(57)【要約】車両本体（１）の床下側面に、側面カバー（８）が設けられた車両において、全閉形主電動機（５）を台車枠外に設ける。全閉形主電動機（５）は、外気を吸気口から吸気し通流させ排気口から排出する外気通風路を備え、この外気通風路を利用して内部に発生した熱を外部に放熱する。通気ダクト（９）の一端を前記吸気口に接続し、他端を側面カバー（８）にて車両外側に向けて開口させる。これにより、車両外側から外気を供給できるため冷却効率が向上し、さらに、台車枠外に設けることで全閉形主電動機（５）の大容量化が可能となる。
2009034607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両本体の床下側面に側面カバーを有する車両に搭載され、電動機を動力源として前記車両の台車に設けられた車軸及びこの車軸に固定された車輪を回転駆動することで、前記車両を走行させる車両用駆動装置であって、
前記車両本体の床下における前記台車の枠外に設けられると共に、外気を吸気口から吸気し通流させ排気口から排出する外気通風路を有し、この外気通風路を利用して内部に発生した熱を外部に放熱する全閉形電動機と、
この全閉形電動機の回転駆動力を前記車軸に伝達するシャフトと、
前記吸気口と、前記側面カバーに設けられた開口部と、を接続する通気ダクトと、
を備えることを特徴とする車両用駆動装置。
【請求項２】
前記全閉形電動機の吸気口は、当該全閉形電動機が接続されている前記台車側に配置され、かつ、前記全閉形電動機の排気口は、当該全閉形電動機が接続されている前記台車とは反対側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動装置。
【請求項３】
前記通気ダクトは、前記開口部にて、前記側面カバーに対して垂直となるように配設されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用駆動装置。
【請求項４】
前記通気ダクトは、第１、第２及び第３の開口端を有するＴ字型の形状であり、前記第１の開口端は前記吸気口に接続され、前記第２の開口端は前記車両の一方の側面における前記側面カバーに設けられた開口部に接続されると共に、前記第３の開口端は前記一方の側面に対向する他方の側面における前記側面カバーに設けられた開口部に接続されることを特徴とする請求項３に記載の車両用駆動装置。
【請求項５】
前記開口部には、集塵フィルタが設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電車等の車両を駆動する車両用駆動装置に関し、特に、全閉形電動機を用いた車両用駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電車等の車両を駆動する車両用駆動装置は、車両本体の床下に設けられた電動機を駆動源とし、この電動機の回転力を台車に設けられた歯車装置、車軸等を介して車輪に伝達し、車両を走行させる。また、車両の高速化に伴い、電動機の一層の小型軽量化・大容量化が求められている。【０００３】
従来、この種の電動機としては、電動機内部に外気を導入し冷却風として利用する開放形電動機が用いられている。開放形電動機では、塵埃等を含んだ外気を電動機内部に導入するため、電動機の汚損を防ぐためのフィルタの交換や、電動機内部の定期的な清掃のために電動機の分解を行うなど、開放形に起因する保守作業が必要となる。また、快適性の向上を目的として、車両環境の低騒音化が求められており、特に電動機の低騒音化は、開放形電動機における課題の一つとなっている。【０００４】
このような省保守化の追及及び車内外騒音の低減対策に対応して、電動機を全閉化した全閉形電動機が開発されている。全閉形電動機では、開放形電動機に比べて、その構造上放熱能力が大幅に低下するため、冷却効率の向上を図る必要がある。全閉形電動機の冷却方式の一例としては、電動機に電動機内部と隔絶した冷却用の外気通風路を設け、この外気通風路に外気を通流させ、電動機内部を循環する密閉空気と外気通風路内の外気との間で熱交換を行うことで、電動機内部に発生した熱を外部へ放熱させるものがある（例えば、特許文献１を参照）。【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１９４４０７号公報
【特許文献２】特開昭５８−１２９１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の全閉形電動機を用いた車両用駆動装置には、以下に示すような問題点があった。【０００７】
近時の電車車両は、外的美観や走行抵抗の低減の観点から、車両本体の床下側面に側面カバーを取り付けるものが多い。このような側面カバーの取り付けられた車両において、全閉形電動機を床下に搭載した場合、電動機の放熱により温度上昇した空気が側面カバーにより囲まれた領域に滞るため、この高温の空気を再び冷却用として外気通風路に導くことになり、電動機の冷却効率が著しく低下するという問題点がある。上述のように、全閉形電動機では、開放形に比べてそもそも冷却効率が低いが、車両に側面カバーが取り付けられた状況下では、さらに冷却効率が低下するという問題点がある。【０００８】
また、従来、車両駆動用の電動機は、車両本体下部に設けられた台車に取り付けられている。そのため、電動機の寸法は標準レール幅の範囲で制約され、電動機の大容量化に対する制約となっている。特に、全閉形電動機の場合、冷却能力を向上させるために冷却機構の付加が必要となり、開放形に比べて同一性能であればより体格が大きくなる。したがって、大容量の全閉形電動機の車両搭載が困難となり、要求される容量が大きいときには、全閉形電動機の台車搭載そのものが成り立たない場合があった。【０００９】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、冷却効率が向上し、かつ、大容量の全閉形電動機の搭載が可能な車両用駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車両用駆動装置は、車両本体の床下側面に側面カバーを有する車両に搭載され、電動機を動力源として前記車両の台車に設けられた車軸及びこの車軸に固定された車輪を回転駆動することで、前記車両を走行させる車両用駆動装置であって、前記車両本体の床下における前記台車の枠外に設けられると共に、外気を吸気口から吸気し通流させ排気口から排出する外気通風路を有し、この外気通風路を利用して内部に発生した熱を外部に放熱する全閉形電動機と、この全閉形電動機の回転駆動力を前記車軸に伝達するシャフトと、前記吸気口と前記側面カバーに設けられた開口部とを接続する通気ダクトと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、全閉形電動機の吸気口と側面カバーに設けられた開口部とを接続する通気ダクトを設けることで、全閉形電動機に車両外側からの外気を冷却風として供給することができる。そのため、従来のように全閉形電動機周辺の排熱の影響を受けた高温の空気を供給することがなく、全閉形電動機の冷却効率を常に高い状態に維持することができるという効果を奏する。【００１２】
また、本発明では、全閉形電動機の外気通風路に設けられている吸気機能を利用し、通気ダクトを介して車両外側から冷却風を供給している。したがって、新たに強制通風のための装置を設ける必要がなく、また、従来技術のように、車両走行によって生じる走行風を利用するものではないため、車両が徐行してその速度が小さい場合や停車時において電動機を運転している場合など十分に走行風が得られない場合でも、高い冷却効率を維持することができる。【００１３】
