JP3682056B1

JP3682056B1 - 動力伝達機構

Info

Publication number: JP3682056B1
Application number: JP2004094708A
Authority: JP
Inventors: 慎也畑内
Original assignee: 慎也畑内
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2024-03-29
Also published as: JP2005282655A

Abstract

【課題】本発明の目的は、従来の摩擦車や、微小な凹凸を形成したプーリまたはベルトなどに比べてより強い力を伝え、かつ摩耗や発熱を抑えるものであり、歯車やチェーン、歯付きベルトなどのように噛み合わせを考慮する必要のない動力伝達機構を実現することであり、これを簡単な構造で応用範囲の広い動力伝達機構を実現することである。また、過負荷では非常に破損しにくいということを実現することである。
【解決手段】本発明に係る動力伝達機構は、ホイールの外周につけられた動力伝達面にほぼ垂直で弾性変形可能な直線状の突起（１）を多数表面に有する動力伝達面（２）と、前記突起が動力伝達面どうしのずれ方向に対して引っ掛かる多数のループ（４）又は穴（９）又は凹み（１０）を有する動力伝達面（３）とから構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、動力伝達機構に関するものである。

従来より、摩擦車や、Ｖベルトなどのような摩擦力を利用した動力伝達装置や、歯車やチェーン、歯付きベルトなどの噛み合わせによる動力伝達装置が知られている。
プリンタにおける動力伝達機構では、プーリに微細な凸凹を形成したものが知られている（特許文献１参照）。
プーリとベルト摩擦によって動力を伝達している場合、油やゴミなどで伝達できるトルクが低下してしまう。それを防ぐため、張力を上げるという方法が考えられるが、それでは経年変化が大きくなってしまうので、プーリ、もしくはベルトのいずれかの摺動面に微細な凸凹をつけて解決しようとするものである。
微細な凹凸により表面積が増し油やゴミの膜が薄くなると共に、凹凸の先での圧力が増すので、油やゴミの膜を押しのけて摩擦することができる。このため張力を上げる必要がなく経年変化も少なく、動力を確実に伝達することができるというものである。
また、用紙の送りローラに微小突起を形成したものが知られている（特許文献２参照）。
高速のカラープリンタにおいて、用紙を正確に送り出すというのは非常に重要である。従って、微小突起を形成した金属製の送りローラを使用することにより、摩擦係数をあげ、ローラと用紙との間が滑ることを防ぐことができ、ゴムローラに比べ寸法精度もよいので正確に用紙を送り出すことができるというものである。
また、微小突起を形成した送りローラにかかる負荷がある程度を超えた場合は、メインモータとの間に設けられたトルクリミッターが作動し、動力を遮断する。
特開平０６−０５０３９８号公報特開２０００−０１５８８６号公報

以上のような従来の動力伝達機構において、摩擦力などでは伝えられる力が小さく、摩擦による発熱や摩耗が起こるという問題があった。また、歯車やチェーン、歯付きベルトなどではピッチが決まっているため、噛み合わせを考慮する必要があり、高い工作精度が必要で価格が高くなりやすいという問題があった。そして、歯が破損すると全く力を伝えられなくなるという問題があった。

特許文献１における微細な凹凸を利用した動力伝達機構は、油やゴミによる伝達トルクの低下を防ぐものであり、根本的な伝達トルクの向上を得られるものではない。従って、各種機械におけるチェーンや歯付きベルトのように大きなトルクを伝えることができないという問題がある。また、過負荷によって摺動面が滑った場合には、微細な凹凸により応力が集中するので摩耗しやすいという問題がある。

特許文献２における微小突起を利用した動力伝達装置は、用紙を確実に送る程度の力を伝えられるだけであり、各種機械において力のかかる動力伝達には使用できないという問題がある。また、摩擦による破損を防ぐため、トルクリミッターをつけなければならないという問題がある。

本発明の目的は、従来の摩擦車や、微小な凹凸を形成したプーリまたはベルトなどに比べてより強い力を伝え、かつ摩耗や発熱を抑えるものであり、歯車やチェーン、歯付きベルトなどのように噛み合わせを考慮する必要のない、簡単な構造で応用範囲の広い動力伝達機構を実現することである。また、過負荷でも非常に破損しにくい動力伝達機構を実現することである。

本発明に係る動力伝達機構は、動力伝達面にほぼ垂直で弾性変形可能な直線状の突起（１）を多数表面に有する動力伝達面（２）と、前記突起が動力伝達面どうしのずれ方向に対して引っ掛かる多数のループ（４）又は穴（９）又は凹み（１０）を有する動力伝達面（３）とから構成される。
具体的構成において、本発明に係る動力伝達機構は、互いに係合する一対の回転体から構成され、一方の回転体の動力伝達面（２）には、その全域に、多数の突起（１）が均等もしくはほぼ均等な間隔で突設され、該突起（１）は、太さが高さ方向に同一の棒状、若しくは先端が根元よりも細い円錐状又は角錐状であって、屈曲する方向に弾性変形可能である。
又、他方の回転体の動力伝達面（３）には、その全域に、前記一方の回転体の動力伝達面（２）の突起（１）が引っ掛かるループ（４）が均等もしくはほぼ均等な間隔で多数突設され、該ループ（４）は、屈曲する方向に弾性変形可能である。
或いは、他方の回転体の動力伝達面（３）には、その全域に、弾性変形可能な表面層が形成され、該表面層には、前記一方の回転体の動力伝達面（２）の突起（１）が侵入可能な穴（９）又は凹み（１０）が、均等もしくはほぼ均等な間隔で多数形成されている。

