JP3200727U - 車両のための制動システム - Google Patents

Abstract

【課題】制動装置を備える車両、特に鉄道車両のためのブレーキシステムに関し、小型、省スペース化を図り、確実に保証された制動機能を保持し、車両質量の削減を可能とした制動システムを提供する。【解決手段】制動装置１１０は、車両の少なくとも１つの車輪を制動するための制動機器１１１を有し、制動装置１１０は、制動機器１１１に空圧制動エネルギーを供給するための空圧エネルギー供給ユニット１１２への接続用の空圧接続機器を備える。制動機器１１１は、油圧制動機器として設計され、制動装置１１０は、空圧制動エネルギーを油圧制動エネルギーに変換するために、空圧接続機器と制動機器１１１との間に接続された変換装置を有する。【選択図】図１

Description

本考案は、制動装置をもつ車両、特に鉄道車両のための制動システムに関し、制動装置は、車両の少なくとも１つの車輪を制動するための制動機器を有し、制動装置は、制動機器に空圧制動エネルギーを供給するための空圧エネルギー供給ユニットへの接続用の空圧接続装置を有する。本考案は、さらに、本考案による車両のための走行装置、および制動システムを有する車両に関する。同様に、本考案は、車両の制動機器を駆動するための方法に関する。

現代の鉄道車両、例えば、機関車、複合トラクションユニット、客車、およびますます貨車（のみならず他の車両）においては、通常、ディスクブレーキ装置（従って、典型的に、関連するブレーキ機構とともに少なくとも１つのブレーキディスクおよびブレーキアクチュエータ）を用いる空圧制動システムが知られている。概して、車両の制動制御は、ブレーキシリンダに作用する空圧ブレーキシリンダ圧力を提供し、次にブレーキシリンダは、ブレーキ機構およびブレーキパッドを通じて必要な制動出力をブレーキディスクへ伝達する。必要に応じて、通常、１つの車輪ユニット（例えば輪軸、車輪対、またはさらに単一の車輪）に対して１つから４つのかかる制動システムが設けられる。

かかる制動システムは、空圧動作原理ゆえに、比較的大量のスペースを車両の走行装置内またはワゴン本体内に必要とする。とりわけ現代の鉄道車両の走行装置においては（かかる走行装置の絶えず増加する複雑さ、とりわけかかる走行装置の能動部品数の着実な増加に少なからず起因して）、このことが制動設備の一体化における問題の増加をもたらす。

別の問題は、可能な限り低重量の車両に対する頻繁な要求から生じ、これを少なからず動機付けるのは、車両を運行する事業者にとって著しい節約が生じうることである。そのうえ、既知の制動機器は、ブレーキ機構に組み込まれた、大抵は比較的複雑で誤動作しがちな摩耗調整機構を含み、この機構は、摩擦要素の摩耗を補償し、結果として、摩擦要素の寿命にわたってほとんど同様に短いブレーキアクチュエータのストロークを提供することが意図される。このすべてが制動機器のかなりの質量につながる。従って、既知の鉄道車両の既知の制動機器（ブレーキアクチュエータおよびブレーキ機構）は、モデルに依存して、通常、６５ｋｇから１２０ｋｇの質量を有する。

本考案は、それゆえに、上記のタイプのブレーキ装置を動作させるための制動システムおよび方法を提供する目的に基づき、このブレーキ装置は、上述の不利点を有さないか、または少なくともそれらをより少ない程度に有し、特に、小型、省スペースの設計を用いた簡単な方法により、確実に保証された制動機能において車両質量の削減を可能にする。

本考案は、この問題を請求項１の前提部分による制動システムに基づいて、請求項１の特徴部分に指定された機能によって解決する。本考案は、そのうえ、この目的を請求項１１の前提部分による方法から開始して、請求項１１の特徴部分の機能によって達成する。

本考案は、制動機器を省スペースかつ比較的軽量の油圧制動機器として実行し、利用可能な空圧制動エネルギーを油圧制動エネルギーに変換して、次に、制動機器を動作させるためにそれを用いるならば、小型、省スペースの設計を用いた簡単な方法で相変わらず確実な制動機能とともに車両質量の削減を達成できる、という技術的教示に基づく。利益は、利用可能な最大空圧作動圧力より典型的にかなり高いが、容易に管理できる最大油圧作動圧力によって達成される。油圧システムでは作動圧力がより高いため、同じ制動力を作り出すためにブレーキアクチュエータ自体をずっとより小さくできる。これによって、システムの質量が純粋な空圧システムに比べてかなり削減される。

そのうえ、かかる油圧システムは、ブレーキの摩擦要素上の摩耗を補償するための調整装置をずっとより簡単に実現することを可能にする。従って、ブレーキ機構の摩耗を補償する調整のためには、追加の油圧媒体を油圧システムへ単に供給すれば十分である。結果として、すでにその静止位置にある（すなわち、ブレーキが解除されたときの）ブレーキアクチュエータは、（油圧媒体の供給量に対応する）ある量偏向した状態にある。結果として、ブレーキ機構のすでに部分的に摩耗した摩擦要素は、制動効果の発現までの作動ストロークを磨耗していない摩擦要素に存在する元の量まで削減できるように、車輪ユニット上のその対応物、例えば、ディスクへ再び近付けられる。

本考案の別の大きな利点は、本システムを既存の空圧ブレーキシステムへ、それらのシステムアーキテクチャ、とりわけそれらのセキュリティ関連エリアの修正を要することにならずに、シームレスに一体化できることである。従って、本考案は、空圧ブレーキシステムを有する既存の車両をレトロフィットするのに理想的に適する。安全面では、本考案による設計の油圧部分が、原理的に、制動システムの空圧駆動機械部品であると単に見做すことができる。このことは、かかる方法で設計された制動システムに関する承認プロセスをかなり簡単にする。

