JP2007162747A

JP2007162747A - ブレーキ装置

Info

Publication number: JP2007162747A
Application number: JP2005356597A
Authority: JP
Inventors: Keitaro Otoari; 啓太郎音在
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2007-06-28

Abstract

【課題】摩擦盤によるブレーキ力が低下しても確実に回転を制止させ得るブレーキ装置を提供する。
【解決手段】回転駆動される回転体１１の外周にスプライン結合された摩擦盤１０と、回転体１１を包囲する固定側のケーシング１の内周にスプライン結合され、摩擦盤１０と摺接可能な摩擦盤９と、両摩擦盤９、１０に摺接させる押圧体７と、押圧体７を両摩擦盤９、１０に付勢するスプリング８と、前記押圧体７をケーシング１側から回転体１１側に付勢するピストン機構とを備え、押圧体７が両摩擦盤９、１０を摺接させて回転体１１を制動させるブレーキ装置Ｂ１において、前記ピストン機構に対応する回転体１１の面に凹凸部を設けピストン機構のピストン軸２には前記凹凸部に噛み合う噛み合い部材１３を設けるとともに、押圧体７はピストン軸２にスプライン結合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、たとえば航空機の翼を操縦するスタビライザアクチュエータ（翼作動機）の駆動系に使用されるブレーキ装置に関する。

スタビライザアクチュエータの駆動系は、図６に示すように２個のモータ（電動機）Ｍ１、Ｍ２の出力は差動歯車機構ＤＬを介して出力軸ＲＳに回転力として伝動し、この出力軸ＲＳの回転にてジンバル機構Ｚを作動させ航空機の翼（図示せず）の迎え角などを調整する。この駆動系には同図６に示すとおり、ブレーキ装置Ｂ１、Ｂ２が配置され、モータＭ１、Ｍ２にて航空機の翼の迎え角を設定した後、その角度を維持するために駆動系を制止させる。すなわち、出力軸ＲＳは通常ボールスクリュー方式が採用され、翼の迎え角の調整、設定を小さい駆動力でかつ正確に設定できるが、そのため翼の角度を設定後翼側からの作用力にて迎え角が変動されることが生起し得る。しかしこのようなことが生起すると飛行安全を保障できない。そのため翼の設定角を確実に維持できるようブレーキ装置が設けられている。このブレーキ装置は各種産業分野に利用されているブレーキ装置（特許文献１参照）と原理をほぼ同じくするブレーキ装置が採用されている。

このような要求から設置されるブレーキ装置Ｂ１、Ｂ２の構成は図５に示すとおりである。以下、まずその構成を説明する。
１は固定部（図示せず）に固設された円筒状のケーシングで、左方の開口部にはフロントケース１Ｆが接合されケーシングを構成する。このケーシング１には左方のフロントケース１Ｆの開口部からモータ（図６のＭ１、Ｍ２）による回転軸（図示せず）が入力軸として挿入され、フロントケース１Ｆに軸受１２を介して回転自在に保持された回転体１１の中央孔に嵌合する。より具体的には入力軸は回転体１１の内孔に形成されたスプラインＳＰ１に係合し、いわゆるスプライン結合され、回転体１１はモータＭ１にて回転駆動される。１Ｓはケーシング１とフロントケース１Ｆを接合させる接合部でボルト（図示せず）が貫設されて接合する。このケーシング１は、航空機における固定部に設置される。

回転体１１の右方における円筒部１１Ｒの外周にもスプラインＳＰ２が設けられ、このスプラインＳＰ２には複数枚（図示例では４枚）の摩擦盤１０が係合されスプライン結合されている。他方、ケーシング１の右方開口Ｒ端に挿設された円筒体１Ｒの内方にはスプラインＳＰ３が設けられ、このスプラインＳＰ３にはケーシング１側の摩擦盤９が回転体１１側の摩擦盤１０のそれぞれの間に介在される形でスプライン結合されている。このケーシング１側の摩擦盤９と回転体１１側の摩擦盤１０は互いに摺接し、その摺接度合いによって回転体１１の回転を制動する。

一方、ケーシング１の右方中心部にはシリンダ１Ｃが形成されピストン３が嵌挿されている。このシリンダ１Ｃには油圧出入ポート５と油圧出入ポート６が設けられ、油圧出入ポート５から圧油を導くとピストン３は右方に変位し、ピストン３より右方のシリンダ１Ｃ内の油は油圧出入ポート６から圧油が導かれると、ピストン３は左方に変位しピストン軸２が左方へ変位する。ピストン軸２の左方端には図に示すように、シリンダ１Ｃ側の摩擦盤９を右方から押圧する押圧体７が取り付けられており、このピストン３の作動によって押圧体７がケーシング１の側の摩擦盤９を押圧し、回転体１１側の摩擦盤１０との摩擦が生起する。この摩擦力が回転体１１の回転トルクより大きくすることで回転体１１の回転は制動され制止される。８はケーシング１と押圧体７との間に介在された圧縮形のスプリングで、押圧体７を常時摩擦盤９側に付勢する。４はシリンダ１Ｃの開口部を閉塞する栓である。

