CN101622147A - 轨道车辆用驱动系统及使用其的轨道车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种轨道车辆用驱动系统，其由发电电动机辅助，作为变速器，在前进和后退中，得到用于使速度档数和各速度档下的齿轮比相等的齿轮排列，并且，能够与发电电动机组合。用输入轴(30)接受发动机(14)的输出的变速器(15)是组合前进用齿轮列(31)及后退用齿轮列(32)和在与输出轴(45)之间具有不同的变速齿轮档(51～54)的两个中间轴(41、42)而构成的。通过将第一离合器(43)或第二离合器(44)有选择地切换/连接，将前进用齿轮列(31)和后退用齿轮列(32)的任一个的旋转向任一个中间轴(41、42)传递。若选择变速齿轮档(51～54)，则无论轨道车辆的前进和后退，均得到相同的速度档数和齿轮比。基于发电电动机(18)的辅助力从差动机构(55)通过两个中间轴(41、42)向输出轴(45)赋予。

Description

轨道车辆用驱动系统及使用其的轨道车辆
技术领域
本发明涉及具备给将发动机的旋转输出变速而输出的变速器的轨道车辆用驱动系统及使用其的轨道车辆。
背景技术
现有的内燃机车的驱动系统构成为将柴油发动机之类的发动机的输出向变速器(传动装置)输入，将变速器的输出经由驱动轴向车轮传递的系统。在该系统中，变速是均通过变速器来进行。另一方面，作为其他方式的驱动系统，提出了如下系统，即，将发动机的输出均向发电机输入，将发电机输出的电能向逆变器输入，变换频率，并电驱动在底盘具备的马达。即使发动机停止，也能够利用来自电池的电力，运行马达。在该方式的驱动系统中，在减速再生时，根据全负荷或车辆的运行状态，从逆变器向电池充电成为剩余的电力。
在具有两个中间轴的桥式变速器中，还有在输入轴和中间轴之间设置有后退齿轮的结构(参照专利文献1)。该变速器是在与发动机连接的变速器输入轴和变速器输出轴之间设置第一、第二中间轴，在该中间轴、输入轴及该中间轴和输出轴之间配置变速齿轮，以两组变速齿轮比之积确定变速比，进而在两个中间轴之间连接差动装置，在该差动装置的第三轴连接电动机，将发动机扭矩临时担载于马达，由此进行主动变速的主动变换变速器。只要不增加啮合离合器的数量，释放输入轴的变速齿轮，就能够切断发动机，消除再生制动时的连同发动机的旋转损失。然而，该主动变换变速器为汽车用，因此，后退齿轮仅为一个(一方)。
另外，提出了在双离合器式自动变速器的两个冷却轴之间插入电动机，控制电动机的扭矩和转速，进行圆滑且有效的变速控制，并且，能够实现蠕变控制、空转终止启动控制、R→D、D→R选择控制等的变速器(参照专利文献2)。在该建议中，包括在中间轴的一方设置有固定制动器或固定离合器的结构，但其目的限于发动机起动用。
【专利文献1】日本特开2005-76875号公报；
【专利文献2】WO01/66971。
发明内容
在内燃机车之类的轨道车辆中，与汽车(前进第一～四速、后退R)不同，需要将前进和后退在相同的变速环境中运行。即，对于内燃机车要求不改变车辆的结构机构，在上行和下行时，需要能够将前进/后退以相同的速度档变速。因此，在用电动机辅助的轨道车辆用驱动系统中，作为变速器，在前进和后退中，得到用于使速度档数和各速度档中的齿轮比相等的齿轮排列，并且，能够与电动机组合这一点上存在应解决的问题。
