JP6744457B2 - 輪軸シャフトと輪軸およびその製造法 - Google Patents
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Description
‐本体内壁の機械的負荷能力、特に本体内壁の許容された面加圧の向上および/または
‐これらの車輪の1つあるいはこれらの機能部品の1つの電気接触および/または
‐シャフトの周囲からの機能装置の電気接触および/または
‐これらの機能部品の1つあるいはこれらの車輪の1つと機能装置との電気接合および/または
‐シャフトの周囲からの機械的応力に対する担持装置の保護。
‐車両の質量もしくは運動からの力を受容することに使われ、
‐これらの車輪タイヤの1つを支持し、かつこの車輪タイヤをこのシャフト体から距離を置くことに使われ、
‐場合によってはシャフトもしくはそのシャフト体と電気接合することに使われる。
‐輪軸、シャフト、これらの車輪ディスクの1つ、これらのシャフト体の1つおよび/またはこれらの機能部品の1つの、望ましいあるいは望ましくない運転状態の通知、および/または
‐運転データの通知。
‐1つ好適には2つあるいはそれ以上のシャフト体を有するこのシャフトであって、このシャフト体は少なくとも2つ好適には少なくとも3つの負荷連結部分を備えるシャフトと、
‐好適にはブレーキディスクあるいは負荷誘導要素として形成された1つあるいは複数の機能部品であって、この機能部品は、これらのシャフト体の1つのこれらの負荷連結部分の1つと接合するために備わっていて形作られている機能部品。
(S1)特にホース状の網として、織物として、もしくはレイドファブリックとして繊維材料もしくは第2材質を準備するステップであって、特に、たとえばより個数の多い被製造シャフト体のために、本願では網ホースとも呼ばれるホース状の網として繊維材料が準備されるか、またはたとえばより個数の少ない被製造シャフト体のために、繊維の配列が異なる繊維材料の複数のベルト状レイヤーが、互いに重なり合わされていわゆる繊維レイヤーベルトになるステップと、
(S2)繊維材料を特に回転対称的な型部品の周りに設けてそれによってシャフト体未加工品を形成するステップであって、特に、たとえばより個数の多い被製造シャフト体のために、網ホースがほぼ回転対称的な型部品の上に被せられるか、もしくはたとえばより個数の少ない被製造シャフト体のために、繊維レイヤーベルトがほぼ回転対称的なこの型部品に巻回されるステップと、
(S3)後のシャフト体のこれらの負荷連結部分の1つの領域において、特にベルト状の繊維材料を、特にシャフト体未加工品の周りに設けるステップであって、繊維材料は、本体内壁の壁厚を領域的に増やすことに使われ、特にこれらの負荷連結部分の1つもしくはこれらの移行領域の1つを形成するために使われるステップと、
(S4)少なくとも1つの機能装置、少なくとも1つの金属製あるいは非金属製の型部品および/または少なくとも1つの特に金属製の嵌め込み部品をシャフト体未加工品に設けるステップと、
(S5)特に硬化可能な第1材質をシャフト体未加工品もしくは繊維材料に添加するステップであって、特に、たとえばより個数の少ない被製造シャフト体のために、繊維レイヤーベルトが型部品に巻回される前に、繊維レイヤーベルトは第1材質の槽を通って運ばれるか(つまりステップS5はこの場合、ステップS2の前に実施される)、もしくはたとえばより個数の多い被製造シャフト体のために、分離可能な型の型部品の周りに設けられた網ホースに第1材質を浸透させ、第1材質を過剰圧力でこの分離可能な型に噴射するステップと、
(S6)特に第1材質の温度を上げることによって、第1材質を硬化させるステップと、
(S7)シャフト体の領域にコーティングを塗布するステップ。
(S11)これらのシャフト体の少なくとも1つを用意するステップであって、シャフト体はこれらの負荷連結部分の少なくとも1つを備えるステップと、
(S12)これらの機能部品の少なくとも1つをこれらのシャフト体の1つに追加するステップと、
(S13)これらの機能部品の1つを、これらのシャフト体の1つ特にこれらの負荷連結部分の1つと、特に力接続的および/または電気的に接合するステップと、
(S14)これらの車輪の1つを追加するステップと、
(S14’)接触面を備えるこれらの車輪ディスクの1つを追加するステップと、
