CN105939869B - 轮组轴和轮组及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的用于轮组，尤其是用于轨道车辆的轴，具有至少一个轴体，该轴体沿着纵轴线延伸。该轴体具有至少一个第一载荷离合器部段，其用于将力和/或转矩导入到功能构件中和/或从中导出，该功能构件尤其是圆盘制动器的制动圆盘、轨道车轮、轮组轴轴承或驱动齿轮装置。根据本发明，该轴体至少部分地由至少一种第一材料构成，其中基本由非金属第二材料构成的纤维至少部分地嵌入在该第一材料中。优选地，该轴体由多个纤维层构成，尤其是由用于机械结构方面稳定轮组轴的承载层以及功能层、尤其是有用于对轴体进行状态监控的测量器和用于能量和数据传输的功能层构成。本发明的轴体比传统的轴体轻，通过承载层提供了更好的减振性能并能通过功能层简化损伤探测。

Description

轮组轴和轮组及其制造方法

技术领域

在此通过引用，优先权申请DE102014000641.7的整体内容构成本发明的组成部分。

背景技术

轨道车辆的车轮常规由钢制成，其中其结构根据应用可以是不同的。车轮由横向于行驶方向布置的轮组轴(下文部分地也被简称作“轴”)保持，所述轮组轴支承在轨道车辆的行走机构上。根据应用，在该轴上设置制动装置、尤其是制动圆盘和驱动轮、尤其是齿轮。由车轮、轴和必要时的制动器和类似物构成的整体单元被称作轮组。

由于轮组建立了轨道车辆的行走机构和轨道之间的连接，因而轮组承受着较高的负载，所述负载尤其是由垂直的支撑力、侧面导向力，然而也由驱动装置和制动力矩产生。尤其是在轨道车辆高速行驶时，轮组失灵会导致较严重乃至特别严重的事故。因而人们对轮组的机构设计一直给予了极大的关注。

传统的轮组轴通常由大规模的或者中空的钢轴组成，在所述钢轴上布置容纳区域，借助形状配合连接和/或力配合连接将车轮、制动圆盘、轴承和驱动轮布置在所述容纳区域上。

目前在欧洲尤其是按照EN13103和EN13104标准设计用于与车轮、制动圆盘等形状配合连接和/或力配合连接的轮组和连接系统。

最近几年的经验表明，在这些标准中描述的应力状态并不能总是符合尤其是在高速列车上实际上在驾驶运行中出现的负载。

其原因是，在这些高速列车的轮组轴中出现显著的、诱发高频扭转振动的旋转弯曲应力。作为这些负载的结果，许多轮组并且尤其是那里的轮组轴没有满足疲劳强度的标准。术语“疲劳强度”在此如常规那样理解为轮组或者说尤其是轮组轴的材料能够在长时间内没有疲劳现象地承受的负载。

轮组轴非耐用的设计导致，在承受高应力的区域中首先出现较小的裂缝，所述裂缝可能扩大并且最终导致轴或者说轮组彻底失灵。如开头提到的那样，由于轮组彻底失灵会导致显著的事故，则必须在较短的间隔中检查轮组或者说轮组轴是否形成裂缝。为此所必需的测量方法、常规的超声波方法或X射线方法是非常耗费时间的并且导致轨道车辆较长的停车时间，这会显著降低其经济性。当前使用的轮组轴或者说轮组则必须基于其较高的安全意义经常被检修和保养。这种“不连续”的状态监控是复杂的，并且需要大量时间密集和成本密集的试验方法。

在这类情况下人们的第一个想法是，通过轮组相应更大的尺寸来增加疲劳强度。然而冲突的是，由此不仅仅增加了材料损耗，而且尤其是增加了非簧载质量，这就其而言导致增加了轨道和轮组的磨损，并且由此反过来又降低了运行安全性。

一种可能的解决方法在于，通过传感装置和制动装置对轮组进行永久性的状态监控。如在文件DE 102004033432，DE 10200600154083和DE 102009053801中描述的方法则已经是从轮组的微观损坏出发，其中通过感应轮缘不均匀的滚动性能来分析机械振动。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种尤其是用于轨道车辆的改进了的轮组轴、一种装备有该轮组轴的轮组、一种用于制造轴体的方法以及一种用于监控所述轮组轴的方法。

本发明实践一种用于设计用于轨道车辆的轮组的新的途径。替代迄今为止常规的、由钢构成的轮组轴，现在建议一种由纤维增强材料、尤其是由纤维增强塑料材料构成的轮组轴，如此设计所述轮组轴，使得其耐久地承受甚至最高的应力，并且如在说明书中描述的本发明相应的设计方案中那样，也提供了这样的可能性，即可靠地识别轮组轴或者轮组上出现的负载、然而也包括可能的损坏。

由此能够相对于今天由钢制成的轮组轴常规的检修间隔期明显地延长检修间隔期，而不会由此再次减小通过本发明提高的轨道车辆的运行安全性。

通过使用纤维增强材料并且结合嵌入其中用于状态监控的功能层，本发明开辟了用于通过更换成替代的时间高效且成本高效的试验方法来永久地进行状态监控和/或用于进行简化的、非持续性地状态监控。

对于相应的设计方案，根据本发明的轮组轴或者说根据本发明的轮组此外提供了可能性，即相对于传统的轮组减轻了轮组的重量，由此改善了行驶动态，减小了轨道车轮和轨道的磨损以及减小了能量损耗。

此外要强调的是，对于相应的设计方案，根据本发明的轮组也会形成相比对于传统的带有由钢制成的轮组轴的轮组的情况明显更小的声辐射和由此更小的噪音负载。

此外，第二材料的纤维在相应选择的取向时也有利于减震。

本发明意义下的轮组是一个组件，然而所述组件并不一定仅仅具有轴和至少两个车轮，其中所述组件一方面用于与行驶面、尤其是铁道接触，并且另一方面能够固定在车辆上、尤其是在轨道车辆上。在下文中，借助带有恰好两个车轮的轮组对本发明进行描述，其中这一描述并不应该理解为是对本发明的限制。

所述轴相对于车辆围绕其纵轴线可旋转地支承。所述轴用于与车轮抗扭转地、尤其是力配合地、形状配合地和/或材料配合地并且必要时导电地连接。车轮用于在行驶面上、尤其是轨道上进行滚动。优选地，所述车轮也用于在轴和行驶面、尤其是轨道之间进行导电。

对于电动的轨道车辆，可以进行设置，即车辆中的电气电流至少暂时地通过制动圆盘流入到轴中、通过轴沿其中至少一个所述车轮并且通过该车轮流入到其中至少一个所述轨道中，尤其是为了形成用于形式电流的封闭的电路，轨道车辆通常通过架空导线来安装所述电路。出于此目的，优选其中至少一个所述车轮、特别优选两个车轮与所述轴、尤其是与其中一个所述轴体导电地连接。

本发明意义下的轴体可以理解为轴的组件，然而或者也可以理解为整个轴。所述轴体沿着纵轴线、尤其是沿着所述轴的纵轴线延伸，所述纵轴线通常与所述轴的旋转轴线是同一条轴线。所述轴体设置用于，在轮组中与其中至少一个所述功能构件、尤其是其中至少一个所述车轮尤其是力配合地、形状配合地和/或材料配合地并且必要时也导电地连接。

根据本发明地，所述轴体至少部分地由至少一种、尤其是可固化的第一材料构成，由基本上非金属的第二材料构成的至少部分纤维至少部分地嵌入在所述第一材料中。所述第一材料尤其是用于粘结所述第二材料。优选地，所述第一材料从具有聚合物、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚砜、聚醚酰亚胺、聚四氟乙烯、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、苯酚甲醛树脂、邻苯二甲酸二烯丙基树脂、丙烯酸甲酯、聚氨酯、氨基树脂、密胺树脂、尿素树脂、非铁金属材料和氧化物陶瓷材料的材料中选取。

优选地，第一材料在升高的温度时、特别优选的在对于轴的运行设置的最高温度之上的温度时是可固化的。该优选的设计方案的优点在于第一材料改进了的耐高温性和提高了的稳定性。

根据本发明，第一材料具有由基本上非金属的第二材料构成的至少部分纤维。该纤维尤其是用于力的传递。所述纤维优选地构造成碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、陶瓷纤维和/或玄武岩纤维。在下文中将描述待优选的设计方案或者说实施方式。

所述纤维优选构造成尤其是管状的编织物、织物或者织束。优选地，所述轴体的体壁部局部地具有多个层片或者许多不同的带有纤维的层片。该优选的设计方案的优点在于体壁部提高了的稳定性、强度或者说弯曲刚度。

