JPH08244604A - 電気車両用駆動装置および該駆動装置を装着してなる台車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】台車の軸間距離を短縮するのに支障となる主電
動機のスペースを削除して台車の軽量化を図り、曲線通
過性能を高め、歯車装置と主電動機の騒音をシヤ断し、
輪軸の台車への取付時の調整作業を廃止するなどであ
る。 【構成】両軸の主電動機を台車枠の横ハリから出した腕
によって横ハリと平行に固定し、外周に腕との干渉部に
切欠を有した主電動機全体を覆う筒を主電動機との間に
弾性体を介して構成する。筒の両端を塞ぐ如く構成した
円板の中央部に軸受を介して中空軸を回転自在に支持
し、中空軸の主電動機側端面に中抜き円板を内周部で中
空軸に取付する中抜き円板と同様の外形寸法をなす薄い
円板を軸端に有するねじり軸を、それら２つの円板の外
周部で、該中空軸に該ねじり軸を通して締結し、該ねじ
り軸の先端に遊星歯車装置の一部をなす太陽歯車を構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気車両用駆動装置およ
び台車に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気車両用駆動装置および台車と
遊星歯車装置を用いた駆動装置について図５〜８を用い
て説明する。図５は我国の私鉄・ＪＲの車両に一般的に
採用されている平行カルダン駆動装置を構成した台車を
示す図である。図５において、台車枠51に装架された主
電動機52の動力は可撓継手53を介して歯車装置54により
減速されて車軸55に伝えられ、車輪56を回転させる。車
軸55の両端には軸箱57が組立てられ、軸箱57は軸ばね58
を介して台車枠51に負荷される車体の荷重を支える。な
お、歯車装置54は吊り装置59（ボルトと防振ゴムによる
構造・詳細略す）により台車枠51に取付られる。歯車装
置54は一般的に大小はすば歯車による一段減速である。

【０００３】台車枠51は一般に２コの平行なる側バリ51
ａと２コの平行なる横バリ51ｂとが同図の如く構成され
たものであり、車両による荷重は台車枠の側バリ51ａと
横バリ51ｂの接合部付近で受け、側ばり51ａを介して軸
ばね58，軸箱57そして車軸55から車輪56へと伝わる。次
に遊星歯車装置を用いた従来の電気車両用駆動装置につ
いて図６〜８を用いて説明する。図６は基本的な遊星歯
車装置の配置を示す図で図７の具体的な構成側の中では
太陽歯車 101を入力側とし、３つの遊星歯車 102を連結
するキャリア 104の回転を出力側として構成される。遊
星歯車 102は太陽歯車 101により動力を伝えられて自転
するが内歯車 103との噛合により公転を伴なう。

【０００４】図７の遊星歯車装置において、内歯車 103
はほぼ同寸法の円筒状に延長されたフレーム 105の一端
側に工作され、該フレーム 105の他端側は丸手鏡形ハリ
110に支えられる。遊星歯車 102を連結するキャリア 1
04は車輪取付用円筒金具 106と一体に構成され、該外周
部に車輪 111が嵌着され、内周部は軸受 112を介してフ
レーム 105の外周部と回転接続される。またフレーム 1
05の内側には遊星歯車装置との仕切りにフタ 109が、フ
レーム105の内周端部にフタ 109ａが設けられ、両フタ
の間に小型主電動機の固定子108が構成され、また回転
子 108ａの中空軸 108ｂの内部に太陽歯車 101ａが一端
部で嵌着される。フタ 109， 109ａの内周部と回転子の
中空軸 108ｂの外周部の間は軸受 108ｃが設けられてい
る。上記のように従来の遊星歯車装置による駆動装置は
車輪 111内に遊星歯車装置と主電動機が一体的に構成さ
れているものである。図８において、丸手鏡形ハリ 110
は台車枠 113にピン 114により回転自在に支えられ、他
端は軸ばね 115を介して台車枠 113に負荷される車両に
よる荷重を受ける。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の平行カルダン駆動装置２対で構成した台車において
は、前後の輪軸の間に各々の輪軸を駆動する主電動機
を、ほぼ車軸中心の高さに両輪軸の間に、車軸に平行に
配置するので、軸間距離の短縮による台車の軽量化およ
び急曲線通過性能を向上させる事ができなかった。そし
て歯車装置と主電動機の騒音は車内によく透過された。
また、従来の動力台車においては主電動機と歯車装置と
の間に用いる可撓継手に対して、その心ぐるいを調整す
ると区別の作業が必要であり台車枠に歯車装置と主電動
機取付座を構成するコストが必要であった。また車輪内
に遊星歯車装置を構成した駆動方式は主電動機のスペー
スが小さく、大容量のものは構成不可能であり、ばね下
に構成されていてレールとの間で衝撃荷重を発生するの
で構造上問題であった。また台車は側バリが車両の重量
を輪軸に伝える主要部材であり台車枠の重量の略１／２
を占めていた。

