JP5996517B2 - 回転伝達装置及びこれを用いた回転機械及びポンプ - Google Patents

Description

本発明は、駆動軸から従動軸への回転速度の変速と遮断とが好適に行え、機械的強度と信頼性にも優れ、取り付け取り外し等の取り扱いが容易な回転伝達装置及びこれを用いた回転機械及びポンプに関する。

従来の立軸ポンプとして、例えば特許文献１には、原動機とポンプ主軸との間に流体継手と変速機とを設けた先行待機用立軸ポンプの構成が提案されている。この先行待機用立軸ポンプでは、大雨などにより急な出水が予想される際に、吸込水槽の水位が揚水運転ができない低水位の状態から全速運転(気中運転)を開始しておくことにより、吸込水槽に大量の水が急激に流入しても迅速に排水を行うことを目的に設置されるものである。

この立軸ポンプでは、原動機から回転動力が流体継手を介して変速機に伝達され、変速機で原動機の回転数が変速されてポンプの主軸に伝達される。また、流体継手を遮断することで、原動機から主軸への動力伝達が遮断される。さらに、吸込水槽が低水位のときは、流体継手を遮断した状態で原動機のみを運転し、所定の水位に達したときに流体継手を接続して主軸に回転動力を伝達してポンプの運転を行うようにするものである。

また、特許文献２には、吐出エルボの外壁の上に軸受ケーシングを一体的に付設して、軸受ケーシングを貫通させたポンプ軸を、軸受ケーシング内で軸支し、軸受ケーシングの上にクラッチケーシングを一体的に付設した立軸ポンプが提案されている。この立軸ポンプは、ポンプ軸をクラッチケーシング内に挿入し、クラッチケーシング内に配設された油圧クラッチの内軸部の下端部を筒状とし、ポンプ軸の上端部を内軸部の下端部の筒状内に軸回りに相対回転できないように嵌入させている。この立軸ポンプでは、立軸ポンプ全体の背丈が低くなり、振動の発生が抑制されるものである。

特開２０００−２７７８８号公報 特開２０１１−９４５０９号公報

上記従来の技術において、以下の課題が残されている。
すなわち、特許文献１に記載の技術では、原動機、流体継手、変速機が横軸に接続され、変速機とポンプの主軸とが歯車で連結されて構成されているが、変速機の歯車や流体継手などが破損して交換する場合や定期点検などを行う場合、原動機を取り外し、変速機のケーシングを分解して流体継手や歯車などを取り外さなければならず、多大な労力及び時間を要するという不都合があった。また、特許文献２に記載の技術では、ポンプ軸と駆動軸とが油圧クラッチを介して縦方向に配置されているが、これに変速装置を組み込もうとした場合、自重等によりクラッチや減速装置に対して負荷が過大になってしまう不都合があった。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、メンテナンス等での取り扱いが容易であると共に、縦方向配置においても負荷が小さく駆動軸と従動軸との連結及び解放を容易に行うことができる回転伝達装置及びこれを用いた回転機械及びポンプを提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る回転伝達装置は、駆動軸の回転を従動軸に伝達する回転伝達装置であって、前記駆動軸及び前記従動軸の一方の端部に設けられた第１の歯車と、該第１の歯車に噛み合う第２の歯車を端部に有した外軸部と、前記駆動軸及び前記従動軸の他方の端部に設けられた第３の歯車と、該第３の歯車に噛み合う第４の歯車を端部に有した内軸部と、前記外軸部と前記内軸部との結合及び分離が可能であり前記外軸部及び前記内軸部の一方の回転力を他方に伝達及び遮断が可能なクラッチ部と、前記外軸部及び前記内軸部を回転可能に支持するケーシングとを備え、前記外軸部が円筒形状で回転可能に前記ケーシングに軸支されると共に前記内軸部が前記外軸部内に同軸上に配設され、前記内軸部の一端側が前記外軸部側の前記ケーシングに前記外軸部と相対回転可能に軸支されていると共に、前記内軸部の他端側が前記外軸部と対向する側の前記ケーシングに回転可能に軸支されていることを特徴とする。

