JP2017505094A - 部品間の運動の相対速度を制御または管理するためのアセンブリ - Google Patents

Abstract

渦電流の形成を介してアセンブリ部品間の動きの相対速度を制御または管理するためのアセンブリおよびその使用方法が、本明細書に記載されている。また、アセンブリおよび方法は、必要な部品の数を最小限に抑えることができ、可動部品の数を最小限に抑えることができ、それによって、より多くの可動部品を有しかつより複雑であり得る技術設計と比較して、アセンブリの機械的耐久性を増加させる。【選択図】 図１

Description

部品間の運動の相対速度を制御または管理するためのアセンブリが、本明細書に記載されている。より詳細には、２つの部品間の運動の相対速度を制御または管理するために渦電流形成を用いたアセンブリが、本明細書に記載されている。

渦電流形成は、部材の回転速度を調整するためにさまざまな態様において使用することができる。さまざまな装置が、例えば懸垂下降する際の、クライマの下降を制御するために、または、例えば、落下を引き起こすようなけがを防ぐために個人用保護具の状況で、存在している。渦電流の発生を使用する他の用途は、電車、ケーブルカー、ジップライン装置、およびジェットコースタのラインの繰り出しを制御することにある。

１つの技術装置は、米国特許出願公開第２０１２／００５５７４０号明細書に公開されている。この装置は、ロータアセンブリを利用している。ロータ自体が、導電性または磁性であってもよいし、それに取り付けられた導電性部材または磁性部材を有していてもよい。回転力が加えられると、ロータは、遠心力により中心軸線から外側におよび磁場（または導電性フィールド）に移動する。ロータが磁場を移動するにつれて、渦電流が生成され、その強度は回転速度に比例する。回転速度が減少するにつれて、ロータはばねによって回転軸線に向かって引き戻される。この装置は広く使用されているが、多くの可動部品を必要とする。別の欠点は、ロータが外側に移動し、磁場が生成されると、磁場がスピン軸線の周囲で連続していないということであり、したがって、連続的な渦電流発生経路を提供しない。

理解され得るように、機械的なアセンブリにおいて部品の数を少なくすることは、組み立てコストを低減するために有効であり得る。また、機械的なアセンブリにおける可動部品は、一般に、メンテナンスを必要とするので、より多くの費用がかかる。可動部品の数を最小限に抑えることは、有効である。渦電流力の発生を最大化することも有効であり、または少なくとも選択肢を一般に提供することが有用である。

アセンブリおよびその使用方法のさらなる態様および利点は、単なる例として与えられる次の説明から明らかとなろう。

渦電流形成技術によりアセンブリ部品間の動きの相対速度を制御または管理するためのアセンブリおよびその使用方法が、本明細書に記載されている。また、このアセンブリおよび方法は、必要な部品の数を最小限に抑えることができ、可動部品の数を最小限に抑えることができ、それによって、より多くの可動部品を有しかつより複雑である技術設計と比較して、アセンブリの機械的耐久性を増加させる。

第１の態様では、
壁と、チューブに画定された空間部とを含むチューブ、および、
チューブの空間部に嵌合されるシリンダ
を備えるアセンブリであって、
使用時、シリンダおよびチューブが、互いに異なる相対回転速度を有し、チューブおよびシリンダまたはその一部が、チューブおよびシリンダ上の力のバランスに起因して生じる制動力の調節を伴って、動きの異なる相対速度に対する渦電流起因の制動力を変化させるよう相互作用する、アセンブリが提供される。

第２の態様では、チューブおよび／またはシリンダの軸線および回転が、ライン（紐）のスプールに連結され得るシャフトにリンクされ、速度制御アセンブリがスプールからのラインの繰り出しの速度を調節する、実質的に上述したアセンブリが提供される。

第３の態様では、実質的に上述したアセンブリに連結されるラインのスプールに物体を連結するステップと、物体を重力によって落下させ、それにより、速度制御アセンブリがスプールからのラインの繰り出しに制動力を生成するシャフト上のトルク力を生成するステップとによって、物体の落下を制動する方法が提供される。

第４の態様では、実質的に上述したアセンブリを含む落下防止安全装置が提供される。

第５の態様では、実質的に上述したアセンブリであって、速度制御システムに連結されたケーブルに接続された吊るされたジップラインの乗客用椅子の加減速を制御するために、ジップラインの乗り物に組み込まれた、アセンブリが提供される。

本発明者らは、さまざまな構成要素が、適用される力の程度を決定するチューブおよびシリンダ上の力のバランスに起因して生じる制動力の調節を伴って、渦電流起因の制動力を変化させるよう相互作用する装置を考案した。

上記の利点は、アセンブリにおける部品の運動の相対速度を制御または管理するための渦電流力の効率的な使用と伝達を依然として提供するいくつかの可動部品を有する、アセンブリおよび方法の提供を含む。

