(57)【要約】  本発明は、車両のブレーキ装置に関し、回動不能なステータ（１２４）及び回転するロータ（５９）を備えた渦電流式ディスクブレーキ（１２２）であって、ロータ（５９）又はステータ（１２４）は渦電流路（１２６）を有するとともに、ステータ（１２４）又はロータ（５９）は磁石アセンブリ（１２８）を有し、磁石アセンブリ（１２８）の磁界線は、ステータ（１２４）に対するロータ（５９）の相対運動時に、ブレーキモーメントを形成する渦電流を前記渦電流路（１２６）に誘導する、渦電流式ディスクブレーキ（１２２）と、少なくとも１つのブレーキディスク（５９）、及びブレーキディスク（５９）と協働するブレーキパッド（５８）を備えていて、ブレーキディスク（５９）とブレーキパッド（５８）との間にブレーキ摩擦モーメントを形成する、摩擦ディスクブレーキ（２）とを有し、渦電流式ディスクブレーキ（１２２）のロータ（５９）が、摩擦ディスクブレーキ（２）のブレーキディスク（５９）により形成される。
2013535630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）回動不能なステータ（１２４）及び回転するロータ（５９）を備えた渦電流式ディスクブレーキ（１２２）であって、前記ロータ（５９）又は前記ステータ（１２４）は渦電流路（１２６）を有するとともに、前記ステータ（１２４）又は前記ロータ（５９）は磁石アセンブリ（１２８）を有し、該磁石アセンブリ（１２８）の磁界線は、前記ステータ（１２４）に対する前記ロータ（５９）の相対運動時に、ブレーキモーメントを形成する渦電流を前記渦電流路（１２６）に誘導する、渦電流式ディスクブレーキ（１２２）と、
ｂ）少なくとも１つのブレーキディスク（５９）、及び該ブレーキディスク（５９）と協働するブレーキパッド（５８）を備えていて、前記ブレーキディスク（５９）と前記ブレーキパッド（５８）との間にブレーキ摩擦モーメントを形成する、摩擦ディスクブレーキ（２）と、
を有する車両のブレーキ装置であって、
ｃ）前記渦電流式ディスクブレーキ（１２２）のロータ（５９）は、前記摩擦ディスクブレーキ（２）のブレーキディスク（５９）により形成されることを特徴とする、車両のブレーキ装置。
【請求項２】
前記磁石アセンブリ（１２８）は、少なくとも１つの電磁石及び／又は少なくとも１つの永久磁石を有することを特徴とする、請求項１記載のブレーキ装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの電磁石（１２８）は、制御ユニット（１３０）によって、車両の運転パラメータに基づいて制御されていることを特徴とする、請求項２記載のブレーキ装置。
【請求項４】
前記車両の運転パラメータは、車両の各制動要求及び／又は速度を含むことを特徴とする、請求項３記載のブレーキ装置。
【請求項５】
前記制御ユニット（１３０）は、前記摩擦ディスクブレーキ（２）の制御部も有するブレーキ制御ユニット内に組み込まれていることを特徴とする、請求項３又は４記載のブレーキ装置。
【請求項６】
前記ステータ（１２４）は前記磁石アセンブリ（１２８）を有するとともに、前記ブレーキディスク（５９）は前記渦電流路（１２６）を有することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載のブレーキ装置。
【請求項７】
前記摩擦ディスクブレーキ（２）は、複合型の常用及び留置ブレーキを有し、前記摩擦ディスクブレーキ（２）の常用ブレーキのブレーキアクチュエータ（１）が、前記摩擦ディスクブレーキ（２）の留置ブレーキのブレーキアクチュエータ（１０，１２）と共に、１つの構成ユニットにおいて組み合わされていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載のブレーキ装置。
【請求項８】
前記摩擦ディスクブレーキ（２）の常用ブレーキのブレーキアクチュエータ（１）は、電気的に及び／又は空圧式に操作可能であり、前記摩擦ディスクブレーキ（２）の留置ブレーキのブレーキアクチュエータ（１０，１２）は、緊締力をもたらすばね式アキュムレータを有することを特徴とする、請求項７記載のブレーキ装置。
【請求項９】
前記摩擦ディスクブレーキ（２）の常用ブレーキのブレーキアクチュエータ（１）及び前記摩擦ディスクブレーキ（２）の留置ブレーキのブレーキアクチュエータ（１０，１２）は、前記摩擦ディスクブレーキ（２）のブレーキパッド（５８）を端部側で支持するキャリパレバー（５７，５７′）を備えた共通のブレーキキャリパに作用することを特徴とする、請求項８記載のブレーキ装置。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項記載のブレーキ装置を有するレール使用車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した、回動不能なステータ及び回転するロータを備えた渦電流式ディスクブレーキであって、ロータ又はステータは渦電流路を有し、かつステータ又はロータは、ステータに対するロータの相対運動時に、渦電流路に、ブレーキモーメントを形成する渦電流を誘導する磁界線を有する磁石アセンブリを有する渦電流式ディスクブレーキと、ブレーキディスク、及びこのブレーキディスクと協働するブレーキパッドを備え、ブレーキディスクとブレーキパッドとの間にブレーキ摩擦モーメントを形成する、摩擦ディスクブレーキとを有する、車両のブレーキ装置に関する。
