JP2011033113A - 鉄道車両駆動ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】温度上昇を抑制すると共に、潤滑性能を向上させた鉄道車両駆動ユニットを提供することである。
【解決手段】鉄道車両駆動ユニット１２は、減速機ハウジング１３と、入力側回転部材１４と、キャリア２４，２５と、曲線板１７，１８と、内ピン１９，２０と、外ピン２１と、車軸軸受２６，２７と、主軸軸受３０ａ，３０ｂと、偏心軸受３２，３３とを備える。内ピン１９，２０は、曲線板１７，１８と当接して、曲線板１７，１８の公転運動を許容しつつ、自転運動を阻止する。外ピン２１は、曲線板１７，１８の外周に係合して、減速機ハウジング１３を入力側回転部材１４に対して減速回転させる。車軸軸受２６，２７の内部、主軸軸受３０ａ，３０ｂの内部、偏心軸受３２，３３の内部、公転部材１７，１８と自転規制部材１９，２０との当接部分、および公転部材１７，１８と外周係合部材２１との係合部分には、予めグリースが保持されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、鉄道車両駆動ユニット、特に左右の車輪を独立して駆動可能な鉄道車両駆動ユニットに関するものである。

従来の鉄道車両駆動ユニットは、例えば、特開２００７−２３０５０８号公報（特許文献１）に開示されている。同公報に開示されている鉄道車両駆動ユニットは、モータと、モータの回転を減速して車輪に伝達する減速機とを備える。

この鉄道車両駆動ユニットには、鉄道車両の運行に必要なトルクを発生させると共に、広い客室スペースを得るために、小型で高減速比が得られるサイクロイド減速機が採用されている。具体的には、モータと一体回転する入力軸と、入力軸に設けられた偏心部に回転自在に支持される曲線板と、曲線板の外周に係合して曲線板に自転運動を生じさせる外ピンと、曲線板の自転運動を回転運動に変換して車輪に伝達する内ピンとで構成される。

特開２００７−２３０５０８号公報

上記構成の減速機は、各構成部品が相互に接触しながら回転するので、接触部分を潤滑する潤滑剤が必要となる。ここで、潤滑剤としてオイルを用いた場合、オイルは、駆動ユニットの内部を容易に移動することができるため、各構成部品の内部に入り込み、駆動の際の攪拌抵抗を大きくさせてしまう。そうすると、各構成部品の温度上昇を引き起こしてしまう虞がある。

そこで、この発明の目的は、温度上昇を抑制すると共に、潤滑性能を向上させた鉄道車両駆動ユニットを提供することである。

この発明に係る鉄道車両駆動ユニットは、鉄道車両の車輪を回転駆動する駆動ユニットであって、車輪の内径面に保持されて、車輪と一体回転する減速機ハウジングと、偏心部を有し、駆動源に接続されている入力側回転部材と、減速機ハウジングの内部に配置され、車両本体に連結固定される固定部材と、偏心部に相対回転自在に保持されて、入力側回転部材の回転軸心を中心とする公転運動を行う公転部材と、固定部材に保持されて、公転部材と当接して、公転部材の公転運動を許容しつつ、自転運動を阻止する自転規制部材と、減速機ハウジングに固定され、公転部材の外周に係合して、減速機ハウジングを入力側回転部材に対して減速回転させる外周係合部材と、減速機ハウジングを固定部材に対して回転自在に支持する車軸軸受と、入力側回転部材を固定部材に対して回転自在に支持する主軸軸受と、公転部材を偏心部に対して回転自在に支持する偏心軸受とを備え、車軸軸受の内部、主軸軸受の内部、偏心軸受の内部、公転部材と自転規制部材との当接部分、および公転部材と外周係合部材との係合部分には、予めグリースが保持されている。

上記構成の鉄道車両駆動ユニットは、駆動ユニットを構成する各部において、接触部分の潤滑をグリースで行うことができる。これにより、攪拌抵抗を小さくすることができるため、各部の温度上昇を抑制しながら、各部を潤滑することができる。また、グリースは、保持されている一部が可動部から静止空間へ排出されると、グリースを組成する基油が流れ出し、駆動ユニットの内部を潤滑することができる。その結果、潤滑性能を向上させることができる。

好ましくは、公転部材は、自転規制部材を受け入れる貫通孔を有し、グリースは、貫通孔に保持されている。これにより、公転部材と自転規制部材との当接部分を適切に潤滑することができる。

好ましくは、公転部材は、外周係合部材に係合する波形を有し、グリースは、波形に塗布されている。これにより、公転部材と外周係合部材との係合部分を適切に潤滑することができる。

好ましくは、車軸軸受、主軸軸受、および偏心軸受は、それぞれ転動体を有し、グリースは、転動体を覆うようにして保持されている。

一実施形態として、グリースは、ＮＬＧＩの規定するちょう度区分番号がＮｏ．２〜Ｎｏ．３である。

好ましくは、駆動ユニットは、グリースを給脂するグリース給脂機構を備え、グリース給脂機構は、入力側回転部材の内部を軸方向に延びる軸心給脂路と、軸心給脂路から入力側回転部材の外径面に向かって延びるグリース給脂口とを含む。これにより、駆動ユニットを構成する各部へのグリースの補給を容易に行うことができる。

