JP7499662B2 - 走行台車の車輪取付構造および走行台車 - Google Patents

Description

本発明は、走行台車の車輪取付構造、減速機および走行台車に関する。

従来、走行台車の取付ベースに対して、電動モータによって回転駆動される駆動輪が装着されることで、走行台車の駆動輪の電動化がなされている。

例えば、特許文献１は、走行台車の車輪取付構造を開示する。以下、当該段落において、（）内に特許文献１の符号を示す。特許文献１の走行台車の駆動輪（２）は、荷台（７）にボルトで固着する回転ベース（２１）を枠体（３）の最上部に備え、この枠体（３）がタイヤ（８）を軸着して覆うようにフレームを形成する。枠体（３）には、内側にタイヤ（８）の軸心が軸受（１４）により駆動回転可能に支持され、外側に電動モータ（４）が固着されて、電動モータ（４）のモータ軸（１０）を軸受（１４）と同心にタイヤ（８）の内部に入力している。出力軸（１２）は、枠体（３）のタイヤカバー（９）に軸受（１４ｂ）を介して軸着され、枠体（３）に固着した減速機（５）の周辺を回転する、タイヤ（８）としての円筒状の回転体（６）を固着している。回転体（６）は、減速機（５）の出力軸（１２）に固着され、モータ軸（１０）の高回転を減速機（５）により、低回転に落として高トルクの出力の伝達を受けている。モータ軸（１０）は、電動モータ（４）による高回転で回転して減速機（５）に入力され、減速機（５）のギヤ群（１１）により低回転の高トルクに変換され、出力軸（１２）に伝達される。出力軸（１２）は、枠体（３）のタイヤカバー（９）に軸受（１４ｂ）に軸着され、枠体（３）に固着した減速機（５）の周辺を回転する円筒状の回転体（６）を固着している。

特許第５５０５６２６号公報

一般的に、走行台車の駆動部は、使用期間や消耗状態に応じて減速機や車輪の定期的なメンテナンスや部品交換が必要となる。しかしながら、特許文献１のような従来の車輪取付構造では、枠体とタイヤカバーとの内側に、減速機および車輪が収容されて固定され、且つ、枠体の外面にモータが固定されているため、メンテナンスや部品交換の際、モータ、減速機、車輪などの各部品を走行台車から着脱することが困難であることが問題であった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、走行台車に対して各部品をより着脱容易とした車輪取付構造、走行台車および減速機を提供することにある。

本発明の一形態の車輪取付構造は、走行台車の車輪取付構造であって、
前記走行台車に一体的に設けられた取付ベースと、
車軸方向先端に延伸する出力軸、モータ軸を有する駆動モータ、および、前記モータ軸の回転駆動力が入力され、前記回転駆動力を減速して前記出力軸に出力する減速機構を有し、前記取付ベースに着脱可能に固定されたギヤードモータと、
前記出力軸に連結された車輪と、を備え、
前記取付ベースは、車軸方向に開口する開口部を有する取付枠を備え、
前記ギヤードモータは、車軸方向に延在するハウジングを備え、前記ハウジングには、前記駆動モータの先端側で前記減速機構を少なくとも収容する中空筒部、および、前記中空筒部の外周から車軸方向に直交して張り出し、前記開口部の周縁全体で前記取付枠に当接する外周形状を有するフランジ部が設けられ、
前記ギヤードモータは、車軸方向において、前記フランジ部よりも基端側に位置する基端側部位と、前記フランジ部よりも先端側に位置する先端側部位とに区分けされ、前記基端側部位が前記開口部を車軸方向に通過可能な外周形状を有しており、
前記フランジ部が前記取付枠に前記車輪側から当接し、前記フランジ部および前記取付枠がボルトで固定されていることを特徴とする。

本発明の車輪取付構造によれば、ギヤードモータのフランジ部よりも基端側に位置する基端側部位が、取付ベースの取付枠の車軸方向に開口する開口部を通過可能な外周形状を有し、且つ、フランジ部が取付枠に車輪側から当接してフランジ部および取付枠がボルトで固定されている。すなわち、ユーザーは、車軸方向の外側からボルトを操作して取り外し、車輪付きのギヤードモータを取付枠の開口部から車軸方向外側にスライドさせることにより、車輪付きのギヤードモータを走行台車の取付ベースから容易に取り外すことができる。また、ユーザーは、取付枠の開口部に対して、ギヤードモータの基端側部位を走行台車の外側（車軸先端側）から車軸方向に沿って挿入し、フランジ部および取付枠を互いに係合させてボルトで連結することにより、車輪取付構造を容易に再構築することができる。したがって、本発明の車輪取付構造は、走行台車に対して各部品をより着脱容易としたものである。

