(57)【要約】【課題】  両側に屈曲可能な屈曲ピンラックを用いた場合に、扉体等の負荷体の引き上げ時等に駆動歯車が屈曲ピンラックに力を加えることによる屈曲ピンラックの曲がりを、効率よく抑制することが可能な動力伝達装置等を提供する【解決手段】  動力伝達装置は、複数の小ラック棒を少なくとも二方向に屈曲可能に連結して形成された屈曲ピンラック５を移動させるものである。動力伝達装置は、小ラック棒の一つに噛合する駆動歯車３と、駆動歯車３に噛合する小ラック棒を、駆動歯車３とは反対側から支持する支持ローラ１１を備える。支持ローラ１１が、駆動歯車３が噛合する小ラック棒を、駆動歯車３の下側から支持することにより、屈曲ピンラック５の曲がりを、効率よく防止することが可能になる。【選択図】  図５
2014084697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の小ラック棒を少なくとも二方向に屈曲可能に連結して形成された屈曲ピンラックに動力を伝達する動力伝達装置を設計する設計装置であって、
前記動力伝達装置は、
前記小ラック棒に噛合して前記屈曲ピンラックを移動させる駆動歯車と、
前記駆動歯車とは反対側から前記駆動歯車が噛合する前記小ラック棒を支持する支持ローラとを備えるものであり、
前記駆動歯車が噛合する前記小ラック棒に対して加える力の圧力角が最大となる位置を分析する圧力角分析手段と、
前記支持ローラの位置を、前記駆動歯車が前記小ラック棒に対して加える最大圧力角の力を受ける位置に決定する支持ローラ位置決定手段を備えることを特徴とする設計装置。
【請求項２】
前記圧力角分析手段は、前記圧力角が最大となる時点での、前記小ラック棒のピンと前記駆動歯車の接触位置を分析し、
前記支持ローラ位置決定手段は、前記屈曲ピンラック全体を前記駆動歯車から遠ざける方向に働く分力を、その発生位置で押さえる位置に、前記支持ローラの位置を決定するものである、請求項１記載の設計装置。
【請求項３】
前記屈曲ピンラックは、一方の端が負荷体に連結されたものであり、
前記動力伝達装置は、
前記駆動歯車とは反対側から前記屈曲ピンラックを支持するサポートローラと、
前記駆動歯車と同じ側から前記屈曲ピンラックを支持する複数のガイドローラをさらに備え、
前記サポートローラの位置を、前記支持ローラよりも前記負荷体が存在しない側に決定するサポートローラ位置決定手段と、
前記ガイドローラの少なくとも一つの位置を、前記駆動歯車よりも前記負荷体が存在する側に決定し、前記ガイドローラの他の少なくとも一つの位置を、前記駆動歯車よりも前記負荷体が存在しない側に決定するガイドローラ位置決定手段を備える請求項１又は２記載の設計装置。
【請求項４】
複数の小ラック棒を少なくとも二方向に屈曲可能に連結して形成された屈曲ピンラックに動力を伝達する動力伝達装置を設計する設計方法であって、
前記動力伝達装置は、
前記小ラック棒に噛合して前記屈曲ピンラックを移動させる駆動歯車と、
前記駆動歯車とは反対側から前記駆動歯車が噛合する前記小ラック棒を支持する支持ローラとを備えるものであり、
圧力角分析手段が、前記駆動歯車が噛合する前記小ラック棒に対して加える力の圧力角が最大となる位置を分析する圧力角分析ステップと、
支持ローラ位置決定手段が、前記支持ローラの位置を、前記駆動歯車が前記小ラック棒に対して加える最大圧力角の力を受ける位置に決定する支持ローラ位置決定ステップを含むことを特徴とする設計方法。
【請求項５】
複数の小ラック棒を少なくとも二方向に屈曲可能に連結して形成された屈曲ピンラックに動力を伝達する動力伝達装置を設計するために、コンピュータを、
前記屈曲ピンラックに動力を伝達するために駆動歯車が噛合する前記小ラック棒に対して加える力の圧力角が最大となる位置を分析する圧力角分析手段と、
前記支持ローラの位置を、前記駆動歯車が前記小ラック棒に対して加える最大圧力角の力を前記駆動歯車とは反対側から受ける位置に決定する支持ローラ位置決定手段として機能させるためのプログラム。
【請求項６】
複数の小ラック棒を少なくとも二方向に屈曲可能に連結して形成された屈曲ピンラックに動力を伝達する動力伝達装置であって、
前記小ラック棒の一つに噛合して前記屈曲ピンラックを移動させる駆動歯車と、