それゆえに、第１の態様によれば、本考案は、制動装置をもつ車両、特に鉄道車両のための制動システムに関し、制動装置は、車両の少なくとも１つの車輪を制動するための制動機器を有し、制動装置は、制動機器へ空圧制動エネルギーを供給するための空圧エネルギー供給ユニットへの接続用の空圧接続装置を有する。制動機器は、油圧制動機器として設計され、制動装置は、空圧制動エネルギーを油圧制動エネルギーに変換するために、空圧接続装置と制動機器との間に挿入された変換装置を有する。

空圧制動エネルギーの油圧制動エネルギーへの変換は、一般に、任意の適切な方法で行うことができる。典型的に、変換装置は、変換ユニットを備え、変換ユニットは、空圧接続装置に接続可能な空圧入力側を有し、かつ変換ユニットは、制動機器に接続可能な油圧出力側を有する。

変換装置は、原理的に、任意の適切な方法で設計できる。特に、変換装置は、いくつかの別個の部品にわたって分布してもよい。好ましくは、変換装置は、ブレーキシステムのさらなる部品も収納された中央ハウジング中に配置される。変換ユニットが小型で別々に交換可能な部品として設計されるならば特に有利である。

この場合、例えば、完全にまたは部分的に流体動力学的に動作する装置、例えばポンプなどを用いることができる。しかしながら、本考案の特に簡単に構成された変形形態では、変換に関して少なくとも主として流体静力学的な原理が選択される。好ましくは、この場合、変換ユニットは、変位原理で動作する。この目的のために、本考案の非常に簡単に設計された変形を用いて、変換ユニットは、それを通じて変換が生じる少なくとも１つのピストン−シリンダ配置を備えることができる。

典型的に、変換装置は、空圧入力側での入力圧力を油圧出力側での出力圧力に変換するように構成され、出力圧力は、入力圧力より高い。この場合、圧力変換比の度合いは、各用途に応じて選択される。好ましくは、出力圧力は、高出力密度をもつ特に小型の制動機器の達成を可能にするため、入力圧力の１０倍から２００倍、好ましくは１５倍から１５０倍、より好ましくは２０倍から１００倍である。従って、３バールから５バールの入口圧力では、出力圧力を、例えば、１００バールから３００バールとすることができる。

変換は、空圧制動圧力Ｐ_ｐｎｅｕが入力側有効ピストン面積Ａ_ｐｎｅｕに作用し、結果として、入力側力Ｆ_ｐｎｅｕをピストンに及ぼすことで専ら生じうる。入力側力Ｆ_ｐｎｅｕは、力変換比ＦＲで出力側力Ｆ_ｈｙｄｒ（＝ＦＲ・Ｆ_ｐｎｅｕ）に変換されて、それが出力側有効面積Ａ_ｈｙｄｒに作用し、次には油圧媒体に作用して、結果として、出力側油圧制動圧力Ｐ_ｈｙｄｒを発生させる。有効ピストン面積比に依存して、対応する（逆）圧力比が得られ、従って、次式が成り立つ。

簡単に設計されるので特に好ましい変形では、力変換比ＦＲ＝１であり、すなわち、２つのピストン表面は、例えば、力伝達のための追加の機構なしに互いに強固に連結される。

本考案のいくつかの変形では、変換装置は、入力側有効ピストン面積をもつ入力側ピストン−シリンダ配置、および機械的に連結された出力側有効ピストン面積をもつ出力側ピストン−シリンダ配置を備え、特に、入力側有効ピストン面積は、出力側有効ピストン面積の１０倍から２００倍、好ましくは１５倍から１５０倍、より好ましくは２０倍から１００倍である。

すでに前述したように、本考案の好ましい変形では、制動機器の少なくとも１つの制動要素の増加した作動ストロークを、例えば、それが摩擦要素の摩耗から生じたときに、削減するように構成された調整装置が設けられる。

調整装置を駆動するために、適切であれば、手動で作動されるか、または別に制御されることになる別個のアクチュエータが設けられてもよい。この場合、調整装置のために別個の電源が設けられてもよい。好ましくは、調整は、ある度合いの摩耗に到達したときに自動的に生じる。この摩耗の度合いへの到達は、任意の適切な方法で検出できる。従って、この状態に到達したことを検出するために任意のセンサを用いることができる。

本考案の制動システムの特に簡単に構成された変形形態では、調整装置は、変換装置によって駆動される。これは、動作中の変換装置が、摩耗のために増加した作動ストロークで動作しなければならない場合にのみ、調整の動作が結果として生じる解決法を実現できるという利点を有する。従って、調整装置の駆動は、これが必要なときにのみ、別個のセンサシステムおよび／または別個のエネルギー供給を必要とすることなくもたらされる。

変換装置によって調整装置が駆動される、それぞれ、時点および状態は、原理的に、各車両に関する仕様に応じて任意に選択できる。好ましくは、変換装置は、最大作動ストロークを有し、調整装置の駆動は、特に有利な構成がこれにより達成されるので、変換装置の作動ストロークが最大ストロークの６０％から９０％、好ましくは６５％から８５％、より好ましくは７０％から８０％に到達したときにのみ結果として生じる。

調整装置は、原理的に、任意の適切な方法で設計できる。本考案の特に簡単に構成された変形形態では、調整装置も、追加の油圧媒体を供給するためのピストン−シリンダ配置を備え、その場合、ピストン−シリンダ配置は、例えば、変換装置のタペット装置を通じて作動される。

そのうえ、調整装置は、変換装置から分離して配置された別個のモジュールとして設計されてもよい。しかしながら、小型なので特に有利な設計は、調整装置が変換装置とともに共通ハウジング中に配置されるという事実によって特徴付けられる。この場合、調整装置が別々に交換可能であるように構成されるならば特に有利である。

好ましくは、調整装置は、少なくとも１つのブレーキ要素の（その静止位置から制動効果の発現までの）作動ストロークを削減するために、追加の油圧媒体を制動機器の作業チャンバへ供給するように構成される。この場合、調整装置は、好ましくは、第１ステップにおいて、特に制動機器の駆動中に、追加の油圧媒体を中間貯蔵部へ供給し、第１ステップに続く第２ステップにおいて、特に制動機器の解除中に、追加の油圧媒体を中間貯蔵部から作業チャンバへ供給するように構成される。

