JP2010100269A - Booster - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、小さな力をより大きな力に変換する装置に関するものであり、特に、自転車や車椅子などのように、人力を駆動力源とする装置に適した倍力装置に関するものであるThe present invention relates to a device that converts a small force into a larger force, and more particularly to a booster that is suitable for a device that uses human power as a driving force source, such as a bicycle or a wheelchair.
例えば、自転車の駆動機構の場合は、一端にペダルを持つアームの他端に、駆動軸を一体回転可能に取り付け、ペダルを踏むことにより、駆動軸に同心状に設けたスプロケットを回転駆動し、チェーンを介して、後輪を駆動するように構成されている。For example, in the case of a bicycle drive mechanism, a drive shaft is attached to the other end of an arm having a pedal at one end so that the drive shaft can be integrally rotated, and by stepping on the pedal, a sprocket provided concentrically on the drive shaft is driven to rotate The rear wheel is configured to be driven through the chain.
このような機構においては、ペダルに加えられた力は、ペダルアームの長さとスプロケットの半径により倍力されるのみで、ペダルアームの長さを長くするにも、限度があり、必ずしも満足すべきものでない。特に車椅子などのように、手によって駆動力を加える場合は、力の入れやすい範囲は限られており、又、使用する人の身体的条件によって、必要とする駆動力の大きさ、駆動部の移動域、駆動方向などに制約を受けやすい。In such a mechanism, the force applied to the pedal is only boosted by the length of the pedal arm and the radius of the sprocket, and there is a limit to increasing the length of the pedal arm, which is not necessarily satisfactory. Not. In particular, when driving force is applied by hand, such as a wheelchair, the range in which the force can be easily applied is limited, and depending on the physical conditions of the user, It is easy to be restricted by the movement range and driving direction.
本発明の第一目的は、入力部の動きが現在使われている範囲内の回転軌跡に収まり、大きな駆動力となって出力する倍力装置を開示することにある。A first object of the present invention is to disclose a booster device in which the movement of an input unit falls within a rotation locus within a currently used range and is output as a large driving force.
本発明の第2の目的は、手や足による力が加えやすく、しかも、それによって大きな力が発生する倍力装置を開示することにある。A second object of the present invention is to disclose a booster that is easy to apply a force by a hand or a foot and that generates a large force.
本発明の第3の目的は、身体的条件が十分でない人でも、駆動操作が容易で、長時間駆動しても疲労が少ない人力駆動装置を開示することにあるA third object of the present invention is to disclose a human-powered drive device that is easy to drive even for people with insufficient physical conditions and that is less fatigued even if driven for a long time.
本発明の第一の要旨は、フレームに固定された円周状をなす動力伝達部を備えた太陽伝動部材(2)と該太陽伝動部材(2)を回転自在に且つ同心状に貫通する出力軸(1)と該出力軸(1)に一端で固着し他端に前記太陽伝動部材(2)と動力伝達部材(10ab・11ab・13ab)を介して係合する遊星伝動部材(4)を回転自在に支持する回転アーム(3)とを有し、前記遊星伝動部材(4)と一体回転する遊星軸(5)の他端には入力アーム(6)が固着され、該入力アーム(6)の先端には入力軸(7)が固着されていることを特徴とする倍力装置にある。The first gist of the present invention is a solar transmission member (2) having a circumferential power transmission portion fixed to a frame and an output that penetrates the solar transmission member (2) in a concentric manner. A planetary transmission member (4) fixed to one end of the shaft (1) and the output shaft (1) and engaged to the other end via the solar transmission member (2) and the power transmission member (10ab, 11ab, 13ab). An input arm (6) is fixed to the other end of the planetary shaft (5) that rotates together with the planetary transmission member (4). ) Is attached to the tip of the input shaft (7).
前記において、円周状をなす動力伝達部は、例えば、円形歯車の歯、プーリの周溝、スプロケットの歯などを意味する。従ってこのような動力伝達部を備えた太陽伝動部材とは例えばフレーム側に固定された歯車やタイミングベルト用ホイール、或いはスプロケットなどである。この太陽伝動部材に係合する遊星伝動部材は、これら太陽伝動部材の種類に応じて、歯車、タイミングベルト用ホイール、スプロケットであり、これらは中間歯車、中間スプロケット、若しくはタイミングベルト、チェーンなどの動力伝達部材を介して係合している。In the above description, the circumferentially shaped power transmission unit means, for example, a circular gear tooth, a pulley circumferential groove, a sprocket tooth, and the like. Therefore, the solar transmission member provided with such a power transmission unit is, for example, a gear fixed to the frame side, a timing belt wheel, or a sprocket. The planetary transmission member that engages with the solar transmission member is a gear, a timing belt wheel, or a sprocket according to the type of the solar transmission member, and these are powers of an intermediate gear, an intermediate sprocket, a timing belt, a chain, or the like. It is engaged via the transmission member.
