DE3001235A1 - Elektromagnetische gleitschuhbremse - Google Patents

Description

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Elektromagnetische Gleitschuhbremse

Die Erfindung "betrifft eine elektromagnetische Gleitschuhbremse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs " und ihre Verwendung.

Eine derartige Bremse ist beispielsweise bei einem Schienenfahrzeug notwendig, wenn allein über die gebremsten Räder eine ausreichende Bremsverzögerung nicht erreichbar ist. Dann werden zusätzlich Bremskräfte mittels dieser Gleitschuhbremse erzeugt durch Schleifen ihres Gleitschuhes auf dem Schienenkopf infolge entsprechender elektromagnetischer Anziehungskräfte zwischen Gleitschuh und Schiene. Für einen solchen Einsatz der Gleitschuhbremse im Grunde als eine Notbremse muß einerseits eine Mindestbremskraft eingehalten werden, die normalerweise größer als die maximale Bremskraft der (elektrischen) Betriebsbremse des Schienenfahrzeuges ist. Andererseits sollte die maximale Bremskraft der Notbremse bzw. Gleitschuhbremse nur unwesentlich größer als ihre Mindestbremskraft sein. Da aber diese Mindestbremskraft nach einem minimalen Reibwert zwischen dem Gleitschuh und der Schiene zu bemessen ist, um die mindestens nötige Bremsverzögerung des Schienenfahrzeuges bei jedem Reibwert zu erreichen, werden bei den mindestens um das Vi'erfache größeren normalen Reibwerten die (entsprechenden größeren) Bremskräfte unerwünscht große Fahrzeugverzögerungen bewirken mit der Folge,nicht nur einer beträchtlichen Minderung der Fahrgastsicherheit, sondern auch einer übermäßigen Belastung des Gleiskörpers bzw. Fahrweges; letzteres erfordert u. U. eine Überdimensionierung der Fahrwegkonstruktion, insbesondere im Falle einer Längs-

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lasten nur begrenzt aufnehmenden aufgeständerten Fahrwegkonstruktion eines Hochgeschwindigkeitsfahrzeuges, beispielsweise Magnetschwebefahrzeug.

Somit wird eine unter der erstgenannten Forderung ausgelegte Gleitschuhbremse natürlich die zweite Forderung nach solchen maximalen Bremskräften auch bei den normalen Reibwerten, daß die Fahrzeugverzögerungen denen bei Mindestbremskraft der Glextschuhbremse entsprechen, nicht erfüllen können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gleitschuhbremse der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die Reibwertschwankungen zwischen Gleitschuh und zugeordneter Bremsfläche in der Wirkung auf das zu bremsende Objekt kompensiert, welche also allen vorgenannten Forderungen gleichermaßen nachzukommen vermag.

Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst, wonach der bei der Aktivierung der Magnetspule gegen die Bremsfläche, beispielsweise einen Schienenkopf, angezogene, d. h. der schleifende Gleitschuh durch eine Feder nur bis zum Erreichen deren vorzugsweise der (vorgenannten) Mindestbremskraft entsprechenden Federvorspannung in einer (Soll-)Lage gegenüber dem Magnetkern gehalten wird, in welcher das über die Bremsfläche geschlossene elektromagnetische Feld der Magnetspule im wesentlichen unverzerrt ist. Das gilt zweckmäßig für den der Bemessung der Mindestbremskraft zugrunde liegenden Fall des minimalen Reibwertes zwischen dem Gleitschuh und der Bremsfläche. Mit dem Überschreiten dieses minimalen Reibwertes und mit der dann zwangsläufig entsprechend größeren an der Feder einwirkenden Längskraft des Gleitschuhes wird die

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Federvorspannung überwunden und damit der Gleitschuh unter der Reibung an der Bremsfläche aus der Soll-Lage gegenüber dem Magnetkern bzw. dessen Polflächen verschoben. Die Folge ist zum einen eine Verzerrung des Magnetfeldes bzw. eine Erhöhung des elektromagnetischen Streuflusses zwischen der Magnetspule und Bremsfläche je nach Ausmaß der Verschiebung des Gleitschuhes (je nach gewählter Federsteifigkeit), zum anderen eine entsprechende Verminderung der Querschnittsfläche zwischen Magnetkern und Gleitschuh (bzw. dessen Polplatten) für den elektromagnetischen Nutzfluß mit der Folge einer Vergrößerung des effektiven Luftspaltes zwischen Magnetspule und Bremsfläche; dieser letztgenannte Effekt hat den Vorteil, daß er unabhängig von der Lage des Magnetkerns zur Richtung der Relativbewegung zwischen diesem und der Bremsfläche auftritt. Aus beiden Effekten resultiert eine Minderung der elektromagnetischen Anziehungskräfte zwischen dem Gleitschuh und der Bremsfläche und damit eine Begrenzung der Bremskraft.

