(57)【要約】【課題】鉄道車両のための輪軸のためのシャフトを提供する。【解決手段】シャフトは、長手軸に沿って延伸する少なくとも１つのシャフト体を備える。シャフト体は、力および／またはトルクを機能部品、特にディスクブレーキのブレーキディスク、鉄道車輪、輪軸シャフト軸受もしくは駆動歯車装置へ誘導および／または機能部品から誘導することに使われる少なくとも１つの第１負荷連結部分を備える。シャフト体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。シャフト体は複数の繊維層から構成されており、シャフト体を構造力学的に安定させるための担持層と、機能層特にシャフト体の状態監視のための検知要素を有する機能層と、エネルギー伝達あるいはデータ伝達のための機能層と、から構成されている。【選択図】図１０
2019177875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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において、
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材質から成ることを特徴とする輪軸シャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
これによって、優先出願ＤＥ１０２０１４０００６４１．７の全内容が、関連付けによって、本出願の構成要素となる。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の車輪は通常鋼から成り、その構造は、使用法によって異なっていてよい。これらの車輪は、鉄道車両のシャーシに軸受けされている、走行方向に対して横方向に設けられた輪軸シャフト（以下においては一部で簡単に「シャフト」とのみ呼ばれる）で保持される。使用法によっては、このシャフトに、ブレーキ装置特にブレーキディスクと、駆動車輪特に歯車とが備わっている。車輪とシャフトと場合によってはブレーキなどから成るユニット全体を、輪軸と呼ぶ。
【０００３】
輪軸は、鉄道車両のシャーシとレールとの間を接続しているので、特に垂直方向の支持力とコーナリング力と、駆動モーメントとブレーキモーメントとに起因する非常に大きな負荷にさらされている。輪軸の不具合は、特に高速で運行する鉄道車両では、重大かつ極めて深刻な事故を起こしかねない。それゆえ輪軸の構成上の形体に、昔から大きな注意が向けられてきた。
【０００４】
従来の輪軸は通常、マッシブなあるいは中空の孔が開いた鋼のシャフトから成り、そこに、形状接続的および／または力接続的接合によって車輪とブレーキディスクと軸受と駆動車輪とが設けられている受容領域が設けられている。
【０００５】
輪軸と、車輪やブレーキディスクなどとの形状接続的および／または力接続的接合に使われる接合システムとは、現在のところ、ヨーロッパにおいて特に規格ＥＮ１３１０３とＥＮ１３１０４とに従って設計される。
【０００６】
最近数年間の経験が示すように、これらの規格で記述される応力状態は、実際に走行運転時に生じる負荷特に高速列車での負荷に常に適合するわけではない。
【０００７】
これは、これらの高速列車の輪軸シャフトでは、高周波のねじれ振動を誘導する著しい回転曲げ負荷が生じることに起因する。この負荷の結果として、多くの輪軸と特にそこにある輪軸シャフトとは、耐久限界の基準を満たさない。「耐久限界」という言葉はここでは、通常通り、輪軸もしくは特に輪軸シャフトの材質が長期間にわたって疲労が現れずに耐えられ得る負荷と理解される。
【０００８】
輪軸シャフトが耐久性なしに設計されれば、高負荷の領域においてまず小さな亀裂ができることになり、それが大きくなって最終的にはシャフトもしくは輪軸の完全な故障を起こしかねない。冒頭で言及されたように、輪軸の完全な不具合は大きな事故を起こしかねないので、輪軸もしくは輪軸シャフトは短い間隔で亀裂形成がないか点検しなくてはならない。そのために必要な測定法、通常は超音波法あるいはレントゲン法は、非常に時間がかかり、鉄道車両の運転停止時間を長くして、その経済性を著しく低下させる。
【０００９】
それゆえ、現在使用されている輪軸シャフトもしくは輪軸は、その高い安全重要性ゆえに、頻繁に検査され、かつメンテナンスされなくてはならない。この「断続的な」状態監視は手間がかかり、かつ時間とコストがかかる多くの検査法を必要とする。
【００１０】
そのような状況での最初の思想は、輪軸の寸法を適当に大きくすることによって耐久性を高めることにある。しかしこれの妨げとなっているのは、それによって材料消費が増えるだけでなく、特にバネ下質量が増えることであり、これによってレールと輪軸との摩耗が増えることになり、かつそれによって運転の安全性も低下する。
【００１１】
考えられ得る解決策は、センサ技術と駆動技術とによる輪軸の持続的な状態監視にある。しかしながら、特許文献１と特許文献２と特許文献３とに記述されるように、解決策はすでに、車輪リムの不均等な転動挙動によって誘導された機械的振動を評価することによって、肉眼で見える輪軸の破損を出発点としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】独国特許第１０２００４０３３４３２号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００６００１５４０８３号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２００９０５３８０１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本願発明の課題は、特に鉄道車両のための改善された輪軸シャフトと、この輪軸シャフトを具備する輪軸と、シャフト体の製造法と、輪軸シャフトの監視法と、を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この課題は、本発明に従えば、請求項１に記載の輪軸シャフトによって解決される。そのような輪軸シャフトを有する輪軸は、請求項２１の対象である。そのようなシャフト体の製造法は、請求項２２の対象である。輪軸の監視法は、請求項２３の対象である。
【００１５】
本発明の好ましい発展形態は、従属請求項の対象である。
【００１６】
本発明は、鉄道車両のための輪軸を形作るための新たなやり方を記述している。これまで通常の鋼製の輪軸シャフトの代わりに、今では、繊維強化材料特に繊維強化プラスチック材料から成る輪軸シャフトが提案され、当該輪軸シャフトは、極めて高い応力にも耐久性をもって耐えるように、しかも、従属請求項と明細書とにおいて記述されているように、本発明の対応する形態では、輪軸シャフトもしくは輪軸に生じる負荷と起こり得る損傷とを確実に認識する可能性も提供するように形作られている。
【００１７】
それによって、鋼製の輪軸シャフトで現在通常の検査間隔と比べて、検査間隔を著しく長くすることができ、これによって、本発明によって向上する鉄道車両の運転の安全性を低下させることもない。
【００１８】
本発明は、繊維強化材料をその材料内に埋め込まれた状態監視のための機能層と一緒に使用することによって、時間効率とコスト効率のよい代替的な検査法に代えることによる持続的な状態監視および／または簡易化された断続的な状態監視の可能性を開く。
【００１９】
本発明に係る輪軸シャフトもしくは本発明に係る輪軸はさらに、対応する形態では、従来の輪軸に比べて輪軸の重量を削減する可能性を提供し、それによって、走行力学を改善し、鉄道車輪とレールとの摩耗を減らし、エネルギー消費を削減する。
【００２０】
さらに強調されるべきは、本発明に係る輪軸は、対応する形態では、鋼製の輪軸シャフトを有する従来の輪軸での場合よりも音響放射を明らかに軽減させ、ひいては騒音被害を軽減させることができることである。
【００２１】
その上第２材質の繊維は、適当に選択された配向であれば、振動減衰にも寄与する。
【００２２】
本発明の主旨における輪軸は、シャフトと少なくとも２つの車輪とを備える組立部品であるが、必ずしもそれに限ったものではなく、この組立部品は一方では、走行面特に線路と接触することに使われ、他方では車両特に鉄道車両に固定され得る。本発明は以下において、正確に２つの車輪を有する輪軸に基づいて記述されるが、しかしこれに限定されるという意味ではない。
【００２３】
シャフトは、その長手軸周りに回転可能に、車両に対して軸受けされている。シャフトは、車輪との回転不能な特に力接続的、形状接続的および／または材料接続的かつ場合によっては導電的な接合に使われる。車輪は、走行面特にレール上での転動に使われる。好適には車輪は、シャフトと走行面特にレールとの間の誘電にも使われる。
【００２４】
