(57)【要約】【課題】車輪の回転に弾みを付け、ペダルを漕ぐ労力を軽減させることができるとともに、自転車の軽量化及び低廉化を図ることができる。【解決手段】異極同士を対向配置させた一対の磁性体２１５，２１３を有する可変磁性部２１０と、後輪１３の回転により一対の磁性体２１５，２１３間の距離を所定の周期で変化させる磁性体駆動部２２０と、一対の磁性体２１５，２１３の磁極に対して同極となる一対の磁性面２３４を有する遮蔽部２３０と、所定の周期に合わせて一対の磁性体２１５，２１３間の距離が短縮されるタイミングで、遮蔽部２３０を一対の磁性体２１５，２１３間に進入させるとともに、一対の磁性体２１５，２１３間の距離が伸長されるタイミングで、遮蔽部２３０を一対の磁性体２１５，２１３間から退出させる遮蔽駆動部２４０とを備える。【選択図】  図７
2017160985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の回転に強弱を付ける回転補助機構であって、
異極同士を対向配置させた一対の磁性体を、隣接する磁性体同士が同極となるように、連続して配列させた複数の可変磁性部と、
前記回転軸の回転により前記一対の磁性体間の距離を所定の周期で変化させる磁性体駆動部と、
対向配置された前記一対の磁性体間に進退可能に配置される遮蔽部と、
前記所定の周期に合わせて、前記一対の磁性体間の距離が短縮されるタイミングで、前記遮蔽部を前記一対の磁性体間に進入させるとともに、前記一対の磁性体間の距離が伸長されるタイミングで、前記遮蔽部を前記一対の磁性体間から退出させる遮蔽駆動部と、
を備え、
前記遮蔽部は、前記一対の磁性体それぞれの対向面の磁極に対して同極となる一対の磁性面を有する
ことを特徴とする回転補助機構。
【請求項２】
回転軸の回転に強弱を付ける回転補助機構であって、
同極同士を対向配置させた一対の磁性体を、隣接する磁性体同士が同極となるように、連続して配列させた複数の可変磁性部と、
前記回転軸の回転により前記一対の磁性体間の距離を所定の周期で変化させる磁性体駆動部と、
対向配置された前記一対の磁性体間に進退可能に配置される遮蔽部と、
前記所定の周期に合わせて、前記一対の磁性体間の距離が短縮されるタイミングで、前記遮蔽部を前記一対の磁性体間に進入させるとともに、前記一対の磁性体間の距離が伸長されるタイミングで、前記遮蔽部を前記一対の磁性体間から退出させる遮蔽駆動部と、
を備え、
前記遮蔽部は、前記一対の磁性体それぞれの対向面の磁極に対して同極となる一対の磁性面を有する
ことを特徴とする回転補助機構。
【請求項３】
回転軸の回転に強弱を付ける回転補助機構であって、
同極同士を対向配置させた一対の磁性体を、隣接する磁性体同士が同極となるように、連続して配列させた可変磁性部と、
前記回転軸の回転により前記一対の磁性体間の距離を所定の周期で変化させる磁性体駆動部と、
連続して配列させた複数の前記可変磁性部の間において、前記一対の磁性体間の距離の最短距離よりも短い距離となる位置に対向配置される遮蔽部と、
を備え、
前記遮蔽部は、前記一対の磁性体それぞれの対向面の磁極に対して同極となる一対の磁性面を有するとともに、前記所定の周期に合わせて、前記一対の磁性体間の距離が短縮されるタイミングで前記一対の磁性体間から離脱されるとともに、前記一対の磁性体間の距離が伸長されるタイミングで前記一対の磁性体間に接近される
ことを特徴とする回転補助機構。
【請求項４】
回転軸の回転に強弱を付ける回転補助機構であって、
異極同士を対向配置させた一対の磁性体を、隣接する磁性体同士が異極となるように、連続して配列させた可変磁性部と、
前記回転軸の回転により前記一対の磁性体間の距離を所定の周期で変化させる磁性体駆動部と、
を備え、
前記可変磁性部における前記一対の磁性体は、一方の磁性体が他方の磁性体よりも面積が大きく形成されているとともに、前記隣接する磁性体同士が、接触されるように配置されている
ことを特徴とする回転補助機構。
【請求項５】
前記可変磁性部は、
前記回転軸の回転により回転され、その外側面に前記一対の磁性体の一方が複数連続して配列された円筒状の内輪部と、
前記回転軸の回転からは切離されて前記内輪の外側に嵌装され、その内側面に前記一対の磁性体の他方が複数連続して配列された円筒状の外輪部と
を有し、
前記磁性体駆動部は、前記回転軸とともに回転する回転体を有し、当該回転軸の回転により、前記内輪部を、前記外輪部に対して回転させ、
前記遮蔽部は、前記内輪部の外側面と、前記外輪部の内側面との間に進退され、その表裏に前記磁性面が配置された複数の突出片を有し、
前記遮蔽駆動部は、前記回転体の回転力を、前記突出片の前後運動に変換する円筒溝カムを有し、
前記遮蔽駆動部は、所定の周期に合わせて、前記内輪部側の磁性体に対して、前記外輪部側の異極の磁性体が接近するタイミングで、前記突出片の磁性面を、前記内輪部側の磁性体と外輪部側の磁性体との間に進入させるとともに、前記内輪部側の磁性体に対して、前記外輪部側の同極の磁性体が接近するタイミングで、前記突出片の磁性面を、前記内輪部側の磁性体と外輪部側の磁性体との間から退出させる
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の回転補助機構。
【請求項６】
前記遮蔽部は、前記内輪部の回転円の接線方向に対して所定角度をもって傾斜されて配置されている
ことを特徴とする請求項５に記載の回転補助機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力源からの回転駆動力が伝達されて動作する装置に広く適用可能な回転補助機構及びこれを備えた回転動力機構に係り、さらにこれら回転補助機構及び回転動力機構を備える自転車、扇風機、ベルトコンベア、エスカレータ、混練装置、サインポールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自転車、自動車、扇風機、ベルトコンベア、エスカレータ、混練装置など、回転軸を回転させて駆動する装置が利用されている。例えば、自転車は、利用者が回転駆動源であるペダルを漕ぐことで、チェーンを介して前輪及び後輪にその回転駆動力を伝達させることで推進力を得て地上を走行させている。このような自転車には、回転駆動源である電動モーター及びバッテリーを搭載して、発進時や坂道を登る際にペダルを漕ぐ労力を軽減させるようにした、いわゆるアシスト自転車が知られている。このアシスト自転車は、人力によるペダル踏力を検出手段（トルクセンサ等）により検出して、その信号を制御装置に入力し、この制御装置がペダル踏力に合わせて電動モーターを作動させるものである（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ところで、上述した回転駆動する装置では、動力源が停止すれば、伝達される駆動力は消失されることから、従前では、装置を連続して動作させるためには、動力源に一定以上の電力をコンスタントに供給する必要があった。
【０００４】
このような問題を解決するために、本発明者は、回転軸に弾みを付けて、装置の回転を補助して利便性を向上させることができる回転補助機構を開発した（特許文献２）。この発明では、自転車の車輪の回転により、異極同士を対向配置させた一対の磁性体間の距離を所定の周期で変化させ、磁性体それぞれの対向面の磁極に対して異極となる一対の磁性面を有する遮蔽部と、所定の周期に合わせて一対の磁性体間の距離が短縮されるタイミングで、遮蔽部を一対の磁性体間に進入させるとともに、一対の磁性体間の距離が伸長されるタイミングで、遮蔽部を一対の磁性体間から退出させる遮蔽駆動部とを備える。
【０００５】
このような発明によれば、遮蔽部は一対の磁性体それぞれの対向面の磁極に対して異極となる一対の磁性面を有しているので、遮蔽駆動部によって、一対の磁性体間の距離が短縮されるタイミングで遮蔽部を一対の磁性体間に進入させられることで磁力の吸引力が遮蔽され、一対の磁性体間の距離が伸長されるタイミングで遮蔽部を一対の磁性体間から退出させることで、同極同士が対向配置された一対の磁性体には反発力が生じる。この結果、例えば、自転車に回転補助機構を備えることで、一時的には労力をかけずにペダルを漕ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−１２３９８１号公報
【特許文献２】特許第５５０３０９２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、上述した特許文献２に開示された構成では、異極同士を対向配置する部分が含まれるため、異極同士の吸引力が大きく、且つ遮蔽部による遮蔽効果が十分であると、動作のタイミングが微妙にずれただけで、異極同士が吸着してしまい、回転機構がロックされてしまうという問題があった。そのため、この特許文献２の技術では、タイミングの調整が難しく、タイミングずれの許容量を大きくするには、遮蔽部の構成を大型化して遮蔽効果を高める必要があり、その分だけ装置のサイズや重量が増大し、却ってエネルギーのロスが大きくなるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記のような問題を解決するものであり、動力源からの駆動力が回転軸を介して伝達されて回転駆動する装置において、その回転軸に強弱を付けて、その回転を補助して利便性を向上させることができるとともに、動作の調整を容易にできる回転補助機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、第１の発明は、回転軸の回転に強弱を付ける回転補助機構であって、異極同士を対向配置させた一対の磁性体を、隣接する磁性体同士が同極となるように、連続して配列させた複数の可変磁性部と、回転軸の回転により一対の磁性体間の距離を所定の周期で変化させる磁性体駆動部と、対向配置された一対の磁性体間に進退可能に配置される遮蔽部と、所定の周期に合わせて、一対の磁性体間の距離が短縮されるタイミングで、遮蔽部を一対の磁性体間に進入させるとともに、一対の磁性体間の距離が伸長されるタイミングで、遮蔽部を一対の磁性体間から退出させる遮蔽駆動部とを備え、遮蔽部は、一対の磁性体それぞれの対向面の磁極に対して同極となる一対の磁性面を有する。
