JP2020061930A - 車両のための牽引装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄道車両のための体積、重量及びエネルギ消費を減少し、牽引モータの動力供給における不具合を克服可能な牽引装置を提供する。【解決手段】車両１０において、牽引装置１１は、出力シャフト４０を各々備えた２つの牽引モータ２０と、各牽引モータの出力シャフトと共に回転するように固定された要素を備えた変速機アセンブリ２２と、少なくとも１つの牽引モータに関して、モータモードにおいて、対応した変速機アセンブリの要素を回転させ、且つ、発電機モードにおいて、対応した変速機アセンブリの要素によって回転させられる制御モータ２４と、各制御モータと共にエネルギを変換することが可能なエネルギ貯蔵ユニット２６と、各々の制御モータの制御コマンドユニットであって、命令信号を受信し、且つ、命令信号の関数として、制御モータに命令を与えることが可能な制御コマンドユニット２７と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は車両、特に鉄道車両のための牽引装置に関する。

本発明は車両、特にそのような牽引装置を備えた鉄道車両にも関する。

従来技術から知られている牽引装置は、少なくとも２つの牽引モータを含み、各モータは出力シャフトを備えている。各出力シャフトは、車両の個々の車軸を回転させることを目的としている。いくつかの場合、牽引装置は、牽引モータの角度位置および／または回転速度における任意の差異を補正しようとする制御モータを備えている。

それでもなお、そのようなモータが専用の動力源を備えている場合、そのような制御モータは、牽引装置のエネルギ消費ならびにその装置の重量および体積を増大させ得る。

さらに、牽引モータの動力供給における任意の不具合に対抗するために、牽引装置は、バッテリ充電器によって充電されたバッテリにより形成されたアセンブリを一般的に備えている。しかしながら、そのようなアセンブリは、エネルギ消費と同様に牽引装置の重量および体積に寄与する。

したがって、減少された体積、重量、およびエネルギ消費を有し、ならびに牽引モータの動力供給における不具合を克服することが可能な牽引装置の必要性がある。

その目的のために、本発明は車両、特に鉄道車両に関連し、その装置は、
少なくとも２つの牽引モータであって、各牽引モータは出力シャフトを備えた牽引モータと、
各々の牽引モータに関して、少なくとも１つの要素を備えた変速機アセンブリであって、１つまたは少なくとも１つの要素は、出力シャフトと共に回転するように固定された変速機アセンブリと、
少なくとも１つの牽引モータに関して、連結された制御モータであって、１つまたは少なくとも１つの制御モータは、モータモードにおいて、対応した変速機アセンブリの１つまたは少なくとも１つの要素を回転させ、且つ発電機モードにおいて、対応した変速機アセンブリの１つまたは少なくとも１つの要素によって回転させられる制御モータと、
１つまたは各々の制御モータと共にエネルギを変換することが可能なエネルギ貯蔵ユニットと、
１つまたは各々の制御モータの制御コマンドユニットであって、少なくとも１つの命令信号を受信し、且つ少なくとも１つの命令信号の関数として、１つまたは各々の制御モータに命令を与えることが可能な制御コマンドユニットと、
を備えている。

本発明の有利な他の態様によれば、牽引装置は、単独でまたは技術的に可能な任意の組み合わせに従って、以下の１つ以上の特徴を備えている。
− １つまたは複数のうちの１つの制御モータがモータモードにおいて命令を受けた場合、エネルギ貯蔵ユニットは、制御モータにエネルギを供給し、１つまたは複数のうちの１つの制御モータが発電機モードにおいて命令を受けた場合、エネルギ貯蔵ユニットは、制御モータからのエネルギを受容する。
− 各変速機アセンブリは遊星歯車セットであり、各遊星歯車セットは、第１、第２、および第３要素を備え、これらの要素は、内側太陽歯車、外側太陽歯車、ならびに内側太陽歯車および外側太陽歯車と噛み合った少なくとも１つの遊星歯車を担持した遊星キャリアから選択されており、第１要素は、対応した牽引モータの出力シャフトと共に回転するように固定されており、第２要素は、車両の個々の車軸を回転させることが可能であり、第３要素は、対応した制御モータの出力シャフトと共に回転するように固定されて構成されている。
− 少なくとも１つの遊星歯車セットに関して、第１要素は外側太陽歯車であり、第２要素は遊星キャリアであり、第３要素は内側太陽歯車である。
− 牽引モータおよび制御モータの各々は、ステータおよびこのステータに対して回転可能なロータを備え、牽引装置は、制御モータに連結された少なくとも１つの牽引モータのための固定化ユニットを備え、固定化ユニットは少なくとも２つの位置において移動可能であり、２つの位置のうちの第１位置において、対応した牽引モータおよび制御モータのロータは自由であり、第２の位置において、対応した牽引モータのロータのみが固定化されており、
制御コマンドユニットは、牽引モータの停止に対応した、牽引モータの動力供給の消失を検出することが可能であり、制御コマンドユニットは、制御コマンドユニットが対応した牽引モータの動力供給の消失を検出しない場合、固定化ユニットを第１に維持し、制御コマンドユニットが対応した牽引モータの動力供給の消失を検出した場合、固定化ユニットを第２位置へと移行させることも可能である。
− 固定化ユニットは第３位置へとさらに移行可能であり、第３位置において、対応した制御モータのロータのみが固定化され、制御コマンドユニットは、各制御モータに関する異常の検出、または異常信号の受信がさらに可能であり、対応した制御モータの異常が検出された場合、固定化ユニットを第３位置へと切り替えることが可能である。
− 制御コマンドユニットは、各々の牽引モータの出力シャフトの角度位置および／もしくは回転速度を測定するか、または測定結果を受信すること、ならびに変速機アセンブリの対応した要素の所望の回転速度に従って各々の制御モータに命令を出すことが可能であり、所望の回転速度は、各々の牽引モータの出力シャフトに関して測定された角度位置および／もしくは回転速度の関数として確立される。
− 制御コマンドユニットは、各々の牽引モータに関する異常を検出することまたは異常信号を受信することが可能であり、関連した牽引モータの異常が検出された場合、連結された制御モータによって与えられるトルクを減少させる。
− 制御コマンドユニットは、関連した牽引モータと、この牽引モータによって運転されることに適した車軸と、の間の力の伝達を活性化するために、各々の制御モータによって与えられるトルクを増大させることも可能である。
− 各々の牽引モータは、エネルギ貯蔵ユニットとは異なった動力供給ユニットによって動力供給され、牽引装置は、動力供給ユニットと複数の牽引モータとの間に接続された単一の変換器を備えている。
− 牽引モータは同期モータ、好適に永久磁石を備えたモータである。

