JP6105778B1 - 回転補助機構 - Google Patents
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Abstract
Description
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及び図3は、第1実施形態に係る回転補助機構100の構成を分解した状態で示す斜視図側面図であり、図4(a)はその正面図、図4(b)は上面図、図5は側面図である。
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6は、本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6は、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。
(1)変更例1
なお、上述した実施形態の説明は、本発明の一例である。本発明は上述した実施形態に限定されることなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
また、図9(a)に示すように、上述した実施形態及び変更例において、突出片231を、内輪部210aの回転円の接線方向に対して所定角度をもって傾斜させて配置してもよい。この場合には、突出片231の表裏に配置された磁性面234が回転円に対して傾斜されることによって、磁性面234による磁界を回転方向に向けて傾かせることができ、回転に有効な磁力の強弱を連続的に生じさせることができる。
さらに、図9(b)に示すように、上述した実施形態及び変更例において、突出片231の水平断面形状を湾曲した流線型をなす円弧翼状に形成してもよい。このとき、上述した変更例2と同様に、突出片231を、内輪部210aの回転円の接線方向に対して所定角度をもって傾斜させて配置する。この円弧翼状の突出片231では、外輪部210b側に向けられた面の曲率と、内輪部210a側に向けられた面の曲率とが異なるようになっており、各曲面の面積が異なっている。このように、遮蔽部230を湾曲した流線型をなす円弧翼状に形成するとともに、回転円の接線方向に対して所定角度をもって傾斜させることにより、内外の各磁性体215,213からそれぞれ作用される反発力の合力が回転方向に向けられることから、回転に有効な磁力の強弱を連続的に生じ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、遮蔽駆動部240が、一対の磁性体間の距離が短縮されるタイミングで、一対の磁性体間に対して接離させるように構成したが、本実施形態では、遮蔽部が外輪部側に対して固定的に配置されており、内輪部側の磁性体のみが動作することにより、遮蔽部を一対の磁性体間に対し、相対的に接離させることを要旨とする。図10〜12は、本実施形態に係る回転補助機構を示す図である。なお、本実施形態において、上述した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。
本実施形態に係る回転補助機構200の構成について説明する。図10〜図12に示すように、回転補助機構200は、車軸21及び後輪13の回転に強弱を付ける機構であって、磁石の吸引力又は反発力を利用して車軸21を介して後輪13の回転に強弱を付与する可変磁性部210と、可変磁性部210を駆動させる磁性体駆動部としての車軸21及び係止部250と、可変磁性部210の反発力に強弱を付けるための遮蔽部230を備えている。本実施形態では、可変磁性部210として、円筒状の内輪と外輪を同心軸上に配置し、各円筒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し、磁性体駆動部の動力源は、後輪13の回転軸である車軸21であり、車軸21の回転力が係止部250を介して磁性体駆動部である内輪部210aに伝達される。
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。
このような本発明によれば、連続して配列させた複数の可変磁性部の間において、遮蔽部が一対の磁性体間の距離の最短離間距離よりも短い距離となる位置に対向配置され、所定の周期に合わせて、一対の磁性体間の距離が短縮されるタイミングで一対の磁性体間に対して相対的に接離されるため、磁性体による反発力及び吸引力の強弱を連続的に変化させることができ、回転軸の回転に強弱を付けることができる。このとき、可変磁性部では、隣接する磁性体215,215同士が同極となるように連続して配列されているとともに、遮蔽部230の磁性面234が、磁性体213それぞれの対向面の磁極に対して常に同極となることから、異極同士が吸着して回転機構がロックされることがない。
(1)変更例1
なお、上述した実施形態の説明は、本発明の一例である。本発明は上述した実施形態に限定されることなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
さらに、図13(b)に示すように、突出片231の水平断面形状を湾曲した流線型をなす円弧翼状の突出片231のように形成してもよい。このとき、上述した変更例2と同様に、突出片231を、内輪部210aの回転円の接線方向に対して所定角度をもって傾斜させて配置する。この円弧翼状の突出片231では、外輪部210b側に向けられた面の曲率と、内輪部210a側に向けられた面の曲率とが異なるようになっており、各曲面の面積が異なっている。このように、遮蔽部230を湾曲した流線型をなす円弧翼状に形成するとともに、回転円の接線方向に対して所定角度をもって傾斜させることにより、内外の各磁性体215,213からそれぞれ作用される反発力の合力が回転方向に向けられることから、回転に有効な磁力の強弱を連続的に生じさせることができる。なお、図示した例では、突出片231が表裏が異なる磁極となるようにしたが、この突出片231を、図8(b)に示すように、同極が表裏に配置されるように構成してもよい。
次いで、本発明の第3実施形態について説明する。上述した第1及び第2実施形態では、一対の磁性体213,215の間に、磁性面を有する遮蔽部を設けたが、本実施形態では、遮蔽部を省略した構成としたことを要旨とする。図14は、本実施形態に係る回転補助機構を示す斜視図であり、図15は、その動作を模式的に示す説明図である。なお、本実施形態において、上述した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。