前記駆動歯車が噛合する前記小ラック棒に対して、前記駆動歯車が前記小ラック棒に対して加える最大圧力角の力を受ける位置で前記駆動歯車とは反対側から支持する支持ローラを備える動力伝達装置。
【請求項７】
前記屈曲ピンラックは、一方の端が負荷体に連結されたものであり、
前記屈曲ピンラックのラックピンの少なくとも一つは、他のラックピンよりも直径が大きなものであり、
前記駆動歯車は、
前記負荷体と直径の大きなラックピンとの間のラックピンに噛合するものであり、
前記直径の大きなラックピンによって噛合が阻害されて前記直径の大きなラックピンを超えて噛合しない、請求項６記載の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、設計装置、設計方法、プログラム及び動力伝達装置に関し、特に、複数の小ラック棒を少なくとも二方向に回転可能に鎖状に連結して形成された屈曲ピンラックを移動する動力伝達装置を設計するための設計装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
水門の扉体を開閉する方式の一つに、ラック式がある。これは、一端に扉体が連結されたラック棒を、これに噛み合う駆動歯車を回転させて移動させることにより、水門の扉体を昇降させて開閉するものである。
【０００３】
従来、直線状のラック棒が使用されていた。しかし、直線状のラック棒を使用すると、ラックカバーが直線状に突出することとなる。この場合、落雷を受けやすくなったり、施工に手間を要したりすることとなる。そのため、小ラック棒を鎖状に連結させた屈曲ピンラックを用いて、屈曲させながら上昇させるものがある。
【０００４】
鎖状に連結させた屈曲ピンラックを応用した水門としては、例えば特許文献１に記載されているように、滑りのスライドを用いて、屈曲ピンラックの曲がりを補正したり、ガイドしたりするものが知られている。
【０００５】
また、特許文献２には、一方向曲がり屈曲ピンラックを、支持ローラと２個のガイドローラで補正することによって、屈曲ピンラックの曲がりなく扉体を引き上げるものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実用新案登録第２５４０５４０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７９２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１にあるような滑りのスライドを用いる場合には、特許文献２に記載されているように、強度と精度が必要となり、比較的高価なものとなり、さらに、滑りスライドが長く形成されるために、これが設備設計の制約条件にもなった。
【０００８】
また、特許文献２にあるような一方向曲がり屈曲ピンラックを用いた場合、曲がり方向に制約がある。さらに、小ラック棒を連結する連結ブロックが、曲がりを押さえるために大きな力を受けるため、ラック幅よりも大きな横幅になる。このような制約条件のため、対応できる範囲が制限されることになる。
【０００９】
そこで、本願発明は、屈曲ピンラックが少なくとも二方向に屈曲可能なものであっても、駆動歯車が屈曲ピンラックに与える力を効率よく押さえる支持ローラを設計可能な設計装置等を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明の第１の観点は、複数の小ラック棒を少なくとも二方向に屈曲可能に連結して形成された屈曲ピンラックに動力を伝達する動力伝達装置を設計する設計装置であって、前記動力伝達装置は、前記小ラック棒に噛合して前記屈曲ピンラックを移動させる駆動歯車と、前記駆動歯車とは反対側から前記駆動歯車が噛合する前記小ラック棒を支持する支持ローラとを備えるものであり、前記駆動歯車が噛合する前記小ラック棒に対して加える力の圧力角が最大となる位置を分析する圧力角分析手段と、前記支持ローラの位置を、前記駆動歯車が前記小ラック棒に対して加える最大圧力角の力を受ける位置に決定する支持ローラ位置決定手段を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
