JP6890472B2

JP6890472B2 - 駆動装置

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Publication number: JP6890472B2
Application number: JP2017107204A
Authority: JP
Inventors: 一郎近野
Original assignee: Toyoflex Corp
Current assignee: Toyoflex Corp
Priority date: 2017-05-30
Filing date: 2017-05-30
Publication date: 2021-06-18
Anticipated expiration: 2037-05-30
Also published as: WO2018221537A1; JP2018204628A

Description

本発明は、循環路内に配置した多数の動力伝達体を後続の動力伝達体から押して循環移動させ、循環移動する動力伝達体から出力を取り出す駆動装置に関する。

ワイヤーロープにより入力プーリの駆動力を出力プーリに伝達するワイヤーロープ式駆動装置に加え、スチールベルトにより入力プーリの駆動力を出力プーリに伝達スチールベルト式駆動装置が提案されている（特許文献１）。

スチールベルト式駆動装置は、対向する一対の入力プーリと対向する一対の出力プーリとの間にスチール製の伝動ベルトを掛け回し、入力プーリの回転を出力プーリに伝達する構成で、無段変速機「ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）」と称されている。このスチールベルト式ＣＶＴにおける伝動ベルトは、無端状の金属ベルトに、多数の平板形状のエレメントを隙間なく整列させて取り付けた構造を有している。金属ベルトの張力によって、エレメントは対向する入力プーリの対向面および対向する出力プーリの対向面に押し付けられ、入力プーリから出力プーリに対してエレメントの押し付け力で動力を伝達する。多数のエレメントは、金属ベルトにガイドされながら入力プーリから出力プーリに向う直線軌道上では後続のエレメントに押圧されて密に加圧接触して移動し、出力プーリから入力プーリに向う直線軌道上では疎に並んで移動し、入力プーリと出力プーリの間を無端回動する。

金属ベルトは、対向する入力プーリおよび出力プーリのテーパー形状の対向面にエレメントを加圧接触させて摩擦力を発生させ、入力プーリの駆動力がエレメントを介して出力プーリに伝達される。対向する入力プーリおよび出力プーリの対向面間距離を変更することで、エレメントが接触する直径を変更し、変速比が変更される。

特開２０００−２２０６９７号公報

従来のスチールベルト式駆動装置は、多数のエレメントが金属ベルトにガイドされる構成としているので、多数のエレメントの無端循環経路は入力プーリおよび出力プーリの周りを回る２次元平面内に限られる。このため、入力プーリの入力軸と出力プーリの出力軸を任意の向きに設定することができない。

また、入力プーリからエレメントに駆動力を伝達し、エレメントから出力プーリに駆動力を伝達するために、金属ベルトの押し付け力で発生する摩擦力を利用した構成としている。このため、構成の複雑化を招き、また動力伝達効率が低下する。特に、無段変速を採用しない場合、金属ベルトの存在は小型化には不利であり、構造の複雑化を招く。

本発明の目的は、入出力部の配置自由度が高く、簡単な構成で動力を高効率で出力部に伝達が可能で、小型化可能な駆動装置を提供しようとするものである。

本発明の目的を実現する駆動装置の第１の構成は、外周が球面または円筒面に形成された剛性を有する多数の動力伝達体と、前記多数の動力伝達体を一列に収容して循環移動可能な無端の循環経路部と、前記循環経路部に配置され、外周部に周方向に沿って入力係合部を複数形成した入力回転係合体を有し、前記入力回転係合体の回転により前記循環経路部内を循環方向上流側から供給される前記動力伝達体と前記入力係合部が順次係合して循環方向下流側に前記動力伝達体を押し出す入力部と、前記循環経路部に１又は複数配置され、外周部に周方向に沿って出力係合部を複数形成した出力回転係合体を有し、前記循環経路部内を循環方向上流側から押圧供給される前記動力伝達体と前記出力係合部が順次係合することにより前記出力回転係合体が回転し、循環方向下流側に前記動力伝達体を押し出す出力部と、を有する。

本発明の目的を実現する駆動装置の第２の構成は、第１の構成において、前記動力伝達体は、球体、円盤、ローラのいずれかであることを特徴とする。

本発明の目的を実現する駆動装置の第３の構成は、第１または第２の構成において、前記入力回転係合体と前記出力回転係合体の係合部は、係合する前記動力伝達体の外周形状に合致した内周面に形成されていることを特徴とする。

本発明の目的を実現する駆動装置の第４の構成は、上記いずれかの構成において、前記循環経路部は、循環移動する前記動力伝達体の移動向きを転向する第１転向経路部と第２転向経路部を少なくとも有することを特徴とする。

本発明の目的を実現する駆動装置の第５の構成は、上記いずれかの構成において、前記循環経路部は、前記入力部と前記出力部を直列に接続する接続経路部を有することを特徴とする。

本発明の目的を実現する駆動装置の第６の構成は、上記第５の構成において、前記接続経路部に前記出力部をさらに設けたことを特徴とする。

本発明の目的を実現する駆動装置の第７の構成は、上記いずれかの構成において、前記入力部の入力回転係合体の回転軸心と、１又は複数の前記出力部の出力回転係合体の回転軸心が交差して、前記入力回転係合体と前記出力回転係合体が配置されていることを特徴とする。

本発明の目的を実現する駆動装置の第８の構成は、上記第５から第７のいずれかの構成において、前記接続経路部は、筒状に形成されていることを特徴とする。

本発明の目的を実現する駆動装置の第９の構成は、上記いずれかの構成において、前記循環経路部と、前記入力部と、前記1又は複数の出力部を一体的に設けた構成としたことを特徴とする。

