(57)【要約】      （修正有）【課題】サージトルクの発生を回避しつつ、規定値を超えるトルクの伝達を抑制し得るトルク制限装置を提供する。【解決手段】入力軸１と出力軸２との間に介在する摩擦板３と、摩擦板３を押圧して摩擦板３にトルクを伝達可能な摩擦力を発揮させる押圧部４と、押圧部４に摩擦板３を押圧するためのスプリング力を付加するスプリング５１、５２と、入力軸１側から出力軸２側に伝達される過大なトルクを感知してこれを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トルク変換機構６と、トルク変換機構６と出力軸２との間に設けてなる動力伝達部７と、これらを収納するハウジングＨとを具備する。【選択図】図１
0003162817.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
入力軸に入力されるトルクが出力軸へ伝達されてこれらが回転駆動されるものであって、
前記入力軸と前記出力軸との間に介在し摩擦によってトルクを伝達する摩擦板と、
前記摩擦板を押圧して摩擦板にトルクを伝達可能な摩擦力を発揮させる押圧部と、
前記押圧部に前記摩擦板を押圧するためのスプリング力を付加するスプリングと、
前記入力軸側から前記出力軸側に伝達される過大なトルクを感知してこれ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トルク変換機構と、
前記トルク変換機構と出力軸との間に設けてなる動力伝達部と、
これらを収納するハウジングとを具備し、
規定値以上のトルクを感知した前記トルク変換機構が機械的変位を惹起することを通じて前記スプリング力に対抗する力を生じさせ、動力伝達部がこの力を受けてハウジングに当接することにより出力軸の回転数を低下させるとともに、
前記摩擦板の摩擦力を低下させることを特徴とするトルク制限装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般産業機器、航空機等の動力伝達系に係わり、規定値を超えるトルクが作用しようとする場合にその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】
従来より周知のトルク制限装置の例として、以下に示すようなものを挙げることができる。従来例のトルク制限装置の概要を、図４を参照して述べる。この種のトルク制限装置は、入力軸Ｅ１側より出力軸Ｅ２側へ伝達されるトルクを感知するボールランプ部（ボールＥ３及びボールＥ３を収めるボールランプＥ４を要素とする）と、ボールランプ部が規定値以上のトルクを感知した場合に出力軸Ｅ２を制動するブレーキ板Ｅ５とを具備して構成される。規定値を超えるトルクが入力されると、ボールランプ部で発生する軸力がスプリングＥ８によるプリロード力を超越し、ボールＥ３がボールランプＥ４に乗り上げるようにしてプレートＥ７をブレーキ板Ｅ５の方へ変位させる。結果、このプレートＥ７がブレーキ板Ｅ５を押圧し、制動トルクを生起せしめる。ブレーキ板Ｅ５は、出力軸Ｅ２にスプライン結合（キー結合）するロータＥ５１と、ハウジングＥ９にスプライン結合するステータＥ５２とが交互に重なり合うように配列されてなるもので、これらロータＥ５１及びステータＥ５２がプレートＥ７により押圧されることで摩擦力を発揮して出力軸を制動する。そして、入力軸Ｅ１側から出力軸Ｅ２側へ伝達されるトルクがハウジングＥ６に吸収されることとなる（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
上記例のトルク伝達装置では、規定値以上のトルクが入力された場合に出力軸を制動して、過大なトルクが出力軸側に作用することを抑止する。しかしながら、このようなものであると、入力トルクが規定値を超えた場合に高速回転している出力軸が急制動されてしまう点は否めない。従って、慣性で回転し続ける入力軸その他の要素と急減速（または、急停止）する出力軸との齟齬により、入力軸の回転数が急落して甚大なサージトルクが発生する。このサージトルクは、システムを構成する部材に致命的なダメージを与えてしまう可能性がある。故に、システムを構成する部材の設計に際して過度の強度対策を施す必要性が生じ、結果として部材及びシステム全体の重量化や高コスト化を招くこととなっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許２７５６４５６号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
以上に鑑みてなされた本考案は、サージトルクの発生を回避しつつ、規定値を超えるトルクの伝達を抑制し得るトルク制限装置を実現することを所期の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち本考案に係るトルク制限装置は、入力軸に入力されるトルクが出力軸へ伝達されてこれらが回転駆動されるものであって、前記入力軸と前記出力軸との間に介在し摩擦によってトルクを伝達する摩擦板と、前記摩擦板を押圧して摩擦板にトルクを伝達可能な摩擦力を発揮させる押圧部と、前記押圧部に前記摩擦板を押圧するためのスプリング力を付加するスプリングと、前記入力軸側から前記出力軸側に伝達される過大なトルクを感知してこれ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ボールランプ部と、前記ボールランプ部の出力側プレートと出力軸との間に設けてなる動力伝達プレートとを具備し、規定値以上のトルクを感知した前記ボールランプ部の出力側プレートが機械的変位を惹起することを通じて前記スプリング力に対抗する力を生じさせ、動力伝達プレートがこの力を受けてハウジングに当接することにより伝達されるトルクを抑制するとともに、前記摩擦板の摩擦力を低下させることを特徴とする。
