JPH11182539A - 回転摩擦装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 常に安定した抵抗力を発生させることができ
るとともに、構造の簡素化を図ることのできる回転摩擦
装置を提供する。 【構成】 回転体１を軸方向の荷重Ｆを加えた状態で回
転させると、各ローラ２が回転体１及び受動体３に接し
ながら転動する。その際、各ローラ２は、回転体１の回
転軌道に対して角度だけ傾斜した方向に転動しようとす
るが、受動体３の各溝３ａに拘束されているため、回転
体１の回転軌道に沿って移動する。これにより、各ロー
ラ２と回転体１及び受動体３との間に軸方向の荷重に比
例した摩擦力が発生する。この場合、各ローラ２は受動
体３の各溝３ａに保持されるので、各ローラ２を保持す
るための部品を別途必要とすることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種機械の回転運動に
摩擦力による任意の抵抗を付与する機構として利用され
る回転摩擦装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、機械要素の一つとして知られる
軸受は、可動側の部材を潤滑油を介して支持するように
した滑り軸受と、可動側の部材をボールやローラを介し
て支持するようにした転がり軸受とに大別されるが、こ
れらは何れも可動側の部材を常に円滑に運動させるよう
にしたものであり、各部材間の摩擦抵抗を可能な限り小
さくすることを目的としている。従って、従来の軸受
は、運動する部材に抵抗を与えて動力を制御するもので
はないので、可動側の部材の運動速度を一定に規制した
い場合には、ショックアブソーバやダンパ等の減衰装置
を別途追加しなければならなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、潤滑油を用
いた滑り軸受においては、各部材間に潤滑油が理想的な
状態で介在していれば摩擦抵抗を極めて少なくすること
ができるが、低速度や高荷重においては滑り合う二つの
面の間の油膜が損なわれ、その結果、静摩擦と動摩擦が
間欠的に作用して摩擦力が極めて不安定になり、いわゆ
るスティック・スリップを生じ易いという欠点があっ
た。

【０００４】そこで、特別な機構を追加することなく運
動速度を一定に規制することができ、しかも常に安定し
た抵抗力を発生させ、これを容易に制御できるようにし
たものとして、特開平８−７４８４３号公報に記載され
た回転摩擦装置が出願人によって提案されている。

【０００５】この回転摩擦装置では、互いに対向して配
置された回転体と受動体との間に複数のローラを介在さ
せ、各ローラの転動軸を回転体の回転軸を含む平面に対
して所定の角度をなすように傾斜させることにより、回
転体及び受動体に軸方向の荷重を加えて各ローラに接触
させながら回転させると、各ローラが転動しながら滑り
摩擦を生じ、回転体の回転運動に対して常に安定した抵
抗力が発生するようになっている。

【０００６】本発明は前記回転摩擦装置の改良に関する
ものであり、その目的とするところは、常に安定した抵
抗力を発生させることができるとともに、構造の簡素化
を図ることのできる回転摩擦装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、請求項１では、軸心を中心に回転する回転
体と、回転体の回転軌道に沿って互いに間隔をおいて配
列された多数のローラと、各ローラを間にして回転体と
軸方向に対向する受動体と、受動体または回転体に各ロ
ーラをそれぞれ転動自在に保持する保持手段とを備え、
各ローラをその転動軸が回転体の回転軸を含む平面に対
して所定の角度をなすように傾斜させて配置している。
これにより、回転体を各ローラに接触させながら回転さ
せると、各ローラが回転体の回転軌道に対して所定角度
だけ傾斜した方向に転動しようとするが、各ローラは保
持手段によって受動体または回転体に拘束されているた
め、回転体の回転軌道に沿って移動する。これにより、
各ローラと回転体との間に軸方向の荷重に比例した摩擦
力が発生し、常に安定した抵抗力が得られる。また、各
ローラは保持手段によって受動体または回転体に保持さ
れていることから、各ローラを保持するための部品を別
途必要とすることがない。

【０００８】また、請求項２では、請求項１記載の回転
摩擦装置において、前記保持手段を各ローラを収容する
複数の溝によって形成している。これにより、請求項１
の作用に加え、各ローラが溝に収容されることによって
受動体に保持されることから、保持手段を簡単な構造に
よって構成することができる。

