(57)【要約】  本発明は、軌道車両用ブレーキシステム（１００）に制動トルク（ＭB）を決定するための方法（６００）に関する。少なくとも１つの車輪又は輪軸に対応付けられたブレーキシステム（１００）は、少なくとも１つの制動信号（３４０）に応じて、制動力（ＦB）を生成する少なくとも１つのブレーキディスク（１０２）と、該ブレーキディスク（１０２）と協働する少なくとも１つのブレーキパッド（１０４）と、該ブレーキパッド（１０４）に接続されたブレーキキャリパー（１０６）と、ブレーキケーシング（１０８）と、固定ブラケットとを含んでいる。さらにブレーキキャリパー（１０６）は、ブレーキケーシング（１０８）と共に少なくとも１つの第１の支持点（１１０）と第２の支持点（１１２）に取り付けられ、前記第２の支持点は、前記第１の支持点（１１０）から所定の間隔距離（Ａ）だけ離間されており、第１の測定信号を供給する第１のセンサ（１１６）と、第２の測定信号を供給する第２のセンサ（１１８）とが前記ブレーキケーシング（１０８）上に若しくは前記ケーシングと前記ブラケット（１１４）との間に設けられている。前記方法（６００）は、前記第１の測定信号と前記第２の測定信号を読み込む読み込みステップ（６１０）と、前記ブレーキディスク（１０２）の回転軸（１２２）と前記第１の支持点（１１０）との間の間隔に相応する組み込み寸法（Ｘ0）と、前記支持間隔（Ａ）と、前記第１の測定信号及び前記第２の測定信号とを用いて、制動トルク（ＭB）を求める決定ステップ（６２０）とを含む。
2016523753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道車両用ブレーキシステム（１００）における制動トルク（ＭB）を決定する方法（６００）であって、
少なくとも１つの車輪若しくは少なくとも１つの輪軸に対応付けられた前記ブレーキシステム（１００）は、制動信号（３４０）に応じた制動力（ＦB）を生成するために、少なくとも１つのブレーキディスク（１０２）と、前記ブレーキディスク（１０２）と協働する少なくとも１つのブレーキパッド（１０４）と、前記ブレーキパッド（１０４）が接合されたブレーキキャリパー（１０６）と、ブレーキケーシング（１０８）及び／又はブラケット（１１４）とを含み、
前記ブレーキキャリパー（１０６）は、ブレーキケーシングを介して少なくとも１つの第１の支持点（１１０）と第２の支持点（１１２）とに支持されており、
前記第２の支持点（１１２）は、前記第１の支持点（１１０）から所定の支持間隔（Ａ）だけ離間されており、
前記ブレーキシステム（１００）及び／又は前記ブレーキケーシング（１０８）に、及び／又は、前記ブレーキケーシング（１０８）と前記ブラケット（１１４）との間に、第１の測定信号を供給する第１のセンサ（１１６）と、第２の測定信号を供給する少なくとも１つの第２のセンサ（１１８）とが設けられており、
前記第１の測定信号と前記第２の測定信号は、それぞれ１つの応力（Ｆ1，Ｆ2）、特に１つの支持力若しくは該支持力から導出される特性量を表している方法（６００）において、
前記方法（６００）は以下のステップ、すなわち、
前記第１の測定信号と前記第２の測定信号を読み込む読み込みステップ（６１０）と、
前記ブレーキディスク（１０２）の回転軸（１２２）と前記第１の支持点（１１０）との間の間隔に相応する組み込み寸法（Ｘ0）と、前記支持間隔（Ａ）と、前記第１の測定信号及び前記第２の測定信号とを用いて、制動トルク（ＭB）を求める決定ステップ（６２０）とを含んでいることを特徴とする方法（６００）。
【請求項２】
前記読み込みステップ（６１０）において、前記第１の支持点（１１０）に対応付けられた第１の支持力（Ｆ1）を表す第１の測定信号を読み込み、前記第２の支持点（１１２）に対応付けられた第２の支持力（Ｆ2）を表す第２の測定信号を読み込む、請求項１記載の方法（６００）。
【請求項３】
前記決定ステップ（６２０）において、前記第１の測定信号と前記第２の測定信号を用いて摩擦力（ＦR）を求める、請求項１または２記載の方法（６００）。
【請求項４】
前記読み込みステップ（６１０）において、前記ブレーキシステム（１００）におけるそれぞれ１つの変形を表す第１の測定信号と第２の測定信号とを読み込む、請求項１から３いずれか１項記載の方法（６００）。
【請求項５】
前記決定ステップ（６２０）において、特に、前記ブレーキディスク（１０２）が回転していない静止状態において摩擦力（ＦR）が伝達されていない場合に、前記第１の測定信号と前記第２の測定信号とを用いて前記ブレーキディスク（１０２）に対する前記ブレーキパッド（１０４）の当接圧力を求める、請求項４記載の方法（６００）。
【請求項６】
前記決定ステップ（６２０）において、前記組み込み寸法（Ｘ0）と、前記支持間隔（Ａ）と、前記第１の測定信号及び前記第２の測定信号とを用いて、摩擦半径（Ｒ）を求め、特に、前記摩擦半径（Ｒ）は、前記車輪の回転軸（１２２）と、前記ブレーキディスク（１０２）上で結果として生じる前記ブレーキパッド（１０４）の作用点（１２４）との間の間隔を表す、請求項１から５いずれか１項記載の方法（６００）。
【請求項７】
前記読み込みステップ（６１０）において、前記組み込み寸法（Ｘ0）の長手方向変化（Ｘ0＋ΔＸ）に関する情報、及び／又は、前記組み込み寸法（Ｘ0）の延在方向に対して垂直方向の許容誤差範囲内での前記車輪の軸（１２２）の位置の変化（ΔＹ）に関する情報を読み込み、前記決定ステップ（６２０）において、前記長手方向変化（Ｘ0＋ΔＸ）に関する情報及び／又は前記位置の変化（ΔＹ）に関する情報を用いて前記制動トルク（ＭB）及び／又は前記摩擦力（ＦR）及び／又は前記摩擦半径（Ｒ）を求める、請求項１から６いずれか１項記載の方法（６００）。
【請求項８】
軌道車両用ブレーキシステム（１００）における制動力（ＦB）のための制動信号（３４０）を出力する方法（７００）であって、
少なくとも１つの車輪若しくは少なくとも１つの輪軸に対応付けられた前記ブレーキシステム（１００）は、制動信号（３４０）に応じた制動力（ＦB）を生成するために、少なくとも１つのブレーキディスク（１０２）と、前記ブレーキディスク（１０２）と協働する少なくとも１つのブレーキパッド（１０４）と、前記ブレーキパッド（１０４）が接合されたブレーキキャリパー（１０６）とを含み、
前記ブレーキキャリパー（１０６）は、ブレーキケーシング（１０８）を介して少なくとも１つの第１の支持点（１１０）と第２の支持点（１１２）とに支持されており、
前記第２の支持点（１１２）は、前記第１の支持点（１１０）から所定の支持間隔だけ離間されており、
前記ブレーキキャリパー（１０６）に、第１の測定信号を供給する第１のセンサ（１１６）と、第２の測定信号を供給する第２のセンサ（１１８）とが設けられており、
前記第１の測定信号と前記第２の測定信号は、それぞれ１つの応力（Ｆ1，Ｆ2）、特に１つの支持力若しくは該支持力から導出される特性量を表している方法（７００）において、
前記方法（７００）は以下のステップ、すなわち、
前記請求項１から７いずれか１項記載の方法（６００）のステップの実施によって決定された制動トルク（ＭB）を読み込む読み込みステップ（７１０）と、
制動信号（３４０）の出力のために、所定の目標制動トルクと、前記読み込まれた制動トルク（ＭB）とを用いて、制動力（ＦB）を決定する決定ステップ（７２０）とを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項９】
