(57)【要約】【課題】信頼性を向上可能な歯車装置を提供する。【解決手段】鉄道車両の駆動装置に用いられる歯車装置３は、第１やまば歯車７と、第２やまば歯車８と、歯車箱９とを備える。歯車箱９は、第１やまば歯車７及び第２やまば歯車８を前後に並べて収納する。第２やまば歯車８の周面８Ａは、第１歯面１２と、第２歯面１３と、溝２０とを含む。溝２０は第１及び第２歯面１２、１３の間に配置され、周方向に延びる。歯車箱９は、第１端面壁１４と、第２端面壁１５と、底壁１６と、オイル収納室１７と、仕切板１８と、リブ１９とを備える。仕切板１８はオイル収納室１７内において第２やまば歯車８の周面８Ａに沿って配置される。仕切板１８は第２やまば歯車８の周面８Ａと対向する傾斜面１８Ａを有する。リブ１９は第２内面１５Ａ、底面１６Ａ、及び、傾斜面１８Ａの少なくとも１つに、溝２０と対向して配置される。【選択図】図７
2018071607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の駆動装置に用いられる歯車装置であって、
動力源に連結可能な第１やまば歯車と、
車軸に取付可能であり、前記第１やまば歯車とかみ合う第２やまば歯車と、
前記第１やまば歯車及び前記第２やまば歯車を前後に並べて収納する歯車箱とを備え、
前記第２やまば歯車の周面は、
歯筋が前記第２やまば歯車の回転軸に対して傾斜している第１歯面と、
歯筋が前記第１歯面と逆向きに傾斜している第２歯面と、
前記第１及び第２歯面の間に配置され、周方向に延びる溝とを含み、
前記歯車箱は、
前記第１やまば歯車の周面と対向する第１内面を有する第１端面壁と、
前後に並ぶ前記第１及び第２やまば歯車を挟んで前記第１端面壁と反対側に配置され、前記第２やまば歯車の周面と対向する第２内面を有する第２端面壁と、
前記第１及び第２端面壁の間であって、前記第１及び第２やまば歯車の下方に配置される底面を有する底壁と、
前記第１及び第２やまば歯車、前記第１内面及び前記底面で囲まれ、オイルを収納可能なオイル収納室と、
前記オイル収納室内において前記第２やまば歯車の周面に沿って配置され、前記第２やまば歯車の周面と対向する傾斜面を有する仕切板と、
前記第２内面、前記底面、及び、前記傾斜面の少なくとも１つに、前記溝と対向して配置され、前記溝に沿って延びているリブとを備える、歯車装置。
【請求項２】
請求項１に記載の歯車装置であってさらに、
前記第１やまば歯車を回転可能に支持し、複数の転動体を含む第１軸受と、
前記第２やまば歯車を回転可能に支持し、複数の転動体を含む第２軸受とを備え、
前記リブは、前記傾斜面の上端部に配置される、歯車装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の歯車装置であって、
前記溝の幅は狭く、前記溝の幅の前記第２やまば歯車の周面の幅に対する比は０．２５以下である、歯車装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の歯車装置であって、
前記第２やまば歯車の直径は、前記第１やまば歯車の直径よりも大きく、
前記第２端面壁は、前記第１端面壁よりも高く、
前記第２端面壁の上端と前記第１端面壁の上端とを結ぶ仮想線は、前記第２やまば歯車の回転軸と前記第１やまば歯車の回転軸とを結ぶ仮想線に対して１０°以上傾斜している、歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両用の歯車装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の駆動モータは、台車に取り付けられ、車軸に動力を伝達する。駆動モータと車軸との間には歯車装置が配置される。歯車装置は、駆動モータの動力を車軸に減速して伝達する。歯車装置は、歯車と、歯車を収納する歯車箱とを備える。鉄道車両の歯車装置の歯車には、はすば歯車が用いられることが多い。はすば歯車は、平歯車よりも強度が高く、かつ、平歯車よりも静音である。
