WO2023181774A1

WO2023181774A1 - 動力伝達継手

Info

Publication number: WO2023181774A1
Application number: PCT/JP2023/006583
Authority: WO
Inventors: 篤湯下; 浩二内田; 俊朗浅野間; 浩幸河野; 基規加藤; 隆之清水; 琴世水野; 博司石川; 賢二石原; 宏幸金澤; 光史谷本; 雪秀矢延; 真史中窪
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2022-03-22
Filing date: 2023-02-22
Publication date: 2023-09-28
Anticipated expiration: 2024-09-22
Also published as: JP2023140097A

Abstract

動力伝達継手は、軸線方向に並ぶ継手部材と、軸線方向で隣り合う継手部材同士の間に設けられて軸線方向で隣り合う継手部材同士を連結するとともに、軸線方向に交差する方向に延びる板状の複数の弾性体と、各継手部材に設けられ、弾性体の両端部と接合する複数の接合部と、を備え、継手部材は、駆動軸に固定されるモータ側継手と、モータ側継手を挟んで軸線方向でモータとは反対側に設けられ、従動軸の外周面に固定される従動軸側継手と、モータ側継手と従動軸側継手との間に設けられた中間体と、を含み、弾性体の両端部は、接合部を通るとともに軸線方向に延びるリンク軸線回りに回転可能に接合されている。

Description

動力伝達継手

　本開示は、動力伝達継手に関する。
　本願は、２０２２年３月２２日に日本に出願された特願２０２２－０４５９６３号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　特許文献１には、カルダン方式の鉄道車両用台車が開示されている。特許文献１の台車では、主電動機（モータ）の主電動機軸と車軸（従動軸）とが、歯車継手装置及び減速用の歯車装置を介して接続されている。モータのトルクは、主電動機軸、歯車継手装置及び歯車装置を介して従動軸に伝達される。

特開２０１９－２７５６４号公報

　しかしながら、特許文献１の台車では、複数の歯車を介してトルク伝達を行うため、モータのトルクを従動軸に良好に伝達できない場合があった。

　本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、従動軸の変位を良好に吸収しつつ、モータのトルクを従動軸に良好に伝達することができる動力伝達継手を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本開示に係る動力伝達継手は、ロータを有するモータの駆動を受けて回転する駆動軸と、前記駆動軸から前記駆動軸の軸線方向に離間した位置に少なくとも一部が配置される従動軸とを接続する動力伝達継手において、前記軸線方向に並ぶ継手部材と、前記軸線方向で隣り合う前記継手部材同士の間に設けられて前記軸線方向で隣り合う前記継手部材同士を連結するとともに、前記軸線方向に交差する方向に延びる板状の複数の弾性体と、各前記継手部材に設けられ、前記弾性体の両端部と接合する複数の接合部と、を備え、前記継手部材は、前記駆動軸に固定されるモータ側継手と、前記モータ側継手を挟んで前記軸線方向で前記モータとは反対側に設けられ、前記従動軸の外周面に固定される従動軸側継手と、前記モータ側継手と前記従動軸側継手との間に設けられた中間体と、を含み、前記弾性体の両端部は、前記接合部を通るとともに前記軸線方向に延びるリンク軸線回りに回転可能に接合されている。

　本開示の動力伝達継手によれば、従動軸の変位を良好に吸収しつつ、モータのトルクを従動軸に良好に伝達することができる。

本開示の第一実施形態に係る台車を走行方向から見た概略構成図である。本開示の第一実施形態に係る動力伝達継手の斜視図である。本開示の第一実施形態に係る動力伝達継手の分解斜視図である。本開示の第一実施形態に係る動力伝達継手の軸線方向の断面図である。本開示の第一実施形態に係る動力伝達継手による上下方向変位及び走行変位の吸収を説明する図である。本開示の第一実施形態に係る動力伝達継手による軸線方向変位の吸収を説明する図である。本開示の第一実施形態に係る動力伝達継手による傾き角の吸収を説明する図である。本開示の第二実施形態に係る動力伝達継手の分解斜視図である。本開示の第三実施形態に係る動力伝達継手の分解斜視図である。本開示の第四実施形態に係る動力伝達継手の接合部を模式的に示す図である。本開示の第四実施形態に係る動力伝達継手の接合部を模式的に示す図である。本開示の第四実施形態の変形例に係る動力伝達継手の接合部を模式的に示す図である。本開示の第四実施形態の変形例に係る動力伝達継手の接合部を模式的に示す図である。

＜第一実施形態＞
　以下、本開示の第一実施形態に係る動力伝達継手１０について、図１から図７を参照して説明する。

（台車）
　図１に示す台車１は、鉄道車両用台車である。台車１は、台車フレーム２と、モータ３と、駆動軸４と、車軸（従動軸）６と、車輪７と、軸ばね８と、動力伝達継手１０と、を備える。

（台車フレーム）
　台車フレーム２は、地面に沿うレールＬから上方に離間している。台車フレーム２の底部２ａは、水平方向に延在している。台車フレーム２の底部２ａは、レールＬの長手方向に延びている。

（モータ）
　モータ３は、ダイレクトドライブ方式のモータである。モータ３は、モータ懸架部５を介して台車フレーム２の底部２ａの下面に取り付けられている。モータ３は、ロータ３ａを有する。

（ロータ）
　ロータ３ａは、水平方向、且つ、レールＬの長手方向に直交する方向に延びる円筒状に形成されている。

（駆動軸）
　駆動軸４は、ロータ３ａに挿通されている。駆動軸４は、水平方向、且つ、レールＬの長手方向に直交する方向に延びる円筒状に形成された中空軸である。駆動軸４の外周面４ｂは、ロータ３ａの内周面に固定されている。駆動軸４は、モータ３の駆動を受けて駆動軸４の軸線Ｏ回りに回転する。駆動軸４は、金属材料により形成されている。
　以下、駆動軸４の軸線Ｏを単に「軸線Ｏ」と称し、軸線Ｏの径方向を単に「径方向」と称し、軸線Ｏの周方向を単に「周方向」と称する。軸線Ｏ方向は、レールＬの長手方向と直交している。
　駆動軸４の軸線Ｏ方向の一端部は、ロータ３ａよりも軸線Ｏ方向で外側に位置する。