上記本発明の動力伝達機構において、動力伝達面（２）が、動力伝達面（３）とずれ方向に動こうとすると、多数の突起（１）とループ（４）又は穴（９）又は凹み（１０）が多数引っかかる。
多数の突起（１）とループ（４）又は穴（９）又は凹み（１０）に力が分散されるため強い力を伝えることができる。
過負荷がかかった場合は、突起（１）が弾性変形し、引っ掛かりが外れるので破損しない。またこの時、次の引っ掛かりに引っかかったり、別の突起が引っ掛かっていたり、摩擦することによって動力が完全に断ち切られることはない。
又、上記具体的構成においては、両回転体の動力伝達面（２）（３）が互いに係合して動力の伝達が行なわれるが、この過程で、一方の回転体の動力伝達面（２）に突設された多数の突起（１）が順次、他方の回転体に形成されたループ（４）、穴（９）又は凹み（１０）に侵入し、その後、離脱することになる。ここで、突起（１）は、太さが高さ方向に同一の棒状、もしくは先端が根元よりも細い円錐状又は角錐状に形成されているため、両回転体の回転に伴って、ループ（４）、穴（９）又は凹み（１０）に対する侵入と離脱はスムーズに行なわれる。又、突起（１）がループ（４）、穴（９）又は凹み（１０）に深く侵入した状態では、突起（１）の根元がループ（４）、穴（９）又は凹み（１０）に係合し、該根元は先端に比べて弾性変形に大きな抵抗力を発揮するので、両回転体の外周面の接線方向、即ち動力を伝達する方向に大きな締結力が得られる。
尚、一方の動力伝達面の突起（１）と、他方の動力伝達面のループ（４）又は穴（９）又は凹み（１０）とは、必ずしも一対一に対応してないが、両回転体の係合面に存在する一部の突起（１）がループ（４）又は穴（９）又は凹み（１０）に侵入することが出来ない場合であっても、係合面に存在する他の複数の突起（１）がループ（４）又は穴（９）又は凹み（１０）に侵入することになるので、常に動力伝達状態が維持されることになる。

本発明に係る動力伝達機構によれば、従来の摩擦による動力伝達よりも強い力を伝えることができ、摩擦による発熱や摩耗を防ぐとこができる。歯車などのように噛み合わせがないので任意の形にすることができ使い勝手がよい。また構造が簡単で小型、軽量にでき、工作精度も必要でなく安価にできる。また過負荷がかかっても突起（１）が弾性変形し、引っ掛かりが外れるだけなので破損せず、本発明自体が一定以上の負荷を伝えないトルクリミッターの働きをする。

以下、本発明をベルト駆動装置に実施した形態について、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係るベルト駆動装置は、図２示す如くホイール（５）の外周面は、太さが高さ方向に同一の棒状、若しくは先端が根元よりも細い円錐状又は角錐状であって、屈曲する方向に弾性変形可能な突起（１）が均等もしくはほぼ均等な間隔で分布する様に多数突設された動力伝達面（２）にし、ベルト（６）の内側の面は、前記動力伝達面（２）の突起（１）に引っ掛かる、屈曲する方向に弾性変形可能なループ（４）が均等もしくはほぼ均等な間隔で分布するように多数突設された動力伝達面（３）にする。
多数の突起（１）がループ（４）に引っ掛かり、動力を伝達する。多数の突起（１）に力が分散されるため強い力を伝えることができる。過負荷がかかった場合には、突起(１)が弾性変形し引っ掛かりが外れるので破損しない。
摩擦ではなく、物理的に突起が引っ掛かって力を伝えるため、強い動力を伝えることができる。また発熱や摩耗も少なく油にも強い。垂直抗力を得る必要がないので張力が少なくてすみ、保持が容易である。張力が少なくてすむのでベルトを薄くでき、Ｖベルトやチェーンに比べ非常に軽量にできる。構造が簡単で、噛み合わせを考える必要もないので小型化が容易である。また、過負荷がかかった場合は本発明の動力伝達機構自体がトルクリミッターとして働き、装置の破壊を防ぐことができる。このとき伝達される力は全くなくなってしまうわけではなく、過負荷以下の力を伝達しつづけることができ、本発明自体も破損しない。伝達できる力が、前記動力伝達面（２）と動力伝達面（３）の係合する面積と比例しているため、計算も容易で、設計しやすく使い勝手がよい。