本願発明の第２の観点は、第１の観点の設計装置であって、前記圧力角分析手段は、前記圧力角が最大となる時点での、前記小ラック棒のピンと前記駆動歯車の接触位置を分析し、前記支持ローラ位置決定手段は、前記屈曲ピンラック全体を前記駆動歯車から遠ざける方向に働く分力を、その発生位置で押さえる位置に、前記支持ローラの位置を決定するものである。
【００１２】
本願発明の第３の観点は、第１又は第２の観点の設計装置であって、前記屈曲ピンラックは、一方の端が負荷体に連結されたものであり、前記動力伝達装置は、前記駆動歯車とは反対側から前記屈曲ピンラックを支持するサポートローラと、前記駆動歯車と同じ側から前記屈曲ピンラックを支持する複数のガイドローラをさらに備え、前記サポートローラの位置を、前記支持ローラよりも前記負荷体が存在しない側に決定するサポートローラ位置決定手段と、前記ガイドローラの少なくとも一つの位置を、前記駆動歯車よりも前記負荷体が存在する側に決定し、前記ガイドローラの他の少なくとも一つの位置を、前記駆動歯車よりも前記負荷体が存在しない側に決定するガイドローラ位置決定手段を備えるものである。
【００１３】
本願発明の第４の観点は、複数の小ラック棒を少なくとも二方向に屈曲可能に連結して形成された屈曲ピンラックに動力を伝達する動力伝達装置を設計する設計方法であって、前記動力伝達装置は、前記小ラック棒に噛合して前記屈曲ピンラックを移動させる駆動歯車と、前記駆動歯車とは反対側から前記駆動歯車が噛合する前記小ラック棒を支持する支持ローラとを備えるものであり、圧力角分析手段が、前記駆動歯車が噛合する前記小ラック棒に対して加える力の圧力角が最大となる位置を分析する圧力角分析ステップと、支持ローラ位置決定手段が、前記支持ローラの位置を、前記駆動歯車が前記小ラック棒に対して加える最大圧力角の力を受ける位置に決定する支持ローラ位置決定ステップを含むことを特徴とするものである。
【００１４】
本願発明の第５の観点は、複数の小ラック棒を少なくとも二方向に屈曲可能に連結して形成された屈曲ピンラックに動力を伝達する動力伝達装置を設計するために、コンピュータを、前記屈曲ピンラックに動力を伝達するために駆動歯車が噛合する前記小ラック棒に対して加える力の圧力角が最大となる位置を分析する圧力角分析手段と、前記支持ローラの位置を、前記駆動歯車が前記小ラック棒に対して加える最大圧力角の力を前記駆動歯車とは反対側から受ける位置に決定する支持ローラ位置決定手段として機能させるためのプログラムである。
【００１５】
本願発明の第６の観点は、複数の小ラック棒を少なくとも二方向に屈曲可能に連結して形成された屈曲ピンラックに動力を伝達する動力伝達装置であって、前記小ラック棒の一つに噛合して前記屈曲ピンラックを移動させる駆動歯車と、前記駆動歯車が噛合する前記小ラック棒に対して、前記駆動歯車が前記小ラック棒に対して加える最大圧力角の力を受ける位置で前記駆動歯車とは反対側から支持する支持ローラを備えるものである。
【００１６】
本願発明の第７の観点は、第６の観点の動力伝達装置であって、前記屈曲ピンラックは、一方の端が負荷体に連結されたものであり、前記屈曲ピンラックのラックピンの少なくとも一つは、他のラックピンよりも直径が大きなものであり、前記駆動歯車は、前記負荷体と直径の大きなラックピンとの間のラックピンに噛合するものであり、前記直径の大きなラックピンによって噛合が阻害されて前記直径の大きなラックピンを超えて噛合しないものである。
【発明の効果】
【００１７】
従来は、曲がらないラック棒を前提としていた。屈曲ピンラックでも、駆動歯車の反対側から、駆動歯車がラックに噛み合う入口と出口の付近に２点、ローラを設定することにより、噛み合う区間の始まりから終わりまでを継続して押さえようとするものであり、厳密な圧力角等の計算をするものではなかった。
【００１８】
発明者らは、駆動歯車の回転角と駆動歯車が小ラック棒に加える圧力角との関係を調べることにより、図３を参照して具体的に説明するように、圧力角が大幅に変化する駆動歯車の回転角と、その回転角度でのピンと駆動歯車の接触位置を厳密に導き出した。この圧力角の大幅な変化は、図２にあるように、駆動歯車の回転に伴い、小ラック棒の変位の上昇量が変わる時点と関連がある。圧力角が大幅に変化する時点の近傍では、駆動歯車が、小ラック棒を下から持ち上げようとする力の分力が大きい。
【００１９】
