Die Erfindung betrifft eine Permanent-Magnetschienenbremse gemäß dem Oberbegriff des
ersten Anspruchs.The invention relates to a permanent magnetic rail brake according to the preamble of
first claim.
Eine bekannte Schienenbremse dieser Art (DE 38 39 683 A1) weist einen höhenverstellbaren
Magnetträger auf, in dem ein gegebenenfalls schaltbarer Permanent-Magnet festgesetzt ist. Der
Magnetträger ist an seiner Oberseite mit der Kolbenstange eines senkrecht wirkenden,
steuerbaren Hubzylinders verbunden, mittels dem der Magnetträger zu einer Schiene aus
magnetesierbaren Material hin und von derselben wieder weg gestellt werden kann. Der
Magnetträger weist dabei magnetische Polschuhe auf, die für den Bremsvorgang auf die
Oberseite der Schiene aufsetzen und dessen Unterseite daher als Bremsfläche ausgebildet ist.
Für die Einleitung eines Bremsvorganges wird der Hubzylinder mit Druckfluid beaufschlagt, so
daß der Magnetträger auf die Stahlschiene aufsetzt, auf der das mit der Magnetschienenbremse
ausgestattete Fahrzeug rollt. In Folge des magnetischen Flusses durch die Polschuhe werden
dieselben auf die Schienenoberfläche aufgepreßt und die dadurch eintretende Reibungskraft zur
Abbremsung des Fahrzeugs genutzt. Zum Lösen des Magnetträgers vom Schienenkopf ist in den
Magnetträger eine druckluftgespeiste, zum Schienenkopf hin offene Rille eingearbeitet, die zur
Einleitung des Bremsvorgangs mit Druckluft beaufschlagt wird. Dadurch bricht das
Magnetgehäuse vom Schienenkopf weg und kann anschließend von einer dem Hubzylinder
zugeordneten mechanischen Feder in seine deaktivierte Ausgangsstellung zurückgenommen
werden. Die Bereitstellung von hochverdichter Luft erfordert einen hohen Maschinenaufwand,
wobei ein Losreißen des am Schienenkopf haftenden Magnetträgers abhängig vom Zustand des
Schienenkopfes Probleme mit sich bringen kann.A known rail brake of this type (DE 38 39 683 A1) has an adjustable height
Magnetic carrier in which a switchable permanent magnet is fixed. The
Magnetic carrier is on its top with the piston rod of a vertical,
controllable lifting cylinder connected by means of which the magnetic carrier to a rail
magnetizable material back and forth can be put away from the same. The
Magnetic carrier has magnetic pole shoes that are used for braking
Put on top of the rail and its underside is therefore designed as a braking surface.
To initiate a braking process, the lifting cylinder is pressurized with fluid
that the magnetic carrier sits on the steel rail on which the magnetic rail brake
equipped vehicle rolls. As a result of the magnetic flux through the pole pieces
the same pressed onto the rail surface and the resulting frictional force
Deceleration of the vehicle used. To release the magnetic carrier from the rail head is in the
Magnetic carrier incorporated a groove fed by compressed air, open towards the rail head, which leads to the
Initiation of the braking process with compressed air. This breaks it
Magnet housing away from the rail head and can then from one of the lifting cylinders
assigned mechanical spring withdrawn into its deactivated starting position
become. The provision of highly compressed air requires a lot of machinery,
a tearing of the magnetic carrier adhering to the rail head depending on the state of the
Rail head problems.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei einer Permanent-Magnetschienenbremse
Maßnahmen zu treffen, durch welche eine Verbesserung der Funktionsfähigkeit bei geringem
Mittelaufwand erzielt wird.The invention is based on the object in the case of a permanent magnet rail brake
To take measures to improve the functionality at a low level
Funding is achieved.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale
des ersten Anspruchs.
This object is achieved according to the invention by the characterizing features
of the first claim.