また、本発明によれば、全閉形電動機が台車の枠外に設けられているので、台車により規定される搭載寸法制約がなくなり、大容量の全閉形電動機を搭載することが可能となる。すなわち、台車以外の車体に装架することでスペースを確保でき、全閉形電動機の大容量化を実現する。【００１４】
また、全閉形電動機を台車の枠外に設けているため、全閉形主電動機と車軸とをシャフトで接続している。このシャフトは、全閉形主電動機の回転駆動力を車軸に伝達するという本来の機能に加えて、金属材料等で構成することで伝熱性を備えるので、全閉形電動機からの放熱を促進するという冷却効果もある。そのため、全閉形電動機の冷却効率がさらに向上する。【００１５】
以上、本発明によれば、省保守化、低騒音化の実現という全閉形電動機の従来の長所に加えて、大容量でかつ冷却効率に優れた全閉形電動機を搭載した車両用駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施の形態１に係る車両用駆動装置の構成を示す概略側面図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る車両用駆動装置の構成示す概略平面図であり、車両下部を下方から見た場合の図である。
【図３】図３は、図１における車軸とシャフトとの接続箇所の詳細図である。
【図４】図４は、実施の形態１における全閉形主電動機の構成の一例を示す断面図である。
【図５】図５は、実施の形態２に係る車両用駆動装置の構成示す概略平面図であり、車両下部を下方から見た場合の図である。
【図６】図６は、実施の形態３に係る車両用駆動装置の構成示す概略平面図であり、車両下部を下方から見た場合の図である。
【図７】図７は、実施の形態３の変形例の構成を示す概略平面図であり、車両下部を下方から見た場合の図である。
【図８】図８は、通気ダクトを設けない場合の車両用駆動装置の構成を示す概略側面図である。
【図９】図９は、図８の車両用駆動装置の構成を示す概略平面図であり、車両下部を下方から見た場合の図である。
【図１０】図１０は、従来の車両用駆動装置の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１  車両本体
２  台車
３ａ、３ｂ  車軸
４ａ、４ｂ  車輪
５  全閉形主電動機
６  シャフト
８  側面カバー
９  通気ダクト
１０，１８ａ，１８ｂ，３１  開口部
１１  接続部
１２  接続箇所
１３，１４  ギヤ
１７，２０ａ，２０ｂ  集塵フィルタ
１９  通気ダクト
３０  通気ダクト
５１  固定子
５２  固定子巻線
５３  回転子
５４  内気通風路
５５  外気通風路
５６  内扇ファン
５７  外扇ファン
５８  吸気口
５９  排気口
１０１ａ，１０１ｂ  主電動機
１０２ａ，１０２ｂ  歯車装置
１０３ａ、１０３ｂ  歯車形たわみ軸継手
１０４  台車枠
１０５ａ，１０５ｂ  車軸
１０６  車輪
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る車両用駆動装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。【００１９】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る車両用駆動装置の構成を示す概略側面図である。また、図２は、本実施の形態に係る車両用駆動装置の構成を示す概略平面図であり、車両下部を下方から見た場合の図である。本実施の形態の車両用駆動装置は、電車車両等に設けられた車両用駆動装置であって、全閉形の電動機（以下、全閉形主電動機という。）により、電力をトルクに変換して車両を走行させるものである。【００２０】
電車車両の主要部である車両本体１の下部には台車２が設けられており、この台車２には車軸３ａ、３ｂが設けられている。また、車軸３ａの両端にはそれぞれ車輪４ａが嵌入固定され、同様に、車軸３ｂの両端にはそれぞれ車輪４ｂが嵌入固定されている。なお、図１では、１台の車両に２つの台車２が設けられ、かつ、各台車２には２つの車軸が設けられた例を示しているが、図２では、簡単のため、台車２の記載を省略すると共に、１方の台車に設けられた車軸及び車輪のみを記載し、他方の台車に設けられた車軸及び車輪の記載を省略している。【００２１】
車両本体１の床下側面には、美観、機器の保護及び走行抵抗の低減等を目的として側面カバー８が設けられている。この側面カバー８はいわゆるスカート等であり、車両本体１の床下の両側面に設けられている。【００２２】
車両本体１の床下における台車２の枠外には、全閉形主電動機５が設けられている。本実施の形態では、このように全閉形主電動機５を台車２の枠外に設けることで、設置スペースの自由度が高くなり、大容量の全閉形主電動機５を設置することが可能となる。なお、従来の主電動機の設置例との比較については後に詳述する。全閉形主電動機５は例えば吊り装置で吊り下げることで床下に取り付けられている。【００２３】
全閉形主電動機５には、回転駆動力を車軸３ａに伝達するためのシャフト６の一端が取り付けられており、シャフト６の他端は車軸３ａに接続されている。図３は、図１における車軸３ａとシャフト６との接続箇所１２の詳細図である。図３に示すように、本実施の形態では、一例として直角カルダン方式と呼ばれる接続方式を採用している。すなわち、シャフト６と車軸３ａとは直交するように配置されており、シャフト６の先端に取り付けられたギヤ１３と、車軸３ａの長手方向の中央付近に取り付けられたギヤ１４とが噛み合うことで、シャフト６の回転を車軸３ａの回転に変換している。なお、本実施の形態では、台車２に設けられた車軸３ａ、３ｂのうち、全閉形主電動機５に近い側に設けられた車軸３ａにのみ主電動機の駆動力が直接伝達されるようになっている。つまり、本実施の形態では、同一の台車に取り付けられている２本の車軸の一方にのみに全閉形主電動機５が連結されている。【００２４】
図４は、全閉形主電動機５の構成の一例を示す断面図である。図４では、全閉形主電動機５の主構成要素として、固定子５１と、この固定子５１に巻回された固定子巻線５２と、回転子５３とが符号を付して示されている。また、全閉形主電動機５の冷却機構として、主電動機内部に密閉された空気が循環する内気通風路５４と、外気を吸気口５８から吸気して通流させた後に排気口５９から排出する外気通風路５５とが設けられている。そして、内気通風路５４には内気を循環させるためのファンである内扇ファン５６が、外気通風路５５には外気を吸気口５８から吸気して通流させるためのファンである外扇ファン５７が設けられている。【００２５】
全閉形主電動機５の運転に伴い内部で発生した熱は、内気通風路５４内の空気の温度を上昇させるが、この温度上昇した内気が内気通風路５４を循環することで、放熱フィン等を介して外部へ放熱されると共に、内気通風路５４と外気通風路５５とが固定子５１の周辺で壁面を通じて熱交換を行うことで、外気通風路５５を通流する外気を介して外部へ放熱される。また、内気通風路５４と外気通風路５５との間で直接空気が交換されることはないので、外気に塵埃等が含まれていたとしても主電動機内部に混入することがない。【００２６】
次に、図１及び図２に示すように、全閉形主電動機５には、外気取り込み用の通気ダクト９が接続されており、この通気ダクト９は側面カバー８にて車両外側に向けて開口している。詳細には、通気ダクト９は２つの開口端を有し、その一端が全閉形主電動機５の吸気口５８に接続されると共に、その他端が側面カバー８に設けられた開口部１０に導かれ、通気ダクト９の他端と開口部１０とが一致するようにして相互に接続されている。このように、本実施の形態では、車両の一方の側面における側面カバー８に開口部１０が設けられており、通気ダクト９が吸気口５８と開口部１０とを接続することで、外気通風路５５には車両外側の空気が直接供給される構成となっている。開口部１０の形状は例えば矩形である。【００２７】