この回転伝達装置では、外軸部が円筒形状で回転可能に軸支されると共に内軸部が外軸部内に同軸上に配設され外軸部と相対回転可能に軸支され、内軸部の一端側が外軸部側のケーシングに外軸部と相対回転可能に軸支されていると共に、内軸部の他端側が外軸部と対向する側のケーシングに回転可能に軸支されて両持ち状態とされているので、内軸部をケーシングの片側だけで支持した構成に比べて機械的強度と信頼性が高く、安定した回転が得られる。
また、分解することなく歯車一体で取り外すこともでき、回転伝達装置の着脱が容易になってメンテナンス等が容易になると共に全体の小型化も可能になる。さらに、駆動軸と従動軸とが縦方向に配されている場合でも、自重等による高い負荷が加わり難く、安定した連結及び解放の動作を行うことができる。

第２の発明に係る回転伝達装置は、第１の発明において、前記第２の歯車が、前記第１の歯車よりも歯数が多く、前記第４の歯車が、前記第３の歯車よりも歯数が少ないことを特徴とする。
すなわち、この回転伝達装置では、第２の歯車が第１の歯車よりも歯数が多く、第４の歯車が第３の歯車よりも歯数が少ないので、第１の歯車と第２の歯車との間及び第４の歯車と第３の歯車との間で、２段階に変速されて従動軸に動力伝達される変速装置とすることができる。

例えば、この回転伝達装置による動力伝達の動作を減速装置として用いる場合について説明すると、まず駆動軸の回転力が第１の歯車に噛み合った第２の歯車を介して外軸部に伝達される。このとき、クラッチピストンを作動させず、その先端が外軸部側クラッチ板又は内軸部側クラッチ板に当接せずに外軸部側クラッチ板と内軸部側クラッチ板とが解放状態であると、外軸部の回転は内軸部に伝達されない。また、クラッチピストンを作動させ、その先端が外軸部側クラッチ板又は内軸部側クラッチ板に当接してこれらを軸方向に移動させることで、外軸部側クラッチ板と内軸部側クラッチ板とを密着させて締結状態とすると、クラッチ部を介して外軸部の回転力が内軸部に伝達される。さらに、内軸部の回転力は、第４の歯車に噛み合った第３の歯車を介して従動軸に伝達される。この際、第１の歯車と第２の歯車との歯数の比に応じて回転速度が変速されると共に、第４の歯車と第３の歯車との歯数の比に応じてさらに回転速度が変速される。このように、駆動軸から回転伝達装置を介して２段階に減速（変速）されて従動軸に動力伝達される。

第３の発明に係る回転伝達装置は、第１又は第２の発明において、前記クラッチ部が、前記外軸部の内周面に設けられ軸方向に一定範囲で移動可能な外軸部側クラッチ板と、前記内軸部の外周面に設けられ前記外軸部側クラッチ板に対向して配されて軸方向に一定範囲で移動可能な内軸部側クラッチ板と、前記外軸部内に設けられ軸方向に進退可能であると共に先端が前記外軸部側クラッチ板又は前記内軸部側クラッチ板に当接可能に配され、進退により前記外軸部側クラッチ板及び前記内軸部側クラッチ板を軸方向に移動させて互いに締結及び解放可能なクラッチピストンとを有していることを特徴とする。
すなわち、この回転伝達装置では、クラッチ部が、外軸部の内周面の外軸部側クラッチ板と、内軸部の外周面の内軸部側クラッチ板と、進退により外軸部側クラッチ板及び内軸部側クラッチ板を締結及び解放可能なクラッチピストンとを有しているので、外軸部内のクラッチピストンを油圧や空気圧で進退させることで、容易に外軸部と内軸部とを締結・解放が可能である。

第４の発明に係る回転機械は、原動機に接続され回転可能な駆動軸と、該駆動軸の回転力が伝達されて回転可能な従動軸と、前記駆動軸の回転速度を変速して前記従属軸に伝達する第１から第３の発明のいずれかの回転伝達装置とを備えていることを特徴とする。
すなわち、この回転機械では、駆動軸の回転速度を変速して従属軸に伝達する上記本発明の回転伝達装置を備えているので、運転条件に応じて待機運転と実負荷運転とを切り替えることが容易であると共に、駆動軸及び従動軸をそのままの状態で、回転伝達装置だけを取り外すことも可能であり、歯車等の点検や交換が容易になる。

