JP2012241438A - 転てつ機 - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンス性に優れ、トルクを自在に設定可能なマグネットクラッチを持つ電気転てつ機を実現する。
【解決手段】マグネットクラッチ３００は、駆動軸２０２のピニオンギア１２２に噛み合うベベルギア１２４と一体で、回転軸回りに上向き開口の有底円柱空間を有するロータハウジング３０４を備える。当該空間内には、平環状のヒステリシス材３７６と減速ギア１２６とを備えたロータ部３７０が枢支され、ヒステリシス材３７６と対向する平環状の永久磁石３５０を敷設した調整板３４０が、ロータハウジング３０４の開口部に螺合される。調整板３４０の止め位置によって、永久磁石３５０とヒステリシス材３７６とを接近／離間させて対向間隔を増減し、マグネットクラッチ３００の伝達トルクの大きさを調整する。
【選択図】図３

Description

本発明は、鉄道用線路の分岐器を定位／反位に転換させる転てつ機に関する。

電気転てつ機は、一般的に、駆動モータと、クラッチと、減速歯車と、転換鎖錠機構とを有する。駆動モータで発生した動力は、クラッチを経て減速歯車に伝えられ、適切なトルクに変換されて転換鎖錠機構を作動させる。転換鎖錠機構の最終段階には、動作桿と、分岐器の２本の可動レールを連結した転てつ棒とが連結されており、駆動モータの駆動を制御することによって分岐器を転換させることができる。

ここで、クラッチが滑り始めるトルク、すなわちクラッチの伝達トルクに着目すると、伝達トルクは、電気転てつ機が転換不能を起こさない転換力を確保しつつも、基本レールと可動レールとの間に異物の介在があった場合にはきちんと転換不能となることで異常が検知できる程度に適切に設定されることが望まれる。

摩擦クラッチの場合は、摩擦板を積層し、それをばねで圧力を加えて摩擦力を発生させるので、ばね圧を可変することでクラッチが滑り始めるトルクを調節することになる。しかし、摩擦クラッチは、温度による伝達トルクの大きさの変化が大きいため季節の変化に応じてクラッチを調整する必要がある。そのため、定期検査に係わる工数が多くなりメンテナンス性に好ましくない一面があった。そのため、近年では、摩擦クラッチよりも温度による伝達トルクの大きさの変化が小さいマグネットクラッチが採用されるケースが多くなっている（例えば、特許文献１を参照）。

例えば、マグネットクラッチのある構成では、駆動モータのロータ軸に回転円板を取り付け、回転円板上に相互に磁極の異なる永久磁石を並べて配置し、クラッチの出力側軸に、永久磁石に対して所定距離離してヒステリシス材を対向配置させる。駆動モータが回転しない状態では伝達トルクはゼロであるが、駆動モータの回転とともに永久磁石側がヒステリシス材に対して相対運動を始めると、ヒステリシス材でうず電流が発生して永久磁石の回転に対して連れ回りを始める。伝達トルクは、駆動モータの回転が高速になるほど増え、やがて所定の回転数に達すると、うず電流が飽和状態となって所定値で安定する。これによって、電気転てつ機の最大転換力を得ることが可能となる。電磁的にトルクを伝達するので、温度による伝達トルクの大きさの変化が小さく、マグネットクラッチを採用することにより、摩擦クラッチでは季節の変化時に行っていたクラッチトルクの調整が不要となる。

実開平２−５４０１号公報

転てつ機の負荷となる分岐器は種類が多い上に分岐器の使用状態や敷設状態によって負荷の大きさが異なるので、転てつ機は分岐器の転換状態に合わせて転換不能を起こさないように、且つ異物介在検知ができるように設定する必要がある。
ところが、転てつ機に必要な十分な伝達トルクをマグネットクラッチが出すには回転数の高い駆動モータ近傍の同軸上に配置するのが最も良い方法であるものの、トルク調整機構を付加することは構造上難しかった。

本発明は、こうした事情を鑑みてなされたものであり、メンテナンス性に優れ、トルクを自在に設定可能なマグネットクラッチを持つ電気転てつ機を実現することを目的とする。

上記課題を解決するための第１の形態は、減速機構部によってモータの駆動力を減速させて動作桿の転換動力とする転てつ機であって、
永久磁石及びヒステリシス材の何れか一方のクラッチ部材を有し、回転力を前記動作桿側に伝達する出力歯車（例えば、図２の第１減速ギア１２６）に接続されたロータ部（例えば、図３のロータ部３７０）と、
前記モータ側からの駆動力を受ける受動歯車部（例えば、図３のロータハウジング３０４）と、
前記一方のクラッチ部材と対向配置される他方のクラッチ部材を有し、前記一方のクラッチ部材に対する間隔を変化させる方向に装着位置を調整可能に前記受動歯車部に装着された調整機構部（例えば、図３の調整機構部３０１、ロック機構部３２０、調整板３４０）と、
を有し、前記調整機構部の装着位置を調整することで、前記クラッチ部材同士の対向間隔を増減可能に構成されてなるマグネットクラッチが前記減速機構部に設けられてなる、転てつ機である。

第２の形態は、前記受動歯車部が、回転軸が前記ロータ部の回転軸と同軸上に枢支されてなり、
前記ロータ部は、軸方向面に前記一方のクラッチ部材（例えば、図１０及び図１１のヒステリシス材３７６）を有し、
前記調整機構部は、前記他方のクラッチ部材（例えば図８の永久磁石３５０）を前記ロータ部の軸方向面に対向配置して有する、第１の形態の記載の転てつ機である。

第３の形態は、前記調整機構部が、前記受動歯車部と前記回転軸方向に螺合し、前記他方のクラッチ部材が環状に配置された調整板を有して構成される、第２の形態の転てつ機である。

