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Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil für Druckluftbremseinrichtungen,
insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einem wirkflächenveränderlichen Membran-Steuerglied,
dessen Wirkflächenveränderung durch zwei in Hubrichtung des Steuergliedes gegeneinander
verstellbare und gegeneinandergeneigte Stützglieder bewirkt wird, die mit radial
gerichteten, ineinandergreifenden Fingern versehen sind.
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Es ist bereits ein derartiges Steuerventil bekannt, bei dem zum Steuern
zwei Membran-Steuerglieder verwendet werden, die zwischen sich die Stützglieder
mit den ineinandergreifenden Fingern einschließen. Der in die Bremszylinder eingesteuerte
Bremsdruck wirkt auf das eine der beiden Membran-Steuerglieder zurück. Diese Ausführung
ist aber umständlich und wegen der Verwendung zweier Membranen störanfällig und
teuer. Eine ähnliche Ausführung ist auch schon Gegenstand eines älteren Patents.
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Demgegenüber besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin,
ein Steuerventil für Druckluftbremseinrichtungen der eingangs genannten Art zu schaffen,
das sehr einfach aufgebaut ist und dessen Herstellung weitgehend verbilligt ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das in
Form einer einzigen Membran in das Steuerventil eingebaute und mit den einander
axial durchdringenden Stützgliedern zusammenarbeitende Membran-Steuerglied auch
das dem Druck im Bremszylinder unterliegende Rückführghed des Steuerventils ist.
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Es ist zwar schon Gegenstand eines anderen älteren Patents, ein mit
nur einer Membran versehenes Steuerventil mit einem dem eingesteuerten Bremsdruck
unterliegenden, besonderen Kolbenglied auszurüsten. Bei dem Gegenstand nach dem
älteren Patent sind also ein Membran-Steuerglied und ein Rückwirkkolben erforderlich.
Im Gegensatz hierzu bezieht sich aber die vorliegende Erfindung auf ein Steuerventil,
bei dem das Membran-Steuerglied gleichzeitig auch das dem eingesteuerten Bremsdruck
unterliegende Rückführglied des Steuerventils ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und nachstehend beschrieben, und zwar zeigt F i g. 1 ein. Steuerventil, dessen linke
Seite die Ventilteile bei gelöster Bremse und bei niedriger Belastung der Fahrzeugachse
und dessen rechte Seite die Ventilteile bei betätigter Bremse bei hoher Achslast
darstellen und F i g. 2 einen Schnitt in der Ebene II nach der Fig. 1.
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Das Steuerventil 1 hat eiri haubenförmiges Blechgehäuse 2, das unten
durch einen Boden 3 verschlossen ist. Der Boden 3 ist am Umfang mit Ausfräsungen
versehen, in die vier Gehäuseeinscherungen 4 der Blechhaube 2 zum Festhalten des
Bodens 3 in der Blechhaube 2 radial eingedrückt sind. Der Boden 3 trägt einen Anschluß
5, der an ein nicht dargestelltes Bremsventil angeschlossen ist. Der Raum über dem
Boden 3 trägt die Bezugszahl 6. Der Boden 3 hat eine zylindrische Ausnehmung 7 großen
Durchmessers, in der ein Kolbenglied 8 beweglich ist, das als Dichtung eine Membranmanschette
9 trägt. Im Zylinder 7 gleitet der Manschettenteil 9 a, und der innere Teil der
Membranmanschette 9 wird durch eine Membran 9 b gebildet. Eine weitere zylindrische
Ausnehmung 10 kleineren Durchmessers ist ebenfalls im Boden 3 angeordnet und nimmt
eine Manschette 11 auf. Der Boden hat eine Bohrung 12, durch die ein Stellgliedventürohr
13 hindurchgeführt ist. Die Manschette 11 liegt dichtend am Mantel des Ventilrohres
13 an. Der Membranteil 9 b der Membranmanschette umfaßt ebenfalls das Stellgliedventilrohr
13 und kann auf diesem auf einer gewissen Länge gleiten. Die Gleitlänge wird durch
einen in den Mantel des Stellgliedventikohrs 13 eingesetzten Sprengring 14 begrenzt,
an dem ein hinter dem Membranteil 9 b liegender Ring 15 anschlagen kann.
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Das Kolbenglied 8 ist zum Teil kegelstumpfförmig ausgebildet und in
seiner Mitte mit einer Bohrung 16 versehen, durch die das Stellglied 13 und ein
auf den Sprengring 14 von oben aufgesetzter Ring 17 hindurchpaßt,
weil sein Durchmesser kleiner ist als die Bohrung 16. Ein auf das Stellgliedventilrohr
13 und auf den Ring 17 aufgesetzter zweiter Ring 18 dagegen hat einen größeren Durchmesser
als die Bohrung 16 und legt sich zeitweise am Kolbenglied 8 an. Auf den Ring 18
sind mehrere Schraubenfedern 19 aufgesetzt, die in axialen Bohrungen 20 einer Scheibe
21 geführt sind. Die Scheibe 21 ist an den beiden Enden eines Stiftes 22 befestigt,
der durch ein die Mantelfläche des Stellgliedventilrohrs 13 auf beiden Seiten durchdringendes
Langloch 23 hindurchreicht. Der Stift 22 ist in einer im Ventilrohr 13 angeordneten
Schraube 24 befestigt, deren Gewindeteil unten aus dem Stellgliedventilrohr 13 herausragt
und durch zwei Muttern 25 im Ventilrohr verstellt werden kann.
