DE2112359A1 - Elektromagnetische Schienenbremse - Google Patents

Description

SOCIMI - Societä Costruzioni Indust&ali Milano S.p.A.

Mailand / Italien.

Elektromagnetische Schienenbremse.

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Schienenbremse für Schienenfahrzeuge. Insbesondere hat die Erfindung Verbesserungen derartiger Bremsen zum Gegenstand,durch die eine gleichförmige und regelmässige Abnutzung der Polbzw. Magnetschuhe und eine grössere Haftkraft während des Bremsens erreicht werden. Elektromagnetische Schienenbremsen sind seit langer Zeit bekannt und bestehen in modernen Ausführungen im wesentlichen aus einer Reihe von Magnetschuhen, die einer Elektromagnetspule zugeordnet sind, welche beim Bremsen erregt wird, so dass die Gesamtheit der Magnetschuhe die in Ruhelage in einer gewissen Höhe von der Schiene angeordnet sind, durch Magnetkraft seitens der Schiene angezogen wird, um mit dem Schienkopf in Gleitreibungseingriff zu ge-

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langen. Um es den Magnetschuhen zu gestatten, sich dem Schienenkopf anzupassen, sind sie oben an einem, zusammen mit der Spule beweglichen Rahmen angelenkt.

Der Hauptnachteil derartiger elektromagnetischer Schienenbremsen ist der, dass sich die Reibfläche der Magnetschuhe ungleichförmig abnützt, so dass dieselben weitaus öfters auegetauscht werden müssen,-als dies bei einem gleichmässigen Verschleiss der Reibflächen notwendig wäre. Ein weiterer schwerwiegender Nachteil besteht darin, das die Magnetschuhe während des Bremsens Anhebemomenten unterworfen sind, die einerseits ein genaues Anliegen der Reibflächen an der Schiene verhindern und andererseits für die ungleichmässige Abnutzung der Reibflächen verantwortlich sind.

Der Grund für die Übermassig unregelmässige Abnutzung der Reibflächen kann nämlich darin gesehen werden, dass die Magnetschuhe während des Bremsens nicht nur der magnetischen Anziehungskraft der Schiene gegenüber, sondern auch der vom Fahrzeug ausgeübten waagrechten Druckkraft und der Reibungskraft zwischen Magnetschuhen und Schiene" ausgesetzt sind. Nachdem die Magnetschuhe an der Struktur der Bremse in einer gewissen Höhe über der Ebene des Eisens angelenkt sind, verursacht die waagrechte Druckkraft ein auf die Magnetschuhe wirkendes Kippmoment, das einen beträchtlich ungleichförmigen Anpressdruck des Magnetschuhes auf die Schiene zur Folge hat, welcher in Fahrtrichtung vorne grosser ist und welcher unter anderen ein Verstemmen des Magnetschuhes auf der Schiene herbeiführen kann, insbesondere wenn die Oberfläche derselben nicht ausreichend eben und glatt ist.

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Erfindungsgemäss hat sich nun gezeigt, dass die erwähnten Nachteile und Unzulänglichkeiten bei einer elektromagnetischen Schienenbremse der erläuterten Art im wesentlichen dann beseitigt werden, wenn jeder Magnet schuh mit den benachbarten Magnetschuhen über ein Gelenk verbunden ist, dessen Achse in einer gewissen Höhe über der wirksamen Gleitfläche eines jeden Magnetschuhes unter dem unteren Profil des Spulenkörpers liegt, wobei die Endmagnetschuhe in fester Lage und die mittleren Magnetschuhe mit einem gewissen Spiel am Spulenkörper gelagert sind«

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Reibflächen der Magnetschuhe einem raschen Verschleiss unterliegen, d.h. dass sie eine geringere Schleissfestigkeit besitzen.

Einem weiteren Gesichtspunkt entsprechend ist die erfindungsgemässe elektromagnetische Schienenbremse dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Gleitfläche eines jeden Magnetschuhes aus einem an sich wohlbekannten Belagmaterial besteht, beispielsweise aus einem organischen bzw. Sintermaterial, welches derart angebracht ist, dass Einsatzelemente in entsprechende, an der wirksamen Gleitfläche bereits vorgesehene Ausnehmungen eingesetzt sind·

Wenn das Belagmaterial in Ausnehmungen der festen Endmagnetschuhe angeordnet ist, so dass die Gesamtlänge der mit der Schiene in Berührung stehenden magnetischen Oberfläche der Bremse nicht verringert wird,, dann wird insbesondere die Längsabmessung der Bremse in ihrem oberen Teil nicht vergrössert und die resultierende Reibung zwischen den Magnetschuhen/der Schiene wird stark erhöht.
Es versteht sich, dass die beiden erwähnten Erfindungsmerkmalie

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sowohl gemeinsam, als auch getrennt angewandt werden können«

