DE102006055859A1 - Elektromechanische Bremse mit dezentralen Generatoren - Google Patents

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Abstract

Um eine Vorrichtung (1) zum Bremsen eines Fahrzeuges mit - wenigstens einem Steller (3) zum Erzeugen einer mechanischen Bewegung, eines Magnetfeldes oder eines elektromagnetischen Wechselfeldes und - wenigstens einem Elektroenergieversorgungsmittel, das mit wenigstens einem Steller (3) über einen Bremsstromkreis (4) verbunden ist, bereitzustellen, die im Fehlerfall selbsttätig bremst, wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein Unterbrecher (5) vorgesehen ist, der zum Schließen des Bremsstromkreises (4) bei Ausfall der Energieversorgung der Vorrichtung (1) oder bei Anlegen eines Notbremssignals über eine für diesen Zweck vorgesehene Signalleitung eingerichtet ist, und dass die Elektroenergieversorgungsmittel wenigstens einen Generator aufweisen, der Bewegungsenergie des Fahrzeuges in elektrische Energie zur Versorgung des Stellers (3) über den Bremsstromkreis (4) umwandelt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bremsen eines Fahrzeuges mit wenigstens einem Steller zum Erzeugen einer mechanischen Bewegung, eines Magnetfeldes oder eines elektromagnetischen Wechselfeldes und wenigstens einem Elektroenergieversorgungsmittel, das mit wenigstens einem Steller über einen Bremsstromkreis verbundenen ist.
  • Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 102 39 696 B3 bereits bekannt. Die dort offenbarte Vorrichtung verfügt über einen Bremsaktor zum Antrieb eines mechanischen Kraftumsetzers, der auf Bremsbacken einer mechanischen Bremse einwirkt, so dass diese gegen eine drehfest mit einer Radachse eines Schienenfahrzeuges verbundene Bremsscheibe gepresst werden. Zur Versorgung des Bremsaktors mit elektrischer Energie ist dieser mit einem Leistungsteil verbunden, das wiederum an das Bordnetz des Schienenfahrzeuges angeschlossen ist. Zur Regelung des Leistungsteils und somit der Energieversorgung des Bremsakters ist eine Steuer- und Regeleinrichtung vorgesehen. Der vorbekannten Vorrichtung haftet der Nachteil an, dass diese keine so genannte selbsttätige Bremse ist, die bei Ausfall der Elektroenergieversorgung das Fahrzeug eigenständig abbremst.
  • Eine elektromechanische Bremse ist ferner aus der DE 199 45 701 A1 bekannt.
  • In der DE 101 35 797 C2 ist ein Bremssystem beschrieben, das aus einer elektrodynamischen Bremse und einer pneumatischen Bremse besteht.
  • Bei einer elektrodynamischen Bremse wird ein antreibender Elektromotor im Bremsfall als Generator betrieben, der eine beim Bremsen gewonnene elektrische Energie in das rückspeisefähige Versorgungsnetz zurückkoppelt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die zum selbsttätigen Bremsen eingerichtet ist.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass wenigstens ein Unterbrecher vorgesehen ist, der zum Schließen des Bremsstromkreises bei Ausfall der Energieversorgung der Vorrichtung oder bei Anlegen eines Notbremssignals über eine für diesen Zweck vorgesehene Signalleitung eingerichtet ist, und dass die Elektroenergieversorgungsmittel wenigstens einen Generator aufweisen, der Bewegungsenergie des Fahrzeuges in elektrische Energie zur Versorgung des Stellers über den Bremsstromkreis umwandelt.
