JP7420665B2

JP7420665B2 - railway vehicle bogie

Info

Publication number: JP7420665B2
Application number: JP2020112447A
Authority: JP
Inventors: 斉央冨田; 洋祐田部; 尚志吉澤; 健太小西
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2024-01-23
Anticipated expiration: 2040-06-30
Also published as: JP2022011363A

Description

本発明は、鉄道車両台車に関するものである。 The present invention relates to a railway vehicle bogie.

これまで、鉄道車両の快適性を向上するために、車内騒音低減技術の開発が行われてきた。車内騒音とは、機器音、転動音、空力音の何れかが車内に伝搬した騒音のことをいう。これらのうち、機器音の騒音源である主電動機や駆動装置から車内へ伝搬する固体伝搬音への対策が、車内騒音の低減を図るうえで課題の一つとなっている。 To date, in-vehicle noise reduction technology has been developed to improve the comfort of railway vehicles. In-vehicle noise refers to noise that is propagated into the interior of a vehicle, such as equipment noise, rolling noise, or aerodynamic noise. Among these, one of the challenges in reducing in-vehicle noise is how to deal with structure-borne noise that propagates into the car from the main motor and drive unit, which are the sources of equipment noise.

このような、固体伝搬音を低減する技術として、例えば特許文献１や特許文献２などが開示されている。特許文献１では、電動モータのステータとケーシングとの間に弾性的な遮断部材を配置することで、ステータからケーシングへの固体伝搬音の伝達を遮断する方法が示されている。また、特許文献２ではサンギアの歯数を調節することで、回転電機とプラネタリギヤからそれぞれ発生する振動の周波数を等しくし、防振材や防振特性を付与する設計といった防振対策に必要な構成を簡略化する方法が示されている。 Techniques for reducing structure-borne sound are disclosed, for example, in Patent Document 1 and Patent Document 2. Patent Document 1 discloses a method of blocking the transmission of solid-borne sound from the stator to the casing by arranging an elastic blocking member between the stator and the casing of an electric motor. Furthermore, in Patent Document 2, by adjusting the number of teeth of the sun gear, the frequencies of the vibrations generated from the rotating electric machine and the planetary gear are equalized, and a configuration necessary for anti-vibration measures such as a design that provides anti-vibration materials and anti-vibration properties is introduced. A method to simplify this is shown.

特表2003-530808号公報Special Publication No. 2003-530808 特開2017-85791号公報Japanese Patent Application Publication No. 2017-85791

しかしながら、上記特許文献１に開示された電動機のように、防振材を用いた固体伝搬音対策では、防振性能と支持剛性がトレードオフの関係であるため、鉄道車両台車への実施可能性や効果の点で限界がある。また、上記特許文献２に開示された駆動装置では、サンギアとプラネタリギヤによる伝達機構に限定される点で、適用範囲に制約があり、鉄道車両台車には適さない。 However, as in the electric motor disclosed in Patent Document 1 mentioned above, solid-borne sound countermeasures using vibration-proofing materials involve a trade-off between vibration-proofing performance and support rigidity, so it is not possible to implement them on railway vehicle bogies. There are limitations in terms of effectiveness. Further, the drive device disclosed in Patent Document 2 has a limited range of application because it is limited to a transmission mechanism using a sun gear and a planetary gear, and is not suitable for railway vehicle bogies.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、主電動機による台車枠への加振を抑制することにより、車内の固体伝搬音による騒音を低減できる鉄道車両台車を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a railway vehicle bogie that can reduce noise caused by solid-borne sound inside the vehicle by suppressing the vibration of the main motor to the bogie frame. Our goal is to provide the following.

上記課題を解決する本発明に係る鉄道車両台車は、台車枠と、台車枠の前位と後位にそれぞれ配置された前位主電動機及び後位主電動機と、台車枠の前位と後位にそれぞれ配置された前位輪軸及び後位輪軸と、前位主電動機が発生する回転力を前位輪軸に伝達する前位駆動装置と、後位主電動機が発生する回転力を後位輪軸に伝達する後位駆動装置と、を備え、前位主電動機と後位主電動機とは、互いに逆方向に回転力を発生する。 A railway vehicle bogie according to the present invention that solves the above problems has a bogie frame, a front traction motor and a rear traction motor disposed at the front and rear of the bogie frame, respectively, and a bogie frame at the front and rear of the bogie frame. A front drive device transmits the rotational force generated by the front main electric motor to the front wheel axle, and a front drive device transmits the rotational force generated by the rear main electric motor to the rear axle. The front traction motor and the rear traction motor generate rotational force in opposite directions.

本発明によれば、主電動機による台車枠への加振を抑制することにより、車内の固体伝搬音による騒音を低減できる鉄道車両台車を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a railway vehicle bogie that can reduce noise caused by solid-borne sound inside the vehicle by suppressing vibrations applied to the bogie frame by the main motor.

