DE69601882T2

DE69601882T2 - Schienenbremsvorrichtung mit dauermagneterregung

Info

Publication number: DE69601882T2
Application number: DE69601882T
Authority: DE
Inventors: Jelle Hooghiem
Original assignee: Sab Wabco BV
Current assignee: Sab Wabco BSI Verkehrstechnik Products GmbH
Priority date: 1995-10-03
Filing date: 1996-10-02
Publication date: 1999-10-28
Anticipated expiration: 2016-10-03
Also published as: ES2134007T3; ATE178004T1; AU7147796A; EP0853573A1; NL1001332C2; WO1997012795A1; EP0853573B1; CA2231556A1; US5979610A; AU703672B2; DE69601882D1; JPH11512361A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schienenbremsvorrichtung mit Dauermagneterregung, mit einem Gehäuse aus magnetisierbarem Material, wobei das Gehäuse auf- und abbewegbar befestigt ist und mindestens ein Permanentmagnetelement aufweist, das in einer Betriebsposition der Schienenbremsvorrichtung magnetisch mit einer Schiene gekoppelt ist, über der sich die Schienenbremsvorrichtung befindet, und das in der Ruheposition der Schienenbremsvorrichtung nicht magnetisch mit einer Schiene gekoppelt ist.
Derartige Schienenbremsvorrichtungen sind bereits bekannt, beispielsweise aus dem europäischen Patent 0 361 582 der Anmelderin. Ziel der Erfindung ist es, eine verbesserte, zuverlässig arbeitende Schienenbremsvorrichtung von vergleichsweise einfacher und robuster Gestaltung zu schaffen. Hierzu ist nach der Erfindung eine Schienenbremsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gekennzeichnet, daß das Permanentmagnetelement entlang einer ersten Wand eines Hohlraums in dem Gehäuse fest angebracht ist; daß in dem Hohlraum ein Schaltelement aus magnetisierbarem Material angeordnet ist, wobei das Schaltelement mittels einer Betätigungsvorrichtung entlang dem Magnetelement und entlang einer der ersten Wand gegenüberliegenden zweiten Wand des Hohraums gleitend vor- und zurückbewegbar ist; daß die zweite Wand des Hohlraums mindestens zwei Teile aufweist, die durch eine magnetische Barriere getrennt sind, wobei in der Ruheposition der Bremsvorrichtung das Schaltelement eine Magnetverbindung zwischen dem Permanentmagnetelement und einen Teil der zweiten Wand des Hohlraums bildet, der sich über magnetisches Material des Restes des Gehäuses in direkter Verbindung mit einer dem Schaltelement abgewandten Seite des Permanentmagnetelements befindet, während in der Betriebsposition der Bremsvorrichtung das Schaltelement eine Magnetverbindung zwischen dem Permanentmagnetelement und einem weiteren Teil der zweiten Wand bildet, der magnetisch von dem Rest des Gehäuses getrennt ist, jedoch magnetisch mit einem Verschleißteil der Bremsvorrichtung gekoppelt ist, wobei das Verschleißteil über einen Luftspalt und ein zweites Verschleißteil mit dem Rest des Gehäuses magnetisch gekoppelt ist.
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel einer Schienenbremsvorrichtung nach der Erfindung im Querschnitt;
Fig. 2 zeigt schematisch einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 1 in der Ruheposition im Querschnitt;
Fig. 3 zeigt schematisch einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 1 in der Betriebsposition im Querschnitt;
Fig. 4 zeigt schematisch ein zweites Beispiel einer Schienenbremsvorrichtung nach der Erfindung in der Betriebsposition; und
Fig. 5 zeigt die Schienenbremsvorrichtung nach Fig. 4 in der Ruheposition.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung in einem Querschnitt eine Schienenbremsvorrichtung 1 nach der Erfindung in einer Lage oberhalb des Kopfes einer Schiene 2. Die dargestellte Schienenbremsvorrichtung ist insbesondere, aber nicht ausschließlich, zur Verwendung bei einem System mit niedriger Aufhängung geeignet, bei dem der Bremsschuh in der Ruheposition vergleichsweise nahe über der Schiene hängend angeordnet ist. Der durchschnittliche Abstand kann beispielsweise 10 mm betragen. Ein derartiges Bremsensystem kann beispielsweise bei Straßenbahnen, Stadtbahnen od. dgl. verwendet werden.
