JP5931090B2 - 動力切断カップリング - Google Patents

Description

本発明は、新たな建設、改修等のような現場で一般的に使用されるポータブル動力装置用の動力切断カップリングに関する。

さまざまな現場設備の装備品、例えばウォータ・ポンプ、エアコンプレッサー、発電機、パワー・ウォッシャー、振動ポーカー、チッパー、シュレッダー、掃除機、プレート・コンパクターなどは、慣例的に汎用単気筒エンジン形態のポータブル動力装置によって提供される電力駆動を必要とする。現況では、様々な設備または機器の装備品を借りるあるいは購入する必要があり、各々の装備品は、しばしば装備品の最も高額な部品であるそれ自身の汎用エンジンを備えている。したがって、それらの多数の装備品の購入、安全な保管及び維持は、それらの所有者に大きな経済的、物流及び時間的な負担をかける可能性がある。

一般的には、平均的な建築業者は、好ましくは「ブランドのエンジン」つまりホンダあるいは三菱などによる例えば発電機、ウォータ・ポンプ及びパワー・ウォッシャー等の多数の汎用エンジン駆動の装備品を購入するかもしれない。通常、「ブランドのエンジン」２．５ｋＶＡ、発電機、３」のウォータ・ポンプのコストは、５００＋ポンドのオーダーである。同様のパワー・ウォッシャーは６００＋ポンドを要する可能性がある。全体として、購入コストは、１５００〜２０００ポンドになる場合がある。

これらの装備品の価値は、また、盗難防止のため夜間の安全な保管を要する。

さまざまな装備品を駆動するために、汎用で容易に取り付け及び取り外し可能なことの利点は、数十年間認識されている。この根本理念を実行するための一つの提案が米国特許５９０７９７０号に記述されている。しかしながら、その達成に重要な点は、エンジンの動力出力シャフトと、駆動される装備品の動力入力シャフトとの正確な整列であり、接続及び切り離しが、ジグなどの援助を有する組立工場では行われず、建築現場では通常に行われることを考慮すると、正確な整列が行われなければ、許容できないほど短い耐用年数となるであろう。他の提案は、米国特許４２６９０７５号に記述されている。加えて従来の構成は、摩擦クラッチではなく噛み合いクラッチを組み込んでおり、装備品が動力装置へ装備されるとき、２つのクラッチ・ハーフの歯が互いに噛み合うか、あるいは噛み合わないかについて、たぶん、噛み合いの達成を目的として一つのクラッチ・ハーフが繰り返して離脱及び部分的な回転を要すると推量する。しかしながら、「現場での」満足な接続の困難さ及び実行不可能のため、出願人が知る限り、市場に出たシステムは現在まで存在していない。

米国特許第５９０７９７０号明細書 米国特許第４２６９０７５号明細書

本発明の基本的な目的は、トルク駆動を提供するために、さまざまな設備又は機器の装備品につなぐことができる、改善された動力切断カップリングを提供することである。

発明の第１態様の要約
本発明の第１態様によれば、現場の装備品に動力装置を接続するための動力切断カップリングであって、
（ｉ）カップリング内の弾性の動力伝達部品と、
（ｉｉ）ラッチを外すことが必要な場合に手動で操作可能な開放手段を有し、動力装置へ装備品を機械的にラッチするラッチングデバイスと、
（ｉｉｉ）駆動される装備品によって他方の噛み合いクラッチハーフが支持された状態で、一方の噛み合いクラッチハーフを支持する動力装置の動力出力シャフトと、
（ｉｖ）現場装備品への動力装置整列配置であって、動力装置の出力シャフトアセンブリに同軸状に取り付けられた第１環形リング、及び、駆動される装備品の入力シャフトアセンブリに同軸状に取り付けられた第２環形リングを備え、２つのリングは異なる直径であり、一方の環形リングが他方の環形リング内で精密公差で同軸状に係合するのに適し、動力装置の動力出力シャフトと装備品の動力入力シャフトとの正確な同軸の整列を提供するために小径の環形リングの外周部分が大径の環形リングの内周部分の少なくとも部品に係合する、現場装備品への動力装置整列配置と、
を備えた動力切断カップリングを提供する。

