(57)【要約】【課題】カップリングを省くために、ハンドルの回転力（トルク）が主軸において安定した回転となるようにした手動発電装置を提供する。【解決手段】前面にハンドルが取り付けられるボックスの内部に中間壁を設け、その内部について中間壁よりも手前は、ハンドルによる駆動軸をその回転操作時にのみ被動軸に接続する自動離合クラッチが構成される第１室となし、他方は、被動軸としての主軸を中心にしてその回転を機械的エネルギー又は位置エネルギーとして蓄える蓄力装置と、その畜力の開放により働く発電機とが内装される第２室となしてあって、第２室には、中間壁を基板としてそれから間を隔てて副基板を設け、主軸をその中間壁と副基板との双方で軸承し、副基板にはさらに発電機を取り付けることにより、発電機の入力軸を主軸に直接接続し、蓄力装置については、クラッチ接続によりハンドルで回転される主軸が、それに前記機械的エネルギー又は位置エネルギーを蓄えるためにハンドルの回転に抗するように一回転方向に常時付勢されている。【選択図】    図１
2009013856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面にハンドルが取り付けられるボックスの内部に中間壁を設け、その内部について中間壁よりも手前は、ハンドルによる駆動軸をその回転操作時にのみ被動軸に接続する自動離合クラッチが構成される第１室となし、他方は、被動軸としての主軸を中心にしてその回転を機械的エネルギー又は位置エネルギーとして蓄える蓄力装置と、その畜力の開放により働く発電機とが内装される第２室となしてあって、第２室には、中間壁を基板としてそれから間を隔てて副基板を設け、主軸をその中間壁と副基板との双方で軸承し、副基板にはさらに発電機を取り付けることにより、発電機の入力軸を主軸に直接接続し、蓄力装置については、クラッチ接続によりハンドルで回転される主軸が、それに前記機械的エネルギー又は位置エネルギーを蓄えるためにハンドルの回転に抗するように一回転方向に常時付勢されていることを特徴とする手動発電装置。
【請求項２】
発電機の入力軸を主軸に直接接続する構造について、副基板ではベアリングが嵌まる中心抜孔の中に主軸の端が納まっており、中間壁と副基板との前記両軸承間にわたる深い軸孔を主軸に形成し、軸孔に入力軸を深く嵌入して直接固定し、または軸孔に嵌まる筒金若しくはワンウェイクラッチを介して固定したことを特徴とする請求項１記載の手動発電装置。
【請求項３】
発電機の取付けについては、発電機が大径の変速機付きであって、変速機が丁度納まる筒形のホルダーの端面に発電機に嵌まるリング状の掛止板を当てるとともに、掛止板の上から取付ボルトをホルダーに通して副基板に螺入することにより、副基板に変速機を固定したことを特徴とする請求項１又は２記載の手動発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハンドル操作による回転力をゼンマイバネ等の機械的エネルギーや重り等の位置エネルギーとして蓄え、その蓄えた力で発電するようにした手動発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
手動発電装置は、一般的にはハンドルの軸に発電機の変速機（高速機）を接続したもので、携帯用の電灯等に使用されるが、本出願人においては、これまでに、簡易設置式の観光案内ボックスに使用する開発を行ってきた。この観光案内ボックスは、音声により又は音声と画像とにより観光案内を行うものであったから、音声や画像の雑音やブレ等を防止するために、その原因となるミスアライメントを吸収するカップリングをハンドル軸と発電機の入力軸との間に介在させていた。
【０００３】
