(57)【要約】      （修正有）【課題】外部から出力軸に加わる負荷が変動しても、回転力を安定して供給することのできる動力伝達機構を提供する。【解決手段】入力軸１１に入力された回転力を出力軸３０から外部に出力する動力伝達機構１００において、前記入力軸１１はクランクシャフト１０に設けられ、一体で回転するフライホイール１２が設けられるとともに、複数のクランクピン１３が設けられ、前記出力軸３０は、前記クランクシャフト１０の回転中心と略平行に配置されて複数のリンク機構２０を介して前記クランクシャフト１０に接続され、前記クランクピン１３に回転自在に取り付けられた第１リンク２１と、一端が当該第１リンク２１に揺動自在に取り付けられるとともに、他端がクラッチ機構２３を介して前記出力軸３０に揺動自在に取り付けられた第２リンク２２とを有し、前記クラッチ機構２３は、前記第２リンク２２の揺動により前記出力軸３０を１方向にのみ回転させる。【選択図】図１
2010230141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸に入力された回転力を出力軸から外部に出力する動力伝達機構において、
前記入力軸はクランクシャフトに設けられ、
当該クランクシャフトは、一体で回転するフライホイールが設けられるとともに、回転中心に沿って配列された複数のクランクピンが設けられ、
前記出力軸は、前記クランクシャフトの回転中心と略平行に配置されて複数のリンク機構を介して前記クランクシャフトに接続され、
前記リンク機構の各々は、前記クランクピンに回転自在に取り付けられた第１リンクと、一端が当該第１リンクに揺動自在に取り付けられるとともに、他端がクラッチ機構を介して前記出力軸に揺動自在に取り付けられた第２リンクとを有し、
前記クラッチ機構は、前記第２リンクの揺動により前記出力軸を１方向にのみ回転させることを特徴とする動力伝達機構。
【請求項２】
請求項１に記載の動力伝達機構において、
前記複数のリンク機構は、それぞれ交互に前記出力軸を回転させることを特徴とする動力伝達機構。
【請求項３】
請求項１または２に記載の動力伝達機構において、
３つ以上の前記リンク機構を有し、前記クランクシャフトが回転する際に、常にいずれかの前記リンク機構が前記出力軸を回転させることを特徴とする動力伝達機構。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の動力伝達機構において、
前記クランクシャフトは、複数の前記フライホイールを備え、前記クランクピンは、隣り合う前記フライホイールに両端が取り付けられたことを特徴とする動力伝達機構。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の動力伝達機構において、
前記クランクシャフトは、前記クランクピンと前記フライホイールとが交互に設けられたことを特徴とする動力伝達機構。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の動力伝達機構において、
前記第２リンクは、前記第１リンクよりも長く設けられたことを特徴とする動力伝達機構。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の動力伝達機構において、
前記クランクピンは、前記クランクシャフトの回転中心と重なって配置されたことを特徴とする動力伝達機構。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の動力伝達機構において、
前記クランクシャフトは、前記フライホイール及び前記クランクピンを貫通する貫通孔が回転中心に形成され、当該貫通孔は、前記クランクシャフトの一端から他端にかけて中心軸が挿入されたことを特徴とする
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の動力伝達機構において、
前記クラッチ機構は、ワンウェイクラッチであることを特徴とする動力伝達機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力軸に入力された回転力を出力軸から外部に出力する動力伝達機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入力軸に入力された回転力を出力軸から外部に出力する動力伝達機構が知られている。この種の動力伝達機構では、その用途によっては、入力軸から入力された回転力が、出力軸から外部に出力される際に回転力が安定していることが望まれている。
【０００３】