本发明的轨道车辆用驱动系统，其具备：发动机及将该发动机的旋转输出变速而输出的变速器，将该变速器的输出轴的旋转向轨道车辆的驱动轮传递，所述轨道车辆用驱动系统的特征在于，所述变速器具备：第一中间轴及第二中间轴，其与输入轴并列设置；多组的变速齿轮档，其啮合于所述第一中间轴或第二中间轴与所述输出轴之间而设置，有选择地进行动力传递；前进用齿轮列及后退用齿轮列，其设置于所述输入轴和所述两中间轴之间，有选择地传递所述输入轴的旋转，通过所述前进用齿轮列或所述后退用齿轮列的选择与多组的所述变速齿轮档的选择的组合而得到的速度档数在前进和后退中相等，所述轨道车辆用驱动系统具备发电电动机，所述发电电动机在与电池之间经由逆变器输入输出电力，所述发电电动机在与配备于所述变速器的所述第一中间轴及/或所述第二中间轴之间传输旋转力。
根据本发明的轨道车辆用驱动系统可知，变速器在与输出轴之间装入具有不同的变速齿轮档的两个中间轴和前进用齿轮列及后退用齿轮列，因此，无论轨道车辆的前进和后退，均得到相同的速度档数和齿轮比。而且，基于发电电动机的辅助旋转力通过变速器向输出轴赋予。进而，通过具备接受变速器的输出的一部分或全部的输入而发电的发电电动机，该驱动系统构成为将来自发动机的动力和来自发电电动机的电动机输出有选择向铁道车辆的驱动轮传递的混合驱动系统，能够将发动机的剩余动力使用于发电，贮存为电能，进而，通过轨道车辆的制动时发电，能够将运动能作为再生能量来回收，能够对节省能源起到贡献作用。
可以在该轨道车辆用驱动系统中，在所述发电电动机和所述第一中间轴及所述第二中间轴之间夹设有差动机构，所述发电电动机与所述差动机构的差动输出轴连接。基于发电电动机的辅助旋转力通过第一中间轴或第二中间轴向输出轴赋予，在第一中间轴和第二中间轴之间产生速度差时，能够由差动机构来吸收。
可以在该轨道车辆用驱动系统中，在所述差动机构与所述第一及第二中间轴的至少一方之间串联配置有包括多个齿轮的连接齿轮列，并设置有约束所述连接齿轮列的该齿轮的旋转的固定离合器。通过在差动机构设置约束串联配置的连接齿轮列的该齿轮的旋转的固定离合器，两个中间轴中不经由差动机构而连接的一方的中间轴的旋转被停止，将发电电动机作为电动机运行而启动时的马达启动或将发电电动机作为发电机运行时的发电时，能够提高控制的容易度和发电效率。
可以在该轨道车辆用驱动系统中，所述发电电动机独立于所述变速器安装于所述轨道车辆的车体，所述差动机构的向所述发电电动机连接的连接轴安装于所述变速器的外部，所述连接轴和所述发电电动机之间经由挠性联轴器连结。对于在轨道车辆用驱动系统中使用的设备，作为维修检查作业的一环，需要按一定的周期来维护。发电电动机是比较完整的设备且几乎没有滑动切换磨损的部分。与其相比，变速器是使用齿轮的啮合或离合器的滑接的设备，因此，磨损引起的部件更换或磨损粉除去等所需的维护周期短。发电电动机独立于变速器安装于所述车体的情况下，由于这样的维护周期的差异，将发电电动机和变速器从车辆主体拆下的时期不同。为了应对此，经由万向联轴器或挠性联轴器等挠性联轴节连结发电电动机和变速器之间。通过这样的联轴节构造，能够使变速器和发电电动机独立，将发电电动机设置于变速器的后方，能够容易且有效地进行发电电动机和变速器的自车体的拆下或再安装、或相互的分离和再次连接的作业。
可以在构成为混合驱动系统的上述轨道车辆用驱动系统中，在车辆停车时及惯性运动时等所述发动机不作为车辆牵引力使用时，分离所有的所述变速齿轮档，并连接所述固定离合器，有选择地与在所述连接齿轮列未直接连接的一方的所述中间轴上配置的所述前进用齿轮列及后退用齿轮列的任一方连接，将所述发动机的输出经由所述差动机构向所述发电电动机传递而发电。通过这样构成，在车辆停车时及惯性运动时等发动机不作为车辆牵引力使用时，发动机的输出能够不经由任一个变速齿轮档传递而经由差动机构向发电电动机传递，在发电电动机中发电。
可以在构成为混合驱动系统的上述轨道车辆用驱动系统中，在连接所述变速齿轮档的任一个而进行的行驶中，连接在该变速齿轮档未连接的一方的所述中间轴上配置的其他所述变速齿轮档的一个，利用所述差动机构将所述第一中间轴和所述第二中间轴的旋转差向所述发电电动机传递而发电。通过这样构成，即使发动机的驱动力经由任一个变速齿轮档用作车辆牵引力，也通过连接在另一方的中间轴配置的其他所述变速齿轮档的一个，能够利用差动机构将第一中间轴和所述第二中间轴的旋转差向发电电动机传递，在发电电动机中进行发电。
