KR20160110443A - 휠 셋 샤프트와 휠 셋 및 그것을 제조하기 위한 방법 - Google Patents

휠 셋 샤프트와 휠 셋 및 그것을 제조하기 위한 방법 Download PDF

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베르너 후펜바흐
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이노텍 라이트웨이트 엔지니어링 & 폴리머 테크놀로지 게엠베하
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Abstract

특히 철도 차량의 휠 셋을 위한 본 발명에 따른 샤프트는 적어도 하나의 샤프트 바디를 포함하고, 상기 샤프트 바디는 길이방향 축을 따라 연장된다. 샤프트 바디는 특히 디스크 브레이크의 브레이크 디스크, 레일 휠, 휠 셋 샤프트 베어링 또는 구동 기어 장치와 같은 기능 부품 내로 또는 기능 부품으로부터 힘 및/또는 토크의 도입 및/또는 방출을 위해 이용되는 적어도 하나의 제 1 로드 결합 섹션을 포함한다. 본 발명에 따라 샤프트 바디는 적어도 부분적으로 적어도 하나의 제 1 재료로 이루어지고, 상기 제 1 재료 내에 실질적으로 비금속의 제 2 재료로 이루어진 적어도 일부의 섬유가 적어도 부분적으로 매립된다. 바람직하게 샤프트 바디는 다수의 섬유층으로, 특히 샤프트 바디의 기계적 구조의 안정화를 위한 지지층 및 기능층, 특히 샤프트 바디의 상태 모니터링을 위한 측정 부재를 포함하는 기능층 및 에너지- 또는 데이터 전송을 위한 기능층으로 구성된다. 본 발명에 따른 샤프트 바디는 종래의 샤프트 바디보다 가볍고, 지지층에 의한 개선된 진동 댐핑 거동 및 기능층에 의해 손상의 간단한 손상 검출 가능성을 제공한다.

Description

휠 셋 샤프트와 휠 셋 및 그것을 제조하기 위한 방법{WHEEL SET SHAFT AND WHEEL SET, AND METHOD FOR PRODUCING SAME}
우선권 출원 DE 10 2014 000 641.7의 전체 내용이 참조로서 본 출원의 부분으로 포함된다.
철도 차량의 휠들은 일반적으로 강으로 이루어지고, 상기 휠의 구조는 - 용도에 따라 - 상이할 수 있다. 상기 휠들은 주행 방향에 대해 가로방향으로 배치된 휠 셋 샤프트(하기에서 부분적으로 간단히 "샤프트"라고도 한다)에 의해 지지되고, 상기 샤프트는 철도 차량의 차대에 지지된다. 용도에 따라 이러한 샤프트에 브레이크 장치, 특히 브레이크 디스크 및 구동 휠, 특히 기어 휠이 배치된다. 휠, 샤프트 및 경우에 따라서 브레이크 그리고 그와 같은 것으로 이루어진 전체 유닛을 휠 셋이라고 한다.
휠 셋은 철도 차량의 차대와 레일 사이의 연결을 형성하기 때문에, 특히 수직 지지력, 측면 가이드력 및 구동- 및 제동 모멘트로 인한 매우 높은 하중에 노출된다. 휠 셋의 고장은 - 특히 고속으로 운행하는 철도 차량에서 - 매우 심각한 그리고 가장 심각한 사고를 야기할 수 있다. 따라서 예전부터 휠 셋의 구조적 형상에 주목하였다.
종래의 휠 셋 샤프트는 일반적으로 중실 또는 중공 형태의 강샤프트로 이루어지고, 상기 샤프트에 수용 영역들이 배치되고, 형상 끼워 맞춤 결합 방식 및/또는 비형상 끼워 맞춤 결합 방식의 연결에 의해 휠, 브레이크 디스크, 베어링 및 구동 휠이 상기 영역들에 배치된다.
휠 셋 및 휠과 브레이크 디스크 등에 형상 끼워 맞춤 결합 방식 및/또는 비형상 끼워 맞춤 결합 방식의 연결을 위해 이용되는 연결 시스템들은 현재 유럽에서 특히 표준 EN 13103 및 EN 13104에 따라 설계된다.
지난 수년간의 경험에서 알 수 있는 바와 같이, 특히 고속 열차의 경우 상기 표준에 기술된 응력 상태들은 주행 모드에서 발생하는 실제 하중에 항상 맞는 것은 아니다.
그 이유는, 고주파의 토션 진동을 유도하는 상당한 회전 만곡 하중이 이러한 고속 열차의 휠 셋 샤프트에 발생하기 때문이다. 이러한 하중의 결과로서 다수의 휠 셋 및 특히 거기에서 휠 셋 샤프트는 내구 강도의 기준을 충족하지 않는다. "내구 강도"이란 여기에서 - 일반적으로 - 휠 셋 또는 특히 휠 셋 샤프트의 재료가 피로 현상 없이 오랜 시간 범위 동안 견딜 수 있는 하중이다.
휠 셋 샤프트의 비내구성 설계로 인해, 고하중 영역에 먼저 작은 균열이 형성되고, 상기 균열은 확장되어 결국 샤프트 또는 휠 셋의 완전한 고장을 일으킬 수 있다. 전술한 바와 같이 휠 셋의 완전한 파손은 심각한 사고를 야기할 수 있기 때문에, 휠 셋 또는 휠 셋 샤프트는 짧은 간격으로 균열 형성에 대해 검사되어야 한다. 이를 위해 필요한 측정 방법, 일반적으로 초음파- 또는 X선 방법은 매우 시간이 걸리고, 철도 차량의 너무 긴 정지 시간을 야기하며, 이는 상기 철도 차량의 경제성을 상당히 감소시킨다.
현재 사용되는 휠 셋 샤프트 또는 휠 셋은, 즉 그것의 높은 안전 필요성으로 인해 자주 검사되고 정비되어야 한다. 이러한 "비연속적인" 상태 모니터링은 복잡하고, 많은 시간- 및 비용 집약적인 검사 과정을 필요로 한다.
이러한 상황에서 먼저 고려할 사항은, 휠 셋의 상응하게 더 큰 치수 설계에 의해 내구성을 높이는 것이다. 그러나, 이로 인해 재료 소모뿐만 아니라, 특히 스프링 하질량이 높아지고, 이는 레일과 휠 셋에서 마모 증가를 야기하고, 이로 인해 작동 안정성은 다시 감소한다.
가능한 해결 방법은 센서 및 액추에이터에 의한 휠 셋의 영구적인 상태 모니터링이다. DE 10 2004 033 432, DE 10 2006 001 540 83 및 DE 10 2009 053 801호에 기술된 해결 방법은, 휠 림의 불규칙한 구름 거동(roll behavior)에 의해 유도되는 기계적 진동이 평가되는 휠 셋의 거시적인 손상에 근거한다.
본 발명의 과제는 특히 철도 차량을 위한 개선된 휠 셋 샤프트, 상기 휠 셋 샤프트가 설치된 휠 셋, 샤프트 바디를 제조하기 위한 방법 및 휠 셋 샤프트를 모니터링하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제는 본 발명에 따라 청구범위 제 1 항에 따른 휠 셋 샤프트에 의해 해결된다. 이러한 휠 셋 샤프트를 포함하는 휠 셋은 청구범위 제 21 항의 대상이다. 이러한 샤프트 바디를 제조하기 위한 방법은 청구범위 제 22 항의 대상이다. 휠 셋을 모니터링하기 위한 방법은 청구범위 제 23 항의 대상이다.
본 발명의 바람직한 개선예들은 종속 청구항들의 대상이다.
본 발명은 철도 차량을 위한 휠 셋들의 형성을 위한 새로운 방법을 제시한다. 강으로 이루어진 기존의 일반적인 휠 셋 샤프트 대신 섬유 강화 재료로, 특히 섬유 강화 플라스틱 재료로 이루어진 휠 셋 샤프트가 제안되고, 상기 휠 셋 샤프트는, 최고 응력도 내구성을 갖고 견디도록 그리고 또한 - 종속 청구항 및 상세한 설명에 기술된 본 발명의 적절한 형성 시 - 휠 셋 샤프트 또는 휠 셋에 발생하는 하중 및 가능한 손상도 확실하게 검출하는 가능성도 제공하도록 형성된다.
이로 인해 검사 간격은 현재 강으로 이루어진 휠 셋 샤프트의 검사 간격에 비해 일반적으로 상당히 연장될 수 있고, 이로 인해 본 발명에 의해 철도 차량의 증가한 작동 안전성은 다시 감소하지 않는다.
본 발명은 섬유 강화 재료를 거기에 매립된 상태 모니터링을 위한 기능층과 함께 사용함으로써 대안적인 시간- 및 비용 효율적인 테스트 방법으로 변경에 의해 영구적인 상태 모니터링 및/또는 간단해진 비연속적 상태 모니터링을 위한 방법들을 기술한다.
본 발명에 따른 휠 셋 샤프트 또는 본 발명에 따른 휠 셋은 또한 적절한 형성 시, 종래의 휠 셋에 비해 휠 셋의 중량을 감소하는 가능성을 제공하고, 이로써 주행 다이내믹이 개선되고, 레일 휠과 레일의 마모가 감소하고 에너지 소비도 감소한다.
또한 강조하자면, 적절한 형성 시 본 발명에 따른 휠 셋은 강으로 이루어진 휠 셋 샤프트를 가진 종래의 휠 셋에 해당하는 경우보다 현저히 더 낮은 소음 방출 및 소음 공해를 야기할 수 있다.
또한 제 2 재료의 섬유는 적절하게 선택된 배향 시 진동 댐핑에도 기여한다.
본 발명과 관련한 휠 셋은 전적으로는 아니지만 하나의 샤프트와 적어도 2개의 휠을 포함하는 어셈블리이고, 상기 어셈블리는 한편으로는 주행면, 특히 철도 레일과 접촉을 위해 이용되고, 다른 한편으로는 차량, 특히 철도 차량에 고정될 수 있다. 본 발명은 하기에서 정확히 2개의 휠을 갖는 휠 셋을 참고로 설명되지만, 이는 제한하는 것으로 파악되어서는 안 된다.
샤프트는 차량에 대해 차량의 길이방향 축을 중심으로 회전 가능하게 지지된다. 샤프트는 휠들에 상대 회전 불가능한, 특히 비형상 끼워 맞춤 결합 방식의, 형상 끼워 맞춤 결합 방식의 및/또는 재료 결합 방식의, 그리고 경우에 따라서 전기 전도적인 연결에 이용된다. 휠은 주행면, 특히 레일 위에서 롤링을 위해 이용된다. 바람직하게는 휠은 샤프트와 주행면, 특히 레일 사이의 전류 전도를 위해서도 이용된다.
전기 작동식 철도 차량에서, 적어도 부분적으로 전류는 차량으로부터 브레이크 디스크를 지나 샤프트로, 샤프트를 통해 상기 휠 중 적어도 하나의 휠의 방향으로 및 상기 휠을 통해 레일들 중 하나의 레일 내로 흐르므로, 특히 트랙션 전류를 위한 폐쇄된 전류 회로를 형성할 수 있고, 철도 차량은 일반적으로 전차선로를 통해 상기 트랙션 전류를 인출한다. 이를 위해 바람직하게 상기 휠 중 적어도 하나의 휠, 특히 바람직하게 2개의 휠은 샤프트에, 특히 상기 샤프트 바디에 전기 전도적으로 연결된다.
본 발명과 관련해서 샤프트 바디란, 샤프트의 어셈블리이거나 샤프트 전체이다. 샤프트 바디는 길이방향 축을 따라, 특히 일반적으로 샤프트의 회전축과 일치하는 샤프트의 길이방향 축을 따라 연장된다. 샤프트 바디는, 휠 셋에서 상기 기능 부품들 중 적어도 하나의 기능 부품에, 특히 휠들 중 하나의 휠에 특히 비형상 끼워 맞춤 결합 방식으로, 형상 끼워 맞춤 결합 방식으로 및/또는 재료 결합 방식으로 그리고 경우에 따라서 전기 전도적으로도 연결되도록 제공된다.
본 발명에 따라 샤프트 바디는 적어도 부분적으로 적어도 하나의, 특히 경화 가능한 제 1 재료로 이루어지고, 상기 재료 내에 실질적으로 비금속의 제 2 재료로 이루어진 적어도 일부의 섬유가 적어도 부분적으로 매립된다.
제 1 재료는 특히 제 2 재료의 결합에 이용된다. 바람직하게 제 1 재료는, 폴리머, 폴리에테르에테르케톤, 폴리페닐렌설파이드, 폴리술폰, 폴리에테르이미드, 폴리테트라플루오르에틸렌, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 비닐에스테르 수지, 페놀-포름알데히드 수지, 디알릴프탈레이트 수지, 메타크릴 수지, 폴리우레탄, 아미노 수지, 멜라민 수지, 요소 수지, 비철 금속 및 산화물 세라믹 재료를 포함하는 재료들의 그룹에서 선택된다.
바람직하게는 제 1 재료는 온도 증가 시, 특히 바람직하게 샤프트의 작동을 위해 제공된 최대 온도 이상의 온도에서 경화될 수 있다. 이러한 바람직한 실시예는 제 1 재료의 개선된 내열성과 증가한 안전성을 제공한다.
본 발명에 따라 제 1 재료는 실질적으로 비금속의 제 2 재료로 이루어진 섬유를 적어도 부분적으로 포함한다. 상기 섬유는 특히 힘 전달에 이용된다. 바람직하게는 상기 섬유는 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 세라믹 섬유 및/또는 현무암 섬유로서 형성된다.
