JP4635789B2

JP4635789B2 - 軌道作業車両の走行装置

Info

Publication number: JP4635789B2
Application number: JP2005258083A
Authority: JP
Inventors: 善伸保坂; 正敏原
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2005-09-06
Filing date: 2005-09-06
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2025-09-06
Also published as: JP2007069703A

Description

本発明は軌道(主として電車が走行する鉄道)上を走行してクレーン作業を行う軌道作業車両の走行装置に関するものである。

たとえば鉄道用の軌道作業車両として、図６〜図８に示すように軌道外で走行するためのクローラ式の下部走行体１上に上部旋回体２を縦軸まわりに旋回自在に搭載して車両本体Ａを構成し、この車両本体Ａの上部旋回体２に吊り作業用の伸縮ブーム３(図７では省略)を起伏自在に取付ける一方、下部走行体１の前後両側にそれぞれ左右一対の走行装置Ｂ,Ｂ,Ｃ,Ｃを設けたものが公知である。

この前部及び後部両走行装置Ｂ,Ｃは、それぞれ車両中心線Ｏを挟んで左右対称に配置され、この前後両側における左右の走行装置Ｂ,Ｂ,Ｃ,Ｃが軌道Ｄの左右の線路４,４上に下ろされて車両本体Ａを持ち上げた状態で、前部走行装置Ｂ,Ｂを駆動側、前部走行装置Ｃ,Ｃを従動側として軌道Ｄ上を走行する。

駆動側である前部左右の走行装置Ｂ,Ｂの構成を図８に拡大して示す。ここでは進行方向左側の走行装置Ｂのみを例示しているが、右側についても同じ構成となっている。

この走行装置Ｂは、駆動源であるモータ(油圧モータ)５と車輪６を同軸上で左右(図８の上下)に並べ、互いのモータ軸７と車軸８とを直結した構成となっている(特許文献１参照)。

図８中、９はモータ５に対する圧油給排用の配管が接続されるポートブロック、１０は車輪６の車軸８を回転自在に支持する車軸ハウジングである。

この車軸ハウジング１０は、下部走行体１に昇降可能に取付けられた昇降アーム１１に対してブラケット１２,１３と左右方向の水平な支軸１４とによって左右にスライド自在に取付けられ、走行装置Ｂ全体が軌道幅(線路幅)に応じて、実線で示す狭軌位置と二点鎖線で示す広軌位置との間でスライド(車輪間隔が拡縮)するように構成されている。
特開２００３−７２５４５号公報

ところが、上記のように走行モータ５と車輪６を直結した構成によると、高速走行には適する反面、牽引作業のように大出力を必要とする作業を行う場合に、モータ出力が不足する事態が発生していた。

この場合、走行装置Ｂ全体をモータ出力が大きいものに取り替えることは可能であるが、コストの点で不利となるだけでなく、重くて大きい装置全体を狭いスペース内で交換する作業自体がきわめて面倒であるため得策でない。

また、装置全体を減速機付きのものに取り替えることも考えられる。しかし、構成要素を同軸上に並べるという従来装置の基本思想に基づいて車輪と減速機とモータを同軸上に並べるとすると、減速機付きのものへの取替え時にスペースの制約を受け、とくに図８に示す狭軌状態では装置が本体中心線Ｏよりも内側にはみ出るおそれがあることから、実際上、このような取替えは不可能となっていた。

このため、求められる性能(高速性能と大出力性能)に応じた装置構成の転換は行っていないのが実情であり、この点の改善が望まれていた。

そこで本発明は、求められる性能に応じた装置構成の転換を限られたスペース内で簡単に行うことができる軌道作業車両の走行装置を提供するものである。

請求項１の発明は、車両中心線を挟んだ左右両側に設けられて軌道上を走行する軌道作業車両の走行装置において、装置全体を、車両本体に取付けられて軌道上で回転する車輪を含む車輪ユニットと、上記車輪の駆動源としてのモータを含むモータユニットと、上記モータの回転力を減速する減速機を含む減速ユニットとに分け、これら各ユニットを、車両中心線よりも外側で、下記(Ｉ)(ＩＩ)の二つの駆動パターンに組み替え可能に構成したものである。

(Ｉ) 上記車輪ユニットとモータユニットを、同軸上でかつモータユニットを内側にして左右に並べ、互いのモータ軸と車軸とが直結される状態で両ユニットを着脱自在に連結した直結駆動パターン。

