JP2024016569A - 台車 - Google Patents
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Abstract
【課題】車軸に対するモータの相対変位を吸収することができる台車を提供する。【解決手段】台車は、台車フレームと、車軸と、台車フレームに対して上下方向に相対変位可能に設けられたモータと、車軸とモータの駆動軸とを同軸に連結する動力伝達継手と、台車フレームとモータとを接続する接続部と、台車フレームに対するモータの相対位置を固定する固定機構と、固定機構による固定を解除する解除機構と、を備え、接続部は、台車フレームに支持固定される第一支持部と、第一支持部の下端に設けられた中央ピンと、第一支持部に対して中央ピン回りに回転可能に接続され、上下方向に交差するように延びる第二支持部と、第二支持部の延在方向の一端に設けられてモータを懸架する懸架部と、第二支持部の延在方向の他端と台車フレームとを接続し、台車フレームにかかる重量に応じて第二支持部の延在方向の他端と台車フレームとの距離を調整する調整部と、を有する。【選択図】図2
Description
本開示は、台車に関する。
特許文献1には、モータのトルクを直接車軸に伝達する構造の鉄道車両用直接駆動式電動台車が開示されている。この台車は、モータを固定支持する台車フレームを備える。
ところで、例えば車両に乗員が乗降すると、台車フレームの重量が変化して、台車フレームが上下に変動する。特許文献1に記載の台車では、台車フレームの上下変動に伴ってモータが変位し、車軸に対するモータの相対変位が生じてしまう。車軸に対するモータの相対変位は、動力伝達効率の低下や、走行時の振動の増大等の原因となる。
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、車軸に対するモータの相対変位を吸収することができる台車を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本開示に係る台車は、車体を下方から支持する台車フレームと、前記台車フレームの下方に位置し、水平方向に延びる車軸と、前記台車フレームに対して上下方向に相対変位可能に設けられ、前記車軸を前記車軸の軸線回りに回転させるモータと、前記車軸と前記モータの駆動軸とを同軸に連結する動力伝達継手と、前記台車フレームと前記モータとを接続する接続部と、前記台車フレームに対する前記モータの相対位置を固定する固定機構と、前記固定機構による固定を解除する解除機構と、を備え、前記接続部は、前記台車フレームに支持固定される第一支持部と、前記第一支持部の下端に設けられた中央ピンと、前記第一支持部に対して前記中央ピン回りに回転可能に接続され、上下方向に交差する一方向に延びる第二支持部と、前記第二支持部の延在方向の一端に設けられて前記モータを懸架する懸架部と、前記第二支持部の延在方向の他端と前記台車フレームとを接続し、前記台車フレームにかかる重量に応じて前記第二支持部の延在方向の他端と前記台車フレームとの距離を調整する調整部と、を有する。
本開示の台車によれば、車軸に対するモータの相対変位を吸収することができる。
<第一実施形態>
以下、本開示の第一実施形態に係る台車10について、図1、図2を参照して説明する。
以下、本開示の第一実施形態に係る台車10について、図1、図2を参照して説明する。
(車両)
図1、図2に示すように、本実施形態の台車10が用いられる車両1は、例えば鉄道車両である。車両1は、車体2と、台車10とを備える。車体2の内部には、乗員が乗り降りするためのスペースが設けられている。
図1、図2に示すように、本実施形態の台車10が用いられる車両1は、例えば鉄道車両である。車両1は、車体2と、台車10とを備える。車体2の内部には、乗員が乗り降りするためのスペースが設けられている。
以下では、鉛直上下方向を単に「上下方向」と称する場合がある。
(台車)
台車10は、車体2を下方から支持するともに、地面に沿うレールL上を走行する。レールLは、一方向に延びている。レールLは、レールLの長手方向に直交する方向に対向して一対設けられている。台車10は、台車フレーム20と、車軸11と、保持機構12と、車輪13と、軸ばね14と、モータ15と、動力伝達継手16と、接続部30と、調整部40と、固定機構50と、解除機構60とを備える。
台車10は、車体2を下方から支持するともに、地面に沿うレールL上を走行する。レールLは、一方向に延びている。レールLは、レールLの長手方向に直交する方向に対向して一対設けられている。台車10は、台車フレーム20と、車軸11と、保持機構12と、車輪13と、軸ばね14と、モータ15と、動力伝達継手16と、接続部30と、調整部40と、固定機構50と、解除機構60とを備える。
(台車フレーム)
台車フレーム20は、レールLから上方に離間する位置に設けられている。台車フレーム20には、車体2が載置される。台車フレーム20は、車体2内の乗員の重量を下方から支持する。台車フレーム20は、台車フレーム本体21と、取付孔22と、取付ブラケット23と、を備える。台車フレーム本体21は、水平方向に延在する枠体である。取付孔22は、台車フレーム本体21に設けられ、台車フレーム本体21を上下方向に貫通している。取付ブラケット23は、取付孔22に対応する位置に設けられている。取付ブラケット23は、側壁部24と、上壁部25と、を有する。側壁部24は、台車フレーム本体21から立ち上がり、取付孔22を囲うように設けられている。上壁部25は、側壁部24の上端に設けられている。上壁部25は、取付孔22を上方から覆うように設けられている。上壁部25には、挿通孔25aが設けられている。挿通孔25aの中心軸線は、取付孔22の中心軸線と一致している。