계속해서 본 발명의 바람직한 형성 또는 실시예들에 관해 설명된다.
바람직하게 섬유는 특히 호스 형태의 매쉬, 직물 또는 부직포로서 형성된다. 바람직하게는 샤프트 바디의 바디벽은 부분적으로 섬유를 포함하는 다수의 층 또는 상이한 다수의 층을 포함한다. 이러한 바람직한 형성은 바디벽의 증가한 안정성, 강도 또는 휨강성의 장점을 제공한다.
본 발명과 관련해서 바디벽이란, 특히 휠 및/또는 차량의 질량으로 인한 힘 및/또는 토크를 수용하는데 이용되는 샤프트 바디의 벽 또는 벽 영역이다. 바람직하게는 바디벽은 샤프트 또는 샤프트 바디의 길이방향 축을 따라 국부적으로 상이한 벽두께에 의해 위치적 및/또는 시간적으로 발생하는 힘 또는 토크에 대해 조정되고, 상기 길이방향 축은 일반적으로 상기 샤프트 또는 상기 샤프트 바디의 회전축과 일치한다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서 상기 샤프트 바디는 그 길이방향 축에 대해서 회전 대칭으로 형성되고, 바디벽을 가지며, 상기 바디벽은 바람직하게 공기로 채워진 공동부를 둘러싼다.
본 발명과 관련해서 길이방향 섹션이란 샤프트 바디의 실질적으로 실린더형 및 바람직하게 중공 실린더형 섹션이다. 길이방향 섹션은 특히 상기 2개의 로드 결합 섹션들 사이에서 힘 또는 토크의 전달을 위해 이용된다. 바람직하게 샤프트 바디의 길이방향 축을 따른 길이방향 섹션의 벽두께는 실질적으로 균일하다. 길이방향 섹션의 외경은 이 경우 제 1 외경이라고 한다. 바람직하게는 샤프트 바디는 이러한 다수의 길이방향 섹션을 포함한다.
본 발명과 관련해서 로드 결합 섹션이란 특히 기능 부품 내로 또는 기능 부품으로부터 힘 및/또는 토크의 도입 및/또는 방출을 위해 이용되는 샤프트 바디의 섹션이다. 로드 결합 섹션은 이를 위해 샤프트 바디에 관련된 기능 부품에 연결되지 않는다. 로드 결합 섹션의 외경은 이 경우 제 2 외경이라고 한다. 바람직하게는 제 2 외경은 상기 기능 부품들 중 하나의 기능 부품의 홀 서클 또는 내경에 맞게 조정된다. 바람직하게 샤프트 바디는 다수의 로드 결합 섹션을 포함한다.
바람직하게는 상기 샤프트 바디는 적어도 하나의 길이방향 섹션을 포함하고, 이 경우 길이방향 섹션의 제 1 외경은 실질적으로 일정하고, 상기 제 1 로드 결합 섹션은 다른, 바람직하게 제 1 길이방향 섹션보다 큰 제 2 외경을 갖는다.
본 발명과 관련해서 기능 부품이란 특히 샤프트 바디 또는 차량의 지연 및/또는 가속 시 샤프트 또는 상기 샤프트의 샤프트 바디에 토크 또는 힘의 전달을 위해 이용되는 장치이다. 바람직한 형성에 따라 기능 부품은 브레이크 장치의 부품으로서, 특히 샤프트 바디의 회전 속도의 감소에 이용되는 디스크 브레이크의 디스크로서 형성된다. 또한 브레이크 디스크는 샤프트의 전기 접촉에 이용된다. 다른 바람직한 형성에 따라 기능 부품은 특히 샤프트 바디의 회전 속도의 증가에 이용되는 로드 도입 부재, 즉 구동 수단, 특히 구동 기어 장치로서 형성된다. 기능 부품의 다른 바람직한 형성은 휠 셋 샤프트 베어링이다. 레일 휠도 본 발명과 관련해서 기능 부품이다.
바람직하게 샤프트 바디는 또한 제 2 로드 결합 섹션을 포함한다. 또한 샤프트 바디는 제 1 단부 및 상기 제 1 단부에 대향되는 제 2 단부를 갖는다. 상기 제 2 로드 결합 섹션은 또한 기능 부품, 특히 휠에 연결을 위해 이용된다. 바람직하게는 제 1 로드 결합 섹션은 샤프트 바디의 제 1 단부의 영역에 배치되고, 제 2 로드 결합 섹션은 제 2 단부의 영역에 배치된다.
바람직하게 샤프트 바디는 다수의, 바람직하게 3개, 4개 또는 5개의 상기 로드 결합 섹션을 포함하고, 상기 로드 결합 섹션들은 다양한 위치에서 샤프트 바디의 길이방향 축을 따라 배치된다.
바람직하게는 제 1 로드 결합 섹션은 제 1 휠과 연결을 위해 이용되고, 제 2 로드 결합 섹션은 제 2 휠과 연결을 위해 이용된다. 바람직하게 제 1 및 제 2 로드 결합 섹션 사이의 간격은 실질적으로 트랙 경로의 궤간에 상응한다.
바람직하게 제 1 및 제 2 로드 결합 섹션 사이에 적어도 하나의 제 3 로드 결합 섹션이 배치된다. 바람직하게는 제 3 로드 결합 섹션은 기능 부품에 연결을 위해 이용된다. 바람직하게 상기 기능 부품은 로드 도입 부재로서, 브레이크 디스크로서 또는 휠 셋 샤프트 베어링으로서 형성된다.
바람직하게 각각의 로드 결합 섹션은 관련 기능 부품에 연결을 위해 이용된다.
바람직하게 휠 셋 샤프트는 적어도 2개의 샤프트 바디를 포함하고, 상기 샤프트 바디들은 휠 셋 샤프트의 축방향으로 서로 나란히 배치된다.
특히 바람직하게 이러한 실시예에서 축방향으로 서로 인접하게 배치되고 각각 제 1 단부와 제 1 단부에 대향되는 제 2 단부를 갖는 제 1 및 제 2 샤프트 바디로 이루어진 각각의 쌍에 대해, 상기 로드 결합 섹션이 제 1 샤프트 바디의 제 2 단부의 영역에 및 제 2 샤프트 바디의 제 1 단부의 영역에 배치되도록, 제 1 및 제 2 샤프트 바디 사이에 로드 결합 섹션이 배치된다.
바람직하게 샤프트 바디, 특히 샤프트 바디의 바디벽은 적어도 하나의 기능 장치를 포함한다. 상기 기능 장치들 중 적어도 하나의 상기 기능 장치는, 상기 휠 셋 샤프트의, 상기 샤프트 바디들 중 적어도 하나의 상기 샤프트 바디의, 상기 휠들 중 적어도 하나의 휠의 또는 상기 휠 세트의 하나 이상의 작동 파라미터를 검출하는데 적합하다.
본 발명과 관련해서 작동 파라미터란 샤프트의, 상기 샤프트 바디들 중 적어도 하나의 샤프트 바디의, 상기 휠들 중 적어도 하나의 휠의 또는 상기 휠 세트의 작동 상태, 특히 정상적인, 예기치 않은 및/또는 바람직하지 않은 작동 상태의 추론을 가능하게 하는 파라미터이다.
작동 파라미터는 바람직하게 하나 이상의 측정 부재, 센서 또는 검출기에 의해 검출 가능하고, 이 경우 측정 부재는 적어도 때때로 신호를, 바람직하게는 전압 또는 전류를 이용한다.
또한 작동 파라미터는 바람직하게 제어장치에 의해 처리되고, 특히 목표값, 특히 검출된 다른 작동 파라미터와 논리 연산될 수 있다.
작동 파라미터는 예를 들어 샤프트, 샤프트 바디, 휠 또는 휠 셋의 각가속도, 진동, 온도, 습도, 연신, 압축, 휨, 토션, 탄성 또는 무균열이다.
작동 파라미터의 결정된 값 또는 값 범위는 다른 작동 상태로 샤프트, 샤프트 바디, 휠 또는 휠 셋의 전환을 필요로 하거나 바람직하게 고려하게 할 수 있다.
바람직하게 바디벽은 적어도 하나 이상의 지지 장치를 포함한다. 지지 장치는, 상기 기능 장치들 중 적어도 하나의 기능 장치를 지지하기 위해 제공된다. 또한 지지 장치는 차량의 휠들 중 적어도 하나의 휠 및/또는 질량으로 인한 힘을 수용하기 위해 이용된다. 지지 장치는 상기 제 1 재료를 포함하고 상기 제 2 재료로 이루어진 섬유를 적어도 부분적으로 포함한다. 이러한 바람직한 형성은, 특히 샤프트 바디 또는 휠 셋의 작동으로 인한 진동에 대해 기능 장치의 결합 또는 내구성이 개선되는 장점을 제공한다.
본 발명과 관련해서 "지지"란, 지지 장치가 바람직하게 지지 장치와 기능 장치 사이의 재료 결합 방식의 연결에 의해 샤프트 바디 또는 샤프트의 나머지 부분에 대해 기능 장치의 바람직하지 않은 상대 이동을 저지하는 것으로 파악될 수 있다.
바람직하게 바디벽은 적어도 2개의 상기 지지 장치를 포함하고, 이 경우 상기 지지 장치 사이에 적어도 하나의 기능 장치가 배치된다. 이러한 바람직한 형성은, 특히 샤프트 바디의 작동으로 인한 진동 시 기능 장치의 결합 또는 상기 기능 장치의 내구성이 개선되는 장점을 제공한다.
바람직하게 바디벽은 특히 금속 기능층을 가진 영역을 포함하고, 상기 기능층은 예를 들어 삽입부로서 형성된다. 상기 기능층 또는 상기 삽입부는 특히,
- 바디벽의 기계적 부하 수용 능력, 특히 바디벽의 확실한 표면 압력의 증가 에 및/또는
- 상기 휠들 중 하나의 휠 또는 상기 기능 부품들 중 하나의 기능 부품의 전기 접촉에 및/또는
- 샤프트의 주변에서 기능 장치의 전기 접촉에 및/또는
- 상기 기능 부품들 중 하나의 기능 부품 또는 상기 휠들 중 하나의 휠에 기능 장치의 전기적 연결에 및/또는
- 샤프트의 주변에서 기계적 응력에 대한 지지 장치의 보호에 이용된다.
바람직하게는 상기 기능층 또는 상기 삽입부는 상기 지지 장치들 중 하나의 지지 장치의 부분이다. 이러한 바람직한 형성은, 상기 지지 장치의 강도와 강성이 높아지는 장점을 제공한다.
바람직하게 삽입부는 마모 보호부, 지지면, 전기 접촉면, 리세스, 돌출부, 플러그 또는 소켓으로서 형성된다. 바람직하게 지지 장치의 삽입부는 제 1 재료의 경화 전에 공급되고, 특히 바람직하게 지지 장치 내로 삽입된다. 이러한 바람직한 형성은 지지 장치에 의해 차량의 고장 없는 작동을 위한 다른 기능들이 수행될 수 있는 장점을 제공한다.
바람직하게 상기 휠들 중 하나 또는 2개의 휠은 각각 하나의 소위 휠 디스크를 포함한다. 휠 디스크들은 샤프트 또는 상기 샤프트 바디들 중 하나의 샤프트 바디에 특히 재료 결합 방식으로, 비형상 끼워 맞춤 결합 방식으로, 형상 끼워 맞춤 결합 방식으로 및/또는 전기 전도적으로 연결된다.
본 발명과 관련해서 휠 디스크란 회전 대칭이고, 상기 샤프트 바디들 중 하나의 샤프트 바디에, 특히 상기 샤프트 바디의 로드 결합 섹션에 특히 재료 결합 방식으로, 비형상 끼워 맞춤 결합 방식으로 및/또는 형상 끼워 맞춤 결합 방식으로 연결된 부재이고, 상기 부재는 특히,
- 차량의 질량 또는 이동으로 인한 힘을 수용하는데 이용되고,
- 상기 휠 타이어들 중 하나의 휠 타이어를 지지하기 위해 그리고 상기 휠 타이어를 상기 샤프트 바디로부터 이격시키기 위해 이용되고,
- 경우에 따라서 샤프트 또는 상기 샤프트의 샤프트 바디에 전기적으로 연결하는데 이용된다.
바람직하게는 상기 휠들 중 하나 또는 2개의 휠은 각각 하나의 특히 금속 휠 타이어를 포함한다. 휠 타이어는 주행면 위에서, 특히 레일 위에서 롤링을 위해 이용된다. 휠 타이어는 경우에 따라서 또한 샤프트와 레일 사이의 전류 전도를 위해 이용된다.
바람직하게는 상기 휠 디스크는 상기 휠 타이어들 중 하나의 휠 타이어를 위한 접촉면을 갖는다. 상기 접촉면은 특히 상기 휠 타이어와 상기 휠 디스크의 비형상 끼워 맞춤 결합 방식 및 전기적 연결에 이용된다. 이러한 바람직한 형성은, 휠 디스크로부터 휠 타이어 내로 또는 반대 방향으로 힘, 토크 및 경우에 따라서 전류가 전달될 수 있는 장점을 제공한다.
바람직하게는 상기 휠 디스크는 상기 제 1 재료를 포함하고, 상기 제 2 재료로 이루어진 섬유를 포함한다. 이러한 바람직한 형성은, 상기 휠 디스크를 포함하는 휠의 중량이 특히 강 또는 철합금으로 이루어진 휠에 비해 감소하는 장점을 제공한다.