前記決定ステップ（７２０）において、前記制動力（ＦB）を、摩擦力（ＦR）を用いて決定する、請求項８記載の方法（７００）。
【請求項１０】
前記決定ステップ（７２０）において、前記制動力（ＦB）を、摩擦半径（Ｒ）を用いて決定する、請求項７又は８記載の方法（７００）。
【請求項１１】
軌道車両用ブレーキシステム（１００）における制動トルク（ＭB）を決定する決定装置（３１０）であって、
少なくとも１つの車輪若しくは少なくとも１つの輪軸に対応付けられた前記ブレーキシステム（１００）は、制動信号（３４０）に応じた制動力（ＦB）を生成するために、少なくとも１つのブレーキディスク（１０２）と、前記ブレーキディスク（１０２）と協働する少なくとも１つのブレーキパッド（１０４）と、前記ブレーキパッド（１０４）が接合されたブレーキキャリパー（１０６）とを含み、
前記ブレーキキャリパー（１０６）は、ブレーキケーシング（１０８）を介して少なくとも１つの第１の支持点（１１０）と第２の支持点（１１２）とに支持されており、
前記第２の支持点（１１２）は、前記第１の支持点（１１０）から所定の支持間隔（Ａ）だけ離間されており、
前記ブレーキケーシング（１０８）に、又は、前記ブレーキケーシング（１０８）とブラケット（１１４）との間に、第１の測定信号を供給する第１のセンサ（１１６）と、第２の測定信号を供給する１つの第２のセンサ（１１８）とが設けられており、
前記第１の測定信号と前記第２の測定信号は、それぞれ１つの応力（Ｆ1，Ｆ2）、特に１つの支持力若しくは該支持力から導出される特性量を表している、決定装置（３１０）において、
前記決定装置（３１０）は、
前記第１の測定信号と前記第２の測定信号を読み込むためのインターフェース（３００）と、
組み込み寸法（Ｘ0）、前記支持間隔（Ａ）、前記第１の測定信号、及び前記第２の測定信号を用いて、制動トルク（ＭB）を求める算出デバイス（３２０）とを含み、
前記組み込み寸法（Ｘ0）は、前記ブレーキディスク（１０２）の回転軸（１２２）と前記第１の支持点（１１０）との間の間隔に相応していることを特徴とする決定装置（３１０）。
【請求項１２】
軌道車両用ブレーキシステム（１００）に制動力（ＦB）のための制動信号（３４０）を出力する制動信号出力装置（３３０）であって、
少なくとも１つの車輪若しくは少なくとも１つの輪軸に対応付けられた前記ブレーキシステム（１００）は、制動信号（３４０）に応じた制動力（ＦB）を生成するために、少なくとも１つのブレーキディスク（１０２）と、前記ブレーキディスク（１０２）と協働する少なくとも１つのブレーキパッド（１０４）と、前記ブレーキパッド（１０４）が接合されたブレーキキャリパー（１０６）とを含み、
前記ブレーキキャリパー（１０６）は、ブレーキケーシング（１０８）を介して少なくとも１つの第１の支持点（１１０）と第２の支持点（１１２）とに支持されており、
前記第２の支持点（１１２）は、前記第１の支持点（１１０）から所定の支持間隔（Ａ）だけ離間されており、
前記ブレーキキャリパー（１０６）に、第１の測定信号を供給する第１のセンサ（１１６）と、第２の測定信号を供給する第２のセンサ（１１８）とが設けられており、
前記第１の測定信号と前記第２の測定信号は、それぞれ１つの応力（Ｆ1，Ｆ2）、特に１つの支持力若しくは該支持力から導出される特性量を表す、制動信号出力装置（３３０）において、
前記制動信号出力装置（３３０）は、請求項１１記載の装置によって決定された制動トルク（ＭB）を読み込むインターフェースと、
制動信号（３４０）の駆動制御のために、所定の目標制動トルクと、前記読み込まれた制動トルク（ＭB）とを用いて、制動力（ＦB）を決定する装置とを含んでいることを特徴とする制動信号出力装置（３３０）。
【請求項１３】
請求項１から１０いずれか１項記載の方法（６００，７００）を前記装置（３１０，３３０）上で実行するためのプログラムコードを備えていることを特徴とする、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軌道車両用ブレーキシステムにおける、制動トルクを決定する方法、制動トルクに利用される制動信号を出力する相応の方法、制動トルクを決定する装置、及び制動信号を出力する装置に関している。
【背景技術】
【０００２】
軌道車両のブレーキシステムでは、車輪若しくは輪軸とレールとの間の摩擦条件ないしはブレーキディスクと該ブレーキディスクに対応付けられたブレーキパッドとの間の摩擦条件は、時として、天候、周囲温度、摩耗状態、及び負荷パターンに強く依存して変動する。軌道車両の輪軸に作用する制動トルクを制御するならば、ブレーキシステムのブレーキキャリパーによって生成される制動トルクは十分な精度で測定されるべきである。しかしながらこのブレーキディスクで生成される制動トルクは、様々な要因に左右される。例えばパッドとブレーキディスクとの間の当接圧力、ブレーキパッドとブレーキディスクとの間の摩擦係数、あるいは結果として生じる摩擦力の作用点の輪軸からの間隔を表す摩擦半径に依存している。
【０００３】
ブレーキパッドとブレーキディスクとの間の局所的当接圧力も、ブレーキディスク上のディスクパッドの摩擦係数も、非常に多くの要因に依存しているので、摩擦半径も固定で不変の特性量ではなく、供給すべき制動トルクの制御に必要とされる。それどころか順次連続する制動動作中は摩擦半径の無視できない変動が生じる。この原因には例えばブレーキディスクやブレーキパッドの様々な初期温度、様々な初期速度、ブレーキパッドの熱変形に基づく表面変動状態、及び／または、ぶれ−ディスクやブレーキパッドの摩耗などが含まれる。
【０００４】
ブレーキディスクに作用する制動トルクは、一般に、ブレーキディスクに対するブレーキパッドの当接圧力と、ブレーキパッドとブレーキディスクとの間の摩擦係数と、（場合によっては迅速に変化し得る）実摩擦半径からの積に対応している。
【０００５】
ブレーキディスクに作用する摩擦力の１つに相応する周方向応力のみが測定され、摩擦半径を定数として前提とするならば、制動トルクは、比較的低精度でしか検出できない。
【０００６】
国際公開第２００９／１１８３５０号パンフレットには、パッドとブレーキディスクの間の摩擦力を測定するために、１つ以上のセンサをブレーキキャリパーユニットにどのように配置すべきかが記載されている。摩擦力は変わらないまま摩擦半径が増大するならば、実制動トルクは増大する。それに対して摩擦力測定では、摩擦力における変化は何も記録されない。１つのセンサしか用いられていないケースでは、摩擦力の低下とそれに伴う制動トルクの低下が検出された場合、これは閉ループ制御の中で誤った方向の修正を引き起こす可能性がある。いずれにせよこの国際公開第２００９／１１８３５０号明細書に記載されているやり方では、車両における減速力を高精度で計算することは不可能である。
【０００７】
国際公開第２０１０／０６９５２０号明細書には、制動力ないし制動トルクの制御方法が開示されている。
【０００８】
欧州特許第０７７７５９８号明細書には、車両、特に軌道車両のディスクブレーキ用の、偏心機構を用いたブレーキキャリパーユニットが開示されている。
【０００９】
