JP2756456B2 - トルク制限装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明はトルク制限装置に関し、特に、トルク制限
装置にノーバック・ブレーキ（逆回転防止ブレーキ）を
組み合わせたものに関するものである。 発明の背景 トルク制限装置を他の機構や装置との関連で用いるこ
とが、関連機構に損傷が生じないよう予め設定した或る
値を越えるトルクの伝達を防止するために、屡々、必要
となることがある。このようなトルク制限装置は、航空
機の翼のフラップを動かすためのアクチュエータや、回
転式ミサイル発射装置のような装置を手で動かすための
アクチュエータ等のような航空機の装置に、広く用いら
れている。例えば、回転式ミサイル発射装置において、
この発射装置は駆動機構によって作動されるのが一般的
である。しかしながら、フライトライン（flight line:
航空機を修理、駐機するための飛行場の一区画）におい
て、或る限られた目的で、関連機構を手により駆動させ
ることが必要な場合がある。また、関連機構に損傷を与
え得る過大な力が作用しないようにすることが望まれ
る。従って、加えられた駆動トルクが特定の過負荷を越
えた場合、アクチュエータや関連機構それ自体が損傷し
ないように、駆動機構が直ちに停止されることが多くの
場合に必須である。 特に、出力軸に機能的に連結された入力軸に動力が加
えられるまでは、出力軸を回転しないよう制動すること
が望まれる上述のような駆動システムが種々ある。出力
軸を回転しないよう保持し且つ入力トルクを感知した時
に自動的に解放するような構造に、ブレーキを組み合わ
せることは公知である。また、入力軸から出力軸に伝達
されるトルクの大きさを制限するブレーキを具備する機
構を有することも公知である。しかしながら、従来の機
構は、ノーバック制動作用またはトルク制限作用のいず
れか一方を達成することができるが、同一のブレーキの
使用だけでは両作用を達成することはできなかった。米
国特許第4,176,733号明細書には、トルク制限作用と共
にノーバック制動作用を提供するように機能する単一の
ブレーキを用いた装置が開示されており、このブレーキ
は、前記の２つの状態の間で累進的に解放され、出力軸
が非制動回転できるようになっている。この発明の目的
は、米国特許第4,176,733号明細書に記載の装置と同様
の装置であって、或る改良点を有する装置を提供するこ
とにある。 例えば、このようなトルク制限装置の多くは、一般に
“ブロークンバック（broken back）”システムと称さ
れているものに用いられている。別言すれば、連続する
駆動軸は、一般に、これらの駆動軸の軸線方向に沿って
離間された２つのベアリングの間で、ジャーナル支持さ
れると共に案内される。しかし、入力軸と出力軸とがア
クチュエータにおいて係合する多くの場合、駆動軸部材
は連続的でなく分割され、或は、軸線方向に離間された
２つのベアリング部材の中間点またはその間で、アクチ
ュエータ自体において結合されている。トルク制限装
置、特に傾斜部もしくはランプ（ramp）とボールの組合
せよる装置（ランプ・ボール装置）が、ブロークンバッ
ク・システムのアクチュエータに用いられた場合、入力
軸と出力軸の案内が望まれるが、これは、相対するカム
プレートにポケットの形態を従来取っているランプとボ
ールの相互係合を除き、殆ど達成されない。ランプポケ
ットはそれ自体、案内機能を果たすが、許容誤差内でこ
のようなランプポケットを製作することは極めて高価に
なる。この発明では、放射方向に延びるランプ溝がトル
ク制限装置に用いられ、高価なランプポケットを用いて
おらず、単純で新規な案内部材が入力軸と出力軸との間
に設けられる。 発明の概要 従って、この発明の目的は、ノーバック・ブレーキと
トルク制限機構とを組み合わせた新規で改良されたトル
ク制限装置を提供することにあり、この装置は、入力軸
と出力軸を案内するような構造的形態に組み立てられた
単純で効果的な手段を有する安価なランプとボールから
成るトルク制限機構を具備している。 この発明の実施態様において、トルク制限装置は、互
