JP4242857B2 - 液体式内燃機関車の動力伝達装置、その操作方法、及び、液体式内燃機関車 - Google Patents

Description

本発明は、回送走行時と自走走行時との切換え作業を効率良く行うことができる液体式内燃機関車の動力伝達装置等に関する。

従来より、内燃機関の出力を液体変速機を介して車軸に伝達する方式の動力伝達装置を搭載した液体式内燃機関車が知られている。例えば、次の特許文献１には、内燃機関に連結されている液体変速機と、１台の台車の車軸に連結されている減速機と、減速機と液体変速機とを連結する推進軸とを備え、内燃機関から出力される動力を液体変速機、推進軸、減速機を介して車軸に伝達する動力伝達装置が開示されている。

このように構成された入換え用機関車の動力伝達装置の場合、減速機と液体変速機とを連結する推進軸の常用回転数は、伝達トルクが小さくなるようになるべく許容速度に近い高速域で使用されるので、車両が自走速度を超えた速度で走行する回送走行時には、推進軸が許容速度を超えるため推進軸を取外す必要があった。しかし、回送走行させる度に、推進軸を取外すのは、ボルトの弛み止めを十分注意して行う等の必要があり、非常に手間のかかる作業であった。

一方、回送走行時に推進軸を取外す必要がない構造として、上述した構成の動力伝達装置において、減速機の入力軸に減速機と推進軸との動力伝達を断続するクラッチ機構を設ける技術が知られている。この技術によれば、回送走行時に、クラッチ機構を解除すれば、車軸から減速機を介して伝達される回転は推進軸に伝達されないので、推進軸を回転させることなく回送走行することができる。

また、このクラッチ機構には歯車式クラッチが一般的に採用されており、分離した状態の一対の歯車を噛み合わせるとき（回送走行使用から自走走行使用に切り換えるとき）には、その一対の歯車の位相が合わないと一対の歯車が噛み合わない（クラッチが入らない）ので、推進軸を回転させることで位相を合わせ、一対の歯車を噛み合わせていた。
特開平９−３２３６４８号公報（第２段落，図５，図６，図７等）

しかしながら、上述した場合と異なり、液体変速機が前後２台の台車の減速機の各々と推進軸を介して連結されている場合には、単に各減速機の入力軸に歯車式クラッチを設けたとしても分離した状態の歯車を噛み合わせることはできない。

即ち、回送走行時において車輪は滑りを伴いながら走行するので前後の歯車式クラッチの位相にズレが発生し、前後の歯車式クラッチの一方は推進軸を回転させることで位相を合わせ、歯車を噛み合わせることはできるものの、他方の歯車式クラッチは、台車をジャッキアップして車輪をレールから浮かせた状態で位相を合わせて歯車を噛み合わせる必要があり、回送走行時と自走走行時との切換え作業が手間であるという問題点があった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、回送走行時と自走走行時との切換え作業を効率良く行うことができる液体式内燃機関車の動力伝達装置等を提供することを目的としている。

この目的を達成するために、請求項１記載の液体式内燃機関車の動力伝達装置は、液体変速機と、第１台車の第１車軸に連結される第１台車用減速機と、前記第１台車と同じ車体を支持する第２台車の第２車軸に連結される第２台車用減速機とを備え、内燃機関から前記液体変速機に伝達される動力を第１台車用推進軸を介して前記第１台車用減速機に伝達すると共に、前記液体変速機に伝達される動力を第２台車用推進軸を介して前記第２台車用減速機に伝達するものであって、前記第１台車用減速機の入力軸に設けられ前記第１台車用推進軸から前記第１台車用減速機に伝達される動力を歯車の噛み合わせによって断続する第１台車用クラッチ機構と、前記第２台車用減速機の入力軸に設けられ前記第２台車用推進軸から前記第２台車用減速機に伝達される動力を歯車の噛み合わせによって断続する第２台車用クラッチ機構と、前記第２台車用推進軸と連結されると共に前記液体変速機の出力軸に対して独立して回転可能に支持される外筒と、前記液体変速機から前記外筒に伝達される動力を断続する油圧クラッチと、その油圧クラッチを解除した状態で、前記第１台車用推進軸と前記第２台車用推進軸との各々を独立して回転させる回転機構とを備えている。

請求項２記載の請求項１に記載された液体式内燃機関車の動力伝達装置に関する操作方法であって、前記液体式内燃機関車を回送走行させる場合に前記第１台車用クラッチ機構と、前記第２台車用クラッチ機構と、前記油圧クラッチとを解除するクラッチ解除工程と、そのクラッチ解除工程によって前記第１台車用クラッチ機構と、前記第２台車用クラッチ機構と、前記油圧クラッチとが解除された状態において前記第１台車用クラッチ機構を接続する場合には、前記回転機構によって前記第１台車用推進軸を回転させながら接続するクラッチ接続工程とを備えている。

