JP5503092B1 - 回転補助機構及びこれを備えた回転動力機構 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】異極同士を対向配置させた一対の磁性体112,112を有する吸引部110と、後輪13の回転により一対の磁性体112,112間の距離を所定の周期で変化させる磁性体駆動部120と、一対の磁性体112,112それぞれの対向面112a,112aの磁極に対して同極となる一対の磁性面133,133を有する遮蔽部130と、所定の周期に合わせて一対の磁性体112,112間の距離が短縮されるタイミングで、遮蔽部130を一対の磁性体112,112間に進入させるとともに、一対の磁性体112,112間の距離が伸長されるタイミングで、遮蔽部130を一対の磁性体112,112間から退出させる遮蔽駆動部140とを備える。
【選択図】 図7
Description
また、上記サインポールの発明は、上記いずれかに記載の回転補助機構を有するとともに、透明な外筒と、外筒に対して回転自在に軸支され、該外筒内で回転する回転筒と、回転筒を回転駆動させる動力源としての電動機とを備えるサインポールであって、電動機から発生した駆動力を回転筒に伝達する連結部として、回転軸を備えることを特徴とする。このような本発明のサインポールでは、電動機から発生した駆動力を撹拌手段に伝達させる連結部として、上記の回転補助機構の回転軸を備えているため、この回転軸に駆動力が伝達された際、回転補助機構によって磁性体による吸引力と反発力とを連続的に生じさせて回転軸の回転に弾みを付けることができるため、磁性体に吸引力又は反発力が生じるタイミングに合わせて、動力源における回転駆動力の発生を断続的に入切することにより、一時的には消費電力を低減させることができる。また、本発明によれば、磁性体による吸引力と反発力とによって、回転軸の回転動作に変化をもたせることができ、例えば、動作に「ゆらぎ」などの不規則性を加えることができる。この結果、サインポールでは、回転筒の動きにデザイン性をもたせることができる。
【発明の効果】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る回転補助機構の第1実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態では、本発明の回転補助機構を自転車10の車輪に適用した場合を例に説明するが、本発明は、自転車や自動車の車輪、水車、風車、もしくは、扇風機、ベルトコンベア、エスカレータ、混練装置など発電機を備える各装置など回転駆動する装置であれば、全てに適用することができる。
図1は、第1実施形態に係る自転車10の全体構成を示す概念図である。本実施形態において、自転車10の車体フレーム1は、車体前方に位置するヘッドチューブ2と、ヘッドチューブ2から後下がりに延びるダウンチューブ3と、ダウンチューブ3に連結されて後方に延びるリヤフォーク4と、ダウンチューブ3の最下端から上方に立ち上がるシートポスト5とを備える。
次いで、回転補助機構100の構成について説明する。図2は、第1実施形態に係る回転補助機構100の構成を示す側面図であり、図3は、その上面図であり、図4は、正面図である。
このような構成の回転補助機構100の動作について、以下に説明する。図5は、回転補助機構100の動作を模式的に示したブロック図であり、図6(a)及び(b)は、回転補助機構100の動作を模式的に示した説明図である。図7(a)及び(b)は、回転補助機構100が動作した状態の前後を示す斜視図である。
このような本実施形態によれば、偏心回転板132は表裏に一対の磁性体112,112それぞれの対向面の磁極に対して同極となる一対の磁性面133,133を有しているので、後輪13の回転に合わせて、アーム111,111間の距離が短縮されるタイミングで偏心回転板132を一対の磁性体112,112間に進入させることで磁力の反発力が生じる。また、一対の磁性体112,112間の距離が伸長されるタイミングで偏心回転板132を一対の磁性体112,112間から退出させることで、異極同士が対向配置された一対の磁性体112,112には吸引力が生じる。この結果、磁性体112,112による吸引力と反発力とを連続的に生じさせることができるので、後輪13の回転に弾みを付けることができ、一時的にはペダルを漕ぐ労力を軽減させることができる。
