JP6134425B1

JP6134425B1 - 駆動装置

Info

Publication number: JP6134425B1
Application number: JP2016126849A
Authority: JP
Inventors: 幸雄桑原
Original assignee: 株式会社内藤ハウス
Priority date: 2016-06-27
Filing date: 2016-06-27
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2036-06-27
Also published as: JP2018003861A

Abstract

【課題】入力された両方向の回転運動を、同一方向の滑らかな回転運動として出力する。【解決手段】駆動装置１０は、正逆回転運動が入力される入力回転軸１２と、正回転運動が出力される出力回転軸１４と、入力回転軸１２から出力回転軸１４に回転運動を伝達する第一伝達部１８および第二伝達部２０を備えている。第一伝達部１８は、入力回転軸１２と連動して正回転する第一スプロケット２２と、出力回転軸１４を連動させながら正回転する第二スプロケット２４と、第一スプロケット２２と第二スプロケット２４に装着された第一ローラチェーン２６を備えている。第二伝達部２０は、入力回転軸１２と連動して逆回転する第三スプロケット２８と、出力回転軸１４を連動させながら正回転する第四スプロケット３０と、中間部を交差させた８の字状態で第三スプロケット２８と第四スプロケット３０に装着された第二ローラチェーン３２を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、入力回転軸に入力された両方向の回転運動を、同一方向の滑らかな回転運動として出力回転軸から出力する駆動装置に関するものである。

従来、振り子運動や振動のような両方向の運動を同一方向の滑らかな回転運動に変換する発想があまりなかった。確かに振り子式時計は、振り子の往復運動によって針を同じ方向に回転させる仕組みではあるが、得られた同一方向の回転が滑らかではなく、振り子のスピードに依存してしまう。振り子運動や振動のような両方向の運動を同一方向の滑らかな回転運動に変換できれば、この同一方向の回転運動を発電等に利用できる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、入力された両方向の回転運動を、同一方向の滑らかな回転運動として出力することを目的とする。

本発明の駆動装置は、正逆回転運動が入力される入力回転軸と、正回転運動が出力される出力回転軸と、入力回転軸から出力回転軸に回転運動を伝達する動力伝達手段とを有し、動力伝達手段が、第一伝達部と、第二伝達部とを備え、第一伝達部が、入力回転軸の正回転運動を、そのまま出力回転軸の正回転運動として伝達し、第二伝達部が、入力回転軸の逆回転運動を、反転して出力回転軸の正回転運動として伝達する。

本発明の駆動装置において、第一伝達部が、入力回転軸に設けられ、入力回転軸と連動して正回転する第一スプロケットと、出力回転軸に設けられ、出力回転軸を連動させながら正回転する第二スプロケットと、第一スプロケットと第二スプロケットに装着されるとともに、第一スプロケットと第二スプロケットを連動させる第一ローラチェーンとを備え、第二伝達部が、入力回転軸に設けられ、入力回転軸と連動して逆回転する第三スプロケットと、出力回転軸に設けられ、出力回転軸を連動させながら正回転する第四スプロケットと、第三スプロケットと第四スプロケットに装着されるとともに、第三スプロケットと第四スプロケットを反対方向の回転で連動させる第二ローラチェーンとを備え、第一スプロケットと第二スプロケットの少なくとも一方が、正回転方向のフリーホイールを備え、第三スプロケットが逆回転方向のフリーホイールを備える、および／または第四スプロケットが正回転方向のフリーホイールを備えていてもよい。なお、「Ａおよび／またはＢ」は、「Ａのみ、Ｂのみ、またはＡとＢの両方」を意味している。

本発明の駆動装置において、第二ローラチェーンが、中間部を交差させた８の字状態で第三スプロケットと第四スプロケットに装着されていてもよい。

本発明の駆動装置において、第一伝達部が、入力回転軸に設けられ、入力回転軸と連動して正回転する第一歯車と、出力回転軸に設けられ、出力回転軸を連動させながら正回転する第二歯車と、伝達回転軸と、伝達回転軸に設けられた中継歯車とを備え、中継歯車が、第一歯車に噛み合っており、第二歯車が、中継歯車に噛み合っており、第二伝達部が、入力回転軸に設けられ、入力回転軸と連動して逆回転する第三歯車と、出力回転軸に設けられ、出力回転軸を連動させながら正回転する第四歯車とを備え、第四歯車が、第三歯車に噛み合っており、第一歯車と第二歯車の少なくとも一方が、正回転方向のフリーホイールを備え、第三歯車が逆回転方向のフリーホイールを備える、および／または第四歯車が正回転方向のフリーホイールを備えていてもよい。

