DE652002C - Vorrichtung zur Erhoehung der Bremswirkung - Google Patents

Description

Beim Abbremsen von Schienenfahrzeugen, insbesondere aus höherer Geschwindigkeit, ist es wichtig, eine möglichst große Bremsverzögerung zu erreichen, ohne daß es jedoch beim Bremsen zu einem Gleiten der Räder auf den Schienen kommt. Bei geringeren Geschwindigkeiten, bei denen die Klotzreibung größer ist als die Haftung zwischen Rad und Schiene,, sorgen zwar die bereits bekannten Bremsdruckregler dafür, daß die Räder des Fahrzeuges nicht schleifen, die Wirkung dieser bekannten Bremskraftregler ist jedoch insofern beschränkt, als ihre Einstellung wegen der Abhängigkeit der Klotzreibung von verschiedenen bisher noch nicht ganz geklärten Einflüssen schwierig und daher keine sichere Gewähr geboten ist, daß bei Anwendung dieser Mittel ein Gleiten der Räder dauernd vermieden wird.

Durch die Erfindung soll einerseits eine möglichst große Verzögerung beim Bremsen aus hoher Geschwindigkeit erzielt und andererseits die Haftung zwischen Rad und Schiene praktisch voll ausgenutzt werden.

An Hand der Fig. 2 sollen die beim Bremsen eines Fahrzeuges zu berücksichtigenden Verhältnisse näher erläutert werden. Die erreichbare. Verzögerung läßt sich mit Hilfe der Formel p = //_s · g bestimmen, wobei die Radhaftung mit μ₃ bezeichnet ist und g die Schwerkraft bedeutet. - Nach neueren Messungen kann die Radhaftung μ_$ mit 0,135 bis zu Geschwindigkeiten von 160 km pro Stunde als ziemlich gleichbleibend angenommen werden (vgl. Fig. 2, Kurve für /i-Schiene); aus Sicherheitsgründen wird man jedoch nur 95% dieses Wertes als zulässig annehmen. Es ergibt sich somit eine größtmögliche Verzögerung von p = 0,135 ' 9.81 · 0,95 = 1,25 m pro Sekunde².

Für die Klotzreibung ergibt sich aus der Kurve μ_Β der Fig. 2 eine Klotzreibungsziffer von μ_Β = 0,072 bei einer Geschwindigkeit von 160 km pro Stunde. Setzt man eine I3o%ige Abbremsung voraus, so läßt sich die Verzögerung bestimmen zu p = 0,072 ■ 9,81 · 1,3, also ungefähr 0,092 m pro Sekunde². Somit ist erwiesen, daß zwischen der auf Grund der Radhaftung erzielbaren größten Verzögerung und der durch Klotzreibung zu erzielenden Verzögerung ein Unterschied besteht, der in Fig. 2 in der Abweichung der Kurven für μ-Schiene und 1,3 μ-Bremse zum Ausdruck kommt. Dieser Unterschied kann aber mit der gewöhnlichen Luftdruckbremse allein nicht ausgenutzt werden. Eine leidliche Ausnutzung dieses Unterschiedes wurde bereits dadurch versucht, daß man als zur Luftbremse zusätzliche Bremse eine Wirbelstrombremse vorsah, welche teils durch entsprechende Bemessung, teils durch Regelung ihrer Erregung ein mit der Geschwindigkeit abnehmendes

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Fritz Rampacher in Berlin-Charlottenburg.

Drehmoment entwickelt, um den zwischen μ₅ und 1,3 μ_Β bestehenden Unterschied auszugleichen. Die Anwendung einer solchen Bremse bietet aber praktisch Schwierigkeiten da es nicht leicht ist, beim Entwurf einer Wirbelstrombremse diese Abhängigkeit ve auszubestimmen und diese nach dem Einbau' im Bedarfsfalle einzustellen bzw. nachzustellen. Diese Schwierigkeiten treten sofort

ίο dann ein, wenn die der Berechnung der Wirbelstrombremse zugrunde gelegten Kurven von /t_s und insbesondere von μ_Β mit den praktisch auftretenden Werten nicht überein-. stimmen. Auch ist die Bemessung einer solchen Zusatzbremse wesentlich davon abhängig, wie lange und in welchem Maße die Zusatzbremse wirken soll, denn diese Bedingungen beeinflussen die Abmessungen einer solchen Zusatzbremse.

