JP2009121620A - Torque amplifier - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トルクを大きくすることができるトルク増幅装置に関する。 The present invention relates to a torque amplifying device capable of increasing torque.
従来、トルク増幅装置としては、様々な機構を有するものが提案されている。代表的なものとしては、例えば、歯車の歯数を調節して回転数を減らしトルクを増幅させるものが知られている(例えば、特許文献1,2参照)。このようなトルク増幅装置によれば、歯車の歯数を任意に調節することにより、トルクの増幅率を任意に調節することができる。
しかしながら、このようなトルク増幅装置では、回転の軸が異なる複数の歯車を用い、それらの歯数を調節してトルクを増幅させているので、大きなトルクを得るためには装置が大型化してしまうという問題があった。また、トルクが増幅する代わりに回転数が減少してしまうので、目的とする回転数に応じて、歯数の異なる複数の歯車を組み合わせて用いる必要があり、装置が複雑となるという問題もあった。 However, in such a torque amplifying device, a plurality of gears having different rotation axes are used and the number of teeth is adjusted to amplify the torque, so that the device becomes large in order to obtain a large torque. There was a problem. In addition, since the rotational speed decreases instead of amplifying the torque, it is necessary to use a plurality of gears having different numbers of teeth in accordance with the target rotational speed, which complicates the apparatus. It was.
本発明は、このような問題に基づきなされたものであり、装置を簡素化することができると共に小型化することができるトルク増幅装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on such a problem, and an object of the present invention is to provide a torque amplifying apparatus that can be simplified and miniaturized.
本発明のトルク増幅装置は、回転可能な回転軸と、この回転軸に対して配設され、外周の一端部から回転の中心部を通り反対側の他端部に向かって他端部側の途中まで分割するように設けられた隙間を有し、かつ、回転軸の長手方向から見て、一端部と他端部とを通る線により分けた一方の領域に、回転軸に対して固定する固定部が設けられ、他方の領域に、トルクが入力される入力部が設けられた回転部材とを備えたものである。 The torque amplifying device of the present invention is provided with a rotatable rotating shaft, and is disposed with respect to the rotating shaft. It has a gap provided so as to be divided halfway, and is fixed to the rotating shaft in one region divided by a line passing through one end and the other end when viewed from the longitudinal direction of the rotating shaft. A fixed portion is provided, and a rotating member provided with an input portion to which torque is input is provided in the other region.
本発明のトルク増幅装置によれば、回転軸に配設した回転部材に、外周の一端部から回転の中心部を通り反対側の他端部に向かって他端部側の途中まで分割するように隙間を設けると共に、一端部と他端部とを通る線により分けた一方の領域に回転軸に固定する固定部を設け、他方の領域にトルクが入力される入力部を設けるようにしたので、入力部から入力されたトルクは固定部を介して回転軸に伝達され、トルクを回転軸に直接伝達する場合に比べて、大きなトルクを出力することができる。よって、同一の軸上で、回転数を減少させることなくトルクを大きくすることができる。従って、装置を簡素化できると共に、小型化することができる。 According to the torque amplifying device of the present invention, the rotating member disposed on the rotating shaft is divided from the one end portion of the outer periphery to the other end portion on the opposite side through the center portion of the rotation to the middle on the other end side. In addition to providing a gap on the other side, a fixed part for fixing to the rotating shaft is provided in one area divided by a line passing through one end and the other end, and an input part for inputting torque is provided in the other area. The torque input from the input unit is transmitted to the rotating shaft through the fixed unit, and a larger torque can be output as compared with the case of directly transmitting the torque to the rotating shaft. Therefore, it is possible to increase the torque on the same shaft without reducing the rotational speed. Therefore, the apparatus can be simplified and downsized.
特に、入力部の中心が、回転中心から回転中心と外周との中間点を結んだ中間線までの中心領域に位置するようにすれば、または、入力部の中心が、一端部と回転中心とを通る線を回転中心を中心として45度以上135度以下の範囲内で回転させた回転方向領域に位置するようにすれば、または、固定部の中心が、一端部と回転中心とを通る線を回転中心を中心として45度以上135度以下の範囲内で回転させた回転方向領域に位置するようにすれば、トルクをより大きくすることができる。 In particular, if the center of the input unit is located in the central region from the rotation center to the middle line connecting the midpoint between the rotation center and the outer periphery, or the center of the input unit is one end and the rotation center. If the line passing through is located in the rotation direction region rotated within the range of 45 degrees or more and 135 degrees or less around the rotation center, or the center of the fixed part passes through one end and the rotation center Is positioned in the rotation direction region rotated within the range of 45 degrees or more and 135 degrees or less with the rotation center as the center, the torque can be further increased.
