WO2012169017A1 - モノレール用駆動装置及びそれを備えたモノレール用台車 - Google Patents
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- B61B—RAILWAY SYSTEMS; EQUIPMENT THEREFOR NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B61B13/00—Other railway systems
- B61B13/04—Monorail systems
Definitions
- the present invention relates to a monorail driving device having a traveling wheel and a driving motor for driving the traveling wheel, and a monorail carriage including the driving device.
- Patent Document 1 there are techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 regarding a monorail drive device and a monorail system including the same.
- Fig. 13 shows a top view of a general monorail system truck represented by Patent Document 1.
- the monorail drive device mounted on the carriage has two traveling wheels fixed to one axle 32, and one drive for the drive via a speed reducer 31 that converts the rotational speed to one side of the axle 32.
- the motor 30 is connected.
- two sets of monorail drive devices are mounted on the carriage frame 20 in a point-symmetric manner with respect to the center of the carriage in plan view, and the output from the reduction gear 31 of the drive motor 30 is the bevel gear (see FIG. (Not shown) to the axles 32 and 34.
- two traveling wheels are driven by one drive motor 30, but when the output of the drive motor 30 increases, the size of the drive motor 30 increases, and the drive motor 30 is placed in the carriage.
- the driving motor 30 is arranged not symmetrically in the front-rear and left-right directions but in point symmetry, the running wheel rolls on the monorail girder due to the poor weight balance in the width direction of the monorail carriage. There also arises a problem that the vehicle body shakes or twists during traveling, or uneven wear of the traveling wheels occurs.
- JP 2001-260874 A Japanese Patent No. 4418112
- An object of the present invention is to reduce the weight and size of a driving device in a monorail driving device and a monorail cart equipped with the driving device, facilitate maintenance including wheel replacement at the time of tire puncture, and the like. It is to improve the left-right balance, arrange the devices in a balanced manner on the monorail carriage, and simplify the devices constituting the monorail drive device or the monorail carriage.
- the present invention provides a monorail drive device in which an axle is rotatably supported by a carriage frame, and a plurality of traveling wheels capable of rolling a monorail girder are fixed to the axle.
- an output shaft of a driving motor fixed to the bogie frame is connected to each end portion of each axle for rotationally driving the traveling wheels.
- this monorail drive device since the output shaft of the drive motor is connected to each end of the axle, the weight balance in the cart width (left and right) direction is improved, and the traveling wheels roll on the monorail girder. Problems caused by poor weight balance such as shaking or twisting of the vehicle body during traveling or uneven wear of traveling wheels can be improved. Further, by connecting the output shaft of the drive motor to the axle, the configuration of the drive system can be simplified, and as a result, the monorail drive device or carriage can be reduced in weight and size.
- each of the drive motors is an induction motor, a permanent magnet motor, or a reluctance motor, and the output shaft thereof is connected to or via a speed reducer that converts the rotational speed with respect to the axle. Can be connected directly.
- the structure is further simplified, which can contribute to weight reduction and size reduction.
- at least one of the drive motors is provided with a sensor for detecting at least one of the rotation speed and current of the drive motor, and the rotation speed of the drive motor detected by the sensor and the The drive motor can be driven by determining the frequency, magnitude and phase of the current required to drive the drive motor in accordance with the detected value of at least one of the currents.
- the two drive motors can be controlled by a power converter based on the signal of the sensor, and the power converter that drives the two drive motors can be a single inverter.
- the axle is detachably fixed to the carriage frame via a bearing, the axle is separated from the carriage frame together with the bearing, and the axle is separated from the carriage frame.
- the traveling wheel or the traveling wheel and the driving motor can be removed.
- the drive motor is connected to the carriage frame in a manner in which the output shaft is coaxial with the axle, and the traveling wheel Is composed of a wheel separably connected to a hub fixed to the outer periphery of the axle and a tire fixed to the wheel, and an outer diameter of the driving motor and an outer diameter of the bearing Is set smaller than the inner diameter of the wheel of the traveling wheel, and the traveling wheel is connected to the hub of the wheel without separating the connection of the drive motor and the bearing to the axle. By separating the connection, it can be taken out from the axle toward the one drive motor.
- the drive motor is connected to the bogie frame in such a manner that the output shaft is coaxial with the axle, and the traveling wheel is separated from a hub fixed to the outer periphery of the axle.
- a wheel connected to the wheel and a tire fixed to the wheel, and the inner diameter of the wheel of the traveling wheel is set to be larger than the outer diameter of the bearing.
- the connection of the drive motor to the bearing and the axle may be separated, and then the connection of the wheel to the hub may be separated and removed from the axle to the one drive motor side. it can.
- the drive motor is connected to the carriage frame in such a manner that the output shaft is coaxial with the axle, and the traveling wheel is separated from a hub fixed to the outer periphery of the axle.
- the wheel is connected to the wheel, and the tire is fixed to the wheel.
- the axle is mechanically connected to the left and right axles in a central portion so as to be separable. Without separating the connection of the drive motor to the bearing and the axle portion, the axle can be separated into the left and right axle portions, and the connection of the wheel to the hub can be separated and removed from the axle. It can be.
- the output shafts of the two drive motors can be connected to each end of the axle so as to be separable by splines.
- the drive motor When the drive motor is connected to the axle or separated from the axle, it can be engaged or disengaged in the axial direction to disengage the spline.
- the present invention is characterized in that the monorail drive device described above is a monorail carriage that is applied as a device that supports a monorail vehicle body and drives traveling wheels that travel on the monorail girder.
- the monorail drive device by arranging the drive motors on both sides of one axle in a well-balanced manner, various problems caused by poor weight balance can be improved.
- the configuration of the drive system is simplified.
- weight reduction, downsizing, and maintainability (tire replacement work during puncture) Etc.) Improvement can be achieved.