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An einer Schulter 26 der Blechhaube 2 liegt innen ein Ring 28 an.
Der Ring 28 ist in der Blechhaube 2 gerade so wie der Boden 3 dadurch befestigt,
daß seine Mantelfläche mit Nuten versehen ist, in die Einscherungen der Blechhaube
2 hineingedrückt sind. Der Ring 28 dient einer auf das Kolbenglied 8 aufgesetzten
Feder 29 als Anlage. Mit seinem Innendurchmesser gibt der Ring 28 einem zylindrischen
Fortsatz 30 eines Stützgliedes 31 Führung.
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Auf die Oberseite des Ringes 28 ist eine Manschette 32 aufgesetzt,
deren Dichtlippen einem Raum 33 zugekehrt sind, der über einen Anschluß 34 mit einem
nicht dargestellten Geberventil oder mit dem Luftfederelement einer Fahrzeugluftfederung
verbunden ist. Ein zylindrischer Ansatz 35 größeren Durchmessers des Stützgliedes
31 begrenzt das Stützglied 31 nach oben. Auf den Ansatz 35 ist ein Federteller 36
aufgesetzt, der außen mit einer O-Ring-Dichtung 37 versehen ist. Der Federteller
36 reicht mit einem Innenteil ein Stück weit in den zylindrischen Ansatz 35 hinein
und ist mit einer Ringnut 38 versehen, die den äußeren Wulstrand einer zwischen
dem Ansatz 35 und dem Federteller 36 festgespannten Biegehaut 39 aufnimmt. Das Stützglied
31 hat in seiner Mitte einen inneren Ringansatz, der mit vielen radialen Schlitzen
versehen ist. Die zwischen den Schlitzen stehengebliebenen Finger tragen die Bezugszahl
42. Der zylindrische Ansatz 35 ist innen mit einer zunächst axial gerichteten Hohlkehle
43 versehen, die an den inneren Enden der Finger 42 in radialer Richtung ausläuft.
Ein Raum über der Biegehaut 39 hat die Bezugszahl 39'.
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Das Stellgliedventürohr 13 trägt ein Stützglied 44, das gemeinsam
mit einer Klammer 45 zum Festspannen des inneren Randes der Biegehaut 39 durch zwei
Sprengringe 46, 47 am Ventilrohrmantel befestigt ist.
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Das Stützglied 44 hat einen ringförmigen Innenteil,
der
in einem kegelig nach unten und außen gezogenen Außenringteil ausläuft. Der Außenringteil
ist mit vielen radialen Schlitzen versehen. Die zwischen den Schlitzen stehengebliebenen
Finger tragen die Bezugszahl 48. Beim Bewegen der Stützglieder 31 und 44 können
die Finger 42 und 48 einander durchgreifen, ohne sich zu berühren.
Das Stützglied 44 hat auch ,eine Hohlkehle 49, die innen axial gerichtet
ist und außen an den Fingern 48 in radialer Richtung ausläuft. Der Federteller 36
wird durch neun Schraubenfedern 50 (F i g. 2) nach unten gedrückt, deren
andere Enden an der Blechhaube 2 anliegen. Die Federn 50 sind auf am Federteller
36 angeformte Führungen 51 aufgesetzt. Drei gleichmäßig verteilte, niedrigere Führungen
52 nehmen je eine Doppelfeder 53 auf, die auf je einen zweiarmigen Hebel 54 wirken,
deren innere Enden über die Klammer 45 auf dem Stellgliedventilrohr 13 abgestützt
sind. Die Mitte jedes Hebels 54 ist durch den Rand einer deckelförmigen, innen an
der Blechhaube 2 anliegenden Scheibe 55 abgestützt. Das obere Ende des Stellgliedventilrohrs
13 trägt die Bezugszahl 56 und ragt in ein Anschlußstück 57 hinein, das oben an
der Blechhaube 2 befestigt ist. Es arbeitet mit einem Ventilschließglied 58 zusammen,
das im Anschlußstück 57 einen gehäusefesten Sitz 59 aufweist. Eine Feder 60 ist
auf das Schließglied 58 aufgesetzt, deren anderes Ende sich an einer Schraube 61
abstützt, die einen Raum 62 des Anschlußstückes 57 nach außen abschließt. An den
Raum 62 ist ein nicht dargestellter Vorratsbehälter oder ein Bremsventil angeschlossen,
je nachdem, ob das Ventil als Relais- oder als Durchsteuerventil arbeitet. Unterhalb
des Ventilrohrendes 56 führen zwei Anschlüsse 63 zu den nicht dargestellten Bremszylindern
des Fahrzeugs.
