DE2440645A1

DE2440645A1 - Bremsvorrichtung fuer schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE2440645A1
Application number: DE19742440645
Authority: DE
Inventors: Hans Poellinger
Original assignee: KNORR BREMSE GmbH; Knorr Bremse AG
Current assignee: KNORR BREMSE GmbH; Knorr Bremse AG
Priority date: 1974-08-24
Filing date: 1974-08-24
Publication date: 1976-03-04
Also published as: FR2282362A1; FR2282362B1; GB1517214A

Description

München, den 14.8.1974

TP-hä

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ENOER-BREMSE GMBH, 8 München 13, Moosacher Str. 80

Bremsvorrichtung für Schienenfahrzeuge

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bremsvorrichtung für Schienenfahrzeuge, mit einem Wirbelstrom-Schi enenbremsmagn et en mit mehreren einzeln oder gemeinsam erregbaren Elektromagnetgruppen, mit einer von einem pneumatischen oder hydraulischen Steuerdruck gesteuerten Reibungsbremse und mit einer vom Steuerdruck betätigten
Schaltvorrichtung zur Überxvachung der Erregung der Elektromagnet gruppen.

Die bekannten Wirbelstrom-Schienenbremsmagnete weisen den wesentlichen Nachteil auf, daß sich die am Fahrzeug wirksame Bremskraft bei betätigter Bremsvorrichtung in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit stark ändert, da die
Bremskraft der Wirbelstroin-Schienenbreinsmagnete mit sinlcen-

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der Fahrgeschwindigkeit rasch abnimmt. Gegenüber Fahrzeugen mit Rotations-Wirbelstrombremsen, bei welchen dieser Mangel durch geeigneten Ubersetzungs-Antrieb der Wirbel strom-Bremsscheibe gemindert werden kann, weisen die Wirbelstrom-Schienenbremsen jedoch den Vorteil auf, daß sie unabhängig vom Haftwert zwischen den Fahrzeugrädern und der Fahrschiene wirken, kein Gleiten der Fahrzeugräder verursachen können und in ihrer Funktion von einem derartigen Gleiten unbeeinflußt sind.

Aus der OS 1 455 303 ist bereits eine Wirbelstrom-Scheibenbremse bekannt, bei welcher einzelne Erreger-Magnetspulengruppen mittels Druckwächter in Abhängigkeit von der Druckhöhe eines Steuerdruckes für die Bremsanlage ein- und ausschaltbar sind. Mittels eines Magnetventils werden zur Betätigung einer Reibungsbremse vorgesehene Druckluft-Bremszylinder bei Vorhandensein einer bestimmten Mindest-Erregung der Magnetspulengruppen entleert gehalten; erst bei Unterschreiten der Mindest-Erregung und Umschalten des Magnetventils können die Druckluft-Bremszylinder von einem Bremssteuerventil in üblicher Weise mit Druckluft beaufschlagt werden.

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Weiterhin 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 bzw. ein durch Drehmomentenabwiegung mittels eines Kraft-Druckwandlers, welcher den Druck eines Druckmittels entsprechend der Abwiege-Belastung steuert, gewonnener. Meßdruck den Betätigungsdruck der Eeibungsbremse steuert. Zu dieser Steuerung ist ein von dem Gehäuse- bzw. Meßdruck, dem Betätigungsdruck und dem Steuerdruck beaufschlagtes Dreidruckventil bekannte Hierdurch kann bei Abfall des Bremsmoments der hydrodynamischen Bremse infolge Absinkens deren Drehgeschwindigkeit die Eeibungsbremse 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 gestalten, daß unter Beibehalten des prinzipiellen

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Vorteils, der von der Haftung zwischen Rad und Schiene unabhängigen Wirbelstrom-Bremswirkung, deren Mängel und Nachteile auf einfache Weise behoben werden, d.h., daß die Summe der von der Reibungsbremse und der Wirbelstroinschienenbreinse erzeugten Bremskräfte bei Einsteuerung einer bestimmten Bremsstufe unabhängig von der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit wenigstens annähernd konstant bleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches angegebenen, zum Teil von anderen Bremsanordnungen bekannten Merkmale in deren Gesamtkombination gelöst.

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, und

Fig. 2 ein Diagramm der Wirkungsweise der Bremsvorrichtung.

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Die in Fig. 1 dargestellte Bremsvorrichtung umfaßt einen einer Wirbelstrom-Schienenbremse sugehörenden, an einem · Schienenfahrzeugrahmen 1 mittels üblicher Hubzylinder 2 vertikalverschieblich aufgehängten Wirbelstrom-Schienenmagneten 4 und eine pneumatisch betätigbare Reibungsbremse, von der der Einfachheit halber nur ein Bremszylinder 3 gezeigt ist. Der Wirbelstrom-Schienenbremsmagnet 4 ist mittels der Hubzylinder 2 gegen die Oberfläche der Fahrschiene 5 hin absenkbar, bis er sich mit geringem Abstand über dieser Oberfläche befindet oder sich auf diese aufsetzt. Die Hubzylinder 2 üben keine Führungskräfte in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeuges auf den Wirb els tr om-Schienenbremsmagneten 4- aus.