台車フレーム20は、レールLから上方に離間する位置に設けられている。台車フレーム20には、車体2が載置される。台車フレーム20は、車体2内の乗員の重量を下方から支持する。台車フレーム20は、台車フレーム本体21と、取付孔22と、取付ブラケット23と、を備える。台車フレーム本体21は、水平方向に延在する枠体である。取付孔22は、台車フレーム本体21に設けられ、台車フレーム本体21を上下方向に貫通している。取付ブラケット23は、取付孔22に対応する位置に設けられている。取付ブラケット23は、側壁部24と、上壁部25と、を有する。側壁部24は、台車フレーム本体21から立ち上がり、取付孔22を囲うように設けられている。上壁部25は、側壁部24の上端に設けられている。上壁部25は、取付孔22を上方から覆うように設けられている。上壁部25には、挿通孔25aが設けられている。挿通孔25aの中心軸線は、取付孔22の中心軸線と一致している。
(車軸)
車軸11は、台車フレーム20の下方に位置している。車軸11は、水平方向に延びる円柱状に形成されている。
以下、車軸11の軸線Oを単に「軸線O」と称し、軸線Oの径方向を単に「径方向」と称する場合がある。軸線O方向は、レールLの長手方向と直交している。
車軸11は、台車フレーム20の下方に位置している。車軸11は、水平方向に延びる円柱状に形成されている。
以下、車軸11の軸線Oを単に「軸線O」と称し、軸線Oの径方向を単に「径方向」と称する場合がある。軸線O方向は、レールLの長手方向と直交している。
(保持機構)
保持機構12は、車軸11を保持する部材である。保持機構12は、モータ15を挟んで軸線O方向両側に一対設けられている。各保持機構12は、軸線O方向でモータ15と車輪13との間に設けられている。保持機構12は、軸受箱12aと、第一軸受12bと、を備える。軸受箱12aは、車軸11を上下方向から挟み込むように設けられている。第一軸受12bは、車軸11と軸受箱12aとの間に設けられている。第一軸受12bは、車軸11を軸線O回りに回転可能に支持している。
保持機構12は、車軸11を保持する部材である。保持機構12は、モータ15を挟んで軸線O方向両側に一対設けられている。各保持機構12は、軸線O方向でモータ15と車輪13との間に設けられている。保持機構12は、軸受箱12aと、第一軸受12bと、を備える。軸受箱12aは、車軸11を上下方向から挟み込むように設けられている。第一軸受12bは、車軸11と軸受箱12aとの間に設けられている。第一軸受12bは、車軸11を軸線O回りに回転可能に支持している。
(車輪)
車輪13は、車軸11の軸線O方向両端に1つずつ設けられている。車輪13は、円板状に形成されている。車輪13の板厚方向は、軸線O方向と一致する。車輪13は、中央部で車軸11の端部と連結されている。車輪13は、車軸11に固定され、車軸11と一体に回転する。車輪13は、レールL上を回転移動する。
車輪13は、車軸11の軸線O方向両端に1つずつ設けられている。車輪13は、円板状に形成されている。車輪13の板厚方向は、軸線O方向と一致する。車輪13は、中央部で車軸11の端部と連結されている。車輪13は、車軸11に固定され、車軸11と一体に回転する。車輪13は、レールL上を回転移動する。
(軸ばね)
軸ばね14は、台車フレーム20と保持機構12との間に設けられている。軸ばね14は、台車フレーム本体21と軸受箱12aとを上下方向に接続している。軸ばね14は、上下方向に延びるコイルばねであり、上下方向の振動を吸収する。軸ばね14は、台車フレーム20を下方から支持している。このため、乗員の乗降によって重量が変化すると、台車フレーム20は上下に変動する。
軸ばね14は、台車フレーム20と保持機構12との間に設けられている。軸ばね14は、台車フレーム本体21と軸受箱12aとを上下方向に接続している。軸ばね14は、上下方向に延びるコイルばねであり、上下方向の振動を吸収する。軸ばね14は、台車フレーム20を下方から支持している。このため、乗員の乗降によって重量が変化すると、台車フレーム20は上下に変動する。
(モータ)
モータ15は、台車フレーム20の下方であって、軸線O方向で一対の車輪13の中間位置に設けられている。モータ15は、台車フレーム20に対して上下方向に相対変位可能に設けられている。モータ15は、車軸11を軸線O回りに回転させる。モータ15は、ダイレクトドライブ方式のモータ15である。モータ15は、ステータ15aと、ロータ15bと、駆動軸15cと、を有する。ステータ15aは、中心軸線が車軸11の軸線Oに沿う円筒状に形成されている。ロータ15bは、ステータ15aの径方向内側に設けられている。ロータ15bは、ステータ15aと同様に、中心軸線が車軸11の軸線Oに沿う円筒状に形成されている。ロータ15bは、ステータ15aに挿通され、軸線O回りに回転する。駆動軸15cは、ステータ15aと同様に、中心軸線が車軸11の軸線Oに沿う円筒状に形成された中空軸である。駆動軸15cは、ロータ15bに挿通され、ロータ15bの内周面に固定されている。駆動軸15cは、ロータ15bと一体に軸線O回りに回転可能に設けられている。駆動軸15cの軸線O方向両端部のうち一方の端部には、動力伝達継手16が設けられている。
モータ15は、台車フレーム20の下方であって、軸線O方向で一対の車輪13の中間位置に設けられている。モータ15は、台車フレーム20に対して上下方向に相対変位可能に設けられている。モータ15は、車軸11を軸線O回りに回転させる。モータ15は、ダイレクトドライブ方式のモータ15である。モータ15は、ステータ15aと、ロータ15bと、駆動軸15cと、を有する。ステータ15aは、中心軸線が車軸11の軸線Oに沿う円筒状に形成されている。ロータ15bは、ステータ15aの径方向内側に設けられている。ロータ15bは、ステータ15aと同様に、中心軸線が車軸11の軸線Oに沿う円筒状に形成されている。ロータ15bは、ステータ15aに挿通され、軸線O回りに回転する。駆動軸15cは、ステータ15aと同様に、中心軸線が車軸11の軸線Oに沿う円筒状に形成された中空軸である。駆動軸15cは、ロータ15bに挿通され、ロータ15bの内周面に固定されている。駆動軸15cは、ロータ15bと一体に軸線O回りに回転可能に設けられている。駆動軸15cの軸線O方向両端部のうち一方の端部には、動力伝達継手16が設けられている。
(動力伝達継手)
