(57)【要約】【課題】潤滑油の循環に起因するエネルギロスを有効に低減できる鉄道車両用の歯車装置を提供する。【解決手段】歯車装置１は、動力源に連結可能な軸３を有する小歯車２と、軸として車軸５を有して、小歯車２と噛み合う大歯車４と、小歯車２及び大歯車４を前後に並べて収容して、潤滑油を貯溜する歯車箱６と、を備える。歯車箱６は、小歯車２及び大歯車４の左右にそれぞれ配置されて、各々が小歯車２の軸３及び大歯車４の車軸５を回転可能に支持する左右の側壁７と、第１端壁８と、第２端壁９と、底壁１０と、上蓋１１と、左右の側壁７のそれぞれと大歯車４との間であって、車軸５よりも上方にそれぞれ配置されたポケット１５と、を備える。ポケット１５の上部に開口１６が設けられ、ポケット１５の最下部に孔１７が設けられる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源に連結可能な軸を有する小歯車と、
軸として車軸を有して、前記小歯車と噛み合う大歯車と、
前記小歯車及び前記大歯車を前後に並べて収容して、潤滑油を貯溜する歯車箱と、を備えた鉄道車両用の歯車装置であって、
前記歯車箱は、
前記小歯車及び前記大歯車の左右にそれぞれ配置されて、各々が前記小歯車の前記軸及び前記大歯車の前記軸を回転可能に支持する左右の側壁と、
前記小歯車の周面と対向する第１端壁と、
前記大歯車の周面と対向する第２端壁と、
底壁と、
上蓋と、
左右の前記側壁のそれぞれと前記大歯車との間であって、前記大歯車の前記軸よりも上方にそれぞれ配置されたポケットと、を備え、
前記ポケットの上部に開口が設けられ、前記ポケットの最下部に孔が設けられる、歯車装置。
【請求項２】
請求項１に記載の歯車装置であって、
前記ポケットの前記孔が、各々に対応する前記側壁に向くように設けられる、歯車装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の歯車装置であって、
前記ポケットが前記上蓋と一体である、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】
鉄道車両では、電動機からの動力が車軸に伝達され、車軸と一体の車輪が回転する。これにより、鉄道車両がレール上を走行する。車軸に動力を伝達するために、歯車装置が用いられる。歯車装置は、互いに噛み合う小歯車と大歯車を備える。小歯車の軸は、軸継手を介して電動機に連結される。大歯車の軸は車軸である。小歯車と大歯車は歯車箱に収容される。小歯車の軸及び大歯車の軸（車軸）は、それぞれ軸受によって歯車箱に回転可能に支持される。
【０００３】
歯車箱の底部には、大歯車の下部が浸る程度に、潤滑油が貯溜される。潤滑油は、回転する大歯車により跳ね上げられる。これにより、歯車の噛み合い部、及び軸受に潤滑油の飛沫が供給され、各部の潤滑が行われる。各部の潤滑に用いられた潤滑油は、最終的に歯車箱の底部に戻り、再び大歯車により跳ね上げられる。このように潤滑油は歯車箱の内部を循環する。
【０００４】
近年、鉄道車両には、エネルギロスの低減が要求される。ここで、潤滑油の循環は大歯車の回転を利用する。そのため、鉄道車両の走行のための動力（エネルギ）の一部が潤滑油の循環で消費される。したがって、潤滑油の循環で消費されるエネルギを低減すれば、エネルギロスを低減できると言える。潤滑油の循環で消費されるエネルギを低減するには、歯車箱内で実質的に循環する潤滑油の量（以下、「循環油量」ともいう）を低減することが有効である。主に、大歯車が潤滑油から受ける抵抗を小さくできるからである。ただし、歯車箱内に貯留される潤滑油の総量を単に低減すると、起動時に、各部（歯車の噛み合い部及び軸受）への潤滑油の供給が不十分となる。そのため、潤滑油の総量は維持される必要がある。
【０００５】
例えば特開２００９−１８０３７１号公報（特許文献１）は、歯車箱の内部に油溜めを備える鉄道車両用の歯車装置を開示する。油溜めは小歯車の大歯車側の上方に配置される。油溜めは開口と戻し孔とを備える。潤滑油の粘度が低いときに、開口は、大歯車の回転により小歯車と反対側に掻き揚げられた潤滑油を油溜めに流入可能である。さらに戻し孔は、油溜めに流入した潤滑油を油溜めから流出可能である。
【０００６】