바람직하게는 휠 디스크는 적어도 하나의, 특히 금속 디스크 인서트를 포함한다. 상기 디스크 인서트는 특히 휠 디스크의 보강 또는 상기 휠 디스크의 지지 기능의 향상 및 상기 휠 타이어와 상기 샤프트 바디들 중 하나의 샤프트 바디 사이의 전기 전도에 이용된다. 바람직하게는 상기 디스크 인서트는 방사방향으로, 특히 상기 샤프트 바디와 상기 접촉면 사이에서 연장된다. 바람직하게는 휠 디스크는 다수의 상기 디스크 인서트를 포함하고, 상기 디스크 인서트들은 상이한 방사방향으로 연장된다. 이러한 바람직한 형성은, 휠 디스크가 지지 기능 외에도 전류를 전도할 수 있고, 상기 휠 디스크의 벽두께는 휠 디스크가 디스크 인서트를 포함하지 않고 형성되는 경우보다 작게 선택될 수 있는 장점을 제공한다.
바람직한 개선예에 따라 휠 디스크는 상기 로드 결합 섹션들 중 하나의 로드 결합 섹션에 연결을 위해 제공된 연결 영역을 포함한다. 바람직하게는 상기 연결 영역과 상기 로드 결합 섹션은 서로 매칭되는 플랜지 및/또는 홀 서클을 포함한다. 바람직하게는 휠 디스크는 상기 2개의 샤프트 바디 사이에 배치되고, 상기 샤프트 바디에 특히 비형상 끼워 맞춤 결합 방식으로 및/또는 형상 끼워 맞춤 결합 방식으로 연결되고, 특히 바람직하게 나사로 결합된다. 이러한 바람직한 개선예는, 휠 디스크를 샤프트 또는 상기 샤프트 바디들 중 하나의 샤프트 바디로부터 분리할 수 있는 장점을 제공한다.
바람직한 제 2 개선예에 따라 상기 샤프트 바디들 중 하나의 샤프트 바디와 상기 휠 디스크들 중 하나의 휠 디스크는 서로 일체형으로 형성된다. 이러한 바람직한 개선예는 샤프트 바디 또는 샤프트와 휠 디스크의 감소한 전체 중량의 장점을 제공한다.
바람직하게 샤프트 바디는 적어도 하나의 이행 영역을 포함한다. 상기 이행 영역은 상기 길이방향 섹션들 중 하나의 길이방향 섹션과 상기 로드 결합 섹션들 중 하나의 로드 결합 섹션 사이에 배치된다. 이행 영역의 외경은 바람직하게 상기 샤프트 바디의 길이방향 축을 따라 상기 길이방향 섹션으로부터 상기 로드 결합 섹션의 방향으로, 특히 일정하게, 즉 외경의 급격한 변화 없이 증가한다. 샤프트 바디의 이러한 형성 시, 상이하게 치수 설정된 제 1 및 제 2 외경으로 인해 야기될 수 있는 노치 효과가 저지된다.
바람직하게는 상기 이행 영역, 상기 길이방향 섹션 및 상기 로드 결합 섹션은 서로 일체형으로 형성된다. 이러한 바람직한 형성은 샤프트 바디의 내구성이 개선되는 장점을 제공한다.
바람직하게 상기 로드 결합 섹션들 중 적어도 하나의 로드 결합 섹션은 플랜지로서 또는 칼라로서 형성되고 및/또는 적어도 하나의 보어를 포함한다.
바람직하게는 상기 로드 결합 섹션은 플랜지로서 형성된다. 상기 플랜지는 기능 부품, 특히 레일 휠, 브레이크 디스크 또는 로드 도입 부재에 샤프트 바디의 특히 비형상 끼워 맞춤 결합 방식의 연결에 이용된다. 바람직하게는 상기 플랜지는 상기 기능 부품을 위한 적어도 하나의 특히 링형 지지면을 포함한다.
특히 바람직하게 상기 로드 결합 섹션은 특히 상기 지지면 내에 연결 수단을 위한, 특히 스크루 또는 리벳을 위한 하나 이상의 보어, 특히 홀 서클을 포함한다. 이러한 바람직한 형성은, 상기 기능 부품에 상기 샤프트 바디의 더 간단한 연결의 장점을 제공한다.
바람직하게는 상기 로드 결합 섹션은 칼라로서 형성된다. 상기 칼라는 특히 베어링과 접촉에 이용된다. 특히 바람직하게 상기 칼라는 특히 링형 지지면을 포함하거나 그 외주에 상기 베어링을 위한 슬라이딩면을 포함한다. 이러한 바람직한 형성은 베어링의 조립이 간단해지는 장점을 제공한다.
바람직하게는 상기 샤프트 바디의 바디벽은 특히 탄성 코팅을 포함한다. 상기 코팅은 특히 낙석 보호부로서 및/또는 샤프트 바디에 의해 발생된 음파의 확산의 저지에 의한 방음부로서 환경 영향, 예를 들어 열, 습기 또는 외부 입자에 의한 기계적 영향으로부터 제 1 및/또는 제 2 재료의 보호에 이용된다.
바람직하게는 기능 장치는 하나 이상의 기능 부재를 포함한다. 적어도 하나의 기능 부재는 특히 차량 또는 샤프트의 고장 없는 작동을 위해 이용된다. 바람직하게는 기능 장치는 다양한 종류의 다수의 기능 부재를 포함하고, 상기 기능 부재들은 차량의 고장 없는 작동을 위해 함께 작용한다. 특히 바람직하게 하나 이상의 상기 기능 부재는 전자 어셈블리로서 형성된다.
바람직하게 상기 기능 부재들 중 적어도 하나의 기능 부재는 측정 부재로서 형성된다. 상기 적어도 하나의 측정 부재는 상기 작동 파라미터들 중 적어도 하나의 작동 파라미터를 검출하는데 이용된다. 또한 측정 부재는, 측정값의 검출 시점을 나타내는 값과 함께 제어장치에 관련 측정값을 제공하기 위해 이용된다.
특히 바람직하게 측정 부재는 힘 측정 장치, 압력 측정 장치, 연신 측정 장치, 회전각 측정 장치, 이동 거리 측정 장치, 회전 주파수 측정 장치, 속도 측정 장치, 광학 측정 장치 또는 온도 측정 장치로서 형성된다.
바람직하게는 상기 기능 부재들 중 적어도 하나의 기능 부재는 제어장치로서 형성되고, 상기 제어장치는 상기 다른 기능 부재들 중 적어도 하나의 기능 부재, 상기 샤프트, 상기 샤프트 바디들 중 하나의 샤프트 바디, 상기 기능 부품들 중 하나의 기능 부품, 특히 레일 휠 및/또는 상기 휠 디스크들 중 하나의 휠 디스크의 제어 또는 모니터링에 이용된다. 또한 제어장치는 상기 측정 부재들 중 적어도 하나의 측정 부재 및/또는 상기 통신 장치와 정보 또는 신호의 교환을 위해 이용된다. 또한 제어장치는 검출된 측정값의 평가에 이용된다. 또한 제어장치는 작동 데이터의 제공을 위해 이용된다.
본 발명과 관련해서 작동 데이터란, 검출된 측정값, 평가된 측정값, 측정값들의 시간 프로파일, 작동 파라미터들의 목표값들과 검출된 측정값들의 비교, 작동 파라미터들의 예정된 프로파일과 검출된 측정값들의 시간 프로파일의 비교, 적어도 2개의 검출된 측정값의 논리 연산의 결과이며, 이 경우 상기 작동 파라미터들의 예정된 프로파일은 목표 프로파일이라고 한다.
바람직하게 상기 기능 부재들 중 적어도 하나의 기능 부재는 에너지 공급 장치로서 형성되고, 상기 장치는 특히 상기 다른 기능 부재들 중 적어도 하나의 기능 부재의 전기 공급에 이용된다.
바람직한 제 1 개선예에 따라 에너지 공급 장치는 전압 컨버터로 형성된다. 전압 컨버터는, 특히 에너지 공급 장치에 교류가 공급될 때, 상기 다른 기능 부재들 중 적어도 하나의 기능 부재를 위한 작동 전압을 제공하기 위해 이용된다. 이러한 바람직한 개선예는, 차량의 중앙 전압 컨버터는 생략될 수 있고 또는 상기 기능 장치가 차량의 중앙 전압 컨버터의 추가 로드를 의미하지 않는 장점을 제공한다.
바람직한 제 2 개선예에 따라 에너지 공급 장치는 특히 차량의 코일에 의한 에너지의 무선 또는 유도성 수신을 위한 코일로 형성된다. 바람직하게는 코일은 상기 바디벽들 중 하나의 바디벽 내에, 특히 바람직하게는 상기 로드 결합 섹션들 중 하나의 로드 결합 섹션 내에 배치된다. 이러한 바람직한 개선예는, 에너지 공급 장치에 에너지의 전송을 위한 슬라이딩 콘택이 생략될 수 있는 장점을 제공한다. 이러한 바람직한 개선예는 바람직한 제 1 개선예와 조합될 수 있다.
바람직한 제 3 개선예에 따라 에너지 공급 장치는 경우에 따라서 재충전식 배터리로 형성된다. 배터리는 특히 차량에 의한 에너지 수신이 간헐적으로 중단되는 경우에, 에너지를 위한 중간 저장 장치로서 이용된다. 이러한 바람직한 형성은 기능 장치의 높은 가용성의 장점을 제공한다. 이러한 바람직한 개선예는 제 1 및/또는 제 2 바람직한 개선예와 조합될 수 있다.
바람직하게 상기 기능 부재들 중 적어도 하나의 기능 부재는 데이터 저장 장치로서 형성되고, 상기 데이터 저장 장치는 특히 상기 목표값, 목표 프로파일 및/또는 작동 데이터의 저장을 위해 이용된다. 또한 데이터 저장 장치는 소프트웨어의 저장을 위해 이용된다. 또한 데이터 저장 장치는, 제어장치 및/또는 상기 통신 장치에 저장된 데이터를 제공하기 위해 이용된다.
바람직하게 상기 기능 부재들 중 적어도 하나의 기능 부재는 특히 유선 또는 무선 통신 장치로서 형성되고, 상기 통신 장치는 상기 제어장치 및/또는 샤프트에 관련되지 않은 외부 통신 장치와 데이터 또는 정보의 교환에 이용된다. 외부 통신 장치는 특히 차량에 또는 차량 외부의 정비- 또는 테스트 장치에 해당한다. 통신 장치는 특히,
- 휠 셋, 샤프트, 상기 휠 디스크 중 하나의 휠 디스크, 상기 샤프트 바디들 중 하나의 샤프트 바디 및/또는 상기 기능 부품들 중 하나의 기능 부품의 바람직한 또는 바람직하지 않은 작동 상태의 보고에 및/또는
- 작동 데이터의 보고에 이용된다.
바람직하게는 통신 장치는 코일, 안테나, 비퍼, 발광 다이오드, 적외선 인터페이스, GSM-어셈블리, 근거리 무선 장치 또는 트랜스폰더로서 형성된다. 이러한 바람직한 형성은 작동 상태들 또는 작동 데이터의 보고를 위한 전기 접촉을 생략할 수 있는 장점을 제공한다.
바람직하게는 상기 기능 부재들 중 적어도 하나의 기능 부재는 전류 전도 장치로서 형성되고, 상기 전류 전도 장치는 상기 다른 기능 부재들 중 하나의 기능 부재, 상기 기능 부품들 중 하나의 기능 부품, 상기 휠들 중 하나의 휠 및/또는 상기 휠 디스크들 중 하나의 휠 디스크에 대한 전기적 연결에 이용된다. 전류 전도 장치는 특히 주행면과 차량의 전기적 연결에 이용된다.
특히 바람직하게 상기 전류 전도 장치들 중 하나의 전류 전도 장치는 상기 측정 부재들 중 하나의 측정 부재를 상기 제어장치에 연결한다. 특히 바람직하게 상기 전류 전도 장치들 중 하나의 전류 전도 장치는 상기 에너지 공급 장치를 상기 제어장치에 및/또는 상기 측정 부재들 중 적어도 하나의 측정 부재에 연결한다. 특히 바람직하게 전류 전도 장치는 브레이크 디스크를 휠 디스크에 전기적으로 연결한다.
기능 장치의 바람직한 제 1 실시예는 상기 측정 부재들 중 적어도 하나의 측정 부재, 상기 제어장치 및 상기 에너지 공급 장치를 포함한다. 이러한 바람직한 실시예는, 특히 샤프트 바디 또는 샤프트의 기계적 응력을 검출하기 위해 이용된다. 이러한 바람직한 실시예는, 적어도 간헐적으로, 특히 주기적으로, 특히 제어장치의 요청에 따라 휠 셋, 샤프트, 해당 샤프트 바디, 상기 휠 디스크들 중 하나의 휠 디스크, 상기 휠들 중 하나의 휠 및/또는 상기 기능 부품들 중 하나의 기능 부품의 작동 파라미터에 관한 측정값을 검출하기 위해 형성된다. 적어도 하나의 측정 부재, 제어장치 및 상기 에너지 공급 장치는 서로 전기적으로, 바람직하게 상기 전류 전도 장치들 적어도 하나의 전류 전도 장치에 의해 연결된다. 이러한 바람직한 실시예는, 작동 중에 샤프트 바디 또는 샤프트의 기능 또는 무결성이 모니터링될 수 있는 장점을 제공한다.