全閉形主電動機５の排気口５９は、この全閉形主電動機５がシャフト６を介して接続されている台車２側に配置され、かつ、全閉形主電動機５の吸気口５８は、この全閉形主電動機５がシャフト６を介して接続されている台車２とは反対側に配置されている。通気ダクト９は、全閉形主電動機５から車両走行方向に沿って延設された後に略直角に曲がり、側面カバー８の開口部１０まで直線的に延設されている。特に、通気ダクト９は、開口部１０にて側面カバーに対して垂直となるように設置されている。なお、図２では外気の流れを矢印で示しており、全閉形主電動機５には通気ダクト９を通じて車両の外側から空気が供給され、全閉形主電動機５から台車２側に排気されている。【００２８】
通気ダクト９における全閉形主電動機５との間の接続部は、例えば蛇腹状の伸縮性及び可撓性を兼ね備えた接続部１１を構成している。この接続部１１は、車両走行に伴って発生する振動や揺れにより全閉形主電動機５と通気ダクト９との間の接合部に応力が働いても、車両の前後進方向に伸縮し又は可撓に変形することで振動や揺れを低減するようにフレキシブルに対応し、全閉形主電動機５と通気ダクト９との間の接続信頼性を安定に確保するものである。【００２９】
また、開口部１０には、例えば集塵フィルタ１７が設けることが好ましく、これにより側面カバー８の外側から通気ダクト９内に流入する空気に含まれる塵埃等を集塵し、通気ダクト９及び外気通風路５５に流入させないようにすることができる。なお、集塵フィルタ１７は開口部１０に設けてもよいし、通気ダクト９の開口端に設けてもよい。【００３０】
次に、上述のように構成された本実施の形態の動作について図１〜図４を参照して説明する。全閉形主電動機５の運転に伴い、その内部に熱が発生する。この発生した熱は、内気通風路５４内に密閉された空気の温度を上昇させ、この温度上昇した空気が内扇ファン５６の動作により内気通風路５４に従って循環する。一方、外気通風路５５は通気ダクト９と連通し、さらに通気ダクト９の一端は開口部１０にて車両の外側に開口しているので、外扇ファン５８の動作により外気通風路５５には車両外側の比較的低温の空気が吸気され、この比較的低温の空気が外気通風路５５を通流する。そして、内気通風路５４を循環する高温の空気と、外気通風路５５を通流する比較的低温の空気とが熱交換をすることで外部に放熱がなされる。【００３１】
次に、本実施の形態の効果について説明する。本実施の形態によれば、全閉形主電動機５の吸気口５８と側面カバー８に設けられた開口部１０とを接続する通気ダクト９を設けることで、外気通風路５５には常に車両外側から比較的低温の空気が供給されることになり、全閉形主電動機５の冷却効率が向上するという効果を奏する。【００３２】
ここで、図８及び図９を参照して、通気ダクト９を設けない場合の冷却効率について説明する。図８は、通気ダクトを設けない場合の車両用駆動装置の構成を示す概略側面図、図９は、図８の車両用駆動装置の構成を示す概略平面図であり、車両下部を下方から見た場合の図である。なお、図１及び図２と同一の構成部分については同一の符号を付している。【００３３】
図８及び図９に示すように、全閉形主電動機５は、その設置箇所周辺における外気を吸気口５８から吸気し、吸気時よりも温度上昇した高温の空気を排出する。車両本体１の床下側面には側面カバー８が設けられているため、全閉形主電動機５の排出する高温の空気は側面カバー８で囲まれた領域に滞る傾向にある。そのため、全閉形主電動機５は、その設置箇所周辺における高温の空気を外気通風路５５に導入することになり、運転を継続することで、外気通風路５５を通流する空気の温度と内気通風路５４を循環する空気の温度との差がしだいに小さくなり、冷却効率が大幅に低下することになる。これに対して、本実施の形態では、通気ダクト９を介して、全閉形主電動機５の排熱の影響を受けていない冷却風を車両外側の外気から確実に供給することで高い冷却効率を実現している。【００３４】
また、本実施の形態では、外扇ファン５７の動作により吸気することで、通気ダクト９を介して車両外側からの冷却風を全閉形主電動機５に供給している。つまり、全閉形主電動機５に既に設けられた機能を有効活用することで外気の導入を行っており、新たに強制通風のための装置を設ける必要がない。また、本実施の形態は、例えば特許文献２に記載されている車両用熱交換装置のように、車両走行によって生じる走行風を冷却風として利用する場合とは異なり、車両が徐行してその速度が小さい場合や停車時において主電動機を運転している場合など十分に走行風が得られない場合でも、外扇ファン５７により吸気することで高い冷却効率を維持できる。なお、特許文献２では、車両に搭載された変圧器やリアクトルなどの電気機器の冷却を対象としており、本実施の形態のように全閉形主電動機の冷却を対象としたものとは異なる。【００３５】
本実施の形態では、全閉形主電動機５に設けられた吸気口５８と排気口５９とが十分に離隔しており、特に、排気口５９は全閉形主電動機５が接続されている台車２側に配置され、かつ、吸気口５８は全閉形主電動機５が接続されている台車２とは反対側に配置されている。このように吸気側と排気側が十分に離隔しているので、吸気側は排気による熱の影響を受けにくい構成となっており、冷却効率の向上に寄与している。また、このような配置構成により、通気ダクト９の取り付けも容易となっている。【００３６】
本実施の形態では、通気ダクト９は、開口部１０において側面カバー８に対して垂直となるように配設されている。そのため、開口部１０から通気ダクト９へ流入する空気は側面カバー８に対して垂直に流れる。このような構成は、上述のように走行風を利用せずに冷却風を導入できることから可能となる。したがって、走行風を利用する場合のように、通気ダクト９を側面カバー８に対して傾斜させて設ける必要がないので、構造が簡素化され、取り付けが容易になると共に、通気ダクト９の長さも短くなる分、コストも低減される。ただし、通気ダクト９を従来のように、側面カバー８に対して傾斜させて設けることもできる。【００３７】
また、開口部１０には集塵フィルタ１７が設けられているので、車両の外側の空気に含まれる塵埃等が通気ダクト９の内部に流入することを防止できる。したがって、外気通風路５５内にも塵埃が流入することを防止することができ、全閉形主電動機５の保守が容易となる。【００３８】
また、吸気口５８と通気ダクト９との間に設けられた接続部１１は、伸縮性及び可撓性を兼ね備えているので、車両の走行に伴う振動や揺れを吸収し、全閉形主電動機５と通気ダクト９との間の接続信頼性が向上する。【００３９】
また、本実施の形態によれば、全閉形主電動機５が台車２の枠外に設けられているので、台車２により規定される搭載寸法制約がなくなり、大容量の全閉形主電動機５を搭載することが可能となる。すなわち、台車２以外の車体に装架することでスペースを確保でき、全閉形主電動機５の大容量化を実現できる。【００４０】
ここで、図１０を参照して、台車に主電動機が搭載された場合の構成例について説明する。図１０は、従来の車両用駆動装置の構成を示す平面図である。図１０では、対角に配置された主電動機１０１ａ及び１０１ｂが、それぞれ台車枠１０４に取り付けられている。台車枠１０４には、車軸１０５ａ及び１０５ｂが設けられており、車軸１０５ａ及び１０５ｂの両端にはそれぞれ車輪１０６が嵌入され固定されている。また、車軸１０５ａには歯車装置１０２ａが接続されると共に、車軸１０５ｂには歯車装置１０２ｂが接続されている。また、主電動機１０１ａの回転軸と、歯車装置１０２ａのピニオン軸とが、歯車形たわみ軸継手１０３ａにより可撓的に連結され、同様に、主電動機１０１ｂの回転軸と、歯車装置１０２ｂのピニオン軸とが、歯車形たわみ軸継手１０３ｂにより可撓的に連結されている。主電動機１０１ａ及び１０１ｂの回転軸は、車軸１０５ａ及び１０５ｂと平行になるように構成されている。【００４１】
