JP4411116B2 - ディーゼル動車の駆動装置 - Google Patents

Description

この発明は、ディーゼル動車、特に、第１車輪を有する第１車軸と第２車輪を有する第２車軸に機関の動力をそれぞれ減速機を介して同時に伝達するための２軸駆動型のディーゼル動車の駆動装置に関するものである。

従来、この種のディーゼル動車の駆動装置には、最大トルクで車両を駆動する際に生ずる車輪の空転をなくすために回転トルクを２本の車軸に分散し、機関の動力を効率よく働かせることができる２軸駆動型の駆動装置が広く使用されている。例えば、その一例が特許文献１に記載されている。

特開平９−３２３６４８号公報

すなわち、図５に示されるように、２軸駆動型の駆動装置１は、機関Ｅからの動力を第１減速機２で分割し、第１車輪を有する第１車軸４と第２車輪を有する第２車軸５を同時に駆動する。第１減速機２は、第１入力軸６に設けられた平歯車７と、この平歯車７とかみ合う平歯車８が設けられた出力軸９と、この出力軸９に設けられた第１ベベルピニオン１０と、この第１ベベルピニオン１０とかみ合う第１車軸４に設けられた第１大ベベルギヤ１１とからなり、機関Ｅの動力は、変速機１２、出力軸１３および第１推進軸１４を介して第１減速機２の第１入力軸６に伝達され、平歯車７および８のかみ合いを経て第１ベベルピニオン１０と第１大ベベルギヤ１１のかみ合いによって減速され、第１車軸４を駆動する。

一方、第２減速機３は、第１減速機２の出力軸９に第２推進軸１５を介して接続された第２入力軸１６と、この第２入力軸１６に設けられた第２ベベルピニオン１７と、この第２ベベルピニオン１７とかみ合う第２車軸５に設けられた第２大ベベルギヤ１８とからなり、第１減速機２で分割された動力は、第２入力軸１６によって第２減速機３に伝達され、第２ベベルピニオン１７と第２大ベベルギヤ１８のかみ合いによって減速され、第２車軸５を駆動する。なお、従来の減速機には、加工上の理由から一般的にラッピング仕上げのカサ歯車が使用されている。

図６に示されるように、従来の２軸駆動型の駆動装置１は、第１入力軸６が第１車軸４と干渉するのを避けるために、平歯車７および８のかみ合い部を第１入力軸６の後端部に配置し、第１入力軸６と第１車軸４とをこの車軸４の上方で交差させて第１減速機２に接続している。そのために、第１減速機２の全高が高くなってしまう欠点があった。なお、第１入力軸６を上方に配置する他の理由は、一般的に機関Ｅを車両の床上に配置するディーゼル機関車にも、この第１減速機２を適用するためである。

このため、従来の２軸駆動型の駆動装置を低床車両に設置しようとする場合には、機関や変速機の高さを低くしても、第１減速機の高さがネックとなって、床面の高さが限定されてしまうという欠点があった。すなわち、従来の第１減速機では、全高が高く床面を下げることができないので、車両の乗降口床面とホーム高さとの段差を縮小することができず、バリアフリーに対応することができなかった。また、第１減速機と第２減速機では、その内部構成が異なるので、ケーシングの共用化が難しく、構成部品の増加要因となっていた。

したがって、この発明の目的は、車両乗降口の床面とホーム高さの段差が少なく、バリアフリーに対応できると共に構成部品が少なく、製造、組立の容易な２軸駆動型のディーゼル動車の駆動装置を提供することである。

この発明は、機関の動力が浸炭焼入れされた曲がり歯カサ歯車からなる減速機を介して第１車輪を有する第１車軸と第２車輪を有する第２車軸に同時に伝達される２軸駆動型のディーゼル動車の駆動装置において、第１および第２車軸と同じ高さ位置に、第１車軸と直交する第１減速機の第１入力軸と出力軸を配置すると共に第２車軸と直交する第２減速機の第２入力軸を配置し、第１車軸を挟んで１８０度の対称位置に配置された第１入力軸に設けた第１入力ベベルピニオンおよび出力軸に設けた出力ベベルピニオンとかみ合うように第１大ベベルギヤを第１車軸に設け、第１大ベベルギヤが第１入力および出力ベベルピニオンとかみ合う側とは反対側で、前記出力軸に接続された第２入力軸に設けた第２入力ベベルピニオンとかみ合うように第２ベベル大ギヤを第２車軸に設けると共に、前記第1入力軸、出力軸および第２入力軸を軸受を介して支持するそれぞれの軸受ケースを同一形状および構造に形成したものである。