特許文献１に開示された歯車装置では、潤滑油の総量は、潤滑油の粘度が高い低温時でも、軸受に潤滑油を供給可能な量である。潤滑油の粘度が高い起動時や急加速時には、油溜めの開口から潤滑油が流入し難いので、軸受に十分な量の潤滑油を供給できる、と特許文献１には記載されている。一方、高速での連続運転時には、潤滑油の粘度が低くなるので、大歯車によって掻き揚げられた潤滑油は、開口から油溜めに流入する。これにより、油溜めに余分な潤滑油が溜まるので、循環油量が減少する。そのため、攪拌熱の上昇を抑えることができる、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】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１８０３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された歯車装置では、油溜めが小歯車の大歯車側の上方に配置される。この場合、油溜めの容量が小さい。つまり、循環油量の低減が制限される。そのため、潤滑油の循環に起因するエネルギロスを有効に低減することができない。
【０００９】
本発明は上記の実情に鑑みてなされたものである。本発明の１つの目的は、潤滑油の循環に起因するエネルギロスを有効に低減できる鉄道車両用の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】
本発明の実施形態による鉄道車両用の歯車装置は、動力源に連結可能な軸を有する小歯車と、軸として車軸を有して、小歯車と噛み合う大歯車と、小歯車及び大歯車を前後に並べて収容して、潤滑油を貯溜する歯車箱と、を備える。歯車箱は、小歯車及び大歯車の左右にそれぞれ配置されて、各々が小歯車の軸及び大歯車の軸を回転可能に支持する左右の側壁と、小歯車の周面と対向する第１端壁と、大歯車の周面と対向する第２端壁と、底壁と、上蓋と、左右の側壁のそれぞれと大歯車との間であって、大歯車の軸よりも上方にそれぞれ配置されたポケットと、を備える。ポケットの上部に開口が設けられ、ポケットの最下部に孔が設けられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施形態による鉄道車両用の歯車装置によれば、大歯車により跳ね上げられた潤滑油の飛沫の一部がポケットの開口からポケットに導入される。これにより、潤滑油の一部がポケットに溜まる。ここで、ポケットは左右の側壁に沿って広範囲に配置されるため、ポケットの容量は大きい。そのため、作動中、余剰な潤滑油をポケットに大量に溜めることができる。これにより、潤滑油量を有効に低減することができる。したがって、潤滑油の循環に起因するエネルギロスを有効に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本実施形態の歯車装置の正面図である。
【図２】図２は、図１に示す歯車装置の線II−IIにおける断面図である。
【図３】図３は、図１に示す歯車装置の線III−IIIにおける断面図である。
【図４】図４は、図３に示す歯車装置の線IV−IVにおける断面図である。
【図５】図５は、図３に示す歯車装置の線V−Vにおける断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態による鉄道車両用の歯車装置は、小歯車と、大歯車と、歯車箱と、を備える。小歯車は、動力源に連結可能な軸を有する。大歯車は、軸として車軸を有して、小歯車と噛み合う。歯車箱は、小歯車及び大歯車を前後に並べて収容して、潤滑油を貯溜する。歯車箱は、左右の側壁と、第１端壁と、第２端壁と、底壁と、上蓋と、ポケットと、を備える。側壁は、小歯車及び大歯車の左右にそれぞれ配置されて、各々が小歯車の軸及び大歯車の軸を回転可能に支持する。第１端壁は、小歯車の周面と対向する。第２端壁は、大歯車の周面と対向する。ポケットは、左右の側壁のそれぞれと大歯車との間であって、大歯車の軸よりも上方にそれぞれ配置される。ポケットの上部に開口が設けられ、ポケットの最下部に孔が設けられる。
【００１４】
このような歯車装置によれば、鉄道車両が走行する際、すなわち歯車装置の作動中、歯車箱の底部に貯留された潤滑油は、回転する大歯車により跳ね上げられて、大歯車の上方に飛び散る。この潤滑油の飛沫は、歯車（小歯車及び大歯車）の噛み合い部、及び軸受に供給される。これにより、各部の潤滑が行われる。