電気で運転される鉄道車両で意図され得るのは、少なくとも一時的に電気が、車両からブレーキディスクを介してシャフトへ、シャフトを通ってこれらの車輪の少なくとも１つへ流れ、この車輪を通ってレールの１つへと流れて、特に、鉄道車両が一般的に架線を介して受け取る走行電力のための閉じた電気回路を作ることである。この目的のために、好適にはこれらの車輪の少なくとも１つ特に好ましくは車輪両方が、シャフト特にこれらのシャフト体の１つと導電的に接合されている。
【００２５】
本発明の主旨におけるシャフト体とは、シャフトの組立部品あるいはシャフト全体と理解され得る。シャフト体は、長手軸に沿って、特に、一般的にシャフトの回転軸と一致するシャフトの長手軸に沿って延伸する。そのためにシャフト体は、輪軸で、これらの機能部品の少なくとも１つ特に車輪の１つと、特に力接続的、形状接続的および／または材料接続的かつ場合によっては導電的に接合されることが意図されている。
【００２６】
本発明に従えば、シャフト体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、特に硬化可能な少なくとも１つの第１材質から成る。
【００２７】
第１材質は、特に、第２材質を結合することに使われる。好適には第１材質は、以下を備える材質のグループから採用される。ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルファイド、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メタクリル酸樹脂、ポリウレタン、アミノ樹脂、メラニン樹脂、尿素樹脂、非鉄金属、酸化物セラミックス材。
【００２８】
好適には第１材質は、高温で硬化可能であり、特に好ましくはシャフトの駆動に意図される最高温度より高い温度で硬化可能である。好ましいこの形態は、第１材質の耐温度性の改善と安定性の向上という利点を提供する。
【００２９】
本発明に従えば、第１材質は少なくとも部分的に、ほぼ非金属の第２材質から成る繊維を備える。この繊維は、特に力の伝達に使われる。好適にはこの繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、セラミック繊維および／または玄武岩繊維として形成されている。
【００３０】
以下において、本発明の好ましい形態もしくは実施形態が記述される。
【００３１】
好適には繊維は、特にホース状の網、織物としてあるいはレイドファブリックとして形成されている。好適にはシャフト体の本体内壁は、領域的に繊維の複数のレイヤーあるいは数の異なるレイヤーを備える。好ましいこの形態は、本体内壁の安定性、耐久性もしくは曲げ剛性の向上という利点を提供する。
【００３２】
本発明の主旨における本体内壁とは、特に、車輪および／または車両の質量からの力および／またはトルクを受容することに使われるシャフト体の壁もしくは壁領域と理解され得る。好適には本体内壁は、一般的にシャフトもしくはシャフト体の回転軸と一致するシャフトもしくはシャフト体の長手軸に沿って、場所的におよび／または時間的に生じる力あるいはトルクに、局所的に異なる壁厚によって適合されている。
【００３３】
本発明の特に好ましい実施形態においては、このシャフト体は、その長手軸に対して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。
【００３４】
本発明の主旨における長手部分とは、ほぼ円筒状で好適には中空円筒状のシャフト体の一部分と理解され得る。長手部分は特に、これらの２つの負荷連結部分の間で力もしくはトルクを伝達することに使われる。好適にはシャフト体の長手軸に沿った長手部分の壁厚は、ほぼ均等である。長手部分の外径は、本願では第１外径とも呼ばれる。好適にはシャフト体は、複数のこれらの長手部分を備える。
【００３５】
本発明の主旨における負荷連結部分とは、特に、力および／またはトルクを機能部品へ誘導および／または機能部品から誘導することに使われるシャフト体の一部分と理解され得る。負荷連結部分はこの目的のために、シャフト体に属していない機能部品と接合されている。負荷連結部分の外径は、本願では第２外径とも呼ばれる。好適には第２外径は、これらの機能部品の１つのボルトサークルあるいは内径に適合されている。好適にはシャフト体は、複数の負荷連結部分を備える。
【００３６】
好適にはこのシャフト体は、少なくとも１つの長手部分を備え、長手部分の第１外径はほぼ一定であり、この第１負荷連結部分は、好適にはこの長手部分より大きな別の第２外径を備える。
【００３７】
本発明の主旨における機能部品とは、特にシャフト体もしくは車両の減速の際におよび／または加速の際に、特にトルクもしくは力をシャフトもしくはシャフト体へ伝達することに使われる装置と理解され得る。好ましい一形態に従えば、機能部品は、ブレーキ装置の部品として特に、特にシャフト体の回転数を落とすことに使われるディスクブレーキのディスクとして形成されている。さらにブレーキディスクは、シャフトの電気接触に使われる。好ましいさらなる一形態に従えば、機能部品は、特にシャフト体の回転数を上げることに使われる負荷誘導要素、つまり駆動装置特に駆動歯車装置として形成されている。機能部品の好ましいさらなる一形態は、輪軸シャフト軸受である。鉄道車輪も、本願の主旨における機能部品である。
【００３８】
好適にはシャフト体はさらに、第２負荷連結部分を備える。さらにシャフト体は、第１端部とこの第１端部に向かい合う第２端部とを備える。この第２負荷連結部分も、機能部品特に車輪との接合に使われる。好適には第１負荷連結部分はシャフト体の第１端部の領域に、第２負荷連結部分はシャフト体の第２端部の領域に設けられている。
【００３９】
好適にはシャフト体は、シャフト体の長手軸に沿って異なる位置に設けられているこれらの負荷連結部分を、複数好適には３つ、４つあるいは５つ備える。
【００４０】
好適には第１負荷連結部分は第１車輪との接合に、第２負荷連結部分は第２車輪との接合に使われる。好適にはその際、第１負荷連結部分と第２負荷連結部分との間の距離は、ほぼ線路の軌間に相当する。
【００４１】
好適には第１負荷連結部分と第２負荷連結部分との間には、少なくとも１つの第３負荷連結部分が設けられている。好適には第３負荷連結部分は、機能部品との接合に使われる。好適にはこの機能部品は、負荷誘導要素としてあるいはブレーキディスクとしてあるいは輪軸シャフト軸受として形成されている。
【００４２】
好適には各負荷連結部分は、それぞれの機能部品との接合に使われる。
【００４３】
好適には輪軸シャフトは、輪軸シャフトの軸方向に互いに隣り合って設けられている少なくとも２つのシャフト体を備える。
【００４４】
特に好適にはこの実施形態において、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シャフト体と第２シャフト体とから成る各ペアで、第１シャフト体と第２シャフト体との間に負荷連結部分が設けられていて、この負荷連結部分が、第１シャフト体の第２端部の領域と第２シャフト体の第１端部の領域とに設けられるようになっている。
【００４５】
好適にはシャフト体特にシャフト体の本体内壁は、少なくとも１つの機能装置を備える。これらの機能装置の少なくとも１つは、この輪軸シャフトあるいはこれらのシャフト体の少なくとも１つあるいはこれらの車輪の少なくとも１つあるいはこの輪軸の、１つあるいは複数の運転パラメータを算出することに適している。
【００４６】
本発明の主旨における運転パラメータとは、シャフトあるいはこれらのシャフト体の少なくとも１つあるいはこれらの車輪の少なくとも１つあるいはこの輪軸の運転状態特に正常な運転状態、予想外の運転状態および／または望ましくない運転状態への逆推論を許容するパラメータと理解され得る。
【００４７】
運転パラメータは好適には、１つあるいは複数の検知要素、センサあるいは検出器によって確定可能であり、検知要素は少なくとも一時的に信号、好適には電圧あるいは電流を利用できる。
【００４８】
さらに運転パラメータを、好適には制御装置によって処理でき、特に目標値特に算出された別の運転パラメータと結び付けることができる。
【００４９】
運転パラメータはたとえば、シャフト、シャフト体、車輪あるいは輪軸の、回転数、角加速度、振動、温度、湿度、伸び率、圧縮ひずみ、湾曲、ねじれ、弾性あるいは亀裂のなさである。
【００５０】
運転パラメータの特定の値あるいは値領域によって、シャフト、シャフト体、車輪あるいは輪軸を別の運転状態へ転換することを必要とさせ、あるいはそれが有効であると見せることができる。
【００５１】
好適には本体内壁は、少なくとも１つあるいは複数の担持装置を備える。担持装置は、これらの機能装置の少なくとも１つを支持するために備わっている。さらに担持装置は、これらの車輪の少なくとも１つからのおよび／または車両の質量からの力を受容することに使われる。担持装置は、この第１材質と、少なくとも部分的にこの第２材質から成る繊維と、を備える。好ましいこの形態は、特にシャフト体もしくは輪軸の運転による振動に対する機能装置の結合もしくは耐用年数が改善されるという利点を提供する。
