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Durch die Wirkung eines Magnetfeldes betätigte Bremse Die Erfindung
bezieht sich auf eine Verbesserung und weitere Ausgestaltung einer Bremse, die durch
ein Magnetfeld derart betätigt wird, daß die Bremsglieder unter der Einwirkung der
magnetischen Kräfte miteinander in Eingriff treten oder außer Eingriff gesetzt werden,
nach Patent 97o 126.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden gemäß dem Patent verstellbare
Dauermagnete vorgeschlagen, mittels deren die magnetischen Kräfte und damit der
Grad der Reibung zwischen den direkt oder indirekt in Eingriff zu bringenden Teilen
geändert werden.
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Es sind derartige Geräte bekanntgeworden, bei denen die magnetischen
Kräfte auf elektromagnetischem Wege erzeugt werden. Die Anwendung von Elektromagneten
setzt jedoch das Vorhandensein einer geeigneten Stromquelle voraus, die entweder
nicht in allen Anwendungsfällen vorhanden ist oder die durch die Möglichkeit des
Ausbleibens des Stromes zu erheblichen Störungen Anlaß geben könnte.
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Vor allem im Eisenbahnbetrieb macht sich diese Notwendigkeit einer
Stromquelle besonders störend bemerkbar, weil hier in vielen Betriebsfällen, wie
z. B. bei abgestellten Wagen, kein Strom zur Verfügung steht. Ähnliche Nachteile
weisen auch die bisher üblichen, mit Druckluft betriebenen Bremsanordnungen auf,
da auch diese ohne besondere
Druckluftspeicher keine Dauerbremsung
einzelner Wagen ermöglichen. Demgegenüber gewährleistet die Verwendung von Dauermagneten
bei derartigen Einrichtungen größtmögliche Sicherheit, weil die Bremskraft von den
in der Bremseinrichtung selbst enthaltenden Dauermagneten geliefert wird, so daß
zu ihrer Erzeugung keine Fremdenergie zugeführt zu werden braucht. Ihre Steuerung
erfolgt in bekannter Weise, von Hand oder von Automaten ausgelöst, über mechanische,
pneumatische, hydraulische oder auch elektrische Betätigungselemente.
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Die Verbesserung, die sich besonders auf Bremsen für Schienenfahrzeuge
bezieht, besteht gemäß der Erfindung darin, daß ein oder mehrere quer zur Achse
magnetisierte Dauermagnete in der in Längsrichtung durch die Schiene oder Fläche
des zu bremsenden Rades gelegten Ebene und zwischen den als Bremsorgan dienenden
Polschuhen derart beweglich angeordent sind, daß aus der Arbeitsstellung, in der
die Magnetpole den Polschuhen gegenüberstehen und der Kraftfluß über die Schiene,
die Radfelge oder besondere Bremstrommeln od. dgl. geschlossen wird, über die Bremskraft
beeinflussende Zwischenstellungen eine Ruhestellung erreicht wird, in welcher die
Dauermagnete durch die Polschuhe oder durch besondere Weicheisenbügel kurzgeschlossen
werden.
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Die Anordnung der Magnete in der Längsebene der Schiene oder des Rades
bedingt eine langgestreckte Gestaltung der einander gegenüberliegenden Polschuhe
von verschiedener Polarität, die den magnetischen Kraftfluß quer durch die Schiene
oder das zu bremsende Rad leiten und damit die Bremswirkung durch die starke Anziehung
zwischen Polschuhen und Schiene bzw. Radfelge hervorrufen.
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In einer beispielsweisen Ausführungform gemäß der Erfindung sind die
Dauermagnete drehbar um ihre in Bewegungsrichtung verlaufende Längsachse angeordnet.
Bei einer besonders einfachen Gestaltung ist in der Bremse nur ein langgestreckter,
parallel zur Schiene verlaufender Magnet vorgesehen, der aus mehreren quer zur Achse
magnetisierten Stücken zusammengesetzt sein kann.
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Man kann aber auch nach der Erfindung in der Weise vorgehen, daß ein
oder mehrere Magnete senkrecht zur Bewegungsrichtung nebeneinander zwischen Weicheisenpolschuhen
drehbar gelagert sind. Die nebeneinanderliegenden Magnete werden durch einen gemeinsamen
Antrieb in der Weise betätigt, daß je nach dessen Einstellung die Magnetpole den
auf der Schiene auflaufenden Polschuhen gegenüberstehen oder sich in einer Kurzschlußstellung
befinden. Zwischen diesen beiden Endstellungen kann natürlich auch jede andere Einstellung
gewählt werden, in welcher der Kraftfluß und damit auch die Bremswirkung beliebige
Zwischenwerte einnimmt.