可以在构成为混合驱动系统的上述轨道车辆用驱动系统中，连接在所述连接齿轮列未直接连接的一方的所述中间轴上配置的所述变速齿轮档的任一个而进行的行驶中，分离在所述连接齿轮列直接连接的一方的所述中间轴配置的所有的所述变速齿轮档，并且，连接所述固定离合器，利用所述差动机构，将所述第一中间轴和所述第二中间轴的旋转差向所述发电电动机传递而发电。通过这样构成，轨道车辆的惯性引起的从输出轴取入的旋转力使经由连接的变速齿轮档的一方的中间轴旋转，由固定离合器的连接而旋转停止的另一方的中间轴的旋转差向发电电动机传递，因此，通过再生轨道车辆的运动能，能够进行施加制动的再生制动。
可以在具备差动机构的上述轨道车辆用驱动系统中，在连接所述变速齿轮档的任一个而进行的行驶中，连接在该变速齿轮档未连接的一方的所述中间轴上配置的其他所述变速齿轮档的一个，利用所述差动机构将所述发电电动机产生的动力向所述第一中间轴和所述第二中间轴传递而行驶。通过这样构成，发电电动机产生的动力能够经由在各中间轴连接的变速齿轮档而向输出轴传递，进行基于发电电动机的启动。差动机构能够吸收来自两个中间轴的变速齿轮档的转速差。在这种情况下，关于连接的变速齿轮档，依赖于马达转速、必要车辆性能，因此，例如，设为第一变速齿轮档即可。
可以在具备差动机构的上述轨道车辆用驱动系统中，当连接了在所述连接齿轮列未直接连接的一方的所述中间轴上配置的所述变速齿轮档的任一个时，分离在所述连接齿轮列直接连接的一方的所述中间轴上配置的所有的所述变速齿轮档，并连接所述固定离合器，利用所述差动机构将所述发电电动机产生的动力向所述第一中间轴和所述第二中间轴传递而行驶。通过这样构成，发电电动机产生的动力从差动机构经由连接的变速齿轮档而向输出轴传递。此时，通过连接固定离合器，差动机构的固定离合器侧被停止旋转，从而能够将发电电动机的输出有效地向输出轴传递。在这种情况下，关于连接的变速齿轮档，依赖于马达转速、必要车辆性能，因此，例如，设为第二变速齿轮档即可。
本发明可以形成为轨道车辆，其特征在于，具备该轨道车辆用驱动系统，利用该轨道车辆用驱动系统的输出来驱动驱动轮。
发明效果
本发明的轨道车辆用驱动系统如上所述地构成，因此，起到如下的效果。即，能够利用在辅助用中使用的发电电动机来单独行驶，因此，能够降低发动机噪音。在变速时，获得离合器的同步，且没有扭矩中断地变速，因此，与以往的内燃机车相比，能够减轻变速时的震动，还能够减轻车辆间的冲击，因此，提高乘坐的感觉。另外，没有扭矩中断，因此，还提高加速性能。另外，能够不经由流体变速器而驱动，没有摩擦离合器，没有连同空闲离合器的旋转，因此，驱动效率高且改善燃烧消耗率，并且，润滑油量少也可，放热也少，因此，不需要润滑油的冷却装置等，能够减少初期成本，省去了维护。进而，关于变速器，不需要用于安装发电电动机的刚性，因此，能够降低初期成本。进而，通过独立设置变速器和发电电动机，提高配置自由度，从而能够平衡性良好地设定车辆的重量分布。进而，容易地分别维护变速器和发电电动机。
通过使用发电电动机，能够将制动能量作为电能来再生，蓄积于电池中，作为驱动力使用，因此，与以往的内燃机车相比，能够改善驱动性能及燃烧消耗率。另外，能够共用回收能量的发电机和产生动力的电动机，因此，能够降低初期成本。
附图说明
图1A是表示适用本发明的轨道车辆用驱动系统的轨道车辆尤其铁道车辆的一例的示意图，是表示车棚上的俯视图。
图1B是表示适用本发明的轨道车辆用驱动系统的轨道车辆尤其铁道车辆的一例的示意图，是用沿地板下的下面的平面观察了下方的图。