(ＩＩ) 車輪ユニットとモータユニットを、それぞれの車軸及びモータ軸が内側を向く状態で平行に配置するとともに、この両ユニット間に上記減速ユニットを、減速機入力軸がモータ軸に、減速機出力軸が車軸にそれぞれ結合される状態で配置し、上記直結駆動パターンにおける車輪ユニットとモータユニットの連結構造と共通の連結構造によって車輪ユニットと減速ユニット、及び減速ユニットとモータユニットをそれぞれ着脱自在に連結した減速駆動パターン。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、モータユニットのモータ軸と減速ユニットの減速機出力軸とを同一径とする一方、車輪ユニットに、モータユニットまたは減速ユニットが取付けられるユニット取付面を設け、直結駆動パターンにおけるこのユニット取付面からモータ軸先端までの距離Ｄ１と、減速駆動パターンにおけるユニット取付面から減速機出力軸の先端までの距離Ｄ２とをほぼ同じに設定したものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、車輪ユニットに、モータユニットまたは減速ユニットが取付けられるユニット取付面を設け、直結駆動パターンにおける車輪ユニットのユニット取付面からモータユニットの内側端面までの距離をＷ１、減速駆動パターンにおける上記ユニット取付面から減速ユニットの内側端面までの距離をＷ２として、Ｗ１≧Ｗ２に設定したものである。

請求項４の発明は、請求項請求項１乃至３のいずれかの構成において、車輪ユニットを、軌道幅が狭い狭軌に適応する狭軌位置と、軌道幅が広い広軌に適応する広軌位置との間で移動可能に構成し、車輪ユニットが狭軌位置にセットされた状態で各ユニットを、車両中心線よりも外側で、直結駆動、減速駆動両パターンに組み替え可能に構成したものである。

請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかの構成において、モータとして油圧モータを用いる一方、減速ユニットの減速機を、入力側と出力側の回転方向が同じとなるように構成したものである。

請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかの構成において、減速駆動パターンにおいてモータユニットが車輪ユニットの上方に配置するように構成したものである。

本発明によると、装置全体を車輪ユニットとモータユニットと減速ユニットの三つのユニットに分けるとともに、この各ユニットを、車両中心線よりも外側で、モータユニットと車輪ユニットを同軸上に並べてモータと車輪とを直結する直結駆動パターンと、車輪ユニットとモータユニットを平行に配置し、減速ユニットをこれらに跨って配置する減速駆動パターンとに組み替え得るように構成したから、求められる性能(高速性能／大出力性能)に応じて駆動パターンを二種類のうちで転換することができる。

この場合、
(イ) 各ユニットを共通の連結構造により着脱してパターンの組み替えを行う構成としたこと、
(ロ) 減速ユニットが加わる減速駆動パターンにおいて、平行に配置した車輪、モータ両ユニット間に跨って減速ユニットを配置する構成、すなわち、装置全体の幅寸法が最小となるコの字形の機器レイアウトをとることによって車両中心線よりも外側での組み替えを実現したこと
により、装置構成の転換を限られたスペース内で簡単に行うことができる。

また、請求項２の発明によると、モータユニットのモータ軸と減速ユニットの減速機出力軸とを同一径とする一方、車輪ユニットに、モータユニットまたは減速ユニットが取付けられるユニット取付面を設け、直結駆動パターンにおけるこのユニット取付面からモータ軸先端までの距離Ｄ１と、減速駆動パターンにおけるユニット取付面から減速機出力軸の先端までの距離Ｄ２とをほぼ同じに設定したから、直結駆動パターンにおける車軸とモータ軸、及び減速駆動パターンにおける車軸と減速機出力軸を、軸径や結合代を調整するための余計なアダプタ等を介在させることなく直接、簡単に、かつ、モータ回転力の伝達効率が同じ状態で結合することができる。

請求項３の発明によると、Ｗ１≧Ｗ２の設定により、直結駆動パターンから減速駆動パターンへの転換時に、減速ユニットをモータユニット跡の空間に無理なく収めることができる。

請求項４の発明によると、狭軌と広軌とに応じて車輪幅が拡縮する車両において、幅拡張及び縮小両状態で転換が可能となる。

請求項５の発明によると、モータとして油圧モータを用いる場合に、減速ユニットの減速機を、入力側と出力側の回転方向が同じとなるように構成する(たとえば歯車減速機の場合、入力歯車と出力歯車との間に一つの中間歯車を設けた三連歯車構造を採用する)ことにより、両駆動パターンでモータの回転方向と車輪の回転方向を同じにできるため、モータに対する配管のつなぎ方を変える必要がない。

請求項６の発明によると、モータユニットを、減速駆動パターンで車輪ユニットの上方に位置するように構成したから、装置全体の前後方向寸法、つまり車両前方への突出量を小さくすることができる。