Die dargestellte Schienenbremsvorrichtung weist ein Gehäuse 3 aus magnetisierbarem Material auf, beispielsweise aus (Guß-) Stahl. Das Gehäuse ist so ausgestaltet, daß es etwa eine C-Form hat und einen Hohlraum 4 aufweist, in dessen Oberseite ein Permanentmagnet 5 angeordnet ist, der etwa in Vertikalrichtung magnetisiert ist, wie dies durch den Pfeil 6 angedeutet wird.
Es ist anzumerken, daß das Gehäuse 3 in einer Richtung quer zur Ebene der Zeichnung eine beträchtliche Länge haben kann. Der Magnet 5 kann aus einer Anzahl kurzer Abschnitte bestehen. Auch das Gehäuse kann abschnittsweise aufgebaut sein, besteht jedoch vorzugsweise zumindest in Längsrichtung aus einem Teil, abgesehen von den nicht dargestellten Endabschnitten. Der Magnet ist an seiner Unterseite mit einer Polplatte 7 versehen, die an dem Magnet in geeigneter Weise angebracht ist, beispielsweise durch eine Klebverbindung, und die aus magnetisierbarem Material, beispielsweise aus Stahl, hergestellt ist.
An der offenen Seite ist das Gehäuse 3 mit einer Abdeckung 9 aus nicht magnetisierbarem Material versehen, beispielsweise aus Aluminium oder rostfreiem Stahl (stainless steel), die mit Hilfe von Bolzen 8 od. dgl. befestigt ist.
Der untere Schenkel des C-förmigen Gehäuses ist vergleichsweise kurz, ist aber mittels einer unteren Platte 10 aus magnetisierbarem Material, beispielsweise aus Stahl verlängert. Die untere Platte ist an dem kurzen Schenkel des Gehäuses unter Zwischenlage eines Zwischenstreifens 11 aus nicht magnetisierbarem Material wie z. B. Aluminium, rostfreiem Stahl, Messing, Kunststoff od. dgl. befestigt. Hierzu können, falls gewünscht, dieselben Bolzen 8 dienen, die auch zur Befestigung der Abdeckung verwendet werden.
An der Unterseite des Gehäuses 3 ist mit Hilfe von Bolzen 12 od. dgl. mindestens ein Paar Verschleißstücke 13, 14 befestigt, die den Bremsschuh bilden. Jedes Paar Verschleißstücke weist ein linkes und ein rechtes Verschleißstück auf, die voneinander durch einen Luftspalt getrennt sind, der von einem Füllstück 15 aus nicht magnetisierbarem Material ausgefüllt ist. Im Betrieb liegt das Füllstück weitgehend oberhalb des mittleren Bereichs der Schiene, mit der die Bremsvorrichtung zusammenwirken soll.
Das Gehäuse hat ferner in dem Hohlraum 4 ein Schaltelement 16, in dem Beispiel balkenförmig ausgestaltet, das unter der Polplatte 7 des Magneten 5 angeordnet ist und eine Breite hat, die kleiner ist als die des Hohlraums 4. In der Zeichnung kann das Schaltelement in einer im wesentlichen horizontalen Ebene von links nach rechts und in entgegengesetzter Richtung verschoben werden. Das Schaltelement besteht aus magnetisierbarem Material, beispielsweise aus Stahl, und paßt genau zwischen die Unterseite der Polplatte 7 und die Oberseite des unteren Schenkels des Gehäuses bzw. der unteren Platte 10. Dadurch bildet das Schaltelement in jedem Fall eine magnetische Kupplung zwischen der Polplatte und entweder der unteren Platte oder dem unteren Schenkel des Gehäuses.
In Fig. 1 ist das Schaltelement in der ganz linken Position dargestellt. In dieser Stellung liegt das Element vollständig oberhalb der unteren Platte 10. In Fig. 1 ist die Stellung ganz rechts in strichpunktierten Linien dargestellt, in welcher Position das Schaltelement beinah vollständig oberhalb des unteren Schenkels des C-förmigen Gehäuses liegt.
