CN107521509B - 用于车辆的、尤其是铁路车辆的具有高安全性的牵引装置 - Google Patents

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Abstract

一种牵引装置(10)，包括：至少一个电机(18)；行星齿轮传动装置(22)，其包括第一元件、第二元件和第三元件；检测装置(36)，所述检测装置(36)用于检测所述电机(18)的异常；可释放锁定装置(34)，其能够采用锁定设置和释放设置，所述锁定设置用于锁定转动的所述第三元件，所述释放设置用于释放所述第三元件；控制装置(38)，其用于命令控制在未检测到任何异常时将所述锁定装置(34)维持在所述锁定设置并且在检测到异常时将所述锁定装置(34)转换为所述释放设置。

Description

用于车辆的、尤其是铁路车辆的具有高安全性的牵引装置
技术领域
本发明涉及一种用于牵引车辆、尤其是铁路车辆的牵引装置。
背景技术
现有技术中已知的一种技术特征在于包括具有输出轴的至少一个电机的牵引装置。输出轴被设计成总体上通过齿轮箱驱动车辆的车轴。
在某些情况下，电机可能遇到异常，这些异常可能负面地影响电机的操作或者甚至对电机的完整性不利。例如，在同步电机的情况下，定子可能发生短路，因此生成高水平的发热并且因此使得温度局部地升高。这种温度升高会损害电机，并且因此使得有必要在附近放置防火设备。
发明内容
因此，本发明的目标具体地是通过提供带来高安全和保障水平的牵引装置来改善这种情况。
为此，本发明尤其涉及一种用于车辆、尤其用于铁路车辆的牵引装置，所述牵引装置包括至少一个电机，所述至少一个电机包括输出轴，所述牵引装置还包括：
-行星齿轮传动装置，所述行星齿轮传动装置包括第一元件、第二元件和第三元件，所述第一元件、第二元件和第三元件选自内部恒星齿轮、外部环形齿轮和行星齿轮架，所述行星齿轮架承载行星齿轮，所述行星齿轮通过与所述内部恒星齿轮和所述外部环形齿轮相互啮合而接合，所述第一元件在转动中与所述输出轴一体地固定，所述第二元件被设计成在转动中驱动所述车辆的车轴；
-检测装置，所述检测装置用于检测所述电机的异常；
-可释放锁定装置，所述可释放锁定装置能够实现锁定设置和释放设置，当处于所述锁定设置时，所述可释放锁定装置使所述第三元件停止转动；当处于所述释放设置时，所述可释放锁定装置使所述第三元件被释放，从而能够自由地转动；
-控制装置，所述控制装置用于控制所述锁定装置，在所述检测装置未检测到任何异常时，所述控制装置能够将所述锁定装置维持在所述锁定设置状态，并且在所述检测装置检测到异常时，所述控制装置能够将所述锁定装置转换为所述释放设置。
在检测到异常的情况下，所述第三元件被释放从而能够自由地转动，使得所述车轴的转动驱动所述第三元件而不是所述电机的所述输出轴转动。因此，所述电机可以被停止，而不会存在由于所述车轴导致的残余转动，从而能够结束所检测到的异常。
根据本发明的牵引装置可以另外包括以下性能特点中的一个或多个。
-所述电机是同步型。
-所述异常检测装置能够检测所述电机的短路或所述电机电源电路的短路。
-所述锁定装置包括至少一个制动器，所述至少一个制动器能够将所述第三元件夹紧转换到所述锁定设置以及将所述第三元件释放转换到所述释放设置。
-所述第三元件是由所述外部环形齿轮形成的并且包括环，所述环包括内齿面，所述内齿面通过与所述行星齿轮相互啮合而接合，所述锁定装置包括至少一个制动器，所述至少一个制动器能够将所述环夹紧转换到所述锁定设置以及将所述环释放转换到所述释放设置。
-所述第二元件是由所述行星齿轮架形成的并且包括齿状圆形部分，所述齿状圆形部分被设计成通过与所述车轴承载的互补齿轮相互啮合而接合。
-所述牵引装置包括为所述电机供电的逆变器。
本发明还涉及一种包括至少一个转向架的铁路车辆，所述至少一个转向架设置有至少一个车轴，所述铁路车辆还包括如前所述的至少一个牵引装置，其中，所述行星齿轮传动装置运动地连接到所述车轴。
本发明最终涉及一种用于保护如前所述的牵引装置的保护方法，包括 -所述检测装置连续地监控所述电机，以便检测所述电机是否存在异常；以及
-当检测到异常时，所述控制装置将所述锁定装置转换为所述释放设置。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的牵引装置
具体实施方式
以下将通过举例并且参照图1提供的以下说明更好地理解本发明，图1 示意性地表示根据本发明的一个示例性实施例的牵引装置。
该附图示出适于安装在车辆、尤其适于安装在铁路车辆中的牵引装置 10。
该车辆包括承载两个车轮14的至少一个车轴12。在铁路车辆的情况下，铁路车辆通常包括至少一个转向架，该至少一个转向架包括至少所述车轴 12。车轴12能够在转动中围绕第一轴线X1移动。
车轴12在转动中与齿轮16一体地固定，所述车轴12通过齿轮16运动地连接到牵引装置10。
牵引装置10包括电机18。
有利地，电机18是同步电机。这种同步电机更高效并且与异步电机相比展现出更高的紧凑性。
电机18常规地包括定子和转子，转子在转动中与输出轴19一体地固定。这个输出轴19能够在转动中围绕第二轴线X2移动。
异步电机18常规地由电源装置供电，该电源装置尤其包括逆变器20。
牵引装置10包括布置在输出轴19与车轴12之间的行星齿轮传动装置 22。
