TW438942B - Friction resistance generator - Google Patents

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經濟部中央樣芈局員工消费合作社印裝 r 4389^ 2 Α7 、、'、____ Β7 i、發明説明（1 ) 本發明係關於，被利用作為對各種機器之旋轉運動， 藉摩擦力賦與任意阻力之機構之摩擦阻力產生裝置β 一般習知之機械元件之一之轴承，可分成，介由潤滑 油支撐可動側之構件之滑動轴承，及介由球體或輥子支撐 可動側之構件之滑動軸承兩大類，但均是使可動側之構件 恆常能夠圓滑運動者，而以儘可能使各構件間之摩擦阻力 很小為其目的*因為，傳統之轴枣並不是對運動之構件施 加阻力，以控制動力，因此’欲將可動侧之構件之運動速 度限制成一定大小時，必須另行附設撞擊吸收器或阻尼器 等之衰減裝置》 在使用潤滑油之滑動軸承，若潤滑油以理想狀態夾在 各構件間’便可以將摩擦阻力減到非常低，但在低速度或 高負載時，滑接之兩個面間之油膜會損壞，其結果是會有 間歇性作用之靜摩擦與動摩擦，摩擦力會變得極不穩定， 有很容易發生蝶動（stick slip)現象之缺點。 因此’本案申請人曾提案，例如在曰本專利第28〇1153 號公報所記載之摩擦阻力產生裝置，可以不必追加特別之 機構，便能將運動速度限定在一定大小，而且可恆常產生 穩定之阻力，並能夠很容易加以控制之裝置。 在此摩擦阻力產生裝置，係在相互配置成直徑之方向 面對面之轉動體與從動饉之間，配設多數輥子，使各樓子 之滾轴對包含轉動體之轉軸之平面傾斜成一定之角度，藉 此對轉動艘及從動想加上軸方向之負載*而使各輪子滚動 時，各輥子會一面滾動同時產生滑動摩擦，對轉動體之轉 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-B 線 Γ 4 389 4 2 Α7 五、發明説明（2 ) 動運動產生任意之摩擦阻力。 本發明係關於上述摩擦阻力產生裝置之改良，其目的 在提供，能夠更有效產生穩定之摩擦阻力之摩擦阻力產生 裝置。 經濟部中央樣準局負工消费合作社印策 (請先閲讀背面之注項再填寫本頁) 為了達成上述目的，本案之第丨發明，係在備有：以 轴心為中心轉動之轉動體；沿著轉動體之轉動軌道排列之 多數輥子；置各輥子於中間，直徑之方向面向轉動體之從 動趙；以及’相互分開間隔滾動自如狀保持各報子之保持 體之摩擦阻力產生裝置，令上述各輥子之滾軸對轉動體之 轉軸傾斜一定角度’同時使其傾斜角度較5度為大，較2〇 度為小，並令各輥子之滾軸對包含轉動體之轉軸之平面分 別向同一方向傾斜一定角度，其傾斜角度較25度為大，較 9〇度小。藉此，對轉動體施加軸方向之負載，並令轉動體 接觸於各輥子而轉動’各輥子則在沿著轉動體之轉動軌道 滾動時，由保持體拘束其向轉動體之轉動軌道傾斜之方向 滾動，因此在各輥子與轉動體之間產生摩擦力《這個時候 ’若令轉動體向一個方向轉動，各輥子會企囷向轉動體之 軸方向一方滾動，而令轉動體向另一方向轉動時，各輥子 則會企圖向轉動體之軸方向另一方滾動時，因此，因轉動 體之不同轉動方向而產生不同之摩擦力。這時，因為使各 輥子之滾軸對轉動體之轉軸之傾斜角度較5度為大，較20 度為小，使各輥子之滾轴對包含轉動體之轉轴之平面之傾 斜角度較25度大，較90度為小，因此可恆常產生有效而穩 定之摩擦力。 