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歯車比

はぐるまひ

ここでは鉄道車両における歯車装置の比率を紹介。
目次[非表示]

概要

主電動機側の小歯車と被駆動大歯車の比率を表すもの。歯の数の比であると同時に径の比でもある。
計算はA:B=B/Aである。一般に「歯数比4.82(113系など)」という呼び名は、このB÷Aの商で、歯車の設計方針としてAとBは互いに素になるものを選んでいることから実際には殆どが循環小数になるものを小数点第2位までで切ったものである(国鉄特急型の3.5や名鉄7000系の4.875など、小数点以下ながら循環しないで割り切れるものも多少はある)。
下の一覧のとおり、A+B=99か113になるものが多く、またそれ以外の数を取る場合でも同一事業者・同一世代であればある程度の幅の中に収斂する。
吊掛式はモータ筐体の端に車軸受けが付くのでA+Bは否応なく固定されるのだが、カルダン駆動であっても歯車はギアボックス内に密封されるため、無闇矢鱈に異なるA+Bをベースとする歯数比を設定するのはギアボックスの種類を徒に増やすことになり望ましくないためである。

同じトルク、回転数の条件で、

  • 歯車の比率が小さいと車輪の回転数が大きくなり、低速域では加速性能が低いが、高速性能は高くなる。
  • 逆に歯車の比率が大きいと車輪の回転力が大きくなり、低速域では加速性能が高いが、高速性能は低くなる。
    • 在来線誘導モーターでは一時期最高回転数を上げることで小さめのモーターを使いながら高加速・高速性能を両立しようとした。しかし本州以南の在来線はほぼ全て自己通風型であるため高回転時の冷却ファンの騒音がひどくなることが判明し現在は比を少し下げ、モーターの出力でカバーしている。
前者が新幹線特急形電車などに適し、後者が一般形電車などに適する。
とはいえN700系のように大出力に物を言わせて加速性能が在来線の一般型電車とほとんど同じ車両すらある。

音程

小歯車の数により基本周波数と低音の関係が変化し、走行音に影響する。小歯車が大きくなるにつれて基本周波数の音が半音ずつ高くなる。
ここでは概ね小歯車14~17系統の音程を紹介する。

小歯車の数によって変化するのは、「高音」の方である。音源は歯車の噛み合い振動。小歯車の数が増えると、1回転当たりに噛み合う歯数が増え、低音のモータ音や継手との和音が変化する。

下の法則に当てはまらない車両もある。主な原因は以下の通り。

  • 誘導電動機・同期電動機の固定子極数が4極よりも多く、インバータの出力周波数が高い。よってモータ音が若干高くなる。

歯車比14:x

交流モーター(VVVFインバータ制御)車においては最も多く存在する音程。基音と低音の関係が短7度になる。VVVF車でははじめに基音と最高音が長6度関係となる。変調後、基音の短3度下の音が鳴る。

JR東日本E235系電車


国鉄・JR車両
(14:99=1:7.07)207系900番台207系209系701系E127系E231系E235系JR四国7000系、JR四国6000系、キハE200形HB-E300系HB-E210系GV-E400系H100形
(14:91=1:6.50)303系305系813系815系817系BEC819系821系EV-E801系
(14:85=1:6.07)203系205系713系719系JR四国7200系
(14:78=1:5.57)283系383系
私鉄・地下鉄その他
(14:111=1:7.93)箱根登山鉄道3000形
(14:109=1:7.79)東京メトロ9000系06系07系03系03-126編成以降05系6〜10次車15000系16000系1000系05系B修車13000系2000系東武70000系
(14:103=1:7.36)OsakaMetro20系新20系北大阪急行電鉄8000形9000形近鉄7000系・7020系
(14:99=1:7.07)南海1000系阪神5500系神戸電鉄1000系・1300系3000系5000系6000系・6500系小田急2000形3000形1・2次車東急2000系2020系・6020系・3020系東武30000系京王1000系(2代)都営6300形10-300形相鉄10000系北越急行HK100形、遠州鉄道2000形、静岡鉄道A3000形名鉄200系VVVF車
(14:87=1:6.21)東急3000系(2代)5000系(2代)6000系(2代)7000系(2代)、横浜高速鉄道Y000系・Y500系東京メトロ05系11〜13次車08系10000系東武20050系・20070系10080系更新前9050系西武30000系40000系001系西鉄9000形
(14:85=1:6.07)京阪7000系7200系9000系10000系3000系(2代)13000系南海2000系2300系8300系50000系京成3700形3000形(2代)・3100形(2代)・3600形3668編成名鉄6000系6600系100系1700系東急9000系7600系7700系1000系京急800形京王8000系9000系5000系(2代)阪急3100系能勢電鉄1500系
(14:83=1:5.93)京急1500形1700番台600形2100形新1000形都営5500形
(14:81=1:5.77)阪神8000系
(14:79=1:5.64)京阪2600系6000系
(14:74=1:5.29)京都市交通局50系、(14:71=1:5.07)京阪800系