行星齿轮传动装置22包括第一元件、第二元件和第三元件，该第一元件、第二元件和第三元件选自内部恒星齿轮24、外部环形齿轮26和行星齿轮架30，行星齿轮架30承载行星齿轮28，行星齿轮28通过与内部恒星齿轮24和外部环形齿轮26相互啮合而接合，第一元件在转动中与输出轴19 一体地固定，第二元件被设计成在转动中驱动车辆的车轴12。
在所描述的示例中，第一元件由内部恒星齿轮24形成，进而内部恒星齿轮24在转动中与输出轴19一体地固定并且因此能够在转动中围绕第二轴线2移动。
在所描述的示例中，第三元件由外部环形齿轮26形成。外部环形齿轮26呈现围绕第二轴线X2的总体上圆形的形式。外部环形齿轮26例如具有环形形式，包括内齿面。
行星齿轮传动装置22还包括至少一个行星齿轮28，通常是三个行星齿轮28，每个行星齿轮28通过与内部恒星齿轮24以及外部环形齿轮26相互啮合(尤其通过内齿面)而接合。因此，每个行星齿轮28被径向地布置在内部恒星齿轮24与外部环形齿轮26之间。每个行星齿轮28呈现围绕对应的第三轴线X3转动的总体上圆形的形式，并且每个行星齿轮28能够在转动中围绕这个对应的第三轴线X3移动。
根据所描述的示例，第二元件由行星齿轮架30形成。行星齿轮架30 包括齿状圆形部分32，齿状圆形部分32能够在转动中围绕第二轴线X2移动并且与齿轮16互补并且通过与这个齿轮16相互啮合而接合。针对每个行星齿轮28，行星齿轮架30还包括支撑部分33，支撑部分33按照枢转的方式连接到这个行星齿轮28，这种枢转连接是围绕相应的第三轴线X3限定的。
牵引装置10包括用于锁定第三元件的可释放锁定装置34，也就是说，所描述的示例中的外部环形齿轮26。因此，当外部环形齿轮26在转动中被锁定时，输出轴19围绕第二轴线X2的转动以及内部恒星齿轮24围绕第二轴线X2的转动在转动中围绕其对应的第三轴线X3驱动行星齿轮28。
因为行星齿轮28通过与锁定的外部环形齿轮26相互啮合而接合，这些行星齿轮28沿着其内表面移动，因此在转动中围绕第二轴线X2驱动行星齿轮架30。
这个行星齿轮架30因此然后通过齿状圆形部分32在转动中围绕第一轴线X1驱动车轴12，齿状圆形部分32通过与齿轮车轮16相互啮合而接合。
可释放锁定装置34是可释放的，使得它们能够采用锁定设置和释放设置，该锁定设置如上所述使外部环形齿轮26在转动中固定不动，该释放设置使外部环形齿轮26被释放从而能够围绕轴线X2自由地转动。
可释放锁定装置34例如包括至少一个制动器35，该至少一个制动器 35能够将环夹紧转换到锁定设置以及将环释放转换到释放设置。
当外部环形齿轮26能够自由转动并且车轴12围绕第一轴线X1转动时，这个车轴12通过齿轮16在转动中围绕第二轴线X2驱动行星齿轮架 30，齿轮16通过与齿状圆形部分32相互啮合而接合。
由于行星齿轮架30围绕第二轴线X2的转动效果，行星齿轮28围绕所述第二轴线X2移动同时围绕其对应的第三轴线X3转动。每个行星齿轮28 通过与能够自由移动的外部环形齿轮26以及与输出轴19一体地固定的内部恒星齿轮24相互啮合而接合。对内部恒星齿轮24的转动的抵抗因此更高于对外部环形齿轮26的转动的抵抗。因此，行星齿轮28围绕其对应的第三轴线X3的转动被传输到外部环形齿轮26而不是内部恒星齿轮24。结果是，电机18可以停止，而不会受到车轴12转动的干扰。
在电机存在操作异常的情况下、具体是在电机短路或电机电源电路短路的情况下，电机18的这种停止是令人期望的。
因此，牵引装置10包括用于检测电机18的异常的检测装置36。在本说明书中，术语“异常”用于指代会消极地影响电机操作和/或完整性的电机异常。
检测装置36包括例如用于检测短路的常规的短路检测装置和/或提供检测温度上升超过预定阈值的能力的温度测量装置。因此，例如，当检测到短路时或当温度超过预定阈值时，认为已经检测到异常。
牵引装置10还包括用于控制可释放锁定装置34的控制装置38，控制装置38能够命令控制将可释放锁定装置34维持在锁定设置或者将可释放锁定装置34转换为释放设置。
控制装置38连接到检测装置36，使得通过检测异常来确定并调节可释放锁定装置34的控制。
更特别地，控制装置38被设置成在检测装置36未检测到任何异常时将可释放锁定装置34维持在锁定设置状态并且在检测装置36检测到异常时将可释放锁定装置34转换为释放设置状态。
因此，当检测到异常时，外部环形齿轮26被释放从而能够自由地转动，使得输出轴19的转动不再干扰车轴12的转动，如前所述。电机18可以被停止以便修复异常。
换言之，牵引装置10能够实现用于保护电机18的电机保护方法，其中：
-检测装置36连续地监控电机18，以便检测电机18是否存在异常；以及
-当检测到异常时，控制装置38将可释放锁定装置34转换为释放设置。
在用于保护电机18的保护方法的过程中，只要没有检测到异常，可释放锁定装置34就被维持在锁定设置。
应当注意，本发明不限于前述实施例并且可以具有各种附加变体实施例。
特别地，可以提供用于检测确定可释放锁定装置34的释放条件以及行星齿轮传动装置22的其他设置的异常的其他检测装置。
因此，通过变体，第二元件由内部恒星齿轮形成，第二元件因此然后被设计成用于在转动中驱动车轴，而第一元件由外部环形齿轮形成，第一元件然后在转动中与输出轴一体地固定。在这种情况下，第三元件由行星齿轮架形成，第三元件因此与可释放锁定装置相关联。

