JP2019158039A

JP2019158039A - 駆動装置

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Publication number: JP2019158039A
Application number: JP2018046842A
Authority: JP
Inventors: 一郎近野; Ichiro Konno
Original assignee: Toyoflex Corp
Current assignee: Toyoflex Corp
Priority date: 2018-03-14
Filing date: 2018-03-14
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2038-03-14
Also published as: JP7144946B2

Abstract

【課題】適用範囲が広く、駆動ロスを少なくできる駆動装置を提供する。【解決手段】互いに交差する方向に回転駆動シャフト１１と回転従動シャフト１２を設けたハウジング１３内に無端循環経路２０を設け、この無端循環経路２０内を転動する複数の駆動力伝達子１８，１８，１８・・・を用いて前記回転駆動シャフト１１から前記回転従動シャフト１２へ回転駆動力を伝達する駆動装置１０であって、前記回転駆動シャフト１１にはその一部を前記無端循環経路２０に臨ませて前記駆動力伝達子１８．１８・・・を前記回転従動シャフト１２に向けて連続的に送り出すスプロケット１５を設け、前記回転従動シャフト１２には前記無端循環経路２０内にその一部を臨ませて前記スプロケット１５から前記無端循環経路２０を介して送られてきた駆動力伝達子１８，１８，１８・・・によって回転を促され同時に前記無端循環経路２０を介して前記回転駆動シャフト１１のスプロケット１５に向けて送り出すスプロケットロータ１６を設けたことで解決した。【選択図】図１

Description

本発明は、回転駆動シャフトの回転を無端循環経路内に配設される一連の駆動力伝達子によって回転従動シャフトへ伝達する駆動装置に関するものである。

回転駆動シャフトから回転従動シャフトへと回転力を伝達する伝動装置としては、ベルト、ロープ、チェーン、ギア、空気や液体等の作動流体、磁力等を用いるものが一般的である。

また、特許文献１，２，３等に掲載されているように、無端循環経路内を移動する一連の駆動力伝達子を用いた伝動装置も公知となっている。

特開平７−１７４２０６号公報特開２００４−２１８６５１号公報特表２００５−５０９８１０号公報特開平５−１８７４４０号公報

しかしながら、前記従来の伝動装置には、次のような問題がある。

まず、ベルト、ロープ又はチェーンを用いるものは、駆動用及び従動用のプーリーやスプロケットを同一平面上に位置させることができる場合にしか適用できないので、適用範囲が限定される。

また、ベルト又はロープを用いるものは、これら自身の伸びにより駆動ロスが発生する。同様に、作動流体を用いるものも、作動流体の圧縮、膨張等によって駆動ロスが発生する。

ギアを用いるものは、回転駆動シャフトと回転従動シャフトとの距離や軸角度によっては歯車の製作が困難となり、装置への組み込みも難しくなる。したがって、この場合も適用範囲が限定される。

さらに、駆動力伝達手段として無端循環経路内に連続して配設した駆動力伝達子（鋼球）を用い駆動力を伝達する装置は特許文献４により公知であるが、回転駆動力を往復動作に駆動変換するものであり、駆動力伝達手段として無端循環経路内に連続して配設した駆動力伝達子（鋼球）を用い、互いに交差する方向に向けた回転駆動シャフトと回転従動シャフトの間で、回転駆動シャフトの回転駆動力を回転従動シャフトへ回転駆動力として伝達するものは、知られていない。このような駆動力伝達装置を用いると、回転駆動シャフトに対して交差する方向に配置された回転従動シャフトに対して駆動力を伝達する場合のような従来公知の上記駆動力伝達手段では対応し難い場合に対応できる利点がある。

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたもので、駆動ロスが少なく、従来技術では対応し難い互いに交差して離間配置された回転駆動シャフトと回転従動シャフトの間に回転駆動力を伝達できる駆動装置を提供しようとするものである。

