DE3743899A1

DE3743899A1 - Schienenbremsmagnet

Info

Publication number: DE3743899A1
Application number: DE19873743899
Authority: DE
Inventors: Kuno Dipl Ing Skach
Original assignee: Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse AG
Priority date: 1987-11-13
Filing date: 1987-12-23
Publication date: 1989-05-24

Description

Die Erfindung betrifft einen Schienenbremsmagnet mit einem gegebenenfalls in zueinander relativbewegliche Einzeljoche unterteilten Magnetjoch, das an seiner Unterseite zwei in Querrichtung zueinander versetzte Polschuhe unterschiedlicher Polarität aufweist, die mit ihren Sohlen auf eine Schienenoberfläche aufsetzbar sind.

Ein typisches Beispiel für einen derartigen Schienenbremsmagneten mit unterteiltem Magnetjoch zeigt beispielsweise die DE-PS 10 00 850. Es sind jedoch auch Schienenbremsmagnete bekannt, bei welchen sich das starr ausgebildete Magnetjoch über dessen ganze Länge erstreckt.

Bei Schienenbremsmagneten der eingangs genannten Art ist es üblich, die Magnetjoche bzw. Einzeljoche mitsamt den einstückig angeformten oder als auswechselbare Verschleißteile ausgebildeten Polschuhen aus einem Werkstoff mit hoher magnetischer Permeabilität zu fertigen; jedes Magnetjoch bzw. Einzeljoch ist zumeist aus zwei lösbar miteinander verbundenen Wangen gebildet. Der erwähnte Werkstoff weist jedoch die Eigenart auf, daß sich während Bremsungen an den Sohlen Werkstoffspäne abschälen, welche in den Spalt zwischen den Polschuhen unterschiedlicher Polarität gelangen und dort einen magnetischen Kurzschluß bewirken können; es wird hierzu auf die DE-PS 5 02 023 verwiesen. Zum Lösen dieses seit langem bekannten Problems wurde gemäß der genannten DE-PS 5 02 023 eine besondere, arbeitsaufwendige und die Bremswirkung schwächende Streufelder begünstigende Ausbildung der Polschuhe vorgeschlagen, wodurch die Späne derart kurz gehalten werden sollen, daß sie zur Brückenbildung zwischen denPolschuhen ungeeignet sind. Auch wurde mit der genannten DE-PS vorgeschlagen, die Polschuhe einer Einsatzhärtung zu unterziehen, wodurch sie nur in ihrem Oberflächenbereich gehärtet werden. Derart gehärtete Polschuhe sollen höchstens kurze Späne bei vernachlässigbar geringer Minderung des Magnetflusses bewirken. Weiterhin ist es üblich, in den Spalt zwischen den Polschuhen unterschiedlicher Polarität eine Leiste aus nichtmagnetischem Werkstoff einzufügen, wodurch die Brückenbildung aus Spänen behindert wird.

Zum Vermeiden der Spanbildung ist es bekannt (DE-AS 15 30 252), die Polschuhe von Schienenbremsmagneten aus Sphärogußmaterial, einem Eisenwerkstoff, in welchem der Kohlenstoff in Form von kleinen Graphitkugeln ausgeschieden ist, zu fertigen. Dieses Sphärogußmaterial weist jedoch relativ schlechte, magnetische Eigenschaften auf, so daß, wenn man eine bisherige Stahlkonstruktion für ein Magnetjoch durch eine Sphärogußkonstruktion ersetzen würde, mit einem wesentlichen Absinken der Reibkräfte um ca. 30% rechnen muß. Es hat sich gezeigt, daß auch dann, wenn gemäß erwähnter DE-AS 15 30 252 lediglich die Polschuhe aus Sphärogußmaterial gefertigt werden, die Reibkraft noch eine beachtliche Schwächung erfährt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schienenbremsmagneten der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln hinsichtlich der erreichbaren Reibkräfte weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Teil der Sohlen aus einem Werkstoff mit hoher magnetischer Permeabilität und die restlichen Sohlen aus Sphärogußmaterial bestehen. Hierdurch wird eine weitere Minderung des Sphärogußmaterials im Magnetflußweg erreicht, wodurch der Magnetfluß weniger behindert, die Anziehung des Schienenbremsmagneten somit gestärkt und die erreichbare Reibkraft erhöht wird.

Die Unteransprüche zeigen nach der weiteren Erfindung zweckmäßige Ausbildungsmöglichkeiten eines derartigen Schienenbremsmagneten auf.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für nach der Erfindung ausgebildete Schienenbremsmagnete dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch die hier interessierenden Teile eines Schienenbremsmagneten,

Fig. 2 bis 4 Sohlenbilder unterschiedlich ausgebildeter Schienenbremsmagnete in verkleinertem Maßstab und

Fig. 5 einen Teilquerschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel.