【０００６】本発明は、台車の軸間距離を短縮するのに
支障となる主電動機のスペースを削除して台車の軽量化
を図り、曲線通過性能を高め、歯車装置と主電動機の騒
音をシヤ断し、輪軸の台車への取付時の調整作業を廃止
し、台車枠から歯車装置の取付座を廃止して製造コスト
を削減し、主電動機を大容量化するための寸法を十分に
とりまた、各輪毎に主電動機を有する独立車輪駆動寸法
においても主電動機を台車装架とする構造を得るもので
ある。そして台車の側バリを省略して台車の重量を軽減
することも目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】両軸の主電動機を台車枠
の横ハリから出した腕によって横ハリと平行に固定し、
該外周に該腕との干渉部に切欠を有した主電動機全体を
覆う筒を主電動機との間に弾性体を介して構成する。該
筒の両端を塞ぐ如く構成した円板の中央部に軸受を介し
て中空軸を回転自在に支持し、該中空軸の主電動機側端
面に中抜き円板を該内周部で該中空軸に取付する該中抜
き円板と同様の外形寸法をなす薄い円板を軸端に有する
ねじり軸を、それら２つの円板の外周部で、該中空軸に
該ねじり軸を通して締結し、該ねじり軸の先端に遊星歯
車装置の一部をなす太陽歯車を構成する。一方該中抜き
円板の外周に２か所点対象に支えを、主電動機側に平面
を向けて構成し、その面に回転中心に対し４等分された
角度に取付穴を有するタワミ板を、その点対象の２つの
穴を用いて取付ける。主電動機の出力軸にも継手を嵌着
してタワミ板を同様に取付ける。これらのタワミ板の間
を同様のタワミ板取付部をもつ筒で連結して主電動機の
出力軸と該中空軸との間に可撓継手を構成する。

【０００８】また該主電動機を覆う周の端部からさらに
該筒と略同寸法の筒を延長し、該内周部に内歯車を構成
する。そして先に構成した太陽歯車と該内歯車との間に
円板状のキャリアで回転自在に支えられた遊星歯車を噛
合わせ、該円板状のキャリアの外周部と、主電動機を覆
う筒の端部外周部との間に軸受を介して回転自在に構成
したさらに大径の筒とを締結する。そして該最も大径の
筒の外周に車輪のリブ部をバックゲージ寸法に合わせて
嵌着する。それらを該主電動機の両出力軸に対応して構
成してなる電気車両用駆動装置とする。

【０００９】ここで該主電動機を２つの主電動機で置換
て各輪駆動方式とした場合、他は同様の構成で台車装架
した主電動機による独立回転車輪による駆動装置の構造
を得ることができる。なお、これらの駆動装置を有する
台車には側バリを必要としない。又、主電動機を取付け
る該腕は材料をＣＦＲＰ等の弾性係数の小さい材料を使
用して柔構造とすることもできる。また主電動機とそれ
を覆う筒との間に構成する弾性体を空気ばね構造として
同様の電気車両用駆動装置および台車とすることもでき
る。