本発明の課題は、制動トルクをより良好に求める手段並びに制動力を高精度で制御する手段を提供することにある。
【００１０】
前記課題は、独立請求項に記載された本発明による、軌道車両用ブレーキシステムにおける制動トルクを決定する方法、軌道車両用ブレーキシステムにおける制動力のための制動信号を出力する方法、軌道車両用ブレーキシステムにおける制動トルクを決定する装置、軌道車両用ブレーキシステムにおける制動力のための制動信号を出力する装置によって解決される。本発明の有利な実施形態は、各従属項並びに以下の明細書で明らかとなる。
【００１１】
ここで提案される態様によれば、軌道車両用ブレーキシステムにおける制動トルクを決定する方法であって、少なくとも１つの車輪若しくは少なくとも１つの輪軸に対応付けられた前記ブレーキシステムは、制動信号に応じた制動力を生成するために、少なくとも１つのブレーキディスクと、前記ブレーキディスクと協働する少なくとも１つのブレーキパッドと、前記ブレーキパッドが接合されたブレーキキャリパーと、ブレーキケーシング及び／又はブラケットとを含み、前記ブレーキキャリパーは、ブレーキケーシングを介して少なくとも１つの第１の支持点と第２の支持点とに支持され、前記第２の支持点は、前記第１の支持点から所定の支持間隔だけ離間され、前記ブレーキシステム及び／又は前記ブレーキケーシングに、及び／又は、前記ブレーキケーシングと前記ブラケットとの間に、第１の測定信号を供給する第１のセンサと、第２の測定信号を供給する少なくとも１つの第２のセンサとが設けられ、前記第１の測定信号と前記第２の測定信号は、それぞれ１つの応力、特に１つの支持力若しくは該支持力から導出された特性量（値）を表している。この方法は、前記第１の測定信号と前記第２の測定信号を読み取るステップと、前記ブレーキディスクの回転軸と前記第１の支持点との間の間隔に相当する組み込み寸法と、前記支持間隔と、前記第１の測定信号及び前記第２の測定信号とを用いて、制動トルクを求めるステップとを含んでいる。
【００１２】
軌道車両は、減速又は制動のために少なくとも１つのブレーキを有している。この軌道車両とは、一般に、機関車、動力車、気動車、市電車両、地下鉄車両、普通列車ないし旅客列車及び／又は貨物列車などの軌道車両と理解されたい。ブレーキは、車輪または輪軸のブレーキディスクに作用する。但し前記ブレーキは、１つの車輪や輪軸だけでなく、複数の車輪に作用可能に接続されていてもよい。以下では、本明細書で提案される態様が１つの車輪や輪軸だけでなく、複数の車輪や輪軸においても実施可能であったとしても、説明の分かりやすさと読みやすさを向上させるために、１つの車輪にのみ基づいて説明を続ける。ブレーキは、複数のコンポーネントまたはエレメントから構築することができ、特にブレーキは、ブレーキディスクと、このブレーキディスクに作用可能に接合された少なくとも１つのブレーキパッドと、ブレーキパッドに作用可能に接続されたブレーキキャリパーと、応力発生器とを含む。ブレーキキャリパーは、２つの支持点を用いてブラケットに旋回可能に接続されていてもよい。但しこれらの２つの支持点は、支持間隔だけ相互に離間されて配置されている。ブレーキディスクは、前記２つの支持点のうちの（より近い）第１の支持点まで所定の間隔距離を有する回転軸を有している。この間隔距離は、組み込み寸法とも称する。この組み込み寸法とは、組み込みに係る水平方向の間隔距離と理解されたい。ブラケットは、軌道車両のシャーシと堅固に結合可能である。ブレーキの操作は、制動信号に応じて行うことが可能である。この制動信号は、制動を要求する信号又は制動要求のための信号を表す。ブレーキの作動時には、ブレーキの摩擦要素、例えばブレーキパッドが、軌道車両の車輪又は輪軸の周面方向又は回転方向への車輪の回転に抗するように作用する。このようにして、ブレーキパッドからブレーキディスクへのひいては車輪への制動トルクが生成される。車輪周面方向の力に反作用する力は、少なくとも１つのブレーキ要素の変形を引き起こす可能性がある。この変形は、ブレーキ要素の一部分において決定可能である。ブレーキキャリパーを介して作動力発生器に介在接続されているブレーキパッドは、ブレーキの作動時にはブレーキディスクに押し付け可能である。それと共にこのブレーキディスクとブレーキパッドとの間に作用する摩擦力は、ブレーキキャリパーの平衡状態においてブレーキキャリパーの２つの支持点に対して影響力を有する。その結果、ブレーキキャリパーが変形する。ブレーキキャリパーには、第１のセンサと第２のセンサが設けられている。第１のセンサは、第１の測定信号が供給可能であり、この信号は、第１の支持点における第１の応力ないし第１の支持力を表すか、そこから導出される特性量（値）を表す。また第２のセンサは、第２の支持点における第２の応力ないし第２の支持力を表すか、そこから導出される特性量（値）を表す、第２の測定信号を補足的に供給可能である。前記第１のセンサと、同時に若しくは代替的に、少なくとも前記第２のセンサは、測定ボルトか又は代替的な測定要素であってもよい。
【００１３】
ここで提案される態様は、実際にセンサで測定された特性量に関連付けられた所定のセンサの既知の幾何学的配置構成とそれらの取り付け位置とによって非常に正確な制動トルクを決定することができるという認識に基づいている。この制動トルクは、例えば走向中に制動力の作用の変化によって車輪の軸やブレーキディスクの軸のような可動部に関するセンサの局所的位置が変化したとしても、非常に正確に求めることが可能である。例えばここに提案される態様を用いれば、摩擦半径の変化を求めることが可能となる。ブレーキディスクへのブレーキパッドの“論理的”作用点は、外部からの影響ないし環境からの影響を受ける可能性がある。摩擦半径は、ブレーキディスク上のブレーキパッドの作用点と車輪軸との間の間隔距離の変化により、あるいは、レバー作用に基づく結果として生じる作用点により、ブレーキによって車輪に加えられる制動トルクの変化に反映させることが可能である。ここで軌道車両の走行中に制動トルクを高精度に決定することができるならば、ブレーキディスクに加えられる制動トルクないし制動力の非常に高精度な追従制御を行うことができるようになる。
【００１４】
ここで提案した態様によれば、次のような利点が得られる。すなわち、幾何学的な関連性と、製造が容易で構造が簡単な少数のセンサの有効利用とによって、車輪に作用している実制動トルクを、非常に高精度に求めることができ、この制動トルクを、ブレーキの非常に高精度な制御のために利用することができる利点が得られる。これにより有利には、軌道車両の非常に正確に調整された制動が達成される。このような制動は、ここに提案する態様なしでは達成は不可能である。
【００１５】
本発明の一実施形態によれば、好適には第１の測定信号は、第１の支持点に対応付けられる第１の支持力を表し、第２の測定信号は第２の支持点に対応付けられる第２の支持力を表す。ここでの支持力とは、ブレーキキャリパーから、対応する支持点に配置されている支持体に対して押圧される応力と理解されたい。ブレーキキャリパーがブラケットに接続されている２つの支持点では、それぞれ１つの応力測定ボルトを介してブレーキキャリパーがブラケットと接続され得る。ブレーキが操作された場合には、前記２つの応力測定ボルトは、それぞれの支持力を表す１つの測定信号を出力することが可能である。本発明のそのような実施形態は、２つの支持点間の既知の間隔距離に関連付けた２つの支持力の正確な情報により、特にレバー原理の機械的な関連性の有効利用により、ブレーキシステムから車輪に付与される制動トルクを逆推論することが可能になる利点を提供する。