Bei der Gleitschuhbremse gemäß der Erfindung werden somit in Abhängigkeit der Reibwerte bzw. je nach Reibwerbänderung zwischen Gleitschuh und Bremsfläche die elektromagnetischen Anziehungskräfte selbsttätig eingestellt mit der Folge einer Begrenzung der Bremskräfte entsprechend dem vorgegebenen Wert der minimalen Bremskraft. Hierbei ist die Reaktionszeit der Gleitschuhbremse umso geringer, je größer die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Gleitschuh und der Bremsfläche ist, so daß die Gleitschuhbremse für die Verwendung bei einem schienengebundenen Hochgeschwindigkeitsfahrzeug, insbesondere Magnetschwebefahrzeug besonders geeignet ist.

Zudem hat eine derartige im Anpreßdruck des Gleitschuhes an der Bremsfläche bzw. in der Bremskraft passiv einge-

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stellte Gleitschuhbreiiise gegenüber einer Bremse mit aktiver Begelung der Anpreßkräfte bezüglich der Kraftregelung den Vorteil der absoluten Ausfallsicherheit.

Weitere bemerkenswerte Einzelheiten der Erfindung und ihrer in den Unteransprüchen gekennzeichneten Weiterbildungen werden im nachfolgenden Ausführungs ■ beispiel erläutert, wozu die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 in einer Seitenansicht einen (Gleis-)Schienenabschnitt und darüber eine Gleitschuhbremse an einem Fahrzeugrahmen,

Fig. 2 die Anordnung gemäß Fig. 1 mit entgegen der

Bewegungsrichtung (F) der Gleitschuhbremse aus der Sollage verschobenem Gleitschuh,

Fig. 3 in einer stirnseitigen Ansicht nur den Gleitschuh:und einen Abschnitt des Magnetkerns einer Gleitschuhbremse entsprechend derjenigen gemäß Fig. 1 und 2.

Gemäß Fig. 1 ist die Notbremse eines in Fahrtrichtung F sich bewegenden Schienenfahrzeuges eine elektromagnetische Gleitschuhbremse 1, die beispielsweise in üblicher Weise mittels am Fahrzeug- oder an einem sonstigen Gestellrahmen 2 angelenkter Absenkzylinder über einer Schiene 4 eines Gleises hängt, wobei im Löse zustand der Gleitschuhbremse Druckfedern 3-1 in den Absenkzylindern deren Abstützung bewirken; in der Horizontalen ist die Verbindung mit dem Gestellrahmen 2 über Mitnehmer 5 hergestellt. Zum Betätigen der Gleit— schuhbi-emse 1 wird ihre Magnetspule 1.1 durch eine nicht dargestellte Gleichstromquelle aktiviert mit der Folge, daß entsprechend Fig. 1 ihr Gleitschuh 1.2 gegen

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die Schiene 4 angezogen wird, also hierauf zum Schleifen kommt. Der hierbei auftretende Anpreßdruck des Gleitschuhes1.2 am Schienenkopf 4.1 als Bremsfläche "bzw. die resultierende Bremskraft der Gleitschuhbremse 1 wird selbsttätig eingestellt je nach Änderung -des Eeibwertes zwischen ihrem Gleitschuh und dem Schienenkopf: Zu diesem Zweck ist zum einen die Magnetspule 1.1 einem Magnetkern 1.3 mit (wenigstens) zwei Polschenkeln 1.4 wechselnder Polarität zugeordnet und wird zum anderen der Gleitschuh 1.2 aus zwischen den Polflächen 1.5 der Polschenkel 1.4 und der Schiene 4 bzw. dem Schienenkopf 4.1 eingefügten ferromagnetischen Polplatten 1.6 gebildet, die durch einen unmagnetischen Werkstoff 1.7 (z. B. Aluminium) untereinander isoliert sind. Gegenüber den Polfläcben 1.5 der Polschenkel 1.4 sind diese Polplatten 1.6 praktisch reibungsfrei verschiebbar am Magnetkern 1.3 angeordnet, was durch eine Aufhängung des Gleitschuhes 1.2 mittels einer Parallelkurbel 6 mit dem Gleitschuh als Koppel und mit dem Magnetkern als Gestell erreicht wird. Die infolge dieser Aufhängung sichergestellte Verschiebbarkeit des Gleitschuhes 1.2 durch Reibung am Schienenkopf 4.1 wird nur eingeschränkt durch eine weitere Verbindung des Gleitschuhes mit dem Gestellrahmen 2 über eine Feder 7 5 welche unter einer Druckvorspannung bemessen nach einer gewünschten Mindestbremskraft der Gleitschuhbremse 1 bei minimalem Reibwert zwischen ihrem Gleitschuh 1.2 und dem Schienenkopf 4.1 steht. Also erst wenn dieser minimale Reibwert und damit die auf die Feder 7 einwirkende Längskraft des Gleitschuhes 1.2 die Federvorspannung überwindet, wird beispielsweise gemäß Fig. 2 der Gleitschuh gegenüber dem Magnetkern 1.3 bzw. dessen Polschenkelni.4 verschoben. Je nach dem - von der jeweiligen Reibwertgröße bestimm-"ten -- Ausmaß der Verschiebung vermindern sich die elektromagnetischen Anziehungskräfte zwischen dem Gleit-; schuh 1.2 bzw. dessen Polplatten 1.6 und dem Schienen-