動力伝達継手16は、軸線O方向でモータ15と保持機構12との間に設けられている。動力伝達継手16は、車軸11とモータ15の駆動軸15cとを同軸に連結し、モータ15の動力を車軸11に伝達する。動力伝達継手16は、モータ側継手部材16aと、車軸側継手部材16bと、カップリング16cと、を備える。モータ側継手部材16aは、駆動軸15cの外周面から径方向から張り出すフランジ状に形成されている。モータ側継手部材16aは、駆動軸15cに固定され、駆動軸15cと一体に軸線O回りに回転する。車軸側継手部材16bは、車軸11の外周面に固定されている。車軸側継手部材16bは、筒部17と、フランジ部18と、を有する。筒部17には、車軸11が圧入されている。フランジ部18は、筒部17の外周面から径方向に張り出している。フランジ部18は、筒部17と一体に形成されている。カップリング16cは、モータ側継手部材16aと、車軸側継手部材16bとの間に設けられている。カップリング16cは、モータ側継手部材16aと、車軸側継手部材16bとを接続している。カップリング16cは、弾性変形可能に形成されている。動力伝達継手16は、カップリング16cを変形させることにより、車軸11に対するモータ15の相対変位を吸収する。
動力伝達継手16は、軸線O方向でモータ15と保持機構12との間に設けられている。動力伝達継手16は、車軸11とモータ15の駆動軸15cとを同軸に連結し、モータ15の動力を車軸11に伝達する。動力伝達継手16は、モータ側継手部材16aと、車軸側継手部材16bと、カップリング16cと、を備える。モータ側継手部材16aは、駆動軸15cの外周面から径方向から張り出すフランジ状に形成されている。モータ側継手部材16aは、駆動軸15cに固定され、駆動軸15cと一体に軸線O回りに回転する。車軸側継手部材16bは、車軸11の外周面に固定されている。車軸側継手部材16bは、筒部17と、フランジ部18と、を有する。筒部17には、車軸11が圧入されている。フランジ部18は、筒部17の外周面から径方向に張り出している。フランジ部18は、筒部17と一体に形成されている。カップリング16cは、モータ側継手部材16aと、車軸側継手部材16bとの間に設けられている。カップリング16cは、モータ側継手部材16aと、車軸側継手部材16bとを接続している。カップリング16cは、弾性変形可能に形成されている。動力伝達継手16は、カップリング16cを変形させることにより、車軸11に対するモータ15の相対変位を吸収する。
(接続部)
接続部30は、台車フレーム20とモータ15とを相対変位可能に接続する。接続部30は、天秤状に形成されている。接続部30は、第一支持部31と、中央ピン32と、第二支持部33と、懸架部34と、を有する。第一支持部31は、台車フレーム20から下方に延び、台車フレーム20に支持固定されている。中央ピン32は、第一支持部31の下端に設けられている。第二支持部33は、中央ピン32によって、第一支持部31に接続されている。第二支持部33は、第一支持部31に対して中央ピン32回りに回転可能に接続されている。第二支持部33は、上下方向に交差する一方向に延びる棒状に形成されている。本実施形態では、第二支持部33は、軸線Oに直交する方向に延びている。第二支持部33は、長手方向の中央部で第一支持部31に接続されている。懸架部34は、第二支持部33の延在方向の一端に設けられている。懸架部34は、モータ15の上部に接続されている。懸架部34は、モータ15を懸架する部材であり、本実施形態では、懸架部34は、ピンジョイントである。
接続部30は、台車フレーム20とモータ15とを相対変位可能に接続する。接続部30は、天秤状に形成されている。接続部30は、第一支持部31と、中央ピン32と、第二支持部33と、懸架部34と、を有する。第一支持部31は、台車フレーム20から下方に延び、台車フレーム20に支持固定されている。中央ピン32は、第一支持部31の下端に設けられている。第二支持部33は、中央ピン32によって、第一支持部31に接続されている。第二支持部33は、第一支持部31に対して中央ピン32回りに回転可能に接続されている。第二支持部33は、上下方向に交差する一方向に延びる棒状に形成されている。本実施形態では、第二支持部33は、軸線Oに直交する方向に延びている。第二支持部33は、長手方向の中央部で第一支持部31に接続されている。懸架部34は、第二支持部33の延在方向の一端に設けられている。懸架部34は、モータ15の上部に接続されている。懸架部34は、モータ15を懸架する部材であり、本実施形態では、懸架部34は、ピンジョイントである。
(調整部)
調整部40は、第二支持部33の延在方向の他端と台車フレーム20とを接続する。調整部40は、台車フレーム20にかかる重量に応じて第二支持部33の延在方向の他端と台車フレーム20との距離を調整する。調整部40は、ナット41と、ボルト42と、第二軸受43と、を備える。
調整部40は、第二支持部33の延在方向の他端と台車フレーム20とを接続する。調整部40は、台車フレーム20にかかる重量に応じて第二支持部33の延在方向の他端と台車フレーム20との距離を調整する。調整部40は、ナット41と、ボルト42と、第二軸受43と、を備える。
(ナット)
ナット41は、第二支持部33の延在方向の他端に設けられている。ナット41は、第二支持部33に対してナット41の中心軸線回りに回転可能に設けられている。
ナット41は、第二支持部33の延在方向の他端に設けられている。ナット41は、第二支持部33に対してナット41の中心軸線回りに回転可能に設けられている。
(ボルト)
ボルト42は、ナット41に回転可能に係合して上下方向に延びている。ボルト42は、台車フレーム20に対して回転可能に支持されている。ボルト42は、ボルト本体42aと、ヘッド部42bと、を有する。ボルト本体42aは、上下方向に延びてナット41に挿通されている。ボルト本体42aには、ナット41と回転可能に係合するねじ山(不図示)が形成されている。このため、ナット41は、ボルト42の回転によって上下方向に変位する。ボルト本体42aは、台車フレーム20の取付孔22に挿通されている。ボルト本体42aは、側面視で台車フレーム20から下方に突出するように延びている。ボルト本体42aの上端部は、取付ブラケット23の内部に位置している。ヘッド部42bは、ボルト本体42aの上端部に設けられている。ヘッド部42bは、取付ブラケット23の内部に位置している。ヘッド部42bは、台車フレーム20の取付孔22及び挿通孔25aよりも大径に形成されている。ヘッド部42bと取付ブラケット23の上壁部25との間には、第二軸受43が配置されている。
