(57)【要約】  二次元的な歯面修整だけで大歯車と小歯車とが噛み合うときに発生する振動と騒音とを低減することができる低コストの平行カルダン駆動方式の鉄道車両用歯車装置を提供する。  モジュールが４〜８、圧力角が２０〜３０°及びねじれ角が１５〜３０°の歯車諸元を夫々有する、対をなすはすば小歯車（１）とはすば大歯車（２）とを備える平行カルダン駆動方式の鉄道車両用歯車装置では、はすば小歯車の歯筋方向の歯面にクラウニングを施してなる。歯面（１１）は、頂点（１１ａ）がはすば小歯車の歯幅方向中央領域に位置し、単一の正弦関数で表される、はすば小歯車の歯幅方向全幅に亘る正弦曲線形状を持つ。
2015015806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュールが４〜８、圧力角が２０〜３０°及びねじれ角が１５〜３０°の歯車諸元を夫々有する、対をなすはすば小歯車とはすば大歯車とを備える平行カルダン駆動方式の鉄道車両用歯車装置であって、はすば小歯車の歯筋方向の歯面にクラウニングを施してなるものにおいて、  前記歯面は、頂点がはすば小歯車の歯幅方向中央領域に位置し、単一の正弦関数で表される、はすば小歯車の歯幅方向全幅に亘る正弦曲線形状を持つことを特徴とする平行カルダン駆動方式の鉄道車両用歯車装置。
【請求項２】
請求項１記載の平行カルダン駆動方式の鉄道車両用歯車装置であって、  回転軸に固定のはすば小歯車が歯車箱内に収納され、はすば小歯車の軸方向両側に位置する回転軸部分が夫々円錐ころ軸受を介して歯車箱に軸支されるものにおいて、  前記中央領域は、前記はすば小歯車の歯幅方向の中心と前記両円錐ころ軸受の荷重作用点間距離の中点との間であることを特徴とする平行カルダン駆動方式の鉄道車両用歯車装置。
【請求項３】
前記はすば小歯車が回転しながら歳差運動することで生じ得るはすば大歯車に対する歯筋方向の最大隙間をＣｍ、圧力角をα、ねじれ角をβ、はすば小歯車がはすば大歯車と接触するときに変形する度合に対して影響度係数をＡ，Ｂとした場合、前記クラウニングを施すときの修整量Ｒ１は、2015015806.tif 000007
の式（１）の範囲内に設定されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の平行カルダン駆動方式の鉄道車両用歯車装置。
【請求項４】
モジュールが４〜８、圧力角が２０〜３０°及びねじれ角が１５〜３０°の歯車諸元を夫々有する、対をなすはすば小歯車とはすば大歯車とを備える平行カルダン駆動方式の鉄道車両用歯車装置において、  はすば小歯車の歯筋方向の歯面に、単一の正弦関数で表される、はすば小歯車の歯幅方向全幅の５５％以上の範囲に亘る正弦曲線形状にてクラウニングを施す共に、歯幅方向両端側の残存部分を円弧形状にてレリービングを施して構成したことを特徴とする平行カルダン駆動方式の鉄道車両用歯車装置。
【請求項５】
前記はすば小歯車が回転しながら歳差運動することで生じ得るはすば大歯車に対する歯筋方向の最大隙間をＣｍ、圧力角をα、ねじれ角をβ、はすば小歯車がはすば大歯車と接触するときに変形する度合に対して影響度係数をＡ，Ｂとした場合、前記歯幅両端面でのクラウニングとレリービングとを加算した歯筋方向の修整量Ｒ２は、2015015806.tif 000008
