(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
小歯車とかみ合う大歯車と、前記小歯車の両側に配設され内輪と外輪と複数の転動体とで構成された軸受と、を歯車箱に収めて成る減速歯車装置であって、
前記各転動体は、前記小歯車側に設けられた大径側端面から、前記小歯車側とは反対側に設けられた小径側端面に向けて先細りとなるテーパ状に構成され、
前記内輪は、前記転動体の小径側端面の小歯車と反対側の部分で前記内輪から前記外輪の方向に延設された小径側鍔部と、前記各転動体の大径側端面を内包しつつ前記内輪から前記外輪の方向に延設され前記外輪に近接してこの外輪との間に開口部を形成する大径側鍔部とを有し、
前記小歯車と前記内輪との間には、円環状を成し、前記小歯車に貫設された小歯車軸の外周面を取り囲む内周面と、前記小歯車側に設けられた歯車側端部と、前記軸受側に設けられた軸受側端部と、前記歯車側端部から前記軸受側端部の外周縁に向けて傾斜する外周面とで構成された円環部が設けられ、
前記円環部の前記外周面は、
前記歯車側端部の径方向外縁から前記小歯車軸の軸線までの長さをＬ１０とし、前記大歯車の歯元から前記軸線までの長さをＬ１１とし、前記大径側鍔部の歯車側端面の外周縁から前記軸線までの長さをＬ２とし、前記軸受側端部の外周縁から前記軸線までの長さをＬ３としたとき、Ｌ１０＜Ｌ１１の関係を満たすと共に、Ｌ３≧Ｌ２の関係を満たす形状であることを特徴とする減速歯車装置。
【請求項２】
前記円環部には、回転方向に所定間隔で形成され、前記小歯車の軸受側端部から、前記開口部に向けて連通する複数の貫通穴が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の減速歯車装置。
【請求項３】
前記貫通穴は、前記貫通穴の潤滑油導入部の径方向中央から前記軸線までの長さをＬ１２とし、前記貫通穴の潤滑油排出部の径方向中央から前記軸線までの長さをＬ４としたとき、Ｌ１２＜Ｌ４の関係を満たす形状であることを特徴とする請求項２に記載の減速歯車装置。
【請求項４】
前記円環部は、前記外輪の歯車側端面の内周縁から前記軸線までの長さをＬ１としたとき、Ｌ１≧Ｌ３≧Ｌ２≧Ｌ１１＞Ｌ１０の関係を満たす形状であることを特徴とする請求項２に記載の減速歯車装置。
【請求項５】
前記歯車箱の側面に向けて螺入される締結部材によって着脱可能に固定され、前記外輪の外周面と前記歯車箱との間に介在してこの外周面を取り囲む円環部を有する小歯車用軸受端蓋を備え、
この円環部は、前記外輪の外周面を内包しつつ前記歯車箱の機外から機内に向けて前記小歯車軸と平行に延設されると共に、その延設方向の端面が前記内輪の歯車側端面の延長線上よりも小歯車側に設けられた端部を有することを特徴とする請求項１に記載の減速歯車装置。
【請求項６】
前記端部の基部の内周縁の径は、前記端部の端面の内周縁の径よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の減速歯車装置。
【請求項７】
前記端部の基部の内周縁の径は、前記端部の端面の内周縁の径と等しいことを特徴とする請求項５に記載の減速歯車装置。
【請求項８】
前記歯車箱の側面に向けて螺入される締結部材によって着脱可能に固定され、前記軸受の外輪の外周面と前記歯車箱との間に介在してこの外周面を取り囲む円環部を有する小歯車用軸受端蓋を備え、
この円環部の端面には、機内側からこの端面に向けて螺入される締結部材によって固定される基部と、その基部から前記歯車箱の機内側に延設され端面が前記内輪の歯車側端面の延長線上よりも前記小歯車側に設けられた傾斜部と、を有して成る環状部材が設置されていることを特徴とする請求項１に記載の減速歯車装置。
【請求項９】
前記基部の内周縁の径は、前記端面の内周縁の径よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の減速歯車装置。
【請求項１０】
前記基部の内周縁の径は、前記端面の内周縁の径と等しいことを特徴とする請求項８に記載の減速歯車装置。
【請求項１１】
前記環状部材は、形状記憶合金製であり、
前記傾斜部の内周縁の径は、常温のときには前記転動体の大径側端面の外周縁と前記外輪の軌道面とが接触する部分の径よりも大きく、前記常温より高い温度のときにはこの径より小さくなることを特徴とする請求項８に記載の減速歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に鉄道車両の駆動用として用いられる減速歯車装置（以下単に「歯車装置」と称する）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の歯車装置は、車軸と平行に設けられた小歯車軸に固定された高速側の小歯車と、車軸に固定されると共に小歯車の直径より大きい直径に形成され小歯車と噛み合う低速側の大歯車と、小歯車および大歯車を収める歯車箱とを有して構成されている。この歯車装置は、台車枠に設置され、電動機からの回転トルクを車軸に伝達して、車軸に取り付けられた車輪を回転駆動させる。この小歯車および大歯車は、各歯車の両側を配設された軸受によって、互いの軸線が平行となるように歯車箱に保持されて噛み合っている。この歯車装置の軸受は、ラジアル荷重とスラスト荷重を支持可能であり荷重許容量の大きい円錐ころ軸受(tapered roller bearing)が用いられる。この軸受は、保守を容易化するために、歯車箱に嵌合取り付けされた軸受端蓋に収納されている。また、歯車箱内の底部には、必要量の潤滑油が貯留されており、大歯車の一部が潤滑油に浸漬するように、潤滑油の油面高さが管理されている。【０００３】