Mit anderen Worten sollen sowohl elektromagnetische Schienenbremsen, deren Magnetschuhe in der erläuterten Art gelenkig miteinander verbunden sind, als auch elektromagnetische Schienenbremsen herkömmlicher Art, bei denen die wirksame Gleitfläche der Magnetschuhe zum Teil aus einem Belagmaterial besteht, als auch elektromagnetische Schienenbremsen, deren Magnetschuhe gelenkig miteinander verbunden sind und wirksame Gleitflächen besitzen, die zum Teil aus Belagmaterial bestehen, unter die Erfindung fallen·

Hinsichtlich des erwähnten zweiten Gesichtspunktes der vorliegenden Erfindung ist ferner zu bemerken, dass der seitens des Belagmaterials eingenommene Anteil der wirksamen Gleitfläche und die Anordnung des Belagmaterial in für den Fachmann bekannter Weise den elektromagnetischen und funktionellen Anforderungen der Magnetschuhe Rechnung tragen müssen·

Der mit der erfindungsgem-ässen Bremse erzielte Hauptvorteil besteht darin, dass die Abnutzung der wirksamen Gleitflächen aller Magnetschuhe zufolge ihrer weitaus grösseren Unempfindlihkeit den dynamischen Kipp- und Abhebwirkungen gegenüber im wesentlichen gleichmässig ist· Die Magnetschuhe können nämlich auf diese Weise jeglichen Unregelmässigkeiten des Schienenlcopfes, auf dem das Bremsen erfolgt, genauer folgen. Der gleichmässigere Verschleiss führt natürlich zu einer grösseren nützlichen Betriebsdauer der Bremsen und zu einer konstanteren Bremswirkung mit zunehmender Abnutzung der Magnetschuhe·

Ein weiterer wesentlicher durch die Erfindung erzielter Vorteil besteht in dem erhöhten Reibungskoeffizienten zufolge des auf einen Teil der wirksamen Gleitfläche aufgebrachten

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Belagmaterials, was ein wirksameres und konstanteres Bremsen insbesondere bei hoher Geschwindigkeit zur Folge hat, in einem geringeren Verschleiss der wirksamen Fläche und in der Möglichkeit, bei gleicher durch die Bremse ausgeübter Gesamtbremskraft eine weitaus geringere magnetische Anzugskraft und somit einen weitaus geringeren Stromverbrauch zu haben.

Diese undandere Vorteile und Gesichtspunkte der Erfindung ergeben sich klar aus der folgenden beispielsweisen und nicht einschränkenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Fig.l zeigt in Seitenansicht eine erfindungsgemässe elektromagnetische Schienenbremse für Schienenfahrzeuge,

Fig.2 ist eine analoge Ansicht in grösserem Massstab und teilweise im Schnitt,

Fig.3 ist eine Draufsicht zu Fig.2,

Fig.4 ist ein Querschnitt nach der Linie IV-IV der Fig.2, Fig.5 zeigt in Seitenansicht einenMagnetschuh, Fig.6 ist eine Draufsicht auf den Magnetschuh nach Fig.5,

Fig.7 und 8 veranschaulichen den Magnetschuh nach Fig.5 in stirnseitiger Ansicht von rechts bzw. von links,

Fig.9 zeigt in Seitenansicht, einen teilweise mit Belagmaterial versehenen Magnetschuh,

Fig.10 zeigt den Magnetschuh nach Fig.9 in Draufsicht,

Fig.11 ist ein Querschnitt durch den Magnetschuh der Fig.9 nach der Linie XI-XI und

Fig.12, 13 und 14 zeigen analog wie die Fig.9, 10 und 11 eine andere Ausführungsform eines teilweise mit Belagmaterial versehenen Magnetschuhes.

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Die in den Fig.1-8 dargestellte erfindungsgemässe elektromagnetische Schienenbremse 20 ist am Rahmen 21 eines mittels der Räder 22 auf Schienen 23 fahrenden Fahrzeuges angebracht. Die Bremse 20 ist mit dem Fahrzeugrahmen 21 über
Hubeinheiten 24 oder andere mechanische bzw. elektrische
Systeme verbunden, die geeignet sind, die Bremse 20 bei
ihrer Betätigung mit der Schiene 23 in Berührung zu bringen.

Wie sich insbesondere aus den Fig.2-4 ergibt, umfasst die - elektromagnetische Schienen-Bremse 20 eine Mehrzahl von Magnetschuhen 25, die in der nachfolgend näher erläuterten Weise auf einer elektromagnetischen Spule 26 angebracht sind, deren Wicklung 27 geeignet ist, ein erheblich starkes Magnetfeld zu erzeugen, das derart gerichtet ist, dass die Magnetschuhe 25 seitens der Schiene 23 stark angezogen werden.