の式（２）の範囲内に設定されることを特徴とする請求項４記載の平行カルダン駆動方式の鉄道車両用歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、モジュールが４〜８、圧力角が２０〜３０°及びねじれ角が１５〜３０°の歯車諸元を夫々有する一対のはすば大歯車とはすば小歯車を備える平行カルダン駆動方式の鉄道車両用歯車装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  平行カルダン駆動方式の鉄道車両は、車台に固定の主電動機で発生するトルクを、撓み軸継手、歯車装置を介して車軸に伝達し、車軸に設けた車輪を回転させてレール上を走行する。このような鉄道車両に用いられる歯車装置（以下、単に「歯車装置」という）は、対をなすはすば大歯車（以下、単に「大歯車」という）とはすば小歯車（以下、単に「小歯車」という）とを備え、互いに噛み合いながら回転してトルクを伝達する。この場合、撓み継手に連結される回転軸に固定の小歯車と車軸に固定の大歯車とは歯車箱内に収納され、小歯車の軸方向両側に位置する回転軸部分が夫々第１の円錐ころ軸受を介して歯車箱に軸支されると共に、大歯車の軸方向両側に位置する車軸部分が夫々第２の円錐ころ軸受を介して歯車箱に軸支される。【０００３】  この種の歯車装置では、例えば、温度変化に起因して円錐ころ軸受に給油するための潤滑油の粘度が変動して潤滑不良を引き起こすと、円錐ころ軸受が焼き付くといった不具合を招く。そこで、このような歯車装置では、第１及び第２の両円錐ころ軸受の内輪及び外輪と、ころとの夫々の軸方向間隙、所謂エンドプレー値（σｓ）の調整をシムによって行い、一般的な産業用歯車装置におけるエンドプレー値（２０〜３０μｍ）と比較して非常に大きなエンドプレー値（例えば、小歯車側では、σｓ：６０〜１７０μｍ、大歯車側では、σｓ：８０〜２１０μｍ）となるように組み立てることが一般的である。エンドプレー値を大きく設定した場合、円錐ころ軸受の回転軸周りのがたつきが大きくなり、これに伴って小歯車の回転軸の軸心での傾きも大きくなる。その結果、走行時（小歯車の回転時）、撓み継手が振動すると、小歯車に大きな歳差運動が生じ、対をなす大歯車と小歯車との噛み合いに悪影響を及ぼすことになる。【０００４】  ここで、大歯車側では、そのエンドプレー値が小歯車のエンドプレー値と比較して一層大きく設定されるが、通常、大歯車が固定の車軸はそれ自体の軸長寸法が長く、しかも、車軸の両側に夫々外挿される車輪を介してレールで支持されている等のため、エンドプレー値を大きく設定しても、対をなす大歯車と小歯車との噛み合いに及ぼす悪影響は殆どないものと見做すことができる。このため、大歯車側に対しては、歯丈方向の歯面における歯形修整や、歯筋方向の歯面に対してクラウニング及びレリービング修整を施さず、小歯車に対してのみ、歯丈方向の歯面に対する歯形修整と、歯筋方向の歯面に対してクラウニングとレリービング修整とを施し、大歯車と小歯車との噛み合いを改善させることが従来から行われている。【０００５】  即ち、小歯車に対しては、例えば、歯先の所定範囲と歯元の所定範囲とを歯幅全体の歯筋方向に亘って一律な形状で所定値（例えば、歯幅が７０ｍｍの場合、２０〜３０μｍ）の歯形修整を施し、歯筋方向の歯面に、歯幅方向中央領域を円弧曲線（例えば、半径Ｒ≒１７６８５ｍｍ）で所定値（例えば、２０ｍｍ）のクラウニングを施すと共に歯幅方向両端側を当該クラウニング時の円弧曲線とは異なる半径の円弧曲線で所定値（例えば、５０μｍ）のレリービング（修整）を施し、歯幅両端面でのクラウニングとレリービングと加算した歯筋方向の修整量を所定値（例えば、７０μ���）として二次元的な歯面修整を施している。【０００６】  ところで、近年では、鉄道車両の更なる速度向上の要請による電動機の高速回転化に伴い、小歯車の回転数が上昇の一途を辿っている。このため、大歯車と小歯車との間でトルク伝達を行う際に、上記のような歯形修整では、歯当たり領域の面積が小さくなって噛合い率の低下を招来し、大歯車と小歯車とが噛み合うときに発生する振動と騒音のオーバーオール値が大きくなり、しかも、オーバーオール値の主成分である、大歯車と小歯車とが噛み合うときに発生する騒音の周波数が２０００〜３０００Ｈｚの範囲に高周波化しているという問題が生じている。