歯車箱の底部に貯留されている潤滑油は、大歯車の回転によってかき上げられ、大歯車と小歯車との噛み合い部（以下「噛合部」と称する）と、大歯車の両側に設けられた低速側軸受と、小歯車の両側に設けられた高速側軸受などに供給される。【０００４】
より具体的に説明すると、まず、噛合部に関しては、大歯車が回転した際、大歯車の歯面には潤滑油が付着しているため、噛合部にはその潤滑油が直接供給される。次に、低速側軸受に関しては、大歯車の歯面でかき上げられて歯車箱内で飛び散った潤滑油が、歯車箱上部に設けられた油受けで収集される。その収集された潤滑油が、低速側軸受内の円錐ころ（以下単に「コロ」と称する）の小径側端面から軸受内に供給される。次に、高速側軸受に関して説明する。小歯車は、高速で回転するため、特に、高速側軸受のコロの大径側端面（コロの小歯車側の面）と、高速側軸受の内輪の大径側鍔部とが接触する部分には、直接潤滑油を供給する必要がある。【０００５】
例えば、下記特許文献１に代表される従来の歯車装置では、当該文献１の図１に示されるように、小歯車と大歯車が噛み合わされた状態で半密閉の歯車箱に収納され、歯車箱内の潤滑油は、大歯車の回転によりかき上げられる。また、この従来の歯車装置では、高速側軸受の内輪と高速側軸受の外輪との間に設けられ、かつ、歯車側に設けられた開口部が、噛合部の横側に概略配置されている。すなわち高速側軸受の開口部は、各歯車の幅（厚み）方向に伸び、かつ、噛合部ピッチ線上において小歯車に近接して配設されている。【０００６】
このような構成により、大歯車に形成された各歯の間に付着した潤滑油は、大歯車と小歯車とが噛み合うことによって、噛合部の両側（各歯車の幅方向）に押し出される。この押し出された潤滑油は、高速側軸受の開口部から軸受内に浸入して、コロの大径側端面と内輪の大径側鍔部との接触部に供給される。このように、下記特許文献１に代表される従来技術の歯車装置では、高速側軸受の開口部が噛合部の横側に概略配置されているため、潤滑油が必要な部分へ連続的に供給され、軸受の過熱や焼付きが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平６−７４５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に代表される従来技術の歯車装置では、以下のような課題があった。上述したように、従来技術では、高速側軸受の開口部が噛合部の横側に概略配置されている。ただし、歯車のモジュールと小歯車の歯数の値の設定の仕方によっては、高速側軸受の開口部は、噛合部の横側に配置されず、例えば、噛合部ピッチ線上よりも大歯車に設けられる場合がある。その場合、噛合部から押し出された潤滑油は、高速側軸受の内輪の歯車側端面に当たることとなり、その結果、軸受内への潤滑油の供給が不足して、軸受の過熱や焼付きが生じる場合がある。【０００９】
本発明は、歯車のモジュールと小歯車の歯数の値の設定の仕方に依らず、安定的に潤滑油を軸受内部に供給することができる歯車装置およびその軸受を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、小歯車とかみ合う大歯車と、前記小歯車の両側に配設され内輪と外輪と複数の転動体とで構成された軸受と、を歯車箱に収めて成る減速歯車装置であって、前記各転動体は、前記小歯車側に設けられた大径側端面から、前記小歯車側とは反対側に設けられた小径側端面に向けて先細りとなるテーパ状に構成され、前記内輪は、前記転動体の小径側端面の小歯車と反対側の部分で前記内輪から前記外輪の方向に延設された小径側鍔部と、前記各転動体の大径側端面を内包しつつ前記内輪から前記外輪の方向に延設され前記外輪に近接してこの外輪との間に開口部を形成する大径側鍔部とを有し、前記小歯車と前記内輪との間には、円環状を成し、前記小歯車に貫設された小歯車軸の外周面を取り囲む内周面と、前記小歯車側に設けられた歯車側端部と、前記軸受側に設けられた軸受側端部と、前記歯車側端部から前記軸受側端部の外周縁に向けて傾斜する外周面とで構成された円環部が設けられ、前記円環部の前記外周面は、前記歯車側端部の径方向外縁から前記小歯車軸の軸線までの長さをＬ１０とし、前記大歯車の歯元から前記軸線までの長さをＬ１１とし、前記大径側鍔部の歯車側端面の外周縁から前記軸線までの長さをＬ２とし、前記軸受側端部の外周縁から前記軸線までの長さをＬ３としたとき、Ｌ１０＜Ｌ１１の関係を満たすと共に、Ｌ３≧Ｌ２の関係を満たす形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、小歯車と内輪との間に、大歯車と小歯車との噛合部から軸受の開口部に向けて傾斜する外周面が形成された円環部を設けるようにしたので、歯車のモジュールと小歯車の歯数の値の設定の仕方に依らず、安定的に潤滑油を軸受内部に供給することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる歯車装置が設置された車両用駆動装置を模式的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示される矢印Ａの方向から見た歯車装置の外観図である。