いに向き合っている相対的に回転可能な入力側と出力側
のカムプレートを具備し、これらカムプレートは、その
対向面に放射方向の溝の形態を取るランプ部材を有して
いる。カムプレートは適当なばね部材によって互いに偏
倚される。角度的に隔てられた複数のボールが、入力側
と出力側のカムプレートにおける相対する放射方向の溝
に係合するように設けられている。ランプ溝と係合状態
でボールを保持するために、両カムプレート間には保持
プレートが挟まれている。一般に、両カムプレートを軸
線方向に案内して保持プレートおよびカムプレートの間
の整列状態を維持するために、保持プレートとカムプレ
ートとの間に機能的に関連された手段が設けられてい
る。 より詳細に説明すると、保持プレートとカムプレート
とはほぼ円板状である。また、保持プレートは、入力側
と出力側のカムプレートを囲みこれらをジャーナル支持
するために、軸線方向に一体に突出した円筒壁部材を具
備している。 この発明の他の目的や特徴および利点は、以下の添付
図面に沿っての詳細な説明から明らかとなろう。 好適な実施例の詳細な説明 図面に沿って詳細に説明する。尚、図面中、同一符号
は同一部分を示すものとする。まず、第１図において、
この発明による新規なトルク制限装置を備えている装置
は、端部閉鎖部材12を有するケーシング10を具備してお
り、このケーシング10は、細長い出力軸14と入力軸16と
を収容している。入力軸16は、手で回すために、レンチ
のような工具を受けるためソケット18を有している。出
力軸14はたわみ軸20に連結されており、このたわみ軸20
は、主モータ軸によって関連機構を駆動するようギヤボ
ックスに連結している。入力軸16はベアリング部材22に
より回転可能に取り付けられており、出力軸14もベアリ
ング部材24により回転可能に取り付けられている。ベア
リング部材22は保持クリップ部材26によって入力軸16に
固定され、ベアリング部材24は保持クリップ部材28によ
って端部閉鎖部材12に固定されている。この構成は、入
力軸16と出力軸14は別体構造であるが、ベアリング部材
22,24の間で組み合わされて連結され得る構造となって
いるので、一般にブロークンバック・システムと呼ばれ
ている。 コイルばね30が入力軸16の内側端寄りの部分を取り囲
んでおり、総括的に符号32で示されているブレーキと機
能的に関連されている。ブレーキハブ34はコイルばね30
を囲み、出力軸14は、ブレーキハブ34と一体的に回転す
るように、ブレーキハブ34に符号35の箇所でスプライン
結合されている。 ブレーキ32は、ケーシング10と出力軸14とに組み合わ
された環状板の形をした一連のブレーキ要素を有してい
る。より詳細には、第１系列のブレーキ板36の外周面
は、ケーシング10の内部にキー結合されている。この結
合は、ケーシング10の穴40およびブレーキ板36を通って
延びる少なくとも１本のボルト38によって達成される。
第２系列のブレーキ板42は第１系列のブレーキ板36の間
に差し挟まれ、その内周面はブレーキハブ34の外面に、
符号44の箇所で、キー結合即ちスプライン結合されてい
る。ブレーキ板36、42はその隣接面に圧力パッドが設け
られるのが好適である。 コイルばね30の一端は、ブレーキハブ34の基部に対し
て作用し、他端は、入力軸16の内側末端から放射方向外
方に突出している環状のフランジ46に対して作用してい
る。従って、コイルばね30はブレーキハブ34を介してブ
レーキ板36、42を互いに偏倚している。従って、ブレー
キ板系列全体の一方の端は符号84の箇所でケーシング10
と接する。 入力軸16からトルク応答要素、即ち、出力軸14、たわ
み軸20および関連機構へのトルクの大きさを制限するた
めに、総括的に符号50で示されたトルク制限装置が設け
られている。 より詳細には、第１図および第２図において、入力側
カムプレート（ランプ円板）52が、符号54の箇所で、入
力軸16にキー結合即ちスプライン結合されている（第１
図）。また、出力側カムプレート（ランプ円板）56が、
