DE1104991B

DE1104991B - Braking device for the driving axles of electric vehicles

Info

Publication number: DE1104991B
Application number: DES63572A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erich Houzer; Dipl-Ing Fritz Ulrich
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1959-06-23
Filing date: 1959-06-23
Publication date: 1961-04-20

Description

Bremseinrichtung für die Treibachsen von Elektrofahrzeugen Die Erfindung betrifft eine Bremseinrichtung für die Treibachsen von Elektrofahrzeugen, bestehend aus einer eigenerregten generatori:schen und einer mechanischen Bremse, die durch einen an sich bekannten Bremslüfter in Abhängigkeit von :der Stromstärke im generatorischen Bremsstromkreis gelöst wird.Braking device for the driving axles of electric vehicles The invention relates to a braking device for the drive axles of electric vehicles, consisting from a self-excited generator and a mechanical brake that through a known brake fan as a function of: the amperage in the generator Brake circuit is released.

Es ist bekannt, in elektrischen Triebfahrzeugen und Triebwagenzügen die Fahrmotoren während des Bremsbetriebes generatorisch arbeiten und in Verbindung mit einer zusätzlichen, fremderregten und ebenfalls auf die Räder wirkenden Elektromagnetbremse die gewünschte Verzögerung erzeugen zu lassen. Bei dieser Anordnung ist die auf das gleiche Treibrad wie der bremsende Fahrmotor wirkende Elektromagnetbremse mit dem Bremsstrom des Fahrmotors elektrisch oder elektromechanisch in der Weise gekoppelt, daß die Summe der beiden auf das gleiche Treibrad wirkenden Bremskräfte .eine vorbestimmte bzw. von der Fahrgeschwindigkeit abhängige Größe nicht überschreitet. Als Koppelglied zwischen dem elektromagnetischen und dem generatorischen Brems-S,trom'kreis ist ein Kahledruckregler vorgeschlagen worden.It is known in electric locomotives and multiple units the traction motors work as a generator during braking and are connected with an additional, separately excited electromagnetic brake that also acts on the wheels to generate the desired delay. In this arrangement, the is on the same drive wheel as the braking traction motor acting with electromagnetic brake electrically or electromechanically coupled to the braking current of the traction motor in such a way that that the sum of the two braking forces acting on the same drive wheel .eine predetermined or does not exceed the size dependent on the driving speed. As a coupling link between the electromagnetic and the regenerative braking circuit a Kahl pressure regulator has been proposed.

Ferner ist eine Bremsschaltung, insbesondere für Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb, veröffentlicht worden, bei der eine genoratorische elektrische Bremsung in Verbindung mit einer elektromechanischen Bremse vorgesehen ist, wobei die Bremsströme des Generatorbremsstromkreises und des Batteriebremsstromkreises einen gemeinsamen Widerstand, insbesondere die Motorfeldwicklungen und einen festen, nicht abschaltbaren Anpassungswiderstand, gleichsinnig durchfließen, wobei in den Batteriestromkreis der elektromechanischen Bremse eine Sperrzelle eingeschaltet ist.Furthermore, a brake circuit, in particular for vehicles with electrical Drive, has been published, in which a generational electrical braking is provided in connection with an electromechanical brake, the braking currents the generator brake circuit and the battery brake circuit have a common Resistance, especially the motor field windings and a fixed, non-switchable Adaptation resistor, flow through in the same direction, being in the battery circuit the electromechanical brake a blocking cell is switched on.

Durch die Verwendung eines gemeinsamen Widerstandes für den Generatorbremsstromkreis und den Batteriebremsstromkreis ist die Auslegung der elektromechaniiischen Bremse von .der Dimensionierung der magnetischen Erregung der Fahrmotoren abhängig und damit einer optimalen Bemessung nicht zugänglich.By using a common resistor for the generator brake circuit and the battery brake circuit is the design of the electromechanical brake of .the dimensioning of the magnetic excitation of the traction motors and thus not accessible to an optimal dimensioning.