本発明の目的を実現する駆動装置の第１０の構成は、上記第４から第９のいずれかの構成において、前記入力部は、前記第１転向経路部と、前記入力係合部と係合しながら循環方向下流側に移動する前記動力伝達体に当接し、前記動力伝達体を前記入力係合部から分離する入力側分離爪部と、を有し、前記第１転向経路部の内周側の側面に、前記動力伝達体をガイドするガイド部を設けて前記入力係合部が前記第１転向経路部内に入り込む開口が形成されていることを特徴とする。

本発明の目的を実現する駆動装置の第１１の構成は、上記第４、５、７、８または第９のいずれかの構成において、前記出力部は、前記第２転向経路部と、前記出力係合部と係合しながら循環方向下流側に移動する前記動力伝達体に当接し、前記動力伝達体を前記出力係合部から分離する出力側分離爪部と、を有し、前記第２転向経路部の内周側の側面に、前記動力伝達体をガイドするガイド部を設けて前記出力係合部が前記第２転向経路部内に入り込む開口が形成されていることを特徴とする。

本発明の目的を実現する駆動装置の第１２の構成は、上記いずれかの構成において、前記入力回転係合体と前記出力回転係合体の直径は同径又は異径とすることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、動力伝達体の押圧で多数の動力伝達体が循環経路部内を循環移動する力を利用して、出力部の出力回転係合体を回転させて駆動力を出力する。このため、循環経路部の配置により入出力部を自由に配置することができる。また、動力伝達体のサイズを小さくすると入力回転係合体、出力回転係合体のサイズも小さくすることができ、装置の小型化が可能となる。さらに、動力伝達は後続の動力伝達体の押圧により行われるため、簡単な構成で動力を高効率で出力部に伝達が可能となる。

請求項２に係る発明によれば、動力伝達体は、球体、円盤、ローラのような単純構造の安価な部材を採用することができ、しかも高効率に動力の伝達が行える。

請求項３に係る発明によれば、鋼球等の動力伝達体を確実に係合して排出位置まで移動させ、押し出し力をロスすることなく押し出すように排出することができる。

請求項４に係る発明によれば、循環経路部の経路を自由に設定することができる。

請求項５に係る発明によれば、循環経路部の任意の位置に入力部と出力部を配置することができる。

請求項６に係る発明によれば、一つの入力部に対して複数の出力部を配置することができ、接続経路部に配置する出力部は例えば直線経路を移動する動力伝達体に係合するだけの簡単な構成とすることができる。

請求項７に係る発明によれば、入力回転係合体と出力回転係合体の配置位置、向きを自由に設定することができる。

請求項８に係る発明によれば、接続経路部は収容する動力伝達体を確実に移動させることができる。

請求項９に係る発明によれば、駆動装置をコンパクト化することができ、また他の装置への装着を容易に行える。

請求項１０、１１に係る発明によれば、転向経路部を移動する動力伝達体を正規の移動軌跡上に沿って確実に移動させることができる。

請求項１２に係る発明によれば、等速駆動のみならず、増減速駆動が可能となる。

本発明による駆動装置の第１実施形態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。（ａ）は図１（ｂ）のＢ−Ｂ矢視図、（ｂ）は図１（ａ）のＣ−Ｃ矢視図である。図１（ｂ）のＤ−Ｄ矢視拡大図である。図１（ａ）に示す図より第１カバーを取り外した状態を示す拡大図である。図１（ｂ）のＥ−Ｅ矢視拡大図である。図２（ｂ）に示す図より第２カバーを取り外した状態を示す拡大図である。図１（ｂ）のＦ−Ｆ矢視拡大断面図である。図１（ｂ）のＧ−Ｇ矢視拡大断面図である。図３のＨ−Ｈ矢視拡大図である。本発明による駆動装置の第２実施形態を示す外観斜視図である。本発明による駆動装置の第３実施形態を示す外観斜視図である。図１１のＩ−Ｉ矢視図である。図１１に示す駆動装置における出力部側の循環経路部示す透視拡大図である。図１１に示す駆動装置における入力部側の循環経路部を示す拡大図である。本発明による駆動装置の第４実施形態を示す図である。本発明による駆動装置の第５実施形態を示す概略外観斜視図である。本発明による駆動装置の第６実施形態を示す平面図である。本発明による駆動装置の第７実施形態を示す平面図である。本発明による駆動装置の第８実施形態を示し、（ａ）は動力伝達体としての円盤と循環経路部の概略斜視図、（ｂ）は動力伝達体としてのローラの斜視図と循環経路部の概略斜視図である。

以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
第１実施形態
図１は本発明による駆動装置の第１実施形態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図、図２（ａ）は図１（ｂ）のＢ−Ｂ矢視図、図２（ｂ）は図１（ａ）のＣ−Ｃ矢視図である。図３は図１（ｂ）のＤ−Ｄ矢視拡大図、図４は図１（ａ）に示す図より第１カバーを取り外した状態を示す拡大図、図５は図１（ｂ）のＥ−Ｅ矢視拡大図である。図６は図２（ｂ）に示す図より第２カバーを取り外した状態を示す拡大図、図７は図１（ｂ）のＦ−Ｆ矢視拡大断面図、図８は図１（ｂ）のＧ−Ｇ矢視拡大断面図、図９は図３のＨ−Ｈ矢視拡大図である。これらの図において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は互いに直交する３軸とする。なお、図３は第１カバー３３に入力回転係合体３１を取り付けた状態を示し、図４は第１基台３２から入力回転係合体３１を取り外した状態を示す。図５は第２カバー４３に出力回転係合体４１を取り付けた状態を示し、図６は第２基台４２から出力回転係合体４１を取り外した状態を示す。

駆動装置１の全体構成
図１から図９において、駆動装置１は、循環経路部２と、入力部３と、出力部４と、動力伝達体としての多数の鋼球５を有し、循環経路部２と入力部３と出力部４が基部６に一体的に設けられている。