本发明意义下的体壁部可以理解为轴体的壁或者说壁区域，所述壁或者说所述壁区域尤其是用于容纳来自车辆车轮和/或质量体的力和/或转矩。优选地，所述体壁部沿着轴或者说轴体的纵轴线借助于局部不同的壁厚来适配于地点和/或时间上出现的力或者转矩，轴或者说轴体的所述纵轴线通常与所述周或者说轴体的旋转轴线是同一条轴线。

在本发明的一种特别优选的实施方式中，该轴体设计成相对于其纵轴线旋转对称的并且具有体壁部，所述体壁部包围一优选利用空气填充的空腔。本发明意义下的纵向部段可以理解为轴体的基本上圆柱形的并且优选空心圆柱形的部段。

所述纵向部段尤其是用于在两个载荷离合器部段之间传递力或者说转矩。优选地，纵向部段的壁厚沿着轴体的纵轴线基本上是均匀的。所述纵向部段的外直径在此也被称作第一外直径。优选地，所述轴体具有其中多个所述纵向部段。本发明意义下的载荷离合器部段尤其是可以理解为轴体的部段，所述部段用于将力和/或转矩导入到功能构件中和/或将力和/或转矩从功能构件中导出。

出于这一目的，载荷离合器部段与不属于轴体的功能构件连接。所述载荷离合器部段的外直径在此被称作第二外直径。优选地，所述第二外直径适配于其中一个所述功能构件的孔圆周或者内直径。所述轴体优选具有多个载荷离合器部段。

优选地，该轴体具有至少一个纵向部段，其中纵向部段的第一外直径基本上是恒定的，并且其中该第一载荷离合器部段具有另一个、优选大于该纵向部段的第二外直径。

本发明意义下的功能构件可以理解为尤其是在轴体或者说车辆减速和/或加速时尤其是用于将转矩或者说力传递到轴或者说其轴体上的装置。根据一种优选的设计方案，功能构件构造成制动装置的构件、尤其是构造成圆盘制动器的圆盘，其尤其是用于减小轴体的转速。此外，所述制动圆盘用于轴的电接触。根据另一种优选的设计方案，功能构件构造成载荷导入元件，所述载荷导引元件尤其是用于提高轴体的转速，也就是说构造成驱动装置、尤其是驱动齿轮装置。功能构件的另一种优选的设计方案是轮组轴轴承。轨道车轮也是本意义下的功能构件。优选地，所述轴体此外具有第二载荷离合器部段。进一步地，所述轴体具有第一端部和与该第一端部对置的第二端部。该第二载荷离合器部段也用于与一功能构件、尤其是车轮进行连接。优选地，所述第一载荷离合器部段布置在所述第一端部的区域中并且所述第二载荷离合器部段布置在该轴体的所述第二端部的区域中。

所述轴体优选具有多个、优选三个、四个或者五个这样的载荷离合器部段，所述载荷离合器部段布置在沿着轴体的纵轴线的不同位置处。

优选地，所述第一载荷离合器部段用于与第一车轮连接，并且所述第二载荷离合器部段用于与第二车轮连接。优选地，在此所述第一载荷离合器部段和所述第二载荷离合器部段之间的间距基本上相当于轨道路段的轨距。

优选地，在所述第一载荷离合器部段和所述第二载荷离合器部段之间布置至少一个第三载荷离合器部段。优选地，所述第三载荷离合器部段用于与功能构件连接。该功能构件优选构造成载荷导入元件、制动圆盘或者轮组轴轴承。

每个载荷离合器部段优选用于与相应的功能构件连接。

优选地，所述轮组轴具有至少两个沿轮组轴的轴向方向并列地布置的轴体。

特别优选地，在对于每个由轴向相邻布置的且分别具有第一端部和与所述第一端部对置的第二端部的、第一轴体和第二轴体组成的对的实施方式中，在所述第一轴体和第二轴体之间如此布置载荷离合器部段，使得该载荷离合器部段布置在所述第一轴体的所述第二端部的区域中和所述第二轴体的所述第一端部的区域中。

优选地，所述轴体尤其是具有轴体的体壁部、至少一个功能装置。其中至少一个所述功能装置适合用于检测该轮组轴的、其中至少一个所述轴体的、其中至少一个所述车轮的或者所述轮组的一个或者多个运行参数。

本发明意义下的运行参数可以理解为允许推断出所述轴的、其中至少一个所述轴体的、其中至少一个所述车轮的或者所述轮组的一个尤其是正常的、未计划的和/未期望的运行状态的参数。

运行参数能够优选通过一个或者多个测量器、传感器或者探测器来确定，其中所述测量器至少暂时地提供信号、优选电压和电流。

此外，运行参数能够优选被控制装置加工，并且能够与尤其是一目标值、尤其是与所检测的行参数关联。运行参数例如是轴的、轴体的、车轮或者轮组的转速、角加速度、振动、温度、水份、拉伸、压缩、弯曲、扭转、弹性和无裂缝。

运行参数的特定值或者值范围能够使轴、轴体、车轮或者轮组转换到另一个运行状态中变得必要或者使其看起来是有意义的。

优选地，所述体壁部具有至少一个或者多个承载装置。承载装置设置用于支撑其中至少一个所述功能装置。进一步地，承载装置用于容纳来自其中至少一个所述车轮和/或来自车辆的质量体中的力。承载装置具有该第一材料以及具有由该第二材料构成的至少部分纤维。该优选的设计方案的优点在于，改善功能装置的、尤其是相对于轴体或者说轮组的运行中的振动的粘结性或者说持久耐用性。

本发明意义下的“支撑”可以理解为，承载装置优选借助于承载装置和功能装置之间的材料配合连接反作用于功能装置的、相对于轴体或者说轴的剩余部分的非希望出现的相对运动。

优选地，所述体壁部具有至少两个该承载装置，其中所述至少一个功能装置布置在这些承载装置之间。该优选的设计方案的优点在于，尤其是在来自轴体运行中的振动时改善了功能装置的粘结性或者说持久耐用性。

优选地，所述体壁部具有带有尤其是金属的功能层的区域，所述功能层例如构造成嵌入构件。该功能层或者说该嵌入构件尤其是用于：

·提高体壁部的机械承载能力、尤其是提高体壁部允许的表面压力，和/或

·该车轮或者该功能构件的电接触，和/或

·来自轴的环境中的功能装置的电接触，和/或

·功能装置与其中一个所述功能构件或者其中一个所述车轮电连接，和/或，

·相对于来自轴的周围的机械应力保护所述承载装置。

优选地，该功能层或者该嵌入构件是其中一个所述承载装置的一部分。该优选的设计方案具有的优点在于，提高了该承载装置的强度或者刚度。

优选地，所述嵌入构件构造成磨损保护件、支承表面、电接触表面、凹陷、突起、插头或者轴套。优选地，所述嵌入构件在第一材料固化之前输送给承载装置、特别优选地插入到所述承载装置中。该优选的设计方案具有的优点在于对于车辆正常运行的其他功能能够被所述承载装置满足。

优选地，该车轮或者两个车轮各具有一个所谓的轮盘。所述轮盘与所述轴或者说其中一个所述轴体尤其是材料配合地、力配合地、形状配合地和/或导电地连接。

本发明意义下的轮盘可以理解为旋转对称的并且与其中一个所述轴体、尤其是其载荷离合器部段中的一个载荷离合器部段尤其是材料配合地、力配合地和/或形状配合连接的元件，所述元件尤其：

·用于容纳来自质量体或者说车辆运动的力，

·用于支撑该轮胎中的一个轮胎并且用于将该轮胎与该轴体隔开，

·必要时用于与所述轴或者说其轴体电连接。

优选地，该车轮或者两个车轮各具有一个尤其是金属的轮胎。所述轮胎用于在行驶面上、尤其是在轨道上滚动。此外，所述轮胎必要时用于在轴和轨道之间进行导电。

优选地，该轮盘具有用于该轮胎中的一个轮胎的接触面。该接触面用于将该轮盘与该轮胎尤其是力配合地并且必要时电连接。该优选的设计方案具有的优点在于，能够将力、转矩并且必要时将电流由轮盘传递到轮胎或者说沿相反方向进行传递。

