DE2035781A1

DE2035781A1 - Wirbelstrom und Hysteresebremse fur Schienenfahrzeuge

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Publication number: DE2035781A1
Application number: DE19702035781
Authority: DE
Inventors: der Anmelder P ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-07-18
Filing date: 1970-07-18
Publication date: 1972-01-20
Also published as: FR2098116A5; ES392654A1; CA933995A; NO130633B; CH541459A; NO130633C; DE2035781B2; BE769683A; SE364152B; ATA568471A; GB1305519A; AT325667B; NL7109927A

Description

MAX BAERMANN 506BENSBERGBEZtRKKOLN 1 ©V 7 . 1970

' TELEX 887B430 - ■ ' ." ' ,

Scha/Lg 239/70

Wirbelstroa- und Hysteresebrease für Schienenfahrzeuge

Zur Abbreasuag von Schienenfahrzeugen sind Magnetische Schienen·» br«äsen bekannt geworden, für die seist Elektreaagnete Verwendung finden, wobei deren Polschuh· als Verschleißteile ausgebildet sind. Biese Polschuhe werden durch Magnetische Anziehungskräfte gegen die ferromagnetische Schiene geprellt, se daß die entstehende Reibung zur Abbreasung benutzt wird. Die Polschuhe und aueh die Schiene unterliegen hierbei eine« beachtlichen Verschleiß. Darüber hinaus geht die Breaswirkung bei hohen Geschwindigkeiten zurück und ist auch von de» Verschautzungszustand der Schiene und von Witterungseinflüssen abhängig.

In dea deutschen Patent Nr. 1 123 359t das sich auf eine daueraagnetische Schienenbrease bezieht, bei der die Breaswirkung zum Teil durch Reibung erzielt wird, wurde bereits in der Beschreibungseinleitmng erwähnt, daß durch eine größere Anzahl Ton in Fahrtrichtung angeordneten Pilon abwechselnder Polarität in der Schiene Wirbeletrob- und Hystereseverluste entstehen, die die Breaswirkung erhöhen. Bei hohem Geschwindigkeiten treten durchdie entstehenden Wirbelströae Verbesserungen in

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der Bremswirkung «in. Dies« Bremsen unterliegen jedoch iuier noch ein·* starken Verschleiß.

Zur Vermeidung «Lieser Hachteile sind auch bereits verschleiBfreie Wirbelstrom- und Hyateresebremsen für schnell fahrende Schienenfahr zeuge bekannt gewerden, die elektromagnetisch erregte Pole aufweisen, deren Pelflächen zur Erzeugung der Wirbelstrom» «it einem dazwischen liegenden Luftspalt der Schiene zugekaSaapt sind. Mit diesen bekannten Wirbelstrem-Sehienenbremsen konnt®J& neeh keine befriedigenden Bremswirkungen erzielt werden.

Wegen des für Schienenbremsen nur begrenzt zur Verfügung stehenden Raumes und der für die Ausbildung von Wirbelströmen ungünstigen Form des Schienenkopfes kennten bisher mit den bekannten Bremsen ausreichende Bremskräfte nicht erreicht werden. Da die Tendenz besteht, die Geschwindigkeit von Schienenfahrzeugen ständig zu erhöhen, liegt ein dringendes Bedarfnie nach der Schaffung einer verschleißfreien Bremse für Schienenfahrzeuge vor, die bei diesen hohen Geschwindigkeiten von mehr als 200 km/h se hohe Bremskräfte entwickelt, daß eine sichere Abbremsung des Schienenfahrzeuges unter Einhaltung möglichst kurzer Bremswege erreicht wird.

Die Erfindung zeigt nun einen Weg auf, dieses Problem zu lösen und eine für die Praxis brauchbare Wirbelstrom- und Hysteresebremse für Schienenfahrzeuge zu schaffen, mit der es gelingt, bei relativ kurzer Baulänge se hohe Bremskräfte zu erzeugen,

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daß »ine wirkungsvolle Abbremsung des Sghienenfahrzeuges bei den heute tag»strtbt«n h«h«n Fahrgeschwindigkeiten gewährleistet ist.

Diese Lösung ist bei einer Wirbelstrom'- und Hysteresebremse für Schienenfahrzeuge «it einer Magnetanordnung, die aus eines mehrschenkligen Eisenkern besteht, bei dem die einzelnen Sehenkel durch ein Joch verbunden sind, wobei auf den einzelnen Schenkeln die Erregerspulen angeordnet sind, darin zu sehen, daß der die Wicklung überragende Teil des Polschenkels einen Polkopf bildet, wobei die Dicke (a) des tob der Wicklung umschlossenen Teils des Polschenkels, in Fahrtrichtung gemessen, höchstens gleich der Dicke (b) des Polkopfes ist, und der Mittenabstand (c) zweier benachbarter Polschenkel 45 mm - 15 ■» beträgt, wobei die Dicke (b) eines Polkopfes in Fahrtrichtung gemessen wenig·» stens 16 ύ beträgt, und daß Abstandhaltemittel vorgesehen sind, die einen nahezu gleichbleibenden Luftspalt zwischen den Polflächen und den Teilen, in demen die Wirbelströme und Hysteresearbeit entstehen, gewährleisten.

