JP4781427B2 - 滑りクラッチ - Google Patents

Description

本発明は、軌道走行をする動力車両の少なくとも１つの走行輪のための滑りクラッチに関する。走行輪は軸に取り付けられると共に、モータにより駆動可能である。

軌道走行をする動力車両を電気駆動する場合、現在広く普及している三相電流非同期機が出力変換装置と連動して使用される。変換装置の制御部における障害によって、最大動作モーメントの何倍にも達する極めて高い制動トルクを、三相電流非同期機が一時的に生ずることがある。こうしたトルクは突発短絡モーメントとも呼ばれる。こうして惹起される急激な制動は、駆動系統全体の極めて大きな負荷につながる。

鉄道では、駆動トルクと制動トルクを車輪セット又は個別走行輪へ伝達すべく、例えば台車や車体台枠に支承された駆動装置を走行輪と相応に連結する駆動軸が用いられる。スプリング荷重のかかる駆動装置の場合、この軸継手は、例えばリンク継手、板継手又は歯車継手等により、車輪と駆動装置の間の相対運動を補償せねばならない。

鉄道駆動装置の駆動系統を、耐用寿命全体にわたって予想される回数だけ、突発短絡モーメントによる負荷に耐えられる程度まで、大型に寸法決めすることは公知である。

しかし、駆動系統の大型化は材料使用量の明らかな増大につながるとともに、それに応じて駆動系統の比較的大きい重量につながると言う欠点がある。

解除トルクが最大の動作モーメントを超える値に設定された滑りクラッチにより、駆動系統で発生する突発短絡モーメントを制限することも既知である。公知の滑りクラッチはモータ軸ないしピニオン軸で使用される。電気的な短絡の発生時、クラッチが一時的に滑ることになる。

しかしその際、公知の滑りクラッチは多くの部品から高いコストをかけて製作せねばならず、またモータの近傍へ組み付けるため、修理や保守作業時に接近し難い欠点がある。しかも公知の滑りクラッチは、伝達すべき最大のトルクに関し、事後に調節できない。

そこで本発明の課題は、簡単に製造可能で、容易に接近が可能な滑りクラッチを提供することにある。更には、最大のトルクの事後的な調節が可能であることが望ましい。

この課題は、本発明に従い、軌道走行する動力車両の少なくとも１つの走行輪のための滑りクラッチであって、走行輪は輪軸に取り付けられると共にモータで駆動可能であり、滑りクラッチは環状の対向する外側ジョーを有し、滑りクラッチの外側ジョーは走行輪の部分と圧着リングとで構成され、圧着リングは走行輪と堅固に結合され、圧着リングと走行輪の一部との間でクランプリングが挟持されたものによって解決される。

このように本発明の滑りクラッチは、従来式のフランジねじ止めと比べ、任意選択で、別の部品（圧着リング）を１つ備えるだけで具体化できるので、簡単に製造可能という利点がある。走行輪に設けた滑りクラッチは、モータ軸ないしピニオン軸に組み付けられた滑りクラッチよりも比較的容易に接近可能であることから、更に別の利点が得られる。これに伴い、クランプリングは軸継手の一部となり、過負荷時に走行輪と圧着リングとのユニットに対し回転できる。走行輪は、軸継手を介して、牽引駆動装置によって駆動可能である。

走行輪はモータにより、走行輪と連結された軸継手中空軸および／又は軸継手ジョイントを介して駆動可能である。クランプリングは走行輪側で軸継手中空軸の一部であっていてよく、又は、走行輪側で軸継手中空軸と堅固に結合されてもよい。そうすれば軸継手ジョイントが不要になる。

別案として、クランプリングは走行輪側の軸継手ジョイントの一部とし、又は走行輪側で軸継手ジョイントと堅固に結合することも考えられる。この別案のケースでは、走行輪を、滑りクラッチと軸継手ジョイントとを介して、軸継手中空軸と連結できる。

それにより、駆動系統のサスペンションを実現できるという利点がある。中空軸は極めて短く施工されていてもよく、極端な場合、単に走行輪側で、軸継手ジョイントないしクランプリングとの接合部によって構成され、モータ側では、力伝達のための接合部によって構成されていてもよい。それにより、車輪セット駆動の場合でも個別車輪駆動の場合でも、駆動系統を同じように利用可能である。

軸には更に別の走行輪を取り付けるとよく、その際、この走行輪は別個に駆動さする必要はなく、別途の滑りクラッチを設ける必要もない（車輪セット駆動）。

クランプリングは、本発明では、挟持する側で平行な面を有するように、又は円錐形の断面を有するように施工する。いずれの場合も、摩擦によって生じる熱を吸収する比較的広い摩擦面を利用できるという利点があり、この結果過熱の危険性を防止できる。