このような周波数帯域の騒音は、等ラウドネス曲線にて人間の聴覚が最も敏感となるものであり、同一のホン単位において１０００Ｈｚ以下の周波数帯域の騒音と比較して、１０倍程度うるさい騒音として人間が感知するため、不快感を与える。【０００７】  従来、大歯車と小歯車とが噛み合うときに発生する振動と騒音とを低減する方法として、はすば歯車の歯面に対し、歯幅方向接触線ピッチの整数倍の幅の完全接触線領域を残し、この完全接触線領域以外の歯面で噛合い時に接触が起こらない３次元的なバイアス歯面修整を施すこと（つまり、歯筋方向位置によって逐次歯丈方向歯面における歯形形状が異なる、所謂バイアスアウトという三次元的な歯面修整を施すこと）が特許文献１で知られている。また、はすば歯車の歯面の有効噛み合い範囲に対して、歯面の噛み合い接触線方向に５〜２０μmのクラウニングを施工し、この噛み合い接触線方向のクラウニングと、歯先及び歯元修整と歯筋修整のためのクラウニングとを加えた後の最大バイアス修整量が１０〜４０μmとなるように、歯面に修整を施すこと（つまり、歯筋方向位置によって逐次歯丈方向歯面における歯形形状が異なる、所謂バイアスインという三次元的な歯面修整を施すこと）が特許文献２で知られている。【０００８】  然しながら、上記各特許文献記載のものはいずれも三次元的な歯面修整を施すため、従来から広く用いられている二次元的な歯面修整が可能な歯車研削盤ではもはや加工できない。このため、高価かつ高性能な歯車研削盤が必要となり、設備投資に多大なコストがかかる。しかも、三次元的な歯面修整を施すときの加工は、二次元的な歯面修整を施す場合と比較して多大な時間を要し（少なくとも５倍以上の加工時間）、生産性が格段に低下する。その結果、はすば歯車製作に多大なコストがかかるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第２９６５９１３号公報
【特許文献２】特許第４９５２３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  本発明は、以上の点に鑑み、二次元的な歯面修整だけで大歯車と小歯車とが噛み合うときに発生する振動と騒音とを低減することができる低コストの平行カルダン駆動方式の鉄道車両用歯車装置を提供することをその課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  上記の課題を解決するために、本発明の第一態様では、モジュールが４〜８、圧力角が２０〜３０°及びねじれ角が１５〜３０°の歯車諸元を夫々有する、対をなすはすば小歯車とはすば大歯車とを備える本発明の平行カルダン駆動方式の鉄道車両用歯車装置において、はすば小歯車の歯筋方向の歯面にクラウニングを施してなり、前記歯面は、頂点がはすば小歯車の歯幅方向中央領域に位置し、単一の正弦関数で表される、はすば小歯車の歯幅方向全幅に亘る正弦曲線形状を持つことを特徴とする。【００１２】  以上によれば、小歯車の回転時、小歯車に大きな歳差運動が生じても、この歳差運動に追従するように小歯車と大歯車とが歯当たりすることで、歯当たり領域面積が最大限確保されて歯噛合い率が向上する。その結果、小歯車と大歯車とが噛み合うときに発生する側帯波を含む振動と騒音とを低減することができる。また、正弦曲線形状を持つようにクラウニングを施すだけであるため、従来から広く用いられている二次元的な歯面修整が可能な歯車研削盤を用いて同等の時間で加工でき、はすば歯車製作のコスト上昇を抑制することができる。