DE19518893C2 - Magnetschienenbremse für ein Schienenfahrzeug - Google Patents
Magnetschienenbremse für ein SchienenfahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Magnetschienenbremse für ein
Schienenfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentan
spruchs 1.
Derartige Magnetschienenbremsen werden bei Schienenfahrzeu
gen eingesetzt um im Falle einer Schnellbremsung die norma
lerweise benutzten Bremssysteme des Schienenfahrzeugs zu
unterstützen.
Üblicherweise wird die Magnetschienenbremse am Drehgestell
des Schienenfahrzeugs befestigt und hat zwei längliche
Gliedermagnete, die im nicht betätigten Zustand im Paral
lelabstand über den beiden Schienen eines Schienenstrangs
angeordnet sind. Zur Vergleichmäßigung der Bremswirkung und
zur gegenseitigen Führung der beiden Gliedermagnete sind
diese über Spurstangen miteinander gekoppelt, die sich in
Querrichtung über die Breite des Schienenstrangs erstrec
ken, so daß durch die beiden Gliedermagnete und die Spur
stangen eine Rechteckrahmenform gebildet ist. Die Betäti
gung jedes Gliedermagnets erfolgt über zwei in Schienen
längsrichtung hintereinanderliegende Betätigungszylinder,
deren Betätigungskolben am Gliedermagnet angreifen und de
ren Betätigungszylinder am Drehgestell angeflanscht ist.
Die Betätigungskolben sind durch Federvorspannung nach oben
zum Drehgestell hin vorgespannt, so daß die Gliedermagnete
aufgrund der Federwirkung der vier Betätigungskolben von
der Schiene abgehoben sind. Zum Absenken der Gliedermagnete
wird dem Arbeitsraum des Betätigungszylinders Druckluft zu
geführt, wodurch auf den Betätigungskolben eine Druckkraft
wirkt, die größer ist als die Federkraft, so daß die Betä
tigungszylinder ausgefahren und die Gliedermagnete in Anla
ge auf die Schiene gebracht werden. Gleichzeitig werden die
Gliedermagnete elektromagnetisch angeregt, so daß durch die
entstehende magnetische Anziehungskraft und die Reibung
zwischen Schiene und den Gliedermagneten oder, genauer ge
sagt, zwischen Schiene und den den Gliedermagneten vorge
schalteten Gleitschuhen, wird eine Bremskraft aufgebaut,
die eine über das Hauptbremssystem aufgebrachte Bremskraft
unterstützt.
Bei Beendigung der Schnellbremsung wird die Druckluftver
sorgung zum Betätigungszylinder abgeschaltet und die Strom
versorgung der Gliedermagneten unterbrochen. Daraufhin wer
den die Betätigungszylinder durch ihre Federvorspannung zu
rück in ihre Ausgangsposition bewegt, so daß die Magnet
schienenbremse außer Eingriff kommt. Die Federvorspannung
der Betätigungszylinder wird über Druckfedern aufgebracht,
die jeweils koaxial zum Betätigungskolben im Betätigungszy
linder angeordnet sind.
Da die Betätigungszylinder eine vergleichsweise große Bau
länge aufweisen, ist man zur Verhinderung eines Ausknickens
der Druckfeder dazu übergegangen, diese zu teilen und im
Verbindungsbereich der beiden Teil-Druckfedern einen Druck
teller auszubilden, der über eine Gleitbuchse auf dem Betä
tigungskolben geführt ist.
Eine derart federbeaufschlagte Kolbenbetätigung hat einer
seits den Nachteil, daß aufgrund der erforderlichen großen
Rückstellkraft die Feder sehr massiv ausgeführt sein muß,
so daß alleine das Federgewicht eines derartigen Betäti
gungszylinders etwa 10-12 kg beträgt. Andererseits hat ein
derartiges System den Nachteil, daß eine wegabhängige
Steuerung der Rückstellgeschwindigkeit nur mit äußerst gro
ßem Aufwand realisierbar ist, so daß es in ungünstigen Fäl
len vorkommen kann, daß es aufgrund großer Massenbeschleu
nigungen zu Beschädigungen des Drehgestells oder der Ma
gnetschienenbremse kommen kann, die die erforderliche Be
triebssicherheit des Schienenfahrzeugs herabsetzen.
In der US 20 96 485 ist eine Magnetschienenbremse of
fenbart, die über mehrere Hubzylinder betätigbar ist. Jeder
Hubzylinder ist über ein Magnetventil ansteuerbar, so daß
bei entsprechender Betätigung aller Magnetventile der
Bremsvorgang eingeleitet oder der Gleitschuh von der Schie
ne abgehoben werden kann. Die Absenk- und Anhebebewegung
des Gleitschuhs erfolgt alleine durch geeignete Ansteuerung
des Hubzylinders, so daß die hydraulischen Schaltelemente
zur Ansteuerung der Hubzylinder entsprechend aufwendig aus
gebildet werden müssen, um den Absenk- und Anhebevorgang in
der erforderlichen Zeit durchführen zu können.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Magnetschienenbremse für ein Schienenfahrzeug zu schaffen,
bei der mit geringem konstruktivem Aufwand eine Erhöhung
der Betriebssicherheit gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1
gelöst.
