DE3004705A1

DE3004705A1 - Bremse fuer schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE3004705A1
Application number: DE19803004705
Authority: DE
Inventors: Ing.(grad.) Luitpold 8012 Ottobrunn Miller
Original assignee: Thyssen Industrie AG
Current assignee: ThyssenKrupp Technologies AG
Priority date: 1980-02-08
Filing date: 1980-02-08
Publication date: 1981-08-13
Also published as: FR2475483A1; JPS56120452A; GB2070168A; JPS5827145B2; GB2070168B; SU1295999A3; FR2475483B1; DE3004705C2; US4359247A

Description

Essen, den 7.2,1980 PZ 3225 Fö/bk

THYSSEN INDUSTRIE AG Am Thyssenhaus 1
4300 Essen 1

Bremse für Schienenfahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine Bremse für Schienenfahrzeuge, bei der die Bremskraft aus einem pneumatischen Speicher aufgebracht und durch Verminderung des pneumatischen Drucks in einem der Bremskraft entgegenwir- kenden Steuerzylinder ausgelöst wird. Eine derartige Bremse ist als Eisenbahnbremse bekannt. Bei Verminderung des Luftdrucks in der Steuerleitung spricht die Bremse an. Sie arbeitet befriedigend bei normalen Betriebsbremsungen. Bei Notbremsung jedoch, die durch öffnen des Notbremsventils oder Bruch der Steuerleitung ausgelöst wird, ist die Bremskraft nicht mehr einstellbar oder regelbar, sondern hängt von dem fest eingestellten Speicherdruck und Zufälligkeiten wie z.B. dem Feuchtigkeitsgrad durch verschiedene Wetterbedingungen in unkontrollierter Weise ab. -

Ausgehend von diesem Stand der Technik wird die Aufgabe der Erfindung darin gesehen, eine Bremse für Schienenfahrzeuge zu entwickeln, die sowohl bei gesteuerter Bremsung im Betrieb eine Überschreitung des maximalen Verzögerungswertes sicher verhindert als auch bei Notbremsung unabhängig von zufälligen Veränderungen der Reibwerte den diesem Maximalwert entsprechenden Verzögerungswert konstant hält.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Bremse der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst,

a) daß der pneumatische Speicher mit einem Arbeitszylinder mit Differen- - 2 -

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tialkolben eine Baueinheit bildet, in der die in Bremskraftrichtung wirkende Differentialkolbenarbeitsfläche von dem Druck des Speichers beaufschlagt ist und

b) daß die entgegen der Bremskraftrichtung wirkende Differentialkolbenfläche mit Druckluft beaufschlagt ist,

c) deren Druck gleichsinnig mit dem Absolutwert der Verzögerung des Fahrzeuges von einem Regelventil geregelt ist und

d) daß das Regelventil von einer im Fahrzeug in Fahrtrichtung gefedert und.gedämpft gelagerten Masse durch die Trägheitskräfte direkt betätigt ist.

Die Zusammenfassung des pneumatischen Speichers mit dem Arbeitszylinder mit Differentialkolben als eine Baueinheit, so daß die in Bremskraftrichtung wirkende Differentialkolbenfläche von dem Druck des pneumatischen Speichers direkt ohne Zwischenleitungen beaufschlagt ist, erhöht die Sicherheit des Systems. Eine weitere Erhöhung der Sicherheit kann durch Integration der' übrigen Elemente der Bremse in die Baueinheit erreicht werden. Die Beaufschlagung der entgegen der Bremskraftrichtung wirkenden Differentialkolbenfläche mit Druckluft, deren Druck gleichsinnig mit dem Absolutwert der Verzögerung des Fahrzeugs von einem Regelventil geregelt ist, begrenzt durch Entgegenwirken gegen die Bremskraft die maximal auftretende Verzögerung. Andererseits wird diese maximale Verzögerung auch dann sicher erreicht, wenn die Reibwerte an den Bremsbacken, z.B. durch Feuchtigkeit, geringer sind. Auch beim Bremsen im Betrieb wirkt die Regelung über den Verzögerungswert ausgleichend.