既存の鉄道車両台車の概略構造を示した平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a schematic structure of an existing railway vehicle bogie. 図１の鉄道車両台車において、前位主電動機と後位主電動機が同方向の回転力を生み出す場合に、台車枠へ伝搬する加振力を示した側面図である。FIG. 2 is a side view showing the excitation force propagated to the bogie frame when the front traction motor and the rear traction motor generate rotational force in the same direction in the railroad vehicle bogie of FIG. 1; 本発明の実施例１に係る鉄道車両台車において、前位主電動機と後位主電動機が逆方向の回転力を生み出す場合に、台車枠へ伝搬する加振力を示した側面図である。FIG. 2 is a side view showing the excitation force propagated to the bogie frame when the front traction motor and the rear traction motor generate rotational forces in opposite directions in the railway vehicle bogie according to the first embodiment of the present invention. 図３の鉄道車両台車に搭載された２つの主電動機が逆方向の回転力を生み出しながらも、輪軸を同方向に回転させる駆動装置の概略構造を示した平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a schematic structure of a drive device that rotates a wheel axle in the same direction while two main electric motors mounted on the railway vehicle bogie of FIG. 3 generate rotational force in opposite directions. 図４の後位駆動装置の平面断面図である。FIG. 5 is a plan sectional view of the rear drive device of FIG. 4; 後位駆動装置のかさ歯車機構をxy平面で切った平面断面図である。FIG. 3 is a plan cross-sectional view of the bevel gear mechanism of the rear drive device taken along the xy plane. 既存の鉄道車両の概略を示した側面図である。FIG. 1 is a side view schematically showing an existing railway vehicle. 図４の鉄道車両台車をxz平面で切って構造を説明するための側断面図である。FIG. 5 is a side cross-sectional view of the railway vehicle bogie of FIG. 4 taken along an xz plane to explain the structure thereof.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述する。図１～図７を用いて実施例１を説明し、図８を用いて実施例２を説明する。なお、従来例と比較して実施例１を説明するため、図１、図２及び図７には、従来例を交えている。以下の記載及び図面は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略及び簡略化がなされることもある。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Example 1 will be described using FIGS. 1 to 7, and Example 2 will be described using FIG. 8. Note that in order to explain the first embodiment in comparison with the conventional example, the conventional example is included in FIGS. 1, 2, and 7. The following description and drawings are examples for explaining the present invention, and may be omitted and simplified as appropriate to clarify the explanation.

そして、実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。本発明が実施の形態に制限されることはなく、本発明の思想に合致するあらゆる応用例が本発明の技術的範囲に含まれる。本発明は、当業者であれば本発明の範囲内で様々な追加や変更等を行うことができる。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。特に限定しない限り、各構成要素は複数でも単数でも構わない。 Furthermore, not all combinations of features described in the embodiments are essential to the solution of the invention. The present invention is not limited to the embodiments, and any application example that conforms to the idea of the present invention is included within the technical scope of the present invention. Those skilled in the art can make various additions and changes to the present invention within the scope of the present invention. The present invention can also be implemented in various other forms. Unless specifically limited, each component may be plural or singular.

図１は、既存の鉄道車両台車（以下、単に「台車」ともいう）２９の概略構造を示した平面図である。図１に示す台車２９は、台車枠１、前位輪軸２、後位輪軸３、前位駆動装置４、後位駆動装置５、前位主電動機６、後位主電動機７、平歯車１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄなどから構成される。 FIG. 1 is a plan view showing a schematic structure of an existing railway vehicle bogie (hereinafter also simply referred to as a "bogie") 29. The bogie 29 shown in FIG. 1 includes a bogie frame 1, a front wheel axle 2, a rear wheel axle 3, a front drive device 4, a rear drive device 5, a front main motor 6, a rear main motor 7, a spur gear 10a, It is composed of 10b, 10c, 10d, etc.

なお、前位輪軸２及び後位輪軸３をまとめて輪軸２，３と称する。同様に、前位駆動装置４及び後位駆動装置５をまとめて駆動装置４，５と称する。同様に、前位主電動機６及び後位主電動機７をまとめて主電動機６，７と称する。 Note that the front wheel axle 2 and the rear wheel axle 3 are collectively referred to as wheel axles 2 and 3. Similarly, the front drive device 4 and the rear drive device 5 are collectively referred to as drive devices 4 and 5. Similarly, the front traction motor 6 and the rear traction motor 7 are collectively referred to as traction motors 6 and 7.

一般的に、前位主電動機６、及び後位主電動機７が回転力を生み出し、図１に示す◎印、及び×印のように平歯車１０ａ，１０ｃを同方向に回転させる。ここで、◎印は紙面から垂直に出てくる方向、×印は紙面に垂直に向かう方向を示す。そして、平歯車１０ａから前位輪軸２に固定された平歯車１０ｂに、平歯車１０ｃから後位輪軸３に固定された平歯車１０ｄに回転力が伝達されることで、輪軸２，３が平歯車１０ｂ，１０ｄ上に示す◎印、及び×印のように回転する。 Generally, the front traction motor 6 and the rear traction motor 7 generate rotational force to rotate the spur gears 10a and 10c in the same direction as indicated by the ◎ and x marks in FIG. 1. Here, the mark ◎ indicates the direction perpendicular to the page, and the mark x indicates the direction perpendicular to the page. The rotational force is transmitted from the spur gear 10a to the spur gear 10b fixed to the front wheel axle 2, and from the spur gear 10c to the spur gear 10d fixed to the rear wheel axle 3, so that the wheel axles 2 and 3 become flat. The gears 10b and 10d rotate as indicated by the ◎ marks and the × marks.

図２は、図１の台車２９において、前位主電動機６と後位主電動機７が同方向の回転力を生み出す場合に、台車枠１へ伝搬する加振力を示した側面図である。図２に示すように主電動機６，７が主電動機軸８ａ，８ｂを矢印α方向にそれぞれ回転させる際、主電動機６，７は反力として、矢印Ａで示すように台車枠１を同じ方向に加振し、その振動が固体伝搬音として車内に伝わり、200-400Hzの帯域の騒音となることが課題となっている。そこで、つぎのようにして加振力を相殺させる。 FIG. 2 is a side view showing the excitation force propagated to the bogie frame 1 when the front traction motor 6 and the rear traction motor 7 generate rotational force in the same direction in the bogie 29 of FIG. 1. As shown in FIG. 2, when the main motors 6 and 7 rotate the main motor shafts 8a and 8b in the direction of the arrow α, the main motors 6 and 7 use reaction force to move the bogie frame 1 in the same direction as shown by the arrow A. The issue is that the vibrations are transmitted into the vehicle interior as solid-borne sound, creating noise in the 200-400Hz band. Therefore, the excitation force is canceled out as follows.

以下、図１～図７を用いて、実施例１に係る台車２０を説明する。図３は、本発明の実施例１に係る台車２０において、前位主電動機６と後位主電動機７が逆方向の回転力を生み出す場合に、台車枠１へ伝搬する加振力を示した側面図である。図３に示すように、一方の前位主電動機６は、矢印α方向に回転する。他方の後位主電動機７は、矢印α方向とは逆の矢印β方向に回転する。 The truck 20 according to the first embodiment will be described below with reference to FIGS. 1 to 7. FIG. 3 shows the excitation force propagated to the bogie frame 1 when the front traction motor 6 and the rear traction motor 7 generate rotational forces in opposite directions in the bogie 20 according to the first embodiment of the present invention. FIG. As shown in FIG. 3, one of the front main motors 6 rotates in the direction of arrow α. The other rear main motor 7 rotates in the direction of arrow β, which is opposite to the direction of arrow α.