（車軸）
　車軸６は、円柱状に形成されている。車軸６は、金属材料により形成されている。車軸６は、駆動軸４に挿通されている。モータ３は、車軸６の軸線Ｏ方向の中間部に位置する。すなわち、車軸６は、駆動軸４と同軸に配置されている。車軸６は、駆動軸４から駆動軸４の軸線Ｏ方向に離間した位置に少なくとも一部が配置される。本実施形態では、車軸６の軸線Ｏ方向中間部が駆動軸４と径方向で重なる位置に配置され、車軸６の軸線Ｏ方向の両端部が駆動軸４から軸線Ｏ方向に離間した位置に配置されている。

　車軸６は、駆動軸４の内周面４ａから離間するように配置されている。車軸６には、駆動軸４及び動力伝達継手１０を介して、モータ３から軸線Ｏ回りのトルクが伝達される。車軸６は、モータ３のトルクによって軸線Ｏ回りに回転する。車軸６の軸線Ｏ方向両端部には、軸線Ｏ方向に対向する一対の車輪７が設けられている。車軸６と台車フレーム２との間には、軸ばね８が設けられている。（軸ばね８の下側（車軸６側）には軸受、軸受箱があるが、図示していない。）

（車輪）
　車輪７は、モータ３から軸線Ｏ方向に離間した位置に配置されている。車輪７は、円板状に形成されている。車輪７の板厚方向は、軸線Ｏ方向と一致する。車輪７は、中央部で車軸６の端部と連結されている。車輪７は、車軸６に固定されている。各車輪７は、下端部でレールＬと接触している。車輪７は、車軸６から伝達されるトルクにより、レールＬ上を回転移動する。

（軸ばね）
　軸ばね８は、上下方向の振動を吸収する。軸ばね８は、車輪７に接近した位置に設けられている。軸ばね８は、上下方向に延びるコイルばねである。軸ばね８の上端は、台車フレーム２の底部２ａに固定されている。軸ばね８の下端は、不図示の接続部材を介して、車軸６に接続されている。軸ばね８は、この接続部材によって、車軸６からモータ３のトルクが伝達されないように設けられている。軸ばね８は、モータ３に対して、軸線Ｏ方向両外側に一対設けられている。一対の軸ばね８のうち一方の軸ばね８とモータ３との間には、動力伝達継手１０が設けられている。

（動力伝達継手）
　動力伝達継手１０は、モータ３のトルクを車軸６に伝達する。動力伝達継手１０は、モータ３と車輪７との間に設けられている。図２から図４に示すように、動力伝達継手１０は、継手部材１５と、弾性体５０と、接合部１６と、を備える。

（継手部材）
　継手部材１５は、モータ３と車輪７との間に設けられている。継手部材１５は、軸線Ｏ方向に等間隔に並んでいる。継手部材１５は、モータ側継手２０と、車軸側継手（従動軸側継手）３０と、中間体４０と、を含む。

（モータ側継手）
　モータ側継手２０は、モータ３と車輪７との間に設けられている。モータ側継手２０は、モータ３の駆動軸４に固定されている。より具体的には、モータ側継手２０は、駆動軸４の軸線Ｏ方向の端部に設けられ、駆動軸４と一体化している。モータ側継手２０は、車軸６を外周側から覆うフランジ状に形成されている。モータ側継手２０の板厚方向は、径方向と交差している。本実施形態では、モータ側継手２０の板厚方向は、径方向と直交している。すなわち、モータ側継手２０の板厚方向は、軸線Ｏ方向と一致している。モータ側継手２０は、径方向及び周方向で板厚が一定の板状に形成されている。モータ側継手２０は、金属材料により形成されている。

　モータ側継手２０の内径は、車軸６の外径よりも大きい。このため、モータ側継手２０は、車軸６に対して軸線Ｏ方向及び径方向に相対移動可能となっている。モータ側継手２０の外径は、駆動軸４の外径よりも大きい。モータ側継手２０と車輪７との間には、車軸側継手３０が設けられている。

（車軸側継手）
　車軸側継手３０は、モータ側継手２０を挟んでモータ３とは反対側に設けられている。すなわち、車軸側継手３０は、モータ側継手２０と軸線Ｏ方向で対向している。車軸側継手３０は、車軸６を外周側から覆うフランジ状に形成されている。車軸側継手３０の板厚方向は、径方向と交差している。本実施形態では、車軸側継手３０の板厚方向は、径方向と直交している。すなわち、車軸側継手３０の板厚方向は、軸線Ｏ方向と一致している。車軸側継手３０は、モータ側継手２０と平行に配置されている。車軸側継手３０は、径方向及び周方向で板厚が一定の板状に形成されている。車軸側継手３０は、金属材料により形成されている。

　また、車軸側継手３０の軸線Ｏ方向に面する２面には、固定筒３５が設けられている。固定筒３５は、車軸側継手３０の径方向内側部分に設けられている。固定筒３５は、軸線Ｏ方向に延びる円筒状に形成されている。固定筒３５の内周面は、車軸側継手３０の内周面と面一である。軸線Ｏ方向でモータ３側を向く側面３３に設けられた固定筒３５は、反対側の固定筒３５よりも軸線Ｏ方向に長く形成されている。車軸側継手３０は、固定筒３５によって安定した状態で車軸６の外周面６ａに圧入固定されている。
　車軸側継手３０とモータ側継手２０との間には、中間体４０が設けられている。

（中間体）
　中間体４０は、車軸６を外周側から覆うフランジ状に形成されている。中間体４０の板厚方向は、径方向と交差している。本実施形態では、中間体４０の板厚方向は、径方向と直交している。すなわち、中間体４０の板厚方向は、軸線Ｏ方向と一致している。中間体４０は、径方向及び周方向で板厚が一定の板状に形成されている。中間体４０は、金属材料により形成されている。

　中間体４０の内周面４１は、モータ側継手２０の内周面よりも、車軸６の外周面６ａから径方向外側に離間している。

　中間体４０の軸線Ｏ方向を向く一対の側面４３には、それぞれ中間体接合部４６が設けられている。以下では、一対の側面４３のうち、軸線Ｏ方向でモータ３側を向く側面４３を「第一側面４４」と称し、軸線Ｏ方向で車輪７側を向く側面４３を「第二側面４５」と称する。