第一要旨にかかる倍力装置は、まず太陽伝動部材と遊星伝動部材は回転アームの両端に位置し、動力伝達部材を介して係合するが、この太陽伝動部材を太陽ギヤとし遊星伝動部材を遊星ギヤとすると、フレームに固定された太陽ギヤの同心状に且つ回転自在に貫通する駆動軸の一端に固着された回転アームはその他端に遊星軸が回転自在に支持されている。この遊星軸の一端に固着された遊星ギヤは直接固定された太陽ギヤと噛合うとする。これによって遊星ギヤは、固定された太陽ギヤのまわりを回転アームと共に回転しながら周回する。この時太陽ギヤの歯数と遊星ギヤの歯数は同じであるとすれば遊星ギヤは太陽ギヤのまわりを1周する間に2回転する。In the booster according to the first aspect, first, the solar transmission member and the planetary transmission member are located at both ends of the rotary arm, and are engaged via the power transmission member. The solar transmission member is used as a sun gear, and the planetary transmission member is used. When the planetary gear is used, the planetary shaft is rotatably supported at the other end of the rotating arm fixed to one end of the drive shaft that is concentrically and rotatably penetrates the sun gear fixed to the frame. It is assumed that the planetary gear fixed to one end of the planetary shaft meshes with the sun gear fixed directly. As a result, the planetary gear rotates around the fixed sun gear while rotating with the rotating arm. At this time, if the number of teeth of the sun gear and the number of teeth of the planetary gear are the same, the planetary gear rotates twice while making one revolution around the sun gear.
以上の原理によって連動する装置であるが、この回転アームをより長く設定するために、まず前記太陽ギヤと遊星ギヤをスプロケットに代える。そして回転アーム中央部にアームと直交で回転自在に支持された2個の中間軸の一端は各々中間ギヤが固着され、お互いに噛合わされている。2個の中間軸の他端には、各々中間スプロケットが固着され、一方は太陽スプロケットと又他方は遊星スプロケットにとそれぞれ連結している。ここで太陽スプロケットと遊星スプロケットの歯数は同じであり、2個の中間スプロケットの歯数は同じであり、2個の中間ギヤの歯数は同じであるとする。これにより遊星スプロケットは、回転アームによって太陽スプロケットのまわりを1周する間に2回転し、その回転方向も遊星スプロケットと回転アームは同じ方向である。Although it is an apparatus interlock | cooperated by the above principle, in order to set this rotating arm longer, the sun gear and the planetary gear are first replaced with sprockets. An intermediate gear is fixed to one end of each of the two intermediate shafts that are rotatably supported at the center of the rotating arm at right angles to the arm, and meshed with each other. Intermediate sprockets are fixed to the other ends of the two intermediate shafts, one connected to the solar sprocket and the other to the planetary sprocket. Here, the number of teeth of the solar sprocket and the planetary sprocket is the same, the number of teeth of the two intermediate sprockets is the same, and the number of teeth of the two intermediate gears is the same. As a result, the planetary sprocket is rotated twice while making a round around the solar sprocket by the rotating arm, and the rotating direction of the planetary sprocket and the rotating arm is the same.
この遊星伝動部材と一体回転している入力アームが回転アームと平行で、その入力アームの先端に固着された入力軸がもっとも外側に位置した所が最大出力であり、180°反対側の位置では最小出力になる。従って最大出力の位置で入力軸に加えられた力が入力アームと一体回転をしている遊星伝動部材に加わり動力伝達部材を介して太陽伝動部材に係合されるが、太陽伝動部材は固定されているので、遊星伝動部材は回転アームと共に太陽伝動部材のまわりを自転しながら公転しようとする。これに遊星伝動部材は太陽伝動部材のまわりを1周するのに2回転する速比も加わり大きな出力が生まれる。又入力アームの長さも製品によって長くすればより大きな倍力装置となる。 The maximum output is when the input arm that rotates integrally with the planetary transmission member is parallel to the rotary arm, and the input shaft fixed to the tip of the input arm is located on the outermost side. Minimum output. Accordingly, the force applied to the input shaft at the maximum output position is applied to the planetary transmission member rotating integrally with the input arm and engaged with the solar transmission member via the power transmission member, but the solar transmission member is fixed. Therefore, the planetary transmission member tries to revolve while rotating around the solar transmission member together with the rotating arm. In addition to this, the planetary transmission member makes a round around the solar transmission member, and a speed ratio of two rotations is added to produce a large output. Also, if the length of the input arm is increased depending on the product, a larger booster can be obtained.
