JPH05164212A - 反転型間欠伝動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一定速度の回転動力から急速な回転出力を取
り出す反転型の間欠伝動装置に関し、大慣性の物の駆動
にも耐えうる装置を提供することを目的とする。 【構成】 回転中心が同心または所定の範囲内で偏心し
ている第１および第２の回転体と、第１の回転体上の端
子αと第２の回転体上の端子βとを接続する連結バネと
を設け、端子βの円弧運動の角度範囲は１８０°未満に
規制し、端子αの円弧運動の角度範囲は端子βの円弧軌
道と重複しない点対称の範囲であって、その端部が端子
βの円弧軌道の端部と第２の回転体の回転中心とを結ぶ
仮想直線を超えて端子βの円弧軌道側に位置するように
設定する。また、周囲温度の変化によって形状が変化す
る形状記憶合金で構成された駆動源を、第１の回転体を
駆動する駆動源として付加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、一定速度の回転動力
から急速な回転出力を取り出す反転型の間欠伝動装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、一定速度の回転運動から間欠
運動、すなわち一定の静止期間を有する種々の性格の周
期的運動を得ることが各種自動機械類等に要求され使用
されてきた。その中には、例えば、電気開閉器、可変表
示器、シャッタ等のように作動時の中間状態を嫌う用途
のものも多く、このような用途に対する間欠伝動装置と
しては、図１０に示すような間欠歯車装置がある。

【０００３】この装置は、駆動車Ａの一部だけに歯溝を
切り、被動車Ｂもこれに相当する部分だけ歯溝を切る。
図示の状態は静止期間を示し、駆動車Ａの円弧部分が被
動車Ｂのロック部に接している。このような機構の装置
によると、駆動車Ａの一定速度の回転運動から被動車Ｂ
に角形波状の速度特性とギヤ比増速による急速な回転出
力を与え、被動車Ｂに間欠運動を与えることが出来る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この間欠歯車
装置は、その伝達速度特性のために、極低速、小慣性の
ものでしか利用できない。なぜならば、急激な起動・停
止のため駆動車Ａの円弧部と被動車Ｂのロック面とが線
接触のうえ慣性により激しくぶつかり損傷を受けやすい
ためである。この発明は、回転動力から急速な回転出力
を取り出せ、かつ大慣性の物の駆動にも耐えうる反転型
の間欠伝動装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明による反転型間
欠伝動装置は、回転中心が同心または所定の範囲内で偏
心している第１および第２の回転体と、第１の回転体上
の端子αと第２の回転体上の端子βとを接続する連結バ
ネとを設け、端子βの円弧運動の角度範囲は１８０°未
満に規制し、端子αの円弧運動の角度範囲は端子βの円
弧軌道と重複しない点対称の範囲であって、その端部が
端子βの円弧軌道の端部と第２の回転体の回転中心とを
結ぶ仮想直線を超えて端子βの円弧軌道側に位置するよ
うに設定する。

【０００６】また、この発明による反転型間欠伝動装置
は、周囲温度の変化によって形状が変化する形状記憶合
金で構成された駆動源を、第１の回転体を駆動する駆動
源として付加している。

【０００７】

【作用】この発明の構成において、外部の駆動源によっ
て第１の回転体が円弧軌道の一方の端部から他方の端部
に向かって徐々に回転すると、それにつれて端子αが移
動し、端子αと端子βとの間に接続されている連結バネ
が伸長する。連結バネが第２の回転体の回転中心を通過
すると、第２の回転体にこれまでと逆方向のトルクが急
激に作用し、第２の回転体は円弧軌道の一方の端部から
他方の端部に向かって瞬間に移動する。

【０００８】逆に、第１の回転体が円弧軌道の他方の端
部から一方の端部に向かって回転駆動されると、同様に
して連結バネが第２の回転体の回転中心を通過した時点
で第２の回転体に逆方向のトルクが働き、第２の回転体
が円弧軌道の他方の端部から一方の端部に向かって瞬間
に移動する。こうして第２の回転体は第１の回転体の回
転にしたがって間欠的に反転駆動される。

