(57)【要約】【課題】簡易な構造であり、入力側に出力機構からの逆回転の回転動力が伝達されることを抑制できる動力伝達装置及びその動力伝達装置を備える駆動機構を提供する。【解決手段】動力伝達装置３は、回転軸１１と、回転軸１１に設けられる円板１２と、円板１２に摺接するフライホイール１３と、フライホイール１３を支持する支持部材１４とを備える。支持部材１４は、回転軸１１に接触可能な接触面１８ａと、円板１２を制動する制動面１７ａとを有する。支持部材１４の案内溝１８は、回転軸１１が撓むときに移動する回転軸１１の移動部を、所定の軌道に沿って案内する。回転軸１１の移動部は、所定の軌道上にある第１位置と第２位置との間で移動可能である。回転軸１１の移動部が第１位置にあるとき、回転軸１１が、接触面１８ａに接触する。回転軸１１の移動部が第２位置にあるとき、回転軸１１に設けられる円板１２が、制動面１７ａに接触する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する回転軸と、前記回転軸に設けられる円板と、前記円板に摺接するフライホイールと、前記回転軸に接触可能な接触面、及び前記円板を制動する制動面を有しかつ前記フライホイールを支持する支持部材とを備え、
前記支持部材は、前記回転軸が撓むときに前記円板の移動に伴って移動する部分である前記回転軸の移動部を所定の軌道に沿って案内する案内溝を有し、
前記回転軸の移動部は、前記軌道上にある第１位置と第２位置との間で移動可能であり、前記回転軸の移動部が前記第１位置にあるとき、前記回転軸が、前記接触面に接触し、前記回転軸の移動部が前記第２位置にあるとき、前記回転軸に設けられる前記円板が、前記制動面に接触する
動力伝達装置。
【請求項２】
剛性を有する回転軸と、前記回転軸に設けられる円板と、前記円板に摺接するフライホイールと、前記回転軸に接触可能な接触面、及び前記円板を制動する制動面を有しかつ前記フライホイールを支持する支持部材とを備え、
前記支持部材は、前記円板の移動に伴って移動する前記回転軸を所定の軌道に沿って案内する案内溝を有し、
前記回転軸は、前記軌道上にある第１位置と第２位置との間で移動可能であり、前記回転軸が前記第１位置にあるとき、前記回転軸が、前記接触面に接触し、前記回転軸が前記第２位置にあるとき、前記回転軸に設けられる前記円板が、前記制動面に接触する
動力伝達装置。
【請求項３】
前記案内溝は、前記接触面を有する、請求項１または請求項２に記載の動力伝達装置。
【請求項４】
前記フライホイールの質量は、前記円板の質量よりも大きい、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の動力伝達装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の動力伝達装置を含む、駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転動力を伝達する動力伝達装置及びその動力伝達装置を備える駆動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
動力発生機構（入力機構）からの回転動力を出力機構に伝達する動力伝達装置において、出力機構から逆に動力発生装置に回転動力が加えられることがある。このようなことが生じると、入力機構が故障する虞があり、これを防ぐために出力機構からの回転動力をロックして入力機構に伝えないようにするセルフロック機能が動力伝達装置に求められる場合がある。
セルフロック機構を持つ動力伝達装置として、特許文献１に記載の技術が知られている。
特許文献１に記載の動力伝達装置は、入力軸と一体回転する保持器と、出力軸と一体回転する多角柱状の内輪と、固定部材である外輪を持つハウジングと、外輪と内輪の間に介在するローラと、ローラを付勢するバネとを有する。