상기 기능 장치의 바람직한 제 1 개선예는 상기 데이터 저장 장치를 포함한다. 데이터 저장 장치는 특히 상기 전류 전도 장치들 중 적어도 하나의 전류 전도 장치를 통해 데이터의 수신, 특히 교환을 위해 제어장치에 연결된다. 수신된 데이터, 특히 작동 파라미터에 관한 검출된 측정값 또는 다른 작동 데이터는 바람직하게 측정값의 검출 시점을 나타내는 값과 함께 데이터 저장 장치에 저장될 수 있다. 따라서 데이터 저장 장치에서 작동 파라미터 또는 작동 데이터를 포함하는 프로토콜이 형성되고 또는 저장될 수 있다. 이러한 바람직한 개선예는, 상기 프로토콜이 특히 정비 작업 및/또는 기술적인 추가 개발을 위해 이용될 수 있는 장점을 제공한다.
상기 기능 장치의 바람직한 제 2 개선예는 상기 통신 장치를 포함한다. 상기 통신 장치는, 검출된 측정값 및/또는 특히 저장된 작동 데이터가 외부 통신 장치에 전송될 수 있도록 특히 상기 전류 전도 장치들 중 적어도 하나의 전류 전도 장치를 통해 제어장치 및/또는 데이터 저장 장치에 연결된다. 이러한 바람직한 개선예는, 차량의 조작자, 정비 직원 및/또는 개발자가 데이터 저장 장치의 데이터에 액세스할 수 있는 장점을 제공한다.
바람직하게는 기능 장치는 제 1 작동 상태로부터 제 2 작동 상태로 전환될 수 있도록 형성된다. 제 1 작동 상태에서 기능 장치는 특히 예정된 제 1 전기 저항(RF1)을 갖는다. 제 2 작동 상태에서 기능 장치는 특히 예정된 제 2 전기 저항(RF2)을 갖는다. 바람직하게는 기능 장치는, 특히 해당 샤프트 바디의 기계적 하중이 예정된 최소 하중을 초과할 때, 제 2 작동 상태를 취하도록 형성된다. 특히 바람직하게 기능 장치는, 상기 최소 하중 이상으로 하중이 증가할수록 또한 더 높은 제 2 저항(RF2)을 갖도록 형성된다. 이러한 바람직한 형성은, 제 2 저항(RF2)으로부터 특히 기계적 하중이 추론될 수 있는 장점을 제공한다.
바람직한 제 1 개선예에 따라 기능 장치는 금속 와이어로서 형성된다. 금속 와이어의 소성 연신이 증가할수록 상기 금속 와이어의 전기 저항은 증가한다.
바람직한 제 2 개선예에 따라 상기 기능 장치는 전기 전도성 필름, 특히 금속 필름으로서 형성된다. 전도성 필름의 소성 연신이 증가할수록 상기 필름의 전기 저항은 증가한다. 연신이 증가할수록 전도성 필름은 부분적으로 균열되고, 이로써 전기 전도를 위해 유효한 횡단면이 감소한다.
바람직한 제 3 개선예에 따라 기능 장치는 상기 기능 장치의 특히 전기 저항을 위한 상기 측정 부재들 중 적어도 하나의 측정 부재를 포함한다. 이러한 바람직한 개선예는 바람직한 제 1 또는 제 2 개선예와 조합될 수 있다.
바람직하게는 기능 장치는 동일한 샤프트 바디의 상기 지지 장치들 중 적어도 하나의 인접한 지지 장치보다 낮은 파괴 연신율을 갖는다. 특히 기계적 하중으로 인해 샤프트 바디가 점점 연신되고 또한 기능 장치의 파괴 연신율이 초과되면, 기능 장치는 적어도 부분적으로 파열 또는 파단된다. 이러한 기능 장치의 검사 시 상기 기능 장치의 국부적인 결함으로부터 연신 거동이 추론될 수 있다. 바람직하게는 이러한 검사는 서모그래피에 의해 이루어진다.
바람직하게는 샤프트는 적어도 2개의 상기 샤프트 바디와 샤프트 또는 상기 샤프트 바디에 해당하는 특히 금속의 상기 기능 부품들 중 하나의 기능 부품으로 이루어진 적어도 하나의 제 1 어레이를 포함한다. 기능 부품은 상기 2개의 샤프트 바디 사이에 배치된다. 바람직하게 기능 부품은 금속 브레이크 디스크로서 또는 금속 로드 도입 부재로서 형성된다. 바람직하게 상기 샤프트 바디들 중 적어도 하나의 샤프트 바디와 기능 부품은 특히 비형상 끼워 맞춤 결합 방식으로 및/또는 분리 가능하게 서로 연결된다. 특히 바람직하게 상기 샤프트 바디들 중 적어도 하나의 샤프트 바디는 상기 기능 부품에 전기적으로 연결된다. 이러한 바람직한 형성은, 금속 기능 부품들이 상기 제 1 어레이의 더 높은 강도 또는 강성에 기여하고, 상기 샤프트 바디들 중 하나의 샤프트 바디의 결함 시 폐기물이 거의 발생하지 않는 장점을 제공하는데, 그 이유는 전체 샤프트가 아니라 결함이 있는 샤프트 바디만이 교체되면 되기 때문이다.
바람직하게는 상기 샤프트 바디들 중 적어도 하나의 샤프트 바디의 바디벽은 다수의 층을 포함하고, 상기 층들은 바람직하게 샤프트 바디의 길이방향 축에 대해 동심으로 배치된다. 각각의 층은 적어도 하나의 섬유층, 바람직하게는 다수의 섬유층으로 이루어진다. 층들은 특히 지지층 및 기능층이다.
지지층이란, 휠 셋 샤프트의 기계적 구조의 안정화에 이용되고 따라서 휠 셋 샤프트의 작동 시 발생하는 힘과 토크를 견뎌야 하는 층이고, 즉 지지 기능에 이용되는 층이다. 지지층은 바람직하게 제 1 및 제 2 재료로 제조된다.
기능층이란, 실질적으로 지지 기능을 하지 않지만, 적어도 하나의 기능 부재를 포함하는 층이다. 기능층들은 일반적으로 제 1 또는 제 2 재료로 제조되는 것이 아니라, 기능 부재의 종류에 따라 다른, 금속 또는 비금속 재료로 제조된다.
다수의 층, 특히 다수의 지지층으로 이루어진 샤프트 바디의 바디벽의 구조는, 샤프트 벽 및 샤프트와 휠 셋이 제 1 및 제 2 재료, 즉 섬유 복합 재료의 이방성 특성으로 인해, 특히 제 2 재료의 방향에 따른 탄성으로 인해 각각의 주어진 하중의 경우에 최적화되어 형성될 수 있는 장점을 갖는다. 이로써 개별 층들의 개수, 두께 및 구조에 대해서 큰 융통성 및 각각의 용도에 대한 양호한 조정 가능성이 달성된다.
바람직하게는 각각의 지지층은 정해진 섬유 적층각을 갖는다. 섬유 적층각이란 이 경우, 섬유, - 섬유는 일반적으로 샤프트 바디의 회전 대칭 형상으로 인해 만곡되기 때문에, - 상기 섬유의 접선과 샤프트 바디의 길이방향 축 사이의 수학적으로 양의 방향의 각도를 의미한다. 특히 지지층이 와인딩 코어를 중심으로 또는 마지막으로 와인딩된, 즉 방사방향 내측으로 인접한 층을 중심으로 일정한 각도로 섬유의 와인딩에 의해 제조되면, 지지층 내의 섬유 적층각은 바람직하게 일정하거나 거의 일정하다.
바람직한 섬유 적층각은 이 경우 0°, 22.5°, 30°, 45°, 60°및 90°이다. 0°의 섬유 적층각은 축방향 섬유 배향에 상응하고, 상기 각도는 바람직하게 섬유의 와인딩에 의해서가 아니라, 축방향으로 배향된 섬유를 포함하는 매트 또는 그와 같은 것이 와인딩 코어 또는 마지막으로 와인딩된 층을 중심으로 랩핑됨으로써 형성된다. 90°의 섬유 적층각은 원주 방향으로 섬유 배향에 상응하고, 실제로 일반적으로 대략 매우 큰, 90°에 근사하는 섬유 적층각으로 섬유의 와인딩에 의해서만 형성된다.
정해진 섬유 적층각을 갖는 지지층들은 이 경우 특히, 특정한 기계적 하중 상태, 소위 "선호 하중", 특히 압력, 휨 또는 토션을 수용하는데 적합하다. 대략 0°의 섬유 적층각을 갖는 지지층의 선호 하중은 휨 하중이고, 대략 45°의 섬유 적층각을 갖는 지지층의 선호 하중은 토션 하중이고, 대략 90°의 섬유 적층각을 갖는 지지층의 선호 하중은 압력 하중인 것이 밝혀졌다.
상기 각도들 사이의 섬유 적층각은 다수의 하중 상태들로 구성된 선호 하중을 갖는다: 예를 들어 22.5°의 섬유 적층각을 갖는 지지층의 선호 하중은 1:1의 토션- 및 휨 하중이고, 30°의 섬유 적층각을 갖는 지지층의 선호 하중은 2:1의 토션- 및 휨 하중이다.
특히 바람직하게, 상기 샤프트 바디의 섬유들은 상기 샤프트 바디의 길이방향 축과 함께 적어도 부분적으로 10°보다 작은, 바람직하게는 5°보다 작은, 더 바람직하게는 0°보다 작은 각도를 형성하거나, 적어도 부분적으로 20°내지 40°, 바람직하게는 25°내지 35°, 더 바람직하게는 30°의 각도를 형성하거나, 적어도 부분적으로 80°보다 큰, 바람직하게 85°보다 큰, 더 바람직하게는 90°보다 큰 각도를 형성한다.
특히 바람직하게 또한, 상기 샤프트 바디는 그 길이방향 축에 대해 상이한 방사방향 간격으로 배치된 적어도 2개, 바람직하게는 적어도 3개의 섬유층을 포함하고, 적어도 2개의 섬유층들은 적어도 부분적으로 상이한 기계적 특성 및 특히 상이한 연신 거동을 갖는다.
또한 특히 바람직하게, 적어도 하나의 섬유층은, 하중의 정해진 임계값의 초과 시 섬유층 내의 적어도 하나의 섬유가 영구 변형되도록 형성되고, 이러한 영구 변형을 검출하기 위해 적어도 하나의 기능 장치가 제공된다.
영구 변형이란, 특히 섬유의 비가역적 연신, 과잉 연신 또는 파열을 의미한다. 특히 전기 전도성 섬유인 경우에, 상기 섬유의 파열은 섬유의 전류 전도성이 테스트됨으로써 간단하게 검출될 수 있다.
이러한 방식으로 샤프트 바디, 샤프트 또는 휠 셋의 바람직하지 않은 작동 상태들이 조기에 확실하게 검출될 수 있다. 이와 같이 검출된 작동 상태가 즉시 샤프트 바디의 교체를 필요로 하는 경우에, 특히 이러한 실시예가 제안되며, 이때 섬유의 영구 변형에 의한 검출은 한 번만 실행될 수 있는 것은 중요하지 않다.
특히 바람직하게 또한, 각각의 섬유층에서 섬유들은 층 내에서 정해진 일정한 섬유 적층각을 갖고, 샤프트 바디는 정확히 2개의 상이한 섬유 적층각을 갖는 섬유층들만을 포함한다. 이는 샤프트 바디를 위한 제조 방법을 상당히 간단하게 한다.
바람직하게는 이 경우에 사이에 다른 섬유층이 위치하지 않은 각각 2개의 섬유층은 상이한 섬유 적층각을 갖고, 즉 섬유층들은 교대로 (하나만 주어진) 2개의 섬유 적층각을 갖는다. 경우에 따라서 섬유층들 사이에 위치하며 섬유층이 아닌 기능층들은 이 경우 고려되지 않는데, 그 이유는 상기 기능층들은 일반적으로 비교적 얇고, 샤프트 바디의 기계적 구조의 특성에 영향을 미치지 않기 때문이다.
바람직하게 섬유층들은 이 경우 교대로 20°내지 40°, 바람직하게 25°내지 35 °, 더 바람직하게는 30°의 제 1 섬유 적층각과 80°보다 큰, 바람직하게 85°보다 큰, 더 바람직하게는 90°보다 큰 제 2 섬유 적층각을 갖는다.
특정한 지지층 어레이의 추가 장점들은 낮은 균열 감수성과 높은 섬유 체적 함량이다. 샤프트 바디의 바디벽의 층 구조의 결정 시 개별적인 경우에 전술한 상기 추가 장점들에 비해 적은 개수의 층들을 포함하는 간단한 구성이 고려되어야 한다.
바람직하게는 인접한 층들은 상이한 섬유 적층각과 경우에 따라서 상이한 두께를 갖고, 이로써 샤프트 바디의 기계적 구조의 안정성은 매우 양호하게 설정되고, 이론적이고 실험에 의한 정보들을 참고로 더 개선될 수 있다.
바람직하게는 휨응력으로 인해 인장- 및 압축 하중을 받으며 상응하는 섬유 적층각을 갖는 섬유 다발은, 특히 큰 재료 부하를 보장하기 위해 방사방향 외측으로 가급적 멀리 배치된다.
차량을 위한, 특히 철도 차량을 위한 본 발명에 따른 휠 세트는 적어도,
- 하나, 바람직하게 2개 이상의 상기 샤프트 바디를 가진 상기 샤프트를 포함하고, 이 경우 상기 샤프트 바디는 적어도 2개, 바람직하게 적어도 3개의 상기 로드 결합 섹션을 포함하고,
- 바람직하게 브레이크 디스크 또는 로드 도입 부재로서 형성된 하나 이상의 상기 기능 부품을 포함하고, 상기 기능 부품은 상기 샤프트 바디들 중 하나의 샤프트 바디의 상기 로드 결합 섹션들 중 하나의 로드 결합 섹션에 연결을 위해 제공되고 형성된다.
