JP2019203525A - Gear device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄道車両用の歯車装置に関する。 The present invention relates to a gear device for a railway vehicle.
鉄道車両では、電動機からの動力が車軸に伝達され、車軸と一体の車輪が回転する。これにより、鉄道車両がレール上を走行する。車軸に動力を伝達するために、歯車装置が用いられる。歯車装置は、互いに噛み合う小歯車と大歯車を備える。小歯車の軸は、軸継手を介して電動機に連結される。大歯車の軸は車軸である。小歯車と大歯車は歯車箱に収容される。小歯車の軸及び大歯車の軸(車軸)は、それぞれ軸受によって歯車箱に回転可能に支持される。 In a railway vehicle, power from an electric motor is transmitted to an axle, and a wheel integrated with the axle rotates. As a result, the railway vehicle travels on the rail. A gear device is used to transmit power to the axle. The gear device includes a small gear and a large gear that mesh with each other. The shaft of the small gear is connected to the electric motor through a shaft coupling. The shaft of the large gear is the axle. The small gear and the large gear are accommodated in a gear box. The shaft of the small gear and the shaft (axle) of the large gear are rotatably supported on the gear box by bearings.
歯車箱の底部には、大歯車の下部が浸る程度に、潤滑油が貯溜される。潤滑油は、回転する大歯車により跳ね上げられる。これにより、歯車の噛み合い部、及び軸受に潤滑油の飛沫が供給され、各部の潤滑が行われる。各部の潤滑に用いられた潤滑油は、最終的に歯車箱の底部に戻り、再び大歯車により跳ね上げられる。このように潤滑油は歯車箱の内部を循環する。 Lubricating oil is stored at the bottom of the gear box to such an extent that the lower part of the large gear is immersed. The lubricating oil is splashed up by the rotating large gear. Thereby, the splash of lubricating oil is supplied to the meshing part of the gear and the bearing, and each part is lubricated. The lubricating oil used for lubricating each part finally returns to the bottom of the gear box and is splashed up again by the large gear. In this way, the lubricating oil circulates inside the gear box.
近年、鉄道車両には、エネルギロスの低減が要求される。ここで、潤滑油の循環は大歯車の回転を利用する。そのため、鉄道車両の走行のための動力(エネルギ)の一部が潤滑油の循環で消費される。したがって、潤滑油の循環で消費されるエネルギを低減すれば、エネルギロスを低減できると言える。潤滑油の循環で消費されるエネルギを低減するには、歯車箱内で実質的に循環する潤滑油の量(以下、「循環油量」ともいう)を低減することが有効である。主に、大歯車が潤滑油から受ける抵抗を小さくできるからである。ただし、歯車箱内に貯留される潤滑油の総量を単に低減すると、起動時に、各部(歯車の噛み合い部及び軸受)への潤滑油の供給が不十分となる。そのため、潤滑油の総量は維持される必要がある。 In recent years, railway vehicles are required to reduce energy loss. Here, the circulation of the lubricating oil utilizes the rotation of the large gear. Therefore, a part of the power (energy) for running the railway vehicle is consumed by circulation of the lubricating oil. Therefore, it can be said that the energy loss can be reduced by reducing the energy consumed in the circulation of the lubricating oil. In order to reduce the energy consumed by the circulation of the lubricating oil, it is effective to reduce the amount of the lubricating oil substantially circulated in the gear box (hereinafter also referred to as “circulated oil amount”). This is mainly because the resistance that the large gear receives from the lubricant can be reduced. However, if the total amount of lubricating oil stored in the gearbox is simply reduced, the supply of lubricating oil to each part (gear meshing part and bearing) at the time of startup becomes insufficient. Therefore, the total amount of lubricating oil needs to be maintained.
