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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Bremseinrichtung für einen
schienengeführten Schlitten, aufweisend eine Wirbelstrombremse,
die aus einem Primär- und einem Sekundärteil besteht,
deren relative Lage zur Veränderung der auf den Schlitten
wirkenden Bremskraft verstellbar ist.
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Wirbelstrombremsen
dieser Art werden zum Beispiel zum Abbremsen von Zügen
genutzt, wobei die Verstellung durch elektrische oder hydraulische Aktuatoren
erfolgt.
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Die
Erfindung beruht auf der Aufgabe, die Bremseinrichtung auch für
schienengeführte Schlitten z. B. von Sommerrodelbahnen
oder anderen Vergnügungseinrichtungen nutzbar zu machen.
Bei derartigen Schlitten werden bisher für die willkürliche
Abbremsung des Schlittens durch den Fahrer ausschließlich
Reibungsbremsen eingesetzt. Unter einem Schlitten soll nicht nur
ein mit Kufen versehener Wagen verstanden werden, sondern auch Wagen, die
mit Rollen oder Rädern ausgestattet sind. Vorzugsweise
werden bei Sommerrodelbahnen oder anderen Vergnügungseinrichtungen
Wagen mit 4 Rädern eingesetzt, die auf Schienen geführt
sind.
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Zur
Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung daher vor, am Schlitten
einen vom Fahrer des Schlittens willkürlich betätigbaren
Betätigungshebel vorzusehen, der mit der Wirbelstrombremse
mechanisch derart gekoppelt ist, dass der Fahrer durch eine Veränderung
der relativen Lage von Primär- und Sekundärteil
die Verzögerung des Schlittens bestimmen kann.
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Eine
solche Bremseinrichtung hat den Vorteil, dass sie verschleißfrei
arbeitet und wesentlich genauer dosiert werden kann als eine Reibungsbremse.
Des Weiteren hat sie den Vorteil, dass sie witterungsunabhängig
ist, da die Verzögerung nur durch die relative Lage von
Primär- und Sekundärteil bestimmt wird, während
bei einer Reibungsbremse der Reibungskoeffizient durch Feuchtigkeit
deutlich herabgesetzt wird.
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Insbesondere
bei der Verwendung bei Sommerrodelbahnen kann auch daran gedacht
werden, für die willkürliche, durch den Fahrer
vorzunehmende Bestimmung der Verzögerung ausschließlich
eine Wirbelstrombremse vorzusehen.
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Dies
hat den Vorteil, dass die Schlitten eine Mindestgeschwindigkeit
einhalten, die auch durch eine Verzögerung mittels einer
Wirbelstrombremse nicht unterschritten werden kann, da deren Bremskraft
geschwindigkeitsabhängig ist und daher eine Abbremsung
bis zum Stillstand ausgeschlossen ist. Dies hat den Vorteil, dass
es auf der Strecke nicht mehr zu Auffahrunfällen kommen
kann, wenn übervorsichtige Fahrer ihre Schlitten (mit einer
Reibungsbremse) bis zum Stillstand abbremsen.
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Wenn
dies aber auf Grund von Sicherheitsbedenken weiterhin möglich
sein soll, so sieht die Erfindung alternativ vor, dass der Schlitten
eine Wirbelstrombremse und eine Reibungsbremse aufweist, wobei die
Wirbelstrombremse aus einem Primär- und einem Sekundärteil
besteht, deren relative Lage zur Veränderung der auf den
Schlitten wirkenden Bremskraft verstellbar ist, und die Reibungsbremse
aus einem Reibband und einem Bremsklotz besteht, der zur Erzeugung
einer auf den Schlitten wirkenden Bremskraft nach Überbrückung
eines Leerweges gegen das Reibband drückbar ist.
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In
der
DE 10 2006
043 892 A1 ist eine Einrichtung zum Bremsen eines Schienenfahrzeuges beschrieben,
die aus einer Wirbelstrombremse und einer Reibungsbremse besteht.
