JP5281049B2

JP5281049B2 - インパクト駆動装置

Info

Publication number: JP5281049B2
Application number: JP2010174965A
Authority: JP
Inventors: ハル子網矢
Original assignee: 網矢ハル子
Priority date: 2010-08-04
Filing date: 2010-08-04
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2030-08-04
Also published as: JP2012036922A

Description

本発明は、車の駆動軸にインパクトを使用することで、少ない力でも上り坂を登り、しかも差動装置が不要になったインパクト駆動装置に関するものである。

従来の車で、歯車式の差動装置を電気自動車に用いることの差動装置は、重量が極めて重たいため、発生させる駆動力が比較的小さい電気自動車には適さないという問題がある。また、左右の車輪の各々に駆動モータを取り付けるような、ダイレクトドライブ方式の場合では、各々のモータを駆動させるために特別な制御装置が必要となる。さらに、片方だけを駆動輪とした場合には、走行時に旋回特性が悪くなる。そして、駆動輪を一輪とした場合には、例えば横風を受けた場合などの車両の安定性が問題となる。

また、特許文献１の特開平６−９９７５０名称自動車差動機構及びこれを用いた自動車、電気自動車は、モータを一つとし、駆動輪を車両の左右に取り付け、さらに左右の駆動輪の間にはトルクリミッタ式あるいは、クラッチ式の連結器を設けたことで、発生させる駆動力が比較的小さい電気自動車にも適していた。

特開平６−９９７５０特開２００２−２６６９８２特開平７−４０２５８

特許文献１の特開平６−９９７５０名称自動車差動機構及びこれを用いた自動車、電気自動車は、差動機構を軽量化し、走行特性、特に旋回特性が良好で、走行時の車両安定性も確保できる自動車や電気自動車を実現することができていた。
しかし、従来の電動車は一般に変速機が無いため、極端な上り坂になりモータが停止すると、モータは普段の約５倍の電流が流れ、またモータの回転子に付いているコイルを冷却するための翼も停止するためモータが熱を持ち、ヒューズが働き、電源を遮断してモータが焼けるのを防いでいた。

そこで、本発明のインパクト駆動装置は、駆動軸（２）をインパクト装置（３）を介して車輪（３ｄ）を取り付けることで、段差または急な上り坂も越え、そして差動装置を取り除くことができるインパクト駆動装置を提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明のインパクト駆動装置は、駆動軸（２）を軸に、スプリング止（３ａ）とスプリング（３ｂ）とハンマー（３ｃ）と車輪（３ｄ）で構成され、スプリング（３ｂ）は、スプリング止（３ａ）とハンマー（３ｃ）の間に介在している。そしてハンマー（３ｃ）は、カム（３ｇ）の誘導を球（３ｆ）が介在して、前記駆動軸（２）の回転を、ハンマー（３ｃ）が前記車輪（３ｄ）に伝えることで目的を達成した。

請求項２のインパクト駆動装置は、駆動軸（２）を軸に、スプリング止（３ａ）とスプリング（３ｂ）とハンマー（３ｃ）と車輪（３ｄ）で構成され、スプリング（３ｂ）は、スプリング止（３ａ）とハンマー（３ｃ）の間に介在している。
そのスプリング止（３ａ）は、連結棒（３ｚ）を介してハンマー（３ｃ）がスプリング（３ｂ）の外側に付いており、前記駆動軸（２）の回転を、該ハンマー（３ｃ）が前記車輪（３ｄ）に伝えることで目的を達成した。

本発明のインパクト駆動装置は、次のような効果がある。
（イ）段差など、特別に力がいるときに、車輪に付いたインパクト装置があることで、乗り越えられる。
（ロ）段差など、特別に力がいるときに、車輪に付いたインパクト装置があることで、少ない動力ですむ。
（ハ）インパクト装置を取り付けたことで、差動装置が不要になった。
（ニ）とくにモータは、外力で回転を止めると、電流は５倍流れ、モータの冷却ファンも止まるので焼け付く可能性があったが、インパクトを使用するとそのようなことは無い。（ホ）インパクト装置は、どのような時でもモータを回転する。
（ヘ）請求項２のインパクト装置は、連結棒を使用することで、構造を簡単に制作できる。

図は、本発明の上から見た平面図である。図は、本発明の後ろから見た断面図である。図は、請求項２の後ろから見た正面図である。

本発明のインパクト駆動装置は、オートマチック車や電気自動車またはシルバー電動車の、駆動軸（２）の先に取り付けるインパクト装置である。まず電動車の場合は、モータ（１）のピニオンギャ（１ａ）を介して、駆動軸（２）のギャ（２ａ）に動力を伝える。