停止状態では、２つ１組のローラが間にあるパネにより内輪と外輪が成すくさび状の空間に押付けられ、くさび効果により内輪が回転しないようロックされている。この状態で、出力機構から回転動力が加わっても、内輪上の平面がローラをさらにくさび空間に押し込むように動くためロック状態が継続し、入力機構への回転動力伝達は遮断される。
これに対し、入力機構から回転動力が保持器に伝わると、保持器がくさび状の空間からローラを押し出してくさび効果を解除することで回転可能となり、出力軸へ回転動力が伝達する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２６６９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、部品点数が多く、また複数箇所のくさび効果を均等に発生させるには各部品の高い寸法精度が必要であり、高コストとなる。そこで、簡易な構造で、出力機構からの回転動力をロックできる動力伝達装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）上記課題を解決する動力伝達装置は、可撓性を有する回転軸と、前記回転軸に設けられる円板と、前記円板に摺接するフライホイールと、前記回転軸に接触可能な接触面、及び前記円板を制動する制動面を有しかつ前記フライホイールを支持する支持部材とを備え、前記支持部材は、前記回転軸が撓むときに前記円板の移動に伴って移動する部分である前記回転軸の移動部を所定の軌道に沿って案内する案内溝を有し、前記回転軸の移動部は、前記軌道上にある第１位置と第２位置との間で移動可能であり、前記回転軸の移動部が前記第１位置にあるとき、前記回転軸が、前記接触面に接触し、前記回転軸の移動部が前記第２位置にあるとき、前記回転軸に設けられる前記円板が、前記制動面に接触する。
【０００６】
この構成によれば、回転軸の移動部が移動可能である。回転軸が回転すると、回転軸が撓み、回転軸の移動部が案内溝に沿って移動する。入力機構からの回転動力が所定の回転方向に決まっている場合、回転軸の所定方向の回転により、回転軸の移動部が第１位置に移動すると、回転軸は、接触面に接触する。
これに対し、出力機構から逆方向の回転動力が加わると、回転軸の移動部が第２位置に移動し、円板が制動面に接触して、円板の回転が止められる。これにより、動力伝達装置は、入力機構に逆回転の回転動力が伝達されることを抑制できる。
【０００７】
（２）上記課題を解決する動力伝達装置は、剛性を有する回転軸と、前記回転軸に設けられる円板と、前記円板に摺接するフライホイールと、前記回転軸に接触可能な接触面、及び前記円板を制動する制動面を有しかつ前記フライホイールを支持する支持部材とを備え、前記支持部材は、前記円板の移動に伴って移動する前記回転軸を所定の軌道に沿って案内する案内溝を有し、前記回転軸は、前記軌道上にある第１位置と第２位置との間で移動可能であり、前記回転軸が前記第１位置にあるとき、前記回転軸が、前記接触面に接触し、前記回転軸が前記第２位置にあるとき、前記回転軸に設けられる前記円板が、前記制動面に接触する。
【０００８】
この構成によれば、回転軸が移動可能である。回転軸が回転すると、回転軸が案内溝に沿って移動する。入力機構からの回転動力が所定の回転方向に決まっている場合、回転軸の所定方向の回転により、回転軸が第１位置に移動すると、回転軸は、接触面に接触する。
これに対し、出力機構から逆方向の回転動力が加わると、回転軸が第２位置に移動し、円板が制動面に接触して、円板の回転が止められる。これにより、動力伝達装置は、入力機構に逆回転の回転動力が伝達されることを抑制できる。
【０００９】
（３）上記動力伝達装置において、前記案内溝は、前記接触面を有する。
この構成によれば、案内溝の一部に接触面が設けられるため、支持部材の構造が簡潔になる。
【００１０】
（４）上記動力伝達装置において、前記フライホイールの質量は、前記円板の質量よりも大きい。
この構成によれば、円板の慣性モーメントよりもフライホイールの慣性モーメントが大きい。このため、フライホイールの質量が円板の質量よりも小さい場合に比べて、回転軸の回転を安定させることができる。
