JP4484465B2 - クラッチ装置付き鉄道車両用たわみ板継手 - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明は、電気車両用たわみ板継手に備えたクラッチ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、通常のたわみ板継手は、車両台車部の主電動機と歯車装置の間に設置されており、軸ばねより上方に装荷されている主電動機と、軸ばねの下方に装荷されている歯車装置との変位差を吸収し、主電動機の動力を歯車装置を介して車輪に伝え、車両を走行又は停止させている。（例えば特許文献１参照）
この状態を図６（ａ）、図６（ｂ）、図７により説明する。
図６（ａ）、図６（ｂ）、図７はその従来の一例を示す説明図であり、図６（ａ）はその平面図、図６（ｂ）は側面図、図７はたわみ板継手であり、１は主電動機、２はたわみ板継手、３は歯車装置、４は台車、５は車輪である。
図６（ａ）、（ｂ）、図７において、電車の走行中および停車時には、乗客数の変動による荷重の変動や走行中の振動により主電動機１と歯車装置３の間には相対的に変位が生じ、たわみ板継手２は、たわみ板２ｃのばね効果によりその変位を吸収し、主電動機１の駆動力を、歯車装置３を介して車輪５に伝え、車両を走行及び停止させている。
図７において、たわみ板継手は、主電動機側固定継手２ｆと主電動機側中間継手２ａ、および歯車装置側固定継手２ｇと歯車装置側中間継手２ｂがそれぞれたわみ板２ｃを介して固定継手−中間継手締鋲材２ｄで密に固定されており、また、主電動機側中間継手２ａと歯車装置側中間継手２ｂについても中間継手締鋲材２ｄで密に固定されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１４０９２３（第３図）
【０００４】
しかしながら、このような手段では、次のような課題があった。
永久磁石式同期電動機方式の主電動機は、主電動機固定子巻線の層間短絡故障時に車輪から与えられる回転によって制御不能な大きな短絡電流と大トルクが発生し、その大トルクによって主電動機と結合されている歯車装置等の機械装置を破壊する危険性がある。また、その大きな短絡電流により主電動機が焼損する危険性もある。これは、歯車装置と主電動機間のたわみ板継手の結合がボルト、ナットで機械的に密に結合しているためである。これを解消するためには、主電動機と歯車装置間の機械的結合を開放し、短絡電流およびトルクを発生させない機構が必要となる。
本発明は、上述した点に鑑みて創案されたもので、その目的とするところは、これらの課題を解消し、主電動機と歯車装置間の機械的に密な結合を開放する手段として、電気車両用たわみ板継手の中間継手間にクラッチ装置を提供することにある。
【０００５】
つまり、その目的を達成するための手段は、
１．請求項１において、
電気車両用たわみ板継手に係わり、その中間継手間にクラッチ板又は歯車を対向させて設け、該中間継手に設けられた棒を電磁アクチュエータ又は電磁石により駆動して該中間継手同士を接合し、主電動機の駆動力又はブレーキ力を歯車装置に伝達し、車両を走行、停止させることを特徴とするクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手である。
【０００６】
２．請求項２において、
電気車両用たわみ板継手に係わり、前記棒を電磁アクチュエータ又は電磁石により駆動して該中間継手同士を分離し、主電動機と歯車装置の間の機械的に密な結合を切り放すことができることを特徴とするクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手である。
【０００７】
３．請求項３において、
前記棒の外周にばねを入れ、前記中間継手を引っ張った状態または押し付けた状態として中間継手間を分離又は接合した状態とし、車両の乗務員室又は客室から電気的又は機械的に指令を与えることによって前記電磁アクチュエータ又は電磁石を駆動し、任意に中間継手間を接合および開放することができる請求項１から請求項２記載のクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手である。
【０００８】
４．請求項４において、
前記電気車両用たわみ板継手のクラッチ装置を主電動機側又は歯車装置側又は両側に備えた請求項１から請求項３記載のクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手である。
【０００９】
５．請求項５において、
前記電気車両用たわみ板継手の中間継手に設けるクラッチ板又は歯車をお互いに角度を設けて対向させて配置する、又はお互いを凹形、凸形として対向させて配置した請求項１から請求項３記載のクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手である。
【００１０】
６．請求項６において、
前記電磁アクチュエータ又は電磁石の電源として、主電動機又は歯車装置の一端にスリップリング又は発電機を設けて給電できるようにした請求項１から請求項３記載のクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手である。