- at least one of the drive motors is provided with a sensor for detecting the rotation speed or current of the drive motor, and a power converter for controlling the drive motor is common to a plurality of drive motors. By doing so, the number of sensors and the number of inverters for controlling the drive motor can be reduced.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing the monorail drive device shown in FIG. 2 when disassembled. It is a block diagram of the drive device for monorails by this invention.
- FIG. 10 is a cross-sectional view showing the monorail drive device shown in FIG. 9 when disassembled. It is sectional drawing of the trolley
- Fig. 1 shows an external view of an example of a monorail.
- the monorail (rail vehicle) 1 includes a box-shaped vehicle body 5 on which a passenger is placed, a carriage (not shown) for supporting the vehicle body 5 and driving the monorail, and a skirt 7 for covering the carriage, and is provided on the carriage.
- the monorail 1 travels on the girder 100 by driving the wheels (running theory) to roll with respect to the girder 100.
- FIGS. 2 to 4 are views showing a first embodiment of the monorail drive device according to the present invention
- FIG. 2 is a top view showing the first embodiment of the monorail drive device according to the present invention
- 3 and 4 are a front view and a side view of the monorail drive device shown in FIG.
- the monorail driving device is mounted on the bogie frame, and is therefore shown as a monorail bogie.
- the monorail drive device (and the drive carriage 9 on which it is mounted) shown in FIGS. 2 to 4 includes two traveling wheels 24 (only one tire is assigned a reference numeral) and two drive motors 30 (one side Only the drive motor is provided with a reference numeral), and an axle 32 (34) for fixing the traveling wheel 24 is provided.
- the bogie 9 has a bogie frame structure other than the driving device, and the bogie frame 20 that forms the skeleton of the bogie, the air springs 22 and 22 that reduce vibration and shock transmitted from the girder 100 to the vehicle body 5, and the derailment and rollover of the monorail are prevented. Therefore, a guide wheel 26 disposed at each of the four corners and a stabilizing wheel 28 disposed at the center left and right are provided.
- the monorail driving device according to the present invention is installed on a bogie frame structure (in FIG. 2, two sets of monorail driving devices are mounted on the bogie frame 20).
- a brake disc 38 is attached to one side of one axle 32.
- a brake caliber 40 is fixed to one drive motor 30 via a brake receiver 42, and the monorail can be decelerated or stopped by sandwiching the brake disc 38 with the brake caliber 40.
- a sensor 70 for detecting the rotation speed and / or current (or both) of the driving motor 30 is provided on the other driving motor 30 attached to the side opposite to the side where the brake disk 38 is installed. Is installed. Since the axle 32 is a rotating member, it is rotatably held on the carriage frame 20 via a bearing (not shown), and is fixed from above by an axle box fixing metal 36.
- the guide wheels 26, 26 are attached to both end portions of the guide wheel support frame 46 disposed in a manner straddling the beam 100 on the front and rear end sides of the carriage frame 20 so as to be capable of lateral rotation. It rolls in contact with the upper part of the side surface of the beam 100 from the side.
- the stabilizer wheels 28 are attached to both end portions of the stabilizer wheel support frame 44 arranged in a manner straddling the beam 100 at the center in the front-rear direction of the carriage frame 20, and are attached to the lower portion of the side surface of the beam 100. Rolls in contact with the side.
- FIG. 5 is a cross-sectional view of the monorail drive device shown in FIG. 2 according to the present invention (here, a state in which the brake disk 38 and the sensor 70 are removed is shown. Only the bogie frame 20 is shown for the bogie).
- FIG. 6 shows an enlarged view of a D portion shown in FIG. 5 and 6 are sectional views of one axle 32 of the two axles 32, 32 provided for one carriage, but the other axle 32 has the same structure.
- the monorail drive device includes an axle 3262 that is held on a carriage frame 20 via bearings 35, a hub 54 that is fixed to the outer periphery of the axle 3262, and a wheel 52 that is separably connected to the hub 54.
- Each traveling wheel 24 includes a tire 50 and a wheel 52.
- the wheel 52 on the right side of the drawing is restrained from moving in the right direction in the drawing by the convex portion 56 of the hub 54.
- a spacer 57 is mounted between the wheels 52 and 52 on the outer periphery of the hub 54, and the spacer 57 maintains a distance of its own axial length between the wheels 52 and 52.
- a tire 54 and a wheel 52 on the right side of the figure are attached to the hub 54, a spacer 57 is then attached, and a tire 50 and a wheel 52 on the left side of the figure are further attached. Since the wedge 53 is driven into the portion between the collar 55 and the wheel 52 on the left side of the figure, the wheels 52 and 52 and the tires 50 and 50 are also restrained from moving in the left direction in the drawing.
- the traveling wheels 24 and 24 are completely fixed to the axle 32.
- Each drive motor 30 is generally an induction motor, but other motors such as a permanent magnet motor and a reluctance motor may be used.
- Each drive motor 30 is connected to the carriage frame 20 (side wall beam 21) via a bearing 35 in such a manner that its output shaft is coaxial with the axle 32.
- FIG. 7 is a cross-sectional view of the monorail drive device of this embodiment when one traveling wheel 24 (tire 50 and wheel 52) is disassembled (however, as shown in FIG. 5, the motor 30 (bearing 35)). ) Outer diameter D1 ⁇ inner diameter D2 of wheel 52).
- the monorail driving device set can be separated from the carriage frame 20 (for example, separated upward in FIG. 4) by removing the axle box fixing metal 36, 36 that has fixed the bearings 35, 35 to the carriage frame 20. . After separating the monorail drive device set from the carriage frame 20, a tool is inserted from the side space and the wedge 53 is removed, so that one drive motor 30 and the bearing 35 are connected to the axle 32 (34).