アセンブリおよびその使用方法のさらなる態様は、単なる例として与えられる以下の説明からおよび添付の図面を参照して、明らかとされよう。

非制動位置に部品を有するリードスクリュシャフトを用いたアセンブリの一実施形態の図であり、Ａは斜視図、Ｂは側面図、Ｃは正面図、Ｄは切断線Ａ−Ａに沿った側断面図である。 部分制動位置に部品を有するシャフト上の駆動傾斜部を用いたアセンブリの代替の実施形態の図であり、Ａは斜視図、Ｂは側面図、Ｃは正面図、Ｄは切断線Ａ−Ａに沿った側断面図である。 付勢機構を用いたアセンブリの代替の実施形態の図であり、Ａは斜視図、Ｂは側面図、Ｃは正面図、Ｄは切断線Ａ−Ａに沿った側断面図である。 代替の付勢機構を用いたアセンブリの代替の実施形態の図であり、Ａは斜視図、Ｂは側面図、Ｃは正面図、Ｄは切断線Ａ−Ａに沿った側断面図である。 部分制動位置に部品を有するシャフト上の駆動傾斜部および付勢機構を用いたアセンブリの代替の実施形態の図であり、Ａは斜視図、Ｂは側面図、Ｃは正面図、Ｄは切断線Ａ−Ａに沿った側断面図である。 部分制動位置に部品を有するリードスクリュシャフトおよび重りを用いたアセンブリの一実施形態の図であり、Ａは斜視図、Ｂは側面図、Ｃは正面図、Ｄは切断線Ａ−Ａに沿った側断面図である。 部分制動位置に部品を有するリードスクリュシャフト、重り、および付勢機構を用いたアセンブリの一実施形態の図であり、Ａは斜視図、Ｂは側面図、Ｃは正面図、Ｄは切断線Ａ−Ａに沿った側断面図である。 部分制動位置に部品を有する傾斜部および重り装置を用いたアセンブリの一実施形態の図であり、Ａは斜視図、Ｂは側面図、Ｃは正面図、Ｄは切断線Ａ−Ａに沿った側断面図である。 部分制動位置に部品を有する傾斜部、重り装置、および付勢機構を用いたアセンブリの一実施形態の図であり、Ａは斜視図、Ｂは側面図、Ｃは正面図、Ｄは切断線Ａ−Ａに沿った側断面図である。 使用することができるシリンダおよびチューブの代替形状を示す図である。 多層の同心壁を用いたチューブおよびシリンダ設計の断面側面図である。 図１１に示したものに磁石位置を変えて多層の同心壁を用いたチューブおよびシリンダ設計の代替の断面側面図の実施形態を示している。 多層の同心壁の実施形態の別の断面側面図である。

上述したように、渦電流の形成によりアセンブリ部品間の動きの相対速度を制御または管理するためのアセンブリおよびその使用方法が、本明細書に記載されている。また、このアセンブリおよび方法は、必要な部品の数を最小限に抑えることができ、可動部品の数を最小限に抑えることができ、それによって、より多くの可動部品を有しかつより複雑であり得る技術設計と比較して、アセンブリの機械的耐久性を増加させる。

本明細書の目的のために、「約（ａｂｏｕｔ）」または「おおよそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」という用語やその文法上の変形は、基準の数量、レベル、程度、値、数、頻度、比率、寸法、サイズ、量、重量、または長さに対し、３０％、２５％、２０％、１５％、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％または１％だけ変化する、数量、レベル、程度、値、数、頻度、比率、寸法、サイズ、量、重量、または長さを意味する。

「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」という用語またはその文法上の変形は、少なくとも約５０％、例えば、７５％、８５％、９５％、または９８％をいう。

「含む、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という用語やその文法上の変形は、その包括的な意味を有するべきであり、すなわち、列挙されている直接参照する構成要素だけでなく、他の特定されていない構成要素または要素を含むことを意味すると解釈される。

「チューブ（ｔｕｂｅ）」という用語やその文法上の変形は、一実施形態では、円形シリンダが嵌合する円形の穴すなわち空間部を有する円筒状の要素をいうだけでなく、正方形の外側チューブ壁および円形の空間部または多角形のチューブ壁（内側および外側）または円錐台形のチューブ壁とすることもできる。

「シリンダ（ｃｙｌｉｎｄｅｒ）」という用語やその文法上の変形は、さまざまな形状に言及することができ、その重要な基準は、チューブの空間部スペースに相対して軸線方向におよび／または回転方向に運動するシリンダの能力であり、またはその逆に、すなわち、チューブもまた、シリンダに相対して軸線方向におよび／または回転方向に運動することができる。なお、シリンダは、固体である必要はなく、内部に空間部スペース（複数可）を有していてもよいことに留意されたい。

第１の態様では、
壁と、チューブに画定された空間部とを含むチューブ、および
チューブの空間部に嵌合されるシリンダ
を備えるアセンブリであって、
使用時、シリンダおよびチューブが互いに異なる相対回転速度を有し、チューブおよびシリンダまたはその一部が、チューブおよびシリンダ上の力のバランスに起因して生じる制動力の調節を伴って、動きの異なる相対速度に対する渦電流起因の制動力を変化させるよう相互作用する、アセンブリが提供される。

本発明者は、さまざまな構成要素が、適用される力の程度を決定するチューブおよびシリンダ上の力のバランスに起因して生じる制動力の調節を伴って、渦電流起因の制動力を変化させるよう相互作用する装置を考案した。

シリンダは、
（ａ）シリンダがチューブ空間部の中へと、または外へと少なくとも部分的に通過することができるよう、チューブに対するシリンダの軸線方向の並進運動、および、
（ｂ）チューブ空間部を通る長手方向軸線を中心としたチューブに対するシリンダの回転運動
という２つの異なる運動度（ｔｗｏ ｓｅｐａｒａｔｅ ｄｅｇｒｅｅｓ ｏｆ ｍｏｖｅｍｅｎｔ）によりチューブに対して動作することが可能である。

