JPH0356680Y2 - - Google Patents

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JPH0356680Y2
JPH0356680Y2 JP14948886U JP14948886U JPH0356680Y2 JP H0356680 Y2 JPH0356680 Y2 JP H0356680Y2 JP 14948886 U JP14948886 U JP 14948886U JP 14948886 U JP14948886 U JP 14948886U JP H0356680 Y2 JPH0356680 Y2 JP H0356680Y2
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drum
elastic body
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wound around
drums
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は弾性体の弾性変形を利用してエネルギ
ーを蓄積し、弾性体の一部を大きく一定量歪ま
せ、その歪領域を順次拡大させていくエネルギー
蓄積装置に関するエネルギ蓄積装置に関し、コン
パクト化、軽量化をはかつたエネルギ蓄積装置に
関する。
[Detailed description of the invention] [Industrial application field] This invention utilizes the elastic deformation of an elastic body to store energy, strain a part of the elastic body by a large fixed amount, and gradually expand the strain area. The present invention relates to an energy storage device that is compact and lightweight.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

弾性体の弾性変形を利用しエネルギーを蓄積す
るエネルギー蓄積装置は、特開昭49−96144号公
報に開示されている。該公報の装置は2つのドラ
ムを有し、該2つのドラムに弾性体が掛け渡され
た装置から成り、2つのドラムは同方向に回転す
る。第4図は、特開昭49−96144号公報に開示さ
れた装置ではないが、後述する3つ以上のドラム
を有する本発明との比較において、互いに径の異
なる2つのドラム10,12を並置し、それに紐
状の弾性体14をたすき掛けしたエネルギー蓄積
装置を示している。
An energy storage device that stores energy using elastic deformation of an elastic body is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 49-96144. The device disclosed in this publication has two drums, and consists of a device in which an elastic body is stretched around the two drums, and the two drums rotate in the same direction. FIG. 4 shows a device in which two drums 10 and 12 having different diameters are arranged side by side, although the device is not disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 49-96144, but in comparison with the present invention having three or more drums, which will be described later. An energy storage device is shown in which a string-like elastic body 14 is strung across the body.

特開昭49−96144号公報に示されるエネルギー
蓄積装置及び第4図に示される2つのドラムを有
するエネルギー蓄積装置において、小径ドラムに
巻きつけられた弾性体の初期歪ηを0とすると、
出力時のエネルギーは0となり、効率は0%とな
る。(理由は後述する。)したがつて弾性体として
その弾性伸度の少ないものを用いた場合には、十
分な初期歪を付与できないため、出力時のエネル
ギーはほとんど0となつてしまうという問題があ
つた。
In the energy storage device shown in JP-A-49-96144 and the energy storage device having two drums shown in FIG. 4, if the initial strain η of the elastic body wound around the small diameter drum is 0, then
The energy at the time of output is 0, and the efficiency is 0%. (The reason will be explained later.) Therefore, if an elastic body with low elastic elongation is used, a sufficient initial strain cannot be applied, so the problem is that the energy at the time of output becomes almost 0. It was hot.

これを解決するために、先に本出願人により、
弾性体の一部を大きく一定量歪ませその領域を順
次拡大していく方法であり、同時に弾性伸度が小
さい弾性体において小径ドラムに巻き付ける初期
歪が0の状態でも効率良くエネルギーを入、出力
可能なエネルギー蓄積装置が提供された(特願昭
61−168033号)。
In order to solve this problem, the applicant first
This is a method of distorting a part of an elastic body by a large fixed amount and gradually expanding the area.At the same time, it is possible to efficiently input and output energy even when the initial strain of an elastic body with low elastic elongation is 0 when wrapped around a small diameter drum. A possible energy storage device has been provided (Special Request
61-168033).

特願昭61−168033号のエネルギー蓄積装置は、
(a)互いに並置された、軸芯まわりに回転可能な、
第1のドラムおよび第2のドラム並びに第1のド
ラムと第2のドラムとの間に配置された中間ドラ
ムからなる第3のドラムと、(b)第1のドラムに巻
きつけられる第1の部分と、第2のドラムに巻き
つけられる第2の部分と、第3のドラムに巻きつ
けられる第3の部分と、各ドラム間を連結する第
4の部分を有し、第1の部分の端部が第1のドラ
ムに固定され、第2の部分の端部が第2のドラム
に固定された、紐状の弾性体と、(c)第1のドラム
と第2のドラム及び第3のドラムとを、第2のド
ラムの外周回転量が第3のドラムの外周回転量が
第3のドラムの外周回転量より大であり、第3の
ドラムの外周回転量が第1のドラムの外周回転量
より大となるように連結する手段と、から構成さ
れる。
The energy storage device of patent application No. 61-168033 is
(a) juxtaposed to each other and rotatable about an axis;
(b) a third drum comprising a first drum, a second drum and an intermediate drum disposed between the first drum and the second drum; and (b) a first drum wound around the first drum. a second part that is wound around a second drum, a third part that is wound around a third drum, and a fourth part that connects each drum; (c) a string-like elastic body having an end fixed to a first drum and an end of a second portion fixed to the second drum; (c) a first drum, a second drum, and a third drum; The amount of rotation of the outer circumference of the second drum is greater than the amount of rotation of the outer circumference of the third drum, and the amount of rotation of the outer circumference of the third drum is greater than that of the first drum. and means for connecting the outer peripheral rotation amount so that the amount of rotation is greater than the amount of rotation of the outer circumference.