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、第１の測定信号と第２の測定信号は、ブレーキシステムのそれぞれ１つの変形を表す。このブレーキシステムの変形とは、ブレーキキャリパーの変形又はさらなるブレーキ要素の変形と理解されたい。またブレーキシステムの変形とは、ブレーキディスクの回転により、当該ブレーキディスクに押し付けられたブレーキパッド上で生じる応力によって引き起こされるブレーキシステム又はその一部の捻れや歪みと理解されたい。それと共にブレーキ操作のときにはブレーキディスクとブレーキパッドとの間で作用する摩擦力がブレーキシステムを変形させ得る。対応するセンサとその配置位置は当該ブレーキシステム内で既知であるので、ブレーキシステムの変形状態と同時に若しくは代替的にブレーキシステム内における緊張状態が、二箇所で測定可能であり、ブレーキシステムの変形を示す信号が出力可能である。一実施形態によれば、少なくとも１つの測定素子は、第１及び／又は第２の測定信号を供給するために、ブレーキシステムのブレーキキャリパーに配置してもよい。別の一実施形態によれば、少なくとも１つの測定素子は、第１及び／又は第２の測定信号を供給するために、ケーシングの内外に又はブレーキシステムの他の要素に配置してもよい。一実施形態によれば、クランプ力が求められてもよい。本発明の一実施形態によれば、制動トルクを決定するために、ブレーキシステム、ブレーキキャリパー又はさらなるブレーキ要素の事前に分かっている弾性若しくは剛性の使用が付加的に有効活用できる利点が得られる。この（付加的な）更なるパラメータの使用によって制動トルク決定の際にさらに高い精度の達成が可能になる。
【００１７】
さらに決定ステップにおいて、第１の測定信号と第２の測定信号を用いて摩擦力が求められてもよい。好適には、決定ステップにおいて、ブレーキディスクへのブレーキパッドの押圧力が第１の測定信号と第２の測定信号を用いて求められる。特にブレーキディスクが回転状態ではなく、静止状態にある場合には摩擦力は伝達されない。前記測定信号がそれぞれ１つの支持力を表す場合には、例えば摩擦力を表す値を得るために、第１及び第２の測定信号を加算してもよい。そのような態様によれば、制動時に、ブレーキパッドの２つの支持部に現れる摩擦力が前記２つの測定された支持力の、特に符号に注意した加算から非常に容易に求められる。その際に求められる摩擦力の符号は、進行方向に依存し得る。本発明のそのような実施形態によれば、車輪の制動をもたらす摩擦力が、非常に正確にかつ技術的に簡単に決定することができる利点を提供する。このようにして得られた摩擦力は、その後、機械的な法則を利用して非常に簡単に制動トルクを決定することができる。
【００１８】
また本発明の一実施形態によれば、好適には、決定ステップにおいて、組み込み寸法、支持間隔、並びに第１の測定信号及び第２の測定信号を使用して摩擦半径が求められる。組み込み寸法と支持間隔は、ブレーキシステムの設計仕様によって既知であり、定数とみなすことが可能である。それ故本発明によれば、制動トルクが機械的法則を利用することで技術的に非常に簡単に決定できる利点が得られる。例えば、所定の測定信号から、とりわけ第２の測定信号と、第１及び第２の測定信号の和とから１つの商が形成可能である。例えばこの商は、支持間隔を乗算することによって、１つの支持点、特に第１の支持点と、結果として生じる摩擦力の作用点との間の間隔を得ることができる。第２の測定信号と２つの測定信号の和とからの商と、支持間隔とによって決定された間隔から、組み込み寸法を減じると、摩擦半径に対する値を直接求めることができる。ブレーキキャリパーの第１の支持点とブレーキディスクの回転軸（すなわち組み込み寸法）との間の間隔及びブレーキキャリパー取り付け点の支持間隔は既知であるので、目下有効な摩擦半径Ｒは、例えば以下の式によって計算することができる。すなわち、
Ｒ＝Ｘ0−Ａ×Ｆ2／ＦR
但し、前記変数Ｒは摩擦半径、前記変数Ａは支持距離、前記変数Ｘ0は組み込み寸法、前記変数Ｆ2は第２の支持力、前記変数ＦRは摩擦力を表す。本発明のこのような実施形態によれば、単純な機械的関連性を有効活用することにより摩擦半径を非常に正確に決定することができ、それによって制動トルクも非常に正確に決定されるようになる。
【００１９】
一実施形態によれば、前記読み込みステップにおいて、前記組み込み寸法の長手方向変化に関する情報と同時に又は代替的に前記組み込み寸法の延在方向に対して垂直方向の前記車輪の軸の位置の許容誤差範囲内の変化に関する情報を読み込み、前記決定ステップにおいて、前記長手方向変化に関する情報と同時に又は代替的に前記車輪の軸の位置の変化に関する情報を用いて、制動トルク、摩擦力、摩擦半径が、同時に又は代替的に求められる。前記組み込み寸法の長手方向とは、組み込み寸法の測定方向と理解されたい。また前記組み込み寸法の延在方向に対して垂直方向の前記車輪の軸の位置の許容誤差範囲内の変化とは、延在方向から逸れた１つの方向への車軸の位置の変化と理解されたい。それにより、特に、前記車軸の位置の垂直方向の変化とは、前記延在方向が水平方向に配向されている場合、すなわち軌道車両が走向するレールが実質的に延びている方向に配向されている場合を想定すべきである。前記組み込み寸法の長手方向変化に関する情報と同時に又は代替的に前記組み込み寸法の延在方向に対して垂直方向の前記車輪の軸の位置の許容誤差範囲内の変化に関する情報を読み込むために、付加的なセンサ、例えば長手センサの少なくとも１つの情報が読み込まれてもよい。制動トルクの決定の際の精度をさらに高めるための本発明の一実施形態によれば、好適には、ブレーキディスクの相対移動が走向動作中に考慮される。車輪ないし輪軸と台車枠との間の一次懸架装置のために、車輪ないし輪軸は、積載状態に応じてフレームに対して垂直方向にシフト可能である。付加的に又は代替的に、弾性的な車軸軸受、例えばラバースプリングが、車両前後方向と横方向のシフトを可能にする。それに起因して、ブレーキキャリパーに対するブレーキディスクの位置が強制的に変化する。このブレーキキャリパーに対して相対的な軸移動ないし軸方向の動きの影響は、ブレーキディスクの相対的な動きが既知である場合に、制動トルクの計算の際に考慮することができる。両方の軸受けにおいて、輪軸の一方向、又は二方向、又は全三方向の動きが例えば適切な距離センサによって記録されるならば、軸に対するブレーキディスクの位置に対して比較的簡単に相対移動を算出することが可能である。この目的のために、第１の支持点と第２の支持点に対するブレーキディスクの軸方向シフトによる幾何学的な変化が検出でき、制動力又は制動トルクに対するそれらの影響が考慮される。
【００２０】
