DE2406134A1 - FLEXIBLE SHELL-SHAPED MEMBRANE - Google Patents
FLEXIBLE SHELL-SHAPED MEMBRANEInfo
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Description
2406 12406 1
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. SELTlNGDR.-ING. BY KRi 1 SLER DR.-JNG. SCKUNYtTALD DR.-ING. TH. MfYER DR-FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLÖPSCH DLPL.-WG. RARE
5 KÖLN 1, DEICHMANNHAUS5 COLOGNE 1, DEICHMANNHAUS
6. Februar 1974 Sg/röFebruary 6, 1974 Sg / rö
The Gates Rubber Company,The Gates Rubber Company,
999 South Broadway, Denver, Colorado 80217 / USA999 South Broadway, Denver, Colorado 80217 / USA
Flexible sohalenförmige MembranFlexible buckle-shaped membrane
Die Erfindung betrifft eine flexible schalenförmige Membran mit einem Flanschbereich, einem ebenen oberen Mittelstück und einer den Flanschbereioh und das Mittelstück verbindenden ringförmigen Seitenwand.The invention relates to a flexible shell-shaped membrane with a flange area, a flat upper one Middle piece and one the flange area and the middle piece connecting annular side wall.
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.Brake systems, such as those normally used for vehicle combinations consisting of a tractor unit and a trailer, are included Actuators equipped for the air brake. The follower plate in the brake system is driven by a membrane made of rubber or rubber-like materials. Normally such membranes are provided with a fabric reinforcement on the inside. The fluid pressure is on one side, usually at the top, or outside, of the upper flat middle section of the membrane, so that the membrane deformed due to the fluid pressure and presses with its middle area against the idler plate. The bottom of the at The flat part of the membrane adjacent to the idler plate moves the idler plate and this transfers the movement on a brake actuator.
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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.In some recent applications, there is an increasing incidence of shifting and misalignment of the cleat relative to the shoulder area of the membrane. In such cases of misalignment, the membrane must be able to be the center shift of the against the range of the Take up inner shoulder pressing idler plate. Additionally the membrane must withstand wear and abrasion in the contact area with the idler plate.
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.Publications dealing with these problems, are, for example, US Patents 3, ^ 35,737 and 3,135 * 173 · The first mentioned document teaches the use of a stippled outer surface to enable one free fluid flow during formation, while in some cases also along spaced ribs the inner surface can be used to give the membrane at the shoulder greater rigidity. The second Document describes the use of inner ribs, primarily for the purpose of the existing fabric insert from the inner surface of the membrane.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Membran, die Fehlausrichtungen der-Mitlaufplatte in dem Schulterbereich der Innenfläche aufnimmt und ausgleicht.It is an object of the invention to provide a diaphragm to prevent misalignments of the idler plate in the shoulder area the inner surface absorbs and balances.
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.To solve this problem, the invention proposes that on the inner surface of a shoulder area, which the The curved connection zone between the central piece and the annular side wall forms a plurality of surface projections are arranged.
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 zuThe invention relates specifically to changing the inner surface of the shoulder area of the membrane, in particular to Take up misalignments of the idler plate in the shoulder area and compensate for or reverse
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machen. Sie schafft eine außerordentlich hohe Abriebbeständigkeit, insbesondere gegen Abrieb, der auf Fehlauarichtungen der Mitlaufplatte gegen die Membran beruht.do. It creates an extremely high level of abrasion resistance, especially against abrasion caused by misalignments the idler plate rests against the membrane.
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.The flat projections are preferably in the form of Cusps or frustoconical pyramids, the maximum height of which is in the central area of the shoulder, the height being the cusp with increasing taper of the shoulder into the upper middle piece or the annular side wall decreases into it. The surface projections can also Have the shape of circumferential bulges that run either in a straight line along the shoulder area or as undulating Ribs or beads are formed. In this case too, the maximum height of the protrusions is in the immediate area narrower shoulder area, while the heights with increasing approach to the middle piece and the annular Remove the side panel.
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Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren im einzelnen erläutert.In the following some exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the figures explained.
Fig. 1 zeigt eine flexible Gummimembran im Querschnitt,Fig. 1 shows a flexible rubber membrane in cross section,
Fig. 2 zeigt einen Bereich der Fig. 3 in vergrößertem Maßstab zur Verdeutlichung einer bevorzugten ,Ausführungsform der Erfindung, FIG. 2 shows an area of FIG. 3 on an enlarged scale Scale to illustrate a preferred embodiment of the invention,
Fig. 3 zeigt in Schnittdarstellung einen Bereich der Innenfläche der Membran,3 shows a section of the inner surface the membrane,
Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt eines Brems-Betätigungsorganes,aus dem die wesentlichen Teile ersichtlich sind,Fig. 4 shows a longitudinal section of a brake actuator from where the essential parts can be seen,
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. 5 shows a section of the inner surface of the membrane with an additional modification of the ribs that run along the inner annular side wall in the Are arranged spaced.
