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Die
Erfindung betrifft eine Aufhängung
für eine
Schienenbremse an einem Drehgestell eines Schienenfahrzeugs
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Schienenbremssysteme
für Schienenfahrzeuge
sind üblicherweise
an den beidseitigen Drehgestellrahmen eines Drehgestells gehalten,
wobei die Schienenbremse Bremsträger
aufweist, die an beiden Seiten der Radsätze des Schienenfahrzeugs unterhalb
der Drehgestellrahmen vorgesehen sind. Die Schienenbremse ist hierbei üblicherweise
als Magnetschienenbremse oder Wirbelstrombremse ausgebildet. So
können
die Bremsträger
an ihrer Unterseite Bremsmagnete tragen, welche mit Hilfe von Hebeeinrichtungen
zwischen einer abgesenkten Bremsstellung und einer angehobenen Lösestellung verlagerbar
sind. In der abgesenkten Betriebsstellung sollen die Bremsmagnete
aufliegen oder in geringem und möglichst
konstanten Abstand zur Oberfläche
der Schiene vorliegen.
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Dabei
sind die Schienenbremsen pendelnd aufgehängt und so gestaltet, daß sie ein
Seitenspiel von beispielsweise 2 bis 12 mm bei Magnetschienenbremsen
in Tiefaufhängung
ermöglichen,
um entsprechend dem Achsabstand und dem Kurvenradius eine maximale Überdeckung
zwischen der Schienenbremse und der Schiene zu erlauben. Die Schienenbremse
neigt ferner dazu, dieses Seitenspiel auch in Lösestellung zu nutzen, da Beschleunigungen
im Drehgestell auftreten, welche durch die Trägheit der Schienenbremse in
Pendelbewegungen umgesetzt werden. Dadurch kann es zu Beschädigungen
am Aufbau kommen.
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Aus
der
DE 197 25 174
A1 ist eine Aufhängung
für eine
Schienenbremse bekannt, bei der die Hebeeinrichtungen als Hebebälge ausgebildet
sind, welche pneumatisch betätigt
werden. Zur Vermeidung der Pendelbewegungen der Schienenbremse in
der Lösestellung
und insbesondere um eine Entkopplung der Bremse gegenüber dem
Drehgestell und somit eine positive Beeinflussung der Laufeigenschaften
des Schienenfahrzeugs zu erzielen, ist bei dieser Bauweise eine
Gummischichtfeder vorgesehen, welche die Schienenbremse in der Lösestellung querelastisch
am Drehgestellrahmen zentriert. Diese Bauweise hat sich bei Verwendung
von aktiven Hebeeinrichtungen bewährt.
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Werden
für die
Aufhängung
der Schienenbremse dagegen passive Systeme wie Druckfederanordnungen
verwendet, so ergeben sich bei Anwendung einer Gummischichtfeder
Probleme in der Praxis. Solche Druckfederanordnungen werden in der Regel
für Magnetschienen bremsen
in Tiefaufhängung
verwendet und sind hinsichtlich ihrer Federkraft derart bemessen,
daß eine
Beaufschlagung der Elektromagnete mit Strom und somit der Aufbau
des Magnetfelds ausreicht, um die Schienenbremse gegen die Kraft
der Druckfeder an die Oberfläche
der Schiene heranzuziehen. Durch die Magnetkraft erfolgt dabei eine
selbsttätige
Zentrierung auf der Schiene, wobei die Bremskraft von den Bremsmagneten über Mitnehmer
oder Zug- bzw. Schubbügel auf
das Fahrzeug übertragen
wird. Wird die Schienenbremse deaktiviert, so verlagert sie sich
aufgrund der Vorspannkraft der Druckfederanordnung wieder aus der
Bremsstellung in die angehobene Lösestellung zurück.