さらにここで提案される態様によれば、軌道車両用ブレーキシステムに制動力のための制動信号を出力する方法が提案されており、ここでは、少なくとも１つの車輪若しくは少なくとも１つの輪軸に対応付けられた前記ブレーキシステムは、制動信号に応じた制動力を生成するために、少なくとも１つのブレーキディスクと、前記ブレーキディスクと協働する少なくとも１つのブレーキパッドと、前記ブレーキパッドが接合されたブレーキキャリパーとを含み、前記ブレーキキャリパーは、ブレーキケーシングを介して少なくとも１つの第１の支持点と第２の支持点とに支持されており、前記第２の支持点は、前記第１の支持点から所定の支持間隔だけ離間されており、前記ブレーキキャリパーに、第１の測定信号を供給する第１のセンサと、第２の測定信号を供給する第２のセンサとが設けられており、前記第１の測定信号と前記第２の測定信号は、それぞれ１つの応力、特に１つの支持力若しくは該支持力から導出される特性量（値）を表している。この軌道車両用ブレーキシステムに制動力のための制動信号を出力する方法は以下のステップを含んでいる。すなわち
前述した軌道車両用ブレーキシステムにおける制動トルクを決定する方法の態様によって決定された制動トルクを読み込むステップと、制動信号の出力のために、所定の目標制動トルクと、前記読み込まれた制動トルクとを用いて、制動力を決定する決定ステップとを含んでいる。
【００２１】
好適には、前記決定ステップにおいて、制動力が摩擦力を用いて決定される。摩擦力などの付加的特性量は、これまでの態様によって達成可能であった場合よりも堅固に及び／又は代替的に迅速に、軌道車両の走行中に実施された制動力の制御ないしはそのような制動力の決定が可能になる。
【００２２】
前述した制動信号を出力する方法のさらに別の改善例によれば、前記決定ステップにおいて制動力が摩擦半径を用いて決定される。この摩擦半径のレバー作用の活用により、制動力は、迅速かつ堅固に決定することができ、とりわけこれにより摩擦半径の変化が非常に迅速に識別されるので、所要の実制動力の決定の際に考慮することができるようになる。
【００２３】
さらに本発明によれば、軌道車両用ブレーキシステムにおける制動トルクを決定する装置が提案される。この場合、少なくとも１つの車輪若しくは少なくとも１つの輪軸に対応付けられた前記ブレーキシステムは、制動信号に応じた制動力を生成するために、少なくとも１つのブレーキディスクと、前記ブレーキディスクと協働する少なくとも１つのブレーキパッドと、前記ブレーキパッドが接合されたブレーキキャリパーとを含み、前記ブレーキキャリパーは、ブレーキケーシングを介して少なくとも１つの第１の支持点と第２の支持点とに支持されており、前記第２の支持点は、前記第１の支持点から所定の支持間隔だけ離間されており、前記ブレーキケーシングには、第１の測定信号を供給する第１のセンサと、第２の測定信号を供給する少なくとも１つの第２のセンサとが設けられており、前記第１の測定信号と前記第２の測定信号は、それぞれ１つの応力、特に１つの支持力若しくは該支持力から導出される特性量を表している。本発明によれば前記装置は、前記第１の測定信号と前記第２の測定信号を読み込むインターフェースと、前記ブレーキディスクの回転軸と前記第１の支持点との間の間隔に相応する組み込み寸法、前記支持間隔、前記第１の測定信号、及び前記第２の測定信号を用いて、制動トルクを求める装置とを含んでいる。
【００２４】
したがって、前述の軌道車両用ブレーキシステムにおける制動トルクを決定する装置は、前述の軌道車両用ブレーキシステムの制動トルクを決定する方法のステップを適切なインターフェース及び／又はデバイスにおいて実行ないし実施するように構成されている。この装置形態の本発明による実施形態によっても、本発明の基礎となる前記課題が迅速かつ効率的に解決される。
【００２５】
さらに本発明によれば、軌道車両用ブレーキシステムにおける制動力のための制動信号を出力する装置が提案される。この場合、少なくとも１つの車輪若しくは少なくとも１つの輪軸に対応付けられた前記ブレーキシステムは、制動信号に応じた制動力を生成するために、少なくとも１つのブレーキディスクと、前記ブレーキディスクと協働する少なくとも１つのブレーキパッドと、前記ブレーキパッドが接合されたブレーキキャリパーとを含み、前記ブレーキキャリパーは、ブレーキケーシングを介して少なくとも１つの第１の支持点と第２の支持点とに支持されており、前記第２の支持点は、前記第１の支持点から所定の支持間隔だけ離間されており、前記ブレーキキャリパーに第１の測定信号を供給する第１のセンサと、第２の測定信号を供給する第２のセンサとが設けられており、前記第１の測定信号と前記第２の測定信号は、それぞれ１つの応力、特に１つの支持力若しくは該支持力から導出される特性量を表している。この装置は、制動トルクを読み込むインターフェースと、制動信号の出力のために、所定の目標制動トルクと、前記読み込まれた制動トルクとを用いて、制動力を決定する装置とを含んでいる。
【００２６】
この軌道車両用ブレーキシステムにおける制動力のための制動信号を出力する装置形態の本発明の一実施形態によれば、本発明の基礎となる課題が、迅速かつ効率的に解決される。この場合、この軌道車両用ブレーキシステムにおける制動力のための制動信号を出力する装置は、軌道車両用ブレーキシステムにおける制動力のための制動信号を制御する方法のステップを、適切なインターフェース及び／又はデバイスで実施ないし実行するように構成されている。
【００２７】
本明細書において装置とは、センサ信号を読み込み、処理し、それに応じて制御信号及び／又はデータ信号を出力する電気装置を意味するものと理解されたい。この装置は、ハードウェア構成のインターフェース及び／又はソフトウェア構成のインターフェースを有している。ハードウェア構成のインターフェースの場合、このインターフェースは、例えば、制御装置の様々な機能を含んだいわゆるＡＳＩＣシステムの一部であってもよい。但し前記インターフェースは、固有の集積回路で構成されてもよいし、少なくとも一部が離散的な部品で構成されてもよい。ソフトウェア構成のインターフェースの場合では、このインターフェースは、例えば、その他のソフトウェアモジュールの他に当該制御装置内に含まれるソフトウェアモジュールであってもよい。
【００２８】
さらに、半導体メモリ、ハードディスク、又は光学メモリのような機械的可読媒体上に格納することができ、上述した実施形態のいずれかの方法をコンピュータ又は装置上で実行するために用いられるプログラムコードを有するコンピュータプログラム製品も有利である。それにより、このプログラムコードで定義された方法ステップがコンピュータデバイス又は装置によって実行可能となる。
【００２９】
以下の明細書では本発明の有利な実施例を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に使用される軌道車両用ブレーキシステムの概略的側面図
【図２】本発明の一実施形態に使用される軌道車両用ブレーキシステムの概略的平面図
【図３ａ】本発明の一実施形態に使用される軌道車両用ブレーキシステムの概略図
【図３ｂ】本発明の一実施形態に使用される軌道車両用ブレーキシステムの概略図
【図３ｃ】本発明の一実施形態に使用される軌道車両用ブレーキシステムの概略図
【図４ａ】本発明の一実施形態に使用される軌道車両用ブレーキシステムの概略図
【図４ｂ】本発明の一実施形態に使用される軌道車両用ブレーキシステムの概略図
【図５】本発明の一実施形態に使用される、ブラケットに対するブレーキディスクの潜在的軸移動を伴った、軌道車両用ブレーキシステムの概略図
