JPH04302752A - 電気車両用駆動歯車装置 - Google Patents
電気車両用駆動歯車装置Info
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- JPH04302752A JPH04302752A JP3093016A JP9301691A JPH04302752A JP H04302752 A JPH04302752 A JP H04302752A JP 3093016 A JP3093016 A JP 3093016A JP 9301691 A JP9301691 A JP 9301691A JP H04302752 A JPH04302752 A JP H04302752A
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
- F16H55/02—Toothed members; Worms
- F16H55/08—Profiling
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
- B61C9/00—Locomotives or motor railcars characterised by the type of transmission system used; Transmission systems specially adapted for locomotives or motor railcars
- B61C9/38—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion
- B61C9/48—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion with motors supported on vehicle frames and driving axles, e.g. axle or nose suspension
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
- F16H55/02—Toothed members; Worms
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- F16H55/0886—Profiling with corrections along the width, e.g. flank width crowning for better load distribution
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、車軸に固着された大
歯車と、主電動機の回転軸に固着され、大歯車にかみ合
い回転力を伝達する小歯車とからなる、電気車両用駆動
歯車装置に関する。
歯車と、主電動機の回転軸に固着され、大歯車にかみ合
い回転力を伝達する小歯車とからなる、電気車両用駆動
歯車装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】動力を有する鉄道電気車両は、電気機関
車，電車，ディーゼル発電機と主電動機とによるディー
ゼル車などがあるが、電気機関車に適用した場合を説明
する。図６は電気機関車の概要を示す。１０は電気機関
車で、車体１１が台車１２に載せられ、台車１２は車輪
１３を有している。１５はパンタグラフである。１６は
レール、１７は架線である。
車，電車，ディーゼル発電機と主電動機とによるディー
ゼル車などがあるが、電気機関車に適用した場合を説明
する。図６は電気機関車の概要を示す。１０は電気機関
車で、車体１１が台車１２に載せられ、台車１２は車輪
１３を有している。１５はパンタグラフである。１６は
レール、１７は架線である。
【０００３】図７に図６の台車１２部を平面図で示す。
１８は台車枠、１９は一対の車輪１３を固着した車軸で
、一対の軸受２０を介し台車枠１８を支持している。 ２１は駆動源の主電動機で、回転軸２２の軸端に小歯車
２３を固着している。２４は車軸１９に固着された大歯
車で、小歯車２３にかみ合っており、回転を減速して車
軸１９に伝える。主電動機２１は、一方側が軸受２５を
介し車軸１９につり掛け支持され、他方側が取付台２６
を介し台車枠１８に弾性支持されている。
、一対の軸受２０を介し台車枠１８を支持している。 ２１は駆動源の主電動機で、回転軸２２の軸端に小歯車
２３を固着している。２４は車軸１９に固着された大歯
車で、小歯車２３にかみ合っており、回転を減速して車
軸１９に伝える。主電動機２１は、一方側が軸受２５を
介し車軸１９につり掛け支持され、他方側が取付台２６
を介し台車枠１８に弾性支持されている。
【０００４】電気機関車１０は高出力の主電動機２１を
搭載するのに、図７に示すように、一対の車輪１３間の
限られた空間中に収めなくてはならない。このため、駆
動歯車装置の単純化と、その占有空間ができるだけ小さ
くなるようにしなければならない。主電動機２１は、車
軸１９に直接つり掛けて小歯車２３と大歯車２４のかみ
合い関係を成立させているので、この一連の駆動形式を
つり掛け式と呼んでいる。
搭載するのに、図７に示すように、一対の車輪１３間の