次いで、本発明の第2実施形態について説明する。上述した第1実施形態では、吸引部110として、一対のアーム部111,111を用い、2つの磁性体による吸引力及び反発力によって車輪の回転に弾みを付ける構成としたが、本実施形態では、吸引部210として、円筒状の側面に磁性体を多数配置させ、磁性体による吸引力及び反発力を発生させることを要旨とする。
このような構成の回転補助機構200の動作について、以下に説明する。図13は、第2実施形態に係る回転補助機構が動作した状態の前後を示す斜視図であり、図14は、第2実施形態に係る対向する磁性体の位置関係を示す説明図である。
このような本実施形態によれば、遮蔽部230は、その表裏に磁性面234が配置された複数の突出片231を備えているので、後輪13の回転に合わせて内輪部210a側の磁性体213に対して、外輪部210b側の異極の磁性体215が接近するタイミングで、突出片231の磁性面234を、内輪部210a側の磁性体213と外輪部210b側の磁性体215との間に進入させることで磁力の反発力が生じさせる。また、内輪部210a側の磁性体213に対して、外輪部210b側の同極の磁性体215が接近するタイミングで、突出片231の磁性面234を、内輪部210a側の磁性体213と外輪部210b側の磁性体215との間から退出させることで、異極同士が対向配置された一対の磁性体213,215には吸引力が生じる。
次いで、本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態では、上述した回転補助機構を含むとともに、回転駆動力を発生させる動力源を備えた回転動力機構であって、第2実施形態に係る回転補助機構を、動力源である電動機により駆動される扇風機に適用した場合を例に説明する。図16(a)及び(b)は、扇風機の全体構成を示す斜視図であり、図17(a)及び(b)は、扇風機の回転補助機構を示す斜視図である。なお、以下に説明する実施形態において、上述した各実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その機能等は特に言及しない限り同一であり、その説明は省略する。
このような第3実施形態によれば、ファン32とモータ37との間に回転補助機構200aを備えるとともに、モーター37から発生した駆動力をファン32に伝達させる連結部として、回転軸21aを備えているため、この回転軸21aに駆動力が伝達された際、回転補助機構200aは作動して、磁性体による吸引力と反発力とが連続的に生じ、ファン32の回転に弾みを付けることができる。これにより、扇風機30の電源が切られても回転補助機構200aの働きにより、一時的にはファン32の回転力を維持することができ、一時的には消費電力を低減させることができる。
次いで、本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態では、第3実施形態で説明した回転動力機構をエスカレータに適用した場合について説明する。図18(a)は、第4実施形態に係るエスカレータ40を側面より示す模式図であり、同図(b)は、第4実施形態に係るドライブユニットを上部より示す模式図である。
このような本実施形態によれば、モータ37bと上部スプロケット45との間に回転補助機構200bを設けるとともに、モーター37bから発生した駆動力を上部スプロケット45に伝達させる連結部47として、回転軸21bを備えているため、この回転軸21bに駆動力が伝達された際、回転補助機構200bの磁性体による吸引力と反発力とを連続的に生じさせて回転軸21bの回転に弾みを付けて上部スプロケット45を回転させることができる。そして、上述した第3実施形態ど同じ仕組みで、一時的には消費電力を低減させることができる。
