JP2018141518A - Railroad vehicle gear device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄道車両用歯車装置に関し、鉄道車両の電動機の動力を車輪に伝達する歯車装置に関する。 The present invention relates to a gear device for a railway vehicle, and relates to a gear device that transmits the power of an electric motor of the railway vehicle to wheels.
鉄道車両においては、駆動源の回転力を車輪に伝達する歯車装置が用いられている(特許文献1参照)。
歯車装置は、所期の減速比に設定された大歯車および小歯車を有する。小歯車は駆動軸に接続され、駆動軸には駆動源の回転力が伝達される。回転力は小歯車と噛合する大歯車に伝達され、大歯車が接続された車軸を介して車輪に伝達される。なお、高さ寸法の抑制などの理由から、小歯車は大歯車の側方から大歯車と噛合される。
これらの大歯車および小歯車は、密封可能なケース内に収容され、ケースの底部には飛沫潤滑用の潤滑油が貯留される。ケース内の潤滑油は、停止状態で大歯車の一部が浸漬される状態とされ、回転時に大歯車で跳ね上げられ、飛沫となって両歯車の噛合部分および各歯車の回転軸の軸受部分へと散布され、各々の潤滑に供される。
In a railway vehicle, a gear device that transmits the rotational force of a drive source to wheels is used (see Patent Document 1).
The gear device has a large gear and a small gear set to an intended reduction ratio. The small gear is connected to the drive shaft, and the rotational force of the drive source is transmitted to the drive shaft. The rotational force is transmitted to the large gear meshing with the small gear, and is transmitted to the wheel via the axle to which the large gear is connected. The small gear is engaged with the large gear from the side of the large gear for reasons such as suppression of the height dimension.
These large gears and small gears are accommodated in a sealable case, and the lubricating oil for splash lubrication is stored at the bottom of the case. The lubricating oil in the case is in a state in which a part of the large gear is immersed in the stopped state, and is sprung up by the large gear during rotation and becomes a splash and becomes a meshed part of both gears and a bearing part of the rotating shaft of each gear. And sprayed to each lubrication.
前述した飛沫潤滑方式の歯車装置では、大歯車で潤滑油が攪拌され、攪拌に伴う発熱がエネルギ損失につながるという問題がある。
特許文献1の歯車装置では、このような攪拌熱を抑制するために、ケースの内壁に突起を設けている。これにより、簡単な構成でかつ高い信頼性で、低温下における起動時には潤滑油の流れを妨げることなく、高速回転時のみ、潤滑油の流れを妨げて小歯車に届く潤滑油量を減少させ、攪拌熱の上昇を抑えることを可能としている。
In the above-described splash lubrication type gear device, there is a problem that the lubricating oil is agitated by the large gear and heat generated by the agitation leads to energy loss.
In the gear device of
特許文献1における突起は、ケースの内壁から大歯車との間の潤滑油流路に突出することで、高速回転時に潤滑油流路の外側を流れる大歯車の随伴流を制限し、低速回転時には大歯車の歯面から離れない随伴流の通過を妨げない、というものである。
しかし、特許文献1において、高速回転時に突起よりも内側を通過した潤滑油は、小歯車との噛合部分に高速で送り込まれ、噛合部分の上方で小歯車の随伴流と正面衝突し、渦流あるいは乱流となって攪拌熱を発生させる原因となる。
The protrusions in
However, in
さらに、特許文献1の突起は、大歯車と小歯車との噛合部分から大歯車の上端部位にかけて設置されるものとされ、これにより正転時(大歯車の上端部位が噛合部分へと移動する回転時)に噛合部分への随伴流を制限する。しかし、特許文献1では、逆回転時には大歯車によって掻き上げられた潤滑油を直接小歯車の軸受に供給するとしており、逆回転時の攪拌熱に関しては考慮されていない。
つまり、特許文献1においては、逆回転時に、大歯車の随伴流が、小歯車との噛合部分の下方で小歯車の随伴流と正面衝突し、渦流あるいは乱流となって攪拌熱を発生させる原因となる。とくに、逆回転時には、大歯車の随伴流が、突起などで制限されない状態で噛合部分に送り込まれるため、正転時よりも更に攪拌熱が増大する可能性がある。
Further, the protrusion of
In other words, in
本発明の目的は、構造が簡単で攪拌熱の抑制効果が高い鉄道車両用歯車装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a gear device for a railway vehicle having a simple structure and a high effect of suppressing stirring heat.
本発明の鉄道車両用歯車装置は、車軸に接続された大歯車と、駆動軸に接続されかつ前記大歯車に噛合された小歯車と、前記大歯車および前記小歯車を収容しかつ底部に潤滑油の油溜めが形成されたケースと、を有し、前記ケースの内壁には、前記大歯車と前記小歯車との共通接線と交差しかつ先端が前記大歯車と前記小歯車との噛合部分に向けられた仕切板が設置されていることを特徴とする。 A railway vehicle gear device according to the present invention includes a large gear connected to an axle, a small gear connected to a drive shaft and meshed with the large gear, and accommodates the large gear and the small gear and is lubricated at the bottom. A case in which an oil sump for oil is formed, and an inner wall of the case intersects a common tangent line of the large gear and the small gear, and a tip is an engagement portion of the large gear and the small gear It is characterized in that a partition plate directed to is installed.