このように、当然ながら上昇した圧力が制動機器の作業チャンバ内に行き渡る、制動動作中には、初めに（この場合、作業チャンバから油圧分離された）中間貯蔵部へのより低圧力レベルでの供給のみがあり、制動機器の作業チャンバにおける圧力が然るべく低いレベルに戻ったときにのみ、中間貯蔵部から作業チャンバへの供給を有することが可能である。然るべく付勢されたチェック弁などによって、中間貯蔵部の作業スペースへの選択的な結合を容易に実現できる。

原理的に、中間貯蔵部から作業チャンバ中への供給のために別個の電源が提供されてもよい。しかしながら、この供給は、好ましくは、いかなる追加の電源もなしに行われる。この目的のために、中間貯蔵部は、好ましくは、ばねを搭載した中間貯蔵部として設計され、第２ステップにおいて、追加の油圧媒体を作業チャンバへ自律的に供給する。

本考案のブレーキシステムのさらに好ましい変形では、滑走防止装置が設けられる。滑走防止装置は、レール上での鉄道車輪のスリップおよび結果として生じる車輪およびレール間の力伝達の減少を防止するために、好ましくは従来の方法で制動機器の制動動作を、制御装置の制御の下で、中断するように構成される。

滑走防止装置は、その機能を従来の方法で空圧部品、例えば、１つ以上の対応する電磁弁などを通じて中心位置で実現できるように、好ましくは空圧接続装置と変換装置との間に挿入される。好ましくは、滑走防止装置は、それゆえに制御装置によって制御される少なくとも１つのベント弁を備える。かさねて、次には特に小型の設計を達成するために滑走防止装置が変換装置とともに共通ハウジング中に（好ましくは別々に交換可能な）部品として配置されるならば有利である。

加えてまたは代わりに、必要に応じて、空圧制動圧力をモニタし、および／または調節するために、好ましくは空圧制動圧力を表す信号を制御装置へ送達するように構成された空気圧センサが提供される。空気圧センサは、好ましくは空圧接続装置と変換装置との間に挿入され、（滑走防止装置が存在する場合には）空気圧センサは、それぞれ、滑走防止装置の有効性もモニタし、または変換装置を調節できるように、好ましくは滑走防止装置と変換装置との間に挿入される。

かさねて、次には特に小型の設計を達成するために圧力センサが変換装置とともに共通ハウジング中に配置された（好ましくは別々に交換可能な）部品であれば有利である。

先述のとおり、変換装置および調整装置は、何れもピストン−シリンダ組立品として設計できる。本考案の好ましい変形では、作業チャンバを規定する、少なくとも１つのピストン−シリンダ組立品が設けられ、作業チャンバから外方を向いたピストンの側で、好ましくは、環境からシールされた、ガス体積が規定される。この場合、ガス体積は、ピストン−シリンダ配置の使用中にガス体積の変化に起因して生み出される出力損失が２％未満、好ましくは１％未満、より好ましくは０．５％未満であるように呼吸体積に接続され、それによって、特に低損失の設計を実現できる。

呼吸体積のサイズは、原理的に、各用途に、特に消費電力に適合させることができる。好ましくは、呼吸体積は、２ｌから２５ｌ、好ましくは５ｌから２０ｌ、より好ましくは１０ｌから１５ｌである。

この場合も、特に小型の設計を達成するために（任意に、やはり別々に交換可能な部品として）呼吸体積が変換装置とともに共通ハウジング中に配置されるならば有利である。

本考案による制動システムのさらに好ましい変形では、変換装置は、空圧非常ブレーキ接続に接続可能な、非常ブレーキユニットを備える。非常ブレーキユニットは、制動を開始するための予め決定可能な値未満への空圧バイアスの減少の際に、非常ブレーキユニットが変換装置によって駆動されるように、空圧バイアスにより非常ブレーキ接続を通じて付勢することができる。

原理的に、非常ブレーキは、やはり任意の適切な方法で設計できる。好ましくは、非常ブレーキユニットは、空圧非常ブレーキ接続での圧力降下の場合に制動動作用の力を加えるために、特に機械的な、ばねによって付勢された、ピストン−シリンダ組立品を備える。

本考案は、さらに、少なくとも１つの車輪ユニット、特に輪軸と本考案による制動システムとをもつ車両、特に鉄道車両のための走行装置に関し、制動システムは、走行装置の少なくとも１つの車輪ユニット、しかし特にすべての車輪ユニットを制動するように構成される。これにより、本考案による制動システムに関連して先に記載された変形および利益を同じ程度に実現でき、従って、ここでは先の記述への言及のみがなされる。

本考案は、さらに、少なくとも１つの車輪ユニット、特に輪軸をもつ少なくとも１つの走行装置と、少なくとも１つの走行装置上に支持されたワゴン本体と、走行装置の少なくとも１つの車輪ユニット、しかし特にすべての車輪ユニットを制動するように構成された本考案による制動システムとを備える、車両、特に鉄道車両に関する。これによりやはり、本考案による制動システムに関連して先に記載された変形および利益を同じ程度に実現でき、従って、ここでは先の記述への言及のみがなされる。

かかる車両を用いると、制動システムを走行装置に完全に一体化できることも理解される。しかしながら、走行装置の構築スペース予算に対してほとんど負担を生じないいくつかの変形では、変換装置は、好ましくは少なくとも１つの走行装置の領域において、ワゴン本体に配置される。

本考案は、さらに、車両、特に鉄道車両の制動装置を駆動するための方法に関し、制動装置は、車両の少なくとも１つの車輪を制動するための空圧ブレーキ・エネルギーが空圧エネルギー供給ユニットを通じて供給される。この場合、空圧エネルギー供給ユニットと制動装置の制動機器との間に挿入された変換装置を通じて、空圧制動エネルギーが油圧制動エネルギーに変換され、制動装置が油圧で作動される。これによりやはり、本考案による制動システムに関連して先に記載された変形および利益を同じ程度に実現でき、従って、ここでは先の記述への言及のみがなされる。