循環経路部２の構成
循環経路部２は、基部６内に形成した中空円形断面形状の内経路２ａ内に多数の鋼球５が一列に収容される。多数の鋼球５は後続の鋼球５に押されて前進し、内経路２ａ内を循環移動する。循環経路部２は、入力部３に設けた第１転向経路部２１と、出力部４に設けた第２転向経路部２２と、第１接続経路部２３と、第２接続経路部２４を有する。第１接続経路部２３は第１転向経路部２１の一方端２１ａと第２転向経路部２２の一方端２２ａとを接続し、第２接続経路部２４は第１転向経路部２１の他方端２１ｂと第２転向経路部２２の他方端２２ｂとを接続する。

第１転向経路部２１と第２転向経路部２２は、収容される鋼球５の循環移動方向の向きを変更するもので、本実施形態では１８０度変更するようにしている。循環経路部２は、第１転向経路部２１と第２転向経路部２２と第１接続経路部２３と第２接続経路部２４を直列に接続することにより、内経路２ａ内を多数の鋼球５が循環移動可能とする。鋼球５は循環経路部２の内経路２ａ内に満杯状態となる個数が収容されている。

第１接続経路部２３と第２接続経路部２４は、図１（ｂ）に示すように、Ｚ−Ｘ平面内で９０度の角度で湾曲している。第１転向経路部２１は図１（ａ）に示すようにＺ−Ｙ平面に配置され、第２転向経路部２２は図２（ｂ）に示すようにＸ−Ｙ平面に配置される。また、第１接続経路部２３と第２接続経路部２４の間隔は、第１転向経路部２１側を広く、第２転向経路部２２側を狭くして形成されている。

なお、第１接続経路部２３と第２接続経路部２４は基部６に一体的に形成しているが、基部６とは別に設けたチューブで構成してもよい。

入力部３の構成
入力部３は、スプロケット形状の入力回転係合体３１と、第１基台３２と、第１カバー３３を有する。入力回転係合体３１は、入力回転体本体３１ａの外周部に凹形状の入力係合部３４が等間隔に複数形成されている。入力回転体本体３１ａの回転中心部に入力軸３５が一体的に形成されている。Ｘ軸回りに回転する入力軸３５は入力回転体本体３１ａの両面側にそれぞれ第１軸部３５ａと第２軸部３５ｂが支出されている。第１軸部３５ａは後述する第１カバー３３に設けた軸受け孔３３ａを貫通して軸支されている。第２軸部３５ｂは後述する第１基台３２に設けた軸受け孔３２ａに軸支される（図７参照）。

入力係合部３４には、第１転向経路部２１の内経路２ａ内に収容されている鋼球５が係合する。入力係合部３４の内周面は係合する鋼球５の外周面に合致した球面に形成されている。入力係合部３４の外周端は係合する鋼球５の赤道の手前側位置まで達しており、入力係合部３４に対して鋼球５の係合と離脱がスムーズに行える。入力回転係合体３１の回転による入力係合部３４の回転軌跡は、第１転向経路部２１の内径路２ａ内まで達する。入力係合部３４は厚み（高さ）方向中央位置で鋼球５の赤道と接触する。鋼球５が鋼球５の正規の回転軌道を外れて内側に脱落するのを防止し、鋼球５が正規の回転軌道に沿って確実に周回できるようにするため、図９に示すように、後述するガイド部をなす縁部３６１ｃと３６１ｄを設けている。入力係合部３４は縁部３６１ｃと３６１ｄとの干渉を避けるため、入力係合部３４の高さ方向両端を鋼球５の上下端よりも内側に位置させている。本実施形態において、入力係合部３４は１６個形成しており、隣り合う入力係合部３４に係合する鋼球５同士が接触しない間隔を有して入力回転体本体３１ａの直径が設定されている。

第１基台３２に第１カバー３３を被せてねじＳ１を第１基台３２にねじ込むことにより、第１基台３２と第１カバー３３内に入力回転係合体３１を回転自在に収納する。第１基台３２と第１カバー３３の第１当接面Ｌ１に合わせて、入力係合部３４の厚み方向の中間位置が配置される。第１基台３２と第１カバー３３の対向面には、第１転向経路部２１を構成する平面Ｕ字形状で、横断面半円の第１凹溝３６ａと第２凹溝３６ｂが形成されている（図３、図４、図７参照）。

第１基台３２に形成された第１凹溝３６ａと、第１カバー３３に形成された第２凹溝３６ｂは、第１当接面Ｌ１を挟んで対称に形成されている。第1基台３２に入力回転係合体３１を装着した状態で、入力係合部３４に係合する鋼球５の赤道が第１当接面Ｌ１に一致する。

図３に示すように、第１カバー３３には、第１転向経路部２１の一方の半部分をなす第２凹溝３６ｂが入力軸３５の回転中心を通るＺ軸線を中心にＹ軸方向（左右方向）に対称に形成されている。また、図４に示すように、第１基台３２には、第１転向経路部２１の他方の半部分をなす第１凹溝３６ａが入力軸３５の回転中心を通るＺ軸線を中心にＹ軸方向（左右方向）に対称に形成されている。

第１転向経路部２１は、半円弧形状の第１円弧部３７ａの両端に第１直線部３７ｂと第２直線部３７ｃがそれぞれ連設されて構成される。第１直線部３７ｂの先端が第１転向経路部２１の一方端２１ａをなし、第２直線部３７ｃの先端が第１転向経路部２１の他方端２１ｂをなしている。

ここで、入力回転係合体３１が時計回り方向ＣＷに回転すると、第１転向経路部２１の一方端２１ａが循環移動する鋼球５の入口ポートをなし、他方端２１ｂが循環移動する鋼球５の排出ポートをなす。逆に、入力回転係合体３１が反時計回り方向ＣＣＷ方向に回転すると、第１転向経路部２１の一方端２１ａが循環移動する鋼球５の排出ポートをなし、他方端２１ｂが循環移動する鋼球５の入口ポートをなす。本実施形態では、時計回り方向ＣＷと反時計回り方向ＣＣＷの両方向の回転が行える。