例えば特開2009−180371号公報(特許文献1)は、歯車箱の内部に油溜めを備える鉄道車両用の歯車装置を開示する。油溜めは小歯車の大歯車側の上方に配置される。油溜めは開口と戻し孔とを備える。潤滑油の粘度が低いときに、開口は、大歯車の回転により小歯車と反対側に掻き揚げられた潤滑油を油溜めに流入可能である。さらに戻し孔は、油溜めに流入した潤滑油を油溜めから流出可能である。 For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-180371 (Patent Document 1) discloses a gear device for a railway vehicle including an oil sump inside a gear box. The oil sump is arranged above the large gear side of the small gear. The oil sump includes an opening and a return hole. When the viscosity of the lubricating oil is low, the opening can allow the lubricating oil, which has been lifted to the opposite side of the small gear by the rotation of the large gear, to flow into the sump. Further, the return hole can flow out the lubricating oil flowing into the oil reservoir from the oil reservoir.
特許文献1に開示された歯車装置では、潤滑油の総量は、潤滑油の粘度が高い低温時でも、軸受に潤滑油を供給可能な量である。潤滑油の粘度が高い起動時や急加速時には、油溜めの開口から潤滑油が流入し難いので、軸受に十分な量の潤滑油を供給できる、と特許文献1には記載されている。一方、高速での連続運転時には、潤滑油の粘度が低くなるので、大歯車によって掻き揚げられた潤滑油は、開口から油溜めに流入する。これにより、油溜めに余分な潤滑油が溜まるので、循環油量が減少する。そのため、攪拌熱の上昇を抑えることができる、と特許文献1には記載されている。
In the gear device disclosed in
特許文献1に開示された歯車装置では、油溜めが小歯車の大歯車側の上方に配置される。この場合、油溜めの容量が小さい。つまり、循環油量の低減が制限される。そのため、潤滑油の循環に起因するエネルギロスを有効に低減することができない。
In the gear device disclosed in
本発明は上記の実情に鑑みてなされたものである。本発明の1つの目的は、潤滑油の循環に起因するエネルギロスを有効に低減できる鉄道車両用の歯車装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances. One object of the present invention is to provide a gear device for a railway vehicle that can effectively reduce energy loss caused by circulation of lubricating oil.
本発明の実施形態による鉄道車両用の歯車装置は、動力源に連結可能な軸を有する小歯車と、軸として車軸を有して、小歯車と噛み合う大歯車と、小歯車及び大歯車を前後に並べて収容して、潤滑油を貯溜する歯車箱と、を備える。歯車箱は、小歯車及び大歯車の左右にそれぞれ配置されて、各々が小歯車の軸及び大歯車の軸を回転可能に支持する左右の側壁と、小歯車の周面と対向する第1端壁と、大歯車の周面と対向する第2端壁と、底壁と、上蓋と、左右の側壁のそれぞれと大歯車との間であって、大歯車の軸よりも上方にそれぞれ配置されたポケットと、を備える。ポケットの上部に開口が設けられ、ポケットの最下部に孔が設けられる。 A gear device for a railway vehicle according to an embodiment of the present invention includes a small gear having a shaft connectable to a power source, a large gear having an axle as a shaft and meshing with the small gear, and the small gear and the large gear. And a gear box that stores the lubricating oil and stores the lubricating oil. The gearboxes are arranged on the left and right sides of the small gear and the large gear, respectively, and left and right side walls that rotatably support the shaft of the small gear and the shaft of the large gear, and a first end facing the peripheral surface of the small gear Between the wall, the second end wall facing the peripheral surface of the large gear, the bottom wall, the top cover, the left and right side walls, and the large gear, respectively, and above the shaft of the large gear. A pocket. An opening is provided at the top of the pocket and a hole is provided at the bottom of the pocket.
本発明の実施形態による鉄道車両用の歯車装置によれば、大歯車により跳ね上げられた潤滑油の飛沫の一部がポケットの開口からポケットに導入される。これにより、潤滑油の一部がポケットに溜まる。ここで、ポケットは左右の側壁に沿って広範囲に配置されるため、ポケットの容量は大きい。そのため、作動中、余剰な潤滑油をポケットに大量に溜めることができる。これにより、潤滑油量を有効に低減することができる。したがって、潤滑油の循環に起因するエネルギロスを有効に低減できる。 According to the gear device for a railway vehicle according to the embodiment of the present invention, a part of the splash of the lubricating oil splashed up by the large gear is introduced into the pocket from the opening of the pocket. Thereby, a part of lubricating oil accumulates in a pocket. Here, since the pockets are arranged over a wide range along the left and right side walls, the capacity of the pockets is large. Therefore, a large amount of excess lubricating oil can be stored in the pocket during operation. Thereby, the amount of lubricating oil can be reduced effectively. Therefore, energy loss caused by the circulation of the lubricating oil can be effectively reduced.
