以下に、本発明に係る車両用駆動装置の� ��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� ��されるものではない。

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� �、本実施の形態に係る車両用駆動装置の構� �を示す概略平面図であり、車両下部を下方� �ら見た場合の図である。本実施の形態の車� �用駆動装置は、電車車両等に設けられた車� �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 。

 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� ��軸3a、3bが設けられている。また、車軸3aの� ��端にはそれぞれ車輪4aが嵌入固定され、同� �に、車軸3bの両端にはそれぞれ車輪4bが嵌入� ��定されている。なお、図1では、1台の車両� �2つの台車2が設けられ、かつ、各台車2には2� ��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� �共に、1方の台車に設けられた車軸及び車輪� ��みを記載し、他方の台車に設けられた車軸� ��び車輪の記載を省略している。

 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� ��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。

 車両本体1の床下における台車2の枠外に� �、全閉形主電動機5が設けられている。本実� ��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� �自由度が高くなり、大容量の全閉形主電動� �5を設置することが可能となる。なお、従来� ��主電動機の設置例との比較については後に� ��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。

 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� �ャフト6との接続箇所12の詳細図である。図3� ��示すように、本実施の形態では、一例とし� ��直角カルダン方式と呼ばれる接続方式を採� ��している。すなわち、シャフト6と車軸3aと� ��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� �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、� ��閉形主電動機5に近い側に設けられた車軸3a� ��のみ主電動機の駆動力が直接伝達されるよ� ��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� �いる。

 図4は、全閉形主電動機5の構成の一例を� �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� ��51に巻回された固定子巻線52と、回転子53と� ��符号を付して示されている。また、全閉形� ��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、� ��気を吸気口58から吸気して通流させた後に� �気口59から排出する外気通風路55とが設けら� ��ている。そして、内気通風路54には内気を� �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� �て通流させるためのファンである外扇ファ� �57が設けられている。

 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� ��させるが、この温度上昇した内気が内気通� ��路54を循環することで、放熱フィン等を介� �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� �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� �が交換されることはないので、外気に塵埃� �が含まれていたとしても主電動機内部に混� �することがない。

 次に、図1及び図2に示すように、全閉形� �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� �バー8にて車両外側に向けて開口している。� ��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� �されると共に、その他端が側面カバー8に設� ��られた開口部10に導かれ、通気ダクト9の他� ��と開口部10とが一致するようにして相互に� �続されている。このように、本実施の形態� �は、車両の一方の側面における側面カバー8� ��開口部10が設けられており、通気ダクト9が� ��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� ��構成となっている。開口部10の形状は例え� �矩形である。

 全閉形主電動機5の排気口59は、この全閉� ��主電動機5がシャフト6を介して接続されて� �る台車2側に配置され、かつ、全閉形主電動� ��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� ��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� �た後に略直角に曲がり、側面カバー8の開口� ��10まで直線的に延設されている。特に、通� �ダクト9は、開口部10にて側面カバーに対し� �垂直となるように設置されている。なお、� �2では外気の流れを矢印で示しており、全閉� ��主電動機5には通気ダクト9を通じて車両の� �側から空気が供給され、全閉形主電動機5か� ��台車2側に排気されている。

 通気ダクト9における全閉形主電動機5と� �間の接続部は、例えば蛇腹状の伸縮性及び� �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� ��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� �前後進方向に伸縮し又は可撓に変形するこ� �で振動や揺れを低減するようにフレキシブ� �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。

 また、開口部10には、例えば集塵フィル� �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� ��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� ��とができる。なお、集塵フィルタ17は開口� �10に設けてもよいし、通気ダクト9の開口端� �設けてもよい。

 次に、上述のように構成された本実施の� ��態の動作について図1~図4を参照して説明す� ��。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� �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� ��より外気通風路55には車両外側の比較的低� �の空気が吸気され、この比較的低温の空気� �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� �通流する比較的低温の空気とが熱交換をす� �ことで外部に放熱がなされる。

 次に、本実施の形態の効果について説明� ��る。本実施の形態によれば、全閉形主電動� ��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� ��温の空気が供給されることになり、全閉形� ��電動機5の冷却効率が向上するという効果を 奏する。

 ここで、図8及び図9を参照して、通気ダ� �ト9を設けない場合の冷却効率について説明� ��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� �、図8の車両用駆動装置の構成を示す概略平� ��図であり、車両下部を下方から見た場合の� ��である。なお、図1及び図2と同一の構成部� �については同一の符号を付している。

 図8及び図9に示すように、全閉形主電動� �5は、その設置箇所周辺における外気を吸気� ��58から吸気し、吸気時よりも温度上昇した� �温の空気を排出する。車両本体1の床下側面� ��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� �ー8で囲まれた領域に滞る傾向にある。その� ��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� ��ことになり、運転を継続することで、外気� ��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� ��響を受けていない冷却風を車両外側の外気� ��ら確実に供給することで高い冷却効率を実� ��している。