図３、図４に示すように、入力回転係合体３１の外周端の回転軌跡をＰ１とし、入力係合部３４に係合して入力回転係合体３１と一体に回転する鋼球５の中心の回転軌跡をＰ２とする。

第１直線部３７ｂの内周壁部３７１の先端（第２分離爪）３７ｄと第２直線部３７ｃの内周壁部３７２の先端（第１分離爪）３７ｅは、回転軌跡Ｐ２を超えて回転軌跡Ｐ１の手前まで達している。第２分離爪３７ｄと第１分離爪３７ｅは、入力回転係合体３１の入力係合部３４に係合して循環方向に移動する鋼球５と干渉し、鋼球５を入力係合部３４から分離する分離爪として作用する。

入力回転係合体３１が時計回り方向ＣＷに回転すると、入口ポートをなす他方端２１ｂから第２直線部３７ｃに鋼球５が移動し、円弧部３７ａの一端（供給位置）に達すると入力係合部３４に係合する。さらに入力回転係合体３１の時計回り方向ＣＷ回転で、当該入力係合部３４に係合した状態を維持して第１円弧部３７ａの一端（排出位置）まで鋼球５が移動し、接線方向の移動力と相まって第１分離爪３７ｅにより入力係合部３４から分離される。逆に、入力回転係合体３１が反時計回り方向ＣＣＷに回転すると、入力係合部３４に係合して移動する鋼球５が第２分離爪３７ｄにより入力係合部３４から分離される。

第１転向経路部２１の第１円弧部３７ａの内周壁部３７１には、内経路２ａ内まで入力回転係合体３１の入力係合部３４が入り込むための第１スリット２５が円弧方向に沿って形成されている（図７、図９参照）。図９に示すように、第１スリット２５は、第１基台３２の第１凹溝３６ａの内周側に形成した切欠部３６１ａと第１カバー３３の第２凹溝３６ｂの内周側に形成した切欠部３６１ｂが合わさって形成される。切欠部３６１ａのガイド部をなす縁部３６１ｃと切欠部３６１ｂのガイド部をなす縁部３６１ｄは、鋼球５と当接して鋼球５が正規の回転軌道を外れて内側に移動するのを規制する。

入力部３は、入力軸３５に例えば不図示のハンドルが固定され、前記ハンドルを時計回り方向ＣＷに回転すると、入力回転係合体３１を時計回り方向ＣＷに回転させる。入力回転係合体３１の入力係合部３４に係合している鋼球５は、第１円弧部３７ａを第１直線部３７ｂに向けて移動し、排出位置で第１分離爪３７ｅにより入力係合部３４から押し出されるようにして分離される。入力係合部３４から押し出された鋼球５は、前に位置する鋼球５を循環方向前方に向けて押し出す。これにより、循環経路部２の内経路２ａ内に収容されている多数の鋼球５は１個分移動する。鋼球５の循環移動により後述する出力部４の出力軸４５が回転し、循環方向上流側から鋼球５が入力部３の入力回転係合体３１の入力係合部３４に供給位置で供給されて係合する。この一連の動作を連続的に行うことにより、出力部４の出力軸４５が回転して出力が取り出される。

出力部４の構成
出力部４は、基本的に入力部３と同様の構成に形成されている。

出力部４は、スプロケット形状の出力回転係合体４１と、第２基台４２と、第２カバー４３を有する。出力回転係合体４１は、出力回転体本体４１ａの外周部に凹形状の出力係合部４４が等間隔に複数形成されている。出力回転体本体４１ａの回転中心部に出力軸４５が一体的に形成されている。Ｘ軸回りに回転する出力軸４５は出力回転体本体４１ａの両面側にそれぞれ第３軸部４５ａと第４軸部４５ｂが支出されている。第３軸部４５ａは後述する第２カバー４３に設けた軸受け孔４３ａを貫通して軸支されている。第４軸部４５ｂは後述する第２基台４２に設けた軸受け孔４２ａに軸支される（図８参照）。

出力係合部４４には、第２転向経路部２２の内経路２ａ内に収容されている鋼球５が係合する。出力係合部４４の内周面は係合する鋼球５の外周面に合致した球面に形成されている。出力係合部４４の外周端は係合する鋼球５の赤道の手前側位置まで達しており、出力係合部４４に対して鋼球５の係合と離脱がスムーズに行える。出力回転係合体４１の回転による出力係合部４４の回転軌跡は、第２転向経路部２２の内径路２ａ内まで達する。出力係合部４４は厚み方向中央位置で鋼球５の赤道と接触し、鋼球５の直径よりも出力係合部４４の厚みを薄くしている。本実施形態において、出力係合部４４は１２個形成しており、隣り合う出力係合部４４に係合する鋼球５同士が接触しない間隔を有して出力回転体本体４１ａの直径が設定されている。

本実施形態では、出力係合部４４の個数が入力係合部３４の個数よりも少ないので、出力回転係合体４１の直径が入力回転係合体３１の直径よりも小さく設定されている。すなわち、本実施形態の駆動装置１は入力部３の回転を出力部４が増速して出力する。勿論、入力部３の入力係合部３４の個数と出力部４の出力係合部４４の個数を等しくすること、出力係合部４４の個数を入力係合部３４の個数よりも多くすることで減速させることもできる。

