DE2756624A1

DE2756624A1 - Membrankolben

Info

Publication number: DE2756624A1
Application number: DE19772756624
Authority: DE
Inventors: Rolf Karsten
Original assignee: Continental Gummi Werke AG
Current assignee: Continental AG
Priority date: 1977-12-19
Filing date: 1977-12-19
Publication date: 1979-06-21
Also published as: DE2756624C2; IE48039B1; GB2010442A; IE782456L; GB2010442B

Description

Continental Gummi-Werke Aktiengesellschaft, 3000 Hannover^

Membrankolben

Die Erfindung bezieht sich auf Membrankolben für druckmittelbetätigte Stellmotoren, Bremszylinder u. dgl., mit einer in ihrem mittleren Teil gegen eine mit einer verschiebbaren Kolbenstange zusammenhängende starre Scheibe abgestützten biegsamen Membran.

Die zum Abdichten unterschiedlich druckbeaufschlagter Zylinderkammern gegeneinander und zum Übertragen von Druckkräften auf die Scheibe als das starre Kolbenglied oder umgekehrt zum Aufnehmen der Betätigungskräfte dienenden Membranen sind - von vergleichsweise seltenen Anwendungsfällen metallischer Werkstoffe abgesehen - in aller Hegel aus Gummi oder gummiähnlichen elastischen Kunststoffen mit eingebetteten textlien Verstärkungseinlagen hergestellt. Die meistens in Form von Geweben aus zwei untereinander verkreuzten Fadensystemen aufgebauten Verstärkungseinlagen, auf die mit Rücksicht auf die wechselnden Druckbeanspruchungen und das erwünschte Biegeverhalten der Membranen nicht verzichtet werden kann, ist im allgemeinen zwar gegen mechanische Beschädigungen geschützt zwischen Auflagen des elastomeren Membranwerkstoffes untergebracht. In den häufig wechselnden Kontaktzonen kann es aber als Folge starker Abnutzung des Gummis bzw. Kunststoffes zum Freilegen des Gewebes kommen. Diese Gefahr besteht in besonderem Maße in den Rundungsbopen der etwa topfförmigen sogenannten Rollmembranen, da einmal die Gewebeeinlagen schon beim Herstellungsvorgang dazu neigen, sich aus der vorgesehenen Anordnung innerhalb der Preßform in die Nähe der dem kleineren Krümmungsradius zugeordneten Oberfläche zu verlagern, und zum anderen der intensive umhüllende Kontakt mit der stützenden Scheibe mit der daraus gegebenen Möglichkeit direkter Einwirkung zu starkem Abrieb der elastomeren Werkstoffauflage führt. Der Erfindung liegt demgegenüber als Aufgabe zugrunde, die als Hauptschäden der Membranen erkannten Brüche der Gewebeeinlagen in den Obergangsund Rendzonen über den zugeordneten starren Kolbengliedern zu vermeiden

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und als Folge davon die störungsfreie Funktion der Membrankolben auch unter häufigen Lastwechseln üb^r längere Zeiträume zu gewährleisten.

Nach der Erfindung ist für Membrankolben der eingangs genannten Art vorgesehen, daß die Scheibe mit einer über ihren Außenumfang geschlossen durchlaufenden Randleiste aus einem elastisch verformbaren Werkstoff wie z.B. Gummi oder Kunststoff eingefaßt ist, wobei die Randleiste vorteilhaft einen etwa U-förmigen Querschnitt aufweist und mit ihren Profilschenkeln auf den Stirnflächen der Scheibe aufliegt.

Die Erfindung schafft in richtiger Erkenntnis einer Hauptschadensquelle in der besonders gefährdeten Ubergangszone von dem auf der starren Scheibe aufliegenden Mittenabschnitt der biegsamen Membranen zu dem ohne Unterstützung frei sich durchwölbenden Ringteil eine nachgiebige, in begrenztem Maße elastisch verformbare Polsterauflage, die scharfe Knickbeanspruchungen mit Kerbwirkung mildert und die im ständigen Wechsel mit den auf- und ablaufenden Rollfaltungen anschwellenden Zerspannungen dämpft. Die Verformungen der Membranen verlaufen infolgedessen außerordentlich schonend; der elastomere Werkstoff unterliegt keinem nennenswerten Verschleiß, und im Endeffekt zeigen die neuartigen Membrankolben eine unerwartet lange Lebensdauer. Die hierfür ursächliche schubweiche Ausbildung der sonst starren Scheibe in ihrem Umfangsbereich läßt sich noch steigern, wenn die Randleiste suf ihrer der Membran oder aber der Scheibe zugekehrten Oberfläche mit engeformten RipDen, Koppen oder anderen biegsamen Erhöhungen versehen wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Randleiste an der der druckmittelbeaufschlagten oder mit überwiegendem Druck beaufschlagten Membranoberfläche abgekehrten Seite eine im wesentlichen axial gerichtete oder unter einem spitzen Winkel kegelig sich erweiternde Profilverlängerung auf. Eine solche Profilverlängerung, die zweckmäßig in eine radial nach innen vorspringende wulstartige Verdickung ausläuft und gegebenenfalls auch mit einem oder mehreren im Abstand von der Scheibe angeordneten ringförmigen druckfesten Verstärkungsein- oder

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-aufleger, versehen sein kann, bildet eine zusätzliche Auflage- und Unterstützungsfläche für die Herabran mit der Nebenfunktion einer Abrollfläche, wodurch die für die auftretenden Knick- und Biegebeanspruchungen kritische Ubergangszone im Bereich des Scheibenumfangs um ein Mehrfaches verbreitert wird.

