JP2713740B2 - 鉄道車両用動力伝達装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鉄道車両用動力伝達装置に関するもので、特
に高速鉄道車両に用いて好適な動力伝達装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

一般に鉄道車両の車輪と車体との間の関係は、車輪を
保持する車軸が軸受に支承され、この車軸軸受を軸ばね
を介して台車が弾性的に保持し、この台車と車体との間
には枕ばねが挿入されて、台車がこの枕ばねを介して車
体を弾性的に保持している。

高速鉄道車両においては、著しく大きい輪重や横圧を
低減することが、軌道保守の軽減や列車走行の安全性確
保のために望ましいので、ばね下重量およびばね間重量
を軽減することが行われている。

なお、ばね下重量とは一般に台車の軸ばねから下の部
分にある、車軸軸受や軸箱や輪軸等をまとめた重量を言
い、軸ばねと枕ばねとの間にある台車の台枠や、この台
車枠に装架された主電動機やブレーキ装置等の重量をま
とめてばね間重量と言う。ばね上重量とは枕ばねより上
にある車体と、その車体に装架された機器や乗客等の合
計重量である。

すなわち、過去において鉄道車両が比較的低速で走行
していた時代には主電動機は車軸に懸架されていたが、
現在の我が国では主電動機を台車に装架することが一般
的に行われている。

台車装架式の場合は主電動機を台車に固着し、動力伝
達のために車軸との間に配設される歯車装置の小歯車軸
と主電動機の出力軸との間に軸ばねによって生じる変位
を、たわみ継手によって吸収していた。

最近の高速鉄道車両では、さらにばね間重量を軽減す
るために、従来から各種の方式が検討されているが、代
表例としてフランス国鉄TGV用台車に見られる、主電動
機を車体に取付ける方式があり、これを簡略化して第３
図に示す。第３図（ａ）はTGV台車の平面図、第３図
（ｂ）は車軸側に配設された歯車装置の支持方法を示す
側面図である。

第３図において、主電動機１および歯車装置51は共
に、図示していない車体に取付けられている。主電動機
１が発生する動力は、歯車装置51および車軸側に配設さ
れた第２の歯車装置52を経て車軸35に伝達されるのであ
るが、この２つの歯車装置51と52との間に特殊な継手53
を介している。

この特殊な継手53はトリポードと呼ばれ、台車の舵取
り変位（車両がカーブを通過する時になどに車体中心線
と台車中心線との間に水平面内に生じる角度変位）によ
って生じる歯車装置51と52との間の軸方向変位を吸収
し、且つ車体と歯車装置52との間の上下の変位すなわち
歯車装置51の出力軸と歯車装置52の入力軸との相対上下
変位を吸収して主電動機１の動力を伝達するものであ
る。

歯車装置52はその大歯車部を車軸35により支承され、
反対側を吊り装置13により台車枠２に支持されて動力伝
達時のトルク反力を受ける構造になっている。

歯車装置52は一般の我が国の車両用歯車装置と同様
に、第４図に示すごとき構造になっている。すなわち、
はすば歯車で構成された小歯車21′と大歯車22とが各々
円錐ころ軸受23′と25により支承され、これらの円錐こ
ろ軸受はそれぞれ蓋26′および26″と36とによって外輪
を保持され、これらの蓋がボルト29と37および座金30と
38により歯車箱27′に取付けられている。歯車箱27′と
蓋26″および36との間のシム39および40をそれぞれ抜き
差しすることにより、各円錐ころ軸受23′および25は初
期適正すきまが与えられる。また、それぞれの軸に対し
て油切り41,42を嵌着し、軸受および歯車の潤滑に供す
る歯車箱27′内の潤滑油の流出を防止している。歯車箱
27′の小歯車側の外部に設けられた取付け部99が、第３
図に示したごとく吊り装置13により台車枠２へ吊られ
る。このような構成では、小歯車21′の部分で必要とす
る歯車装置の軸方向寸法は、概略小歯車21′の歯幅と円
錐ころ軸受23′２個分の幅および油切り41,蓋26′,26″
の軸方向寸法を合計したものとなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

