JP2023506085A - 鉄道車両のブレーキシステムのための電気機械アセンブリ、電気機械アセンブリの制御システム、ならびに、電気機械アセンブリおよび制御システムを備えるブレーキシステム - Google Patents

Abstract

鉄道車両のブレーキシステムのための電気機械アセンブリ（１００）であって、運動エネルギーを蓄積するよう設けられたフライホイール（１０１）を含み、フライホイール（１０１）に蓄積された運動エネルギーは、電気機械アセンブリ（１００）を作動し、ブレーキシステムに少なくとも１つの非常ブレーキ、常用ブレーキ、または、パーキングブレーキ動作を実行させるために十分であることを特徴とする鉄道車両のブレーキシステム（２００）のための電気機械アセンブリ（１００）が開示されている。さらに、鉄道車両のブレーキシステム（２００）のための電気機械アセンブリ（１００）のため制御システムと、鉄道車両のためのブレーキシステム（２００）が開示される。【選択図】図１

Description

本発明は、一般的に、鉄道ブレーキシステムの分野に関し、より具体的には、本発明は、鉄道車両のブレーキシステムのための電気機械アセンブリ（electromechanical assembly）、電気機械アセンブリの制御システム、ならびに、電気機械アセンブリおよび制御システムを含むブレーキシステムに関する。

鉄道輸送システムにおいて、既知のブレーキシステムは、ブレーキシリンダーに適切に注入された圧縮空気を使用してブレーキ力を発生させる。圧縮空気は、１つ以上のコンプレッサーにより生成される。

圧縮空気を生成する技術には、以下のような、いくつかの欠点があることが知られている。
・コンプレッサーの全体効率は非常に低く、５０％を大幅に下回る。このことは、回復不能なエネルギーを膨大に消費することを示している。
・コンプレッサーは、乗客のいる環境と外部環境の双方にとっての騒音源であり、相当な防音対策を必要とする。
・コンプレッサーは、車体に伝達される振動の振動源であり、乗客のいる環境にさらなる振動および騒音を引き起こしてしまう。
・コンプレッサー、コンプレッサーの支持フレーム、および受動的な騒音（passive noise）の低減のための防音対策筺体（soundproofing enclosure）は、数百キログラムにもおよぶ巨大な質量を有している。これらは、鉄道車両を加速するために必要なエネルギーを計算する際のさらなるエネルギー非効率性を構成することとなる。
・コンプレッサーのメンテナンスサイクルは、比較的頻度が高く、介入的で（intrusive）、何よりも、コストがかかる。
圧縮空気ブレーキシステムは、さらに、圧縮空気から湿度を除去するためにドライヤーを使用する必要がある。このドライヤーのメンテナンスサイクルは、頻度が高く、介入的で、コストがかかるという特徴を有している。さらに、圧縮空気ブレーキシステムは、圧縮空気を貯蔵するためのタンク（reservoir）、および、圧縮空気を分配するためのパイプを必要とする。タンクとパイプの双方を追加するということは、コスト、体積（bulk）および重量も追加されることを意味している。

好ましい既知の代替ソリューションは、現在の圧縮空気アクチュエータに代わる電気機械ブレーキアクチュエータ（electromechanical braked actuator）の使用により示されている。

電気機械ブレーキアクチュエータは、一般に、アクチュエータに一体化され、以下に示す２つの主要な機能を実行する機械要素が統合された１つ以上の電気モーターを有する。
・ブレーキエネルギーの付与および解除
・電気エネルギーが失われた場合、または、非常ブレーキが要求された場合に、少なくとも１つの自動ブレーキ（autonomous braking）を掛けるために十分な大きさのエネルギーによってばねに負荷をかける。この機能は、１つ以上のモーターの電子制御が十分に安全であるとは考えられていないため必要である。

例えば、欧州特許第０３３４４３４号「鉄道車両のための好ましい電気機械ブレーキユニット」は、２つの電気モーターを用いた電気機械アセンブリを開示している。１つ目の電気モーターは、螺旋ばねを永久的に装荷した状態に保つために使用される第１の電気充電モーターである。２つ目の電気モーターは、ばねに蓄えられたエネルギーの一部を抽出可能なメカニズムに作用し、そのエネルギーを電気機械アセンブリのレバーに伝達される力（force）に変換し、ブレーキを実行する電気制御モーターである。電気制御モーターへの電力（electricity）がない場合に、このメカニズムは、渦巻きばねに蓄えられたエネルギーを自動的に抽出して、それをブレーキ力に変換するよう構成されている。

第２の例は、欧州特許第３２７１６０２号「ブレーキアクチュエータ（ＢＲＡＫＥ ＡＣＴＵＡＴＯＲ）」である。当該文献に開示されたアクチュエータは、単一の電気モーターを使用している。単一の電気モーターは、関連付けられている内部メカニズムの構成に応じて、非常ブレーキ要求、または、突然の電源の故障（power failure）がある場合に、代替的に、必要なエネルギーが蓄えられたばねに負荷を加え、少なくとも１つの非常ブレーキを掛けてもよい。

鉄道車両のための電気機械ブレーキシステムに関する他の既知の文献は、突然の電源異常が生じた場合に、少なくとも１つの非常ブレーキに必要なエネルギーを蓄積するためのばねの使用に基づくシステムを開示している。ばねの使用に基づくシステムの欠点は、ばねにより加えられる力を調整することが不可能であるということである。実質的に、ばねのアクティブ化が要求される場合、ばねは、蓄積された全ての力を供給してしまう。これは、ばねがアクティブ化された場合、鉄道車両のブレーキに使用されるばねから与えられる力により、急激に加速をしてしまう可能性があるため、乗客の安全にリスクをもたらす。

さらに、鉄道車両の実際の重量は、例えば、乗客数に応じて変動するため、ばねの作用は鉄道車両の実際の重量に応じた関数として調整できない可能性がある。

従って、本発明の目的は、必要に応じて使用可能なエネルギーの蓄積システム（energy storage system）であって、既知のシステムよりも緩やかなエネルギー放出（less abrupt）で、より安全な、エネルギーの蓄積システムを有する鉄道車両にブレーキを掛けるための電気機械アセンブリを提供することである。

本発明の１つの態様によれば、上記目的および他の目的、並びに利点は、請求項１において規定される特徴を有する鉄道車両のブレーキのための電気機械アセンブリ、請求項９において規定される特徴を有する鉄道車両のブレーキシステムのための電気機械アセンブリの制御システム、および、請求項１８において規定される特徴を有するブレーキシステムにより達成される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項において規定されており、その内容は、本明細書の重要な部分として理解されるべきである。

次に、以下の添付図面を参照して、本発明に係る鉄道車両のブレーキのための電気機械アセンブリ、本発明に係る鉄道車両のブレーキのための電気機械アセンブリの制御システム、ならびに、本発明に係る電気機械アセンブリおよび制御システムを備えるブレーキシステムの、いくつかの好ましい実施形態の機能的特徴および構造的特徴を詳述する。
図１は、本発明に係る鉄道車両にブレーキを掛けるための電気機械アセンブリの一実施形態を示している 図２は、鉄道車両のブレーキシステムの第１の実施例における図１の電気機械アセンブリの応用例を示している。 図３は、鉄道車両のブレーキシステムの第２の実施例における図１の電気機械アセンブリの応用例を示している。 図４Ａは、鉄道車両のブレーキシステムの第３の実施例における図１の電気機械アセンブリの応用例を示している。 図４Ｂは、鉄道車両のブレーキシステムの第４の実施例における図１の電気機械アセンブリの応用例を示している。 図５は、電気機械アセンブリのリニアアクチュエータ（linear actuator）の両端部間の距離が変化するにつれて、両端部が、与えるべき（exert）力の傾向（trend）を示しているグラフである。 図６は、本発明に係る鉄道車両にブレーキを掛けるための電気機械アセンブリのさらなる実施形態を示している。 図７は、本発明に係る鉄道車両にブレーキを掛けるための電気機械アセンブリの制御システムを示している。 図８は、本発明に係る鉄道車両にブレーキを掛けるための電気機械アセンブリのさらなる実施形態を示している。

本発明の複数の実施形態を詳述する前に、本発明は、その適用において、以下、明細書中で述べられ、または図に示される構造の詳細および部品の構成に限定されないということが明らかにされるべきである。本発明は他の実施形態をとることができ、本発明を、実際には様々な方法で、実施または構築し得る。また、表現および専門用語は、説明を目的とするものであって、限定として解釈されるものではないことも理解されるべきである。「備える（include）」、「含む（comprise）」、またはそれらのバリエーションは、以下に記述される要素やそれらの均等物、並びに、それらの追加要素およびその均等物を含むことを意味する。

第１の実施形態において、鉄道車両のブレーキシステムのための電気機械アセンブリ１００は、運動エネルギーを蓄積（accumulate）するよう設けられたフライホイール１０１を含んでいる。フライホイールに蓄えられた運動エネルギーは、電気機械アセンブリを作動（actuate）させ、ブレーキシステムに少なくとも１つの非常ブレーキ、常用ブレーキ、または、パーキングブレーキの動作を実行させるのに十分である。初めに、図１を参照する。一実施形態において、電気機械アセンブリ１００は、第１の電気モーター１０７と、第１の電気モーター１０７に対して回転自在に接続された１次伝達軸（primary transmission shaft）１０３と、２次伝達軸１０９と、２次伝達軸１０９を１次伝達軸１０３に対して回転自在に連結するよう設けられた第１の係合手段（first engagement means）１０８と、２次伝達軸１０９に連結されたロック手段（locking means）１１１と、をさらに含んでいてもよい。ロック手段１１１は、２次伝達軸１０９の回転を停止するよう設けられている。

電気機械アセンブリ１００は、第１の収縮位置（retracted position）から、第２の伸長位置まで、伸縮運動（extension or retraction movement）可能なリニアアクチュエータ（linear actuator）１３１をさらに含んでいてもよい。第１の収縮位置において、リニアアクチュエータ１３１の２つの端部１０４、１０５は、第１の距離ｄｉｓ１に位置している。第２の伸長位置において、リニアアクチュエータ１３１の２つの端部１０４、１０５は、第１の距離ｄｉｓ１よりも大きい第２の距離ｄｉｓ２に位置している。リニアアクチュエータ１３１は、ブレーキシステムを作動させるよう設けられている。

さらに、電気機械アセンブリ１００は、２次伝達軸１０９と、２次伝達軸１０９の回転運動をリニアアクチュエータ１３１の直線運動に変換するよう構成されたリニアアクチュエータ１３１との間に介在する伝達メカニズム（transmission mechanism）１３３を含んでいてもよい。