第４の形態は、前記受動歯車部に対する前記調整板の螺合位置を固定／解除する連結部例えば、図５のロック機構部３２０）を更に備えた、第３の形態の転てつ機である。

第５の形態は、前記調整板が、前記受動歯車部のメンテナンス空間側に螺合され、
前記連結部が、前記調整板の前記回転軸から一定の距離に設けられた前記メンテナンス空間側の表面から裏面へ貫通する複数の貫通孔（例えば、図３の止めピン孔３４８）と、前記受動歯車部に設けられ、前記調整板の装着方向に突出するよう付勢された止めピン（例えば、図３の止めピン３２２）と、を有し、前記止めピンが何れかの前記貫通孔に係合することで前記受動歯車部に対する前記調整板の螺合位置を固定可能に構成された、第４の形態の転てつ機である。

第６の形態は、前記ロータ部が、永久磁石及びヒステリシス材の何れか一方の部材でなる第２の一方クラッチ部材（例えば、図１４の第２のヒステリシス材３７６Ｂ）を有し、
前記受動歯車部は、前記第２の一方クラッチ部材に対向する第２の他方クラッチ部材（例えば、図１４の第２の永久磁石３５０Ｂ）を有する、第１〜第５の何れかの形態の転てつ機である。

第７の形態は、前記ロータ部が、永久磁石及びヒステリシス材の何れか一方の部材でなる第２の一方クラッチ部材（例えば、図１７のヒステリシス材３７６Ｃ）を有し、
前記受動歯車部は、前記調整機構部の装着位置調整に関わらず、前記第２の一方クラッチ部材に対する相対位置が保たれる位置に設けられた第２の他方クラッチ部材（例えば、図１７の永久磁石３５０Ｃ）を有する、第１〜第５の何れかの形態の転てつ機である。

第１の形態によれば、マグネットクラッチを構成する永久磁石及びヒステリシス材の何れか一方のクラッチ部材をロータ部に設けるとともに、他方のクラッチ部材を、一方のクラッチ部材に対する対向間隔を増減可能に受動歯車部に設ける。つまり、調整機構部を調整することによって、一方のクラッチ部材と他方のクラッチ部材との対向間隔を増減して、マグネットクラッチの伝達トルクの大きさを調整することができる。

第２の形態によれば、受動歯車部とロータ部との回転軸を同軸上とすることで、クラッチを小型化することができる。

第３又は第４の形態によれば、調整機構部を、回転軸方向に回転させることで、他方のクラッチ部材と、一方のクラッチ部材との対向間隔を容易に可変できるといった、優れた作業性を実現できる。

第５の形態よれば、第４の形態と同様の効果が得られるとともに、調整板のメンテナンス空間側表裏に貫通する貫通孔に、止めピンが突入・係合することで調整板の回り止めをすることができる。構造が簡単であり、またメンテナンス空間側から貫通孔に入っている止めピンを押し戻すことで回り止めを簡単に解除して別の貫通孔に突入・係合することができるので作業性が良い。
更に言えば、止めピンを押し戻した状態のまま、調整板と係合して回転・調整作業できる工具を用いると、更に作業性に優れる。

第６の形態によれば、一方のクラッチ部材と他方のクラッチ部材とが対向する箇所が複数箇所となるのでクラッチ部材の面積を増加させることができる。

第７の形態によれば、調整作業による伝達トルクの大きさの可変幅を有しつつも、必須の伝達トルクの大きさを調整作業如何に関わらず維持することができる。

第１実施形態における電気転てつ機の使用形態を説明するための鉄道線路用ポイントの周辺を示す平面図。 第１実施形態における電気転てつ機の内部機構の構成例を示す上面図であって、ケースの蓋を外した様子に相当する図。 図２のＡ−Ａ断面における部分拡大断面図。 マグネットクラッチのロータハウジングの構成例を示す上面図。 マグネットクラッチのロータハウジングの構成例を示す断面図。 マグネットクラッチのロータハウジングの構成例を示す下面図。 マグネットクラッチの調整板の構成例を示す上面図。 マグネットクラッチの調整板の構成例を示す断面図。 マグネットクラッチの調整板の構成例を示す下面図。 マグネットクラッチのロータの構成例を示す上面図。 マグネットクラッチのロータの構成例を示す側面図。 クラッチ調整工具の構成例を示す斜視外観図。 第１実施形態における電気転てつ機のクラッチ調整方法を説明するための図。 第２実施形態におけるマグネットクラッチの構成例を示す断面図。 アジャスタの構成例を示す断面図。 第２実施形態におけるロータの構成例を示す断面図。 第３実施形態におけるロータの構成例を示す断面図。 第３実施形態におけるロータの別構成の例を示す図。

〔第１実施形態〕
図１は、本実施形態における電気転てつ機の使用形態を説明するための鉄道線路用ポイントの周辺を示す平面図である。本実施形態における電気転てつ機１００は、鉄道用線路のポイント２の分岐器４に対して所定位置に固定され、分岐器４に接続して使用される。

分岐器４は、連結板８により一体に連結された可動レール１０を、基本レール６の間で、枕木１２に固定した床板１４の上で枕木長手方向に横スライド自在に支持している。可動レール１０の先端部付近の枕木は、通常の枕木１２よりも長尺な転てつ機用枕木１２Ｂとされ、基本レール６の外側に延びた部分には床板１４に連結された鉄製の敷板１８が設置されている。

電気転てつ機１００は、この敷板１８に固定される。そして、動作桿１０２には転てつ棒１６を介して連結板８が連結され、鎖錠桿１０４には接続桿２０を介して可動レール１０の先端部が連結される。そして、モータ２５０が発生させた回転動力を、内蔵する転換機構部でもって動作桿１０２の直線運動に変換して分岐器４を定位／反位に転換動作させるとともに、内蔵する鎖錠機構部によって固定することで可動レール１０の定位／反位の状態を固定し、鉄道車両通過時の外力により分岐器４の状態が変わらないようにする。

