(57)【要約】【課題】摩擦板の滑りによる発熱、溶着を抑制したトルク制限装置の提供。【解決手段】入力部材３と出力部材６との間に介在する摩擦板に、トルク伝達に必要な摩擦力を発生させる押付力を付加する加圧部と伝達トルクにより離反する方向に機械的変位を発生させる感知機構を備え、過大トルクを感知して摩擦板をスリップさせるようにしたトルク制限装置において、前記加圧部に深浅２段の溝と溝内を自在に移動可能なボールを設け、ボールが浅溝にある時はボールの一部が溝より突出し前記加圧部に押付力を付加し、深溝にある時はボールが完全に深溝内に沈み、前記加圧部への押付力を０にする解除機構を設けた。この構成により摩擦板は完全にフリーとなり過大トルクの伝達と摩擦板の焼付きを防止することができる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力部材に入力されるトルクが出力部材に伝達されて回転駆動されるものであって、前記入力部材と前記出力部材との間に介在し、摩擦によってトルクを伝達する摩擦板を備えた接続部と、前記摩擦板を押付けてトルク伝達が可能な摩擦力を発生させる押付力を付加するスプリングを備えた加圧部と、前記入力部材から前記出力部材に伝達されるトルクを前記スプリング力に抗し得る方向への機械的変位に変換する感知機構とを具備し、前記入力部材への過大トルクの入力に対し前記感知機構の機械的変位を通じて前記加圧部の押付力を低減し、前記接続部の摩擦板をスリップさせるようにしたトルク制限装置において、前記加圧部に深浅２段の溝と溝内を自在に移動可能なボールを設け、ボールが浅溝にある時はボールの一部が溝より突出し前記加圧部に押付力を付加し、深溝にある時はボールが完全に深溝内に沈み、前記加圧部への押付力を０にする解除機構を設けたことを特徴とするトルク制限装置。
【請求項２】
前記トルク制限装置において、回転する出力部材と固定のケースとの間に出力軸の回転にともない進退する移動ねじ部材を設け、移動範囲の両端でケースにより出力軸をロックする総回転制限機構を設けたことを特徴とする前記請求項１記載のトルク制限装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、一般産業機器、航空機等の動力伝達系に係わり、規定値を超える過大トルクの伝達を抑制するトルク制限装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の例として、下記特許文献１に示されている航空機の高揚力装置に用いられるトルク制限装置を挙げることができる。図９および図１０を参照してトルク制限装置の従来例を説明する。図９は航空機用高揚力装置６０の駆動系統を示すブロック線図である。航空機の各翼に配置される高揚力舵面６１ａ〜６１ｄは、駆動装置６４に装備されている油圧モータ６６等の駆動源の出力が、トルク制限装置６５から両翼に分配されたトルクシャフト６３Ｌ、６３Ｒを介して各アクチュエータ６２に伝達され駆動される。
【０００３】
特許文献１のトルク制限装置１００は、図１０の構造説明図に示すとおり、入力側部材１０１と一体的に回転する摩擦板１０３ａおよび出力側部材１０２と一体的に回転する摩擦板１０３ｂを交互に配置した接続部１０３と、接続部１０３を両側より押し付けて所定トルクの伝達を可能にする摩擦力を発揮させる左右の押付部材１０４Ｌ、１０４Ｒと、押付部材１０４Ｌ、１０４Ｒに押付力を付加するスプリング１０５Ｌ、１０５Ｒ、１１０Ｌ、１１０Ｒと、出力側部材１０２の左右端面と相対して設けられたランプホルダー１０８Ｌ、１０８Ｒと、出力側部材１０２と相対するランプホルダー１０８Ｌ、１０８Ｒの端面に形成されたボールランプ１０９Ｌ、１０９Ｒ（円錐状の凹み）に挟まれたボール１０７Ｌ、１０７Ｒと、ランプホルダー１０８Ｌ、１０８Ｒにスプライン結合された出力軸１０２Ｌ、１０２Ｒから構成される感知機構１０６Ｌ、１０６Ｒと、全体を支えるセンターバー１１１とから構成されている。
