CN109563884A - 铁道车辆用齿轮形挠曲联轴节及具备该齿轮形挠曲联轴节的铁道车辆用转向架 - Google Patents

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Abstract

一种齿轮形挠曲联轴节，具备两个外齿轮、以及分别与两个外齿轮啮合的两个内齿轮。外齿轮的齿根鼓形半径比外齿轮的齿顶鼓形半径小，外齿轮形成为作为齿宽方向中央位置的齿高的基准齿高比作为齿宽方向端位置的齿高的端齿高小。端齿高相对于基准齿高的比率设定为1.21以上，且/或齿根鼓形半径相对于齿顶鼓形半径的比率Rc/Rb设定为0.37以下。

Description

铁道车辆用齿轮形挠曲联轴节及具备该齿轮形挠曲联轴节的 铁道车辆用转向架
技术领域
本发明涉及应用于铁道车辆的转向架的齿轮形挠曲联轴节、及具备齿轮形挠曲联轴节的铁道车辆用转向架。
背景技术
在铁道车辆用转向架上装载有使动力源所产生的转矩向轮轴传递的动力传递装置。例如，如专利文献1所示，动力传递装置上具备齿轮形挠曲联轴节。齿轮形挠曲联轴节通过套筒的内齿与轮毂（hub）的外齿的啮合部分的倾斜位移（轮毂的轴线相对于套筒的轴线的倾斜角变化）来允许原动轴与被动轴之间的相对位移，同时从原动轴向被动轴传递转矩。
现有技术文献：
专利文献：
专利文献1 ：日本实开昭58-72526号公报。
发明内容
发明要解决的问题：
在使用齿轮形挠曲联轴节的平行万向节式驱动转向架中，由于乘客的上下车等导致转向架的轴弹簧的挠曲，由此转向架框架的高度发生变化，所以主电动机的旋转轴与齿轮装置的小齿轮轴的高度产生偏差（相对位移）。产生的偏差虽被齿轮形挠曲联轴节的轴间的倾斜位移所吸收，但该倾斜位移的允许角度（以下也称为“允许相对位移量”）限度为6°左右。因此，若为了改善乘坐体验而欲使轴弹簧的上下弹簧常数变灵活，则存在轴弹簧的上下挠曲增加，超过齿轮形挠曲联轴节的允许角度的限度这样的问题。
又，在转向用转向架中，由于转向时车轴在偏驶（Yawing）方向位移，所以在主电动机的旋转轴和齿轮装置的小齿轮轴间产生相对位移。因此，在平行万向节式的转向用转向架中，不仅因轴弹簧的上下挠曲，还因为转向带来的相对位移，导致大幅超过允许相对位移量。如此，存在难以在平行万向节式驱动转向架中附加转向功能这样的问题。
本发明目的在于提供一种允许相对位移量较大的铁道车辆用的齿轮形挠曲联轴节。
解决问题的手段：
根据本发明一形态的铁道车辆用齿轮形挠曲联轴节具备：两个外齿轮；以及分别与所述两个外齿轮啮合的两个内齿轮；从齿厚方向观察，所述外齿轮的齿顶以在齿宽方向中央与轴心的距离最大、在齿宽方向两端与轴心的距离最小的形式形成齿顶鼓形半径的圆弧；从齿厚方向观察，所述外齿轮的齿根以在齿宽方向中央与轴心的距离最大、在齿宽方向两端与轴心的距离最小的形式形成齿根鼓形半径的圆弧；所述齿根鼓形半径小于所述齿顶鼓形半径，所述外齿轮形成为作为齿宽方向中央位置的齿高的基准齿高小于作为齿宽方向端位置的齿高的端齿高；所述端齿高相对于所述基准齿高的比率设定为1.21以上。
根据本发明其它形态的铁道车辆用齿轮形挠曲联轴节具备：两个外齿轮；以及分别与所述两个外齿轮啮合的两个内齿轮；从齿厚方向观察，所述外齿轮的齿顶以在齿宽方向中央与轴心的距离最大、在齿宽方向两端与轴心的距离最小的形式形成齿顶鼓形半径的圆弧；从齿厚方向观察，所述外齿轮的齿根以在齿宽方向中央与轴心的距离最大、在齿宽方向两端与轴心的距离最小的形式从成齿根鼓形半径的圆弧；所述齿根鼓形半径小于所述齿顶鼓形半径，所述外齿的齿高随着从齿宽方向中央朝齿宽方向两端而变大；所述齿根鼓形半径相对于所述齿顶鼓形半径的比率Rb/Rc设定为0.37以下。
