JP4197384B2 - 軌道上作業車 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軌道車両に搭載されたエンジンの動力を伝達する油圧系に故障が生じた際に同エンジンの動力の伝達を補償するようにした軌道上作業車に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、軌道上作業車としての鉄道用除雪車においては、ディーゼル機関車の動力伝達系統をそのまま踏襲し、流体変速機であるトルクコンバータを介して走行系を駆動する駆動方式を採用しているので、除雪装置を駆動するための駆動力の大きさが、除雪車の走行速度の大きさに反比例する特性がある。特に、微速一定速度の下での除雪作業が要求されるロータリ除雪装置による除雪作業の場合、除雪車の走行のために投入される走行用動力とロータリ除雪装置に投入される除雪装置駆動用動力との間の動力の配分や、除雪装置による除雪作業の作業速度が、除雪装置の除雪性能及び除雪装置による除雪作業の作業能率を大きく左右する。
【0003】
以下、図面により従来の鉄道用除雪車について説明する。図5は従来の鉄道用除雪車の全体概略平断面図、図6は図5の従来の鉄道用除雪車の全体概略側断面図、図7は従来の鉄道用除雪車において1台エンジン・流体変速機式の動力伝達系統を採用した場合の走行性能曲線図である。
【0004】
図5及び図6において、レール36上を車輪35a、35bにより走行する鉄道用除雪車は、車体フレーム34を有し、車体フレーム34上には運転室37及び動力設備室38a、38bが配設されている。車体フレーム34の一端側のロータリ除雪装置連結側端部34aには、ロータリ除雪装置39が連結されているとともに、車体フレーム34の他端側のラッセル除雪装置連結側端部34bには、ラッセル除雪装置41が連結されている。
【0005】
図5及び図6に示すように、車体フレーム34は、走行用エンジン21及び除雪装置駆動用エンジン25をそれぞれエンジン懸架装置を介して支持している。走行用エンジン21の動力は、トルクコンバータ等の流体変速機22及び走行用動力伝達シャフト22aを介して走行用ミッション23へと伝達される。走行用ミッション23は、走行用エンジン21から伝達された動力の一部を、走行用プロペラシャフト23a及び終端減速機24aを介して車輪35aへと伝達し車輪35aを回転させる一方、走行用エンジン21から伝達された動力の他の一部を、走行用プロペラシャフト23b及び終端減速機24bを介して車輪35bへと伝達し、車輪35bを回転させる。
【0006】
図5及び図6において、除雪装置駆動用エンジン25が発生した除雪装置駆動用動力は、除雪装置駆動用動力伝達シャフト25aを介して、除雪用ミッション26へと伝達され、この除雪用ミッション26により変速された後、更に除雪装置駆動用プロペラシャフト27を介して変速機28へと伝達される。変速機28により変速された後の除雪装置駆動用動力の一部は、ブロワ29の駆動部へ伝達されてブロワ29を駆動する一方、変速機28により変速された後の除雪装置駆動用動力の他の一部は、伝動手段31を介してオーガ軸32へと伝達されオーガ33を回転駆動する。オーガ33が回転することにより、オーガ33の左右方向中央部へと掻き寄せられて粉状化した雪は、ブロワ29により吸引され、シュート40の吹出し口より、除雪車の側方へと吹き出される。
【0007】
図5及び図6に示すように、上述のような従来の鉄道用除雪車における動力伝達系統は、2台エンジン・流体変速機式動力伝達系統、あるいは動油圧駆動式動力伝達系統とも称することができるもので、このような従来の鉄道用除雪車における動力伝達系統走行用動力と除雪装置駆動用動力とは、相互に完全に独立しており、走行用動力の制御及び除雪装置駆動用動力の制御を、それぞれ個別に行なうことができるものである。
【0008】
ロータリ除雪作業の特性により、除雪用エンジン25には、除雪作業中は常時全速かつ一定回転速度の定格速度が要求されるので、除雪作業に入る際には、通常、除雪用エンジン25用のエンジン回転制御レバーを定格位置にセットして作業に入る。除雪用エンジン25の回転数は負荷の増減によって変動するので、除雪用エンジン25の回転数の制御に当たっては、作業時における除雪用エンジン25の回転数が適正最低回転数を下回る寸前で、走行用エンジン21の回転数を下げて走行速度を下げ、除雪用エンジン25の負荷を軽くして、除雪用エンジン25の回転数を常用範囲に復帰させるような制御を行なう。このようにして、できる限りロータリ除雪装置39のブロワ29やオーガ33等の回転部の回転数が一定になるようにする。上述のように、2台エンジン式の動力伝達系統を備えた従来の鉄道用除雪車においては、流体変速機22の特性の影響を受けることなく除雪作業を行ないつつ、除雪車の運転を続行することが可能である。
【0009】
しかしながら、図5及び図6に示したような、2台のエンジンを必要とする従来の鉄道用除雪車における動力伝達系統の場合には、エンジンの動力利用率が低く、動力伝達系の構造が複雑となり、コストも嵩み、エンジンのメンテナンスが2台のエンジンに対して必要となり、非除雪時においては除雪用エンジンが停止状態に置かれ、特にオフシーズン中においては除雪用エンジンは全く稼働しないので、その間にオイル下がりが起こったり、摺動部が相互に固着してしまったり、随所にサビが発生したりして、エンジンにとって好ましくない事態が進行することとなる。
【0010】
これに対し、鉄道用除雪車の動力伝達系統を、1台エンジン・流体変速機式の動力伝達系統とした場合、すなわち1台エンジンを用いた動油圧駆動による動力伝達系統とし、1台のエンジンの動力を流体変速機を経て取り出し、同流体変速機を経た動力を走行用動力と除雪装置駆動用動力とに分配して使用するようにした場合には、図7により説明する以下のような不都合が生じる。
