(57)【要約】      （修正有）【課題】牽引装置の動作異常に対する安全性を改善する。【解決手段】牽引装置（１０）は、２つのモーター（１８）と、２つのモーター（１８）に電力を供給するインバーター（２０）とを含む。モーター（１８）ごとの遊星歯車列（２２）と、１つのモーター（１８）のための、対応する外側遊星歯車（２６）を回転駆動することができるモーター駆動制御手段（３４）とを含む。各制御手段を制御する手段（４０）は、各出力軸（１９）の回転速度及び／又はそれらの角度位置に応じて対応する外側遊星歯車（２６）の回転速度を制御することができる。各モーター駆動制御手段（３４）と対応する外側遊星歯車（２６）との間に解除可能な係合手段（４４）が配置されている。制御手段（４６）は、異常が検出されない場合には係合手段（４４）をクラッチ状態に維持することができ、異常が検出された場合には係合手段（４４）を非係合構成に移行させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々がそれぞれの出力軸（１９）を有する少なくとも２つのモーター（１８）を含む車両用の牽引装置（１０）であって、
前記少なくとも２つのモーター（１８）に電力を供給するインバーター（２０）と、
モーター（１８）ごとの遊星歯車列（２２）であって、内側遊星歯車（２４）と、外側遊星歯車（２６）と、それぞれが前記内側遊星歯車（２４）及び前記外側遊星歯車（２６）と噛み合うサテライト（２８）を支持するサテライトホルダー（３０）とから選択される第１要素、第２要素及び第３要素を含み、前記第１要素（２４）は前記出力軸（１９）と共に回転するように固定され、前記第２要素（３０）は前記車両のそれぞれの車軸（１２）を回転駆動するように意図されている遊星歯車列（２２）と、
対応する遊星歯車列（２２）の前記第３要素（２６）を回転駆動することができる、前記モーター（１８）の少なくとも１つのためのモーター駆動制御手段（３４）と、
各モーター（１８）の異常を検出する検出手段（４２）と、
前記モーター駆動制御手段（３４）ごとに、
前記モーター駆動制御手段（３４）と対応する遊星歯車列（２２）の第３要素（２６）との間に配置された解除可能なクラッチ手段（４４）であって、前記第３要素（２６）が前記モーター駆動制御手段（３４）により回転を拘束される係合状態と、前記第３要素（２６）が自由に回転する非係合状態とを取る解除可能なクラッチ手段（４４）と、
前記解除可能なクラッチ手段（４４）を制御する手段（４６）であって、前記検出手段（４２）が異常を検出しないときは前記解除可能なクラッチ手段（４４）を前記クラッチ状態に維持することができ、前記検出手段（４２）が異常を検出したときは前記解除可能なクラッチ手段（４４）を前記非係合状態に移行させる手段と
を含むことを特徴とする牽引装置。
【請求項２】
各出力軸（１９）の回転速度及び／又はそれらの角度位置を測定するための測定手段（３８）と、
各出力軸（１９）の回転速度及び／又はそれらの角度位置に応じて対応する遊星歯車列（２２）の第３要素（２６）の回転速度を制御することができる、各モーター駆動制御手段を制御する制御手段（４０）と
を含む、請求項１に記載の牽引装置（１０）。
【請求項３】
前記制御手段（４０）は、前記出力軸（１９）の速度の差及び／又はこれらの出力軸（１９）間の角度ずれを補正するために前記遊星歯車列（２２）の前記第３要素（２６）の回転速度を制御するように構成されている、請求項１又は２に記載の牽引装置（１０）。
【請求項４】
異常を検出する前記検出手段（４２）は、前記モーター（１８）の短絡を検出するように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の牽引装置（１０）。
【請求項５】
各モーター（１８）は同期型のものである、請求項１から４のいずれか一項に記載の牽引装置（１０）。
【請求項６】