【０００２】
現在、摩擦ディスクブレーキの場合、レール使用車両分野においては３種類のホイールブレーキシステムが使用される。つまり、ニューマチック式又はエレクトロニューマチック式のブレーキシステム、ハイドロリック式又はエレクトロハイドロリック式ブレーキシステム、及び機械式又は電気機械的式ブレーキシステムである。摩擦ディスクブレーキは、ブレーキング（能動的なブレーキシステム）のためにブレーキアクチュエータの力、又はブレーキの解除（受動的なブレーキシステム）のためにブレーキアクチュエータの力を加える必要があるかどうかに応じて、能動的又は受動的なブレーキシステムとして構成されていてよい。運転障害が起こった場合のために、エネルギ蓄えが、ニューマチック式システムの場合には圧縮空気タンクにおいて行われ、ハイドロリック式システムの場合には液圧タンクにおいて行われ、電気機械式システの場合にはアキュムレータばねの形式において行われる。
【０００３】
先行技術、例えば欧州特許出願公開第０２／４９９０１号公報において、レール使用車両用の電気機械式摩擦ディスクブレーキが公知になっている。この摩擦ディスクブレーキは、常用ブレーキユニット、及びエネルギアキュムレータを備えたアキュムレータブレーキユニットを有する。常用ブレーキユニットは、例えば電気モータ式駆動装置の形式のブレーキの緊締及び／又は解除のための、ブレーキ力発生器又はブレーキアクチュエータを含む。アキュムレータブレーキユニットは、常用ブレーキユニットの故障時の下位の安全レベルを意図した運転上の非常ブレーキとして、及び／又はパーキングブレーキ（Parkbremse）若しくは留置ブレーキ（Feststellbremse）として、ブレーキを緊締するエネルギの蓄え及び放出のための少なくとも１つのエネルギアキュムレータを有する。アキュムレータブレーキユニットは一般にばね型アキュムレータブレーキとして構成されている。力変換器は、ブレーキ力発生器及び／又はエネルギアキュムレータから放出されるエネルギを、ブレーキ緊締運動に変換させ、かつ例えば電気モータ式駆動装置によって駆動されるブレーキスピンドルを有する。パーキングブレーキ又は非常ブレーキにおけるばね型アキュムレータブレーキを解除する場合、アキュムレータばねに蓄えられている位置エネルギは解放されて、力変換器のエレメントの高い運動力学的なエネルギに変換される。
【０００４】
一般的にエレクトロハイドロダイナミック式ブレーキに対して補完的に、レール使用車両の駆動軸及び走行軸において使用される上記摩擦ディスクブレーキにおいては、制動作用が、ブレーキパッドとブレーキディスクとの摩擦により発生する。このような摩擦ディスクブレーキにおける欠点は、ブレーキパッド摩耗、及びこの場合に生じるブレーキ摩耗である。さらに、局所的な応力に基づく亀裂が発生することがある。この局所的な応力（ホットスポットと称呼される）は、ブレーキパッド及びブレーキディスクの平坦でない表面によりもたらされる。これによりブレーキパッドはブレーキディスクに点状に作用し、熱エネルギ若しくはブレーキエネルギは、不均等にブレーキディスクにもたらされる。
【０００５】
上位概念部に記載の構成を形成する、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２１３０５０号公報において、摩擦ブレーキ、及びエレクトロダイナミック式ブレーキである渦電流式ディスクブレーキが別個に形成されていて、レール使用車両に配置されているブレーキ装置が公知になっている。この構成において、２つの制動形式は、レール使用車両の制動のために一緒に使用することができる。このことは「ブレーキブレンディング」と称呼される。
【０００６】
大抵、磁力線を形成する渦電流式ディスクブレーキの部分は、車両の固定部分、例えばレール使用車両におけるボギー台車に取り付けられ、渦電流式ディスクブレーキは、例えば軸といった制動したい部分に取り付けられる。
【０００７】
渦電流式ディスクブレーキはほぼ摩耗しないので、可能な限り力を伝達するような接続に基づく渦電流式ディスクブレーキが常用ブレーキとして制動する。このような渦電流式ディスクブレーキは、通常、駆動装置に組み込まれている。これにより渦電流式ディスクブレーキは、被動軸にのみ作用する。この構成において、渦電流式ディスクブレーキの制動出力は、速度に基づいていて、特にブレーキモーメントがロータの回転速度が下がるにつれて減少する点が欠点である。したがって、渦電流式ディスクブレーキは、停止状態までの制動に使用することはできず、停止したレール付き車両を、ブレーキング状態に保持することはできない。さらに摩擦ブレーキに対して付加的に使用されるエレクトロダイナミック渦電流式ディスクブレーキにおいては、その高い付加的な重量及びその付加的に必要となる構成スペースが、とりわけ空間的に狭められた、レール使用車両のボギー台車においては欠点である。
【０００８】
