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Bremseinrichtung für Magnetschwebefahrzeug
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremseinrichtung gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1. Derartige Fahrzeuge sind aus der DE-OS 27 11 994 bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine auf den Fahrweg wirkende
Bremseinrichtung zu schaffen, die selbsttätig bei höheren Fahrzeugnutzlasten größere
Bremskräfte als bei niedrigen Fahrzeugnutzlasten liefert.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Bremseinrichtung erfindungsgemäß
so ausgebildet, wie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben.
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Da bei der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung der Bremsträger ungeachtet
der Federungsbewegungen des Nutzlastträgers
relativ zum Fahrwerk
etwa den gleichen Abstand zum Fahrweg beibehält bzw. die Bremsklötze keine wesentlichen
Bewegungen senkrecht zur Bremsfläche vollführen, kann die Bremsung stets nach Durchlaufen
etwa des gleichen Bremsleerwegs eingeleitet werden. Bei der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung
wird die erforderliche Bremskraft in Form von 1ederkraft zur Verfügung gestellt,
so daß es sich um eine ganz besonders sichere Bremseinrichtung handelt, weil keine
anderen, möglicherweise im Notfall nicht funktionierenden Mittel zur Bremsbetätigung
erforderlich sind. Da die Bremsfeder unter dem Gewicht des Nutzlastträgers gespannt
ist, stehe eine im richtigen Sinn variable Bremskraft zur Verfügung. Es versteht
sich, daß statt eines einzigen Bremsorgans auch mehrere Bremsorgane vorgesehen sein
können. An einem einzigen Fahrzeug können mehrere er findungsgemaße Bremseinrichtungen
vorhanden sein.
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Bei gemäß Oberbegriff des Anspruchs 2 ausgebildeten Fahrzeugen ist
es bevorzugt, daß das Bremsorgan von dem zweiten Tragteil getragen ist. Die Zusatzkrafteinrichtung
ist in den meisten Fällen exakt oder zumindest sehr angenähert auf konstantem Abstand
zum Fahrweg gehalten, so daß sich hier am unmittelbarsten die angestrebte, im wesentlichen
gleichbleibende Relativlage zwischen Bremsträger und Fahrweg ergibt. Außerdem ist
am zweiten Tragteil im allgemeinen der Kraftfluß zur Weiterleitung etwaiger beim
Bremsen auftretender Kräfte am günstigsten. Statt am zweiten Tragteil kann das Bremsorgan
auch am ersten Tragteil angebracht sein Häufig bilden bei derartigen Fahrzeugen
erstes und zweites Tragteil eine konstruktive Einheit.
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Bei gemäß Oberbegriff des Anspruchs 3 oder 4 ausgebildeten Fahrzeugen,
wie sie aus der DE-OS 27 11 994, deren Inhalt durch Bezugnahme ausdrücklich zum
Bestandteil des Offenbarungsgehalts der vorliegenden Anmeldung gemacht wird, bekannt
sind, ist in Weiterbildung der Erfindung vorzugsweise vorgesehen, daß der Bremsträger
vom zweiten Tragteil getragen ist. Alternativ ist bevorzugt, daß der Bremsträger
vom ersten Tragteil getragen ist und daß zwischen dem butzlastträger, dem Bremsträger
und dem ersten Tragteil wirkende Bremsträger-Kopplungsmittel vorgesehen sind, die
durch die Federungs-Kopplungsmittel erzeugte Änderungen in der Relativlage von erstem
Tragteil und zweitem Tragteil bzw. Fahrweg hinsichtlich des Bremsträgers im wesentlichen
rückgängig machen. Die derart weitergebildete, erfindungsgemäße Bremseinrichtung
kommt in erster Linie dann in Frage, wenn im Bereich der Zusatzkrafteinrichtung
bzw. des zweiten Tragteils nicht genügend Raum zur Unterbringung der Bremseinrichtung
zur Verfügung steht. Grundgedanke ist es, dann statt einer relativ zum Fahrweg in
Federrichtung vollständig oder näherungsweise lagestabilen Basis an der Zusatzkrafteinrichtung
eine neue Basis zu schaffen, die trotz Anbringung am ersten Tragteil, der in Federrichtung
Relativbewegungen relativ zum Fahrweg durchführt, relativ zum Fahrweg vollständig
oder zumindest näherungsweise in Federrichtung lagestabil bleibt.