〔考案が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention attempts to solve]

前記提案により、多数個のドラムを使用する
と、ドラム数が増加するにつれシステムの効率が
向上することがわかつた。しかしながら、ドラム
数が増加することにより重量が大きくなり、車輌
等に搭載した場合には、システム全体の効率が低
下してしまうという問題があつた。
The proposal has shown that the use of multiple drums increases the efficiency of the system as the number of drums increases. However, as the number of drums increases, the weight increases, and when mounted on a vehicle or the like, there is a problem in that the efficiency of the entire system decreases.

本考案は、前記特願昭61−168033号のタイプの
エネルギー蓄積装置において、装置のコンパクト
化、軽量化をはかることを目的とする。
The object of the present invention is to make the energy storage device of the type disclosed in Japanese Patent Application No. 168033/1980 more compact and lightweight.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成するための本考案に係るエネル
ギー蓄積装置は、互に並置された、軸芯まわりに
回転可能な、第1のドラムおよび第2のドラム並
びに第1のドラムと第2のドラムとの間に配設さ
れた少なくとも1個の中間ドラムからなる第3の
ドラムと;前記第1のドラムに巻きつけられる第
1の部分と、前記第2のドラムに巻きつけられる
第2の部分と、前記第3のドラムに巻きつけられ
る第3の部分と、各ドラム間を連結する第4の部
分を有し、前記第1の部分の端部が前記第1のド
ラムに固定され、前記第2の端部が前記第2のド
ラムに固定された紐状の弾性体と;前記第1のド
ラムと第2のドラム及び第3のドラムとを、前記
第2のドラムの外周回転量が第3のドラムの外周
回転量より大であり、第3のドラムの外周回転量
が前記第1のドラムの外周回転量より大となるよ
うに連結する手段と;からなり、前記少なくとも
1個の中間ドラムからなる第3のドラムを軸方向
に移動可能として成るエネルギー蓄積装置から成
る。
To achieve the above object, the energy storage device according to the present invention includes a first drum and a second drum, and a first drum and a second drum, which are arranged in parallel with each other and are rotatable around an axis. a third drum comprising at least one intermediate drum disposed between; a first portion wound around the first drum; and a second portion wound around the second drum. , having a third part wound around the third drum and a fourth part connecting each drum, an end of the first part being fixed to the first drum, and a fourth part connecting each drum. a string-shaped elastic body having two ends fixed to the second drum; and a means for connecting the third drum so that the outer circumferential rotation amount of the third drum is larger than the outer circumferential rotation amount of the first drum; The energy storage device comprises a third drum which is movable in the axial direction.

〔作用〕[Effect]

上記本考案のエネルギー蓄積装置においては、
エネルギー蓄積時には弾性体の第1の部分の第1
のドラムへの巻き付け量が減少するとともに弾性
体の第2の部分の第2のドラムへの巻き付け量が
増大する。エネルギー放出時には弾性体の第2の
部分の第2のドラムへの巻き付け量が減少すると
ともに弾性体の第1の部分の第1のドラムへの巻
きつけ量が増大する。第3のドラムへの巻き付け
量は変化せず巻き付け位置のみがエネルギーの蓄
積、放出に合せドラム上を移動する。
In the above energy storage device of the present invention,
During energy storage, the first part of the elastic body
The amount of wrapping of the second portion of the elastic body around the drum decreases, and the amount of wrapping of the second portion of the elastic body around the second drum increases. At the time of energy release, the amount of wrapping of the second portion of the elastic body around the second drum decreases, and the amount of wrapping of the first portion of the elastic body around the first drum increases. The amount of winding on the third drum does not change, and only the winding position moves on the drum in accordance with the accumulation and release of energy.