Im einzelnen kann die Erfindung wie folgt vorteilhaft ausgestaltet sein. · *

Eine leicht zu einer Baueinheit integrierbare Ausführungsart der Erfindung, die durch den einfachen . Aufbau robust und sehr zuverlässig ist, ist so aufgebaut, daß die Druckluft für die Differentialkolbengegenfläche von einem Sicherheitsspeicher geliefert wird, der als die gedämpft und gefedert aufgehängte Masse eingesetzt ist.

Eine Druckluftleitung mit Rückschlagventil, der den Sicherheitsspeicher mit de pneumatischen Speicher verbindet, versorgt diesen mit Druckluft, die

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die Leckagen ausgleicht und dafür sorgt, daß der pneumatische Speicher gefüllt und damit arbeitsbereit ist.
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In einer einfachen, störunanfall igen Ausführungsart ist das Regelventil als Drehschieber ausgeführt mit einem Gehäuse mit einem Zuleitungsanschluß, zwei diesem benachbarten Abführungsanschlüssen und einem diesem gegenüberliegenden Abführungsanschluß und einem Drehkolben mit zwei Sektoren, die so dimensioniert sind, daß in Schließstellung der obere Sektor den Zuleitungsanschluß abschließt, die benachbarten Abführungsöffnungen offen läßt und der untere Sektor den gegenüberliegenden Abführungsanschluß offen läßt. In Offenstellung sind der Zuleitungsanschluß und einer der benachbarten Abführungsanschlüsse offen und der gegenüberliegende Abführungsanschluß unter Belassen eines engen Spaltes zwischen dem unteren Sektor und dem Gehäuse offen. Die dem Zuleitungsanschluß benachbarten Abführungsanschlüsse sind mit dem Druckraum des Arbeitszylinders, der auf die Differentialkolbengegenfläche wirkte verbunden. Der dem Zuleitungsanschluß gegenüberliegende Abführungsanschluß ist an eine mit der freien Atmosphäre verbundene Leitung angeschlossen. Das Regelventil dichtet in Schließstellung zuverlässig gegen den Sicherheitsbehälter ab und ermöglicht durch die Verbindung zwischen den dem Zuleitungsanschluß benachbarten Abführungsanschlüssen mit dem gegenüberliegenden Abführungsanschluß die Einstellung von Atmosphärendruck im Arbeitsraum der Differentialkolbengegenfläche in Ruhestellung des Systems ohne Verzögerungskräfte. Die Drehung des Kolbens beim Auftreten von Verzögerungskräften bewirkt bei steigendem Drehwinkel nach Freigabe der Zuführungsöffnung eine durch die entsprechende Verlängerung des Austrittsspaltes zwischen dem unteren Sektor des Drehkolbens und dem Gehäuse fein- fühl ig geregelte, allmähliche Zunahme des Drucks im Raum zwischen den Flanken der Sektoren und dem Gehäuse und damit auf der Differentialkolbengegenfläche. Die andere, der Zuleitungsöffnung benachbarte Abführungsöffnung, die bei Drehen des Kolbens eine spaltfreie Verbindung mit der gegenüberliegenden Abführungsöffnung hat, wird dabei in einfacher Weise durch das Drehen des oberen Sektors verschlossen.

Der Differentialkolben kann in einfacher Weise direkt eine Zangenbremse betätigen.

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Bei Magnetschwebefahrzeugen ist es vorteilhaft, eine Vielzahl von Bremsbacken gemäß Anspruch 5 einzusetzen. Da hierbei entgegen den bisher bekannten Lösungen die Bremskraft verteilt über die gesamte Fahrzeuglänge statt nur an diskreten Punkten in den Fahrweg eingeleitet wird, wird durch die Vielzahl der hintereinander geschalteten Bremsflächen ein weitgehend konstanter mittlerer Reibwert, bezogen auf das Fahrzeug erreicht, auch bei örtlich unterschiedlichem Schienenzustand, verursacht durch Witterung, Korrosion usw.. Durch die gleichmäßige Einleitung der Bremskraft ist eine kostengünstige, geringe Dimensionierung, insbesondere der Fahrwegausrlistung, möglich. Außerdem wird im Gegensatz zu der bekannten Lösung bei Magnetschwebebahnen, bei denen die Gleit- und die Zwangsbremseinrichtung getrennt sind, bei der Erfindung durch die fünktionelle Einheit zwischen Gleitkufen und Bremskufen der Überlagerungsfall, Absetzen des Fahrzeuges während der Zwangsbremsung, vermieden. Letzteres würde zu einem plötzlichen additiven Verzögerungswert aufgrund der dann zusätzlichen Reibung der Gleitkufen führen.