図４は、本出願人において先に開発した音声発生ボックスで、本発明の開発中途の発明に属し未公開のものであるが、これについてもカップリング１０８について示されている。つまり、ハンドル１０３が取り付けられる第１室１１６のボックスに大きなボックスの第２室１１８を隣接させ、第１室１１６には自動離合クラッチ１０５を設け、第２室１１８では、自動離合クラッチ１０５を介してハンドル３の回転が伝達される主軸１０７に、カップリング１０８を介して変速機１０９付き発電機１１０が接続される。そして、主軸１０７の箇所において主軸７の回転でゼンマイバネ１０６を巻き取り、その弾力で巻き戻すことで主軸１０７が逆回転するように、ゼンマイホルダー１４３を設け、こうして手動発電装置を構成していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような手動発電装置によれば、カップリング１０８は、主軸１０７の回転についてミスアライメントを吸収し、音声の発生に信頼性の高い電力を発電機で得るために設けたもので、当初はこれが必要と考えていた。しかしながら、カップリング１０８およびそれに伴う発電機１１０の取付板１４６とによりスペースＢが取られるために、ボックスの寸法Ａが大きくなることから、カップリング１０８がコンパクトな設計の障害となっていたので、種々実験を重ねていくうちに、信頼性の高い電力を得る上ではカップリング１０８は必ずしも要しないことが分かった。
【０００５】
つまり、この発明は、カップリングを省くために、ハンドルの回転力（トルク）が主軸において安定した回転となるようにすることを課題としたものであった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、この発明は、前面にハンドルが取り付けられるボックスの内部に中間壁を設け、その内部について中間壁よりも手前は、ハンドルによる駆動軸をその回転操作時にのみ被動軸に接続する自動離合クラッチが構成される第１室となし、他方は、被動軸としての主軸を中心にしてその回転を機械的エネルギー又は位置エネルギーとして蓄える蓄力装置と、その畜力の開放により働く発電機とが内装される第２室となしてあって、第２室には、中間壁を基板としてそれから間を隔てて副基板を設け、主軸をその中間壁と副基板との双方で軸承し、副基板にはさらに発電機を取り付けることにより、発電機の入力軸を主軸に直接接続し、蓄力装置については、クラッチ接続によりハンドルで回転される主軸が、それに前記機械的エネルギー又は位置エネルギーを蓄えるためにハンドルの回転に抗するように一回転方向に常時付勢されていることを特徴とする手動発電装置を提供するものである。
【０００７】
手動発電装置を上記のように構成したから、ハンドルを回転すると直ちにクラッチが主軸に接続して、それが付勢されている力に抗して回転されることによりエネルギーが蓄積され、ハンドルから手を放すと直ちにクラッチが切断されて、蓄積エネルギーの解放として主軸が付勢されている方向に回転し、その回転が発電機の入力軸に直接伝達される。
【０００８】
入力軸に至る回転は、ハンドルから切り離された回転であるため、ハンドル側に発生したブレ等の影響が完全に断たれており、また、主軸の回転の質については、付勢力によるために、突発的な力の発生のない緩和された乱れのない正常な力であり、しかも、主軸がブレることのない軸承部分で入力軸が連結されていることから信頼性が高く、カップリングが介在していなくても、発電機では質の高い音声や画像を生み出す電力を得ることができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、この発明によれば、動力源としての主軸と発電機の入力軸との間にカップリングを介在させないにもかかわらず、信頼性の高い安定した電力が得られるので、音声や画像の発生装置ばかりでなく、広くその電力を使用できることはもちろん、カップリングを省くことによる省スペースとなり、ボックスのコンパクト化に適し設計の自由度も高まる等の優れた効果がある。
【００１０】
