KR20000047367A

KR20000047367A - 마찰저항발생장치

Info

Publication number: KR20000047367A
Application number: KR1019990005586A
Authority: KR
Inventors: 겐지 미무라
Original assignee: 겐지 미무라
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 2000-07-25
Also published as: US6148978A; CN1257972A; DE69909723D1; US6298966B1; EP1013952A1; EP1013952B1; AU1840599A; ID24011A; JP2000186752A; DE69909723T2; TW438942B; CA2262072A1

Abstract

본 발명은, 안정된 마찰저항을 보다 효과적으로 발생시킬 수 있는 마찰저항발생장치를 제공하는 것이다. 즉, 본 발명에서는, 회전체와 수동체를 복수의 롤러를 사이로 하여 지름방향으로 대향시킨 구성에 있어서, 각 롤러의 전동축이 회전체의 회전축에 대하여 이루는 각도를 5°보다 크고 20°보다 작게 함과 동시에, 각 롤러의 전동축이 회전체의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 이루는 각도를 25°보다 크고 90°보다 작게 함으로써, 항상 효과적이고 안정된 마찰력을 발생시킬 수 있다.

Description

마찰저항발생장치{FRICTION RESISTANCE GENERATOR}

본 발명은, 각종 기계의 회전운동에 마찰력에 의한 임의의 저항을 부여하는 기구로서 이용되는 마찰저항발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 기계요소의 하나로서 알려진 베어링은, 가동쪽의 부재를 윤활유를 거쳐 지지하도록 한 미끄럼베어링과, 가동쪽의 부재를 볼이나 롤러를 거쳐 지지하도록 한 구름베어링으로 대별되나, 이들은 모두 가동쪽의 부재를 항상 원활하게 운동시키도록 한 것이며, 각 부재간의 마찰저항을 가능한 한 작게 하는 것을 목적으로 하고 있다. 따라서, 종래의 베어링은, 운동하는 부재에 저항을 부여하여 동력을 제어하는 것은 아니므로, 가동쪽 부재의 운동속도를 일정하게 규제하고 싶은 경우에는 쇼크 업소버나 댐퍼 등의 감쇠장치를 별도 추가해야만 했었다.

그런데, 윤활유를 사용한 미끄럼베어링에 있어서는, 각 부재간에 윤활유가 이상적인 상태로 개재하고 있으면 마찰저항을 매우 적게 할 수 있으나, 저속도나 고하중에 있어서는 서로 미끄러지는 두개의 면 사이의 오일막이 손상되고, 그 결과, 정(靜)마찰과 동(動)마찰이 간헐적으로 작용하여 마찰력이 매우 불안정해져, 소위 스틱슬립이 생기기 쉽다는 결점이 있었다.

그래서, 특별한 기구를 추가하지 않고 운동속도를 일정하게 규제할 수 있고, 또한 항상 안정된 저항력을 발생시키고 이것을 용이하게 제어할 수 있도록 한 것으로서, 예를 들어 일본국 특허 제2801153호 공보에 기재된 마찰저항발생장치가 출원인에 의하여 제안되어 있다.

이 마찰저항발생장치에서는, 서로 지름방향으로 대향하여 배치된 회전체와 수동체 사이에 복수의 롤러를 개재시키고, 각 롤러의 전동(轉動)축을 회전체의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 소정의 각도를 이루도록 경사지게 함으로써, 회전체 및 수동체에 축방향의 하중을 가하여 각 롤러에 접촉시키면서 회전시키면, 각 롤러가 전동하면서 미끄럼마찰이 생기고, 회전체의 회전운동에 대하여 임의의 마찰저항이 발생하도록 되어 있다.