Zum Abbremsen, insbesondere bei einer Not- oder Schnellbremsung, wird
zunächst die Wirbelstrombremse aktiviert. Dabei wird die
Verzögerung des Schienenfahrzeuges überwacht,
wobei die Reibungsbremse nur aktiviert wird, wenn allein mittels
der Wirbelstrombremse eine gewünschte Sollverzögerung
nicht erreicht wird. Dies hat den Vorteil, dass die einem Verschleiß unterliegende
Reibungsbremse nicht sehr häufig zum Einsatz kommt, so
dass ein Austausch der Bremsklötze der Reibungsbremse nur
in großen Zeitintervallen nötig wird.
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Das
zuvor beschriebene System kann aber für schienengeführte
Schlitten z. B. von Sommerrodelbahnen nicht ohne weiteres eingesetzt
werden, da der Schlitten nicht mit einer Stromversorgung versehen
ist, die es erlauben würde, Verzögerungen zu messen
bzw. die Bremsen mittels elektrisch arbeitender Aktuatoren zu betätigen.
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Des
Weiteren ist es bekannt, bei schienengeführten Schlitten
von Sommerrodelbahnen aus Sicherheitsgründen zumindest
abschnittweise Wirbelstrombremsen einzusetzen, die nicht vom Fahrer
betätigt werden können. Diese dienen dazu, die
Geschwindigkeit des Schlittens vor und in gefährlichen Abschnitten
der Bahn selbsttätig zu begrenzen.
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Bremsen,
die zur individuellen Betätigung durch den Fahrer des Schlittens
einer Sommerrodelbahn ausgelegt sind, um ihm die Möglichkeit
zu geben, die Schlittengeschwindigkeit an seine Bedürfnisse
anzupassen, werden hingegen als Reibungsbremsen ausgelegt. Solche
Bremsen haben sich bewährt, insbesondere weil sie bei trockenem
Wetter gut dosiert werden können. Sie haben allerdings auch
Nachteile: Sie unterliegen einem Verschleiß und können – was
noch bedeutsamer ist – bei feuchtem Wetter keine sehr hohen
Kräfte übertragen, weil der Reibkoeffizient zwischen
dem durchgehend parallel zur Führungsschiene verlegten
Bremsband und dem Bremsklotz wegen eines sich bei feuchtem Wetter
auf dem Bremsband bildenden Feuchtigkeitsfilms deutlich reduziert
ist. Dies hat zur Folge, dass erheblich höhere Bremsbetätigungskräfte
aufgebracht werden müssen, um dieselbe Schlittenverzögerung
wie bei einem trockenen Bremsband zu erreichen. Nicht jede Person
ist aber dazu in der Lage, so dass im Zweifelsfall sogar der Betrieb
der Sommerrodelbahn eingestellt werden muss.
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Die
Erfindung beruht somit auf der Aufgabe, für einen schienengeführten
Schlitten, insbesondere für eine Sommerrodelbahn, eine
wartungsarme, aber trotz allem effektive Bremse zur Verfügung
zu stellen, mit der bei jeder Wetterlage mit geringem Kraftaufwand
eine ausreichend hohe Schlittenverzögerung erreicht wird,
so dass z. B. ein witterungsunabhängiger Betrieb einer
Sommerrodelbahn erreicht werden kann.
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Zur
Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass am Schlitten
ein einziger vom Fahrer des Schlittens willkürlich betätigbarer
Betätigungshebel vorgesehen ist, der mit beiden Bremsen
derart mechanisch gekoppelt ist, dass eine eine Bremskraft bewirkende
Lage von Primär- und einem Sekundärteil schon
vorliegt, während der Bremsklotz noch den Leerweg durchläuft.
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Demnach
kann der Fahrer des Schlittens die Bremseinrichtung – wie üblich – über
einen Betätigungshebel mechanisch betätigen. Da
die beiden Bremsen mechanisch mitein ander gekoppelt sind, werden
sie synchron betätigt. Allerdings setzt ihre Bremswirkung
nicht gleichzeitig ein, vielmehr ist die Betätigung so
realisiert, dass zunächst die Bremswirkung der Wirbelstrombremse
einsetzt und die Bremswirkung der Reibungsbremse erst hinzukommt, nachdem
die Bremsklötze der Reibungsbremse einen bestimmten Leerweg
zum Bremsband überbrückt haben und an das Bremsband
angelegt werden.