- the traveling wheel 24 (the tire 50 and the wheel 52 on the left side of the drawing) can be removed in the left direction in the drawing. Furthermore, after the spacer 57 is removed in the axial direction, the remaining traveling wheels 24 can be similarly removed in the left direction in the drawing. Moreover, the rotor 62 of each drive motor 30 is connected to the axle 32 by a joint 63 such as a spline joint, and can be removed in the axial direction. Since the motor 30 and the traveling wheel 24 including the tire 50 and the wheel 52 have the above-described downsized configuration, the tire 50 can be replaced with a small number of work steps when the tire 50 is punctured, thereby improving maintainability. be able to.
- FIG. 8 is a configuration diagram of a monorail drive device showing an embodiment of the present invention.
- a monorail drive is provided by including a sensor 70 for detecting the rotation speed and / or current (or both) of the drive motor 30 and a control device (power converter) 72 for controlling the drive motor 30.
- the device is configured.
- the control device (power converter) 72 is an inverter device that converts electric power supplied from an overhead wire (not shown) into an arbitrary frequency.
- the control device (power converter) 72 is usually installed under the floor of the vehicle body, but may be installed in the vehicle body, a carriage, or the like.
- the control device (power converter) 72 includes two pieces of information installed on both ends of one axle 32 based on information on the rotational speed and / or current (or both) sent from the sensor via the communication line 74.
- the frequency, magnitude, and phase of the current required to drive the drive motor 30 are determined and supplied to the drive motors 30 and 30 through the power line 73 to drive the drive motors 30 and 30.
- the traveling wheels 24 and 24 are arranged close to each other on the girder 100 and are tire traveling, so that the traveling wheels 24 and 24 do not need to be controlled separately and can be controlled with the same contents. it can.
- two traveling wheels 24 (tire 50 and wheel 52) are fixed to one axle 32 (including the rotor 62), and two drives installed at both ends of the axle 32. Because the axles 32 are rotated by the motors 30 and 30, the rotational speeds and rotational positions of the motors always rotate in unison. For this reason, since the state of each drive motor 30 is always the same, the sensor 70 for detecting the rotation speed and / or current is installed in at least one of the plurality of drive motors 30. If you do. Further, it is sufficient to provide one control device (power converter) 72 for driving the plurality of drive motors 30. Furthermore, since the two drive motors 30 and 30 are installed at both ends of the axle 32, there is no problem that the weight balance of the monorail carriage is deteriorated.
- FIG. 9 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the monorail drive device according to the present invention (here, a state in which the brake disk 38 and the sensor 70 are removed) is shown.
- FIG. 10 is a cross-sectional view of the monorail drive device of this embodiment when the traveling wheels (tire 50 and wheel 52) and the drive motor 30 are disassembled.
- the monorail driving device set is fixed to the side beam 21 of the carriage frame 20 using a shaft box fixing metal 36 (not shown) at each bearing 35.
- the monorail drive device set can be separated from the carriage frame 20 by removing the axle box fixing metal 36.
- the drive motor 30 can be removed from the bearing 35 on one side (the left side in the figure).
- the inner diameter of the wheel 52 of the traveling wheel 24 is set larger than the outer diameter of the bearing 35 and smaller than the outer diameter of the driving motor 30, but larger than the outer diameter of the driving motor 30. It may be set.
- a stator (stator) 60 of the drive motor 30 is fixed to the bearing 35 with, for example, bolts, and a rotor (rotor) 62 includes an axle 32 and, for example, a spline joint 63 (a male spline 63a and a female spline 63b). Connected with.
- the remaining traveling wheels 24 (right side in the figure) can be similarly removed in the left direction in the drawing. Since the motor 30 and the traveling wheel 24 including the tire 50 and the wheel 52 have the above-described downsized configuration, the tire 50 can be replaced with a small number of work steps when the tire 50 is punctured, thereby improving maintainability. be able to. Furthermore, since the two drive motors 30 and 30 are installed at both ends of the axle 32, there is no problem that the weight balance of the monorail carriage is deteriorated.
- FIG. 11 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the monorail drive device according to the present invention (here, a state where the brake disk 38 and the sensor 70 are removed) is shown.
- FIG. 12 is a cross-sectional view of the monorail drive device of this embodiment when the traveling wheels (tire 50 and wheel 52) and the drive motor 30 are disassembled.
- the monorail driving device set is fixed to the side beam 21 of the carriage frame 20 at each bearing 35 using an axle box fixing metal 36 (not shown).
- the axle is composed of two axle parts 33 and 34, and the two axle parts 33 and 34 are mechanically separable such as a spline joint 64 (a male spline 64a and a female spline 64b) at the center. Are connected by simple joints.
- the traveling wheel 24 (the tire 50 and the wheel 52) is configured such that a wheel inner ring 51 integrated with the wheel 52 that supports the tire 50 is fixed to an axle 55, 34 with a fixing tool such as a bolt. Installed and configured.
- the spacer 57 used in the first embodiment and the second embodiment is not necessary.
- the monorail driving device set can be separated from the side beam 21 of the carriage frame 20 by removing the axle box fixing metal 36. After separating the monorail driving device set from the carriage frame 20, the axle can be separated into two left and right axle parts 33 and 34 at this connecting part (spline joint 64) provided at the axle center part. By removing the wheel inner ring 51 from the hub 54, the traveling wheel 24 is removed in the direction of the end portion (spline 64a or 64b) on the separated side of the axle portions 33 and 34, as indicated by phantom lines in FIG. Can do.
- the rotor 62 of the drive motor 30 is connected to the axles 33 and 34 by a joint such as a spline joint 63, and can be removed in the axial direction.