【０００４】
上記のとおり構成されたトルク制限装置１００の動作は次のとおりである。通常は入力側部材１０１に伝達されたトルクは接続部１０３の摩擦板を介して出力側部材に伝達され、左右の感知機構１０６Ｌ、１０６Ｒを介して出力軸１０２Ｌ、１０２Ｒに伝達され、トルクシャフト６３Ｌ、６３Ｒを駆動する。
【０００５】
感知機構１０６Ｌ、１０６Ｒは左右同じ構成につき、以下右側についてその作用を説明する。出力側部材１０２に伝達されたトルクはボール１０７Ｒを介してランプホルダー１０８Ｒに伝達され、ランプホルダー１０８Ｒの内周に形成された内歯スプラインと嵌合する外歯スプラインを設けた出力軸１０２Ｒに伝達される。
【０００６】
ボールランプ１０９Ｒに挟まれたボール１０７Ｒにトルクが作用するとボール１０７Ｒにはボールランプ１０９Ｒの斜面を登ろうとする力が作用し、ランプホルダー１０８Ｒを出力側部材１０２から離反させる方向に斥力が発生する。この斥力に対抗してランプホルダー１０８Ｒにはスプリング１１０Ｒ力と１０５Ｒ力との差の力が作用している。伝達トルクが出力軸側の故障等で規定値を超える過大トルクになると、斥力がランプホルダー１０８Ｒを押付けるスプリング力より大きくなり、ランプホルダー１０８Ｒはスプリング１１０Ｒ方向に変位する。従って接続部１０３の摩擦板１０３ａと１０３ｂを押付けるスプリング１０５Ｒ力が減少し摩擦板１０３ａと１０３ｂとの間でスリップが生じる。このスリップにより過大トルクの伝達を抑制するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６―１７７３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述の従来技術では、出力側で固着等の故障を生じた場合、接続部の入力側摩擦板と出力側摩擦板をスリップさせて入力側への過大トルクの伝達を防止するものであるが、ボールランプ部のわずかな離反距離では、接続部の摩擦板が十分分離せず、スリップ状態にある。接続部の摩擦板は正常運転時に必要な伝達トルクを発生させるために必要な力で押付けられており、数秒程度のスリップでも大きな発熱を生じる。この発熱は両摩擦板の摩擦状態を不安定にし、出力側へのトルク伝達力を上昇させてしまい、最悪の場合、両摩擦板が焼付くことで、トルク制限機能を喪失する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
入力部材に入力されるトルクが出力部材に伝達されて回転駆動されるものであって、前記入力部材と前記出力部材との間に介在し、摩擦によってトルクを伝達する摩擦板を備えた接続部と、前記摩擦板を押付けてトルク伝達が可能な摩擦力を発生させる押付力を付加するスプリングを備えた加圧部と、前記入力部材から前記出力部材に伝達されるトルクを前記スプリング力に抗し得る方向への機械的変位に変換する感知機構とを具備し、前記入力部材への過大トルクの入力に対し前記感知機構の機械的変位を通じて前記加圧部の押付力を低減し、前記接続部の摩擦板をスリップさせるようにしたトルク制限装置において、前記加圧部に深浅２段の溝と溝内を自在に移動可能なボールを設け、ボールが浅溝にある時はボールの一部が溝より突出し前記加圧部に押付力を付加し、深溝にある時はボールが完全に深溝内に沈み、前記加圧部への押付力を０にする解除機構を設けたことを特徴とする。
【００１０】
さらに、回転する出力部材と固定のケースとの間に出力軸の回転にともない進退する移動ねじ部材を設け、移動範囲の両端でケースにより出力軸をロックする総回転制限機構を設けたことを特徴とする