优选地，该轮盘具有该第一材料以及由该第二材料制成的纤维。该优选的设计方案具有的优点在于带有该轮盘的车轮重量尤其是相对于钢或者铁合金制成的车轮减小。

优选地，所述轮盘至少具有一个尤其是金属的圆盘插入件。该圆盘插入件尤其是用于使轮盘固化或者说提高其承载能力以及在该轮胎和该轴体之间进行导电。优选地，该圆盘插入件沿轴向、尤其是在该轴体和该接触面之间延伸。优选地，所述轮盘具有其中多个所述盘插入件，所述圆盘插入件沿不同的径向方向延伸。该优选的设计方案的优点在于，除了其承载作用，轮盘还能够导电，并且该轮盘的壁厚选择比没有构造圆盘插入件的轮盘时要更小。

根据一种优选改进方案，所述轮盘具有连接区域，所述连接区域设置用于与其中一个所述载荷离合器部段连接。优选地，该连接区域和该载荷离合器部段具有相互适配的法兰和/或孔圆周。优选地，所述轮盘布置在其中两个所述轴体之间，并且与该轴体尤其是力配合地和/或形状配合连接、特别优选地旋紧。该优选改进方案的优点在于，轮盘与轴或者说其中一个所述轴体是可拆卸的。

根据一个第二优选改进方案，其中一个所述轴体和其中一个所述轮盘相互一体地构造。该优选改进方案的优点在于轴体或者说轴和轮盘的减小了的整体重量。

优选地，所述轴体具有至少一个过渡区域。该过渡区域布置在该纵向部段和该载荷离合器部段之间。所述过渡区域的外直径优选沿着该轴体的纵轴线由该纵向部段沿该载荷离合器部段方向尤其是持续地、也就是说没有直径突变地增加。对于轴体的这种构造方式，减小了可能通过测得不同的第一外直径和第二外直径产生的缺口效应。

优选地，该过渡区域、该纵向部段和该载荷离合器部段相互一体地构造。该优选的设计方案具有的优点在于改善了轴体的持久耐用性。

优选地，其中至少一个所述载荷离合器部段构造成法兰或者凸缘和/或具有至少一个孔。

优选地，该载荷离合器部段构造成法兰。该法兰用于将轴体尤其是力配合地与功能部件、尤其是与轨道车轮、制动圆盘或者载荷导入元件连接。优选地，该法兰具有至少一个尤其是环形的用于该功能构件的接合面。

特别优选地，该载荷离合器部段尤其是在该贴合面中具有尤其是在孔圆周上的、用于连接机构的一个或者多个孔，所述连接机构尤其是螺栓或者铆钉。该优选的设计方案的优点在于能够更容易地将该轴体与该功能构件连接。

优选地，该载荷离合器部段构造成凸缘。该凸缘尤其是用于与轴承接触。特别优选地，该凸缘具有尤其是环形的贴合面或者在其外圆周上具有用于该轴承的滑动面。该优选的设计方案具有的优点在于简化了轴承的安装。

优选地，该轴体的体壁部具有尤其是弹性的涂层。该涂层优选用于保护第一材料和/或第二材料不受环境影响例如热、潮湿或者通过异物产生的机械作用的影响，其尤其是用作落石保护部，和/或通过防止由轴体产生的声波扩散用作消声部。

优选地，所述功能装置一个或者多个功能元件。所述至少一个功能元件尤其是用于使车辆或者说轴顺利运行。优选地，所述功能装置具有多种不同类型的功能元件，所述功能原件用于车辆的顺利运行而共同作用。特别优选地，其中一个或者多个所述功能元件构造成电子组件。

优选地，其中至少一个所述功能元件构造成测量器。该至少一个测量器用于检测其中至少一个所述运行参数。进一步地，所述测量器用于为控制装置连同代表检测测量值的时间点的值提供一所属的测量值。特别优选地，所述测量器构造成测力装置、压力测量装置、拉伸测量装置、扭转角测量装置、位移路段测量装置、旋转频率测量装置、速度测量装置、光学测量装置或者温度测量装置。

优选地，其中至少一个所述功能元件构造成控制装置，所述控制装置用于控制或者说监控其中至少一个另外的功能元件、该轴、其中一个所述轴体、其中一个所述功能构件尤其是轨道车轮和/或其中一个所述轮盘。进一步地，控制装置用于与其中一个所述测量器和/或与该通讯装置交换信息或者说信号。进一步地，所述控制装置用于分析所检测的测量值。进一步地，所述控制装置用于提供运行数据。

本发明意义下的运行数据可以理解为：所检测的测量值、所分析的测量值、测量值的时间曲线、将所检测的测量值与运行参数的目标值比较、将所检测的测量值的时间曲线与运行参数的目标值比较、将所检测的测量值的时间曲线与运行参数的曲线比较-其中运行参数的所计划曲线在此被称作目标曲线-以及至少两个所检测的测量值的关联性的结果。

优选地，其中至少一个所述功能元件构造成能量供给装置，所述能量供给装置用于为其中至少一个所述功能元件尤其是供电。

根据第一优选改进方案，所述能量供给装置构造有电压转换器。所述电压转换器用于尤其是当给能量供给装置输送交流电时，为其中至少一个另外的所述功能元件提供运行电压。该优选改进方案的优点在于，能够放弃车辆的中央电压转换器，或者说该功能装置对于车辆的中央电压转换器来说不是额外的负荷。

根据第二优选改进方案，尤其是为了尤其是从车辆的线圈无线地或者说感应地接收能量，所述能量供给装置构造有线圈。优选地，所述线圈布置在其中一个所述体壁部中、特别优选地布置在其中一个所述载荷离合器部段中。该优选改进方案的优点在于，能够放弃用于将能量传输到所述能量供给装置的滑动接触部。该优选改进方案能够与第一优选改进方案结合。

根据第三优选改进方案，所述能量供给装置构造有必要时可充电的电池。所述电池用作能量的缓存器，尤其是用于尤其是从车辆的能量接收暂时中断的情况下。该优选的设计方案的优点在于功能装置提高了的可用性。该优选改进方案与第一优选改进方案和/或第二优选改进方案结合。

优选地，其中至少一个所述功能元件构造成数据存储装置，所述数据存储装置用于存储尤其是这些目标值、目标曲线和/或运行数据。进一步地，所述数据存储装置用于存储软件。进一步地，所述数据存储装置用于为控制装置和/或该通讯装置提供所存储的数据。

优选地，其中至少一个所述功能元件构造成尤其是传输线的或者无线的通讯装置，所述通讯装置尤其是用于与该控制装置和/或与一不属于所述轴的外部通讯装置交换数据或者说信息。所述外部通讯装置尤其是属于车辆或者属于车辆外部的保养装置或者检验装置。通讯装置尤其是用于：

·通报所述轮组的、所述轴的、其中一个所述轮盘的、其中一个所述轴体的和/或其中一个所述功能构件的、希望的或者非希望的运行状态，和/或

·通报运行数据。

优选地，所述通讯装置构造成线圈、天线、呼叫器、发光二极管、红外接口、GSM组件、短程无线电设备或者应答器。该优选的设计方案具有的优点在于，能够取消用于通报运行状态或者运行数据的电接触部。

优选地，其中至少一个所述功能元件构造成电流导通装置，所述电流导通装置用于与其中另外一个所述功能元件、与其中一个所述功能构件、与其中一个所述车轮和/或与其中一个所述轮盘电连接。所述电流导通装置用于使车辆与行驶面尤其是进行电连接。

特别优选地，其中一个所述电流导通装置将其中一个所述测量器与该控制装置连接。特别优选地，其中一个所述电流导通装置将该能量供给装置与该控制装置和/或与其中至少一个所述测量器连接。特别优选地，所述电流导通装置将制动圆盘与轮盘电连接。

所述功能装置的第一优选实施方式具有其中至少一个所述测量器、该控制装置和该能量供给装置。该优选实施方式用于检测轴体或者说轴的、尤其是机械应力。该优选实施方式构造用于，尤其是在通过所述控制装置的策动下暂时地、尤其是周期性地检测对于轮组的、轴的、所属的轴体的、其中一个所述轮盘的、其中一个所述车轮的和/或其中一个所述功能构件的运行参数的测量值。所述至少一个测量器、所述控制装置和该能量供给装置相互之间优选借助其中至少一个所述电流导通装置进行电连接。该优选实施方式的优点在于，能够在运行期间监控轴体或者说轴的操纵能力或者说完整性。

该功能装置的第一优选改进方案具有该数据存储装置。所述数据存储装置尤其是其中至少一个所述电流导通装置通过与用于接收、尤其是交换数据的控制装置连接。所接收的数据、尤其是对于运行参数所检测的测量值或者其他运行数据优选与代表检测测量值的时间点的值一并储存在所述数据存储装置中。这样在所述数据存储装置中产生或者说存储带有运行参数或者说运行数据的详细报告。该优选改进方案的优点在于，尤其是用于保养行为和/或用于技术方面的进一步开发能够使用这份详细报告。