Zum Verschieben des Schaltelementes sind Betätigungseinrichtungen vorgesehen, die beispielsweise einen Elektromotor 17 enthal ten, der in geeigneter Weise mit dem Schaltelement gekoppelt ist, wie dies schematisch durch die gestrichelte Linie 18 angedeutet ist. Hierzu kann beispielsweise ein Hebelsystem verwendet werden, das optional mit Rückzugsfedern u. dgl. ausgerüstet ist. Auch eine Verwendung beispielsweise von Pneumatikzylindern od. dgl. ist möglich.
Die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten und soweit beschriebenen Schienenbremsvorrichtung ist in den Fig. 2 und 3 schematisch dargestellt. Die Fig. 2 und 3 zeigen die Schienenbremsvorrichtung der Fig. 1, jedoch ohne die Betätigungseinrichtung für das Schaltelement. In Fig. 2 befindet sich das Schaltelement in der rechtsseitigen Endlage. In dieser Stellung ist das von dem Permanentmagneten 6 erzeugte magnetische Feld über den unteren Schenkel des C-förmigen Gehäuses, die rückwärtige Wand 19 des Gehäuses und dem oberen Schenkel 20 des Gehäuses geschlossen, wie dies durch eine (Feld-) Linie 21 angedeutet ist. Das Magnetschild erstreckt sich nicht durch die Verschleißstücke und die Bremsvorrichtung befindet sich in der Ruhestellung.
In der in Fig. 3 dargestellten Situation befindet sich das Schaltelement in seiner linksseitigen Endstellung. In dieser Stellung erstreckt sich das Magnetfeld über die untere Platte 10 durch das linke Verschleißstück 13, da der Zwischenstreifen 11 und das Füllstück 15 eine magnetische Barriere bilden.
Unterhalb des Füllstückes geht das Feld über in das zweite Verschleißstück 14, wie dies in einer unterbrochenen Linie gezeichnet ist, und erreicht dementsprechend dabei den Kopf der Schiene 2, der sich im Betrieb nahebei befindet. Das Feld wird über das zweite Verschleißstück 14, den unteren Schenkel des Gehäuses, die rückwärtige Wand 19 des Gehäuses und den oberen Schenkel des Gehäuses geschlossen, wie dies durch eine (Feld-) Linie 23 angedeutet ist. In dieser Stellung des Schaltelementes zieht sich die in Vertikalrichtung beweglich aufgehängte Bremsvorrichtung gegen die Schiene, wodurch die Verschleißstücke 13, 14 die Bremswirkung ausüben können.
Wenn das Schaltelement wieder in die in Fig. 2 dargestellte Stellung gebracht wird, zieht sich die Bremsvorrichtung nicht länger gegen die Schiene, und die Bremsvorrichtung wird mittels nicht dargestellter Rückzugselemente, beispielsweise mittels Federn nach oben gezogen.
Die Fig. 4 und 5 zeigen schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel einer Schienenbremsvorrichtung nach der Erfindung, in der wirksamen Bremsstellung und in der Ruhestellung. Die Betätigungseinrichtung für das Schaltelement ist in den Fig. 4 und 5 nicht dargestellt. Allerdings kann diese Betätigungseinrichtung in ähnlicher Weise wie oben beschrieben ausgebildet sein, unter Berücksichtigung der Bewegungsrichtung des Schaltelementes um etwa 90º gedreht, wobei die Anpassung im Rahmen der Fähigkeiten eines Fachmannes liegt.
Die in den Fig. 4 und 5 dargestellte Ausführungsform einer Schienenbremsvorrichtung 30 weist wiederum ein etwa C-förmiges Gehäuse auf, dessen offene Seite jedoch nach unten gerichtet ist und das also als Gehäuse 31 mit umgekehrter U-Form ausgebildet ist, in dem sich ein Hohlraum 32 befindet. An der Unterseite ist der Hohlraum durch eine Wand 33 aus geeignetem, nicht magnetischem Material geschlossen, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, Kupfer, Aluminium, Kunststoff usw. In dem dargestellten Beispiel erstreckt sich die Wand 33 zwischen zwei Polstücken 34, 35, die nach unten über die Wand vorragen und die mit ihren Oberseiten an den vertikalen Schenkeln 36, 37 des umgekehrte U-förmigen Gehäuses anschließen, welches