【0011】
図7において、横軸は鉄道用除雪車の進行速度である車両速度V[km/h]を示し、左側縦軸は同鉄道用除雪車の牽引力F[kN]を示し、右側縦軸はエンジンの回転数N[min-1]を示している。第1速時走行性能曲線f01、第2速時走行性能曲線f02、第3速時走行性能曲線f03及び第4速時走行性能曲線f04の各々の曲線は、エンジン定格回転時の状態を示しており、エンジンの回転数Nを下げることにより、同エンジンの回転数Nの低下に応じて、牽引力F及び車両速度Vが共に低下し、第1速時走行性能曲線f01、第2速時走行性能曲線f02、第3速時走行性能曲線f03及び第4速時走行性能曲線f04の各曲線は、実線により示した位置からそれぞれ対応する点線により示した位置へと移動する。
【0012】
また、流体変速機の特性として、走行抵抗が増大すると速度は自動的に低下し、走行抵抗が減少すると速度は自動的に上昇する。すなわち図7において、鉄道用除雪車が例えば第3速の走行状態のとき、車両速度がVA0、走行抵抗したがって牽引力がFA0の点A0 において走行抵抗したがって牽引力がFB0まで増大すると、車両速度はVA0からVB0へと低下する。また逆に、車両速度がVB0、走行抵抗したがって牽引力が点FB0の点B0 の状態のとき、走行抵抗したがって牽引力がFB0からFA0まで減少すると、車両速度はVB0からVA0へと上昇する。
【0013】
ロータリ除雪装置による除雪作業の場合は、プラウ系除雪装置による除雪作業の場合のように雪を押し除けるのではなく、雪を取り除きながら前進する必要がある。その際の車両の前進速度としては低速度が要求されるため、図7に示すように、作業頻度の高い速度段、例えば第1速段においては、第1速時走行性能曲線f01のように曲線を立てて、できる限り走行抵抗の影響が出ないような配慮がなされる。
【0014】
しかしながら、上述のように走行抵抗の影響が出ないような配慮をしたとしても、雪壁の前面抵抗が大きくなればなる程、牽引力が大きくなるという流体変速機の特性が現れて、雪壁を押すこととなり、エンジンが過負荷すなわちオーバーロードとなる。そこでオペレータは、エンジンの過負荷すなわちオーバーロードを解消しようとしてブレーキ操作をし、車両速度を下げる。その結果、エンジンの回転数が元の回転数まで上昇し、それに伴って車両速度も上昇する。そうすると再び雪壁を押すこととなり、雪壁の前面抵抗が大きくなり、その結果エンジンが過負荷すなわちオーバーロードとなる、というような状態と動作との繰り返しとなり、除雪車の運転操作性が極めて悪く、除雪作業の作業能率の向上には限界が生じることとなる。
【0015】
上述のように、走行用エンジンと除雪用エンジンとの2台のエンジンを必要とする鉄道用除雪車における動力伝達系統の場合には、エンジンの動力利用率が低く、動力伝達系の構造が複雑となり、コストも嵩み、エンジンのメンテナンスが2台のエンジンに対して必要となり、非除雪時においては除雪用エンジンが停止状態に置かれ、特にオフシーズン中においては除雪用エンジンは全く稼働しないので、その間にオイル下がりが起こったり、相対移動部が相互に固着してしまったり、随所にサビが発生したりして、エンジンにとって好ましくない事態が進行することとなる。
【0016】
これに対し、1台エンジンを用いた動油圧駆動による動力伝達系統を備えた除雪車の場合、すなわち1台のエンジンの動力を流体変速機を経て取り出し、同流体変速機を経た動力を走行用動力と除雪装置駆動用動力とに分配して使用するようにした除雪車の場合には、除雪車の走行速度が、走行抵抗の増減に伴って、走行抵抗に反比例して変化し、そのような除雪作業時における除雪車の速度変化が、除雪装置の作業性を悪化させ、走行抵抗が減少する瞬間毎に、除雪車の速度が上がって除雪車が雪に突っ込み、その都度エンジンが過負荷すなわちオーバーロードの状態となり、エンジン停止に陥る。除雪車の走行速度を下げるのにはエンジンの回転数を下げる必要があるが、そうすると除雪作業に支障を来すこととなる。
【0017】
そこで、上述の課題を解決するため、鉄道用除雪車を、除雪車に搭載されて動力を発生する走行用兼除雪装置駆動用エンジンと、同走行用兼除雪装置駆動用エンジンが発生した動力を上記除雪車の走行のための走行用動力と同除雪車に連結された除雪装置を駆動するための除雪装置駆動用動力とに分配する動力分配機と、同動力分配機により分配された上記走行用動力により駆動される油圧ポンプと、同油圧ポンプが吐出する作動油により駆動される油圧モータと、同油圧モータの出力動力により駆動されて上記除雪車を走行させる走行手段と、上記油圧ポンプから吐出される作動油の吐出量を制御する制御装置とを備えるようにして構成することが考えられる。
【0018】
図2は上記構成を有する鉄道用除雪車の要部平断面図、図3は図2の鉄道用除雪車の要部側断面図、図4は図1及び図2の鉄道用除雪車の走行性能の一例を示す走行性能曲線図である。
【0019】
図2及び図3において、レール9上を車輪8a、8bにより走行する鉄道用除雪車は、車体フレーム7を有し、同車体フレーム7上には運転室10及び動力設備室11が配設されている。車体フレーム7の一端側におけるロータリ除雪装置連結側端部7aには、ロータリ除雪装置を着脱可能に連結することができるように構成されているとともに、車体フレーム7の他端側におけるラッセル除雪装置連結側端部7bには、ラッセル除雪装置を連結することができるように構成されている。
【0020】
図2及び図3に示すように、車体フレーム7は、走行用兼除雪装置駆動用エンジン1を、エンジン懸架装置を介して支持している。走行用兼除雪装置駆動用エンジン1の動力は、動力伝達シャフト1aを介して動力分配機2へと伝達される。動力分配機2は、走行用兼除雪装置駆動用エンジン1から伝達された動力を除雪車の走行のための走行用動力と除雪車に連結された除雪装置を駆動するための除雪装置駆動用動力とに分配する。動力分配機2により除雪装置駆動用動力として分配された動力は、除雪装置駆動用プロペラシャフト2aを介してロータリ除雪装置連結側端部7aに連結されたロータリ除雪装置へと伝達される。
