JP3167766U - 非可逆装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的シンプルな機構により非可逆機能を実現可能であり、小型化及び軽量化を実現した非可逆装置を提供する。【解決手段】外周に斜歯１ａ１を有する第一のはすば歯車１ａを備えた入力軸１と、ラチェット機構２のラチェット歯車２１と入力軸１との間に設けられた摩擦クラッチ３と、第一のはすば歯車１ａと噛み合う第二のはすば歯車４ａを有し入力軸１から導入されたトルクを出力する出力軸４とを具備してなり、出力軸４が逆方向に回転駆動された場合に、第一、第二のはすば歯車１ａ、４ａにより入力軸１を軸心方向に荷重して摩擦クラッチ３を介してラチェット歯車２１に接続し、入力軸１の逆回転に制動を加えるようにした。【選択図】図１

Description

本考案は、航空機や一般産業機械等の動力伝達系等に適用される非可逆装置に関する。

従来、入力軸に入力されたトルクを出力軸に伝達する一方、出力軸にバックドライブトルクが作用した場合にはそのバックドライブトルクの入力軸への伝達を阻止又は抑制する非可逆装置として種々のものが開発されている。ここで、その一例を図２において示す。

図２に示す非可逆装置Ｂは、ボールスクリュ軸部Ｂ１１を有した入力軸Ｂ１を備えるとともに、ボールスクリュ軸部Ｂ１１に係わり合うボールスクリュナットＮを用いてなる出力部を備えてなるものである。このものにおいては、リニア出力を行うボールスクリュナットＮが負荷を受けた際に、ボールスクリュナットＮに作用する軸力Ｆを利用して入力軸Ｂ１を変位させ、入力軸Ｂ１のフランジ部Ｂ１２の一面と当接している摩擦板Ｂ２にブレーキトルクを発生させて非可逆機能を発揮するようにしている。換言すれば、このものは外部からの軸力Ｆを利用して非可逆装置Ｂを構成しているものである。しかしながら、ボールスクリュを利用した装置でなければ外部からの軸力を利用することができないため、回転出力を行ういわゆるロータリ型の装置に同様の構成を適用することができない。

一方で、特開２００７−１２０５３５などに開示されているような非可逆装置、すなわち、回転出力を行うロータリ型のアクチュエータ等に適用されるような非可逆装置では、ハウジングや作動体に複数の摩擦板を連結させた構成となり、装置全体の構成が複雑になるものが多く、部品点数が多くなったり重量が比較的重くなったりすることがあった。更に、かかるロータリ型のアクチュエータ等に用いられる非可逆装置においては、ハウジングや作動体に結合された摩擦板にスプリング等によるプリロードが加わるように構成されているため、安定して機能させるためにロストルクが不可避的に発生するものとなっていた。

特開２００７−１２０５３５号公報

本考案は、以上のような事情に着目してなされたものであって、比較的シンプルな機構により非可逆機能を実現可能であり、小型化及び軽量化を実現した非可逆装置を提供することを主たる目的とする。

すなわち、本考案の非可逆装置は、外周に斜歯を有した第一のはすば歯車を備え、駆動トルクをうけて回転する入力軸と、この入力軸に軸心を一致させて回転可能なラチェット歯車を有しこのラチェット歯車の正方向回転は許容し逆方向回転は禁止するラチェット機構と、このラチェット機構のラチェット歯車と前記入力軸との間に設けられ前記入力軸が軸心方向に荷重された際に前記入力軸の回転を前記ラチェット歯車に伝達する摩擦クラッチと、外周に前記第一のはすば歯車と噛み合う斜歯を有した第二のはすば歯車を備え前記入力軸から導入されたトルクを出力する出力軸とを具備してなり、前記出力軸が逆方向に回転駆動された場合に、前記第一、第二のはすば歯車により前記入力軸を軸心方向に荷重して前記摩擦クラッチを介して逆方向回転が禁止されている前記ラチェット歯車に接続し、前記入力軸の逆回転に制動を加えるようにしたことを特徴とする。

このようなものであれば、出力軸が負荷トルクを受けて逆方向に回転駆動された場合に、前記第一、第二のはすば歯車により負荷トルクに比例した軸力を発生させ、その軸力を用いて非可逆機能を実現することができる。すなわち、出力軸が負荷トルクを受けて逆方向に回転駆動された際には、第一、第二のはすば歯車による軸力発生作用により前記入力軸を軸心方向に荷重して前記摩擦クラッチを介して逆方向回転が禁止されている前記ラチェット歯車に接続し、前記入力軸の逆回転に制動を加えるので、ロータリ型アクチュエータにおいても、単純な機構で非可逆機構が得られるものとなる。しかも、正方向回転時においてはロストルクがほとんど発生しないものとなり、効率よくトルクを伝達することができるものとなる。

