DE2406134A1 - Flexible schalenfoermige membran - Google Patents

Description

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DR.-ING. VON KRi¹SLER DR.-JNG. SCKUNYtTALD DR.-ING. TH. MfYER DR-FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLÖPSCH DLPL.-WG. SELTlNG

5 KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

6. Februar 1974 Sg/rö

The Gates Rubber Company,

999 South Broadway, Denver, Colorado 80217 / USA

Flexible sohalenförmige Membran

Die Erfindung betrifft eine flexible schalenförmige Membran mit einem Flanschbereich, einem ebenen oberen Mittelstück und einer den Flanschbereioh und das Mittelstück verbindenden ringförmigen Seitenwand.

Bremssysteme, wie sie normalerweise für Fahrzeuggespanne aus Zugmaschine und Anhänger verwendet werden, sind mit Betätigungsorganen für die Druckluftbremse ausgestattet. Die in dem Bremssystem vorhandene Mitlaufplatte (Folgerplatte) wird von einer aus Gummi oder gummiähnlichen Materialien bestehenden Membran angetrieben. Normalerweise sind derartige Membranen innen mit einer Gewebeverstärkung versehen. Der Fluiddruck wird an einer Seite, normalerweise an der Oberseite oder Außenseite, des oberen ebenen Mittelstückes der Membran eingeführt, so daß sich die Membran infolge des Fluiddruckes verformt und mit ihrem Mittclbereich gegen die Mitlaufplatte drückt. Die Unterseite des an der Mitlaufplatte anliegenden ebenen Teiles der Membran bewegt die Mitlaufplatte und diese überträgt die Bewegung auf ein Brems-Betätigungsorgan.

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Bei einigen neueren Anwendungen treten in zunehmendem Maße Verschiebungen und Pehlausrichtungen der Stoßplatte relativ zum Schulterbereich der Membran auf. In solchen Fällen von Pehlausrichtung muß die Membran in der Lage sein, die Mittenverschiebung der gegen den Bereich der Innenschulter drückenden Mitlaufplatte aufzunehmen. Zusätzlich muß die Membran in dem Berührungsbereich mit der Mitlaufplatte Verschleiß und Abrieb standhalten.

Druckschriften, die sich mit diesen Problemen befassen, sind beispielsweise die US-Pat ent schrift en 3,^35,737 und 3,135*173· Die erstgenannte Druckschrift lehrt die Verwendung einer getüpfelten Außenfläche zur Ermöglichung eines freien Fluidflusses während der Formung, während in einigen Fällen auch im Abstand voneinander liegende Rippen entlang der Innenfläche verwendet werden, um der Membran an der Schulter eine größere Steifigkeit zu erteilen. Die zweite Druckschrift beschreibt die Verwendung von Innenrippen, in erster Linie zu dem Zweck, um die vorhandene Gewebeeinlage von der Innenfläche der Membran abzuhalten.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Membran, die Fehlausrichtungen der-Mitlaufplatte in dem Schulterbereich der Innenfläche aufnimmt und ausgleicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß an der Innenfläche eines Schulterbereiches, der die gekrümmte Verbindungszone zwischen dem Mittelstück und der ringförmigen Seitenwand bildet,, mehrere Oberflächenvorsprünge angeordnet sind.

Die Erfindung bezieht sich speziell auf die Veränderung der Innenfläche des Schulterbereiches der Membran, um insbesondere Fehlausrichtungen der Mitlaufplatte in dem Schulterbereich aufzunehmen und auszugleichen bzw. rückgängig zu

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machen. Sie schafft eine außerordentlich hohe Abriebbeständigkeit, insbesondere gegen Abrieb, der auf Fehlauarichtungen der Mitlaufplatte gegen die Membran beruht.

Die Flachenvorsprünge haben vorzugsweise die Form von Höckern oder kegelstumpfförmigen Pyramiden, deren größte Höhe im Mittelbereich der Schulter ist, wobei die Höhe der Höcker mit zunehmender Zuspitzung der Schulter in das obere Mittelstück oder die ringförmige Seitenwand hinein abnimmt. Die Flächenvorsprünge können ferner die Form umlaufender Wülste haben, die entweder geradlinig entlang des Schulterbereiches laufen oder als wellenförmige Rippen oder Wülste ausgebildet sind. Auch in diesem Fall liegt die maximale Höhe der Vorsprünge in dem unmittelbaren engeren Schulterbereich, während die Höhen mit zunehmender Annäherung an das Mittelstück und die ringförmige Seitenwand abnehmen.

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Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren im einzelnen erläutert.