【００１０】
このような発明によれば、遮蔽部は一対の磁性体それぞれの対向面の磁極に対して同極となる一対の磁性面を有しているので、遮蔽駆動部によって、一対の磁性体間の距離が短縮されるタイミングで遮蔽部を一対の磁性体間に進入させることで磁力の反発力が生じ、一対の磁性体間の距離が伸長されるタイミングで遮蔽部を一対の磁性体間から退出させることで、異極同士が対向配置された一対の磁性体には吸引力が生じる。この結果、磁性体による吸引力と反発力とを連続的に生じさせることができ、回転軸の回転に強弱を付けることができる。このとき、可変磁性部では、隣接する磁性体同士が同極となるように連続して配列されていることから、遮蔽部の磁性面は、一対の磁性体それぞれの対向面の磁極に対して常に同極となることから、異極同士が吸着して回転機構がロックされることがなく、遮蔽部を進退させるタイミングの調整が容易となる。
【００１１】
第２の発明は、回転軸の回転に強弱を付ける回転補助機構であって、同極同士を対向配置させた一対の磁性体を、隣接する磁性体同士が同極となるように、連続して配列させた複数の可変磁性部と、回転軸の回転により一対の磁性体間の距離を所定の周期で変化させる磁性体駆動部と、対向配置された一対の磁性体間に進退可能に配置される遮蔽部と、所定の周期に合わせて、一対の磁性体間の距離が短縮されるタイミングで、遮蔽部を一対の磁性体間に進入させるとともに、一対の磁性体間の距離が伸長されるタイミングで、遮蔽部を一対の磁性体間から退出させる遮蔽駆動部とを備え、遮蔽部は、一対の磁性体それぞれの対向面の磁極に対して同極となる一対の磁性面を有する。
【００１２】
このような本発明によれば、遮蔽部は一対の磁性体それぞれの対向面の磁極に対して同極となる一対の磁性面を有し、遮蔽駆動部によって、一対の磁性体間の距離が短縮されるタイミングで遮蔽部を一対の磁性体間に進入させることで反発力を増大させる。一方、一対の磁性体間の距離が伸長されるタイミングで遮蔽部を一対の磁性体間から退出させることで、可変磁性部の同極同士が対向配置された一対の磁性体間の反発力を減少させる。この結果、磁性体による反発力の強弱を連続的に変化させることができ、回転軸の回転に強弱を付けることができる。このとき、可変磁性部では、隣接する磁性体同士が同極となるように連続して配列されていることから、遮蔽部の磁性面は、一対の磁性体それぞれの対向面の磁極に対して常に同極となることから、異極同士が吸着して回転機構がロックされることがなく、遮蔽部を進退させるタイミングの調整が容易となる。
【００１３】
第３の発明は、回転軸の回転に強弱を付ける回転補助機構であって、同極同士を対向配置させた一対の磁性体を、隣接する磁性体同士が同極となるように、連続して配列させた可変磁性部と、回転軸の回転により一対の磁性体間の距離を所定の周期で変化させる磁性体駆動部と、連続して配列させた複数の可変磁性部の間において、一対の磁性体間における距離の最短離間距離よりも短い距離となる位置に対向配置される遮蔽部とを備え、遮蔽部は、一対の磁性体それぞれの対向面の磁極に対して同極となる一対の磁性面を有するとともに、所定の周期に合わせて、一対の磁性体間の距離が短縮されるタイミングで一対の磁性体間から離脱されるとともに、一対の磁性体間の距離が伸長されるタイミングで一対の磁性体間に接近される。
【００１４】
このような本発明によれば、連続して配列させた複数の可変磁性部の間において、遮蔽部が一対の磁性体間における距離の最短離間距離よりも短い距離となる位置に対向配置され、所定の周期に合わせて、一対の磁性体間の距離が短縮されるタイミングで一対の磁性体間に対して相対的に接離されるため、磁性体による反発力の強弱を連続的に変化させることができ、回転軸の回転に強弱を付けることができる。このとき、可変磁性部では、隣接する磁性体同士が同極となるように連続して配列されていることから、遮蔽部の磁性面は、一対の磁性体それぞれの対向面の磁極に対して常に同極となることから、異極同士が吸着して回転機構がロックされることがなく、遮蔽部を進退させるタイミングの調整が容易となる。
【００１５】
第４の発明は、回転軸の回転に強弱を付ける回転補助機構であって、異極同士を対向配置させた一対の磁性体を、隣接する磁性体同士が異極となるように、連続して配列させた可変磁性部と、回転軸の回転により一対の磁性体間の距離を所定の周期で変化させる磁性体駆動部とを備え、前記可変磁性部における前記一対の磁性体は、一方の磁性体が他方の磁性体よりも面積が大きく形成されているとともに、前記隣接する磁性体同士が、接触されるように配置されている。
【００１６】
このような発明によれば、異極同士を対向配置させた一対の磁性体を、隣接する磁性体同士が異極となるように連続して配列させ、周期的に一対の磁性体間の距離が伸縮されるため、磁性体による吸引力と反発力とを連続的に生じさせることができ、回転軸の回転に強弱を付けることができる。
【００１７】
上記発明において、可変磁性部は、回転軸の回転により回転され、その外側面に一対の磁性体の一方が複数連続して配列された円筒状の内輪部と、回転軸の回転からは切離されて内輪の外側に嵌装され、その内側面に一対の磁性体の他方が複数連続して配列された円筒状の外輪部とを有し、磁性体駆動部は、回転軸とともに回転する回転体を有し、当該回転軸の回転により、内輪部を、外輪部に対して回転させ、遮蔽部は、内輪部の外側面と、外輪部の内側面との間に進退され、その表裏に磁性面が配置された複数の突出片を有し、遮蔽駆動部は、回転体の回転力を、突出片の前後運動に変換する円筒溝カムを有し、遮蔽駆動部は、所定の周期に合わせて、内輪部側の磁性体に対して、外輪部側の異極の磁性体が接近するタイミングで、突出片の磁性面を、内輪部側の磁性体と外輪部側の磁性体との間に進入させるとともに、内輪部側の磁性体に対して、外輪部側の同極の磁性体が接近するタイミングで、突出片の磁性面を、内輪部側の磁性体と外輪部側の磁性体との間から退出させることが好ましい。
【００１８】
この場合には、遮蔽部は、その表裏に磁性面が配置された複数の突出片を備えているので、回転軸の回転に合わせて内輪部側の磁性体に対して、外輪部側の磁性体が接近するタイミングで突出片の磁性面を、内輪部側の磁性体と外輪部側の磁性体との間に進入させることができる。また、内輪部側の磁性体に対して、外輪部側の同極の磁性体が接近するタイミングで、突出片の磁性面を内輪部側の磁性体と外輪部側の磁性体との間から退出させることが生できる。この結果、磁性体による磁力の強弱を連続的に生じさせることができるので、回転軸の回転に強弱を付けることができ、その回転を補助して利便性を向上させることができる。
【００１９】
上記発明において、遮蔽部は、内輪部の回転円の接線方向に対して所定角度をもって傾斜されて配置されていることが好ましい。この場合には、突出片の表裏に配置された磁性面が回転円に対して傾斜されることによって、磁性面による磁界を回転方向に向けて傾かせることができ、回転に有効な磁力の強弱を連続的に生じさせることができる。
【００２０】
なお、上記のような回転補助機構は、回転軸を回転させる回転駆動力を発生させる動力源と組み合わせることにより、他の発明である回転動力機構とすることができ、この回転動力機構は、さらに他の発明である扇風機、ベルトコンベア、エスカレータ、サインポール或いは混練装置等に用いることができる。特に、この回転動力機構では、回転補助機構の磁性体に吸引力又は反発力が生じるタイミングに合わせて、動力源における回転駆動力の発生を断続的に入切する。
【００２１】
詳述すると、上記扇風機は、上記いずれかに記載の回転補助機構を有するとともに、複数枚の羽根板を有するファンと、ファンを回転駆動させる動力源としての電動機とを備える扇風機であって、電動機から発生したトルクをファンに伝達する連結部として、回転軸を備える。
【００２２】
このような扇風機によれば、電動機から発生した駆動力をファンに伝達させる連結部として、上記の回転補助機構の回転軸を備えているため、この回転軸に駆動力が伝達された際、回転補助機構の磁性体による吸引力と反発力とを連続的に生じさせて回転軸の回転に弾みを付け、ファンから送風される風量を一時的には増加させることができる。また、回転軸の回転に弾みを付けることができるため、磁性体に吸引力又は反発力が生じるタイミングに合わせて、動力源における回転駆動力の発生を断続的に入切することにより、一時的には消費電力を低減させることができる。
【００２３】
また、このような扇風機によれば、磁性体による吸引力と反発力とによって、回転軸の回転動作に変化をもたせることができ、例えば、動作に「ゆらぎ」などの不規則性を加えることができる。この結果、送風される風に強弱をもたせることができる。