なお、上記ベベルギヤおよびベベルピニオンは、曲がり歯カサ歯車であり、浸炭焼入処理されており、その後に熱処理歪み除去加工されていることが好ましい。第１減速機における第１入力軸と出力軸の軸受ケース、カバー、入出力フランジ等の軸周り構成部品が同じ形状に形成されている。

この発明によれば、ディーゼル動車の２軸駆動型の駆動装置において、第１および第２車軸と同じ高さ位置に第１車軸と直交する第１減速機の第１入力軸と出力軸を配置すると共に第２車軸と直交する第２減速機の第２入力軸を配置し、第１車軸を挟んで１８０度の対称位置に配置された第１入力軸に設けた第１入力ベベルピニオンおよび出力軸に設けた出力ベベルピニオンとかみ合うように第１大ベベルギヤを第１車軸に設け、第１大ベベルギヤが第１入力および出力ベベルピニオンとかみ合う側とは反対側で、前記出力軸に接続された第２入力軸に設けた第２入力ベベルピニオンとかみ合うように第２大ベベルギヤを第２車軸に設けると共に、前記第１入力軸、出力軸および第２入力軸を軸受を介して支持するそれぞれの軸受ケースを同一の形状および構造に形成したので、第１減速機の全高を小さくすることができ、車両の床面を下げることができる。また、第１減速機を構成する歯車の個数が従来のものより減るので、構造が簡単になると共にその製作、組立が容易にできる。さらに、第１減速機においては、第１入力ベベルピニオンと出力ベベルピニオンとを第１車軸を挟んで１８０°の対称位置に配置したので、入力側部材と出力側部材の共用化が可能であるばかりでなく、第２減速機の軸受ケースが第１減速機のそれと共用できるので、構成部品の種類が減少し、補充部品の在庫を削減することができる。加えて、歯車精度の向上により低騒音化につながり、車両の乗り心地や騒音環境が改善される。

以下、この発明の最良の実施例を図１〜４に示されたディーゼル動車の駆動装置について説明する。なお、図中、同一および相当部分には同一符号が付されている。

機関Ｅの動力は、変速機１２からその出力軸１３と第１推進軸１４を介して第１減速機２の第１入力軸６に伝達され、第１減速機２において、第１入力ベベルピニオン１９と第１大ベベルギヤ１１とのかみ合いによって減速された後、機関Ｅに近い側の第１車軸４に伝達され、第１車輪４ａ、４ａを回転させる。第１減速機２の第１大ベベルギヤ１１には、第１入力ベベルピニオン１９と第１車軸を挟んで１８０度の対称位置に配置された出力軸９に設けられた（第１入力ベベルピニオン１９と歯数が同じ）出力ベベルピニオン２０がかみ合っていて、増速された後、第２推進軸１５を介して第２減速機３の第２入力軸１６に伝達され、第１減速機２と同様に、第２入力軸１６の第２入力ベベルピニオン１７と第２大ベベルギヤ２１とのかみ合いによって、第１減速機２の第１車軸４と同じ回転速度に減速されて第２車軸５に伝達され、第２車輪５ａ、５ａを回転させる。

構造的に第１推進軸１４と第２推進軸１５の回転方向は逆方向となるので、第２車軸５に設けられる第２大ベベルギヤ２１は、図１に示されるように、第１大ベベルギヤに対して反対向きに設置される。すなわち、第２減速機３の第２大ベベルギヤ２１は、第１減速機の第１大ベベルギヤ１１が第１入力および出力ベベルピニオンとかみ合う側とは反対側で、第２入力ベベルピニオン１７とかみ合うように設置されている。かくして、第１車輪４ａ、４ａと第２車輪５ａ、５ａは同じ方向に同じ回転速度で回転される。

図２は第１減速機２の第１車軸４の軸心を含む平面における断面を示している。第１減速機２は、第１車軸４に円錐コロ軸受２２を介して支持されており、第１減速機２の第１入力軸６と出力軸９は、ケーシング２３にボルト（図示しない）により固着された軸受ケース２４の円錐コロ軸受２５，２６にそれぞれ支持されている。図に示されるように、第１入力軸６と出力軸９は、それらのベベルピニオン１９、２０を含めて同一形状および同一構造であり、軸受ケース２４、２４、第１入力カバー２７と出力カバー２８、更には、入力フランジ２９と出力フランジ３０のように、第１入力軸６と出力軸９の軸回り部品は全く同じ形状および構造に作られている。なお、３１は車軸カバーである。

図３は図２の第１減速機２をＡ方向から見た側面図である。ケーシング２３は、第１車軸４の軸心を含む面で分割されており、上部ケーシング２３ａと下部ケーシング２３ｂは複数のボルト３２、３２および３３により一体に結合されている。上部ケーシング２３ａにはミスト抜き３４が設けられると共に、ケーシング２３の回転を防ぐために外方に突出する支持部３５が設けられている。この支持部３５には軸受３６が設置され、車両の台枠に固定された減速機支え３７がこの軸受３６の内側の孔３８に挿入される。

