JP2012237372A

JP2012237372A - 増力軸受

Info

Publication number: JP2012237372A
Application number: JP2011106502A
Authority: JP
Inventors: Morihito Nakada; 守人中田
Original assignee: ICE KK
Current assignee: ICE KK
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2031-05-11
Also published as: JP5751924B2

Abstract

【課題】外輪に加えた回転力が内輪に倍力として出力し、そのための手段が同一軸において取りうるので、倍力、増力を得るための構造が簡単となる増力軸受を提供する。
【解決手段】軸受基盤は、内輪と外輪との間に中輪を設けた複合輪であって、相互に回動可能に各輪の間に回転子を介在させてなり、基盤の上面に中心を中心にレバーが列設し配入される環帯凹所を段落して設けるとともに、内輪と外輪とにレバーが押される波形の摺動面を環帯凹所の段落面として形成してあり、外輪における波形のピッチが内輪におけるピッチよりも幅広く形成されており、レバーの配列は、中輪に止ピンで軸支され外輪の摺動面に接合するレバーが、またはこれを主レバーとしてこれと連動する他の副レバーが内輪の摺動面に接合しており、このレバーの配列により外輪の摺動面から受ける波形に伴う押圧力が一又は数個のレバーを介して内輪の摺動面を押圧し、その押圧力で波形の山部を順送りに回動させ得るように構成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、航空機、電気自動車、高齢・身障者用の自転車等の車輪の倍力のために、或いは、風力発電の補助動力等のために使用する増力軸受に関する。

従来の軸受けは、軸に対して回転体を支持するもので、ラジアル軸受とトラスト軸受とに大別され、そのうち、ラジアル軸受は、軸が嵌まる内輪とその外側の外輪との間に多数のベアリングが介在され、各ベアリング（回転子）はリング状の保持器に納められている。

従って、内輪と外輪との間の回転摩擦は極めて少なく、その間に抵抗がないために、軸に対して回転体を円滑に回転されるように軸支できたが、その間に力が倍加されるようなことはなかったから、加えた力よりも多くの力で回転するようにするには、別途に増力機構を加える必要があった。

増力機構としては、例えば自転車では変速機によりその機能を得ることができた。しかし、自転車にはペタルの駆動軸と、車輪の従動軸とが並列する構造
であるからチェーンにより変速機を構成することができるが、同一軸において
は変速機を設けることができなかった。したがって、例えば、手輪と車輪とが同一軸であるような車椅子に増力機構を設けることはできなかった。仮に設けるとすれば非常に複雑な構造となり実際には不可能であり、現在まで身障者には特に僅かな傾斜でもそれを越えるのに非常に苦労が強いられていた。

また、電気自動車においても、現行の出力では上坂において、より多くの電力を必要とし、ガソリン車と比較しても全く競争力が無いという状況であった。

この発明は、上記のような実情に鑑みえて、外輪に加えた回転力が内輪に倍力として出力し、そのための手段が同一軸において取りうるので、倍力、増力を得るための構造が簡単となる増力軸受を提供することを課題とした。

この発明は、上記の課題を解決するもので、軸受基盤は、内輪と外輪との間に中輪を設けた複合輪であって、相互に回動可能に各輪の間に回転子を介在させてなり、基盤の上面に中心を中心にレバーが列設し配入される環帯凹所を段落して設けるとともに、内輪と外輪とにレバーが押される波形の摺動面を環帯凹所の段落面として形成してあり、外輪における波形のピッチが内輪におけるピッチよりも幅広く形成されており、レバーの配列は、中輪に止ピンで軸支され外輪の摺動面に接合するレバーが、またはこれを主レバーとしてこれと連動する他の副レバーが内輪の摺動面に接合しており、このレバーの配列により外輪の摺動面から受ける波形に伴う押圧力が一又は数個のレバーを介して内輪の摺動面を押圧し、その押圧力で波形の山部を順送りに回動させ得るように構成したことを特徴とする増力軸受を提供する。

増力軸受を上記のように構成したから、外輪を回転すると、それに形成されている波形の摺動面も一体に回転するから、内輪に軸支されているレバーは、端が波形の形状に押されて止ピンを中心に回動し、この主レバーまたはこれと連動する副レバーが内輪の波形摺動面を押し波形の山部を順次送りながらこれを回転させるが、波形のピッチが外輪において仕事量が多くなるよう幅広いために、内輪が倍力で回転される。