【００２４】
また、上記ベルトコンベアは、上記いずれかに記載の回転補助機構を有するとともに、一対のローラ間に掛け渡された無端状の搬送ベルトと、ローラを回転駆動させて、搬送ベルトを無端移動させる動力源としての電動機とを備えるベルトコンベアであって、電動機から発生した駆動力をローラに伝達する連結部として、回転軸を備える。
【００２５】
このようなベルトコンベアによれば、電動機から発生した駆動力を各装置のローラに伝達させる連結部として、上記の回転補助機構の回転軸を備えているため、この回転軸に駆動力が伝達された際、回転補助機構の磁性体による吸引力と反発力とを連続的に生じさせて回転軸の回転に弾みを付けてローラを回転させることができる。その結果、磁性体に吸引力又は反発力が生じるタイミングに合わせて、動力源における回転駆動力の発生を断続的に入切することにより、一時的には消費電力を低減させることができる。
【００２６】
また、上記エスカレータは、上記いずれかに記載の回転補助機構を有するとともに、一対のスプロケット間に掛け回され、当該一対のスプロケット間を循環移動する循環手段と、スプロケットを回転駆動させて、循環手段を無端移動させる動力源としての電動機と、循環手段に沿って無端状に配置され、各々が循環手段に連結されて当該循環手段に伴って循環移動するとともに、上部に乗客を乗せる踏面を有する複数の踏板とを備えるエスカレータであって、電動機から発生した駆動力をスプロケットに伝達する連結部として、回転軸を備える。
【００２７】
これらのようなエスカレータによれば、電動機から発生した駆動力を各装置のスプロケットに伝達させる連結部として、上記の回転補助機構の回転軸を備えているため、この回転軸に駆動力が伝達された際、回転補助機構の磁性体による吸引力と反発力とを連続的に生じさせて回転軸の回転に弾みを付けてスプロケットを回転させることができる。その結果、磁性体に吸引力又は反発力が生じるタイミングに合わせて、動力源における回転駆動力の発生を断続的に入切することにより、一時的には消費電力を低減させることができる。
【００２８】
また、上記混練装置は、上記いずれかに記載の回転補助機構を有するとともに、被混練材料が供給されるケーシングと、ケーシング内部に配置される撹拌手段と、撹拌手段を回転駆動する電動機とを備える混練装置であって、電動機から発生した駆動力を撹拌手段に伝達する連結部として、回転軸を備える。
【００２９】
このような混練装置では、電動機から発生した駆動力を撹拌手段に伝達させる連結部として、上記の回転補助機構の回転軸を備えているため、この回転軸に駆動力が伝達された際、回転補助機構によって磁性体による吸引力と反発力とを連続的に生じさせて回転軸の回転に弾みを付けることができ、その結果、撹拌手段を回転させて撹拌動力を増加させることができる。また、回転軸の回転に弾みを付けることができるため、磁性体に吸引力又は反発力が生じるタイミングに合わせて、動力源における回転駆動力の発生を断続的に入切することにより、一時的には消費電力を低減させることができる。また、本発明によれば、磁性体による吸引力と反発力とによって、回転軸の回転動作に変化をもたせることができ、例えば、動作に「ゆらぎ」などの不規則性を加えることができる。この結果、混練装置では、被混練材料の撹拌に強弱をもたせることができる。
【００３０】
また、上記サインポールは、上記いずれかに記載の回転補助機構を有するとともに、透明な外筒と、外筒に対して回転自在に軸支され、該外筒内で回転する回転筒と、回転筒を回転駆動させる動力源としての電動機とを備えるサインポールであって、電動機から発生した駆動力を回転筒に伝達する連結部として、回転軸を備える。
【００３１】
このようなサインポールでは、電動機から発生した駆動力を撹拌手段に伝達させる連結部として、上記の回転補助機構の回転軸を備えているため、この回転軸に駆動力が伝達された際、回転補助機構によって磁性体による吸引力と反発力とを連続的に生じさせて回転軸の回転に弾みを付けることができるため、磁性体に吸引力又は反発力が生じるタイミングに合わせて、動力源における回転駆動力の発生を断続的に入切することにより、一時的には消費電力を低減させることができる。また、本発明によれば、磁性体による吸引力と反発力とによって、回転軸の回転動作に変化をもたせることができ、例えば、動作に「ゆらぎ」などの不規則性を加えることができる。この結果、サインポールでは、回転筒の動きにデザイン性をもたせることができる。
【発明の効果】
【００３２】
以上述べたように、この発明によれば、動力源からの駆動力が回転軸を介して伝達されて回転駆動する装置において、その回転軸に強弱を付けて、その回転を補助して利便性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１実施形態に係る自転車の全体構成を示す概念図である。
【図２】第１実施形態に係る回転補助機構の構成を示す斜視図である。
【図３】第１実施形態に係る回転補助機構の構成を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は第１実施形態に係る回転補助機構の構成を示す正面図であり、（ｂ）は上面図である。
【図５】第１実施形態に係る回転補助機構の構成を示す側面図である。
【図６】第１実施形態に係る回転補助機構が動作した状態の前後を示す斜視図である。
【図７】第１実施形態に係る対向する磁性体の位置関係を示す説明図である。
【図８】第１実施形態の変更例に係る対向する磁性体の位置関係を示す説明図である。
【図９】第１実施形態の変更例に係る対向する磁性体の位置関係を示す説明図である。
【図１０】第２実施形態に係る回転補助機構の構成を示す斜視図である。
【図１１】第２実施形態に係る回転補助機構の構成を示す斜視図である。
【図１２】（ａ）は第２実施形態に係る回転補助機構の構成を示す正面図であり、（ｂ）は対向する磁性体の位置関係を示す説明図である。
【図１３】第２実施形態の変更例に係る対向する磁性体の位置関係を示す説明図である。
【図１４】第３実施形態に係る回転補助機構の構成を示す斜視図である。
【図１５】第３実施形態に係る対向する磁性体の位置関係を示す説明図である。
【図１６】第３実施形態の変更例に係る磁性体の位置関係を示す説明図である。
【図１７】第３実施形態の変更例に係る磁性体の位置関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
［第１実施形態］
以下に添付図面を参照して、本発明に係る回転補助機構の第１実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態では、本発明の回転補助機構を自転車１０の車輪に適用した場合を例に説明するが、本発明は、自転車や自動車の車輪、水車、風車、もしくは、扇風機、ベルトコンベア、エスカレータ、混練装置など発電機を備える各装置など回転駆動する装置であれば、全てに適用することができる。
【００３５】
（自転車の全体構成）
図１は、第１実施形態に係る自転車１０の全体構成を示す概念図である。本実施形態において、自転車１０の車体フレーム１は、車体前方に位置するヘッドチューブ２と、ヘッドチューブ２から後下がりに延びるダウンチューブ３と、ダウンチューブ３に連結されて後方に延びるリヤフォーク４と、ダウンチューブ３の最下端から上方に立ち上がるシートポスト５とを備える。
【００３６】
ヘッドチューブ２には、フロントフォーク６が回動自在に支持される。また、フロントフォーク６の下端にはハブ２２が設けられ、ハブ２２を介して前輪７全体が車軸に軸支されている。また、フロントフォーク６の上端にはハンドル８が取り付けられる。なお、ハンドル８には、図示しない前輪及び後輪用のブレーキレバーが設けられており、ブレーキレバーから引き出されるケーブルは、それぞれ、前輪ブレーキ及び後輪ブレーキに連結される。
【００３７】
ダウンチューブ３とシートポスト５との交差部には、車体の左右に延びるクランク軸１４が支持され、クランク軸１４には、クランク１７を介してペダル１８が結合される。クランク軸１４には駆動スプロケット１９が連結され、ペダル１８に加えられた踏力は駆動スプロケット１９に伝達される。  駆動スプロケット１９と後輪１３の車軸２１に設けられた従動スプロケット２０間にはチェーン１１が掛け渡される。
【００３８】
シートポスト５には、上端にシート１５を備えた支持軸１６が、シート１５の高さを調整可能に装着される。また、シートポスト５の上端に連結される左右一対のステー１２は後下がりに延び、下端近傍でリヤフォーク４と結合される。リヤフォーク４とステー１２とが交差して結合された後端部９には、車体の左右水平に延びる車軸２１が設けられ、この車軸２１を介して後方の後輪１３が支持される。そして、後端部９に支持されて後輪１３の回転軸である車軸２１と同軸上に、本実施形態に係る回転補助機構１００が設けられる。
【００３９】
（回転補助機構）
次いで、回転補助機構１００の構成について説明する。図２及び図３は、第１実施形態に係る回転補助機構１００の構成を分解した状態で示す斜視図側面図であり、図４（ａ）はその正面図、図４（ｂ）は上面図、図５は側面図である。
【００４０】