Jeder Magnetschuh 25 besteht aus zwei Seitenbacken 28, welche den unteren Längsarm des Spulenkbrpers umfassen und welche mittels durchgehender Schraubenbolzen fest mit Zwischenstücken 30 verbunden sind, die mit einem gewissen Spiel 31 zwischen dem oberen und unteren LMngsarm des Spulenkörpers 26 angeordnet sind.

An den unteren Enden der Backen 28 sind mittels Schraubenbolzen 33 Polschuhe 32 befestigt, deren wirksame Fläche 34 während des Bremsens mit der Schiene ,23 in Berührung kommt und dabei nach und nach abgenutzt wird.

Wie sich aus Fig.4 klar ergibt, sind die beiden Pol schuhe 32 durch eine unmagnetische Platte 35 voneinander getrennt, welche an einem der Gewindebolzen 33 derart angebracht ist, dass sich das beim Bremsen erzeugte Magnetfeld auf der Schiene 23 schliesst.

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Die beiden an den Enden der elektromagnetischen Schienenbremse 20 befindlichen Magnetschuhe 36 sind hingegen spielfrei gelagert und mittels der gleichen Verbindungsbolzen 29 der Backen 28 an zwei Abschlussplatten 37 befestigt. Auf diese Weise ist jegliche Verschiebung der beiden Magnetschuhe 36 in Bezug auf die Spule 26 verhindert.

Wie sich aus Fig.l ergibt, sind die verschiedenen Magnetschuhe 25 untereinander durch Gelenke 38 verbunden, die in den PoI-,schuhen32 ausgebildet sind. Die Ausbildung dieser Gelenke ergibt sich klarer aus den Fig.5-8, die einen einzelnen Polschuh 32 zeigen, xrelcher an einem Ende (rechts in Fig.5) einen halbzylindrischen Fortsatz 39 aufweist, der zweckmässig so geformt ist, dass er dem Profil des Schuhes folgt (siehe Fig.7).

Am anderen Ende weist der Polschuh 32 eine in iher Form genau dem Fortsatz 39 entsprechende Ausnehmung 40 auf. In den Fig. 5 und 6 sind ferner die Gewindebohrungen 41 sichtbar, in welche die Schraubenbolzen 33 zur Befestigung der Polschuhe 32 an den Backen 28 eingeschraubt werden.

Jeder Magnetschuh 25 ist somit durch den Eingriff der Fortsätze 39 in die Ausnehmungen 40 mit den benachbarten Magnet-* schuhen 25 gelenkig verbunden. Die Polschuhe 32 der Endmagnetschuhe 36 können auch nur die Fortsätze 39 an ihren mit einem benachbarten Magnetschuh zu verbindenden Enden aufweisen, während der mittlete Magnetschuh auch nur mit den Ausnehmungen sein

40 versehen/kann, um die Fortsätze der benachbarten Magnetschuhe aufzunehmen, wodurch ein symmetrischer und dynamisch im Gleichgewicht stehender Aufbau verwirklicht wird.

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. Es ist wesentlich darauf hinzuweisen, dass die Gelenkachse zwischen benachbarten Magnetschuhen 25, d.h. der Krümmurgsmittelpunkt des halbzylindrischen Fortsatzes 39, in Bezug auf die Schiene sehr tief liegt, und zwar nur wenig oberhalb desjenigen Teils des Polschuhes der dem Verschleiss unterliegt„

Sowohl zufolge der tiefen Lage der Achsen der Verbindungsgel enko der Magnetsehuhe, als auch zufolge des Spiels mit -welchem die mittleren Magnetschuhe 25 in Bezug auf die Spule 26 angeordnetsindj können sich die Magnetschuhe 25 beim Bremsen genau der Oberfläche des Schienenkopfes anpassen, ohne dass auf die benachbarten Magnetschuhe Kräfte übertragen werden, durch welche dieselben aus ihrer günstigsten Lage entfernt werden könnten.

Jegliche gegebenenfalls seitens eines Magnetschuhes auf den benachbarten Magnetschuh ausgeübte Kraft hat ferner eine äusserst geringe Auswirkung.

Die Fig.9, 10 und 11 veranschaulichen das weitere Erfindungsmerkmal, demzufolge die Polschuhe 32 mit Einsatzelementen aus Belagmaterial, insbesondere aus einem organischen oder Sintermaterial· derjenigen Art, wie es für Bremsbelege von Kraftfahrzeugen Verwendung findet, versehen sind, wobei diese Elemente 42 in entsprechende Ausnehmungen der Polschuhe 32 eingesetzt sind.

Bei der dargestellten Ausführungsform besteht auch die Platte 35 aus dem gleichen Belagmaterial und in diesem Fall dient eine Buchse 43 zur Aufnahme des Montagebolzens 33.