あえて言うならば、変換装置は、空圧入力側での入力圧力を油圧出力側での出力圧力に変換し、出力圧力は、好ましくは入力圧力より大きい。特に、出力圧力は、好ましくは入力圧力の１０倍から２００倍、好ましくは１５倍から１５０倍、より好ましくは２０倍から１００倍である。

そのうえ、この場合もやはり、好ましくは、特に摩耗に関係する、制動機器の少なくとも１つの制動要素の増加した作動ストロークが調整装置を通じて削減され、調整装置は、好ましくは変換装置によって駆動される。この場合も同様に、変換装置は、好ましくは最大作動ストロークを有し、調整装置の駆動は、変換装置の作動ストロークが最大作動ストロークの６０％から９０％、好ましくは６５％から８５％、より好ましくは７０％から８０％に到達したときにのみ結果として生じる。

好ましくは、調整装置は、少なくとも１つの制動要素の作動ストロークを削減するために追加の油圧油を制動機器の作業チャンバへ供給し、調整装置は、好ましくは、第１ステップにおいて、特に制動機器の駆動中に、追加の油圧媒体を中間貯蔵部へ供給し、第１ステップに続く第２ステップにおいて、特に制動機器の解除中に、追加の油圧媒体を中間貯蔵部から作業チャンバへ供給する。この場合も同様に、中間貯蔵部は、好ましくは自律的に（すなわち、能動的なエネルギー供給なしに）追加の油圧媒体を作業チャンバへ供給する。

最後に、好ましくは、変換装置の非常ブレーキユニットは、制動動作を開始するための予め決定可能な値未満への空圧バイアスの減少の際に、非常ブレーキユニットが変換装置を駆動するように空圧バイアスにより付勢される。

本考案のさらに好ましい実施形態は、従属請求項と添付図面を参照する好ましい実施形態の以下の記載とから明らかになるであろう。

本考案の制動システムの好ましい実施形態を備える本考案による走行装置の好ましい実施形態を有する、本考案による車両の好ましい実施形態の一部の略側面図である。 図１の車両の制動機器の略側面図である。 図２のラインＩＩＩ−ＩＩＩに沿った図２の制動機器の略断面図である。 図１の車両の制動システムの一部の略図である。 本考案による制動システムのさらに好ましい実施形態の制動機器の略側面図である。 図５のラインＶＩ−ＶＩに沿った図５の制動機器の略断面図である。

＜第１の実施形態＞
以下では、図１〜４を参照して鉄道車両１０１の形態での本考案による車両の第１の好ましい実施形態が記載される。

車両１０１は、ボギー１０３の形態の走行装置上でそれぞれその２つの端部領域において支持されたワゴン本体１０２を備える。しかし、当然のことながら、本考案は、ワゴン本体が１つの走行装置上でのみ支持された他の構成と併せて用いることもできる。

以下の説明をより容易に理解するために、（レールＴ上のボギー１０３の車輪接触面で定義される）車両座標系ｘ、ｙ、ｚが図に導入され、それぞれ、ｘ座標は、鉄道車両１０１の縦方向を指定し、ｙ座標は、鉄道車両１０１の横方向を指定し、ｚ座標は、鉄道車両１０１の高さ方向を指定する。

ボギー１０３は、輪軸１０４の形態の２つの車輪ユニットを備え、そのそれぞれの上にボギー枠１０６が１次サスペンション１０５を通じて支持される。次には本体１０２が、ボギー枠１０６上の２次サスペンション１０７を通じて支持される。１次サスペンション１０５および２次サスペンション１０７は、簡略のために図１ではらせん状ばねで表わされる。しかしながら、１次サスペンション１０５および２次サスペンション１０７は、任意の形状の装置であってもよく、コイルばねに加えて他の部品も含んでよいことが理解される。

図１からわかるように、車両１０１は、ブレーキシステム１０９を有し、これを通じてボギー１０３の輪軸１０４の車輪が輪軸１０４ごとに１つ以上の制動機器１１１を備える制動装置１１０によって制動される。

この目的のために、ブレーキシステム１０９は、空圧エネルギー供給ユニット１１２を備え、このユニットは、ワゴン本体１０２の領域内に配置されて、空圧制動圧力Ｐ_ｐｎｅｕを有する圧縮空気を制動装置１１０へ供給する。結果として、エネルギー供給ユニット１１２は、制動装置１１０へ空圧制動エネルギーを供給する。

制動装置１１０は、空圧接続装置１１３．１（例えば、簡単なチューブ継手など）を通じてエネルギー供給ユニット１１２に着脱自在に接続された、中央制御モジュール１１３を備える。制御モジュール１１３は、空圧接続装置１１３．１と制動機器１１１との間に挿入された変換装置１１４を備え、変換装置１１４は、空圧制動圧力Ｐ_ｐｎｅｕを有する空圧制動エネルギーを油圧制動圧力Ｐ_ｈｙｄｒを有する油圧制動エネルギーに変換し、それが、次に、油圧接続装置１１５．１を通じて接続された油圧制動機器１１１へ、対応する油圧ライン・システム１１５経由で供給される。

空圧制動エネルギーの油圧制動エネルギーへのこの変換によって、特に小型、省スペースの設計を実現し、結果として、相変わらず確実な制動性能において車両１０１の質量削減を達成することが可能である。これは、（それぞれ利用可能な最大空圧作動圧力または制動圧力Ｐ_ｐｎｅｕと比較して）それぞれかなり高いが、容易に管理できる油圧作動圧力または制動圧力Ｐ_ｈｙｄｒによって、同じ制動力または制動出力を発生させるために、油圧制動機器１１１のいくつかの部品、特に、ブレーキアクチュエータ１１１．１をずっとより小さく、それゆえに軽いように設計できるという事実に大きく起因する。油圧制動機器１１１のこの（同じ出力の空圧制動機器に比べて）より低い出力対重量比によって、システムの質量は、純粋な空圧システムに比較してかなり削減される。