Durch diese Lösung nach der Erfindung gelingt es in überraschender Weise Bremskräfte zu erzielen, die höher und gleichmäßiger sind als diejenigen von heute üblichen Reibungsbremsen und magnetischen Bremsen gleicher Abmessungen, wobei der besondere Verteil erreicht wird, daß diese Bremskräfte auch über einen weiten Geschwindigkeitsbereich mit Sicherheit eingehalten werden. Für die Reibungsbremsen für die Stillstandbremsung sind deshalb

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nur noch kleine Bremsschuhe erforderlich, die nur einem geringen Verschleiß unterworfen sind, weil der größte Teil der gesamten Bremsarbeit von den Wirbelstrombremsen getragen wird.

Es wurde erkannt, daß die für die £nts.tehung von Wirbelströmen ungünstige Form des Schienenkopfprofils eine besonder® von der üblichen Konstruktion abweichende Ausbildung der Polanordnung erfordert. Während es bisher üblieh war, die Polfläche in Bewegungsrichtung relativ breit zu halten, wird demgegenüber erfindungsgemäß eine Polanerdnumg verges ®lalmg<sn₉ bei der die Pole in Bewegungsrichtung relativ schmal ausgebildet sind und der mittlere Polabstand so gewählt ist, d&ß namter Berücksichtigung des erforderlichen Yickelratuaes sieh besonder© günstig® Bremskräfte pro Längeneinheit

Mit den erfindungsgemäß vorgeschlagenem Abst&ndhalteEai-fcteln gelingt es, den den jeweiligen Erfordernis@«m entsprechenden Luftspalt einzuhalten« Einerseits wird eim möglichst kleiner Luftspalt angestrebt, denn je größer der Luftspalt ist, desto mehr Ampirewindungen müssen aufgewendet v»r<äem₉ ob ®ia© feok© Induktion im Luftspalt mn trseugfim, amdererseits muß wmgrnm des rauhen Fährbetriebs der Luffispn.lt me&h, so greß g©fealtoa werden,, daß ein störungsfreier Betrieb siehergestellt 1st ο

Um den erforderlichen WickolramtB te©± mlmgmT erzielen, wird in einer v»rteillnafteai

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der von der Wicklung umschlossen* Teil des Schenkels, in Fahrtrichtung gemessen, schmaler ausgebildet als der Polkopf. Damit der vom magnetischen Fluß durchsetzte Querschnitt des Schenkelteils wenigstens gleich den Querschnitt des Polkopfes ist, ist der von der Wicklung umschlossene Schenkelteil senkrecht zur Fahrtrichtung gemessen breiter ausgebildet. Durch diese Maßnahme gelingt es, bei verhältnismäßig kleiner Baulänge die erforderlichen Ampirewindungen zur Erzeugung einer Luftspaltinduktion von 15 000 bis 20 000 Gauß (im Stillstand gemessen) unterzubringen, .

Ss wurde weiterhin erkannt, daß der vom magnetischen Fluß durchsetzte Querschnitt der Pelköpfe so groß bemessen sein sollte, daß er mehr als 25 <£, vorzugsweise 35-^0 #,des Querschnittes des Schienenkopfes beträgt. Durch diese Bemessung der Polkopffläche im Verhältnis zum Querschnitt des Schienenkopfes wird eine relativ große Sindringtiefe der Kraftlinien in den Schienenkopf erreicht, die zur Bildung von starken Wirbelströmen führt, se daß eine weitere Verbesserung der Bremskraft erzielt wird. Außerdem wird gleichzeitig der Vorteil erreicht, daß beim seitlichem Pendeln des Schienenfahrzeuges eine konstante Bremskraft aufrechterhalten wird.

Bei der Anbringung der Wirbelstrom- und Hysteresebremsen nach

der Erfindung an nicht abgefederten Teilen des Fahrgestelle ist ihre Bewegung zur Schiene him durch Anschläge zur Einhaltung

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eines gleichbleibenden Luftspaltes während des Eins ehalt zustande« begrenzt.