第２基台４２に第２カバー４３を被せてねじＳ２を第２基台４２にねじ込むことにより、第２基台４２と第２カバー４３内に出力回転係合体４１を回転自在に収納する。第２基台４２と第２カバー４３の第２当接面Ｌ２に合わせて、出力係合部４４の厚み方向の中間位置が配置される。第２基台４２と第２カバー４３の対向面には、第２転向経路部２２を構成する平面Ｕ字形状で、横断面半円の第３凹溝４６ａ、第４凹溝４６ｂが形成されている（図５、図６、図８参照）。

第２基台４２に形成された第３凹溝４６ａと、第２カバー４３に形成された第４凹溝４６ｂは、第２当接面Ｌ２を挟んで対称に形成されている。第２基台４２に出力回転係合体４１を装着した状態で、出力係合部４４に係合する鋼球５の赤道が第２当接面Ｌ２に一致する。

図５に示すように、第２カバー４３には、第２転向経路部２２の一方の半部分をなす第４凹溝４６ｂが出力軸４５の回転中心を通るＸ軸線を中心にＹ軸方向（左右方向）に対称に形成されている。また、図５に示すように、第２基台４２には、第２転向経路部２２の他方の半部分をなす第３凹溝４６ａが出力軸４５の回転中心を通るＸ軸線を中心にＹ軸方向（左右方向）に対称に形成されている。

第２転向経路部２２は、半円弧形状の第２円弧部４７ａの両端に第３直線部４７ｂと第４直線部４７ｃがそれぞれ連設されて構成される。第３直線部４７ｂの先端が第２転向経路部２２の一方端２２ａをなし、第４直線部４７ｃの先端が第２転向経路部２２の他方端２２ｂをなしている。

ここで、出力回転係合体４１が時計回り方向ＣＷに回転すると、第２転向経路部２２の一方端２２ａが循環移動する鋼球５の入口ポートをなし、他方端２２ｂが循環移動する鋼球５の排出ポートをなす。逆に、出力回転係合体４１が反時計回り方向ＣＣＷ方向に回転すると、第２転向経路部２２の一方端２２ａが循環移動する鋼球５の排出ポートをなし、他方端２２ｂが循環移動する鋼球５の入口ポートをなす。

出力回転係合体４１の外周端の回転軌跡をＰ３とし、出力係合部４４に係合して出力回転係合体４１と一体に回転する鋼球５の中心の回転軌跡をＰ４とする。

第３直線部４７ｂの内周壁部４７１の先端（第３分離爪）４７ｄと第４直線部４７ｃの内周壁部４７２の先端（第４分離爪）４７ｅは、回転軌跡Ｐ４を超えて回転軌跡Ｐ３の手前まで達している。第３分離爪４７ｄと第４分離爪４７ｅは、出力回転係合体４１の出力係合部４４に係合して循環方向に移動する鋼球５と干渉し、鋼球５を出力係合部４４から分離する分離爪として作用する。

出力回転係合体４１が時計回り方向ＣＷに回転すると、入口ポートをなす一方端２２ａから第３直線部４７ｂに鋼球５が移動し、第２円弧部４７ａの一端（供給位置）に達すると出力係合部４４に係合する。さらに出力回転係合体４１の時計回り方向ＣＷ回転で、当該出力係合部４４に係合した状態を維持して第２円弧部４７ａの他端（排出位置）まで鋼球５が移動し、第４分離爪４７ｅにより出力係合部４４から分離される。逆に、出力回転係合体４１が反時計回り方向ＣＣＷに回転すると、出力係合部４４に係合して移動する鋼球５が第３分離爪４７ｄにより出力係合部４４から分離される。

図８に示すように、第２転向経路部２２の第２円弧部４７ａの内周壁部４７１には、内経路２ａ内まで出力回転係合体４１の出力係合部４４が入り込むための第２スリット２６が円弧方向に沿って形成されている。第２スリット２６は、第１スリット２５と同様に、第３凹溝４６ａの内周側に形成した切欠部４６１ａと第４凹溝４６ｂの内周側に形成した４６１ｂにより形成される。切欠部４６１ａおよび切欠部４６１の縁部をなすガイド部４６１ｃ、４６１ｄは、鋼球５が正規の回転軌道を外れて内側に脱落するのを防止する。第２スリット２６は図９に示す第１スリット２５と同様に構成されているので、詳細な図示および説明は省略する。

出力部４は、出力軸４５に不図示の負荷が連結される。入力軸３５のハンドルを時計回り方向ＣＷに回転すると、入力回転係合体３１の入力係合部３４から鋼球５が第１転向経路部２１の一方端２１ａに向けて押し出される。循環経路部２の内経路２ａには多数の鋼球５が満杯状態で収容されているので、多数の鋼球５は循環移動方向において循環方向下流側に位置する後続の鋼球５に押圧されて移動する。

このため、出力部４において、第２転向経路部２２の経路２ａ内で第２円弧部４７ａの一方端２２ａに移動した鋼球５は、第２円弧部４７ａの一端（供給位置）で出力回転係合体４１の出力係合部４４に押し込まれるように係合し、出力回転係合体４１を時計回り方向ＣＷに回転駆動する。出力回転係合体４１は、第２円弧部４７ａの領域において、各出力係合部４４に鋼球５を係合した状態で時計回り方向ＣＷに回転し、第２円弧部４７ａの他端（排出位置）で、接線方向への移動力が作用して出力係合部４４から当該出力係合部４４により押し出されるようにして離脱する。その際、第４分離爪４７ｅとの当接により確実に分離される。

出力係合部４４から押し出された鋼球５は、直前に押し出された第４直線部４７ｃ内の鋼球５を押圧し、循環経路部２の内経路２ａ内の多数の鋼球５を１個分循環移動させる。入力部３の入力回転係合体３１の入力係合部３４には、第１円弧部３７ａの他端（供給位置）で循環方向上流側から移動する鋼球５が供給されて係合する。多数の鋼球５が循環経路部２の内径部２ａ内でこのような循環移動する動作を連続的に行うことで、出力軸４５が増速回転された出力で不図示の負荷を駆動する。