바람직하게 상기 휠 셋은 측정 부재, 제어장치 및 에너지 공급 장치를 포함하는 바람직한 제 1 실시예에 따른 기능 장치를 포함한다. 이러한 바람직한 실시예는, 휠 셋이 작동 중에 모니터링될 수 있는 장점을 제공한다.
데이터 저장 장치를 포함하는 바람직한 제 1 개선예에 따른 기능 장치를 포함하는 본 발명에 따른 휠 셋은, 데이터 저장 장치로부터 연속적인 작동 데이터를 불러올 수 있는 장점을 제공한다. 이러한 바람직한 형성은, 휠 셋이 특히 바람직하지 않은 작동 상태들을 전달할 수 있는 장점을 제공한다.
바람직하게 휠 셋은 다수의 상기 브레이크 디스크를 포함한다. 이러한 바람직한 형성은, 차량, 특히 철도 차량과 주행면, 특히 레일 사이의 전류가 다수의 브레이크 디스크에 분배될 수 있는 장점을 제공한다. 이러한 바람직한 형성은, 다수의 중복 전류 경로가 형성되는 장점을 제공한다.
바람직한 제 1 개선예에 따라 상기 휠 셋은 상기 2개의 휠을 포함한다. 상기 휠들은 상이한 상기 로드 결합 섹션에 특히 비형상 끼워 맞춤 결합 방식으로 및/또는 전기 전도적으로 연결된다. 이러한 바람직한 개선예는, 상기 휠 셋의 중량이 금속 샤프트를 포함하는 일반적인 휠 셋에 비해 감소하는 장점을 제공한다.
바람직한 제 2 개선예에 따라 상기 휠 셋은 상기 2개의 휠 디스크를 포함한다. 상기 휠 디스크는 각각 상기 샤프트 바디들 중 적어도 하나의 샤프트 바디에 특히 비형상 끼워 맞춤 결합 방식으로, 바람직하게 전기 전도적으로 연결되고, 특히 바람직하게 샤프트 바디와 일체형으로 형성된다. 상기 휠 셋은 또한 상기 2개의 특히 금속 휠 타이어를 포함한다. 상기 휠 타이어는 각각의 상기 접촉면에 비형상 끼워 맞춤 결합 방식으로 및/또는 전기적으로 연결된다. 적어도 2개의 상기 로드 결합 섹션들은 특히 롤러 베어링으로서 또는 슬라이딩 베어링으로 형성된 베어링의 지지를 위해 제공된다. 상기 베어링은 차량 질량으로 인한 힘을 수용하는데 이용된다. 상기 베어링은 또한, 휠 세트를 차량에 대해서 회전 이동 가능하게 지지하기 위해 이용된다. 바람직하게 상기 휠 디스크들 중 적어도 하나의 휠 디스크는 상기 샤프트 바디들 중 하나의 샤프트 바디에 전기 전도적으로 연결된다. 특히 바람직하게 전류 경로는 상기 브레이크 디스크들 중 하나의 브레이크 디스크, 상기 샤프트 바디들 중 하나의 샤프트 바디, 상기 휠 디스크들 중 하나의 휠 디스크 및 상기 휠 타이어들 중 하나의 휠 타이어로 형성된다. 또한 상기 샤프트 바디와 상기 휠 디스크는 각각 적어도 하나의 전류 전도 장치 및/또는 적어도 하나의 금속 인서트를 포함한다. 이러한 바람직한 형성은, 차량, 특히 철도 차량과 주행면, 특히 레일 사이에 전류가 흐를 수 있는 장점을 제공한다.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 따른 샤프트를 제조하기 위한 방법, 특히 샤프트의 상기 샤프트 바디들 중 하나의 샤프트 바디를 제조하기 위한 방법은, 적어도 하나의, 바람직하게는 모든 하기 단계를 특징으로 한다:
(S1) 특히 호스 형태의 매쉬로서, 직물로서 또는 부직포로서 섬유 물질 또는 상기 제 2 재료를 준비하는 단계, 이 경우 특히 예를 들어 대량으로 제조할 샤프트 바디를 위해, 여기에서 브레이드(braid) 호스라고도 하는 호스 형태의 매쉬로서 섬유 물질이 제공되거나, 예를 들어 소량으로 제조할 샤프트 바디를 위해 섬유들의 상이한 방향을 갖는 섬유 물질의 다수의 밴드 형태의 층들이 적층되어 소위 섬유층 밴드를 형성하고,
(S2) 샤프트 바디 블랭크가 형성되도록, 특히 회전 대칭 몰딩부 둘레에 섬유 물질을 배치하는 단계, 이 경우 특히 예를 들어 대량으로 제조할 샤프트 바디를 위해 브레이드 호스는 실질적으로 회전 대칭 몰딩부 위로 폴딩되거나, 예를 들어 소량으로 제조할 샤프트 바디를 위해 섬유층 밴드가 실질적으로 회전 대칭의 상기 몰딩부 둘레에 와인딩되고,
(S3) 추후의 샤프트 바디의 상기 로드 결합 섹션들 중 하나의 로드 결합 섹션의 영역에 특히 밴드 형태의 섬유 물질을 특히 샤프트 바디 블랭크 둘레에 배치하는 단계,
이 경우 섬유 물질은 특히 상기 로드 결합 섹션들 중 하나의 로드 결합 섹션 또는 상기 이행 영역들 중 하나의 이행 영역을 형성하기 위해 바디벽의 벽두께를 부분적으로 증가시키는데 이용되고,
(S4) 적어도 하나의 기능 장치, 적어도 하나의 금속 또는 비금속 몰딩부 및/또는 적어도 하나의 특히 금속 삽입부를 샤프트 바디 블랭크 내에 또는 상에 배치하는 단계,
(S5) 샤프트 바디 블랭크 또는 섬유 물질에 특히 경화 가능한 제 1 재료를 추가하는 단계,
이 경우 특히 예를 들어 소량으로 제조할 샤프트 바디를 위해, 섬유층 밴드가 몰딩부 둘레에 와인딩되기 전에(즉, 단계 S5는 이러한 경우에 단계 S2 전에 실시된다), 제 1 재료 배스(bath)를 통해 섬유층 밴드가 안내되거나, 예를 들어 대량으로 제조할 샤프트 바디를 위해 몰딩부 둘레에 분리 가능한 몰드 내에 배치된 브레이크 호스는 제 1 재료로 함침되고 제 1 재료는 과압에 의해 상기 분리 가능한 몰드 내로 사출되고,
(S6) 특히 제 1 재료의 온도의 상승을 이용해서 제 1 재료를 경화하는 단계,
(S7) 샤프트 바디의 영역에 코팅을 제공하는 단계.
몰딩부는 특히 거울 대칭, 점대칭 또는 회전 대칭 베이스면에서부터 그 길이방향 축을 따라 연장된다. 상기 샤프트 바디의 바디벽이 바람직하게 공기로 채워진 공동부를 둘러싸는 실시예에서, 몰딩부는 바람직하게 실질적으로 상기 공동부에 상응한다. 또한 몰딩부 또는 공동부는 샤프트 바디의 외부 윤곽에 접근된다.
바람직하게 몰딩부는 다수의 부분으로, 특히 2개의 부분으로 형성되고, 이 경우 각각의 부분들은 특히 샤프트 바디 블랭크의 완성 후에 서로 분리될 수 있다. 이러한 바람직한 형성은, 샤프트 바디가 완성 후에 간단하게 몰딩부로부터 분리될 수 있는 장점을 제공한다.
바람직하게 몰딩부는 샤프트 바디의 길이방향 섹션 또는 로드 결합 섹션에 상응하게 지지면을 갖는다. 이러한 바람직한 형성은, 몰딩부 둘레에 섬유 물질의 배치에 의해 샤프트 바디를 위한 형상이 적어도 부분적으로 미리 정해지는 장점을 제공한다.
방법의 바람직한 제 1 개선예에 따라 샤프트 바디는 단계들 S1, S2, 바람직하게 S3, 바람직하게는 S4, S5, S6에 의해 그리고 바람직하게 S7에 의해 제조된다.
방법의 바람직한 제 2 개선예에 따라, 특히 전적으로는 아니지만 소량으로 제조할 샤프트 바디를 위해 샤프트 바디는 소위 와인딩 방법에 따라 제조된다. 이 경우 먼저 단계 S1에 따른 섬유들의 상이한 배향을 포함하는 섬유 물질의 밴드 형태의 다수의 층들이 적층되어 소위 섬유층 밴드를 형성한다. 섬유층 밴드가 단계 S2에 따라 몰딩부 둘레에 와인딩되기 직전에, 섬유층 밴드는 단계 S5에 따라 제 1 재료의 배스를 통해 안내된다. 바람직하게는 특히, 상기 로드 결합 섹션들 중 하나의 로드 결합 섹션에 상응하는 섬유층 밴드의 영역에 단계 S3에 따라 특히 밴드 형태의 섬유 물질의 적어도 하나의 층이 배치된다. 바람직하게는 상기 기능 장치들 중 적어도 하나의 기능 장치 및/또는 상기 삽입부들 중 적어도 하나의 삽입부는 단계 S4에 따라 샤프트 바디 블랭크의 2개의 섬유층 사이에 와인딩된다. 후속해서 제 1 재료는 단계 S6에 따라 경화된다.
방법의 바람직한 제 3 개선예는 브레이딩 방법과 소위 "수지 전달 성형(Resin Transfer Molding) 방법(RTM)"의 조합이다. 이 경우 섬유 물질은 먼저 단계 S1에 따라 브레이드 호스로서 준비되고, 단계 S2에 따라 상기 몰딩부 둘레에 분리 가능한 몰드 내에 제공된다. 바람직하게 단계 S2는 바디벽의 더 큰 벽 강도의 경우에 수 회 경화되므로, 다수의 브레이드 호스들이 상하로 배치된다. 단계 S2 중에 브레이드 호스는 적어도 부분적으로 샤프트 바디의 형상에 따라 연장된다. 바람직하게는 특히 상기 로드 결합 섹션들 중 하나의 로드 결합 섹션에 상응하는 몰딩부의 영역에 단계 S3에 따라 특히 밴드 형태의 섬유 물질의 적어도 하나의 층이 배치된다. 바람직하게 단계 S4에 따라 상기 기능 장치들 중 하나의 기능 장치 및/또는 삽입부가 상기 2개의 브레이드 호스들 사이에 배치된다. 후속해서 단계 S5에 따라 가압 상태의 제 1 재료가 상기 몰드 내에 제공된다. 그리고 나서 제 2 재료는 단계 S7에 따라 경화된다. 후속해서 몰드가 개방되고 샤프트 바디가 제거된다.
단계 S1에 따라 브레이드 호스를 형성하는 섬유 물질의 준비 시 바람직하게 섬유 또는 섬유 다발은 브레이드 호스의 길이방향 축에 대해 예정된 최초 각도로 엮인다. 단계 S2에서 브레이드 호스는 몰딩 제품 위로 폴딩된다. 이 경우 브레이드 호스는 적어도 부분적으로 연장되어 몰딩부의 형상에 맞게 조정된다. 이 경우 특히 몰딩부의 형상을 따라 상기 추후의 로드 결합 섹션 내의 브레이드 호스의 연장으로 인해, 특히 추후의 로드 결합 섹션의 영역 내의 개별 섬유 또는 섬유 다발의 배향과 각도가 변경된다. 단계 S2에 이어서 몰딩부 또는 추후의 샤프트 바디의 길이방향 축에 대해서 섬유 또는 섬유 다발의 변경된, 정해진 섬유 적층각들은 브레이드 호스의 길이방향 축에 대한 상기 섬유 또는 섬유 다발의 최초 각도보다 크다.
바람직하게 적어도 하나의 추후의 로드 결합 섹션 내의 섬유 또는 섬유 다발은 실질적으로 몰딩부의 길이방향 축에 대해 수직으로 정렬된다.
휠 셋을 제조하기 위한 방법은 적어도 하나의, 바람직하게는 모든 하기 단계들을 특징으로 한다:
(S11) 상기 샤프트 바디들 중 적어도 하나의 샤프트 바디를 제공하는 단계, 이 경우 샤프트 바디는 상기 로드 결합 섹션들 중 적어도 하나의 로드 결합 섹션을 포함하고,
(S12) 상기 샤프트 바디들 중 하나의 샤프트 바디에 상기 기능 부품들 중 적어도 하나의 기능 부품을 추가하는 단계,
(S13) 상기 샤프트 바디들 중 하나의 샤프트 바디에, 특히 상기 로드 결합 섹션들 중 하나의 로드 결합 섹션에 상기 기능 부품들 중 하나의 기능 부품을 특히 비형상 끼워 맞춤 결합 방식으로 및/또는 전기적으로 연결하는 단계,
(S14) 상기 휠들 중 하나의 휠을 추가하는 단계,
(S14') 접촉면을 갖는 상기 휠 디스크들 중 하나의 휠 디스크를 추가하는 단계,
(S15) 상기 샤프트 바디들 중 하나의 샤프트 바디, 특히 상기 샤프트 바디의 상기 로드 결합 섹션들 중 하나의 로드 결합 섹션에 상기 휠들 중 하나의 휠을 특히 비형상 끼워 맞춤 결합 방식으로 및/또는 전기적으로 연결하는 단계,
(S15') 상기 샤프트 바디, 특히 상기 샤프트 바디의 상기 로드 결합 섹션들 중 하나의 로드 결합 섹션에 상기 휠 디스크들 중 하나의 휠 디스크를 특히 비형상 끼워 맞춤 결합 방식으로 및/또는 전기적으로 연결하는 단계,
(S16) 상기 휠 디스크들 중 하나의 휠 디스크의 상기 접촉면들 중 하나의 접촉면에 특히 상기 금속 휠 타이어들 중 하나의 휠 타이어를 추가하는 단계,
(S17) 상기 접촉면들 중 하나의 접촉면에 상기 휠 타이어들 중 적어도 하나의 휠 타이어를 특히 비형상 끼워 맞춤 결합 방식으로 및/또는 전기적으로 연결하는 단계.