根据前述结构，通过使外齿轮的齿顶从齿厚方向观察形成为圆弧状，可使外齿轮的轴线相对于内齿轮的轴线倾斜。当使基准齿高形成为比端齿高小时，通过将端齿高相对于基准齿高的比率设定在1.21以上，且/或将齿根鼓形半径相对于齿顶鼓形半径的比率设定在0.37以下，从而可将外齿轮的轴线相对于内齿轮的轴线的倾斜角的允许值（以下称为“允许倾斜角”）设定为超过6度。由于允许倾斜角变大，所以能增加两轴间允许的相对位移量。
根据本发明一形态的铁道车辆用转向架具备：支持车身的转向架框架；具有车轴、及设置于该车轴的两端的车轮的轮轴；设置于所述转向架框架，其输出轴平行于所述车轴地延伸的主电动机；向所述车轴传递旋转的齿轮装置；以及配置于所述主电动机与所述齿轮装置之间的上述的铁道车辆用齿轮形挠曲联轴节。
发明效果：
根据本发明，能提供一种允许相对位移量较大的铁道车辆用的齿轮形挠曲联轴节。
附图说明
图1是应用了根据实施形态的齿轮形挠曲联轴节的铁道车辆的转向架的俯视图；
图2是根据实施形态的齿轮形挠曲联轴节的轴向剖视图；
图3是根据实施形态的外齿轮及内齿轮的径向剖视图；
图4是外齿的径向正交剖视图；
图5的图5A-C示出齿轮形挠曲联轴节允许原动轴相对于被动轴的相对位移的状态；图5A是齿轮形挠曲联轴节的轴向剖视图，图5B是齿轮形挠曲联轴节的局部侧视图，图5C是表示外齿相对于内齿的位置及姿态的示意图；
图6是外齿及内齿的径向正交剖视图，是齿面鼓形半径Ra及允许倾斜角δM的说明图；
图7是外齿轮的立体图；
图8是外齿轮的轴向剖视图，是齿顶鼓形半径Rb、齿根鼓形半径Rc、基准齿高h0及端齿高he的说明图；
图9是示出齿面鼓形半径Ra或允许倾斜角δM相对于齿根鼓形半径Rc的关系的图表；
图10是示出半径比率Rc/Rb相对于允许倾斜角δM的关系的图表；
图11是示出齿高比率he/h0相对于允许倾斜角δM的关系的图表。
具体实施方式
以下，参照附图对实施形态进行说明。在所有附图中，对相同或对应的要素标以相同的符号，省略重复的详细说明。
（转向架）
图1是应用了根据实施形态的齿轮形挠曲联轴节10的铁道车辆的平行万向节式驱动转向架1（以下仅称为“转向架”）的俯视图。转向架1具备从下方支持未图示的车身的转向架框架2。例示的转向架1中，两个轮轴3在车辆长度方向上相离配置，通过未图示的轴箱支持装置而弹性地支持于转向架框架2。各轮轴3具有在车辆宽度方向延伸的车轴4、及设置于车轴4的两端的一对车轮5。在转向架框架2（例如其横梁2a）上设置有分别对两个轮轴3进行旋转驱动的两个主电动机6。各主电动机6的输出轴6a平行地与车轴4相对，通过齿轮形挠曲联轴节10而与齿轮装置7的输入轴7a连结。齿轮装置7由平行轴式齿轮对构成，输入轴7a平行地与车轴4相对。齿轮形挠曲联轴节10配置在主电动机6与齿轮装置7之间。齿轮装置7将旋转传递向车轴4。齿轮装置7具有固定于输入轴7a的小齿轮7b、及与小齿轮7b啮合并固定于车轴4的大齿轮7c。主电动机6所产生的转矩通过齿轮形挠曲联轴节10及齿轮装置7向对应的轮轴3传递。
轴箱支持装置作为转向架1的一次悬架发挥功能。主电动机6固定于弹簧上的转向架框架2，齿轮装置7固定于弹簧下的轮轴3。根据轴箱支持装置的挠曲，输出轴6a可相对于输入轴7a进行相对位移。齿轮形挠曲联轴节10在允许该相对位移的同时，从输出轴6a向输入轴7a传递转矩。“相对位移”包括轴向位移、平行位移（径向位移）、角度位移。
（齿轮形挠曲联轴节）
