JP2021188542A - 駆動装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、継続的に駆動を行うことが可能となる駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置１は、第１移動体１１と、第２移動体１２と、シャフト２と、変換機構とを備える。第１移動体１１は、第１磁石２１を保持し、幅方向において第１位置と第２位置との間を往復移動可能である。第２移動体１２は、第２磁石２２を保持し、直交方向において第３位置と第４位置の間を往復移動可能である。第１移動体１１が第１位置にある状態において第２移動体１２が第３位置に位置する。第１移動体１１における第２移動体１２側の磁極と、第２磁石２２における第１移動体１１側の磁極とは同極である。【選択図】 図２

Description

本発明は、継続的に駆動を行う駆動装置に関するものである。

従来より、継続的に駆動を行う駆動装置が利用されている。この継続的駆動装置の多くは、何らかのエネルギー源を用いており、駆動装置に対して継続的にエネルギーを供給している。

このような継続的に動作する装置として、省エネルギーの観点から追加的なエネルギー源を設けないで動作を継続する装置が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２０１７−１３３４９２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の装置では、構成が複雑となるという不具合や、部材間の摩擦等の影響により、動作を継続するために結局は追加的なエネルギーが必要となるという不具合がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、継続的に駆動を行うことが可能となる駆動装置を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る駆動装置は、第１移動体と、第２移動体と、シャフトと、変換機構とを備える。前記第１移動体は、第１磁石を保持し、幅方向において第１位置と第２位置との間を往復移動可能である。前記第２移動体は、第２磁石を保持し、幅方向と直交する直交方向において前記第１移動体が移動する移動経路に近接する第３位置と当該第３位置から遠ざかる第４位置との間を往復移動可能である。前記シャフトは、前記第２移動体に係合し、前記第２移動体の移動に伴って回転する。前記変換機構は、前記シャフトの回転力を前記幅方向の移動力に変換して前記第１移動体に付与する。前記第１移動体が前記第１位置にある状態において、前記第２移動体が前記第３位置に位置するとともに第１移動体と第２移動体とが対向する。前記第１磁石における前記第２移動体側の磁極と、前記第２磁石における前記第１移動体側の磁極とが同極である。

このような構成によれば、第１移動体が第１位置に位置し、第２移動体が第３位置に位置すると、第１磁石と第２磁石との反発力により第２移動体が第３位置から第４位置に移動する。すると、第２移動体の移動に伴ってシャフトが回転するとともに、変換機構によりシャフトの回転力が移動力に変換されて第１移動体に付与される。そして、第１移動体が第１位置から第２位置に移動する。さらに、第４位置に移動した第２移動体は、往復移動することにより第３位置に移動する。第２位置に移動した第１移動体は、往復移動することにより第１位置に移動する。その後は、このような動作が継続して行われる。

そのため、追加的なエネルギー源を必要とすることなく、又は、追加的なエネルギー源を必要最小限として、継続的に駆動を行うことができる。

また、主な部材として、第１移動体、第２移動体、シャフト、変換機構を備えるのみで、駆動装置を実現できる。

すなわち、本発明によれば、簡易な構成で、継続的に駆動を行うことが可能となる。

（２）また前記駆動装置は、回転部材をさらに備えてもよい。前記回転部材は、前記シャフトの回転軸線を中心として回転可能である。前記回転部材は、回転体と、把持部とを備える。前記回転体は、前記シャフトと一体となって回転する。前記把持部は、前記回転体に設けられる。

このような構成によれば、駆動装置を動作させる初期段階においては、作業者は、把持部を把持して回転体を回転させることで、シャフトを回転させることができる。そして、その後は、シャフトの回転力が移動力に変換されて第１移動体に付与されることにより、駆動装置において継続的に動作が行われる。