Die Erfindung ist anhand der schematischen Darstellung verschiedener Ausführungsbeispiele in der Zeichnung verdeutlicht. In der Zeichnung

Fig. 1 ein Teilstück eines Einkammermembranzylinders im Schnitt und

Fig. 2 bis 5 Teilstücke der Membranscheibe in

abgeänderten Ausführungsformen in vergrößertem Maßstab ebenfalls im Schnitt.

Der in Fig. 1 gezeichnete Membranzylinder besteht aus einem Gehäuse 5 mit Deckel 6 und dem aus einer biegsamen Membran 7 und einer metallischen Scheibe 8 zusammengesetzten Membrankolben, der seinerseits mit einer Kolbenstange 10 beispielsweise mittels einer Schweißnaht fest verbunden ist. Die Membran 7 ist aus Gummi mit einer Gewebeeinlage 17 hergestellt. Sie ist an ihrem Umfang zwischen Flanschen der Zylinderteile 5 <"·■ dichtend eingespannt und trennt in der gezeichneten Anordnung eine Druckkammer 16 von dem ständig zur Atmosphäre entlüfteten Innenraum 13 des Zylindergehäuses 5 ab. Ober einen Anschluß 26 am Zylinderdeckel 6 kann die Druckkammer 16 mit Druckluft oder Drucköl (Pfeil ρ ) beaufschlagt werden, um unter der Wirkung der auf diese Weise auf den Membrankolben ausgeübten Druckkraft die Kolbenstange 10 gegen die Spannung einer Rückstellfeder 12 zu verschieben.

Jede Lageänderung des Membrankolbene führt zu Abrollbewegungen der Membran 7 über die ßandkante der Scheibe 8 hinweg. Erfindungsgemäß ist eine ringförmig in sich geschlossene Randleiste 13 aus Gummi oder

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Kunststoff von etwa U-Querschnitt unter leichter Vorspannung so auf den abgesetzten Umfang der Scheibe aufgezogen, daß sie gemäß der Darstellung in Fig. 1 eine Polsterauflage für die darüber abrollende Membran 7 bildet und diese dadurch vor Abrieb schützt.

Gemäß der Ausschnittdarstellung in Fig. 2 trägt die Randleiste 13 in Umfangsrichtung umlaufende angeformte Rippen 1311 die sich unter dem Druck der aufliegenden Membran elastisch verformen können und dadurch die Polsterwirkung noch weiter verbessern. Nach der in Fig. 3 gezeichneten Variante können solche Rippen 132 stattdessen auch auf der der Scheibe 8 zugekehrten inneren Oberfläche vorgesehen sein. Die Randleiste 13 gemäß Fig. 4 ist mit einer in den druckfreien Zylinderraun 15 sich erstreckenden angeformten wulstartigen Profilverlängerung 133 versehen. Eine Möglichkeit, die axiale Ausdehnung einer solchen Profilveflängerung wesentlich zu steigern, ist mit der Darstellung in Fig. 5 angedeutet: Die vergleichsweise dünnwandige Profilverlängerung 13^ ist in diesem Falle mit an ihrem Innenumfang bzw. ihrer freien Unterkante umlaufenden geschlitzten Versteifungsrippen 135 und in diese eingelegten druckfesten Stahlringen 14 versehen.

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Claims

Pa tentansprüche:

1.) Membrankolben für druckoittelbetätigte Stellmotoren, Bremszylinder u. dgl., mit einer in ihrem mittleren Teil gegen eine mit einer verschiebbaren Kolbenstange zusammenhängende starre Scheibe abgestützten biegsamen Membran, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (8) mit einer über ihren Außenumfang geschlossen durchlaufenden Randleiste (13) aus einem elastisch verformbaren Werkstoff, z.B. Gummi oder Kunststoff, eingefaßt ist.

2. Membrankolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Randleiste (13) einen etwa U-förmigen Querschnitt aufweist und mit ihren Profilschenkeln auf den Stirnflächen der Scheibe (8) aufliegt.

3· Membrankolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Randleiste (13) auf ihrer der Membran (7) zugekehrten Oberfläche mit angeformten Rippen, Noppen oder anderen biegsamen Erhungen (13Ό versehen ist.

U. Membrankolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Randleiste (13) auf ihrer der Scheibe (8) zugekehrten Oberfläche mit angeformten Rippen, Noppen oder anderen biegsamen Erhöhungen (132) versehen ist.

5· Membrankolben nach den Ansprüchen 1 bis Ί, dadurch gekennzeichnet, daß die Randleiste (13) an der der druckmittelbeaufschlagten oder mit überwiegendem Druck beaufschlagten Membranoberfläche abgekehrten Seite eine im wesentlichen axial gerichtete oder unter einem spitzen Winkel kegelig sich erweiternde Profilverlängerung (I33i 134) aufweist.

6. Membrankolben nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilverlänjrerunp· (133, 13Ό an ihrem freien Ende in eine radial nach innen vorspringende wulstartige Verdickung ausläuft.

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7. Membrankolben nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilverlängerung (13Ό mit einem oder mehreren im Abstand von der Scheibe (8) angeordneten ringförmigen druckfesten Verstärkungsein- oder -auflagen (1Ό versehen ist.

8. Membrankolben nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vprstarkungseinlage (1¹O in der wulstartigen Verdickung untergebracht ist.

9. Membrankolben nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlagen (1Ό in am Innenmantel der Profilverlängerung (13Ό angeformten umlaufenden Wandverdickungen (135) untergebracht sind.

Hannover, den 16. Dezember 1977
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