방법의 상기 바람직한 실시예의 바람직한 제 1 개선예에 따라 휠 셋은 단계 S11, S12, S13, S14, S15에 의해 제조되고, 이 경우 단계들 S14와 S15는 - 하나의 레일 휠마다 - 각각 2번 실시된다.
방법의 상기 바람직한 실시예의 바람직한 제 2 개선예에 따라 휠 셋은 단계들 S11, S12, S13, S14', S15', S16, S17에 의해 제조되고, 이 경우 단계들 S14', S15', S16, S17은 - 각각 하나의 레일 휠마다 - 각각 2번 실시된다. 이러한 바람직한 개선예는, 휠 디스크가 적어도 하나의 샤프트 바디와 동일한 재료로 제조되면, 제조된 휠 셋은 바람직한 제 1 개선예에 따라 제조된 휠 셋보다 작은 중량을 갖는 장점을 제공한다.
바람직한 제 3 개선예에 따라 단계들 S12와 S13은 각각 수 회 실시된다. 이 경우 상기 다수의 기능 부품들은 샤프트 바디에 연결된다. 이러한 바람직한 개선예는 바람직한 제 1 또는 제 2 개선예와 조합될 수 있다. 이러한 바람직한 개선예는, 제조된 휠 셋이 동시에 다수의 상기 기능 부품들을 포함하는 장점을 제공한다.
바람직한 제 4 개선예에 따라 단계 S11는 수 회 실시된다. 이 경우 샤프트는 다수의 상기 샤프트 바디로 제조된다. 이러한 바람직한 개선예는 바람직한 제 1, 제 2 또는 제 3 개선예와 조합될 수 있다. 이러한 바람직한 개선예는, 상기 샤프트 바디들 중 하나의 샤프트 바디의 결함 시 제조된 휠 셋의 수리가 적은 폐기물을 야기하는 장점을 제공하는데, 그 이유는 전체 샤프트가 아니라, 상기 하나의 샤프트 바디만이 교체되면 되기 때문이다.
적어도 하나의 제어장치와 각각 제어장치에 신호 결합되는 데이터 저장 장치, 에너지 공급 장치, 적어도 하나의 작동 파라미터를 검출하기 위한 적어도 하나의 측정 부재 및 통신 장치가 제공되는, 상기 샤프트들 중 하나의 샤프트를 모니터링하기 위한 방법은 적어도 하나, 바람직하게 모든 하기 단계들을 특징으로 한다:
(S21) 상기 제어 장치에 에너지 공급 장치에 의해 특히 무선으로, 특히 유도에 의해 에너지를 공급하는 단계,
(S22) 상기 측정 부재들 중 적어도 하나의 측정 부재에 의해, 특히 제어장치의 요청에 따라 샤프트의 작동 파라미터를 위한 적어도 하나의 측정값을 검출하는 단계,
(S23) 측정 부재에 의해 상기 적어도 하나의 측정값을 상기 제어장치에 제공하는 단계,
(S24) 상기 작동 파라미터를 위한 적어도 하나의 값이 얻어지도록, 상기 제어장치에 의해 상기 적어도 하나의 측정값을 평가하는 단계, 또한 논리 연산 결과를 형성하도록 특히 상기 측정값을 적어도 하나의 목표값과 또는 상기 측정값들 중 적어도 하나의 다른 측정값과 논리 연산하는 단계,
(S25) 상기 데이터 저장 장치에 상기 적어도 하나의 측정값 및 경우에 따라서 상기 논리 연산 결과를, 특히 측정값의 검출 시점을 나타내는 값과 함께 저장하는 단계,
(S26) 상기 적어도 하나의 측정값 및 경우에 따라서 상기 논린 연산 결과를 상기 통신 장치를 통해 휠 셋 외부의 수신기에, 특히 상기 수신기의 요청에 따라 전달하는 단계,
(S27) 특히 상기 작동 파라미터를 위한 바람직하지 않은 값을 가리키는 예정된 제 1 신호를 상기 통신 장치를 통해 특히 제어장치의 요청에 따라 특히 휠 셋 외부의 수신기에 전달하는 단계,
(S28) 작동 파라미터를 위한 값 및/또는 작동 데이터를 상기 통신 장치를 통해 제어장치의 요청에 따라 또는 휠 셋 위부의 수신기의 요청에 따라 상기 수신기에 전달하는 단계.
방법의 바람직한 제 1 개선예는 단계들, S21, S22, S23, S24, S25를 특징으로 하고, 이 경우 바람직하게 단계들 S22, S23, S24, S25는 수 회, 특히 바람직하게 에너지 제어 방식으로 또는 주기적으로 실시된다. 이러한 바람직한 개선예는, 데이터 저장 장치 내에 작동 데이터 프로토콜이 형성되는 장점을 제공한다.
방법의 바람직한 제 2 개선예는 단계 S26을 특징으로 하고, 상기 단계는 바람직하게 수 회, 특히 바람직하게 에너지 제어식으로 또는 주기적으로 실시된다. 바람직하게 단계 S26는 이 경우, 열차가 수신 장치를 통과하는 동안, 특히 트랙 상에 또는 내에 배치된 고정형 수신 장치에 의해, 특히 소위 비콘에 의해 유발된다. 이러한 바람직한 개선예는, 정비 직원 또는 기술자가 상기 측정값들 중 하나의 측정값을 파악하여 그들의 작업을 위해 이용할 수 있고, 열차가 고정형 수신 장치를 통과할 때, 휠 셋의 검사를 위해 상기 휠 셋을 포함하는 열차를 경우에 따라서 정지시키지 않아도 되는 장점을 제공한다. 이러한 바람직한 개선예는 바람직한 제 1 개선예와 조합할 수 있다.
방법의 바람직한 제 3 개선예는 단계 S27를 특징으로 하고, 이 경우 바람직하게 상기 단계는 에너지 제어 방식으로 실시된다. 바람직하게 수신 장치는 또한 고정형 수신 장치이다. 이러한 바람직한 개선예는, 정비 직원, 조작자 또는 기술자가 바람직하지 않은 작동 상태를 참조할 수 있는 장점을 제공한다. 이러한 바람직한 개선예는, 열차가 고정형 수신 장치를 통과할 때, 휠 셋의 검사를 위해 상기 휠 셋을 가진 열차를 경우에 따라서 정지시키지 않아도 되는 장점을 제공한다. 이러한 바람직한 개선예는 제 1 및/또는 제 2 바람직한 개선예와 조합될 수 있다.
방법의 바람직한 제 4 개선예는 단계 S28을 특징으로 하고, 이 경우 바람직하게 상기 단계는 에너지 제어 방식으로 실시된다. 바람직하게 수신 장치는 또한 고정형 수신 장치이다. 이러한 바람직한 개선예는, 정비 직원 또는 기술자가 작동 데이터 또는 작동 파라미터를 판독하여 작업을 위해 이용할 수 있는 장점을 제공하고, 열차가 고정형 수신 장치를 통과할 때, 휠 셋의 검사를 위해 상기 휠 셋을 가진 열차를 정지시키지 않아도 되는 장점을 제공한다.
본 발명에 따라 상기 휠 셋들 중 하나의 휠 셋 또는 상기 방법들 중 하나의 방법에 따라 제조된 휠 셋은 차량, 특히 철도 차량을 위해 사용된다. 이 경우 휠 셋은 바람직하게 차량에 대해서 회전 가능하게 지지된다. 바람직하게 철도 교통에서 100 km/h 이상, 특히 바람직하게 200 km/h 이상의 속도를 갖는 철도 차량이 이용될 수 있다. 본 발명은 특히 바람직하게 고속 철도에서 이용될 수 있다.
본 발명의 다른 장점들, 특징들 및 적용 가능성은 도면과 관련해서 하기 설명에 제시된다.
도 1은 로드 결합 섹션, 길이방향 섹션 및 이행 영역을 포함하는 본 발명에 따른 샤프트 바디의 단면을 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 동일한 제 2 외경을 가진 2개의 로드 결합 섹션, 하나의 길이방향 섹션 및 2개의 이행 영역을 포함하는 샤프트 바디의 단면을 개략적으로 도시한 사시도.
도 3은 상이한 외경을 가진 2개의 로드 결합 섹션, 하나의 길이방향 섹션 및 2개의 이행 영역을 포함하는 샤프트 바디의 단면을 개략적으로 도시한 사시도.
도 4는 동일한 제 2 외경을 가진 4개의 로드 결합 섹션, 다수의 길이방향 섹션 및 다수의 이행 영역을 포함하는 샤프트 바디의 단면을 개략적으로 도시한 사시도.
도 5는 칼라로서 형성된 7개의 로드 결합 섹션과 길이방향 섹션들을 포함하는 샤프트 바디의 단면을 개략적으로 도시한 사시도.
도 6은 다수의 기능 부품 및 비형상 끼워 맞춤 결합 방식으로 연결된 2개의 휠을 포함하는 도 2 또는 도 3에 따른 다수의 샤프트 바디를 가진 휠 셋의 단면을 개략적으로 도시한 사시도.
도 7은 다수의 샤프트 바디, 다수의 기능 부품 및 재료 결합 방식으로 연결된 2개의 휠을 가진 휠 셋의 다른 실시예의 단면을 개략적으로 도시한 사시도.
도 8은 다수의 로드 결합 섹션, 다수의 기능 부품 및 2개의 휠을 포함하는 도 5에 따른 하나의 샤프트 바디를 가진 휠 셋의 다른 실시예의 단면을 개략적으로 도시한 사시도.
도 9는 상이한 층구조를 갖는 2개의 바디벽을 개략적으로 도시한 단면도.
도 10은 더 많은 개수의 층을 포함하는 바디벽을 가진 샤프트 바디를 도시한 사시도.
도 11은 개별 지지층 내의 섬유 적층각을 표시한 도 10에 따른 샤프트 바디의 바디벽을 도시한 상세 단면도.
도 1은 로드 결합 섹션(3), 길이방향 섹션(1) 및 이행 영역(2)을 포함하는 본 발명에 따른 샤프트 바디(5)를 개략적으로 도시하고, 즉 도 1a)에 (길이방향 축에 대해 평행한) 측면에서 본, 도 1b)에 우측 단부면에서 본, 도 1c)에 종단면(AS-AS)에서 본, 그리고 도 1d)에 사선으로 본 사시도에 도시되고, 도 2 및 도 3에는 본 발명에 따른 다른 샤프트 바디의 상응하는 부분들이 도시된다.
샤프트 바디(5)의 바디벽은 경화 가능한 섬유 강화 재료로 형성된다. 바디벽의 벽두께는 균일하다. 로드 결합 섹션(3)은 플랜지로서 형성된다. 이행 영역(2)은 로드 결합 섹션(3)과 길이방향 섹션(1) 사이에 배치된다.
도 2는 도 1에 따른 샤프트 바디와 달리 2개의 로드 결합 섹션(3a, 3b)과 2개의 이행 영역(2a, 2b)으로 형성된 다른 샤프트 바디(5)를 개략적으로 도시한다. 바디벽의 벽두께는 균일하다. 로드 결합 섹션들(3a, 3b)은 동일한 제 2 외경을 갖고, 기능 부품들에 연결을 위한 플랜지로서 형성된다. 플랜지는 샤프트 바디의 길이방향 축에 대해 평행하게 각각 보어들(4)의 어레이를 포함하고, 이 경우 보어들(4)은 2개의 인접한 보어들(4) 사이에 일정한 각도 간격을 갖는 각각 12개의 보어들(4)을 가진 2개의 홀 서클을 형성한다.
도 3은 다른 샤프트 바디(5)를 개략적으로 도시하고, 상기 샤프트 바디의 로드 결합 섹션들(3a, 3b)은 도 2에 따른 샤프트 바디와 달리 상이한 외경을 갖는다. 바디벽의 벽두께는 균일하다. 이러한 로드 결합 섹션들(3a, 3b)도 기능 부품 또는 휠에 연결을 위한 플랜지로서 형성된다. 제 1 로드 결합 섹션(3a)은 브레이크 디스크에 연결을 위해 제공된다. 제 2 로드 결합 섹션(3b)은 휠과 연결을 위해 제공된다. 플랜지들은 각각 샤프트 바디(5)의 길이방향 축에 대해 평행하게 보어들(4)의 각각의 어레이를 포함하고, 이 경우 보어들(4)은 2개의 인접한 보어들(4) 사이에 일정한 각도 간격을 갖는 각각 12개의 보어를 포함하는 2개의 홀 서클을 형성한다.