図２〜図５に示すように、回転補助機構１００は、車軸２１及び後輪１３の回転に強弱を付ける機構であって、磁石の吸引力又は反発力を利用して車軸２１を介して後輪１３の回転に強弱を付与する可変磁性部２１０と、可変磁性部２１０を駆動させる磁性体駆動部としての車軸２１及び係止部２５０と、可変磁性部２１０の吸引力に強弱を付けるための遮蔽部２３０と、遮蔽部２３０を周期的に駆動させる遮蔽駆動部２４０とを備えている。本実施形態では、可変磁性部２１０として、円筒状の内輪と外輪を同心軸上に配置し、各円筒の側面に磁性体を多数配置させ、磁性体による吸引力及び反発力を発生させることを要旨とし、磁性体駆動部及び遮蔽駆動部２４０の動力源は、後輪１３の回転軸である車軸２１であり、車軸２１の回転力は、磁性体駆動部に対しては係止部２５０を介して内輪部２１０ａに伝達され、遮蔽駆動部２４０に対しては回転体２４２に直接伝達される。
【００４１】
可変磁性部２１０は、図７にも示すように、異極同士を対向配置させた一対の磁性体２１３，２１５を有する駆動部であり、本実施形態では、外側面に磁性体２１３が複数配置された円筒状の内輪部２１０ａと、内輪の外側に嵌装され、その内側面に磁性体２１５が複数配置された円筒状の外輪部２１０ｂとを有している。これら内輪部２１０ａ及び外輪部２１０ｂでは、隣接する磁性体同士が同極となるように連続して配列されている。すなわち、内輪部２１０ａの外側面では、隣接する磁性体２１３，２１３同士が同じＳ極を外方に向けて配置されている。一方、外輪部２１０ｂの内側面では、隣接する磁性体２１５，２１５同士が同じＮ極を内方に向けて配置されている。
【００４２】
内輪部２１０ａは、円盤状のホイール部２１２を基体とし、このホイール部２１２の中央に中心孔２１１を有しており、ホイール部２１２は、中心孔２１１に挿通される車軸２１に固着され、車軸２１とともに回転可能となっている。詳述すると、ホイール部２１２の外側面には係止部２５０と同形状の凹部２５２が形成されており、車軸２１に螺合された係止部２５０が凹部２５２に嵌合され、ホイール部２１２と係止部２５０が一体化されて、車軸２１の回転力がホイール部２１２に伝達されるようになっている。そして、内輪部２１０ａは、ホイール部２１２を、後輪１３の回転によって車軸２１を中心として回転させることにより、外側面に配置させた磁性体２１３を外輪部２１０ｂに対して相対移動させる。
【００４３】
一方、外輪部２１０ｂは、有底の円筒状をなすハウジング部２１８を備え、このハウジング部２１８は、底面部の中央に、車軸２１が挿通される中心孔２１７を有し、後輪１３の回転からは切離された構造となっている。具体的に、外輪部２１０ｂのハウジング部２１８は、自転車の後端部９に固定されたフレーム部材２１４，２１４が両側部に連結されて、自転車の本体に対して固定され、車軸２１は中心孔２１７内で空転し、後輪１３の回転は伝達されないようになっている。また、外輪部２１０ｂは、内輪部２１０ａを収容するように、外側に開口部分を有した中空となっており、ハウジング部２１８の内側面には、多数の磁性体２１５が環状に配列されており、ハウジング部２１８底面の周縁には、その磁性体２１５の配列に対応させて多数の遮蔽孔２１６が環状に配列されている。そして、ハウジング部２１８は、フレーム部材２１４によって、自転車の車体に固定されている。
【００４４】
磁性体駆動部は、本実施形態では、車軸２１及び係止部２５０により構成され、後輪１３の回転により一対の磁性体２１３，２１５間の距離を所定の周期で変化させる駆動機構である。具体的には、後輪１３の車軸２１とともに係止部２５０が回転し、その係止部２５０により回転されるホイール部２１２を備えている。この回転体であるホイール部２１２は、車軸２１と連結された円柱状の部材であり、上述したように、内輪部２１０ａを軸支している。そして、後輪１３の回転によってホイール部２１２が回転されることで内輪部２１０ａを、外輪部２１０ｂに対して回転させるようになっている。なお、ハウジング部２１８とホイール部２１２は近接しているが、ベアリングやその他の滑動機構（図示せず）によって相互に縁切りされており、ホイール部２１２の回転力が、ハウジング部２１８に伝達されないようになっている。
【００４５】
遮蔽部２３０は、内輪部２１０ａの外側面と、外輪部２１０ｂの内側面との間において突出片２３１を進退可能に配置した構造であり、円形状に配置された複数の突出片２３１が遮蔽孔２１６に向かって突出している。この突出片２３１は、その表裏に磁性面２３４が配置されている。なお、この表裏の磁性面２３４は、各々異なる極性を外方に向けて配置されている。
【００４６】
遮蔽駆動部２４０は、所定の周期に合わせて、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３に対して、外輪部２１０ｂ側の異極の磁性体２１５が接近するタイミングで、突出片２３１の磁性面２３４を、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３と外輪部２１０ｂ側の磁性体２１５との間に進入させるとともに、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３に対して、外輪部２１０ｂ側の同極の磁性体２１５が接近するタイミングで、突出片２３１の磁性面２３４を、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３と外輪部２１０ｂ側の磁性体２１５との間から退出させる駆動機構である。具体的に、遮蔽駆動部２４０は、円柱形状をなした回転体２４２と、４本の連結ピン２４１とで構成されている。
【００４７】
回転体２４２は、車軸２１に連結された筒状の部材であり、機構を保護する円盤状のフランジ２４０ａを有しており、車軸２１に固着され、車軸２１に追従して回転するようになっている。また、回転体２４２の外周面には、ガイド溝２４３が刻設され、回転体２４２の回転力を、遮蔽部２３０の前後運動に変換する円筒溝カムが構成されている。具体的に、このガイド溝２４３は、サインカーブを無端状の輪にした形状をなしており、外輪部２１０ｂまでの距離が、車軸２１上の位置によって変化するようになっている。そして、ガイド溝２４３上の点であって車軸２１を挟んだ対称位置にある４点は車軸２１上の位置に応じて、外輪部２１０ｂまでの距離が伸縮されるようになっている。
【００４８】
また、４本の連結ピン２４１は、遮蔽部２３０の基台２３３から突出される棒状の部材であり、本実施形態では、突出片２３１が突出される面とは反対側の面から突出している。基台２３３は、円盤状の板部材であり、中央に車軸２１が挿通される中心孔２３２が表裏に貫通して形成され、連結ピン２４１を通じて回転体２４２に軸支されている。この中心孔２３２は、車軸２１の直径よりも大きめの内径を有しており、この中心孔２３２内において車軸２１が空転され、車軸２１の回転は基台２３３側に伝達されず、車軸２１の軸方向にのみ前後に、連結ピン２４１及び突出片２３１とともに摺動されるようになっている。
【００４９】
そして、４本の連結ピン２４１は、上述したガイド溝２４３上において、車軸２１を中心とした同心円状の４点に対応した位置に差し込まれており、回転体２４２の回転に応じて、連結ピン２４１がガイド溝２４３にガイドされ、これにより遮蔽部２３０を外輪部２１０ｂに対して近づけたり遠ざけたりして、所定の周期で突出片２３１を、一対の磁性体２１３，２１５との間から進退させるようになっている。
【００５０】
具体的には、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３に対して、外輪部２１０ｂ側の異極の磁性体２１５が接近するタイミングで、突出片２３１の磁性面２３４を、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３と外輪部２１０ｂ側の磁性体２１５との間に進入させるとともに、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３に対して、外輪部２１０ｂ側の同極の磁性体２１５が接近するタイミングで、突出片２３１の磁性面２３４を、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３と外輪部２１０ｂ側の磁性体２１５との間から退出させるようになっている。
【００５１】
（回転補助機構の動作）
このような構成の回転補助機構１００の動作について、以下に説明する。図６は、本実施形態に係る回転補助機構が動作した状態の前後を示す斜視図であり、図６は、対向する磁性体の位置関係を示す説明図である。
【００５２】
先ず、自転車１０のペダル１８を漕ぐことにより自転車１０の後輪１３が回転する。この後輪１３の回転は、遮蔽駆動部２４０及び磁性体駆動部２２０に伝達される。可変磁性部２１０では、後輪１３が回転すると、後輪１３の車軸２１と連結されているホイール部２１２も車軸２１を中心として回転する。このホイール部２１２は、ナットなどの係止部２５０によって車軸２１に固着されており、ホイール部２１２による回転によって、外側面に配置させた磁性体２１３を外輪部２１０ｂに対して相対移動させる。このとき、外輪部２１０ｂ側のハウジング部２１８と、内輪部２１０ａ側のホイール部２１２とは相互に縁切りされており、ホイール部２１２の回転力がハウジング部２１８側に伝達されないようになっている。
【００５３】