符号58の箇所で、ブレーキハブ34にキー結合またはスプ
ライン結合されている。周方向に互いに隔てられた複数
のボール60が、カムプレート52、56の相対する面に形成
されたランプ（以下で説明する）の間で挾持され、そこ
に係合している。総括的に符号62で示されている保持プ
レート（保持部材）がカムプレート52、56の間に配置さ
れ、ボール60を、カムプレート52、56上のランプ部材に
対して係合状態で適当な位置に放射方向に保持するよう
になっている。 第２図を特に参照すると、３つのボール60が角度的に
等間隔に配置され、円板状プレート部分66、即ち保持プ
レート62の穴64によって保持されている。ボール60はカ
ムプレート52、56の対向面に形成されたランプ（ランプ
部材）68の間に挾持され、該ランプ68と係合している。 図示されるように、カムプレート52、56は円板状で、
円形の外周面70を有している。保持プレート62には、円
板状プレート部分66の両側から軸線方向に突出する円筒
状に形成された周囲を囲む円筒壁（壁部材）72が設けら
れている。円筒壁72およびプレート部分66は、トルク制
限部材の入力部および出力部をそれぞれ本質的に構成し
ているカムプレート52、56を受け、ジャーナル支持し、
且つ、案内するためのカップ状受け部材を形成してい
る。従って、一体構造の保持プレート62は、ボール60の
位置を、角度的に等間隔とし且つ放射方向に保持するば
かりでなく、保持プレート62の円筒壁72が、トルク制限
装置の入力側カムプレート52と出力側カムプレート56と
を一体的にジャーナル支持し案内していることは、理解
されるであろう。また、組立ての単純さおよび容易さは
極めて明らかである。この結果、カムプレート52、56の
案内によって、従来では一般的であった高価なランプポ
ケットを設けずに、ランプ68を第２図に示されるように
放射方向に延びる溝として形成することができる。ラン
プポケットは、トルク制限装置の入力部と出力部の限ら
れた案内を提供するが、許容誤差内でランプポケットを
作るためには非常に費用がかかる。 第３図および第４図はカムプレート52、56におけるラ
ンプ68の形状を詳細に示している。ランプ68は左右対称
であり、ランプ68の一方の側のみが第４図に示されてい
る。緩い角度のランプ部分74が設けられており、これは
各ランプ68の底部から離れていき、ランプの外縁部に沿
う急な角度のランプ部分76と連結している。緩いランプ
部分74は、以下に述べられるように、逆回転防止用のラ
ンプである。 次に、作動について説明する。ランプ部分74、76は、
コイルばね30のばね力、および、ボール60を配置するた
めの所定の半径等に応じて、適当な角度で形成されてお
り、ボール60をランプ部分74上を押し上げるのに約10イ
ンチ・ポンドを必要とし、ランプ部分76上を押し上げる
ために、約15インチ・ポンドを要するようになってい
る。入力軸16に手によって（例えば、ソケット18にレン
チを挿入して）トルクを作用させる必要がある場合、ボ
ール60をランプ部分74上を押し上げるために、10インチ
・ポンドの負荷に抗して入力軸16を回さなければならな
い。これによって、カムプレート52は固定接触状態にあ
るので（第１図）、カムプレート56は第１図で右方向に
動かされ、ブレーキハブ34と符号80の箇所で係合する。
更に入力軸16を動かし続けると、ブレーキハブ34をコイ
ルばね30の偏倚に抗して移動させ、相互に差し挟まれた
ブレーキ板36、42から制動圧力を解放する。本質的に
は、ブレーキ板36、42は互いから離される。ボール60が
急な角度のランプ部分76（第４図）に達すると、カムプ
レート56はブレーキ板全体の一方の端部と係合し、これ
によって、再度、ブレーキ板全体の他端における端部接
触部84（第１図）に対して、ブレーキ板36、42をクラン
プする。このようにして、ブレーキ板52、56は再びロッ
クされる。この時点で、逆トルクが関連機構からたわみ
軸20と出力軸14とを介して作用した場合、カムプレート
52、56は、ランプ部分76により与えられる15インチ・ポ