본 발명은 상기 마찰저항발생장치의 개량에 관한 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 안정된 마찰저항을 보다 효과적으로 발생시킬 수 있는 마찰저항발생장치를 제공하는 데에 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 나타낸 마찰저항발생장치의 정면단면도,

도 2는 마찰저항발생장치의 요부 측면단면도,

도 3은 롤러 및 케이지의 전개도,

도 4는 롤러의 경사각을 나타낸 개략도,

도 5는 마찰저항발생장치의 동작설명도,

도 6은 롤러의 경사각과 마찰토오크의 관계를 나타낸 도,

도 7은 롤러의 경사각과 마찰토오크의 관계를 나타낸 도,

도 8은 각 궤도면 및 롤러의 외주면을 직선형상으로 형성한 경우를 나타낸 도 3의 I-I선 화살표방향 단면도,

도 9는 각 궤도면을 곡선형상으로 형성한 예를 나타낸 도 3의 I-I선 화살표방향 단면도,

도 10은 롤러의 외주면을 곡선형상으로 형성한 예를 나타낸 도 3의 I-I선 화살표방향 단면도,

도 11은 본 발명의 제 2 실시예를 나타낸 롤러 및 케이지의 전개도,

도 12는 롤러의 경사각을 나타낸 개략도,

도 13은 롤러의 경사각과 마찰토오크의 관계를 나타낸 도,

도 14는 제 2 실시예의 변형예를 나타낸 롤러 및 케이지의 전개도,

도 15는 롤러의 배치를 나타낸 개략정면도.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 제 1 발명에서는, 축심을 중심으로 회전하는 회전체와, 회전체의 회전궤도를 따라 배열된 다수의 롤러와, 각 롤러를 사이로 하여 회전체에 지름방향으로 대향하는 수동체와, 각 롤러를 서로 간격을 두고 전동 자유롭게 유지하는 유지체를 구비한 마찰저항발생장치에 있어서, 상기한 각 롤러의 전동축을 회전체의 회전축에 대하여 소정의 각도를 이루도록 경사지게 함과 동시에 그 경사각을 5°보다 크고 20°보다 작게 하고, 각 롤러의 전동축을 회전체의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 소정의 각도를 이루도록 각각 동일방향으로 경사지게 함과 동시에 그 경사각을 25°보다 크고 90°보다 작게 하고 있다. 이에 따라, 회전체에 축방향의 하중을 가하여 회전체를 각 롤러에 접촉시키면서 회전시키면, 각 롤러가 회전체의 회전궤도에 대하여 경사진 방향으로 전동하려고 하는 것을 유지체에 의하여 구속되면서 회전체의 회전궤도를 따라 전동하기 때문에, 각 롤러와 회전체 사이에 마찰력이 발생한다. 그 때, 회전체를 한 방향으로 회전시키면 각 롤러가 회전체의 축방향 한쪽으로 전동하려고 하고, 회전체를 다른 방향으로 회전시키면 각 롤러가 회전체의 축방향 다른쪽으로 전동하려고 하기 때문에, 회전체의 회전방향에 따라 각각 다른 마찰력이 발생한다. 이 경우, 각 롤러의 전동축이 회전체의 회전축에 대하여 이루는 경사각을 5°보다 크고 20°보다 작게 하고, 각 롤러의 전동축이 회전체의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 이루는 경사각을 25°보다 크고 90°보다 작게 함으로써, 항상 효과적이고 안정된 마찰력이 발생한다.