請求項３記載の液体式内燃機関車は、前記内燃機関と、前記第１車軸を有する前記第１台車と、前記第２車軸を有する前記第２台車と、前記第１台車と前記第２台車とによって支持される車体とを備えたものであって、前記請求項１に記載の液体式内燃機関車の動力伝達装置を備えている。

請求項１記載の液体式内燃機関車の動力伝達装置によれば、回送走行する場合には、第１台車用クラッチ機構、第２台車用クラッチ機構、油圧クラッチが解除される。第１台車用クラッチ機構を解除することで車輪の回転力が第１台車用減速機から第１台車用推進軸に伝達されるのが遮断される。また、第２台車用クラッチ機構を解除することで車輪の回転力が第２台車用減速機から第２台車用推進軸に伝達されるのが遮断される。つまり、回送走行する場合、第１台車用推進軸と第２台車用推進軸とは回転しないので第１台車用推進軸と第２台車用推進軸とを取り外すという手間な作業をすることなく回送走行させることができるという効果がある。また、油圧クラッチを解除した状態であれば、第１台車用クラッチ機構と第２台車用クラッチ機構との解除、接続状況に影響されずに第１台車用クラッチ機構と第２台車用クラッチ機構との解除、接続をすることができるという効果がある。

また、油圧クラッチを解除した状態であれば、液体変速機の出力軸に対して第２台車用推進軸を独立して回転させることができる。よって、回送走行後においては、噛み合わせられる歯車の位相がずれている可能性があるものの、第２台車用推進軸を回転させながら第２台車用クラッチ機構を接続することで確実に歯車を噛み合わせることができるという効果がある。

更に、油圧クラッチを解除した状態であれば、第１台車用推進軸と第２台車用推進軸との各々は回転機構によって独立して回転させることができるので、自動的に各推進軸を回転させることができるという効果がある。

請求項２記載の請求項１に記載された液体式内燃機関車の動力伝達装置に関する操作方法によれば、回送走行後においては、噛み合わせられる歯車の位相がずれている可能性があるものの、第１台車用推進軸を回転させながら第１台車用クラッチ機構を接続することで確実に歯車を噛み合わせることができるという効果がある。

請求項３記載の液体式内燃機関車によれば、請求項１に記載の液体式内燃機関車の動力伝達装置と同様な効果を奏することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１及び図２を参照して、本発明の１つである液体式内燃機関車の動力伝達装置１（以下、単に「動力伝達装置１」と称す）と、その動力伝達装置１を搭載する本発明の１つである液体式内燃機関車Ｋとの構成について説明する。図１は液体式内燃機関車Ｋに搭載されている動力伝達装置１の構成を模式的に示す平面図である。図２は液体式内燃機関車Ｋに搭載されている動力伝達装置１の側面図である。尚、請求項１に記載されている「第１台車用減速機」は「第１減速機７」、「第１台車用推進軸」は「第１推進軸９」、「第１台車用クラッチ機構」は「第２クラッチ機構４５」、「第２台車用減速機」は「第３減速機１１」、「第２台車用推進軸」は「第３推進軸１３」、「第２台車用クラッチ機構」は「第２クラッチ機構４５ｂ」、「外筒」は「外筒１８」、「油圧クラッチ」は「油圧クラッチ１９」、「回転機構」は「補助噛み合わせ装置２９」をその一例とするものである。

液体式内燃機関車Ｋは、主に、車体２と、車体２を支持する前後２台の台車３，４と、内燃機関としてのディーゼルエンジン５（図２参照）とを備え、台車３には前後２本の車軸３ａ、３ｂ、台車４にも前後２本の車軸４ａ、４ｂが装架されている。

動力伝達装置１は、ディーゼルエンジン５から出力される動力を各車軸３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂに伝達する装置であり、主に、車体２の略中央部に配置されディーゼルエンジン５と連結される液体変速機６と、台車３の車軸３ｂに連結される第１減速機７と、台車３の車軸３ａに連結される第２減速機８とを備え、液体変速機６と第１減速機７とは第１推進軸９によって連結され、第１減速機７と第２減速機８とは第２推進軸１０によって連結されている。

また、台車４の車軸４ａに連結される第３減速機１１と、台車４の車軸４ｂに連結される第４減速機１２とを備え、液体変速機６と第３減速機１１とは第３推進軸１３によって連結され、第３減速機１１と第４減速機１２とは第４推進軸１４によって連結されている。

