ユニヴァーサル・ジョイント

2012年07月14日

続々々々 Kleinschmidt氏のコレクション 

3-axle, 4-axle truck with drive この模型の4軸台車はバネが効いているから、4軸が自由に動かねばならない。ドライヴはしなやかに曲がらなければならないし、ドライヴ軸が剪断力を受けるような配置ではいけない。なおかつ、動軸が上下したときには、推進軸が
多少縮んだり伸びたりする必要がある。
 3軸側も、回転力は自由に伝わるが、軸の上下を妨げることは避けねばならない。このバイポーラでは、3軸台車と4軸台車は直列につながっている。その継ぎ目は軸のずれを許す継手であった。

 このドライブは筆者が8動軸ディーゼル電気機関車DDA40Xに搭載したものである。もう25年以上前の作品である。中間の2軸は共通のドライヴ軸を持つが、末端の1軸ずつはドライヴ軸がユニヴァーサル・ジョイントで曲がるようになっている。なおかつ、そのトルク受けはユニヴァーサル・ジョイントのスパイダが受け持っている。
 実物では、決して採用されないだろうが、模型の強度であれば十分実用的である。精度のよいユニヴァーサル・ジョイントなら音もしない。これを思いついた時は、誰もこんな方法でドライヴする人はいないだろうと思っていたが、Stuが全く独立に同じ方法を採用していた。
 頭の中を覗かれた様な気がした。その話をしたら、「私もあなたの話を聞いていると、考えていたことが次々と出てきて、頭の中を覗かれた様な気がしたよ。」と言った。
 「お互い、もう少し早く親しくなっていれば良かったな。」と抱き合った。

dda40x at 07:14コメント(0) この記事をクリップ!

2006年12月19日

続 再度 ユニヴァーサル・ジョイント

角速度変化 KKCとは、今野喜郎、浮津信一朗、出羽文行の各氏が中心となって設立された同人であり、商業誌には載らない個性ある記事をまとめて会誌を発行されている。

 筆者も設立されてすぐにその情報を入手したが、KKCが古典機、軽便、地方鉄道の略語であることを知り、入会をためらってしまったのである。筆者が製作しているのは、同じKKCでも高出力、高効率、超大型であり、全く方向が違うものであった。しかし内容はかなり近いものであると、お互いに感じている。

 この問題のユニヴァーサル・ジョイントは○るまや社製のものであったそうだ。その後改善されたかどうかは情報がないが、アメリカのNWSL製のものは正しい配置になっている。
 エンドウのMPギヤ附属のユニヴァーサル・ジョイントはやはり位相がずれたかたちになっている。もっとも、この商品は平行にずれる使い方はしていないから、やや事情が違うかもしれない。

 
 会報中、昨日の写真の機関車の説明には、「なぜか肩を揺すります。どうも、動力台車の上面が平面でなく、フラフラするところに、ギヤードモータのトルクが悪さをするようです。なんとか、センターピンの遊びを殺してビビリを取り、そこそこ走るようになりました。」とある。この時点では、指摘を受ける前で、ジョイントの接続にまだ気がついて居られない。

 角速度の変化は、こんなに大きな影響を与え得るという、非常に分かりやすい例をご紹介した次第である。

 気になるのは、この日本製のユニヴァーサル・ジョイントは、模型誌に紹介記事も載り、たびたび広告も載っていたことである。

 どうもこの辺に大きな問題が潜んでいるように感じている。

2006年12月18日

再度 ユニヴァーサル・ジョイント

KKC13号より許可を得て転載 11月22日のユニヴァーサル・ジョイントの記事をご覧になった方から、KKCの会報にも載っているというお知らせを戴いた。会報をお借りして読んでいたら、14号「1998年8月31日発行に載っていた。図がすばらしいので御許可を得て、転載させて戴く。Shay式機関車の伝導部品である継ぎ手の向きが間違っていると、他の会員から指摘を受ける部分である。以下、自動車会社のエンジニアの方の調査報告である。
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KKC14号より許可を得て転載
 2軸が交差する場合、または2軸の食い違いが大きい場合には自在軸継手が用いられる。自在軸継手には不等速型等速型の2種があり、不等速型には十字軸型(Hooke type、Cardan Type)、食違い十字軸型、こま型などが、等速型にはベンディックス-ワイス型、バーフィールド型などがある。
 
 不等速型自在軸継手においては、2軸の角速度比γは一定にならない。駆動軸と被動軸の角速度をω1,ω2、2軸の交差角をαとすると、
γ=ω2/ω1=cosα/(1-sinα^2・cosα^2)  
 (中略)
 すなわち角速度は軸が90度回転する間にcosαから1/cosαに変動し、トルクはその逆数となる。この欠点を避け、滑らかに回転を伝えるためには交差角の等しい2組を同一平面状で使用すればよい。
とあります。

 ユニバーサル・ジョイントを1組で使うというのはまったくの振動源と言うことですね。必ず、2組を水平にして、かつ折れ角が等しくなるように使って初めて回転角速度、トルク変動が抑えられるということのようです。

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 さらに御紹介すると、このエンジニアの方は以前模型雑誌社にも話したが取り上げてくれなかったとのこと。技術者の国家試験ではしばしば登場する問題なのだそうだ。

                       この項続く


2006年11月22日

等速でつなぐ

universal joints この二組のユニヴァーサル・ジョイントを御覧戴きたい。微妙な違いがある。位相が90度ずれている。どちらが正しいのであろうか。

 韓国に技術指導に行ったときに、AJIN社の製品は全て上のような配置になっていた。趙社長に「これでは駄目だ。」と言うと不思議そうな顔をした。「今までこれで出荷してきたけど誰も文句を言ってこなかった。」と不服そうである。

 仕方がないので、中庭に停まっていたトラックの床下を覗かせてみた。「あっ、逆になっている。」と驚いた。

 「どうしてだ」と聞くので。簡単な三角関数を使って角速度の変化を描いて見せた。中間軸が傾くと、中間軸の角速度が変化する様子を見せたのだ。

 二組のユニヴァーサル・ジョイントが、互いにその変化を打ち消すようにすれば、モータ軸と駆動軸が平行である限り、等速で結合される。自動車のような実用機械ではこれは大変重要なことである。模型であっても、角速度変化は騒音の発生源のひとつである。

 ディーゼル機関車の駆動装置では台車の回転によってモータ軸と駆動軸は平行にはならないが、微小な変化量では平行とみなせる。すなわち緩曲線での騒音が少なくなるはずである。

 日本の模型雑誌を見ていても、ユニヴァーサル・ジョイントの位相が間違った写真はよく見る。アメリカの雑誌ではあまり見ない。このあたりの違いはどこから来ているのであろうか。

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