次いで、本発明の第5実施形態について説明する。本実施形態では、上述した第3実施形態で説明した回転動力機構をベルトコンベアに適用した場合を例に説明する。図19は、第4実施形態に係るベルトコンベアを示す模式図である。
このような本実施形態によれば、モーター37cから発生した駆動力を駆動ローラ51に伝達させる連結部として、回転軸21cを備えているため、この回転軸21cに駆動力が伝達された際、回転補助機構200cの磁性体による吸引力と反発力とを連続的に生じさせて回転軸21cの回転に弾みを付けて駆動ローラ51を回転させることができる。そして、上述した第3実施形態ど同じ仕組みで、一時的には消費電力を低減させることができる。
次いで、本発明の第6実施形態について説明する。本実施形態では、上述した第3実施形態で説明した回転動力機構を、被混練材料を撹拌する混練装置に適用した場合を例に説明する。図20は、第6実施形態に係る混練装置を示す模式図である。
このような本実施形態では、モーター37dから発生した駆動力を撹拌手段63に伝達させる連結部64として、回転軸21dを備えているため、この回転軸21dに駆動力が伝達された際、回転補助機構200dによって磁性体による吸引力と反発力とを連続的に生じさせて回転軸21dの回転に弾みを付けることができる。そして、上述した第3実施形態ど同じ仕組みで、一時的には消費電力を低減させることができる。
次いで、本発明の第7実施形態について説明する。本実施形態では、上述した第3実施形態で説明した回転動力機構を、例えば、理美容院などの店舗の入口先に取付けられ、外周に例えば、赤、青、白の縞模様が形成された回転筒を回転させることにより、理美容院が存在することをアピールするためのサインポールに適用した場合を例に説明する。図21は、第7実施形態に係る混練装置を示す模式図である。
このような本実施形態では、モータ37eと回転筒73との間に回転補助機構200eを備えるとともに、モーター37eから発生した駆動力を回転筒73に伝達させる連結部として、回転軸21eを備えているため、この回転軸21eに駆動力が伝達された際、回転補助機構200eが作動して、磁性体による吸引力と反発力とを連続的に生じ、回転筒73の回転に弾みを付けることができる。そして、上述した第3実施形態ど同じ仕組みで、一時的には消費電力を低減させることができる。
次いで、本発明の第8実施形態について説明する。本実施形態では、上述した第3〜第7実施形態に示した回転補助機構において、磁性体に吸引力又は反発力が生じるタイミングに合わせて、駆動力発生部における回転駆動力の発生を断続的に入切させる制御部を設けたことを要旨とする。具体的には、上述した第3〜第7実施形態における制御部によって、各回転補助機構の磁性体に吸引力又は反発力が生じるタイミングに合わせて、モーター37〜37eへの電流を断続的に入切させ、回転補助機構の遮蔽駆動部140,240の動作と同期させることを要旨とする。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。例えば、図15(a)及び(b)に示すように、連結ピンが差し込まれる平面溝カムや円筒溝カムの形状を変更することができる。具体的には、第1実施形態及び第2実施形態では単純なコサインカーブであった溝カムを図15(a)及び(b)に示すように、変則的な波形が連続する形状の溝カム300又は310とする。この形状は、一対の磁性体を引き離すタイミングではコサインカーブとなり、磁性体が引き合うタイミングでは、溝の幅が広くなっている。すなわち、連結ピンが磁性体の反発力によって移動するガイド溝302,312よりも、連結ピンが磁性体の吸引力によって移動するガイド溝301,311の幅を広くするように構成する。この場合には、溝の幅が広いことで、利用者がペダルを漕ぐ動作に追従することができ、車輪の回転速度の変化によるカムの抵抗を吸収することができる。
2…ヘッドチューブ
3…ダウンチューブ
4…リヤフォーク
5…シートポスト
6…フロントフォーク
7…前輪
8…ハンドル
9…後端部
10…自転車
11…チェーン
12…ステー
13…後輪
14…クランク軸
15…シート
16…支持軸
17…クランク
18…ペダル
19…駆動スプロケット
20…従動スプロケット
21,21a〜21e…車軸
