JPH0254450B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は２つの回転機械間の連結を切断する装
置に係る。周知の如く運動の伝達は用途によつて
は２つの回転機械の機能相に応じて第１伝動方向
か又はその逆の第２伝動方向のいずれかに行なわ
れ、この場合はレベルのかなり異なるトルクが
夫々の方向に作用し得る。以後、第１伝動方向は
大きい方のトルクレベルに対応し、第２伝動方向
は小さい方のトルクレベルに対応するものと仮定
する。このような作動状態は特に一方の回転機械
がタービンエンジンのスタータであり、他方の回
転機械が多数の伝動チエーンによつて種々の装置
を駆動させるために使用される該タービンエンジ
ンの動力取出し装置である場合等に見られる。タ
ービンエンジンの始動に際してはスタータが該動
力取出し装置を介してタービンエンジンの少くと
も１つの回転体を回転させ、その結果この第１機
能相では大きなトルクが伝動シヤフト列により伝
達される。始動後はタービンエンジンが動力取出
し装置の回転部を回転させ、スタータの軸はこの
動力取出し装置と連結されているため回転し続け
る。この第２機能相では、第１相のトルクより明
らかに小さく且つ正常作動状態において拮抗応力
を伴わずにスタータの軸を回転させるためにのみ
必要なトルクしか作用しない。

これらの状態は両回転機械間の動力伝達手段に
より公知の方法で得られる。これら手法は伝動方
向に応じて異なり、例えばトルクレベルがより大
きい第１伝動方向では第１及び第２シヤフト間の
咬み合いクラツチ式連結によつて動力が伝達さ
れ、逆の第２伝動方向では前記第１シヤフトのボ
ア内部と第２シヤフトのボア内部とに夫々配置さ
れた各先端が例えば駆動ピン（goupille
d′entral^nement）などによりこれら第１シヤフト
と第２シヤフトとに夫々固定されているような中
間シヤフトによつて伝動が実施される。大きさの
異なるトルクレベルに対応した伝動方向に従うこ
れら両機能相では、重大な損傷又は縦続接続され
た複数の部材の連続的破損を回避すべく、種々の
原因に起因し得且つこれら回転機械に与えられた
作動条件のために完全には制御し得ない過剰トル
クが生じた場合にこれら回転機械を保護する必要
がある。

フランス特許FR−Ａ第1521603号には複数の伝
動機構から成るエンジン連鎖
（chal^necine′matique de moteur）で使用するト
ルク制限装置の具体例が数例記載されている。そ
の中の１つは耐性の小さい校正された部分を有す
る中空円筒体で構成されており、各伝動チエーン
と一体的に配置される。この公知装置はトルクを
各チエーンに応じて異なるレベルに制限すること
により、異なるチエーンを介して動力の伝達を受
ける種々の装置を保護せしめるが、相互間の伝動
が各方向毎に著しく異なるトルクレベルをもつて
両方向に実施され得るような２回転機械の場合は
この装置では保護できない。

フランス特許FR−Ａ第2094274号には双方向ト
ルク制限装置が開示されている。この装置ではバ
ネにより予め荷重を加えられた連結手段が駆動部
材と従動部材との間に配置されており、且つ伝動
に関与する一機構が過剰トルク発生時にこのバネ
の作用に逆つて移動しその結果固定部材に係止さ
れるよう構成されている。この装置は伝動に２つ
のボールシステム（syste′mes a′ billes）を使用
するが、この方法は或種の用途には不適切であり
且つ本発明が目指すトルクレベルを得るのにも向
かない。更に、このフランス特許が提案している
ようにボール収納部に適切な形状を与えることに
よつてトルクを種々の値に調整することも難し
い。

米国特許US−Ａ第2964931号に記載の連結切断
装置は第１トルク制限手段を構成する細い部分を
有したシヤフトを備えており、このシヤフトが一
回転方向で咬み合い他方向で解放される咬み合い
クラツチによる連結を介して別のシヤフトに接続
される。また中間連結シヤフトをも備えており、
該シヤフトも第２トルク制限手段を構成する細く
なつた部分を有している。この装置はねじり応力
に起因して破損が生じた場合には連結を切断し得
るが、これらシヤフトに加えられた半径方向応力
によつて交互に生じる曲げ力では切断機能を果た
し得ない。