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In den Ansprüchen 5 bis 10 sind weitere Weiterbildungen der Erfindung
gekennzeichnet. Als Druckfluid bei der Weiterbildung gemäß Anspruch 9 kommen Flüssigkeiten
oder Gase in Betracht; ganz besonders bevorzugt ist Druckluft. Die Gewindespindel
ist aus Sicherheitsgründen vorzugsweise nicht-selbsthemmend.
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Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Bremseinrichtung bei Fahrzeugen
der in den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4 angegebenen Art eingesetzt,
bei denen die magnetische Einrichtung zugleich Vortriebs- und Bremskräfte liefert.
Eine besonders bevorzugte Fahrzeugart bzw. Fahrzeug-Fahrweg-Systemart ist in Anspruch
12 angegeben und an sich aus der DE-OS 27 11 994 bekannt, auf die durch, Bezugnahme
besonders hingewiesen wird.
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Bei den Verwendungen der erfindungsgemüßen Bremseinrichtung gemäß
den Ansprüchen 11 und 12 dient die erfindungsgemäße Bremseinrichtung vorzugsweise
lediglich als Notbremseinrichtung. Hierbei kommt die ausfa.1lsichere Auslegung der
erfindungsgemäßen Bremseinrichtung besonders vorteilhaft zum Tragen. Die erfindungsgemäße
Bremseinrichtung kann auch als Feststellbremseinrichtung dienen.
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Für die Zusatzkrafteinrichtung sind Räder und/oder in ihrer Magnetkraft
änderbare Elektromagnete bevorzugt. Die Räder können je nach Auslegung der magnetischen
Einrichtung in Zusammenwirken mit entsprechenden Laufbahnen am Fahrweg für die Lieferung
von nach oben und/oder von nach unten gerichteten Zusatzkräften vorgesehen sein.
Genauere Überlegungen hierzu finden sich in der DE-OS 27 11 994, auf die in diesem
Zusammenhang besonders hingewiesen wird.
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Beim Vorsehen von in ihrer Magnetkraft änderbaren Elektromagneten
als Zusatzkrafteinrichtung geschieht die Änderung der Magnetkraft der Elektromagnete
üblicherweise nach Maßgabe von Elektromagnet-Spaltweitensensoren, so daß derartige
Elektromagnete vergleichbar mit Rädern, allerdings berührungsfrei, einen im wesentlichen
konstant bleibenden Abstand zu den korrespondierenden Fahrwegteilen beibehalten.
Wenn man Räder für die Zusatzkrafteinrichtung wählt, ist deren Belastung nicht mit
der Belastung bei herkömmlichen Schienenfahrzeugen vergleichbar, da die Zusatzkrafteinrichtung
im allgemeinen nur einen relativ kleinen Bruchteil der gesamten erforderlichen Tragkraft
liefert, so daß die die Radkräfte aufnehmenden Fahrwerkteile entsprechend leicht
dimensioniert sein können.
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Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden
anhand schematischer Darst-ellungen zweier Ausführungsbeispiele noch näher erl.äutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt quer zur Fahrtrichtung durch einen äußeren Seitenbereich
eines Fahrzeugs und eines Fahrwegs; Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Teil eines
Fahrzeugs und eines Fahrwegs; Fig. 3 einen Längsschnitt wie in Fig. 2 durch ein
weiteres Ausführungsbeispiel, wobei der Fahrwegteil der magnetischen Einrichtung
aus Gründen der über sichtlichkeit weggelassen ist.
