JPH0452491Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、過負荷による装置の損傷等を防止す
るために各種の動力伝達系等に介設して使用され
るボール着脱式のトルクリミツタに関するもので
ある。

［従来の技術］ 従来のボール着脱式トルクリミツタとしては、
例えば、第２図に示すようなものがある。すなわ
ち、このトルクリミツタは、軸心を一致させて相
対回転可能に嵌合させた対をなす相対回転要素
ａ，ｂと、一方の相対回転要素ａの前記軸心と直
交する端面ｃに開口させた係合凹部ｄと、他方の
相対回転要素ｂの前記係合凹部ｄに対応する部位
に貫設したボール保持孔ｅと、このボール保持孔
ｅに収容され前記係合凹部ｄ方向に進退可能なボ
ールｆと、このボールｆの後方に位置させて前記
一方の相対回転要素ａに軸心方向にスライド可能
に外嵌したスライドｇと、このスライダｇの前端
面部に保持されて前記ボールｆに添接するスラス
トベアリングｈと、前記スライダｇの後端部に設
けた保持孔ｉに収容されその伸長力で該スライダ
ｇを前方へ付勢して前記ボールｆを前記係合凹部
ｄに弾性係合させるコイルスプリングｊとを具備
してなる。

［考案が解決しようとする問題点］ ところが、前記のようにコイルスプリングｉを
用いたものは、スプリング自体が嵩高なものにな
る上に、強力な付勢力を発揮させるのが難かし
く、例えば、小型かつ軽量でしかも高いリリーズ
トルクが要求される航空機搭載用のトルクリミツ
タ等として用いるには不向きである。また、従来
のものは、前記スライダｇに、スラストベアリン
グｈを保持するベアリングホルダとしての役割と
嵩高なコイルスプリングｊを保持するスプリング
ホルダとしての役割りとを兼任させているので、
このスライダｇが大きなものにならざるを得な
い。そのため、前記両相対回転要素ａ，ｂ間に設
定値以上のトルクが作用してこれら両要素ａ，ｂ
が相対回転を開始した際に、換言すれば、ボール
ｆが係合凹部ｄから外れ再び隣りの係合凹部ｄに
落ち込むという動作を繰り返すリリーズ時に、前
述した大形のスライダｇが激しく軸心方向に進退
する。そのため、リリーズ時の摩擦摺動面積が大
きく、摩耗による経年変化によりリリーズトルク
が低下し易いという問題がある。

また、このものは、スライダｇが回転可能であ
るため、前述したリリーズ時にこのスライダｇに
回転方向の位置ずれが生じ易い。そのため、この
スライダｇに保持されたコイルスプリングｉがね
じれて該スプリングｉの付勢力が変化することが
あり、それによつてリリーズ設定トルクが変動す
るという不安定さもある。しかも、従来のもの
は、係合凹部ｄを有する一方の相対回転要素ａの
外周に、ボール保持孔ｅを有する他方の相対回転
要素ｂを、軸受ブツシユを介して回転可能に嵌合
させるとともに、この相対回転要素ｂの外周に、
スライダｇをスライドおよび回転可能に嵌合させ
ている。そのため、両相対回転要素ａ，ｂ間に
は、共通の軸心回りに相対回転するための自由度
しか許容されていない。したがつて、両相対回転
要素ａ，ｂを所要の動力伝達系に介在させる際の
いわゆる組付け自由度が低く、組み込み部分の部
品に高い寸法精度が要求されることになる。

このような不具合に対処することができるよう
にしたものとして、例えば、特公昭55−21895号
公報に示されるように、一方の相対回転要素に対
して、他方の相対回転要素が一定範囲内で首を振
ることができるようにしたものがある。すなわ
ち、このものは、鉛直回転軸の外周に軸装される
第１の相対回転要素と、前記回転軸の外周囲に遊
嵌されその内周に部分円筒状をなす複数の係合凹
部を有した下向きカツプ状の第２の相対回転要素
とを具備している。そして、第１の相対回転要素
の前記第２の相対回転要素内に位置する部位に、
下方に開放された複数のボール保持溝を有するボ
ールホルダを一体に設け、これら各ボール保持溝
に前記係合凹部に係合可能なボールをそれぞれ径
方向に出没可能に保持させている。各ボールは、
テーパースラストリングに形成した斜め上方を向
くテーパー面上に転接させてあり、このテーパー
スラストリングをスプリングにより上方に弾性付
勢することによつて、各ボールの外方端部分を第
２の相対回転要素の内周に設けた係合凹部に係合
させるようになつている。

