JP5855734B1 - 鉄道車両用フラッシング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークに対してフラッシングを行う際、ワーク内に潤滑油を送り込む給油量とワーク内から潤滑油を排出する排油量とが同量になる正確な定量循環制御を行うことができ、且つ流量調整を容易に行うことができる鉄道車両用フラッシング装置を提供すること。【解決手段】鉄道車両用フラッシング装置は、輪軸回転機構と、軸箱４（ワーク）にタンク６１から潤滑油を送り込む送り流路と、軸箱４から潤滑油をタンクへ戻す戻り流路と、軸箱４を通った潤滑油から不純物を取り除くフィルタ９１を備える。送り流路と戻り流路とを連結して閉じた回路で潤滑油を循環させる循環経路ＺＫが形成され、潤滑油がタンク６１から送り流路と戻り流路を通ってタンク６１へ流れる非循環流れと潤滑油が循環経路ＺＫを循環して流れる循環流れとを切り換える第１三方弁７１及び第２三方弁７２が設けられ、循環経路ＺＫに一定量の潤滑油を吐出可能な給排兼用ポンプ８０が設けられる。【選択図】 図１０

Description

本発明は、輪軸を回転させながら軸箱又は歯車箱であるワーク内に潤滑油を送り込んで、ワークのフラッシングを行う鉄道車両用フラッシング装置に関し、特に、ワークに潤滑油を送り込む給油量とワークから潤滑油を排出する排油量とを同量にすることができる鉄道車両用フラッシング装置に関する。

鉄道車両に実施される定期検査として、台車検査がある。台車は、車輪と車軸とから成る輪軸、軸バネ、主電動機、駆動装置等の各部品を備えたものであり、走行後に台車検査で部品毎に分解される。車軸には軸箱及び歯車箱が取付けられているため、軸箱及び歯車箱でも細かく部品毎に分解される。なお、軸箱は車軸の両端を回転可能に支持するものであり、歯車箱は主電動機の動力を車軸に伝達する駆動装置を収容するものである。分解された各部品は、検査及び修繕されて、再び台車として組立てられるようになっている。

ところで、軸箱及び歯車箱では、検査及び修繕された後、台車として組立てられる前に、不純物が混入するおそれがある。この不純物とは、例えば歯車が擦れる際の鉄粉や、布で拭く際の細かな糸屑等である。つまり、軸箱及び歯車箱は修繕によって綺麗にされているため、この不純物とは、走行中に生じた汚れではなく、台車の組立過程で混入し得る微細なものである。このため、軸箱及び歯車箱に対して、最終的に台車として組立てる前にフラッシングを行い、軸箱内又は歯車箱内を洗浄して不純物を取り除くようになっている。

このフラッシングを行うための装置として、例えば非特許文献１に記載された鉄道車両用フラッシング装置がある。このフラッシング装置は、歯車箱が取付けられたままの輪軸を回転させて、歯車箱内に加熱した潤滑油を送り込み、歯車箱内から潤滑油を排出させている。これにより、不純物が潤滑油によって取り除かれて、歯車箱内部の各部品（ギヤ等）を解体せずに、歯車箱内を洗浄するようになっている。

ここで、従来のフラッシング装置において軸箱に対するフラッシングを、図１６に示す油圧回路を参照して説明する。図１６に示すように、この油圧回路１６０では、先ず、給油ポンプ１８１がタンク１６１の浄油槽１６１ａから潤滑油を吸い込み、送り流路ｓ１を通して軸箱１０４内に潤滑油を送り込む。そして、軸箱１０４内に送り込まれた潤滑油は、排油ポンプ１８２によって吸い込まれて、排油ポンプ１８２が戻り流路ｓ２を通してタンク１６１の回収槽１６１ｂに潤滑油を排出する。

なお、軸箱１０４内に送り込まれる潤滑油では、送り流路ｓ１を通る際にフィルタ１９１によって不純物が取り除かれ、軸箱１０４内から排出される潤滑油でも、戻り流路ｓ２を通る際にフィルタ１９２によって不純物が取り除かれるようになっている。こうして、フラッシングでは、所定時間の間、輪軸を回転させながら浄油槽１６１ａから軸箱１０４内に潤滑油を送り込み、軸箱１０４内から不純物を含んだ潤滑油を回収槽１６１ｂへ排出するようになっている。つまり、従来のフラッシング装置では、給油ポンプ１８１と排油ポンプ１８２とを用いて、軸箱１０４に対して潤滑油を給排油しながら洗浄を行う連続洗浄方式が採用されている。

特に、この油圧回路１６０では、送り流路ｓ１を流れる潤滑油の給油量を測定するために、給油流量計１７１が設けられている。そして、給油ポンプ１８１を回転駆動させるモータ１８１ａの回転数は、インバータ１８１ｂによって可変制御され、測定された給油量に応じて設定される。これにより、給油ポンプ１８１は、給油流量計１７１の測定とインバータ１８１ｂの可変制御によって、一定量の潤滑油を軸箱１０４内に送り込むようになっている。

同様に、戻り流路ｓ２を流れる潤滑油の排油量を測定するために、排油流量計１７２が設けられている。そして、排油ポンプ１８２を回転駆動させるモータ１８２ａの回転数は、インバータ１８２ｂによって可変制御され、測定された排油量に応じて設定される。これにより、排油ポンプ１８２は、排油流量計１７２の測定とインバータ１８２ｂの可変制御によって、一定量の潤滑油を軸箱１０４内から排出するようになっている。こうして、フラッシングでは、給油量と排油量とが同量になるように設定され、潤滑油が浄油槽１６１ａから送り流路ｓ１と軸箱１０４内と戻り流路ｓ２を通って回収槽１６１ｂへ流れる定量循環制御を行うようになっていた。

情報通信システム 検修システム／輪軸駆動装置回転試験システム[平成２６年１２月２日検索]、インターネット〈URL：http://www.mitsubishielectric.co.jp/society/traffic/jyouhou/kensyu/ion/rinjiku/s/rinjiku_s.html〉