前記課題を解決するため、請求項１の本発明係る駆動装置は、互いに交差する方向に回転駆動シャフトと回転従動シャフトを設けたハウジング内に無端循環経路を設け、この無端循環経路内を転動する複数の駆動力伝達子を用いて前記回転駆動シャフトから前記回転従動シャフトへ回転駆動力を伝達する駆動装置であって、前記回転駆動シャフトにはその一部を前記無端循環経路に臨ませて前記駆動力伝達子を前記回転従動シャフトに向けて連続的に送り出すスプロケットを設け、前記回転従動シャフトには前記無端循環経路内にその一部を臨ませて前記スプロケットから前記無端循環経路を介して送られてきた駆動力伝達子によって回転を促され同時に前記無端循環経路を介して前記回転駆動シャフトのスプロケットに向けて送り出すスプロケットロータを設けたことを特徴とする。

請求項２の本発明係る駆動装置は、請求項１に記載の駆動装置において、前記回転駆動シャフトの側にスプロケットロータを取り付けたことを特徴とする。

請求項３の本発明係る駆動装置は、請求項１に記載の駆動装置において、前記回転駆動シャフトの側にスプロケットロータを取り付け、前記回転従動シャフトの側にスプロケットを取り付けたことを特徴とする。

請求項４の本発明に係る駆動装置は、前記スプロケットにその外周面に，前記駆動力伝達子を嵌合させる球面ディンプルの駆動力伝達子嵌合穴が設けられることを特徴とする。

請求項５の本発明に係る駆動装置は、前記スプロケットにその外周面に、前記駆動力伝達子を嵌合させる底面が平面的な駆動力伝達子嵌合穴が設けられることを特徴とする。

請求項６の本発明に係る駆動装置は、前記スプロケットロータの外周面に、前記駆動力伝達子を嵌合させる断面半円形状の溝部が軸方向へスパイラル状に設けられていることを特徴とする。

請求項７の本発明に係る駆動装置は、前記スプロケットロータの外周面に、前記駆動力伝達子を嵌合させる半円形状の溝部が軸方向に設けられていることを特徴とする。

請求項８の本発明に係る駆動装置は、前記無端循環経路が、前記スプロケットと前記スプロケットロータが嵌まり込む部分を除いて前記ハウジング内に設置されたチューブで形成されていることを特徴とする。

請求項９の本発明に係る駆動装置は、前記無端循環経路が、前記スプロケットと前記スプロケットロータが嵌まり込む部分を除いて前記ハウジング内に形成された連通路であることを特徴とする。

請求項１０の本発明に係る駆動装置は、前記無端循環経路が、前記スプロケットと前記スプロケットロータの間で直線的に形成されることを特徴とする。

請求項１の本発明によれば、回転駆動シャフトの回転によってスプロケットが回転すると、駆動側駆動力伝達子嵌合部によって駆動力伝達子に駆動力が付与され、無端循環経路内に配設された一連の駆動力伝達子が押されて無端循環経路に沿って移動する。このとき、従動側駆動力伝達子嵌合部を介してスプロケットロータが回転駆動され、回転従動シャフトが回転駆動される。このようにして、一連の駆動力伝達子によって回転駆動シャフトから回転従動シャフトへと回転駆動力が伝達される。

請求項１の本発明によれば、一連の駆動力伝達子が無端循環経路内を駆動されることで回転駆動シャフトから回転従動シャフトへと回転が伝達されるので、回転駆動シャフトと回転従動シャフトの位置関係がどのような場合であっても適用でき、適用範囲が広い。また、駆動力伝達子によって回転駆動力が伝達されるので、フリクションが少なくて済み、駆動ロスを抑制することができる。

ところで、請求項１の本発明において、駆動側駆動力伝達子嵌合部と従動側駆動力伝達子嵌合部は、これらをスプロケットとスプロケットロータのそれぞれの軸線を中心とする円周上に連続的に配設し、これに対応して、駆動側駆動力伝達子案内溝と従動側駆動力伝達子案内溝も、スプロケットとスプロケットロータのそれぞれの軸線を中心とする円周上に配設するのが好ましい。このようにすれば、スプロケットの回転力が駆動側駆動力伝達子嵌合部を介して駆動力伝達子に効率的に伝達され、且つ、一連の駆動力伝達子の移動力が従動側駆動力伝達子嵌合部を介してスプロケットロータに効率的に伝達されるからである。

