JP4983573B2 - 駆動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般産業機械、航空機器等の動力伝達系に用いられ、入力軸に加わる所定の制限トルク値以上の入力トルクが出力軸に伝達することを防止する機構を有する駆動力伝達装置に関する。

従来、入力軸が回転駆動力の入力を受け付け、出力軸がこの入力軸から回転駆動力の伝達を受けて回動する駆動力伝達装置において、何らかの理由で出力軸の回転に大きな摩擦を受けるようになったのを受け、この出力軸を無理に回転させようとすべく入力軸に所定の制限トルク値以上の大きな駆動力が入力された際に、出力軸への駆動力の伝達を抑制するトルク制限機構を有するものが種々考えられている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００７−１２０５３５号公報

ところで、特許文献１記載のような構成では、正方向の回転力と逆方向の回転力とで、トルク制限機構の制限トルク値は同一である。しかし、例えば航空機の扉の開閉機構に用いる場合、扉の解放時には扉の自重に抗して大きな作用を与える必要があるのに対して、扉の閉止時には扉の自重を利用して閉止動作を行うことができるため大きな作用を与える必要がない。このような構成において、一方向、前記航空機の扉の開閉機構の例で言えば扉の開成方向に回転させやすくする要望が存在するが、特許文献１記載のような構成では、このような要望に対応することは困難である。

本発明は、上記問題を解決するために、回転方向によって制限トルク値を変更可能な駆動力伝達装置を実現するものである。

すなわち、本発明に係る駆動力伝達装置は、駆動力の入力を受け付ける入力軸と、この入力軸と一体的に回動可能な出力軸と、これら入力軸及び出力軸の間に設けられ前記入力軸に入力された駆動力を前記出力軸に伝達するとともに入力軸が受け付ける駆動力が所定の制限トルク値以上の場合に動力の伝達を切断する動力伝達部と、前記動力伝達部による動力の伝達を切断する際の前記制限トルク値を入力軸の回転方向により変更させる制限トルク値変更機構を具備するものであって、前記動力伝達部が、入力軸と一体的に回動可能な入力側プレート及び出力軸と一体的に回動可能な出力側プレートを圧着させてなり摩擦を介して駆動力を伝達する摩擦板部と、この摩擦板部の入力側プレートと出力側プレートとを圧着させるべく弾性付勢力を供給するばねとを具備するとともに、前記制限トルク値変更機構が、前記摩擦板部とばねとの間に設けられ入力軸からのトルクを感知するボールと、一方の方向に回転させる動作が行われる際にボールを収納させる第１係合部及び他方の方向に回転させる動作が行われる際にボールを収納させる第２係合部を備え、前記第２係合部の係合深さが前記第１係合部よりも大きいボール収納溝を有するトルクプレートとを具備し、ボールを第２係合部に収納した状態において、ボールを第１係合部に収納した状態よりも摩擦板部がばねから受ける弾性付勢力が小さいことを特徴とする。

このようなものであれば、制限トルク値変更機構により、回転方向により制限トルク値を変更させることができるので、例えば航空機の扉の開閉機構においては開成方向へ回転する場合の制限トルク値を閉止方向へ回転する場合の制限トルク値よりも大きくする等、大きな回転トルクを必要とする側の制限トルク値を大きな値に設定することにより、一方の方向にのみ回転させやすくする要望に対応することができる。

また、前記動力伝達部が、入力軸と一体的に回動可能な入力側プレート及び出力軸と一体的に回動可能な出力側プレートを圧着させてなり摩擦を介して駆動力を伝達する摩擦板部と、この摩擦板部の入力側プレートと出力側プレートとを圧着させるべく弾性付勢力を供給するばねとを具備するとともに、前記制限トルク値変更機構が、前記摩擦板部とばねとの間に設けられ入力軸からのトルクを感知するボールと、一方の方向に回転させる動作が行われる際にボールを収納させる第１係合部及び他方の方向に回転させる動作が行われる際にボールを収納させる第２係合部を備え、前記第２係合部の係合深さが前記第１係合部よりも大きいボール収納溝を有するトルクプレートとを具備し、ボールを第２係合部に収納した状態において、ボールを第１係合部に収納した状態よりも摩擦板部がばねから受ける弾性付勢力が小さいので、入力軸の回転方向により制限トルク値変更機構のボールとボール収納溝との係合深さを変更することにより摩擦板部がばねから受ける弾性付勢力を変更可能であり、従来のボールランプ機構と類似の構成を利用でき、従って、非常に簡単な構成で回転方向により制限トルク値を変更させることができる。