Erfindungsgemäß wird deshalb bei einer Bremseinrichtung der eingangs gekennzeichneten Art die mechanische Bremse über zwei an sich bekannte Sperrzellen mit Hilfe einer Hilfs-, insbesondere einer Batteriespannung bzw. mittels einer aus dem Bremsstromkreis entnommenen Spannung betätigt und gleichzeitig ein Rückstrom in die nicht benutzte Stromquelle verhindert. Weiterbildungen dieser Erfindung sind in einer solchen Auslegung der Bremseinrichtung zu sehen, daß bei Beginn des Bremsbetriebes die mechanische Bremse durch Verringern der Hilfsspannung angelegt, mittels des Bremsstromes gelüftet und nach Abklingen des Bremsstromes vor dem Stillstand des Fahrzeuges wieder angelegt wird, wobei die Summe der mechanisch und elektrisch erzeugten Bremskraft während des ganzen Bremsbetriebes praktisch konstant gehalten wird und daß ein an sich bekannter hydraulischer Bremslüfter eingesetzt wird.According to the invention, therefore, in the case of a braking device, the initially mentioned marked type the mechanical brake via two locking cells known per se with the aid of an auxiliary voltage, in particular a battery voltage, or by means of an off the voltage taken from the braking circuit is actuated and at the same time a reverse current into the unused power source. Further developments of this invention are to see in such a design of the braking device that at the beginning of the braking operation the mechanical brake is applied by reducing the auxiliary voltage, by means of the Braking current is released and after the braking current has decayed before the standstill of the Vehicle is applied again, the sum of the mechanically and electrically generated Braking force is kept practically constant during the entire braking operation and that a known hydraulic brake fan is used.

Durch diese technische Lehre werden Schwierigkeiten vermieden, .die sich bisher bei dem gleichzeitigen Einsatz einer generatori.schen und einer elektromechanischen Bremse ergeben und .die zum Überbremsen und damit zum Gleiten einer Achse geführt haben, weil eine .gegenseitige Beeinflussung der Bremsstromkreise durch Rückstrom -in die nicht benutzte Stromquelle damit verhindert ist. Ein weiterer Fortschritt ist in der Verwendung einer mechanischen Bremse zu sehen, die durch Anlegen .einer Hilfsspannung willkürlich gelüftet werden kann und bei der im unerregten Zustand die Bremsklötze sich anlegen, denn eine solche Bremse entspricht den schärfsten Anforderungen hinsichtlich der Betriebssicherheit.This technical teaching avoids difficulties .the so far with the simultaneous use of a generator and an electromechanical Brake result and. Which led to overbraking and thus to sliding of an axis because there is a mutual influencing of the braking circuits by reverse current -in the unused power source is prevented. Another advance can be seen in the use of a mechanical brake that is activated by applying a Auxiliary voltage can be vented arbitrarily and in the de-energized state the brake pads put on, because such a brake corresponds to the sharpest Requirements with regard to operational safety.

Für den Fall, daß als mechanische Bremse eine Federkraft-Speicherbremse vorgesehen ist, die in der Ruhestellung bremst und in der Arbeitsstellung, z. B. während des Fahrbetriebes, mittels .einer Zusatzkraft elektrisch gelöst wird, sind in den Zeichnungen drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar Fig. 1 eine Bremsschaltung, in welcher die mechanischen Bremsen mittels Solenoide gelöst werden, die von der Batterie oder von einer Spannung, welche an einem .im Bremsstromkreis befindlichen Widerstand abgegriffen wird, erregt werden, F!-. 2 eine Bremsschaltung, in welcher, statt wie in Fig. 1 elektromagnetisch zu lösen, die in dem Bremsstromkreis und Batteriestromkreis dominierende Spannung für den Antrieb eines Elektromotors verwendet wird, der seinerseits mittels einer Pumpe die mechanischen Bremsen hydraulisch lüftet, Fig.3 eine Bremsschaltung, in der die dominierende Spannung aus Bremsstromkreis und Batteriestromkreis ein elektropneumatisches Regelventil erregt, das mit Hilfe des Druckluftbordnetzes die mechanischen Bremsen lösen kann.In the event that a spring-loaded storage brake is used as the mechanical brake is provided that brakes in the rest position and in the working position, for. B. is electrically released during driving by means of an additional force shown in the drawings three embodiments of the invention, namely Fig. 1 shows a braking circuit in which the mechanical brakes by means of solenoids be released from the battery or from a voltage that is connected to an .im Resistor located in the braking circuit is tapped, be excited, F! -. 2 a brake circuit, in which, instead of solving electromagnetically as in Fig. 1, the voltage dominating in the braking circuit and battery circuit for the Drive an electric motor is used, which in turn by means of a pump the mechanical brakes hydraulically release, Fig. 3 a brake circuit in which the The dominant voltage from the brake circuit and the battery circuit is an electropneumatic The control valve energizes the mechanical brakes with the help of the on-board compressed air network can solve.