本紙張尺度適用中國國家捸準（CNS > Α4規格（210 X 297公釐） A7 B7 438942 五、發明説明（3 ) 而第2發明，係在備有：以轴心為中心轉動之轉動體 ;沿著轉動體之轉動軌道排列之多數輥子；置各輥子於中 間，直徑之方向面向轉動體之從動體；以及，相互分開間 隔滾動自如狀保持各輥子之保持體之摩擦阻力產生裝置， 令上述各輥子之滚軸對轉動體之轉軸傾斜一定角度，同時 使其傾斜角度較3度為大，較20度為小，並令各輥子之滾 軸對包含轉動體之轉轴之平面分別以一定個數向相反方向 傾斜一定角度，同時使其傾斜角度較25度為大，較90度為 小。藉此，在轉動體加上轴方向之負載，並使轉動體接觸 於各輥子而轉動，各輥子則在沿著轉動體之轉動軌道滾動 時，由保持體拘束其向轉動體之轉動軌道傾斜之方向滾動 ’因此在各輥子與轉動體之間產生摩擦力》這個時候，若 令轉動體轉動，相互向同一方向傾斜之部分輥子會企圖向 轉動體之軸方向一方滾動’而向另一方傾斜之輥子則欲向 轉動體之轴方向另一方滾動，因此，能夠藉互向反對方向 傾斜之輥子數，任意設定轉動體之各轉動方向之摩擦力之 大小。這時，如果使各輥子之滾轴對轉動體之轉轴之傾斜 角度較3度大’較20度小，並使各輥子之滾軸對包含轉動 體之轉轴之平面之傾斜角度較25度大，較90度小，則可恆 常有效產生穩定之摩擦力》 因此，依據第1及第2發明時，可以有效利用在離合器 或制動裝置等，而且因為構造簡單，可以降低成本，達成 小型化。而第2發明因可以任意設定轉動體在各轉動方向 之摩擦力之大小’因此可依用途廣泛加以應用。 一 一 .1 本紙張尺度適财8111家標準（CNS ) A4規格（加X297公""廣） ^~7一^ --- (请先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ，?τ 線 經濟部中夬梂準局員工消費合作社印製 Γ 4389 4 2 A7 B7 鲤濟部中夬棣準局員工消費合作社印製

而在第2發明，則在轉動趙之周方向交互配置多數， 對包含上述轉動體之轉轴之平面互向相反方向傾斜之輥子 。藉此，令轉動體向任何方向轉動時，均可產生相同之摩 擦力，因此，以這種動作為目的時極為有利。 而在第2發明，因為在轉動體之周方向交互配置多數 ，對包含上述轉動體之轉轴之平面互向相反方向傾斜之親 子，同時，使至少在轉動體之周方向三處’相互以相等間 隔位於周方向之輥子，向其他輥子之反對方向傾斜。藉此 ，可依轉動體之轉動方向分別產生不同之摩擦力，因此， 以這種動作為目的時極為有利。這時因為能使轉動體恆常 穩定轉動，可在實用化時提高可靠性。 而在第1及第2發明，因將上述轉動體及從動體之與輥 子之接觸面’在包含輥子之滾轴之截面，分別對輥子之外 周面成凸狀，因此可減少輥子之轴方向兩端侧之接觸壓力 。又在第1及第2發明，因為將接觸於上述轉動體及從動體 之親子之外周面，在包含輥子之滾軸之裁面，分別對轉動 體及從動逋之接觸面成凸狀，因此可以減小輥子之軸方向 兩端側之接觸壓力。藉此，可以減少對轉動體及從動體之 輥子之軸方向兩端側之接觸壓力，因而得減少輥子之偏摩 損，提高耐久性。 第1圖至第7圖表示本發明之第1實施例。 此摩擦阻力產生裝置係由；以袖心為中心轉動之轉動 艘1 ’·沿著轉動體1之轉動軌道排列之多數輥子2 ;置各較 子2於中間’直徑之方向面向轉動體1之從動體3;以 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線