Die Bremsvorrichtung wird von einer Hauptluftleitung 6 über ein Bremssteuerventil 7 gesteuert. Ton dem Bremssteuerventil 7 führt eine Luftführungsieitung 8 zu einem Druckluftvorratsbehälter 9 und eine Steuerleitung 10 zu einem Druckreduzierventil 11. An eine von der Steuerleitung 10 abzweigende Leitung 12 sind vier elektrische Druckschalter 1J parallel zueinander angeschlossen, die bei

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Druckbeaufschlagung ErregerStromkreise für den Wirbel-

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strom-Schienenbremsmagnten 4 schließen, wie später noch genau beschrieben wird.

Der Wirbelstrom-Schienenbremsmagnet 4 umfaßt ein an den Hubzylindern 2 angelenktes Gehäuse 14, in weichem mit vertikaler Achsrichtung und in Fahrtrichtung des Fahrzeuges zueinander versetzt 8 Elektromagnete 16 angeordnet sind, deren Pole mit wechselnder Polfolge an der der Schiene 5 zugewandten Unterseite 15 des Gehäuses 14 liegen und von denen jeweils zwei Elektromagnete 16 zu je einem nur bruchstückhaft dargestellten Erregerstromkreis 17 elektrisch zusammengefaßt sind. In die von einer nicht dargestellten Stromquelle speisbaren Erregerstromkreise 17 sind die Druckschalter 1J 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 Mindestdruckes geöffnet. Je nach Höhe des über das Eremssteuerventil 7 in die Steuerleitung 10 eingespeisten

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Steuerdruckes c (Fig. 2) schließen sich ein oder mehrere Druckschalter, wodurch die jeweiligen Elektromagnete .16 über die betreffenden Erregerstromkreise 17 erregt werden und damit in bekannter und daher nicht näher beschriebenen Weise bei abgesenktem Wirbelstrom-Schienenbremsmagnet 4 über die Wirbelstrombildung in der Fahrschiene 5 eine Bremskraft auf das fahrende Fahrzeug ausüben.

Unter Voraussetzung einer Fahrt des Fahrzeuges in Richtung des Pfeiles 18 stützt sich das Gehäuse 14 des Wirbelstrom-Schienenbremsmagneten 4 entgegen der Pfeilrichtung 18 über eine Druckstange 19 unter Zwischenschaltung eines als Wiegeventil ausgebildten Kraftdruckwandlers 20 am Fahrzeugrahmen ab. Der Einfachheit halber ist die Bremsvorrichtung nur für eine Fahrtrichtung des Fahrzeuges verwendbar dargestellt. Eine Ausweitung der Konstruktion auf die andere Fahrtrichtung ist ohne Schwierigkeit beispielsweise durch Anordnung eines zweiten Kraftdruckwandlers möglich, wobei die noch später beschriebenen Steuerleitungen der Kraftdruckwandler über ein Doppelrückschlagventil miteinander zu verbinden sind«,

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Das Wiegeventil 20 weist zwei Venti!kammern 21 und 22 auf, die durch eine Wand 23 voneinander getrennt sind. Die Wand 23 besitzt eine Ventilöffnung 2A-, 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 Druckstange 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 entgegengesetzte Ende 30 des Ventilrohres 28 mündet in eine am Kolben 27 angeordnete, mit der Atmosphäre über eine Drosselbohrung 31 verbundene Kammer 32.

Der Raum 22 ist über eine Luftleitung 33 mit dem Druckluftvorrat sb ehält er 9 verbunden, während der Raum 21 über eine Luftleitung 34- mit dem Druckreduzierventil 11 verbunden ist. Das Druckreduzierventil 11 ist als Dreidruckventil ausgebildet und weist drei Beaufschlagungskammern 35ι 36 und 37 und einen über eine Leitung 38 mit dem Bremszylinder 3 verbundenen Raum 39 auf.

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Die Kammer 35* in die die vom Wiegeventil 20 herführende Leitung 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 Kammer 36 trennende Wand 42 druckdicht verschieblich durchragt und im Saum 39 mit einem Ventilsitz 43 endet. Der Raum 39 ist von der Kammer 36 mittels eines auf dem Ventilrohr 41 befestigten Kolbens 44 getrennt. Eine Wand 45, 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 Raum 37 angeordneten, von einer Eeder 47 belasteten Doppeldichtplatte 48 verschlossen. In die Kammern 36 und 37 mündet jeweils die Steuerleitung 10.