エネルギー蓄積時、弾性体が第1のドラムより
第3のドラムを介して第2のドラムに巻きつけら
れるときに、第3のドラムの外周回転量は第1の
ドラムの外周回転量より大であり、第2のドラム
の外周回転量は第3のドラムの外周回転量より大
のため、弾性体のドラムを連結している第4の部
分が伸ばされ、この第4の部分に引張りが生じて
エネルギーが蓄積され、引張り歪が生じた状態で
第3のドラムへ巻きつけられていく。次に第3の
ドラムと第2のドラムを連結している第4の部分
がさらに伸ばされこの部分の歪が増大し、エネル
ギーが大きくなつた状態で第2のドラムへ巻きつ
けられていく。弾性体と第1のドラム、第2のド
ラム及び第3のドラムとの間にはほとんどすべり
がないので、ドラム回転による引張り歪を生じさ
せる部分はほとんど弾性体のドラムを連結してい
る第4の部分のみであり、引張り歪が生じた後そ
の状態を維持して第3のドラムを介して第2のド
ラムへと巻きつけられてエネルギーが蓄積され
る。
During energy storage, when the elastic body is wound around the second drum from the first drum through the third drum, the amount of outer circumferential rotation of the third drum is greater than the amount of outer circumferential rotation of the first drum. Since the amount of outer circumferential rotation of the second drum is larger than the amount of outer circumferential rotation of the third drum, the fourth portion of the elastic body connecting the drums is stretched, and tension is generated in this fourth portion. energy is accumulated, and the wire is wound around the third drum with tensile strain. Next, the fourth portion connecting the third drum and the second drum is further stretched, the strain in this portion increases, and the fourth portion is wound around the second drum with increased energy. Since there is almost no slip between the elastic body and the first drum, second drum, and third drum, the part that causes tensile strain due to drum rotation is mostly the fourth drum that connects the elastic body drums. After a tensile strain occurs, it is maintained in that state and is wound around the second drum via the third drum, where energy is stored.

エネルギー出力時には、蓄積時と逆の作用が起
り、引張り歪大の状態で第2のドラムに巻き付け
られた弾性体は第3のドラムに巻き付けられる時
に第2のドラムと第3のドラムの外周回転量の差
に応じた分だけ引張歪は減少した状態で第3のド
ラムに巻き付く。続いて第3のドラムを出た弾性
体は第3のドラムと第1のドラムの外周回転量の
差に応じた分だけ引張歪は減少し、初期歪と同一
の大きさになつて第1のドラムに巻き取られる。
この時第3のドラムがないと仮定すると、第2の
ドラムと第1のドラムを連結する弾性体の歪は初
期歪と等しくなり、初期歪が0もしくは0に近い
場合はエネルギーの出力は0あるいはほとんど0
の状態となる。しかしながらこの第3のドラムが
第2のドラムと第1のドラムの間にあることによ
つて第3のドラムと第2のドラムの間の弾性体の
歪は初期歪より大の状態であり、このため弾性体
の初期歪を0としても、つまり弾性伸度の小さい
弾性体を使用した場合においても、エネルギーを
効率よく取り出すことができる。
At the time of energy output, the opposite action to that at the time of storage occurs, and when the elastic body wrapped around the second drum in a state of large tensile strain is wound around the third drum, the outer circumferential rotation of the second drum and the third drum is caused. It is wound around the third drum with the tensile strain reduced by an amount corresponding to the difference in amount. Subsequently, the tensile strain of the elastic body that leaves the third drum decreases by an amount corresponding to the difference in the amount of outer circumferential rotation between the third drum and the first drum, and becomes the same as the initial strain. It is wound up on a drum.
At this time, assuming that there is no third drum, the strain of the elastic body connecting the second drum and the first drum will be equal to the initial strain, and if the initial strain is 0 or close to 0, the energy output will be 0. Or almost 0
The state will be as follows. However, because this third drum is located between the second drum and the first drum, the strain in the elastic body between the third drum and the second drum is greater than the initial strain. Therefore, even if the initial strain of the elastic body is 0, that is, even if an elastic body with low elastic elongation is used, energy can be extracted efficiently.

上記において、中間ドラムからなる第3のドラ
ムを、回転方向にはシヤフトと一体化して回転す
るが軸方向にはシヤフトに対して移動可能とした
ので、第3のドラムは弾性体の張力によつて軸方
向に移動し、これによつて第3のドラムに第1の
ドラム、第2のドラムの全長と同じ長さをもたせ
る必要がなくなり、軸方向に短縮でき、システム
の小型化、軽量化がはかられて、装置重量あたり
のエネルギー効率の向上がはかられている。
In the above, the third drum consisting of the intermediate drum rotates integrally with the shaft in the rotational direction, but is movable relative to the shaft in the axial direction, so the third drum is moved by the tension of the elastic body. This eliminates the need for the third drum to have the same overall length as the first and second drums, allowing it to be shortened in the axial direction, making the system smaller and lighter. The aim is to improve the energy efficiency per unit weight of the device.

