JP2020536205A - トルク伝達デバイス - Google Patents
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Abstract
本発明は第1のシャフトから第2のシャフトへとトルクを伝達するための駆動アセンブリ用のトルク伝達装置に関し、当該装置は、トルクを伝達すると共にシャフトオフセットを補償するための第1のカップリングデバイス(13)と、トルクを伝達すると共にそれを制限するための第2のカップリングデバイス(14)を具備し、第1のカップリングデバイス(13)と第2のカップリングデバイス(14)は直列接続される。第2のカップリングデバイス(14)は、中空構成要素形態の内側部分(23)と中空構成要素形態の外側部分(24)を含み、内側部分(23)は半径方向外側に第1の摩擦面(25)を含み、外側部分(24)は半径方向内側に、第1の摩擦面(25)に接続され、それと相互作用する第2の摩擦面(26)を含み、内側部分(23)は圧力媒体で満たすことができる圧力チャンバー(28)を備え、これにより摩擦面によって伝達可能な最大トルクであるトルクを、トルク制限のために設定できる。
Description
本発明はトルク伝達デバイスに関する。
風力発電所およびその他の駆動装置では、第１の、特に駆動側シャフトから、第２の、特に出力側シャフトへとトルクを伝達する役割を果たすトルク伝達デバイスが使用される。そうしたトルク伝達デバイスは、複数のカップリングデバイス、すなわち、トルク伝達および二つのシャフト間のシャフトオフセット補償のために機能する第１のカップリングデバイス、ならびにトルク伝達およびトルク制限のために機能する第２のカップリングデバイスを含むことが経験から既に知られている。二つのカップリングデバイスは、駆動側シャフトから出力側シャフトの方向へと伝達されるトルクが両方のカップリングデバイスによって伝達される必要があるように、前後または直列に接続される。
経験から知られているトルク伝達デバイスでは、トルク伝達およびトルク制限のために機能する第２のカップリングデバイスは、通常、トルク制限スリップ要素として具体化される。トルクが超過すると、スリップ要素のスリップが発生し、それによってトルク制限が実現される。
一方では単純な構造であり、他方ではトルクを確実に伝達すると共に、伝達されるトルクを制限することができるトルク伝達デバイスが必要とされている。
上記に鑑みて、本発明は、新しいタイプのトルク伝達デバイスを創出するという目的に基づいている。
この目的は、請求項１に記載のトルク伝達デバイスによって解決される。
本発明によれば、第２のカップリングデバイスは、中空構成要素として形成された内側部分と、中空構成要素として形成された外側部分とを備える。第２のカップリングデバイスの内側部分は、半径方向外側の第１の摩擦面を含み、第２のカップリングデバイスの外側部分は、半径方向外側の第１の摩擦面に隣接し、これと相互作用する、半径方向内側の第２の摩擦面を含む。第２のカップリングデバイスの内部は、圧力媒体を充填することができる圧力チャンバーを含み、それを介してトルク制限を実現するために、摩擦面によって最大限に伝達可能なトルクを調整することができる。
圧力媒体を充填することができる圧力チャンバーの助けによって相互に押し付けられる相互作用する摩擦面を備えた第２のカップリングデバイスによって、トルクを確実に伝達し、そしてまた制限することができる。
二つの摩擦面を提供する第２のカップリングデバイスの二つの部分、すなわち内側部分および外側部分は、それぞれ中空構成要素として具現化される。これは、動作中に生じ得る第２のカップリングデバイスの摩耗が、第２のカップリングデバイスの内側部分の自動的なスプリングバック（跳ね返り）によって少なくとも部分的に自動的に補償され得るという利点を有する。これにより、第２のカップリングデバイスがある程度摩耗しても、特に信頼性の高いトルク伝達およびトルク制限が可能になる。
有利なさらなる展開によれば、内側部分は、一方の側面に外側に向けられた突出部を備え、これは、外側部分の一方の側面のためのストッパーを形成し、かつ／または圧力チャンバーのための圧力接続部を備える。これによって、一方で、第２のカップリングデバイスの二つの部分間の規定された軸方向位置を保証することができ、他方で、動作中であっても圧力接続部を介して圧力チャンバー内の圧力を調整することができる。
好ましくは、動作中に存在する圧力は、好ましくは圧力接続部によって調整可能かつ可変であり、特に、圧力接続部によって、圧力チャンバー内に存在する圧力を動作中にゼロまで低減することができ、そしてこれによって第２のカップリングデバイスをトルク伝達またはパワーフローに関して切り離すことができる。これにより、トルク伝達デバイスの特に有利な動作が可能である。
上記トルク伝達デバイスは、風力発電所の駆動装置の一部であることが好ましい。風力発電所における上記トルク伝達デバイスの使用が特に好ましい。
本発明の好ましいさらなる展開は、従属請求項および以下の説明から得られる。本発明の例示的な実施形態について、これに限定されることなく、図面を用いて、より詳細に説明する。
