DE2305042A1

DE2305042A1 - Bremseinrichtung fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE2305042A1
Application number: DE2305042A
Authority: DE
Inventors: Max Baermann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-02-02
Filing date: 1973-02-02
Publication date: 1974-08-08
Also published as: BE809853A; FR2216140B1; GB1449381A; FR2216140A1; CH573826A5; ATA1082473A; AT334470B; US3837442A; JPS507223A; NL7400471A; IT1002833B; ES422778A1

Description

MAX BAERMANN 506BENSberg bezirk KÖLN 3O.I.I973

TELEFON (022 04) 30S1 TELEX 887)430

Scha/Lg 246/73

Bremseinrichtung für Fahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremseinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere für Straßen- und Schienenfahrzeuge. Bei diesen Fahrzeugen findet im allgemeinen während des Bremsens eine Umformung der Energie der sich bewegenden Massen in Wärme statt, wenn der Belag an der Trommel, der Scheibe oder dem Rad einer Reibungsbremse ar liegt-.. Abgesehen von dem hohen Verschleiß der Beläge ■■?■-?I^^n I-.:-. ^-^ L^c "<-e-"seii nooli dan NaC-IXoGiI auf» daß die Bx-einslz"^s,f"': abliäugig La% 7012 6..^v G-i'öfis des Adaäsions» Koef'fizienten zwischen Rad und Lz.u££l'£.<äliQ x^izxL «isa Reibungskoeffizienten, innerhalb dar Brease.

Bei den steigenden Fahrzeuggesciiwindigkeiteiij, den Forderungen nach kurzen Bremswegen bei sicherem und rutschfreies· Bremsen, den größeren Dauerbremsleistungen, reichen, die fei sir«, er vorgesehenen Reibungsbremsen nicht nsehx- aus« Man ist deshalb dazu übergegangen,, neben den Reibungsbremsen sogenannte Verlangaam-ar in den Fahrzeugen vorzusehen, die das Fahrzeug von einer hsiiea Geschwindigkeit auf eine niedxige Geschwindigkeit abbremsen, während die Reibungsbremse nur noch für geringe Geschwindigkeiten bis zum Stillstand Verwendung findet*

.409832/01 15

Derartige Verlangsamer beruhen z.B. auf dem Wirbelstromprinzip, bei dem eine Scheibe oder ein Zylinder aus einem Ferkstoff mit guter elektrischer Leitfähigkeit relativ zu Polen wechselnder Polarität bewegt wird. Dabei werden in dem Leiter Wirbelströme induziert. Das Magnetfeld dieser Wirbelströme, das dem Erregerfeld entgegengerichtet ist, verursacht die Bremskraft. Innerhalb des Leiters sind die Wirbelströme kurzgeschlossen, so daß sich die Bremskraft in Wärme umsetzt.

Diese Wirbelstrombremsen besitzen jedoch den Nachteil, daß die in dem Wirbelstromleiter entstehende Wärme eine Verminderung der Bremskraft in dem gleichen Maße bedingt, wie sich der elektrische Widerstand des Leiters in Abhängigkeit von der Temperatur erhöht. Das Absinken der Bremskraft kann bei einer Temperatur von ca. 500-600 C in dem Wirbelstromleiter bis zu 50 % betragen.

Das Problem bei derartigen Wirbelstrombremsen besteht somit darin, die in dem Leiter entstehende Wärme abzuführen. Derartige Maßnahmen zur Abführung der Wärme bzw. zur Kühlung erfordern, einen hohen konstruktiven Aufwand. Außerdem kann durch Verschmutzungen des Kühlsystems die Betriebssicherheit der Bremse gefährdet werden.

Werden rotierende Wirbelstrom-Scheiben oder Trommeln mit Kühlrippen versehen, die als Lufterschaufeln ausgebildet sind, so wird während der ganzen Fahrt laufend eine nicht unbedeutende Leistung des Antriebsmotors, in vielen Fällen mehr a,ls 5 $ >

409832/0115

für diese Luftkühlung aufgewendet, auch wenn sich die Bremse im ausgeschalteten Zustand befindet.

Demgegenüber zeigt die vorliegende Erfindung einen neuen Weg zur Schaffung einer Bremseinrichtung für Fahrzeuge, bei der sich die Teile, die zur Bremsung herangezogen werden, nur unwesentlich erwärmen, während die eigentliche Bremsenergie in elektrische Energie umgeformt wird, die in Widerständen, die außerhalb der Bremseinrichtung angeordnet sind, in Wärme umgewandelt wird.