Um ein Schleifen der Polflächen während der Bremsung beim Fahren über Unebenheiten, wie z.B. über Weichen, Kreuzungen und dgl. zu vermeiden, sind an den Enden der Bremse Kufen Angebracht, die aus verschleißfestes Material b««§t©h®aa und gegenüber den Polflächen hervorstehen.

Verden relativ große Luftspalt© vorgesehen,, 00 zielung der erforderlichen Flußdicht« Erregerleietungen «rf order I IeIi₀ Bei der Luftspalte und kleinerer Erregorloistung wird die Sehionenbrerase selbst mit 'Stützendem versehen» nm die Einhaltung eines genauen kleinerem Luft spalt es siehaerzus-tellen Neben den S tut »rädern wird di® Ausbildung d©r kufenfSnaigon Enden beibehalten. Dabei ist ei vorteilhaft, di© so anzuordnen, daß sie gegenüber den ums Sckieaa Polflächon der Magnete so weit M@rv®rst9i2.ea₉ daß der liehe Luftspalt «ingehalt®a wird υ&Α Alm srasätsliek verschleißfreion Kufen »it ihrer SciüLeiffl&eh® g Laufflächen der Stützräder ffiurüekst©k@a₉ j©d®ela gegenüber Polflächen der Magnete hervorstehen. Bei eines¹ auftretondou Unebenheit wird durch diese Ausführung suaächat die Schleiffläche der verschleißfesten Kufea muf A»v somit eine Schonung der PoIflächern erzielt* Ite

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werden während ties Br «Bier organs·· jedoch auch die verschleißfesten Kufen geschont, veil die Stützräder für die Einhaltung des Luftspaltes Sorge tragen.

Die elektromagnetisch erregten Pole üben auf die Schiene eine Anziehungskraft aus, se daß bei -verminderter Fahrgeschwindigkeit eine unzulässig hohe Lagerbelastung auftreten kann. Bei hohen Geschwindigkeiten wird diese Anziehungskraft während des Bremsvorganges durch die in der Schiene entstehenden Wirbelströme, die der Anziehungskraft entgegenwirken, beachtlich reduziert. Bei niedrigen Geschwindigkeiten läßt die durch die Wirbelstrom« erzeugte Gegenkraft jedoch schnell nach, so daß Versorge getroffen werden muß, daß durch die Anziehungskraft der Magnete die Lagerbelastung der Räder keine ηηζμϋββΐδ hohen Werte erfährt.. Aus diesem Grunde sind Regel- und/oder Abschaltmittel vorgesehen, mit denen eine Regelung des Erregerstromes derart erfolgt, daß bei verminderter Fahrgeschwindigkeit die auftretende Anziehungskraft nicht die zulässige Lagerbelastung übersehreitet.

Da der Radkranz in bezug auf seine Breite wie auch in radialer Richtung ähnliche Abmessungen aufweist, wie die Schienenlauffläche, kann man die erfindungsgemäß vergeschlagenen Bremsen zur Abbremsung des Fahrzeuges auch auf die Radkränze einwirken lasseqfca die Umfangsgeschwindigkeit der Räder der Fahrge-

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schwindigkeit entspricht. Es ist besonders vorteilhaft, die Bremsen beidseitig des Radkranzes so anzuordnen, daß ihre PeI-flächen sum Radkranz hin gerichtet- sind, wobei das die Schenkel tragende Joch ringsegmeatförmig ausgebildet ist. Durch diese Anbringung wird unter Vermeidung des Verschleißes und der Geräuschbildung gegenüber den Klotzbremsen der besondere Verteil erreicht, daß der Radkranz gleichmäßig erwärmt wird, so daß bei Rädern mit aufgeschrumpften Radreifen ein® Lockerung micfet eintritt. Darüber hinaus heben sich bei doppelter Anbringung der Bremsen an einem Radsatz die Anziehungskräfte auf. Je nach Bauweise des Fahrgestells ist es bei dieser Anordnung vorteilhaft, die Bremsen an den abgefedertem Teilen xü befestigen, weil sie in dieser Lage keinerlei Rüttelbewegtt&gem ausgesetzt sind.

Es kann selbstverständlich auch ein® Anordnung gewählt werden, bei der mehrere Breraseinheiten sewehl auf die Schiene als auch auf die Radkränze der Räder einwirken.

Bs ist zweckmäßig, die auf dem Pelschenkel» swa Erregerwicklung als Bandwicklung Äutseuafülireso Vereaigsweise ist die Erregerwicklung so auegebildet, dal si® sit mlmdrlgmT Spannung bei hohen Strömten betrieb«. v«x>d@A kazm, o© daß di· Iselatioa zwischen den eimK«lnea WiEndraagoM ©isao go^isag© Dick® aufweist.