【００１３】  ところで、回転軸に固定の小歯車は歯車箱内に収納され、軸方向両側に位置する回転軸部分が夫々円錐ころ軸受を介して歯車箱に軸支されている場合、（１）これら各円錐ころ軸受の形式や仕様が同一であり、（２）小歯車の歯幅方向の中心から円錐ころ軸受が夫々配置されている位置までの距離が同等であり、（３）円錐ころ軸受を支持する歯車箱部分の剛性（当該部分の形状や変位量が同一）が同等であれば、小歯車の歯幅方向の中点と両円錐ころ軸受の荷重作用点間距離の中点とが実質的に合致していると見做すことができる。然し、上記（１）〜（３）の少なくも一つが異なると、小歯車の歯幅方向の中点と両円錐ころ軸受の荷重作用点間距離の中点とがずれ、効果的に歯噛合い率を向上することができない場合がある。このような場合、前記中央領域は、前記はすば小歯車の歯幅方向の中心と前記両円錐ころ軸受の荷重作用点間距離の中点との間とすればよい。これにより、歯当たり領域面積が確実に確保されて歯噛合い率を向上させることができる。【００１４】  なお、第一の態様において、前記はすば小歯車が回転しながら歳差運動することで生じ得るはすば大歯車に対する歯筋方向の最大隙間をＣｍ、圧力角をα、ねじれ角をβ、はすば小歯車がはすば大歯車と接触するときに変形する度合に対して影響度係数をＡ，Ｂとした場合、前記クラウニングを施すときの修整量Ｒ１は、2015015806.tif 000003
の式（１）の範囲内に設定されることが好ましい。【００１５】  また、上記の課題を解決するために、本発明の第二態様では、モジュールが４〜８、圧力角が２０〜３０°及びねじれ角が１５〜３０°の歯車諸元を夫々有する、対をなすはすば小歯車とはすば大歯車とを備える平行カルダン駆動方式の鉄道車両用歯車装置において、はすば小歯車の歯筋方向の歯面に、単一の正弦関数で表される、はすば小歯車の歯幅方向全幅の５５％以上の範囲に亘る正弦曲線形状にてクラウニングを施す共に、歯幅方向両端側の残存部分を円弧形状にてレリービングを施して構成したことを特徴とする。【００１６】  以上によれば、第一の態様と同様、小歯車の回転時、小歯車の歳差運動に追従するように小歯車と大歯車とが歯当たりすることで、段落番号０００５に記載した上記従来例と比較して、歯当たり領域面積がより一層確保されて歯噛合い率が向上し、小歯車と大歯車とが噛み合うときに発生する側帯波を含む振動と騒音とを低減することができる。この場合、歯面に対してクラウニングとレリービングとの歯筋方向の二次元的な歯面修整を施すだけであるため、第一の態様と同様、はすば歯車製作のコスト上昇を抑制することができる。【００１７】  なお、第二の態様において、前記はすば小歯車が回転しながら歳差運動することで生じ得るはすば大歯車に対する歯筋方向の最大隙間をＣｍ、圧力角をα、ねじれ角をβ、はすば小歯車がはすば大歯車と接触するときに変形する度合に対して影響度係数をＡ，Ｂとした場合、前記歯幅両端面でのクラウニングとレリービングとを加算した歯筋方向の修整量Ｒ２は、2015015806.tif 000004
の式（２）の範囲内に設定されることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】平行カルダン駆動方式の鉄道車両の構成を示す模式図。
【図２】(ａ)は、本発明の歯車装置を示す部分断面図、（ｂ）は、小歯車の部分を更に拡大して示す部分断面図、（ｃ）は、小歯車の歯筋方向歯面修整を説明する図。
【図３】従来例の歯車装置にて騒音を測定し、測定データをＦＦＴアナライザーにて周波数分析を行った結果を示すグラフ。
【図４】従来例の歯車装置にて小歯車の歯面の大歯車の歯面に対する歯筋方向の隙間の推移をシミュレーション解析した結果を示すグラフ。
【図５】(ａ)及び（ｂ）は、小歯車と大歯車との歯面間に生じる隙間を説明する斜視図。