しかして、このような構成のものであれば、常
時は、複数のボールを介して両相対回転要素間で
動力の伝達が行われるが、その伝達トルクが予め
設定したリリーズトルクを上回ると、各ボールが
スプリングの付勢力に抗しテーパースラストリン
グを押し下げながら内方に移動し、係合凹部から
外れることになる。

ところが、このような構成のものは、スプリン
グの押圧力の一部、すなわち、テーパースラスト
リングのテーパー面における水平方向分力のみに
よつて、ボールを係合凹部に押入させるようにな
つているため、リリーズトルクを高く設定するに
は、大きなスプリング力が必要になるという問題
がある。また、前記テーパー面における鉛直方向
分力は、各ボールをボール保持溝の天井面に常時
押付ける力として作用するので、その天井面に磨
耗が生じて、設定リリーズトルクに経年変化が発
生し易い。しかも、このようなものは、押圧力の
方向を途中で変換する必要から部品点数が多くな
る欠点がある上に、前記ボール保持溝の天井面の
高さ位置が一定していないと、各ボールの外方へ
の付勢力に大きな差が発生し、所期のリリーズト
ルクが得られなくなる。そのため、部品加工に高
い精度が要求される。

また、このような構成のものは、前記係合凹部
が上下に伸びる溝状をなしているため、各ボール
がそれら係合凹部から外れない範囲で、第２の相
対回転要素を、第１の相対回転要素に対して首振
り動作させることが可能であり、組付け自由度を
確保することができるが、その場合に、最も重大
な問題が発生する。すなわち、このようもので
は、第２の相対回転要素を傾動させた際に、第１
の相対回転要素の軸心と各ボールとの距離が変化
することになり、リリーズトルクが不当に変動し
てしまう。そのため、組付け自由度を向上させた
ために、性能の安定性が損なわれるという問題が
発生する。

本考案は、このような問題点を確実に解消する
ことを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、このような目的を達成するために、
軸心を一致させて相対回転し得るように相互遊嵌
させた対をなす相対回転要素と、一方の相対回転
要素の前記軸心と直交する端面に開口させた係合
凹部と、他方の相対回転要素の前記係合凹部に対
応する部位に貫設したボール保持孔と、このボー
ル保持孔に収容され前記係合凹部方向に進退可能
なボールと、このボールの後方に位置させて前記
一方の相対回転要素に固設したスプリングホルダ
と、このスプリングホルダに保持させた皿バネ
と、この皿バネと前記ボールとの間にスライド可
能に介設された前記皿バネの付勢力をスラストベ
アリングを介して前記ボールに伝達して該ボール
を前記係合凹部に弾性係合させるベアリングとを
具備してなるものにしている。そして、前記ボー
ル保持孔を有する相対回転要素と、前記スプリン
グホルダと、前記ベアリングホルダとを、それぞ
れ別体のものにし、前記スプリングホルダおよび
前記ベアリングホルダがボール保持孔を有する前
記相対回転要素の遊動を妨げないように構成した
ことを特徴としている。

［作用］ このような構成のものであれば、トルクは、例
えば、一方の相対回転要素からボールを介して他
方の相対回転要素に伝達される。この時、ボール
には、皿バネの付勢力がベアリングホルダおよび
スラストベアリングを介して伝達されており、そ
の付勢力によつて、係合凹部に対する弾性係合状
態を維持する。オーバロード時には、前記ボール
が前記皿バネの付勢力に打ち勝つて、前記係合凹
部から離脱し、前記端面上を転動して係合凹部へ
の着脱を繰り返す。そして、オーバロードが解除
された時、再び、前記ボールが前記係合凹部に着
座し、前記両相対回転要素間でトルクの同期伝達
が再開される。