これに対して本発明の根底にある目的は、冒頭で述べた形式のブレーキ装置を改良して、ブレーキ装置が少ない構成スペースを占め、少ない重量を有するようにすることである。
【０００９】
発明の開示
本発明の根底にある思想は、渦電流式ディスクブレーキのロータが、回転する渦電流式ブレーキとして摩擦ディスクブレーキのブレーキディスクにより形成される、ということである。したがって渦電流式ブレーキディスク及び摩擦ブレーキディスクは、唯一の構成部分により形成される。
【００１０】
したがってブレーキディスクが一方で摩擦ディスクブレーキの摩擦パッドの摩擦パートナとして働き、また他方で渦電流式ディスクブレーキのロータとしても同時に働くと、上記ブレーキディスクにより、２つの機能の統一が１つの構成部分において実現される。渦電流式ディスクブレーキを実現する付加的な構成要素として、摩擦ディスクブレーキのフレームにいずれにしても既に存在するブレーキディスクと協働するステータを設けるだけでよい。このステータは、好ましくは磁力線を形成する、例えば電磁石といったユニットを有する。
【００１１】
これにより両方の種類のブレーキにおいて使用される構成部分の数は有利に減じられ、これと共にブレーキ装置の重量も減る。このことは、レール使用車両ボギー台車の領域における狭い構成スペース、及びばね懸架されていない質量体にとって有利である。とりわけブレーキ装置のコンパクトな構造により、ボギー台車におけるブレーキ装置の組付けは容易になる。
【００１２】
換言すると、本発明は、要求される常用ブレーキモーメントを時間的に相前後して及び／又は時間的に平行して形成するために、並びに停止した車両の転動に抗してばね型アキュムレータブレーキによる留置ブレーキモーメントを形成するために、組み込まれたばね型アキュムレータブレーキを備えた摩擦ディスクブレーキと、開ループ若しくは閉ループ制御可能な渦電流式ディスクブレーキとを組み合わせる。
【００１３】
摩擦ディスクブレーキは、好ましくはブレーキキャリパ、ブレーキパッドホルダ及びブレーキパッドを介して、ブレーキ力をブレーキディスクの摩擦面に伝達する。摩擦ディスクブレーキに組み込まれている、例えば脱気時に、ブレーキキャリパに持続的に機械的なばね力を形成するばね型アキュムレータブレーキでもって、留置ブレーキが実現可能である。
【００１４】
ブレーキ装置は、駆動軸又は走行軸のために使用することができ、これにより簡単に、走行軸も摩耗なしで制動し、これにより走行軸におけるパッド摩耗を減じることも可能になる。
【００１５】
従属請求項に記載されている手段により、請求項１に係る発明の有利な変化形及び改良形が可能である。
【００１６】
特に極めて有利な構成によれば、磁石アセンブリは、少なくとも１つの電磁石及び／又は少なくとも１つの永久磁石を包含する。電磁石の場合、電磁石の励磁時に公知な形式において磁界が形成される。磁界の磁界線は、ステータである電磁石に対する、ロータであるブレーキディスクの相対的な運動時に、好ましくはブレーキディスクに接して又はブレーキディスク内に形成された渦電流路に、ブレーキモーメントをブレーキディスクに加える渦電流を誘導する。
【００１７】
少なくとも１つの電磁石は、例えば車両の運転パラメータに基づく制御ユニットによって制御される。この構成において、車両の運転パラメータは、車両の各制動要求及び／又は速度を含む。この制御ユニットは、さらなる構成スペース節約のために、摩擦ディスクブレーキの制御部も含むブレーキ制御ユニット内に統合されている。
【００１８】
摩擦ディスクブレーキは、好ましくは複合型の常用ブレーキ・留置ブレーキである。この構成において、常用ブレーキのブレーキアクチュエータは、留置ブレーキのブレーキアクチュエータと共に１つの構成ユニット、好ましくはブレーキキャリパユニットにおいて組み合わされている。この構成において、摩擦ディスクブレーキの常用ブレーキのブレーキアクチュエータは、例えば電気式に及び／又はニューマチック式に操作可能であり、摩擦ディスクブレーキの留置ブレーキのブレーキアクチュエータは、緊締力をもたらすばね型アキュムレータ含む。ブレーキキャリパユニットのフレームに、摩擦ディスクブレーキの常用ブレーキのブレーキアクチュエータと、摩擦ディスクブレーキの留置ブレーキのブレーキアクチュエータとが、摩擦ディスクブレーキのブレーキパッドを端部側で支持する共通のブレーキキャリパに作用する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】解除位置にある、摩擦ディスクブレーキのブレーキキャリパユニットの有利な実施の形態の断面図である。
【図２】図１の一部分を拡大して示す図である。
【図３】渦電流式ディスクブレーキ及び図１に示した摩擦ディスクブレーキを備えた、本発明の有利な実施の形態に基づくブレーキ装置を著しく概略化して示す図である。
【００２０】
以下に、本発明を改良する他の手段を、図面に基づく本発明の実施の形態の説明と一緒に詳細に説明する。
【００２１】
実施の形態の説明