軸方向に移動可能なドラムは、ドラムの全数が
nのシステムでは最大n−2個取付けることが可
能であり、大巾な軽量化がはかられる。
In a system where the total number of drums is n, a maximum of n-2 axially movable drums can be installed, resulting in a significant weight reduction.

さらに、中間ドラムに取付けられたギヤーの歯
数を小さくすることにより、中間ドラムの回転数
を多くし、その結果中間ドラムの径を小さくする
ことが可能となる。そのため、さらに軽量化、ス
ペース低減がはかられる。
Further, by reducing the number of teeth of the gear attached to the intermediate drum, the rotation speed of the intermediate drum can be increased, and as a result, the diameter of the intermediate drum can be reduced. Therefore, it is possible to further reduce weight and space.

〔実施例〕〔Example〕

以下に本考案に係るエネルギー蓄積装置の望ま
しい実施例を図面を参照して説明する。
Preferred embodiments of the energy storage device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図ないし第4図は本考案の実施例を示して
おり、第5図はその特性を示している。図中エネ
ルギー蓄積装置20は、互いに並置された、それ
ぞれの軸心まわりに回転可能な、互いに径の異な
る第1のドラム22と第2のドラム24及び第1
のドラム22と第2のドラム24の間に2つのド
ラムの径の中間の径を持つ少なくとも1個の第3
のドラム(中間ドラム)23を有する。第3のド
ラム23は軸方向に移動可能であるが、回転方向
にはシヤフトと一体に回転する。第1のドラム2
2と第2のドラム24には第3のドラム23を介
して紐状の弾性体25がスパイラル状に巻きつけ
られている。
1 to 4 show an embodiment of the present invention, and FIG. 5 shows its characteristics. In the figure, the energy storage device 20 includes a first drum 22, a second drum 24, and a first drum 22 and a second drum 24, which are arranged in parallel with each other and are rotatable about their respective axes and have different diameters.
between the first drum 22 and the second drum 24, at least one third drum having a diameter intermediate the diameters of the two drums.
drum (intermediate drum) 23. The third drum 23 is movable in the axial direction, but rotates integrally with the shaft in the rotational direction. first drum 2
A string-like elastic body 25 is spirally wound around the second drum 2 and the second drum 24 via the third drum 23.

弾性体25は、第1のドラム22に密着させて
スパイラル状に巻きつけられる第1の部分25a
と、第2のドラム24に装着させてスパイラル状
に巻きつけられる第2の部分25eと、第1のド
ラム22と第2のドラム24の間の第3のドラム
23に1〜2回り巻きつけられる第3の部分25
cと、各ドラム間に連結する第4の部分25bと
25dとから成る。第1の部分25aと、第4の
部分25bと、第3の部分25cと、第4の部分
25dと、第2の部分25eとは、順にすなわち
25a,25b,25c,25d,25eの順に
直列状に連続している。第1の部分25aの端部
25a′は、第1のドラム22に固定され、第2の
部分25eの端部25e′は、第2のドラム24に
固定されている。
The elastic body 25 has a first portion 25a that is spirally wound in close contact with the first drum 22.
A second portion 25e is attached to the second drum 24 and wound in a spiral shape, and the second portion 25e is wound around the third drum 23 between the first drum 22 and the second drum 24 once or twice. third part 25
c, and fourth portions 25b and 25d that connect between each drum. The first part 25a, the fourth part 25b, the third part 25c, the fourth part 25d, and the second part 25e are connected in series in the order of 25a, 25b, 25c, 25d, and 25e. continuous in shape. An end 25a' of the first part 25a is fixed to the first drum 22, and an end 25e' of the second part 25e is fixed to the second drum 24.