（弾性体）
　弾性体５０は、軸線Ｏ方向で隣り合う継手部材１５同士の間に複数設けられている。弾性体５０は、軸線Ｏ方向で並ぶ継手部材１５同士を連結する。なお、本実施形態では、弾性体５０は、抽象的に図示されている。すなわち、図面上では、弾性体５０の両端部は円筒状の部材として図示され、弾性体５０の両端部は太線で接続されている。弾性体５０の形状や材質等の特徴の詳細は文章で記載する。
　弾性体５０は、軸線Ｏ方向に交差する方向に延びる板状に形成されている。本実施形態では、弾性体５０は、軸線Ｏ方向に交差する直線状に形成されている。弾性体５０は、金属材料により形成されたいわゆる板バネである。弾性体５０の板厚方向は、径方向と交差している。

　軸線Ｏ方向で隣り合う継手部材１５同士の隙間には、弾性体５０が軸線Ｏ方向を中心として対称な位置に複数設けられている。本実施形態では、弾性体５０は、径方向に対向して一対設けられている。一対の弾性体５０は、軸線Ｏを中心として対称に配置されている。

　軸線Ｏ方向で隣り合う弾性体５０同士は、軸線Ｏを中心として回転させて互いに位相が異なるように配置されている。本実施形態では、軸線Ｏ方向で隣り合う弾性体５０同士は、軸線Ｏを中心として８５度以上９５度以下の範囲で回転させて互いに位相が異なるように配置されている。より具体的には、軸線Ｏ方向で隣り合う弾性体５０同士は、軸線Ｏを中心として、互いに９０度で回転させて配置されている。

　各弾性体５０は、弾性本体部５１と、接合端５２と、を有する。
　弾性本体部５１は、弾性体５０の両端部以外の部分である。本実施形態では、弾性本体部５１の板厚は、軸線Ｏ方向及び周方向で一定である。

　接合端５２は、弾性体５０の両端部である。本実施形態では、接合端５２は、弾性本体部５１よりも厚く形成されている。接合端５２は、軸線Ｏ方向から見て、円弧状に湾曲形成されている。接合端５２には、軸線Ｏ方向に貫通する接合孔５３が形成されている。

　また、複数の弾性体５０は、モータ側弾性体５０ａと、車軸側弾性体５０ｂと、を含む。

（モータ側弾性体）
　モータ側弾性体５０ａは、中間体４０とモータ側継手２０との間に設けられている。モータ側弾性体５０ａは、モータ側継手２０と中間体４０とを連結する。
　以下では、モータ側弾性体５０ａの弾性本体部５１を「モータ側弾性本体部５１ａ」と称し、モータ側弾性体５０ａの接合端５２を「モータ側接合端５２ａ」と称し、モータ側弾性体５０ａの接合孔５３を「モータ側接合孔５３ａ」と称する場合がある。

（車軸側弾性体）
　車軸側弾性体５０ｂは、車軸側継手３０と中間体４０との間に設けられている。車軸側弾性体５０ｂは、車軸側継手３０と中間体４０とを連結する。
　以下では、車軸側弾性体５０ｂの弾性本体部５１を「車軸側弾性本体部５１ｂ」と称し、車軸側弾性体５０ｂの接合端５２を「車軸側接合端５２ｂ」と称し、車軸側弾性体５０ｂの接合孔５３を「車軸側接合孔５３ｂ」と称する場合がある。

（接合部）
　接合部１６は、各継手部材１５に固定された状態で設けられている。すなわち、接合部１６は、モータ側継手２０、車軸側継手３０、及び中間体４０のそれぞれに設けられている。本実施形態では、接合部１６は、各継手部材１５に複数設けられている。

　本実施形態では、接合部１６は、継手部材１５から軸線Ｏ方向に突出する円柱状のピンである。接合部１６は、例えば溶接により継手部材１５と一体化されている。

　接合部１６は、弾性体５０の両端部と接合する。すなわち、接合部１６は、弾性体５０の接合端５２と接合する。接合部１６は、ゴムブッシュ１１を介して、接合端５２の接合孔５３に挿通されている。本実施形態では、ゴムブッシュ１１の材質や寸法を適当に選択することにより、弾性体５０の両端部は、接合部１６を通るとともに軸線Ｏ方向に延びるリンク軸線Ｃ１回りに回転可能に接合されている。

　また、複数の接合部１６は、モータ側接合部２４と、車軸側接合部３４と、中間体接合部４６と、を含む。

（モータ側接合部）
　モータ側接合部２４は、モータ側継手２０に設けられている。より具体的には、モータ側接合部２４は、軸線Ｏ方向でモータ３とは反対側を向くモータ側継手２０の側面２３に設けられている。
　モータ側接合部２４は、軸線Ｏを中心とする同一の仮想円弧上、且つ、互いに所定の位相差で周方向に離間した位置に２本設けられている。

　ここで、「位相」とは、「周方向の位相」を意味し、「周方向の位相」とは、「周方向の位置」を意味する。

　また、「ＡとＢとが周方向で離間している」とは、例えば軸線Ｏ等の中心軸線や中心点を単に「中心」として、「中心とＡとを結ぶ半直線と、中心とＢとを結ぶ半直線とがなす角度」が、例えば４５度以上である場合を意味する。
　また、反対に、「ＡとＢとが周方向で接近している」とは、例えば軸線Ｏ等の中心軸線や中心点を単に「中心」として、「中心とＡとを結ぶ半直線と、中心とＢとを結ぶ半直線とがなす角度」が、例えば５度以上４５度以下である場合を意味する。
　また、以下では、「中心とＡをと結ぶ半直線と、中心とＢとを結ぶ半直線とがなす角度」を単に、ＡとＢの「中心角」と称する場合がある。

　２本のモータ側接合部２４の中心角は、約９０度である。
　モータ側接合部２４は、モータ側継手２０と同様の金属材料により形成されている。

　モータ側接合部２４は、モータ側弾性体５０ａの２つのモータ側接合端５２ａのうち一方のモータ側接合端５２ａのモータ側接合孔５３ａに挿通される。モータ側接合部２４は、該一方のモータ側接合端５２ａと接合される。