この種の動力伝達機構は、主に歯車等を用いており、歯車等の製作精度による影響を受けてしまうため、入力軸から入力された回転力が一定であっても、出力軸から外部に出力する際に回転力を安定させることは困難であった。したがって、歯車等の製作精度により生じる回転ムラ、トルクムラ等を低減させるために、歯車どうしの回転軸の軸間距離を制御する動力伝達機構が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１２４１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の構成では、歯車等の製作精度により生じる回転ムラ、トルクムラ等を防止できても、外部から出力軸に加わる負荷による影響は防止することができなかった。動力伝達機構は、出力軸の回転力を利用して動作する装置等が接続されるが、これらの装置等は動作に応じて出力軸に与える負荷が変動してしまうため、出力軸の回転力を安定させることは困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解決し、外部から出力軸に加わる負荷が変動しても、回転力を安定して供給することのできる動力伝達機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、入力軸に入力された回転力を出力軸から外部に出力する動力伝達機構において、前記入力軸はクランクシャフトに設けられ、当該クランクシャフトは、一体で回転するフライホイールが設けられるとともに、回転中心に沿って配列された複数のクランクピンが設けられ、前記出力軸は、前記クランクシャフトの回転中心と略平行に配置されて複数のリンク機構を介して前記クランクシャフトに接続され、前記リンク機構の各々は、前記クランクピンに回転自在に取り付けられた第１リンクと、一端が当該第１リンクに揺動自在に取り付けられるとともに、他端がクラッチ機構を介して前記出力軸に揺動自在に取り付けられた第２リンクとを有し、前記クラッチ機構は、前記第２リンクの揺動により前記出力軸を１方向にのみ回転させることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、外部から出力軸に加わった力は、減速機としてのリンク機構によってクランクシャフトに影響を与え難く、かつ、クランクシャフトの回転力は、フライホイールによって略一定に保たれる。このため、動力伝達機構は、接続された外部の装置から出力軸に加わる負荷が変動しても、回転力を安定して供給することができる。
【０００９】
また、この場合において、前記複数のリンク機構は、それぞれ交互に前記出力軸を回転させてもよい。３つ以上の前記リンク機構を有し、前記クランクシャフトが回転する際に、常にいずれかの前記リンク機構が前記出力軸を回転させてもよい。前記クランクシャフトは、複数の前記フライホイールを備え、前記クランクピンは、隣り合う前記フライホイールに両端が取り付けられていてもよい。前記クランクシャフトは、前記クランクピンと前記フライホイールとが交互に設けられていてもよい。前記第２リンクは、前記第１リンクよりも長くていてもよい。前記クランクピンは、前記クランクシャフトの回転中心と重なって配置されていてもよい。前記クランクシャフトは、前記フライホイール及び前記クランクピンを貫通する貫通孔が回転中心に形成され、当該貫通孔は、前記クランクシャフトの一端から他端にかけて中心軸が挿入されていてもよい。前記クラッチ機構は、ワンウェイクラッチであってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、外部から出力軸に加わる負荷が変動しても、回転力を安定して供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る動力伝達機構示す正面図である。
【図２】リンク機構を示す模式図である。
【図３】動力伝達機構を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係る動力伝達機構について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態における動力伝達機構を示す正面図である。
【００１４】
動力伝達機構１００は、クランクシャフト１０と、４つのリンク機構２０と、出力軸３０と、クランクシャフト１０に接続されたモータ４０とを備えている。これらクランクシャフト１０、リンク機構２０、出力軸３０及びモータ４０は、筐体５０に取り付けられている。
【００１５】
筐体５０は、対向する一対の側壁５１，５２が略平行に配置されており、これら側壁５１，５２に対して垂直方向に貫通して、クランクシャフト１０と出力軸３０とが回転自在に取り付けられている。なお、本実施形態では、クランクシャフト１０が筐体５０の下部に、出力軸３０が筐体５０の上部にそれぞれ配置されている。
【００１６】
モータ４０は、側壁５１に取り付けられ、出力端にプーリ４１が取り付けられている。
【００１７】
クランクシャフト１０は、入力軸１１と、５つのフライホイール１２と、４つのクランクピン１３と中心軸１５とを備えている。このクランクシャフト１０は、フライホイール１２とクランクピン１３とが交互に設けられている。
【００１８】
入力軸１１は、クランクシャフト１０の一端に設けられ、側壁５１の外側に突出してプーリ１４が取り付けられている。このプーリ１４は、モータ４０のプーリ４１とともにＶベルト４２が掛けられ、モータ４０の回転力が伝達されるようになっている。
【００１９】
側壁５１と側壁５２との間には、５つのフライホイール１２が入力軸１１と略同軸で略等間隔に配置されている。隣り合うフライホイール１２どうしの間には、それぞれクランクピン１３が挟み込まれるように取り付けられている。これらクランクピン１３は、フライホイール１２よりも小径に形成されている。なお、本実施形態におけるクランクピン１３は、クランクシャフト１０の回転中心と重なった位置に配置されている。クランクシャフト１０は、フライホイール１２及びクランクピン１３が一体で回転するように設けられている。
