JPH0842672A - 電気車両用駆動装置及びその動輪駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】前後車輪中心間の長さの短縮による台車枠の軽
量化及び曲線通過性能の向上を図り、また、高速車両に
敵するものを得ることにある。 【構成】主電動機をばね上の台車枠に取り付け、主電動
機側の可撓継手と連結される遊星歯車装置付き駆動装置
並びに主電動機側の可撓継手と連結する遊星歯車装置の
太陽歯車の可撓継手及び該遊星歯車装置付駆動装置を用
いた１台車４輪を有する台車における動輪駆動方法に関
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、遊星歯車装置付きの電
気車両用駆動装置並びに該装置に用いる入力側の太陽歯
車継手及び該装置を用いた動輪駆動方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気車両用駆動装置及び動輪駆動
方法について図７〜９を参照して説明する。図７は、我
国の各私鉄，ＪＲにおいて一般的に採用されている平行
カルダン駆動装置の図である。（ａ）は中空軸式、
（ｂ）は歯車継手式で共に主電動機１は車軸の両端に設
けられている。軸箱８の台車受ばね８ａ上の台車枠９に
車軸６と平行に配置されている。そして主電動機の軸は
中空軸式では、たわみ板継手３，33で歯車箱の小歯車５
ａの軸と連結され、また歯車継手式では、歯車型継手４
ａで小歯車の軸と連結され、共に車軸６に固着されてい
る大歯車５ａを通して車輪７が駆動される。また、図９
に示されているように１台車枠２個主電動機の一般的な
２軸ボギーの台車においては、前輪軸と後輪軸６，６の
中心長ＬＬは、主電動機２台が車輪の外周より突出した
部分だけ長く必要になる。

【０００３】次に、遊星歯車装置付き駆動装置の従来の
電気車両用駆動装置について、図４，図８を参照し説明
する。図４は基本的な遊星歯車列の図で、駆動用として
は、太陽歯車 101を入力側とし、遊星歯車 102と連結す
る遊星キャリヤ 104を出力側として構成されている。内
歯車 103は遊星歯車 102と噛合される。図８は遊星歯車
装置 100において、内歯車 103の外周はほぼ同寸法の円
筒状に延長された円筒状フレーム 105の一端側に形成さ
れ、該円筒状フレームは他端側は、丸手鏡形はり91ａに
支えられる。そして、該ハリは４動輪を有する下枠の一
部を形成している。遊星歯車 102を連結する遊星キャリ
ヤ 104は、車輪取付用円筒金具 106と一体に構成されて
いる。そして該円筒金具 106の外周部に車輪77が嵌合さ
れ、内周部は軸受 105ａを介して円筒状フレーム 105の
外周部と回転接続されている。

【０００４】また、円筒状フレーム 105の内側には、遊
星歯車列との仕切りに軸受内フタ 109が設けられ、円筒
状フレーム 105の内周端部に軸受外フタ 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には、太陽歯車軸
101ａの一端部が中空軸 108の内周部に固着されてい
る。軸受内フタ 109，軸受外フタ 109ａの内周部と回転
子の中空軸 108ｂの外周部の間には軸受 108が設けられ
ている。上記のように、従来の遊星歯車装置は車輪77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。すなわち動輪ごとに内蔵されている。この駆
動装置は市電クラスの電気車両で特に低床車両に用いら
れ左右両車輪間のスペースを有効に利用する台車構造と
なっている。なお、ばね上の台車は連結車両共有のもの
に構成されている。そして、車両の床面を路面電車用プ
ラットホームの高さにまで下げることに成功している。

【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２軸ボギー台
車においては、左右両車輪間に主電動機（大容量のもの
可能）を車軸に平行に配置するので、前後車輪中心間の
長さの短縮による台車枠の軽量化及び曲線通過性能に問
題があった。

【０００６】また、従来の遊星歯車装置と主電動機一体
の駆動装置においては、主電動機も車輪に内蔵されてい
るため、大容量のものは内蔵できず、かつ、ばね下のた
め大きな振動を受けることになり、高速車両には不適当
であった。