また、前記動力伝達部が、入力軸の回転方向にかかわらず、同一の摩擦板部を利用するものであれば、さらに簡単な構成により、制限トルク値を変更させることができる。

本発明に係る動力伝達装置の構成によれば、制限トルク値変更機構により、回転方向により制限トルク値を変更させることができるので、例えば航空機の扉の開閉機構においては開成方向へ回転する場合の制限トルク値を閉止方向へ回転する場合の制限トルク値よりも大きくする等、大きな回転トルクを必要とする側の制限トルク値を大きな値に設定することにより、一方の方向にのみ回転させやすくする要望に対応することができる。

本発明の一実施形態を図１、図２を参照して以下に説明する。

本実施形態に係る駆動力伝達装置１は、図１に概略を示すように、駆動力の入力を受け付ける入力軸２と、この入力軸２と一体的に回動可能な出力軸３と、これら入力軸２及び出力軸３の間に設けられ前記入力軸２に入力された駆動力を前記出力軸３に伝達するとともに入力軸２が受け付ける駆動力が所定の制限トルク値以上の場合に動力の伝達を切断する動力伝達部４と、前記動力伝達部４による動力の伝達を切断する際の前記制限トルク値を入力軸２の回転方向により変更させる制限トルク値変更機構５を具備する。ここで、前記入力軸２は、駆動源の出力軸と一体的に回転可能に接続している。また、前記出力軸３は、例えば航空機の貨物室の扉を駆動する扉駆動機構等に接続している。

前記動力伝達部４は、入力軸２と一体的に回動可能な入力側プレート６１及び出力軸３と一体的に回動可能な出力側プレート６２を圧着させてなり摩擦を介して駆動力を伝達する摩擦板部６と、この摩擦板部６の入力側プレート６１と出力側プレート６２とを圧着させるべく弾性付勢力を供給するばね７とを具備する。ここで、前記入力側プレート６１は、実際には、制限トルク値変更機構５の後述する第２のトルクプレート５２にスプライン結合させている。一方、前記出力側プレート６２は、前記出力軸３にスプライン結合させている。そして、前記ばね７は、一端部を入力軸２に固定しているとともに、他端部を制限トルク値変更機構５の第１のトルクプレート５２ａに接続している。また、この動力伝達部４は、入力軸２が受け付ける駆動力が所定の制限トルク値以上の場合には、摩擦板部６の入力側プレート６１と出力側プレート６２とが摩擦力に抗して相対移動することにより動力の伝達を切断する。なお、前記摩擦板部６のばね７と反対側には、入力軸２の軸心方向への移動を規制するべく、入力軸２と一体回転可能かつ軸心方向への移動不能に接続したスペーサ８を設け、このスペーサ８を足場としてばね７が摩擦板部６に弾性付勢力を作用させるようにしている。

前記制限トルク値変更機構５は、前記動力伝達部４の摩擦板部６とばね７との間に設けられ、図２に示すように、入力軸２からのトルクを感知するボール５１と、このボール５１を収納するボール収納溝５２ｘを有する第１及び第２のトルクプレート５２ａ、５２ｂとを具備する。ここで、第１のトルクプレート５２ａは、入力軸２と一体回転可能にすべく、該入力軸２にスプライン結合している。一方、第２のトルクプレート５２ｂは、前記第１のトルクプレート５２ａにボール５１を挟んで対向させているとともに、前記摩擦板部６の入力側プレート６１をスプライン結合させている。そして、この制限トルク値変更機構５は、入力軸２の回転方向によりボール５１とボール収納溝５２ｘ、５２ｘとの係合深さを変更することにより、摩擦板部６がばね７から受ける弾性付勢力を変更可能である。すなわち、前記摩擦板部６の入力側プレート６１と出力側プレート６２との間の摩擦係数を変更可能である。さらに具体的には、前記ボール収納溝５２ｘ、５２ｘには、開放動作時にボール５１を収納させる第１係合部５２ｘ１と、閉止動作時にボールを収納させる第２係合部５２ｘ２とを具備する。ここで、前記図２の（ａ）には、ボール５１が第１係合部５２ｘ１に係合した状態を示している。一方、同図の（ｂ）には、ボール５１が第２係合部５２ｘ２に係合した状態を示している。また、同図の（ｂ）には、第１のトルクプレート５２ａの第１係合部５２ｘに係合させた状態のボール５１も、想像線により示している。開放操作を行った際には、先にボール５１が第１のトルクプレート５２ａに対して第２図の矢印ｘ方向に相対移動し、第１のトルクプレート５２ａの第１係合部５２ｘ１に収納され、その後、ボール５１が第２のトルクプレート５２ｂのボール収納溝５２ｘ内を移動し、該ボール収納溝５２ｘの第２係合部５２ｘ２に収納されるようにしている。一方、閉止操作を行った場合には、先にボール５１が第１のトルクプレート５２ａに対して第２図の矢印ｙ方向に相対移動し、第１のトルクプレート５２ａの第２係合部５２ｘ２に収納され、その後、ボール５１が第２のトルクプレート５２ｂのボール収納溝５２ｘ内を移動し、該ボール収納溝５２ｘの第２係合部５２ｘ２に収納されるようにしている。ここで、前記第２係合部５２ｘ２の係合深さＢ２は、前記第１係合部５２ｘ１の係合深さＢ１よりも大きくしている。すなわち、閉止操作時には、開放操作時と比較して、摩擦板部６の入力側プレート６１と出力側プレート６２との間の摩擦係数を小さくするようにしている。なお、前記ボール５１は、本実施形態では少なくとも３個設けるようにしている。また、前記ボール収納溝５２ｘは、第１及び第２のトルクプレート５２ａ、５２ｂそれぞれに前記ボール５１と同一個数設けるようにしている。