好ましくは、グリース給脂機構は、グリース給脂口から給脂するグリースを保持するグリース給脂保持部を備える。これにより、グリース給脂保持部に保持されているグリースを利用して、駆動ユニットを構成する各部へのグリースの補給を容易に行うことができる。

好ましくは、グリース給脂機構は、固定部材に設けられたグリース排出口を含む。これにより、不要となったグリースを容易に回収することができる。

好ましくは、グリース給脂機構は、グリース給脂口から給脂するグリースの量を調整するグリース量調整機構を備える。これにより、グリースの給脂量を、例えば、入力側回転部材の回転数に応じたものや、駆動ユニットの稼動時間等に応じたものとすることができ、駆動ユニットの長寿命化を図ることができる。

この発明によれば、駆動ユニットを構成する各部において、接触部分の潤滑をグリースで行うことができる。これにより、攪拌抵抗を小さくすることができるため、各部の温度上昇を抑制しながら、各部を潤滑することができる。また、グリースは、保持されている一部が可動部から静止空間へ排出されると、グリースを組成する基油が流れ出し、駆動ユニットの内部を潤滑することができる。その結果、潤滑性能を向上させることができる。

この発明の一実施形態に係る鉄道車両用車輪駆動装置を示す図である。 図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図である。 図１の偏心部周辺の拡大図である。 入力側回転部材を軸方向に垂直な方向に切断した場合の断面図であって、グリース給脂口を示す図である。 入力側回転部材を軸方向に垂直な方向に切断した場合の断面図であって、グリース給脂口を示す図である。 入力側回転部材を軸方向に垂直な方向に切断した場合の断面図であって、グリース給脂口を示す図である。 入力側回転部材を軸方向に垂直な方向に切断した場合の断面図であって、グリース給脂口を示す図である。 グリース給脂口を設ける他の実施形態を示す図であって、図３に対応する図である。 曲線板に油路を設けた場合を示す図である。 波形の外周面と減速機ハウジングとの間を埋めるように、グリースを封入した場合を示す図である。

図１〜図３を参照して、この発明の一実施形態に係る鉄道車両駆動ユニット１２および鉄道車両駆動ユニット１２を含む鉄道車両用車輪駆動装置１０を説明する。なお、図１は鉄道車両用車輪駆動装置１０の概略断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図、図３は偏心部１６ａ，１６ｂ周辺の拡大図である。

まず、図１を参照して、鉄道車両用車輪駆動装置１０は、鉄道車両用車輪１１（以下「車輪１１」という）と、車輪１１の内径面に保持されて、駆動源（図示省略）の回転を減速して車輪１１に伝達する駆動ユニット１２（以下「鉄道車両駆動ユニット１２」という）とで構成されており、鉄道車両本体（図示省略）の下部に配置されている。

鉄道車両駆動ユニット１２は、減速機ハウジング１３と、入力側回転部材１４と、減速機構１５と、固定部材としての第１および第２のキャリア２４，２５とを主に備える。

減速機ハウジング１３は、車輪１１の内径面に保持されると共に、内部に減速機構１５を保持している。なお、減速機構１５とは、偏心部材１６、公転部材としての曲線板１７，１８、自転規制部材としての複数の内ピン１９，２０、外周係合部材としての複数の外ピン２１、カウンタウェイト２２，２３、およびこれらに付随する部材によって構成されており、入力側回転部材１４の回転を減速して減速機ハウジング１３に伝達する。

減速機ハウジング１３の内部には、鉄道車両駆動ユニット１２を構成する各部において、接触部分を潤滑する潤滑剤が封入されている。詳細については、後述する。

また、減速機ハウジング１３の内径面と第１および第２のキャリア２４，２５の外径面との間には第１および第２の車軸軸受２６，２７が配置されている。そして、減速機ハウジング１３は、第１および第２のキャリア２４，２５に対して回転自在となっており、車輪１１と一体回転する出力側回転部材（車軸）としても機能する。

第１の車軸軸受２６は、第１のキャリア２４の外径面に固定される内輪２６ａと、減速機ハウジング１３の内径面に固定される外輪２６ｂと、内輪２６ａおよび外輪２６ｂの間に配置される複数の円すいころ２６ｃと、隣接する円すいころ２６ｃの間隔を保持する保持器２６ｄとを含む円すいころ軸受である。第２の転がり軸受２７も同様の構成であるので、説明は省略する。第１および第２の車軸軸受２６，２７として高負荷容量の円すいころ軸受を採用することにより、車輪１１に作用するラジアル荷重およびアキシアル荷重を適切に支持することができる。

また、第１の車軸軸受２６は車輪１１の嵌合位置（より具体的には「車輪１１の嵌合幅中心」であって、図１中一点鎖線ｌで示す位置を指す）の軸方向一方側（図１中の右側）で、第２の車軸軸受２７は車輪１１の嵌合位置の軸方向他方側（図２中の左側）でそれぞれ減速機ハウジング１３を第１および第２のキャリア２４，２５に対して回転自在に支持している。この実施形態においては、第１および第２の車軸軸受２６，２７それぞれの車輪１１の嵌合幅中心からの距離（オフセット）は、等しく設定されている。