또, 제 2 발명에서는, 축심을 중심으로 회전하는 회전체와, 회전체의 회전궤도를 따라 배열된 다수의 롤러와, 각 롤러를 사이로 하여 회전체에 지름방향으로 대향하는 수동체와, 각 롤러를 서로 간격을 두고 전동 자유롭게 유지하는 유지체를 구비한 마찰저항발생장치에 있어서, 상기한 각 롤러의 전동축을 회전체의 회전축에 대하여 소정의 각도를 이루도록 경사지게 함과 동시에 그 경사각을 3°보다 크고 20°보다 작게 하고, 각 롤러의 전동축을 회전체의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 소정의 각도를 이루도록 소정 개수씩 반대방향으로 경사지게 함과 동시에 그 경사각을 25°보다 크고 90°보다 작게 하고 있다. 이에 따라, 회전체에 축방향의 하중을 가하여 회전체를 각 롤러에 접촉시키면서 회전시키면, 각 롤러가 회전체의 회전궤도에 대하여 경사진 방향으로 전동하려고 하는 것을 유지체에 의하여 구속되면서 회전체의 회전궤도를 따라 전동하기 때문에, 각 롤러와 회전체 사이에 마찰력이 발생한다. 그 때, 회전체를 회전시키면, 서로 동일방향으로 경사진 일부의 롤러가 회전체의 축방향 한쪽으로 전동하려고 하고, 다른 방향으로 경사진 롤러가 회전체의 축방향 다른쪽으로 전동하려고 하기 때문에, 서로 반대방향으로 경사지는 롤러의 개수에 따라 회전체의 각 회전방향에 있어서의 마찰력의 크기를 임의로 설정하는 것이 가능하다. 이 경우, 각 롤러의 전동축이 회전체의 회전축에 대하여 이루는 경사각을 3°보다 크고 20°보다 작게 하고, 각 롤러의 전동축이 회전체의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 이루는 경사각을 25°보다 크고 90°보다 작게 함으로써, 항상 효과적이고 안정된 마찰력이 발생한다.

따라서, 제 1 및 제 2 발명에 의하면, 클러치나 제동장치 등에 유효하게 이용할 수 있고 또한 구조가 간단하기 때문에 비용의 저감 및 소형화를 도모할 수 있다. 이 경우, 제 2 발명에서는, 회전체의 각 회전방향에 있어서의 마찰력의 크기를 임의로 설정할 수 있으므로, 용도에 따라 광범위하게 적용할 수 있다.

또, 제 2 발명에 있어서, 상기 회전체의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 서로 반대방향으로 경사지는 롤러를 회전체의 둘레방향으로 동일수씩 번갈아 배치하고 있다. 이에 따라, 회전체를 어떤 한 방향으로 회전시킨 경우이더라도 동등한 마찰력을 발생시킬 수 있으므로, 이와 같은 동작을 목적으로 하는 경우에 매우 유리하다.

또, 제 2 발명에 있어서, 상기 회전체의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 서로 반대방향으로 경사지는 롤러를 회전체의 둘레방향으로 다른 개수씩 번갈아 배치함과 동시에, 적어도 회전체의 둘레방향 합계 3개소에 서로 둘레방향으로 등간격으로 위치하는 롤러를 각각 다른 롤러의 반대방향으로 경사지게 하고 있다. 이에 따라, 회전체의 회전방향에 따라 각각 다른 마찰력을 발생시킬 수 있으므로, 이와 같은 동작을 목적으로 하는 경우에 매우 유리하다. 이 경우, 회전체를 항상 안정되게 회전시킬 수 있으므로, 실용화에 있어서의 신뢰성을 높일 수 있다.

또, 제 1 및 2 발명에 있어서, 상기한 회전체 및 수동체에 있어서의 롤러와의 접촉면을, 롤러의 전동축을 포함하는 단면에 있어서 각각 롤러의 외주면에 대하여 볼록형상을 이루도록 형성함으로써, 롤러의 축방향 양 끝단쪽의 접촉압을 감소시키는 것이 가능하다. 또, 제 1 및 2 발명에 있어서, 상기한 회전체 및 수동체에 접촉하는 롤러의 외주면을, 롤러의 전동축을 포함하는 단면에 있어서 각각 회전체 및 수동체의 접촉면에 대하여 볼록형상을 이루도록 형성함으로써, 롤러의 축방향 양 끝단쪽의 접촉압을 감소시키는 것이 가능하다. 이에 따라, 회전체 및 수동체에 대한 롤러의 축방향 양 끝단쪽의 접촉압을 감소시킬 수 있으므로, 롤러의 편(偏)마모를 적게 할 수 있어 내구성의 향상을 도모할 수 있다.

도 1 내지 도 7은 본 발명의 제 1 실시예를 나타낸 것이다.

