JPH08253149A - 鉄道車両用駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制動性能が高いディスクブレーキを取付可能
とし、装置自体の小型化をも図る。 【構成】 車軸１１の両端に支持された車輪１２と、車
軸に車輪の一方側に寄せて固定された固定子１４と、こ
の固定子の外周側に配置され、一端が車輪の一方に固定
され、他端に車輪の他方に向けて傾斜する窄み部２７が
設けられた大径部２１と、この大径部の内周に固定子の
外周側に配置した状態で固定され、回転子を構成する永
久磁石１６と、窄み部の先端に一端が軸方向に連設され
るとともに、他端が車輪の他方に固定された小径部２２
と、この小径部の外周に固定された円板状のブレーキデ
ィスク２３と、車軸に設けられ、車輪のうちの一方側か
ら大径部内に連通する冷却風導入口２４と、窄み部に設
けられ、冷却風導入口から導入した冷却風をブレーキデ
ィスクに向けて排出する排風口２５とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アウタ・ロータ形電動
機により駆動する鉄道車両用駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の鉄道車両用駆動装置は、
車体を載置する台枠に支持された車軸の両端部に車輪を
回転支持し、この車軸に固定子を固定し、この固定子の
外周側に複数の永久磁石を配置固定した円筒フレームの
端部を上記車輪に固定してなる回転子とからなるアウタ
・ロータ形電動機で構成され、車輪が円筒フレームとと
もに車軸に対して回転するようになっている。

【０００３】このような鉄道車両用駆動装置は、具体的
には図６に示すように、車軸１１の両端部に一対の車輪
１２ａ，１２ｂがベアリング１３ａ，１３ｂを介して回
転自在に取付けられている。この車軸１１の略中央に
は、その軸周に沿ってアウタロータ形電動機の固定子１
４が固定されている。そして、上記車軸１１の外周側に
は円筒フレーム１５が設けられている。この円筒フレー
ム１５の両端は上記車輪１２に固定されており、その略
中央には内周に沿って前記固定子１４の外側に位置する
ように複数の回転子、すなわち永久磁石１６が配設固定
されいる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、鉄道
車両の小型化、高速化に伴い、小型で、かつ制動性能が
高いブレーキの車両への取付けが要求されている。特
に、車輪を挟持することによってこの車輪の停止制動を
行う図示しないカリパス状のブレーキ等に比してブレー
キ性能が特に高いディスクブレーキが取付け可能なアウ
タロータ形電動機を利用した鉄道車両用駆動装置が望ま
れている。

【０００５】このような要請に応えるため、円筒フレー
ム１５の外周にブレーキディスクを取付けることも考え
られる。しかしながら、上述したような鉄道車両用駆動
装置においては、回転子、すなわち永久磁石１６を車軸
１１の固定子１４よりも外側に配設するため、円筒フレ
ーム１５の径φ1 が車輪１２の径φ2 に対して比較的大
きいことから、円筒フレーム１５の外周にディスクブレ
ーキのディスクを取付けたとしても、鉄道車両用駆動装
置が大型化してしまい、車両自体の小型化の要請に応え
ることはできない。

【０００６】また、ディスクブレーキの制動性能を向上
しようとすれば、ブレーキの熱容量を大きくとらなけれ
ばならないため、径が大きいディスクを取付けなければ
ならず、このようにすれば、鉄道車両用駆動装置がさら
に大型化してしまう。

【０００７】そこで本発明は、制動性能が高いディスク
ブレーキを取付けることができ、しかも装置自体の小型
化を図ることができる鉄道車両用駆動装置を提供しよう
とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、車輪を両端部に回転自在に支持する車軸と、この車
軸にその中央より車輪のうちの一方側に寄せて固定され
たアウタロータ形電動機の固定子と、この固定子の外周
側に配置され、一端が車輪の一方に固定されるととも
に、他端に車輪の他方に向けて傾斜する窄み部が設けら
れた円筒状の大径フレームと、この大径フレームの内周
にアウタロータ形電動機の固定子の外周側に配置した状
態で固定され、アウタロータ形電動機の回転子を構成す
る永久磁石と、一端が大径フレームの窄み部の先端に軸
方向に連設されるとともに、他端が車輪の他方に固定さ
れ、大径フレームよりも径が小さい円筒状の小径フレー
ムと、この小径フレームの外周に固定された円板状のブ
レーキディスクと、車軸に設けられ、車輪のうちの一方
側から大径フレーム内に連通する冷却風導入口と、大径
フレームの窄み部に設けられ、車軸の冷却風導入口から
導入した冷却風をブレーキディスクに向けて排出する排
風口とを設けたものである。