そこで、本願発明の各観点にあるように、最大圧力角に対して、支持ローラが、駆動歯車が噛合する小ラック棒を、駆動歯車とは反対側から支持することにより、屈曲ピンラックの曲がりを効率よく抑制することができ、過剰品質を避け、コストを削減し、省スペースかつ省資源化を実現することができる。この支持ローラは、駆動歯車が噛合する小ラック棒を押さえる。そのため、二方向に屈曲する屈曲ピンラックであっても、支持することが可能である。さらに、支持ローラは、駆動歯車が噛合するピン位置を直線的に支持することから、原則として、小ラック棒を連結する部分を特別に補強する必要もない。
【００２０】
さらに、圧力角が大きい部分では、駆動歯車の回転トルクは、ラックを持ち上げる力以外に分散されていると捉えることができる。応力は、屈曲ピンラックに駆動歯車による外力が加わったときに、内部に生じる抵抗力として捉えることができる。本願発明の第２の観点にあるように、屈曲ピンラック全体を駆動歯車から遠ざける方向に働く分力を、その発生位置で正確に支持ローラが押さえることにより、扉体等の負荷体を引き上げるときに、引き上げる力の方向と屈曲ピンラックの中心軸とのズレは、他の方法に比べて小さい値となり、設計公差内とすることができる。そのため、各部品は、設計寿命に従うこととなる。
【００２１】
また、本願発明の第３の観点にあるように、支持ローラ以外のサポートローラが、支持ローラと同様に駆動歯車とは反対側から押さえ、ガイドローラが駆動歯車と同じ側から押さえることにより、支持ローラは、他のローラと組み合わせて、さらに効率よく屈曲ピンラックを押さえることが可能になる。
【００２２】
さらに、本願発明の第７の観点によれば、所定のラックピン（水門の扉体などが閉じたときに駆動歯車が噛み合うラックピンの上に位置するもの）の直径を大きくすることにより、付属品（例えば、突起物や機構、位置判定装置など）を必要とすることなく、確実に駆動歯車の回転を阻害することができ、ストッパーとして、屈曲ピンラックが駆動歯車から外れることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本願発明の実施の形態に係る動力伝達装置の一例の概要を示す図である。
【図２】駆動歯車３の回転角と屈曲ピンラック５の位置変化の関係を示すグラフである。
【図３】駆動歯車３の回転角と小ラック棒のピン１個に加えられる圧力角度との関係を示すグラフである。
【図４】最大圧力角の近傍に対応する駆動歯車３の回転角度を分析した図である。
【図５】駆動歯車３が、ピン９1、９2、９3、９4及び９5に噛合する場合の位置関係を示す図である。
【図６】駆動歯車の歯３７が、ストッパーピン３３により噛合が阻害されてストップするときの位置関係の一例を示す図である。
【図７】図１の動力伝達装置１を設計するための設計装置の一例を示す概略ブロック図である。
【図８】図７の設計装置３１の動作の一例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本願発明の実施例について説明する。なお、本願発明の実施の形態は、本実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本願発明の実施の形態に係る動力伝達装置の一例の概要を示す図である。動力伝達装置１は、駆動歯車３（本願請求項の「駆動歯車」の一例）を備える。動力伝達装置１は、駆動歯車３を回転させることで、駆動歯車３に噛合する屈曲ピンラック５（本願請求項の「屈曲ピンラック」の一例）を昇降させる。屈曲ピンラック５には、図１の動力伝達装置１の下側に位置する端に、例えば、屈曲ピンラック５の小ラック棒よりも長い直線ピンラックや、水門の扉体など（本願請求項の「負荷体」の一例）が設けられている。動力伝達装置１は、屈曲ピンラック５を昇降することで、水門の扉体を開閉する。
【００２６】
屈曲ピンラック５は、図１の右側と左側の両側に屈曲可能なものである。そのため、図１の動力伝達装置は、屈曲ピンラック５を屈曲させる向きを、図１にあるように右側にするだけでなく、例えば左側にすることも可能である。
【００２７】