图2A是表示图1所示的轨道车辆用驱动系统中的发电电动机及变速器和两者之间的连接构造的一例的俯视图。
图2B是表示图1所示的轨道车辆用驱动系统中的发电电动机及变速器和两者之间的连接构造的一例的侧视图。
图3是示意性表示图1所示的轨道车辆用驱动系统中的变速器的构造的图。
图4是表示本发明的轨道车辆用驱动系统中的停车时和惯性运动时的发电扭矩传递路径的说明图。
图5是表示在本发明的轨道车辆用驱动系统中的动力运行时的发电扭矩传递路径的说明图。
图6是表示在本发明的轨道车辆用驱动系统中的再生时的发电扭矩传递路径的说明图。
图7是表示在本发明的轨道车辆用驱动系统中的再生时的发电扭矩传递路径的说明图。
图8是表示在本发明的轨道车辆用驱动系统中使用第一变速档时的电动机启动时的马达传递路径的说明图。
图9是表示在本发明的轨道车辆用驱动系统中使用第二变速档时的电动机启动时的马达扭矩传递路径的说明图。
图10是表示本发明的轨道车辆用驱动系统中发动机启动时的发动机输出扭矩传递路径的说明图。
图中：1-轨道车辆；2-车棚；3-地板；4、4-底盘；5-车轮；6-减速器；10-驱动用电池；11-驱动用电池电抗器(reactor)；12-断流器；13-燃料罐；14-发动机；15-变速器(主动轴传动装置)；16-推进器轴；17-逆变器；18-发电电动机；19-发动机控制器；20-变速器控制器；21-控制用电池；22-散热器；25-挠性联轴器；29-输出轴(发动机的)；30-输入轴(变速器15的)；31-前进用齿轮列；32-后退用齿轮列；33-输入齿轮；34-第一齿轮；35-第二齿轮；36-输入齿轮；37、38-反转齿轮；39-第三齿轮；40-第四齿轮；41-第一中间轴；42-第二中间轴；43-第一离合器；44-第二离合器；45-输出轴(变速器15的)；46-第三离合器；47-第四离合器；51-第一变速齿轮档；52-第二变速齿轮档；53-第三变速齿轮档；54-第四变速齿轮档；55-差动机构；57-取出齿轮；58-取出轴；60-连接齿轮列；61-固定离合器。
具体实施方式
图1A及图1B是表示适用本发明的轨道车辆用驱动系统的轨道车辆尤其轨道车辆的一例的示意图，图1A是表示车棚上的俯视图，图1B是用沿地板下的下面的平面观察了下方的图。如图1A所示，在轨道车辆1的车棚2上设置有驱动用电池10和驱动用电池电抗器11。
如图1B所示，配置有具备支承轨道车辆1，并且，能够在轨道(线路)行驶的车轮5和减速器6的底盘4、4，在轨道车辆1的地板3下，以悬挂的方式设置有以下所公开的各种设备。即，贮存汽油等燃料，形成为供给源的燃料罐13、由从燃料罐13接受燃料的供给而驱动的柴油发动机之类的内燃机构成的发动机14、靠近发动机14而配置且接受发动机14的旋转输出，将该旋转输出向推进器轴16变速而输出的变速器(主动轴传动装置)15、输入来自车棚2上的驱动用电池10的电力的逆变器17、接受通过逆变器17变换频率的交流电力的供给且根据情况接受来自发动机14的动力而作为发电机发挥功能的发电电动机18悬挂支承于地板3的下方。如图1B所示，在轨道车辆1的地板3上设置有在驱动用电池10和后述的发电电动机18之间切断电流的流动的断流器12。
变速器15的变速输出经由推进轴(推进器轴)16向在一方的底盘(驱动底盘)4设置的减速器6传递。在地板3的下表面进而悬挂设置有发动机控制器19、变速器控制器20、控制用电池21和散热器22。
图2A及图2B表示图1A及图1B所示的轨道车辆的轨道车辆用驱动系统中的发电电动机及变速器和两者之间的连接构造的俯视图(图2A)和侧视图(图2B)。由于发电电动机18和变速器15的维护周期的错开，从车辆主体卸下发电电动机18和变速器15的时期不同，因此，发电电动机18和变速器15的连接轴(后述)经由挠性联轴器25连结。使用挠性联轴器25连结两者，因此，从车体仅卸下发电电动机18和变速器15的一方的情况下及再次安装于车体的情况下，在连接的轴间容许倾斜，不需要完全调整，因此，能够容易且有效地进行拆下/安装作业。还有，还可以代替挠性联轴器25，使用万向联轴器。