Bei der Erfindung ist die Luftdruckbremse für die bei Höchstgeschwindigkeit höchstzulässige Bremsung auf

^s 0.135

μβ 0,072 ungefähr 185 °/o eingestellt, und alsdann wird abhängig von der Fahrgeschwindigkeit der Bremsdruck derart verändert, daß die Bremsreibungskraft μ_Β der Radhaftung * auf der Schiene μ_Β stets möglichst entspricht.

Der Bremsdruck muß demnach, um diese Forderung zu erfüllen, nach der in Fig. 2

dargestellten Kurve — - k = Abhängigkeit μΒ

von der Geschwindigkeit geregelt werden. Der Wert k bedeutet eine Maßstabgröße, die

der in Fig. 2 dargestellten Kurve— zugrunde

gelegt ist. Der Maßstab k kann zu 1 oder auch 100 % angenommen werden, wobei bei-

spielsweise als ioo°/oiger Wert

zu

setzen ist. Die Kurve—- als solche kann

rechnerisch ermittelt werden, indem man die bei Höchstgeschwindigkeit zulässige Bremsung —^-=1,85 mit 100 °/₀ annimmt. Für

eine beispielsweise bei einer Geschwindigkeit von 10 km auszuführende Bremsung ergibt sich an Hand der Kurvenwerte für /t_s und μ_Β als neuer Punkt der Kurve -^- .= —°>'5° _o

μh,„ 1,85-0,18

= 44,6%.

In Fig. ι und 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Mit ι ist das Rad bezeichnet, an das der Bremsklotz 2 durch eine an den Hebel 4 angreifende Druckstange 3 angedrückt wird.

Die vom Bremszylinder 14 ausgeübte Bremskraft Z wirkt gleichfalls auf den Hebel 4 ein.

Der die wirksame Länge des Hebels 4 bestimmende gemeinsame Gelenkpunkt 23 der ,Hebel 4 und 16 ist innerhalb eines im Hebel 4 ,'.Vorgesehenen Langloches 11 durch die Ein-'wirkung des in einem Gehäuse 5 angeordneten :Vj!ö.lbens 6 auf den Hebelarm 16 verschiebbar, Wodurch sich das Übersetzungsverhältnis zwischen Bremszylinderdruck und Klotzdruck ändern läßt. Der Kolben 6 wird entgegen der Kraft einer Feder 7 vom Luftdruck gesteuert. Der Druck im Gehäuses wird durch einen Hahn oder ein Ventil 13 dadurch geregelt, daß auf einen an dessen Absperrkegel angeordneten Stellhebel 17 die eine oder andere zweier Erregerspulen 18 oder 19 einwirkt. Die Erregung dieser Spulen erfolgt über ein polarisiertes Relais 10, das von einer von der Geschwindigkeit abhängigen Tachometerdynamo 15 gegebenenfalls mit Strom ver- sorgt wird. Um nun die Luftzufuhr im ■ Kolben 5 mittels des Hahnes oder Ventils 13 in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit regeln zu können, wird die Spannung der Tachometerdynamo 15 mit der Spannung einer Batteries über einen als Spannungsteilerwiderstand wirkenden Widerstand 9 verglichen, der seinerseits bei Änderung des Übersetzungsverhältnisses am Hebel 4 geändert wird.

Die Wirkungsweise der neuen Einrichtung ist folgende:

Steigt die Fahrgeschwindigkeit an, so wird die von der Tachometerdynamo 15 erzeugte Spannung überwiegen, und der Anker des polarisierten Relais 10 bewegt sich unter dem Einfluß der Erregung entgegen der Federkraft der Mittelhaltung 22 nach unten. Dadurch wird das· Kontaktpaar 20 geschlossen und die Spule 18 erregt, die den Stellhebel 17 anzieht und damit die Stellung des Ventils 13 derart ändert, daß die von links kommende Hauptleitung geschlossen und über die rechts abgehende Leitung Luft aus dem Zylinder 5 ausgelassen wird. Infolge des Ablassens der Luft aus dem Kolbengehäuse 5 sinkt der Kolben 6 nach unten und bewegt den Gelenkpunkt 23 des Hebels 16 in dem Langloch 11 gleichfalls nach unten. Durch diese Verschiebung des Gelenkpunktes 23 wird die Bremsklötzkraft so lange geändert, bis bei iner bestimmten Fahrgeschwindigkeit die größere Spannung der Tachometerdynamo durch die Bewegung des Hebels 16 auf dem Spannungsteiler 9 einer größeren Batteriespannung entgegensteht, so daß mach einiger Zeit ein Ausgleich herbeigeführt wird und das polarisierte Relais 10 in seine Mittelstellung zurückgeht.