Bei einer gemäß der Erfindung aufgebauten Permanent-Magnetschienenbremse für Niederflur-
Straßenbahnen ist nicht nur der Magnetträger für sich, sondern auch der Permanent-Magnet an
diesem Magnetträger zusätzlich höhenverstellbar gehalten. Bei gelöster Schienenbremse ist
somit der Magnetträger in einen ausreichenden Abstand oberhalb der für den Bremsvorgang
herangezogenen Stahlschiene gestellt und zusätzlich der Magnet in seine obere Höhenlage
gezogen, so daß eine vernachlässigbare magnetische Wirkung vom Permanent-Magnet auf die
Schiene ausgeübt wird. Für die Auslösung eines Bremsvorganges braucht dann lediglich der
Permanent-Magnet aus seiner oberen Endstellung entriegelt zu werden, so daß er sich z. B.
durch sein Eigengewicht nach unten bewegt. Wenn dann der Magnetträger lediglich an
elastischen Federelementen beispielsweise an einem Drehgestellrahmen oder einem
Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs angehängt ist, dann muß nur die vom Permanent-Magnet
auf die Schiene ausgeübte Zugkraft größer sein als die von den Federelementen ausgeübte
Gegenkraft. Dann zieht der Permanent-Magnet den Magnetträger mit seiner Bremsfläche auf
den Schienenkopf, wobei sich durch die Verminderung des Abstandes der magnetische Schluß
und damit die Anpreßkraft wesentlich erhöht. Zum Lösen des Magnetträgers vom Schienenkopf
braucht dann lediglich mittels entsprechender Lifteinrichtungen, vorzugsweise mittels
hydraulischer oder pneumatischer Hubzylinder bzw. eines elektromechanischen Linearantriebes
als Aktuator der Permanent-Magnet nach oben soweit vom Schienenkopf weg verstellt zu
werden, bis der magnetische Rückschluß und damit die Anpreßkraft soweit vermindert ist, daß
die am Magnetträger angreifenden Federelemente den Magnetträger in seine Ausgangsstellung
nach oben ziehen können. Werden anstelle oder zur Unterstützung der Federelemente
steuerbare Aktuatoren eingesetzt, dann können dieselben beim Auslösen des Bremsvorganges
gegenüber dem Magnetträger wie die Lifteinrichtung entkoppelt bzw. deaktiviert werden, so daß
die Bremswirkung sehr schnell eintritt. Zum Lösen wird dann wieder zuerst der Permanent-
Magnet am Magnetträger angehoben und danach bei wesentlich verminderter Bremskraft
mittels der Aktuatoren oder Federn der Magnetträger in seine Ausgangsstellung zurückbewegt.
Der Magnetträger ist vorzugsweise in einer Schiebeführung mit senkrechter Verstellachse
geführt, so daß die beim Bremsvorgang auftretenden Vertikalkräfte auf das abzubremsende
Fahrzeug übertragen werden. Als Lifteinrichtung für den Permanent-Magnet eignen sich
vorzugsweise steuerbare hydraulische, pneumatische oder elektromechanische Hubzylinder,
deren Zylindergehäuse am Magnetträger und deren Zylinderstange mit dem Permanent-
Magneten verbunden sind. Die Achse des oder der Hubzylinder steht dabei ebenfalls senkrecht
zur Bremsfläche des insbesondere aus nichtmagnetischen oder gegebenenfalls
weichmagnetischen Material bestehenden Magnetträgers. Dabei ist der Magnetträger
vorzugsweise als geschlossenes Gehäuse mit einem Hohlraum ausgebildet, in welchem der
Permanent-Magnet höhenverstellbar geführt ist. Es kann dann keine Störung durch
Verschmutzung und dergleichen eintreten. Der oder die Hubzylinder/Aktuatoren für die
Betätigung des Permanent-Magneten kann/können dabei auf der Oberseite oder auch innerhalb
des Magnetträgergehäuses festgesetzt sein. Bei Deaktivieren der Lifteinrichtung wird die
Magnetbremse aktiviert. Durch Verwendung einer solchen Permanent-Magnetschienenbremse
bei Niederflur-Straßenbahnen können die sonst notwendigen Federspeicher für
Schienenbremsen entfallen und so Platz gespart werden, da bei derartigen Fahrzeugen die
räumlichen Gegebenheiten sehr beengt sind und der Niederflur-Bauweise entgegenstehen.In a permanent magnet rail brake constructed according to the invention for low-floor
Trams are not only the magnet carrier in themselves, but also the permanent magnet itself
this magnet carrier is also kept height adjustable. When the rail brake is released
thus the magnetic carrier at a sufficient distance above that for the braking process
used steel rail and additionally the magnet in its upper altitude
drawn so that a negligible magnetic effect from the permanent magnet on the
Rail is exercised. All that is needed to trigger a braking process is the
Permanent magnet to be unlocked from its upper end position so that it z. B.