ボルト42は、ナット41に回転可能に係合して上下方向に延びている。ボルト42は、台車フレーム20に対して回転可能に支持されている。ボルト42は、ボルト本体42aと、ヘッド部42bと、を有する。ボルト本体42aは、上下方向に延びてナット41に挿通されている。ボルト本体42aには、ナット41と回転可能に係合するねじ山(不図示)が形成されている。このため、ナット41は、ボルト42の回転によって上下方向に変位する。ボルト本体42aは、台車フレーム20の取付孔22に挿通されている。ボルト本体42aは、側面視で台車フレーム20から下方に突出するように延びている。ボルト本体42aの上端部は、取付ブラケット23の内部に位置している。ヘッド部42bは、ボルト本体42aの上端部に設けられている。ヘッド部42bは、取付ブラケット23の内部に位置している。ヘッド部42bは、台車フレーム20の取付孔22及び挿通孔25aよりも大径に形成されている。ヘッド部42bと取付ブラケット23の上壁部25との間には、第二軸受43が配置されている。
(第二軸受)
第二軸受43は、円環状に形成されている。第二軸受43は、中心軸線が挿通孔25aの中心軸線に沿うように配置されている。第二軸受43の外径は、挿通孔25aの内径よりも大きい。
第二軸受43は、円環状に形成されている。第二軸受43は、中心軸線が挿通孔25aの中心軸線に沿うように配置されている。第二軸受43の外径は、挿通孔25aの内径よりも大きい。
(固定機構)
固定機構50は、台車フレーム20に対するモータ15の相対位置を固定する。固定機構50は、ワンウェイクラッチ51を有する。ワンウェイクラッチ51は、ボルト42の回転方向をナット41が下降する向きに規定する。ワンウェイクラッチ51は、第一クラッチ部材52と、第二クラッチ部材53と、を有する。第一クラッチ部材52は、ボルト42のヘッド部42bに取り付けられている。第一クラッチ部材52は、ヘッド部42bから上方に延び、取付ブラケット23の挿通孔25aに挿通されている。第一クラッチ部材52は、ボルト42と一体に回転する。第二クラッチ部材53は、取付ブラケット23の上壁部25の上面に取り付けられている。第二クラッチ部材53は、第一クラッチ部材52の上端を囲うように設けられている。第二クラッチ部材53は、第一クラッチ部材52と係合して、ナット41が上昇する向きにボルト42が回転することを禁止する。
固定機構50は、台車フレーム20に対するモータ15の相対位置を固定する。固定機構50は、ワンウェイクラッチ51を有する。ワンウェイクラッチ51は、ボルト42の回転方向をナット41が下降する向きに規定する。ワンウェイクラッチ51は、第一クラッチ部材52と、第二クラッチ部材53と、を有する。第一クラッチ部材52は、ボルト42のヘッド部42bに取り付けられている。第一クラッチ部材52は、ヘッド部42bから上方に延び、取付ブラケット23の挿通孔25aに挿通されている。第一クラッチ部材52は、ボルト42と一体に回転する。第二クラッチ部材53は、取付ブラケット23の上壁部25の上面に取り付けられている。第二クラッチ部材53は、第一クラッチ部材52の上端を囲うように設けられている。第二クラッチ部材53は、第一クラッチ部材52と係合して、ナット41が上昇する向きにボルト42が回転することを禁止する。
(解除機構)
解除機構60は、固定機構50による固定を解除する。解除機構60は、リリース部61と、連動機構62と、を有する。
解除機構60は、固定機構50による固定を解除する。解除機構60は、リリース部61と、連動機構62と、を有する。
(リリース部)
本実施形態では、リリース部61は、台車フレーム20に設けられ、台車フレーム20から下方に露出している。リリース部61は、ワンウェイクラッチ51に接続されており、ボルト42をワンウェイクラッチ51から解放する。本実施形態のリリース部61は、外部からの荷重により稼動する。
本実施形態では、リリース部61は、台車フレーム20に設けられ、台車フレーム20から下方に露出している。リリース部61は、ワンウェイクラッチ51に接続されており、ボルト42をワンウェイクラッチ51から解放する。本実施形態のリリース部61は、外部からの荷重により稼動する。
(連動機構)
連動機構62は、重量の減少による台車フレーム20とモータ15との相対位置の変化と連動してリリース部61を稼動させる。連動機構62は、モータ側ピン63と、挿通ピン64と、車軸側ピン65と、稼動レバー66と、を有する。
連動機構62は、重量の減少による台車フレーム20とモータ15との相対位置の変化と連動してリリース部61を稼動させる。連動機構62は、モータ側ピン63と、挿通ピン64と、車軸側ピン65と、稼動レバー66と、を有する。
モータ側ピン63は、モータ15のステータ15aのうち軸線O方向中間部に設けられている。挿通ピン64は、ステータ15aの軸線O方向両端部のうち動力伝達継手16側の端部に設けられている。挿通ピン64には、レバー挿通孔64aが設けられている。車軸側ピン65は、保持機構12の軸受箱12aの上部に設けられている。モータ側ピン63と、挿通ピン64と、車軸側ピン65とは、軸線O方向に並ぶように設けられている。モータ側ピン63と挿通ピン64とは、モータ15に設けられているため、乗員の乗降により重量が変動するとモータ15と一体に上下に変動する。車軸側ピン65は、保持機構12に設けられているため、保持機構12を介して車軸11及び車輪13に支持されている。車軸11及び車輪13は、レールLを介して地面から反力を受けるため、高さの変動がない。このため、乗員の乗降により重量が変動しても、車軸側ピン65の高さは維持される。