次に、請求項２の本発明に係る駆動装置は、回転駆動シャフトと回転従動シャフトの双方にスプロケットロータを用いたことから、両者のスプロケットロータの径を同じくすると、連絡路をより摩擦の少ない直線的かつ平行なものに構成できるものである。

次に、請求項３の本発明に係る駆動装置は、回転駆動シャフトの側にスプロケットロータを用い、回転従動シャフトの側にスプロケットを用いたものである。

次に、請求項４の本発明に係る駆動装置は、球状に形成した駆動力伝達子とフィットし易くなるものである。

請求項５の本発明によれば、このように構成しても本発明の目的を達成できるものである。

請求項６の本発明に係る駆動装置は、このように構成しても、本願発明の目的を達成で
きるものである。

請求項７の本発明に係る駆動装置は、駆動力伝達子案内溝が前記駆動力伝達子の移動方向に沿って形成されるため、駆動力伝達子の移動がよりスムーズになるものである。

請求項８の本発明によれば、無端循環経路の構成する専用のチューブがハウジング内に設けられることから、ハウジングの材料の選択範囲が広がり、製造コストを下げることができるものである。

請求項９の本発明によれば、無端循環経路の形成が容易であるという利点がある。

請求項１０の本発明によれば、このように構成しても、本発明の目的を達成できる。

本発明の実施例１に係る駆動装置の、内部を透視した全体斜視図である。図１の内部構造のみを示す斜視図である。図１の駆動装置のＡ矢視図である。図２の駆動装置のＡ矢視図である。図１の駆動装置のＢ矢視図である。図２の駆動装置のＢ矢視図である。図１の駆動装置のＣ矢視である。図２の駆動装置のＣ矢視図である。本発明の実施例２に係る駆動装置の変形例を示す説明図である。本発明の実施例３に係る駆動装置の変形例を示す説明図である。

以下に本発明を実施するための実施形態を図面に基づいて説明する。

図面によれば、図１〜図８において、この実施例１に係る駆動装置１０は、互いに交差する方向に回転駆動シャフト１１と回転従動シャフト１２を設けたハウジング１３内に無端循環経路２０を設け、この無端循環経路２０内を転動する複数の駆動力伝達子１８，１８，１８・・・を用いて回転駆動シャフト１１から回転従動シャフト１２へ回転駆動力を伝達する駆動装置１０であって、回転駆動シャフト１１にはその一部を無端循環経路２０に臨ませて駆動力伝達子１８，１８，１８・・を回転従動シャフト１２に向けて連続的に送り出すスプロケット１５を設け、回転従動シャフト１２には無端循環経路２０内にその一部を臨ませて前記スプロケット１５から無端循環経路２０を介して送られてきた駆動力伝達子１８，１８，１８・・・によって回転を促され同時に無端循環経路２０を介して回転駆動シャフト１１のスプロケット１５に向けて送り出すスプロケットロータ１６を設けたものである。以下詳述する。

すなわち、本発明に係る駆動装置１０は、回転駆動シャフト１１と、回転従動シャフト１２と、ハウジング１３と、無端循環経路２０と、この無端循環経路２０内に充填された、例えば鋼球から成る多数の駆動力伝達子１８，１８，１８・・・を備える。ハウジング１３は、回転駆動シャフト１１と回転従動シャフト１２とを回転可能に保持している。回転駆動シャフト１１と回転従動シャフト１２は所定距離離れて互いに直交状態で交差している。なお、駆動力伝達子としては、鋼球のほかにローラや円盤を用いることもできる。

ハウジング１３は、一例として、互いに同じ大きさと形状をした第１ハウジング片１３ａと第２ハウジング片１３ｂの組合せで形成され、第１ハウジング片１３ａと第２ハウジング片１３ｂとが図示してないネジによって合体固着されている。第１ハウジング片１３ａと第２ハウジング片１３ｂとの分割線は、回転駆動がシャフト１１側においてはその軸部に対し直角方向から分割され、回転従動シャフト１２の側においては軸方向に分割されている。ハウジング１３の上部側には回転駆動シャフト１１が回転自在に保持され、ハウジング１３の下部側には回転駆動シャフト１１と直交状態で離間配置された回転従動シャフト１２が回転自在に保持されている。