第1のドラム22と第2のドラム24及び第3
のドラム23は、手段28を介して連結されてい
る。手段28は、第1のドラム22と第3のドラ
ム23と第2のドラム24とを、第2のドラム2
4の外周回転量(外周に位置する任意の点のドラ
ム回転時における周方向移動距離を外周回転量と
定義する)が第3のドラム23の外周回転量より
大であり、第3のドラム23の外周回転量が第1
のドラム22の外周回転量より大となるように、
互に機械的に連結している。この場合、エネルギ
ー蓄積時には、弾性体25の第2のドラム24上
の巻きつけ量が増えるとともに第1のドラム22
上の巻きつけ量は減少し、第3のドラム23の巻
きつけ量は変化せず弾性体25の巻きつけ位置の
みが変化する。エネルギー開放時には、弾性体2
5の第1のドラム22上の巻きつけ量は増加する
とともに第2のドラム24上の巻きつけ量は減少
する。
The first drum 22, the second drum 24 and the third drum
drums 23 are connected via means 28. The means 28 connects the first drum 22, the third drum 23 and the second drum 24 to the second drum 2.
4 (the circumferential movement distance of an arbitrary point located on the outer periphery during drum rotation is defined as the outer periphery rotation amount) is larger than the outer periphery rotation amount of the third drum 23, and the third drum 23 The outer peripheral rotation amount is the first
so that the amount of rotation of the outer periphery of the drum 22 is greater than that of the drum 22.
They are mechanically connected to each other. In this case, when energy is stored, the amount of wrapping of the elastic body 25 on the second drum 24 increases and the amount of the elastic body 25 wrapped around the second drum 24 increases.
The amount of winding on the third drum 23 decreases, the amount of winding on the third drum 23 does not change, and only the winding position of the elastic body 25 changes. When energy is released, elastic body 2
The amount of winding on the first drum 22 of No. 5 increases, and the amount of winding on the second drum 24 decreases.

以上が主要部であるが、さらに構成を技術的に
具体的に説明すると次の通りである。弾性体25
の第1の部分25aは第1のドラム22の外周に
直接接触しており、弾性体25の第2の部分25
eは第2のドラム24の外周に直接接触してい
る。また、第3の部分25cも第3のドラム23
に直接接触している。したがつて、弾性体25と
第1のドラム22、第2のドラム24、第3のド
ラム23の間には周方向相対ずれを防止する摩擦
力が働き、弾性体25の第4の部分25b,25
dに伸びが生じても、その引張り歪は弾性体25
の全長にわたつては伝播せず、ほぼ第4の部分2
5b,25dのみにとどめられる。弾性体25の
第1の部分25aの第1のドラム22への巻き付
け方向と、弾性体25の第3の部分25cの第3
のドラム23への巻き付け方向とは、第1図及び
第2図に示すように互いに逆である。また、弾性
体25の第3の部分25cの巻き付け方向と、弾
性体25の第2の部分25eの第2のドラム24
への巻き付け方向とは、互いに逆である。また、
第1のドラム22と第3のドラム23と第2のド
ラム24は、手段28によつて、互いに順に逆方
向に、一定回転割合で回転するように連結されて
いる。弾性体25の第4の部分25b,25d
は、各ドラム間のスペースを通り抜けている。
The main parts have been described above, and the detailed technical explanation of the configuration is as follows. Elastic body 25
The first portion 25a of the elastic body 25 is in direct contact with the outer periphery of the first drum 22, and the second portion 25a of the elastic body 25 is in direct contact with the outer periphery of the first drum 22.
e is in direct contact with the outer periphery of the second drum 24. Further, the third portion 25c is also connected to the third drum 23.
are in direct contact with. Therefore, a frictional force acts between the elastic body 25 and the first drum 22, second drum 24, and third drum 23 to prevent relative displacement in the circumferential direction, and the fourth portion 25b of the elastic body 25 ,25
Even if elongation occurs in d, the tensile strain is the elastic body 25
does not propagate over the entire length of , and almost the fourth part 2
It is limited to only 5b and 25d. The direction in which the first portion 25a of the elastic body 25 is wound around the first drum 22, and the direction in which the third portion 25c of the elastic body 25 is wound around the first drum 22.
The winding directions on the drum 23 are opposite to each other as shown in FIGS. 1 and 2. Also, the winding direction of the third portion 25c of the elastic body 25 and the winding direction of the second portion 25e of the elastic body 25 are
The winding directions are opposite to each other. Also,
The first drum 22, the third drum 23, and the second drum 24 are connected by means 28 so as to rotate in opposite directions one after another at a constant rotation rate. Fourth portions 25b, 25d of elastic body 25
runs through the space between each drum.

