(57)【要約】【課題】装置を簡素化することができると共に小型化することができるトルク増幅装置を提供する。【解決手段】回転可能な回転軸１０と、回転軸１０に配設された回転部材２０とを有している。回転部材２０には、外周の一端部から回転の中心部を通り反対側の他端部に向かって、他端部側の途中まで切り込み状の隙間２３が設けられている。回転部材２０を一端部と他端部とを通る線により分けた一方の領域には、回転軸１０に対して固定するための固定部２４が設けられ、他方の領域にはトルクが入力される入力部２５が設けられている。入力部２５から入力されたトルクは固定部２４を介して回転軸１０に伝達される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な回転軸と、
この回転軸に対して配設され、外周の一端部から回転の中心部を通り反対側の他端部に向かって他端部側の途中まで分割するように設けられた隙間を有し、かつ、前記回転軸の長手方向から見て、前記一端部と前記他端部とを通る線により分けた一方の領域に、前記回転軸に対して固定する固定部が設けられ、他方の領域に、トルクが入力される入力部が設けられた回転部材と
を備えたことを特徴とするトルク増幅装置。
【請求項２】
前記入力部の中心は、前記他方の領域のうち、前記回転軸の長手方向から見て、回転中心から回転中心と外周との中間点を結んだ中間線までの中心領域に位置する
ことを特徴とする請求項１記載のトルク増幅装置。
【請求項３】
前記入力部の中心は、前記他方の領域のうち、前記回転軸の長手方向から見て、前記一端部と回転中心とを通る線を回転中心を中心として４５度以上１３５度以下の範囲内で回転させた回転方向領域に位置する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトルク増幅装置。
【請求項４】
前記固定部の中心は、前記一方の領域のうち、前記回転軸の長手方向から見て、前記一端部と回転中心とを通る線を回転中心を中心として４５度以上１３５度以下の範囲内で回転させた回転方向領域に位置する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１に記載のトルク増幅装置。
【請求項５】
前記隙間の他端部側は、前記回転部材のうち、回転中心から回転中心と外周との中間点を結んだ中間線までの中心領域に設けられた
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１に記載のトルク増幅装置。
【請求項６】
前記入力部は、凸状または凹状に形成された
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１に記載のトルク増幅装置。
【請求項７】
前記回転部材は円盤状であり、
前記隙間は切り込みである
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１に記載のトルク増幅装置。
【請求項８】
前記回転軸に対して固定されることなく配設されると共に、前記回転部材の入力部に対して接続され、前記回転軸を軸として回転可能な接続部材を
備えたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１に記載のトルク増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクを大きくすることができるトルク増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トルク増幅装置としては、様々な機構を有するものが提案されている。代表的なものとしては、例えば、歯車の歯数を調節して回転数を減らしトルクを増幅させるものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。このようなトルク増幅装置によれば、歯車の歯数を任意に調節することにより、トルクの増幅率を任意に調節することができる。
【特許文献１】特開平５−１４６１１５号公報
【特許文献２】特開昭６０−３０８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このようなトルク増幅装置では、回転の軸が異なる複数の歯車を用い、それらの歯数を調節してトルクを増幅させているので、大きなトルクを得るためには装置が大型化してしまうという問題があった。また、トルクが増幅する代わりに回転数が減少してしまうので、目的とする回転数に応じて、歯数の異なる複数の歯車を組み合わせて用いる必要があり、装置が複雑となるという問題もあった。