【００２０】
クランクシャフト１０は、側壁５１から突出する一端から側壁５２から突出する他端に掛けて一直線に入力軸１１、各フライホイール１２及び各クランクピン１３を貫通する貫通孔１０ａが形成されている。この貫通孔１０ａには、クランクシャフト１０の一端から他端に掛けて、中心軸１５が密接して挿入されている。これにより、クランクシャフト１０は、フライホイール１２やクランクピン１３が遠心力方向にぶれ難く、高い強度を有している。なお、中心軸１５は、ランクシャフト１０の両端でねじ止めされていてもよい。
【００２１】
各クランクピン１３は、隣り合うフライホイール１２の対向面に、両端が取り付けられている。各クランクピン１３は、クランクシャフト１０の回転中心から略等距離に設けられ、それぞれ回転中心の周りに略同じ角度だけ間隔を開けて設けられている。すなわち、４つのクランクピン１３を備えたクランクシャフト１０では、入力軸１１側からクランクシャフト１０の回転中心に沿って見たときに、回転中心を中心に９０度ずつそれぞれずれた位置に配置されている。
【００２２】
各クランクピン１３は、クランクシャフト１０の回転中心と重なって配置されている。これにより、クランクピン１３の軸心は、クランクシャフト１０の回転中心近傍を回転するため、クランクシャフト１０が１回転したときの第１リンク２１の移動範囲は狭くなっている。これに伴い、第２リンク２２が出力軸３０を中心に揺動する範囲も狭くなっている。従って、クランクシャフト１０が１回転したときに第２リンク２２が揺動する範囲が狭いため、出力軸３０が１回転するのにより多くのクランクシャフト１０の回転を要する。これにより、リンク機構２０が１回揺動したときに出力軸３０が回転する量は少ないため、第２リンク２２の揺動速度が完全に一定でなくても揺動速度の変動による影響は少なく、出力軸３０自体の回転速度を略一定に保つことができる。
【００２３】
リンク機構２０は、それぞれ第１リンク２１と、第２リンク２２と、ワンウェイクラッチ（クラッチ機構）２３とを備えている。リンク機構２０は、クランクシャフト１０と出力軸３０とを接続して、クランクシャフト１０の回転運動を出力軸３０に伝達させる。
【００２４】
第１リンク２１は、一端がボールベアリングを介してクランクピン１３に回転自在に取り付けられている。この第１リンク２１の他端は、クランクシャフト１０の回転中心と略平行に貫通する貫通孔が形成されている。
【００２５】
第２リンク２２は、第１リンク２１よりも長く形成されている。第２リンク２２は、一端が二股に分かれた二股部２２ａで第１リンク２１を貫通孔の位置で挟み込んでいる。第１リンクの貫通孔には、リンク軸２４が貫通しており、このリンク軸は両端が第２リンク２２の二股部２２ａを貫通して取り付けられている。これにより、第２リンク２２は、リンク軸２４を中心にして第１リンク２１に対して揺動自在に取り付けられている。
【００２６】
第２リンク２２の他端には、ワンウェイクラッチ２３が一体に取り付けられている。なお、本実施形態では、各ワンウェイクラッチ２３は、出力軸３０の軸心に沿ってそれぞれ３列のクラッチ構造を備えている。これにより、出力軸３０に取り付けられたワンウェイクラッチ２３は、第２リンクが出力軸３０を中心に一方の方向に揺動したときには、出力軸３０に固定されて位置関係がずれることなく一体で回転移動する。一方、ワンウェイクラッチ２３は、第２リンクが逆方向に揺動したときには、出力軸３０に対する固定が解除されて別個に移動する。すなわち、ワンウェイクラッチ２３は、第２リンクが一方の方向に揺動したときにのみ出力軸３０を回転させるように設けられており、出力軸を１方向にのみ回転させるように設けられている。
【００２７】
出力軸３０は、クランクシャフト１０の回転中心と略平行に配置され、側壁５２の外側にある端部に歯車３１が取り付けられている。この歯車３１により、動力伝達機構１００は、外部の装置等に回転力を出力することができるように設けられている。
【００２８】
図２（ａ）乃至図２（ｄ）は、リンク機構の動作を示す模式図である。
【００２９】
４つのリンク機構２０は、例えば、いずれかのリンク機構２０が図２（ａ）で示す状態にある場合には、残りの３つのリンク機構２０は、それぞれ図２（ｂ）乃至図２（ｄ）で示すいずれかの異なる状態にある。例えば、各リンク機構２０が、クランクシャフト１０の入力軸１１側から順番に、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）、図２（ｄ）の状態になっている。
【００３０】
図中矢印Ｒで示す時計回りの方向にクランクシャフト１０が回転すると、９０度回転したところで、各リンク機構２０は、クランクシャフト１０の入力軸１１側から順番に、図２（ｂ）、図２（ｃ）、図２（ｄ）、図２（ａ）の状態になる。
【００３１】
さらに、クランクシャフト１０が矢印Ｒ方向に９０度回転すると、各リンク機構２０は、クランクシャフト１０の入力軸１１側から順番に、図２（ｃ）、図２（ｄ）、図２（ａ）、図２（ｂ）の状態になる。
【００３２】