【０００３】
しかしながら、はすば歯車が駆動する時、歯車の軸方向に力（スラスト力）が発生する。このスラスト力は、歯車に取付けられた軸受に負荷を与える。歯車の軸受の耐久性を向上するために、歯車の軸受に負荷されるスラスト力は小さい方が望ましい。
【０００４】
歯車の軸受へのスラスト力を低減する技術が、特開２００４−３３２８２６号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００５】
特許文献１に開示された鉄道車両用の歯車装置は、はすば歯車に代えて、やまば歯車を備える。やまば歯車は、ねじれ方向の異なる２つのはすば歯車を有する。そのため、一方のはすば歯車から発生したスラスト力の方向は、他方のはすば歯車から発生したスラスト力の方向と反対となる。したがって、やまば歯車内の２つのはすば歯車から発生したスラスト力は互いに打ち消し合う。そのため、歯車の軸受へのスラスト力が低減され、軸受の耐久性が向上する、と特許文献１には記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３３２８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、鉄道車両用の歯車装置は車両の外側に配置される。そのため、車両の走行中、砕石や砂利のバラスト等が何らかの原因で跳ね上がり、歯車装置の歯車箱に衝突する場合がある。また、車両が脱線した場合、歯車箱は地面と衝突する。したがって、鉄道車両の歯車箱には高い強度が要求される。特許文献１の歯車装置は軸受の耐久性を高めることはできる。しかしながら、特許文献１には歯車箱に関する上記課題に関しては開示及び示唆がない。
【０００８】
また、やまば歯車は２つのはすば歯車の間に溝を備える。特許文献１に示されるように、単純にはすば歯車をやまば歯車に代えると、溝の領域分歯車箱の容積が増加する。そのため、やまば歯車の潤滑を確保するため、歯車箱に入れられる潤滑剤の量が増加する。歯車の回転速度が高くなると、歯車箱内の潤滑剤の撹拌によって潤滑剤の温度が上昇しやすい。潤滑剤の温度上昇は、歯車箱内の潤滑剤の量が多いほど顕著になる。潤滑剤の温度が上昇すれば潤滑剤の性能は低下するため、歯車及び歯車を支持する軸受等の摩耗が促進される。そのため、潤滑油の温度上昇は抑制されるのが好ましい。しかしながら、特許文献１には、歯車及び軸受等に関する上記課題に関しては開示及び示唆がない。要するに、特許文献１には、強度及び温度の観点から、歯車装置の信頼性をより向上させることに関しては開示及び示唆がない。
【０００９】
本発明の目的は、信頼性を向上可能な歯車装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本実施形態の歯車装置は、鉄道車両の駆動装置に用いられる。歯車装置は、第１やまば歯車と、第２やまば歯車と、歯車箱とを備える。第１やまば歯車は、動力源に連結可能である。第２やまば歯車は、車軸に取付可能であり、第１やまば歯車とかみ合う。歯車箱は、第１やまば歯車及び第２やまば歯車を前後に並べて収納する。第２やまば歯車の周面は、第１歯面と、第２歯面と、溝とを含む。第１歯面の歯筋は第２やまば歯車の回転軸に対して傾斜している。第２歯面の歯筋は第１歯面と逆向きに傾斜している。溝は第１及び第２歯面の間に配置され、周方向に延びる。