そのため、駆動装置を動作させる初期段階において、スムーズに駆動を開始させることができる。

（３）また、前記駆動装置は、発電機と、伝達機構とをさらに備えてもよい。前記伝達機構は、前記シャフトの回転力を前記発電機に伝達させる。

このような構成によれば、駆動装置において継続的に行われる駆動力を発電機に付与して、継続的に発電を行うことができる。

（４）また、前記前記第１移動体は１対であってもよい。前記第２移動体は１対であってもよい。

このような構成によれば、駆動装置における構成を必要最小限としながら、継続的に発生する駆動力を向上させることができる。

そのため、駆動装置において効率的に駆動力を発生させることができる。

本発明によれば、簡易な構成で、継続的に駆動を行うことが可能となる。

本発明の一実施形態に係る駆動装置をシャフト側から見た状態を示した斜視図である。 駆動装置を第１移動体側から見た状態を示した斜視図である。 枠部材を省いた状態の駆動装置を示した斜視図である。

１．駆動装置の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る駆動装置１をシャフト２側から見た状態を示した斜視図である。図２は、駆動装置１を第１移動体１１側から見た状態を示した斜視図である。図３は、枠部材７を省いた状態の駆動装置１を示した斜視図である。なお、図２及び図３においては、便宜上、発電機５及びコンバータ６を省いて表している。

図１に示すように、駆動装置１は、シャフト２と、回転部材３と、回転軸４と、発電機５と、コンバータ６と、枠部材７と、１対（２つ）の第１移動体１１と、１対（２つ）の第２移動体１２とを備えている。

シャフト２は、軸方向に延びる軸線Ｌを中心として回転するクランクシャフト（クランク軸）である。シャフト２の先端部（軸方向他方側）には、プーリーが設けられている。

回転部材３は、シャフト２に対して軸方向一方側に位置している。回転部材３は、回転体３１と、把持部３２とを備えている。

回転体３１は、車輪状の環状部材である。具体的には、回転体３１は、車輪状の部材が２つ重ねられた形状を有している。回転体３１の内方には、ウェイト３３が設けられている。ウェイト３３は、棒状の重りであって、その一端部が回転体３１の中心部に取り付けられている。ウェイト３３は、一端部（基端部）を中心として回転体３１の周方向に回転させるように位置を調整させることが可能である。

把持部３２は、回転体３１の軸方向一方側の端部に設けられている。把持部３２は、クランク状の棒状に形成されている。

回転軸４は、シャフト２と一定の間隔を隔てて配置されている。回転軸４は、軸方向に延びる棒状の部材であって、複数のプーリーが設けられている。回転軸４は、図示しない枠体等により、軸方向に延びる軸線周りに回転可能な状態で保持されている。

発電機５は、発生した駆動力を用いて発電するために用いられる。発電機５としては、自動車用の部品と同様のものを用いることができる。発電機５には、プーリーが設けられている。

コンバータ６は、発電機５に接続されている。コンバータ６は、発電機５で発生した電気を変圧するために用いられる。

枠部材７は、シャフト２に対して、幅方向と直交する直交方向に一定の間隔を隔てるようにして配置されている。枠部材７は、一定位置に配置（固定）される部材であって、後述する第１移動体１１及び第２移動体１２の移動をガイドするための部材である。枠部材７は、枠体７１と、複数（４つ）のレール７２と、複数（４つ）の軸心棒７３とを備えている。

図２に示すように、枠体７１は、外枠７１１と、仕切枠７１２と、２つのガイド枠７１３と、２つの突出部７１４とを備えている。

外枠７１１は、平面視矩形状の枠状に形成されている。

仕切枠７１２は、軸方向及び直交方向の両方と直交する幅方向に延びる棒状に形成されており、外枠７１１の内方に設けられている。仕切枠７１２は、外枠７１１における軸方向中央部の内周面に連続している。外枠７１１内の領域は、仕切枠７１２により２つの領域に分けられている。

各ガイド枠７１３は、幅方向に延びる棒状に形成されており、外枠７１１内の２つの領域内に設けられている。各ガイド枠７１３は、外枠７１１内の内周面に連続している。

突出部７１４は、外枠７１１の外周面から外方に向かって（幅方向の一方側に向かって）突出している。２つの突出部７１４は、軸方向に一定の間隔を隔てて配置されている。各突出部７１４は、外枠７１１内の各領域と対応するように配置されている。各突出部７１４の先端には、プーリーが設けられている。