Durch die Maßnahme, einen Zylinderraum des Betätigungszy
linders an einen Hydraulikkreislauf und den anderen Zylin
derraum des Betätigungszylinders an einen Hydrospeicher an
zuschließen, kann ein Arbeitshub des Betätigungskolbens
über das druckbeaufschlagte Hydrauliköl gegen den Druck im
Hydrospeicher erfolgen und bei Entspannung des Hydrauliköls
die im Hydrospeicher gespeicherte Energie zur Rückbewegung
des Betätigungskolbens verwendet werden. Die erfindungsge
mäße Ausgestaltung hat den Vorteil, daß auf den Einsatz der
Druckfedern verzichtet werden kann, so daß die Betätigungs
zylinder wesentlich leichter gebaut werden können. So läßt
sich beispielsweise das Gewicht eines Betätigungszylinders
für eine Magnetschienenbremse eines ICE-Triebkopfs auf etwa
ein Viertel des Gewichts eines federbetätigten Betätigungs
zylinders reduzieren.
Da üblicherweise alle Betätigungszylinder einer Magnet
schienenbremse an einen einzigen gemeinsamen Hydraulik
kreislauf angeschlossen werden, kann das Ausfahren der Be
tätigungskolben auf vergleichsweise einfache Weise geregelt
werden. Des weiteren ist durch einen derartigen Hydraulik
kreislauf ein synchrones Ausfahren aller Betätigungszylin
der gewährleistet.
Die Verwendung des Hydrospeichers gewährleistet eine syn
chrone und schnelle Rückbewegung des Betätigungskolbens,
wobei die heutzutage erhältlichen Hydrospeicher auch bei
hohen Lastwechselzahlen eine konstante Druck-/Volumen-Kenn
linie zeigen, ohne daß es besonderer Wartungsarbeiten be
darf.
Ein besonders einfach aufgebautes System erhält man, wenn
der Hydrospeicher als Gas-Hydrospeicher aufgebaut wird, der
auf eine Druckflüssigkeit wirkt, die von der Gasfüllung
über eine Membran oder über einen Kolben getrennt ist und
mit einem Zylinderraum des Betätigunszylinders verbunden
ist.
Um eine zu schnelle Betätigungskolbenbewegung aufgrund der
im Hydrospeicher gespeicherten Energie zu verhindern, wird
vorteilhafterweise in die Druckflüssigkeitsleitung ein
Stromventil zum Aufbau eines Gegendrucks geschaltet, wobei
diesem Stromventil ein Rückschlagventil parallelgeschaltet
ist, das bei einer Ansteuerung des Betätigungskolben über
den Hydraulikkreislauf ein Strömen der Druckflüssigkeit hin
zum Hydrospeicher erlaubt.
Um frühzeitig Störungen im Hydrospeicher zu erfassen, kann
in der Druckflüssigkeitsleitung ein Druckschalter vorgese
hen werden.
Die Antriebsleistung einer Pumpe des Hydraulikkreislaufs
läßt sich minimieren, indem dieser ein Arbeitsspeicher zu
geordnet ist, aus dem die Betätigungszylinder der Magnet
schienenbremse gespeist werden, so daß ein schneller Ein
griff der Magnetschienenbremse gewährleistet ist.
Vorzugsweise wird die Ringseite des Betätigungskolbens an
den Hydraulikkreislauf angeschlossen, so daß das Absenken
der Magnetschienenbremse beispielsweise über den oben ge
nannten Arbeitsspeicher erfolgt, während die langsamere
Rückbewegung durch die Energie im Hydrospeicher bewirkt
wird. Bei bestimmten Anwendungsfällen kann es jedoch auch
vorteilhaft sein, wenn der Hydrospeicher an die Ringseite
des Kolbens angeschlossen wird, so daß die Kolbenrückbewe
gung, das heißt das Abheben der Magnetschienenbremse, gegen
den Druck im Hydrospeicher durch den im Hydrauliksystem
herrschenden Druck bewirkt wird. Eine derartige Variante
hat den Nachteil, daß eine geringe Leckage im Druckspei
chersystem sofort zu einer Absenkbewegung der Betätigungs
zylinder führt. Bei einem solchen System ist es dann vor
teilhaft, den Betätigungszylinder in der abgehobenen Posi
tion der Magnetschienenbremse zu überwachen.
Einen besonders kompakten Aufbau der Magnetschienenbremse
erhält man, wenn der Betätigungszylinder selbst als Druck
speicher ausgeführt wird, so daß in einem Zylinderraum das
Gas des Hydrospeichers aufgenommen ist, während der andere
Zylinderraum an den Hydraulikkreis angeschlossen wird.