しかして、このトルクリミツタでは、ベアリン
グホルダとスプリングホルダとを分離するととも
にコイルスプリングの代わりに皿バネを用い、こ
の皿バネを一方の相対回転要素に固定したスプリ
ングホルダに保持させているので、リリーズ時に
は、ベアリングホルダのみがボールの着脱に伴つ
て進退することになり、前記皿バネは殆ど動くこ
となく、つまり、ねじれたり位置ずれを生じるこ
となしに伸縮を繰り返すことになる。しかも、こ
のものは、両相対回転要素を相互遊嵌させるとと
もに、前記スプリングホルダおよび前記ベアリン
グホルダがボール保持孔を有する前記相対回転要
素の遊動を妨げないように構成してあるので、第
２の相対回転要素は、ボール保持孔とボールとの
クリアランスに対応する分だけ第１の相対回転要
素に対して自由に遊動し得ることになる。そのた
め、第２図に示す従来装置よりも組付け自由度を
高めることができる。

その上、本考案の構成によれば、組付け自由度
を向上させたために、構造が複雑化したり、リリ
ーズトルクが変動して性能の不安定化を招く等と
いう前述した種々の不具合が生じない。すなわ
ち、本考案の構成によれば、皿バネがベアリング
ホルダを押圧する力の方向と、ベアリングホルダ
がベアリングを介してボールを係合凹部方向に押
圧する力の方向が同一であるため、皿バネによる
スプリング力の全てが、ボールを係合凹部に係合
させる力として有効に作用することになる。その
ため、前述したテーパースラストリングを用いた
ものに比べてより小さなスプリング力により大き
なリリーズトルクを得ることが可能になるととも
に、力の方向を変更するための部品が不要になつ
て構造の簡略化を図ることができる。また、ボー
ルが係合凹部以外の面にスプリング力によつて強
く押付けられるようなことがないため、ボールが
押付けられる面の磨耗によつて予め設定したリリ
ーズトルクが経年変化するという不都合も生じな
い。さらに、最も重要な作用は、ボール保持孔を
有した相対回転要素がボールとボール保持孔との
クリアランスを利用して遊動しても、皿バネが、
ベアリングホルダおよびベアリングを介してボー
ルを押圧し係合凹部に弾性係合させている状態に
は、何等の変動をも与えない。そのため、両相対
回転要素を相互遊嵌させて取付け自由度を向上さ
せても、リリーズトルクの不測の変動が生じるよ
うなことがない。

［実施例］ 以下、本考案の一実施例を第１図を参照して説
明する。

第１図は本考案に係るトルクリミツタを示す縦
断面図であり、図中１は一方の相対回転要素たる
シヤフト、２は他方の相対回転要素たるボールホ
ルダである。シヤフト１は中間部にフランジ３を
有しており、前記ボールホルダ２は前記前記シヤ
フト１の前記フランジ３に隣接する部位に軸心ｎ
を一致させて回転可能に外嵌させてある。前記フ
ランジ３の端面４は、前記軸心ｎに直交する平面
をなしており、この端面４にテーパ孔状の係合凹
部５を円周方向に所定の間隔をあけて複数個開口
させてある。そして、前記ボールホルダ２の前記
各係合凹部５に対応する部位にボール保持孔６を
それぞれ貫設し、これら各ボール保持孔６内にボ
ール７を前記係合凹部５方向に進退可能に収容し
ている。換言すれば、各ボール保持孔６内に、自
在に進退できる程度のクリアランスを介してボー
ル７をそれぞれ収容している。また、これらのボ
ール７の後方に位置させて前記シヤフト１の外周
にスプリングホルダ８を固設している。スプリン
グホルダ８は、後端に係止鍔９を有した円筒体状
のもので、前記シヤフト１の外周にキー１１を介
して回転不能に嵌合させてあり、前記シヤフト１
の後端ねじ部１２に螺合させたナツト１３により
該シヤフト１の段部端面１４に押付固定されてい
る。そして、このスプリングホルダ８の前端部外
周にベアリングホルダ１５を軸心方向に進退可能
に嵌合させるとともに、前記スプリングホルダ８
の係止鍔９とこのベアリングホルダ１５との間に
複数枚の皿バネ１７を該スプリングホルダ８に巻
装して介設している。ベアリングホルダ１５は、
前端面に凹陥部１８を有した円盤状のもので、そ
の凹陥部１８でスラストベアリング１９を保持し
ている。なお、２１は前記ボール７に添接するプ
レート、２２はリングリテーナである。また、２
３は、前記スプリングホルダ８と前記段部端面１
４との間に介設したシムである。このシム２３の
枚数を選択することによつて、前記皿バネ１７が
前記ボール７を係合凹部５方向へ付勢する力を調
節することができるようになつている。