本発明の目的は先行技術装置の欠点を改良し、
回転機械が例えば約20000回転／分等の高速で回
転する航空分野において特に有利に使用できるよ
うな装置を提供することにある。

本発明による２つの回転機械間連結切断装置
は、シヤフトに加わる半径方向応力により交互に
生じるたわみに起因して連結が切断され得且つ中
間シヤフトの第２可溶頚状部が破壊した場合に第
２シヤフトと該シヤフトに固定された中間シヤフ
ト部分とが軸に沿つて第１シヤフトと該第１シヤ
フトに固定された中間シヤフト部分とから遠ざか
る方向へ移動し得るよう咬み合いクラツチの斜面
相互間に間隙があけられていることと、第２可溶
頚状部破壊後の第２シヤフトの軸方向並進移動を
ブロツクする手段が、第２シヤフト第２部分のボ
ア内にある溝で第１シヤフトと協働する第２シヤ
フト第１部分にフルーテイングを介して接続され
ている溝と、該溝近傍の第２シヤフト第１部分先
端に配置されたボールと、円筒状差込部材を介し
てこの先端に配置された半径方向のバネ
（ressort radial）とで構成されており、このバネ
が前記ボールに遠心応力を加えるため第２シヤフ
ト第１部分が軸沿いに移動するとボールが前記溝
内に配置され且つ該バネの作用と第２シヤフトの
回転により生じる遠心力の作用とによつてこの溝
の底に保持され、その結果第２シヤフト第１部分
の並進移動がブロツクされて第２シヤフトが第１
シヤフトから軸沿いに離れた位置に保持され、従
つて第１シヤフトと第２シヤフトとの咬み合いク
ラツチ相互間の接触も回避されることとを特徴と
する。