したがって、前位主電動機６及び後位主電動機７は、それぞれによって、主電動機軸８ａ及び主電動機軸８ｂを互いに逆方向に回転させる。このように、主電動機軸８ａを主電動機軸８ｂに対して逆方向に回転させることで、台車枠１に加わる加振力の方向Ａ，Ｂを前位と後位で逆方向にし、前位主電動機６と後位主電動機７による加振力を相殺させる。 Therefore, the front traction motor 6 and the rear traction motor 7 respectively rotate the traction motor shaft 8a and the traction motor shaft 8b in opposite directions. In this way, by rotating the main motor shaft 8a in the opposite direction to the main motor shaft 8b, the directions A and B of the excitation force applied to the bogie frame 1 are reversed between the front and rear parts, and the front and rear parts are reversed. The excitation forces by the main motor 6 and the rear main motor 7 are canceled out.

このように、台車枠１への加振力を相殺させるためには、前位主電動機６と後位主電動機７が互いに逆方向の回転力を生み出す必要がある。しかし、図１に示す既存の台車２９には、前位主電動機６と後位主電動機７それぞれの回転方向に不一致があったとしても、その不一致を逆転補正して一致させる逆転補正機構は介在しなかった。 In this way, in order to offset the excitation force applied to the bogie frame 1, the front traction motor 6 and the rear traction motor 7 need to generate rotational forces in opposite directions. However, in the existing truck 29 shown in FIG. 1, even if there is a mismatch in the rotational directions of the front traction motor 6 and the rear traction motor 7, there is a reverse rotation correction mechanism that corrects the mismatch in the reverse direction and makes them match. I didn't.

したがって、台車２９における前後の主電動機６，７がそれぞれ発生する回転力が互いに逆方向であれば、前後の主電動機６，７それぞれの回転方向に応じた前位輪軸２と後位輪軸３も互いに逆方向に回転してしまう。その結果、鉄道車両（以下、単に「車両」ともいう）３０（図７参照）が進行できなくなる。 Therefore, if the rotational forces generated by the front and rear main electric motors 6 and 7 of the bogie 29 are in opposite directions, the front wheel axle 2 and the rear wheel axle 3 will also They rotate in opposite directions. As a result, the railway vehicle (hereinafter also simply referred to as "vehicle") 30 (see FIG. 7) becomes unable to proceed.

これに対し、図３～図６に示す実施例１の台車２０は、主電動機６，７が互いに逆方向の回転力を生み出し、台車枠１への加振力を相殺させながらも、逆転補正機構２２（図４～図６参照）の介在により、前位輪軸２と後位輪軸３と、を同方向に回転させ、車両３０が進行できるように構成されている。 On the other hand, in the bogie 20 of the first embodiment shown in FIGS. 3 to 6, the main electric motors 6 and 7 generate rotational forces in opposite directions, canceling out the excitation force on the bogie frame 1, and correcting the reverse rotation. Through the intervention of a mechanism 22 (see FIGS. 4 to 6), the front wheel axle 2 and the rear wheel axle 3 are rotated in the same direction so that the vehicle 30 can move forward.

図４は、図３の台車２０に搭載された２つの主電動機６，７が互いに逆方向の回転力を生み出しながらも、輪軸２，３を同方向に回転させる駆動装置４，５の概略構造を示した平面図である。図４に示す前位と後位の主電動機６，７は、それぞれ平歯車１０ａと、かさ歯車１２ａと、を◎印及び×印で示すように、互いに逆方向に回転させる。 FIG. 4 shows a schematic structure of drive devices 4 and 5 that rotate wheel sets 2 and 3 in the same direction while the two main electric motors 6 and 7 mounted on the trolley 20 of FIG. 3 generate rotational forces in opposite directions. FIG. The front and rear main motors 6 and 7 shown in FIG. 4 respectively rotate the spur gear 10a and the bevel gear 12a in opposite directions, as indicated by ◎ and x marks.

後位主電動機７の回転方向は、後位駆動装置５において逆転補正機構２２により逆転補正された後、平歯車１０ｃに伝達される。これにより、平歯車１０ｃの回転方向は図１と一致する。その結果、台車２０は、前位輪軸２と後位輪軸３と、を同方向に回転させて車両３０を進行させる。 The rotational direction of the rear main motor 7 is corrected for reverse rotation by the reverse rotation correction mechanism 22 in the rear drive device 5, and then transmitted to the spur gear 10c. As a result, the rotation direction of the spur gear 10c matches that shown in FIG. As a result, the bogie 20 rotates the front wheel axle 2 and the rear wheel axle 3 in the same direction to advance the vehicle 30.

図５は、図４の後位駆動装置５の平面断面図である。図５に示すように、後位駆動装置５は、逆転補正機構２２を構成するかさ歯車１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、２つの平歯車１０ｃ，１０ｄ、歯車軸１３、軸受け１４、軸受け固定板１５、板ばね１６ａ，１６ｂ、駆動装置筐体１７によって構成されている。 FIG. 5 is a plan sectional view of the rear drive device 5 of FIG. 4. FIG. As shown in FIG. 5, the rear drive device 5 includes bevel gears 12a, 12b, 12c, and 12d that constitute the reverse rotation correction mechanism 22, two spur gears 10c and 10d, a gear shaft 13, a bearing 14, and a bearing fixing plate. 15, leaf springs 16a and 16b, and a drive device housing 17.