(S15)これらの車輪の1つを、これらのシャフト体の1つ特にこのシャフト体のこれらの負荷連結部分の1つと、特に力接続的および/または電気的に接合するステップと、
(S15’)これらの車輪ディスクの1つを、これらのシャフト体の1つ特にこのシャフト体のこれらの負荷連結部分の1つと、特に力接続的および/または電気的に接合するステップと、
(S16)特に金属製のこれらの車輪タイヤの1つを、これらの車輪ディスクの1つのこれらの接触面の1つに追加するステップと、
(S17)これらの車輪タイヤの少なくとも1つを、これらの接触面の1つと、特に力接続的および/または電気的に接合するステップ。
(S21)特にワイヤレスで特に誘導によって、エネルギー供給装置によってこの制御装置にエネルギーを供給するステップと、
(S22)特に制御装置による指令で、これらの検知要素の1つによってシャフトの運転パラメータのための少なくとも1つの測定値を算出するステップと、
(S23)検知要素によって少なくとも1つのこの測定値をこの制御装置に用意するステップと、
(S24)この制御装置によって少なくとも1つのこの測定値を評価するステップであって、それによってこの運転パラメータのための少なくとも1つの値を獲得し、その際特に、この測定値を少なくとも1つの目標値あるいは少なくとも1つの別の測定値と結び付けて、結び付き結果を得るステップと、
(S25)少なくとも1つのこの測定値と場合によってはこの結び付き結果を、特に測定値の算出時点の代わりになる値と一緒に、このデータ記憶装置に保存するステップと、
(S26)この通信装置によって、少なくとも1つのこの測定値と場合によってはこの結び付き結果を輪軸外部の受信機に、特にこの受信機の指令で伝えるステップと、
(S27)特に制御装置の指令で、この通信装置によって、特にこの運転パラメータの望ましくない値を指摘するあらかじめ決められた第1信号を、特に輪軸外部の受信機に伝えるステップと、
(S28)特に制御装置による指令であるいは輪軸外部の受信機の指令で、この通信装置によって、運転データおよび/または運転パラメータの値をこの受信機に伝えるステップ。
[44ページ、5行目の数式]
αは繊維角を、rは巻回芯の半径を、Cc(r,α)はクレロー定数を表わす。
2 移行領域
3 負荷連結部分
4 孔
5 シャフト体
6 機能部品
7 車輪
8 車輪ディスク
9 車輪タイヤ
10、11 機能層
12−16 担持層
F01−F03 機能層
L01−L20 担持層
A01 シャフト体の長手軸
Claims (24)
- ほぼ長手軸(A01)に沿って延伸する少なくとも1つのシャフト体(5)を備える、特に鉄道車両の輪軸のための輪軸シャフトであって、前記シャフト体(5)は、力および/またはトルクを機能部品(6)へ誘導および/または機能部品(6)から誘導することに使われる少なくとも1つの第1負荷連結部分(3)を備える輪軸シャフトであって、
前記シャフト体(5)は少なくとも部分的に、ほぼ非金属の第2材質から成る少なくとも部分的な繊維が少なくとも部分的に埋め込まれている、少なくとも1つの第1材質から成る輪軸シャフトにおいて、
前記シャフト体(5)の本体内壁は、複数の層つまり、前記輪軸シャフトを構造力学的に安定させることに使われ、それによって前記輪軸シャフトの運転時に生じる力とトルクとを担持することになり、かつ前記第1材質と前記第2材質とから作られている、少なくとも1つの担持層(12−16、L01−L20)と、ほぼ担持機能を有していないが、少なくとも1つの機能要素特に通信装置あるいは誘電装置を備え、かつ前記第1材質あるいは前記第2材質からではなく、少なくとも1つの金属材質から作られている、少なくとも1つの機能層(10、11、F01−F03)と、を備えることを特徴とする輪軸シャフト。 - 前記シャフト体(5)は、その長手軸(A01)に対してほぼ回転対称的に形作られており、好適には空気で満たされた中空空間を取り巻く本体内壁を備えることを特徴とする請求項1に記載の輪軸シャフト。
- 前記シャフト体(5)はさらに、第2負荷連結部分(3)と、第1端部と、該第1端部に向かい合う第2端部と、を備え、
前記第1負荷連結部分(3)は前記シャフト体(5)の第1端部の領域に設けられ、前記第2負荷連結部分(3)は前記シャフト体(5)の第2端部の領域に設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の輪軸シャフト。 - 前記第1負荷連結部分(3)は第1鉄道車輪(7)との接合に使われ、前記第2負荷連結部分(3)は第2鉄道車輪(7)との接合に使われることを特徴とする請求項3に記載の輪軸シャフト。
