JP4484465B2

JP4484465B2 - Flexible plate joint for railway vehicles with clutch device

Info

Publication number: JP4484465B2
Application number: JP2003207368A
Authority: JP
Inventors: 幸司花岡
Original assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Current assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date: 2003-08-12
Filing date: 2003-08-12
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2023-08-12
Also published as: JP2005061438A

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[0001]
The present invention relates to a clutch device provided in a flexible plate joint for an electric vehicle.
[0002]
[Prior art]
In general, a normal flexible plate joint is installed between a main motor and a gear device of a vehicle carriage unit, and a main motor loaded above the shaft spring and a gear device loaded below the shaft spring. And the power of the main motor is transmitted to the wheels via the gear device to run or stop the vehicle. (For example, see Patent Document 1)
This state will be described with reference to FIGS. 6 (a), 6 (b), and 7. FIG.
6 (a), 6 (b), and 7 are explanatory views showing an example of the prior art, FIG. 6 (a) is a plan view, FIG. 6 (b) is a side view, and FIG. 7 is a flexible plate. 1 is a main motor, 2 is a flexible plate joint, 3 is a gear device, 4 is a carriage, and 5 is a wheel.
6 (a), 6 (b), and 7 when the train is running and when the train is stopped, the main motor 1 and the gear device 3 are relatively moved due to load fluctuations due to fluctuations in the number of passengers and vibrations during running. Displacement occurs, and the flexible plate joint 2 absorbs the displacement by the spring effect of the flexible plate 2c, and transmits the driving force of the main motor 1 to the wheels 5 through the gear device 3 to run and stop the vehicle. .
In FIG. 7, the flexible plate joint includes a main motor side fixed joint 2f and a main motor side intermediate joint 2a, and a gear device side fixed joint 2g and a gear device side intermediate joint 2b via a flexible plate 2c, respectively. The fastening material 2d is closely fixed, and the main motor side intermediate joint 2a and the gear device side intermediate joint 2b are also closely fixed by the intermediate joint fastening material 2d.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-140923 (FIG. 3)
[0004]
However, such means have the following problems.
A permanent magnet type synchronous motor main motor generates a large short-circuit current and a large torque that cannot be controlled by the rotation applied from the wheel when an interlayer short circuit failure occurs in the stator winding of the main motor, and is coupled to the main motor by the large torque. There is a risk of destroying mechanical devices such as gear devices. In addition, there is a risk that the main motor will burn out due to the large short-circuit current. This is because the connection of the flexible plate joint between the gear device and the main motor is mechanically tightly connected by bolts and nuts. In order to solve this problem, a mechanism that releases the mechanical coupling between the main motor and the gear device and does not generate a short-circuit current and torque is required.
The present invention was devised in view of the above points, and the object of the present invention is to solve these problems and to provide an electrical connection as a means for opening a mechanically tight coupling between the main motor and the gear unit. A clutch device is provided between intermediate joints of a flexible plate joint for a vehicle.
[0005]
In other words, the means to achieve that purpose is
1. In claim 1,
It is related to a flexible plate joint for electric vehicles, and a clutch plate or gear is provided between the intermediate joints, and a bar provided on the intermediate joint is driven by an electromagnetic actuator or an electromagnet to join the intermediate joints together. A flexible plate joint for an electric vehicle with a clutch device, wherein a driving force or a braking force of an electric motor is transmitted to a gear device to run and stop the vehicle.
[0006]
2. In claim 2,
The present invention relates to a flexible plate joint for an electric vehicle, wherein the rod is driven by an electromagnetic actuator or an electromagnet to separate the intermediate joints, and the mechanically tight coupling between the main motor and the gear device can be cut off. It is a flexible plate joint for electric vehicles with a clutch device.
[0007]
3. In claim 3,
By placing a spring on the outer periphery of the rod, pulling or pressing the intermediate joint, separating or joining the intermediate joints, and giving a command electrically or mechanically from the crew room or cabin of the vehicle The flexible plate joint for an electric vehicle with a clutch device according to claim 1, wherein the electromagnetic actuator or the electromagnet is driven to arbitrarily join and open the intermediate joint.
[0008]
4). In claim 4,
The flexible plate joint for electric vehicles with a clutch device according to claim 1, wherein the clutch device for the flexible plate joint for electric vehicles is provided on the main motor side, the gear device side, or both sides.
[0009]
5). In claim 5,
The clutch plates or gears provided on the intermediate joint of the flexible plate joint for electric vehicles are arranged to face each other at an angle, or arranged to face each other as a concave shape and a convex shape. It is a flexible plate joint for electric vehicles with a clutch apparatus of description.
[0010]
6). In claim 6,
Wherein as a power supply of an electromagnetic actuator or electromagnet, is the main motor or gear unit end to the slip-ring or the clutch device with an electric vehicle deflection plate fitting according to claim 3, wherein the generator of claims 1 to allow the feeding is provided for .
[0011]
In other words, by replacing the bolts and nuts that connect the intermediate joint with clutch devices, the mechanical connection between the main motor and the gear device can be arbitrarily joined or released.