本発明は車両、特に鉄道車両にも関連しており、
少なくとも２つの車軸と、
少なくとも１つの、前述の牽引装置（１１）と、
を備え、
各変速機アセンブリは、個々の車軸に運動学的に接続されている。

本発明の他の特徴および利点は、本発明の実施形態の以下の記載を読むことにより明らかになるだろう。それらの実施形態は単なる例示として、単一の図を参照して提供されている。その図は、牽引装置の例示的な実施を示した部分的な線図である。

牽引装置の例示的な実施を示した部分的な線図である。

車両１０および牽引装置１１は、図１に記載されている。

車両１０は、列車、路面電車、または軌道車両のような、例えば鉄道車両である。

車両１０は、２つの車輪１４を支持した少なくとも１つの車軸１２を含んでいる。図示された例において、車両１０は少なくとも２つの車軸１２を含み、各車軸は２つの車輪１４を支持している。

鉄道車両の場合、この車両１０は、一般的に少なくとも前述の車軸１２を備えた少なくとも１つの車体を含んでいる。各車軸１２は、第１軸Ｘ１の周りに回転可能である。

有利に且つ図示されたように、各車軸１２は、歯車１６と共に回転するように固定され、この歯車を用いて、車軸１２は、牽引装置１１に運動学的に接続されている。

図示された例において、牽引装置１１は、少なくとも２つの牽引モータ２０、各牽引モータ２０のための変速機アセンブリ２２、牽引モータ２０のうちの少なくとも１つのための制御モータ２４、エネルギ貯蔵ユニット２６、および制御コマンドユニット２７を備えている。選択的に、牽引装置１１は、有利に制御コマンドユニット２７によって制御された固定化ユニット３２も備えている。

各牽引モータ２０は、出力シャフト４０を備えている。各牽引モータ２０は、ステータ４０Ａおよびロータ４０Ｂをさらに備えている。ロータ４０Ｂはステータ４０Ａに対して回転可能であり、牽引モータ２０の出力シャフト４０と共に回転するように固定されている。各出力シャフト４０は、第２軸Ｘ２の周りに回転可能である。

図示された例において、牽引モータ２０は内部ロータを備えたモータであり、すなわち、ステータ４０Ａはロータ４０Ｂの外側に配置されている。

変形において、牽引モータ２０は外部ロータを備えたモータであり、すなわち、ステータ４０Ａはロータ４０Ｂの外側に配置されている。

有利には、各牽引モータ２０は同期モータである。そのような同期モータはより効果的であり非同期モータよりも小型である。

各牽引モータ２０は、動力供給ユニット４４から動力供給されている。図示された例において、動力供給ユニット４４は、エネルギ貯蔵ユニット２６とは異なっている。鉄道車両の場合、動力供給ユニット４４は、例えば懸垂線または牽引レールである。

変形において、動力供給ユニット４４は、バッテリまたは燃料電池である。

別の変形において、動力供給ユニット４４およびエネルギ貯蔵ユニット２６は、単一のおよび同じユニットを形成している。

有利には、牽引装置１１は、動力供給ユニット４４およびいくつかの、またはすべての牽引モータ２０を接続した単一の変換器４６を備えている。変換器４６は、四象限（発電機後方向、モータ前方向、モータ後方向、発電機前方向）すべてにおいて、牽引モータ２０を作動させることが可能である。図示された例において、変換器４６はインバータである。変換器４６の制御は、有利に制御コマンドユニット２７によって実行される。

各変速機アセンブリ２２は、対応した牽引モータ２０の出力シャフト４０を車両１０の別個の車軸１２に接続している。

各変速機アセンブリ２２は、少なくとも１つの要素を備えている。１つのまたは少なくとも１つの要素は、対応した牽引モータ２０の出力シャフト４０と共に回転するように固定されている。さらに、１つのまたは少なくとも１つの要素は、車両１０の回転する車軸１２とすることが可能である。