图2是示出齿轮形挠曲联轴节10的轴向剖视图。齿轮形挠曲联轴节10具备原动轮毂11、被动轮毂21、及套筒30。原动轴91（图1的例中为主电动机6的输出轴6a）固定于原动轮毂11，被动轴92（图1的例中为齿轮装置7的输入轴7a）固定于被动轮毂21。
原动轮毂11包括形成为圆筒状的圆筒部12、及设置于圆筒部12的外周面的外齿轮13。外齿轮13具有：从圆筒部12向径向外侧突出的突出部13a、及从突出部13a向轴向外侧突出并形成为围绕圆筒部12的环状的根部13b、从根部13b向径向外侧突出的多个外齿14。多个外齿14在根部13b的周向上以等间隔排列。与原动轮毂11同样地，被动轮毂21包括圆筒部22及外齿轮23，与外齿轮13同样地，外齿轮23具有突出部23a、根部23b及多个外齿24。
套筒30形成为圆筒状，在轴向两端具有开口。两个内齿轮31、32在套筒30的内周面上轴向相离地设置。内齿轮31具有从套筒30的内周面突出的多个内齿33。多个内齿33在套筒30的周向上以等间隔排列。与内齿轮31同样地，内齿轮32具有多个内齿34。外齿14及内齿33的数量相同，外齿24及内齿34的数量相同。
原动轮毂11容纳于套筒30的轴向一方侧，外齿轮13与内齿轮31啮合。被动轮毂21容纳于套筒30的轴向另一方侧，外齿轮23与内齿轮32啮合。如此，齿轮形挠曲联轴节10具备两个外齿轮13、23、和分别与两个外齿轮13、23啮合的两个内齿轮31、32。
考虑到装配性，套筒30具备构成轴向的一方侧半部分的第一分割体30A、及构成轴向的另一方侧半部分的第二分割体30B。套筒30通过利用多个铰刀螺栓39连结轴向上对上的两个分割体30A、30B从而构成。第一分割体30A具备内齿轮31，容纳原动轮毂11。第二分割体30B具备内齿轮32，容纳被动轮毂21。
圆筒部12在其中心部具有向轴向外端面开放并在轴向上延伸的轴插入孔12a。原动轴91的梢端插入轴插入孔12a。原动轴91在其梢端插入轴插入孔12a的状态下，利用诸如螺丝、花键和/或键的紧固装置与原动轮毂11（及其外齿轮13）结合。与圆筒部12同样地，圆筒部22也具有轴插入孔22a，与原动轴91同样地，被动轴92也插入轴插入孔22a并与被动轮毂21（及其外齿轮23）结合。
原动轴91旋转时，原动轮毂11与原动轴91一体旋转。原动轮毂11的旋转经由外齿轮13与内齿轮31的接触部位而向套筒30传递。套筒30的旋转经由内齿轮32与外齿轮23的接触部位而向被动轮毂21传递，由此，被动轴92与被动轮毂21一体旋转。
图3是外齿轮13及内齿轮31的径向剖视图。外齿14和内齿33均具有相对于齿厚方向中心线C呈线对称的截面形状。外齿轮13及内齿轮31的基准截面齿形采用比外齿14及内齿33的齿数（以下称为“实齿数N0”）多的齿数（以下称为“齿形齿数N”）的渐开线齿形。为了得到超过制造实齿数N0的渐开线形状时所要求的公差的形状，齿形齿数N设定为相对于实齿数N0足够大的值。作为一例，齿形齿数N设定为比实齿数N0大25%以上的值。齿形齿数N也可以设定为无限大。此时，基准截面齿形为等腰梯形。另，省略详细图示，外齿轮23的外齿24及内齿轮32的内齿34的基准截面齿形也与上述同样地形成。
图4是外齿轮13（特别是其中的一个外齿14）的径向正交剖视图。如图4所示，外齿14具有两个齿面14a。本实施形态中，两个齿面14a双方带有圆弧状的鼓起（所谓的“齿面鼓形（crowning）”），任一齿面14a均在径向正交剖面视角形成圆弧。以下，将该圆弧的半径称为“齿面鼓形半径Ra”。圆弧的中心在外齿14的径向正交剖面视角中位于齿宽方向中心线上。由于在两面带有齿面鼓形，所以外齿14的齿厚在齿宽方向中央位置最大，在齿宽方向端位置最小。在径向正交剖面视角，各齿面14a以齿宽方向中心线为基准形成为线对称，两个齿面14a以齿厚方向中心线为基准形成为线对称。