電気転てつ機１００は、開閉式のケース１０１内に、回路制御器１１０と、制御リレー１１２と、外部端子板１１４と、を内蔵する。

電源や外部装置（例えば連動装置等）との信号に必要なケーブル類は外部端子板１１４に集約されたのち信号ケーブル束１０９としてケース１０１から纏めて引き出される。連動装置から転換指令信号を受信すると、制御リレー１１２からモータ２５０に電力供給され、モータ２５０の回転力がクラッチ、減速歯車、転換機構と伝わり、転換機構によって電気転てつ機１００の解錠、転換、鎖錠の一連動作が行われる。そして、転換終了付近で回路制御器１１０がモータ電源を遮断すると共に鎖錠機構部の鎖錠状態を確認し、転換完了信号を連動装置に送信する。

図２は、本実施形態における電気転てつ機１００の内部機構の構成例を示す上面図であって、ケース１０１の上蓋を外し、当該ケースの内部、すなわちメンテナンス空間１０３が見える状態に相当する。なお、内部機構の理解を容易にするために、回路制御器１１０、制御リレー１１２、外部端子板１１４等の図示を省略している。

本実施形態の電気転てつ機１００は、ケース１０１の外側面（図２に向かって左側面）にモータ２５０を備える。モータ２５０の駆動軸２０２は、ケース１０１の側部を貫通して、内部に設けられた減速機構部１２０に接続されている。モータ２５０で発生された回転動力は、減速機構部１２０で適切なトルクに変換されて、転換鎖錠機構部１４０に伝達される。

減速機構部１２０は、例えばモータ２５０の駆動軸２０２に取り付けられたピニオンギア１２２と、これに噛み合うベベルギア１２４と、当該ベベルギア１２４の回転軸に設けられた第１減速ギア１２６と噛み合う中間ギア１２８と、当該中間ギア１２８の回転軸に設けられた第２減速ギア１３０と噛み合う最終歯車である転換ギア１３２とを含んで構成される。

転換鎖錠機構部１４０は、減速機構部１２０で減速された回転動力を動作桿１０２の直動運動に変換するとともに、鎖錠桿１０４の鎖錠／解除を行う機構部であって、公知の転てつ機と同様に実現できる。
例えば、転換に関しては、転換ギア１３２の下面に突設された転換ローラ１４２と、動作桿１０２の動作方向と交差方向に向いて動作桿１０２に刻設された転換カム溝１４４との係合により実現される。また、鎖錠に関しては、転換ローラ１４２と係合する略半円状の鎖錠カム溝が刻設された第１鎖錠プレート１５３及び第２鎖錠プレート１５４が設けられ、各鎖錠プレートにはそれぞれ鎖錠桿１０４へ向けて延設されて貫通するロックピース１５５，１５６が延設されている。

［マグネットクラッチの説明］
図３は、本実施形態におけるマグネットクラッチの構成例を示す拡大断面図であって、図２のＡ−Ａ断面図である。なお、構造の理解を容易にするために、中間ギア１２８の図示を省略している。

本実施形態のマグネットクラッチ３００は、
（１）モータ２５０側からの回転動力を受けるベベルギア１２４と一体で、その回転軸Ａ１に沿って有底円柱状の内部空間を形成するロータハウジング３０４と、
（２）ロータハウジング３０４の有底円柱状内部空間の上向き開口部に回転軸Ａ１と同軸に螺合されるとともに、当該内部空間に収まるように回転軸Ａ１と直交する面（面法線が軸方向を向く軸方向面）に沿って、回転軸Ａ１を中心とする有孔平環状に永久磁石３５０が敷設された調整板３４０と、
（３）当該クラッチ自身及びベベルギア１２４の回転軸を兼ねるとともに、ロータハウジング３０４の内部空間に配置された永久磁石３５０に対向するようにヒステリシス材３７６を支持するロータ部３７０と、
を備える。

図４〜図６は、ロータハウジング３０４の上面図、断面図（図２のＡ−Ａ断面）、下面図である。また、図７〜図９は、調整板３４０の上面図、断面図（図２のＡ−Ａ断面）、下面図である。

先ず、ロータハウジング３０４の構成について説明する。
図４〜図６に示すように、ロータハウジング３０４は、有底円筒部３０５の上端開口部外周に、鍔状にベベルギア１２４を備える。有底円筒部３０５の回転軸はベベルギア１２４の回転軸と一致するように形成されており、ベベルギア１２４は有底円筒部３０５より大径に設定されている。つまり、ベベルギア１２４のはす歯は、有底円筒部３０５より外側にある。

有底円筒部３０５は、開口部側の大内径部３０６と、当該大内径部よりも底部側で小径の小内径部３０８とを有する。つまり、有底円筒部３０５は、開口部側から底に向けて段階的に内径が縮小されており、上向きに開口する段付の有底円柱状空間を形成している。

大内径部３０６の内壁面には、開口端側から調整ネジ３１０が形成されている。この調整ネジ３１０は、調整板３４０の外周に設けられる調整ネジ３４４（図８参照）と適合する。

有底円筒部３０５の段付部分の開口部向きの面には、調整ネジ３１０に螺合された調整板３４０を、開口方向に付勢するための調整バネ３６０（図３参照）の一端を嵌着させるための調整バネ受け溝３１２が凹設されている。なお、調整バネ３６０の内径は、永久磁石３５０の外径よりも大きく、大内径部３０６（図５参照）の内径よりも小さく設定されている。具体的には、調整バネ受け溝３１２に嵌るように設定されている。

小内径部３０８は、ロータ部３７０が支持するヒステリシス材３７６を収容するロータ収容部３１４となる。そして、小内径部３０８の底には、ベベルギア１２４の回転軸と同軸にロータ部３７０を枢支するためのロータ軸受部３１６が設けられている。なお、ロータ軸受部３１６の内周部には、適宜、軸受材３１８を配置するものとする。図の例では、すべり軸受としているがベアリングなどでもよい。

また、ロータハウジング３０４は、小内径部３０８の外側、大内径部３０６との径差部分に、ロータハウジング３０４と調整板３４０との相対位置を固定／解除するロック機構部３２０を備える。

ロック機構部３２０は、止めピン３２２と、当該止めピンを有底円筒部３０５の開口部方向に付勢する圧縮バネ３２４と、それら（止めピン３２２及び圧縮バネ３２４）を、止めピン収容部３２６に封入する止めピン蓋３２８とを備える。