本発明の駆動装置において、出力回転軸に設けられた正回転方向のフリーホイールと、このフリーホイールの周囲に設けられたフライホイールとをさらに有していてもよい。

本発明によれば、入力された両方向の回転運動を、同一方向の滑らかな回転運動として出力することができる。

本発明の第一実施形態の駆動装置の斜視図で、正回転運動が入力されたときの回転の伝達を説明する図。本発明の第一実施形態の駆動装置の斜視図で、逆回転運動が入力されたときの回転の伝達を説明する図。本発明の第一実施形態の駆動装置に用いるフリーホイールの拡大断面図。本発明の第二実施形態の駆動装置の側面図。本発明の第二実施形態の駆動装置で、正回転運動が入力されたときの回転の伝達を説明する図。本発明の第二実施形態の駆動装置で、逆回転運動が入力されたときの回転の伝達を説明する図。

以下、本発明の駆動装置について、図面を参照しながら実施形態に基づいて説明する。なお、図面は、駆動装置、駆動装置を構成する部材、および駆動装置の周辺部材を模式的に表したものであり、これらの実物の寸法および寸法比は、図面上の寸法および寸法比と必ずしも一致していない。また、本明細書では、便宜上、図面に表示された反時計回り（実線矢印方向）を正回転とし、時計回り（破線矢印方向）を逆回転として説明する。重複説明は適宜省略し、同一部材には同一符号を付与することがある。

（第一の実施形態）
図１および図２は、本発明の第一の実施形態に係る駆動装置１０を示している。駆動装置１０は、入力回転軸１２と、出力回転軸１４と、動力伝達手段とを備えている。入力回転軸１２は、正逆回転運動が外部から入力される。動力伝達手段は、入力回転軸１２から出力回転軸１４に回転運動を伝達する。出力回転軸１４は、入力回転軸１２から動力伝達手段によって伝達された両方向の回転を、正回転運動として出力する。

動力伝達手段は、第一伝達部１８と、第二伝達部２０とを備えている。第一伝達部１８は、入力回転軸１２の正回転運動を、そのまま出力回転軸１４の正回転運動として伝達する。第二伝達部２０は、入力回転軸１２の逆回転運動を、反転して出力回転軸１４の正回転運動として伝達する。第一伝達部１８は、第一スプロケット２２と、第二スプロケット２４と、第一ローラチェーン２６を備えている。第一スプロケット２２は、入力回転軸１２に設けられ、入力回転軸１２と連動して正回転する。第二スプロケット２４は、出力回転軸１４に設けられ、出力回転軸１４を連動させながら正回転する。第一ローラチェーン２６は、第一スプロケット２２と第二スプロケット２４に装着されるとともに、第一スプロケット２２と第二スプロケット２４を連動させる。

第二伝達部２０は、第三スプロケット２８と、第四スプロケット３０と、第二ローラチェーン３２を備えている。第三スプロケット２８は、入力回転軸１２に設けられ、入力回転軸１２と連動して逆回転する。第四スプロケット３０は、出力回転軸１４に設けられ、出力回転軸１４を連動させながら正回転する。第二ローラチェーン３２は、中間部を交差させた８の字状態で第三スプロケット２８と第四スプロケット３０に装着されている。第三スプロケット２８と第四スプロケット３０は、第二ローラチェーン３２によって、反対方向の回転で連動している。本実施形態では、中間部を交差させた８の字状のローラチェーンを第三スプロケット２８と第四スプロケット３０に装着することによって、第三スプロケット２８と第四スプロケット３０を反対方向の回転で連動させているが、他の方法で第三スプロケット２８と第四スプロケット３０を反対方向の回転で連動させてもよい。

第一スプロケット２２は、正回転方向のフリーホイール４０を備えている。すなわち、入力回転軸１２が正回転したとき、フリーホイール４０と第一スプロケット２２は正回転し、入力回転軸１２が逆回転したとき、フリーホイール４０は逆回転するが、第一スプロケット２２は回転しない。一方、第三スプロケット２８は、逆回転方向のフリーホイール４２を備えている。すなわち、入力回転軸１２が逆回転したとき、フリーホイール４２と第三スプロケット２８は逆回転し、入力回転軸１２が正回転したとき、フリーホイール４２は正回転するが、第三スプロケット２８は回転しない。