さらに、第１および第２の車軸軸受２６，２７は、互いの小径側端部を向かい合わせて配置されている（背面組合せ）。これにより、車輪１１に作用するモーメント荷重を適切に支持することができる。

また、減速機ハウジング１３の軸方向両端部には、密封部材２８，２９が設けられている。この密封部材２８，２９は、第１および第２のキャリア２４，２５の外径面に摺接するリップ部を有し、減速機ハウジング１３の内径面に固定されて、減速機ハウジング１３と一体回転する。そして、減速機ハウジング１３の内部に封入されている潤滑剤の流出や、減速機ハウジング１３の内部への塵埃の流入を防止する。

入力側回転部材１４は、駆動源（例えば、モータ等）に接続されて、駆動源の回転に伴って回転する。また、曲線板１７，１８の両側で転がり軸受３０ａ，３０ｂによって両持ち支持されており、第１および第２のキャリア２４，２５に対して回転自在に保持されている。すなわち、転がり軸受３０ａ，３０ｂは、入力側回転部材１４を第１および第２のキャリア２４，２５に対して回転自在に支持する主軸軸受３０ａ，３０ｂとなる。なお、この実施形態においては、主軸軸受３０ａ，３０ｂとして円筒ころ軸受を採用している。主軸軸受３０ａ，３０ｂは、入力側回転部材１４に固定される内輪４０，４４と、第１および第２のキャリア２４，２５に固定される外輪４１，４５と、内輪４０，４４と外輪４１，４５の間に配置される円筒ころ４２，４６と、隣接する円筒ころ４２の間隔を保持する保持器４３，４７とを有する構成である。

また、主軸軸受３０ａのさらに外側（図１中の右側）には、密封部材３１が配置されている。密封部材３１は、減速機ハウジング１３の内部に封入されている潤滑剤の流出や、減速機ハウジング１３の内部への塵埃の流入を防止する。

偏心部材１６は、第１および第２の偏心部１６ａ，１６ｂを有し、入力側回転部材１４に嵌合固定されている。第１および第２の偏心部１６ａ，１６ｂは、偏心運動による遠心力を互いに打ち消しあう位相、つまり１８０°位相を変えて配置されている。すなわち、第１および第２の偏心部１６ａ，１６ｂは、偏心運動によって生じる不均一な荷重を吸収するバランス調整機構としても機能する。

曲線板１７は、転がり軸受３２によって第１の偏心部１６ａに相対回転自在に保持されている。すなわち、転がり軸受３２は、曲線板１７を第１の偏心部１６ａに対して回転自在に支持する偏心軸受３２となる。そして、入力側回転部材１４の回転軸心を中心とする公転運動を行う。また、図２を参照して、曲線板１７は、厚み方向に貫通する第１および第２の貫通孔１７ａ，１７ｂと、外周にエピトロコイド等のトロコイド系曲線で構成される複数の波形１７ｃとを有する。

第１の貫通孔１７ａは、曲線板１７の中央部に形成されており、第１の偏心部１６ａおよび偏心軸受３２を受け入れる。第２の貫通孔１７ｂは、曲線板１７の自転軸心を中心とする円周上に等間隔に複数個設けられており、第１および第２のキャリア２４，２５に保持される内ピン１９，２０を受入れる。波形１７ｃは、減速機ハウジング１３に保持される外ピン２１に係合して、曲線板１７の回転を減速機ハウジング１３に伝達する。なお、曲線板１８も同様の構成であって、偏心軸受３３によって第２の偏心部１６ｂに相対回転自在に保持されている。

偏心軸受３２は、偏心部１６ａの外径面に嵌合し、その外径面に内側軌道面を有する内輪部材３２ａと、曲線板１７の貫通孔１７ａの内径面に直接形成された外側軌道面と、内側軌道面および外側軌道面の間に配置される複数の円筒ころ３２ｂと、隣接する円筒ころ３２ｂの間隔を保持する保持器３２ｃとを備える円筒ころ軸受である。偏心軸受３３も同様の構成であるので、説明は省略する。

なお、２枚の曲線板１７，１８の中心点をＧとすると、中心点Ｇは車輪１１の中心位置と一致させているが、車輪１１から鉄道車両駆動ユニット１２に負荷されるモーメント荷重を極小化させるためには、中心点Ｇと車輪中心位置とをオフセットさせたほうがよい。これにより、構成部品（「曲線板１７，１８、内ピン１９，２０、および外ピン２１等」を指す）が傾いて、接触部分に過大な負荷が生じるのを防止することができる。その結果、鉄道車両駆動ユニット１２の回転がスムーズになると共に、耐久性が向上する。

また、２つ曲線板１７，１８の間には、複数の内ピン１９，２０に外接する外接リング３６が配置されている。これにより、曲線板１７，１８の軸方向の動き量を規制している。なお、曲線板１７，１８と外接リング３６とは滑り接触するので、互いに接触する壁面に研削加工を施す等するのが望ましい。また、この外接リング３６の機能は、複数の内ピン１９，２０に内接する内接リング、または複数の外ピン２１に内接する内接リングでも代替することができる。