- the motor 30 and the traveling wheel 24 including the tire 50 and the wheel 52 have the above-described downsized configuration, the tire 50 can be replaced with a small number of work steps when the tire 50 is punctured, thereby improving maintainability. be able to. Furthermore, since the two drive motors 30 and 30 are installed at both ends of the axle 32, there is no problem that the weight balance of the monorail carriage is deteriorated.
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Abstract
モノレール用駆動装置、及びそれを備えたモノレール用台車において、モノレールを駆動する機器をバランスよく配置し、駆動装置及びシステムの構成を簡素化する。 モノレール用駆動装置は、一本の車軸32について、複数個の走行輪24と複数個の駆動用モータ30を有し、複数個の走行輪24は一本の車軸32に固定されており、かつ一本の車軸32の両端に各々駆動用モータ30が設置されている。さらに、このモノレール用駆動装置に関して、駆動用モータ30の回転数又は電流(あるいはその両方)を検出するためのセンサ70を駆動用モータ30の少なくとも一つに設置し、かつ一本の車軸32に固定される複数個の駆動用モータ30を駆動するための制御装置(電力変換器)72一台を備えている。
Description
本発明は、走行輪とその走行輪を駆動するための駆動用モータを有するモノレール用駆動装置、及びそれを備えたモノレール用台車に関する。
近年、地球温暖化や環境汚染の問題が深刻化しており、環境負荷を低減する社会システムが求められている。このような中、例えば都市部における公共交通機関はバスやタクシーなどの自動車が主体であり、交通渋滞の他、排気ガスによる大気汚染、化石燃料消費によるCO2排出が大きな問題となる懸念がある。このため、都市部における公共交通機関として、交通渋滞や排気ガスによる大気汚染が少なく、エネルギー利用効率が高いモノレールが注目されている。
モノレール用駆動装置及びそれを備えたモノレールシステムに関して、例えば、特許文献1と特許文献2に開示された技術がある。
特許文献1に代表される、一般的なモノレールシステムの台車の上面図を図13に示す。台車上に搭載されたモノレール用駆動装置は、2個の走行輪が1本の車軸32に固定されており、車軸32の片側に回転数を変換する減速機31を介して1個の駆動用モータ30が接続される構成となっている。図13では、台車枠20にモノレール用駆動装置2組が平面視で台車中心に対して点対称に配置して搭載されており、駆動用モータ30の減速機31からの出力が傘歯車(図示せず)を介して車軸32、34に出力される。この場合、1個の駆動用モータ30によって2個の走行輪が駆動されるが、駆動用モータ30の出力が大きくなると、駆動用モータ30の体格が大きくなり、台車内に駆動用モータ30が納まらない可能性がある。さらに、駆動用モータ30が前後及び左右に対称ではなく点対称に配置されているため、モノレールの台車の幅方向の重量バランスが悪くなることに起因して、走行輪がモノレール桁を転動する走行時の車体の揺れや捩じれ、或いは走行輪の偏摩耗等を生じるという問題も発生する。
また、特許文献2に記載されたモノレール用駆動装置では、走行輪2個が回転数を変換する減速機を介して各々1個ずつの駆動用モータに接続される構成となっている。この場合、各々の駆動用モータによって各々の走行輪が無関係に駆動されることになるため、各々のモータの回転数や回転位置は独立に決まっている。各々のモータの回転数や回転位置について、センサレスで予測する方式の場合にはセンサは不要であるが、それら以外の場合には、モータの回転数や回転位置を監視するために各々のモータに専用のセンサを取り付ける必要がある。
そこで、モノレール用駆動装置及びそれを備えたモノレール用台車において、車軸及び駆動装置の軽量化と小型化を図って保守性を含めた取扱いを容易にするとともに、幅方向の対称性を考慮して重量バランスを改善する点で解決すべき課題がある。
本発明の目的は、モノレール用駆動装置及びそれを備えたモノレール用台車において、駆動装置の軽量化と小型化を図り、タイヤパンク等の際に車輪交換を含むメンテナンスを容易にするとともに、台車の左右バランスを改善し、モノレールの台車上に機器をバランスよく配置し、かつモノレール用駆動装置又はモノレール用台車を構成する機器を簡素化することにある。
本発明の目的は、モノレール用駆動装置及びそれを備えたモノレール用台車において、駆動装置の軽量化と小型化を図り、タイヤパンク等の際に車輪交換を含むメンテナンスを容易にするとともに、台車の左右バランスを改善し、モノレールの台車上に機器をバランスよく配置し、かつモノレール用駆動装置又はモノレール用台車を構成する機器を簡素化することにある。
上記の課題を解決するために、本発明は、台車枠に車軸が回転自在に支持されているモノレール用駆動装置において、前記車軸にはモノレール桁を転動可能な複数個の走行輪が固定されているとともに、前記走行輪を回転駆動するため前記各車軸の各端部にはそれぞれ前記台車枠に固定された駆動用モータの出力軸が接続されていることを特徴とする。
このモノレール用駆動装置によれば、車軸の各端部に駆動用モータの出力軸が接続されているので、台車幅(左右)方向の重量バランスが良くなり、走行輪がモノレール桁を転動する走行時の車体の揺れや捩じれ、或いは走行輪の偏摩耗等の、重量バランス不良に起因する不具合を改善することができる。また、駆動用モータの出力軸を車軸に接続することで、駆動系統の構成を簡素化し、その結果、モノレール用駆動装置又は台車において、軽量化、小型化を図ることができる。