また、駆動装置１０は、出力回転軸１４に設けられた正回転方向のフリーホイール４４と、フリーホイール４４の周囲に設けられたフライホイール４６を備えている。このため、安定した正方向の回転力を、長時間にわたってフライホイール４６から得ることができる。そして、入力回転軸１２と出力回転軸１４の回転運動が止まっても、フライホイール４６の遠心力によって、フライホイール４６から回転動力が得られる。なお、フライホイール４６を設けず、出力回転軸１４から回転動力を取り出してもよい。

駆動装置１０を用いれば、振り子運動や振動のような両方向の運動を効率よく一方向の滑らかな回転運動に変換できる。このため、振り子運動や振動を利用した発電システムが構築できる。そして、フリーホイール４０，４２，４４が設けられているため、出力回転軸１４の回転速度が上がっても、入力回転軸１２に接続された振り子運動や振動には影響を与えない。わずかな大きさであっても、入力回転軸１２に接続された大規模な振り子にタイミングよく力を加えれば、出力回転軸１４から発電できる回転運動が得られる。また、ドアの回転軸を入力回転軸１２とすれば、駆動装置１０によって、ドアの開閉動作を電気エネルギーに変えることができる。

一般のドアに駆動装置１０を取り付ければ、ドアの開閉の両方向の運動が発電に利用できる。このようにして効率よく発生した電気を蓄電池に貯めておくことによって、夜間や停電時に発光する照明に使用でき、ドアの位置が発見しやすくなる。また、ブランコやシーソーに駆動装置１０を取り付ければ、これらの振り子運動で発生した電力を利用して、音楽を流したり、イルミネーションを点灯させたりできる。さらに、海水面に設置した浮きに駆動装置１０を取り付ければ、波の上下運動を利用して、効率よく発電できる。また、大掛かりな振り子に駆動装置１０を取り付け、電磁石等を用いて一時的な力をタイミングよくこの振り子に加えれば、振り子運動を持続させることができ、大きな発電が可能となる。

つぎに、駆動装置１０の動作、すなわち、入力回転軸１２に正逆どちらの回転運動が入力されたときでも、出力回転軸１４が正回転運動する仕組みについて、図１および図２に基づいて説明する。図１は、正回転運動が入力回転軸１２に入力されたときに、第一伝達部１８を用いて、正回転運動をそのまま出力回転軸１４に伝達する仕組みを示している。図２は、逆回転運動が入力回転軸１２に入力されたときに、第二伝達部２０を用いて、逆回転運動を反転して出力回転軸１４に正回転運動として伝達する仕組みを示している。

図１に示すように、正回転運動が入力回転軸１２に入力されると、フリーホイール４０が正回転し、第一スプロケット２２も正回転する。このとき、フリーホイール４２も正回転するが、フリーホイール４２は逆回転方向のフリーホイールなので、フリーホイール４２が第三スプロケット２８を正回転させない。すなわち、フリーホイール４２は、第三スプロケット２８の中心で正方向に空転する。つぎに、正回転する第一スプロケット２２が、第一スプロケット２２に装着されている第一ローラチェーン２６を正回転させる。

そして、第二スプロケット２４にも装着されている第一ローラチェーン２６が、第二スプロケット２４を正回転させる。第二スプロケット２４が正回転すると、第二スプロケット２４と正回転方向に連動する出力回転軸１４も正回転する。出力回転軸１４の正回転運動は、正回転方向のフリーホイール４４を経由して、フライホイール４６の正回転運動となる。こうして、正方向の回転動力をフライホイール４６から取り出して、発電等に利用することができる。

一方、図２に示すように、逆回転運動が入力回転軸１２に入力されると、フリーホイール４２が逆回転し、第三スプロケット２８も逆回転する。このとき、フリーホイール４０も逆回転するが、フリーホイール４０は正回転方向のフリーホイールなので、第一スプロケット２２は逆回転しない。すなわち、フリーホイール４０は、第一スプロケット２２の中心部で逆方向に空転する。つぎに、逆回転する第三スプロケット２８が、第三スプロケット２８に装着されている部分の第二ローラチェーン３２を逆回転させる。