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kopf 4-.1 mit der Folge, daß die an der Feder 7 einwirkende Längskraft des Gleitschuhes bzw. die Bremskraft der Gleitschuhbremse auf die Mindestbremskraft begrenzt wird.

Diese Wirkung der Gleitschuhbremse, daß bei Reibwertzunahme selbsttätig entsprechend die Anziehungskräfte zwischen dem Gleitschuh 1.2 und Schienenkopf ¹A-. 1 vermindert werden und somit selbsttätig die wirksame Bremskraft bzw. die Fahrzeugverzögerung nicht wesentlieh überschritten wird, erfordert unter dem Kriterium größtmöglicher Reibungsfreiheit zwischen dem Gleitschuh 1.2 und den PoIflachen-1.5 des Magnetkerns 1.3 in der in Fig. 1 dargestellten Sollage des Gleitschuhes einen Luftspalt 8. Ein in dieser Soilage angestrebter möglichst kleiner effektiver Luftspalt läßt sich gemäß Fig. 3 durch eine die Polschenkel 1.4- des Magnetkerns 1.3 längsseitig überkragende Ausbildung des Gleitschuhes 1.2 bzw. seiner Polplatten 1.6 erreichen.

Für den Zweirichtungsverkehr eines Fahrzeuges wird man die vorgenannte Feder 7 zweifach vorsehen, d. h. für jede Fahrtrichtung jeweils eine Feder, wobei dann von beiden Federn immer nur (je nach Fahrtrichtung) eine wirksam sein wird.

Die vorbeschriebene Gleitschuhbremse 1 ist selbstverständlich auf ein Schienenfahrzeug nicht beschränkt; sie kann beispielsweise auch als Scheibenbremse Anwendung finden, also ein gegenüber einer sich bewegenden Bremsfläche stationäres Organ sein.

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Claims (5)

1. MESSERSCHMITT-BÖLKOV-BLOHM Ottobrunn, 10.01.80

   GESELLSCHAFT BTO1 Hb/ma MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG,

   MÜNCHEN 8653

   Elektromagnetische Gleitschuhbremse

   Patentansprüche

   ( 1. !Elektromagnetische Gleit schuhbr ems e mit einer Magnet V -^ spule, bei deren Aktivierung der Gleitschuh gegen eine ferromagnetische Bremsfläche angezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule (1.1) einem Magnetkern (1.3) mit wenigstens zwei Polschenkeln (1.4) wechselnder Polarität zugeordnet ist und der Gleitschuh (1.2) aus zwischen den Polflächen (1.5) der Polschenkel und der Bremsfläche (Schienenkopf 4.1) eingefügten, untereinander magnetisch isolierten, ferromagnetischen Polplatten (1.6) gebildet wird, welche mit dem Magnetkern (1.3) in einer gegenüber dessen Polflächen (1=5) reibungsfreien bzw. reibungsarmen Verbindung sind und hierbei durch

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   Reibung an der Bremsfläche (Schienenkopf 4.1) gegen die Wirkung einer entsprechend einer vorgegebenen Bremskraft vorgespannten Feder (7) verschiebbar sind.
2. 2. Gleitschuhbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federvorspannung nach einer Mindestbremskraft bemessen ist.
3. 3. Gleitschuhbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenüber den Polflächen (1.Jb) berührungsfreie Gleitschuh (1.2) als Koppel einer Parallelkurbel (6) angeordnet ist, deren Gestell der Magnetkern (1-3) ist.
4. 4. Gleitschuh.br ems e nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitschuh (1.2) bzw. die Polplatten (1o6) beidseitig den Magnetkern (1.3) bzw. dessen Polschenkel (1.4) überkragende Schenkel aufweisen.
5. 5. Verwendung einer elektromagnetischen Gleitschuhbremse nach Patentanspruch 1 als eine federnd aufgehängte Schienenbremse bei einem Schienenfahrzeug, insbesondere Hochgeschwindigkeitsfahrzeug.

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