  • Erfindungsgemäß weisen die Energieversorgungsmittel wenigstens einen Generator auf. Der Generator ist so ausgelegt, dass dieser die Bewegungsenergie des Fahrzeuges wie bei einer elektrodynamischen Bremse in elektrische Energie umwandelt. Diese wird jedoch nicht wie bei der elektrodynamischen Bremse in ein Versorgungsnetz zurückgespeist. Erfindungsgemäß wird die beim Bremsen gewonnene elektrische Energie zur Versorgung eines Stellers eingesetzt, der schließlich den Bremsvorgang einleitet. Zur Energieversorgung ist jeder Generator über einen Bremsstromkreis mit dem Steller verbunden, wobei ein Unterbrecher zum Öffnen und Schließen des Bremsstromkreises vorgesehen ist. Dabei ist der Unterbrecher so eingestellt, dass in einem Fehlerfall der Bremsstromkreis geschlossen und ein Bremsvorgang eingeleitet wird. Der Fehlerfall tritt beispielsweise ein, wenn die Energieversorgung der erfindungsge mäßen Vorrichtung ausfällt. Diese wird beispielsweise vom Fahrzeug bereitgestellt. Somit ist eine selbsttätige elektromechanische oder elektromagnetische Bremse bereitgestellt. Nur durch Zuführen einer Energie ist das Öffnen des Bremsstromkreises möglich.
  • Vorteilhafterweise ist der Generator zum Erzeugen einer Frequenz eingerichtet, die mit der Raddrehzahl ansteigt. Die Raddrehzahl ist ein Maß für die Geschwindigkeit des Fahrzeuges. Die geschwindigkeitsabhängige Frequenz lässt sich hervorragend zur Steuerung der Bremskraft in Abhängigkeit der Geschwindigkeit nutzen.
  • Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwicklung ist der Generator auf einer der Radachsen befestigt. Hierbei ist es vorteilhaft, dass der Generator einen Läufer aufweist, der drehfest mit der Radachse verbunden ist. So es beispielsweise möglich, dass der Läufer die Radachse konzentrisch umgibt und innerhalb eines Stators, der ebenfalls die Radachse umschließt, umläuft. Solche Generatoren sind aus dem Stand der Technik bekannt, so dass an dieser Stelle hierauf nicht genauer eingegangen zu werden braucht.
  • Vorteilhafterweise ist für jede Radachse wenigstens ein Generator und wenigstens ein Steller vorgesehen. Durch die höhere Anzahl von Stellern und Generatoren ist die Sicherheit, die durch die Vorrichtung beim Bremsen bereitgestellt wird, erhöht.
  • Vorteilhafterweise ist der Generator ein Wechselstromgenerator. Solche Generatoren sind handelsüblich und können kostengünstig am Markt bezogen werden. Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung jedoch auch möglich, andere Generatoren, wie beispielsweise Gleichstromgeneratoren, einzusetzen. Auch kann der Wechselstromgenerator mit einem Gleichrichter verbunden sein, der den Wechselstrom in einen Gleichstrom umwandelt, wobei dann ein Gleichstrommotor als Steller angetrieben wird. Auch ist es möglich, einen Gleichstromgenerator einzusetzen, und diesen mit einem Wechselrichter zu verbinden, der aus dem vom Generator bereitgestellten Gleichstrom Wechselstrom zum Antrieb des Stellers zur Verfügung stellt.
  • Der Steller ist beispielsweise ein Elektromagnet, ein Elektromotor oder ein elektrischer Dipol. Der Elektromagnet zieht oder schiebt bei Erregung beispielsweise einen Anker in eine vorgeschriebene Richtung. Der Anker ist über eine zweckmäßige Hebelmechanik mit einer Bremszuspanneinrichtung einer mechanischen Reibbremse verbunden, die Bremsbacken aufweist, welche schließlich gegen eine drehfest mit einer Radachse verbundene Bremsscheibe oder gegen eine Reibfläche am Rad gepresst werden. Aufgrund der Reibwirkung zwischen einem der Bremsscheibe zugewandten Bremsbelag der Bremsbacke und der Bremsscheibe wird eine Verzögerungskraft zum Bremsen eines Fahrzeuges erzeugt.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sowohl im Zusammenhang mit Schienenfahrzeugen als auch im Zusammenhang mit Kraftfahrzeugen, wie LKWs oder dergleichen, eingesetzt werden.