止めピン３２２は、円柱断面のロッドの中程に拡径された顎部３２２ｂを備える。
止めピン収容部３２６は、ケース１０１の底面側からベベルギア１２４の回転軸と平行に形成された下向き開口の有天井円柱状の小空間である。止めピン収容部３２６の中心軸は、ベベルギア１２４の回転軸（ロータハウジング３０４の中心軸でもある）から距離Ｌだけ外側に設定される。

止めピン収容部３２６の天井部分には、天井面の内径より小径のピン先端挿通孔３２６ａが有底円筒部３０５の段付部分に貫通する。ピン先端挿通孔３２６ａの中心軸も、ベベルギア１２４の回転軸、すなわちロータハウジング３０４の中心軸から距離Ｌだけ外側となる。このピン先端挿通孔３２６ａの内径は、止めピン３２２の先端部分３２２ａが遊嵌可能に設定されているが、止めピン３２２の顎部３２２ｂの径よりは小さく設定されている。また、止めピン収容部３２６の下端開口部には、止めピン蓋３２８をネジ込みできるようにネジが切ってある。

止めピン蓋３２８は、止めピン収容部３２６の下端開口部から、止めピン３２２及び圧縮バネ３２４が抜けるのを防止するために螺合される蓋である。その中央には、止めピン３２２の下端部分３２２ｃが挿通するピン下端挿通孔３２８ａが設けられている。

ロック機構３２０の組み立ては、止めピン収容部３２６に、止めピン３２２の先端部分３２２ａを上に向けて挿入し、次いで圧縮バネ３２４を挿入し、最後に止めピン蓋３２８をねじ込んで成される。組み立てられた状態では、止めピン３２２の先端部３２２ａはピン先端挿通孔３２６ａに遊嵌し、ロータハウジング３０４の名部空間の開口部向き、つまり上向きに突出する。止めピン３２２の下端部３２２ｃは、止めピン蓋３２８のピン下端挿通孔３２８ａに遊嵌し、ピン先端挿通孔３２６ａの遊嵌と相まって止めピン３２２の倒れを規制しつつガイドする機能を果たす。

圧縮バネ３２４は、止めピン３２２の顎部３２２ｂと、止めピン蓋３２８との間で圧縮状態で収容され、止めピン３２２を上向き、すなわち調整ネジ３１０にネジ込まれる調整板３４０の方向へ付勢する。但し、止めピン３２２の顎部３２２ｂが止めピン収容部３２６の天井に当接するので、止めピン３２２の先端部３２２ａは、有底円筒部３０５の内部には規定長さ以上には突出しない。

図７〜図９に示すように、調整板３４０は、円板状の基板３４２の下面に、円板の中心軸を囲むようにして永久磁石３５０が環状に敷設されて構成される。

具体的には、基板３４２は、ロータハウジング３０４の有底円筒部３０５（図５参照）の開口部に螺合される円板体であって、外周側面には、ロータハウジング３０４の調整ネジ３１０に適合する調整ネジ３４４が設けられている。

また、基板３４２の中心軸に沿って、ロータ部３７０の軸を挿通するロータ軸挿通孔３４６が貫通されている。
また更に、基板３４２の中心軸に対して半径ｒの同心円状に、止めピン３２２の先端部３２２ａが挿通できる複数の止めピン孔３４８が貫通されている（図７参照）。本実施形態では、基板３４２の中心軸周りに４５°刻みで止めピン孔３４８を設けているが、設置数、設置角度はこれに限らず適宜設定することができる。なお、半径ｒは、止めピン収容部３２６及びそのピン先端挿通孔３２６ａと、ロータハウジング３０４の中心軸との距離Ｌ（図５参照）と一致する。

そして、基板３４２の下面には、基板の中心軸に対して同心円状に、ロータ軸挿通孔３４６の回りを囲むようにして、複数の平扇型の永久磁石３５０が、隣接するもの同士が磁極の向きを交互に違えながら環状に配列されている。調整板３４０を下面からみると、図９に示すように、複数の永久磁石３５０が、全体としてドーナツ状の有孔平環状に配置されているのが分る。

また、基板３４２の下面、環状配置された永久磁石３５０の外周部には、調整ネジ３１０に螺合された調整板３４０を、開口方向に付勢するための調整バネ３６０の上端部を嵌着させるための調整バネ受け溝３５４が凹設されている。

次に、ロータ部３７０について説明する。
図１０及び図１１は、本実施形態におけるロータ部３７０の構成例を示す図であって、前者は上面図、後者は側面図に相当する。
ロータ部３７０は、回転軸本体部３７２の中央付近に、当該回転軸本体部よりも径が大きいヒステリシス材支持部３７４を備える。

回転軸本体３７２は、ケース１０１のケース筐体９０に固定されたベアリング９２に嵌合し上下に枢支される円柱体である（図３参照）。ヒステリシス材支持部３７４を境にして、回転軸本体３７２一方の側には、キー溝３７２ａが設けられるとともに段付３７２ｂが設けられている。この段付３７２ｂには、第１減速ギア１２６が突き当てられて、キー９６を用いて固定される（図３参照）。

ヒステリシス材支持部３７４は、回転軸本体３７２の拡径部分である。その外径は、ロータハウジング３０４のロータ収容部３１４の内径よりも小さく設定されている。そして、ヒステリシス材支持部３７４の軸方向面（法線がロータ部３７０の回転軸に沿う面）に、ドーナツ状のヒステリシス材３７６が固定されて構成される。ヒステリシス材３７６の外径は、ヒステリシス材支持部３７４の外径と同じ或いは僅かに小さく設定されている。

次に、マグネットクラッチ３００の組み立て及び転てつ機への組み付け手順について説明する。尚、ロータハウジング３０４には、ロック機構部３２０が予め組み付けられているものとする。また、ロータ部３７０には、第１減速ギア１２６は組み付けられていないものとする。