第５の発明に係るポンプは、エルボの外壁をポンプ軸が貫通突出しているポンプであって、原動機に接続された前記駆動軸と従動軸である前記ポンプ軸とを連結する第１から第３の発明のいずれかの回転伝達装置を備えていることを特徴とする。
すなわち、このポンプでは、原動機に接続された駆動軸と従動軸であるポンプ軸とを連結する上記本発明の回転伝達装置を備えているので、機械的強度とメンテナンス性とに優れると共に縦方向配置に設定しても負荷が少なく安定した先行待機運転が可能になる。また、駆動軸を回転させる原動機も縦方向に配置可能であると共に回転伝達装置の小型化が可能であり、全体の設置面積を小さくすることができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明の回転伝達装置によれば、外軸部が円筒形状で回転可能に軸支されると共に内軸部が外軸部内に同軸上に配設され外軸部と相対回転可能に軸支されているので、メンテナンス等が容易になると共に縦方向配置でも自重等による高い負荷が加わり難く、安定した連結及び解放の動作を行うことができる。また、内軸部の一端側が外軸部側のケーシングに外軸部と相対回転可能に軸支されていると共に、内軸部の他端側が外軸部と対向する側のケーシングに回転可能に軸支されているので、内部軸が両持ちの構成となり、機械的に強いと共に安定した回転が得られる。
したがって、本発明の回転伝達装置を用いた回転機械及びポンプによれば、機械的強度とメンテナンス性とに優れていると共に、先行待機運転など運転条件に応じた待機運転と実負荷運転との切り替えを容易に行うことができ、さらに安定した回転伝達性と高い寿命とが得られ信頼性の向上を図ることができる。

本発明に係る回転伝達装置及びこれを用いた回転機械及びポンプの一実施形態において、回転伝達装置を示す縦断面図である。 本実施形態において、立軸ポンプの吐出エルボ周囲の構造を示す縦断面図である。 本実施形態において、解放状態（ａ）及び締結状態（ｂ）のクラッチ部を示す要部を拡大した縦断面図である。 本発明に係る回転伝達装置及びこれを用いた回転機械及びポンプの一実施形態において、回転伝達装置の他の例を示す縦断面図である。

以下、本発明における回転伝達装置及びこれを用いた回転機械及びポンプの一実施形態を、図１から図４に基づいて説明する。

本実施形態における回転伝達装置１は、図１に示すように、駆動軸２の回転速度を変速して従動軸３に伝達する装置であって、駆動軸２の端部に設けられた第１の歯車２ａと、該第１の歯車２ａに噛み合い第１の歯車２ａよりも歯数が多い第２の歯車４ａを端部に有した外軸部４と、従動軸３の端部に設けられた第３の歯車３ａと、該第３の歯車３ａに噛み合い第３の歯車３ａよりも歯数の少ない第４の歯車５ａを端部に有した内軸部５と、外軸部４と内軸部５との結合及び分離が可能であり外軸部４の回転力を内軸部５に伝達及び遮断が可能なクラッチ部６とを備えている。
なお、この回転伝達装置１は減速装置であって、外軸部４が入力軸となり、内軸部５が出力軸となる。

また、この回転伝達装置１は、外軸部４及び内軸部５を回転可能に支持するケーシング２７を備えている。このケーシング２７は、第２の歯車４ａ及び第４の歯車５ａを外軸部４の外部に突出させて外軸部４の外周を覆う外軸ケーシング部７と、第１の歯車２ａ、第２の歯車４ａ、第３の歯車３ａ及び第４の歯車５ａを内側に収納する軸受ケーシング部１４とを備えている。
上記外軸ケーシング部７は、第２の歯車４ａ及び第４の歯車５ａを軸受ケーシング部１４内に配した状態で軸受ケーシング部１４の側部に固定されている。
上記駆動軸２と従動軸３とは垂直で、軸心が水平方向にずれた平行状態に配置されている。また、上記外軸部４及び内軸部５は、駆動軸２の下端と従動軸３の上端との間に軸心が水平に配されている。

上記外軸部４は、円筒形状で回転可能にケーシング２７の外軸ケーシング部７に軸支される。また、上記内軸部５は、外軸部４内に同軸上に配設され外軸部４と相対回転可能に軸支されている。さらに、内軸部５の一端側が外軸部４側の外軸ケーシング部７に外軸部４と相対回転可能に軸支されていると共に、内軸部５の他端側が外軸部４と対向する側の軸受ケーシング１４に回転可能に軸支されている。
上記軸受ケーシング部１４には、内軸部５の他端側を挿入状態で支持する凹部１４ａが設けられており、この凹部１４ａ内に内軸部５が内軸部用ラジアル軸受１４ｂにより回転可能に軸支されている。