TGV用台車では主電動機を車体に装架するため、動力
伝達装置中にトリポードなる特殊な継手を用いる必要が
あり、前述のようにこの継手が軸方向に伸縮可能な機能
を必要とするため、その部分の潤滑についても困難を生
じるという問題があった。

本発明は主電動機すべてを車体装架にはせず、半分だ
けを車体に装架し残りを台車に装架することにより、TG
V用台車では２個配設された歯車装置を従来通り１個と
し、且つトリポートなる特殊な継手を不要にしようとす
るものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、鉄道車両用動力伝達装置において、鉄道車
両用主電動機の一方の側部を相対上下運動のみを吸収で
きる手段により台車に支持せしめ、他方の側部を相対上
下運動と共に台車の舵取りによる回転変位のを吸収でき
る手段により車体に支持せしめるごとく構成したことを
特徴とするものである。

このように構成することにより、TGV用台車のごとく
ばね間重量から主電動機全体の分を除去することはでき
ないが、従来の台車装架式のものに較べるとばね間重量
から主電動機の約半分をばね上に移すことができる。こ
れに伴って歯車装置の小歯車と主電動機の出力軸との間
に生じる変位が増大するため、ここに配設されているた
わみ継手の軸方向の長さを増大して変位吸収能力を増大
せしめるように構成する。

この目的で歯車装置の小歯車部分の軸方向寸法を縮小
するために、本発明にかかる鉄道車両用動力伝達装置に
使用する歯車装置は、小歯車軸を支承する円錐ころ軸受
の構成を背面合わせ外輪回転方式とし、小歯車のリング
部分に軸受の外輪を嵌合し、内輪を歯車箱により保持す
る構造としたことを特徴とするものである。

なお、ここで言う背面合わせ方式とは、円錐ころ軸受
の場合にはころの大径側を正面、小径側を背面と称する
ので、小径側を相対せしめて軸を支承するように２個の
円錐ころ軸受を配設する方式のことである。

〔作用〕

前述のごとく主電動機の一方の側部を車体に、他方の
側部を台車枠に装架すると、TGV用台車のような主電動
機車体装架方式に較べてばね間重量の低減効果は低下す
るが、動力伝達系にトリポードのような特殊な継手を用
いる必要がなくなる。

すなわち、車両のカーブ通過時に生じる舵取り変位に
対しては、主電動機も車軸に支承した歯車装置と共に変
位するため、両者間に動力を伝達する継手は軸方向に伸
縮する必要が無くなる。

しかし、主電動機が台車の舵取り変位に伴って変位す
るため、主電動機の車体側への支持は台車と車体との間
の舵取り変位を吸収すると共に、更に台車と車体との相
対上下運動をも吸収する必要があり、両端を球面軸受や
ゴムブッシュ等で構成したリンク装置などで車体に装架
される。

主電動機の台車側への支持は、車体と台車との間の相
対上下運動のみを吸収するように構成するため、ピン構
造などの簡単な構造でよい。

このような構成にすることにより、車軸に装架した歯
車装置の入力軸である小歯車軸と主電動機の出力軸との
相対変位は芯ちがいのみとなるが、車軸の台車との間の
軸ばねのたわみに起因する台車枠の上下動に加えて、台
車と車体との間の枕ばねのたわみや台車の車体に対する
ピッチング運動（垂直方向の角度変動）に起因する台車
と車体の間の相対上下動の影響によって芯ちがいが比較
的大きくなる。従って、主電動機を台車枠に固定装架す
る台車装架式の場合に従来使用していたたわみ継手では
許容偏角を超えてしまうことになる。