（車軸側接合部）
　車軸側接合部３４は、車軸側継手３０に設けられている。より具体的には、車軸側接合部３４は、軸線Ｏ方向で車輪７とは反対側を向く車軸側継手３０の側面３３に設けられている。
　車軸側接合部３４は、軸線Ｏを中心とする同一の仮想円弧上、且つ、互いに所定の位相差で周方向に離間した位置に２本設けられている。２本の車軸側接合部３４を通る仮想円弧の半径は、２本のモータ側接合部２４を通る仮想円弧の半径に等しい。２本の車軸側接合部３４の中心角は、２本のモータ側接合部２４の中心角に等しく、約９０度である。

　車軸側接合部３４は、車軸側継手３０と同様の金属材料により形成されている。

　車軸側接合部３４は、車軸側弾性体５０ｂの２つの車軸側接合端５２ｂのうち一方の車軸側接合端５２ｂの車軸側接合孔５３ｂに挿通される。車軸側接合部３４は、該一方の車軸側接合端５２ｂと接合される。

　車軸側継手３０は、モータ側継手２０に対して、車軸側接合部３４とモータ側接合部２４との周方向の位相が異なるように配置されている。本実施形態では、２本の車軸側接合部３４と２本のモータ側接合部２４との、全体としての位相差は９０度である。
　ここで、「位相差」は、軸線Ｏを中心とした周方向の角度で表している。以下の「位相差」についても同様である。

（中間体接合部）
　中間体接合部４６は、中間体４０に複数設けられている。複数の中間体接合部４６は、モータ３側の第一中間体接合部４７及び車輪７側の第二中間体接合部４８を含む。

（第一中間体接合部）
　第一中間体接合部４７は、第一側面４４に設けられている。
　第一中間体接合部４７は、軸線Ｏを中心とする同一の仮想円弧上、且つ、互いに所定の位相差で周方向に離間した位置に２本設けられている。２本の第一中間体接合部４７を通る仮想円弧の半径は、２本のモータ側接合部２４を通る仮想円弧の半径及び２本の車軸側接合部３４を通る仮想円弧の半径に等しい。２本の第一中間体接合部４７の中心角は、２本のモータ側接合部２４の中心角及び２本の車軸側接合部３４の中心角に等しく、約９０度である。

　第一中間体接合部４７は、中間体４０と同様の金属材料により形成されている。

　第一中間体接合部４７は、モータ側弾性体５０ａの２つのモータ側接合端５２ａのうち、モータ側接合部２４と接合されない他方のモータ側接合端５２ａのモータ側接合孔５３ａに挿通される。第一中間体接合部４７は、該他方のモータ側接合端５２ａと接合される。

（第二中間体接合部）
　第二中間体接合部４８は、第二側面４５に設けられている。
　第二中間体接合部４８は、軸線Ｏを中心とする同一の仮想円弧上、且つ、互いに所定の位相差で周方向に離間した位置に２本設けられている。２本の第二中間体接合部４８を通る仮想円弧の半径は、２本の第一中間体接合部４７を通る仮想円弧の半径に等しい。２本の第二中間体接合部４８の中心角は、２本の第一中間体接合部４７の中心角に等しく、約９０度である。

　２本の第二中間体接合部４８は、２本の第一中間体接合部４７に対して周方向の位相をずらして設けられている。本実施形態では、２本の第二中間体接合部４８と２本の第一中間体接合部４７との、全体としての位相差は９０度である。

　第二中間体接合部４８は、中間体４０と同様の金属材料により形成されている。

　第二中間体接合部４８は、車軸側弾性体５０ｂの２つの車軸側接合端５２ｂのうち、車軸側接合部３４と接合されない他方の車軸側接合端５２ｂの車軸側接合孔５３ｂに挿通される。第二中間体接合部４８は、該他方の車軸側接合端５２ｂと接合される。

　中間体４０は、モータ側継手２０に対して、モータ側接合部２４と第一中間体接合部４７との周方向の位相が異なるように、互いに違いに配置されている。本実施形態では、２本の第一中間体接合部４７と２本のモータ側接合部２４との、全体としての位相差は１８０度である。
　また、中間体４０は、車軸側継手３０に対して、車軸側接合部３４と第二中間体接合部４８との周方向の位相が異なるように、互いに違いに配置されている。本実施形態では、２本の第二中間体接合部４８と２本の車軸側接合部３４との、全体としての位相差は１８０度である。

　中間体４０が上記のように配置されることによって、軸線Ｏ方向から見て、モータ側接合部２４、車軸側接合部３４、第一中間体接合部４７、第二中間体接合部４８は、軸線Ｏを中心として９０度ずつずらした位置に配置される。これにより、前述したように、軸線Ｏ方向で隣り合う弾性体５０同士は、軸線Ｏを中心として、互いに９０度で回転させて配置される。すなわち、モータ側弾性体５０ａと車軸側弾性体５０ｂとは、周方向の位相が異なるように配置され、一対のモータ側弾性体５０ａと一対の車軸側弾性体５０ｂとの、全体としての位相差は９０度となる。これにより、モータ側弾性体５０ａ及び車軸側弾性体５０ｂの少なくともいずれか一方が、動力伝達継手１０の全ての周方向位置に配置される。

　このように、本実施形態では、動力伝達継手１０は、接合部１６回りに回転可能（回転フリー）な弾性体５０によって、全体としてリンク機構を構成している。

（作用効果）
　以下、動力伝達継手１０の作用について説明する。
　まず、動力伝達継手１０によるトルク伝達について説明する。
　モータ３、モータ側継手２０、中間体４０、車軸側継手３０、車軸６の順にモータ３のトルクが車軸６に伝達される。
　動力伝達継手１０は、接合部１６回りに回転可能（回転フリー）な弾性体５０を備えたリンク機構を構成している。このため、動力伝達継手１０は、弾性体５０を径方向に殆ど弾性変形させることなくトルク伝達を行う。

　次に、動力伝達継手１０による変位吸収及び傾き角吸収について、図５から図７等を参照して説明する。
　例えば、車輪７が台車１の重量や、振動等により、図５に示すように車軸６が上下方向（径方向）及び台車１の走行方向に変位する場合がある。図５では、変位の向きが矢印で示されている。この場合、各弾性体５０が接合部１６回りに回転し、中間体４０が径方向に変位する（面内変位）。これにより、車軸６の上下方向の変位が吸収される。