【００１５】
その際、潤滑油の飛沫の一部は、ポケットの開口からポケットに導入される。これにより、潤滑油の一部がポケットに溜まる。ここで、ポケットは、歯車箱の左右の側壁のそれぞれと大歯車との間であって、大歯車の軸よりも上方にそれぞれ配置される。つまり、ポケットは左右の側壁に沿って広範囲に配置される。この場合、ポケットの容量は大きい。そのため、作動中、余剰な潤滑油をポケットに大量に溜めることができる。これにより、潤滑油量を有効に低減することができる。したがって、潤滑油の循環に起因するエネルギロスを有効に低減できる。
【００１６】
各部（歯車の噛み合い部、及び軸受）の潤滑に用いられた潤滑油は、最終的に歯車箱の底部に戻る。ポケット内の潤滑油は、ポケットの最下部に設けられた孔から随時少しずつ流出し、最終的に歯車箱の底部に戻る。歯車箱の底部に戻った潤滑油は再び大歯車により跳ね上げられる。鉄道車両が停止すると、その後にポケット内の潤滑油は全て流出し、ポケットは空になる。したがって、その後の起動時、歯車箱の底部には、各部の潤滑に十分な量の潤滑油が貯溜される。
【００１７】
なお、ポケットの最下部は、ポケットの底の形状に応じて定まる。例えば、ポケットの底が下向きに突出する凸領域を１つ有する場合、その１つの凸領域がポケットの最下部となる。ポケットの底が下向きに突出する凸領域を複数有する場合、その複数の凸領域のそれぞれがポケットの最下部となる。この場合、複数の最下部は、各々の高さが異なってもよいし、すべての高さが同じであってもよい。孔はポケットの最下部のそれぞれに１つ設けられてもよいし、複数設けられてもよい。
【００１８】
上記の歯車装置において、ポケットの孔が、各々に対応する側壁に向くように設けられることが好ましい。この場合、ポケットの孔から流出した潤滑油は、歯車（小歯車及び大歯車）から離れた所に落下したり、歯車箱の側壁を伝い落ちたりする。したがって、ポケットの孔から流出した潤滑油の液滴が歯車の噛み合い部に落下しない。仮に潤滑油の液滴が歯車の噛み合い部に落下すると、歯車に衝撃が与えられる。これにより、エネルギロスが発生するかもしれない。要するに、ポケットの孔から流出した潤滑油の液滴が歯車の噛み合い部に落下しないように、ポケットの孔が設けられればよい。例えばポケットの孔は、小歯車と大歯車の噛み合い部の真上からずれた位置に設けられてもよい。
【００１９】
上記の歯車装置において、ポケットが上蓋と一体であることが好ましい。典型的な例では、上蓋は、ボルトによって、左右の側壁、第１端壁、及び第２端壁に取り付けられる。ポケット無しの上蓋を備える通常の歯車装置の場合であっても、そのポケット無しの上蓋をポケット付きの上蓋に交換すればエネルギロスを低減できる。ただし、ポケットは左右の側壁のそれぞれと一体であってもよい。
【００２０】
以下に、図面を参照しながら、本実施形態による鉄道車両用の歯車装置の具体例を説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態の歯車装置の正面図である。図２は、図１に示す歯車装置の線II−IIにおける断面図である。図３は、図１に示す歯車装置の線III−IIIにおける断面図である。図４は、図３に示す歯車装置の線IV−IVにおける断面図である。図５は、図３に示す歯車装置の線V−Vにおける断面図である。
【００２２】
図１〜図３を参照して、歯車装置１は、小歯車２と、大歯車４と、歯車箱６と、を備える。歯車箱６には、小歯車２及び大歯車４が前後に並べて収容される。大歯車４は小歯車２と噛み合う。小歯車２及び大歯車４は、例えばはすば歯車である。ただし、その歯車の種類は特に限定されない。
【００２３】
歯車箱６は、左右の側壁７と、第１端壁８と、第２端壁９と、底壁１０と、上蓋１１と、を備える。側壁７は、小歯車２及び大歯車４の左右にそれぞれ配置される。第１端壁８は、小歯車２の周面と対向する。第２端壁９は、大歯車４の周面と対向する。左右の側壁７、第１端壁８及び第２端壁９によって、小歯車２及び大歯車４を前後左右から包囲する空間が形成される。この空間の下端は、底壁１０によって閉ざされる。また、その空間の上端は、上蓋１１によって閉ざされる。上蓋１１は、例えばボルト（図示省略）によって、左右の側壁７、第１端壁８、及び第２端壁９に取り付けられる。