도 4는 동일한 제 2 외경을 가진 4개의 로드 결합 섹션(3a, 3b, 3c, 3d), 3개의 길이방향 섹션(1a, 1b, 1c) 및 다수의 이행 영역(2a, 2b, 2c, 2d)을 포함하는 샤프트 바디(5)를 개략적으로 도시하고, 즉 도 4a에 (길이방향 축에 대해 평행한) 측면에서 본, 도 4b)에 사선으로 본 사시도에, 그리고 도 4c)에 종단면(DS-DS)에서 본 도 5 내지 도 8에 도시된 본 발명에 따른 다른 샤프트 바디 또는 휠 셋의 상응하는 부분들이 도시된다.
2개의 로드 결합 섹션(3b, 3c)의 영역에서 샤프트 바디(5)의 바디벽의 벽두께는 길이방향 섹션(1a, 1b, 1c)에서보다 크다. 상기 2개의 로드 결합 섹션들(3b, 3c)은 각각 하나의 브레이크 디스크에 연결을 위해 제공되는 한편, 다른 2개의 로드 결합 섹션(3a, 3d)은 각각 하나의 휠에 연결을 위해 제공된다. 플랜지는 도 1 내지 도 3과 유사하게, 각각 보어들(4)의 어레이를 갖는다.
도 5는 칼라로서 형성된 다수의 로드 결합 섹션(3a-3g)과 길이방향 섹션들(1a-1f)을 포함하는 샤프트 바디(5)를 개략적으로 도시한다. 로드 결합 섹션들(3a-3g)에서 바디벽의 벽두께는 길이방향 섹션(1a-1f)에서보다 크다.
도 6은 도 2 또는 도 3에 따른 다수의 샤프트 바디(5a-5f), 다수의 기능 부품들, 특히 브레이크 디스크(6a, 6b, 6c) 및 비형상 끼워 맞춤 결합 방식으로 연결된 또는 나사로 결합된 2개의 휠(7a, 7b)을 포함하는 휠 셋을 개략적으로 도시한다. 이 경우 샤프트 바디(5c, 5d)는 도 2에 따른 샤프트 바디이고, 샤프트 바디(5a, 5b, 5e 및 5f)는 도 3에 따른 샤프트 바디이다. 상기 기능 부품들(6a, 6b, 6c)은 상기 샤프트 바디들 중 각각 2개의 샤프트 바디(5b/5c, 5c/5d, 5d/5e)에 비형상 끼워 맞춤 결합 방식으로 연결되고 또는 나사로 결합된다. 휠(7a, 7b)에 비형상 끼워 맞춤 결합 방식의 연결을 위해 상응하는 로드 결합 섹션들(5a/5b, 5e/5f)은 더 큰 외경을 갖는다. 각각의 샤프트 바디(5a-5f)는 (도 2 및 도 3에 따라 그리고 따라서 도 6에 세부적으로 도시되지 않음) 하나의 길이방향 섹션, 2개의 로드 결합 섹션 및 2개의 이행 영역을 포함한다.
도 7은 다수의 샤프트 바디(5a, 5b, 5c), 다수의 기능 부품, 즉 브레이크 디스크(6a, 6b, 6c) 및 재료 결합 방식으로 연결된 2개의 휠(7a, 7b)을 포함하는 휠 셋의 다른 실시예를 개략적으로 도시한다. 휠(7a, 7b)은 휠 디스크(8a, 8b)와 금속 휠 타이어(9a, 9b)로 형성된다. 샤프트 바디(5b)는 모두 5개의 로드 결합 섹션을 포함하는 한편, 샤프트 바디(5a, 5c)는 각각 2개의 로드 결합 섹션(상세히 표시되지 않음)을 포함한다. 휠 디스크(8a, 8b)는 샤프트 바디(5b)의 외부 로드 결합 섹션에 재료 결합 방식으로 연결되고, 샤프트 바디(5b)의 벽두께와 동일한 경화 가능한 섬유 강화 제 1 재료를 포함한다.
도 8은 7개의 로드 결합 섹션(도 8에 상세히 표시되지 않음), 3개의 기능 부품, 특히 브레이크 디스크(6a, 6b, 6c) 및 2개의 휠(7a, 7b)을 포함하는 도 5에 따른 하나의 샤프트 바디(5)만을 가진 휠 셋의 다른 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 9는 특히 기능층 및 지지층으로 구조의 구분을 도시하기 위해, 대략 동일한 두께의 6개의 층(도 9a) 또는 3개의 부분적으로 상이한 두께의 층(도 9b)을 가진 본 발명에 따른 샤프트 바디의 바디벽의 예시적인 구조를 도시한다.
도 9a)에 도시된 층구조에서 가장 외부 층(10, 11)은 예를 들어 측정 부재를 포함하거나 금속 재료로 이루어지고 에너지 전달에 이용되는 기능층이고, 내부층들(12, 13, 14, 15)은 제 2 재료, 예를 들어 탄소로 이루어진 섬유가 매립된 제 1 재료, 예를 들어 에폭시 수지로 이루어진 지지층이다.
도 9b)에 도시된 층구조는 또한 기능층들(10, 11) 및 상응하게 더 두꺼운 하나의 지지층(16)만을 포함하므로, 도 9a) 및 도 9b)의 바디벽들의 전체 두께는 대략 동일하다.
도 10은 길이방향 축을 따라 커팅된 샤프트 바디의 사시도를 개략적으로 도시하고, 층들은 스탭형으로 커팅되어 도시된다. 샤프트 바디의 구조는 도 1에 도시된, 길이방향 섹션(1), 이행 영역(2) 및 로드 결합 섹션(3)을 포함하는 샤프트 바디에 상응한다.
샤프트 바디는 층들, 즉 3개의 기능층(F01, F02, F03) 및 20개의 지지층(L01-L20)을 가진 바디벽(23)을 포함한다. 이 경우 명료함을 위해 도 10에는 각각 2개의 지지층 또는 2개의 지지층과 하나의 기능층이 함께 하나의 층으로서 기호로 도시된다. 샤프트 바디는 그 길이방향 축(A01)에 대해 회전 대칭이다.
개별 층들은 길이방향 섹션(1)의 영역에서 길이방향 축(A01)을 중심으로 동심의 실린더 재킷면을 형성하고, 이행 영역(2)에서 방사방향 외측으로 확장되고, 로드 결합 섹션(3)에서 길이방향 축(A01)에 대해 수직으로 원형링 디스크로서 연장된다.
도 11은 길이방향 섹션(1)의 영역에서 도 10에 따른 샤프트 바디의 바디벽의 정확한 척도에 따르지 않은 횡단면을 개략적으로 도시하고, 이 경우 방사방향 내측면(층; F01)은 도면 좌측에 위치하고, 방사방향 외측면(층;L20)은 도면 우측에 위치한다.
기능층들은 (내부로부터 외부를 향해 볼 때) 제 1 층(F01), 제 12 층(F02) 및 제 22 층(F03)으로서 배치된다. 기능층들(F01, F02) 사이에 10개의 지지층들(L01-L10)이 배치되고, 기능층들(F02, F03) 사이에 9개의 지지층들(L11-L19)이 배치된다. 기능층(F03)은 가장 외부의 지지층(L20)에 의해 커버되고, 상기 지지층은 동시에 특히 탄성 보호층을 형성한다.
기능층들(F01-F03)이 고려되지 않으면, 지지층들(L01-L20)의 순서는 교대로 30°의 섬유 적층각을 갖는 3.5 mm 두께의 층(L01, L03,..., L19)과 거의 90°의 섬유 적층각을 갖는 0.5 mm 두께의 층(L02, L04,...L20)으로 이루어진다.
명시된 섬유 적층각은 이 경우 길이방향 섹션(1)의 영역에서만 유효하다. 이행 영역(2) 및 로드 결합 섹션(3)에서 섬유 배향은 클레로(Clairaut) 정리 (즉 마찰을 고려하지 않고, 측지선에 적용됨)에 따라 하기 방식으로 변경된다:
sin α·r = Cc(r,α) = const.,
이 경우 α는 섬유 적층각이고, r은 와인딩 코어의 반경이고, Cc(r,α)는 클레로 상수이다.
이로써 예를 들어 30°의 섬유 적층각, 1 내지 200 mm의 길이방향 섹션(1)의 직경(D1) 및 3 내지 1,000 mm의 로드 결합 섹션(3)의 직경(D2)에서 약 5.8°의 섬유 적층각이 형성된다. 섬유 배향은 섬유와 지지부 사이의 마찰의 "이용"에 의해 대략 +/-15%의 범위에서 변경될 수 있다.
로드 결합 섹션(3)의 최적의 형상을 위해 거의 90°의 섬유 적층각이 바람직하다. 또한 로드 결합 섹션(3)은 바람직하게 다른 섬유 반제품을 이용하여 예를 들어 예비 성형 공정으로 형성된다. 이 경우 예를 들어 엮어진 반제품이 몰드 내로 걸쳐진 후에 금속 용융물에 의해 침윤될 수 있다.
도 11에 도시된 40 mm의 지지층의 전체 두께를 갖는 층구조는 간단한 구조, 낮은 균열 감수성 및 높은 섬유 체적 함량으로 특징된다.
지지층들(L01-L20)은, 전술한 바와 같이 샤프트 바디의 기계적 구조의 안정화에 이용된다.
기능층들(F01-F03)은 실질적으로 지지 기능을 하지 않는 기능 부재들을 포함한다.
이는 한편으로는 지지층과 휠 셋 샤프트 또는 휠 셋의 상태 모니터링을 위한 (온라인 상태 모니터링) 부재들, 특히 구리-직물("매쉬"), 광학 유리섬유(브래그 격자), 압전 세라믹 소자 또는 관형 도체 소자일 수 있다. 각각의 기능을 수행하기 위해, 이러한 기능 부재들은 전기식, 광전자식 또는 유압식으로 서로 연결된다. 이 경우 에너지- 또는 데이터 전송은 케이블을 이용해서 및 케이블을 이용하지 않고(무선) 이루어질 수 있다.
상태 모니터링을 위한 기능층들에서 특히, 상기 기능층들이 부분적으로만 샤프트 바디 위에 제공되는 것이 가능하고, 이 경우 층구조 내부에 배치도 문제에 국한되어 구현된다. 따라서 압전 세라믹 기능 부재들은 바람직하게 부분적으로만 제공되고, 상기 부재의 층배치는 가변적이지만, 부품의 모든 지지층을 통해 안내되는 진동을 검출한다. 그와 달리 브래그 격자는 바람직하게 광범위하고, 외부 에지층으로서 샤프트 바디 위에 제공되므로, 충분히 높은 연신을 보장할 수 있다.
기능층들은 다른 한편으로 정보- 또는 에너지 전달을 위해 이용되는 층일 수도 있다. 이러한 기능층들은 바람직하게 가장 내부 또는 가장 외부층으로서 배치된다. 가장 내부층으로서 상기 기능층은 효율적인 제조에 추가하여 소실되는 코어로서 이용된다. 가장 외부층으로서 상기 기능층은 예를 들어 측면 충격 보호부로서 추가 보호 기능을 수행한다. 전술한 기능들은 서로 조합될 수 있다.
에너지 전달을 위한 기능층들은 특히, 전차선로를 통해 철도 차량이 인출하는 트랙션 전류의 전도를 위해 또는 철도 차량의 접지화를 위해 이용된다. 이를 위해 기능층들은 중실 구리 라인 또는 구리층으로서 형성될 수 있고, 상기 구리 라인 또는 구리층들은 직접 관형 도체 부재로서 형성되거나 상기 부재에 인접한다. 관형 도체 부재들을 통해 철도 차량의 작동 시 냉각제가 흐르므로, 전류 전도 기능층들을 냉각할 수 있다.
하기 표 1에 본 발명에 따른 샤프트 바디의 층구조의 다양한 변형예들이 제시된다.
변형예 구조1 섬유 적층각2 선호 하중 참조
1 층 1:40 mm 45° 토션 간단한 구조, 균열 민감, 작은 섬유 체적 함량
2 층 1:30 mm
층 2:10 mm		 45°
90°		 층 두께에 비례하는 토션 및 압력 간단한 구조, 균열 민감, 높은 섬유 체적 함량
3 층 1:30 mm
층 2:5 mm
층 3:5 mm		 45°
0°
90°		 층 두께에 비례하는 토션, 휨 및 압력 균열 민감, 낮은 섬유 체적 함량
4 층 1:40 mm 30° 2:1의 토션과 힘 간단한 구조, 균열 민감, 낮은 섬유 체적 함량
5 층 1:40 mm 22.5° 1:1의 토션 및 힘 간단한 구조, 균열 민감, 낮은 섬유 체적 함량
6 층 1:3.5 mm
층 2:0.5 mm
40 mm 층두께가 달성될 때까지
9회 반복
 30°
90°		 토션 및 휨
압력		 높은 섬유 체적 함량
하기 표 2에 본 발명에 따른 샤프트 바디의 층구조의 다른 변형예들 제시되고, 이 경우 도 10 및 도 11에 따른 층구조는 표 2의 변형예 3에 상응한다.