In Fig. 1 sind die unteren Abschnitte der beiden Wangen eines Magnetjoches 1 dargestellt, zwischen welchen sich eine ebenfalls nur teilweise dargestellte Magnetspule 2 des Schienenbremsmagneten befindet. Die unteren Enden der Wangen des Magnetjoches 1 sind mittels Schrauben 3 mit je einem Polschuh 4 bzw. 5 verschraubt. Die beiden Polschuhe 4 und 5 sind in Querrichtung des Schienenbremsmagneten zueinander versetzt angeordnet, zwischen ihnen befindet sich eine ebenfalls von den Schrauben 3 gehaltene Leiste 6 aus nichtmagnetischem Material, beispielsweise Aluminium oder einem entsprechenden Sonderstrahl. Bei Erregung der Magnetspule 2 weisen die beiden mit ihren Sohlen 7 bzw. 8 auf eine nicht dargestellte Schienenoberfläche aufsetzbaren Polschuhe 4 und 5 unterschiedliche Magnetpolarität auf. Das Magnetjoch 1 mit den Polschuhen 4 und 5 kann über nahezu die ganze Länge des Schienenbremsmagneten durchgehend als ein starres Gebilde ausgebildet sein, es kann jedoch auch, wie aus der erwähnten DE-PS 10 00 850 ersichtlich, über die Länge des Schienenbremsmagneten in einzelne, zueinander relativbewegliche Einzeljoche unterteilt sein, deren jedes seine eigenen Polschuhe 4 bzw. 5 aufweist.

Insoweit entspricht der Schienenbremsmagnet dem Stand der Technik.

Die Polschuhe 4 und 5 sind aus unterschiedlichem Material gefertigt, und zwar besteht der eine Polschuh 4 aus einem Werkstoff mit hoher magnetischer Permeabilität, aus einem gleichen oder ähnlichen Werkstoff kann auch das Magnetjoch 1 gefertigt sein. Dieser Werkstoff neigt während Bremsungen zur Spänebildung. Der andere Polschuh 5 besteht aus einem Sphärogußmaterial, das während Bremsungen nicht zur Spänebildung neigt; dieses Sphärogußmaterial spielt während Bremsungen Graphit in die Reibzone seiner Sohle 8 zur Schienenoberfläche ein.

Falls sich die Polschuhe 4 und 5 einstückig über nahezu die ganze Länge des Schienenbremsmagneten erstrecken, ergibt sich ein Sohlenbild nach Fig. 3, wobei die unterschiedliche Schraffur das unterschiedliche Material, für die Sohle 7 den Werkstoff hoher magnetischer Permeabilität und die Sohle 8 das Sphärogußmaterial, symbolisiert.

Während Bremsungen bildet sich bei auf der Schienenoberfläche aufsitzenden Sohlen 7 und 8 ein kräftiger Magnetfluß aus, da sich im Magnetflußweg mit Ausnahme der geringen Wegstrecke durch den Polschuh 5 nur Materialien hoher, magnetischer Leitfähigkeit befinden; die kurze Wegstrecke durch nur den einen Polschuh 5 mit schlechterer magnetischer Leitfähigkeit schwächt den Magnetfluß nur unwesentlich. Während der Bremsung spielt die Sohle 8 Graphit in die Reibzone zur Schienenoberfläche, wodurch das Abschälen von Spänen und Aufschweißen auf den Polschuh 5 vermieden wird. Es kann also nur seitens der Sohle 7 eine Spänebildung auftreten, welche jedoch zum Ausbilden eines magnetischen Kurzschlusses zwischen den beiden Polschuhen 4 und 5 nicht ausreicht. Zudem ist es möglich, daß von in Fahrtrichtung voran befindlichen Schienenbremsmagneten sich auf der Schiene auch seitens der Sohle 7 bereits Graphit befindet, wodurch auch seitens der Sohle 7 die Spänebildung vermindert oder unterbunden wird. Insgesamt ergibt sich somit ein starker magnetischer Fluß von den Polschuhen 4 und 5 zur Schiene, was eine Voraussetzung für das Erreichen einer hohen Reibkraft zwischen diesen darstellt.