また、隙間の他端部側を、回転中心から回転中心と外周との中間点を結んだ中間線までの中心領域に設けるようにすれば、十分な強度を確保しつつ、トルクを大きくすることができる。 Also, if the other end of the gap is provided in the central region from the center of rotation to the middle line connecting the center of the center of rotation and the outer periphery, the torque can be increased while ensuring sufficient strength. Can do.
更に、回転軸に対して固定されることなく配設されると共に、回転部材の入力部に対して接続され、回転軸を軸として回転可能な接続部材を備えるようにすれば、入力部を動力源に対して容易に接続することができる。 Furthermore, if the connecting member is provided without being fixed to the rotating shaft, connected to the input portion of the rotating member, and rotatable about the rotating shaft, the input portion is powered. Easy connection to the source.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施の形態に係るトルク増幅装置の構成を表すものであり、図2は図1に示したトルク増幅装置のI方向から見た構成を表すものであり、図3は図2に示したII−II線に沿った断面構造を表すものである。このトルク増幅装置は、回転可能な回転軸10と、この回転軸10に配設された回転部材20とを有している。回転軸10は、例えば棒状であり、図示しない支持部材により回転可能に支持されている。
FIG. 1 shows a configuration of a torque amplifying device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 shows a configuration seen from the I direction of the torque amplifying device shown in FIG. 1, and FIG. 3 represents a cross-sectional structure taken along line II-II shown in FIG. The torque amplifying device includes a rotatable rotating
回転部材20は、例えば、円盤状の本体21を有しており、本体21の中心部には回転軸10に配設するための配設孔22が形成されている。本体21には、また、外周の一端部Aから回転の中心部を通り反対側の他端部Bに向かって、他端部側の途中まで分割するように切り込み状の隙間23が設けられている。更に、回転軸10の長手方向、すなわちI方向から見て、一端部Aと他端部Bとを通る線Cにより分けた本体21の一方の領域20Aには、回転軸10に対して固定するための固定部24が設けられ、他方の領域20Bには、トルクが入力される入力部25が設けられている。このトルク増幅装置では、このように回転部材20に隙間23を設けると共に、一方の領域20Aにおいて回転部材20Aを回転軸10に固定し、他方の領域20Bにトルクを入力する入力部25を設けることにより、入力部25から入力されたトルクは固定部24を介して回転軸10に伝達され、回転軸10にトルクを直接伝達する場合に比べて、大きなトルクを出力することができるようになっている。
The rotating
隙間23の他端部側は、回転部材20のうち、回転軸10の長手方向から見て、回転中心Dから回転中心Dと外周との中間点を結んだ中間線Eまでの中心領域20Cに設けられていることが好ましい。すなわち、中心線Eを超えて他端部Bの方に延長して設けられていないことが好ましい。隙間23をあまり長くすると強度が低下してしまうからである。
The other end side of the
固定部24は、例えば、一方の領域20Aにおいて、本体21の外周から配設孔21に向かって形成された固定穴24Aと、固定穴24Aの内周面に形成されたねじ溝に螺合させて、回転部材20を回転軸10に固定するねじ24Bとを有している。なお、回転軸10には、回転部材20の配設位置に対応して、ねじ24Bを固定する切り欠き11が形成されていることが好ましい。回転部材20をより確実に固定することができるからである。
For example, in one
固定部24の中心は、一方の領域20Aのうち、回転軸10の長手方向から見て、一端部Aと回転中心Dとを通る線を回転中心Dを中心として45度以上135度以下の範囲内で回転させた回転方向領域20Dに位置していることが好ましく、85度以上95度以下の範囲内で回転させた範囲であればより好ましい。トルクをより大きくすることができるからである。なお、固定部24の中心というのは、回転軸10に固定された固定領域の中心を意味している。本実施の形態であれば、回転軸10に接触しているねじ24Bの先端部分の中心である。
The center of the
入力部25は、他方の領域20Bの一部において、例えば本体21から回転軸10の長手方向に突出した凸状に形成されており、図示しない動力源に対して接続される。なお、図示しないが、入力部25は回転軸10の長手方向に窪んだ凹状としてもよく、貫通孔でも貫通しない穴でもよい。入力部25の中心は、他方の領域20Bのうち、回転軸10の長手方向から見て、回転中心Dから回転中心Dと外周との中間点を結んだ中間線Eまでの中心領域20Cに位置していることが好ましい。回転中心Dに近い方がトルクをより大きくすることができるからである。
The
また、入力部25の中心は、他方の領域20Bのうち、回転軸10の長手方向から見て、一端部Aと回転中心Dとを通る線を回転中心Dを中心として45度以上135度以下の範囲内で回転させた回転方向領域20Eに位置していることが好ましく、85度以上95度以下の範囲内で回転させた範囲であればより好ましい。トルクをより大きくすることができるからである。なお、入力部25の中心というのは、回転軸10の長手方向から見た本体21の側面を含む平面において、入力部25が占める領域の中心を意味している。