【0021】
図2及び図3において、動力分配機2により走行用動力として分配された動力は、油圧ポンプ3へと伝えられて油圧ポンプ3を駆動する。油圧ポンプ3から吐出された作動油は、油圧モータ4へと送られ、油圧モータ4を回転駆動する。油圧モータ4の出力としての出力動力は、変速機5へ伝達され、この変速機5により変速される。変速機5により変速された後の油圧モータ4の出力動力の一部は、走行用プロペラシャフト5a及び終端減速機6aを介して車輪8aへと伝達されて車輪8aを回転させる一方、変速機5により変速された後の油圧モータ4の出力動力の他の一部は、走行用プロペラシャフト5b及び終端減速機6bを介して車輪8bへと伝達され、車輪8bを回転させる。図1及び図2に示した鉄道用除雪車の動力伝達系統は、1台エンジン・静油圧駆動式動力伝達系統と称することができる。
【0022】
油圧ポンプ3としては、油圧モータ4へ送油する作動油の油量を、0から最大油量までの範囲に亙って調整するように制御することのできる可変容量型の油圧ポンプを採用する。このような可変容量型の油圧ポンプ3から吐出される作動油の吐出量を制御装置により制御することにより、油圧モータ4へ送油する作動油の油量を調整制御し、油圧モータ4へ送油する作動油の油量の調整制御を通して、走行用兼除雪装置駆動用エンジン1の定格回転時においても、走行用兼除雪装置駆動用エンジン1の回転数に左右されることなく、人為的に除雪車両の走行速度を制御することができる。
【0023】
油圧ポンプ3の吐出油量の制御にあたっては、ロータリ除雪作業時の走行用動力の動力特性と除雪装置駆動用動力の動力特性とを踏まえて、制御装置により以下のように制御される。
(1)ロータリ除雪作業時においては、
除雪装置駆動用動力については、除雪装置の回転が一定に保たれるようにするとともに、除雪装置に大きな動力が配分されるようにする一方、走行用動力については、除雪車の車両速度が超微低速に保たれるようにするとともに、小さな動力が配分されるようにする。
(2)車両の回送時等の非ロータリ除雪作業時においては、
除雪装置駆動用動力については、所要動力の配分を無くし、除雪装置の回転を停止状態に保つ一方、走行用動力については、除雪車の車両速度が一般の走行速度に保たれように、大きな所要動力が配分されるようにする。
【0024】
図4において、横軸は、図2及び図3に示したような1台エンジン・静油圧駆動式動力伝達系統を備えた鉄道用除雪車の進行速度である車両速度V[km/h]を示し、縦軸は同鉄道用除雪車の牽引力F[kN]を示している。第1速時走行性能曲線f1.max、第2速時走行性能曲線f2.max、第3速時走行性能曲線f3.max、第4速時走行性能曲線f4.maxの各々の曲線は、図2及び図3における走行用兼除雪装置駆動用エンジン1を定格回転状態にして、油圧ポンプ3からの作動油の吐出量を最大にしたときの状態を示している。例えば、変速機5の変速段が第2速(セカンド)である場合、作動油の吐出量を最大点から減少させることにより、第2速時走行性能曲線f2.maxの位置を、例えば点線a、点線b、・・・のように、順次、車両速度0(km/h)側へと移動させることができる。
【0025】
また、図4において、例えば車両速度がVA で、牽引力がFA の点Aにおいてバランスしてロータリ除雪作業をしている状態で、ロータリ除雪装置の前面抵抗が増大することによって、除雪車の牽引力がFB に達し、除雪車のそれまでの前進走行が困難になったときには、図2及び図3における油圧ポンプ3の回路油圧力が自動的に点Bに向かって上昇し、駆動力が増大するので、除雪車は、点Aの車両速度VA を維持した状態で、その後も除雪をしながら走行を続行することができる。なお、回路油圧力は、設定圧力点であるリリーフ圧力点まで上昇すると、安全弁であるリリーフ弁が働いて、それ以上の駆動力を得ることができなくなる。その場合には、人為的に油圧ポンプ3の吐出量を減少させて車両速度を落とすか、変速機5の変速段を下げてやることによって、作業を続行させることができる。
【0026】
上述のように、ロータリ除雪装置による除雪作業の際には、走行用兼除雪装置駆動用エンジン1の負荷変動を少なくするために、油圧ポンプ3から吐出される作動油の油量調整は、制御装置により以下のように制御される。以下のような制御により、任意の車両速度を得ることができる。
(1)走行用兼除雪装置駆動用エンジン1の回転数が定格回転数と最大トルク回転数の近辺との間になるように油圧ポンプ3からの作動油の吐出量を制御して、除雪車の速度調整を行なう。
(2)走行用兼除雪装置駆動用エンジン1の負荷が減少して回転数が定格回転数に復帰したときは、油圧ポンプ3による作動油の吐出量を人為的に増加させて、除雪車の速度を上昇させ、走行用兼除雪装置駆動用エンジン1の回転数を、再度、前記(1)の定格回転数と最大トルク回転数の間になるように制御する。
【0027】
除雪車が、ラッセル除雪車として除雪作業をする場合には、ロータリ除雪装置が必要とするような作業動力は必要なく、除雪車の走行は、一般のモータカーとしての走行になるので、上述のロータリ除雪装置による除雪作業の場合のようなきめ細かな制御は、必要ない。
【0028】