【０００４】
本発明は、このような問題に基づきなされたものであり、装置を簡素化することができると共に小型化することができるトルク増幅装置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】
【０００５】
本発明のトルク増幅装置は、回転可能な回転軸と、この回転軸に対して配設され、外周の一端部から回転の中心部を通り反対側の他端部に向かって他端部側の途中まで分割するように設けられた隙間を有し、かつ、回転軸の長手方向から見て、一端部と他端部とを通る線により分けた一方の領域に、回転軸に対して固定する固定部が設けられ、他方の領域に、トルクが入力される入力部が設けられた回転部材とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のトルク増幅装置によれば、回転軸に配設した回転部材に、外周の一端部から回転の中心部を通り反対側の他端部に向かって他端部側の途中まで分割するように隙間を設けると共に、一端部と他端部とを通る線により分けた一方の領域に回転軸に固定する固定部を設け、他方の領域にトルクが入力される入力部を設けるようにしたので、入力部から入力されたトルクは固定部を介して回転軸に伝達され、トルクを回転軸に直接伝達する場合に比べて、大きなトルクを出力することができる。よって、同一の軸上で、回転数を減少させることなくトルクを大きくすることができる。従って、装置を簡素化できると共に、小型化することができる。
【０００７】
特に、入力部の中心が、回転中心から回転中心と外周との中間点を結んだ中間線までの中心領域に位置するようにすれば、または、入力部の中心が、一端部と回転中心とを通る線を回転中心を中心として４５度以上１３５度以下の範囲内で回転させた回転方向領域に位置するようにすれば、または、固定部の中心が、一端部と回転中心とを通る線を回転中心を中心として４５度以上１３５度以下の範囲内で回転させた回転方向領域に位置するようにすれば、トルクをより大きくすることができる。
【０００８】
また、隙間の他端部側を、回転中心から回転中心と外周との中間点を結んだ中間線までの中心領域に設けるようにすれば、十分な強度を確保しつつ、トルクを大きくすることができる。
【０００９】
更に、回転軸に対して固定されることなく配設されると共に、回転部材の入力部に対して接続され、回転軸を軸として回転可能な接続部材を備えるようにすれば、入力部を動力源に対して容易に接続することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の一実施の形態に係るトルク増幅装置の構成を表すものであり、図２は図１に示したトルク増幅装置のＩ方向から見た構成を表すものであり、図３は図２に示したＩＩ−ＩＩ線に沿った断面構造を表すものである。このトルク増幅装置は、回転可能な回転軸１０と、この回転軸１０に配設された回転部材２０とを有している。回転軸１０は、例えば棒状であり、図示しない支持部材により回転可能に支持されている。
【００１２】
回転部材２０は、例えば、円盤状の本体２１を有しており、本体２１の中心部には回転軸１０に配設するための配設孔２２が形成されている。本体２１には、また、外周の一端部Ａから回転の中心部を通り反対側の他端部Ｂに向かって、他端部側の途中まで分割するように切り込み状の隙間２３が設けられている。更に、回転軸１０の長手方向、すなわちＩ方向から見て、一端部Ａと他端部Ｂとを通る線Ｃにより分けた本体２１の一方の領域２０Ａには、回転軸１０に対して固定するための固定部２４が設けられ、他方の領域２０Ｂには、トルクが入力される入力部２５が設けられている。このトルク増幅装置では、このように回転部材２０に隙間２３を設けると共に、一方の領域２０Ａにおいて回転部材２０Ａを回転軸１０に固定し、他方の領域２０Ｂにトルクを入力する入力部２５を設けることにより、入力部２５から入力されたトルクは固定部２４を介して回転軸１０に伝達され、回転軸１０にトルクを直接伝達する場合に比べて、大きなトルクを出力することができるようになっている。
【００１３】