又，外齿轮13的齿顶的直径设定为与内齿轮31的齿根的直径大致相同（稍小）。由此，不会产生原动轮毂11相对于套筒30的偏心，能减低振动及伴随于此的噪音。
图5A-C示出齿轮形挠曲联轴节10允许原动轴91相对于被动轴92的相对位移的状态。如图5A所示，原动轴91相对于被动轴92的相对位移通过原动轮毂11和/或被动轮毂21相对于套筒30倾斜而被允许。倾斜的程度由原动轮毂11或被动轮毂21的中心线相对于套筒30的中心线的倾斜角δ表示。
图5B及5C中图示原动轮毂11相对于套筒30的倾斜。如图5B及5C所示，在原动轮毂11相对于套筒30倾斜的状态下，在180度相离的两位置（图示例中为θ=90°、270°的两位置）上，外齿14与内齿33接触，由此，可进行轮毂-套筒间的动力传递。接触状态下的外齿14和内齿33上，外齿14的齿宽方向相对于内齿33的齿宽方向仅倾斜倾斜角δ。由此，内齿33在外齿14的齿面的齿宽方向上，和中央与端的中间部位接触。
倾斜角δ越大，轴间的相对位移量越大。反言之，要在齿轮形挠曲联轴节10中增加允许的相对位移量，则要求增加倾斜角δ的允许值（以下为“允许倾斜角δM”（参照图6））。
图6是外齿轮13的外齿14及内齿轮31的内齿33的径向正交剖视图。该图中，原动轮毂11相对于套筒30仅倾斜允许倾斜角δM。以下，将此时外齿14的齿面14a上与内齿33接触的部位称为“极限接触部位PM”。极限接触部位PM设定于齿宽端是不现实的，将其设定于比齿宽端稍许靠近齿宽方向中央（作为一例，1mm左右）的位置。
通过齿面14a的圆弧的中心和极限接触部位PM的直线、与通过齿面14a的圆弧的中心并向外齿14的齿厚方向延伸的直线所形成的角为允许倾斜角δM。原动轮毂11相对于套筒30倾斜而超过允许倾斜角δM时，没有可与内齿33接触的外齿14，无法进行动力传递。从齿面14a的圆弧的中心到极限接触部位PM的距离为齿面鼓形半径Ra。在径向正交剖面上，齿厚方向与齿宽方向正交。
由以上，齿面鼓形半径Ra、从齿宽方向中央到极限接触部位PM的距离BM、及允许倾斜角δM满足如下公式：Ra=BM/sinδM。为了增加允许倾斜角δM，需要减小齿面鼓形半径Ra，且/或增加距离BM。要增大距离BM，需要进行外齿14的齿宽的增大，但由于应用了齿轮形挠曲联轴节10的转向架1的设计限制，齿宽的增大有限度。本实施形态中，考虑到对转向架1的应用，齿宽抑制在24mm以下。
图7是外齿轮13的立体图。在此，“齿宽B”是从外齿14的齿宽方向一端到齿宽方向另一端的齿宽方向距离。外齿14的齿筋作为一例为直齿，齿宽方向与轴向一致。“齿高hi”是在齿宽方向的任意位置上，齿厚方向中心线C上的从齿顶14b到齿根14c的距离。
从齿厚方向观察，外齿14的齿顶14b和齿根14c均以在齿宽方向中央与轴心的距离最大，在齿宽方向两端与轴心的距离最小的形式形成圆弧。以下，将齿顶14b形成的圆弧的半径称为“齿顶鼓形半径Rb”，将齿根14c形成的圆弧的半径称为“齿根鼓形半径Rc”。
从齿宽方向观察，外齿14的齿顶14b以在齿厚方向中央与轴心的距离最大，在齿厚方向两端与轴心的距离最小的形式形成齿顶鼓形半径Rb的圆弧。即，外齿14的齿顶14b形成球面。
从齿厚方向观察，构成齿顶14b的圆弧和构成齿根14c的圆弧均以通过齿宽方向中央和轴心的齿宽方向中心线为基准而呈线对称。因此，齿宽方向的任意位置上的齿高与如下位置上的齿高同值：与该任意位置离齿宽方向中心线C的距离相同的线对称位置。以下，将齿宽方向中央位置上的齿高称为“基准齿高h0”，将齿宽方向端位置上的齿高称为“端齿高he”。
