(57)【要約】【課題】  低いプリロードスプリング力で規定のトルクまで作動しないようにし、小型のブレーキ機構で十分なブレーキトルクが得られるトルクリミッタを提供する。【解決手段】  駆動軸１ａが回転しインプットプレート３ａが回転する。出力軸２ｂに軸方向に移動可能なアウトプットプレート４ａが装着されプリロードスプリング７ａによって押さえられ、インプットプレート３ａとアウトプットプレート４ａとの間にボール６ａが転がる２段溝勾配のランプ溝を有するボールランプ部５ａが設けられている。インプットプレート３ａの回転トルクによって、一段目の急峻なランプ溝でプリロードスプリング７ａの低スプリング力に抗して規定のトルクまでボールランプ部５ａは作動しない。そして、二段目の緩やかなランプ溝で押圧力が増加し、ブレーキ部８ａの小さいブレーキ力で十分にブレーキトルクがかかる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸の回転プレートと出力軸上を軸方向に移動可能な回転プレートとの間にボールが挟まれる傾斜したランプ溝を有するボールランプ部と、ボールランプ部を軸方向に押しつけることで一定のトルクまでボールランプ部が作動しないようにするスプリング部と、ポールランプ部の作動により発生する軸方向荷重によりトルクが増加するブレーキ部とから構成されるトルクリミッタにおいて、前記ランプ溝の傾斜角度を２段に設け、一段目の溝で低スプリング力の規定のトルクまで作動しないようにし二段目の溝で小さいブレーキ力で十分なブレーキトルクが得られるように傾斜角度を設定したことを特徴とするトルクリミッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般産業機器、航空機などの動力伝達系に係わり、特に、回転トルクとブレーキ力によって、継手部が作動し停止するトルクリミッタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
航空機の操縦系統の一部を形成している可動の翼面は、舵面（または、操縦翼面、あるいは、動翼）と呼ばれ、主舵面として主翼に設けられた補助翼、尾翼に設けられた昇降舵、方向舵があり、副舵面として主翼に設けられたスラット、後縁フラップ、フライトスポイラ、グランドスポイラなどがある。主翼は翼と各舵面（スラット、低速用補助翼、高速用補助翼、フライトスポイラ、グランドスポイラ、後縁フラップ）から構成され、各舵面の操作により機体の姿勢が尾翼の舵面操作と共に行われる。
図３に航空機の高揚力システムを示す。高揚力システムは、離着陸時等において航空機の揚力を得るため主翼に装備したフラップ／スラット舵面を作動させるシステムである。左右翼の各舵面（左舵面３３ａ、３４ａ、右舵面３３ｂ、３４ｂ）を同期作動させることが必要で、中央部に配置した駆動源モータ３０の出力をギヤボックス３１で左右のトルクシャフト３２を同時に回転させる。飛行安全上、左右の舵面（左舵面３３ａ、３４ａ、右舵面３３ｂ、３４ｂ）の動きが非対称になるようなことは避けなければならない。
【０００３】
図４（ａ）にトルクリミッタ（左翼用トルクリミッタ３５ａ、右翼用トルクリミッタ３５ｂ）を装備した高揚力システムを示す。高揚力システムは一つの駆動源モータ３０で左右の各舵面を作動させるための容量を有しており、トルクリミッタは、片側に伝達し得るトルクを片翼が必要な分のみに制限し、それ以上のトルクが伝わらないようにする機構を有する。これによりトルクリミッタ下流の構成部品は、トルクリミッタの最大出力トルクが強度評定となり小型軽量が可能になる。
高揚力システムのトルクリミッタに必要な条件は、（１）片翼を駆動するのに必要なトルク以上のトルクは伝達しないこと。（２）左右の出力翼が規定値以上の非対称な回転をしてはならない。
また、トルクリミッタの形式は、（１）「軸をケースに固定」する、（２）「軸をフリー」にしてトルクが伝わらないようにする２つの形式に大別されるが、上記の高揚力システムでは左右翼の非対称作動は許容されないため、（１）の「軸をケースに固定」する形式が採用されている。
軸を固定する形式のトルクリミッタでは、回転している軸を急峻に停止させるため駆動源モータ３０の慣性エネルギーにより、トルクリミッタ作動時に大きなサージトルクが発生することになるため、別途このサージを抑える対策が必要である。