特許文献２の場合は、一方向に屈曲する屈曲ピンラックを用いている。そのため、特段の検討もなく、従来の屈曲しないラック棒と同様に、駆動歯車の反対側から、隣接する小ラック棒を含めた広い範囲で支持することにより、屈曲を防止することができた。しかし、図１の屈曲ピンラック５は、両側に屈曲する。そのため、駆動歯車３とは反対側から広い範囲で支持しても、駆動歯車３の回転に伴う屈曲を防止することはできない。
【００２８】
そこで、発明者らは、駆動歯車３の回転角と、駆動歯車３が噛合する小ラック棒の変位との関係を調べた。図２は、駆動歯車３の回転角と屈曲ピンラック５の一変化の関係を示すグラフである。横軸は、駆動歯車３の回転角度（ｄｅｇ）を示す。破線は、ラック位置を示す。右側縦軸の１目盛は、２０（ｍｍ）である。実線は、ラック上昇変化量を示す。左側縦軸の１目盛は、０．１（ｍｍ）である。
【００２９】
図２の破線のグラフより、屈曲ピンラック５は、駆動歯車３の回転に伴い、ほぼ一定に変化する。しかし、図２の実線のグラフにあるように、厳密には、屈曲ピンラック５は、駆動歯車３の回転に伴い一定に変位するのではなく、回転角に応じて変位の量は変動している。すなわち、変位の量は、多くの部分で滑らかに減少するものの、２８°付近で減少から増加に転じ、３２°付近で減少に転じる。
【００３０】
続いて、発明者らは、駆動歯車３の回転角と、駆動歯車３が小ラック棒のピンに与える圧力の角度（「圧力角」という。）との関係を調べた。図３は、駆動歯車３の回転角と小ラック棒のピンに加えられる圧力の角度との関係を示すグラフである。横軸は、回転角を示し、縦軸は、圧力角を示す。縦軸の１目盛りは、５．０（度）である。圧力角は、一定の範囲内で変化しており、最大値と最小値が存在する。３０°付近で、おおよその最大圧力角とおおよその最小圧力角との間で急激に変化する。その後、ほぼ単調に、滑らかに変化している。図２と図３を参照すると、最大圧力角となる角度は、駆動歯車の回転に伴う屈曲ピンラック５の変化量が変わる時点と関連があることが分かる。
【００３１】
図４は、駆動歯車３の回転角が３０°付近での圧力角を分析した図である。（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、駆動歯車３の回転角度を微小に変化させながら、各回転角度での小ラック棒のピンと駆動歯車３の接触位置を分析したものである。駆動歯車３の場合には、（ｅ）において圧力角が最大となることが分かった。このように、駆動歯車３の回転角度を変化させて、それによる圧力角の変化を分析することにより、圧力角が最大となる場合を厳密に分析することが可能である。
【００３２】
図５は、本願発明において、駆動歯車３と屈曲ピンラック５とローラとの位置関係を示す図である。屈曲ピンラック５は、複数の小ラック棒７1及び７2が両側に屈曲可能に連結したものである。小ラック棒７2は、５つのラックピン９1、９2、９3、９4及び９5を備える。各ラックピンは、長軸周りに回転可能であり、ピン円周上の局部摩耗がない構造である。ラックピン９1は、小ラック棒７1と７2の連結部分に位置するものである。９5は、扉体等の側に位置する小ラック棒との連結部分に位置するものである。なお、一般に、ピンラックのピンは、４種類ある。すなわち、直径が同じで両端に抜け止め用輪留めの溝があるタイプ、両側に小径部が有り抜け止め用輪留め溝が両端に４箇所ありガイドローラを取り付けるタイプ、両側に小径部があるが溝の無いタイプ、両側に小径部があり両端に抜け止め用溝が２箇所あるタイプである。必要に応じて適宜用いるようにする。
【００３３】
動力伝達装置１は、支持ローラ１１（本願請求項の「支持ローラ」の一例）と、サポートローラ１３（本願請求項の「サポートローラ」の一例）と、ガイドローラ１５、１７、１９及び２１（本願請求項の「ガイドローラ」の一例）を備える。
【００３４】
支持ローラ１１及びサポートローラ１３は、駆動歯車３とは反対側から、屈曲ピンラック５を支持する。駆動歯車３は、一方の側から噛合して力を加えることにより、屈曲ピンラック５を上昇させる。支持ローラ１１及びサポートローラ１３は、駆動歯車３とは反対側からラックを押さえ、ラック内の応力として支持するものである。
【００３５】
