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Dauermagnetische Schienenbremse Die Erfindung betrifft eine Schienenbremse,
bestehend aus ferromagnetischen, gegenüber der Schiene wirksamen Polschuhen, zwischen
welchen ein oder mehrere Dauermagnete zur Regelung der magnetischen Haftkraft verdrehbar
oder verschiebbar angeordnet sind. Der Vorteil dauermagnetischer Schienenbremsen
für Fahrzeuge besteht darin, daß im Gegensatz zu elektromagnetischen Schienenbremsen
ein die Magnete während des Bremsvorganges speisender Strom nicht erforderlich ist.
Eine dauermagnetische Schienenbremse wirkt mithin unabhängig davon, ob Fahrstrom
vorhanden ist oder ob der als Generator arbeitende Fahrmotor Bremsstrom liefern
kann oder nicht. Es ergibt sich mithin für diese Art der- Schienenbremsen eine erhöhte
Sicherheit gegenüber elektrischen Bremsen. Die Bremskraft, d. h. also die dauermagnetische
Haftkraft, muß aber auch aufgehoben werden, wenn die Bremsung beendet ist. Zu diesem
Zweck ist vorgeschlagen worden, im Magnet ein elektrisch erregtes magnetisches Gegenfeld
zu erzeugen. Diese Maßnahme macht umständliche zusätzliche Einrichtungen erforderlich,
insbesondere wird eine Stromquelle notwendig, so daß der Vorteil der dauermagnetischen
Bremse, völlig von einer elektrischen Stromquelle unabhängig zu sein, mindestens
teilweise aufgehoben ist. Hinzu kommt, daß das ständig im Dauermagnet selbst elektrisch
erregte magnetische Gegenfeld auf die Dauer zu einer Verschlechterung der dauermagnetischen
Eigenschaften des Magnets führt.
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Einem älteren Patent zufolge soll eine durch die Wirkung eines Magnetfeldes
nach dem Wirbelstromprinzip
arbeitende Bremse in der Weise ausgebildet
sein, daß durch Anwendung verstellbarer, insbesondere verschiebbarer .oder verdrehbarer
Dauermagnete die zur Erzeugung von Wirbelströmen und/oder Hysteresearbeit dienende
Feldstärke zum Zwecke der Veränderung der Brems-oder Kupplungskraft in gewünschter
Weise geregelt wird.
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Nach einem weiteren älteren Patent sind ein oder mehrere quer zu ihrer
Achse magnetisierte Dauermagnete in der in Längsrichtung durch die Schiene oder
Fläche des zu bremsenden Rades gelegenen Ebene zwischen den als Bremsorgan dienenden
Polschuhen verdrehbar oder verschiebbar angeordnet. In der Bremsstellung erregen
die Magnetpole die Polschuhe und übertragen damit den Kraftfluß auf die Schiene
oder die Radfelge. In der Ruhestellung werden die Dauermagnete durch die Polschuhe
oder durch besondere Weicheisenbügel kurzgeschlossen.
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Die Erfindung geht nun hiervon, also von einer Schienenbremse aus,
die aus ferromagnetischen, gegenüber der Schiene wirksamen Polschuhen besteht, zwischen
welchen ein oder mehrere Dauermagnete zur Regelung der magnetischen Haftkraft verdrehbar
oder verschiebbar angeordnet sind. Die Erfindung besteht darin, daß die Polschuhkörper
in an sich bekannter Weise bügelförmig sind und zwischen den der Schiene zugewandten
offenen Enden in ebenfalls an sich bekannter Weise ein durch nichtferromagnetischen
Werkstoff abgetrenntes ferromagnetisches Einsatzstück aufweisen. Durch diese Anordnung
wird eine besonders gute Haft- und damit Bremskraft dadurch erzielt, daß die Schiene
praktisch über drei Magnetpole erregt wird und sich somit zwei Dauermagnetkreise
ausbilden. Dadurch wird eine Erhöhung der Bremskraft bewirkt.