本発明の別の特徴及び利点は添付図面に基づく
以下の非限定的具体例の説明によつて明らかにさ
れよう。

第１図には本発明の連結切断装置を長手方向断
面図で示した。この装置によつて互に連結される
２つの回転機械は図示せず詳細な説明も行なわな
い。第１回転シヤフト１は一方の回転機械の一部
を成し適切なころがり軸受（図示せず）上に載置
されている。この第１シヤフトと同軸の第２回転
シヤフト２は一方の回転機械の該第１シヤフトと
他方の回転機械とを互に連結している。該第２シ
ヤフトは２つの部分２ａ及び２ｂから成つてお
り、第１部分２ａは外径３上に環状に配置された
一連の長手方向フルーテイング４を備えている。
これらのフルーテイングは第２シヤフト第２部分
２ｂのボア６内に環状に配置された別の長手方向
フルーテイング列５と係止し合う。この第１部分
２ａは第２部分２ｂのボア６内に配置されてい
る。第１シヤフトの先端１ａも第２シヤフト第２
部分２ｂのボア６先端で該ボア内に配置される。
第２シヤフト２のこれら両部分の互に対向する面
と面との間ではフルーテイング４及び５が配置さ
れていない領域に公知タイプの環状パツキン７が
装着されている。第１シヤフト１の場合と同様に
第２シヤフト２、より正確には第２シヤフト２の
第２部分２ｂ、は適切なころがり軸受（図示せ
ず）上に載置されている。第１シヤフト１は一方
の回転機械の運動と共に回転し、第２シヤフト２
は他方の回転機械の運動と共に回転する。第１シ
ヤフト１の先端１ａの半径方向面８には一連の咬
み合いクラツチ９が具備されており、該先端１ａ
に面した第２シヤフト第１部分２ａ先端の半径方
向面１０にも第２図に詳細に示したようにこれら
第１シヤフトのクラツチ９と協働し得るような形
状と寸法とを有する一連の咬み合いクラツチ１１
が備えられている。咬み合いクラツチ９は斜面９
ａを、咬み合いクラツチ１１は斜面１１ａを有し
ている。第１シヤフト１の先端１ａはボア１２を
備えており、該先端に面した第２シヤフト第１部
分２ａ先端もこのボア１２と同一の直径をもつボ
ア１３を有している。これらのボア１２，１３内
には各ボア内での長さが夫々1/2ずつになるよう
中間シヤフト１４が配置されている。該シヤフト
１４は第１及び第２シヤフトと同軸であり、前記
各ボア内におかれた半部分毎にホール１５を少く
とも１つずつ有している。このホール１５は３つ
のシヤフト１，２及び１４の共軸に直交する軸１
６をもち該中間シヤフト１４を貫通している。こ
れらのホール１５に面して、同一の直径をもつ同
軸ホールが第１シヤフトと第２シヤフト第１部分
２ａともに形成されている。ホール１５内には連
結−駆動ピン１７が配置されているが、これらピ
ンの長さは第１シヤフト１先端１ａの外径と第２
シヤフト第１部分２ａ先端の外径とに比べてやや
短かい。第１シヤフト１の先端１ａと該シヤフト
１の他部との間には外径に構１８を形成すること
によつて得られた低耐性部がある。これを可溶頚
状部と称する。同様にして中間シヤフト１４の長
さの中間部、即ち第１シヤフト内の部分と第２シ
ヤフト内の部分との間、にも外径に形成された溝
１９により耐性の小さい部分たる可溶頚状部が構
成されている。第２シヤフト第１部分２ａの先端
の中咬み合いクラツチ１１を備えた先端の対向端
にはボア２ｃが形成されており、このボアの直径
が第１部分２ａの残部に具備されたボア１３より
大きいためこれらボア間にシヨルダ２ｅが形成さ
れている。ボア２ｃは直径ホール（trou
diame′tral）2fを有しており、該ホールは両側で
シヤフト２第１部分２ａの外径に連通しているた
め第２シヤフト第２部分２ｂのボア２ｇの内径と
協働して２つの収納部を構成する。ボア２ｇも同
一領域内に環状溝２ｈを備えている。第２シヤフ
ト第１部分２ａの当該先端ではボア２ｃ内にシヤ
フト１，２，１４と同軸のブロツキング部材２０
が載置されている。該部材２０は半径方向のバネ
２１を備えており、第２シヤフト第１部分２ａ先
端のボア２ｃ内部でシヨルダ２ｅに当接する円筒
状差込部材２４の直径ホール２２内にこのバネが
配置されている。ブロツキング部材２０は更に２
つのボール２３も備えており、これらボールはホ
ール２２内のバネ２１に支持され、第２シヤフト
第１部分２ａのホール２ｆの先端に１つずつ配置
される。

本発明の利点の幾つかをより明確に示すべく、
次に前述の構成をもつ装置の機能を簡単に説明す
る。

正常機能状態は第１図及び第２図に示されてい
る。この装置では２つの機能相が可能である。第
１相即ち第１伝動方向での機能においては第１シ
ヤフト１が駆動軸、第２シヤフト２が従動軸とな
り、これらシヤフト間の咬み合いクラツチ９及び
１１による連結を介して動力が伝達される。第１
シヤフト１がタービンエンジンのスタータの軸と
して使用され且つ第２シヤフト２がタービンエン
ジンの動力取出し装置への連結シヤフトを構成す
る場合は、タービンエンジン始動時にこの第１相
の動作が行なわれ、その間中大きなトルクが伝動
シヤフト列により伝達される。第２相では第１シ
ヤフト１が従動軸、第２シヤフト２が駆動軸とし
て機能する。咬み合いクラツチ９及び１１の斜面
９ａ及び１１ａ間に間隙ｊが存在するため、第１
伝動方向と逆のこの第２伝動方向では動力の伝達
が中間シヤフト１４とピン１７とによる駆動シヤ
フト２及び従動シヤフト１間の連結により実施さ
れる。前述の如く第１シヤフト１をタービンエン
ジンのスタータの軸、第２シヤフト２を動力取出
し装置への連結シヤフトとして使用する場合はタ
ービンエンジンの機能相においてスタータ停止後
にこの第２相の動作が行なわれ、その間中第１相
の場合より明らかに小さいトルクが伝動シヤフト
列により伝達される。このトルクは拮抗応力を伴
わずに無負荷回転するスタータの軸の駆動力のみ
によつて発生する。