本発明において、共通接線としては、小歯車のピッチ円および大歯車のピッチ円の各々の接線となる直線が利用できる。回転軸線方向から見て、共通接線と小歯車の歯面および大歯車の歯面とで囲まれる略三角形の領域は、噛合部分に隣接して小歯車の随伴流と大歯車の随伴流とが衝突して乱流や渦流を生じる衝突領域となる。
本発明の仕切板は、共通接線の小歯車との接点と大歯車との接点との間の区間と交差して先端が衝突領域に達するものとする。
本発明において、仕切板はケースと一体に形成されていてもよく、別体の仕切板をケースの内壁に固定してもよい。
In the present invention, as the common tangent, straight lines that are tangent to the pitch circle of the small gear and the pitch circle of the large gear can be used. When viewed from the direction of the rotation axis, the substantially triangular region surrounded by the common tangent line and the tooth surface of the small gear and the tooth surface of the large gear has an accompanying flow of the small gear and an accompanying flow of the large gear adjacent to the meshing portion. It becomes a collision area where turbulence and vortex flow are generated by collision.
The partition plate of the present invention crosses the section between the contact point of the common tangential small gear and the contact point of the large gear, and the tip reaches the collision region.
In the present invention, the partition plate may be formed integrally with the case, or a separate partition plate may be fixed to the inner wall of the case.
本発明では、油溜めの潤滑油が回転する大歯車で跳ね上げられ、飛沫となって大歯車および小歯車の噛合部分および軸受部分に散布され、各々の潤滑が行われる。
ここで、高速回転時には、大歯車および小歯車の潤滑油の随伴流が、噛合部分の入口側(大歯車および小歯車の歯面どうしが噛み合いはじめる側)の衝突領域で互いに高速で衝突し、互いに入り乱れて乱流や渦流を生じ、大きな攪拌熱を生じる原因となる。
しかし、本発明では、この衝突領域に仕切板が設置され、大歯車および小歯車の随伴流が仕切板で遮られ、互いに入り乱れて乱流や渦流を生じることがない。このため、大歯車および小歯車の随伴流に基づく攪拌熱を抑制することができる。
とくに、仕切板として、大歯車と小歯車との共通接線と交差しかつ先端が大歯車と小歯車との噛合部分に向けられた形状とすることで、大歯車および小歯車の随伴流を効率よく制動し、整流化することで、攪拌熱の抑制を効果的に行うことができる。
In the present invention, the lubricating oil in the oil sump is splashed up by the rotating large gear, sprayed on the meshing portion and the bearing portion of the large gear and the small gear, and each lubrication is performed.
Here, at the time of high speed rotation, the accompanying flow of the lubricating oil of the large gear and the small gear collides with each other at a high speed in the collision region on the entrance side of the meshing portion (the side where the tooth surfaces of the large gear and the small gear begin to mesh) They are confused with each other to generate turbulent flow and vortex flow, which can cause large heat of stirring.
However, in the present invention, a partition plate is installed in the collision area, and the accompanying flow of the large gear and the small gear is blocked by the partition plate, so that the turbulent flow and the vortex flow do not enter each other and are disturbed. For this reason, the heat of stirring based on the accompanying flow of the large gear and the small gear can be suppressed.
In particular, the partition plate has a shape that intersects the common tangent line of the large gear and the small gear and that the tip is directed to the meshing portion of the large gear and the small gear, thereby efficiently increasing the accompanying flow of the large gear and the small gear. By sufficiently braking and rectifying, the heat of stirring can be effectively suppressed.
本発明において、仕切板は、噛合部分を挟んで両側一対で設置されることが好ましい。
仕切板は、噛合部分のいずれか一方の側だけでも有効であるが、両側一対とすることで正回転時と逆回転時との各々に有効となる。
In this invention, it is preferable that a partition plate is installed by a both-sides pair on both sides of a meshing part.
The partition plate is effective only on either one side of the meshing portion, but by being paired on both sides, the partition plate is effective for each of forward rotation and reverse rotation.
本発明において、小歯車は大歯車の側方から大歯車に噛合されていることが好ましい。
このような噛合状態とすることで、歯車装置としての高さ寸法を抑制できる。
小歯車が大歯車の側方から噛合するとは、大歯車と小歯車との噛合部分が、大歯車の歯面の上端およびその近傍ではなく、かつ大歯車の歯面の下端およびその近傍ではない、ということである。より具体的には、小歯車の歯面の上端が大歯車の歯面の上端より低く、小歯車の歯面の下端が大歯車の歯面の下端より高い状態であればよい。
In the present invention, the small gear is preferably meshed with the large gear from the side of the large gear.
By setting it as such a meshing state, the height dimension as a gear apparatus can be suppressed.
When the small gear meshes from the side of the large gear, the meshed portion of the large gear and the small gear is not at the upper end of the tooth surface of the large gear and its vicinity, and not at the lower end of the tooth surface of the large gear or its vicinity. ,That's what it means. More specifically, the upper end of the tooth surface of the small gear may be lower than the upper end of the tooth surface of the large gear, and the lower end of the tooth surface of the small gear may be higher than the lower end of the tooth surface of the large gear.
小歯車が大歯車の側方から噛合する状態では、例えば正回転時に、小歯車の歯面および大歯車の歯面が噛合部位の上方で噛み合いに入り、下側で再び離れてゆく。この際、噛合部分の上方で各歯車の随伴流の衝突が生じる。一方、逆回転時には、小歯車の歯面および大歯車の歯面が噛合部位の下方で噛み合いに入り、上側で再び離れてゆく。この際、噛合部分の下方で各歯車の随伴流の衝突が生じる。
従って、小歯車が大歯車の側方から噛合する状態では、噛合部分の上方および下方の各々にそれぞれ仕切板を設置することが望ましい。
ただし、上方または下方のいずれか一方であっても、正回転および逆回転がともに利用される鉄道車両においては、いずれかの攪拌熱を抑制できれば、全体としてのエネルギ損失の低減を図ることができる。
In a state where the small gear meshes from the side of the large gear, for example, at the time of forward rotation, the tooth surface of the small gear and the tooth surface of the large gear mesh with each other above the meshing portion and separate again at the lower side. At this time, an accompanying flow collision of each gear occurs above the meshing portion. On the other hand, at the time of reverse rotation, the tooth surface of the small gear and the tooth surface of the large gear mesh with each other below the meshing portion and separate again at the upper side. At this time, an accompanying flow collision of each gear occurs below the meshing portion.