【図６】他の実施形態に係る小歯車の歯筋方向歯面修整を説明する図。
【図７】本発明を適用して製作した小歯車（発明品）と従来例に従い製作した小歯車（従来品）との歯面修整形状を夫々示すグラフ。
【図８】(ａ)〜（ｃ）は、発明品１，２と従来品との小歯車の歯当たり領域をシミュレーション解析した結果を示す図。
【図９】発明品２と従来品とを用い、騒音レベルを測定した結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１９】  以下、図面を参照して、平行カルダン駆動方式の鉄道車両に本発明の歯車装置を適用したものを例に実施形態（第一の態様）を説明する。
【００２０】  図１を参照して、ＲＣは、平行カルダン駆動方式の鉄道車両であり、鉄道車両ＲＣは、図示省略の車台に固定の主電動機ＤＭと、この主電動機ＤＭに撓み軸継手ＦＣを介して連結される歯車装置ＧＭとを備え、主電動機ＤＭで発生するトルクを、撓み軸継手ＦＣ、歯車装置ＧＭを介して車軸ＤＳに伝達し、車軸ＤＳに設けた左右一対の車輪ＤＷ，ＤＷを回転させて図外のレール上を走行するようになっている。なお、主電動機ＤＭや撓み軸継手ＦＣ等の構成要素については、公知のものが利用できるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００２１】  図２を参照して、歯車装置ＧＭは、対をなすはすば小歯車（以下、「小歯車１」という）とはすば大歯車（以下、「大歯車２」という）とを備え、小歯車１と大歯車２とが互いに噛み合いながら回転してトルクを伝達する。小歯車１と大歯車２とは、モジュールが４〜８、圧力角が２０〜３０°及びねじれ角が１５〜３０°の歯車諸元を夫々有するように製作されている。また、撓み継手ＦＣに連結される回転軸３に固定の小歯車１と車軸ＤＳに固定の大歯車２とは歯車箱４内に収納され、小歯車１の軸方向両側に位置する回転軸３部分が夫々第１の円錐ころ軸受５１，５２を介して歯車箱４に軸支されると共に、大歯車２の軸方向両側に位置する車軸ＤＳ部分が夫々第２の円錐ころ軸受６１，６２を介して歯車箱４に軸支されている。
【００２２】  第１の円錐ころ軸受５１，５２は、同一構成を有し、回転軸３にしまり嵌めされる内輪５１と、ころ５２と、リテーナ−５３と、外輪５４とを備える公知のものであり、歯車箱４の軸受装着箇所には、外輪５４に外嵌され、小歯車１との間で内輪５１を軸方向両側から挟み込む蓋体兼用の押え板５５ａ、５５ｂが設けられている。他方、第２の円錐ころ軸受６１，６２もまた、同一構成を有し、車軸ＤＳにしまり嵌めされる内輪６１と、ころ６２と、リテーナ−６３と、外輪６４とを備える公知のものであり、歯車箱４の軸受装着箇所には、外輪６４に外嵌する蓋体４１ａ，４１ｂが固定されている。また、大歯車２との間で内輪６１を軸方向両側から挟み込む軸受押え６５が車軸ＤＳにしまり嵌めにより固定されている。そして、大歯車２が回転すると、歯車箱４下部に収納される潤滑油（図示せず）がかき上げられ、小歯車１と大歯車２との噛み合い面や円錐ころ軸受５１，５２，６１，６２の潤滑が行われる。
【００２３】  ところで、この種の歯車装置ＧＭでは、例えば、温度変化に起因して潤滑油の粘度が変動して潤滑不良を引き起こすと、円錐ころ軸受５１，５２，６１，６２が焼き付くといった不具合を招く。そこで、第１及び第２の両円錐ころ軸受５１，５２，６１，６２の内輪５１，６１及び外輪５４，６４と、ころ５２，６２との夫々の軸方向間隙、所謂エンドプレー値（σｓ）の調整をシム７ａ，７ｂによって行うと共に（図２（ａ）参照）、各エンドプレー値（σｓ）が、小歯車側で６０〜１７０μｍ、大歯車側で８０〜２１０μｍとなるように設定している。このように小歯車１のエンドプレー値（σｓ）を大きく設定して小歯車１を組み付けた場合、円錐ころ軸受５１，５２の回転軸３周りのがたつきが大きくなり、これに伴って小歯車１の回転軸３の軸心は、＋θから−θの角度範囲で傾くことになる（図２（ｂ）参照）。その結果、走行時（小歯車の回転時）、撓み継手ＦＣが振動すると、小歯車１に大きな歳差運動が生じ、対をなす小歯車１と大歯車２との噛み合いに悪影響を及ぼす。