しかしながら、従来のフラッシングには、以下の問題点があった。即ち、フラッシングでは、軸箱１０４の注油口から潤滑油が送り込まれて、軸箱１０４内で車軸が回転しながら軸箱の排油口から潤滑油が排出される。このとき、軸箱１０４から排出される潤滑油には、車軸１０２の回転によって気泡が多く含まれる。これにより、排油流量計１７２が気泡を含む潤滑油の排油量を測定し、実際に流れる排油量より多い値で測定してしまう。この結果、排油量と給油量とが完全に一致しなくて、正確な定量循環制御を行うことが難しいという問題点があった。

従来、このような事情に対応すべく、作業者が、安全上、軸箱１０４内に多めの潤滑油を送り込んで、軸箱１０４内の油面の位置が規定位置より上方になるように設定していた。具体的には、作業者の経験に基づき、排油量を一定に設定し、設定した排油量に対して所定の係数（例えば０．９８）を乗算して給油量を設定して、微調整しながら軸箱１０４内に多めの潤滑油を送り込んでいた。なお、軸箱１０４内に多めの潤滑油を送り込むのは、軸箱１０４内に送り込む潤滑油の量が少なくて、軸箱１０４内の油面の位置が規定位置より下方になって潤滑油の不足により焼き付きが生じることを確実に防止するためである。

このため、従来において、軸箱１０４内では、油面の位置が規定位置より上方になって、潤滑油が車軸の軸端から軸箱１０４外へ僅かに漏れ出ることがあった。そして、軸箱１０４内の油量が多いと、潤滑油に含まれる不純物がオイルシールに噛み込むおそれがあった。従って、軸端からの潤滑油の漏れやオイルシールへの不純物の噛み込みを確実に防止するため、給油量と排油量とが同量になる正確な定量循環制御を行うことが求められていた。

更に、作業者は、排油量と給油量とが一致するように、経験に基づいて独自に排油量と給油量との関係を微調整していたため、最適な流量調整に多くの時間を要していた。特に、輪軸（軸箱又は歯車箱）には多くの種類があるため、軸箱の種類が異なったときには、作業者は給油量と排油量の関係を再考しなければならない。従って、様々な軸箱に対応できるように、給油量及び排油量を流量調整することは難しい作業であった。なお、上記した問題点は、軸箱に対してフラッシングを行う場合だけでなく、歯車箱に対してフラッシングを行う場合にも生じるものであった。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、軸箱又は歯車箱であるワークに対してフラッシングを行う際に、ワーク内に潤滑油を送り込む給油量とワーク内から潤滑油を排出する排油量とが同量になる正確な定量循環制御を行うことができると共に、流量調整を容易に行うことができる鉄道車両用フラッシング装置を提供することを目的とする。

本発明に係る鉄道車両用フラッシング装置は、鉄道車両の輪軸を回転可能な輪軸回転機構と、前記輪軸に取付けられた軸箱又は歯車箱であるワークにタンクから潤滑油を送り込む送り流路と、前記ワークから潤滑油をタンクへ戻す戻り流路と、前記ワークを通った潤滑油から不純物を取り除くフィルタとを備え、前記輪軸を回転させながら前記ワーク内に潤滑油を送り込んで前記ワークのフラッシングを行うものであって、前記送り流路と前記戻り流路とを連結して閉じた回路で潤滑油を循環させる循環経路が形成され、潤滑油がタンクから前記送り流路と前記戻り流路を通ってタンクへ流れる非循環流れと、潤滑油が前記循環経路を循環して流れる循環流れとを切り換える流れ切換手段が設けられ、前記循環経路に一定量の潤滑油を吐出可能な給排兼用ポンプが設けられていることを特徴とする。

本発明に係る鉄道車両用フラッシング装置によれば、先ず、流れ切換え手段によって非循環流れに設定し、潤滑油をタンクから送り流路と戻り流路に流しておく。次に、この状態でワーク内に所定量の潤滑油を入れる。また、輪軸回転機構によって輪軸を回転させる。その後、流れ切換え手段によって循環流れに設定する。これにより、給排兼用ポンプが、閉回路である循環経路で潤滑油を循環させるため、一定量の潤滑油が循環経路で循環する。即ち、ワーク内から排出される潤滑油に多くの気泡が含まれていても、給排兼用ポンプによって気泡が含まれたままの潤滑油が循環経路で循環する。

このため、ワーク内に潤滑油を送り込む給油量とワーク内から潤滑油を排出する排油量とを同量にすることができ、正確な定量循環制御を行うことができる。更に、ワーク内に潤滑油を送り込む給油ポンプとワーク内から潤滑油を排出する排油ポンプとが別個に設けられていないため、流量調整を行う場合、単一の給排兼用ポンプの吐出量を調整するだけで良い。従って、作業者の経験に依存することがなく、軸箱及び歯車箱の種類が異なっても流量調整を容易に行うことができる。

こうして、正確な定量循環制御を行うことができるため、ワーク内の油面の位置が規定位置に保たれて、軸端から潤滑油が漏れ出てくることやオイルシールに不純物が噛み込むことを確実に防止できる。更に、流量調整を容易に行うことができるため、様々な種類のワークに対してフラッシングを行う際の作業が容易になると共に、従来に比べて流量調整時間を大幅に短縮できる。また、給排兼用ポンプが給油ポンプと排油ポンプを兼用するため、従来のフラッシング装置に比べて、ポンプ及び流量制御を行う装置（流量計、インバータ）の数を減らすことができる。こうして、部品点数が減ることで、フラッシング装置の保守性を向上させることができる。