【００１１】
（５）駆動機構は、上記いずれかの動力伝達装置を含む。
この構成によれば、動力伝達装置に出力機構からの逆回転動力が加わったとき、回転軸の回転が止められるため、動力伝達装置に接続される入力機構の故障を抑制できる。
【発明の効果】
【００１２】
上記動力伝達機構及び駆動機構は、従来構造に比べて簡易な構造で、所定の回転方向について出力機構からの逆回転の回転動力をロックし、入力機構に伝達されることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】駆動機構のブロック図。
【図２】動力伝達装置の斜視図。
【図３】動力伝達装置の側面図。
【図４】図３の４−４線に沿う断面図。
【図５】回転軸が逆回転するときの、動力伝達装置の側面図。
【図６】図５の６−６線に沿う断面図。
【図７】他の実施形態に係る動力伝達装置の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１〜図６を参照して、実施形態に係る動力伝達装置を説明する。
動力伝達装置３は、駆動機構１に組み込まれる。
図１は、駆動機構１のブロック図である。駆動機構１は、本実施形態に係る動力伝達装置３が組み込まれている。駆動機構１は、可動部を有する可動装置を動作させる。駆動機構１は、回転動力を発生させる動力発生機構２（入力機構）と、動力伝達装置３と、出力機構４とを含む。動力伝達装置３は、動力発生機構２の回転動力を出力機構４に伝達する。出力機構４は、動力伝達装置３から伝達される回転動力に基づいて可動装置を動作させる。出力機構４は、可動部を動作させる駆動部であり、例えば、レバー、レバーとギアとを含むリンク機構、ベルトを含むベルト機構等である。
【００１５】
図２、図３及び図４に示されるように、動力伝達装置３は、動力発生機構２（入力機構）の回転動力を出力機構４に伝達する回転軸１１と、回転軸１１に設けられる円板１２と、フライホイール１３と、支持部材１４とを備える。
【００１６】
回転軸１１は、動力発生機構２の回転動力により正方向Ｄ１に回転する。なお、以降の説明では、「正方向Ｄ１」とは反対の方向を「逆方向Ｄ２」という。
回転軸１１は、動力発生機構２の回転動力が入力される入力部１１ａと、出力機構４に回転動力を出力する出力部１１ｂとを有する。回転軸１１は、軸受１１ｃで回転可能に支持される。
【００１７】
回転軸１１は、可撓性を有する。具体的には、回転軸１１の軸方向に交差する方向の力であって基準値以上の力が回転軸１１に加わることにより、撓む。基準値は、出力機構４からの逆回転の回転動力が回転軸１１に加わるときの、円板１２がフライホイール１３から受ける反力ＦＲ２（後述参照）の大きさに基づいて設定される。具体的には、基準値は、動力発生機構２が許容できる出力機構４からの逆回転の最大回転動力が回転軸１１に加えられるときの反力ＦＲ２の大きさよりも、小さい値である。
【００１８】
回転軸１１の入力部１１ａ及び出力部１１ｂは、移動不能かつ回転可能に支持される。回転軸１１が撓むとき、回転軸１１において円板１２が設けられている部分及びその周辺部が移動する。以下、回転軸１１において、回転軸１１が撓むことに基づいて移動する部分を「移動部１１ｄ」という。回転軸１１の移動部１１ｄは、所定の軌道ＬＡに沿って移動可能に後述の案内溝１８で案内される。所定の軌道ＬＡは、フライホイール１３の回転中心Ｃ１と回転軸１１の回転中心Ｃ２との間の距離を半径とし、フライホイール１３の回転中心Ｃ１を中心とする円の円周に沿う。回転軸１１の移動部１１ｄは、所定の軌道ＬＡ上に設定されている第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２の間で移動する。第１位置Ｐ１は、回転軸１１が静止しているときの移動部１１ｄの位置である。第２位置Ｐ２は、第１位置Ｐ１から後述の後退方向ＤＢ側に所定距離だけ離れた位置である。