  • Ist der Steller ein elektrischer Dipol, erzeugt dieser ein elektromagnetisches Wechselfeld oder ein Magnetfeld. Mit anderen Worten ist der elektrische Dipol dann Teil einer Wirbelstrom- oder einer anderen magnetischen Bremse, wobei die Bremswirkung über induktive Wechselwirkungen erzeugt wird. Wirbelstrombremsen oder magnetische Bremsen sind dem Fachmann bekannt, so dass an dieser Stelle hierauf nicht genauer eingegangen zu werden braucht.
  • Vorteilhafterweise sind Stromeinstellmittel in Parallelschaltung zum Unterbrecher vorgesehen. Die Stromeinstellmittel ermöglichen die Steuerung des Stromflusses und somit eine Steuerung der vom Steller bereitgestellten Bremskraft. Die Bremskraft des Stellers ist im Rahmen der Erfindung von dem im Bremsstromkreis fließenden Strom abhängig.
  • Die Stromeinstellmittel umfassen beispielsweise eine Spule mit variabler Geometrie, ein Potentiometer, einen Transistor oder einen Chopper zum Zerhacken des Stromflusses über den Bremsstromkreis. Zweckmäßigerweise kommt eine Regelungseinheit zum Einstellen der Induktivität des Bremsstromkreises in Abhängigkeit eines vom Führer des Fahrzeuges vorgegebenen Sollwertes mittels der Stromeinstellmittel zur Anwendung. Der Führer des Fahrzeuges gibt beispielsweise eine gewünschte Bremskraft vor. Die Regelungseinheit ist zum Beispiel mit einem Stromgeber verbunden, der den über den Bremsstromkreis fließenden Bremsstrom erfasst und einen diesem proportionalen Bremsstromwert für die Regelungseinheit bereitstellt. Die Regelungseinheit greift anschließend auf die Stromeinstellmittel zu, so dass im Bremsstromkreis eine Induktivität bereitgestellt ist, die für einen Stromfluss sorgt, dass der Bremsstromwert möglichst genau dem vorgegebenen Sollwert entspricht. Auf diese Weise ist eine genaue Einstellung der Verzögerungskraft oder Bremskraft des Fahrzeuges ermöglicht.
  • Zweckmäßigerweise stellt die Regelungseinheit die Induktivität des Bremsstromkreises lastabhängig ein. Hierzu ist die Regelungseinheit beispielsweise mit Lastgebern verbunden, welche die Beladung und somit das Gewicht des Fahrzeuges fortwährend erfassen. Als Maß für die Beladung oder die Last des Fahrzeuges kann beispielsweise der Druck einer Lufttragfeder verwendet werden, auf der die Last am Fahrzeug abge stützt ist. Selbstverständlich sind auch andere Möglichkeiten zur Lasterfassung im Rahmen der Erfindung vorstellbar.