歯車箱は、第１端面壁と、第２端面壁と、底壁と、オイル収納室と、仕切板と、リブとを備える。第１端面壁は第１やまば歯車の周面と対向する第１内面を有する。第２端面壁は前後に並ぶ第１及び第２やまば歯車を挟んで第１端面壁と反対側に配置される。第２端面壁は第２やまば歯車の周面と対向する第２内面を有する。底壁は第１及び第２端面壁の間であって、第１及び第２やまば歯車の下方に配置される底面を有する。オイル収納室は第１及び第２やまば歯車、第１内面及び底面で囲まれ、オイルを収納可能である。仕切板はオイル収納室内において第２やまば歯車の周面に沿って配置される。仕切板は第２やまば歯車の周面と対向する傾斜面を有する。リブは第２内面、底面、及び、傾斜面の少なくとも１つに、溝と対向して配置され、溝に沿って延びている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による歯車装置は、歯車装置の信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、鉄道車両の駆動装置を示す平面図である。
【図２】図２は、歯車装置を側面から見た図である。
【図３】図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面図である。
【図４】図４は、やまば歯車の歯を示す正面図である。
【図５】図５は、歯車装置の内部構造を側面から見た図である。
【図６】図６は、全ての歯面のねじれ方向が同じであるはすば歯車と歯車箱との位置関係を示す断面図である。
【図７】図７は、図５中のＶＩＩ−ＶＩＩ線での断面図である。
【図８】図８は、傾斜面にリブが配置された場合の歯車装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明者らは、歯車箱の強度及び潤滑剤の温度の観点から鉄道車両の歯車装置の信頼性を向上させる手段について検討した。
【００１４】
歯車箱を補強する手段の１つとして、本発明者は、歯車箱の肉厚を厚くすることを考えた。しかしながら、歯車箱の肉厚を厚くすれば、歯車箱が大きくなる。歯車箱の外面と地面との距離は、規格により所定範囲内に定められている。通常、歯車箱のサイズは規定範囲の上限近傍に設定される場合が多い。そのため、規格内で歯車箱をさらに大きくすることは困難である。
【００１５】
歯車箱を補強する他の手段として、本発明者は、歯車箱の内面又は外面にリブを設けることを考えた。しかしながら、歯車の歯先は歯車箱の内面近傍に配置され、歯先と歯車箱の内面との隙間は狭い。そのため、歯車箱の内面にリブを設けにくい。上述のとおり、歯車箱のサイズは規格の規定範囲の上限近傍に設定される場合が多い。そのため、内面にリブを設けるために歯車箱のサイズを大きくすることも困難である。
【００１６】
一方、歯車箱の外面にリブを設けた場合、車両の走行中にバラスト等がリブに衝突する場合がある。バラスト等の衝突によりリブが破損すれば、歯車箱の強度が低下する。
【００１７】
そこで、本発明者は歯車装置の歯車箱の強度を向上する手段をさらに検討した。その結果、本発明者らは次の知見を得た。
【００１８】
歯車装置の歯車として、はすば歯車ではなく、やまば歯車を用いる。やまば歯車は一対の歯面と、一対の歯面の間に、周方向に沿って延びる溝を備える。一対の歯面の歯筋は、互いに異なる。そのため、各歯面を加工するとき、各歯面の境界で切削工具の逃げの役割を担う溝が形成される。
【００１９】
本実施形態では、この溝に対向してリブを配置する。この場合、溝によりリブを配置可能なスペースを確保できるため、歯車箱のサイズを大きく変更することなく、歯車箱の内面にリブを配置することができる。その結果、歯車箱の強度を向上できる。
