JP4647087B2 - 出力軸を入力軸によって回転可能な回転伝達装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、入力軸を回転することにより出力軸を正逆双方向へ自在に回転できるが、出力軸が大きな負荷回転力を受けても正逆いずれの方向にも回転不能であり、出力軸は入力軸によってのみ回転可能な回転伝達装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、出力軸を入力軸によってのみ回転可能な回転伝達装置は、一例として本出願人の実公平８−７１６２号、特許第２８４７６１８号公報などに記載されて種々公知である。
【０００３】
その他特公平８−６７９２号（特許第２０８７０７８号）公報に記載された回転伝達装置は、回転しないハウジングの筒部を制動ドラムとし、該筒部の中空部内面に圧接するコイルバネ形状の制動部材が設置され、その両端部を求心方向（内向き）に曲げた加力部が形成されている。入力軸は前記制動部材の両端の加力部を捻って「縮径する」向きに回転力を加えるので自由に回転でき、出力軸へ回転を伝える。しかし、出力軸は前記制動部材の捻りを緩めて「拡径する」向きに回転力を加えるため、拡径した制動部材と筒部内周面との間に大きな摩擦制動力を発生して回転不能である。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
上記実公平８−７１６２号、特許第２８４７６１８号公報などに記載された回転伝達装置は、構成要素（部品）の数が多く、各々の形状、構造も割合に複雑なので、製造、組立に多くの手数がかかり、コスト高となる問題点がある。
【０００５】
一方、上記特公平８−６７９２号（特許第２０８７０７８号）公報に記載された回転伝達装置は、比較的に構成要素（部品）の数が少なく、各々の形状、構造も割合簡単なので、製造、組立に有利である。しかし、この回転伝達装置は、入力軸が、筒部の中空部内面に圧接するコイルバネ形状の制動部材を「縮径する」向きに回転力を加え、摩擦力を軽減して自由に回転するのであり、出力軸自体の回転に対する制動力の効きを良くするために、常時若干の摩擦力を生じつつ空転する構成とされる。しかも入力軸が前記制動部材を「縮径する」向きの回転力を加えて前記摩擦力を軽減する場合、同制動部材を内側から拘束する（又は支える）部材が存在せず自由状態であるため、コイルバネ形状の特性として、縮径効果（摩擦軽減効果）を生ずるのは加力部（端部）近傍の部分に限定され、その他の「径が変化しない」部分は依然として摩擦を生じ入力軸の回転駆動力にかなりの損失動力を生ずることを避けられない。逆に、出力軸が大きな負荷回転力を受けて回転しようとすると、前記制動部材を「拡径する」向きの回転力を加えることになり、拡径した制動部材と筒部との間に大きな摩擦制動力が発生して回転不能となる構成であるが、仮に出力軸に過大な負荷回転力が作用するとした場合、やはり制動部材を内側から拘束する（又は支える）部材が存在せず自由状態であるため、制動部材は局部的に座屈ないし降伏する現象として内方へ曲る変形を生じ易く、そうした変形を生じた場合には制動力が急減して用を成さなくなる。
【０００６】
ちなみに本出願人が適用を考えているビニールハウス等の換気装置は、ビニールハウスの規模（棟方向長さ）が大きくなると、３００乃至５００kg−cm程度の負荷回転力が作用するので、前記の問題が現実的となる。
【０００７】
次に、前記制動部材の両端の加力部は求心方向（内向き）に曲げて形成され、入力軸及び出力軸は「内向き」の加力部に力を加える構成である。つまり制動部材のコイル径よりも小さい回転半径で回転力を加えることになるから、「てこの原理」で明らかなように制動部材へ伝達される回転力が小さい。従って、出力軸が大きな負荷回転力によって前記制動部材を拡径させ制動部材と筒部との間に摩擦制動力を発生させる作用、又は入力軸が制動部材を縮径させて筒部との摩擦力を軽減する作用において、それぞれ制動部材への回転力の伝達効率が低いので、結局、各作用の効能が悪いという欠点がある。
【０００８】