이 마찰저항발생장치는, 축심을 중심으로 회전하는 회전체(1)와, 회전체(1)의 회전궤도를 따라 배열된 다수의 롤러(2)와, 각 롤러(2)를 사이로 하여 회전체(1)에 지름방향으로 대향하는 수동체(3)와, 각 롤러(2)를 서로 간격을 두고 전동 자유롭게 유지하는 케이지(4)로 구성되어 있다. 또한, 이들은 마찰저항발생장치를 구성하는 최소한의 부품이고, 실제로는 회전체(1) 및 수동체(3)는 각각 다른 전달부재 등에 연결된다.

회전체(1)는 그 회전축을 중심으로 환상으로 형성되고, 그 외주면에는 수동체(3)와 대향하는 안쪽궤도면(1a)이 형성되어 있다. 안쪽궤도면(1a)은 회전체(1)의 회전축을 중심으로 하는 테이퍼형상을 이룸과 동시에, 도 2에 나타낸 바와 같이 회전체(1)의 회전축에 평행한 단면에서는 오목형상의 곡선을 이루도록 형성되어 있다.

각 롤러(2)는 외주면이 축방향으로 균일하게 뻗는 원주(圓柱)형상을 이루고, 회전체(1)의 둘레방향으로 등간격으로 배열되어 있다.

수동체(3)는 회전체(1)의 회전축을 중심으로 환상으로 형성되고, 그 내주면에는 회전체(1)와 대향하는 바깥쪽궤도면(3a)이 형성되어 있다. 바깥쪽궤도면(3a)은 회전체(1)의 회전축을 중심으로 하는 테이퍼형상을 이룸과 동시에, 도 2에 나타낸 바와 같이 회전체(1)의 회전축에 평행한 단면에서는 볼록형상의 곡선을 이루도록 형성되어 있다.

케이지(4)는 회전체(1)의 회전축을 중심으로 환상으로 형성되고, 각 궤도면(1a, 3a)을 따라 만곡한 테이퍼형상을 이룸과 동시에, 그 두께는 각 롤러(2)의 외경보다 작게 형성되어 있다. 케이지(4)에는 각 롤러(2)를 전동 자유롭게 수용하는 다수의 구멍(4a)이 설치되고, 각 구멍(4a)은 케이지(4)의 둘레방향으로 등간격으로 배치되어 있다. 또, 각 구멍(4a)은, 도 3에 나타낸 바와 같이 각 롤러(2)의 전동축이 각각 동일방향으로 경사지도록 형성되어 있다. 또한, 도면에서는 케이지(4)의 각 구멍(4a)과 각 롤러(2)의 간극을 크게 나타냈으나, 실제는 롤러(2)의 경사각이 변하지 않도록 매우 작은 간극으로 형성되어 있다.

도 4a에 나타낸 바와 같이 각 롤러(2)의 전동축(2a)은 회전체(1)의 회전축(1b)에 대하여 각각 소정의 경사각(α1)을 이룸과 동시에, 도 4b에 나타낸 바와 같이 회전체(1)의 회전축(1b)을 포함하는 평면에 대하여 각각 소정의 경사각(β1)을 이룬다. 이 경우, 각 롤러(2)의 경사각(α1)은 5°보다 크고 20°보다 작게 설정되고, 경사각(β1)은 25°보다 크고 90°보다 작게 설정되어 있다. 또한, 경사각(β1)은 롤러(2)의 전동축(2a)에 직교하는 방향에서 본 각도이다.

