DE29718964U1 - Bremsenergienutzungsvorrichtung für Eisenbahnen und andere Fahrzeuge - Google Patents

Description

Beschreibung

Bremsenergienutzungsvorrichtung für Eisenbahnen und andere Radfahrzeuge

Eisenbahnwaggons und andere Fahrzeuge weisen eine vom Fahrerstand aus steuerbare Bremsanlage auf, die bei allen bekannten Bauweisen einen Bremseffekt dadurch erziehlt, daß die kinetische Energie des Fahrzeuges durch Reibung in Wärme umgewandelt wird und durch abgeben an die Umwelt verloren geht.

Mir sind keine Vorrichtungen bekannt, die das Fahrzeug abbremsen, in dem die Bremsenergie in Druck umgewandelt und gespeichert wird und nach dem Bremsen als Antriebsenergie auf die Räder übertragen wird.

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegen folgende Probleme zugrunde ,

l.daß beim bremsen erhebliche Mengen Energie verloren gehen, 2.daß durch Reibung der Bremsen Material verschleißt,

3.daß durch Reibung der Bremsen Lärm und Abriebstäube emitiert werden, 4.daß wenige angetriebene Räder des Zugfahrzeuges viele unangetrieben mitlaufende Räder der Anhänger in Bewegung setzen müssen, dadurch wird der Zeitraum beim Anfahrprozeß länger und es muß mehr Energie zugeführt werden, als wenn in dieser Anfahrphase alle Räder gleichzeitig angetrieben würden.

Diese Probleme werden mit der in Schutzanspruch 1 genannten Vorrichtung gelöst.

Mit der Erfindung wird erreicht, daß die kinetische Energie des Fahrzeuges aufgefangen und gespeichert wird.

Im Regelfall geht einer Anfahrphase eine Bremsung voraus,so daß beim anfahren fast immer Energie im Speicher vorrätig ist und alle Räder angetrieben werden.

Dadurch wird die Beschleunigungsphase erheblich verkürtzt und es muß weniger Energie vom Fahrzeugantrieb her zugeführt werden'.

Mit der Erfindung wird außerdem erreicht, daß ein abbremsen des Fahrzeuges ganz oder teilweise ohne Reibung erfolgt, dadurch erheblich weniger Verschleiß an der Bremsanlage auftritt, die Emission von Abriebstäuben verringert wird und weniger Abwärme entsteht.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 2 gezeigt

Durch seine Anordnung und Bauweise hat der Druckbehälter einen fahrzeuglastabhängigen Innendruck. Dadurch muß der Verdichter bei höherer Last den höheren Druck im Druckbehälter überwinden, das bewirkt einen höheren Bremseffekt. Dieser höhere Innendruck im Druckbehälter bewirkt auch einen höheren Antrieb beim weiterfahren des Fahrzeuges. Die Betriebsleistung der Vorrichtung steuert sich dadurch selbsttätig lastabhängig.

Außerdem bewirkt der Druckbehälter eine Entlastung der Fahrzeugfederung, die dadurch kleiner dimensioniert und damit leichter gebaut sein kann.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 3 gezeigt

Durch ein vom Fahrerstand aus regelbaren Drosselventil in der Verbindungsleitung zwischen Verdichter und Druckbehälter kann der zu überwindende Druck für den Verdichter zusätzlich zum Betriebsdruck der Vorrichtung regelbar erhöht werden. Der Verdichter muß durch seine Dimensionierung gewährleisten, daß bei entsprechend eng geschlossenem Drosselventil die Bremswirkung der Vorrichtung auch bei Vollast des Fahrzeuges eine Vollbremsung ermöglicht. Die herkömmliche Bremsanlage kann vor allem bei Eisenbahnen vollständig ersetzt werden, dadurch und durch die leichtere Federung kann das Gewicht der Vorrichtung kompensiert werden und zusätzlich Gewicht eingespart werden.