【０００７】本発明は、主電動機をばね上の台車枠に取
り付け、主電動機側の可撓継手と連結される遊星歯車装
置付き駆動装置並びに主電動機側の可撓継手と連結する
遊星歯車装置の太陽歯車の可撓継手及び該遊星歯車装置
付駆動装置を用いた１台車４輪を有する台車における動
輪駆動方法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】２軸ボギー台車におい
て、輪軸の軸を省略しその部分にばね上の台車枠に装架
した主電動機を配置する。したがって、電動機の軸中心
は左右の車輪の中心と一致する。車輪のハブ内に遊星歯
車装置を構成し、遊星歯車列の太陽歯車の軸に可撓継手
を設け、主電動機の軸に設けた可撓継手と連結する。ま
た、遊星歯車列の遊星キャリヤを円筒形状に形成し、そ
の外周部を車輪内に固着する。以上のように構成するこ
とにより前後輪の中心距離の寸法を理論的には車輪の直
径の寸法まで短縮できるので台車の軽量化と曲線通過性
能の向上が計られる。

【０００９】車輪77のハブ内に収容された遊星歯車装置
100の内歯車 103の外周部はほぼ同寸法の円筒状に延長
された円筒状フレーム 105の一端側に形成され、該円筒
状フレームの他端側は丸手鏡形ハリ91ａに支えられる。
遊星歯車 102を連結する遊星キャリヤ 104はキャリヤ取
付円筒金具 106と一体に形成されている。そして該円筒
金具 106の外周部に車輪77が嵌合され、内周部は軸受 1
05ａを介して円筒状フレーム 105の外周部を保持してい
る。また、円筒状フレーム 105の内径部に軸受フタ 107
が設けられ、該軸受フタの内径部に軸受 107ａを介して
中空継手 101ｅが保持されている。そして、中空継手に
は、中央部にテーパ部 101ｇが設けられている円盤状継
手 101ｆを取り付け、テーパ部 101ｇに太陽歯車 101の
軸 101ａの一端部に設けられているテーパ刃部 101ｂを
嵌合して固着する。さらに、円盤状継手 101ｆの左右の
取付穴 101ｋに枠形のたわみ板33を取り付ける。また、
たわみ板の上下の残りの穴には主電動機側の可撓継手４
を連結する。

【００１０】前述の円筒状フレーム 105取り付けの丸手
鏡形ハリ91ａは、ばね上の台車枠99の連結金具91と回転
自在に連結ピン92で連結される。なお、台車枠99は、ハ
リ91ａの車輪上部側に設けた台車枠受ばね座91ｂ上の台
車枠受ばね88上に装架される。

【００１１】次に、本発明の駆動装置に用いた駆動方法
について述べる。１台車２個の主電動機で４車輪を動輪
にする場合には、主電動機の駆動軸を両方に設け、各車
輪に遊星歯車装置を設け主電動機側の可撓継手と駆動装
置側の可撓継手を連結する。

【００１２】また、主電動機２個で２車輪を動輪にする
場合には、主電動機の駆動軸を片側のみにし、前後，左
右互い違いの片方の車輪に遊星歯車装置を設けて各々の
可撓継手を連結する。この場合には、非動輪は遊星歯車
列を取除いたアイドル車輪とする。

【００１３】

【作用】上記のように構成された遊星歯車装置付き駆動
装置を用いて電気車両を走行させると、主電動機はばね
上の台車に取り付けられ、駆動装置の入力軸と主電動機
の出力軸の中心がほぼ一直線上になり、かつ両者の可撓
継手で連結されているので、主電動機に作用する振動を
緩和させることができる。また、多少の主電動機の中心
と駆動装置の太陽軸の中心がづれても、両者の可撓継手
でスムースに主電動機の動力を駆動装置を介して動輪に
伝達だきる。更に前後車輪の中心距離を短縮することが
できるので、台車の軽量化と曲線通過性能が向上する台
車の製作が可能となる。

【００１４】

【実施例】実施例について、図１〜３，５〜６参照して
説明する。図１は、本発明に係る遊星歯車装置付き駆動
装置の断面図である。すなわち、従来の技術において説
明した遊星歯車装置と主電動機とを一体化した駆動装置
において、遊星歯車装置と主電動機を分離したものであ
る。前述の図８において、主電動機を取り除き、代りに
竹トンボ状の中空継手 101ｅを軸受 107ａを介して支持
するための軸受フタ 107を円筒状フレーム 105の内径部
に設ける。そして、前記中空継手 101ｅに先端部がテー
パに形成されている太陽歯車軸を保持するための円盤状
継手 101ｆを取り付ける。また、円筒状フレーム 105は
丸手鏡形ハリ91ａに取り付けられる。該ハリ91ａは後述
のばね上の台車枠99の連結金具91と回転自在に連結ピン
92で連結される。