【００２０】
さらに、溝に対向するリブを配置すれば、溝と歯車箱の内面との隙間が小さくなる。すなわち、歯車箱の容積が小さくなる。したがって、潤滑剤の量が低減でき、潤滑剤の撹拌が抑制される。その結果、潤滑剤の温度上昇が抑制され、歯車及び軸受等の摩耗が抑制される。要するに、溝に対向してリブを配置すれば、歯車箱の強度の向上及び歯車等の摩耗の抑制が達成され、歯車装置の信頼性が向上する。
【００２１】
以上の知見に基づいて完成した本実施形態の歯車装置は、鉄道車両の駆動装置に用いられる。歯車装置は、第１やまば歯車と、第２やまば歯車と、歯車箱とを備える。第１やまば歯車は、動力源に連結可能である。第２やまば歯車は、車軸に取付可能であり、第１やまば歯車とかみ合う。歯車箱は、第１やまば歯車及び第２やまば歯車を前後に並べて収納する。第２やまば歯車の周面は、第１歯面と、第２歯面と、溝とを含む。第１歯面の歯筋は第２やまば歯車の回転軸に対して傾斜している。第２歯面の歯筋は第１歯面と逆向きに傾斜している。溝は第１及び第２歯面の間に配置され、周方向に延びる。歯車箱は、第１端面壁と、第２端面壁と、底壁と、オイル収納室と、仕切板と、リブとを備える。第１端面壁は第１やまば歯車の周面と対向する第１内面を有する。第２端面壁は前後に並ぶ第１及び第２やまば歯車を挟んで第１端面壁と反対側に配置される。第２端面壁は第２やまば歯車の周面と対向する第２内面を有する。底壁は第１及び第２端面壁の間であって、第１及び第２やまば歯車の下方に配置される底面を有する。オイル収納室は第１及び第２やまば歯車、第１内面及び底面で囲まれ、オイルを収納可能である。仕切板はオイル収納室内において第２やまば歯車の周面に沿って配置される。仕切板は第２やまば歯車の周面と対向する傾斜面を有する。リブは第２内面、底面、及び、傾斜面の少なくとも１つに、溝と対向して配置され、溝に沿って延びている。
【００２２】
上記の歯車装置はさらに、第１軸受と、第２軸受とを備えてもよい。第１軸受は、第１やまば歯車を回転可能に支持し、複数の転動体を含む。第２軸受は、第２やまば歯車を回転可能に支持し、複数の転動体を含む。この場合、リブは、傾斜面の上端部に配置される。
【００２３】
第１及び第２軸受が配置された場合、リブが傾斜面の上端部に配置されれば、リブは第１軸受及び第２軸受の近くに配置される。そのため、転動体が第１軸受又は第２軸受から外れて落下した場合、リブが第２やまば歯車の周面と仕切板との隙間に落下した転動体が侵入するのを抑制しやすい。
【００２４】
上述の溝の幅は狭く、溝の幅の第２やまば歯車の周面の幅に対する比はたとえば、０．２５以下である。
【００２５】
第２やまば歯車の直径は、第１やまば歯車の直径よりも大きくてもよい。この場合、第２端面壁は、第１端面壁よりも高い。また、第２端面壁の上端と第１端面壁の上端とを結ぶ仮想線は、第２やまば歯車の回転軸と第１やまば歯車の回転軸とを結ぶ仮想線に対して１０°以上傾斜している。
【００２６】
この場合、歯車箱において、サイズの小さい第１やまば歯車の領域を、サイズの大きい第２やまば歯車の領域よりも小さくできる。そのため、歯車箱のサイズを小さくできる。その結果、歯車箱を軽量化できる。
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳しく説明する。
【００２８】
図１は、鉄道車両の駆動装置の平面図である。図１を参照して、駆動装置１は、動力源２と、歯車装置３と、台車４と、車軸５と、複数の車輪６とを備える。動力源２は、動力を生成し、歯車装置３及び車軸５を介して車輪６を回転する。動力源２は、モータ２Ａと、歯車形軸継手２Ｂと、シャフト２Ｃとを備える。モータ２Ａは、台車４に固定される。モータ２Ａは動力を生成する。生成された動力は、歯車形軸継手２Ｂ及びシャフト２Ｃを介して歯車装置３に伝達される。