限られた空間中に収めなくてはならない。このため、駆
動歯車装置の単純化と、その占有空間ができるだけ小さ
くなるようにしなければならない。主電動機２１は、車
軸１９に直接つり掛けて小歯車２３と大歯車２４のかみ
合い関係を成立させているので、この一連の駆動形式を
つり掛け式と呼んでいる。
【０００５】この中で、この発明の対象となっている歯
車装置について説明する。図７に示す、車軸１９に固着
された車輪１３と、台車枠１８の軸受２０とに作用する
、機関車１０の重量による車軸１９のたわみは、図８の
ようになる。台車枠１８の軸受２０の力の作用点２０ａ
に、車体１１及び台車枠１８の重量による荷重Ｗが作用
し、車輪１３の力の作用点１３ａに反力を生じる。その
結果、車軸１９が無荷重状態の直線１９ａから曲線１９
ｂのようにたわむ。車軸１９に固着された大歯車２４は
、車軸１９のたわみ曲線１９ｂとともに傾斜し、その軸
中心線２４ａと台車枠１８の両側の軸受２０間を結ぶ直
線１９ａに対し、傾き角αを生じる。
車装置について説明する。図７に示す、車軸１９に固着
された車輪１３と、台車枠１８の軸受２０とに作用する
、機関車１０の重量による車軸１９のたわみは、図８の
ようになる。台車枠１８の軸受２０の力の作用点２０ａ
に、車体１１及び台車枠１８の重量による荷重Ｗが作用
し、車輪１３の力の作用点１３ａに反力を生じる。その
結果、車軸１９が無荷重状態の直線１９ａから曲線１９
ｂのようにたわむ。車軸１９に固着された大歯車２４は
、車軸１９のたわみ曲線１９ｂとともに傾斜し、その軸
中心線２４ａと台車枠１８の両側の軸受２０間を結ぶ直
線１９ａに対し、傾き角αを生じる。
【０００６】次に、主電動機２１の回転軸２２に固着さ
れた小歯車２３について考察する。図９（Ａ）は図２の
主電動機２１の縦断面図を示す。２７は固定子、２８は
回転軸２２に固定された回転子、２９は回転軸２２を固
定子２７に支持する軸受である。図７において、主電動
機２１の回転力が小歯車２３から大歯車２４に伝達され
るが、この場合、主電動機２１の回転方向によって、小
歯車２３が大歯車２４から受ける反力の方向が異なる。
れた小歯車２３について考察する。図９（Ａ）は図２の
主電動機２１の縦断面図を示す。２７は固定子、２８は
回転軸２２に固定された回転子、２９は回転軸２２を固
定子２７に支持する軸受である。図７において、主電動
機２１の回転力が小歯車２３から大歯車２４に伝達され
るが、この場合、主電動機２１の回転方向によって、小
歯車２３が大歯車２４から受ける反力の方向が異なる。
【０００７】図９（Ａ）の主電動機２１が負荷側（小歯
車２３側）から見て時計回り回転したとき、回転軸２２
が曲る方向を図９（Ｂ）に示す。小歯車２３が大歯車２
４から下向きの反力Ｐを受け、力が作用する前は直線２
２ａであった回転軸２２が、曲線２２ｂのように上に凸
形にたわむ。その結果、小歯車２３は回転軸２２のたわ
み曲線２２ｂにより傾斜し、その延長線２３ａは、主電
動機２１の両端側の一対の軸受２９間を結ぶ直線２２ａ
に対し傾き角β１を生じる。
車２３側）から見て時計回り回転したとき、回転軸２２
が曲る方向を図９（Ｂ）に示す。小歯車２３が大歯車２
４から下向きの反力Ｐを受け、力が作用する前は直線２
２ａであった回転軸２２が、曲線２２ｂのように上に凸
形にたわむ。その結果、小歯車２３は回転軸２２のたわ
み曲線２２ｂにより傾斜し、その延長線２３ａは、主電
動機２１の両端側の一対の軸受２９間を結ぶ直線２２ａ
に対し傾き角β１を生じる。
【０００８】また、図９（Ａ）の主電動機２１が負荷側
から見て、反時計回り回転したとき、回転軸２２が曲る
方向を図９（Ｃ）に示す。小歯車２３の作用，反作用が
図９（Ｂ）とは反対方向となり、小歯車２３は傾き角β
２を生じる。
から見て、反時計回り回転したとき、回転軸２２が曲る
方向を図９（Ｃ）に示す。小歯車２３の作用，反作用が
図９（Ｂ）とは反対方向となり、小歯車２３は傾き角β
２を生じる。
【０００９】図１０（Ａ）は、図８の大歯車２４の歯す
じと、図９（Ｂ）の小歯車２３の歯すじとの相対傾きを
示す（主電動機２１が負荷側から見て時計回り回転のと
き）。２３ｂは小歯車２３のかみ合っている歯で、ピッ
チ円上の断面で示す。２４ｂは大歯車２４のかみ合って
いる歯で、ピッチ円上の断面で示す。αは図８における
大歯車２４の傾き角、β１は図９（Ｂ）における小歯車
２３の傾き角、θ１は大歯車２４の歯２４ｂと小歯車２
３の歯２３ｂのかみ合い状態の相対傾き角である。
じと、図９（Ｂ）の小歯車２３の歯すじとの相対傾きを
示す（主電動機２１が負荷側から見て時計回り回転のと
き）。２３ｂは小歯車２３のかみ合っている歯で、ピッ
チ円上の断面で示す。２４ｂは大歯車２４のかみ合って
いる歯で、ピッチ円上の断面で示す。αは図８における
大歯車２４の傾き角、β１は図９（Ｂ）における小歯車
２３の傾き角、θ１は大歯車２４の歯２４ｂと小歯車２
３の歯２３ｂのかみ合い状態の相対傾き角である。
【００１０】図１０（Ｂ）は、図８の大歯車２４の歯す
じと、図９（Ｃ）小歯車２３の歯すじの相対傾きを示す
（主電動機２１が負荷側から見て反時計回り回転のとき
）。 ２３ｂ，２４ｂ，αは図１０（Ａ）と同様である。β２
は図９（Ｃ）における小歯車の傾き角、θ２は大歯車２