本発明の実施形態による鉄道車両用の歯車装置は、小歯車と、大歯車と、歯車箱と、を備える。小歯車は、動力源に連結可能な軸を有する。大歯車は、軸として車軸を有して、小歯車と噛み合う。歯車箱は、小歯車及び大歯車を前後に並べて収容して、潤滑油を貯溜する。歯車箱は、左右の側壁と、第1端壁と、第2端壁と、底壁と、上蓋と、ポケットと、を備える。側壁は、小歯車及び大歯車の左右にそれぞれ配置されて、各々が小歯車の軸及び大歯車の軸を回転可能に支持する。第1端壁は、小歯車の周面と対向する。第2端壁は、大歯車の周面と対向する。ポケットは、左右の側壁のそれぞれと大歯車との間であって、大歯車の軸よりも上方にそれぞれ配置される。ポケットの上部に開口が設けられ、ポケットの最下部に孔が設けられる。 A gear device for a railway vehicle according to an embodiment of the present invention includes a small gear, a large gear, and a gear box. The small gear has a shaft that can be connected to a power source. The large gear has an axle as a shaft and meshes with the small gear. The gearbox stores the small gear and the large gear side by side and stores the lubricating oil. The gear box includes left and right side walls, a first end wall, a second end wall, a bottom wall, an upper lid, and a pocket. The side walls are arranged on the left and right sides of the small gear and the large gear, respectively, and each rotatably supports the shaft of the small gear and the shaft of the large gear. The first end wall faces the peripheral surface of the small gear. The second end wall faces the peripheral surface of the large gear. The pocket is disposed between each of the left and right side walls and the large gear, and above the shaft of the large gear. An opening is provided at the top of the pocket and a hole is provided at the bottom of the pocket.
このような歯車装置によれば、鉄道車両が走行する際、すなわち歯車装置の作動中、歯車箱の底部に貯留された潤滑油は、回転する大歯車により跳ね上げられて、大歯車の上方に飛び散る。この潤滑油の飛沫は、歯車(小歯車及び大歯車)の噛み合い部、及び軸受に供給される。これにより、各部の潤滑が行われる。 According to such a gear device, when the railway vehicle travels, that is, during the operation of the gear device, the lubricating oil stored in the bottom of the gear box is sprung up by the rotating large gear and above the large gear. Scatter. The splashes of the lubricating oil are supplied to meshing portions of gears (small gears and large gears) and bearings. Thereby, each part is lubricated.
その際、潤滑油の飛沫の一部は、ポケットの開口からポケットに導入される。これにより、潤滑油の一部がポケットに溜まる。ここで、ポケットは、歯車箱の左右の側壁のそれぞれと大歯車との間であって、大歯車の軸よりも上方にそれぞれ配置される。つまり、ポケットは左右の側壁に沿って広範囲に配置される。この場合、ポケットの容量は大きい。そのため、作動中、余剰な潤滑油をポケットに大量に溜めることができる。これにより、潤滑油量を有効に低減することができる。したがって、潤滑油の循環に起因するエネルギロスを有効に低減できる。 At that time, a part of the splash of lubricating oil is introduced into the pocket from the opening of the pocket. Thereby, a part of lubricating oil accumulates in a pocket. Here, the pocket is disposed between each of the left and right side walls of the gear box and the large gear and above the shaft of the large gear. That is, the pockets are arranged over a wide range along the left and right side walls. In this case, the capacity of the pocket is large. Therefore, a large amount of excess lubricating oil can be stored in the pocket during operation. Thereby, the amount of lubricating oil can be reduced effectively. Therefore, energy loss caused by the circulation of the lubricating oil can be effectively reduced.
