DE2213050A1

DE2213050A1 - Bremsvorrichtung fuer fahrzeuge, insbesondere schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE2213050A1
Application number: DE19722213050
Authority: DE
Inventors: Hans Poellinger
Original assignee: KNORR BREMSE GmbH; Knorr Bremse AG
Current assignee: KNORR BREMSE GmbH; Knorr Bremse AG
Priority date: 1972-03-17
Filing date: 1972-03-17
Publication date: 1973-09-20
Also published as: IT979749B; FR2176671B1; AT325668B; ATA206273A; GB1378995A; FR2176671A1; CH543405A

Description

KKOER-BEEMSE GmbH., 8 München 13, Moo sacher Str. 80

"Bremsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge."

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Bremsvorrichtungen für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, mit einer* einen Eotor ,und einen Stator umfassenden, durch wahlweise Erregung einzelner, am Stator angeordneter, voneinander getrennter L'lektromagnete oder Elektromagnetgruppen regelbaren Wirbelstrciascheibenbremse und mit einer von einem pneumatischen oder hydraulischen Steuerdruck gesteuerten Beibungsbremse, welche auf dieselben Fahrzeugräder einwirken, wobei der Eotor der Wirbelstromscheibenbremse drehfest mit diesen Fahrzeugrädem verbunden ist und der Stator der Wirbelstromscheibenbremse sich über eine Drehmomentenstütze an einem rahmenfesten Teil des Fahrzeuges oder dessen Drehgestell abstützt.

Derartige Bremsvorrichtungen weisen den wesentlichen ÜTach*- teil auf, daß sich das am Fahrzeug wirksame Bremsmoment bei betätigter Bremsvorrichtung in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert, da das Bremsmoment der Wirbelstromscheibenbremse mit sinkender Drehgeschwindigkeit abnimmt,

■* Cm ^

309838/0313

wodurch sich der Bremsweg des Fahrzeuges unnötig verlängert. Außerdem kann durch das sinkende Drehmoment der Wirbelstrom-Bcheibenbremse die Reibungsbremse unzulässig hoch beansprucht werden.

Es sind bereits Bremsvorrichtungen, bestehend aus einer pneumatisch oder hydraulisch gesteuerten Reibungsbremse und einer hydrodynamischen Bremse bekannt, bei welchen ein während des Bremsvorganges sich einstellender Gehäusedruck der hydrodynamischen Bremse den Betätigungsdruck der Reibungsbremse steuert. Hierdurch kann bei Abfall des Bremsmomentes der hydrodynamischen Bremse infolge Absinkens deren Drehgeschwindigkeit die Reibungsbremse mit einem derartigen Betätigungsdruck beaufschlagt werden, daß die Summe der augenblicklichen Bremsmomente der beiden Bremsen annähernd konstant bleibt.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Bremsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art derart zu verbessern und zu gestalten, däB deren Mangel und Nachteile auf einfache Weise behoben werden und die Summe der von der Reibungsbremse und der Wirbelstromscheibenbremse erzeugten Bremsmomente bei Einsteuerung einer bestimmten Bremsstufe unabhängig von der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit wenigstens annähernd konstant bleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich

309838/0313

die Drehmomentenstütze, wie an sich bekannt, unter Zwischenschaltung eines den Druck eines Druckmediums entsprechend der Belastung der Drehmomenteiistütze steuernden Kraftdruekwandlers an dem rahmenfesten (Teil abstützt, daß, wie weiter bekannt, der vom Kraftdruckwandler erzeugte Druckmediumdruck zur Beeinflussung des Betätigungsdruckes der Reibungsbremse einem außerdem von diesem Betätigungsdruck und vom Steuerdruck gesteuerten Dreidruckventil zugeführt wird, daß in die Erregungsstromkreise der einzelnen Elektromagnete bzw- Elektromagnet'gruppen je ein vom Steuerdruck beaufschlagbarer, sich bei Druckbeaufschlagung: schließender Druckschalter eingeordnet ist und daß die einzelnen Druckschalter voneinander uiiterschieö-liche, gestaffelte Schaltdrücke aufweisen. Durch die mögliche Schaltung der Wirbelstrombremse in verschiedenen Stufen wird die Wirbelstrombremse über die Druckschalter bei jeder über das Bremssteuerventil' einen bestimmten Steuerdruck bewirkenden Bremsstufen-Einstellung derart erregt, daß sie ein dem der j eweiligeii Bremsstufe entsprechenden Bremsmoment gleiches oder nur wenig kleineres Bremsmoment erzeugt. Die Reibungsbremse muß also höchstens ein sehr geringes Bremsmoment aufbringen, welches der Differenz zwischen dem der eingestellten Bremsstufe entsprechenden Bremsmoment und dem von der Wirbelstrombremse erzeugten Bremömoment entspricht, so daß sie nur wenig beansprucht wird und einen dementsprechend geringen Verschleiß und Druckluftverbrauch aufweist.

- 4 -309838/0313

Im folgenden ist anhand der beiliegenden Zeichnungen ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ausführlich beschrieben.
Es zeigen:

Fig. 1 eine Bremsvorrichtung für ein Schienenfahrzeug in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine (üeilansicht einer Radachse des Schienenfahrzeuges in Fahrzeuglängsrichtung gesehen, mit einer Wirbelstrombremse der Bremsvorrichtung gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 ein Diagramm der Wirkungsweise der Bremsvorrichtung.

Die dargestellte, insbesondere für Schienenfahrzeuge geeignete Bremsvorrichtung umfaßt eine auf einer Schienenfahrzeugachse 1 angeordnete Wirbelstroinscheibenbremse 2 und eine pneumatisch betätigbare Reibungsbremse, von der der Einfachheit halber nur ein Bremszylinder 3 (siehe Fig. 1) dargestellt ist. Die Wirbelstromscheibenbremse 2 und die Reibungsbremse 3 wirken beide auf die Fahrzeugachse 1 bzw. auf die an dieser Achse drehfest gehaltenen Laufräder 4 (nur eines dargestellt). Die dem Laufrad 4 zugeordnete Laufschiene ist mit 5 bezeichnet.

Die Bremsvorrichtung wird von einer Hauptluftleitung 6 über

309838/0313 " ⁵ "

ein Bremssteuerventil 7 gesteuert· Ton dem Brems steuerventil 7 führt eine Luftführungsleitung 8 zu einem Druckluftvorratsbehälter 9 und eine Steuerleitung 10 zu einem Druckreduzierventil 11. In eine von der Steuerleitung 10 abzweigende Leitung 12 sind vier elektrische Druckschalter 13 parallel zueinander augeschlossen, die bei Druckbeaufschlagung ErregerStromkreise für die Wirbelstromscheibenbremse 2 schließen, wie noch später genau beschrieben wircL

Die Wirbel&tromscheibenbremse 2 umfaßt einen an der Fahrzeugachse '■ drehfest gehaltenen Rotor 14 (siehe Hg₀-2) und einen auf der Achse 1 drehbar gelagerten Stator 15» Der Stator 15 ist auf seiner dem Rotor 14 zugewandten Seite längs seines Außenrandes gleichmäßig mit acht Elektromagneten 16 besetzt, von denen jeweils zwei über je einen nur bruch-, stückhaft dargestellten ErregerStromkreis 17 elektrisch gekoppelt sind. In die Erregerstromkreise 17 sind die Druckschalter 15 geschaltet. Die Druckschalter 13 weisen voneinander unterschiedliche, gestaffelte Schaltdrücke auf und sind bei nicht betätigter Bremse bzw. bei Druckbeaufschlagung der Steuerleitungen 10 und 12 unterhalb eines bestimmten Mindest drucke s geöffnet. Je nach Höhe des über das Bremssteuerventil in die Steuerleitung 10 eingespeisten Steuerdruckes Qi: 'schließen sich ein oder mehrere Druckschal-

ter, wodurch die jeweiligen Elektromagnete 16 über die betreffenden Erregerstromkreise I7 erregt werden und damit in

- 6 309838/0313

bekannter und daher nicht näher beschriebener Weise über die Wirbelstrombildung im Rotor 14 ein Bremsmoment auf die Fahrzeugachse 1 ausüben.