４の歯２４ｂと小歯車２３の歯２３ｂのかみ合い状態の
相対傾き角である。
じと、図９（Ｃ）小歯車２３の歯すじの相対傾きを示す
（主電動機２１が負荷側から見て反時計回り回転のとき
）。 ２３ｂ，２４ｂ，αは図１０（Ａ）と同様である。β２
は図９（Ｃ）における小歯車の傾き角、θ２は大歯車２
４の歯２４ｂと小歯車２３の歯２３ｂのかみ合い状態の
相対傾き角である。
【００１１】図１０（Ａ），（Ｂ）から分かるように、
回転力を伝達しながらかみ合う対をなす小歯車２３と大
歯車２４は、これらの取付られた軸の剛性によってそれ
ぞれ異なったたわみ角を生じるので、通常の平歯車では
歯幅の端（図１０（Ａ）でＡ点，図１０（Ｂ）でＢ点）
で角当りする。これは、歯の強度上非常に不利になる。
回転力を伝達しながらかみ合う対をなす小歯車２３と大
歯車２４は、これらの取付られた軸の剛性によってそれ
ぞれ異なったたわみ角を生じるので、通常の平歯車では
歯幅の端（図１０（Ａ）でＡ点，図１０（Ｂ）でＢ点）
で角当りする。これは、歯の強度上非常に不利になる。
【００１２】これに対処し、従来から図１１のように、
対をなす小歯車と大歯車のうち、一方（一般には小歯車
２３の方）の歯車の歯のピッチ円に沿って切った断面に
丸みＲＣ１１を与え、（これをクラウニングという）、
かみ合い接触点を端より内側（図のＣ点）に移し、角当
りを防ぐ手段が採用されていた。２３ｃは小歯車２３の
クラウニングされた歯を示す。
対をなす小歯車と大歯車のうち、一方（一般には小歯車
２３の方）の歯車の歯のピッチ円に沿って切った断面に
丸みＲＣ１１を与え、（これをクラウニングという）、
かみ合い接触点を端より内側（図のＣ点）に移し、角当
りを防ぐ手段が採用されていた。２３ｃは小歯車２３の
クラウニングされた歯を示す。
【００１３】従来の歯車装置は、対をなす歯車の軸が無
荷重，無負荷時平行になっていることを前提にし、図１
２に示すように、小歯車２３の歯２３ｃの裏表対象にク
ラウニングが施されていた。そのため、図１０（Ｂ）に
示す歯車の相対傾き角θ２の大きい方（図１０（Ａ）の
θ１に比べて）を満足するように、クラウニングを施す
必要があった。すなわち、クラウニング半径ＲＣ１１を
小さい方に統一しなければならなかった。
荷重，無負荷時平行になっていることを前提にし、図１
２に示すように、小歯車２３の歯２３ｃの裏表対象にク
ラウニングが施されていた。そのため、図１０（Ｂ）に
示す歯車の相対傾き角θ２の大きい方（図１０（Ａ）の
θ１に比べて）を満足するように、クラウニングを施す
必要があった。すなわち、クラウニング半径ＲＣ１１を
小さい方に統一しなければならなかった。
【００１４】一般に、太鼓形の曲面が図１３のように接
触するときの接触点の応力は、近似的に数１の（１）式
で表される。
触するときの接触点の応力は、近似的に数１の（１）式
で表される。
【００１５】
【数１】
【００１６】図１３と（１）式におけるＲ１を小歯車２
３のインボリュート歯形の曲率半径、Ｒ２を大歯車２４
のインボリュート歯形の曲率半径、ＲＣ１を小歯車２３
の歯面のクラウニング半径（ＲＣ１１）、ＲＣ２を大歯
車２４の歯面のクラウニング半径（実際にはクラウニン
グを施さないので無限大）、Ｐを歯車のかみ合い力とす
ると、σは歯車歯面の接触応力となる。（１）式から、
Ｒ１，Ｒ２，ＲＣ１，ＲＣ２を大きくするほど、接触応
力σを小さくできることが分かる。
３のインボリュート歯形の曲率半径、Ｒ２を大歯車２４
のインボリュート歯形の曲率半径、ＲＣ１を小歯車２３
の歯面のクラウニング半径（ＲＣ１１）、ＲＣ２を大歯
車２４の歯面のクラウニング半径（実際にはクラウニン
グを施さないので無限大）、Ｐを歯車のかみ合い力とす
ると、σは歯車歯面の接触応力となる。（１）式から、
Ｒ１，Ｒ２，ＲＣ１，ＲＣ２を大きくするほど、接触応
力σを小さくできることが分かる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】従来の歯車装置は、図
１１，図１２のように、大きい方の相対傾き角θ２に合
わせてクラウニング半径ＲＣ１１を決めなければならな
かったので、クラウニング半径ＲＣ１１が小さくなり、
その結果接触応力が大きくなるという問題点があった。
１１，図１２のように、大きい方の相対傾き角θ２に合
わせてクラウニング半径ＲＣ１１を決めなければならな
かったので、クラウニング半径ＲＣ１１が小さくなり、
その結果接触応力が大きくなるという問題点があった。
【００１８】この発明は、このような問題点を解決する
ためになされたもので、双方の歯車のかみ合い接触面に
発生する応力を低減し、回転力の伝達能力を向上させる
電気車両用駆動歯車装置を得ることを目的としている。
ためになされたもので、双方の歯車のかみ合い接触面に
発生する応力を低減し、回転力の伝達能力を向上させる
電気車両用駆動歯車装置を得ることを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】この発明に係る歯車装置
は、支持荷重による車軸のたわみによって生じた大歯車
の傾きに対処し、第１の発明では、小歯車の歯すじを捩
り大歯車の歯すじと平行にかみ合うようにし、双方の歯
車のうち、いずれか一方の歯車の歯すじに施したクラウ
