JPH0356684Y2 - - 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に
関する。

［従来の技術］ 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性を一旦巻きつける
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］ 上述の特願昭61−168033号のエネルギー蓄積装
置においては、各ドラムの回転速度を制御する機
能とエネルギー入力完了後からエネルギー出力時
までの間のドラムの保持方法については開示され
ていない。つまり、エネルギー蓄積装置において
は、ドラムの暴走対策とエネルギーの入、出力切
換え時にドラムを一旦保持させる機能とが必要と
される。この機能を備えていないと、必要とされ
るエネルギー出力特性を得ることができず、かつ
頻繁なエネルギーの入、出力にも対処することが
できない。

本考案は、上記の点に着目し、ドラムの回転速
度が適度な回転速度に抑えることができ、かつ頻
繁なエネルギーの入、出力にも対処することので
きるエネルギー蓄積装置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
は、ａ互に並置された、軸芯まわりに回転可能
な、第１のドラムおよび第２のドラム並びに第１
のドラムと第２のドラムとの間に配設された中間
ドラムからなる第３のドラムと、ｂ第１のドラム
に巻きつけられる第１の部分と、第２のドラムに
巻きつけられる第２の部分と、第３のドラムに巻
きつけられる第３の部分と、各ドラム間を連結す
る第４の部分を有し、第１の部分の端部が第１の
ドラムに固定され、第２の部分の端部が第２のド
ラムに固定された、紐状の弾性体と、ｃ第１のド
ラムと第２のドラム及び第３のドラムとを、第２
のドラムの外周回転量が第３のドラムの外周回転
量より大であり、第３のドラムの外周回転量が第
１のドラムの外周回転量より大となるように連結
する手段と、から構成されるエネルギー蓄積装置
であつて、前記各ドラムのうち任意のドラムに、
エネルギーの入力、出力の切換えを行なう入出力
切換機構を連動可能に連結し、前記ドラムに、ド
ラムの回転による遠心力により回転軸方向に伸縮
する調速機を取付け、該調速機に、調速機の伸縮
に応じてドラムの回転を制動するブレーキ装置を
連結するとともに、該ブレーキ装置と前記入出力
切換機構とを、入出力切換機構がエネルギーの
入、出力を停止する中立状態にあるときのみブレ
ーキ装置を作動させるように連動させたものから
成る。

［作用］ このように構成されたエネルギー蓄積装置にお
いては、エネルギー蓄積時には弾性体の第１の部
分の第１のドラムへの巻き付け量が減少するとと
もに弾性体の第２の部分の第２のドラムへの巻き
付け量が増大する。エネルギー放出時には弾性体
の第２の部分の第２のドラムへの巻き付け量が減
少するとともに弾性体の第１の部分の第１のドラ
ムへの巻きつけ量が増大する。第３のドラムへの
巻き付け量は変化せず巻き付け位置のみがエネル
ギーの蓄積、放出に合せドラム上を移動する。

エネルギー蓄積時、弾性体が第１のドラムより
第３のドラムを介して第２のドラムに巻きつけら
れるときに、第３のドラムの外周回転量は第１の
ドラムの外周回転量より大であり、第２のドラム
の外周回転量は第３のドラムの外周回転量より大
のため、弾性体のドラムを連結している第４の部
分が伸ばされ、この第４の部分に引張りが生じて
エネルギーが蓄積され、引張り歪が生じた状態で
第３のドラムへ巻きつけられていく。次に第３の
ドラムと第２のドラムを連結している第４の部分
がさらに伸ばされこの部分の歪が増大し、エネル
ギーが大きくなつた状態で第２のドラムへ巻きつ
けられてく。

エネルギー回生時には、蓄積時と逆の作用が起
り、引張り歪大の状態で第２のドラムに巻き付け
られた弾性体は第３のドラムに巻き付けられる時
に第２のドラムと第３のドラムの外周回転量の差
に応じた分だけ引張歪は減少した状態で第３のド
ラムに巻き付く。続いて第３のドラムを出た弾性
体は第３のドラムとの第１のドラムの外周回転量
の差に応じた分だけ引張歪は減少し、初期歪と同
一の大きさになつて第１のドラムに巻き取られ
る。

この場合、エネルギー回生時において各ドラム
の回転速度が著しく速くなると、ドラムに取付け
られた調整機が遠心力により回転軸方向に縮みブ
レーキ装置を作動させる。そのため、各ドラムの
回転速度が減速され、各ドラムの回転速度は適度
に抑えられる。

また、ブレーキ装置は、入出力切換機構がエネ
ルギーの入、出力を停止する中立状態にあるとき
のみ作動するように連動されているので、入出力
切換機構が頻繁に作動してもブレーキ装置はこれ
に的確に追随し、各ドラムの回転はエネルギーの
入、出力切換時ごとに迅速に停止される。

［実施例］ 以下に、本考案に係るエネルギー蓄積装置の望
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３図は、本考案の一実施例に係
るエネルギー蓄積装置を示している。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からなる手段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
きつけ量は減少し、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。エネルギー開放時には、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２図及び第
３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３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の連
結ギア２８ａ，２８ｂ，２８ｃ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
台を示す。

第１図において、３０はエネルギー蓄積装置の
エネルギーの入出力の切換えを行なう入出力切換
機構を示している。入出力切換機構３０は、入出
力軸３１と切換ギア３４と移動手段４０とから構
成されている。入出力軸３１は、各ドラムの軸心
方向に延びるように配置されており、入出力軸３
１は入出力軸３１の両端に設けられたベアリング
３３により軸芯まわりに回転自在に支持されてい
る。

入出力軸３１には、切換ギア３４が嵌合されて
いる。入出力軸３１と切換ギア３４の嵌合部分に
はスプライン加工が施されている。すなわち、切
換ギア３４は、入出力軸３１の軸心方向に移動可
能になつており、かつ回転方向には入出力軸３１
と係合可能になつている。したがつて、エネルギ
ー入力時には、入出力軸３１から入力トルク切換
ギア３４に伝達され、逆にエネルギー回生時に
は、切換ギア３４から入力軸３１に出力トルクが
伝達される。この切換ギア３４は、移動手段４０
によつて入出力軸３１上を移動するようになつて
いる。切換ギア３４は、たとえばエネルギー入力
時に第２のドラム２４の連結ギア２８ａと噛み合
い、エネルギー出力時には、たとえば第３のドラ
ム２３に連結された連結ギア２８ｂと並置される
ギア３２と噛み合うようになつている。

第２のドラム２４の連結ギア２８ａの一側に
は、各ドラムの回転速度を調整するための調速機
３５が設けられている。調速機３５は、固定部３
５ａ、摺動部３５ｂ、リンク部３５ｃ、ウエイト
３５ｄから構成されている。固定部３５ａは連結
ギア２８ａ側に固定されており、摺動部３５ｂは
固定部３５ａに対向するように配置されている。
固定部３５ａと摺動部３５ｂは、ピン結合された
ハの字形のリンク部３５ｃによつて連結されてい
る。リンク部３５ｃのピン結合される部分の外方
にはウエイト３５ｄが取付けられている。固定部
３５ａと摺動部３５ｂには、第２ドラム２４側か
ら調速機３５側に延びるシヤフト３６が挿通され
ている。

調速機３５には、各ドラムの回転を制動するブ
レーキ装置３７が連結されている。ブレーキ装置
３７は、円錐台状のブレーキドラム３７ａと、支
持台２７、２９側に固定されたブレーキライニン
グ３７ｂとから構成されている。調速機３５の摺
動部３５ｂは、ブレーキドラム３７ａと連結され
ており、第２のドラム２４の回転速度が設定速度
よりも速くなつた場合に、遠心力により摺動部３
５ｂがシヤフト３６上を移動し、ブレーキドラム
３７ａをブレーキライニング３７ｂに押しつける
ようになつている。

ブレーキ装置３７は、伝達手段３８を介して上
述の入出力切換機構３０と連動されている。伝達
手段３８は、第１のレバー３８ａ、第２のレバー
３８ｂ、摺動部３８ｃ、スプリング３８ｄから構
成されている。摺動部３８ｃは、ブレーキドラム
３７ａの一側に配置されており、シヤフト３６に
摺動自在に挿通されている。摺動部３８ｃは、ス
プリング３８ｄによりブレーキドラム３７ａをブ
レーキライニング３７ｂに押しつける方向に付勢
されている。第１のレバー３８ａは、支点３８
a′を中心にして一方が摺動部３８ｃに連結されて
おり、他方が入出力切換機構３０の移動手段４０
と係合可能になつている。第２のレバー３８ｂ
は、支点３８b′を中心にして一方が第１のレバー
３８ａの移動手段４０と係合可能な部位と当接可
能になつており、他方が入出力切換機構３０の移
動手段４０の他側と係合可能になつている。つま
り、入出力切換機構３０の移動手段４０を前後方
向に移動させることにより、第１のレバー３８ａ
が支点３８a′中心に回動し、摺動部３８ｃがシヤ
フト３６上を移動するようになつている。

このように構成されたエネルギー蓄積装置にお
いては、エネルギー入力時には、切換ギア３４が
図示されない移動手段によつて矢印Ａ方向に移動
され、切換ギア３４は、第２のドラム２４の連結
ギヤ２８ａと噛み合わされる。この場合、第１の
レバー３８ａの他方が切換ギア３４の一側と係合
し、第１のレバー３８ａは支点３８a′を中心に回
動されるので、第１のレバー３８ａと連結される
摺動部３８ｃがブレーキドラム３７ａから離れる
方向に移動され、ブレーキは解除される。したが
つて、各ドラムは入出力軸３１からの入力トルク
により回転される。

エネルギーの入力を停止する場合は、切換ギア
３４が中立位置に戻され、切換ギア３４と連結ギ
ア２８ａとの噛み合いが解除される。これによ
り、第１のレバー３８ａが入力時とは反対側に移
動し、ブレーキドラム３７ａがスプリング３８ｄ
によつて付勢された摺動部３８ｃによつてブレー
キライニング３７ｂに押しつけられる。したがつ
て、ブレーキドラム３７ａとブレーキライニング
３７ｂとの摩擦力により各ドラムの回転は停止さ
れる。

エネルギー出力時には、移動手段４０によつて
切換ギア３４が矢印Ｂ方向に移動され、切換ギア
３４は第３のドラム２３の連結ギア２８ｂと並置
されたギア３２と噛み合わされる。この場合、第
２のレバー３８ｂの他方が切換ギア３４と係合
し、第２のレバー３８ｂの一方が第１のレバー３
８ａの他方に当接される。これにより、第１のレ
バー３８ａは支点３８a′を中心に回動され、上述
と同様に摺動部３８ｃがブレーキドラム３７ａか
ら離れた方向に移動される。したがつて、ブレー
キは解除され、弾性体２５に蓄積されたエネルギ
ーが入出力軸３１から出力される。

エネルギー回生時において、各ドラムの回転速
度が異常に速くなつた場合は、調速機３５のウエ
イト３５ｄが遠心力により半径方向外方に移動
し、調速機３５の回転軸方向の長さが縮められ
る。つまり、摺動部３５ｂが第２のドラム２４側
に移動される。これにより、摺動部３５ｂに連結
されるブレーキドラム３７ａがブレーキライニン
グ３７ｂに押しつけられ、各ドラムの回転速度が
減速される。したがつて各ドラムの暴走は抑えら
れ、各ドラム回転速度は適度な回転速度に維持さ
れる。

［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
装置によるときは、弾性体が巻きつけられるドラ
ムに、ドラムの回転による遠心力により回転軸方
向に伸縮する調速機を取付け、この調速機に、調
速機の伸縮に応じてドラムの回転を制動するブレ
ーキ装置を連結するとともに、ブレーキ装置をエ
ネルギーの入出力切換機構と連動させるようにし
たので、エネルギー回生時における各ドラムの暴
走が抑えられ各ドラムの回転速度を適度な回転速
度に維持することができ、かつエネルギーが入、
出力されない時はドラムを迅速かつ確実に停止さ
せることができる。

したがつて、頻繁なエネルギーの入、出力も十
分対応可能なエネルギー蓄積装置が得られる。

【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
積装置の概略平面図、第２図は本考案のエネルギ
ー蓄積装置の全体斜視図、第３図は第２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、２８……手段（連結ギア）、３
０……入出力切換機構、３１……入出力軸、３４
……切換ギア、３５……調速機、３７……ブレー
キ装置、３８……伝達手段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 互に並置された、軸芯まわりに回転可能な、第
   １のドラムおよび第２のドラム並びに第１のドラ
   ムと第２のドラムとの間に配設された中間ドラム
   からなる第３のドラムと；前記第１のドラムに巻
   きつけられる第１の部分と、前記第２のドラムに
   巻きつけられる第２の部分と、前記第３のドラム
   に巻きつけられる第３の部分と、各ドラム間を連
   結する第４の部分を有し、前記第１の部分の端部
   が前記第１のドラムに固定され、前記第２の端部
   が前記第２のドラムに固定された紐状の弾性体
   と；前記第１のドラムと第２のドラム及び第３の
   ドラムとを、前記第２のドラムの外周回転量が第
   ３のドラムの外周回転量より大であり、第３のド
   ラムの外周回転量が前記第１のドラムの外周回転
   量より大となるように連結する手段と；からなる
   エネルギー蓄積装置であつて、前記各ドラムのう
   ちの任意のドラムに、エネルギーの入力、出力の
   切換えを行なう入出力切換機構を連動可能に連結
   し、前記ドラムに、ドラムの回転による遠心力に
   より回転軸方向に伸縮する調速機を取付け、該調
   速機に、調速機の伸縮に応じてドラムの回転を制
   動するブレーキ装置を連結するとともに、該ブレ
   ーキ装置と前記入出力切換機構とを、入出力切換
   機構がエネルギーの入、出力を停止する中立状態
   にあるときのみブレーキ装置を作動させるように
   連動させたことを特徴とするエネルギー蓄積装
   置。