Die Wirkungsweise der Bremsvorrichtung ist folgende: Sinkt in der Hauptluft!eitung 6 der Luftdruck ab, wird über das Bremssteuerventil 7 im 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 13, wodurch über die

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Jeweiligen Erregerstromkreise 17 die betreffenden^ im Gehäuse 14 angeordneten Elektromagnete 16 des über nicht dargestellte, übliche Schaltvorrichtungen mittels der Hubzylinder 2 abgesenkten Wirbelstrom-Schienenbremsmagneten 4 erregt werden und damit eine gewisse Bremskraft ausüben. Diese Bremskraft wird über die Druckstange 19 vom Gehäuse 14 auf den Kolben 27 des Viegeventils 20 übertragen, 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 Kaum 21 ein der Bremskraft der Virbelstrom-Schienenbremsmagneten 4 entsprechender Druck aufgebaut ist, worauf sich die Doppeldichtplatte 25 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 Fig. 1 nach links gerichtete Kraft aus.

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Diese Kraft wirkt einer auf den Korben 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 und dem Raum 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 Fig. 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 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 40 und 44 wirkenden Kräfte wieder hergestellt hat. Auf diese Weise ist jedem Steuerdruck eine ganz bestimmte, am Fahrzeug wirksame Bremskraft zugeordnet, wobei im Normalfall bei höheren Fahrgeschwindigkeiten der größere Bremskraftanteil von der Wirbelstrom-Schienenbremse erzeugt wird.

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Nimmt die von der Wirbelstrom-Schienenbremse erzeugte Bremskraft infolge der absxnkenden Fahrgeschwindigkeit beim Bremsen ab, verringert sich die über die Druckstange 19 auf 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 \^rentilrohr 41 in bezug auf die Fig. 1 nach rechts und öffnet wieder durch Abheben der Doppeldichtplatte 48 von ihrem Sits an der Wand 45 die Ventilöffnung 46 zwischen der Kammer 37 und dem Raum 39? so daß der Bremszylinder 3 der Reibungsbremse über die Leitung 38 zusätzlich mit Druckluft beaufschlagt wird. Auf diese Weise wird die sinkende Bremskraft der Wirbelstrom-Schienenbremse durch eine von der Reibungsbremse 3 erzeugte höhere Bremskraft ausgeglichen, so daß die gesamte, am Fahrzeug wirksame Bremskraft in Abhängigkeit der eingespeisten Bremsstufe konstant bleibt. Dadurch, daß die Wirbelstrom-Schienenbremse in vier Stufen erregbar ist,-wird sichergestellt, daß die Reibungs-

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bremse, unabhängig von der eingesteuerten Bremsstufe, bei betriebsfähiger Virbelstrom-Schienenbremse nicht über ein bestimmtes Höchstmaß hinaus beansprucht wird. Nur bei Ausfall der Wirbelstrom-Schienenbremse gelangt über das Druckreduzierventil 11 auch während stärkeren Bremsungen der volle, in die Leitung 12 eingesteuerte Druck zum Bremszylinder 3_t so daß das Fahrzeug in diesem Fall allein über die Reibungsbremse, unter Zulassung einer hohen Beanspruchung derselben, sicher abgebremst wird.

In Fig. 2 ist ein Diagramm dargestellt, in welchem die am Fahrzeug in Abhängigkeit von der eingesteurten Bremsstufe (Steuerdruck c ) wirksame Bremskraft K^ dargestellt ist. Der in der gesamten Bremskraft K, ges. enthaltene Bremskraftanteil der V/irbelstrom-Schienenbremse 2 ist dabei für einen bestimmten Steuerdruck C * mit K,„ und der Brems-

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kraftanteil der Reibungsbremse 3 mit K^p' bezeichnet. Dabei ist eine bestimmte, konstante Fahrgeschwindigkeit für das gesamte Diagramm vorusgesetzt.

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Claims

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Patentanspruch

Bremsvorrichtung für Schienenfahrzeuge, mit einem Wirbelstrom-Schienenbremsmagneten mit mehreren einzeln oder gemeinsam erregbaren El ektr omagnet grupp en, mit einer von einem pneumatischen oder hydraulischen Steuerdruck gesteuerten Reibungsbremse und mit einer vom Steuerdruck betätigten Schaltvorrichtung zur Überwachung der Erregung der Elektromagnet grupp en, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelstrom-Schienenbremsmagnet (^) in Bremsrichtung mittels eines Kraft-Druckwandlers (20) gegen den Fahrzeugrahmen abgestützt ist, wobei der Kr aft-Druckwandler (20), wie an sich bekannt, den Druck eines Druckmediums entsprechend seiner Belastung steuert, daß, wie weiter bekannt, der vom Kraft-Druckwandler (20) erzeugte Druckinediumdruck zur Beeinflussung des Betätigungsdruckes der Reibungsbremse einem außer dem von diesem Betätigungsdruck und vom Steuerdruck gesteuerten Dreidruckventil (11) zugeführt wird, und daß in die Erregerstromkreise (1?) der einzelnen Elektromagnete (16) bzw. Elektromagnetgruppen, wie ebenfalls bekannt, je ein

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vom Steuerdruck beaufschlagbarer, sich bei Druckbeaufschlagung schließender Druckschalter (13) eingeordnet ist, wobei die einzelnen Druckschalter (13) voneinander unterschiedliche, gestaffelte Schaltdrücke auf v/eisen.

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