Further, the center of the
このトルク増幅装置は、また、例えば図4に示したように、回転部材20の入力部25を図示しない動力源に対して接続する接続部材30を備えていてもよい。接続部材30は、例えば、中心部に設けられた配設孔31に回転軸10を通すことにより、回転軸10対して固定されることなく配設されており、回転軸10を軸として回転可能とされている。接続部材30には、回転部材20の入力部25に対応して、入力部25を嵌合させて接続するための嵌合部32が形成されている。嵌合部32は入力部25の形状に合わせて形成される。例えば、入力部25が凸状の場合には、孔状、穴状、または溝状のいずれでもよく、入力部25が凹状の場合には、凸状に形成される。このような接続部材30を設けるようにすれば、接続部材30に図示しない動力源を接続することにより、容易に、トルクを入力部25に入力することができるので好ましい。
For example, as shown in FIG. 4, the torque amplifying device may include a connecting
このトルク増幅装置では、入力部25に動力源が接続され、回転軸10にトルクを利用する装置または部材などが接続されて用いられる。例えば、図1に示したように、動力源から入力部25に矢印Tで示したトルクが入力されると、入力されたトルクは本体21および固定部24を介して回転軸10に伝達され、トルクを回転軸10に直接伝達する場合に比べて、大きなトルクが出力される。
In this torque amplifying device, a power source is connected to the
このように、本実施の形態によれば、回転軸10に配設した回転部材20に、外周の一端部Aから回転の中心部を通り反対側の他端部Bに向かって他端部側の途中まで分割するように隙間23を設けると共に、一端部Aと他端部Bとを通る線Cにより分けた一方の領域20Aに回転軸に固定する固定部24を設け、他方の領域20Bにトルクが入力される入力部25を設けるようにしたので、入力部25から入力されたトルクを固定部24を介して回転軸10に伝達することにより、大きなトルクを出力することができる。よって、同一の軸上で、回転数を減少させることなくトルクを大きくすることができる。従って、装置を簡素化できると共に、小型化することができる。
As described above, according to the present embodiment, the rotating
特に、入力部25の中心が、回転中心Dから回転中心Dと外周との中間点を結んだ中間線Eまでの中心領域20Cに位置するようにすれば、トルクをより大きくすることができる。
In particular, if the center of the
また、入力部25の中心が、一端部Aと回転中心Dとを通る線を回転中心Dを中心として45度以上135度以下の範囲内、更には85度以上95度以下の範囲内で回転させた範囲に位置するようにすれば、トルクをより大きくすることができる。
Further, the center of the
更に、固定部24の中心が、一端部Aと回転中心Dとを通る線を回転中心Dを中心として45度以上135度以下の範囲内、更には85度以上95度以下の範囲内で回転させた範囲に位置するようにすれば、トルクをより大きくすることができる。
Further, the center of the fixed
加えて、隙間23の他端部側を、回転中心Dから回転中心Dと外周との中間点を結んだ中間線Eまでの中心領域20Cに設けるようにすれば、十分な強度を確保しつつ、トルクを大きくすることができる。
In addition, if the other end side of the
更にまた、回転軸10に対して固定されることなく配設されると共に、回転部材20の入力部25に対して接続され、回転軸10を軸として回転可能な接続部材30を備えるようにすれば、入力部25を動力源に対して容易に接続することができる。
Further, the connecting
(実施例1〜7)
図5に示したような実験装置を用いて、トルク増幅装置の効果を調べた。この実験装置は、トルク増幅装置の回転軸10の両端を支持部材41により回転可能に支持し、回転軸10の一方の端に回転盤42を固定して配設し、回転盤42の周縁部にばね43の一端部を取り付け、ばね43の他端部を固定板44に取り付けたものである。トルク増幅装置は、発明を実施するための最良の形態において説明したように、回転軸10に回転部材20と接続部材30とを配設したものを用いた。接続部材30には、外周から中心部に向かって溝33を形成し、重り45を取り付けた棒46を差し込んで、回転部材20の入力部25に矢印T1で示した方向のトルクを入力するようにした。回転部材20については、固定部24の位置および入力部25の位置を図6に示したように実施例1〜7で変化させ、回転軸10の回転状態をそれぞれ調べた。その際、各実施例で、接続部材30に入力するトルクは同一となるようにし、ばね43により回転盤42を回転させるために必要なトルクも同一となるようにした。
(Examples 1-7)
The effect of the torque amplifying apparatus was examined using an experimental apparatus as shown in FIG. In this experimental apparatus, both ends of the
実施例1〜3は、入力部25の位置を固定して固定部24の位置を変化させ、実施例4〜7は、固定部24の位置を固定して入力部25の位置を変化させたものである。具体的には、実施例1では、固定部24の中心位置を、一端部Aと回転中心Dとを通る線を一端部Aから一方の領域20Aの方に回転中心Dを中心として45度から55度の範囲内で回転させた範囲とし、実施例2では、85度から95度の範囲内で回転させた範囲とし、実施例3では、125度から135度の範囲内で回転させた範囲とした。実施例1〜3における入力部25の中心位置は、一端部Aと回転中心Dとを通る線を一端部Aから他方の領域20Bの方に回転中心Dを中心として85度から95度の範囲内で回転させた範囲において、回転中心Dと外周との中間点を結んだ中間線E上とした。
In Examples 1 to 3, the position of the