この実施形態において、フライホイール１０１は、１次伝達軸１０３に対して回転自在に接続されている、または、回転自在に接続可能である。

フライホイール１０１は、１次伝達軸１０３を介して、少なくとも１つの第１の電気モーター１０７により適切な速度まで加速され、その速度を維持されてもよい。好ましくは、フライホイールの慣性モーメントＩに関連付けられている速度は、エネルギーの公式Ｅ＝１／２・Ｉ・ω^２に従って、少なくとも１つのブレーキを掛けるために必要なエネルギーを蓄えることができるような速度でなければならない。リニアアクチュエータ１３１は、例えば、制御部７２０により生成される１つ以上の電気コマンドを用いて制御される。そして、電気コマンドに基づいて、フライホイール１０１により蓄積されたエネルギーを抽出して、その端部１０４、１０５間の長さＬを修正してもよい。端部１０４、１０５は、例えば、端部１０４、１０５の軸（axis）１０６上を水平にスライドしてもよい。

図６に示されているように、１次伝達軸１０３は、フライホイール１０１に回転自在に直接接続されてもよい。

また一方、図８に示されているように、１次伝達軸１０３は、第２の係合手段１１４を用いてフライホイール１０１に対して回転自在に接続可能であってもよい。

いずれにしても、第１の係合手段１０８は、電気機械クラッチまたは電磁クラッチであってもよい。第２の係合手段１１４がある場合、第２の係合手段１１４もまた、電気機械クラッチまたは電磁クラッチであってもよい。図６および図８に示されているロック手段１１１は、電気機械ブレーキ装置または電磁ブレーキ装置であってもよい。

図８に示されている実施形態において、１次伝達軸１０３が第２の係合手段１１４を用いてフライホイール１０１に対して回転自在に接続されてもよい。この場合、第１の電気モーター１０７は、
１次伝達軸１０３を第１の方向ｄ１に回転させ、１次伝達軸１０３の第１の方向ｄ１への回転により、リニアアクチュエータ１３１の端部（１０４、１０５）間の距離Ｌを増大させ、
１次伝達軸１０３を第１の方向ｄ１と反対の第２の方向ｄ２に回転させ、１次伝達軸１０３の第２の方向ｄ２への回転により、リニアアクチュエータ１３１の端部（１０４、１０５）間の距離Ｌを減少させるよう、設けられてもよい。

第１の電気モーター１０７が第２の方向ｄ２に１次伝達軸１０３を回転させると、第２の係合手段１１４は、フライホイール１０１から１次伝達軸１０３の接続を解除する。このようにして、フライホイール１０１に蓄積された運動エネルギーは、１次伝達軸１０３の回転により放出（discharged）されない。

次に、図６を参照する。図６に示されている実施形態においては、第２の係合手段１１４が不要である。第１の電気モーター１０７は、第１の方向ｄ１に１次伝達軸１０３を回転させるよう設けられている。１次伝達軸１０３の第１の方向の回転により、リニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５間の距離が増加する。しかしながら、この実施形態では、電気機械アセンブリ１００は、２次伝達軸１０９に連結されている第２の電気モーター１１２を含んでいる。第２の電気モーター１１２は、第１の方向ｄ１と逆向きの第２の方向ｄ２に２次伝達軸１０９を回転させるよう設けられている。従って、第２の方向への２次伝達軸１０９の回転は、リニアアクチュエータ１３１の２つの端部１０４、１０５の間の距離を減少させる。

この実施形態において、使用時に、第１の電気モーター１０７は、１次伝達軸１０３に対して継続的な運動エネルギーの供給を維持し、１次伝達軸１０３の回転を維持することで、フライホイール１０１内に運動エネルギーを継続的に蓄積してもよい。

図６および図８に示されているように、電気機械アセンブリ１００は、リニアアクチュエータ１３１により加えられる力を測定するよう設けられた少なくとも１つの力センサー手段１３４を含んでいてもよい。力センサー手段１３４は、例えば、リニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５の一方に連結されてもよい。力センサー手段１３４は、例えば、ロードセル型（load cell type）のセンサーであってもよいし、ひずみゲージ型（strain gauge type）のセンサーであってもよい。

次に、図７を参照する。本発明は、さらに、前述のいずれかの実施形態に従った鉄道車両のブレーキシステムのための電気機械アセンブリ１００の制御システムに関している。

この制御システムは、少なくとも第１の電気モーター１０７、第１の係合手段１０８およびロック手段１１１の動作を制御するよう設けられた制御部７２０を含んでいる。

制御システムは、入力において電源（power supply source）７０２に接続され、出力において安定化電圧（stabilized voltage）を供給するよう設けられた電力供給手段（power supply means）７０１と、第１の電気モーター１０７に接続され、電力供給手段７０１の出力における安定化電圧を変換するために、第１の電気モーター１０７にエネルギーを供給するよう構成された第１の電力変換手段（electric power converter means）７０６と、をさらに含んでいる。

第１の電力変換手段７０６は、フライホイール１０１により回転させられた場合に、少なくとも第１の電気モーター１０７により生成された可変電圧（variable voltage）を変換することにより、安定化電圧を供給するよう、さらに、構成されている。

さらに、制御システムは、１つの制御部７２０の電力供給を制御するための制御手段７０８をさらに含んでいる。１つの制御部７２０の電力供給を制御するための手段７０８は、電力供給手段７０１の出力における安定化電圧から、または、第１の電力変換手段７０６により供給される安定化電圧から、少なくとも制御部７２０にエネルギーを供給するよう構成されている。

電気機械アセンブリ１００が、第１の電気モーター１０７だけでなく、第２の電気モーター１１２をさらに含む実施形態に従って構成されている場合、制御システムは、第２の電気モーター１１２に接続されている第２の電力変換手段７０７を含んでいてもよい。第２の電力変換手段７０７は、電力供給手段７０１への出力における安定化電圧を変換することにより、第２の電気モーター１１２にエネルギーを供給するよう構成されている。第２の電力変換手段７０７は、フライホイール１０１により回転させられた場合に、さらに、第２の電気モーター１１２により生成される可変電圧の変換により安定化電圧を供給するよう構成されている。

１つの制御部７２０の電力供給の制御手段７０８は、電力供給手段７０１の出力における安定化電圧から、第１の電力変換手段７０６により供給される安定化電圧から、または、第２の電力変換手段７０７により供給される安定化電圧から、少なくとも制御部７２０にエネルギーを供給するよう構成されていてもよい。

再び図６を参照する。図６に示されている実施形態においては、２つの電気モーターが備えられている。制御部７２０は、ブレーキ力要求信号７１２を受け取るよう設けられていてもよい。ブレーキ力要求信号７１２がリニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５へのエネルギー増加要求（force increase request）を示す場合、制御部７２０は、
２次伝達軸１０９に連結されているロック手段１１１を非アクティブ化し、
第１の係合手段１０８を介して、１次伝達軸１０３に対して２次伝達軸１０９を回転自在に連結するよう設けられている。
このようにして、１次伝達軸１０３への回転は、フライホイール１０１により蓄積された少なくとも運動エネルギーにより生成されてもよい。１次伝達軸１０３の回転は、２次伝達軸１０９に伝達され、これにより、リニアアクチュエータ１３１の２つの端部１０４、１０５の間の距離を変化させ、リニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５におけるエネルギーを減少させてもよい。

引き続き、図６を参照する。図６に示されている実施形態においては、２つの電気モーターが備えられている。ブレーキ力要求信号７１２が、リニアアクチュエータ１３１の２つの端部１０４、１０５へのエネルギー減少要求を示す場合、制御部７２０は、
２次伝達軸１０９に連結されているロック手段１１１を非アクティブ化し、
第１の係合手段１０８を介して、１次伝達軸１０３から２次伝達軸１０９を回転自在に連結解除し（decoupling）、
第２の電気モーター１１２をアクティブ化させ、２次伝達軸１０９を、軸の回転の第１の方向ｄ１と逆方向の軸の回転の第２の方向ｄ２に回転させるよう、設けられていてもよい。

したがって、２次伝達軸１０９への回転は第２の電気モーター１１２により生成されてもよく、これにより、リニアアクチュエータ１３１の２つの端部１０４、１０５の間の距離を変更し、リニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５における力を減少させてもよい。引き続き、図６に示されている実施形態を参照する。図６に示されている実施形態においては、２つの電気モーターが備えられている。制御部７２０が電源７０２からの電力供給異常（power supply anomaly）を検出した場合、フライホイール１０１により蓄積された運動エネルギーにより生成された１次伝達軸１０３への回転が、第１の電気モーター１０７に伝達されてもよい。フライホイール１０１により伝達された運動エネルギーは、制御システムにより電気エネルギーに変換されてもよい。変換された電気エネルギーは、制御システムの制御部７２０に電力供給するために制御システムにより使用される。

次に、図８を参照する。図８に示されている実施形態において、電気モーターは１つ（第１の電気モーター１０７）のみである。制御部７２０は、ブレーキ力要求信号７１２を受け取るよう、さらに、設けられてもよい。
ブレーキ力要求信号７１２が、リニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５への力増加要求を示す場合、制御部７２０は、
２次伝達軸１０９に連結されているロック手段１１１を非アクティブ化し、
第１の係合手段１０８を介して、１次伝達軸１０３に対して２次伝達軸１０９を回転自在に連結し、
第２の係合手段１１４を介して、１次伝達軸１０３に対してフライホイール１０１を回転自在に連結するよう、設けられていてもよい。

このようにして、１次伝達軸１０３への回転は、少なくともフライホイール１０１により蓄積された運動エネルギーにより生成されてもよい。１次伝達軸１０３の回転は、２次伝達軸１０９に伝達されてもよい。これにより、リニアアクチュエータ１３１の２つの端部１０４、１０５の間の距離を変化させ、リニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５における力を減少させてもよい。

引き続き図８を参照する。図８に示されている実施形態においては、１つの電気モーター（第１の電気モーター１０７）のみが備えられている。リニアアクチュエータ１３１の２つの端部１０４、１０５において力の減少が要求される場合、制御部７２０は、
２次伝達軸１０９に連結されているロック手段１１１を非アクティブ化し、
第１の係合手段１０８を介して、１次伝達軸１０３から２次伝達軸１０９を回転自在に連結し、
第２の係合手段１１４を用いて、フライホイール１０１から１次伝達軸１０３を回転自在に連結解除し、
第１の電気モーター１０７をアクティブ化させて、１次伝達軸１０３を、軸の回転の第１の方向ｄ１と逆方向の、軸の回転の第２の方向ｄ２に回転させるよう、設けられていてもよい。

第１の電気モーター１０７により生成される２次伝達軸１０９の回転は、リニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５における力を減少させるよう、リニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５の間の距離を変化させてもよい。

再び図８を参照する。図８に示されている実施形態においては、１つの電気モーター（第１の電気モーター１０７）のみが設けられている。制御部７２０が、電源７０２において電源異常を検出した場合、制御部７２０は、
第１の係合手段１０８を介して、１次伝達軸１０３から２次伝達軸１０９を回転自在に連結解除し、
第２の係合手段１１４を介して、１次伝達軸１０３に対してフライホイール１０１を回転自在に連結するよう、設けられていてもよい。

フライホイール１０１により蓄積された運動エネルギーにより生成された１次伝達軸１０３への回転は、その後、第１の電気モーター１０７に伝達されてもよい。この結果として、フライホイール１０１により伝達される運動エネルギーは、制御システムにより電気エネルギーに変換されてもよい。その後、変換された電気エネルギーを制御システムにより使用して、制御システムの制御部７２０に電力を供給してもよい。