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Fig. 1 dient der Veranschaulichung der generellen Zueinanderordnung
von Fahrzeug und Fahrweg. Das Fahrzeug 2 weist einen stark schematisierten Nutzlastträger
4, beispielsweise eine Fahrgastzelle, und ein Fahrwerk 6 auf. Der Nutzlastträger
4 stützt sich auf dem Fahrwerk 6 über Federn 8 ab, die in Fig. 1 nicht zu sehen
sind, da sie sich mehr zur rechts anschließenden Mitte des Fahrzeugs befinden. Hauptbestandteile
des Fahrwerks 6 sind ein erstes Tragteil 10 für einen fahrzoucJseitlgen Teil einer
magnetischen Trageinrichtung, ein zweiter Tragteil 12 für eine Zusatækrafteinrichtung
in Form von Rädern 14. Der erste Tragteil weist in Fahrtrichtung yesehen links und
rechts jeweils einen Magnctträgr 16 auf, die sich seitlich des Mittelbereichs des
Fahrzeugs
2 befinden. Die beiden Magnetträger 16 sind längs des Fahrzeugs an mehreren Stellen
durch Querträger 18 miteinander verbunden.
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Auf der Oberseite der Magnetträger 16 sind Dauermagnete 20 mit in
Längsrichtung des Fahrzeugs wechselnder Polung angebracht. Oberhalb jedes Magnetträgers
16 befindet sich ein Bereich des Fahrwegs 22, welcher Bereich aus senkrechtstehenden,
in Längsrichtung des Fahrwegs verlaufenden, zu einem Lamellenpaket verbundenen Blechen
besteht. Quer zur Längserstreckung des Fahrwegs befinden sich unten in diesem Bereich
Nuten 24 mit dazwischenliegenden Zähnen 26. In die Nuten 24 sind Leiter 28 einer
dreiphasigen Wanderfeldwicklung eingelegt. Der genannte Bereich 23 des Fahrwegs
bildet somit einen Dreiphasen-Wanderfeldstator. In Längsrichtung gesehen entspricht
der Mittenabstand, also der Abstand der Mitten, der Magnete 20 dem dreifachen Mittenabstand,
also dem Abstand der Mitten, der Statorzähne 26. Die oberen Polflächen der Magnete
20 liegen der unteren Polfläche des Stators 23 unter Freilassung eines Spalts der
Höhe s gegenüber. Die so definierte magnetische Einrichtung 20, 23 liefert zugleich
Tragkräfte und Vortriebskräfte bzw.
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Bremskräfte.
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Die in Fig. 1 gezeichnete Anordnung befindet sich spiegelbildli.cll
auch auf dir anderen Seite des Fahrzeugs 2 und des Fahrwegs 22.
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An der Innenseite des Stators 23 ist eine Schiene 30 mit U-Profil
befestigt, wobei die offene Seite des U nach innen zur Mitte des Fahrzeugs weist.
Der zweite Tragteil für die Zusatzkrafteinrichtung 14 besteht aus einem kastenartigen
Teil, das an einem oder mehreren Querträgern 18 befestigt ist und sich zwischen
den beiden Magnetträgern 16 befindet. Das zweite Tragteil 12 trägt auf einer Seite
ein Rad 14, das in der diesseitigen Schiene 30 läuft, sowie auf der anderen Seite
ein entsprechendes Rad 14. Wenn die Tragkraft der magnetisehen Einrichtung 20, 23
nicht ausreicht, liefern die Rci der 14 eine nach oben gerichtete Zusatzkraft; wenn
die Tragkraft der magnetischen Einrichtung 20, 23 größer als die erforderliche Tragkraft
ist, liefern die Räder 14 zum Ausgleich nach unten gerichtete Zusatzkräfte. Der
Durchmesser der Räder 14 ist etwas kleiner als die lichte Weite der Schienen 30
in Vertikalrichtung.
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Von oben nach unten fortschreitend hat das Fahrzeug 2 zunächst die
Breite des Nutzlastträgers 4, wird dann im Bereich zwischen den Schienen 30 schmaler,
wobei jedoch noch genügend Platz zur Unterbring1ng der Federn 8 besteht, und wird
dann an den Magnetträgern 16 wieder breiter.
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Die vorstehende Beschreibung gilt sowohl für das Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 2 als auch für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 dient das zweite Tragteil 12
zugleich als Bremsträger 32 in dem Sinn, daß am zweiten Tragteil 12 ein in Fahrtrichtung
liegender Hebel 34 angelenkt ist. Am Hebel 34 sind zwei Bremsklötze 36 angebracht,
beispielsweise in um eine Querachse schwenkbare Form. Ein unterer Bremsklotz 36
ist am hinteren, freien Ende des Hebels 34 unmittelbar angebracht, während zur Anbringung
eines oberen Bremsklotzes 36 vor der Anlenkstelle des Hebels 34 eine Stange 38 an
einer Stelle am Hebel angelenkt ist, die den gleichen Abstand von der Anlenkstelle
des Hebels wie die Anbringungsstelle des unteren Bremsklotzes 36 hat. Das in Fahrtrichtung
vordere freie Ende 40 des Hebels 34 ragt nach vorn über das zweite Tragteil 12 hinaus.