- 前記第1負荷連結部分(3)と前記第2負荷連結部分(3)との間には、少なくとも1つの第3負荷連結部分(3)が設けられていることを特徴とする請求項3または4に記載の輪軸シャフト。
- 前記負荷連結部分(3)の各々は、それぞれの機能部品(6)との接合に使われ、該機能部品(6)の各々は、ブレーキ装置の部品特にディスクブレーキのディスク、鉄道車輪(7)、輪軸シャフト軸受もしくは駆動装置特に駆動歯車装置を含むグループから採用されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の輪軸シャフト。
- 前記輪軸シャフトは、該輪軸シャフトの軸方向に互いに並列に設けられている少なくとも2つのシャフト体(5)を備えることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の輪軸シャフト。
- 軸方向に互いに隣り合って設けられて、それぞれ第1端部と該第1端部に向かい合う第2端部とを備える第1シャフト体(5)と第2シャフト体(5)とから成る各ペアで、前記第1シャフト体と前記第2シャフト体との間に負荷連結部分(3)が設けられていて、該負荷連結部分(3)が、前記第1シャフト体(5)の第2端部の領域と前記第2シャフト体(5)の第1端部の領域とに設けられるようになっていることを特徴とする請求項7に記載の輪軸シャフト。
- 前記シャフト体(5)は、ほぼ一定の第1外径(D 1 )を有する、ほぼ円筒状で好適には中空円筒状の少なくとも1つの長手部分(1)を備え、
前記第1負荷連結部分(3)は、好適には前記長手部分(1)より大きい別の外径(D 2 )を備えることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の輪軸シャフト。 - 前記シャフト体(5)は、前記長手部分(1)と前記第1負荷連結部分(3)との間に設けられている移行領域(2)を備え、該移行領域(2)の外径は前記シャフト体(5)の前記長手軸(A01)に沿って前記長手部分(1)から前記第1負荷連結部分(3)の方向へ、特に絶え間なく変化し、好適には増加することを特徴とする請求項9に記載の輪軸シャフト。
- 前記移行領域(2)と前記長手部分(1)と前記第1負荷連結部分(3)とは互いに一体的に形成されていることを特徴とする請求項10に記載の輪軸シャフト。
- 前記負荷連結部分(3)の少なくとも1つは、フランジあるいは軸つばとして形成されており、および/または少なくとも1つの孔(4)を備えることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の輪軸シャフト。
- 前記シャフト体は前記輪軸シャフト、または前記シャフト体の少なくとも1つ、または前記車輪の少なくとも1つ、または前記輪軸の1つもしくは複数、の運転パラメータを算出することに特に適している、少なくとも1つの機能装置を備えることを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の輪軸シャフト。
- 前記機能装置は、誘電装置、検知要素、制御装置、データ記憶装置、エネルギー供給装置および/または特に有線もしくはワイヤレスの通信装置を含むグループから採用されている1つまたは複数の機能要素を備えることを特徴とする請求項13に記載の輪軸シャフト。
- 前記機能要素は検知要素であり、
該検知要素は力測定装置と、圧力測定装置と、伸び測定装置と、ねじれ角測定装置と、移動距離測定装置と、回転周波数測定装置と、速度測定装置と、光学測定装置と、温度測定装置と、を含むグループから採用されていることを特徴とする請求項14に記載の輪軸シャフト。 - 前記シャフト体(5)の繊維が、前記シャフト体(5)の前記長手軸(A01)と、少なくとも領域的には10度よりも小さく、好適には5度よりも小さく、さらに好適には0度の角度、または少なくとも領域的には20度から40度の間、好適には25度から35度の間、さらに好適には30度の角度、または少なくとも領域的には80度よりも大きく、好適には85度よりも大きく、さらに好適には90度の角度を作ることを特徴とする請求項1から15のいずれか1項に記載の輪軸シャフト。
