JP4483412B2 - トルクリミッタ - Google Patents
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Description
図3に航空機の高揚力システムを示す。高揚力システムは、離着陸時等において航空機の揚力を得るため主翼に装備したフラップ/スラット舵面を作動させるシステムである。左右翼の各舵面(左舵面33a、34a、右舵面33b、34b)を同期作動させることが必要で、中央部に配置した駆動源モータ30の出力をギヤボックス31で左右のトルクシャフト32を同時に回転させる。飛行安全上、左右の舵面(左舵面33a、34a、右舵面33b、34b)の動きが非対称になるようなことは避けなければならない。
高揚力システムのトルクリミッタに必要な条件は、(1)片翼を駆動するのに必要なトルク以上のトルクは伝達しないこと。(2)左右の出力翼が規定値以上の非対称な回転をしてはならない。
また、トルクリミッタの形式は、(1)「軸をケースに固定」する、(2)「軸をフリー」にしてトルクが伝わらないようにする2つの形式に大別されるが、上記の高揚力システムでは左右翼の非対称作動は許容されないため、(1)の「軸をケースに固定」する形式が採用されている。
軸を固定する形式のトルクリミッタでは、回転している軸を急峻に停止させるため駆動源モータ30の慣性エネルギーにより、トルクリミッタ作動時に大きなサージトルクが発生することになるため、別途このサージを抑える対策が必要である。
図4(b)にサージトルク緩衝機構36を装備した高揚力システムを示す。両翼への出力軸に各々軸を固定する形式のトルクリミッタ(左翼用トルクリミッタ35a、右翼用トルクリミッタ35b)を設け、慣性エネルギーにより発生するサージトルクを緩和するためサージトルク緩衝機構36を設けている。このサージトルク緩衝機構36はバネ的なものが用いられる。
図6にボールランプ部5の構造を示す。図の上方部がインプットプレート3側、下方部がアウトプットプレート4側の断面を示す。滑らかな一定の溝勾配を有したランプ溝が両側に設けられ、両者の間にボール6が挟まれている。そして、アウトプットプレート4がプリロードスプリング7によって押し付けられ、一定のトルクまでボールランプ部5が作動しないように、ランプ溝の深さと溝勾配とボール6の大きさが設計されている。インプットプレート3を回転するとインプットプレート3側のランプ溝が図示する右方向に移動し、ボール6を介して駆動力(トルク)が矢印の方向に作用し、押圧力がアウトプットプレート4の矢印の方向に作用する。さらに、規定以上のトルクが加わると、インプットプレート3が図示する右方向に移動し、プリロードスプリング7の一定の力で抑えられていたアウトプットプレート4の抗力に逆らって、ボール6が転がり両プレート間の間隔が開き、アウトプットプレート4がブレーキ部8によって回転停止され保持される。そのため出力軸2へのトルクの伝達がなくなる。このようにして、駆動軸1の回転トルクが規定以上に作用した場合、回転力を伝える継手部がトルク伝達を制限することができる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、伝達トルクがトルクサージなどによって規定値を超えても、システムの下流に影響しないようにした低コスト/軽量/高信頼性のトルクリミッタを提供することを目的とする。
また、ボールが挟まれたランプ溝を有するボールランプ部と、軸方向に押し付けるスプリング部を、第1回転プレートに対向して両側に設ける。そして、一方のボールランプ部の作動により発生する軸方向荷重が、プリロード力による規制をなくするので、トルク伝達部がボールの外れた方向に移動し、他方のボールランプ部の作動を誘起するように構成する。これにより、トルク伝達部からのボールを介しての押付力がなくなり、駆動トルクが両出力軸に伝達されない。
また、異常トルクが発生した片方のみならず、他方も連動して、システムの上流と下流とを分離するので、トルクサージの発生防止のほか、他方の舵面だけが作動することを防止することができる。
本トルクリミッタは、従来の構造で、ボールランプ部のランプ溝のほかに別のボール溝を形成するだけで簡単に製作することができ、別途サージトルク緩衝機構を設ける必要も無く、ブレーキ部を必要とせず、低コスト/軽量/高信頼性のトルク制限機構をシステムに装備することができる。
本トルクリミッタは、駆動軸11上に駆動ギヤ11aでトルク伝達部11bを介しその両側に設けられ回転する2個のインプットプレート13と、左右の出力軸12a、12b内を軸方向に移動可能に取付けられた左右のアウトプットプレート14と、その両プレート間にボール6が挟まれボールランプ溝21とボール6の落ち込むボール溝22の2つの溝を有し、規定のトルク以上でボール6がボールランプ溝21を乗り越えてボール溝22に落ち込み、インプットプレート13とアウトプットプレート14間の間隔が短くなり駆動軸11側と出力軸12a、12b側との伝達系が離れるボールランプ部15と、アウトプットプレート14を介してボールランプ部15を軸方向に押し付けボールランプ溝21で規定のトルクまで作動しないようにするプリロードスプリング17とから構成される。