本発明のさらなる形態の車輪取付構造は、前記出力軸は先端につれて細くなるテーパー形状を有し、前記車輪は、前記出力軸が接続され、前記テーパー形状に対応する形状を有する凹部を有していることを特徴とする。すなわち、車輪と出力軸の嵌め合いをテーパーとしたことにより、連結時の両者の軸合わせを容易にするとともに、連結部が起因となる車輪のがたつきを抑えることができる。

本発明のさらなる形態の車輪取付構造は、前記出力軸は、車軸方向に直交するように延在する先端面を有し、前記先端面には、前記車輪をボルトで固定するための複数のボルト孔が形成され、前記車輪は車軸方向に沿って前記出力軸に着脱されることを特徴とする。すなわち、ユーザーは、ギヤードモータを走行台車から取り外すことなく、車軸方向の外側からボルトを操作して、車輪をギヤードモータの出力軸に対して着脱することが容易である。

本発明のさらなる形態の車輪取付構造は、前記減速機構は、車軸方向に複数段配置されたギヤによって構成されていることを特徴とする。すなわち、複数のギヤを車軸方向に複数段並べることにより、ハウジングの外周形状が取付枠の開口部よりも小さくなるように、ハウジングが径方向に巨大化することを抑えることができる。

本発明のさらなる形態の車輪取付構造は、前記減速機構は、モータ軸と同心の回転軸を有し、外歯車からなる第１ギヤと、前記第１ギヤと噛み合うように構成され、前記モータ軸から径方向に離隔して偏心する第２回転軸を有し、前記第１ギヤの外径よりも大きい外径を有する外歯車からなる第２ギヤと、前記第２ギヤと車軸方向に一体的に連設され、前記第２ギヤの外径よりも小さい外径を有する外歯車からなる第３ギヤと、前記第３ギヤと噛み合うように構成され、前記モータ軸と同心の回転軸を有し、前記第３ギヤの外径よりも大きい内径を有する内歯車からなる第４ギヤと、を備えることを特徴とする。すなわち、車軸方向の前段で、ハウジングの中心に第１ギヤ、および、偏心した位置に第２ギヤを配置し、車軸方向の後段で、第２ギヤと一体的に車軸方向に連設された第３ギヤ、および
、ハウジング中心に第４ギヤを配置した。この構成によれば、前段および後段の両方で、モータ軸の回転の減速を効率的に行うことができる。特に、第３ギヤと第４ギヤの噛合を外歯車と内歯車との関係としたことにより、減速比を効果的に確保することができる。したがって、本形態の車輪取付構造は、十分な減速比を確保しつつ、ハウジングの外周形状が取付枠の開口部よりも小さくなるように、ハウジングを径方向にコンパクトな形状とすることができる。

本発明の一形態の走行台車は、上記記載の車輪取付構造を備えることを特徴とする。すなわち、走行台車は、上記車輪取付構造の作用効果を走行台車として発揮し得る。

本発明の一形態の減速機は、走行台車に一体的に設けられた、車軸方向に開口する開口部を有する取付枠に着脱可能に取り付けられる減速機であって、
基端から先端へと車軸方向に延在するハウジングと、
前記ハウジングの基端で駆動モータのモータ軸から回転駆動力が入力される入力部と、
前記入力部に接続され、前記モータ軸と同期回転する駆動軸と、
前記ハウジングの先端から車軸方向に延伸し、車輪が接続される出力軸と、
前記入力部からの回転駆動力を減速して前記出力軸に伝達する減速機構と、を備え、
前記ハウジングには、前記減速機構を少なくとも収容する中空筒部、および、前記中空筒部の外周から車軸方向に直交して張り出し、前記開口部の周縁全体で前記取付枠に当接する外周形状を有するフランジ部が設けられ、
前記ハウジングは、車軸方向において、前記フランジ部よりも基端側に位置する基端側部位と、前記フランジ部よりも先端側に位置する先端側部位とに区分けされ、前記基端側部位が前記開口部を車軸方向に通過可能な外周形状を有していることを特徴とする。

