DE3001235C2 - Elektromagnetische Gleitschuhbremse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Gleitschuhbremse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ihre Verwendung.

Eine derartige Bremse ist beispielsweise bei einem Schienenfahrzeug bekannt (DE-PS 2 50 130) und 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 Schienenfahrzeuge? 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 miniHten«! nötige Bremsvefzögerung des Schienenfahrzeuges bei jedem Reibwert zu erreichen, werden bei den mindestens um das Vierfache größeren normalen Reibwerten die (entsprechenden größeren) Bremskraft« 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 Längslasten nur begrenzt aufnehmenden aufgeständerten Fahrwegkonstruktion eines Hochgeschwindigkeitsfahrzeuges, beispielsweise Magnet schwebefahrzeug.

Somit wird eine unter der erstgenannten Forderung ausgelegte Gleitschuhbremse natürlich die zweite Forderung nach solchen maximalen Bremskrf ften auch

ίο bei den normalen Reibwerten, daß die Fahrzeugverzögerungen denen bei Mindestbremskraft der Gleitschuhbremse entsprechen, nicht erfüllen können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gleitschuhbremse der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die

>5 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-)L.age gegenüber dem Magnetkern gehalten wird, in welcher das über die Bremsfläche geschlossene elektromagnetische Feld der Magnetspule

JO 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 Federvorspannung überwunden und damit der Gleitschuh unter der Reibung an der Bremsfläche aus der Soll-Lage gegenüber dem Magnetkern bzw. dessen Poifiächen verschoben. Die Folge is! 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 elektro magnetischen Anziehungskräfte zwischen dem Gleil- schuh und der Bremsfläche und damit eine Begrenzung der Bremskraft. Bei der Gleitschuhbremse gemäß der Erfindung werden somit in Abhängigkeit der Reibwerte bzw. je nach Reibwertänderung 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 um so geringer, je

hs 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 eingestellte Gleitschuhbremse gegenüber einer Bremse mit aktiver Regelung der Anpreßkräfte bezüglich der Kraftregelung den Vorteil der absoluten Ausfallsicherheit

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und ihrer in den Unteranbprüchen gekennzeichneten Weiterbildungen werden nachfolgend erläutert wozu die Zeichnung zeigt in

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

F i g. 2 die Anordnung gemäß F i g. 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 F i g. 1 ist die Notbremse eines in Fahrtrichtung F sich bewegenden Schienenfahrzeuges eine elektromagnetische Gleitschuhbremse 1, die beispielsweise in üblicher Weise mittels arn Fahrzeug- oder an einem sonstigen Gestellrahmen 2 angelenkter Absenkzylinder 3 über einer Schiene 4 eines Gleises hängt wobei im Lösezustand 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 Gleitschuhbremse 1 wird ihre Magnetspule 1.1 durch eine nicht dargestellte Gleichstromquelle erregt mit der Folge, daß entsprechend F i g. 1 ihr Gleitschuh 1.2 gegen die Schiene 4 angezogen wird, also hierauf zum Schleifen kommt. Der hierbei auftretende Anpreßdruck des Gleitschuhes 1.2 am Schienenkopf 4.1 als Bremsfläche bzw. die resultierende Bremskraft der Gleitschuhbremse 1 wird selbsttätig eingestellt je nach Änderung des Reibwertes zwischen ihrem Gleitschuh und dem Schienenkopf: Zu diesem Zweck ist zum einen die Magnetspule 1.1 einem Magnetkern 13 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 Polflächen 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 Schienenkcpf 4.1 wird eingeschränkt durch eine weitere Verbindung des Gleitschuhes mit dem Gestellrahmen 2 über eine Feder

ίο 7, 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 U bzw. dessen Polschenkeln 1.4 verschoben. Je nach dem — von der jeweiligen Reibwertgröße bestimmten — Ausmaß der Verschiebung vermindern sich die elektromagnetischen A idehungskräfte zwischen dem Gieiicchuh i.2 bzw. dessen Poipiatten 1.6 und dem Schienenkopf 4.1 mit der Folge, daß die an der Feder 7 einwirkende Längskraft des Gleitschuhes bzw. die Bremskraft der Gleitschuhbremse auf annähernd die Miniisstbremskraft begrenzt wird.

Diese Wirkung der Gleitschuhbremse, daß bei Reibwertzunahme selbsttätig entsprechend die Anziehungskräfte zwischen dem Gleitschuh 1.2 und Schienenkopf 4.1 vermindert werden und somit selbsttätig die wirksame Bremskraft bzw. die Fahrzeugverzögerung nicht wesentlich überschritten wird, erfordert unter dem Kriterium größtmöglicher Reibungsfreiheit zwischen dem Gleitschuh 1.2 und den Polflächen U des

J5 Magnetkerns 13 in der in Fig. 1 dargestellten Sollage des Gleitschuhes einen Luftspalt 8. Ein in dieser Sollage angestrebter möglichst kleiner effektiver Luftspalt läßt sich gemäß Fig.3 durch eine die Polschenkel 1.4 des Magnetkerns 13 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetische Gleitschuhbremse mit wenigstens zwei in Bewegungsrichtung hintereinander angeordneten Polschenkeln wechselnder Polarität, bei deren Erregung durch wenigstens eine Magnetspule der Gleitschuh gegen eine ferromagnetische Bremsfläche angezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß 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 ist, welche in Bewegungsrichtung der Gleitschuhbremse gegenüber den Polflächen (1.5) reibungsfrei bzw. reibungsarm verschiebbar sind, und daß eine Verschiebung durch Reibung an der Bremsfläche (Schienenkopf 4.1) gegen die Wirkung einer entsprechend einer vorgegebenen Mindestbremskraft vorgespannten Feder (7) erfolgt

2. Gleitschuhbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenüber den Poifiächen (1.5) berührungsfreie Gleitschuh (1.2) als Koppel einer Parallelkurbel (6) angeordnet ist, deren Gestell der die Polschenkel (1.4) tragende Magnetkern (13) ist.

3. Gleitschuhbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitschuh (1.2) bzw. die Polplatten (1.6) beidseitig die Polschenkel (1.4) überkragende Schenkel aufweisen.

4. Verwendung einer elektromagnetischen Gleitschuhbremi_- nach Patentanspruch 1 als eine federnd aufgehängte Schienenbrems.· bei einem Schienenfahrzeug, insbesondere Hochgeschwindigkeitsfahrzeug.