moved down by its own weight. If the magnetic carrier is only on
elastic spring elements, for example on a bogie frame or
Car body of a rail vehicle is attached, then only that of the permanent magnet
tensile force exerted on the rail may be greater than that exerted by the spring elements
Drag. Then the permanent magnet pulls the magnetic carrier with its braking surface
the rail head, with the reduction of the distance of the magnetic circuit
and thus the contact pressure increases significantly. For releasing the magnetic carrier from the rail head
then needs only by means of appropriate lift devices, preferably by means of
hydraulic or pneumatic lifting cylinder or an electromechanical linear drive
as an actuator, the permanent magnet is adjusted upwards as far as away from the rail head
be until the magnetic yoke and thus the contact pressure is reduced so far that
the spring elements acting on the magnetic carrier move the magnetic carrier into its initial position
can pull up. Will be in place of or in support of the spring elements
controllable actuators are used, then they can trigger the braking process
can be decoupled or deactivated with respect to the magnetic carrier like the lift device, so that
the braking effect occurs very quickly. To solve the problem, the permanent
Magnet on the magnetic carrier raised and then with significantly reduced braking force
by means of the actuators or springs, the magnet carrier is moved back into its starting position.
The magnet carrier is preferably in a sliding guide with a vertical adjustment axis
performed so that the vertical forces occurring during braking on the end to be braked
Vehicle can be transferred. Suitable as a lifting device for the permanent magnet
preferably controllable hydraulic, pneumatic or electromechanical lifting cylinders,
whose cylinder housing on the magnetic carrier and its cylinder rod with the permanent
Magnets are connected. The axis of the lifting cylinder or cylinders is also vertical
to the braking surface, in particular of non-magnetic or, if necessary
soft magnetic material existing magnetic carrier. Here is the magnetic carrier
preferably formed as a closed housing with a cavity in which the
Permanent magnet is guided adjustable in height. Then there can be no interference from
Contamination and the like occur. The one or more lifting cylinders / actuators for the
Actuation of the permanent magnet can be on the top or inside
of the magnetic carrier housing. When the lift is deactivated, the
Magnetic brake activated. By using such a permanent magnetic rail brake
in the case of low-floor trams, the spring brackets otherwise required for
Rail brakes are omitted and space is saved because the vehicles with such vehicles
spatial conditions are very cramped and conflict with the low-floor construction.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert:The invention is based on the schematic diagram of an embodiment
explains:
An einen bei 1 angedeuteten, teilweise dargestellten Rahmen eines Drehgestells oder
Wagenkastens einer Niederflur-Straßenbahn ist eine nach unten gerichtete Schiebeführung 2
mit senkrechter Schiebeachse fest angesetzt. In die Schiebeführung 2 ist ein Magnetträger 3
höhenverschieblich eingesetzt. Der Magnetträger 3 ist über elastische Federelemente 4 an den
als Abstützpunkt dienenden Drehgestellrahmen 1 angehängt, wobei die Federelemente 4 den
Magnetträger 3 in einer Hochstellung in Anlage mit Anschlägen 5 halten, welche ortsfest
gegenüber dem Drehgestellrahmen 1 angeordnet sind. Der Magnetträger 3 ist als im
wesentlichen flach quaderförmiges hohles Gehäuse ausgebildet, das an seiner Unterseite mit
einer Bremsfläche 6 versehen ist. Die Bremsfläche 6 kann dabei unmittelbar an der Unterseite
des Magnetträgers 3 ausgebildet sein oder gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an
einer als Bremsbelag ausgebildeten Verschleißplatte vorgesehen werden. Die Verschleißplatte 7
kann den im Magnetträger 3 gebildeten Hohlraum 8 unmittelbar abschließen. Im Hohlraum 8
des Magnetträgers 3 befindet sich ein Permanent-Magnet 9, der sich parallel zu einer Schiene
10 aus magnetisierbarem Material erstreckt. Dabei ist der Permanent-Magnet 9 innerhalb des