图8是外齿轮13的轴向剖视图。齿根鼓形半径Rc比齿顶鼓形半径Rb小。另，即便齿顶14b的圆弧与齿根14c的圆弧同心，两半径Rb、Rc的尺寸关系也是如此。本实施形态中，齿顶14b的圆弧（球面）的中心在轴心上。另一方面，齿根14c的圆弧的中心虽然从齿厚方向观察时在齿宽方向中心线上，但定位在比轴心靠近外齿14处。
由于齿顶14b的圆弧及齿根14c的圆弧如此设定，所以齿高hi根据齿宽方向的位置而变化。基准齿高h0形成为小于端齿高he。进一步地说，齿高hi在齿宽方向中央位置最小，在齿宽方向上越远离齿宽方向中央位置越大，在齿宽方向端位置最大。基准齿高h0是根据齿宽方向的位置而变化的齿高hi的最小值，端齿高he为齿高hi的最大值。
图9是示出齿面鼓形半径Ra与齿根鼓形半径Rc的关系的图表。如前所述，由于齿面鼓形半径Ra与允许倾斜角δM的正弦（sinδM）成反比，所以该图表间接示出允许倾斜角δM与齿根鼓形半径Rc的关系。该关系性因加工上的限制而产生。由于使加工工具从外齿轮13之外进入，所以齿面14a上带有齿面鼓形。为了减小齿面鼓形半径Ra（增大齿面鼓形的曲率），需要在齿宽方向端位置上使加工工具进入得更深，若不较大地确保齿宽方向端位置上的齿高（端齿高he），则工具会干扰齿。齿根鼓形半径Rc的小径化如上所述，与端齿高he的增大化相关联。由以上，由于加工上的限制，齿面鼓形半径Ra的小径化需要齿根鼓形半径Rc的小径化。又，若使齿根鼓形半径Rc小径化，使端齿高he增大化，则能使齿面鼓形半径Ra小径化，即便不伴随着齿宽的增大也能增加允许倾斜角δM。
图10是示出半径比率Rc/Rb与允许倾斜角δM的关系的图表，图11是示出与齿高比率he/h0的关系的图表。半径比率Rc/Rb是齿根鼓形半径Rc相对于齿顶鼓形半径Rb的比率。齿高比率he/h0是端齿高he相对于基准齿高h0的比率。如图10所示，半径比率Rc/Rb越小，（能实现齿面鼓形半径Ra的小径化，）允许倾斜角δM越增大。如图11所示，齿高比率he/h0越大，（能实现伴随齿根鼓形半径Rc的小径化而来的齿面鼓形半径Ra的小径化，）允许倾斜角δM越增大。
以往的铁道车辆用齿轮形挠曲联轴节中，齿宽24mm以下时，允许倾斜角δM的限度大致为6°。
根据本实施形态的齿轮形挠曲联轴节在将齿宽B抑制为24mm以下的基础上，半径比率Rc/Rb设定为0.37以下。由此，能提供允许倾斜角δM超过6°的齿轮形挠曲联轴节10。半径比率Rc/Rb优选为设定在0.30～0.36。由此，能提供允许倾斜角δM为7°到12°的齿轮形挠曲联轴节10。
又，根据本实施形态的齿轮形挠曲联轴节10在将齿宽B抑制为24mm以下的基础上，齿高比率he/h0设定为1.21以上。由此，能提供允许倾斜角δM超过6°的齿轮形挠曲联轴节10。齿高比率he/h0优选为设定在1.22～1.29。由此，能提供允许倾斜角δM为7°到12°的齿轮形挠曲联轴节10。如此，通过将允许倾斜角δM超过6°的齿轮形挠曲联轴节10应用于铁道车辆用转向架，从而能在以往无法实现的平行万向节式驱动转向架上附加转向功能。
另，在将齿宽B设定为24mm，将从齿宽方向中心到极限接触部位的齿宽方向距离BM设定为11mm，将齿面鼓形半径Ra设定为90mm的条件下，能将允许倾斜角δM设定为7°。此时，齿根鼓形半径Rc设定为29mm，以此半径比率Rc/Rb及齿高比率he/h0能满足上述数值范围。又，能赋予成形加工法带来的齿面鼓形。