本発明はトルク伝達デバイスに関する。
図１は、好ましくは風力発電所の駆動装置のためのトルク伝達デバイス１０の側面図であり、これは、図示されていない第１の、特に駆動側シャフトから、第２の、特に図示されていない出力側シャフトへとトルクを伝達する役割を果たす。図１では、第１のシャフトの長手方向軸線、したがって回転軸線１１、および第２のシャフトの長手方向軸線、したがって回転軸線１２のみが示されている。
本発明によるトルク伝達デバイス１０は、第１のカップリングデバイス１３および当該第１のカップリングデバイス１３と直列に接続された第２のカップリングデバイス１４とを備え、したがって両方のカップリングデバイス１３，１４は互いに前後に接続される。
第１のカップリングデバイス１３は、二つのシャフト、すなわち二つのシャフトの回転軸線１１，１２間のトルク伝達およびシャフトオフセット補償に役立つ。
図示の例示的な実施形態では、第１のカップリングデバイス１３は、シャフトまたは回転軸線１１，１２の軸方向Ａに見て、互いに押し付けられる複数のディスク１６のディスクパック１５を含むディスクカップリングによって実現される。したがって、図１は、フランジプレート１８を備えたフランジ１７を示し、フランジ１７は、トルク伝達デバイス１０を、図示されていない第１のシャフトに接続する役割を果たす。ディスク１６は、スペーサーブッシュ１９を介して、フランジ１７のフランジブレード１８と接続されており、スペーサーブッシュ１９は、ディスクパック１５のディスク１６の中央内側領域を通って延在している。スペーサーブッシュ１９および２０は外側に配置される。正面視では、スペーサーブッシュ１９は回転軸線１１と整列している。
半径方向外側セクションにおいて、ディスクパック１５のディスク１６は、スペーサーブッシュ２０およびネジ２１を介して、第２のカップリングデバイス１４のフランジ２２に取り付けられる。
第２のカップリングデバイス１４は、第１のカップリングデバイス１３と同様に、トルク伝達、そしてさらには伝達可能なトルクのトルク制限のために機能する。
第２のカップリングデバイス１４は、中空構成要素として形成された内側部分２３と、中空構成要素として形成された外側部分２４とを備える。図２は、中空構成要素として形成された第２のカップリングデバイス１４のこれらの二つの部分２３，２４のみを断面で示している。
中空構成要素として形成された内側部分は、半径方向外側に第１の摩擦面２５を備える。外側部分２４は、半径方向内側に第２の摩擦面２６を備える。半径方向Ｒに見ると、これらの二つの摩擦面２５，２６は互いに隣接し、トルク伝達およびトルク制限のために相互作用する。互いに半径方向に隣接する、これらの円筒形または円錐形の摩擦面２５，２６間の摩擦力は、第２のカップリングデバイス１４によって伝達可能な最大トルクを規定する。
圧力媒体で満たすことができる圧力チャンバー２８は、内側部分２３内に導入される。圧力媒体で満たすことができる圧力チャンバー２８は、摩擦面によって伝達可能な最大トルクを調整し、したがってトルク制限を実現するための役割を果たす。というのは、圧力チャンバー２８は、第２のカップリングデバイス１４の二つの部分２３，２４の相互作用する摩擦面２５，２６間の圧力を定める規定された圧力媒体圧力で満たされるからである。
トルク伝達デバイス１０に存在するモーメントが、第２のカップリングデバイスの二つの部分２３，２４の摩擦面２５，２６間の圧力の結果として伝達可能なモーメントよりも大きくなると、第２のカップリングデバイス１４が滑り、過負荷保護のためにトルクを制限する。
プロセス中に、第２のカップリングデバイス１４の二つの部分２３，２４の摩擦面２５，２６の領域での摩耗の結果として材料が除去された場合、これは、実際、摩擦面２５，２６間の圧力の低下に、したがって圧力チャンバー２８の充填圧力が同じままで伝達可能なトルクの減少につながるが、第２のカップリングデバイス１４の内側部分２３が中空の構成要素として具現化されるという事実により、すなわち内側部分２３が半径方向外側に弾性的に跳ね返るので、これは部分的に補償され得る。
圧力チャンバー２８を圧力媒体で満たすために、圧力接続部２７が設けられる。ここで、圧力接続部２７は、半径方向外側に向けられた第２のカップリングデバイス１４の内側部分２３の突出部２９内に導入される。
さらに、この突出部２７は、それによって第２のカップリングデバイス１４の二つの部分２３，２４間で軸方向の規定された相対位置を実現するために、外側部分２４のための軸方向ストッパーを提供する役割を果たす。
トルク伝達デバイス１０の動作中、圧力チャンバー２８内に存在する圧力、したがって第２のカップリングデバイス１４の二つの部分２３，２４の二つの摩擦面２５，２６間の面圧は、圧力接続部２７によって調整することが、特に、圧力チャンバーの圧力がゼロまで低下した場合に第２のカップリングデバイスを切り離し、続いて第１の駆動側シャフトから第２の出力側シャフトの方向に生じるトルク伝達を遮断するためにゼロまで低下させることが可能である。これによって、特に有利な運用が可能であり、一方、保守作業も容易に実施することができる。