本発明の減速機によれば、ハウジングのフランジ部よりも基端側に位置する基端側部位が、取付ベースの取付枠の車軸方向に開口する開口部を通過可能な外周形状を有し、且つ、フランジ部が開口部の周縁全体で取付枠に当接する外周形状を有している。これにより、フランジ部を取付枠に車輪側から当接させてフランジ部および取付枠をボルトで固定可能である。すなわち、ユーザーは、車軸方向の外側からボルトを操作してフランジ部および取付枠から取り外し、車輪付きの減速機を取付枠の開口部から車軸方向外側にスライドさせることにより、車輪付きの減速機を走行台車の取付枠から容易に取り外すことができる。また、ユーザーは、取付枠の開口部に対して、車輪付きの減速機の基端側部位を走行台車の外側（車軸先端側）から車軸方向に沿って挿入し、フランジ部および取付枠を互いに係合させてボルトで連結することにより、車輪付きの減速機を走行台車に容易に再固定することができる。したがって、本発明の減速機は、車輪を取り外すことなく、走行台車に対してより着脱容易としたものである。

本発明の車輪取付構造は、走行台車に対して各部品をより着脱容易とし、メンテナンス性や、部品交換時の作業性を改善するものである。

本発明の一実施形態の走行台車の車軸取付構造を示す分解斜視図。 本発明の一実施形態の走行台車の車軸取付構造を示す正面図。 本発明の一実施形態のギヤードモータの概略斜視図。 図３のギヤードモータの正面図。 図３のギヤードモータの側面図。 図３のギヤードモータの平面図。 図３のギヤードモータの背面図。 図４のギヤードモータのＡ－Ａ縦断面図。 図４のギヤードモータのＢ－Ｂ縦断面図。 図５のギヤードモータのＣ－Ｃ横断面図。 図５のギヤードモータのＤ－Ｄ横断面図。 図５のギヤードモータのＥ－Ｅ横断面図。 本発明の一実施形態のギヤードモータの分解斜視図。 本発明の一実施形態の車軸取付構造において、ギヤードモータの出力軸と、車輪の凹部との嵌合関係を示す概略図。 本発明の一実施形態の車軸取付構造の第１の分解および組立方法を示す概略図。 本発明の一実施形態の車軸取付構造の第２の分解および組立方法を示す概略図。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において参照する各図の形状は、好適な形状を説明する上での概念図又は概略図であり、寸法比率等は実際の寸法比率とは必ずしも一致しない。つまり、本発明は、図面における寸法比率に限定されるものではない。

本発明の一実施形態の車輪取付構造１０は、用途は限定されないが、例えば液晶パネルや電子部品などを搬送するための走行台車１の電動の駆動輪を構成するものである。走行台車１は、車軸を回転軸とする駆動輪の回転により前方に走行可能である。各駆動輪は、一般的にプロセッサなどの制御部によって制御されて駆動され得るが、ここでは、制御部に関する説明は省略される。

図１は、本発明の一実施形態の車輪取付構造１０の分解斜視図である。図２は、走行台車１の走行方向から見た車輪取付構造１０の正面図である。図１および図２に示すように、車輪取付構造１０は、走行台車１の駆動輪の部位に一体的に設けられた取付ベース１１と、取付ベース１１に着脱可能に固定されたギヤードモータ１００と、該ギヤードモータ１００の出力に接続された車輪１７とを備える。すなわち、車輪取付構造１０において、取付ベース１１の取付枠１４に対して、車輪１７とともにギヤードモータ１００が固定されている。

取付ベース１１は、図１に示すように、水平に延在する上板１２と、該上板１２の下方に離隔して水平に延在する下板１３とを備える。そして、上板１２と下板１３との間には、ギヤードモータ１００を固定するための取付枠１４が設けられている。取付枠１４は、走行台車１の垂直方向に矩形状に延在している。特には、取付枠１４が延在する平面の法線が車軸方向と一致する。また、取付枠１４の上縁および下縁が、上板１２および下板１３にそれぞれ一体的に連結されている。取付枠１４には、車軸方向に開口する開口部１５が設けられている。開口部１５は、所定の径を有する円形状の開口である。また、取付枠１４には、その枠内の４隅において複数のボルト孔が形成されている。

車輪１７は、図１および図２に示すように、正面視コ字形状を有し、円板状のホイール部分と、該ホイール部分から車軸の基端側に延在するタイヤ部分とから構成されている。車輪１７のホイール部分の中心に凹部１８が設けられている。この凹部１８には、後述するように、ギヤードモータ１００の出力軸１１６が嵌着される（図１４参照）。また、ホイールの外面中央部分には、車軸方向に貫通する複数のボルト孔が設けられている。本実施形態では、車輪１７のタイヤ部分（表面材料）にはウレタンが採用された。ウレタン製タイヤは、長期間使用の摩耗により交換される必要がある。