ニングの半径を増大したものである。
は、支持荷重による車軸のたわみによって生じた大歯車
の傾きに対処し、第１の発明では、小歯車の歯すじを捩
り大歯車の歯すじと平行にかみ合うようにし、双方の歯
車のうち、いずれか一方の歯車の歯すじに施したクラウ
ニングの半径を増大したものである。
【００２０】第２の発明では、大歯車の傾きを補正する
ように、あらかじめ大歯車の歯すじを捩り、小歯車の歯
すじと平行にかみ合うようにし、双方の歯車のうち、い
ずれか一方の歯車の歯すじに施したクラウニングの半径
を増大したものである。
ように、あらかじめ大歯車の歯すじを捩り、小歯車の歯
すじと平行にかみ合うようにし、双方の歯車のうち、い
ずれか一方の歯車の歯すじに施したクラウニングの半径
を増大したものである。
【００２１】また、第３の発明では、主電動機全体を、
大歯車の傾き角だけ傾けて、車軸と台車枠とに装着し、
小歯車の歯すじと大歯車の歯すじが平行にかみ合うよう
にし、双方の歯車のうち、いずれか一方の歯車の歯すじ
に施したクラウニングの半径を増大したものである。
大歯車の傾き角だけ傾けて、車軸と台車枠とに装着し、
小歯車の歯すじと大歯車の歯すじが平行にかみ合うよう
にし、双方の歯車のうち、いずれか一方の歯車の歯すじ
に施したクラウニングの半径を増大したものである。
【００２２】
【作用】この発明においては、第１の発明では、小歯車
の歯すじを大歯車の傾き角に合わせ捩っており、第２の
発明では大歯車の歯すじを大歯車の傾き角に合わせ補正
するように捩っており、第１，第２の発明とも、小歯車
と大歯車のいずれか一方乗り歯すじに施したクラウニン
グの半径の増大で、双方のかみ合い接触面が増大され、
接触応力が減少される。また、第３の発明では、主電動
機の回転軸に固着された小歯車が、大歯車の傾き角と同
じく傾けられて大歯車にかみ合わされ、小歯車と大歯車
のいずれか一方の歯すじに施したクラウニングの半径の
増大で、双方の歯のかみ合い接触面が増大され、接触応
力が減少される。
の歯すじを大歯車の傾き角に合わせ捩っており、第２の
発明では大歯車の歯すじを大歯車の傾き角に合わせ補正
するように捩っており、第１，第２の発明とも、小歯車
と大歯車のいずれか一方乗り歯すじに施したクラウニン
グの半径の増大で、双方のかみ合い接触面が増大され、
接触応力が減少される。また、第３の発明では、主電動
機の回転軸に固着された小歯車が、大歯車の傾き角と同
じく傾けられて大歯車にかみ合わされ、小歯車と大歯車
のいずれか一方の歯すじに施したクラウニングの半径の
増大で、双方の歯のかみ合い接触面が増大され、接触応
力が減少される。
【００２３】
【実施例】図１はこの発明による駆動歯車装置の一実施
例を示す要部正面図で、大歯車は鎖線で示している。大
歯車２４は歯２４ｂの歯すじを従来装置と同様に、車軸
１９が全くたわんでいない状態の車軸中心線に平行に歯
切りしてある。図では、大歯車２４は台車枠１８（図７
参照）に組込んだ状態を示し、車軸１９の荷重によるた
わみで、傾き角α（図８参照）傾いている。大歯車２４
の歯すじにかみ合う小歯車２３の歯２３ｅの歯すじは、
大歯車２４の傾き角αに合わせ、平行になるように捩っ
ている。これにより、図２に示すように、クラウニング
半径Ｒ１２を、図１２に示す従来のクラウニング半径Ｒ
１１より増大させている。Ｄは双方の歯２３ｅと２４ｂ
のかみ合い接触点を示す。
例を示す要部正面図で、大歯車は鎖線で示している。大
歯車２４は歯２４ｂの歯すじを従来装置と同様に、車軸
１９が全くたわんでいない状態の車軸中心線に平行に歯
切りしてある。図では、大歯車２４は台車枠１８（図７
参照）に組込んだ状態を示し、車軸１９の荷重によるた
わみで、傾き角α（図８参照）傾いている。大歯車２４
の歯すじにかみ合う小歯車２３の歯２３ｅの歯すじは、
大歯車２４の傾き角αに合わせ、平行になるように捩っ
ている。これにより、図２に示すように、クラウニング
半径Ｒ１２を、図１２に示す従来のクラウニング半径Ｒ
１１より増大させている。Ｄは双方の歯２３ｅと２４ｂ
のかみ合い接触点を示す。
【００２４】次に、クラウニング半径がどうして従来の
ものより大きくできるのかを説明する。図３はクラウニ
ング曲線を座標上に示している。直交する縦軸をｙ，横
軸をｘ，クラウニング曲線をＶ，その曲率半径をＲｃ，
曲線Ｖ上の任意の点Ｑ（ｘ１，ｙ１），ｘ軸とｙ軸の交
点を０とすると、曲線Ｖの方程式は（２）式のようにな
り、その微分方程式は（３）式のようになる。 ｙ＝ｘ２／（２ＰＣ） ・・・・・（２）
ただしｄｙ／ｄｘ≪１ ｄｙ／ｄｘ＝ｘ／ＲＣ ・・・・・（３）
ものより大きくできるのかを説明する。図３はクラウニ
ング曲線を座標上に示している。直交する縦軸をｙ，横
軸をｘ，クラウニング曲線をＶ，その曲率半径をＲｃ，
曲線Ｖ上の任意の点Ｑ（ｘ１，ｙ１），ｘ軸とｙ軸の交
点を０とすると、曲線Ｖの方程式は（２）式のようにな
り、その微分方程式は（３）式のようになる。 ｙ＝ｘ２／（２ＰＣ） ・・・・・（２）
ただしｄｙ／ｄｘ≪１ ｄｙ／ｄｘ＝ｘ／ＲＣ ・・・・・（３）
【００２５
】今、任意の点Ｑ（ｘ，ｙ）において、曲線Ｖに接する
直線Ｌのｘ軸に対する勾配ｉは、次の式（４・１）で表
される。 ｉ＝ｄ（ｙ１）／ｄｘ＝ｘ１／ＲＣ ・・・・・（４
・１）式（４・１）を変形して、式（４・２）のように