稼動レバー66は、軸線O方向に延びる部材であり、リリース部61と、車軸側ピン65とを接続している。稼動レバー66には、モータ側ピン63が上方からフックのように引っ掛けられるとともに、稼動レバー66は、挿通ピン64のレバー挿通孔64aに挿通されている。これにより、稼動レバー66の両端がリリース部61と車軸側ピン65によって引っ張られ、稼動レバー66の張力によってリリース部61への力の伝達が可能となっている。
(作用効果)
以下、本実施形態の台車10の作用について、図1、図2を参照して説明する。
例えば、乗員の乗車よって台車10の重量が増加すると、台車フレーム20が沈み込み、中央ピン32、およびナット41に下向きの荷重がかかる。一方、車軸11を介して地面からの反力がモータ15に加わるため、モータ15の懸架部34を支点にして、中央ピン32が下降する。また、ナット41にも下向きの荷重がかかることで、ボルト42が回転してナット41が下降する。このとき、ナット41の高さは、中央ピン32の高さよりも低くなる。これにより、第二支持部33がナット41側に傾き、車体2及び台車フレーム20が下降するのに対して、第二支持部33に懸架部34を介して接続されているモータ15の高さは、維持される。
以下、本実施形態の台車10の作用について、図1、図2を参照して説明する。
例えば、乗員の乗車よって台車10の重量が増加すると、台車フレーム20が沈み込み、中央ピン32、およびナット41に下向きの荷重がかかる。一方、車軸11を介して地面からの反力がモータ15に加わるため、モータ15の懸架部34を支点にして、中央ピン32が下降する。また、ナット41にも下向きの荷重がかかることで、ボルト42が回転してナット41が下降する。このとき、ナット41の高さは、中央ピン32の高さよりも低くなる。これにより、第二支持部33がナット41側に傾き、車体2及び台車フレーム20が下降するのに対して、第二支持部33に懸架部34を介して接続されているモータ15の高さは、維持される。
ボルト42が回転してナット41が下降し終わると、ワンウェイクラッチ51の第一クラッチ部材52と第二クラッチ部材53とが係合することにより、ナット41が上昇する方向にボルト42が回転することが禁止される。これにより、第二支持部33のナット41側が上下に変動することが抑制され、台車フレーム20に対するモータ15の相対位置が固定される。このようにして、車両1の走行中は、モータ15の高さが維持されることとなる。
その後車両1が停車すると、乗員が乗降して車両1の重量が変動する。車両1の重量が変動すると台車フレーム20が上下に変動する。このため、再びモータ15の高さを調整することが必要となり、解除機構60が台車フレーム20に対するモータ15の相対位置の固定を解除する。
例えば、乗員の降車によって台車10の重量が減少すると、モータ15が台車フレーム20とともに上昇する。モータ15が上昇すると、モータ側ピン63と挿通ピン64とが上昇する。一方で、車軸側ピン65は、モータ15とは独立しているため、高さが維持される。これにより、稼動レバー66が挿通ピン64を中心に回転するように動き、稼動レバー66のうち挿通ピン64よりもモータ15側が上昇する。すると、稼動レバー66が引っ張られて、リリース部61に、稼動レバー66を介して下向きの荷重が加わる。リリース部61は、稼動レバー66からの荷重を受けて稼動し、ワンウェイクラッチ51の第一クラッチ部材52と第二クラッチ部材53との係合を解除する。このようにして、台車フレーム20に対するモータ15の相対位置の固定が解除され、モータ15の高さの再調整が可能となる。
以下、本実施形態の台車10の利点について説明する。
本実施形態では、台車10は、台車フレーム20とモータ15とを接続する接続部30を備える。接続部30は、台車フレーム20に支持固定される第一支持部31と、第一支持部31の下端に設けられた中央ピン32と、第一支持部31に対して中央ピン32回りに回転可能に接続され、上下方向に交差する一方向に延びる第二支持部33と、第二支持部33の延在方向の一端に設けられてモータ15を懸架する懸架部34と、第二支持部33の延在方向の他端と台車フレーム20とを接続し、台車フレーム20にかかる重量に応じて第二支持部33の延在方向の他端と台車フレーム20との距離を調整する調整部40と、を有する。さらに、台車10は、台車フレーム20に対するモータ15の相対位置を固定する固定機構50と、固定機構50による固定を解除する解除機構60と、を備える。
本実施形態では、台車10は、台車フレーム20とモータ15とを接続する接続部30を備える。接続部30は、台車フレーム20に支持固定される第一支持部31と、第一支持部31の下端に設けられた中央ピン32と、第一支持部31に対して中央ピン32回りに回転可能に接続され、上下方向に交差する一方向に延びる第二支持部33と、第二支持部33の延在方向の一端に設けられてモータ15を懸架する懸架部34と、第二支持部33の延在方向の他端と台車フレーム20とを接続し、台車フレーム20にかかる重量に応じて第二支持部33の延在方向の他端と台車フレーム20との距離を調整する調整部40と、を有する。さらに、台車10は、台車フレーム20に対するモータ15の相対位置を固定する固定機構50と、固定機構50による固定を解除する解除機構60と、を備える。
本実施形態によれば、乗員の乗車よって台車10の重量が増加すると、台車フレーム20が沈み込み、中央ピン32に下向きの荷重がかかる。また、第二支持部33の他端にも下向きの荷重がかかる。一方、モータ15には車軸11を介して地面からの上向きの反力がかかるため、中央ピン32に対して第二支持部33の他端が下降し、モータ15が上昇する。このため、台車フレーム20の沈み込みに対してモータ15の高さが維持される。また、台車10は、台車10の走行中、固定機構50によってモータ15の高さを固定することができる。さらに、台車10は、停車中に解除機構60によって固定機構50による固定を解除し、乗員の乗降による台車フレーム20の上下変動に応じて台車フレーム20に対するモータ15の相対位置を再調整することができる。したがって、乗員の乗降によって台車10が上下に変動したとしても、本実施形態の台車10によれば、台車フレーム20に対するモータ15の相対位置を調整し、車軸11に対するモータ15の相対変位を吸収することができる。よって、動力伝達継手16が吸収すべき変位量が少なくなり、動力伝達継手16の設計の自由度が増大する。さらに、動力伝達継手16の応力振幅が小さくなるので、動力伝達継手16の長寿命化を達成することができる。