Therefore, in a state where the small gear meshes from the side of the large gear, it is desirable to install a partition plate respectively above and below the meshing portion.
However, even in either the upper or lower direction, in a railway vehicle in which both forward rotation and reverse rotation are used, if any stirring heat can be suppressed, the overall energy loss can be reduced. .
なお、小歯車が大歯車の側方から大歯車に噛合されている形態では、車軸を中心とした油溜めと噛合部分とのなす角度に応じて、正回転時と逆回転時との随伴流の状態が異なるものとなる。すなわち、大歯車の歯面が油溜めから噛合部分がある側へと回転する場合、大歯車の随伴流は掻き上げられた直後に噛合部分の下方の衝突領域に到達し、攪拌熱の発生が比較的大きい。これに対し、これとは逆向きに回転する場合、大歯車の随伴流は掻き上げられ、大歯車の歯面とケース内壁との隙間に180度以上の角度にわたる随伴流を形成したのち、噛合部分の上方の衝突領域に到達するので、攪拌熱の発生が比較的少ない。
従って、仕切板を噛合部分の上方または下方のいずれか一方に設置する場合には、正回転時と逆回転時との随伴流の状態を考慮し、より効果性が高い噛合部分の下方を選択することが望ましい。
In the configuration in which the small gear is meshed with the large gear from the side of the large gear, the accompanying flow between the forward rotation and the reverse rotation is determined according to the angle formed by the oil sump around the axle and the meshing portion. The state of is different. That is, when the tooth surface of the large gear rotates from the oil reservoir to the side where the meshing portion is located, the accompanying flow of the large gear reaches the collision area below the meshing portion immediately after being swung up, and the generation of stirring heat is generated. Relatively large. On the other hand, when rotating in the opposite direction, the accompanying flow of the large gear is scraped up and forms an accompanying flow over an angle of 180 degrees or more in the gap between the tooth surface of the large gear and the inner wall of the case. Since it reaches the collision area above the part, the generation of heat of stirring is relatively small.
Therefore, when the partition plate is installed either above or below the meshing part, the lower part of the meshing part, which is more effective, is selected in consideration of the state of the accompanying flow during forward rotation and reverse rotation. It is desirable to do.
本発明の鉄道車両用歯車装置において、前記小歯車は前記大歯車の側方から前記大歯車に噛合され、前記噛合部分の上方および下方にはそれぞれ前記仕切板としての上部仕切板および下部仕切板が設置され、前記上部仕切板の上方には補助仕切板が設置され、前記補助仕切板の先端は前記小歯車の中心と前記大歯車の中心との間に配置されていることが好ましい。 In the railway vehicle gear device according to the present invention, the small gear is meshed with the large gear from the side of the large gear, and an upper partition plate and a lower partition plate as the partition plates above and below the meshing portion, respectively. It is preferable that an auxiliary partition plate is installed above the upper partition plate, and a tip of the auxiliary partition plate is disposed between the center of the small gear and the center of the large gear.
本発明では、正回転時に、小歯車の随伴流を上部仕切板で遮断し、大歯車の随伴流を上部仕切板の手前の補助仕切板で遮断することができる。従って、各方向からの随伴流を早い段階で遮断することができ、攪拌熱の抑制を効率よく行うことができる。一方、逆回転時には、大歯車の随伴流および小歯車の随伴流を下部仕切板で遮断することができる。
このように、噛合部分の上方に上部仕切板とともに補助仕切板を設けることで、正回転時においても逆回転時においても、各方向からの随伴流を早い段階で遮断することができ、攪拌熱の抑制を効率よく行うことができる。
In the present invention, during the forward rotation, the accompanying flow of the small gear can be blocked by the upper partition plate, and the accompanying flow of the large gear can be blocked by the auxiliary partition plate in front of the upper partition plate. Therefore, the accompanying flow from each direction can be interrupted at an early stage, and the heat of stirring can be efficiently suppressed. On the other hand, during reverse rotation, the accompanying flow of the large gear and the accompanying flow of the small gear can be blocked by the lower partition plate.
In this way, by providing the auxiliary partition plate together with the upper partition plate above the meshing portion, the accompanying flow from each direction can be shut off at an early stage during both forward rotation and reverse rotation, and the stirring heat Can be efficiently suppressed.
本発明の鉄道車両用歯車装置において、前記小歯車は前記大歯車の側方から前記大歯車に噛合され、前記噛合部分の上方および下方にはそれぞれ前記仕切板としての上部仕切板および下部仕切板が設置され、前記上部仕切板の上方には油溜めポケットが設置され、前記油溜めポケットは、前記小歯車の中心と前記大歯車の中心との間に前記大歯車に対向する流入口を備えていることが好ましい。 In the railway vehicle gear device according to the present invention, the small gear is meshed with the large gear from the side of the large gear, and an upper partition plate and a lower partition plate as the partition plates above and below the meshing portion, respectively. An oil sump pocket is provided above the upper partition plate, and the oil sump pocket includes an inlet facing the large gear between the center of the small gear and the center of the large gear. It is preferable.