【図６】本発明の一実施形態に使用される軌道車両用ブレーキシステムにおける制動トルクを決定する方法のフローチャート
【図７】本発明の一実施形態に使用される軌道車両用ブレーキシステムにおける制動トルクのための制動信号を駆動制御する方法のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の有利な実施例の以下の説明では、異なる図面に示されている類似の構成要素に対しては同じ符号か類似した符号が用いられている。但しそれらの構成要素の説明の繰り返しは省く。
【００３２】
図１には、本発明の一実施形態に使用される軌道車両用ブレーキシステム１００の概略的側面図が示されている。このブレーキシステム１００は、ブレーキディスク１０２と、該ブレーキディスク１０２に作用するないしは押圧可能なブレーキパッド１０４と、ブレーキキャリパー１０６とを備えている。ブレーキパッド１０４は、ブレーキキャリパー１０６の端部に固定されている。このブレーキキャリパー１０６は、ブレーキケーシング１０８を介してブラケット１１４の２つの支持点１１０，１１２に固定されている。この２つの支持点１１０，１１２には、当該支持部への応力を検出するそれぞれ１つのボルト１１６，１１８が配置されている。図１では、直接見ることのできないブレーキシリンダ１２０が破線で示されており、このブレーキシリンダ１２０を用いて、ブレーキキャリパー１０６がブレーキケーシング１０８と作用結合され、すなわち応力が伝達される。当該ブレーキシステムが固定されている鉄動車両の走行中には、ブレーキディスク１０２は、回転軸１２２を中心に回転する。ブレーキパッド１０４は、ブレーキディスク１０２の側方に配置されており、つまりブレーキパッド１０４は、ブレーキディスク１０２側面に対して許容誤差範囲内で平行に配置される。ブレーキパッド１０４表面は、ブレーキディスク１０２側面の一部の領域を覆う。ブレーキキャリパー１０６は、当該実施形態によればＵ字形態を有しており、この場合両端部がブレーキパッド１０４と接合され、ブレーキパッド１０４と反対側のブレーキシリンダ１２０端部には、ブレーキシリンダ１２０からの応力をブレーキキャリパー１０６へ伝達するための以下でさらに詳細に説明するプッシュロッドアジャスタが配置されている。
【００３３】
図１に示されている第１の支持点１１０には、ブレーキケーシング１０８が第１のボルト１１６を用いてブラケット１１４と接続されている。これに類似して第２の支持点１１２には、ブレーキケーシング１０８が第２のボルト１１８を用いてブラケット１１４に接続されている。これらのボルト１１６及び１１８は、それぞれ前記各支持点１１０，１１２において発生した支持力を測定し、対応する第１の測定信号並びに第２の測定信号を出力するように構成されている測定ボルトである。これらの測定ボルト１１６，１１８は測定エレメント１１６，１１８とも称される。１つの実施例によれば、前記２つのボルト１１６，１１８は、貫通ボルトないし貫通測定ボルトとして実施してもよい。この貫通ボルトの例は例えば図４ａに示されている。
【００３４】
制動信号に応じてブレーキパッド１０４は、以下の詳細な説明に従ってブレーキシリンダ１２０の倍力作用によりブレーキディスク１０２に押し付けられる。その際ブレーキディスク１０２は、角速度ωで回転する。これにより、ブレーキパッド１０４とブレーキディスク１０２との間の作用点１２４では、ブレーキパッド１０４が制動力ＦBでもってブレーキディスク１０２に押し付けられる。作用点１２４は、ブレーキディスク１０２の回転軸１２２に対して間隔Ｒを空けて配置されている。この間隔Ｒは、制動半径ないし摩擦半径Ｒに相当する。回転軸１２２と第１の支持点１１０との間の間隔Ｘ0は、この場合組み込み寸法Ｘ0とも称する。第１の支持点１１０と第２の支持点１１２との間の間隔は支持間隔Ａとも称する。ブレーキディスク１０２が固定されている車輪が回転した際のブレーキディスク１０２の回転により、前記作用点１２４には、制動力ＦBに比例する摩擦力ＦRが引き起こされる。この摩擦力ＦRは、ブレーキパッド１０４とブレーキシリンダ１２０との間のブレーキキャリパー１０６の延在方向に対して実質的に垂直方向に配向しているものと認められる。この摩擦力ＦRないし制動力ＦB及び摩擦半径Ｒからは、ブレーキディスク１０２に作用する制動トルクＭBが決定される。そのような制動トルクＭBの決定に対しては、摩擦力ＦRないし制動力ＦBによって、ブレーキキャリパー１０６のレバー作用が生じることが活用される。この作用は、測定エレメント１１６及び１１８によって検出可能な第１の支持点１１０に作用する第１の支持力Ｆ1と、第２の支持点１１２に作用する第２の支持力Ｆ2となる。
【００３５】
図２には、本発明の実施例に適用するための軌道車両用ブレーキシステム１００の概略図が示されている。図２に示されたブレーキシステム１００は、図１で説明したブレーキシステム１００であり、これは図２に平面図で概略的に示されている。ブレーキキャリパーユニットは、２つのキャリバーレバー１０６を有し、それらの一方の端部はブレーキシュー１０４に接続され、他方の端部はそれらのキャリパーレバーの間を延在するプッシュロッドアジャスタ２５５に接続されている。キャリパーレバー１０６の中央領域は、ブレーキケーシング１０８に接続され、この場合一方のキャリバーレバー１０６の接続箇所は簡単な回転軸受け２２６として構成されている。他方のキャリパーレバー１０６の接続箇所は、偏心機構２２７として構成され、これはケーシング内に支持されたブレーキシリンダ１２０から、クランクアーム２２８を介して、前記２つのキャリパーレバー１０６を互いに近付かせる方向に操作可能である。この偏心機構２２７は、ケーシング内で軸の周りを回転可能なシャフトを有しており、このシャフトは、ブレーキディスク１０２から離れる方向で傾斜して外部後方へ配向された偏心性を伴い、キャリパーレバー１０６が取り付けられた主軸を備えたジャーナルを支持している。この偏心機構２２７は、比較的短いキャリパーレバー１０６のもとで高い動力伝達比を可能にしている。
【００３６】
一実施形態によれば、ブレーキシリンダ１２０又は代替的にブレーキシリンダ１２０のケーシングが、ブレーキケーシング１０８に接続されていてもよい。
【００３７】
後続の図面３ａ，３ｂ，３ｃは、本発明による軌道車両用ブレーキシステム１００の一実施例の様々な角度からの図面である。ここでは、ブレーキシステム１００が、図３ａでは個々の構成要素間の間隔距離を表す符号と共に側面図で示され、図３ｂではこれが再び平面図で示されている。図３ｃでは、ブレーキシステム１００の一部領域が断面図で示されており、この図からは複数の支持点と、第１の及び第２の測定ボルトとの位置関係が明確にされている。
【００３８】