【図３】図３は、図２に示される矢印Ｂの方向から見た歯車装置の一の断面図である。
【図４】図４は、図３に示される円環部の詳細構造を示す図である。
【図５】図５は、図２に示される矢印Ｂの方向から見た歯車装置の他の断面図である。
【図６】図６は、図５に示される円環部の詳細構造を示す図である。
【図７】図７は、従来の歯車装置に用いられている軸受と潤滑油の流れとを説明するための第１の図である。
【図８】図８は、従来の歯車装置に用いられている軸受と潤滑油の流れとを説明するための第２の図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態２にかかる歯車装置の内部構造を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態３にかかる歯車装置の内部構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる減速歯車装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる歯車装置１００ａ、１００ｂが設置された車両用駆動装置を模式的に示す図であり、図２は、図１に示される矢印Ａの方向から見た歯車装置１００の外観図である。
【００１５】
図１において、車両用駆動装置は、台車枠３０に設置された電動機２０ａ、２０ｂと、台車枠３０に回転可能に設置され両端に車輪４１が嵌設された車軸２３ａ、２３ｂと、電動機２０ａ、２０ｂおよび車軸２３ａ、２３ｂに連結され電動機２０ａ、２０ｂの回転数を減じて車軸２３ａ、２３ｂに駆動力を伝達する歯車装置１００ａ、１００ｂと、を含んで構成されている。
【００１６】
車軸２３ａは、歯車装置１００ａに取り付けられ、車軸２３ｂは、歯車装置１００ｂに取り付けられている。電動機２０ａの回転軸と歯車装置１００ａの小歯車軸９ａとは、たわみ軸継手２４ａにより可撓的に連結され、電動機２０ｂの回転軸と歯車装置１００ｂの小歯車軸９ｂとはたわみ軸継手２４ｂにより可撓的に連結されている。
【００１７】
歯車装置１００ａは、電動機２０ａの回転数を減じて車軸２３ａに伝達するものであり、電動機２０ａの回転トルクが、たわみ軸継手２４ａを介して歯車装置１００ａに伝達され、車軸２３ａおよび車輪４１が回転駆動される。同様に、歯車装置１００ｂは、電動機２０ｂの回転数を減じて車軸２３ｂに伝達するものであり、電動機２０ｂの回転トルクが、たわみ軸継手２４ｂを介して歯車装置１００ｂに伝達され、車軸２３ｂおよび車輪４１が回転駆動される。
【００１８】
図２に示される歯車装置１００は、車軸２３と平行に設けられた小歯車軸９に固定された小歯車１０と、車軸２３に固定されると共に小歯車１０の直径より大きい直径に形成され、小歯車１０と噛み合う大歯車１１と、必要量の潤滑油１６が貯留され小歯車１０および大歯車１１を収める歯車箱１とを有して構成されている。
【００１９】
歯車箱１の左側（図２の左側）には小歯車用軸受端蓋２１が嵌合取り付けされ、歯車箱１の右側（図２の右側）には大歯車側軸受端蓋２６が嵌合取り付けされている。小歯車用軸受端蓋２１および大歯車側軸受端蓋２６は、歯車箱１の電動機側の面に配設され軸受外輪を取り囲んで支持する。潤滑油面１７の高さは、大歯車１１の一部が潤滑油１６に浸漬するように、油面計１８によって管理されている。
【００２０】
図３は、図２に示される矢印Ｂの方向から見た歯車装置の一の断面図であり、図３には、小歯車軸９に固定された小歯車１０と、小歯車１０の両側に配設された高速側軸受（軸受４）と、を中心とする歯車装置１００の内部構成が示されている。また図４は、図３に示される円環部５０の詳細構造を示す図である。
【００２１】
軸受４は、小歯車軸９と一体回転する内輪６と、歯車箱１に設けられた外輪５と、保持器８によって内輪６の回転方向に所定間隔を保持しつつ配設され内輪６と外輪５との間に転動自在に配置された複数のコロ７と、を有して構成されている。保持器８は、転動体であるコロ７が軸受４から外れることを防ぐとともに、軸受４の中でコロ７を等間隔に保持してコロ７同士の接触を防ぐものである。
【００２２】
図３に示される歯車箱１の電動機側面１ａには、軸受４の保守性を考慮して、この電動機側面１ａに向けて螺入される締結部材１２（例えばボルトなど）によって着脱可能に固定される小歯車用軸受端蓋２１が配設されている。この小歯車用軸受端蓋２１は、外輪５の外周面５ｂと歯車箱１との間に介在しこの外周面５ｂを取り囲む円環部２１ｂを有して構成されている。この円環部２１ｂは、外輪５の外周面５ｂを内包しつつ歯車箱１の機外から機内に向けて小歯車軸９と平行に延設されている。円環部２１ｂの内周部２１ａは、外輪５の外周面５ｂに接触している。円環部２１ｂの機内側の端面２１ｃは、一例として、内輪６の歯車側端面６ｂの延長線上の手前に設けられている。小歯車用軸受端蓋２１によって保持される外輪５は、締結部材１２を取り外すことによってコロ７および内輪６から分離することが可能であり、このことによって軸受４の保守を行うことが可能となる。
【００２３】
小歯車用軸受端蓋２１と歯車箱１との間には、軸受４の各部に適切な隙間を与えるため、数枚のシムで構成され適切な厚さを有するシムセット（shimset）１３が組み込まれている。このシムセット１３を用いることによって、運転中の温度上昇によって各部が膨張した場合でも軸受４が焼き付くことなく回転を継続することが可能となる。なお、シムセット１３の厚さは、小歯車軸９の傾きが大きくなることを防ぐため、上限値が定められて管理される。なお、小歯車用軸受端蓋２１には、歯車箱１内の潤滑油１６の一部が機外に漏洩することを抑制すると共に、機外の塵埃などが機内に浸入することを抑制するため、小歯車軸９との境界部にラビリンスシールが設けられている。