本紙浪从適财關家縣（CNS) (21Qx297公釐） 經濟部中央標準局負工消費合作社印裝 4 3 894 2 A7 _ _B7_ _____五、發明説明（5 ) 相互分開間隔滾動自如狀保持各輥子2之籠子4，所構成。 再者，此等係構成摩擦阻力產生裝置之最低限度之零件， 實際上，轉動體1及從動體3係分別連結在其他傳動構件等 〇 轉動體1以其轉轴為中心形成為環狀，其外周面形成 有面向從動體3之内側軌道面la。内側軌道面la呈以轉動 體1之轉軸為中心之錐形狀，同時，如第2圖所示，在平行 於轉動體1之轉軸之截面，呈凹狀之曲線。 各輥子2之外周面呈轴方向延伸之同樣之圊柱形狀， 在轉動體1之周方向以相同間隔排列 從動體3以轉動體1之轉轴為中心形成為環狀，其内周 面形成有面向轉動體1之外側轨道面3a*外側軌道面3a呈 以轉動體1之轉轴為中心之錐形狀，同時如第2囷所示，在 平行於轉動體1之轉轴之截面，呈凸狀之曲線》 莜子4以轉動體1之轉軸為中心，形成為環狀，呈沿著 各執道面3、3a彎曲之錐形狀，其厚度較各輥子2之外徑為 小。籠子4設有可以滾動自如狀收容各輥子2之多數之孔4a ’各孔4a係在籠子4之周方向分開相同間隔配置之》而各 孔4a係如第3圖所示，使各輥子2之滚軸分別向同一方向傾 斜。再者，圖上係放大表示籠子4之各孔4a與各輥子2間之 空隙，實際上空隙很小’以免輥子2之傾斜角度改變。 如第4A圖所示，各輥子2之滾轴2a對轉動體1之轉軸lb ’分別有一定之傾斜角度αΐ，同時如第4B圖所示，對包 含轉動體1之轉轴lb之平面，分別有一定之傾斜角度泠i。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -9 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS > A4規格（21〇χ297公釐） d389 4 2 A7 B7 __ 五、發明説明（6 ) 這時’各輥子2之傾斜角度αΐ設定成較5度為大，較20度 為小’傾斜角度召1則較25度為大，較90度為小。再者， 傾斜角度jSl係從垂直於輥子2之滚軸2a之方向所視之角度 〇 在如上述構成之摩擦阻力產生裝置，如第5圖所示， 令轉動體1在施加有轴方向之負載F之狀態下轉動時，各 輥子2則接觸於轉動體丨及從動體3而滾動，籠子4也追隨著 轉動。這時，如第5A®所示，令轉動體1向一個方向轉動 (以下稱作正轉），各輥子2則有由籠子4節制其如围中虚線 箭頭方向所示之轉動體1之軸方向一方，即對轉動軌道傾 斜彡1之方向（轉動體1之口徑變小之方向）轉動之傾向，而 如围中實線箭頭所示，沿著轉動體1之轉動軌道滾動，因 此在各輥子2與轉動體1及從動體3之間產生與軸方向之負 載F成比例之摩擦力。又如第5圖b所示，令轉動體1向另 一方向轉動時（以下稱作反轉），各輥子2則有由籠子4節制 其如圖中虛線箭頭方向所示之轉動體1之轴方向另一方， 即對轉動軌道傾斜角度1之方向（轉動體1之口徑變大之 方向）轉動之傾向’而如圖中實線箭頭所示，沿著轉動體1 之轉動軌道滾動’因此在各輥子2與轉動體1及從動體3之 間產生，與加在轴方向之負載F成比例之摩擦力。這時， 各輥子2係邊滾動邊產生滑動摩擦，因此不會產生靜摩擦 ，恆可獲得動摩擦產生之穩定之阻力，縱使初期產生靜摩 擦，仍會因輥子2之滾動而瞬間轉移成動摩擦β而在轉動 體1正轉時，各挺子2向轉動體1之口徑變小之方向滾動， 本紙張认逋用中國國家標準（CNS ) Α视“ 297公慶） 4389 4 2 A7 B7 五、發明説明（7 ) 反轉時’各輥子2向轉動體1之口徑變大之方向滾動，因此 ’負載F相同時’轉動體1轉動方向不同時，所產生之摩 擦力大小均不一樣。這個時候，正轉之摩擦力較反轉時之 摩擦力為大。再者，若解除轉動體1之軸方向之負載F， 亦可隨意獲得不產生摩擦力之狀態。 申請人曾在傾斜角度α 1從3度到40度，傾斜角度点i 從5度到85度之範圍，藉實驗及理論解析確認各輥子之傾 斜角度α 1、沒1與摩擦轉矩p之關係。 