JP2846379B2 - 鉄道車両用台車とその歯車装置 - 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台車とその歯車装置に関するもの
で、特に高速鉄道車両用として好適なものである。

〔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。これらの各部のうち、車軸
などの如く直接レールに負荷し軸ばねにさえも支持され
ていない部分をばね下質量と呼び、台車枠やこれに取付
けられた主電動機など軸ばねに支持されている部分をば
ね間質量、車体など枕ばねに支持されている部分をばね
上質量と呼んでいる。

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確保の
ために望ましいので、ばね下質量を軽減することが行わ
れている。

即ち、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ばね下質量
が大きかったが、現在の我が国では主電動機は台車に装
架してばね間質量とすることが一般に行われている。

然し、高速鉄道車両では、更に主電動を車体に装架す
るなどして、ばね間質量を軽減ることが振動乗心地や高
速安定性の面から望ましく、従来より各種の主電動機車
体装架方式が検討されているが、一例として、主電動機
を車体から吊り下げる方式について、第２図により説明
する。第２図は電動機装架部の要部を示す図で、（ａ）
は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。

第２図において、主電動機１は台車側と車体側とへ支
持されるように両側への支持腕を持ち、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、車体側へは主電動機１の支持腕に固
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６に軸受17によっ
て支承されるピン15にゴムブッシュ16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１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ている。

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
ている。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へ伝達され、更にそこか
ら車軸14へ伝達される。歯車装置12はその大歯車部を車
軸14に支承され、反対側を吊り装置18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。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の鉄道車両用台車は前述の如く歯車装置の一方を
吊り装置により台車枠で支持しているために、台車と車
体間の枕ばねの撓み等の相対上下運動によって、主電動
機の出力軸と歯車装置の入力軸であるピニオン軸との芯
違い量が増大し、従来主電動機を台車に装架していた場
合に使用していたたわみ継手の許容偏角内に押えるため
には、たわみ継手の軸方向寸法を長くする必要がある。

また、主電動機の質量を車体で負荷する割合を多くす
るために、車体に懸架する位置を主電動機の中心に近付
ける程、主電動機の出力軸と歯車装置のピニオン軸との
上下方向の芯違い量が大きくなり、これに伴ってたわみ
継手のためのスペースが極端に長くなり過ぎて、動力伝
達装置が車輪のバックゲージ内に収まらなくなる欠点が
あった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前述の欠点を解消するために、歯車装置の車
軸と反対側を主電動機により懸架することにより、主電
動機の出力軸と歯車装置のピニオン軸との芯違い量を小
さくし、たわみ継手の軸方向寸法を短縮しようとするも
のである。

即ち、本発明による鉄道車両用台車は、鉄道車両用主
電動機を一方では側部で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、主電動機の他方では主電
動機の軸芯を含む鉛直面付近で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主電
動機を車体に支持せしめる如く構成すると共に、歯車装
置の吊り装置を前記主電動機で支持するよう構成したこ
とを特徴とするものである。

また、本発明による鉄道車両用歯車装置は、該歯車装
置の吊り装置の歯車装置側の吊り受部をピニオン軸中心
に設けたことを特徴とするものである。

そのために、歯車装置の大歯車部を車軸に支承し、反
対側を吊り装置により主電動機で支持するように、主電
動機枠又は端蓋から歯車装置のピニオン軸の真上まで伸
ばした吊り受部を構成し、且つ主電動機枠の軸中心に近
い位置を、両端部が球面軸受等で回転自在なリンクで車
体から懸架するよう構成する。

又、歯車装置の吊り装置の歯車装置側の支持部は、回
転自在な球面軸受等によりピニオン軸中心部に構成す
る。

〔作 用〕

本発明による鉄道車両用台車は前述の如く、歯車装置
のピニオン軸中心を主電動機から吊るように構成されて
いるため、車体及び台車の上下運動による主電動機の出
力軸中心の上下動と、歯車装置のピニオン軸中心の上下
動とはほぼ同じ値になり、上下方向の芯違い量は僅かの
値ですむ。

従って、主電動機の出力軸中心と歯車装置のピニオン
軸中心との芯違い量は、トルク伝達時の歯車装置の吊り
装置の吊りゴムの撓みと、主電動機が車体上下動時に台
車側支持部を中心に回転することにより台車方向に前後
に若干移動するのに対し、歯車装置が主電動機の上下動
により車軸を中心に回転しピニオン軸が車軸方向に前後
に若干移動することによる前後方向の芯ずれと、車軸が
台車枠に対して動く前後動分の芯ずれと、及び前述の上
下方向の僅かな芯ずれとの合成値となり、芯違い量は従
来い較べて大幅に小さくなる。

そのため、たわみ継手の軸方向寸法が短くても許容偏
角内に収めることができる。

又、主電動機を車体に懸架する位置を主電動機の真上
に近付けても、主電動機の出力軸と歯車装置のピニオン
軸との芯違い量はほとんど増加しないので、主電動機の
軸芯を含む鉛直面付近で主電動機を車体に懸架して、主
電動機質量の大部分をばね上化すると共に、従来歯車装
置を吊り装置で台車枠に懸架して歯車装置質量の一部を
ばね間化していたものが、本発明による鉄道車両用台車
の場合にはばね上化される効果がある。

〔実施例〕

第１図は本発明による鉄道車両用台車と歯車装置の一
実施例の図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は進行方向から
見て要部要部を断面した正面図、（ｃ）は側面図であっ
て、第２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主電動機１を支持する２本
の支持腕1aと、歯車装置12の吊り装置13を懸架するため
に主電動機枠1bから歯車装置12のピニオン軸18の真上ま
で突き出した支基1cとを見えている。

