(57)【要約】【課題】簡単な構成で外力より大きな出力を得る。【解決手段】所定長さのスライド軸の長さ方向に進退可能な軸受と、前記スライド軸の進退方向と直角な方向の軸を介して前記軸受に軸支された円錘とよりなる錘ユニットと、前記錘ユニットを放射状に等角度間隔で配設し、水平軸に対して回転する所定径の回転板と、前記回転板に対向して、前記回転板の回転に伴って外側に飛び出す円錘を、左右いずれか一方の半分を第１の円弧で支える長径ガイドと、前記左右いずれか他方の半分を前記第１の半径より短い第２の円弧で支え、前記長径ガイドとの円滑性を保った短径ガイドで構成されるガイドと、同芯の中軸と外軸が、相互に一方向に共回りするワンウエイ軸であり、前記中軸の一端が前記回転板にワンウエイで連結されるとともに、他端が駆動モータに連結され、前記外軸の一端が回転板に固定され、他端が負荷に連結され、前記水平軸となる軸ユニットとを備えた回転装置。【選択図】図１
2020094501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定長さのスライド軸の長さ方向に進退可能な軸受と、前記スライド軸の進退方向と直角な方向の軸を介して前記軸受に軸支された円錘とよりなる錘ユニットと、
前記錘ユニットを放射状に等角度間隔で配設し、水平軸に対して回転する所定径の回転板と、
前記回転板に対向して、前記回転板の回転に伴って外側に飛び出す円錘を、左右いずれか一方の半分を第１の円弧で支える長径ガイドと、前記左右いずれか他方の半分を前記第１の半径より短い第２の円弧で支え、前記長径ガイドとの円滑性を保った短径ガイドで構成されるガイドと、
同芯の中軸と外軸が、相互に一方向に共回りするワンウエイ軸であり、前記中軸の一端が前記回転板にワンウエイで連結されるとともに、他端が駆動モータに連結され、前記外軸の一端が回転板に固定され、他端が負荷に連結され、前記水平軸となる軸ユニットと
を備えたことを特徴とする回転装置。
【請求項２】
前記ガイドを回転板の回転による遠心力によって円盤の外方向に飛び出す円錘を回転板の外周側で規制する回転板の外周側に立ち上げた請求項１に記載の回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転装置に関し、特に、初期回転以降の外力の必要のない回転装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
円の中心より偏心した軸を挟んだ両側に、当該軸の放射方向に伸縮可能な錘を配設し、当該錘を前記円に沿って回転させる回転装置が種々提案されている（例えば特開2010-96170）。また、このような装置に更に永久磁石の反発力を併用した装置も提案されている（例えば特許5505749）。
【０００３】
前記特開2010-96170は円軌道の中心を水平方向に偏心した構成であるが、錘の重力による下降軌道は前記軸を中心とする半円とし、上昇軌道はそれより径の短い半円として、２つの錘が上下に位置するときに径が最大、左右に位置するときに径が最小となるように、回転に応じて径が変化する構成した例も見られる（例えば特開2008-45532）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2010-96170号公報
【特許文献２】特許5505749公報
【特許文献３】特開2008-45532号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特開2010-96170号公報、および特許5505749公報に開示された内容は、いずれも偏芯した円軌道上を錘が移動する場合を述べている。また、特開2008-45532公報に開示のないようでは、前記偏芯軌道に代えて、錘の下降域を半円に、上昇域を、前記半円の径より短い径にし、上下端の錘間で径が最大になう構成としている。
【０００６】
元来、錘が最上端から最下端に移動するまでに発生する仕事量と、最下端から最上端に移動するまでに必要な仕事量は、そのルートや形状には関係なく同じであり、上記の先行例のいずれも、このままでは発生するエネルギーはゼロである。しかしながら、各先行例とも新たなエネルギーが発生するような記述があり、認識に誤りがある。
【０００７】
加えて、いずれの先行例も構成が複雑であり、装置全体の重量が大きくなり当然コスト高となる。更に、2010-96170号公報、および特許5505749公報に開示の錘、あるいは錘の保持手段、更に、錘の軌道をガイドするレールほ構成が複雑であり、経年劣化等で交換が必要になった場合に容易に対応できない欠点がある。