図示された例において、各変速機アセンブリ２２は、減速ギアによって完成された遊星歯車セットである。

各遊星歯車セットは、内側太陽歯車５０、外側太陽歯車５２、ならびに内側太陽歯車５０および外側太陽歯車５２と噛み合った少なくとも１つの遊星歯車を担持した遊星キャリア５４の中から選択された、第１、第２、および第３要素を備えている。内側太陽歯車５０および外側太陽歯車５２は、同軸である。第１要素は、対応した牽引モータ２０の出力シャフト４０と共に回転するように固定されている。第２要素は、車両１０の回転する個々の車軸１２とすることが可能である。第３要素は、対応した制御モータ２４と共に回転するように固定されている。

図示された例において、第１要素は外側太陽歯車５２によって形成されている。次いで、外側太陽歯車５２は出力シャフト４０と共に回転するように固定され、したがって、第２軸Ｘ２の周りに回転可能である。外側太陽歯車５２は、第２軸Ｘ２の周りにおいて一般的な回転体の形状を有する。例えば、外側太陽歯車５２は、歯付きの内表面を備えた王冠形状である。

記載された例において、第２要素は、遊星キャリア５４によって形成されている。

遊星キャリア５４は少なくとも１つの遊星歯車、一般的にはいくつかの遊星歯車を含み、各遊星歯車は内側太陽歯車５０および外側太陽歯車５２と（特に歯付きの内表面と）噛み合っている。したがって、各遊星歯車は、内側太陽歯車５０と外側太陽歯車５２との間に放射状に配置されている。各遊星歯車は、個々の第３軸Ｘ３の周りにおいて一般的な回転体の形状を有し、各遊星歯車は、個々のこの第３軸Ｘ３の周りに回転可能である。例えば、遊星キャリア５４は歯付きの円弧部を含み、第２軸Ｘ２の周りに回転可能であり、歯車１６と相補的であり、且つ歯車１６と噛み合っている。遊星キャリア５４は、各遊星歯車に関して、遊星歯車に旋回可能に連結された支持部も含み、この旋回連結部は、対応した第３軸Ｘ３の周りに形成されている。

記載された例において、第３要素は内側太陽歯車５０である。

さらに、この例において、対応した牽引モータ２０の出力シャフト４０、制御モータ２４の出力部材６０、内側太陽歯車５０、外側太陽歯車５２、および遊星キャリア５４は、同軸である。

１つまたは各々の制御モータ２４は、回転出力部材６０を備えている。出力部材６０は、１つまたは複数のうちの１つの変速機アセンブリ２２の要素と噛み合っている。図示された例において、各回転出力部材６０は、対応した牽引モータ２０の変速機アセンブリ２２の内側太陽歯車５０と噛み合っている。その結果、各回転出力部材６０は、第２軸Ｘ２の周りに回転可能である。

各制御モータ２４は、ステータ６０Ａおよびロータ６０Ｂをさらに備えている。ロータ６０Ｂはステータ６０Ａに対して回転可能であり、制御モータ２４の回転出力部材６０と共に回転するように固定されている。

各制御モータ２４は、モータモードにおいて、１つまたは少なくとも１つの対応した変速機アセンブリ２２の要素を回転させることが可能であり、発電機モードにおいて、１つまたは少なくとも１つの対応した変速機アセンブリ２２の要素によって回転させられることが可能である。

１つまたは各々の制御モータ２４は、例えば非同期モータまたは同期モータである。

好適に、制御モータ２４の数は牽引モータ２０の数と等しく、各制御モータ２４は、別個の牽引モータ２０と関連付けられている。図示された例において、牽引装置１１は２つの牽引モータ２０を備え、各牽引モータ２０は、別個の制御モータ２４に関連付けられている。

有利には、各制御モータ２４の動力は、各牽引モータ２０の動力よりもかなり小さい。例えば、各制御モータ２４の動力は、各牽引モータ２０の動力の５％以下である。したがって、制御モータ２４は、顕著な追加の電力消費を必要としない。

エネルギ貯蔵ユニット２６は、先の制御モータ２４のモータモードまたは発電機モードに基づいて、各制御モータ２４と共にエネルギを変換することが可能である。

エネルギ貯蔵ユニット２６は、例えばバッテリである。バッテリの蓄電容量は、牽引装置１１の使用される計画、特に供給ユニット４４の故障または利用不可能な場合の使用によって決定されている。

有利には、エネルギ貯蔵ユニット２６は、制御モータ２４から来るのみであるエネルギを受け取ることが可能である。したがって、このことは充電、バッテリ充電型の、エネルギ貯蔵ユニット２６を充電する必要性を排除することが可能となる。

牽引装置１１は、各制御モータ２４に関して、エネルギ貯蔵ユニット２６および制御モータ２４を接続した変換器６１をさらに備えている。各変換機６１は、両方の回転方向において、四象限すべてにおいて対応した制御モータ２４を作動させることが可能であり、これにより制御モータ２４は、
− モータモードにおいて、エネルギ貯蔵ユニット２６によって動力供給を受けて、対応した変速機アセンブリ２２および特に内側太陽歯車５０の１つまたは少なくとも１つの要素を回転させ、
− 発電機モードにおいて、エネルギ貯蔵ユニット２６にエネルギ供給することが可能であり、一方で対応した変速機アセンブリ２２および特に内側太陽歯車５０の１つまたは少なくとも１つの要素によって回転させられる。