設計上、屈曲ピンラック５全体の質量は、１本のピンで駆動ギヤに支持される。駆動歯車３や、屈曲ピンラック５のピン等の形状は、様々である。そのため、具体的な分析により、その接触位置や圧力角等を分析する。図２乃至４にあるように、駆動歯車３の回転角度に応じて、小ラック棒のピンと駆動歯車３の接触位置を分析することにより、圧力角が最大となる駆動歯車３の回転角度と、その回転角度での小ラック棒のピンと駆動歯車３の接触位置を分析することができる。発明者らは、具体的な分析によって、このような特異点が存在することを明らかにした。支持ローラ１１は、屈曲ピンラック全体を駆動歯車３から遠ざける方向に働く分力を、その発生位置で押さえる位置にある。駆動歯車３は、屈曲ピンラック５を持ち上げる。そのため、駆動歯車３が屈曲ピンラック５に加える力の圧力角が最大となるのは、駆動歯車３の中心より下側（負荷体の側）に位置する地点である。よって、支持ローラ１１は、１つのローラで、駆動歯車３が噛合する小ラック棒について、圧力角が最大となるときの分力を直接押さえることにより、この分力を押さえることが可能である。よって、二方向に屈曲する屈曲ピンラックであっても、支持することが可能である。
【００３６】
サポートローラ１３は、屈曲ピンラック５を、駆動歯車３とは反対側から支持するものである。ガイドローラ１５、１７、１９及び２１は、屈曲ピンラック５を、駆動歯車３の側から支持するものである。支持ローラ１１と、これらのサポートローラ１３並びにガイドローラ１５、１７、１９及び２１を組み合わせることにより、屈曲ピンラックを引き上げる力の方向と屈曲ピンラック５の中心軸とのズレは、より公差内とすることができる。そのため、各部品は、設計寿命に従うこととなる。
【００３７】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は、それぞれ、駆動歯車３が、ラックピン９1、９2、９3、９4及び９5に噛合する場合の位置関係を示す図である。支持ローラ１１は、駆動歯車３よりも扉体等の側に位置する。そのため、支持ローラ１１は、駆動歯車３が、小ラック棒７2の連結部分に位置するラックピン９1に噛合するときには、小ラック棒７2を支持する（図５（ａ）参照）。支持ローラ１１は、駆動歯車３が、小ラック棒７2の連結部分以外に位置するラックピン９2（図５（ｂ）参照）、９3及び９4に噛合するときには、小ラック棒７2を支持する（図５（ｂ）（ｃ）（ｄ）参照）。支持ローラ１１は、駆動歯車３が、小ラック棒７2の連結部分に位置するラックピン９5に噛合するときには、小ラック棒７2に連結し、扉体側に位置する小ラック棒を支持する（図５（ｅ）参照）。
【００３８】
図６は、手動落下時のストッパーの一例を示す図である。（ａ）〜（ｄ）の順に手動落下により駆動歯車が回転する様子を示し、（ｅ）及び（ｆ）は、ストッパーピン２３により駆動歯車の回転が阻害された状態を示す。（ｅ）は、駆動歯車と屈曲ピンラック２２の位置関係を示し、（ｆ）は、（ｅ）に併せ、ローラ等も記載している。
【００３９】
屈曲ピンラック２２は、下方に水門の扉体など（本願請求項の「負荷体」の一例）が設けられている。そのため、扉体などを手動落下させることにより、水門を閉じることができる。図６のラックピン２４は、扉体などが落下して水門が閉じたとき、設計上、駆動歯車と噛み合っている屈曲ピンラックのラックピンである。
【００４０】
ストッパーピン２３は、設計上、ピン２４の上に位置するものである。ストッパーピン２３は、他のピンに比べて、直径が大きい。ストッパーピン２３は、例えば、組み立て段階で直径が大きなピンを組み込んだものでもよく、また、筒状のカバーを付けて疑似的に直径を大きくしたものでもよい。
【００４１】
図６（ａ）〜（ｄ）にあるように、駆動歯車は、手動落下とともに時計回りに回転する。図６（ｅ）にあるように、駆動歯車の歯２５は、ストッパーピン２３により噛み合いが阻害され、回転できなくなる。すなわち、直径の大きなストッパーピン２３に駆動歯車の歯２５が当たるため、力のベクトル方向が下方向には無く、水平方向に大きくなり、下方向に移動できない状態となる。図６（ｆ）にあるように、水平方向の力は、駆動歯車とは反対側に設けられたローラ等により、支持することができる。よって、ストッパーピン２３を設けることにより、手動で落下させても、屈曲ピンラック２２が駆動歯車から外れることを防止することができる。これは、付属品（例えば、突起物や機構、位置判定装置など）が必要なく、確実に回転を阻害することができるものである。
【００４２】