空圧制動エネルギーを油圧制動エネルギーに変換するために、変換装置１１４は、入力側作業チャンバ１１６．１の形態の空圧入力側、および出力側作業チャンバ１１６．２の形態の油圧出力側を有する変換ユニット１１６を含む。空圧入力側１１６．１は、空圧接続装置１１３．１に接続され、一方で油圧出力側１１６．２は、油圧ライン・システム１１５を通じて各制動機器１１１と接続される。変換装置１１４は、制御モジュール１１３の中央ハウジング１１３．２中に配列された、圧力モジュールの形態の小型で別々に交換可能なモジュールとして設計される。

本例では、変換ユニット１１６は、変位原理に従って動作する。この目的のために、変換ユニット１１６は、入力側有効面積Ａ_ｐｎｅｕをもつ入力側ピストン１１６．３、および出力側有効面積Ａ_ｈｙｄｒをもつ出力側ピストン１１６．４を有する簡単なピストン−シリンダ配置として設計される。この例では、入力側ピストン１１６．３および出力側ピストン１１６．４は、ピストンロッド１１６．５を通じて強固に連結される。

本考案の他の変形では、２つのピストン１１６．３および１１６．４間の何れか他のタイプの力伝達を選択できることが理解される。従って、例えば、流体継手が提供されてもよい。そのうえ、力伝達比をいち早く達成するために、それぞれ伝達またはギヤリングを２つのピストンの接続に統合することができる。

制動エネルギーの変換は、本例では、入力側作業チャンバ１１６．１における空圧制動圧力Ｐ_ｐｎｅｕが入力側ピストン１１６．３のピストン面積Ａ_ｐｎｅｕに作用し、従ってピストンに入力側力Ｆ_ｐｎｅｕを及ぼすことで行われる。力伝達比ＦＲ＝１のピストンロッド１１６．５を通じた固い連結のため、入力側力Ｆ_ｐｎｅｕは、出力側力Ｆ_ｈｙｄｒ＝Ｆ_ｐｎｅｕに変換され、これが、出力側作業チャンバ１１６．２において出力ピストン１１６．４のピストン表面Ａ_ｈｙｄｒで油圧媒体に作用し、結果として、油圧媒体に出力側油圧制動圧力Ｐ_ｈｙｄｒを作り出す。本例では、その結果、式（１）に従って、次式（２）が成り立つ。

本例では、入力側有効ピストン面積Ａ_ｐｎｅｕは、有効出力側ピストン面積Ａ_ｈｙｄｒの６０倍である。結果として、油圧出力側１１６．２では、出力圧力または油圧制動圧力Ｐ_ｈｙｄｒを生じ、この圧力は、入力圧力または空圧制動圧力Ｐ_ｐｎｅｕの６０倍であり、それによって、より高い出力密度をもつ特に小型の制動機器１１１を実現できる。

本例では、制動中に十分な油圧媒体を接続された制動機器１１１へ供給するように変換ユニット１１６が設計され、対応する安全マージンが提供される。

変換装置または圧力モジュール１１４は、制動機器１１１のブレーキ要素またはキャリパ１１１．２の増加したストロークを削減して所望のレベルへ戻すように構成された、調整装置１１７をさらに備える。ブレーキ要素１１１．２のかかる増加したストロークは、典型的に、各輪軸１０４の車軸１０４．１上に回転可能に固定されて存在するディスク１１１．３と動作中に協働する、摩擦要素１１１．４の摩耗から生じる。

本例では、この調整は、調整装置１１７の再調整ピストン−シリンダ配置１１７．１を通じて、追加の油圧媒体が（とりわけ、油圧ライン・システム１１５を備える）制動機器１１１の油圧作業チャンバ中へ供給されることでもたらされる。

制動機器１１１の油圧作業スペースにおけるこの追加油圧媒体量を通じて、ブレーキアクチュエータ１１１．１は、すでにその静止位置において（すなわち、ブレーキが解除されているときに）、（磨耗していない摩擦要素１１１．４をもつ）新しい状態に比べて、供給された油圧媒体量に対応する量偏向した状態にある。結果として、すでに部分的に摩耗した摩擦要素１１１．４は、制動効果の発現までの作動ストロークを再び新しい状態に少なくとも近似した量まで削減できるように、ブレーキディクス１１１．３に再び近づけられる。

本例では、調整装置１１７は、変換ユニット１１６によって駆動される。このために、変換ユニット１１６は、タペット装置１１６．５を備え、これが入力側ピストン１１６．３に接続され、変換ユニット１１６の予め決定された作動ストロークから始めて調整ピストン１１７．１を偏向させるように調整ピストン１１７のピストンロッド１１７．２に結合される。当然のことながら、本考案の他の変形では、タペット装置が変換ユニット１１６の任意の他の場所に配置されてもよい。

このように、解決法は、動作中のそれぞれ変換装置１１４および変換ユニット１１６が摩耗に起因して増加したストロークを実行しなければならなくなるまで、調整装置１１７の動作が生じない有利な方法で実施される。結果として、調整装置１１７の駆動は、それゆえに、これが必要なときにのみ、別個のセンサシステムも別のエネルギー供給も必要としないで発生する。

本例では、調整装置１１７のピストン１１７．１は、第１ステップにおいて、制動機器１１１の動作中に、追加の油圧媒体を油圧モジュール１１８の中間貯蔵部１１８．１に注入する。中間貯蔵部１１８．１は、第１ステップに続く第２ステップにおいて、制動機器１１１の解除中に、追加の油圧媒体が中間貯蔵部から油圧作業チャンバ中へ自動的に供給されるように、ばね１１８．２によって付勢される。

第１ステップの間、第１のチェック弁１１８．２は、送り出された油圧媒体の調整装置１１７の方向への逆流を防ぎ、一方で第２のチェック弁１１８．３は、追加の油圧媒体の中間貯蔵部への供給が比較的適度な供給圧力Ｐ_ｆ＜Ｐ_ｈｙｄｒの下で結果として生じるように、中間貯蔵部１１８．１を作業チャンバにおける高い油圧制動圧力Ｐ_ｈｙｄｒから遮断する。