【発明の効果】
【００１１】
上記の構成により、摩擦板は完全にフリーとなり過大トルクの伝達と摩擦板の焼付きを防止することができる。また、解除後の慣性による回転を一定の回転後自動停止することで損傷の拡大を最小限にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本考案のトルク制限装置の構造図
【図２】図１の部分拡大構造図
【図３】図２のＢ−Ｂ矢視断面拡大図
【図４】図２のＣ−Ｃ矢視断面拡大図
【図５】図１のＤ−Ｄ矢視断面拡大図
【図６】図２のＦ−Ｆ矢視断面拡大図
【図７】図６のＧ−Ｇ矢視断面図
【図８】図１のＨ−Ｈ矢視断面拡大図
【図９】従来の駆動系のブロック線図
【図１０】従来のトルク制限装置の構造図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本考案の実施の形態について説明する。図１に本考案のトルク制限装置１の構造図を示す。図２は図１の主要部分を拡大した図である。なお、構成、機能が同じ左右対称部分の説明は省略する。
【００１４】
トルク制限装置１は、入力部材３と、出力部材６と、接続部１０と、加圧部１６と、過大トルクの感知機構２２と、押付力の解除機構３４と、出力軸３９Ｌ、３９Ｒと、総回転制限機構４５と、軸受５５と、ケース５６およびカバー５７から構成されている。
【００１５】
入力部材３は、駆動装置（図略）からの回転トルクを受け、中心軸Ａ−Ａを回転軸とする円筒状部材である。内周には図２のＣ−Ｃ矢視断面拡大図である図４に示すとおり第１内歯スプライン４が形成され、両端は軸受５５とケース５６およびカバー５７で支えられている。
【００１６】
出力部材６は、中心軸Ａ−Ａを回転軸とする円筒状部材である。出力部材６の外径は図２のＢ−Ｂ矢視断面拡大図である図３に示すとおり、入力部材３に嵌合する入力側摩擦板１２の内径より小径であり、外周に第１外歯スプライン７が形成されている。出力部材６の左右両端面には、図２に示すとおり中心軸Ａ−Ａのまわりに均等かつ同じ位相と半径の位置に互いに対称に第１ランプ８（円錐状凹み）が複数個形成されている。
【００１７】
接続部１０は、図２のＢ−Ｂ矢視断面拡大図である図３に示すように入力部材３の第１内歯スプライン４に嵌合する第１外歯１１を外周に形成し、内径は出力部材６の外径よりやや大きく形成するとともに入力部材３と一体的に回転する入力側摩擦板１２と、図２のＣ−Ｃ矢視断面拡大図である図４に示すように出力部材６の第１外歯スプライン７に嵌合する第１内歯１３を内周に形成し、外径は入力部材３の内径より小さく形成するとともに出力部材６と一体的に回転する出力側摩擦板１４とを軸方向に交互に配置して構成されている。
【００１８】
加圧部１６は、接続部１０の摩擦板を左右両側から押付ける押付部材１７と、押付部材１７に押付力を付加する第１スプリング１８と、スプリング受け１９とから構成されている。押付部材１７は、中心線Ａ−Ａを回転軸とするドーナツ状円板であって、回転軸を通る平面による断面形状が上下逆向きのＬ字型をしており、外周の突出側を摩擦板方向に向けて設置されている。スプリング受け１９は中心線Ａ−Ａを回転軸とするドーナツ状円板であって、回転軸を通る平面による断面形状がＬ字型をしており、内周の突出側を摩擦板方向に向け設置し、外周には図２に示すとおり入力部材３の第１内歯スプライン４に嵌合する第２外歯２０が形成され、軸方向に進退可能に設置されている。第１スプリング１８はスプリング受け１９の内側コーナと押付部材１７との間に設置されている。
【００１９】