  • Zweckmäßigerweise weist der Bremsstromkreis einen Schwingkreis auf, der bei höheren Geschwindigkeiten zu einer Abnahme des Stromflusses im Bremsstromkreis sorgt. Insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten, beispielsweise über 200 km/h, kann das Aufbringen der vollen Bremskraft auf eine Bremsscheibe zu einer irreversiblen Beschädigung der Bremsscheibe führen. Dies hängt damit zusammen, dass die in die Bremsscheibe durch Reibschluss eingebrachte Leistung linear mit der Geschwindigkeit des Fahrzeuges ansteigt. Aufgrund zu hoher thermischer Belastungen kommt es zu einem schnellen Abnutzen von Bremsbelägen oder dergleichen. Um dies zu vermeiden, ist bekannt, die Bremskraft bei höheren Geschwindigkeiten zu reduzieren. Dies erfolgt im Rahmen der Erfindung mit einem Schwingkreis im Bremsstromkreis. Die Frequenz des Stromes ist bei der Verwendung von Wechselstromgeneratoren als Generatoren von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges abhängig. Es wird somit ein Strom im Bremsstromkreis erzeugt, dessen Frequenz mit der Fahrzeuggeschwindigkeit verknüpft ist. Der Schwingkreis ist nunmehr so auf die Frequenz des Stromes im Bremsstromkreis abgestimmt, dass ab einer Grenzfrequenz, die einer vorgegebenen Geschwindigkeit, beispielsweise 200 km/h entspricht, sich die Impedanz des Bremsstromkreises überproportional zur Frequenz erhöht. Auf diese Weise wird der in dem Bremsstromkreis fließende Strom bei Geschwindigkeiten über 200 km/h und bei einer Frequenz oberhalb der Grenzfrequenz verringert, so dass die vom Steller bereitgestellte Verzögerungskraft oder Bremskraft herabgesetzt ist. Eine Beschädigung von Bremsbelägen aufgrund zu starker Bremsung bei hohen Geschwindigkeiten ist auf diese Weise vermieden. Ab einer weiteren, höher liegenden Grenzfrequenz, die im Bereich der Resonanzfrequenz des Schwingkreises liegt, würde bei weiter ansteigender Frequenz und damit Geschwindigkeit des Fahrzeuges der Stromfluss im Bremsstromkreis wieder zunehmen. Dieser Effekt ist unerwünscht und daher zu vermeiden. Daher wird der Schwingkreis im Rahmen der Erfindung so abgestimmt, dass diese unerwünschte Zunahme des Stromflusses im Bremsstromkreis erst bei Frequenzen oberhalb einer Frequenz erfolgt, die der vorgegebenen Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs, beispielsweise 300 km/h entspricht.
  • Vorteilhafterweise ist ein zweiter oder sind mehrere Stromkreise mit einem zweiten oder mit mehreren Generatoren vorgesehen, wobei die Phasen der Generatoren um einen Phasenwinkel zueinander versetzt sind. Der Phasenwinkel beträgt vorzugsweise 90 Grad. Insbesondere bei langsamen Geschwindigkeiten kann es im Rahmen der Erfindung zu einem pulsierenden Strom im Bremsstromkreis und somit zu einer pulsierenden Bremswirkung kommen. Dies reduziert jedoch den Fahrkomfort. Aus diesem Grunde ist ein zweiter Generator mit versetzter Phasenlage vorgesehen, so dass insgesamt ein glatterer Verlauf der Bremskraft bereitgestellt ist. Im Rahmen der Erfindung kann neben einem zweiten Generator auch ein dritter oder vierter Generator beispielsweise zum gleichen Zweck je Radachse vorgesehen sein. Auch ist es möglich dass nicht alle Stromkreise einen eigenen Generator aufweisen sondern mehrere Bremskreise mit einem gemeinsamen Generator verbunden sind.
  • Vorteilhafterweise ist ein Federspeicher zum Unterstützen des Stellers bei Langsamfahrt des Fahrzeuges bereitgestellt, wobei dem Federspeicher ein zweiter Steller entgegenwirkt, der Teil eines zweiten Bremsstromkreises mit einem zweiten Generator ist. Wie bereits ausgeführt wurde, ist der Stromfluss im Bremsstromkreis von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges abhängig. Bei Langsamfahrten ist ein nur geringer Stromfluss mit einer geringen Bremswirkung im Gefolge erzeugt. Der Fe derspeicher wird gemäß dieser vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eingesetzt, um die Bremswirkung bei Langsamfahrten zu erhöhen. Dem Federspeicher ist ein zweiter Steller zugeordnet, der eine Kraft erzeugt, die der Kraft, die durch den Federspeicher erzeugt wird, entgegenwirkt. Der zweite Steller wird ebenfalls von einem Generator angetrieben, der Bewegungsenergie des Fahrzeuges in elektrische Energie zur Versorgung des zweiten Stellers umwandelt. Mit anderen Worten lässt bei Langsamfahrten auch die Kraftwirkung des zweiten Stellers nach, so dass die Kraftwirkung des Federspeichers beispielsweise auf eine Reibungsbremse des Fahrzeuges entsprechend zunimmt. Die Kraft des Federspeichers wird in eine Bremszuspanneinrichtung eingeleitet, so dass die Bremskraft durch den Federspeicher bei Langsamfahrten erhöht ist.