【００１１】
すなわち、中間継手を結合するボルトおよびナットを、クラッチ装置に置き換えることにより、主電動機と歯車装置の間の機械的結合を任意に接合または解除することができるように構成したものである。
クラッチ装置を駆動する電磁アクチュエータ及び電磁石の電源は、主電動機に設けられたスリップリング又は発電機を介して供給され、電気車両に乗車している人間が、乗務員室又は客室から電気的又は機械的な指令を与えることによってその電源の供給又は遮断をすることができるものである。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳述する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例を示す説明図で、従来の技術で示した図７に対応した説明図である。
なお、図６、図７と同符号のものは、同じ機能を有する部分である。
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明のクラッチ装置付き車両用たわみ板継手の第１実施形態を示す図である。
【００１３】
図１（ａ）において、たわみ板継手２は、主電動機側および歯車装置側中間継手２ａ、２ｂの側に備えられているたわみ板２ｃと、主電動機および歯車装置の軸１ａ、３ａに嵌着された固定継手２ｆ、２ｇを締鋲材２ｄによって締結して一体化したものから構成され、主電動機側と歯車装置側の中間継手２ａ、２ｂの間にはクラッチ板９を対向させて取り付けてある。また、主電動機側固定継手２ｆの側に嵌着された電磁アクチュエータ取付金具１１に緩衝ゴム１０を介して電磁アクチュエータ７を取り付けてあり、電磁アクチュエータ７と主電動機側中間継手２ａの間は棒８で結合し、棒８の外周にばね６を巻いて主電動機側中間継手２ａを主電動機側に引っ張って空隙を確保しており、この状態で、主電動機１と歯車装置３は開放されている。
【００１４】
図１（ｂ）において、車両の乗務員室または客室から電気的又は機械的に指令を与えることにより、主電動機軸端に取り付けられたスリップリング１ｂから電磁アクチュエータ７に給電が開始され、電磁アクチュエータ７は棒８を図１（ｂ）の右方向に動かし、ばね６の引っ張り力に打ち勝つことによりクラッチは接合され、この状態で、主電動機１と歯車装置３は結合される。
また、ばね６を主電動機側中間継手２ａを押す方向に設置して主電動機側と歯車装置側の中間継手２ａ、２ｂを常時結合させておき、電磁アクチュエータ７を棒８を引っ張る方向に動作させることにより開放する方法も考えられる。
図１（ａ）、（ｂ）において、主電動機１と歯車装置３の間に生じる変位により、あらゆる方向に外力を受けるため、緩衝ゴム１０によりその外力を吸収する。
また、緩衝ゴム１０の代わりに、棒８に自在継手を用いる方法も考えられる。
かくのごとくして構成したたわみ板継手２は、任意のタイミングで、電気的又は機械的指令を与えることにより主電動機１と歯車装置３の間を自由に開放または結合することができる。
【００１５】
図２（ａ）、（ｂ）は、本発明のクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手の第２実施形態を示す図である。前記クラッチ板９を歯車１２に変えること以外は図１（ａ）、（ｂ）と同様であり、これにより前記の第１実施形態と同様な機構が実現できる。
【００１６】
図３は、本発明のクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手の第３実施形態を示す図である。前記電磁アクチュエータ７を電磁石１３に変えること以外は図１（ｂ）と同様であり、これにより前記の第１実施形態と同様な機構が実現できる。
【００１７】
図４は、本発明のクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手の第４実施形態を示す図である。前記スリップリング１ｂを整流機構を有した同期発電機１ｃに変えること以外は図１（ｂ）と同様であり、これにより前記の第１実施形態と同様な機構が実現できる。
【００１８】
図５（ａ）、（ｂ）は、本発明のクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手の第５実施形態を示す図である。
図５（ａ）は、前記クラッチ板９又は歯車１２を角度をつけて配置した実施例であり、鋭角側が歯車装置側であるが、主電動機側を鋭角側にすることも考えられる。
図５（ｂ）は、主電動機側中間継手２ａを凹形に、歯車装置側中間継手を凸形に配置した実施例であり、この凹凸の関係についても、主電動機側中間継手２ａを凸形に、歯車装置側中間継手２ｂを凹形とすることも考えられる。
それ以外は図１（ｂ）と同様であるが、この第５実施形態は、前記の実施形態第１から第４に対し、主電動機１と歯車装置３の変位が大きくなった場合のクラッチの結合度を高めることができる。
【００１９】