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Es ist zwar schon bekannt, bei Spannvorrichtungen zum Festspannen
von Meßinstrumenten, beispielsweise Meßuhren, bügelförmige Polkörper vorzusehen
und zwischen den Schenkeln ein ferromagnetisches Einsatzstück anzubringen, das von
dem Magnet durch nichtferromagnetische Zwischenlagen abgetrennt ist. Es wurde aber
nicht erkannt, daß mit einer solchen Einrichtung eine Regelbarkeit des Magnetflusses
möglich ist; denn bei einer solchen Hafteinrichtung kommt es lediglich darauf an,
daß das System ein- und ausschaltbar ist. Bei einer dauermagnetischen Schienenbremse
kommt es dagegen neben einer guten Bremskraft vor allem darauf an, daß die Bremse
möglichst feinfühlig regelbar ist. Es wurde erkannt, daß gerade ein solches System
diese Regelbarkeit in besonderem Maße aufweist und es daher für Bremsen hervorragend
geeignet macht, während diese Eigenschaften für reine Haftsysteme weder angestrebt
noch ausgenutzt werden.
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Das ferromagnetische Einsatzstück kann fest zwischen den Polschuhen
angeordnet und von diesen durch ferromagnetischen Werkstoff getrennt werden, wobei
es mit dem verdrehbareu Dauermagnet zusammenwirkt. Es ist jedoch auch möglich, das
Einsatzstück mit einem stabförmigen Dauermagnet zu verbinden, der in Richtung zur
Schiene heb- und senkbar ist. Aber auch bei dieser Ausführungsform ist das ferromagnetische
Einsatzstück magnetisch von den beiden Polschuhen durch einen Luftspalt oder einen
unmagnetischen Werkstoff getrennt.
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Schließlich können auch gegenüber den Polschuhen relativ gegeneinander
bewegbar Dauermagnete vorgesehen sein, die in der Bremsstellung gemeinsam über die
Polschuhe und das Einsatzstück auf die Schiene einwirken, während sie in der Ausschaltstellung
paarweise miteinander so zusammengeschaltet werden, daß sich ihre Felder gegenseitig
kompensieren. Bei dieser Art der Ausschaltung ist der. geringstmögliche Streufluß
vorhanden, so daß sie in vielen praktischen Fällen bevorzugt wird.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele einer bevorzugten
Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt.
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Abb. i und 2 zeigen je eine perspektivische Darstellung einer Schienenbremse
nach der Erfindung. Gemäß Abb. i ist ein bügelförmiger Polschuhkörper 13 in eine
Schiene i eingehängt. Diese Schiene kann gegebenenfalls unter Zwischenschaltung
von Federn an einem Wagenkörper befestigt werden, wie dies für elektromagnetische
Schienenbremsen bekannt ist. Der Polschuhkörper wird vorzugsweise aus Weicheisen
hergestellt. In einer zylindrischen Öffnung des Polschuhkörpers ist in an sich bekannter
Weise ein Dauermagnet 9 drehbar gelagert.
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In der Maulöffnung des Bügels ist ein ferromagnetisches Einsatzstück
14 unter Einschaltung von nichtferromagnetischen Zwischenstücken 15 eingepaßt. Dieses
Einsatzstück wird zweckmäßigerweise mit einer verschleißfesten Auflage 12' versehen.
In der dargestellten Lage induziert der Dauermagnet 9 dem Bügelkörper 13 Nord- und
dem Einsatzstück 14. Südmagnetismus, so daß sich unmittelbar über der Schiene ein
Kraftfeld ergibt. Durch Verdrehen des Magnets 9 um 9o° schließen sich beide Pole
des Magnets am Bügelkörper 13 kurz, und die Haftkraft ist aufgehoben.
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In Zwischenstellungen, in denen der eine Pol S sowohl gegenüber dem
Einsatzstück 1.4 als auch gegenüber einem Ende des Bügelkörpers liegt, wird nur
ein Teilbetrag der magnetischen Haftkraft ausgeübt. Die Bremswirkung ist also regelbar.