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Anstatt die Magnete durch Drehung zu betätigen, können in einer anderen
Ausführungsform des Erfindungsgedankens die Dauermagnete in den als Bremsorgan dienenden
Polschuhen aus Weicheisen und sich an die Polschuhe anschließenden Führungsstücken
aus unmagnetischem Werkstoff derart senkrecht zur Bewegungsrichtung verschiebbar
angeordnet sein, daß je nach der Lage des Magnets ein mehr oder weniger großer Teil
der wirksamen Polfläche mit den Polschenkeln in Berührung steht. Auch bei dieser
Anordnung können ein oder mehrere Magnete nebeneinander zwischen den Polschuhen
eingebaut sein, aus deren Bereich sie durch an sich bekannte Vorrichtungen heraus-
oder hineinbewegt werden.
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In einer weiteren Ausbildung des Erfindungsgedankens sind an der Bremse
zusätzliche, unmittelbar auf die Magnete und/oder die Bremsvorrichtung verstellend
wirkende Kräfte, wie z. B. Federkräfte, vorgesehen, die die Bremsvorrichtung betätigen,
sofern sie nicht von willkürlich steuerbaren Kräften aufgehoben werden. Durch diese
Maßnahme wird die Sicherheit der Bremseinrichtung eine nahezu vollkommene. Für den
Fall nämlich, daß in den Steuerungselementen, die dem Bedienungspersonal die Betätigung
der Bremse ermöglichen, Störungen, wie Gestängebrüche, Leitungsunterbrechungen"
Undichtigkeiten oder j e nach der Art des Steuerungsprinzips anders gelagerte Störungen,
auftreten, bewirken diese zusätzlichen Kräfte, die erfindungsgemäß unmittelbar auf
die Magnete oder die Bremsvorrichtung wirken, sofort ein volles Wirksamwerden- der
Magnetbremse. Eine derartige Sicherungsvorrichtung ist nur bei Bremsanordnungen
möglich, wie sie die erfindungsgemäße darstellt. Bei diesen Anordnungen wird, wie
bereits erwähnt, die Bremskraft von den Dauermagneten erzeugt, die konstruktiv unmittelbar
in diejenigen Bauelemente eingefügt sind; die die Bremsung bewirken. Mit solchen
Bremsen ausgerüstete Fahrzeuge können also niemals führerlos infolge Versagens der
Bremsübertragung weiterrollen. Zugleich wird es unmöglich, daß bei abgestellten
Fahrzeugen, deren Bremsen zur Sicherung angezogen sind, infolge Undichtigkeiten
in Druckluftleitungen oder anderer, ähnlicher Störungen nach längerer Standzeit
die Bremskraft nachläßt.
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Um aber beim Einsetzen dieser selbsttätigen Abbremsung infolge Störungen
in der Bremssteuerungsanlage die Schnelligkeit der Abbremsung nicht zu groß werden
zu lassen, wodurch unter besonderen Voraussetzungen Unfälle entstehen könnten, sind
gemäß der Erfindung Dämpfungsvorrichtungen bekannter Art vorgesehen, wie z. B. hydraulische
oder Wirbelstromdämpfer, welche die selbsttätige Einschaltung der Magnete in die
Arbeitsstellung verlangsamen.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von Bremsvorrichtungen
gemäß der Erfindung veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. i einen Querschnitt durch
eine auf einer Eisenbahnschiene auflaufende Bremsvorrichtung mit einem Magnetkörper,
dessen Längsachse parallel zur Bremsrichtung verläuft, Abb. z einen senkrechten
Längsschnitt nach der Linie C-D der Abb. 3 durch eine Bremsvorrichtung, die für
eine Radfelge bestimmt ist, mit drei
nebeneinander angeordneten
Dauermagneten, deren Längsachse senkrecht zur Bewegungsrichtung verläuft, Abb. 3
einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach der Linie A-B der Abb. 2, Abb. q. einen
Längsschnitt durch eine Bremsanordnung, bei der die Magnete senkrecht zur Richtung
der abzubremsenden Bewegung verschiebbar angeordnet sind, Abb. 5 die Ansicht einer
Steueranordnung für eine Bremsvorrichtung nach Abb. i in Ruhestellung, Abb. 6 eine
Ansicht der Steueranordnung nach Abb. 5 in Betriebsstellung.