次に、図６の実施形態および図８の実施形態の双方を参照する。ブレーキ力要求信号７１２が、リニアアクチュエータ１３１の２つの端部１０４、１０５への力の維持要求（force maintenance request）を示す場合、制御部７２０は、
第１の係合手段１０８の接続を解除することにより、１次伝達軸１０３から２次伝達軸１０９を回転自在に連結解除し、
２次伝達軸１０９に連結されているロック手段１１１をアクティブ化させて、２次伝達軸１０９の回転を停止させ、リニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５の間の距離を一定に維持し、リニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５の力を一定に維持するよう、設けられていてもよい。

続いて、図２、図３、図４ａおよび図４ｂを参照する。本発明は、さらに、鉄道車両のためのブレーキシステム２００に関している。ブレーキシステム２００は、上述のいずれかの実施形態に従った鉄道車両にブレーキを掛けるための電気機械アセンブリ１００と、上述のいずれかの実施形態に従った制御システムと、鉄道車両の少なくとも１つの車輪に直接的または間接的にブレーキ力を加えるよう設けられたブレーキ手段２０４、２０５と、を含んでいる。ブレーキ力の印加は、リニアアクチュエータ１３１の動作により制御される。

図２に示されているように、ブレーキシステム２００は、リニアアクチュエータ１３１とブレーキ手段との間に介在するレバーシステム２０３を含んでいてもよい。レバーシステム２０３は、リニアアクチュエータ１３１の２つの端部１０４、１０５に接続され、リニアアクチュエータ１３１の２つの端部１０４、１０５の間の距離に応じた関数として、鉄道車両の車輪に印加可能なブレーキ力を制御し得る。

図２における統合（integration）の第１の実施例によれば、電気機械アセンブリ１００は、レバー２０１、２０２、２０３の古典的なシステム内部にインサートされる。このレバー２０１、２０２、２０３の古典的なシステムは、リニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５を方向２１０へ拡張することにより、例えば、パッドホルダ（pad holders）および関連するブレーキパッドを含んでいるブレーキ手段２０４、２０５をブレーキディスク２０６に対して押し付け、ブレーキディスク２０６にブレーキ力を掛ける。

引き続き図２を参照する。リニアアクチュエータ１３１の２つの端部１０４、１０５の間の距離が減少するにつれて、ブレーキ手段により加えられるブレーキ力は、増大し得る。また、リニアアクチュエータ１３１の２つの端部１０４、１０５の間の距離が増加するにつれて、ブレーキ手段により加えられるブレーキ力は、減少し得る。

図３における、統合の第２の実施例によれば、電気機械アセンブリ１００は、ブレーキキャリパ（brake caliper）の内部にインサートされる。そして、電気機械アセンブリ１００がブレーキキャリパの内部にインサートされた状態で、端部１０４、１０５が方向３１０に移動し、パッドホルダおよび関連するブレーキパッド（ブレーキ手段２０４、２０５）に直接作用することで、ブレーキディスク２０６にブレーキ力をかける。図３に示されているように、ブレーキ手段２０４、２０５により加えられるブレーキ力は、リニアアクチュエータ１３１の２つの端部１０４、１０５の間の距離が減少するにつれて減少し得る。また、ブレーキ手段２０４、２０５により加えられるブレーキ力は、リニアアクチュエータ１３１の２つの端部１０４、１０５の間の距離が増加するにつれて増加し得る。

図４における統合の第３の実施例によれば、電気機械アセンブリ１００は、ＴＢＵ（トレッドブレーキユニット（tread brake unit））として知られているブレーキシステムのメカニズムを構成するレバー４０１、４０２の古典的なシステムにインサートされる。そして、リニアアクチュエータの端部１０４、１０５を方向２１０へ拡張することにより、シューホルダ（shoe holder）および関連するブレーキシュー（brake shoe）４０３を車輪４０４に押し付け、車輪４０４にブレーキ力を掛ける。

電気機械アセンブリ、該電気機械アセンブリの制御システム、ならびに、該電気機械アセンブリ、および、該電気機械アセンブリの制御システムを含むブレーキシステムの使用のさらなる説明および実用例を以下に詳述する。

図５は、例えば、図２に示される構成の実施例に関連して、リニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５が、端部１０４、１０５の間の距離Ｌの変化につれて掛けるべきブレーキ力の傾向を示している。距離Ｌは、電気機械アセンブリ１００の静止状態に対応する初期値Ｌ０を有する。この状態において、ブレーキパッド（ブレーキ手段２０４、２０５）は、それぞれ、ブレーキディスク２０６から距離Ａ／２に位置する場所に配置されている。ブレーキパッド（ブレーキ手段２０４、２０５）をブレーキディスク２０６に近づけるため、または、Ｌ０とＬ１との間で距離Ａを移動する（travel）ためには、休止状態において、ブレーキパッド（ブレーキ手段２０４、２０５）をブレーキディスク２０６から離間させておくのに適したばねのエネルギーを上回る最小力Ｆ１が必要である。

続いて、リニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５に加えられる力の増加は、最大力Ｆｍａｘに対応する、距離Ｌ＝Ｌ２の最大値まで、レバー２０１、２０３の弾性（resilience）により可能な限りのレバー２０１、２０３の湾曲（flexure）Ｓを生じさせる。

非排他的な値を例示すると、空気圧ブレーキアクチュエータの特性は、Ａ＝３ｍｍ、Ｓ＝４ｍｍ、Ｆ１＝１ＫＮ、Ｆｍａｘ＝８０ＫＮである。最大力Ｆｍａｘの印加時間の最小時間は１秒でもよい。

上記のような特性を有する電気機械アセンブリ１００を製造するために、電気モーターを使用して力Ｆ（Ｌ）を加える場合、電気モーターは、直接または減速機（reducer）を介して、Ｌ２の限界付近において１秒間に４ｍｍの速度で、リニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５に、８０ＫＮの最大力（peak force）を供給すべきである。電力Ｐ［Ｗ］＝Ｆ［Ｎ］＊Ｖ［ｍ／ｓ］であるから、電気モーターは、最大力Ｆｍａｘにおいて、図２に示されている１０２におけるメカニズムの全ての摩擦と非効率性の正味値（net）である利用可能な電力Ｐｍａｘ＝８０ＫＮ・０．００４ｍ／１Ｓ＝３２０Ｗを有するべきである。

上述の電力を有するブラシレスモーター（brushless motor）のサイズは、この適用には不向きである。

上述の特徴を有する本発明に係る電気機械アセンブリが、ブレーキサイクルを適用するために必要とされるエネルギーは、頂点Ｌ１、Ｌ２、Ｆｍａｘを有する三角形の面積に相当する。すなわち、エネルギーＥ［Ｊ］＝０．００４ｍ＊８００００Ｎ／２＝１６０Ｊである。

エネルギーＥの値１６０Jは、例えば、２秒間に８０Ｗの供給が可能なモーターにより提供されてもよい。

続いて図１を参照する。図１において、８０Ｗおよび６０００ＲＰＭの工業用の電気モーター１０７、および、半径５０ｍｍおよび高さ５０ｍｍ、すなわち慣性ｉ＝４．３Ｅ^－３ｋｇ・ｍ^２を有する黄銅フライホイール（brass flywheel）１０１（密度８．７３）を採用する場合、ブレーキをかけるのに必要なエネルギーの５倍である約８５０Jを蓄え得るが、単なる例示であり、これに限られない。

蓄積エネルギーの余地（margin）を大きく保つことには、いくつかの利点がある。

第１の利点は、第１のブレーキの最中に、第１の電気モーター１０７の予期せぬ故障が生じた場合、少なくとも第２のブレーキ用の十分なエネルギーが利用可能な状態で残存しているため、全ての車両ブレーキユニットに同時停電が発生した場合には、後述する方法（strategy）を採用することにより、安全に車両を停止することが可能な非常ブレーキを適用する一定の可能性が残されるということである。

第２の利点は、車両の全てのブレーキユニットが同時に停電した場合に、第１の電気モーター１０７を発電機として使用可能であり、フライホイール１０１に蓄積された運動エネルギーの一部を、マイクロプロセッサー制御システム（図示されていない）に返還されるべき電気エネルギーに変換することができるため、一般に、マイクロプロセッサー制御システムが非常ブレーキを完遂するために必要な電気エネルギーの消費量が、１０Ｗまたは１０Ｊ／ｓを超えないということである。

第３の利点は、ブレーキを掛けた後、そのブレーキの間に第１の電気モーター１０７が電力を失い、回転速度が１０％分しか減速されなかった場合、１０％分だけ削減されたブレーキ印加時間で、次の非常ブレーキが実行されるということである。通常、ブレーキ印加時間の１０％の削減は、許容範囲内である。

例えば、回転速度６０００ＲＰＭで、８０Ｗを供給可能な工業用モーターのサイズは、極めて小さく、いずれにしても、前述のフライホイールのサイズに関して、直接用いるのに必要な３２０Ｗのモーターのサイズよりもはるかに小さい。

明らかに、フライホイール１０１の加速時間が長くなる場合、すなわち、車両のミッションプロファイル（mission profile）から２つの完了したブレーキ（complete brakings）の間の平均時間が、設計された加速時間よりもはるかに長いことが証明される場合、第１の電気モーター１０７の電力およびサイズをさらに縮小してもよい。同様に、フライホイールの質量を減少させて、蓄積エネルギーを一定に保ち、回転速度を上げてもよい。エネルギー方程式は、回転速度を２倍にすることにより、フライホイールの慣性モーメントが４倍低減され得るため有利である。

運動エネルギーの蓄積に基づくソリューションの一般的な利点は、直接的にモーターを使用する場合には、高いピーク電流を費やして、極めて高いピーク電力が供給されなければならないが、蓄積システムの場合は、一旦定常状態になると、フライホイール１０１を一定速度に維持するために要する電力のみが必要とされるという点である。つまり、ベアリングの摩擦を上回るために必要な電力、また或いは、ブレーキに使用されたエネルギーを回復するために必要な電力、すなわち、時間内にもたらされる動作（action）のために必要な電力のみが必要とされるという利点がある。この場合、必要とされる電流は、直接的にモーターを使用するよりも、はるかに小さくなり、散逸（dissipation）による損失が減少し、導体（conductors）の直径をより小さくすることができる。

図６に示された前述の電気機械ブレーキアクチュエータ（電気機械アセンブリ１００）の実施形態に基づく使用例を以下に詳述する。

１次伝達軸１０３は、第１の電気モーター１０７のローター６１０、フライホイール１０１、および、第１の係合手段１０８を接続している。

第１の係合手段１０８が電気機械クラッチであることを考慮すると、第１の回転要素６０４は、最初の１次伝達軸１０３に接続された状態で備えられている。

２次伝達軸１０９は、第１の係合手段１０８（具体的には、第１の係合手段１０８の第２の回転要素６０７）、伝達メカニズム１３３、第２の電気モーター１１２のローター６１１、およびロック手段１１１を接続している。ロック手段１１１は、電気機械ブレーキであってもよく、２次伝達軸１０９に連結された回転要素６１３を含んでいてもよい。伝達メカニズム１３３は、機械減速機の入力要素機能（input element function）を実行する第１の要素（first element）６０８を備えていてもよい。