【００５２】
本発明の主旨における「支持」とは、担持装置が、シャフト体もしくはシャフトのその他の部品に対する機能装置の望ましくない相対運動を、好適には担持装置と機能装置との間の材料接続的接合によって阻止することと理解され得る。
【００５３】
好適には本体内壁は、この担持装置を少なくとも２つ備えており、少なくとも１つの機能装置が、これらの担持装置の間に設けられている。好ましいこの形態は、特にシャフト体の運転による振動時に、機能装置の結合もしくは耐用年数が改善されるという利点を提供する。
【００５４】
好適には本体内壁は、たとえば嵌め込み部品として形成されている特に金属製の機能層を有する領域を備える。この機能層もしくは嵌め込み部品は、特に以下に使われる。
‐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。
【００５５】
好適にはこの機能層あるいはこの嵌め込み部品は、これらの担持装置の１つの一部である。好ましいこの形態は、この担持装置の耐久性もしくは剛性を向上させるという利点を提供する。
【００５６】
好適には嵌め込み部品は、摩耗保護、座面、電気接触面、窪み、突起、プラグあるいはブッシュとして形成されている。好適には担持装置の嵌め込み部品は、第１材質の硬化前に供給され、特に好ましくは担持装置内に嵌め込まれる。好ましいこの形態は、担持装置によって、車両の欠点のない運転のためにさらなる機能が果たされ得るという利点を提供する。
【００５７】
好適にはこれらの車輪の１つあるいは車輪両方は、いわゆる車輪ディスクを１つずつ備える。車輪ディスクは、シャフトもしくはこれらのシャフト体の１つと、特に材料接続的、力接続的、形状接続的および／または導電的に接合されている。
【００５８】
本発明の主旨における車輪ディスクとは、これらのシャフト体の１つ特にその負荷連結部分の１つと特に材料接続的、力接続的および／または形状接続的に接合された回転対称的な要素と理解され得、当該要素は特に、
‐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。
【００５９】
好適にはこれらの車輪の１つあるいは車輪両方は、特に金属製の車輪タイヤを１つずつ備える。車輪タイヤは、走行面特にレール上での転動に使われる。車輪タイヤは場合によってはさらに、シャフトとレールとの間の誘電に使われる。
【００６０】
好適にはこの車輪ディスクは、これらの車輪タイヤの１つのための接触面を備える。この接触面は、この車輪ディスクを特に力接続的かつ場合によっては電気的にこの車輪タイヤと接合することに使われる。好ましいこの形態は、力、トルクと場合によっては電気とを、車輪ディスクから車輪タイヤへあるいは逆方向へ伝達できるという利点を提供する。
【００６１】
好適にはこの車輪ディスクは、第１材質と第２材質から成る繊維とを備える。好ましいこの形態は、この車輪ディスクを有する車輪の重量を、特に鋼製または鉄合金製の車輪と比べて軽減するという利点を提供する。
【００６２】
好適には車輪ディスクは、特に金属製の少なくとも１つの嵌め込みディスクを備える。この嵌め込みディスクは、特に車輪ディスクの補強、もしくはその担持能力と、これらの車輪タイヤの１つとこれらのシャフト体の１つとの間の電気誘導と、の向上に使われる。好適にはこの嵌め込みディスクは、半径方向に特にこのシャフト体とこの接触面との間で延伸する。好適には車輪ディスクは、異なる半径方向に延伸する複数の嵌め込みディスクを備える。好ましいこの形態は、車輪ディスクがその担持機能のほかに電気も通すことができるという利点と、車輪ディスクが嵌め込みディスクなしに形成されている場合よりもこの車輪ディスクの壁厚を薄く選択できるという利点を提供する。
【００６３】
好ましい一発展形態に従えば、車輪ディスクは、これらの負荷連結部分の１つと接合するために意図されている接合領域を備える。好適にはこの接合領域とこの負荷連結部分は、互いに適合するフランジおよび／またはボルトサークルを備える。好適には車輪ディスクは、２つのシャフト体の間に設けられており、このシャフト体と特に力接続的および／または形状接続的に接合特に好ましくは螺合されている。好ましいこの発展形態は、車輪ディスクがシャフトもしくはこれらのシャフト体の１つから取り外し可能であるという利点を提供する。
【００６４】
好ましい第２の発展形態に従えば、これらのシャフト体の１つとこれらの車輪ディスクの１つとは、互いに一体的に形成されている。好ましいこの発展形態は、シャフト体もしくはシャフトと車輪ディスクの総重量を軽減するという利点を提供する。
【００６５】
好適にはシャフト体は、少なくとも１つの移行領域を備える。この移行領域は、これらの長手部分の１つとこれらの負荷連結部分の１つとの間に設けられている。移行領域の外径は、好適にはこのシャフト体の長手軸に沿ってこの長手部分からこの負荷連結部分の方向へ、特に絶え間なくつまり直径が大きく変化することなく、増加する。シャフト体をこのように形成すると、第１外径と第２外径とを異なって算定することで引き起こされ得るノッチ効果が軽減される。
【００６６】
好適には、この移行領域とこの長手部分とこの負荷連結部分とは互いに一体的に形成されている。好ましいこの形態は、シャフト体の耐用年数が改善されるという利点を提供する。
【００６７】
好適には、これらの負荷連結部分の少なくとも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つの孔を備える。
【００６８】
好適にはこの負荷連結部分は、フランジとして形成されている。このフランジは、特にシャフト体を機能部品特に鉄道車輪、ブレーキディスクあるいは負荷誘導要素と力接続的に接合することに使われる。好適にはこのフランジは、この機能部品ための特にリング状の少なくとも１つの当接面を備える。
【００６９】
特に好ましくはこの負荷連結部分は、特にこの当接面において接合手段、特にネジあるいはリベットのために、特にボルトサークルに１つあるいは複数の孔を備える。好ましいこの形態は、このシャフト体をこの機能部品に容易に接合するという利点を提供する。
【００７０】
好適にはこの負荷連結部分は、軸つばとして形成されている。この軸つばは、特に軸受との接触に使われる。特に好ましくはこの軸つばは、特にリング状の当接面を備え、あるいはその外周にこの軸受のための摺動面を備える。好ましいこの形態は、軸受の取り付けを容易にするという利点を提供する。
【００７１】
好適にはこのシャフト体の本体内壁は、特に弾性のコーティングを備える。このコーティングは、好適には第１材料および／または第２材料を熱や湿気のような周囲の影響あるいは異物による力学的な作用から保護することに使われ、特に砕石保護および／またはシャフト体から生じる音波の拡散を防ぐことによる防音として使われる。
【００７２】
好適には機能装置は、１つまたは複数の機能要素を備える。少なくとも１つの機能要素は、特に車両もしくはシャフトの欠点のない運転に使われる。好適には機能装置は、車両の欠点のない運転のために協働する複数の多様な機能要素を備える。特に好ましくは、１つあるいは複数のこの機能要素は、電子工学組立部品として形成されている。
【００７３】
好適にはこれらの機能要素の少なくとも１つは、検知要素として形成されている。少なくとも１つのこの検知要素は、これらの運転パラメータの少なくとも１つを算出することに使われる。さらに検知要素は、測定値の算出時点の代わりになる値と一緒に、付随する測定値を制御装置に利用させるために使われる。
【００７４】
特に好ましくは、検知要素は力測定装置、圧力測定装置、伸び測定装置、ねじれ角測定装置、移動距離測定装置、回転周波数測定装置、速度測定装置、光学測定装置または温度測定装置として形成されている。
【００７５】
好適にはこれらの機能要素の少なくとも１つは、これらの別の機能要素の少なくとも１つ、このシャフト、これらのシャフト体の１つ、これらの機能部品の１つ、特に鉄道車輪および／またはこれらの車輪ディスクの１つを制御もしくは監視することに使われる制御装置として形成されている。さらに制御装置は、これらの検知要素の少なくとも１つおよび／またはこの通信装置と情報もしくは信号を交信することに使われる。さらに制御装置は、算出された測定値の評価に使われる。さらに制御装置は、運転データを用意するために使われる。
【００７６】
本発明の主旨における運転データとは、算出された測定値、評価された測定値、測定値の時間経過、算出された測定値と運転パラメータの目標値との比較、算出された測定値の時間経過と運転パラメータの予定された経過との比較であって、運転パラメータの予定された経過は本願では目標経過と呼ばれるもの、および算出された少なくとも２つの測定値の結び付きの結果と理解され得る。
【００７７】
好適にはこれらの機能要素の少なくとも１つは、特にこれらの機能要素の別の少なくとも１つに電力供給することに使われるエネルギー供給装置として形成されている。
【００７８】