これら２相のいずれにおいても、完全に制御で
きるとは限らない機能上の支障が種々の原因によ
り発生し得る。第１シヤフト及び第２シヤフトを
前述の如く使用する場合、このような故障はター
ビンエンジンの始動時に発生し得、その結果伝動
シヤフト列に偶然生じた過剰トルクがより増大し
得ることになる。重要なのは動力伝達を第１機能
相で容認し得る最大トルクの所定値に制限するこ
とであるが、この最大トルク値は場合によつては
例えば約100ｍdaNに達し得る。この最大値を越
えると第１シヤフト１の可溶頚状部１８が剪断さ
れて第３図の如き状態になる。本発明装置の部材
は該可溶頚状部１８が剪断された第１シヤフト１
以外はいずれも変化していない。この状態になる
と機能は即座に停止する。何故なら始動相の間に
タービンエンジンが全面停止するからである。従
つてより重大な破損又は損害は全く生じない。

第２機能相でも性質及び原因の異なる別の支障
が偶発し得、スタータに突発事故が起きると例え
ば偏心力（forces de balourd）が生じたり又は
摩擦による衝撃効果が発生したりし得る。この衝
撃効果は拮抗応力を増大させ且つ正常作動状態に
おける第２機能相の間に生じるトルクより強いト
ルクをシヤフト列内に発生させることによつて有
害な反応をタービンエンジン方向、特に動力取出
し装置内に引き起こす可能性がある。従つてこの
効果を回避することもまた重要である。この第２
機能相において容認し得るトルク限界値は場合に
よつては例えば３ｍdaNに留まり得、この値を越
えると可溶頚状部１９が剪断されて第４図及び第
５図の如き状態になる。第２機能相の間にスター
タに生じた突発事故により伝動シヤフト列内で増
大した曲げ応力が所定の限界値を越えた場合にも
可溶頚状部１９が剪断され、その結果やはり第４
図及び第５図の状態になる。該可溶頚状部部１９
の破壊後は、咬み合いクラツチ９，１１の斜面９
ａ，１１ａの存在によりシヤフト１の半径方向先
端面とシヤフト部分２ａの半径方向先端面とが第
４図及び第５図に示されている如く互に解放され
る。可溶頚状部１９破壊後にシヤフト１と２ａと
の接触を阻止することも同様に重要である。第１
図に示した正常動作状態と第４図に示した可溶頚
状部１９破壊後の状態との間に第２シヤフト第１
部分２ａは第１シヤフト１から軸沿いに遠ざか
る。その結果ボール２３が第２シヤフト第２部分
２ｂのボアの溝２ｈ内に配置され、半径方向バネ
２１の作用と遠心力効果とによつて該溝２ｈの底
に保持される。可溶頚状部１９が破壊すると第２
機能相では第１シヤフト１の回転が停止すると共
に第２シヤフト２がタービンエンジンの動力取出
し装置に連結されているため駆動し続ける。この
場合第１シヤフト１の回転停止は適切な公知手段
を用いて検出のために利用することもできる。こ
の補足機能を用いれば後で可溶頚状部１９の破壊
に伴う欠陥を修正しない中にスタータを再び始動
させるような事態が回避され、その結果余計な損
傷も回避される。従つて既述の如き用途の場合第
２機能相においてスタータが故障しても、タービ
ンエンジンの機能に別の影響が及ぼされることや
部材破損又はその他の損害が生じることは有り得
ない。本発明の装置を使用すればこのような好ま
しい結果が得られ、第２シヤフト第１部分２ａと
可溶頚状部１９破壊後もこの第１部分に接続され
たまま離れない中間シヤフト１４部分とが第２シ
ヤフト第２部分２ｂのボア内で軸方向に保持され
るため、第１シヤフト１と第２シヤフト第１部分
２ａとの間の接触が回避される。