【０００９】請求項２記載の本発明は、大径フレームの
窄み部の先端部と小径フレームの一端の先端部とを、排
風口付近で大径フレームの内側から接続部材で接続する
ことによって大径フレームに小径フレームを軸方向に接
続する請求項１記載の鉄道車両用駆動装置である。

【００１０】請求項３記載の本発明は、小径フレーム
は、その腹部に捩子孔を設け、小径フレームを取付けた
車輪の他方を車軸に対して脱着する際、少なくとも捩子
孔から車軸までの半径方向の距離より長い距離調整部材
を捩子孔に挿入し、小径フレームと車軸との距離を調整
する請求項１記載の鉄道車両用駆動装置である。

【００１１】請求項４記載の本発明においては、小径フ
レームの腹部であってブレーキディスク付近に、冷却風
導入口から導入した冷却風を排風する通風孔を設けると
ともに、一端が小径フレームの外周に取付けられ、他端
がブレーキディスクに向けて開口し、通風孔からの冷却
風をブレーキディスクまで案内する冷却フードを設けた
請求項１記載の鉄道車両用駆動装置である。

【００１２】請求項５記載の本発明は、前記小径フレー
ム及び前記ブレーキディスクの接続部に、それぞれ互い
違いに形成した複数の係合凸部及び係合凹部を設け、こ
れら係合凸部及び係合凹部のうち少なくとも１つの係合
凹部の幅を係合凸部の幅よりも大きくして、通風孔を形
成した請求項１記載の鉄道車両用駆動装置である。

【００１３】

【作用】請求項１記載の本発明においては、車軸の冷却
風導入口から大径フレーム内に導入された冷却風は、固
定子と永久磁石との間を通って、大径フレームの冷却風
排風口から排出され、ブレーキディスクに吹付けられ
る。これにより、固定子の冷却のみならず、ブレーキデ
ィスクも冷却される。

【００１４】請求項２記載の本発明においては、小径フ
レームを大径フレームに取付ける際、接続部材を大径フ
レームの冷却風導入口から挿入し、この接続部材で小径
フレームの一端を大径フレームの窄み部の先端に接続す
る。

【００１５】請求項３記載の本発明においては、小径フ
レームを取付けた車輪の他方を車軸に対して脱着する
際、少なくとも捩子孔から車軸までの半径方向の距離よ
り長い距離調整部材を小径フレームの捩子孔に挿入し、
小径フレームと車軸との距離を調整することにより、小
径フレームと車軸との軸心をほぼ平行にする。そして、
この状態で他方の車輪を車軸に沿って移動させて取付け
又は取外しを行う。

【００１６】請求項４記載の本発明においては、車軸の
冷却風導入口から大径フレーム内に導入された冷却風
は、大径フレームの冷却風排風口から排出され、ブレー
キディスクに吹付けられる。さらに、大径フレーム内に
導入された冷却風は、通風孔からも排風されてブレーキ
ディスクまで冷却フードによって案内される。

【００１７】請求項５記載の本発明においては、小径フ
レームの係合凹部及び係合凸部にブレーキディスクの係
合凹部及び係合凸部を係合させることにより、小径フレ
ームにブレーキディスクを取付けると、これらの接続部
の係合凸部と係合凹部との間に少なくとも１つの通風孔
が形成される。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。なお、図６に示す部分と同一部分には同一符号
を付して詳細な説明を省略する。図１は、本発明の実施
例にかかる鉄道車両用駆動装置の構成を示す断面図であ
り、図６と異なるのは、車軸１１に回転子１４を一方の
車輪１２ｂ側に寄せて設けた点、円筒フレーム１５を大
径フレームとしての大径部２１及びこの大径部２１に連
設して設けられた小径フレームとしての小径部２２とか
ら構成し、大径部２１に永久磁石１６を配設固定すると
ともに、小径部２２にブレーキディスク２３を固定した
点、車軸１１に冷却風導入口２４を設けるとともに、大
径部２１の一端部に排風口２５を設けた点である。