【００２９】
歯車装置３は、シャフト２Ｃに連結される。歯車装置３はさらに、車軸５に連結される。歯車装置３は、動力源２からシャフト２Ｃに伝達された動力を受け、車軸５に伝達する。車軸５に伝達された動力により、車軸５に取り付けられた車輪６が回転する。
【００３０】
図２は、歯車装置３の側面図である。図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線での歯車装置３の一部断面図である。図２及び図３を参照して、歯車装置３は、２つのやまば歯車７、８と、歯車箱９とを備える。やまば歯車７はシャフト２Ｃを介して動力源２に連結される。やまば歯車８は車軸５に取付けられる。やまば歯車７は、やまば歯車８とかみ合う。そのため、動力源２で生成された動力は、シャフト２Ｃからやまば歯車７及び８を介して車軸５に伝達される。歯車箱９はやまば歯車７及びやまば歯車８を進行方向に並べて（前後に並べて）収納する。
【００３１】
やまば歯車７は、台車４の前後方向における中央寄りに配置される。やまば歯車７は、回転軸を中心とする貫通孔を有する。シャフト２Ｃはやまば歯車７の貫通孔に挿入された状態で固定されている。軸受１０は歯車箱９に取付けられる。軸受１０はシャフト２Ｃを回転可能に支持する。したがって、軸受１０は、シャフト２Ｃを介してやまば歯車７を回転可能に支持する。シャフト２Ｃがモータ２Ａからの動力により回転すると、やまば歯車７は回転する。
【００３２】
やまば歯車８は、台車４の前後方向における端部寄りに配置される。やまば歯車８は、回転軸を中心とする貫通孔を有する。車軸５はやまば歯車８の貫通孔に挿入された状態で固定される。車軸５は歯車箱９を貫通した状態で配置され、車軸５の端部には車輪６が取付けられる。軸受１１は歯車箱９に取付けられる。軸受１１は車軸５を回転可能に支持する。したがって、軸受１１は、車軸５を介してやまば歯車８を回転可能に支持する。
【００３３】
［やまば歯車７及び８］
図４は、やまば歯車の正面図である。図４では、やまば歯車８の構造を示す。しかしながら、やまば歯車７の構造もやまば歯車８と同様である。図４を参照して、やまば歯車８の周面８Ａは、歯面１２と、歯面１３と、溝２０とを含む。やまば歯車８の歯面１２及び１３は、やまば歯車８の複数の歯の歯先面を意味する。
【００３４】
歯面１２の歯筋は、やまば歯車８の回転軸Ｘに対して傾斜している。他方の歯面１３の歯筋は、歯面１２の歯筋と逆向き傾斜している。要するに、やまば歯車８は、向きの異なる２つのはすば歯車を含む。はすば歯車が回転すると、スラスト力が発生する。しかしながら、やまば歯車８は向きの異なる２つのはすば歯車を含む。一方のはすば歯車によって発生するスラスト力の向きは、他方のはすば歯車によって発生するスラスト力の向きと反対になる。したがって、やまば歯車８の軸受等に負荷されるスラスト力が相殺される。
【００３５】
溝２０は、歯面１２及び歯面１３の間に配置される。溝２０は、やまば歯車８の周方向に延びる。本実施形態のやまば歯車８の溝２０の幅Ｗ１は狭い。溝２０の幅Ｗ１のやまば歯車８の周面の幅Ｗに対する比は０．２５以下であるのが好ましい。
【００３６】
［歯車箱９］
図５は、歯車装置３の縦断面図である。図５を参照して、歯車箱９は、２つの端面壁１４、１５と、底壁１６と、オイル収納室１７と、仕切板１８と、リブ１９とを備える。上述のとおり、歯車箱９は、２つのやまば歯車７、８を前後に並べて収納する。歯車箱９の前後とは、歯車箱９が車両に取付けられた場合の車両の進行方向を意味する。
【００３７】