図３ａには、本発明の一実施形態に適用される軌道車両用ブレーキシステム１００の側面図が示されている。ここでは図１に基づいて既に詳細に説明した要素や部品が再び示されており、この場合制動トルクＭB決定の良好な説明のために、ブレーキシステム１００のいくつかの構成要素間の間隔が符号で示されている。ここでは、第１の測定ボルト１１６から供給される第１の測定信号と、第２の測定ボルト１１８から供給される第２の測定信号とが、読み込みのためのインターフェース３００を介して図３ａに示されている装置３１０に読み込まれる。その後これらの第１及び第２の測定信号は、インターフェース３００から、例えば以下で詳細に説明する処理に応じて制動トルクＭBが決定される制動トルクＭBを求めるための算出デバイス３２０へ転送され伝送される。この求められた制動トルクＭBは、これに続き例えば制動信号３４０を出力する制動信号出力装置３３０に伝送される。この制動信号出力装置３３０は、（実際にブレーキディスクディスク１０２に作用する）制動トルクＭBを例えば所望の目標制動トルクに相応するように変更するために、ブレーキシリンダの伸長若しくは短縮を駆動制御している。これにより、技術的に非常に簡単な方法で、ブレーキパッド１０４からブレーキディスク１０２にもたらされる制動力ＦBの制御が実施される。図３ａには、制動トルクＭBを決定するための決定装置３１０と、制動信号３４０を出力するための制動信号出力装置３３０とがただ例示的に示されているか配置構成されているだけである。そのためこれらの装置３１０及び３３０は、必ずしも図３ａに示されている位置に組み込まれる必要はなく、ブレーキシステム１００の任意の箇所に、あるいは、軌道車両において通常一般的な箇所に組み込まれていてもよい。
【００３９】
図３ｂには、図３ａに示されているブレーキシステム１００が示されている。この図３ｂの図面からは特にブレーキシリンダ１２０の操作力発生器３５０がみてとれる。この操作力発生器３５０は、キャリパーレバー３６０のうちの１つのレバー伝達機構を介してブレーキバッド１０４に伝達される操作力を発生している。前記キャリパーレバー３６０からは、この操作力がプッシュロッドアジャスタ３５５を介して第２のキャリパーレバー３６０に伝達され、この第２のキャリパーレバー３６０は、第２のブレーキパッド１０４を、ブレーキディスクに接触接続させる。それにより、ここにおいて操作力ＦBetは、パッドホルダーに設けられているブレーキパッド１０４を、ブレーキディスク１０２に押し付けることによって制動力ＦBに変換される。
【００４０】
図３ｃには、ブレーキシステム１００の部分領域の断面図が示されている。この図３ｃでは、第１の測定ボルト１１６と第２の測定ボルト１１８の位置が識別でき、これらの測定ボルトは、ブラケット１１４上のブレーキケーシング３７０の第１の支持点１１０ないし第２の支持点内の固定点に配設されている。図３ｃの断面図の下方領域には、ブレーキシリンダ１２０の操作力発生器３５０が統合されているケーシングが示されている。
【００４１】
図４ａには、本発明のさらに別の実施形態によるブレーキシステム１００の一部断面図が示されている。この図からは、ブラケット１１４とブレーキキャリパー１０６との間の接続が、サスペンションボルト４００によって実現されている様子が見て取れる。ここでのサスペンションボルト４００は、操作力発生器３５０のケーシング３７０の孔部を通って案内されている。第１の測定ボルト１１６と第２の測定ボルト１１８は、それぞれ、操作力発生器３５０のケーシング３７０とサスペンションボルト４００の間に組み込まれ、それによって、前記測定要素は、それぞれ隣接するキャリパーレバー３６０によってケーシング３７０を通して伝達される変形を測定することが可能となる。この変形は、もたらされた応力に比例している。
【００４２】
図４ｂには、図４ａからの関連領域が拡大図で示されている。
【００４３】
制動中にブレーキディスク１０２に作用する制動トルクを検出するために、ブレーキシステム１００の内部に、ないしは、各キャリパーレバー３６０と操作力発生器３５０のケーシング３７０との間の各懸架点に、２つのセンサ１１６ないし１１８が所定の間隔Ａで配置される。これらのセンサ１１６ないし１１８は、次のように配置若しくは位置付けされる。すなわち、一方ではブレーキパッドとブレーキディスクとの間の摩擦力ＦRが、他方ではこの摩擦力によってブレーキキャリパー内へ導入される曲げモーメントが決定できるように配置若しくは位置付けされる。この２つの測定値と、ブレーキキャリパー及びボギーないしブラケットの既知の寸法とを用いることにより、制御ないし決定装置３１０において目下存在している摩擦半径Ｒと共に検出された摩擦力ＦRに対し、目下作用している制動トルクＭBが算出される。制御ないし決定モジュール３１０において決定された変数若しくは値は、操作力ＦBetを制御するために制動システムを駆動制御するないしは制動信号を出力する制動信号出力モジュール３３０に供給される。付加的に又は同時に、前記決定された特性量若しくは値は、特に軌道車両の乗員のためにディスプレイ上に表示されてもよい。表示された特性量若しくは値は、軌道車両の制御の際に乗員をサポートする。
【００４４】
前記懸架部ないしサスペンションボルト４００の領域では、操作力発生器３５０のケーシング３７０（コンパクトキャリパー）は、ブレーキキャリパー１０６の自重と、パッド１０４上の摩擦力ＦRの作用のみによって負荷される。この領域において、緊張状態若しくは変形状態が２箇所で測定されるならば、ブレーキキャリパー１０６を通して伝達される負荷が一義的に求められる。センサ系の相応の較正の際には、摩擦力ＦR及び作用するレバーアームＬが測定から決定され、制動トルクＭBに係る摩擦半径Ｒが算出される。
【００４５】
ブレーキキャリパーユニットないしブレーキシステム１００は、２つの測定ボルト１１６及び１１８を用いてブラケット１１４内で旋回可能に支持されている。ブラケット１１４は、軌道車両のボギーフレームに固定的にネジ留めされている。ブレーキキャリパー１０６は、ブラケット１１４内の２つの支持点においてケーシング１０８を介して懸架されている。軸受けボルト１１６ないし１１８は、別個の応力測定ボルトとして構成されている。制動の際に発生するこれらの２つの軸受け力Ｆ1及びＦ2は、非常に正確に測定することが可能となる。それにより、ブレーキディスク１０２に作用する制動トルクＭBは、以下の関係式、すなわち、
ＭB＝ＦR×Ｒ
又は、
ＭB＝ＦR×Ｘ0−Ｆ2×Ａ
に従って決定される。
【００４６】
図５には、本発明の一実施形態に適用する軌道車両用ブラケット１１４に対するブレーキディスク１０２の潜在的な軸のシフトと共に示されている。このブレーキシステム１００は、既に図３ａに示したブレーキシステムである。この図５中の回転軸１２２は、図３ａに示されている回転軸１２２に比べてずれている。ここではブラケット１１４に対する回転軸１２２のシフトによって、新たな幾何学的関係が生じており、この関係はブレーキシステム１００内で作用する応力にも影響を及ぼす。
【００４７】
さらに、ここで提案される態様によれば、制動中の軸のシフトを、制動トルクの決定の際に付加的に考慮する可能性が生じる。これに対して図５中では、回転軸のシフトないしずれが、ブレーキディスク１０２の中心点ないし回転軸と共に、垂直方向のシフトないしずれはΔＹで、車両の長手方向のシフトないしずれはΔＸで示されている。これらのシフトないしずれの区間ΔＸ、ΔＹが既知であるならば、既知の幾何学的形状と、複数の支持点において測定された支持力とから制動トルクＭBが算出できる。図５中に示されている角度αが、値ＲXの値（すなわちｘ方向、すなわちレール延在方向に平行する方向の半径成分の端数）を用いて中央位置にて近似的に算出されると、制動トルクは簡単な（幾何学的）関係式を介して比較的僅かなエラーで求めることが可能である。
【００４８】