また、本発明に係る鉄道車両用フラッシング装置において、前記循環経路には、１つの流路から分岐し且つ１つの流路に合流する第１分岐流路と第２分岐流路とが設けられ、前記第１分岐流路及び前記第２分岐流路には、それぞれ前記フィルタが交換可能に設けられ、前記第１分岐流路に潤滑油を流す状態又は前記第２分岐流路に潤滑油を流す状態を切り換え可能なフィルタ切換手段が設けられていることが好ましい。
この場合には、例えば長い間、潤滑油が第１分岐流路を流れていると、第１分岐流路に設けられたフィルタは不純物によって目詰まりを起こし、機能が低下する。このとき、フィルタ切換手段によって、第２分岐流路に潤滑油を流す状態に切り換える。これにより、第２分岐流路に設けられている新しいフィルタが、不純物を効果的に取り除くことができる。そして、潤滑油が第２分岐流路を流れている間に、第１分岐流路に設けられたフィルタを交換しておく。その後、第２フィルタの機能が低下したとき、フィルタ切換手段によって、第１分岐流路に潤滑油を流す状態に切り換える。こうして、２つのフィルタを交互に使用することで、潤滑油を循環経路で循環させる場合に生じ易いフィルタの目詰まりに十分対応できる。

また、本発明に係る鉄道車両用フラッシング装置において、前記第１分岐流路に設けられたフィルタ又は前記第２分岐流路に設けられたフィルタを通過する前の潤滑油の圧力を測定する第１圧力計と、前記第１分岐流路に設けられたフィルタ又は前記第２分岐流路に設けられたフィルタを通過した後の潤滑油の圧力を測定する第２圧力計とが設けられていると良い。
この場合には、第１圧力計によって測定された圧力と第２圧力計によって測定された圧力とを両方確認することで、フィルタで不純物による目詰まりが生じているか否かを的確に判断することができる。

また、本発明に係る鉄道車両用フラッシング装置において、前記フィルタは、複数のフィルタエレメントが積層された積層型フィルタであり、前記複数のフィルタエレメントは、潤滑油が通過する方向へ順にメッシュサイズが小さくなっていて、最小のメッシュサイズが１０μｍ以下であると良い。
この場合には、最小のメッシュサイズが１０μｍ以下であるため、不純物を効果的に取り除くことができ、より綺麗な潤滑油をワークに供給することができる。そして、複数のフィルタエレメントでは、潤滑油が通過する方向に順にメッシュサイズが小さくなるため、不純物の大きさに応じて段階的に不純物を捕捉することができる。このため、比較的大きい不純物が最小のメッシュサイズであるフィルタエレメントで目詰まりを起こすことがなく、フィルタの交換頻度を少なくすることができる。更に、メッシュサイズが順に小さくなるため、圧力損失が小さい。従って、最小のメッシュサイズが１０μｍ以下であって小さくても、潤滑油の流量の低下を抑えることができる。

本発明の鉄道車両用フラッシング装置によれば、軸箱又は歯車箱であるワークに対してフラッシングを行う際に、ワーク内に潤滑油を送り込む給油量とワーク内から潤滑油を排出する排油量とが同量になる正確な定量循環制御を行うことができると共に、流量調整を容易に行うことができる。

輪軸を示した正面図である。 本実施形態のフラッシング装置を模式的に示した斜視図である。 本実施形態のフラッシング装置の平面図である。 軸箱系配管部が構成する油圧回路を示した図である。 図４に示す一方側の油圧回路を示した拡大図である。 第１フィルタを示した斜視図である。 第１フィルタの内部構造を模式的に示した断面図である。 潤滑油が浄油槽から軸箱内を通らずに回収槽へ流れる状態を示した図である。 潤滑油が浄油槽から軸箱内を通って回収槽へ流れる状態を示した図である。 潤滑油がタンクを経由しないで循環経路で循環する状態を示した図である。 循環経路を循環していた潤滑油が回収槽へ流れる状態を示した図である。 潤滑油が第２分岐流路を通って循環経路で循環する状態を示した図である。 各フィルタエレメントが不純物を捕捉する状態を模式的に示した図である。 軸箱に対してフラッシングを行ったときの洗浄度分析結果を示した図である。 歯車箱に対してフラッシングを行ったときの分析結果を示した図である。 従来のフラッシング装置による油圧回路を示した図である。

本発明に係る鉄道車両用フラッシング装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、輪軸１を示した正面図である。図１に示すように、輪軸１は、長手方向に延びる車軸２と、この車軸２の両端部に一体回転可能に取付けられている二つの車輪３とを備えて構成されている。また、車軸２の両端にはそれぞれ軸箱４，５が取付けられていて、車軸２のうち一方側（図１の左側）の車輪３の近くに歯車箱６が取付けられている。軸箱４，５は、内部に収容するベアリング（図示省略）で車軸２の両端を回転可能に支持するものである。歯車箱６は、主電動機（図示省略）の動力を車軸２に伝達する駆動装置を収容するものである。ここで、図２は、本実施形態の鉄道車両用フラッシング装置１０（以下、単に「フラッシング装置１０」と呼ぶ）を模式的に示した斜視図である。

フラッシング装置１０は、図２に示すように、輪軸回転機構２０と潤滑油給排機構３０とを備えていて、輪軸１を回転させながら軸箱４，５及び歯車箱６に対してフラッシングを行うものである。ここで、フラッシングとは、台車検査で台車の各部品が検査及び修繕された後、輪軸１が台車として組立てられる前に、軸箱４，５内及び歯車箱６内に潤滑油を送り込んで洗浄し、不純物を取り除くことである。この不純物とは、例えば歯車が擦れる際の鉄粉や、布で拭く際の細かな糸屑等である。

輪軸回転機構２０は、輪軸１を回転支持するものであり、主に、軸箱４，５を保持する軸箱押さえフレーム２１と、各車輪３を下側から支持する各ローラ２２と、各ローラ２２を回転可能な駆動モータ（図示省略）と、輪軸１を昇降可能な昇降シリンダ（図示省略）等を備えている。輪軸回転機構２０の各装置の動作は、電子制御盤２３によって制御されている。作業員は、この電子制御盤２３の各種ボタンを操作することで、輪軸１を回転させてフラッシングを行うことができる。

潤滑油給排機構３０は、軸箱４，５内及び歯車箱６内に潤滑油を送り込むと共に、軸箱４，５内及び歯車箱６内から潤滑油を排出させるものである。この潤滑油給排機構３０では、図２の左側に、軸箱４，５に対して潤滑油を送り込む軸箱系配管部４０が設けられ、図２の右側に、歯車箱６に対して潤滑油を送り込む歯車箱系配管部５０が設けられている。ここで、図３は、本実施形態のフラッシング装置１０を示した平面図である。