第2図において、エネルギー蓄積時第2のドラ
ム24上に張力Fを加えると、手段28で連結さ
れた第1のドラム22及び第3のドラム23は矢
印の方向に回転する。この時、第1のドラム22
の半径をR1、第3のドラム23の半径をR2、第
2のドラム24の半径をR3とし、手段28の各
ギヤの歯数を同じとし、R1<R2<R3なる関係に
し、外周回転量を第1のドラム22、第3のドラ
ム23、第2のドラム24の順に多くすると、弾
性体25の第4の部分25b及び25dは、外周
回転量の差に応じて引張応力が増大する。ここ
で、弾性体25を第1のドラム22に初期歪ηで
巻きつけたとすると、第4の部分25b及び25
dのそれぞれの張力F1,F2は、フツクの法則に
従い弾性体25のヤング率をEとするとそれぞ
れ、F1={(1+η)R2−R1}E/R1、F2=
{(1+η)R3−R1}E/R1となる。また、第2
のドラム24上での力のつり合いは、F=F1・
(R2−R1)/R3+F2・ (R3−R2)/R3であ
るから、エネルギー蓄積時の力Finは Fin=[{(1+η)R2−R1}/R1]・E・{(R2−
R1)/R3}+[{(1+η)R3−R1}/R1]・E・
{(R3−R2)/R3}となる。この力Fにて、弾性
体25は、第1のドラム25から第2のドラム2
4へ順次エネルギーが蓄積されていく。
In FIG. 2, when a tension force F is applied on the second drum 24 during energy storage, the first drum 22 and the third drum 23, connected by means 28, rotate in the direction of the arrow. At this time, the first drum 22
The radius of the third drum 23 is R1, the radius of the third drum 23 is R2, the radius of the second drum 24 is R3, the number of teeth of each gear of the means 28 is the same, and the relationship is R1<R2<R3, and the amount of outer rotation is When increasing in the order of the first drum 22, the third drum 23, and the second drum 24, the tensile stress of the fourth portions 25b and 25d of the elastic body 25 increases in accordance with the difference in the amount of rotation of the outer circumference. Here, if the elastic body 25 is wound around the first drum 22 with an initial strain η, the fourth portions 25b and 25
The respective tensions F1 and F2 of d are calculated according to Hook's law, and where E is the Young's modulus of the elastic body 25, F1={(1+η)R2−R1}E/R1, F2=
{(1+η)R3−R1}E/R1. Also, the second
The balance of forces on the drum 24 is F=F1・
(R2−R1)/R3+F2・(R3−R2)/R3, so the force Fin during energy storage is Fin=[{(1+η)R2−R1}/R1]・E・{(R2−
R1)/R3}+[{(1+η)R3−R1}/R1]・E・
{(R3−R2)/R3}. With this force F, the elastic body 25 moves from the first drum 25 to the second drum 2.
Energy is accumulated sequentially to 4.

中間ドラム23の個数は図示例では1個である
が、複数個の互いに並置されたドラムの組み合せ
であつてもよい。また、図中26はドラムを回転
自在に支持するベアリングを示し、27,29は
ドラムを支持する支持台を示す。
Although the number of intermediate drums 23 is one in the illustrated example, it may be a combination of a plurality of drums arranged side by side. Further, in the figure, 26 indicates a bearing that rotatably supports the drum, and 27 and 29 indicate support stands that support the drum.

中間ドラムである第3のドラム23は、第3図
および第4図に示すように、軸30の二面巾31
にローラベアリング32を介して支持され、これ
によつて回転方向には軸30と一体に、軸方向に
は移動可能に取付けられる。第3のドラム23の
軸方向長さは第1のドラム22、第2のドラム2
4の長さより小で、弾性体25の張力によつて軸
方向に移動される。
The third drum 23, which is an intermediate drum, has a width across flats 31 of a shaft 30, as shown in FIGS. 3 and 4.
The shaft 30 is supported by a roller bearing 32, so that it is mounted integrally with the shaft 30 in the rotational direction and movable in the axial direction. The axial length of the third drum 23 is the same as that of the first drum 22 and the second drum 2.
4, and is moved in the axial direction by the tension of the elastic body 25.

