JP2008273389A - 車両用駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スペースの制約された箇所により大型の電動機を搭載することが可能な車両用駆動装置を提供すること。
【解決手段】レール踏面１１から主電動機１ｂの回転軸の中心までの長さが、レール踏面１１から車軸５ｂの中心までの長さよりも大きくなるようにする。そして、アンダークリアランス１３を確保しつつ、歯車装置２ｂをレール踏面１１に対して傾斜させると共に、台車枠４から歯車装置２ｂを吊り下げるための吊り装置７を短寸化する。これにより、主電動機１ｂの下方に、長さ１０に相当する分の新たに設置スペースが生成される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電気車等に搭載された車両用駆動装置に関するものである。

従来の電気車等に搭載された車両用駆動装置として、電気車の台車枠に取り付けられた電動機の回転トルクを歯車形たわみ軸継手、歯車装置を介して車軸に伝達し、車軸に取り付けられた車輪を回転駆動させるものがある。

歯車装置は、吊り装置により台車枠に取り付けられる。また、吊り装置の長さを調整可能な構成とすることにより、歯車装置の吊り高さを調整可能とした車両用駆動装置が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開平０８−２６８２７２号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、以下に示すような問題点があった。電動機の出力を増強するために電動機を大容量化するなど、より大型の電動機を電気車に搭載しようとする場合、台車の限られたスペースに設置する必要があるため、より大型の電動機の設置が困難であるという問題点があった。

特に、電車の場合には、車軸の高さまたは車輪の大きさは規格により決まっており、また、走行上の安全性等の理由により、レール踏面から一定の高さ（アンダークリアランスレベル）以下に車輪以外の部分を設けてはいけないという制約がある。そのため、大容量化により外径が増大し、または冷却経路等を下部に設けるなどして下方の寸法が増大した電動機を搭載しようとしても、アンダークリアランスの制約からこのようなより大型の電動機を搭載することが難しいという問題点があった。従来、このような制約下で、既にできるだけ大型の電動機を搭載しているため、さらにより大型の電動機を搭載しようとしても困難な状況にある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、スペースの制約された箇所により大型の電動機を搭載することが可能な車両用駆動装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる車両用駆動装置は、電気車の台車枠に取り付けられた主電動機と、前記台車枠に取り付けられた車軸と、前記主電動機と前記車軸とに連結され前記主電動機の回転数を減じて前記車軸に伝達する歯車装置と、を備え、前記主電動機の回転軸の中心の高さが、前記車軸の中心の高さよりも大きくなるようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、主電動機の回転軸の中心の高さを車軸の中心の高さよりも大きくしたので、主電動機の下方に新たに設置スペースが生成され、この生成された設置スペースを利用して、主電動機の下方の寸法を大きくとることが可能となる、という効果を奏する。したがって、台車枠、歯車装置は変更することなく、より大型の主電動機を搭載した車両用駆動装置を提供することができる。

以下に、本発明にかかる車両用駆動装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本実施の形態にかかる車両用駆動装置の構成を示す平面図、図２は、本実施の形態にかかる車両用駆動装置の構成を示す側面図、図３は、従来の車両用駆動装置の構成を示す側面図、図４は、本実施の形態における吊り装置の構成を示す断面図である。

図１は、例えば電車の台車に設けられた車両用駆動装置を示しており、対角に配置された主電動機１ａおよび１ｂが、それぞれ台車枠４に取り付けられている。台車枠４には、車軸５ａおよび５ｂが取り付けられており、車軸５ａおよび５ｂの両端にはそれぞれ車輪６が嵌入され固定されている。また、車軸５ａには歯車装置２ａが取り付けられると共に、車軸５ｂには歯車装置２ｂが取り付けられている。主電動機１ａの回転軸と、歯車装置２ａのピニオン軸とは、歯車形たわみ軸継手３ａにより可撓的に連結され、また、主電動機１ｂの回転軸と、歯車装置２ｂのピニオン軸とは、歯車形たわみ軸継手３ｂにより可撓的に連結されている。主電動機１ａおよび１ｂの回転軸は、車軸５ａおよび５ｂと平行になるように構成されている。なお、本実施の形態においては、主電動機の個数を２個としているが、これに限定されず、他の個数を用いるものであってもよい。