以上説明したように、この発明の増力軸受によれば、外輪に加えた回転力が内輪に倍力として出力するので、内輪に回転体を取り付けることにより、外輪の回転をその回転体に強力に及ぼすことができ、また、そのための手段が同一軸において取りうる軸受構造であるので、各種の機械や車体、装置等において回転の倍力を得るための構造が極めて簡単且つ簡素となり得るという優れた効果がある。

例えば、航空機が滑走路を経て誘導路を走行する際に本発明増力軸受を車輪に適用すれば、燃費がかなり節約される。また、自転車で山路を登はんする場合や、レーサー用自転車などの変速機中に本発明増力軸受を組み込むことにより運転者を援助できる。さらに車椅子の補助車に本発明増力軸受を適用した場合も、坂道などにおいて強力な登はん力が得られる。また、例えば、風力発電機において、風力が弱まった時の補助動力においても本発明増力軸受の優れた効果が発揮される。

なお、請求項２によれば、構造が特に簡単であり、請求項３によれば、さらに大きな倍力を得ることができる。

この発明の増力軸受を一部において示す平面図である。同増力軸受の一部を横から見た断面図である。一のレバーについて同増力軸受の回転動作を示す一部の平面説明図である。他の実施例を示すとともに、一の主レバーについてリンク機構を示した（他の機構について省略し）一部の平面説明図である。同図において示す増力軸受を横から見た一部断面図である。

この発明の増力軸受は、軸受基盤が内輪２と外輪１との間に一又は複数の内輪が介在される。また、その間の回転子５の形状は様々となる。さらに、外輪１から内輪２に動力を伝達するレバーについても、一個とは限らなく複数個使用されることもある。

図１ないし図３は、この発明の一実施例を示したもので、その増力軸受は、円盤形の基盤となる内輪２と外輪１とその間の中輪３とからなり、内輪２と外輪１とが独立に回転し得るように、それぞれ中輪３との間に回転子５，５，・・が介在されている。なお、この場合、回転子５，５，・・は柱状であって中間部にロール７が設けられる。また、基盤の上面に放射状に多数のレバー９，９，・・が配列され、それぞれは板状であって、中輪３上に止ピン１０で水平に回動可能に止められている。

レバー９，９，・・を配列するために、基盤の上面には、中輪３の低く形成された上面とその両側の内輪２と外輪１との一部が段落している低い上面とからなる環帯凹所１２が設けられる。そこで、内輪２と外輪１の双方に環帯凹所１２の段落側面を有するが、その段落側面はレバー９，９，・・の端が出入りする摺動面１４，１５として波状に形成される。

摺動面１４，１５は、それぞれ波形の山部１４ａ，１５ａと谷部１４ｂ，１５ｂとが同一方位にあって、外輪１側において数倍に幅広いピッチの波形に形成されている。なお、外輪１の外周には歯車の歯１７が形成される。

レバー９，９，・・は、半部が幅広くそれから内側に向かって他の半部が順次幅狭く形成され、両端としての幅広円弧端縁９ａと幅狭円弧端縁９ｂとを有し、それぞれ波形の摺動面１４，１５に接合している。そして、各レバー９，９，・・が（内輪２の中心）に向かっているときに幅広・幅狭円弧端縁９ａ，９ｂがそれぞれ谷部１４ｂ，１５ｂに落ち込んでいる（図１）。

各レバー９，９，・・につき、幅狭くなる端部を挟む一対の保持バネ１３，１３が設けられる。この保持バネ１３，１３は、Ｌ字形の屈折形状であって中輪３の側面に止められる。両保持バネ１３，１３がこうしてレバー９，９，・・の先端に幅狭くなる傾斜縁箇所を弾力的に挟むために、これによりレバー９の動きに幅広円弧端縁９ａ方向へ動く復帰力が得られやすい。

図１の状態において、外輪１を一方向に（図３の矢印参照）回転すると、レバー９，９，・・の幅広円弧端縁９ａが山部１４ａで押され、中輪３とともに止ピン１０が移動することを伴って、これでレバー９，９，・・が傾斜しながら、幅狭円弧端縁９ｂが内輪２の摺動面１５の谷部１５ｂ（山部１５ａの側面）を押して内輪２を一方向に（図３の矢印参照）回転させる。