Zur Dämpfung der Ein- und Ausfahrbewegungen des Betäti
gungskolbens werden vorteilhafterweise Endlagendämpfungen
vorgesehen, die die Betätigungskolbenbewegung im Bereich
eines Totpunkts dämpfen. Beim Einsatz derartiger Endlagen
dämpfungen sollten diese über eine entsprechende Schaltung
verfügen, die eine Umgehung der Dämpfung bei der Rückbewe
gung des Betätigungskolbens aus der Endlage erlaubt.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die
Magnetschienenbremse einen rahmenartigen Aufbau mit zwei
Magneteinrichtungen hat, die jeweils von zwei Betätigungs
zylindern angesteuert werden. Durch die Zuordnung aller Be
tätigungszylinder zu einer gemeinsamen Pumpe und einem ge
meinsamen Arbeitsspeicher läßt sich einerseits eine syn
chrone Ansteuerung der Betätigungszylinder gewährleisten,
andererseits wird der vorrichtungstechnische Aufwand für
die Magnetschienenbremse aufgrund der gemeinsam verwendeten
Elemente auf ein Minimum reduziert.
Zur Erhöhung der Betriebssicherheit können jedem Betäti
gungszylinder ein oder mehrere Endlagenschalter zugeordnet
werden.
Um Ausgleichsbewegungen der Bremseinheit zu ermöglichen,
ist der Betätigungszylinder vorteilhafterweise über eine
sphärisch gelenkige Anbindung am Drehgestell des Schienen
fahrzeugs befestigt.
Die sonstigen Unteransprüche betreffen weitere vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im
folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Magnetschienen
bremse, die einem Drehgestell eines Schienenfahr
zeugs zugeordnet ist;
Fig. 2a eine in der Magnetschienenbremse nach Fig. 1 ver
wendete Einheit aus Betätigungszylinder und Hydro
speicher;
Fig. 2b eine Variante der Einheit aus Betätigungszylinder
und Hydrospeicher;
Fig. 3 ein Schaltungsschema für einen erfindungsgemäßen
Betätigungszylinder;
Fig. 4 einen Hydraulikschaltplan für ein Ausführungsbei
spiel gemäß Fig. 1 und
Fig. 5 einen Hydraulikschaltplan für ein weiteres Ausfüh
rungsbeispiel einer Magnetschienenbremse.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Magnetschienen
bremseinheit 1 dargestellt, die einem strichpunktiert ange
deuteten Drehgestell 2 zugeordnet ist, das über ein Achsen
paar mit vier Laufrädern 4 auf einem Schienenstrang 6 auf
liegt.
Die Magnetschienenbremseinheit 1 hat einen rahmenförmigen
Aufbau mit zwei im Bereich der Schienen angeordneten Glie
dermagneten 8, die über zwei Spurstangen 10 zu dem Rahmen
verbunden sind. Die Gliedermagnete 8 haben eine Vielzahl
von Gliedern, die jeweils aus Hufeisenmagneten gebildet
sind, denen eine Erregungsspule zugeordnet ist. Die Hufei
senmagnete sind mit ihren Schenkeln in Richtung auf die
Schienen gerichtet, so daß der offene Teil jedes Magnets
beim Absenken der Magnetschienenbremse 1 auf die Schiene
magnetisch kurzgeschlossen ist. Die einzelnen Glieder des
Gliedermagneten 8 sind in Schienenlängsrichtung hinterein
anderliegend angeordnet, so daß dieser sich etwa in Schie
nenlängsrichtung erstreckt. Zur Verschleißminderung und Op
timierung des Reibwiderstandes sind an den den Laufrädern 4
zuweisenden Endabschnitten der Gliedermagnete 8 Gleitschuhe
12 angebracht.
Zur Absenkung und Rückbewegung sind jedem Gliedermagnet 8
zwei Betätigungszylinder 14 zugeordnet, die über einen
Flansch 16 am Drehgestell 2 befestigt sind und deren Betä
tigungskolben 18 einen weiteren Flansch 19 trägt, der an
der vom Gleitschuh 12 abgewandten Seite des Gliedermagnets
8 angreift. Der Flansch 16 ist so ausgebildet, daß er eine
Relativverschwenkung zwischen Drehgestell 2 und Betäti
gungszylinder 14 zuläßt.
Die vier Betätigungszylinder 14 der Magnetschienenbremsein
heit 1 sind an einen Hydraulikkreislauf angeschlossen, der
im folgenden noch näher beschrieben wird.
Durch dessen entsprechende Ansteuerung lassen sich die Be
tätigungskolben 18 aus dem Betätigungszylinder 14 ausfah
ren, so daß die Gliedermagnete 8 in Anlage an den Schienen
strang 6 gebracht werden. Zur Rückbewegung des Betätigungs
kolbens 18 ist der Ringraum des Betätigungszylinders 14 an
einen Hydrospeicher 20 angeschlossen, der beim gezeigten
Ausführungsbeispiel als sogenannter Blasenspeicher mit ei
ner Gasfüllung ausgeführt ist, die über eine Membran von
einer Druckflüssigkeit getrennt ist und über eine Zuleitung
22 an den Ringraum angeschlossen ist. Die Übertragung der
über die Magnetschienenbremseinheit 1 aufgebrachten Brems
kraft auf das Schienenfahrzeug erfolgt über Mitnehmer 24,
die auf drehgestellseitige Anschläge wirken.