Der elektrisch· Sire« zur Err*,g«me wird vorteilhaft vea «ine* Generator erzeugt, der von rotierendem Teilern des S©fei®si®a-

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fakrzeuges angetrieben wird. Man kann als Generator einen Wechselstrom- oder Dreiistromgenerator vorsehen, wobei zur Gleichrichtung des Erregerstromes in an sich bekannter Weise Gleichrichter «wischen Generator und Wirbelstrembremsen angeordnet sind. Die Erregung des Generators kann durch Dauermagnete oder durch eine elektromagnetisch erregte Wicklung erfolgen, deren Erregerstrob der Fahrzeugbatterie entnommen wird. Xm letzteren Fall ist es möglich, die Regelung des Erregerstromes feinstufig vorzunehmen.

Der zur Erzeugung des Erregerstromes vorgesehene Generator kann vorteilhaft elektrisch se ausgelegt werden, daß dessen Kennlinie des erzeugten Erregerstromes in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit bei einer Geschwindigkeit von weniger als etwa 60 km/h nach Null abfällt.

Zur Erzeugung des Erregerstromes ist besonders ein Generator geeignet, dessen Stator aus zwei im Abstand zueinander angeordneten Polringen besteht, welche zur Schaltung und Regelung des Erregerstremes gegeneinander um eine Polt/eilung verdrehbar ausgebildet sind. Ein derartiger Generator ist in der Patentanmeldung P 17 63 894.7 beschrieben. Die Verdrehung der beiden Polringe kann pneumatisch eder hyraulisch vergenommen werden.

Mit einem derart ausgebildeten Generator wird eine sichere Ein- und Abschaltung dieser hohen Erregerströme unter Vermeidung von Leitungeunterbrechungen, Schaltfunken und Kontaktabbrand erreicht.

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Naohfolgend sind einig· Ausführungsbeispiel« der anhand der Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:

Fig.1 eine schematische Seitenansicht d®r mm nicht abgefederten Teil des Drehgestells über der Schien® angeordneten Wirbelstrom- und Hysteresebrems®,

Fig.2 eine schematisch· Seitenansicht der am abgefederten Teil des Drehgestells in vertikaler Rie&tuiag beweglich über der Schiene angeordneten Wirbelstrom«* bremse,

Fig.3 eine größer dargestellt® Teilaasickt der im Längsschnitt,

Fig.h einen Querschnitt durch die
Linie. I-I der Fig.3,

Fig.5 die Ansicht Ton unten auf die

Fig.6 eine größer dargestellte Toilamsiofot im Längsschnitt mit ®iner am«i@re& schenkel de® leohrscJieakligem Ei

,7 einen Querschnitt dureb' <ti· Magaefeaaesdammg »©,©fei Linie H-II der Fiff.6₉

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Fig.8 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Laufrades, auf dessen gegenüberliegenden Stirnflächen des Radkranzes zwei Wirbelstrom- und Hysteresebremsen einwirken,

Fig.9 eine Seitenansicht auf das Laufrad mit ringsegmentföreig ausgebildeten Wirbelstrom- und Hysteresebremsen,

Fig.10 ein Diagramm, aus dem die Bremskraft und die Induktion

in Abhängigkeit τοη der Geschwindigkeit für eine Baulänge der Bremse τοη 1 m ersichtlich ist,

Fig.11 ein Diagramm, aus dem die auf die Schiene einwirkende

Zugkraft in Abhängigkeit τοη der Geschwindigkeit für eine Baulänge der Bremse Ton 1 m ersichtlich ist.

Fig.1 zeigt eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäß Torgeschlagenen Wirbelstrom- und Hysteresebremse 1, bei der die eine Hälfte A im ausgeschalteten Zustand und die andere Halfte B im eingeschalteten Zustand dargestellt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Bremse am nicht abgefederten Teil des Drehgestells 2, wie z.B. an einem Trägerkörper 3, der mit den Lagerböcken k verbunden ist, befestigt. Am Gehäuse 5» welches teilweise aufgeschnitten ist, sind Führung»stangen 6 befestigt, die durch Bohrungen 7 des Trägerkörpers in vertikaler Richtung beweglich geführt sind. Auf dem über den Trägerkörper hinausragenden Teil der Führungsstange 6

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sitzt «in« Schraubendruckfeder 8, die sich mit ihrem unteren Teil an dem Trägerkörper und mit ihrem oberen Ende an einem Federgehäuse 9 abstützt, das mit dem oberen Teil der Führung»- stange verbunden ist.

Im Ausschaltzustand (Darstellung A) hat die Brems® water der Wirkung der Schraubendrttekf@der von der Schiene 10 einen größeren Abstand, se daß sie mit ihrem Gehäuse an dem Trägerkörper 3 anliegt.