発明の第２態様の要約
本発明の第２態様によれば、動力装置と現場の装備品との間の接続部を形成する噛み合いクラッチ・カップリングであって、動力装置は、他方の噛み合いクラッチハーフが駆動される装備品によって支持された状態で、一方の噛み合いクラッチハーフを支持する動力出力シャフトを有し、ここで一方の噛み合いクラッチハーフは、動力装置へ装備品の接続を行うとき、噛み合いクラッチの歯が互いに噛み合うよりもむしろ噛み合わないようにばね付勢されたものであり、スプリングで付勢された浮遊（floating）の噛み合いクラッチハーフは、接続完成を可能にするために最初に、ばね付勢力に逆らって同軸に後退可能であり、次に、噛み合いクラッチの歯との噛み合いを可能にするため、一方の噛み合いクラッチハーフが十分に回転したとき、噛み合いクラッチのばね付勢された半分がばね付勢下で噛み合い位置へ自動的に前進する。

発明の態様の利点
ポータブル動力装置と、繰り返し動力装置に連結されかつ動力装置から切り離される装備品との間の上述に規定した連結特徴を組み込むことは、以下のシステムをもたらす。つまり、現場での及び比較的未熟者の使用でさえ、２つの環形リング間の公差が、合力固着に適した力であるよりも比較的容易に、２つの環形リングの係合のみならず非係合も可能であるようなものでなければならないことが明らかな設計公差から生じるずれを、弾性の動力伝達部品の中間挿入が補償しながら、出力及び入力シャフトの十分に正確な同軸整列を確保して、２つの環形リングが互いに係合するので、駆動及び被駆動シャフトの自動的な整列、特に半径方向の整列を繰り返し達成可能にするシステムをもたらす。さらに、一方の噛み合いクラッチハーフをばね付勢して装着することは、以下のことを意味する。つまり、噛み合いクラッチハーフ同士の歯が互いに噛み合わない状態で装備品が動力装置に提供された場合であっても、このことは、噛み合いクラッチの浮遊の半分がばね付勢に反して内側へ簡単に押され、接続及びラッチングが単一操作として継続可能であり、例えばエンジンの始動でつまりエンジンのスターター・コードを引くことによって一方の噛み合いクラッチハーフが回転し、ばね付勢によって噛み合いクラッチの浮遊の半分が自動的に軸方向に前進することによって、所要の噛み合いが自動的に達成されることから、問題にならない。

好ましいあるいは任意の特徴
それぞれの噛み合いクラッチハーフは、ダイカストとして形成される。

ダイカストは、アルミニウム合金、好ましくはＬＭ２である。

それぞれの噛み合いクラッチハーフは、ハブの一方側に噛み合いクラッチ歯を、ハブの他方側に伝達歯を有するハブによって提供される。

噛み合いクラッチ歯は、３０度間隔で１２個である。

伝達歯は、６０度間隔で６個である。

浮遊の噛み合いクラッチハーフは、駆動あるいは被駆動ハブのいずれかであり得るが、それは動力装置の駆動ハブが好ましい。

動力装置の出力シャフトは、１２０度間隔で３つの枝角（tine）を有する駆動ヘッドで終端する。

枝角は、ラジアル面を有する弓形外形である。

弾性部品は、駆動ヘッドと動力装置の噛み合いクラッチハーフとの間に位置する。

弾性部品は、ゴム製で、圧縮と緩和との繰り返しに及び温度変化に非常に不活性に順応可能な品位及び配合組成のものである。

弾性部品は、６０度間隔で６つの歯を備え、各歯の片側は、駆動ヘッドの枝角の一つの駆動面に位置するのに適している。

弾性部品は、金属部品に取り付けられ、それは焼結された部品でもよい。

動力装置の噛み合いクラッチハーフの６つの伝達駆動歯は、弾性部品の歯と互いに噛み合うのに適している。

少なくとも一方の噛み合いクラッチハーフの歯は、他方の噛み合いクラッチハーフの歯との互いの噛み合いを補助するように先細りである。

歯のテーパーは非対称であり、このことはテーパーの最低位置に歯を位置させ、バックラッシのない駆動噛み合い配置を提供する。非対称は、駆動トルクが逆トルク（交流発電機のように、運動エネルギーを格納する大きな回転質量を有する装備品によって提供されるであろう）よりもはるかに大きいと仮定する「カムアウト」を克服するため正確な角度を提供する。

