JP2003529728A - 伝達装置の急速切離しのためのクラッチ構造 - Google Patents

伝達装置の急速切離しのためのクラッチ構造

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JP2003529728A
JP2003529728A JP2001572768A JP2001572768A JP2003529728A JP 2003529728 A JP2003529728 A JP 2003529728A JP 2001572768 A JP2001572768 A JP 2001572768A JP 2001572768 A JP2001572768 A JP 2001572768A JP 2003529728 A JP2003529728 A JP 2003529728A
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sleeve
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clutch structure
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ファルク，クルト
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フオイト、セーフセット、アーベー
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Abstract

(57)【要約】 １の要素が対応するスリーブ（１）を支承する円錐形軸端であり、該スリーブはその軸方向端部において二つの互いに間隔を空けたボールベアリングとその間に配置された動力伝達リング（２０）を外側に支承し、環状の動力伝達本体（７）が前記ボールベアリングを取り囲んでそれによって支承され、そして前記本体上の弁の媒体を通って加圧される時該リングの外表面との動力伝達係合が達成されるように前記本体（７）の内表面を縮小させる加圧し得る油圧チャンバーを含み、スリーブ（１）は本体（７）とスリーブ（１）の間の相対回転時に油圧チャンバー（８）の圧力を解放するため本体（７）に支承された要素（１０）に作用するのに適したかみ合い要素（１４）を支承している、選定されたトルクを上廻った時伝達システム中の二つの要素の急速切離しのためのクラッチ構造であって；前記リング（２０）及び本体（７）は前記油圧チャンバー（８）が減圧された時相互に自由に通り過ぎるように適合しており、そして前記リング（２０）はクラッチ部品間の相対的回転が該クラッチが引金された時前記リングと本体の間で起こるように前記スリーブへ作動的に接続されていることを特徴とするクラッチ構造に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１に規定した種類のクラッチ構造であって、前記クラッチ構
造を介して相互に連結された２つの伝達部材を、予め決定された瞬間に相互に切
り離すように機能するクラッチ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この特定の種類のクラッチ構造は、時には安全カップリングと呼ばれ、例えば
ＷＯ９７／２１０４４から良く知られている。そのようなクラッチ又はカップリ
ングは、もし伝達装置及びクラッチを介して伝達されるトルクが限界値を超えれ
ば、起こり得る損傷から伝達装置の駆動する側及び／又は駆動される側の装置を
保護するために、しばしば高負荷が伝達される伝達装置において使用される。こ
の特定の種類のクラッチは、該クラッチを容易且つ素早く変換でき、そして／又
は修理できるようにするために、クラッチ又はカップリング自体に与える損傷を
最小限にして負荷伝達を止める。
【０００３】 しかしながら、安全カップリングを収納するために組み込まれた軸方向のスペ
ースの長さは、しばしば限られている。このことはさもなければクラッチが中に
取付けられる伝達装置の他の部品への重大な変更を必要とするであろうから、解
決しなければならない特別の問題を発生する。
【０００４】 これに関連した１つの例は、与えられた設計の現存する急行列車の各車輛は客
車の一端に個々に電気駆動されるモーターを持っていることである。モーターの
出力軸は短く、長いロッド及びそれへ接続した第２のユニバーサルジョイントを
介して第１のユニバーサルジョイントへ連結され、該第２のユニバーサルジョイ
ントは１対の車輪のそれぞれを駆動するために各々に連結された２つの出力軸を
有する、客車の他の末尾に位置する分配ギアに連結される。そのような伝達装置
は長時間テストされ、クラッチ構造の包含による伝達装置に与える影響が最小限
となるような、そしてクラッチ構造のシステムへの取付けおよび取外しに関して
該構造が便利に位置するような伝達装置の位置にクラッチ又はカップリング構造
を載せるのが勿論適当である。このことはそのような場合、クラッチは好ましく
はモーターの出力軸とそれに隣接したユニバーサルジョイントとの間に取付けら