従来におけるブレーキ装置Ｂ１、Ｂ２は以上のとおり構成されているので、つぎのとおり機能する。
まず、ブレーキ装置Ｂ１、Ｂ２が機能し、操縦系が非駆動時の場合について説明する。この場合は油圧出入ポート６から油圧が導入されず、ピストン３に左方軸方向荷重が発生せず、したがって圧縮状態におけるスプリング８の付勢力（軸荷重）はケーシング１側の摩擦盤９に作用しているので摩擦盤９、１０に摩擦トルク（ブレーキトルク）が発生する。この時、入力軸（図示せず）による回転体１１の回転トルク（最大入力トルク）以上の摩擦トルクを発生できるようスプリング８の付勢力、あるいは摩擦盤９、１０の枚数を設定することによって必要ブレーキ機能を発揮する。

つぎに操縦系が駆動している時、すなわちブレーキが機能していない機器、駆動時の場合は、油圧出入ポート５から圧油が導入される。したがってピストン軸２は右方に変位して押圧体７が摩擦盤９、１０から退避する。そのため互いの摩擦盤９、１０の接合、摺接は発生せず、摩擦トルクは生起せず、操縦系の機器は駆動する。
特開平８−２５４２２９号公報

従来のブレーキ装置においては、ブレーキ装置が充分でなく誤作動を招来するという問題を有している。すなわち、従来のブレーキ装置では、操縦機器としての運用中における不具合として、長期使用によるスプリング８の付勢力の低下、あるいはスプリング８自体の折損が生じることもある。さらには、摩擦盤９、１０の長期使用による摩擦係数の低下が生じ、必要とする摩擦力（トルク）が確保できなくなる事態が生じ、入力軸の回転を制止できない場合がある。すなわち、ブレーキを作動させても制止できない事態が生じ、航空機の安全性が保障できない。また、摩擦トルクを発生させた状態のまま回転を続行させる場合があるが、この場合の摩擦熱が発生し、装置内の周辺機器の損傷あるいは故障さらには潤滑剤の変異が生じ、ブレーキ装置の性能低下を招来する。
本願発明はこのような問題を解決するブレーキ装置を提供するものである。

本発明が提供するブレーキ装置は、上記課題を解決するために、入力軸にて回転駆動される回転体の外周にスプライン結合された回転体側摩擦盤と、前記回転体を包囲する固定側のケーシングの内周にスプライン結合され、前記回転体側摩擦盤と摺接可能なケーシング側摩擦盤と、前記ケーシング側摩擦盤を回転体側摩擦盤に押圧させる押圧体と、この押圧体とケーシングの間に介在され、押圧体を摩擦盤に付勢する弾性体と、前記押圧体をケーシング側から回転体側に付勢するピストン機構とを備え、このピストン機構の作動にて押圧体がケーシング側摩擦盤を押圧して回転体の回転を制動させるようにしたブレーキ装置において、前記ピストン機構に対応する回転体の面に凹凸部を設けピストン機構のピストン軸には前記凹凸部に噛み合う噛み合い部材を設けるとともに、押圧体をピストン軸に対してスプライン結合させたものである。したがって、噛み合い部材を回転体の凹凸部に噛み合い係合させることで、回転体は確実に制止される。
さらに本発明が提供するブレーキ装置は、噛み合い部材と押圧体との間に両者間を拡張付勢する弾性体を介在したものであり、押圧体の作動が正確になる。

本発明は以上のとおりであり、摩擦盤の接合、摺接等にて必要とする摩擦トルクを発生できなくなった場合においても、噛み合い部材がピストン機構にて押圧され、回転体の凹凸部に噛み合うので制止され、機器の誤作動を防止することができる。また、摩擦トルクを発生した状態で回転することは阻止され、摩擦盤で発生する摩擦熱により装置内周辺における部材の損傷や機器本体の故障さらには潤滑剤の変異を防止することができる。