Im folgenden wird anhand einer Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigen im einzelnen

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Bremse und Fig. 2 die Anordnung der Bremse in einer Magnetschwebebahn.

Bei der Bremse für Schienenfahrzeuge wird die Bremskraft aus einem pneumatischen Speicher 1 aufgebracht und durch Verminderung des pneumatischen Drucks in einem der Bremskraft entgegenwirkenden Steuerzylinder 2 ausgelöst. Der pneumatische Speicher 1 bildet mit dem Arbeitszylinder· 3 mit Differentialkolben 4 eine Baueinheit, in der die in Bremskraftrichtung wirkende Differentialkolbenarbeitsfläche 5 von dem Druck des pneumatischen Speichers 1 beaufschlagt ist. Die entgegen der Bremskraftrichtung wirkende, kleinere Differentialkolbengegenfläche 6 ist mit Druckluft beaufschlagt, deren Druck gleichsinnig mit dem Absolutwert der Verzögerung des Fahrzeuges von einem Regelventil 7 geregelt ist. Dieses ist durch eine Druckleitung 8 mit Rückschlagventil 9 mit einem Sicherheitsspeicher 10 verbunden. Der Sicherheitsspeicher 10 ist im Fahrzeug mit einer Feder 11 federnd und in Fahrtrichtung verschieblich und mit Hilfe eines Dämpfers

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schwingungsgedämpft aufgehängt. Er versorgt über eine Druckleitung 44 mit Rückschlagventil 45 den Speicher 1 mit Druckluft. Eine Kupplungsstange 13, die an dem Drehkolben 14 des Regelventils 7 angekuppelt ist, ist mit dem Sicherheitsspeicher 10 in dessen Bewegungsrichtung durch eine Langloch-Zapfenverbindung formschlüssig, senkrecht dazu beweglich verbunden. Das Regelventil 7 besteht aus dem Gehäuse 15 mit .einem Zuleitungsanschluß 16, mit diesem benachbarten Abführungsanschlüssen .17,18 und einen ihm gegenüberliegenden Abführungsanschluß 19 sowie dem Drehkolben 14 mit zwei Sektoren 20,21. Der Drehkolben ist so dimensioniert, daß in der in Fig. 1 dargestellten Schließstellung der obere Sektor 20 den Zuleitungsanschluß 16 abschließt und die benachbarten Abführungsanschlüsse 17,18 offen läßt, wobei diese über den Weg zwischen dem Gehäuse 15 und den Flanken der Sektoren mit dem gegenüberliegenden, vom unteren Sektor 21 offen gelassenen Abführungsanschluß 19 verbunden sind. Bei Drehung des in Fig. 1 in Ruhestellung dargestellten Drehkolbens 14 im Uhrzeigersinn sind der Zuleitungsanschluß 16,.der benachbarte Abführungsanschluß 17 und der gegenüberliegende Abführungsanschluß 19 unter Belassen eines engen Spaltes an der mit 22 bezeichneten Stelle zwischen dem unteren Sektor £1 und dem Gehäuse 15 offen. Der Abführungsanschluß 18, der eine Weiterverbindung zum Abführungsanschluß 19 im Schiebergehäuse 15 hat, ist bei dither gedrehten Kolbenstellung durch den oberen Sektor 20 verschlossen. Die dem Zuleitungsanschluß 16 benachbarten AbführungsanschVüsse 17, 18 sind mit dem Druckraum des Arbeitszylinders 3, der auf die Differentialkolbengegenflache 6 wirkt, durch.Druckleitungen 23,24,25 verbunden. Der dem Zuleitungsanschluß 16 gegenüberliegende .Abführungsanschluß 19 ist an eine mit der freien Atmosphäre verbundene Leitung 26 angeschlossen. Der Differentialkolben wirkt über die Kolbenstange 27 des Steuerzylinders 2 auf einen Hydraulikzylinder 28, der über eine Druckleitung 29 mit einer Vielzahl· hydraulischer Bremsbacken 30 verbunden ist, die nach Fig. 2 mit der Gleiteinrichtung 31 eines Magnetschwebefahrzeuges eine Funktionseinheit bilden. Die Bremse arbeitet in folgender Weise. Bei normaler Betriebsbremsung wird die Arbeitskolbenfläche des Steuerzylinders 2 mit dem Handsteuerventil 32 teilweise druckentlastet. Die Differentialkolbenarbeitsfläche 5 betätigt dann den Hydraulikzylinder 28, der über die Druckleitung die hydraulischen Bremsbacken 30,die mit der Gleiteinrichtung 31 eine Einheit sind, an die Bremsschiene 33 drückt. Die Differentialkplbengegen-. _ 6 -