The electromagnetic actuator and electromagnet power for driving the clutch device is supplied via a slip ring or a generator provided in the main motor, and a person riding in the electric vehicle is electrically or mechanically operated from the crew room or cabin. It is possible to supply or shut off the power by giving a simple command.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 (a) and 1 (b) are explanatory views showing an embodiment of the present invention and corresponding to FIG. 7 shown in the prior art.
6 and 7 are parts having the same functions.
Fig.1 (a), (b) is a figure which shows 1st Embodiment of the flexible board joint for vehicles with a clutch apparatus of this invention.
[0013]
In FIG. 1 (a), a flexible plate joint 2 is fitted to a flexible plate 2c provided on the main motor side and gear device side intermediate joints 2a and 2b, and shafts 1a and 3a of the main motor and gear device. The fixed joints 2f and 2g are integrated by fastening with a fastening material 2d, and the clutch plate 9 is attached between the intermediate joints 2a and 2b on the main motor side and the gear unit side so as to face each other. is there. The electromagnetic actuator 7 is attached to the electromagnetic actuator mounting bracket 11 fitted on the side of the main motor side fixed joint 2f via the buffer rubber 10, and a bar 8 is provided between the electromagnetic actuator 7 and the main motor side intermediate joint 2a. And a spring 6 is wound around the outer periphery of the rod 8 to pull the main motor side intermediate joint 2a toward the main motor side to secure a gap. In this state, the main motor 1 and the gear unit 3 are opened. .
[0014]
In FIG. 1 (b), by supplying a command electrically or mechanically from the crew room or cabin of the vehicle, power supply to the electromagnetic actuator 7 is started from the slip ring 1b attached to the shaft end of the main motor. 1 moves the rod 8 to the right in FIG. 1B and overcomes the pulling force of the spring 6 to engage the clutch. In this state, the main motor 1 and the gear unit 3 are connected.
Further, the spring 6 is installed in a direction in which the main motor side intermediate joint 2a is pushed, the intermediate joints 2a and 2b on the main motor side and the gear device side are always coupled, and the electromagnetic actuator 7 is operated in the direction in which the rod 8 is pulled. It is also possible to open the door by doing so.
In FIGS. 1A and 1B, external force is received in all directions due to displacement generated between the main motor 1 and the gear device 3, and the external force is absorbed by the buffer rubber 10.
Also, a method of using a universal joint for the rod 8 instead of the buffer rubber 10 can be considered.
The flexible plate joint 2 configured as described above can freely open or connect between the main motor 1 and the gear unit 3 by giving an electrical or mechanical command at an arbitrary timing.
[0015]
2 (a) and 2 (b) are views showing a second embodiment of the flexible plate joint for an electric vehicle with a clutch device of the present invention. Except for changing the clutch plate 9 to the gear 12, this is the same as in FIGS. 1A and 1B, whereby a mechanism similar to that of the first embodiment can be realized.
[0016]
FIG. 3 is a view showing a third embodiment of a flexible plate joint for an electric vehicle with a clutch device of the present invention. Except for changing the electromagnetic actuator 7 to the electromagnet 13, the configuration is the same as in FIG. 1B, thereby realizing the same mechanism as in the first embodiment.
[0017]
FIG. 4 is a view showing a fourth embodiment of a flexible plate joint for an electric vehicle with a clutch device of the present invention. Except for changing the slip ring 1b to a synchronous generator 1c having a rectifying mechanism, this is the same as FIG. 1 (b), whereby a mechanism similar to that of the first embodiment can be realized.
[0018]
5 (a) and 5 (b) are views showing a fifth embodiment of the flexible plate joint for an electric vehicle with a clutch device of the present invention.
FIG. 5A is an embodiment in which the clutch plate 9 or the gear 12 is arranged at an angle, and the acute angle side is the gear device side, but it is also conceivable that the main motor side is the acute angle side.
FIG. 5B is an embodiment in which the main motor side intermediate joint 2a is arranged in a concave shape and the gear device side intermediate joint is arranged in a convex shape. In addition, it is also conceivable to make the gear device side intermediate joint 2b concave.
Other than that, the fifth embodiment is the same as FIG. 1B, but the fifth embodiment is different from the first to fourth embodiments in that the clutch of the clutch when the displacement of the main motor 1 and the gear device 3 becomes large. The degree of coupling can be increased.
[0019]
Although not shown in the sixth embodiment, the clutch device may be installed on the gear device 3 side or on both sides of the main motor 1 and the gear device 3 with respect to the first to fifth embodiments.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the main motor and the gear device can be freely opened or coupled at an arbitrary timing, and there is a problem in a vehicle traveling system that employs a permanent magnet type synchronous motor main motor. Can prevent the main motor from being burned by a short-circuit current that may occur at the time of an interlayer short-circuit failure of the main motor stator winding, and damage to a mechanical device such as a gear device due to a large torque, which is extremely useful in practice. It is expensive.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the prior art.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of the prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main motor 1a Shaft 1b Slip ring 1c Synchronous generator 2 Flexible plate joint 2a Main motor side intermediate joint 2b Gear unit side intermediate joint 2c Flexible plate 2d Fixed joint-intermediate joint fastener 2e Intermediate joint fastener 2f Main motor side Fixed joint 2g Gear device side fixed joint 3 Gear device 3a Shaft 4 Bogie 5 Wheel 6 Spring 7 Electromagnetic actuator 8 Rod 9 Clutch plate 10 Buffer rubber 11 Electromagnetic actuator mounting bracket 12 Gear 13 Electromagnet