加えて、請求項２の如くであると、主軸が最も安定する両軸承の間に深く形成される軸孔に入力軸が嵌入固定されるから、微小の振れもなくアライメント誤差が発生しない。また、請求項３の如くであると、ホルダーで変速機を包むため、ギアノイズを低減することができ、しかも、発電機を副基板に直接取り付けなく、特に、請求項２との関係において、取付けの組立て、軸の芯出しが容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１ないし図３は、観光案内や郷土展示物の案内ないし紹介をする音声発生ボックスＶにおいて実施した例を示したもので、そのボックス１の前面には、観光客が案内音声を聴くために操作するハンドル３が設けてある。ボックス１内には、ハンドル３が直接及ぶ自動離合クラッチ５と、それを介して回転力が及ぶ蓄力装置８と、変速機９付き発電機１０とが装備される。そのうち、蓄力装置８は、主軸７を中心としてそれに機械的エネルギーが回転力として蓄えられるように、ゼンマイバネ６が装備される。なお、発電機８で発生した電力により音声を発生させる音声発生装置については図示を省略する。
【００１３】
ボックス１は、四角立方体であって、前面壁１３と後面壁１５との間に仕切り状に中間壁１７を設け、第１室１６と第２室１８とに仕切られている。そのうち、第１室１６では前面壁１３に自動離合クラッチ５が取り付けられ、第２室１８において中間壁１７に主軸７および変速機９付き発電機１０が取り付けられる。２０は前面壁１３に対して中間壁１７を固定する支持杆であって、駆動軸２１を中心に複数本配列される。
【００１４】
自動離合クラッチ５は、ハンドル３による駆動側に駆動のためのトルクが加われば、蓄力装置８に対して自動的にクラッチが連結し、ハンドル３を放すと、自動的にクラッチが切り離れるようにしたもので、ハンドル３により回転される駆動軸２１と、被動軸としての主軸７との間の離合（連結／遮断）として実施される。そして、クラッチ機構の駆動側は、後に具体的に説明するように、傾斜溝２２と案内突子２３との係合により作動し、それにコイルスプリング３１が関係するようになっている。なお、この発明において、自動離合クラッチ５の構造はこれに限定されるものではない。
【００１５】
この実施形態による自動離合クラッチ５については、駆動軸２１を中心にそれを囲むように、前面壁１３に円筒形の外枠２７が固定され、外枠２７の中において押しブッシュ２９が駆動軸２１に嵌まり、外枠２７と押しブッシュ２９との間にコイルスプリング３１が介在し、それがハンドル３側へ（開離側へ）押しブッシュ２９を常時付勢している。コイルスプリング３１は、前端が止板３７を介して外枠２７の先端に取り付けられるが、押しブッシュ２９と同時に回転してはならないので、これに対しては回転自在なフリーリング３３を介して取り付けられる。
【００１６】
前記した傾斜溝２２と案内突子２３との関係は、作用的には言わば雌ねじと雄ねじとの関係と同じであって、傾斜溝２２は、押しブッシュ２９の内周面に押し前進方向へ反時計回りの螺進に沿った斜めに形成され、案内突子２３は、駆動軸２１の外周面に突設され、クラッチが切り離された状態において（図１）、傾斜溝２２の先方端に位置している。なお、案内突子２３は、前後方向の位置については常時一定である。そこで、クラッチが解離された図１の状態においてハンドル３により駆動軸２１を時計回りに回転すると、案内突子２３が押しブッシュ２９内周面の傾斜溝２２の基端に至ることによって、押しブッシュ２９を前進させる一方、傾斜溝の基端で掛止することにより駆動軸２１とともに押しブッシュ２９を回転させるので、ハンドル３を回すと直ぐにクラッチが連結する。
【００１７】
クラッチの連結構造については、押しブッシュ２９の先端に駆動プレート３３が鍔状に一体成形されており、その前面の外周縁部に沿って数個の摩擦材３５，３５，３５が配設されている。一方、第１室１６に突出している主軸７の基端には被動ディスク３７が取り付けられているので、摩擦材３５，３５，３５がそれに接触することによりクラッチ接続がなされる。なお、駆動軸２１は、一端でのみ軸承されているので、それに嵌まる押しブッシュ２９を支持するために、駆動プレート３３の外周面に接触する数個のフリクションローラ３９，３９，３９が配置されている。
【００１８】