上記鉄道用除雪車によれば、除雪車に搭載されて動力を発生する走行用兼除雪装置駆動用エンジンと、同走行用兼除雪装置駆動用エンジンが発生した動力を上記除雪車の走行のための走行用動力と同除雪車に連結された除雪装置を駆動するための除雪装置駆動用動力とに分配する動力分配機と、同動力分配機により分配された上記走行用動力により駆動される油圧ポンプと、同油圧ポンプが吐出する作動油により駆動される油圧モータと、同油圧モータの出力動力により駆動されて上記除雪車を走行させる走行手段と、上記油圧ポンプから吐出される作動油の吐出量を制御する制御装置とを備えているので、1台のエンジンを用いた静油圧駆動による動力伝達系統を通して、走行用動力により除雪車を走行させると同時に、除雪装置駆動用動力により除雪装置を駆動して、除雪作業を円滑に遂行することができ、走行用兼除雪装置駆動用エンジンの全速回転の状態の下で除雪装置の駆動力の大きさを一定にして除雪車の走行速度を人為的に制御することができ、また、同じく走行用兼除雪装置駆動用エンジンの全速回転の状態の下で除雪車の走行速度を一定にして除雪装置の駆動力の大きさを人為的に制御することができ、走行用兼除雪装置駆動用エンジンの動力を同走行用兼除雪装置駆動用エンジンの回転数に左右されることなく互いに全く異質の走行用動力と除雪装置駆動用動力とに分配してマッチングさせることができ、除雪装置の作業性及び除雪車の運転操作性が、流体変速機を用いた動油圧駆動式動力伝達系統を採用した場合に比し、きわめて優れたものとなる。
【0029】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、油圧駆動によるエンジン動力伝達装置が採用された上述のような鉄道用除雪車や、その他の作業用軌道モータカーのような例えば軌道保守用作業車等において、例えば油圧ポンプ及び油圧モータを含む油圧系に使用される作動油の管理不良があったり、作動油の補給作業中に油圧系内に塵埃が入り込んだりして、油圧ポンプや油圧モータの摺動面部が噛み込む等して、同油圧系に何らかの故障が生じ、同軌道保守用作業車が走行不能に陥った際には、同軌道保守用作業車を軌道脇に簡易に退避させるということができないので、通常は救援車を呼んで、同軌道保守用作業車を救援車に牽引させて退避させる、ということになる。その際、軌道保守用作業車が使用中の軌道を使用する列車の間合いすなわち走行間隔が少ない場合には、列車の通過時刻の遅延を起こしてダイヤに乱れを生じさせることが懸念される。
【0030】
そこで、本発明は、油圧駆動によるエンジン動力伝達装置が採用された鉄道用除雪車や軌道保守用作業車等の軌道上作業車において、例えば油圧ポンプ及び油圧モータを含む油圧系に使用される作動油の管理不良があったり、作動油の補給作業中に油圧系内に塵埃が入り込んだりして、油圧ポンプや油圧モータの摺動面部が噛み込む等して、同油圧系に何らかの故障が生じた際には、直ちに動力伝達系を切り替えて油圧ポンプ及び油圧モータを含む油圧系の動力伝達を補償して他系統の動力伝達経路を通して動力を伝達させることにより安全かつ確実に走行を継続させることができ、軌道上作業車を救援車に牽引させて退避させるということをしなくとも済み、軌道上作業車が使用中の軌道を通過する列車の通過に支障を来すことがなく、列車の通過時刻の遅延を起こしてダイヤに乱れを生じさせるような心配がなく軌道上作業を行うことができるような、軌道上作業車を提供しようとするものである。
【0031】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明の軌道上作業車は、軌道車両に搭載されたエンジンの動力により回転駆動される駆動軸と、同駆動軸により少なくともクラッチを介して駆動される可変容量油圧ポンプと、同可変容量油圧ポンプが吐出した作動油によって駆動される油圧モータと、同油圧モータによって回転駆動される油圧モータ被動軸と、上記可変容量油圧ポンプが吐出する作動油の吐出量を制御する制御装置とを備えた軌道車両用動力伝達補償装置であって、同軌道車両用動力伝達補償装置が、上記駆動軸の動力を上記可変容量油圧ポンプ及び上記油圧モータを含む油圧系を経由することなく走行用動力として車軸駆動軸側へ伝達するための動力伝達補償用中間軸と、上記可変容量油圧ポンプ及び上記油圧モータを含む油圧系が作動しているときはいずれも断状態に置かれて上記駆動軸の回転動力を上記動力伝達補償用中間軸へ伝達せず上記可変容量油圧ポンプ及び上記油圧モータを含む油圧系が作動していないときは選択的に接状態に置かれて上記駆動軸の回転動力を上記動力伝達補償用中間軸へ伝達する正回転用クラッチ及び逆回転用クラッチと、上記可変容量油圧ポンプ及び上記油圧モータを含む油圧系が作動しているときは接状態に置かれて上記油圧モータ被動軸の動力を変速機へ伝達し上記可変容量油圧ポンプ及び上記油圧モータを含む油圧系が作動していないときは断状態に置かれて上記動力伝達補償用中間軸の回転動力を上記油圧モータ被動軸を経由させることなく直接上記変速機へ伝達させる動力切替用クラッチと、上記変速機の出力動力を走行用動力として車軸へ伝達する車軸駆動軸とを備えており、上記駆動軸によりクラッチ及び変速歯車を介して駆動される作業用動力取出軸を備えていることを特徴としている
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明の一実施の形態に係る軌道上作業車の動力伝達補償装置における歯車列の平面展開図である。
【0033】
図1において、軌道上作業車における動力伝達補償装置は、軌道車両に搭載されたエンジンの動力により回転駆動される駆動軸Aを備えているとともに、駆動軸AによりクラッチD4を介して駆動される可変容量油圧ポンプ102と、可変容量油圧ポンプ102が吐出した作動油によって駆動される油圧モータ105と、油圧モータ105によって回転駆動される油圧モータ被動軸Eと、上記可変容量油圧ポンプ102が吐出する作動油の吐出量を制御する図示しない制御装置とを備えている。
【0034】