以上説明したように本考案によれば、比較的シンプルな機構により非可逆機能を実現可能であり、小型化及び軽量化を実現した非可逆装置を提供することができる。

本考案の一実施形態を示す非可逆装置の概略図。 従来例であるボールスクリュに作用する軸力を利用した非可逆装置を示す概略図。

以下、本考案の一実施形態を、図面を参照して説明する。

図１に示す非可逆装置Ａは、回転による出力を行ういわゆるロータリ型のアクチュエータに適用されるものである。この非可逆装置Ａは、主として航空機において使用されるものであるが、その他の機械機器類にも広く適用することが可能である。

この非可逆装置Ａは、図示しないモータ等の駆動源からの駆動トルクを受けて回転するとともに外周に斜歯１ａ１を有した第一のはすば歯車１ａを備えてなる入力軸１と、この入力軸１に外装され入力軸１に軸心を一致させて回転可能なラチェット歯車２１を有しこのラチェット歯車２１の正方向回転は許容し逆方向回転は禁止するラチェット機構２と、このラチェット機構２のラチェット歯車２１と入力軸１の端部近傍に形成されたフランジ部１１との間に設けられ入力軸１が軸心方向に荷重された際に入力軸１の回転をラチェット歯車２１に伝達する摩擦クラッチであるリング状の摩擦板３と、外周に前記第一のはすば歯車１ａと噛み合う斜歯４ａ１を有した第二のはすば歯車４ａを備え前記入力軸１から導入されたトルクを出力するための出力軸４とを具備してなる。

以下、各構成について詳述する。

入力軸１は、ラジアルベアリングｂ３を介してハウジング６に回転可能に支持されている。入力軸１は、ハウジング６に対して軸心方向への若干の移動が許容されるように支持されている。入力軸１は、略丸棒状をなす軸本体１０と、この軸本体１０の外周に設けられたフランジ部１１と、軸本体１０におけるフランジ部１１よりも端部側に設けられた第一のはすば歯車１ａとを備えてなる。フランジ部１１は、入力軸１における軸本体１０の一方の端部近傍に設けられたもので、軸心方向に対して直交する外方に突出してなる庇状のものである。フランジ部１１の一方の面は後述する摩擦板３に当接可能になっている。はすば歯車１ａは、軸本体１０におけるフランジ部１１を設けた部分よりも端部側の部分に設けられたもので、軸本体１０に一体的に装着された車部１ａ２と、この車部１ａ２の外周に刻設された斜歯１ａ１とを具備してなるものである。しかして、入力軸１は、図示しないモータ等の駆動源からの駆動トルクを受けて回転する。より具体的に言えば、入力軸１は、モータ等の駆動源と図示しないギアボックスを介して接続されており、必要に応じてギアボックスにはトルクリミッタ等が設けられる。

ラチェット機構２は、入力軸１の外周に回転可能に配され、入力軸１に軸心を一致させて回転可能な円環状のラチェット歯車２１を有しこのラチェット歯車２１の正方向回転は許容するとともに逆方向回転は禁止するものである。このラチェット機構２は、スプリングｓｐにて内側に弾性付勢させたラチェットポール２２をラチェット歯車２１の外周に設けられた歯２１１に噛み合わせたものである。ラチェットポール２２はハウジング６に軸Ｊを介して回転可能に支持されている。しかして、ラチェット機構２は、ラチェット歯車２１が入力軸１に対して正方向に回転しようとする時、より詳しく言えば、ラチェット歯車２１が入力軸１の正方向の回転と同じ方向に回転しようとする時においては、前記ラチェットポール２２がスプリングｓｐの弾性付勢力に逆らって外側に退避し、前記ラチェット歯車２１の正方向回転を許容するものである。一方で、ラチェット機構２は、ラチェット歯車２１が負の方向、すなわち入力軸１の逆方向の回転と同じ方向に回転しようとする時においては、ラチェットポール２２がラチェット歯車２１に噛み合い、前記ラチェット歯車２１の逆方向回転を禁止するものである。ラチェット歯車２１は、スペーサ７を介してハウジング６に支持されたスラスト軸受ｂ１によって回転可能に支持されている。

摩擦板３は、入力軸１の外周に配されてなるリング状のもので、ラチェット機構２のラチェット歯車２１と入力軸１の一端に形成されたフランジ部１１との間に設けられている。しかして、摩擦板３は、ブレーキ機能とともに、入力軸１が軸心方向に荷重された際、すなわち入力軸１のフランジ部１１が摩擦板３側に押しつけられる方向に第一、第二のはすば歯車１ａ、４ａの作用によって荷重された際に、入力軸１の回転をラチェット歯車２１に伝達するクラッチ機能を発揮し得るものである。

出力軸４は、入力軸１から導入されたトルクを回転出力するためのもので、軸心を入力軸１の軸心と平行に配されている。出力軸４は、ラジアルベアリングｂ２を介してハウジング６に支持されている。この出力軸４は、軸心方向への移動が禁止されており、必要に応じて所定箇所にスラストベアリング等（図示せず）が用いられる。出力軸４は、略丸棒状をなす軸本体４０と、この軸本体４０に設けられた第二のはすば歯車４ａとを備えてなる。第二のはすば歯車４ａは、軸本体４０に一体に設けられた車部４ａ２と、この車部４ａ２の外周に刻設された斜歯４ａ１とを具備してなるものである。第二のはすば歯車４ａにおける斜歯４ａ１は、入力軸１における第一のはすば歯車１ａの斜歯１ａ１と噛み合うようになっている。

