JP2014009712A - テコの揺動により固定された傘歯車軸との間に発生する軸間距離変動を機械的に自動調整する機構。 - Google Patents

テコの揺動により固定された傘歯車軸との間に発生する軸間距離変動を機械的に自動調整する機構。 Download PDF

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Abstract

【課題】
人力で駆動力を得ている装置や弱い駆動力装置から力を得ようとする場合、テコの作用を用いて力の増幅を図るが、そのさい揺動運動ストロークが短いため噛み合い型歯車のみを用いた動力伝達機構では、運輸関係や発電機の駆動装置には理想的ではなく、回転数を上げようとするとトルクが大きく減じてしまい実用的ではないため、トルクを大きくは減じさせず、かつ１揺動で多数回転可能な機構が望まれる。
【解決手段】
１組の傘歯車を用い、固定した傘歯車からもう一つの傘歯車がブランコできるように２本のアームを出し、ブランコできる傘歯車にはボールねじナットとして用いるための螺旋溝加工を施し、ボスには転がり軸受けを装着し、ブランコアームに関連した部材で連結すると相方の傘歯車歯面を転がり移動でき、テコの作用点にボールねじボルトが平行に倒れられる構造にし、傘歯車ナットに挿入すると１揺動多数回転可能な機構となる。
【選択図】図１