本発明の実施形態を図１〜図５によって説明する。

図１に実施形態にかかる軌道作業車両を示す。ここでは車両前半部のみを示し、後半部は図６〜図８に示す従来車両と同じにつき図示省略している。

また、この車両において、下部走行体１と上部旋回体２とによって車両本体Ａが構成され、上部旋回体２にブーム(ここでは図示しない)が設けられる点等の基本的な構成は従来車両と同じにつき、説明を省略する。

車両本体Ａの前側において、車両中心線Ｏを挟んで左右両側に、駆動側である前部走行装置Ｅ,Ｅが設けられ、この左右の前部走行装置Ｅ,Ｅについて、車両中心線Ｏよりも外側で、連結／分離可能な複数のユニットを組み替えることによって、図１〜図４に示す減速駆動パターンと、図５に示す直結駆動パターンとに転換可能に構成されている。

進行方向左側の前部走行装置Ｅを例にとって説明を加えると、同装置Ｅは、車輪ユニットＵ１とモータユニットＵ２と減速ユニットＵ３とに分けられている。

車輪ユニットＵ１は、車両本体Ａの下部走行体１に取付けられて軌道Ｄ(線路４,４)上で回転する車輪２１と、車軸２２を回転自在に支持する車軸ハウジング２３とを備え、この車軸ハウジング２３が従来同様、ブラケット１２,１３及び支軸１４によって下部走行体側の昇降アーム１１に取付けられている。

車軸ハウジング２３の内側端面にはユニット取付面２３ａ(図４,５参照)が設けられ、このユニット取付面２３ａに、図５に示す直結駆動パターンではモータユニットＵ２、図１〜図４に示す減速駆動パターンでは減速ユニットＵ３の出力側がそれぞれ複数本のボルト２４…によって着脱可能に取付けられる。

モータユニットＵ２は、車輪２１の駆動源としてのモータ(油圧モータ)２５を備え、図５に示す直結駆動パターンで、モータ軸２６が車軸２２に結合(たとえばスプライン係合)された状態で、このモータ２５の一端側に設けられたフランジ２７が車軸ハウジング２３のユニット取付面２３ａに上記のように取付けられる。

２８はモータ２５の他端側に設けられたポートブロックである。

減速ユニットＵ３は、図４に示すように入力、中間、出力の三つの平歯車２９,３０,３１を順番に噛合させた三連歯車構造の減速機３２と、この減速機３２が収容された減速機ハウジング３３とによって構成されている。

減速機３２には、入力歯車２９に入力軸穴２９ａが設けられるとともに、出力歯車３１に出力軸３１ａが減速機ハウジング３３外に突出する状態で一体に設けられている。

また、減速機ハウジング３３には、入力側に、減速駆動パターンでモータユニットＵ２と連結するためのモータユニット取付面３３ａ(図４参照)が設けられるとともに、出力側に、車輪ユニットＵ１と連結するためのフランジ３４が設けられている。図４中、３４ａはこのフランジ３４の外側面である車輪ユニット取付面である。

この軌道作業車両において、高速走行を要求される場合には図５の直結駆動パターンがとられ、牽引作業のような大出力が必要で直結駆動パターンではモータ出力が不十分となる場合に図１〜図４に示す減速駆動パターンに組み替えられる。

この組み替えは次のように行われる。

(イ) 図５の状態でボルト２４…を外してモータユニットＵ２を車輪ユニットＵ１から取外す。

(ロ) 図４に示すように車輪ユニットＵ１の前方にモータユニットＵ２を、そモータ軸２６が車軸２２と同じ内側を向く状態で平行に配置し、車輪ユニットＵ１に減速ユニットＵ３の出力側を、互いの車軸２２と出力軸３１ａが結合された状態で、フランジ３４(車輪ユニット取付面３４ａ)、ユニット取付面２３ａ、ボルト２４…によって取付ける。

(ハ) 減速ユニットＵ３の入力側にモータユニットＵ２を、互いの入力軸穴２９ａとモータ軸２６が結合された状態でフランジ２７、モータユニット取付面３３ａ、複数本のボルト３５…によって取付ける。

こうして、各ユニットＵ１,Ｕ２,Ｕ３を平面視でコの字形、すなわち、車輪ユニットＵ１とモータユニットＵ２が前後に平行に並び、この両ユニットＵ１,Ｕ２間に減速ユニットＵ３が跨るレイアウトで連結する。