図3からも明らかなように入力部(7)の軌跡が自転車によるペタルアームの全長を半径とする軌跡と同じである。しかも回転アーム3が1周する間に遊星スプロケット4が2回転する動力伝達比等によって、図3に示すように、位置(イ)において極めて高い倍力効果が得られる。自転車等においては、この倍力装置を回転アームの方向が互いに反対になるように取付ければ、自転車は左右の足裏による下方への踏付力により入力するので、倍力効果の最も大きい部分のみを用いて、走行が可能になる。又必要に応じて、駆動スプロケット80又は回転アーム3と駆動軸1との間に、一方向クラッチ(ワンウェイクラッチ)等を介装すれば、倍力効果の大きい部分のみを往復して使用できる。本願装置は、入力に対する倍力効果が高く、更に、入力部の軌跡を小範囲に収めることができ、前記倍力効果とあいまって、車椅子や自転車などの人力走行車に用いれば、使用者に負担をかけることが少なく効果が大きい。As is clear from FIG. 3, the locus of the input unit (7) is the same as the locus having the radius of the total length of the petal arm by the bicycle. Moreover, an extremely high boosting effect is obtained at the position (A) as shown in FIG. 3 by the power transmission ratio or the like in which the
図1は、本願倍力装置の一対を、自転車に用いた場合を示す一実施形態を示すものであり、図1においては、図示した一半の機構とバランスするように駆動スプロケット80を挟んで、太陽スプロケット2と反対側の対称位置に設けるべき同一構成の倍力装置の図示を省略してある。出力軸をなす回転駆動軸1に駆動スプロケット80が一体回転するように固着されている。この駆動軸1は、自転車の車体フレーム側82に設けられた駆動軸受81によって、回転自在に水平支持されている。駆動スプロケット80は図示しないチェーンを介して、自転車の後輪側のスプロケットに連結している。FIG. 1 shows an embodiment in which a pair of boosters of the present application is used in a bicycle. In FIG. 1, a
駆動軸受81を支持している車体フレーム82の端面には、駆動軸1と同心状に、太陽伝動部材としての太陽スプロケット2が固設されている。一方駆動軸1の突出部1aには、回転アーム3が、その基端3aにおいて、駆動軸1と直交する方向で一体回転可能に固着しており、細長い回転アーム3の先端3b付近には、該回転アーム3と直交する方向で遊星軸5が遊星軸受8a、8bを介して回転自在に支持されている。A
この遊星軸5の突出端5aには、遊星伝動部材としての遊星スプロケット4が固着され、太陽スプロケット2へ連結している。反対側の突出端5bには入力アーム6が遊星軸5と直交する方向で固着され、該入力アーム6の先端には入力軸7が入力アーム6と直交する方向で遊星軸5と反対方向に固着している。つまり遊星軸5と入力アーム6と入力軸7はクランク状の一体な部品と同じである。A
この太陽スプロケット2と遊星スプロケット4を連結させるために、回転アーム3の中央部分には二つの中間軸9a、9bが各々回転アーム3に直交する方向でボールベアリング12a、12bによって回転自在に支持されている。この中間軸9aの突出部には中間スプロケット10aが固着され、チェーン13aによって太陽スプロケット2に連結している。又中間軸9bの突出部には中間スプロケット10bが固着され、チェーン13bによって遊星スプロケット4に連結している。この中間軸9a、9bの反対側突出部には、中間ギヤ11aと中間ギヤ11bが中間軸と一体回転をして、お互いに噛み合わさっている。以上により太陽スプロケット2と遊星スプロケット4は連結される。これは遊星スプロケット4に代えて、遊星ギヤにしたとすれば、回転アーム3の太陽ギヤ側に突設した複数のギヤ軸に回転自在に支持される中間ギヤを介して、太陽ギヤに噛み合わさせたものでもよい。In order to connect the
前記装置において図3の位置(イ)において、ペタル14によって入力アーム6を反時計回り方向に回すように加えられた力は、遊星スプロケット4を回転する力として作用する。ところで前記実施形態において、例示した倍力装置は太陽スプロケット2と遊星スプロケット4との歯数の比が1対1とし、中間スプロケット10aと中間スプロケット10bの歯数の比が1対1であり、中間ギヤ11aと中間ギヤ11bの歯数の比が1対1に設定してある。3, the force applied by the
遊星スプロケット4が回転すると、チェーン13b→中間スプロケット10b→中間ギヤ11b→中間ギヤ11a→中間スプロケット10a→チェーン13aを介して固定された太陽スプロケット2に連結される。これによって遊星スプロケット4は回転アーム3と共に太陽スプロケットのまわりを、反時計方向に1周する間に2回転する。前記(イ)の位置で最大の入力が駆動軸1に加わる。又反対側(180°)の位置では最小の入力となる。回転アーム3が1回転(360°)すれば入力アーム6も(イ)の位置に戻る。When the
1 回転駆動軸(出力軸)
2 太陽スプロケット
3 回転アーム
4 遊星スプロケット
5 遊星軸
6 入力アーム
7 入力軸
8 遊星軸受
9 中間軸
10 中間スプロケット
11 中間ギヤ
12 中間軸受
13 チェーン
14 ペタル
80 自転車の駆動スプロケット
81 駆動軸受
82 車体フレーム1 Rotation drive shaft (output shaft)
2
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Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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ID=42291289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2008292768A Pending JP2010100269A (en) | 2008-10-21 | 2008-10-21 | Booster |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2010100269A (en) |
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2008
- 2008-10-21 JP JP2008292768A patent/JP2010100269A/en active Pending
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