かさ歯車１２ａ，１２ｄは、主電動機軸８ｂと歯車軸１３にそれぞれ固定されており、かさ歯車１２ｂ，１２ｃは、歯車軸２４ｂ，２４にそれぞれ固定されている。歯車軸１３は軸受け１４により軸支され、かさ歯車１２ｂ，１２ｃは一対の軸受け固定板１５によりそれぞれ軸支されている。 The bevel gears 12a and 12d are fixed to the main motor shaft 8b and the gear shaft 13, respectively, and the bevel gears 12b and 12c are fixed to the gear shafts 24b and 24, respectively. The gear shaft 13 is supported by a bearing 14, and the bevel gears 12b and 12c are supported by a pair of bearing fixing plates 15, respectively.

この後位駆動装置５は、後位主電動機７によって生み出された回転力をかさ歯車１２ａから１２ｂ，１２ｃを介して１２ｄに伝達する過程で、回転力の方向を反転する機構となっている。 This rear drive device 5 is a mechanism that reverses the direction of the rotational force generated by the rear main electric motor 7 in the process of transmitting the rotational force from the bevel gear 12a to 12d via 12b and 12c.

また、かさ歯車１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、軸ずれによって歯車同士が離れないように、かさ歯車１２ａ，１２ｄをかさ歯車１２ｂ，１２ｃによって上下から挟むような構造となっている。また、平歯車１０ｃは、かさ歯車１２ｄが固定されている歯車軸１３と同一の軸に固定されており、後位輪軸３に固定された平歯車１０ｄに回転力を伝達する。 Furthermore, the bevel gears 12a, 12b, 12c, and 12d have a structure in which the bevel gears 12a, 12d are sandwiched from above and below by the bevel gears 12b, 12c so that the gears do not separate from each other due to axis misalignment. Further, the spur gear 10c is fixed to the same shaft as the gear shaft 13 to which the bevel gear 12d is fixed, and transmits rotational force to the spur gear 10d fixed to the rear wheel axle 3.

上記の各歯車の回転方向を図５に◎印及び×印で示す。このように、後位主電動機７によって生み出された回転力を、後位駆動装置５を介して回転方向を反転し、後位輪軸３に伝達することで、前位主電動機６と後位主電動機７が互いに逆方向の回転力を生み出しても、前位輪軸２、後位輪軸３の回転方向は同方向となる。 The rotation direction of each of the above gears is shown in FIG. 5 by ◎ and × marks. In this way, by reversing the rotational direction of the rotational force generated by the rear main electric motor 7 via the rear drive device 5 and transmitting it to the rear wheel axle 3, the front main electric motor 6 and the rear main electric motor 6 are connected to each other. Even if the electric motor 7 generates rotational forces in opposite directions, the front wheel axle 2 and the rear wheel axle 3 rotate in the same direction.

つぎに、図６を用いてかさ歯車の支持機構について説明する。図６は、図５に示した後位駆動装置５のかさ歯車機構を、かさ歯車１２ｂ，１２ｃの回転軸を通るxz平面で切った平面断面図である。主電動機軸８ｂと歯車軸１３が軌道の不整などによりx軸方向やz軸方向にずれた場合でも衝撃を吸収し回転力を伝達できるよう、軸受け固定板１５と駆動装置筐体１７の間に板ばね１６ａ，１６ｂを取り付ける。 Next, the support mechanism of the bevel gear will be explained using FIG. 6. FIG. 6 is a plan sectional view of the bevel gear mechanism of the rear drive device 5 shown in FIG. 5 taken along the xz plane passing through the rotational axes of the bevel gears 12b and 12c. Even if the main motor shaft 8b and the gear shaft 13 are displaced in the x-axis direction or z-axis direction due to irregularities in the tracks, etc., there is a gap between the bearing fixing plate 15 and the drive device housing 17 so that the shock can be absorbed and the rotational force can be transmitted. Attach leaf springs 16a and 16b.

このとき、板ばね１６ａ，１６ｂはx軸方向とz軸方向どちらのずれにも対応できるよう、軸受け固定板１５と駆動装置筐体１７の間に斜めに取り付ける。また、軌道不整による衝撃を受けた際に、板ばね１６ａ，１６ｂの支持位置によってかさ歯車１２ｂ，１２ｃが傾かないよう、板ばね１６ａ，１６ｂは、図６に示すように筋交いとなるように取り付けられる。 At this time, the leaf springs 16a and 16b are installed obliquely between the bearing fixing plate 15 and the drive device housing 17 so as to be able to cope with deviations in both the x-axis direction and the z-axis direction. In addition, the leaf springs 16a, 16b are installed so that they are braced as shown in FIG. 6, so that the bevel gears 12b, 12c do not tilt due to the support positions of the leaf springs 16a, 16b when receiving an impact due to track irregularities. It will be done.

さらに、図５に示すように、板ばね１６ａ，１６ｂは、かさ歯車１２ｂ，１２ｃの両方の軸受け固定板１５に、それぞれ一対ずつ取り付けられる。すなわち、かさ歯車１２ｂとかさ歯車１２ｃとは、一対の軸受け固定板１５を介して４つの板ばねによりそれぞれ支持されている。 Furthermore, as shown in FIG. 5, a pair of leaf springs 16a and 16b are attached to each of the bearing fixing plates 15 of both bevel gears 12b and 12c. That is, the bevel gear 12b and the bevel gear 12c are each supported by four leaf springs via a pair of bearing fixing plates 15.

図７は、車両３０の概略を示した側面図である。図１で説明した既存の台車２９を用いた場合、車両３０では、図７に示すように、主電動機による台車枠１への加振が、車体１８にも伝わることが車体のゆれの原因の１つとなっている。 FIG. 7 is a side view schematically showing the vehicle 30. When the existing bogie 29 described in FIG. 1 is used, in the vehicle 30, the vibration of the bogie frame 1 by the main motor is transmitted to the vehicle body 18, as shown in FIG. There is one.

一方、図４で示した本発明の実施例１による台車２０では、車体のゆれの原因の１つとなっている前位主電動機６と後位主電動機７による台車枠１への加振力が相殺される。そのため、図７に示すように、車体１８の前後に搭載される台車として図４で示した台車２０を用いることで、車体のゆれの低減に効果がある。 On the other hand, in the bogie 20 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. canceled out. Therefore, as shown in FIG. 7, using the truck 20 shown in FIG. 4 as the truck mounted on the front and rear of the vehicle body 18 is effective in reducing the vibration of the vehicle body.