つぎに、エネルギー解放時には、蓄積時と逆の
作用が起り各ドラムは逆方向に回転するとともに
第3のドラム23は上記と逆方向に移動し、引張
り歪が{(1+η)R3−R1}/R1の状態で、第
2のドラム24に巻き付けられた弾性体25は、
第3のドラムに巻き付けられる時に、第2のドラ
ム24と第3のドラム23の外周回転量の差に応
じた分だけ、引張歪が減少した状態で第3のドラ
ム23に入る。続いて、第3のドラム23から出
た弾性体25は、第3のドラム23と第1のドラ
ム22の外周回転量の差に応じた分だけ引張歪は
減少して、第1のドラム22に巻き取られる。こ
の時の第4の部分25b,25dのそれぞれの張
力F1及びF2は、 F2=[{(1+η)R2−R1}/R1]・E F1=η・E となり、第2のドラム24を回転させる力Fout
は、 Fout=[{(1+η)R2−R1}/R1]・E・{(R3
−R2)/R3}+η・E・{(R2−R1)/
R3} となる。したがつて効率はFin/Foutとなり、こ
の計算結果を第5図に示す。
Next, when energy is released, an action opposite to that during storage occurs, and each drum rotates in the opposite direction, and the third drum 23 moves in the opposite direction to the above, and the tensile strain becomes {(1+η)R3−R1}/ In the R1 state, the elastic body 25 wound around the second drum 24 is
When it is wound around the third drum, it enters the third drum 23 with tensile strain reduced by an amount corresponding to the difference in the amount of outer circumferential rotation between the second drum 24 and the third drum 23. Subsequently, the tensile strain of the elastic body 25 coming out of the third drum 23 is reduced by an amount corresponding to the difference in the amount of outer circumferential rotation between the third drum 23 and the first drum 22, and the elastic body 25 becomes the first drum 22. It is wound up. At this time, the respective tensions F1 and F2 of the fourth portions 25b and 25d are F2=[{(1+η)R2−R1}/R1]・E F1=η・E, which causes the second drum 24 to rotate. ForceFout
is, Fout=[{(1+η)R2−R1}/R1]・E・{(R3
−R2)/R3}+η・E・{(R2−R1)/
R3}. Therefore, the efficiency is Fin/Fout, and the calculation result is shown in FIG.

また、特開昭49−96144号公報に示される装置
及び第6図の比較例のエネルギー蓄積装置におい
ては、第6図のR2上での力のつり合いはF=F1
{1−(R1/R2)}で与えられ、F1の入力時の大
きさは小径ドラムに巻きつけられた弾性体の初期
歪をηとすると、ヤング率をEとしてF1=E
{(1+η)R2/R1−1}で与えられる。一方、
出力時の大きさはF1=Eηとなり、その効率は {η(1−R1/R2)}/[{(1+η)R2/R1
−1}(1−R1/R2)] となる。したがつて、例えば小径ドラムに巻きつ
けられた弾性体の初期歪ηを0とすると、出力は
0となり、効率は0%となる。この計算結果を第
7図に示す。以上のように本考案のエネルギー蓄
積装置20は、従来の特開昭49−96144号公報お
よび第6図に示されるシステムに比べ、効率が大
巾に改善され、弾性体25の初期歪が小さい状態
でも、高い効率が得られる。
In addition, in the device shown in JP-A-49-96144 and the energy storage device of the comparative example shown in FIG. 6, the force balance on R2 in FIG. 6 is F=F1
It is given by {1-(R1/R2)}, and the magnitude of F1 at the time of input is F1 = E, where η is the initial strain of the elastic body wrapped around the small diameter drum, and Young's modulus is E.
It is given by {(1+η)R2/R1-1}. on the other hand,
The output size is F1=Eη, and its efficiency is {η(1−R1/R2)}/[{(1+η)R2/R1
-1}(1-R1/R2)]. Therefore, for example, if the initial strain η of the elastic body wound around the small diameter drum is 0, the output will be 0 and the efficiency will be 0%. The results of this calculation are shown in FIG. As described above, the energy storage device 20 of the present invention has a greatly improved efficiency and a small initial strain in the elastic body 25 compared to the conventional system shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 49-96144 and FIG. High efficiency can be obtained even under low conditions.

以上は各ドラムの外周回転量を各ドラムの回転
半径により変えた例であるが、ドラム径を同じに
してギヤー比によつてドラムの外周回転量を変え
てもよく、この選択は任意である。
The above is an example in which the amount of rotation of the outer periphery of each drum is changed depending on the rotation radius of each drum, but it is also possible to keep the drum diameter the same and change the amount of rotation of the outer periphery of the drum depending on the gear ratio, and this selection is arbitrary. .

また、第3のドラム23を軸方向に移動可能と
して弾性体25の張力によつて自動的に軸方向に
移動させるようにしたので、第3のドラム23の
長さを縮少でき、装置のコンパクト化、軽量化が
はかられている。また、第3のドラム23のギヤ
ーの歯数を小さくすることにより第3のドラム2
3の回転数を多くし、第3のドラム23の径を小
さくして、更に軽量化がはかられる。
Further, since the third drum 23 is made axially movable and automatically moved in the axial direction by the tension of the elastic body 25, the length of the third drum 23 can be reduced and the device can be improved. It is designed to be more compact and lightweight. In addition, by reducing the number of teeth of the gear of the third drum 23, the third drum 23 can be
Further weight reduction can be achieved by increasing the number of rotations of the third drum 23 and decreasing the diameter of the third drum 23.