图3是示意地表示图1A及图1B所示的轨道车辆的轨道车辆用驱动系统中的变速器的构造的图。在变速器15中，发动机14的输出轴29与变速器15的输入轴30直接连结，将来自发动机14的旋转输出向变速器直接输入。在输入轴30上，并排配置有前进用齿轮列31和后退用齿轮列32，旋转驱动输入轴30的状态下，两个齿轮列31、32总是被驱动。前进用齿轮列31具备：与输入轴30连结的输入齿轮33、与输入齿轮33啮合的第一齿轮34及第二齿轮35。后退用齿轮列32具备：与输入轴30连结的输入齿轮36、与输入齿轮36分别啮合的方式相同的反转齿轮37、38、与反转齿轮37、38分别啮合的第三齿轮39及第四齿轮40。
与输入轴30并行地配置有第一中间轴41和第二中间轴42。第一齿轮34和第三齿轮39能够相对旋转地嵌合于第一中间轴41，第二齿轮35和第四齿轮40能够相对旋转地嵌合于第二中间轴42。在第一中间轴41和第二中间轴42上，在前进用齿轮列31和后退用齿轮列32之间分别有选择地配设有能够切换的第一离合器43和第二离合器44。从而，通过第一离合器43的选择性切换，对第一中间轴41，从该离合器43连接的一侧的齿轮(34或39)赋予前进旋转或后退旋转，通过第二离合器44的选择性切换，对第二中间轴42，从该离合器44连接的一侧的齿轮(35或40)赋予前进旋转或后退旋转。
与第一中间轴41和第二中间轴42并行地配置有输出轴45。在第一中间轴41和输出轴45之间配设有第一变速齿轮档51和第三变速齿轮档53，在第二中间轴42和输出轴45之间配设有第二变速齿轮档52和第四变速齿轮档54。在各变速齿轮档51～54中，为了以预先规定的变速比，在输出轴45产生旋转输出，固定有不同的齿轮直径(齿轮)。另外，在各变速齿轮档51～54中，在中间轴41、42上配置的齿轮相对于中间轴41、42自如地相对旋转，但配置于输出轴45的齿轮固定于输出轴45。
在第一中间轴41上，在第一变速齿轮档51和第三变速齿轮档53之间有选择地配设有能够切换的第三离合器46。另外，在第二中间轴42上，在第二变速齿轮档52和第四变速齿轮档54之间有选择地配设有能够切换的第四离合器47。
通过上述变速齿轮档的结构，将第一离合器43向前进用齿轮列31侧切换的状态下，将第三离合器46向第一变速齿轮档51侧切换时，输入轴30的旋转经由第一中间轴41及第一变速齿轮档51，以第一变速档向输出轴45输出，在将第三离合器46向第三变速齿轮档53侧切换时，输入轴30的旋转经由第一中间轴41及第三变速齿轮档53，以第三变速档向输出轴45输出。此时，第二离合器44位于中立位置。另外，在将第二离合器44向前进用齿轮列31侧切换的状态下，将第四离合器47向第二变速齿轮档52侧切换时，输入轴30的旋转经由第二中间轴42及第二变速齿轮档52，以第二变速档向输出轴45输出，将第四离合器47向第四变速齿轮档54侧切换时，输入轴30的旋转经由第二中间轴42及第四变速齿轮档54，以第四变速档向输出轴45输出。此时，第一离合器43位于中立位置。
第一离合器43、第二离合器44、第三离合器46及第四离合器47构成为爪形离合器(dog clutch)。通过将与各中间轴花键卡合的轴套利用切换装置沿与中间轴的轴线并行的方向切换，能够进行向在各齿轮设置的啮合齿的连接。