【００２４】
図３に示される歯車箱１の反電動機側面１ｂには、軸受４の保守性を考慮して、この反電動機側面１ｂに向けて螺入される締結部材１２（例えばボルトなど）によって着脱可能に固定される小歯車用軸受端蓋２２が配設されている。この小歯車用軸受端蓋２２は、外輪５の外周面５ｂと歯車箱１との間に介在しこの外周面５ｂを取り囲む円環部２２ｂを有して構成されている。この円環部２２ｂは、外輪５の外周面５ｂを内包しつつ歯車箱１の機外から機内に向けて小歯車軸９と平行に延設されている。円環部２２ｂの内周部２２ａは、外輪５の外周面５ｂに接触している。円環部２２ｂの機内側の端面２２ｃは、一例として、内輪６の歯車側端面６ｂの延長線上の手前に設けられている。小歯車用軸受端蓋２２によって保持される外輪５は、締結部材１２を取り外すことによってコロ７および内輪６から分離することが可能であり、このことによって軸受４の保守を行うことが可能となる。
【００２５】
図４において、コロ７は、軸受４の小歯車１０側に設けられた大径側端面７ｂと、軸受４の小歯車１０側とは反対側に設けられた小径側端面７ａとを有し、大径側端面７ｂから小径側端面７ａに向けて先細りとなるテーパ状に構成されている。
【００２６】
外輪５は、内周側に設けられコロ７の外周面７ｃに接触する円すい状の軌道面５ａを有して構成されている。
【００２７】
内輪６は、小歯車軸９と接触する内周面６ｉと、外周側に設けられコロ７の外周面７ｃと接触する円すい状を成す軌道面６ｃと、小径側鍔部６ｄと、大径側端面６ｈと、大径側鍔部６ｇとを有して構成されている。
【００２８】
小径側鍔部６ｄは、コロ７の小径側端面７ａの延長線上よりも軸受４の小歯車１０側とは反対側に設けられている。
【００２９】
大径側鍔部６ｇは、コロ７の大径側端面７ｂの延長線上よりも軸受４の小歯車１０側に設けられ、コロ７の大径側端面７ｂを内包しつつ内輪６から外輪５の方向に延設され、外輪５の歯車側端面５ｄに近接してこの歯車側端面５ｄとの間に開口部４ａを形成する。
【００３０】
内輪６の大径側鍔部６ｇのコロ７側には、コロ７の大径側端面７ｂに接触してコロ７を案内する大径側端面６ｈが設けられている。この内輪６の大径側端面６ｈは、コロ７の大径側端面７ｂに接触することによって、コロ７のコロ軸方向の移動を規制している。
【００３１】
小歯車１０と内輪６との間には、円環状を成し、小歯車軸９の外周面を取り囲む内周面５０ｃと、小歯車１０側に設けられた歯車側端部５０ｅと、軸受４側に設けられた軸受側端部５０ｂと、歯車側端部５０ｅと軸受側端部５０ｂの外周縁５０ａとの間に設けられると共に、大歯車１１と小歯車１０との噛合部１９から軸受４の開口部４ａに向けて傾斜する外周面５０ｄと、が形成された円環部５０が設けられている。すなわち、円環部５０の外周面５０ｄは、小歯車１０の軸受側端部１０ａから軸受４の開口部４ａに向かうにつれて、小歯車９の軸線９ｃから離れるように傾斜している。
【００３２】
歯車側端部５０ｅから小歯車軸９の軸線９ｃまでの長さをＬ１０とし、大歯車１１の歯元１１ａから軸線９ｃまでの長さをＬ１１とし、大径側鍔部６ｇの歯車側端面６ｂの外周縁６ｊから軸線９ｃまでの長さをＬ２とし、軸受側端部５０ｂの外周縁５０ａから軸線９ｃまでの長さをＬ３としたとき、円環部５０の外周面５０ｄは、Ｌ１０＜Ｌ１１の関係を満たすと共に、Ｌ３≧Ｌ２の関係を満たす形状である。
【００３３】
また、外輪５の歯車側端面５ｄの内周縁５ｅから小歯車軸９の軸線９ｃまでの長さをＬ１としたとき、図４に示される円環部５０は、Ｌ１＞Ｌ３≧Ｌ２≧Ｌ１１＞Ｌ１０という関係が成り立つように構成されている。なお、図４には、一例として、Ｌ３をＬ２より長くした場合（Ｌ３＞Ｌ２）の例を示しているが、Ｌ３は、Ｌ２と同じ値（Ｌ３＝Ｌ２）であってもよい。また、内輪６の外周縁６ｊが、図４に示されるように面取りされている場合、その面取りの部分と歯車側端面６ｂとの交点部分（歯車側端面６ｂの直線部分が外周縁６ｊの曲がる直前の部分）から軸線９ｃまでの長さをＬ２とみなして、円環部５０は、Ｌ３≧Ｌ２の関係が成り立つように構成してもよい。
【００３４】
次に動作を説明する。歯車箱１の底部に貯留されている潤滑油１６は、大歯車１１の回転によってかき上げられ、大歯車１１と小歯車１０との噛合部１９や、大歯車１１の両側に設けられた低速側軸受（図示せず）や、小歯車１０の両側に設けられた軸受４などに供給される。例えば、噛合部１９には、大歯車１１の歯面に付着した潤滑油１６が直接供給される。次に、低速側軸受に関しては、大歯車１１の歯面でかき上げられて歯車箱１内で飛び散った潤滑油１６が、歯車箱１の上部に設けられた油受け（図示せず）で収集される。その収集された潤滑油１６が、低速側軸受内のコロ７の小径側端面から軸受内に供給される。
【００３５】
次に、軸受４への給油に関して、図３および図４に示される記号ａ、ｂを用いて説明する。（ａ）大歯車１１の歯と歯の間に付着した潤滑油１６は、大歯車１１と小歯車１０との噛み合いにより小歯車１０の両側へ押し出される。噛合部１９から押し出された潤滑油１６は、内輪６と小歯車１０との間に嵌合取り付けされた円環部５０の外周面５０ｄに沿って軸受４の開口部４ａ側へ移動する。（ｂ）円環部５０の外周面５０ｄに沿って移動した潤滑油１６は、開口部４ａから軸受４の内部に供給され、内輪６の大径側端面６ｈとコロ７の大径側端面７ｂとの接触部や、内輪６の軌道面６ｃとコロ７の外周面７ｃとの接触部に供給される。