表すこともできる。 ＲＣ＝ｘ１／ｉ ・・・・・（４・２）これを、小歯
車２３の歯のクラウニング曲線（図１１，図１２）にあ
てはめると、ＲＣをＲ１に、ｉをθ２に、ｘ１をＲＣ１
１の中心から接触点Ｃまでの距離Ｌに置換えることがで
きる。式（４・２）をこれらの記号に置換えて表すと、
式（４・３）のようになる。 ＲＣ１１＝Ｌ／θ２ ・・・・・（４・３）Ｌを一定
にすると、θ２を小さくするほどＲＣ１１が大きくなる
。θ２を小さくするためには、小歯車２３の歯すじを、
あらかじめ、大歯車２４の歯すじに対して、α（図８，
図１０（Ａ），図１０（Ｂ），図１）だけ傾けるように
歯切りすればよい。
】今、任意の点Ｑ（ｘ，ｙ）において、曲線Ｖに接する
直線Ｌのｘ軸に対する勾配ｉは、次の式（４・１）で表
される。 ｉ＝ｄ（ｙ１）／ｄｘ＝ｘ１／ＲＣ ・・・・・（４
・１）式（４・１）を変形して、式（４・２）のように
表すこともできる。 ＲＣ＝ｘ１／ｉ ・・・・・（４・２）これを、小歯
車２３の歯のクラウニング曲線（図１１，図１２）にあ
てはめると、ＲＣをＲ１に、ｉをθ２に、ｘ１をＲＣ１
１の中心から接触点Ｃまでの距離Ｌに置換えることがで
きる。式（４・２）をこれらの記号に置換えて表すと、
式（４・３）のようになる。 ＲＣ１１＝Ｌ／θ２ ・・・・・（４・３）Ｌを一定
にすると、θ２を小さくするほどＲＣ１１が大きくなる
。θ２を小さくするためには、小歯車２３の歯すじを、
あらかじめ、大歯車２４の歯すじに対して、α（図８，
図１０（Ａ），図１０（Ｂ），図１）だけ傾けるように
歯切りすればよい。
【００２６】言い替えれば、図１０（Ａ）のθ１と図１
０（Ｂ）のθ２を平均化することにより、主電動機２１
が時計回り回転しても、反時計回り回転しても、小歯車
２３と大歯車２４の歯面の相対傾き角が同じになるよう
にすることである。
０（Ｂ）のθ２を平均化することにより、主電動機２１
が時計回り回転しても、反時計回り回転しても、小歯車
２３と大歯車２４の歯面の相対傾き角が同じになるよう
にすることである。
【００２７】普通は主電動機は、時計回り回転のときも
、反時計回り回転のときも同じ回転力を出すので、図１
０（Ａ），図１０（Ｂ）のβ１とβ２の絶対値は同じに
なる。これをβの記号で代表すると、この発明の歯車の
組合せでは、小歯車２３と大歯車２４の歯すじの最大相
対傾き角θはβと等しくなる。
、反時計回り回転のときも同じ回転力を出すので、図１
０（Ａ），図１０（Ｂ）のβ１とβ２の絶対値は同じに
なる。これをβの記号で代表すると、この発明の歯車の
組合せでは、小歯車２３と大歯車２４の歯すじの最大相
対傾き角θはβと等しくなる。
【００２８】この発明の一実施例による小歯車２３と大
歯車２４をそれぞれ単独で歯切りした歯すじは、図１に
示すようになる。
歯車２４をそれぞれ単独で歯切りした歯すじは、図１に
示すようになる。
【００２９】この発明の本質は、車体１１や台車枠１８
の重量により生じる車軸１９のたわみによる、大歯車２
４の歯すじの傾き角に、小歯車２３の歯すじを合わせて
車両全体を組立てたとき、駆動装置が無負荷状態におい
て、双方の歯すじが平行になるようにすることにある。 この目的を達するには、上記一実施例の外に、次に示す
第２実施例及び第３実施例による手段がある。
の重量により生じる車軸１９のたわみによる、大歯車２
４の歯すじの傾き角に、小歯車２３の歯すじを合わせて
車両全体を組立てたとき、駆動装置が無負荷状態におい
て、双方の歯すじが平行になるようにすることにある。 この目的を達するには、上記一実施例の外に、次に示す
第２実施例及び第３実施例による手段がある。
【００３０】第２実施例では、次のようにしている。車
軸１９のたわみによる大歯車２４の歯すじの傾き角α分
を補正するように、あらかじめ、大歯車２４の歯すじの
方を角αだけ捩り、小歯車２３の歯すじと平行にかみ合
うようにしている。小歯車２３の歯すじは、第１実施例
と同様にクラウニングを施す。
軸１９のたわみによる大歯車２４の歯すじの傾き角α分
を補正するように、あらかじめ、大歯車２４の歯すじの
方を角αだけ捩り、小歯車２３の歯すじと平行にかみ合
うようにしている。小歯車２３の歯すじは、第１実施例
と同様にクラウニングを施す。
【００３１】また、第３実施例では、次のようにしてい
る。車軸１９のたわみによる大歯車２４の歯すじの傾き
角αに、小歯車２３の歯すじが合うように、主電動機２
１全体を、台車枠１８と車軸１９につり掛け支持してい
る。小歯車２３の歯すじは、第１実施例と同様にクラウ
ニングを施す。
る。車軸１９のたわみによる大歯車２４の歯すじの傾き
角αに、小歯車２３の歯すじが合うように、主電動機２
１全体を、台車枠１８と車軸１９につり掛け支持してい
る。小歯車２３の歯すじは、第１実施例と同様にクラウ
ニングを施す。
【００３２】電気機関車に使用した駆動歯車装置の第１
実施例の、歯面接触応力及びかみ合い摩擦による歯面の
温度上昇の実測結果を、図４及び図５に示す。
実施例の、歯面接触応力及びかみ合い摩擦による歯面の
温度上昇の実測結果を、図４及び図５に示す。
【００３３】図４において、σは歯面接触応力、Ｐは歯
面に作用する力、曲線Ｅは従来の歯車装置の結果を、曲
線Ｆはこの発明の一実施例による歯車装置の結果を示す