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Während die
bekannte Zentnereinrichtung mit der Gummischichtfeder in der Lösestellung
durch die Hebebälge
beständig
gegen das Drehgestell vorgespannt ist, kann es jedoch bei einer
Druckfederanordnung insbesondere bei Stoßbelastungen dazu kommen, daß die zentrierte
und gedämpfte
Lage nicht gehalten werden kann. Dieses Problem entsteht dadurch,
daß die
Federkraft der Druckfederanordnung eine konstruktiv vorgegebene
und dabei so bemessene Größe ist,
daß sie
durch die Aktivierung der Schienenbremse überwunden werden kann. Die Schienenbremse
wird somit bei einer Druckfederanordnung nicht so zuverlässig in
der Lösestellung
gehalten, wie bei einer aktiv mit Druckluft beaufschlagten Federbalganordnung.
Andererseits zeichnen sich Druckfederanordnungen durch ihre einfache
Bauweise und Robustheit aus.
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Die
Problematik von Stoßbelastungen
steigt zudem mit dem erweiterten Einsatzgebiet dieser Bremssysteme.
So werden Druckfederaufhängungen
bislang hauptsächlich
an Straßenbahnen
etc. angewendet, welche sich mit relativ geringen Geschwindigkeiten
bewegen. Nun sollen derartige Systeme auch im Vollbahnbereich eingesetzt
werden, wo Geschwindigkeiten über
100 km/h regelmäßig gefahren
werden. Dadurch erhöhen
sich die dynamischen Belastungen an der Schienenbremse wesentlich. Während eine
derart aufgehängte
Schienenbremse bei einem Einsatz in einer Straßenbahn noch durch Bereitstellung
von Mitnehmern auch in der Lösestellung
ausreichend gehalten werden konnte, daß keine Beschädigungen
am weiteren Aufbau auftraten, kann dies bei den vorgesehenen erhöhten Belastungen nicht
mehr ausgeschlossen werden.
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Aus
der
DE 24 18 636 A1 ist
ferner eine Zentnereinrichtung für
Schienenbremsmagnete bekannt, welche an einer Aufhängung an
einem Drehgestell eines Schienenfahrzeugs angeordnet ist. Als Hebeleinrichtung
ist hier ein federvorgespannter oder druckluftbetätigter Zylinder
vorgesehen, welcher an einem Drehgestellrahmen festgelegt ist und
die Schienenbremse in Abhängigkeit
von deren Aktivierungszustand derart betätigt, dass diese zwischen einer
abgesenkten Bremsstellung und einer angehobenen Lösestellung
verlagerbar ist. Dabei sind an den Ecken der Magneteinheiten der
Schienenbremse jeweils vier aus der Vertikalen zur Fahrzeug seite
hin geneigt verlaufende Gleitflächen
angebracht, die in der Lösestellung
der Magneteinheiten plan an vier elastischen Puffern des Fahrzeugteils
anliegen, wobei jeweils zwei einander diametral gegenüberliegende
Gleitflächen
zueinander entgegengesetzte Neigung aufweisen. Hierdurch sind die
Schienenbremsmagnete in der Lösestellung
gegenüber
dem Drehgestellrahmen zentriert und in fester Lage gehalten.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Aufhängung für eine Schienenbremse derart
weiter zu bilden, daß auch
bei Anwendung passiver Hebeeinrichtungen die Bewegungen der Schienenbremse
in der Lösestellung
gegenüber
dem Drehgestell beschränkt
und harte Stöße vermieden werden
können
und dabei dennoch das erforderliche Seitenspiel in der Bremsstellung
ermöglicht
wird.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Aufhängung für eine Schienenbremse
mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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So
wurde erfindungsgemäß erkannt,
daß bereits
durch einen erstaunlich geringen baulichen Aufwand eine wesentlich
verbesserte Aufhängung
für eine
derartige Schienenbremse realisierbar ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung
verringert sich insbesondere der Aufwand für die konstruktive Gestaltung
der Dämpfungselemente
vor allem hinsichtlich einer geeigneten Kennlinie der Dämpfungseigenschaften
wesentlich. Die erfindungsgemäße Aufhängung zeichnet
sich daher nicht nur durch seine kostengünstige Herstellbarkeit, sondern
auch durch eine sehr hohe Zuverlässigkeit
aus. So ist die Beschädigungsanfälligkeit
gering und es können durch
Wahl eines geeigneten Materials sehr hohe Lebensdauern erreicht
werden. Insbesondere eignet sich dieser Aufbau auch für eine große Bandbreite von
Belastungen, so daß der
Einsatz auch bei sehr hohen Geschwindigkeiten möglich ist. Hierbei gegebenenfalls
auftretende Stöße und Schwingungsbelastungen
können
so zuverlässig
aufgefangen werden, ohne daß umliegende
Teile des Aufbaus beschädigt
werden.