Ausführungsbeispiel

Bremsenergienutzungsvorrichtung für Eisenbahnen und andere Fahrzeuge

Ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung ist die Erfindung dargestellt mit Kraftübertragungswelle 1, Verdichter 2, Leitung für Medium 3.1 und 3.2, zuschaltbare oder umgehbare Rückschlagventile 4.1 und 4.2, zur Außenluft offene Leitungen 5.1 und 5.2, Dreiwegeventile 6.1 und 6.2, Druckbehälter 7, fahrzeuglastabhängiges Überdruckventil 8, Druckabhängiges Ventil mit Impulsgeber 9, Drosselventil 10, Fahrzeugrad 11, Fahrzeugachse 12, Kupplung 13, Fahrzeugrahmen 14, fahrtrichtungsabhängiger Impulsgeber 15.

Dieses Ausgestaltungsbeispiel benutzt Luft als Medium und arbeitet mit einem Umlaufkolbenverdichter. Der Verdichter gewährleistet durch seine Bauweise, daß er bei Vorwärts- und Rückwärtsfahrt sowohl bremsen als auch antreiben kann, er muß also in beide Drehrichtungen sowohl verdichten als auch durch das Medium angetrieben werden können. Durch die zuschaltbaren oder umgehbaren Rückschlagventile 4.1 und 4.2 kann ein rückströhmen des Mediums beim Bremsvorgang verhindert werden. Ein Impulsgeber am Bremspedal des Fahrerstandes schaltet die Rückschlagventile 4.1 und 4.2 mit Beginn der Bremsung auf Funktion und mit Beendigung der Bremsung auf Umgehung.

Die beiden Dreiwegeventile 6.1 und 6.2 werden immer gleichzeitig umgeschalten und definieren dadurch die zwei folgenden Schaltzustände, I. Ventil 6.1 schließt Leitung 5.1 und öffnet Leitung 3.1 zum Verdichter, Ventil 6.2 schließt Leitung 3.2 und öffnet Leitung 5.2 zum Verdichter,

II.Ventil 6.1 schließt Leitung 3.1 und öffnet Leitung 5.1 zum Verdichter, Ventil 6.2 schließt Leitung 5.2 und öffnet Leitung 3.2 zum Verdichter. Diese Schaltzustände werden dadurch erreicht, daß im Fahrerstand am Bremspedal oder dessen Ersatzvorrichtung ein Impulsgeber angebaut ist, der jeweils bei Beginn und Beendigung eines Bremsvorganges einen Steuerimpuls abgibt. Der Impuls bei Bremsbeginn schaltet die Ventile 6.1 und 6.2 um und schaltet die Kupplung 13 auf Kraftschluss, der Impuls bei Bremsende schaltet die Ventile 6.1 und 6.2 um, die Kupplung 13 wird nicht getrennt. Um die Funktion der Erfindung bei Vorwärts- und Rückwärtsfahrt zu gewährleisten, wird bei Fahrtrichtungsumkehr durch den Fahrtrichtungsimpulsgeber 15 ein Impuls ausgelöst, der die Ventile 6.1 und 6.2 umschaltet, so daß der Mediumfluß entsprechend der Drehrichtung des Verdichters 2 erfolgt. Das Ausgestaltungsbeispiel befindet sich jeweils für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt in drei Betriebszuständen, 1. Bremsen, 2. Antreiben, 3. Ruhestellung.

1. Bremsen Vorwärtsfahrt, Drehrichtung des Verdichterrotors links herum, Kupplung auf Kraftschluß, Ventile 6.1 und 6.2 im Schaltzustand II, das Medium fließt von Leitung 5.1, wird verdichtet, nach Leitung 3.2, Bremsen Rückwärtsfahrt, Drehrichtung des Verdichterrotors rechts herum, Kupplung auf Kraftschluß, Ventile 6.1 und 6.2 im Schaltzustand I, das Medium fließt von Leitung 5.2, wird verdichtet, nach Leitung 3.1,

2. Antreiben Vorwärtsfahrt, Drehrichtung des Verdichterrotors links herum, Kupplung auf Kraftschluß, Ventile 6.1 und 6.2 im Schaltzustand I, das Medium fließt von Leitung 3.1, treibt an, nach Leitung 5.2, Antreiben Rückwärtsfahrt, Drehrichtung des Verdichterrotors rechts herum, Kupplung auf Kraftschluß, Ventile 6.1 und 6.2 im Schaltzustand II, das Medium fließt von Leitung 3.2, treibt an, nach Leitung 5.1,