上記クラッチ部６は、外軸部４の内周面に設けられ軸方向に一定範囲で移動可能な複数の外軸部側クラッチ板６ａと、内軸部５の外周面に設けられ外軸部側クラッチ板６ａに対向して配されて軸方向に一定範囲で移動可能な複数の内軸部側クラッチ板６ｂと、外軸部４内に設けられ軸方向に進退可能であると共に先端が内軸部側クラッチ板６ｂに当接可能に配され、進退により外軸部側クラッチ板６ａ及び内軸部側クラッチ板６ｂを軸方向に移動させて互いに締結及び解放可能なクラッチピストン６ｃとを有している。

本実施形態の回転伝達装置１の構成について、より詳述すると、外軸ケーシング部７内に配設された外軸部４は、外軸部用ラジアル軸受８ａと外軸部用スラスト軸受８ｂによって外軸ケーシング部７と相対回転可能に軸支されている。この外軸部４の先端には、傘歯車である第２の歯車４ａが配設され、該第２の歯車４ａは、駆動軸２の下端部に固定された傘歯車である第１の歯車２ａと噛合している。なお、第２の歯車４ａは、第１の歯車２ａより歯数が多く大径に形成されている。

上記外軸部４は、先端側から基端側に向けて軸方向に中空部４ｂが形成され、中空部４ｂに内軸部５が外軸部４と同心に配設されている。また、第２の歯車４ａは、外軸部４の先端に円環状に設けられ、第２の歯車４ａの孔内を貫通した内軸部５に第４の歯車５ａが配されている。
なお、図中において、第２の歯車４ａの一部を破断して内部の第４の歯車５ａを図示している。

上記内軸部５は、内軸部用スラスト軸受８ｃと内軸部用ラジアル軸受８ｄとによって外軸部４内に相対回転可能に軸支されている。また、内軸部用ラジアル軸受８ｄと内軸部用ラジアル軸受１４ｂとにより、内軸部５の両端部が回転可能にケーシング２７に軸支されている。
この内軸部５の他端側の途中には、傘歯車である第４の歯車５ａが配設され、該第４の歯車５ａは、従動軸３の上端部に固定された傘歯車である第３の歯車３ａと噛合している。なお、第４の歯車５ａは、第３の歯車３ａより歯数が少なく小径に形成されている。

外軸部４の中空部４ｂには、先端側より内径が大きい内径拡大部４ｃが形成され、該内径拡大部４ｃの内周壁に複数の外軸部側クラッチ板６ａが配設されている。これら外軸部側クラッチ板６ａは、リング状に形成され、図３に示すように、外周側に内径拡大部４ｃの内周壁に軸方向に刻設された外軸部側溝４ｄに係合し得る外周凸部６ｄが外周部に形成され、該外周凸部６ｄが外軸部側溝４ｄに嵌め込まれている。すなわち、これら外軸部側クラッチ板６ａは、外軸部４に対して相対回転しないが、軸方向への移動は自在である。

また、内軸部５の一端側には、内径拡大部４ｃに臨んでフランジ状に拡径された外径拡大部５ｂが形成され、該外径拡大部５ｂの外周部に複数の内軸部側クラッチ板６ｂが配設されている。これら内軸部側クラッチ板６ｂは、リング状に形成され、内周側に外径拡大部５ｂの外周部に軸方向に刻設された内軸部側溝５ｃに係合し得る内周凸部６ｅが内周部に形成され、該内周凸部６ｅが内軸部側溝５ｃに嵌め込まれている。すなわち、これら内軸部側クラッチ板６ｂは、内軸部５に対して相対回転しないが、軸方向への移動は自在である。

各外軸部側クラッチ板６ａと各内軸部側クラッチ板６ｂとは、交互に重なるように配設されており、外軸部側クラッチ板６ａおよび内軸部側クラッチ板６ｂの配設位置に臨む中空部４ｂ底面に、複数のクラッチピストン６ｃが軸方向に沿って進退可能に配設されている。これらクラッチピストン６ｃは、周方向に互いに間隔を空けて設けられていると共に、油圧用の作動油の供給ライン９にそれぞれ接続されている。