その動力は、左右の伸びた駆動軸（２）はベアリング（４ａ）を介して車体のフレーム（４）に取り付けている。そして、ベアリング（４ａ）の外側の駆動軸（２）は、スプリング止（３ａ）があり、そのスプリング止（３ａ）は駆動軸（２）に止めて固定する。

スプリング止（３ａ）は固定しており、そこへスプリング（３ｂ）とハンマー（３ｃ）を差し込んで、駆動軸（２）を掘って取り付けたカム（３ｇ）に、球（３ｆ）をそわし、ハンマー（３ｃ）がカム（３ｇ）の遊動する範囲ないで、球（３ｆ）が介在して動く。その外側に、車輪（３ｄ）を回転自在に取り付け、それを車輪（３ｄ）の爪（３ｅ）部分が回転を制御し、その車輪（３ｄ）が外れないように座金をボルト（３ｈ）が止めてある。その車輪（３ｄ）は、駆動軸（２）より少し短くなっているため、車輪（３ｄ）は回転できる。

そのインパクト装置（３）の説明を、右側のインパクト装置（３）で行うと、駆動軸（２）の回転はカム（３ｇ）機構を介してハンマー（３ｃ）に伝わる。ハンマー（３ｃ）に、形成されたハンマー（３ｃ）の爪が、車輪（３ｄ）の爪（３ｅ）と係合すると、回転は車輪（３ｄ）に伝わる。車輪（３ｄ）にかかる負荷が大きくなると、ハンマー（３ｃ）と駆動軸（２）は相対回転をし、カム（３ｇ）のリードに沿ってハンマー（３ｃ）は左方向に後退し、スプリング（３ｂ）を圧縮する。

ハンマー（３ｃ）が、左方向に後退することで、ハンマー（３ｃ）の爪と、車輪（３ｄ）の爪（３ｅ）の結合が外れ、ハンマー（３ｃ）の爪が、車輪（３ｄ）の爪（３ｅ）を乗り越えるとスプリング（３ｂ）の復元力により、ハンマー（３ｃ）のカム（３ｇ）のリードに沿って右方向に前進する。そして、再び車輪（３ｄ）の爪（３ｅ）と衝撃的に結合し、車輪（３ｄ）に回転力を与える。このようにハンマー（３ｃ）は、回転運動と共に軸方向の往復運動を繰り返すようになっている。したがって、車輪（３ｄ）は動かなくてもモータ（１）は回転するので、モータ（１）が焼け付かない。

また、差動装置が不要である説明をする。左に回る状態を説明すると、右側のインパクト装置（３）は回転差で、車輪（３ｄ）が回り過ぎている状態になり、インパクト装置（３）のハンマー（３ｃ）は進行方向と逆向きに押さえられ、さらに回転差ができた時は、右側のハンマー（３ｃ）が左へ移動し、爪（３ｅ）を外して回転差をなくする。その時、ハンマー（３ｃ）はインパクトしているような強い衝撃音は発生しない。

また、左側のインパクト装置（３）のハンマー（３ｃ）は、回転する動力を一方で受け、ハンマー（３ｃ）が右に移動するが、爪（３ｅ）を外しインパクトを行うぐらいに、ねじる力が加わる前に、右側のインパクト装置（３）が摩擦の無い分、早く反応して回転差を修正するので差動装置は不要である。

請求項２のインパクト駆動装置の、インパクト装置（３）は、モータ（１）のピニオンギャ（１ａ）を介して、駆動軸（２）のギャ（２ａ）に動力を伝える。駆動軸（２）を軸に、スプリング止（３ａ）に連結棒（３ｚ）を４か所取り付け、もう片方をハンマー（３ｃ）に取り付ける。そして車輪（３ｄ）に負荷がかかると、駆動軸（２）の回転をスプリング（３ｂ）が吸収して連結棒（３ｚ）が斜めになり、ハンマー（３ｃ）の爪と、車輪（３ｄ）の爪（３ｅ）が結合していた物が外れて、ハンマー（３ｃ）の爪が、車輪（３ｄ）の爪（３ｅ）を乗り越える。

するとスプリング（３ｂ）の復元力により、ハンマー（３ｃ）の連結棒（３ｚ）のリードに沿って右方向に前進し、再び車輪（３ｄ）の爪（３ｅ）と衝撃的に結合し、車輪（３ｄ）に回転力を与える。このようにハンマー（３ｃ）は、回転運動と共に軸方向の往復運動を繰り返すようになっている。したがって、車輪（３ｄ）は動かなくてもモータ（１）は回転するので、モータ（１）は焼け付かない。