本発明の基本的な特徴は、ピストン機構に対応する回転体の面に凹凸部を設けピストン機構のピストン軸には前記凹凸部に噛み合う噛み合い部材を設けるとともに、押圧体はピストン軸に対してスプライン結合させた点にあるが、より具体的には、回転体のピストン機構側端面には２本の交差した十字路形の溝または上下方向に１本の溝が形成された凹部が形成され、他方押圧体側にも同様十字路形の上下方向に１本の爪を有する凸部状の噛み合い部材を形成し、これらを互いに噛み合わせて係合させることにより、押圧体側と回転体側は一体となる。したがって押圧体と回転体は、固定されたケーシングに対してスプライン結合しており、軸芯方向の可動が保障されるも回転体は正確に制止されることになる。さらに押圧体と噛み合い部材との間にも圧縮バネが介在されているので、噛み合い部材の回転体との係合も確実となる。

以下、本発明による実施例の構成を図１にしたがって説明する。
図１は本発明のブレーキ装置Ｂ１を縦断面して示す図である。しかも図５と同様回転駆動するための入力軸も図示されていない。この図１において、図５と同一の符号で示される部品は図５における部品と同一であり、したがってこの同一で示される部品についての構成、作動の詳細な説明は省略する。

図１において、ピストン軸２はその左方（先端）には小径部が形成され、この小径部に噛み合い部材１３が挿設されナットで締め付け固着されている。この噛み合い部材１３は回転体１１におけるピストン機構側端面に噛み合うもので、図２に示すように、回転体１１側の端面には上下方向に軸芯を通過する溝１３Ｍが形成されている。他方、回転体１１側のピストン機構側端面には円筒内段部１１Ｄに凸部１１Ｋが一体的に形成されている。噛み合い部材１３の外径は回転体１１の円筒体１１Ｒの内方に挿入可能な大きさに設定されていて、図１に示すとおり挿入されると溝１３Ｍが凸部１１Ｋに挿入係合され噛み合わされる。この両者の噛み合いによって、噛み合い部材１３がケーシング１に固定されていることから、回転体１１の固定が維持される。

さらに本発明においては、噛み合い部材１３に設けられているスプラインＳＰ５にフランジ付きの円筒状の保持筒１４が挿嵌され、この円筒状の保持筒１４のフランジ部と押圧体７との間には圧縮上のスプリング１５が介在されている。この圧縮上のスプリング１５の介在によってフランジ付きの円筒状の保持筒１４は押圧体７の右方に付勢されるとともに噛み合い部材１３の左方端面が回転体１１の右方端に付勢される。またフランジ付きの円筒状の保持筒１４のフランジ部と反対側の左方端は噛み合い部材１３の段部に対向しており、ピストン軸２の左方移動によって前記保持筒１４の左方端が噛み合い部材１３に当接し、噛み合い状態を保持するよう構成されている。

さらに本発明においては、押圧体７の内径部すなわちピストン軸２に摺動する部位にはスプラインＳＰ６が設けられるとともに外周にはスプラインＳＰ７が形成され、このスプラインＳＰ７はケーシング１の内周面に形成されたスプラインＳＰ４に係合している。したがって押圧体７はピストン軸２の変位によって左右に変位するもその変位量はスプラインＳＰ４の範囲内に制限される。また両スプラインＳＰ４、ＳＰ７の係合すなわちスプライン結合にて、押圧体７はケーシング１に対して相対的な回転はできないよう構成されている。

本発明が提供するブレーキ装置Ｂ１は、以上のとおり構成されているので、つぎのとおり作動しブレーキ機能を発揮する。
まずブレーキ機能が生起されず、入力軸からの回転トルクが回転体に伝動され、操縦系が駆動されるいわゆる通常駆動時について、作動を説明する。
この場合は、油圧出入ポート５から圧油が導入され、ピストン３は右方へ変位する。すると噛み合い部材１３はピストン軸２に一体であるから、噛み合い部材１３が右方へ変位し、この変位にしたがってスプリング１５が圧縮され、そして噛み合い部材１３が保持筒１４の左方端に当接する。さらに変位が続けられると押圧体７も右方へ変位してスプリング８が圧縮される。

こうして噛み合い部材１３は回転体１１から離脱し、さらに押圧体７は摩擦盤９から離脱される。したがって回転体１１には制動トルクは作用せず、図３の状態が実現する。したがって操縦のための回転駆動が行い得る。回転体１１とて噛み合い部材１３との噛み合いすなわち係合・離脱が容易かつ確実に行い得るよう、凸部１１Ｋの大きさ、溝１３Ｍなどの大きさ、形状（傾斜面の利用）などを工夫する。
制動トルクは摩擦盤９に入力されないので、摩擦トルクは発生せず、入力軸は開放され、機器の駆動が行われる。