（手順１）ロータハウジング３０４のロータ軸受部３１６（図５参照）に、ロータ部３７０のキー溝３７２ａの無い側の回転軸本体３７２（図１１参照）を差し込む。
（手順２）調整バネ３６０を、ロータハウジング３０４の調整バネ受け溝３１２にはめ込む。
（手順３）調整板３４０のロータ軸挿通孔３４６（図８参照）に、ロータ部３７０のキー溝３７２ａのある回転軸本体３７２を通しつつ、調整板３４０をロータハウジング３０４の調整ネジ３１０にネジ込む。このとき、調整板３４０をロータハウジング３０４に相対回転させると、止めピン孔３４８が止めピン３２２の上方に達する都度、止めピン３２２が止めピン孔３４８に挿入され、調整板３４０とロータハウジング３０４との相対位置関係を固定する。もし、調整板３４０のネジ込みを続けたい場合には、止めピン孔３４８に挿入されている止めピン３２２を押し込みつつ、調整板３４０を回すことでネジ込みを継続できる。

調整板３４０を適当なところまでネジ込むと、マグネットクラッチ３００が組み立てられたことになる。
（手順４）ロータ軸受部３１６から突出したロータ部３７０の回転軸本体３７２の先端を、下側のケース筐体９０のベアリング９２（図３参照）に嵌合させる。
（手順５）キー溝３７２ａにキー９６を入れ、第１減速ギア１２６をロータ部３７０に固定する。これに伴い、中間ギア１２８なども適宜組み付けるものとする。
（手順６）着脱自在な上側のケース筐体９０の梁部９１を、当該梁部に予め嵌着されているベアリング９２にロータ部３７０の回転軸本体３７２の上端を嵌合させるようにして取り付ける。

すると、図２及び図３で示すように、マグネットクラッチ３００が、電気転てつ機１００に組み付けられた状態となる。
この状態では、止めピン３２２が調整板３４０の何れかに突入して回り止めとして機能し、調整板３４０とロータハウジング３０４が連結され一体となる。永久磁石３５０とヒステリシス材３７６は、法線がクラッチの回転軸Ａ１を向いた軸方向面に沿って対向配置されるとともに、軸方向に間隔Ｄ１だけ離して対向配置される（図３参照）。

そして、駆動軸２０２が回転すれば、ピニオンギア１２２と噛み合うベベルギア１２４が受動される。ベベルギア１２４と一体のロータハウジング３０４、及びこれに止めピン３２２により回り止めされている調整板３４０が、クラッチの回転軸Ａ１で一体となって回転する。
調整板３４０の回転により、永久磁石３５０がヒステリシス材３７６に対して相対移動することとなり、間隔に回転磁場が発生することとなる。そして、ヒステリシス材３７６は永久磁石３５０の移動につれられて回動を始める。結果、ロータ部３７０が回動し、モータ２５０より出力された回転力は、第１減速ギア１２６を介して減速機構部１２０の他のギアへ伝搬され、転換鎖錠動作に利用される。

［マグネットクラッチの調整方法の説明］
次に、マグネットクラッチ３００の調整方法について説明する。
図１２は、クラッチ調整工具４００の構成例を示す斜視外観図である。
クラッチ調整工具４００は、丸棒状の工具であって、一端から順に、先端部４０２と、突き当て部４０４と、把持部４０６とを備える。先端部４０２は、止めピン孔３４８と嵌合するのに適当な直径と、少なくとも止めピン孔３４８の深さ以上の長さを有する。突き当て部４０４は、先端部４０２よりも径が大きい。把持部４０６は、調整作業者が握る部位である。

では、具体的な調整作業について説明する。
調整作業者は、先ずケース１０１の上蓋を外してメンテナンス空間１０３を確保する。メンテナンス空間１０３に露出した調整板３４０の止めピン孔３４８の何れかには、止めピン３２２が下から突入した状態になっている（図３参照）。

そこで、図１３に示すように、上方から、クラッチ調整工具４００の先端部４０２を、止めピン３２２が挿入されている止めピン孔３４８に対して、圧縮バネ３２４が止めピン３２２を押し上げる付勢力に抗して差し込む。この際、クラッチ調整工具４００の突き当て部４０４に、調整板３４０の上面が突き当って工具が固定される。すると、止めピン３４８は押し戻されて止めピン孔３４８から抜けるので、調整作業者は、ロータハウジング３０４を固定した後、クラッチ調整工具４００を握ったまま、クラッチの回転軸Ａ１を中心にして時計回り又は反時計回りに回す。

クラッチ調整工具４００を回すと、押し戻された止めピン３２２は、クラッチ調整工具４００の先端部４０２から外れ、再び圧縮バネ３２４の付勢力により上方へ突出するが、調整板３４０の下面に突き当たる。クラッチ調整工具４００を回し、調整板３４０が調整ネジ３１０に沿って回る間、止めピン３２２は調整板３４０の下面に突き当たったまま滑るので、回り止めとしては機能しない。しかし、やがて次の止めピン孔３４８が、止めピン３２２の上方に到達すると、当該次の止めピン孔３４８に止めピン３２２が突入し、再び回り止めとして機能する。もし、調整板３４０を更に回転させたければ、クラッチ調整工具４００を抜いて、現在止めピン３２２が挿入している止めピン孔３４８に差し込み直して、再び回り止めを解除してクラッチ調整工具４００を回す。

結果、調整板３４０は、調整ネジ３１０によってロータハウジング３０４に対して上方又は下方に平行移動する。これに伴い永久磁石３５０とヒステリシス材３７６との相対距離、すなわち間隔Ｄ１が増減する。つまり、永久磁石３５０とヒステリシス材３７６との対向距離が変化し、伝達トルクの大きさが変更される。

換言すると、ロック機構部３２０及び調整板３４０は、ロータ部３７０に設けられた一方のクラッチ部材（ヒステリシス材３７６）に対する他方のクラッチ部材（永久磁石３５０）の間隔を変化させる方向に装着位置を調整可能に受動歯車部（本実施形態では、ロータハウジング３０４を兼ねるベベルギア１２４）に装着された調整機構部３０１として機能する（図３参照）。