オートマチック車の場合も、段差など、どうしてもトルクが必要な時に合わせて自動車の設計をしていたが、このインパクト装置（３）を取り付けることで、道路の起伏が問題にならない物である。従来のトランスミッションの付いた自動車の場合は、クラッチも付いているので、反動を付けて段差を乗り越えることもできたが、オートマチック車では無理であった。

そこで、自動車が段差を乗り越えるまで、徐々にアクセルを踏み込んで、段差を越えていた。しかし、アクセル全開だと、段差を乗り越えたとき暴走する恐れがあった。そこで、インパクト駆動装置を取り付けると、アクセルをそれ程踏んでいなくても、負荷をかけられた車輪（３ｄ）はインパクト駆動装置によって、乗り越えることができる。

本発明のインパクト駆動装置を、図面を参照して説明する。
図１は、電動車の後部を上から見た平面図である。通常のモータか４００ｗなのに比べ本発明は２００ｗのモータ（１）を使用して、モータ（１）の動力を回転子の軸のピニオンギャ（１ａ）が取り付けてあり、そのピニオンギャ（１ａ）はギャ（２ａ）を介して駆動軸（２）が回転する。モータ（１）の回転が毎分１２００回転で、歯車の刃が１０個のピニオンギャ（１ａ）は、駆動軸（２）に取り付けた歯車の１００個のギャ（２ａ）で、１０分の１に減速すると、毎秒２回転で回転し、車輪（３ｄ）の直径が３０センチとして、時速６キロの速度が得られる。

駆動軸（２）は、軸受に取り付けたベアリング（４ａ）を介してフレーム（４）に取り付けられ、その両方の外側にインパクト装置（３）が取り付けられ、車輪（３ｄ）とその駆動軸（２）が外れないようにボルト（３ｈ）で止めている。したがって、駆動軸（２）と車輪（３ｄ）は回転自在に取り付けてあり、車輪（３ｄ）の爪（３ｅ）と、ハンマー（３ｃ）によって制御している。また、車輪（３ｄ）の爪（３ｅ）は金属製が良いが、車輪（３ｄ）は音の響かない物が良く、プラスチックはプラスチックハンマーのように音が響かず、車輪（３ｄ）には薄い２ミリ程度の、金属製の爪（３ｅ）を張り付けた物で良い。

図２は、インパクト装置（３）の後ろから見た断面図で、インパクト装置（３）の説明をする。このインパクト装置（３）自体は、基本的には工具用インパクトと、何ら変わりはない物である。しかし、工具のインパクトに比べ、車輪（３ｄ）がアンビルの変わりをするのと、車輪（３ｄ）に具備した爪（３ｅ）が動力を受けるのと、駆動軸（２）が同径でできるので簡単である。

まず駆動軸（２）は、φ２０のシャフトに両端１３センチの所に略へ状のカム（３ｇ）を２か所を掘って取り付け、坂道や段差などで車輪（３ｄ）に負荷がかかって止まっているとき、モータ（１）の回転する力が加わり、カム（３ｇ）に刻まれた略へ状の溝を、球（３ｆ）が動き、ハンマー（３ｃ）を左へ回りながら移動し、車輪（３ｄ）に付いた爪（３ｅ）が外れて半回転して、衝撃的に結合して、また図のようになる。

その時、ハンマー（３ｃ）は３キロあり、スプリング（３ｂ）は直径φ４の、工具に使用されているものより３倍の復元力があり、捩じられた力を、爪（３ｅ）が外れた瞬間にスプリング（３ｂ）の力でハンマー（３ｃ）を回転させ、衝撃となって爪（３ｅ）に伝わり上り坂や段差を越える。その時、車輪（３ｄ）は音が響かないような工夫が必要である。そして、例え段差を越えなくても、モータ（１）の回転が停止することが無いため、モータ（１）に異常な電流が流れて、冷却ファンが停止することがないため、焼け付くことがない。

また、インパクト駆動装置を取り付けていると差動装置が不要である。左に旋回する状態を説明すると、右側のインパクト装置（３）は回転差で、車輪（３ｄ）が回り過ぎている状態になり、インパクト装置（３）のハンマー（３ｃ）は進行方向と逆向きに押さえられ、さらに回転差ができた時は、右側のハンマー（３ｃ）が左へ移動し、爪（３ｅ）を外して回転差をなくする。その時、ハンマー（３ｃ）はインパクトしているように強い衝撃音は発生しない。

また、左側のインパクト装置（３）のハンマー（３ｃ）は、回転する動力を一方で受け、ハンマー（３ｃ）が右に移動するが、爪（３ｅ）を外しインパクトを行うぐらいに、ねじる力が加わる前に、右側のインパクト装置（３）が摩擦の無い分、早く反応して回転差を修正する。しかし、旋回するのには負荷がかかり、また上り坂で負荷がかかっている時には、左側のインパクト装置（３）が爪（３ｅ）を外して、回転差を解消する普通の状態である。