Zwischen diesem Ende 40 und dem Nutzlastträger 4 ist eine Druckfeder 42 zwischengeschaltet.
Der vordere Arm des Hebels 34 steht ferner im Ruhezustand nach oben unter der Wirkung
einer Kolben-Zylinder-Einheit 44, die mit Preßluft betrieben wird. Der untere Bremsklotz
36 ist so angeordnet, daß er mit der Unterseite der Schiene 30 in Bremseingriff
treten kann, während der obere Bremsklotz 36 so angeordnet ist, daß er mit der oberen
Seite der Schiene 30 in Bremseingriff treten kann.
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Wenn zum Bremsen die Kolben-Zylinder-Einheit 44 druckentlastet wird,
kann die vorgespannte Bremsfeder 42 den vorderen Arm des Hebels 36 nach unten drücken.
Infolgedessen wird der am hinteren Arm des Hebels 34 angebrachte untere Bremsklotz
gegen die Schiene 30 angehoben, während die am
vorderen Arm des
Hebels 34 angelenkte Stange 38 und mit ihr der obere Bremsklotz 36 abgesenkt werden.
Der vordere Arm des Hebels 34 bis zum vorderen freien Ende 40 ist wesentlich länger
als die Abstände von der Anlenkstelle 46 des Hebels 34 zum unteren Bremsklotz 36
bzw. zur Anlenkstelle der Stange 38, so daß sich eine Kraftverstärkung der Bremsfeder
42 ergibt.
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Wegen der Räder 14 befindet sich das zweite Tragteil 12 stets im wesentlichen
("im wesentlichen" gilt wegen des Vertikalspiels der Räder 14 in der Schiene 30)
auf derselben Höhe relativ zur Schiene 30 und damit zum gesamten Fahrweg 22. Wenn
sich der Nutzlastträger 4 relativ zum ersten Tragteil 6 unter Verformung der Federn
8 absenkt, beispielsweise weil zusätzlicle Passayiere zugestiegen sind, wird auch
die Bremsfede 42 stärker gespannt. Somit steht bei zunehmender Fahrzeugnutzlast
auch eine größere Bremskraft zur Verfügung. Bei abnehmender Fahrzeugnutzlast ergibt
sich analog eine geringere Bremskraft, was nur erwünscht ist, um auch in diesem
Beladungszustand keine zu starke Bremswirkung zu haben (Verletzungsgefahr für Passagiere).
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist ein Hebel 34 mit zwei Bremsklötzen
36, einer Stange 38, einer Kolben-Zylinder-Einheit 44 und einer zum Nutzlastträger
4 fluchtenden Bremsfeder 42 ganz entsprechend wie heim Ausführungsbeispiel
gemäß
Fig. 2 vorgesehen. Die Bremsklötze 36 wirken beim Bremsen ebenfalls auf die Schiene
30. Die nachfolgend noch zu beschreibenden Unterschiede sind darin begründet, daß
die Räder 14 nicht in Vertikalrichtung starr mit dem ersten Tragteil 10, also den
Magnetträgern 16, verbunden sind, sondern daß beispielsweise durch mechanische Federungs-Kopplungsmittel
gemäß der DE-OS 27 11 994 eine Relativbewegung in Vertikalrichtung zwischen den
Rädern 14 bzw.