In Abänderung vom beschriebenen Ausführungsbeispiel kann es zweckmäßig sein, die Polschuhe 4 und 5 über die Längserstreckung des Schienenbremsmagneten wenigstens einmal zu unterteilen und die Einzelteile derart anzuordnen, daß, in Längsrichtung des Schienenbremsmagneten gesehen, jeweils Polschuhteile unterschiedlichen Materials, also Werkstoffes hoher magnetischer Permeabilität und Sphärogußmaterials, aufeinander folgen. Bei einmaliger Unterteilung ergibt sich hierbei ein Sohlenbild nach Fig. 2, wobei fluchtend zueinander einerseits ein Sohlenabschnitt aus Werkstoff hoher magnetischer Permeabilität und ein Sohlenabschnitt 10 aus Sphärogußmaterial, andererseits ein Sohlenabschnitt 11 aus Sphärogußmaterial und ein Sohlenabschnitt 12 aus Werkstoff hoher magnetischer Permeabilität aufeinander folgen. Durch diese Anordnung wird das Einspielen von Graphit auch in die Reibflächen der aus Werkstoff hoher magnetischer Permeabilität bestehenden Sohlenabschnitte zur Schiene verbessert. Selbstverständlich ist auch eine mehrfache Unterteilung mit jeweils wechselndem Werkstoff bzw. Material der aufeinander folgenden Sohlenabschnitte möglich, die Neigung zur Spanbildung und magnetischem Kurzschluß kann hierdurch weiter verringert werden.

Falls der Schienenbremsmagnet Einzeljoche aufweist, deren jedes mit eigenen Polschuhen versehen ist, bietet sich eine Anordnung nach Fig. 4 an: Hierbei weist jeder Einzelpol Polschuhe aus unterschiedlichem Material auf, wie es zu Fig. 1 beschrieben wurde; die Einzelpole werden dabei in einer Reihe derart angeordnet, daß, in Längsrichtung des Schienenbremsmagneten gesehen, Polschuhe aus jeweils unterschiedlichem Material bzw. Werkstoff einander folgen. Es ergibt sich somit das Sohlenbild nach Fig. 4, bei welchem abwechselnd Sohlen 13 aus Sphärogußmaterial und Sohlen 14 aus Werkstoff hoher magnetischer Permeabilität aufeinander folgen. Bei dieser Anordnung wird durch die aus Sphärogußmaterial bestehenden Sohlen 13 eine Spänebildung an den aus dem Werkstoff hoher magnetischer Permeabilität bestehenden Sohlen 14 weitgehend ausgeschlossen.

In Abänderung zum vorstehend beschriebenem Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, lediglich die End-Einzelglieder 15 des Schienenbremsmagneten mit Polschuhen aus Sphäroguß, alle übrigen Einzelglieder dagegen mit Polschuhen aus Werkstoff hoher magnetischer Permeabilität jeweils beidseitig auszurüsten. Selbstverständlich sind auch andere Werkstoffverteilungen für die Polschuhe möglich, beispielsweise kann jeweils einem Einzeljoch mit beidseitigen Polschuhen aus Sphärogußmaterial jeweils ein Einzeljoch mit beidseitigen Polschuhen aus jeweils hoher magnetischer Permeabilität folgen und umgekehrt. Es können auch vorzugsweise nahe der beiden Enden der Schienenbremsmagneten jeweils zwei Einzeljoche gemäß zweier einander folgender Einzeljoche nach Fig. 4 vorgesehen sein, während alle übrigen Einzeljoche des Schienenbremsmagneten Polschuhe aus Werkstoff hoher magnetischer Permeabilität aufweisen. Es sind noch viele weitere Verteilmöglichkeiten der aus den unterschiedlichen Werkstoffen bzw. Materialien bestehenden Sohlen im Schienenbremsmagneten möglich.

In Abänderung zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen kann es weiterhin zweckmäßig sein, am jeweiligen Polschuh, gegebenenfalls dem Polschuh 5, nicht diesen vollständig, sondern nur dessen Sohlenbereich 8, 10, 11, 13 aus Sphärogußmaterial auszubilden, während für den restlichen Polschuh ein Werkstoff mit hoher magnetischer Permeabilität verwendet wird. Hierdurch ist eine weitere Steigerung des magnetischen Flusses möglich. Am jeweiligen Polschuh können die Abschnitte unterschiedlichen Werkstoffes bzw. Materials miteinander verschweißt, vergossen oder in sonstiger, bekanner Art verbunden sein.

Es ist des weiteren möglich, den Schienenbremsmagneten gemäß Fig. 5 auszubilden: Nach Fig. 5 ist das Magnetventil 1 bzw. jedes Einzeljoch in zwei Wangen 1 A und 1 B unterteilt, wobei jede Wange 1 A und 1 B jeweils einstückig mitsamt ihrem Polschuh und ihrer Sohle aus einem Werkstoff gefertigt ist. Die beiden Wangen 1 A und 1 B sind miteinander beispielsweise durch nicht gezeigte Schraubbolzen, Zwischenstücke oder dergleichen wie üblich miteinander verbunden. Nach der Erfindung ist wesentlich, daß die eine Wange 1 A aus einem Werkstoff mit hoher magnetischer Permeabilität und die andere Wange 1 B aus einem Sphärogußmaterial besteht.