  • Vorteilhafterweise ist ein Relais im zweiten Bremsstromkreis zum Auslösen einer Sicherheitsbremsung vorgesehen. Das Relais unterbricht beispielsweise den zweiten Bremsstromkreis, so dass die Wirkung des zweiten Stellers unterbrochen ist. Die Kraft des Federspeichers wird dann unmittelbar in die Bremszuspanneinrichtung eingeleitet, so dass es zur Sicherheitsbremsung des Fahrzeuges kommt. Der Federspeicher ist beispielsweise eine Schraubenfeder oder dergleichen.
  • Vorteilhafterweise sind Feststellmittel zum Verklinken des Federspeichers vorgesehen. Die Feststellmittel dienen zum geschwindigkeitsabhängigen Verklinken des Federspeichers. Insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten ist die zusätzliche Kraftwirkung des Federspeichers nicht mehr erforderlich. Um den zweiten Steller nicht permanent gegen den Federspeicher arbeiten zu lassen und auf diese Weise unnötig Energie zu verbrauchen, ist ein Verklinkungsmechanismus im Rahmen dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung vorgesehen.
  • Vorteilhafterweise dient ein Elektromotor zum Vorspannen des Federspeichers.
  • Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Steller Multipolmotoren. Solche Multipolmotoren erzeugen einen glatten Stromverlauf im Bremsstromkreis.
  • Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwicklung sind einem Rad mehrere Elektromotoren als Steller zugeordnet, wobei die Läufer der Elektromotoren mit der Drehachse drehfest verbunden und im Verhältnis zum jeweiligen Stator des Elektromotors zueinander winkelversetzt sind. Wie bei den Multipolmotoren kommt es auch bei dieser Ausgestaltung zu einer gleichmäßigen Krafteinwirkung beispielsweise auf eine Bremszuspanneinrichtung einer mechanischen Bremse.
  • Zweckmäßigerweise ist der Steller über eine Hebelmechanik mit einer Bremszuspanneinrichtung verbunden.
  • Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung sind Mittel zum Lösen der Bremse vorgesehen.
  • Ferner kann es zweckmäßig sein dass wenigstens ein Schalter zum Öffnen eines oder mehrerer Bremsstromkreise vorgesehen ist. Der Schalter dient zum Abschalten der Vorrichtung im Bedarfsfall. Ein solcher kann beispielsweise im Wartungsfall vorliegen.
  • Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwicklung weist jeder Schalter mehrere Pole auf und ist zum Öffnen von Bremsstromkreisen eingerichtet, deren Anzahl der Anzahl der Pole entspricht. Ein Schalter kann somit mehrere Bremsstromkreise gleichzeitig öffnen, so dass die Kosten der erfindungsgemäßen Vorrichtung reduziert sind.
  • Schließlich kann es vorteilhaft sein, dass jeder Schalter Diagnosemittel aufweist, die an dem Schalter angeordnete Diagnosekontakte, einen Diagnosestromkreises sowie Auswertemittel umfassen, wobei die Auswertemittel über den Diagnosestromkreis mit den Diagnosekontakten verbunden ist. Die Diagnosemittel ermöglichen ein Überprüfen des Zustandes der Bremse, so dass ein Fahren ohne die Möglichkeit zur Erzeugung einer Bremswirkung vermieden ist.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Figuren der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleich wirkenden Bauteile verweisen und wobei
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Ersatzbilddarstellung,
  • 2 eine Umsetzung des Ausführungsbeispiels gemäß 1,
  • 3 eine weitere Umsetzung des Ausführungsbeispiels gemäß 1,
  • 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung und
  • 6 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem Radsatz eines Schienenfahrzeuges zeigen.