【００２４】
小歯車２は中心に軸３（以下、「小歯車軸」ともいう）を有する。その小歯車軸３は、歯車箱６の左右の側壁７にそれぞれ取り付けられた軸受１２によって回転可能に支持される。小歯車軸３の一端に、軸継手（図示省略）を介して電動機（図示省略）が連結される。つまり、小歯車軸３は、動力源に連結可能である。軸受１２は、例えば円すいコロ軸受である。ただし、その軸受の種類は特に限定されない。
【００２５】
大歯車４は軸として車軸５を有する。車軸５は、大歯車４の中心に嵌め込まれて、大歯車４と一体化される。車軸５は、歯車箱６の左右の側壁７にそれぞれ取り付けられた軸受１３によって回転可能に支持される。車軸５の両端には、それぞれ車輪（図示省略）が嵌め込まれる。これにより、大歯車４は車軸５及び車輪と一体化される。軸受１３は、例えば円すいコロ軸受である。ただし、その軸受の種類は特に限定されない。
【００２６】
歯車箱６に潤滑油Ｌが貯溜される。具体的には、歯車箱６の底部には、大歯車４の下部が浸る程度に、潤滑油Ｌが貯溜される（図２参照）。
【００２７】
図２〜図５を参照して、本実施形態では、歯車箱６はポケット１５を備える。ポケット１５は、左右の側壁７のそれぞれと大歯車４との間に配置される。さらにポケット１５は、大歯車４の軸（車軸５）よりも上方にそれぞれ配置される。このようにポケット１５は左右の側壁７に沿って広範囲に配置される。図２及び図３には、ポケット１５が大歯車４の前後方向の全範囲を含む例が示される。また、図２及び図３に示されるポケット１５の底は、下向きに突出する凸領域を２つ有する。その２つの凸領域のそれぞれがポケット１５の最下部となる。
【００２８】
ポケット１５の上部に開口１６が設けられる。開口１６によって、ポケット１５の内部空間の上端が歯車箱６内に開放している。ポケット１５の最下部に孔１７が設けられる（図３及び図５参照）。図３には、ポケット１５の孔１７が小歯車２と大歯車４の噛み合い部の真上からずれた位置に設けられた例が示される。また、図５には、ポケット１５の孔１７が各々に対応する側壁７に向けて傾斜して、その側壁７に向くように設けられた例が示される。ポケット１５は、鋳造等によって歯車箱６の上蓋１１と一体成形される。
【００２９】
本実施形態の歯車装置１によれば、鉄道車両が走行する際、すなわち歯車装置１の作動中、歯車箱６の底部に貯留された潤滑油Ｌは、回転する大歯車４により跳ね上げられて、大歯車４の上方に飛び散る。この潤滑油の飛沫は、歯車（小歯車２及び大歯車４）の噛み合い部、及び軸受１２及び１３に供給される。これにより、各部の潤滑が行われる。その際、大歯車４によって跳ね上げられた潤滑油の飛沫の一部は、ポケット１５の開口１６からポケット１５に導入される。これにより、潤滑油の一部がポケット１５に溜まる。そのため、歯車装置１の作動中、余剰な潤滑油をポケット１５に大量に溜めることができる。これにより、潤滑油量を有効に低減することができる。したがって、潤滑油の循環に起因するエネルギロスを有効に低減できる。
【００３０】
各部（小歯車２と大歯車４の噛み合い部、及び軸受１２及び１３）の潤滑に用いられた潤滑油は、最終的に歯車箱６の底部に戻る。ポケット１５内の潤滑油は、ポケット１５の孔１７から随時少しずつ流出し、最終的に歯車箱６の底部に戻る。歯車箱６の底部に戻った潤滑油Ｌは再び大歯車４により跳ね上げられる。鉄道車両が停止すると、その後にポケット１５内の潤滑油は全て流出し、ポケット１５は空になる。したがって、その後の起動時、歯車箱６の底部には、各部の潤滑に十分な量の潤滑油Ｌが貯溜される。
【００３１】
その他、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の歯車装置は、あらゆる鉄道車両に有効に利用できる。
【符号の説明】
【００３３】
１  歯車装置
２  小歯車
３  小歯車の軸
４  大歯車
５  車軸
６  歯車箱
７  側壁
８  第１端壁
９  第２端壁
１０  底壁
１１  上蓋
１２  軸受
１３  軸受
１５  ポケット
１６  開口
１７  孔
Ｌ  潤滑油
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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