変換機６１は、例えばインバータである。変換機６１の制御は、有利に制御コマンドユニット２７によって実行される。

エネルギ貯蔵ユニット２６は、例えば車両１０の他の設備に接続されて、それらの設備に動力供給する。そのような設備は、例えば車両１０の空調システムまたは照明システムである。

制御コマンドユニット２７は、各牽引モータ２０の出力シャフト４０の角度位置および／または回転速度を測定するか、または測定結果を受け取ることが可能である。有利には、制御コマンドユニット２７は、牽引モータ２０の出力シャフト４０の間の回転速度の差、および／またはそれらの出力シャフト４０の間の角度のずれを計算することが可能である。

制御コマンドユニット２７はコマンド信号を受け取り、コマンド信号および有利に制御コマンドユニット２７の他の入力信号に基づいて、変換機６１および４６を用いて制御モータ２４および牽引モータ２０を作動させることが可能であり、他の入力信号は、エネルギ貯蔵ユニット２６の充電状態または牽引装置１１の様々な部材の作動状態等である。

コマンド信号は、例えば人−機械インターフェイスを通じた使用者からの命令から計算された信号、または車両１０の速度のような多様なパラメータに基づいて処理ユニットによって自動的に発生した信号である。

有利には、制御コマンドユニット２７は、変速機アセンブリ２２の対応した要素の回転速度に従って、各制御モータ２４に命令することが可能である。例えば、そのような回転速度は、出力シャフト４０の間の角度位置の差および／または回転速度の差が最小となるように定められる。

図示された例において、制御コマンドユニット２７は、各出力シャフト４０の回転速度および／または各出力シャフト４０の角度位置の関数として、対応した内側太陽歯車５０の回転速度の命令を出すことが可能である。より具体的には、制御コマンドユニット２７は、内側太陽歯車５０の回転速度の命令を出して、出力シャフト４０の速度差および／または出力シャフト４０の間の角度のずれを打ち消すように構成されている。

したがって、出力シャフト４０の速度がほぼ同一である場合、および／または角度のずれがほぼゼロである場合、制御コマンドユニット２７は、内側太陽歯車５０を同一速度において回転させ、したがってエネルギ貯蔵ユニットの状態がそれを許容する場合、牽引装置１１によって供給される牽引制動力に寄与する。その逆に、出力シャフト４０の間の速度および／または角度位置に差がある場合、制御コマンドユニット２７は、そのような差を打ち消すために、少なくとも１つの内側太陽歯車５０の速度を変化させる。

例えば、車両１０が起動モードにある場合、制御コマンドユニット２７は、変換機４６を用いて牽引モータ２０を起動する前に、牽引モータ２０の角度差を補正させるために、制御モータ２４に命令することが可能である。

例えば、車両１０が通常運転段階にある場合、制御コマンドユニット２７は制御モータ２４および変換機６１に命令して、対応した変速機アセンブリ２２の１つまたは少なくとも１つの要素によって駆動された制御モータ２４の回転によって生じたエネルギを貯蔵し、およびそのエネルギをエネルギ貯蔵ユニット２６内に貯蔵させることを可能にしている。

例えば、車両１０が制動段階にある場合、制御コマンドユニット２７は制御モータ２４に命令してエネルギを貯蔵し、そのエネルギをエネルギ貯蔵ユニット２６に貯蔵して、これにより制動を補助させることが可能である。

例えば、牽引モータ２０の１つが機能不全である場合、制御コマンドユニット２７は、対応した車軸１２によるその牽引モータ２０のロータ４０Ｂの駆動を防止するために、対応した制御モータ２４に命令することが可能である。変形において、変速機アセンブリ２２の対応した要素の回転速度に従った各制御モータ２４のコマンドは、各出力シャフト４０の測定された角度位置および／または回転速度に基づいて確立され、制御コマンドユニット２７とは別個の、牽引装置１１の別のコマンドユニットによって実行される。

固定化ユニット３２は、制御モータ２４に連結された牽引モータ２０の少なくとも１つを固定化することが可能である。そのような固定化は、有利に可逆的である。

より具体的には、固定化ユニット３２は、対応した牽引モータ２０および制御モータ２４のロータ４０Ｂ、６０Ｂが自由である第１の位置（または図中の位置０）と、対応した牽引モータ２０のロータ４０Ｂのみが固定化された第２の位置（または図中の位置１´）と、の少なくとも２つの位置に従って移動可能である。したがって、図示された例において、固定化ユニット３２が１つの牽引モータ２０のロータ４０Ｂを固定化した場合、対応した変速機アセンブリ２２の外側太陽歯車５２は、そのとき回転について固定化される。牽引モータ２０のロータ４０Ｂが、固定化ユニット３２によって回転について固定化されていない場合、対応した変速機アセンブリ２２の外側太陽歯車５２は、第２軸Ｘ２の周りに自由に回転している。