れることを意味する。多くの場合に発生する問題点は、出力軸がその直径より小
さな長さとなっていることである。
【０００５】 更なる問題点は、クラッチの油圧が１０００ｂａｒのオーダーでなければなら
ないことである。典型的にはクラッチは、同軸の円筒形の油圧チャンバーを有す
るリング形状の本体を備え、そのため該本体の内壁は該チャンバーが与圧された
時半径方向内側に動き、このようにして直径が縮小する。それによって該内壁は
、円錐形の内面を有し且つモーター軸の円錐形端部へ押し込まれたスリーブとの
係合がもたらされる。
【０００６】 油圧チャンバーに圧力がかけられていない時は、その時本体とスリーブとの間
に半径方向の隙間が存在するから、本体とスリーブとの間に配置されたボールベ
アリング上でスリーブに関して本体は回転できる。本体は弁を有し、それを介し
て油圧チャンバーが与圧される。スリーブは、本体とスリーブの相対回転時、油
圧チャンバーを減圧するようにチャンバーと連絡する剪断パイプを折り、それに
よってクラッチ及びそれに連結された伝達装置要素に対する損傷を最小限とする
ように、本体とスリーブとの間の動力伝達を速やかに切断するかみ合い要素であ
る。
【０００７】 クラッチ構造を中に収容する小さな軸方向のスペースのため、油圧は必要トル
ク伝達を達成するために例えば、１１００ｂａｒの高圧でなければならない。そ
のような高い大きさの圧力は、当然に故障の危険を構成する。更に、スリーブへ
又はスリーブから本体及びベアリングの快適な取付けおよび取外しを提供する困
難性は、問題をもたらす。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従ってスリーブへ又はスリーブからたやすく取付け又は取り
除くことができ、そしてまた相対的に低油圧で作動できる、短い軸長さにもかか
わらず高トルク伝達を達成できるクラッチ構造を提供することである。
【０００９】 この目的は、請求項１に規定した本発明によって達成される。
【００１０】 本発明のクラッチ構造の更なる具体例は、付随する従属項により明らかであろ
う。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、本体の軸端部の下部にボールベアリングを配置し、そしてスリーブ
へ本体の内表面まで延びるリングを作動的に接続する点にある。リングは、例え
ばリングの内面のようなリング又はスリーブ表面の１つに、例えばうねを付けた
り又は例えばタングステンカーバイドパウダーのような硬いパウダーを適用する
ことにより、相対的に高い摩擦係数をリング及びスリーブの相互に協働する表面
に与えることにより、スリーブと作動的に連結できる。リングは油圧チャンバー
が減圧された時、そしてスリーブが軸の端部から引き抜かれる時は、本質的にス
リーブから開放され、そのために本体，ボールベアリング及びリングをスリーブ
から軸方向にたやすく引き抜くことができる。クラッチ構造の滑り面、即ち本体
及びリングの相互に向き合った表面は、セットトルクの限界を超えたことによる
クラッチのよくある活性化又は係合の結果として損傷を受けるであろうし、不均
衡な力の釣り合いの結果として、高負荷がかけられたボールベアリングもまた損
傷を受けるであろう。従って、そのような部品はクラッチを運転可能な状態にも
ってくるように、交換するのが適切である。
【００１２】 リングはスリーブに固く連結されることができ、その時その構造は、本体の軸
方向に近接したそれぞれの端部に向けてベアリングを動かすことにより、該ベア
リングを取り外すことができるように更に発展され、それによって、適当にはボ
ールベアリングの１つの軸方向外側に配置されたかみ合い要素を取り外すことが
できる。
【００１３】 代って、連結が緩められた後にスリーブが軸から取り除かれた時、ボールベア
リング及びリングと共に本体をスリーブから軸方向にたやすく引き抜くことがで
きるように、スプライン連結又はいくつかの知られた他の形式の連結を介して、
リングをスリーブへ取り除き自在に連結しても良い。
【００１４】 本発明の更なる変形においては、かみ合い要素は、スリーブが円錐形の軸端部
上に押し込まれて拡大した時に、スリーブ上へ固着するようにスリーブの一端部
分へ嵌めたハブを含むことができ、それによってかみ合い要素は、スリーブが引
き抜かれる時にたやすく取り外し又は取り除くことができ、それによってボール
ベアリングは、スリーブのそれぞれの隣接する端部へ向かってたやすく取り除く
ことができ、そしてそれによってスリーブ及びリングはクラッチを運転可能な状
態に復旧するための交換部分を構成することができる。
【００１５】 好ましい具体例においては、油圧チャンバーのそれぞれの軸端部は、それぞれ
のボールベアリングのボールに対する中心を含む、クラッチの軸について垂直で
ある平面内におよそ位置する。このようにして、環状の本体の末端部分は油圧チ
ャンバーが与圧された時揺動し、そのためボールベアリングの外側リングもまた
ねじられ、それによってボールベアリング隙間又は遊びを生ずることなくそれら