經濟都中央操準局貝工消費合作社印装 亦即’如第6圖所示，轉動饉1正轉時之各輥子之傾斜 角度αΐ在5度以下時，呈現隨著傾斜角度變小，摩擦 轉矩P急激變大之特性，轉動體1與從動體3成為易鎖定之 狀態。同時’若傾斜角度α 1較20度以上，則不論傾斜角 度/5 1之大小如何，均無法獲得實用上有效之值以上之摩 擦轉矩Ρ。另一方面，各輥子之傾斜角度点1較25度為大 時’則除了傾斜角度αΐ在5度以下時，摩擦轉矩Ρ不會顯 現急激之變動，但傾斜角度冷1變成25度以下時，摩擦轉 矩Ρ會大幅度減少，無法獲得實用上有效之值以上之摩擦 轉矩Ρ。又如第7圖所示，轉動體1是反轉時，則會顯現， 不論傾斜角度αΐ多大，若傾斜角度卢1變小，摩擦轉矩Ρ 同樣會減少之特性，但傾斜角度α 1變成20度以上時，則 不論傾斜角度jgl多大，均無法獲得實用上有效之值以上 之摩擦轉矩Ρ»而傾斜角度α 1在20度以下時，若傾斜角 度泠1在25度以下*也是無法獲得實用上有效之值以上之 摩擦轉矩Ρ。再者，對傾斜角度jSl較85度為大時並未實 10 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4現格（210 X 297公釐） A3B9 4. 2

際確認，但依上述實驗資料推測，到傾斜角度召1為9〇度之 摩擦轉矩P應與85度時大致相同。 因此，依據本實施例之摩擦阻力產生裝置時，將多數 輥子2置於尹間，令轉動體1與從動體3成直徑之方向面對面 之架構下，使各輥子2之滾軸對轉動體1之轉軸之角度 較5度為大，較20度為小，同時使各輥子2之滾軸對包含轉 動趙I之平面之角度沒1較25度為大，較90度為小，則可怪 常有效產生穩定之摩擦轉矩而因為可以依轉動趙〗之轉 動方向產生分別不相同之摩擦力，因此，以這種動作為目 的時十分有利。 而上述實施例之架構，第8圖係在第3圖之I-Ι線箭頭方 向之截面圖，即在包含輥子2之轉動軸2a之截面内，若使内 侧軌道面la及外側軌道面3a，軸方向均一接觸在輥子2之外 周面時’輥子2之軸方向兩端側之接觸壓力會比中央側大。 於是如第9圖所示，若令包含輥子2之滾軸之載面内之内側 ^ 軌道面la及外側軌道面3a，分別對輥子2之外周面成凸狀之 ! 曲線形狀，便可以減低輥子2之軸方向兩端之接觸壓力。因 此，將各軌道面1 a、3a之曲線形狀形成為與輥子2之轴方向 ；：： 之接觸壓力會均等之形狀，則可減少輥子2之偏摩損。同時 ；' ’如第10囷所示’將包含輥子2之滾轴之截面内，使内側軌 道面la及外側軌道面3a成直線狀，若使輥子2之外周面對各 /：；. 軌道面la、3a呈凸狀之曲線形狀，仍可獲得與上述同樣之 % 效果。 η 第η圖〜第13圖表示本發明之第2實施例。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 I J I l· I I 訂- ΙΓΙΙ I I I Ϊ I * - — IHII11IIIIII1 — — ——— — — 1 11 經濟部中央標準局貝X消費合作社印製 4389 4 2 a? ___ B7 五、發明説明（9 ) 亦即，本實施例係使各輥子2對包含轉動體1之轉軸之 平面，以相同數目交互向相反方向傾斜》如第12A囷所示 ’各概子2之滚轴2a對轉動體1之轉軸lb分别成一定之傾斜 角度<32，同時如第12B圖所示’對包含轉動體1之轉軸lb 之平面分別成一定之傾斜角度沒2。這時，各報子2之傾斜 角度α 2係設定成較3度為大，較20度為小，傾斜角度卢2 係設定成較25度為大，較90度為小。