Fig. 1 zeigt eine flexible Gummimembran im Querschnitt,

Fig. 2 zeigt einen Bereich der Fig. 3 in vergrößertem Maßstab zur Verdeutlichung einer bevorzugten ,Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 zeigt in Schnittdarstellung einen Bereich der Innenfläche der Membran,

Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt eines Brems-Betätigungsorganes,aus dem die wesentlichen Teile ersichtlich sind,

Fig. 5 zeigt im Schnitt einen Ausschnitt der Innenfläche der Membran mit einer zusätzlichen Modifikation der Rippen, die entlang der- inneren ringförmigen Seitenwand im Abstand angeordnet sind.

Fig. 6 zeigt ausschnittsweise eine Draufsicht einer mit Rippen versehenen Ausführuhgsform, und

Fig. 7 zeigt ebenfalls eine ausschnittsweise Draufsicht einer mit wellenförmigen Rippen versehenen Ausführungsform.

In der folgenden Beschreibung wird davon ausgegangen, da1 eine Membran generell aus natürlichem oder synthetischem Gummi oder anderen gummiähnlichen Materialien bestehen kann, die charakteristische elastomere physikalische Eigenschaften haben und als Ersatz für oder in Kombination mit Gummi in Membranen verwendbar sind. Die flexible Bremsenmembran hat normalerweise einen generell schalenform igen

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Aufbaa und besitzt einen Planschbereich 10 zur Befestigung an dem Gehäuse, ein ebenes oberes Mittelstück 10 und eine ringförmige Seitenwand 12. Zwischen der oberen und der inneren Fläche des Mittelstückes ist im allgemeinen eine innere Gewebeeinlage I^ eingebettet.

Generell gesprochen ist der Flansch 10 normalerweise etwas dicker und erstreckt sich nach außen hin,um die Membran zwischen den Gehäusebereichen 20 und 21 besser festhalten zu können.

Wenn die Membran von einem Gehäuse umgeben ist, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, entspricht sie in ihrer Form im wesentlichen dem oberen Gehäuseteil 20. Der Fluiddruck, beispielsweise Druckluft, kann zur Verformung der Membran durch eine Einlaßöffnung 14 des Gehäuses eingelassen werden. Die verformte Membran drückt gegen die Mitlaufplatte 16, die mit der Kolbenstange 17 verbunden ist. Die Kolbenstange 17 ist ihrerseits an eine Bremsvorrichtung oder an eine andere Vorrichtung angeschlossen, um diese zu betätigen.

Ein Teil der Membran unterliegt durch die Einwirkung der Mitlaufplatte entlang des Schulterbereiches 22 einer starken Abriebwirkung, insbesondere dann, wenn die Membran fehlausgerichtet oder verschoben ist. Der Bereich entlang der Membraninnenfläche wirkt als Abnutzungspuffer, der es im Falle einer derartigen Fehlausrichtung ermöglicht, daß der Kolben für eine längere Zeitdauer funktionsfähig bleibt. Die Vorsprünge gestatten ferner eine Verschiebung der Spannungen, so daß die Membran keinen frühzeitigen Ausfall infolge örtlich konzentrierter Spannungen erleidet,

Im Falle einer Fehlausrichtung der Mitlaufplatte unterliegt der den Seitenwandring 12 und das ebene obere

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Mittelstück 11 verbindende Schulterbereich 22 dem größten Abrieb und der größten Abnutzung. Es ist bekannt, daß Gummi mit geringerer Härte einem solchen Abrieb besser standhält als ein Gummi m"it höherer Härte. Aber selbst wenn man dies berücksichtigt und normale Wanddicken des Gummis an der Innenfläche des Schulterbereiches 22 wählt, bewirken stark fehlausgerichtete Mitlaufplatten oder solche, die nicht fest eingespannt sind, eine vorzeitige Wandabnutzung sogar bis zu einem solchen Abnutzungsgrad, daß die Gewebeverstärkung 13, die innerhalb der Membran angeordnet ist, mit abgenutzt wird.

Zum Schutz gegen eine derartige vorzeitige Abnutzung hat sich die Anbringung von Verschleißflächen in Form von Höckern 18 o.dgl. entlang der Innenseite des Schulterbereiches 22 der Membran als wesentlicher Vorteil erwiesen. Die Hocker 18 können halbkugelförmig, pyramidenförmig oder kegelstumpfförmig sein. Es hat sich herausgestellt, daß eine Halbkugelform die besten Ergebnisse liefert, da sie eine punktförmige Berührung schafft, durch die vieniger Abrieb erfolgen kann und tatsächlich die Reibungskräfte an der Mitlaufplatte 16 in ihrer Gesamthei t minimisiert und dadurch zu einem gewissen Grad die Wiederausrichtung der Mitlaufplatte gegenüber der Membran zuläßt.