隙間２３の他端部側は、回転部材２０のうち、回転軸１０の長手方向から見て、回転中心Ｄから回転中心Ｄと外周との中間点を結んだ中間線Ｅまでの中心領域２０Ｃに設けられていることが好ましい。すなわち、中心線Ｅを超えて他端部Ｂの方に延長して設けられていないことが好ましい。隙間２３をあまり長くすると強度が低下してしまうからである。
【００１４】
固定部２４は、例えば、一方の領域２０Ａにおいて、本体２１の外周から配設孔２１に向かって形成された固定穴２４Ａと、固定穴２４Ａの内周面に形成されたねじ溝に螺合させて、回転部材２０を回転軸１０に固定するねじ２４Ｂとを有している。なお、回転軸１０には、回転部材２０の配設位置に対応して、ねじ２４Ｂを固定する切り欠き１１が形成されていることが好ましい。回転部材２０をより確実に固定することができるからである。
【００１５】
固定部２４の中心は、一方の領域２０Ａのうち、回転軸１０の長手方向から見て、一端部Ａと回転中心Ｄとを通る線を回転中心Ｄを中心として４５度以上１３５度以下の範囲内で回転させた回転方向領域２０Ｄに位置していることが好ましく、８５度以上９５度以下の範囲内で回転させた範囲であればより好ましい。トルクをより大きくすることができるからである。なお、固定部２４の中心というのは、回転軸１０に固定された固定領域の中心を意味している。本実施の形態であれば、回転軸１０に接触しているねじ２４Ｂの先端部分の中心である。
【００１６】
入力部２５は、他方の領域２０Ｂの一部において、例えば本体２１から回転軸１０の長手方向に突出した凸状に形成されており、図示しない動力源に対して接続される。なお、図示しないが、入力部２５は回転軸１０の長手方向に窪んだ凹状としてもよく、貫通孔でも貫通しない穴でもよい。入力部２５の中心は、他方の領域２０Ｂのうち、回転軸１０の長手方向から見て、回転中心Ｄから回転中心Ｄと外周との中間点を結んだ中間線Ｅまでの中心領域２０Ｃに位置していることが好ましい。回転中心Ｄに近い方がトルクをより大きくすることができるからである。
【００１７】
また、入力部２５の中心は、他方の領域２０Ｂのうち、回転軸１０の長手方向から見て、一端部Ａと回転中心Ｄとを通る線を回転中心Ｄを中心として４５度以上１３５度以下の範囲内で回転させた回転方向領域２０Ｅに位置していることが好ましく、８５度以上９５度以下の範囲内で回転させた範囲であればより好ましい。トルクをより大きくすることができるからである。なお、入力部２５の中心というのは、回転軸１０の長手方向から見た本体２１の側面を含む平面において、入力部２５が占める領域の中心を意味している。
【００１８】
このトルク増幅装置は、また、例えば図４に示したように、回転部材２０の入力部２５を図示しない動力源に対して接続する接続部材３０を備えていてもよい。接続部材３０は、例えば、中心部に設けられた配設孔３１に回転軸１０を通すことにより、回転軸１０対して固定されることなく配設されており、回転軸１０を軸として回転可能とされている。接続部材３０には、回転部材２０の入力部２５に対応して、入力部２５を嵌合させて接続するための嵌合部３２が形成されている。嵌合部３２は入力部２５の形状に合わせて形成される。例えば、入力部２５が凸状の場合には、孔状、穴状、または溝状のいずれでもよく、入力部２５が凹状の場合には、凸状に形成される。このような接続部材３０を設けるようにすれば、接続部材３０に図示しない動力源を接続することにより、容易に、トルクを入力部２５に入力することができるので好ましい。
【００１９】
このトルク増幅装置では、入力部２５に動力源が接続され、回転軸１０にトルクを利用する装置または部材などが接続されて用いられる。例えば、図１に示したように、動力源から入力部２５に矢印Ｔで示したトルクが入力されると、入力されたトルクは本体２１および固定部２４を介して回転軸１０に伝達され、トルクを回転軸１０に直接伝達する場合に比べて、大きなトルクが出力される。
【００２０】
このように、本実施の形態によれば、回転軸１０に配設した回転部材２０に、外周の一端部Ａから回転の中心部を通り反対側の他端部Ｂに向かって他端部側の途中まで分割するように隙間２３を設けると共に、一端部Ａと他端部Ｂとを通る線Ｃにより分けた一方の領域２０Ａに回転軸に固定する固定部２４を設け、他方の領域２０Ｂにトルクが入力される入力部２５を設けるようにしたので、入力部２５から入力されたトルクを固定部２４を介して回転軸１０に伝達することにより、大きなトルクを出力することができる。よって、同一の軸上で、回転数を減少させることなくトルクを大きくすることができる。従って、装置を簡素化できると共に、小型化することができる。