以上、本実施形態によれば、メンテナンス性に優れ、転換力性能と異物検知性能が両立する伝達トルクの大きさを設定できるマグネットクラッチを持つ電気転てつ機を実現できる。

また、本実施形態の電気転てつ機１００は、モータ２５０の駆動軸２０２がケース１０１の側面から内部に貫通し、上下方向の異なる高さでギアを噛み合わせる減速機構部１２０のベベルギア１２４に噛み合う構成である。そして、本実施形態のマグネットクラッチ３００によれば、このベベルギア１２４と一体に構成され、且つ、高さ方向においてベベルギア１２４とケース１０１の底面と間に収まるように構成できる。よって、本実施形態のマグネットクラッチを設置するために、特別なスペースを要しない。既存の電気転てつ機１００のベベルギア１２４を、本実施形態のベベルギア１２４一体型のマグネットクラッチ３００にそのまま換装すれば、本発明の効果を即座に得ることができる。また、モータ２５０にマグネットクラッチを設けた構成と比べると、電気転てつ機の長手方向の寸法（図１の左右幅）を小さくできる。

また、止めピン孔３４８が、上向きに露出する構成となっているので、図２に示すように、電気転てつ機１００の上蓋を開けると、クラッチの調整板３４０や止めピン孔３４８が見え、調整板３４０を調整できる。調整板３４０を回転させるとマグネットクラッチ３００の伝達トルクが調整できるので、分岐器の転換状態に合わせて転換不能を起こさないように、且つ異物検知ができるように、クラッチのトルクを適切な状態に容易に設定できる。電気転てつ機１００の保守点検動作においてケース１０１の上蓋を外す作業によって、すぐにクラッチの調整作業が可能になる高い作業性を備える。
更には、トルク設定した後は、外気温の変化を受けにくいので、急激な気温変化に対応する必要が無い。

本実施形態が実現可能となった背景には、この数十年間により強力な磁力を持つ希土類磁石やより優れたヒステリシス材が次々と出現し、より強力な伝達トルクを持つクラッチの製作が可能になったことが挙げられる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明を適用した第２実施形態について説明する。本実施形態は、基本的には第１実施形態と同様に実現されるが、クラッチ材の対向箇所を２箇所にした点が異なる。なお、本実施形態の説明では、第１実施形態と同様の構成要素については同じ符合を付与して説明は省略するものとし、主に第１実施形態と異なる部分について説明する。

図１４は、本実施形態における電気転てつ機１００のマグネットクラッチ３００Ｂの構成例を示す部分拡大断面図である。
本実施形態のマグネットクラッチ３００Ｂでは、第１実施形態の調整板３４０に相当する要素として、内部に円柱状内部空間を有するアジャスタ３４０Ｂを備える。そして、本実施形態のロータ部３７０Ｂが、ヒステリシス材を２箇所に備え、その一方をアジャスタ３４０Ｂの内部空間に収容するように支持し、他方をカップ体３４１の底部（下面）でロータハウジング３０４の底面と対向するように支持する。

図１５は、アジャスタ３４０Ｂの構成例を示す分解断面図である。アジャスタ３４０Ｂは、上向きに開口する有底円柱状の内部空間を形成するカップ体３４１と、当該カップ体の開口部に嵌着されるカップ蓋３４３とを備える。

カップ体３４１は、第１実施形態の調整板３４０と同様に、外周部に調整ネジ３４４を備え、更に表裏に貫通する複数の止めピン孔３４８を備える。なお、有底円柱状の内部空間の開口部は、複数の止めピン孔３４８より内径側に開口する。
カップ体３４１の円柱状内部空間の底には、アジャスタ３４０Ｂの中心軸と同軸にロータ軸挿通孔３４６が設けられている。また、その下面に第２の永久磁石３５０Ｂが固定されている。

カップ蓋３４３は、ドーナツ状の円板体であってカップ体３４１の開口部に嵌着・固定される。図の例では、抜け止めリング３７５で挟んでカップ蓋３４３をカップ体３４１に固定しているが、軽圧入やセレーション、第１実施形態のロータハウジング３０４と調整板３４０のように外周部に設けたネジで螺合させ固定するとしても良い。
そして、カップ蓋３４３には、第１実施形態の調整板３４０と同様に、円板の中心軸と同軸にロータ軸挿通孔３４６を備え、またその下面（裏面）には第１実施形態の永久磁石３５０と同様の第１の永久磁石３５０が固定されている。

図１６は、本実施形態におけるロータ部３７０Ｂの構成例を示す側面図である。
ロータ部３７０Ｂは、上部ロータ３７２ｕと、下部ロータ３７２ｄとが、セレーション３７３（オスセレーション３７３ａ及びメスセレーション３７３ｂ）で結合されて、一体の回転軸として使用される。

上部ロータ３７２ｕは、第１実施形態の上方の回転軸本体３７２（図１１参照）と同様に、キー溝３７２ａや、段付３７２ｂを備え、セレーション３７３からやや上がった部分がフランジ状に拡径されてヒステリシス材支持部３７４を形成する。ヒステリシス材支持部３７４の上向き面には、第１実施形態と同様にヒステリシス材３７６が固定されている。

下部ロータ３７２ｄは、上端部がフランジ状に拡径され、第２のヒステリシス材支持部３７４Ｂを構成する。そして、第２のヒステリシス材支持部３７４Ｂの上向き面に、第１実施形態のヒステリシス材３７６と同様の第２のヒステリシス材３７６Ｂが固定されている。

なお、上部ロータ３７２ｕと下部ロータ３７２ｄを連結すると、ヒステリシス材支持部３７４の底面と、第２のヒステリシス材支持部３７４Ｂの第２のヒステリシス材３７６Ｂの上面との間には、（１）カップ体３４１の底部の厚さと、（２）永久磁石３５０の厚さと、（３）調整ネジ３１０での調整幅と、の合算値よりも大きい距離が形成されるものとする。