  • 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, die einen Generator 2 sowie einen Steller 3 aufweist. Der Generator 2 ist im Ersatzschaltbild mit seinem Ohmschen Eigenwiderstand R sowie mit seiner Induktivität L dargestellt. Der Steller 3 weist ebenfalls einen Ohmschen Eigenwiderstand R sowie eine Induktivität L auf. Der Steller 3 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Elektromotor. Als Generator 2 ist ein Wechselstromgenerator gewählt. Dieser verfügt über einen feststehenden Stator sowie über einen drehfest mit einer Drehachse eines Schienenfahrzeuges verbundenen Läufer. Auf diese Weise ist eine Spannung U vom Generator 2 erzeugt, deren Frequenz von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges abhängig ist.
  • Der Generator 2 ist über einen Bremsstromkreis 4 mit dem Steller 3 verbunden, in dem ein Unterbrecher 5 angeordnet ist. Zum Öffnen und Schließen des Unterbrechers 5 dient ein Elektromotor oder Elektromagnet 6. Der Unterbrecher 5 und der Elektromotor oder Elektromagnet 6 werden auch als Schütz bezeichnet. Im geschlossenen Zustand des Unterbrechers 5 treibt der Generator 2 den Steller 3 an, der hierauf ein Drehmoment erzeugt, das in eine Bremszuspanneinrichtung einer Reibungsbremse des Schienenfahrzeuges einleitbar ist. Bei geöffnetem Unterbrecher 5 ist die Energieversorgung des Stellers 3 unterbrochen, so dass keine Abbremsung des Fahrzeuges erfolgen kann. Bei einer Unterbrechung der Energieversorgung des Elektromotors oder Elektromagneten 6, beispielsweise eines Magnetantriebes, kommt es jedoch zum Schließen des Bremsstromkreises 4 und somit zum Einleiten eines Bremsvorganges.
  • 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es ist erkennbar, dass zwei Generatoren 2 vorgesehen sind, wobei der in 2 links dargestellte Generator 2 zur Ener gieversorgung des Stators des Stellers 3 und der in 2 rechts dargestellte Generator 2 für die Energieversorgung des Läufers des Stellers 3 vorgesehen ist.
  • 3 zeigt ein von 2 abweichendes Ausführungsbeispiel mit einem Generator 2, der über einen dreiphasigen Bremsstromkreis 4 mit dem Steller 3 verbunden ist. Bei dem in 3 dargestellten Steller 3 handelt es sich somit um einen Reihenschlussmotor, wobei im Bremsstromkreis 4 wieder eine Spule L sowie ein Ohmscher Widerstand R angeordnet sind. Reihenschlussmotoren sind als solche bekannt, so dass an dieser Stelle hierauf nicht genauer eingegangen zu werden braucht.
  • 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Gegensatz zu dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung gemäß 4 in Parallelschaltung zum Unterbrecher 5 Einstellmittel 7, über die der Strom bei geöffnetem Unterbrecher 5 fließt. Die Einstellmittel 7 weisen eine variable und einstellbare Induktivität auf. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Einstellmittel 7 als Potentiometer realisiert. Das Potentiometer 7 ist mit einer in 4 nicht gezeigten Regelungseinheit verbunden. Die Regelungseinheit weist einen Stromgeber auf, der in 4 ebenfalls nicht gezeigt ist. Der Stromgeber erfasst einen im Bremsstromkreis 4 fließenden Strom unter Gewinnung eines Bremsstromwertes, den dieser der Regelungseinheit zur Verfügung stellt. Gibt ein Zugführer des Schienenfahrzeuges einen Sollwert für eine einzuleitende Bremsung vor, stellt die Regelungseinheit das Potentiometer 7 so ein, dass im Bremsstromkreis 4 ein Bremsstrom fließt, der dem gewünschten Sollstrom und somit der gewünschten Verzögerungskraft entspricht, die von dem Steller 3 in Abhängigkeit der Höhe des im Bremsstromkreis 4 fließenden Stromes erzeugt wird. Durch die Rege lung des Potentiometers 7 ist somit ein geregeltes Bremsen ermöglicht.