【００２１】
特に、入力部２５の中心が、回転中心Ｄから回転中心Ｄと外周との中間点を結んだ中間線Ｅまでの中心領域２０Ｃに位置するようにすれば、トルクをより大きくすることができる。
【００２２】
また、入力部２５の中心が、一端部Ａと回転中心Ｄとを通る線を回転中心Ｄを中心として４５度以上１３５度以下の範囲内、更には８５度以上９５度以下の範囲内で回転させた範囲に位置するようにすれば、トルクをより大きくすることができる。
【００２３】
更に、固定部２４の中心が、一端部Ａと回転中心Ｄとを通る線を回転中心Ｄを中心として４５度以上１３５度以下の範囲内、更には８５度以上９５度以下の範囲内で回転させた範囲に位置するようにすれば、トルクをより大きくすることができる。
【００２４】
加えて、隙間２３の他端部側を、回転中心Ｄから回転中心Ｄと外周との中間点を結んだ中間線Ｅまでの中心領域２０Ｃに設けるようにすれば、十分な強度を確保しつつ、トルクを大きくすることができる。
【００２５】
更にまた、回転軸１０に対して固定されることなく配設されると共に、回転部材２０の入力部２５に対して接続され、回転軸１０を軸として回転可能な接続部材３０を備えるようにすれば、入力部２５を動力源に対して容易に接続することができる。
【実施例】
【００２６】
（実施例１〜７）
図５に示したような実験装置を用いて、トルク増幅装置の効果を調べた。この実験装置は、トルク増幅装置の回転軸１０の両端を支持部材４１により回転可能に支持し、回転軸１０の一方の端に回転盤４２を固定して配設し、回転盤４２の周縁部にばね４３の一端部を取り付け、ばね４３の他端部を固定板４４に取り付けたものである。トルク増幅装置は、発明を実施するための最良の形態において説明したように、回転軸１０に回転部材２０と接続部材３０とを配設したものを用いた。接続部材３０には、外周から中心部に向かって溝３３を形成し、重り４５を取り付けた棒４６を差し込んで、回転部材２０の入力部２５に矢印Ｔ１で示した方向のトルクを入力するようにした。回転部材２０については、固定部２４の位置および入力部２５の位置を図６に示したように実施例１〜７で変化させ、回転軸１０の回転状態をそれぞれ調べた。その際、各実施例で、接続部材３０に入力するトルクは同一となるようにし、ばね４３により回転盤４２を回転させるために必要なトルクも同一となるようにした。
【００２７】
実施例１〜３は、入力部２５の位置を固定して固定部２４の位置を変化させ、実施例４〜７は、固定部２４の位置を固定して入力部２５の位置を変化させたものである。具体的には、実施例１では、固定部２４の中心位置を、一端部Ａと回転中心Ｄとを通る線を一端部Ａから一方の領域２０Ａの方に回転中心Ｄを中心として４５度から５５度の範囲内で回転させた範囲とし、実施例２では、８５度から９５度の範囲内で回転させた範囲とし、実施例３では、１２５度から１３５度の範囲内で回転させた範囲とした。実施例１〜３における入力部２５の中心位置は、一端部Ａと回転中心Ｄとを通る線を一端部Ａから他方の領域２０Ｂの方に回転中心Ｄを中心として８５度から９５度の範囲内で回転させた範囲において、回転中心Ｄと外周との中間点を結んだ中間線Ｅ上とした。
【００２８】
実施例４では、固定部２４の中心位置を実施例２と同一とし、入力部２５の中心位置を実施例２と同一の回転方向範囲において実施例２よりも回転中心Ｄ側とした。実施例５では、固定部２４の中心位置を実施例２と同一とし、入力部２５の中心位置を実施例２と同一の回転方向範囲において中間線Ｅと外周との中間とした。実施例６では、固定部２４の位置を実施例２と同一とし、入力部２５の中心位置を、中間線Ｅ上において、一端部Ａと回転中心Ｄとを通る線を一端部Ａから他方の領域２０Ｂの方に回転中心Ｄを中心として４５度から５５度の範囲内で回転させた範囲とした。実施例７では、固定部２４の位置を実施例２と同一とし、入力部２５の中心位置を、中間線Ｅ上において、一端部Ａと回転中心Ｄとを通る線を一端部Ａから他方の領域２０Ｂの方に回転中心Ｄを中心として１２５度から１３５度の範囲内で回転させた範囲とした。
【００２９】