【０００９】この場合、第１の回転体を回転駆動する駆
動源として形状記憶合金を使用すると、周囲の温度変化
によって第２の回転体を間欠的に駆動することが出来
る。

【００１０】

【実施例】図１は、この発明による反転型間欠伝動装置
を、表示板に適用した場合の一実施例を示す構成図で、
図（ａ）は平面図、図（ｂ）は正面図である。この装置
は三角柱の表示板を瞬時に回転駆動して第１の表示面と
第２の表示面とを交互に正面に向けることができるよう
に構成されている。しかも、動力として形状記憶合金製
のバネを使用しているため、周囲の温度変化によって表
示板が回転し、正面に表れる表示面が周囲の温度によっ
て変化する温度可変表示板として機能する。

【００１１】図１において、３つの表示面１０ａ〜１０
ｃを有する三角柱の表示板１０は円板１１の回転軸１２
に固定されており、円板１１の回転と共に回転するよう
にフレーム１３に取り付けられている。円板１１は突起
１１ａを有し、この突起１１ａが回動時に円板ストッパ
１４または１５に当接することによって作動角度が１２
０°に制限されている。これは表示板１０として三角柱
を使用するため、各表示面が１２０°（＝３６０°／３
面）回転角度毎にあり、作動時に各表示面を正面に持っ
てくる必要があるためである。

【００１２】プーリ１６は回転軸１２に回転自在に取り
付けられており、巻き付けられているワイヤ１７によっ
て右回転または左回転が与えれる。ワイヤ１７の両端に
は、形状記憶合金製の引張バネ１８とバイアス引張バネ
１９とが取り付けてある。形状記憶合金バネ１８は周囲
温度の上昇時に収縮してワイヤ１７を図の左方向に引っ
張り、バイアスバネ１９は周囲温度の下降時にバネ１８
を引き伸ばしてワイヤ１７を図の右方向に引っ張る。ワ
イヤ１７には、圧着スリーブ２０および２１が取り付け
られており、ワイヤストッパ２２および２３に当接して
プーリ１６の回転角度を１８０°に規制している。図２
に、形状記憶合金バネ１８の温度に対する回復発生力の
変化を示す。

【００１３】プーリ１６のバネ接続端子αと円板１１の
バネ接続端子βとの間には、引っ張りコイルバネが連結
バネ２４として取り付けられている。この連結バネ２４
はプーリ１６の一定速度の回転運動から円板１１に瞬時
の回転運動を与えるために設けられている。

【００１４】図示の状態は、円板１１が右回りいっぱい
に作動して突起１１ａが円板ストッパ１４に当接して停
止しており、表示板１０の表示面１０ａが正面に位置し
ている。また、プーリ１６はワイヤ１７によって左回り
いっぱいに作動し、形状記憶合金引張バネ１８がバイア
ス引張バネ１９によって引っ張られ、圧着スリーブ２０
がワイヤストッパ２２に当接して停止している。この状
態では連結バネ２４に円板１１の位置を保持するための
プリロードが駆けられている。

【００１５】この状態において、周囲温度が上昇し、形
状記憶合金引張バネ１８が熱を受けて収縮し始めると、
ワイヤ１７が図の左方向に引っ張られ、第１の回転体と
してのプーリ１６が右回りに回転駆動される。それにつ
れてバネ接続端子αが、図３に示すように、当初の位置
ａ1 から位置ａ2 ，ａ3 ，ａ4 の順に移動して行く。バ
ネ接続端子αが位置ａ3 を通過すると、連結バネ２４が
回転軸１２を通過し、これによって連結バネ２４を介し
て第２の回転体としての円板１１に発生するトルクが右
回りから左回りに逆転し、円板１１に左回転のトルクが
作用する。

【００１６】バネ接続端子αが位置ａ4 に達すると、バ
ネ接続端子βは、図４に示すように、連結バネ２４の撓
みにより蓄えられた力によって当初の位置ｂ1 から瞬時
に位置ｂ2 を経て位置ｂ3 に移動し、突起１１ａが円板
ストッパ１５に当接して停止する。これによって表示板
１０の正面には表示面１０ｂが表れる。この状態での連
結バネ２４の撓みはプーリ１６のバネ接続端子αが位置
ａ1 に位置していたときの撓みと同じになるように設定
され円板１１の位置保持力となっている。

【００１７】図５に、プーリ１６の回転位置と円板１１
に発生するトルクとの関係を示す。また、図６に、プー
リ１６が回転して端子αが位置ａ4 に移動した後の円板
１１に発生するトルクの関係を示す。図中、実線部は円
板１１の出力トルク、破線部は連結バネ２４のバネ荷重
である。なお、この例では、端子αの運動半径を８mm、
端子βの運動半径を２７mm、連結バネ２４のバネ係数ｋ
を０.0１２kgｆ／mm、プリロードを約０.1kgｆと設定し
ている。