이상과 같이 구성된 마찰저항발생장치에 있어서는, 도 5에 나타낸 바와 같이 회전체(1)를 축방향의 하중(F)을 가한 상태로 회전시키면, 각 롤러(2)가 회전체(1) 및 수동체(3)에 접하면서 전동하고, 이에 따라 케이지(4)도 회전한다. 그 때, 도 5a에 나타낸 바와 같이 회전체(1)를 한 방향으로 회전시키면[이하, 정(正)회전이라 함], 각 롤러(2)는 회전체(1)의 축방향 한쪽, 즉 도면 중 파선화살표로 나타낸 바와 같이 회전궤도에 대하여 각도(β1)만큼 경사진 방향(회전체 1의 지름이 작아지는 방향)으로 전동하려고 하는 것을 케이지(4)에 의해 규제되면서 도면 중 실선 화살표로 나타낸 바와 같이 회전체(1)의 회전궤도를 따라 전동하기 때문에, 각 롤러(2)와 회전체(1) 및 수동체(3) 사이에 축방향의 하중(F)에 비례한 마찰력이 발생한다. 또, 도 5b에 나타낸 바와 같이 회전체(1)를 다른 방향으로 회전시키면(이하, 역회전이라 함), 각 롤러(2)는 회전체(1)의 축방향 다른쪽, 즉 도면 중 파선화살표로 나타낸 바와 같이 회전궤도에 대하여 각도(β1)만큼 경사진 방향(회전체 1의 지름이 커지는 방향)으로 전동하려고 하는 것을 케이지(4)에 의해 규제되면서 도면 중 실선 화살표로 나타낸 바와 같이 회전체(1)의 회전궤도를 따라 전동하기 때문에, 각 롤러(2)와 회전체(1) 및 수동체(3)와의 사이에 축방향의 하중(F)에 비례한 마찰력이 발생한다. 그 때, 각 롤러(2)는 전동하면서 미끄럼마찰을 발생시키므로, 정(靜)마찰은 발생하지 않고 항상 동(動)마찰에 의한 안정된 저항력이 얻어지며, 가령 초기 단계에서 정마찰이 발생하였다고 하더라도 롤러(2)의 전동에 의하여 순간적으로 동마찰로 이행한다. 또, 회전체(1)의 정회전에서는 각 롤러(2)가 회전체(1)의 지름이 작아지는 방향으로 전동하고, 역회전에서는 각 롤러(2)가 회전체(1)의 지름이 커지는 방향으로 전동하기 때문에, 하중(F)이 동등한 경우이더라도 회전체(1)의 회전방향에 따라 발생하는 마찰력의 크기는 각각 다르다. 이 경우, 정회전에 있어서의 마찰력이 역회전에 있어서의 마찰력보다 커진다. 또한, 회전체(1)의 축방향의 하중(F)을 해제하면, 마찰력이 발생하지 않는 상태를 임의로 얻는 것도 가능하다.

그런데, 출원인은 각 롤러의 경사각(α1, β1)과 마찰토오크(P)의 관계를, 경사각(α1)은 3° 내지 40°, 경사각(β1)은 5° 내지 85°의 범위에 대하여 실험 및 이론해석에 의하여 확인하였다.

즉, 도 6에 나타낸 바와 같이 회전체(1)의 정회전에 있어서의 각 롤러의 경사각(α1)이 5° 이하인 경우에는, 경사각(β1)이 작아짐에 따라 마찰토오크(P)가 급격하게 커지는 특성을 나타내고, 회전체(1)와 수동체(3)가 서로 록하기 쉬운 상태로 된다. 또, 경사각(α1)이 5°보다 큰 경우에는 마찰토오크(P)의 급격한 변동은 나타내지 않게 되나, 경사각(α1)이 20° 이상이 되면 경사각(β1)의 크기에 관계없이 실용상 유효한 값 이상의 마찰토오크(P)가 얻어지지 않게 된다. 한편, 각 롤러의 경사각(β1)이 25°보다 큰 경우에는, 경사각(α1)이 5° 이하인 경우를 제외하고 마찰토오크(P)는 급격한 변동을 나타내지 않으나, 경사각(β1)이 25° 이하로 되면 마찰토오크(P)가 크게 감소하여 실용상 유효한 값 이상의 마찰토오크(P)가 얻어지지 않게 된다. 또, 도 7에 나타낸 바와 같이 회전체(1)가 역회전인 경우에는, 경사각(α1)이 어떤 경우도 경사각(β1)이 작아지면 마찰토오크(P)가 균일하게 감소하는 특성을 나타내나, 경사각(α1)이 20° 이상이 되면 경사각(β1)의 크기에 관계없이 실용상 유효한 값 이상의 마찰토오크(P)가 얻어지지 않게 된다. 또, 경사각(α1)이 20°보다 작은 경우이더라도 경사각(β1)이 25° 이하에서는 실용상 유효한 값 이상의 마찰토오크(P)가 얻어지지 않게 된다. 또한, 경사각(β1)이 85°보다 큰 경우에 대해서는 실제로 확인하고 있지 않으나, 상기 실험데이터에 의하면 경사각(β1)이 90°까지의 마찰토오크(P)는 85°인 경우와 대략 동등해진다고 추측된다.