ばね付勢は、出力シャフトに対して同軸に位置したコイル圧縮ばねによって提供され、コイルばねの一端は駆動ヘッドに係合し、他端は駆動ヘッドの噛み合いクラッチハーフに係合する。

ラッチングデバイスは、回転方向及び軸方向の両方の移動を防止しながら動力装置にしっかりと装備品を保持するため、確動の（positive）機械的なラッチングデバイスである。

ラッチングデバイスは、装備品が動力装置に連結されるとき、自動的にラッチングを達成する。

ラッチングデバイスは、装備品の取付板に形成された複数の対応した突起あるいは穴との係合に一致するための装着板における装着穴あるいは装着突起のアレイを、係合及び正確な整列の両方を容易に保証するため、穴あるいは突起間の導入面とともに備える。

ラッチング手段は、３つの装着穴及び３つの突起を備える。

その突起は、各々、案内部の導入ノーズを有する拡大ヘッドと、ヘッドの後のネック部分とを備える。

その突起は、２つの上部突起及び一つの下部突起を備える。

各ピンのネック部分は、動力装置に装着されたラッチングプレートによって支持された、ばね付勢され半径方向に移動可能なレバーによって係合される。

手動手段は、動力装置からの装備品の分離が必要なときに、ばね付勢に逆らってレバーを移動するために提供される。

動力装置は、フレームに収容される。

そのフレームは、回転され、可搬性を容易にするため一対のハンドルを設ける。

そのフレームは、メインフレームと、メインフレームに蝶番で動き折り畳まれ保管／輸送位置から展開位置へ移動可能なサブフレームとを備える。

そのサブフレームは、少なくともその展開位置でメインフレームに機械的にラッチされる。

メインフレームへのサブフレームのラッチングは、メインフレームの各側部で一対の手操作可能なレバーによって提供される。

手操作可能なレバーは、カム効果によってラッチングを達成する。

サブフレームは、２つの間隔を置いたベアリングブッシュを備え、それによって、装備品がかなりの重量を有する場合、その下側には、ラッチング手段の突起への荷重を低減するためにベアリングブッシュに係合可能な一対のピンを備える。

ポータブル動力装置及びこの動力装置に取り付け可能な３つの任意の装備品の一方側前端の斜視図である。 図１に示す動力装置に取り付け可能な一つの装備品である図１の発電機とともに動力装置の他方側裏面の斜視図である。 動力装置に装着される一つのカップリングハーフの一方端からの分解図である。 図３のカップリングハーフの他方端からの拡大図である。 装備品に装着される他方のカップリングハーフの噛み合いクラッチと係合する、図３及び図４のカップリングハーフの拡大図である。 係合したカップリングハーフを示す。 連結した動力装置及び装備品による断面図である。 ラッチング配置を詳述する斜視図である。

発明の２つの態様が添付の図面を参照して例示のみによって記述される。
図面の詳述
図１には、多数の装備品のいずれか一つが駆動目的のため取り外し可能に連結される動力装置２０が示され、３つの装備品がウォータ・ポンプ、発電機、高圧ポンプの形態で１６，１４，１７で示されている。

動力装置２０は、チューブ式フレーム１５に装着された単気筒ガソリンエンジン２１の形態であり、チューブ式フレーム１５は、輸送の手助けのため一対の車輪２２、よりコンパクトな収納のため図示の直立位置から水平位置へ折り畳んでもよい、ネジ２４にて固定されるハンドル２３を備える。フレーム２１は、その前端にＵ字型のサブフレーム２５も備え、このサブフレームは、間隔を置いた２つのブッシュ２６を有し、適切な取り外し及び固定を行う２つのハンド・レバー２７によって図示する水平姿勢から直立でコンパクトな収納／輸送位置へ蝶番で可動であり、フレーム２１の正面部分の各側部にハンド・レバー２７があり、一方、手動で操作可能なブレーキ機構２８が車輪２２に働く。