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Eineandere in den Fig.12-14 dargestellte besonders bevorzugte Ausführungsform betrifft die Endglieder der Reihe von Magnetschuhen. In diesem Fall weist der Unterteil des Gliedes 36 eine bezüglich der Reihe von Magnetelementen nach aussen gerichtete Ausdehnung auf, deren untere Fläche über einen gewissen Teil aus dem bereits erwähnten Belagmaterial besteht, wie dies durch das Bezugszeichen 44 angedeutet ist. In diesem Fall wird der Magnetkreis durch das Vorhandensein des Belagmaterial nicht gestört, so dass die magnetische An-"zugskraft zwischen Bremse und Schiene unverändert bleibt und die Ausdehnung der Bremsfläche vergrössert ist.

Es ist jedoch zu bemerken, dass hinsichtlich der Menge und Anordnung des Belagmaterials einzig und allein die günstigste Bremswirkung unter Berücksichtigung der Kosten des >3aterials und jeder für seine Anbringung massgebend ist, wobei natürlich gleichzeitig beachtet werden muss, dass das seitens der Spule 26 erzeugte elektromagnetische Feld auch die Schiene einschlicssen muss, der gegenüber das Bremsen durchgeführt wird.

Es versteht sich ferner, dass drfindungsgemäss auch die Anbringung von Belagmaterial 42 an Magnetschuhen herkömmlicher elektromagnetischer Schienenbremsen in Betracht gezogen wird.

Schliesslich ist es wichtig hervorzuheben, dass die erfindungsgemäss vorgesehene Gelenkverbindung an Teilen der Bremsen vorgesehen ist, die leicht, rasch und unabhängig austauschbar sind. Zum Unterschied gegenüber dem bekannten Stand der Technik wird daher jedesmal, wenn ein oder mehrere Magnetschuhe zufolge des normalen VerschMsses oder zufolge einer beliebigen Störung ausgetauscht werden, auch das Gelenk ausgetauscht, so dass jegliche vorherige Beschädigung des Gelenkes bzw.

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jedes nicht vorgesehene und nicht zulässige Spiel automatisch beseitigt werden.

Die Erfindung wurde untei" Bezugnahme auf einige bevorzugte Ausfiihrungsformen erläutert, wobei es sich jedoch versteht, dass im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen möglich sind.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Elektromagnetische Schienenbremse mit einer Mehrzahl von Magnetschuhen und einer elektromagnetischen Erregerspule, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Magnetschuh über ein Gelenk mit den benachbarten Magnetschuhen verbunden ist, wobei die Achse des Gelenkes in einer gewissen Höhe über der wirksamen Gleitfläche jedes Magnetschuhes unterhalb des unteren Umfanges der Spule liegt und wobei die Endmagnetschuhe in fester Lage und die mittleren Magnetschuhe mit einem gewissen Spiel an der Spule angebracht sind.

   2· Elektromagnetische Schienenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Verbindungsgelenkes innerhalb der Höhe der austauschbaren Verschleissteile eines jeden Magnetschuhes liegt.

   3. Elektromagnetische Schienenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk durch einen halbzylinddschen Fortsatz mit waagrechter Achse an einem Ende eines jeden Polschuhes eines Magnetschuhs und durch eine diesem Fortsatz genau entsprechende Ausnehmung am Ende der Polschuhe des benachbarten Magnetschuhs gebildet ist.

   4· Elektromagnetische Schienenbremse nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Polschuh der mittleren Magnetschuhe an einem Ende mit dem halbzylindrischen Fortsatz und am anderen Ende mit der Ausnehmung versehen ist, dass die Polschuhe der beiden Endmagnetschuhe nur mit halbzylindrischen Fortsätzen versehen sind und dass die Polschuhe des zentralen Magnetschuhes nur mit der genannten Ausnehmung zur

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   Aufnahme der halbzylindrischen Fortsätze der Polschuhe der unmittelbar benachbarten Magnetschuhe versehen sind·

   5. Elektromagnetische Schienenbremse bestelrnd^us einer Mehrzahl von Magnetschuhen und einer elektromagnetischen Erreger spule j dadurch gekennzeichnet,, dass ein Teil der wirksamen Gleitfläche aus Belagmaterial besteht, welches an den Magnetschuhen angebracht 1st»

   6. Elektromagnetische Schienenbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Belagmaterial in Ausnehmungen an der wirksamen Gleitfläche eingesetzt ist.

   7. Elektromagnetische Schienenbremse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Belagmaterial in den Endmagnetschuhen an Verlängerungen derselben angebracht ist, welche in Bezug auf die Reihe der Magnetschuhe nach aussen weisen.

   8. Elektromagnetische Schienenbremse nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass das Belagmaterial an der wirksamen Gleitfläche von Magnetschuhen der in den Anspübhen 1-4 gekennzeichneten Art in Form von Längs- und/oder Quereinsatzelementen angebracht ist»

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