あるいは、チューブは、
（ａ）シリンダがチューブ空間部の中へと、または外へと少なくとも部分的に通過すこことができるよう、シリンダに対するチューブの軸線方向の並進運動、および、
（ｂ）チューブ空間部を通る長手方向軸線を中心としたシリンダに対するチューブの回転運動
という２つの異なる運動度によりシリンダに対して動作することが可能である。

１つまたは複数の導電性部材および１つまたは複数の磁性部材をチューブおよびシリンダに結合させることができ、チューブおよびシリンダはそれぞれ、磁性部材または導電性部材のいずれかを有し、導電性部材と磁性部材は互いに相互作用するように向きが定められている。

チューブおよびシリンダは共通回転軸線を有することができる。上述したように、チューブおよびシリンダは、さまざまな断面形状を有することができ、円形である必要はない。しかし、チューブの円形の空間部および同様の嵌合する円形シリンダの断面は、最大の度合いの効率を提供することが予想され、したがって、これは、ほとんどの用途について有効であり得る。２つの入れ子式の円形断面を有することで、共通回転軸線は便利な特徴とされ得る。

シリンダは、シリンダおよびチューブの回転軸線を通る回転部材を中心に回転することができる。回転部材はシャフトであってもよいが、他の構成も可能である。他の特徴的要素が、シャフトとベアリングのようなシリンダとの間に含まれてもよい。代替の実施形態では、チューブは、シャフトのような回転部材を中心に回転することができる。

回転部材は、部材の回転運動をシリンダの直線運動に変換するために螺旋溝を含むことができる。螺旋溝のピッチおよび／またはリードを、制動応答を変化させるために変化させることができる。回転部材はリードスクリューであるとよい。螺旋溝を、シリンダの軸線方向運動を制御および／または駆動するために使用することができる。他の方法が、種々の付勢装置または種々の支承面装置などの軸線方向運動を制御および駆動するために使用され得るため、螺旋溝は必須ではなく、螺旋溝は、限定的なものとみなされるべきではない。

導電性部材は、磁性部材よりも幅広であってもよい。必須ではないが、導電性部材が、完全な誘導磁場を発生するように磁性部材よりも幅広である場合、最大の渦電流の発生が起こり得る。より小さい導電性部材の領域が、さらに使用され得るが、より小さな磁場は、低減された渦電流のドラグ形成をもたらすこのような状況で生成され得る。

磁性部材と導電性部材との間の隙間を、渦電流制動力を最大にするために、最小にすることができる。理解され得るように、大きな隙間が、より小さい磁場およびより少ない渦電流ドラグ力の生成につながる。これは、いくつかの状況では有効であるが、最小の取り組みで最大の力を生成するために、実質的に小さな隙間（おおよそ５ｍｍより小さい、すなわち４ｍｍや３ｍｍ、または２ｍｍ、または１ｍｍより小さい）が有用であり得る。

チューブを適所に固定することができ、シリンダは、チューブに対して軸線方向および回転方向に運動することができる。反対の運動（ｏｐｐｏｓｉｔｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ）は、例えばモータによりチューブをシリンダに向かうようにまたはシリンダから離れるように移動させるのに有用であり得るが、本明細書に記載のアセンブリの目的は、必要な部品の全体の数を最小限に抑えること、また、可動部品の数を最小限に抑えることである。

シリンダは、並流または向流方向においてチューブに対して異なる相対速度で回転することができる。理解され得るように、渦電流を発生するために重要であるのは、導電性部材と磁性部材との間の異なる相対回転速度である。これを達成する１つの手段は、チューブである導電性部材とシリンダである磁性部材を有し、各部材を異なる相対速度で回転させることである。上述したように、チューブは、適所に固定され、全く回転しなくてもよい。また、チューブは、シリンダと同じ方向に（ただし、シリンダとは異なる速度で）回転するか、またはシリンダとは反対方向に回転してもよい（この場合、大きな相対速度差に起因してより強い渦電流力をもたらす）。

シリンダは、シリンダおよび／またはチューブが回転していないとき、チューブの少なくとも部分的に外側にあってもよい。シリンダは、シリンダおよび／またはチューブが回転していないとき、少なくとも部分的にチューブ内にあってもよい。アセンブリが静止しているときに軸線方向にシリンダの位置を変化させることにより、回転の開始時の特性を変えることができる。例えば、シリンダがチューブ内に既にある場合は、シリンダ（またはチューブ）が回転すると、即時の渦電流のドラグ力の生成が起こることになる。回転が開始されるときにシリンダがチューブの外側にある場合は、最小限の即時の渦電流力が発生することになり、例えば、ラインの低速の繰り出しが登山用途で必要とされるときのような、少しの回転が所望される場合、この遅延した効果が有用である可能性がある。落下が起こると、ラインの繰り出しは、はるかに速くなり、高速の回転は、その後、ドラグ力および制動効果を生成するために、軸線方向の並進によりシリンダおよびチューブの係合を引き起こす可能性がある。