図４（ｂ）にサージトルク緩衝機構３６を装備した高揚力システムを示す。両翼への出力軸に各々軸を固定する形式のトルクリミッタ（左翼用トルクリミッタ３５ａ、右翼用トルクリミッタ３５ｂ）を設け、慣性エネルギーにより発生するサージトルクを緩和するためサージトルク緩衝機構３６を設けている。このサージトルク緩衝機構３６はバネ的なものが用いられる。
【０００４】
図５に出力軸２を固定する形式のトルクリミッタの断面図を示す。駆動軸１が連結されるインプットプレート３が、ハウジング９に設けられたベアリングにはめ込まれ、それに対向した側から出力軸２がインプットプレート３に設けられたベアリングとハウジング１０に設けられたベアリングに支えられ、アウトプットプレート４が前後に移動可能に出力軸２に組み込まれる。駆動軸１に連結され回転するインプットプレート３と出力軸２上を軸方向に移動でき回転可能なアウトプットプレート４との間にボール６が挟まれたランプ溝を有するボールランプ部５と、ボールランプ部５を軸方向に押しつけることで一定のトルクまでボールランプ部５が作動しないようにするプリロードスプリング７と、ポールランプ部５の作動により発生する軸方向荷重によりトルクが増加するブレーキ部８が組み込まれている。
図６にボールランプ部５の断面構造を示す。図の上方部がインプットプレート３側、下方部がアウトプットプレート４側の断面を示す。滑らかな一定の溝勾配を有したランプ溝が両側に設けられ、両者の間にボール６が挟まれている。そして、アウトプットプレート４がプリロードスプリング７によって押しつけられ、一定のトルクまでボールランプ部５が作動しないように、ランプ溝の深さと溝勾配とボール６の大きさが設計されている。インプットプレート３を回転するとインプットプレート３側のランプ溝が図示する右方向に移動し、ボール６を介して駆動力（トルク）が矢印の方向に作用し、押圧力がアウトプットプレート４の矢印の方向に作用する。さらに、規定以上のトルクが加わると、インプットプレート３が図示する右方向に移動し、プリロードスプリング７の一定の力で抑えられていたアウトプットプレート４の抗力に逆らって、ボール６が転がり両プレート間の間隔が開き、アウトプットプレート４がブレーキ部８によって回転停止され保持される。そのため出力軸２へのトルクの伝達がなくなる。このようにして、駆動軸１の回転トルクが規定以上に作用した場合、回転力を伝える継手部がトルク伝達を制限することができる。
【０００５】
また、過負荷時に動力の切断を行うとともに、この動力切断位置を確実に保持できるトルクリミッタもある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平７−２９３５７６号公報  （第４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のトルクリミッタは以上のように構成されているが、従来の一定角度のランプ溝形状を有するもので、トルクリミット値を高くする場合、ランプ溝角度（溝勾配）を大きくするか、プリロードスプリング７の力を大きくする必要がある。ランプ溝角度（溝勾配）を大きくするとボールランプ部５の軸方向分力（押圧力）が小さくなるため、トルク制限後の十分なブレーキトルクを発生させるためには大きなブレーキ機構（ブレーキ部８）が必要となる。このようにトルクリミット値を高くしようとすると、プリロードスプリング７の大型化、もしくは、ブレーキ機構（ブレーキ部８）の大型化を伴うことになるという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、低いプリロードスプリング力で規定のトルクまで作動しないようにし、小型のブレーキ機構で十分なブレーキトルクが得られるトルクリミッタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明のトルクリミッタは、駆動軸の回転プレートと出力軸上を軸方向に移動可能な回転プレートとの間にボールが挟まれる傾斜したランプ溝を有するボールランプ部と、ボールランプ部を軸方向に押しつけることで一定のトルクまでボールランプ部が作動しないようにするスプリング部と、ボールランプ部の作動により発生する軸方向荷重によりトルクが増加するブレーキ部とから構成されるトルクリミッタにおいて、前記ランプ溝の傾斜角度を２段に設け、一段目の溝で低スプリング力の規定のトルクまで作動しないようし二段目の溝で小さいブレーキ力で十分なブレーキトルクが得られるように傾斜角度を設定したものである。