図３に示すように、軸箱系配管部４０は、略上下対称の構造になっていて、下側の軸箱系配管部４０Ａが軸箱４に対する配管部であり、上側の軸箱系配管部４０Ｂが軸箱５に対する配管部である。軸箱系配管部４０Ａと歯車箱系配管部５０とは、略左右対称の構造になっている。ここで、図４は、軸箱系配管部４０Ａ，４０Ｂが構成する油圧回路６０Ａ，６０Ｂを示している。図４に示すように、油圧回路６０Ａと油圧回路６０Ｂは、同様の構成であるため、以下では一方側の油圧回路６０Ａを代表して説明する。ここで、図５は、図４に示す一方側の油圧回路６０Ａを示した拡大図である。

図５に示すように、油圧回路６０Ａでは、タンク６１の浄油槽６１ａに貯留されている潤滑油を軸箱４内に送り込み、軸箱４内の潤滑油をタンク６１の回収槽６１ｂへ排出できるように構成されている。回収槽６１ｂに貯留されている潤滑油は、ポンプ６２によって吸い込まれ、流路ｒ１を通って浄油槽６１ａに送り込まれる。流路ｒ１には、フィルタ６３が設けられているため、浄油槽６１ａに送り込む潤滑油から不純物を濾し取ることができる。

また、浄油槽６１ａには、ヒータ６４及び温度指示調節器６５が設けられている。ヒータ６４は、温度指示調節器６５によって作動が制御されている。即ち、温度指示調節器６５は、浄油槽６１ａに貯留する潤滑油の温度を測定していて、この潤滑油の温度が５０度になるようにヒータ６４が発生する熱量を制御している。これにより、浄油槽６１ａに貯留する潤滑油の温度が５０度に保たれる。なお、浄油槽６１ａには、潤滑油の温度を一定範囲に保つために、温度指示調節器６５の他にサーモスタット６６が設けられている。

また、浄油槽６１ａには、貯留する潤滑油の液面の位置を測定するレベルスイッチ６７が設けられている。これにより、浄油槽６１ａ内の潤滑油の液面が所定の位置より下がると、警報が発生するようになっている。同様に、回収槽６１ｂにも、貯留する潤滑油の液面の位置を測定するレベルスイッチ６８が設けられている。これにより、回収槽６１ｂ内の潤滑油の液面が所定の位置より下がると、警報が発生するようになっている。浄油槽６１ａ及び回収槽６１ｂは、それぞれ約１００リットルの容器である。

ところで、従来のフラッシングでは、図１６に示すように、給油ポンプ１８１が、給油流量計１７１の測定とインバータ１８１ｂの可変制御によって、一定量の潤滑油を軸箱１０４内に送り込むようになっている。また、排油ポンプ１８２が、排油流量計１７２の測定とインバータ１８２ｂの可変制御によって、一定量の潤滑油を軸箱１０４内から排出するようになっている。

しかし、軸箱１０４から排出される潤滑油には、車軸が軸箱１０４内で回転するため、気泡が多く含まれていた。これにより、排油流量計１７２が気泡を含む潤滑油の排油量を測定し、実際に流れる排油量より多い値で測定してしまう。従って、排油ポンプ１８２が定量循環制御を行うために必要な排油量より少ない量の潤滑油を吐出する。この結果、排油量と給油量とが完全に一致しなくて、正確な定量循環制御を行うことが難しいという問題点があった。

更に、従来において、作業者は、排油量と給油量とが一致するように、経験に基づいて独自に排油量と給油量との関係を微調整していたため、最適な流量調整に多くの時間を要していた。特に、輪軸（軸箱又は歯車箱）には多くの種類があるため、軸箱の種類が異なったときには、作業者は給油量と排油量の関係を再考しなければならない。従って、様々な軸箱に対応できるように、給油量及び排油量を流量調整することは難しい作業であった。

そこで、本実施形態のフラッシング装置１０は、フラッシングを行う際に、給油量と排油量とが同量になる正確な定量循環制御を行うことができると共に、流量調整を容易に行うことができるように構成されている。以下において、図５に示す油圧回路６０Ａの構成を詳細に説明する。油圧回路６０Ａには、浄油槽６１ａと軸箱４との間に、流路ｒ２及び流路ｒ３が設けられている。また、回収槽６１ｂと軸箱４との間には、流路ｒ４と流路ｒ５と第１分岐流路ｖ１及び第２分岐流路ｖ２と流路ｒ６とが設けられている。そして、流路ｒ３の中間部から分岐する流路ｒ７と、この流路ｒ７と流路ｒ４とに連結されている流路ｒ８が設けられている。

ここで、この油圧回路６０Ａでは、流路ｒ２と流路ｒ３との間に第１三方弁７１が設けられ、流路ｒ４と流路ｒ５との間に第２三方弁７２が設けられている。そして、第１三方弁７１と第２三方弁７２との間に流路ｒ９が形成されている。これにより、流路ｒ９と流路ｒ５と第１分岐流路ｖ１又は第２分岐流路ｖ２と流路ｒ６と流路ｒ３とによって、閉じた回路で潤滑油が循環する循環経路ＺＫが形成される。そして、本実施形態では、流路ｒ９に単一の給排兼用ポンプ８０が設けられていることに特徴がある。

第１三方弁７１は、浄油槽６１ａから流路ｒ２を流れた潤滑油が流路ｒ９を通って流れる状態と、軸箱４内から流路ｒ３を流れた潤滑油が流路ｒ９を通って流れる状態とを切り換える手動切換弁である。浄油槽６１ａから流路ｒ２を流れた潤滑油が流路ｒ９を通って流れる状態では、流路ｒ３を流れる潤滑油は、第１三方弁７１を通過することができなくて、流路ｒ７の方へ流れ込む。また、軸箱４内から流路ｒ３を流れた潤滑油が流路ｒ９を通って流れる状態では、浄油槽６１ａで貯留されている潤滑油が流路ｒ２を通って第１三方弁７１の方へ流れ込むことができない。