そして、中間部を交差させた８の字状態で第三スプロケット２８と第四スプロケット３０に装着されている第二ローラチェーン３２によって、第三スプロケット２８に装着されている部分の第二ローラチェーン３２の回転方向が反転されて、第四スプロケット３０に装着されている部分の第二ローラチェーン３２に伝達される。すなわち、第四スプロケット３０に装着されている部分の第二ローラチェーン３２が正回転し、第四スプロケット３０を正回転させる。第四スプロケット３０が正回転すると、第四スプロケット３０と正回転方向に連動する出力回転軸１４も正回転する。こうして、出力回転軸１４の正回転運動は、正回転方向のフリーホイール４４を経由して、フライホイール４６の正回転運動となる。

このように、駆動装置１０を用いると、入力回転軸１２に入力された回転方向に拘らず、出力回転軸１４から直接、またはフライホイール４６を介して、正方向の回転動力を取り出して利用することができる。なお、フリーホイール４０に代えて、またはフリーホイール４０とともに、第二スプロケット２４の中心部に正回転方向のフリーホイールを設けてもよい。また、フリーホイール４２に代えて、またはフリーホイール４２とともに、第四スプロケット３０の中心部に正回転方向のフリーホイールを設けてもよい。これらのフリーホイールを設けても、入力回転軸１２から出力回転軸１４への回転の伝達の仕組みは同じである。

ここで、フリーホイールの動作について説明する。図３は、フリーホイール４２と第三スプロケット２８のつなぎ合わせ部分を拡大した断面図である。入力回転軸１２に逆回転運動が入力されフリーホイール４２も逆回転すると、図３（ａ）に示すように、フリーホイール４２の歯止めＬが第三スプロケット２８の歯Ｔを押して、第三スプロケット２８も逆回転する。一方、入力回転軸１２に正回転運動が入力されフリーホイール４２も正回転すると、図３（ｂ）に示すように、第三スプロケット２８の歯Ｔに沿ってフリーホイール４２の歯止めＬが出没するため、フリーホイール４２は第三スプロケット２８の中心部を空転する。

（第二の実施形態）
図４から図６は、本発明の第二の実施形態に係る駆動装置５０を示している。駆動装置５０では、第一ローラチェーン２６と第二ローラチェーン３２を設けず、歯車同士を噛み合わせて、入力回転軸１２の正逆回転を出力回転軸１４に正回転として伝達する。すなわち、駆動装置５０は、図４に示すように、入力回転軸１２と、出力回転軸１４と、第一歯車５２と、第二歯車５４と、伝達回転軸５５と、中継歯車５６と、第三歯車５８と、第四歯車６０とを備えている。伝達回転軸５５は、入力回転軸１２および出力回転軸１４と平行に設置されている。

中継歯車５６は、伝達回転軸５５に設けられている。伝達回転軸５５は、中継歯車５６の回転に連動しても、連動しなくてもよい。中継歯車５６は、第一歯車５２に噛み合っている。第二歯車５４は、中継歯車５６に噛み合っている。第四歯車６０は、第三歯車５８に噛み合っている。なお、本実施形態では、第二歯車５４および第四歯車６０が、正回転方向のフリーホイール６６，６８をそれぞれ備えている。

図５および図６は、入力回転軸１２から各歯車５２，５４，５６，５８，６０を経由して、出力回転軸１４に回転運動が伝達する仕組みを説明するための図で、図４の各歯車５２，５４，５６，５８，６０およびフライホイール４６の左側面を正面に向けたものである。図５は、正回転運動が入力回転軸１２に入力されたときに、第一歯車５２、中継歯車５６、および第二歯車５４を経由して、正回転運動として出力回転軸１４に伝達する仕組みを示している。図６は、逆回転運動が入力回転軸１２に入力されたときに、第三歯車５８および第四歯車６０を経由して、正回転運動として出力回転軸１４に伝達する仕組みを示している。

図５に示すように、正回転運動が入力回転軸１２に入力されると、第一歯車５２および第三歯車５８も正回転する。そして、第一歯車５２に噛み合っている中継歯車５６と、第三歯車５８に噛み合っている第四歯車６０が逆回転する。しかし、第四歯車６０の中心には正回転方向のフリーホイール６８があるため、第四歯車６０の逆回転によってフリーホイール６８が逆回転することはなく、第四歯車６０の逆回転は出力回転軸１４に伝達されない。