次に、図３乃至図１３を参照して、一実施形態の車輪取付構造１０を構成するギヤード
モータ１００について説明する。図３は、本発明の一実施形態のギヤードモータ１００を例示的に示す概略斜視図である。図４は、ギヤードモータ１００の（車軸先端側から見た）正面図である。図５は、ギヤードモータ１００の側面図である。図６は、ギヤードモータ１００の平面図である。図７は、ギヤードモータ１００の背面図である。図８乃至図１２は、ギヤードモータ１００の内部構造を示す断面図である。図１３は、ギヤードモータ１００の分解斜視図である。

本実施形態のギヤードモータ１００は、モータ軸１０２を有する駆動モータ１０１、および、モータ軸１０２の回転駆動力が入力され、回転駆動力を減速して低回転数且つ高トルクで車輪１７に出力する減速機１１０を備える。図１３に示すとおり、本実施形態では、ギヤードモータ１００は、別体である駆動モータ１０１と減速機１１０とを車軸方向に連結したものである。

駆動モータ１０１は、一般的なサーボモータであり、図示しないが、制御部や電源などに電気的に接続される。駆動モータ１０１は、正面視（または横断面形状）において減速機１１０（より具体的には、ハウジング１１１の中空筒部１１２）よりもコンパクトな外周形状を有している。

減速機１１０は、基端から先端へと車軸方向に延在するハウジング１１１と、ハウジング１１１の基端で駆動モータ１０１のモータ軸１０２から回転駆動力が入力される入力部としてのカップリング１１４と、該カップリング１１４の後段に接続され、モータ軸１０２と同期回転する駆動軸１１５と、ハウジング１１１の先端から車軸方向に延伸し、車輪１７が接続される出力軸１１６と、駆動軸１１５の回転を減速して出力軸１１６に伝達する減速機構１２０と、を備える。これらモータ軸１０２、駆動軸１１５および出力軸１１６は、車輪１７の中心を通るように車軸上に同心で整列する。

ハウジング１１１は、図３乃至図７のギヤードモータ１００の外観図に示すように、カップリング１１４、出力軸１１６および減速機構１２０などの部品を収容する中空筒部１１２、および、該中空筒部１１２の外周から車軸方向に直交して張り出すフランジ部１１３を備える。

中空筒部１１２は、車軸方向において、フランジ部１１３よりも基端側に位置する基端側部位１１２ａと、フランジ部１１３よりも先端側に位置する先端側部位１１２ｂとに区分けされる。中空筒部１１２の基端側部位１１２ａは、（車軸方向に垂直な平面で切断した）横断面視略円形状の外周形状を有する３つの円筒体を車軸方向に３段で組み合わせたものである。基端側の円筒体ほどその径が小さい。最も基端側の円筒体には、その基端面を閉塞する正方形の閉塞板が連結されている。この円筒体の直径と閉塞板の辺とはほぼ等しい。閉塞板の形状は、駆動モータ１０１の外周形状とほぼ等しい。閉塞板の基端側を向く外面が駆動モータ１０１の先端側を向く外面と接合される。そして、中空筒部１１２の基端側部位１１２ａは、車軸方向の全ての部位において、フランジ部１１３よりも小さく、さらに取付枠１４の開口部１５よりも小径の断面外周形状を有している。すなわち、基端側部位１１２ａが開口部１５を通過可能な外周形状を有している。中空筒部１１２の先端側部位１１２ｂは、横断面視円形状を有し、先端に近づくにつれて小径になるテーパー部分を有している。このテーバー部分の径方向外側には、車輪１７のタイヤ部分が配置される。また、中空筒部１１２の先端側部位１１２ｂは、車軸方向の全ての部位において、フランジ部１１３よりも小さく、さらに取付枠１４の開口部１５よりも小径の断面外周形状を有している。しかしながら、先端側部位１１２ｂは、開口部１５を通過可能な寸法形状に形成されなくてもよい。