【０００８】
本発明のトルクリミッタは上記のように構成されており、駆動軸の回転プレートと出力軸上を軸方向に移動可能な回転プレートとの間に、ボールランプ部の傾斜角度を２段にしたランプ溝を設け、一段目のランプ溝を急峻な傾斜角度として低スプリング力の規定のトルクまで作動しないようにし、二段目のランプ溝を緩やかな傾斜角度として小さいブレーキ力で十分なブレーキトルクが得られるようにする。トルクリミッタでボールがランプ溝中央（一段目）に位置するときは溝勾配が大きいため、小さなプリロードスプリングを用いても規定のトルクリミット値までボールがランプ溝を乗り上げることがなくなる。トルクリミット値を超えた時には、ボールがランプ溝角度の低いところ（二段目）まで乗り上げており、大きな軸方向分力が得られる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のトルクリミッタは上記のように構成されており、動力伝達のボールランプ部のランプ溝勾配を急峻な一段目と緩やかな二段目とで形成し、急峻な一段目において、低いスプリング力で規定のトルクまでボールランプ部が作動しないようにしているので、プリロードスプリングを小型にすることができる。そして、緩やかな二段目において、軸方向分力（押圧力）を大きくなるようにしているので、小型の小さいブレーキ力で十分なトルク制限を行うことができる。これにより小さなプリロードスプリングと小さなブレーキ機構を用いた簡単な構造の小型装置で、大きなトルクリミット値を得ることができ、過剰な駆動力を制限することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
動力伝達系の過剰な駆動力を小型の簡単な機構で制限するトルクリミッタを実現した。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明のトルクリミッタの１実施例の断面構造を示す図である。図２は、本トルクリミッタのボールランプ部５ａの断面を示す図である。
本トルクリミッタは、駆動軸１ａに設けられたインプットプレート３ａと、出力軸２ａ上を軸方向に移動可能なアウトプットプレート４ａと、その両プレート間にボール６ａが挟まれ２段勾配のランプ溝を有するボールランプ部５ａと、アウトプットプレート４ａを介してボールランプ部５ａを軸方向に押し付け一段目の急峻なランプ溝で低スプリング力の規定のトルクまで作動しないようにするプリロードスプリング７ａと、ボールランプ部５ａの作動により二段目の緩やかなランプ溝で発生する軸方向荷重に対し小さいブレーキ力で十分なブレーキトルクが得られるブレーキ部８ａとから構成される。
【００１２】
本トルクリミッタと従来のトルクリミッタの相違点は、従来のトルクリミッタは、図６に示すように、ボールランプ部５のランプ溝が一定の溝勾配で形成され、ブレーキ部８に利用できる軸方向分力とプリロードスプリング７のスプリング力は比例関係にあるが、本トルクリミッタは、図２に示すように、ランプ溝が２段溝勾配で形成され、プリロードスプリング７ａのスプリング力とブレーキ部８ａに利用できる軸方向分力は独立して設定可能になり、急峻な一段目のランプ溝で低スプリング力の規定のトルクまで作動しないようにし、緩やかな二段目のランプ溝で小さいブレーキ力で十分なブレーキトルクが得られるようにしている。そのため、小さいプリロードスプリング７ａと小さいブレーキ部８ａを用いて、大きなトルクリミット値が得られ、小型のトルクリミッタで過剰な駆動力を制限する。
【００１３】
次に、本トルクリミッタの各部構成について説明する。
インプットプレート３ａは、ハウジング９ａに設けられたベアリングに回転軸が支持され、駆動軸１ａに連結される円盤状のプレートで、円周の片面にボールランプ部５ａの二段勾配のランプ溝が設けられる。ボールランプ部５ａの位置を円周部に位置し、トルク伝達力の角度精度を大きくする。
アウトプットプレート４ａは、出力軸２ａ上を軸方向に移動可能に構成され、出力軸２ａがインプットプレート３ａに設けられたベアリングとハウジング１０ａに設けられたベアリングに支えられアウトプットプレート４ａに連結して回転する。そして、プリロードスプリング７ａによって一定の力で押しつけられ、一定のトルクまでボールランプ部５ａが作動しないように構成される。
