DD151280A5

DD151280A5 - Einrichtung zur selbsttaetigen regelung der bremskraft einer durch verschiebbare oder verdrehbare dauermagnete stufenlos schaltbaren wirbelstrom-und/oder friktions-schienenbremse

Info

Publication number: DD151280A5
Application number: DD80221708A
Authority: DD
Inventors: Max Baermann
Original assignee: Max Baermann
Priority date: 1979-06-12
Filing date: 1980-06-10
Publication date: 1981-10-14
Also published as: DE2923739C2; US4341290A; YU142080A; DE2923739A1; NO149165C; FI71275C; NL184671C; FR2458440B1; IT8048954A0; GB2053392A; FR2458440A1; BE883767A; FI801841A; AT385963B; SE8004249L; ATA264180A; PL224892A1; YU42215B; GB2053392B; PL122770B1

Abstract

Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur selbsttaetigen Regelung der Bremskraft einer durch verschiebbare oder verdrehbare Dauermagnete stufenlos schaltbaren Wirbelstrom- und/oder Friktions-Schienenbremse so auszubilden, dasz der Fahrkomfort im Bremsvorgang nicht nachteilig beeinfluszt wird und zudem eine Erhoehung der Standzeit der Bremskoerper erreicht wird. Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Einrichtung zu schaffen, bei der das zulaessige Bremsmoment bei einsetzender Friktionsbremsung auch im langsamen Fahrbetrieb nicht ueberschritten wird. Erfindungsgemaesz ist die Bremse am Fahrzeug in Fahrtrichtung entsprechend der Laenge des Regelbereiches verschiebbar angeordnet. Zwischen wenigstens einer Stirnseite derselben und am Fahrzeug befestigten Teilen ist ein druck- oder zugabhaengiges Regelelement angeordnet, welches gegebenenfalls ueber elektrische, pneumatische, hydraulische oder mechanische Betaetigungsmittel so mit den der Verschiebung bzw. Verdrehung der beweglichen Dauermagnete dienenden Teilen in Verbindung steht, dasz durch den Druck oder Zug der Bremse auf das/die Regelelement/e eine Verminderung der Bremskraft soweit erfolgt, dasz das zulaessige Verzoegerungsmoment nicht ueberschritten wird.

Description

Berlin, den 5. 9. 80 17 08-1- GZ 57 531 26

Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Bremskraft einer Wirbelstrom«· und/oder Friktlons-Schienenbremse

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Bremskraft einer durch verschieb- oder verdrehbare Dauermagnete stufenlos schaltbaren Wirbelstrom- und/oder Friktions-Schienenbremse, vorzugsweise mit in Fahrtrichtung wechselnder Polfolge, die sich zum Zwecke der Friktionsbremsung auf die Schiene absenken läßt*

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind bereits verschleißfreie, elektromagnetische und dauermagnetische Wirbelstrom- und Hysteresebremsen mit vorzugsweise in Fahrtrichtung wechselnder Polfolge zur Verlangsamungs- bzw« Verzögerungs-Bremsung von schnellfahrenden Schienenfahrzeugen bekannt. Bei den vorstehend benannten Bremsen entstehen durch die in der Schiene erzeugten Wirbelströrae Magnetfelder, die den Magnetfeldern der Bremse entgegenwirken und hierdurch besonders bei hohen Geschwindigkeiten eine beachtliche Bremsleistung erzeugen. Hierbei wird die Anziehungskraft zwischen Schiene und Bremse verkleinert, '

Mit abnehmender Geschwindigkeit wird die Bildung von Wirbelströmen in der Schiene geringer, so daß deren Wirkung in bezug auf die Abbremsung nachläßt. Bei niedrigen Geschwindigkeiten entstehen durch das Schwinden der magnetischen Gegenfelder beachtliche Anziehungskräfte zwischen Schiene und Bremse. Diese sind bestrebt, die Wirbelstrombremse auf die

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Schiene zu pressen.