第２三方弁７２は、流路ｒ９を流れた潤滑油が流路ｒ５を通って流れる状態と、流路ｒ９を流れた潤滑油が流路ｒ４を通って流れる状態とを切り換える手動切換弁である。本実施形態では、第１三方弁７１及び第２三方弁７２が、本発明の「流れ切換手段」に相当する。また、流路ｒ２と流路ｒ９と流路ｒ５と第１分岐流路ｖ１又は第２分岐流路ｖ２と流路ｒ６とが、本発明の「送り流路」に相当する。また、流路ｒ３と流路ｒ７と流路ｒ８と流路ｒ４とが本発明の「戻り流路」に相当する。

流路ｒ５には、ヒータ７４が設けられている。このヒータ７４は、流路ｒ６に設けられた温度指示調節器７５によって作動が制御されている。即ち、温度指示調節器７５は、流路ｒ６を流れる潤滑油の温度を測定していて、この潤滑油の温度が５０度になるようにヒータ７４が発生する熱量を制御している。これにより、軸箱４内に送り込まれる潤滑油の温度が５０度に保たれている。このように、潤滑油の温度を比較的高い一定温度に保つのは、潤滑油を流動し易くし、且つ潤滑油の粘度が変化するのを防止して潤滑油の流量を安定させるためである。また、流路ｒ６には、流れる潤滑油の流量、即ち軸箱４内に送り込む給油量を測定する流量計７６が設けられている。

給排兼用ポンプ８０は、モータ８０ａによって回転駆動するようになっている。そして、そのモータ８０ａの回転数は、インバータ８０ｂによって可変制御されていて、流量計７６で測定された給油量に応じて設定される。これにより、給排兼用ポンプ８０は、流量計７６の測定とインバータ８０ｂの可変制御によって、一定量の潤滑油を流路ｒ９に吐出することができる。この給排兼用ポンプ８０は、構造が比較的単純であるギヤポンプで構成されているが、ポンプの種類は適宜変更可能である。流路ｒ９には、異常に上昇した油圧を下げるためのリリーフバルブ８１が設けられている。

第１分岐流路ｖ１には、第１フィルタ９１が交換可能に設けられ、第２分岐流路ｖ２にも、第２フィルタ９２が交換可能に設けられている。これら第１フィルタ９１及び第２フィルタ９２は、軸箱４に対して潤滑油の流れの上流側に設けられていて、より綺麗な潤滑油を軸箱４に送り込むためのものである。第１フィルタ９１及び第２フィルタ９２は、図６に示すように、略円筒形状であり、軸箱系配管部４０Ａ，４０Ｂ及び歯車箱系配管部５０にそれぞれ配置され（図３参照）、作業員が比較的容易に着脱可能になっている。第１フィルタ９１と第２フィルタ９２の構成は同様であるため、以下では第１フィルタ９１の構成を代表して説明する。ここで、図７は、第１フィルタ９１の内部構造を模式的に示した断面図である。

図７に示すように、第１フィルタ９１は、複数のフィルタエレメント９１ａ，９１ｂ，９１ｃが積層された積層型フィルタになっている。各フィルタエレメント９１ａ，９１ｂ，９１ｃは、潤滑油の流路抵抗を低減できるように、合成繊維で構成されている。フィルタエレメント９１ａは、潤滑油の流れの上流側に配置されていて、フィルタエレメント９１ｃは、潤滑油の流れの下流側に配置されている。これらフィルタエレメント９１ａ，９１ｂ，９１ｃは、潤滑油が通過する方向へ順にメッシュサイズが小さくなっていて、フィルタエレメント９１ａのメッシュサイズが５０μｍであり、フィルタエレメント９１ｂのメッシュサイズが３０μｍであり、フィルタエレメント９１ｃのメッシュサイズが１０μｍである。

ここで、従来のフラッシング装置で用いられているフィルタは、メッシュサイズが７４μｍである。これに対して、第１フィルタ９１は、最小のメッシュサイズが１０μｍであるため、潤滑油に含まれる不純物を効果的に濾し取ることができる。本実施形態では、第１フィルタ９１としてドナルドソン株式会社製の「デュラマックス（登録商標）」を用いているが、フィルタの種類及び上記したメッシュサイズは適宜変更可能である。第１フィルタ９１が積層型フィルタになっている理由については後述する。

図５に示す油圧回路６０Ａの説明に戻る。流路ｒ５から第１分岐流路ｖ１と第２分岐流路ｖ２とに分岐する部分には、第３三方弁７３が設けられている。第３三方弁７３は、潤滑油が流路ｒ５から第１分岐流路ｖ１へ流れる状態と、潤滑油が流路ｒ５から第２分岐流路ｖ２へ流れる状態とを切り換える手動切換弁である。この第３三方弁７３が、本発明の「フィルタ切換手段」に相当する。作業員が第３三方弁７３の向きを手動で切り換えることで、第１フィルタ９１及び第２フィルタ９２のうち何れか一方を使用し、何れか他方を交換することができる。

また、流路ｒ５のうち第３三方弁７３より上流側に、第１圧力計７７が設けられている。第１圧力計７７は、使用している第１フィルタ９１又は第２フィルタ９２を通過する前の潤滑油の圧力を測定するものである。本実施形態では、第１圧力計７７が測定した圧力が０．４ＭＰａ以下であるとき、正常な値を示していることになり、使用している第１フィルタ９１又は第２フィルタ９２で不純物による目詰まりが生じていないと判断できる。但し、上記した圧力値（０．４ＭＰａ）は適宜変更可能である。

また、第１分岐流路ｖ１のうち第１フィルタ９１より下流側に、第２圧力計７８が設けられている。第２圧力計７８は、使用している第１フィルタ９１又は第２フィルタ９２を通過した後の潤滑油の圧力を測定するものである。第２圧力計７８が測定した圧力が０．０１ＭＰａ以上であるとき、正常な値を示していることになり、給排兼用ポンプ８０の吐出圧力が正常であるか否かを判断できる。但し、上記した圧力値（０．０１ＭＰａ）は適宜変更可能である。