この実施例のトルクリミツタは、ギヤボツクス
のギヤトレーン中に組み込むためのもので、前記
シヤフト１のキー溝２４部分およびボールホルダ
２の外スプライン２５部分に各々図示しないギヤ
ーを取り付けて使用するようになつている。

このような構成のものであれば、皿バネ１７に
よつて、ベアリングホルダ１５が前方へ付勢さ
れ、その付勢力がスラストベアリング１９を介し
て各ボール７に伝達されるため、通常はこれらの
ボール７が対応する係合凹部５に弾性的に係合し
ており（想像線参照）、シヤフト１とボールホル
ダ２とは一体に回転し得る状態を維持している。
この状態から、過負荷により前記シヤフト１と前
記ボールホルダ２との間に作用するトルクが予め
設定されたリリーズトルクを上まわると、前記各
ボール７が前記各係合凹部５から離脱して端面４
上へ乗り上げ、前記シヤフト１と前記ボールホル
ダ２との相対回転が可能となる。そして、その過
負荷状態が改善されない間は、前記ボール７が、
係合凹部５から外れて端面４上へ乗り上げ、その
端面４上を転動して隣りの係合凹部５に落ち込む
という動作を繰り返す。その際、ベアリングホル
ダ１５は前記ボール７の係合凹部５に対する着脱
に応じて進退し、皿バネ１７を伸縮させる。

このようにしてトルクリミツタとしての機能を
発揮するわけであるが、このものはボール７を係
合凹部５に弾性係合させるためのスプリングとし
て皿バネ１７を用いているので、コイルスプリン
グを用いたものに比べてはるかに強力なボール付
勢力を得ることができる。そのため、小形かつ軽
量なもので、高いリリーズトルクを得ることがで
きる。しかも、ベアリングホルダ１５とスプリン
グホルダ８とを完全に分離し、このスプリングホ
ルダ８を前記シヤフト１に固着しているので、リ
リーズ時に皿バネ１７全体が揺動したりねじれた
りすることがなく、また、摩擦摺動部分を大幅に
減少させることができる。すなわち、前記皿バネ
１７をシヤフト１に固定したスプリングホルダ８
に保持させておけば、リリーズ時には、比較的小
さなベアリングホルダ１５のみがボール７の着脱
に伴つて進退することになり、前記皿バネ１７は
殆ど動くことなく伸縮を繰り返すのみとなる。そ
のため、スプリング力の変化および摩擦摺動部分
における摩耗等の発生が著しく改善され、安定し
たりリリーズトルクを長期に亘つて維持すること
ができる。しかも、このものは、第１図に明示さ
れているように、シヤフト１にボールホルダ２を
遊嵌させるとともに、スプリングホルダ８および
ベアリングホルダ１５がボールホルダ２の遊動を
妨げないように構成してあるので、ボールホルダ
２は、ボール保持孔６とボール７とのクリアラン
スに対応する分だけシヤフト１に対して自由に遊
嵌し得ることになる。そのため、第２図に示す従
来装置よりも組付け自由度を高めることができ
る。

その上、この構成によれば、組付け自由度を向
上させたために、構造が複雑化したり、リリーズ
トルクが変動して性能の不安定化を招く等という
前述した種々の不都合が生じない。すなわち、こ
の構成によれば、皿バネ１７がベアリングホルダ
１５を押圧する力の方向と、ベアリングホルダ１
５がベアリング１９を介してボール７を係合凹部
５方向に押圧する力の方向が同一であるため、皿
バネ１７によるスプリング力の全てが、ボール７
を係合凹部５に係合させる力として有効に作用す
ることになる。そのため、前述したテーパースラ
ストリングを用いたものに比べてより小さなスプ
リング力により大きなリリーズトルクを得ること
が可能になるとともに、力の方向を変更するため
の部品が不要になつて構造の簡略化を図ることが
できる。また、ボール７が皿バネ１７の付勢力に
より係合凹部５以外の面に強く押付けられるよう
なことが一切ないため、ボールが押付けられる面
の摩耗によつて予め設定したリリーズトルクが経
年変化するという不具合も生じない。さらに、ボ
ールホルダ２がボール７とボール保持孔６とのク
リアランスを利用して遊動しても、皿バネ１７
が、ベアリングホルダ１５およびベアリング１９
を介してボール７を押圧し係合凹部５に弾性係合
させている状態には、何等の変動をも与えない。
そのため、シヤフト１とボールホルダ２を相互遊
嵌させて取付け自由度を向上させても、リリーズ
トルクに不測の変動が生じるようなことがない。