【００３６】
次に、円環部５０の形状を変更した例を説明する。
【００３７】
図５は、図２に示される矢印Ｂの方向から見た歯車装置の他の断面図であり、図６は、図５に示される円環部５１の詳細構造を示す図である。以下、図３および図４と同一または類似の部分には同一または類似の符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００３８】
小歯車１０と内輪６との間には、円環状を成し、小歯車軸９の外周面を取り囲む内周面５１ｃと、小歯車１０側に設けられた歯車側端部５１ｅと、軸受４側に設けられた軸受側端部５１ｂと、歯車側端部５１ｅと軸受側端部５１ｂの外周縁５１ａとの間に設けられると共に、大歯車１１と小歯車１０との噛合部１９から軸受４の開口部４ａに向けて傾斜する外周面５１ｄと、が形成された円環部５１が設けられている。
【００３９】
歯車側端部５１ｅから小歯車軸９の軸線９ｃまでの長さをＬ１０とし、大歯車１１の歯元１１ａから軸線９ｃまでの長さをＬ１１とし、大径側鍔部６ｇの歯車側端面６ｂの外周縁６ｊから軸線９ｃまでの長さをＬ２とし、軸受側端部５１ｂの外周縁５１ａから軸線９ｃまでの長さをＬ３としたとき、円環部５１の外周面５１ｄは、Ｌ１０＜Ｌ１１の関係を満たすと共に、Ｌ３≧Ｌ２の関係を満たす形状である。
【００４０】
また、外輪５の歯車側端面５ｄの内周縁５ｅから小歯車軸９の軸線９ｃまでの長さをＬ１としたとき、図６に示される円環部５１は、Ｌ１＞Ｌ３≧Ｌ２≧Ｌ１１＞Ｌ１０という関係が成り立つように構成されている。
【００４１】
ここで、図４に示される円環部５０と異なる点は、以下の通りである。円環部５１には、円環部５１の回転方向に所定間隔で形成され、小歯車１０の軸受側端部１０ａから、軸受４の開口部４ａに向けて連通する複数の貫通穴５１ｇが設けられている。この貫通穴５１ｇの導入部５１ｆには、小歯車１０と大歯車１１との噛合部１９から押し出された潤滑油１６が流入し、貫通穴５１ｇに流入した潤滑油１６は、内輪６の歯車側端面６ｂの外周縁６ｊよりも外輪５側に設けられた排出部５１ｈから排出される。
【００４２】
貫通穴５１ｇの導入部５１ｆから小歯車軸９の軸線９ｃまでの長さをＬ１２とし、貫通穴５１ｇの排出部５１ｈから小歯車軸９の軸線９ｃまでの長さをＬ４としたとき、図６に示される貫通穴５１ｇは、Ｌ１２＜Ｌ４の関係を満たす形状に構成されている。すなわち、図６に示される貫通穴５１ｇは、小歯車１０の軸受側端部１０ａから軸受４の開口部４ａに向かうにつれて、小歯車９の軸線９ｃから離れるように傾斜している。
【００４３】
そのため、噛合部１９から押し出された潤滑油１６は、円環部５１が回転した際の遠心力によって、貫通穴５１ｇを通じて軸受４の開口部４ａへ強制的に供給される。さらに、噛合部１９から押し出された潤滑油１６の一部は、外周面５０ｄに沿って軸受４の開口部４ａへ供給される。
【００４４】
なお、図６に示される円環部５１は、Ｌ１＞Ｌ３≧Ｌ２≧Ｌ１１＞Ｌ１０となるように構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、Ｌ３がＬ１と等しい値になるように構成してもよい。すなわち、円環部５１は、Ｌ１≧Ｌ３≧Ｌ２≧Ｌ１１＞Ｌ１０の関係を満たす形状であればよい。Ｌ３＝Ｌ１とした場合でも、貫通穴５１ｇの排出部５１ｈは、軸受４の開口部４ａに配設されるため、外周面５１ｄを通流する潤滑油１６の供給量は低下するものの、貫通穴５１ｇによる潤滑油１６の供給は可能である。
【００４５】
次に動作を説明する。なお、ここでは噛合部１９および低速側軸受に供給される潤滑油１６の動作については割愛し、図５および図６に示される記号ａ〜ｄを用いて、軸受４への給油に関してのみ説明する。（ａ）大歯車１１の歯と歯の間に付着した潤滑油１６は、大歯車１１と小歯車１０との噛み合いにより小歯車１０の両側へ押し出される。（ｂ）噛合部１９から押し出された潤滑油１６は、円環部５１に形成された貫通穴５１ｇを通過する。貫通穴５１ｇを通過した潤滑油１６の一部は、内輪６の大径側端面６ｈとコロ７の大径側端面７ｂとの接触部へ供給される。（ｃ）また噛合部１９から押し出された潤滑油１６の一部は、円環部５１の外周面５１ｄに沿って軸受４の開口部４ａ側へ移動する。（ｄ）外周面５１ｄに沿って移動した潤滑油１６は、開口部４ａから軸受４の内部に供給される。
【００４６】
図７は、従来の歯車装置に用いられている軸受４と潤滑油１６の流れとを説明するための第１の図であり、図８は、従来の歯車装置に用いられている軸受４と潤滑油１６の流れとを説明するための第２の図である。
【００４７】
図７において、従来の歯車装置では、軸受４の開口部４ａが、小歯車の幅（厚み）方向に伸び、かつ、噛合部ピッチ線１４上において小歯車１０に近接して配設されている。噛合部１９から押し出された潤滑油１６は、軸受４の開口部４ａから軸受４の内部に供給される。このように、従来技術の歯車装置では、軸受４の開口部４ａが噛合部１９の横側に概略配置されていた。
【００４８】