一方、中継歯車５６の逆回転によって、中継歯車５６に噛み合っている第三歯車５４は正回転する。第三歯車５４の正回転は、正回転方向のフリーホイール６６を正回転させ、フリーホイール６６のこの正回転によって出力回転軸１４も正回転する。出力回転軸１４の正回転運動は、正回転方向のフリーホイール４４を経由して、フライホイール４６の正回転運動となる。こうして、正方向の回転動力をフライホイール４６から取り出せる。

図６に示すように、逆回転運動が入力回転軸１２に入力されると、第一歯車５２および第三歯車５８も逆回転する。その後、第一歯車５２に噛み合っている中継歯車５６と、第三歯車５８に噛み合っている第四歯車６０が正回転する。そして、中継歯車５６の正回転によって、中継歯車５６に噛み合っている第三歯車５４は逆回転する。しかし、第三歯車５４の中心には正回転方向のフリーホイール６６があるため、第三歯車５４の逆回転によってフリーホイール６６が逆回転することはなく、第三歯車５４の逆回転は出力回転軸１４に伝達されない。

一方、第四歯車６０の正回転によって、正回転方向のフリーホイール６８が正回転し、フリーホイール６８のこの正回転によって出力回転軸１４も正回転する。出力回転軸１４の正回転運動は、正回転方向のフリーホイール４４を経由して、フライホイール４６の正回転運動となる。こうして、正方向の回転動力をフライホイール４６から取り出せる。このように、駆動装置５０を用いると、入力回転軸１２に入力された回転方向に拘らず、出力回転軸１４から直接、またはフライホイール４６を介して、正方向の滑らかな回転動力を取り出して利用することができる。

以上、本発明の駆動装置について説明した。本発明の駆動装置の最も大きな特長は、入力回転軸に接続された振り子の揺れ幅が大きくなり、入力回転軸がたとえどちらの方向に回転したとしても駆動装置の動作は全く問題がないだけでなく、振り子の往復運動のスピードに大きな変化があっても、出力される回転動力は直接影響を受けないことである。つまり、本発明の駆動装置は、過度な力を受ける部分がないため、破損のおそれを最小にすることができる。

１０駆動装置
１２入力回転軸
１４出力回転軸
１８第一伝達部
２０第二伝達部
２２第一スプロケット
２４第二スプロケット
２６第一ローラチェーン
２８第三スプロケット
３０第四スプロケット
３２第二ローラチェーン
４０，４４正回転方向のフリーホイール
４２逆回転方向のフリーホイール
４６フライホイール
５０駆動装置
５２第一歯車
５４第二歯車
５５伝達回転軸
５６中継歯車
５８第三歯車
６０第四歯車
６６，６８正回転方向のフリーホイール

Claims

正逆回転運動が入力される入力回転軸と、正回転運動が出力される出力回転軸と、前記入力回転軸から前記出力回転軸に回転運動を伝達する動力伝達手段とを有する駆動装置であって、
前記動力伝達手段が、第一伝達部と、第二伝達部とを備え、
前記第一伝達部が、前記入力回転軸に設けられ、前記入力回転軸と連動して正回転する第一スプロケットと、前記出力回転軸に設けられ、前記出力回転軸を連動させながら正回転する第二スプロケットと、前記第一スプロケットと前記第二スプロケットに装着されるとともに、前記第一スプロケットと前記第二スプロケットを連動させる第一ローラチェーンとを備え、
前記第二伝達部が、前記入力回転軸に設けられ、前記入力回転軸と連動して逆回転する第三スプロケットと、前記出力回転軸に設けられ、前記出力回転軸を連動させながら正回転する第四スプロケットと、前記第三スプロケットと前記第四スプロケットに装着されるとともに、前記第三スプロケットと前記第四スプロケットを反対方向の回転で連動させる第二ローラチェーンとを備え、
前記第一スプロケットと前記第二スプロケットの少なくとも一方が、正回転方向のフリーホイールを備え、
前記第三スプロケットが逆回転方向のフリーホイールを備える、および／または前記第四スプロケットが正回転方向のフリーホイールを備える駆動装置。
請求項１において、
前記第二ローラチェーンが、中間部を交差させた８の字状態で前記第三スプロケットと前記第四スプロケットに装着されている駆動装置。
請求項１または２において、
前記出力回転軸に設けられた正回転方向のフリーホイールと、このフリーホイールの周囲に設けられたフライホイールとをさらに有する駆動装置。