このモノレール用駆動装置において、前記各駆動用モータは誘導モータ、永久磁石モータ又はリラクタンスモ-タであり、その前記出力軸を、前記車軸に対して回転数を変換する減速機を介して又は介さず直接に接続することができる。各種のモータの出力を減速機を介さずに直接に接続する場合には更に構造が簡素化され、軽量化、小型化に寄与することができる。また、前記駆動用モータの少なくとも一つには、前記駆動用モータの回転数と電流の少なくとも一方を検出するためのセンサを設置し、前記センサが検出した前記駆動用モータの前記回転数と前記電流の少なくとも一方の検出値に応じて、前記駆動用モータを駆動するために必要な電流の周波数、大きさ及び位相を決定して前記駆動用モータを駆動することができる。駆動用モータの回転数又は電流を検出することで、モータに掛かる負荷相当のものを検出し、それに応じて、モータを駆動する入力側を制御することができる。更に、前記センサの信号に基づいて電力変換器により前記両駆動用モータを制御することができ、両駆動用モータを駆動する前記電力変換器は一台のインバータとすることができる。
このモノレール用駆動装置において、前記車軸は前記台車枠に対して軸受を介して分離可能に固定されており、前記車軸を前記軸受と共に前記台車枠から分離し、前記台車枠から分離された前記車軸から前記走行輪、又は前記走行輪及び前記駆動用モータを取り外すことができる。
走行輪及び駆動用モータを取り外し可能にした上記モノレール用駆動装置において、前記駆動用モータは、前記出力軸が車軸に対して同軸状となる態様で前記台車枠に接続されており、前記走行輪は、前記車軸の外周に固定されているハブに対して分離可能に接続されているホイールと当該ホイールに固定されたタイヤとから成っており、前記駆動用モータの外径と前記軸受の外径は、前記走行輪の前記ホイールの内径よりも小さく設定されており、前記走行輪は、一方の前記駆動用モータと前記軸受の前記車軸に対する接続を分離することなく、前記ホイールの前記ハブとの接続を分離することで、前記車軸から前記一方の駆動用モータ側に取り出し可能であるとすることができる。
また、前記駆動用モータは、前記出力軸が車軸に対して同軸状となる態様で前記台車枠に接続されており、前記走行輪は、前記車軸の外周に固定されているハブに対して分離可能に接続されているホイールと当該ホイールに固定されたタイヤとから成っており、前記走行輪の前記ホイールの内径は前記軸受の外径よりも大きく設定されており、前記走行輪は、一方の前記駆動用モータについて前記軸受と前記車軸とに対する接続を分離した後、前記ホイールの前記ハブとの接続を分離して、前記車軸から前記一方の駆動用モータ側に取り出し可能であるとすることができる。
更に、前記駆動用モータは、前記出力軸が車軸に対して同軸状となる態様で前記台車枠に接続されており、前記走行輪は、前記車軸の外周に固定されているハブに対して分離可能に接続されているホイールと当該ホイールに固定されたタイヤとから成っており、前記車軸は、中央部分で左右の車軸部に分離可能に機械的に接続されており、前記走行輪は、前記駆動モータの前記軸受と前記車軸部とに対する接続を分離することなく、前記車軸を前記左右の車軸部に分離し、前記ホイールの前記ハブへの接続を分離して、前記車軸から取り出し可能であるとすることができる。
更にまた、これらのモノレール用駆動装置において、前記両駆動用モータの前記出力軸は、前記車軸の各端部に対してスプラインによって分離可能に接続することができる。駆動用モータを車軸に対して接続又は車軸から分離する場合には、互いに軸方向に噛み合わす又はずらせてスプライン係合を係脱することでできる。
また、本発明は、上記のモノレール用駆動装置が、モノレールの車体を支持し前記モノレール桁を走行する走行輪を駆動する装置として適用されているモノレール用台車とすることを特徴としている。
本発明によれば、モノレール用駆動装置において、一本の車軸の両側にバランスよく駆動用モータを配置することで、重量バランス不良に起因する種々の不具合を改善することができる。また、駆動用モータの出力軸を車軸に接続することで、駆動系統の構成を簡素化し、その結果、モノレール用駆動装置又は台車において、軽量化、小型化および保守性(パンク時のタイヤ交換作業等)向上を達成することができる。また、駆動用モータの少なくとも一方に駆動用モータの回転数または電流を検出するためのセンサを設け、駆動用モータを制御するための電力変換器については複数の駆動用モータに対して共通化を図ることで、センサ数や駆動用モータを制御するためのインバータ数を削減することもできる。
以下、本発明によるモノレール用駆動装置、及びそれを備えたモノレール用台車の実施形態について詳細を説明する。
図1に、モノレールの一例の外観図を示す。モノレール(軌条車両)1は、旅客を乗せる箱状の車体5、車体5を支えるとともにモノレールを駆動するための台車(図示せず)、台車をカバーするスカート7で構成されており、台車に設けられた車輪(走行論)が駆動されて桁100に対して転動することで、モノレール1が桁100上を走行する。
図2~図4は、本発明によるモノレール用駆動装置の第一の実施形態を示す図であり、図2は本発明によるモノレール用駆動装置の第一の実施形態を示す上面図であり、図3及び図4は、図2に示すモノレール用駆動装置の正面図と側面図である。図2~図4において、モノレール用駆動装置は台車枠に搭載されているので、モノレール用台車として示されている。
図2~図4に示すモノレール用駆動装置(及びそれを搭載した駆動用台車9)は、2個の走行輪24(一方のタイヤにのみ符号を付す)と2個の駆動用モータ30(一方の駆動用モータにのみ符号を付す)、走行輪24を固定する車軸32(34)を備えている。一方、台車9は、駆動装置以外の台車枠構造として、台車の骨格を成す台車枠20、桁100から車体5へ伝わる振動や衝撃を低減する空気バネ22,22、モノレールの脱線や転覆を防ぐため四隅にそれぞれ配設された案内輪26と中央左右に配置された安定輪28を備えている。本発明によるモノレール用駆動装置は、台車枠構造上に設置されている(図2では、台車枠20に2組のモノレール用駆動装置が搭載されている)。