各レール７２は、外枠７１１における幅方向に延びる内周面に設けられている。

軸心棒７３は、図１に示すように、ガイド枠７１３の直交方向他方側の端面（シャフト２側の端面）から、直交方向他方側に向かって延びている。各ガイド枠７１３には、２つの軸心棒７３が設けられている。

図２に示すように、各第１移動体１１は、外枠７１１内の各領域内に配置されている。第１移動体１１は、保持部１１１と、突出片１１２と、アーム１１３とを備えている。

保持部１１１は、直方体状の部材であって、複数（４つ）の穴１１１ａを有している。保持部１１１の直交方向他方側の面には、幅方向に延びる溝（図３参照）が形成されており、この溝がガイド枠７１３に嵌められている。保持部１１１の各穴１１１ａは、保持部１１１の直交方向他方側の面から内方に向かって凹んでいる。各穴１１１ａ内には、第１磁石２１が設けられている。すなわち、保持部１１１は、４つの第１磁石２１を保持している。また、保持部１１１の軸方向両端部には、ベアリングが設けられている。このベアリングは、レール７２に係合している。

図２に示すように、突出片１１２は、保持部１１１の直交方向一方側の面から外方に向かって突出している。

アーム１１３は、棒状に形成されている。アーム１１３の一端部は突出片１１２と係合しており、アーム１１３の他端部は、突出部７１４のプーリーに係合している。

このような構成により、第１移動体１１は、幅方向において往復移動可能となっている。

図１に示すように、各第２移動体１２は、枠部材７に対して直交方向他方側に位置している。具体的には、各第２移動体１２は、各第１移動体１１に対応するようにして、各第１移動体１１の直交方向他方側に位置している。各第２移動体１２は、保持部１２１と、連結棒１２２とを備えている。

図３に示すように、保持部１２１は、直方体状の部材であって、複数（４つ）の穴１２１ａを有している。保持部１２１の各穴１２１ａは、保持部１２１の直交方向一方側の面から内方に向かって凹んでいる。各穴１２１ａ内には、第２磁石２２が設けられている。すなわち、保持部１２１は、４つの第２磁石２２を保持している。

また、保持部１２１には、複数（２つ）の穴１２１ｂを有している。各穴１２１ｂには、軸心棒７３が挿通されている。

連結棒１２２は、保持部１２１の直交方向他方側の面から外方に向かって突出している。連結棒１２２の先端部は、シャフト２に係合している。

このような構成により、第２移動体１２は、直交方向において往復移動可能となっている。

図１に示すように、シャフト２のプーリーと発電機５のプーリーとの間、シャフト２のプーリーと回転軸４のプーリーとの間、回転軸４のプーリーと突出部７１４のプーリーとの間には、ベルトがかけ渡されている。

回転軸４、シャフト２と回転軸４との間にかけ渡されたベルト、及び、回転軸４と突出部７１４との間にかけ渡されたベルトが変換機構の一例を構成している。また、シャフト２と発電機５との間にかけ渡されたベルトが伝達機構の一例を構成している。

駆動装置１においては、第１磁石２１における第２移動体１２側の磁極（直交方向他方側の磁極）と、第２磁石２２における第１移動体１１側（直交方向一方側の磁極）の磁極とが同極となるように、第１磁石２１及び第２磁石２２が設けられている。

また、第１磁石２１及び第２磁石２２のそれぞれは、互いに対向する対向面以外の部分が磁気遮蔽材により覆われていることが好ましい。このようにすれば、第１磁石２１及び第２磁石２２のそれぞれから発生する磁力を集中させて、互いに対向する磁石に向かわせることができる。