再者，傾斜角度沒2 係從垂直於輥子2之滾軸2a之方向所視之角度。 由於具有以上所述之架構，上述摩擦阻力產生裳置與 第Ϊ實施例一樣’可以在各輥子2與轉動體1及從動體3之間 ’產生與抽方向之負載F成比例之摩擦力β這時，各耗子 2係對包含轉動體1之轉抽之平面，以相同數目交互向相反 方向傾斜’因此轉動體1向那一個方向轉動，均會產生相 同之摩擦力。 對本實施例’本案申請人曾就傾斜角度α 1從3度至40 度，傾斜角度/5 2從5度至85度之範園，藉實驗及理論解析 來確認各輥子之傾斜角度α2、方2與摩擦轉矩ρ之關係。 亦即’如第13圊所示，不論什麼時候若傾斜角度α2 均較傾斜角度/9 2為小，摩擦轉矩ρ均會一樣減少，但傾 斜角度〇：2較20度大時，則不論彡2之大小如何，均無法獲 得實用上有效之值以上之摩擦轉矩同時，傾斜角度α 2較20度小時，若傾斜角度沒2在25度以下，也無法獲得實 用上有效之值以上之摩擦轉矩！>。再者，雖未實際加以確 認，但若傾斜角度卢2較85度大，依據上述實驗資料推測 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) tr 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210Χ 297公釐） A7 B7 4389 4 2 五、發明說明（10) ，傾斜角度/3 2到90度前之摩擦轉矩P與85度時大致相同。 再者’上述實施例係表示’對包含轉動體1之轉軸之平 面’使同數之輥子交互向相反方向傾斜之情形，但如第14 圈所示’亦可使各不同數目之輥子交互向相反方向傾斜β 這個時候’如第15圖所示，若使至少在轉動體1之周方向三 處’相互位於周方向相等間隔之輥子2(囷f以斜線表示） ，分別向其他輥子2之相反方向傾斜，則可使轉動體1之轉 動穩定下來。 圖式之簡單說明 第1圖係表示本發明第1實施例之摩擦阻力產生裝置之 正面截面圖； 第2圖係摩擦阻力產生裝置之主要部分側面截面圖； 第3囷係輥子及籠子之展開圖； 第4圖係表示輥子之傾斜角度之概要圖； 第5圖係摩擦阻力產生裝置之動作說明圖； 第6圖係表示輥子之傾斜角度與摩擦轉矩之關係之圖； 第7圖係表示輥子之傾斜角度與摩擦轉矩之關係之圖； 第8圖係表示將各軌道面及輥子之外周面形成為直線 狀時之第3圖之I-Ι線箭頭方向截面囷； 第9圖係表示將各軌道面形成為曲線狀之第3圖之I-I 線箭頭方向所視載面圊； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210^ 297公f ) - 13 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·1-------線丨 經濟郤眢慧財產局員工消費合作社印製 43894 2 Α7 __ Β7 五、發明説明（11) 第10囷係表示將輥子之外周面形成為曲線狀之例子之 第3圖之Μ線箭頭方向所示載面圖； 第11圖係表示本發明第2實施例之輥子與籠子之展開闉， 第12圖係表示輥子之傾斜角度之概要圖； 第13圖係表示輥子之傾斜角度與摩擦轉矩之關係之圖 第14圖係表示本發明第2實施例之變形例子之輥子與 籠子之展開圖； 第15圖係表示報子之配置之概要正面圓β 元件標號對照 1…轉動體 2…极子 3…從動體 4…籠子 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 14

Claims (1)

1. 43894 2