そこで、歯車装置の小歯車部分における幅寸法を狭く
してたわみ継手の軸方向寸法をそれだけ大きくすること
が一つの対策となり、そのために小歯車軸受を小歯車の
歯部の内径側に没入させた。これにより小歯車を支承す
る二個の軸受の間隔が狭くなる。小歯車ははすば歯車で
構成されているので動力伝達時にスリストモーメントを
生じるため、軸受として従来から円錐ころ軸受を使用し
ている。しかし、軸受の支点間距離を狭くすると前記の
スラストモーメントのために軸受を寿命を短くしてしま
う。そこで、円錐ころ軸受の場合には同じ軸受間隔でも
支点間距離が広くなる背面合わせに構成し、その組み立
て作業の必要性から外輪回転方式としたもので、小歯車
のリング部分に軸受の外輪を嵌合し、内輪を歯車箱によ
り保持する構造とした。

このように構成することにより、従来の歯車装置では
小歯車部分における軸方向寸法は、概略小歯車の歯幅と
円錐ころ軸受２個分の幅および油切りと蓋の軸方向寸法
を合計したものであったが、本発明にかかる歯車装置に
よれば円錐ころ軸受の幅の大部分を小歯車の歯幅の中に
構成させることがで可能になり、少なくとも円錐ころ軸
受の幅程度は寸法を縮小することができる。

その分だけたわみ継手の軸方向寸法を増大することに
より、このたわみ継手のみで小歯車軸と主電動機の出力
軸との間の増大した芯ちがいを吸収することができる。

〔実施例〕

第１図は本発明にかかる鉄道車両用動力伝達装置の一
実施例の図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は進行方向から
（ｃ）は側方から見たいずれも側面図であり、第３図と
同一の符号は同一機能を有する部分を示す。

主電動機１は台車側と車体側へ支持されるように両側
方への支持腕を持ち、台車側へは台車枠２にピン３を介
してピン３の軸を中心として回転可能なように支持さ
れ、車体側へは支持腕に固定されたピン４を介してリン
ク５により車体に支持される。一端をピン４に球面軸受
７により支承されたリンク５の他端は、車体に固定され
た支持台９に軸受８によって支承されるピン６にゴムブ
ッシュ10を介して結合される。かくして、リンク５は車
体と主電動機との間でピン４の軸を中心とした回転と共
にピン４を含む平面上をある程度回転する自由度が与え
られる。

このようにして、主電動機１は台車に対しては相対上
下運動のみが可能で、車体に対しては相対上下運動と共
に台車の舵取りによる回転運動も可能なように支持され
る。

このように支持された主電動機１の動力は、たわみ継
手11を介して歯車装置12へ、更にそこから車軸35へ伝達
される。歯車装置12は第３図の歯車装置52と同じく、そ
の大歯車部を車軸35により支承され、反対側を吊り装置
13により台車枠２に支持されて動力伝達時のトルク反力
を受ける構造になっている。

第２図はここに用いた歯車装置の一実施例を示し、第
４図と同一の符号は同一機能を有する部分を示す。小歯
車21と大歯車22とはそれぞれ円錐ころ軸受23,24と25に
よって支承される。円錐ころ軸受23,24は外輪を小歯車2
1のリング部分の内側にその小径側を内側にして嵌合し
て外輪が回転する。軸受24の内輪は蓋26に嵌合され、こ
の蓋26は歯車箱27に蓋28と共にボルト29および座金30よ
にって取付けられる。軸受23の内輪はリング31に嵌合さ
れ、このリング31は蓋31との間に歯車箱27の一部を挟ん
で、蓋32と共に歯車箱27へボルト33および座金34によっ
て取付けられる。大歯車22が嵌合された車軸35には、大
歯車22の両側に円錐ころ軸受25が正面合わせ方式で取付
けられ、この両円錐ころ軸受はそれぞれ蓋36を介してボ
ルト37および座金38により歯車箱27へ取付けられる。