図３、図４及び図５は、エンジン２１のクランクシャフト３０（図７を参照）と同軸で動力装置２０／エンジン２１に装着されるカップリングハーフ２９を図示する。

エンジンのカップリングハーフ２９は駆動ヘッド１を備え、この駆動ヘッドは、１２０度の間隔で位置する放射状の駆動表面３２を有し、及び、噛み合いクラッチハーフ５の一方側にて駆動面３４を有しその他方側に３０度の間隔で１２の歯３５を有する３つの受入れ開口３３へ貫入するのに適した３つの駆動枝角３１を有する。駆動ヘッド１と噛み合いクラッチとの間には、６０度の間隔で６つの突起３６と、一端がカップ３１の底部を押圧し他端が噛み合いクラッチハーフ５を押圧するコイル圧縮ばね３９が中に配置されるカップ３１の一部が通る中央の穴３７とを有するゴム製部品３が置かれ、その結果、図７に示すようにボルト４６がクランクシャフト３０にアセンブリを固定しながら、噛み合いクラッチハーフ５が弾性的に装着される。

図５、図６及び図７に示すように、他方の噛み合いクラッチハーフが装備品１６、１４又は１７にはめ込まれる。噛み合いクラッチハーフ７は、装備品１６、１４あるいは１７の入力シャフト４２のスプライン４１に装着され、また、歯３５を受け入れるために３０度の間隔で１２の凹部を設ける。

装備品１６、１４又は１７とエンジン２１との同軸配置を達成するため、発明の第１態様に従い、噛み合いクラッチハーフ５は環形リング１８を備え、一方、装備品はより大きい直径の環形リング１９を備え、２つのリングは、精密公差で係合し、その上、装備品の除去が必要なときには容易に分離可能である。少なくとも一方のリングの係合面はテーパーを有しても良く、一方、大径のリング１９の前縁は、初期係合を補助するために面取りされている。係合に際して、歯３５及び凹部３８の相対的な回転位置が整列していないとしても、発明の第２の態様に従って、噛み合いクラッチハーフ５はスプリング４の付勢に逆らって内側へ押されるので、エンジン２１の始動とともに及びその結果として生じる噛み合いクラッチハーフ５の回転で歯の係合が自動的に達成されるため、全く重要なことではない。

装備品１６、１４あるいは１７をエンジン２１へラッチするために、２つの上部及び一つの下部の装着ピン８が各装備品に設けられる。各ピン８は、後ろにネック４５がある先細りの導入部ノーズ４４を備える。そのノーズは、スプリング４９によって閉位置へ付勢され及び３つの穴５０を設けた、同軸状に回転可能なディスク１０を有するラッチングプレート９における穴４６をネックに自動的に嵌め込む。装備品の装着の間、ノーズ４４は、スプリング４の付勢に逆らって十分な貫通後まで反時計回りに数度（図７において）、プレート４７を回転させ、ネック４５の到達はスプリング４９にディスク１０を時計回りへ戻すことを可能にする。装備品の分離が必要なときに、後者を反時計回りに回転させてピン８を開放するために、手動で操作可能なハンドル１３がディスク１０に装着されている。

比較的軽量の装備品に関して、リング１８、１９及び３本の装着ピン８の係合は、装備品の十分な支持を提供する。しかしながら、装備品が比較的重い場合、装備品のチューブ式フレーム４３は、エンジン２１へ装備品１６、１４あるいは１７を提示しはめ込む間、ブッシュ２６を係合するために一対の間隔を置いたピン４８（図２）を備える。

Claims (16)