端面壁１４は、内面１４Ａを有する。内面１４Ａは、やまば歯車７の周面と対向して配置される。内面１４Ａは、車軸５に連結されるやまば歯車８よりも、動力源２に連結されるやまば歯車７に近い。端面壁１４は、台車４の進行方向における中心寄りに配置される。
【００３８】
端面壁１５は、前後に並ぶやまば歯車７及びやまば歯車８を挟んで端面壁１４と反対側に配置される。したがって、端面壁１５は、台車４の進行方向における端部寄りに配置される。端面壁１５は、内面１５Ａを有する。内面１５Ａは、やまば歯車８の周面と対向して配置される。
【００３９】
底壁１６は、端面壁１４及び端面壁１５の間に配置される。底壁１６は、端面壁１４及び端面壁１５と繋がっている。底壁１６は底面１６Ａを有する。したがって、底面１６Ａは、やまば歯車７及び８の下方に配置される。
【００４０】
オイル収納室１７は、やまば歯車７、やまば歯車８、内面１４Ａ及び底面１６Ａで囲まれる領域である。オイル収納室１７は、やまば歯車７、８を潤滑するオイルを収納可能である。
【００４１】
仕切板１８は、オイル収納室１７内において、やまば歯車８の周面に沿って配置される。好ましくは、仕切板１８は、やまば歯車８の周面に沿って傾斜又は湾曲している。仕切板１８は、やまば歯車８の周面と対向する傾斜面１８Ａを有する。仕切板１８は、歯車箱９内のオイルの流れを制御する。やまば歯車７とやまば歯車８との摩擦を低減するため、歯車箱９には潤滑剤であるオイルが入れられる。やまば歯車７及びやまば歯車８が回転すると、オイルが流動する。オイルは、やまば歯車７とやまば歯車８とのかみ合う領域に導かれるのが望ましい。仕切板１８がオイル収納室１７内においてやまば歯車８の周面に沿って配置されると、オイルが効率的に２つのやまば歯車７、８がかみ合う領域に導かれる。
【００４２】
図６は、全ての歯面のねじれ方向が同じであるはすば歯車と歯車箱との位置関係を示す断面図である。図６を参照して、全ての歯面のねじれ方向が同じであるはすば歯車１００は、溝を有しない。はすば歯車１００の周面１０１は歯車箱１０２に近いため、歯車箱１０２の内面にリブは設けられない。
【００４３】
しかしながら、本実施形態の歯車装置は溝２０を含むやまば歯車８を備える。そのため、溝２０と対向する歯車箱９の内面にリブ１９を設けることができる。
【００４４】
図７は、図５中のＶＩＩ−ＶＩＩ線での断面図である。図７を参照して、やまば歯車８の周面８Ａの幅中央部は、溝２０により凹んでいる。溝２０は、溝底面２０Ａ及び２つの溝側面２０Ｂを含む。リブ１９は溝２０と対向して配置される。このとき、やまば歯車８の径方向において、リブ１９の先端面１９Ａは、溝底面２０Ａと対向する。歯車装置３で利用するやまば歯車８は、周方向に溝２０を含む。この場合、内面１５Ａ、底面１６Ａ及び傾斜面１８Ａとやまば歯車８の周面の溝２０との間に隙間が存在する。この隙間を利用して、歯車箱９の内面にリブ１９を配置することができる。この場合、リブ１９を歯車箱９の内面１５Ａ、底面１６Ａ、又は、傾斜面１８Ａに設けても、リブ１９はやまば歯車８と干渉しない。したがって、歯車箱９の強度を向上できる。
【００４５】
上述したように、内面１５Ａは台車４の進行方向における端部寄りに配置される。車両の走行中、端面壁１５には、石等が当たることがある。そのため、端面壁１５の強度は高い方が望ましい。リブ１９が端面壁１５の内面１５Ａに配置される場合、端面壁１５の強度は高まる。これにより、端面壁１５に石等が当たっても、歯車箱９が損傷しにくくなる。
【００４６】