本発明において、上部仕切板の上方に補助仕切板を設置し、この補助仕切板と上部仕切板との間の空間を油溜めポケットとしてもよい。この場合、上部仕切板の先端と補助仕切板の先端との間に流入口が形成される。
本発明では、大歯車および小歯車の潤滑油の随伴流を、流入口から取り込み、油溜めポケットに貯留することができる。油溜めポケットに貯留された潤滑油は、低速回転時など潤滑油の跳ね上げが少ない状態で滴下し、噛合部分および各歯車の軸受部分の潤滑を補助することができる。
このように、上部仕切板は、前述した随伴流の遮断による攪拌熱の抑制のほか、潤滑性能の補助にも利用することができる。
In the present invention, an auxiliary partition plate may be installed above the upper partition plate, and a space between the auxiliary partition plate and the upper partition plate may be used as an oil sump pocket. In this case, an inflow port is formed between the tip of the upper partition plate and the tip of the auxiliary partition plate.
In the present invention, the accompanying flow of the lubricating oil of the large gear and the small gear can be taken in from the inlet and stored in the oil sump pocket. The lubricating oil stored in the oil sump pocket can be dripped in a state where there is little splashing of the lubricating oil, such as during low-speed rotation, and can assist lubrication of the meshing portion and the bearing portion of each gear.
As described above, the upper partition plate can be used not only to suppress the heat of stirring by blocking the accompanying flow described above but also to assist lubrication performance.
本発明の鉄道車両用歯車装置において、前記仕切板と前記共通接線との交差角度は30度から150度の範囲であることが好ましい。
本発明では、大歯車および小歯車の潤滑油の随伴流と仕切板との衝突時の運動量の2乗に比例する発熱量を効率よく抑制することができる。
本発明において、仕切板と共通接線との交差角度は30度から150度となる範囲(仕切板と共通接線とが30度で交差する状態から90度つまり直交する状態までの範囲)であることが好ましい。より好ましくは、交差角度が45度から135度となる範囲(仕切板と共通接線とが45度で交差する状態から直交する状態までの範囲)、つまり仕切版が共通接線に対してなるべく立った状態である。
In the railway vehicle gear device according to the present invention, it is preferable that an intersection angle between the partition plate and the common tangent is in a range of 30 degrees to 150 degrees.
In the present invention, it is possible to efficiently suppress the amount of heat generated in proportion to the square of the momentum at the time of collision between the accompanying flow of the lubricating oil of the large gear and the small gear and the partition plate.
In the present invention, the intersection angle between the partition plate and the common tangent is within a range of 30 degrees to 150 degrees (range from the state where the partition plate and the common tangent line intersect at 30 degrees to 90 degrees, that is, the state where they are orthogonal). Is preferred. More preferably, the range in which the crossing angle is 45 degrees to 135 degrees (the range from the state where the partition plate and the common tangent line intersect at 45 degrees to the state where they are orthogonal to each other), that is, the partition plate stands as much as possible with respect to the common tangent line. State.
本発明によれば、構造が簡単で攪拌熱の抑制効果が高い鉄道車両用歯車装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the gear apparatus for railway vehicles with a simple structure and a high inhibitory effect of stirring heat can be provided.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔歯車構造の基本構造〕
図1には、本発明の基礎となる既存の鉄道車両用歯車装置1が示されている。
鉄道車両用歯車装置1は、密封可能なケース2内に収容された大歯車10および小歯車20を有する。
大歯車10および小歯車20は、互いに所期の減速比に設定され、大歯車10の側方の噛合部分3で互いに噛合されている。
ケース2の底部には、飛沫潤滑用の潤滑油が貯留される油溜め4が形成されている。油溜め4に貯留された潤滑油は、停止状態で大歯車10の一部が浸漬される状態とされている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Basic structure of gear structure]
FIG. 1 shows an existing railway
The railway
The
An oil sump 4 in which lubricating oil for splash lubrication is stored is formed at the bottom of the
大歯車10は車軸11に接続されている。車軸11には車輪(図示省略)が接続されている。ケース2の車軸11が貫通する部位には、車軸11を回転自在に支持する軸受部12が設置されている。
小歯車20は駆動軸21に接続されている。駆動軸21には電動モータなどの駆動源(図示省略)が接続されている。ケース2の駆動軸21が貫通する部位には、駆動軸21を回転自在に支持する軸受部22が設置されている。
The
The
このような鉄道車両用歯車装置1においては、小歯車20および駆動軸21が駆動源により回転されると、この回転が小歯車20に噛合する大歯車10および車軸11を介して車輪に伝達される。
大歯車10が回転することで、油溜め4に貯留された潤滑油が跳ね上げられ、飛沫となって両歯車の噛合部分3および各歯車の軸受部12,22へと散布され、各々の潤滑に供される。
In such a railway
As the
大歯車10と小歯車20との間には、各々のピッチ円の共通接線T1,T2を設定することができる。そして、車軸11あるいは駆動軸21の回転軸線方向から見て、共通接線T1,T2と小歯車20の歯面および大歯車10の歯面とで囲まれる略三角形の領域に衝突領域A1,A2を設定することができる。
衝突領域A1は、噛合部分3の上方に隣接し、鉄道車両用歯車装置1の正回転時に、小歯車20の随伴流F21と大歯車10の随伴流F11とが衝突し、乱流や渦流を生じる。
衝突領域A2は、噛合部分3の下方に隣接し、鉄道車両用歯車装置1の逆回転時に、小歯車20の随伴流F22と大歯車10の随伴流F12とが衝突し、乱流や渦流を生じる。
Between the
The collision area A1 is adjacent to the upper part of the meshing
The collision area A2 is adjacent to the lower portion of the meshing
〔第1実施形態〕
図2には、本発明の第1実施形態である鉄道車両用歯車装置1Aが示されている。
鉄道車両用歯車装置1Aは、前述した図1の鉄道車両用歯車装置1の構成に、本発明に基づく仕切板を設置したものである。以下、各々に共通の構成については説明を省略し、相違する構成についてのみ説明する。
[First Embodiment]
FIG. 2 shows a railway
The rail
図2において、ケース2の内壁には、噛合部分3の上方に上部仕切板31が設置され、噛合部分3の下方に下部仕切板32が設置されている。さらに、上部仕切板31の上方に、補助仕切板33が設置されている。
上部仕切板31は、ケース2の内壁に固定された板状の部材であり、共通接線T1と角度S1で交差し、かつ先端が噛合部分3に向かうように延びており、先端は衝突領域A1内に配置されている。
下部仕切板32は、ケース2の内壁に固定された板状の部材であり、共通接線T2と角度S2で交差し、かつ先端が噛合部分3に向かうように延びており、先端は衝突領域A2内に配置されている。
本実施形態では、角度S1は80度、角度S2は45度とされている。
In FIG. 2, an
The
The
In the present embodiment, the angle S1 is 80 degrees and the angle S2 is 45 degrees.