図１に符号１で示し、かつ解除位置において図示したブレーキアクチュエータ１は、例えばレール使用車両の電気機械式摩擦ディスクブレーキ２の駆動ユニットとして働く。ブレーキアクチュエータ１は、実質的に中空円筒状のアクチュエータハウジング３を有する。このアクチュエータハウジング３は、端部側に開口６を有するカバー部分４によって、軸方向端部に向かって閉鎖されている。カバー部分４を起点に、アクチュエータハウジング３は、実質的に二重壁の形式で形成されている。この実施の形態において、内側の壁部７と外側の壁部８との間の空間には、内側のアキュムレータばね１０と、この内側のアキュムレータばね１０に対して同軸的な外側のアキュムレータばね１２とが配置されている。この外側のアキュムレータばね１２は、内側のアキュムレータばね１０を取り囲む。
【００２２】
アキュムレータばね１０，１２は、好ましくはコイルばねとして形成されている。また、アキュムレータばね１０，１２夫々の一方の端部は、アクチュエータハウジング３に支持される。外側のアキュムレータばね１２の他方の端部は、外側のスライドスリーブ１６の環状つば１４に支持され、内側のアキュムレータばね１０の他方の端部は、内側のスライドスリーブ２０の環状つば１８に支持される。この実施の形態において、内側のスライドスリーブ２０は、外側のスライドスリーブ１６と、アクチュエータハウジング３の内側の壁部７との間に配置されている。さらに、内側及び外側のスライドスリーブ１６，２０は、相接して軸線方向に摺動可能に案内されていて、内側のスライドスリーブ２０は、アクチュエータハウジング３の内側の壁部７の半径方向内側の周方向面に沿って摺動可能に案内されている。この実施の形態において、外側のスライドスリーブ１６は解除位置において、内側のスライドスリーブ２０の軸線方向のストッパ２２に当接する。さらに、外側のスライドスリーブ１６の環状つば１４は、内側のスライドスリーブ２０の環状つば１８から軸線方向及び半径方向に突出している。
【００２３】
カバー部分４に、アキュムレータばね１０，１２とは反対の側に、４象限運転において運転可能なＳＲモータ２４（スイッチトリラクタンスモータ）が収容されている。ＳＲモータ２４は、半径方向外側のハウジング固定型のステータ３０を含む。このステータ３０は、停止ブレーキ３４、好ましくは永久磁石式ブレーキにより制動可能であるロータ３２を取り囲む。永久磁石式ブレーキは、無通電時には閉じられていて、通電時には開かれている。
【００２４】
図２からよく分かるように、ロータ３２は中空軸３６に装着されている。この中空軸３６は、アクチュエータハウジング３において球軸受３８を介して回動可能に支承されていて、中空軸３６の半径方向内側の周面に、軸線方向に延びているスプライン軸歯列４０が設けられている。このスプライン軸歯列４０に、半径方向外側でかつ軸線方向に延びている、中間スリーブ４４のフィン４２が係合する。その結果、中間スリーブ４４は、中空軸３６に対して相対的に回転可能ではないが、軸線方向に摺動可能に案内されている。
【００２５】
ブレーキスピンドル４８の端部側のピン４６が、同軸的に中間スリーブ４４の、アキュムレータばね１０，１２寄りの端部に突入し、そこで相対回動不能にかつ軸線方向に不動に保持されている。ブレーキスピンドル４８の他方の端部は、図１に示すように偏心レバー５３用のコネクティングロッド５２のカップ形の部分５０に突入している。コネクティングロッド５２のカップ形の部分５０は、外側のスライドスリーブ１６において軸線方向に不動に保持されるが、球冠部により側方に外方旋回することはできる。アキュムレータばね１０，１２とは反対側のコネクティングロッド５２の端面に、アイ又は孔が一体成形されていて、このアイに棒材５５が係合している。この棒材５５は、偏心体アセンブリの偏心レバー５３の一方の端部に結合されている。偏心体アセンブリは偏心軸５６を有し、この偏心軸５６はキャリパレバー５７に枢着されている。このキャリパレバー５７は、他のキャリパレバー５７′と一緒になってブレーキキャリパを形成する。キャリパレバー５７，５７′の一方の端部には夫々、ブレーキパッド５８を備えたパッドホルダが配置されている。ブレーキパッド５８はブレーキディスク５９の軸線の方向に移動可能である。ブレーキパッド５８とは反対側にあるキャリパレバー５７，５７′の端部は、好ましくは電気的に操作されるように設計されている押圧ロッド式作動器５９′を介して互いに結合されている。
【００２６】
図２から明らかなように、ブレーキスピンドル４８は、内側のスライドスリーブ２０の内側において、好ましくは二列式の深溝球軸受６１を介して回動可能に支承されている。この深溝球軸受６１は、軸線方向力及び半径方向力を吸収することができ、深溝球軸受６１の内輪は、ブレーキスピンドル４８の雄ねじ山部分に螺合されているナット６０により、ブレーキスピンドル４８の肩部６２に向かって緊締され、これによりブレーキスピンドル４８において相対回動不能にかつ軸線方向に不動に保持される。深溝球軸受６１の外輪は、内側のスライドスリーブ２０において同様に、相対回動不能及び軸線方向に不動に保持されている。
【００２７】