また、モータ15には、ダイレクトドライブ方式が採用されており、モータ15と車軸11とが動力伝達継手16を介して直結されている。このため、モータ15と車軸11とが例えばギヤボックスを介して接続される場合と比較して、台車10の重量と体積が低減される。さらに、モータ15は接続部30を介して台車フレーム20に吊り下げられる。これにより、モータ15の重量の少なくとも一部が台車フレーム20によって負担されるため、車輪13及び車軸11の重量が低減される。よって、レールLダメージの低減が可能となる。
本実施形態では、調整部40は、第二支持部33の延在方向の他端に設けられたナット41と、ナット41に回転可能に係合して上下方向に延び、台車フレーム20に対して回転可能に支持されているボルト42と、を有する。ナット41は、ボルト42の回転によって上下方向に変位する。
本実施形態によれば、乗員の乗降により台車フレーム20が上下に変動すると、ナット41に上下方向の荷重がかかり、ボルト42が回転する。ナット41は、ボルト42を回転させながら上下に変動する。調整部40は、ナット41の上下変動によって、第二支持部33の延在方向の他端と台車フレーム20との距離を調整する。ナット41はボルト42と係合しながら回転するため、調整部40は、距離調整を精密に行うことができる。これにより、台車10は、台車フレーム20に対するモータ15の相対位置を精密に調整し、車軸11に対するモータ15の相対変位を良好に吸収することができる。
また、本実施形態では、台車フレーム20と接続部30の第二支持部33の他端とがナット41とボルト42によって接続されることにより、台車フレーム20と第二支持部33の他端との接続にばねを用いる場合と比較して、台車10と台車10に載置される車体2とからなる系の固有振動数が低下する。これにより、共振による異常振動の発生が抑制される。
本実施形態では、固定機構50は、ボルト42の回転方向をナット41が下降する向きに規定するワンウェイクラッチ51を有する。解除機構60は、ボルト42をワンウェイクラッチ51から解放するリリース部61を有する。
本実施形態によれば、新たな乗員の乗車が完了し、台車10の重量がこれ以上増加しない状態になると、自動的にナット41の高さが固定される。さらに、乗員が降車して重量が減少したとき、リリース部61がボルト42をワンウェイクラッチ51から解放して、ナット41が上下変動可能となる。これにより、ワンウェイクラッチ51という簡素な機構で、ボルト42の高さ調整と固定が可能となる。
本実施形態では、解除機構60は、重量の減少による台車フレーム20とモータ15との相対位置の変化と連動してリリース部61を稼動させる連動機構62を有する。
本実施形態によれば、連動機構62は、乗員が降車して台車10の重量が減少したと同時に、リリース部61を稼動させることができる。これにより、台車10の重量が減少した際、即座にリリース部61がボルト42をワンウェイクラッチ51から解放し、ナット41を上下変動可能とすることができる。これにより、乗員の乗降に応じて台車フレーム20に対するモータ15の相対位置の自動調整が可能となる。
<第二実施形態>
以下、本開示の第二実施形態に係る台車210について、図3を参照して説明する。前述した第一実施形態と同様の構成については、同一の名称及び同一の符号を付す等して説明を適宜省略する。
以下、本開示の第二実施形態に係る台車210について、図3を参照して説明する。前述した第一実施形態と同様の構成については、同一の名称及び同一の符号を付す等して説明を適宜省略する。
図3に示すように、本実施形態では、解除機構260は、連動機構62に代えて、アクチュエータ267を有する。アクチュエータ267は、例えば不図示の制御装置からの制御信号を受けて稼動し、リリース部61を稼動させる。リリース部61は、台車フレーム20の下面から下方に突出しない位置に設けられている。リリース部61は、例えば台車フレーム20の上面に設けられ、ワンウェイクラッチ51に隣接している。
本実施形態では、解除機構260は、リリース部61を稼動させるアクチュエータ267を有する。
本実施形態によれば、解除機構260は、アクチュエータ267によって任意のタイミングで、リリース部61を稼動させることができる。これにより、台車フレーム20に対するモータ15の相対位置を任意のタイミングで再調整することが可能となる。
<第三実施形態>
以下、本開示の第三実施形態に係る台車310について、図4を参照して説明する。前述した第一実施形態と同様の構成については、同一の名称及び同一の符号を付す等して説明を適宜省略する。
以下、本開示の第三実施形態に係る台車310について、図4を参照して説明する。前述した第一実施形態と同様の構成については、同一の名称及び同一の符号を付す等して説明を適宜省略する。
図4に示すように、本実施形態では、台車310は、空気ばね370をさらに備える。空気ばね370は、重量の変動に応じて内部の空気圧を加減して、台車310が支持する車体2の高さを維持する。空気ばね370は、空気ばね本体371と、スイッチ372と、を有する。空気ばね本体371には、圧縮空気が充填されている。スイッチ372は、重量の変動に応じて空気ばね本体371内部の空気を出し入れする。
本実施形態のリリース部361は、連動機構62ではなく、空気ばねの空気を放出する際のスイッチ372の入力を利用して稼動する。
本実施形態では、台車310は、重量の変動に応じて内部の空気圧を加減して、台車310が支持する車体2の高さを維持する空気ばね370をさらに備える。空気ばね370は、重量の変動に応じて内部の空気を出し入れするためのスイッチ372を有する。リリース部361は、空気ばね370の空気を放出する際のスイッチ372の入力を利用して稼動する。
本実施形態によれば、空気ばね370の機構を、リリース部361の稼動に適用することができる。これにより、リリース部361を稼動させるための機構を別途設ける必要がなくなり、台車310の重量と体積がより一層低減される。