図３は、請求項２のインパクト装置（３）は、駆動軸（２）にカム（３ｇ）を彫り、球（３ｆ）を使ってインパクト装置（３）を作っていたが、カム（３ｇ）と球（３ｆ）の変わりに連結棒（３ｚ）を４本を使う物で、連結棒（３ｚ）は長さ３センチで、厚みは２ミリで、スプリング止（３ａ）とハンマー（３ｃ）の間に介在して軸着している。そして車輪（３ｄ）に負荷が係り、駆動軸（２）が回ると、点線で現したように連結棒（３ｚ）は３０度傾き５ミリハンマー（３ｃ）を左側に寄せて、ハンマー（３ｃ）の爪と、車輪（３ｄ）の爪（３ｅ）の結合が外れる。

そしてハンマー（３ｃ）の爪が、車輪（３ｄ）の爪（３ｅ）を乗り越えるとスプリング（３ｂ）の復元力により、ハンマー（３ｃ）の連結棒（３ｚ）のリードに沿って右方向に前進し、再び車輪（３ｄ）の爪（３ｅ）と衝撃的に結合し、車輪（３ｄ）に回転力を与える。このようにハンマー（３ｃ）は、回転運動と共に軸方向の往復運動を繰り返すようになっている。したがって、車輪（３ｄ）は動かなくてもモータ（１）は回転するので、モータ（１）が焼け付かない。その連結棒（３ｚ）は、スプリング止（３ａ）とハンマー（３ｃ）が最大６０度回転するので、ねじれに強い材質の物を選ぶ必要がある。

オートマチック車の場合も、段差など、どうしてもトルクが必要な時に合わせて自動車の設計をしていたが、このインパクト装置（３）を取り付けることで、道路の最大の障害を想定して設計する必要がない。従来のトランスミッションの付いた自動車の場合は、クラッチも付いているので、反動を付けて段差を乗り越えることもできたが、オートマチック車では無理であった。

そこで、自動車が段差を乗り越えるまで、徐々にアクセルを踏み込んで段差を越えていた。しかし、アクセル全開だと、段差を乗り越えたとき暴走する恐れがあった。そこで、インパクト駆動装置を取り付けると、アクセルをそれ程踏んでいなくても、負荷をかけられた車輪（３ｄ）はインパクト駆動装置によって、乗り越えることができる。

この請求項２のインパクト装置（３）は、インパクト駆動装置以外に工具にも取り付けられる。本来の使い方で、インパクト装置（３）に連結棒（３ｚ）を取り付けた方法は、カム（３ｇ）や球（３ｆ）を使うより、制作が簡単な方法である。

１モータ１ａピニオンギャ
２駆動軸２ａギャ
３インパクト装置３ａスプリング止３ｂスプリング３ｃハンマー
３ｄ車輪３ｅ爪３ｆ球３ｇカム３ｈボルト
３ｚ連結棒
４フレーム４ａベアリング

Claims

電動車の、モータ（１）のピニオンギヤ（１ａ）を介して駆動軸（２）のギヤ（２ａ）に動力を伝え、
左右に伸びた該駆動軸（２）は、それぞれベアリング（４ａ）を介して車体のフレーム（４）に取り付け、
該駆動軸（２）を軸に、両側にスプリング止（３ａ）とスプリング（３ｂ）とハンマー（３ｃ）と車輪（３ｄ）で構成され、
該スプリング（３ｂ）は、該スプリング止（３ａ）と該ハンマー（３ｃ）の間に介在し、
該駆動軸（２）にカム（３ｇ）を形成し、該カム（３ｇ）に挿入された球（３ｆ）を介して、該駆動軸（２）から該ハンマー（３ｃ）に動力を伝え、
該駆動軸（２）の回転を、該ハンマー（３ｃ）が前記車輪（３ｄ）に伝え、
該車輪（３ｂ）は、該駆動軸（２）に回転自在に取り付けることを特徴とするインパクト駆動装置。
駆動軸（２）を軸に、スプリング止（３ａ）とスプリング（３ｂ）とハンマー（３ｃ）と車輪（３ｄ）で構成され、
該スプリング（３ｂ）は、該スプリング止（３ａ）と該ハンマー（３ｃ）の間に介在し、
該スプリング止（３ａ）は連結棒（３ｚ）を介して該ハンマー（３ｃ）と捩じれ可能に連結しており、連結棒（３ｚ）はスプリング（３ｂ）の外側に付いており、
前記駆動軸（２）の回転を、該ハンマー（３ｃ）が前記車輪（３ｄ）に伝えることを特徴とするインパクト駆動装置。