringschulter 31 dieser Bewegung folgt. Zwischen dem Ringtellerboden und dem unteren linde der Führungshülse 30 ist ebenfalls ein gewisser Absland vorgesehen, der ein Öffnen des äußeren F.inlaßventils 16, 27 zuläßt.

Infolge von Unebenheiten der Fahrbahn treten während der Fortbewegung des Fahrzeuges am Wagenkasten dynamische Belastungsändcrungen auf, die abwechselnd zu Veränderungen der auf das Druckminderventil einwirkenden Last führen. Dieser Lastwechsel schwingt um einen Mittelwert, der durch die vom Wagenkasten auf das Druckminderventil übertraeene statische Teillast bestimmt ist. Diesem Mittelwert entspricht auch ein bestimmter Druck in der Kammer 13. Wenn eine plötzliche und vorübergehende Lasterhöhung am Druckminderventil 1 auftritt, so werden der Kolben 10. 11 und die Membran 12 infolge der Druck-

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JLkigtiutlg 111 VJV.1 L/t ULMIILUUUS^. t UUt.ll L/L»*-n »*-·.*~-.— ben und der Ventilteller 16 durch den Stößel 28, der ursprünglich an der Membran anliegt, vom äußeren Ventilsitz 27 angehoben, so da3 eine geringe Menge zusätzlicher Druckluft vom Anschluß 19 in die Kammer 13 gelangt und dort einen schwachen Überdruck in bezug auf den ursprünglich eingeregelten, dem Gleichgewichtszustand entsprechenden Druck bewirkt. Auf die plötzliche und vorübergehende Lasterhöhung folgt eine gedämpfte Lastabnahme, so daß durch den in der Kammer 13 herrschenden Druck die Membran 13 samt Doppelkolben 10, 11 nach abwärts bewegt wird. Solange diese Lastabnahme und somit die Druckabnahme in der Dose 7 einen bestimmten Schwellwert nicht überschreite!, ist die Relativbewegung des die Membran 12 folgenden Ringtellers 33 in bezug auf den Stößel 28 unzureichend, um einen in Öffnungsrichtung des Ventils 16, 29 wirkenden Kraftschluß zwischen dem Innenrand 32 und der Ringschulter 31 herzustellen, die normalerweise ζ. B. einige zehntel Millimeter vom Innenrand 32 entfernt ist. Die auf den Stößel 28 wirkende Schwerkraft oder etwaige Erschütterungen reichen nicht aus. um den Stößel 28 in dem von der Membran 12 freigegebenen Maße nach unten zu bewegen, daß der Stößel 28 mit Reibungssitz in der Führungshülsc 30 angeordnet ist.

Nach Verschwinden der vorübergehenden Laständerung spielt sich der in der Dose 7 herrschende Druck auf den der statischen Belastung entsprechenden Wert erneut ein. Da aber nun in der Kammer 13 ein geringerer Überdruck in bezug auf den der statischen Belastung entsprechenden Druck herrscht, wird die Membran aus der in der Zeichnung dargestellten ursprünglichen mittleren Gleichgewichtslage geringfügig nach unten verschoben, so daß das untere Ende 28a des Stößels 28 den Kontakt mit der Membran 12 verliert, ohne daß jedoch der der Membranbewegung folgende Ringteller 33 in Kontakt mit der Ringschulter 31 des Stößels kommt und dadurch bei der weiteren Abwärtsbewegung von Ringteller und Membran den Ventilsitz 29 vom Ventilteller 16 abheben könnte. Tritt neuerdings eine vorübergehende Überlast am Druckminderventil 1 auf, die die vorhergehende nicht übersteigt, so kommt es höchstens zu einer Berührung /wischen Membran 12 und dem unteren Ende 28a des Stoßeis 28, ohne da3 das Ventil 16, 27 neuerdings geöffnet wird. Für alle weiteren kurzzeitigen Wechselbelastungen um den Wert der statischen Belastung des Druckminderventils in einem das Ausmaß der ersten Wcchsclbclastiing nicht übersteigenden Ausmaße bleibt das Ventil 16. 27 geschlossen, da diese Wechselbelastungen nur ein Hin- und Herbewegen des Ringicllers 33 zur Folge haben und der Stößel 28 seine Ruhelage beibehält, in der die Ventile 16, 27, 29 geschlossen sind. Die während der Fahrt normalerweise auftretenden Schwingbewegungen des Doppelkolbens werden durch die über den Ringteller 33 und die Membran 12 auf ihn einwirkende Rückstellfeder 35 gedämpft und führen nicht zum Betätigen des Regelventils 16, 27, 29. Der bei ruhendem Fahrzeug vorhandene Abstand zwischen dem Innenrand 32 des Ringlellers 33 und der Ringschulter 31 am Stößel 28 ist z. B. der maximalen Amplitude der Eigenschwingungen des Doppelkolbens 10, 11 entsprechend dimensioniert, damit das Regelventil erst nach Über-