駆動装置において、一本の車軸32の片側にはブレーキディスク38が取り付けられている。更に、一方の駆動用モータ30にはブレーキ受42を介してブレーキキャリバ40が固定されており、このブレーキキャリバ40でブレーキディスク38を挟み込むことによりモノレールを減速又は停止させることができる。また、ブレーキディスク38が設置されている側と反対の側に取り付けられた他方の駆動用モータ30には、当該駆動用モータ30の回転数又は電流(あるいはその両方)を検出するためのセンサ70が設置されている。車軸32は回転する部材であるため、台車枠20上に軸受(図示せず)を介して回転自在に保持されており、軸箱固定金36で上部より固定されている。
台車枠構造として、案内輪26,26は、台車枠20の前後の各端部側において、桁100を跨ぐ態様で配設された案内輪支持枠46の両端部に横回転自在に取り付けられており、桁100の側面上部に横方から当接して転動する。安定輪28,28は、台車枠20の前後方向中央において、桁100を跨ぐ態様で配設された安定輪支持枠44の両端部に横回転自在に取り付けられており、桁100の側面下部に横方から当接して転動する。
図5は、本発明による図2に示すモノレール用駆動装置の断面図である(ここでは、ブレーキディスク38とセンサ70を取り外した状態を示している。台車については台車枠20のみを示す)。また、図6には、図5に表記されたD部の拡大図を示す。図5及び図6は、一つの台車につき二本備わる車軸32,32のうち一方の車軸32についての断面図であるが、他方の車軸32についても同様の構造である。モノレール用駆動装置は、台車枠20に軸受35,35を介して保持されている車軸3262、車軸3262の外周に固定されているハブ54、ハブ54に対して分離可能に接続されているホイール52,52とホイール52,52に固定されたタイヤ50,50、及び駆動用モータ30,30で構成されている。なお、各走行輪24は、タイヤ50とホイール52で構成されている。図右側のホイール52は、ハブ54の凸部56により図面右方向への動きを拘束されている。ハブ54の外周上には、ホイール52,52間において間座57が装着されており、間座57はホイール52,52間に自らの軸方向長さの距離を維持している。
ハブ54に、図右側のタイヤ50とホイール52を装着し、次に間座57を装着し、更に図左側のタイヤ50とホイール52を装着し、ハブ54の図左側端部に形成される鍔(つば)55と図左側のホイール52との間の部分に楔(くさび)53を打ち込むことで、ホイール52,52とタイヤ50,50は、その図面左方向への動きも拘束されるため、走行輪24,24は完全に車軸32に固定されることになる。また、駆動用モータ30,30は、電気エネルギーを機械エネルギー(=回転エネルギー)に変換する機械であり、巻線を有する固定子(ステータ)60と、それによって駆動される回転子(ロータ)62で構成されている。各駆動用モータ30は、一般的には誘導モータが用いられるが、永久磁石モータやリラクタンスモータなどの他のモータを用いてもよい。各駆動用モータ30は、その出力軸が車軸32に対して同軸状となる態様で軸受35を介して台車枠20(側壁部側梁21)に接続されている。
図7は、この実施例のモノレール用駆動装置において一方の走行輪24(タイヤ50とホイール52)を分解した場合の断面図である(ただし、図5に示したように、モータ30(軸受35)の外径D1<ホイール52の内径D2の場合)。モノレール用駆動装置一式は、軸受35,35を台車枠20に固定していた軸箱固定金36,36を外すことで台車枠20から分離(例えば、図4で上方へ分離)することができる。モノレール用駆動装置一式を台車枠20から分離した後に、側方のスペースから工具を差し入れて楔53を取り除けば、一方(図左側)の駆動用モータ30と軸受35とを車軸32(34)に関して分離することなく、走行輪24(図左側のタイヤ50とホイール52)を図面左方向に取り外すことができる。更に、間座57を軸方向に取り除いた後、残りの走行輪24も同様にして、図面左方向に取り外すことができる。また、各駆動用モータ30の回転子62は、車軸32とは例えばスプライン継手などの継手63によって接続されており、軸方向に取外しが可能となっている。
モータ30と、タイヤ50とホイール52とかなる走行輪24とを上述した小型化された構成とすることにより、タイヤ50がパンクした時に小さい作業工数でタイヤ50を交換できるため、保守性を向上することができる。
モータ30と、タイヤ50とホイール52とかなる走行輪24とを上述した小型化された構成とすることにより、タイヤ50がパンクした時に小さい作業工数でタイヤ50を交換できるため、保守性を向上することができる。
図8は、本発明の実施形態を示すモノレール用駆動装置の構成図である。ここでは、駆動用モータ30の回転数又は電流(あるいはその両方)を検出するためのセンサ70、駆動用モータ30を制御するための制御装置(電力変換器)72を備えることで、モノレール用駆動装置が構成されている。制御装置(電力変換器)72は、架線など(図示せず)から供給された電力を任意の周波数に変換するインバータ装置である。なお、制御装置(電力変換器)72は、通常車体の床下に設置されることが多いが、車体内、台車内などに設置されてもよい。制御装置(電力変換器)72は、センサから通信線74を介して送られる回転数又は電流(あるいはその両方)の情報を基に、一本の車軸32の両端に設置されている2個の駆動用モータ30を駆動するために必要な電流の周波数、大きさ及び位相を決定し、電力線73を通して駆動用モータ30,30に供給して当該駆動用モータ30,30を駆動する。モノレールについては、桁100上に走行輪24,24が互いに接近して配設され且つタイヤ走行であるので、走行輪24,24は別々の制御をする必要がなく、同じ内容で制御することができる。