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dem die Räder 14 tragenden zweiten Tragteil und dem ersten Tragteil
10 möglich und beabsichtigt ist, um die Spaltweite s der magnetischen Einrichtung
16, 23 der erforderlichen Tragkraft anzupassen; bei zunehmender Beladung des Nutzlastträgers
4 wird die Spaltweite s verkleinert und umgekehrt. Wegen des Aufbaus dieser Feder-Kopplungsmittel
im einzelnen wird ausdrücklich auf die DE-OS 27 11 994 verwiesen.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist der Bremsträger 32 nicht
vom zweiten Tragteil sondern vom ersten Tragteil 10 getragen. Der Bremsträger 32
hat die Form einer horizontalen Platte, auf der der Hebel 34 angelenkt und die Kolben-Zylinder-Einheit
44 abgestützt ist. Am ersten Tragteil 10 sind zwei Bremsträger-Hebel 46 jeweils
mit einem Ende angelenkt. Das andere Ende der Hebel 46 ist jeweils über einen Lenker
48 mit dem Nutzlastträger 4 verbunden. Zwischen den beiden Hebelenden, jedoch wesentlich
näher an der Anlenkstelle 50 am ersten Tragteil 10, ist jeweils der
Bremsträger
32 angelenkt. Diese Anordnung ist spiegelbildlich zu einer Ebene quer zur Jahrtrichtung
getroffen. Die Hebelarmlängenverhältnisse an den Hebeln 46 sind so gewählt, daß
sie exakt oder zumindest stark angenähert: der Weguntersetzung bei den nichtgezeichneten
Federungs-Kopplungsmittein entsprechen. Wenn also beispielsweise einem Zusammendrückungsweg
x der Feder 8 ein Anheben des Magnetträgers 16 gegenüber dem Fahrweg um eine Strecke
1/10 x entspricht, dann wird auch der Bremsträger 32 nur um 1/10 x gegenüber dem
Magnetträger 16 gesekt, so daß absolut gesehen die Höhle des Bremsträgers 32 gleich
bleibt. Infolgedessen bleibt die Höhe des Bremsträgers 32 relativ zur Zusatzkrafteinrichtung
bzw. zum Fahrweg exakt oder zumindest stark näherungsweise unabhängig von der sich
gerade einstellenden Spaltweite s konstant, so daß sich wiederum die geschilderte
Vergrößerung und Verkleinerung der Bremskraft aus der Spannung der Bremsfeder 42
bei Zunahme oder Abnahme der Nutzlast im Nutzlastträger 4 ergibt.
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Es sei darauf hingewiesen, daß man statt zweier Bremsträger-Bremslebel
46 auch nur einen verwenden kann und statt des anderen Hebels 46 eine Anlenkung
mit einer vergleichsweise langen, im wesentlichen waagerechten Lenkerstange vorsehen
kann. Dann bewegt sich der Bremsträger 32 zwar nicht mehr e:akt parallel yii sich
selbst aufwärt-s und cib wärts; im Yrgtbnis bleibt jedoch die gewünschte Konstant
haltung der Lage des Bremsträgers 32 relativ zum Fahrweg 22 im wesentlichen erhalten.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Hebel 46 in Fahrtrichtung
des Fahrzeugs 2.
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Bei einer weiteren möglichen, zeichnerisch nicht dargestellten Ausführungsform
ist das zweite Tragteil mit Rädern als Zusatzkrafteinrichtung wie beim Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 3 und wie beim Fahrzeug gemäß der DE-OS 27 11 994, auf die durch Bezugnahme
ausdrücklich verwiesen wird, durch Feder-Kopplungsmittel mit dem ersten Tragteil
und dem Nutzlastträger verbunden, so daß die Spaltweite s der magnetischen Einrichtung
der erforderlichen Tragkraft angepaßt wird. Der Bremshebel 34 wird jedoch wie bei
der Ausführungsform gemäß Fig. 2 vom zweiten Tragteil und nicht wie bei der Ausführungsform
gemäß Fig. 3 vom ersten Tragteil getragen. Somit sind Bremsträger-Kopplungsmittel
wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 dann entbehrlich.
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Bei. allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen können jeweils
statt eines Rades 14 zwei Rader vorgesehen sein, von denen eines auf der Oberseite
der Schiene 30 und eines an der Unterseite der Schiene 30 anläuft. Man braucht dann
kein Spiel in Vertikalrichtung zwischen den Rädern und den Ablaufflächen mehr vorzusehen;
außerdem ergibt sich kein Wechsel der Drehrichtung der Räder mehr beim wechselnden
Anlaufen an einer oberen Abrollfläche und einer unteren Abrollfläche.
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