【０００７】
このようなものであれば、規定値以上のトルクを感知した際に、動力伝達プレートがこの力を受けてハウジングに当接することにより出力軸の回転を停止させつつ、入力軸側から出力軸側へトルクを伝達する摩擦板における摩擦力を低減してすべりを発生させることにより、出力軸の回転停止に伴うサージトルクの入力軸側への伝達を抑制できる。
【考案の効果】
【０００８】
本考案によれば、サージトルクの発生を回避しつつ、規定値を超えるトルクの伝達を抑制し得るトルク制限装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本考案の一実施形態のトルク制限装置を示す図。
【図２】同実施形態におけるボールランプの断面形状を示す図。
【図３】同実施形態のトルク制限装置の利用例を示す図。
【図４】従来のトルク制限装置を示す図。
【考案を実施するための形態】
【００１０】
以下、本考案の一実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態のトルク制限装置Ｄは、モータＭＴからの回転トルクを入力軸１が受け、入力軸１が受けたトルクが出力軸２に伝達され、これら入力軸１及び出力軸２が回転駆動されるものであって、図１に示すように、入力軸１と出力軸２との間に介在し摩擦によってトルクを伝達する摩擦板３と、摩擦板３を押圧して摩擦板３にトルクを伝達可能な摩擦力を発揮させる押圧部４と、押圧部４に摩擦板３を押圧するためのスプリング力を付加するスプリング５１、５２と、入力軸１側から出力軸２側に伝達される過大なトルクを感知してこれを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トルク変換機構６と、前記トルク変換機構６と出力軸２との間に設けてなる動力伝達部７と、これらを収納するハウジングＨとを具備する。
【００１１】
摩擦板３は、入力軸１の内周にスプライン結合している摩擦板要素３１と、入力軸１の内周に相対して配置される入力側プレート８１の外周にスプライン結合している摩擦板要素３２とが、軸Ａ方向に交互に重なり合うように配列されてなる。前記入力側プレート８１は、入力軸１及び出力軸２の軸方向に延伸する中間軸部材８の長手方向中間部から鍔状に突出させて設けてなる。
【００１２】
押圧部４は、スプリング５１、５２よりスプリング力の付与を受けて摩擦板３を軸Ａ方向に押圧する。
【００１３】
スプリング５１、５２は、押圧部４を介して摩擦板３を押圧する役割を担う。本実施形態では、入力側プレート８に軸Ａ方向に対向する出力側プレート９を入力側プレート８側に押しつけるスプリング５１と、出力軸２と押圧部４との間に介設されるスプリング５２とが存在している。
【００１４】
トルク変換機構６は、入力軸１側から出力軸２側に伝達されるトルクを感知するボール６１、及び、このボール６１を収めるボールランプ６２を要素とする。ボールランプ６２は、入力側プレート８、出力側プレート９の双方に形成されており、ボールランプ６２に収められたボール６１は入力側プレート８と出力側プレート９とに挟まれた状態にある。なお、ボールランプ６２の断面形状を、図２に示す。
【００１５】
動力伝達部７は、前記出力側プレート９と、この出力側プレート９に軸方向にのみ移動可能に接続された第１の動力伝達要素７１と、この第１の動力伝達要素７１に当接可能かつ軸方向にのみ移動可能に接続され、さらに出力軸２に軸方向にのみ移動可能に接続された第２の動力伝達要素７２とを具備する。また、第２の動力伝達要素７２と、このトルク制限装置Ｄを収納するハウジングＨとの間には、メカニカルストップ機構Ｍが設けられている。このメカニカルストップ機構Ｍは、第２の動力伝達要素７２が入力軸１から離間する方向に移動した際に、第２の動力伝達要素７２及びハウジングＨにそれぞれ設けた歯７２ａ、Ｈａが噛み合い第２の動力伝達要素７２の回転移動を停止させるものである。
【００１６】
入力軸１に入力されるトルクは、摩擦板３を介して入力側プレート８に伝達され、さらにボール６１を介して出力側プレート９に伝達される。図２に示しているように、断面視略Ｖ字溝状をなすボールランプ６２の形状から、入力側プレート８から出力側プレート９へ伝達されるトルクによって出力側プレート９には軸Ａに平行な軸力が作用する。この軸力は、出力側プレート９をプレート７より離反させようとする。軸Ａからボールランプ６２までの距離をＲ、トルクをＴ、軸力をＷ、入力側プレート８及び出力側プレート９の対向面とボールランプ６２の内側面とがなす角をθとおくと、トルクＴと軸力Ｗとの間には
Ｗ＝Ｔ/Ｒtanθ