Claims

In a flexible plate joint for a vehicle that absorbs a deviation angle between a main motor installed in a vehicle carriage and a gear device, a clutch plate or gear is provided between the intermediate joints, and the intermediate joint is provided. A clutch device characterized in that the driven rod is driven by an electromagnetic actuator or an electromagnet to join the intermediate joints together, the driving force or braking force of the main motor is transmitted to the gear device, and the vehicle can be run and stopped Flexible plate joint for electric vehicles.

Bending for an electric vehicle with a clutch device characterized in that the rod is driven by an electromagnetic actuator or an electromagnet to separate the intermediate joints, and the mechanically tight coupling between the main motor and the gear device can be released. Plate joint.

By putting a spring on the outer periphery of the bar, pulling or pressing the intermediate joint, separating or joining the intermediate joints, and giving a command electrically or mechanically from the crew room or cabin of the vehicle The flexible plate joint for an electric vehicle with a clutch device according to claim 1, wherein the electromagnetic actuator or the electromagnet is driven to arbitrarily join and open the intermediate joint.

4. A flexible plate joint for an electric vehicle with a clutch device according to claim 1, wherein a clutch device for the flexible plate joint for an electric vehicle is provided on the main motor side, the gear device side or both sides.

The clutch plates or gears provided in the intermediate joint of the electric vehicle flexible plate joint are arranged to face each other at an angle, or arranged to face each other as a concave shape and a convex shape. Flexible plate joint for electric vehicles with clutch device.

The flexible plate joint for an electric vehicle with a clutch device according to claim 1, wherein a power source for the electromagnetic actuator or electromagnet is provided with a slip ring or a generator at one end of a main motor so that power can be supplied.