【０００８】
本発明は上記従来の事情に鑑みて提案されたものであって、簡単な構造で弱い外力を与えることによって、それ以上のトルクを発生し、さらに、軽量化と低価格化を図ることができる回転装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の回転装置は、以下の錘ユニットと、回転板と、ガイドと、軸ユニットよりなる。
【００１０】
錘ユニットは、所定長さのスライド軸の長さ方向に進退可能な軸受と、前記スライド軸の進退方向と直角な方向の軸を介して前記軸受に軸支された円錘とを備えた構成となっている。
【００１１】
前記回転板は、前記錘ユニットを当該円錘ユニットのスライド軸を放射状に等角度間隔で配設し、水平軸に対して回転する所定径の円盤である。
【００１２】
前記ガイドは、前記回転板に対向して、前記回転板の回転に伴って外側に飛び出す当該回転板上に配設された錘ユニットの円錘の回転中心よりの径を、下降側の径が上昇側の径より長くなる円弧で支えるように構成される。
【００１３】
前記軸ユニットは、同芯の中軸と外軸が、相互に一方向に共回りするワンウエイ軸であり、前記中軸の一端が前記回転板とワンウエイで連結されるとともに、他端が駆動モータに連結され、前記外軸の一端が回転板に固定され、他端が負荷に連結され、前記水平軸となる構成を備えている。
【発明の効果】
【００１４】
上記構成で、円錘を外ガイドに接する程度に、径の長い側が下降域となる方向に予備回転しておくと、下降側と上昇側の径の長さの差に対応するトルクが発生することになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の全体概念図。
【図２】本発明に使用する円錘ユニットの斜視図。
【図３】本発明の回転板に円錘ユニットを配置した状態を示す平面図。
【図４】回転板に対応する側のガイドを示す平面図。
【図５】図４のA‐A断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は本発明の回転装置を示す全体概念図である。図２は本発明に用いる錘ユニットの分解斜視図であり、図３は前記錘ユニットを回転板に配置した状態を示す平面図、図４は前記回転板の対向するガイドを示す図である。
【００１７】
本発明は回転板に錘ユニットが放射状に配置され、当該錘ユニットの円錘の中心よりの径を、下降側と上昇側で変更するとともに、回転板を予備回転させる構成としている。
【００１８】
＜錘ユニット＞
まず、図２に基づいて錘ユニットについて説明する。図２は錘ユニットの分解斜視図である。
【００１９】
所定長さのスライド軸であるＣチャネル１１の長手方向に進退可能に軸受１２が貫挿され、前記Ｃチャンネル１１のスリット１７を介して、前記軸受１２に支持された軸１３が当該Ｃチャンネル１１の外側に前記進退方向と直角に突出される。当該軸１３の突出部には円板状の錘１４（以下円錘という）が、回転自在に取り付けられる。前記軸受１２と前記Ｃチャンネル１１の先端板１１ａの間にバネ１６が挿入されて、前記軸受１２がＣチャンネル１１の後端板１１ｂに軽く抑え付けられた状態を形成する。
【００２０】
なお、図２において前端板１１ａ、後端板１１ｂは、本来Ｃチャンネルの前端と後端を塞いでいるが、ここでは後端板１１ｂを敢て切り離した状態で斜視図としている。
【００２１】
また、前記スライド軸としては、必ずしもＣチャンネルを用いる必要はなく、軸受１２が所定長さの範囲でスライドできる部材であれば足りる。
＜錘ユニットと回転板＞
前記錘ユニット１０は、図３に示すように、回転板２０に複数、等角度間隔（図面上は９０度）に、当該錘ユニットの軸方向（前記進退方向）を放射状（前記前端板１１ａを内側、前記後端板１１ｂを外側）に、後端板１１ｂが回転板２０の中心から所定径の位置にそろうように配設される。
【００２２】
当該回転板２０は水平軸（軸ユニット５０）に、重力方向と平行に取り付けられるが、当該軸ユニット５０と回転板２０との関係は後述する。
【００２３】
＜回転板とガイド＞
図１に示すように、前記軸ユニット５０に取り付けられた状態の回転板２０に対向して固定板４０が配設され、図４に示すように、当該固定板４０に前記円錘１４に対するガイド４１が以下のように配設される。
【００２４】