制動プロセスの終了、すなわち、通常は制動システム１０９の空圧部のベンティングとともに、第２ステップにおいて、変換ユニット１１６のピストン１１６．３および１１６．４は、戻しばね１１６．７の復元力によってそれらの元の位置へ戻る。同じことが戻しばね１１７．３の復元力によってその元の位置へリセットされる再調整ピストン１１７．１にも当てはまる。

これにより、油圧制動圧力Ｐ_ｈｙｄｒも０バールに下げられる。（ばね１１８．２の力に起因して）中間貯蔵部１１８．１に貯蔵された油圧媒体は、今やより高い圧力Ｐ_Ｚ＞Ｐ_ｈｙｄｒを有するため、油圧媒体は、第２のチェック弁１１８．３を通じて油圧作業チャンバ中へ、従ってブレーキアクチュエータ１１１．１中へも注入される。これによって、ブレーキアクチュエータ１１１．１は、それが新しいときに有するその終了位置へもはや戻らないが、制動プロセスの開始前よりわずかに遠く延びた状態を維持する。

調整ピストン１１７．１の後退と同時に、第３のチェック弁１１８．４が開けられ、それを通して油圧媒体が油圧モジュール１１８のリザーバ１１８．５から吸い込まれる。リザーバ１１８．５から吸い込まれたこの量は、次に、摩耗調整機能のための追加量として用いられる。

変換ユニット１１６によって調整装置１１７が駆動される時間または状態は、車両１０１に関する仕様に従って選択される。本例では、調整装置１１７の駆動は、変換装置１１６の作動ストロークが変換ユニット１１６の最大作動ストロークの約７５％に到達したときにのみ行われる。

油圧モジュール１１８は、光学的および場合によってはさらに電気的な充填レベルモニタ装置１１８．６、ならびに油圧センサ１１８．７をさらに備え、この油圧センサが制御装置１２０に接続され、それによって油圧制動圧力Ｐ_ｈｙｄｒをモニタできる。

そのうえ、油圧モジュールは、摩擦要素１１１．４を変更するため、ならびに（以下にさらに詳細に説明される）ばねリザーバ・ブレーキの緊急解除のための両方に用いることができるように設計された、手動放出弁１１８．８を備える。任意に、もちろん、（例えば、コントローラ１２０による）放出弁１１８．８の電磁遠隔駆動、または（例えば、左右車両側用ケーブルによる）放出弁１１８．８の手動遠隔駆動を実現することができる。

ブレーキシステム１０９は、制動機器１１１の制動動作を制御装置１２０の制御の下で中断し、トラックＴ上での輪軸１０４の車輪の滑走と、結果として生じる車輪とレールとの間の力の伝達の減少とを防止するために、従来の方法で形成された滑走防止装置１１９をさらに備える。

本例では、滑走防止装置１１９は、その機能が従来の方法により空圧部品を通じて中心位置で実施されるように、空圧接続装置１１３．１と変換装置１１４との間に挿入される。この目的のために、滑走防止装置１１９は、本例では、２つの電磁弁１１９．１を含み、これらの電磁弁は、制御装置１２０によって作動され、それぞれがベント弁として設計される。

加えて、本例では、空気圧センサ１２１が設けられ、この空気圧センサは、加えられた空圧制動圧力Ｐ_ｐｎｅｕを表わす信号を制御装置１２０へ供給し、空圧制動圧力Ｐ_ｐｎｅｕをモニタして、コントローラ１２０を通じて後者を任意に調節する空気圧センサ１２１は、滑走防止装置１１９の有効性も制御装置１２０でモニタできるように、滑走防止装置１１９と変換装置１１４との間に挿入される。

滑走防止装置１１９および圧力センサ１２１は、何れも特に小型の設計を達成するために別々に交換可能な部品としてハウジング１１３．２中に配置される。

変換ユニット１１６および調整装置１１７のピストン−シリンダ組立品は、各ピストン１１６．３、１１６．４または１１７．１の各作業チャンバから外方を向いた側で、そのそれぞれが環境からシールされた、ガス体積をそれぞれが規定する。これらのガス体積は、外部雰囲気への通気開口を何も有さないが、呼吸体積１１３．３に接続され、この呼吸体積は、ハウジング１１３．２中に組み込まれて、各ピストン−シリンダ組立品の動作中に各ガス体積の変化（具体的には、圧縮）の結果として発生する出力損失が０．５％未満であり、それによって特に低損失の設計が実現できるように設計される。この目的のために、呼吸体積１１３．３のサイズは、ブレーキシステム１０９、特にその電力消費に適合される。本事例では、呼吸体積は１０ｌである。

変換装置１１４は、本例では、制御モジュール１１３の空圧非常ブレーキ接続１１３．４に接続された、非常ブレーキユニット１２２をさらに備える。非常ブレーキユニット１２２は、バイアス圧力Ｐ_Ｖ、従って空圧バイアスが予め決定可能な値未満に低下したときに、非常ブレーキユニットが制動動作、上述のばねリザーバ・ブレーキをトリガすべく変換ユニット１１６を駆動するように、空圧バイアスを用いたバイアス圧力Ｐ_Ｖにより非常ブレーキ接続１１３．４を通じて付勢することができる。

非常ブレーキシステム１２２は、次には非常ブレーキピストン１２２．１をもつピストン−シリンダ配置を備え、この非常ブレーキピストンは、ピストンロッド１２２．２を通じて変換ユニット１１６の入力側ピストン１１６．３に強固に接続される。非常ブレーキピストン１２２．１は、空圧非常ブレーキ接続１１３．４における圧力低下の際に、制動プロセスのための力を加えるべく、機械的な非常ブレーキばね１２２．３によって付勢される。