好ましい第１の発展形態に従えば、エネルギー供給装置は、電圧変換器を有して形成されている。電圧変換器は、特に交流電流がエネルギー供給装置に供給される場合に、これらの機能要素の別の少なくとも１つのために運転電圧を利用させるために使われる。好ましいこの発展形態は、車両の中央電圧変換器をなくしてもよいという利点、もしくはこの機能装置が車両の中央電圧変換器にとって付加的な負荷とはならないという利点を提供する。
【００７９】
好ましい第２の発展形態に従えば、エネルギー供給装置は、特に車両のコイルによる特にワイヤレスのもしくは誘導性のエネルギー受領のためにコイルを有して形成されている。好適にはコイルは、これらの本体内壁の１つに設けられており、特に好ましくは、これらの負荷連結部分の１つに設けられている。好ましいこの発展形態は、エネルギーをエネルギー供給装置に伝達するための滑り接触をなくしてもよいという利点を提供する。好ましいこの発展形態は、好ましい第１の発展形態と組み合わせ可能である。
【００８０】
好ましい第３の発展形態に従えば、エネルギー供給装置は、場合によっては再充電可能なバッテリーを有して形成されている。バッテリーは、特に車両からのエネルギーの受領が一時的に中断される場合に、エネルギーの中間貯蔵器として使われる。好ましいこの形態は、機能装置の利用可能性を向上させるという利点を提供する。好ましいこの発展形態は、好ましい第１の発展形態および／または第２の発展形態と組み合わせ可能である。
【００８１】
好適にはこれらの機能要素の少なくとも１つは、特にこれらの目標値、目標経過および／または運転データを保存することに使われるデータ記憶装置として形成されている。さらにデータ記憶装置は、ソフトウェアを保存するために使われる。さらにデータ記憶装置は、記憶されたデータを制御装置および／またはこの通信装置に利用させることに使われる。
【００８２】
好適にはこれらの機能要素の少なくとも１つは、特にこの制御装置および／またはシャフトに付属していない外部の通信装置とデータもしくは情報を交換することに使われる特に有線あるいはワイヤレスの通信装置として形成されている。外部の通信装置は特に、車両あるいは車両外部のメンテナンス装置あるいは検査装置に付属している。通信装置は特に以下に使われる。
‐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。
【００８３】
好適には通信装置は、コイル、アンテナ、ポケットベル、発光ダイオード、赤外線インターフェイス、ＧＳＭ組立部品、近距離無線装置あるいはトランスポンダとして形成されている。好ましいこの形態は、運転状態あるいは運転データを通知するための電気接触がなくてもよいという利点を提供する。
【００８４】
好適にはこれらの機能要素の少なくとも１つは、これらの機能要素の別の少なくとも１つ、これらの機能部品の１つ、これらの車輪の１つおよび／またはこれらの車輪ディスクの１つと電気接合することに使われる誘電装置として形成されている。誘電装置は特に、車両を走行面と電気接合させることに使われる。
【００８５】
特に好ましくは、これらの誘電装置の１つは、これらの検知要素の１つをこの制御装置と接合する。特に好ましくは、これらの誘電装置の１つは、このエネルギー供給装置をこの制御装置および／またはこれらの検知要素の少なくとも１つと接合する。特に好ましくは、誘電装置は、ブレーキディスクを車輪ディスクと電気的に接合する。
【００８６】
機能装置の好ましい第１の実施形態は、これらの検知要素の少なくとも１つと、この制御装置と、このエネルギー供給装置と、を備える。好ましいこの実施形態は、特にシャフト体もしくはシャフトの機械的応力を算出するために使われる。好ましいこの実施形態は、少なくとも一時的に特に定期的に、制御装置による指令で、輪軸、シャフト、付随するシャフト体、これらの車輪ディスクの１つ、これらの車輪の１つおよび／またはこれらの機能部品の１つの運転パラメータに対する測定値を算出するために形成されている。少なくとも１つの検知要素と制御装置とこのエネルギー供給装置とは、好適にはこれらの誘電装置の少なくとも１つによって、互いに電気的に接合されている。好ましいこの実施形態は、運転中にシャフト体もしくはシャフトの機能性もしくは完全性を監視できるという利点を提供する。
【００８７】
この機能装置の好ましい第１の発展形態は、このデータ記憶装置を備える。データ記憶装置は、データの受信のために特にデータの交換のために、特にこれらの誘電装置の少なくとも１つを介して、制御装置と接合されている。受信されたデータ特に運転パラメータに対する算出された測定値あるいは他の運転データは、好適には測定値の算出時点の代わりになる値と一緒に、データ記憶装置に保存され得る。それでデータ記憶装置には、運転パラメータもしくは運転データを有するプロトコルが作られもしくは保存され得る。好ましいこの発展形態は、このプロトコルを特にメンテナンス作業および／または技術的なさらなる開発のために参照できるという利点を提供する。
【００８８】
この機能装置の好ましい第２の発展形態は、この通信装置を備える。この通信装置は、特にこれらの誘電装置の少なくとも１つを介して制御装置および／またはデータ記憶装置と接合されていて、算出された測定値および／または特に保存された運転データを外部の通信装置に伝えることができるようになっている。好ましいこの発展形態は、車両の操縦者、メンテナンス要員および／または開発者が、データ記憶装置のデータにアクセスできるという利点を提供する。
【００８９】
好適には機能装置は、第１の状態から第２の状態へ転換され得るように形作られている。第１の状態において機能装置は、特にあらかじめ決められた第１電気抵抗ＲＦ１を備える。第２の状態において機能装置は、特にあらかじめ決められた第２電気抵抗ＲＦ２を備える。好適には機能装置は、付随するシャフト体の特に機械的な負荷があらかじめ決められた最小限の負荷を超える場合には、第２の状態を採用するように形作られている。特に好ましくは、機能装置は、この最小限の負荷を上回って負荷が上昇すると、より大きな第２抵抗ＲＦ２を採用するように形作られている。好ましいこの形態は、第２抵抗ＲＦ２から特に機械的な負荷を推量できるという利点を提供する。
【００９０】
好ましい第１の発展形態に従えば、機能装置は金属ワイヤとして形成されている。金属ワイヤの可塑的伸びが増大すると、その電気抵抗が大きくなる。
【００９１】
好ましい第２の発展形態に従えば、この機能装置は導電性フォイル特に金属フォイルとして形成されている。導電性フォイルの可塑的伸びが増大すると、その電気抵抗が大きくなる。伸びが増大すると、導電性フォイルは領域的に裂け、それによって導電に効果的な断面が小さくなる。
【００９２】
好ましい第３の発展形態に従えば、機能装置は、特にこの機能装置の電気抵抗のためのこれらの検知要素の少なくとも１つを備える。好ましいこの発展形態は、好ましい第１の発展形態あるいは第２の発展形態と組み合わせ可能である。
【００９３】
好適には機能装置は、同じシャフト体の隣り合う少なくとも１つの担持装置よりも破断伸び率が小さい。特に機械的な負荷の結果としてシャフト体の伸びが増えれば、かつその際機能装置の破断伸び率を超えると、機能装置は少なくとも領域的に裂けもしくは折れる。この機能装置を点検すれば、局所的な故障から伸び挙動を推量できる。好適にはこの点検は、サーモグラフィによって行われる。
【００９４】
好適にはシャフトは、これらのシャフト体の少なくとも２つと、シャフトもしくはこれらのシャフト体に付随しない特に金属製のこれらの機能部品の１つとから成る第１構造体を備える。機能部品は、これら２つのシャフト体の間に設けられている。好適には機能部品は、金属製のブレーキディスクあるいは金属製の負荷誘導要素として形成されている。好適にはこれらのシャフト体の少なくとも１つと機能部品は、特に力接続的および／または取り外し可能に互いに接合されている。特に好ましくは、これらのシャフト体の少なくとも１つは、この機能部品と電気的に接合されている。好ましいこの形態は、金属製の機能部品が、この第１構造体の耐久性もしくは剛性を高めることに貢献するという利点と、これらのシャフト体の１つが故障した場合、シャフト全体ではなく故障したシャフト体だけを交換すればよいので、出る廃棄物が少ないという利点と、を提供する。
【００９５】
好適にはこれらのシャフト体の少なくとも１つの本体内壁は、好適にはシャフト体の長手軸に対して同心に設けられている複数の層を備える。各層は、少なくとも１つの繊維レイヤー好適には複数の繊維レイヤーから成る。層とは、特に担持層と機能層とのことである。
【００９６】
その際担持層とは、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る層、すなわち担持機能に使われる層と理解される。担持層は好適には、第１材質と第２材質とから作られている。
【００９７】
機能層とは、ほぼ担持機能を有していないが、少なくとも１つの機能要素を備える層と理解される。機能層は一般的に、第１材質あるいは第２材質からは作られておらず、機能要素の種類によって別の金属材質あるいは非金属材質から作られている。