ブレーキスピンドル４８は、好ましくは、転動型ねじ山付き駆動装置、例えばボール循環型スピンドル、ローラねじ山付き駆動装置、ねじ山付きローラねじ駆動装置といった転動型ねじ山付き駆動装置、又は遊星転動型ねじ山付き駆動装置として形成されていてよい、ナット／スピンドル構成ユニット６４によって取り囲まれている。外側のスライドスリーブ１６の半径方向内側の突設部６８と、コネクティングロッド５２のカップ形の部分５０の端面との間で、ナット／スピンドル構成ユニット６４のナット６６が緊締されているように、コネクティングロッド５２のカップ形の部分５０は外側のスライドスリーブ１６内に挿入されているので、ナット６６はコネクティングロッド５２に対して回動不能に保持されている。したがってブレーキスピンドル４８の回動時に、ナット６６はブレーキスピンドル４８に沿って並進的に案内され、外側のスライドスリーブ１６及びコネクティングロッド５２を連行する。
【００２８】
アクチュエータハウジング３のカバー部分４には、環状室７０が形成されている。この環状室７０内に、スリップクラッチ７４によりロックナット７２に駆動接続しているリングギア７６が、ブレーキスピンドル４８に対して同軸的に収容されている。リングギア７６は、ロックナット７２の半径方向外側の周面に装着されていて、ロックナット７２に、スリップクラッチ７４により上側の限界トルクに達するまで相対回動不能に結合されている。スリップクラッチ７４は、好ましくは、リングギア７６及びロックナット７２に設けられている、軸線方向に互いに噛み合う端面歯列７８により形成される。この実施の形態において、アクチュエータハウジング３でスナップリング８０により軸線方向に支持される皿ばねユニット８２が、端面歯列７８の摩擦接続（力を伝達可能な接続）及び形状接続（形状による束縛）に必要な軸線方向力を提供する。皿ばねユニット８２は、アクチュエータハウジング３に対して相対的にロックナット７２を支承している半径方向の深溝球軸受８４に作用する。リングギア７６の、端面歯列７８とは反対側の面は、アキシアル針状ころ軸受８６によりアクチュエータハウジング３に対して軸線方向に支承されている。ロックナット７２は、内側のスライドスリーブ２０を取り囲み、このスライドスリーブ２０に、非セルフロック式のねじ山８８により回動可能に支承されている。
【００２９】
好ましくは電磁式に操作可能なロック装置９０は、環状室７０の半径方向の開口にフランジ付けされているハウジング９２を有する。ロック装置９０は、半径方向内側の端部にかさ歯車９６を配置し、かつ反対側にある半径方向外側の端部に円筒状のはずみディスク９８が配置されている軸９４を有する。かさ歯車９６は、リングギア７６の歯列と噛み合い、リングギア７６と共に、好ましくはかさ歯車伝動装置を形成する。このかさ歯車伝動装置は、好ましくは、例えば３．０〜８．０の範囲にある比較的高い変換比を有する。軸９４は、ロック装置９０のハウジング９２内において、深溝球軸受１００により回転可能に支承されている。軸９４は、ブレーキスピンドル４８に対して垂直方向に配置されている。
【００３０】
はずみディスク９８の、ブレーキスピンドル４８を向いている端面は、リング１０４用の環状切欠き１０２を有する。このリング１０４は、軸９４に対して同軸的に配置されていて、軸線方向に延在しているピン１０６に沿って摺動可能に収容されている。これによりリング１０４は、はずみディスク９８に相対回動不能に結合されている。さらにリング１０４の、はずみディスク９８とは反対を向いている端面は、半径方向外側の歯冠１０８を有している。この歯冠１０８は、ロック装置９０のハウジング９２に支持されている他の歯冠１０８′に相対していて、圧縮ばね１１０の作用により、他の歯冠１０８′から押し離されている。さらにリング１０４に対して、ロック装置９０のハウジング９２に軸線方向で相前後して配置されている２つの電磁コイル１１２，１１２′が対峙している。これらの電磁コイル１１２，１１２′は、電気的な端子１１４により給電可能である。リング１０４、２つの歯冠１０８，１０８′及び２つの電磁コイル１１２，１１２′は、一緒になって歯車型電磁ブレーキ（Magnetzahnbremse）１１６を形成する。
【００３１】
電磁コイル１１２，１１２′が通電されている場合、リング１０４を圧縮ばね１１０の作用に抗してピン１０６に沿って軸線方向に、電磁コイル１１２，１１２′に向かって動かす磁気的な引力が発生する。これによりリング１０４の歯冠１０８は、ロック装置９０のハウジング９２に保持されている歯冠１０８′に係合し、ひいては歯冠との相対回動不能な接続が形成される。次いで、リングギア７６を介してロック装置９０に導入されるトルクを、ロック装置９０のハウジング９２において支持することができる。この実施の形態において、力伝達経路は、かさ歯車９６、軸９４及びはずみディスク９８を通って形成されている。
【００３２】
これに対して歯車型電磁ブレーキ１１６の解除位置においては、電磁コイル１１２，１１２′は通電されていないので、リング１０４の歯冠１０８は、圧縮ばね１１０の作用により、ロック装置９０のハウジング９２に保持されている歯冠１０８′との係合から外れ、その結果、リングギア７６は、かさ歯車９６、軸９４及びはずみディスク９８と一緒に、ロック装置９０のハウジング９２に対して自由に回動することになる。はずみディスク９８、リング１０４、軸９４及びかさ歯車９６は一緒になって、ブレーキスピンドル４８又はブレーキ緊締装置に対して垂直に、回転可能であり、スリップクラッチ７４に対してロックナット７２の反対側に配置されているはずみ質量体１１８を形成する。このはずみ質量体１１８の質量慣性モーメントにおけるはずみディスク９８が占める割合は、はずみ質量体の半径に基づき最大である。