本例では、制御モジュール１１３のハウジング１１３．２は、単一片または多数片の鋳造部品として構成される。代わりに、ハウジング１１３．２は、穿孔および／またはミリングされた部品として固体片から作ることができる。ハウジング１１３．２は、個別に交換可能な部分組立品１１４、１１８、１１９および１２１のためのすべてのレセプタクル、ならびに鋳造体に組み込まれた呼吸体積１１３．３を含む。そのうえ、本例におけるハウジング１１３．２は、すべての内部空圧および油圧接続、接続された部品への空圧および油圧接続装置１１３．１、１１３．４および１１５．１、ならびに、特に制御装置１２０への接続のための、１つ以上の対応する電気的インターフェースを含む。

部分組立品１１４、１１８、１１９および１２１の、制御モジュール１１３のハウジング１１３．２へのすべての空圧もしくは油圧または電気的接続は、完全な油圧ブロック（Ａ）の各部分組立品１１４、１１８、１１９および１２１の制御モジュール（Ａ）への安全で、必要に応じて、漏れのない方法での挿入および固定により行われる。

図２および３を見てもわかるように、本例では、制動機器１１１は、小型ユニットとして設計され、ボギー枠１０６のインターフェース・フランジ１０６．１に直接に接続された、いわゆるフローティングキャリパ・ブレーキである。カルダン型遊び補償がインターフェース・フランジ１０６．１とアダプタ装置１１１．５との間に設けられてもよい。

アダプタ装置は、ガイドロッド１１１．７が固定された、２つのガイドロッド・ホルダ１１１．６を載せ、このガイドロッドは、平行ガイドの方法でキャリパ１１１．２を摩擦要素１１１．４とともに誘導する。油圧ブレーキアクチュエータ１１１．１は、両方のキャリパ１１１．２を接続し、それらの摩擦要素１１１．４を通じて、ブレーキディスク１１１．３に作用する制動力を発生させる。

本例では、ボギー１０３のすべての制動機器１１１に、中央制御ユニット１１３によって油圧制動エネルギーが供給される。しかしながら、本考案の他の変形では、個別の輪軸１０４ごとに、別々の制御ユニット１１３を設けることができることが理解される。

そのうえ、本例では、制御ユニット１１３は、ボギー１０３の領域に配置される。しかしながら、本考案の他の変形では、図１に破線の輪郭１２３で示されるように、制御ユニットがワゴン本体１０２の上または中に配列されるように規定されてもよいことが理解される。

＜第２の実施形態＞
以下では、車両１０１における制動システム１０９を置き換えることができる、本考案による制動システム２０９のさらに好ましい実施形態が図５および６を参照して記載される。制動システム２０９は、その構造および機能において基本的に制動システム１０９に対応し、従って、この場合、相違のみが考察されることになる。かくして、同様の部品には値を１００増加させた参照番号が与えられる。逸脱した記述が以下でなされない限り、これらの部品の特徴および機能に関しては上の記述が参照される。

制動システム２０９の制動システム１０９との唯一の相違は、本例においていわゆる懸架型シャックル・ブレーキ（Haengelaschenbremse，suspended shackle brake（独、英））として設計された、制動機器２１１の設計にある。後者は、インターフェース・フランジ１０６．１のアダプタ装置２１１．５に連接された懸架型シャックル２１１．６を有する。懸架型シャックル２１１．６は、次にはキャリパ２１１．２を載せる。油圧ブレーキアクチュエータ２１１．１は、両方のキャリパ１１１．２を接続し、それらの摩擦要素２１１．４を通じて、ブレーキディスク１１１．３に作用する制動力を発生させる。

この時点で言及すべきは、油圧制動機器の任意の他の所望の構成を選択できることである。例えば、各輪軸１０４の軸受またはギヤハウジング上に直接に接続された、フローティングまたは固定キャリパ・ブレーキ設計を用いた構成が選択されてもよい。他の設計変形では、ブレーキ・キャリパの誘導は、ブレーキディスクに近接した輪軸シャフト上のベアリングを通じて生じ、その場合、それぞれ対応するトルク支持またはサスペンションは、ボギー枠に設けられる。これらのバージョンの利点は、既に先述した重量および必要スペースにおける（油圧動作に起因する）節約に加えて、ブレーキディスクに対するキャリパのそれぞれ誘導または位置決めが極めて精密なことである。

前述の本考案は、鉄道車両に関する例によってのみ記載された。しかしながら、本考案は、任意の他の車両と併せて用いられてもよいことが理解される。

Claims (10)