Gehäuse weiterhin eine obere Querwand 38 aufweist. Das Polstück 35 liegt unmittelbar an dem Sehenkel 37 an, während das Polstück 34 an dem Schenkel 36 unter Zwischenlage eines Zwischenstückes 39 aus nicht magnetisierbarem Material angeschlossen ist, das eine magnetische Barriere zwischen dem Schenkel 36 und dem Polstück 34 bildet. Zwi schen den Polstücken und unterhalb der unteren Wand 33 ist zumindest ein Paar Verschleißstücke 40, 41 aus magnetisierbarem Materialangeordnet, die voneinander durch einen Lufstspalt getrennt sind, der von einem Füllstück 42 oder einem geeigneten nicht magnetisierbarem Material ausgefüllt ist. Die Verschleißstücke und das Füllstück bilden den Bremsschuh. Wenn es gewünscht wird, können die Verschleißstücke ferner an ihren der Schiene 2 zugewandten Seite mit einer zusätzlichen abriebbeständigen Schicht od. dgl. versehen sein.
Bei dem dargestellten Beispiel ist ein Permanentmagnet 43 fest an der linken Wand befestigt, welcher Magnet bei dem dargestellten Beispiel wie auch bei der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt hat. An der von der linken Wand des Hohlraums weg weisenden Seite ist der Permanentmagnet mit einer Polplatte 44 versehen. Zwischen der Polplatte 44 und der rechtsseitigen Wand des Hohlraums ist ein Schaltelement 45 aus magnetsierbarem Material angeordnet, welches Schaltelement mittels nicht näher dargestellter Einrichtungen nach oben und unten verschiebbar ist. In der in Fig. 5 dargestellten Ruheposition liegt das Schaltelement an dem Teil der rechtsseitigen Wand des Hohlraums an, der sich oberhalb des Zwischenstückes 39 befindet und erfaßt bei dem Beispiel teilweise auch das Zwischenstück. Das Feld des Permanentmagneten wird nun über den oberen Teil des Gehäuses kurzgeschlossen, wie dies schematisch durch die geschlossene Linie 46 angedeutet ist.
In der in Fig. 4 dargestellten wirksamen Bremsstellung hingegen befindet sich das Schaltelement zwischen der Polplatte 44 und dem Polschuh 34 unterhalb und teilweise angrenzend zu dem Zwischenstück 39. Das Feld des Permanentmagneten verläuft nun durch die beiden Polschuhe 34, 35 und die Verschleißstücke 40, 41 sowie die Schiene 2, wie dies durch die geschlossene Linie 47 angedeutet ist. Wenn die Bremsvorrichtung in der Ruhestellung in einem geringen Abstand oberhalb der Schiene angeordnet ist, kann sich die Bremse bei Stellung des Schaltelementes in der wirksa men Position selbst gegen die Schiene entgegen der Kraft beispielsweise einer Rückzugsfeder od. dgl. anziehen. Es ist allerdings auch gleichfalls möglich, die Auf- und Abbewegung der Bremsvorrichtung durch geeignete Antriebsmittel zu bewirken oder zu unterstützen.
In den Fig. 4 und 5 ist in dem Hohlraum ferner eine schmale Schulter 48 in der Ecke zwischen der rechtsseitigen Wand 36 und der oberen Wand 38 des Gehäuses dargestellt. Diese Schulter 48 bildet einen Anschlag für das Schaltelement und verringert die Kraft, die erforderlich ist, um das Schaltelement in die wirksame Stellung zu bringen. Die Schulter kann, wie dargestellt, einen integralen Bestandteil des Gehäuses bilden oder auch aus einem oder mehreren losen Teilen bestehen, die in dem Gehäuse befestigt sind. Im letztgenannten Fall kann der Anschlag auch zumindest teilweise aus nicht magnetisierbarem Material hergestellt sein. Eine ähnliche Anordnung kann auch bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 vorgesehen sein. Die Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 ist von vergleichsweise einfacher Konstruktion, erfordert jedoch mehr Platz in Vertikalrichtung.
Abhängig von der Konstruktion des Schienenfahrzeuges kann eine horizontal oder vertikale Ausgestaltung bevorzugt werden.