しかして、入力軸１に設けられた第一のはすば歯車１ａと、出力軸４に設けられた第二のはすば歯車４ａとが噛み合うことにより、入力軸１に入力された駆動トルクが出力軸４に伝達されるとともに、出力軸４が逆方向に回転駆動された場合に、第一、第二のはすば歯車１ａ、４ａの軸力（スラスト）発生作用、すなわち両斜歯１ａ１、４ａ１が回転方向に対して傾斜していることによって惹起される軸力（スラスト）により入力軸１を所定の軸心方向に荷重するようにしている。本実施形態においては、出力軸４の逆方向回転による伝達トルクに比例して所定の方向の軸力が発生するようになっている。換言すれば、第一、第二のはすば歯車１ａ、４ａは、出力軸４が逆方向回転された場合に、入力軸１を、フランジ部１１が隣接する摩擦板３側に押しつけられる方向に変位させるようにしている。はすば歯車１ａ、４ａの斜歯１ａ１、４ａ１の傾斜方向は、出力軸４が逆方向に回転された場合に、入力軸１におけるフランジ部１１を摩擦板３側に押しつける方向に軸力を生じさせるように設定される。

続いて、この非可逆装置Ａの作動について説明する。

入力軸１が正方向に回転すると、第一のはすば歯車１ａと噛み合う第二のはすば歯車４ａを備えた出力軸４は入力軸１に従動して回転する。一方で、出力軸４に負荷トルクすなわち逆方向へのトルクが作用し、出力軸４が逆方向に回転した場合には、はすば歯車１ａ、４ａの軸力発生作用によって負荷トルクに比例した軸力が発生することになる。この軸力は、はすば歯車１ａを介して摩擦板３、ラチェット歯車２１及びスラストベアリングｂ１を介してハウジング６にアースされる。ここで、摩擦板３においては、負荷トルクに比例した軸力に対応したブレーキトルクを発生する。本実施形態においては、摩擦板３におけるブレーキトルクは負荷トルクより常に大きくなるように設定されており、かかる構成により非可逆機能を発揮している。

また、ラチェット機構２は、前述のとおり、負荷トルクの作用方向の回転、すなわち逆方向回転に対してのみ回転を止める働きを持っている。このため、負荷トルクに逆らって作動する方向、すなわち正方向に入力軸１を回転させる際には、ラチェット歯車２１はラチェットポール２２が外れる方向にあるので、ラチェット歯車２１と、摩擦板３と、入力軸１とはブレーキトルクによって一体になったまま回転する。

なお、負荷トルクと同じ方向に入力軸１を回転させた場合には、ラチェット歯車２１はラチェットポール２２に噛み合って回転できないこととなるが、入力軸１にブレーキトルクと負荷トルクの差分の入力トルクを入力すれば、摩擦板３を引きずりながら出力軸４を回転させることは可能である。

このように、本実施形態に係る非可逆装置Ａは、出力軸４が負荷トルクを受けて逆方向に回転駆動された場合に、はすば歯車１ａ、４ａにより負荷トルクに比例した軸力を発生させ、入力軸１を軸心方向に荷重して摩擦板３を介して逆方向回転が禁止されているラチェット歯車２１に接続し、入力軸１の逆回転に制動を加えるようにしているものであるので、いわゆるロータリ型アクチュエータにおいても、単純な機構で非可逆機能が得られるものとなる。しかも、正方向の回転時においてはロストルクがほとんど発生しないものとなり、効率よくトルクを伝達することができるものとなる。

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。

例えば、摩擦板は、本実施形態に示すような単一のものに限られず、複数設けたものであっても良いのはもちろんのことである。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、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。

１…入力軸
１ａ…はすば歯車（第一のはすば歯車）
２…ラチェット機構
３…摩擦クラッチ（摩擦板）
４…出力軸
４ａ…はすば歯車（第二のはすば歯車）
２１…ラチェット歯車
Ａ…非可逆装置

Claims (1)

1. 外周に斜歯を有した第一のはすば歯車を備え駆動トルクを受けて回転する入力軸と、この入力軸に軸心を一致させて回転可能なラチェット歯車を有しこのラチェット歯車の正方向回転は許容し逆方向回転は禁止するラチェット機構と、このラチェット機構のラチェット歯車と前記入力軸との間に設けられ前記入力軸が軸心方向に荷重された際に前記入力軸の回転を前記ラチェット歯車に伝達する摩擦クラッチと、外周に前記第一のはすば歯車と噛み合う斜歯を有した第二のはすば歯車を備え前記入力軸から導入されたトルクを出力する出力軸とを具備してなり、
   前記出力軸が逆方向に回転駆動された場合に、前記第一、第二のはすば歯車により前記入力軸を軸心方向に荷重して前記摩擦クラッチを介して逆方向回転が禁止されている前記ラチェット歯車に接続し、前記入力軸の逆回転に制動を加えるようにしたことを特徴とする非可逆装置。

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