【００９８】
複数の層特に複数の担持層から成るシャフト体の本体内壁の構造には、シャフト体とひいてはシャフトと輪軸とが、第１材質と第２材質すなわち繊維複合材質の異方性の特徴によって、特に第２材質の方向依存性の弾性によって、それぞれ支配的な負荷状況に最適化されて形作られ得るという利点がある。それによって、個別の層の数と厚さと構成とに関する大きな柔軟性と、ひいてはそれぞれの適用状況に対する良好な適合性と、を獲得する。
【００９９】
好適には各担持層は、特定の繊維角を備える。繊維角とは本願では、繊維もしくは、繊維は一般的にシャフト体の回転対称的な形状によって曲げられているので、その接線とシャフト体の長手軸との間の、数学的に正の角度方向での角度と理解される。特に担持層が、繊維の巻回によって、一定の角度で、巻回芯の周りあるいは最後に巻回された層すなわち半径方向内側に隣り合う層の周りに製造される場合、担持層内部の繊維角は好適には、一定あるいはほぼ一定である。
【０１００】
好ましい繊維角は本願では、０度と２２．５度と３０度と４５度と６０度と９０度とである。０度の繊維角は軸方向の繊維配向に相当し、この角度は、好適には繊維の巻回によってではなく、軸方向に配向された繊維を有するマットのようなものを巻回芯もしくは最後に巻回された層に巻きつけることによってもたらされる。９０度の繊維角は周方向の繊維配向に相当し、この角度は実際、一般的にはほとんど、およそ９０度になる非常に大きな繊維角を有する繊維の巻回によってもたらされる。
【０１０１】
特定の繊維角を有する担持層は、本願では特定の機械的負荷状態いわゆる「主負荷」特に圧力、曲げあるいはねじれを受容することに、特に良好に適している。繊維角が約０度の担持層の主負荷は曲げ負荷であり、繊維角が約４５度の担持層の主負荷はねじれ負荷であり、繊維角が約９０度の担持層の主負荷は圧力負荷であることが示された。
【０１０２】
挙げられた角度の間にある繊維角は、複数の負荷状態から構成される主負荷を備える。たとえば繊維角が２２．５度の担持層の主負荷はねじれ負荷と曲げ負荷とが１対１の比率であり、繊維角が３０度の担持層の主負荷はねじれ負荷と曲げ負荷とが２対１の比率である。
【０１０３】
特に好ましいのは、このシャフト体の繊維がこのシャフト体の長手軸と、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、もしく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である。
【０１０４】
特に好ましいのはまた、このシャフト体が、長手軸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つの繊維層を備えることであり、かつ少なくとも２つの繊維層が、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である。
【０１０５】
さらに特に好ましいのは、負荷の特定の閾値を超えた場合、少なくとも１つの繊維が繊維層の中で変形したままになるように、少なくとも１つの繊維層が形作られていることであり、かつ少なくとも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である。
【０１０６】
永久変形とは、特に繊維の不可逆性の伸び、過度の伸びまたは亀裂と理解され得る。特に導電性繊維であれば、繊維の誘電性をテストすることによって、その亀裂を容易に検出できる。
【０１０７】
この方法で、シャフト体、シャフトまたは輪軸の望ましくない運転状態を早期かつ確実に発見できる。そのように検出された運転状態がいずれにせよ、シャフト体の交換を必要とさせるのであれば、この実施形態は特に考慮に値する。なぜなら、繊維の永久変形による検出は、たった１度だけしか行うことができないというのは些細なことだからである。
【０１０８】
特に好ましいのはまた、各繊維層において繊維が、層内部で一定した特定の繊維角を備えることであり、かつシャフト体が正確に２つの異なる繊維角を有する繊維層のみを備えることである。これによって、シャフト体の製造法が、非常に簡略化される。
【０１０９】
好適にはこの場合、間にさらなる繊維層がないそれぞれ２つずつの繊維層は、異なる繊維角を備える。すなわち繊維層は、交互に両方の（唯一存在する）繊維角を備える。場合によっては、繊維層の間にある、繊維層ではない機能層は、本願では顧慮されないままである。なぜなら、機能層は一般的に比較的薄くて、シャフト体の構造力学的な特性にほとんど影響を与えないからである。
【０１１０】
好適にはその際、繊維層は交互に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度の第１繊維角と、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度の第２繊維角と、を備える。
【０１１１】
特定の担持層構造体のさらなる利点は、裂け難く、かつ繊維含有量が多いことである。シャフト体の本体内壁の層構造を確定する際、個別の場合で、この利点およびすでに挙げたさらなる利点と比べて、層の数が少ない単純な構造を考慮すべきである。
【０１１２】
好適には、隣り合う層は異なる繊維角を有し、場合によっては異なる厚さを有し、それによってシャフト体の構造力学的な安定特性が非常に良好に現れ、理論上かつ実験上の認識に基づいて、さらに改善させる。
【０１１３】
好適には、曲げ応力によって引張負荷と圧力負荷とがかけられた、適当な繊維角を有する繊維ストランドは、特に大きな材質負荷をかけるのを確実にするために、半径方向外側にできる限り離れて設けられる。
【０１１４】
車両特に鉄道車両のための本発明に係る輪軸は、少なくとも以下を備える。
‐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。
【０１１５】
好適にはこの輪軸は、検知要素と制御装置とエネルギー供給装置とを有する好ましい第１の実施形態に従った機能装置を備える。好ましいこの形態は、運転中に輪軸を監視できるという利点を提供する。
【０１１６】
データ記憶装置を有する好ましい第１の発展形態に従った機能装置を有する本発明に係る輪軸は、データ記憶装置から連続した運転データを取り出すことができるという利点を提供する。好ましいこの形態は、輪軸が特に望ましくない運転状態を通知できるという利点を提供する。
【０１１７】
好適には輪軸は、複数のこれらのブレーキディスクを備える。好ましいこの形態は、車両特に鉄道車両と走行面特にレールとの間の電流を、複数のブレーキディスクに分配できるという利点を提供する。好ましいこの形態は、複数の冗長電流路が形成されるという利点を提供する。
【０１１８】
好ましい第１の発展形態に従えば、この輪軸は２つの車輪を備える。これらの車輪は、異なる負荷連結部分と、特に力接続的および／または導電的に接合されている。好ましいこの発展形態は、この輪軸の重量が金属製のシャフトを有する他の輪軸を比べて軽減されているという利点を提供する。
【０１１９】
好ましい第２の発展形態に従えば、この輪軸は２つの車輪ディスクを備える。これらの車輪ディスクはそれぞれ、これらのシャフト体の少なくとも１つと特に力接続的に接合されており、好適には導電的に接合されており、特に好ましくはシャフト体と一体的に形成されている。この輪軸はさらに、特に金属製の２つの車輪タイヤを備える。これらの車輪タイヤは、力接続的および／または電気的に、これらの接触面のそれぞれ１つと接合されている。これらの負荷連結部分の少なくとも２つは、軸受を支承するために、特に転がり軸受あるいは滑り軸受として形成されて、備わっている。これらの軸受は、車両質量からの力を受容することに使われる。これらの軸受はまた、輪軸を車両に対して回転運動可能に保持する。好適にはこれらの車輪ディスクの少なくとも１つは、これらのシャフト体の１つと導電的に接合されている。特に好ましくは電流路は、これらのブレーキディスクの１つ、これらのシャフト体の１つ、これらの車輪ディスクの１つおよびこれらの車輪タイヤの１つから形成されている。そのためにこのシャフト体とこの車輪ディスクはそれぞれ、少なくとも１つの誘電装置および／または少なくとも１つの金属製の嵌め込みを備える。好ましいこの形態は、車両特に鉄道車両と走行面特にレールとの間で電流が流れることができるという利点を提供する。
【０１２０】
前述の請求項のいずれか１項に記載のシャフトの製造法、特にシャフトのこれらのシャフト体の１つの製造法は、以下のステップの少なくとも１つ好適にはすべてを特徴とする。
（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。
【０１２１】
型部品は、特に鏡面対称的、点対称的あるいは回転対称的な底面から出て、その長手軸に沿って延伸する。このシャフト体の本体内壁が、好適には空気で満たされた中空室を取り囲む実施形態において、型部品は好適には、ほぼこの中空室に相当する。さらに型部品もしくは中空室は、シャフト体の外郭に近似する。