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Da
die Bremswirkung bei dieser Art von Kombinationsbremse zunächst
reibungsunabhängig von der Wirbelstrombremse bestimmt wird,
kann die Bremswirkung witterungsunabhängig dosiert werden.
Da außerdem die Bremswirkung einer Wirbelstrombremse geschwindigkeitsabhängig
ist, kann gerade bei hohen Geschwindigkeiten mit einer geringen Betätigungskraft
eine große Bremswirkung erzielt werden. Sobald die Bremswirkung
der Wirbelstrombremse wegen der sich verringernden Schlittengeschwindigkeit
nachlässt, setzt die Reibungsbremse ein, wobei wegen der
schon verringerten Geschwindigkeit eine witterungsbedingte Reduzierung
der Bremswirkung nicht mehr sehr ins Gewicht fällt. Der Bremsweg
ist nämlich proportional zum Reibkoeffizienten, steht aber
in quadratischer Abhängigkeit von der Geschwindigkeit zu
Beginn der Bremsung.
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Bei
der Verwendung für Schlitten einer Sommerrodelbahn braucht
die Reibungsbremse somit nicht wie im Stand der Technik verzögerungsabhängig
gesteuert werden, sondern kommt lediglich über die Einstellung
des Leerweges zwischen Bremsklotz und Bremsband zeitlich versetzt
gegenüber der Wirbelstrombremse zum Einsatz.
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In
den allermeisten Fällen, in denen der Schlitten nur schwach
verzögert werden soll, d. h. der Bremshebel nur leicht
angezogen wird, wird lediglich die Wirbelstrombremse wirken, nur
bei beabsichtigten hohen Verzögerun gen, wozu der Bremshebel stark
angezogen wird, oder bei einer Bremsung aus niedriger Geschwindigkeit
wird zusätzlich die Reibungsbremse aktiviert.
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Da
dieses System rein mechanisch arbeitet, ist es insbesondere für
Schlitten von Sommerrodelbahnen oder dgl. Vergnügungseinrichtungen
geeignet, die über keine eigene Stromversorgung verfügen.
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Eine
derartige synchrone Bewegung des Primärteils der Wirbelstrombremse
und des Bremsklotzes lässt sich am einfachsten dadurch
realisieren, dass sowohl das Primärteil der Wirbelstrombremse als
auch der Bremsklotz an einem gemeinsamen Träger gehalten
sind, der mit dem Betätigungshebel mechanisch gekoppelt
ist.
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Um
mit möglichst wenig Material sowohl das Sekundärteil
der Wirbelstrombremse als auch ein Bremsband zu realisieren, sieht
die Erfindung weiterhin vor, dass parallel zur Schiene ein Steg
verläuft, der aus einem elektrisch leitenden, nicht magnetischen
Material besteht und dessen Seitenflächen Reibflächen
bilden, so dass der Steg sowohl als Sekundärteil als auch
als Bremsband fungiert, und dass der Träger senkrecht zum
Steg bewegbar ist.
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Die
Bremskraft der Wirbelstrombremse wird bei dieser Bauweise durch
den Abstand zwischen dem Primär- und dem Sekundärteil
bestimmt.
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Um
zu erreichen, dass sowohl die Reibkraft als auch die Bremskraft
der Wirbelstrombremse auch nach Anlegen des Bremsklotzes an das
Bremsband noch gesteigert werden kann, ist vorgesehen, dass der
Bremsklotz in Richtung der Bewegungsrichtung des Trägers
federnd gelagert ist.
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Die
Bremskraft der Wirbelstrombremse lässt sich besser kontrollieren,
wenn sie bei einem gleichbleibenden Abstand nur von einer Überdeckung
zwischen dem Primär- und dem Sekundärteil bestimmt wird.