Wird die Bremse zur Abbreme«ing des Schienenfahrzeuges erregt, se tritt zwischen den PeIflächern. 11 rand der Schien® ©im© Anziehungskraft auf, velche die Bremse entgegen dor Wirkung der Schraubendruckfeder 8 in die Arbeitsstellung (Darstellung B) zieht. Hierbei dient das Federgehäuse gleichseitig als Abstandhaltemittel, indem die unter· Fläch® 12 des Fed«z>g«h&us«B sieh am Trägerkörper 3 abstützt, se daß ®ia gleichbleibender Arbeits luftspalt 21 eingehalten wird. Der Abstand der PeIflachen 11 zur Schienenlauffläche 13 und die Stärke der Gegenkraft der Schraubendruckfeder im abgeschalteten Zustand der Bremse" dürfen. selbstverständlich nur se groß, ««im» daß anek im keiwa Geschwindigkeitsbereich nech gS)si%©B.d gr<e>Bm Axiziehungskfffift© vorhanden find, die sicher ausreiehisn, um die Βηιιββι im Einsehaltzustand zu senken.

Die Enden der Bremse sind mit versehleiSfestea Kuf«a die mit ihrer verschleißfesten Schi®ifflieh· 2k gogsaübes» dem Pelflächen hervorstehen, taue beim Falurem über Umobesüheitesi während des Bremsvorganges ein® B«»ehldi{pam£ der Polfl£che% i vermeiden.

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Bei dem in Fig.2 dargestellten Ausführungebeispiel 1st die den Gegenstand der Erfindung bildende Wirbel»tr·»- und Hysteresebrem- ·· 1 *■ abgefederten Teil de* Drehgestells 2 mit ihren Polflächen der Lauffläche 13 der Schiene 10 gegenüberstehend an einem in vertikaler Richtung verschiebbaren Gestänge 15 befestigt. Die vertikale Verschiebung in der durch Pfeile in Fig.2 angegebenen Richtung erfolgt durch Druckluft, die über die angedeutete Druckleitung 16 in einen Druckluftzylinder 17 einströmt und auf den Kolben 18 einwirkt, welcher mit dem Gestänge 15 über eine Kolbenstange 19 verbunden ist.

In Fig.2 befindet sich die Bremse in der abgesenkten Stellung, d.h. im Einschaltsustand. Um in dieser Stellung «wischen den Polflächen 11 der Polsehenkel 20 und der Schienenlauffläche 13 einen gleichbleibenden Arbeitsluftspalt 21 einzuhalten, sind an den Enden der Bremse Stützräder 22 angebracht, die auf der Schiene laufen. Neben den Stützrädern sind die Enden der Bremse mit Kufen Ik versehen_r die aus verschleißfestem Material bestehen. Diese Kufen stehen mit ihrer Schleiffläche 24 gegenüber den Laufflächen der Stützräder 22 zurück, jedoch gegenüber den PeIflachen 11 der Polschenkel 20.hervor. Bei ebener Schienenlauffläche werden die verschleißfesten Kufen geschont, weil die Stützräder für die Einhaltung eines gleichbleibenden Luftspaltes Serge tragen. Bei auftretenden Unebenheiten, z.B. beim Fahren über Weichen oder Schienenstöße, wenn die Stützräder in vorhandene Vertiefungen geraten könnten, gleitet die Schleiffläche

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Nach Beendigung des Bremsvorgange® wird «Li» Brems® τ·η der Schiene abgeheben, indem Druckluft über die Druckleitung &3 in den Druckluftsylinder 17 geführt wird, die auf den Kelben einwirkt.

Bei der Ausführung der Bremse mit Stütsräd«rz& festen Kufen gemäß Fig.2 kann de^rbeitüluftspalt ©ine Länge aufweisen als bei der Ausführung gemäß Figo I₉ se diese Bremse mit einer geringeren Erregerl©i®traag betrieben werden kann.

Die Bremse ist mit einem Gehäuse 5 T®re®l^aa_$ welches teilweise aufgeschnitten ist, se daß die einzelnen P®lsch@nk@l 20 der Magnetanordnung ersichtlich simd«

Die Gestaltung der Magnetanordnung ist deutlicher aus Fig. 3 bis 7 ersichtlich, w«bei di® Fig„ 3 bis 5 «i» beispiel der Magnetanerdnung und die Figo 6 umd 7 Beispiel -veranschaulichen»

In der Fig.3 ist eine größer dargestellte Magnetanordnung im Längsschnitt dargestellt„ mit dazwischen liegend©» Arbeitslmftspalt 21 Die Magnetanordnung besteht aus dem ©imaelme die durch ein Jech 25 Yerb«a<ä©a aiad» Ant umm F©lsekaak@lm ist

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di· Erregerwicklung 26 angebracht, die als Bandwicklung ausgebildet ist, vobei der Wicklungssinn der Wicklung s· vorgenomnen wurde, daß bei Erregung der Wicklung in den einzelnen Schenkeln Pole ait abwechselnder Polarität entstehen. Die Wicklungen der einzelnen Pelschenkel sind durch *ne Isolationsschicht 36 voneinander getrennt.

