JP2008095778A

JP2008095778A - 鉄道車両用撓み板式軸継手

Info

Publication number: JP2008095778A
Application number: JP2006276737A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kimura; 誠木村
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2008-04-24

Abstract

【課題】風切り音を低減し、許容変位を拡大する。
【解決手段】駆動軸と従動軸の軸端同士を、両軸の相対変位を許容しつつ駆動側トルクを従動軸に伝達する鉄道車両用軸継手１１である。夫々の軸端に取付けられ、外周側にフランジ１２ａ，１３ａを形成した継手本体１２，１３と、継手本体１２，１３のフランジ１２ａ，１３ａにおける軸芯を挟む位置で接続される撓み板１４，１５と、撓み板１４，１５におけるフランジ１２ａ，１３ａとの前記接続位置と異なる位置で一端側が撓み板１４，１５に夫々接続され、他端側同士をお互いに接続する中間体１６，１７を具備する。撓み板１４，１５は、外周を例えば円環状に形成する。撓み板１４，１５の外周面を覆うカバー１８，１９を、例えば継手本体１２，１３に形成する。
【効果】風切り音が低減し、また台車部品の設計自由度が向上するのと共に、撓み板が折損し難くなる。走行中の飛び石による撓み板の破損を防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ほぼ同一軸線上に対向配置された、例えばモータ軸と歯車装置における小歯車軸の軸端同士を、台車軸ばねの変位に伴うモータ軸と小歯車軸の相対変位を撓み板により許容しつつ、モータのトルクを歯車装置に伝達する鉄道車両用撓み板式軸継手に関するものである。

鉄道車両用の撓み板式軸継手９は、図６に示すように、対向配置された例えばモータ軸１と歯車装置の小歯車軸２を連結するもので、夫々の軸端に２本の腕３ａ，４ａを有した継手本体３，４をテーパ焼嵌めにより装着している。そして、これら夫々の継手本体３，４の腕３ａ，４ａに、軸心を挟む対角線上の頂部をボルト８によって締結された撓み板５を介して中間体６，７を結合し、これら中間体６，７同士をボルト８で結合している。

このような撓み板式軸継手では、台車枠の変位によって生じるモータ軸と歯車装置の小歯車軸との長手方向や径方向の相対変位を、撓み板が変形することで許容するようになっており、従来は図６（ｃ）のような外形が正方形の撓み板を採用していた（特許文献１参照）。
特開平６−１５９２８５号公報

しかしながら、外形が正方形の撓み板の場合、高速回転時に撓み板の側面から風切り音が発生し、騒音が大きくなるという問題があった。また、撓み板の変形により変位を吸収しているので、歯車形軸継手に比べて許容範囲が小さい。許容範囲を大きくするためには、撓み板を大きくする必要があるが、台車構成上や騒音の問題から大きくすることはできない。

解決しようとする問題点は、外形が正方形の撓み板を採用した撓み板式軸継手の場合、台車構成上や騒音の観点から、許容変位は設計上妥協せざるを得ないという点である。

本発明の鉄道車両用撓み板式軸継手は、
風切り音の低減を図りつつ、撓み板を大きくすることなく許容変位を拡大するために、
ほぼ同一軸線上に対向配置された駆動軸と従動軸の軸端同士を、駆動軸と従動軸の相対変位を許容しつつ、駆動側のトルクを従動軸に伝達すべく連結する鉄道車両用の軸継手において、
前記夫々の軸端に取付けられ、外周側にフランジを形成した継手本体と、
これらそれぞれの継手本体のフランジにおける軸芯を挟む位置で接続される撓み板と、
これら撓み板におけるフランジとの前記接続位置と異なる位置で一端側が撓み板にそれぞれ接続され、他端側同士をお互いに接続する中間体を具備し、
前記撓み板は、外周が外側に膨らんだ曲線状の例えば円環状に形成されると共に、この撓み板の外周面を覆うカバーを、前記継手本体或いは中間体のどちらかに形成又は取り付けたことを最も主要な特徴としている。

本発明は、撓み板の形状を外周が外側に膨らんだ曲線状の例えば円環状に形成するので、高速回転時に撓み板の側面から発生する風切り音が低減する。また、許容変位が拡大するので、台車部品の設計自由度が向上するのと共に、撓み板が折損し難くなる。

また、本発明では、撓み板の外周面をカバーで覆うので、前記風切り音がさらに低減する。また、走行中の飛び石などの衝突によって撓み板が破損することを防止できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図３を用いて説明する。
図１は本発明の鉄道車両用撓み板式軸継手の一例を示す斜視図、図２は図１を軸側から見た側面図を軸中心位置で断面した図、図３は本発明の鉄道車両用撓み板式軸継手で採用する撓み板を示した図である。

図１及び図２において、１１は本発明の鉄道車両用撓み板式軸継手であり、図６で説明した従来の撓み板式軸継手と同様に、継手本体１２，１３と撓み板１４，１５を、また撓み板１４，１５と中間体１６，１７を、それぞれ軸心を挟む位置においてボルト２０で連結した構成である。

しかしながら、本発明では、同一軸線上に対向配置された例えばモータ軸と歯車装置の小歯車軸の相対変位を許容しつつ、モータのトルクを小歯車軸に伝達するための撓み板１４，１５として、従来と異なり、例えば図３のような円環状のものを採用している。

この撓み板１４，１５は、図２の例では各々２枚を重ね合わせたものを示しているが、所定の厚さのものを各々１枚としてもよい。撓み板１４，１５を１枚とした場合には、疲労劣化が発生し易い撓み板１４，１５同士の合せ面がなくなる。