【００１０】

【作用】台車装架した主電動機の外径に弾性支持された
該筒は車輪のリブ内に構成した遊星歯車装置の内歯車を
支え、かつこのトルク反力を該弾性体を介して主電動機
の外枠で受ける。該筒は主電動機や継手全体を覆う。該
筒の外径に遊星歯車装置のキャリアと一体化して構成し
大径の筒は、外径に車輪のリブ部を嵌着しバックゲージ
を保持し、可撓継手を介して主電動機の動力が伝わる太
陽歯車の回転による遊星歯車の公転に伴なって回転し、
車輪を回転させる。太陽歯車を有するねじり軸の軸端に
構成された薄い円板は主電動機の動力を太陽歯車に伝え
るとともに、複数の遊星歯車により回転中心が決定され
る太陽歯車の支持に、その弾性変位により自由度をもた
せる。

【００１１】台車の横ハリに構成された腕の先端に取付
られた主電動機のその外枠で台車の横ハリで受けた車両
による荷重を弾性体を介して該主電動機を覆う筒に伝え
さらに大径の筒との間に構成した軸受を介して車両の荷
重を車輪に伝える。該軸受の車輪の回転を許容する。こ
こで定常荷重に対して乗客の増減や車両の上下振動等に
よる台車への作用荷重の増減の割合が大きい場合、該弾
性体の荷重による変位量が過大となるので、該ばね定数
を大きくし、不足分は該主電動機取付腕をＣＦＲＰ等の
鋼に対して弾性係数の小さい材料を使用して、その剛性
を柔として不足分を補うこともできる。また該弾性体は
レールから車輪を伝って受ける主電動機の衝撃力を緩和
する。主電動機を２つに分離して各輪駆動方式とした場
合、各々の車輪を各々の主電動機の制御により個々に回
転させる事が可能となる。主電動機とそれを覆う筒との
間に空気ばねを構成した場合には車両の荷重の変動に対
して該空気圧を増減する事によりそれらの隙間を適当に
保持し、可撓継手の偏角を小さく抑える事ができる。

【００１２】

【実施例】実施例について図１〜４を参照して説明す
る。図１は請求項１に係る電気車両用駆動装置の一実施
例を示す断面図である。図１において両軸の主電動機１
は台車枠の横ハリ２から出した腕３によって横ハリ２と
平行に固定され、該外周に該腕３との干渉部に切欠を有
した主電動機１全体を覆う筒４を主電動機１との間に弾
性体５を介して構成する。該筒４の両端を塞ぐ如く構成
した、円板６の中央部に軸受７を介して中空軸８を回転
自在に支持し、該中空軸８の主電動機側端面に中抜き円
板９を該内周部で該中空軸８に取付ける。該中抜き円板
９と同様の外形寸法をなす薄い円板10を軸端に有するね
じ軸11を、それら２つの円板９，10の外周部で、該中空
軸８に該ねじ軸11を通して締結し、該ねじ軸11の先端に
遊星歯車装置の一部をなす太陽歯車12を構成する。

【００１３】一方該中抜き円板９の外周に２か所点対象
に支え13を、主電動機側に平面を向けて構成し、その面
に回転中心に対し４等分された角度に取付穴を有するタ
ワミ板14を、その点対象の２つの穴を用いて取付ける。
主電動機１の出力軸１ｂにも継手15を嵌着してタワミ板
14を同様に取付ける。これらのタワミ板の間を同様のタ
ワミ板取付部をもつ筒16で連結して主電動機１の出力軸
と該中空軸８との間に可撓継手17を構成する。