ンドという大きな力で、逆トルクに対抗する。また、色
々な形で力が加えられることによって、入力軸16にいか
に大きなトルクが作用しても、加えられた力は、ランプ
部分76による15インチ・ポンドの制限を越えることがで
きないことは理解できるであろう。 この発明は、その精神、即ちその中心的な特徴から逸
脱することなく、他の特定の形で具現化され得ることは
理解されるであろう。従って、上記実施例は、全ての点
で、限定的なものとしてではなく例示してのみ解釈すべ
きであり、この発明はこの明細書に開示された詳細に限
られない。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明によるノーバック・ブレーキが組み合
わされたトルク制限装置の中心線に沿っての断面図、第
２図はこの発明によるカムプレートと保持プレートの斜
視図、第３図は一方のカムプレートのランプを示す拡大
部分断面図、第４図は第３図のランプのほぼ半分を拡大
して示した断面図である。図中、 10:ケーシング、14:出力軸 16:入力軸、22,24:ベアリング部材 30:コイルばね、32:ブレーキ 34:ブレーキハブ、36,42:ブレーキ板 50:トルク制限装置、52,56:カムプレート 60:ボール、62:保持プレート 64:穴、66:円板状プレート部分 68:ランプ、72:円筒壁

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．トルク応答要素に加えられた駆動源からのトルクの
   大きさを制限するためのトルク制限装置であって、 ランプ部材を有する回転可能な入力側の皿形カムプレー
   トと、 ランプ部材を有する回転可能な出力側の皿形カムプレー
   トと、 前記入力側と出力側の両カムプレートとを互いに偏倚す
   るためのコイルばね部材と、 前記両カムプレートの前記ランプ部材に係合する円周方
   向に隔てられた複数のボールと、 前記両カムプレートの間にあって前記ボールを自由状態
   で受け入れ且つ該ボールを前記ランプ部材と係合状態で
   半径方向に保持するための円周方向に隔てられた穴を具
   備した皿形の保持プレートと、 を備え、 前記保持プレートは、前記カムプレートを取り囲んで軸
   方向に案内するために概して円筒形で軸方向に突出した
   壁部材を備えたトルク制限装置。 ２．前記ランプ部材は前記両カムプレートの各対向面に
   設けられた半径方向の溝から成る特許請求の範囲第１項
   記載のトルク制限装置。 ３．ノーバック・ブレーキが組み合わされたトルク制限
   装置であって、 ケーシングと、 回転可能な入力軸と、 回転可能な出力軸と、 前記入力軸及び前記出力軸のそれぞれに回転可能に組み
   合わされた一対の互いに向き合っているランプ円板と、 前記ケーシングによって支持され互いに離された複数の
   ブレーキ要素と、該ブレーキ要素の間に差し挟まれ前記
   入力軸と共に回転可能なブレーキ要素とを少なくとも具
   備する、前記出力軸に組み合わされたブレーキ部材と、 ノーバック制動する圧力係合の方向に前記ブレーキ要素
   を押し付けるばね部材と、 前記ブレーキ部材の前記圧力係合を減ずるよう前記ばね
   部材に力を作用させるために前記ランプ円板間の間隙を
   増大させ、その後、前記入力軸に加えられるトルクが最
   大値に達すると、前記ランプ円板間の間隙増大に応答し
   てトルクを制限する制動圧力係合になるように前記ブレ
   ーキ部材に力を作用させるようになっている、対向する
   前記ランプ円板間に設けられたランプ部材及び該ランプ
   部材と協働するボールと、 前記ランプ円板の間にあって前記ボールを自由に受け入
   れ且つ該ボールを半径方向に保持するために円周方向に
   隔てられた穴を具備した皿形の保持プレートと、 を備え、 前記保持プレートは、前記ランプ円板を取り囲んで軸方
   向に案内するために概して円筒形で軸方向に突出した壁
   部材を有し、 前記ランプ円板は前記ボールを係合するために対向面に
   半径方向に延びるランプ溝を有しているトルク制限装
   置。