主電動機１ａの回転トルクは、歯車形たわみ軸継手３ａを介して、歯車装置２ａに伝達され、車軸５ａ、車輪６が回転駆動される。同様に、主電動機１ｂの回転トルクは、歯車形たわみ軸継手３ｂを介して、歯車装置２ｂに伝達され、車軸５ｂ、車輪６が回転駆動される。主電動機１ａ、１ｂの回転数は、それぞれ歯車装置２ａ、２ｂにて減じられて、車軸５ａ、５ｂに伝達される。車輪６とレール（図示せず）との間に生じる摩擦力により、台車上に搭載された車体が台車とともに牽引される。

図２では、本実施の形態における歯車装置２ｂの設置構成が示されている。図２に示すように、歯車装置２ｂの一端の下部には突出部１２が設けられており、この突出部１２に吊り装置７の一端が取り付けられと共に、吊り装置７の他端は台車枠４に取り付けられている。すなわち、歯車装置２ｂは、その一端に設けられた突出部１２を介して、吊り装置７により台車枠４から吊り下げられている。

本実施の形態においては、主電動機１ｂの回転軸の中心の高さは、車軸５ｂの中心の高さよりも大きくなるように構成され、それに伴い、歯車装置２ｂはレール踏面１１に対して傾斜するように構成されている。すなわち、レール踏面１１から主電動機１ｂの回転軸の中心までの長さは、レール踏面１１から車軸５ｂの中心までの長さ１４よりも大きい。また、吊り装置７の長さは、このような構成に整合するように設計されている。

図２では、１３は、走行上の安全性等の理由により、レール踏面１１から一定の高さ以下に車輪以外の部分を設けてはいけないという制約を表すアンダークリアランスを示しており、８は、その高さであるアンダークリアランスレベルを示している。電車の場合には、車軸の高さまたは車輪の大きさは規格により決まっており、これに応じてアンダークリアランスレベル８も決まっている。レール踏面１１から主電動機１ｂの回転軸の中心までの長さは、アンダークリアランスレベル８と、アンダークリアランス１３から主電動機１ｂの回転軸の中心までの長さ９との和で与えられる。歯車装置２ｂのレール踏面１１に対する傾斜角度は、アンダークリアランスレベル８以下に車両用駆動装置の一部または全部が位置しないという制約下で任意に設定可能である。図示例では、歯車装置２ｂの下面の周縁の一部がアンダークリアランス１３に接するまで歯車装置２ｂを傾斜させた構成としており、許容される最も大きな傾斜角度の場合を示している。

ここで、本実施の形態の構成と従来の構成との違いを明確にするために、図２と図３とを比較して説明する。なお、図３においては、図２と同一の構成部分については同一の符号を付している。図３に示すように、従来の車両用駆動装置において、主電動機５１ｂの回転軸の中心の高さは、車軸５ｂの中心の高さと同じである。そのため、従来の歯車装置２ｂはレール踏面１１に対して傾斜しておらず、その下面はレール踏面１１と平行である。一方、図２に示すように、本実施の形態の歯車装置２ｂの下面はレール踏面１１に対して傾斜しており、このような構成を実現するために、本実施の形態の吊り装置７の長さは、従来の吊り装置５７の長さよりも短寸化している。なお、本実施の形態の歯車装置２ｂ自体は従来の歯車装置と同じものを用いることができ、本実施の形態においては、主電動機１ｂの回転軸の中心位置を従来に比べて上方に移動させ、歯車装置２ｂを傾斜させて連結している。

図３では、主電動機５１ｂの大きさをアンダークリアランス１３の制約下で、既に可能な限り大型化している。即ち、主電動機５１ｂの半径５９は、レール踏面１１から車軸５ｂの中心までの長さ１４から、アンダークリアランスレベル８を差し引いた長さになっている。そのため、主電動機５１ｂをさらに大容量化し、より大型の電動機に変更しようとしても、アンダークリアランス１３の制約からその設置が困難となっている。一方、図２に示すように、歯車装置２ｂを傾けることにより、１０に示す長さ分だけ主電動機１ｂの径方向の大きさを増大させることができる。すなわち、アンダークリアランスは確保したまま、主電動機１ｂの半径を大きくとることが可能となる。本実施の形態を、例えば全閉形電動機に適用した場合、主電動機の出力を１３５ｋＷから２００ｋＷ程度まで増大可能であることがわかった。以上、主電動機１ｂ、歯車装置２ｂ、車軸５ｂについて説明をしたが、主電動機１ａ、歯車装置２ａ、車軸５ａについても同様である。