各部(歯車の噛み合い部、及び軸受)の潤滑に用いられた潤滑油は、最終的に歯車箱の底部に戻る。ポケット内の潤滑油は、ポケットの最下部に設けられた孔から随時少しずつ流出し、最終的に歯車箱の底部に戻る。歯車箱の底部に戻った潤滑油は再び大歯車により跳ね上げられる。鉄道車両が停止すると、その後にポケット内の潤滑油は全て流出し、ポケットは空になる。したがって、その後の起動時、歯車箱の底部には、各部の潤滑に十分な量の潤滑油が貯溜される。 The lubricating oil used to lubricate each part (gear meshing part and bearing) finally returns to the bottom of the gear box. Lubricating oil in the pocket flows out little by little from the hole provided at the bottom of the pocket, and finally returns to the bottom of the gear box. The lubricating oil that has returned to the bottom of the gear box is splashed up again by the large gear. When the railway vehicle stops, all the lubricating oil in the pockets flows out and the pockets become empty. Therefore, at the time of subsequent startup, a sufficient amount of lubricating oil is stored at the bottom of the gear box for lubricating each part.
なお、ポケットの最下部は、ポケットの底の形状に応じて定まる。例えば、ポケットの底が下向きに突出する凸領域を1つ有する場合、その1つの凸領域がポケットの最下部となる。ポケットの底が下向きに突出する凸領域を複数有する場合、その複数の凸領域のそれぞれがポケットの最下部となる。この場合、複数の最下部は、各々の高さが異なってもよいし、すべての高さが同じであってもよい。孔はポケットの最下部のそれぞれに1つ設けられてもよいし、複数設けられてもよい。 Note that the bottom of the pocket is determined according to the shape of the bottom of the pocket. For example, when the bottom of the pocket has one convex region protruding downward, the one convex region is the lowest part of the pocket. When the pocket has a plurality of convex areas protruding downward, each of the plurality of convex areas is the lowest part of the pocket. In this case, the plurality of lowermost portions may have different heights, or all the heights may be the same. One hole may be provided in each of the lowermost portions of the pocket, or a plurality of holes may be provided.
上記の歯車装置において、ポケットの孔が、各々に対応する側壁に向くように設けられることが好ましい。この場合、ポケットの孔から流出した潤滑油は、歯車(小歯車及び大歯車)から離れた所に落下したり、歯車箱の側壁を伝い落ちたりする。したがって、ポケットの孔から流出した潤滑油の液滴が歯車の噛み合い部に落下しない。仮に潤滑油の液滴が歯車の噛み合い部に落下すると、歯車に衝撃が与えられる。これにより、エネルギロスが発生するかもしれない。要するに、ポケットの孔から流出した潤滑油の液滴が歯車の噛み合い部に落下しないように、ポケットの孔が設けられればよい。例えばポケットの孔は、小歯車と大歯車の噛み合い部の真上からずれた位置に設けられてもよい。 In the above gear device, the pocket holes are preferably provided so as to face the corresponding side walls. In this case, the lubricating oil that has flowed out of the pocket hole falls away from the gears (small gear and large gear) or travels down the side wall of the gear box. Therefore, the lubricating oil droplets flowing out of the pocket holes do not fall into the meshing portion of the gear. If a drop of lubricating oil falls on the meshing portion of the gear, an impact is applied to the gear. Thereby, energy loss may occur. In short, it is only necessary to provide a hole in the pocket so that the lubricant droplets flowing out from the hole in the pocket do not fall into the meshing portion of the gear. For example, the pocket hole may be provided at a position shifted from directly above the meshing portion of the small gear and the large gear.
上記の歯車装置において、ポケットが上蓋と一体であることが好ましい。典型的な例では、上蓋は、ボルトによって、左右の側壁、第1端壁、及び第2端壁に取り付けられる。ポケット無しの上蓋を備える通常の歯車装置の場合であっても、そのポケット無しの上蓋をポケット付きの上蓋に交換すればエネルギロスを低減できる。ただし、ポケットは左右の側壁のそれぞれと一体であってもよい。 In the above gear device, the pocket is preferably integral with the upper lid. In a typical example, the upper lid is attached to the left and right side walls, the first end wall, and the second end wall by bolts. Even in the case of a normal gear device having an upper lid without a pocket, energy loss can be reduced by replacing the upper lid without the pocket with an upper lid with a pocket. However, the pocket may be integral with each of the left and right side walls.