ここでは、逆転補正機構２２の一例として、かさ歯車１２ａ～１２ｄを用いて、主電動機によって生み出された回転力の方向を反転するかさ歯機構を示した。しかし、逆転補正機構２２は、これに限定するものでなく、回転力の方向を反転する機構であれば良い。他にも遊星歯車を用いた機構や３枚の平歯車を用いた機構、２段歯車を用いた機構、チェーンを用いた機構などでも、逆転補正機構２２として、回転力の方向を反転させることは可能である。 Here, as an example of the reversal correction mechanism 22, a bevel tooth mechanism is shown that uses bevel gears 12a to 12d to reverse the direction of the rotational force generated by the main electric motor. However, the reversal correction mechanism 22 is not limited to this, and may be any mechanism that reverses the direction of rotational force. In addition, mechanisms using planetary gears, three spur gears, two-stage gears, chains, etc. can also be used as the reverse correction mechanism 22 to reverse the direction of rotational force. is possible.

また、軌道不整などによる衝撃を吸収し、かさ歯車１２ｂ，１２ｃを支持する機構の一例として、板ばね１６ａ，１６ｂを用いた支持機構を示した。しかし、これに限定するものでなく、他にも、ダンパを用いた機構などでも、軌道不整などによる衝撃を吸収し、かさ歯車を支持することは可能である。 Furthermore, as an example of a mechanism that absorbs shocks caused by irregularities in the track and supports the bevel gears 12b and 12c, a support mechanism using leaf springs 16a and 16b is shown. However, the present invention is not limited to this, and it is also possible to use other mechanisms such as a damper to absorb shocks caused by track irregularities and support the bevel gear.

以上、説明したように、本発明は、鉄道車両３０の快適性を向上するための車内騒音低減技術である。この技術において、台車枠１に取り付けられた２つの主電動機６，７が同方向の回転力を生み出すことによって発生する台車枠１への加振が、車内騒音の原因の１つに挙げられる。本発明は、台車２０の限られたスペースで、主電動機６，７から台車枠１への加振を抑制することで、固体伝搬音による車内騒音を低減することを目的としたものである。 As described above, the present invention is an in-vehicle noise reduction technology for improving the comfort of the railway vehicle 30. In this technology, the vibration to the bogie frame 1 caused by the two main motors 6 and 7 attached to the bogie frame 1 generating rotational force in the same direction is one of the causes of noise inside the vehicle. The present invention aims to reduce in-vehicle noise due to solid-borne sound by suppressing vibrations from the main motors 6 and 7 to the bogie frame 1 in the limited space of the bogie 20.

本発明の実施形態に係る台車２０では、防振材を用いずに主電動機６，７による固体伝搬音を低減させるために、台車枠１と、台車枠１に配置された主電動機６，７と、主電動機６，７から駆動装置４，５を介して回転力を受ける輪軸２，３と、を備えた台車２０において、主電動機６，７を互いに逆方向に回転させた。 In the bogie 20 according to the embodiment of the present invention, in order to reduce solid-borne sound caused by the main motors 6 and 7 without using a vibration isolating material, the bogie frame 1 and the main motors 6 and 7 disposed in the bogie frame 1 are provided. In the truck 20, which includes a wheel set 2, 3 which receives rotational force from the main motors 6, 7 via the drive devices 4, 5, the main motors 6, 7 are rotated in opposite directions.

図８は、本発明の実施例２に係る台車２８をxz平面で切って構造を説明するための側断面図である。図８に示す台車２８において、梁１１は、前位主電動機６、後位主電動機７の間に渡した構造となっている。この梁１１は、台車２８に取り付けることで、台車枠１のたわみを抑制するように作用する。 FIG. 8 is a side sectional view for explaining the structure of the truck 28 according to the second embodiment of the present invention, taken along the xz plane. In the truck 28 shown in FIG. 8, the beam 11 is structured to be passed between the front main motor 6 and the rear main motor 7. By attaching this beam 11 to the truck 28, it acts to suppress the deflection of the truck frame 1.

例えば、前位主電動機６、後位主電動機７による加振力が台車枠１に引張力として加わった際、梁１１には加振力が圧縮力として加わり、台車枠１のたわみを抑制するように作用する。その結果、図８の台車２８は、図３の台車２０よりも、主電動機６，７による台車枠１への加振を低減する効果が一層高められる。 For example, when the excitation force from the front main motor 6 and the rear main motor 7 is applied to the bogie frame 1 as a tensile force, the excitation force is applied to the beam 11 as a compressive force, suppressing the deflection of the bogie frame 1. It works like this. As a result, the bogie 28 in FIG. 8 is more effective in reducing the vibration applied to the bogie frame 1 by the main motors 6 and 7 than the bogie 20 in FIG. 3 .

ここでは、一例として一様な梁１１を用いた構造を示したが、台車枠１のたわみを抑制するような構造をこれに限定するものでなく、他にも中空部材や曲率を持たせた部材、立体トラス構造などを用いても台車枠１のたわみを抑制することは可能である。 Here, a structure using a uniform beam 11 is shown as an example, but the structure that suppresses the deflection of the bogie frame 1 is not limited to this, and other structures such as hollow members or structures with curvature may be used. It is also possible to suppress the deflection of the bogie frame 1 by using members, three-dimensional truss structures, and the like.

本発明の実施形態に係る鉄道車両台車２０，２８は、つぎのように総括できる。
［１］この台車２０，２８は、台車枠１と、その台車枠１の前位と後位にそれぞれ配置された主電動機６，７と、台車枠１の前位と後位にそれぞれ配置された輪軸２，３と、主電動機６，７が発生する回転力を輪軸２，３に伝達する駆動装置４，５と、を備える。この台車２０，２８において、主電動機６，７を互いに逆方向に回転させる。 The railway vehicle bogies 20, 28 according to the embodiments of the present invention can be summarized as follows.
[1] The bogies 20 and 28 include a bogie frame 1, main electric motors 6 and 7 disposed at the front and rear of the bogie frame 1, respectively, and main motors 6 and 7 disposed at the front and rear of the bogie frame 1, respectively. The vehicle includes wheel axles 2 and 3, and drive devices 4 and 5 that transmit rotational force generated by main electric motors 6 and 7 to the wheel axles 2 and 3. In the carts 20, 28, the main motors 6, 7 are rotated in opposite directions.