一方、遮蔽駆動部２４０は、この回転に合わせて、回転体２４２の回転力を、突出片２３１の前後運動に変換する。具体的に、遮蔽駆動部２４０は、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３に対して、外輪部２１０ｂ側の異極の磁性体２１５が接近するタイミングで、突出片２３１の磁性面２３４を、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３と外輪部２１０ｂ側の磁性体２１５との間に進入させる。
【００５４】
この突出片２３１の進入運動は、先ず、後輪１３の回転に合わせて車軸２１に軸支された回転体２４２を回転させる。回転体２４２にはガイド溝２４３が刻設され、このガイド溝２４３に４本の連結ピン２４１が車軸２１を挟んだ対称位置にある２点に対応した位置に差し込まれているため、回転体２４２が回転すると、図６（ａ）に示すように、このガイド溝２４３に差し込まれた４本の連結ピン２４１は、ガイド溝２４３にガイドされて、外輪部２１０ｂまでの距離が伸縮される。
【００５５】
そして、外輪部２１０ｂまでの距離が近づくと、４本の連結ピン２４１に連結された基台２３３も、外輪部２１０ｂ側へ移動する。そうすると、図６（ｂ）に示すように、遮蔽部２３０の突出片２３１は、遮蔽孔２１６に挿通され、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３と、外輪部２１０ｂ側の磁性体２１５との間に進出する。
【００５６】
この際、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３と、外輪部２１０ｂ側の磁性体２１５との位置関係は、図７（ｂ）に示すように、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３に対して、外輪部２１０ｂ側の異極の磁性体２１５が接近するような配置となっている。
【００５７】
そのため、このタイミングで、突出片２３１の磁性面２３４を、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３と外輪部２１０ｂ側の磁性体２１５との間に進入させると、図７（ｂ）に示すように、磁性体２１３及び磁性体２１５と対面する、突出片２３１の磁性面２３４は、同極となるので磁力の反発力が生じる。
【００５８】
一方、遮蔽駆動部２４０は、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３に対して、外輪部２１０ｂ側の同極の磁性体２１５が接近するタイミングで、突出片２３１の磁性面２３４を、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３と外輪部２１０ｂ側の磁性体２１５との間から退出させる。
【００５９】
この突出片２３１の退出運動は、回転体２４２が回転すると、図６（ａ）に示すように、このガイド溝２４３に差し込まれた４本の連結ピン２４１は、ガイド溝２４３にガイドされて、外輪部２１０ｂまでの距離が伸長される。そして、外輪部２１０ｂまでの距離が遠のくと、４本の連結ピン２４１に連結された遮蔽部２３０についても、外輪部２１０ｂ側への距離は遠くなる。そうすると、図１３（ａ）に示すように、遮蔽部２３０の突出片２３１は、遮蔽孔２１６から抜け出され、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３と、外輪部２１０ｂ側の磁性体２１５との間から退出する。この際、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３と、外輪部２１０ｂ側の磁性体２１５との位置関係は、図７（ａ）に示すように、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３に対して、外輪部２１０ｂ側の同極の磁性体２１５が接近するような配置となっている。
【００６０】
そのため、このタイミングで、突出片２３１の磁性面２３４を、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３と外輪部２１０ｂ側の磁性体２１５との間から退出させると、図７（ａ）に示すように、同極の磁性体２１３及び磁性体２１５とが対面することとなり、磁力の反発力が生じる。そして、この動作が連続で行われる。
【００６１】
（作用効果）
このような本実施形態によれば、遮蔽部２３０は、その表裏に磁性面２３４が配置された複数の突出片２３１を備えているので、後輪１３の回転に合わせて内輪部２１０ａ側の磁性体２１３に対して、外輪部２１０ｂ側の異極の磁性体２１５が接近するタイミングで、突出片２３１の磁性面２３４を、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３と外輪部２１０ｂ側の磁性体２１５との間に進入させることで磁力の反発力が生じさせる。また、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３に対して、外輪部２１０ｂ側の同極の磁性体２１５が接近するタイミングで、突出片２３１の磁性面２３４を、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３と外輪部２１０ｂ側の磁性体２１５との間から退出させることで、異極同士が対向配置された一対の磁性体２１３，２１５には吸引力が生じる。
【００６２】
この結果、磁性体２１３，２１５による吸引力と反発力とを連続的に生じさせることができるので、後輪１３の回転に強弱を付けることができ、一時的にはペダルを漕ぐ労力を軽減させることができる。特に、本実施形態によれば、可変磁性部２１０として、円筒状の側面に磁性体２１３，２１５を多数配置させているので、より強力に磁性体による吸引力及び反発力が発生される。
【００６３】
（変更例）
（１）変更例１
なお、上述した実施形態の説明は、本発明の一例である。本発明は上述した実施形態に限定されることなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【００６４】
例えば、上記実施形態に係る可変磁性部２１０では、一対の磁性体２１５，２１３が、異極同士を対向配置されたが、図８に示すように、同極同士を対向配置させるようにしてもよい。詳述すると、内輪部２１０ａ及び外輪部２１０ｂでは、隣接する磁性体同士が同極となるように連続して配列されている。内輪部２１０ａの外側面では、隣接する磁性体２１３，２１３同士が同じＮ極を外方に向けて配置されている。一方、外輪部２１０ｂの内側面では、隣接する磁性体２１５，２１５同士が同じＮ極を内方に向けて配置されている。
【００６５】
また、この変更例では、突出片２３１の表裏に配置された磁性面２３４が、一対の磁性体２１５，２１３それぞれの対向面の磁極に対して同極となるように設けられている。この突出片２３１は、図８（ｂ）に示すように、表裏にＮ極及びＳ極が配置された磁性体を、両面に接着面を有する接着部材２３１ａを介して強固に固定し、同極が表裏に配置されるように構成されている。なお、本変更例では、突出片２３１の表裏に配置された磁性面２３４、及び磁性体２１５，２１３のすべてをＮ極とした場合を例示したが、これらすべてをＳ極にしてもよい。
【００６６】
そして、遮蔽駆動部２４０は、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３に対して外輪部２１０ｂ側の磁性体２１５が離脱するタイミングで、突出片２３１の磁性面２３４を磁性体２１３と磁性体２１５との間に進入させて、離脱時における反発力を増大させる。一方、遮蔽駆動部２４０は、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３に対して外輪部２１０ｂ側の磁性体２１５が接近するタイミングで、突出片２３１の磁性面２３４を、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３と外輪部２１０ｂ側の磁性体２１５との間から退出させて、接近時における反発力を減少させる。
【００６７】
これらの結果、本変更例によれば、磁性体による反発力の強弱を連続的に変化させることができ、回転軸の回転に強弱を付けることができる。このとき、可変磁性部２１０では、隣接する磁性体同士が同極となるように連続して配列されていることから、遮蔽部２３０の磁性面２３４は、一対の磁性体２１５，２１３それぞれの対向面の磁極に対して常に同極（図示した例では、Ｎ極）となることから、異極同士が吸着して回転機構がロックされることがなく、遮蔽部を進退させるタイミングの調整が容易となる。
【００６８】
（２）変更例２
また、図９（ａ）に示すように、上述した実施形態及び変更例において、突出片２３１を、内輪部２１０ａの回転円の接線方向に対して所定角度をもって傾斜させて配置してもよい。この場合には、突出片２３１の表裏に配置された磁性面２３４が回転円に対して傾斜されることによって、磁性面２３４による磁界を回転方向に向けて傾かせることができ、回転に有効な磁力の強弱を連続的に生じさせることができる。
【００６９】
（３）変更例３