本実施形態において、入力部３の入力回転係合体３１の回転軸心はＸ軸方向に有し、出力部４の出力回転係合体４１の回転軸心はＺ軸方向に有しており、入力部３の入力軸３５と出力部４の出力軸４５は直交する。入力回転係合体３１の回転軸心を通るＺ軸線に対し、出力回転係合体４１のＺ軸方向の回転軸線は一致して配置されているが、例えば出力回転係合体４１の回転軸心をＹ軸方向にずらして配置しても良い。この場合、第１接続経路部２１と第２接続経路部２２の長さ、曲げ方向等を適宜設定することにより任意の位置に出力回転係合体４１の回転軸心位置を設定することができる。

基部６の構成
基部６は、入力部３の第１基台３２と出力部４の第２基台４２とを一体に形成し、図１（ｂ）に示すように側面Ｌ字形状に形成されている。入力部３の第１基台３２と出力部４の第２基台４２との背面側に、一対の補強リブ６１がＺ軸を挟んでＹ軸方向に沿って左右に設けられている。一対の補強リブ６１により、第１基台３２と第２基台４２との曲げ剛性等が高くなり、安定した駆動が可能となる。

基部６により入力部３と出力部４が一体化されることで、駆動装置１がコンパクト化される。

本実施形態によれば、出力回転係合体４１に対する回転力の伝達は、一列に隙間なく並んでいる多数の鋼球５が後続の鋼球５で押圧されることで生じる循環移動を利用しているので、駆動伝達ロスがなく、高効率の動力伝達が実現できる。

また、循環経路部２の内経路２ａ内を複数の鋼球５が前後の鋼球５に連結されることなく押圧接触状態で移動するので、循環経路部２を三次元空間内に自由に配置することができ、他の装置への組み込みが容易となる。

さらに、移動する部材は鋼球５のみなので、駆動装置１の構成を簡単化することができる。特に、入出力軸を直交させた駆動装置として、傘歯車等を利用した構成があるが、入出力軸間の距離、軸角度によっては歯車の製作や歯車形状が制限される場合があるが、本実施形態では入力部３の入力回転係合体３１と出力部４の出力回転係合体４１に対してこのような制限を受けることがない。

また、鋼球５のサイズを小径化すると、入力部３および出力部４のサイズを小型化することができる。

第２実施形態
図１０は本発明による駆動装置の第２実施形態を示す外観斜視図である。なお、図１０に示す部材が図１〜図９に示す部材と同一の場合には同じ符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の駆動装置１Ａは、第１実施形態の駆動装置１と同様に、入力部３と出力部４を基部６により一体的に形成した構成としている。入力部３の入力軸３５に取り付けたハンドルｈを操作して回転すると、第１実施形態と同様に、不図示の循環経路部２の内経路２ａ内に収容された不図示の多数の鋼球５が所定の循環方向に沿って移動し、出力軸４５を回転駆動する。

入力軸３５の回転軸線と出力軸４５の回転軸線は直交するＸ１軸とＺ軸方向にそれぞれ沿っているが、入力軸３５の回転軸Ｘ１は、Ｚ軸との交点からＹ軸方向にｙ１ずれて配置されている。入力軸３５と出力軸４５とがＹ軸方向にｙ１ずれていることから、循環経路部２の破線で示す第１接続経路部２３と第２接続経路部２４は、入力部３側の間隔を狭め、それぞれ第１転向経路部２１と第２転向経路部２２の接続されている。

第１接続経路部２３と第２接続経路部２４の間隔をこのように狭めることで、入力部４の第２基台４２の外観形状を略二等辺三角形形状に形成している。このため、駆動装置１Ａをより小型化することができる。なお、ハンドルｈに変えてモータを接続するようにしても良い。

第３実施形態
図１１から図１４は本発明による駆動装置の第３実施形態を示し、図１１は外観斜視図、図１２は図１１のＩ−Ｉ矢視図、図１３は図１１に示す駆動装置における出力部側の循環経路部を示す透視拡大図、図１４は図１１に示す駆動装置における入力部側の循環経路部を示す拡大図である。なお、図１１から図１４に示す部材が図１〜図９に示す部材と同一の場合には同じ符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の駆動装置１Ｂは、第１実施形態および第２実施形態と同様に、基部６に入力部３と出力部４を一体的に設けた構成としている。

入力部３の入力軸３５の回転軸線はＸ軸上に位置し、出力部４の出力軸４５はＹ−Ｚ平面において、Ｚ軸に対して角度α（０°＜α＜９０°）を有して配置される。図１３および図１４に示すように、入力軸３５と出力軸４５の回転軸心が循環経路部２の内側に配置されている。出力部４側の第２転向経路部２２は、一端２２ａが入力部３側の第１転向経路部２１の一方端２１ａに近く、第２転向経路部２２の他方端２２ｂと第１転向経路部２１の他方端２１ｂとは遠い。

このため、第２転向経路部２２の一方端２２ａと第１転向経路部２１の一方端２１ａとを接続する第１接続経路部２３は、第１曲がり部Ｋ１で曲げられた構成を有する。第２転向経路部２の他方端２２ｂと第１転向経路部２１の他方端２１ｂを接続する第２接続経路部２４は、第２曲がり部Ｋ２と第３曲がり部Ｋ３の２か所で曲げられた構成を有する。

このように、循環経路部２に複数の曲がり部が３次元平面内に設けられても、循環経路部２を鋼球５の滑らかな移動を妨げない曲率で曲げるだけで、循環経路部２の経路２ａ内の多数の鋼球５をスムーズに循環移動させることができる。