【００１９】上記円筒フレーム１５の大径部２１は、具
体的にはアウタロータ形電動機の固定子１４の外周側に
車軸１１の周方向を覆うように設けられている。この大
径部２１の一端には、大径部２１の外周に沿って延出し
た外側フランジ部２６が設けられ、この外側フランジ部
２６が一方の車輪１２ｂに固定されている。また、大径
部２１の他端には、他方の車輪１２ａに向けて傾斜する
窄み部２７が設けられている。

【００２０】上記窄み部２７には、上記車軸１１の冷却
風導入口２４から導入した冷却風を上記ブレーキディス
ク２３の側面に向けて排出する少なくとも１つの排風口
２５が設けられている。また、窄み部２７の先端は、図
２にも示すように内側に延出した内側フランジ部２８が
形成され、この内側フランジ部２８の内側には、車軸１
１の軸周に沿って他方の車輪１２ａの方向に延出した延
出部２８ａが形成されている。

【００２１】この延出部２８ａの外周には、上記小径部
２２の一端が軸方向に挿入されており、この小径部２２
の端面は窄み部２７の内側フランジ部２８に当接してい
る。そして内側フランジ部２８の当接部には軸方向に向
けて少なくとも１つの取付孔２９が形成されている。こ
の取付孔２９は上記冷却風導入口２５付近に位置してい
る。

【００２２】一方、上記小径部２２の当接部には、上記
内側フランジ部２８の取付孔２９の対向位置に大径部２
１に小径部２２を取付けるための捩子孔３１が形成され
ている。この小径部２２は、大径部２１の窄み部２７の
排風口２５から挿入した接続部材としての取付捩子３２
を大径部２１の内側フランジ部２８の取付孔２９に挿入
して小径部２２の捩子孔３１に螺着することによって、
大径部２１に取付けられる。このように、大径部２１の
内側フランジ部２７の取付孔２９を冷却風導入口２４の
近傍に設けることにより、取付捩子３２を冷却風導入口
２４から挿入して捩子止めができるため、小径部２２の
大径部２１への取付けを容易に行うことができる。

【００２３】前記小径部２２の他端には、この小径部２
２の外周に沿って延出した外側フランジ部３５が設けら
れ、この外側フランジ部３５が他方の車輪１２ａに固定
されている。この小径部２２の腹部外周には、上記ブレ
ーキディスク２３が圧入されている。

【００２４】このブレーキディスク２３は、上記大径部
２１の冷却風排風口２５からの冷却風により冷却される
ため、熱容量が大きく、かつ小型のものを使用できる。
これにより、装置全体の小型化を図ることができる。

【００２５】上記小径部２２の腹部外周には、その先端
付近に車軸に向けて貫通した捩子孔３３が形成されてい
る。この捩子孔３３は、小径部２２を取付けた他方の車
輪１２ａを車軸１１へ脱着する際、小径部２２と車軸１
１との距離を調整する距離調整部材としての支持部材３
４を挿入するものである。

【００２６】この支持部材３４は、例えば足部３４ａが
少なくとも捩子孔３３から車軸１１までの距離より長い
ボルトで構成される。装置の組立てや分解、メンテナン
ス等で車軸１１から他方の車輪１２ａを抜取る際や車軸
１１に他方の車輪１２ａを取付ける際、上記小径部２２
の捩子孔３３に支持部材３４を小径部２２の外側から挿
入する。そして、車軸１１に当接させて小径部２２と車
軸１１との軸心がほぼ平行となるようにこれらの距離を
調整する。