図６において力学的質量記号（mechanical mass symbol）（電気機械アセンブリ１００の本体６１６の質量記号）を用いて示されているように、第１の電気モーター１０７の本体、第２の電気モーター１１２の本体、電気機械ブレーキの第２要素（固定要素６１５）は、電気機械アセンブリ１００の本体６１６に機械的に拘束されている（constrained）。第１の係合手段１０８（すなわち電気機械クラッチ）、およびロック手段１１１（すなわち電気機械ブレーキ）は、例えば、電磁気式（electromagnetic type）であってもよいが、これに限定されるものではない。

電気機械クラッチは既知の工業部品であり、２つの機能状態を有している。第１の状態において、回転要素（第１の回転要素６０４および第２の回転要素６０７）は、互いに連結されている。このようにして、１次伝達軸１０３および２次伝達軸１０９は、フライホイール１０１が蓄積された運動エネルギーを１次伝達軸１０３に拘束されている要素に伝達し得るよう、機械的に拘束されている。第２の状態において、回転要素６０４および回転要素６０７は互いに連結解除される。このようにして、１次伝達軸１０３および２次伝達軸１０９は、機械的に解放され、第１の電気モーター１０７によりフライホイール１０１を定常回転速度に戻すことができる。第１の係合手段１０８（すなわち図６のクラッチ）の図は、単に機能的な図であり、実際には、説明した機能を変更せずにその機能を維持しながら様々な形態をとることができる。

電気機械ブレーキは、２つの機能状態を有する既知の工業部品である。第１の状態において、回転要素６１３および固定要素６１５は互いに連結されている。このようにして、２次伝達軸１０９は、電気機械アセンブリ１００の本体６１６に機械的に拘束され、回転することができない。第２の状態において、回転要素６１３および固定要素６１５は、互いに連結解除される。そして、第２の電気モーター１１２またはフライホイール１０１によるエネルギー伝達のもとで、第１の係合手段１０８（すなわち電気機械クラッチ）が１次伝達軸１０３および２次伝達軸１０９を互いに連結させる場合には、２次伝達軸１０９は自由に回転することが可能となる。図６におけるロック手段１１１（すなわち電気機械ブレーキ）の図は、単に機能的な図であり、実際には、記載された機能を変えずに様々な形態をとることができる。

伝達メカニズム１３３の第２の出力要素６１７（例えば、機械減速機）は、３次伝達軸６１９を用いてリニアアクチュエータ１３１に接続されてもよい。リニアアクチュエータ１３１は、ネジ６１８、ならびに、ネジ６１８およびナットネジ（nut screw）６１８´システムを含んでいてもよい。３次伝達軸６１９の回転により、リニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５間の距離Ｌは変動する。

力センサー手段１３４は、端部１０４、１０５間の距離Ｌが変化する際に、リニアアクチュエータ１３１により加えられる力Ｆ（Ｌ）を測定することができるように、リニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５間の機械的な経路（mechanical path）上に配置されてもよい。

本発明に係る電気機械アセンブリのための制御システム７００に基づく実施例を以下に説明する。

電力供給手段７０１は、例えば、電力供給装置であり、電源７０２により供給され、典型的には車両バッテリーである。電力供給手段７０１は、導体７０３、７０４間に安定化電圧（stabilized power voltage）を提供する。

電力変換手段７０６、７０７は、第１の電気モーター１０７および第２の電気モーター１１２の電力供給装置に割り当てられている導体７０３、７０４に、それぞれ接続されている。

制御部７２０の電力供給の制御手段７０８は、さらに導体７０３、７０４と接続される。

電力変換手段７０６、７０７は、例えば、三相インバーター（three-phase inverter）であってもよいが、これに限定されない。

第１の電気モーター１０７および第２の電気モーター１１２は、例えば、ブラシレスモーターであってもよいが、これに限定されない。

エネルギー蓄積装置（energy storage device）７０５は、電力変換手段７０６、７０７を介して第１の電気モーター１０７および／または第２の電気モーター１１２により再生（regenerate）される可能性のある電気エネルギーの一時的な蓄積機能を実行するために、導体７０３、７０４に連結されてもよい。

第１の電気モーター１０７、および／または、第２の電気モーター１１２は、電力変換手段７０６、７０７、または双方により制御部７２０に受信されるよう設けられた少なくとも１つの角度位置信号（angular position signal）７０９、７１０をそれぞれ生成してもよい。最先端技術に従って開発されたモーター制御システムが、モーターの角速度情報が、モーターの角度位置変動情報（angular position variation information）から経時的に取得できることは、本発明に係る技術分野において知られている。

制御部７２０は、さらに、力センサー手段１３４からの力信号７１１、ブレーキ力要求信号７１２、非常ブレーキ要求信号７２４、および、重量信号７１８を受信してもよい。ブレーキ力要求信号７１２は、電気機械アセンブリ１００から要求されたブレーキ力を示す。重量信号７１８は、電気機械アセンブリ１００が関連している鉄道車両のボギー台車または本体に加わっている重量を示す。

制御部７２０は、制御信号７１３、７１４を生成して、第１の係合手段１０８（すなわち、電気機械クラッチ）、およびロック手段１１１（すなわち、電気機械ブレーキ）を、それぞれアクティブ化および非アクティブ化させ得る。

さらに、制御部７２０は、第１の電気モーター１０７、および／または、第２の電気モーター１１２の速度、および／または、方向をそれぞれ制御するために電力変換手段７０６、７０７のための１つ以上の制御信号７１５、７１６を生成し得る。そして、その結果、第１の電気モーター１０７、および／または、第２の電気モーター１１２に対する／からの電気エネルギーの方向を制御する。

以下は、制御システム７００と電気機械アセンブリ１００との間の動作および相互作用の１つの例である。

図２に示されているように、電気機械アセンブリ１００は、休止位置、すなわちブレーキ手段２０４、２０５がブレーキディスク２０６から距離Ａ／２の位置にそれぞれあると最初に仮定されている。

制御システムの電源が入れられた際、制御部７２０は、少なくとも１つの制御信号７１５に作用して、第１の電気モーター１０７を定常回転速度（steady-state rotation speed）で回転させる。これにより、フライホイール１０１は、設計運動エネルギー（design kinetic energy）を蓄積する。蓄積される設計運動エネルギーは、例えば、これに限られないが、ブレーキサイクルを完遂するために必要なエネルギーの１０倍の運動エネルギーである。

続いて図５を参照する。ブレーキ力要求信号７１２により受信された要求（力値Ｆ３にする要求）が存在する場合、制御部７２０は、制御信号７１３に作用して、第１の係合手段１０８（すなわち、電気機械クラッチ）に、１次伝達軸１０３と２次伝達軸１０９を機械的に接続させる。さらに、制御部７２０は、制御信号７１４に作用して、ロック手段１１１（すなわち、電気機械ブレーキ）に、２次伝達軸１０９を電気機械アセンブリ１００の本体６１６から接続解除させる。

このように、１次伝達軸１０３の回転は、伝達メカニズム１３３の減速係数（reduction factor）に対応する可能減速係数（possible speed reduction factor）、および、伝達メカニズム１３３が機械減速機（mechanical speed reducer）として作用する場合、伝達メカニズム１３３の減速係数の逆数（inverse of the reduction factor）に対応するトルク増幅係数（torque amplification factor）で、フライホイール１０１により蓄積されたエネルギーを２次伝達軸１０９に伝達する。

最小力Ｆ１と距離Ａの積（product）（面積）が、Ｌ１、Ｌ２、Ｆｍａｘの積により求められる三角形の面積に対して無視できるほどに小さいので、リニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５間の距離Ｌは、実際は多量のエネルギーを消耗（absorb）せずに、Ｌ０およびＬ１間の範囲を移動しながら増加する。

図２の２つの距離Ａ／２が再び０に設定された位置に対応する位置Ｌ１に到達した際、ブレーキ手段２０４、２０５（すなわちブレーキパッド）がブレーキディスク２０６の表面に到達し、力Ｆ（Ｌ）が増大し始める。そのＦ（Ｌ）の値が力センサー手段１３４により力信号７１１を介して制御部７２０に報告される。

力信号７１１が、設計により定められている許容範囲内において、力値Ｆ３に到達したことを示す場合、制御部７２０は、制御信号７１３に作用して、第１の係合手段１０８（すなわち電気機械クラッチ）に、２次伝達軸１０９から１次伝達軸１０３の機械的な接続を解除させる。さらに、制御部７２０は、制御信号７１４に作用して、ロック手段１１１（すなわち、電気機械ブレーキ）に、２次伝達軸１０９を電気機械アセンブリ１００の本体６１６へ接続させる。

このようにして、電気機械アセンブリ１００は、ブレーキ力値を変化させる新たな要求がなされるまで、力値Ｆ３を安定的に維持する。

上述のように、正（positive）の力の印加に関連するフェーズにおいて、制御部７２０は、第２の電気モーター１１２の寄与（contribution）を利用してもよい。制御部７２０は、１次伝達軸１０３を２次伝達軸１０９に連結する動作と同時に、制御信号７１６を用いて第２の電気モーター１１２をアクティブ化し、フライホイール１０１と同じ方向に回転させてもよく、フライホイール１０１からのエネルギーの抽出を減少させることにより、または、適用速度（application speed）を早めることにより、２次伝達軸１０９に追加的なトルクを提供してもよい。

ブレーキ力要求信号７１２によるＦ３からＦ２への力減少要求が存在する場合、制御部７２０は、制御信号７１４に作用し、ロック手段１１１（すなわち電気機械ブレーキ）に、電気機械アセンブリ１００の本体から２次伝達軸１０９の接続を解除させ、２次伝達軸１０９を自由に回転させる。言うまでもなく、１次伝達軸１０３および２次伝達軸１０９は、第１の係合手段１０８を介して互いに接続が解除される。

ロック手段１１１（すなわち電気機械ブレーキ）の非アクティブ化と同時に、制御部７２０は、第２の電気モーター１１２をアクティブ化させ、フライホイール１０１と逆方向に回転させる。

力値Ｆ３（力レベル）が、伝達メカニズム１３３の摩擦力およびリニアアクチュエータ１３１の摩擦力（すなわち、端部１０４、１０５と２次伝達軸１０９との間の機械的チェーンの摩擦力）よりも高い場合、換言すると、これらが可逆的な機械的チェーンを形成する場合、２次伝達軸１０９は、フライホイール１０１と反対方向へ自律的に回転しようとする。この場合、回転速度が想定される力解除勾配（force release gradient）よりも高い場合には、第２の電気モーター１１２は、制御部７２０によりブレーキとして使用され、蓄積要素（エネルギー蓄積装置７０５）に蓄積されている余剰運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。