第４実施形態
図１５は本発明による駆動装置の第４実施形態を示す図である。なお、図１５に示す部材が図１〜図９に示す部材と同一の場合には同じ符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の駆動装置１Ｃは、接続部２７の両側に入力部３と出力部４を取り付けた構成としている。入力部３の第１基台３２と出力部４の第２基台４２は別構成としている。接続部２７に、第１接続経路部２３と第２接続経路部２４が設けられている。

本実施形態によれば、長さの異なる複数の接続部２７を用意することで、必要な長さの駆動装置１Ｃを提供することができる。また、入力係合部３４の個数が異なる入力回転係合体３１を備えた入力部３を複数の用意し、同様に出力係合部４４の個数が異なる出力回転係合体４１を備えた出力部４を複数用意することで、増減速比を変更することができる。

第５実施形態
図１６は本発明による駆動装置の第５実施形態を示す概略外観斜視図である。なお、図１６に示す部材が図１〜図９に示す部材と同一の場合には同じ符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の駆動装置１Ｄは、入力部３の基台（不図示）と出力部４の基台（不図示）とは別々に構成されていて、第１接続経路部２３と第２接続経路部２４とにより接続されている。入力部３の入力回転係合体３１に設けた入力軸３５の回転軸線はＺ軸方向に有し、出力回転係合体４１に設けた出力軸４５の回転軸線はＸ軸方向に有し、Ｙ軸回りに相対的に９０度の角度で捩じったような構成となっている。入力軸３５と出力軸４５の回転軸線が交差（非平行）していても、入力軸３５と出力軸４５の捩じりに合わせて第１接続経路部２３と第２接続経路部２４を直線的に構成することで、第１接続経路部２３と第２接続経路部２４の経路長を最短にすることができ、多数の鋼球５の循環移動効率を向上させることができる。

第６実施形態
図１７は本発明による駆動装置の第６実施形態を示す平面図である。なお、図１７に示す部材が図１〜図９、図１５に示す部材と同一の場合には同じ符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の駆動装置１Ｅは、図１５に示す駆動装置１Ｃにおいて、出力部（第１出力部）４に加え、第２出力部４Ａを設けた構成としている。第２出力部４Ａは、第１出力部４のように、第２転向経路部２２は有さず、第２出力回転係合体４１Ａに設けた出力係合部４４Ａが第２接続経路部２４の経路２ａ内に入り込むようにしている。第２出力回転係合体４１Ａは、出力係合部４４Ａに循環移動する鋼球５が１個ずつ係合して回転し、循環方向下流側に鋼球５を排出する。

第２出力部４Ａは、循環経路部２の外側に配置されているため、第２出力軸４５Ａの回転方向は第１出力部４の出力軸（第１出力軸）４５とは逆方向となる。第２出力部４Ａを循環経路部２の内側に配置すれば、第２出力軸４５Ａの回転方向が第１出力軸４５と同方向になる。第２出力回転係合体４１Ａの出力係合部４４Ａの個数を第１出力部４の第１出力回転係合体４１に設けた出力係合部４４の個数と異ならせれば、回転数の異なる２つの出力部４、４Ａが得られる。なお、第２出力部４Ａは第１接続経路部２３側に設けても良い。

第７実施形態
図１８は本発明による駆動装置の第７実施形態を示す平面図である。なお、図１８に示す部材が図１〜図９に示す部材と同一の場合には同じ符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の駆動装置１Ｆは、入力部３と出力部４を個々に接続する第１接続経路部２３Ａと、第２接続経路部２４の経路長を異ならせたものである。第１接続経路部２３Ａは、Ｕターン経路部２３ａを有するのに対し、第２接続経路部２４は直線状に形成されている。なお、Ｕターン経路部２３ａに出力部４を別に追加配置しても良い。

第１接続経路部２３Ａと、第２接続経路部２４の経路長が異なっても、循環経路部２の内経路２ａ内に収容された多数の鋼球５が循環移動することに変わりはないので、出力部６の出力軸４５の回転に影響は及ばない。

第８実施形態
図１９は本発明による駆動装置の第８実施形態を示し、（ａ）は動力伝達体としての円盤と循環経路部の概略斜視図、（ｂ）は動力伝達体としてのローラの斜視図と循環経路部の概略斜視図である。なお、図１９に示す部材が図１〜図９に示す部材と同一の場合には同じ符号を付してその説明を省略する。

前述した各実施形態において、動力伝達体として鋼球５を例にしているが、これに限定されるものではなく、循環経路部２Ａの内経路２ａ内を後続する動力伝達体に押されて移動でき、入力回転係合体３１の入力係合部３４と係合して押し出され、出力回転係合体４１の出力係合部４４と係合して押し出される構成であれば良い。

本実施形態は、動力伝達体の他の構成として、図１９（ａ）に示す円盤形状に形成された円盤５Ａ、図１９（ｂ）に示すローラ５Ｂを示す。円盤５Ａは循環方向に沿った後続する他の円盤５Ａの外周面と線接触状態で押圧される。このため、円盤５Ａを真っ直ぐに安定して押圧することができる。円盤５Ａが収容される循環経路部２Ａの内経路２ａは断面開口が扁平形状となる。

ローラ５Ｂは円盤５Ａと同様に後続する他のローラ５Ｂの外周面と線接触で押圧される。ローラ５Ｂが収容される循環経路部２Ｂの内経路２ａは断面開口がボックス形状となる。

ローラ５Ｂと円盤５Ａは外周面が共に円弧面に形成されているため、入力係合部３４と出力係合部４４の係合面がある程度の高さを備えた円弧面とすることができる。したがって、入力係合部３４と出力係合部４４は円盤５Ａ、ローラ５Ｂを安定して保持して移動させることができ、分離位置で接線方向にロスなく押し出すことができる。動力伝達部体が鋼球５の場合、点接触で後続の鋼球５から押圧されるため、点接触のずれで半径方向外方に向って鋼球５が移動する分力が発生し易い。このため、鋼球５が前記分力で移動するのを抑え込むために、循環経路部は高い剛性で形成される。これに対し、円盤５Ａは厚み方向への前記分力の発生が少なく，ローラ５Ｂは軸方向への前記分力の発生が少ない。このため、図１９（ａ）（ｂ）において、循環経路部２Ａ、２Ｂの剛性も側面側を強く、上下面側を弱くすることができる。