内ピン１９，２０は、入力側回転部材１４の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に複数個設けられている。そして、長手方向一方側が第１のキャリア２４に保持されて、長手方向他方側が第２のキャリア２５に保持されている。また、曲線板１７，１８の第２の貫通孔１７ｂ，１８ｂの内壁面に当接する位置には、内ピン軸受１９ｅ，２０ｅが取り付けられている。これにより、曲線板１７，１８と内ピン１９，２０との摩擦抵抗を低減することができる。なお、この実施形態における内ピン軸受１９ｅ，２０ｅは、滑り軸受である。

なお、第２の貫通孔１７ｂ，１８ｂの直径は、内ピン１９，２０の直径（「内ピン軸受１９ｅ，２０ｅを含む最大外径」を指す）と比較して所定分だけ大きく設定されている。その結果、内ピン１９は、曲線板１７，１８が入力側回転部材１４の回転に伴って回転しようとする際に、曲線板の公転運動を許容しつつ、自転運動を阻止する自転規制部材として機能する。

外ピン２１は、入力側回転部材１４の回転軸心を中心とする円周軌道上に等間隔に複数個設けられている。また、曲線板１７，１８の波形１７ｃ，１８ｃに当接する位置には、外ピン軸受２１ａが取り付けられている。これにより、曲線板１７，１８と外ピン２１との摩擦抵抗を低減することができる。なお、この実施形態に係る外ピン軸受２１ａは、滑り軸受である。

また、外ピン２１は、その中央部が減速機ハウジングに保持されると共に、両端部が車軸軸受２６，２７に当接して固定されている。そして、曲線板１７，１８の波形１７ｃ，１８ｃと係合して、減速機ハウジング１３を入力側回転部材１４に対して減速回転させる。ここで、外ピン２１は、外周係合部材として機能する。

カウンタウェイト２２は、重心と異なる位置に入力側回転部材１４を受け入れる貫通孔を有し、偏心部１６ａの偏心運動による不釣合い慣性偶力を打消す位相、つまり偏心部１６ａと１８０°位相を変えて入力側回転部材１４に嵌合固定されている。つまり、カウンタウェイト２２は、偏心部１６ａの偏心運動によって生じる不均一な荷重を吸収するバランス調整機構として機能する。なお、カウンタウェイト２３も同様の構成であって、偏心部１６ｂの偏心運動による不釣合い慣性偶力を打ち消す位相で入力側回転部材１４に嵌合固定されている。

図３を参照して、２枚の曲線板１７，１８の中心点Ｇの右側について、中心点Ｇと曲線板１７の中心との距離をＬ_１、曲線板１７、偏心軸受３２、および偏心部１６ａの質量の和をｍ_１、曲線板１７の重心の回転軸心からの偏心量をε_１とし、中心点Ｇとカウンタウェイト２２との距離をＬ_２、カウンタウェイト２２の質量をｍ_２、カウンタウェイト２２の重心の回転軸心からの偏心量をε_２とすると、Ｌ_１×ｍ_１×ε_１＝Ｌ_２×ｍ_２×ε_２を満たす関係となっている。また、図３の中心点Ｇの左側の曲線板１８とカウンタウェイト２３との間にも同様の関係が成立する。

第１および第２のキャリア２４，２５は、鉄道車両本体に連結固定されており、曲線板１７，１８に対面する壁面に内ピン１９，２０を保持すると共に、外径面に嵌合固定された第１および第２の車軸軸受２６，２７によって減速機ハウジング１３を、内径面に嵌合固定された主軸軸受３０ａ，３０ｂによって入力側回転部材１４をそれぞれ回転自在に支持している。

ここで、鉄道車両駆動ユニット１２の内部には、各構成部品の接触部分を潤滑する潤滑剤として、グリースが封入されている。具体的には、第１および第２の車軸軸受２６，２７の内部と、主軸軸受３０ａ，３０ｂの内部と、偏心軸受３２，３３の内部とに保持されている。例えば、第１および第２の車軸軸受２６，２７においては、円すいころ２６ｃ，２７ｃを覆うようにして保持されており、主軸軸受３０ａ，３０ｂにおいては、円筒ころ４２，４６を覆うようにして保持されており、偏心軸受３２，３３においては、円筒ころ３２ｂ，３３ｂを覆うようにして保持されている。また、グリースは、曲線板１７，１８において、内ピン１９，２０と当接する第２の貫通孔１７ｂ，１８ｂに保持されている。例えば、第２の貫通孔１７ｂ，１８ｂの内壁面と内ピン１９，２０の外周面との間を埋めるようにして保持されている。これにより、曲線板１７，１８と内ピン１９，２０との当接部分を適切に潤滑することができる。また、グリースは、曲線板１７，１８において、外ピン２１と係合する波形１７ｃ，１８ｃの外周面に塗布されている。これにより、曲線板１７，１８と外ピン２１との係合部分を適切に潤滑することができる。なお、図中の網掛けで、グリースが鉄道車両駆動ユニット１２組立後の初期に保持されている部分を示している。

各部へのグリースの封入は、例えば、鉄道車両駆動ユニット１２の組立時に予め行われる。なお、封入されるグリースは、ＮＬＧＩ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌｕｂｕｒｉｃａｔｉｎｇ Ｇｒｅａｓｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）の規定するちょう度区分番号がＮｏ．２〜Ｎｏ．３のものである。