【００１９】
円板１２は、回転軸１１において入力部１１ａと出力部１１ｂとの間の中間部分に設けられる。円板１２は、回転軸１１に対して固定されている。円板１２の周面１２ａは、フライホイール１３の周面１３ａに摺接する。円板１２の周面１２ａは、フライホイール１３の周面１３ａに対して滑り難い摩擦面として構成される。円板１２の回転動力は、摩擦により、フライホイール１３に伝達される。
【００２０】
フライホイール１３は、円板１２に摺接し、円板１２の回転動力により回転する。フライホイール１３は回転軸１３ｂを有する。回転軸１３ｂは、回転可能に本体部１５に支持される。フライホイール１３の直径は、円板１２の直径よりも大きい。また、フライホイール１３の質量は、円板１２の質量よりも大きい。フライホイール１３は、一旦回転し始めると、慣性で回転し続ける。フライホイール１３は、フライホイール１３自身の回転に基づいて、回転軸１１の回転を安定させる。なお、フライホイール１３は、回転軸１３ｂに対して回転可能であってもよい。この場合，回転軸１３ｂは本体部１５に固定される。
【００２１】
支持部材１４は、フライホイール１３を回転可能に支持する。
支持部材１４は、フライホイール１３を挟む第１支持部１５ａと第２支持部１５ｂとを含む本体部１５と、第１支持部１５ａと第２支持部１５ｂとの隙間に配置される介在部材１７とを有する。第１支持部１５ａと第２支持部１５ｂとは連結部１５ｃで連結される。第１支持部１５ａ及び第２支持部１５ｂは、フライホイール１３の回転軸１３ｂを受ける軸受１５ｅ，１５ｅを有する。第１支持部１５ａと第２支持部１５ｂと連結部１５ｃとは一体に構成される。また、第１支持部１５ａと第２支持部１５ｂとの間の隙間空間ＳＡに、円板１２が配置される。第１支持部１５ａと第２支持部１５ｂとの間の隙間空間ＳＡにおいて、円板１２の後退方向ＤＢ側（後述参照）に介在部材１７が配置される。
【００２２】
第１支持部１５ａ及び第２支持部１５ｂそれぞれには、回転軸１１が挿通する案内溝１８が配置される。
案内溝１８は、上述の所定の軌道ＬＡに沿うように延びる。案内溝１８は、次のように、回転軸１１の移動部１１ｄの移動を制限する。すなわち、回転軸１１の移動部１１ｄの移動範囲にわたって、円板１２の周面１２ａがフライホイール１３の周面１３ａに接触し続けるように、回転軸１１の移動部１１ｄの径方向の移動を制限する。
【００２３】
また、案内溝１８において進行方向ＤＡ側（後述参照）の端には、接触面１８ａが設けられている。接触面１８ａは、回転軸１１の移動部１１ｄが進行方向ＤＡに移動することを制限する。接触面１８ａは、円板１２に対して進行方向ＤＡ側（後述参照）であって、かつ、回転軸１１が第１位置Ｐ１に配置されるとき回転軸１１の周面に接触するところに配置される。また、接触面１８ａは、回転軸１１の回転を許容する。回転軸１１に対する接触面１８ａの動摩擦係数は小さいことが好ましい。
【００２４】
支持部材１４の介在部材１７には、制動面１７ａが設けられる。制動面１７ａは円板１２に向く。制動面１７ａは、円板１２の周面１２ａと実質的に同形状である。制動面１７ａは、円板１２に対して後退方向ＤＢ側（後述参照）であって、かつ、回転軸１１が第１位置Ｐ１に配置されるとき円板１２から離間し、回転軸１１が第２位置Ｐ２に配置されるとき円板１２の周面１２ａに接触するところに配置される。
【００２５】
図３、図５及び図６を参照して、動力伝達装置３の作用を説明する。
以降の説明において、回転軸１１が正方向Ｄ１に回転するとき、フライホイール１３からの反力に基づいて上記軌道ＬＡの接線方向において回転軸１１に加わる力の向きを「進行方向ＤＡ」という。回転軸１１が逆方向Ｄ２に回転するとき、フライホイール１３からの反力に基づいて上記軌道ＬＡの接線方向において回転軸１１に加わる力の向きを「後退方向ＤＢ」という。
【００２６】
動力伝達装置３の入力部１１ａに回転動力が加わらず、回転軸１１が静止しているとき、回転軸１１の移動部１１ｄは第１位置Ｐ１に位置する。このとき、回転軸１１は、案内溝１８の接触面１８ａに接触する。