。歯車歯面の接触応力は、この発明のものは従来のもの
より約２０％低下している。
面に作用する力、曲線Ｅは従来の歯車装置の結果を、曲
線Ｆはこの発明の一実施例による歯車装置の結果を示す
。歯車歯面の接触応力は、この発明のものは従来のもの
より約２０％低下している。
【００３４】図５において、ｔは歯面摩擦温度、Ｐは歯
面に作用する力、曲線Ｇは従来の歯車装置の結果を、曲
線Ｈはこの発明の一実施例による歯車装置の結果を示す
。歯面の滑り摩擦による局部的発熱温度は、この発明の
ものは従来のものより約４０％低下している。
面に作用する力、曲線Ｇは従来の歯車装置の結果を、曲
線Ｈはこの発明の一実施例による歯車装置の結果を示す
。歯面の滑り摩擦による局部的発熱温度は、この発明の
ものは従来のものより約４０％低下している。
【００３５】なお、上記実施例では、小歯車２３の歯す
じに従来のものより増大した半径のクラウニングを施し
たが、場合によっては、小歯車の代りに大歯車２４の歯
すじにクラウニングを施してもよい。
じに従来のものより増大した半径のクラウニングを施し
たが、場合によっては、小歯車の代りに大歯車２４の歯
すじにクラウニングを施してもよい。
【００３６】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、支持荷
重による車軸のたわみによって生じた大歯車の歯すじの
傾きに対処し、第１実施例では、大歯車の歯すじの傾き
に合わせて小歯車の歯すじを捩りクラウニングを施し、
双方の歯すじが平行にかみ合うようにし、第２実施例で
は、大歯車の歯すじの傾きを補正するように、大歯車の
歯すじを捩って小歯車の歯すじと平行にかみ合うように
し、また、第３実施例では、大歯車の歯すじの傾きに合
わせ、主電動機全体を傾けて車軸と台車枠に装着し、各
実施例とも、小歯車と大歯車のうち、いずれか一方の歯
車には歯すじにクラウニングを施したので、双方の歯車
の歯面接触応力が低下し、回転力の伝達能力が向上され
、歯面の滑り摩擦による局部的発熱温度が下がり、歯車
の潤滑状態が向上され潤滑不良による歯面の損傷が防止
される。
重による車軸のたわみによって生じた大歯車の歯すじの
傾きに対処し、第１実施例では、大歯車の歯すじの傾き
に合わせて小歯車の歯すじを捩りクラウニングを施し、
双方の歯すじが平行にかみ合うようにし、第２実施例で
は、大歯車の歯すじの傾きを補正するように、大歯車の
歯すじを捩って小歯車の歯すじと平行にかみ合うように
し、また、第３実施例では、大歯車の歯すじの傾きに合
わせ、主電動機全体を傾けて車軸と台車枠に装着し、各
実施例とも、小歯車と大歯車のうち、いずれか一方の歯
車には歯すじにクラウニングを施したので、双方の歯車
の歯面接触応力が低下し、回転力の伝達能力が向上され
、歯面の滑り摩擦による局部的発熱温度が下がり、歯車
の潤滑状態が向上され潤滑不良による歯面の損傷が防止
される。
【図１】この発明による駆動歯車装置の一実施例を示す
要部正面図である。
要部正面図である。
【図２】図１の大歯車の歯すじにかみ合った小歯車の歯
すじのクラウニングの説明図である。
すじのクラウニングの説明図である。
【図３】図２の小歯車の歯すじに適用したクラウニング
曲線を座標上示した図である。
曲線を座標上示した図である。
【図４】歯車歯面接触応力の実測結果を、この発明の一
実施例による歯車装置と従来の歯車装置とを比較して示
す曲線図である。
実施例による歯車装置と従来の歯車装置とを比較して示
す曲線図である。
【図５】歯車歯面摩擦温度の実測結果を、この発明の一
実施例による歯車装置と従来の歯車装置とを比較して示
す曲線図である。
実施例による歯車装置と従来の歯車装置とを比較して示
す曲線図である。
【図６】この発明の一実施例及び従来装置を用いる電気
機関車の概略側面図である。
機関車の概略側面図である。
【図７】図６の台車の概略平面図である。
【図８】図７の車体と台車枠の重量による車軸のたわみ
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図９】（Ａ）図は図８の主電動機の縦断面図で、（Ｂ
）図は（Ａ）図の回転子が時計回り回転のとき小歯車が
曲る方向を示す説明図で、（Ｃ）図は（Ａ）図の回転子
が時計回り回転のとき小歯車が大歯車の反力を受け回転
軸が曲る方向を示す説明図である。
）図は（Ａ）図の回転子が時計回り回転のとき小歯車が
曲る方向を示す説明図で、（Ｃ）図は（Ａ）図の回転子
が時計回り回転のとき小歯車が大歯車の反力を受け回転
軸が曲る方向を示す説明図である。
【図１０】（Ａ）図は図７の主電動機が時計回り回転の
ときの大歯車と小歯車のかみ合った歯すじの相対傾きを
示す説明図で、（Ｂ）図は図７の主電動機が反時計回り
回転のときの大歯車と小歯車のかみ合った歯すじの相対
傾きを示す説明図である。
ときの大歯車と小歯車のかみ合った歯すじの相対傾きを
示す説明図で、（Ｂ）図は図７の主電動機が反時計回り
回転のときの大歯車と小歯車のかみ合った歯すじの相対
傾きを示す説明図である。
【図１１】従来の駆動歯車装置を示す小歯車の歯すじに
角当り防止のクラウニングを施した図１０（Ｂ）に相当
する説明図である。
角当り防止のクラウニングを施した図１０（Ｂ）に相当
する説明図である。