例えば、固定化ユニット３２は、第２位置において外側太陽歯車５２のクラウンを固定化し、且つ第１位置において外側太陽歯車５２のクラウンを解放することが可能な、少なくとも１つブレーキを備えている。

好適に、固定化ユニット３２は、対応した制御モータ２４のロータ６０Ｂのみが固定化される第３位置（または図中の位置１）に従っても移動可能である。したがって、図示された例において、固定化ユニット３２が、１つの制御モータ２４のロータ６０Ｂを固定化した場合、対応した変速機アセンブリ２２の内側太陽歯車５０は、そのとき回転について固定化される。制御モータ２４のロータ６０Ｂが、固定化ユニット３２によって回転について固定化されていない場合、対応した変速機アセンブリ２２の内側太陽歯車５０は、第２軸Ｘ２の周りに自由に回転している。

変形においてまたは追加的に、固定化ユニット３２は、不備のあるモータを固定化することが可能な少なくとも１つのドッグを備えている。制御モータ２４が故障した場合、ドッグは（例えば電磁石を起動することによって）第３位置に係合し、結果的に制御モータ２４のロータ６０Ｂを固定化する。このことは、故障した制御モータ２４に連結された牽引モータ２０を運転可能に維持し、制御を他の制御モータ２４に負わせることを可能にしている。列車の磁化が消失した場合、ドッグは第２位置に係合し、牽引モータ２０のロータ４０Ｂを固定化することを可能にし、したがって、エネルギ貯蔵ユニット２６によって制御モータ２４から供給されたトルクを、対応した車軸１２へと伝達することを可能にしている。

固定化ユニット３２の制御は、制御コマンドユニット２７によって有利に実行される。

制御コマンドユニット２７は、該当する場合、各牽引モータ２０に関して異常を検出すること、または異常信号を受信することが可能である。本記載において、「異常」との用語はモータの任意の誤作動を示しており、それらはそのモータの正確な作動および／またはそのモータの完全性を決定し得る。

例えば、牽引モータ２０に関する異常信号は、その牽引モータ２０に接続された変換器４６によって発生させられる。したがって、変換器４６は、各牽引モータ２０のまたはその牽引モータ２０の電力供給回路の短絡回路を検出することが可能である。変換器４６は、そのとき例えば短絡回路を検出するための部材、および温度測定部材を備え、事前に決められた閾値を越えた温度上昇を検出することを可能にしている。したがって、異常は、例えば短絡回路が検出された場合、または温度が事前に決められた閾値を越えた場合に検出されると考えられる。

好適に、制御コマンドユニット２７は、該当する場合、異常を検出するか、または各制御モータ２４の異常信号を受信することがさらに可能である。

例えば、制御モータ２４に関する異常信号は、その制御モータ２４に接続された変換器６１によって発生させられる。したがって、変換器６１は、制御モータ２４のまたはその制御モータ２４の電力供給回路の短絡回路を検出することが可能である。変換器６１は、そのとき例えば短絡回路を検出するための部材、および温度測定部材を備え、事前に決められた閾値を越えた温度上昇を検出することが可能である。

好適に、制御コマンドユニット２７は、該当する場合、動力供給ユニット４４が故障または利用不可であることを示した信号を検出または受信することがさらに可能である。

その異常および／または利用可能信号の状態に基づいて、制御コマンドユニット２７は、固定化ユニット３２および／または制御モータ２４に命令することが可能である。

したがって、図示された例において、短絡回路のような、牽引モータ２０の異常が検出された場合、出力部材６０、特に内側太陽歯車５０に対応した制御部材２４によって与えられたトルクは、減少される。実際に、制御モータ２４の作動点（トルク、速度）は、制御コマンドユニット２７によって設定される。この場合、トルクは減少され、出力部材６０の速度は増大するが、トルクおよび速度の生成は、制御モータ２４によって供給されることが可能な最大出力を下回ったままである。したがって、内側太陽歯車５０はこのとき回転から解放され、外側太陽歯車５２と内側太陽歯車５０との間の車軸の動作の伝達の分配は、変更される。内側太陽歯車５０は、より高速で回転を開始し、外側太陽歯車５２は、外側太陽歯車５２が完全に停止するまで減速し、一方で内側太陽歯車５０は、より高速であるが非常に低速で、またはトルクを発生しないように回転する。この場合内側太陽歯車５０は回転から解放され、車軸はもはや外側太陽歯車５２を、したがって牽引モータ２０を駆動することが不可能である。換言すると、この牽引モータ２０の出力軸４０の回転は、もはや車軸１２の回転を妨げない。そのとき、その牽引モータ２０を車軸１２による残余の回転無しに停止させ、検出された異常を解消し、随意的に、必要であれば牽引モータが停止した後に、固定化ユニット３２を通じて牽引モータを固定化することが可能である。

実際に、記載された牽引装置１１において、内側太陽歯車が、車軸１２と牽引モータ２０との間を通るトルクと少なくとも同じオーダーの強度を有するトルクを提供しない限り、車軸１２と牽引モータ２０との間の動作およびトルクの伝達は無い。