この実施例では、2個の走行輪24(タイヤ50とホイール52)が一本の車軸32(回転子62を含む)に固定されており、その車軸32の両端に設置された2個の駆動用モータ30,30で車軸32を回転させるため、各々のモータの回転数と回転位置は常に一致して回転している。このため、各々の駆動用モータ30の状態は常に同じであるため、回転数又は電流(あるいはその両方)を検出するためのセンサ70は複数の駆動用モータ30のうち少なくともどれか1個に設置していればよい。また、複数個の駆動用モータ30を駆動する制御装置(電力変換器)72についても、一台備えることで十分となる。更に、2個の駆動用モータ30,30を車軸32の両端に設置しているため、モノレール用台車の重量バランスが悪くなるという問題もない。
更に、駆動用モータ30に永久磁石モータを用いた場合、通常、永久磁石モータ1個に対して制御装置(電力変換器)1個が必要であるが、各々の駆動用モータ30の回転数と回転位置は常に一致して回転しているため、2個の駆動用永久磁石モータを駆動する制御装置(電力変換器)72を1個に削減できるメリットがある。
この実施例では、走行輪24と駆動用モータ30の間に減速機がない場合について説明したが、走行輪24と駆動用モータ30の間に減速機がある場合でも同様の効果が期待できる。また、この実施例では、駆動用モータ30にセンサ70を設置している場合について説明したが、駆動用モータ30にセンサを設置しない場合でもセンサに関するものを除く効果については同様の効果が期待できる。
図9は、本発明によるモノレール用駆動装置の第二の実施形態を示す断面図である(ここでは、ブレーキディスク38とセンサ70を取り外した状態を示している)。また、図10は、この実施例のモノレール用駆動装置において走行輪(タイヤ50とホイール52)と駆動用モータ30を分解した場合の断面図である。
モノレール用駆動装置一式は、第一の実施例と同様に、各軸受35の部分で台車枠20の側梁21に軸箱固定金36(図示せず)を用いて固定されているので、各軸箱固定金36を外すことでモノレール用駆動装置一式を台車枠20から分離することができる。モノレール用駆動装置一式を台車枠20から分離した後には、一方(図左側)の軸受35から駆動用モータ30を取り外すことができる。なお、図9では、走行輪24のホイール52の内径は軸受35の外径よりも大きく、かつ駆動用モータ30の外径よりも小さく設定されているが,駆動用モータ30の外径より大きく設定されていてもよい。駆動用モータ30の固定子(ステータ)60は軸受35に例えばボルトで固定されており、回転子(ロータ)62は車軸32と例えばスプライン継手63(雄型のスプライン63aと雌型のスプライン63b)で接続されている。片方の駆動用モータ30について軸受35と車軸32とに対する接続を分離して取り外した後、側方に開いたスペースを通して工具を差し入れて楔53を取り除けば、走行輪24(図左側;タイヤ50とホイール52)を図面左方向に取り外すことができる。更に、ハブ54に嵌合されている間座57を取り外した後、残りの走行輪24(図右側)も同様に図面左方向に取り外すことができる。モータ30と、タイヤ50とホイール52とかなる走行輪24とを上述した小型化された構成とすることにより、タイヤ50がパンクした時に小さい作業工数でタイヤ50を交換できるため、保守性を向上することができる。更に、2個の駆動用モータ30,30を車軸32の両端に設置しているため、モノレール用台車の重量バランスが悪くなるという問題もない。
図11は、本発明によるモノレール用駆動装置の第三の実施形態を示す断面図である(ここでは、ブレーキディスク38とセンサ70を取り外した状態を示している)。また、図12は、この実施例のモノレール用駆動装置において走行輪(タイヤ50とホイール52)と駆動用モータ30を分解した場合の断面図である。
モノレール用駆動装置一式は、第一の実施形態と同様に、各軸受35の部分で台車枠20の側梁21に軸箱固定金36(図示せず)を用いて固定されている。車軸は二つの車軸部33,34で構成されており、両車軸部33,34は、中央部分で例えばスプライン継手64(雄型のスプライン64aと雌型のスプライン64b)等の機械式の分離可能な継手で接続されている。走行輪24(タイヤ50とホイール52)は、タイヤ50を支えるホイール52と一体のホイール内輪51が車軸部33,34に固定されたハブ54に対して、その鍔55にボルト等の固定具で取り付けられて構成されている。この実施形態では、第一の実施形態及び第二の実施形態で用いていた間座57は不要である。モノレール用駆動装置一式は、軸箱固定金36を外すことで、台車枠20の側梁21から分離することができる。モノレール用駆動装置一式を台車枠20から分離した後には、車軸中央部に設けられたこの接続部(スプライン継手64)で車軸は左右二本の車軸部33,34に切り離すことができる。ホイール内輪51をハブ54から取り外すことで、走行輪24は、図12において想像線で示すように、車軸部33,34の分離された側の端部(スプライン64a又は64b)の方向へと取り外しができる。なお、駆動用モータ30の回転子62は、車軸33、34とは例えばスプライン継手63などの継手によって接続されており、軸方向に取り外しが可能となっている。モータ30と、タイヤ50とホイール52とかなる走行輪24とを上述した小型化された構成とすることにより、タイヤ50がパンクした時に小さい作業工数でタイヤ50を交換できるため、保守性を向上することができる。更に、2個の駆動用モータ30,30を車軸32の両端に設置しているため、モノレール用台車の重量バランスが悪くなるという問題もない。
1 軌条車両(モノレール) 5 車体
7 スカート 9 台車
20 台車枠 21 側梁
22 空気バネ 24 走行輪
26 案内輪 28 安定輪
30 モータ 31 減速機
32 車軸 33,34 車軸部
35 軸受 36 軸箱固定金
38 ブレーキディスク 40 ブレーキキャリパ
42 ブレーキ受 44 安定軸支持部
50 タイヤ 51 ホイール内輪
52 ホイール 53 くさび(楔)
54 ハブ 55 ハブの鍔(つば)
56 ハブの凸部 57 間座