Seit langer Zeit sind auch magnetisch wirkende Friktionsbremsen bekannt* Bei derartigen Bremsen wird ein Brems- oder VerschleiSkörper durch magnetische Anziehungskräfte gegen die ferromagnetische Schiene gepreßt« Durch die hierbei entstehende Reibung wird eine gute Abbramsung erzielt* Derartige Bremsen sind wegen des hohen Verschleißes weniger für Dauer-Bremsungen bei hohen Geschwindigkeiten geeignete

Man kann aber eine scheltbare, dauermagnetische Bremse mit vorzugsweise in Fahrtrichtung wechselnder Polfolge so ausbilden, daß sie bei hohen Geschwindigkeiten als verschleiß« arme Wirbelstrom« oder Hysteresebrernse und bei niedrigen Geschwindigkeiten als Friktionsbremse wirkt© Der Obergang von Wirbelstrom- auf Friktionsbrerasung bereitet jedoch Schwierigkeiten, weil durch die Friktionsbremsung vielfach plötzlich ein hohes Verzögerungsmoment einsetzt.

Ziel der E₁ rfind u η σ

Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Bremskraft einer durch verschiebbare oder verdrehbare Dauermagnete stufenlos schaltbaren Wirbelstrora- und/oder Friktions-Schienenbremse so auszubilden, daß der Fahrkomfort beim Bremsvorgang nicht nachteilig beeinflußt wird und zudem eine Erhöhung der Standzeit der Bremskörper erreicht wird«

Darlequnq des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur selbst-

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tätigen Regelung der Bremskraft bei einer durch verschieb- oder verdrehbare Dauermagnete stufenlos schaltbaren Wirbelstrom- und/oder Friktions-Schienenbrerase zu schaffen, bei der das zulässige Bremsmoment bei einsetzender Friktionsbremsung auch im langsamen Fahrbetrieb nicht überschritten wird*

Diese Aufgabe wird bei einer Gremse der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Bremse am Fahrzeug in Fahrtrichtung entsprechend der Länge des erforderlichen Regelbereiches verschiebbar angebracht ist und daß zwischen wenigstens einer Stirnseite derselben und am Fahrzeug befestigten Teilen ein druck- oder zugabhängiges Regelelement angeordnet ist, das gegebenenfalls über elektrische, pneumatische, hydraulische oder mechanische Betätigungsmittel, z. B, Zahnstangen, so mit den der Verschiebung bzw, Verdrehung der beweglichen Dauermagnete dienenden Teilen in Verbindung steht, daß durch den während der Friktionsbremsung entstehenden Druck oder Zug der Bremse auf das/die Regelelement/e eine Verminderung der Bremskraft durch Verschiebung oder Verdrehung der Dauermagnete soweit erfolgt, daß das zulässige Verzögerungsmoment nicht überschritten wird.

Durch die Erfindung gelingt es, bereits bei einsetzendem Friktionsbremsvorgang automatisch und ohne Verzögerung das zulässige Bremsmoment einzuregeln. Damit werden die durch ein plötzliches bzw_# ruckartiges Bremsen entstehenden Nachteile vermieden* Insgesamt zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß eine längere Lebensdauer der Bremskörper durch verminderten Verschleiß und eine Schonung der Schiene

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erreicht wird·

In einer besonders einfachen Ausführung sind als Regeleletnente Druckfedern vorgesehen»

In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist die Bremse innerhalb eines am Fahrzeug befestigten und in vertikaler Richtung geführten Tragkörpers mit Hilfe von Führungs» und Federbolzen in Fahrtrichtung verschiebbar angeordnet und durch unter Vorspannung stehende Druckfedern in Mittelstellung gehalten* Durch diese Ausbildung wird auf einfache Weise erreicht, daß die selbsttätige Regelung der Bremskraft in jeder Fahrtrichtung wirksam ist« Darüber hinaus kann durch den Grad der Vorspannkraft der Federn bestimmt werden, bei welcher Bremskraft die Regelung einsetzen soll·

Ausführunqsbeispiel

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert· Es zeigen;

Fig_e Is eine Seitenansicht der Bremse in schematischer Darstellung!

Fig_e 2s den Horizontalschnitt I-I durch die Bremse nach der Fig* I₄,

Bei der in den Fig_s 1 und 2 dargestellten Bremse handelt es sich um eine von der Einschalt- in die Ausschaltstellung und umgekehrt stufenlos regelbare, dauermagnetische Schie»

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nenbremse mit in Fahrtrichtung angeordneten Dauermagneten wechselnder Polfolge· Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Dauermagneten ucn eine Achse drehbar, die senkrecht zur Schienenlauffläche steht. Eine derartige Bremse ist beispielsweise in der DE-OS 2 638 133 beschrieben. Die Regeleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch bei einer dauermagnetischen Bremse vorteilhaft anwendbar, bei der die Dauermagnete zum Zwecke der stufenlosen Ein- und Ausschaltung in Fahrtrichtung verschiebbar angeordnet sind·