以下に、図面を参照しながら、本実施形態による鉄道車両用の歯車装置の具体例を説明する。 Hereinafter, specific examples of the gear device for railway vehicles according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態の歯車装置の正面図である。図2は、図1に示す歯車装置の線II−IIにおける断面図である。図3は、図1に示す歯車装置の線III−IIIにおける断面図である。図4は、図3に示す歯車装置の線IV−IVにおける断面図である。図5は、図3に示す歯車装置の線V−Vにおける断面図である。 FIG. 1 is a front view of the gear device of the present embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of the gear device shown in FIG. 3 is a sectional view of the gear device shown in FIG. 1 taken along line III-III. 4 is a cross-sectional view of the gear device shown in FIG. 3 taken along line IV-IV. FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of the gear device shown in FIG.
図1〜図3を参照して、歯車装置1は、小歯車2と、大歯車4と、歯車箱6と、を備える。歯車箱6には、小歯車2及び大歯車4が前後に並べて収容される。大歯車4は小歯車2と噛み合う。小歯車2及び大歯車4は、例えばはすば歯車である。ただし、その歯車の種類は特に限定されない。
1 to 3, the
歯車箱6は、左右の側壁7と、第1端壁8と、第2端壁9と、底壁10と、上蓋11と、を備える。側壁7は、小歯車2及び大歯車4の左右にそれぞれ配置される。第1端壁8は、小歯車2の周面と対向する。第2端壁9は、大歯車4の周面と対向する。左右の側壁7、第1端壁8及び第2端壁9によって、小歯車2及び大歯車4を前後左右から包囲する空間が形成される。この空間の下端は、底壁10によって閉ざされる。また、その空間の上端は、上蓋11によって閉ざされる。上蓋11は、例えばボルト(図示省略)によって、左右の側壁7、第1端壁8、及び第2端壁9に取り付けられる。
The
小歯車2は中心に軸3(以下、「小歯車軸」ともいう)を有する。その小歯車軸3は、歯車箱6の左右の側壁7にそれぞれ取り付けられた軸受12によって回転可能に支持される。小歯車軸3の一端に、軸継手(図示省略)を介して電動機(図示省略)が連結される。つまり、小歯車軸3は、動力源に連結可能である。軸受12は、例えば円すいコロ軸受である。ただし、その軸受の種類は特に限定されない。
The
大歯車4は軸として車軸5を有する。車軸5は、大歯車4の中心に嵌め込まれて、大歯車4と一体化される。車軸5は、歯車箱6の左右の側壁7にそれぞれ取り付けられた軸受13によって回転可能に支持される。車軸5の両端には、それぞれ車輪(図示省略)が嵌め込まれる。これにより、大歯車4は車軸5及び車輪と一体化される。軸受13は、例えば円すいコロ軸受である。ただし、その軸受の種類は特に限定されない。
The
歯車箱6に潤滑油Lが貯溜される。具体的には、歯車箱6の底部には、大歯車4の下部が浸る程度に、潤滑油Lが貯溜される(図2参照)。
Lubricating oil L is stored in the
図2〜図5を参照して、本実施形態では、歯車箱6はポケット15を備える。ポケット15は、左右の側壁7のそれぞれと大歯車4との間に配置される。さらにポケット15は、大歯車4の軸(車軸5)よりも上方にそれぞれ配置される。このようにポケット15は左右の側壁7に沿って広範囲に配置される。図2及び図3には、ポケット15が大歯車4の前後方向の全範囲を含む例が示される。また、図2及び図3に示されるポケット15の底は、下向きに突出する凸領域を2つ有する。その2つの凸領域のそれぞれがポケット15の最下部となる。
With reference to FIGS. 2 to 5, the
ポケット15の上部に開口16が設けられる。開口16によって、ポケット15の内部空間の上端が歯車箱6内に開放している。ポケット15の最下部に孔17が設けられる(図3及び図5参照)。図3には、ポケット15の孔17が小歯車2と大歯車4の噛み合い部の真上からずれた位置に設けられた例が示される。また、図5には、ポケット15の孔17が各々に対応する側壁7に向けて傾斜して、その側壁7に向くように設けられた例が示される。ポケット15は、鋳造等によって歯車箱6の上蓋11と一体成形される。
An
本実施形態の歯車装置1によれば、鉄道車両が走行する際、すなわち歯車装置1の作動中、歯車箱6の底部に貯留された潤滑油Lは、回転する大歯車4により跳ね上げられて、大歯車4の上方に飛び散る。この潤滑油の飛沫は、歯車(小歯車2及び大歯車4)の噛み合い部、及び軸受12及び13に供給される。これにより、各部の潤滑が行われる。その際、大歯車4によって跳ね上げられた潤滑油の飛沫の一部は、ポケット15の開口16からポケット15に導入される。これにより、潤滑油の一部がポケット15に溜まる。そのため、歯車装置1の作動中、余剰な潤滑油をポケット15に大量に溜めることができる。これにより、潤滑油量を有効に低減することができる。したがって、潤滑油の循環に起因するエネルギロスを有効に低減できる。