図1に示したように、上記動力伝達補償装置は、駆動軸Aの動力を上記可変容量油圧ポンプ102及び油圧モータ105を含む油圧系を経由することなく走行用動力として車軸駆動軸J側へ伝達するための動力伝達補償用中間軸Kと、可変容量油圧ポンプ102及び油圧モータ105を含む油圧系が作動しているときはいずれも断状態に置かれて駆動軸Aの回転動力を動力伝達補償用中間軸Kへ伝達せず可変容量油圧ポンプ102及び油圧モータ105を含む油圧系が作動していないときは選択的に接状態に置かれて駆動軸Aの回転動力を動力伝達補償用中間軸Kへ伝達する正回転用クラッチA5及び逆回転用クラッチA7と、可変容量油圧ポンプ102及び油圧モータ105を含む油圧系が作動しているときは接状態に置かれて油圧モータ被動軸Eの動力を変速機106へ伝達し可変容量油圧ポンプ102及び油圧モータ105を含む油圧系が作動していないときは断状態に置かれて動力伝達補償用中間軸Kの回転動力を油圧モータ被動軸Eを経由させることなく直接変速機106へ伝達させる動力切替用クラッチE3と、変速機106の出力動力を走行用動力として車軸へ伝達する車軸駆動軸Jとを備えている。
【0035】
図1において、上記動力伝達補償装置は、さらに駆動軸AによりクラッチB4,B6及び変速歯車B5,B7,C3,C4を介して駆動される作業用動力取出軸Cを備えている。
【0036】
図1に示すように、上記動力伝達補償装置の歯車ケース101により軸受A1,A2を介して軸支された駆動軸Aは、動力源としての例えば内燃機関よりなるエンジンの動力出力軸に直接あるいは中間伝動軸を介して間接的に連結されるエンジン動力入力部A3を有している。駆動軸Aには、歯車A4が固定されているとともに、歯車A6及び歯車A8が遊嵌されており、駆動軸Aに固定された歯車A4の回転動力が、正回転用クラッチA5を介して、駆動軸Aに遊嵌された歯車A6に伝達されるように構成されている一方、同歯車A4の回転動力が、逆回転用クラッチA7を介して、駆動軸Aに遊嵌された歯車A8に伝達されるように構成されている。
【0037】
図1において、駆動軸Aに隣接して歯車ケース101に軸受B1,B2を介して軸支された軸Bには、歯車B3が固定されており、同歯車B3が、駆動軸Aに固定された歯車A4と噛み合っている。軸Bには、さらに歯車B5及び歯車B5とは異なる直径を有する歯車B7が遊嵌されており、歯車B3の回転動力が、クラッチB4を介して、軸Bに遊嵌された歯車B5に伝達されるように構成されている一方、同歯車B3の回転動力が、クラッチB6を介して、歯車B5とは異なる直径を有して駆動軸Bに遊嵌された歯車B7に伝達されるように構成されている。
【0038】
図1に示すように、駆動軸Bに隣接して歯車ケース101に軸受C1,C2を介して軸支された作業用動力取出軸Cには、第1の歯車C3及び同歯車C3とは異なる直径を有する第2の歯車C4がそれぞれ固定されており、第1の歯車C3が軸Bに遊嵌された歯車B5と噛み合っているのに対し、第2の歯車C4が軸Bに遊嵌された歯車B7と噛み合っている。作業用動力取出軸Cは、作業用動力取出部C5を有し、軸B上のクラッチB4及びクラッチB6を選択的に接状態に置くことによって、歯車B5と歯車C3との歯車比に応じた回転動力、あるいは歯車B7と歯車C4との歯車比に応じた回転動力のいずれか一方の回転動力を作業用動力取出部C5から取り出すことができる。作業用動力取出軸Cには、さらに軸Bに固定された歯車B3と噛み合う歯車C6が遊嵌されている。
【0039】
図1において、作業用動力取出軸Cに隣接して、歯車ケース101に軸受D1,D2を介して軸支された軸Dには、作業用動力取出軸Cに遊嵌された歯車C6と噛み合う歯車D3が遊嵌されており、歯車D3の回転動力が、クラッチD4を介して、軸Dに伝達されるように構成されている。軸Dは、歯車ケース101の外側に配設された可変容量油圧ポンプ102の入力軸に連結されていて、可変容量油圧ポンプ102を駆動するように構成されている。
【0040】
図1に示すように、歯車ケース101には、駆動軸Aに隣接して、軸受L1,L2を介して軸Lが軸支されているとともに、軸受K1,K2を介して動力伝達補償用中間軸Kが軸支されている。駆動軸A、軸L及び動力伝達補償用中間軸Kは、共通した平面上にはなく相互に立体的に配設されており、軸L及び動力伝達補償用中間軸Kが、共に駆動軸Aに隣接している。動力伝達補償用中間軸Kに固定された歯車K3は、軸Lに固定された歯車L3と噛み合い、さらに歯車L3は、駆動軸Aに遊嵌された歯車A6と噛み合っている。これに対し、動力伝達補償用中間軸Kに固定された歯車K4は、直接、駆動軸Aに遊嵌された歯車A8と噛み合っている。
【0041】
したがって、図1において、正回転用クラッチA5が接状態に置かれると、駆動軸Aに固定された歯車A4の回転動力が、正回転用クラッチA5、駆動軸Aに遊嵌された歯車A6及び軸Lに固定された歯車L3を介して動力伝達補償用中間軸Kに固定された歯車K3に伝達され、これに対し、逆回転用クラッチA7が接状態に置かれると、駆動軸Aに固定された歯車A4の回転動力が、逆回転用クラッチA7、駆動軸Aに遊嵌された歯車A8を介して動力伝達補償用中間軸Kに固定された歯車K4に伝達される。動力伝達補償用中間軸Kには、さらに歯車K5が固定されている。
【0042】
図1に示すように、動力伝達補償用中間軸Kに隣接して、歯車ケース101に軸受E1,E2を介して軸支された油圧モータ被動軸Eには、歯車ケース101の外側において油圧モータ105の出力軸が連結されている。油圧モータ105は、可変容量油圧ポンプ102から例えば油圧ホース等の油路103,104のいずれか一方を通して送られた圧油によって駆動され、排出油を例えば油圧ホース等の油路103,104の他方を通して可変容量油圧ポンプ102へ還流させる。油圧モータ被動軸Eには動力伝達補償用中間軸Kに固定された歯車K5と噛み合っている歯車E4が遊嵌されており、油圧モータ被動軸Eの回転動力が、動力切替用クラッチE3を介して、油圧モータ被動軸Eに遊嵌された歯車E4に伝達されるように構成されている。
【0043】