Zur Zentrierung der Magnetschienenbremseinheit 1 in ihrer
nichtbetätigten Ruhestellung, sind an dieser Zentrierungen
26 vorgesehen, die mit entsprechenden Gegenstücken des
Drehgestells 2 in Eingriff bringbar sind.
In Fig. 2a ist eine Einheit aus einem Betätigungszylinder
14 und einem Hydrospeicher 20 in gegenüber Fig. 1 vergrö
ßerter Darstellung in der eingefahrenen Position des Betä
tigungskolbens 18 gezeigt.
Wie bereits vorstehend erwähnt, erfolgt die Befestigung des
Betätigungszylinders 14 am Drehgestell 2 derart, daß der
Betätigungszylinder 14 gegenüber dem Drehgestell 2 räumlich
verschwenkbar ist. Diese für Ausgleichbewegungen erforder
liche Verschwenkbarkeit läßt sich durch einen gummielasti
schen Flansch 16 (Fig. 2a) oder eine andere sphärisch ge
lenkige Anbindung erzielen. So kann zur Anbindung des Betä
tigungszylinders 14 auch eine kreuzgelenkartige Konstruk
tion gemäß Fig. 2b Verwendung finden, bei der ein Gelenk
rahmen 21 an Laschen 23 des Drehgestells 2 drehbar befe
stigt ist und im Gelenkrahmen 21 ein Querbolzen 25 aufge
nommen ist, an dem der Betätigungszylinder 14 gelagert ist.
Diese Lagerung läßt eine Verschwenkung des Betätigungszy
linders 14 um die Achse des Querbolzens 25 und um die Dreh
achse des Gelenkrahmens 21 zu, so daß der Betätigungszylin
der 14 mit Bezug zum Drehgestell 2 sphärisch verschwenkbar
ist.
Der Betätigungskolben 18 ist in Fig. 2a über den Flansch 19
oder gemäß Fig. 2b über ein Lagerauge 27 am Gleitschuh 12
befestigt. Die Arbeitsleitung 28 des Hydrauliksystems mün
det in den oberen Zylinderraum 30 (siehe Fig. 3) und die
Zuleitung 22 verbindet den Ringraum 32 (siehe Fig. 3) des
Betätigungszylinders 14 mit dem Hydrospeicher 20.
Der Hydrospeicher 20 ist mittels einer Konsole 34 mit dem
Betätigungszylinder 14 verbunden, so daß der Hydrospeicher
20 und der Betätigungszylinder 14 als Einheit vormontierbar
sind.
In Fig. 3 ist die Verschaltung des Betätigungszylinders 14
schematisch dargestellt.
Demgemäß ist die mit dem Zylinderraum 30 verbundene Ar
beitsleitung 28 mit einer Hydraulikpumpe 36 verbunden, über
die das Hydraulikfluid in den Zylinderraum 30 förderbar
ist. Zur Dämpfung des ein- und ausströmenden Hydraulik
fluids ist zwischen dem Betätigungszylinder 14 und der
Pumpe 36 eine Drosseleinrichtung 38 vorgesehen, auf die im
folgenden noch näher eingegangen werden wird.
Des weiteren ist der Betätigungszylinder 14 mit einer End
lagendämpfung 40; 46, 48, 50 versehen, um die Einfahrbewe
gung des Betätigungskolbens 18 im Endbereich zu dämpfen.
Dazu kann beispielsweise der Betätigungskolben 18 mit einer
in den Zylinderraum 30 hineinragenden Verlängerung 44 der
den Gliedermagneten 8 tragenden Kolbenstange 42 versehen
werden.
Dieser Verlängerung 44 ist eine entsprechend geformte Aus
nehmung 46 in der Zylinderstirnwandung zugeordnet, in die
die Verlängerung 44 im Bereich der Kolbenendlage eintaucht.
Bei diesem Eintauchen entsteht aufgrund des nun behinderten
Ölablaufs aus Kammer 30 in dieser ein hydraulisch erzeugter
Druck, der der Einfahrbewegung des Betätigungskolbens 18
entgegenwirkt, so daß dessen Axialbewegung gedämpft ist. Um
die Ausfahrbewegung des Betätigungskolbens 18 oder, genauer
gesagt, der Verlängerung 44 aus der Ausnehmung 46 zu unter
stützen, ist im Bereich der Ausnehmung 46 eine Bypasslei
tung 48 ausgebildet, in der ein Rückschlagventil 50 ange
ordnet ist, das ein Entstehen eines Unterdrucks in der Aus
nehmung 46 verhindert, indem es ein Nachströmen des Hydrau
likfluids ermöglicht, während es das Ausströmen des Hydrau
likfluids beim Eintauchen der Verlängerung 44 in die Aus
nehmung 46 verhindert.