Claims

1. Schienenbremsvorrichtung (1) mit permanentmagnetischer Aktivierung, mit einem Gehäuse (3) aus magnetisierbarem Material, wobei das Gehäuse auf- und abbewegbar befestigt ist und mindestens ein Permanentmagnetelement (5) aufweist, das in einer Betriebsposition der Schienenbremsvorrichtung magnetisch mit einer Schiene (2) gekoppelt ist, über der sich die Schienenbremsvorrichtung befindet, und das in der Ruheposition der Schienenbremsvorrichtung nicht magnetisch mit einer Schiene (2) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Permanentmagnetelement (5) entlang einer ersten Wand eines Hohlraums (4) in dem Gehäuse fest angebracht ist; daß indem Hohlraum ein Schaltelement (16) aus magnetisierbarem Material angeordnet ist, wobei das Schaltelement mittels einer Betätigungsvorrichtung entlang dem Magnetelement und entlang einer der ersten Wand gegenüberliegenden zweiten Wand (19) des Hohlraums gleitend vor- und zurückbewegbar ist; daß die zweite Wand (19) des Hohlraums mindestens zwei Teile aufweist, die durch eine magnetische Barriere (11, 15) getrennt sind, wobei in der Ruheposition der Bremsvorrichtung das Schaltelement eine Magnetverbindung zwischen dem Permanentmagnetelement und einem Teil der zweiten Wand des Hohlraums bildet, der sich über magnetisches Material des Restes des Gehäuses in direkter Verbindung mit einer dem Schaltelement abgewandten Seite des Permanentmagnetelements befindet, während in der Betriebsposition der Bremsvorrichtung das Schaltelement eine Magnetverbindung zwischen dem Permanentmagnetelement und einem weiteren Teil der zweiten Wand bildet, der magnetisch von dem Rest des Gehäuses getrennt ist, jedoch magnetisch mit einem Ver schleißteil (13) der Bremsvorrichtung gekoppelt ist, wobei das Verschleißteil über einen Luftspalt und ein zweites Verschleißteil mit dem Rest des Gehäuses magnetisch gekoppelt ist.

2. Schienenbremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (4) in dem Gehäuse in der Längsrichtung des Gehäuses (3) im wesentlichen parallel zu der Schiene (2) verläuft und daß das Schaltelement (16) · balkenförmig ausgebildet ist, in der Längsrichtung des Gehäuses verläuft und quer zu der Längsrichtung gleitbar ist, und daß die magnetische Barriere (11, 15) ebenfalls in der Längsrichtung des Gehäuses verläuft.

3. Schienenbremsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch · gekennzeichnet, daß eine Polplatte (44) zwischen dem Magnetelement (5) und dem Schaltelement (16) angeordnet ist, wobei die Polplatte an dem Magnetelement befestigt ist.

4. Schienenbremsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung an einer den Hohlraum des Gehäuses schließenden Abdeckung (33) befestigt ist.

5. Schienenbremsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Wände des Hohlraums eine Deckwand und eine Bodenwand des -Hohlraums bilden, und daß das Schaltelement in horizontaler Richtung gleitend vor- und zurückbewegbar ist.

6. Schienenbremsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetelement an der Deckwand befestigt ist.

7. Schienenbremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Wände im wesentlichen vertikale Seitenwände des Hohlraums (4) bilden, und daß das Schaltelement in im wesentlicher vertikaler Richtung gleitend auf- und abbewegbar ist.

8. Schienenbremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hohlraum ein Anschlag (48) für das Schaltelement in dessen Ruheposition vorgesehen ist.

9. Schienenbremsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (48) einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet ist.

10. Schienenbremsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (48) mindestens teilweise aus einem nichtmagnetisierbaren Material besteht.