図1において、歯車ケース101には、油圧モータ被動軸Eに隣接して、軸受F1,F2を介して軸Fが軸支されている。軸Fには歯車F3が固定されており、同歯車F3が、油圧モータ被動軸Eに遊嵌された歯車E4と噛み合っている。
【0044】
図1に示すように、歯車ケース101内には、軸Fに隣接して変速機106が配設されている。変速機106は、歯車ケース101により軸受G1,G2を介して軸支された軸Gと、同じく歯車ケース101により軸受H1,H2を介して軸支された軸Hと、さらに同じく歯車ケース101により軸受T1,T2を介して軸支されたTとを有する。軸G、軸H及び軸Tは、共通した平面上にはなく相互に立体的に配設されている。
【0045】
図1において、軸Gには歯車G3が固定されているとともに、歯車G5及び歯車G7が遊嵌されている。軸Gに固定された歯車G3は、軸Fに固定された歯車F3と噛み合っている。そして軸Gには第1の変速段用のクラッチG4及び第2の変速段用のクラッチG6が配設されており、軸Gに固定された歯車G3の回転動力がクラッチG4を介して軸Gに遊嵌されている歯車G5に伝達される一方、軸Gに固定された歯車G3の回転動力がクラッチG6を介して歯車G7にも伝達されるように構成されている。
【0046】
図1に示すように、軸Hには歯車H3が固定されているとともに、歯車H5及び歯車H7が遊嵌されている。軸Hに固定された歯車H3は、軸Fに固定された歯車F3と噛み合っている。そして軸Hには第3の変速段用のクラッチH4及び第4の変速段用のクラッチH6が配設されており、軸Hに固定された歯車H3の回転動力がクラッチH4を介して軸Hに遊嵌されている歯車H5に伝達される一方、軸Hに固定された歯車H3の回転動力がクラッチH6を介して歯車H7にも伝達されるように構成されている。
【0047】
図1において、軸Tには互いに直径が異なる歯車T3,歯車T4,歯車T5及び歯車T6が固定されており、軸Tに固定された歯車T3は、軸Gに遊嵌された歯車G5と噛み合い、軸Tに固定された歯車T4は、軸Gに遊嵌された歯車G7と噛み合い、軸Tに固定された歯車T5は、軸Hに遊嵌された歯車H5と噛み合い、また軸Tに固定された歯車T6は、軸Hに遊嵌された歯車H7と噛み合っている。クラッチG4、クラッチG6、クラッチH4及びクラッチH6は、それぞれ択一的に接状態に置かれる。
【0048】
図1において、クラッチG4が接状態に置かれると、軸Fに固定された歯車F3の回転動力は、軸Gに遊嵌された歯車G5と軸Tに固定された歯車T3との歯車比に応じた第1の変速段の変速過程を経て軸Tに伝達される。また、クラッチG6が接状態に置かれると、軸Fに固定された歯車F3の回転動力は、軸Gに遊嵌された歯車G7と軸Tに固定された歯車T4との歯車比に応じた第2の変速段の変速過程を経て軸Tに伝達される。さらに、クラッチH4が接状態に置かれると、軸Fに固定された歯車F3の回転動力は、軸Hに遊嵌された歯車H5と軸Tに固定された歯車T5との歯車比に応じた第3の変速段の変速過程を経て軸Tに伝達される。また、クラッチH6が接状態に置かれると、軸Fに固定された歯車F3の回転動力は、軸Hに遊嵌された歯車H7と軸Tに固定された歯車T6との歯車比に応じた第4の変速段の変速過程を経て軸Tに伝達される。
【0049】
図1に示すように、軸Tに隣接して、歯車ケース101には、軸受J1,J2を介して車軸駆動軸Jが軸支されている。車軸駆動軸Jには、歯車J3が固定されており、同歯車J3が、軸Tに固定され変速機106の出力歯車としての機能を持つ歯車T3と噛み合っている。車軸駆動軸Jは、一端側において前部側車軸に回転動力を伝えるための前部側走行用動力取出部J4を有するとともに、多端側において後部側車軸に回転動力を伝えるための後部側走行用動力取出部J5を有している。
【0050】
図1において、上記軌道上作業車が、通常走行時の動力系統によって駆動される場合には、以下のようにして作動する。まず、(1)正回転用クラッチA5及び逆回転用クラッチA7が共に断状態すなわち「切」状態に置かれた状態で、駆動軸Aのエンジン動力入力部A3より駆動軸Aにエンジンの動力が入力される。そうすると、(2)駆動軸Aの回転動力が、歯車A4、歯車B3を経由して歯車C6に伝達される。このとき、クラッチB4が接状態に置かれると、駆動軸Aの回転動力が、歯車A4、歯車B3、クラッチB4、歯車B5及び歯車C3を経由して作業用動力取出軸Cにも伝達され、これに対しクラッチB6が接状態に置かれると、駆動軸Aの回転動力が、歯車A4、歯車B3、クラッチB6、歯車B7及び歯車C4を経由して作業用動力取出軸Cにも伝達される。
【0051】
図1に示すように、軌道上作業車の通常走行時の動力系統による作動において、(3)クラッチD4が接状態に置かれると、軸Dが回転駆動され、軸Dによって可変容量油圧ポンプ102が駆動される。(4)可変容量油圧ポンプ102から吐出される圧油の吐出量は、制御装置により所望の吐出量となるように制御される。(5)可変容量油圧ポンプ102から吐出された圧油は、油圧ホース等の油路103,104のうちの圧油供給管側の油路を経由して油圧モータ105へ送られ、油圧モータ105を駆動する。油圧モータ105は、送り込まれた圧油の油量に比例した回転数で回転する。油圧モータ105の排出油は、油路103,104のうちの排出油還流管側の油路を経由して可変容量油圧ポンプ102へ還流する。
【0052】
図1において、軌道上作業車の通常走行時の動力系統による作動に際し、(6)油圧モータ105は油圧モータ被動軸Eを回転させる。その際、動力切替用クラッチE3が接状態に置かれると、歯車E4が回転駆動される。(7)歯車E4が回転駆動されることによって、歯車E4の回転動力は、歯車F3を経由して、歯車G3及び歯車H3に伝達される。(8)変速機106において、クラッチG4が択一的に接状態に置かれると、歯車F3の回転動力が、歯車G3、クラッチG4、歯車G5を経由して歯車T3に伝達される。またクラッチG6が択一的に接状態に置かれると、歯車F3の回転動力が、歯車G3、クラッチG6、歯車G7、歯車T4及び軸Tを経由して歯車T3に伝達される。さらに、クラッチH4が択一的に接状態に置かれると、歯車F3の回転動力が、歯車H3、クラッチH4、歯車H5、歯車T5及び軸Tを経由して歯車T3に伝達される。そして、クラッチH6が択一的に接状態に置かれると、歯車F3の回転動力が、歯車H3、クラッチH6、歯車H7、歯車T6及び軸Tを経由して歯車T3に伝達される。