すなわち、各クラッチピストン６ｃは油圧で作動し、クラッチピストン６ｃに作動油が供給されないときは、図３の（ａ）に示すように、外軸部側クラッチ板６ａと内軸部側クラッチ板６ｂとが互いに離れた状態に保持され、外軸部４と内軸部５との連結が解放されている。また、各クラッチピストン６ｃに作動油が供給されると、図３の（ｂ）に示すように、クラッチピストン６ｃが内軸部側クラッチ板６ｂ側に移動して外軸部側クラッチ板６ａ及び内軸部側クラッチ板６ｂを押圧して密着させ、外軸部４と内軸部５とが連結される。

次に、上記クラッチ機能付きの回転伝達装置１の動作について説明する。
まず、駆動軸２が回転駆動されると、第１の歯車２ａ及び第２の歯車４ａを介して外軸部４に回転動力が伝達され、外軸部４が回転する。このとき、第１の歯車２ａの歯数と第２の歯車４ａの歯数との比に応じて外軸部４の回転速度が減速される。また、クラッチ部６が遮断されているときは、外軸部４のみが回転し、内軸部５に回転動力は伝達されないので、従動軸３も回転を停止している。

この状態で、各クラッチピストン６ｃに作動油を供給してクラッチ部６を接続すると、外軸部４と内軸部５とが連結されて、外軸部４と内軸部５とが一体で回転し、第４の歯車５ａと第３の歯車３ａとを介して従動軸３に回転動力が伝達され、従動軸３が回転する。このとき、第４の歯車５ａの歯数と第３の歯車３ａの歯数との比に応じて従動軸３の回転速度が減速される。すなわち、本実施形態の回転伝達装置１では、駆動軸２の回転速度が４つの歯車によって２段階で減速され、従動軸３に伝達されるように構成されている。

さらに、この状態で、各クラッチピストン６ｃへの作動油の供給を停止すると、再びクラッチ部６が遮断されて内軸部５及び従動軸３の回転が停止し、駆動軸２及び外軸部４の回転が継続される。
このように本実施形態の回転伝達装置１では、外軸部４の第２の歯車４ａを大きくすると共に、内軸部５の第４の歯車５ａを小さく構成することで、駆動軸２よりも従動軸３の回転速度を小さくする減速装置とすることができる。

なお、本実施形態では、各クラッチピストン６ｃを油圧で作動するように構成したが、油圧に替えて空気圧で作動するように構成しても良い。
また、本実施形態では、駆動軸２と従動軸３とが、その軸心が水平方向にずれて配置されているが、外軸部４及び内軸部５の軸心と直交する面内で、駆動軸２と従動軸３とは、その軸心が一直線になるように配置されても良く、斜めに交差するように配置されても良く、直交するように配置されても良い。さらに、駆動軸２と従動軸３との軸心が、ねじれの位置に配置しても良い。

上述したように本実施形態の回転伝達装置１では、内軸部５が片持ち状態、すなわち内軸部５の一端側だけで支持された状態では、歪みや応力が加わり易くなり、機械的に不安定になるが、本実施形態では、内軸部５の一端側が外軸部４と相対回転可能に外軸ケーシング７に軸支されていると共に、内軸部５の他端側が外軸部４と対向する側の軸受ケーシング部１４に回転可能に軸支されて両持ち状態とされているので、機械的に強いと共に安定した回転が得られる。

上述したように本実施形態の回転伝達装置１では、外軸部４が円筒形状であると共に内軸部５が外軸部４内に同軸上に回転可能に支持されているので、第２の歯車４ａを有する外軸部４と第４の歯車５ａを有する内軸部５とが同軸上でクラッチ部６を含んで一体化されており、歯車一体で取り外すことができる。これにより、回転伝達装置１の着脱が容易になってメンテナンス等が容易になると共に全体の小型化も可能になる。また、駆動軸２と従動軸３とが縦方向に配されている場合でも、自重等による高い負荷が加わり難く、安定した連結及び解放の動作を行うことができる。

また、クラッチ部６が、外軸部４の内周面の外軸部側クラッチ板６ａと、内軸部５の外周面の内軸部側クラッチ板６ｂと、進退により外軸部側クラッチ板６ａ及び内軸部側クラッチ板６ｂを締結及び解放可能なクラッチピストン６ｃとを有しているので、外軸部４内のクラッチピストン６ｃを油圧や空気圧で進退させることで、容易に外軸部４と内軸部５とを締結・解放が可能である。