〔考案の効果〕[Effect of idea]

本考案によるエネルギー蓄積装置20によると
きは次の諸効果が得られる。
When using the energy storage device 20 according to the present invention, the following effects can be obtained.

(イ) 特開昭49−96144号公報および比較例の第6
図に示されるような2ドラムシステムに比べ、
中間ドラム23を設けることによつて、弾性体
25の初期歪が0の状態にても、出力を得るこ
とができ、高い効率が期待できる。
(a) JP-A-49-96144 and Comparative Example No. 6
Compared to the two-drum system shown in the figure,
By providing the intermediate drum 23, an output can be obtained even when the initial strain of the elastic body 25 is zero, and high efficiency can be expected.

(ロ) 中間ドラム23の数を多数個にすると、さら
に効率を上げることができる。
(b) Efficiency can be further improved by increasing the number of intermediate drums 23.

(ハ) 第3のドラムを軸方向に移動可能としたの
で、第3のドラムを小さくして、装置の小型
化、軽量化をはかることができる。
(c) Since the third drum is made movable in the axial direction, the third drum can be made smaller and the apparatus can be made smaller and lighter.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案の一実施例に係るエネルギー蓄
積装置の平面図、第2図は第1図の装置の断面
図、第3図は第3のドラムの軸支部の断面図、第
4図は第3図と直交する方向の断面図、第5図は
第1図ないし第4図の装置の特性図、第6図は従
来の特開昭49−96144号公報と同一の効果となる
2ドラムシステムを有する比較例の断面図、第7
図は第6図の装置の特性図、である。 20……エネルギー蓄積装置、22……第1の
ドラム、23……第3のドラム(中間ドラム)、
24……第2のドラム、25……弾性体、25a
……第1の部分、25b……第4の部分、25c
……第3の部分、25d……第4の部分、25e
……第2の部分、30……第3のドラムの軸、3
2……ベアリング。
Fig. 1 is a plan view of an energy storage device according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a sectional view of the device shown in Fig. 1, Fig. 3 is a sectional view of the shaft support of the third drum, and Fig. 4. is a sectional view taken in the direction orthogonal to FIG. 3, FIG. 5 is a characteristic diagram of the device shown in FIGS. 1 to 4, and FIG. Cross-sectional view of a comparative example with a drum system, No. 7
The figure is a characteristic diagram of the device of FIG. 6. 20... Energy storage device, 22... First drum, 23... Third drum (intermediate drum),
24... Second drum, 25... Elastic body, 25a
...First part, 25b...Fourth part, 25c
...Third part, 25d...Fourth part, 25e
...Second part, 30...Third drum shaft, 3
2...Bearing.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 互に並置された、軸芯まわりに回転可能な、第
1のドラムおよび第2のドラム並びに第1のドラ
ムと第2のドラムとの間に配設された少なくとも
1個の中間ドラムからなる第3のドラムと;前記
第1のドラムに巻きつけられる第1の部分と、前
記第2のドラムに巻きつけられる第2の部分と、
前記第3のドラムに巻きつけられる第3の部分
と、各ドラム間を連結する第4の部分を有し、前
記第1の部分の端部が前記第1のドラムに固定さ
れ、前記第2の端部が前記第2のドラムに固定さ
れた紐状の弾性体と;前記第1のドラムと第2の
ドラム及び第3のドラムとを、前記第2のドラム
の外周回転量が第3のドラムの外周回転量より大
であり、第3のドラムの外周回転量が前記第1の
ドラムの外周回転量より大となるように連結する
手段と;からなり、前記少なくとも1個の中間ド
ラムからなる第3のドラムを軸方向に移動可能と
して成るエネルギー蓄積装置。
A first drum and a second drum, juxtaposed to each other and rotatable about their axes, and at least one intermediate drum arranged between the first drum and the second drum. No. 3 drum; a first portion wound around the first drum; a second portion wound around the second drum;
It has a third part that is wound around the third drum, and a fourth part that connects the drums, an end of the first part is fixed to the first drum, and a fourth part that connects the drums. a string-like elastic body, the end of which is fixed to the second drum; the first drum, the second drum, and the third drum; and a means for connecting the third drum so that the outer circumferential rotation amount of the third drum is greater than the outer circumferential rotation amount of the first drum; An energy storage device comprising a third drum which is axially movable.
JP14948886U 1986-07-18 1986-10-01 Expired JPH0356680Y2 (en)

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US07/072,736 US4762202A (en) 1986-07-18 1987-07-13 Elastic energy storing device
DE19873723748 DE3723748A1 (en) 1986-07-18 1987-07-17 ELASTIC ENERGY STORAGE

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Publications (2)

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