なお、円盤５Ａやローラ５Ｂを動力伝達体として、図１６に示す実施形態のように、入力軸３５と出力軸４５の回転軸線が交差するような駆動装置に用いる場合、循環経路部２Ａ、２Ｂを９０°捩じる形状にすれば良い。

本発明の駆動装置は、ブラインドの昇降・開閉駆動、カーテンの開閉駆動、窓の開閉駆動等の建築製品、玩具・娯楽製品、農機具、産業機械等に利用できる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ駆動装置
２、２Ａ、２Ｂ循環経路部２ａ内経路
２１第１転向経路部２１ａ一方端２１ｂ他方端
２２第２転向経路部２２ａ一方端２２ｂ他方端
２３、２３Ａ第１接続経路部２３ａＵターン経路部
２４第２接続経路部２５第１スリット２６第２スリット
２７接続部
３入力部
３１入力回転係合体３２第１基台３３第１カバー
３１ａ入力回転体本体３４入力係合部３５入力軸
３５ａ第１軸部３５ｂ第２軸部
３２ａ、３３ａ軸受け孔
３６ａ第１凹溝３６ｂ第２凹溝
３７ａ第１円弧部３７ｂ第１直線部３７ｃ第２直線部
３７１内周壁部３７ｄ先端（第２分離爪）
３７２内周壁部３７ｅ先端（第１分離爪）
３６１ａ、３６１ｂ切欠部３６１ｃ、３６１ｄ縁部
４出力部（第１出力部）４Ａ第２出力部
４１出力回転係合体４１Ａ第２出力回転係合体
４１ａ出力回転体本体
４２第２基台４３第２カバー
４２ａ、４３ａ軸受け孔
４４、４４Ａ出力係合部
４５出力軸（第１出力軸）４５Ａ第２出力軸
４５ａ第３軸部４５ｂ第４軸部
４６ａ第３凹溝４６ｂ第４凹溝
４７ａ第２円弧部４７ｂ第３直線部４７ｃ第４直線部
４７１内周壁部４７ｄ先端（第４分離爪）
４７２内周壁部４７ｅ先端（第１分離爪）
４６１ａ、４６１ｂ切欠部
４６１ｃ、４６１ｄガイド部
５鋼球５Ａ円盤５Ｂローラ
６基部６１補強リブ
ｈハンドル
Ｋ１第１曲がり部Ｋ２第２曲がり部Ｋ３第３曲がり部
Ｌ１第１当接面Ｌ２第２当接面
Ｓ１、Ｓ２ねじ
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４回転軌跡

Claims

外周が球面または円筒面に形成された剛性を有する多数の動力伝達体と、
前記多数の動力伝達体を一列に収容して循環移動可能な無端の循環経路部であって、前記動力伝達体の移動向きを転向する第１転向経路部と第２転向経路部を少なくとも有する循環経路部と、
前記循環経路部に配置され、外周部に周方向に沿って入力係合部を複数形成した入力回転係合体を有し、前記入力回転係合体の回転により前記循環経路部内を循環方向上流側から供給される前記動力伝達体と前記入力係合部が順次係合して循環方向下流側に前記動力伝達体を押し出す入力部と、
前記循環経路部に１又は複数配置され、外周部に周方向に沿って出力係合部を複数形成した出力回転係合体を有し、前記循環経路部内を循環方向上流側から押圧供給される前記動力伝達体と前記出力係合部が順次係合することにより前記出力回転係合体が回転し、循環方向下流側に前記動力伝達体を押し出す出力部と、
を有する駆動装置。
前記動力伝達体は、球体、円盤、ローラのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
前記入力回転係合体と前記出力回転係合体の係合部は、係合する前記動力伝達体の外周形状に合致した内周面に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
前記循環経路部は、前記入力部と前記出力部を直列に接続する接続経路部を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の駆動装置。
前記接続経路部に前記出力部をさらに設けたことを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
前記入力部の入力回転係合体の回転軸心と、１又は複数の前記出力部の出力回転係合体の回転軸心が交差して、前記入力回転係合体と前記出力回転係合体が配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の駆動装置。
前記接続経路部は、筒状に形成されていることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の駆動装置。
前記循環経路部と、前記入力部と、前記1又は複数の出力部を一体的に設けた構成としたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の駆動装置。
前記入力部は、前記第１転向経路部と、前記入力係合部と係合しながら循環方向下流側に移動する前記動力伝達体に当接し、前記動力伝達体を前記入力係合部から分離する入力側分離爪部と、を有し、前記第１転向経路部の内周側の側面に、前記動力伝達体をガイドするガイド部を設けて前記入力係合部が前記第１転向経路部内に入り込む開口が形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の駆動装置。
前記出力部は、前記第２転向経路部と、前記出力係合部と係合しながら循環方向下流側に移動する前記動力伝達体に当接し、前記動力伝達体を前記出力係合部から分離する出力側分離爪部と、を有し、前記第２転向経路部の内周側の側面に、前記動力伝達体をガイドするガイド部を設けて前記出力係合部が前記第２転向経路部内に入り込む開口が形成されていることを特徴とする請求項１、４、６、７または８のいずれかに記載の駆動装置。
前記入力回転係合体と前記出力回転係合体の直径は同径又は異径とすることを特徴とする請求項１から１０いずれかに記載の駆動装置。