【0053】
図1に示すように、軌道上作業車の通常走行時の動力系統による作動において、(9)歯車T3が回転することによって歯車J3が回転し、車軸駆動軸Jが回転駆動される。そして、車軸駆動軸Jの回転動力は、前部側走行用動力取出部J4を経て前部側の車軸に伝達されるとともに、後部側走行用動力取出部J5を経て後部側の車軸に伝達され、軌道車が走行する。
【0054】
図1において、軌道上作業車の通常走行時の動力系統による作動に際しては、クラッチD4及び動力切替用クラッチE3は、自動的に接状態に置かれるように制御される。
【0055】
次に、図1において、軌道上作業車が、補助走行で前進する場合の動力系統によって駆動されるには、以下のようにして作動する。まず、(1)駆動軸Aのエンジン動力入力部A3より駆動軸Aにエンジンの動力が入力される。(2)正回転用クラッチA5を接状態に置くと、駆動軸Aの回転動力は、歯車A4、正回転用クラッチA5、歯車A6、歯車L3,歯車K3を経由して動力伝達補償用中間軸Kに伝達される。(3)動力伝達補償用中間軸Kの回転動力は、歯車K5を介して歯車E4に伝達されるが、動力切替用クラッチE3が断状態に置かれているので、歯車E4の回転動力は、歯車F3を経由して歯車G3及び歯車H3に伝達される。
【0056】
図1に示すように、軌道上作業車の補助走行で前進する場合の動力系統による作動において、(4)補助走行で前進する場合には、普通、あまり高速で走行しない方が良いので、正回転用クラッチA5が接状態に置かれると、変速機106においてクラッチG4,G5,H4,H6のうち最も低速の速度段のクラッチが自動的に接状態に置かれ、その出力としての回転動力が歯車T3に伝達される。(5)歯車T3が回転することによって歯車J3が回転し、車軸駆動軸Jが回転駆動される。そして、車軸駆動軸Jの回転動力は、前部側走行用動力取出部J4を経て前部側の車軸に伝達されるとともに、後部側走行用動力取出部J5を経て後部側の車軸に伝達され、軌道上作業車が前進走行する。
【0057】
次に、図1において、軌道上作業車が、補助走行で後進する場合の動力系統によって駆動される場合には、以下のようにして作動する。まず、(1)駆動軸Aのエンジン動力入力部A3より駆動軸Aにエンジンの動力が入力される。(2)逆回転用クラッチA7を接状態に置くと、駆動軸Aの回転動力は、歯車A4、逆回転用クラッチA7、歯車A8、歯車K4を経由して動力伝達補償用中間軸Kに伝達される。このときの動力伝達補償用中間軸Kの回転の向きは、補助走行で前進する場合の動力系統による作動における動力伝達補償用中間軸Kの回転の向きとは逆の向きとなっている。(3)動力伝達補償用中間軸Kの回転動力は、歯車K5を介して歯車E4に伝達されるが、動力切替用クラッチE3が断状態に置かれているので、歯車E4の回転動力は、歯車F3を経由して歯車G3及び歯車H3に伝達される。
【0058】
図1に示すように、軌道上作業車の補助走行で前進する場合の動力系統による作動において、(4)補助走行で後進する場合においても、あまり高速で走行しない方が良いので、逆回転用クラッチA7が接状態に置かれると、変速機106においてクラッチG4,G5,H4,H6のうち最も低速の速度段のクラッチが自動的に接状態に置かれ、その出力としての回転動力が歯車T3に伝達される。(5)歯車T3が回転することによって歯車J3が回転し、車軸駆動軸Jが回転駆動される。そして、車軸駆動軸Jの回転動力は、前部側走行用動力取出部J4を経て前部側の車軸に伝達されるとともに、後部側走行用動力取出部J5を経て後部側の車軸に伝達され、軌道上作業車が後進走行する。
【0059】
【発明の効果】
本発明の軌道上作業車では、軌道車両に搭載されたエンジンの動力により回転駆動される駆動軸と、同駆動軸により少なくともクラッチを介して駆動される可変容量油圧ポンプと、同可変容量油圧ポンプが吐出した作動油によって駆動される油圧モータと、同油圧モータによって回転駆動される油圧モータ被動軸と、上記可変容量油圧ポンプが吐出する作動油の吐出量を制御する制御装置とを備え、上記駆動軸の動力を上記可変容量油圧ポンプ及び上記油圧モータを含む油圧系を経由することなく走行用動力として車軸駆動軸側へ伝達するための動力伝達補償用中間軸と、上記可変容量油圧ポンプ及び上記油圧モータを含む油圧系が作動しているときはいずれも断状態に置かれて上記駆動軸の回転動力を上記動力伝達補償用中間軸へ伝達せず上記可変容量油圧ポンプ及び上記油圧モータを含む油圧系が作動していないときは選択的に接状態に置かれて上記駆動軸の回転動力を上記動力伝達補償用中間軸へ伝達する正回転用クラッチ及び逆回転用クラッチと、上記可変容量油圧ポンプ及び上記油圧モータを含む油圧系が作動しているときは接状態に置かれて上記油圧モータ被動軸の動力を変速機へ伝達し上記可変容量油圧ポンプ及び上記油圧モータを含む油圧系が作動していないときは断状態に置かれて上記動力伝達補償用中間軸の回転動力を上記油圧モータ被動軸を経由させることなく直接上記変速機へ伝達させる動力切替用クラッチと、上記変速機の出力動力を走行用動力として車軸へ伝達する車軸駆動軸とを備えているので、油圧駆動によるエンジン動力伝達装置が採用された鉄道用除雪車や軌道保守用作業車等の軌道上作業車において、油圧ポンプ及び油圧モータを含む油圧系に何らかの故障が生じた際には、直ちに動力伝達系を切り替えて油圧ポンプ及び油圧モータを含む油圧系の動力伝達を補償し他系統の動力伝達経路を通して動力を伝達させることにより安全かつ確実に走行を継続させることができ、その結果、軌道上作業車を救援車に牽引させて退避させるということをしなくとも済み、軌道上作業車が使用中の軌道を通過する列車の通過に支障を来すことがなく、列車の通過時刻の遅延を起こしてダイヤに乱れを生じさせるような心配もなく軌道上の作業を行うことができる。そして、上記駆動軸によりクラッチ及び変速歯車を介して駆動される作業用動力取出軸を備えているので、随時、クラッチ操作により作業用動力取出軸から作業用動力を取出して作業を行うことができ