<第四実施形態>
以下、本開示の第四実施形態に係る台車410について、図5を参照して説明する。前述した第一実施形態と同様の構成については、同一の名称及び同一の符号を付す等して説明を適宜省略する。
以下、本開示の第四実施形態に係る台車410について、図5を参照して説明する。前述した第一実施形態と同様の構成については、同一の名称及び同一の符号を付す等して説明を適宜省略する。
図5に示すように、本実施形態では、固定機構450は、ボルト42の回転を直接固定する。固定機構450は、ワンウェイクラッチ51に代えて、例えば固定爪454を有する。固定爪454は、例えば取付孔22内に、設けられている。固定爪454は、例えば不図示の制御装置によって稼動され、ボルト本体42aを挟み込む。これにより、ボルト42の回転が固定されるので、ナット41の高さが固定されて第二支持部33の傾きが一定となる。よって、モータ15の高さが維持される。
解除機構460は、停車中のみ固定機構450による固定を解除する。すなわち、解除機構460は、停車中のみ固定爪454によるボルト本体42aの挟み込みを解除させる。これにより、台車フレーム20に対するモータ15の相対位置を再調整可能となる。
本実施形態では、固定機構450は、ボルト42の回転を直接固定し、解除機構460は、停車中のみ固定機構450による固定を解除する。
本実施形態によれば、固定機構450及び解除機構460を簡素な構成するとともに、固定機構450による固定をより強固にすることができる。これにより、台車410は、重量と体積をより一層低減しつつ、台車フレーム20に対するモータ15の高さを調整後、モータ15の位置を良好に維持することができる。
(その他の実施形態)
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
なお、上記実施形態では、接続部30の第二支持部33が、軸線Oに直交する方向に延びる場合について説明したが、これに限るものではない。第二支持部33は、軸線O方向に延びていてもよい。
なお、上記実施形態では、連動機構62の稼動レバー66が、軸線O方向に延びる場合について説明したが、これに限るものではない。稼動レバー66は、水平方向かつ軸線Oに直交する方向に延びていてもよい。
なお、上記実施形態では、台車10,210,310,410が鉄道車両用台車である場合について説明したが、これに限られない。台車10,210,310,410は、例えば、フォークリフトや人が重量物を運搬する際に手押しで用いる電動アシスト台車に用いられてもよい。
<付記>
各実施形態に記載の台車10,210,310,410は、例えば以下のように把握される。
各実施形態に記載の台車10,210,310,410は、例えば以下のように把握される。
(1)第1の態様に係る台車10,210,310,410は、車体2を下方から支持する台車フレーム20と、前記台車フレーム20の下方に位置し、水平方向に延びる車軸11と、前記台車フレーム20に対して上下方向に相対変位可能に設けられ、前記車軸11を前記車軸11の軸線O回りに回転させるモータ15と、前記車軸11と前記モータ15の駆動軸15cとを同軸に連結する動力伝達継手16と、前記台車フレーム20と前記モータ15とを接続する接続部30と、前記台車フレーム20に対する前記モータ15の相対位置を固定する固定機構50,450と、前記固定機構50,450による固定を解除する解除機構60,260,460と、を備え、前記接続部30は、前記台車フレーム20に支持固定される第一支持部31と、前記第一支持部31の下端に設けられた中央ピン32と、前記第一支持部31に対して前記中央ピン32回りに回転可能に接続され、上下方向に交差する一方向に延びる第二支持部33と、前記第二支持部33の延在方向の一端に設けられて前記モータ15を懸架する懸架部34と、前記第二支持部33の延在方向の他端と前記台車フレーム20とを接続し、前記台車フレーム20にかかる重量に応じて前記第二支持部33の延在方向の他端と前記台車フレーム20との距離を調整する調整部40と、を有する。
本態様によれば、台車10,210,310,410の重量が増加すると、台車フレーム20が沈み込み、中央ピン32に下向きの荷重がかかる。また、第二支持部33の他端にも下向きの荷重がかかる。一方、モータ15には車軸11を介して地面からの上向きの反力がかかるため、中央ピン32に対して第二支持部33の他端が下降し、モータ15が上昇する。このため、台車フレーム20の沈み込みに対してモータ15の高さが維持される。また、台車10,210,310,410は、台車10,210,310,410の走行中、固定機構50,450によってモータ15の高さを固定することができる。さらに、台車10,210,310,410は、停車中に解除機構60,260,460によって固定機構50,450による固定を解除し、重量の変動による台車フレーム20の上下変動に応じて台車フレーム20に対するモータ15の相対位置を再調整することができる。
(2)第2の態様の台車10,210,310,410は、(1)の台車10,210,310,410であって、前記調整部40は、前記第二支持部33の延在方向の他端に設けられたナット41と、前記ナット41に回転可能に係合して上下方向に延び、前記台車フレーム20に対して回転可能に支持されているボルト42と、を有し、前記ナット41は、前記ボルト42の回転によって上下方向に変位してもよい。
本態様によれば、台車フレーム20が上下に変動すると、ナット41に上下方向の荷重がかかり、ボルト42が回転する。ナット41は、ボルト42を回転させながら上下に変動する。調整部40は、ナット41の上下変動によって、第二支持部33の延在方向の他端と台車フレーム20との距離を調整する。また、台車フレーム20と第二支持部33の他端との接続にばねを用いる場合と比較して、台車10,210,310,410と台車10,210,310,410に載置される車体2からなる系の固有振動数が低下する。