フランジ部１１３は、図８および図１２に示すように、４隅が面取りされた正方形状を
有している。フランジ部１１３の一辺は開口部１５の直径よりも大きく、フランジ部１１３は開口部１５全体を覆うことができる外周形状を有している。すなわち、フランジ部１１３は、取付枠１４の開口部１５の周縁全体で取付枠１４に当接する外周形状を有している。また、フランジ部１１３の４隅には、取付枠１４のボルト孔位置に対応するように、複数のボルト孔が設けられている。図８に示すように、フランジ部１１３は、ギヤードモータ１００の他の部位よりも大きい外周形状で径方向の外側に延在している。

また、ギヤードモータ１００も同様に、車軸方向において、フランジ部１１３よりも基端側に位置する基端側部位と、フランジ部１１３よりも先端側に位置する先端側部位とに区分けされ得る。駆動モータ１０１の外周形状は、中空筒部１１２の基端側部位１１２ａと同様に、フランジ部１１３よりも小さく、さらに取付枠１４の開口部１５よりも小さい断面外周形状を有している。よって、ギヤードモータ１００の基端側部位が開口部１５を通過可能な外周形状を有している。なお、ギヤードモータ１００の先端側部位は、ハウジング１１１の先端側部位１１２ｂと実質的に同様である。

ハウジング１１１の基端には、入力部としてのカップリング１１４が設けられ、ハウジング１１１の先端には、出力軸１１６が設けられている。カップリング１１４は、ハウジング１１１の基端面から外部に臨んでおり、駆動モータ１０１のモータ軸１０２に対して、例えばキーおよびキー溝の関係（図示せず）で連結可能に構成されている。図８に示すように、カップリング１１４は、ハウジング１１１内部で、モータ軸１０２と同期回転する駆動軸１１５に接続されている。他方、出力軸１１６は、ハウジング１１１内部から先端側に延び出て車軸方向に沿って延伸している。出力軸１１６は、先端につれて細くなるテーパー部１１６ａと、車軸方向に直交するように延在する先端面１１６ｂとを有している。テーパー部１１６ａの凸形状は、車輪１７の凹部１８の凹形状と相互補完可能な関係にあり、互いに嵌合可能である（図１４参照）。また、先端面１１６ｂには、車輪１７をボルトで固定するための複数のボルト孔が形成されている。図１４に示すように、出力軸１１６のテーパー部１１６ａが車輪１７の凹部１８に嵌合し、先端面１１６ｂおよびホイールの外面中央部分に形成された複数のボルト孔を介してボルトが車軸方向外側から螺合することにより、車輪１７および出力軸１１６が互いに連結されている。このように、車輪１７と出力軸１１６との嵌め合いをテーパーとしたことにより、連結部分に起因する車輪１７のがたつきが防止され得る。

続いて、図９乃至図１１を参照して、減速機１１０の内部構造について説明する。

図９に示すように、減速機１１０の基端側には、入力部としてモータ軸１０２に接続されたカップリング１１４が配置されている。そして、カップリング１１４の先端側（後段側）には、モータ軸１０２と同軸上に延伸する駆動軸１１５が接続されている。モータ軸１０２および駆動軸１１５は、ハウジング１１１の横断面の中心を通る中心軸上に配置されている。駆動軸１１５の（第１ギヤ１２１よりも）基端側部分とハウジング１１１の内壁の間に円環状の軸受１１７が配置されている。また、駆動軸１１５の（第１ギヤ１２１よりも）先端側部分とハウジング１１１内壁の間に円環状の軸受１１７が配置されている。すなわち、駆動軸１１５は、２つの軸受１１７，１１７を介してハウジング１１１内壁に支持されている。

そして、駆動軸１１５の後段には、減速機構１２０が接続されている。つまり、駆動軸１１５と出力軸１１６との間に減速機構１２０が配置されている。減速機構１２０は、モータ軸１０２と同期回転する駆動軸１１５の回転を所定の減速比（本実施形態では、１／１８）で減速し、低回転数および高トルクの回転として出力軸１１６に伝達するように構成されている。なお、本発明を限定するものではないが、液晶パネルや電子部品などの重量物を搬送する走行台車１の用途において、減速比は、１／５～１／２０の範囲で設定さ
れることが好ましい。

減速機構１２０は、図９に示すように、前段から順に配置された、第１ギヤ１２１、第２ギヤ１２２、第３ギヤ１２４および第４ギヤ１２５から構成されている。図１０に示す前段側の横断面で、第１ギヤ１２１および第２ギヤ１２２が互いに噛み合うように配置され、図１１に示す後段側の横断面で第３ギヤ１２４および第４ギヤ１２５が互いに噛み合うように配置されている。つまり、減速機構１２０は、車軸方向にギヤが複数段配置された段歯車構造を有する。一般的に、減速機には、高トルクの効率的な伝達が可能である遊星歯車機構が採用されることが多いが、本実施形態の減速機１１０では、高トルクの出力と、ハウジング１１１の横断面形状の小型化とを両立するために、遊星歯車機構を採用せずに、以下により具体的に説明する段歯車構造を採用した。