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Das beschriebene Regelventil wirkt wie folgt: Abhängig von der Achsbelastung
des Fahrzeugs wird der Raum 33 von dem Geberventil oder von dem Luftfederelement
mit einem gewissen Druck beschickt, der das Stützglied 31 in eine entsprechende
Lage im Regelventil 1 bewegt. Dabei wird die Biegehaut 39, wie in der F i g. 1 links
zu sehen, bei niedriger Achslast ganz von dem Stützglied 44 abgestützt und bei hoher
Achslast (F i g. 1 rechts) zum größten Teil von dem Stützglied 31 abgefangen.
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Wird nun gebremst, so strömt Steuerluft unter einem gewissen, von
der Art der Bremsventilbetätigung abhängigen Druck vom Bremsventil über den Anschluß
5 unter das Kolbenglied B.
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Das gesamte Kolbenglied 8 wird entgegen der Kraft der Feder 29 nach
oben bewegt. An dieser Bewegung nimmt auch das Stellgliedventilrohr 13 teil. Die
Größe der Fläche des Kolbengliedes 8 ist maßgebend für das Ansprechen des Ventils.
Geht das Stellgliedventilrohr 13 nach oben, so legt sich zunächst sein Ende 56 am
Schließglied 58 an und schließt eine nicht dargestellte Außenluftverbindung des
Regelventils 1 ab. Bei weiterem Hub des Stellgliedventilrohrs 13 wird das Schließglied
58 von seinem gehäusefesten Sitz 59 angehoben. Nun kann, je nachdem, ob der Raum
62 an einen Vorratsbehälter oder an das Bremsventil angeschlossen ist, Vorratsluft
oder Luft vom Bremsventil zu den Anschlüssen 63 strömen, die mit den Bremszylindern
verbunden sind. Ist der durch die veränderliche Vorspannung der Federn 21 eingestellte
Voreildruck erreicht, so befinden sich die Ventilglieder 56, 58 und 59 in Mittelstellung.
Beim Anbremsen nimmt das sich nach oben bewegende Kolbenglied 8 nach einem anfänglichen
Leerweg den Ring 18 mit. Während des Bremsvorgangs bleibt dieser Ring mit dem Kolbenglied
8 in Kontakt.
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Der sich an den Anschlüssen 63 aufbauende Druck wirkt auch im Raum
39' auf die Biegehaut 39. Die Federn 50 wirken als Gegendruckfedern auf das Stützglied
31, das entsprechend dem Druck im Raum 33 in jede beliebige Zwischenstellung gelangen
kann. Die Federn 53 haben die Aufgabe, den Druck von oben auf die Biegehaut 39 bei
geringen Bremsdrücken gleichzuhalten. Es soll z. B. bei einem COffnungsdruck von
0,175 atü am Kolbenglied 8 oberhalb der Biegehaut 39 ein Druck von 0,3 atü herrschen,
gleichgültig, ob das Fahrzeug leer oder beladen ist, ob also das Stützglied 31 in
seiner unteren oder seiner oberen Stellung ist. Da die bei größerer Achslast auf
das Stellgliedventilrohr 13 zurückwirkende Ringfläche der Biegehaut nur etwa
den dritten Teil der Fläche aufweist, mit der die Biegehaut 39 bei niedriger Achslast
auf das Stellgliedventilrohr 13 zurückwirkt, wäre die Rückwirkkraft bei größerer
Achslast nur ein Drittel der Rückwirkkraft bei kleiner Achslast. Durch die zusätzliche
Kraft der Federn 53, die bei großer Achslast stark vorgespannt sind (F i g. 1 rechts),
bei niedriger Achslast aber nur wenig Kraft abgeben, ist die Summe der am Stellgliedventilrohr
13 wirksamen Kräfte bei geringen Bremsdrücken unabhängig von der achslastabhängigen
Einstellung des Ventils annähernd gleich.
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Nun beginnt der eigentliche Bremsvorgang.
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Der Kolbenteil 9 cz des Kolbenglieds 8 hat seine obere Endstellung
erreicht, und als Steuerfläche des Kolbengliedes 8 wirkt jetzt nur noch die kleine
Fläche des Membranteils 9 b. Das Stellgliedventilrohr 13 bewegt sich weiter nach
oben, und der den Bremszylindern zugeleitete Bremsdruck steigt. Die Kräfte an den
wirksamen Flächen des Kolbenglieds 8 und der Biegehaut 39 wiegen sich gegeneinander
aus. Bei großer Achslast bleibt das Ventil 56, 58, 59 lange geöffnet, und es wird
ein hoher Bremsdruck in die Bremszylinder eingesteuert. Bei niedriger Achslast dagegen
öffnet das Ventil 56, 58, 59 nur wenig, so daß auch die Bremskraft an den Bremszylindern
nur gering ist.