In einer alternativen Ausführung der Erfindung ist daher
vorgesehen, dass parallel zur Schiene ein Steg verläuft,
der aus einem elektrisch leitenden, nicht magnetischen Material
besteht, so dass der Steg als Sekundärteil fungiert, dass
senkrecht zum Steg das Bremsband verläuft und dass der
Träger parallel zum Steg bewegbar ist.
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Dazu
weist in vorteilhafter Weise der Steg an seiner Unterkante zwei
seitlich abstehende Flansche auf, die als Bremsband fungieren, wobei
der Träger aus einer Traverse und zwei nach unten abstehenden
Armen besteht, an deren Innenseiten jeweils ein Primärteil
und an deren Unterkanten jeweils ein Bremsklotz befestigt ist.
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Um
zusätzlich zur manuellen Betätigung eine automatisch
wirkende Geschwindigkeitsbegrenzung zu realisieren, ist vorgesehen,
dass der Träger mit der drehbar gelagerten Glocke einer
Fliehkraftbremse gekoppelt ist.
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Eine
derartige Kopplung ist auch dann möglich, wenn die Bremseinrichtung
lediglich eine Reibungsbremse aufweist, die aus einem Reibband und einem
Bremsklotz besteht, der zur Erzeugung einer auf den Schlitten wirkenden
Bremskraft gegen das Reibband drückbar ist, wobei ein den
Bremsklotz haltender Träger mit der Glocke einer Fliehkraftbremse gekoppelt
ist.
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Da
beim Lösen der Fliehkraftbremse die Glocke in der eingenommenen
Position verbleiben würde, ist zusätzlich eine
Rückstelleinrichtung vorzusehen, um beim Ausbleiben des
Antriebs durch die Fliehkraftbremse den Bremsklotz vom Bremsband
zu lösen und in die Ruheposition zurückzustellen.
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In
einer Ausführung der Erfindung ist die Kopplung mittels
hydraulischer Mittel realisiert.
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In
einer weiteren Ausführung der Erfindung ist die Kopplung
mittels eines Getriebes z. B. eines Spindeltriebs realisiert.
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In
einer weiteren Ausführung der Erfindung ist die Kopplung
mittels eines Riementriebs realisiert, bei der die Glocke als Winde
fungiert.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Sicherheit einer
Sommerrodelbahn zu verbessern, indem mittels einer Bremse, die unabhängig vom
Fahrer arbeitet, die Geschwindigkeit des Schlittens auf der gesamten
Strecke oder zumindest auf gefährlichen Teilstrecken limitiert
wird.
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Zum
Einsatz kommen bisher u. a. Fliehkraftbremsen. Die Erfindung sieht
vor, dass neben einer vom Fahrer willkürlich zu betätigenden
Bremse die Drehung der Glocke einer Fliehkraftbremse genutzt wird,
um eine zusätzliche Reibungs- oder Wirbelstrombremse zu
betätigen.
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Auf
diese Weise wird ein autonomes Bremssystem dargestellt, das vollkommen
unabhängig vom Verzögerungswunsch eines Fahrers
ist und lediglich dazu dient, die Geschwindigkeit des Schlittens
auf einen Höchstwert zu begrenzen.
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Im
Folgenden soll anhand mehrerer Ausführungsbeispiele die
Erfindung näher erläutert werden. Dazu zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels,
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2 eine
Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels,
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3 einen
Querschnitt durch die Ausführung nach 2,
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4 eine
Erweiterung des zweiten Ausführungsbeispieles nach 2 und
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5 eine perspektivische Darstellung eines
dritten Ausführungsbeispieles.
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In
der 1 ist eine erste Ausführungsform der
Erfindung schematisch dargestellt.
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Die
Bremseinrichtung besteht aus einem Steg 1, der parallel
zu den Schienen verläuft und senkrecht auf der von den
Schienen gebildeten Fahrebene steht.
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Der
Steg 1 besteht aus einem leitfähigen Material,
z. B. Kupfer oder Aluminium, und ist daher in der Lage, als Sekundärteil 9 einer
Wirbelstrombremse zu dienen. Die Seitenflächen des Steges 1 dienen als
Reibflächen einer Reibungsbremse und sind dafür
ggf. in geeigneter Weise präpariert.