インプットプレート13は、ハウジング19、20に設けられたベアリングに駆動ギヤ11aが支持され、駆動ギヤ11aのトルク伝達部11bの両側に設けられた円盤状のプレートで、出力軸12a、12bに対応して左右に2個設けられる。円周の片面にボールランプ部15のボールランプ溝21とボール溝22が設けられる。ボールランプ部15の位置を円周部に位置し、トルク伝達力の角度精度を大きくする。
アウトプットプレート14は、ハウジング19a、20aに設けられたベアリングに支えられた出力軸12a、12bの内周に軸方向に移動可能に取り付けられ、背面からプリロードスプリング17によって一定の力で押し付けられ、一定のトルクまでボールランプ部15が作動しないように構成される。
ボールランプ部15は、インプットプレート13とアウトプットプレート14間に、相対する円周面に3箇所以上の位置に設けられる。アウトプットプレート14をプリロードスプリング17が一定の力でボールランプ部15を軸方向に均一に押すことができるように適正な数の円周の箇所に設けられる。両プレート13、14間にボール6が挟まれ、ボール6が転がるボールランプ溝21とボール6の落ち込むボール溝22の2つの溝を有する。そして、規定のトルク以上でボール6がボールランプ溝21を乗り越えてボール溝22に落ち込み、インプットプレート13とアウトプットプレート14間の軸方向の間隔が短くなる。これにより駆動軸11側と出力軸12a、12b側とがトルク伝達上において離れ、システムの上流と下流が分離される。この構造では図5に示すブレーキ部8を必要とせず、トルクサージを発生させることもなくトルクを制限することができる。
プリロードスプリング17は、出力軸12a、12b内のアウトプットプレート14の背面の円周軸方向に複数個設けられ、中間金具を介してアウトプットプレート14を軸方向に均一に一定の力で押し、ボールランプ部15を軸方向に押し付け、ボールランプ溝21で規定のトルクまで作動しないようにする。
駆動軸11と左右の出力軸12a、12bの間にそれぞれ、インプットプレート13とアウトプットプレート14を介してボールランプ部15が設けられ、駆動ギヤ11aを回転すると、トルク伝達部11bを介してインプットプレート13に駆動トルクが伝達される。
ボールランプ部15の左右それぞれには、プリロードスプリング17によりプリロードが加えられている。そして、プリロードスプリング17が一定の力でアウトプットプレート14を軸方向に押すことで、その力がボールランプ部15のボール6に伝達され、出力軸12a、12bを回転させる。
通常、このように動作しているが、左右の出力軸12a、12bの一方に規定以上のトルクが加わったとき、同じ側のボールランプ部15のボール6は、プリロードスプリング17によるプリロード力に抗し、ボールランプ溝21を乗り上げ、別途設けたボール溝22に落ち込むことにより、ボールランプ部の軸方向長さが小さくなるため、プリロードスプリング17のプリロード力が小さくなる。このとき、トルク伝達部11bには、プリロードスプリング17のプリロード力による規制がなくなるので、ボール6が保持されている方のプリロードスプリング17のプリロード力により、トルク伝達部11bが、ボール6が外れた方向に移動し、このボール6もボール溝22に落ち込む。これにより、左右両方とも、トルク伝達部11bからのボール6を介しての押付力がなくなり、駆動トルクが出力軸12a、12bに伝達されなくなる。
上記のように、左右の動力伝達系のうち異常トルクが発生した片側のみならず、他方も連動してトルク伝達を阻止することで、特に航空機において避けなければならない、左右非対称で舵面が作動することを防止することができる。
2 出力軸
3、13 インプットプレート
4、14 アウトプットプレート
5、15 ボールランプ部
6 ボール
7、17 プリロードスプリング
8 ブレーキ部
9、10、19、19a、20、20a ハウジング
11 駆動軸
11a 駆動ギヤ
11b トルク伝達部
12a、12b 出力軸
21 ボールランプ溝
22 ボール溝
30 駆動源モータ
31 ギヤボックス
32 トルクシャフト
33a、34a 左舵面
33b、34b 右舵面
35a 左翼用トルクリミッタ
35b 右翼用トルクリミッタ
36 サージトルク緩衝機構
Claims (1)
- トルク伝達部を介して駆動ギヤによって回転する第1回転プレートと出力軸上を軸方向に移動可能な第2回転プレートとの間にボールが挟まれたランプ溝を有するボールランプ部と、ボールランプ部を軸方向に押し付けることで一定のトルクまでボールランプ部が作動しないようにするスプリング部とを第1回転プレートに対向して両側に設けたトルクリミッタにおいて、前記トルク伝達部は、ボールランプ部の作動により発生する軸方向荷重により前記駆動ギヤから第1回転プレートへの伝達トルクが増加するよう構成され、伝達トルクが規定値を越えたとき前記ボールランプ部のボールが前記スプリング部の抗力に逆らって前記ランプ溝から移動して落ち込むボール溝を第1回転プレート及び第2回転プレートに設け、一方のボールランプ部の作動により発生する軸方向荷重が他方のボールランプ部の作動を誘起するように構成し、ボールランプ部の作動により発生する軸方向変位により駆動トルクが両出力軸に連動して伝達できなくなるようにしたことを特徴とするトルクリミッタ。
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