このような従来の車両用駆動装置においては、主電動機１０１ａ及び１０２ｂの寸法が台車枠により制限されることが容易にわかる。すなわち、レール幅による寸法制約と、車軸−歯車ピニオン間距離（センターディスタンス）３００による制約とにより、大容量の主電動機の設置が困難となることがわかる。【００４２】
本実施の形態では、全閉形主電動機５を例えば誘導電動機とした場合、従来に比べてその容量を２倍程度まで大容量化できることがわかった。そのため、図１０では、１つの台車枠１０４に対して２つの主電動機１０１ａ及び１０１ｂが搭載されているが、図１及び図２では、１つの台車２に対して１つの全閉形主電動機５が搭載することで、従来と同じ走行性能を確保しつつ、さらに冷却効率を大幅に向上させている。【００４３】
また、全閉形主電動機５を台車２の枠外に設けているため、全閉形主電動機５と車軸３ａとをシャフト６で接続している。このシャフト６は、全閉形主電動機５の回転駆動力を車軸３ａに伝達するという本来の機能に加えて、金属材料で構成されることから伝熱性に優れ、全閉形主電動機５からの放熱を促進するという冷却効果もある。そのため、全閉形主電動機５の冷却効率の向上に寄与している。【００４４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、省保守化、低騒音化の実現に加えて、大容量でかつ冷却効率に優れた全閉形主電動機５を搭載した車両用駆動装置を提供することができる。【００４５】
実施の形態２．
図５は、本実施の形態に係る車両用駆動装置の構成を示す概略平面図であり、車両下部を下方から見た場合の図である。本実施の形態では、通気ダクト１９の構造が実施の形態１における通気ダクト９の構造と異なる。なお、図５では、図２と同一の構成部分には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。【００４６】
図５に示すように、通気ダクト１９は、３つの開口端を有するＴ字型の形状であり、一端は全閉形主電動機５の吸気口５８に接続され、残りの二端のうち一方は車両の一方の側面における側面カバー８に設けられた開口部１８ａに接続されると共に、残りの二端のうち他方は車両の他方の側面における側面カバー８に設けられた開口部１８ｂに接続されている。このように本実施の形態では、開口部１８ａ及び１８ｂが設けられ、かつ、これらは相互に対向する両側面の側面カバー８にそれぞれ設けられている。また、開口部１８ａには集塵フィルタ２０ａが、開口部１８ｂには集塵フィルタ２０ｂが、それぞれ設けられている。【００４７】
本実施の形態によれば、側面カバー８の一方の開口部である例えば開口部１８ａがごみ等で閉塞した場合でも、他方の開口部１８ｂを利用して車両外側の空気を取り入れることができるので、通気ダクト１９を介して安定して冷却風を得ることができる。なお、本実施の形態では、側面カバー８における開口部を２箇所に設けたが、これに限定されず、一般に複数個の開口部を設けることができる。本実施の形態のその他の構成、動作及び効果は、実施の形態１と同様である。【００４８】
実施の形態３．
図６は、本実施の形態に係る車両用駆動装置の構成を示す概略平面図であり、車両下部を下方から見た場合の図である。また、図７は、本実施の形態の変形例の構成を示す概略平面図であり、車両下部を下方から見た場合の図である。なお、図５及び図６では、図２と同一の構成部分には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。【００４９】
図７に示すように、本実施の形態では、図５に示す実施の形態２の構成に加えて、排気用の通気ダクト３０が設けられている。すなわち、全閉形主電動機５の排気口５９には通気ダクト３０の一端が接続されると共に、通気ダクト３０の他端が側面カバー８に設けられた開口部３１に接続されている。【００５０】
このように排気用の通気ダクト３０を設けることで、全閉形主電動機５の外気通風路５５から排出される高温の空気を確実に車両の外側の領域に排出することができる。そのため、全閉形主電動機５の排熱の影響を受けた高温の空気が、全閉形主電動機５の周辺に滞ることがないので、冷却効率が一層向上する。【００５１】
また、全閉形主電動機５に設けられた吸気口５８と排気口５９とが十分に離隔しており、排気口５９は全閉形主電動機５が接続されている台車２側に配置され、かつ、吸気口５８は全閉形主電動機５が接続されている台車２とは反対側に配置されている。排気用の通気ダクト３０は排気口５９に接続され、接続方向に引き出された後に車両走行方向と垂直な方向に延伸し、側面カバー８に設けられた開口部３１に接続されている。そのため、排気に利用される開口部３１の位置と、吸気に利用される開口部１８ａ、１８ｂの位置とが十分に離隔しているので、吸気側は排気による熱の影響を受けにくい構成となっている。【００５２】
また、排気用の通気ダクト３０を介した排気は、全閉形主電動機５の外気通風路５５に設けられた外扇ファン５７の動作によりなされるので、新たに強制送風のための装置を設ける必要もないし、また、従来の技術のように走行風を利用して行う必要もない。【００５３】
なお、排気用の通気ダクト３０の形状は本実施の形態の形状に限定されず、例えば、吸気用の通気ダクト１９と同じように、Ｔ字型の形状とすることもできる。また、通気ダクト３０における全閉形主電動機５との間の接続部を、接続部１１と同様に、伸縮性及び可撓性を兼ね備えた接続部とすることができる。なお、本実施の形態のその他の構成、動作及び効果は、実施の形態２と同様である。【００５４】
次に、図６を参照して、本実施の形態の変形例について説明する。図６に示すように、本変形例においては、図７の構成から吸気に利用される通気ダクト１９を取り除いている。すなわち、吸気については、吸気口５８の周辺の空気を利用するが、排気口５９から排出される高温の空気を確実に車両外側の領域に送り出すことで、吸気口５８の周辺の温度上昇を抑制し、全閉形主電動機５の冷却効率の改善を図るものである。実施の形態３は、実施の形態２の効果と本変形例の効果を併せ持つものである。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上のように、本発明は、車両下部側面に側面カバーを備えた高速車両等に好適に利用することができる。
【図１】
2009034607.tif 000003
【図２】
2009034607.tif 000004
【図３】
2009034607.tif 000005
【図４】
2009034607.tif 000006
【図５】
2009034607.tif 000007
【図６】
2009034607.tif 000008
【図７】
2009034607.tif 000009
【図８】
2009034607.tif 000010
【図９】
2009034607.tif 000011
【図１０】
2009034607.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成21年10月7日(2009.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両本体の床下側面に側面カバーを有する車両に搭載され、電動機を動力源として前記車両の台車に設けられた車軸及びこの車軸に固定された車輪を回転駆動することで、前記車両を走行させる車両用駆動装置であって、
前記車両本体の床下における前記台車の枠外に設けられると共に、外気を吸気口から吸気し通流させ排気口から排出する外気通風路を有し、この外気通風路を利用して内部に発生した熱を外部に放熱する全閉形電動機と、
この全閉形電動機の回転駆動力を前記車軸に伝達するシャフトと、