Fig. 6 zeigt ausschnittsweise eine Draufsicht einer mit Rippen versehenen Ausführuhgsform, undFig. 6 shows a detail of a plan view of an embodiment provided with ribs, and
Fig. 7 zeigt ebenfalls eine ausschnittsweise Draufsicht einer mit wellenförmigen Rippen versehenen Ausführungsform. Fig. 7 also shows a partial plan view an embodiment provided with undulating ribs.
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 igenIn the following description, it is assumed as 1, a membrane can generally consist of natural or synthetic rubber or other rubber-like materials, the characteristic elastomeric physical properties and are useful as a substitute for or in combination with rubber in membranes. The flexible brake membrane is usually generally cup-shaped
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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.Aufbaa and has a paddling area 10 for attachment on the housing, a flat upper middle piece 10 and an annular side wall 12. Between the upper and the inner surface of the center piece generally has an inner fabric insert embedded therein.
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.Generally speaking, the flange 10 is usually slightly thicker and extends outwardly around the To be able to hold the membrane between the housing areas 20 and 21 better.
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.If the membrane is surrounded by a housing, as shown in Fig. 4, it corresponds in shape essentially the upper housing part 20. The fluid pressure, for example compressed air, can be used to deform the Diaphragm let in through an inlet port 14 of the housing will. The deformed membrane presses against the idler plate 16, which is connected to the piston rod 17. The piston rod 17 is in turn connected to a braking device or to another device in order to to operate this.
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,A part of the membrane is subject to the action of the idler plate along the shoulder area 22 severe abrasion, especially if the membrane is misaligned or misaligned. The area along the inner membrane surface acts as a wear buffer which, in the event of such misalignment, allows the piston is functional for a longer period of time remain. The projections also allow the stresses to be shifted so that the membrane does not prematurely Suffers failure as a result of locally concentrated stresses,
Im Falle einer Fehlausrichtung der Mitlaufplatte unterliegt der den Seitenwandring 12 und das ebene obereIn the event of misalignment, the idler plate is subject to the side wall ring 12 and the flat upper
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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.Middle piece 11 connecting shoulder area 22 the greatest abrasion and the greatest wear. It is known, that rubber with a lower hardness withstands such abrasion better than a rubber with higher hardness. But even taking this into account and choosing normal wall thicknesses of the rubber on the inner surface of the shoulder area 22, Badly misaligned idler plates or those that are not firmly clamped cause premature Wall wear even up to such a degree of wear that the fabric reinforcement 13, within the membrane is arranged with being worn out.
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.To protect against such premature wear, the attachment of wear surfaces in the form of Humps 18 or the like. along the inside of the shoulder region 22 of the membrane proved to be a significant advantage. The stools 18 may be hemispherical, pyramidal, or frustoconical. It turned out that a hemispherical shape gives the best results because it creates a point-like contact through the more abrasion can take place and actually the frictional forces on the idler plate 16 is minimized in its entirety and thereby to a certain extent the realignment allows the idler plate opposite the membrane.
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.The stools 18 have the largest dimensions in the area the greatest curvature of the shoulder 22, and its dimensions become with the taper of the shoulder in the upper Central piece 11 and the annular side wall 12 are smaller in size.
Im folgenden werden weitere bevorzugte Ausführungsformen erläutert:The following are further preferred embodiments explained:
Es hat sich herausgestellt, daß Verschlei3wülste 2Ά- inIt has been found that wear beads 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. Form concentric beads separated by grooves are separated and are all arranged on the inside of the curved shoulder region 22, for good results to lead. Wavy 'ridges 25 provide one Compromise to increase the abrasion area by having both areas that are perpendicular to the Radius line of curvature of the shoulder as well as those areas that are more parallel to the radius line of the shoulder area are aligned. The shaft configuration therefore represents a compromise towards one greater wear on the right-angled parts of the beads, although a certain degree of ■ Flexibility is possible to a certain automatic realignment of the membrane with respect to the idler plate to allow. Figs. 6 and 7 show these modifications.
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.It should be noted that the described embodiments of the invention compared to ribs, such as they are described in the above-mentioned prior publications have certain advantages. For example, the rib can be considerably less flexible in the area of the membrane make the annular side wall. In addition, ribs cause significantly more concentrated wear and tear a less flexible membrane, which also does not have point contact and the even distribution of abrasive forces provides how this is achieved in the invention. The invention creates as a result of the point-like contact a more consistent wear pattern than the ribs and allows for a long service life Pushing the membrane to the opposite side of the idler plate, referred to above as realignment.
Dennoch besteht manchmal die Forderung nach einer steiferen, weniger flexiblen Membran. In solchen Fällen könnenHowever, there is sometimes a need for a stiffer, less flexible membrane. In such cases you can
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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.Ribs 23 at a distance from one another, as in FIG. 5 as shown, may be provided along the inner surface of the annular side wall 12. The ribs 23 are radial aligned to the center of the membrane, while the beads 24 and also the wave-shaped beads 25 are concentric to one another and run to the outer flange 10.
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.In the embodiment of Fig. 5, care should be taken be that the ribs 23 end in front of the area 22 of the inner shoulder, so that they the action of the abrasion humps 18 do not bother.
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.The invention is particularly suitable for certain characteristic types of abrasion and creates a construction which cannot be regarded as a universal type of membrane, but a required solution for a characteristic one Represents the field of demand.
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