少なくとも１つの磁石部材の強度および／またはシリンダもしくはチューブ上の位置を変化させることにより、制動応答を変化させることができる。少なくとも１つの導電性部材の化学的組成および／またはシリンダもしくはチューブ上の位置を変化させることにより、制動応答を変化させることができる。この特徴をさらに説明するために、いくつかの技術の渦電流装置は、互いに離間された導電性部材または磁性部材を使用している。この結果は、連続的な磁場よりも低いレベルの渦電流の発生であってもよい。例えば、導電性部材は、磁場の中へとまたは外へと回転運動することができ、したがって、それらは、磁場が連続した場合よりも小さいすなわち効果的でない渦電流のドラグ力を単に作成しているかもしれない。対照的に、チューブおよびシリンダの説明した構成は、チューブ空間部の表面とシリンダの表面の連続的な性質に起因して導電性部材と磁性部材との間に連続的な磁場を発生することを可能にし得る。完全に連続的な渦電流の発生関係の一例は、シリンダが完全に導電性部材から作成されること、またはシリンダの少なくとも外面が導電性部材から作成されるか導電性部材を含むこと、およびチューブ自体またはチューブ空間部の外面が磁性部材から作成されるか磁性部材を含むことであり得る。連続的な界面が、その後、渦電流の発生のために２つの部品間に作成される。連続に満たない界面が所望される場合に、これに対する変化も着手され得るが、連続面を作成する機能は特有であり、この特定の設計の利点とされ得る。

チューブおよびシリンダの回転の相対速度を変化させることにより、制動応答を変化させることができる。上述したように、相対速度は、渦電流を発生させる際に重要である。シリンダおよびチューブの軸線方向位置が変化せず、導電性部材および磁性部材の位置が変化しないと想定すると、渦電流の特性を変える次の方法は、相対回転速度を変更することであってもよい。

シリンダの少なくとも一部が導電性材料を含んでもよく、または導電性材料から形成されてもよく、それにより導電性部材を形成してもよい。チューブの少なくとも一部が導電性材料を含んでもよく、または導電性材料から形成されてもよく、それにより導電性部材を形成してもよい。導電性部材を、シリンダまたはチューブの表面上に配置することができ、同様に、磁性部材は、シリンダまたはチューブの表面上に配置することができる。チューブまたはチューブ空間部の壁は、それ自体が導電性材料または磁性材料であってもよく、シリンダ自体またはシリンダ外部も同様である。

チューブおよび／またはシリンダの軸線方向運動を、少なくとも１つのモータによって作動させることができる。モータを、アセンブリ全体の部品を最小限に抑えかつ可動部品を最小限に抑えるために避ける可能性があるが、必要に応じて組み込むことができる。

アセンブリは、チューブおよび／またはシリンダに直接のまたは非直接の軸線方向力を生成する付勢部材を含むことができ、この付勢部材は、チューブおよび／またはシリンダを一緒に付勢するか、またはチューブおよび／またはシリンダの回転に関し別に付勢する。付勢部材はばねであってもよい。

チューブおよび／またはシリンダの軸線方向運動は、チューブおよび／またはシリンダが回転するときに生じさせることができ、軸線方向運動は、遠心力によるエネルギーを軸線方向の並進に変換することによって引き起こされる。チューブおよび／またはシリンダは、回転軸線からオフセットした少なくとも１つの重りを含むことができ、この重りは、チューブおよび／またはシリンダの回転で遠心力を受ける可能性があり、運動学的関係により遠心力をチューブおよび／またはシリンダ上の軸線方向力に変換することによって、チューブおよび／またはシリンダの相対的な軸線方向運動を引き起こす。重りの回転運動をシリンダまたはチューブの軸線方向運動に変換するレバーは、運動学的関係を形成するように作用することができる。重りは、遠心力の適用で、少なくとも部分的に径方向に移動することができる。代替の実施形態において、重りの遠心力による外側への運動は、傾斜部に作用することによりシリンダの軸線方向運動を引き起こすことができる。

チューブおよび／またはシリンダは複数の層として形成されてもよく、シリンダは例えば中空内部を有し、チューブおよびシリンダの相対運動の前に、最中に、または後に、シリンダはシリンダの外側にわたって少なくとも部分的に延びる外壁とシリンダの中空内部に延びる内壁を有するチューブと嵌合する。チューブおよびシリンダは、複数の入れ子式の同心壁を有することができる。磁石および／または導電性部材を、シリンダ壁および／または１つまたは複数のチューブ壁（外側および／または内側）に配置することができる。さらなる実施形態において、シリンダは、チューブ上の複数の同心壁と嵌合する複数の同心壁層、および壁層の一部またはすべてに配置された磁石および／または導電性部材を有していてもよい。

第２の態様では、チューブおよび／またはシリンダの軸線および回転は、ラインのスプールに連結され得るシャフトにリンクされ、速度制御アセンブリは、スプールからのラインの繰り出しの速度を調節する、実質的に上述したアセンブリが提供される。

上記アセンブリは、繰り出し力が除去されると、繰り出されたラインをスプールに引き戻すための引き込み機構を含むことができる。

ラインのスプールの繰り出しのために加えられる制動力は、加えられたトルクの範囲にわたって続くために実質的に一定の速度であってもよい。

上記のようなアセンブリは筐体を含むことができ、筐体は、アセンブリの少なくとも一部を囲んでいる。筐体は、アセンブリの耐候性のために、また、アセンブリの美観を向上させるために有用であり得る。また、筐体は、偶然の損傷を回避する安全性のために重要であり得る。

第３の態様では、実質的に上述したアセンブリに連結されるラインのスプールに物体を連結するステップと、物体を重力によって落下させ、それにより、速度制御アセンブリがスプールからのラインの繰り出しに制動力を生成するシャフト上のトルク力を生成するステップとによって、物体の落下を制動する方法が提供される。

また、制動力は、きれいに引き込むためにラインに何も取り付けられていない状態の完全に延伸したラインを可能にするのに十分であるほど、ラインの引き込み速度を減少させることも可能である。