【０００９】また、請求項３では、請求項１または２記
載の回転摩擦装置において、前記各ローラを回転体の回
転方向に対して所定角度だけ傾動可能に設け、各ローラ
の傾動角度を、各ローラの転動軸が回転体の回転軸を含
む平面に対してなす角度が回転体の一方の回転方向及び
他方の回転方向においてそれぞれ異なるように設定して
いる。これにより、請求項１または２の作用に加え、回
転体が一方の回転方向に回転するときと、他方の回転方
向に回転するときでは、それぞれ各ローラの転動軸が回
転体の回転軸を含む平面に対してなす角度が異なること
から、各回転体の回転方向によってそれぞれ異なった大
きさの摩擦抵抗が発生する。

【００１０】また、請求項４では、請求項１記載の回転
摩擦装置において、前記保持手段を、前記各ローラの軸
方向両端に設けられた支軸と、各ローラの支軸を回動自
在に支持する支持機構とから構成している。これによ
り、請求項１の作用に加え、各ローラの支軸が支持機構
に回動自在に支持されることから、保持手段を確実な構
造によって構成することができる。

【００１１】また、請求項５では、請求項１、２、３ま
たは４記載の回転摩擦装置において、前記各ローラの周
面を摩擦係数の高い材質によって形成している。これに
より、請求項１、２、３または４の作用に加え、各ロー
ラと回転体との摩擦抵抗が増大する。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１乃至図４は本発明の第１の実
施形態を示すもので、図１は回転摩擦装置の分解斜視
図、図２(a) はその径方向の断面を示す要部拡大図、図
２(b) はその軸方向から見た要部拡大図、図３及び図４
はその動作説明図である。

【００１３】この回転摩擦装置は、軸心を中心に回転す
る回転体１と、回転体１の回転軌道に沿って配列された
多数のローラ２と、各ローラ２を間にして回転体１に軸
方向に対向する受動体３とから構成されている。尚、こ
れらは回転摩擦装置を構成する最小限の部材であり、実
際には回転体１及び受動体３は同軸状態を保つように図
示しないハウジング等に組付けられる。また、回転体１
は図示しない駆動軸等に連結され、受動体３は回転体１
とは別の駆動軸等に連結されたり、或いは非回転状態に
固定される。

【００１４】回転体１は環状に形成され、受動体３と対
向する一端面を平面状に形成されている。尚、本実施例
では回転摩擦装置の構造及び動作についてのみ説明する
関係上、回転体１は簡略した形状によって示す。

【００１５】各ローラ２は軸方向に一様に延びる円柱形
状をなし、回転体１の周方向に等間隔で配列されてい
る。

【００１６】受動体３は環状に形成され、回転体１と対
向する一端面を平面状に形成されている。尚、受動体３
についても回転体１と同様、簡略した形状によって示
す。また、受動体３の一端面には各ローラ２に対応する
多数の溝３ａが設けられ、各溝３ａには各ローラ２が転
動自在に保持されている。この場合、各溝３ａは、図２
(b) に示すように各ローラ２の転動軸Ａが回転体１の回
転軸を含む平面Ｂに対して角度θだけ傾斜するように形
成されている。

【００１７】以上のように構成された回転摩擦装置にお
いては、図３に示すように回転体１を軸方向の荷重Ｆを
加えた状態で回転させると、各ローラ２が回転体１及び
受動体３に接しながら転動する。その際、各ローラ２
は、図４に示すように回転体１の回転軌道に対して角度
θだけ傾斜した方向（一点鎖線方向）に転動しようとす
るが、受動体３の各溝３ａに拘束されているため、回転
体１の回転軌道（実線方向）に沿って移動する。これに
より、各ローラ２と回転体１及び受動体３との間に軸方
向の荷重Ｆに比例した摩擦力が発生する。その際、各ロ
ーラ２は転動しながら滑り摩擦を発生させるので、常に
安定した抵抗力が得られる。また、回転体１の軸方向の
荷重を解除すれば、摩擦力の発生しない状態に任意に得
ることも可能である。