マグネットクラッチ３００Ｂの組み立て手順は次の通りである。
なお、ロータハウジング３０４には予めロック機構部３２０が取り付けられているものとする。

（手順１）ロータハウジング３０４のロータ軸受部３１６（図５参照）に、下部ロータ３７２ｄを差し込む。
（手順２）調整バネ３６０を、ロータハウジング３０４の調整バネ受け溝３１２にはめ込む。
（手順３）カップ体３４１をロータハウジング３０４の調整ネジ３１０にネジ込む。このとき、カップ体３４１をロータハウジング３０４に相対回転させると、止めピン孔３４８が止めピン３２２の上方に達する都度、止めピン３２２が止めピン孔３４８に挿入され、カップ体３４１とロータハウジング３０４との相対位置関係が固定される。もし、カップ体３４１のネジ込みを続けたい場合には、止めピン孔３４８に挿入されている止めピン３２２を押し込みつつ、カップ体３４１を回すことでネジ込みを継続できる。

（手順４）上部ロータ３７２ｕの下端を、カップ体３４１のロータ軸挿通孔３４６に通しつつ、オスセレーション３７３ａを、ロータハウジング３０４のロータ軸受部３１６に差込済の下部ロータ３７２ｄのメスセレーション３７３ｂへ結合させる。
（手順５）カップ蓋３４３のロータ軸挿通孔３４６に、上部ロータ３７２ｕを通しつつ、カップ蓋３４３をカップ体３４１の開口部に嵌着し、抜け止めリング３４５を取り付けて抜け止めする。
これで、本実施形態のマグネットクラッチ３００Ｂが組み上がったことになる。
（手順６）ロータハウジング３０４の下端から突出している下端ロータ３７２ｄの軸下端を、下側のケース筐体９０のベアリング９２（図１４参照）に嵌合させる。

（手順７）キー溝３７２ａにキー９６を入れ、第１減速ギア１２６をロータ部３７０Ｂに固定する。これに伴い、中間ギア１２８なども適宜組み付けるものとする。
（手順８）着脱自在な上側のケース筐体９０の梁部９１を、当該梁部に予め嵌着されているベアリング９２にロータ部３７０Ｂの上部ロータ３７２ｕの上端を嵌合させるようにして取り付ける。

手順１〜手順８をもって、本実施形態のマグネットクラッチ３００Ｂが電気転てつ機１００に取り付けられたこととなる。

以上、本実施形態では、永久磁石とヒステリシス材とが対向する箇所が複数箇所となるのでクラッチ部材の面積を増加させることができる。それでいて、カップ蓋３４３とカップ体３４１とは一体であるので、第１実施形態の調整板３４０に対する調整作業と同様にアジャスタ３４０Ｂを調整作業する（より正確には、この場合カップ体３４１に対する調整作業となる）ことによって、２箇所の対向距離が同時に増減する。具体的には、永久磁石３５０とヒステリシス材３７６との間隔Ｄ１、及び第２の永久磁石３５０Ｂと第２のヒステリシス材３７６Ｂとの間隔Ｄ２とが同時に増減し、伝達トルクの大きさを調整することができる。永久磁石とヒステリシス材とが対向する箇所が複数箇所となっても、伝達トルクの調整作業は一度で済む。

また、クラッチ部材の面積を増加させることができるので、伝達トルクが第１実施形態と同じ程度であれば、より安価な磁石材料を採用できるので、製造コストの低減も可能となる。

〔第３実施形態〕
次に、本発明を適用した第３実施形態について説明する。本実施形態は、基本的には第１実施形態と同様の構成により実現できるが、マグネットクラッチの構造が異なる。尚、第１実施形態と同様の構成要素については同じ符合を付与して説明は省略するものとし、主に第１実施形態との差異について述べる。

具体的には、図１７に示すように、上記第１実施形態をベースにして、ヒステリシス材３７６を回転軸本体部３７２に対してフランジ状に直接固定する。そして、ロータハウジング３０４のロータ収容部３１４の底面に、第２の永久磁石３５０Ｃを配置して、永久磁石とヒステリシス材との対向距離Ｄ３が変化しない第２の対向部を設けた。

本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果が得られるとともに、永久磁石とヒステリシス材とが対向する箇所が複数箇所となるのでクラッチ部材の面積を増加させることができる。クラッチ部材の面積を増加させることができるので、伝達トルクが第１実施形態と同じ程度であれば、より安価な磁石材料を採用できるので、製造コストの低減も可能となる。

また、永久磁石３５０Ｃは、第１実施形態の永久磁石３５０のように調整板３４０には連結されてはいない。第２の永久磁石３５０Ｃとヒステリシス材３７６Ｃとの間隔Ｄ３は固定であり、当該部位による伝達トルクの大きさは固定となる。すなわち、下部のクラッチ部材による伝達トルクが固定で、上部のクラッチ部材による伝達トルクが可変できる。調整板３４０を同じ角度回転させた場合に可変される伝達トルクが、第１実施形態に比べて小さくなるので、より微調整がし易くなっている。
トルク設定に当っては、例えば、電気転てつ機１００に組み合わせが想定される分岐器のうち、最も小さい分岐器の負荷に余裕を加えた分を下部のクラッチ部材による伝達トルクに設定し、上部のクラッチ部材により、想定される分岐器のうち最も大きな分岐器で要求される伝達トルクと、最も小さな分岐器で要求される伝達トルクとの差を担うように設定すると好適である。

尚、本実施形態は、図１８に示すように、第１実施形態の構成をベースとして、ヒステリシス材指示部３７４の裏面側に第２のヒステリシス材３７６Ｄを設けることで実現するとしても良い。

以上、本発明を適用した実施形態について説明したが、本発明の適用形態はこれらに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない限りにおいて適宜構成要素の追加・省略・変更を施すことができる。

例えば、上記実施形態における永久磁石とヒステリシス材との位置関係は、例示された構成と反対であってもよい。つまり、永久磁石の位置にヒステリシス材を設け、ヒステリシス材の位置に永久磁石を設ける、クラッチ部材の一方と他方を入れ替えたレイアウトである。