Wie aus Fig· 1 hervorgeht, wird die Bremse 1 mit ihrem Tragkörper 2 durch Führungsteile 3, die am in der Zeichnung nicht dargestellten Fahrzeuggestell befestigt sind, geführt, so daß sie in vertikaler Richtung, wie durch die eingezeichneten Pfeile angedeutet ist, zur Schiene 4 hin abgesenkt werden kann· Innerhalb des Tragkörpers 2 ist die Bremse 1 in Fahrtrichtung, wie aus den waagerechten Pfeilen hervorgeht, verschiebbar angeordnet. Zu diesem Zweck sind Führungsbolzen 5 am Tragkörper 2 befestigt, die in Bohrungen 6 der Bremse eingreifen* Außerdem sind Federbolzen 7 vorgesehen, die mit ihrem Ansatz 8 ebenfalls in Bohrungen 9 der Bremse eingreifen· Auf den Federbolzen sind die Druckfedern 10; 11 angeordnet· Durch die beiden Druckfedern, die als Spiral- oder Tellerfedern ausgebildet sein können, wird die Bremse in der Mittelstellung unter einer bestimmten Vorspannung gehalten, deren Größe von der Bremskraft abhängt, bei der die Regelung einsetzen soll· Die durch die Federn 10; 11 erzeugte Vorspannungskraft soll größer sein als die zur Ein- und Ausschaltung der Magnete benötigte Verschiebekraft. Zur Erzeugung der Vorspannung stützen sich die Druckfedern 10; 11 mit ihrem einen Ende am Tragkörper 2 und ihrem anderen Ende an der Scheibe 24 ab, die am Ansatz 8

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bzw« den Stirnseiten 12; 13 der Bremse anliegt.

Im abgesenkten Zustand wird die Bremse gegen den Druck der Federn IQ; 11 in Fahrtrichtung verschoben, sobald eine Bremskraft vorhanden ist, die größer ist als die Kraft der vorgespannten Federn«, In diesem Augenblick setzt die automatische Regelung der Bremskraft ein.

Die Ein- und Ausschaltung der Bremse sowie deren automatische Regelung kann besser anhand der Fig. 2 erläutert werden« Wie eingangs der Beschreibung bereits erwähnt, handelt es sich bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel um eine dauermagnetisehe Schienenbremse, bei der verdrehbare Dauermagnete 14, deren Drehachse senkrecht zur Schienenlauffläche verläuft, in Fahrtrichtung hintereinander angeordnet sind. Zwischen den verdrehbaren Dauermagneten können feststehende Dauermagnete angebracht sein« An den oberen Stirnseiten der Dauermagnete sind Zahnräder 15 angebracht, in die zum Zwecke der Ein- und Ausschaltung eine Zahnstange 16 eingreift. An wenigstens einem Ende der Zahnstange 16 ist eine Kolbenstange 17 mit einem Kolben 18 befestigt, der in einem Zylinder 19 verschiebbar angeordnet ist und gegen die Federspannung einer Druckfeder 20 mittels Druckluft über die Druckluftleitung 21 bewegt werden kann» Wird auf den Kolben 18 Druckluft gegeben, so bewegen sich die Kolbenstangen 17 und die mit ihr verbundene Zahnstange 16 in der eingezeichneten Pfeilrichtung nach links, so daß die Dauermagnete 14 in die Ausschaltstellung verdreht werden.

In der Darstellung gemäS Flg_e 2 befindet sich die Bremse in eingeschaltetem Zustand, In diesem Falle ist die Druckluft

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abgelassen und der Kolben 18 durch die Druckfeder 20 in die rechte Endstellung verschoben. Wird nun in diesem Zustand die Bremse in vertikaler Richtung auf die Schiene abgesenkt, so setzt die Friktionsbremsung ein. In diesem Augenblick wird die selbsttätige Regelung gemäß der Erfindung wirksam, um ein plötzliches bzw, ruckartiges Abbremsen des Schienenfahrzeuges zu vermeiden.