在使第一离合器43或第二离合器44向后退用齿轮列32侧切换时，通过第三离合器46或第四离合器47的选择性切换，在后退的情况下也得到相同的变速档。在轨道车辆的情况下，行进方向有时为前进和后退，但没有像汽车的情况一样的后退仅为一个速度的限制，无论哪一个行进方向，均要求相同的变速档，因此，本变速器15能够应对这样的要求。另外，在各变速档中，在行驶中，输入了机关制动信号时，能够将发动机14设为空转状态，施加机关制动。
在第二中间轴42的端部配设有差动机构55，差动机构55的与环形齿轮56啮合的取出齿轮57的取出轴58与发电电动机18连接。在第一中间轴41和差动机构55之间配设有连接齿轮列60和固定离合器61。连接齿轮列60具备：与第一中间轴41侧直接连接的连接齿轮列部60a；未与第二中间轴42直接连接，但经由差动机构55间接地连接的连接齿轮列部60b。
以下，说明对应于车辆的运行模式的变速器15的使用状态。
[停车状态]在停车状态下，仅使第三离合器46与第一变速齿轮档51卡合，并将其他离合器分离。发电电动机18的输出视为没有。发动机14只根据辅机的必要性而运行。
[惯性运动状态]在惯性运动状态下，将第一离合器43及第二离合器44一同向前进用齿轮列31(或在车辆的行驶方向为后退时为后退用齿轮列32)侧切换。将发电电动机18的输出视为没有。发动机14为空转状态。
参照图4，说明停车时的发电及电池暖机运行及惯性运动时的发电。
[停车发电]在停车发电中，使第一离合器43位于中立位置，将第二离合器44向前进(或后退)用齿轮列31(或32)侧切换。各变速齿轮档51～54占据中立位置。通过将固定离合器61形成为连接状态，以使差动机构55的第二中间轴相反侧(即，第一中间轴41)不旋转的方式，将发动机14的输出经由第二中间轴42、差动机构55的取出齿轮57及取出轴58向发电电动机18输出。关于惯性运动发电也为相同的状态。另外，在电池10、21等的温度为0℃以下的情况下，对电池加温的暖机运行的情况下也为相等的状态。
参照图5，说明动力运行时的发电。
[动力运行发电]是车辆利用发动机14的输出来进行动力运行的同时，用所述输出的一部分来进行发电的模式。关于第一变速档～第四变速档，如上所述，进行基于第三离合器46或第四离合器47的各变速齿轮档51～54的选择性切换/连接。以第一变速档或第三变速档行驶的情况下，第一中间轴41用作动力传递路径。固定离合器61分离，因此，第一中间轴41的旋转经由连接齿轮列60向差动机构55输入。由于从输出轴45经由向任一个方向切换的第四离合器47使第二中间轴42旋转，作为来自差动机构55中的第一中间轴41侧的输入和来自第二中间轴42的输入的差动，从取出轴58向发电电动机18施加发电扭矩。以第二变速档或第四变速档行驶的情况下，第二中间轴42已经成为动力传递路径。由输出轴45经由向任一个方向切换的第三离合器46使第一中间轴41旋转，将第一中间轴41的旋转经由分离了固定离合器61的连接齿轮列60向差动机构55输入。作为来自差动机构55中的第一中间轴41侧的输入和来自第二中间轴42的输入的差动，从取出轴58向发电电动机18施加发电扭矩。在图5中，作为一例，示出在以第一变速档行驶中连接第四变速档而发电的情况。
参照图6说明再生时的动作。
[再生]为了提高马达的转速，例如，以第四变速档或第二变速档的行驶时进行的再生中，对于输出轴45的旋转，能够通过第四离合器47的向任一个方向的切换/连接来使第二中间轴42旋转。在差动机构55中，通过连接固定离合器61，能够使第一中间轴41停止，因此，作为差动机构55中的两个输入力的差动，从取出轴58向发电电动机18施加发电扭矩，从而能够得到再生动作。在以第一变速档或第三变速档的行驶时连接固定离合器61进行再生的情况下，首先使第三离合器46中立，根据车速来将第四离合器47连接为第二变速档或第四变速档，并且，连接固定离合器61而再生。