さらに、図９（ｂ）に示すように、上述した実施形態及び変更例において、突出片２３１の水平断面形状を湾曲した流線型をなす円弧翼状に形成してもよい。このとき、上述した変更例２と同様に、突出片２３１を、内輪部２１０ａの回転円の接線方向に対して所定角度をもって傾斜させて配置する。この円弧翼状の突出片２３１では、外輪部２１０ｂ側に向けられた面の曲率と、内輪部２１０ａ側に向けられた面の曲率とが異なるようになっており、各曲面の面積が異なっている。このように、遮蔽部２３０を湾曲した流線型をなす円弧翼状に形成するとともに、回転円の接線方向に対して所定角度をもって傾斜させることにより、内外の各磁性体２１５，２１３からそれぞれ作用される反発力の合力が回転方向に向けられることから、回転に有効な磁力の強弱を連続的に生じさせることができる。
【００７０】
［第２実施形態］
次いで、本発明の第２実施形態について説明する。上述した第１実施形態では、遮蔽駆動部２４０が、一対の磁性体間の距離が短縮されるタイミングで、一対の磁性体間に対して接離させるように構成したが、本実施形態では、遮蔽部が外輪部側に対して固定的に配置されており、内輪部側の磁性体のみが動作することにより、遮蔽部を一対の磁性体間に対し、相対的に接離させることを要旨とする。図１０〜１２は、本実施形態に係る回転補助機構を示す図である。なお、本実施形態において、上述した実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その機能等は特に言及しない限り同一であり、その説明は省略する。
【００７１】
（回転補助機構）
本実施形態に係る回転補助機構２００の構成について説明する。図１０〜図１２に示すように、回転補助機構２００は、車軸２１及び後輪１３の回転に強弱を付ける機構であって、磁石の吸引力又は反発力を利用して車軸２１を介して後輪１３の回転に強弱を付与する可変磁性部２１０と、可変磁性部２１０を駆動させる磁性体駆動部としての車軸２１及び係止部２５０と、可変磁性部２１０の反発力に強弱を付けるための遮蔽部２３０を備えている。本実施形態では、可変磁性部２１０として、円筒状の内輪と外輪を同心軸上に配置し、各円筒の側面に磁性体を多数配置させ、磁性体による吸引力及び反発力を発生させることを要旨とし、磁性体駆動部の動力源は、後輪１３の回転軸である車軸２１であり、車軸２１の回転力が係止部２５０を介して磁性体駆動部である内輪部２１０ａに伝達される。
【００７２】
可変磁性部２１０は、図１２（ｂ）にも示すように、異極同士を対向配置させた一対の磁性体２１３，２１５を有する駆動部であり、本実施形態においても、外側面に磁性体２１３が複数配置された円筒状の内輪部２１０ａと、内輪の外側に嵌装され、その内側面に磁性体２１５が複数配置された円筒状の外輪部２１０ｂとを有している。これら内輪部２１０ａ及び外輪部２１０ｂでは、隣接する磁性体同士が同極となるように連続して配列されている。すなわち、内輪部２１０ａの外側面では、隣接する磁性体２１３，２１３同士が同じＮ極を外方に向けて配置されている。また、外輪部２１０ｂの内側面においても、隣接する磁性体２１５，２１５同士が同じＳ極を内方に向けて配置されている。なお、ここでは、可変磁性部２１０を異極同士を対向配置させた構成としたが、同極同士を対向配置してもよい。
【００７３】
本実施形態において、突出片２３１の表裏に配置された磁性面２３４は、隣接する磁性面２３４，２３４同士が同極となるように連続して配列されているとともに、一対の磁性体の内輪部２１０ａ側の磁性体２１３の対向面の磁極に対して同極となるように設けられている。すなわち、この突出片２３１は、異極が表裏に配置されるように構成されている。なお、本変更例では、磁性体２１５をＳ極とし，２１３をＮ極とした場合を例示したが、これらすべてを逆にしてもよく、さらに突出片２３１を、図８（ｂ）に示すように、同極が表裏に配置されるように構成してもよい。
【００７４】
本実施形態において、内輪部２１０ａは、円盤状のホイール部２１２を基体とし、このホイール部２１２の中央に中心孔２１１を有しており、ホイール部２１２は、中心孔２１１に挿通される車軸２１に固着され、車軸２１とともに回転可能となっている。詳述すると、ホイール部２１２の外側面には係止部２５０と同形状の凹部２５２が形成されており、車軸２１に螺合された係止部２５０が凹部２５２に嵌合され、ホイール部２１２と係止部２５０が一体化されて、車軸２１の回転力がホイール部２１２に伝達されるようになっている。そして、内輪部２１０ａは、ホイール部２１２を、後輪１３の回転によって車軸２１を中心として回転させることにより、外側面に配置させた磁性体２１３を外輪部２１０ｂに対して相対移動させる。
【００７５】
一方、外輪部２１０ｂは、有底の円筒状をなすハウジング部２１８を備え、このハウジング部２１８は、底面部の中央に、車軸２１が挿通される中心孔２１７を有し、後輪１３の回転からは切離された構造となっている。具体的に、外輪部２１０ｂのハウジング部２１８は、自転車の後端部９に固定されたフレーム部材２１４，２１４が両側部に連結されて、自転車の本体に対して固定され、車軸２１は中心孔２１７内で空転し、後輪１３の回転は伝達されないようになっている。また、外輪部２１０ｂは、内輪部２１０ａを収容するように、外側に開口部分を有した中空となっており、ハウジング部２１８の内側面には、多数の磁性体２１５が環状に配列されており、ハウジング部２１８底面の周縁には、その磁性体２１５の配列に対応させて多数の遮蔽孔２１６が環状に配列されている。そして、ハウジング部２１８は、フレーム部材２１４によって、自転車の車体に固定されている。
【００７６】
磁性体駆動部は、本実施形態では、車軸２１及び係止部２５０により構成され、後輪１３の回転により一対の磁性体２１３，２１５間の距離を所定の周期で変化させる駆動機構である。具体的には、後輪１３の車軸２１とともに係止部２５０が回転し、その係止部２５０により回転されるホイール部２１２を備えている。この回転体であるホイール部２１２は、車軸２１と連結された円柱状の部材であり、上述したように、内輪部２１０ａを軸支している。そして、後輪１３の回転によってホイール部２１２が回転されることで内輪部２１０ａを、外輪部２１０ｂに対して回転させるようになっている。なお、ハウジング部２１８とホイール部２１２は近接しているが、ベアリングやその他の滑動機構（図示せず）によって相互に縁切りされており、ホイール部２１２の回転力が、ハウジング部２１８に伝達されないようになっている。
【００７７】
遮蔽部２３０は、内輪部２１０ａの外側面と、外輪部２１０ｂの内側面との間において突出片２３１が固定配置された構造であり、連続して配列された複数の可変磁性部２１０の間において、一対の磁性体２１３，２１５間における距離の最短離間距離ｄ（図１２（ｂ））よりも短い距離となる位置に対向配置されている。具体的には、円形状に配置された複数の突出片２３１が遮蔽孔２１６を通じて外輪部２１０ｂ内に突出されて固定されており、その位置は、隣り合う磁性体２１５，２１５が回転中心Ｏでなす角度を２θとすれば、突出片２３１はその中間の角度θの位置に固定されている。また、これらの突出片２３１は、その表裏に磁性面２３４が配置され、この表裏の磁性面２３４は、図１２（ｂ）に示すように、異なる極性が配置されている。
【００７８】
（回転補助機構の動作）
このような構成の回転補助機構２００の動作について、以下に説明する。
【００７９】
先ず、自転車１０のペダル１８を漕ぐことにより自転車１０の後輪１３が回転する。この後輪１３の回転は、可変磁性部２１０に伝達される。可変磁性部２１０では、後輪１３が回転すると、後輪１３の車軸２１と連結されているホイール部２１２も車軸２１を中心として回転する。このホイール部２１２は、ナットなどの係止部２５０によって車軸２１に固着されており、ホイール部２１２による回転によって、外側面に配置させた磁性体２１３を外輪部２１０ｂに対して相対移動させる。
【００８０】
このとき、外輪部２１０ｂ側のハウジング部２１８と、内輪部２１０ａ側のホイール部２１２とは相互に縁切りされており、ホイール部２１２の回転力がハウジング部２１８側に伝達されないようになっている。なお、本実施形態では、突出片２３１は、外輪部２１０ｂの底面に固定されており、内輪部２１０ａが回転することにより、磁性体２１３が突出片２３１の突出片２３１に対して、相対移動されることとなる。この磁性体２１３の突出片２３１に対する相対移動により、磁性体２１５及び突出片２３１による磁性体２１３に対する反発力の強弱を連続的に変化される。
【００８１】
（作用効果）
このような本発明によれば、連続して配列させた複数の可変磁性部の間において、遮蔽部が一対の磁性体間の距離の最短離間距離よりも短い距離となる位置に対向配置され、所定の周期に合わせて、一対の磁性体間の距離が短縮されるタイミングで一対の磁性体間に対して相対的に接離されるため、磁性体による反発力及び吸引力の強弱を連続的に変化させることができ、回転軸の回転に強弱を付けることができる。このとき、可変磁性部では、隣接する磁性体２１５，２１５同士が同極となるように連続して配列されているとともに、遮蔽部２３０の磁性面２３４が、磁性体２１３それぞれの対向面の磁極に対して常に同極となることから、異極同士が吸着して回転機構がロックされることがない。
【００８２】
（変更例）
（１）変更例１
なお、上述した実施形態の説明は、本発明の一例である。本発明は上述した実施形態に限定されることなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【００８３】