図４は第２減速機３の第２車軸５の軸心を含む平面における断面を示している。第２減速機３の基本的な構成は第１減速機２と同じであるが、第２大ベベルギヤ２１の配置が第１減速機２の第１大ベベルギヤ１１の場合とは逆向きで、すなわち、第２大ベベルギヤ２１は、第１大ベベルギヤ１１が第１入力および出力ベベルピニオンとかみ合う側とは反対側で、第２入力ベベルピニオン１７とかみ合うように取り付けられていると共に、第１減速機２の出力軸９回りの構造に相当する構造がなく、軸受ケース３９の代わりに盲カバー４１がケーシング４０に取り付けられている。図４を図２と対比すれば明らかなように、軸受ケース３９は、第１減速機２の軸受ケース２４、２４と同じ形状で同じ構造であり、両者は共用することができる。

なお、上述の駆動装置においては、第１減速機２の第１車軸４に設けた第１大ベベルギヤ１１を介して第２車軸５を駆動するので、第１ベベルピニオンには、第１および第２車軸４、５の２軸分の伝達トルクが作用することになる。本実施例においては、歯車装置の負荷容量を高めるために、ベベルギヤおよびベベルピニオン（１１，２１，１９，２０，１７）のモジュールを伝達トルクに見合った大きさに設定すると同時に曲がり歯カサ歯車（スパイラルベベルギヤ）を採用し、歯車材にはニッケルクロムモリブデン鋼鋼材（例えば、ＪＩＳのＳＮＣＭ４２０、ＤＩＮの１７ＣｒＮｉＭｏ６等）、またはこれらに相当する曲げ強度に優れた鋼材を用いて浸炭焼入処理を行い、浸炭焼入処理による熱処理歪みを除去して歯車精度をＪＩＳ０〜１級相当に向上させるために、クリンゲルンベルグ社のスパイラルベベル歯切り盤を用いてＣＢＮカッタによりハードカットする方法を採用している。これにより、従来の２軸駆動型駆動装置で採用されている、ラッピング仕上げのカサ歯車に比べて負荷容量の高い歯車が得られ、従来の設計強度基準で算出したカサ歯車の大きさより小さい寸法で従来と同等の強度を得ることができる。

この発明の実施例であるディーゼル動車の２軸駆動型駆動装置の概略図である。 図１の２軸駆動型駆動装置の第１減速機の断面図である。 図２のＡ方向から見た第１減速機の側面図である。 図１の２軸駆動型駆動装置の第２減速機の断面図である。 従来のディーゼル動車の２軸駆動型駆動装置の概略図である。 図５の従来の２軸駆動型駆動装置の第１減速機の断面図である。

１ 駆動装置、２ 第１減速機、３ 第２減速機、４ 第１車軸、５ 第２車軸、６ 第１入力軸、９ 出力軸、１０、１９ 第１ベベルピニオン、１１ 第１大ベベルギヤ、１６ 第２入力軸、１７ 第２ベベルピニオン、１８、２１ 第２大ベベルギヤ、２０ 出力ベベルピニオン、２２ 円錐コロ軸受、２３、４０ ケーシング、２４、３９ 軸受ケース、２５、２６ 円錐コロ軸受、２７ 第１入力カバー、２８ 出力カバー、４１ 盲カバー。

Claims (1)

1. 機関の動力が浸炭焼入れされた曲がり歯カサ歯車からなる減速機を介して第１車輪を有する第１車軸と第２車輪を有する第２車軸に同時に伝達される２軸駆動型のディーゼル動車の駆動装置において、第１および第２車軸と同じ高さ位置に第１車軸と直交する第１減速機の第１入力軸と出力軸を配置すると共に第２車軸と直交する第２減速機の第２入力軸を配置し、第１車軸を挟んで１８０度の対称位置に配置された第１入力軸に設けた第１入力ベベルピニオンおよび出力軸に設けた出力ベベルピニオンとかみ合うように第１大ベベルギヤを第１車軸に設け、第１大ベベルギヤが第１入力および出力ベベルピニオンとかみ合う側とは反対側で、前記出力軸に接続された第２入力軸に設けた第２入力ベベルピニオンとかみ合うように第２大ベベルギヤを第２車軸に設けると共に、前記第1入力軸、出力軸および第２入力軸を軸受を介して支持するそれぞれの軸受ケースを同一形状および構造に形成したことを特徴とする２軸駆動型のディーゼル動車の駆動装置。

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