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fläche 6 ist bei normalen Bremsungen drucklos, d.h. sie steht unter dem normalen Atmosphärendruck. Bei Überschreitung der maximal zugelassenen Verzögerungswerte, auch bei einer Betriebsbremsung, wird der Sicherheitsspeicher 10 unter Spannung der Feder 11 gegen das Fahrzeug 34 verschoben und verstellt dabei über die Kupplungsstange 13 den Drehkolben 14. In Abhängigkeit von dem dabei auftretenden Verstellwinkel wird nach öffnung des Zuleitungsanschlusses 16 in einer Hälfte des Gehäuses 15 ein mit steigendem Winkel steigender Druck eingestellt. Dieser Druck wird durch den mit steigender Verdrehung langer werdenden Spalt an der Stelle 22 des Gehäuses zwischen dem unteren Sektor 21 und der Gehäusewand und dem dadurch höher werdenden Ausströmwiderstand zur Leitung 19 erhöht. Ober eine der Leitungen 23,24 und die Leitung 25 wirkt der Druck auf die Differentialkolbengegenfläche 6, mindert so die Bremskraft und begrenzt die Verzögerungswerte. Bei Notbremsungen wird der Steuerzylinder 2 über das Handsteuerventil 32 drucklos gemacht und die Bremse arbeitet in der oben beschriebenen Weise während des ganzen Bremsvorgangs mit der maximal zulässigen Verzögerung, überschreitet jedoch diesen Wert nicht.

Nach Fig. 2 ist die Bremse mit dem pneumatischen Speicher 1, dem Sicherheitsspeicher 10, dem Steuerzylinder 2, dem Regelventil 7 sowie dem Hydraulikzylinder 28 als kompakte Baueinheit 35 an einem Schweberahmen 36 einer Magnetbahn eingebaut. Der Sicherheitsspeicher 10 ist dabei in nicht dargestellter Weise in Fahrtrichtung beweglich aufgehängt.

Bei einer direkt wirkenden Bremse wird die kompakte Baueinheit 35 durch Traglenker 37 und Führlenker 38 geführt. Die Bremsbacken 39 sind dann in die kompakte Baueinheit integriert, wobei der Hydraulikzylinder 28 in der Baueinheit 35 entfällt.

Bei der Ausführungsart der Erfindung, bei der der Differentialkolben 4 auf einen Hydraulikzylinder 28 wirkt, entfallen an der kompakten Baueinheit die Bremsbacken 39. Die übertragung des hydraulischen Drucks erfolgt dann auf eine Vielzahl einzelner hydraulischer Bremsbacken 30, die eine Funktionseinheit mit den Gleitkufen der an den Magneten angeordneten Gleiteinrichtungen 31 des Magnetschwebefahrzeuges sind. Diese arbeiten

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gegen die Bremsschiene 33.. Wegen der geschützteren Lage hinsichtlich Wettereinflüssen ist es vorteilhaft, bei dieser AusfUhrungsart die Bremsschiene 33 zu wählen, die gleichzeitig Teil der Gleiteinrichtung 31 der Tragmagnete 41 ist. Die Druckluftversorgung des Sicherheitsspeichers 10 erfolgt von einer im Schweberahmen 36 gehaltenen Versorgungsstation 42.

