JP2018023272A - 車両用の、特に鉄道車両用の数個のモーターを有する牽引装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト効率の良い牽引装置を提供する。
【解決手段】牽引装置（１０）は、２つのモーター（１８）と、２つのモーターに電力を供給するインバーター（２０）と、モーターごとの遊星歯車セット（２２）であって、内側太陽歯車（２４）と、外側太陽歯車（２６）と、遊星キャリア（３０）とから選択される第１要素、第２要素及び第３要素を含む遊星歯車セット（２２）とを含む。第１要素は、対応する出力軸（１９）と共に回転するように固定され、第２要素は、車両のそれぞれの車軸（１２）を回転させるように意図されている。少なくとも１つのモーターに対して、電動制御手段（３４）が対応する第３要素を回転させる。手段（３８）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（４０）は、対応する第３要素の回転速度を各出力軸の回転速度及び／又はそれらの角度位置の関数として指令する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両、特に鉄道車両用の牽引装置に関する。

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、当該技術の現状において既に知られている。各出力軸は、一般にギヤボックス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。

各モーターは、その自身のインバーターによって電力を供給される。実際に、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同期モーターに電力を供給することができない。

これは、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をもたらす。

本発明は特に、よりコスト効率のよい牽引装置を提案することによって、この欠点を解決することを目的とする。

このために、本発明は特に、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、
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セットであって、内側太陽歯車と、外側太陽歯車と、内側太陽歯車及び外側太陽歯車と噛み合う遊星歯車を支持する遊星キャリア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要素は対応する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させるように意図されている遊星歯車セットと、
対応する遊星歯車セットの第３要素を回転させることができる、モーターの少なくとも１つのための電動制御手段と、
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、
対応する遊星歯車セットの第３要素の回転速度を各出力軸の回転速度及び／又はそれらの角度位置の関数として指令することができる、各電動制御手段を制御する手段と
を含むことを特徴とする牽引装置に関する。

本発明によれば、単一のインバーターがモーターの全てに電力を供給する。

制御手段により、遊星歯車セットの第３要素の回転速度を変更し、それらを出力軸の速度に、より詳細には出力軸の速度の差に適合させることができる。

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、遊星歯車セットの第３要素を低速度又はゼロ速度で回転させ、牽引装置によって供給される牽引力に寄与する。

逆に、出力軸間の速度及び／又は角度位置に差がある場合、制御手段は、この差をなくすために遊星歯車セットの少なくとも１つの第３要素の速度を増加させる。

本発明による牽引装置は、以下の特徴の１つ以上を更に含むことができる。

・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なくすために遊星歯車セットの第３要素の回転速度を制御するように構成されている。

・各モーターは同期型のものである。

・各第２要素は、対応する遊星キャリアによって形成され、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。

・各電動制御手段は、インバーターによって電力を供給される。

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、各遊星歯車セットは車軸のそれぞれ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。

本発明は最後に、先に説明した牽引装置を制御する方法であって、
各出力軸の回転速度を測定すること及び／又は各出力軸の角度位置を検出することと、
各出力軸の回転速度及び／又は各出力軸の角度位置に基づいて遊星歯車セットの第３要素の回転速度を制御することと
を含むことを特徴とする方法に関する。

有利には、
出力軸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、制御手段は遊星歯車セットの第３要素を低速度又はゼロ速度で回転させ、
出力軸間の速度及び／又は角度位置の差が所定の値を上回る場合、制御手段はこの差をなくすために遊星歯車セットの少なくとも１つの第３要素の速度を増加させる。

本発明は、実施例としてのみ提供さ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用いてよりよく理解されるであろう。
本発明の例示的な実施形態による牽引装置を概略的に示す。

図は、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を示している。

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、それは通常は、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。

車軸１２は、同じ符号を用いて以下で説明されるように同一である。

各車軸１２は、第１軸線Ｘ１を中心に回転可能である。

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。

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であるので、同じ参照番号を用いて以下で説明する。

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果的且つよりコンパクトである。

各モーター１８は、従来通りに固定子と回転子とを含み、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を中心に回転可能である。

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によって共有される。

牽引装置１０は、モーター１８ごとに、対応する出力軸１９と歯付きホイール１６との間に配置されたそれぞれの遊星歯車セット２２を更に含む。

各遊星歯車セット２２は、内側太陽歯車２４と、外側太陽歯車２６と、内側太陽歯車２４及び外側太陽歯車２６と噛み合う遊星歯車２８を支持する遊星キャリア３０とから選択される第１要素、第２要素及び第３要素を含む。第１要素は、対応する出力軸１９と共に回転するように固定され、第２要素は、車両のそれぞれの車軸１２を回転させるように意図されている。

上述の実施例では、第１要素は内側太陽歯車２４であり、第３要素は外側太陽歯車２６である。この外側太陽歯車２６は、第２軸線Ｘ２を中心とする全体的な回転形状を有する。各外側太陽歯車２６は、例えば歯付きの内面を有するクラウン形状である。