Bleibt nunmehr die Luftbremse angestellt, so wird sich mit sinkender Fahrgeschwindigkeit der Relaisstrom umkehren, der Anker

des Relais ίο wird sich nach oben bewegen und dadurch die Spule 19 erregen. Die erregte Spule 19 zieht den Verstellhebel 17 des Ventils 13 an, und von links her aus dem Hauptdruckbehälter strömt Luft in das Gehäuse 5. Unter dem Einfluß der einströmenden Luft wird sich der Hebel 16 auf dem Spannungsteiler 9 so lange nach unten bewegen, bis die Batteriespannung wieder gleich der Tachometerspannung ist und das Relais 10 in seine Mittellage zurückkehrt, wodurch die Aberregung der Spule 19 bewirkt wird. Im Fahrbetrieb bleibt das Ventil 13 so lange in Ruhestellung, wie nicht gebremst wird. Erst bei Beginn der Bremsung wird der Steuerkreis des Luftventils 13 eingeschaltet und regelt den Bremsklotzdruck schnell auf den der Fahrgeschwindigkeit entsprechenden Wert.

Durch die Änderung des Übersetzungsverhältnisses bzw. des Bremsklotzdruckes ist es mit Hilfe der Erfindung möglich, wie aus den Kurven gemäß Fig. 2 ersichtlich, über einen Geschwindigkeitsbereich von 30 bis 160 km den Klotzdruck derart zu bemessen, daß er dem Verhältnis zwischen Klotzreibungs- und Radreibungsziffer entspricht. Auf diese Weise kann auch bei höheren Geschwindigkeiten eine volle Ausnutzung der Adhäsionskraft der Räder erreicht werden. Bei auf höheren Wert eingestelltem Bremsdruck kann bei Geschwindigkeiten, bei denen an sich eine verhältnismäßig geringe Adhäsion besteht, mit Hilfe einer zusätzlichen Schienenbremse der Raddruck und damit die Adhäsion vergrößert werden, um eine volle Ausnutzung des Bremsdruckes zu erreichen. Um eine geschwindigkeitsabhängige Beeinflussung des Luftdruckes zu erzielen, könnte man dies auch anstatt mit der angegebenen Tachometerdynamo mit Hilfe eines Antriebselektromotors erreichen, der beispielsweise gleichzeitig mit einem von einem Fliehkraftregler verstellten Segment die Verstellung des Übersetzungsverhältnisses und die Verstellung einer Kontaktscheibe so lange bewirkt, bis der Hebel in der Mitte zwischen beiden für Auf- und Abwärtssteuerung bestimmten Kontakten dieser Scheibe liegt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erhöhung der Bremswirkung für Schienenfahrzeuge mit Hilfe von eine Übersetzungsänderung des Bremsgestänges in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit bewirkenden Steuerelementen, die durch eine elektromagnetische Vorrichtung beeinflußt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung der elektromagnetischen Vorrichtung (Relais 10) von der Differenz einer der Geschwindigkeit entsprechenden Spannung und einer von einem an eine Spannungsquelle angeschlossenen Spannungsteiler über einen von den erwähnten Steuerelementen verschobenen Regelkontakt abgenommenen Spannung geändert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einstellung des Bremsdruckes auf einen so hohen Wert, daß die Bremskräfte angenähert gleich oder größer sind als die Adhäsionskräfte bei Verstellung der Steuerelemente, die Erregung einer Schienenbremse verändert wird, die den Raddruck vergrößert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Bremsdruck auf einen bestimmten Mindestwert eingestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Verstellung der Steuerelemente eine zusätzliche Wirbelstrombremswirkung ausgelöst wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen