JPH0356683Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、弾性体の弾性変形を利用してエネル
ギーを蓄積するエネルギー蓄積装置に関し、とく
に、弾性体の一部を大きく一定量歪ませ、その歪
領域を順次拡大させていくエネルギー蓄積装置の
エネルギー入力機構に関する。

〔従来の技術〕

弾性体の弾性変形を利用しエネルギーを蓄積す
るエネルギー蓄積装置は、特開昭49−96144号公
報に開示されている。該公報の装置は２つのドラ
ムを有し、該２つのドラムに弾性体が掛け渡され
た装置から成り、２つのドラムは同方向に回転す
るようになつている。

上述の特開昭49−96144号公報に示されるエネ
ルギー蓄積装置において、小径ドラムに巻きつけ
られた弾性体の初期歪ηを０とすると、出力時の
エネルギーは０となり、効率は０％となる。した
がつて、弾性体としてその弾性伸度の少ないもの
を用いた場合には、十分な初期歪を付与できない
ため、出力時のエネルギーはほとんど０となつて
しまうという問題があつた。

そこで、これらの問題を解決するために、弾性
体の一部を大きく一定量歪ませその領域を順次拡
大していく方法で、同時に弾性伸度が小さい弾性
体において小径ドラムに巻き付ける初期歪が０の
状態でも効率良くエネルギーを入、出力可能にし
たエネルギー蓄積装置が提案されている（特願昭
61−168033号）。

このエネルギー蓄積装置には、第１のドラムと
第２のドラムとの間に、中間ドラムが配設されて
おり、この中間ドラムに弾性体を一担巻きつける
ことによつて中間ドラムと第２のドラムとの間の
弾性体の歪を初期歪より大とすることができ、弾
性体の初期歪を０としてもエネルギーを効率よく
取り出すことができる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述の特願昭61−168033号のよ
うなエネルギー蓄積装置においては、エネルギー
入力時に弾性体を最後まで巻きつけてしまうと、
他方のドラムの弾性体の固定端に過大な張力が発
生し、弾性体を損傷または切断してしまうという
おそれがある。したがつて、エネルギー入力時に
はドラムの回転を弾性体の固定端よりも以前で自
動的に停止させる必要がある。

また、エネルギー蓄積装置は、各種の回転駆動
源から入力可能なことが望まれ、かつエネルギー
入力時の操作は、迅速かつ容易にできることが望
まれる。

本考案は、上記の点に着目し、エネルギー入力
時において弾性体を過大な張力から保護すること
ができ、しかも種々の回転駆動源から迅速かつ容
易にエネルギーの入力ができるエネルギー蓄積装
置のエネルギー入力機構を提供することを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的に沿う本考案のエネルギー蓄積装置の
エネルギー入力機構は、回転駆動源に連結される
入力軸と、エネルギー入力時に弾性体が巻き付け
られ前記入力軸と係合可能なドラムと、前記弾性
体がドラムに所定の位置まで巻き付けられると巻
き付けられた弾性体によつて軸芯方向に移動する
感知プレートと、前記弾性体が巻き付けられるド
ラム内に設けられ前記感知プレートと連動して移
動する第１の感知シヤフトと、前記入力軸側に設
けられ前記第１の感知シヤフトに当接可能な第２
の感知シヤフトと、該第２の感知シヤフトの動き
に応じて前記回転駆動源を起動させる起動手段
と、から成る。

〔作用〕

このように構成されたエネルギー蓄積装置のエ
ネルギー入力機構においては、エネルギー入力時
には、弾性体が巻き付けられるべきドラムに回転
駆動源に連結された入力軸が係合される。このド
ラムに入力軸が係合されると、入力軸側の第２の
感知シヤフトがドラム側の第１の感知シヤフトに
よつて押され、起動手段が作動し回転駆動源が起
動される。これにより、ドラムが回転され弾性体
がドラムに巻き付けられる。ドラムに弾性体が所
定の位置まで巻き付けられると、弾性体の巻き付
け力により感知プレートが軸芯方向に移動され、
ドラム内の第１の感知シヤフトは弾性体の巻き付
け量が増加する方向に移動される。第１の感知シ
ヤフトと入力軸側の第２の感知シヤフトは、エネ
ルギー入力時には当接されており、第１の感知シ
ヤフトが感知プレートにより移動されることによ
り、第２の感知シヤフトと連動される起動手段が
オフとなり、回転駆動源が停止される。つまり、
巻き出されるドラム側の弾性体の巻き付け量が残
り少なくなつた時に感知プレートの作動によりド
ラムの回転が自動的に停止されるので、弾性体の
固定端に過大な張力は発生せず、弾性体の損傷、
切断は未然に防止される。

また、入力軸をドラムに係合させるだけで、ド
ラムの回転起動からドラムの停止までの操作が自
動的に行なわれ、エネルギーの入力を迅速かつ容
易に行なうことができる。

〔実施例〕

以下に、本考案に係るエネルギー蓄積装置のエ
ネルギー入力機構の望ましい実施例を、図面を参
照して説明する。

第１図ないし第４図は、本考案の一実施例に係
るエネルギー蓄積装置のエネルギー入力機構を示
している。図中、エネルギー蓄積装置２０は、互
に並置された、それぞれの軸心まわりに回転可能
な、互いに径の異なる第１のドラム２２と第２の
ドラム２４及び第１のドラム２２と第２のドラム
２４の間に２つのドラムの径の中間の径を持つ第
３のドラム（中間ドラム）２３を有する。第１の
ドラム２２と第２のドラム２４には第３のドラム
２３を介して紐状の弾性体２５がスパイラル状に
巻きつけられている。

弾性体２５は、第１のドラム２２に密着させて
スパイラル状に巻きつけられる第１の部分２５ａ
と、第２のドラム２４に装着させてスパイラル状
に巻きつけられる第２の部分２５ｅと、第１のド
ラム２２と第２のドラム２４の間の第３のドラム
２３に１〜２回り巻きつけられる第３の部分２５
ｃと、各ドラム間に連結する第４の部分２５ｂと
２５ｄとから成る。第１の部分２５ａと、第４の
部分２５ｂと、第３の部分２５ｃと、第４の部分
２５ｄと、第２の部分２５ｅとは、順にすなわち
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅの順に
直列状に連続している。第１の部分２５ａの端部
２５a′は、第１のドラム２２に固定され、第２の
部分２５ｅの端部２５e′は、第２のドラム２４に
固定されている。

第１のドラム２２と第２のドラム２４及び第３
のドラム２３は、連結ギア２８ａ，２８ｂ，２８
ｃから成る手段２８を介して連結されている。手
段２８は、第１のドラム２２と第３のドラム２３
と第２のドラム２４とを、第２のドラム２４の外
周回転量（外周に位置する任意の点のドラム回転
時における周方向移動距離を外周回転量と定義す
る）が第３のドラム２３の外周回転量より大であ
り、第３のドラム２３の外周回転量が第１のドラ
ム２２の外周回転量より大となるように、互に機
械的に連結している。この場合、エネルギー蓄積
時には、弾性体２５の第２のドラム２４上の巻き
つけ量が増えるとともに第１のドラム２２上の巻
き付け量は減少し、第３のドラム２３の巻きつけ
量は変化せず弾性体２５の巻きつけ位置のみが変
化する。エネルギー解放時には、弾性体２５の第
１のドラム２２上の巻きつけ量は増加するととも
に第２のドラム２４上の巻きつけ量は減少する。

以上が主要部であるが、さらに構成を技術的に
具体的に説明すると次の通りである。弾性体２５
の第１の部分２５ａは第１のドラム２２の外周に
直接接触しており、弾性体２５の第２の部分２５
ｅは第２のドラム２４の外周に直接接触してい
る。また、第３の部分２５ｃも第３のドラム２３
に直接接触している。したがつて、弾性体２５と
第１のドラム２２、第２のドラム２４、第３のド
ラム２３の間には周方向相対ずれを防止する摩擦
力が働き、弾性体２５の第４の部分２５ｂ，２５
ｄに伸びが生じても、その引張り歪は弾性体２５
の全長にわたつては伝播せず、ほぼ第４の部分２
５ｂ，２５ｄのみにとどめられる。弾性体２５の
第１の部分２５ａの第１のドラム２２への巻き付
方向と、弾性体２５の第３の部分２５ｃの第３の
ドラム２３への巻き付け方向とは、第３図及び第
４図に示すように互いに逆である。また、弾性体
２５の第３の部分２５ｃの巻き付け方向と、弾性
体２５の第２の部分２５ｅの第２のドラム２４へ
の巻き付方向とは、互いに逆である。また、第１
のドラム２２と第３のドラム２３と第２のドラム
２４は、手段２８によつて、互いに順に逆方向
に、一定回転割合で回転するように連結されてい
る。弾性体２５の第４の部分２５ｂ，２５ｄは、
各ドラム間のスペースを通り抜けている。

第４図において、エネルギー蓄積時第２のドラ
ム２４上に張力Ｆを加えると、手段２８で連結さ
れた第１のドラム２２及び第３のドラム２３は矢
印の方向に回転する。この時、第１のドラム２２
の半径をR1、第３のドラム２３の半径をR2、第
２のドラム２４の半径をR3とし、手段２８の各
ギアの歯数を同じとし、R1＜R2＜R3なる関係に
し、外周回転量を第１のドラム２２、第３のドラ
ム２３、第２のドラム２４の順に多くすると、弾
性体２５の第４の部分２５ｂ及び２５ｄは、外周
回転量の差に応じて引張応力が増大され、弾性体
２５は、第１のドラム２５から第２のドラム２４
へ順次エネルギーが蓄積されていく。

中間ドラム２３の個数は図示例では１個である
が、複数個の互いに並置されたドラムの組み合せ
であつてもよい。また、図中２６は各ドラムと連
結されたシヤフトを回転自在に支持するベアリン
グを示し、２７，２９はドラムを支持する支持台
を示している。

第１図は、エネルギー蓄積装置のエネルギー入
力機構を示している。図中、３０はエネルギー入
力機構の一部を構成するワインダーを示してい
る。ワインダー３０は、エネルギー蓄積装置２０
とは独立可能に構成されている。ワインダー３０
は、回転駆動源としてのモータ３１を有してい
る。モータ３１の出力軸３１ａにはギア３２が取
付けられている。ワインダー３０には、モータ３
１と並置されベアリング３３によつて回転可能に
支持される入力軸３４が設けられている。入力軸
３４の軸芯方向のほぼ中央部にはギア３５が形成
されている。入力軸３４のギア３５は、モータ３
１に取付けられたギア３２と噛み合わされてい
る。つまり、入力軸３４はモータ３１の回転駆動
力によつて軸芯まわりに回転駆動可能となつてい
る。ワインダー３０はワインダー回り止め６０及
びワインダーストツプ穴６０ｈにより固定され、
回転しないようになつている。

入力軸３４には、軸芯方向に延びる貫通穴３６
が形成されており、この貫通穴３６に第２の感知
シヤフト３７が摺動自在に挿通されている。入力
軸３４の一端には、断面形状が六角形の係合部３
８が形成されている。入力軸３４の係合部３８が
形成される端面と反対側の端面側には断面形状か
凹状のリターンプレート３９が配置されている。
リターンプレート３９は、入力軸３４側が開口側
となるように配置され、かつ第２の感知シヤフト
３７と同一芯上に位置している。リターンプレー
ト３９は、ワインダーケース４０によつて軸芯方
向に摺動自在に保持されている。リターンプレー
ト３９のフランジ部とワインダケース４０との間
には、圧縮コイルスプリング４１が介装されてお
り、リターンプレート３９は、常時第２の感知シ
ヤフト３７側に付勢されている。リターンプレー
ト３９の凹部の底面と第２の感知シヤフト３７の
端部との間にはスラストベアリング６１が介装さ
れている。つまり、リターンプレート３９は、ス
ラストベアリング６１を介して常に第２の感知シ
ヤフト３７に当接されている。

リターンプレート３９のスラストベアリング６
１が当接される面と反対側には、リターンプレー
ト３９の動きに応じてオン，オフする起動手段と
してのリミツトスイツチ４２が配置されている。
前述の回転駆動源としてのモータ３１は、リミツ
トスイツチ４２を介して電源に接続されている。
すなわち、リターンプレート３９がリミツトスイ
ツチ４２側に移動してリミツトスイツチ４２と接
触した時に、リミツトスイツチ４２がオンの状態
となり、モータ３１に電圧を印加させるようにな
つている。そして、リターンプレート３９がリミ
ツトスイツチ４２から離れるとリミツトスイツチ
４２はオフの状態となり、モータ３１への電圧の
印加が停止されるようになつている。

エネルギー蓄積装置２０の第２のドラム２４に
取付けられる連結ギア２８ａには、入力軸３４の
係合部３８が係合される六角形の係合孔４３が形
成されている。第２のドラム２４のシヤフト部４
４には、軸芯方向に延びる貫通穴４５が形成され
ている。貫通穴４５には、第１の感知シヤフト４
６が摺動自在に挿通されている。第２のドラム２
４の一端には、テーパ面４７ａを有する感知プレ
ート４７が配置されている。感知プレート４７
は、シヤフト部４４に摺動可能に支持されてお
り、第２のドラム２４に弾性体２５が所定の位置
まで巻き付けられると弾性体２５が巻きつけられ
る力により軸芯方向に移動するようになつてい
る。感知プレート４７は、第１の感知シヤフト４
６とピン４８を介して連結されている。つまり、
第１の感知シヤフト４６は、感知プレート４７の
移動に伴なつて軸芯方向に移動可能となつてい
る。

第２のドラム２４の貫通穴４５内には、リター
ンスプリング４９が配置されている。リターンス
プリング４９は、第１の感知シヤフト４６の一方
の端面４６ａと貫通穴４５の開口部に螺合された
止めねじ５０との間に介装されており、第１の感
知シヤフト４６の他方の端面４６ｂを連結ギア２
８ａが位置するシヤフト部４４の端面４４ａから
突出するように付勢している。

第２のドラム２４の他端側には、ドラムの逆転
を防止する逆転防止機構５１が設けられている。
逆転防止機構５１は、ラチエツト５２、ストツパ
５３、シヤフト５４′、コイルスプリング５５か
ら構成されている。ラチエツト５２は、第２のド
ラム２４の端部に固定されるつめ車である。スト
ツパ５３は、ラチエツト５２の外周に対向するよ
うに配置されており、シヤフト５４′によつて回
動可能に支持されている。ストツパ５３の先端は
一端が支持台２９に固定されたコイルスプリング
５５によつて常にラチエツト５２の爪に係合する
ようになつている。ストツパ５３の先端５３ａが
ラチエツト５２に接触している状態では、弾性体
２５を巻き取る方向の回転のみが許され、逆転は
防止される。ストツパ５３の先端５３ａがラチエ
ツト５２から離れた状態にあるときは、第２のド
ラム２４は左右いずれの方向にも回転可能になつ
ている。ストツパ５３の他端には、ストツパ５３
を回動させ先端５３ａをラチエツト５２から遠ざ
けるワイヤー５４が連結されている。なお、エネ
ルギー蓄積装置２０にはワインダーストツプ穴６
０ｈがついている。

このように構成されたエネルギー蓄積装置のエ
ネルギー入力機構においては、エネルギーの入力
時にはワインダー３０の入力軸３４の係合部３８
が第２のドラム２４に取付けられた連結ギア２８
ａの係合孔４３に係合される。この時ワインダー
回り止め６０は、ワインダーストツプ穴６０ｈと
係合し、ワインダー３０は回転しないようになつ
ている。入力軸３４が確実に係合されると、第１
の感知シヤフト４６と第２の感知シヤフト３７が
当接される。この場合、リターンスプリング４９
の付勢力がワインダー３０側の圧縮コイルスプリ
ング４１の付勢力よりも大きいので、第１の感知
シヤフト４６によつて第２の感知シヤフト３７が
リミツトスイツチ４２側へ押しやられる。これに
より、第２の感知シヤフト３７に当接されている
リターンプレート３９がリミツトスイツチ４２を
押し、リミツトスイツチ４２がオンの状態とな
る。リミツトスイツチ４２がオンになるとモータ
３１に電圧が印加され、モータ３１の回転駆動力
がギア３２を介して入力軸３４に伝達さる。入力
軸３４の係合部３８と連結ギア２８ａの係合孔４
３は、共に六角形に形成されているので、すべり
は防止され入力軸３４のトルクは第２のドラム２
４に確実に伝達され、弾性体２５は第２のドラム
２４に巻きつけられる。

第２のドラム２４に弾性体２５が所定の位置ま
で巻き付けられると、弾性体２５が感知プレート
４７に接触し、感知プレート４７は弾性体２５の
巻き付けられる力によつて弾性体２５の巻きつけ
量が増加する方向に移動される。感知プレート４
７が移動すると、これに連結される第１の感知シ
ヤフト４６が移動し、第１の感知シヤフト４６に
当接されるワインダー３０側の第２の感知シヤフ
ト３７は第２のドラム２４側に移動される。これ
により、スラストベアリング６１を介して第２の
感知シヤフト３７と当接されるリターンプレート
３９も第２のドラム２４側に移動し、リターンプ
レート３９はリミツトスイツチ４２から離れる。
リターンプレート３９がリミツトスイツチ４２か
ら外れると、リミツトスイツチ４２はオフ状態と
なり、モータ３１への電圧の印加が停止される。
したがつて、入力軸３４の回転が中止され、弾性
体２５を巻き取る第２のドラム２４の回転が停止
される。

第２のドラム２４の回転が停止されると、ラチ
エツト５２の爪にストツパ５３の先端５３ａが係
合し、第２のドラム２４の逆回転が防止される。
つまり、ストツパ５３によつて各ドラムの回転が
ロツクされる。この状態でワインダー３０とエネ
ルギー蓄積装置２０とが分離され、入力軸３４と
連結ギア２８ａの係合孔４３との係合が解除され
る。

エネルギーが回生される時には、ストツパ５３
に連結されたワイヤ５５が引張られ、ストツパ５
３とラチエツト５２の係合が外される。これによ
り、第２のドラム２４はエネルギー入力時と逆方
向に回転し、弾性体に蓄積されたエネルギーは図
示されない伝達手段を介して出力される。

このように、エネルギー入力時には、ワインダ
ー３０の入力軸３４を第２のドラム２４に取り付
けられた連結ギア２８ａの係合孔４３に挿入し係
合させるだけで、自動的に弾性体２５の巻き取扱
を開始することができるので、繁雑な操作が不要
となり、エネルギー入力時の操作は迅速かつ容易
となる。

また、弾性体２５が第２のドラム２４に所定量
巻き付けられると、つまり第１のドラム２２の弾
性体２５の巻き残し量が少なくなると、弾性体２
５の巻き取りが自動的に停止されるので、弾性体
２５の固定端２５a′に過大な張力が発生すること
はなくなり、弾性体２５の損傷、破断が確実に防
止される。

なお、本実施例では、回転駆動源にモータを使
用したが、モータに限定されず、空気圧を利用し
た回転駆動源等を用いてもよい。その場合はリミ
ツトスイツチを介して空気の流れを制御する電磁
弁を作動させるか、あるいはリミツトスイツチを
使用せず直接起動可能なバルブ等の起動手段を使
用した構成としてもよい。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案のエネルギー蓄積
装置のエネルギー入力機構によるときは、弾性体
が巻き付けられるドラムと回転駆動源に連結され
る入力軸とを係合させるだけで、弾性体の巻き付
け開始から巻き付け終了までの操作を自動的に行
なうことが可能となる。したがつて、エネルギー
入力時における繁雑な操作が不要となり、エネル
ギーの入力を迅速かつ容易に行なうことができ
る。

また、ドラムに弾性体が所定の位置まで巻き付
けられるとドラムの回転が自動的に停止されるの
で、弾性体の固定端に過大な張力が作用すること
はなくなり、弾性体を損傷や破断から保護するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係るエネルギー蓄
積装置のエネルギー入力機構の断面図、第２図は
第１図の装置の部分拡大斜視図、第３図は本考案
のエネルギー蓄積装置の全体斜視図、第４図は第
３図の装置の断面図、である。 ２０……エネルギー蓄積装置、２２……第１の
ドラム、２３……第３のドラム（中間ドラム）、
２４……第２のドラム、２５……弾性体、２５ａ
……第１の部分、２５ｂ……第４の部分、２５ｃ
……第３の部分、２５ｄ……第４の部分、２５ｅ
……第２の部分、３０……ワインダー、３１……
回転駆動源としてのモータ、３４……入力軸、３
７……第２の感知シヤフト、３８……係合部、３
９……リターンプレート、４２……起動手段とし
てのリミツトスイツチ、４３……係合孔、４６…
…第１の感知シヤフト、４７……感知プレート、
５１……逆転防止機構。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転駆動源に連結される入力軸と、エネルギー入
   力時に弾性体が巻き付けられ前記入力軸と係合可
   能なドラムと、前記弾性体がドラムに所定の位置
   まで巻き付けられると巻き付けられた弾性体によ
   つて軸芯方向に移動する感知プレートと、前記弾
   性体が巻き付けられるドラム内に設けられ前記感
   知プレートと連動して移動する第１の感知シヤフ
   トと、前記入力軸側に設けられ前記第１の感知シ
   ャフトに当接可能な第２の感知シャフトと、該第
   ２の感知シャフトの動きに応じて前記回転駆動源
   を起動させる起動手段と、から成るエネルギー蓄
   積装置のエネルギー入力機構。