【００３３】
ＳＲモータ２４はブレーキ力発生器を形成し、ＳＲモータ２４からキャリパレバー５７，５７′への力伝達経路の他のエレメントは、ブレーキ力変換器１２０を形成する。特に好ましくは、ブレーキ力発生器として電気モータ２４が使用される。また択一的にはブレーキ力発生器は、１つ若しくは２つの操作方向に作用するハイドロリック（液圧）式若しくはニューマチック（空圧）式のブレーキシリンダであってよいか、又は１つ若しくは２つの方向において作用する他のユニットであってよい。ロック装置９０、永久磁石ブレーキ３４及びＳＲモータ２４は、電子的な開ループ及び閉ループ制御装置（図示せず）によって始動制御可能である。このことに基づいて、ブレーキアクチュエータ１若しくは摩擦ディスクブレーキ２は以下の機能を有する。
【００３４】
図１に示した、ブレーキアクチュエータ１の解除位置において、外側及び内側のアキュムレータばね１０，１２には予圧がかけられている。内側のアキュムレータばね１０の力は、内側のスライドスリーブ２０から、非セルフロック式のねじ山８８を介してロックナット７２に伝達され、そこからスリップクラッチ７４を介してリングギア７６及びはずみディスク９８に伝達される。内側のアキュムレータばね１０のばね力の結果、非セルフロック式のねじ山８８にはトルクが形成される。つまり、ロックナット７２は、はずみ質量体１１８と一緒に回転しようとする。しかしこのことは、通電され、ひいては閉じた歯車型電磁ブレーキ１１６により防がれる。
【００３５】
外側のアキュムレータばね１２の力は、ナット／スピンドル構成ユニット６４が非セルフロック式であるにもかかわらず、外側のスライドスリーブ１６によって、ナット／スピンドル構成ユニット６４のナット６６に支持される。その理由は、外側のアキュムレータばね１２の力に基づきブレーキスピンドル４８に発生するトルクは、解除位置において閉じている永久磁石ブレーキ３４を介してアキュムレータハウジング３に導入される。ナット６６から力伝達経路は、ブレーキスピンドル４８と複列深溝球軸受６１を介して、内側のディスクスリーブ２０に通じ、そこから内側のアキュムレータばね１０の力と同じ経路を辿りリングギア７６へ通じる。つまり解除位置においては、外側及び内側のアキュムレータばね１０，１２は、ロック装置９０によって緊縮された状態に保持される。
【００３６】
解除位置から常用ブレーキングへの移行時に、永久磁石ブレーキ３４は、電子的な開ループ制御及び閉ループ制御装置により通電される。これによりブレーキ３４は開放され、開ループ制御及び閉ループ制御装置によって同様に電気エネルギが供給されるＳＲモータ２４の回動が可能になる。ロータ３２及びブレーキスピンドル４８の回動により、ナット／スピンドル構成ユニット６４のナット６６は、外側のスライドスリーブ１６とコネクティングロッド５２と一緒に常用ブレーキ位置に進出する。コネクティングロッド５２の進出運動は、外側のアキュムレータばね１２によって助成される。この外側のアキュムレータばね１２は、ＳＲモータ２４に対する機能に関して並列接続されている。
【００３７】
開ループ制御及び閉ループ制御装置によるＳＲモータ２４の始動制御及び外側のアキュムレータばね１２は、外側のアキュムレータばね１２が単独で、最小のブレーキ力と最大のブレーキ力との間にあり、運転ゼロ点を規定する所定のブレーキ力量を形成するように互いに調整されている。ＳＲモータ２４は、運転ゼロ点においては無通電に切り換えられている。したがって、運転ゼロ点において作用するブレーキ力の大きさは、とりわけ外側のアキュムレータばね１２のばね定数及び予圧の程度に関係する。最大のブレーキ力を達成するために、ＳＲモータ２４は、開ループ制御及び閉ループ制御装置により４象限運転において制御され、外側のアキュムレータばね１２を、ブレーキ緊締方向での回動及び正ブレーキモーメントの出力により助成する。このことは例えば第１象限における運転に相当する。運転ゼロ点におけるブレーキ力よりも小さなブレーキ力を達成するために、ＳＲモータ２４は確かにブレーキ緊締方向に回動するが、ジェネレータに類似して、ナット／スピンドル構成ユニット６４を介して外側のアキュムレータばね１２に作用する負のトルクを伝える（第２象限における運転）。ロックナット７２は、引き続き通電される歯車型電磁ブレーキ１１６により係止されているので、内側のアキュムレータばね１０は、常用ブレーキ力の形成には関与せず、緊縮した状態に留まる。
【００３８】