加えられるトルクの範囲は、約９ｋｇ、１０ｋｇ、１１ｋｇ、１２ｋｇ、１３ｋｇ、１４ｋｇ、１５ｋｇ、２０ｋｇ、２５ｋｇ、３０ｋｇ、３５ｋｇ、４０ｋｇ、４５ｋｇ、５０ｋｇ、５５ｋｇ、６０ｋｇ、６５ｋｇ、７０ｋｇ、７５ｋｇ、８０ｋｇ、８５ｋｇ、９０ｋｇ、９５ｋｇ、１００ｋｇ、１０５ｋｇ、１１０ｋｇ、１１５ｋｇ、１２０ｋｇ、１２５ｋｇ、１３０ｋｇ、１３５ｋｇ、１４０ｋｇ、１４５ｋｇまたは１５０ｋｇの重さの、ラインに取り付けられる物体をカバーすることが可能である。この範囲を、約９ｋｇ〜約１５０ｋｇとすることができる。

第４の態様では、実質的に上述したアセンブリを含む落下防止安全装置が提供される。

第５の態様では、実質的に上述したアセンブリであって、速度制御システムに連結されたケーブルに接続された懸垂型のジップライン乗客用椅子の加減速を制御するために、ジップラインの乗り物に組み込まれているアセンブリが提供される。

要約すると、説明した装置を用いた部材の相対速度の制御および管理は、以下の２つの例ＡおよびＢについて起こり得る。

［Ａ］シャフトおよびチューブと相互作用するシリンダの実施形態では、次の通り。
・チューブおよびシリンダは、それらの軸線に沿ったチューブおよびシリンダの相対回転が対応する相対並進の動きにリンクされる場合に運動学的関係が存在する態様で接続される。
・シャフトにトルクを加えることによりシャフトの回転とそれによるシリンダの回転を引き起こす。
・シリンダの回転の結果として、シリンダに渦電流のドラグトルクの形成をもたらす。および／または、
・慣性トルクが、適用されたシャフトの回転加速度に起因してシリンダによって生成される。
・運動学的関係は、シリンダに対応する軸線方向力を与える。
・付勢装置を、シャフトとシリンダとの間に接続することができるため、付勢部はシャフトおよびシリンダの相対回転と関係し、シリンダとシャフトの相対回転は、渦ドラグトルクおよび慣性トルクが付勢装置の引き戻しトルクによって釣り合っている場合に、平衡に達する。または、
・付勢装置は、シリンダと「接地」本体（場合により、チューブまたは支持構造）との間に接続されるため、付勢部はシャフトおよびシリンダの相対並進と関係し、シリンダおよびシャフトの相対並進は、渦ドラグトルクおよび慣性トルクの運動学的関係によって誘導される軸線方向誘導力が付勢装置の軸線方向の引き戻し力によって釣り合っている場合に、平衡に達する。および、
・シャフト、シリンダ、およびチューブの得られた平衡位置は、シャフトの回転速度および加速度に基づいて制御された渦電流誘導の制動トルクを提供する。および、
・誘導されたトルクは、加えられたトルクと釣り合う。

［Ｂ］次のようなシャフトと相互作用するシリンダ。
・シャフトおよびシリンダは、相対並進の動きが可能とされ、遠心システムが、シャフトの回転の際にシリンダに軸線方向力を加えるように配置される場合に運動学的関係が存在する態様で接続される。および、
・付勢装置は、シリンダと「接地」本体（場合により、チューブまたは支持構造）との間に接続されるため、付勢部はシャフトおよびシリンダの相対回転と関係し、シリンダおよびシャフトの相対並進は、遠心力による軸線方向誘導力が付勢装置の軸線方向の引き戻し力によって釣り合っている場合に、平衡に達する。および、
・シャフト、シリンダ、およびチューブの得られた平衡位置は、シャフトの回転速度および加速度に基づいて制御された渦電流誘導の制動トルクを提供する。および、
・誘導されたトルクは、印加されたトルクと釣り合う。

上記アセンブリの利点は、効率的な態様で、部品間の動きの相対速度を制御または管理する能力を含み、この態様はまた、必要な部品の全体の数を最小限に抑えることが可能であり、また、可動部品の数を最小限に抑えることが可能である。一般に機械的な装置において、可動部品では、機械的な物体が機能しなくなるかまたはメンテナンスを必要とするため（したがって、よりコストがかかるため）、可動部品の数を減少させることにより、アセンブリの機械的耐久性を向上させることができる。

また、上記の実施形態は、個別にまたはまとめて、本出願の明細書に参照されるすなわち示されている部品、要素、および特徴、ならびに２つ以上の前記部品、要素、または特徴の、任意のまたはすべての組み合わせで構成されていると、概して言うことができ、ここで、特定の統合品が、本実施形態が関連する技術で均等物と知られているものとして本明細書に記載され、このような公知の均等物は、個別に記載のように本明細書に組み込まれるとみなされる。

特定の統合品が、本発明が関連する技術で均等物と知られているものとして本明細書に記載されている場合には、このような公知の等価物は、このような公知の均等物は、個別に記載のように本明細書に組み込まれるとみなされる。