Unter Voraussetzung einer Drehung der Fahrzeugachse 1 in Richtung des Pfeiles 18 stützt sich der Stator 15 der Wirbelstromscheibenbremse 2 über eine Drehmomentenstütse 19 sn einem nicht dargestellten, rahmenfesten Teil des Fahrzeuges unter Zwischenschaltung eines als Wiegeventil ausgebildeten Kraftdruckwandlers 20 ab. Der Einfachheit halber ist die Bremsvorrichtung nur für eine Drehrichtung der Fahrzeugachse 1 verwendbar dargestellt. Eins Ausweitung der Konstruktion auf die andere Drehrichtuag ist ohne Schwierigkeit beispielsweise durch Aru-ordnun;;; eines zweiten Kraftdruckwandlers möglich, wobei die noch später beschriebenen Steuerleitungen der Kraftdruckwandler über ein Doppelrückschlagventil miteinander verbunden sind. Das Wiegeventil 20 weist zwei Ventilkammern 21 und 22 auf, die durch eine Wand 23 voneinander getrennt sind. Die Wand 23 besitzt eine Ventilöffnung 24·, die normalerweise mittels einer im Raum 22 angeordneten, von einer Feder 25 belasteten Doppeldichtplatte 26 verschlossen ist. Im Raum 21 ist ein Kolben 27, an dem die Drehmomentenstütze 19 angreift, axial verschiebbar gelagert. Der Kolben 27 trägt ein Ventilrohr 28, dessen eines Ende einen Ventilsitz 29 aufweist, welcher mit der Doppeldichtplatte 26 zusammenwirkt. Das dem Ventilsitz 29 ent-

- 7 -309838/0313

~7~ 2213Ό50

gegengesetzte Ende 30 des Ventilrohres 28 mündet in eine am ,, Kolben. 27 angeordnete, mit der Atmosphäre "über eine Drossel-"bohrung y\ verbundene Kammer 32.

Der Raum 22 ist über eine Luftleitung 33 mxt dem Drucklüftvorratsbehälter 9 verbunden^ während der Raum 21 über eine Luftleitung 34- mit dem Druckreduisierventil 11 verbunden ist. Das Druckreduzierventil 11 ist als Dreidruckventil ausgebildet und weist drei Beaufschlagungskammern 35 ·> 36 und 37 und einen über eine Leitung 38 mit dem Bremszylinder 3 verbundenen Raum 39 auf.

Die Kammer 35» in die die vom Wiegeventil herführende:. Lei- * tung 34 mündet, ist mittels eines verschiebbaren Kolbens 40 gegenüber der Atmosphäre abgedichtet. Der Kolben 40 trägt ein Ventilrohr 41, welches eine die Kammer 35 von der Kam- . mer 36 trennende Wand 4-2 druckdicht verschieblieh, durchragt und im Raum 39 mit einem Ventilsitz 4-3 endet. Der Raum 39 ist von der Kammer 36 mittels eines auf dem Ventilrohr 4-1 befestigten Kolbens 44- getrennt. Eine Wand 4-5, die eine Ventilbohrung 46 aufweist, trennt den Raum 39 von der Beaufschlagungskammer 37· Die Ventilbohrung 46 ist in der dargestellten Stellung des "Rohres 41 mittels einer im Saum 57 angeordneten j von einer Feder 47 belastetenBoppeläichtplatte 48 verschlossen. In die Kammern 36 und- 37 mündet oewäils die Steuerleitung 10.