따라서, 본 실시예의 마찰저항발생장치에 의하면, 회전체(1)와 수동체(3)를 복수의 롤러(2)를 사이로 하여 지름방향으로 대향시킨 구성에 있어서, 각 롤러(2)의 전동축이 회전체(1)의 회전축에 대하여 이루는 각도(α1)를 5°보다 크고 20°보다 작게 함과 동시에, 각 롤러(2)의 전동축이 회전체(1)의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 이루는 각도(β1)를 25°보다 크고 90°보다 작게 함으로써, 항상 효과적이고 안정된 마찰토오크(P)를 발생시킬 수 있다. 또, 회전체(1)의 회전방향에 따라 각각 다른 마찰력을 발생시킬 수 있으므로, 이와 같은 동작을 목적으로 하는 경우에 매우 유리하다.

또, 상기 실시예의 구성에서는, 도 3의 I-I선 화살표방향 단면도, 즉 롤러(2)의 전동축(2a)을 포함하는 단면에 있어서, 안쪽궤도면(1a) 및 바깥쪽궤도면(3a)을 롤러(2)의 외주면에 축방향으로 균일하게 접촉시킨 경우, 롤러(2)의 축방향 양 끝단쪽의 접촉압이 중앙쪽보다 커진다. 그래서, 도 9에 나타낸 바와 같이 롤러(2)의 전동축을 포함하는 단면에 있어서의 안쪽궤도면(1a) 및 바깥쪽궤도면(3a)을 각각 롤러(2)의 외주면에 대하여 볼록형상을 이루는 것과 같은 곡선형상으로 하면, 롤러(2)의 축방향 양 끝단쪽의 접촉압을 감소시킬 수 있다. 따라서, 각 궤도면(1a, 3a)의 곡선형상을 롤러(2)의 축방향의 접촉압이 균등해지도록 형성함으로써, 롤러(2)의 편마모를 적게 할 수 있다. 또, 도 10에 나타낸 바와 같이 롤러(2)의 전동축을 포함하는 단면에 있어서 안쪽궤도면(1a) 및 바깥쪽궤도면(3a)을 직선형상으로 형성한 경우이더라도 롤러(2)의 외주면을 각 궤도면(1a, 3a)에 대하여 볼록형상을 이루는 것과 같은 곡선형상으로 함으로써, 상기와 동등한 효과를 얻을 수 있다.

도 11 내지 도 13은 본 발명의 제 2 실시예를 나타낸 것이다.

즉, 본 실시예에서는 각 롤러(2)를 회전체(1)의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 동일수씩 번갈아 반대방향으로 경사지게 하고 있다. 도 12a에 나타낸 바와 같이 각 롤러(2)의 전동축(2a)은 회전체(1)의 회전축(1b)에 대하여 각각 소정의 경사각(α2)을 이룸과 동시에, 도 12b에 나타낸 바와 같이 회전체(1)의 회전축(1b)을 포함하는 평면에 대하여 각각 소정의 경사각(β2)을 이룬다. 이 경우, 각 롤러(2)의 경사각(α2)은 3°보다 크고 20°보다 작게 설정되고, 경사각(β2)은 25°보다 크고 90°보다 작게 설정되어 있다. 또한, 경사각(β2)은 롤러(2)의 전동축(2a)에 직교하는 방향에서 본 각도이다.