Claims (9)

1.一种用于牵引车辆的牵引装置(10)，所述牵引装置包括至少一个电机(18)，所述至少一个电机(18)包括输出轴(19)，其特征在于，所述牵引装置(10)还包括：
-行星齿轮传动装置(22)，所述行星齿轮传动装置(22)包括内部恒星齿轮(24)、外部环形齿轮(26)和行星齿轮架(30)，所述行星齿轮架(30)承载行星齿轮(28)，所述行星齿轮(28)通过与所述内部恒星齿轮(24)和所述外部环形齿轮(26)相互啮合而接合，所述内部恒星齿轮(24)在转动中与所述输出轴(19)一体地固定，所述行星齿轮架(30)被设计成在转动中驱动所述车辆的车轴(12)；
-检测装置(36)，所述检测装置(36)用于检测所述电机(18)的异常；
-可释放锁定装置(34)，所述可释放锁定装置(34)能够实现锁定设置和释放设置，当处于所述锁定设置时，所述可释放锁定装置使所述外部环形齿轮(26)停止转动；当处于所述释放设置时，所述可释放锁定装置使所述外部环形齿轮(26)被释放，从而能够自由地转动；
-控制装置(38)，所述控制装置(38)用于控制所述可释放锁定装置(34)，在所述检测装置(36)未检测到任何异常时，所述控制装置(38)能够将所述可释放锁定装置(34)维持在所述锁定设置状态，并且在所述检测装置(36)检测到异常时，所述控制装置(38)能够将所述可释放锁定装置(34)转换为所述释放设置。
2.根据权利要求1所述的牵引装置(10)，其中，所述电机(18)为同步型。
3.根据权利要求1或2所述的牵引装置(10)，其中，所述检测装置(36)能够检测所述电机(18)的短路或所述电机(18)电源电路的短路。
4.根据权利要求1或2所述的牵引装置(10)，其中，所述可释放锁定装置(34)包括至少一个制动器(35)，所述至少一个制动器(35)能够将所述外部环形齿轮(26)夹紧转换到所述锁定设置以及将所述外部环形齿轮(26)释放到所述释放设置。
5.根据权利要求1或2所述的牵引装置(10)，其中，外部环形齿轮(26)包括环，所述环包括内部齿状表面，所述内部齿状表面通过与所述行星齿轮(28)相互啮合而接合，所述可释放锁定装置(34)包括至少一个制动器(35)，所述至少一个制动器(35)能够将所述外部环形齿轮(26)夹紧转换到所述锁定设置以及将所述外部环形齿轮(26)释放转换到所述释放设置。
6.根据权利要求1或2所述的牵引装置(10)，其中，所述行星齿轮架(30)包括齿状圆形部分(32)，所述齿状圆形部分(32)被设计成通过与所述车轴(12)承载的互补齿轮(16)相互啮合而接合。
7.根据权利要求1或2所述的牵引装置(10)，还包括为所述电机(18)供电的逆变器(20)。
8.一种包括至少一个转向架的铁路车辆，所述转向架设置有至少一个车轴(12)，其特征在于，所述铁路车辆包括至少一个根据权利要求1所述的牵引装置(10)，其中，所述行星齿轮传动装置(22)与所述车轴(12)运动连接。
9.一种用于保护根据权利要求1所述的牵引装置(10)的保护方法，其特征在于：
-所述检测装置(36)连续地监控所述电机(18)，以便检测所述电机(18)是否存在异常；以及
-当检测到异常时，所述控制装置(38)将所述可释放锁定装置(34)转换为所述释放设置。
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