【００１８】このように、本実施形態の回転摩擦装置に
よれば、各ローラ２の転動軸を回転体１の回転軸を含む
平面に対して所定の角度をなすように傾斜させることに
より、各ローラ２を転動させながら滑り摩擦を発生させ
るようにしたので、常に安定した抵抗力を得ることがで
きる。また、各ローラ２は受動体３の各溝３ａに保持さ
れるので、各ローラ２を保持するための部品を別途必要
とすることがなく、構造の簡素化を図ることができる。

【００１９】尚、前記実施形態では各ローラ２を保持す
るための溝３ａを受動体３側に設けたものを示したが、
これを回転体１側に設けることも可能である。

【００２０】図５は本発明の第２の実施形態を示すもの
で、回転摩擦装置の部分正面図である。

【００２１】同図に示す受動体４はローラ５を転動自在
に保持する多数の溝４ａを有し、図示していないが前記
実施形態と同様の回転体に各ローラ５を間にして対向し
ている。各溝４ａは各ローラ５を回転体の回転方向に対
して角度Φだけ傾動可能に形成され、各ローラ５の傾動
角度Φは、回転体の一方の回転方向において各ローラ５
の転動軸Ａが回転体の回転軸を含む平面Ｂに対してなす
角度θ1 と、回転体の他方の回転方向において各ローラ
５の転動軸Ａが平面Ｂに対してなす角度θ2 とがそれぞ
れ異なるように設定されている。

【００２２】以上の構成においては、図５(a) に示すよ
うに回転体が一方の回転方向に回転するときと、図５
(b) に示すように他方の回転方向に回転するときでは、
各ローラ５の転動軸Ａが平面Ｂに対してなす角度θ1 ，
θ2 がそれぞれ異なることから、例えば一方の回転方向
の角度θ1 を他方の回転方向の角度θ2 よりも大きく設
定した場合、摩擦抵抗を一方の回転方向では大きく、他
方の回転方向では小さくすることができる。

【００２３】図６乃至図８は本発明の他の実施形態を示
すもので、図６は回転摩擦装置の要部正面図、図７は図
６のＸ−Ｘ線矢視方向断面図、図８は図６のＹ−Ｙ線矢
視方向断面図である。

【００２４】この回転摩擦装置は、軸心を中心に回転す
る回転体１０と、回転体１０の回転軌道に沿って配列さ
れた多数のローラ１１と、各ローラ２をそれぞれ回動自
在に支持する受動体１２とから構成されている。尚、こ
れらは回転摩擦装置を構成する最小限の部材であり、実
際には回転体１０及び受動体１２は同軸状態を保つよう
に図示しないハウジング等に組付けられる。また、回転
体１０は図示しない駆動軸等に連結され、受動体１２は
回転体１０とは別の駆動軸等に連結されたり、或いは非
回転状態に固定される。

【００２５】回転体１０は一部しか図示していないが環
状に形成され、受動体１２と対向する一端面を平面状に
形成されている。尚、本実施例では回転摩擦装置の構造
及び動作についてのみ説明する関係上、回転体１０は簡
略した形状によって示す。

【００２６】各ローラ１１は軸方向に一様に延びる円柱
形状をなし、その軸方向両端には転動軸をなす支軸１１
ａがそれぞれ突設されている。また、各ローラ１１の周
面は、例えばブレーキパッド等に用いられるような摩擦
係数の高い材質からなる摩擦材１１ｂによって覆われて
いる。

【００２７】受動体１２は環状に形成され、受動体３に
ついても回転体１０と同様、簡略した形状によって示
す。受動体１２の一端面には各ローラ１１をそれぞれ転
動自在に保持する多数のローラ保持部１２ａが設けら
れ、各ローラ保持部１２ａには各ローラ１１の支軸１１
ａが支持機構としてのベアリング１２ｂを介して回動自
在に支持されている。この場合、各ローラ１１は、前記
実施形態と同様、その転動軸が回転体１０の回転軸を含
む平面に対して所定角度だけ傾斜するように保持されて
いる。