つぎに不具合時、たとえばスプリング８の弾力が低下し、あるいは摩擦係数が低下した場合について、ブレーキ機能を発揮させる場合について説明する。この場合、入力軸が回転軸と結合され、回転されるが、スプリング８の付勢力にて摩擦盤９が接合され、ブレーキ機能が作用する。このブレーキ力が低下したときはピストン軸２を左方へ変位させて、噛み合い部材１３を回転体１１の凸部１１Ｋに係合させる。この状態は図１に示すとおりであるが、この両者の係合で回転体１１はケーシング１に連結されることになり、その回転は確実に制止される。

さらにスプリング８が折損しスプリング８の作用力がなくなった場合について説明する。この場合は、摩擦盤９への押圧荷重は生じないため摩擦トルクは発生しない。またスプリング１５によって押圧体７が右方へ付勢されるが、ケーシング１に形成したスプラインＳＰ４の長さを規制することによってすなわち押圧体７がケーシング１のスプラインＳＰ４の右方端に位置しても確実にピストン軸２を回転体１１側に付勢するようスプリング１５の自由端長を設定することによって、ピストン軸２を回転体１１から離脱させないようにし、噛み合い部材１３を回転体１１に噛み合わせる。図４はこの状態を示している。

本発明が提供するブレーキ装置Ｂ１の特徴は以上詳述したとおりであるが、上記説明ならびに図示例に限定されるものではなく、種々の変形例を挙げることができる。たとえば、回転体１１に対してピストン軸端部を噛み合わせ結合させるための噛み合わせ部材は図示例のようなピストン軸２と別体のものとせず、ピストン軸と一体の部材で構成することもできる。噛み合いも直線状の凸部や溝でなく、たとえば回転体１１の内径側にスプラインを設け、他方噛み合い部材１３の外径側にスプラインを設け、この両者を係合させるようにすることや、あるいは歯形の組み合わせによる係合方法なども可能である。押圧体７の形状やピストン軸２とスプライン結合やピストン軸２をケーシング１と一体化するための結合方法も図示例のようなスプライン結合方式に限定されるものでなく、たとえばキーとキー溝の組み合わせによる方法など種々の変形例が挙げられる。また、本発明は、スタビライザアクチュエータの駆動系におけるブレーキ装置だけでなく、その他の回転駆動を制止させるブレーキ装置としても利用可能であり、用途も上記に限定されない。

本発明によるブレーキ装置を縦断面して示す図である。本発明の要部の構成を斜視的に示す図である。本発明によるブレーキ装置の作動を説明するための図である。本発明によるブレーキ装置の作動を説明するための図である。本発明によるブレーキ装置の作動を説明するための図である。ブレーキ装置が使用されるスタビライザアクチュエータの構成概略図である。

符号の説明

１ケーシング
１Ｃシリンダ
１Ｆフロントケース
１Ｓ接合部
１Ｒ円筒体
２ピストン軸
３ピストン
４栓
５油圧出入ポート
６油圧出入ポート
７押圧体
８スプリング
９摩擦盤
１０摩擦盤
１１回転体
１１Ｄ円筒内段部
１１Ｅ円筒
１１Ｋ凸部
１１Ｒ円筒部
１２軸受
１３噛み合い部材
１３Ｍ溝
１４保持筒
１５スプリング
Ｂ１ブレーキ装置
Ｂ２ブレーキ装置
ＤＬ差動歯車機構
Ｍ１モータ
Ｍ２モータ
ＲＳ出力軸
ＳＰ１スプライン
ＳＰ２スプライン
ＳＰ３スプライン
ＳＰ４スプライン
ＳＰ５スプライン
ＳＰ６スプライン
ＳＰ７スプライン
Ｚジンバル機構

Claims

入力軸にて回転駆動される回転体の外周にスプライン結合された回転体側摩擦盤と、前記回転体を包囲する固定側のケーシングの内周にスプライン結合され、前記回転体側摩擦盤と摺接可能なケーシング側摩擦盤と、前記ケーシング側摩擦盤を回転体側摩擦盤に押圧させる押圧体と、この押圧体とケーシングの間に介在され、押圧体を摩擦盤に付勢する弾性体と、前記押圧体をケーシング側から回転体側に付勢するピストン機構とを備え、このピストン機構の作動にて押圧体がケーシング側摩擦盤を押圧して回転体の回転を制動させるようにしたブレーキ装置において、前記ピストン機構に対応する回転体の面に凹凸部を設けピストン機構のピストン軸には前記凹凸部に噛み合う噛み合い部材を設けるとともに、押圧体はピストン軸に対してスプライン結合されていることを特徴とするブレーキ装置。
噛み合い部材と押圧体との間には、両者間を拡張付勢する弾性体が介在されていることを特徴とするブレーキ装置。