感知機構２２は、第１ボール２３と、ランプホルダー２４と、解除ホルダー２５と、第２スプリング２６から構成されている。ランプホルダー２４は、中心軸Ａ−Ａを回転軸とする円筒状部材であって、出力部材６に相対する側の端面には出力部材６に設けられた第１ランプ８と同じ位相と半径の位置に第２ランプ２７が対向して形成されており、第１ボール２３が第１ランプ８と第２ランプ２７の間に挟まれて保持されている（図２参照）。解除ホルダー２５は中心軸Ａ−Ａを回転軸とし、回転軸を通る平面による断面形状がクランク状の円筒部材であって、小径側をランプホルダー２４側に向けて出力部材６の左右に対称に設置されている。解除ホルダー２５の小径側外周には図１のＤ−Ｄ矢視断面拡大図である図５に示すとおり、トルク伝達用の第２外歯スプライン２８が形成されており、ランプホルダー２４の内周に形成された第２内歯スプライン２９に嵌合されている。第２スプリング２６は共通軸３０に設けられた鍔状突起３１と解除ホルダー２５の大径側と小径側を繋ぐクランク部Ｅとの間に設置されている。
【００２０】
解除機構３４は、図２および図２のＦ−Ｆ矢視断面拡大図である図６および図６のＧ−Ｇ矢視断面拡大図である図７に示すとおり、解除ホルダー２５のクランク部Ｅの小径側端面に、円周方向に複数個均等に設けられた第２ボール３５と、浅溝３６および深溝３７の２段階の円弧状の溝から構成されている。
【００２１】
出力軸は、左右に２分され、何れも中心軸Ａ−Ａを回転軸とする円筒状をしており、軸受５５およびケース５６とカバー５７に支えられている。一方の出力軸３９Ｌ（図１の左側）の反出力側端部の内周には解除ホルダー２５の大径側外周に形成された第３外歯スプライン４０に嵌合する第３内歯スプライン４１が設けられており外部アクチュエータ（図略）に回転トルクを伝達する。他方の出力軸３９Ｒ（図１の右側）の反出力側端部の内周には解除ホルダー２５の大径側外周に形成された第３外歯スプライン４０に嵌合する第３内歯スプライン４１が設けられており、さらに出力端との間に総回転制限機構４５用の第４外歯スプライン４３が形成されている。
【００２２】
総回転制限機構４５は、出力軸３９Ｒと、ねじ竿４６と、移動ねじ４７と、ストッパー４８と、ケース５６に形成された第４内歯スプライン４９から構成されている。ねじ竿４６は中心軸Ａ−Ａを回転軸とする円筒部材であって、図１のＨ−Ｈ矢視拡大断面図である図８に示すとおり、外周に雄ねじ５０が形成され、内周に出力軸３９Ｒの第４外歯スプライン４３に嵌合する第５内歯スプライン５１が形成されており、出力軸３９Ｒと一体的に回転する。移動ねじ４７は中心軸Ａ−Ａを回転軸とする円筒部材であって、内周にねじ竿４６の雄ねじ５０に螺合する雌ねじ５２が形成されており、外周にはケース５６に設けられた第４内歯スプライン４９に嵌合する第５外歯スプライン５３が形成されている。ねじ竿４６の両端には移動ねじ４７のストッパー４８が設けられている。なお、図８に示す雄ねじ５０および雌ねじ５２の断面形状は、ねじを中心軸Ａ−Ａに直交する平面による断面形状を示すため円周方向に伸びた形状をしている。
【００２３】
以上のとおり構成されたトルク制限装置１の動作は次のとおりである。入力部材３は入力された回転トルクにより中心軸Ａ−Ａを軸に回転する。出力部材６は、加圧部１６により左右両側からトルク伝達が可能な摩擦力を発揮する押付力を付加された接続部１０により入力部材３に接続され同期回転する。
【００２４】
図１、図２に示すとおり出力部材６とランプホルダー２４は、第１ボール２３を介して接続されている。ランプホルダー２４は、解除ホルダー２５を介して第２スプリング２６と第１スプリング１８のスプリング力の差の力で出力部材６側に押付けられている。出力部材６とランプホルダー２４との間にはトルク伝達に伴う出力部材６とランプホルダー２４を離反させる方向に斥力が働く。規定値内のトルク伝達では斥力より出力部材６への押付力が大きく、回転トルクはランプホルダー２４と解除ホルダー２５を経由して出力軸３９Ｌ、３９Ｒへ伝達される。