In Fig. 1 wird mit Hilfe des Schalters 1 die Bremshereitschaft des Hauptstromkreises hergestellt. Es liegen bei diesem Schaltzustand der Schalter 1, der Anlaßwiderstand 2, der Motoranker 4 sowie die Hauptstromfeldwicklung 5 und ein zweiter Widerstand 6 in Reihe. Schalter 1 und Widerstand 6 sind einpolig geerdet. Sofern das Fahrzeug mehrere Fahrmotoren besitzt, können parallel zu dem Motor 4, 5 weitere Motorstromkreise parallel angeordnet werden.In Fig. 1, with the help of switch 1, the braking readiness of the Main circuit established. In this switching state, switch 1 is the starting resistor 2, the motor armature 4 and the main current field winding 5 and a second resistor 6 in series. Switch 1 and resistor 6 are single-pole grounded. If the vehicle has several traction motors, parallel to the motor 4, 5 further motor circuits can be arranged in parallel.

Neben dem Fahrmotorstromkrei.s ist ein Batteriestromkreis vorhanden, bestehend aus einer Batterie I0, die einpolig geerdet ist, einem Widerstand 11, einer Sperrzelle 7 und einem Solenoid 12, das ebenfalls einpolig geerdet ist und das im erregten Zustand eine Federkraft-Speicherbremse 13 lüftet. Der Batteriestromkreis ist mit dem Hauptstromkreis, in welchem die Fahrmotoren liegen, durch eine Verbindungsleitung, in der ein Schalter 9, der beim Bremsen geschlossen ist, ein Gleichrichter 8 und ein Einstellwiderstand 3 liegen, verbunden.In addition to the Fahrmotorstromkrei.s there is a battery circuit consisting of a battery I0, which is single-pole grounded, a resistor 11, a blocking cell 7 and a solenoid 12, which is also single-pole grounded and which, when energized, releases a spring-loaded storage brake 13. The battery circuit is connected to the main circuit in which the traction motors are located by a connecting line in which a switch 9, which is closed when braking, a rectifier 8 and an adjustable resistor 3 are located.

Von einem bereits bekannten Fahrschalter wenden Teile der Widerstände 2 und 11 kurzgeschlossen und so die Stärke der Bremsung eingestellt. An Stelle -: cn Fahrschaltern, deren Kontakte unmittelbar Widerstandsstufen kurzschließen, können Schaltwerke oder Nachlaufsteuerungen beliebiger Konstruktion Verwendung finden. Handelt es sich um ein Fahrzeug für ein Wechselstromnetz, so kann die Batterie 10 durch einen Transformator mit Gleichrichter und der Widerstand 11 beispielsweise durch eine auf die Primärseite dieses Transformators wirkende Magnetverstärkeranordnung ersetzt werden.From an already known drive switch, parts of the resistors 2 and 11 are short-circuited and the strength of the braking is thus set. Instead of -: cn drive switches, the contacts of which directly short-circuit resistance levels, switching mechanisms or follow-up controls of any design can be used. If it is a vehicle for an alternating current network, the battery 10 can be replaced by a transformer with a rectifier and the resistor 11, for example, by a magnetic amplifier arrangement acting on the primary side of this transformer.

Bewegt sich das Fahrzeug mit einer bestimmten Geschwindigkeit und wird auf Bremsung umgeschaltet, so erregt sich der Hauptstromkreis mit der dem 1Iotor eigentümlichen Zeitkonstanten auf einen von der Fahrschalterstellung beeinflußten Wert. Bis zu diesem Zeitpunkt ist die elektrische Bremse nicht voll wirksam, so daß die mechanische Zusatzbremse ansprechen soll, was dadurch veranlaßt wird, daß nur die von der Batterie zugeführte Spannung verringert bzw. ganz abgeschaltet wird, so daß die Federkraft-Speicherbremse anspricht. Die Stärke der Bremsung wird bei der vorgeschlagenen Schaltung sowohl für den Bremsstromkreis als auch für den Batteriestromkreis mittels des Fahrschalters eingestellt. Die Sperrzelle 7 hat bei diesem Betriebszustand lediglich einen vernachlässigbaren Widerstand, während .die Sperrzelle 8 -in Sperrichtung beansprucht wird und keinen Strom hindurchläßt. In dem Maße wie der Hauptstromkreis erregt wird, also die elektrische Bremsung zunimmt, steigt die Spannung an Widerstand 6 und damit auf der linken Seite der Sperrzelle 8 an. Sobald diese die Spannung übersteigt, die an Sperrzelle 7 anliegt, fließt über Schalter 9, Sperrzelle 8 und Widerstand 3 ein Strom durch das Solenoid 12.If the vehicle is moving at a certain speed and it is switched to braking, the main circuit is excited with the time constant peculiar to the motor to a value influenced by the travel switch position. Up to this point in time the electric brake is not fully effective, so that the mechanical auxiliary brake should respond, which is caused by only reducing or completely switching off the voltage supplied by the battery, so that the spring-loaded storage brake responds. In the proposed circuit, the strength of the braking is set both for the braking circuit and for the battery circuit by means of the drive switch. In this operating state, the blocking cell 7 has only a negligible resistance, while the blocking cell 8 is stressed in the blocking direction and does not let any current through. As the main circuit is excited, i.e. the electrical braking increases, the voltage across resistor 6 and thus on the left side of blocking cell 8 increases. As soon as this exceeds the voltage applied to the blocking cell 7, a current flows through the solenoid 12 via switch 9, blocking cell 8 and resistor 3.