Die Hocker 18 haben die größten Abmessungen im Bereich der größten Krümmung der Schulter 22, und ihre Abmessungen werden mit der Verjüngung der Schulter in das obere Mittelstück 11 und die ringförmige Seitenwand 12 hinein zune'imend kleiner.

Im folgenden werden weitere bevorzugte Ausführungsformen erläutert:

Es hat sich herausgestellt, daß Verschlei3wülste 2Ά- in

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Form konzentrischer Wülste, die durch Nuten voneinander getrennt sind und sämtlich an der Innenseite des gekrümmten Schulterbereiches 22 angeordnet sind, zu guten Ergebnissen führen. Wellenförmige' Wülste 25 bieten einen Kompromiß zur Vergrößerung der Abriebfläche, indem man sowohl über Bereiche verfügt, die rechtwinklig zu der Radiuslinie der Krümmung der Schulter verlaufen als auch über solche Bereiche, die eher parallel zu der Radiusiinie des Schulterbereiches ausgerichtet sind. Die Wellenkonfiguration stellt daher einen Kompromiß in Richtung auf eine größere Abnutzung an den rechtwinklig verlaufenden Teilen der Wülste dar, wobei dennoch ein gewisser Grad an ■ Flexibilität möglich ist, um eine gewisse selbsttätige Wiederausrichtung der Membran gegenüber der Mitlaufplatte zu gestatten. Die Fig. 6 und 7 zeigen diese Modifizierungen.

Es sollte darauf hingewiesen werden, daß die beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung gegenüber Rippen, wie sie in den oben genannten Vorveröffentlichungen beschrieben sind, gewisse Vorteile haben. Beispielsweise kann die Rippe die Membran erheblich weniger flexibel im Bereich der ringförmigen Seitenwand machen. Außerdem bewirken Rippen eine erheblich stärker konzentrierte Abnutzung und ergeben eine weniger flexible Membran, die auch nicht den Punktkontakt und die gleichmäßige Verteilung der Abriebkräfte liefert, wie dies bei der Erfindung erreicht wird. Die Erfindung schafft infolge der punktförmigen Berührung ein konsistenteres gleichmäßigeres Abriebmuster als die Rippen und ermöglicht für eine lange Betriebsdauer das Zurechtschieben der Membran gegenüber der Mitlaufplatte, das oben als Wiederausrichtung bezeichnet wurde.

Dennoch besteht manchmal die Forderung nach einer steiferen, weniger flexiblen Membran. In solchen Fällen können

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im Abstand voneinander liegende Rippen 23, wie in Fig. 5 dargestellt, entlang der Innenfläche der ringförmigen Seitenxvand 12 vorgesehen sein. Die Rippen 23 sind radial zum Membranmittelpunkt ausgerichtet, während die Wülste 24 und auch die wellenförmigen Wülste 25 konzentrisch zueinander und zum Außenflansch 10 verlaufen.

Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 5 sollte darauf geachtet werden, daß die Rippen 23 vor dem Bereich 22 der Innenschulter enden, so daß sie die Wirkung der Abriebhöcker 18 nicht stören.

Die Erfindung eignet sich insbesondere bei gewissen charakteristischen Abriebarten und schafft eine Konstruktion, die nicht als Universaltyp einer Membran betrachtet werden kann, sondern eine benötigte Lösung für ein charakteristisches Bedarfsfeld darstellt.

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Claims (7)

1. - 9 -Ansprüche

   (l.j Flexible schalenförmige Membran mit einem Planschbereich, einem ebenen oberen Mittelstück und einer den Flanschbereich und das Mittelstück verbindenden ringförmigen Seitenwand, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenfläche eines Schulterbereiches (22),der die gekrümmte Verbindungszone zwischen dem Mittelstück und der ringförmigen Seitenwand bildet, mehrere Oberflächenvorsprünge (18, 24, 25) angeordnet sind.
2. 2. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenvorsprünge Hocker (18) sind, die im wesentlichen Halbkugelform haben.
3. 3. Membran nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Größe der Hocker (18) mit zunehmender Annäherung die ringförmige Seitenwand (12) und das Mittelstück (11) kleiner wird.
4. 4. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenvorsprünge pyramidenförmige Hocker sind.
5. 5. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Oberflächenvorsprünge aus einer Reihe konzentrischer Rippen bestehen, die durch konzentrische Wülste (24, 25), die im Abstand voneinander entlang des Schulterbereiches (12) liegen, voneinander getrennt sind.
6. 6. Membran nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen und Wülste (25) wellenförmig sind.

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   - ίο -
7. 7. Membran nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand voneinander liegende Rippen (2j5) entlang der Innenfläche der ringförmigen Seitenwand (12) vorgesehen sind, die an der Übergangsstelle zwischen der ringförmigen Seitenwand (12) und der Schulter (22) enden.

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