ただし、小歯車１０のモジュールと小歯車１０の歯数の値の設定の仕方によっては、図８に示すように、軸受４の開口部４ａが噛合部１９の横側に配置されないこととなる。図８に示される軸受４の開口部４ａは、噛合部ピッチ線１４上よりも大歯車１１に設けられている。従って、噛合部１９から押し出された潤滑油１６は、内輪６の歯車側端面６ｂに当たることとなり、その結果、軸受４内への潤滑油１６の供給が不足して、軸受４の過熱や焼付きが生じる場合がある。
【００４９】
実施の形態１にかかる歯車装置１００は、小歯車１０と内輪６との間に、大歯車１１と小歯車１０との噛合部１９から軸受４の開口部４ａに向けて傾斜する外周面５０ｄが形成された円環部５０を設けるようにしたので、小歯車１０と大歯車１１との噛合部１９から押し出された潤滑油１６を、外周面５０ｄに通流させて軸受４の開口部４ａへ供給することが可能である。その結果、軸受４の過熱や焼付きが抑制される。
【００５０】
以上に説明したように、実施の形態１にかかる歯車装置１００は、回転力を伝える小歯車１０と、小歯車１０とかみ合い回転力を伝える大歯車１１と、小歯車１０の両側に配設され内輪６と外輪５と複数の転動体７とで構成された軸受４と、を歯車箱１に収めて成る減速歯車装置であって、各転動体は、小歯車１０側に設けられた大径側端面７ｂから、小歯車１０側とは反対側に設けられた小径側端面７ａに向けて先細りとなるテーパ状に構成され、内輪６は、転動体７の小径側端面７ａの小歯車１０と反対側の部分で内輪６から外輪５の方向に延設された小径側鍔部６ｄと、各転動体７の大径側端面７ｂを内包しつつ内輪６から外輪５の方向に延設され外輪５に近接してこの外輪５との間に開口部４ａを形成する大径側鍔部６ｇとを有し、小歯車１０と内輪６との間には、円環状を成し、小歯車１０に貫設された小歯車軸９の外周面を取り囲む内周面５０ｃ、５１ｃと、小歯車１０側に設けられた歯車側端部５０ｅ、５１ｅと、軸受４側に設けられた軸受側端部５０ｂ、５１ｂと、歯車側端部５０ｅ、５１ｅから軸受側端部５０ｂ、５１ｂの外周縁５０ａ、５１ａに向けて傾斜する外周面５０ｄ、５１ｄとで構成された円環部５０、５１が設けられ、歯車側端部５０ｅ、５１ｅから小歯車軸９の軸線９ｃまでの長さをＬ１０とし、大歯車１１の歯元１１ａから軸線９ｃまでの長さをＬ１１とし、大径側鍔部６ｇの歯車側端面６ｂの外周縁６ｊから軸線９ｃまでの長さをＬ２とし、軸受側端部５０ｂ、５１ｂの外周縁５０ａ、５１ａから軸線９ｃまでの長さをＬ３としたとき、外周面５０ｄ、５１ｄは、Ｌ１０＜Ｌ１１の関係を満たすと共に、Ｌ３≧Ｌ２の関係を満たすように形成されているので、歯車のモジュールと小歯車の歯数の値の設定の仕方に依らず、小歯車１０と大歯車１１との噛合部１９から押し出された潤滑油１６を、外周面５０ｄ、５１ｄに通流させて軸受４の開口部４ａへ供給することが可能である。その結果、軸受４の過熱や焼付きが抑制される。
【００５１】
また、実施の形態１にかかる歯車装置１００は、円環部５１に、小歯車１０の軸受側端部１０ａから軸受４の開口部４ａに向けて連通する複数の貫通穴５１ｇを設けるようにしたので、噛合部１９から押し出された潤滑油１６を、貫通穴５１ｇ内に通流させて軸受４の開口部４ａへ供給することが可能である。このように構成すれば、小歯車軸９の回転による遠心力が高まるに従って、開口部４ａへの潤滑油１６の供給量を高めることが可能である。この貫通穴５１ｇがない場合に比べて、軸受４の過熱や焼付きを一層抑制することができると共に、軸受４の更なる長期使用が可能となる。
【００５２】
実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２にかかる歯車装置の内部構造を示す図である。実施の形態１との相違点は、小歯車用軸受端蓋２１、２２の円環部２１ｂ、２２ｂが、小歯車軸９と平行に歯車箱１の内側に延設され、さらにその延伸部分の内周面が、軸受４側の内径を先端部側の内径より大きくしたテーパ状に形成されている点である。以下、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５３】
図９に示される小歯車用軸受端蓋２１の円環部２１ｂは、小歯車軸９と平行に歯車箱１の機内側に延設され、その延設方向の端面２１ｃが内輪６の歯車側端面６ｂの延長線上よりも小歯車１０側に設けられた端部２１ｅを有する。このように形成することによって、噛合部１９から押し出された潤滑油１６の一部が、内輪６の側面（歯車側端面６ｂ）に当たり円環部２１ｂの端部２１ｅに向かって落下してきた場合にも、この潤滑油１６を軸受４の開口部４ａへ導入することが可能である。
【００５４】
さらに、端部２１ｅの基部（外輪５の歯車側端面５ｄの延長線上に位置する端部２１ｅの根元）の内周縁２１ｇの径（軸受４側の内径）は、端部２１ｅの端面２１ｃの内周縁２１ｆの径（先端部側の内径）よりも大きく設定されている。このように構成することによって、円環部２１ｂの端部２１ｅに向かって落下してきた潤滑油１６の跳ね返り効果を高めることが可能である。
【００５５】
なお、図９では内周縁２１ｇの径が、内周縁２１ｆの径よりも大きく設定されているが、これに限定されるものではない。例えば、内周縁２１ｇの径が、内周縁２１ｆの径と等しい値になるように設定してもよい。このように構成した場合、潤滑油１６の跳ね返り効果は減少するものの、円環部２１ｂの端部２１ｅに向かって落下してきた潤滑油１６を、軸受４の開口部４ａへ導入することが可能である。
【００５６】