また、歯車箱９内にはやまば歯車７、８同士の摩擦を抑制するためオイル等の潤滑剤が入れられる。潤滑剤は、やまば歯車７、８の回転により撹拌される。やまば歯車８の回転速度が高くなると、歯車箱９内の潤滑剤の撹拌によって潤滑剤の温度が上昇しやすい。潤滑剤の温度上昇は、潤滑剤の量が多いほど顕著になる。潤滑剤の温度が上昇すれば、潤滑剤の性能は低下するため、やまば歯車７、８及びやまば歯車７、８を支持する軸受１０、１１の摩耗が促進される。そのため、潤滑剤の温度上昇は抑制されるのが好ましい。
【００４７】
図７に示すように、溝２０に対向するリブ１９を配置すれば、リブ１９が配置されない場合と比較して、溝２０と歯車箱９の内面との隙間が小さくなる。すなわち、歯車箱９の容積が小さくなる。したがって、歯車箱９内の潤滑剤の量を減らしても、やまば歯車７、８の潤滑は確保される。潤滑剤の量が少なければ、撹拌による潤滑剤の温度上昇は抑制される。したがって、やまば歯車７、８及び軸受１０、１１等の摩耗が抑制され、やまば歯車７、８及び軸受１０、１１等の耐久性が高まる。
【００４８】
要するに、本実施形態の歯車箱９は溝２０に対向するリブ１９を設けることで、歯車箱９の強度の向上及びやまば歯車７、８等の摩耗の抑制を達成できる。これにより、歯車装置３の信頼性が向上する。
【００４９】
リブ１９は溝２０に沿う方向に長さを有する。「リブ１９が溝２０に沿って延びている」とは、リブ１９の溝２０に沿う方向の長さが、リブ１９の高さＨｒ及び幅Ｗｒよりも長いことを意味する。また、リブ１９の溝２０に沿う方向の長さは、２０ｍｍ以上である。リブ１９の溝２０に沿う方向の長さは長い方が、歯車箱９の強度は高くなる。したがって、リブ１９は、内面１５Ａ、底面１６Ａ又は傾斜面１８Ａの溝２０と対向する全領域に配置されるのが好ましい。
【００５０】
上述の説明では、リブ１９が内面１５Ａに配置されている場合について説明した。しかしながら、リブ１９が底面１６Ａ又は傾斜面１８Ａに配置されている場合でも同様に歯車装置３の信頼性を向上できる。
【００５１】
歯車装置では、図３に示す軸受１０及び軸受１１それぞれが複数の転動体を含む場合がある。転動体はたとえば、玉、コロ等である。鉄道車両は高速で走行するため、歯車装置の歯車は高速で回転する。そのため、歯車の軸受には大きな負荷が加えられる。通常は、歯車の軸受は十分な耐久性を有するため損傷することはない。しかしながら、仮に軸受が損傷したと想定すれば、損傷した部品が歯車や、歯車箱等を損傷させる可能性がある。
【００５２】
図５を参照して、具体的には、損傷した軸受から外部に出た転動体は、やまば歯車８の周面８Ａと仕切板１８の傾斜面１８Ａとの隙間に入り込むことが想定される。隙間に入り込んだ転動体は歯車箱９の内面に沿って移動し、最終的にやまば歯車８の周面８Ａと底面１６Ａ又は内面１５Ａとの隙間に入り込む可能性がある。この場合、転動体が、やまば歯車８の周面８Ａと底面１６Ａ又は内面１５Ａとの隙間に挟まれ、歯車箱９が損傷する可能性がある。また、傾斜面１８Ａとやまば歯車８の周面８Ａとの隙間の距離は、やまば歯車８の周方向に沿って一定であるのが好ましい。しかしながら、傾斜面１８Ａの上方の傾斜面１８Ａとやまば歯車８の周面８Ａとの隙間の距離が、下方よりも大きくなることがある。この場合、転動体はさらに、やまば歯車８の周面８Ａと仕切板１８の傾斜面１８Ａとの隙間に入り込みやすい。
【００５３】
本実施形態の歯車装置において、リブ１９を仕切板１８の傾斜面１８Ａに配置すれば、上述のような場合であっても歯車箱等が損傷することを防ぐことができる。
【００５４】
図８は、傾斜面１８Ａにリブ１９が配置された場合の歯車装置３の縦断面図である。図８を参照して、リブ１９は、仕切板１８の傾斜面１８Ａの上端部１８Ｂに配置される。
【００５５】