本発明の目的は、特には特公平８−６７９２号（特許第２０８７０７８号）公報に記載された回転伝達装置の上記欠点、問題点を解決することである。具体的にはコイルバネ形状の制動部材を制動ドラムの外周面に外接状態に設置し、制動部材に過大な負荷回転力が加わる出力軸の回転時には、制動部材の捻りを増して「縮径」させ、制動部材を制動ドラムへ強く締め付けて大きな制動力を発生させて回転不能とする構成とし、必然的に制動ドラムは制動部材を内側から拘束する（又は支える）部材としても働かせて制動作用を高効率に発揮させ、座屈ないし降伏の問題を防ぐこと、逆に入力軸の回転時には、制動部材の捻りを緩める（拡径する）ことによって制動ドラムとの摩擦力を可及的に軽減して動力損失をできるだけ少なくし、軽く回転操作できる回転伝達装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の次の目的は、制動部材の両端の加力部は放射方向（外向き）に曲げて形成し、従って、入力軸及び出力軸はともに、制動部材のコイル径よりも大きな回転半径で制動部材へ回転力を加える構成であり、回転力の伝達効率が高く、従って出力軸の回転を止める機能ないし能力も大きく、また、入力軸を回転操作する上で使い勝手に優れた回転伝達装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の更に異なる目的は、入力軸を、パイプ材の加工品であるハンドル軸の中空部内へほぼ密接に嵌まる外径とし、出力軸は、被回転軸の端部がそのままほぼ密接に嵌まる内径の中空構造（パイプ構造）として、ハンドルの取り付け、及び被回転軸の接続を簡易に行える構成とした回転伝達装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明に係る出力軸を入力軸によって回転可能な回転伝達装置は、
ａ） 出力軸１の内端に繋ぎ軸部１３が形成され、この繋ぎ軸部１３は入力軸２の内端部に同心に形成された軸孔２５内へ回転自在に嵌めて、出力軸１と入力軸２は各々の回転中心が一致する一連の配置とされ、入力軸２に回転ディスク１２が設けられ、出力軸１に被回転体１４が設けられており、
ｂ） 装置ハウジング１５に固定された制動ドラム４の外周に、軸線方向に螺旋状をなす捻りコイルバネ形状の弾性な制動部材６がほぼ外接状態に設置され、この制動部材６の両端を放射方向外向きに曲げた加力部５’が形成され、前記加力部５’はブロック形状の回転片４０に設けた孔４１へきつく差し込んでおり、
ｃ） 入力軸２の前記回転ディスク１２には、前記制動部材６の外周面側に位置して同制動部材６の両端の前記加力部５’を差し込んだ回転片４０に対して捻りを緩める向きに当たる配置で回転伝達部９が設けられ、
ｄ） 出力軸１の前記被回転体１４には、前記制動部材６の外周面側に位置して、同制動部材６の両端の加力部５’を差し込んだ回転片４０に対して捻りを増す向きに当たる配置で、前記回転ディスク１２の回転伝達部９から回転力の伝達を受ける被回転凸部８が設けられていることをそれぞれ特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した出力軸を入力軸によって回転可能な回転伝達装置において、
前記入力軸２は、パイプ材の加工品であるハンドル軸３２の中空部内へほぼ密接に嵌まる外径とし、前記出力軸１は、被回転軸３１の端部がほぼ密接に嵌まる内径の中空構造であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施形態】
先ず、回転伝達装置の基本的構成を、図１〜図５に基づいて説明する。
【００１６】
出力軸１と入力軸２は、図２に示したように、ケーシング３Ａと３Ｂ内において、各々の中心線が一致する配置で組立られている。図示例の場合は、出力軸１の内端に繋ぎ軸部１３が形成され、該繋ぎ軸部１３は、入力軸２の内端に形成した軸孔２５内へ回転自在に嵌められて各々の中心線が一致する一連の配置で組み合わされている。
【００１７】
出力軸１の内端部に円板形状の被回転体１４が設けられ、入力軸２の内端部にも円板形状の回転ディスク１２が設けらている。
【００１８】
図３のように、装置ハウジング１５に固定される矩形板状のケーシング３Ｂに制動ドラム４が一体的に設けられ、この制動ドラム４の外周面に沿って、軸線方向に螺旋状をなす捻りコイルバネ形状で弾性な制動部材６がほぼ外接状態に設置されている（図２）。
【００１９】