변형예 구조3 섬유 적층각4 선호 하중 참조
1 층 1:22 mm
층 2:2 mm
층 3:14 mm
층 4:2 mm		 45°
90°
0°
90°		 토션
압력
휨
압력		 간단한 구조,
균열 민감
2 층 1:3.5 mm
층 2:0.5 mm
층 3:3.5 mm
층 4:0.5 mm
층 5:3.5 mm
층 6:0.5 mm
층 7:3.5 mm
층 8:0.5 mm
층 9:3.5 mm
층 10:0.5 mm
층 11:3.5 mm
층 12:0.5 mm
층 13:3.5 mm
층 14:0.5 mm
층 15:3.5 mm
층 16:0.5 mm
층 17:3.5 mm
층 18:0.5 mm
층 19:3.5 mm
층 20:0.5 mm		 45°
90°
45°
90°
45°
90°
45°
90°
45°
90°
45°
90°
0°
90°
0°
90°
0°
90°
0°
90°		 토션
압력
토션
압력
토션
압력
토션
압력
토션
압력
토션
압력
휨
압력
휨
압력
휨
압력
휨
압력		 균열에 민감하지 않음
높은 섬유 체적 함량
3 층 1:3.5 mm
층 2:0.5 mm
층 3:3.5 mm
층 4:0.5 mm
층 5:3.5 mm
층 6:0.5 mm
층 7:3.5 mm
층 8:0.5 mm
층 9:3.5 mm
층 10:0.5 mm
층 11:3.5 mm
층 12:0.5 mm
층 13:3.5 mm
층 14:0.5 mm
층 15:3.5 mm
층 16:0.5 mm
층 17:3.5 mm
층 18:0.5 mm
층 19:3.5 mm
층 20:0.5 mm		 30°
90°
30°
90°
30°
90°
30°
90°
30°
90°
30°
90°
30°
90°
30°
90°
30°
90°
30°
90°		 토션
압력
토션
압력
토션
압력
토션
압력
토션
압력
토션
압력
휨
압력
휨
압력
휨
압력
휨
압력		 간단한 구조,
균열에 민감하지 않음,
높은 섬유 체적 함량
1 길이방향 섹션
2 이행 영역
3 로드 결합 섹션
4 보어
5 샤프트 바디
6 기능 부품
7 휠
8 휠 디스크
9 휠 타이어
10, 11 기능층
12-16 지지층
F01-F03 기능층
L01-L20 지지층
A01 샤프트 바디의 길이방향 축

Claims (24)

  1. 철도 차량의 특히 휠 셋을 위한 휠 셋 샤프트로서, 상기 휠 셋 샤프트는 적어도 하나의 샤프트 바디(5)를 포함하고, 상기 샤프트 바디는 실질적으로 길이방향 축(A01)을 따라 연장되고, 상기 샤프트 바디(5)는 기능 부품(6) 내로 또는 기능 부품으로부터 힘 및/또는 토크의 도입 및/또는 방출을 위해 이용되는 적어도 하나의 제 1 로드 결합 섹션(3)을 포함하고,
    상기 샤프트 바디(5)는 적어도 부분적으로 적어도 하나의 제 1 재료로 이루어지고, 상기 제 1 재료 내에 실질적으로 비금속의 제 2 재료로 이루어진 적어도 일부의 섬유가 적어도 부분적으로 매립되는, 휠 셋 샤프트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 샤프트 바디(5)는 자신의 길이방향 축(A01)에 대해 실질적으로 회전 대칭으로 형성되고 바디벽을 포함하며, 상기 바디벽은 바람직하게 공기로 채워진 공동부를 둘러싸는, 휠 셋 샤프트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항 중 적어도 한 항에 있어서,
    상기 샤프트 바디(5)는 제 2 로드 결합 섹션(3)과 제 1 단부 및 상기 제 1 단부에 대향되는 제 2 단부를 갖고, 상기 제 1 로드 결합 섹션(3)은 상기 샤프트 바디(5)의 제 1 단부의 영역에 배치되고, 상기 제 2 로드 결합 섹션(3)은 상기 샤프트 바디(5)의 제 2 단부의 영역에 배치되는, 휠 셋 샤프트.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 로드 결합 섹션(3)은 제 1 레일 휠(7)과 연결을 위해 이용되고, 상기 제 2 로드 결합 섹션(3)은 제 2 휠 레일(7)과 연결을 위해 이용되는, 휠 셋 샤프트.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 로드 결합 섹션(3) 사이에 적어도 하나의 제 3 로드 결합 섹션(3)이 배치되는, 휠 셋 샤프트.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 로드 결합 섹션(3)은 관련 기능 부품(6)과 연결을 위해 이용되고, 각각의 기능 부품(6)은 브레이크 장치의 부품, 특히 디스크 브레이크의 디스크, 레일 휠(7), 휠 셋 베어링 또는 구동 장치, 특히 구동 기어 장치를 포함하는 그룹에서 선택되는, 휠 셋 샤프트.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 휠 셋 샤프트는 적어도 2개의 샤프트 바디(5)를 포함하고, 상기 샤프트 바디들은 휠 셋 샤프트의 축방향으로 나란히 배치되는, 휠 셋 샤프트.
  8. 제 7 항에 있어서,
    축방향으로 서로 인접하게 배치되고 각각 제 1 단부와 제 1 단부에 대향되는 제 2 단부를 갖는 제 1 및 제 2 샤프트 바디(5)로 이루어진 각각의 쌍에 대해, 로드 결합 섹션(3)이 상기 제 1 샤프트 바디(5)의 제 2 단부의 영역에 및 상기 제 2 샤프트 바디(5)의 제 1 단부의 영역에 배치되도록, 제 1 샤프트 바디와 제 2 샤프트 바디 사이에 상기 로드 결합 섹션(3)이 배치되는, 휠 셋 샤프트.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샤프트 바디(5)는 실질적으로 일정한 제 1 외경(D1)을 가진 실질적으로 실린더형 및 바람직하게는 중공 실린더형의 적어도 하나의 길이방향 섹션(1)을 포함하고, 상기 제 1 로드 결합 섹션(1)은 상기 길이방향 섹션(1)과 다른, 바람직하게는 더 큰 외경(D2)을 갖는, 휠 셋 샤프트.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 샤프트 바디(5)는 이행 영역(2)을 포함하고, 상기 이행 영역은 상기 길이방향 섹션(1)과 상기 제 1 로드 결합 섹션(3) 사이에 배치되고, 상기 이행 섹션(2)의 외경은 상기 샤프트 바디(5)의 상기 길이방향 축(A01)을 따라 상기 길이방향 섹션(1)으로부터 상기 제 1 로드 결합 섹션(3)의 방향으로, 특히 일정하게 변경되고, 바람직하게는 증가하는, 휠 셋 샤프트.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 이행 영역(2), 상기 길이방향 섹션(1) 및 상기 제 1 로드 결합 섹션(3)은 서로 일체형으로 형성되는, 휠 셋 샤프트.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로드 결합 섹션들(3) 중 적어도 하나의 로드 결합 섹션은 플랜지로서 또는 칼라로서 형성되고 및/또는 적어도 하나의 보어(4)를 포함하는, 휠 셋 샤프트.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    샤프트 바디는 적어도 하나의 기능 장치를 포함하고, 상기 기능 장치는 특히, 상기 휠 셋 샤프트의, 상기 샤프트 바디들 중 적어도 하나의 샤프트 바디의, 상기 휠들 중 적어도 하나의 휠의 또는 상기 휠 세트의 하나 이상의 작동 파라미터를 검출하도록 구성되는, 휠 셋 샤프트.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 기능 장치는 하나 이상의 기능 부재를 포함하고, 상기 기능 부재는 전류 전도 장치, 측정 부재, 제어장치, 데이터 저장 장치, 에너지 공급 장치 및/또는 특히 유선 또는 무선 통신 장치를 포함하는 그룹에서 선택되는, 휠 셋 샤프트.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 기능 부재는 측정 부재이고, 상기 측정 부재는, 힘 측정 장치, 압력 측정 장치, 연신 측정 장치, 회전각 측정 장치, 이동 거리 측정 장치, 회전 주파수 측정 장치, 속도 측정 장치, 광학 측정 장치 및 온도 측정 장치를 포함하는 그룹에서 선택되는, 휠 셋 샤프트.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샤프트 바디(5)의 섬유들은 상기 샤프트 바디(5)의 상기 길이방향 축(A01)과 함께 적어도 부분적으로 10°보다 작은 각도, 바람직하게는 5°보다 작은 각도, 더 바람직하게는 0°의 각도를 형성하거나, 적어도 부분적으로 20°내지 40°의 각도, 바람직하게 25°내지 35°의 각도, 더 바람직하게 30°의 각도를 형성하거나, 적어도 부분적으로 80°보다 큰, 바람직하게는 85°보다 큰, 더 바람직하게는 90°보다 큰 각도를 형성하는, 휠 셋 샤프트.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샤프트 바디(5)는 상기 길이방향 축(A01)에 대해 상이한 방사방향 간격으로 배치된 적어도 2개, 바람직하게 적어도 3개의 섬유층(L01-L20)을 포함하고, 적어도 2개의 섬유층들(L01-L20)은 적어도 부분적으로 상이한 기계적 특성 및 특히 상이한 연신 거동을 가지는, 휠 셋 샤프트.
  18. 제 17 항에 있어서,
    적어도 하나의 섬유층(L01-L20)은, 하중의 예정된 임계값의 초과 시 상기 섬유층 내의 적어도 하나의 섬유가 영구 변형되도록 형성되고, 상기 영구 변형을 검출하기 위해 적어도 하나의 기능 장치가 제공되는. 휠 셋 샤프트.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    각각의 섬유층(L01-L20)에서 섬유들은 층 내에서 정해진 일정한 섬유 적층각을 갖고, 상기 샤프트 바디(5)는 정확히 2개의 상이한 섬유 적층각을 갖는 섬유층들만(L01-L20)을 포함하는, 휠 셋 샤프트.
  20. 제 19 항에 있어서,
    사이에 다른 섬유층들이 위치하지 않는 각각 2개의 섬유층들(L01-L20)은 상이한 섬유 적층각을 갖는, 휠 셋 샤프트.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따른 휠 셋 샤프트를 포함하는 차량, 특히 철도 차량을 위한 휠 셋.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 따른 휠 셋 샤프트를 위한 샤프트 바디(5)를 제조하기 위한 방법으로서,
    (S1) 특히 호스 형태의 매쉬로서, 직물로서 또는 부직포로서 섬유 물질을 준비하는 단계,
    (S2) 샤프트 바디 블랭크가 형성되도록, 특히 회전 대칭 몰딩부 둘레에 섬유 물질을 배치하는 단계,
    (S3) 바디벽의 벽두께를 부분적으로 증가시키기 위해 추후의 상기 샤프트 바디(5)의 상기 로드 결합 섹션들(3) 중 하나의 로드 결합 섹션의 영역에 섬유 물질을 배치하는 단계,
    (S4) 적어도 하나의 기능 장치, 적어도 하나의 금속 또는 비금속 몰딩부 및/또는 적어도 하나의 특히 금속 삽입부를 샤프트 바디 블랭크 내에 또는 상에 배치하는 단계,
    (S5) 섬유 물질에 특히 경화 가능한 제 1 재료를 추가하는 단계,
    (S6) 특히 제 1 재료의 온도의 상승을 이용해서 제 1 재료를 경화하는 단계, 및
    (S7) 상기 샤프트 바디(5)의 영역에 코팅을 제공하는 단계
    중 적어도 하나, 바람직하게는 모든 단계들을 포함하는, 휠 셋 샤프트를 위한 샤프트 바디를 제조하기 위한 방법.
  23. 제 21 항에 따른 휠 셋 또는 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따른 휠 셋 샤프트를 모니터링하기 위한 방법으로서,
    적어도 하나의 제어장치와 제어장치에 신호 결합된 데이터 저장 장치, 에너지 공급 장치, 적어도 하나의 작동 파라미터를 검출하기 위한 적어도 하나의 측정 부재 및 통신 장치가 제공되고,
    (S21) 상기 제어 장치에 상기 에너지 공급 장치에 의해 특히 무선으로, 특히 유도에 의해 에너지를 공급하는 단계,
    (S22) 측정 부재에 의해, 특히 제어장치의 요청에 따라 상기 휠 셋 샤프트의 작동 파라미터를 위한 적어도 하나의 측정값을 검출하는 단계,
    (S23) 측정 부재에 의해 상기 적어도 하나의 측정값을 상기 제어장치에 제공하는 단계,
    (S24) 상기 작동 파라미터를 위한 적어도 하나의 값이 얻어지도록, 상기 제어장치에 의해 상기 적어도 하나의 측정값을 평가하는 단계,
    (S25) 상기 데이터 저장 장치에 상기 적어도 하나의 측정값을, 특히 측정값의 검출 시점을 나타내는 값과 함께 저장하는 단계,
    (S26) 상기 적어도 하나의 값을 상기 통신 장치를 통해 휠 셋 외부의 수신기에, 특히 상기 수신기의 요청에 따라 전달하는 단계,
    (S27) 상기 작동 파라미터를 위한 특히 바람직하지 않은 값을 가리키는 예정된 제 1 신호를 상기 통신 장치를 통해, 특히 제어장치의 요청에 따라 특히 휠 셋 외부의 수신기에 전달하는 단계, 및
    (S28) 작동 파라미터를 위한 값 및/또는 작동 데이터를 상기 통신 장치를 통해 제어장치의 요청에 따라 또는 휠 셋 외부의 수신기의 요청에 따라 상기 수신기에 전달하는 단계
    중 적어도 하나, 바람직하게는 모든 단계들을 포함하는, 휠 셋 샤프트를 모니터링하기 위한 방법.
  24. 철도 차량을 위한, 특히 철도 교통에서 이용될 수 있는 100 km/h 이상, 특히 바람직하게 200 km/h 이상의 속도를 갖는 철도 차량을 위한 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따른 휠 셋 샤프트 또는 제 21 항에 따른 휠 셋 또는 제 21 항에 따라 제조된 휠 셋의 용도.
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