[发明专利]平行万向节传动方式的铁路车辆用齿轮装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有一对螺旋大齿轮和螺旋小齿轮的平行万向节传动方式的铁路车辆用齿轮装置，其中一对螺旋大齿轮和螺旋小齿轮分别具有模数为4～8、压力角为20～30°以及扭转角为15～30°的齿轮规格。

背景技术

平行万向节传动方式的铁路车辆是将固定于车体的主电动机所产生的扭矩借助挠性联轴器、齿轮装置而传递给车轴，来使设置于车轴的车轮旋转，从而在轨道上行驶。使用于这种铁路车辆上的齿轮装置(以下仅称作“齿轮装置”)具有成对的螺旋大齿轮(以下仅称作“大齿轮”)和螺旋小齿轮(以下仅称作“小齿轮”)，一边相互啮合一边旋转地传递扭矩。这种情况下，固定于与挠性联轴器连结的旋转轴的小齿轮和固定于车轴的大齿轮被收纳于齿轮箱内，位于小齿轮的轴向两侧位置的旋转轴部分分别借助第1圆锥磙子轴承而被轴支撑于齿轮箱，而其位于大齿轮的轴向两侧位置的车轴部分分别借助第2圆锥磙子轴承而被轴支撑于齿轮箱。

根据这种齿轮装置，例如，用于供给圆锥磙子轴承的润滑油的粘度因为温度变化而发生变动，引起润滑不良时，会带来圆锥磙子轴承被烧损的不良问题。因此，在这种齿轮装置中，一般进行如下所述的组装，即，通过垫片来进行第1以及第2两圆锥磙子轴承的内圈以及外圈与磙子的各轴向间隙、所谓轴向间隙值(σs)的调整，与一般工业用齿轮装置的轴向间隙值(20～30μm)相比较，能够达到非常大的轴向间隙值(例如，在小齿轮一方，σs：60～170μm；在大齿轮一方，σs：80～210μm)。在较大地设定了轴向间隙值的情况下，圆锥磙子轴承的旋转轴周围的晃动量变大，伴随于此，小齿轮的旋转轴的轴心的倾斜也变大。其结果，行驶时(小齿轮旋转时)，挠性联轴器一旦发生振动，小齿轮就会产生较大的进动，从而会对成对的大齿轮和小齿轮的啮合带来不良影响。

在此，在大齿轮一方，其轴向间隙值虽然与小齿轮的轴向间隙值相比较，设定得更大，但是，通常情况下，固定大齿轮的车轴其自身的轴长尺寸较长，而且，由于借助分别从外侧安装于车轴两端的车轮而被轨道所支撑等，因此，即使较大地设定了轴向间隙值，也可以看成是：几乎不会对成对的大齿轮和小齿轮间的啮合带来不良影响。由此，在大齿轮一方不实施：针对齿高方向的齿面进行的齿形修整、或者针对齿向方向的齿面进行的鼓形修整以及削端修整，仅仅在小齿轮一方实施：针对齿高方向的齿面进行的齿形修整、和针对齿向方向的齿面进行的鼓形(crowning)修整以及削端(relieving)修整，这种改善大齿轮和小齿轮间的啮合的技术在以往就进行了。

即，针对小齿轮，例如，在齿顶的规定范围和齿根的规定范围内，以齿宽整体在齿向方向上一致的形状来实施规定值(例如，齿宽70mm时，为20～30μm)的齿形修整，在齿向方向的齿面，且在齿宽方向中央区域以圆弧曲线(例如，半径R≈17685mm)来实施规定值(例如，为20μm)的鼓形修整，同时在齿宽方向两端侧，以与该鼓形修整时的圆弧曲线不同半径的圆弧曲线来实施规定值(例如，50μm)的削端(修整)，将在齿宽两端面的鼓形修整和削端修整合计起来之后的齿向方向的修整量作为规定值(例如，为70μm)，来实施二维的齿面修整。

不过，近年来，伴随着要求进一步提高铁路车辆速度所带来的电动机的高速运转化，小齿轮的转速日趋得以提高。由此，在大齿轮和小齿轮之间进行扭矩传递时，如果是上述那样的齿形修整，则齿接触区域的面积变小，导致啮合率降低，在大齿轮和小齿轮啮合时所产生的振动和噪音的总体值变大，而且，总体值的主要成份亦即大齿轮和小齿轮啮合时所产生的噪音频率在2000～3000Hz范围，从而产生高频化的问题。根据等响曲线可知，人的听觉对像这种频带的噪音是最敏感的，在相同的分贝单位下，与1000Hz以下的频带的噪音相比较，人能够感觉到10倍左右的嘈杂噪音，因此会带来不愉快感。

根据专利文献1可知：以往，作为降低在大齿轮和小齿轮啮合时所产生的振动和噪音的方法，在螺旋齿轮的齿面上，留出来齿宽方向接触线齿距整数倍的宽度的完全接触线区域，而在该完全接触线区域以外的齿面，实施啮合时没有引起接触的对角接触齿面修整(即，根据齿向方向位置，实施齿高方向齿面的齿形形状逐渐不同的所谓外对角接触的三维的齿面修整)。另外，根据专利文献2可知：为了针对螺旋齿轮的齿面的有效啮合范围，在齿面的啮合接触线方向实施5～20μm的鼓形修整，以将该啮合接触线方向的鼓形修整、和用于齿顶及齿根修整和齿向修整的鼓形修整合计起来之后的最大对角接触修整量达到10～40μm的方式来对齿面实施修整(即，根据齿向方向位置，实施齿高方向齿面的齿形形状逐渐不同的所谓内对角接触的三维的齿面修整)。