具体例
上記のアセンブリおよび使用方法について、以下の具体例を参照して説明する。

例１
図１のＡ〜Ｄを参照すると、アセンブリの一実施形態が示されている。図示のアセンブリ１は、内壁３Ａおよび外壁３Ｂを有するチューブ２ならびにその中の空間部４を含んでいる。また、アセンブリ１は、シリンダ５を含んでいる。シリンダ５は、２つの運動度をもってチューブ２に相対して運動し、この２つの運動度は、矢印Ａに沿ってチューブ２の空間部４に出入りする軸線方向の並進と、チューブ２に相対する回転運動Ｂである。軸線方向運動Ａは、完全にまたは部分的に空間部４に出入りすることができる。図示の実施形態では、チューブ２およびシリンダ５は、共通の回転中心軸線を共有している。シリンダ５は、シャフト７を中心として方向Ｂで回転することができる。シャフト７は螺旋溝をシャフト上に有することができ、シャフト７が方向Ｂで回転すると、チューブ２に対してシリンダ５を軸線方向運動Ａに駆動する。チューブ２およびシリンダ５は、１つまたは複数の導電性部材および磁性部材（不図示）を含むことができる。一実施形態では、導電性部材はチューブ２上にあってもよく、またはチューブ２自体が導電性部材であってもよく、および磁性部材はシリンダ５上にあってもよく、またはシリンダ５自体が磁性部材であってもよい。逆の状況も可能であり、導電性部材はシリンダ５にあってもよく、またはシリンダ５自体が導電性部材であってもよく、磁性部材はチューブ２上にあってもよく、またはチューブ２自体が磁性部材であってもよい。使用中に、チューブ２およびシリンダ５が、異なる相対回転速度を有する場合、渦電流のドラグ力が、近接して配置されたときに回転に抵抗して、部材２と部材５との間に生じる。一実施形態では、チューブ２を適所に固定することができ、シリンダ５は回転する。シリンダ５がチューブ２に入ると、渦電流力（不図示）がシリンダ５の回転Ｂにドラグ力を生じさせ、回転Ｂの速度は低下する。理解され得るように、渦電流力は必ずしもすべての回転Ｂを停止しないが、チューブ２の空間部４内のシリンダ５の運動によって生成される相対的な磁場に関連するレベルまで回転速度を抑制させる。高速の相対回転運動Ｂは、例えば、強力な制動力をもたらすことができる。他の実施形態では、チューブ２はまた、シリンダ５と同じ方向（ただし、異なる相対速度で）またはシリンダ５と逆の回転方向に回転することができる。

上記のように、シャフト７は、シリンダ５の軸線方向運動を駆動する螺旋溝を有することができる。螺旋溝は、ねじ山であってもよく、またはリードスクリューであってもよい。螺旋溝のピッチおよび／またはリードを、制動応答を変化させるために変化させることができる。一例として、ピッチおよび／またはリードにより、例えば、シャフト７の少しの回転がシリンダ５の大きな軸線方向の並進Ａを引き起こし、これにより、シリンダ５がチューブ２内に迅速に移動し、渦電流力が生成されるため、迅速な制動力が適用される。その逆の場合も可能であり、ピッチ／リードは、低速の軸線方向Ａの進行を単に可能にするために変更され、このため、低速制動応答が得られる。

図２のＡ〜Ｄは、代替の実施形態を示しており、ここでは、シリンダ５の軸線方向運動は、シリンダ５のインタフェース１３の周りの傾斜面１６によって駆動され得る。シリンダ５が回転するにつれて、シリンダ５は、チューブ２の空間部４に強制される。この例では、運動を駆動するためにシャフト７上にねじ山は必要とされない。

図３のＡ〜Ｄは、代替の実施形態を示しており、ここでは、シリンダ５の軸線方向運動は、ばね８のような付勢機構によっても影響され得る。ばね８を、制動作用の特性を変更するために使用することができる。例えば、ばね８は、チューブ２からシリンダ５を引くように付勢され得る。シリンダ５の回転を十分に減速すると、本実施形態におけるばね８は、チューブ２からシリンダ５を引くように作用することができ、このため制動力を解放する。代替の実施形態では、長い時間にわたり制動力を維持したり、制動力が適用される範囲内でのペースを加速したりするために、チューブ２内にシリンダ５を強制する代わりにばね８を用いてもよい。

図４のＡ〜Ｃは、さらなる代替の付勢装置を示している。示されているアセンブリ１内のシリンダ５は、バーに取り付けられるか、またはシリンダ部分１８を２つの付勢部材２３，２４を介してシリンダ５の両側に接続された部分１８の各遠位端部に固定され得る。シリンダ５のばね部材の接続点は、バー１８の接続点に対してオフセットされている。シリンダ５が回転すると、オフセットは、完全に効果的に、バー１８とシリンダ５との間の距離を長くすること、および空間部４内にシリンダ５を強制することを、低減するかまたは消失させる。回転Ｂが減速または停止すると、付勢部材２３，２４は、バー１８に向かっておよび静止位置でのオフセットにシリンダ５を引き戻す。

図５のＡ〜Ｄは、図２のＡ〜Ｄに示される実施形態が、傾斜部１３の軸線Ａの変位と付勢部８の軸線Ａの変位の両方の効果を組み合わせるために、ばね８のような付勢手段と組み合わせることができる方法を示している。

図６のＡ〜Ｄは、遠心力の成分を、アセンブリ１の特性を変更するために使用することもできる方法を示している。図示の例では、重り１１を、シリンダ５に接続することができる。シリンダ５が回転すると、重り１１も回転し、遠心力が方向Ｆで重りに作用する。運動学的関係により、シリンダ５をチューブ２の内外に押す（または引く）ために、重り１１に対する遠心力Ｆを、シリンダ５に対する軸線方向力Ａに変換することができる。運動学的関係は、レバー装置１２を介していてもよい。この特性を調整する手段は、特定の実施形態において有用であり得る。