圧着リングとクランプリングおよび／又は走行輪とクランプリングの間に、摩擦面を有する更に別の部材があると、本発明の更に別の有利な実施形態が得られる。その場合、この部材はリングとして成形し、又はブレーキパッドの形態とする。その結果、この部材だけが磨耗をうけ、圧着リングや走行輪は磨耗を受けないようにできる利点がある。

別案として、圧着リングとクランプリングの間および走行輪とクランプリングの間で構成される少なくとも１つのクランプ面に、摩擦ライニング又は潤滑塗料を設けてもよい。

圧着リングの取付けは、本発明によると、卵形の断面をもつセルフアライメント式のナットおよび連行ピンを用いたねじ接合によって具体化される。このことは、一方では走行輪への圧着リングの確実な取付けを保証し、他方では、保守作業のときの容易な取外しを保証する。更に、特にねじを用いた取付けは、最大限伝達されるべきトルクの事後的な調節を可能にするという利点がある。

但し、各部品を極めて高い剛性で構成すると共に、小さい公差で製作し、その結果ねじ止め部材のねじ山の遊びによって吸収できる僅かな変形しか起こらないならば、自己整合式のナットは不可欠ではない。

圧着リングの外面が走行輪に支持されていると、本発明の更に別の有利な実施形態が得られる。即ちその場合、圧着リングを曲げビームとしても構成できる。その際、圧着リングはその外面と内面との間に先細部を有し、その結果、クランプリングは圧着リングの内面によって挟持される。それにより、負荷が大きすぎるときに圧着リングが撓むことができ、損傷を防止できるという利点がある。

更に本発明では、クランプリングに加えて、堅固に結合された心合せリングを設ける。該リングは、走行輪の切欠きへ嵌合により嵌り込み、それによって滑りクラッチの外側ジョーでクランプリングをも心合わせする。この結果、クランプリングを滑りクラッチの外側ジョーによって常に最善に保持することを保証できる。

クランプリングに加えて密閉リングを取付け、もって摩擦面を水分およびこれに伴う腐食から守るようにすると、本発明の更に別の有利な実施形態が得られる。

軌道走行する動力車両や軌道走行する動力車両の台車へ、本発明による滑りクラッチを組み付けることで、上述の利点を実現できる。特に、軌道走行する動力車両の保守時間が短くなる。滑りクラッチが外部からアクセス可能な走行輪と連結されているので、本発明により、滑りクラッチへ容易に接近できるからである。

次に、本発明ならびに従属請求項の構成要件に基づく本発明のその他の有利な実施形態について、図面に模式的に示された実施例を参照しながら詳しく説明するが、それによって当該実施例に本発明を限定するものではない。

図１は、従来技術に基づく軌道走行用動力車両の駆動系統を示す。走行モータ１が、モータ軸１０に取り付けられたモータ小歯車２を駆動する。モータ小歯車２はその歯車フランクを介して、１段階の伝動装置５に組み込まれた伝動装置大歯車４と結合されている。伝動装置大歯車４は、駆動側の軸継手ジョイント３を介して軸継手中空軸６と結合されており、更に、軸継手中空軸６は車輪側の軸継手ジョイント７と結合されている。車輪側の軸継手ジョイント７は、フランジねじ止め部８によって、走行輪９に取り付けられている。走行輪９は軸１６に取り付けられており、この軸には他方の端部にもう１つの走行輪２６が取り付けられている。このとき軸継手中空軸６は、走行モータと走行輪との間が高い剛性で連結されるのが好ましくない、サスペンションを形成する役目も果している。このような従来技術では、突発短絡モーメントが損傷を引き起さないようにすべく、駆動系統を大型に寸法決めしなくてはならない。

図２は、モータ軸１０とモータ小歯車２の間に取り付けられた、従来技術に基づく滑りクラッチを示す。滑りクラッチの主要構成要素は、伝達すべきトルクが過大なときに、モータ小歯車２がモータ軸１０に対し滑るのを可能にする滑りブッシュ１１である。しかしこの種の滑りクラッチでは、最大限伝達すべきトルクを事後に調節することは、明らかに不可能である。そのようなトルクは、主として、関与する構成部品の寸法設定に依存して決まり、即ち固定的だからである。

更に、この種の滑りクラッチでは、滑りブッシュの横滑りないし変位を防止するための措置を講じなくてはならない。そのため、スペーサブッシュ１２と、軸受１３と、固定ディスク１４と、固定ねじ１５とからなる構造が必要である。