【００１４】また、該主電動機１を覆う筒４の端部から
さらに該筒と略同寸法の筒18を延長し、該内周部に内歯
車19を構成する。そして先に構成した太陽歯車12と該内
歯車19との間に円板状のキャリア20との間を軸受21で回
転自在に支えられた遊星歯車22を噛合わせ、該円板状の
キャリア20の外周部と、主電動機１を覆う筒４の端部外
周部との間に軸受23を介して回転自在に構成したさらに
大径の筒24とを締結する。そして該最も大径の筒24の外
周に車輪のリブ部25をバックゲージ寸法に合わせて嵌着
する。これらを該主電動機の両出力軸に対応して構成し
て電気車両用駆動装置とする。

【００１５】図２は該駆動装置を有する台車の図１にお
けるＢ−Ｂ断面を台車中心を基準にして台車の全体断面
図とした図である。図２において、車体60は空気ばね26
を介して台車の横ハリ２で支えられ、主電動機１を両端
に固定した側ハリ３で受ける。主電動機１の外周に弾性
体５を介して筒４が構成され、その外周に軸受23（空間
で表示）を介して筒24を回転自在に支え、筒24の外周に
は車輪のリブ部25が嵌着される。このようにして側ハリ
のない台車が構成される。

【００１６】図３は請求項２に係る電気車両用駆動装置
の一実施例を示す断面図である。図３において主電動機
１ａは図１における両軸の主電動機１を２コの主電動機
で置き換えたもので、台車枠の横ハリ２から出た腕３に
より台車に装架され、外周の弾性体５を介して筒４を構
成する等以下は図１と全く同様の構成である。図４は請
求項３に係る電気車両用駆動装置の一実施例を示す断面
図である。図４において筒４は空気ばね５ａにより主電
動機１から延長した筒１ｃにより支えられる。その他は
図１と全く同様の構成である。

【００１７】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成される
ので以下に記載される効果がある。ａ、１つの輪軸の両
車輪間に主電動機を配置する事が可能となり、台車の軸
間距離を短縮して台車の軽量化および曲線通過性能を向
上させることができる。 ｂ、歯車装置は車輪の中に主電動機は筒の中に構成され
るので、それらの発生する騒音を該筒や車輪によって遮
断することができる。 ｃ、主電動機と歯車装置との間にある継手の心ぐるいを
調整する作業を廃止することができる。 ｄ、主電動機は従来の一般的な台車と同様の場所に同様
のスペースが確保できるので、比較的大容量のものとし
て構成することが可能となる。 ｅ、主電動機は台車装架となるのでレールからの衝撃が
緩和され、レールの衝撃も緩和される。従って主電動機
は薄肉構造として軽量化が図られる。 ｆ、独立回転車輪方式とした場合（図３）、主電動機の
個々の制御により各々自在に車輪を回転させる事が可能
となり、曲線通過性能を向上させる。 ｇ、該筒を主電動機に対して空気ばね支持とした場合、
可撓継手の偏角を小さく抑える事ができので、継手を小
型軽量化することができる。 ｈ、台車の側ハリを省略して台車を軽量化することがで
きる。（なお主電動機を覆う筒は車軸の代用となるので
重量の点でさうさいされる） ｉ、台車枠から歯車装置取付台がなくなり、台車枠構成
部品が標準化されコストダウンを図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる電気車両用駆動装置の一実施例
を示す縦断面図である。