図７を参照して、リブ１９が傾斜面１８Ａの上端部１８Ｂに配置されれば、やまば歯車８の周面８Ａと仕切板１８の傾斜面１８Ａとの隙間の領域の面積が小さくなる。したがって、転動体はやまば歯車８の周面８Ａと仕切板１８の傾斜面１８Ａとの隙間に入り込みにくくなる。これにより、転動体が軸受の外部に出ても、歯車箱９が損傷しにくい。また、リブ１９が傾斜面１８Ａの上端部１８Ｂに配置されれば、リブ１９が軸受１０及び軸受１１に近くなる。そのため、転動体が軸受１０又は軸受１１の外部に出ても、すぐにリブ１９によって転動体の移動は止められる。そのため、転動体が歯車箱９の底面１６Ａ又は内面１５Ａに到達できず、歯車箱９が損傷しにくい。
【００５６】
上述の実施の形態の歯車装置において、車軸５に取付けられるやまば歯車８の直径は、シャフト２Ｃに連結されるやまば歯車７の直径よりも大きい方が好ましい。この場合、台車４の進行方向における端部寄りに配置される端面壁１５の高さＨ２は、台車４の進行方向における中央寄りに配置される端面壁１４の高さＨ１よりも高い。また、端面壁１５の上端と端面壁１４の上端とを結ぶ仮想線Ｌ１は、やまば歯車８の回転軸とやまば歯車７の回転軸とを結ぶ仮想線Ｌ２に対して１０°以上傾斜している。
【００５７】
従来、歯車箱の端面壁１５の上端と端面壁１４の上端とを結ぶ仮想線Ｌ１は、やまば歯車８の回転軸とやまば歯車７の回転軸とを結ぶ仮想線Ｌ２に対して１０°未満傾斜していた。そのため、歯車箱の体積が大きく、歯車箱の質量が重かった。やまば歯車７の直径は、やまば歯車８の直径よりも小さければ、やまば歯車７に近い領域の仮想線Ｌ１が、やまば歯車７に近づくことができる。仮想線Ｌ１が、仮想線Ｌ２に対して１０°以上傾斜すれば、歯車箱の体積が減少する。したがって、歯車箱の質量が軽くなる。
【００５８】
上述の説明では、台車の進行方向における端部寄りのやまば歯車の直径が、台車の進行方向における中央寄りのやまば歯車の直径よりも大きい場合を説明した。しかしながら、本実施形態の歯車装置は、この場合に限定されない。台車の進行方向における中央寄りのやまば歯車の直径が、台車の進行方向における端部寄りのやまば歯車の直径よりも大きくてもよい。この場合、台車の進行方向における中央寄りに配置される端面壁の高さが、台車の進行方向における端部寄りに配置される端面壁の高さよりも高い。この場合であっても、端面壁の上端と端面壁の上端とを結ぶ仮想線は、やまば歯車の回転軸とやまば歯車の回転軸とを結ぶ仮想線に対して１０°以上傾斜しているのが好ましい。この場合であっても、上述したように、歯車箱の質量は軽くなる。
【００５９】
上述の説明では、やまば歯車は２つのはすば歯車を一体で成形する場合について説明した。しかしながら、本実施形態のやまば歯車は、この場合に限定されない。やまば歯車は、２つの個別のはすば歯車を接合して成形されてもよい。この場合であっても、２つのはすば歯車の間にはリブを設けるために溝が設けられる。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００６１】
３：歯車装置
４：台車
５：車軸
６：車輪
７、８：やまば歯車
９：歯車箱
１０、１１：軸受
１２、１３：歯面
１４、１５：端面壁
１６：底壁
１６Ａ：底面
１７：オイル収納室
１８：仕切板
１８Ａ：傾斜面
１９：リブ
２０：溝
【図１】
2018071607.tif 000003
【図２】
2018071607.tif 000004
【図３】
2018071607.tif 000005
【図４】
2018071607.tif 000006
【図５】
2018071607.tif 000007
【図６】
2018071607.tif 000008
【図７】
2018071607.tif 000009
【図８】
2018071607.tif 000010