60 固定子(ステータ) 62 回転子(ロータ)
63(63a,63b),64(64a,64b)スプライン継手
70 センサ 72 制御装置(電力変換器)
100 桁
D1 主モータ30の外径 D2 ホイール52の内径
7 スカート 9 台車
20 台車枠 21 側梁
22 空気バネ 24 走行輪
26 案内輪 28 安定輪
30 モータ 31 減速機
32 車軸 33,34 車軸部
35 軸受 36 軸箱固定金
38 ブレーキディスク 40 ブレーキキャリパ
42 ブレーキ受 44 安定軸支持部
50 タイヤ 51 ホイール内輪
52 ホイール 53 くさび(楔)
54 ハブ 55 ハブの鍔(つば)
56 ハブの凸部 57 間座
60 固定子(ステータ) 62 回転子(ロータ)
63(63a,63b),64(64a,64b)スプライン継手
70 センサ 72 制御装置(電力変換器)
100 桁
D1 主モータ30の外径 D2 ホイール52の内径
Claims (11)
- 台車枠に車軸が回転自在に支持されているモノレール用駆動装置において、
モノレール桁上を転動可能な走行輪が固定された車軸と、
前記車軸の各端部に接続された出力軸を備える駆動用モータと、
を有すること、
を特徴とするモノレール用駆動装置。 - 請求項1に記載のモノレール用駆動装置において、
前記各駆動用モータは誘導モータ、永久磁石モータ又はリラクタンスモ-タであり、その前記出力軸は、前記車軸に対して回転数を変換する減速機を介して又は介さず直接に接続されていること
を特徴とするモノレール用駆動装置。 - 請求項1に記載のモノレール用駆動装置において、
前記駆動用モータの少なくとも一つには、前記駆動用モータの回転数と電流の少なくとも一方を検出するためのセンサが設置されており、
前記センサが検出した前記駆動用モータの前記回転数と前記電流の少なくとも一方の検出値に応じて、前記駆動用モータを駆動するために必要な電流の周波数、大きさ及び位相を決定して前記駆動用モータを駆動すること
を特徴とするモノレール用駆動装置。 - 請求項3に記載のモノレール用駆動装置において、
前記センサの信号に基づいて電力変換器により前記両駆動用モータを制御すること
を特徴とするモノレール用駆動装置。 - 請求項4に記載のモノレール用駆動装置において、
前記両駆動用モータを駆動する前記電力変換器は一台のインバータであること
を特徴とするモノレール用駆動装置。 - 請求項1に記載のモノレール用駆動装置において、
前記車軸は前記台車枠に対して軸受を介して分離可能に固定されており、前記車軸を前記軸受と共に前記台車枠から分離し、前記台車枠から分離された前記車軸から前記走行輪、又は前記走行輪及び前記駆動用モータを取り外すこと
を特徴とするモノレール用駆動装置。 - 請求項6に記載のモノレール用駆動装置において、
前記駆動用モータは、前記出力軸が車軸に対して同軸状となる態様で前記台車枠に接続されており、
前記走行輪は、前記車軸の外周に固定されているハブに対して分離可能に接続されているホイールと当該ホイールに固定されたタイヤとから成っており、
前記駆動用モータの外径と前記軸受の外径は、前記走行輪の前記ホイールの内径よりも小さく設定されており、
前記走行輪は、一方の前記駆動用モータと前記軸受の前記車軸に対する接続を分離することなく、前記ホイールの前記ハブとの接続を分離することで、前記車軸から前記一方の駆動用モータ側に取り出し可能であること
を特徴とするモノレール用駆動装置。 - 請求項6に記載のモノレール用駆動装置において、
前記駆動用モータは、前記出力軸が車軸に対して同軸状となる態様で前記台車枠に接続されており、
前記走行輪は、前記車軸の外周に固定されているハブに対して分離可能に接続されているホイールと当該ホイールに固定されたタイヤとから成っており、
前記走行輪の前記ホイールの内径は前記軸受の外径よりも大きく設定されているが前記駆動用モータの外径よりも小さく設定されており、
前記走行輪は、一方の前記駆動用モータについて前記軸受と前記車軸とに対する接続を分離した後、前記ホイールの前記ハブとの接続を分離して、前記車軸から前記一方の駆動用モータ側に取り出し可能であること
を特徴とするモノレール用駆動装置。 - 請求項6に記載のモノレール用駆動装置において、
前記駆動用モータは、前記出力軸が車軸に対して同軸状となる態様で前記台車枠に接続されており、
前記走行輪は、前記車軸の外周に固定されているハブに対して分離可能に接続されているホイールと当該ホイールに固定されたタイヤとから成っており、
前記車軸は、中央部分で左右の車軸部に分離可能に機械的に接続されており、
前記走行輪は、前記駆動モータの前記軸受と前記車軸部とに対する接続を分離することなく、前記車軸を前記左右の車軸部に分離し、前記ホイールの前記ハブへの接続を分離して、前記車軸から取り出し可能であること
を特徴とするモノレール用駆動装置。 - 請求項6に記載のモノレール用駆動装置において、
前記両駆動用モータの前記出力軸は、前記車軸の各端部に対してスプラインによって分離可能に接続されていること
を特徴とするモノレール用駆動装置。 - 請求項1に記載のモノレール用駆動装置が、モノレールの車体を支持し前記モノレール桁を走行する走行輪を駆動する装置として適用されていることを特徴とするモノレール用台車。
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PCT/JP2011/063080 WO2012169017A1 (ja) | 2011-06-07 | 2011-06-07 | モノレール用駆動装置及びそれを備えたモノレール用台車 |
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PCT/JP2011/063080 WO2012169017A1 (ja) | 2011-06-07 | 2011-06-07 | モノレール用駆動装置及びそれを備えたモノレール用台車 |
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