前記吸気口と、前記側面カバーに設けられた開口部と、を接続する通気ダクトと、
を備えることを特徴とする車両用駆動装置。
【請求項２】
前記全閉形電動機の吸気口は、当該全閉形電動機が接続されている前記台車側とは反対側に配置され、かつ、前記全閉形電動機の排気口は、当該全閉形電動機が接続されている前記台車側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動装置。
【請求項３】
前記通気ダクトは、前記開口部にて、前記側面カバーに対して垂直となるように配設されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用駆動装置。
【請求項４】
前記通気ダクトは、第１、第２及び第３の開口端を有するＴ字型の形状であり、前記第１の開口端は前記吸気口に接続され、前記第２の開口端は前記車両の一方の側面における前記側面カバーに設けられた開口部に接続されると共に、前記第３の開口端は前記一方の側面に対向する他方の側面における前記側面カバーに設けられた開口部に接続されることを特徴とする請求項３に記載の車両用駆動装置。
【請求項５】
前記開口部には、集塵フィルタが設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用駆動装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電車等の車両を駆動する車両用駆動装置に関し、特に、全閉形電動機を用いた車両用駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電車等の車両を駆動する車両用駆動装置は、車両本体の床下に設けられた電動機を駆動源とし、この電動機の回転力を台車に設けられた歯車装置、車軸等を介して車輪に伝達し、車両を走行させる。また、車両の高速化に伴い、電動機の一層の小型軽量化・大容量化が求められている。
【０００３】
従来、この種の電動機としては、電動機内部に外気を導入し冷却風として利用する開放形電動機が用いられている。開放形電動機では、塵埃等を含んだ外気を電動機内部に導入するため、電動機の汚損を防ぐためのフィルタの交換や、電動機内部の定期的な清掃のために電動機の分解を行うなど、開放形に起因する保守作業が必要となる。また、快適性の向上を目的として、車両環境の低騒音化が求められており、特に電動機の低騒音化は、開放形電動機における課題の一つとなっている。
【０００４】
このような省保守化の追及及び車内外騒音の低減対策に対応して、電動機を全閉化した全閉形電動機が開発されている。全閉形電動機では、開放形電動機に比べて、その構造上放熱能力が大幅に低下するため、冷却効率の向上を図る必要がある。全閉形電動機の冷却方式の一例としては、電動機に電動機内部と隔絶した冷却用の外気通風路を設け、この外気通風路に外気を通流させ、電動機内部を循環する密閉空気と外気通風路内の外気との間で熱交換を行うことで、電動機内部に発生した熱を外部へ放熱させるものがある（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１９４４０７号公報
【特許文献２】特開昭５８−１２９１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の全閉形電動機を用いた車両用駆動装置には、以下に示すような問題点があった。
【０００７】
近時の電車車両は、外的美観や走行抵抗の低減の観点から、車両本体の床下側面に側面カバーを取り付けるものが多い。このような側面カバーの取り付けられた車両において、全閉形電動機を床下に搭載した場合、電動機の放熱により温度上昇した空気が側面カバーにより囲まれた領域に滞るため、この高温の空気を再び冷却用として外気通風路に導くことになり、電動機の冷却効率が著しく低下するという問題点がある。上述のように、全閉形電動機では、開放形に比べてそもそも冷却効率が低いが、車両に側面カバーが取り付けられた状況下では、さらに冷却効率が低下するという問題点がある。
【０００８】
また、従来、車両駆動用の電動機は、車両本体下部に設けられた台車に取り付けられている。そのため、電動機の寸法は標準レール幅の範囲で制約され、電動機の大容量化に対する制約となっている。特に、全閉形電動機の場合、冷却能力を向上させるために冷却機構の付加が必要となり、開放形に比べて同一性能であればより体格が大きくなる。したがって、大容量の全閉形電動機の車両搭載が困難となり、要求される容量が大きいときには、全閉形電動機の台車搭載そのものが成り立たない場合があった。
【０００９】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、冷却効率が向上し、かつ、大容量の全閉形電動機の搭載が可能な車両用駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車両用駆動装置は、車両本体の床下側面に側面カバーを有する車両に搭載され、電動機を動力源として前記車両の台車に設けられた車軸及びこの車軸に固定された車輪を回転駆動することで、前記車両を走行させる車両用駆動装置であって、前記車両本体の床下における前記台車の枠外に設けられると共に、外気を吸気口から吸気し通流させ排気口から排出する外気通風路を有し、この外気通風路を利用して内部に発生した熱を外部に放熱する全閉形電動機と、この全閉形電動機の回転駆動力を前記車軸に伝達するシャフトと、前記吸気口と前記側面カバーに設けられた開口部とを接続する通気ダクトと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、全閉形電動機の吸気口と側面カバーに設けられた開口部とを接続する通気ダクトを設けることで、全閉形電動機に車両外側からの外気を冷却風として供給することができる。そのため、従来のように全閉形電動機周辺の排熱の影響を受けた高温の空気を供給することがなく、全閉形電動機の冷却効率を常に高い状態に維持することができるという効果を奏する。
【００１２】
また、本発明では、全閉形電動機の外気通風路に設けられている吸気機能を利用し、通気ダクトを介して車両外側から冷却風を供給している。したがって、新たに強制通風のための装置を設ける必要がなく、また、従来技術のように、車両走行によって生じる走行風を利用するものではないため、車両が徐行してその速度が小さい場合や停車時において電動機を運転している場合など十分に走行風が得られない場合でも、高い冷却効率を維持することができる。
【００１３】
また、本発明によれば、全閉形電動機が台車の枠外に設けられているので、台車により規定される搭載寸法制約がなくなり、大容量の全閉形電動機を搭載することが可能となる。すなわち、台車以外の車体に装架することでスペースを確保でき、全閉形電動機の大容量化を実現する。
【００１４】
また、全閉形電動機を台車の枠外に設けているため、全閉形主電動機と車軸とをシャフトで接続している。このシャフトは、全閉形主電動機の回転駆動力を車軸に伝達するという本来の機能に加えて、金属材料等で構成することで伝熱性を備えるので、全閉形電動機からの放熱を促進するという冷却効果もある。そのため、全閉形電動機の冷却効率がさらに向上する。
【００１５】
以上、本発明によれば、省保守化、低騒音化の実現という全閉形電動機の従来の長所に加えて、大容量でかつ冷却効率に優れた全閉形電動機を搭載した車両用駆動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る車両用駆動装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る車両用駆動装置の構成を示す概略側面図である。また、図２は、本実施の形態に係る車両用駆動装置の構成を示す概略平面図であり、車両下部を下方から見た場合の図である。本実施の形態の車両用駆動装置は、電車車両等に設けられた車両用駆動装置であって、全閉形の電動機（以下、全閉形主電動機という。）により、電力をトルクに変換して車両を走行させるものである。