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Während im
Stand der Technik bereits ein geringes Durchsacken der Schienenbremse
unter derartigen Beanspruchungen zu einem Verlust der Zentrierung
führen
können,
kann dies durch die erfindungsgemäße Aufhängung vermieden werden, da statt
einer Gummischichtfeder, welche Schicht für Schicht ein differenziertes
Federungsverhalten aufweist, ein kompaktes Dämpfungselement verwendet wird.
Dadurch ist eine hohe Zuverlässigkeit
des Systems erzielbar.
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Aufgrund
der einfachen Bauweise ist es erfindungsgemäß zudem ohne großen konstruktiven Aufwand
möglich,
die Dämpfungselemente
hinsichtlich ihrer Materialeigenschaften und Dimensionierung so
auszugestalten, daß sie
in der Lösestellung eine
ausreichende Dämp fungswirkung
entfalten und dennoch in der Bremsstellung weiterhin das erforderliche
Seitenspiel zugelassen, damit sich die geforderte Bremswirkung z.B.
bei Kurvenfahrten voll entfalten kann.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Wenn
die Dämpfungselemente
an den Anschlägen
der Schienenbremse angeordnet sind, können bestehende Anordnungen
in einfacher Weise nachgerüstet
werden, ohne daß Änderungen
am Drehgestell erforderlich sind.
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Von
weiterem Vorteil ist es, wenn die Anschläge in der Lösestellung mit einem Spiel
quer zur Fahrtrichtung in den Mitnehmern aufgenommen sind. Dann
können
Reibungskräfte
bei der Bewegung der Schienenbremse von der Bremsstellung in die
angehobene Lösestellung
wirksam verringert bzw. gänzlich
verhindert werden. Damit ist eine exakte Funktionsweise der Schienenbremse
noch besser erzielbar. Zudem verringert sich der Verschleiß der Anordnung,
wodurch sich die Langlebigkeit erhöht.
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Alternativ
ist es auch möglich,
daß die
Schienenbremse mit den Anschlägen
in der Lösestellung durch
die Dämpfungselemente
in den Mitnehmern zentriert ist. Diese Bauweise hat den Vorteil,
daß freie Bewegungen
der Schienenbremse im wesentlichen vollständig vermieden werden, wodurch
sich die dynamische Beanspruchung der Anordnung weiter verringert.
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Die
Ausgestaltung mit oder ohne einem Spiel hängt dabei im wesentlichen vom
jeweiligen Anwendungsfall und den gegebenen Parametern wie z. B. der
gewünschten
Maximalgeschwindigkeit des Schienenfahrzeugs etc. ab.
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Wenn
die Mitnehmer die Anschläge
U-förmig umgreifen,
wobei die Dämpfungselemente
beidseitig an den Anschlägen
angeordnet sind, wird an jedem Mitnehmer eine zuverlässige Fixierung
erzielt. Die Stabilität
der Anordnung in der Lösestellung
erhöht sich
dadurch weiter.
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Alternativ
ist es hierzu auch möglich,
die Mitnehmer L-förmig
auszubilden und so anzuordnen, daß sie die Schienenbremse in
einer horizontalen Ebene aufnehmen, wobei die Schienenbremse wenigstens
zwei parallel zueinander unter den Drehrahmen angeordnete Bremsmagnete
aufweist, welche über
nur einen Spurhalter verbunden sind. Diese Bauweise hat den Vorteil,
daß die
Mitnehmer einfacher gestaltet werden können. Der im Gegensatz zur U-förmigen Ausgestaltung der Mitnehmer
vorliegende Freiheitsgrad bei der L-förmigen Ausgestaltung wird dabei
durch den Spurhalter beseitigt. Dadurch ensteht ein Kippen der Bremsmagnete verhindert. Diese
Anordnung ist ferner besser für
Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten zugänglich.