In Fig. 4 ist ein für die vorbeschriebenen Ausführungsbei
spiele geeigneter Hydraulikschaltplan dargestellt.
Demgemäß wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Zylinder
raum 30 zum Ausfahren des Betätigungskolbens 18 über die
Pumpe 36 mit Hydraulikfluid versorgt, während die Einfahr
bewegung des Kolbens durch die im Hydrospeicher 20 gespei
cherte Energie erfolgt.
Wie bereits vorstehend erwähnt, hat die Magnetschienen
bremseinheit 1 des gezeigten Ausführungsbeispiels zwei
Gliedermagnete 8, die mit jeweils zwei Betätigungszylindern
14 in Wirkverbindung stehen. Die Speisung der Betätigungs
zylinder 14 mit Hydraulikfluid erfolgt über eine Pumpenlei
tung 52, von der die vier Arbeitsleitungen 28 abzweigen,
die in den Zylinderräumen 30 der Betätigungszylinder 14
münden. Da die Arbeitsleitungen 28 jedes Betätigungszylin
ders 14 identisch aufgebaut sind, soll im folgenden ledig
lich auf eine Arbeitsleitung 28 mit den daran angeschlosse
nen Betätigungszylindern 14 und dem diesen zugeordneten Hy
drospeicher 20 eingegangen werden.
Stromabwärts der Pumpe 36 ist in der Pumpenleitung 52 ein
erstes Rückschlagventil 54 angeordnet, hinter dem eine
Speicherleitung 56 abzweigt, die zu einem Arbeitsspeicher
58 führt, in dem das Hydraulikfluid mit einem vorgegebenem
Druck gespeichert ist. Die Kapazität des Arbeitsspeichers
58 ist derart ausgelegt, daß die gespeicherte Energie aus
reicht, um alle vier Betätigungszylinder 14 zum Ausfahren
der Betätigungskolben 18 mit Hydraulikfluid zu versorgen.
Die Drucküberwachung des Arbeitsspeichers 58 erfolgt über
einen Druckschalter 60. Zwischen dem Rückschlagventil 54
und der Abzweigung zur Speicherleitung 56 zweigt eine Tank
leitung 62 ab, in der ein Druckbegrenzungsventil 64 ange
ordnet ist, über das der Pumpendruck in einer Drucküberhö
hung in den Tank T entspannbar ist.
Stromabwärts der Abzweigung zur Speicherleitung 56 ist in
der Pumpenleitung 52 ein 3/2-Wegeventil 68 vorgesehen, das
in seiner in Fig. 4 gezeigten Stellung die zum Zylinderraum
30 führende Arbeitsleitung 28 mit einer weiteren Tanklei
tung 66 verbindet, in der zur Verhinderung einer Rückströ
mung ein Rückschlagventil angeordnet ist. Bei Erregung ei
nes Elektromagneten des Wegeventils 68 wird der Ventil
schieber in seine zweite Schaltstellung gebracht, in der
die Verbindung zur Tankleitung 66 unterbrochen ist und eine
Verbindung zwischen der Pumpenleitung 52 und der Arbeits
leitung 28 ermöglicht wird. Die Arbeitsleitung 28 eines je
den Betätigungszylinders 14 ist nach dem Wegeventil 68 zu
einem Stromregelventil 70 mit veränderbarem Blendenquer
schnitt geführt, über das das Druckgefälle an der Meßblende
und damit der Hydraulikfluid-Durchflußstrom einstellbar
ist. Parallel zur Meßblende hat das Stromregelventil 70 ei
ne Rücklaufleitung 72 mit einem weiteren Rückschlagventil,
das eine Rückströmung des Hydraulikfluids unter Umgehung
der Meßblende erlaubt. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel
ist jeder Arbeitsleitung 28 der Magnetschienenbremseinheit
1 jeweils ein Stromregelventil 70 zugeordnet, so daß über
die Veränderung des Blendenquerschnitts eine Mengenstromre
gelung erfolgen kann, und somit eine synchrone Ansteuerung
der Betätigungszylinder 14 gewährleistet ist. Die Überwa
chung des Drucks zwischen der Verzweigung der Arbeitslei
tungen 28 und dem Wegeventil 68 erfolgt wiederum über einen
Druckschalter 74.
Anstelle der Stromregelventile 70 mit veränderlichem Blen
denquerschnitt können auch Düsen zur Einstellung des Hy
draulikfluid-Mengenstroms eingesetzt werden.
Jede Arbeitsleitung 28 ist stromabwärts des Stromregelven
tils 70 zum Zylinderraum 30 eines Betätigungszylinders 14
geführt.