次に、図４を参照して、吊り装置７の構成について説明する。図４において、２ａは歯車装置、２０は車軸５ａに取り付けたギアを収納するギアケース、２１は主電動機１ａの回転軸に取り付けたギアを収納するギアケース、２６は歯車装置２ａに設けられた突出部としての取り付け腕、２７は台車枠４の一部であり台車側の取り付け座、７は図２で示した吊り装置である。また、２２はボルト、２３は座板、２４はシム、２５はラバー部、２８はナットである。図４に示すように、吊り装置７の上下の取り付け部分、すなわち、取り付け腕２６および台車側の取り付け座２７においては、それぞれ取り付け部分の上下面に例えばドーナツ状のゴムからなるラバー部２５を配置し、さらに、シム２４、座板２３を順次重ね合わせている。そして、吊り装置７の内部を貫通するボルト孔にボルト２２を挿通し、ナット２８で締め付けて固定する。このように、取り付け腕２６および台車側の取り付け座２７の上下の面には、弾性部材であるラバー部２５が設けられている。そのため、図２に示すように、吊り装置７を短寸化し、歯車装置２ｂ（または２ａ）を傾斜させたとしても、この傾きにより吊り装置７との取り付け箇所に発生する応力はラバー部２５で吸収されるので、取り付け部の信頼性は確保される。

本実施の形態によれば、主電動機１ａ、１ｂの回転軸の中心の高さを車軸５ａ、５ｂの中心の高さよりも大きくし、アンダークリアランス１３を確保しつつ、歯車装置２ａ、２ｂをレール踏面１１に対して傾斜させるようにしたので、主電動機１ａ、１ｂの下方に新たに設置スペースが生成され、この生成された設置スペースを利用して、主電動機の１ａ、１ｂの下方の寸法を大きくとることが可能となる、という効果を奏する。したがって、台車枠４、歯車装置２ａ、２ｂは変更することなく、吊り装置７を短寸化することにより、より大型の主電動機を搭載した車両用駆動装置を提供することができる。本実施の形態は、例えば、主電動機を大容量化する場合、下部に冷却通風路などを設置して主電動機の体格が増大する場合などに有用である。

また、より大容量の主電動機を設置することができるので、台車あたりに設置する主電動機の個数を減らすことができ、コストを低減することができる。

なお、特許文献１では、筒状ナットを用いて調整自在に螺合することにより吊り装置の長さを調整し、歯車装置の吊り高さを調整している。一般に、歯車装置の車軸に取り付けられた大歯車と電機子軸に取り付けられた小歯車は、歯車装置が変位した場合でも、最適の噛み合い状態を保つ必要がある。そのため、レール踏面から電機子軸までの高さと、歯車装置の小歯車軸までの高さの差には許容範囲が設けられている。特許文献１では、レール踏面から電機子軸までの高さと、歯車装置の小歯車軸までの高さの差が許容範囲内に収まるように、歯車装置の吊り高さの微調整を行うものである。したがって、本実施の形態のように、大容量の電動機の搭載を目的として歯車装置自体を傾斜させるものとは本質的に異なる。

以上のように、本発明にかかる車両用駆動装置は、電車に好適に適用することができる。

本発明の実施の形態にかかる車両用駆動装置の構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態にかかる車両用駆動装置の構成を示す側面図である。 従来の車両用駆動装置の構成を示す側面図である。 本発明の実施の形態における吊り装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ、５１ｂ 主電動機
２ａ、２ｂ 歯車装置
３ａ、３ｂ 歯車形たわみ軸継手
４ 台車枠
５ａ、５ｂ 車軸
６ 車輪
７、５７ 吊り装置
８ アンダークリアランスレベル
９、１０、１４、５９ 長さ
１１ レール踏面
１２ 突出部
１３ アンダークリアランス
２０、２１ ギアケース
２２ ボルト
２３ 座板
２４ シム
２５ ラバー部
２６ 取り付け腕
２７ 台車側の取り付け座
２８ ナット

Claims (4)

1. 電気車の台車枠に取り付けられた主電動機と、
   前記台車枠に取り付けられた車軸と、
   前記主電動機と前記車軸とに連結され前記主電動機の回転数を減じて前記車軸に伝達する歯車装置と、
   を備え、
   前記主電動機の回転軸の中心の高さが、前記車軸の中心の高さよりも大きくなるようにしたことを特徴とする車両用駆動装置。
2. 前記歯車装置は、前記電気車の車輪の接地面に対して傾斜するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動装置。
3. 前記歯車装置の一端を前記台車枠から吊るす吊り装置をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用駆動装置。
4. 前記歯車装置は、弾性部材を介して前記吊り装置に取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の車両用駆動装置。

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