【００２７】これにより、小径部２２の自重により車軸
１１に対して他方の車輪１２ａが傾くことを防止できる
ため、車軸１１に対する他方の車輪１２ａの脱着を容易
に行うことができる。

【００２８】なお、小径部２２の捩子孔３３は、通常、
冷却風が漏れることを防止するため、図示しない蓋体等
によりこの捩子孔３３を閉塞しておく。このような構成
の本実施例においては、車軸１１の冷却風導入口２４か
ら大径部２１内に導入された冷却風は、図１に示す実線
矢印に示すように、固定子１４と永久磁石１６との間を
通って、大径部２１の冷却風排風口２５から排出され、
ブレーキディスク２３に吹付けられる。

【００２９】これにより、固定子１４の冷却のみなら
ず、ブレーキディスク２３の冷却をも行うことができ
る。従って、ブレーキディスク２３の冷却効果を向上す
ることができるため、熱容量が小さく、かつ小型のブレ
ーキディスク２３を取付けることができブレーキの制動
性能を向上するとともに、装置自体の小型化をも図るこ
とができる。

【００３０】また、車軸１１に回転子１４を一方の車輪
１２ｂ側に寄せて設けるとともに、円筒フレーム１５を
大径部２１及び小径部２２とから構成したため、小径部
２２にブレーキディスク２３に取付けることができる。
これにより、ブレーキの制動性能を向上することができ
る。

【００３１】次に、本発明の他の実施例を図面を参照し
て説明する。なお、図１に示す部分と同一部分には同一
符号を付して詳細な説明を省略する。図３は、ブレーキ
ディスク２３の取付部近傍の構成を示す部分断面図で、
上記実施例と異なるのは、小径部２２及びブレーキディ
スク２３の接続部に、それぞれ互い違いに形成した複数
の係合凸部及び係合凹部を設け、これら係合凸部及び係
合凹部のうち少なくとも１つの係合凹部の幅を係合凸部
の幅よりも大きくして、小径部２２とブレーキディスク
２３との間に通風孔を形成する点である。

【００３２】具体的には、ブレーキディスク２３には、
図４に示すようにその外周には、その全周に亘って軸方
向に沿った比較的大きい幅Ａの係合凹部４１ａ、この係
合凹部４１ａに連設する係合凹部４１ａより小さい幅Ｂ
の係合凸部４１ｂ、この係合凸部４１ｂに連設する係合
凸部４１ｂと同じ幅Ｂの係合凹部４１ｃ、及びこの係合
凹部４１ｃに連設する係合凸部４１ｂと同じ幅Ｂの係合
凸部４１ｄが繰返して形成されている。

【００３３】一方、上記ブレーキディスク２３はその内
周には、その全周に亘って軸方向に沿った比較的大きい
幅Ｃの係合凹部２３ａ及びこの係合凹部２３ａに連設す
る係合凹部２３ａより小さい幅Ｂの係合凸部２３ｂが繰
返し形成されている。これら係合凸部及び係合凹部の幅
Ａ，Ｂ，Ｃは、Ａ＝Ｂ＋Ｃの関係にある。

【００３４】従って、ブレーキディスク取付部材４１の
係合凹部４１ｃには、ブレーキディスク２３の係合凸部
２３ｂが嵌挿される。これにより、ブレーキディスク２
３はブレーキディスク取付部材４１に軸周方向に固定さ
れる。

【００３５】また、上記ブレーキディスク２３の係合凹
部２３ａには、Ｃ−Ｂの幅の空間部４２が形成される。
これにより、ブレーキディスク２３の露出面積を大きく
することができるため、冷却効果をさらに向上すること
ができる。また、ブレーキディスク２３の温度が上昇し
た際、その熱が小径部２２へ伝達することを極力防止す
ることもできる。

【００３６】これらブレーキディスク２３及びブレーキ
ディスク取付部材４１の両側はリング４３が取付けられ
ている。これによりブレーキディスク２３は軸方向に固
定される。