According to the
各部(小歯車2と大歯車4の噛み合い部、及び軸受12及び13)の潤滑に用いられた潤滑油は、最終的に歯車箱6の底部に戻る。ポケット15内の潤滑油は、ポケット15の孔17から随時少しずつ流出し、最終的に歯車箱6の底部に戻る。歯車箱6の底部に戻った潤滑油Lは再び大歯車4により跳ね上げられる。鉄道車両が停止すると、その後にポケット15内の潤滑油は全て流出し、ポケット15は空になる。したがって、その後の起動時、歯車箱6の底部には、各部の潤滑に十分な量の潤滑油Lが貯溜される。
The lubricating oil used for lubricating each part (the meshing part of the
その他、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であることは言うまでもない。 In addition, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
本発明の歯車装置は、あらゆる鉄道車両に有効に利用できる。 The gear device of the present invention can be effectively used for all railway vehicles.
1 歯車装置
2 小歯車
3 小歯車の軸
4 大歯車
5 車軸
6 歯車箱
7 側壁
8 第1端壁
9 第2端壁
10 底壁
11 上蓋
12 軸受
13 軸受
15 ポケット
16 開口
17 孔
L 潤滑油
DESCRIPTION OF
Claims (3)
軸として車軸を有して、前記小歯車と噛み合う大歯車と、
前記小歯車及び前記大歯車を前後に並べて収容して、潤滑油を貯溜する歯車箱と、を備えた鉄道車両用の歯車装置であって、
前記歯車箱は、
前記小歯車及び前記大歯車の左右にそれぞれ配置されて、各々が前記小歯車の前記軸及び前記大歯車の前記軸を回転可能に支持する左右の側壁と、
前記小歯車の周面と対向する第1端壁と、
前記大歯車の周面と対向する第2端壁と、
底壁と、
上蓋と、
左右の前記側壁のそれぞれと前記大歯車との間であって、前記大歯車の前記軸よりも上方にそれぞれ配置されたポケットと、を備え、
前記ポケットの上部に開口が設けられ、前記ポケットの最下部に孔が設けられる、歯車装置。 A small gear having a shaft connectable to a power source;
A large gear having an axle as a shaft and meshing with the small gear;
A gear unit for a railway vehicle, comprising: a gear box that stores the small gear and the large gear side by side and stores lubricating oil;
The gear box is
Left and right sidewalls respectively disposed on the left and right of the small gear and the large gear, each rotatably supporting the shaft of the small gear and the shaft of the large gear;
A first end wall facing the peripheral surface of the small gear;
A second end wall facing the peripheral surface of the large gear;
The bottom wall,
An upper lid,
A pocket disposed between each of the left and right side walls and the large gear and above the shaft of the large gear, and
A gear device, wherein an opening is provided at an upper portion of the pocket and a hole is provided at a lowermost portion of the pocket.
前記ポケットの前記孔が、各々に対応する前記側壁に向くように設けられる、歯車装置。 The gear device according to claim 1,
The gear device, wherein the holes of the pockets are provided so as to face the corresponding side walls.
前記ポケットが前記上蓋と一体である、歯車装置。 The gear device according to claim 1 or 2,
A gear device in which the pocket is integral with the upper lid.
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