TD平行カルダン駆動方式

TD平行カルダン駆動方式は、電気車の駆動方式の一種である。

1. 概要
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中空軸平行カルダン駆動方式に代わる駆動方式として、日本の東洋電機製造が実用化した。「TD」とは、2組のたわみ板を使う自在継手構造「ツインディスク」に由来するが、開発に携わった東洋電機製造の頭文字をかけてあるともいわれる。1969年に実用化され、その最初は京王帝都電鉄に納入された。たわみ板を使うため、たわみ板継ぎ手方式とも称される。

主電動機を車軸と平行に台車枠に固定し、主電動機の電機子軸と輪軸の歯車駆動軸との間に、大きな偏位を許容する「TD継手」だけを介して接続する。TD継手の内部では、2枚の円盤状の「たわみ板」を組み合わせて、長さと角度の偏位を吸収している。たわみ板の材質は、初期には特殊鋼を用いたが、近年では軽量で耐久性に富む炭素繊維強化プラスチックを用いる。CFRP製たわみ板は、1989年の京阪電気鉄道向け納入から実用化された。CFRPの耐久性によってたわみ板が単板となったものも出荷されているが、慣例的に「TD」を名乗っている。

駆動系の全体構成は、TD継手をWN継手に置き換えればWN駆動方式と同じである。偏位の許容の小さい「たわみ板継手」を2つ使って、大きな偏位を吸収するところは、中空軸平行カルダンと同様であり、その発展型とみなすこともできる。

中空軸平行カルダン駆動方式と比較して、主電動機内部の電機子軸である中空軸を、出力軸の反対側にあるたわみ板継手を介して中空軸の内部に配置されているねじり軸と組み付ける必要がないため、内部構造が単純化し軽量化される。TD継手はメンテナンスフリーの1つのモジュール部品として扱えるので、保守性が向上する。そのため、中空軸平行カルダンを採用していた鉄道事業者を中心に、採用が進んでいる。西日本旅客鉄道を除くJRグループ旅客各社においても、前身である日本国有鉄道が中空軸平行カルダンを長らく在来線電車の標準としてきたことから、殆どのVVVFインバータ制御車両で採用されている。一方で、長らく本方式を採用してきた事業者でも、最新型の車両はWNドライブに切り替える動きもある。

インターナルギアを用いるWN駆動方式と比較しても、伝達効率がよい。構造が単純で、組み立てや調整がたやすく、給脂の必要がないため、保守も簡素化できる。

一方で、大出力、長時間駆動における耐久性についてはWN継手に一歩劣るとされ、新幹線では使われていなかったが、近年たわみ板の耐久性が向上したことから、採用が拡大している。JR東海所属の700系C19編成以降およびJR西日本を含むN700系16両編成のグリーン車で採用されている。また、一般的に使用される「トンボ型」の継手は高速回転時に常時風切り音が発生するという問題点がある。そのため、騒音低減のために円筒形状の継手が採用される場合もある。

そのほか、WN方式と同様に継手の設計を変更することにより、電動機を車軸に直角に配置することも可能であり、設置スペースに制限のあるモノレールなどで採用されている。その際は「TD直角カルダン駆動方式」になる。

JRE-205-5000-DT70-01.jpg|TD平行カルダン駆動装置。誘導電動機に換装した205系5000番台の台車 MT73 motor.JPG|TD平行カルダン駆動方式を使用しているMT73形かご形三相誘導電動機のカットモデル
回転子軸にテーパー嵌合された固定継手に対し、TD継手のたわみ板がボルト締結され、さらに矢印Aの中空軸が同たわみ板にボルト締結されている。矢印Aの中空軸フランジに空いた4箇所の通し穴は、輪軸の歯車駆動軸側に取り付けられたもう一組のたわみ板一式とボルト締結される TD heikou garutan motor.JPG|モーター側に装着されたTD継手のたわみ板を外側から見る。回転子の固定継手に対し、中空軸は90度異なる2箇所で、たわみ板にボルト締結されている。