各第２要素は、対応するサテライトホルダー（３０）により形成され、対応する車軸（１２）によって支持される相補的な歯付きホイール（１６）と噛み合うように意図された歯付きの円形部分（３２）を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の牽引装置（１０）。
【請求項７】
各モーター駆動制御手段（３４）は、前記インバーター（２０）によって電力を供給される、請求項１から６のいずれか一項に記載の牽引装置（１０）。
【請求項８】
少なくとも２つの車軸（１２）を含む鉄道車両であって、少なくとも１つの請求項１から７のいずれか一項に記載の牽引装置（１０）を含み、各遊星歯車列（２２）は前記車軸（１２）のそれぞれ１つに運動学的に接続されていることを特徴とする鉄道車両。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか一項に記載の牽引装置（１０）を保護する方法であって、
前記検出手段（４２）は各モーター（１８）の異常の有無を連続的に監視し、
異常が検出されると、前記制御手段（４０）は前記係合手段（４４）を非係合状態に移行させることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両、特に鉄道車両用の牽引装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
当該技術の現状において、各々がそれぞれの出力軸を有する少なくとも２つのモーターを含む牽引装置が既に知られている。各出力軸は、特に減速機を介して車両のそれぞれの車軸を駆動するように意図されている。
【０００３】
同期モーターの場合、各モーターはそれに特有のインバーターで電力を供給される。実際には、既知の牽引装置は、異なるモーターの出力軸と同じ速度及び角度位置を確実にすることができないので、同じインバーターでいくつかのモーターに電力を供給することができない。
【０００４】
この結果は、複数のインバーターの存在に関連して、牽引装置のかなりのコストとなる。
【０００５】
また、場合によっては、モーターは、その動作に又はその完全性にも有害であり得る異常な状態に遭遇することがある。例えば、同期モーターの場合、固定子に又は電力供給回路内で短絡が発生し、それにより局所的に温度を上昇させる強い熱放射が発生する。このような温度はモーターを損傷させる可能性があり、付近に防火設備があることを必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は特に、より経済的な牽引装置を提案することにより、これらの欠点に対する改善策を見出すことを目的とし、牽引装置の動作異常に対する安全性を改善する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このために、本発明の対象は、各々がそれぞれの出力軸を有する少なくとも２つのモーターを含む車両用の、特に鉄道車両用の牽引装置であって、
前記少なくとも２つのモーターに電力を供給するインバーターと、
モーターごとの遊星歯車列であって、内側遊星歯車と、外側遊星歯車と、それぞれが内側遊星歯車及び外側遊星歯車と噛み合う複数のサテライトを支持するサテライトホルダーとから選択される第１要素、第２要素及び第３要素を含み、第１要素は出力軸と回転固定され、第２要素は車両のそれぞれの車軸を回転駆動するように意図されている遊星歯車列と、
対応する遊星歯車列の第３要素を回転駆動することができる、モーターの少なくとも１つのためのモーター駆動制御手段と、
各モーターの異常を検出する手段と、
モーター駆動制御手段ごとに、
モーター駆動制御手段と対応する遊星歯車列の第３要素との間に配置された解除可能なクラッチ手段であって、第３要素がモーター駆動制御手段により回転を拘束されるクラッチ状態を有することができる解除可能なクラッチ手段と、モーター駆動制御手段と対応する遊星歯車列の第３要素との間に配置された係合解除手段であって、第３要素がモーター駆動制御手段により回転を拘束される係合状態と、第３要素が自由に回転する非係合状態とを取ることができる係合解除手段と、