２．駆動装置の動作
駆動装置１を動作させる際には、まず、作業者は、把持部３２を把持して回転体３１（回転部材３）を軸線Ｌ周りに回転させる。すると、回転体３１とともにシャフト２が軸線Ｌ周りに回転する。そして、シャフト２の回転力がプーリー及びベルトにより第１移動体１１に伝達されて、一方の第１移動体１１がガイド枠７１３に沿って外枠７１１内を幅方向に移動する。また、シャフト２の回転に伴って、一方の第２移動体１２が軸心棒７３に沿って直交方向に移動する。

第１移動体１１が外枠７１１の幅方向一方側端部側に最も近接する位置まで移動すると、第２移動体１２が直交方向一方側に最も移動する。すなわち、第１移動体１１が外枠７１１の幅方向一方側端部側に最も近接する位置まで移動したタイミングにおいて、第２移動体１２が第１移動体１１（第１移動体１１の移動経路）に最も近接する。第１移動体１１が外枠７１１の幅方向一方側端部側に最も近接する位置が第１位置であり、第２移動体１２が第１移動体１１（第１移動体１１の移動経路）に最も近接する位置が第３位置である。このとき、第１移動体１１と第２移動体１２とは対向している。

第１移動体１１と第２移動体１２とが近接（対向）すると、第１磁石２１と第２磁石２２との反発力により第２移動体１２に対して直交方向他方側に向かう力が付与される。これにより第２移動体１２が枠部材７から遠ざかるように移動する。また、第２移動体１２の移動に伴ってシャフト２が回転するとともに、シャフト２の回転力がプーリー及びベルトにより第１移動体１１（一方の第１移動体１１）に伝達されて、第１移動体１１が外枠７１１内を幅方向他方側に移動する。第１移動体１１が外枠７１１の幅方向他方側端部側に最も近接する位置が第２位置であり、第２移動体１２が第１移動体１１（第１移動体１１の移動経路）から最も遠ざかる位置が第４位置である。

このようにして、一方の第１移動体１１が第２位置に移動し、かつ、一方の第２移動体１２が第４位置に移動したタイミングにおいて、他方の第１移動体１１が第１位置に移動し、かつ、他方の第２移動体１２が第３位置に移動する。

そして、他方の第１移動体１１及び他方の第２移動体１２において、上記した一連の動作が行われる。

このように、一対の第１移動体１１は、第１位置と第２位置との間を交互に往復移動する。同様に、一対の第２移動体１２は、第３位置と第４位置との間を交互に往復移動する。

このような一連の動作において、ウェイト３３の重さ（遠心力）により回転部材３が円滑に回転される。そして、回転部材３と一体的に構成されるシャフト２が安定的に回転する。また、ウェイト３３の位置を調整することにより、回転部材３の回転具合を調整できる。

このようにして、駆動装置１においては、駆動装置を動作させる初期段階においては、作業者が回転部材３を回転させることで、シャフト２が回転し、その後は、追加的なエネルギー供給を行うことなく、又は、追加的なエネルギー供給を必要最小限として、継続的にシャフト２が回転する（継続的に駆動が行われる）。また、シャフト２の回転力は、プーリー及びベルトにより発電機５に付与される。そして、発電機５で発生した電気は、コンバータ６により変圧されて用いられる。
３．作用効果

（１）本実施形態によれば、図１及び図２に示すように、駆動装置１は、第１移動体１１と、第２移動体１２と、シャフト２と、変換機構（ベルト）とを備える。第１移動体１１は、第１磁石２１を保持し、幅方向において第１位置と第２位置との間を往復移動可能である。第２移動体１２は、第２磁石２２を保持し、直交方向において第３位置と第４位置との間を往復移動可能である。第１移動体１１が第１位置にある状態において第２移動体１２が第３位置に位置するとともに、第１移動体１１と第２移動体１２とが対向する。第１移動体１１における第２移動体１２側の磁極と、第２磁石２２における第１移動体１１側の磁極とは同極である。