  • 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei in dem Bremsstromkreis 4 ein Schwingkreis 8 vorgesehen ist. Der Schwingkreis 8 weist einen Ohmschen Widerstand R sowie eine Induktivität L in Parallelschaltung zu einem Kondensator C auf. Die Bauteile des Schwingkreises 8, also C, R und L, sind so aufeinander abgestimmt, dass ein Stromfluss im Bremsstromkreis 4 bei höheren Geschwindigkeiten des Schienenfahrzeuges minimiert wird. Wie bereits ausführt wurde, erzeugt der Generator 2 einen Strom, dessen Frequenz von der Geschwindigkeit des Schienenfahrzeuges abhängig ist. Die Impedanz des Bremsstromkreises 4 ist aufgrund des Schwingkreises 8 ebenfalls überproportional frequenzabhängig, wobei die Frequenzabhängigkeit nunmehr auf die Geschwindigkeit abgestimmt ist und bei geschlossenem Unterbrecher 5 eine gewünschte Reduzierung des Stromflusses im Bremsstromkreis 4 erfolgt. Bei höheren Geschwindigkeiten kommt es somit zu einer Reduzierung der vom Steller 3 erzeugten Bremskraft, und somit zu einer Vermeidung einer Beschädigung der Bremsbeläge einer mechanischen Reibungsbremse aufgrund einer zu hohen Bremskraft. Der Schwingkreis ist so abgestimmt, dass die Resonanz des Stromkreises und damit die erneute Zunahme des Stromflusses im Bremskreis bei weiter zunehmender Geschwindigkeit erst oberhalb der Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs erfolgt. Ein solcher Schwingkreis 8 ist im Rahmen der Erfindung auch im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 zweckmäßig. Der Bremsstromkreis 4 gemäß 4 weist dann zusätzlich einen Schwingkreis 8 auf.
  • 6 zeigt eine Vorrichtung gemäß 4 oder 5, die auf einem Radsatz 9 des Schienfahrzeuges angebracht ist. Der Radsatz 9 weist zwei Räder 10 auf, die an einer Radachse 11 be festigt sind. Die Radachse rotiert bei der Fahrt des Schienenfahrzeuges und treibt dabei den Läufer des Generators 2 an. Jeder Generator 2 ist über den Bremsstromkreis 4 mit dem Steller 3 verbunden. Die vom Steller 3 erzeugte mechanische Bewegung wird über eine Hebelmechanik 12 in eine Bremszuspanneinrichtung 13 eingeleitet, die über Bremsbacken mit Bremsbelägen verfügt, die einer Bremsscheibe 14 zugewandt sind. Die Bremsscheibe 14 ist drehfest mit der Radachse 11 verbunden, wobei die Vorrichtung 1 und die Bremszuspanneinrichtung am Drehgestell des Schienenfahrzeuges abgestützt sind. Durch einen Stromfluss im Bremsstromkreis 4 kommt es somit zu einem Aufpressen der Bremsbeläge auf die Bremsscheibe 14. Es kommt somit zum Abbremsen des Schienenfahrzeuges.

Claims (26)

  1. Vorrichtung (1) zum Bremsen eines Fahrzeuges mit – wenigstens einem Steller (3) zum Erzeugen einer mechanischen Bewegung, eines Magnetfeldes und/oder eines elektromagnetischen Wechselfeldes und – wenigstens einem Elektroenergieversorgungsmittel, das mit wenigstens einem Steller (3) über einen Bremsstromkreis (4) verbundenen ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Unterbrecher (5) vorgesehen ist, der zum Schließen des Bremsstromkreises (4) bei Ausfall der Energieversorgung der Vorrichtung (1) oder bei Anlegen eines Notbremssignals über eine für diesen Zweck vorgesehene Signalleitung eingerichtet ist, und dass die Elektroenergieversorgungsmittel wenigstens einen Generator aufweisen, der Bewegungsenergie des Fahrzeuges in elektrische Energie zur Versorgung des Stellers (3) über den Bremsstromkreis (4) umwandelt.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (2) zum Erzeugen einer Frequenz eingerichtet ist, die mit der Raddrehzahl ansteigt.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (2) auf einer der Radachsen (11) befestigt ist.