力値Ｆ３（力レベル）が、伝達メカニズム１３３の摩擦力およびリニアアクチュエータ１３１の摩擦力（すなわち、端部１０４、１０５と２次伝達軸１０９との間の機械的チェーンの摩擦力）よりも低い場合、換言すると、機械的チェーンが不可逆的（irreversible）である場合、２次伝達軸１０９は、その現在の位置において安定した状態を維持する傾向がある。この場合、第２の電気モーター１１２は、制御部７２０により利用され、要求されたブレーキ力の解除勾配を確保するような値で、２次伝達軸１０９の回転を開始および維持する。第２の電気モーター１１２は、少なくともリニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５と伝達軸６０６との間の機械的チェーンの静的解除摩擦（static release frictions）以上の最小トルクを有していなければならない。

力信号７１１が、設計により定められている許容範囲内において力値Ｆ２が到達したことを示す場合、制御部７２０は、制御信号７１４に作用して、ロック手段１１１（すなわち電気機械ブレーキ）に、２次伝達軸１０９を電気機械アセンブリ１００の本体６１６へ接続させる。同時に、制御部７２０は、第２の電気モーター１１２を非アクティブ化する。このようにして、電気機械アセンブリ１００は、力値を変化させる新たな要求がなされるまで、力値Ｆ２を安定的に維持する。

ブレーキ力要求信号７１２から、Ｆ２を０Ｎ（０ニュートン）にする力減少要求（すなわちブレーキ力を完全に解放する要求）が存在する場合、制御部７２０は、力信号７１１が力Ｆ＝０Ｎ（０ニュートン）のレベルに達した場合を除き、前述のケースと全く同じように動作し、第２の電気モーター１１２のアクティブ状態およびロック手段１１１（すなわち電気機械ブレーキ）の非アクティブ状態を維持し、さらに、角度位置信号７１０に基づき測定された角度位置の変化量に対応する距離Ｌの変化量の測定を開始する。この距離Ｌの変化量が距離Ａに達した際、制御部７２０は、制御信号７１４に作用して、ロック手段１１１（すなわち電気機械ブレーキ）に、２次伝達軸１０９を電気機械アセンブリ１００の本体へ接続させる。同時に、制御部７２０は、第２の電気モーター１１２を非アクティブ化させる。このようにして、電気機械アセンブリ１００は、新しい力の値が要求されるまで、ブレーキ手段２０４、２０５（すなわちパッドホルダ）の位置を、ブレーキディスク２０６からの距離Ａ／２において安定的に維持する。

制御部７２０が、上述した全ての工程の間、第１の電気モーター１０７のアクティブ化状態を永久的に維持して、フライホイール１０１に蓄積されたエネルギー量を確保してもよいということは同じである。

国際公開第２０１９０４２８６０号において、代わりに開示されているように、本発明は、上述の利点に加えて、パーキングブレーキを実行するための特定の装置を必要としないという利点を有する。実際には、ロック手段１１１（すなわち、電磁気的性質およびインバース型（inverse type）の電気機械ブレーキ）を選択することにより、つまり、電気エネルギーがない場合に、電気機械ブレーキが、２次伝達軸１０９を電気機械アセンブリ１００の力学的質量（本体６１６）に接続することにより、その後電気エネルギーが供給されない場合であっても、または、例えば、車両が長時間駐車される場合であっても、以前に加えられた力を永続的に維持することができる。ロック手段１１１（すなわち電気機械ブレーキ）の使用の代替案として、パーキングブレーキ力を永久に維持するために、リニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５と２次伝達軸１０９の間に延伸する（run）機械的チェーン、すなわち機械減速装置６０９の第１の入力要素６０８が備えられている設計で十分である。機械減速装置６０９の第１の入力要素６０８が備えられている場合、械的チェーンが不可逆的あるので（すなわち、外部からリニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５に印加される任意の力の値が、最大Ｆｍａｘになるので）、電気エネルギーが全くない場合であっても、２次伝達軸１０９を逆回転させることは不可能である。

電源７０２が故障した場合、電力供給手段７０１は、信号７１７を用いて、電源７０２が故障した事実を制御部７２０に知らせる。

制御部７２０は、制御信号７１５に作用して、第１の電気モーター１０７を制御発電機（controlled generator）に直ちに変換させる。

実際に、当業者に知られているように、第１の電力変換手段７０６は、必要なエネルギー量を第１の電気モーター１０７から吸収することにより、すなわち、フライホイール１０１に蓄積された運動エネルギーの一部を電気エネルギーに変換することにより、電流の方向を反転させる。必要なエネルギー量とは、制御部７２０のアクティブ状態を維持するために必要なエネルギー量である。単なる例として、一般的な電子制御部により要求されるおよそ１０Ｗの規模の電力と、事前に計算された、フライホイール１０１により供給され得る電力とを比較することは、以下の理由により適切である。この比較により、最後のブレーキを完遂するのに要する時間の間で、１０Ｗに相当するエネルギーの抽出は、フライホイール内に残存している機械的エネルギーに対して無視できるほど小さく、さらに、電気機械アセンブリ１００が最後のブレーキを完遂するのに必要であることが理解される。

この最後の解決策は、例えば国際公開第２０１９０４２８４１号において開示されているような他の解決策と比較した場合に、極めて有利である。

国際公開第２０１９０４２８４１号の場合、蓄電システムは、最後のブレーキを完遂するために必要なエネルギーの蓄積を保証するだけでなく、鉄道規制により規定される温度範囲、すなわち－４０℃＋８５℃における完璧な動作を保証しなければならない。そして、同等の電空ブレーキシステムにより達成されるメンテナンスサイクルに適合する寿命、すなわち１０年の寿命を保証しなければならない。さらに、国際公開第２０１９０４２８４１号において開示された蓄電システムがバッテリーである場合、適切な安全レベル、典型的には、ＥＮ５０１２６、ＥＮ５０１２９規格による非常ブレーキに適したレベルＳＩＬ４で、この蓄電システム内に蓄積された電荷量を明らかにすることは、複雑になることが当業者に知られている。

本発明の場合、フライホイール１０１は、第２の電気モーター１１２のサイズを大幅に縮小することにより、力を加える際のファシリテーター（facilitator）として動作するだけでなく、最後の非常ブレーキまたはパーキングブレーキを完遂するために電気エネルギーに変換され得る運動エネルギーのリザーバー（reservoir）としても動作する。フライホイール１０１に蓄積されているエネルギーの量は、制御部７２０によって角度位置信号７０９から導出されたフライホイール１０１の速度の単純な測定により、容易にモニタリングされ、証明される（certified）。

制御部７２０により生成される信号７２５は、フライホイール１０１に蓄積されたエネルギー量が最小安全閾値（minimum safety threshold）に達した際に、ブレーキシステムの外部のシステムのためのアラームを生成する。

エネルギー蓄積装置７０５が、ブレーキを完遂するためのサイジング（sizing）を全く必要とせず、第１の電力変換手段７０６により再変換された電気エネルギー、および、最後の非常ブレーキまたはパーキングブレーキを管理するために制御システム７００により直ちに再使用される電気エネルギーのための一時的な緩衝装置（buffer）としてのみ機能することは明確にされるべきである。

制御部７２０に故障が生じた場合、フライホイール１０１に蓄積されているエネルギーが、第１の係合手段１０８（すなわち電気機械クラッチ）を介して、２次伝達軸１０９に全て伝達され得るという可能性がある。これは、リニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５からフライホイール１０１に至る機械的チェーンにおいて、少なくとも１つの機械部材を破損する明らかなリスクを有している。上述した問題を改善するためには、第１の係合手段１０８（すなわち電気機械クラッチ）の摩擦係数を、ブレーキ力の最大力Ｆｍａｘを加えるのに要する力よりも、そのブレーキ力に伴って生じる摩擦力が僅かに大きくなるように、設定すれば十分である。このようにして、電気機械クラッチは、機械的ヒューズとしての機能を果たす。電気機械クラッチの機能を実行するのに適している工業用の電気機械クラッチは、接続および非接続段階中に消散される（dissipated）数１００万ジュール内で測定可能な機能寿命を有することが当業者に知られている。本発明の場合、実施例として前述したように、フライホイール１０１は、約１０００ジュール単位の大きさの電力量を蓄積する。この場合、電気機械クラッチは、一時的なヒューズエレメントとして機能するが、その後の動作を無効にするような損傷を受けることはない。

制御部７２０の入力における、さらなる重量信号７１８の存在は、電気機械アセンブリが関連付けられているボギー台車（bogie）上の重量負荷（weight bearing）を示している。重量信号７１８によって、制御部７２０は、利用可能な把持力（grip force）を超えることなく実行可能な最大ブレーキ力を提供するために、重量信号７１８により提供される重量値に応じた関数として、印加されるべき力の値を計算する。これにより、停電の際であっても、ブレーキを掛ける手順を実行することが可能となる。

ブレーキシステムの動的挙動（dynamic behavior）に関する前述の説明において、第１の係合手段１０８（すなわち、電気機械クラッチ）の瞬間状態（instantaneous state）、およびロック手段１１１（すなわち、電気機械ブレーキ）の瞬間状態を切り替える想定（assumption）がなされている。実際に、前述の装置が約数１００ミリ秒の物理的作動時間（physical actuation time）を有し、摩擦力は、ゼロ値（null value）から公称動作値まで連続的に移行する。これは、同時スイッチングの最中に、短時間、正確には約１００ミリ秒の間に運動エネルギーでチャージされたフライホイール１０１のエネルギーが、２次伝達軸１０９を介して電気機械アセンブリ１００の機械的質量（本体６１６）に伝わってしまうという問題が生じ得ることを意味する。

１つのソリューションとして、制御部７２０のメモリーに、製造業者により通常供給されるコンポーネントの公称遅延時間をプリロードすることが代表的である。１つ以上の係合手段１０８（すなわち電気機械クラッチ）、およびロック手段１１１（すなわち電気機械ブレーキ）に、適切に命令するために、公称遅延時間は、制御モジュールにより使用され、その結果、作動妨害（actuation crossing）を回避する。

実際には、それらの機能寿命の間、電気機械ブレーキおよび電気機械クラッチの双方は、クラッチ材料の漸進的な消耗を受けたことによる機械的ギャップ（mechanical gap）を修正し、コンポーネントの機能的構造に応じて反応時間を延長または短縮する。

この状況を改善するために、制御部７２０は、信号７２１、７２２を用いて、第１の電気モーター１０７、および／または、第２の電気モーター１１２から／に向かって流れる電流の大きさ、および、方向に関する情報を受け取ってもよい。これらの電流は、モーターが受けるトルクを示すため、例えば、第２の電気モーター１１２を非アクティブ化する前、または、アクティブ化した後に適時介在されているロック手段１１１（すなわち電気機械ブレーキ）、または、係合手段１０８（すなわち、電気機械クラッチ）を開く前に介在されているロック手段１１１（すなわち電気機械ブレーキ）のいずれかがあるという事実を示す。さらに、電気機械ブレーキ、および、電気機械クラッチのアクティブ化および非アクティブ化は、第１の電気モーター１０７および／または第２の電気モーター１１２の速度の変動を引き起こす。