【００１５】次に、駆動装置の太陽歯車継手部につい
て、図１〜２を参照して説明する。該継手部は、ばね上
の台車枠に取り付けられている主電動機の可撓継手４と
連結するためのものである。太陽歯車 101の軸 101ａは
一端部に歯車他端部にテーパ部101ｂ、テーパ部の先端
にネジ 101ｃが設けられ、中央部は中細に形成されてい
る。これは、ねじり軸の作用をさせるためのものであ
る。竹トンボ状中空継手 101ｅは軸受 107ａを介して、
軸受フタ 107に保持されている。該中空継続手には取付
穴 101ｊが設けられている。円盤状継手 101ｆの中央突
起部にテーパ穴 101ｇを設け、中央部にオイルシール面
101ｈを設ける。これは油洩れ防止面である。また、外
周の上下部に切り欠き部 101ｉを設ける。これはたわみ
板33を主電動機側可撓継手と連結するボルト・ナットと
干渉しないようにするための逃げ部である。さらに、中
空継手取付用穴 101ｊと枠形のたわみ板33取付用穴 101
ｋを左右に設ける。そして、中空継手（101 ｊ）に円盤
状継手（ 101ｆ）を取り付け、さらに円盤状継手のテー
パ部 101ｇに太陽歯車軸のテーパ部 101ｂを嵌合して、
ナット 101ｄでネジ 101ｃを締め固着する。さらに、た
わみ板33を円盤状継手 101ｆにボルト11とナット12で装
着する。また、たわみ板33の残り穴は主電動機側の可撓
継手４と連結する。以上説明したように、遊星歯車装置
付き駆動装置は遊星歯車装置と太陽歯車の継手部により
構成されている。

【００１６】太陽歯車の継手の他の実施例を図10を参照
して述べる。図２において、竹トンボ状中空継手 101ｅ
の羽部を取り除き中空円筒 201ｅとし、該中空円筒を円
盤状継手 101ｆのテーパ穴部 101ｇを有する面と反対側
の面に一体的にした円盤状継手 201ｆを形成する。すな
わち、竹トンボ状中空継手 101ｅおよび円盤状継手 101
ｆの代りに円盤状継手20ｆを用いた太陽歯車の継手であ
る。また、図11は本太陽歯車の継手を用いた駆動装置の
断面図である。

【００１７】なお、図10の円盤状継手 201ｆを図12に示
しているように円盤形部を竹トンボとした竹トンボ状継
手 301ｆとしてもよい。

【００１８】次に、該駆動装置を用いた動輪駆動方法に
ついて、図３，５〜６を参照して説明する。図３は１台
車に該駆動装置４個用いて構成した駆動方法図及び台車
枠装架図であり、最初に、主電動機を取り付け台車枠99
の概要について説明する。遊星歯車装置 100の円筒状フ
レーム 105に装着している丸手鏡形ハリ91ａの車輪77の
上部側に設けられている台車枠受ばね受け座91ｂに台車
枠受けばね88を介して台車枠を搭載する。台車枠は台車
縦ハリ93，横ハリ94及び左右両車輪近くに設けられてい
る台車の横ハリ94，94の下部に連結金具91が設けられて
いる。そして、該連結金具にハリ91ａの長手部が連結ピ
ン92で回転自在に連結されている。以上のように構成さ
れてなる台車枠99に主電動機の軸中心を左右の車輪77，
77の中心、すなわち、太陽歯車軸の中心に合わせて取り
付ける。２個の主電動機の両軸に可撓継手４を取り付
け、４個の車輪の遊星歯車装置付き駆動装置側の可撓継
手 101ｅと連結する。以上のように構成した４車輪駆動
方法である。上記のように主電動機の中心が左右車輪の
中心に一致しているので、前後車輪の中心長さＬを短縮
した台車枠の製作が可能となる。