のベアリングレースの間で制御され且つ揺動する。このことは、さもなければベ
アリング輪間の外部振動の結果として起こり、そしてそれへ微細な損傷を引き起
こす相互にはね回るレースの間の隙間に横たわるボールによって引き起こされる
いわゆるブリネリングを回避する。本発明に従ったクラッチ又はカップリングは
、クラッチが引金される前にかなり時間（数年）使用し得るから、そのような振
動損傷は長時間にわたって発生し、ボールベアリングの寿命を有意に短縮し、ク
ラッチが引金された時本体とスリーブが相互に対して回転する短時間の間に作動
しなくなることがあり得る。ボールの隙間なし締めつけのために、クラッチ構造
のための配置のスペース中に、リングの長さを収容するために必要とされる軸方
向のスペースに侵入するであろうリング形状のばね要素の使用を必要とすること
なく、ボールベアリングの有効寿命を増大させる。
【００１６】 今や本発明は、実施例によりそして添付されている図面を参照して詳しく記載
されるであろう。
【００１７】 図１の中で示されるのは、軸端部２の対応する円錐形状の外側表面に圧入され
た円錐形状の内面を有するスリーブ１である。スリーブ１は軸端部２の自由端に
ボルト４によって固定されたエンドプレート３によって固着されている。スリー
ブはその端において、チャンバーに圧力がかけられた時に円筒形になる同軸の円
筒形油圧チャンバー８をその内表面に接近して含んでいる環状本体７を回転自在
に支承する、２つの軸方向に離れたボールベアリング５を支承する円筒形の外部
表面を有する。圧力がかけられた油圧流体は、本体７の上の弁９の媒体を通って
チャンバー８へ流出される。本体７は、チャンバー８と連絡した放射状に突き出
た剪断ピン１０を有する。
【００１８】 いわゆるかみ合い要素１４はスリーブ１に取付けられ、本体７とスリーブ１と
の間の相対的な回転１によりパイプ１０を打撃することができる腕１５を有する
。
【００１９】 円筒形のリング２０は、ベアリング５の間及びスリーブ１と本体７との間に拡
がる。リング２０とスリーブとの間の摩擦力は、リング２０及び本体７が互いに
接触している時の前記リングと本体との間の摩擦力に関して相対的に大きい。本
体７のチャンバー８によって区切られた内壁は、チャンバー８に圧力例えば１０
００ｂａｒの圧力がかけられた時、即ち中間壁１７とリング２０との間の及びや
はりリング２０とスリーブ１との間の摩擦力による連結を達成するように半径方
向内側へカーブしている。
【００２０】 リング２０は、チャンバー８に圧力がかけられてない時は内壁１７の表面に対
し約０．１〜０．５ｍｍの半径方向の隙間を得る大きさに作られ、そのため本体
７は腕１５が剪断パイプ１０を折り、それにより油圧チャンバーの全負荷を解放
した時にスリーブに関して自由に回転できる。
【００２１】 記載した具体例の場合は、本体７は軸端部２と同軸の伝達軸（図示していない
）上の連結フランジとボルト止めされている。
【００２２】 隣接する表面に対するリング２０の内面及び外面の摩擦係数は、 μ＞（ｄy ／ｄi ）2 ×μy （ｄy およびｄi はそれぞれリングの外径および
内径である。） の関係を有するであろう。
【００２３】 このことは、軸端部からスリーブやそれにより支承されている要素を除去した
後、スリーブ及びボールベアリングから本体を単に引き抜くことによって、クラ
ッチ又はカップリングをたやすく嵌入及び取り除き／取り去ることを可能にする
。更にボールベアリング及びリングは、１つの軸方向へスリーブからたやすく引
き抜くことができ、それによってかみ合い要素をこのようにしてスリーブ１つ１
つの端部に恒久的に接続することができる。代りに、かみ合い要素は除去自在に
スリーブへ接続でき、それによってリングはスリーブに一体的に形成されるか、
又はスプライン連結又は類似の手段によってスリーブへ連結しても良い。
【００２４】 ボールベアリングの内径に相当する表面の代りとして、前記ボールベアリング
の外径に相当する表面に滑り面を配置することにより、チャンバーの中でより低
い油圧（実際の応用において１１００ｂａｒの代りとして９００ｂａｒ）で働く
ことができる。このことは、高い程度の安全性を提供し、及び／又は高トルクの
伝達装置を可能にする。
【００２５】 図１の実施例においては、かみ合い要素はスリーブの１つの端部における円筒
形の表面の上に堅く締め付けられたハブを有する。ハブのこの固定は、かみ合い
要素をたやすく取り除くことができるように、そして隣接するベアリングも、リ
ングがハブへ接続されていてもスリーブから軸方向に除去できるように、スリー
ブ上の荷重がその軸からの引抜きのため除去された時に取り除かれる。
【００２６】 図２は油圧チャンバーカバーが軸端の１つの端部に堅くねじ止めされ、そして
スリーブ１が前記カバーと協働する円筒を支承することを概略的に示す。カバー
と円筒壁との間に配置されているのは、カバーの円筒リングに対する軸方向の移
動のために油圧流体を供給できる、接続ニップルと連通するリング形状のチャン
バーであり、それによってスリーブ１は図の中で示されるように、軸端部の上に