【０１２２】
好適には、型部品は複数の部品特に２つの部品で形成されており、特にシャフト体未加工品の完成後に、個別の部品は互いに取り外しできる。好ましいこの形態は、シャフト体がその完成後に、より簡単に型部品から分離できるという利点を提供する。
【０１２３】
好適には型部品は、シャフト体の負荷連結部分もしくは長手部分に相当する当接面を備える。好ましいこの形態は、繊維材料を型部品の周りに設けて、シャフト体の幾何学形状を少なくとも領域的に設定するという利点を提供する。
【０１２４】
本方法の好ましい第１の発展形態に従えば、シャフト体は、ステップＳ１，Ｓ２，好適にはＳ３好適にはＳ４，Ｓ５，Ｓ６と好適にはＳ７によって製造される。
【０１２５】
本方法の好ましい第２の発展形態に従えば、シャフト体は、いわゆる巻回法に従って作られるが、特により個数の少ない被製造シャフト体のためだけではない。その際まず、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、ステップＳ１に従って、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。繊維レイヤーベルトがステップＳ２に従って型部品に巻回される直前に、繊維レイヤーベルトはステップＳ５に従って、第１材質の槽を通って運ばれる。好適には特に、これらの負荷連結部分の１つに相当する繊維レイヤーベルトの領域において、ステップＳ３に従って、特にベルト状の繊維材料の少なくとも１つのレイヤーが設けられている。好適にはこれらの機能装置の少なくとも１つおよび／またはこれらの嵌め込み部品の少なくとも１つは、ステップＳ４に従って、シャフト体未加工品の２つの繊維層の間に巻入される。続いて第１材質が、ステップＳ６に従って硬化される。
【０１２６】
本方法の好ましい第３の発展形態は、編み法といわゆる「樹脂トランスファー成形」法（ＲＴＭ）との組み合わせである。本願では、繊維材料はまずステップＳ１に従って網ホースとして準備され、ステップＳ２に従って分離可能な型のこの型部品の周りに用意される。好適にはステップＳ２は、本体内壁の壁厚をより厚くするために、何度も実施されるので、複数の網ホースが互いに重なり合って設けられている。ステップＳ２の間、網ホースは少なくとも領域的にシャフト体の形体に応じて伸びる。好適には特に、これらの負荷連結部分の１つに相当する型部品の領域において、ステップＳ３に従って、特にベルト状の繊維材料の少なくとも１つのレイヤーが設けられている。好適にはステップＳ４に従って、これらの機能装置の１つおよび／または嵌め込み部品は、これらの２つの網ホース間に設けられる。続いてステップＳ５に従って、第１材質が加圧されてこの型に入れられる。それから第２材質が、ステップＳ７に従って硬化される。続いて型が開かれて、シャフト体が取り出される。
【０１２７】
ステップＳ１に従って網ホースになる繊維材料を準備する場合、好適には繊維もしくは繊維ストランドは、網ホースの長手軸に対してあらかじめ決められた元来の角度で編み合わされる。ステップＳ２において、網ホースは型部品の上に被せられる。その際網ホースは、少なくとも領域的に伸び、型部品の形体に適合する。その際特に、型部品の幾何学形状によって後の負荷連結部分において網ホースが伸びた結果、個別の繊維もしくは繊維ストランドの配列とひいては角度は、特に後の負荷連結部分の領域において変化する。ステップＳ２に引き続いて、繊維もしくは繊維ストランドの規定通りの変化した繊維角は、型部品もしくは後のシャフト体の長手軸に対して、網ホースの長手軸に対する元来の角度よりも大きくなる。
【０１２８】
好適には、繊維もしくは繊維ストランドは、少なくとも１つの後の負荷連結部分において、型部品の長手軸に対してほぼ垂直に配列される。
【０１２９】
輪軸の製造法は、以下のステップの少なくとも１つ好適にはすべてを特徴とする。
（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。
【０１３０】
本方法の好ましいこの形態の好ましい第１の発展形態に従えば、輪軸は、ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５によって製造され、ステップＳ１４とＳ１５とは、１つずつの鉄道車輪に、２回ずつ実行される。
【０１３１】
本方法の好ましいこの形態の好ましい第２の発展形態に従えば、輪軸は、ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４’，Ｓ１５’，Ｓ１６，Ｓ１７によって製造され、ステップＳ１４’，Ｓ１５’，Ｓ１６，Ｓ１７は、１つずつの鉄道車輪に、２回ずつ実行される。好ましいこの発展形態は、特に、車輪ディスクが少なくとも１つのシャフト体と同じ材料から作られている場合、製造された輪軸の重量は好ましい第１の発展形態に従って製造された輪軸よりも軽いという利点を提供する。
【０１３２】
好ましい第３の発展形態に従えば、ステップＳ１２とＳ１３は、それぞれ数回実行される。その際これらの複数の機能部品は、シャフト体と接合される。好ましいこの発展形態は、好ましい第１の発展形態あるいは第２の発展形態と組み合わせ可能である。好ましいこの発展形態は、製造された輪軸が同時にこれらの複数の機能部品を備えるという利点を提供する。
【０１３３】
好ましい第４の発展形態に従えば、ステップＳ１１は数回実行される。その際シャフトは、これらの複数のシャフト体を有して製造される。好ましいこの発展形態は、好ましい第１の発展形態、第２の発展形態あるいは第３の発展形態と組み合わせ可能である。好ましいこの発展形態は、これらのシャフト体の１つが故障した場合、シャフト全体ではなくこの１つのシャフト体だけを交換すればよいので、製造された輪軸の修理に伴う廃棄物が少なくなるという利点を提供する。
【０１３４】
これらのシャフトの１つを監視するための方法であって、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、それぞれ制御装置と信号接続されている通信装置と、が備わっている方法は、以下のステップの少なくとも１つ好適にはすべてを特徴とする。
（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。
【０１３５】
本方法の好ましい第１の発展形態は、ステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓ２５を特徴とし、好適にはステップＳ２２，Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓ２５は数回、特に好ましくは事象制御されてあるいは定期的に実行される。好ましいこの発展形態は、データ記憶装置において運転データプロトコルを作成するという利点を提供する。
【０１３６】
本方法の好ましい第２の発展形態は、ステップＳ２６を特徴とし、このステップは好適には数回、特に好ましくは事象制御されてあるいは定期的に実行される。その際好適にはステップＳ２６は、特に軌道の近傍あるいは軌道に設けられた定置式の受信装置、特にいわゆるバリス検知器から、列車が受信装置を通過する間指令される。好ましいこの発展形態は、メンテナンス要員あるいは技術者がこれらの測定値の１つを知らされ、その作業に用いることができるという利点と、この輪軸を有する列車は、列車が定置式の受信装置を通過すれば、輪軸の検査のために場合によっては停車する必要がないという利点と、を提供する。
【０１３７】
好ましいこの発展形態は、好ましい第１の発展形態と組み合わせ可能である。
【０１３８】
本方法の好ましい第３の発展形態は、ステップＳ２７を特徴とし、好適にはこのステップは事象制御されて実行される。好適には受信装置とは、ここでも定置式の受信装置のことである。好ましいこの発展形態は、メンテナンス要員、操縦者あるいは技術者に、望ましくない運転状態を指摘するという利点を提供する。好ましいこの発展形態は、この輪軸を有する列車は、列車が定置式の受信装置を通過すれば、輪軸の検査のために場合によっては停車する必要がないという利点を提供する。好ましいこの発展形態は、好ましい第１の発展形態および／または第２の発展形態と組み合わせ可能である。
【０１３９】
本方法の好ましい第４の発展形態は、ステップＳ２８を特徴とし、好適にはこのステップは事象制御されて実行される。好適には受信装置とは、ここでも定置式の受信装置のことである。好ましいこの発展形態は、メンテナンス要員あるいは技術者が運転データあるいは運転パラメータを選別し、その作業に用いることができるという利点と、この輪軸を有する列車は、列車が定置式の受信装置を通過すれば、輪軸の検査のために場合によっては停車する必要がないという利点と、を提供する。好ましいこの発展形態は、好ましい第１の発展形態、第２の発展形態および／または第３の発展形態と組み合わせ可能である。