Hohlraums am Magnetträger 3 gegenüber der Bremsfläche 6 höhenverstellbar gelagert. Zur
Höhenverstellung des Permanentmagneten 9 im Magnetträger 3 dient eine Liftvorrichtung, die
vorliegend durch zwei hydraulische oder pneumatische Hubzylinder 11 oder durch
elektromechanische Linearantriebe als Aktuatoren realisiert ist. Diese Aktuatoren werden
vorzugsweise danach ausgewählt, wie die anderen Bremssysteme betätigt werden bzw. welche
Energiequellen an der Niederflur-Straßenbahn zur Verfügung stehen. Auch die vorhandene
Einaburaum ist für die Auswahl relevant. Dabei sind die Zylindergehäuse an einer oberen
Querwand 12 des Magnetträgers 3 festgesetzt und mit ihren senkrecht nach unten gerichteten
Zylinderstangen 13 mit dem waagrecht angeordneten Permanent-Magnet 9 gekuppelt. Der
Magnetträger 3 besteht aus unmagnetischem Material. Dadurch löst sich der Magnet 9 bei einer
Entriegelung der Hubzylinder 11 und fällt auch ohne äußere Krafteinwirkung durch sein
Eigengewicht nach unten zur Bremsfläche 6 bzw. zur Schiene 10 hin. Auch die Bremsfläche 6
bzw. der Bremsbelag 7 besteht aus unmagnetischem Material, um den erforderlichen
magnetischen Fluß zwischen dem Permanent-Magneten 9 und der Schiene 10 im Bremsfall
nicht zu stören. Wird der Bremsbelag 7 und/oder der Magnetträger 3 aus magnetisierbarem
Material hergestellt, muß darin eine magnetische Unterbrechung in Richtung des kürzesten
magnetischen Flusses vorgesehen werden, so daß magnetische Polschuhe gebildet werden, die
den Magnetpolen des Permanent-Magneten 9 zugeordnet sind.A downwardly directed sliding guide 2 with a vertical sliding axis is firmly attached to a frame of a bogie or car body of a low-floor tram, indicated partially at 1, shown. In the sliding guide 2 , a magnetic carrier 3 is inserted in a height-adjustable manner. The magnetic carrier 3 is attached via elastic spring elements 4 to the bogie frame 1 serving as a support point, the spring elements 4 holding the magnetic carrier 3 in a high position in abutment with stops 5 which are arranged in a stationary manner with respect to the bogie frame 1 . The magnet carrier 3 is designed as an essentially flat, rectangular hollow housing which is provided with a braking surface 6 on its underside. The braking surface 6 can be formed directly on the underside of the magnet carrier 3 or, according to the present exemplary embodiment, can be provided on a wear plate designed as a brake lining. The wear plate 7 can directly close the cavity 8 formed in the magnet carrier 3 . In the cavity 8 of the magnet carrier 3 there is a permanent magnet 9 which extends parallel to a rail 10 made of magnetizable material. The permanent magnet 9 is mounted within the cavity on the magnet carrier 3 with respect to the height of the braking surface 6 . A lifting device is used to adjust the height of the permanent magnet 9 in the magnet carrier 3 , which is realized in the present case by two hydraulic or pneumatic lifting cylinders 11 or by electromechanical linear drives as actuators. These actuators are preferably selected based on how the other brake systems are operated or which energy sources are available on the low-floor tram. The existing installation space is also relevant for the selection. The cylinder housings are fixed to an upper transverse wall 12 of the magnet carrier 3 and are coupled with their horizontally downwardly directed cylinder rods 13 to the horizontally arranged permanent magnet 9 . The magnet carrier 3 consists of non-magnetic material. As a result, the magnet 9 is released when the lifting cylinders 11 are unlocked and falls down to the braking surface 6 or the rail 10 even without external force due to its own weight. The braking surface 6 or the brake pad 7 is made of non-magnetic material in order not to disturb the required magnetic flux between the permanent magnet 9 and the rail 10 when braking. If the brake pad 7 and / or the magnet carrier 3 is made of magnetizable material, a magnetic interruption in the direction of the shortest magnetic flux must be provided therein, so that magnetic pole shoes are formed which are assigned to the magnetic poles of the permanent magnet 9 .