したがって、牽引モータおよび車軸は、牽引モータの故障の場合に切り離され、故障が一時的なもののみである場合、容易に且つ迅速に互いに再連結されることが可能である。実際に、トルクを増大することによって、内側太陽歯車に与えられるトルクを再度変化させるのに十分である。牽引モータが命令によって解放された場合、その回転およびトルクは、制御モータを用いて内側太陽歯車に与えられ、内側太陽歯車は固定化されるまで減速して、他方の太陽歯車はより速く回転する。したがって、牽引モータを再起動して、これにより車軸の回転を命令することが可能である。

そのような実施形態は、牽引モータ２０の、特に短絡回路の故障の場合に、牽引モータ２０が回転を続け、一方で短絡が生じていても車軸によって駆動されること、および牽引モータの回転場によって発生した電磁力が、火を発生させるまで増大し得る加熱を引き起こし得る、短絡ループ内に非常に強い電流を流すことを防止することを可能にしている。

制御モータ２４の異常が検出された場合、この制御モータ２４のロータ６０Ｂは、固定化ユニット３２によって固定化される。内側太陽歯車５０は、そのとき回転について固定化され、対応した牽引モータ２０の通常運転を維持することを可能にしている。

一変形において、制御コマンドユニット２７の制御および命令機能は、機器の近くに配置されるかまたは機器に統合された複数のユニットによって実行され、その機器はユニットが制御するか、またはユニットから機器が信号を受信する。

牽引装置１１の例示的な作動方法は、ここに記載される。

牽引装置１１の作動の際に、制御コマンドユニット２７は各出力シャフト４０の角度位置および／または回転速度を連続的に測定するか、または測定結果を連続的に受信する。有利には、制御コマンドユニット２７は、牽引モータ２０の出力シャフト４０の間の回転速度の差、および／またはそれらの出力シャフト４０の間の角度移動の差を計算する。

同様に、牽引装置１１は固定化ユニット３２を備え、制御コマンドユニット２７は、牽引モータ２０および／または制御モータ２４の異常の存在を（直接的に、または信号の受信を通じて）連続的に監視する。

牽引装置１１の作動の際、固定化ユニット３２は、異常が検出されていない限り第１位置を維持する。

当初には、車両１０が起動段階にある場合、制御コマンドユニット２７は、牽引モータ２０の角度差および／または速度差を補正するために、制御モータ２４の起動を命令する。エネルギ貯蔵ユニット２６は、そのときエネルギを制御モータに供給する。図示された例において、各制御モータ２４の出力部材６０は、そのとき遊星歯車セットの内側太陽歯車５０の回転を駆動する。したがって、起動段階においては、角度位置の形成および速度偏差の補正に加えて、制御モータ２４は駆動力に寄与しており、これにより、より良好な加速特性を得ること、またはシステムの性能レベルに影響を与えることなく牽引モータ２０の性能を抑えることを可能にしている。

そのとき、車両１０は通常運転段階であり、制御コマンドユニット２７は、制御モータを発電機モードとなるように命令し、エネルギを発生させて、このエネルギをエネルギ貯蔵ユニット２６内に貯蔵させる。図示された例において、１つまたは各々の制御モータ２４の出力部材６０は、そのとき遊星歯車セットの内側太陽歯車５０によって回転させられる。したがって、通常運転段階においては、制御モータ２４はバッテリ充電器として寄与する。入手可能な動力の観点において、エネルギ貯蔵ユニット２６を使用して、通常はエネルギ貯蔵ユニットに接続された機能以外の機能を供給することが考えられ、これは、それらの機能のより良好な入手可能性を導く。

次いで、車両１０が制動段階にある場合、制御コマンドユニット２７は、制御モータ２４を発電機モードとなるように命令し、エネルギを節約して、そのエネルギをエネルギ貯蔵ユニット２６内に貯蔵させ、これにより制動を補助する。図示された例において、１つまたは各々の制御モータ２４の出力部材６０は、そのとき遊星歯車セットの内側太陽歯車５０によって回転させられる。したがって、制動段階においては、制御モータ２４は制動力に寄与し、停止位置へと接近したラインの受容性に関わらず、ゼロｋｍ／ｈまでの電気的制御を提供することを可能にしている。したがって、牽引装置１１は、エネルギ貯蔵ユニット２６が制動の前に獲得可能な十分な貯蔵の余地を備えた場合、機械的制動を排除することが可能となる。

牽引モータ２０の供給がない場合、制御モータ２４は牽引の支援を提供し、一方でエネルギ貯蔵ユニット２６によって供給される。固定化ユニット３２は、そのとき第２位置において、牽引モータ２０のロータ４０Ｂを回転に関して固定化し、制御モータ２４から車軸１２へのトルクの伝達を可能にしている。

牽引モータ２０、例えばモータ内側の短絡回路の故障の場合、制御モータ２４のトルクは、ロータ４０Ｂおよび外側太陽歯車５２によって形成されたアセンブリのトルクに対して少なくとも大幅に減少されるか、または打ち消されさえされ、先に説明したように、車軸１２から牽引モータ２０のロータ４０Ｂへの動作の伝達を防止する。故障したモータは、そのとき顕著なカットオフ動力を有する機器を必要とすることなく、電気的に接続解除することが可能である。そのようなシステムは完全に可逆的であり、牽引モータ２０を一時的に隔離することが可能である。