補助仕切板33は、上部仕切板31のさらに上方に、上部仕切板31と略平行に設置されている。補助仕切板33の先端は、噛合部分3の上方のやや大歯車10寄りの位置に配置されている。この先端位置は、小歯車20の回転中心と大歯車10の回転中心との間であればよい。
補助仕切板33と上部仕切板31との間は、油溜めポケット34とされている。油溜めポケット34は、噛合部分3の上方のやや大歯車10寄りの位置に流入口341を備えている。流入口341の位置は、小歯車20の回転中心と大歯車10の回転中心との間であればよい。
The auxiliary partition plate 33 is installed above the
An
ケース2の内壁には、2箇所に大歯車10の歯面に面した凹部があるが、この凹部を覆うようにガイド板35,36が設置されている。
ガイド板35,36は、大歯車10の歯面に沿って所定間隔で設置され、大歯車10の随伴流を円滑にガイドすることができる。
ガイド板35,36の端部とケース2の内面との間には、それぞれ隙間が形成されており、ガイド板35,36とケース2との間に油溜めポケット37,38,39が形成されている。
The inner wall of the
The
Clearances are formed between the end portions of the
このような本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。
本実施形態においては、衝突領域A1に上部仕切板31が設置され、正回転時の大歯車10の随伴流F11および小歯車20の随伴流F21がそれぞれ遮られ、互いに入り乱れて乱流や渦流を生じることがない。
また、衝突領域A2には下部仕切板32が設置され、逆回転時の大歯車10の随伴流F12および小歯車20の随伴流F22が遮られ、互いに入り乱れて乱流や渦流を生じることがない。
このため、正回転時でも逆回転時でも、大歯車10および小歯車20の随伴流F11,F12,F21,F22に基づく攪拌熱を抑制することができる。
とくに、上部仕切板31および下部仕切板32は、大歯車10と小歯車20との共通接線T1,T2と交差しかつ先端が大歯車10と小歯車20との噛合部分3に向けられた形状とされており、大歯車10および小歯車20の随伴流を効率よく制動し、整流化することで、攪拌熱の抑制を効果的に行うことができる。
According to this embodiment as described above, the following effects can be obtained.
In the present embodiment, the
Further, the
For this reason, the heat of stirring based on the accompanying flows F11, F12, F21, and F22 of the
In particular, the
本実施形態では、正回転時に、小歯車20の随伴流F21を上部仕切板31で遮断し、大歯車10の随伴流F11を上部仕切板31の手前の補助仕切板33で遮断することができる。従って、各方向からの随伴流F11,F21を早い段階で遮断することができ、攪拌熱の抑制を効率よく行うことができる。
一方、逆回転時には、大歯車10の随伴流F12および小歯車20の随伴流F22を下部仕切板32で遮断することができる。
In the present embodiment, during the forward rotation, the accompanying flow F21 of the
On the other hand, at the time of reverse rotation, the accompanying flow F12 of the
本実施形態では、上部仕切板31の上方に補助仕切板33を設置するとともに、この補助仕切板33と上部仕切板31との間の空間を油溜めポケット34とした。そして、上部仕切板31の先端と補助仕切板33の先端との間に、流入口341を形成した。
これにより、正回転時の大歯車10および小歯車20の潤滑油の随伴流F11,F21を、流入口341から取り込み、油溜めポケット34に貯留することができる。
油溜めポケット34に貯留された潤滑油は、低速回転時など潤滑油の跳ね上げが少ない状態で滴下し、噛合部分3および各歯車の軸受部12,22の潤滑を補助することができる。
従って、上部仕切板31は、前述した随伴流の遮断による攪拌熱の抑制のほか、潤滑性能の補助にも利用することができる。
この際、油溜めポケット34は、上部仕切板31と略平行に補助仕切板33を配置すればよく、簡略な構造で優れた効果を得ることができる。
In the present embodiment, the auxiliary partition plate 33 is installed above the
As a result, the accompanying flows F11 and F21 of the lubricating oil of the
The lubricating oil stored in the
Therefore, the
At this time, the
さらに、ガイド板35,36の内部に油溜めポケット37,38,39を形成したため、大歯車10の随伴流の一部をこれらの中に取り込んで大歯車10によって加速される油の量を減らすことができる。
Further, since the oil sump pockets 37, 38, 39 are formed inside the
〔第2実施形態〕
図3には、本発明の第2実施形態である鉄道車両用歯車装置1Bが示されている。
鉄道車両用歯車装置1Bは、前述した図1の鉄道車両用歯車装置1の構成に、本発明に基づく仕切板を設置したものである。以下、両実施形態に共通の構成については説明を省略し、相違する構成についてのみ説明する。
[Second Embodiment]
FIG. 3 shows a railway
The railway
図3において、ケース2の内壁には、噛合部分3の上方に上部仕切板41が設置され、噛合部分3の下方に下部仕切板42が設置されている。さらに、上部仕切板41の上方に、補助仕切板43が設置されている。
上部仕切板41は、ケース2の内壁に固定された板状の部材であり、共通接線T1と角度S1で交差し、かつ先端が噛合部分3に向かうように延びており、先端は衝突領域A1内に配置されている。
下部仕切板42は、ケース2の内壁に固定された板状の部材であり、共通接線T2と角度S2で交差し、かつ先端が噛合部分3に向かうように延びており、先端は衝突領域A2内に配置されている。
本実施形態では、角度S1は45度、角度S2は80度とされている。
In FIG. 3, an
The
The
In the present embodiment, the angle S1 is 45 degrees and the angle S2 is 80 degrees.