電気機械ブレーキおよび電気機械クラッチへの命令時間を、電気モーターの電流および速度の変動と関連付けることにより、制御部７２０は、電気機械ブレーキおよび電気機械クラッチの機械的応力（mechanical stress）および消耗を最小限に抑えるために、その不揮発性メモリーに最初にプリロードされた前述のスイッチング時間を補正することができる。

次に図５を参照する。第２の電気モーター１１２が、要求されるブレーキ力の印加および解除において、自動的に動作することができるＦｍｏｔ未満で力場（force field）が存在することが推測され得る。Ｆｍｏｔは、第２の電気モーター１１２の規模、およびリニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５から２次伝達軸１０９まで及ぶ機械的チェーンの摩擦力に依存する。

電気機械ブレーキおよび電気機械クラッチの機械的応力および消耗をさらに制限するために、ブレーキ力場がＦｍｏｔ未満である場合、制御部７２０は、第２の電気モーター１１２の回転速度がゼロになった際のみ、電気機械ブレーキをアクティブ化させ得る。さらに、ブレーキ力場がＦｍｏｔ未満である場合、制御部７２０は、第２の電気モーター１１２の回転速度がモーターの回転速度に達した際にのみ、電気機械クラッチ（すなわち、係合手段１０８）をアクティブ化させ得る。

以下に、電気機械ブレーキアクチュエータ（電気機械アセンブリ１００）の図８に示されている前述の実施形態に基づく使用例について説明する。

３次伝達軸８０２は、フライホイール１０１と第２の係合手段１１４とを接続する。例えば、第２の係合手段１１４は、電気機械クラッチであり、第２の係合手段１１４の第１の回転要素８０４は、３次伝達軸８０２に接続される。

１次伝達軸１０３は、第１の係合手段１０８と接続する。例えば、第１の係合手段１０８は、電気機械クラッチである。その第１の回転要素８０５は、１次伝達軸１０３、第１の電気モーター１０７のローター８０７、および、第２の係合手段１１４（すなわち、第２の係合手段１１４の第２の回転要素８０９）に接続される。なお、本実施の形態において、電気モーターは、電気機械アセンブリ１００に第１の電気モーター１０７の１つのみ設けられており、第２の電気モーター１１２は設けられていない。２次伝達軸１０９は、第１の係合手段１０８の第２の回転要素８１０を、駆動メカニズム（伝達メカニズム１３３）、および、ロック手段１１１に接続する。ロック手段１１１が電気機械ブレーキである場合、２次伝達軸は、電気機械ブレーキの回転要素８１５に接続される。

機械的質量８１８（電気機械アセンブリ１００の本体の質量）の記号により図８に示されているように、第１の電気モーター１０７の本体、および、ロック手段１１１は、電気機械アセンブリ１００の本体に機械的に拘束されている。

第１の係合手段１０８、第２の係合手段１１４（すなわち電気機械クラッチ）、および、ロック手段１１１（すなわち電気機械ブレーキ）は、例えば、電磁気式であってもよいが、これに限定されるものではない。

第２の係合手段１１４の動作を詳細に分析し、第２の係合手段１１４が電気機械クラッチである場合の実施例を考慮すると、この電気機械クラッチは、２つの機能状態を有する既知の工業用のコンポーネントである。第１の状態において、回転要素８０４および回転要素８０５が互いに連結される。そのため、３次伝達軸８０２および１次伝達軸１０３は、フライホイール１０１が、蓄積された運動エネルギーを１次伝達軸１０３に伝達し得るよう、機械的に拘束される。そして、第１の電気モーター１０７は、運動エネルギーをフライホイール１０１に伝達し得る。第２の状態において、回転要素８０４および回転要素８０５は、互いに連結解除される。このようにして、３次伝達軸８０２および１次伝達軸１０３は、機械的に解放され、フライホイール１０１が、フライホイール１０１自体の慣性により自由に回転可能となる。

第１の係合手段１０８の動作を詳細に分析し、第１の係合手段１０８が電気機械クラッチである場合の実施例を考慮すると、この電気機械クラッチは、２つの機能状態を有する既知の工業用のコンポーネントである。第１の状態において、回転要素８０９および回転要素８１０は互いに連結され、これにより、第１の電気モーター１０７およびフライホイール１０１が運動エネルギーを伝達メカニズム１３３に伝達し得るよう、１次伝達軸１０３および２次伝達軸１０９は、機械的に拘束される。伝達メカニズム１３３が機械減速機（mechanical reducer）であり、第１の電気機械クラッチ８０３の回転要素８０４、８０５が連結される場合に、運動エネルギーは、機械減速機の第１の要素８１２に伝達される。

第２の状態において、回転要素８０９および回転要素８１０は互いに連結解除される。このようにして、１次伝達軸１０３および２次伝達軸１０９が、機械的に解放され、２次伝達軸１０９は自由となる。

図８における電気機械クラッチ（第１の係合手段１０８および第２の係合手段１１４）の図は、単に機能的なものである。実際には、電気機械クラッチ（第１の係合手段１０８および第２の係合手段１１４）は、前述の機能的に変化することなく、その機能を維持しながら、様々な形態をとることができる。

ロック手段１１１の動作を詳細に分析し、ロック手段１１１が電気機械ブレーキである場合の実施例を考慮すると、この電気機械ブレーキは、２つの機能状態を有する既知の工業用のコンポーネントである。第１の状態において、回転要素８１５および機械的質量８１８（電気機械アセンブリ１００の本体）は、共に連結される。このようにして、２次伝達軸１０９は、電気機械アセンブリ１００の本体に機械的に拘束され、回転が阻止される。第２の状態において、回転要素８１５および機械的質量８１８（電気機械アセンブリ１００の本体）は、互いに連結解除され、２次伝達軸１０９が自由に回転可能となる。

図８に示されている電気機械ブレーキ（ロック手段１１１）の図は、単に機能的なものである。実際に、開示された機能を変更することなく、その機能を維持しながら、様々な形態をとり得る。

伝達メカニズム１３３の動作を詳細に分析し、伝達メカニズム１３３が機械減速機である実施例を考慮すると、機械減速機の第２の要素８１３は、４次伝達軸８２１を用いて、ネジ、および、ナットネジシステム８２０に接続される。４次伝達軸８２１の回転は、リニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５間の距離Ｌを変動させる。力センサー手段１３４は、例えば、距離Ｌが変化する際に、電気機械アセンブリ１００により加えられる力Ｆ（Ｌ）を測定するために、リニアアクチュエータ１３１の２つの端部１０４と１０５との間に配置されてもよいが、それに限られない。図７において、電力供給手段７０１（例えば、電力供給装置）は、電源７０２により供給され、典型的には、車両バッテリーである。電力供給手段７０１は、導体７０３、７０４間に安定化された電力供給電圧（stabilized power supply voltage）を提供する。

第１の電力変換手段７０６は、導体７０３、７０４に接続されている。この実施例においては、第１の電気モーター１０７の１つのみが設けられている。第１の電力変換手段７０６は、第１の電気モーター１０７の電力供給装置に割り当てられている。

制御部７２０の電力供給の制御手段７０８は、さらに、導体７０３、７０４に接続されている。

第１の電気モーター１０７は、例えば、ブラシレスモーターであってもよいが、これに限られない。第１の電力変換手段７０６は、例えば、３相インバーターであってもよいが、これに限られない。

エネルギー蓄積装置７０５は、第１の電力変換手段７０６を介して第１の電気モーター１０７によって再生成される（regenerated）任意の電気エネルギーのためのアキュムレータ（accumulator）としての機能を実行する。

第１の電気モーター１０７は、第１の電力変換手段７０６および制御部７２０を対象としている角度位置信号７０９をそれぞれ生成する。最先端技術に従って開発されたモーター制御システムが、モーターの角速度情報を、経時的な角位置変動に関する情報から得ることができることは、従来技術である。

制御部７２０は、力センサー手段１３４からの力信号７１１、および、電気機械アセンブリから要求された力を示すブレーキ力要求信号７１２をさらに受信する。

制御部７２０は、制御信号７１３、７２３、７１４を生成し、第２の係合手段１１４、第１の係合手段１０８、および、ロック手段１１１をそれぞれアクティブ化、非アクティブ化する。

その上、制御部７２０は、第１の電気モーター１０７の速度や方向を制御するために、第１の電力変換手段７０６の制御信号７１５を生成する。

次に、制御システム７００と電気機械アセンブリ１００との間の動作および相互作用について詳述する。

図２によれば、電気機械アセンブリ１００は、最初に、休止位置にあると仮定される。すなわち、ブレーキ手段２０４、２０５（すなわち、パッドホルダ）は、各々、ブレーキディスク２０６から距離Ａ／２のところに位置すると仮定される。

制御システムの電源が入れられた際、制御部７２０は、３次伝達軸８０２を１次伝達軸１０３に接続する第２の係合手段１１４をアクティブ化させ、第１の電気モーター１０７を起動し（start）、制御信号７１５を用いて定常状態速度にする。定常状態回転速度は、フライホイール１０１が設計運動エネルギーを蓄積した状態の速度、または、例えば、ブレーキサイクルを完遂するのに要するエネルギーの１０倍を蓄積した状態の速度であるが、これに限定されない。

次に図５を参照する。ブレーキ力要求信号７１２からの要求（力値Ｆ３にする要求）が存在する状態において、制御部７２０は、制御信号７１３、制御信号７２３、および、制御信号７１４に作用する。これにより、制御信号７１３は、第２の係合手段１１４に、３次伝達軸８０２を１次伝達軸１０３へ機械的に接続させる。制御信号７２３は、第１の係合手段１０８に、１次伝達軸１０３を２次伝達軸１０９へ機械的に接続させる。制御信号７１４は、ロック手段１１１に、２次伝達軸１０９を電気機械アセンブリ１００の本体（機械的質量８１８）から接続解除させる。

このようにして、３次伝達軸８０２の回転、および、１次伝達軸１０３の回転は、フライホイール１０１のエネルギーを２次伝達軸１０９に伝達する。従って、２次伝達軸１０９の回転は、機械減速機として作用し得る伝達メカニズム１３３の減速係数に対応する見込減速係数（possible speed reduction factor）、および、伝達メカニズム１３３（すなわち機械減速機）の減速係数に対応する見込トルク増幅係数（possible torque amplification factor）で、フライホイール１０１のエネルギーを４次伝達軸８２１に伝達してもよい。

最小力Ｆ１と距離Ａの積（product）（面積）が、Ｌ１、Ｌ２、およびＦｍａｘの積により求められる三角形の面積に対して無視できるほど小さいので、実際に、大量のエネルギーを消耗せずにＬ０とＬ１との間の部分に沿って移動することにより、リニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５の間の距離Ｌは増加する。