【図面の簡単な説明】

第１図は２つの回転機械間の連結を切断する本
発明装置の正常作動状態を示す長手方向断面図、
第２図は咬み合いクラツチ式連結による両回転機
械間伝動手段の円で示された部分の拡大詳細
図、第３図は第１伝動方向に作動する場合の第１
トルク制限手段の動作後における本発明切断装置
を示す長手方向断面図、第４図は第２伝動方向に
作動する場合の第２トルク制限手段の動作後にお
ける本発明切断装置を示す長手方向断面図、第５
図は咬み合いクラツチ式連結手段の円Ｖ部分の拡
大詳細図である。 １……第１シヤフト、２……第２シヤフト、
４，５……フルーテイング、９，１１……咬み合
いクラツチ、１４……中間シヤフト、１７……ピ
ン、１８，１９……可溶頚状部、２０……ブロツ
キング部材、２１……バネ、２３……ボール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 相互間の動力伝達が第１伝動方向とその逆の
   第２伝動方向とに行なわれる２つの回転機械間の
   連結を切断する装置であり、第１方向の伝動は第
   １及び第２シヤフト間の咬み合いクラツチ式連結
   によつて実施され、第２方向の伝動は該第１シヤ
   フトのボア内と該第２シヤフトのボア内とに夫々
   配置された各先端が例えば駆動ピン等により夫々
   該第１シヤフトと第２シヤフトとに固定されてい
   るような中間シヤフトを介して実施され、第１方
   向ではより大きいレベルのトルクが作用し、前記
   第１シヤフトは可溶頚状部と称し第１伝動方向で
   作用する大きなトルクの制限手段を構成する第１
   低耐性校正部分を備えており、前記中間シヤフト
   は第１伝動方向と逆の方向に作用するより小さい
   トルクの制限手段を構成する同一タイプの可溶頚
   状部たる第２低耐性校正部分を備えており、該連
   結切断装置自体は該中間シヤフトの第２可溶頚状
   部が破断した場合に前記第２シヤフトの軸方向並
   進移動をブロツクすることによつて該駆動用第２
   シヤフト及び前記従動用第１シヤフト間の接触と
   中間シヤフトの２つの破断部分間の接触とを一切
   阻止するよう構成された手段を備えており、これ
   らシヤフトに作用する半径方向応力により交互に
   生じるたわみに起因して連結が切断され得且つ中
   間シヤフトの第２可溶頚状部が破断した場合に第
   ２シヤフトとこの第２シヤフトに固定されたまま
   の中間シヤフト部分とが第１シヤフトとこの第１
   シヤフトに固定されたままの中間シヤフト部分と
   から遠ざかる方向へ軸沿いに移動し得るよう前記
   咬み合いクラツチが斜面相互間に間隙を有してい
   ることと、第２可溶頚状部破断後の第２シヤフト
   の軸方向並進移動をブロツクする前記手段が、第
   ２シヤフト第２部分のボア内にある溝で第１シヤ
   フトと協働する第２シヤフト第１部分にフルーテ
   イングを介して接続されている溝と、該溝近傍の
   第２シヤフト第１部分先端に配置されたボール
   と、円筒状差込部材を介して該先端内部に載置さ
   れた半径方向のバネとで構成されており、該バネ
   が前記ボールに遠心応力を加えるため第２シヤフ
   ト第１部分が軸沿いに移動するとこれらボールが
   前記の溝内に配置されて該半径方向バネの作用と
   第２シヤフトの回転から生じる遠心力の作用とに
   より溝底部に保持され、その結果第２シヤフト第
   １部分の軸方向並進移動がブロツクされて該シヤ
   フトが第１シヤフトから軸沿いに離れた位置に保
   持され、従つて第１シヤフトと第２シヤフトの咬
   み合いクラツチ相互間の接触も回避されることと
   を特徴とする連結切断装置。 ２ 伝動方向によつて異なるトルクの大きさを表
   わす値の比が１対５乃至１対500の範囲内に含ま
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の連結切断装置。