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Wenn
die Dämpfungselemente
in dieser Ausführungsform
jeweils nur auf der Seite der Anschläge angeordnet sind, welche
zu den zugehörigen Mitnehmern
hin gerichtet ist, vereinfacht sich der Aufbau weiter. Ferner kann
die Anzahl der Verschleißteile
reduziert werden, wodurch sich die Langlebigkeit der Anordnung verbessert.
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Dadurch,
daß an
den Anschlägen
ein Längsdämpfungselement
angeordnet ist, welches im Zusammenwirken mit den Mitnehmern Bewegungen
in Fahrtrichtung dämpft,
wird eine noch größere Zuverlässigkeit
der Anordnung erreicht, da auch Stöße etc. in Längsrichtung
zuverlässig
aufgenommen werden können.
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Mit
der erfindungsgemäßen Aufhängung ausgestattete
Drehgestelle weisen eine verbesserte Fahreigenschaft auf und gleichzeitig
wird die Beschädigungsanfälligkeit
reduziert. Damit wird auch ein Einsatz eines derartigen Drehgestells
bei Geschwindigkeiten über
100 km/h möglich.
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Die
Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der
Figuren der Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigt:
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1 eine
perspektivische Darstellung der Schienenbremse über einem Gleispaar, wobei
das Drehgestell des Schienenfahrzeugs zur Vereinfachung der Darstellung
weggelassen wurde;
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2 eine
Draufsicht auf die Schienenbremse gemäß der vorliegenden Erfindung
mit L-förmigen Mitnehmern;
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3 eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung, in der ein U-förmiger
Mitnehmer ohne Zwischenspalt mit einem Anschlag mit Dämpfungselement
gekoppelt ist;
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4 eine
Darstellung ähnlich 3,
wobei jedoch ein Spiel zwischen dem Anschlag mit Dämpfungselementen
und dem Mitnehmer ausgebildet ist; und
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5 eine
weitere abgewandelte Ausführungsform ähnlich 4 mit
einem Längsdämpfungsglied.
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In
den 1 und 2 ist eine Schienenbremse 1 nach
dem Wirbelstromprinzip dargestellt, welche zwei parallel zueinander
angeordnete Bremsträger 11 und
darunter angeordnete Bremsmagnete 12 aufweist. Die beiden
Bremsträger 11 sind über einen
Spurhalter 13 miteinander verbunden. Die Schienenbremse 1 enthält ferner
Hebeeinrichtungen 14, welche als Druckfedereinrichtungen
ausgebildet sind. Die Hebeeinrichtungen 14 sind jeweils
im Endbereich der Bremsträger 11 angeordnet.
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Ferner
enthält
die Schienenbremse 1 Anschläge 15, an denen einseitig
Dämpfungselemente 16 befestigt
sind. Aus 2 ist erkennbar, daß die Anschläge 15 über die
Dämpfungselemente 16 mit Mitnehmern 2 zusammen
wirken. Die Mitnehmer 2 sind jeweils am Drehgestellrahmen
an jeder Längsseite
eines Drehgestells eines Schienenfahrzeugs befestigt. Sie begrenzen
im Zusammenwirken mit den Anschlägen 15 bzw.
Dämpfungselementen 16 die
Bewegungsfteiheit der Schienenbremse 1 in der Lösestellung.
Zudem ermöglichen
sie in der Bremsstellung die Übertragung
der Bremskraft auf das Drehgestell. Die Mitnehmer 2 sind
hierzu jeweils L-förmig
ausgebildet und so angeordnet, daß sich die Schienenbremse 1 nicht
in der Blattebene gemäß 2 aus
dem Umgriff der Mitnehmer 2 lösen kann.
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Die
Schienenbremse 1 ist zudem in bekannter Weise pendelnd
am Drehgestell des Schienenfahrzeugs festgelegt. Die zu diesem Zweck
erforderlichen Einrichtungen sind bekannt und in den Figuren zur
Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt.
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Zum
Bremsen des Schienenfahrzeugs wird die Schienenbremse 1 derart
aktiviert, daß sich
durch die Bremsmagnete 12 ein magnetisches Feld aufbaut.