(3)第3の態様の台車10,210,310は、(2)の台車10,210,310であって、前記固定機構50は、前記ボルト42の回転方向を前記ナット41が下降する向きに規定するワンウェイクラッチ51を有し、前記解除機構60,260は、前記ボルト42を前記ワンウェイクラッチ51から解放するリリース部61を有してもよい。
本態様によれば、台車10の重量がこれ以上増加しない状態になると、自動的にナット41の高さが固定される。さらに、重量が減少したとき、リリース部61がボルト42をワンウェイクラッチ51から解放して、ナット41が上下変動可能となる。
(4)第4の態様の台車10は、(3)の台車10であって、前記解除機構60は、重量の減少による前記台車フレーム20と前記モータ15との相対位置の変化と連動して前記リリース部61を稼動させる連動機構62を有してもよい。
本態様によれば、連動機構62は、台車10の重量が減少したと同時に、リリース部61を稼動させることができる。これにより、台車10の重量が減少した際、即座にリリース部61がボルト42をワンウェイクラッチ51から解放し、ナット41を上下変動可能とすることができる。
(5)第5の態様の台車210は、(3)の台車210であって、前記解除機構260は、前記リリース部61を稼動させるアクチュエータ267を有してもよい。
本態様によれば、解除機構260は、アクチュエータ267によって任意のタイミングで、リリース部61を稼動させることができる。
(6)第6の態様の台車10は、(3)の台車310であって、重量の変動に応じて内部の空気圧を加減して、前記車体2の高さを維持する空気ばね370をさらに備え、前記空気ばね370は、重量の変動に応じて内部の空気を出し入れするためのスイッチ372を有し、前記リリース部361は、前記空気ばね370の空気を放出する際の前記スイッチ372の入力を利用して稼動してもよい。
本態様によれば、空気ばね370の機構を、リリース部361の稼動に適用することができる。
(7)第7の態様の台車410は、(2)の台車410であって、前記固定機構450は、前記ボルト42の回転を直接固定し、前記解除機構460は、停車中のみ前記固定機構450による固定を解除してもよい。
本態様によれば、固定機構450及び解除機構460を簡素な構成するとともに、固定機構450による固定をより強固にすることができる。
1…車両 2…車体 10…台車 11…車軸 12…保持機構 12a…軸受箱 12b…第一軸受 13…車輪 14…軸ばね 15…モータ 15a…ステータ 15b…ロータ 15c…駆動軸 16…動力伝達継手 16a…モータ側継手部材 16b…車軸側継手部材 16c…カップリング 17…筒部 18…フランジ部 20…台車フレーム 21…台車フレーム本体 22…取付孔 23…取付ブラケット 24…側壁部 25…上壁部 25a…挿通孔 30…接続部 31…第一支持部 32…中央ピン 33…第二支持部 34…懸架部 40…調整部 41…ナット 42…ボルト 42a…ボルト本体 42b…ヘッド部 43…第二軸受 50…固定機構 51…ワンウェイクラッチ 52…第一クラッチ部材 53…第二クラッチ部材 60…解除機構 61…リリース部 62…連動機構 63…モータ側ピン 64…挿通ピン 64a…レバー挿通孔 65…車軸側ピン 66…稼動レバー 210…台車 260…解除機構 267…アクチュエータ 310…台車 361…リリース部 370…空気ばね 371…空気ばね本体 372…スイッチ 410…台車 450…固定機構 454…固定爪 460…解除機構 L…レール O…軸線
Claims (7)
- 車体を下方から支持する台車フレームと、
前記台車フレームの下方に位置し、水平方向に延びる車軸と、
前記台車フレームに対して上下方向に相対変位可能に設けられ、前記車軸を前記車軸の軸線回りに回転させるモータと、
前記車軸と前記モータの駆動軸とを同軸に連結する動力伝達継手と、
前記台車フレームと前記モータとを接続する接続部と、
前記台車フレームに対する前記モータの相対位置を固定する固定機構と、
前記固定機構による固定を解除する解除機構と、
を備え、
前記接続部は、
前記台車フレームに支持固定される第一支持部と、
前記第一支持部の下端に設けられた中央ピンと、
前記第一支持部に対して前記中央ピン回りに回転可能に接続され、上下方向に交差する一方向に延びる第二支持部と、
前記第二支持部の延在方向の一端に設けられて前記モータを懸架する懸架部と、
前記第二支持部の延在方向の他端と前記台車フレームとを接続し、前記台車フレームにかかる重量に応じて前記第二支持部の延在方向の他端と前記台車フレームとの距離を調整する調整部と、
を有する台車。 - 前記調整部は、
前記第二支持部の延在方向の他端に設けられたナットと、
前記ナットに回転可能に係合して上下方向に延び、前記台車フレームに対して回転可能に支持されているボルトと、
を有し、
前記ナットは、前記ボルトの回転によって上下方向に変位する、請求項1に記載の台車。 - 前記固定機構は、前記ボルトの回転方向を前記ナットが下降する向きに規定するワンウェイクラッチを有し、
前記解除機構は、前記ボルトを前記ワンウェイクラッチから解放するリリース部を有する、請求項2に記載の台車。 - 前記解除機構は、重量の減少による前記台車フレームと前記モータとの相対位置の変化と連動して前記リリース部を稼動させる連動機構を有する、請求項3に記載の台車。
- 前記解除機構は、前記リリース部を稼動させるアクチュエータを有する、請求項3に記載の台車。
- 重量の変動に応じて内部の空気圧を加減して、前記車体の高さを維持する空気ばねをさらに備え、
前記空気ばねは、重量の変動に応じて内部の空気を出し入れするためのスイッチを有し、
前記リリース部は、前記空気ばねの空気を放出する際の前記スイッチの入力を利用して稼動する、請求項3に記載の台車。 - 前記固定機構は、前記ボルトの回転を直接固定し、
前記解除機構は、停車中のみ前記固定機構による固定を解除する、請求項2に記載の台車。
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Applications Claiming Priority (1)
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