3. Ruhestellung, das druckabhängige Ventil 9 schließt bei erreichen des Mindestbetriebsdruckes des Druckbehälters 7 die Leitung 3 und schaltet durch Impulsabgabe gleichzeitig die Kupplung 13 auf Trennen. Das Ventil 9 wird bei Ende der Ruhestellung durch steigenden Druck bei Bremsbeginn geöffnet. In Ruhestellung läuft der Verdichter nicht mit.

Claims (3)

Schutzansprüche

1. Bremsenergienutzungsvorrichtung für Eisenbahnen und andere Fahrzeuge dadurch gekennzeichnet,

daß die beim Bremsvorgang abgeleitete Energie des Fahrzeuges ganz oder teilweise genutzt wird, in dem ein mit einem oder mehreren Rädern zur Kraftübertragung verbundener Verdichter das Fahrzeug dadurch abbremst, daß er die Energie in Form von Druck auf ein gasförmiges oder flüssiges Medium überträgt, dieses Medium in einen Druckbehälter fördert und hier speichert,

daß dieser Bremsvorgang von außen, zum Beispiel vom Fahrerstand gesteuert in Gang gesetzt oder beendet werden kann, daß bei ungebremster Fahrt des Fahrzeuges das unter Druck stehende Medium aus dem Druckbehälter zu einem Antriebsaggregat geleitet wird, in diesem Antriebsaggregat der Druck des Mediums in Bewegungsenergie umgewandelt wird, diese Bewegungsenergie zum Antreiben des Fahrzeuges an die Räder weitergeleitet wird, bis die gespeicherte Energie im Druckbehälter verbraucht ist oder bis ein erneuter Bremsvorgang eingeleitet wird, daß die Funktion des Antriebsaggregates vom Verdichter mit übernommen werden kann, je nach Bedarf der Verdichter und das Antriebsaggregat auch als separate Bauteile ausgeführt sein können.

2. Bremsenergienutzungsvorrichtung nach Schutzanspruch 1 dadurch gekennzeichnet,

daß der Druckbehälter wie ein Stoßdämpfer zwischen Radaufhängung und Rahmen des Fahrzeuges angeordnet ist und ein veränderliches, in seiner minimalen und maximalen Ausdehnung begrenztes Volumen beinnhaltet, daß dadurch der Druck im Druckbehälter, die Bremswirkung und die Antriebskraft der Erfindung sich direkt proportional zum Gewicht des Fahrzeuges verhalten, die Höhe des fahrzeuglastabhängigen Betriebsdruckes im Druckspeicher bestimmt wird durch den Flächeninnhalt der mit dem Gewicht des Fahrzeuges belasteten Fläche des verschiebbaren und- damit die Ausdehnung des Druckspeichers gewährleistenden Bauteils, daß der Druckspeicher oder Druckbehälter durch ein Überdruckventil gegen zu hohen Innendruck gesichert ist, dieses Überdruckventil fahrzeuglastab— hängig gesteuert ist und damit der maximale Innendruck im Druckbehälter ständig etwas höher definiert ist als der fahrzeuglastabhängige Betriebsdruck des Druckbehälters,

daß ein minimales Volumen im Druckbehälter nicht unterschritten wird, in dem eine Steuervorrichtung das Unterschreiten eines definierten Mindestdruckes verhindert und die Fahrzeugfederung bei Annäherung an das minimale Volumen immer mehr die Last des Fahrzeuges aufnimmt.

3. Bremsenergienutzungsvorrichtung nach Schutzanspruch 1 dadurch gekennzeichnet,

daß ein Einsatz als alleinige Bremsanlage erreicht wird, in dem ein vom Fahrerstand aus in seiner Stärke regulierbarer, zusätzlicher Widerstand beim Verdichten/Bremsen im System ausgeübt wird und dadurch der Bremseffekt entsprechend seiner Notwendigkeit geregelt werden kann.