またさらに、クランクシャフト１０が矢印Ｒ方向に９０度回転すると、各リンク機構２０は、クランクシャフト１０の入力軸１１側から順番に、図２（ｄ）、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）の状態となり、さらに９０度回転すると最初の状態に戻って同様の一連の動作が繰り返される。これら一連の動作により、リンク機構２０の第２リンク２２は、出力軸３０を軸として図中矢印Ｓで示す方向に揺動するようになっている。
【００３３】
動力伝達機構１００は、図２（ｃ）の状態から図２（ｄ）の状態を経て図２（ａ）の状態に移行する過程において、出力軸３０を矢印Ｒ方向に回転させている。すなわち、リンク機構２０の各々は、それぞれ交互に出力軸３０を回転させている。これにより、動力伝達機構１００は、クランクシャフト１０が回転する際に、常にいずれかのリンク機構２０が、出力軸３０を矢印Ｒ方向に回転させる図２（ｄ）の状態の過程にあることにより、常に出力軸３０にトルクを付与して出力軸３０を回転させている。
【００３４】
図３は、動力伝達機構を示す斜視図である。
【００３５】
図３の矢印Ｒ方向にモータ４０が回転すると、モータ４０の回転力は、Ｖベルト４２（図１参照）を介してクランクシャフト１０の入力軸１１（図１参照）に伝達される。
【００３６】
入力軸１１に回転力が伝達されると、クランクシャフト１０は、フライホイール１２により略一定の回転数で矢印Ｒ方向に回転する。
【００３７】
クランクシャフト１０が回転すると、リンク機構２０は、第２リンク２２が矢印Ｓで示す方向に揺動し、ワンウェイクラッチ２３を介して出力軸３０を矢印Ｒで示す方向に回転させる。このとき、リンク機構２０は、第２リンク２２が矢印Ｓ方向に移動した角度と略同じ角度だけ回転軸３０を回転させる。これにより、入力軸１１から入力された回転力は減速され、出力軸３０の歯車３１に接続された外部の装置に略一定の回転力で伝達される。
【００３８】
本実施形態では、動力伝達機構１００は、クランクシャフト１０がフライホイール１２及びクランクピン１３と一体で回転し、クランクピン１３に取り付けられた第１リンク２１と第１リンク２１に取り付けられた第２リンク２２とを有する複数のリンク機構２０がワンウェイクラッチ２３を介して順次出力軸３０を少しずつ回転させる。これにより、外部から出力軸３０に加わった力は、減速機としてのリンク機構２０によってクランクシャフト１０に影響を与え難く、かつ、クランクシャフト１０の回転力は、フライホイール１２によって略一定に保たれる。このため、動力伝達機構１００は、接続された外部の装置から出力軸３０に加わる負荷が変動しても、回転力を安定して供給することができる。このとき、動力伝達機構１００は、入力軸１１から出力軸３０に回転力を減速させて伝達するのに、大きな直径の歯車等を用いる必要がないため、省スペースであり、狭い場所にも設置可能である。
【００３９】
また、動力伝達機構１００は、外部から出力軸３０に加わった力の影響を受け難いため、クランクシャフト１０の入力軸１１にモータ４０を接続した場合に、外部から出力軸３０に加わる負荷に関わらず、モータ４０を最も効率の良い回転数で安定して駆動させることができ、モータ４０を含めた装置全体としての効率を向上させることができる。
【００４０】
さらに、動力伝達機構１００は、４つのリンク機構２０が順次出力軸３０を回転させており、常にいずれかのリンク機構２０が出力軸３０にトルクを付与している。これにより、動力伝達機構１００は、常に出力軸３０を回転させ続けることができるため、バックラッシュを生じるワンウェイクラッチ２３を用いた場合であっても、出力を安定して供給することができる。
【００４１】
以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。上記実施形態では、動力伝達機構１００は、４つのリンク機構２０を備えているが、これに限定されず、常に少なくともいずれかのリンク機構が出力軸にトルクを付与する構成であれば、４つ以外の複数のリンク機構を備えていてもよい。
【００４２】
また、上記実施形態では、リンク機構２０は、ワンウェイクラッチ２３により出力軸３０を回転させているが、これに限定されず、出力軸３０を一方向にのみ回転させる機構であれば、その他のクラッチ機構を用いてもよい。
【００４３】
さらに、上記実施形態では、動力伝達機構１００は、矢印Ｒ方向に出力軸３０が回転するように設けられているが、これに限定されず、矢印Ｒ方向とは逆方向に出力軸が回転するように設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１０    クランクシャフト
１０ａ  貫通孔
１１    入力軸
１２    フライホイール
１３    クランクピン
１４    プーリ
１５    中心軸
２０    リンク機構
２１    第１リンク
２２    第２リンク
２２ａ  二股部
２３    ワンウェイクラッチ（クラッチ機構）
２４    リンク軸
３０    出力軸
４０    モータ
４１    プーリ
４２    Ｖベルト
５０    筐体
５１    側壁
５２    側壁
１００    動力伝達機構
【図１】
2010230141.tif 000003
【図２】
2010230141.tif 000004
【図３】
2010230141.tif 000005