Dieses magnetische Feld bewirkt eine Kraftkomponente, mittels der
die Schienenbremse 1 gegen die Wirkung der Druckfedern
in den Hebeeinrichtungen 14 darunter vorliegenden Schienen 3 herab gezogen
wird. Dies ist die Bremsstellung der Schienenbremse 1,
wobei die Bremswirkung durch die vorliegende Anziehungskraft aufgrund
des Magnetfelds bewirkt wird.
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Zum
Lösen der
Bremse wird die Schienenbremse 1 deaktiviert, wodurch sich
das Magnetfeld der Bremsmagnete 12 auflöst. Dann wird die Schienenbremse 1 durch
die Kraft der Druckfedern in den Hebeeinrichtungen 14 weg
von den Schienen 3 in eine Lösestellung angehoben.
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Während die
Schienenbremse 1 in der Bremsstellung ein Seitenspiel aufweisen
muß, um entsprechend
dem Achsabstand am Drehgestell und dem Kurvenradius der Schienen 3 eine
maximale Überdeckung
zwischen der Schienenbremse 1 und der Schienen 3 zu
ermöglichen,
soll das Seitenspiel in der Lösestellung
möglichst
gering sein. Dies wird durch die spezielle Ausgestaltungsweise der
Dämpfungselemente 16 und
das Zusammenwirken mit den Anschlägen 15, und den Mitnehmern 2 erzielt.
Daher weisen die Dämpfungselemente 16 Elastizitätseigenschaften
auf, die unter Berücksichtigung
beider Einsatzfälle
optimiert sind. Vorzugsweise kommen hier Stahl/Gummi-Kombinationen
zum Einsatz.
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Alternativ
ist es auch möglich,
die Dämpfungselemente 16 und/oder
die Anschläge 15 bzw. Mitnehmer 2 in
ihrer Gestalt derart auszubilden, daß sich die Bremsmagnete in
der Lösestellung
zentrieren, d.h. ein verringertes Seitenspiel im Vergleich zur Bremsstellung
aufweisen.
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Wie
in 2 dargestellt ist, können die Mitnehmer 2 derart
angeordnet sein, daß sie
nur ein geringes Spiel in Faltrichtung und quer zur Fahrtrichtung
des Schienenfahrzeugs zulassen. Sofern im Verlauf der Fahrt Schwingungen
oder harte Stöße auftreten,
werden diese durch die quer zur Fahrtrichtung wirkenden Dämpfungselemente 16 soweit
gedämpft,
daß keine
Beschädigungen
an umliegenden Bauteilen wie den Drehgestellrahmen etc. auftreten.
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Die 3 bis 5 zeigen
weitere Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung. Wie aus diesen Detaildarstellungen hervorgeht,
sind hier Mitnehmer 2' angeordnet,
welche U-förmig
ausgebildet sind. Die Mitnehmer 2' umschließen dabei die Anschläge 15 auf
drei Seiten, wobei jeweils beidseits der Anschläge 15 Dämpfungselemente 16 angeordnet
sind.
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Die 3 bis 5 stellen
jeweils Unteransichten einer einzelnen Mitnehmer-Anschlag-Anordnung dar, wobei
die entsprechenden Anordnungen an allen vier Stellen vorliegen können, wie
es aus den 1 und 2 hervorgeht.
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In
der in 3 dargestellten Ausführungsform ist das zusammenwirken
dieser Komponenten derart, daß kein
Spiel zwischen dem Mitnehmer 2' und den Dämpfungselementen 16 am Anschlag 15 vorliegt.
Bei dieser Bauweise ist die Schienenbremse 1 somit in der
Lösestellung
ohne Spiel am Drehgestell zentriert. Hierbei können Einfügefasen am Mitnehmer 2' ausgebildet
sein, welche den Einfügevorgang
erleichtern.
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In 3 ist
ferner noch ein Fixanschlag 17 dargestellt, der die Längsbewegung
des Anschlages 15 begrenzt. Auf diesen Fixanschlag 17 kann
jedoch auch verzichtet werden.