【００２７】
図３に示されるように、動力伝達装置３の入力部１１ａに、正方向Ｄ１の回転動力が入力されると、回転軸１１が正方向Ｄ１に回転し、回転軸１１及び円板１２の回転に基づいて第１方向Ｒ１にフライホイール１３が回転する。このとき、円板１２は、フライホイール１３から正方向Ｄ１と逆方向の反力ＦＲ１を受けるため、回転軸１１には、進行方向ＤＡの力が加えられる。回転軸１１は、接触面１８ａに接触しているため、回転軸１１の移動部１１ｄが進行方向ＤＡ側に移動することが抑制される。このため、回転軸１１の撓みが抑制され、回転軸１１の回転が安定する。このようにして、回転軸１１は円滑に回転し続ける。
【００２８】
図５及び図６に示されるように、これに対して、動力伝達装置３の出力部１１ｂに、逆方向Ｄ２の力が入力されると、回転軸１１が逆方向Ｄ２に回転し、回転軸１１及び円板１２の回転に基づいてフライホイール１３が第１方向Ｒ１と反対の第２方向Ｒ２に回転する。そうすると、円板１２は、フライホイール１３との接触部分においてフライホイール１３から逆方向Ｄ２と反対方向の反力ＦＲ２を受けるため、回転軸１１には、後退方向ＤＢの力が加えられる。そうすると、回転軸１１の移動部１１ｄは、後退方向ＤＢに移動する。そして、円板１２が制動面１７ａに接触すると、円板１２の周面１２ａと制動面１７ａとの摩擦により円板１２が制動されて回転軸１１の回転が止められる。
【００２９】
動力伝達装置３及びその動力伝達装置３を備える駆動機構１の効果を説明する。
（１）上記動力伝達装置３は、可撓性を有する回転軸１１と、円板１２と、フライホイール１３と、支持部材１４とを備える。支持部材１４は、回転軸１１に接触可能な接触面１８ａと、円板１２に接触可能であり円板１２を制動する制動面１７ａとを有する。支持部材１４は、案内溝１８を有する。案内溝１８は、回転軸１１の移動部１１ｄを所定の軌道ＬＡに沿って案内する。そして、回転軸１１の移動部１１ｄは、軌道ＬＡ上にある第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間で移動する。回転軸１１の移動部１１ｄが第１位置Ｐ１にあるとき、回転軸１１が、接触面１８ａに接触する。回転軸１１の移動部１１ｄが第２位置Ｐ２にあるとき、円板１２が、制動面１７ａに接触する。
【００３０】
この構成によれば、回転軸１１が回転すると、回転軸１１が撓み、回転軸１１の移動部１１ｄが移動する。入力機構からの回転動力が所定の回転方向に決まっている場合、回転軸１１の所定方向の回転により、回転軸１１の移動部１１ｄが第１位置Ｐ１に位置しているとき、回転軸１１は、接触面１８ａに接触する。これに対して、出力機構４から逆方向の回転動力が加わると、回転軸１１の移動部１１ｄが第２位置Ｐ２に移動し、円板１２が制動面１７ａに接触して、円板１２の回転が止められる。これにより、動力伝達装置３は、入力機構に逆回転の回転動力が伝達されることを抑制できる。
【００３１】
（２）案内溝１８は、接触面１８ａを有する。この構成によれば、案内溝１８の一部に接触面１８ａが設けられるため、支持部材１４の構造が簡潔になる。
（３）また、フライホイール１３の質量は、円板１２の質量よりも大きいことが好ましい。この構成によれば、円板１２の慣性モーメントよりもフライホイール１３の慣性モーメントが大きくなる。このため、フライホイール１３の質量が円板１２の質量よりも小さい場合に比べて、回転軸１１の回転を安定させることができる。
【００３２】
（４）駆動機構１は、上記の動力伝達装置３を含む。この構成によれば、動力伝達装置３の回転軸１１が逆回転すると、回転軸１１の回転が止れられるため、動力伝達装置３に接続される動力発生機構２（入力機構）の故障を抑制できる。
【００３３】
＜その他の実施形態＞
・図７を参照して、他の実施形態に係る動力伝達装置３ｘについて説明する。