すなわち、回転板２０の回転によって、前記錘ユニット１０の円錘１４は回転板２０の外側に振り出される。ガイド４１はこのように振り出される円錘１４を外側から受けるように、図５に示すように、前記固定板４０より立ち上げられる。このとき、回転板２０の正面視で、回転板２０の下降側に位置する円錘１４が上昇側に位置する円錘１４に対して回転中心からの径が長くなるようにする。
【００２５】
すなわち、回転板２０の下降域となる側（図３では右側、図４では左側）に位置する円錘１４の回転中心よりの径ｒ1が、上昇域となる側に位置する円錘４１の回転中心よりの径ｒ2より長くなるように、各円錘１４を外側から受け止める構成とする（尚、図４は、固定板４０を裏返した状態を示しているので、図３とは左右が逆になっている）。
【００２６】
もちろん、回転板２０の上下域では前記下降域と上昇域のガイド４１の連続性を保持する形状となっている。また、図３、図４では、回転板２０の下降域の下４５度（図３点線）付近から径が短くなりはじめ、上昇域の上１３５度付近から径が長くなり始めている状態を示している。下降域を過ぎて、最下端を経過してから円錘１４を持ち上げようとするとそれだけ外部からの仕事量が必要となることから、円錘１４が重力の影響下にある下降域の途中で、重力を利用して径を短くしておく趣旨である。
【００２７】
＜軸ユニットと回転板＞
軸ユニット５０は、同軸の中軸と外軸よりなり、当該中軸５１は外軸５２と一方向に共回り、他方向に自由回転となるワンウエイ軸である。
【００２８】
図１に示すように、中軸５１の中心と前記回転板２０の中心が一致され、前記中軸５１の一端５１ａが回転板２０にワンウエイ機構で連結され、当該中軸５１の他端５１ｂは、初期駆動用の駆動モータ（図外）に連結される。更に、前記外軸５２は回転板２０に固定されている。
【００２９】
これによって、中軸５１の一方向への回転は、回転板２０を回転するとともに外軸５２をも回転する。後述するように、外軸５２が中軸５１より早く回転するようになると、当該外軸５２は中軸５１と自由回転することになる。
【００３０】
図１の図面上では、前記錘ユニット１０を配置した回転板２０は１枚しか示していないが、必要に応じた枚数設けることは可能である。
＜回転メカニズム＞
上記構成により、前記中軸５１を前記駆動モータで一方向に駆動すると、回転板２０が回転するとともに、外軸５２も共回りする。
【００３１】
前記駆動モータの回転によって、前記回転板２０に配置された錘ユニット１０の円錘１４が延伸力で外側に飛び出し、ガイド４１に受け止められる。この時点で、円錘１４の回転中心よりの径は、下降側の半周が長く、上昇側半周がそれより短くなる。
【００３２】
このとき、円錘１４の重量をｍ（全円錘で同じ）、対向する１対の円錘１４の長い径をｒ1、短い径をｒ2とすると、回転板２０は前記ｒ1とｒ2の差に相当するトルクを外軸５２に発生することになり、得られる仕事量は半周分の積分値となる。もちろん前記ｒ1、ｒ2は角度によって変化するので、角度に応じた変数としてかつ角加速度を考慮して計算する必要がある。
【００３３】
前記回転板２０の回転が、駆動モータの回転数より少ないときは、駆動モータより与えられる仕事量と、回転板２０の回転によって得られる仕事量の合計が外軸５２より得られることになる。回転板２０の回転数が駆動モータの回転数を上回ると、外軸５１が中軸５１に対して自由回転するので、前記径の差に相当する仕事量が外軸５２の他端のスプロケット５２ｂより得られことになる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
上記したように本発明は、僅かな仕事量を外部から与えることによってそれ以上の仕事量を外部に取り出すことができるので、発電機その他の駆動源として用いることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０・・錘ユニット
１１・・Ｃチャネル
１１ａ・・先端板
１１ｂ・・後端板
１２・・軸受
１３・・軸
１４・・円錘
１６・・バネ
２０・・回転板
４０・・固定板
４１・・ガイド
５０・・軸ユニット
５１・・中軸
５１ａ・・中軸の一端
５１ｂ・・中軸の他端
５２・・外軸
５２ｂ・・スプロケット
【図１】
2020094501.tif 000003
【図２】
2020094501.tif 000004
【図３】
2020094501.tif 000005
【図４】
2020094501.tif 000006
【図５】
2020094501.tif 000007