こうして、第１圧力計７７によって測定された圧力と第２圧力計７８によって測定された圧力とを両方確認することで、使用している第１フィルタ９１又は第２フィルタ９２で不純物による目詰まりが生じているか否かを的確に判断することができる。なお、本実施形態のフラッシング装置１０は、流量計７６の測定値、第１圧力計７７の測定値、第２圧力計７８の測定値が特に異常である場合に、フェールセーフとして非常停止するように構成されている。

この油圧回路６０Ａでは、軸箱４に図示しないカプラを接続することで、流路ｒ６を流れる潤滑油が軸箱４内を通って流路ｒ３を流れるようになっている。言い換えると、軸箱４にカプラを接続しない場合には、潤滑油が流路ｒ６から流路ｒ１０を通って流路ｒ３へ流れるようになっている（図８参照）。流路ｒ３には、ストレーナ７９が設けられている。ストレーナ７９は金属製の網であり、メッシュサイズが５０μｍである。このストレーナ７９は、軸箱４内から排出される潤滑油から比較的大きい不純物を取り除き、給排兼用ポンプ８０が故障しないようにポンプの保護を図るものである。

上述した説明では、軸箱４に対してフラッシングを行うための油圧回路６０Ａについて説明したが、この油圧回路６０Ａと歯車箱６に対してフラッシングを行うための油圧回路とは同様の構成であるため、歯車箱６に対してフラッシングを行うための油圧回路の説明を省略する。なお、フラッシング装置１０は、軸箱４，５及び歯車箱６に対して同時にフラッシングを行うことができる。

次に、フラッシング装置１０の操作手順について、軸箱４に対するフラッシングを代表して説明する。先ず、図８に示すように、作業員は第１三方弁７１を、潤滑油が流路ｒ２から流路ｒ９へ流れるように切り換える。また、作業員は第２三方弁７２を、潤滑油が流路ｒ９から流路ｒ５へ流れるように切り換える。ここでは第１フィルタ９１を使用するために、第３三方弁７３は、潤滑油が流路ｒ５から第１分岐流路ｖ１へ流れるように切り換えられている。なお、軸箱４にはカプラが接続されていない。

これにより、給排兼用ポンプ８０が浄油槽６１ａ内に貯留されている潤滑油を吸い込み、潤滑油が、流路ｒ２、流路ｒ９、流路ｒ５、第１分岐流路ｖ１、流路ｒ６、流路ｒ１０、流路ｒ３、流路ｒ７、流路ｒ８を通って回収槽６１ｂへ流れる。こうして、潤滑油を浄油槽６１ａから各配管を通って回収槽６１ｂへ流し、軸箱系配管部４０Ａ内で循環させておく。即ち、軸箱４に潤滑油を送り込む前に、予め各配管内に潤滑油を送り込んでおく。

続いて、図９に示すように、作業員は、軸箱４にカプラを接続し、潤滑油が流路ｒ６から軸箱４内を通って流路ｒ３へ流れる状態に設定する。そして、軸箱４内の油面の位置が規定位置になるまで、軸箱４内に潤滑油を入れる。なお、軸箱４内に送り込まれる潤滑油の容量は約１．０リットルである。その後、作業員は、輪軸回転機構２０を作動させて、輪軸１を数百ｒｐｍで回転させる。

次に、図１０に示すように、作業員は第１三方弁７１を切り換えて、潤滑油が流路ｒ３から流路ｒ９へ流れる状態に設定する。これにより、潤滑油が流路ｒ９、流路ｒ５、第１分岐流路ｖ１、流路ｒ６、軸箱４内、流路ｒ３を通って、再び流路ｒ９へ流れる。即ち、潤滑油が循環経路ＺＫを循環して、浄油槽６１ａ及び回収槽６１ｂを経由しない。こうして、作業員は、十数分以上、給排兼用ポンプ８０が吐出する一定量の潤滑油を循環経路ＺＫで循環させてフラッシングを行う。

このとき、軸箱４内では車軸２が回転しているため、軸箱４内から排出される潤滑油には、気泡が多く含まれている。しかし、この油圧回路６０Ａでは、単一の給排兼用ポンプ８０によって、気泡が含まれたままの潤滑油が循環経路ＺＫを循環し続けるため、軸箱４内に送り込まれる潤滑油の給油量と軸箱４内から排出される潤滑油の排油量とが同量になる。この結果、軸箱４内の油面の位置を規定位置に保つことができる。なお、給排兼用ポンプ８０が吐出する潤滑油の流量は、約２．０リットル／ｍｉｎ）である。

こうして、フラッシングを行った後、図１１に示すように、作業員は第２三方弁７２を切り換えて、潤滑油が流路ｒ９から流路ｒ４へ流れる状態に設定する。これにより、循環経路ＺＫを循環していた潤滑油は、流路ｒ４を通って回収槽６１ｂへ流れる。こうして、各配管内に潤滑油が残らないように抜油を行い、作業が完了する。軸箱５及び歯車箱６に対するフラッシングも同様であるため、説明を省略する。

ところで、従来のフラッシングでは、図１６に示すように、軸箱１０４内から排出された潤滑油に不純物が含まれるため、排出された潤滑油を一度タンク１６１の回収槽１６１ｂに戻して希釈している。これにより、潤滑油が回収槽１６１ｂ及び浄油槽１６１ａを経由して、不純物の濃度が低くなった潤滑油を軸箱１０４内に送り込むようになっている。従って、潤滑油がタンク１６１を経由することを前提としていて、軸箱１０４内に潤滑油を送り込む給油側と軸箱内から潤滑油を排出する排出側とを分離して考えて、給油ポンプ１８１と排油ポンプ１８２とを設けていた。