另，在将齿宽B设定为24mm的条件下，齿根鼓形半径Rc设定为较小的值29mm，利用成形加工法形成外齿14。通过采用成形加工法，可不同于使用滚齿机的展成加工法，能在齿面14a上付与小半径的鼓形而不在齿根产生根切（凹陷）。因此，能兼顾防止齿根的弯曲强度的降低（进而是传递动力的增加）和增加允许倾斜角δM。又，通过成形加工法的采用，工具对齿轮材料的切入相对于齿宽中央对称，所以相比于展成加工法，易使齿面14a成形为相对于齿宽中央线对称。因此，能在外齿轮相对于内齿轮倾斜时，在180度相离的两位置间实现外齿与内齿的均匀接触，能减低振动噪音。
又，外齿轮13的齿顶的直径设定为与内齿轮31的齿根的直径大致相同。因此，轮毂11、21相对于套筒30难以产生偏心，从这点也能减低振动噪音。
而且，本实施形态中，基准截面齿形为齿数多于外齿轮及内齿轮的渐开线齿轮的齿形。因此，相比于基准截面齿形为通常的渐开线齿形的情况，齿宽端截面上的齿形压力角的变化较小。因此，难以发生异常磨损、咬死（seizure）等，传递动力增加。
至此，对实施形态进行了说明，但上述结构可在本发明的主旨范围内进行适当变更、删除和/或追加。
符号说明：
1　 铁道车辆用转向架；
2　 转向架框架；
3　 轮轴；
4　 车轴；
5　 车轮；
6　 主电动机；
6a　 输出轴；
7　 齿轮装置；
10　 齿轮形挠曲联轴节；
13、23　 外齿轮；
31、32　 内齿轮；
Rb　 齿顶鼓形半径；
Rc　 齿根鼓形半径；
Rc/Rb　 半径比率；
h0　 基准齿高；
he　 端齿高；
he/h0　 齿高比率。

Claims (6)

1.一种铁道车辆用齿轮形挠曲联轴节，其特征在于，
具备：两个外齿轮；以及
分别与所述两个外齿轮啮合的两个内齿轮；
从齿厚方向观察，所述外齿轮的齿顶以在齿宽方向中央与轴心的距离最大、在齿宽方向两端与轴心的距离最小的形式形成齿顶鼓形半径的圆弧；
从齿厚方向观察，所述外齿轮的齿根以在齿宽方向中央与轴心的距离最大、在齿宽方向两端与轴心的距离最小的形式形成齿根鼓形半径的圆弧；
所述齿根鼓形半径小于所述齿顶鼓形半径，所述外齿轮形成为作为齿宽方向中央位置的齿高的基准齿高小于作为齿宽方向端位置的齿高的端齿高；
所述端齿高相对于所述基准齿高的比率设定为1.21以上。
2.一种铁道车辆用齿轮形挠曲联轴节，其特征在于，
具备：两个外齿轮；以及
分别与所述两个外齿轮啮合的两个内齿轮；
从齿厚方向观察，所述外齿轮的齿顶以在齿宽方向中央与轴心的距离最大、在齿宽方向两端与轴心的距离最小的形式形成齿顶鼓形半径的圆弧；
从齿厚方向观察，所述外齿轮的齿根以在齿宽方向中央与轴心的距离最大、在齿宽方向两端与轴心的距离最小的形式从成齿根鼓形半径的圆弧；
所述齿根鼓形半径小于所述齿顶鼓形半径，所述外齿的齿高随着从齿宽方向中央朝齿宽方向两端而变大；
所述齿根鼓形半径相对于所述齿顶鼓形半径的比率Rb/Rc设定为0.37以下。
3.根据权利要求1或2所述的铁道车辆用齿轮形挠曲联轴节，其特征在于，
所述外齿轮的齿宽为24mm以下。
4.根据权利要求1至3的任一项所述的铁道车辆用齿轮形挠曲联轴节，其特征在于，
所述外齿轮及所述内齿轮的基准截面齿形是如下的渐开线齿轮的齿形：与所述外齿轮及所述内齿轮的模数相同的模数，且比所述外齿轮及所述内齿轮的齿数多的齿数。
5.根据权利要求1至4的任一项所述的铁道车辆用齿轮形挠曲联轴节，其特征在于，
所述外齿轮的齿顶的直径与所述内齿轮的齿根的直径大致相同。
6.一种铁道车辆用转向架，其特征在于，
具备：支持车身的转向架框架；
具有车轴、及设置于该车轴的两端的车轮的轮轴；
设置于所述转向架框架，其输出轴平行于所述车轴地延伸的主电动机；
向所述车轴传递旋转的齿轮装置；以及