また、上記実施形態では、マグネットクラッチ３００を、減速機構部１２０がモータ２５０から最初に受動する歯車（ベベルギア１２４）と一体に設けた構成としているが、ケース１０１の内部構造や、減速機構部１２０のギア構成によっては、必ずしも最初に受動する歯車に限るものではなく、適宜、減速機構部１２０の中間のギア（例えば、図２の例では、中間ギア１２８など）と一体に設ける構成としてもよい。

また、永久磁石３５０や、ヒステリシス材３７６の固定構造は、上記実施形態のように、調整板３４０やロータ部３７０などに直接取り付ける構造に限らず、適宜金属以外の変形し難い材料を介して取り付けるとしても良い。

２…ポイント
４…分岐器
６…基本レール
８…連結板
１０…可動レール
１２…枕木
１２Ｂ…転てつ機用枕木
１４…床板
１６…転てつ棒
１８…敷板
２０…接続桿
９０…ケース筐体
９１…梁部
９２…ベアリング
９６…キー
１００…電気転てつ機
１０１…ケース
１０２…動作桿
１０３…メンテナンス空間
１０４…鎖錠桿
１０９…信号ケーブル束
１１０…回路制御器
１１２…制御リレー
１１４…外部端子板
１２０…減速機構部
１２２…ピニオンギア
１２４…ベベルギア
１２６…減速ギア
１２８…中間ギア
１３０…減速ギア
１３２…転換ギア
１４０…転換鎖錠機構部
１４２…転換ローラ
１４４…転換カム溝
１５３…鎖錠プレート
１５４…鎖錠プレート
１５５…ロックピース
２０２…駆動軸
２５０…モータ
３００…マグネットクラッチ
３０１…調整機構部
３０４…ロータハウジング（受動歯車部）
３０５…有底円筒部
３０６…大内径部
３０８…小内径部
３１０…調整ネジ
３１２…調整バネ受け溝
３１４…ロータ収容部
３１６…ロータ軸受部
３１８…軸受材
３２０…ロック機構部
３２２…止めピン
３２２ａ…先端部分
３２２ｂ…顎部
３２２ｃ…下端部分
３２４…圧縮バネ
３２６…止めピン収容部
３２６ａ…ピン先端挿通孔
３２８…止めピン蓋
３２８ａ…ピン下端挿通孔
３４０…調整板
３４０Ｂ…アジャスタ
３４１…カップ体
３４２…基板
３４３…カップ蓋
３４４…調整ネジ
３４５…リング
３４６…ロータ軸挿通孔
３４８…止めピン孔
３５０…永久磁石
３５４…バネ受け溝
３６０…調整バネ
３７０…ロータ部
３７２…回転軸本体部
３７２ａ…キー溝
３７２ｂ…段付
３７２ｄ…下端ロータ
３７２ｄ…下部ロータ
３７２ｕ…上部ロータ
３７３…セレーション
３７３ａ…オスセレーション
３７３ｂ…メスセレーション
３７４…ヒステリシス材支持部
３７５…抜け止めリング
３７６…ヒステリシス材
４００…クラッチ調整工具
４０２…先端部
４０４…突き当て部
４０６…把持部

Claims (7)

1. 減速機構部によってモータの駆動力を減速させて動作桿の転換動力とする転てつ機であって、
   永久磁石及びヒステリシス材の何れか一方のクラッチ部材を有し、回転力を前記動作桿側に伝達する出力歯車に接続されたロータ部と、
   前記モータ側からの駆動力を受ける受動歯車部と、
   前記一方のクラッチ部材と対向配置される他方のクラッチ部材を有し、前記一方のクラッチ部材に対する間隔を変化させる方向に装着位置を調整可能に前記受動歯車部に装着された調整機構部と、
   を有し、前記調整機構部の装着位置を調整することで、前記クラッチ部材同士の対向間隔を増減可能に構成されてなるマグネットクラッチが前記減速機構部に設けられてなる、転てつ機。
2. 前記受動歯車部は、回転軸が前記ロータ部の回転軸と同軸上に枢支されてなり、
   前記ロータ部は、軸方向面に前記一方のクラッチ部材を有し、
   前記調整機構部は、前記他方のクラッチ部材を前記ロータ部の軸方向面に対向配置して有する、
   請求項１に記載の転てつ機。
3. 前記調整機構部は、前記受動歯車部と前記回転軸方向に螺合し、前記他方のクラッチ部材が環状に配置された調整板を有して構成される、
   請求項２に記載の転てつ機。
4. 前記受動歯車部に対する前記調整板の螺合位置を固定／解除する連結部を更に備えた、
   請求項３に記載の転てつ機。
5. 前記調整板は、前記受動歯車部のメンテナンス空間側に螺合され、
   前記連結部は、
   前記調整板の前記回転軸から一定の距離に設けられた前記メンテナンス空間側の表面から裏面へ貫通する複数の貫通孔と、
   前記受動歯車部に設けられ、前記調整板の装着方向に突出するよう付勢された止めピンと、
   を有し、前記止めピンが何れかの前記貫通孔に係合することで前記受動歯車部に対する前記調整板の螺合位置を固定可能に構成された、
   請求項４に記載の転てつ機。
6. 前記ロータ部は、永久磁石及びヒステリシス材の何れか一方の部材でなる第２の一方クラッチ部材を有し、
   前記受動歯車部は、前記第２の一方クラッチ部材に対向する第２の他方クラッチ部材を有する、
   請求項１〜５の何れか一項に記載の転てつ機。
7. 前記ロータ部は、永久磁石及びヒステリシス材の何れか一方の部材でなる第２の一方クラッチ部材を有し、
   前記受動歯車部は、前記調整機構部の装着位置調整に関わらず、前記第２の一方クラッチ部材に対する相対位置が保たれる位置に設けられた第２の他方クラッチ部材を有する、
   請求項１〜５の何れか一項に記載の転てつ機。

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