　また、例えば、車輪７が台車１の重量や、振動等により、図６に示すように車軸６が軸線Ｏ方向に変位する場合がある。図６では、軸線Ｏ方向の変位の向きが矢印で示されている。この場合、弾性体５０が軸線Ｏ方向に弾性変形する（面外変形）。これにより、変位方向とは反対の向きに、弾性力が作用する。この弾性力によって、軸線Ｏ方向の変位が抑制される。このようにして、車軸６の軸線Ｏ方向の変位が吸収される。

　また、例えば、車輪７が台車１の重量や、振動等により、図７に示すように車軸側継手３０に対してモータ側継手２０が傾き、モータ側継手２０の回転軸線と車軸側継手３０の回転軸線との間に傾き角が生じる場合がある。図７では、モータ側継手２０の傾き角の向きが矢印で示されている。この場合、中間体４０及び弾性体５０がモータ側継手２０と同様に傾き、弾性体５０は軸線Ｏ方向に弾性変形する（面外変形）。これにより、モータ側継手２０の傾きとは反対の向きに、弾性力が作用する。この弾性力によって、モータ側継手２０の傾きが抑制される。このようにして、モータ側継手２０と車軸側継手３０との傾き角が吸収される。

　本実施形態では、動力伝達継手１０は、軸線Ｏ方向に並ぶ継手部材１５と、軸線Ｏ方向で隣り合う継手部材１５同士の間に設けられて軸線Ｏ方向で隣り合う継手部材１５同士を連結するとともに、軸線Ｏ方向に交差する方向に延びる板状の複数の弾性体５０と、各継手部材１５に設けられ、弾性体５０の両端部と接合する複数の接合部１６と、を備える。継手部材１５は、駆動軸４に固定されるモータ側継手２０と、モータ側継手２０を挟んで軸線Ｏ方向でモータ３とは反対側に設けられ、車軸６の外周面６ａに固定される車軸側継手３０と、モータ側継手２０と車軸側継手３０との間に設けられた中間体４０と、を含む。弾性体５０の両端部は、接合部１６を通るとともに軸線Ｏ方向に延びるリンク軸線Ｃ１回りに回転可能に接合されている。

　本実施形態によれば、動力伝達継手１０は、モータ３のトルクを偶力で伝達する。一方で、動力伝達継手１０は、リンク機構として機能することができる。すなわち、軸線Ｏ方向に垂直な面内の強制変位に対し、動力伝達継手１０がリンク状に動くことができる。このため、面内の強制変位に対して抵抗が生じない。これにより、動力伝達継手１０は、モータ３のトルクを良好に伝達することができる。
　また、弾性体５０の間に中間体４０が配置される。このため、複数の弾性体５０を軸線Ｏ方向に直列に配置することができる。これにより、動力伝達継手１０は、径方向寸法制約がある中で、軸線Ｏ方向に弾性体５０を延ばし、軸線Ｏ方向の剛性の小さくすることができる。

　また、複数の弾性体５０が軸線Ｏ方向に直列配置されるため、個々の弾性体５０を任意の形状に設定することができる。すなわち、弾性体５０をトルクに抵抗可能な形状としつつ、弾性体５０の直列配置により、剛性の小さい動力伝達継手１０を実現することができる。さらに、動力伝達継手１０は、直列配置された複数の弾性体５０によって摩擦減衰を生じさせることにより、いわゆる防振機能を発揮することもできる。

　さらに、本実施形態によれば、弾性体５０の板厚方向は、径方向と交差している。これにより、弾性体５０は、径方向の剛性よりも軸線Ｏ方向の剛性の方が小さくなる。このため、動力伝達継手１０は、リンク機構として軸線に直交する方向の変位を吸収しやすく、かつ、弾性体５０の軸線Ｏ方向の変形により軸線方向の変位も吸収しやすくなる。
　このように、弾性体５０の剛性を小さくすることができるので、動力伝達継手１０は、車軸６の変位を良好に吸収することができる。

　また、本実施形態によれば、動力伝達継手１０は、継手部材１５、弾性体５０、及び接合部１６からなる。これにより、動力伝達継手１０は、モータ３のトルクが車軸６に伝達される過程で、トルクの減衰を抑制することができる。
　したがって、動力伝達継手１０は、車軸６の変位を良好に吸収しつつ、モータ３のトルクを車軸６に良好に伝達することができる。よって、車軸６の変位が大きい場合でも、車軸６の大変位を十分良好に吸収することができる。

　また、本実施形態によれば、モータ３の回転数が比較的大きい場合でも、動力伝達継手１０は、モータ３の高回転を車軸６に十分良好に伝達することができる。さらに、動力伝達継手１０をコンパクトな機構とすることができる。
　このように、動力伝達継手１０は、従来よりもコンパクトな機構で、車軸６の大変位を吸収しつつ、モータ３の大トルク及び高回転を車軸６に伝達することができる。

　また、動力伝達継手１０は、大変位の吸収や、モータ３の大トルク及び高回転の伝達を達成することができる。したがって、いわゆるダイレクトドライブ機構を構成することが可能となる。

　また、本実施形態では、モータ３はモータ懸架部５によって台車フレーム２に支持されているので、従来と比較して、モータ・ギヤ重量比、ばね下重量比、及び台車１枠重量比のいずれも軽減することができる。

　本実施形態では、弾性体５０は、軸線Ｏ方向に交差する直線状に形成されている。

　本実施形態では、モータ３のトルクによって弾性体５０の両端に生じる偶力が軸力によって伝達される。このため、トルクが比較的大きい場合には、動力伝達継手１０は、効率良く偶力を伝達し、モータ３のトルクを車軸に効率良く伝達することができる。

　なお、第一実施形態では、弾性体５０は、継手部材１５にゴムブッシュ１１を介して接合部１６に接合されているとしたが、これに限るものではない。ゴムブッシュ１１は、接合に用いられていなくてもよい。また、各接合部の端面がいわゆる球面座であってもよい。

＜第二実施形態＞
　以下、本開示の第二実施形態に係る動力伝達継手２１０について、図８を参照して説明する。前述した第一実施形態と同様の構成については、同一の名称及び同一の符号を付す等して説明を適宜省略する。