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In 4 ist
eine Ausführungsform
dargestellt, in der ein Spiel zwischen dem Mitnehmer 2' und den Dämpfungselementen 16 ausgebildet
ist. In dieser Ausführungsform
kann der Anschlag 15 mit geringerer Kraft im Mitnehmer 2' bewegt werden,
da keine Preßreibung
zwischen den Elementen vorliegt. Die durch das Spiel zugelassenen
Schwingungen bzw. Bewegungen der Schienenbremse 1 werden
hierbei durch die Dämpfungselemente 16 aufgenommen und
gedämpft.
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Gemäß der Darstellung
in 5 kann ferner ein Längsdämpfungselement 18 am
Anschlag 15 angeordnet sein, welches zur Aufnahme von Stößen in Fahrtrichtung
des Schienenfahrzeugs in der Lage ist.
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Das
Material der Dämpfungselemente 16 bzw. 18 wird
dabei so gewählt,
daß sich
in den jeweiligen Beanspruchungsrichtungen die gewünschten Steifigkeits-
und Dämpfungswerte
ergeben. Zudem lassen sich bestimmte Dämpfungskennlinienverläufe in an
sich bekannter Weise einstellen, so daß die Dämpfungselemente z. B. im Anfangsbereich
ihrer elastischen Verformung weichelastisch reagieren und anschließend einen
härteren
Federkennlinienverlauf zeigen. Damit können Wechselwirkungen zwischen
der Schienenbremse 1 und dem Drehgestell zuverlässiger vermieden
werden.
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Die
Erfindung läßt neben
den hier aufgezeigten Ausführungsformen
weitere Gestaltungsansätze zu.
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So
ist es z. B. auch möglich,
die Anschläge 15 L-
bzw. U-förmig
auszubilden und dementsprechend die Mitnehmer 2 bzw. 2' quaderförmig zu
gestalten.
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Ferner
läßt sich
die vorliegende Erfindung auch an Magnetschienenbremsen anwenden,
bei denen eine Berührung
zwischen dem Bremsmagneten und der Schiene auftritt. Die Magnetkraft kann
sowohl über
Permanent- als auch Elektromagnete erzeugt werden, wobei die Absenkung
in die Bremsstellung bei der Bauweise mit Permanentmagneten durch
aktive Hebeeinrichtungen erfolgt.
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Die
erfindungsgemäße Aufhängung eignet sich
dabei insbesondere für
Schienenbremsen in Tiefaufhängung,
wobei jedoch auch ein Einsatz in Ausgestaltungsweisen mit Hochaufhängung oder
mit Umstellmöglichkeiten
zwischen diesen möglich
ist.
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Überdies
kann sie auch an anderen passiven Hebeeinrichtungen angewendet werden
und läßt sich
zudem auch an aktiven Hebeeinrichtungen wie z. B mit Hebebälgen etc.
anwenden.
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An
den mit den Mitnehmern 2 bzw. 2' zusammenwirkenden Oberflächen können auf
die Dämpfungselemente 16 ferner
auch stabile Platten aufvulkanisiert oder auf andere Weise angebracht
sein, welche den Verschleiß an
dieser Stelle und die Gefahr einer Beschädigung verringern.
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Ferner
ist es auch möglich,
daß die
Dämpfungselemente
an den Mitnehmern befestigt sind.
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Die
Erfindung schafft somit eine Aufhängung für eine Schienenbremse 1 an
einem Drehgestell eines Schienenfahrzeugs, wobei eine passive Hebeeinrichtung 14 vorgesehen
ist, welche auf die Schienenbremse 1 in Abhängigkeit
von deren Aktivierungszustand derart einwirkt, daß diese
zwischen einer abgesenkten Bremsstellung und einer angehobenen Lösestellung
verlagerbar ist. Hierbei wirken in der Lösestellung derart Dämpfungselemente
zwischen Anschlägen
der Schienenbremse und den Mitnehmern des Drehgestells, daß Querkräfte z. B.
aufgrund von Schwingungen oder Stoßbelastungen zuverlässig gedämpft werden.
In der Bremsstellung ist dagegen das erforderliche Seitenspiel der
Anordnung weiter möglich.