同様に、小歯車用軸受端蓋２２の円環部２２ｂは、小歯車軸９と平行に歯車箱１の機内側に延設され、その延設方向の端面２２ｃが内輪６の歯車側端面６ｂの延長線上よりも小歯車１０側に設けられた端部２２ｅを有する。さらに、端部２２ｅの基部の内周縁２２ｇの径は、端部２２ｅの端面２２ｃの内周縁２２ｆの径よりも大きく設定されている。このように構成することによって、潤滑油１６の跳ね返り効果を高めることが可能である。
【００５７】
なお、図９では、内周縁２２ｇの径が、内周縁２２ｆの径よりも大きく設定されているが、これに限定されるものではない。例えば、内周縁２２ｇの径が、内周縁２２ｆの径と等しい値になるように設定してもよい。このように構成した場合、潤滑油１６の跳ね返り効果は減少するものの、軸受４の開口部４ａから給油することは可能である。
【００５８】
以下、動作を説明する。ここでは、小歯車用軸受端蓋２１側に関して説明し、小歯車用軸受端蓋２２側に関しては説明を省略する。（ａ）大歯車１１の歯と歯の間に付着した潤滑油１６は、大歯車１１と小歯車１０との噛み合いにより小歯車１０の両側へ押し出される。（ｂ）噛合部１９から押し出された潤滑油１６は、円環部５０の外周面５０ｄに沿って軸受４の開口部４ａ側へ移動し、軸受４の内部に供給される。（ｃ）また噛合部１９から押し出された潤滑油１６の一部は、円環部２１ｂの端部２１ｅの内周面２１ｄ上に落下する。そして、内周面２１ｄに落下した潤滑油１６は、端部２１ｅが軸受４側に傾斜しているため、軸受４側に跳ね返され、軸受４の開口部４ａから軸受４の内部に供給される。
【００５９】
以上に説明したように、実施の形態２にかかる歯車装置１００は、回転力を伝える小歯車１０と、小歯車１０とかみ合い回転力を伝える大歯車１１と、小歯車１０の両側に配設された実施の形態１にかかる軸受４と、歯車箱１の電動機側面１ａと歯車箱１の反電動機側面１ｂとに向けて螺入される締結部材１２によって着脱可能に固定され外輪５の外周面５ｂと歯車箱１との間に介在してこの外周面５ｂを取り囲む円環部２１ｂ、２２ｂを有する小歯車用軸受端蓋２１、２２とを備え、円環部２１ｂ、２２ｂは、外輪５の外周面５ｂを内包しつつ歯車箱１の機外から機内に向けて小歯車軸９と平行に延設されると共に、その延設方向の端面２１ｃ、２２ｃが内輪６の歯車側端面６ｂの延長線上よりも小歯車１０側に設けられた端部２１ｅ、２２ｅを有するようにしたので、円環部２１ｂ、２２ｂの端部２１ｅ、２２ｅに向かって落下してきた潤滑油１６を、軸受４の開口部４ａへ導入することが可能である。その結果、軸受４のより一層の長期使用が可能となる。
【００６０】
実施の形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３にかかる歯車装置の内部構造を示す図である。実施の形態１との相違点は、図３に示される円環部２１ｂ、２２ｂの端面２１ｃ、２２ｃに、内面がテーパ状の環状部材２７が取り付けられている点である。以下、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６１】
図１０に示される円環部２１ｂ、２２ｂの端面２１ｃ、２２ｃには、機内側から端面２１ｃ、２２ｃに向けて螺入される締結部材２８によって端面２１ｃ、２２ｃに固定される基部２７ｅと、その基部２７ｅから歯車箱１の機内側に延設され端面２７ｂが内輪６の歯車側端面６ｂの延長線上よりも小歯車１０側に設けられた傾斜部２７ｆとを有して成る環状部材２７が設置されている。
【００６２】
さらに、基部２７ｅの内周縁２７ｄの径は、端面２７ｂの内周縁２７ｃの径よりも大きく設定されている。図１０では、端面２７ｂの内周縁２７ｃが、外輪５の外周面５ｂの延長線上よりも小歯車軸９側に設けられている。このように構成することによって潤滑油１６の跳ね返り効果を高めることが可能である。
【００６３】
なお、図１０では、内周縁２７ｄの径が内周縁２７ｃより大きく設定されているが、これに限定されるものではなく、傾斜部２７ｆの内周面２７ａが、外輪５の外周面５ｂの延長線と平行になるように構成してもよい。すなわち、内周縁２７ｃの径が、内周縁２７ｄの径と等しい値になるように設定してもよい。このように構成した場合、潤滑油１６の跳ね返り効果は減少するものの、軸受４の開口部４ａから給油することは可能である。
【００６４】
以下、動作を説明する。（ａ）大歯車１１の歯と歯の間に付着した潤滑油１６は、大歯車１１と小歯車１０との噛み合いにより小歯車１０の両側へ押し出される。（ｂ）噛合部１９から押し出された潤滑油１６は、円環部５０の外周面５０ｄに沿って軸受４の開口部４ａ側へ移動し、軸受４の内部に供給される。（ｃ）また噛合部１９から押し出された潤滑油１６の一部は、環状部材２７の傾斜部２７ｆの内周面２７ａ上に落下する。そして、内周面２１ｄに落下した潤滑油１６は、傾斜部２７ｆが軸受４側に傾斜しているため、軸受４側に跳ね返され、軸受４の開口部４ａから軸受４の内部に供給される。
【００６５】
なお、実施の形態３にかかる環状部材２７は、以下のように構成してもよい。
【００６６】
潤滑油１６の跳ね返り効果を高めるには、傾斜部２７ｆの内周面２７ａは、できる限り軸受４側へ傾斜していることが望ましい。一方、小歯車軸９側にはコロ７が嵌合されているため、小歯車用軸受端蓋２１、２２の歯車箱１への着脱を考えた場合、傾斜部２７ｆの内周縁２７ｃがコロ７の外周縁７ｄに干渉しないようにしなければならない。すなわち、傾斜部２７ｆの内周縁２７ｃの径は、コロ７の最外径（コロ７の大径側端面７ｂの外周縁７ｄと外輪５の軌道面５ａとが接触する部分の径）よりも大径化しなければならない。このように、軸受４への潤滑油１６の供給量を増大させることと、軸受４の組立作業性を確保することとはトレードオフの関係になる。