Das hat also zur Wirkung, daß, nachdem der Bremsstrom auf seinen durch die Stellung des Fahrschalter; vorgegebenen Höchstwert angestiegen ist, an dem Bremslüfter der Zusatzbremse 13 eine Spannung ansteht, welche dazu ausreicht, die während der Erregung des Bremsstromkreises wirkende Zusatzbremse zu lösen. Wenn .das Triebfahrzeug nahezu stillgesetzt ist und die Motordrehzahl nicht mehr dazu ausreicht, den erforderlichen Bremsstrom zu erzeugen, so sinkt die Spannung am So,leno,id .der Zusatzbremse, und diese greift wieder ein und bremst damit das Fahrzeug bis zum Stillstand mit nahezu konstanter Verzögerung ab.So this has the effect that after the braking current on its through the position of the drive switch; specified maximum value has risen on the brake fan the additional brake 13 is a voltage which is sufficient to the during the To release the excitation of the braking circuit acting auxiliary brake. If .the locomotive has almost come to a standstill and the engine speed is no longer sufficient to achieve the required To generate braking current, the voltage at So, leno, id .the additional brake, and this intervenes again and almost brakes the vehicle to a standstill constant delay.

In Fig.2, die im übrigen in ihrer Funktion der Fig. 1 entspricht, wird die mechanische Zusatzbremse 13 nicht mittels eines Solenoids gelöst, sondern wie schon erwähnt, mittels eines Elektromotors 14, einer Flüssigkeitspumpe 15 und einem Zylinder 16 mit verschiebbarem Kolben.In FIG. 2, which otherwise corresponds in its function to FIG. 1, the mechanical auxiliary brake 13 is not released by means of a solenoid, but as already mentioned, by means of an electric motor 14, a liquid pump 15 and a cylinder 16 with a displaceable piston.

In Fib. 3, die in ihrer Funktion ebenfalls der Fig. 1 entspricht, wird die mechanische Zusatzbremse 13 mittels eines Druckluftzylinders 17 mit verschiebbarem Kolben und eines elektropneumatischen Regelventils 18 gelöst. Die dafür erforderliche Druckluft wird aus dem Druckluftbordnetz 19 entnommen.In Fib. 3, which also corresponds in its function to FIG. 1, is the mechanical auxiliary brake 13 by means of a compressed air cylinder 17 with a displaceable Piston and an electropneumatic control valve 18 released. The necessary Compressed air is taken from the on-board compressed air network 19.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Bretnseinrichtung for the drive axles of electric vehicles, consisting of a self-excited generator and a mechanical brake, which is released by a known brake fan depending on the current strength in the generator brake circuit, characterized in that the mechanical brake has two per se known blocking cells are actuated with the aid of an auxiliary voltage, in particular a battery voltage or by means of a voltage taken from the braking circuit, and at the same time a reverse current into the unused power source is prevented. z. Braking device according to claim 1, characterized by such a design of the braking device that at the beginning of the braking operation the mechanical brake is applied by reducing the auxiliary voltage, released by means of the braking current and applied again after the braking current has subsided before the vehicle comes to a standstill, the sum of the mechanical and electrically generated braking force is kept practically constant during the entire braking operation. 3. Braking device according to claim 1 and 2, characterized by the use of a hydraulic brake fan known per se. Publications considered: German Auslegeschriften Nos. 1 001 390, 1 033 240.