この台車２０，２８は、台車枠１に取り付けられた２つの主電動機６，７が生み出す回転力の方向を逆方向にすることで、台車枠１への加振力を相殺させる。このようにして、主電動機６，７の固体伝搬音の原因の一つである、主電動機６，７による台車枠１への加振を抑制できる。その結果、車内の固体伝搬音による騒音を低減できる。 The bogies 20 and 28 cancel out the excitation force on the bogie frame 1 by reversing the directions of the rotational forces generated by the two main electric motors 6 and 7 attached to the bogie frame 1. In this way, it is possible to suppress the vibration of the main motors 6 and 7 to the bogie frame 1, which is one of the causes of solid-borne sound from the main motors 6 and 7. As a result, the noise caused by solid-borne sound inside the vehicle can be reduced.

［２］台車２０，２８において、前位駆動装置４または後位駆動装置５の何れか一方には、回転力の方向を逆転させて前位輪軸２または後位輪軸３へ伝達する逆転補正機構２２を有し、他方には、非補正機構２１を有する。 [2] In the bogies 20 and 28, either the front drive device 4 or the rear drive device 5 is provided with a reversal correction mechanism that reverses the direction of rotational force and transmits it to the front wheel axle 2 or the rear wheel axle 3. 22, and the other side has a non-correction mechanism 21.

すなわち、駆動装置４，５は、前位主電動機６及び後位主電動機７のうち、一方に係合する非補正機構２１と、他方に係合する逆転補正機構２２と、を備える。非補正機構２１は、一方の主電動機６に係合し、所定の歯合段数、すなわち減速段数を経て半数の輪軸２へ伝達する。 That is, the drive devices 4 and 5 include a non-correction mechanism 21 that engages with one of the front main motor 6 and the rear main motor 7, and a reverse rotation correction mechanism 22 that engages with the other. The non-correction mechanism 21 engages with one of the main motors 6 and transmits the signal to half of the wheel sets 2 through a predetermined number of gearing stages, that is, the number of deceleration stages.

逆転補正機構２２は、主電動機７に係合し、逆転する歯合段数を非補正機構２１よりも１つ多く経て残る半数の輪軸３へ伝達する。その結果、逆転補正機構２２は、前位主電動機６と後位主電動機７それぞれの回転方向に不一致があったとしても、その不一致を逆転補正して一致させる。 The reversal correction mechanism 22 engages with the main electric motor 7 and transmits the number of toothing stages for reversal to the remaining half of the wheel sets 3 one more than the non-correction mechanism 21 . As a result, even if there is a discrepancy in the rotational directions of the front traction motor 6 and the rear traction motor 7, the reverse rotation correction mechanism 22 reversely corrects the discrepancy to bring them into alignment.

例えば、前位主電動機６がＡ方向（図２、図３、図８）に回転する場合、後位主電動機７はＢ方向（図３、図８）に回転する。Ａ方向とＢ方向とは逆転する関係である。ここで、逆転関係を逆転補正機構２２により逆転の段数を１つ多く経て逆転関係が解消される。したがって、駆動装置４，５は、偶数（２個を例示）の主電動機６，７それぞれが係合する全ての輪軸２，３に同一方向の回転力を伝達する。 For example, when the front traction motor 6 rotates in the A direction (FIGS. 2, 3, and 8), the rear traction motor 7 rotates in the B direction (FIGS. 3 and 8). The A direction and the B direction are in a reverse relationship. Here, the reversal relationship is resolved by increasing the number of reversal stages by one by the reversal correction mechanism 22. Therefore, the drive devices 4 and 5 transmit rotational force in the same direction to all the wheel sets 2 and 3 that are engaged with the even number (two is illustrated) of the main electric motors 6 and 7, respectively.

これによれば、上記［１］を確実に実現できる。すなわち、既存の台車枠１の形状を変更することなく、主電動機６，７による台車枠１への加振を抑制し、主電動機６，７による固体伝搬音を低減できる。その結果、車内騒音を確実に低減することが可能な台車２０，２８を提供することができる。 According to this, the above [1] can be reliably realized. That is, without changing the shape of the existing bogie frame 1, the vibration applied to the bogie frame 1 by the main electric motors 6 and 7 can be suppressed, and the structure-borne sound caused by the main electric motors 6 and 7 can be reduced. As a result, it is possible to provide trolleys 20 and 28 that can reliably reduce interior noise.

［３］台車２０，２８において、逆転補正機構２２は、第１のかさ歯車１２ａと、第２のかさ歯車１２ｄと、第３のかさ歯車１２ｂと、第４のかさ歯車１２ｃと、を有する。第１のかさ歯車１２ａは、前位主電動機６または後位主電動機７の回転軸に固定されて回転する。 [3] In the carts 20 and 28, the reverse rotation correction mechanism 22 includes a first bevel gear 12a, a second bevel gear 12d, a third bevel gear 12b, and a fourth bevel gear 12c. The first bevel gear 12a is fixed to the rotating shaft of the front main motor 6 or the rear main motor 7 and rotates.

第２のかさ歯車１２ｄは、第１のかさ歯車１２ａに対向して配置される。第３のかさ歯車１２ｂ及び第４のかさ歯車１２ｃは、第１のかさ歯車１２ａ及び第２のかさ歯車１２ｄを挟んで互いに対向して配置され、第１のかさ歯車１２ａ及び第２のかさ歯車１２ｄにそれぞれ歯合する。 The second bevel gear 12d is arranged opposite to the first bevel gear 12a. The third bevel gear 12b and the fourth bevel gear 12c are arranged opposite to each other with the first bevel gear 12a and the second bevel gear 12d in between, and the first bevel gear 12a and the second bevel gear 12d, respectively.