　図８に示すように、中間体２４０には、スリット２４１が形成されている。本実施形態では、スリット２４１は、軸線Ｏを基準として、径方向で中間体接合部４６とは反対側に設けられている。スリット２４１は、中間体２４０の縁から内部に侵入するように形成されている。スリット２４１は、軸線Ｏ方向から見て直線状に形成されている。スリット２４１は、中間体２４０を軸線方向に貫通している。

　本実施形態では、中間体２４０には、スリット２４１が形成されている。

　本実施形態によれば、中間体２４０の剛性を小さくすることができる。これにより、中間体２４０が軸線Ｏ方向に変形し易くなる。したがって、動力伝達継手２１０は、強制変位に対する応力を緩和することができる。

　なお、スリット２４１の位置、及び形状、個数は適宜変更である。
　なお、本実施形態では、弾性体５０は、第一実施形態と同様に抽象的に図示されている。

＜第三実施形態＞
　以下、本開示の第三実施形態に係る動力伝達継手３１０について、図９を参照して説明する。前述した各実施形態と同様の構成については、同一の名称及び同一の符号を付す等して説明を適宜省略する。

　図９に示すように、モータ側継手３２０は、板厚方向が径方向と交差する矩形板状に形成されている。
　モータ側継手３２０は、軸線Ｏ方向から見て一方向に延びている。モータ側継手３２０の中心部には、車軸６が挿通される挿通孔が形成されている。挿通孔の内周面は、車軸６の外周面６ａから径方向外側に離間している。

　車軸側継手３３０は、板厚方向が径方向と交差する矩形板状に形成されている。
　車軸側継手３３０は、軸線Ｏ方向から見て一方向に延びている。車軸側継手３３０は、モータ側継手３２０に対して、周方向の位相が９０度ずれて配置されている。すなわち、軸線Ｏ方向から見て、車軸側継手３３０の長手方向は、モータ側継手３２０の長手方向と直交している。

　弾性体３５０は、軸線Ｏ方向から見て湾曲形成されている。より具体的には、弾性体３５０は、軸線Ｏ方向から見て周方向に延びる円弧状に形成されている。
　なお、本実施形態では、弾性体３５０は、第一実施形態と同様に抽象的に図示されている。

　複数の接合部３１６は、第一実施形態とは異なる位置に設けられている。複数の接合部３１６は、モータ側接合部３２４と、車軸側接合部３３４と、中間体接合部３４６と、を含む。

　モータ側接合部３２４は、モータ側継手３２０の長手方向の一端に、周方向で隣り合うように同位相で一対の組で設けられている。換言すると、モータ側接合部３２４は、軸線Ｏを中心とする同一の仮想円弧上、且つ、互いに周方向で接近した位置に２本設けられている。

　車軸側接合部３３４は、車軸側継手３３０の長手方向の一端に、周方向で隣り合うように同位相で一対の組で設けられている。換言すると、車軸側接合部３３４は、軸線Ｏを中心とする同一の仮想円弧上、且つ、互いに周方向で接近した位置に２本設けられている。２本の車軸側接合部３３４を通る仮想円弧の半径は、２本のモータ側接合部３２４を通る仮想円弧の半径に等しい。２本の車軸側接合部３３４の中心角は、２本のモータ側接合部３２４の中心角に等しい。

　複数の中間体接合部３４６は、第一中間体接合部３４７及び第二中間体接合部３４８を含む。

　第一中間体接合部３４７は、周方向で隣り合うように同位相で一対の組で設けられている。換言すると、第一中間体接合部３４７は、軸線Ｏを中心とする同一の仮想円弧上、且つ、互いに周方向で接近した位置に２本設けられている。２本の第一中間体接合部３４７を通る仮想円弧の半径は、２本のモータ側接合部３２４を通る仮想円弧の半径及び２本の車軸側接合部３３４を通る仮想円弧の半径に等しい。２本の第一中間体接合部３４７の中心角は、２本のモータ側接合部３２４の中心角及び２本の車軸側接合部３３４の中心角に等しい。

　第二中間体接合部３４８は、周方向で隣り合うように同位相で一対の組で設けられている。換言すると、第二中間体接合部３４８は、軸線Ｏを中心とする同一の仮想円弧上、且つ、互いに周方向で接近した位置に２本設けられている。２本の第二中間体接合部３４８を通る仮想円弧の半径は、２本の第一中間体接合部３４７を通る仮想円弧の半径に等しい。２本の第二中間体接合部３４８の中心角は、２本の第一中間体接合部３４７の中心角に等しい。

　２本の第二中間体接合部３４８は、２本の第一中間体接合部３４７に対して周方向の位相をずらして設けられている。本実施形態では、２本の第二中間体接合部３４８と２本の第一中間体接合部３４７との、全体としての位相差は９０度である。

　中間体４０は、モータ側継手３２０に対して、モータ側接合部３２４と第一中間体接合部３４７との周方向の位相が異なるように、互いに違いに配置されている。本実施形態では、２本の第一中間体接合部４７と２本のモータ側接合部３２４との、全体としての位相差は１８０度である。
　また、中間体４０は、車軸側継手３３０に対して、車軸側接合部３３４と第二中間体接合部３４８との周方向の位相が異なるように、互いに違いに配置されている。本実施形態では、２本の第二中間体接合部３４８と２本の車軸側接合部３３４との、全体としての位相差は１８０度である。

　中間体４０が上記のように配置されることによって、軸線Ｏ方向から見て、モータ側接合部３２４、車軸側接合部３３４、第一中間体接合部３４７、第二中間体接合部３４８は、軸線Ｏを中心として９０度ずつずらした位置に配置される。これにより、第一実施形態の場合と同様に、軸線Ｏ方向で隣り合う弾性体３５０同士は、軸線Ｏを中心として、互いに９０度で回転させて配置される。すなわち、モータ側弾性体３５０ａと車軸側弾性体３５０ｂとは、周方向の位相が異なるように配置され、一対のモータ側弾性体３５０ａと一対の車軸側弾性体３５０ｂとの、全体としての位相差は９０度となる。これにより、モータ側弾性体３５０ａ及び車軸側弾性体３５０ｂの少なくともいずれか一方が、動力伝達継手１０の全ての周方向位置に配置される。