実施例4では、固定部24の中心位置を実施例2と同一とし、入力部25の中心位置を実施例2と同一の回転方向範囲において実施例2よりも回転中心D側とした。実施例5では、固定部24の中心位置を実施例2と同一とし、入力部25の中心位置を実施例2と同一の回転方向範囲において中間線Eと外周との中間とした。実施例6では、固定部24の位置を実施例2と同一とし、入力部25の中心位置を、中間線E上において、一端部Aと回転中心Dとを通る線を一端部Aから他方の領域20Bの方に回転中心Dを中心として45度から55度の範囲内で回転させた範囲とした。実施例7では、固定部24の位置を実施例2と同一とし、入力部25の中心位置を、中間線E上において、一端部Aと回転中心Dとを通る線を一端部Aから他方の領域20Bの方に回転中心Dを中心として125度から135度の範囲内で回転させた範囲とした。
In the fourth embodiment, the center position of the fixed
また、本実施例に対する比較例1として、接続部材30を回転部材10に直接固定し、溝33に実施例と同一の重り45を取り付けた棒46を差し込んで、回転軸10の回転状態を調べた。更に、比較例2として、隙間23を中心部までしか形成しないことを除き、他は実施例2と同様の構成を有する回転部材20を用い、同様にして回転軸10の回転状態を調べた。比較例3として、入力部25の中心位置を、図6に示したように、中心線E上において、一端部Aと回転中心Dとを通る線を一端部Aから一方の領域20Aの方に回転中心Dを中心として85度から95度の範囲内で回転させた範囲としたことを除き、他は実施例2と同様の構成を有する回転部材20を用い、同様にして回転軸10の回転状態を調べた。その際、各比較例において、接続部材30に入力するトルクおよびばね43により回転盤42を回転させるために必要なトルクは、各実施例と同一となるようにした。得られた結果を表1に示す。
Further, as a comparative example 1 for the present embodiment, the connecting
表1に示したように、比較例1〜3では回転軸10が回転しなかったのに対して、実施例1〜7では回転した。すなわち、一端部Aから他端部側の途中まで隙間23を設けると共に、一方の領域20Aに固定部24を設け、他方の領域20Bに入力部25を設けるようにすれば、大きなトルクを出力することができることがわかった。
As shown in Table 1, in Comparative Examples 1 to 3, the rotating
また、実施例1〜3を比較すると、実施例1,2に比べて実施例2の方がより早く回転した。すなわち、固定部24の中心位置を、一端部Aと回転中心Dとを通る線を回転中心Dを中心として45度以上135度以下の範囲内、更には85度以上95度以下の範囲内で回転させた範囲とすれば、トルクをより大きくできることがわかった。
Further, when Examples 1 to 3 were compared, Example 2 rotated faster than Examples 1 and 2. That is, the center position of the fixed
更に、実施例2,4,5を比較すると、実施例5よりも実施例2の方がより早く回転し、実施例2よりも実施例4の方がより早く回転した。すなわち、入力部25の位置を回転中心Dに近くした方が、トルクをより大きくできることがわかった。
Furthermore, when Examples 2, 4, and 5 were compared, Example 2 rotated faster than Example 5, and Example 4 rotated faster than Example 2. That is, it has been found that the torque can be increased more when the position of the
加えて、実施例2,6,7を比較すると、実施例6,7に比べて実施例2の方がより早く回転した。すなわち、入力部25の中心位置を、一端部Aと回転中心Dとを通る線を回転中心Dを中心として45度以上135度以下の範囲内、更には85度以上95度以下の範囲内で回転させた範囲とすれば、トルクをより大きくできることがわかった。
In addition, when Examples 2, 6, and 7 were compared, Example 2 rotated faster than Examples 6 and 7. That is, the center position of the
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、円盤状の本体21に切り込みを入れて隙間23を形成する場合について説明したが、略半円盤状の2つの物体を組み合わせて、2つの物体の間に隙間を形成するようにしてもよい。
Although the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, the case where the
また、上記実施の形態では、回転部材20をねじ24Bにより回転軸10に固定する場合について説明したが、他の方法により固定するようにしてもよい。
Moreover, although the case where the rotating
モータや車両などのトルクを利用する装置において用いることができる。 It can be used in an apparatus using torque such as a motor or a vehicle.
10…回転軸、11…切り欠き、20…回転部材、20A…一方の領域、20B…他方の領域、20C…中心領域、20D,20E…回転方向領域、21…本体、22…配設孔、23…隙間、24…固定部、24A…固定穴、24B…ねじ、25…入力部、30…接続部材、31…配設孔、32…嵌合部、33…溝、41…支持部材、42…回転盤、43…ばね、44…固定板、45…重り、46…棒、A…一端部、B…他端部、C…線、D…回転中心、E…中心線
DESCRIPTION OF
Claims (8)
この回転軸に対して配設され、外周の一端部から回転の中心部を通り反対側の他端部に向かって他端部側の途中まで分割するように設けられた隙間を有し、かつ、前記回転軸の長手方向から見て、前記一端部と前記他端部とを通る線により分けた一方の領域に、前記回転軸に対して固定する固定部が設けられ、他方の領域に、トルクが入力される入力部が設けられた回転部材と
を備えたことを特徴とするトルク増幅装置。 A rotatable axis of rotation;