補助仕切板43は、上部仕切板41のさらに上方に、延長線が上部仕切板41と鋭角に交差するように設置されている。補助仕切板43の先端は、噛合部分3の上方で、上部仕切板41の上端に近接して配置されている。補助仕切板43の先端位置は、小歯車20の回転中心と大歯車10の回転中心との間であればよい。
補助仕切板43と上部仕切板41、およびケース2の内壁で囲まれた空間が、油溜めポケット44とされている。油溜めポケット44は、補助仕切板43の先端と上部仕切板41の上端との間隔が流入口441とされている。流入口441は、噛合部分3の上方のやや大歯車10寄りの位置に配置されている。流入口441の位置は、小歯車20の回転中心と大歯車10の回転中心との間であればよい。
本実施形態においても、前述した第1実施形態と同様なガイド板35,36が設置されている。また、ガイド板35,36の端部とケース2の内面との間に隙間が形成され、ガイド板35,36とケース2との間に油溜めポケット37,38,39が形成されている。
The
A space surrounded by the
Also in this embodiment, guide
このような本実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様な効果が得られる。
さらに、補助仕切板43が大歯車10の歯面に沿って配置され、ガイド板35,36とともに大歯車10の周囲の随伴流を円滑にガイドすることができる。
Also by this embodiment, the same effect as the first embodiment described above can be obtained.
Furthermore, the
〔第3実施形態〕
図4には、本発明の第3実施形態である鉄道車両用歯車装置1Cが示されている。
鉄道車両用歯車装置1Cは、前述した第1実施形態(図2参照)の鉄道車両用歯車装置1Aと基本構成が同じであり、両実施形態に共通の構成については説明を省略し、相違する構成についてのみ説明する。
[Third Embodiment]
FIG. 4 shows a railway vehicle gear device 1C according to a third embodiment of the present invention.
The railway vehicle gear device 1C has the same basic configuration as the railway
本実施形態においては、ガイド板35,36の端部とケース2の内面とは、各々の間に隙間が形成されておらず、滑らかに連続されている。そして、ガイド板35,36とケース2との間の空間には、第1実施形態のような油溜めポケット37,38,39が形成されていない。
本実施形態によれば、第1実施形態で述べた効果のうち、油溜めポケット37,38,39による効果は得られないが、その他の効果については同様に得ることができる。さらに、ガイド板35,36の端部とケース2の内面とが滑らかに連続されているため、随伴流のガイド効果を高めることができる。
In the present embodiment, the end portions of the
According to the present embodiment, among the effects described in the first embodiment, the effects of the oil sump pockets 37, 38, 39 cannot be obtained, but other effects can be obtained in the same manner. Furthermore, since the end portions of the
〔第4実施形態〕
図5には、本発明の第4実施形態である鉄道車両用歯車装置1Dが示されている。
鉄道車両用歯車装置1Dは、前述した第2実施形態(図3参照)の鉄道車両用歯車装置1Bと基本構成が同じであり、両実施形態に共通の構成については説明を省略し、相違する構成についてのみ説明する。
[Fourth Embodiment]
FIG. 5 shows a railway
The railway
本実施形態においては、ガイド板35,36の端部とケース2の内面とは、各々の間に隙間が形成されておらず、滑らかに連続されている。そして、ガイド板35,36とケース2との間の空間には、第1実施形態のような油溜めポケット37,38,39が形成されていない。
本実施形態によれば、第2実施形態で述べた効果のうち、油溜めポケット37,38,39による効果は得られないが、その他の効果については同様に得ることができる。さらに、ガイド板35,36の端部とケース2の内面とが滑らかに連続されているため、随伴流のガイド効果を高めることができる。
In the present embodiment, the end portions of the
According to the present embodiment, among the effects described in the second embodiment, the effects of the oil sump pockets 37, 38, and 39 cannot be obtained, but other effects can be obtained in the same manner. Furthermore, since the end portions of the
〔変形例〕
本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形などは本発明に含まれる。
前述した各実施形態では、それぞれ上部仕切板31,41および補助仕切板33,43を利用して油溜めポケット34,44を形成したが、油溜めポケット34,44は補助仕切板33,43とは別に形成してもよい。例えば、上部仕切板31,41に別の囲いを形成し、油溜めポケット34,44としてもよい。
油溜めポケット34,44は、本発明に必須ではなく、適宜省略してもよい。ただし、油溜めポケット34,44を設置することで、噛合部分および各歯車の軸受部分の潤滑を補助することができる。
[Modification]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications and the like within a scope in which the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.