该功能装置的第二优选改进方案具有该通讯装置。该通讯装置尤其是通过其中至少一个所述电流导通装置与所述控制装置和/或所述数据存储装置如此连接，使得能够将所检测的测量数据和/或尤其是所存储的运行数据传递到一外部通讯装置。该优选改进方案的优点在于，车辆使用者、维护人员和/或开发人员能够访问数据存储装置的数据。

优选地，设计所述功能装置能够从第一状态转换到第二状态。在第一状态中，所述功能装置具有尤其是预定的第一电气电阻R_F1。在第二状态中，所述功能装置具有尤其是预定的第二电气电阻。优选地，设计所述功能装置当所属的轴体的尤其是机械的负载超出了一预定的最小负载时接受其第二状态。特别优选地，设计所述功能装置，随着高于该最小负载增加的负载也接受更高的第二电气电阻R_F2。该优选的设计方案具有的优点在于，能够由第二电阻R_F2推断出尤其是机械的负载。

根据第一优选改进方案，所述功能装置构造成金属线。随着金属线逐渐增大的塑性拉伸，其电气电阻增加。

根据第二优选改进方案，该功能装置构造成导电的薄膜、尤其是构造成金属薄膜。随着金属薄膜逐渐增大的塑性拉伸，其电气电阻增加。随着拉伸增加，可传导的薄膜局部开裂，由此减小了对于导电有效的部段。

根据第三优选改进方案，所述功能装置具有尤其是用于该功能装置的电气电阻的其中至少一个所述测量器。该优选改进方案能够与第一优选改进方案或者第二优选改进方案结合。

优选地，所述功能装置具有比同一轴体的其中至少一个相邻的所述承载装置更小的断裂伸长量。当所述轴体尤其是由于机械负载而逐渐被拉长，并且此时超出了所述功能装置的断裂伸长量，则所述功能装置至少局部地开裂或者说断裂。在研究该功能装置时，由其局部缺陷能够推断出拉伸性能。优选地，借助热成像进行该研究。

优选地，所述轴具有至少一个第一机构，所述第一机构方式由其中至少两个所述轴体和其中一个不属于轴或者说该轴体的、尤其是金属的功能构件组成。所述功能构件布置在这两个轴体之间。优选地，所述功能构件构造成金属的制动圆盘或者构造成金属的载荷导入元件。优选地，其中至少一个所述轴体和所述功能构件尤其是力配合地和/或可拆卸地相互连接。特别优选地，其中至少一个所述轴体与该功能构件电连接。该优选的设计方案的优点在于，所述金属的功能构件有助于提高该第一机构的强度或者说刚度，并且在其中一个所述轴体存在缺陷时出现较少的浪费，这是因为仅仅需要替换有缺陷的轴体而不必更换整个轴。

优选地，其中至少一个所述轴体的所述体壁部具有多个层，所述层优选与轴体的纵轴线同心地进行布置。每一层由至少一个纤维层片、然而优选由多个纤维层片组成。所述层尤其是涉及承载层和功能层。

承载层在此理解为这样的层，所述层用于机械结构方面稳定轮组轴，并且由此应当承担在轮组轴运行中出现的力和转矩，也就是说承担承载作用的层。所述承载层优选由所述第一材料并且由所述第二材料制成。

功能层理解成这样的层，所述层基本上不具备承载作用，然而具有至少一个功能元件。所述功能层通常并不由所述第一材料或者所述第二材料制成，而是根据所述功能元件的类型由其他的金属的或者非金属的材料制成。

由多个层、尤其是多个承载层组成的轴体的体壁部结构的优点在于，能够基于第一材料和第二材料的、也就是说纤维符合材料各向异性的属性特征，尤其是基于第二材料依赖于方向的弹性根据分别当时的负载情况来优化地设计所述轴和所述轮组。由此实现了关于单个层的数量、厚度和结构方面较大的灵活性并且因此获得对于相应的应用情况较好的适配性。

优选地，每个承载层具有特定的纤维角。纤维角在此理解成纤维轴线和轴体的纵轴线之间的、沿数学正角方向的角，确切地说这是由于纤维通常基于轴体旋转对称的形状、即其切线是弯曲的。尤其是当所述承载层通过以一恒定的角围绕绕线芯或者围绕最后缠绕的、也就说径向向内相邻的层制成时，在承载层内的纤维角优选是恒定的或者近乎恒定的。

优选的纤维角在此为0°、22.5°、30°、45°、60°和90°。0°的纤维角相当于轴向的纤维取向，不是通过缠绕纤维，而是通过利用轴向定向的纤维围绕绕线芯或者说最后缠绕的层捆扎垫子或者类似物来形成所述纤维角。90°的纤维角相当于沿圆周方向的纤维取向，所述纤维角实际上一般仅仅大体上以非常大的接近90°的角缠绕纤维来形成。

具有特定的纤维角的承载层在此特别适合用于容纳特定的机械负载状态、所谓的“偏好负载”，尤其是压力、弯曲和扭曲。大致表明了，带有大约0°纤维角的承载层的偏好负载是弯曲负载，带有大约45°纤维角的承载层的偏好负载是扭曲负载并且带有大约90°纤维角的承载层的偏好负载是压力负载。

处于所提到的角之间纤维角具有偏好负载，所述偏好负载由多个负载状态组成：例如带有22.5°纤维角的承载层的偏好负载是比例为1：1的扭曲负载和弯曲负载，并且带有30°纤维角的承载层的偏好负载是比例2：1的扭曲负载和弯曲负载.

特别优选的是，该轴体的纤维利用该轴体的纵轴线至少局部地围成小于10度、优选小于5度、进一步优选0度的角，或者至少局部地围成20度至40度、优选25至35度、进一步优选30度的角，或者至少局部地围成大于80度、优选大于85度、进一步优选90度的角。

同样特别优选地的是，该轴体具有至少两个、优选至少三个与其纵轴线以不同径向间隔地布置的纤维层，并且至少两个纤维层具有至少局部不同的机械特性和尤其是不同的拉伸性能。

此外特别优选的是，如此设计至少一个纤维层，当超出负载特定的阈值时其中至少一个纤维进行永久地变形，并且设置至少一个功能装置用于探测该永久变形。

永久变形尤其是可以理解为纤维的不可逆的伸展、多度拉伸，或者也可以理解为纤维的撕裂。尤其是当涉及导电的纤维时，通过测试纤维的导电性便能够容易地探测到纤维的撕裂。

以这种方式，能够及早地且可靠地探测出轴体的、轴的或者轮组的非希望的运行状态。当这样被探测的运行状态反正使更换轴体成为必要的时，该实施方式则特别适合，这是由于仅仅能够实施唯一一次通过使纤维永久变形进行的探测。

同样特别优选的是，在每个纤维层中，所述纤维具有特定的、在所述层内恒定的纤维角，并且所述轴体仅仅具有带有恰好两个不通的纤维角的纤维层。这极大程度地简化了轴体的制造方法。

优选地，在这种情况下，在其间没有其他的纤维层的每两个纤维层具有不通的纤维角，也就是说，所述纤维层交替地具有所述两个(唯一存在的)纤维角。必要时在纤维层之间存在的、不是纤维层的功能层此时仍旧被忽略，这是因为其一般相对较薄，并且几乎不会影响到轴体的机械结构特性。

优选地，所述纤维层在此交替地具有20至40度、优选25至35度之间、进一步优选30度的第一纤维角和大于80度、优选大于85度、进一步优选90度的第二纤维角。

特定的承载层机构的其他优点在于较小的形成裂纹的倾向以及较高的纤维体积含量。当确定轴体的体壁部的层状结构时，在个别情况下需要相对于这些和其他已经提到的优点考虑带有较少数量的层的简单机构。

优选地，相邻的层具有不同的纤维角并且必要时具有不通的厚度，由此能够很好地调整并且根据理论和实验知识进一步改善轴体的机械结构的稳定性特性。优选地，尽量远地径向向外布置基于弯曲应力承受拉伸和压力载荷的、带有相应的纤维角的纤维束，以便确保特别高的材料利用率。