本実施形態に係る回転補助機構の構成について説明する。本実施形態では、回転補助機構300は、車軸21及び後輪13の回転に強弱を付ける機構であって、磁石の吸引力又は反発力を利用して車軸21を介して後輪13の回転に強弱を付与する可変磁性部210と、可変磁性部210を駆動させる磁性体駆動部としての車軸21及び係止部250と、可変磁性部210の反発力に強弱を付けるための遮蔽部230を備えている。本実施形態では、可変磁性部210として、円筒状の内輪と外輪を同心軸上に配置し、各円筒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し、磁性体駆動部の動力源は、後輪13の回転軸である車軸21であり、車軸21の回転力が係止部250を介して磁性体駆動部である内輪部210aに伝達される。
このような発明によれば、同極同士を対向配置させた一対の磁性体213,215を、隣接する磁性体213同士、又は215同士も同極となるように連続して配列させ、周期的に一対の磁性体間の距離が伸縮されるため、磁性体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、回転軸の回転に強弱を付けることができる。
なお、上述した第3実施形態の説明は、本発明の一例である。本発明は上述した実施形態に限定されることなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
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…車軸
22…ハブ
100,200,300…回転補助機構
210…可変磁性部
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
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
Claims (5)
- 回転軸の回転に強弱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、隣接する磁性体同士が同極となるように、連続して配列させた複数の可変磁性部と、
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る遮蔽部と、
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、
前記可変磁性部は、
前記回転軸の回転により回転され、その外側面に前記一対の磁性体の一方が複数連続して配列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部の外側に嵌装され、その内側面に前記一対の磁性体の他方が複数連続して配列された円筒状の外輪部と
を有し、
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し、前記内輪部の回転円の接線方向に対して所定角度をもって傾斜されて配置されているとともに、水平断面形状が湾曲した流線型をなす円弧翼状に形成されている
ことを特徴とする回転補助機構。 - 回転軸の回転に強弱を付ける回転補助機構であって、
同極同士を対向配置させた一対の磁性体を、隣接する磁性体同士が同極となるように、連続して配列させた複数の可変磁性部と、
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る遮蔽部と、
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、
前記可変磁性部は、
前記回転軸の回転により回転され、その外側面に前記一対の磁性体の一方が複数連続して配列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部の外側に嵌装され、その内側面に前記一対の磁性体の他方が複数連続して配列された円筒状の外輪部と
を有し、
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し、前記内輪部の回転円の接線方向に対して所定角度をもって傾斜されて配置されているとともに、水平断面形状が湾曲した流線型をなす円弧翼状に形成されている
ことを特徴とする回転補助機構。 - 回転軸の回転に強弱を付ける回転補助機構であって、
同極同士を対向配置させた一対の磁性体を、隣接する磁性体同士が同極となるように、連続して配列させた可変磁性部と、
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、
連続して配列させた複数の前記可変磁性部の間において、前記一対の磁性体間の距離の最短距離よりも短い距離となる位置に対向配置される遮蔽部と、
を備え、
前記可変磁性部は、
前記回転軸の回転により回転され、その外側面に前記一対の磁性体の一方が複数連続して配列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部の外側に嵌装され、その内側面に前記一対の磁性体の他方が複数連続して配列された円筒状の外輪部と
を有し、
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とともに、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一対の磁性体間から離脱されるとともに、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一対の磁性体間に接近され、且つ前記内輪部の回転円の接線方向に対して所定角度をもって傾斜されて配置されているとともに、水平断面形状が湾曲した流線型をなす円弧翼状に形成されている
ことを特徴とする回転補助機構。 - 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又は2に記載の回転補助機構。 - 前記遮蔽部は、前記外輪部側に向けられた面の曲率と、前記内輪部側に向けられた面の曲率とが異なるようになっており、各曲面の面積が異なっていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の回転補助機構。
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