- 前記シャフト体(5)が、前記長手軸(A01)に対して半径方向に異なる距離に設けられた少なくとも2つ、好適には少なくとも3つの繊維層(L01−L20)を備え、
少なくとも2つの繊維層(L01−L20)が、少なくとも領域的に異なる力学的特性と特に異なる伸び挙動とを備えることを特徴とする請求項1から16のいずれか1項に記載の輪軸シャフト。 - 少なくとも1つの繊維層(L01−L20)は、少なくとも1つの繊維が、負荷の特定の閾値を超えた場合、前記繊維層の中で変形したままになるように形作られており、
少なくとも1つの機能装置が、この永久変形を検出するために備わっていることを特徴とする請求項17に記載の輪軸シャフト。 - 各繊維層(L01−L20)において、繊維が層内部で一定した特定の繊維角を備え、
前記シャフト体(5)が、正確に2つの異なる繊維角を有する繊維層(L01−L20)のみを備えることを特徴とする請求項17または18に記載の輪軸シャフト。 - 間にさらなる繊維層がないそれぞれ2つずつの繊維層(L01−L20)は、異なる繊維角を備えることを特徴とする請求項19に記載の輪軸シャフト。
- 請求項1から20のいずれか1項に記載の輪軸シャフトを有する、車両特に鉄道車両のための輪軸。
- 請求項1から20のいずれか1項に記載の輪軸シャフトのためのシャフト体(5)の製造法であって、以下のステップ、
(S1)特にホース状の網として、織物あるいはレイドファブリックとして繊維材料を準備するステップと、
(S2)繊維材料を特に回転対称的な型部品の周りに設けるステップであって、それによってシャフト体未加工品を形成するステップと、
(S3)本体内壁の壁厚を領域的に増やすために、後の前記シャフト体(5)の前記負荷連結部分(3)の1つの領域において、繊維材料を設けるステップと、
(S4)少なくとも1つの機能装置、少なくとも1つの金属製もしくは非金属製の型部品、および/または少なくとも1つの特に金属製の嵌め込み部品、を前記シャフト体未加工品に設けるステップと、
(S5)特に硬化可能な第1材質を繊維材料に添加するステップと、
(S6)特に前記第1材質の温度を上げることによって、該第1材質を硬化させるステップと、
(S7)前記シャフト体(5)の領域にコーティングを塗布するステップと、
の少なくとも1つ好適にはすべてを有する方法。 - 請求項21に記載の輪軸あるいは請求項1から20のいずれか1項に記載の輪軸シャフトの監視法において、
少なくとも1つの制御装置と、データ記憶装置と、エネルギー供給装置と、少なくとも1つの運転パラメータを算出するための少なくとも1つの検知要素と、それぞれ前記制御装置と信号接続されている通信装置と、が備わっており、
さらに以下のステップ、
(S21)特にワイヤレスで特に誘導によって、前記エネルギー供給装置によって前記制御装置にエネルギーを供給するステップと、
(S22)特に前記制御装置による指令で、検知要素によって前記輪軸シャフトの運転パラメータのための少なくとも1つの測定値を算出するステップと、
(S23)前記検知要素によって少なくとも1つの前記測定値を前記制御装置に用意するステップと、
(S24)前記制御装置によって少なくとも1つの前記測定値を評価するステップであって、それによって前記運転パラメータのための少なくとも1つの値を獲得するステップと、
(S25)少なくとも1つの前記測定値を、特に前記測定値の算出時点の代わりになる値と一緒に、前記データ記憶装置に保存するステップと、
(S26)前記通信装置によって、少なくとも1つの前記値を前記輪軸外部の受信機に、特に該受信機の指令で伝えるステップと、
(S27)特に前記制御装置の指令で、前記通信装置によって、特に前記運転パラメータの望ましくない値を指摘するあらかじめ決められた第1信号を、特に前記輪軸外部の受信機に伝えるステップと、
(S28)特に前記制御装置による指令であるいは前記輪軸外部の受信機の指令で、前記通信装置によって、運転データおよび/または運転パラメータの値を前記受信機に伝えるステップと、
の少なくとも1つ好適にはすべてを特徴とする方法。 - 鉄道車両、特に時速100kmを超える速度で、特に好ましくは時速200kmを超える速度で、列車運行に使用可能な鉄道車両のための、請求項1から20のいずれか1項に記載の輪軸シャフトまたは請求項21に記載の輪軸または請求項21に従って製造された輪軸の使用法。
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