また、鉄道車両駆動ユニット１２は、その内部にグリースを給脂するグリース給脂機構を備える。これにより、駆動ユニットを構成する各部へのグリースの補給を容易に行うことができる。グリース給脂機構は、入力側回転部材１４の内部を軸方向に延びる軸心給脂路１４ａと、軸心給脂路１４ａから入力側回転部材１４の外径面に向かって延び、複数箇所に設けられるグリース給脂口１４ｂ〜１４ｅと、第２のキャリア２５に設けられたグリース排出口２５ｃと、グリース給脂口１４ｂ〜１４ｅから給脂するグリースを保持するグリース給脂保持部３８と、軸心給脂路１４ａ等を介して、グリース給脂保持部３８に保持されているグリースを鉄道車両駆動ユニット１２の内部に押し入れるポンプ３７と、グリース排出口２５ｃから排出されたグリースを保持するグリース排出保持部３５とを備える。

グリース給脂口１４ｂ，１４ｅは、偏心部材１６を保持する位置に設けられている。グリース給脂口１４ｂ，１４ｅは、互いに異なる方向を指向（一方は上向き、他方は下向き）するように配置されている。また、偏心部材１６および偏心軸受３２，３３の内輪３２ａ，３３ａには、グリース給脂口１４ｂ，１４ｅに連通する貫通孔１６ｃ，３２ｄ，３３ｄが設けられている。この貫通孔３２ｄ，３３ｄは、内輪３２ａ，３３ａの軌道面に位置する。グリースは、グリース給脂口１４ｂ，１４ｅと、貫通孔１６ｃ，３２ｄ，３３ｄとを通って、偏心軸受３２，３３の内部に給脂される。

ここで、グリース給脂口１４ｂ，１４ｅは、第１の偏心部１６ａおよび第２の偏心部１６ｂのそれぞれの最大偏心位置と１８０°異なる位置、すなわち、カウンタウェイト２２，２３と同位相に設けることが好ましい。偏心部材１６は、偏心していることから、最大偏心位置に大きな負荷がかかってしまう。このような最大偏心位置に、グリース給脂口１４ｂ，１４ｅを設けると、内輪３２ａ，３３ａの軌道面において、孔を起点とした剥離等を生じる虞がある。そこで、グリース給脂口１４ｂ，１４ｅを、第１の偏心部１６ａおよび第２の偏心部１６ｂのそれぞれの最大偏心位置と１８０°異なる位置に設けることにより、偏心部材１６において、負荷の大きくかかる部分を避けて、グリース給脂口１４ｂ，１４ｅを設ける。その結果、グリース給脂口１４ｂ，１４ｅを起点とした剥離等を適切に防止することができる。

また、グリース給脂口１４ｃ，１４ｄは、主軸軸受３０ａ，３０ｂの近傍に設けられている。具体的には、グリース給脂口１４ｃ，１４ｄは、主軸軸受３０ａ，３０ｂの偏心部材１６側に設けられている。グリース給脂口１４ｃ，１４ｄは、互いに異なる方向を指向（一方は上向き、他方は下向き）するように配置されている。グリースは、グリース給脂口１４ｃ，１４ｄを通って、主軸軸受３０ａ，３０ｂの内部に給脂される。

グリース給脂口１４ｂ〜１４ｅは、グリース給脂保持部３８側から軸方向に、グリース給脂口１４ｄ、グリース給脂口１４ｂ、グリース給脂口１４ｅ、グリース給脂口１４ｃの順に位置する。すなわち、グリース給脂口１４ｄおよびグリース給脂口１４ｂは、グリース給脂保持部３８から近い第１の位置に設けられており、グリース給脂口１４ｅおよびグリース給脂口１４ｃは、グリース給脂保持部３８から遠い第２の位置に設けられている。そして、グリース給脂口１４ｂ〜１４ｅの径は、グリース給脂保持部３８側から順に大きくなるように設けられている。これにより、グリースを軸方向に満遍なく給脂することができる。

グリース排出口２５ｃは、第２の車軸軸受２７と密封部材２９との間に配置されており、第２の車軸軸受２７等を介して排出されるグリースを受け入れる。

グリース給脂保持部３８は、ポンプ３７を介して軸心給脂路１４ａに連結されており、鉄道車両駆動ユニット１２の内部に給脂するグリースを予め保持する。また、グリース給脂保持部３８は、鉄道車両駆動ユニット１２の外部に設けられている。なお、これに限ることなく、第２のキャリア２５の内部に設けてもよい。

グリース排出保持部３５は、グリース排出口２５ｃに連結されており、排出されたグリースを溜める。また、グリース排出保持部３５は、鉄道車両駆動ユニット１２の外部に設けられている。なお、これに限ることなく、第２のキャリア２５の内部に設けてもよい。

上記構成の鉄道車両駆動ユニット１２の作動原理を詳しく説明する。

まず、駆動源の回転に伴って入力側回転部材１４および偏心部材１６が一体回転する。このとき、曲線板１７，１８も回転しようとするが、第２の貫通孔１７ｂ，１８ｂに挿通する内ピン１９，２０に自転運動を阻止され、公転運動のみを行うことになる。つまり、曲線板１７，１８は、入力側回転部材１４の回転軸心を中心とする円周軌道上を平行移動する。