なお、以上の実施例では、一方の相対回転要素
がシヤフトである場合について説明したが、本考
案は必ずしもこのようなものに限定されるもので
ないのは勿論であり、組み込むべき伝動系等の態
様に応じて種々変形が可能である。

また、トルクの伝達は、前記両相対回転要素の
いずれを入力側あるいは出力側にしてもよく、回
転方向も不問である。また、いずれかの相対回転
要素を固定する場合にも適用可能である。

［考案の効果］ 以上詳述したように、本考案は、ボールを皿バ
ネにより付勢して係合凹部に弾性係合させるよう
にしているので、小形且つ軽量化を図ることがで
きるとともに、リリーズトルクを高い値に設定す
ることが可能である。しかも、ベアリングホルダ
とスプリングホルダとを完全に分離し、このスプ
リングホルダを前記シヤフトに固着しているの
で、リリーズ時に皿バネ全体が揺動したりねじれ
たりすることがなく、また、リリーズ時に揺動す
る部品を小形のベアリングリテーナのみに限定す
ることができる。そのため、ベアリングホルダと
スプリングホルダとを兼ねる大きなスライダが摺
動する従来のものに比べて摩擦摺動面積を無理な
く大幅に減少させることができるとともに、スプ
リングのねじれによるボール付勢力の変動をなく
すことができる。したがつて、長期にわたつて安
定したリリーズトルクを維持することができる優
れたトルクリミツタを提供できるものである。ま
た、本考案は、両相対回転要素を相互遊嵌させる
とともに、前記スプリングホルダおよび前記ベア
リングホルダがボール保持孔を有する前記相対回
転要素の遊動を妨げないように構成してあるの
で、第２図に示す従来装置よりも組付け自由度を
高めることができる。その上、本考案では、前述
したように、スプリング力の方向を変換すること
なしにボールを係合凹部に弾性係合させるという
構造を維持しつつ両相対回転要素の遊動を許容し
得るように構成しているので、組付け自由度を向
上させたために、構造が複雑化したり、リリーズ
トルクが変動して性能の不安定化を招くという不
具合をも解消することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す縦断面図、第
２図は従来例を示す半載断面図である。 ｎ……軸心、１……相対回転要素（シヤフト）、
２……相対回転要素（ボールホルダ）、４……端
面、５……係合凹部、７……ボール、８……スプ
リングホルダ、１５……ベアリングホルダ、１７
……皿バネ、１９……スラストベアリング。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 軸心を一致させて相対回転し得るように相互遊
   嵌させた対をなす相対回転要素と、一方の相対回
   転要素の前記軸心と直交する端面に開口させたテ
   ーパ孔状の係合凹部と、他方の相対回転要素の前
   記テーパ孔状の係合凹部に対応する部位に貫設し
   たボール保持孔と、このボール保持孔に収容され
   前記テーパ孔状の係合凹部方向に進退可能なボー
   ルと、このボールの後方に位置させて前記一方の
   相対回転要素に固設したスプリングホルダと、こ
   のスプリングホルダに保持させた皿バネと、この
   皿バネと前記ボールとの間にスライド可能に介設
   され前記皿バネの付勢力をスラストベアリングを
   介して前記ボールに伝達して該ボールを前記係合
   凹部に弾性係合させるベアリングホルダとを具備
   してなるものであつて、前記スラストベアリング
   は軸心と垂直方向に配設された平面プレートを介
   して前記皿バネの付勢力をボールに伝達するよう
   に構成されていることを特徴とするボール着脱式
   トルクリミツタ。