- 8 309838/0313 '

Die Wirkungsweise der Bremsvorrichtung ist folgende: Sinkt in der Hauptluftleitung 6 der Luftdruck ab, wird über das Bremssteuerventil 7 i^m Maße dieser Druckabsenkung in die Steuerleitung 10 über die Leitung 8 aus dem Vorratsbehälter 9 Druckluft eingespeist. Die Druckluft betätigt in Abhängigkeit von der momentanen Druckhöhe einen oder .mehrere Druckschalter 13j wodurch über die Jeweiligen Erregerstromkreise 17 die betreffenden, am Stator 15 angeordneten ElektiOinagnete 16 der Wirbelstroinscheibenbremse 2 erregt v/erden und damit auf die Fahrzeugachse 1 ein gewisses Brerasmoment ausüben* Die Größe dieses Bremsmomentes wird über die Drehmomentenstütze 19 auf den Kolben 27 des Viegeventils 20 über- ■ tragen, worauf das Ventilrohr 28 unter Abdeckung des Ventilsitzes 29 die Doppeldichtplatte 26 aufstößt. Die Verbindung der Luftleitung 34 mit der Atmosphäre ist somit unterbrochen und Druckluft kann aus dem Vorratsluftbehälter 9 solange in den Raum 21 strömen, bis im Raum 21 ein dem Bremsmoment der Wirbelstrombremse entsprechender Druck aufgebaut ist, worauf sich die Doppeldichtplatte 26 wieder? an ihren Sitz an der Wand 23 anlegt. Die Verbindung des Raumes 21 zur Atmosphäre bleibt dabei weiterhin unterbrochen.

Der im Raum 21 anstehende Druck gelangt über die Leitung 34 auch in die Kammer 35 des Dreidruckventils 11 und übt auf den Kolben 40 und damit auf das Ventilrohr 41 eine bezüglich Pig. 1 nach links gerichtete Kraft aus.

— Q _ 309838/0313

Diese Kraft wirkt einer auf den Kolben 44 ausgeübten Kraft, entgegen, die durch die über die Steuerleitung 10 in die Kammer 36 eingespeiste Druckluft bedingt ist und versucht, das Ventilrohr 41 in Bezug auf die Zeichnung nach rechts zu bewegen und damit unter Anlegung des Ventilsitzes 43 an die Doppeldichtplatte 48 diese von ihrem Sitz an der Wand 45 abzuheben, um die Verbindung zwischen der Kammer 37 uncL dem Kaum 39 herzustellen, so daß Druckluft über die Leitung 38 in den Bremszylinder 3 strömen kann, Bei Gleichheit der auf die Kolben 40 und 44 ausgeübten Kräfte bleiben diese Kolben und damit das Ventilrohr 41 in ihrer in Pig. 1 dargestellten Stellung. Ist die auf den Kolben 44 durch den Steuerdruck ausgeübte Kraft größer als die auf den Kolben 40 ausgeübte Kraft, bewegt sich das Ventilrohr 41 solange in Bezug auf Pig. 1 nach rechts und hebt damit die Doppeldichtplatte 48 von ihrem Sitz an der Wand 45 ab, bis die in den Raum 39 eingeströmte Druckluft die Gleichheit der auf die Kolben 4-0 und 44 wirkenden Kräfte wieder hergestellt hat. Auf diese Weise ist jedem Steuerdruck ein ganz bestimmtes, am Fahrzeug wirksames Bremsmoment zugeordnet, wobei im Norrnalfall der grossere Bremsmomentenanteil von der Wirbelstrombremse erzeugt wird.

Nimmt das von der Wirbelstrombremse erzeugte Bremsmoiaent infolge der absinkenden Drehzahl der Radachse 1 beim Bremsen ab, verringert sich die über die Drehmomentenstütze 19 auf