It is provided with respect to this rotating shaft, has a gap provided so as to divide from the one end of the outer periphery to the other end on the opposite side through the center of rotation to the middle of the other end, and In one area divided by a line passing through the one end and the other end as viewed from the longitudinal direction of the rotating shaft, a fixing portion for fixing to the rotating shaft is provided, and in the other area, A torque amplifying apparatus comprising: a rotating member provided with an input unit for inputting torque.
ことを特徴とする請求項1記載のトルク増幅装置。 The center of the input unit is located in a central region from the rotation center to an intermediate line connecting intermediate points between the rotation center and the outer periphery in the other region as viewed from the longitudinal direction of the rotation shaft. The torque amplifying device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のトルク増幅装置。 The center of the input part is within a range of 45 degrees or more and 135 degrees or less with the line passing through the one end part and the rotation center as the center, as viewed from the longitudinal direction of the rotation axis in the other area. The torque amplifying device according to claim 1, wherein the torque amplifying device is located in a rotated rotation direction region.
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1に記載のトルク増幅装置。 The center of the fixed part is within a range of 45 degrees or more and 135 degrees or less with the line passing through the one end part and the rotation center as the center, as viewed from the longitudinal direction of the rotation axis, in the one region. The torque amplifying device according to any one of claims 1 to 3, wherein the torque amplifying device is located in a rotated rotation direction region.
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1に記載のトルク増幅装置。 The other end portion side of the gap is provided in a central region of the rotating member from a rotation center to an intermediate line connecting intermediate points between the rotation center and the outer periphery. 4. The torque amplifying device according to any one of 4 above.
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1に記載のトルク増幅装置。 The torque amplifying apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the input unit is formed in a convex shape or a concave shape.
前記隙間は切り込みである
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1に記載のトルク増幅装置。 The rotating member is disk-shaped,
The torque amplifying apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the gap is a cut.
備えたことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1に記載のトルク増幅装置。 A connection member that is disposed without being fixed to the rotation shaft, is connected to an input portion of the rotation member, and is rotatable about the rotation shaft. The torque amplification device according to any one of claims 1 to 7.
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