【００１８】
電車車両の主要部である車両本体１の下部には台車２が設けられており、この台車２には車軸３ａ、３ｂが設けられている。また、車軸３ａの両端にはそれぞれ車輪４ａが嵌入固定され、同様に、車軸３ｂの両端にはそれぞれ車輪４ｂが嵌入固定されている。なお、図１では、１台の車両に２つの台車２が設けられ、かつ、各台車２には２つの車軸が設けられた例を示しているが、図２では、簡単のため、台車２の記載を省略すると共に、１方の台車に設けられた車軸及び車輪のみを記載し、他方の台車に設けられた車軸及び車輪の記載を省略している。
【００１９】
車両本体１の床下側面には、美観、機器の保護及び走行抵抗の低減等を目的として側面カバー８が設けられている。この側面カバー８はいわゆるスカート等であり、車両本体１の床下の両側面に設けられている。
【００２０】
車両本体１の床下における台車２の枠外には、全閉形主電動機５が設けられている。本実施の形態では、このように全閉形主電動機５を台車２の枠外に設けることで、設置スペースの自由度が高くなり、大容量の全閉形主電動機５を設置することが可能となる。なお、従来の主電動機の設置例との比較については後に詳述する。全閉形主電動機５は例えば吊り装置で吊り下げることで床下に取り付けられている。
【００２１】
全閉形主電動機５には、回転駆動力を車軸３ａに伝達するためのシャフト６の一端が取り付けられており、シャフト６の他端は車軸３ａに接続されている。図３は、図１における車軸３ａとシャフト６との接続箇所１２の詳細図である。図３に示すように、本実施の形態では、一例として直角カルダン方式と呼ばれる接続方式を採用している。すなわち、シャフト６と車軸３ａとは直交するように配置されており、シャフト６の先端に取り付けられたギヤ１３と、車軸３ａの長手方向の中央付近に取り付けられたギヤ１４とが噛み合うことで、シャフト６の回転を車軸３ａの回転に変換している。なお、本実施の形態では、台車２に設けられた車軸３ａ、３ｂのうち、全閉形主電動機５に近い側に設けられた車軸３ａにのみ主電動機の駆動力が直接伝達されるようになっている。つまり、本実施の形態では、同一の台車に取り付けられている２本の車軸の一方にのみに全閉形主電動機５が連結されている。
【００２２】
図４は、全閉形主電動機５の構成の一例を示す断面図である。図４では、全閉形主電動機５の主構成要素として、固定子５１と、この固定子５１に巻回された固定子巻線５２と、回転子５３とが符号を付して示されている。また、全閉形主電動機５の冷却機構として、主電動機内部に密閉された空気が循環する内気通風路５４と、外気を吸気口５８から吸気して通流させた後に排気口５９から排出する外気通風路５５とが設けられている。そして、内気通風路５４には内気を循環させるためのファンである内扇ファン５６が、外気通風路５５には外気を吸気口５８から吸気して通流させるためのファンである外扇ファン５７が設けられている。
【００２３】
全閉形主電動機５の運転に伴い内部で発生した熱は、内気通風路５４内の空気の温度を上昇させるが、この温度上昇した内気が内気通風路５４を循環することで、放熱フィン等を介して外部へ放熱されると共に、内気通風路５４と外気通風路５５とが固定子５１の周辺で壁面を通じて熱交換を行うことで、外気通風路５５を通流する外気を介して外部へ放熱される。また、内気通風路５４と外気通風路５５との間で直接空気が交換されることはないので、外気に塵埃等が含まれていたとしても主電動機内部に混入することがない。
【００２４】
次に、図１及び図２に示すように、全閉形主電動機５には、外気取り込み用の通気ダクト９が接続されており、この通気ダクト９は側面カバー８にて車両外側に向けて開口している。詳細には、通気ダクト９は２つの開口端を有し、その一端が全閉形主電動機５の吸気口５８に接続されると共に、その他端が側面カバー８に設けられた開口部１０に導かれ、通気ダクト９の他端と開口部１０とが一致するようにして相互に接続されている。このように、本実施の形態では、車両の一方の側面における側面カバー８に開口部１０が設けられており、通気ダクト９が吸気口５８と開口部１０とを接続することで、外気通風路５５には車両外側の空気が直接供給される構成となっている。開口部１０の形状は例えば矩形である。
【００２５】
全閉形主電動機５の排気口５９は、この全閉形主電動機５がシャフト６を介して接続されている台車２側に配置され、かつ、全閉形主電動機５の吸気口５８は、この全閉形主電動機５がシャフト６を介して接続されている台車２とは反対側に配置されている。通気ダクト９は、全閉形主電動機５から車両走行方向に沿って延設された後に略直角に曲がり、側面カバー８の開口部１０まで直線的に延設されている。特に、通気ダクト９は、開口部１０にて側面カバーに対して垂直となるように設置されている。なお、図２では外気の流れを矢印で示しており、全閉形主電動機５には通気ダクト９を通じて車両の外側から空気が供給され、全閉形主電動機５から台車２側に排気されている。
【００２６】
通気ダクト９における全閉形主電動機５との間の接続部は、例えば蛇腹状の伸縮性及び可撓性を兼ね備えた接続部１１を構成している。この接続部１１は、車両走行に伴って発生する振動や揺れにより全閉形主電動機５と通気ダクト９との間の接合部に応力が働いても、車両の前後進方向に伸縮し又は可撓に変形することで振動や揺れを低減するようにフレキシブルに対応し、全閉形主電動機５と通気ダクト９との間の接続信頼性を安定に確保するものである。
【００２７】
また、開口部１０には、例えば集塵フィルタ１７が設けることが好ましく、これにより側面カバー８の外側から通気ダクト９内に流入する空気に含まれる塵埃等を集塵し、通気ダクト９及び外気通風路５５に流入させないようにすることができる。なお、集塵フィルタ１７は開口部１０に設けてもよいし、通気ダクト９の開口端に設けてもよい。
【００２８】
次に、上述のように構成された本実施の形態の動作について図１〜図４を参照して説明する。全閉形主電動機５の運転に伴い、その内部に熱が発生する。この発生した熱は、内気通風路５４内に密閉された空気の温度を上昇させ、この温度上昇した空気が内扇ファン５６の動作により内気通風路５４に従って循環する。一方、外気通風路５５は通気ダクト９と連通し、さらに通気ダクト９の一端は開口部１０にて車両の外側に開口しているので、外扇ファン５８の動作により外気通風路５５には車両外側の比較的低温の空気が吸気され、この比較的低温の空気が外気通風路５５を通流する。そして、内気通風路５４を循環する高温の空気と、外気通風路５５を通流する比較的低温の空気とが熱交換をすることで外部に放熱がなされる。
【００２９】
次に、本実施の形態の効果について説明する。本実施の形態によれば、全閉形主電動機５の吸気口５８と側面カバー８に設けられた開口部１０とを接続する通気ダクト９を設けることで、外気通風路５５には常に車両外側から比較的低温の空気が供給されることになり、全閉形主電動機５の冷却効率が向上するという効果を奏する。
【００３０】
ここで、図８及び図９を参照して、通気ダクト９を設けない場合の冷却効率について説明する。図８は、通気ダクトを設けない場合の車両用駆動装置の構成を示す概略側面図、図９は、図８の車両用駆動装置の構成を示す概略平面図であり、車両下部を下方から見た場合の図である。なお、図１及び図２と同一の構成部分については同一の符号を付している。
【００３１】