これに対して、本実施形態のフラッシングでは、単一の給排兼用ポンプ８０が潤滑油を閉じた循環経路ＺＫで循環させることに特徴があり、潤滑油がタンク６１を経由しないという新しい考えに基づいている。一般的にフラッシングは、対象物から不純物を取り除くために行うものであるから、軸箱内から取り除いた不純物を含む潤滑油を循環経路ＺＫで循環し続ける方法は、矛盾する。しかし、鉄道車両のフラッシングは、軸箱及び歯車箱が台車として組立てられる直前に混入した微細な不純物（鉄粉や糸屑等）を取り除くものであって、軸箱及び歯車箱は修繕によって既に十分綺麗にされており、汚れ等を取り除く一般的なフラッシングとは大きく異なる。実際に、従来の鉄道車両のフラッシングでは、軸箱内に潤滑油を封入して、所定時間輪軸を回転させるだけで、軸箱内から潤滑油の給排を行わない方法も存在する。従って、本実施形態のフラッシングのように、潤滑油がタンク６１を経由しないで、潤滑油を循環経路ＺＫで循環させ続ける方法は特に問題ではない。

そして、本実施形態のフラッシング装置１０では、潤滑油を循環経路ＺＫで循環させても、できるだけ綺麗な潤滑油を軸箱４内へ送り込むことができるように十分対処している。即ち、上述したように、油圧回路６０Ａでは、２系統の流路（第１分岐流路ｖ１と第２分岐流路ｖ２）及びフィルタ（第１フィルタ９１と第２フィルタ９２）が設けられていて、第３三方弁７３を切り換えることで、第１フィルタ９１及び第２フィルタ９２のうち何れか一方を使用し、何れか他方を交換できるようになっている。

このため、図１０に示すように、例えば長い間、潤滑油を第１分岐流路ｖ１へ流すと、第１フィルタ９１は不純物によって目詰まりを起こし、機能が低下する。このとき、作業員は、第１圧力計７７によって測定された圧力と第２圧力計７８によって測定された圧力とによって、第１フィルタ９１で不純物による目詰まりが生じていることを認識する。これにより、図１２に示すように、作業員は、第３三方弁７３を切り換えて、潤滑油を第２分岐流路ｖ２へ流す。これにより、新しい第２フィルタ９２が、不純物を効果的に取り除くことができる。

そして、潤滑油が第２分岐流路ｖ２を流れている間に、第１フィルタ９１を交換しておく。その後、第２フィルタ９２の機能が低下したとき、第３三方弁７３を切り換えて、潤滑油を第１分岐流路ｖ１へ流す。こうして、二つのフィルタ９１，９２を交互に使用することで、潤滑油を循環経路ＺＫで循環させる場合に生じ易いフィルタ９１，９２の目詰まりに十分対応できて、綺麗な潤滑油を軸箱４内へ送り込むことができる。

更に、本実施形態のフラッシング装置１０では、上述したように、第１フィルタ９１及び第２フィルタ９２の最小のメッシュサイズが１０μｍであるため、より綺麗な潤滑油を軸箱４に供給できるようになっている。そして、図１３に示すように、複数のフィルタエレメント９１ａ，９１ｂ，９１ｃでは、潤滑油が通過する方向に順にメッシュサイズが小さくなるため、不純物Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の大きさに応じて段階的に不純物Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を捕捉することができる。つまり、第１フィルタ９１及び第２フィルタ９２は積層型のフィルタであるため、比較的大きい不純物Ｆ１，Ｆ２が最小のメッシュサイズであるフィルタエレメント９１ｃで目詰まりを起こすことがない。この結果、第１フィルタ９１及び第２フィルタ９２の交換頻度を少なくすることができる。

ここで、従来のフラッシング装置で用いられているフィルタは、メッシュサイズが７４μｍの単層型のフィルタであった。このため、仮にメッシュサイズを７４μｍから小さくしようとすると、圧力損失が大きくなり、潤滑油の流量が低下するという問題点があった。これに対して、本実施形態の第１フィルタ９１及び第２フィルタ９２は、潤滑油が通過する方向にメッシュサイズが順に小さくなる積層型フィルタであるため、圧力損失が小さい。従って、最小のメッシュサイズが１０μｍであって小さくても、潤滑油の流量の低下を抑えることができる。

次に、実際に本実施形態のフラッシング装置１０と従来のフラッシング装置とを用いて、フラッシングを行ったときの洗浄度を比較して説明する。フラッシングでは、フィルタによって不純物を取り除いて、軸箱４，５又は歯車箱６であるワークに対してできるだけ綺麗な潤滑油を常に供給することが重要である。このため、実際にワークへ供給される潤滑油（供給油）の中に含まれる不純物を見ることで、本実施形態のフラッシング装置１０と従来のフラッシング装置との清浄度を比較している。

図１４は、軸箱４，５に対してフラッシングを行ったときの洗浄度分析結果を示した図である。例えば図１４で示す「７３３３」という数字は、供給油の１００ｍｌ中に含まれる５〜１５μｍの大きさの不純物の数を意味している。そして、清浄度の評価は、５〜１５μｍと１５〜２５μｍと２５〜５０μｍと５０〜１００μｍと１００μｍ〜の５つの範囲において行っている。ここで、ＮＡＳ等級とは、日本ポール株式会社が規定しているものであり、１００ｍｌ中の粒子を上記した５つの範囲に分類して、数量によって規定した等級のことである。ＮＡＳ等級が小さい程、清浄度が高いことを意味している。

図１４に示すように、本実施形態のフラッシング装置１０は、従来のフラッシング装置に比べて、５つの範囲全てで不純物の数が少なくなっていて、より清浄な潤滑油を軸箱４，５に供給できることが分かる。従来のフラッシング装置ではＮＡＳ等級が１２級以上であった。これに対して、本実施形態のフラッシング装置１０ではＮＡＳ等級が５級であり、清浄効果が非常に大きいことが確認できる。