Durch das Aufsetzen der Bremsschuhe 22 oder -klotze auf die Schiene wird die Bremse in entgegengesetzter Richtung zur Bewegungsrichtung 23 des Fahrzeuges verschoben, wie dies aus dem in Fig. 2 eingezeichneten Pfeil ersichtlich ist. Diese Verschiebung tritt jedoch erst dann ein, wenn die Bremskraft größer als die Vorspannkraft der Feder 11 ist. Da die Zahnstange 16 feststeht, werden durch den Verschiebevorgang der Bremse 1 die Dauermagnete 14 über die Zahnräder 15 in der eingezeichneten Pfeilrichtung nach der Ausschaltstellung hin verdreht. Auf diese Weise wird die Bremskraft vermindert, und es stellt sich ein Mittelwert der Bremskraft bzw. der Verzögerung ein, der abhängig ist vom Druck der 3remse auf die Feder 11 und der von der Feder entwickelten Gegenkraft. Dadurch setzt aer Bremsvorgang weich ein. Durch mehr oder . weniger Zugabe von Druckluft in den Zylinder 19 kann das Bremsmoment noch weiter geschwächt werden.

Im Stillstand des Fahrzeuges wird der Zylinder 19 voll mit Druckluft beaufschlagt, so daß durch die Verschiebung der Zahnstange 16 nach links eine völlige Abschaltung der Bremse erfolgt, indem sich die Kraftlinien je nach der Konstruktion der Bremse ober Eisenleitstücke kurzschließen oder eine Kompensation des magnetischen Flusses erfolgt. Die Bremse kann

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sodann in bekannter Weise pneumatisch oder hydraulisch von der Schiene gehoben werden, wobei sie durch die am Fahrzeug befestigten Führungsteile 3 geführt ist«

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt« Anstelle von Druck- oder Zugfedern können auch andere druckabhängige Regelelensente, wie Druckdosen oder elektrische< pneumatische oder hydraulische Regelelernente. Anwendung finden,, Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Regeleinrichtung ist nicht nur für dauermagnetische Schienenbreiasen mit in Fahrtrichtung senkrecht zur Schienenebene stehenden, drehbaren Dauermagneten anwendbar* Beispielsweise kann die Regeleinrichtung auch für Schienenbremsen Anwendung finden, bei denen die Drehachse der Dauermagnete parallel zur Schiene in Fahrtrichtung liegt, oder bei Reibungsbremsen mit in Längsrichtung der Schiene verlaufenden Polen unterschiedlicher Polarität«

Die Regeleinrichtung ist auch für elektromagnetisch erregte Bremsen anwendbar, indem der Erregerstrom über druck- oder zugabhängige Regelelemente, die in Verbindung mit Widerständen, Thyristoren und ähnlichen Schaltelementen stehen, verändert wird«,

Claims

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Erfindunpsanspruch

1· Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Bremskraft einer durch verschieb- oder verdrehbare Dauermagnete stufenlos schaltbaren Wirbelstrom- und/oder Friktions-Schienenbremse, vorzugsweise mit in Fahrtrichtung wechselnder Polfolge, die sich zum Zwecke der Friktionsbremsung auf die Schiene absenkt, gekennzeichnet dadurch, oaß> die Bremse (1) am Fahrzeug in Fahrtrichtung entsprechend der Länge des erforderliehen Regelbereichs verschiebbar angebracht ist und daß zwischen wenigstens einer Stirnseite (12; 13) derselben und am Fahrzeug befestigten Teilen ein druck- oder zugabhängiges Regelelement angeordnet ist, das gegebenenfalls über elektrische, pneumatische, hydraulische oder mechanische Betätigungsmittel, z. B, Zahnstangen (16), so mit den der Verschiebung bzw· Verdrehung der beweglichen Dauermagnete (14) dienenden Teilen in Verbindung steht, daß durch den während der Friktionsbremsung entstehenden Druck oder Zug der Bremse auf das/die Regelelement/e eine Verminderung der Bremskraft durch Verschiebung oder Verdrehung der Dauermagnete soweit erfolgt, daß das zulässige Verzögerungsinoment nicht überschritten wird«

2· Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Regeleleraente Druckfedern (10; 11) vorgesehen sind·

3, Einrichtung nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Bremse (1) innerhalb eines am Fahrzeug befestigten und in vertikaler Richtung geführten Tragkörpers (2) mit Hilfe von Führungs- (5) und Federbolzen (7)

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in Fahrtrichtung verschiebbar angeordnet und durch unter Vorspannung stehende Druckfedern (lOj 11) in Mittelstellung gehalten ist«,

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