例えば、図１３（ａ）に示すように、上述した実施形態において、突出片２３１を、内輪部２１０ａの回転円の接線方向に対して所定角度をもって傾斜させて配置してもよい。この場合には、突出片２３１の表裏に配置された磁性面２３４が回転円に対して傾斜されることによって、磁性面２３４による磁界を回転方向に向けて傾かせることができ、回転に有効な磁力の強弱を連続的に生じさせることができる。なお、図示した例では、突出片２３１が表裏が異なる磁極となるようにしたが、この突出片２３１を、図８（ｂ）に示すように、同極が表裏に配置されるように構成してもよい。
【００８４】
（３）変更例２
さらに、図１３（ｂ）に示すように、突出片２３１の水平断面形状を湾曲した流線型をなす円弧翼状の突出片２３１のように形成してもよい。このとき、上述した変更例２と同様に、突出片２３１を、内輪部２１０ａの回転円の接線方向に対して所定角度をもって傾斜させて配置する。この円弧翼状の突出片２３１では、外輪部２１０ｂ側に向けられた面の曲率と、内輪部２１０ａ側に向けられた面の曲率とが異なるようになっており、各曲面の面積が異なっている。このように、遮蔽部２３０を湾曲した流線型をなす円弧翼状に形成するとともに、回転円の接線方向に対して所定角度をもって傾斜させることにより、内外の各磁性体２１５，２１３からそれぞれ作用される反発力の合力が回転方向に向けられることから、回転に有効な磁力の強弱を連続的に生じさせることができる。なお、図示した例では、突出片２３１が表裏が異なる磁極となるようにしたが、この突出片２３１を、図８（ｂ）に示すように、同極が表裏に配置されるように構成してもよい。
【００８５】
［第３実施形態］
次いで、本発明の第３実施形態について説明する。上述した第１及び第２実施形態では、一対の磁性体２１３，２１５の間に、磁性面を有する遮蔽部を設けたが、本実施形態では、遮蔽部を省略した構成としたことを要旨とする。図１４は、本実施形態に係る回転補助機構を示す斜視図であり、図１５は、その動作を模式的に示す説明図である。なお、本実施形態において、上述した実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その機能等は特に言及しない限り同一であり、その説明は省略する。
【００８６】
（回転補助機構）
本実施形態に係る回転補助機構の構成について説明する。本実施形態では、回転補助機構３００は、車軸２１及び後輪１３の回転に強弱を付ける機構であって、磁石の吸引力又は反発力を利用して車軸２１を介して後輪１３の回転に強弱を付与する可変磁性部２１０と、可変磁性部２１０を駆動させる磁性体駆動部としての車軸２１及び係止部２５０と、可変磁性部２１０の反発力に強弱を付けるための遮蔽部２３０を備えている。本実施形態では、可変磁性部２１０として、円筒状の内輪と外輪を同心軸上に配置し、各円筒の側面に磁性体を多数配置させ、磁性体による吸引力及び反発力を発生させることを要旨とし、磁性体駆動部の動力源は、後輪１３の回転軸である車軸２１であり、車軸２１の回転力が係止部２５０を介して磁性体駆動部である内輪部２１０ａに伝達される。
【００８７】
可変磁性部２１０は、図１５にも示すように、すべてが同極同士を対向配置させた一対の磁性体２１３，２１５を有する駆動部であり、本実施形態においても、外側面に磁性体２１３が複数配置された円筒状の内輪部２１０ａと、内輪の外側に嵌装され、その内側面に磁性体２１５が複数配置された円筒状の外輪部２１０ｂとを有している。これら内輪部２１０ａ及び外輪部２１０ｂでは、隣接する磁性体同士が同極となるように連続して配列されている。すなわち、内輪部２１０ａの外側面では、隣接する磁性体２１３，２１３同士が同極となるようにＮ極を外方に向けて配置されている。また、外輪部２１０ｂの内側面においても、隣接する磁性体２１５，２１５同士が同極となるように連続して配列されている。
【００８８】
特に、可変磁性部２１０における一対の磁性体２１３，２１５は、一方の磁性体２１５が他方の磁性体２１３よりも面積が大きく形成されているとともに、隣接する磁性体２１３同士、又は２１５同士が、接触されるように配置されている。なお、図示した例では、磁性体２１３，２１５の全てをＮ極としたが、全ての磁性体をＳ極としてもよい。
【００８９】
（作用・効果）
このような発明によれば、同極同士を対向配置させた一対の磁性体２１３，２１５を、隣接する磁性体２１３同士、又は２１５同士も同極となるように連続して配列させ、周期的に一対の磁性体間の距離が伸縮されるため、磁性体による吸引力と反発力とを連続的に生じさせることができ、回転軸の回転に強弱を付けることができる。
【００９０】
（変更例）
なお、上述した第３実施形態の説明は、本発明の一例である。本発明は上述した実施形態に限定されることなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【００９１】
例えば、図１６に示すように、上述した実施形態において、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３を、内輪部２１０ａの回転円の接線方向に対して所定角度をもって傾斜させて配置してもよい。この場合には、磁性体２１３が回転円に対して傾斜されることによって、磁性体２１３による磁界を回転方向に向けて傾かせることができ、回転に有効な磁力の強弱を連続的に生じさせることができる。なお、同図では、内輪部２１０ａ側の磁性体２１３を傾斜させて配置したが、外輪部２１０ｂ側の磁性体２１５を、回転円の接線方向に対して所定角度をもって傾斜させて配置してもよい。
【００９２】
さらに、上述した第３実施形態では、隣接する磁性体２１３同士、又は２１５同士が接触されるように配置されていたが、例えば、図１７（ａ）又は（ｂ）に示すように、内輪部２１０ａにおいて隣接する磁性体２１３，２１３同士、又は外輪部２１０ｂにおいて隣接する磁性体２１５，２１５同士が間隔を空けて配置されていてもよい。この場合でも、可変磁性部２１０の磁性体２１３，２１５は、一方の磁性体２１５が他方の磁性体２１３よりも面積が大きく形成されている。
【符号の説明】
【００９３】
１…車体フレーム
２…ヘッドチューブ
３…ダウンチューブ
４…リヤフォーク
５…シートポスト
６…フロントフォーク
７…前輪
８…ハンドル
９…後端部
１０…自転車
１１…チェーン
１２…ステー
１３…後輪
１４…クランク軸
１５…シート
１６…支持軸
１７…クランク
１８…ペダル
１９…駆動スプロケット
２０…従動スプロケット
２１…車軸
２２…ハブ
１００，２００，３００…回転補助機構
２１０…可変磁性部
２１０ａ…内輪部
２１０ｂ…外輪部
２１１…中心孔
２１２…ホイール部
２１３，２１５…磁性体
２１４…フレーム部材
２１５…磁性体
２１６…遮蔽孔
２１８…ハウジング部
２２０…磁性体駆動部
２３０…遮蔽部
２３１…突出片
２１７，２３２…中心孔
２３３…基台
２３４…磁性面
２４０…遮蔽駆動部
２４０ａ…フランジ
２４１…連結ピン
２４２…回転体
２４３…ガイド溝
２５０…係止部
２５２…凹部
【図１】
2017160985.tif 000003
【図２】
2017160985.tif 000004
【図３】
2017160985.tif 000005
【図４】
2017160985.tif 000006
【図５】
2017160985.tif 000007
【図６】
2017160985.tif 000008
【図７】
2017160985.tif 000009
【図８】
2017160985.tif 000010
【図９】
2017160985.tif 000011
【図１０】
2017160985.tif 000012
【図１１】
2017160985.tif 000013
【図１２】
2017160985.tif 000014
【図１３】
2017160985.tif 000015
【図１４】
2017160985.tif 000016
【図１５】
2017160985.tif 000017
【図１６】
2017160985.tif 000018
【図１７】
2017160985.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月15日(2016.8.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の回転に強弱を付ける回転補助機構であって、
異極同士を対向配置させた一対の磁性体を、隣接する磁性体同士が同極となるように、連続して配列させた複数の可変磁性部と、
前記回転軸の回転により前記一対の磁性体間の距離を所定の周期で変化させる磁性体駆動部と、
対向配置された前記一対の磁性体間に進退可能に配置される遮蔽部と、
前記所定の周期に合わせて、前記一対の磁性体間の距離が短縮されるタイミングで、前記遮蔽部を前記一対の磁性体間に進入させるとともに、前記一対の磁性体間の距離が伸長されるタイミングで、前記遮蔽部を前記一対の磁性体間から退出させる遮蔽駆動部と、
を備え、
前記可変磁性部は、
前記回転軸の回転により回転され、その外側面に前記一対の磁性体の一方が複数連続して配列された円筒状の内輪部と、
前記回転軸の回転からは切離されて前記内輪の外側に嵌装され、その内側面に前記一対の磁性体の他方が複数連続して配列された円筒状の外輪部と
を有し、
前記遮蔽部は、前記一対の磁性体それぞれの対向面の磁極に対して同極となる一対の磁性面を有し、前記内輪部の回転円の接線方向に対して所定角度をもって傾斜されて配置されているとともに、水平断面形状が湾曲した流線型をなす円弧翼状に形成されている