1. 現場装備品に動力装置を接続する動力切断カップリングであって、
   （ｉ）カップリング内の弾性の動力伝達部品と、
   （ｉｉ）動力装置へ装備品を機械的にラッチし、ラッチの開放が必要なときに操作可能な手動操作可能な開放手段を有するラッチングデバイスと、
   （ｉｉｉ）駆動される装備品が他方の噛み合いクラッチハーフを有する状態で一方の噛み合いクラッチハーフを有する動力装置の動力出力シャフトと、
   （ｉｖ）現場装備品への動力装置の整列配置であって、動力装置の出力シャフトアセンブリに同軸状に取り付けられる第１環形リングと、駆動される装備品の入力シャフトアセンブリに同軸状に取り付けられる第２環形リングとを含み、２つのリングは異なる直径であり、動力装置の動力出力シャフトと装備品の動力入力シャフトとの正確な同軸のアラインメントを提供するため、一方の環形リングが他方の環形リング内に精密公差で同軸状に係合されるのに適し、小径の環形リングの外周部分が大径の環形リングの少なくとも内周部分のパーツに係合する、整列配置と、
   を備えた動力切断カップリング。
2. 動力装置と現場装備品との間の接続部を形成する噛み合いクラッチ・カップリングであって、
   動力装置は、一方の噛み合いクラッチハーフを支持する動力出力シャフトを有し、駆動される装備品によって他方の噛み合いクラッチハーフが支持され、ここで、一方の噛み合いクラッチハーフはばね付勢されており、接続のため装備品が動力装置へ提供された際には、噛み合いクラッチの歯は互いに噛み合うよりもむしろ噛み合わず、ばね付勢され浮遊の噛み合いクラッチハーフは、接続の完成を可能にするために、初めにばね付勢に逆らって同軸に後退可能であり、次に一方の噛み合いクラッチハーフの十分な回転の際には、噛み合いクラッチの歯の噛み合いを可能にするために、ばね付勢された噛み合いクラッチハーフは、ばね付勢の下で噛み合い位置へ自動的に前進する、
   ここで、一方の噛み合いクラッチハーフの歯は、他方の噛み合いクラッチハーフの歯との互いの噛み合いを援助するためにテーパーを付している、
   噛み合いクラッチ・カップリング。
3. それぞれの噛み合いクラッチハーフは、ハブによって提供され、一方側のハブに噛み合いクラッチ歯を、他方側のハブに伝達歯を有する、請求項２に記載のカップリング。
4. 浮遊の噛み合いクラッチハーフは、動力装置の駆動ハブである、請求項２に記載のカップリング。
5. 動力装置の出力シャフトは、１２０度の間隔で３つの枝角を有する駆動ヘッドにて終端する、請求項１に記載のカップリング。
6. 上記枝角は、ラジアル面を有する弓形外形である、請求項５に記載のカップリング。
7. 弾性部品は、駆動ヘッドと動力装置の噛み合いクラッチハーフとの間に位置する、請求項１、５、６のいずれかに記載の請求項に記載のカップリング。
8. 弾性部品は、ゴム製で、圧縮と緩和との繰り返しに及び温度変化に非常に不活性に順応可能な品位及び配合組成のものである、請求項１、５、６、７のいずれかに記載のカップリング。
9. 弾性部品は、６０度の間隔で６つの歯を備え、各歯の一方側は、駆動ヘッドの枝角の一つの駆動面に位置するのに適している、請求項１、５から８のいずれかに記載のカップリング。
10. 少なくとも一方の噛み合いクラッチハーフの歯は、他方の噛み合いクラッチハーフの歯との互いの噛み合いを援助するために非対称的にテーパーを付している、請求項２に記載のカップリング。
11. 出力シャフトに対して同軸に位置するコイル圧縮ばねによってばね付勢が提供され、コイルばねの一端は駆動ヘッドに係合し、他端は駆動ヘッドの噛み合いクラッチハーフに係合する、請求項２、３、４から１０のいずれかに記載のカップリング。
12. ラッチングデバイスは、装備品が動力装置に連結されるとき、自動的にラッチングを達成する、請求項１、５から９のいずれかに記載のカップリング。
13. ラッチングデバイスは、装備品の取付板に形成された複数の対応したピンあるいは穴との係合を行うため、係合及び正確な整列の両方を容易に保証するため、穴あるいはピン間の導入面とともに装着板に設けられた装着穴あるいは装着ピンのアレイを備える、請求項１、５から９、１２のいずれかに記載のカップリング。
14. ラッチング手段は、３つの装着穴及び３つのピンを備える、請求項１３に記載のカップリング。
15. それぞれの上記ピンは、案内部の導入ノーズを有する拡大ヘッドと、ヘッドの後ろのネック部分とを備え、各ピンのネック部分は、動力装置に装着されたラッチングプレートによって支持される、ばね付勢され半径方向に移動可能なレバーによって係合される、請求項１４に記載のカップリング。
16. 動力装置はフレームに収容され、上記フレームは、押し動かされ、可搬性を容易にするため少なくとも一つのハンドルを設け、上記フレームは、メインフレームと、メインフレームに蝶番で動き折り畳まれ保管／輸送位置から展開位置へ移動可能なサブフレームとを備える、請求項１、５から９、１２から１５のいずれかに記載のカップリング。

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