1. 車両、特に鉄道車両、のための制動システムであって、前記制動システムは、
   −制動装置（１１０）をもち、
   −前記制動装置（１１０）は、前記車両の少なくとも１つの車輪を制動するための制動機器（１１１）を有し、
   −前記制動装置（１１０）は、前記制動機器（１１１）へ空圧制動エネルギーを供給するための空圧エネルギー供給ユニット（１１２）への接続用の空圧接続装置（１１３．１）を有する、制動システムであって、
   −前記制動機器（１１１）は、油圧制動機器として設計され、
   −前記制動装置（１１０）は、前記空圧制動エネルギーを油圧制動エネルギーに変換するために、前記空圧接続装置（１１３．１）と前記制動機器（１１１）との間に挿入された変換装置（１１４）を有する、
   ことを特徴とする制動システム。
2. −前記変換装置（１１４）は、変換ユニット（１１６）を備え、
   −前記変換ユニット（１１６）は、前記空圧接続装置（１１３．１）に接続可能な、空圧入力側（１１６．１）を有し、
   −前記変換ユニット（１１６）は、前記制動機器（１１１）に接続可能な、油圧出力側（１１６．２）を有し、
   −前記変換ユニット（１１６）は、特に、変位の原理に従って動作し、特に少なくとも１つのピストン−シリンダ配置を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の制動システム。
3. −前記変換装置（１１４）は、前記空圧入力側（１１６．１）での入力圧力を前記油圧出力側（１１６．２）での出力圧力に変換するように構成され、
   −前記出力圧力は、前記入力圧力より高く、特に、前記出力圧力は、前記入力圧力の１０倍から２００倍、好ましくは１５倍から１５０倍、より好ましくは２０倍から１００倍であり、
   −前記変換装置（１１４）は、特に、入力側有効ピストン面積をもつ入力側ピストン−シリンダ配置（１１６．３）、および出力側有効ピストン面積をもつ機械的に連結された出力側ピストン−シリンダ配置（１１６．４）を備え、特に、前記入力側有効ピストン面積は、前記出力側有効ピストン面積の１０倍から２００倍、好ましくは１５倍から１５０倍、より好ましくは２０倍から１００倍である、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の制動システム。
4. −前記制動機器（１１１）の少なくとも１つの制動要素（１１１．２）の、特に摩耗に関係する、増加した作動ストロークを削減するように構成された、調整装置（１１７）が設けられ、
   −前記調整装置（１１７）は、特に、前記変換装置（１１４）によって駆動され、前記変換装置（１１４）は、特に、最大作動ストロークを有し、前記調整装置（１１７）の前記駆動は、前記変換装置（１１４）の前記作動ストロークが前記最大作動ストロークの６０％から９０％、好ましくは６５％から８５％、より好ましくは７０％から８０％に到達したときにのみ結果として生じ、
   −前記調整装置（１１７）は、特に、ピストン−シリンダ配置（１１７．１）を備え、
   −前記調整装置（１１７）は、特に、前記変換装置（１１４）とともに共通ハウジング（１１３．２）中に配置された、
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の制動システム。
5. −前記調整装置（１１７）は、前記少なくとも１つの制動要素（１１１．２）の前記作動ストロークを削減するために、追加の油圧油を前記制動機器（１１１）の作業チャンバへ供給するように構成され、
   −前記調整装置（１１７）は、特に、第１ステップにおいて、特に前記制動機器（１１１）の駆動中に、追加の油圧媒体を中間貯蔵部（１１８．１）へ供給し、前記第１ステップに続く第２ステップにおいて、特に前記制動機器（１１１）の解除中に、追加の油圧媒体を前記中間貯蔵部（１１８．１）から前記作業チャンバへ供給するように構成され、
   −前記中間貯蔵部（１１８．１）は、特に、ばねを搭載した貯蔵部であり、前記第２ステップにおいて、追加の油圧媒体を前記作業チャンバへ自律的に供給する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の制動システム。
6. −滑走防止装置（１１９）および／または空気圧センサ（１２１）が設けられ、
   −前記滑走防止装置（１１９）は、制御装置（１２０）の制御の下で、前記制動機器（１１１）の制動動作を中断するように構成され、
   −前記空気圧センサ（１２１）は、空圧制動圧力を表す信号を制御装置（１２０）へ送達するように構成され、
   −前記滑走防止装置（１１９）および／または前記空気圧センサ（１２１）は、前記空圧接続装置（１１３．１）と前記変換装置（１１４）との間に挿入され、前記空気圧センサ（１２１）は、特に、前記滑走防止装置（１１９）と前記変換装置（１１４）との間に挿入され、
   −前記滑走防止装置（１１９）は、特に、前記制御装置（１２０）によって制御された少なくとも１つのベント弁（１１９．１）を備え、
   −前記滑走防止装置（１１９）および／または前記空気圧センサ（１２１）は、特に、前記変換装置（１１４）とともに共通ハウジング（１１３．２）中に配置された、
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の制動システム。
7. −作業チャンバを規定する、少なくとも１つのピストン−シリンダ組立品（１１６．３、１１６．４、１１７．１、１２２．１）が設けられ、
   −前記作業チャンバから外方を向いた前記ピストン（１１６．３、１１６．４、１１７．１、１２２．１）の側では、特に、環境からシールされた、ガス体積が規定され、
   −前記ガス体積は、前記ガス体積の変化に起因して前記ピストン−シリンダ配置（１１６．３、１１６．４、１１７．１、１２２．１）の使用中に生み出される出力損失が２％未満、好ましくは１％未満、より好ましくは０．５％未満であるように呼吸体積（１１３．３）に接続され、
   −前記呼吸体積（１１３．３）は、特に、２ｌから２５ｌ、好ましくは５ｌから２０ｌ、より好ましくは１０ｌから１５ｌであり、
   −前記呼吸体積（１１３．３）は、特に、前記変換装置（１１４）とともに共通ハウジング（１１３．２）中に配置された、
   ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の制動システム。
8. −前記変換装置（１１４）は、非常ブレーキユニット（１２２）を備え、
   −前記非常ブレーキユニット（１２２）は、空圧非常ブレーキ接続（１１３．４）に接続可能であり、
   −前記非常ブレーキユニット（１２２）は、制動動作を開始するための予め決定可能な値未満への空圧バイアスの減少の際に、前記非常ブレーキユニット（１２２）が前記変換装置（１１４）によって駆動されるように、前記非常ブレーキ接続（１１３．４）を通じて前記空圧バイアスにより付勢でき、
   −前記非常ブレーキユニット（１２２）は、特に、特に機械的な、ばね（１２２．３）によって付勢された、ピストン−シリンダ組立品（１２２．１）を備える、
   ことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の制動システム。
9. 車両、特に鉄道車両のための走行装置であって、前記走行装置は、
   −少なくとも１つの車輪ユニット（１０４）、特に輪軸、および、
   −請求項１〜８の何れか一項に記載の制動システム（１０９；２０９）
   をもち、
   −前記制動システム（１０９；２０９）は、前記走行装置の少なくとも１つの車輪ユニット（１０４）、特にすべての前記車輪ユニット（１０４）、を制動するように構成された、
   走行装置。
10. 車両、特に鉄道車両であって、前記車両は、
    −少なくとも１つの車輪ユニット（１０４）、特に輪軸、をもつ少なくとも１つの走行装置（１０３）、
    −前記少なくとも１つの走行装置（１０３）上に支持されたワゴン本体（１０２）、および
    −前記走行装置（１０３）の前記少なくとも１つの車輪ユニット（１０４）、特にすべての前記車輪ユニット（１０４）、を制動するように構成された、請求項１〜８の何れか一項に記載の制動システム（１０９；２０９）、
    をもち、
    −前記変換装置（１１４）は、特に、好ましくは前記少なくとも１つの走行装置（１０３）の領域において、前記ワゴン本体（１０２）に配置された、
    車両。

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