根据本发明的用于车辆的、尤其是用于轨道车辆的轮组至少具有：

·带有其中一个、优选两个或者多个所述轴体的轴，其中该轴体具有其中至少两个、优选至少三个所述载荷离合器部段，

·其中一个或者多个所述功能构件，其优选构造成制动圆盘或者载荷导入元件，其中该功能构件设置和设计用于其中一个所述轴体的其中一个所述载荷离合器部段连接。

优选地，该轮组具有根据其第一优选实施方式的功能装置，所述功能装置具有测量器、控制装置和能量供给装置。该优选的设计方案具有的优点在于能够在其运行时监控所述轮组。

根据本发明的、带有根据其第一优选改造方案的且具有数据存储装置的功能装置的轮组的优点在于，能够不断地从数据存储装置中获取运行数据。该优选的设计方案具有的优点在于，所述轮组能够通报尤其是非希望的运行状态。

优选地，所述轮组具有其中多个所述制动圆盘。该优选的设计方案具有的优点在于将车辆、尤其是轨道车辆和行驶面、尤其是轨道之间的电流分配到多个制动圆盘上。该优选的设计方案具有的优点在于形成了多个冗余的电流通路。根据第一优选改进方案，该轮组具有其中两个所述车轮。该车轮与其中不同的所述载荷离合器部段尤其是力配合地和/或导电地连接。该优选改进方案的优点在于，所述轮组的重量相对于带有金属轴的常规轮组减小了。

根据第二优选改进方案，该轮组具有其中两个所述轮盘。该轮盘分别与其中至少一个所述轴体尤其是力配合地、优选导电地连接，并且特别优选地与所述轴体一体地构造。进一步地，该轮组具有其中两个所述尤其是金属的轮胎。该轮胎与分别其中一个所述接触面力配合地和/或电连接。其中至少两个所述载荷离合器部段设置用于支撑轴承，所述轴承尤其是构造成滚动轴承或者滑动轴承。该轴承用于容纳来自车辆质量体中的力。该轴承也用于，关于车辆旋转运动地保持所述轮组。优选地，其中至少一个所述轮盘与其中一个所述轴体导电地连接。特别优选地，电流通路由其中一个所述制动圆盘、其中一个所述轴体、其中一个所述轮盘以及其中一个所述轮胎构成。为此，该轴体和该轮盘具有分别至少一个电流导通装置和/或至少一个金属的插入件。该优选的设计方案具有的优点在于，电流能够在车辆、尤其是轨道车辆和行驶面、尤其是轨道之间流动。

用于制造根据前述权力要求所述的轴的、尤其是用于制造所述轴的其中一个所述轴体的方法，其特征在于其中至少一个、优选所有的步骤：

(S1)准备纤维材料或者说该第二材料作为尤其是管状的编织物、织物或者织束，其中尤其是准备例如对于较大件数的待生产的轴体，准备纤维材料作为管状的编织物，在此也称作编织管，或者例如对于较小件数的待生产的轴体，将纤维材料的带有不同纤维定向的多个带状层片相互叠放成所谓的纤维层片带，

(S2)围绕尤其是旋转对称的成形件布置所述纤维材料，由此形成轴体坯件，其中尤其是例如对于较大件数的待生产的轴体，将编织管套在本上旋转对称的成形件上，或者例如对于较小件数的待生产的轴体，围绕该基本上旋转对称的成形件缠绕纤维层片带，

(S3)将尤其是带状的纤维材料尤其是围绕所述轴体坯件布置在所述较后的轴体的其中一个载荷离合器部段的区域中，其中所述纤维材料用于局部增加体壁部的壁厚，尤其是用于构造其中一个所述载荷离合器部段或者其中一个所述过渡区域。

(S4)将至少一个功能装置、至少一个金属的或者非金属的成形件和/或至少一个尤其是金属的嵌入构件布置在所述轴体坯件中或者所述轴体坯件上，

(S5)将尤其是可固化的第一材料添加到所述轴体坯件所述纤维材料中,其中尤其是例如对于较小件数的待生产的轴体，在围绕所述成形件缠绕所述纤维层片带之前(也就是说，在这种情况下在步骤S2之前实施步骤S5)，将纤维层片带导引通过所述第一材料的槽子，或者例如对于较大件数的待生产的轴体，围绕以可分开的形状的所述成形件布置的编织管浸透了所述第一材料，并且利用过压将所述第一材料喷入到该可分开的形状中，

(S6)尤其是借助于提高所述第一材料的温度来使所述第一材料固化，

(S7)将涂层安装到所述轴体的区域上。

所述成形件由尤其是镜像对称的、点对称的或者旋转对称的基面沿着其纵轴线延伸。在其中该轴体的体壁部包围优选利用空气填充的空腔的实施方式中，所述成形件优选基本上相当于该空腔。进一步地，所述成形件或者说所述空腔趋近所述轴体的外轮廓。

优选地，所述成形件构造成多部分的、尤其是两部分的，其中尤其是在完成所述轴体坯件之后单个部分能够相互拆分。该优选的设计方案具有的优点在于，所述轴体在其完成后能够简便地从成形件中分离。

优选地，所述成形件相应于贴合面地具有轴体的载荷离合器部段或者说纵向部段。该优选的设计方案具有的优点在于利用围绕成形件布置纤维材料至少局部地预先给出所述轴体的几何形状。

根据所述方法的第一优选改进方案，利用步骤S1、S2、优选S3、优选S4、S5、S6并且优选S7制造所述轴体。

根据所述方法的第二优选改进方案，然而尤其是不仅仅对于较小件数的待制造的轴体，按照所谓的缠绕工艺制造所述轴体。在此，根据步骤S1首先将纤维材料的带有不同纤维定向的多个带状层片相互叠放成所谓的纤维层片带。在根据步骤2将所述纤维层片带围绕成形件缠绕之前立即按照步骤S5将纤维层片带导引通过所述第一材料的槽子。优选地，尤其是在所述纤维层片带的、相应于其中一个所述载荷离合器部段的区域中，根据步骤S3布置尤其是带状的纤维材料的至少一个层片。优选地，根据步骤S4将其中至少一个所述功能装置和/或其中至少一个所述嵌入构件卷入到轴体坯件的两个纤维层之间。接着，根据步骤S6使所述第一材料固化。

所述方法的第三优选改进方案示出了编织工艺和所谓的“树脂传递模塑”(RTM)工艺的组合。在此，首先根据步骤S1将纤维材料准备成编织管，并且根据步骤S2围绕可分开形状的该成形件制备所述纤维材料。优选地，对于体壁部较厚的壁厚多次实施步骤S2，从而使得多个编织管相互上下布置。在步骤S2过程中，相应于轴体的形态至少局部地拉伸编织管。优选地，根据步骤S3尤其是在相当于其中一个所述载荷离合器部段的成形件的区域中布置尤其是带状的纤维材料的至少一个层片。优选地，根据步骤S4，其中一个所述功能装置和/或嵌入构件布置在其中两个所述编织管之间。接着根据步骤S5使第一材料在压力下成形成该模具。随后根据步骤S7使第二材料固化。接着打开所述模具，并且取得所述轴体。

在根据步骤1将纤维材料准备成编织管时，优选纤维或者说纤维束以相对于编织管的纵轴线预定的原始角度缠绕在一起。在步骤S2中，将所述编织管套在所述成形件上。在此，至少局部地拉伸所述编织管，并且适配于成形件的形态。在此尤其是由于通过成形件的几何形状使编织管在这些较后的载荷离合器部段中伸长，改变了尤其是在较后的载荷离合器部段区域中的单个纤维或者说纤维束的定向并且改变了其角度。在步骤S2之后，纤维或者说纤维束关于成形件或者说较后的轴体的纵轴线的、已改变的约定的纤维角大于其相对于编织管的纵轴线的原始角。

优选地，在至少一个较后的载荷离合器部段中的纤维或者说纤维束基本上垂直于成形件的纵轴线定向。

用于制造轮组的方法的特征在于下列步骤中至少一个步骤、优选所有步骤：

(S11)制备其中至少一个所述轴体，其中所述轴体具有其中至少一个所述载荷离合器部段，

(S12)将其中至少一个所述功能构件添加到其中一个所述轴体中,

(S13)将其中一个所述功能构件与其中一个所述轴体、尤其是与其中一个所述载荷离合器部段尤其是力配合地和/或电连接,

(S14)添加其中一个所述车轮,

(S14')添加其中一个所述轮盘，其具有接触面,

(S15)将其中一个所述车轮与其中一个所述轴体、尤其是与该轴体的其中一个所述载荷离合器部段尤其是力配合地和/或电连接，

(S15')将其中一个所述轮盘与其中一个所述轴体、尤其是与该轴体的其中一个所述载荷离合器部段尤其是力配合地和/或电连接，

(S16)将其中一个所述尤其是金属的轮胎添加到其中一个所述轮盘的其中一个所述接触面上

(S17)将其中至少一个所述轮胎与其中一个所述接触面尤其是力配合地和/或电连接。

根据所述方法的该优选设计方案的第一优选改进方案，通过步骤S11、S12、S13、S14、S15来制造轮组，其中对于每一个轨道车轮各实施两次步骤S14和S15。

根据所述方法的该优选设计方案的第二优选改进方案，通过步骤S11、S12、S13、S14'、S15'、S16、S17来制造轮组，其中对于每一个轨道车轮各实施两次步骤S11、S12、S13、S14'、S15'、S16、S17。该优选改进方案的优点在于，尤其是当所述轮盘由与所述至少一个轴体相同的材料制成时，所制造的轮组具有比按照第一优选改进方案制造的轮组更小的重量。