Jeder Polschenkel setzt sich aus einem Schenkelteil 27, der τon der Wicklung umschlossen wird, und dem Polkopf 28, deij&us der Wicklung herausragt, zusammen, wobei Schenkelteil 27 und Polkopf 28 Torzugsweise aus einem Stück bestehen. Die Polköpfe sind in eine Platte 2$ aus nicht magnetischem, metallischem Werkstoff, z.B. einer Legierung bestehend aus 0,06 # C, 0,4 $ Si, 18 # Mn, 13 i» Cr, 2,2 % Ni und den restlichen Present Fe,so eingelassen und gegebenenfalls verschweißt oder haätverlötet, daß die der Schiene zugekehrte Seite eier Bremse eine ebene Fläche bildet. Die Dicke (a) des von der Wicklung umschlossenen Teils 27 des Polschenkels in Fahrtrichtung gemessen soll höchstens gleich der Dicke (b) des Polkopfes 28 sein, und der Mittenabstand (c) zweier benachbarter Polschenkel soll 45 mm ί 15 nun betragen, wobei die Dicke (b) des Polkepfes in Fahrtrichtung gemessen wenigstens 16 mm beträgt.

Bei dem vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel ist die Dicke (a) des von der Wicklung umschlossenen Teils 27 des PolschenkeIs gleich der Dicke (b) des Polkopfes.

Fig.4 zeigt einen Querschnitt der Magnetanordnung nach der Linie I-I der Fig.3. Zur Abführung der entstehenden Stromwärme

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ist ein Kühlkörper 30 Tergesehen, der Kühlrippen 31 aufweist. In dieser Abbildung ist der Schienenkepf mit 32 bezeichnet. Der τ« magnetischen Fluß durchsetzte Querschnitt der Pelköpfe 28 soll se greß bemessen sein, daß er mehr als 25 %, Terzugsweise 35-^0 # des Querschnitts des Schienenkepfes beträgt. Durch diese Bemessung wird eine verhältnismäßig greße Eindringtiefe der Kraftlinien, insbesondere bei niedrigem Geschwindigkeiten erreicht, se daß auch im unteren Geschwindigkeitsbereich eine rerteilhafte Verbesserung der Bremskraft erzielt wird.

Fig.5 zeigt eine Ansicht Ten unten auf die Magnet&nerdnumg. Die Platte 29 aus nicht magnetischem Material ist mit Aussparungen 33 versehen, in die die Pelköpfe 28 «ingelassen sind, se daß ihre PeIflachen 11 mit der Oberfläche der Platte eine Ebene bilden. Ferner sind die die Kühlrippen 31 tragenden Kühlkörper 30 erkennbar.

Fig.6 zeigt eine andere Ausbildung der Magnetanerdnung, bei der zur Erzielung eines größeren Wickelraumes -amr T®m der-Wicklung umschlessene Teil 27 des Pe!schenk©!3 20 im Fahrtrichtung gesehen schmaler ausgebildet ist als der Pelkepf 28, d.h. das Maß (a) ist kleiner als das Maß (b). Damit der Tem magnetischen Fluß durchsetzte Querschnitt dieses Sehenkelteils wenigstens gleich dem Querschnitt des Pelkepfea ist, ist der τβ«. der Wicklung umsehlessene Schenkelteil 27 senkrecht xur Fahrtrichtung gemessen breiter ausgebildet als der Pelkepf 28, wie

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aus der Fie.7 ersichtlich ist. Die Breit· des Tin der Wicklung UMschlessenen Schenkelteils ist «it (d) bezeichnet, während die Breite des Pelkepfes Mit (·) bezeichnet ist. Daraus ergibt sich, daß der ▼·■ Magnetischen Fluß durchsetzte Querschnitt des Schenkelteils 27 a * d wenigstens gleich dea τ·β Magnetischen Fluß durchsetzten Querschnitt des Pelkepfes b . e ist. Auch bei dieser Ausführung sind die Pelköpfe wieder in eine Platte 29 aus nicht Magnetischem Material eingelassen und Kühlkörper Tergesehen.