本実施形態に係る動力伝達装置３ｘは、上記実施形態とは回転軸１１ｒの構造及び支持構造が相違する。回転軸１１ｒ以外の構成は、上記実施形態と同じである。なお、本実施形態において、上記実施形態と同じ構成については、同じ符号を付する。
【００３４】
動力伝達装置３ｘは、剛性を有する回転軸１１ｒと、回転軸１１ｒに設けられる円板１２と、円板１２に摺接するフライホイール１３と、フライホイール１３を支持する支持部材１４とを備える。支持部材１４は、回転軸１１ｒに接触可能な接触面１８ａと、円板１２に接触可能であり円板１２を制動する制動面１７ａを有する。また、支持部材１４は案内溝１８を有する。案内溝１８は、回転軸１１ｒが移動するときに、回転軸１１ｒを所定の軌道ＬＡに沿って案内する。回転軸１１ｒは、軌道ＬＡ上にある第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間で移動可能である。回転軸１１ｒが第１位置Ｐ１にあるとき、回転軸１１ｒは、接触面１８ａに接触する。回転軸１１ｒが第２位置Ｐ２にあるとき、回転軸１１ｒに設けられている円板１２は、制動面１７ａに接触する。
【００３５】
本実施形態の動力伝達装置３ｘと、上記実施形態の動力伝達装置３との相違は次のとおりである。
上記実施形態では、回転軸１１が可撓性を有するが、本実施形態では、回転軸１１ｒは剛性を有する。回転軸１１ｒは、フライホイール１３の反力ＦＲ１，ＦＲ２に基づいて湾曲しない。一方、フライホイール１３の反力ＦＲ２に基づいて回転軸１１ｒ自体が移動する。回転軸１１ｒ自体が移動するため、回転軸１１ｒは、移動可能かつ回転可能に支持される。具体的には、回転軸１１ｒは、案内溝２０ａを有する回転軸支持部２０で支持される。回転軸１１ｒの移動に伴って回転軸１１ｒの入力部１１ｘ及び出力部１１ｙが移動するため、入力部１１ｘ及び出力部１１ｙが移動したとしても、動力の伝達が可能であるように、入力部１１ｘには、動力伝達部材としてのベルト２１を介して動力が伝達される。また、出力部１１ｙには、動力伝達部材としてのベルト２２が掛けられて、ベルト２２を介して動力が出力される。これにより、回転軸１１ｒの入力部１１ｘ及び出力部１１ｙの移動のとき、入力部１１ｘ及び出力部１１ｙとベルト２１，２２との係合解除が抑制される。
【００３６】
上記動力伝達装置３ｘによれば、回転軸１１ｒが移動可能である。このため、回転軸１１ｒが回転すると、回転軸１１ｒが案内溝２０ａに沿って移動する。入力機構からの回転動力が所定の回転方向に決まっている場合、回転軸１１ｒの所定方向の回転により、回転軸１１ｒが第１位置Ｐ１に移動して、回転軸１１ｒは、接触面１８ａに接触する。
これに対して、出力機構４から逆方向の回転動力が加わると、回転軸１１ｒが第２位置Ｐ２に移動し、円板１２が制動面１７ａに接触して、円板１２の回転が止められる。動力伝達装置３ｘは、入力機構に逆回転の回転動力が伝達されることを抑制できる。
【符号の説明】
【００３７】
Ｃ１…回転中心、Ｃ２…回転中心、Ｄ１…正方向、Ｄ２…逆方向、ＤＡ…進行方向、ＤＢ…後退方向、ＦＲ１…反力、ＦＲ２…反力、ＬＡ…軌道、Ｐ１…第１位置、Ｐ２…第２位置、Ｒ１…第１方向、Ｒ２…第２方向、ＳＡ…隙間空間、１…駆動機構、２…動力発生機構、３…動力伝達装置、３ｘ…動力伝達装置、４…出力機構、１１…回転軸、１１ａ…入力部、１１ｂ…出力部、１１ｃ…軸受、１１ｄ…移動部、１１ｒ…回転軸、１１ｘ…入力部、１１ｙ…出力部、１２…円板、１２ａ…周面、１３…フライホイール、１３ａ…周面、１３ｂ…回転軸、１４…支持部材、１５…本体部、１５ａ…第１支持部、１５ｂ…第２支持部、１５ｃ…連結部、１５ｅ…軸受、１７…介在部材、１７ａ…制動面、１８…案内溝、１８ａ…接触面、２０…回転軸支持部、２０ａ…案内溝、２１…ベルト、２２…ベルト。
【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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