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Die Bremsvorrichtung (vgl. Abb. i) besteht aus dem drehbar mit der
Längsachse in Bewegungsrichtung gelagerten Dauermagnet i und den beiden Polschuhen
2, an welche Verschleißstücke 3 auf der der Schiene q. zugewandten Seite mittels
Schrauben 5 befestigt sind. Die beiden Polschuhe sind durch Einlagen 6 und 7 aus
unmagnetischem Werkstoff, die gleichzeitig die Zwischenräume verschließen, voneinander
getrennt. Diese Zwischenräume bzw. der quer zur Achse magnetisierte Magnet besitzen
eine solche Breite, daß in der Ruhestellung der Nord- und Südpol jeweils mit beiden
Polschuhen in Berührung steht, so daß der Kraftlinienkreis über diese Polschuhe
geschlossen ist. In der dargestellten Betriebsstellung dagegen stehen Nord- und
Südpol des Magnets den beiden Polschuhen gegenüber, so daß der Kraftfluß quer durch
die Schiene q. geführt wird. Die dadurch bedingte feste Haftung des Magnets auf
der Schiene bewirkt dann die Bremsung, deren Intensität von der jeweiligen Stellung
des drehbaren Magnets i zu den Polschuhen abhängt.
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Bei der Ausführungsform nach den Abb. 2 und 3 sind drei Magnete 8,
9 und io zwischen Polschuhen i i und 12 drehbar in dem Gestell 13, das aus unmagnetischem
Werkstoff besteht, derart gelagert, daß die Achsen senkrecht zur Bewegungsrichtung
verlaufen. Die Polschule haben die Form einer Platte, deren untere Begrenzungslinie
der zu bremsenden Radfelge angepaßt ist. Beim Aufsitzen auf der Felge stehen dann
die Polschuhe beiderseits im Abstand einander gegenüber, so daß bei der in der Abb.
3 gezeigten Betriebsstellung der magnetische Kreis über die Radfelge geschlossen
ist, wobei der Kraftfluß quer durch die Radfelge dringt. Auch hier sind die die
Magnete umfassenden Polschuhe so gestaltet, daß zwischen beiden Polschuhen Lücken
1q., 15, 16 und 17 frei bleiben, die durch einen unmagnetischen Werkstoff verschlossen
werden können. Die Lücken bzw. die Magnete sind so breit, daß in einer um 9o° gedrehten
Stellung, d. h. also in der Ruhestellung, die Nord- und Südpole der Magnete jeweils
durch die Polschuhe selbst kurzgeschlossen werden.
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Die Bremsvorrichtung nach Abb. q., die in Gleitstücken i9 verschiebbar
geführt ist, besteht aus einer den an der Stange 27 befestigten Magnet 18 in seiner
oberen Endstellung seitlich umschließenden Haube 2o aus einem ferromagnetischen
Werkstoff, z. B. Eisen, einem sich daran anschließenden Führungsteil 21 aus einem
unmagnetischen Werkstoff und beiderseits an diesen Führungsteilen angeordneten Polschenkeln
22, die wiederum aus magnetisch weichem Eisen bestehen. In die Polschenkel 22 sind
Verschleißstücke 23 aus magnetischem Werkstoff eingelassen und mittels der Schrauben
24 befestigt. Eine Verschlußplatte 25 aus unmagnetischem Werkstoff zwischen den
Verschleißstücken dient einerseits als Stütze und begrenzt andererseits den Hub
des Magnets, der zwischen den eine glatte Führungsfläche bildenden Teilen 2o, 21,
22 verschiebbar ist. In der Abbildung ist die Bremse in angehobener, d. h. ausgeschalteter
Stellung abgebildet. Soll die Bremse in Tätigkeit treten, so wird zunächst die ganze
Vorrichtung, die mittels der Kappe 2o an dem permanenten Magnet hängt, durch nicht
dargestellte Steuerungselemente mittels der Stange 27 so weit gesenkt, bis die Verschleißstücke
23 auf der Schiene 26 aufsitzen. Bei weiterer Senkung der Stange 27 bewegt sich
der an ihr befestigte Magnet längs der Führungsflächen der Teile 20, 21, 22 abwärts,
wobei dessen wirksame Polfläche in steigendem Maße mit den Polschenkeln 22 in Berührung
kommt. In demselben Maße wächst auch der Kraftfluß in dem über den Magnet, die Polschenkel,
die Verschleißstücke und den Schienenkopf geschlossenen magnetischen Kreis, so daß
dementsprechend die Anziehungskraft und damit auch die Bremswirkung stärker wird.