22…ハブ
37,37b〜37e…モーター
40…エスカレータ
41…ドライブユニット
42…ステップチェーン
43…下部スプロケット
44…制御部
45…上部スプロケット
46…移動手摺
47…連結部
48…踏板
49a…乗降口部
49b…乗降口部
50…ベルトコンベア
51…ローラ
51…駆動ローラ
52…従動ローラ
53…搬送ベルト
54…コンベアフレーム
54a…弦材
54b…支持板
55…柱材
56…連結部
60…混練装置
61…ハウジング
62…シャフト
63…撹拌手段
64…連結部
70…サインポール
71…外筒
72…基台
72a…収納部
73…回転筒
100…回転補助機構
110…吸引部
111,111…アーム部
112,112…磁性体
112a,112a…対向面
113…弾性体
115…回動軸
120…磁性体駆動部
121…回転体
122…平面溝カム
122a…ガイド溝
123,123…連結ピン
130…遮蔽部
131…回転軸
132…偏心回転板
133,133…磁性面
140…遮蔽駆動部
141…歯車
141〜144…ギア部
142…シャフト
143,144…傘歯車
200,200a〜200e…回転補助機構
210…吸引部
210a…内輪部
210b…外輪部
211…中心孔
212…ホイール部
213,215…磁性体
214…フレーム部材
215…磁性体
216…遮蔽孔
218…ハウジング部
220…磁性体駆動部
221…ホイール部
230…遮蔽部
231…突出片
217,232…中心孔
233…基台
234…磁性面
240…遮蔽駆動部
240a…フランジ
241…連結ピン
242…回転体
243…ガイド溝
250…係止部
252…凹部
300,310…溝カム
301,311,302,312…ガイド溝
Claims (10)
- 回転軸の回転に弾みを付ける回転補助機構であって、
異極同士を対向配置させた一対の磁性体を有する吸引部と、
前記回転軸の回転により前記一対の磁性体間の距離を所定の周期で変化させる磁性体駆動部と、
対向配置された前記一対の磁性体間に進退可能に配置された遮蔽部と、
前記所定の周期に合わせて、前記一対の磁性体間の距離が短縮されるタイミングで、前記遮蔽部を前記一対の磁性体間に進入させるとともに、前記一対の磁性体間の距離が伸長されるタイミングで、前記遮蔽部を前記一対の磁性体間から退出させる遮蔽駆動部と、
を備え、
前記遮蔽部は、前記一対の磁性体それぞれの対向面の磁極に対して同極となる一対の磁性面を有する
ことを特徴とする回転補助機構。 - 前記吸引部は、前記一対の磁性体をそれぞれ支持するとともに、相互間の距離が伸縮されるように、相対的に揺動される一対のアーム部を有し、
前記磁性体駆動部は、
前記回転軸とともに回転する回転体と、
前記回転体表面にガイド溝が刻設された平面溝カムと、
前記各アーム部から前記回転体に向けてそれぞれ突設され、前記ガイド溝にガイドされて、前記アーム部間の距離を伸縮させる一対の連結ピンと、
を有し、
前記遮蔽部は、偏心された回転軸を中心として回転され、その表裏に前記一対の磁性面が配置された偏心回転板を有し、
前記遮蔽駆動部は、前記回転体の回転力を前記偏芯回転板の回転に変換するギア部を有し、
前記遮蔽駆動部は、前記所定の周期に合わせて、前記一対のアーム間の距離が短縮されるタイミングで、前記偏心回転板の磁性面を前記一対の磁性体間に進入させるとともに、前記一対のアーム間の距離が伸長されるタイミングで、前記偏心回転板の磁性面を前記一対の磁性体間から退出させるように、前記偏心回転板を回転させる
ことを特徴とする請求項1に記載の回転補助機構。 - 前記吸引部は、
前記回転軸の回転により回転され、その外側面に前記磁性体が複数配置された円筒状の内輪部と、
前記回転軸の回転からは切離されて前記内輪の外側に嵌装され、その内側面に前記磁性体が複数配置された円筒状の外輪部と
を有し、
前記磁性体駆動部は、前記回転軸とともに回転する回転体を有し、当該回転軸の回転により、前記内輪部を、前記外輪部に対して回転させ、
前記遮蔽部は、前記内輪部の外側面と、前記外輪部の内側面との間に進退され、その表裏に前記磁性面が配置された複数の突出片を有し、