図８及び図９に示すように、全閉形主電動機５は、その設置箇所周辺における外気を吸気口５８から吸気し、吸気時よりも温度上昇した高温の空気を排出する。車両本体１の床下側面には側面カバー８が設けられているため、全閉形主電動機５の排出する高温の空気は側面カバー８で囲まれた領域に滞る傾向にある。そのため、全閉形主電動機５は、その設置箇所周辺における高温の空気を外気通風路５５に導入することになり、運転を継続することで、外気通風路５５を通流する空気の温度と内気通風路５４を循環する空気の温度との差がしだいに小さくなり、冷却効率が大幅に低下することになる。これに対して、本実施の形態では、通気ダクト９を介して、全閉形主電動機５の排熱の影響を受けていない冷却風を車両外側の外気から確実に供給することで高い冷却効率を実現している。
【００３２】
また、本実施の形態では、外扇ファン５７の動作により吸気することで、通気ダクト９を介して車両外側からの冷却風を全閉形主電動機５に供給している。つまり、全閉形主電動機５に既に設けられた機能を有効活用することで外気の導入を行っており、新たに強制通風のための装置を設ける必要がない。また、本実施の形態は、例えば特許文献２に記載されている車両用熱交換装置のように、車両走行によって生じる走行風を冷却風として利用する場合とは異なり、車両が徐行してその速度が小さい場合や停車時において主電動機を運転している場合など十分に走行風が得られない場合でも、外扇ファン５７により吸気することで高い冷却効率を維持できる。なお、特許文献２では、車両に搭載された変圧器やリアクトルなどの電気機器の冷却を対象としており、本実施の形態のように全閉形主電動機の冷却を対象としたものとは異なる。
【００３３】
本実施の形態では、全閉形主電動機５に設けられた吸気口５８と排気口５９とが十分に離隔しており、特に、排気口５９は全閉形主電動機５が接続されている台車２側に配置され、かつ、吸気口５８は全閉形主電動機５が接続されている台車２とは反対側に配置されている。このように吸気側と排気側が十分に離隔しているので、吸気側は排気による熱の影響を受けにくい構成となっており、冷却効率の向上に寄与している。また、このような配置構成により、通気ダクト９の取り付けも容易となっている。
【００３４】
本実施の形態では、通気ダクト９は、開口部１０において側面カバー８に対して垂直となるように配設されている。そのため、開口部１０から通気ダクト９へ流入する空気は側面カバー８に対して垂直に流れる。このような構成は、上述のように走行風を利用せずに冷却風を導入できることから可能となる。したがって、走行風を利用する場合のように、通気ダクト９を側面カバー８に対して傾斜させて設ける必要がないので、構造が簡素化され、取り付けが容易になると共に、通気ダクト９の長さも短くなる分、コストも低減される。ただし、通気ダクト９を従来のように、側面カバー８に対して傾斜させて設けることもできる。
【００３５】
また、開口部１０には集塵フィルタ１７が設けられているので、車両の外側の空気に含まれる塵埃等が通気ダクト９の内部に流入することを防止できる。したがって、外気通風路５５内にも塵埃が流入することを防止することができ、全閉形主電動機５の保守が容易となる。
【００３６】
また、吸気口５８と通気ダクト９との間に設けられた接続部１１は、伸縮性及び可撓性を兼ね備えているので、車両の走行に伴う振動や揺れを吸収し、全閉形主電動機５と通気ダクト９との間の接続信頼性が向上する。
【００３７】
また、本実施の形態によれば、全閉形主電動機５が台車２の枠外に設けられているので、台車２により規定される搭載寸法制約がなくなり、大容量の全閉形主電動機５を搭載することが可能となる。すなわち、台車２以外の車体に装架することでスペースを確保でき、全閉形主電動機５の大容量化を実現できる。
【００３８】
ここで、図１０を参照して、台車に主電動機が搭載された場合の構成例について説明する。図１０は、従来の車両用駆動装置の構成を示す平面図である。図１０では、対角に配置された主電動機１０１ａ及び１０１ｂが、それぞれ台車枠１０４に取り付けられている。台車枠１０４には、車軸１０５ａ及び１０５ｂが設けられており、車軸１０５ａ及び１０５ｂの両端にはそれぞれ車輪１０６が嵌入され固定されている。また、車軸１０５ａには歯車装置１０２ａが接続されると共に、車軸１０５ｂには歯車装置１０２ｂが接続されている。また、主電動機１０１ａの回転軸と、歯車装置１０２ａのピニオン軸とが、歯車形たわみ軸継手１０３ａにより可撓的に連結され、同様に、主電動機１０１ｂの回転軸と、歯車装置１０２ｂのピニオン軸とが、歯車形たわみ軸継手１０３ｂにより可撓的に連結されている。主電動機１０１ａ及び１０１ｂの回転軸は、車軸１０５ａ及び１０５ｂと平行になるように構成されている。
【００３９】
このような従来の車両用駆動装置においては、主電動機１０１ａ及び１０２ｂの寸法が台車枠により制限されることが容易にわかる。すなわち、レール幅による寸法制約と、車軸−歯車ピニオン間距離（センターディスタンス）３００による制約とにより、大容量の主電動機の設置が困難となることがわかる。
【００４０】
本実施の形態では、全閉形主電動機５を例えば誘導電動機とした場合、従来に比べてその容量を２倍程度まで大容量化できることがわかった。そのため、図１０では、１つの台車枠１０４に対して２つの主電動機１０１ａ及び１０１ｂが搭載されているが、図１及び図２では、１つの台車２に対して１つの全閉形主電動機５が搭載することで、従来と同じ走行性能を確保しつつ、さらに冷却効率を大幅に向上させている。
【００４１】
また、全閉形主電動機５を台車２の枠外に設けているため、全閉形主電動機５と車軸３ａとをシャフト６で接続している。このシャフト６は、全閉形主電動機５の回転駆動力を車軸３ａに伝達するという本来の機能に加えて、金属材料で構成されることから伝熱性に優れ、全閉形主電動機５からの放熱を促進するという冷却効果もある。そのため、全閉形主電動機５の冷却効率の向上に寄与している。
【００４２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、省保守化、低騒音化の実現に加えて、大容量でかつ冷却効率に優れた全閉形主電動機５を搭載した車両用駆動装置を提供することができる。
【００４３】
実施の形態２．
図５は、本実施の形態に係る車両用駆動装置の構成を示す概略平面図であり、車両下部を下方から見た場合の図である。本実施の形態では、通気ダクト１９の構造が実施の形態１における通気ダクト９の構造と異なる。なお、図５では、図２と同一の構成部分には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００４４】
図５に示すように、通気ダクト１９は、３つの開口端を有するＴ字型の形状であり、一端は全閉形主電動機５の吸気口５８に接続され、残りの二端のうち一方は車両の一方の側面における側面カバー８に設けられた開口部１８ａに接続されると共に、残りの二端のうち他方は車両の他方の側面における側面カバー８に設けられた開口部１８ｂに接続されている。このように本実施の形態では、開口部１８ａ及び１８ｂが設けられ、かつ、これらは相互に対向する両側面の側面カバー８にそれぞれ設けられている。また、開口部１８ａには集塵フィルタ２０ａが、開口部１８ｂには集塵フィルタ２０ｂが、それぞれ設けられている。
【００４５】
本実施の形態によれば、側面カバー８の一方の開口部である例えば開口部１８ａがごみ等で閉塞した場合でも、他方の開口部１８ｂを利用して車両外側の空気を取り入れることができるので、通気ダクト１９を介して安定して冷却風を得ることができる。なお、本実施の形態では、側面カバー８における開口部を２箇所に設けたが、これに限定されず、一般に複数個の開口部を設けることができる。本実施の形態のその他の構成、動作及び効果は、実施の形態１と同様である。
【００４６】
実施の形態３．