Man kann die WirbelstreM- und HysteresebreMse nach d*r Erfindung sur AbbreMsung d«s Schienenfahrxeugs auch auf di· Radkrinx· der Räder 35 einwirken lassen, wie dies in Fig.8 dargestellt ist. Bei di···« Ausführungebeispiel sind die VirbelstreMbreMsen s· beidseitig des Radkranzes 33 angeerdnet, daß die PeIflachen der Pelschenkel 20 d«n Stirnflächen 3k des Radkranzes Mit eineM dazwischenliegenden Luftspalt 21 gegenüberstehen. Hier heben sich die Anziehungskräfte auf.

Wie aus Fig.9 ersichtlich ist, ist das die Pelschenkel verbindende Jech 25 ringsegMentförMig ausgebildet, webei es den gleichen Radius aufweist wie der Radkranz. Bei dieser Anordnung können die WirbelstreMbreMsen auch an den abgefederten Teilen des Fahrgestells nit eineM -rerhältnisMäUig kleinen Luftspalt befestigt werden.

Xs 1st auch eine Anerdnung Möglich, bei der die Brcmsen beidseitig des Radkranzes se angeerdnet sind, daß ihre Pelflächen

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dem Laufflächen der auf den Radkr&nsem aufgesegemem Radreifem gegenüberstehen.

Yie aus dem im Fig. 10 dargestelltem Diagramm hesnrerg©ht ₉ er« die mach der Erfindung Tergeschlagene Brems® bei ©in®r Baulämg® Ten 1 m bereits bei einer Geschwindigkeit Tea 60 km/h, ein© . Bremskraft Tem ca. 300 kp « 29^3 kg®si" . Wie aas ά®τ Εμτψ® "Bremskraft im Abhängigkeit Tea der Geeshwimdigkeit¹⁸ «rsichtli-cii ist, erhöht sich die Bremskraft stech etwas w&ä. bleibt vkhoT einem greßem Geschwindigkeitsb^reieh ύ»μ mehr als 200 ks/h kemstarnt, ebwehl die Imduktiem,, wis exvxs <ä%r Knw^Q ®l-®.<äukt±®m im Abhängigkeit Tem der Geschwiadigkeit'" oa'öaoksbas¹ ist₀ lieh abfällt.

Diese Werte wurden bei einem BreaasYcspsMek nit ύ®τ gemäß Tergeschlagenen Bremse ermittelte

Das Abfallen der Imduktiem ist dvmaf Kunehmender Geschwindigkeit dmr@h die' Magmetfelder s.B. im der Seki^m«
Stärke bis su einer be0tismt®n
den elektremagnetisch er Beugten. "Felderm virken (Ankerrückwirkung)„ B®i Hiedrige üben deshalb die elektromagnetisch ®rregt©m Pel® der Bremse aufgrund der heheti Indukti©n. beaehtlich® AaBiehiaagakräfte auf die Schiene aus, &» daß aiae hehe Lagsrbelastiaag auftreten kanu.

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Im dem in Fig. 11 dargestellten Diagramm (gemessene Wert·) ist di· auf di· Schien· wirkende Zugkraft in Abhängigkeit τ·η der Geschwindigkeit für eine Bremscmlänge Ten 1 ■ wiedergegeben. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, daß die Bremse bei einer Geschwindigkeit Ten etwa 50 km/h eine Anziehungskraft Ten 1000 kp £^A?81O kgms auf die Schiene ausübt. Aus dieβem Grunde sind Regel- und/eder Abschaltmittel Tergesehen, mit denen eine Regelung des Erregerstreues, z.B. eines Ten den ■Rädern des Schienenfahrzeuges angetriebenen frequenzabhängigen Vecheelstreoi- eder Drehstremgeneraters über Gleichrichter derart erfelgt, daß bei Terminderter Fahrgeschwindigkeit die auftretende Ansiehungskraft nicht die zulässige Lagerbelastung überschreitet. Die Regelung bsw. Ein- umd Ausschaltung der Bremse kann beispielsweise auch Ten Führerstand Mittels Druckluft Tergenenmen werden, webei der Druckluftkolben auf bekannte elektrische Schaltelemente einwirkt.

Die restliche Abbremsung ■ bis zum Stillstand und die Stand,-bremsung erfeigen zweckmäßig mit einer Reibungsbremse, die dann nur nech einen se kleinen Verschleiß aufweist, daß die Wartungskesten erheblich reduziert werden können.