参照图7，将第一变速档或第三变速档行驶时作为例子，说明不使用固定离合器的情况下的再生。固定离合器61分离，因此，对于输出轴45的旋转，能够通过第三离合器46的向任一个方向的切换/连接来使第一中间轴41旋转，并且，对于输出轴45的旋转，能够通过第四离合器的向任一个方向的切换/连接来使第二中间轴42旋转，从而作为差动机构55中的两个输入力的差动，从取出轴58向发电电动机18施加发电扭矩，从而能够得到再生动作。
参照图8说明使用第一变速档的电动机启动。
[电动机启动(第一变速档启动)]在发动机14停止时，将第三离合器46向第一变速齿轮档51侧切换/连接，同时，将第四离合器47向第四变速齿轮档54侧切换/连接。第一及第二离合器43、44及固定离合器61成为分离状态。作为马达运行的发电电动机18的输出经由差动机构55后，进而一方经由第四变速齿轮档54向输出轴45传递，另外，另一方经由连接齿轮列60、第一中间轴41及第一变速齿轮档51向输出轴45传递。两路径的旋转差由差动机构55吸收。车辆速度例如加速为20km/小时时，起动发动机14。在发动机14的起动后，控制发动机转速，使第一离合器43同步连接的情况下，发动机动力经由第一中间轴41、第一变速齿轮档51向输出轴45传递，向发动机行驶模式转移。
使用图9说明使用第二变速档的电动机启动。
[电动机启动(第二变速档启动)]在发动机14停止时，将第三离合器46设为分离状态，将第四离合器47向第二变速齿轮档52侧切换/连接。第一及第二离合器43、44成为分离状态，但连接固定离合器61。作为马达运行的发电电动机18的输出以差动机构55、第二中间轴42、第二变速齿轮档52及输出轴45的路径传递。通过连接固定离合器61，差动机构55将发电电动机18的输出和固定离合器61侧之差向第二中间轴42输出。在该启动模式中，以第二变速齿轮档52进行启动，车辆速度例如加速为45km/h，起动发动机14。在发动机14起动后，控制发动机转速，使第二离合器44同步连接的情况下，发动机动力经由第二中间轴42、第二变速齿轮档52向输出轴45传递，向发动机行驶模式转移。该启动模式在车站内加速至45km/h为止为马达启动/行驶，对噪音降低有效，因此，适合终点站之类的利用的客人多的大的车站的启动。
使用图10说明发动机启动。
[发动机启动]驱动用电池10的充电率降低的情况等，起动发动机14后，控制发电电动机18的转速，使第二离合器44同步而连接，向发电电动机18施加扭矩。在停车状态下，第三离合器46以第一变速齿轮档51被连接，因此，发动机14的输出经由第二中间轴42、差动机构55、连接齿轮列60侧、第一中间轴41及第一变速齿轮档51向输出轴45传递。此时，第二中间轴42的转速和与差动机构55的连接齿轮列60侧连结的轴的转速差由差动机构55吸收，发电电动机18利用两旋转轴之差的输出，经由取出齿轮57及取出轴58来发电。

Claims (15)

1.一种轨道车辆用驱动系统，其具备：发动机及将该发动机的旋转输出变速而输出的变速器，将该变速器的输出轴的旋转向轨道车辆的驱动轮传递，所述轨道车辆用驱动系统的特征在于，
所述变速器具备：
第一中间轴及第二中间轴，其与输入轴并列设置；
多组的变速齿轮档，其啮合于所述第一中间轴或第二中间轴与所述输出轴之间而设置，有选择地进行动力传递；
前进用齿轮列及后退用齿轮列，其设置于所述输入轴和所述两中间轴之间，有选择地传递所述输入轴的旋转，
通过所述前进用齿轮列或所述后退用齿轮列的选择与多组的所述变速齿轮档的选择的组合而得到的速度档数在前进和后退中相等，
所述轨道车辆用驱动系统具备发电电动机，所述发电电动机在与电池之间经由逆变器输入输出电力，
所述发电电动机在与配备于所述变速器的所述第一中间轴及/或所述第二中间轴之间传输旋转力。
2.根据权利要求1所述的轨道车辆用驱动系统，其特征在于，