  4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (2) einen Läufer aufweist, der drehfest mit der Radachse (11) verbunden ist.
  5. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Radachse (11) wenigstens ein Generator (2) und wenigstens ein Steller (3) vorgesehen sind.
  6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Rad (10) wenigstens ein Steller (3) vorgesehen ist.
  7. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (2) ein Wechselstromgenerator ist.
  8. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steller (3) ein Elektromagnet, ein Elektromotor oder ein elektrischer Dipol ist.
  9. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Stromeinstellmittel (7) in Parallelschaltung zum Unterbrecher (5).
  10. Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromeinstellmittel (7) eine Spule mit variabler Geometrie, einen Potentiometer, einen Transistor oder einen Chopper umfassen.
  11. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Regelungseinheit zum Einstellen der Induktivität des Bremsstromkreises (4) in Abhängigkeit eines vom Führer des Fahrzeuges vorgegebenen Sollwertes mittels der Stromeinstellmittel (7)
  12. Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinheit die Induktivität des Bremsstromkreises (4) lastabhängig einstellt.
  13. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsstromkreis (4) einen Schwingkreis (8) aufweist, der bei höheren Geschwindigkeiten innerhalb eines bestimmten Geschwindigkeitsbandes für eine Abnahme des Stromflusses im Bremsstromkreis (4) sorgt.
  14. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen zweiten oder mehrere Stromkreise mit einem zweiten oder mehreren Generatoren, wobei die Phasen der Generatoren um einen Phasenwinkel zueinander versetzt sind.
  15. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Federspeicher zum Unterstützen des Stellers bei Langsamfahrt des Fahrzeuges, wobei dem Federspeicher ein zweiter Steller entgegenwirkt, der Teil eines zweiten Bremsstromkreises mit einem zweiten Generator ist.
  16. Vorrichtung (1) nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch ein Unterbrecher im zweiten Bremsstromkreis zum Auslösen einer Sicherheitsbremsung.
  17. Vorrichtung (1) nach Anspruch 15 oder 16, gekennzeichnet durch Feststellmittel zum Verklinken des Federspeichers.
  18. Vorrichtung (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststellmittel zum Verklinken des Federspeichers bei höheren Geschwindigkeiten eingerichtet sind.
  19. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, gekennzeichnet durch einen Elektromotor zum Vorspannen des Federspeichers.
  20. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steller (3) Multipolmotoren umfassen.
  21. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einem Rad (10) mehrere Elektromotoren als Steller (3) zugeordnet sind, wobei die Läufer der Elektromotoren (3) mit der Drehachse (11) verbunden und im Verhältnis zum jeweiligen Stator des Elektromotors zueinander winkelversetzt sind.
  22. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steller (3) über eine Hebelmechanik mit einer Bremszuspannvorrichtung verbunden ist.
  23. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zum Lösen einer Bremse.
  24. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einen Schalter zum Öffnen eines oder mehrerer Bremsstromkreise (4).
  25. Vorrichtung (1) Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schalter mehrere Pole aufweist und zum Öffnen von Bremsstromkreisen (4) eingerichtet ist, deren Anzahl der Anzahl der Pole entspricht.
  26. Vorrichtung (1) nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schalter Diagnosemittel aufweist, die an dem Schalter angeordnete Diagnosekontakte, einen Diagnosestromkreises und Auswertemittel umfassen, wobei die Auswertemittel über den Diagnosestromkreis mit den Diagnosekontakten verbunden ist.
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