이상의 구성에 의하여, 상기 마찰저항발생장치에 있어서는, 제 1 실시예와 동일하게, 각 롤러(2)와 회전체(1) 및 수동체(3)와의 사이에 축방향의 하중(F)에 비례한 마찰력을 발생시킬 수 있다. 이 경우, 각 롤러(2)는 회전체(1)의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 동일수씩 번갈아 반대방향으로 경사져 있으므로, 회전체(1)의 어떤 회전방향에 있어서도 동등한 마찰력이 발생한다.

본 실시예에 있어서, 출원인은 각 롤러의 경사각(α2, β2)과 마찰토오크(P)의 관계를, 경사각(α2)은 3° 내지 40°, 경사각(β2)은 5° 내지 85°의 범위에 대하여 실험 및 이론해석에 의하여 확인하였다.

즉, 도 13에 나타낸 바와 같이 각 롤러의 경사각(α2)이 어떤 경우도 경사각(β2)이 작아지면 마찰토오크(P)가 균일하게 감소하는 특성을 나타내나, 경사각(α2)이 20° 이상이 되면, 경사각(β2)의 크기에 관계없이 실용상 유효한 값 이상의 마찰토오크(P)가 얻어지지 않게 된다. 또, 경사각(α2)이 20°보다 작은 경우이더라도 경사각(β2)이 25° 이하에서는 실용상 유효한 값 이상의 마찰토오크(P)가 얻어지지 않게 된다. 또한, 경사각(β2)이 85°보다 큰 경우에 대해서는 실제로 확인하고 있지 않으나, 상기 실험데이터에 의하면 경사각(β2)이 90°까지의 마찰토오크(P)는 85°인 경우와 대략 동등해진다고 추측된다.

또한, 상기 실시예에서는 각 롤러(2)를 회전체(1)의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 동일수씩 번갈아 반대방향으로 경사지게 한 경우를 나타냈으나, 도 14에 나타낸 바와 같이 각 롤러(2)를 서로 다른 개수씩 반대방향으로 경사지게 하도록 해도 된다. 이 경우, 도 15에 나타낸 바와 같이 적어도 회전체(1)의 둘레방향 합계 3개소에 서로 둘레방향으로 등간격으로 위치하는 롤러(2)(도면 중 사선으로 표시)를 각각 다른 롤러(2)의 반대방향으로 경사지게 함으로써, 회전체(1)의 회전을 안정시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 청구범위 제 1 항의 마찰저항발생장치에 의하면, 항상 효과적이고 안정된 마찰력을 발생시킬 수 있으므로, 클러치나 제동장치 등에 유효하게 이용할 수 있고, 또한 구조가 간단하기 때문에 비용의 저감 및 소형화를 도모할 수 있다. 이 경우, 회전체의 회전방향에 따라 각각 다른 마찰력을 발생시킬 수 있으므로, 이와 같은 동작을 목적으로 하는 경우에 매우 유리하다.

또, 청구범위 제 2 항의 마찰저항발생장치에 의하면, 청구범위 제 1 항과 동일하게, 항상 효과적이고 안정된 마찰력을 발생시킬 수 있으므로 클러치나 제동장치 등에 유효하게 이용할 수 있고, 또한 구조가 간단하기 때문에 비용의 저감 및 소형화를 도모할 수 있다. 이 경우, 회전체의 각 회전방향에 있어서의 마찰력의 크기를 임의로 설정할 수 있으므로, 용도에 따라 광범위하게 적용할 수 있다.

또, 청구범위 제 3 항의 마찰저항발생장치에 의하면, 청구범위 제 2 항의 효과에 부가하여, 회전체를 어떤 방향으로 회전시킨 경우이더라도 동등한 마찰력을 발생시킬 수 있으므로, 이와 같은 동작을 목적으로 하는 경우에 매우 유리하다.

또, 청구범위 제 4 항의 마찰저항발생장치에 의하면, 청구범위 제 2 항의 효과에 부가하여, 회전체의 회전방향에 따라 각각 다른 마찰력을 발생시킬 수 있으므로, 이와 같은 동작을 목적으로 하는 경우에 매우 유리하다. 이 경우, 회전체를 항상 안정되게 회전할 수 있으므로, 실용화에 있어서의 신뢰성을 높일 수 있다.