ことを特徴とする回転補助機構。
【請求項２】
回転軸の回転に強弱を付ける回転補助機構であって、
同極同士を対向配置させた一対の磁性体を、隣接する磁性体同士が同極となるように、連続して配列させた複数の可変磁性部と、
前記回転軸の回転により前記一対の磁性体間の距離を所定の周期で変化させる磁性体駆動部と、
対向配置された前記一対の磁性体間に進退可能に配置される遮蔽部と、
前記所定の周期に合わせて、前記一対の磁性体間の距離が短縮されるタイミングで、前記遮蔽部を前記一対の磁性体間に進入させるとともに、前記一対の磁性体間の距離が伸長されるタイミングで、前記遮蔽部を前記一対の磁性体間から退出させる遮蔽駆動部と、
を備え、
前記可変磁性部は、
前記回転軸の回転により回転され、その外側面に前記一対の磁性体の一方が複数連続して配列された円筒状の内輪部と、
前記回転軸の回転からは切離されて前記内輪の外側に嵌装され、その内側面に前記一対の磁性体の他方が複数連続して配列された円筒状の外輪部と
を有し、
前記遮蔽部は、前記一対の磁性体それぞれの対向面の磁極に対して同極となる一対の磁性面を有し、前記内輪部の回転円の接線方向に対して所定角度をもって傾斜されて配置されているとともに、水平断面形状が湾曲した流線型をなす円弧翼状に形成されている
ことを特徴とする回転補助機構。
【請求項３】
回転軸の回転に強弱を付ける回転補助機構であって、
同極同士を対向配置させた一対の磁性体を、隣接する磁性体同士が同極となるように、連続して配列させた可変磁性部と、
前記回転軸の回転により前記一対の磁性体間の距離を所定の周期で変化させる磁性体駆動部と、
連続して配列させた複数の前記可変磁性部の間において、前記一対の磁性体間の距離の最短距離よりも短い距離となる位置に対向配置される遮蔽部と、
を備え、
前記可変磁性部は、
前記回転軸の回転により回転され、その外側面に前記一対の磁性体の一方が複数連続して配列された円筒状の内輪部と、
前記回転軸の回転からは切離されて前記内輪の外側に嵌装され、その内側面に前記一対の磁性体の他方が複数連続して配列された円筒状の外輪部と
を有し、
前記遮蔽部は、前記一対の磁性体それぞれの対向面の磁極に対して同極となる一対の磁性面を有するとともに、前記所定の周期に合わせて、前記一対の磁性体間の距離が短縮されるタイミングで前記一対の磁性体間から離脱されるとともに、前記一対の磁性体間の距離が伸長されるタイミングで前記一対の磁性体間に接近され、且つ前記内輪部の回転円の接線方向に対して所定角度をもって傾斜されて配置されているとともに、水平断面形状が湾曲した流線型をなす円弧翼状に形成されている
ことを特徴とする回転補助機構。
【請求項４】
前記磁性体駆動部は、前記回転軸とともに回転する回転体を有し、当該回転軸の回転により、前記内輪部を、前記外輪部に対して回転させ、
前記遮蔽部は、前記内輪部の外側面と、前記外輪部の内側面との間に進退され、その表裏に前記磁性面が配置された複数の突出片を有し、
前記遮蔽駆動部は、前記回転体の回転力を、前記突出片の前後運動に変換する円筒溝カムを有し、
前記遮蔽駆動部は、所定の周期に合わせて、前記内輪部側の磁性体に対して、前記外輪部側の異極の磁性体が接近するタイミングで、前記突出片の磁性面を、前記内輪部側の磁性体と外輪部側の磁性体との間に進入させるとともに、前記内輪部側の磁性体に対して、前記外輪部側の同極の磁性体が接近するタイミングで、前記突出片の磁性面を、前記内輪部側の磁性体と外輪部側の磁性体との間から退出させる
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の回転補助機構。
【請求項５】
前記遮蔽部は、前記外輪部側に向けられた面の曲率と、前記内輪部側に向けられた面の曲率とが異なるようになっており、各曲面の面積が異なっていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の回転補助機構。
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月14日(2016.12.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の回転に強弱を付ける回転補助機構であって、
異極同士を対向配置させた一対の磁性体を、隣接する磁性体同士が同極となるように、連続して配列させた複数の可変磁性部と、
前記回転軸の回転により前記一対の磁性体間の距離を所定の周期で変化させる磁性体駆動部と、
対向配置された前記一対の磁性体間に進退可能に配置される遮蔽部と、
前記所定の周期に合わせて、前記一対の磁性体間の距離が短縮されるタイミングで、前記遮蔽部を前記一対の磁性体間に進入させるとともに、前記一対の磁性体間の距離が伸長されるタイミングで、前記遮蔽部を前記一対の磁性体間から退出させる遮蔽駆動部と、
を備え、
前記可変磁性部は、
前記回転軸の回転により回転され、その外側面に前記一対の磁性体の一方が複数連続して配列された円筒状の内輪部と、
前記回転軸の回転からは切離されて前記内輪部の外側に嵌装され、その内側面に前記一対の磁性体の他方が複数連続して配列された円筒状の外輪部と
を有し、
前記遮蔽部は、前記一対の磁性体それぞれの対向面の磁極に対して同極となる一対の磁性面を有し、前記内輪部の回転円の接線方向に対して所定角度をもって傾斜されて配置されているとともに、水平断面形状が湾曲した流線型をなす円弧翼状に形成されている
ことを特徴とする回転補助機構。
【請求項２】
回転軸の回転に強弱を付ける回転補助機構であって、
同極同士を対向配置させた一対の磁性体を、隣接する磁性体同士が同極となるように、連続して配列させた複数の可変磁性部と、
前記回転軸の回転により前記一対の磁性体間の距離を所定の周期で変化させる磁性体駆動部と、
対向配置された前記一対の磁性体間に進退可能に配置される遮蔽部と、
前記所定の周期に合わせて、前記一対の磁性体間の距離が短縮されるタイミングで、前記遮蔽部を前記一対の磁性体間に進入させるとともに、前記一対の磁性体間の距離が伸長されるタイミングで、前記遮蔽部を前記一対の磁性体間から退出させる遮蔽駆動部と、
を備え、
前記可変磁性部は、
前記回転軸の回転により回転され、その外側面に前記一対の磁性体の一方が複数連続して配列された円筒状の内輪部と、
前記回転軸の回転からは切離されて前記内輪部の外側に嵌装され、その内側面に前記一対の磁性体の他方が複数連続して配列された円筒状の外輪部と
を有し、
前記遮蔽部は、前記一対の磁性体それぞれの対向面の磁極に対して同極となる一対の磁性面を有し、前記内輪部の回転円の接線方向に対して所定角度をもって傾斜されて配置されているとともに、水平断面形状が湾曲した流線型をなす円弧翼状に形成されている
ことを特徴とする回転補助機構。
【請求項３】
回転軸の回転に強弱を付ける回転補助機構であって、
同極同士を対向配置させた一対の磁性体を、隣接する磁性体同士が同極となるように、連続して配列させた可変磁性部と、
前記回転軸の回転により前記一対の磁性体間の距離を所定の周期で変化させる磁性体駆動部と、
連続して配列させた複数の前記可変磁性部の間において、前記一対の磁性体間の距離の最短距離よりも短い距離となる位置に対向配置される遮蔽部と、
を備え、
前記可変磁性部は、
前記回転軸の回転により回転され、その外側面に前記一対の磁性体の一方が複数連続して配列された円筒状の内輪部と、
前記回転軸の回転からは切離されて前記内輪部の外側に嵌装され、その内側面に前記一対の磁性体の他方が複数連続して配列された円筒状の外輪部と
を有し、
前記遮蔽部は、前記一対の磁性体それぞれの対向面の磁極に対して同極となる一対の磁性面を有するとともに、前記所定の周期に合わせて、前記一対の磁性体間の距離が短縮されるタイミングで前記一対の磁性体間から離脱されるとともに、前記一対の磁性体間の距離が伸長されるタイミングで前記一対の磁性体間に接近され、且つ前記内輪部の回転円の接線方向に対して所定角度をもって傾斜されて配置されているとともに、水平断面形状が湾曲した流線型をなす円弧翼状に形成されている
ことを特徴とする回転補助機構。
【請求項４】
前記磁性体駆動部は、前記回転軸とともに回転する回転体を有し、当該回転軸の回転により、前記内輪部を、前記外輪部に対して回転させ、
前記遮蔽部は、前記内輪部の外側面と、前記外輪部の内側面との間に進退され、その表裏に前記磁性面が配置された複数の突出片を有し、
前記遮蔽駆動部は、前記回転体の回転力を、前記突出片の前後運動に変換する円筒溝カムを有し、
前記遮蔽駆動部は、所定の周期に合わせて、前記内輪部側の磁性体に対して、前記外輪部側の異極の磁性体が接近するタイミングで、前記突出片の磁性面を、前記内輪部側の磁性体と外輪部側の磁性体との間に進入させるとともに、前記内輪部側の磁性体に対して、前記外輪部側の同極の磁性体が接近するタイミングで、前記突出片の磁性面を、前記内輪部側の磁性体と外輪部側の磁性体との間から退出させる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転補助機構。
【請求項５】
前記遮蔽部は、前記外輪部側に向けられた面の曲率と、前記内輪部側に向けられた面の曲率とが異なるようになっており、各曲面の面積が異なっていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の回転補助機構。