Diese Lösung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein vom Fahrzeug angetriebener Mehrphasengenerator und Induktionsmotoren vorgesehen sind, wobei der Mehrphasengenerator ein Dreh- oder Wanderfeld in einer Spulenanordnung des Stators jedes Induktionsmotors, der mit dem Fahrzeug fest verbunden ist, erzeugt, und daß dieses Dreh- oder Wanderfeld ferromagnetische oder elektrische Leiter beeinflußt, die sich relativ zu dem Stator, jedoch in entgegengesetzter Richtung zu dem Dreh- oder Wanderfeld bewegen.

Der besondere Vorteil der Bremseinrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß keine separate Stromquelle benötigt wird, wie dies bei einer elektromagnetisch erregten Wirbelstrombremse der Fall ist, da der vom Fahrzeug angetriebene und ebenfalls als Bremse wirkende Mehrphasengenerator die Erregerenergie für die Induktionsmotoren während des Bremsvorganges liefert. Es wird eine resultierende Bremskraft ausgenutzt, die sich aus

409832/0115

23fl5fU2

derjenigen des Mehrphasengenerators und der der Induktionsmotoren zusammensetzt. Der vom Fahrzeug angetriebene Mehrphasengenerator kann in bezug auf seine Leistung daher relativ klein ausgelegt werden.

Das in dem Stator der Induktionsinotoren erzeugte Dreh- oder Wanderfeld verläuft in seiner Richtung entgegengesetzt zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs und wirkt auf elektrische Leiter ein, z.B. auf den Rotor des Induktionsmotors, der mit den drehbaren Teilen des Fahrzeugs verbunden ist, so daß seine Bewegung gehemmt wird, wobei ein weiterer Bremseffekt entsteht.

Wird die Bremseinrichtung nach der Erfindung für straßengebundene Fahrzeuge vorgesehen, so wird der Rotor des Mehrphasengenerators vorzugsweise mit der Kardanwelle oder einem ähnlichen Bauteil verbunden und der Stator am Fahrgestell befestigt.

Zur Regulierung der induzierten Spannung bzw. des Stromes des Generators kann der Rotor oder der Stator aus zwei oder mehreren unterteilten Polringen bestehen, die gegeneinander bis um eine Polteilung verdrehbar sind. (Gemäß Patentanmeldung P 17 63 894.7 und P 22 56 857.6)

Damit der Strom in den Rotoren der Induktionsmotoren keine unzulässig hohen Werte annimmt, kann man auch zwischen den Mehrphasengenerator und die Induktionsmotoren Strombegrenzer wie z.B. Widerstände, Thyristoren und dgl. schalten.

409832/0115

Es besteht auch die Möglichkeit, Widerstände, die dem Kühlluftstrom ausgesetzt sind, im Rotor der Induktionsmotoren vorzusehen. Die Größe des Widerstandswertes hängt von der Anzahl der zur Bremsung vorgesehenen Induktionsmotoren, ihrer Schaltung in bezug auf den Mehrphasengenerator und ihrer Leistung ab.

Die Statoren der Induktionsmotoren, vorzugsweise der Asynchronmotoren, sind an feststehenden Teilen des Fahrzeugs und deren Rotoren mit drehbaren Teilen des Fahrzeugs, wie z.B. mit wenigstens zwei Fahrzeugrädern des Zugfahrzeugs oder des Hängers, verbunden. Der Mehrphasengenerator erzeugt in den Statoren der Induktionsmotoren ein Drehfeld, dessen Drehrichtung entgegengesetzt zur Fahrtrichtung verläuft und damit die sich in dieser Richtung drehenden Rotore abbremst.

Die Induktionsmotoren können vorzugsweise als Scheibenmotoren, d.h. mit scheibenförmigem Rotor, ausgebildet sein.

Wird die Bremseinrichtung für schienengebundene Fahrzeuge verwendet, so ist der Stator des den Mehrphasenstrom liefernden Generators am Fahrgestell des Schienenfahrzeugs befestigt. Der Rotor des Mehrphasengenerators wird - ggfls. unter Zwischenschaltung eines Getriebes - von den Fahrzeugrädern des Schienenfahrzeugs angetrieben. Am Fahrzeuggestell, vorzugsweise zwischen den Laufrädern des Drehgestells, sind Magnetsysteme mit in Richtung der Schiene hintereinander liegenden, die Spulenwicklungen tragenden Polen angeordnet, deren Polflächen mit geringem Luftspalt der Schienenlauffläche gegenüberstehen.