【図２】図１におけるＢ−Ｂ断面図である。

【図３】他の実施例の縦断面図である。

【図４】他の実施例の縦断面図である。

【図５】本発明の駆動装置を装着の台車枠図である。

【図６】従来の台車枠および駆動装置の図面である。

【図７】遊星歯車装置の平面略図である。

【図８】遊星歯車装置を用い従来の電気車両用駆動装置
の縦断面図である。

【図９】図８の駆動装置を台車枠に取付図である。

【符号の説明】

１ 主電動機 １ａ 主電動機 １ｂ 主電動機の出力軸 １ｃ 筒 ２ 台車枠の横ハリ ３ 腕 ４ 筒 ５ 弾性体 ５ａ 空気ばね ６ 円板 ７ 軸受 ８ 中空軸 ９ 中抜き円板 10 薄い円板 11 ねじり軸（太陽歯車ねじり軸） 12 太陽歯車 13 支え 14 タワミ板 15 継手 16 筒（縦手筒） 17 可撓継手 18 筒 19 内歯車 20 キャリア 21 軸受 22 遊星歯車 23 軸受 24 筒 25 車輪のリブ部 26 空気ばね Ｒ レール 51 台車枠 51ａ 側ハリ 51ｂ 横ハリ 52 主電動機 53 可撓継手 54 歯車装置 55 車軸 56 車輪 57 軸箱 58 軸ばね 59 吊り装置 60 車体 100 太陽歯車 101 太陽歯車軸 102 遊星歯車 103 内歯車 104 キャリア 105 フレーム 106 円筒金具 108 小型主電動機固定子 108ａ 回転子 108ｂ 中空軸 108ｃ 軸受 109 フタ 109ａ フタ 110 ハリ 111 車輪 112 軸受 113 台車枠 114 ピン 115 軸ばね

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両軸の主電動機を台車枠の横ハリから出
   した腕によって横ハリと平行に固定し、該腕との干渉部
   に切欠を有した主電動機全体を覆う筒を主電動機との間
   に弾性体を介して構成する。該筒の両端を塞ぐ如く構成
   した円板の中央部に軸受を介して中空軸を回転自在に支
   持し、該中空軸の主電動機側端面に中抜き円板を該内周
   部で該中空軸に構成する該中抜き円板と同様の外形寸法
   をなす薄い円板を軸端に有するねじり軸を、それら２つ
   の円板の外周部で、該中空軸に該ねじり軸を通して締結
   し、該ねじり軸の先端に遊星歯車装置の一部をなす太陽
   歯車を構成する。一方該中抜き円板の外周に２か所点対
   象に支えを、主電動機側に平面を向けて構成し、その面
   に回転中心に対し４等分された角度に取付穴を有するタ
   ワミ板を、その点対象の２つの穴を用いて取付ける。主
   電動機の出力軸にも継手を嵌着してタワミ板を同様に取
   付ける。これらのタワミ板の間を同様のタタワミ板取付
   部をもつ筒で連結して主電動機の出力軸と該中空軸との
   間に可撓継手を構成する。また該主電動機を覆う周の端
   部からさらに該筒と略同寸法の筒を延長し、該内周部に
   内歯車を構成する。そして先に構成した太陽歯車と該内
   歯車との間に円板状のキャリアで回転自在に支えられた
   複数個の遊星歯車を噛合わせ、該円板状のキャリアの外
   周部と、主電動機を覆う筒の端部外周部との間に軸受を
   介して回転自在に構成したさらに大径の筒とを締結す
   る。そして該最も大径の筒の外周に車輪のリブ部をバッ
   クゲージ寸法に合わせて嵌着する。これらを該主電動機
   の両出力軸に対応して構成してなる電気車両用駆動装
   置。
2. 【請求項２】 各車輪を駆動する主電動機を各々に有す
   る構造とした請求項１記載の電気車両用駆動装置。
3. 【請求項３】 主電動機と該主電動機を覆う筒との間に
   空気ばねを介して構成してなる請求項１あるいは請求項
   ２記載の電気車両用駆動装置。
4. 【請求項４】 請求項１あるいは２あるいは３記載の電
   気車両用駆動装置を１個あるいは複数個用いてなる該駆
   動装置を装着してなる台車。
5. 【請求項５】 請求項１あるいは３において主電動機と
   それを覆う筒との間に構成する弾性体を空気ばね構造と
   した事を特徴とする電気車両用駆動装置。
6. 【請求項６】 請求項５による駆動装置を有する事によ
   りなる、側バリを省略した電気車両用台車。