図６は、本実施の形態に係る車両用駆動装置の構成を示す概略平面図であり、車両下部を下方から見た場合の図である。また、図７は、本実施の形態の変形例の構成を示す概略平面図であり、車両下部を下方から見た場合の図である。なお、図５及び図６では、図２と同一の構成部分には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００４７】
図７に示すように、本実施の形態では、図５に示す実施の形態２の構成に加えて、排気用の通気ダクト３０が設けられている。すなわち、全閉形主電動機５の排気口５９には通気ダクト３０の一端が接続されると共に、通気ダクト３０の他端が側面カバー８に設けられた開口部３１に接続されている。
【００４８】
このように排気用の通気ダクト３０を設けることで、全閉形主電動機５の外気通風路５５から排出される高温の空気を確実に車両の外側の領域に排出することができる。そのため、全閉形主電動機５の排熱の影響を受けた高温の空気が、全閉形主電動機５の周辺に滞ることがないので、冷却効率が一層向上する。
【００４９】
また、全閉形主電動機５に設けられた吸気口５８と排気口５９とが十分に離隔しており、排気口５９は全閉形主電動機５が接続されている台車２側に配置され、かつ、吸気口５８は全閉形主電動機５が接続されている台車２とは反対側に配置されている。排気用の通気ダクト３０は排気口５９に接続され、接続方向に引き出された後に車両走行方向と垂直な方向に延伸し、側面カバー８に設けられた開口部３１に接続されている。そのため、排気に利用される開口部３１の位置と、吸気に利用される開口部１８ａ、１８ｂの位置とが十分に離隔しているので、吸気側は排気による熱の影響を受けにくい構成となっている。
【００５０】
また、排気用の通気ダクト３０を介した排気は、全閉形主電動機５の外気通風路５５に設けられた外扇ファン５７の動作によりなされるので、新たに強制送風のための装置を設ける必要もないし、また、従来の技術のように走行風を利用して行う必要もない。
【００５１】
なお、排気用の通気ダクト３０の形状は本実施の形態の形状に限定されず、例えば、吸気用の通気ダクト１９と同じように、Ｔ字型の形状とすることもできる。また、通気ダクト３０における全閉形主電動機５との間の接続部を、接続部１１と同様に、伸縮性及び可撓性を兼ね備えた接続部とすることができる。なお、本実施の形態のその他の構成、動作及び効果は、実施の形態２と同様である。
【００５２】
次に、図６を参照して、本実施の形態の変形例について説明する。図６に示すように、本変形例においては、図７の構成から吸気に利用される通気ダクト１９を取り除いている。すなわち、吸気については、吸気口５８の周辺の空気を利用するが、排気口５９から排出される高温の空気を確実に車両外側の領域に送り出すことで、吸気口５８の周辺の温度上昇を抑制し、全閉形主電動機５の冷却効率の改善を図るものである。実施の形態３は、実施の形態２の効果と本変形例の効果を併せ持つものである。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明は、車両下部側面に側面カバーを備えた高速車両等に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、実施の形態１に係る車両用駆動装置の構成を示す概略側面図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る車両用駆動装置の構成示す概略平面図であり、車両下部を下方から見た場合の図である。
【図３】図３は、図１における車軸とシャフトとの接続箇所の詳細図である。
【図４】図４は、実施の形態１における全閉形主電動機の構成の一例を示す断面図である。
【図５】図５は、実施の形態２に係る車両用駆動装置の構成示す概略平面図であり、車両下部を下方から見た場合の図である。
【図６】図６は、実施の形態３に係る車両用駆動装置の構成示す概略平面図であり、車両下部を下方から見た場合の図である。
【図７】図７は、実施の形態３の変形例の構成を示す概略平面図であり、車両下部を下方から見た場合の図である。
【図８】図８は、通気ダクトを設けない場合の車両用駆動装置の構成を示す概略側面図である。
【図９】図９は、図８の車両用駆動装置の構成を示す概略平面図であり、車両下部を下方から見た場合の図である。
【図１０】図１０は、従来の車両用駆動装置の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  車両本体
２  台車
３ａ、３ｂ  車軸
４ａ、４ｂ  車輪
５  全閉形主電動機
６  シャフト
８  側面カバー
９  通気ダクト
１０，１８ａ，１８ｂ，３１  開口部
１１  接続部
１２  接続箇所
１３，１４  ギヤ
１７，２０ａ，２０ｂ  集塵フィルタ
１９  通気ダクト
３０  通気ダクト
５１  固定子
５２  固定子巻線
５３  回転子
５４  内気通風路
５５  外気通風路
５６  内扇ファン
５７  外扇ファン
５８  吸気口
５９  排気口
１０１ａ，１０１ｂ  主電動機
１０２ａ，１０２ｂ  歯車装置
１０３ａ、１０３ｂ  歯車形たわみ軸継手
１０４  台車枠
１０５ａ，１０５ｂ  車軸
１０６  車輪
【手続補正書】
【提出日】平成22年1月21日(2010.1.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両本体の床下側面に側面カバーを有する車両に搭載され、電動機を動力源として前記車両の台車に設けられた車軸及びこの車軸に固定された車輪を回転駆動することで、前記車両を走行させる車両用駆動装置であって、
前記車両本体の床下における前記台車の枠外に設けられると共に、前記台車側と反対側に配置された吸気口から外気を吸気し通流させ排気口から排出する外気通風路を有し、この外気通風路を利用して内部に発生した熱を外部に放熱する全閉形電動機と、
この全閉形電動機の回転駆動力を前記車軸に伝達するシャフトと、
伸縮性及び可撓性を兼ね備え、その伸縮方向が前記車両本体の床下からみたときに前記シャフトの延伸方向となるように前記吸気口に接続された接続部と、
この接続部を介して、前記吸気口と前記側面カバーに設けられた開口部とを接続する通気ダクトと、
を備えることを特徴とする車両用駆動装置。
【請求項２】
前記全閉形電動機の吸気口は、当該全閉形電動機が接続されている前記台車側とは反対側に配置され、かつ、前記全閉形電動機の排気口は、当該全閉形電動機が接続されている前記台車側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動装置。
【請求項３】
前記通気ダクトは、前記開口部にて、前記側面カバーに対して垂直となるように配設されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用駆動装置。
【請求項４】
前記通気ダクトは、第１、第２及び第３の開口端を有するＴ字型の形状であり、前記第１の開口端は前記吸気口に接続され、前記第２の開口端は前記車両の一方の側面における前記側面カバーに設けられた開口部に接続されると共に、前記第３の開口端は前記一方の側面に対向する他方の側面における前記側面カバーに設けられた開口部に接続されることを特徴とする請求項３に記載の車両用駆動装置。
【請求項５】
前記開口部には、集塵フィルタが設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用駆動装置。
【国際調査報告】
2009034607.tif 000013
2009034607.tif 000014
2009034607.tif 000015
2009034607.tif 000016
2009034607.tif 000017
2009034607.tif 000018
2009034607.tif 000019