図３は、本発明による滑りクラッチの一実施例を示す。該クラッチは対向する環状の外側ジョーを有し、滑りクラッチの外側ジョーは走行輪９の部分２８と圧着リング１７とで構成され、圧着リング１７は走行輪９と堅固に結合されている。圧着リング１７と走行輪９の部分２８の間に、クランプリング２７が挟持されている。クランプリング２７は、軸継手ジョイント７を省略した場合、軸継手ジョイント７又は軸継手中空軸６に単独で相当する別の部材１８の一部である。走行輪９の部分２８は走行輪９の成形部分であり、部分２８と走行輪９は一体的である。部分２８は突出していてよいが、そのことが必要不可欠ではない。図１と３に示すように、走行輪９は走行モータ１により駆動できる。

軸１６は、スタブ車軸として構成してもよい。その場合には、走行輪９を１つのスタブ車軸に取り付ける。即ち、向かい合う２つの走行輪９を、各々独自のスタブ車軸に取り付ける。この際、これらのスタブ車軸は台車に直接支承される。

圧着リング１７は、ねじ２２と連行ピン２１で止められて走行輪９に取り付けられている。圧着リング１７とクランプリング２７の間および走行輪９とクランプリング２７の間に構成されるクランプ面に、摩擦ライニング１９を設けてもよい。別案として、圧着リング１７とクランプリング２７の間および／又は走行輪９とクランプリング２７の間に、摩擦面を有する更に別の部材を設けることもできる。これは、例えばブレーキパッド又はその他のリングであり得る。更に、走行輪９の切欠きへ嵌合により嵌り込む心合せリング２０が、クランプリング２７に加えて設けられている。心合せリング２０により、クランプリング２７を滑りクラッチの各外側ジョーの間で常に最善に案内できる。

即ち突発短絡モーメントが発生すると、クランプリング２７が圧着リング１７と走行輪９の部分２８との間で一時的に滑る。その後、クランプリング２７は圧着リング１７と走行輪９の部分２８とによって再び保持され、トルクがスリップなしに伝達される。原則として、滑りクラッチが複数のクランプリング２７と、複数の圧着リング１７と、走行輪９の部分２８とで構成されることも考えられる。この場合、クランプリング２７は、圧着リング１７と走行輪９の部分２８とによって形成される切欠きに係合する。

更に圧着リング１７は、クランプリング２７を挟持するが、異なる形状を有する少なくとも１つの構成物で置換してもよい。

図４は、本発明による滑りクラッチの更に別の実施例を示す。図４では、改変した圧着リング２３を用いている。該リング２３は、走行輪９と反対を向いている側に先細部を有しており、その結果クランプリング２７が、圧着リング２３の内面と走行輪９の部分２８によってのみ挟持されている。従って圧着リング２３は曲げビームとして構成され、外面では走行輪９に支持されている。このため負荷が過大なときは圧着リング２３が撓み、損傷を回避できる利点がある。更に、ねじ２２とねじ接合するためのセルフアライメント式のナット２４を用いている。クランプリング２７は、図４の実施例では、水分や汚れから保護するための２つの密閉リング２５によって密閉している。水分や汚れから保護するために、クランプリングの領域がフードによって覆ってもよい。

軌道走行をする動力車両の駆動系統である。 モータ軸にある滑りクラッチである。 本発明による滑りクラッチである。 本発明による滑りクラッチの別の実施例である。

符号の説明

１ モータ、９ 走行輪、１６ 軸、１７ 圧着リング、２３ 圧着リング、２７ クランプリング、２８ 走行輪の部分

Claims (18)