上記［３］は、つぎのように換言できる。台車２０，２８において、逆転補正機構２２は、第１，第２のかさ歯車１２ａ，１２ｄの軸方向に直交する、別の第３，第４のかさ歯車１２ｂ，１２ｃが上下から挟み込むように歯合するかさ歯機構２２（同一符号で示す）である。 The above [3] can be rephrased as follows. In the carts 20, 28, the reversal correction mechanism 22 is configured such that the third and fourth bevel gears 12b and 12c, which are perpendicular to the axial direction of the first and second bevel gears 12a and 12d, sandwich the gears from above and below. A matching bevel tooth mechanism 22 (indicated by the same reference numeral).

すなわち、このかさ歯機構２２は、主電動機軸８ｂ及び歯車軸１３それぞれに固定されて対向する第１，第２のかさ歯車１２ａ，１２ｄに、主電動機軸８ｂ及び歯車軸１３に直交する別の歯車軸２４ｂ，２４ｃに固定された第３，第４のかさ歯車１２ｂ，１２ｃが歯合する。これにより、強い伝達トルクを安定的に逆転させて伝達できる。 That is, this bevel tooth mechanism 22 has a first and second bevel gear 12a, 12d which are fixed to the main motor shaft 8b and the gear shaft 13 and are facing each other, and a second bevel gear which is perpendicular to the main motor shaft 8b and the gear shaft 13. Third and fourth bevel gears 12b and 12c fixed to gear shafts 24b and 24c mesh with each other. Thereby, strong transmission torque can be stably reversed and transmitted.

なお、第３，第４のかさ歯車１２ｂ，１２ｃは、一対である必要はなく、第３のかさ歯車１２ｂと、第４のかさ歯車１２ｃと、の少なくとも何れか１つでも良い。このような構成の逆転補正機構２２によって、主電動機軸８ｂ側から歯車軸１３側に伝達する回転方向を逆転させる。 Note that the third and fourth bevel gears 12b and 12c do not need to be a pair, and may be at least one of the third bevel gear 12b and the fourth bevel gear 12c. The reverse rotation correction mechanism 22 having such a configuration reverses the direction of rotation transmitted from the main motor shaft 8b side to the gear shaft 13 side.

［４］台車２０，２８において、前位駆動装置４または後位駆動装置５の何れか一方に、逆転補正機構２２が構成される。この逆転補正機構２２は、かさ歯機構２２（同一符号）であり、軸受け１３と、一対の軸受け固定板１５と、板ばね１６ａ，１６ｂと、を備えると良い。軸受け１３は、第２のかさ歯車１２ｄを軸支する。 [4] In the carts 20 and 28, the reverse rotation correction mechanism 22 is configured in either the front drive device 4 or the rear drive device 5. The reverse rotation correction mechanism 22 is a bevel tooth mechanism 22 (same reference numeral), and preferably includes a bearing 13, a pair of bearing fixing plates 15, and leaf springs 16a and 16b. The bearing 13 pivotally supports the second bevel gear 12d.

一対の軸受け固定板１５は、第３のかさ歯車１２ｂ及び第４のかさ歯車１２ｃをそれぞれ軸支する。板ばね１６ａ，１６ｂは、一対の軸受け固定板１５を介して第３のかさ歯車１２ｂ及び第４のかさ歯車１２ｃを支持する構成であり、輪軸３の偏倚に適応して歯合を滑らかにする作用効果がある。 The pair of bearing fixing plates 15 pivotally support the third bevel gear 12b and the fourth bevel gear 12c, respectively. The leaf springs 16a and 16b are configured to support the third bevel gear 12b and the fourth bevel gear 12c via a pair of bearing fixing plates 15, and smooth the meshing by adapting to the deviation of the wheel set 3. It has an effect.

逆転補正機構２２は、それを構成する第１かさ歯車１２ａから第２かさ歯車１２ｄへの動力伝達段階の中間に、第３，第４のかさ歯車１２ｂ，１２ｃが介在して逆転させる。これら第３，第４のかさ歯車１２ｂ，１２ｃは、板ばね１６ａ，１６ｂにより弾力的に軸支されているため、歯合相手の軸がある程度偏倚しても適応する。このため、軌道のカーブやうねりに応じて車輪の振動や偏倚を伴う後位輪軸３と同軸回転する平歯車１０ｄ、及びそれに歯合する平歯車１０ｃと同軸回転する第２かさ歯車１２ｄに対し、主電動機軸８ｂ側から良好に駆動力を伝達できる。 In the reverse rotation correction mechanism 22, the third and fourth bevel gears 12b and 12c are interposed in the intermediate stage of power transmission from the first bevel gear 12a to the second bevel gear 12d, thereby causing reverse rotation. Since these third and fourth bevel gears 12b and 12c are elastically supported by leaf springs 16a and 16b, they can accommodate even if the shafts of their meshing partners are biased to some extent. For this reason, for the spur gear 10d that rotates coaxially with the rear wheel axle 3, which causes wheel vibrations and deviations depending on the curves and waviness of the track, and the second bevel gear 12d that rotates coaxially with the spur gear 10c that meshes with it, Driving force can be transmitted favorably from the main motor shaft 8b side.

［５］台車２０，２８において、複数の板ばね１６ａ，１６ｂが、軸受け固定板１５と前位駆動装置４または後位駆動装置５の筐体との間に斜めに取り付けられ、隣り合う板ばね１６ａ，１６ｂが筋交いとなるように支持機構１６が形成された。このような構成の台車２０，２８は、上記［４］の輪軸３の偏倚に適応して歯合を滑らかにする作用効果がより確実である。 [5] In the bogies 20, 28, a plurality of leaf springs 16a, 16b are installed diagonally between the bearing fixing plate 15 and the housing of the front drive device 4 or the rear drive device 5, and adjacent leaf springs The support mechanism 16 was formed so that 16a and 16b were braced. The bogies 20 and 28 having such a configuration can more reliably achieve the effect of smoothing the meshing by adapting to the deviation of the wheel set 3 described in [4] above.