2. 採用事例
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2.1. 日本国有鉄道→JRグループ
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日本国有鉄道
207系900番台 - 国鉄唯一の採用例。JR東日本に継承。
北海道旅客鉄道
733系
735系
789系
東日本旅客鉄道
205系モハ205形5000番台・モハ204形5000番台 - VVVFインバータ改造車、制御装置も東洋電機製造製。
209系
E217系
E231系
E233系
E235系
E257系
E259系
E351系
E353系
E501系
E531系
E653系
E721系
E751系
E954形 FASTECH 360 S
E955形 FASTECH 360 Z
東海旅客鉄道
700系0番台 - 新幹線初のTD平行カルダン駆動車・C19編成以降のグリーン車のみ。JR西日本に譲渡された車両は含まれない。
N700系 - グリーン車のみに採用。
313系
373系
383系
西日本旅客鉄道
N700系3000/4000/5000番台 - 東海道新幹線に乗り入れるN編成3000番台・F編成4000番台・K編成5000番台はJR東海と同仕様。
四国旅客鉄道
6000系
7000系
7200系 - 121系のVVVFインバータ改造車、制御装置も東洋電機製造製。
8000系
8600系
九州旅客鉄道
303系
811系1500番台
813系
815系
817系
BEC819系
883系
885系
鉄道総合技術研究所
LH02形

2.2. 私鉄・公営・第三セクター
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札幌市交通局
1100形
東武鉄道
100系
200系
250系
500系
9050系
10080系
20050系・20070系
50000系
60000系
京成電鉄
赤電の約半数の車両。
AE100形 - WN駆動方式と混在。
3700形
2代目3000形
2代目AE形※ 東洋電機製造製の主電動機装備車両で採用。
北総鉄道
自社所有車
7300形
7500形 ※両車はWN駆動方式と混在。
千葉ニュータウン鉄道所有車
9100形
京王電鉄
6000系
5000系電車 
東急電鉄
300系
2000系
3000系 
5000系 
6000系 
7000系 
7500系 TOQ i
横浜高速鉄道
Y000系
Y500系
京浜急行電鉄
600形 
800形 
1000形 
1500形
2000形
2100形
デト17・18形
小田急電鉄
7000形
10000形 - 一部の車両が長野電鉄に譲渡
20000形 - 一部の車両が富士急行に譲渡
30000形
相模鉄道
10000系
11000系
20000系 ※上記を除く従来型のカルダン駆動車には直角カルダンが使われていた
東京都交通局
10-300形
多摩都市モノレール
1000系 - TD継手を介した直角カルダン駆動方式。
首都圏新都市鉄道
TX-1000系
TX-2000系
上信電鉄
7000形
伊豆箱根鉄道
7000系
静岡鉄道
A3000形
名古屋鉄道
1600系 - ク1600を除き全車1700系に改造
1700系 - 1600系の改造車。
3100系
3500系 
3700系
モ780形 - 全車豊橋鉄道に譲渡
富山地方鉄道
8000形
伊賀鉄道
200系-東急時代は中空軸平行カルダン駆動方式が使われていた
京阪電気鉄道
京阪線のVVVFインバータ制御車
500形 以降の大津線車両
叡山電鉄
900系
阪急電鉄
東洋電機製の機器を使用する京都線車両に一時期採用されていた。
5300系
6300系
7300系 - 一部編成はWN駆動方式に更新。
8300系 - 一部編成はWN駆動方式に更新。
9300系 - 現在全車WN駆動方式に更新。
9000系 - WN駆動方式と混在。現在順次WN駆動方式に更新中。
阪神電気鉄道
5500系以降のVVVFインバータ制御車
南海電気鉄道
2000系
2300系 - 制御装置も東洋電機製造製。
8300系
50000系※ 6200系更新車を除く東洋電機製造製の主電動機装備車両で採用。
伊予鉄道
モハ5000形
西日本鉄道
9000形
沖縄都市モノレール
1000形 - TD継手を介した直角カルダン駆動方式。

2.3. 日本以外
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日本国外での採用例は少ない。

台湾鉄路管理局TEMU2000形電車
北京地下鉄
MRTジャカルタ
日立製モノレール各種など

3. 脚注
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3.1. 注釈
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3.2. 出典
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4. 関連項目
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吊り掛け駆動方式
カルダン駆動方式
中空軸平行カルダン駆動方式 - 当方式の基となった方式
WN駆動方式

5. 外部リンク
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