従って、この制動部材６は、その捻りを増すことによってコイル径が小さくなり（縮径し）、内側の制動ドラム４を強く締め付けて大きな摩擦制動力を発生する。コイルバネ形状の制動部材６は、内側の制動ドラム４へ巻き付くように締め付けるので、その締め付け力、ひいては締め付け力に起因する制動力が制動部材６の全長にわたりほぼ均等に発生するので、効率が良い。逆に、制動部材６の捻りを緩めると、コイル径は無拘束の外方へ速やかに自由に拡大し（拡径し）、制動ドラム４との間の摩擦力は即座に軽減されて限りなく零に近くなる。制動部材６は、制動作用の効率を考慮して、角断面のバネ線材をコイルバネ形状に卷いて製造されている。
【００２０】
上記制動部材６の両端に、放射方向（外向き）に曲げた加力部５が形成されている。この加力部５は、入力軸２又は出力軸１から制動部材６へ加える回転力を直接受ける要素であり、要求される制動力の大きさに比例して大きな強度及び剛性を必要とする。そこで図１及び図４の実施例に示した加力部５は、回転方向に平行な向きのほぼＵ字形状に形成されている。従って、加力部５の背後側（首部）へ被回転体１４の被回転凸部８が当たる場合には、単に放射方向へ曲げただけの形態に比較して、前記Ｕ字形の先端部（自由端）が制動ドラム４の外周面に当たって突っ張る作用をして大きな制動力の発生に耐え、回転力の伝達に対する耐力性と剛性に優れたものとなり、長期の使用によって変形したり破損等する心配がない。
【００２１】
但し、加力部５の形状は、回転力の伝達に対する耐力性、剛性が大きいという観点から、図５のように円弧形状に曲げた構成でも同様に実施可能である。
【００２２】
その他、図示することは省略したが、制動部材６の加力部５に直接当たる回転ディスク１２の回転伝達部９、及び被回転体１４の被回転凸部８それぞれの当接部位を、加力部５とほぼ全面一様に当たる形状（つまり、加力部５の外形に倣った形状）に形成することも、加力部５の耐力性、剛性の確保に有効的である。前記の考え方を更に積極的に展開すると、回転伝達部９及び被回転凸部８それぞれの加力部当接部位に、加力部５の回転方向の約半分の外形に倣った凹形状を形成すると、加力部５を押す回転力を面圧に分散して伝達することになり、加力部の耐力上有利である。しかも回転伝達部９が直接被回転凸部８と当たって回転力を伝達する条件を整えることにもなり有利である。
【００２３】
次に、図７と図８には本発明の好適な実施形態を示した。即ち、制動部材６の両端の加力部５’は単純に放射方向外向きに曲げた形態とされている。一方、回転ディスクの回転伝達部９及び被回転体の被回転凸部８とは分離独立した構造でブロック形状の回転片４０に、前記の加力部５’をきっちり差し込める大きさ、形状の孔４１を設け、この孔４１に加力部５’をきつく差し込んで同回転片４０を取り付け、回転伝達部９及び被回転凸部８はそれぞれ前記の回転片４０を介して加力部５’を押す構成で実施される。この場合には、回転片４０による保護効果で、加力部５’は耐力性と剛性に優れたものとなるほか、上述したＵ字形等に曲げる加工を必要としない実施ができる。
【００２４】
次に、入力軸２の前記回転ディスク１４の回転伝達部９は、前記制動部材６の外周位置において、同制動部材６の両端の加力部５、５に対してその捻りを緩める向きに当たる配置で設けられている。その配置を具体的に図示すると、図４に示したように、制動部材６の両端の加力部５、５の中間に位置し、各加力部５、５に対してその先端側へ当たる配置を意味する。従って、入力軸２が正逆いずれの方向へ回転する場合でも、回転伝達部９は制動部材６の捻りを緩めるので、自由に回転する。
【００２５】
入力軸２は、図２に示したように、中空構造に形成された前記制動ドラム４の中空部内へ、軸受部材７と共に制動ドラム４の内端側から外向きに通して回転自在に設置され、ケーシング３Ｂの片面に突設した制動ドラム４との組合わせが可能に構成されている。一方、出力軸１は、前述したように内端に突設した繋ぎ軸部１３を、前記入力軸２の軸孔２５へ嵌めて両者が安定な回転をするように組み合わせている。そして、出力軸１の前記被回転体１４の外周部に、外向き円筒の一部分として形成された被回転凸部８が、制動部材６の前記二つの加力部５、５の後背部（首部）に当たる配置で形成されている。図中の符号４２、４３は回転座金である。
【００２６】
従って、出力軸１は、図４から明解なように、負荷回転力によって正逆いずれの方向へ回転しようとしても、二つの加力部５、５のいずれか一方の後背部へ当たり、制動部材６の捻りを増して制動ドラム４の外周面へ締め付け、大きな制動力を発生し回転不能となるのである。
【００２７】