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形としての軌道上作業車における車両用動力伝達補償装置の歯車列の平面展開図である。
【図2】 軌道上作業車の一例としての鉄道用除雪車の要部平断面図である。
【図3】 図2の鉄道用除雪車の要部側断面図である。
【図4】 図2及び図3の鉄道用除雪車の走行性能の一例を示す走行性能曲線図である。
【図5】 従来の鉄道用除雪車の全体概略平断面図である。
【図6】 図5の鉄道用除雪車の全体概略側断面図である。
【図7】 従来の鉄道用除雪車において1台エンジン・流体変速機式の動力伝達系統を採用した場合の走行性能曲線図である。
【符号の説明】
1 走行用兼除雪装置駆動用エンジン
1a 動力伝達シャフト
2 動力分配機
2a 除雪装置駆動用プロペラシャフト
3 油圧ポンプ
4 油圧モータ
5 変速機
5a,5b 走行用プロペラシャフト
6a,6b 終端変速機
7 車体フレーム
7a ロータリ除雪装置連結側端部
7b ラッセル除雪装置連結側端部
8a,8b 車輪
9 レール
10 運転室
11 動力設備室
21 走行用エンジン
22a 走行用動力伝達シャフト
22 流体変速機
23 走行用ミッション
23a,23b 走行用プロペラシャフト
24a,24b 終端変速機
25 除雪用エンジン
25a 除雪装置駆動用動力伝達シャフト
26 除雪用ミッション
27 除雪装置駆動用プロペラシャフト
28 変速機
29 ブロワ
30a,30b スプロケット
31 チェーン等の伝動手段
32 オーガ軸
33 オーガ
34 車体フレーム
34a ロータリ除雪装置連結側端部
34b ラッセル除雪装置連結側端部
35a,35b 車輪
36 レール
37 運転室
38a,38b 動力設備室
39 ロータリ除雪装置
40 シュート
41 ラッセル除雪装置
f01 第1速時走行性能曲線
f02 第2速時走行性能曲線
f03 第3速時走行性能曲線
f04 第4速時走行性能曲線
f1.max 第1速時走行性能曲線
f2.max 第2速時走行性能曲線
f3.max 第3速時走行性能曲線
f4.max 第4速時走行性能曲線
101 歯車ケース
102 可変容量油圧ポンプ
103,104 油路
105 油圧モータ
106 変速機
A 駆動軸
A1,A2 軸受
A3 エンジン動力入力部
A4 歯車
A5 正回転用クラッチ
A6 歯車
A7 逆回転用クラッチ
A8 歯車
B 軸
B1,B2 軸受
B3 歯車
B4 クラッチ
B5 歯車
B6 クラッチ
B7 歯車
C 作業用動力取出軸
C1,C2 軸受
C3 歯車
C4 歯車
C5 作業用動力取出部
C6 歯車
D 軸
D1,D2 軸受
D3 歯車
D4 クラッチ
E 油圧モータ被動軸
E1,E2 軸受
E3 動力切替用クラッチ
E4 歯車
F 軸
F1,F2 軸受
F3 歯車
G 軸
G1,G2 軸受
G3 歯車
G4 クラッチ
G5 歯車
G6 クラッチ
G7 歯車
H 軸
H1,H2 軸受
H3 歯車
H4 クラッチ
H5 歯車
H6 クラッチ
H7 歯車
J 車軸駆動軸
J1,J2 軸受
J3 歯車
J4 前部側走行用動力取出部
J5 後部側走行用動力取出部
K 動力伝達補償用中間軸
K1,K2 軸受
K3 歯車
K4 歯車
K5 歯車
L 軸
L1,L2 軸受
L3 歯車
T 軸
T1,T2 軸受
T3 歯車
T4 歯車
T5 歯車
T6 歯車

Claims (1)

  1. 軌道車両に搭載されたエンジンの動力により回転駆動される駆動軸と、同駆動軸により少なくともクラッチを介して駆動される可変容量油圧ポンプと、同可変容量油圧ポンプが吐出した作動油によって駆動される油圧モータと、同油圧モータによって回転駆動される油圧モータ被動軸と、上記可変容量油圧ポンプが吐出する作動油の吐出量を制御する制御装置とを備えた軌道上作業車において、上記駆動軸の動力を上記可変容量油圧ポンプ及び上記油圧モータを含む油圧系を経由することなく走行用動力として車軸駆動軸側へ伝達するための動力伝達補償用中間軸と、上記可変容量油圧ポンプ及び上記油圧モータを含む油圧系が作動しているときはいずれも断状態に置かれて上記駆動軸の回転動力を上記動力伝達補償用中間軸へ伝達せず上記可変容量油圧ポンプ及び上記油圧モータを含む油圧系が作動していないときは選択的に接状態に置かれて上記駆動軸の回転動力を上記動力伝達補償用中間軸へ伝達する正回転用クラッチ及び逆回転用クラッチと、上記可変容量油圧ポンプ及び上記油圧モータを含む油圧系が作動しているときは接状態に置かれて上記油圧モータ被動軸の動力を変速機へ伝達し上記可変容量油圧ポンプ及び上記油圧モータを含む油圧系が作動していないときは断状態に置かれて上記動力伝達補償用中間軸の回転動力を上記油圧モータ被動軸を経由させることなく直接上記変速機へ伝達させる動力切替用クラッチと、上記変速機の出力動力を走行用動力として車軸へ伝達する車軸駆動軸とを備えており、上記駆動軸によりクラッチ及び変速歯車を介して駆動される作業用動力取出軸が設けられていることを特徴とする、軌道上作業車
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