クラッチ手段を制御する手段であって、検出手段が異常を検出しないときはクラッチ手段をクラッチ状態に維持することができ、検出手段が異常を検出したときはクラッチ手段を非係合状態に移行させる手段と
を含むことを特徴とする牽引装置である。
【０００８】
本発明によれば、単一のインバーターがモーター全体に電力を供給する。
【０００９】
制御手段により、出力軸の速度及び角度位置が同一になるように、遊星歯車列の要素のうちの１つの回転速度を変更することができる。
【００１０】
より詳細には、出力軸の速度が実質的に同一である場合、制御手段は、遊星歯車列の第３要素を同一速度で回転駆動し、それによって牽引装置によって供給される牽引力に寄与する。
【００１１】
一方、出力軸間で速度及び／又は角度位置に差がある場合、制御手段は、この差を補正するために少なくとも１つの第３要素の速度を増減する。
【００１２】
また、異常が検出された場合、車軸の回転がモーターの軸の回転ではなく第３要素の回転を引き起こすように、第３要素は回転が解除される。従って、検出された異常の影響を終わらせるために、車軸によるいかなる残留回転もなくモーターを停止させることができる。
【００１３】
本発明による牽引装置は、以下の特徴の１つ又はいくつかを更に含むことができる。
【００１４】
・牽引装置は、各出力軸の回転速度及び／又はそれらの角度位置を測定する手段と、各出力軸の回転速度及び／又はそれらの角度位置に応じて対応する遊星歯車列の第３要素の回転速度を制御することができる、各モーター駆動制御手段を制御する手段とを含む。
【００１５】
・制御手段は、出力軸の速度の差及び／又はこれらの出力軸間の角度ずれを補正するために遊星歯車列の第３要素の回転速度を制御するように構成されている。
【００１６】
・異常を検出する手段は、モーターの短絡を検出することができる。
【００１７】
・各モーターは同期型のものである。
【００１８】
・各第２要素は、対応するサテライトホルダーによって形成され、対応する車軸によって支持される相補的な歯付きホイールと噛み合うように意図された歯付きの円形部分を含む。
【００１９】
・各モーター駆動制御手段は、インバーターによって電力を供給される。
【００２０】
本発明はまた、少なくとも２つの車軸を含む鉄道車両であって、少なくとも１つの先に定義した牽引装置を含み、各遊星歯車列は車軸のそれぞれ１つに運動学的に接続されていることを特徴とする鉄道車両に関する。
【００２１】
本発明は最後に、先に定義した牽引装置を保護する方法であって、
検出手段は各モーターの異常の有無を連続的に監視し、
異常が検出されると、制御手段はクラッチ手段を非係合状態に移行させることを特徴とする方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
本発明は、実施例としてのみ与えられ且つ単一の添付図面を参照して行われる以下の説明を読むことによって、よりよく理解されるであろう。
【図１】本発明の例示的な実施状態による牽引装置を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図には、車両、特に鉄道車両に備えるように意図された牽引装置１０が示されている。
【００２４】
車両は、各々が２つの車輪１４を支持する少なくとも２つの車軸１２を含む。鉄道車両の場合、後者は通常、例えば少なくとも前記車軸１２を含む少なくとも１つのボギーを含む。或いは、車軸１２は各々が異なるボギーによって支持される。
【００２５】
車軸１２は、同じ符号で説明されるように同一設計のものである。
【００２６】
各車軸１２は、第１軸線Ｘ１を中心に回転移動可能である。
【００２７】
各車軸１２は、それぞれの歯付きホイール１６と共に回転するように固定され、歯付きホイール１６によって、この車軸１２は牽引装置１０に運動学的に接続されている。
【００２８】