液体変速機６は、ディーゼルエンジン５から出力される動力を最適な条件に変換し、その変換した動力を後述する第１減速機７等に伝達するものである。液体変速機６は、主に、入力軸、直結クラッチ、変速クラッチ、トルクコンバータ、フリーホイール、正逆転クラッチ部、出力軸１６とを備えている。尚、直結クラッチ等については、周知のものと同様に構成されているため、その説明と、図示は省略する。

液体変速機６の出力軸１６（以下、単に「出力軸１６」と称す）は、平歯車１５に固設されており、また、液体変速機６から第３推進軸１３に伝達される動力を断続する第１クラッチ機構１７が配置されている。ここで、第１クラッチ機構１７について図３を参照しながら説明する。

図３は図１のＩＩＩ部分の拡大平面図である。第１クラッチ機構１７は、出力軸１６の一端側（図中左側）において出力軸１６を内包する外筒１８と、液体変速機６から外筒１８に伝達される動力を断続する油圧クラッチ１９とを備えている。

外筒１８はニードルベアリング３９を介して出力軸１６に対して独立に回転可能に支持されている。また、その端部には、第３推進軸１３と連結するためのフランジ継手２６が取付けられている。

油圧クラッチ１９は、主に、平歯車１５から延びる筒部２０と、筒部２０と外筒１８とで囲まれて形成されるシリンダ内に配置される複数枚のスチールプレート２１と、スチールプレート２１と交互に並べられる摩擦板２２と、スチールプレート２１と、摩擦板２２とを油圧により押圧する油圧ピストン２３と、油圧ピストン２３の反対側に配置される受部２４と、シリンダ内に作動油を供給する作動油供給路２５とを備えている。

尚、シリンダ内面を構成する筒部２０の内面にはスプラインが形成されており、そのスプラインがスチールプレート２１の外周に形成されているスプラインの凸部と噛み合っている。また、シリンダ内面を構成する外筒１８の外面にはスプラインが形成されており、そのスプラインが摩擦板２２の内周面に形成されているスプラインの凸部と噛み合っている。

この第１クラッチ機構１７によれば、作動油供給経路２５を通って作動油がシリンダ内に供給されると、油圧ピストン２３は、スチールプレート２１と摩擦板２２とを受板２４に向けて押圧し、受板２４がシリンダを構成する外筒１８と圧着する。すると、外筒１８と出力軸１６とが一体的に構成され、出力軸１６から伝達される動力は外筒１８に伝達される。

一方、シリンダ内から作動油が抜けると油圧ピストン２３は図示しないコイルバネより元の状態に戻され、スチールプレート２１と摩擦プレート２２とは離されて動力の伝達が解除される。即ち、外筒１８は出力軸１６に対して独立して回転可能な状態になる。

出力軸１６には、上述した第１クラッチ機構１７の他、その一端に第１推進軸９と連結するためのフランジ継手２７が取付けられている。ここで、図４を参照して、このフランジ継手２７を回転させる補助噛み合わせ装置２９について説明する。

図４は、補助噛み合わせ装置の斜視図である。補助噛み合わせ装置２９は、フランジ継手２７の外周に形成されている歯車３０と噛み合ってフランジ継手２７を回転させることで、そのフランジ継手２７を介して接続されている第１推進軸９を回転させるためのものである。

補助噛み合わせ装置２９は、フランジ継手２７の歯車３０と噛み合ってフランジ継手２７を回転させる作用コマ３１と、作用コマ３１を移動させるための空気シリンダ３２と、作用コマ３１に連結され作用コマと連動して移動する作用棒３３と、作用棒３３に挿通されている戻しバネ３４とを備えている。

この補助噛み合わせ装置２９によれば、空気シリンダ３２に連結されているエアホース３４から空気が供給されると図示しないピストンによって作用コマ３１が押圧され作用コマ３１が移動する。すると、作用コマ３１とフランジ継手２７の歯車３０とが噛み合って作用コマ３１は起立しながら更に移動してフランジ継手２７を回転させる。尚、空気の供給を中止すると、戻しバネ３４によって作用コマ３１が元の場所に復帰することになる。

尚、この補助噛み合わせ装置２９と同じ補助噛み合わせ装置が、上述した外筒１８に取付けられているフランジ継手２６を回転させるように設けられており、このフランジ継手２６に連結される第３推進軸１３は、この補助噛み合わせ装置２９によって回転可能に構成される。