【００２４】  ここで、段落番号０００５に記載した上記従来例の小歯車と大歯車を備えた歯車装置に対して、小歯車の回転数を４４８０ｒｐｍとして騒音測定し、その測定データをＦＦＴアナライザーにて周波数分析を行い、その結果を図３に示す。これによれば、噛合い周波数の２１６５Ｈｚで騒音レベルが大きくなるピーク騒音の山が表れ、その両側に、低周波数領域と高周波数領域との或る周波数にて騒音レベルが大きく表れるいくつかのピーク騒音（以下、単に「側帯波」という）が表れていることが確認された。これから、従来例の歯車装置は、小歯車と大歯車とが噛合って回転するとき、小歯車と大歯車との歯当たり領域面積が小さくなって噛合い率不足を招来していると考えられる。
【００２５】  そこで、本願の発明者らは、鋭意研究を重ね、回転軸の回転位相角をφとし、小歯車の歳差運動により生じる、当該小歯車の歯面の大歯車の歯面に対する歯筋方向の隙間がどのように推移するかをシミュレーション解析し、小歯車の回転位相角φが０°〜１８０°の間で当該小歯車が半回転する間に、図４に示すように、最大隙間＋Ｃｍから最小隙間−Ｃｍへと、単一の正弦関数で表される正弦曲線に則った軌跡を描くことの知見を得た。隙間Ｃは、図５(ａ)及び図５（ｂ）に示すように、小歯車１と大歯車２とに歯筋方向誤差或いは回転軸に平行度誤差があり、小歯車と大歯車とが噛合って回転するときに一方の歯筋方向の端面での小歯車１の歯１０と大歯車２の歯２０との歯面１１，２１間に生じる隙間であって、平行誤差による隙間Ｕ１と食違い誤差による隙間Ｕ２とを加えたものである。
【００２６】  上記知見に基づいて、本実施形態では、図２（ｃ）に示すように、歯筋方向の歯面１１に対し、頂点１１ａが小歯車１の歯幅ＧＷ方向中央領域に位置し、単一の正弦関数で表される、小歯車１の歯幅ＧＷ方向全幅に亘る正弦曲線形状を歯面１１が持つようにクラウニングを施した。ここで、上記如く、回転軸３に固定の小歯車１は歯車箱４内に収納され、小歯車１の軸方向両側に位置する回転軸３部分が夫々円錐ころ軸受５１，５２を介して歯車箱４に軸支されている場合、（１）各円錐ころ軸受５１，５２の形式や仕様が同一であり、（２）小歯車１の歯幅方向の中心から円錐ころ軸受５１，５２が夫々配置されている位置までの距離が同等であり、（３）円錐ころ軸受５１，５２を支持する歯車箱４部分の剛性（当該部分の形状や変位量が同一）が同等であれば、小歯車１の歯幅ＧＷ方向の中点ＧＣと両円錐ころ軸受５１，５２の荷重作用点間距離の中点とが実質的に合致していると見做すことができる。このよう場合には、歯幅ＧＷ方向の中心ＧＣを通る中心線ＧＬ上に頂点１１ａが位置すればよい。
【００２７】  他方で、上記（１）〜（３）の少なくも一つが異なると、例えば、図２（ｂ）に示すように、小歯車１の歯幅方向の中心から円錐ころ軸受５１，５２が夫々配置されている位置までの距離が異なると、小歯車１の歯幅ＧＷ方向の中点ＧＣと両円錐ころ軸受５１，５２の荷重作用点５Ｐ，５Ｐ間距離の中点５Ｃとがずれ、効果的に歯噛合い率を向上することができない。このような場合、中央領域は、小歯車１の歯幅方向の中心ＧＣと両円錐ころ軸受５１，５２の荷重作用点５Ｐ，５Ｐ間距離の中点５Ｃとの間に位置していればよい。また、クラウニングを施すときの修整量Ｒ１は、最大隙間をＣｍ、圧力角をα、ねじれ角をβ、はすば小歯車がはすば大歯車と接触するときに変形する度合に対して影響度係数をＡ，Ｂとした場合、次式（１）から算出される。    2015015806.tif 000005