作用力の作用点、すなわちブレーキパッド１０４とブレーキディスク１０２との間の摩擦箇所１２４から離れて設けられたセンサ１１６ないし１１８を用いて正確な制動トルクの決定を試みる場合、この摩擦箇所１２４の変動（実際の面積範囲）、つまり最終的には摩擦半径が十分な精度で解消できないことが示される。例えば支持力値Ｆ1又はＦ2だけしか得られないのであるならば、制動トルクＭBに対して正確な値を数値計算によって算出することはできず、未知数が残る。２つの支持力Ｆ1及びＦ2の測定による同時検出とそれらの正確な既知の幾何学的位置によって、支持力とモーメントのための方程式系が完全に定められる。ここで提案される態様の利点は、特に２つの相互に離間された変形センサないし応力センサ１１６，１１８の適用にある。これらはブレーキの応力伝達要素、例えばケーシング３７０に、応力伝達可能に配設されている（すなわち作用接続されている）。
【００４９】
ここで提案された態様のさらなる利点は、前記センサ１１６ないし１１８の１つを対応する配置構成のもとで、ブレーキに直接関連する摩擦力ＦRに由来しない変形力の検出のために利用することが可能なことである。これは、回転していないブレーキディスクないし輪軸（すなわち車両の静止状態）のもとで、操作力を（適正な関数解析の趣旨で）測定することができる。測定ボルト１１６及び１１８は、図３ａ若しくは図４ａに示された位置付けに応じて配置させてもよい。この場合これらの図面において、軌道車両のディスクブレーキ用の複数のセンサの基本的なテーマと例示的な配置構成は、ブレーキシステム１００の少なくとも１つの構成要素の変形の測定に示されている。制動力ＦBによって印加された制動ユニットの応力伝達における変形測定は、測定された支持力Ｆ1とＦ2の算術的導関数において、発生箇所において正確に作用する摩擦力ＦRが生じる。その際、複数のセンサ１１６ないし１１８がブラケット１１４に、サスペンションボルト４００に、及び／又はブレーキケーシング３７０に設けられるか又は取付けられ、このことは図４ａ及び図４ｂから明らかである。
【００５０】
図６には、軌道車両用ブレーキシステムの制動トルクを決定する方法６００のフローチャートが示されている。この少なくとも１つの車輪若しくは少なくとも１つの輪軸に対応付けられたブレーキシステムは、制動信号に応じて制動力を発生するために、少なくとも１つのブレーキディスク、前記ブレーキディスクと協働する少なくとも１つのブレーキパッド、並びに、前記ブレーキパッドが接合されたブレーキキャリパーとを含んでいる。このブレーキキャリパーは、少なくとも１つの第１の支持点と少なくとも１つの第２の支持点とに支持されており、前記第２の支持点は、前記第１の支持点から所定の間隔だけ離間されており、この場合前記ブレーキキャリパーに、第１の測定信号を供給する第１のセンサと、第２の測定信号を供給する第２のセンサとが配置されており、ここで前記第１の測定信号と前記第２の測定信号は、それぞれ１つの応力、特に支持力若しくはそこから導出される特性量を表している。この方法６００は、第１の測定信号と第２の測定信号を読み込む読み込みステップ６１０を含む。さらにこの方法６００は、ブレーキディスクの回転軸と第１の支持点との間の間隔に相応する組み込み寸法、支持間隔、並びに前記第１の測定信号と前記第２の測定信号を用いた制動トルクを求める決定ステップ６２０を含んでいる。
【００５１】
図７は、本発明の実施形態に使用するための軌道車両用ブレーキシステムの制動力のための制動信号を出力する方法７００のフローチャートを示す。この少なくとも１つの車輪若しくは少なくとも１つの輪軸に対応付けられたブレーキシステムは、制動信号に応じた制動力を生成するために、少なくとも１つのブレーキディスクと、前記ブレーキディスクと協働する少なくとも１つのブレーキパッドと、前記ブレーキパッドが接合されたブレーキキャリパーとを含んでいる。前記ブレーキキャリパーは、ブレーキケーシングを介して少なくとも１つの第１の支持点と第２の支持点とに支持されており、この場合前記第２の支持点は、前記第１の支持点から所定の支持間隔だけ離間されており、この場合前記ブレーキキャリパーに、第１の測定信号を供給する第１のセンサと、第２の測定信号を供給する第２のセンサとが設けられており、この場合前記第１の測定信号と前記第２の測定信号は、それぞれ１つの応力、特に１つの支持力若しくは該支持力から導出される特性量を表している。この方法７００は、制動トルクを決定するための方法の変形を実行することによって決定された制動トルクを読み込むステップ７１０を含んでいる。この方法７００は、さらに制動信号を出力するために、所定の目標制動トルクと読み込まれた制動トルクを利用して制動力を決定するステップ７２０を含む。
【００５２】
前述の実施形態は、単に例示的にのみ選択されたものであり、それらは相互に組み合わせ可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１００    ブレーキシステム
１０２    ブレーキディスク
１０４    ブレーキパッド
１０６    ブレーキキャリパー
１０８    ブレーキケーシング
１１０    第１の支持点
１１２    第２の支持点
１１４    ブラケット
１１６    第１の測定ボルト、第１の測定要素
１１８    第２の測定ボルト、第２の測定要素
１２０    ブレーキシリンダ
１２２    回転軸
１２４    作用点
Ｒ        摩擦半径
Ａ        支持間隔
Ｘ0       組み込み寸法
ＦR       摩擦力
Ｆ1       第１の支持力
Ｆ2       第２の支持力
ＭB       制動トルク
ＦBet     操作力
ＦB       制動力
２２５    プッシュロッドアジャスタ
２２６    回転軸受け
２２７    偏心機構
２２８    クランクアーム
３００    第１及び第２の測定信号を読み込むためのインターフェース
３１０    決定装置
３２０    算出デバイス
３３０    制動信号出力装置
３４０    制動信号
３５０    操作力発生器
３５５    プッシュロッドアジャスタ
３６０    キャリパーレバー
３６５    ブレーキパッド保持用固定ユニット
３７０    操作力発生器ケーシング
４００    サスペンションボルト
６００    制動トルク決定方法
６１０    読み込みステップ
６２０    決定（検出）ステップ
７００    制動信号出力方法
７１０    読み込みステップ
７２０    決定ステップ
【図１】
2016523753.tif 000003
【図２】
2016523753.tif 000004
【図３ａ】
2016523753.tif 000005
【図３ｂ】
2016523753.tif 000006
【図３ｃ】
2016523753.tif 000007
【図４ａ】
2016523753.tif 000008
【図４ｂ】
2016523753.tif 000009
【図５】
2016523753.tif 000010
【図６】
2016523753.tif 000011
【図７】
2016523753.tif 000012
【国際調査報告】
2016523753.tif 000013
2016523753.tif 000014
2016523753.tif 000015
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