さらに、外軸部４を回転可能に支持すると共に第２の歯車４ａ及び第４の歯車５ａを外軸部４の外部に突出させて外周を覆う外軸ケーシング部７を備えているので、外軸ケーシング部７ごと第２の歯車４ａ及び第４の歯車５ａを取り外すことができ、さらにメンテナンス性が向上する。また、外軸ケーシング部７の外部に第２の歯車４ａ及び第４の歯車５ａが露出しているので、これら歯車の点検や交換が容易となる。

次に、本発明による回転伝達装置を用いた回転機械として、立軸ポンプに適用した場合について、図２を参照して説明する。

本実施形態の立軸ポンプ１０は、図２に示すように、吐出エルボ１１の外壁をポンプ軸１３が上方に貫通突出している先行待機用の立軸ポンプであって、ポンプ軸１３の上方に配され原動機である駆動装置（図示略）に接続され回転可能な駆動軸２と、該駆動軸２の回転力が伝達されて回転可能な従動軸であるポンプ軸１３と、駆動軸２と従動軸であるポンプ軸１３とを連結する回転伝達装置２１とを備えている。

なお、吐出エルボ１１は、例えば吸込水槽（図示略）の上部を塞ぐ床に固定され、下端に吊下管、揚水管及びポンプケース（いずれも図示略）が順次連結されて、吸込水槽内に垂下されている。

本実施形態の立軸ポンプ１０の構成について、より詳述すると、吐出エルボ１１の上部にブレーキ室ケーシング１２が付設され、該ブレーキ室ケーシング１２の上に軸受ケーシング部１４が固定されている。軸受ケーシング部１４の下部には、潤滑油を溜める潤滑油室１４ａが形成されている。
上記回転伝達装置２１は、外軸ケーシング部７の先端側が軸受ケーシング部１４の周面に空けられた取付孔にボルトで固定され、第２の歯車４ａと第４の歯車５ａとが、取付孔から軸受ケーシング部１４内に突出して対応する第１の歯車２ａと第３の歯車３ａとに噛み合っている。

また、ポンプ軸１３は、軸受ケーシング部１４内に挿入され、該軸受ケーシング部１４に配設されたポンプ軸用スラスト軸受１８ａとポンプ軸用ラジアル軸受１８ｂとにより軸支されている。ポンプ軸１３の上端部には、上記第３の歯車３ａが配設されている。また、ポンプ軸１３は、吐出エルボ１１より下方に延びて吸込水槽内に垂下され、ポンプ軸１３の下端には羽根車（図示略）が配設されている。

一方、駆動軸２は、軸受ケーシング部１４の上部からポンプ軸１３に対向して、軸心が一直線上になるように挿入され、軸受ケーシング部１４に配設された駆動軸用スラスト軸受１８ｃと駆動軸用ラジアル軸受１８ｄとにより軸支されている。駆動軸２の下端部には、上記第１の歯車２ａが配設され、上端部は軸受ケーシング部１４の上方で駆動装置に連結されている。
そして、第２の歯車４ａが第１の歯車２ａに噛合すると共に、第４の歯車５ａが第３の歯車３ａに噛合した状態で、外軸部４を収納した外軸ケーシング部７が軸受ケーシング部１４にボルトにより固定されている。
回転伝達装置２１と上述した回転伝達装置１との異なる点は、回転伝達装置２１の第４の歯車５ａが、上述した回転伝達装置１の第４の歯車５ａと反対側で第３の歯車３ａに噛合している点である。なお、回転伝達装置２１においても、回転伝達装置１と同様の位置で第４の歯車５ａを第３の歯車３ａに噛合させても構わない。

ブレーキ室ケーシング１２内には、油圧ブレーキ１５が配設されている。この油圧ブレーキ１５は、ポンプ軸１３の外周面に配設されたブレーキディスク１５ａを挟むように、ブレーキ室ケーシング１２に配設された２枚のブレーキパッド１５ｂとブレーキピストン１５ｃとで構成され、ポンプ軸１３の回転をＯＮ−ＯＦＦ規制するものである。すなわち、この油圧ブレーク１５は、ブレーキピストン１５ｃを動作させることで（ＯＮ状態）、回転するブレーキディスク１５ａを２枚のブレーキパッド１５ｂで挟んで回転を規制することが可能である。