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An
dem hier ebenfalls nicht näher dargestellten Schlitten
ist ein vom Fahrer des Schlittens betätigbarer Betätigungshebel 2 montiert,
der über ein Gestänge 3 mit Trägern 4 gekoppelt
ist. An den Innenseiten der Träger 4 ist jeweils
ein Primärteil 5 und ein Bremsklotz 6 befestigt,
der sich über eine Feder 7 am Träger 4 abstützt.
Wenn der Schlitten sich auf den Schienen befindet, befinden sich
die Träger 4 zu beiden Seiten des Steges 1.
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Die 1 zeigt
eine betätigte Bremseinrichtung. In der gezeigten Position
haben sich die Primärteile dem Steg 1 schon so
weit genähert, dass darin elektrische Ströme induziert
werden, die ein gegen das Magnetfeld des Primärteils 5 gerichtetes
Magnetfeld erzeugen und so eine zunächst schwache Bremswirkung
bereitstellen.
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In
dieser Situation sind die Bremsklötze 6 noch nicht
an den Steg 1 angelegt. Dies erfolgt erst dann, wenn der
Betätigungshebel 2 weiter angezogen wird und die
Bremsklötze 6 den Leerweg 8 zum Steg 1 überbrückt
haben. Sobald die Bremsklötze 6 am Steg 1 anliegen
und dagegen gedrückt werden, wird eine zusätzliche
auf Reibung beruhende Bremskraft erzeugt. Da sich die Primärteile 5 dabei
ebenfalls dem Steg genähert haben, wird auch die Bremskraft
der Wirbelstrombremse erhöht. Durch ein weiteres Betätigen
des Betätigungshebels 2 wird die Anpresskraft
der Bremsklötze weiter erhöht und dabei die Federn 7 zusammengedrückt.
Dadurch können sich die Primärteile 5 weiter
dem Steg 1 nähern, so dass die gesamte Bremskraft
einerseits durch die erhöhte Reibkraft und andererseits
durch die erhöhte elektromagnetische Kraft der Wirbelstrombremse
erhöht wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird
somit die elektromagnetische Kraft durch den Abstand der Primärteile 5 zum
Steg 1 realisiert.
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Die 2 und 3 zeigen
ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die elektrodynamische Kraft
durch die Änderung der Überdeckung von Primärteil 5 und
Sekundärteil 9 bewirkt wird.
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Wie
den 2 und 3 zu entnehmen ist, verläuft
zu hier ebenfalls nicht näher dargestellten Schienen ein
als Se kundärteil 9 dienender Steg 1 mit zwei
seitlich senkrecht dazu abstehenden Flanschen 10, mit denen
dieser an der Schienenführung befestigt ist. Auf der Oberseite
der Flansche 10 sind Reibbleche 11 befestigt.
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Der
Träger 4 besteht aus einer Traverse 12 und
zwei nach unten abstehenden Armen 13, an deren Innenseite
die Primärteile 5 der Wirbelstrombremse und an
deren Unterkanten die Bremsklötze 6 befestigt
sind.
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Wie
der 2 zu entnehmen ist, ist die Kopplung mit dem Betätigungshebel 2 derart,
dass durch dessen Betätigung der Träger 4 entsprechend dem
Pfeil 14 bewegt wird, so dass zunächst die Überdeckung
der Primärteile 5 mit dem Steg 1 erhöht wird.
Dadurch wird die durch die elektrodynamische Kraft hervorgerufene
Bremswirkung der Wirbelstrombremse gesteigert.
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Erst
wenn der Träger 4 soweit abgesenkt wird, dass
die Bremsklötze 6 an den Unterkanten der Arme 13 die
Reibbleche 11 auf den Flanschen 10 des Steges 1 kontaktieren,
entsteht eine Reibkraft, die eine zusätzliche Bremskraft
bereitstellt.