ボールランプ部５ａは、インプットプレート３ａとアウトプットプレート４ａ間に相対する円周面に３箇所以上の位置に設けられ、アウトプットプレート４ａをプリロードスプリング７ａが一定の力でボールランプ部５ａを軸方向に均一に押すことができるように適正な数の円周の箇所に設けられる。両プレート３ａ、４ａの対向する面の円周近くに、それぞれ２段勾配のランプ溝が形成される。ランプ溝は高さの違う２つの路面をつなぐ傾斜路を意味し、ここでは勾配の異なる傾斜溝を連続して中央に急峻な溝（スロープ４０ａ、４０ｂ）を、その先に緩やかな溝（スロープ４１ａ、４１ｂ）を２段に形成し、その両プレート間の溝にボール６ａがはめ込まれ、インプットプレート３ａ側にボール６ａを挟んで、アウトプットプレート４ａがプリロードスプリング７ａによって一定の力で押しつけられる。
プリロードスプリング７ａは、ハウジング１０ａ内の出力軸２ａ周りの円周軸方向に複数個セットされ、一端をハウジング１０ａ、他端を中間金具を介してアウトプットプレート４ａを軸方向に一定の力で押す。そして、アウトプットプレート４ａを介してボールランプ部５ａを軸方向に押しつけ、一段目の急峻なランプ溝で低スプリング力の規定のトルクまで作動しないようにする。
ブレーキ部８ａは、ハウジング１０ａ内の円周軸方向にセットされ、ブレーキ翼の固定側がハウジング１０ａ側に固定され、ブレーキ翼の可動側を中間金具を介してアウトプットプレート４ａ側にセットされる。駆動軸１ａからインプットプレート３ａを介して駆動トルクが伝達され、規定のトルク以上になるとボールランプ部５ａが作動し、アウトプットプレート４ａが軸方向に変位する。そして、ポールランプ部５ａの作動により二段目の緩やかなランプ溝で発生する軸方向荷重に対し、ブレーキ部８ａの小さいブレーキ力で十分なブレーキトルクを発生する。
【００１４】
次に、本トルクリミッタの動作について説明する。
駆動軸１ａからインプットプレート３ａに駆動トルクが伝達される。プリロードスプリング７ａが一定の力でアウトプットプレート４ａを軸方向に押している。その力がボールランプ部５ａのボール６ａに伝達される。インプットプレート３ａはプリロードスプリング７ａの抗力に逆らって回転し、ボールランプ部５ａのボール６ａは、ランプ溝中央（一段目）の位置から溝勾配が大きい傾斜を上昇して転がる。このとき、小さなプリロードスプリング７ａを用いても溝勾配が大きいため、規定のトルクリミット値までボール６ａがランプ溝を乗り上げることがない。そして、トルクリミット値を超えた時に、ボール６ａがランプ溝角度の緩やかなところ（二段目）まで乗り上げると、大きな軸方向分力が発生する。インプットプレート３ａとアウトプットプレート４ａ間の間隔が開き、ブレーキ部８ａが作動し、アウトプットプレート４ａが制動され停止される。このとき、小型のブレーキ機構を用いても二段目の緩やかな溝勾配のため、十分なブレーキトルクが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のトルクリミッタの実施方法を示した説明図である。
【図２】本発明のトルクリミッタのボールランプ部の説明図である。
【図３】航空機の高揚力システムの動力伝達機構を説明するための図である。
【図４】航空機の左右翼の動力伝達系トルクリミッタとサージトルク緩衝機構を説明するための図である。
【図５】従来のトルクリミッタを説明するための図である。
【図６】従来のトルクリミッタのボールランプ部の説明図である。
【符号の説明】
【００１６】
１、１ａ  駆動軸
２、２ａ  出力軸
３、３ａ  インプットプレート
４、４ａ  アウトプットプレート
５、５ａ  ボールランプ部
６、６ａ  ボール
７、７ａ  プリロードスプリング
８、８ａ  ブレーキ部
９、９ａ、１０、１０ａ  ハウジング
３０  駆動源モータ
３１  ギヤボックス
３２  トルクシャフト
３３ａ、３４ａ  左舵面
３３ｂ、３４ｂ  右舵面
３５ａ  左翼用トルクリミッタ
３５ｂ  右翼用トルクリミッタ
３６  サージトルク緩衝機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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