なお、符号１７は、潤滑油の供給ラインであり、符号１９は、潤滑油用ポンプである。また、符号２０は、油圧ブレーキ１５への作動油の供給ラインである。

このように構成された先行待機用の立軸ポンプ１０の動作について説明する。
吸込水槽（図示略）の水位が運転開始水位に達していないときは、回転伝達装置２１のクラッチ部６を遮断して駆動装置を運転し、駆動軸２及び外軸部４のみを作動させる待機運転を行う。この待機運転時は、クラッチ部６が遮断状態であっても外軸部４の回転により内軸部５がつれ回りしてポンプ軸１３が回転することがあるため、油圧ブレーキ１５をＯＮにしてポンプ軸１３が回転しないように規制する。

また、吸込水槽の水位が運転開始水位に達したとき、油圧ブレーキ１５をＯＦＦにして規制を解除し、クラッチ部６を接続して駆動軸２から回転伝達装置１を介してポンプ軸１３に回転動力を伝達し、揚水運転を行う。そして、吸込水槽の水位が低下して運転停止水位に達したら、クラッチ部６を遮断して再び待機運転を行う。

なお、本実施形態の立軸ポンプ１０では、駆動軸２とポンプ軸１３とが、その軸心が一直線になるように配置されているが、その軸心が水平方向にずれた平行状態に配置されても良く、その軸心がねじれの位置に配置されても良い。さらに、外軸部４及び内軸部５の軸心と直交する面内で、駆動軸２とポンプ軸１３が、その軸心が斜めに交差するように配置されても良く、直交するように配置されても良い。

このように本実施形態の立軸ポンプ１０では、ポンプ軸１３の上方に配された駆動軸２と従動軸３であるポンプ軸１３とを連結する上記回転伝達装置２１を備えているので、機械的強度と信頼性とが高く、安定した回転が得られる。また、回転伝達装置２１のメンテナンス性が高いと共に縦方向配置による負荷が少なく安定した先行待機運転が可能になる。さらに、駆動軸２を回転させる原動機（駆動装置）も縦方向に配置可能であると共に回転伝達装置２１の小型化が可能であり、全体の設置面積を小さくすることができる。
すなわち、運転条件に応じて待機運転と実負荷運転とを切り替えることが容易である。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、回転伝達装置を用いた回転機械の適用例として、回転伝達装置を減速装置として適用した先行待機用の立軸ポンプを説明したが、これに限られるものではなく、本発明の回転伝達装置を増速装置として立軸ポンプ等の回転機械に適用することもできる。

すなわち、図４に示すように、上記実施形態の駆動軸を従動軸２３に、従動軸を駆動軸２２として回転伝達装置１に連結して構成しても構わない。このとき、この回転伝達装置１では、内軸部５が入力軸となり、外軸部４が出力軸となる。したがって、駆動軸２２から小径の第３の歯車３ａ、第４の歯車５ａを介して内軸部５に回転動力が伝達され、クラッチ部６が遮断されているときは、内軸部５のみが回転し、外軸部４に回転動力は伝達されないので、従動軸２３も回転を停止している。このとき、第３の歯車３ａの歯数と第４の歯車５ａの歯数との比に応じて内軸部５の回転速度が増速される。

この状態で、各クラッチピストン６ｃに作動油を供給してクラッチ部６を接続すると、内軸部５と外軸部４とが連結されて、内軸部５と外軸部４とが一体で回転し、第２の歯車４ａ及び第１の歯車２ａを介して従動軸２３に回転動力が伝達され、従動軸２３が回転する。このとき、第２の歯車４ａの歯数と第１の歯車２ａの歯数との比に応じて従動軸２３の回転速度が増速される。

さらに、この状態で、各クラッチピストン６ｃへの作動油の供給を停止すると、再びクラッチ部６が遮断されて外軸部４と従動軸２３との回転が停止し、駆動軸２２と内軸部５との回転が継続される。
このように上記実施形態の他の例による回転伝達装置１では、内軸部５の第４の歯車５ａの歯数を小さく、外軸部４の第１の歯車２ａの歯数を大きくなるように構成することで、駆動軸２２より従動軸２３の回転速度を大きくする増速装置とすることができる。