上記したように、案内突子２３が傾斜溝２２の基端に掛止（停止）することにより駆動軸２１から押しブッシュ２９に回転力が伝達される（第１接合）。しかし、必ずしもこのような掛止による必要はない。つまり、摩擦材３５，３５，３５が被動ディスク３７に接触して停止すると、この停止により案内突子２３が傾斜溝２２の一定箇所に固定化されるから、これが掛止と同じ作用となり駆動軸２１から押しブッシュ２９へ回転が伝達される（第２接合）からである。図示の場合は第１第２両接合による。なお、第２接合によることにすれば、駆動軸２１と押しブッシュ２９とは雌雄ねじ結合によっても良い。次に、第２室１８について説明する。
【００１９】
第２室１８においては、中間壁１７を基板として装備され、中間壁１７からゼンマイバネ６が幅で納まる程度の間を隔てて副基板４１がゼンマイホルダー４３を介して設けられる。主軸７は、この中間壁１７と副基板４１とにベアリング４５，４７を介して支持され、副基板４１ではベアリング４７が嵌まる中心抜孔４９の中に主軸７の端が納まっている。
【００２０】
ゼンマイホルダー４３は、副基板４１と同じ広さの厚板にゼンマイバネ６が納まる大きな穴を収納室５５として開けたもので、ボルト５７により中間壁１７にネジ止めされ、ゼンマイホルダー４３にはボルト５９により副基板４１がネジ止めされる。ゼンマイバネ６の装着については、図２および図３に示すように、その取付け作業が容易で安定した装着状態となるように工夫した。すなわち、主軸７の外周面に断面において切欠１２を設けるとともに、切欠１２をゼンマイバネ６の弾力が働く方向に（正面からは時計回りの回転方向に）掛止角となり逆方向に迎え入れ角となる形状に形成され、その切欠１２にゼンマイバネ６の基端に固着される掛止ピン５１がバネ６の弾力で常時納まっている。また、収納室５５の上端にゼンマイバネ６の先端部６ａの引出口５０を開口するとともに、引っ掛かり側の開口縁に円弧状の反転面５３を形成し、ゼンマイホルダー４３の上面に反転させた先端部６ａを押え板５２で押さてボルトネジ５６で締めつけてある。
【００２１】
発電機１０は、変速機９が一体化されたもので、変速機９に入力軸６１が偏心して突設された形態のものである。そして、入力軸６１が主軸７と直接に接続され、その状態で発電機１０がホルダー６３により副基板４１（これにはコスト高となる専用の取付板を使用する必要はない）に固定されている。接続の構造については、主軸７の先端部には、端面に開口する軸孔６５が形成されているので、軸孔６５に筒金若しくはワンウェイクラッチ６７を嵌入し、入力軸６１がその筒金６７に嵌入されることにより筒金６７を介して主軸７に一体連結される。或いは、ワンウェイクラッチを介して、一回転方向に関して一体連結される。
【００２２】
副基板４１に対する発電機１０の取付けについては、変速機９の端面にそれよりも小径の発電機１０が突出している形態であるので、ホルダー６３は、変速機９が丁度納まる筒形に形成され、変速機９を押さえ止めるリング状の掛止板６９が発電機１０に嵌め込まれ、複数の取付ボルト７１により、ホルダー６３が掛止板６９の上から副基板４１に押さえ止められ回転止めされている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】音声発生ボックスに実施したこの発明の手動発電装置を示す断面図である。
【図２】同手動発電装置の背面を示す断面図である。
【図３】ゼンマイバネの先端部の止め方を示す図２のＹ部の拡大断面図である。
【図４】この発明の開発途中における音声発生ボックスを比較例として示す断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  ボックス
３  ハンドル
５  自動離合クラッチ
６  ゼンマイバネ
７  主軸（被動軸）
８  蓄力装置
９  変速機
１０  発電機
１６  第１室
１７  中間壁
１８  第２室
２１  駆動軸
４１  副基板
４５，４７  ベアリング
４９  中心抜孔
５１，５３  ゼンマイバネの掛止部としての掛止ピンおよび反転面
５５  収納室
６１  入力軸
６３  ホルダー
６５  軸孔
６７  筒金、（ワンウェイクラッチ）
６９  掛止板
７１  取付ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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