根据第三优选改进方案，分别多次实施步骤S12和S13。在此，其中多个所述功能构件与所述轴体连接。该优选改进方案能够与第一优选改进方案或者第二优选改进方案结合。该优选改进方案的优点在于，所制造的轮组同时具有其中多个所述功能构件。

根据第四优选改进方案，多次实施步骤S11。在此，制造带有其中多个所述轴体的轴。该优选改进方案能够与第一优选改进方案、第二优选改进方案或者第三优选改进方案结合。该优选改进方案的优点在于，当其中一个所述轴体存在缺陷时，修理所制造的轮组伴随着较小的浪费，这是由于需要更换所述一个轴体，而并不需要更换整个轴。

用于监控其中一个所述轴的方法，其中设置至少一个控制装置以及数据存储装置、能量供给装置、至少一个用于检测至少一个运行参数的测量器和通讯装置，所述装置分别与所述控制装置以信号方式连接，其特征在于下列步骤中的至少一个步骤、优选所有步骤：

(S21)通过能量供给装置尤其是无线地、尤其是通过感应将能量输送给该控制装置，

(S22)通过其中一个所述测量器、尤其是在通过所述控制装置的策动下检测用于所述轴的运行参数的至少一个测量值，

(S23)通过所述测量器将所述至少一个测量值提供给该控制装置，

(S24)通过该控制装置分析所述至少一个测量值，由此获得用于该运行参数的至少一个值，在此尤其是将该测量值与至少一个目标值或者与其中至少另外一个所述测量值关联得出关联结果，

(S25)将所述至少一个测量值并且必要时将所述一个关联结果、尤其是与代表检测测量值的时间点的值一并存储在该数据存储装置中，

(S26)尤其是在该接收器的策动下，将所述至少一个测量值并且必要时将所述一个关联结果通过该通讯装置传递到所述轮组外部的接收器上，

(S27)尤其是在该控制装置的策动下，将预定的第一信号通过该通讯装置尤其是传递到所述轮组外部的接收器上，所述信号尤其是指示了用于该运行参数非希望的值，

(S28)尤其是在通过所述控制装置的策动下或者在所述轮组外部的接收器的策动下，将用于运行参数的运行数据和/或值通过该通讯装置传递到该接收器上。

所述方法的第一优选改进方案的特征在于步骤S21、S22、S23、S24、S25，其中多次地、特别优选事件驱动地或者周期性地优选实施所述步骤S21、S22、S23、S24、S25。该优选改进方案的优点在于，在数据存储装置中形成运行数据详细报告。

所述方法的第二优选改进方案的特征在于步骤S26，其中优选多次地、特别优选地事件驱动地或者周期性地实施该步骤。优选地，在火车经过所述接收设备时，步骤S26在此受静止的、尤其是在轨道上或者在轨道中附近布置的接收设备、尤其是由所谓的应答器策动。该优选改进方案的优点在于，维护人员或者技术人员能够得到其中一个所述测量值并且能够将所述测量值用于其活动，并且当火车经过静止的接收设备时，为了检验轮组必要时不需要停止带有该轮组的火车。该优选改进方案能够与第一优选改进方案结合。

所述方法的第三优选改进方案的特征在于步骤S27，其中优选事件驱动地实施该步骤。优选地，所述接收设备而又涉及一种静止的接收设备。该优选改进方案的优点在于，给维护人员、使用者或者技术人员提醒非希望的运行状态。该优选改进方案的优点在于，当火车经过静止的接收设备时，为了检验轮组必要时不需要停止带有该轮组的火车。该优选改进方案能够与第一优选改进方案和/或第二优选改进方案结合。

所述方法的第四优选改进方案的特征在于步骤S28，其中优选事件驱动地实施该步骤。优选地，所述接收设备而又涉及一种静止的接收设备。该优选改进方案的优点在于，给维护人员、使用者或者技术人员能够读取运行数据或者运行参数并且将所述运行数据或者运行参数应用于其活动，并且当火车经过静止的接收设备时，为了检验轮组必要时不需要停止带有该轮组的火车。该优选改进方案能够与第一优选改进方案、第二优选改进方案和/或第二优选改进方案结合。

根据本发明地，应用用于车辆尤其是用于轨道车辆的其中一个所述轮组或者一种按照该方法制造的轮组。在此，轮组优选关于车辆旋转运动地进行支承。优选地，能够将带有超出100km/h的速度、特别优选超出200km/h的速度的所述轨道车辆应用在铁路交通中。确切地说，本发明特别优选地能够应用在高速列车中。

附图说明

由下文中结合附图得出本发明其他的优点、特征和应用可能性。其示出了：

图1示意性地、并且也以切面图且立体地示出了根据本发明的、带有载荷离合器部段、纵向部段和过渡区域的轴体；

图2示意性地、并且也以切面图且立体地示出了带有具有相同第二外直径的两个载荷离合器部段、纵向部段和两个过渡区域的轴体；

图3示意性地、并且也以切面图且立体地示出了带有两个载荷离合器部段、纵向不断和两个过渡区域的轴体，其中所述两个载荷离合器部段具有不同的外直径；

图4示意性地、并且也以切面图且立体地示出了带有具有相同第二外直径的四个载荷离合器部段、多个纵向部段和多个过渡区域的轴体；

图5示意性地、并且也以切面图且立体地示出了带有七个构造成凸缘的载荷离合器部段、带有纵向部段的轴体；

图6示意性地、并且也以切面图且立体地示出了带有多个根据图2或者说图3的轴体、带有多个功能构件和带有两个力配合连接的车轮的轴体；

图7示意性地、并且也以切面图且立体地示出了轮组的另一种实施方式，所述轮组带有多个轴体、多个功能构件和两个材料配合连接的车轮；

图8示意性地、并且也以切面图且立体地示出了轮组的另一种实施方式，所述轮组带有仅仅一个根据图5的轴体、带有多个载荷离合器部段、多个功能构件和两个车轮；

图9示意性地以切面示出了两个带有多个层状结构的体壁部；

图10示出了带有体壁部的轴体的立体示图，所述体壁部具有较多数量的层；

图11示出了根据图10的轴体的体壁部的、带有在单个承载层中的纤维角的细节示图。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本发明的、带有载荷离合器部段3、纵向部段1和过渡区域2的轴体5，具体来说在图1a)中从侧面(平行于纵轴线)、在图1b)中从右端侧出发、在图1c)以纵切图(AS-AS)并且在图1d)中在立体斜示图中对其进行了示出；在图2和图3中示出了用于根据本发明的其他轴体的相应示图。

轴体5的体壁部由纤维增强的、可固化的材料构成。体壁部的壁厚是均匀的。载荷离合器部段3构造成法兰。过渡区域2布置在载荷离合器部段3和纵向部段1之间。

图2示意性地示出了另一个轴体5，所述轴体与根据图1的轴体相反构造带有两个载荷离合器部段3a、3b和两个过渡区域2a、2b。体壁部的壁厚是均匀的。载荷离合器部段3a、3b具有相同的第二外直径，并且构造成用于以与功能构件连接的法兰。法兰分别具有平行于轴体的纵轴线的、孔4的机构，其中所述孔4形成两个孔圆周，所述孔圆周均带有12个孔4，每两个相邻的孔4之间的角度间隔是恒定的。

图3示出了另一个轴体5，其载荷离合器部段3a、3b与根据图2的轴体相反具有不同的外直径。体壁部的壁厚是均匀的。包括该载荷离合器部段3a、3b也构造成用于与功能构件或者车轮连接的法兰。第一载荷离合器部段3a设置用于与制动圆盘连接。第二载荷离合器部段3b设置用于与车轮连接。所述法兰分别具有平行于轴体的纵轴线的、孔4的机构，其中所述孔4形成两个孔圆周，所述孔圆周均带有12个孔4，每两个相邻的孔4之间的角度间隔是恒定的。