In each of the embodiments described above, the oil sump pockets 34 and 44 are formed using the
The oil sump pockets 34 and 44 are not essential to the present invention and may be omitted as appropriate. However, by installing the oil sump pockets 34 and 44, lubrication of the meshing portion and the bearing portion of each gear can be assisted.
前述した各実施形態では、それぞれ上部仕切板31,41に隣接して補助仕切板33,43を設置したが、補助仕切板33,43は本発明に必須ではなく、適宜省略してもよい。ただし、補助仕切板33,43を設置することで、正回転時においても逆回転時においても、各方向からの随伴流を早い段階で遮断することができ、攪拌熱の抑制を効率よく行うことができる。
In each of the above-described embodiments, the
前述した第1実施形態では、角度S1を80度、角度S2を45度とした。また、第2実施形態では、角度S1を80度、角度S2を45度とした。これらの角度S1,S2つまり共通接線T1,T2に対する上部仕切板31,41および下部仕切板32,42の角度は、それぞれ30度から90度(直交状態)までの範囲、つまり共通接線に対して30度から150度となる範囲であればよい。
これらの角度S1,S2は、より好ましくは、45度から90度までの範囲、つまり共通接線に対して45度から135度となる範囲である。この範囲の角度とすることで、上部仕切板31,41および下部仕切板32,42が、共通接線T1,T2に対して立った状態となる。その結果、共通接線T1,T2に沿って飛来する大歯車10あるいは小歯車20の随伴流に対向するように、上部仕切板31,41および下部仕切板32,42を配置することができ、随伴流の遮断に効果的である。
In the first embodiment described above, the angle S1 is 80 degrees and the angle S2 is 45 degrees. In the second embodiment, the angle S1 is 80 degrees and the angle S2 is 45 degrees. The angles of the
These angles S1 and S2 are more preferably in the range of 45 degrees to 90 degrees, that is, the range of 45 degrees to 135 degrees with respect to the common tangent. By setting the angle within this range, the
これらの角度S1,S2の設定は、次のような検討に基づく。
図6において、仕切板が共通接線に対して角度θ<90度であるとき、大歯車10から運動量P0で衝突した随伴流は、仕切板に沿って流れ、その運動量はP1=P0|cosθ|となる。一方、小歯車20から運動量P0で衝突した随伴流は、仕切板でせき止められて運動量P2=0となる。
図7において、仕切板が共通接線に対して角度θ=>90度であるとき、大歯車10から運動量P0で衝突した随伴流は、仕切板でせき止められ、その運動量はP1=0となる。一方、小歯車20から運動量P0で衝突した随伴流は、仕切板に沿って流れて運動量P2=P0|cosθ|となる。
The setting of these angles S1 and S2 is based on the following examination.
In FIG. 6, when the partition plate has an angle θ <90 degrees with respect to the common tangent line, the accompanying flow colliding with the momentum P0 from the
In FIG. 7, when the partition plate is at an angle θ => 90 degrees with respect to the common tangent line, the accompanying flow colliding with the momentum P0 from the
総発熱量Qは随伴流の衝突時の運動量の2乗に比例するのでQ∝P0|cosθ|であり、図8に示すようにθ=90度を挟んで対称な谷型の正弦波を描く。
これに基づき、前記実施形態における衝突領域A1,A2の各々において、正転時および逆転時の発熱比を計算すると、それぞれ図9に示すような曲線となる。
図9の各曲線から、前記実施形態における角度S1,S2、つまり共通接線T1,T2に対する上部仕切板31,41および下部仕切板32,42の角度は、共通接線に対して30度から150度となる範囲で発熱比の抑制に効果があることが解る。併せて、共通接線に対して45度から135度となる範囲が更に好ましいことが解る。
Since the total calorific value Q is proportional to the square of the momentum at the time of collision of the accompanying flow, it is Q∝P0 | cos θ |, and as shown in FIG. 8, a symmetrical valley-shaped sine wave is drawn across θ = 90 degrees. .
Based on this, when the heat generation ratio at the time of forward rotation and reverse rotation is calculated in each of the collision areas A1 and A2 in the embodiment, curves shown in FIG. 9 are obtained.
From the curves in FIG. 9, the angles S1 and S2 in the embodiment, that is, the angles of the
このような30度から150度となる範囲の仕切板は、前述した第1および第2の実施形態のように、衝突領域A1,A2にそれぞれ設けることが好ましく、衝突領域A1,A2の両方に仕切板を設けることで放熱効果を一層高めることができる。
図10は、衝突領域A1,A2にそれぞれ仕切板を設けた際の発熱比を示すものであり、上段は、衝突領域A1の仕切板の角度S1を90度に保った状態で、衝突領域A2の仕切板の角度S2を0〜180度まで変化させたものである。また、図10の下段は、衝突領域A2の仕切板の角度S2を90度に保った状態で、衝突領域A1の仕切板の角度S1を0〜180度まで変化させたものである。
図9において、仕切板が衝突領域A1のみの場合、仕切板が角度30度から150度となる範囲での正転時の発熱比が0.66〜0.79、逆転時が0.9〜0.98であった。また、仕切板が衝突領域A2のみの場合、仕切板が角度30度から150度となる範囲での正転時の発熱比が0.72〜0.79、逆転時が0.7〜0.98であった。
これに対し、衝突領域A1,A2にそれぞれ設けた場合、図10のように、仕切板が角度30度から150度となる範囲での正転時の発熱比が0.49〜0.56、逆転時が0.55〜0.64と、大幅に向上することが解る。
Such partition plates in the range of 30 to 150 degrees are preferably provided in the collision areas A1 and A2, respectively, as in the first and second embodiments described above, and in both the collision areas A1 and A2. By providing the partition plate, the heat dissipation effect can be further enhanced.