そのため、第１移動体１１が第１位置し、第２移動体１２が第３位置に位置すると、第１移動体１１と第２移動体１２との反発力により第２移動体１２が第３位置から第４位置に移動する。すると、第２移動体１２の移動に伴ってシャフト２が回転するとともに、変換機構（ベルト）によりシャフト２の回転力が移動力に変換されて第１移動体１１に付与される。そして、第１移動体１１が第１位置から第２位置に移動する。さらに、第４位置に移動した第２移動体１２は、往復移動することにより第３位置に移動する。第２位置に移動した第１移動体１１は、往復移動することにより第１位置に移動する。その後は、このような動作が継続して行われる。

その結果、追加的なエネルギー源を必要とすることなく、又は、追加的なエネルギー源を必要最小限として、継続的に駆動を行うことができる。

また、主な部材として、第１移動体１１、第２移動体１２、シャフト２、変換機構（ベルト）を備えるのみで、駆動装置１を実現できる。

すなわち、本発明によれば、簡易な構成で、継続的に駆動を行うことが可能となる。

（２）また、本実施形態によれば、図１に示すように、駆動装置１は、回転部材３を備えている。回転部材３は、シャフト２の回転軸線である軸線Ｌを中心として回転可能である。回転部材３は、回転体３１と把持部３２とを備えている。回転体３１は、シャフト２と一体となって回転する。把持部３２は、回転体３１に設けられている。

そのため、駆動装置１を動作させる初期段階においては、作業者は、把持部３２を把持して回転体３１を回転させることで、シャフト２を回転させることができる。そして、その後は、シャフト２の回転力が移動力に変換されて第１移動体１１に付与されることにより、駆動装置１において継続的に動作が行われる。

その結果、駆動装置を動作させる初期段階において、スムーズに駆動を開始させることができる。

（３）また、本実施形態によれば、駆動装置１において、シャフト２の回転力は、発電機５に発電機５に伝達される。

そのため、駆動装置１において継続的に行われる駆動を発電機５に付与して、継続的に発電を行うことができる。

（４）また、本実施形態によれば、駆動装置１において、第１移動体１１及び第２移動体１２のそれぞれは、１対設けられている。

そのため、駆動装置１における構成を必要最小限としながら、継続的に発生する駆動力を向上させることができる。

その結果、駆動装置において効率的に駆動力を発生させることができる。

４．変形例
上記した実施形態においては、駆動装置１において、第１移動体１１及び第２移動体１２のそれぞれは１対設けられるとして説明した。しかし、第１移動体１１及び第２移動体１２のそれぞれは、１つであってもよく、３つ以上設けられる構成であってもよい。

１ 駆動装置
２ シャフト
３ 回転部材
５ 発電機
１１ 第１移動体
１２ 第２移動体
２１ 第１磁石
２２ 第２磁石
３１ 回転体
３２ 把持部
Ｌ 軸線

Claims (4)

1. 第１磁石を保持し、幅方向において第１位置と第２位置との間を往復移動可能な第１移動体と、
   第２磁石を保持し、幅方向と直交する直交方向において前記第１移動体が移動する移動経路に近接する第３位置と当該第３位置から遠ざかる第４位置との間を往復移動可能な第２移動体と、
   前記第２移動体に係合し、前記第２移動体の移動に伴って回転するシャフトと、
   前記シャフトの回転力を前記幅方向の移動力に変換して前記第１移動体に付与する変換機構とを備え、
   前記第１移動体が前記第１位置にある状態において、前記第２移動体が前記第３位置に位置するとともに、第１移動体と第２移動体とが対向し、
   前記第１磁石における前記第２移動体側の磁極と、前記第２磁石における前記第１移動体側の磁極とが同極である、駆動装置。
2. 前記シャフトの回転軸線を中心として回転可能な回転部材をさらに備え、
   前記回転部材は、
   前記シャフトと一体となって回転する回転体と、
   前記回転体に設けられた把持部とを備える、請求項１に記載の駆動装置。
3. 発電機と、
   前記シャフトの回転力を前記発電機に伝達させる伝達機構とをさらに備える、請求項１又は２に記載の駆動装置。
4. 前記第１移動体は１対であり、
   前記第２移動体は１対である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の駆動装置。

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