制御コマンドユニット２７が、制御モータ２４の１つが機能不全であることを示した異常信号を検出または受信した場合、制御コマンドユニット２７は、その制御モータ２４のロータ６０Ｂを固定化させるために、対応した固定化ユニット３２を第３位置に入らせる。そのとき、他の任意の制御モータ２４は、制御コマンドユニット２７によって計算された牽引モータ２０の間の角度差および／または速度差を補正することによって、欠陥のある制御モータ２４を代替する。

したがって、牽引装置１１は、制御モータ２４に動力供給するために、エネルギ貯蔵ユニット２６からのエネルギを使用することを可能にしている。制御モータ２４が、両方の作動方向においてモータモードまたは発電機モードとして作動することが可能であるため、エネルギ貯蔵ユニット２６は制御モータ２４を用いて再充電されることが可能である。したがって、制御モータ２４は独立して制御される。したがって、牽引装置１１は専用のバッテリ充電器を排除することを可能にしており、このことは牽引装置１１の重量および体積を減少させ、エネルギ消費の安定に寄与している。

さらに、牽引モータ２０の動力供給がない場合、関連した制御モータ２４はそのときモータモードに入り、その牽引モータ２０を代替するために制御されることが可能である。したがって、このことは、備わっていない領域において、動力供給部の故障の場合に、おける牽引装置１１の利用可能性を改良しているか、または動力供給ユニット４４の使用に問題がある、運転段階にある場合に、専用の充電器を備えたバッテリを必要としない。

牽引装置１１は、牽引モータ２０のロータ４０Ｂの間の角度位置および／または回転速度における差を補正することを追求する制御モータ２４の存在により、同期した牽引モータ２０を伴った運転にも特に適切である。したがって、このことは牽引装置１１を簡素化すること、およびそのエネルギ効率と同様に重量および体積を減少すること寄与している。

したがって、そのような牽引装置１１は、減少された体積、重量、およびエネルギ消費を有し、牽引モータ２０の動力供給の故障を克服することが可能である。

当業者は、本発明がこれまでに記載された実施形態に限定されないことを理解するだろう。

例えば、牽引装置１１は、２つ以上の牽引モータ２０を含み得る。

別の変形によれば、少なくとも１つの牽引モータ２０は、制御モータ２４と連結されていない。

さらに、各遊星歯車セットの３つの要素は、１つのもしくは別の牽引モータ２０、車軸１２、または対応した制御モータ２４に、無関係な状態で接続されることが可能である。

最後に、貯蔵ユニット２６の寸法およびエネルギの管理は、これまでに記載されたものとは異なった運転対象を満足することも可能である。

１０ ・・・車両
１１ ・・・牽引装置
１２ ・・・車軸
１４ ・・・車輪
１６ ・・・歯車
２０ ・・・牽引モータ
２２ ・・・変速機アセンブリ
２４ ・・・制御モータ
２６ ・・・エネルギ貯蔵ユニット
２７ ・・・制御コマンドユニット
３２ ・・・固定化ユニット
４０ ・・・出力シャフト
４０Ａ、６０Ａ ・・・ステータ
４０Ｂ、６０Ｂ ・・・ロータ
４４ ・・・動力供給ユニット
４６ ・・・変換器
５０ ・・・内側太陽歯車
５２ ・・・外側太陽歯車
５４ ・・・遊星キャリア
６０ ・・・出力部材
６１ ・・・変換機

Claims (12)