押込まれることができる。油圧は軸端部からスリーブ１を抜き取るために、接続
している他のチャンネルを経て隣接するリングチャンバーへ適用することができ
る。図２はまた、ニップルがカバー及び軸端部を介して嵌入され、そして前記軸
端部の上の外周溝の中へ開口している給油チャンネルと接続していることを示す
。スリーブの軸方向の移動は、リング溝の中へ及びこのようにして軸端部とスリ
ーブとの間の界面の中へ油を注入することにより容易になる。
【００２７】 図３は、鉄道客車を下部から見た概略図であり、その駆動伝達装置を示し、電
気駆動モーター（３６００ｒｐｍ）が客車の一端にあり、長く、長手方向に伸び
ているロッドにより第２のユニバーサルジョイントへ順番に連絡されている第１
のユニバーサルジョイントへ連絡された短い出力軸を有する。第２のユニバーサ
ルジョイントは客車の他の端に配置され、１対の車輪を駆動するために連絡され
た出力軸を有する分配ギアに連結される。
【００２８】 本発明に従ったクラッチ又はカップリングは電気モーターの出力軸について取
付けることができ、最大約１００ｍｍであるクラッチの軸長さが提供される。本
発明の１つの具体例は２６ｋｇの重量を有し、＋１５／−１０％の調整精度で且
つ１０００ｂａｒの最大油圧圧力で１０〜２０ｋＮｍの範囲の伝達トルクを供給
する、図３に示された用途に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に従った取り付けられた安全カップリングの軸方向断面図であ
る。
【図２】 カップリングの取付け／取外しに関連した該カップリングの軸方向断
面図である。
【図３】 急行列車の鉄道客車における伝達装置のカップリング位置の概略図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ 【要約の続き】 前記スリーブへ作動的に接続されていることを特徴とす るクラッチ構造に関する。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １の要素が対応するスリーブ（１）を支承する円錐形軸端であり、該スリーブ
    はその軸方向端部において二つの互いに間隔を空けたボールベアリングとその間
    に配置された動力伝達リング（２０）を外側に支承し、環状の動力伝達本体（７
    ）が前記ボールベアリングを取り囲んでそれによって支承され、そして前記本体
    上の弁の媒体を通って加圧される時該リングの外表面との動力伝達係合が達成さ
    れるように前記本体（７）の内表面を縮小させる加圧し得る油圧チャンバーを含
    み、スリーブ（１）は本体（７）とスリーブ（１）の間の相対回転時に油圧チャ
    ンバー（８）の圧力を解放するため本体（７）に支承された要素（１０）に作用
    するのに適したかみ合い要素（１４）を支承している、選定されたトルクを上廻
    った時伝達システム中の二つの要素の急速切離しのためのクラッチ構造であって
    ； 前記リング（２０）及び本体（７）は前記油圧チャンバー（８）が減圧された
    時相互に自由に通り過ぎるように適合しており、そして前記リング（２０）はク
    ラッチ部品間の相対的回転が該クラッチが引金された時前記リングと本体の間で
    起こるように前記スリーブへ作動的に接続されていることを特徴とするクラッチ
    構造。
  2. 【請求項２】 リング（２０）はスリーブ（１）へ恒久的に連結され；そしてかみ合い要素（
    １４）はスリーブへ外せるように連結されていることを特徴とする請求項１のク
    ラッチ構造。
  3. 【請求項３】 リング（２０）は、スリーブへ外せるように連結されていることを特徴とする
    請求項１のクラッチ構造。
  4. 【請求項４】 リング（２０）は油圧チャンバーに圧力がかけられた時に摩擦連結が確立され
    ることにより、スリーブへ外せるように連結され；そしてリング（２０）とスリ
    ーブとの間の係合に関する摩擦係数（μ1 ）と、リング（２０）と本体（７）と
    の間の係合に関する摩擦係数（μy ）との関係は、μ1 ＞（ｄy ／ｄi ）2 ×μy （ここでｄy はリング（２０）の外径であり、ｄi はリング（２０）の内径で
    ある。）にの関係に従うことを特徴とする請求項３のクラッチ構造。
  5. 【請求項５】 油圧チャンバーの軸方向端部は、ボールベアリングのボールの中心を含む、ク
    ラッチ構造の軸についてほぼ垂直の平面内に位置しており、それによってリング
    （２０）に隣接する油圧チャンバー（８）の内壁は、油圧チャンバーに圧力がか
    けられている状態下でベアリングボールとの遊びなし接触にボールベアリングの
    外側リングをねじることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかのクラッチ構造
    。
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