図２の２つの距離Ａ／２を０に再設定した位置に対応する点Ｌ１に到達した際に、ブレーキ手段２０４、２０５（すなわちブレーキパッド）がブレーキディスク２０６の面に到達し、力Ｆ（Ｌ）が増大し始める。そして、その力Ｆ（Ｌ）の値が、力センサー手段１３４により力信号７１１を介して制御部７２０に報告される。

力信号７１１が、設計により定められている許容範囲内において、力値Ｆ３に到達したことを示す場合、制御部７２０は、制御信号７２３、および、制御信号７１４に作用する。制御信号７２３は、第１の係合手段１０８に、２次伝達軸１０９から１次伝達軸１０３を機械的に接続解除させる。制御信号７１４は、ロック手段１１１に、２次伝達軸１０９を機械的質量８１８（電気機械アセンブリ１００の本体）へ接続させる。

このようにして、電気機械アセンブリ１００は、力値を変化させる新たな要求がなされるまで、力値Ｆ３を安定的に維持する。制御部７２０は、第１の電気モーター１０７がフライホイール１０１を回転自在に維持し続け得るよう、第２の係合手段１１４のアクティブ状態を維持する。

ブレーキ力要求信号７１２によるＦ３からＦ２への力減少要求が存在する場合、制御部７２０は、制御信号７１４、制御信号７１３、および、制御信号７２３に作用する。制御信号７１４は、ロック手段１１１に、機械的質量８１８（電気機械アセンブリ１００の本体）から２次伝達軸１０９の接続を解除させ、２次伝達軸１０９を自由に回転させる。制御信号７１３は、第２の係合手段１１４に、１次伝達軸１０３から３次伝達軸８０２の接続を解除させて、第１の電気モーター１０７をフライホイール１０１と別の速度で回転させる。制御信号７２３は、第１の係合手段１０８に、１次伝達軸１０３を２次伝達軸１０９へ接続させて、第１の電気モーター１０７をアクティブ化し、フライホイール１０１と逆方向に回転させる。

力値Ｆ３（力レベル）が、リニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５から２次伝達軸１０９までの機械的チェーンの摩擦力より大きい場合、２次伝達軸１０９は、フライホイール１０１と反対方向へ自律的に回転しようとする。この場合、回転速度が、想定される力解除勾配(force release gradient)よりも高い場合、第１の電気モーター１０７は、制御部７２０により電気機械ブレーキとして使用され、余剰の運動エネルギーを蓄積要素（エネルギー蓄積装置７０５）に蓄積される電気エネルギーに変換する。

力値Ｆ３（力レベル）がリニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５から２次伝達軸１０９までの機械的チェーンの摩擦力より小さい場合、２次伝達軸１０９は、その現在の位置で安定状態を維持する傾向がある。この場合、第１の電気モーター１０７は、モジュールの制御部７２０により使用され、要求されたブレーキ力解除勾配を確実に得るような値の２次伝達軸１０９の回転を開始し、その回転を維持する。第１の電気モーター１０７は、リニアアクチュエータ１３１の端部１０４、１０５から２次伝達軸１０９への機械的チェーンの解放状態において、少なくとも静摩擦以上の最小トルクを有していなければならない。

力信号７１１が、設計により定められている許容範囲内において力値Ｆ２に到達したことを示す場合、制御部７２０は、制御信号７２３、および、制御信号７１４に作用する。制御信号７２３は、第１の係合手段１０８に、１次伝達軸１０３を２次伝達軸１０９から接続を解除させる。制御信号７１４は、ロック手段１１１に、２次伝達軸１０９を電気機械アセンブリ１００の本体（機械的質量８１８）へ接続させる。このようにして、電気機械アセンブリ１００は、力値を変更するための新たな要求がなされるまで、力値Ｆ２を安定的に維持する。同時に、制御装置の制御部７２０は、制御信号７１３、および、制御信号７１５に作用する、制御信号７１３は、第２の係合手段１１４に、３次伝達軸８０２を１次伝達軸１０３へ接続させる。制御信号７１５は、第１の電気モーター１０７に、フライホイール１０１を定常回転速度へ戻させ、ブレーキ適用中に失われた運動エネルギーを再チャージさせる。

ブレーキ力要求信号７１２より、Ｆ２から０Ｎへ力を減少させるための要求が存在する場合（すなわち、ブレーキ力を完全に開放する状態）、制御部７２０は、力信号７１１が力Ｆ＝０Ｎのレベルに達したことを示す場合を除き、前述のケースと全く同じように挙動し、第１の電気モーター１０７のアクティブ状態および、ロック手段１１１の非アクティブ状態を維持し、角度位置信号７１０に基づき測定された角度位置の変化量に対応する距離Ｌの変化量の測定を開始する。距離Ｌの変化量が距離Ａに達した場合、制御部７２０は、制御信号７１４に作用して、ロック手段１１１に、２次伝達軸１０９を電気機械アセンブリ１００の本体へ接続させる。このようにして、電気機械アセンブリ１００は、新しい力の値が要求されるまで、ブレーキアクチュエータの位置（すなわち、ブレーキディスク２０６からの距離Ａ／２におけるパッドホルダ（ブレーキ手段２０４、２０５）の位置を安定的に維持する。前の実施例において開示した電気機械アセンブリと同様の原理が、今開示された電気機械アセンブリについても有効である。この原理は、パーキングブレーキを加える方法、運動エネルギーを最後の非常ブレーキ、または、パーキングブレーキのための電気エネルギーに変換する方法、および、２つの電気機械クラッチ８０３、８１１および電気機械ブレーキのスイッチング遅延を補償する（compensate）方法に関連している。

開示された伝達メカニズム１３３は、例えば、これに限られないが、２つ以上の歯車の連結、歯車とウォームネジ（worm screw）の連結、または、１つ以上の遊星ギヤボックス（planetary gearboxes）を直列（in series）に連結することにより得られてもよい。

制御部７２０は、少なくとも１つのマイクロプロセッサー、または、ＦＰＧＡ、ゲートアレイ（Gate Array）、もしくは、ＡＳＩＣタイプのうち少なくとも１つのプログラム可能な回路、を含んでいてもよく、その双方を含んでいてもよい。

本発明に係る電気機械アセンブリ、および、本発明に係る電気機械アセンブリのための制御システムの様々な態様および実施形態を詳述した。各実施形態は、任意の他の実施形態と組み合わせることができることが理解される。さらに、本発明は、詳述された実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲によって規定される範囲内で変更されてもよい。

Claims (20)