各遊星歯車セット２２はまた、各々が対応する内側太陽歯車２４及び外側太陽歯車２６（特に歯付き内面）と噛み合う、少なくとも１つの遊星歯車２８、一般に３つの遊星歯車２８を含む。従って、各遊星歯車２８は、対応する内側太陽歯車２４と外側太陽歯車２６との間に放射状に配置されている。各遊星歯車２８は、第３軸線Ｘ３を中心に概ね回転形状を有し、各遊星歯車２８は、この第３軸線Ｘ３を中心に回転可能である。

説明した実施例では、第２要素は、それぞれの遊星キャリア３０である。遊星キャリア３０は、第２軸線Ｘ２を中心に回転可能であり、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と噛み合う歯付きの円形部分３２を含む。遊星キャリア３０はまた、遊星歯車２８ごとに、この遊星歯車２８に旋回可能に連結された支持部分３３を含み、この旋回リンクは、対応する第３軸線Ｘ３を中心に定められている。

牽引装置１０は、少なくとも１つのモーター１８に対して、対応する外側太陽歯車２６を回転させることができる電動制御手段３４を含む。

有利には、各モーター１８は、それぞれの電動制御手段３４に結合されている。

各電動制御手段３４は、上述した実施例では外側太陽歯車２６によって形成された対応する第３要素の歯付き内面と噛み合う回転出力部材３６を含む。

各電動制御手段３４は、例えば、インバーター２０によって電力を供給される。

各電動制御手段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、各電動制御手段３４の電力は、各モーター１８の電力の５％以下である。従って、電動制御手段３４は、顕著な追加の電力消費を伴わない。

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。

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の関数として対応する外側太陽歯車２６の回転速度を指令することができる、各電動制御手段３４を制御する手段４０を含む。

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間の角度ずれを相殺するために外側太陽歯車２６の回転速度を制御するように構成される。

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は外側太陽歯車２６を低速度又はゼロ速度で回転させ、その結果、牽引装置１０によって供給される牽引力に寄与する。

逆に、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、この差を相殺するために少なくとも１つの外側太陽歯車２６の速度を増加させる。

本発明は前述の実施形態に限定されないことに留意されたい。

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。

別の代替案によれば、モーター１８の１つのみが制御手段３４に結合されていない。従って、牽引装置１０がＮ個のモーターを含む場合、Ｎ−１又はＮ個の制御手段３４を含む。

また、遊星歯車セットの第３要素は、モーター要素の一方又は他方、ホイール又は制御部材に普通に接続されることができる。

Claims (8)

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）ごとの遊星歯車セット（２２）であって、内側太陽歯車（２４）と、外側太陽歯車（２６）と、前記内側太陽歯車（２４）及び前記外側太陽歯車（２６）と噛み合う遊星歯車（２８）を支持する遊星キャリア（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）は対応する出力軸（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）を回転させるように意図されている遊星歯車セット（２２）と、
   対応する遊星歯車セット（２２）の前記第３要素（２６）を回転させることができる、前記モーター（１８）の少なくとも１つのための電動制御手段（３４）と、
   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、
   対応する遊星歯車セット（２２）の前記第３要素（２６）の回転速度を各出力軸（１９）の回転速度及び／又はそれらの角度位置の関数として指令することができる、各電動制御手段（３４）を制御する制御手段（４０）と
   を含むことを特徴とする牽引装置（１０）。
2. 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）間の角度ずれをなくすために前記遊星歯車セット（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に記載の牽引装置（１０）。
3. 各モーター（１８）は同期型のものである、請求項１又は２に記載の牽引装置（１０）。
4. 各第２要素は、対応する遊星キャリア（３０）によって形成され、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３のいずれか一項に記載の牽引装置（１０）。
5. 各電動制御手段（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４のいずれか一項に記載の牽引装置（１０）。
6. 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つの請求項１から５のいずれか一項に記載の牽引装置を含み、各遊星歯車セット（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。
7. 請求項１から５のいずれか一項に記載の牽引装置を制御する方法であって、
   各出力軸（１９）の回転速度を測定すること及び／又は各出力軸（１９）の角度位置を検出することと、
   各出力軸（１９）の回転速度及び／又は各出力軸（１９）の角度位置に基づいて前記遊星歯車セット（２２）の前記第３要素（２６）の回転速度を制御することと
   を含むことを特徴とする方法。
8. 前記出力軸（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、前記制御手段（４０）は前記遊星歯車セット（２２）の前記第３要素（２６）を低速度又はゼロ速度で回転させ、
   前記出力軸（１９）間の速度及び／又は角度位置の差が所定の値を上回る場合、前記制御手段（４０）はこの差をなくすために前記遊星歯車セットの少なくとも１つの第３要素（２６）の速度を増加させる、請求項７に記載の制御方法。

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