Schließlich ist es auch möglich, die aus Werkstoff hoher magnetischer Permeabilität bestehenden Polschuhe bzw. Wangen in ihrem Sohlenabschnitt 4 zu härten, eine Einsatzhärtung kann hierzu zweckmäßig sein. Die senkrechten, inneren Flächen der so gehärteten Polschuhe weisen eine Art Messerwirkung auf, wodurch ein Verschmieren der Trennfuge zum gegenüberliegenden Polschuh weiter behindert wird.

Bezugszeichenliste

1 Magnetjoch
1 A Wange
1 B Wange
2 Magnetspule
3 Schrauben
4 Polschuh
5 Polschuh
6 Leiste
7 Sohle
8 Sohle
9 Sohlenabschnitt
10 Sohlenabschnitt
11 Sohlenabschnitt
12 Sohlenabschnitt
13 Sohle
14 Sohle
15 End-Einzelglied

Claims

1. Schienenbremsmagnet mit einem gegebenenfalls in zueinander relativbewegliche Einzeljoche unterteilten Magnetjoch (1), das an seiner Unterseite (2) in Querrichtung zueinander versetzte Polschuhe (4, 5) unterschiedlicher Polarität aufweist, die mit ihren Sohlen (7, 8) auf eine Schienenoberfläche aufsetzbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Sohlen (7) aus Werkstoff mit hoher magnetischer Permeabilität und die restlichen Sohlen (8) aus Sphärogußmaterial bestehen.

2. Schienenbremsmagnet nach Anspruch 1, mit einem nicht unterteilten Magnetjoch, dadurch gekennzeichnet, daß über die ganze Längserstreckung der eine Polschuh eine Sohle (7) aus Werkstoff hoher magnetischer Permeabilität und der andere Polschuh eine Sohle (8) aus Sphärogußmaterial aufweist (Fig. 3).

3. Schienenbremsmagnet nach Anspruch 1, mit einem nicht unterteilten Magnetjoch, dadurch gekennzeichnet, daß die Sohlen beider Polschuhe in Schienenlängsrichtung in wenigstens einen Abschnitt (9, 12) aus Werkstoff hoher magnetischer Permeabilität und einen Abschnitt (10, 11) aus Sphärogußmaterial unterteilt sind, wobei jeweils aus unterschiedlichem Werkstoff bzw. Material bestehende Sohlenabschnitte (9, 11 und 10, 12) in Querrichtung einander gegenüberliegen (Fig. 2).

4. Schienenbremsmagnet nach Anspruch 1, mit einem unterteilten Magnetjoch, dadurch gekennzeichnet, daß die Sohlen einiger Einzeljoche aus Werkstoff hoher magnetischer Permeabilität und diejenigen der restlichen Einzeljoche aus Shärogußmaterial bestehen.

5. Schienenbremsmagnet nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nur die an den Enden des Schienenbremsmagneten befindlichen End-Einzeljoche (15) Sohlen aus Sphärogußmaterial aufweisen.

6. Schienenbremsmagnet nach Anspruch 1, mit einem unterteilten Magnetjoch, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Einzeljoche jeweils eine Sohle (14) aus Werkstoff hoher magnetischer Permeabilität und eine Sohle (13) aus Sphärogußmaterial aufweisen, wobei diese Einzeljoche derart angeordnet sind, daß sich in Schienenlängsrichtung Sohlen (13, 14) aus unterschiedlichem Werkstoff bzw. Material hintereinander befinden.

7. Schienenbremsmagnet nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Einzeljoch eine Sohle (14) aus Werkstoff hoher magnetischer Permeabilität und eine Sohle (13) aus Sphärogußmaterial aufweist und daß in Schienenlängsrichtung gesehen Sohlen (13 und 14) aus unterschiedlichem Werkstoff bzw. Material aufeinander folgen (Fig. 4).

8. Schienenbremsmagnet nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der ganze Polschuh (4, 5) aus dem gleichen Werkstoff bzw. Material besteht wie seine Sohle (7 bzw. 8).

9. Schienenbremsmagnet nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Werkstoff hoher magnetischer Permeabilität bestehenden Polschuhe in ihrem Sohlenbereich gehärtet sind.

10. Schienenbremsmagnet nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Magnetjoch (1) bzw. jedes Einzeljoch jeweils zwei Wangen (1 A; 1 B) aufweist, deren jede mitsamt den Polschuhen und den Sohlen aus einem Werkstoff besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Wange (1 A) aus einem Werkstoff mit hoher magnetischer Permeabilität und die andere Wange (1 B) aus einem Sphärogußmaterial besteht (Fig. 5).