 また、本実施の形態では、外扇ファン57� �動作により吸気することで、通気ダクト9を� ��して車両外側からの冷却風を全閉形主電動� ��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� �外気の導入を行っており、新たに強制通風� �ための装置を設ける必要がない。また、本� �施の形態は、例えば特許文献2に記載されて� ��る車両用熱交換装置のように、車両走行に� ��って生じる走行風を冷却風として利用する� ��合とは異なり、車両が徐行してその速度が� ��さい場合や停車時において主電動機を運転� ��ている場合など十分に走行風が得られない� ��合でも、外扇ファン57により吸気すること� �高い冷却効率を維持できる。なお、特許文� �2では、車両に搭載された変圧器やリアクト� ��などの電気機器の冷却を対象としており、� ��実施の形態のように全閉形主電動機の冷却� ��対象としたものとは異なる。

 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� �ており、特に、排気口59は全閉形主電動機5� �接続されている台車2側に配置され、かつ、� ��気口58は全閉形主電動機5が接続されている� ��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� �

 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� ��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� �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� �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� �くなる分、コストも低減される。ただし、� �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。

 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� �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。

 また、吸気口58と通気ダクト9との間に設� ��られた接続部11は、伸縮性及び可撓性を兼� �備えているので、車両の走行に伴う振動や� �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。

 また、本実施の形態によれば、全閉形主� ��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� ��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� �に装架することでスペースを確保でき、全� �形主電動機5の大容量化を実現できる。

 ここで、図10を参照して、台車に主電動� �が搭載された場合の構成例について説明す� �。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� ��主電動機101a及び101bが、それぞれ台車枠104� �取り付けられている。台車枠104には、車軸10 5a及び105bが設けられており、車軸105a及び105b� ��両端にはそれぞれ車輪106が嵌入され固定さ� ��ている。また、車軸105aには歯車装置102aが� �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� �と、歯車装置102aのピニオン軸とが、歯車形� ��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� ��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� �び101bの回転軸は、車軸105a及び105bと平行に� �るように構成されている。

 このような従来の車両用駆動装置におい� ��は、主電動機101a及び102bの寸法が台車枠に� �り制限されることが容易にわかる。すなわ� �、レール幅による寸法制約と、車軸-歯車ピ� ��オン間距離(センターディスタンス)300によ� �制約とにより、大容量の主電動機の設置が� �難となることがわかる。

 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� �かった。そのため、図10では、1つの台車枠10 4に対して2つの主電動機101a及び101bが搭載さ� �ているが、図1及び図2では、1つの台車2に対� ��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� �却効率を大幅に向上させている。

 また、全閉形主電動機5を台車2の枠外に� �けているため、全閉形主電動機5と車軸3aと� �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� �果もある。そのため、全閉形主電動機5の冷� ��効率の向上に寄与している。

 以上説明したように、本実施の形態によ� ��ば、省保守化、低騒音化の実現に加えて、� ��容量でかつ冷却効率に優れた全閉形主電動� ��5を搭載した車両用駆動装置を提供すること ができる。

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� ��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。

 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� �閉形主電動機5の吸気口58に接続され、残り� �二端のうち一方は車両の一方の側面におけ� �側面カバー8に設けられた開口部18aに接続さ� ��ると共に、残りの二端のうち他方は車両の� ��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、� �口部18aには集塵フィルタ20aが、開口部18bに� �集塵フィルタ20bが、それぞれ設けられてい� �。

 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� ��得ることができる。なお、本実施の形態で� ��、側面カバー8における開口部を2箇所に設� �たが、これに限定されず、一般に複数個の� �口部を設けることができる。本実施の形態� �その他の構成、動作及び効果は、実施の形� �1と同様である。

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� �図であり、車両下部を下方から見た場合の� �である。なお、図5及び図6では、図2と同一� �構成部分には同一の符号を付して、その詳� �な説明を省略する。

 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� ��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� ��端が側面カバー8に設けられた開口部31に接� ��されている。

 このように排気用の通気ダクト30を設け� �ことで、全閉形主電動機5の外気通風路55か� �排出される高温の空気を確実に車両の外側� �領域に排出することができる。そのため、� �閉形主電動機5の排熱の影響を受けた高温の� ��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。

 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� �口59は全閉形主電動機5が接続されている台� �2側に配置され、かつ、吸気口58は全閉形主� �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� ��59に接続され、接続方向に引き出された後� �車両走行方向と垂直な方向に延伸し、側面� �バー8に設けられた開口部31に接続されてい� �。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。

 また、排気用の通気ダクト30を介した排� �は、全閉形主電動機5の外気通風路55に設け� �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。

 なお、排気用の通気ダクト30の形状は本� �施の形態の形状に限定されず、例えば、吸� �用の通気ダクト19と同じように、T字型の形� �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、� �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。

 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、� �変形例においては、図7の構成から吸気に利� ��される通気ダクト19を取り除いている。す� �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� ��の空気を確実に車両外側の領域に送り出す� ��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� ��である。実施の形態3は、実施の形態2の効� �と本変形例の効果を併せ持つものである。