【００３７】なお、本実施例においては、ブレーキディ
スク２３の内周の係合凸部２３ｂの幅Ｂより大きい幅Ａ
の係合凹部４１ａを小径部２２の外周に設けて通風孔４
２を形成するものについて述べたが必ずしもこれに限定
されることはなく、小径部２２の外周の係合凸部の幅Ｂ
より大きい幅の係合凹部をブレーキディスク２３の内周
に設けて通風孔４２を形成するものであってもよい。

【００３８】次に、本発明の他の実施例を図面を参照し
て説明する。なお、図１に示す部分と同一部分には同一
符号を付して詳細な説明を省略する。図５は、ブレーキ
ディスク２３の取付部近傍の構成を示す部分断面図で、
図１に示すものと異なるのは、小径部２２のブレーキデ
ィスク２３の軸方向両側に半径方向に向けて貫通した通
風孔４５を設けるとともに、通風孔４５からの冷却風を
ブレーキディスク２３まで案内する円筒状の冷却フード
４６を設けた点である。

【００３９】上記冷却フード４６は、通風孔４５よりも
ブレーキディスク２３から離間した位置に基端が圧入さ
れており、この基端からブレーキディスク２３に向けて
その半径が大きくなるように傾斜しており、その先端は
開口している。

【００４０】このような構成の本実施例においては、車
軸１１の冷却風導入口２４から大径部２１内に導入され
た冷却風は、図１に示す実線矢印に示すように、上記実
施例と同様、大径部２１の冷却風排風口２５から排出さ
れ、ブレーキディスク２３に吹付けられる。さらに、大
径部２１内に導入された冷却風は、通風孔４５からも排
風されてブレーキディスク２３まで冷却フード４６によ
って案内される。

【００４１】これにより、ブレーキディスク２３の冷却
効果をさらに向上することができるため、ブレーキの制
動性能をさらに向上するとともに、装置自体のさらなる
小型化を図ることができる。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ア
ウタロータ形電動機の固定子を、車軸にその中央より一
方の車輪側に寄せて固定し、これを大径フレームで覆う
とともに、他方の車輪側に小径フレームを設けたため、
制動性能が高いディスクブレーキを取付けるスペースを
確保することができる。しかも車軸に冷却風導入口を設
けるとともに、大径フレームの窄み部に排風口を設けた
ため、冷却風導入口から導入した冷却風をブレーキディ
スクに向けて排出することができる。これにより、小型
のディスクブレーキを取付けることができるため、装置
自体の小型化を図ることもできる。

【００４３】また、排風口付近で大径フレームの内側か
ら接続部材で接続する大径フレームに小径フレームを軸
方向に接続する構成としたため、接続部材を排風口から
挿入して接続を行うことができる。このため、大径フレ
ームと小径フレームとの接続を容易に行うことができ
る。

【００４４】また、小径フレームの腹部に、少なくとも
捩子孔から車軸までの半径方向の距離より長い距離調整
部材を挿入可能な捩子孔を設けるため、小径フレームを
取付けた車輪の他方を車軸に対して脱着する際、距離調
整部材を捩子孔に挿入することによって小径フレームと
車軸との軸心がほぼ平行となるようにこれらの距離を調
整することができる。これにより、小径フレームの自重
により車軸に対して他方の車輪が傾くことを防止できる
ため、車軸に対する他方の車輪の脱着を容易に行うこと
ができる。

【００４５】また、小径部のブレーキディスクの軸方向
両側に半径方向に向けて貫通した通風孔を設けるととも
に、通風孔からの冷却風をブレーキディスクまで案内す
る円筒状の冷却フードを設けるため、車軸の冷却風導入
口から大径フレーム内に導入された冷却風は、その冷却
風排風口から排出されるとともに、通風孔からも排風さ
れ冷却フードによって案内されてブレーキディスクに吹
付けられる。これにより、ブレーキディスクの冷却効果
をさらに向上することができるため、ブレーキの制動性
能をさらに向上するとともに、装置自体のさらなる小型
化を図ることができる。