なる関係が成立する。また、ボール６１に対しては、スプリング５１が及ぼすスプリング力とスプリング５２が及ぼすスプリング力との差分がプリロードとして作用する。
【００１７】
規定値（許容される伝達トルクの上限）のトルクが入力された場合における軸力の大きさは上式より算出できる。そして、この算出される軸力と同等のプリロードがボール６１に付加されるように、スプリング５１、５２のばね定数や寸法等を設計しておく。
【００１８】
規定値以上の過大なトルクが入力軸１に入力され、摩擦板３、入力側プレート８、ボール６１、及び動力伝達機構７を介して出力軸２に伝達されようとすると、ボール６１がボールランプ６２に対し相対的に変位する。即ち、ボール６１がボールランプ６２の内側面を乗り上げはじめる。よって、より大きな軸力が出力側プレート９に作用して、出力側プレート９を入力側プレート８より離反する方向に変位させることとなる。入力側プレート８より離反する出力側プレート９は、第１の動力伝達要素７１を入力側プレート８から離反する方向に押圧する。このとき、スプリング５２により第２の動力伝達要素７２が入力側プレート８から離反する方向に押圧され、メカニカルストップ機構Ｍが機能する。このとき、出力軸２は第２の動力伝達要素７２に軸方向にのみ移動可能に接続されているので、出力軸２の回転が停止する。
【００１９】
その後、ボール６１がボールランプ６２の内側面をさらに乗り上げると、出力側プレート９及び第１の動力伝達要素７１はさらに入力側プレート８から離反し、出力側プレート９が押圧部４に接触する。このとき、押圧部４に作用していたスプリング力の少なくとも一部が出力側プレート９に肩代わりされ、結果的に摩擦板３を押圧する圧力が減少する。従って、入力軸１側の摩擦板要素３１と出力側プレート９側（つまり、出力軸２側）の摩擦板要素３２との摩擦が低減してすべりが発生し、摩擦板３によって伝達されるトルクも低下する。このとき、ボール６１がボールランプ６２の内側面を乗り上げる変位量が維持されることから、摩擦板３によって伝達されるトルクはすべりが発生した時点での大きさに保たれる。
【００２０】
本実施形態のトルク制限装置Ｄは、例えば、図３に示すような航空機の操舵面駆動システムに実装することができる。各翼に配置される舵面Ｘ１は、トルクシャフトＸ２によって駆動される。トルクシャフトＸ２がトルク制限装置Ｄの出力軸２に接続されることは言うまでもない。両翼にトルクを均等に分配する必要上、駆動源（モータ等）Ｘ３は両翼の中間に配置される。
【００２１】
しかして、故障その他の不具合が発生した場合には、片側のトルクシャフトＸ２に対してのみ伝達されるトルクを制限しなければならないことがあり得る。本実施形態のトルク制限装置Ｄでは、摩擦板３、押圧部４、ボール６１、ボールランプ６２及び出力軸２が軸Ａ方向の両側に対称的に配置されており、単一の入力軸１より入力されるトルクを左右二方向に分配でき、しかも左右個別にトルク制限を行うことが可能である。但し、摩擦板３、押圧部４、ボール６１、ボールランプ６２及び出力軸２が片側にのみ配置される態様、言い換えるならばトルクを複数方向に分配しない態様を妨げない。
【００２２】
本実施形態のトルク制限装置Ｄは、前記入力軸１と前記出力軸２との間に介在し摩擦によってトルクを伝達する摩擦板３と、前記摩擦板３を押圧して摩擦板３にトルクを伝達可能な摩擦力を発揮させる押圧部４と、前記押圧部４に前記摩擦板３を押圧するためのスプリング力を付加するスプリング５１、５２と、前記入力軸１側から前記出力軸２側に伝達されるトルクを感知するボール６１及びボール６１を収めるボールランプ６２を有したトルク変換機構６たるボールランプ部とを具備してなり、規定値以上のトルクを感知したボール６１がボールランプ６２に対し相対変位することを通じて前記スプリング力に対抗する力を生じさせ、上述したようにまずメカニカルストップ機構Ｍを機能させて出力軸２の回転数を低下させて回転を停止させる。その上で、前記摩擦板３における摩擦力を低減し、入力軸１から出力軸２に伝達されるトルクを抑制する。従って、入力軸１の回転数が急落することはなく、回転の角加速度に変動が生じないためサージトルクの発生が回避される。従って、本実施形態のトルク制限装置Ｄは、軽量、低コストで高い信頼性を有すものとなる。さらには、システムに別途サージトルク緩衝装置を設けておく必要性からも解放される。
【００２３】
なお、本考案は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。
【００２４】
例えば、入力軸及び出力軸の形状を種々に変更してもよい。
【００２５】
また、出力軸の回転数を低下させる機構として、メカニカルストップ機構以外の機構、例えば出力軸とハウジングとの間に発生する摩擦力を利用して出力軸の回転数を低下させる機構を採用してもよい。
【００２６】
その他、本考案の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１…入力軸
２…出力軸
３…摩擦板
４…押圧部
５１、５２…スプリング
６…トルク変換機構
７…動力伝達部
Ｈ…ハウジング
【図１】
0003162817.tif 000003
【図２】
0003162817.tif 000004
【図３】
0003162817.tif 000005
【図４】
0003162817.tif 000006