图4示意性地示出了带有具有相同第二外直径的载荷离合器部段3a、3b、3c、3d、带有三个纵向部段1a、1b、1c和带有多个过渡区域2a、2b、2c、2d的轴体5，具体来说在图4a)中从侧面(平行于纵轴线)、在图4b)中在立体斜示图中、在图1c)以纵切图(DS-DS)对其进行了示出；在图5至图8中示出了用于根据本发明的其他轴体或者轴组的相应示图。

在两个载荷离合器部段3b，3c的区域中，轴体5的体壁部的壁厚大于其在纵向部段1a、1b、1c中的壁厚。该两个载荷离合器部段3b，3c设置用于与各一个制动圆盘连接，而另外两个载荷离合器部段3a、3d设置用于与各一个车轮连接。与图1至图3类似的，法兰均具有孔4的机构。

图5示意性地示出了带有具有多个构造成凸缘的载荷离合器部段3a-3g并且带有纵向部段1a-1f的轴体5。在载荷离合器部段3a-3g的区域中，体壁部的壁厚大于在其纵向部段1a-1f中的壁厚。

图6示意性地示出了带有根据图2或者说图3的轴体5a-5f、带有多个功能构件尤其是制动圆盘6a、6b、6c并且带有两个力配合连接或者说旋紧的车轮7a、7b。在此，轴体5c和5d是根据图2的轴体，并且轴体5a、5b、5e和5f是根据图3的轴体。该功能构件6a、6b、6c力配合地与其中各两个所述轴体5b/5c，5c/5d，5d/5e连接或者说旋紧。为了力配合地与车轮7a，7b连接，相应的载荷离合器部段5a/5b、5e/5f具有更大的外直径。每个轴体5a-5f(相应于图2和3，并且因此在图6中未详细标识出细节)具有纵向部段、两个载荷离合器部段和两个过渡区域。

图7示意性地示出了轮组的另一种实施方式，所述轮组带有多个轴体5a、5b、5c、多个功能构件即制动圆盘6a、6b、6c和两个材料配合连接的车轮7a、7b。车轮7a、7b构造具有轮盘8a、8b和金属的轮胎9a、9b。轴体5b具有总共五个载荷离合器部段，而轴体5a和5c分别具有两个载荷离合器部段(未详细标记)。轮盘8a、8b与轴体5b较外的载荷离合器部段材料配合连接，并且和具有与轴体5b的体壁部相同的纤维加强的、可固化的第一材料。

图8示意性地示出了轮组的另一种实施方式，所述轮组带有仅仅一个根据图5的轴体5、带有七个载荷离合器部段(在图8中未详细标记)、带有三个功能构件尤其是制动圆盘6a、6b、6c并且带有两个车轮7a、7b。

尤其是为了示出在功能层和承载层中的结构划分，图9示出了根据本发明的轴体的体壁部的示例性结构图，所述体壁部带有六个大致相同厚度的层(图9a)或者三个部分不同厚度的层(图9b)。

在图9a)中示出的层状结构中，最外的层10、11是功能层，所述功能层例如具有测量器或者由金属材料制成并且用于能量传输，而处于内部的层12、13、14、15则是由第一材料、例如环氧树脂制成的承载层，由第二材料、例如碳制成的纤维嵌入在所述第一材料中。

而在图9b)中示出的层状结构又具有功能层10、11，然后仅仅具有一个相应较厚的承载层16，从而使得在图9a)和图9b)中的体壁部的整体厚度大致是相同的。

图10示出了轴体的示意性立体图，所述示图沿轴体的纵轴线剖开，并且其中阶梯状切开地示出了所述层。轴体的结构相当于在图1中示出的、带有纵向部段1、过渡区域2和载荷离合器部段3的轴体。

轴体具有带有23层的体壁部，即三个功能层F01、F02、F03以及20个承载层L01-L20。在此，为了清楚起见，在图10中分别两个承载层或者两个承载层和一个功能层以图形方式共同表示成一层。轴体关于其纵轴线A01旋转对称。

单个的层在纵向部段1的区域中形成围绕纵轴线A01同心的圆柱形周边表面，在过渡区域2中径向向外扩展并且在作为圆环形圆盘的载荷离合器部段3中垂直于纵轴线A01延伸。

图11示意性地示出了在纵向部段1区域中的、通过根据图10的轴体的体壁部的未按正确比例示出的横截面，其中径向内侧面(层F01)在示图中位于左侧，并且径向外侧面(层L20)在示图中位于右侧。

将功能层(由内向外来看)布置成第一层F01、第十二层F02和22进行布置。在功能层F01和功能层F02之间布置十个承载层L01-L10，并且在功能层F02和F03之间布置九个承载层L11-L19。功能层F03被最外的承载层L20覆盖，所述承载层L20同时形成尤其是弹性的保护层。

如果忽视功能层F01-F03，则承载层L01-L20的序列交替地由分别3.5mm厚、带有30°纤维角的层L01,L03...L19以及分别0.5mm厚、带有接近90°纤维角的层L02,L04...L20组成。

所说明的纤维角在此仅仅适用于纵向部段1的区域中。在过渡区域2和在载荷离合器部段3中，纤维取向会根据克莱洛定律(其适用于测地线，也就是说不考虑摩擦)按照下列方式改变：

Sinα·r＝C_c(r，α)＝常数(const.)，

其中α表示纤维角，r表示绕线芯的半径，并且C_c(r，α)表示克莱洛常量。

因而例如当纤维角为30°、纵向部段1的直径D1为200mm并且载荷离合器部段3的直径D2为1000mm时，形成纤维角大约5.8°的纤维角。通过“充分利用”纤维和地表之间的摩擦，纤维取向会在大致+/-15％范围中发生变化。

对于载荷离合器部段3的优化设计方案，然而希望纤维角接近90°。为此，优选在使用其他纤维半成品的情况下大致在预成型工艺中形成载荷离合器部段3。在此例如将编织好的半成品装饰成一个模具，并且随后利用金属熔液进行灌注。

在图11中示出的、带有40mm承载层总厚度的层状结构的特点在于简单的结构、较低的裂纹形成倾向和较高的纤维体积含量。

如已经说明的，承载层L01-L20用于机械结构地稳定所述轴体。

功能层F01-F03具有功能元件，所述功能元件基本上不具备承载功能。

这一方面可以是承载层和轮组轴或者说轮组的用于进行状态监控“在线状态监控”)的结构元件，尤其是铜织物(“网格”)、光学玻璃纤维(布拉格光栅)、压电陶瓷元件或者管状管线元件。这些功能元件电气地、光电地或者说液压地互连，以满足其各自的职能。在此，既能够传输线地也能够非传输线地(“无线地”)进行能量或者说数据传输。

对于用于进行状态监控的功能层，尤其也可能的是，这些功能层仅仅部分地安装到轴体上，其中也需要针对具体问题地进行层状结构内部的布置。这样则优选仅仅局部地具有压电的功能元件，并且这些压电的功能元件在其层布置方式上是可变的，然而检测贯穿构件所有承载层的振动。与此相对的，将布拉格光栅优选大面积地并且作为较外的边缘层片安装在轴体上，以便确保足够高的伸长率。

另一方面，功能层也可以涉及用于传输信息或者能量的层。该功能层优选布置成最内的或者最外的层。作为最内层，该功能层如作为丢失的芯附加地用于高效的生产。作为最外的层，该功能层例如作为落石保护部实现附加的保护作用。所提到的功能也能够相互结合。

用于能量传输的功能层尤其是用于使行驶电流漏电，轨道车辆通过架空导线来安装所述行驶电流，或者用于使轨道车辆接地。为此，所述功能层能够构造成实心的铜导线或者说铜层，所述铜导线或者说所述铜层自身构造成管状的导线元件或者与这样的导线元件相邻。随后在轨道车辆的运行中，一冷却液流动通过管状的导线元件，以便冷却导电的功能层。

在下表1中示出了根据本发明的轴体的层状结构的不同变体：

表1

在下表2中示出了根据本发明的轴体的层状结构的其他变体，其中根据图10和图11的层状结构相当于图2中的变体3。

表2

附图标记列表

1 纵向部段

2 过渡区域

3 载荷离合器部段

4 孔

5 轴体

6 功能构件

7 车轮

8 轮盘

9 轮胎

10、11 功能层

12-16 承载层

F01-F03 功能层

L01-L20 承载层

A01 轴体的纵轴线

Claims (31)