schreiten dieser Höchstamplitude anspricht.

An Stelle der mit Hydraulikmedium gefüllten Druckmeßdose 7 kann auch ein Druckzylinder verwendet werden, der von der Platte 6<·; gebildet wird und mit dem unteren Kolben 10 des Doppelkolbens 10, 11 eine Druckmeßkammer begrenzt. Die Druckmeßdose 7 kann durch eine oder mehrere Scheiben aus einem elastischen Werkstoff ersetzt sein, wobei zumindest eine Teilfläche dieser Scheibe bzw. Scheiben mit dem Kolben 10 in Berührung steht. Auch die Membran 12 kann von einem dichtend in der Kammer 15 geführten Kolben ersetzt sein. An Stelle der Enllüflungsbohrung 25 im Ventilteller 16 kann die Sackbohrung im Stößel 28 axial verlängert sein und über mindestens eine Radialbohrung in den Ringraum zwischen Stößel 28 und Hülse 30 einmünden. Dabei ist der Ringraum über eine die Hülse 30 und den Gehäuseteil 5 durchquerende Bohrung mit der Atmosphäre verbunden und gegenüber den Kammern 13 und 15 mittels Dichtungsringen abgedichtet. Die Dichtungsringe sind zwischen der Hülse 30 und dem Stößel 28 angeordnet und halten mittels Reibung d".n Stößel 28 normalerweise in seiner Stellung

ίο fest, solange nicht die Membran 12 oder der Ringteller 33 auf ihn einwirkt. Die Ringschulter 31 kann durch einen Sprengring ersetzt werden, der in einer Ringnut des Stößels 28 gehalten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Druckminderventil in lastabhängigen Bremseinrichtungen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Eisenbahnfahrzeugs, zur Erzeugung eines der Last des Fahrzeugs proportionalen Luftdrucks, das eine •us elastisch verformbarem Werkstoff bestehende oder mit einem hydraulischen Mittel gefüllte, vom Fahrzeugrahmen belastete Druckmeßdose, ein den lastproportionalen Luftdruck erzeugendes Regelventil mit einem konzentrischen Doppelsitzventil, eine an die Bremseinrichtung angeschlossene, durch den lastproportionalen Luftdruck beaufschlagbare Kammer und einen Doppelkolben aufweist, der einerseits mit einer Teilfläche der Druckmeßdose und andererseits mit dem in der Kammer herrschenden Druck gegebenenfalls unter Zwischenschalten einer Membran zusammenwirkt, wobei ferner ein in einer Hülse beweglich gelagerter Stößel vorgesehen ist. der an einem Ende den inneren Ventilsitz und am anderen Ende einen Flansch als Stützfläche zwischen dem Doppelkolben bzw. der Membran auf weist und von einer Feder in Richtung dieser Stützfläche rückstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringschulter (31) des Stößelflansches mit Spiel von einem ringförmigen Mitnehmer (3.3, 34) umgeben ist, welcher unter der Wirkung der Rückstellfeder (35) mit seinem Außenteil (34) an der Stützfläche des Doppelkolbens (10, 11) bzw. der Membran (12) ständig anliegt und an seinem Innenteil mit der Ringschulter in Schließrichtung des äußeren Ventils (16, 27) bzw. in Öffnungsrichtung des inneren Ventils (16, 29) unter Ausnutzen der Reibung und eines Spieles kraftschlüssig verbindbar ist.

2. Druckminderventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibungssitz des Stößeis (28) mit Hilfe von Dichtungsringen erreicht wird, die zwischen dem Stößel (28) und der Hülse (30) angeordnet und mit dem Stößel (28) bzw. der Hülse (30) fest verbunden sind.