In den Ringraum 32 des Betätigungszylinders mündet die Zu
leitung 22, über die Druckflüssigkeit aus dem Hydrospeicher
20 in den Ringraum 32 förderbar ist. In die Zuleitung 22
ist eine Drossel 76 geschaltet, so daß der Hydrospeicher 20
gegen einen durch die Drossel 76 vorbestimmtem Druck arbei
ten muß, um Druckflüssigkeit in den Ringraum zu fördern.
Durch diesen Gegendruck ist sichergestellt, daß bei der
Entspannung des Hydraulikfluids in den Tank T, der Betäti
gungskolben 18 nicht durch den im Hydrospeicher wirkenden
Druck schlagartig eingefahren wird und die Bauelemente der
Magnetschienenbremseinheit 1 durch die sich dann einstel
lende große Massenbeschleunigung und beim Anfahren gegen
die Anschläge im Drehgestell beschädigt wird.
Parallel zur Drossel 76 ist ein Drosselrückschlagventil 78
geschaltet, das eine Umgehung der Drossel 76 bei der Rück
strömung der Druckflüssigkeit aus dem Ringraum 32 hin zum
Hydrospeicher 20 erlaubt.
Die Drucküberwachung des Hydrospeichers 20 erfolgt, ähnlich
wie beim Arbeitsspeicher 58, über einen weiteren Druck
schalter 81, so daß der Ladezustand des Hydrospeichers 20
und eventuelle Fehlerquellen erkennbar sind.
Zur Überwachung der Endlagen des Betätigungskolbens 17 und
damit der Betätigungselemente der Magnetschienenbremse kön
nen Endlagenschalter 77 vorgesehen sein, über die beide
oder eine der Endlagenpositionen überwachbar sind.
Vor Inbetriebnahme des Systems befindet sich das Hydrau
liksystem in der in Fig. 4 dargestellten Ausgangsposition,
in der die Pumpenleitung 52 von den Arbeitsleitungen 28
durch das Wegeventil 68 getrennt ist. Bei Inbetriebnahme
der Pumpe 36 wird der Arbeitsspeicher 58 geladen, wobei die
gespeicherte Energie ausreicht, um die Magnetschienenbremse
1 mit der gewünschten Bewegungsgeschwindigkeit und dem ge
wünschten Anpreßdruck zu betätigen. Im gezeigten Schaltzu
stand ist die Arbeitsleitung 28 über das Wegeventil 68 mit
dem Tank T verbunden, so daß der Zylinderraum 30 drucklos
ist und der Betätigungskolben aufgrund des Drucks im Hydro
speicher 20 eingefahren ist.
Bei Durchführung einer Schnellbremsung wird das Wegeventil
68 in seine zweite Schaltstellung gebracht, in der die Pum
penleitung 52 mit den Arbeitsleitungen 28 verbunden ist.
Dadurch wird Hydraulikfluid aus dem Arbeitsspeicher 58 und
über die Pumpe 36 in den Zylinderraum 30 gefördert, so daß
der Betätigungskolben 18 gegen den Druck im Hydrospeicher
20 ausgefahren wird und - wie beschrieben - die Gliederma
gnete 8 der Magnetschienenbremseinheit 1 in Anlage an den
Schienenstrang 6 kommen.
Bei Beendigung der Schnellbremsung wird das Wegeventil 68
wieder in seine Ausgangsposition zurückgeschaltet, so daß
der Druck im Zylinderraum 30 in den Tank T entspannt wird
und der Arbeitsspeicher 58 über die Pumpe 36 geladen wird.
Gleichzeitig wird über den Hydrospeicher 20 Druckflüssig
keit in den Ringraum 32 gebracht, so daß die Betätigungs
kolben 18 der Betätigungszylinder 14 eingefahren werden und
die Gliedermagnete von dem Schienenstrang 6 abgehoben sind.
Mit der Beendigung der Schnellbremsung wird selbstverständ
lich die Stromzufuhr zu den Gliedmagneten 8 der Magnet
schienenbremse unterbrochen, so daß die Magnetkraft das
Einfahren der Betätigungskolben 18 nicht behindert.
Die Magnetschienenbremseinheit 1 und der entsprechende Hy
draulikkreislauf befinden sich wieder in der Ausgangsposi
tion und sind somit bereit für den nächsten Bremsvorgang.
Wie bereits eingangs erwähnt, kann anstelle der getrennten
Ausbildung des Hydrospeichers 20 und des Betätigungszylin
ders 14 eine Variante realisiert werden, bei der der Ring
raum des Betätigungszylinders 14 als Hydrospeicher mit ei
ner Gasfüllung ausgebildet ist, so daß der Kolben als
Trennelement zwischen der Gasfüllung und der Hydraulik
fluidfüllung dient.