409832/0115

Der Mehrphasengenerator erzeugt in den Spulenwicklungen des Magnetsystems ein Fanderfeld, dessen Richtung entgegengesetzt zur Fahrtrichtung verläuft und auf die Schiene einwirkt. Die Anordnung ist etwa mit einem Linearmotor zu vergleichen, der das Fahrzeug entgegengesetzt zur Fahrtrichtung anzutreiben versucht, wobei sich der auf das Fahrzeug einwirkende Bremseffekt ergibt.

Der bei der Bremseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung vorgesehene Mehrphasengenerator kann zusätzlich mit Belastungswiderständen verbunden sein, in denen ein Teil der erzeugten Energie, der nicht für die Erregung der Induktionsmotoren benötigt wird, in Wärme umgewandelt wird. Die Belastungswiderstände können an einer geeigneten Stelle im Fahrzeug angeordnet sein, wo eine gute Wärmeabführung, z.B. durch den Fahrtwind, gegeben ist, ohne daß Teile des Fahrzeugs oder der Bremseinrichtung beeinträchtigt werden.

Die Bremseinrichtung nach der Erfindung kann leicht betätigt und reguliert werden. Die Betätigung kann vom Fahrerplatz wahlweise pneumatisch, hydraulisch oder durch Bowdenzug, Gestänge oder ähnliche Bauteile erfolgen, die das Erregerfeld des Mehrphasengenerators entsprechend der erforderlichen Generatorspannung in seiner Stärke verändern.

Ferner ist die Bremseinrichtung wartungsarm, weil eine völlig geschlossene Bauweise vorliegt, die Verschmutzungen verhindert,

409832/0115

und kein Bauteil einer Abnutzung unterliegt. Dabei wird ein optimaler Bremseffekt erreicht, weil sich die Gesamtbremskraft aus der Summe der Bremskraft des Mehrphasengenerators und der Induktionsmotoren zusammensetzt und die resultierende Bremskraft unabhängig von dem Adhäsions- und Reibungskoeffizienten ist.

409832/0115

Claims

Patentansprüche

j 1)JBremseinrichtung für Fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Fahrzeug angetriebener Mehrphasengenerator und Induktionsmotoren vorgesehen sind, wobei der Mehrphasengeherator ein Dreh- oder Wanderfeld in einer Spulenanordnung des Stators jedes Induktionsmotors, der mit dem Fahrzeug fest verbunden ist, erzeugt, und daß dieses Dreh- oder Wanderfeld ferromagnetische und/oder elektrische Leiter beeinflußt, die sich relativ zu dem Stator, jedoch in entgegengesetzter Richtung zu dem Dreh- oder Wanderfeld b ewe gen.

Z) Bremseinrichtung für straßengebundene Fahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Straßenfahrzeug angetriebener Mehrphasengenerator und von dieses gespeiste Induktionsmotoren, vorzugsweise Asynchronmotoren, vorgesehen sind, deren Statoren an feststehenden. Teilen des Fahrzeugs und deren Rotoren mit drehbaren . Teilen des Fahrzeugs, wie z.B. wenigstens zwei Fahrzeugrädern, verbunden sind, wobei der Mehrphasengenerator in den Statoren der Xnduktionsmotoren ein Drehfeld erzeugt, dessen Drehrichtung entgegengesetzt zur Fahrtrichtung verläuft.

409832/01 15

3) Bremseinrichtung für straßengebundene Fahrzeuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsmotoren als Scheibenmotoren ausgebildet sind.

k) Bremseinrichtung für schienengebundene Fahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Fahrzeuggestell, vorzugsweise an beiden Seiten des Drehgestells, Magnetsysteme mit in Richtung der Schiene hintereinander liegenden, Spulenwicklungen tragenden Polen angeordnet sind, wobei die Polflächen mit geringem Luftspalt der Schienenlauffläche gegenüberstehen und der vom. Fahrzeug angetriebene Mehrphasengenerator in den Spulenwicklungen ein Vanderfeld erzeugt, dessen Richtung entgegengesetzt zur Fahrtrichtung verläuft.

5) Bremseinrichtung für Fahrzeuge nach den Ansprüchen 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrphasengenerator mit Belastungswiderständen verbunden ist, die so bemessen sind, daß in ihnen durch Umwandlung eines Teils der Energie Wärme entsteht.

409832/0115