1. 車両（１０）のための牽引装置（１１）であって、
   少なくとも２つの牽引モータ（２０）であって、各牽引モータ（２０）は出力シャフト（４０）を備えた、牽引モータ（２０）と、
   各々の前記牽引モータ（２０）のための、少なくとも１つの要素を備えた変速機アセンブリ（２２）であって、１つまたは少なくとも１つの前記要素は、前記出力シャフト（４０）と共に回転するように固定された変速機アセンブリ（２２）と、
   少なくとも１つの前記牽引モータ（２０）のための、連結された制御モータ（２４）であって、１つまたは少なくとも１つの前記制御モータ（２４）は、モータモードにおいて、対応した前記変速機アセンブリ（２２）の１つまたは少なくとも１つの前記要素を回転させ、且つ発電機モードにおいて、対応した前記変速機アセンブリ（２２）の１つまたは少なくとも１つの前記要素によって回転させられる、制御モータ（２４）と、
   １つまたは各々の前記制御モータ（２４）と共にエネルギを変換することが可能なエネルギ貯蔵ユニット（２６）と、
   １つまたは各々の前記制御モータ（２４）の制御コマンドユニット（２７）であって、少なくとも１つの命令信号を受信し、且つ少なくとも１つの前記命令信号の関数として、１つまたは各々の前記制御モータ（２４）に命令を与えることが可能な制御コマンドユニット（２７）と、
   を備えている、牽引装置（１１）。
2. １つまたは複数のうちの１つの前記制御モータ（２４）がモータモードにおいて命令を受けた場合、前記エネルギ貯蔵ユニット（２６）は、前記制御モータ（２４）にエネルギを供給し、１つまたは複数のうちの１つの前記制御モータ（２４）が発電機モードにおいて命令を受けた場合、前記エネルギ貯蔵ユニット（２６）は、前記制御モータ（２４）からのエネルギを受容する、請求項１に記載の牽引装置（１１）。
3. 各変速機アセンブリ（２２）は遊星歯車セットであり、各遊星歯車セットは、第１、第２、および第３要素を備え、これらの要素は、内側太陽歯車（５０）、外側太陽歯車（５２）、ならびに前記内側太陽歯車（５０）および前記外側太陽歯車（５２）と噛み合った少なくとも１つの遊星歯車を担持した遊星キャリアから選択されており、前記第１要素は、対応した前記牽引モータ（２０）の出力シャフト（４０）と共に回転するように固定されており、前記第２要素は、前記車両（１０）の個々の車軸（１２）を回転させることが可能であり、前記第３要素は、対応した前記制御モータ（２４）の出力シャフトと共に回転するように固定されて構成されている、請求項１または２に記載の牽引装置（１１）。
4. 少なくとも１つの遊星歯車セットに関して、前記第１要素は外側太陽歯車（５２）であり、前記第２要素は遊星キャリア（５４）であり、前記第３要素は内側太陽歯車（５０）である、請求項３に記載の牽引装置（１１）。
5. 前記牽引モータ（２０）および前記制御モータ（２４）の各々は、ステータ（４０Ａ、６０Ａ）および該ステータ（４０Ａ、６０Ａ）に対して回転可能なロータ（４０Ｂ、６０Ｂ）を備え、前記牽引装置（１１）は、前記制御モータ（２４）に連結された少なくとも１つの前記牽引モータ（２０）のための固定化ユニット（３２）を備え、該固定化ユニット（３２）は少なくとも２つの位置において移動可能であり、前記２つの位置のうちの第１位置において、対応した前記牽引モータ（２０）および前記制御モータ（２４）のロータ（４０Ｂ、６０Ｂ）は自由であり、第２位置において、対応した前記牽引モータ（２０）のロータ（４０Ｂ）のみが固定化されており、
   前記制御コマンドユニット（２７）は、前記牽引モータの停止に対応した前記牽引モータ（２０）の動力供給の消失を検出することが可能であり、前記制御コマンドユニット（２７）は、該制御コマンドユニット（２７）が対応した前記牽引モータ（２０）の動力供給の消失を検出しない場合、前記固定化ユニット（３２）を前記第１位置に維持し、前記制御コマンドユニット（２７）が対応した前記牽引モータ（２０）の動力供給の消失を検出した場合、前記固定化ユニット（３２）を前記第２位置へと移行させることが可能である、請求項１から４のいずれか一項に記載の牽引装置（１１）。
6. 前記固定化ユニット（３２）は第３位置へとさらに移行可能であり、前記第３位置において、対応した前記制御モータ（２４）のロータ（６０Ｂ）のみが固定化され、前記制御コマンドユニット（２７）は、各制御モータ（２４）に関する異常の検出、または異常信号の受信がさらに可能であり、対応した前記制御モータ（２４）の異常が検出された場合、前記固定化ユニット（３２）を前記第３位置へと切り替えることが可能である、請求項５に記載の牽引装置（１１）。
7. 前記制御コマンドユニット（２７）は、各々の前記牽引モータの出力シャフト（４０）の角度位置および／もしくは回転速度を測定するか、または測定結果を受信すること、ならびに前記変速機アセンブリ（２２）の対応した要素の所望の回転速度に従って各々の前記制御モータ（２４）に命令を出すことが可能であり、前記所望の回転速度は、各々の前記牽引モータの出力シャフト（４０）に関して測定された前記角度位置および／もしくは前記回転速度の関数として確立される、請求項１から６のいずれか一項に記載の牽引装置（１１）。
8. 前記制御コマンドユニット（２７）は、各々の前記牽引モータ（２０）に関する異常を検出することまたは異常信号を受信することが可能であり、関連した前記牽引モータ（２０）の異常が検出された場合、連結された前記制御モータ（２４）によって与えられるトルクを減少させる、請求項１から７のいずれか一項に記載の牽引装置（１１）。
9. 前記制御コマンドユニット（２７）は、関連した前記牽引モータ（２０）と、該牽引モータ（２０）によって運転されることに適した車軸と、の間の力の伝達を活性化するために、各々の前記制御モータ（２４）によって与えられるトルクを増大させることも可能である、請求項８に記載の牽引装置（１１）。
10. 各々の前記牽引モータ（２０）は、前記エネルギ貯蔵ユニット（２６）とは異なった動力供給ユニット（４４）によって動力供給され、前記牽引装置（１１）は、前記動力供給ユニット（４４）と複数の前記牽引モータ（２０）との間に接続された単一の変換器（４６）を備えている、請求項１から９のいずれか一項に記載の牽引装置（１１）。
11. 前記牽引モータ（２０）は同期モータ、好適に永久磁石を備えたモータである、請求項１から１０のいずれか一項に記載の牽引装置（１１）。
12. 少なくとも２つの車軸（１２）と、
    少なくとも１つの、請求項１から１１のいずれか一項に記載の牽引装置（１１）と、
    を備え、
    各変速機アセンブリ（２２）は、個々の車軸（１２）に運動学的に接続されている車両（１０）。