FIG. 10 shows the heat generation ratio when the partition plates are provided in the collision areas A1 and A2, respectively, and the upper stage shows the collision area A2 while maintaining the angle S1 of the partition plate in the collision area A1 at 90 degrees. The angle S2 of the partition plate is changed from 0 to 180 degrees. In the lower part of FIG. 10, the angle S1 of the partition plate in the collision area A1 is changed from 0 to 180 degrees in a state where the angle S2 of the partition plate in the collision area A2 is maintained at 90 degrees.
In FIG. 9, when the partition plate is only the collision area A1, the heat generation ratio during forward rotation is 0.66 to 0.79 and 0.9 to during reverse rotation in the range where the partition plate has an angle of 30 to 150 degrees. 0.98. Further, when the partition plate is only the collision area A2, the heat generation ratio during forward rotation is 0.72 to 0.79 and 0.7 to 0. It was 98.
On the other hand, when each of the collision areas A1 and A2 is provided, as shown in FIG. 10, the heat generation ratio during forward rotation in the range where the partition plate is 30 degrees to 150 degrees is 0.49 to 0.56, It can be seen that the time of reverse rotation is greatly improved to 0.55 to 0.64.
前述した第2実施形態では、ガイド板35,36の内部に油溜めポケット37,38,39を形成したが、これらは適宜省略してもよい。ただし、これらを設けることで、大歯車10によって加速される油の量を減らすことができ、撹拌熱の上昇を抑えることができる。
前述した第1実施形態および第2実施形態では、それぞれケース2の内壁に、大歯車10の歯面に沿ったガイド板35,36を設置したが、これらも適宜省略してもよい。ただし、これらを設けることで、大歯車10の周囲の随伴流を円滑にガイドすることができ、撹拌熱の上昇を抑えることができる。
さらに、ケース2の形状も各実施形態に限らず、大歯車10および小歯車20の寸法形状なども適宜変更してよい。
In the second embodiment described above, the oil sump pockets 37, 38, 39 are formed inside the
In the first embodiment and the second embodiment described above, the
Further, the shape of the
本発明は、鉄道車両用歯車装置に関し、鉄道車両の電動機の動力を車輪に伝達する歯車装置に利用できる。 The present invention relates to a gear device for a railway vehicle, and can be used for a gear device that transmits the power of an electric motor of the railway vehicle to wheels.
1A,1B,1C,1D…鉄道車両用歯車装置、2…ケース、3…噛合部分、4…油溜め、10…大歯車、11…車軸、12…軸受部、20…小歯車、21…駆動軸、22…軸受部、31,41…上部仕切板、32,42…下部仕切板、33,43…補助仕切板、34,37,38,39,44…油溜めポケット、341,441…流入口、35,36…ガイド板、A1,A2…衝突領域、F11,F12…大歯車の随伴流、F21,F22…小歯車の随伴流、S1,S2…共通接線と仕切板とのなす角度、T1,T2…共通接線。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ケースの内壁には、前記大歯車と前記小歯車との共通接線と交差しかつ先端が前記大歯車と前記小歯車との噛合部分に向けられた仕切板が設置されていることを特徴とする鉄道車両用歯車装置。 A large gear connected to the axle, a small gear connected to the drive shaft and meshed with the large gear, a case containing the large gear and the small gear, and having a sump of lubricating oil formed at the bottom Have
The inner wall of the case is provided with a partition plate that intersects a common tangent line of the large gear and the small gear and whose tip is directed to a meshing portion of the large gear and the small gear. A railway vehicle gear device.
前記小歯車は前記大歯車の側方から前記大歯車に噛合され、前記噛合部分の上方および下方にはそれぞれ前記仕切板としての上部仕切板および下部仕切板が設置され、前記上部仕切板の上方には補助仕切板が設置され、前記補助仕切板の先端は前記小歯車の中心と前記大歯車の中心との間に配置されていることを特徴とする鉄道車両用歯車装置。 In the railway vehicle gear device according to claim 1,
The small gear is meshed with the large gear from the side of the large gear, and an upper partition plate and a lower partition plate as the partition plates are respectively installed above and below the meshing portion, and above the upper partition plate. An auxiliary partition plate is installed on the rail, and the tip of the auxiliary partition plate is disposed between the center of the small gear and the center of the large gear.
前記小歯車は前記大歯車の側方から前記大歯車に噛合され、前記噛合部分の上方および下方にはそれぞれ前記仕切板としての上部仕切板および下部仕切板が設置され、前記上部仕切板の上方には油溜めポケットが設置され、前記油溜めポケットは、前記小歯車の中心と前記大歯車の中心との間に前記大歯車に対向する流入口を備えていることを特徴とする鉄道車両用歯車装置。 In the railway vehicle gear device according to claim 1 or 2,
The small gear is meshed with the large gear from the side of the large gear, and an upper partition plate and a lower partition plate as the partition plates are respectively installed above and below the meshing portion, and above the upper partition plate. An oil sump pocket is installed on the railroad vehicle, and the oil sump pocket has an inlet facing the large gear between the center of the small gear and the center of the large gear. Gear device.
前記仕切板と前記共通接線との交差角度は30度から150度の範囲であることを特徴とする鉄道車両用歯車装置。 In the railway vehicle gear device according to any one of claims 1 to 3,
The railway vehicle gear device, wherein an angle of intersection between the partition plate and the common tangent is in a range of 30 degrees to 150 degrees.
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