【００２５】
運転中に例えば出力軸３９Ｌ、３９Ｒのアクチュエータ（図略）に固着等の故障を生じ、伝達トルクが規定値より大きくなった場合、感知機構２２が作動する。すなわち、出力部材６への押付力より斥力が大きくなり、ランプホルダー２４と解除ホルダー２５が出力部材６から離反する方向へ変位する。従って第１スプリング１８の押付力が小さくなって、接続部１０の入力側摩擦板１２と出力側摩擦板１４との間にスリップを生じ、入力部材３と出力部材６の間に回転差が生じる。
【００２６】
図２に示す解除機構３４は、通常、第２ボール３５を浅溝３６上に設置し略半球部分を突出させて、スプリング受け１９の背面を第２スプリング２６のスプリング力で押付けられており入力部材３と同期回転している。前述のように規定値以上のトルクが発生し感知機構が作動して接続部１０で摩擦板のスリップによる入力部材３と出力部材６の回転差が生じるとスプリング受け１９は入力部材３と同期回転しているため第２ボール３５は浅溝３６上を図６の矢印の方向へ転がり、図６のＧ−Ｇ矢視断面図である図７の矢印Ｊに示す方向に深溝３７へ落ち込む（図７参照）。深溝３７の溝深さは第２ボール３５の直径以上あり、第２ボール３５は完全に深溝３７に沈み込む。従って第１スプリング１８の圧縮を開放し、接続部１０の入力部材３と出力部材６との接続を解除する。
【００２７】
通常運転では、総回転制限機構４５の移動ねじ４７は、ねじ竿４６の両端のストッパー４８に衝突しないように出力軸３９Ｒの回転方向が制御されている。回転方向制御装置（図略）が故障した場合には、移動ねじ４７がストッパー４８に衝突し、出力軸３９Ｒを急停止させ、感知機構２２および解除機構３４を作動させる。また、総回転制限機構４５は、解除機能の作動後出力側が慣性で回転し続ける場合、移動ねじ４７がストッパー４８に衝突して出力軸の回転を停止し、損傷の拡大を抑制する。なお、総回転制限機構４５は出力軸３９Ｌおよび出力軸３９Ｒのどちらか一方に設けるだけでよい。
【符号の説明】
【００２８】
１  トルク制限装置
３  入力部材
４  第１内歯スプライン
６  出力部材
７  第１外歯スプライン
８  第１ランプ
１０  接続部
１１  第１外歯
１２  入力側摩擦板
１３  第１内歯
１４  出力側摩擦板
１６  加圧部
１７  押付部材
１８  第１スプリング
１９  スプリング受け
２０  第２外歯
２２  感知機構
２３  第１ボール
２４  ランプホルダー
２５  解除ホルダー
２６  第２スプリング
２７  第２ランプ
２８  第２外歯スプライン
２９  第２内歯スプライン
３０  共通軸
３１  鍔状突起
３４  解除機構
３５  第２ボール
３６  浅溝
３７  深溝
３９Ｌ、３９Ｒ  出力軸
４０  第３外歯スプライン
４１  第３内歯スプライン
４３  第４外歯スプライン
４５  総回転制限機構
４６  ねじ竿
４７  移動ねじ
４８  ストッパー
４９  第４内歯スプライン
５０  雄ねじ
５１  第５内歯スプライン
５２  雌ねじ
５３  第５外歯スプライン
５５  軸受
５６  ケース
５７  カバー
【図１】
2014043884.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014043884.tif 000007
【図６】
2014043884.tif 000008
【図７】
2014043884.tif 000009
【図８】
2014043884.tif 000010
【図９】
2014043884.tif 000011
【図１０】
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