この状態で、モータ２５の回転力が減速機３２で減速されて車輪２１に伝えられるため、直結駆動パターンと比較して大出力を得ることができる。

また、減速機３２は三連歯車構造とされ、その入力側(入力歯車２９)と出力側(出力歯車３１)の回転方向が同じとなるため、直結駆動パターンと減速駆動パターンでモータ２５の回転方向と車輪２１の回転方向が同じとなる。このため、モータ２５(ポートブロック２８)に対する配管のつなぎ方を変える必要がない。

ここで、直結駆動、減速駆動両パターンにおいて、左右の走行装置Ｅ,Ｅ同士の干渉を避けるために、図示のように装置全体が車両中心線Ｏよりも外側、つまり狭軌状態であっても車両中心線Ｏよりも内側にはみ出ないことが必要となる。

しかも、この駆動パターンの転換を車両中心線Ｏよりも外側という限られたスペース内で簡単に行う必要がある。

また、直結駆動、減速駆動両パターンでモータ回転力の伝達効率を同等にする必要もある。

そこで、各部の構成、寸法等が次のように設定されている。

(１) 図５に示す直結駆動パターンでは、モータ軸２６が車軸２２に結合される。一方、図１〜図４に示す減速駆動パターンでは、モータ軸２６が減速機３２の入力歯車２９(入力軸穴２９ａ)に結合されるとともに、減速機３２の出力軸３１ａが車軸２２に結合される。

そこで、モータ軸２６と減速機出力軸３１ａの軸径が同じとされている。

また、直結駆動パターンにおける車輪ユニットＵ１のユニット取付面２３ａからモータ軸先端までの距離Ｄ１(図５参照)と、減速駆動パターンにおけるユニット取付面２３ａから減速機出力軸３１ａの先端までの距離Ｄ２(図４参照)とがほぼ同じ(完全同一でも同一に近い関係でもよい)に設定されている。

この設定により、直結駆動パターンにおける車軸２２とモータ軸２６、及び減速駆動パターンにおける車軸２２と減速機出力軸３１ａを、軸径や結合代を調整するための余計なアダプタ等を介在させることなく直接、簡単に、かつ、モータ回転力の伝達効率が同じ状態で結合することができる。

(２) 直結駆動パターンにおける車輪ユニットＵ１のユニット取付面２３ａからモータユニットＵ２の内側端面までの距離をＷ１(図５参照)、減速駆動パターンにおけるユニット取付面２３ａから減速ユニットＵ３の内側端面までの距離をＷ２(図４参照)として、Ｗ１≧Ｗ２に設定されている。

この設定により、直結駆動パターンから減速駆動パターンへの転換時に、減速ユニットＵ３をモータユニット跡の空間に無理なく収めることができる。

また、直結駆動、減速駆動両パターンで装置全体が狭軌状態での車両中心線Ｏよりも外側にくることが必要であるため、ユニット取付面２３ａから車両中心線Ｏまでの距離をＷ３(図４,５参照)とすると、Ｗ３≧Ｗ１≧Ｗ２に設定されている。

なお、Ｗ１,Ｗ２≦Ｗ３の条件さえ満足すればＷ１≦Ｗ２に設定してもよい。

(３) 直結駆動パターンでは車輪ユニットＵ１にモータユニットＵ２が連結され、減速駆動パターンでは車輪ユニットＵ１に減速ユニットＵ３、減速ユニットＵ３にモータユニットＵ２がそれぞれ連結されるため、これらの連結構造が同じに設定されている。

具体的には、上記連結部分のボルト穴(符号省略)の中心を通る円の直径、ボルト穴の直径、数、ピッチが同じとされている。

以上の設定により、直結駆動、減速駆動両パターンの転換作業を車両中心線Ｏよりも外側の限られたスペース内で簡単かつ迅速に行うことができる。

一方、減速駆動パターンにおいてモータユニットＵ２をただ車輪ユニットＵ１の前方に並べるだけでは、装置の前後方向寸法、つまり車両本体Ａからの装置全体の突出量が大きくなるため、種々の障害が生じるおそれがある。

そこで、この実施形態では、減速駆動パターンにおいて、図３に示すようにモータユニットＵ２が車輪ユニットＵ１の前方でかつ上から見て車輪ユニットＵ１と一部重なる状態で上方に配置されている。いいかえれば、このような位置関係となるように各ユニットＵ１〜Ｕ３の外形、連結構造等が設定されている。

これにより、装置全体の前後方向寸法、すなわち車両本体Ａからの前方突出量を小さくすることができる。

ところで、減速ユニットＵ３の減速機３２は、上記実施形態で挙げた三連の平歯車構造以外のものに置き換えてもよい。この場合、入力側と出力側の回転方向が同じとなることが望ましいが、モータ２５に対する配管のつなぎ換えを行うことを前提とすれば回転方向が逆となる構成をとってもよい。