再び、図１に戻って説明を続ける。第１減速機７は、回転速度を減じて第１推進軸９から伝達される回転力を車軸３ｂに伝達するものであり、第１推進軸９と連結される入力軸４０と、入力軸４０に対して独立して回転可能に支持される小平歯車４１と、小平歯車４１と噛み合う大平歯車４２と、大平歯車４２の回転軸に固設される小傘歯車４３と、小傘歯車４３と噛み合い、且つ、車軸３ｂに連結されている大傘歯車４４とを備えている。

この第１減速機によれば、第１推進軸９から伝達される回転速度は、まず、小平歯車４１から大平歯車４２に伝達される際に減速され、更に、小傘歯車４３から大傘歯車４４に伝達される際に減速されることになる。

また、第１減速機７の入力軸４０には、第２クラッチ機構４５が備えられている。第２クラッチ機構４５は、第１推進軸９から第１減速機７に動力が伝達されるのを断続するものである。第２クラッチ機構４５は、主に、歯車クラッチ５０と、その歯車クラッチ５０と噛み合う被噛み合い歯車５１とを備えている。

歯車クラッチ５０は、空気シリンダ５３に連結されたシフタ５２に連結されており、また、第１減速機７の入力軸４０にスプライン嵌合されている。そして、シフタ５２を入力軸４０に沿って移動させることで、歯車クラッチ５０を入力軸４０に沿って移動させることができる。

被噛み合い歯車５１は、小平歯車４１と一体に形成されており、歯車クラッチ５０が嵌め込まれる開口部の内面にスプラインを形成して構成されている。そして、そのスプラインと歯車クラッチ５０の外表面に形成されているスプラインとを嵌合させることで、第２クラッチ機構４５が接続される。

この第２クラッチ機構４５によれば、液体式内燃機関車Ｋを回送走行させる場合に、第２クラッチ機構４５を解除することで、車輪から車軸３ｂ、大傘歯車４４、小傘歯車４３、大平歯車４２を介して小平歯車４１に伝達される回転力は、小平歯車４１が入力軸４０に対して回転可能に取着されているので、小平歯車４１によって吸収され、入力軸４０、第１推進軸９には伝達されない。

一方、液体式内燃機関車Ｋを自走走行させる場合、第２クラッチ機構４５を接続すれば、第１推進軸９から伝達される動力は、入力軸４０、歯車クラッチ５０、被噛み合い歯車５１を介して小平歯車４１に伝達され、最終的に車軸３ｂに伝達される。

第２減速機８は、第２推進軸１０と連結される入力軸に固設されている小傘歯車５５と、その小傘歯車５５と噛み合い、且つ、車軸３ａに連結されている大傘歯車５６とを備えている。この第２減速機８によれば、第２推進軸１０から伝達される回転速度は、小傘歯車５５から大傘歯車５６に伝達される際に減速される。

尚、第３減速機１１は第１減速機７と同様に構成されているため、第３減速機１１の構成については、対応する第１減速機７の構成の符号に「ｂ」を付して、その説明は省略する。また、第４減速機１２は第２減速機８と同様に構成されているため、第４減速機１２の構成については、対応する第２減速機８の構成の符号に「ｂ」を付して、その説明は省略する。

次に、上述したように構成された動力伝達装置１の操作方法について説明する。まず、液体式内燃機関車Kを自走走行させる場合には、第１クラッチ機構１７と、第２クラッチ機構４５，４５ｂとを接続する。ディーゼルエンジン５から出力される動力は、液体変速機６の出力軸１６に伝達される。ここで、第１クラッチ機構１７が接続されている状態では、出力軸１６から外筒１８に動力が伝達されるので、出力軸１６に伝達された動力は外筒１８と連結されている第３推進軸１３と、出力軸１６に連結されている第１推進軸９とに伝達される。そして、第１推進軸９に伝達された動力は、第１減速機７を介して車軸３ｂに伝達されると共に、第２推進軸１０、第２減速機８を介して車軸３ａに伝達される。同様に、第３推進軸１３に伝達された動力は、第３減速機１１を介して車軸４ａに伝達されると共に、第４推進軸１４、第４減速機１２を介して車軸４ｂに伝達される。

一方、液体式内燃機関車Ｋを回送走行させる場合には、第１クラッチ機構１７と、第２クラッチ機構４５，４５ｂとを解除する。この場合、上述した通りに、第２クラッチ機構４５，４５ｂによって車輪から伝達される回転力は、第１推進軸９、第３推進軸１３には伝達されない（第１推進軸９、第３推進軸１３は回転しない）ので、従来のように、回送走行する場合に、推進軸を取り外す必要はない。