   申請專利範圍 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 ,-:負!;·--，'·-.' - .V ' .4·二 1 厂質内會 第88102200號專利申請案申請專利範圍修正本 修正日期：89年〗1月 1· 一種摩擦阻力產生裝置’具有：以軸心為中心轉動之轉 動體；沿該轉動體之轉動軌道排列之多數輥子；在直徑 方向與轉動體相對並將上述各輥子夾在其間之從動體 ，以及，將上述各輥子分隔並加以保持s使其呈可自由 滾動之狀態之保持體；其特徵在於： 該摩擦阻力產生裝置可使上述各輥子之滾軸相對 於轉動體之轉軸傾斜一定角度，同時使該傾斜角度較5 度大，較20度小； 並使各輥子之滾軸相對於包含上述轉動體之轉軸 之平面分別朝同一方向傾斜一定角度，同時使該傾斜角 度較25度大，較90度小。 2. —種摩擦阻力產生裝置，具有：以軸心為 中心 轉動之轉 動體；沿該轉動體之轉動軌道排列之多數輥子；在直徑 之方向與轉動體相對並將上述各輥子夾在其間之從動 艘；以及’將上述各輥子分隔並加以保持，使其呈可自 由滾動之狀態之保持體；其特徵在於： 該摩擦阻力產生裝置可使上述各輥子之滾軸相對 於轉動體之轉軸傾斜一定肖度，同時使該傾斜角度較3 度大，較20度小； 並使各輥子之滾軸相對於包含上述轉動體之轉轴 之平面，每隔一定個數向相反方向傾斜一定角度，同時 使該傾斜角度較25度大，較90度小。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） Μ---I----^-----I---^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 15 4389 4 2 ----~-:、申請專利範圍 8Β8ϋ AKCS •如申請專利範圍第2項之摩擦阻力產生裝置，其特徵在 於： 在轉動體之周方向，交互配置同數目之相對於包含 上述轉動體之轉軸之平面，分別向相反方向傾斜之輥子 〇 4.如申請專利範圍第2項之摩擦阻力產生裝置，其特徵在 於： 在轉動體之周方向交互配置不同數目之相對於包 含上述轉動效之轉轴之平面，互向相反方向傾斜之輕子 :同時 在至少位在轉動體之周方向三處，令相互在周方向 分隔相等間隔之輥子，分別向其他輥子之相反方向傾斜 (靖先閲讀背面之注意?項再填寫本頁) Τ' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5. 如申請專利範圍第1項之摩擦阻力產生裝置，其特徵在 於： 使上述轉動體與從動體與輥子之接觸面，在包含輥 子之滚轴之截面，分別對輥子之外周面呈凸狀。 6. 如令諳專利範圍第丨項之摩擦阻力產生裝置，其特徵在 於： 使接觸於上述轉動體及從動體之輥子之外周面，在 包含輥子之滾軸之截面’分別對轉動體及從動體之接觸 面呈凸狀" 7. 如申請專利範圍第2項之摩擦阻力產生裝置，其特徵在 於： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公爱） 16 A8 B8 C8 D8 438942 六、申請專利範圍 使上述轉動體及從動體與輥子之接觸面，在包含輥 子之滾轴之戴面’分別對報子之外周面呈凸狀。 8，如申請專利範圍第2項之摩擦阻力產生裝置，其特徵在 於： 使接觸於上述轉動體及從動體之輥子之外周面，在 包含輥子之滾轴之截面，分別對轉動體及從動體之接觸 面呈凸狀。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟邨智慧时產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 >： 297公釐） 17