【図１２】図１１の小歯車の歯すじのクラウニングの説
明図である。
明図である。
【図１３】大，小の太鼓状体の接触状態を示す説明図で
ある。
ある。
１８ 台車枠
１９ 車軸
２１ 主電動機
２２ 回転軸
２３ 小歯車
２３ｅ，２４ｂ 歯
２４ 大歯車
Claims (3)
- 【請求項１】 台車枠を支持した車軸に固着された大
歯車と、上記台車枠と車軸に装着された主電動機の回転
軸に固着され、上記大歯車にかみ合い回転力を伝える小
歯車とからなる駆動歯車装置において、支持荷重による
上記車軸のたわみによって生じた上記大歯車の歯すじの
傾きに合わせて、上記小歯車の歯すじを捩り双方の歯す
じが平行にかみ合うようにし、小歯車と大歯車のうち、
いずれか一方の歯すじにクラウニングを施した電気車両
用駆動歯車装置。 - 【請求項２】 台車枠を支持した車軸に固着された大
歯車と、上記台車枠と車軸に装着された主電動機の回転
軸に固着され、上記大歯車にかみ合い回転力を伝える小
歯車とからなる駆動歯車装置において、支持荷重による
上記車軸のたわみによって生じた上記大歯車の歯すじの
傾きを補正するように、大歯車の歯すじを捩って上記小
歯車の歯すじと平行にかみ合うようにし、小歯車と大歯
車のうち、いずれか一方の歯車の歯すじにクラウニング
を施した電気車両用駆動歯車装置。 - 【請求項３】 台車枠を支持した車軸に固着された大
歯車と、上記台車枠と車軸に装着された主電動機の回転
軸に固着され、上記大歯車にかみ合い回転力を伝える小
歯車とからなる駆動歯車装置において、支持荷重による
上記車軸のたわみによって生じた上記大歯車の歯すじの
傾きに合わせ、小歯車の歯すじが大歯車の歯すじに平行
にかみ合うように、主電動機全体を傾けて上記車軸と上
記台車枠に装着し、小歯車と大歯車のうち、いずれか一
方の歯車の歯すじにクラウニングを施したことを特徴と
する電気車両用駆動歯車装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3093016A JP2736291B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 電気車両用駆動歯車装置 |
| CN92102014.7A CN1065429A (zh) | 1991-03-29 | 1992-03-23 | 电车用驱动齿轮装置 |
| US07/858,864 US5222406A (en) | 1991-03-29 | 1992-03-27 | Gear drive device for railway motor car |
| EP92105326A EP0506096B2 (en) | 1991-03-29 | 1992-03-27 | Gear drive device for railway motor car |
| DE69220125T DE69220125T3 (de) | 1991-03-29 | 1992-03-27 | Zahnradantriebsvorrichtung für Eisenbahntriebwagen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3093016A JP2736291B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 電気車両用駆動歯車装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04302752A true JPH04302752A (ja) | 1992-10-26 |
| JP2736291B2 JP2736291B2 (ja) | 1998-04-02 |
Family
ID=14070661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3093016A Expired - Lifetime JP2736291B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 電気車両用駆動歯車装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5222406A (ja) |
| EP (1) | EP0506096B2 (ja) |
| JP (1) | JP2736291B2 (ja) |
| CN (1) | CN1065429A (ja) |
| DE (1) | DE69220125T3 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020039709A (ko) * | 2000-11-22 | 2002-05-30 | 이계안 | 피니언 기어의 치형 구조 |
| JP2011236985A (ja) * | 2010-05-11 | 2011-11-24 | Toyota Motor Corp | 歯車機構 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19727887C2 (de) * | 1997-07-01 | 1999-04-15 | Danfoss As | Hydraulische Maschine |