【０１４０】
本発明に従えば、これらの輪軸の１つあるいはこれらの方法の１つに従って製造された輪軸の１つは、車両特に鉄道車両のために用いられる。その際輪軸は、好適には車両に対して回転運動可能に軸受けされている。好適には鉄道車両は、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である。それゆえ本発明は、特に好ましくは高速列車で使用可能である。
【０１４１】
本願発明のさらなる利点と特徴と適用の可能性は、図に関連して以下の記述からもたらされる。図に示されるのは以下である。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】負荷連結部分と長手部分と移行領域とを有する本発明に係るシャフト体の概略的な断面図および斜視図である。
【図２】第２外径が同じである２つの負荷連結部分と長手部分と２つの移行領域とを有するシャフト体の概略的な断面図および斜視図である。
【図３】２つの負荷連結部分であって、両負荷連結部分の外径が異なる負荷連結部分と長手部分と２つの移行領域とを有するシャフト体の概略的な断面図および斜視図である。
【図４】第２外径が同じである４つの負荷連結部分と複数の長手部分と複数の移行領域とを有するシャフト体の概略的な断面図および斜視図である。
【図５】軸つばとして形成されている７つの負荷連結部分と長手部分とを有するシャフト体の概略的な断面図および斜視図である。
【図６】図２もしくは図３に記載の複数のシャフト体と複数の機能部品と力接続的に接合された２つの車輪とを有する輪軸の概略的な断面図および斜視図である。
【図７】複数のシャフト体と複数の機能部品と材料接続的に接合された２つの車輪とを有する輪軸のさらなる一実施形態の概略的な断面図および斜視図である。
【図８】複数の負荷連結部分を有する図５に記載の１つのシャフト体と複数の機能部品と２つの車輪とを有する輪軸のさらなる一実施形態の概略的な断面図および斜視図である。
【図９】層構造が異なる２つの本体内壁の概略断面図である。
【図１０】層の数がより多い本体内壁を有するシャフト体の斜視図である。
【図１１】個別の担持層における繊維角の描写を有する図１０に記載のシャフト体の本体内壁の詳細断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０１４３】
図１は負荷連結部分３と長手部分１と移行領域２とを有する本発明に係るシャフト体５を概略的に示しており、しかも図１ａ）においては側面から（長手軸に対して平行に）、図１ｂ）においては右側端面から、図１ｃ）においては縦断面図で（ＡＳ−ＡＳ）、図１ｄ）においては傾斜した斜視図で示している。本発明に係る別のシャフト体の対応する図は、図２と図３とで表わされている。
【０１４４】
シャフト体５の本体内壁は、硬化可能な繊維強化材質から形成されている。本体内壁の壁厚は、一様である。負荷連結部分３は、フランジとして形成されている。移行領域２は、負荷連結部分３と長手部分１との間に設けられている。
【０１４５】
図２は、図１に記載のシャフト体とは異なって、２つの負荷連結部分３ａ、３ｂと２つの移行領域２ａ、２ｂとを有して形成されているさらなるシャフト体５を概略的に示している。本体内壁の壁厚は、一様である。負荷連結部分３ａ、３ｂの第２外径は同じであり、機能部品と接合するためのフランジとして形成されている。フランジは、シャフト体の長手軸に対して平行に、孔４の構造体を１つずつ備え、孔４は、隣り合う２つずつの孔４の間の角度距離が一定である１２ずつの孔４を有する２つのボルトサークルを形成する。
【０１４６】
図３は、図２に記載のシャフト体とは異なって、負荷連結部分３ａ、３ｂの外径が異なるさらなるシャフト体５を概略的に示している。本体内壁の壁厚は、一様である。この負荷連結部分３ａ、３ｂも、機能部品または車輪と接合するためのフランジとして形成されている。第１負荷連結部分３ａは、ブレーキディスクと接合するために備わっている。第２負荷連結部分３ｂは、車輪と接合するために備わっている。フランジは、シャフト体５の長手軸に対して平行に、孔４の構造体を１つずつ備え、孔４は、隣り合う２つずつの孔４の間の角度距離が一定である１２ずつの孔４を有する２つのボルトサークルを形成する。
【０１４７】
図４は、第２外径が同じである４つの負荷連結部分３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと、３つの長手部分１ａ、１ｂ、１ｃと、複数の移行領域２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと、を有するシャフト体５を概略的に示しており、しかも図４ａ）においては側面から（長手軸に対して平行に）、図４ｂ）においては傾斜した斜視図で、図４ｃ）においては縦断面図で（ＤＳ−ＤＳ）示している。本発明に係る別のシャフト体もしくは輪軸の対応する図は、図５から図８で表わされている。
【０１４８】
シャフト体５の本体内壁の壁厚は、２つの負荷連結部分３ｂ、３ｃの領域において、長手部分１ａ、１ｂ、１ｃよりも厚い。
【０１４９】
これら２つの負荷連結部分３ｂ、３ｃは、１つずつのブレーキディスクと接合するために備わっているが、一方で別の２つの負荷連結部分３ａ、３ｄは、１つずつの車輪と接合するために備わっている。フランジは、図１から図３までと同様に、孔４の構造体を１つずつ備える。
【０１５０】
図５は、軸つばとして形成されている複数の負荷連結部分３ａ−３ｇと、長手部分１ａ−１ｆと、を有するシャフト体５を概略的に示している。本体内壁の壁厚は、負荷連結部分３ａ−３ｇにおいて、長手部分１ａ−１ｆよりも厚い。
【０１５１】
図６は、図２もしくは図３に記載の複数のシャフト体５ａ−５ｆと、複数の機能部品特にブレーキディスク６ａ、６ｂ、６ｃと、力接続的に接合もしくは螺合された２つの車輪７ａ、７ｂと、を有する輪軸を、概略的に示している。ここではシャフト体５ｃ、５ｄは図２に記載のシャフト体であり、シャフト体５ａ、５ｂ、５ｅ、５ｆは図３に記載のシャフト体である。これらの機能部品６ａ、６ｂ、６ｃは、力接続的にこれらのシャフト体２つずつ５ｂ／５ｃ、５ｃ／５ｄ、５ｄ／５ｅと接合もしくは螺合されている。車輪７ａ、７ｂと力接続的に接合するために、対応する負荷連結部分５ａ／５ｂ、５ｅ／５ｆの外径はより大きい。各シャフト体５ａ−５ｆは、（図２と図３とに対応するので、図６では個別に表示されない）長手部分と２つの負荷連結部分と２つの移行領域とを備える。
【０１５２】
図７は、複数のシャフト体５ａ、５ｂ、５ｃと、複数の機能部品つまりブレーキディスク６ａ、６ｂ、６ｃと、材料接続的に接合された２つの車輪７ａ、７ｂと、を有する輪軸のさらなる一実施形態を概略的に示している。車輪７ａ、７ｂは、車輪ディスク８ａ、８ｂと金属製の車輪タイヤ９ａ、９ｂとで形成されている。シャフト体５ｂは全部で５つの負荷連結部分を備えるが、一方でシャフト体５ａ、５ｃはそれぞれ２つの負荷連結部分（個別に表示されない）を備える。車輪ディスク８ａ、８ｂは、材料接続的にシャフト体５ｂの外側の負荷連結部分と接合されており、シャフト体５ｂの本体内壁と同じ硬化可能な繊維強化された第１材質を備える。
【０１５３】
図８は、７つの負荷連結部分（図８では個別に表示されない）を有する図５に記載の１つのシャフト体５と、３つの機能部品特にブレーキディスク６ａ、６ｂ、６ｃと、２つの車輪７ａ、７ｂと、を有する輪軸のさらなる一実施形態を、概略的に示している。
【０１５４】
図９は、特に機能層と担持層とにおける構造の編成を表わすために、ほぼ同じ厚さの６つの層（図９ａ））もしくは部分的に異なる厚さの３つの層（図９ｂ））を有する本発明に係るシャフト体の本体内壁の例示的な構造を示している。
【０１５５】
図９ａ）において示される層構造では、最外部の層１０，１１は、たとえば検知要素を備えるかまたは金属製の材質から成り、かつエネルギー輸送に使われる機能層であり、内側にある層１２，１３，１４，１５は、中に第２材質たとえば炭素からなる繊維が埋め込まれている第１材質たとえばエポキシ樹脂から成る担持層である。
【０１５６】
図９ｂ）において示される層構造も機能層１０，１１を備えるが、対応してより厚い担持層１６を１つだけ備えるので、図９ａ）と図９ｂ）における本体内壁の総厚は、ほぼ同じである。
【０１５７】
図１０は、長手軸に沿って切り開かれ、層が階段状に切り取られて表わされている、シャフト体の斜視図を概略的に示している。シャフト体の構造は、長手部分１と移行領域２と負荷連結部分３とを有する図１に表わされたシャフト体に対応する。
【０１５８】
シャフト体は、２３の層つまり３つの機能層Ｆ０１，Ｆ０２，Ｆ０３と２０の担持層Ｌ０１−Ｌ２０とを有する本体内壁を備える。本願では、図１０において一目瞭然であるという理由から、それぞれ２つの担持層あるいは２つの担持層と１つの機能層とが、一緒に１つの層として図示されている。シャフト体は、その長手軸Ａ０１に対して回転対称的である。