なお、上述したように本発明の回転伝達装置を、減速装置や増速装置の変速装置として適用することができるが、各歯車の歯数設定により駆動軸から従動軸へ回転速度を等速で伝達する装置とすることも可能である。
また、上記実施形態では、回転機械として立軸ポンプに適用したが、横軸ポンプ等の他のポンプや、送風機などの他の回転機械に適用しても構わない。
また、上記実施形態では、クラッチ部が、外軸部の回転力を内軸部に伝達及び遮断が可能に構成されているが、逆に、内軸部の回転力を外軸部に伝達及び遮断が可能に構成しても構わない。

１，２１…回転伝達装置、２，２２…駆動軸、２ａ…第１の歯車、３，２３…従動軸、３ａ…第３の歯車、４…外軸部、４ａ…第２の歯車、５…内軸部、５ａ…第４の歯車、６…クラッチ部、６ａ…外軸部側クラッチ板、６ｂ…内軸部側クラッチ板、６ｃ…クラッチピストン、７…外軸ケーシング部、１０…立軸ポンプ（回転機械）、１１…吐出エルボ、１３…ポンプ軸、１４…軸受ケーシング部、２７…ケーシング

Claims (5)

1. 駆動軸の回転を従動軸に伝達する回転伝達装置であって、
   前記駆動軸及び前記従動軸の一方の端部に設けられた第１の歯車と、
   該第１の歯車に噛み合う第２の歯車を端部に有した外軸部と、
   前記駆動軸及び前記従動軸の他方の端部に設けられた第３の歯車と、
   該第３の歯車に噛み合う第４の歯車を有した内軸部と、
   前記外軸部と前記内軸部との結合及び分離が可能であり前記外軸部及び前記内軸部の一方の回転力を他方に伝達及び遮断が可能なクラッチ部と、
   前記外軸部及び前記内軸部を回転可能に支持するケーシングとを備え、
   前記外軸部が円筒形状で回転可能に前記ケーシングに軸支されると共に前記内軸部が前記外軸部内に同軸上に配設され、
   前記内軸部の一端側が前記外軸部側の前記ケーシングに前記外軸部と相対回転可能に軸支されていると共に、前記内軸部の他端側が前記外軸部と対向する側の前記ケーシングに回転可能に軸支され、
   前記ケーシングが、前記外軸部を回転可能に軸支すると共に前記内軸部の一端側を回転可能に軸支し前記第２の歯車を前記外軸部の外部に突出させると共に前記第４の歯車を前記第２の歯車より前記内軸部の他端側に突出させて前記外軸部の外周を覆う外軸ケーシング部と、前記第１の歯車、前記第２の歯車、前記第３の歯車及び前記第４の歯車を内側に収納する軸受ケーシング部とを備え、
   前記外軸ケーシング部が、前記第２の歯車及び前記第４の歯車と共に前記軸受ケーシング部から取り外し可能に前記軸受ケーシング部に固定されていることを特徴とする回転伝達装置。
2. 請求項１に記載の回転伝達装置において、
   前記第２の歯車が、前記第１の歯車よりも歯数が多く、
   前記第４の歯車が、前記第３の歯車よりも歯数が少ないことを特徴とする回転伝達装置。
3. 請求項１又は２に記載の回転伝達装置において、
   前記クラッチ部が、前記外軸部の内周面に設けられ軸方向に一定範囲で移動可能な外軸部側クラッチ板と、
   前記内軸部の外周面に設けられ前記外軸部側クラッチ板に対向して配されて軸方向に一定範囲で移動可能な内軸部側クラッチ板と、
   前記外軸部内に設けられ軸方向に進退可能であると共に先端が前記外軸部側クラッチ板又は前記内軸部側クラッチ板に当接可能に配され、進退により前記外軸部側クラッチ板及び前記内軸部側クラッチ板を軸方向に移動させて互いに締結及び解放可能なクラッチピストンとを有していることを特徴とする回転伝達装置。
4. 原動機に接続され回転可能な駆動軸と、
   該駆動軸の回転力が伝達されて回転可能な従動軸と、
   前記駆動軸の回転速度を変速して前記従動軸に伝達する請求項１から３のいずれか一項に記載の回転伝達装置とを備えていることを特徴とする回転機械。
5. エルボの外壁をポンプ軸が貫通突出しているポンプであって、
   原動機に接続された前記駆動軸と従動軸である前記ポンプ軸とを連結する請求項１から３のいずれか一項に記載の回転伝達装置を備えていることを特徴とするポンプ。

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