配置于所述主电动机与所述齿轮装置之间的、权利要求1至5的任一项所述的铁道车辆用齿轮形挠曲联轴节。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112572478A (zh) * 2020-12-30 2021-03-30 中车资阳机车有限公司 一种机车用牵引传动装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6730722B2 (ja) * 2017-06-29 2020-07-29 川崎重工業株式会社 鉄道車両用歯車形撓み軸継手及びそれを備えた鉄道車両用台車
US11054013B1 (en) * 2021-01-08 2021-07-06 Enplas Corporation Profile modification for planetary gear device gear teeth

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2035171A (en) * 1932-12-17 1936-03-24 Julian S Loewus Shaft coupling
US2922294A (en) * 1956-05-07 1960-01-26 Wildhaber Ernest Toothed couplings
US3243973A (en) * 1963-01-30 1966-04-05 Drafto Corp Flexible gear couplings
US5718633A (en) * 1995-03-09 1998-02-17 Meritor Heavy Vehicle Systems, Llc Universal joint wear indicator
JP2001132765A (ja) * 1999-11-05 2001-05-18 Sumitomo Metal Ind Ltd 鉄道車両用歯車形撓み軸継手
EP1325832A2 (en) * 2001-12-27 2003-07-09 Dana Corporation Drive train member having convex splines
EP1775492A1 (en) * 2004-05-17 2007-04-18 Jtekt Corporation Shaft joint monitoring device
JP2012149762A (ja) * 2010-12-28 2012-08-09 Kyushu Hasec Co Ltd ギヤカップリングおよびその製造方法
WO2016171092A1 (ja) * 2015-04-22 2016-10-27 日本精工株式会社 トルク伝達用継手及びウォーム減速機

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2927510A (en) * 1956-05-07 1960-03-08 Wildhaber Ernest Method and machine for producing toothed couplings
JPS5872526A (ja) 1981-10-23 1983-04-30 Green Cross Corp:The モノクロ−ルｈｂｓ抗体の製造方法
JPS5872526U (ja) 1981-11-12 1983-05-17 東洋電機製造株式会社 歯車形軸継手
US5271289A (en) * 1992-12-16 1993-12-21 Baxter Jr Meriwether L Non-involute gear