また、本実施例に対する比較例１として、接続部材３０を回転部材１０に直接固定し、溝３３に実施例と同一の重り４５を取り付けた棒４６を差し込んで、回転軸１０の回転状態を調べた。更に、比較例２として、隙間２３を中心部までしか形成しないことを除き、他は実施例２と同様の構成を有する回転部材２０を用い、同様にして回転軸１０の回転状態を調べた。比較例３として、入力部２５の中心位置を、図６に示したように、中心線Ｅ上において、一端部Ａと回転中心Ｄとを通る線を一端部Ａから一方の領域２０Ａの方に回転中心Ｄを中心として８５度から９５度の範囲内で回転させた範囲としたことを除き、他は実施例２と同様の構成を有する回転部材２０を用い、同様にして回転軸１０の回転状態を調べた。その際、各比較例において、接続部材３０に入力するトルクおよびばね４３により回転盤４２を回転させるために必要なトルクは、各実施例と同一となるようにした。得られた結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
表１に示したように、比較例１〜３では回転軸１０が回転しなかったのに対して、実施例１〜７では回転した。すなわち、一端部Ａから他端部側の途中まで隙間２３を設けると共に、一方の領域２０Ａに固定部２４を設け、他方の領域２０Ｂに入力部２５を設けるようにすれば、大きなトルクを出力することができることがわかった。
【００３２】
また、実施例１〜３を比較すると、実施例１，２に比べて実施例２の方がより早く回転した。すなわち、固定部２４の中心位置を、一端部Ａと回転中心Ｄとを通る線を回転中心Ｄを中心として４５度以上１３５度以下の範囲内、更には８５度以上９５度以下の範囲内で回転させた範囲とすれば、トルクをより大きくできることがわかった。
【００３３】
更に、実施例２，４，５を比較すると、実施例５よりも実施例２の方がより早く回転し、実施例２よりも実施例４の方がより早く回転した。すなわち、入力部２５の位置を回転中心Ｄに近くした方が、トルクをより大きくできることがわかった。
【００３４】
加えて、実施例２，６，７を比較すると、実施例６，７に比べて実施例２の方がより早く回転した。すなわち、入力部２５の中心位置を、一端部Ａと回転中心Ｄとを通る線を回転中心Ｄを中心として４５度以上１３５度以下の範囲内、更には８５度以上９５度以下の範囲内で回転させた範囲とすれば、トルクをより大きくできることがわかった。
【００３５】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、円盤状の本体２１に切り込みを入れて隙間２３を形成する場合について説明したが、略半円盤状の２つの物体を組み合わせて、２つの物体の間に隙間を形成するようにしてもよい。
【００３６】
また、上記実施の形態では、回転部材２０をねじ２４Ｂにより回転軸１０に固定する場合について説明したが、他の方法により固定するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
モータや車両などのトルクを利用する装置において用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施の形態に係るトルク増幅装置の構成を表す斜視図である。
【図２】図１に示したトルク増幅装置の正面図である。
【図３】図２に示したＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る他のトルク増幅装置の構成を表す断面図である。
【図５】実施例で用いた実験装置の構成を表す斜視図である。
【図６】実施例で用いた回転部材における固定部および入力部の位置を表す説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０…回転軸、１１…切り欠き、２０…回転部材、２０Ａ…一方の領域、２０Ｂ…他方の領域、２０Ｃ…中心領域、２０Ｄ，２０Ｅ…回転方向領域、２１…本体、２２…配設孔、２３…隙間、２４…固定部、２４Ａ…固定穴、２４Ｂ…ねじ、２５…入力部、３０…接続部材、３１…配設孔、３２…嵌合部、３３…溝、４１…支持部材、４２…回転盤、４３…ばね、４４…固定板、４５…重り、４６…棒、Ａ…一端部、Ｂ…他端部、Ｃ…線、Ｄ…回転中心、Ｅ…中心線
【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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