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An der Welle ä greift eine Kurbel i i in an sich bekannter Weise an.
Die mechanische Betätigung des Magnets 9 über die Kurbel i i erfordert nur ganz
geringe Kräfte, während die erzeugte dauermagnetische Kraft im Luftspalt und damit
die Bremswirkung außerordentlich groß sind. Das Maß bestimmt sich durch die Größe
des Magnets 9 und den für seine Herstellung verwendeten Werkstoff. Im allgemeinen
wird es zweckmäßig sein, gegossene oder gesinterte Dauermagnete von der Art der
Eisen-Nickel-Aluminium-Legierungen mit oder ohne Kobalt zu verwenden und die Magnete
gegebenenfalls mit einer Vorzugslage der Magnetisierung zu verwenden.
Da
die Polschuhe sowie das ferromagnetische Einsatzstück sich auf der in der Zeichnung
nicht dargestellten Schiene auflegen, müssen diese Teile mit Auflagen 12 bzw. 12'
aus verschleißfestem Werkstoff versehen werden, die vorzugsweise auswechselbar sind.
Die Bremsschuhe sind selbstverständlich der Schienenform anzupassen.
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Es ist auch möglich, mehrere Magnete hintereinander anzuordnen.
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Während bei der Form nach Abb. i der Magnet verdreht wird, ist in
Abb. 2 eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher der Magnet in an sich bekannter
Weise verschoben wird. Es ist ein bügelförmiger Körper 16 aus ferromagnetischem
Werkstoff vorgesehen, der an seinem rückwärtigen Ende mit Laschen i7 versehen ist,
die der Befestigung am Fahrzeug dienen. Der obere Teil 16' des Bügels ist so ausgebildet,
daß der Magnet 18 mit geringem Luftspalt genau in ihn hineinpaßt. Am unteren Teil
16" ist der Bügel seitlich aufgebogen und mit Einlagen i9 aus nichtferromagnetischem
Werkstoff versehen.
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Der Dauermagnet 18 ist mit zwei aufgelegten Platten 20 aus Weicheisen
versehen und an einem Gestänge 21 aufgehängt, so daß er im Innenraum des Bügelkörpers
16 auf und ab bewegbar ist. Der Magnet ist in Richtung dieser Bewegung magnetisiert.
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In der dargestellten Lage induziert der Magnet dem Bügelkörper Nordmagnetismus,
so daß im Bereich der nichtferromagnetischen Beilagen i9 je ein Arbeitsluftspalt
gegenüber dem Südpol des Magnets entsteht. Wird der Magnet mittels des Gestänges
21 hochgehoben, so schließt er sich über seine Weicheisenplatten 2o am Gehäuse 16
kurz, so daß die magnetische Haftkraft aufgehoben ist. In Zwischenstellungen zwischen
der untersten und der obersten Lage werden Teilbeträge der Haftkraft ausgeübt.
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Das untere Ende des Magnets 18 und die unteren Flächen des Bügelkörpers
16 sind mit verschleißfesten Auflagen 22 versehen.
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Die Wirkungsweise des Magnets ist im übrigen sinngemäß die gleiche
wie bei den anderen Ausführungsformen.
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Die Einrichtung kann auch so getroffen werden, daß die Dauermagnete
gegenüber den Haftleisten bzw. Polschuhen, die in geeigneter Weise mit dem Fahrzeug
verbunden sind, so verschoben werden, daß sich beide gegenseitig kompensieren und
auf diese Weise die Haftkraft aufgehoben wird. Die Verschiebung der Magnete zum
Zwecke dieser Kompensation erfolgt ebenfalls mechanisch über Gestänge od. dgl.
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Die Dauermagnete gemäß der Erfindung sind, da sie keinen Strom zu
ihrer Betätigung benötigen, besonders vorteilhaft in solchen Fahrzeugen anzuwenden,
bei denen elektrischer Strom für den Antrieb nicht erforderlich ist, beispielsweise
in Dieseltriebfahrzeugen, Preßluftlokomotiven u. dgl.