【００６７】
そこで、図１０に示される環状部材２７を、温度によってその形状が変化する形状記憶合金等を用いて製作する。さらに、この環状部材２７の傾斜部２７ｆの内周縁２７ｃの径は、常温時にはコロ７の大径側端面７ｂの外周縁７ｄと外輪５の軌道面５ａとが接触する部分の径よりも大きく、常温より高い温度時にはこの径より小さくなるように製作する。すなわち、内周縁２７ｃの径は、低温時には小歯車用軸受端蓋２１、２２の組立が可能な大きさであるが、軸受４へ大量の潤滑油１６の供給が必要な状況では縮小する。
【００６８】
その結果、傾斜部２７ｆの内周面２７ａは、組立作業時にはコロ７の外周縁７ｄに干渉しない角度で傾斜しているが、歯車装置１００の駆動に伴って潤滑油１６の温度が上昇した場合、その温度上昇に伴って軸受４の開口部４ａ側に傾斜する。このように、環状部材２７を形状記憶合金等で製作することによって、軸受４への潤滑油１６の供給量を増大させることと、軸受４の組立作業性を確保することとを両立させることが可能となる。
【００６９】
以上に説明したように、実施の形態３にかかる歯車装置１００は、小歯車１０と、軸受４と、大歯車１１と、歯車箱１と、円環部２１ｂ、２２ｂを有する小歯車用軸受端蓋２１、２２とを備え、円環部２１ｂ、２２ｂの端面２１ｃ、２２ｃには、機内側からこの端面２１ｃ、２２ｃに向けて螺入される締結部材２８によって固定される基部２７ｅと、その基部２７ｅから歯車箱１の機内側に延設され端面２７ｂが内輪６の歯車側端面６ｂの延長線上よりも小歯車１０側に設けられた傾斜部２７ｆと、を有して成る環状部材２７が設置されているので、傾斜部２７ｆの内周面２７ａに向かって落下してきた潤滑油１６を、軸受４の開口部４ａへ導入することが可能である。その結果、実施の形態２と同様に、軸受４のより一層の長期使用が可能となる。さらに、環状部材２７は、締結部材２８によって着脱が可能であるため、構造の変更が必要な場合でも低コストで交換作業を実施することができる。
【００７０】
また、実施の形態３にかかる歯車装置１００は、環状部材２７が、形状記憶合金で製作され、かつ、傾斜部２７ｆの内周縁２７ｃの径が、常温のときにはコロ７の大径側端面７ｂの外周縁７ｄと外輪５の軌道面５ａとが接触する部分の径よりも大きく、常温より高い温度のときにはこの径より小さくなるようにしたので、軸受４の組立作業性を確保しながら、軸受４への潤滑油１６の供給量を増大させることが可能である。
【００７１】
なお、実施の形態１〜３では、軸受４、小歯車用軸受端蓋２１、２２、および環状部材２７を、鉄道車両駆動用の歯車装置に適用した例を説明したが、軸受４、小歯車用軸受端蓋２１、２２、および環状部材２７は、自動車や航空機などの乗り物に内蔵される減速歯車機構や、一般産業用の機器に内蔵される減速歯車機構にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上のように、本発明は、主に歯車装置に適用可能であり、特に、歯車のモジュールと小歯車の歯数の値の設定の仕方に依らず、安定的に潤滑油を軸受内部に供給することが可能な発明として有用である。
【符号の説明】
【００７３】
１  歯車箱
１ａ  電動機側面
１ｂ  反電動機側面
４  軸受
４ａ  開口部
５  外輪
５ａ、６ｃ  軌道面
５ｂ、７ｃ、５０ｄ、５１ｄ  外周面
６ｇ  大径側鍔部
５ｄ、６ｂ  歯車側端面
５ｅ、２１ｆ、２１ｇ、２２ｆ、２２ｇ、２７ｃ、２７ｄ  内周縁
６  内輪
６ｄ  小径側鍔部
６ｈ  大径側端面
６ｉ、２１ｄ、２２ｄ、２７ａ、５０ｃ、５１ｃ  内周面
６ｊ、７ｄ、５０ａ、５１ａ  外周縁
７  コロ（転動体）
７ａ  小径側端面
７ｂ  大径側端面
８  保持器
９、９ａ、９ｂ  小歯車軸
９ｃ  軸線
１０  小歯車
１０ａ、５０ｂ、５１ｂ  軸受側端部
１１  大歯車
１１ａ  歯元
１２、２８  締結部材
１３  シムセット
１４  噛合部ピッチ線
１６  潤滑油
１７  潤滑油面
１８  油面計
１９  噛合部
２０ａ、２０ｂ  電動機
２１、２２  小歯車用軸受端蓋
２１ａ、２２ａ  内周部
２１ｂ、２２ｂ  円環部
２１ｃ、２２ｃ、２７ｂ  端面
２１ｅ、２２ｅ  端部
２３、２３ａ、２３ｂ  車軸
２４ａ、２４ｂ  たわみ軸継手
２６  大歯車側軸受端蓋
２７  環状部材
２７ｅ  基部
２７ｆ  傾斜部
３０  台車枠
４１  車輪
５０、５１  円環部
５０ｅ、５１ｅ  歯車側端部
５１ｆ  導入部
５１ｇ  貫通穴
５１ｈ  排出部
１００、１００ａ、１００ｂ  歯車装置
【図１】
0005490322.tif 000002
【図２】
0005490322.tif 000003
【図３】
0005490322.tif 000004
【図４】
0005490322.tif 000005
【図５】
0005490322.tif 000006
【図６】
0005490322.tif 000007
【図７】
0005490322.tif 000008
【図８】
0005490322.tif 000009
【図９】
0005490322.tif 000010
【図１０】
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