In Fig. 5 ist ein Hydraulikschaltplan für ein weiteres Aus
führungsbeispiel einer Magnetschienenbremseinheit 1 ge
zeigt. Bei dieser Variante ist der Hydrospeicher 20 dem Zy
linderraum 30 des Betätigungszylinders 14 zugeordnet, wäh
rend die Arbeitsleitung 28 jeweils in den Ringraum 32 mün
det. Das heißt, bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die
Ausfahrbewegung des Betätigungskolbens 18 durch den Druck
im Hydrospeicher 20, während die Rückfahrbewegung durch den
Druck im Hydraulikkreislauf oder, genauer gesagt, den Druck
im Arbeitsspeicher 58 erfolgt. Bei diesem Ausführungsbei
spiel wird zur Kontrolle der Ausfahrbewegung des Betäti
gungskolbens 18 in der Zuleitung 22 vom Hydrospeicher 20
ein Einström-Stromregelventil 80 vorgesehen, dessen Meß
blende zur Regulierung des Druckflüssigkeitsvolumenstroms
einstellbar ist. Die Meßblende läßt sich wiederum über eine
Umgehungsleitung mit Rückschlagventil umgehen, so daß bei
der Rückströmung der Druckflüssigkeit kein Druckverlust in
der Meßblendenöffnung entstehen kann.
Anstelle des Stromregelventils 70 im Ausführungbeispiel ge
mäß Fig. 4 ist in jeder Arbeitsleitung 28 beim Ausführungs
beispiel gemäß Fig. 5 eine Meßblende 82 vorgesehen, über
die ein vorbestimmter Gegendruck aufbringbar ist, um ein
schlagartiges Einfahren des Kolbens aufgrund des Drucks im
Arbeitsspeicher 58 zu verhindern. Die Meßblende 82 läßt
sich bei der Rückströmung des Hydraulikfluids über eine
Meßblenden-Umgehungsleitung 84 umgehen, in der wiederum ein
Rückschlagventil ausgebildet ist.
Die Schaltung gemäß Fig. 5 unterscheidet sich weiterhin da
hingehend, daß anstelle des Wegeventils 68 ein 2/2-Wegeven
til 86 verwendet wird, das in seiner federvorgespannten
Ausgangsposition die Arbeitsleitung 28 von der Pumpenlei
tung 52 trennt und das in einer zweiten Schaltstellung die
Pumpenleitung 52 mit den Arbeitsleitungen 28 verbindet.
Stromabwärts des 2/2-Wegeventils 86 zweigt wiederum eine
Tankleitung 88 ab, in der ein weiteres Wegeventil 90 ange
ordnet ist, das ebenfalls als 2/2-Wegeventil ausgeführt
ist.
Das Wegeventil 90 unterbricht in seiner Ausgangsposition
die Verbindung der Arbeitsleitung 28 mit dem Tank T und
verbindet in seiner zweiten Schaltstellung bei Erregung des
Elektromagneten die Arbeitsleitung 28 mit dem Tank.
Das heißt, bei diesem System sind die Betätigungskolben 18
durch den Druck im Hydraulikkreislauf in die Einfahrstel
lung vorgespannt, wobei dieser Druck durch das zwischen dem
2/2-Wegeventil 86 und dem Ringraum 32 eingespannte Hydrau
likfluid vorgegeben ist und über den Druckschalter 74 über
wacht ist.
Um sicherzugehen, daß die Magnetschienenbremseinheit 1 in
der obersten Stellung verbleibt, wird ein geeigneter Auf
nehmer zur Kontrolle der komplett eingefahrenen Position
des Betätigungskolbens 18 vorgesehen.
Die sonstigen Bauelemente des Hydraulikkreislaufs gemäß
Fig. 5 entsprechen denjenigen in Fig. 4, so daß der Ein
fachheit halber auf eine diesbezügliche Beschreibung ver
zichtet und auf die vorhergehenden Ausführungen zu Fig. 4
verwiesen wird.
Bei Durchführung einer Schnellbremsung wird das weitere We
geventil 90 gegen die Federvorspannung in seine Durchgangs
stellung gebracht, so daß der Druck in den Arbeitsleitungen
28 in den Tank T entspannt wird. Die Betätigungskolben 18
und der Betätigungszylinder 14 werden durch den Druck in
den jeweiligen Hydrospeichern 20 ausgefahren, so daß die
Magnetschienenbremse auf den Schienenstrang 6 abgesenkt
wird. Bei Beendigung der Schnellbremsung wird das weitere
Wegeventil 90 wieder in seine gezeigte Ausgangsstellung zu
rückgebracht, und das 2/2-Wegeventil 86 in seine Durch
gangsstellung geschaltet, so daß Hydraulikfluid aufgrund
des Drucks im Arbeitsspeicher 58 und der Hydraulikfluidför
derung der Pumpe 36 über die Arbeitsleitung 28 in den Ring
raum 32 gefördert und der Betätigungskolben 18 gegen den
Druck im Hydrospeicher 20 eingefahren wird. Nachdem die
Steuerung des Hydraulikkreislaufs vom Aufnehmer ein Signal
erhalten hat, daß die Betätigungskolben 80 ihre Endposi
tion, das heißt den oberen Totpunkt, erreicht haben, wird
das 2/2-Wegeventil in seine Ausgangsposition zurückgeschal
tet, so daß das Hydraulikfluid in der Arbeitsleitung 28 un
ter Druck eingespannt ist und die Betätigungskolben 18 in
der Einfahrstellung gehalten werden.