留置ブレーキ又はパーキングブレーキの制御された入力は、留置ブレーキによって達成したい最高出力よりも約２０％小さいブレーキ力が達成されるまで、上記常用ブレーキングにより導入される。制御装置の対応する制御信号により、ＳＲモータ２４は停止され、永久磁石ブレーキ３４は給電の中断により閉じ、歯車型電磁ブレーキ１１６は通電状態を中止することにより解除される。内側のスライドスリーブ２０に作用する、内側のアキュムレータばね１０によって形成されたばね力に基づき、ロックナット７２と内側のディスクスリーブ２０との間の非セルフロック式の台形ねじ山８８にトルクが形成される。このトルクは、今では自由に回動可能なはずみ質量体１１８によってもはや支持されない。したがってロックナット７２は、内側のスライドスリーブ２０において回転し始める。このスライドスリーブ２０はその後、ブレーキ緊締方向に運動し、スライドスリーブ２０の軸線方向のストッパ２２を介して、外側のスライドスリーブ１６をコネクティングロッド５２と共に連行する。これと同時に、ロック解除された外側のスライドスリーブ１６は、外側のアキュムレータばね１２のばね力に基づき、ブレーキ緊締方向に運動することができる。この場合、永久磁石ブレーキ３４が開かれているか又は閉じられているかは重要でない。その理由は、中間スリーブ４４が上記工程においてブレーキスピンドル４８と共に、ロータ３２の中空軸３６のスプライン軸歯列４０において軸線方向に移動するからである。したがって留置ブレーキ位置において、並列に作用する２つのアキュムレータばね１０，１２のばね力の合計からもたらされる全ブレーキ力が作用する。
【００３９】
ブレーキ緊締運動中に、ロックナット７２の回転が、リングギア伝導装置７６，９６を介して、比較的高い回転数を持って行われるはずみ質量体１１８の回動に変換されるので、弛緩するアキュムレータばね１０，１２の位置エネルギの大部分は、回転エネルギに変換される。ブレーキ位置に達すると、全てのエネルギ供給を中断することができ、レール使用車両は、内側及び外側のアキュムレータばね１０，１２のばね力により、確実に留置ブレーキ位置に保持されている。これにより達成される留置ブレーキ力を、長期に亘って保持するために、内側及び外側のアキュムレータばね１０，１２においては、少しの緊張緩和しか許容できない。好ましくは、２つのアキュムレータばね１０，１２は、Trefileurope社の高強度ケイ素ばねワイヤであるＣｒＳｉＶａ  ＴＨ−381  ＨＲＡから成る。
【００４０】
ブレーキ位置への到達と共に、ロックナット７２の回転は止まる。ロックナット７２とリングギア７６との間のスリップクラッチ７４は、上側の限界トルク（この上側の限界トルクを超えると、端面歯列７８の間の相対回動が起こり得る）が、ブレーキ終了位置において、はずみ質量体１１８の質量慣性モーメントと、ブレーキ作用ストロークの実施後に存在する減速との積からのトルクによって超過されるように設計されていて、はずみ質量体１１８は、ブレーキ位置の到達後に当分は引き続き回動することができ、実質的にリングギア７６の端面歯列７８と、ロックナット７２との間に生じる摩擦により、徐々に停止する。これにより、はずみ質量体１１８に蓄えられている回転エネルギを徐々に解消することができる。
【００４１】
ブレーキアクチュエータ１の給電部及び／又は開ループ制御・閉ループ制御装置並びに上位の車両制御部が、常用ブレーキング中に故障した場合には、ロック装置９０の電磁コイル１１２，１１２′はもはや通電されないので、圧縮ばね１１０がリング１０４をはずみディスク９８に向かって引き戻し、ひいては歯車型電磁ブレーキ１１６を解除する。これに続く結果は、留置ブレーキング又はパーキングブレーキングに際しての先に記載した結果と同一であり、非常又は安全ブレーキの場合であっても、全ブレーキ力は、並列に作用する２つのアキュムレータばね１０，１２のばね力の合計からもたらされる。
【００４２】
留置ブレーキ位置又は非常ブレーキ位置からのブレーキ解除は、２つのステップにおいて行われる。この実施の形態において、まず内側のアキュムレータばね１０が緊縮される。永久磁石ブレーキ３４は、開ループ・閉ループ制御装置によって通電されて、ひいては開かれ、ＳＲモータ２４は、ブレーキ緊締方向に駆動される。回転するブレーキスピンドル４８は、ナット／スピンドル構成ユニット６４のナット６６に支持され、内側のスライドスリーブ２０と一緒に解除位置に運動する。この実施の形態において、ロックナット７２は、ロック装置９０が開かれた場合に内側のスライドスリーブ２０において回転する。解除位置にある状態に相当する、内側のアキュムレータばね１０の緊縮状態に達した場合に、ＳＲモータ２４は開ループ・閉ループ制御装置により停止させられ、ロック装置９０は、電磁コイル１１２，１１２′の通電によりロック位置にもたらされる。しかし、電磁コイル１１２，１１２′が既に給電されている、ひいてはロック装置９０が閉じている場合であっても、内側のアキュムレータばね１０の緊縮は可能である。
【００４３】
他のステップにおいて、ＳＲモータ２４が反対方向に、つまり解除方向に運転されることにより、外側のアキュムレータばね１２が緊縮される。この実施の形態において、ブレーキスピンドル４８は、ロックされた内側のスライドスリーブ２０において支持され、ブレーキスピンドル４８の回動により、ナット／スピンドル構成ユニット６４のナット６６は、外側のスライドスリーブ１６と一緒に解除位置に向かって回る。続いてＳＲモータ２４は停止させられ、永久磁石ブレーキ３４が作動する。
【００４４】