前記遮蔽駆動部は、前記回転体の回転力を、前記突出片の前後運動に変換する円筒溝カムを有し、
前記遮蔽駆動部は、所定の周期に合わせて、前記内輪部側の磁性体に対して、前記外輪部側の異極の磁性体が接近するタイミングで、前記突出片の磁性面を、前記内輪部側の磁性体と外輪部側の磁性体との間に進入させるとともに、前記内輪部側の磁性体に対して、前記外輪部側の同極の磁性体が接近するタイミングで、前記突出片の磁性面を、前記内輪部側の磁性体と外輪部側の磁性体との間から退出させる
ことを特徴とする請求項1に記載の回転補助機構。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の回転補助機構を有するとともに、
車体フレームに車軸を支持させて、前記車軸に伝達された駆動力により車輪を回転駆動させる自転車であって、
前記車軸が前記回転軸に連結されていることを特徴とする自転車。 - 回転軸を回転させる回転駆動力を発生させる動力源と、
前記回転軸の回転に弾みを付ける回転補助機構と
を含む回転動力機構であって、前記回転補助機構は、
異極同士を対向配置させた一対の磁性体を有する吸引部と、
前記回転軸の回転により前記一対の磁性体間の距離を所定の周期で変化させる磁性体駆動部と、
対向配置された前記一対の磁性体間に進退可能に配置された遮蔽部と、
前記所定の周期に合わせて、前記一対の磁性体間の距離が短縮されるタイミングで、前記遮蔽部を前記一対の磁性体間に進入させるとともに、前記一対の磁性体間の距離が伸長されるタイミングで、前記遮蔽部を前記一対の磁性体間から退出させる遮蔽駆動部と、
前記回転補助機構の前記磁性体に吸引力又は反発力が生じるタイミングに合わせて、前記動力源における前記回転駆動力の発生を断続的に入切させる制御部と
を備え、
前記遮蔽部は、前記一対の磁性体それぞれの対向面の磁極に対して同極となる一対の磁性面を有する
ことを特徴とする回転動力機構。 - 請求項5に記載の回転動力機構を有するとともに、
複数枚の羽根板を有するファンと、
前記ファンを回転駆動させる前記動力源としての電動機と
を備える扇風機であって、
前記電動機から発生した駆動力を前記ファンに伝達する連結部として、前記回転軸を備える
ことを特徴とする扇風機。 - 請求項5に記載の回転動力機構を有するとともに、
一対のローラ間に掛け渡された無端状の搬送ベルトと、
前記ローラを回転駆動させて、前記搬送ベルトを無端移動させる前記動力源としての電動機と
を備えるベルトコンベアであって、
前記電動機から発生した駆動力を前記ローラに伝達する連結部として、前記回転軸を備える
ことを特徴とするベルトコンベア。 - 請求項5に記載の回転動力機構を有するとともに、
一対のスプロケット間に掛け回され、当該一対のスプロケット間を循環移動する循環手段と、
前記ローラを回転駆動させて、前記循環手段を無端移動させる前記動力源としての電動機と、
前記循環手段に沿って無端状に配置され、各々が前記循環手段に連結されて当該循環手段に伴って循環移動するとともに、上部に乗客を乗せる踏面を有する複数の踏板と、
を備えるエスカレータであって、
前記電動機から発生した駆動力を前記スプロケットに伝達する連結部として、前記回転軸を備える
ことを特徴とするエスカレータ。 - 請求項5に記載の回転動力機構を有するとともに、
被混練材料が供給されるケーシングと、
前記ケーシング内部に配置される撹拌手段と、
前記撹拌手段を回転駆動する前記動力源としての電動機と
を備える混練装置であって、
前記電動機から発生した駆動力を前記撹拌手段に伝達する連結部として、前記回転軸を備える
ことを特徴とする混練装置。 - 請求項5に記載の回転動力機構を有するとともに、
透明な外筒と、
前記外筒に対して回転自在に軸支され、該外筒内で回転する回転筒と、
前記回転筒を回転駆動させる前記動力源としての電動機と
を備えるサインポールであって、
前記電動機から発生した駆動力を前記回転筒に伝達する連結部として、前記回転軸を備える
ことを特徴とするサインポール。
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