曲線板１７，１８が公転運動すると、波形１７ｃ，１８ｃと外ピン２１とが係合し、減速機ハウジング１３および車輪１１が入力側回転部材１４と同一方向に一体回転する。このとき、曲線板１７，１８から減速機ハウジング１３に伝達される回転は減速され、高トルクになっている。

具体的には、外ピン２１の数をＺ_Ａ、曲線板１７，１８の波形の数をＺ_Ｂとすると、鉄道車両駆動ユニット１２の減速比はＺ_Ｂ／（Ｚ_Ａ−Ｚ_Ｂ）で算出され、さらに減速比をｎとすると、図１の実施形態における速度比は１／（ｎ＋１）で算出される。図２に示す実施形態では、Ｚ_Ａ＝２４、Ｚ_Ｂ＝２２であるので、減速比は１１となり、速度比は１／１２となる。したがって、低トルク、高回転型の駆動源を採用した場合でも、車輪１１に必要なトルクを伝達することが可能となる。

このように、多段構成とすることなく大きな減速比を得ることができる減速機構１５を採用することにより、コンパクトで高減速比の鉄道車両駆動ユニット１２を得ることができる。

次に、上記構成の鉄道車両駆動ユニット１２のグリースの流れを説明する。まず、上記したように、グリースは、鉄道車両駆動ユニット１２の組立時に、予め封入される。そして、鉄道車両駆動ユニット１２の稼動に伴い、一部のグリースが、可動部から静止空間へ排出される。例えば、第１の車軸軸受２６の内部に保持されているグリースの一部は、第１のキャリア２４の方へ排出され、曲線板１７の第２の貫通孔１７ｂに封入されているグリースの一部は、第１のキャリア２４の方へ排出される。そして、外部へ排出されたグリースは、グリースを組成する基油のみが流れ出し、鉄道車両駆動ユニット１２の内部を潤滑する。また、第１の車軸軸受２６の内部に保持されたグリースの他の一部は、第１の車軸軸受２６の内部を潤滑し、曲線板１７の第２の貫通孔１７ｂに保持されたグリースの他の一部は、第２の貫通孔１７ｂと内ピン１９，２０との当接部分を潤滑する。

このように、駆動ユニットを構成する各部において、接触部分の潤滑をグリースで行うことができる。そうすると、稼動初期においては、封入されているグリースによって、攪拌抵抗が大きくなり、各部の温度上昇を引き起こしてしまう虞があるものの、稼動を継続すると、封入されているグリースの一部が可動部から静止空間へ排出される。これにより、攪拌抵抗を小さくすることができるため、各部の温度上昇を抑制しながら、各部を潤滑することができる。また、グリースは、保持されている一部が可動部から静止空間へ排出されると、グリースを組成する基油が流れ出し、駆動ユニットの内部を潤滑することができる。その結果、潤滑性能を向上させることができる。

さらに、グリースを補給する場合のグリースの流れを説明する。まず、予めグリース給脂保持部３８に保持されているグリースは、例えば、鉄道車両駆動ユニット１２の稼動中に、ポンプ３７により軸心給脂路１４ａへ押し出される。そうすると、グリースは、グリース給脂口１４ｂ〜１４ｅを通って、偏心軸受３２，３３へ到達する。これにより、偏心軸受３２，３３にグリースが補給される。一方、偏心軸受３２，３３へ到達したグリースは、回転力や遠心力等によって第１および第２の車軸軸受２６，２７へ到達する。これにより、第１および第２の車軸軸受２６，２７にグリースが補給される。

また、グリースの補給に伴い、不要となったグリースが排出される。不要となったグリースは、第２の車軸軸受２６を介してグリース排出口２５ｃへ到達し、グリース排出保持部３５にて保持される。

さらに、グリース給脂機構は、グリース給脂口１４ｂ〜１４ｅから給脂するグリースの量を調整するグリース量調整機構を備える構成としてもよい。これにより、鉄道車両駆動ユニット１２の長寿命化を図ることができる。具体的には、グリース量調整機構は、ポンプ３７であって、回転速度に応じて、給脂するグリースの量を調整してもよいし、また、鉄道車両駆動ユニット１２の稼動時間等に応じて、給脂するグリースの量を調整してもよい。

なお、上記の実施形態においては、複数のグリース給脂口１４ｂ〜１４ｅの径を、グリース給脂保持部３８側から順に大きくなるように設けることにより、グリースを軸方向に満遍なく給脂する例について説明したが、これに限ることなく、第２の位置に設けられるグリース給脂口１４ｅ，１４ｃの数を、第１の位置に設けられるグリース給脂口１４ｄ，１４ｂの数より多くすることにより、グリースを軸方向に満遍なく給脂してもよい。

図４〜図７は、入力側回転部材１４を軸方向に垂直な方向に切断した場合の断面図であって、グリース給脂口１４ｂ〜１４ｅを示す図である。図４および図５を参照して、グリース給脂保持部３８から近い第１の位置に設けられるグリース給脂口１４ｄ，１４ｂの数は、１つである。また、図６および図７を参照して、グリース給脂保持部３８から遠い第２の位置に設けられるグリース給脂口１４ｅ，１４ｃの数は、２つである。これにより、グリースを軸方向に満遍なく給脂することができ、グリース給脂保持部３８から遠くに位置する偏心軸受３２や主軸軸受３０ａであっても、温度上昇を適切に防止することができる。