したがって、本発明によるトルク伝達デバイス１０は、二つの部分２３，２４を備えた一種の液圧クランプ要素を提供する第２のカップリングデバイス１４を備える。二つの部分２３，２４はそれぞれ中空構成要素として具現化される。中空構成要素として形成された内側部分２３には、圧力チャンバー２８が導入される。内側部分２３の圧力チャンバー２８に圧力が加えられると、内側部分２３が弾性変形する。圧力チャンバー２３の容積が拡大され、内側部分２３の半径方向外側の摩擦表面２５は、外側部分２４の半径方向内側の摩擦表面２６に対して半径方向外側に押し付けられる。互いに押し付けられる摩擦表面２５，２６が摩耗した場合、中空構成要素として形成された内側部分２３は、弾性的に外側に跳ね返ることができる。このため、摩擦面２５，２６間の面圧の摩耗による減少を少なくとも部分的に補償することができる。
発明によるトルク伝達デバイス１０は、例えば、突風によって引き起こされる過負荷を回避するために、風力発電所で特に有利に使用される。
上記トルク伝達デバイスはまた、鉄鋼の圧延機、船舶の駆動機構またはその他の駆動装置においても使用できるが、風力発電所での使用が好ましい。
１０ トルク伝達デバイス
１１ 回転軸線
１２ 回転軸線
１３ カップリングデバイス
１４ カップリングデバイス
１５ ディスクパック
１６ ディスク
１７ フランジ
１８ フランジブレード
１９ スペーサースリーブ
２０ スペーサースリーブ
２１ ネジ
２２ フランジ
２３ 内側部分
２４ 外側部分
２５ 摩擦面
２６ 摩擦面
２７ 圧力接続部
２８ 圧力チャンバー
２９ 突出部
１１ 回転軸線
１２ 回転軸線
１３ カップリングデバイス
１４ カップリングデバイス
１５ ディスクパック
１６ ディスク
１７ フランジ
１８ フランジブレード
１９ スペーサースリーブ
２０ スペーサースリーブ
２１ ネジ
２２ フランジ
２３ 内側部分
２４ 外側部分
２５ 摩擦面
２６ 摩擦面
２７ 圧力接続部
２８ 圧力チャンバー
２９ 突出部
Claims (9)
- 第１のシャフトから第２のシャフトへとトルクを伝達するための駆動装置のためのトルク伝達デバイスであって、
トルク伝達およびシャフトオフセット補償のために機能する第１のカップリングデバイス（１３）と、
トルク伝達およびトルク制限のために機能する第２のカップリングデバイス（１４）と
を有し、
前記第１のカップリングデバイス（１３）および前記第２のカップリングデバイス（１４）は直列に接続されており、
前記第２のカップリングデバイス（１４）は、中空構成要素として形成された内側部分（２３）と、中空構成要素として形成された外側部分（２４）と、を備え、
前記内側部分（２３）は半径方向外側に第１の摩擦面（２５）を備え、かつ、前記外側部分（２４）は半径方向内側に、半径方向外側の前記第１の摩擦面（２５）に隣接し、それと相互作用する第２の摩擦面（２６）を備え、
前記内側部分（２３）は、圧力媒体を充填することができる圧力チャンバー（２８）を備え、それを介してトルク制限を実現するために、前記摩擦面によって伝達可能な最大トルクが調整可能であることを特徴とするトルク伝達デバイス。 - 前記内側部分（２３）は一方の側面に前記外側部分（２４）の一方の側面のためのストッパーを形成する、半径方向外側に向けられた突出部（２９）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のトルク伝達デバイス。
- 前記外側部分（２４）は、反対側の側面に、前記第１のカップリングデバイス（１３）への接続のために機能するフランジ（２２）を備えることを特徴とする、請求項２に記載のトルク伝達デバイス。
- 前記内側部分（２３）は、前記圧力チャンバー（２８）のための圧力接続部（２７）を備えることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のトルク伝達デバイス。
- 前記圧力接続部（２７）は、半径方向外側に向けられた前記内側部分（２３）の突出部（２９）内に導入されることを特徴とする、請求項４に記載のトルク伝達デバイス。
- 前記圧力チャンバー（２８）内に存在する圧力は、前記圧力接続部（２７）によって、動作中に調整可能かつ可変であることを特徴とする、請求項４または請求項５に記載のトルク伝達デバイス。
- 前記圧力接続部（２７）によって、前記圧力チャンバー（２８）に存在する圧力をゼロまで減少させることができ、これによって第２のカップリングデバイス（１４）を切り離すことができることを特徴とする、請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載のトルク伝達デバイス。
- 前記第１のカップリングデバイス（１３）は、移動不可能なディスクカップリングであることを特徴とする、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のトルク伝達デバイス。
- 風力発電所の駆動装置の一部であることを特徴とする、請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のトルク伝達デバイス。
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