回転駆動シャフト１１が、相手方部材との結合用のスプライン軸として形成され、回転従動シャフト１２が、相手方部材との結合用のネジ孔を有する筒体として形成されているが、これらに限定されるものではない。

ハウジング１３内には、スプロケット１５とスプロケットロータ１６とが回転可能に保持されている。スプロケット１５は、回転駆動シャフト１１に対して同一軸線Ｘ上に一体に形成されており、回転駆動シャフト１１と常に一体に回転する。スプロケットロータ１６は、回転従動シャフト１２に対して同一軸線Ｙ上に一体に形成されており、回転従動シャフト１２と常に一体に回転する。

スプロケット１５は、回転駆動シャフト１１よりも大径の円盤体である。スプロケット１５の外周面には、駆動側駆動力伝達子嵌合部１７が連続的に形成される。この駆動側駆動力伝達子嵌合部１７は、一例として、駆動用の駆動力伝達子１８，１８，１８・・・に対応する球面の一部で形成される球面ディンプル状の駆動力伝達子嵌合穴１７ａの集合である。駆動側駆動力伝達子嵌合部１７は、駆動力伝達子嵌合穴１７ａをスプロケット１５の外周面上にその円周方向に並べることによって形成される。駆動側駆動力伝達子嵌合部１７は、球面ディンプル状のもののほか、底面が平面状の駆動力伝達子嵌合穴の集合であってもよい。

スプロケットロータ１６は、回転従動シャフト１２よりも大径の円盤体である。スプロケットロータ１６の外周面には、従動側駆動力伝達子嵌合部１９が連続的に形成される。この従動側駆動力伝達子嵌合部１９は、一例として、駆動用の駆動力伝達子１８，１８，１８・・・に対応する断面略半円形状を呈したところの軸方向へスパイラル状に設けられた複数の駆動力伝達子嵌合溝１９ｂの集合である。

駆動側駆動力伝達子嵌合部１７と従動側駆動力伝達子嵌合部１９に嵌合する駆動力伝達子１８、１８，１８・・・は、例えば剛性を有する鋼球であり、駆動装置１０の無端循環経路２０内に連続して一連に配設される。この一連の駆動力伝達子１８，１８，１８・・・がスプロケット１５の回転によって押されることにより無端循環経路２０内を移動することで、スプロケット１５の回転がスプロケットロータ１６へと伝達される。

スプロケット１５とスプロケットロータ１６は、チェーンとチェーンスプロケットとの組み合わせで構成されるそれ自体周知の鎖伝動装置に倣って言えば、一連の駆動力伝達子との組み合わせで駆動力伝達子伝動装置を構成する駆動力伝達子スプロケットということができる。

無端循環経路２０は、駆動側駆動力伝達子嵌合穴１７ａに嵌合した駆動力伝達子１８，１８，１８・・・を連続的に案内するために、ハウジング１３の内面に駆動側駆動力伝達子案内溝２１を有する。この駆動側駆動力伝達子案内溝２１は、スプロケット１５の外周面の略半分に亘って延在している。同様に、無端循環経路２０は、従動側駆動力伝達子嵌合部１９に嵌合した駆動力伝達子１８、１８，１８・・・を案内するために、ハウジング１３の内面に従動側駆動力伝達子案内溝２２を有する。この従動側駆動力伝達子案内溝２２は、スプロケットロータ１６の外周面の略半分に亘って延在している。指示記号２１ａ、２１ａと２２ａ、２２ａは、駆動側駆動力伝達子案合溝２１と従動側駆動力伝達子案合溝２２の端部である。

実施例１では、駆動側駆動力伝達子案内溝２１、従動側駆動力伝達子案内溝２２とも、断面形状が駆動力伝達子１８，１８，１８・・・に対応する半球状の溝として形成されているが、これには限定されず、駆動力伝達子１８、１８、１８・・・に対応する断面コ字状等の溝として形成することもできる。