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Claims

Patentansprüche

1. Wirbelstrom- und Hysteresebremse für Schienenfahrzeuge mit einer Magnetanordnung, die aus einem mehrgchenkligen Eisenkern besteht, bei dem die einzelnen Polschenkel durch ein Joch verbunden sind und auf den einzelnen Schenkeln die Eiregerspulen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der die Wicklung' überragend© Teil des Polschenkels einen Polkopf bildet, wobei die Dicke (a) des von der Wicklung umschlossenen Teils des Polschenkels, in Fahrtrichtung gemessen, höchstens gleich der Dicke (b) des Polkopfes ist,

(c)
und der Mittenabstand zweier benachbarter Polschenkel

mm

15 nun beträgt, wobei die Dicke (b) eines Polkopfes

in Fahrtrichtung gemessen wenigstens 16 mm beträgt, und daß Abstandhaltemittel vorgesehen sind, die einen nahezu gleichbleibenden Luftspalt zwischen den Polflächen und den Teilen, in denen die Wirbelstrom^ und Hysteresearbeit entstehen, gewährleisten.

2. Wirbelstrom- und Hyetoresebremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Wicklung umschlossene Teil de»B Schenkels senkrecht asur Fahrtrichtung gemess©» "breiter und in Fahrtrichtung gemessen schmaler ausgebildet ist als der Polkopf, wobei sein, vom magnetischen Flöß durchsetzter Querschnitt wenigstens gleich dem Querschnitt d©s Polkopf©© ist.

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BAD ORIGINAL

3» Wirbelstrom- und Hysteresebremse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der rom magnetischen Fluß durchsetzte Querschnitt der Polköpfe so groß bemessen ist, daß er mehr als 25 #, vorzugsweise 35-40 $,des Querschnittes des Schienenkopfes beträgt.

4. Wirbelstrom- und Hysteresebremse nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß dieselben an den nicht abgefederten Teilen des Fahrgestells mit ihren Polköpfen der Schiene gegenüberstehend so angeordnet sind, daß ihre Bewegung in vertikaler Richtung zur Schiene hin durch Anschläge begrenzt und in entgegengesetzter Richtung die Bremse frei beweglich ist.

5. Wirbelstrom- und Hysteresebremse nach den Ansprüchen 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß dieselben beidseitig des Radkranzes mit ihren Polflächen den Stirnflächen des Radkranzes gegenüberstehend angeordnet sind, wobei das die Schenkel tragende Joch ringsegmentförmig ausgebildet ist.

6. Wirbaistrom- und Hysteresebremse nach den Ansprüchen 1-3» dadurch gekennzeichnet,' daß dieselben beidseitig d©s Radkranzes mit ihren Polflächen der Lauffläche des Radreifens gegenüber s teilend angeordnet sind,, wob©i daa .die Schen&ai tragende Joch ringsegmentförinig ausgebildet ist.

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7. Wirbelstrom- und Hysteresebremse nach den Ansprüchen 5 und. 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieselben an den abgefederten Teilen des Schienenfahrzeuges befestigt sind.

8. Wirbelstrom- und Hysteresebremse nach d®n Ansprüchen 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß als Abstandhaltemittel Anschläge, Stützräder und/oder verschleißfeste Kufen vorgesehen sind.

9* Wirbelstrom- und Hy st er ©»«bremse nach des» Ansprüchen 1-4.uaä 8, dadurch gekennzeichnet, daß an ihren Enden die Stiltsyäd®r derart angeordnet sind« daß sie gegenüber den des· Schieß® zugekehrten Polflächen der Magnt®tanordnung β© weit Bearvoar·» stehen, daß sich der vorg®s©h®n© Luftspalt ©rgibt und an der Unterseite dieser Enden verschleißfeste Kiafen angeordnet sind, die mit ihrer Schleiffläch© gegenüber den Laufflächen der Stützräder zurückstehen, jedoch gegenüber den Polflächen der Magnete hervorstehen.

1O„ Wirbelstrom- und Hysteresebremse nach den Ansprüchen 1-9d dadurch geheim«w Lehnet, daü als Erregerwicklung eine Bandetiuheii ,Is fco

Ii₀ iilchols fcjTOBi= und Hysfceresebremse nach den Ansprüchen 1-1 O_p dadurch goisssiEiseichnafej daü aur Erzeugung des Erregers bromes oiii GoiioraüiM' nach Patontaruneldung P Γ/ 63 89^„7 v©rg©seh©Ei LHi₀ bei dem ar/ei im Abstand sue inander as3.geordii©tep als

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Stator ausgebildete Polringe vorgesehen sind, die zur Regelung des Erregerstromes gegeneinander um eine Polteilung verdrehbar ausgebildet sind.

12. Wirbelstrom- und Hysteresebremse nach den Ansprüchen 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß Regel- und/oder Abschaltmittel vorgesehen sind, mit denen eine Regelung des Erregerstromes d-erart erfolgt, daß durch die bei verminderter Fahrgeschwindigkeit auftretende Anziehungskraft die zulässige Lagerbelastung nicht überschritten wird.

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