Durch den Einsatz mehrerer Baueinheiten 35 je Wagensektion für die linlö ken und rechten Wagenhälften kann die Sicherheit des Bremssystems dadurch erhöht werden, daß selbst bei Auftreten von Mehrfachfehlern eine ausreichende Redundanz des Bremssystems gegeben ist.

Die Fig. 2 läßt auch die weiteren Bremssysteme der Magnetschwebebahn erkennen, nämlich die Tragmagnete 41, die mit dem Wanderfeld einer Langstatorspule 43 beschleunigt und auch abgebremst werden können. Eine Unteroder Übererregung der Tragmagnete 41 bringen die oberen oder unteren Bremsbacken 30 zum Tragen.

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Claims

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Patentansprüche:

liBremse für Schienenfahrzeuge, bei der die Bremskraft aus einem pneus^/matischen Speicher aufgebracht und durch Verminderung des pneumatischen Drucks in einem der Bremskraft entgegenwirkenden Steuerzylinder ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet,

a) daß der pneumatische Speicher (1) mit einem Arbeitszylinder (3) mit Differentialkolben (4) eine Baueinheit bildet, in der die in Bremskraftrichtung wirkende Differentialkolbenarbeitsfläche (5) von dem Druck des Speichers (1) beaufschlagt ist und

b) daß die entgegen der Bremskraftrichtung wirkende Differentialkolbenfläche (6) mit Druckluft beaufschlagt ist,

c) deren Druck gleichsinnig mit dem Absolutwert der Verzögerung des Fahrzeuges von einem Regelventil (7) geregelt ist und d) daß das Regelventil (7) von einer im Fahrzeug (34) in Fahrtrichtung gefedert (11) und gedämpft (12) gelagerten Masse durch die Trägheitskräfte direkt betätigt ist.
2. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluft für die Differentialkolbengegenfläche (6) von einem Sicherheitsspeicher (10) geliefert wird, der als die gedämpft und gefedert gelagerte Masse eingesetzt ist.
3. Bremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherheitsbehälter (10) mit dem pneumatischen Speicher (1). durch eine Druckleitung (44) mit einem Rückschlagventil (45) verbunden ist.
4. Bremse nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (7) als Drehschieber ausgeführt ist mit einem Gehäuse (15) mit einem Zuleitungsanschluß (16), mit diesem benachbarten Abführungsanschlüssen (17,18), einem diesen gegenüberliegenden Abführungsanschluß (19) und einem Drehkolben (14) mit zwei Sekto ren (20,21), die so dimensioniert sind, daß in Schließstellung der obere Sektor (20) den Zuleitungsanschluß (16) abschließt und die benachbarten Abführungsanschlüsse (17,18) offen läßt und der untere Sektor (21) den gegenüberliegenden Abführungsanschluß* (19) offen

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läßt, wobei diese (17,18) über den Weg zwischen dem Gehäuse (15) und den Flanken der Sektoren (20,21) miteinander verbunden sind und daß in Offenstellung der Zuleitungsanschluß (16) und eine der benachbarten Abführungsanschlüsse (17,18) offen sind und der gegenüberliegende Abführungsanschluß (19) unter Belassen eines engen Spaltes zwischen dem unteren Sektor (21) und dem Gehäuse (15) offen ist und daß die dem Zuleitungsanschluß (16) benachbarten Abführungsanschlüsse (17,18) mit dem Druckraum des Arbeitsspeichers (3), der auf die Differentialkolbengegenfläche (6) wirkt, verbunden ist und daß der dem Zuleitungsanschluß (16) gegenüberliegende Abführungsanschluß (19) an eine mit der freien Atmosphäre verbundene Leitung (26) angeschlossen ist.
5. Bremse nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkolben (4) auf einen Hydraulikzylinder (38) wirkt, von dem der Druck hydraulisch auf eine. Vielzahl einzelner hydraulischer Bremsbacken (30) übertragen wird, die in Funktionseinheit Gleitkufen der an den Magneten angeordneten Gleiteinrichtungen (31) eines Magnetschwebefahrzeuges sind.

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