また、図６のＡ〜Ｄに示されるように、シャフト７を、ラインのスプール９に取り付けすることができ、そこに、人物のような物体（不図示）を取り付けすることができる。例えば、物体が重力により落下するような方向Ｘで、力がラインおよびスプール９に印加されるにつれて、ラインはスプール９から繰り出され、方向Ｂでスプール９およびシャフト７の回転を引き起こし、これにより、シリンダ５をチューブ２の空間部４に出入りさせる。一例として、人物が、ある高さから落下する物体であってもよい。重力によってラインがスプール９から繰り出されるため、スプール９が回転する。スプール９の回転がシャフト７の回転を引き起こし、これにより、順に、シリンダ５は、適所に固定され得るチューブ２の空間部４に入る。チューブ２とシリンダ５の異なる回転速度により、渦電流のドラグ力（不図示）が発生し、このため、ライン上の人物の落下が遅くなる。

図７のＡ〜Ｄは図６のＡ〜Ｄと同じ遠心力による構成を示しているが、シリンダ５をチューブ２の空間部４に引き込んだり、そこから外に強制したりするのを支援するために、付勢部８が含まれている。

図８のＡ〜Ｄは、遠心力方式および傾斜方式の両方を使用してシリンダ５の軸線方向の並進Ａを強制する別の方法を示している。シャフト７が回転すると、重り１５は、方向Ｆで外側に移動することを強制され、これにより、シリンダ５の軸線方向の並進Ａを引き起こすシリンダ５の傾斜面１６に作用する。回転速度Ｂが減少すると、重り１５に作用する遠心力Ｆが減少し、シリンダ５は引き込まれていない位置に戻る。

図９のＡ〜Ｄは、図８のＡ〜Ｄと同じ実施形態を示しており、ここでは、付勢ばね８がまた、チューブ２の空間部４に出入りするシリンダ５の軸線方向運動Ａの特性を変更するために使用されている。

図１０は、いくつかの別の代替のチューブ２およびシリンダ５の構成を示している。上記の実施形態は、円形の空間部を有する円形チューブ２を利用するが、チューブ２は、正方形のような任意の多角形の外形を有してもよい。前の図に示すように、チューブ２の内部の空間部形状は円形であってもよいが、楕円形、正方形、六角形などとすることも可能である。同様に、前の図は、円形断面のシリンダ５を示しているが、シリンダ５は、さまざまな形状をとることができ、また、中空であってもよい。

例２
多層壁のアプローチを使用することも可能である。

図１１〜図１３に示すように、シリンダ５０は中空５１であり、補足的な中空６１を有するチューブ６０と嵌合する。シリンダおよびチューブの重なり合う壁５２，６２が、磁石および／または導電性部材を含んでもよく、これにより、渦電流調整を変化させることができる。図１１および図１２は、中空のシリンダ５０と入れ子式になっている多層チューブ６０を示しており、２つの代替の磁石６３がチューブ壁６２を構成している。図１３は、チューブ６０およびシリンダ５０の両方が、互いに嵌合する複数の同心壁５２，６２を有する場合の、多層壁５２，６２によるアプローチを示している。

アセンブリの態様および使用方法は、単なる一例として記載されており、修正や追加が、本明細書の特許請求の範囲から逸脱することなくなされ得ることが理解されるべきである。

Claims (35)