23,24と25はいずれも円錐ころ軸受であるからシム39
と40によってすきまを調整してそれぞれ初期適正すきま
が与えられる。また、各軸にはそれぞれ油切り41,42が
嵌合され、歯車箱27内の歯車および軸受潤滑用の潤滑油
の流出を防止する。

第１図に示したような本発明にかかる鉄道車両用動力
伝達装置における台車が舵取り運動をする際のリンク５
の動作は次の如くである。車体側では軸受８の回転機能
とゴムブッシュ10の可撓機能によって、主電動機１側で
は球面軸受７の自在結合機能によって、リンク５が主電
動機１を台車の舵取り運動に追従して車体から懸架す
る。この時、主電動機１は台車枠２と結合するピン３の
機能によって、舵取り運動により台車の回転変位に伴っ
て動くので、歯車装置12との距離には変位を生じない。

車体が台車に対して上下運動あるいはピッチング運動
を行う場合も、リンク５の前述の機能とピン３の機能に
よって、主電動機１は車体と台車枠の両者に支承なく支
持される。

このようにして、主電動機１の重量のうち約半分が常
に車体に負荷され、歯車装置12の小歯車軸と主電動機１
の軸との間の水平距離を、台車の舵取り変位によってほ
とんど変位させることなく、ばね間重量を主電動機１の
約1/2だけ減少させることができる。

また、第２図に示したごとき歯車装置を使用すること
により、たわみ継手11の軸方向寸法を大きくすることが
できるので、本発明にかかる鉄道車両用動力伝達装置に
おいて従来より増大した歯車装置12の小歯車軸と主電動
機１の軸との間の芯ちがいを、たわみ継手11で充分吸収
できる。

〔発明の効果〕

本発明にかかる鉄道車両用動力伝達装置によれば、特
殊の継手などを使用することなく、ほぼ従来の機器構成
で台車装架式の場合に較べて主電動機重量の約1/2をば
ね間重量から減少させることができるので、高速鉄道車
両に用いて大いに効果を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる鉄道車両用動力伝達装置の一実
施例の図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は進行方向から
（ｃ）は側方から見たいずれも側面図、 第２図は第１図の鉄道車両用動力伝達装置に使用する歯
車装置の一実施例の縦断面図、 第３図はフランス国鉄TGV用台車に見られる鉄道車両用
動力伝達装置の一例の図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は
車軸側に配設された歯車装置の支持方法を示す側面図で
あり、 第４図は第３図の車軸側に配設された歯車装置の一例の
縦断面図を示す。 １……主電動機、２……台車枠 3,4,6……ピン、５……リンク ７……球面軸受、８……軸受 ９……支持台、10……ゴムブッシュ 11……たわみ継手、12,51,52……歯車装置 13……吊り装置、21,21′……小歯車 22……大歯車 23,23′,24,25……円錐ころ軸受 26,26′26″28,32,36……蓋 27,27′……歯車箱、29,33,37……ボルト 30,34,38……座金、31……リング 35……車軸、39,40……シム 41,42……油切り、53……特殊な継手 99……取付け部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭52−125208（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭48−5407（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−29962（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−73421（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄道車両用動力伝達装置において、鉄道車
   両用主電動機の一方の側部を相対上下運動のみを吸収で
   きる手段により台車に支持せしめ、他方の側部を相対上
   下運動と共に台車の舵取りによる回転変位をも吸収でき
   る手段により車体に支持せしめるごとく構成したことを
   特徴とする鉄道車両用動力伝達装置。
2. 【請求項２】鉄道車両用動力伝達装置において、小歯車
   軸を支持する円錐ころ軸受の構成を背面合わせ外輪回転
   方式とし、小歯車のリング部分に軸受の外輪を嵌合し、
   内輪を歯車箱により保持して円錐ころ軸受が小歯車の歯
   部の内径側にほぼ没入する構造としたことを特徴とする
   歯車装置。