1. 鉄道車両のブレーキシステムのための電気機械アセンブリ（１００）であって、
   運動エネルギーを蓄積するよう設けられたフライホイール（１０１）を含み、
   前記フライホイール（１０１）に蓄積された前記運動エネルギーは、前記電気機械アセンブリ（１００）を動作させ、前記ブレーキシステムに少なくとも１つの非常ブレーキ、常用ブレーキ、または、パーキングブレーキの動作を実行させるために十分であることを特徴とする電気機械アセンブリ（１００）。
2. 第１の電気モーター（１０７）と、
   前記第１の電気モーター（１０７）に対して回転自在に接続された１次伝達軸（１０３）と、
   ２次伝達軸（１０９）と、
   前記２次伝達軸（１０９）を前記１次伝達軸（１０３）に回転自在に連結するよう設けられた第１の係合手段（１０８）と、
   前記２次伝達軸（１０９）に連結され、さらに、前記２次伝達軸（１０９）の回転を係止するよう設けられたロック手段（１１１）と、
   前記ブレーキシステムを作動させるよう設けられているリニアアクチュエータ（１３１）であって、
   前記リニアアクチュエータ（１３１）の２つの端部（１０４、１０５）が、第１の距離ｄｉｓ１にある第１の収縮位置から、前記リニアアクチュエータ（１３１）の前記端部（１０４、１０５）が前記第１の距離ｄｉｓ１よりも大きい第２の距離ｄｉｓ２に位置する第２の伸長位置まで伸長可能な、前記リニアアクチュエータ（１３１）と、
   前記２次伝達軸（１０９）と前記リニアアクチュエータ（１３１）との間に介在し、前記２次伝達軸（１０９）の回転運動を前記リニアアクチュエータ（１３１）の直線運動に変換するよう構成された伝達メカニズム（１３３）と、さらに含み、
   前記フライホイール（１０１）は、前記１次伝達軸（１０３）に回転自在に接続され、または接続可能な請求項１に記載の電気機械アセンブリ（１００）。
3. 前記１次伝達軸（１０３）は、第２の係合手段（１１４）を用いて前記フライホイール（１０１）に回転自在に接続可能であり、
   前記第１の電気モーター（１０７）は、
   前記１次伝達軸（１０３）を第１の方向ｄ１に回転させ、前記第１の方向ｄ１への前記１次伝達軸（１０３）の回転は、前記リニアアクチュエータ（１３１）の前記２つの端部（１０４、１０５）間の距離を増加させ、
   前記第１の方向ｄ１と反対の第２の方向ｄ２に前記１次伝達軸（１０３）を回転させ、前記第２の方向ｄ２への前記１次伝達軸（１０３）の回転は、前記リニアアクチュエータ（１３１）の前記２つの端部（１０４、１０５）間の前記距離を減少させる、よう設けられており、
   前記第１の電気モーター（１０７）が前記第２の方向ｄ２に前記１次伝達軸（１０３）を回転させる際、前記第２の係合手段（１１４）は、前記フライホイール（１０１）から前記１次伝達軸（１０３）を接続解除する請求項２に記載の電気機械アセンブリ（１００）。
4. 前記第１の電気モーター（１０７）は、第１の方向ｄ１に前記１次伝達軸（１０３）を回転させるよう設けられ、前記第１の方向ｄ１への前記１次伝達軸（１０３）の回転は、前記リニアアクチュエータの前記２つの端部（１０４、１０５）間の距離を増加させ、
   前記電気アセンブリ（１００）は、前記２次伝達軸（１０９）に連結された第２の電気モーター（１１２）を含み、
   前記第２の電気モーター（１１２）は、前記第１の方向ｄ１と反対の第２の方向ｄ２に前記２次伝達軸（１０９）を回転させるよう設けられており、
   前記第２の方向への前記２次伝達軸（１０９）の前記回転は、前記リニアアクチュエータ（１３１）の前記２つの端部（１０４、１０５）間の前記距離を減少させる請求項２に記載の電気機械アセンブリ（１００）。
5. 前記第１の電気モーター（１０７）は、前記フライホイール（１０１）に前記運動エネルギーを継続的に蓄積するよう前記１次伝達軸（１０３）を回転させるために、継続的に電力供給され続ける請求項４に記載の電気機械アセンブリ（１００）。
6. 前記第１の係合手段（１０８）、および／または、前記第２の係合手段（１１４）は、電気機械クラッチまたは電磁クラッチを含む請求項３ないし５のいずれかに記載の電気機械アセンブリ（１００）。
7. 前記ロック手段（１１１）は、電気機械ブレーキまたは電磁ブレーキを含む請求項２ないし６のいずれかに記載の電気機械アセンブリ（１００）。
8. 前記リニアアクチュエータ（１３１）により加えられる力を測定するよう設けられた、少なくとも１つの力センサー手段（１３４）を含む請求項２ないし７のいずれかに記載の電気機械アセンブリ（１００）。
9. 請求項２ないし８のいずれかに記載の電気機械アセンブリ（１００）のための制御システムであって、
   少なくとも前記第１の電気モーター（１０７）、前記第１の係合手段（１０８）および前記ロック手段（１１１）の動作を制御するよう設けられた制御部（７２０）と、
   入力において電源（７０２）に接続され、安定化電圧を出力するよう設けられた電力供給手段（７０１）と、
   前記第１の電気モーター（１０７）に接続され、前記電力供給手段（７０１）の出力の前記安定化電圧を変換することにより前記第１の電気モーター（１０７）にエネルギーを供給するよう構成された第１の電力変換手段（７０６）と、を含み、
   前記第１の電力変換手段（７０６）は、前記フライホイール（１０１）により回転自在に駆動される際に、前記少なくとも第１の電気モーター（１０７）により生成される可変電圧を変換することにより前記安定化電圧を提供するよう、さらに構成されており、
   前記１つの制御部（７２０）の電力供給の制御手段（７０８）は、前記電力供給手段（７０１）の前記出力の前記安定化電圧から、または、前記第１の電力変換手段（７０６）により提供される前記安定化電圧により、少なくとも前記制御部（７２０）にエネルギーを供給するのに適している電気機械アセンブリ（１００）のための制御システム。
10. 前記第２の電気モーター（１１２）に接続され、前記第１の電力変換手段（７０１）の前記出力における前記安定化電圧を変換することにより、前記第２の電気モーター（１１２）にエネルギーを供給するよう構成された第２の電力変換手段（７０７）を含み、
    前記第２の電力変換手段（７０７）は、前記フライホイール（１０１）により回転自在に駆動される際に、前記第２の電気モーター（１１２）により生成される可変電圧を変換することにより前記安定化電圧を供給するよう、さらに構成されており、
    前記１つの制御部（７２０）の電力供給の前記制御手段（７０８）は、前記第１の電力変換手段（７０１）における前記出力の前記安定化電圧、前記第１の電力変換手段（７０１）により供給される前記安定化電圧、または、前記第２の電力変換手段（７０７）により供給される前記安定化電圧から、少なくとも前記制御部（７２０）にエネルギーを供給するよう構成されている請求項４に記載の電気機械アセンブリ（１００）のための請求項９に記載の制御システム。
11. 前記制御部（７２０）は、ブレーキ力要求信号（７１２）を受信するよう設けられており、
    前記ブレーキ力要求信号（７１２）が、前記リニアアクチュエータ（１３１）の前記２つの端部（１０４、１０５）における力の増加要求を示す場合に、前記制御部（７２０）は、
    前記２次伝達軸（１０９）に連結された前記ロック手段（１１１）を非アクティブ化し、
    前記第１の係合手段（１０８）を介して前記２次伝達軸（１０９）を前記１次伝達軸（１０３）に回転自在に連結するよう、設けられており、
    少なくとも前記フライホイール（１０１）により蓄積された前記運動エネルギーにより生成された前記１次伝達軸（１０３）への回転、および、前記２次伝達軸（１０９）に伝達された前記１次伝達軸（１０３）の回転は、前記リニアアクチュエータ（１３１）の前記２つの端部（１０４、１０５）の前記距離を変更し、前記リニアアクチュエータ（１３１）の前記２つの端部（１０４、１０５）における前記力を減少させる請求項４に記載の電気機械アセンブリ（１００）のための請求項９または１０のいずれかに記載の制御システム。
12. 前記ブレーキ力要求信号（７１２）が前記リニアアクチュエータ（１３１）の前記２つの端部（１０４、１０５）における前記力の減少要求を示す場合、前記制御部（７２０）は、
    前記２次伝達軸（１０９）に連結された前記ロック手段（１１１）を非アクティブ化し、
    前記第１の係合手段（１０８）を介して、前記１次伝達軸（１０３）から前記２次伝達軸（１０９）を回転自在となるよう連結解除し、
    軸の回転の第１の方向と反対の、前記軸の前記回転の第２の方向に前記２次伝達軸（１０９）を回転させるよう前記第２の電気モーター（１１２）をアクティブ化するよう、設けられており、
    前記第２の電気モーター（１１２）により生成される前記２次伝達軸（１０９）への回転は、前記リニアアクチュエータ（１３１）の前記２つの端部（１０４、１０５）間の前記距離を変更し、前記リニアアクチュエータ（１３１）の前記２つの端部（１０４、１０５）における前記力を減少させる電気機械アセンブリ（１００）のための請求項１１に記載の制御システム。
13. 前記制御部（７２０）が前記電源（７０２）からの電源異常を検出した場合、
    前記フライホイール（１０１）により蓄積された前記運動エネルギーにより生成された前記１次伝達軸（１０３）への回転は、前記第１の電気モーター（１０７）に伝達され、
    前記フライホイール（１０１）により伝達された前記運動エネルギーは、前記制御システムにより電気エネルギーに変換され、
    前記変換された前記電気エネルギーは、前記制御システムの前記制御部（７２０）に電力を供給するために、前記制御システムにより使用される請求項１０ないし１２のいずれかに記載の制御システム。
14. 前記制御部（７２０）は、ブレーキ力要求信号（７１２）を受信するよう設けられており、
    前記ブレーキ力要求信号（７１２）が、前記リニアアクチュエータ（１３１）の前記２つの端部（１０４、１０５）における力の増加要求を示す場合、前記制御部（７２０）は、
    前記２次伝達軸（１０９）に連結された前記ロック手段（１１１）を非アクティブ化し、
    前記第１の係合手段（１０８）を介して前記２次伝達軸（１０９）を前記１次伝達軸（１０３）に回転自在に連結し、
    前記第２の係合手段（１１４）を介して前記フライホイール（１０１）を前記１次伝達軸（１０３）に回転自在に連結するよう、設けられており、
    前記１次伝達軸（１０３）への回転は、少なくとも前記フライホイール（１０１）により蓄積された前記運動エネルギーにより生成され、
    前記１次伝達軸（１０３）の前記回転は、前記２次伝達軸（１０９）に伝達され、前記リニアアクチュエータ（１３１）の前記２つの端部（１０４、１０５）の距離を変更し、前記リニアアクチュエータ（１３１）の前記２つの端部（１０４、１０５）における前記力を減少させる請求項３に記載の電気機械アセンブリ（１００）のための請求項９に記載の制御システム。
15. 前記リニアアクチュエータ（１３１）の前記２つの端部（１０４、１０５）における前記力の減少が要求される場合、前記制御部（７２０）は、
    前記２次伝達軸（１０９）に連結された前記ロック手段（１１１）を非アクティブ化し、
    前記第１の係合手段（１０８）を介して、前記２次伝達軸（１０９）を前記１次伝達軸（１０３）に回転自在に連結し、
    前記第２の係合手段（１１４）を介して、前記フライホイール（１０１）から回転自在となるよう前記１次伝達軸（１０３）の連結を解除し、
    軸の回転の前記第１の方向とは反対の、前記軸の前記回転の第２の方向に前記１次伝達軸（１０３）を回転させるよう前記第１の電気モーター（１０７）をアクティブ化させるよう、設けられており、
    前記第１の電気モーター（１０７）により生成される前記２次伝達軸（１０９）の前記回転は、前記リニアアクチュエータ（１３１）の前記２つの端部（１０４、１０５）における前記力を減少させるよう前記リニアアクチュエータ（１３１）の前記２つの端部（１０４、１０５）間の前記距離を変更する請求項１４に記載の制御システム。
16. 前記制御部（７２０）が前記電源（７０２）の電力の損失を検出した場合、前記制御部（７２０）は、
    前記第１の係合手段（１０８）を介して、前記１次伝達軸（１０３）から回転自在となるよう前記２次伝達軸（１０９）の連結を解除し、
    前記第２の係合手段（１１４）を介して、前記フライホイール（１０１）に前記１次伝達軸（１０３）を回転自在に連結する、よう設けられており、
    前記１次伝達軸（１０３）への回転は、前記フライホイール（１０１）により蓄積された前記運動エネルギーにより生成され、前記第１の電気モーター（１０７）に伝達され、
    前記フライホイール（１０１）により伝達された前記運動エネルギーは、前記制御システムにより電気エネルギーに変換され、変換された前記電気エネルギーは、前記制御システムの前記制御部（７２０）に前記電力を供給するよう前記制御システムにより使用される請求項１４または１５のいずれかに記載の制御システム。
17. 前記ブレーキ力要求信号（７１２）が前記リニアアクチュエータ（１３１）の前記２つの端部（１０４、１０５）における前記力の維持要求を示す場合、前記制御部（７２０）は、
    前記第１の係合手段（１０８）の接続を解除することにより、前記１次伝達軸（１０３）から回転自在となるよう前記２次伝達軸（１０９）の連結を解除し、
    前記２次伝達軸（１０９）に連結された前記ロック手段（１１１）をアクティブ化し、前記２次伝達軸（１０９）の前記回転を停止し、前記リニアアクチュエータ（１３１）の前記２つの端部（１０４、１０５）間の距離を一定に保ち、前記リニアアクチュエータ（１３１）の前記２つの端部（１０４、１０５）の前記力を一定に保つよう、設けられている請求項９または１６のいずれかに記載の制御システム。
18. 鉄道車両のためのブレーキシステム（２００）であって、
    請求項１ないし８のいずれかに記載の前記鉄道車両の前記ブレーキのための電気機械アセンブリ（１００）と、
    請求項９ないし１７のいずれかに記載の制御システムと、を備え、
    ブレーキ手段（２０４、２０５）は、前記鉄道車両の少なくとも１つの車輪に、直接的または間接的にブレーキ力を加えるよう設けられており、
    前記ブレーキ力の印加は、前記リニアアクチュエータ（１３１）の伸縮運動により制御されることを特徴とするブレーキシステム（２００）。
19. 前記リニアアクチュエータ（１３１）と前記ブレーキ手段（２０４、２０５）との間に介在するレバーシステム（２０３）を含み、
    前記レバーシステム（２０３）は、前記リニアアクチュエータ（１３１）の前記２つの端部（１０４、１０５）に接続され、前記ブレーキ手段（２０４、２０５）により加えられる前記ブレーキ力を、前記リニアアクチュエータ（１３１）の前記２つの端部（１０４、１０５）間の距離に応じた関数として制御するよう設けられている請求項１８に記載のブレーキシステム（２００）。
20. 前記ブレーキ手段（２０４、２０５）により加えられる前記ブレーキ力は、前記リニアアクチュエータ（１３１）の前記２つの端部（１０４、１０５）間の距離が減少するにつれて増加し、または、その逆に、前記ブレーキ力は、前記リニアアクチュエータ（１３１）の前記２つの端部（１０４、１０５）間の前記距離が増加することにつれて減少する請求項１８に記載のブレーキシステム（２００）。

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