【００２８】  以上によれば、小歯車１の回転時、小歯車１に大きな歳差運動が生じても、この歳差運動に追従するように小歯車１と大歯車２とが歯当たりすることで、歯当たり領域面積が最大限確保されて歯噛合い率が向上する。その結果、小歯車１と大歯車２とが噛み合うときに発生する側帯波を含む振動と騒音とを低減することができる。また、歯筋方向の歯面１１に対して、正弦曲線形状を持つようにクラウニングを施すだけであるため、従来から広く用いられている二次元的な歯面修整が可能な歯車研削盤を用いて同等の時間で加工でき、小歯車１の製作コスト上昇を抑制することができる。しかも、中央領域を小歯車１の歯幅方向の中心ＧＣと両円錐ころ軸受５１，５２の荷重作用点５Ｐ，５Ｐ間距離の中点５Ｃとの間に位置させたため、上記（１）〜（３）の少なくも一つが異なっていても、歯当たり領域面積が確実に確保されて歯噛合い率を向上せることができる。
【００２９】  上記実施形態では、歯筋方向の歯面１１に対し、単一の正弦関数で表される、小歯車１の歯幅ＧＷ方向全幅に亘る正弦曲線形状を歯面１１が持つようにクラウニングを施したものを例に説明したが、これに限定されるものではない。同一の部材または要素について同一の符号を用いながら図６を参照して説明すれば、他の実施形態（第二の態様）に係る小歯車１は、その歯筋方向の歯面１１に対して、頂点１１ａが小歯車１の歯幅ＧＷ方向中央領域に位置し、単一の正弦関数で表される、小歯車１の歯幅ＧＷ方向全幅の５５％以上の範囲ＧＷ１に亘る正弦曲線形状にてクラウニングを施し、歯幅ＧＷ方向両端側の残存部分ＧＷ２，ＧＷ２を円弧形状にてレリービングを施して構成されている。なお、上記（１）〜（３）の少なくも一つが異なる場合、上記同様、中央領域は、小歯車１の歯幅方向の中心ＧＣと両円錐ころ軸受５１，５２の荷重作用点５Ｐ，５Ｐ間距離の中点５Ｃとの間に位置していればよく、また、半径の異なる二以上の円弧形状を組み合わせてレリービングを施すようにしてもよい。更に、歯幅ＧＷ両端面でのクラウニングとレリービングとを加算した歯筋方向の修整量Ｒ２は、上記同様、最大隙間をＣｍ、圧力角をα、ねじれ角をβ、はすば小歯車がはすば大歯車と接触するときに変形する度合に対して影響度係数をＡ，Ｂとした場合、次式（２）で算出される。2015015806.tif 000006
【００３０】  次に、本発明の効果を確認するため、次の実験を行った。即ち、歯車装置ＧＭの小歯車１と大歯車２とを上述の歯車諸元を夫々有するように製作し、小歯車１に対して、頂点１１ａが小歯車１の歯幅ＧＷ方向の中心線ＧＬ上に位置し、単一の正弦関数で表される、小歯車１の歯幅ＧＷ方向全幅に亘る正弦曲線形状を歯面１１が持つようにクラウニングを施し、これを発明品１（第一の態様のもの）とした。この場合、修整量Ｒ１を０．０４５ｍｍとした。また、小歯車１に対して、頂点１１ａが小歯車１の歯幅ＧＷ方向の中心線ＧＬ上に位置し、単一の正弦関数で表される、小歯車１の歯幅ＧＷ方向全幅の５５％の範囲ＧＷ１に亘る正弦曲線形状にてクラウニングを施し、歯幅ＧＷ方向両端側の残存部分ＧＷ２，ＧＷ２を円弧形状にてレリービングを施し、これを発明品２（第二の態様のもの）とした。この場合、クラウニングとレリービングとを加算した修整量Ｒ２を０．０６ｍｍとした。比較例として、前記と同様、歯車装置ＧＭの小歯車１と大歯車２とを上述の歯車諸元を夫々有するように製作し、小歯車１に対して、歯筋方向の歯面に、歯幅方向中央領域を円弧曲線（例えば、半径Ｒ≒１７６８５ｍｍ）のクラウニングと、歯幅方向両端側を当該クラウニング時の円弧曲線と異なる半径の円弧曲線でのレリービングとを施し、歯幅両端面でのクラウニングとレリービングと加算した歯筋方向の修整量が０．０７０ｍｍとなるように歯面修整を施した（従来品）。