第６実施形態として、図示はしていないが、前記の実施形態第１から第５に対し、クラッチ装置を歯車装置３側、または主電動機１と歯車装置３の両側に設置する場合もある。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、主電動機と歯車装置を任意のタイミングで自由に開放又は結合することができ、永久磁石式同期電動機方式の主電動機を採用している車両走行システムにおいて問題となる主電動機固定子巻線の層間短絡故障時に発生する危険性がある短絡電流による主電動機焼損、及び大トルクによる歯車装置等の機械装置破損を防止することができ、実用上極めて有用性の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す説明図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示す説明図である。
【図４】本発明の第４実施形態を示す説明図である。
【図５】本発明の第５実施形態を示す説明図である。
【図６】従来の一例を示す説明図である。
【図７】従来の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 主電動機
１ａ 軸
１ｂ スリップリング
１ｃ 同期発電機
２ たわみ板継手
２ａ 主電動機側中間継手
２ｂ 歯車装置側中間継手
２ｃ たわみ板
２ｄ 固定継手−中間継手締鋲材
２ｅ 中間継手締鋲材
２ｆ 主電動機側固定継手
２ｇ 歯車装置側固定継手
３ 歯車装置
３ａ 軸
４ 台車
５ 車輪
６ ばね
７ 電磁アクチュエータ
８ 棒
９ クラッチ板
１０ 緩衝ゴム
１１ 電磁アクチュエータ取り付け金具
１２ 歯車
１３ 電磁石
本発明は、電気車両用たわみ板継手に備えたクラッチ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、通常のたわみ板継手は、車両台車部の主電動機と歯車装置の間に設置されており、軸ばねより上方に装荷されている主電動機と、軸ばねの下方に装荷されている歯車装置との変位差を吸収し、主電動機の動力を歯車装置を介して車輪に伝え、車両を走行又は停止させている。（例えば特許文献１参照）
この状態を図６（ａ）、図６（ｂ）、図７により説明する。
図６（ａ）、図６（ｂ）、図７はその従来の一例を示す説明図であり、図６（ａ）はその平面図、図６（ｂ）は側面図、図７はたわみ板継手であり、１は主電動機、２はたわみ板継手、３は歯車装置、４は台車、５は車輪である。
図６（ａ）、（ｂ）、図７において、電車の走行中および停車時には、乗客数の変動による荷重の変動や走行中の振動により主電動機１と歯車装置３の間には相対的に変位が生じ、たわみ板継手２は、たわみ板２ｃのばね効果によりその変位を吸収し、主電動機１の駆動力を、歯車装置３を介して車輪５に伝え、車両を走行及び停止させている。
図７において、たわみ板継手は、主電動機側固定継手２ｆと主電動機側中間継手２ａ、および歯車装置側固定継手２ｇと歯車装置側中間継手２ｂがそれぞれたわみ板２ｃを介して固定継手−中間継手締鋲材２ｄで密に固定されており、また、主電動機側中間継手２ａと歯車装置側中間継手２ｂについても中間継手締鋲材２ｄで密に固定されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１４０９２３（第３図）
【０００４】
しかしながら、このような手段では、次のような課題があった。
永久磁石式同期電動機方式の主電動機は、主電動機固定子巻線の層間短絡故障時に車輪から与えられる回転によって制御不能な大きな短絡電流と大トルクが発生し、その大トルクによって主電動機と結合されている歯車装置等の機械装置を破壊する危険性がある。また、その大きな短絡電流により主電動機が焼損する危険性もある。これは、歯車装置と主電動機間のたわみ板継手の結合がボルト、ナットで機械的に密に結合しているためである。これを解消するためには、主電動機と歯車装置間の機械的結合を開放し、短絡電流およびトルクを発生させない機構が必要となる。
本発明は、上述した点に鑑みて創案されたもので、その目的とするところは、これらの課題を解消し、主電動機と歯車装置間の機械的に密な結合を開放する手段として、電気車両用たわみ板継手の中間継手間にクラッチ装置を提供することにある。
【０００５】
つまり、その目的を達成するための手段は、
１．請求項１において、
電気車両用たわみ板継手に係わり、その中間継手間にクラッチ板又は歯車を対向させて設け、該中間継手に設けられた棒を電磁アクチュエータ又は電磁石により駆動して該中間継手同士を接合し、主電動機の駆動力又はブレーキ力を歯車装置に伝達し、車両を走行、停止させることを特徴とするクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手である。
【０００６】
２．請求項２において、
電気車両用たわみ板継手に係わり、前記棒を電磁アクチュエータ又は電磁石により駆動して該中間継手同士を分離し、主電動機と歯車装置の間の機械的に密な結合を切り放すことができることを特徴とするクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手である。
【０００７】
３．請求項３において、