Description

本発明はテコによる揺動運動を傘歯車とボールねじを用い逆作動させることで回転運動に変えるものであるが、そのさいテコは円弧を描いて揺動し、固定された傘歯車軸との間に軸間距離変動が発生するため、それを機械的に自動調整する機構に関する。
人力や微風力発電による駆動力を伝達する部材や機構は主に噛み合い型歯車のみを用いたりチェーンを用いたものが主流である。
歯車ハウジング内に配置される傘歯車装置の配置構造に関する技術がある（特許文献参照)。
特表平２−５０４５４５
テコの揺動運動から駆動力を得ている駆動装置においては、揺動運動ストロークが短いため噛み合い型歯車のみを用いている機構では、トルクを大きく減じさせずに１揺動あたりの回転数を上げることが困難である。
そのため速度を必要とする運輸関係や回転数を必要とする発電機の駆動装置また人力駆動や弱い駆動力機関に噛み合い型歯車のみを用いて駆動力を伝達する機構は理想的ではないため、揺動運動ストロークが短くても１揺動多数回転させられる機構が望まれる。
本発明は上記目的を達成させるため、一言でいうと次のような構成とした。それはテコの動きをボールねじで逆作動させると小さい揺動でも回転を稼ぐこととができ、ナット側の傘歯車がテコの揺動により角度や向き、また歯車の軸間距離が変動してもスムーズに回転できる構造である。
まず揺動するテコの先端であり作用点でもある部位にボールねじボルトをテコと平行に倒れることができるように設ける。ボルトの長さはテコの揺動範囲の長さとしテコ側のみの片支持である。
このボールねじボルトにナットとしての加工を施した傘歯車をナットとして組み合わせる。
このボールねじ傘歯車ナットがかみ合う相手も傘歯車７であり、向きは次の方向に限定される。ボールねじが設けられているテコの揺動する軌跡を面として見た時、この面に傘歯車７の小端面が接するように垂直に向き、傘歯車ナットと互いに中心線が垂直に交差する位置とする。
ボールねじ傘歯車ナットは、テコの作用点でもある先端にテコと平行に倒れることができるようにピンで止められているボールねじボルトに組み込まれているだけなので、このままではテコが揺動すれば相方である傘歯車７からかみ合いがズレてしまい機能しなくなる。そこで本発明のポイントになる部材を次のように設ける。
傘歯車７を支える中心軸からボールねじ傘歯車ナットがブランコできるように２本のアームを出す。ひとつは傘歯車７を片支持している大端面側からのアームと、もうひとつは小端先面側にあるボールねじ傘歯車ナットを挟んだ向い側の軸からアームを出して、ボールねじ傘歯車ナットが傘歯車７の歯面をブランコするような転がり移動ができるようにする。
傘歯車７の中心軸が片支持となっている理由は、傘歯車７の小端先にはボールねじボルトが傘歯車７の中心軸線を垂直に横切る運動をするため、１本の通し軸にすることができないため片支持となっている。
では次にこれらの動きや作用を説明すると次のようになる。テコが揺動すると、添付図面の場合作用点でもあるテコの先端に設けたボールねじが傘歯車ナットを押し上げるが、傘歯車７にはばまれてボルトとは一緒に移動できない。ボルトにはボールねじの特徴である螺旋溝が設けてあるため、傘歯車ナットはその溝に添ってその場で回転することで力を逃がし現状の位置を保ち続けようとして元の位置を目指して回転するいわゆる逆作動をする。
ところがテコの先端は円弧を描いて揺動し傘歯車７から遠ざかるため、ボールねじボルトは変動する距離を埋めるため、テコと止められているピンのところから倒れ込みおじぎをする格好で距離を埋める。
更にボールねじ傘歯車ナット５は傘歯車７の中心軸線ＢＢを中心に適正ピッチを保ちブランコできるようになっており、テコ１の揺動でボールねじボルト６をピン１３で止めている作用点が持ち上がり、ボールねじ傘歯車ナット５がおじぎするように倒れ込むと同時に、ボールねじ傘歯車ナット５は傘歯車７の歯面を転がり移動してブランコアーム４をテコ側に引き寄せ、テコの揺動で傘歯車７との軸間距離が変化した分だけ軸間距離を機械的に自動調整する。
テコの揺動運動から駆動力を得ている駆動装置において、エネルギー変換効率のよいボールねじを逆作動させることで、ストロークの短いテコの揺動運動でも、トルクを大きく減じさせることなく、１揺動多数回転を得ることが可能となる。
速度を必要とする運輸関係や、回転数を必要とする発電機の駆動装置に利用可能となる。
この機構は人力や弱い駆動力をテコで増幅した後、回転運動として取り出す機構に利用可能である。
本発明の構造を示す見取図
揺動するテコ１の先端部であり作用点でもある部位にボールねじボルト６をテコ１と平行に倒れることができるようにピン１３で片支持止めにする。
ボールねじボルト６にボールねじナットとしての加工を施した傘歯車を、ボールねじ傘歯車ナット５として組み合わせる。
このボールねじ傘歯車ナット５がかみ合う相手も傘歯車であり、組合わせと向きは次の方向に限定される。ボールねじが設けられているテコ１の揺動する軌跡を面として見た時、この面に傘歯車７の小端面が接するように垂直に向き、ボールねじ傘歯車ナット５と互いに中心線が垂直に交差する位置とする。
傘歯車７を支える中心軸１０から、ボールねじ傘歯車ナット５がブランコできるように、２本のブランコアーム４を出す。１本は傘歯車７の大端面側から出るブランコアーム４と、もう１本は小端先面側にあるボールねじ傘歯車ナット５を挟んだ向い側の軸からブランコアーム４を出す。
ボールねじ傘歯車ナット５をスムーズに回転させるための転がり軸受け２がボールねじ傘歯車ナット５のボスに取り付けられていて、２本のブランコアーム４は転がり軸受け２をボールねじ傘歯車ナット保持部材３で掴み、ブランコアーム４と連結させる。
傘歯車７の小端先にはボールねじボルトの揺動方向ＡＡと傘歯車７の中心軸線ＢＢとが垂直に交わる運動をするため、傘歯車７の軸は１本の通し軸にすることができないため片支持となっている。
一方向のみの回転を取り出すためにラチェット機構１１を傘歯車７軸に設けておく。
１ テコ
２ 転がり軸受
３ ボールねじ傘歯車ナット支持部材
４ ブランコアーム
５ ボールねじ傘歯車ナット
６ ボールねじボルト
７ 傘歯車
８ 平歯車Ａ
９ 平歯車Ｂ
１０ 傘歯車を支える中心軸
１１ ラチェット機構
１２ 螺旋ミゾ
１３ ピン
１４ ボールねじボルト保持部材
ＡＡ ボールねじボルトの揺動方向
ＢＢ 傘歯車の中心軸線

Claims (1)

  1. 傘歯車をボールねじナットに加工し、揺動させるテコの作用点にテコと平行にボールねじが倒れるよう取り付け、ボールねじ傘歯車ナット部分がかみ合うもう１つの傘歯車の小端面を、揺動するテコの軌跡を面として見た時、垂直に接する方向に向け、歯面を転がり移動可能なように傘歯車が片支持された大端面側中心軸からと、小端側対面の軸とから出したブランコアームに、ボールねじ傘歯車ナットが自在に回転可能な部材を設けたものと連結させることで、テコの揺動により固定された傘歯車軸との間に発生する軸間距離変動を機械的に自動調整する機構。
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