【００３１】  図７は、発明品１，２と従来品との歯面の修整形状を夫々示すグラフであり、図７中、実線で示すものが発明品１、一点鎖線で示すものが発明品２、点線で示すものが従来品である。これによれば、歯筋方向の修整形状が明らかに異なることが判る。次に、発明品１，２並びに従来品に対し、互いに噛み合わせながら小歯車と大歯車とを回転させたときの大歯車に対する小歯車の歯当たり領域を、歯当たり解析ソフト（東洋電機製造株式会社製）を用いてシミュレーション解析し、その結果を図８(ａ)〜図８（ｃ）に示す。これによれば、従来品では、歯当たり領域は約３９％であった（図８（ｃ）参照）。それに対して、発明品１では、歯当たり領域が約６４％であり（図８（ａ）参照）、歯当たり領域が従来品と比較して約１．６倍向上し、また、発明品２でも、歯当たり領域が約４８％であり（図８（ｂ）参照）、歯当たり領域が従来品と比較して約１．２倍向上していることが確認された。これにより、噛合い率が大幅に向上することが判る。
【００３２】  次に、発明品２及び従来品を用い、小歯車の回転数を４３１０ｒｐｍ〜５４７８ｒｐｍの範囲内で変化させ、そのときの騒音レベルを測定し、その結果を図９に示す。これによれば、特に、小歯車の回転数が４４９０ｒｐｍを超えるとき及び５２００ｒｐｍを超えるときに、噛合い率が向上していることで騒音レベルを効果的に低下できていることが確認された。
【００３３】  以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００３４】  ＲＣ…平行カルダン駆動方式の鉄道車両、ＧＭ…歯車装置、１…はすば小歯車（小歯車）、２…はずば大歯車（大歯車）、１１…歯面、１１ａ…頂点、ＧＷ…歯幅、ＧＣ…歯幅方向中点、３…回転軸、４…歯車箱、５１，５２…円錐ころ軸受、５Ｐ…円錐ころ軸受の荷重作用点、５Ｃ…荷重作用点間の中点、Ｒ１，Ｒ２…クラウニング時の修整量。
【図１】
2015015806.tif 000009
【図２】
2015015806.tif 000010
【図３】
2015015806.tif 000011
【図４】
2015015806.tif 000012
【図５】
2015015806.tif 000013
【図６】
2015015806.tif 000014
【図７】
2015015806.tif 000015
【図８】
2015015806.tif 000016
【図９】
2015015806.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成28年1月18日(2016.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
即ち、小歯車に対しては、例えば、歯先の所定範囲と歯元の所定範囲とを歯幅全体の歯筋方向に亘って一律な形状で所定値（例えば、歯幅が７０ｍｍの場合、２０〜３０μｍ）の歯形修整を施し、歯筋方向の歯面に、歯幅方向中央領域を円弧曲線（例えば、半径Ｒ≒１７６８５ｍｍ）で所定値（例えば、２０μｍ）のクラウニングを施すと共に歯幅方向両端側を当該クラウニング時の円弧曲線とは異なる半径の円弧曲線で所定値（例えば、５０μｍ）のレリービング（修整）を施し、歯幅両端面でのクラウニングとレリービングと加算した歯筋方向の修整量を所定値（例えば、７０μｍ）として二次元的な歯面修整を施している。
【国際調査報告】
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