JP2985821B2 (ja) * 1997-02-20 1999-12-06 三菱電機株式会社 撓み軸継ぎ手
JP2002021871A (ja) * 2000-07-07 2002-01-23 Central Japan Railway Co 鉄道車両用歯車形撓み軸継手
JP3891113B2 (ja) 2002-12-27 2007-03-14 三菱電機株式会社 撓み軸継ぎ手
JP5079167B1 (ja) * 2011-09-07 2012-11-21 三菱電機株式会社 ギアカップリング
JP6098185B2 (ja) 2013-01-22 2017-03-22 株式会社リコー ２段スプラインカップリングジョイント、及びこれを用いた駆動伝達装置、画像形成装置
JP6300083B2 (ja) 2013-08-23 2018-03-28 株式会社リコー 駆動伝達装置および画像形成装置
JP6730722B2 (ja) * 2017-06-29 2020-07-29 川崎重工業株式会社 鉄道車両用歯車形撓み軸継手及びそれを備えた鉄道車両用台車

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2035171A (en) * 1932-12-17 1936-03-24 Julian S Loewus Shaft coupling
US2922294A (en) * 1956-05-07 1960-01-26 Wildhaber Ernest Toothed couplings
US3243973A (en) * 1963-01-30 1966-04-05 Drafto Corp Flexible gear couplings
US5718633A (en) * 1995-03-09 1998-02-17 Meritor Heavy Vehicle Systems, Llc Universal joint wear indicator
JP2001132765A (ja) * 1999-11-05 2001-05-18 Sumitomo Metal Ind Ltd 鉄道車両用歯車形撓み軸継手
EP1325832A2 (en) * 2001-12-27 2003-07-09 Dana Corporation Drive train member having convex splines
EP1775492A1 (en) * 2004-05-17 2007-04-18 Jtekt Corporation Shaft joint monitoring device
JP2012149762A (ja) * 2010-12-28 2012-08-09 Kyushu Hasec Co Ltd ギヤカップリングおよびその製造方法
WO2016171092A1 (ja) * 2015-04-22 2016-10-27 日本精工株式会社 トルク伝達用継手及びウォーム減速機

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112572478A (zh) * 2020-12-30 2021-03-30 中车资阳机车有限公司 一种机车用牵引传动装置
CN112572478B (zh) * 2020-12-30 2024-04-16 中车资阳机车有限公司 一种机车用牵引传动装置

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