歯車比15:x

国鉄通勤形車両およびJR西日本、JR東海のVVVF車などに多く存在する音程。基音と低音の関係が長7度になる。VVVF車でははじめに基音と最高音が完全5度となる。変調後、基音の長3度下の音が鳴る。

225系100番台


国鉄・JR車両
(15:98=1:6.53)223系373系313系125系JR四国5000系321系521系225系227系323系、811系1500番台
(15:91=1:6.07)103系105系119系121系
(15:89=1:5.93)E721系
(15:84=1:5.60)101系123系201系419系715系107系811系
私鉄・地下鉄その他
(15:101=1:6.73)東京メトロ01系02系北神急行7000形新京成電鉄8800形8900形
(15:100=1:6.67)神戸市交通局6000形
(15:98=1:6.53)東京メトロ6000系7000系東武50000系60000系10030系更新車神戸市交通局1000形2000形3000形横浜市交通局3000形福岡市交通局2000系小田急30000形つくばエクスプレスTX-2000系TX-1000系南海8000系12000系
(15:93=1:6.20)近鉄6600系
(15:92=1:6.13)近鉄6020系6200系16000系・16010系、小田急2400形・2600形
(15:86=1:5.73)近鉄3200系初期車5200系5205編成以降5800系1420系1430系1230系他、西武101系新101系・301系4000系9000系10000系東京メトロ8000系03系03-101〜125編成05系1〜5次車東急7200系仙台市交通局1000系
(15:84=1:5.60)名鉄6500系6800系京阪2200系2400系福岡市交通局1000系
(15:82=1:5.47)山陽電鉄2300系3000系5000系・5030系6000系京急1500形1500番台近鉄1000系1010系2000系2680系・1470系・2480系、新京成電鉄800形

歯車比16:x

近郊型電車などに多く存在する音程。基音と低音の関係が完全8度(オクターブ)になる。VVVF車でははじめに基音と最高音が増4度となる。変調後、基音の完全4度下の音が鳴る。

E233系


国鉄・JR車両
(16:97=1:6.06)255系E217系E501系E531系E233系EV-E301系E129系
(16:89=1:5.56)JR四国8000系JR四国8600系
(16:83=1:5.19)211系213系215系221系311系721系6〜8次車
私鉄・地下鉄その他
(16:103=1:6.44)名古屋市交通局5050形・2000形・N1000形
(16:101=1:6.31)近鉄3200系後期車5200系初期車1422系1220系・6400系他・シリーズ2116400系・16600系西武6000系20000系西鉄6050形7000形・7050形・3000形小田急1000形
(16:99=1:6.19)名古屋市交通局6000形3050形6050形N3000形神戸電鉄1100系・1150系・1500系2000系OsakaMetro10系30000系京都市交通局10系営団5000系
(16:98=1:6.13)阪急8200系・8000系8040番台
(16:97=1:6.06)阪神9000系9300系1000系5550系5700系泉北高速鉄道5000系7000系7020系小田急3000形3次車以降8000形機器更新車都営5300形京成3500形相鉄11000系12000系20000系上信電鉄7000形
(16:87=1:5.44)東武10000系10080系更新後20000系9000系
(16:85=1:5.31)能勢電鉄1700系阪急3000系5000系5100系5200系2200系・6000系7000系8000系初期車近鉄8000系8400系8600系東武8000系6000系・6050系100系スペーシア東急8000系8500系8090系8590系小田急8000形更新前西武2000系3000系新2000系京王6000系7000系都営10-000形南海6000系6200系6300系7000系7100系9000系泉北高速鉄道3000系
(16:84=1:5.25)阪急2300系3300系5300系6300系7300系8300系9300系京阪3000系(初代)1000系5000系8000系京成3400形3600形AE100形
(16:78=1:4.875)名鉄5300系金属ばね車5500系7000系7700系7500系8800系

