平行万向节传动方式的铁路车辆用齿轮装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设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° W及扭转角为15~30°的齿轮规格。
【背景技术】
[0002] 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 晓性联轴器、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 用于运种铁路车辆上的齿轮装置（W下仅称作"齿轮装置"）具有成对的螺旋大齿轮(W下仅 称作"大齿轮"）和螺旋小齿轮（W下仅称作"小齿轮"），一边相互晒合一边旋转地传递扭矩。 运种情况下，固定于与晓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圆锥磅子轴承而被轴支 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圆锥磅子轴承而被 轴支撑于齿轮箱。
[0003] 根据运种齿轮装置，例如，用于供给圆锥磅子轴承的润滑油的粘度因为溫度变化 而发生变动，引起润滑不良时，会带来圆锥磅子轴承被烧损的不良问题。因此，在运种齿轮 装置中，一般进行如下所述的组装，即，通过垫片来进行第IW及第2两圆锥磅子轴承的内圈 W及外圈与磅子的各轴向间隙、所谓轴向间隙值(OS)的调整，与一般工业用齿轮装置的轴 向间隙值(20~30WI1)相比较，能够达到非常大的轴向间隙值(例如，在小齿轮一方，OS: 60~ 170]im;在大齿轮一方，OS :80~210]im)。在较大地设定了轴向间隙值的情况下，圆锥磅子轴 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屯、的倾斜也变大。其结果， 行驶时(小齿轮旋转时），晓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晒合带来不良影响。
[0004] 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W 看成是:几乎不会对成对的大齿轮和小齿轮间的晒合带来不良影响。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W 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W及削端(relieving)修整，运种改善大齿轮和小齿 轮间的晒合的技术在W往就进行了。
[0005] 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，W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20~30WI1)的齿形修整，在齿向方 向的齿面，且在齿宽方向中央区域W圆弧曲线（例如，半径R- 17685mm)来实施规定值(例 如，为20mm)的鼓形修整，同时在齿宽方向两端侧，W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，sown)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70WI1)，来实施二维的齿面修 整。
[0006] 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W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，导致晒合率降低，在大齿轮和小齿轮晒合时 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晒合时 所产生的噪音频率在2000~3000化范围，从而产生高频化的问题。根据等响曲线可知，人的 听觉对像运种频带的噪音是最敏感的，在相同的分贝单位下，与10 0 0H Z W下的频带的噪音 相比较，人能够感觉到10倍左右的增杂噪音，因此会带来不愉快感。
[0007] 根据专利文献1可知：W往，作为降低在大齿轮和小齿轮晒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W外的齿面，实施晒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=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晒合范围，在齿 面的晒合接触线方向实施5~20WI1的鼓形修整，W将该晒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10~40y m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=维的齿面修整）。
[0008] 然而，上述各专利文献所公开的都是实施=维的齿面修整，W往广泛使用的能够 实施二维的齿面修整的齿轮磨床已经无法进行加工。由此，需要高价且高性能的齿轮磨床， 设备投资需要莫大成本。而且，实施=维的齿面修整时的加工相比实施二维的齿面修整的 情形，需要莫大的时间（至少5倍W上的加工时间），生产效率极低。其结果，会产生制作螺旋 齿轮需要莫大的成本的问题。
[0009] 在先技术文献 [0010]专利文献
[0011] 专利文献1:日本专利第2965913号公报
[0012] 专利文献2:日本专利第4952362号公报
【发明内容】
[0013] 本发明鉴于上述的问题，W提供一种下述的平行万向节传动方式的铁路车辆用齿 轮装置作为课题，即，仅W二维的齿面修整就能够降低大齿轮和小齿轮晒合时所产生的振 动和噪音的低成本的铁路车辆用齿轮装置。
[0014] 为了解决上述的课题，本发明第一方案是具有成对的螺旋小齿轮和螺旋大齿轮的 平行万向节传动方式的铁路车辆用齿轮装置，该成对的螺旋小齿轮和螺旋大齿轮分别具有 模数为4~8、压力角为20~30° W及扭转角为15~30°的齿轮规格，对螺旋小齿轮的齿向方 向的齿面实施鼓形修整，其特征在于，所述齿面具有正弦曲线形状，该正弦曲线形状其顶点 位于螺旋小齿轮的齿宽方向中央区域，由单一的正弦函数来表示，且遍及螺旋小齿轮的齿 宽方向上整个宽度。
[0015] 根据上述构成，在小齿轮旋转时，即使小齿轮产生较大的进动，由于小齿轮和大齿 轮W追随进动的方式发生齿接触，因此，最大限度地确保了齿接触区域面积，提高了齿晒合 率。其结果，可W降低小齿轮和大齿轮晒合时所产生的包含边带波的振动和噪音。另外，由 于仅仅实施鼓形修整来获得正弦曲线形状，因此可W利用W往广泛使用的能够实施二维的 齿面修整的齿轮磨床，W同等的时间进行加工，从而可W抑制制作螺旋齿轮的成本上升。
[0016] 不过，固定于旋转轴的小齿轮被收纳于齿轮箱内，位于轴向两侧位置的旋转轴部 分分别借助圆锥磅子轴承而被轴支撑于齿轮箱的情况下，如果（1)运些圆锥磅子轴承的形 式和规格是相同的，（2)从小齿轮的齿宽方向的中屯、到分别配置有圆锥磅子轴承的位置为 止的距离是同等的，（3)支撑圆锥磅子轴承的齿轮箱部分的刚性(该部分的形状和位移量相 同）是同等的，就可W看作小齿轮的齿宽方向的中点和两圆锥磅子轴承的载荷作用点间距 离的中点实质上是一致的。然而，有时:在上述（1)~（3)的至少一个不相同时，小齿轮的齿 宽方向的中点和两圆锥磅子轴承的载荷作用点间距离的中点发生偏离，不能有效地提高齿 晒合率。运种情况下，所述中央区域只要是位于所述螺旋小齿轮的齿宽方向的中屯、和所述 两圆锥磅子轴承的载荷作用点间距离的中点之间位置即可。据此，可W可靠地确保齿接触 区域面积，提高齿晒合率。
[0017] 另外，在第一方案中，优选为，在将因所述螺旋小齿轮一边旋转一边进动而能够产 生的相对于螺旋大齿轮的齿向方向的最大间隙设为Cm,压力角设为a,扭转角设为0，针对螺 旋小齿轮与螺旋大齿轮接触时所变形的程度而将影响度系数设为A、B的情况下，实施所述 鼓形修整时的修整量Ri设定在下式(1)的范围内。
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[0019] 另外，为了解决上述的课题，本发明的第二方案是具有成对的螺旋小齿轮和螺旋 大齿轮的平行万向节传动方式的铁路车辆用齿轮装置，该成对的螺旋小齿轮和螺旋大齿轮 分别具有模数为4~8、压力角为20~30° W及扭转角为15~30°的齿轮规格，其特征在于，构 成为:利用由单一的正弦函数来表示的且遍及螺旋小齿轮的齿宽方向上整个宽度的55% W 上的范围的正弦曲线形状，对螺旋小齿轮的齿向方向的齿面