前記棒の外周にばねを入れ、前記中間継手を引っ張った状態または押し付けた状態として中間継手間を分離又は接合した状態とし、車両の乗務員室又は客室から電気的又は機械的に指令を与えることによって前記電磁アクチュエータ又は電磁石を駆動し、任意に中間継手間を接合および開放することができる請求項１から請求項２記載のクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手である。
【０００８】
４．請求項４において、
前記電気車両用たわみ板継手のクラッチ装置を主電動機側又は歯車装置側又は両側に備えた請求項１から請求項３記載のクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手である。
【０００９】
５．請求項５において、
前記電気車両用たわみ板継手の中間継手に設けるクラッチ板又は歯車をお互いに角度を設けて対向させて配置する、又はお互いを凹形、凸形として対向させて配置した請求項１から請求項３記載のクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手である。
【００１０】
６．請求項６において、
前記電磁アクチュエータ又は電磁石の電源として、主電動機又は歯車装置の一端にスリップリング又は発電機を設けて給電できるようにした請求項１から請求項３記載のクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手である。
【００１１】
すなわち、中間継手を結合するボルトおよびナットを、クラッチ装置に置き換えることにより、主電動機と歯車装置の間の機械的結合を任意に接合または解除することができるように構成したものである。
クラッチ装置を駆動する電磁アクチュエータ及び電磁石の電源は、主電動機に設けられたスリップリング又は発電機を介して供給され、電気車両に乗車している人間が、乗務員室又は客室から電気的又は機械的な指令を与えることによってその電源の供給又は遮断をすることができるものである。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳述する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例を示す説明図で、従来の技術で示した図７に対応した説明図である。
なお、図６、図７と同符号のものは、同じ機能を有する部分である。
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明のクラッチ装置付き車両用たわみ板継手の第１実施形態を示す図である。
【００１３】
図１（ａ）において、たわみ板継手２は、主電動機側および歯車装置側中間継手２ａ、２ｂの側に備えられているたわみ板２ｃと、主電動機および歯車装置の軸１ａ、３ａに嵌着された固定継手２ｆ、２ｇを締鋲材２ｄによって締結して一体化したものから構成され、主電動機側と歯車装置側の中間継手２ａ、２ｂの間にはクラッチ板９を対向させて取り付けてある。また、主電動機側固定継手２ｆの側に嵌着された電磁アクチュエータ取付金具１１に緩衝ゴム１０を介して電磁アクチュエータ７を取り付けてあり、電磁アクチュエータ７と主電動機側中間継手２ａの間は棒８で結合し、棒８の外周にばね６を巻いて主電動機側中間継手２ａを主電動機側に引っ張って空隙を確保しており、この状態で、主電動機１と歯車装置３は開放されている。
【００１４】
図１（ｂ）において、車両の乗務員室または客室から電気的又は機械的に指令を与えることにより、主電動機軸端に取り付けられたスリップリング１ｂから電磁アクチュエータ７に給電が開始され、電磁アクチュエータ７は棒８を図１（ｂ）の右方向に動かし、ばね６の引っ張り力に打ち勝つことによりクラッチは接合され、この状態で、主電動機１と歯車装置３は結合される。
また、ばね６を主電動機側中間継手２ａを押す方向に設置して主電動機側と歯車装置側の中間継手２ａ、２ｂを常時結合させておき、電磁アクチュエータ７を棒８を引っ張る方向に動作させることにより開放する方法も考えられる。
図１（ａ）、（ｂ）において、主電動機１と歯車装置３の間に生じる変位により、あらゆる方向に外力を受けるため、緩衝ゴム１０によりその外力を吸収する。
また、緩衝ゴム１０の代わりに、棒８に自在継手を用いる方法も考えられる。
かくのごとくして構成したたわみ板継手２は、任意のタイミングで、電気的又は機械的指令を与えることにより主電動機１と歯車装置３の間を自由に開放または結合することができる。
【００１５】
図２（ａ）、（ｂ）は、本発明のクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手の第２実施形態を示す図である。前記クラッチ板９を歯車１２に変えること以外は図１（ａ）、（ｂ）と同様であり、これにより前記の第１実施形態と同様な機構が実現できる。
【００１６】
図３は、本発明のクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手の第３実施形態を示す図である。前記電磁アクチュエータ７を電磁石１３に変えること以外は図１（ｂ）と同様であり、これにより前記の第１実施形態と同様な機構が実現できる。
【００１７】