駆動側駆動力伝達子案内溝２１と従動側駆動力伝達子案内溝２２は、同じく無端循環経路２０を形成する２本の連通路２３、２３によって連結される。その結果、２本の連通路２３，２３と駆動側駆動力伝達子案内溝２１と従動側駆動力伝達子案内溝２２とによって、一連の駆動力伝達子１８，１８，１８・・・の循環用の無端循環経路２０が形成される。この無端循環経路２０内には、駆動力伝達子潤滑用のグリースが充填される。実施例では、両連通路２３，２３とも、内周面の形状が駆動力伝達子１８，１８，１８・・・に対応する円形の連通路として形成されているが、これには限定されず、内周面の形状が駆動力伝達子１８，１８，１８・・・に対応する多角形の連通路として形成することもできる。なお、各連通路２３は、ハウジング片１３ａ，１３ｂ同士の組合せによって形成されるものであっても良いし、剛性を有するチューブをハウジング１３内に固定することによって形成されるものであっても良い。なお、指示記号２３a，２３aは連通路２３，２３の各端部である。

回転駆動シャフト１１を回転させると、スプロケット１５が回転するので、駆動側駆動力伝達子嵌合部１７によって駆動力伝達子１８，１８，１８・・・に駆動力が付与される。駆動側駆動力伝達子嵌合部１７にて駆動力を得た駆動力伝達子１８，１８，１８・・・は、連続的に連通路２３内を押し出され、従動側駆動力伝達子嵌合部１９に次々と嵌り込み、スプロケットロータ１６を回転駆動させる。これにより、回転従動シャフト１２が回転駆動される。回転駆動シャフト１１から回転従動シャフト１２への回転の伝達は、正逆双方向に可能である。

本発明によれば、一連の駆動力伝達子１８，１８，１８・・・が無端循環経路２０内を駆動されることで回転駆動シャフト１１から回転従動シャフト１２へと回転が伝達されるので、回転駆動シャフト１１と回転従動シャフト１２の位置関係がどのような場合であっても適用でき、適用範囲が広い。また、駆動力伝達子１８，１８，１８・・・によって回転駆動力が伝達されるので、フリクションが少なくて済み、駆動ロスを抑制することができる。

また、実施例１の構成によれば、従動側駆動力伝達子案内溝２２の両端部２２ａ，２２ａが、スプロケットロータ１６の軸線Ｙ方向に離間して位置するので、図４からも明らかなように、連通路２３にのみ急激な曲がり形状を持たせることなく無端循環経路２０を形成することができる。よって、回転駆動シャフト１１と回転従動シャフト１２の位置関係にかかわらず、無端循環経路２０を急激な曲がりのない全体として緩やかな曲がり形状にすることができる。これにより、回転駆動シャフト１１から回転従動シャフト１２への回転駆動力の伝達ロスを極力少なくできるとともに、連通路２３，２３の製作を容易に行うことができる。

また、実施例１のものによれば、図４に示すように、従動側駆動力伝達子嵌合部１９が、スプロケットロータ１６の円周方向と交差する方向に延びる駆動力伝達子嵌合溝１９ｂの並列的且つ連続的な集合によって形成されるので、スプロケットロータ１６を汎用品として用いることができる。

図９は、さらにスプロケットロータの他の実施例を示す。図面によれば、この実施例２に係るスプロケットロータ３０は、従動側駆動力伝達子嵌合部３１を、スプロケットロータ３０の軸線Ｙ方向に延びる駆動力伝達子嵌合溝３１ａの並列的且つ連続的な集合によって形成することもできる。すなわち、従動側駆動力伝達子嵌合部３１を構成する各駆動力伝達子嵌合溝３１ａが、スプロケットロータ３０の円周方向に対して直交する態様である。この場合も、実施例１と同様の作用効果が得られる。

図１０は、本発明に係る駆動装置の他の実施例を示す。図１０に簡略化して示すように、この実施例３に係る駆動装置３５は、駆動側回転シャフトと従動側回転シャフトの双方に軸線Ｘ，Ｙ方向の長さを有するスプロケットロータ３６とスプロケットロータ３７を用いたもので、各スプロケットロータ３６とスプロケットロータ３７の外周に上述した各実施例の駆動力伝達子嵌合部を設けるものである。このようにすれば、実施例１の連通路２３の延在形状をより一層シンプルにでき、連通路２３の直線化も可能となる。