또, 청구범위 제 5 항 및 제 6 항의 마찰저항발생장치에 의하면, 청구범위 제 1 항 내지 제 4 항의 효과에 부가하여, 회전체 및 수동체에 대한 롤러의 축방향 양 끝단쪽의 접촉압을 감소시킬 수 있으므로, 롤러의 편마모를 적게 할 수 있고 내구성의 향상을 도모할 수 있다.

Claims

축심을 중심으로 회전하는 회전체와, 회전체의 회전궤도를 따라 배열된 다수의 롤러와, 각 롤러를 사이로 하여 회전체에 지름방향으로 대향하는 수동체와, 각 롤러를 서로 간격을 두고 전동 자유롭게 유지하는 유지체를 구비한 마찰저항발생장치에 있어서,

상기한 각 롤러의 전동축을 회전체의 회전축에 대하여 소정의 각도를 이루도록 경사지게 함과 동시에 그 경사각을 5°보다 크고 20°보다 작게 하고,

각 롤러의 전동축을 회전체의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 소정의 각도를 이루도록 각각 동일방향으로 경사지게 함과 동시에 그 경사각을 25°보다 크고 90°보다 작게 한 것을 특징으로 하는 마찰저항발생장치.
축심을 중심으로 회전하는 회전체와, 회전체의 회전궤도를 따라 배열된 다수의 롤러와, 각 롤러를 사이로 하여 회전체에 지름방향으로 대향하는 수동체와, 각 롤러를 서로 간격을 두고 전동 자유롭게 유지하는 유지체를 구비한 마찰저항발생장치에 있어서,

상기한 각 롤러의 전동축을 회전체의 회전축에 대하여 소정의 각도를 이루도록 경사지게 함과 동시에 그 경사각을 3°보다 크고 20°보다 작게 하고,

각 롤러의 전동축을 회전체의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 소정의 각도를 이루도록 소정 개수씩 반대방향으로 경사지게 함과 동시에 그 경사각을 25°보다 크고 90°보다 작게 한 것을 특징으로 하는 마찰저항발생장치.
제 2 항에 있어서,

상기 회전체의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 서로 반대방향으로 경사지는 롤러를 회전체의 둘레방향으로 동일수씩 번갈아 배치한 것을 특징으로 하는 마찰저항발생장치.
제 2 항에 있어서,

상기 회전체의 회전축을 포함하는 평면에 대하여 서로 반대방향으로 경사지는 롤러를 회전체의 둘레방향으로 다른 개수씩 번갈아 배치함과 동시에,

적어도 회전체의 둘레방향 합계 3개소에 서로 둘레방향으로 등간격으로 위치하는 롤러를 각각 다른 롤러의 반대방향으로 경사지게 한 것을 특징으로 하는 마찰저항발생장치.
제 1 항에 있어서,

상기한 회전체 및 수동체에 있어서의 롤러와의 접촉면을, 롤러의 전동축을 포함하는 단면에 있어서 각각 롤러의 외주면에 대하여 볼록형상을 이루도록 형성한 것을 특징으로 하는 마찰저항발생장치.
제 1 항에 있어서,

상기한 회전체 및 수동체에 접촉하는 롤러의 외주면을, 롤러의 전동축을 포함하는 단면에 있어서 각각 회전체 및 수동체의 접촉면에 대하여 볼록형상을 이루도록 형성한 것을 특징으로 하는 마찰저항발생장치.
제 2 항에 있어서,

상기한 회전체 및 수동체에 있어서의 롤러와의 접촉면을, 롤러의 전동축을 포함하는 단면에 있어서 각각 롤러의 외주면에 대하여 볼록형상을 이루도록 형성한 것을 특징으로 하는 마찰저항발생장치.
제 2 항에 있어서,

상기한 회전체 및 수동체에 접촉하는 롤러의 외주면을, 롤러의 전동축을 포함하는 단면에 있어서 각각 회전체 및 수동체의 접촉면에 대하여 볼록형상을 이루도록 형성한 것을 특징으로 하는 마찰저항발생장치.