なお、支持ローラ１１は、図５にあるように一つであってもよく、また、複数によって最大圧力角の発生位置を押さえるものであってもよい。
【００４３】
図７は、図１の動力伝達装置１を設計するための設計装置の一例を示す概略ブロック図である。図８は、図７の設計装置３１の動作の一例を示すフロー図である。図７及び図８を参照して、設計装置３１の構成及び動作の一例を説明する。
【００４４】
図７を参照して、設計装置３１の構成の一例を説明する。設計装置３１は、初期値設定部３３と、ローラ位置決定部３５と、表示部３７と、パラメータ記憶部３９を備える。ローラ位置決定部３５は、支持ローラ位置決定部４１（本願請求項の「支持ローラ位置決定手段」の一例）と、サポートローラ位置決定部４３と、ガイドローラ位置決定部４５を備える。支持ローラ決定部４１は、圧力角分析部４７（本願請求項の「圧力角分析手段」の一例）と、位置決定部４９（本願請求項の「位置決定手段」の一例）を備える。
【００４５】
図８を参照して、図７の設計装置３１の動作の一例を説明する。
【００４６】
初期値設定部３３は、パラメータ記憶部３９に対し、駆動歯車３の形状及び位置、屈曲ピンラック５の形状（長さや幅など）及びラックピンの間隔などの情報を記憶させる（ステップＳＴ１）。
【００４７】
圧力角分析部４７は、駆動歯車３の回転角度に応じて、駆動歯車３が小ラック棒の一つのピンに接触する位置において、駆動歯車３が小ラック棒の一つのピンに加える力を分析する。そして、駆動歯車３の圧力角が最大となる時点での、駆動歯車３の回転角度と、当該回転角度での前記小ラック棒のピンと駆動歯車３の接触位置を分析する（ステップＳＴ２）。
【００４８】
位置決定部４５は、支持ローラ１１の位置を、屈曲ピンラック５全体を駆動歯車３から遠ざける方向に働く分力を、その発生位置で押さえる位置に決定する（ステップＳＴ３）。これにより、支持ローラ１１は、駆動歯車３が小ラック棒のピンに与える力の圧力角が最大となる点を、その発生位置で押さえることが可能になる。位置決定部４５は、その位置を、パラメータ記憶部３９に記憶する。
【００４９】
屈曲ピンラック５の曲がりを起こさないためには、支持ローラ１１の位置が重要になる。発明者らは、駆動歯車３と屈曲ピンラック５の圧力角を子細に検討し、圧力角が最大になる点を厳密に見出し、これにより、支持ローラ１１の位置を決定する方式を確立した。
【００５０】
さらに、例えば、屈曲ピンラック５の屈曲しない部分（小ラック棒）の長さ、支持ローラ１１及びサポートローラ１３の位置から、サポートローラ１３の位置や、曲がり補正用のガイドローラ１５、１７、１９及び２１の位置を決める。すなわち、サポートローラ位置決定部４３は、サポートローラ１３の位置を、支持ローラ１１よりも上側の位置に決定する。ガイドローラ位置決定部４５は、ガイドローラ１５、１７、１９及び２１を、駆動歯車３の上側と下側の位置に決定する。なお、ガイドローラは、例えば、１７及び１９を省略し、１５及び２１のみとすることも可能である。
【００５１】
表示部３７は、表示部３７に決定した位置を表示して、設計装置３１の利用者に対して知らせる（ステップＳＴ５）。
【００５２】
本願発明によれば、圧力角を詳細に確認することにより、最大応力の設計値が明確化することが可能となった。これにより、安全率を確保した、適切な設計が可能となる。その結果、要求仕様に対する過剰品質が省け、コストダウン・省スペース・省資源化につながる。さらに、滑りガイドではなく、回転ローラを使用することにより、各部品の寿命が延びる。
【符号の説明】
【００５３】
１  動力伝達装置、３  駆動歯車、５  屈曲ピンラック、７  小ラック棒、９  ラックピン、１１  支持ローラ、１３  サポートローラ、１５，１７，１９，２１  ガイドローラ、２２  屈曲ピンラック、２３  ストッパーピン、２４  ラックピン、２５  歯、３１  設計装置、３３  初期値設定部、３５  支持ローラ位置決定部、３７  表示部、３９  パラメータ記憶部、４１  変化分析部、４３  部分分析部、４５  位置決定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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