【００１９】駆動装置を１台車に２個用いて構成した駆
動方法の実施例図である。この場合は、前輪の右側，後
輪左側又は、前輪の左側，後輪の右側に遊星歯車装置付
き駆動装置を装着する。次に各々の反対側の車輪には、
遊星歯車列を取り除いた円筒状フレーム 205の外周部に
軸受 105を介して遊星キャリヤ 104を取り除いた遊星キ
ャリヤ取付金具106を車輪77内に固着する。なお円筒状
フレーム 205の一端側の外周部はハリ91ａで保持されて
いる。主電動機は前記同様にばね上の台車枠に取り付
け、片方の軸に可撓継手を取り付け遊星歯車付き駆動装
置の太陽歯車軸の可撓継手と連結する。ただし、中空カ
ルダン主電動機は、この片側車輪駆動方法が採用できな
い。以上の駆動方法によれば、主電動機はばね上の台車
に装着され、かつ軸の中心は車輪の中心に合わせられ
て、可撓継手で連結されるので、台車の上下振動を吸収
して円滑に主電動機の動力を駆動装置を介して車輪に伝
達することができる。従って大容量電動機の採用と曲線
通過性能のよい台車を提供することができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載されるような効果を奏する。車輪
のない４車輪を有する台車になるので、前後車輪の中心
距離を短縮した台車とすることができ、台車の軽量化と
台車の曲線通過性能の向上がはかられ、特に急曲線の場
合さらに顕著である。主電動機と遊星歯車装置を別々に
切離し、主電動機をばね上の台車枠に取付けたため大容
量の主電動機にすることが可能となり振動も緩和され
る。太陽歯車軸の継手に可撓継手を用いて主電動機側の
可撓継手と連結させているので遊星歯車列の歯車には無
理がかからない。また、４車輪を駆動車輪とすること
も、片側車輪を駆動車輪とすることもできる。更に、電
気車両の高速，軽量化及び曲線通過性能の向上を計るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の駆動装置の断面図である。

【図２】遊星歯車装置の太陽歯車継手部の一部切断斜視
図である。

【図３】本発明の駆動装置を１台車に４個用いて構成し
た駆動方法図である。

【図４】基本的な遊星歯車列の図である。

【図５】本発明の駆動装置を１台車に２個用いて構成し
た他の駆動方法図である。

【図６】非動輪への取付円筒金具の図である。

【図７】従来の平行カルダン駆動装置図である。（ａ）
の中空軸式（ｂ）歯車継手式

【図８】従来の遊星歯車装置と主電動機とを一体とした
駆動装置図である。

【図９】従来の駆動装置使用の２軸ボギー台車における
輪軸との連結方法図及び台車枠装架簾であり、（ａ）は
その平面図、（ｂ）図は（ａ）のＢ−Ｂ切断正面図であ
る。

【図１０】太陽歯車継手の他の実施例の一部断面斜視図
である。

【図１１】太陽歯車継手の他の実施例のものを用いた大
駆動装置の断面図である。

【図１２】太陽歯車継手の他の実施例の一部断面斜視図
である。

【符号の説明】

１ 主電動機 ２ ねどり軸 ３ たわに板 33 たわに板 ４ 電動機側可撓継手 ４ａ 歯車型継手 ４ｂ 中間継手 ５ 歯車箱 ５ａ 大歯車 ５ｂ 小歯車 ５ｃ 吊リンク ６ 車軸 ７ 車輪 77 車輪 ８ 軸箱 ８ａ 台車枠受ばね 88 台車枠受ばね ９ 台車枠 99 台車枠 91 連結金具 91ａ ハリ 91ｂ 台車枠受ばね受け座 92 連結ピン 93 台車枠縦ハリ 94 台車枠横ハリ 10 ボルト 11 ボルト 12 ナット 100 遊星歯車装置 101 太陽歯車 101ａ 太陽歯車軸 101ｂ テーパ部 101ｃ ネジ 101ｄ ナット 101ｅ 中空継手 201ｅ 中空円筒 101ｆ 円盤状継手 201ｆ 円盤状継手 301ｆ 竹トンボ状継手 101ｇ テーパ穴部 101ｈ シールド面 101ｉ 切り欠き部 101ｊ 取付穴 101ｋ 取付穴 102 遊星歯車 102ａ 遊星軸 103 内歯車 104 遊星キャリヤ 105 円筒状フレーム 205 円筒状フレーム 105ａ 軸受 106 キャリヤ取付円筒金具 107 軸受フタ 107ａ 軸受 108 固定子 108ａ 回転子 108ｂ 回転子中空軸 108ｃ 軸受 109 軸受内フタ 109ａ 軸受外フタ Ｌ 遊星歯車装置の４車輪を有する台車枠の前後
輪中心距離 ＬＬ 従来の２軸ボギー台車枠の前後輪中心距離