このように、撓み板１４，１５を例えば円環状に形成することにより、図６に示した正方形状の撓み板を採用する場合と比べて、継手本体と同じ取り付け位置でも、許容変位を大きくすることができる。

すなわち、撓み板１４，１５の許容変位δと、ボルト締結間の撓み板１４，１５の長さＬと、撓み板１４，１５の締結中心間距離Ｂ（図２参照）の間には、
δ∝Ａ×Ｂ×Ｌ（但し、Ａは材料の曲げ強度に対する係数）
の関係がある。

そして、ボルト締結間の撓み板１４，１５の長さＬは、ボルトの取り付けピッチをＤとした場合、図６（ｃ）に示した正方形状の撓み板５の場合は、（２^1/2／２）Ｄ＝約０．７１Ｄとなる。一方、図３に示した円環状の撓み板１４，１５の場合は、（１／４）πＤ＝約０．７９Ｄとなって、同一の継手本体、中間体、同一材質の撓み板を使用しても、本発明の場合は、０．７９／０．７１＝１．１１倍の許容変位を得ることができる。

また、撓み板１４，１５の外形を、円環状のように外周が外側に膨らんだ曲線状となすことにより、図６に示した正方形状の撓み板と比べて、高速回転時に撓み板１４，１５の側面から発生する風切り音が低減する。

また、本発明では、前記風切り音をより低減するために、前記円環状となした撓み板１４，１５の外周面をカバー１８，１９で覆っている。また、このカバー１８，１９により、走行中の飛び石などが撓み板１４，１５に衝突し、撓み板１４，１５が破損することを防止できる。

前記カバー１８，１９は撓み板１４，１５の外周面を覆うものであれば、どのようなものでも良いが、本例では、継手本体１２，１３の外周部に例えば円形のフランジ１２ａ，１３ａを形成し、このフランジ１２ａ，１３ａの外周端面より中間体１６，１７に向けて軸と水平に一体的に形成するものを示している。

本発明の効果を確認するために、円環状の撓み板を用いた図１に示した本発明の撓み板式軸継手１１と、当該軸継手の撓み板のみ図６（ｃ）に示したような正方形状のものに変更した撓み板式軸継手９を、同一の条件で試験した。試験は、図４に示したように、鉄道車両用歯車装置２１に供試軸継手１１，９を装着し、モータ２２から与えた回転力（トルク）をダイナモ２３で吸収し、供試軸継手１１，９にトルクを負荷させた状態で行った。そして、試験中に発生する騒音を、供試軸継手１１，９の表面から１０cm離れた位置に設置した騒音計２４で測定した。

その結果を図５に示すが、円環状の撓み板を用いた本発明の撓み板式軸継手１１の場合、正方形状の撓み板を用いた比較例の撓み板式軸継手９と比べて全回転域で騒音レベルが約２dB低減した。

本発明は上記の例に限らず、本発明の各請求項に記載された技術的思想の範疇内で、適宜実施の形態を変更しても良いことは、言うまでもない。

たとえば、撓み板１４，１５の材質は所定の強度を有するものであれば、特殊鋼やＦＲＰなど特に限定されるものではないが、所定の強度を有し、かつ軽量化を図る観点から、ＦＲＰ製とすることが望ましい。

また、本例では、撓み板１４，１５の形状として円環状のものを示したが、外周側が外側に膨らんだ曲線状を有するものであれば他の形状でも良い。

さらに、本例では、撓み板１４，１５のカバー１８，１９を継手本体１２，１３の外周面に一体的に形成したものを示したが、別体のカバー１８，１９を継手本体１２，１３に設置したものでも良い。また、カバー１８，１９を形成或いは設置するのは、継手本体１２，１３でなくても中間体１６，１７でも良い。

以上の本発明は、鉄道車両用の撓み板式軸継手に限らずあらゆる分野に採用する軸継手にも適用できる。

本発明の鉄道車両用撓み板式軸継手の一例を示す斜視図である。図１を軸側から見た側面図を軸中心位置で断面した図である。本発明の鉄道車両用撓み板式軸継手で採用する撓み板を示した図である。本発明の鉄道車両用撓み板式軸継手の効果を確認するために行なった試験装置の概略説明図である。本発明の鉄道車両用撓み板式軸継手の効果を示した図である。従来の撓み板式軸継手の説明図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は撓み板の図である。

符号の説明

１１撓み板式軸継手
１２、１３継手本体
１２ａ、１３ａフランジ
１４、１５撓み板
１６、１７中間体
１８、１９カバー

Claims

ほぼ同一軸線上に対向配置された駆動軸と従動軸の軸端同士を、駆動軸と従動軸の相対変位を許容しつつ、駆動側のトルクを従動軸に伝達すべく連結する鉄道車両用の軸継手において、
前記夫々の軸端に取付けられ、外周側にフランジを形成した継手本体と、
これらそれぞれの継手本体のフランジにおける軸芯を挟む位置で接続される撓み板と、
これら撓み板におけるフランジとの前記接続位置と異なる位置で一端側が撓み板にそれぞれ接続され、他端側同士をお互いに接続する中間体を具備し、
前記撓み板は、外周が外側に膨らんだ曲線状に形成されると共に、この撓み板の外周面を覆うカバーを、前記継手本体或いは中間体のどちらかに形成又は取り付けたことを特徴とする鉄道車両用撓み板式軸継手。
前記撓み板は円環状であることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用撓み板式軸継手。