［６］台車２８は、前位主電動機４と後位主電動機５との間に掛け渡される梁１１を備えた。このように、主電動機６，７間に掛け渡された梁１１は、台車枠１のたわみを抑制する作用があるので、台車枠１への加振力を相殺させる効果をより高めることができる。 [6] The truck 28 includes a beam 11 that spans between the front main motor 4 and the rear main motor 5. In this way, the beam 11 spanning between the main motors 6 and 7 has the effect of suppressing the deflection of the bogie frame 1, so that the effect of canceling out the excitation force on the bogie frame 1 can be further enhanced. .

１…台車枠、２…前位輪軸、３…後位輪軸、４…前位駆動装置、５…後位駆動装置、６…前位主電動機、７…後位主電動機、８ａ，８ｂ…主電動機軸、１０ａ～１０ｄ…平歯車、１１…梁、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…かさ歯車、１３，２４ｂ，２４ｃ…歯車軸、１４…軸受け、１５…軸受け固定板、１６…支持機構、１６ａ，１６ｂ…板ばね、１７…（位駆動装置５の）筐体、駆動装置、１８…車体、２０，２８，２９…鉄道車両台車（台車）、２１…非補正機構（平歯車機構）、２２…逆転補正機構（かさ歯車機構）、３０…鉄道車両（車両）
1... Bogie frame, 2... Front wheel axle, 3... Rear wheel axle, 4... Front drive device, 5... Rear drive device, 6... Front main motor, 7... Rear main motor, 8a, 8b... Main Motor shaft, 10a to 10d... Spur gear, 11... Beam, 12a, 12b, 12c, 12d... Bevel gear, 13, 24b, 24c... Gear shaft, 14... Bearing, 15... Bearing fixing plate, 16... Support mechanism, 16a , 16b... leaf spring, 17... (position drive device 5) casing, drive device, 18... car body, 20, 28, 29... railway vehicle bogie (bogie), 21... non-correction mechanism (spur gear mechanism), 22 ...Reverse correction mechanism (bevel gear mechanism), 30...Railway vehicle (vehicle)

Claims

台車枠と、
前記台車枠の前位と後位にそれぞれ配置された前位主電動機及び後位主電動機と、
前記台車枠の前位と後位にそれぞれ配置された前位輪軸及び後位輪軸と、
前記前位主電動機が発生する回転力を前記前位輪軸に伝達する前位駆動装置と、
前記後位主電動機が発生する回転力を前記後位輪軸に伝達する後位駆動装置と、を備え、
前記前位主電動機と前記後位主電動機とは、互いに逆方向に前記回転力を発生し、
前記前位駆動装置または前記後位駆動装置の何れか一方は、前記回転力の方向を逆転させて前記前位輪軸または前記後位輪軸へ伝達する逆転補正機構を有する、
鉄道車両台車。 The truck frame and
a front traction motor and a rear traction motor disposed at the front and rear of the bogie frame, respectively;
a front wheel axle and a rear wheel axle respectively arranged at the front and rear of the bogie frame;
a front drive device that transmits rotational force generated by the front main electric motor to the front wheel axle;
a rear drive device that transmits rotational force generated by the rear main electric motor to the rear wheel axle,
The front traction motor and the rear traction motor generate the rotational force in opposite directions,
Either the front drive device or the rear drive device has a reversal correction mechanism that reverses the direction of the rotational force and transmits it to the front wheel axle or the rear wheel axle.
Railway vehicle bogie.

前記逆転補正機構は、
前記前位主電動機または前記後位主電動機の回転軸に固定された第１のかさ歯車と、前記第１のかさ歯車に対向して配置された第２のかさ歯車と、前記第１のかさ歯車及び前記第２のかさ歯車を挟んで互いに対向して配置され、前記第１のかさ歯車及び前記第２のかさ歯車とそれぞれ歯合する第３のかさ歯車及び第４のかさ歯車と、を有する、
請求項１に記載の鉄道車両台車。 The reversal correction mechanism is
a first bevel gear fixed to a rotating shaft of the front traction motor or the rear traction motor; a second bevel gear disposed opposite to the first bevel gear; and a second bevel gear disposed opposite to the first bevel gear; a third bevel gear and a fourth bevel gear that are arranged opposite to each other with the gear and the second bevel gear interposed therebetween and mesh with the first bevel gear and the second bevel gear, respectively; have,
The railway vehicle bogie according to claim 1 .

前記前位駆動装置または前記後位駆動装置の何れか一方は、
前記第２のかさ歯車を軸支する軸受けと、
前記第３のかさ歯車及び前記第４のかさ歯車をそれぞれ軸支する一対の軸受け固定板と、
前記一対の軸受け固定板を介して前記第３のかさ歯車及び前記第４のかさ歯車を支持する板ばねと、を備えた、
請求項２に記載の鉄道車両台車。 Either the front drive device or the rear drive device,
a bearing that pivotally supports the second bevel gear;
a pair of bearing fixing plates that respectively pivotally support the third bevel gear and the fourth bevel gear;
a leaf spring that supports the third bevel gear and the fourth bevel gear via the pair of bearing fixing plates;
The railway vehicle bogie according to claim 2 .

複数の前記板ばねが、前記軸受け固定板と前記前位駆動装置または前記後位駆動装置の筐体との間に斜めに取り付けられ、隣り合う前記板ばねが筋交いとなるように支持機構が形成された、
請求項３に記載の鉄道車両台車。 A support mechanism is formed such that the plurality of leaf springs are installed diagonally between the bearing fixing plate and the casing of the front drive device or the rear drive device, and adjacent leaf springs are braced. was done,
The railway vehicle bogie according to claim 3 .

前記前位主電動機と前記後位主電動機との間に掛け渡される梁を備えた、
請求項１～４の何れか１項に記載の鉄道車両台車。
comprising a beam spanning between the front traction motor and the rear traction motor;
The railway vehicle bogie according to any one of claims 1 to 4 .