また、上記の実施形態においては、グリース給脂口１４ｂ〜１４ｅは、偏心部材１６を保持する位置と、入力側回転部材１４を支持する主軸軸受３０ａ，３０ｂの近傍とに設ける例について説明したが、これに限ることなく、グリースの給脂状況に応じて、偏心部材１６を保持する位置のみに設けてもよいし、入力側回転部材１４を支持する主軸軸受３０ａ，３０ｂの近傍のみに設けてもよい。

ここで、グリース給脂口を設ける他の実施形態について説明する。図８は、グリース給脂口を設ける他の実施形態を示す図であって、図３に対応する図である。図８を参照して、偏心軸受３２，３３の内輪３２ａ，３３ａには、軸方向両端部において、径方向外側に突出する鍔部３２ｅ，３３ｅが形成されている。そして、グリース給脂口１４ｆ〜１４ｉは、偏心部材１６を保持する位置であって、偏心軸受３２，３３の内輪３２ａ，３３ａの鍔部３２ｅ，３３ｅが配置される軸方向位置に設けられている。そして、偏心部材１６には、グリース給脂口１４ｆ〜１４ｉに連通する貫通孔１６ｄが設けられており、偏心軸受３２，３３の内輪３２ａ，３３ａの鍔部３２ｅ，３３ｅには、グリース給脂口１４ｆ〜１４ｉに連通する貫通孔３２ｆ，３３ｆが設けられている。また、グリース給脂口１４ｆ〜１４ｉは、第１の偏心部１６ａおよび第２の偏心部１６ｂのそれぞれの最大偏心位置と１８０°異なる位置に設けられている。

これにより、鍔部３２ｅ，３３ｅから偏心軸受３２，３３の内部に積極的にグリースを給脂することができる。特に、内輪３２ａ，３３ａの鍔部３２ｅ，３３ｅにおいて、保持器３２ｃ，３３ｃを案内する場合、鍔部３２ｅ，３３ｅに設けられていることから、高速回転時の保持器３２ｃ，３３ｃとの接触による焼付き等を適切に防止することができる。

なお、グリース給脂口１４ｆ〜１４ｉを設けることなく、グリース給脂口１４ｅ，１４ｂから内輪３２ａ，３３ａの軌道面および鍔部３２ｅ，３３ｅに延びるように貫通孔１６ｄ，３２ｆ，３３ｆを設けてもよい。

なお、グリース給脂口１４ｈ，１４ｉの両方を、第１の偏心部１６ａの最大偏心位置と１８０°異なる位置に設けることなく、互いに異なる方向を指向するように設けてもよい。こうすることにより、周方向に万遍なくグリースを給脂することができる。

また、曲線板１７，１８に、第１の貫通孔１７ａ，１８ａから曲線板１７，１８の外周面に向かって延びる油路１７ｄ，１８ｄを設けてもよい。図９は、曲線板１７に油路１７ｄを設けた場合を示す図である。図９を参照して、油路１７ｄは、第２の貫通孔１７ｂを通過するように設けられており、第１の貫通孔１７ａから波形１７ｃの外周面まで貫通するように設けられている。これにより、グリースを給脂する際に、第２の貫通孔１７ｂ，１８ｂに容易に給脂することができる。また、波形１７ｃ，１８ｃの外周面に容易に塗布することができる。

また、上記の実施形態においては、グリースを外ピン２１と当接する波形１７ｃ，１８ｃの外周面に塗布されている例について説明したが、これに限ることなく、図１０に示すように、波形１７ｃ，１８ｃの外周面と減速機ハウジング１３との間を埋めるように、グリースを封入してもよい。

また、上記の実施形態においては、曲線板１７，１８において、第２の貫通孔１７ｂ，１８ｂの内壁面と内ピン１９，２０の外周面との間を埋めるようにして、グリースを封入する例について説明したが、これに限ることなく、内ピン１９，２０の外周面に塗布してもよい。

また、上記の実施形態においては、第１および第２の車軸軸受２６，２７、主軸軸受３０ａ，３０ｂ、および偏心軸受３２，３３において、それぞれの転動体を覆うようにしてグリースを封入する例について説明したが、これに限ることなく、内輪および外輪の間を埋めるようにして、グリースを封入してもよい。

また、上記の実施形態においては、グリース給脂機構は、グリース排出口２５ｃを設ける例について説明したが、これに限ることなく、排出されるグリースの量が少ない場合等には、特に設けなくてもよい。

また、上記の実施形態においては、曲線板１７，１８を１８０°位相を変えて２枚設けたが、この曲線板の枚数は任意に設定することができ、例えば、曲線板を３枚設ける場合は、１２０°位相を変えて設けるとよい。

また、上記の実施形態において、偏心部１６ａ，１６ｂを有する偏心部材１６を入力側回転部材１４に嵌合固定した例を示したが、これに限ることなく、入力側回転部材１４の外径面に直接偏心部１６ａ，１６ｂを形成してもよい。