図１０に示すように、第１ギヤ１２１は、駆動軸１１５の先端寄りに連結され、モータ軸１０２と同心の回転軸を有する外歯車からなる。第２ギヤ１２２は、第１ギヤ１２１から径方向に離隔して配置され、中心軸に対して偏心する第２回転軸（シャフト１２３）を有する外歯車からなる。第１ギヤ１２１および第２ギヤ１２２は、互いに噛み合うことが可能であるように車軸方向の同位置に配置されている。第２ギヤ１２２は、第１ギヤ１２１の外径よりも大きい外径を有することから、その歯数の差に応じた減速比で、第１ギヤ１２１の回転を減速するように作用する。

図９に示すように、第２ギヤ１２２の中心には、シャフト１２３の基端が一体的に連結されている。シャフト１２３は、中心軸から偏心した位置で、第２ギヤ１２２から先端側（後段側）に向けて車軸方向に延伸している。そして、シャフト１２３の先端には、第３ギヤ１２４の中心が一体的に連結されている。第３ギヤ１２４は、第２ギヤ１２２と車軸方向に一体的に連設され、第２ギヤ１２２の外径よりも小さい外径を有する外歯車からなる。すなわち、第２ギヤ１２２、シャフト１２３および第３ギヤ１２４が、１つの２段ギヤを構成している。

また、シャフト１２３とハウジング１１１内壁との間には、車軸方向の２箇所において円環状の自動調心ころ軸受１１８，１１８が配置されている。一般的に、自動調心ころ軸受は、外輪軌道の曲率中心が軸受中心に一致していることから調心性を有している。一方の自動調心ころ軸受１１８が第２ギヤ１２２よりも先端側に位置し、他方の自動調心ころ軸受１１８が第２ギヤ１２２および第３ギヤ１２４の間に配置されている。すなわち、シャフト１２３は、２つの自動調心ころ軸受１１８，１１８を介してハウジング１１１内壁に支持されている。この自動調心ころ軸受１１８，１１８は、走行台車１からの荷重による、シャフト１２３の軸ずれや撓みを許容するように作用する。

図１１に示すように、第４ギヤ１２５は、第３ギヤ１２４と車軸方向の同じ位置に配置され、該第３ギヤ１２４と噛み合うように構成された内歯車からなる。第４ギヤ１２５は、モータ軸１０２（中心軸）と同心の回転軸を有している。第４ギヤ１２５は、その内径が最大となるようにハウジング１１１の内周面の近傍まで延在し、少なくとも第３ギヤ１２４の外径よりも顕著に大きい内径を有している。すなわち、第４ギヤ１２５は、その歯数の差に応じた減速比で、第３ギヤ１２４から伝達された回転を大きく減速するように作用する。そして、第４ギヤ１２５の中心には、出力軸１１６が一体的に連結され、ハウジング１１１内で先端側に延在し、ハウジング１１１先端から外部に延び出ている。

また、図９に示すように、出力軸１１６の基端側部分とハウジング１１１先端の内壁との間には、円環状の自動調心ころ軸受１１９が配置されている。つまり、出力軸１１６は、自動調心ころ軸受１１９を介してハウジング１１１先端の内壁に支持されている。出力軸１１６は、車輪１７に直接連結されていることから、走行台車１からの荷重を受けて、
中心軸からの軸ずれや撓みを生じ易い。自動調心ころ軸受１１９は、出力軸１１６の軸ずれや撓みを許容し、出力軸１１６への負荷を効果的に軽減するように作用する。これにより、出力軸１１６の耐久性が大幅に改善し得る。本実施形態では、シャフト１２３および出力軸１１６の２部品に対して自動調心ころ軸受１１８，１１９を採用した。自動調心ころ軸受１１９により、走行台車１からの荷重による出力軸１１６の振動や軸ずれや撓みが生じた際、出力軸１１６の動きが、第４ギヤ１２５を介して、第３ギヤ１２４およびシャフト１２３に伝達される。しかしながら、シャフト１２３が自動調心ころ軸受１１８，１１８に支持されていることにより、第３ギヤ１２４を第４ギヤ１２５の動きに追従させ、走行台車１からの荷重による影響を軽減させることができる。すなわち、本実施形態のギヤードモータ１００によれば、自動調心ころ軸受１１８，１１９を導入したことにより、走行台車１の荷重に耐え得るように長寿命化、性能維持の両方が実現された。