図１５は、歯車箱６に対してフラッシングを行ったときの清浄度分析結果を示した図である。図１５に示すように、本実施形態のフラッシング装置１０は、従来のフラッシング装置に比べて、５つの範囲全てで不純物の数が少なくなっていて、より清浄な潤滑油を歯車箱６に供給できることが分かる。従来のフラッシング装置ではＮＡＳ等級が１２級以上であった。これに対して、本実施形態のフラッシング装置１０ではＮＡＳ等級が８級であり、清浄効果が非常に大きいことが確認できる。なお、歯車箱６に供給する潤滑油が、軸箱４，５に供給する潤滑油より多くの不純物を含んでいるのは、歯車箱６では各歯が擦れあったときに鉄粉が生じ、軸箱４，５に比べてより微細な不純物が混入し易いためだと考えられる。

本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態のフラッシング装置１０によれば、図１０に示すように、給排兼用ポンプ８０が、閉回路である循環経路ＺＫで潤滑油を循環させるため、一定量の潤滑油が循環経路ＺＫで循環する。即ち、軸箱４，５又は歯車箱６（以下、「ワーク」と呼ぶ）内から排出される潤滑油に多くの気泡が含まれていても、給排兼用ポンプ８０によって気泡が含まれたままの潤滑油が循環経路ＺＫで循環する。このため、ワーク内に潤滑油を送り込む給油量とワーク内から潤滑油を排出する排油量とを同量にすることができ、正確な定量循環制御を行うことができる。更に、ワーク内に潤滑油を送り込む給油ポンプとワーク内から潤滑油を排出する排油ポンプとが別個に設けられていないため、流量調整を行う場合、単一の給排兼用ポンプ８０の吐出量を調整するだけで良い。従って、作業者の経験に依存することがなく、軸箱及び歯車箱の種類が異なっても流量調整を容易に行うことができる。

こうして、このフラッシング装置１０によれば、正確な定量循環制御を行うことができるため、軸箱４，５内の油面の位置が規定位置に保たれて、軸端から潤滑油が漏れ出てくることやオイルシールに不純物が噛み込むことを確実に防止できる。更に、流量調整を容易に行うことができるため、様々な種類のワークに対してフラッシングを行う際の作業が容易になると共に、従来に比べて流量調整時間を大幅に短縮できる。また、給排兼用ポンプ８０が給油ポンプと排油ポンプとを兼用するため、従来のフラッシング装置に比べて、ポンプ及び流量制御を行う装置（流量計、インバータ）の数を減らすことができる。こうして、部品点数が減ることで、フラッシング装置１０の保守性を向上させることができる。

以上、本発明に係る鉄道車両用フラッシング装置の実施形態について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施形態のフラッシング装置１０では、第１三方弁７１と第２三方弁７２と第３三方弁７３はそれぞれ手動切換弁であるが、電磁切換弁であっても良く、油圧回路６０の構成は適宜変更可能である。

１ 輪軸
２ 車軸
４，５ 軸箱
６ 歯車箱
１０ フラッシング装置
２０ 輪軸回転機構
３０ 潤滑油給排機構
４０Ａ，４０Ｂ 軸箱系配管部
５０ 歯車箱系配管部
６０Ａ，６０Ｂ 油圧回路
６１ タンク
６１ａ 浄油槽
６１ｂ 回収槽
７１ 第１三方弁
７２ 第２三方弁
７３ 第３三方弁
７４ ヒータ
７５ 温度指示調節器
７６ 流量計
７７ 第１圧力計
７８ 第２圧力計
８０ 給排兼用ポンプ
８０ａ モータ
８０ｂ インバータ
９１ 第１フィルタ
９１ａ，９１ｂ，９１ｃ フィルタエレメント
９２ 第２フィルタ
ｖ１ 第１分岐流路
ｖ２ 第２分岐流路
ＺＫ 循環経路

Claims (4)

1. 鉄道車両の輪軸を回転可能な輪軸回転機構と、
   前記輪軸に取付けられた軸箱又は歯車箱であるワークにタンクから潤滑油を送り込む送り流路と、
   前記ワークから潤滑油をタンクへ戻す戻り流路と、
   前記ワークを通った潤滑油から不純物を取り除くフィルタとを備え、
   前記輪軸を回転させながら前記ワーク内に潤滑油を送り込んで前記ワークのフラッシングを行う鉄道車両用フラッシング装置において、
   前記送り流路と前記戻り流路とを連結して閉じた回路で潤滑油を循環させる循環経路が形成され、
   潤滑油がタンクから前記送り流路と前記戻り流路を通ってタンクへ流れる非循環流れと、潤滑油が前記循環経路を循環して流れる循環流れとを切り換える流れ切換手段が設けられ、
   前記循環経路に一定量の潤滑油を吐出可能な給排兼用ポンプが設けられていることを特徴とする鉄道車両用フラッシング装置。
2. 請求項１に記載された鉄道車両用フラッシング装置において、
   前記循環経路には、１つの流路から分岐し且つ１つの流路に合流する第１分岐流路と第２分岐流路とが設けられ、
   前記第１分岐流路及び前記第２分岐流路には、それぞれ前記フィルタが交換可能に設けられ、
   前記第１分岐流路に潤滑油を流す状態又は前記第２分岐流路に潤滑油を流す状態とを切り換え可能なフィルタ切換手段が設けられていることを特徴とする鉄道車両用フラッシング装置。
3. 請求項２に記載された鉄道車両用フラッシング装置において、
   前記第１分岐流路に設けられたフィルタ又は前記第２分岐流路に設けられたフィルタを通過する前の潤滑油の圧力を測定する第１圧力計と、
   前記第１分岐流路に設けられたフィルタ又は前記第２分岐流路に設けられたフィルタを通過した後の潤滑油の圧力を測定する第２圧力計とが設けられていることを特徴とする鉄道車両用フラッシング装置。
4. 請求項１乃至請求項３の何れかに記載された鉄道車両用フラッシング装置において、
   前記フィルタは、複数のフィルタエレメントが積層された積層型フィルタであり、
   前記複数のフィルタエレメントは、潤滑油が通過する方向へ順にメッシュサイズが小さくなっていて、最小のメッシュサイズが１０μｍ以下であることを特徴とする鉄道車両用フラッシング装置。

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