【０１５９】
個別の層は、長手部分１の領域において、長手軸Ａ０１の周りに同心状の円筒側面を形成し、移行領域２において半径方向外側に広がって、環状のディスクである負荷連結部分３において長手軸Ａ０１に対して垂直に延在する。
【０１６０】
図１１は、長手部分１の領域における図１０に記載のシャフト体の本体内壁を通る、縮尺通りではない断面図を概略的に示しており、半径方向内側（層Ｆ０１）が図の左側に、半径方向外側（層Ｌ２０）が図の右側にある。
【０１６１】
機能層は、（内側から外側に向かって見て）最初の層Ｆ０１と１２番目の層Ｆ０２と２２番目の層Ｆ０３として設けられている。機能層Ｆ０１とＦ０２との間には、１０の担持層Ｌ０１−Ｌ１０が設けられ、機能層Ｆ０２とＦ０３との間には９つの担持層Ｌ１１−Ｌ１９が設けられている。機能層Ｆ０３は、同時に特に弾性の保護層を形成する最外部の担持層Ｌ２０で覆い隠される。
【０１６２】
機能層Ｆ０１−Ｆ０３を無視すれば、担持層Ｌ０１−Ｌ２０の連続体は交互に、繊維角が３０度で厚さ３．５ｍｍのそれぞれ１つの層Ｌ０１、Ｌ０３…Ｌ１９と、繊維角がほぼ９０度で厚さ０．５ｍｍのそれぞれ１つの層Ｌ０２、Ｌ０４…Ｌ２０と、から成る。
【０１６３】
挙げられた繊維角は、本願では長手部分１の領域においてのみ適用される。移行領域２と負荷連結部分３とにおいては、繊維配向は、クレローの定理に従って（測地線すなわち摩擦を考慮に入れずに適用される）、以下のように変化する。
［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。
【０１６４】
それによって、たとえば繊維角が３０度で、長手部分１の直径Ｄ１が２００ｍｍで、負荷連結部分３の直径Ｄ２が１０００ｍｍの場合、繊維角は約５．８度になる。繊維配向は、繊維と基盤との間の摩擦を「利用する」ことによって、およそ＋／−１５％の範囲で変化可能である。
【０１６５】
しかしながら、負荷連結部分３の形体を最適化するために、繊維角は９０度近くが望ましい。このために負荷連結部分３は好適には、さらなる繊維半製品を使用して、たとえば予備成形プロセスにおいて形成される。その際たとえば編まれた半製品が型の中に掛けられて、続いて溶融金属によって浸透されてよい。
【０１６６】
図１１において表わされた、担持層の総厚が４０ｍｍの層構造は、単純な構造と裂け難さと繊維含有量の多さとによって際立っている。
【０１６７】
担持層Ｌ０１−Ｌ２０は、すでに説明されたように、シャフト体の構造力学的な安定性に使われる。
【０１６８】
機能層Ｆ０１−Ｆ０３は、ほぼ担持機能がない機能要素を備える。
【０１６９】
これは一方では、担持層と輪軸シャフトもしくは輪軸を状態監視（「オンライン・コンディション・モニタリング」）するための構成要素、特に銅の織物（「メッシュ」）、光学ガラス繊維（ブラッグ格子）、圧電セラミック要素あるいはパイプ状の導管要素であってよい。これらの機能要素は、それぞれの機能を果たすために、電気的、光電子工学的もしくは油圧的に互いに接続される。この場合エネルギー伝達もしくはデータ伝達は、有線でも無線（「ワイヤレス」）でも行われてよい。
【０１７０】
状態監視のための機能層では特に、これらをシャフト体に局部的にのみ塗布することも可能であり、層構造内部の構造体も特有の問題として実施され得る。それで圧電セラミック機能要素は好適には局所的にのみ存在し、その層構造体内では可変であるが、しかし部品のすべての担持層を通って伝わる振動を算出する。これに対してブラッグ格子は、充分に大きな伸びを確実にするために、好適には面が大きく、外側縁辺レイヤーとしてシャフト体に塗布されている。
【０１７１】
機能層とは他方では、情報伝達あるいはエネルギー輸送に使われる層のことであってもよい。これらの機能層は好適には、最内部の層あるいは最外部の層として設けられる。最内部の層として機能層は、たとえばロストコアとして、付加的に効率よく作ることに使われる。最外部の層として機能層は、たとえば砕石保護として、付加的な保護機能を果たす。挙げられた機能は、互いに組み合わされてもよい。
【０１７２】
エネルギー輸送のための機能層は、特に、鉄道車両が架線を介して受け取る走行電力を誘導するために、あるいは鉄道車両のアースに使われる。このために機能層は、それ自体がパイプ状の導管要素として形成されているか、またはそれに隣接しているマッシブな銅導線もしくは銅層として形成されていてよい。誘電性機能層を冷却するために、鉄道車両の運転時にはパイプ状の導管要素を通って、冷却剤が流れる。
【０１７３】
以下の表１において、本発明に係るシャフト体の層構造の様々な変形形態が表わされている。
【０１７４】
【表１】
2019177875.tif 000003
【０１７５】
以下の表２において、本発明に係るシャフト体の層構造のさらなる変形形態が表わされており、図１０と図１１とに記載の層構造は、表２の変形形態３に相当する。
【０１７６】
【表２】
2019177875.tif 000004
【符号の説明】
【０１７７】
１  長手部分
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
【図１ａ）】
2019177875.tif 000005
【図１ｂ）】
2019177875.tif 000006
【図１ｃ）】
2019177875.tif 000007
【図１ｄ）】
2019177875.tif 000008
【図２ａ）】
2019177875.tif 000009
【図２ｂ）】
2019177875.tif 000010
【図２ｃ）】
2019177875.tif 000011
【図２ｄ）】
2019177875.tif 000012
【図３ａ）】
2019177875.tif 000013
【図３ｂ）】
2019177875.tif 000014
【図３ｃ）】
2019177875.tif 000015
【図３ｄ）】
2019177875.tif 000016
【図４ａ）】
2019177875.tif 000017
【図４ｂ）】
2019177875.tif 000018
【図４ｃ）】
2019177875.tif 000019
【図５ａ）】
2019177875.tif 000020
【図５ｂ）】
2019177875.tif 000021
【図５ｃ）】
2019177875.tif 000022
【図６ａ）】
2019177875.tif 000023
【図６ｂ）】
2019177875.tif 000024
【図６ｃ）】
2019177875.tif 000025
【図７ａ）】
2019177875.tif 000026
【図７ｂ）】
2019177875.tif 000027
【図７ｃ）】
2019177875.tif 000028
【図８ａ）】
2019177875.tif 000029
【図８ｂ）】
2019177875.tif 000030
【図８ｃ）】
2019177875.tif 000031
【図９ａ）】
2019177875.tif 000032
【図９ｂ）】
2019177875.tif 000033
【図１０】
2019177875.tif 000034
【図１１】
2019177875.tif 000035
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月9日(2019.8.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
前記シャフト体（５）は、ほぼ一定の第１外径（Ｄ１）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（Ｄ２）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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
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。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
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。
【請求項２０】
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２１】
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２２】
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２３】
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。
【請求項２４】
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。
【外国語明細書】
2019177875000001.pdf