また、上記の実施形態における転がり軸受２６，２７，３０ａ，３０ｂ，３２，３３は、図１の形態に限定されることなく、例えば、すべり軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸受、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、３点接触球軸受、４点接触玉軸受等、すべり軸受であるか転がり軸受であるかを問わず、転動体がころであるか玉であるかを問わず、さらには複列か単列かを問わず、あらゆる軸受を適用することができる。

また、上記の実施形態における内ピン軸受１９ｅ，２０ｅおよび外ピン軸受２１ａは、滑り軸受である例を示したが、これに限ることなく、転がり軸受を採用してもよい。この場合、厚み方向にコンパクト化する観点から針状ころ軸受を採用するのが望ましい。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明は、鉄道車両駆動ユニットに有利に利用される。

１０ 鉄道車両用車輪駆動装置、１１ 車輪、１２ 鉄道車両駆動ユニット、１３ 減速機ハウジング、１４ 入力側回転部材、１４ａ 軸心給脂路、１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ，１４ｉ グリース給脂口、１５ 減速機構、１６ 偏心部材、１６ａ，１６ｂ 偏心部、１７，１８ 曲線板、１６ｃ，１６ｄ，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ，２０ｂ，２０ｆ，３２ｄ，３３ｄ，３２ｆ，３３ｆ 貫通孔、１７ｃ，１８ｃ 波形、１７ｄ，１８ｄ 油路、１９，２０ 内ピン、２１ 外ピン、１９ｅ，２０ｅ，２１ａ 軸受、２２，２３ カウンタウェイト、２４，２５ キャリア、２５ｃ グリース排出口、２６，２７ 車軸軸受、２６ａ，２７ａ，４０，４４ 内輪、２６ｂ，２７ｂ，４１，４５ 外輪、２６ｃ，２７ｃ，３２ｂ，３３ｂ，４２，４６ ころ、２６ｄ，２７ｄ，３２ｃ，３３ｃ，４３，４７ 保持器、２８，２９，３１ 密封部材、３０ａ，３０ｂ，３２，３３ 転がり軸受、３２ａ，３３ａ 内輪部材、３２ｅ，３３ｅ 鍔部、３５ グリース排出保持部、３６ 外接リング、３７ ポンプ、３８ グリース給脂保持部。

Claims (9)

1. 鉄道車両の車輪を回転駆動する駆動ユニットであって、
   車輪の内径面に保持されて、車輪と一体回転する減速機ハウジングと、
   偏心部を有し、駆動源に接続されている入力側回転部材と、
   前記減速機ハウジングの内部に配置され、車両本体に連結固定される固定部材と、
   前記偏心部に相対回転自在に保持されて、前記入力側回転部材の回転軸心を中心とする公転運動を行う公転部材と、
   前記固定部材に保持されて、前記公転部材と当接して、前記公転部材の公転運動を許容しつつ、自転運動を阻止する自転規制部材と、
   前記減速機ハウジングに固定され、前記公転部材の外周に係合して、前記減速機ハウジングを前記入力側回転部材に対して減速回転させる外周係合部材と、
   前記減速機ハウジングを前記固定部材に対して回転自在に支持する車軸軸受と、
   前記入力側回転部材を前記固定部材に対して回転自在に支持する主軸軸受と、
   前記公転部材を前記偏心部に対して回転自在に支持する偏心軸受とを備え、
   前記車軸軸受の内部、前記主軸軸受の内部、前記偏心軸受の内部、前記公転部材と前記自転規制部材との当接部分、および前記公転部材と前記外周係合部材との係合部分には、予めグリースが保持されている、鉄道車両駆動ユニット。
2. 前記公転部材は、前記自転規制部材を受け入れる貫通孔を有し、
   前記グリースは、前記貫通孔に保持されている、請求項１に記載の鉄道車両駆動ユニット。
3. 前記公転部材は、前記外周係合部材に係合する波形を有し、
   前記グリースは、前記波形に塗布されている、請求項１または２に記載の鉄道車両駆動ユニット。
4. 前記車軸軸受、前記主軸軸受、および前記偏心軸受は、それぞれ転動体を有し、
   前記グリースは、前記転動体を覆うようにして保持されている、請求項１〜３のいずれかに記載の鉄道車両駆動ユニット。
5. 前記グリースは、ＮＬＧＩの規定するちょう度区分番号がＮｏ．２〜Ｎｏ．３である、請求項１〜４のいずれかに記載の鉄道車両駆動ユニット。
6. 前記駆動ユニットは、グリースを給脂するグリース給脂機構を備え、
   前記グリース給脂機構は、
   前記入力側回転部材の内部を軸方向に延びる軸心給脂路と、
   前記軸心給脂路から前記入力側回転部材の外径面に向かって延びるグリース給脂口とを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の鉄道車両駆動ユニット。
7. 前記グリース給脂機構は、前記グリース給脂口から給脂するグリースを保持するグリース給脂保持部を備える、請求項６に記載の鉄道車両駆動ユニット。
8. 前記グリース給脂機構は、前記固定部材に設けられたグリース排出口を含む、請求項６または７に記載の鉄道車両駆動ユニット。
9. 前記グリース給脂機構は、前記グリース給脂口から給脂するグリースの量を調整するグリース量調整機構を備える、請求項６〜８のいずれかに記載の鉄道車両駆動ユニット。

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