外輪１をさらに回転させ、レバー９，９，・・が山部１４ａを越えると、幅広円弧端縁９ａが谷部１４ｂに復帰する一方、幅狭円弧端縁９ｂが山部１５ａを越えて谷部１５ｂに落ち込む（図１）。

以上の動作が繰りかえされて外輪１と同時に内輪２が回転するが、摺動面１４，１５の波形につき外輪１においてピッチＬが他方Ｍよりも大きく、Ｌ＞Ｍであるので、外輪１の回転が内輪２の回転に倍力として働く。また、レバー９，９，・・の支点としての止ピン１０がほゞ中間点より外れやゝ基部が長く取られａ＞ｂであるから、Ｌ＞Ｍばかりでなくａ＞ｂも加わって相乗的に倍力が働くものである。

図４および図５は、他の実施例を示したもので、この場合は、軸受基盤が内輪２と外輪１の他に２個の中輪３ａ，３ｂからなり、それぞれの間に回転子５，５，・・が介在されることにより内輪２、外輪１、中輪３ａ，３ｂがそれぞれ自由に回動可能となっている。また、上面には環帯凹所１２を設けられ、環帯凹所１２の縁として外輪１と内輪２とに波状の摺動面１４，１５が形成されている。

以上についてはほゞ実施例１と同じであるが、前記の場合とは違って、外輪１の摺動面１４に接合する主レバー２１と，内輪２の摺動面１５に接合する副レバー２３とは別個であって、その間に多数のレバー２５，２６，２７，２８による倍力リンク機構２０が構成される。３０はレバーの連結ピンであり、主レバー２１は、従属レバー２５を介して間接的に止ピン１０で止められる。３２は倍力リンク機構の中心軸承ピンである。

図４においては倍力リンク機構２２の倍力を説明しており、支点を中心とするレバーの長さをａ，ｂとすると、ａ＞ｂであり、主レバー２１が幅広円弧端縁９ａで摺動面１４からＦkgの力を受けると、幅狭円弧端縁９ｂが摺動面１５にＦ（ａ／ｂ）^２kgの力を及ぼすことをあらわしている。

なお、リンク機構の個数と増力との関係は、複式レバー（ａ＞ｂ）の個数が２個であればＦ（ａ／ｂ）^２、３個であればＦ（ａ／ｂ）^３、４個であればＦ（ａ／ｂ）^４、…ｎ個であればＦ（ａ／ｂ）^ｎとなる。

１外輪
２内輪
３，３ａ，３ｂ中輪
５回転子
９レバー
１０止ピン
１２環帯凹所
１４，１５摺動面
１４ａ，１５ａ山部
１４ｂ，１５ｂ谷部
２０倍力リンク機構
２１主レバー
２３副レバー
２５，２６，２７，２８レバー

Claims

軸受基盤は、内輪と外輪との間に中輪を設けた複合輪であって、相互に回動可能に各輪の間に回転子を介在させてなり、基盤の上面に中心を中心にレバーが列設して配入される環帯凹所を段落して設けるとともに、内輪と外輪とにレバーが押される波形の摺動面を環帯凹所の段落面として形成してあり、外輪における波形のピッチが内輪におけるピッチよりも幅広く形成されており、レバーの配列は、中輪に止ピンで平面回動可能に軸支され外輪の摺動面に接合するレバーが、またはこれを主レバーとしてこれと連動する他の副レバーが内輪の摺動面に接合しており、このレバーの配列により外輪の摺動面から受ける波形接合に伴う押圧力が一又は数個のレバーを介して内輪の摺動面を押圧し、その押圧力で波形の山部を順送りに回動させ得るように構成したことを特徴とする増力軸受。
レバーの配列について、周方向に配列される各レバーが中輪に止ピンで軸支され、一端が外輪の摺動面に他端が内輪の摺動面に接触していることを特徴とする請求項１記載の増力軸受。
レバーの配列について、外輪の摺動面に接触する主レバーと、内輪の摺動面に接触する副レバーとの間に、双方を連携する倍力リンク機構を設けたことを特徴とする請求項１記載の増力軸受。