ここで、本実施形態に係る駆動力伝達装置１の動作について図１及び図２を参照しつつ述べる。

貨物室の扉を開放する際には、前記入力軸２を図１及び図２の矢印ｘ方向に回転させる操作を行う。すると、入力軸２が回転を開始し、回転力が第１のトルクプレート５２ａに伝達される。すると、この第１のトルクプレート５２ａとボール５１とが相対運動を行い、ボール５１が第１のトルクプレート５２ａの第１係合部５２ｘ１に収納される。その後、ボール５１が第２のトルクプレート５２ｂのボール収納溝５２ｘ内を移動し、該ボール収納溝５２ｘの第１係合部５２ｘ１に収納される。その後、回転力は、第１のトルクプレート５２ａ、ボール５１、及び第２のトルクプレート５２ｂを介して摩擦板部６の入力側プレート６１に伝達される。そして、この入力側プレート６１と前記出力側プレート６２との間の摩擦により、前記出力側プレート６２に回転力が伝達され、この回転力がそのまま出力軸３に伝達される。ここで、入力軸２が受け付けたトルクが第１の制限トルク値以上であれば、入力側プレート６１と出力側プレート６２との静摩擦力より回転トルクが大きく、入力側プレート６１が出力側プレート６２に対して摺動し動力の伝達を切断する。

一方、貨物室の扉を閉止する際には、前記入力軸２を図１及び図２の矢印ｙ方向に回転させる操作を行う。すると、入力軸２が回転を開始し、回転力が第１のトルクプレート５２ａに伝達される。すると、この第１のトルクプレート５２ａとボール５１とが相対運動を行い、ボール５１が第１のトルクプレート５２ａの第２係合部５２ｘ２に収納される。その後、ボール５１が第２のトルクプレート５２ｂのボール収納溝５２ｘ内を移動し、該ボール収納溝５２ｘの第２係合部５２ｘ２に収納される。このさい、ボール５１の係合深さＢ２は、前記第１係合部に収納された際の係合深さＢ１と比較して大きく、ばね７の弾性付勢力は小さくなる。その後、回転力は、第１のトルクプレート５２ａ、ボール５１、及び第２のトルクプレート５２ｂを介して摩擦板部６の入力側プレート６１に伝達される。そして、この入力側プレート６１と前記出力側プレート６２との間の摩擦により、前記出力側プレート６２に回転力が伝達され、この回転力がそのまま出力軸３に伝達される。その際、ばね７から受ける弾性付勢力が開放動作時より小さくなるので、前記入力側プレート６１と前記出力側プレート６２との間の摩擦係数も開放動作時より小さくなる。ここで、入力軸２が受け付けたトルクが第２の制限トルク値以上であれば、入力側プレート６１と出力側プレート６２との静摩擦力より回転トルクが大きく、入力側プレート６１が出力側プレート６２に対して摺動し動力の伝達を切断するが、前記入力側プレート６１と前記出力側プレート６２との間の摩擦係数は上述したように開放動作時より小さくなるので、前記第２の制限トルク値は前記第１の制限トルク値よりも小さくなる。すなわち、閉止動作時には、開放動作時と比較してより小さな入力トルクが入力された際に動力の伝達を切断する。なお、ボール５１が第１係合部５２ｘ１と第２係合部５２ｘ２との間の境界を乗り越えるのに必要なトルクは、前記第１の制限トルク値と比較して無視できるほど小さい。