Die erfindungsgemäß aufgebauten Betätigungszylinder 14 der
Magnetschienenbremseinheit 1 ermöglichen bei einer erhebli
chen Gewichtsreduzierung eine optimale Ansteuerung der Ma
gnetschienenbremseinheit 1, wobei ein synchrones und
schnelles Ausfahren der Betätigungskolben 18 mit einem vor
gegebenen Geschwindigkeitsprofil gewährleistet ist.
Claims (15)
1. Magnetschienenbremse für ein Schienenfahrzeug, die
zumindest einen Betätigungszylinder mit einem Betäti
gungskolben hat, über den eine Magneteinrichtung mit
einem Gleitschuh auf eine Schiene absenkbar ist, wo
bei ein Zylinderraum (30, 32) des Betätigungszylin
ders (14) an eine Arbeitsleitung (28) eines Hydrau
likkreislaufs mit einer Förderpumpe (36) anschließbar
ist, dadurch gekennzeichnet, daß die daraus resultie
rende Bewegung des Betätigungskolbens (18) gegen ein
hydrodynamisches Federelement mit einem Hydrospeicher
(20) erfolgt.
2. Magnetschienenbremse nach Patentanspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Hydrospeicher ein Gashydrospei
cher (20) ist, der mit einem Zylinderraum (30) über ei
ne Druckflüssigkeits-Zuleitung (22) in Wirkverbindung
steht.
3. Magnetschienenbremse nach einem der vorhergehenden Pa
tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zu
leitung (22) und/oder in der Arbeitsleitung (28) ein
Stromventil (70, 76, 80, 82) zum Aufbau eines Gegen
drucks in Druckaufbaurichtung angeordnet ist, dem ein
sich in Druckabsenkrichtung öffnendes Rückschlagventil
(78) parallelgeschaltet ist.
4. Magnetschienenbremse nach einem der vorhergehenden Pa
tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zu
leitung (22) ein Druckschalter (81) zur Erfassung des
Drucks im Hydrospeicher (20) angeordnet ist.
5. Magnetschienenbremse nach einem der vorhergehenden Pa
tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Lei
tung (28, 52) zum Betätigungszylinder (14) ein Arbeits
speicher (58) zur Betätigung des Betätigungskolbens
(18) vorgesehen ist.
6. Magnetschienenbremse nach einem der vorhergehenden Pa
tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringraum
(32) des Betätigungszylinders (14) an den Hydraulik
kreislauf und der andere Zylinderraum (30) an den Hy
drospeicher (20) angeschlossen sind.
7. Magnetschienenbremse nach einem der Patentansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (32)
des Betätigungskolbens (18) an den Hydrospeicher (20)
und der andere Zylinderraum (30) an den Hydraulikkreis
lauf angeschlossen sind.
8. Magnetschienenbremse nach einem der vorhergehenden Pa
tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betäti
gungszylinder (14) als Kolbenspeicher mit einer Gasfül
lung ausgeführt ist, wobei die mit Gas gefüllte Zylin
derkammer als Hydrospeicher wirkt.
9. Magnetschienenbremse nach einem der vorhergehenden Pa
tentansprüche, gekennzeichnet durch eine Endlagendämp
fung (40) des Betätigungszylinders (14) zur Begrenzung
der Kolbenbewegungsgeschwindigkeit im Totpunkt.
10. Magnetschienenbremse nach einem der vorhergehenden Pa
tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betäti
gungszylinder (14) und der Hydrospeicher (20) auf einer
gemeinsamen Konsole (34) montiert sind.
11. Magnetschienenbremse nach einem der vorhergehenden Pa
tentansprüche, gekennzeichnet durch zwei über Spurstan
gen (10) gekoppelte Magneteinrichtungen (8), denen je
weils zwei Betätigungszylinder (14) zugeordnet sind.
12. Magnetschienenbremse nach Patentanspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß alle Betätigungszylinder (14) von
einer gemeinsamen Pumpe (36) und einem gemeinsamen Ar
beitsspeicher (58) gespeist werden.
13. Magnetschienenbremse nach Patentanspruch 11, wobei je
dem Betätigungszylinder (14) jeweils ein Stromventil
gemäß Patentanspruch 3 zugeordnet ist.
14. Magnetschienenbremse nach einem der vorhergehenden Pa
tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Betä
tigungszylinder (14) ein Endlagenschalter (77) zur
Überwachung einer oder der Endlagen der Betätigungskol
ben (18) zugeordnet ist.
15. Magnetschienenbremse nach einem der vorhergehenden Pa
tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betäti
gungszylinder (14) mittels einer sphärisch gelenkigen
Anbindung (16; 21, 23, 25) an einem Drehgestell (2) des
Schienenfahrzeugs befestigt ist.
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