本発明の場合、出力軸１は、外径が２３mm前後の被回転軸３１の端部をそのまま中空部内へほぼ密接に嵌め込める内径の中空構造（パイプ構造）に構成されている。よって、被回転軸３１の接続は１本のカンザシピン４０を差すことによって簡易に行える。他方、入力軸２は、パイプ材の加工品として製作されたハンドル軸３２の中空部内へ密接に嵌めて接合可能な外径（約１０mm）の中実軸として構成されている。よって、ハンドル軸３２はやはり１本のカンザシピン４１を差すことによって入力軸２と簡易に接続できる。
【００２８】
なお、上記入力軸２が回転自在で、出力軸１は負荷回転力による回転が不能である作用効果を達成する条件として、上記の各要素を収納し、且つ制動ドラム４を一体的に設けたケーシング３Ａ、３Ｂの回転は、装置ハウジング１５を利用して絶対的に止めた条件で使用される。
【００２９】
そうした使用態様の一例を、図６に示している。いわゆるビニールハウスの覆いシートのうち、ハウス側面部分のシート３０を棟方向に長い巻取り軸３１に巻き付けている。同巻取り軸３１の一端部が、被回転軸として、上述の「出力軸を入力軸によって回転可能な回転伝達装置」を納めた装置ハウジング１５から突き出された出力軸１と接続されている。同じく装置ハウジング１５の他側面から突き出された入力軸に、手動回転用のハンドル３２の軸部が接続されている。また、装置ハウジング１５において、片手で握り持つためのグリップ部３３と前記ハンドル軸３２を接続した入力軸との中間部位に、垂直方向に貫通させたガイド孔３４が設けられ、同ガイド孔３４に、地面に突き刺して垂直に強固に立てた案内棒３５を通し、該案内棒３５によって装置ハウジング１５を回転させないで上下移動させる構造とされている。
【００３０】
従って、ハンドル３２を正転方向に回すと、巻取り軸３１も同方向は同一速度で回転し、シート３０を巻き上げてハウス側面の開口面積を拡大し、通風換気の効果を大にする。巻取り軸３１が所望の高さ位置まで上昇した段階で、ハンドル３２から手を離しても、上述したように、出力軸１自身の回転は不能の構成であるから、出力軸１と連結された巻取り軸３１に同巻取り軸３１、及び巻取ったシート３０の重量に起因する大きな負荷回転力が作用しても決して回転せず、巻取り軸３１は前記の上昇位置に止まったままとなる。勿論、ハンドル３２を逆転方向に回すことにより、巻取り軸３１を下ろしてハウス側面の開口を閉鎖することも自由にできる。
【００３１】
このように、本発明の回転伝達装置は、各種の分野において、出力側が勝手に回転しては困る用途に好適に使用できるのである。
【００３２】
例えば図９に示したように、連棟型ビニールハウスの谷樋部分の換気装置の場合は、地上から人の手が届かない高さに位置する巻取り軸３１を回転駆動する手段としても上記回転伝達装置（ハウジング１５）が使用される。この場合には、一例として傘歯車の対５１と５２を応用した方向変換機構５０を介してハンドル３２を接続した構成が好適に実施される。即ち、地上で楽な作業姿勢で回転操作できるように垂直方向に長いハンドル軸３２の上端が、４５°をなす一方の傘歯車５２の軸と接続され、同じく４５°をなす他方の傘歯車５１の軸と水平な入力軸２とが接続されている。なお、方向変換機構としてはウオームねじ機構なども採用できる。
【００３３】
次に、図１０には、出力軸１に、被回転軸と自在継手６０で連結するための継手要素を一体的に設けた実施形態を示している。
【００３４】
図１２に示したように、回転伝達装置のハウジング１５を構造物６へ固定し、自在継手６０を介して連結した伸縮軸６７の他端を、やはり自在継手６８を介して巻取り軸３１と連結し、前記自在継手６８は、案内治具６９を介して垂直な案内棒７０に沿って上下動する構成とした換気装置も実施される。つまり、装置ハウジング１５は不動であるが、巻取り軸３１はシートの巻き込みまたは巻き戻しにしたがって上下動する。このような用途に適用される自在継手６０を構成する継手要素としての二叉６１が出力軸１に一般的に形成されている。もう一方の二叉６２は継手管６３に形成され、前記二叉６１と６２の間に挟まれた継手ブロック６５を直交する二つのピン６４、６４で連結して自在継手６０が構成されている。したがって、本実施例によれば、別途の独立した部品としての自在継手を用意する必要がなく、自在継手６０の部品点数を減らしてコストダウンを図り、組立作業を容易ならしめている。
【００３５】
本発明の回転伝達装置に関しては、その入力軸２又は出力軸１の部分に、公知の減速又は増速機構、例えば遊星歯車式減速機構などを採用し、出力軸１又は入力軸２の回転負荷を数分の一に減らす構成で実施することもできる。