以下、本発明を摩擦車に実施した形態について、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係る摩擦車は、図３に示す如く、２つのホイール（５）のいずれかのホイール（５）の外周面を、前記実施形態と同様の突起（１）が均等もしくはほぼ均等な間隔で分布する様に多数突設された動力伝達面（２）にし、相手側のホイール（５）の外周面を前記動力伝達面（２）の突起（１）に引っ掛かる、前記実施形態と同様のループ（４）が均等もしくはほぼ均等な間隔で分布するように多数突設された動力伝達面（３）にする。
多数の突起（１）がループ（４）に引っ掛かり、動力を伝達する。多数の突起（１）に力が分散されるため強い力を伝えることができる。過負荷がかかった場合には、突起（１）が弾性変形し引っ掛かりが外れるので破損しない。
摩擦ではなく、物理的に突起が引っ掛かって力を伝えるため、強い動力を伝えることができる。また発熱や摩耗も少なく油にも強い。垂直抗力を得る必要がないので歯車同様軸間距離を保っていればよく、扱いやすい。また、ホイールの外周に力がかかるだけのため、軽量にできる。構造が簡単で小型にできるのでマイクロマシンなどにも応用が可能である。図３に示すような内接するものに関しては、歯車のような噛み合わせがないので内周と外周の差を小さくすることができ、差動式減速機などでは大きな減速比が得られる。前記実施形態と同様に、過負荷がかかった時にはトルクリミッターとして働き、破壊を防ぐことができる。また、伝達できる力が、前記動力伝達面（２）と動力伝達面（３）の係合する面積と比例しているため、計算も容易で、設計しやすく使い勝手がよい。

以下、本発明を無段変速機に実施した形態について説明する。
本発明に係る無段変速機は、摩擦によって動力を伝える方式の無段変速機の、摩擦する面の原動体側と従動体側のいずれかを、前記実施形態と同様の突起（１）が均等もしくはほぼ均等な間隔で分布するように多数突設された動力伝達面（２）にし、相手側を前記動力伝達面（２）の突起（１）に引っ掛かる、前記実施形態と同様のループ（４）又は穴（９）又は凹み（１０）が均等もしくはほぼ均等な間隔で分布するように多数突設された動力伝達面（３）にする。
多数の突起（１）がループ（４）に引っ掛かり、動力を伝達する。多数の突起（１）に力が分散されるため強い力を伝えることができる。過負荷がかかった場合には、突起（１）が弾性変形し引っ掛かりが外れるので破損しない。
摩擦ではなく、物理的に突起が引っ掛かって力を伝えるため、強い動力を伝えることができる。また、油にも強い。摩擦ではないので、摩擦力を大きくするような特殊な油を使う必要もなく、垂直抗力を得る必要もないので高い工作精度が必要でなくなり安価にできる。また伝えられる力が大きいので小型化、軽量化が可能である。前記実施形態と同様に、過負荷がかかった時にはトルクリミッターとして働き、破壊を防ぐことができる。また、伝達できる力が、前記動力伝達面（２）と動力伝達面（３）の係合する面積と比例しているため、計算も容易で、設計しやすく使い勝手がよい。

以下、本発明をトルクリミッターとして実施した形態について、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係るトルクリミッターは、図４に示す如く、カップ（７）とそれにはまるホイール（５）から構成され、ホイール（５）の外周面およびカップ（７）の内側の面のいずれかを、前記実施形態と同様の突起（１）が均等もしくはほぼ均等な間隔で分布するように多数突設された動力伝達面（２）にし、相手側を前記動力伝達面（２）の突起（１）に引っ掛かる、前記実施形態と同様のループ（４）が均等な間隔で分布するように多数突設された動力伝達面（３）にする。
多数の突起（１）がループ（４）に引っかかり、動力を伝達する。過負荷がかかった場合には、突起（１）が弾性変形し引っ掛かりが外れるので破損しない。
簡単な構造なので、安く簡単に作ることができる。また、軽量である。前記実施形態と同様に、伝達できる力が、前記動力伝達面（２）と動力伝達面（３）の係合する面積と比例しているため、計算も容易で、設計しやすく使い勝手がよい。

本発明である各面の構成を示す図である。本発明のベルト駆動装置を示す斜視図である。本発明を摩擦車に実施した形態を示す斜視図である。本発明のトルクリミッターを示す斜視図である。請求項１に記載の凹みを示す図である。請求項１に記載の動力伝達機構を示す図である。請求項１に記載の突起を示す図である。

符号の説明

(１) 突起
(２) 突起を多数表面に有した動力伝達面
(３) 突起が横方向に引っかかるような動力伝達面
(４) ループ
(５) ホイール
(６) ベルト
(７) カップ
(９) 穴
(10) 凹み
(11) 太さが高さ方向に同一な棒状の突起
(12) 円錐状の突起
(13) 角錐状の突起

Claims

動力伝達面にほぼ垂直で弾性変形可能な直線状の突起（１）を多数表面に有する動力伝達面（２）と、前記突起が動力伝達面どうしのずれ方向に対して引っ掛かる多数のループ（４）又は穴（９）又は凹み（１０）を有する動力伝達面（３）とから構成される動力伝達機構。