図４は、本発明のクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手の第４実施形態を示す図である。前記スリップリング１ｂを整流機構を有した同期発電機１ｃに変えること以外は図１（ｂ）と同様であり、これにより前記の第１実施形態と同様な機構が実現できる。
【００１８】
図５（ａ）、（ｂ）は、本発明のクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手の第５実施形態を示す図である。
図５（ａ）は、前記クラッチ板９又は歯車１２を角度をつけて配置した実施例であり、鋭角側が歯車装置側であるが、主電動機側を鋭角側にすることも考えられる。
図５（ｂ）は、主電動機側中間継手２ａを凹形に、歯車装置側中間継手を凸形に配置した実施例であり、この凹凸の関係についても、主電動機側中間継手２ａを凸形に、歯車装置側中間継手２ｂを凹形とすることも考えられる。
それ以外は図１（ｂ）と同様であるが、この第５実施形態は、前記の実施形態第１から第４に対し、主電動機１と歯車装置３の変位が大きくなった場合のクラッチの結合度を高めることができる。
【００１９】
第６実施形態として、図示はしていないが、前記の実施形態第１から第５に対し、クラッチ装置を歯車装置３側、または主電動機１と歯車装置３の両側に設置する場合もある。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、主電動機と歯車装置を任意のタイミングで自由に開放又は結合することができ、永久磁石式同期電動機方式の主電動機を採用している車両走行システムにおいて問題となる主電動機固定子巻線の層間短絡故障時に発生する危険性がある短絡電流による主電動機焼損、及び大トルクによる歯車装置等の機械装置破損を防止することができ、実用上極めて有用性の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す説明図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示す説明図である。
【図４】本発明の第４実施形態を示す説明図である。
【図５】本発明の第５実施形態を示す説明図である。
【図６】従来の一例を示す説明図である。
【図７】従来の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 主電動機
１ａ 軸
１ｂ スリップリング
１ｃ 同期発電機
２ たわみ板継手
２ａ 主電動機側中間継手
２ｂ 歯車装置側中間継手
２ｃ たわみ板
２ｄ 固定継手−中間継手締鋲材
２ｅ 中間継手締鋲材
２ｆ 主電動機側固定継手
２ｇ 歯車装置側固定継手
３ 歯車装置
３ａ 軸
４ 台車
５ 車輪
６ ばね
７ 電磁アクチュエータ
８ 棒
９ クラッチ板
１０ 緩衝ゴム
１１ 電磁アクチュエータ取り付け金具
１２ 歯車
１３ 電磁石
Claims (6)
- 車両の台車内に据え付けられている主電動機と歯車装置との間の偏角を吸収する車両用たわみ板継手において、その中間継手間にクラッチ板又は歯車を対向させて設け、該中間継手に設けられた棒を電磁アクチュエータ又は電磁石により駆動して該中間継手同士を接合し、主電動機の駆動力又はブレーキ力を歯車装置に伝達し、車両を走行、停止させることができることを特徴とするクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手。
- 前記棒を電磁アクチュエータ又は電磁石により駆動して該中間継手同士を分離し、主電動機と歯車装置の間の機械的に密な結合を切り放すことができることを特徴とするクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手。
- 前記棒の外周にばねを入れ、前記中間継手を引っ張った状態又は押し付けた状態として中間継手間を分離または接合した状態とし、車両の乗務員室又は客室から電気的又は機械的に指令を与えることによって前記電磁アクチュエータ又は電磁石を駆動し、任意に中間継手間を接合および開放することができる請求項１から請求項２記載のクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手。
- 前記電気車両用たわみ板継手のクラッチ装置を主電動機側又は歯車装置側又は両側に備えた請求項１から請求項３記載のクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手。
- 前記電気車両用たわみ板継手の中間継手に設けるクラッチ板又は歯車を互いに角度を設けて対向させて配置する、又はお互いを凹形、凸形として対向させて配置した請求項１から請求項３記載のクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手。
- 前記電磁アクチュエータ又は電磁石の電源として、主電動機の一端にスリップリング又は発電機を設けて給電できるようにした請求項１から請求項３記載のクラッチ装置付き電気車両用たわみ板継手。
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