以上に述べたように、入力軸２の回転方向により、大きな入力トルクが必要とされる開放動作時と大きな入力トルクは必要とされない閉止動作時とで、制限トルク値変更機構５のボール５１とボール収納溝５２ｘとの係合深さを変更することにより摩擦板部６がばね７から受ける弾性付勢力を変更可能であるので、この制限トルク値変更機構５を機能させることにより、回転方向により制限トルク値を変更させる、具体的には開成動作時すなわち矢印ｘ方向への回転動作時における制限トルク値である第１の制限トルク値を閉止動作時すなわち矢印ｙ方向への回転動作時における制限トルク値である第２の制限トルク値よりも大きくすることができる。従って、一方の方向すなわち本実施形態ではより大きな回転トルクを必要とする開成方向に回転させやすくする要望に対応することができる。さらに、従来のボールランプ機構と類似の構成を有する制限トルク値変更機構５により、非常に簡単な構成で回転方向により制限トルク値を変更させることができる。

また、開放動作時及び閉止動作時において、同一の摩擦板部６を利用して動力の伝達を行っているので、さらに簡単な構成により、開放動作時と閉止動作時とで制限トルク値を変更させる構成を実現することができる。

そして、本実施形態では、ボール５１及びボール収納溝５２ｘを少なくとも３個設けるようにしているので、ボール５１とボール収納溝５２ｘとの接触箇所においてがたつきにくい。

なお、本発明は以上に述べたような実施の態様に限られない。

例えば、動力伝達部の摩擦板部と制限トルク値変更機構との接続順序を逆に構成してもよい。

また、ワンウェイクラッチを利用し、開放動作時と閉止動作時とで異なる摩擦板部を介して動力を伝達するようにしてもかまわない。

加えて、例えば、上述した実施形態において、回転方向を検知する回転方向検知センサと、この回転方向検知センサにより入力軸が制限トルク値を大きくすべき回転方向に回転していることを検知している際に上述した実施形態における摩擦板部を押圧する摩擦力増強機構とを具備する制限トルク値変更機構を採用してももちろんよい。これらの構成を採用しても、入力軸が制限トルク値を大きくすべき回転方向に回転している場合に、摩擦板部に発生する摩擦力を大きくして制限トルク値を増大させることは可能だからである。

さらに、上述した実施形態においては、出力軸に駆動力を入力すると、入力軸にこの駆動力が伝達される構成を有するが、出力軸に駆動力を入力された場合に入力軸の回転を抑止する不可逆機構を別途設けてももちろんよい。

その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。

本発明の第一実施形態に係る駆動力伝達装置を示す概略図。 同実施形態に係る駆動力伝達装置の制限トルク値変更機構を拡大して示す概略図。

符号の説明

１…動作伝達機構
２…入力軸
３…出力軸
４…動作伝達部
５…制限トルク値変更機構
５１…ボール
５２ａ、５２ｂ…トルクプレート
５２ｘ…ボール収納溝
６…摩擦板部
７…ばね

Claims (2)

1. 駆動力の入力を受け付ける入力軸と、この入力軸と一体的に回動可能な出力軸と、これら入力軸及び出力軸の間に設けられ前記入力軸に入力された駆動力を前記出力軸に伝達するとともに入力軸が受け付ける駆動力が所定の制限トルク値以上の場合に動力の伝達を切断する動力伝達部と、前記動力伝達部による動力の伝達を切断する際の前記制限トルク値を入力軸の回転方向により変更させる制限トルク値変更機構を具備する駆動力伝達装置であって、
   前記動力伝達部が、入力軸と一体的に回動可能な入力側プレート及び出力軸と一体的に回動可能な出力側プレートを圧着させてなり摩擦を介して駆動力を伝達する摩擦板部と、この摩擦板部の入力側プレートと出力側プレートとを圧着させるべく弾性付勢力を供給するばねとを具備するとともに、前記制限トルク値変更機構が、前記摩擦板部とばねとの間に設けられ入力軸からのトルクを感知するボールと、一方の方向に回転させる動作が行われる際にボールを収納させる第１係合部及び他方の方向に回転させる動作が行われる際にボールを収納させる第２係合部を備え、前記第２係合部の係合深さが前記第１係合部よりも大きいボール収納溝を有するトルクプレートとを具備し、ボールを第２係合部に収納した状態において、ボールを第１係合部に収納した状態よりも摩擦板部がばねから受ける弾性付勢力が小さいことを特徴とする駆動力伝達装置。
2. 前記動力伝達部が、入力軸の回転方向にかかわらず、同一の摩擦板部を利用することを特徴とする請求項１記載の駆動力伝達装置。

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