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輪のハブ部に中心軸を一致させて収容
   された遊星歯車装置において、内歯車はそれと略同寸法
   の円筒状クレームの一端に形成され、該円筒状フレーム
   の他端側は丸手鏡形ハリに支えられる。該丸手鏡形ハリ
   は両車輪の内側に配置される。さらに該円筒状フレーム
   の外側に軸を一致させて、間に軸受を介して大径の円筒
   状フレームが構成される。複数の遊星歯車を連結するキ
   ャリアは両車輪の外側方向に配置され該大径の円筒状フ
   レームに連結される。小径の円筒状フレームの内部に円
   板を形成し、該中心部に軸受を介して一端に継手を構成
   した中空軸が継手を先に示した内側方向として回転可能
   に保持される。該継手に回転軸を一致させて円板が取付
   く。該円板の中心部にはボスが構成され、太陽歯車から
   延長されたねじり軸の先端が嵌合される。該継手は該円
   板に対して上下２か所で固定される構造とし、該円板の
   左右方向の位置においてたわみ板を取付ける。該たわみ
   板は上下方向の位置において両車輪の間にばね上の台車
   枠に装架された主電動機の軸端に取付れた可撓継手の歯
   車装置側の継手と連結される。該丸手鏡形はりは柄の部
   分で台車枠に回転可能に接続し、台車枠との間に軸ばね
   を介する。以上のように構成されてなる電気車両用駆動
   装置。
2. 【請求項２】 太陽歯車（ 101）の中空軸（ 101ａ）の
   一端部に歯車、他端部にテーパ部（ 101ｂ）、テーパ部
   の先端にネジ（ 101ｃ）が設けられ、中央部は中細に形
   成され、竹トンボ状の中空継手（ 101e ）は軸受（ 107
   ａ）を介して軸受フタ（ 107) に保持されている。該中
   空継手（ 101ｅ）には円盤状継手（ 101ｆ）に取着する
   取付穴（ 101ｊ）が設けられ、該円盤状継手（ 101ｆ）
   の中央突起部にテーパ穴（ 101ｇ）を設け、中央部にオ
   イルシールド面（ 101ｈ）を設け、また円盤状継手（ 1
   01ｆ）の外周の上下部切り欠き部（ 101ｉ）を設け、さ
   らに、中空継手取付穴（ 101ｊ）を上下にたわみ板（3
   3），取付穴（ 101ｋ）を左右に設け、ついで、中空継
   手（ 101ｅ）に円盤状継手を取り付け、さらに円盤状継
   手（ 101ｆ）のテーパ部（ 101ｇ）に中空軸（ 101a)の
   テーパ部（ 101ｂ）を挿着して、ナット（ 101ｄ）でネ
   ジ（ 101ｃ）を締着し、また、たわみ板（33）を円盤状
   継手（ 101ｆ）に取り付け、たわみ板（33）の残りの穴
   は主電動機側の可撓継手（４）と連結するよう構成した
   請求項１記載の電気車両用駆動装置。
3. 【請求項３】 １台車に４個の車輪を有する台車で、２
   個の主電動機が搭載されている場合において各車輪に遊
   星歯車装置（ 100）を装着し、各太陽歯車軸に可撓継手
   を取り付け、各主電動機の軸を両側軸とし、両側に可撓
   継手（４）を取り付け、前車輪の左右車輪，後車輪の左
   右を各々の可撓継手で連結する電気車両用の動輪駆動方
   法。
4. 【請求項４】 １台車に４個の車輪を有する台車で、２
   個の主電動機が搭載されている場合において、前後車輪
   の互い違いの２個の車輪に遊星歯車装置（ 100）を装着
   し、各々の太陽歯車軸に可撓継手を取付け、遊星歯車装
   置を装着した車輪側の主電動機の軸側に可撓継手（４）
   を取り付け、非動輪の車輪には、遊星歯車列を取除いた
   円筒状フレーム（ 205）の外周部に軸受（ 105ａ）を介
   して遊星キャリヤ（ 104）を取り除いた取付金具（ 10
   6）を車輪（77）内に固着する太陽歯車軸の可撓継手と
   主電動機との可撓継手を連結する電気車両用駆動装置の
   動輪駆動方法。