　本実施形態では、弾性体３５０は、軸線Ｏ方向から見て湾曲形成されている。

　本実施形態によれば、モータ３のトルクによって弾性体３５０の両端に生じる偶力が弾性体３５０の曲げで伝達される。このため、動力伝達継手３１０は、偶力が軸力によって伝達される場合に懸念される、弾性体３５０の座屈が発生するリスクを低減することができる。さらに、弾性体３５０が直線状に形成されている場合と比較して、弾性体３５０の長さが長くなる。このため、動力伝達継手３１０は、弾性体３５０の剛性を小さくすることができる。

＜第四実施形態＞
　以下、本開示の第四実施形態に係る動力伝達継手４１０について、図１０、図１１を参照して説明する。前述した各実施形態と同様の構成については、同一の名称及び同一の符号を付す等して説明を適宜省略する。

　図１０、図１１に示すように、弾性体４５０の両端部は、前記接合部４１６を通るとともに軸線Ｏ方向に直交する方向に延びる接合部軸線Ｃ２回りに回転可能に接合されている。
　なお、本実施形態では、弾性体４５０は、第一実施形態と同様に抽象的に図示されている。

　本実施形態では、弾性体４５０は、弾性本体部４５１と、接合端４５２と、を有する。接合端４５２には、接合孔４５３が設けられている。本実施形態の接合孔４５３は、接合端４５２を板厚方向に貫通している。

　本実施形態では、接合部４１６自体が、軸線Ｏ方向に延びるリンク軸線Ｃ１回りに回転可能となっている。接合部４１６は、板部４１６ａと、軸部４１６ｂと、を有する。

　板部４１６ａは、継手部材１５から軸線Ｏ方向に突出する板状の部材である。板部４１６ａは、接合部４１６毎に、一対の接合端４５２を結ぶ直線の方向に対向するように一対ずつ設けられている。また、一対の板部４１６ａは、一体としてリンク軸線Ｃ１回りに回転可能に設けられている。一対の板部４１６ａは、弾性体４５０の接合端４５２を挟み込む。

　軸部４１６ｂは、一対の板部４１６ａの間に設けられ、一対の板部４１６ａ同士を接続している。軸部４１６ｂは、一対の接合端４５２を結ぶ直線の方向に延びている。軸部４１６ｂは、接合端４５２の接合孔４５３に挿通されている。

　弾性体４５０の両端部は、接合部４１６の軸部４１６ｂ回りに回転可能に接合されている。すなわち、本実施形態では、接合部軸線Ｃ２は、接合部４１６の中心線に沿って、一対の接合端４５２を結ぶ直線の方向に延びている。

　本実施形態では、弾性体４５０の両端部は、接合部４１６を通るとともに接合部軸線Ｃ２回りに回転可能に接合されている。

　本実施形態によれば、弾性体４５０が接合部軸線Ｃ２回りに回転する。これにより、動力伝達継手は４１０、軸線Ｏ方向の変位を逃がすことができる。

＜第四実施形態の変形例＞
　第四実施形態の変形例について、図１２、図１３を参照して説明する。
　図１２、図１３に示すように、本変形例では、接合端４５２は、弾性本体部４５１の両端に設けられている。本変形例では、接合端４５２は、一対の接合端４５２を結ぶ直線の方向で、他の接合端４５２から離間する方向に延びている。

　本変形例では、板部４１６ａは、各接合部４１６に１つ設けられている。板部４１６ａは、接合端４５２に対して、周方向から重ね合わされている。
　軸部４１６ｂは、板部４１６ａから軸線Ｏ方向に直交する方向、かつ、一対の接合端４５２を結ぶ直線の方向に直交する方向に突出している。軸部４１６ｂは、接合端４５２の接合孔４５３に挿通されている。

　弾性体１１５０の両端部は、接合部４１６の軸部４１６ｂ回りに回転可能に接合されている。すなわち、本変形例では、接合部軸線Ｃ２は、接合部４１６の中心線に沿って、軸線Ｏ方向に直交する方向、かつ、一対の接合端４５２を結ぶ直線の方向に直交する方向に延びている。

　なお、弾性体４５０と接合部４１６とは、例えばヒンジまたは球面座によって接合部軸線Ｃ２回りに回転可能に接合されていてもよい。

　なお、第四実施形態では、弾性体４５０の両端部が、接合部軸線Ｃ２回りに回転可能に接合されているとしたが、これに限られない。弾性体４５０の両端部の一方のみが接合部軸線Ｃ２回りに回転可能に接合されていてもよい。

　なお、上記実施形態では、駆動軸４は中空軸であるとしたが、これに限るものではない。駆動軸４は、例えば円柱状に形成された、中実軸であってもよい。この場合、車軸（従動軸）６の全体が、駆動軸４から軸線Ｏ方向に離間した位置に配置される。

　なお、上記実施形態では、台車１が鉄道車両用台車である場合について説明したが、これに限られない。台車１は、例えば、フォークリフトや人が重量物を運搬する際に手押しで用いる電動アシスト台車に用いられてもよい。さらには、動力伝達継手１０、２１０、３１０、４１０は、台車以外に用いられてもよい。

＜付記＞
　各実施形態に記載の動力伝達継手１０、２１０、３１０、４１０は、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る動力伝達継手１０、２１０、３１０、４１０は、ロータ３ａを有するモータ３の駆動を受けて回転する駆動軸４と、前記駆動軸４から前記駆動軸４の軸線Ｏ方向に離間した位置に少なくとも一部が配置される従動軸とを接続する動力伝達継手１０、２１０、３１０、４１０において、前記軸線Ｏ方向に並ぶ継手部材１５と、前記軸線Ｏ方向で隣り合う前記継手部材１５同士の間に設けられて前記軸線Ｏ方向で隣り合う前記継手部材１５同士を連結するとともに、前記軸線Ｏ方向に交差する方向に延びる板状の複数の弾性体５０、３５０、４５０と、各前記継手部材１５に設けられ、前記弾性体５０、３５０、４５０の両端部と接合する複数の接合部１６、３１６、４１６と、を備え、前記継手部材１５は、前記駆動軸４に固定されるモータ側継手２０、３２０と、前記モータ側継手２０、３２０を挟んで前記軸線Ｏ方向で前記モータ３とは反対側に設けられ、前記従動軸の外周面に固定される従動軸側継手と、前記モータ側継手２０、３２０と前記従動軸側継手との間に設けられた中間体４０、２４０と、を含み、前記弾性体５０、３５０、４５０の両端部は、前記接合部１６、３１６、４１６を通るとともに前記軸線Ｏ方向に延びるリンク軸線Ｃ１回りに回転可能に接合されている。
　従動軸の例としては、車軸６が挙げられる。
　従動軸側継手の例としては、車軸側継手３０，３３０が挙げられる。