以上の各部品の説明を踏まえて、車輪取付構造１０についてより詳細に説明する。図１および図２に示すように、車輪取付構造１０では、取付枠１４の開口部１５を、ギヤードモータ１００のフランジ部１１３を境とした基端側部位（基端側部位１１２ａおよび駆動モータ１０１）が貫通し、取付枠１４よりも車軸方向内側に配置されている。また、フランジ部１１３が取付枠１４の外面に車軸方向外側から当接し、その４隅に形成されたボルト孔を介し、車軸方向外側からボルトが螺合することで、フランジ部１１３および取付枠１４が互いに固定されている。なお、ボルト孔は、それ自体がボルトに螺合するように内螺子加工されてもよく、または、フランジ部１１３の車軸方向内側にナットが配置されてもよい。そして、取付枠１４よりも車軸方向外側に、ギヤードモータ１００のフランジ部１１３を境とした先端側部位（先端側部位１１２ｂ）および車輪１７が配置されている。

続いて、車輪取付構造１０のメンテナンスや部品交換の際、ギヤードモータ１００、車輪１７などの各部品を走行台車１から着脱する工程について説明する。

図１５は、車輪取付構造１０の第１の分解および組立方法を示す概略図である。図１５に示すように、ユーザーは、車輪１７の交換やメンテナンスを行うことを目的として、ギヤードモータ１００を取付枠１４から取り外すことなく、車輪取付構造１０から車輪１７のみを着脱することが可能である。より具体的には、ギヤードモータ１００の出力軸１１６の先端面１１６ｂが車軸方向外側に向いているので、ユーザーは、車軸方向外側からボルトを回転操作し、車輪１７の着脱作業を容易に行うことが可能である。

図１６は、車輪取付構造１０の第２の分解および組立方法を示す概略図である。図１６に示すように、ユーザーは、ギヤードモータ１００の部品交換やメンテナンスを行うことを目的として、ギヤードモータ１００および車輪１７を分解することなく、車輪取付構造１０から車輪１７付きのギヤードモータ１００を着脱することが可能である。より具体的には、フランジ部１１３が取付枠１４に車軸方向外側からボルトで固着されていることにより、ユーザーは、（例えばホイールのスポークの隙間を介して）車軸方向外側からボルトを回転操作し、フランジ部１１３および取付枠１４の固定および固定解除の作業を容易に行うことができる。そして、ユーザーは、車軸方向外側に向けて、車輪１７付きのギヤードモータ１００を引き抜くことにより、車輪取付構造１０からギヤードモータ１００を取り外すことができる。または、ユーザーは、車軸方向外側から開口部１５に向けて、車輪１７付きのギヤードモータ１００を差し込むことにより、ギヤードモータ１００を車輪取付構造１０に組み込むことができる。なお、取り外された車輪１７付きのギヤードモータ１００は、必要に応じて各部品に分解されて、各部品の交換やメンテナンスが行われる。あるいは、車輪取付構造１０から車輪１７が取り外された後、ギヤードモータ１００が取付枠１４から取り外されてもよい。

［別実施形態・変形例］
本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の実施形態及び変形例を取り得る。以下、本発明の別実施形態及び変形例を説明する。

（１）上記実施形態では、ギヤードモータは、別体である駆動モータと減速機とが組み合わさって構成されたが、１つのハウジング内に、駆動モータと減速機構が配置されてもよい。

（２）上記実施形態では、減速機構は段歯車構造を有するが、本発明の技術的範囲に属する限り、例えば、減速機構は、遊星歯車機構やサイクロイド歯車構造など他の構造を有してもよい。

（３）上記実施形態では、取付枠は、取付ベースの上板および下板の間に固定されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、上板および下板の一方または両方が省略されてもよく、また、取付枠が走行台車に旋回可能に支持されていてもよい。

（４）本発明の車輪取付構造およびギヤードモータ（減速機）は、上記実施形態に限定されず、種々の形状を取り得る。例えば、開口部およびハウジングの断面外周形状は円形でなくてもよく、矩形状や多角形状などであってもよい。また、ギヤードモータの先端側部位は、フランジ部よりも大きい外周形状を有していてもよい。