又、主電動機１をリンク５により車体から懸架するた
めに、リンク５の両端にそれぞれ球面軸受７が装入さ
れ、これらの球面軸受７はそれぞれピン４を介して一方
は支基1cの主電動機軸中心線上に装着され、他方は緩衝
ゴム８を介して車体に取付けられた支持台６に装着され
る。かくして、リンク５は両端に装入された球面軸受７
により、車体と主電動機１との間でどの方向にも回転す
る自由度が与えられる。

更に、吊り装入13の一端は球面軸受９を介して歯車装
置12のピニオン軸18中心位置に装着され、他端はこの球
面軸受９の真上の位置で緩衝ゴム10を介して前記の支基
1cに取付けられて、大歯車部を第２図の歯車装置と同じ
く車軸14に支承されている歯車装置12が、車軸14の周り
で回転可能なようにピニオン軸18中心で吊り装置13によ
り主電動機１に懸架される。

このようにして、主電動機１は台車に対しては相対上
下運動が可能で、台車の舵取りによる回転運動は台車と
同じ動きをするように台車と車体とによって支持され、
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
伝達され、更に歯車装置12から車軸14へ伝達される。

吊り装置13により主電動機１へ伝えられる歯車装置12
のトルク反力は、吊り装置13とリンク５とがいずれもほ
ぼ主電動機１の軸芯上にあるため、そのままリンク５を
介して車体に伝えられて車体によって支持される。

なお、吊り装置13とリンク５との主電動機軸芯上の位
置がずれているため、トルク反力を受けた時に主電動機
１のモーメントが発生するが、２本の支持腕1aにより台
車枠２でこのモーメントを受け止める。このことから、
リンク５は吊り装置13にできる限り近付けた位置に設置
することにより、このモーメントを小さくできることは
自明である。

本発明による鉄道車両用台車においては、台車が舵取
り運動する際にもリンク５の両端に装着された球面軸受
７の自在結合によって、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
取り運動による台車の回転変位に伴って動くので、歯車
装置12との距離に変位を生じないことは従来と同じであ
るが、主電動機１をリンク５によって車体から懸架する
位置が、第２図に示した従来のものより台車の回転中心
位置に近くなっているので、リンク５の両端のずれは少
なくてすむ。

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、前述のリンク５の機能とピン３の機能と
によって、主電動機１は車体と台車枠の両者によって支
障なく支持されるが、歯車装置12がピニオン軸芯を主電
動機１の軸の中心線上で吊り装置13により懸架されてい
るので、主電動機１の上下動に伴ってピニオン軸18の中
心がほぼ同じ量だけ上下動する。このため、主電動機１
の出力軸中心と歯車装置12のピニオン軸受18の中心との
上下方向の芯違い量は極く僅かとなり、軸方向寸法の短
いたわみ板継手11でも充分この芯違い量を吸収できる。

又、主電動機軸中心線上をリンク５により車体に懸架
しているため、主電動機質量のほとんどの部分が車体に
負荷されると共に、歯車装置12も主電動機１で懸架して
いるため、従来台車に負荷されていた歯車装置12のばね
間分質量も車体に負荷することができる。

尚、吊り装置の歯車装置側は本実施例の如くピニオン
軸中心部で支持せず、ピニオン軸の真下部付近で支持し
ても同一の効果が得られるが、吊り装置が長くなって重
量が増加するなどの欠点を生じる。本実施例の如くピニ
オン軸中心に支持点を構成すれば、ピニオン軸下部のス
ペースを、例えば歯車装置内に封入された潤滑油のうち
回転中には四分となる部分を貯えるための小室を設け、
大歯車による撹拌により発生する発熱損失を低減する
等、有効に活用することができる。

〔発明の効果〕

本発明による鉄道車両用台車によれば、主電動機の出
力軸中心と歯車装置のピニオン軸中心との芯違い量が少
なくなるため、たわみ継手の軸方向寸法を短くすること
ができ、台車が小形・軽量化できると共に、従来の主電
動機台車装架の場合に比べて、主電動機質量のほとんど
歯車装置質量の約1/4をばね間質量から減少させて、ば
ね上質量に移行させることが可能になる。

従って、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図は本発明による鉄道車両用台車と歯車装置の一実
施例の図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は進行方向から見
て要部を断面した正面図、（ｃ）は側面図である。 第２図は従来の鉄道車両用台車と歯車装置の一例の図
で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図
である。 １……主電動機、1a……支持腕、1b……主電動機枠 1c……支基、２……台車枠、3,4,15……ピン ５……リンク、６……支持台、7,9……球面軸受 8,10……緩衝ゴム、11……たわみ板継手、12……歯車装
置 13,18……吊り装置、14……車軸、16……ゴムブッシュ 17……軸受、18ピニオン軸

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄道車両用主電動機（１）の一方で該電動
   機側部の支持腕（1a）でピン（３）を介して台車枠
   （２）に支持せしめ、主電動機（１）の他方では吊りリ
   ンク（５）の軸芯を含む鉛直面付近の支持台（６）によ
   り、ピン（４）及び球面軸受（７）を取り付けたリンク
   （５）を介して該主電動機枠（1b）に取り付けた支基
   （1c）を車体で支持せしめ、歯車装置（12）を吊り装置
   （13）を介して前記の主電動機の支基（1c）で支持し、
   主電動機（１）と歯車装置（12）との間にたわみ軸継手
   （11）を配置する構成としたことを特徴とする鉄道車両
   用台車。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の歯車装置（1
   2）において、主電動機（１）の支基（1c）に緩衝ゴム
   （10）を介して取り付けた歯車装置の吊り装置（13）の
   歯車装置側に球面軸受（９）を取り付け、該球面軸受
   （９）をピニオン軸（18）中心に設けたことを特徴とす
   る鉄道車両用歯車装置。