　本態様によれば、動力伝達継手１０、２１０、３１０、４１０は、モータ３のトルクを偶力で伝達する。一方で、動力伝達継手１０、２１０、３１０、４１０は、リンク機構として機能することができる。すなわち、軸線Ｏ方向に垂直な面内の強制変位に対し、動力伝達継手１０、２１０、３１０、４１０がリンク状に動くことができる。
　また、弾性体５０、３５０、４５０の間に中間体４０、２４０が配置される。このため、複数の弾性体５０、３５０、４５０を軸線Ｏ方向に直列に配置することができる。
　また、複数の弾性体５０、３５０、４５０が軸線Ｏ方向に直列配置されるため、個々の弾性体５０、３５０、４５０を任意の形状に設定することができる。

（２）第２の態様の動力伝達継手２１０は、第１の態様の動力伝達継手２１０であって、前記中間体２４０には、スリット２４１が形成されていてもよい。

　本態様によれば、中間体２４０の剛性を小さくすることができる。

（３）第３の態様の動力伝達継手４１０は、第１または第２の態様の動力伝達継手４１０であって、前記弾性体４５０の両端部のうち少なくとも一方は、前記接合部４１６を通るとともに前記軸線Ｏ方向に直交する方向に延びる接合部軸線Ｃ２回りに回転可能に接合されていてもよい。

　本態様によれば、弾性体４５０が接合部軸線Ｃ２回りに回転する。

（４）第４の態様の動力伝達継手１０は、第１から第３のいずれか１つの動力伝達継手１０であって、前記弾性体５０は、前記軸線Ｏ方向に交差する直線状に形成されていてもよい。

　本態様では、モータ３のトルクによって弾性体５０の両端に生じる偶力が軸力によって伝達される。

（５）第５の態様の動力伝達継手３１０は、第１から第３のいずれか１つの動力伝達継手３１０であって、前記弾性体３５０は、前記軸線Ｏ方向から見て湾曲形成されていてもよい。

　本態様によれば、モータ３のトルクによって弾性体３５０の両端に生じる偶力が弾性体３５０の曲げで伝達される。さらに、弾性体３５０が直線状に形成されている場合と比較して、弾性体３５０の長さが長くなる。

１…台車　２…台車フレーム　２ａ…底部　３…モータ　３ａ…ロータ　４…駆動軸　４ａ…内周面　４ｂ…外周面　５…モータ懸架部　６…車軸（従動軸）　６ａ…外周面　７…車輪　８…軸ばね　１０…動力伝達継手　１１…ゴムブッシュ　１５…継手部材　１６…接合部　２０…モータ側継手　２３…側面　２４…モータ側接合部　３０…車軸側継手（従動軸側継手）　３３…側面　３４…車軸側接合部　３５…固定筒　４０…中間体　４１…内周面　４２…外周面　４３…側面　４４…第一側面　４５…第二側面　４６…中間体接合部　４７…第一中間体接合部　４８…第二中間体接合部　５０…弾性体　５０ａ…モータ側弾性体　５０ｂ…車軸側弾性体　５１…弾性本体部　５１ａ…モータ側弾性本体部　５１ｂ…車軸側弾性本体部　５２…接合端　５２ａ…モータ側接合端　５２ｂ…車軸側接合端　５３…接合孔　５３ａ…モータ側接合孔　５３ｂ…車軸側接合孔　２１０…動力伝達継手　２４０…中間体　２４１…スリット　３１０…動力伝達継手　３１６…接合部　３２０…モータ側継手　３３０…車軸側継手　３２４…モータ側接合部　３３４…車軸側接合部　３４６…中間体接合部　３４７…第一中間体接合部　３４８…第二中間体接合部　３５０…弾性体　３５０ａ…モータ側弾性体　３５０ｂ…車軸側弾性体　４１０…動力伝達継手　４１６…接合部　４１６ａ…板部　４１６ｂ…軸部　４５０…弾性体　４５１…弾性本体部　４５２…接合端　４５３…接合孔　Ｃ１…リンク軸線　Ｃ２…接合部軸線　Ｌ…レール　Ｏ…軸線

Claims

　ロータを有するモータの駆動を受けて回転する駆動軸と、前記駆動軸から前記駆動軸の軸線方向に離間した位置に少なくとも一部が配置される従動軸とを接続する動力伝達継手において、
　前記軸線方向に並ぶ継手部材と、
　前記軸線方向で隣り合う前記継手部材同士の間に設けられて前記軸線方向で隣り合う前記継手部材同士を連結するとともに、前記軸線方向に交差する方向に延びる板状の複数の弾性体と、
　各前記継手部材に設けられ、前記弾性体の両端部と接合する複数の接合部と、
を備え、
　前記継手部材は、
　前記駆動軸に固定されるモータ側継手と、
　前記モータ側継手を挟んで前記軸線方向で前記モータとは反対側に設けられ、前記従動軸の外周面に固定される従動軸側継手と、
　前記モータ側継手と前記従動軸側継手との間に設けられた中間体と、
を含み、
　前記弾性体の両端部は、前記接合部を通るとともに前記軸線方向に延びるリンク軸線回りに回転可能に接合されている動力伝達継手。
　前記中間体には、スリットが形成されている請求項１に記載の動力伝達継手。
　前記弾性体の両端部のうち少なくとも一方は、前記接合部を通るとともに前記軸線方向に直交する方向に延びる接合部軸線回りに回転可能に接合されている請求項１または２に記載の動力伝達継手。
　前記弾性体は、前記軸線方向に交差する直線状に形成されている請求項１又は２に記載の動力伝達継手。
　前記弾性体は、前記軸線方向から見て湾曲形成されている請求項１又は２に記載の動力伝達継手。