1. 壁と、内部に画定された空間部とを含むチューブ、および、
   前記チューブの前記空間部に嵌合されるシリンダ
   を含むアセンブリであって、
   使用時、前記シリンダおよび前記チューブが互いに異なる回転の相対速度を有し、前記チューブおよび前記シリンダまたはその一部が、前記チューブおよび前記シリンダ上の力のバランスに起因して生じる制動力の調節を伴って、動きの異なる相対速度に対する渦電流誘導の制動力を変化させるよう相互作用する、アセンブリ。
2. 前記シリンダは、
   （ｃ）前記シリンダが前記チューブの前記空間部の中へと、または外へと少なくとも部分的に通過することができるようにする、前記チューブに対する前記シリンダの軸線方向の並進と、
   （ｄ）前記チューブの前記空間部を通る長手方向軸線を中心とした前記チューブに対する前記シリンダの回転と
   をいう２つの異なる運動度をもって、前記チューブに対して運動する、請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記チューブは、
   （ｃ）前記シリンダが前記チューブの前記空間部の中へと、または外へと少なくとも部分的に通過することができるようにする、前記シリンダに対する前記チューブの軸線方向の並進と、
   （ｄ）前記チューブの前記空間部を通る長手方向軸線を中心とした前記シリンダに対する前記チューブの回転と
   をいう２つの異なる運動度をもって、前記シリンダに対して運動する、請求項１に記載のアセンブリ。
4. １つまたは複数の導電性部材および１つまたは複数の磁性部材が、前記チューブおよび前記シリンダに結合され、前記チューブおよび前記シリンダはそれぞれ、前記磁性部材または前記導電性部材のいずれかを有し、前記導電性部材と前記磁性部材とは、互いに相互作用するように向きが定められている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアセンブリ。
5. 前記チューブおよび前記シリンダが共通の回転軸線を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のアセンブリ。
6. 前記シリンダが、前記シリンダおよび前記チューブの回転軸線を通る回転部材を中心に回転する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のアセンブリ。
7. 前記チューブおよび前記シリンダが、それらの軸線に沿った前記チューブおよび前記シリンダの相対的な回転が対応する相対的な並進の動きにリンクされる場合に運動学的関係が存在する態様で接続されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のアセンブリ。
8. 導電性部材が磁性部材よりも幅広である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のアセンブリ。
9. 磁性部材と導電性部材との間の隙間が、渦電流の形成に起因する回転に対する前記制動力を最大にするために最小にされている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のアセンブリ。
10. 前記チューブが適所に固定され、前記シリンダが、前記チューブに対して軸線方向および回転方向に運動する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のアセンブリ。
11. 前記シリンダが適所に固定され、前記チューブが、前記シリンダに対して軸線方向および回転方向に運動する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のアセンブリ。
12. 前記シリンダおよび前記チューブが、並流方向または向流方向で異なる相対速度で回転する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のアセンブリ。
13. 前記シリンダおよび前記チューブは、前記シリンダおよび／または前記チューブが回転していないとき、少なくとも部分的に互いに離間されている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のアセンブリ。
14. 前記シリンダは、前記シリンダおよび／または前記チューブが回転していないとき、少なくとも部分的に前記チューブ内にある、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のアセンブリ。
15. 少なくとも１つの磁性部材の強度および／または前記シリンダもしくは前記チューブ上の位置を変化させることにより、制動応答を変化させる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のアセンブリ。
16. 少なくとも１つの導電性部材の鉄含有量および／または前記シリンダもしくは前記チューブ上の位置を変化させることにより、制動応答を変化させる、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のアセンブリ。
17. 前記チューブおよび前記シリンダの相対的な回転速度を変化させることにより、制動応答を変化させる、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のアセンブリ。
18. 前記シリンダの少なくとも一部が、導電性材料を含み、または導電性材料から形成されることにより導電性部材を形成している、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のアセンブリ。
19. 前記チューブの少なくとも一部が、導電性材料を含み、または導電性材料から形成されることによりそれ自体が導電性部材を形成している、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のアセンブリ。
20. 前記チューブおよび／または前記シリンダの軸線方向運動が、少なくとも１つのモータによって作動される、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のアセンブリ。
21. 当該アセンブリが、前記チューブおよび／または前記シリンダに直接のまたは非直接の軸線方向力を生成する付勢部材を含み、前記付勢部材は、前記チューブおよび／または前記シリンダの回転と一緒にまたは別に、前記チューブおよび／または前記シリンダを付勢する、請求項１〜２０のいずれか一項に記載のアセンブリ。
22. 前記チューブおよび／または前記シリンダの軸線方向運動が、前記チューブおよび／または前記シリンダが回転するときに生成され、前記軸線方向運動は、遠心力によるエネルギーを軸線方向の並進に変換することによって引き起こされる、請求項１〜２１のいずれか一項に記載のアセンブリ。
23. 前記チューブおよび／または前記シリンダが、回転軸線からオフセットした少なくとも１つの重りを含み、前記重りは、前記チューブおよび／または前記シリンダの回転で遠心力を受け、運動学的関係により前記遠心力を前記チューブおよび／または前記シリンダ上の軸線方向力に変換することによって、前記チューブおよび／または前記シリンダの相対的な軸線方向運動を引き起こす、請求項１〜２２のいずれか一項に記載のアセンブリ。
24. 前記重りの回転運動を前記シリンダまたは前記チューブの軸線方向運動に変換するレバーが、運動学的関係を形成するように作用する、請求項２３に記載のアセンブリ。
25. 前記重りが、遠心力により、少なくとも部分的に径方向に移動する、請求項２４に記載のアセンブリ。
26. 前記チューブおよび／または前記シリンダの軸線および回転が、ラインのスプールに連結されるシャフトにリンクされ、当該アセンブリが前記スプールからの前記ラインの繰り出しの速度を調節する、請求項１〜２５のいずれか一項に記載のアセンブリ。
27. 繰り出し力が除去された場合に、繰り出された前記ラインを前記スプールに引き戻す引き込み機構を含む、請求項２６に記載のアセンブリ。
28. 前記ラインの前記スプールの繰り出しに加えられる制動力が、加えられたトルクの範囲にわたって続くよう実質的に一定の速度である、請求項２６または２７に記載のアセンブリ。
29. 当該アセンブリが筐体を含み、前記筐体は当該アセンブリの少なくとも一部を囲んでいる、請求項１〜２８のいずれか一項に記載のアセンブリ。
30. 前記チューブおよび／または前記シリンダが、複数の入れ子式の同心壁で形成されている、請求項１〜２９のいずれか一項に記載のアセンブリ。
31. 請求項２６〜２８のいずれか一項に記載のラインのスプールに物体を連結し、前記物体が重力によって落下することによってシャフトにトルク力を生成するのを可能にするステップによって、物体の落下を制動する方法であって、前記トルク力により、前記アセンブリが前記スプールからの前記ラインの繰り出しに制動力を生成する、方法。
32. 制動力が、前記ラインを正しく引き込むために前記ラインに何も取り付けられていない状態で前記ラインを完全に延伸することができるほど十分に前記ラインの引き込み速度を減少させる、請求項３１に記載の方法。
33. 加えられたトルクの範囲が、前記ラインに取り付けられた約９ｋｇ〜約１５０ｋｇの重さの物体をカバーする、請求項３１または３２に記載の方法。
34. 請求項１〜３０のいずれか一項に記載のアセンブリを含む落下防止安全装置。
35. 懸垂型のジップライン乗客用椅子の加減速を制御するためにジップラインの乗り物に組み込まれている、請求項１〜３０のいずれか一項に記載のアセンブリ。

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