- 10 309838/0313

den Kolben 27 ausgeübte Kraft und das Ventilrohr 28 wird von dem im Raum 21 herrschenden Druck über den Kolben 27 von der Doppeldichtplatte 26 abgehoben, wodurch der Raum 21 und damit die Kammer 35 entlüftet werden. Die über die Steuerleitung 10 in die Kammer 36 eingespeiste Druckluft bewegt dann das Ventilrohr 41 in Bezug auf die Pig. 1 na.cn rechts und
öffnet wieder durch Abheben der Doppeldichtplatte 48 von
ihrem Sitz an der Wand 45 die Ventilöffnung 46 zwischen der Kammer 37 und. dem Raum 39, so daß dor Bremszylinder 3 der
Reibungsbremse über die Leitung 38 zusätzlich mit Druckluft beaufschlagt wird. Auf diese Weise wird das sinkende Bremsmoment der Wirbelstromscheibenbremsö 2 durch ein von der
Reibungsbremse 3 erzeugtes höhere Bremsmoment ausgeglichen, -so daß das gesamte, am Fahrzeug wirksame Bremsmoment in Abhängigkeit der eingespeisten Bremsstufe konstant bleibt. Dadurch, daß die WirbeIstrombremse in vier Stufen erregbar ist, wird sichergestellt, daß die Reibungsbremse, unabhängig von der eingesteuerten Bremsstufe, bei betriebsfähiger Wirbelstrombremse nicht über ein bestimmtes Höchstmaß hinaus beansprucht werden kann. Nur bei. Ausfall der Wirbelstrombremse gelangt über das Druckreduzierventil 11 auch während stärkeren Bremsungen der volle, in die Leitung 12 eingesteuerte Druck zum Bremszylinder 3, so daß das Fahrzeug in diesem
Fall allein über die Reibungf5brem.se, unter Zulassung einer
hohen Beanspruchung derselben, sicher abgebremst wird.

In Fig. 3 ist ein Diagramm dargestellt, in welchem die am

- 11 -

309838/0313

Fahrzeug in Abhängigkeit von der eingesteuerten Bremsstufe (Steuerdruck c ) wirksamen Bremsmomente M-, dargestellt sind. Der im gesamten Bremsmoment M-, ___ entlialtene Bremsmoment en-

Q. ges.

anteil der Wirbelstrombremse 2 ist dabei für einen bestimmten Steuerdruck C * mit N-,* und der Bremsmomentenanteil der Reibungsbremse 3 ait M^ bezeichnet. Dabei T,st eine bestimmte, konstante Fahrgeschwindigkeit für das gesamte Diagramm ■vorausgesetzt.

- 12 309838/0313.

Claims

Patentanspruch

Bremsvorrichtung für Fahrzeuge_} insbesondere Schienenfahrzeuge, mit einer einen üotor und einen Stator uxafassenden_v durch wahlweise Erregung einseiner, am Stator aiigeordjaeter, voneinander getrennter Elektromagnete oder Elektromagnetgruppen regelbaren Wirbelstromscheibenbremse und mit einer von einem pneumatischen oder hydraulischen Steuerdruck gesteuerten reibungsbremse, welche auf dieselben Felirzeugräder einwirken, wobei der Rotor der Wirbelstromscheibenbremse drehfest mit diesen Fahrzeugrädern verbunden ist und der Stator der YJirbe Istromscheibenbremse sich über eine Drehmolaentenstüt^e an einem rahmenfesten Teil des Fahrzeuges oder dessen Drehgestell abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Drehmomentenstütze (19)» "wie an sich bekannt, unter Zwischenschaltung eines den Druck eines Druckmediums entsprechend der Belastung der Drehmojaentenstütze (19) steuernden Kraftdruckwandlers (20) an dem rahmenfesten Teil abstützt, daß, wie weiter bekannt, der vom Kraf!"druckwandler (20) erzeugte Druckmediumdruck zur Beeinflussung des Betätigungsdruckes der Reibungsbremse einem außer dem von diesem Betätigungsdruck und vom Steuerdruck gesteuerten Dreidruckventil (11) zugeführt wird, daß in die Erregerstromkreise (1?) der einzelnen Elektromagnete (16) bzw. Elcktromagnetgruppen je ein vom Steuerdruclt beaufschlagbarer, sich bei Druckbeaufschlagung schließender Druckschalter (13) eingeordnet ist

309838/0313

und daß die einzelnen Druckschalter (13) voneinander untersciiiedliche, gestaffelte Schaltdriicke aufweisen.

3098 38/03 13