更に、回送走行の後（第１クラッチ機構１７と、第２クラッチ機構４５，４５ｂとが解除された状態）において、第２クラッチ機構４５を接続する場合には、第２クラッチ機構４５を作動させると同時に補助噛み合い装置２９を作動させる。

即ち、回送走行した場合には、小平歯車４１が自転するため小平歯車４１と一体に形成されている被噛み合い歯車５１も自転するので、歯車クラッチ５０の位相と被噛み合い歯車５１の位相とがズレ、第２クラッチ機構４５だけを作動させた場合には、歯車クラッチ５０と被噛み合い歯車５１とが噛み合わない可能性がある。

そこで、第２クラッチ機構４５を作動させると同時に補助噛み合い装置２９を作動し、補助噛み合い装置２９によって第１推進軸９を回転させることで歯車クラッチ５０を回転させ、歯車クラッチ５０を回転させながら被噛み合い歯車５１と噛み合わせる。よって、確実に歯車クラッチ５０と被噛み合い歯車５１と噛み合わせることができる。

尚、同様に、回送走行の後（第１クラッチ機構１７と、第２クラッチ機構４５，４５ｂとが解除された状態）において、第２クラッチ機構４５ｂを接続する場合にも、第２クラッチ機構４５ｂを作動させると同時に補助噛み合い装置２９を作動させる。

液体式内燃機関車に搭載されている動力伝達装置の構成を模式的に示す平面図である。 液体式内燃機関車に搭載されている動力伝達装置の側面図である。 図１のＩＩＩ部分の拡大平面図である。 補助噛み合わせ装置の斜視図である。

符号の説明

１ 動力伝達装置
３ｂ 車軸（第１車軸）
４ａ 車軸（第２車軸）
６ 液体変速機
７ 第１減速機（第１台車用減速機）
９ 第１推進軸（第１台車用推進軸）
１１ 第３減速機（第２台車用減速機）
１３ 第３推進軸（第２台車用推進軸）
１７ 第１クラッチ機構
１８ 外筒
１９ 油圧クラッチ
２９ 補助噛み合わせ装置（回転機構）
４５ 第２クラッチ機構（第１台車用クラッチ機構）
４５ｂ 第２クラッチ機構（第２台車用クラッチ機構）
K 液体式内燃機関車

Claims (3)

1. 液体変速機と、第１台車の第１車軸に連結される第１台車用減速機と、前記第１台車と同じ車体を支持する第２台車の第２車軸に連結される第２台車用減速機とを備え、内燃機関から前記液体変速機に伝達される動力を第１台車用推進軸を介して前記第１台車用減速機に伝達すると共に、前記液体変速機に伝達される動力を第２台車用推進軸を介して前記第２台車用減速機に伝達する液体式内燃機関車の動力伝達装置において、
   前記第１台車用減速機の入力軸に設けられ前記第１台車用推進軸から前記第１台車用減速機に伝達される動力を歯車の噛み合わせによって断続する第１台車用クラッチ機構と、
   前記第２台車用減速機の入力軸に設けられ前記第２台車用推進軸から前記第２台車用減速機に伝達される動力を歯車の噛み合わせによって断続する第２台車用クラッチ機構と、
   前記第２台車用推進軸と連結されると共に前記液体変速機の出力軸に対して独立して回転可能に支持される外筒と、
   前記液体変速機から前記外筒に伝達される動力を断続する油圧クラッチと、
   その油圧クラッチを解除した状態で、前記第１台車用推進軸と前記第２台車用推進軸との各々を独立して回転させる回転機構とを備えていることを特徴とする液体式内燃機関車の動力伝達装置。
2. 請求項１に記載された液体式内燃機関車の動力伝達装置に関する操作方法であって、
   前記液体式内燃機関車を回送走行させる場合に前記第１台車用クラッチ機構と、前記第２台車用クラッチ機構と、前記油圧クラッチとを解除するクラッチ解除工程と、
   そのクラッチ解除工程によって前記第１台車用クラッチ機構と、前記第２台車用クラッチ機構と、前記油圧クラッチとが解除された状態において前記第１台車用クラッチ機構を接続する場合には、前記回転機構によって前記第１台車用推進軸を回転させながら接続するクラッチ接続工程とを備えていることを特徴とする請求項１に記載された液体式内燃機関車の動力伝達装置に関する操作方法。
3. 前記内燃機関と、前記第１車軸を有する前記第１台車と、前記第２車軸を有する前記第２台車と、前記第１台車と前記第２台車とによって支持される車体とを備えた液体式内燃機関車において、
   前記請求項１に記載の液体式内燃機関車の動力伝達装置を備えていることを特徴とする液体式内燃機関車。

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