【００４６】また、小径フレーム及びブレーキディスク
の接続部の係合凸部及び係合凹部のうち少なくとも１つ
の係合凹部の幅を係合凸部の幅よりも大きくして通風孔
を形成することにより、ブレーキディスクの露出面積を
大きくすることができる。このため、冷却効果をさらに
向上することができる。また、ブレーキディスク２３の
温度が上昇した際、その熱が小径フレームへ伝達するこ
とを極力防止することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す部分断面図。

【図２】同実施例におけるフレーム接続部の構成を示す
部分断面図。

【図３】本発明の他の実施例のブレーキディスクの取付
部近傍の構成を示す部分断面図。

【図４】図３に示すＤ−Ｄ断面図。

【図５】本発明の他の実施例のブレーキディスクの取付
部近傍の構成を示す部分断面図。

【図６】従来の鉄道車両用駆動装置を説明する図。

【符号の説明】

１１…車軸 １２ａ，１２ｂ…車輪 １４…固定子 １６…永久磁石 ２１…大径部 ２２…小径部 ２３…ブレーキディスク ２４…冷却風導入口 ２５…排風口 ２７…窄み部 ３２…取付捩子 ３３…捩子孔 ３４…支持部材 ４１ｂ，４１ｄ，２３ｂ…係合凸部 ４１ａ，４１ｃ，２３ａ…係合凹部 ４５…通風孔 ４６…冷却フード

フロントページの続き (72)発明者 近藤 圭一郎 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 川路 俊一 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輪を両端部に回転自在に支持する車軸
   と、この車軸にその中央より前記車輪のうちの一方側に
   寄せて固定されたアウタロータ形電動機の固定子と、こ
   の固定子の外周側に配置され、一端が前記車輪の一方に
   固定されるとともに、他端に前記車輪の他方に向けて傾
   斜する窄み部が設けられた円筒状の大径フレームと、こ
   の大径フレームの内周に前記アウタロータ形電動機の固
   定子の外周側に配置した状態で固定され、前記アウタロ
   ータ形電動機の回転子を構成する永久磁石と、一端が前
   記大径フレームの窄み部の先端に軸方向に連設されると
   ともに、他端が前記車輪の他方に固定され、前記大径フ
   レームよりも径が小さい円筒状の小径フレームと、この
   小径フレームの外周に固定された円板状のブレーキディ
   スクと、前記車軸に設けられ、前記車輪のうちの一方側
   から前記大径フレーム内に連通する冷却風導入口と、前
   記大径フレームの窄み部に設けられ、前記車軸の冷却風
   導入口から導入した冷却風を前記ブレーキディスクに向
   けて排出する排風口とを設けたことを特徴とする鉄道車
   両用駆動装置。
2. 【請求項２】 前記大径フレームの窄み部の先端部と前
   記小径フレームの一端の先端部とを、前記排風口付近で
   前記大径フレームの内側から接続部材で接続することに
   よって前記大径フレームに前記小径フレームを軸方向に
   接続することを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用駆
   動装置。
3. 【請求項３】 前記小径フレームは、その腹部に捩子孔
   を設け、前記小径フレームを取付けた車輪の他方を前記
   車軸に対して脱着する際、少なくとも前記捩子孔から車
   軸までの半径方向の距離より長い距離調整部材を捩子孔
   に挿入し、小径フレームと車軸との距離を調整すること
   を特徴とする請求項１記載の鉄道車両用駆動装置。
4. 【請求項４】 前記小径フレームの腹部であって前記ブ
   レーキディスク付近に、前記冷却風導入口から導入した
   冷却風を排風する通風孔を設けるとともに、一端が前記
   小径フレームの外周に取付けられ、他端が前記ブレーキ
   ディスクに向けて開口し、前記通風孔からの冷却風を前
   記ブレーキディスクまで案内する冷却フードを設けたこ
   とを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用駆動装置。
5. 【請求項５】 前記小径フレーム及び前記ブレーキディ
   スクの接続部に、それぞれ互い違いに形成した複数の係
   合凸部及び係合凹部を設け、これら係合凸部及び係合凹
   部のうち少なくとも１つの係合凹部の幅を係合凸部の幅
   よりも大きくして、通風孔を形成したことを特徴とする
   請求項１記載の鉄道車両用駆動装置。