1.一种轮组轴，所述轮组轴具有至少一个轴体(5)，所述轴体基本上沿着纵轴线(A01)延伸，其中该轴体(5)具有至少一个第一载荷离合器部段(3)，所述第一载荷离合器部段(3)用于将力和/或转矩导入到功能构件(6)中和/或将力和/或转矩从功能构件(6)中导出，其特征在于，该轴体(5)至少部分地由至少一种第一材料构成，由基本上非金属的第二材料构成的至少部分纤维至少部分地嵌入在所述第一材料中，所述轴体(5)基本上设计成相对于其纵轴线(A01)旋转对称并且具有体壁部，所述体壁部包围空腔。

2.根据权利要求1所述的轮组轴，其特征在于，所述轮组轴是用于轨道车辆的轮组。

3.根据权利要求1所述的轮组轴，其特征在于，所述空腔由空气填充。

4.根据权利要求1所述的轮组轴，其特征在于，该轴体(5)还具有第二载荷离合器部段(3)以及第一端部和与所述第一端部对置的第二端部，并且该第一载荷离合器部段(3)布置在所述第一端部的区域中并且该第二载荷离合器部段(3)布置在该轴体(5)的第二端部的区域中。

5.根据权利要求4所述的轮组轴，其特征在于，该第一载荷离合器部段(3)用于与第一轨道车轮(7)连接，并且该第二载荷离合器部段(3)用于与第二轨道车轮(7)连接。

6.根据权利要求5所述的轮组轴，其特征在于，在该第一载荷离合器部段(3)和该第二载荷离合器部段(3)之间布置至少一个第三载荷离合器部段(3)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的轮组轴，其特征在于，其中每个所述载荷离合器部段(3)都用于与相应的功能构件(6)连接，其中从包括制动装置的构件、轨道车轮(7)、轮组轴轴承或者驱动装置的组中选取每个所述功能构件(6)。

8.根据权利要求1所述的轮组轴，其特征在于，该轮组轴具有至少两个轴体(5)，所述轴体沿所述轮组轴的轴向方向并列地布置。

9.根据权利要求8所述的轮组轴，其特征在于，对于每个由相互轴向相邻布置的且分别具有第一端部和与所述第一端部对置的第二端部的第一轴体和第二轴体(5)组成的对，在所述第一轴体和第二轴体之间如此布置载荷离合器部段(3)，使得该载荷离合器部段(3)布置在所述第一轴体(5)的所述第二端部的区域中和所述第二轴体(5)的所述第一端部的区域中。

10.根据权利要求1所述的轮组轴，其特征在于，该轴体(5)具有至少一个基本上圆柱形的纵向部段(1)，所述纵向部段带有基本上恒定的第一外直径(D₁)，并且该第一载荷离合器部段(1)具有第二外直径(D₂)。

11.根据权利要求10所述的轮组轴，其特征在于，所述纵向部段(1)是空心圆柱形的。

12.根据权利要求10所述的轮组轴，其特征在于，所述第二外直径(D2)大于所述第一外直径(D₁)。

13.根据权利要求10所述的轮组轴，其特征在于，该轴体(5)具有过渡区域(2)，所述过渡区域布置在该纵向部段(1)和该第一载荷离合器部段(3)之间，其中该过渡区域(2)的所述外直径沿着该轴体(5)的所述纵轴线(A01)由该纵向部段(1)沿着该第一载荷离合器部段(3)的方向变化。

14.根据权利要求13所述的轮组轴，其特征在于，该过渡区域(2)、该纵向部段(1)和该第一载荷离合器部段(3)相互一体地构造。

15.根据权利要求1所述的轮组轴，其特征在于，其中至少一个所述载荷离合器部段(3)构造成法兰或者凸缘和/或具有至少一个孔(4)。

16.根据权利要求1所述的轮组轴，其特征在于，所述轴体具有至少一个功能装置，所述功能装置适合用于检测该轮组轴的、其中至少一个所述轴体的、其中至少一个车轮的或者所述轮组的一个或者多个运行参数。

17.根据权利要求16所述的轮组轴，其特征在于，该功能装置具有一个或者多个功能元件，从包括电流导通装置、测量器、控制装置、数据存储装置、能量供给装置和/或通讯装置的组中选取所述功能元件。

18.根据权利要求16所述的轮组轴，其特征在于，该功能元件是测量器，并且从包括测力装置、拉伸测量装置、扭转角测量装置、位移路段测量装置、旋转频率测量装置、速度测量装置、光学测量装置和温度测量装置的组中选取该测量器。

19.根据权利要求1所述的轮组轴，其特征在于，该轴体(5)的纤维利用该轴体(5)的该纵轴线(A01)至少局部地围成小于10度的角，或者至少局部地围成20至40度的角，或者至少局部地围成大于80度的角。

20.根据权利要求1所述的轮组轴，其特征在于，该轴体(5)的纤维利用该轴体(5)的该纵轴线(A01)至少局部地围成小于5度的角，或者至少局部地围成25至35度的角，或者至少局部地围成大于85度的角。

21.根据权利要求1所述的轮组轴，其特征在于，该轴体(5)的纤维利用该轴体(5)的该纵轴线(A01)至少局部地围成0度的角，或者至少局部地围成30度的角，或者至少局部地围成90度的角。

22.根据权利要求1所述的轮组轴，其特征在于，该轴体(5)具有至少两个相对于所述纵轴线(A01)以不同径向间距地布置的纤维层(L01-L20)，并且至少两个纤维层(L01-L20)具有至少局部不同的机械特征。

23.根据权利要求22所述的轮组轴，其特征在于，如此设计至少一个纤维层(L01-L20)，使得其中至少一个纤维在超出负载的特定的阈值时永久地变形，并且为此设有至少一个功能装置用于探测该永久的变形。

24.根据权利要求22或23所述的轮组轴，其特征在于，在每个纤维层(L01-L20)中，所述纤维具有特定的、在所述纤维层(L01-L20)内恒定的纤维角，并且所述轴体(5)仅仅具有带有正好两个不同的纤维角的纤维层(L01-L20)。

25.根据权利要求24所述的轮组轴，其特征在于，每两个在其之间没有其他纤维层的纤维层(L01-L20)具有不同的纤维角。

26.一种用于车辆的轮组，所述轮组具有根据前述权利要求中任一项所述的轮组轴。

27.一种用于制造用于根据权利要求1-25中任一项所述的轮组轴的轴体(5)的方法，其具有下列步骤中的至少一个步骤：

(S1)准备纤维材料作为编织物、织物或者织束，

(S2)围绕成形件布置所述纤维材料，由此形成轴体坯件，

(S3)为了局部增加所述体壁部的壁厚，将纤维材料布置在待随后形成的所述轴体(5)的其中一个载荷离合器部段(3)的区域中，

(S4)将至少一个功能装置、至少一个金属的或者非金属的成形件和/或至少一个嵌入构件布置在所述轴体坯件中或者所述轴体坯件上，

(S5)将第一材料添加到所述纤维材料中,

(S6)使所述第一材料固化，

(S7)将涂层安装到所述轴体(5)的区域上。

28.一种用于监控根据权利要求26所述的轮组或者根据权利要求1至25中任一项所述的轮组轴的方法，其特征在于，设置至少一个控制装置以及数据存储装置、能量供给装置、至少一个用于检测至少一个运行参数的测量器和通讯装置、以及轮组外部的接收器，所述数据存储装置、所述能量供给装置、所述测量器和所述通讯装置分别与所述控制装置以信号方式连接，此外其特征在于下列步骤中的至少一个步骤：

(S21)通过该能量供给装置将能量输送给该控制装置，

(S22)通过测量器检测用于该轮组轴的运行参数的至少一个测量值，

(S23)通过所述测量器将所述至少一个测量值提供给该控制装置，

(S24)通过该控制装置分析所述至少一个测量值，由此获得用于该运行参数的至少一个值，

(S25)将所述至少一个测量值存储在该数据存储装置中，

(S26)将所述至少一个值通过该通讯装置传递到所述轮组外部的接收器上，

(S27)将预定的第一信号通过该通讯装置传递到所述轮组外部的接收器上，所述信号指示了用于该运行参数非希望的值，

(S28)将用于运行参数的运行数据和/或值通过该通讯装置传递到该接收器上。

29.一种轨道车辆，所述轨道车辆将根据权利要求1-25任一项所述的轮组轴或者根据权利要求26所述的轮组或者根据权利要求27所述的方法制造的轮组应用于轨道车辆在铁路交通中使用。

30.根据权利要求29所述的轨道车辆，其特征在于，所述轨道车辆能够以超出100km/h的速度在铁路交通中使用。

31.根据权利要求29所述的轨道车辆，其特征在于，所述轨道车辆能够以超出200km/h的速度在铁路交通中使用。