図３に示すように、図１及び図２の摩擦ディスクブレーキは、渦電流式ブレーキ１２２と組み合わされている。この渦電流式ブレーキ１２２は、回動不能のステータ１２４と、回転するロータ５９とを有する。この実施の形態においては、例えばロータ５９は渦電流路１２６を有し、ステータ１２４は磁石アセンブリ１２８を有する。ブレーキモーメントを形成するために、磁石アセンブリ１２８の磁界線は、ステータ１２４に対するロータ５９の相対運動時に渦電流路１２６にて渦電流を誘導する。
【００４５】
渦電流式ブレーキ１２２のロータは、摩擦ディスクブレーキ２のブレーキディスク５９により形成される。特に好ましくは、磁石アセンブリ１２８は、電磁石を含んでいる。この電磁石はその励磁時に公知には磁界を形成する。この磁界の磁界線は、ロータであるブレーキディスク５９が、ステータである電磁石１２８に対して相対運動をした場合に、ブレーキディスク５９に又はブレーキディスク５９内に形成されている渦電流路１２６に渦電流を誘導する。レール使用車両の電気的な積載回路により給電された電磁石１２８は、制御ユニット１３０によってレール使用車両の運転パラメータに基づいて始動制御される。この実施の形態において、レール使用車両の運転パラメータは、各制動要求及び／又はレール使用車両の速度を含む。上記制御ユニット１３０は、摩擦ディスクブレーキ２の制御部も含む、ブレーキ制御ユニット（詳細に示さず）内に組み込まれている。
【００４６】
電磁石１２８の給電が、制御ユニット１３０の制御により行われると、公知の形式においてブレーキディスク５９の回動方向に対して逆方向の渦電流が、ブレーキディスク５９の渦電流路１２６に誘導される。これによりブレーキディスク５９へのブレーキモーメントが形成される。この場合、渦電流路１２６は、磁界の磁界線によって捕らえられるブレーキディスク５９の強磁性部分である。このブレーキディスク５９は、好ましくは完全に強磁性材料から成っていて、渦電流路１２６はほぼブレーキディスク５９全体により形成される。
【００４７】
次いで摩擦ディスクブレーキ２、及び電気力学的ブレーキである渦電流式ブレーキ１２２は、一緒になって構成ユニットとしてレール使用車両のボギー台車に配置されている。この実施の形態において、共通のブレーキディスク５９は、ボギー台車の回動する駆動軸１３２に配置されている。運転を制動するために、２つのブレーキ２，１２２は個々に及び／又は任意の形式で組み合わされて、例えば時間的に平行して又は時間的に相前後して使用することができる。択一的には、ブレーキディスク５９は、当然に駆動されていない軸に配置されていてもよい。留置ブレーキは、次いで上述のように摩擦ディスクブレーキ２によってのみ実現されるか、若しくは摩擦ディスクブレーキ２に組み込まれている。
【００４８】
摩擦ディスクブレーキ２及び渦電流式ディスクブレーキ１２２を有する本発明に係るブレーキ装置は、レール使用車両における使用に限定されない。むしろ本発明に係るブレーキ装置は、複合型のエレクトロダイナミック式ブレーキ／摩擦ディスクブレーキとして、あらゆる種類の車両、例えば路面用車両又は商用車に使用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  ブレーキアクチュエータ
２  摩擦ディスクブレーキ
３  アクチュエータハウジング
４  カバー部分
６  開口
７  内側の壁部
８  外側の壁部
１０  内側のアキュムレータばね
１２  外側のアキュムレータばね
１４  環状つば
１６  外側のスライドスリーブ
１８  環状つば
２０  内側のスライドスリーブ
２２  軸線方向のストッパ
２４  ＳＲモータ
３０  ステータ
３２  ロータ
３４  停止ブレーキ
３６  中空軸
３８  球軸受
４０  スプライン軸歯列
４２  フィン
４４  中間スリーブ
４６  ピン
４８  ブレーキスピンドル
５０  カップ形の部分
５２  コネクティングロッド
５３  偏心レバー
５５  棒材
５６  偏心軸
５７  キャリパレバー
５７′  キャリパレバー
５８  ブレーキパッド
５９  ブレーキパッド
５９′  押圧ロッド式作動器
６０  ナット
６１  深溝球軸受
６２  肩部
６４  ナット／スピンドル構成ユニット
６６  ナット
６８  突設部
７０  環状室
７２  ロックナット
７４  スリップクラッチ
７６  リングギア
７８  端面歯列
８０  スナップリング
８２  皿ばねパッケージ
８４  深溝球軸受
８６  アキシアル軸受
８８  ねじ山
９０  ロック装置
９２  ハウジング
９４  軸
９６  かさ歯車
９８  はずみディスク
１００  深溝球軸受
１０２  環状切欠き
１０４  リング
１０６  ピン
１０８  歯冠
１０８′  歯冠
１１０  圧縮ばね
１１２  電磁コイル
１１２′  電磁コイル
１１４  電気的なポート
１１６  歯車型電磁ブレーキ
１１８  回転はずみ質量体
１２０  ブレーキ力変換器
１２２  渦電流式ディスクブレーキ
１２４  ステータ
１２６  渦電流路
１２８  磁石アセンブリ
１３０  制御ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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