本発明は上述した実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限りにおいて種々の態様で実施しうるものである。

１ 走行台車
１０ 車輪取付構造
１１ 取付ベース
１２ 上板
１３ 下板
１４ 取付枠
１５ 開口部
１７ 車輪
１８ 凹部
１００ ギヤードモータ
１０１ 駆動モータ
１０２ モータ軸
１１０ 減速機
１１１ ハウジング
１１２ 中空筒部
１１２ａ 基端側部位
１１２ｂ 先端側部位
１１３ フランジ部
１１４ カップリング（入力部）
１１５ 駆動軸
１１６ 出力軸
１１６ａ テーパー部
１１６ｂ 先端面
１１７ 軸受
１１８ 自動調心ころ軸受
１１９ 自動調心ころ軸受
１２０ 減速機構
１２１ 第１ギヤ
１２２ 第２ギヤ
１２３ シャフト
１２４ 第３ギヤ
１２５ 第４ギヤ

Claims (9)

1. 走行台車の車輪取付構造であって、
   前記走行台車に一体的に設けられた取付ベースと、
   車軸方向先端に延伸する出力軸、モータ軸を有する駆動モータ、および、前記モータ軸の回転駆動力が入力され、前記回転駆動力を減速して前記出力軸に出力する減速機構を有し、前記取付ベースに着脱可能に固定されたギヤードモータと、
   前記出力軸に連結された車輪と、を備え、
   前記取付ベースは、車軸方向に開口する開口部を有する取付枠を備え、
   前記ギヤードモータは、車軸方向に延在するハウジングを備え、前記ハウジングには、前記駆動モータの先端側で前記減速機構を少なくとも収容する中空筒部、および、前記中空筒部の外周から車軸方向に直交して張り出し、前記開口部の周縁全体で前記取付枠に当接する外周形状を有するフランジ部が設けられ、
   前記ギヤードモータは、車軸方向において、前記フランジ部よりも基端側に位置する基端側部位と、前記フランジ部よりも先端側に位置する先端側部位とに区分けされ、前記基端側部位が前記開口部を車軸方向に通過可能な外周形状を有しており、
   前記フランジ部が前記取付枠に前記車輪側から当接し、前記フランジ部および前記取付枠がボルトで固定され、
   車軸方向における前記取付枠よりも基端側に、前記駆動モータと、前記減速機構の一部とが配置されていることを特徴とする車輪取付構造。
2. 前記出力軸は、先端につれて細くなるテーパー形状を有し、前記車輪は、前記出力軸が接続され、前記テーパー形状に対応する形状を有する凹部を有していることを特徴とする請求項１に記載の車輪取付構造。
3. 前記出力軸は、車軸方向に直交するように延在する先端面を有し、前記先端面には、前記車輪をボルトで固定するための複数のボルト孔が形成され、前記車輪は車軸方向に沿って前記出力軸に着脱されることを特徴とする請求項１または２に記載の車輪取付構造。
4. 前記減速機構は、車軸方向に複数段配置されたギヤによって構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の車輪取付構造。
5. 前記減速機構は、
   モータ軸と同心の回転軸を有し、外歯車からなる第１ギヤと、
   前記第１ギヤと噛み合うように構成され、前記モータ軸から径方向に離隔して偏心する第２回転軸を有し、前記第１ギヤの外径よりも大きい外径を有する外歯車からなる第２ギヤと、
   前記第２ギヤと車軸方向に一体的に連設され、前記第２ギヤの外径よりも小さい外径を有する外歯車からなる第３ギヤと、
   前記第３ギヤと噛み合うように構成され、前記モータ軸と同心の回転軸を有し、前記第３ギヤの外径よりも大きい内径を有する内歯車からなる第４ギヤと、を備えることを特徴とする請求項４に記載の車輪取付構造。
6. 前記第２ギヤおよび前記第３ギヤは、車軸方向に延伸するシャフトによって連結されており、前記シャフトと前記ハウジングとの間には、自動調心ころ軸受が配置されていることを特徴とする請求項５に記載の車輪取付構造。
7. 前記ギヤードモータは、別体である駆動モータおよび減速機を車軸方向に連結したものであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の車輪取付構造。
8. 前記出力軸と前記ハウジングの先端の内壁との間には、自動調心ころ軸受が配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の車輪取付構造。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の車輪取付構造を備えることを特徴とする走行台車。

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