なお、本発明に係る駆動装置１０や３５は、従来のベルト、ロープ、チェーン、ギア、空気や流体等の作動流体による伝動方式と比較すると、駆動力伝達子が剛体のため、駆動ロスが少ないという利点がある。また、ベルト、ロープ、チェーン等で発生する伸びや、作動流体で発生する圧縮・膨張等の問題が生じないため、この点でも駆動ロスを抑制できる。

さらに、ギアのように、回転駆動シャフトと回転従動シャフトとの位置関係（シャフト間の距離や軸角度）によっては歯車の製作が困難となる場合がある、等の問題もない。ギアの場合には歯車形状が制限されて製作が困難である場合でも、本発明の方式であれば、スプロケットとスプロケットロータのサイズを自由に変えることができ、装置への組み込みも容易となる。

さらにまた、本発明の方式によれば、回転駆動シャフトと回転従動シャフトの位置関係を立体的に自由に設定できるほか、減速比などの組み合わせも自由であり、メンテナンスが不要であるか又は容易であり、スペース的にコンパクトである等、種々のメリットが得られる。

本発明に係る駆動装置は、釣り糸等の巻き取り装置や、住宅窓用の開閉駆動機構のほか、産業機械、輸送機械等、様々な分野で利用可能である。とくに、回転駆動シャフト・回転従動シャフト間の急激な角度変更を狭いスペースで実現したい場合等、従来の伝動方式では対応しにくい状況にも好適に対応できる。よって、他分野への応用・展開の可能性が極めて大きい。

１０、３５駆動装置
１１回転駆動シャフト
１２回転従動シャフト
１３ハウジング
１５スプロケット
１６、３０、３６、３７スプロケットロータ
１７駆動側駆動力伝達子嵌合部
１７a 駆動力伝達子嵌合穴
１８駆動力伝達子
１９、３１従動側駆動力伝達子嵌合部
１９ｂ駆動力伝達子嵌合溝
２０無端循環経路
２１駆動側駆動力伝達子案内溝
２２従動側駆動力伝達子案内溝
２３連通路
３１a 駆動力伝達子嵌合溝

Claims

互いに交差する方向に回転駆動シャフトと回転従動シャフトを設けたハウジング内に無端循環経路を設け、この無端循環経路内を転動する複数の駆動力伝達子を用いて前記回転駆動シャフトから前記回転従動シャフトへ回転駆動力を伝達する駆動装置であって、前記回転駆動シャフトにはその一部を前記無端循環経路に臨ませて前記駆動力伝達子を前記回転従動シャフトに向けて連続的に送り出すスプロケットを設け、前記回転従動シャフトには前記無端循環経路内にその一部を臨ませて前記スプロケットから前記無端循環経路を介して送られてきた駆動力伝達子によって回転を促され同時に前記無端循環経路を介して前記回転駆動シャフトのスプロケットに向けて送り出すスプロケットロータを設けたことを特徴とする、駆動装置。
請求項１に記載の駆動装置において、前記回転駆動シャフトの側にスプロケットロータを取り付けたことを特徴とする、駆動装置。
請求項１に記載の駆動装置において、前記回転駆動シャフトの側にスプロケットロータを取り付け、前記回転従動シャフトの側にスプロケットを取り付けたことを特徴とする、駆動装置。
前記スプロケットにはその外周面に前記駆動力伝達子を嵌合させる球面ディンプル形状の駆動力伝達子嵌合穴が設けられることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
前記スプロケットにはその外周面に前記駆動力伝達子を嵌合させる底面が平面状の駆動力伝達子嵌合穴が設けられることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
前記スプロケットロータの外周面には、前記駆動力伝達子を嵌合させる断面半円形状の駆動力伝達子嵌合溝が軸方向へスパイラル状に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
前記スプロケットロータの外周面には、前記駆動力伝達子を嵌合させる半円形状の駆動力伝達子嵌合溝が軸方向へ設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
前記無端循環経路は、前記スプロケットと前記スプロケットロータが嵌まり込む部分を除いて前記ハウジング内に設置されたチューブで形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
前記無端循環経路は、前記スプロケットと前記スプロケットロータが嵌まり込む部分を除いて前記ハウジング内に形成された連通路であることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
前記無端循環経路は、前記スプロケットと前記スプロケットロータの間で直線的に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。