また、モータ２５として油圧モータに代えて電動機を用いてもよい。

本発明の実施形態にかかる走行装置を含む軌道作業車両の前半部の平面図である。減速駆動パターンでの左側走行装置の拡大図である。同側面図である。同装置をさらに拡大しかつ一部を切り欠いて示す図である。直結駆動パターンでの左側走行装置の図４相当図である。従来の走行装置を含む軌道作業車両全体の概略側面図である。同平面図である。前部左側走行装置の拡大図である。

符号の説明

Ａ車両本体
Ｄ軌道
４,４線路
Ｅ走行装置
Ｕ１車輪ユニット
２１車輪
２２車軸
２３車軸ハウジング
２３ａユニット取付面
Ｕ２モータユニット
２５モータ
２６モータ軸
Ｕ３減速ユニット
３２減速機
２９,３０,３１減速機を構成する平歯車
３３減速機ハウジング
３３ａ減速機ハウジングのモータユニット取付面
３４ａ同車輪ユニット取付面
Ｄ１減速駆動パターンにおける車輪ユニットのユニット取付面からモータ軸の先端までの距離
Ｄ２同取付面から減速機出力軸の先端までの距離
Ｗ１直結駆動パターンにおけるユニット取付面からモータユニットの内側端面までの距離
Ｗ２減速駆動パターンにおけるユニット取付面から減速ユニットの内側端面までの距離
Ｗ３ユニット取付面から車両中心線までの距離
Ｏ車両中心線

Claims

車両中心線を挟んだ左右両側に設けられて軌道上を走行する軌道作業車両の走行装置において、装置全体を、車両本体に取付けられて軌道上で回転する車輪を含む車輪ユニットと、上記車輪の駆動源としてのモータを含むモータユニットと、上記モータの回転力を減速する減速機を含む減速ユニットとに分け、これら各ユニットを、車両中心線よりも外側で、下記(Ｉ)(ＩＩ)の二つの駆動パターンに組み替え可能に構成したことを特徴とする軌道作業車両の走行装置。
(Ｉ) 上記車輪ユニットとモータユニットを、同軸上でかつモータユニットを内側にして左右に並べ、互いのモータ軸と車軸とが直結される状態で両ユニットを着脱自在に連結した直結駆動パターン。
(ＩＩ) 車輪ユニットとモータユニットを、それぞれの車軸及びモータ軸が内側を向く状態で平行に配置するとともに、この両ユニット間に上記減速ユニットを、減速機入力軸がモータ軸に、減速機出力軸が車軸にそれぞれ結合される状態で配置し、上記直結駆動パターンにおける車輪ユニットとモータユニットの連結構造と共通の連結構造によって車輪ユニットと減速ユニット、及び減速ユニットとモータユニットをそれぞれ着脱自在に連結した減速駆動パターン。
モータユニットのモータ軸と減速ユニットの減速機出力軸とを同一径とする一方、車輪ユニットに、モータユニットまたは減速ユニットが取付けられるユニット取付面を設け、直結駆動パターンにおけるこのユニット取付面からモータ軸先端までの距離Ｄ１と、減速駆動パターンにおけるユニット取付面から減速機出力軸の先端までの距離Ｄ２とをほぼ同じに設定したことを特徴とする請求項１記載の軌道作業車両の走行装置。
車輪ユニットに、モータユニットまたは減速ユニットが取付けられるユニット取付面を設け、直結駆動パターンにおける車輪ユニットのユニット取付面からモータユニットの内側端面までの距離をＷ１、減速駆動パターンにおける上記ユニット取付面から減速ユニットの内側端面までの距離をＷ２として、Ｗ１≧Ｗ２に設定したことを特徴とする請求項１または２記載の軌道作業車両の走行装置。
車輪ユニットを、軌道幅が狭い狭軌に適応する狭軌位置と、軌道幅が広い広軌に適応する広軌位置との間で移動可能に構成し、車輪ユニットが狭軌位置にセットされた状態で各ユニットを、車両中心線よりも外側で、直結駆動、減速駆動両パターンに組み替え可能に構成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の軌道作業車両の走行装置。
モータとして油圧モータを用いる一方、減速ユニットの減速機を、入力側と出力側の回転方向が同じとなるように構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の軌道作業車両の走行装置。
減速駆動パターンにおいてモータユニットが車輪ユニットの上方に配置するように構成したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の軌道作業車両の走行装置。