【００３６】
【本発明が奏する効果】
請求項１記載の発明に係る出力軸を入力軸によって回転可能な回転伝達装置は、コイルバネ形状の制動部材６を制動ドラム４の外周面に設置し、出力軸１の回転は、制動部材６の捻りを増して制動部材６を制動ドラム４へ締め付けて大きな制動力を発生し回転不能とする構成であり、制動ドラム４は制動部材６を内側から拘束する（又は支える）部材としても働くので、制動作用を高効率に発揮させ、座屈ないし降伏の問題を防ぐことができる。逆に、入力軸２の回転時には、制動部材６の捻りを緩める（拡径する）ことによって制動ドラム４との摩擦力を可及的速やかに軽減して動力損失が少なく、軽く回転操作できる回転伝達装置を提供する。
【００３７】
本発明はまた、制動部材６の両端の加力部５’は放射方向外向きに曲げた構成であり、入力軸２の回転伝達部９及び出力軸１の被回転凸部８はともに制動部材６のコイル径よりも大きな回転半径で制動部材６の加力部５’へブロック形状の回転片４０を介して回転力を加える構成であり、回転力の伝達効率が高い。従って、出力軸１の回転を止める機能、能力が大きく、また、入力軸２を回転操作する使い勝手に優れた回転伝達装置を提供できる。その上、入力軸２の回転伝達部９及び出力部１の被回転凸部８はそれぞれ、直接にはブロック形状の回転片４０へ当たり、加力部５’へは間接的に回転力を伝える構成なので、加力部５’は回転片４０によって保護され、長い耐用寿命を維持できる。
【００３８】
本発明は更に、入力軸へのハンドルの取り付け、又は出力軸への被回転軸の接続を簡易に行えて、使用に便利な回転伝達装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回転伝達装置の構成要素を分解して示した斜視図である。
【図２】図３のII−II線方向に切断した断面図である。
【図３】回転伝達装置の正面図である。
【図４】図２のIV−IV線矢視断面図である。
【図５】制動部材の加力部の形態が異なる実施例を示した側面図である。
【図６】回転伝達装置の使用例を示した斜視図である。
【図７】異なる実施形態による回転伝達装置の正面図である。
【図８】図７のVII−VII線矢視断面図である。
【図９】回転装置の異なる使用例を示した斜視図である。
【図１０】出力軸の異なる実施形態を示した斜視図である。
【図１１】前記出力軸を使用した回転伝達装置の正面図である。
【図１２】前記出力軸で自在継手を構成した使用例の立面図である。
【符号の説明】
１ 出力軸
２ 入力軸
１２ 回転ディスク
１４ 被回転体
１５ 装置ハウジング
４ 制動ドラム
６ 制動部材
５ 加力部
９ 回転伝達部
８ 被回転凸部
６１ 二叉（継手要素）
５０ 方向変換機構
５１、５２ 傘歯車

Claims (2)

1. ａ） 出力軸の内端に繋ぎ軸部が形成され、この繋ぎ軸部は入力軸の内端部に同心に形成された軸孔内へ回転自在に嵌めて、出力軸と入力軸は各々の中心線が一致する一連の配置とされ、入力軸に回転ディスクが設けられ、出力軸に被回転体が設けられており、
   ｂ） 装置ハウジングに固定された制動ドラムの外周に、軸線方向に螺旋状をなす捻りコイルバネ形状の弾性な制動部材がほぼ外接状態に設置され、この制動部材の両端を放射方向外向きに曲げた加力部が形成され、前記加力部はブロック形状の回転片に設けた孔へきつく差し込んでおり、
   ｃ） 入力軸の前記回転ディスクには、前記制動部材の外周面側に位置して同制動部材の両端の前記加力部を差し込んだ回転片に対して捻りを緩める向きに当たる配置で回転伝達部が設けられ、
   ｄ） 出力軸の前記被回転体には、前記制動部材の外周面側に位置して、同制動部材の両端の加力部を差し込んだ回転片に対して捻りを増す向きに当たる配置で、前記回転ディスクの回転伝達部から回転力の伝達を受ける被回転凸部が設けられていることをそれぞれ特徴とする、出力軸を入力軸によって回転可能な回転伝達装置。
2. 前記入力軸は、パイプ材の加工品であるハンドル軸の中空部内へほぼ密接に嵌まる外径とし、前記出力軸は、被回転軸の端部がほぼ密接に嵌まる内径の中空構造であることを特徴とする、請求項１に記載した出力軸を入力軸によって回転可能な回転伝達装置。

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