【００２８】本実施形態の回転摩擦装置においては、受
動体１２に転動自在に保持された各ローラ１１と回転体
１０とを互いに接触させることにより、前記実施形態と
同様、各ローラ１１と回転体１０との間に摩擦力による
抵抗を発生させることができ、構造の簡素化を図ること
もできる。また、各ローラ１１の周面は摩擦係数の高い
摩擦材１１ｂからなるので、各ローラ１１と回転体１０
との摩擦抵抗が増大し、より強力な抵抗力を得ることが
できる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の回転摩
擦装置によれば、回転運動に対して常に安定した任意の
摩擦力を発生させることができ、しかも摩擦力の大きさ
を容易に制御することができるので、このような動作を
目的とする各種機械、例えばクラッチや制動装置等に有
効に利用することができる。また、構造の簡素化を図る
ことができるので、コスト的にも有利である。

【００３０】また、請求項２の回転摩擦装置によれば、
請求項１の効果に加え、各ローラの保持手段を簡単な構
造によって構成することができるので、実用化に際して
極めて有利である。

【００３１】また、請求項３の回転摩擦装置によれば、
請求項１または２の効果に加え、摩擦抵抗を一方の回転
方向では大きく、他方の回転方向では小さくすることが
できるので、このような動作を必要とする各種機械、例
えば一方向クラッチや扉の自動閉鎖装置等に利用するこ
とができる。

【００３２】また、請求項４の回転摩擦装置によれば、
請求項１の効果に加え、各ローラの保持手段を確実な構
造によって構成することができるので、実用化に際して
極めて有利である。

【００３３】また、請求項５の回転摩擦装置によれば、
請求項１、２、３または４の効果に加え、各ローラと回
転体との摩擦抵抗を増大させることができるので、例え
ば自動車のブレーキなど、強力な制動力を必要とする場
合に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す回転摩擦装置の
分解斜視図

【図２】回転摩擦装置の要部拡大図

【図３】回転摩擦装置の動作説明図

【図４】回転摩擦装置の動作説明図

【図５】本発明の第２の実施形態を示す回転摩擦装置の
部分正面図

【図６】本発明の第３の実施形態を示す回転摩擦装置の
要部正面図

【図７】図６のＸ−Ｘ線矢視方向断面図

【図８】図６のＹ−Ｙ線矢視方向断面図

【符号の説明】

１…回転体、２…ローラ、３…受動体、３ａ…溝、４…
受動体、４ａ…溝、５…ローラ、１０…回転体、１１…
ローラ、１１ｂ…摩擦材、１２…受動体、１１ａ…ロー
ラ保持部。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸心を中心に回転する回転体と、 回転体の回転軌道に沿って互いに間隔をおいて配列され
   た多数のローラと、 各ローラを間にして回転体と軸方向に対向する受動体
   と、 受動体または回転体に各ローラをそれぞれ転動自在に保
   持する保持手段とを備え、 各ローラをその転動軸が回転体の回転軸を含む平面に対
   して所定の角度をなすように傾斜させて配置したことを
   特徴とする回転摩擦装置。
2. 【請求項２】 前記保持手段を各ローラを収容する複数
   の溝によって形成したことを特徴とする請求項１記載の
   回転摩擦装置。
3. 【請求項３】 前記各ローラを回転体の回転方向に対し
   て所定角度だけ傾動可能に設け、 各ローラの傾動角度を、各ローラの転動軸が回転体の回
   転軸を含む平面に対してなす角度が回転体の一方の回転
   方向及び他方の回転方向においてそれぞれ異なるように
   設定したことを特徴とする請求項１または２記載の回転
   摩擦装置。
4. 【請求項４】 前記保持手段を、前記各ローラの軸方向
   両端に設けられた支軸と、各ローラの支軸を回動自在に
   支持する支持機構とから構成したことを特徴とする請求
   項１記載の回転摩擦装置。
5. 【請求項５】 前記各ローラの周面を摩擦係数の高い材
   質によって形成したことを特徴とする請求項１、２、３
   または４記載の回転摩擦装置。