歯車比17:x

基音と低音の関係が短9度になる。この音程は数少なく、主に特急型車両名鉄車両に多く使われている。

速きこと、しまかぜの如し!


国鉄・JR車両
(17:96=1:5.65)281系E653系285系E257系E751系E259系287系E657系E353系271系
(17:88=1:5.18)E351系JR四国8000系試作車
(17:82=1:4.82)401系421系111系113系115系403系423系117系185系415系711系417系721系1〜5次車251系253系
私鉄・地下鉄その他
(17:98=1:5.76)OsakaMetro66系
(17:96=1:5.65)名鉄3500系3700系3100系300系3300系3150系2000系2200系4000系9500系名古屋市交通局7000形小田急4000形
(17:84=1:4.94)近鉄3000系21020系22600系50000系南海30000系・31000系
(17:82=1:4.82)名鉄1000系・1200系・1030系・1230系・1800系・1850系1380系

小歯車が18以上の車両

(18:96=1:5.33)阪急8000系中期車以降9000系1000系1300系
(18:95=1:5.28)東武250系500系
(18:94=1:5.22)681系683系
(18:87=1:4.83)883系885系
(18:85=1:4.72)近鉄8810系・9000系・9200系
(18:83=1:4.61)近鉄2400系・2410系・2430系・2600系2610系2800系西鉄700形5000形6000形
(18:81=1:4.50)名鉄5300系空気ばね車
(18:79=1:4.39)山陽電鉄2000系3200系

(19:118=1:6.21)東急5050系5177編成・5178編成7000系7108編成以降
(19:93=1:4.89)731系733系735系京成AE形(2代)
(19:82=1:4.32)近鉄22000系23000系
(19:80=1:4.21)165系169系455系475系457系381系781系413系717系785系京急2000形
(19:79=1:4.16)小田急50000形60000形
(19:69=1:3.63)E1系新幹線

(20:79=1:3.95)651系783系
(20:75=1:3.75)東武1720系200系

(21:93=1:4.43)789系1000番台
(21:80=1:3.81)近鉄12200系12400系・12410系・12600系21000系26000系20000系・18200系・18400系

(22:77=1:3.50)181系485系583系183系787系

(23:96=1:4.17)小田急70000形
(23:91=1:3.96)789系基本番台
(23:68=1:2.96)300系新幹線700系新幹線:C編成

(27:65=1:2.41)100系新幹線:X・G編成
(28:85=1:3.04)E2系新幹線E3系新幹線E7系・W7系新幹線
(28:78=1:2.79)500系新幹線700系新幹線:B・E編成800系新幹線
(29:81=1:2.79)N700系新幹線
(29:63=1:2.17)0系新幹線200系新幹線100系新幹線:V・K・P編成
(31:82=1:2.645)E5系新幹線E6系新幹線H5系新幹線

特殊な事例

(6:41=1:6.83)阪神5101形・5201形
(10:45=1:4.50)相鉄7000系
(10:49=1:4.90)相鉄7050系、8000系
(9:49=1:5.44)相鉄9000系 ※これらは直角カルダン駆動方式

(13:74=1:5.69)阪神5001形(2代)・5131形・5331形ほか多数・2000系3000系


関連項目

鉄道車両 電車 カルダン駆動 WN駆動 VVVF

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