牽引装置１０は、２つのモーター１８を含む。モーター１８及びモーター１８に接続された要素は同一設計のものであるので、同じ符号を用いて以下で説明する。
【００２９】
有利には、各モーター１８は同期モーターである。このような同期モーターは、非同期モーターより効率的且つよりコンパクトである。
【００３０】
各モーター１８は、従来通りに固定子及び回転子を含み、回転子は、それぞれの出力軸１９と共に回転するように固定されている。各出力軸１９は、それぞれの第２軸線Ｘ２を中心に回転移動可能である。
【００３１】
同期モーター１８は、特にインバーター２０を含む電力供給手段によって電力を供給される。本発明によれば、インバーター２０は、同期モーター１８に共通である。
【００３２】
牽引装置１０は、モーター１８ごとに、出力軸１９と対応する歯付きホイール１６との間に配置されたそれぞれの遊星歯車列２２を更に含む。
【００３３】
各遊星歯車列２２は、内側遊星歯車２４と、外側遊星歯車２６と、それぞれが内側遊星歯車２４及び外側遊星歯車２６と噛み合うサテライト２８を支持するサテライトホルダー３０とから選択される第１要素、第２要素及び第３要素を含み、第１要素２４は出力軸１９と共に回転するように固定され、第２要素３０は車両のそれぞれの車軸１２を回転駆動するように意図されている。
【００３４】
上述の実施例では、第１要素は内側遊星歯車２４であり、内側遊星歯車２４は対応する出力軸１９と共に回転するように固定され、従って対応する第２軸線Ｘ２を中心に回転移動可能である。
【００３５】
上述の実施例では、第３要素は、第２軸線Ｘ２を中心とする概ね軸対称の形状を有するそれぞれの外側遊星歯車２６である。各外側遊星歯車２６は、例えば、歯付きの内面を有するクラウン形状を有する。
【００３６】
各遊星歯車列２２はまた、それぞれが内側遊星歯車２４及び対応する外側遊星歯車２６（特に内側の歯付き面）と噛み合う、少なくとも１つのサテライト２８、一般に３つのサテライト２８を含む。従って、各サテライト２８は、内側遊星歯車２４と対応する外側遊星歯車２６との間に放射状に配置されている。各サテライト２８は、第３軸線Ｘ３を中心とする概ね軸対称の形状を有し、各サテライト２８は、このそれぞれの第３軸線Ｘ３を中心に回転移動可能である。
【００３７】
説明した実施例では、第２要素は、それぞれのサテライトホルダー３０で形成され、サテライトホルダー３０は、第２軸線Ｘ２を中心に回転移動可能であり、歯付きホイール１６のそれぞれ１つに相補的であり且つこの歯付きホイール１６と噛み合う円形歯付き部分３２を含む。サテライトホルダー３０はまた、サテライト２８ごとに、このサテライト２８とのピボット接続部に支持部３３を含み、このピボット接続部は、対応する第３軸線Ｘ３を中心に定められている。
【００３８】
牽引装置１０は、少なくとも１つのモーター１８に対して、説明した例では外側遊星歯車２６で形成された対応する第３要素を回転駆動することができるモーター駆動制御手段３４を含む。
【００３９】
有利には、各モーター１８は、それぞれのモーター駆動制御手段３４に結合されている。
【００４０】
各モーター駆動制御手段３４は、対応する外側遊星歯車２６の歯付き部分と噛み合う回転出力部材３６を含む。
【００４１】
各モーター駆動制御手段３４は、例えば、インバーター２０によって電力を供給される。
【００４２】
各モーター駆動制御手段３４の電力は、各モーター１８の電力よりはるかに小さいことに留意されたい。例えば、各モーター駆動制御手段３４の電力は、各モーター１８の電力の５％以下である。従って、モーター駆動制御手段３４は、顕著な追加の電力消費を伴わない。
【００４３】
牽引装置１０はまた、各出力軸１９の回転速度を測定し且つ／又はそれらの角度位置を測定する手段３８を含む。これらの測定手段３８は特に、出力軸１９間の回転速度の差及び／又はそれらの角度ずれを計算するように構成されている。
【００４４】