| DE10148400A1 (de) * | 2001-09-29 | 2003-04-24 | Zahnradfabrik Friedrichshafen | Verzahnung |
| US7076875B2 (en) * | 2002-09-12 | 2006-07-18 | Deere & Company | Method of manufacturing compound helical planet gears having different leads |
| JP5489828B2 (ja) * | 2010-04-07 | 2014-05-14 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置 |
| CN104728388A (zh) * | 2015-03-27 | 2015-06-24 | 株洲市九洲传动机械设备有限公司 | 一种机车牵引用修形渐开线圆柱齿轮及其修形方法及其应用 |
| JP6555210B2 (ja) * | 2016-08-09 | 2019-08-07 | トヨタ自動車株式会社 | 歯車機構およびその製造方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE566042C (de) * | 1930-12-06 | 1932-12-13 | Aeg | Zahnradvorgelege, insbesondere fuer Bahnantrieb mit Tatzenlagermotoren |
| BE541959A (ja) * | 1955-09-13 | |||
| GB1007649A (en) * | 1961-04-13 | 1965-10-13 | Demag Ag | Improvements in toothed gearing |
| US3178966A (en) * | 1962-02-26 | 1965-04-20 | Wildhaber Ernest | Gear drive |
| US3262311A (en) † | 1963-09-09 | 1966-07-26 | Teledyne Inc | Aircraft director system |
| US3478834A (en) * | 1966-02-25 | 1969-11-18 | Porsche Kg | Vehicle driving unit |
| JPS50137507U (ja) * | 1974-02-27 | 1975-11-12 | ||
| US4940002A (en) * | 1988-12-07 | 1990-07-10 | General Motors Corporation | Railway traction motor with skewed support bearings |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP3093016A patent/JP2736291B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-03-23 CN CN92102014.7A patent/CN1065429A/zh active Pending
- 1992-03-27 US US07/858,864 patent/US5222406A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-03-27 DE DE69220125T patent/DE69220125T3/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-03-27 EP EP92105326A patent/EP0506096B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020039709A (ko) * | 2000-11-22 | 2002-05-30 | 이계안 | 피니언 기어의 치형 구조 |
| JP2011236985A (ja) * | 2010-05-11 | 2011-11-24 | Toyota Motor Corp | 歯車機構 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0506096B2 (en) | 2005-03-09 |
| US5222406A (en) | 1993-06-29 |
| EP0506096B1 (en) | 1997-06-04 |
| DE69220125D1 (de) | 1997-07-10 |
| EP0506096A1 (en) | 1992-09-30 |
| DE69220125T2 (de) | 1998-01-08 |
| CN1065429A (zh) | 1992-10-21 |
| JP2736291B2 (ja) | 1998-04-02 |
| DE69220125T3 (de) | 2006-02-09 |
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