Die größte Bremswirkung ist erreicht, wenn die Polflächen des Magnets ganz in den
Bereich der Polschenkel eingetaucht sind. Diese Bremsstellung der Vorrichtung ist
in Abb. q. in strichpunktierten Linien dargestellt.
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Die in den Abb. 5 und 6 dargestellte Steueranordnung für eine Bremsvorrichtung
nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. i besteht aus den beiden das Magnetsystem
umschließenden Halteplatten 28 mit den drehbaren Dauermagneten 29 und den Polschuhen
30, deren Zwischenraum durch das unmagnetische Stück 31 verschlossen ist. An den
drehbaren Magneten ist sein Hebel 32 befestigt, dessen freies Ende durch die an
der Halteplatte 28 befestigte Zugfeder 33 gehalten wird. An dem Hebel befindet sich
ferner ein Stift 3q., der in dem Langloch 35 eines an der Halteplatte im Punkt 36
drehbar gelagerten Hebels 37 gleiten kann. Die Bewegung des Hebels unter dem Zug
der Feder 33 wird durch den Anschlagstift 38 begrenzt. Der Hebel 37 steht einerseits
über das Gestänge 39 und 40 mit dem Kolben 41 einer Dämpfungskammer 42 und andererseits
über das Gelenkstück 43 mit einer am Rahmen 44 des Eisenbahnwagens befestigten Druckfeder
45 in Verbindung. An dem verlängerten Teil 46 dieses Hebels ist die Betätigungsstange
47 gelenkig befestigt. Die Halteplatten 28 mit der Bremsvorrichtung sind mittels
Schrauben 48 an dem genannten Rahmen 44 starr befestigt.
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Die in Abb. 5 dargestellte Stellung entspricht der Ruhestellung. In
dieser Stellung ist die eigentliche Bremsvorrichtung so weit angehoben, daß die
Polschuhe
3o mit der Schiene 52 nicht in Berührung stehen. Gleichzeitig liegt der Hebel 32
unter der Wirkung der Feder 33 am Anschlag 38 an, so daß der Magnet 29 über die
Polschuhe 30 kurzgeschlossen ist. In dieser Stellung befindet sich ferner die Druckfeder
45 im Zustand der größten Spannung, während. an der Stange 47 eine äußere Kraft
angreift, welche die ganze Vorrichtung in diesem angehobenen Zustand festhält. Der
Kolben des Dämpfungszylinders befindet sich dabei in der unteren Totlage.
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Wird nun zum Zwecke der Bremsung die Stange 47 langsam freigegeben,
so drückt die Feder 45 auf die Hebelverlängerung 46 in Richtung auf die Schiene,
so daß der Hebel 37 die in Abb. 6 gezeichnete Stellung einnimmt. Hierbei senkt sich
die Bremsvorrichtung, die im Langloch 5o geführt ist, nach unten, bis sich die Polschuhe
3o auf die Schiene auflegen. Bei weiterer Abwärtsbewegung des Hebels 46 unter Wirkung
der Feder 45 löst sich unter Bewegung des Stiftes 34 im Langloch 35 der Hebel 32
vom Anschlag 38 und dreht dabei den Magnet 2g fortschreitend in Arbeitsstelllung,
bis nach etwa go° Drehung die volle Bremskraft erreicht ist. Bei dieser Bewegung
wird der an dem anderen freien Ende des Hebels 37 gelenkig befestigte Kolben 41
in die Kammer 42 hineingedrückt und die darin befindliche Luft komprimiert, die
nur über ein Ventil 51 entweichen kann. Durch diese Anordnung wird also erreicht,
daß der Bremsvorgang durch die Wirkung der Dämpfungskammer in gewünschtem Maße verlangsamt
wird, so daß bei plötzlich eintretenden Schäden in der Steuerung die Schnelligkeit
der Abbremsung das zulässige Maß nicht überschreiten kann. Gleichzeitig gewährleistet
die Druckfeder 45, daß bei abgestellten Fahrzeugen, deren Bremsen zur Sicherheit
angezogen sind, der Magnet unverändert in Arbeitsstellung gehalten wird, so daß
die Bremskraft nicht nachlassen kann.