1. 軌道走行をする動力車両の少なくとも１つの走行輪（９）のための滑りクラッチにおいて、
   前記走行輪（９）は軸（１６）に取り付けられるとともに軸継手中空軸（６）を介してモータ（１）によって駆動可能であり、前記滑りクラッチは環状の対向する外側ジョーを有しており、前記滑りクラッチの前記外側ジョーは前記走行輪（９）の部分（２８）と圧着リング（１７、２３）とで構成されており、前記圧着リング（１７、２３）は前記走行輪（９）と堅固に結合されており、前記圧着リング（１７、２３）と前記走行輪（９）の前記部分（２８）との間でクランプリング（２７）が挟持されており、前記クランプリング（２７）が走行輪側で前記軸継手中空軸（６）の一部をなし又は走行輪側で前記軸継手中空軸（６）と堅固に結合された滑りクラッチ。
2. 軌道走行をする動力車両の少なくとも１つの走行輪（９）のための滑りクラッチにおいて、
   前記走行輪（９）は軸（１６）に取り付けられるとともに、前記滑りクラッチを介して前記走行輪（９）と連結された軸継手ジョイント（７）を介して前記モータ（１）によって駆動可能であり、前記滑りクラッチは環状の対向する外側ジョーを有しており、前記滑りクラッチの前記外側ジョーは前記走行輪（９）の部分（２８）と圧着リング（１７、２３）とで構成されており、前記圧着リング（１７、２３）は前記走行輪（９）と堅固に結合されており、前記圧着リング（１７、２３）と前記走行輪（９）の前記部分（２８）との間でクランプリング（２７）が挟持されており、前記クランプリング（２７）は走行輪側で前記軸継手ジョイント（７）の一部をなし、又は走行輪側で前記軸継手ジョイント（７）と堅固に結合された滑りクラッチ。
3. 前記軸（１６）に更に別の走行輪（２６）が取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の軌道走行をする動力車両の少なくとも１つの走行輪のための滑りクラッチ。
4. 前記走行輪（９）が前記軸継手ジョイント（７）を介して軸継手中空軸（６）と結合されたことを特徴とする請求項２記載の軌道走行をする動力車両の少なくとも１つの走行輪のための滑りクラッチ。
5. 前記クランプリング（２７）が挟持されている各々の側に平行な面を有することを特徴とする請求項１から４の１つに記載の軌道走行をする動力車両の少なくとも１つの走行輪のための滑りクラッチ。
6. 前記クランプリング（２７）が円錐形の部分を有することを特徴とする請求項１から４の１つに記載の軌道走行をする動力車両の少なくとも１つの走行輪のための滑りクラッチ。
7. 前記圧着リング（１７、２３）と前記クランプリング（２７）の間又は／および前記走行輪（９）と前記クランプリング（２７）の間に、摩擦面を有する更に別の部材（１９）が設けられたことを特徴とする請求項１から６の１つに記載の軌道走行をする動力車両の少なくとも１つの走行輪のための滑りクラッチ。
8. 前記圧着リング（１７、２３）と前記クランプリング（２７）の間と、前記走行輪（９）と前記クランプリング（２７）の間に構成されたクランプ面のうち少なくとも１つに摩擦ライニング（１９）が追加的に設けられたことを特徴とする請求項１から７の１つに記載の軌道走行をする動力車両の少なくとも１つの走行輪のための滑りクラッチ。
9. 前記圧着リング（１７、２３）と前記クランプリング（２７）の間と、前記走行輪（９）と前記クランプリング（２７）の間とに構成されたクランプ面のうち少なくとも１つに潤滑塗料が設けられたことを特徴とする請求項１から８の１つに記載の軌道走行をする動力車両の少なくとも１つの走行輪のための滑りクラッチ。
10. 前記圧着リング（１７、２３）が少なくとも１つのねじ接合部（２２）によって前記走行輪（９）に取り付けられたことを特徴とする請求項１から９の１つに記載の軌道走行をする動力車両の少なくとも１つの走行輪のための滑りクラッチ。
11. 前記ねじ接合部（２２）は卵形の断面をもつセルフアライメント式のナット（２４）によって止められたことを特徴とする請求項１０記載の軌道走行をする動力車両の少なくとも１つの走行輪のための滑りクラッチ。
12. 前記圧着リング（１７、２３）が少なくとも１つの連行ピン（２１）により追加的に止められたことを特徴とする請求項１０又は１１記載の軌道走行をする動力車両の少なくとも１つの走行輪のための滑りクラッチ。
13. 前記圧着リング（１７、２３）がその外面で前記走行輪（９）に支持されたことを特徴とする請求項１から１２の１つに記載の軌道走行をする動力車両の少なくとも１つの走行輪のための滑りクラッチ。
14. 前記走行輪（９）と反対を向いている前記圧着リング（２３）の側が先細部を有していることを特徴とする請求項１３記載の軌道走行をする動力車両の少なくとも１つの走行輪のための滑りクラッチ。
15. 前記クランプリング（２７）に、前記走行輪（９）の切欠きへ嵌合により嵌り込む心合せリング（２０）が付属することを特徴とする請求項１から１４の１つに記載の軌道走行をする動力車両の少なくとも１つの走行輪のための滑りクラッチ。
16. 前記圧着リング（１７、２３）と前記クランプリング（２７）の間又は／および前記走行輪（９）と前記クランプリング（２７）の間に、摩擦面を有する更に別の部材（１９）が設けられ、
    前記摩擦面を密閉するために、前記圧着リング（１７、２３）と前記クランプリング（２７）の間又は／および前記走行輪（９）と前記クランプリング（２７）の間に、少なくとも１つの密閉リング（２５）が設けられていることを特徴とする請求項１から１５の１つに記載の軌道走行をする動力車両の少なくとも１つの走行輪のための滑りクラッチ。
17. 請求項１から１６の１つに記載の少なくとも１つの滑りクラッチを備える軌道走行をする動力車両のための台車。
18. 請求項１から１６の１つに記載の少なくとも１つの滑りクラッチを備える軌道走行をする動力車両。

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