In der Figur ist die Permanent-Magnetschienenbremse im gelösten Zustand dargestellt. Zur
Auslösung eines Bremsvorganges brauchen lediglich die Hubzylinder 11 der Liftvorrichtung
deaktiviert bzw. entsperrt zu werden, so daß der Permanent-Magnet 9 aus seiner dargestellten
Hochstellung nach unten zur Bremsfläche 6 hin fällt und durch seine magnetische
Anziehungskraft gegenüber der Schiene 10 den Magnetträger 3 gegen die Kraft der als
Hubmittel wirkenden Federelemente 4 zur Schiene 10 hinzieht. Dadurch kommt die Bremsfläche
6 auf dem Kopf der Schiene 10 zur Auflage und wird durch die magnetische Kraft des
Permanent-Magneten auf die Schienenoberkante reibschlüssig aufgepreßt.In the figure, the permanent magnet rail brake is shown in the released state. To trigger a braking process, only the lifting cylinders 11 of the lifting device need to be deactivated or unlocked, so that the permanent magnet 9 falls from its illustrated high position down to the braking surface 6 and, due to its magnetic attraction relative to the rail 10, the magnet carrier 3 against the Force of spring elements 4 acting as lifting means pulls towards rail 10 . As a result, the braking surface 6 comes to rest on the head of the rail 10 and is frictionally pressed onto the upper edge of the rail by the magnetic force of the permanent magnet.
Zum Lösen dieser Bremse braucht dann lediglich die Lifteinrichtung mit den Hubzylindern 11
aktiviert zu werden, so daß die Hubzylinder 11 über ihre Zylinderstangen 13 den Permanent-
Magnet 9 unter Vergrößerung des Luftspalts nach oben anheben. Das Anheben erfolgt dabei
zumindest so weit, bis die vom Permanent-Magneten 9 auf die Schiene 10 ausgeübte
Anziehungskraft geringer als die Rückstellkraft der Federelemente 4 ist, welche dann den
Magnetträger zusammen mit dem Permanent-Magnet 9 nach oben in seine Ausgangsposition
bzw. Hochstellung und damit in Anlage mit den Anschlägen 5 stellen. Andernfalls können anstatt
oder zur Unterstützung der Federelemente 4 auch steuerbare Hubaktuatoren angewandt
werden.
To release this brake, then only the lift device with the lifting cylinders 11 needs to be activated, so that the lifting cylinders 11 raise the permanent magnet 9 by enlarging the air gap via their cylinder rods 13 . The lifting takes place at least until the attraction force exerted by the permanent magnet 9 on the rail 10 is less than the restoring force of the spring elements 4 , which then move the magnet carrier together with the permanent magnet 9 up to its starting position or high position and put it in contact with the stops 5 . Otherwise, controllable stroke actuators can be used instead of or to support the spring elements 4 .
Bei diesem Aufbau werden die insbesondere für den Lösevorgang der Bremse erforderlichen
hohen Kräfte vom Magnetträger 3 aufgenommen. Dadurch kann die Anordnung insgesamt
kompakt aufgebaut werden und eignet sich vorzugsweise für die Anwendung in Straßenbahnen
und dergleichen leichten Schienenfahrzeugen. Der Drehgestellrahmen 1 oder ersatzweise auch
der Wagenkasten eines Schienenfahrzeugs braucht dann nicht für die funktionelle
Zusammenarbeit beim Lösevorgang bereit zu stehen. Es entfallen auch besondere
Federspeicher zur Betätigung sonst vorhandener Schienenbremsen. Besonders in Niederflur-
Straßenbahnen wird dadurch Einbauraum gewonnen, der die Niederflur-Bauweise begünstigt.With this construction, the high forces required in particular for the release process of the brake are absorbed by the magnet carrier 3 . As a result, the arrangement can be made compact overall and is preferably suitable for use in trams and similar light rail vehicles. The bogie frame 1 or, alternatively, the car body of a rail vehicle then does not need to be available for functional cooperation during the release process. There are also no special spring-loaded actuators for actuating rail brakes that are otherwise available. Installation space is thus gained, particularly in low-floor trams, which favors the low-floor construction.