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Die 4 zeigt
eine zusätzliche Ausgestaltung, bei der neben der willkürlichen
Betätigung der Bremseinrichtung mittels des Betätigungshebels 2 eine
automatische, geschwindigkeitsabhängige Betätigung
erfolgt. Dazu sind die Radachsen des Schlittens mit Fliehkraftbremsen
versehen, wobei zumindest die Glocke 20, eine dieser Fliehkraftbremsen, mit
dem Träger 4 in Wirkverbindung steht. Wenn somit
bei einer hohen Geschwindigkeit des Schlittens die Fliehkraftbremse
greift, wird deren Glocke 20 von den Fliehgewichten mitgenommen
und betätigt über ein Getriebe 21, hier
dargestellt durch ein Zahnrad 22, den Träger 4,
indem z. B. die Überdeckung entsprechend den Ausführungen nach 2 und 3 der
Wirbelstrombremse erhöht wird. Eine Feder 23 begrenzt
den Weg des Trägers 4 und sorgt für eine Rückstellung
in seine Ruheposition des Trägers, wenn die Fliehkraftbremse
sich bei sich verringernder Geschwindigkeit des Schlittens wieder
löst.
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Gemäß der 4 wird
damit die Fliehkraftbremse mit einer der zuvor beschriebenen Bremseinrichtungen
gekoppelt, die aus einer Wirbelstrombremse und einer Reibungsbremse
bestehen. Denkbar ist aber auch, dass die Fliehkraftbremse entweder
lediglich mit einer Reibungsbremse bzw. lediglich mit einer Wirbelstrombremse
gekoppelt wird.
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In
den 5a und 5b ist
beispielhaft die Kombination mit einer Reibungsbremse gezeigt. Die Bremsklötze 6 sind
an einem Hebelgestänge 30 montiert, bei dessen
Betätigung die Bremsklötze 6 nach außen
gegen entsprechende, parallel zu den Schienen verlegte, hier nicht
näher gezeigte Reibbänder gedrückt werden.
Das Hebelgestänge ist an einer Konsole 31 am Schlitten
montiert. Die Glocke 20 treibt über einen Riemen 32 eine
Spindel 33 an, die über eine Druckstange 34 die
Verstellung des Hebelgestänges 30 im Sinne einer
Bremsbetätigung bewirkt. Zwischen Spindel 33 und
der Druckstange 34 ist ein Gummipuffer 35 angeordnet,
der es erlaubt, durch weitere Verstellung der Spindel 33 die
Druckkraft auf das Bremsband zu erhöhen, indem es entsprechend
der zu übertragenden Kraft zusammengedrückt wird.
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Die 5a zeigt
die Bremse in Betätigung, die 5b in
Lösestellung.
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Bei
den vorgenannten Lösungen kann die Fliehkraftbremse auch
als Fliehkraftkupplung ausgeführt werden, d. h. selbst
keine Bremskräfte auf die Räder des Schlittens
ausüben.
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Des
Weiteren kann vorgesehen werden, dass die derart betätigte
Reibungsbremse zusätzlich zu einer vom Fahrer zu betätigenden
Bremse zum Einsatz kommt und somit vollkommen unabhängig
ist von der Betätigung durch einen Fahrer. Eine solche Bremse
dient ausschließlich der Begrenzung der Höchstgeschwindigkeit
des Schlittens. In einer solchen Ausgestaltung kann an Stelle einer
Reibungsbremse auch eine Wirbelstrombremse genutzt werden, die von
der Glocke einer Fliehkraftbremse oder Fliehkraftkupplung betätigt
wird.
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- 1
- Steg
- 2
- Betätigungshebel
- 3
- Gestänge
- 4
- Träger
- 5
- Primärteil
- 6
- Bremsklotz
- 7
- Feder
- 8
- Leerweg
- 9
- Sekundärteil
- 10
- Flansch
- 11
- Reibbleche
- 12
- Traverse
- 13
- Arme
- 20
- Glocke
- 21
- Getriebe
- 22
- Zahnrad
- 23
- Feder
- 30
- Hebelgestänge
- 31
- Konsole
- 32
- Riemen
- 33
- Spindel
- 34
- Druckstange
- 35
- Gummipuffer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006043892
A1 [0009]