牽引装置１０は最後に、各出力軸１９の回転速度及び／又はそれらの角度位置に従って対応する外側遊星歯車２６の回転速度を制御することができる、各モーター駆動制御手段３４を制御する手段４０を含む。
【００４５】
より詳細には、制御手段４０は、出力軸１９の速度の差及び／又はこれらの出力軸１９間の角度ずれをなくすために外側遊星歯車２６の回転速度を制御するように構成されている。
【００４６】
従って、出力軸１９の速度が実質的に同一であり且つ／又はそれらの角度ずれが実質的にゼロである場合、制御手段４０は外側遊星歯車２６を非常に低い速度又はゼロ速度で回転駆動し、それによって牽引装置１０によって供給される牽引／制動力に寄与する。
【００４７】
一方、出力軸１９間の速度及び／又は角度位置に差がある場合、制御手段４０は、この差をなくすために少なくとも１つの外側遊星歯車２６の速度を変更する。
【００４８】
有利には、牽引装置１０は、各モーター１８の異常を検出する手段４２を含む。本明細書において、「異常」とは、その適切な動作及び／又はその完全性に有害なモーターの機能障害を指す。検出手段４２は、例えば、短絡を検出する従来の手段、及び／又は所定の閾値を超える温度の上昇を検出することができる温度測定手段を含む。従って、例えば、短絡が検出されると又は温度が所定の閾値を超えると、異常が検出されたと見なされる。
【００４９】
牽引装置１０は、モーター駆動制御手段３４ごとに、モーター駆動制御手段３４と対応する外側遊星歯車２６との間に配置された、より詳細には回転出力部材３６上に配置された解除可能なクラッチ手段４４を含む。クラッチ手段４４は、外側遊星歯車２６が対応するモーター駆動制御手段３４により回転を拘束される係合状態と、外側遊星歯車２６が自由に回転する非係合状態とを取ることができる。
【００５０】
牽引装置１０はまた、モーター駆動制御手段３４ごとに、検出手段４２が異常を検出しないときは係合手段４４をクラッチ状態に維持することができ、検出手段４２が異常を検出したときは係合手段４４を非係合状態に移行させるための、係合手段４４を制御する手段４６を含む。従って、制御手段４６は、係合手段４４の制御が異常の検出によって条件付けられるように、検出手段４２に接続されている。
【００５１】
より詳細には、制御手段４６は、検出手段４２が異常を検出しないときは係合手段４４をクラッチ状態に維持するように、且つ検出手段４２が異常を検出したときは係合手段４４を非係合状態に移行させるように構成されている。
【００５２】
係合手段４４がクラッチ状態にあるとき、モーター駆動制御手段３４は、外側遊星歯車２６の回転速度に、従って出力軸１９と対応する車軸１２との間の速度比に影響を与える。
【００５３】
係合手段４４が非係合状態にあるとき、外側遊星歯車２６は自由に回転する。車軸１２が第１軸線Ｘ１を中心に回転しているとき、この車軸１２は、円形歯付き部分３２に噛み合う歯付きホイール１６によって第２軸線Ｘ２を中心にサテライトホルダー３０を回転させる。
【００５４】
サテライトホルダー３０の第２軸線Ｘ２を中心とする回転の影響下で、サテライト２８は、それぞれの第３軸線Ｘ３を中心に回転しながら、この第２軸線Ｘ２の周りを移動する。各サテライト２８は、自由に回転する外側遊星歯車２６と、出力軸１９に固定された内側遊星歯車２４とに噛み合っている。従って、内側遊星歯車２４の回転に対する抵抗は、外側遊星歯車２６の回転に対する抵抗よりはるかに大きい。これにより、第３軸線Ｘ３の周りのサテライト２８の回転は、内側遊星歯車２４ではなく外側遊星歯車２６に伝達される。この結果、モーター１８は、車軸１２の回転に干渉することなく停止させることができる。
【００５５】
このようなモーター１８の停止は、このモーターの異常の場合に、特にこのモーター又は電源の短絡の場合に望ましい。
【００５６】
本発明は前述の実施状態に限定されないことに留意されたい。
【００５７】
例えば、牽引装置１０は、３つ以上のモーター１８を含むことができる。
【図１】
2017229228.tif 000003
【外国語明細書】
2017229228000001.pdf