在所述发电电动机和所述第一中间轴及所述第二中间轴之间夹设有差动机构，
所述发电电动机与所述差动机构的差动输出轴连接。
3.根据权利要求2所述的轨道车辆用驱动系统，其特征在于，
在所述差动机构与所述第一及第二中间轴的至少一方之间串联配置有包括多个齿轮的连接齿轮列，并设置有约束所述连接齿轮列的该齿轮的旋转的固定离合器。
4.根据权利要求2所述的轨道车辆用驱动系统，其特征在于，
所述发电电动机独立于所述变速器安装于所述轨道车辆的车体，
所述差动机构的向所述发电电动机连接的连接轴安装于所述变速器的外部，
所述连接轴和所述发电电动机之间经由挠性联轴器连结。
5.根据权利要求3所述的轨道车辆用驱动系统，其特征在于，
在车辆停车时及惯性运动时等所述发动机不作为车辆牵引力使用时，分离所有的所述变速齿轮档，并连接所述固定离合器，
有选择地与在所述连接齿轮列未直接连接的一方的所述中间轴上配置的所述前进用齿轮列及后退用齿轮列的任一方连接，
将所述发动机的输出经由所述差动机构向所述发电电动机传递而发电。
6.根据权利要求2所述的轨道车辆用驱动系统，其特征在于，
在连接所述变速齿轮档的任一个而进行的行驶中，连接在该变速齿轮档未连接的一方的所述中间轴上配置的其他所述变速齿轮档的一个，
利用所述差动机构将所述第一中间轴和所述第二中间轴的旋转差向所述发电电动机传递而发电。
7.根据权利要求3所述的轨道车辆用驱动系统，其特征在于，
在连接所述变速齿轮档的任一个而进行的行驶中，连接在该变速齿轮档未连接的一方的所述中间轴上配置的其他所述变速齿轮档的一个，
利用所述差动机构将所述第一中间轴和所述第二中间轴的旋转差向所述发电电动机传递而发电。
8.根据权利要求3所述的轨道车辆用驱动系统，其特征在于，
连接在所述连接齿轮列未直接连接的一方的所述中间轴上配置的所述变速齿轮档的任一个而进行的行驶中，分离在所述连接齿轮列直接连接的一方的所述中间轴配置的所有的所述变速齿轮档，并连接所述固定离合器，
利用所述差动机构将所述第一中间轴和所述第二中间轴的旋转差向所述发电电动机传递而发电。
9.根据权利要求2所述的轨道车辆用驱动系统，其特征在于，
在连接了所述变速齿轮档的任一个时，连接在该变速齿轮档未连接的一方的所述中间轴上配置的其他所述变速齿轮档的一个，
利用所述差动机构将所述发电电动机产生的动力向所述第一中间轴和所述第二中间轴传递而行驶。
10.根据权利要求3所述的轨道车辆用驱动系统，其特征在于，
在连接了所述变速齿轮档的任一个时，连接在该变速齿轮档未连接的一方的所述中间轴上配置的其他所述变速齿轮档的一个，
利用所述差动机构将所述发电电动机产生的动力向所述第一中间轴和所述第二中间轴传递而行驶。
11.根据权利要求3所述的轨道车辆用驱动系统，其特征在于，
当连接了在所述连接齿轮列未直接连接的一方的所述中间轴上配置的所述变速齿轮档的任一个时，分离在所述连接齿轮列直接连接的一方的所述中间轴上配置的所有的所述变速齿轮档，并连接所述固定离合器，
利用所述差动机构将所述发电电动机产生的动力向所述连接齿轮列未直接连接的一方的所述中间轴传递而行驶。
12.一种轨道车辆，其特征在于，具备：权利要求1所述的轨道车辆用驱动系统，利用该轨道车辆用驱动系统的输出来驱动驱动轮。
13.一种轨道车辆，其特征在于，具备：权利要求2所述的轨道车辆用驱动系统，利用该轨道车辆用驱动系统的输出来驱动驱动轮。
14.一种轨道车辆，其特征在于，具备：权利要求3所述的轨道车辆用驱动系统，利用该轨道车辆用驱动系统的输出来驱动驱动轮。
15.一种轨道车辆，其特征在于，具备：权利要求4所述的轨道车辆用驱动系统，利用该轨道车辆用驱动系统的输出来驱动驱动轮。
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