【００１８】次に、端子αの回転による端子βの挙動に
ついて、図７（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。図
（ａ）は、端子βの運動角度が１８０°、端子αの運動
角度が１８０°以上で、両端子の運動軌道がオーバーラ
ップする例である。この場合は、端子βが図の反転領域
内で反転動作するか図の白丸位置に振動後安定するかで
あるが、位置保持力がないため不安定である。

【００１９】図（ｂ）は、両端子αおよびβの運動角度
が共に１８０°で、両端子の運動軌道はオーバーラップ
しない例である。この場合は、端子αが回転しても端子
βに反転が起こらず、間欠伝動が生じない。

【００２０】図（ｃ）および図（ｄ）は、端子βの運動
角度が１８０°未満で、両端子の運動軌道がオーバーラ
ップしない例である。この場合は、端子αの回転によっ
て端子βが反転し、間欠伝動が生じる。また、位置保持
力を有するため、回転後も安定している。

【００２１】このように、プーリ１６（端子α）の回転
範囲中に円板１１（端子β）に出力トルクの逆転瞬時動
作を生じる間欠伝動を生じさせ、かつ円板１１の停止位
置での保持力を確保するためには、両端子の運動軌道を
オーバーラップさせないようにすることが不可欠な条件
であり、もし、両端子の回転軌道をオーバーラップさせ
ると、間欠動作が生じないか、動作後の停止位置で安定
せずに再度戻ろうとする運動を起こすおそれがある。ま
た、円板１１（端子β）の回転角度を１８０°未満にし
ないと、プーリ１６の同一回転方向時、途中で端子αと
端子βとを結ぶ直線（バネ２４）が回転中心（回転軸１
２）を反対側に通過しないため、円板１１に出力トルク
の逆転が起こらず、瞬時動作を生じる間欠伝動が起こら
ないことになる。

【００２２】次に、この発明による反転型間欠伝動装置
を、感温防火ダンパに適用した場合の実施例について説
明する。防火ダンパとは、建築物の通風筒の途中に設け
る火災時延焼防止用シャッタのことで、この実施例では
温度センサ兼動力として形状記憶合金製のバネを用い、
火災時の熱風によって回転シャッタを自動的に回転駆動
して通風筒を遮断することにより、延焼の防止を図るよ
うにしている。

【００２３】図８は感温防火ダンパの構成図であり、図
（ａ）は側面図、図（ｂ）は正面図である。このダンパ
は回転中心が互いに偏心している第１のアーム３０と第
２のアーム３１とを有し、アーム３０の回転軸３２には
形状記憶合金製のトーションバネ３３が取り付けられて
おり、アーム３１の回転軸３４にはシャッタ３５が取り
付けられている。また、アーム３０のバネ接続端子αと
アーム３１のバネ接続端子βとの間には、引っ張りコイ
ルバネ３６が連結バネとして取り付けられている。

【００２４】シャッタ３５が図示のように開いていると
きは、アーム３０および３１が連結バネ３６によって互
いに引っ張られ、それぞれストッパ３７および３８に当
接して停止している。

【００２５】この状態において、空気温度が上昇する
と、形状記憶合金製のトーションバネ３３の回復発生回
転力によってアーム３０が左回転（図の下方）を始め、
これによって接続端子αが移動する。端子αの移動によ
って端子αおよびβ間に接続されている連結バネ３６が
アーム３１の回転軸３４を通過すると、アーム３１にこ
れまでと逆方向のトルクが働き、アーム３１は瞬時に右
回転（図の上方）する。同時にシャッタ３５も右回転
し、アーム３０の回転軸３２に当接して停止する。アー
ム３０はストッパ３９に当接して停止する。こうしてシ
ャッタ３５が閉じると、熱風が遮断され延焼が防止でき
るる。この状態は図中に鎖線にて示す。

【００２６】この実施例では、アーム３０の駆動角度を
１８０°に制限し、アーム３１の作動角度を約９０°に
制限している。また、接続端子αとβとの運動規制範囲
角度がオーバーラップしないように設定されている。な
お、この例では、端子αの運動半径を２０mm、端子βの
運動半径を２０mm、連結バネ３６のバネ係数ｋを０.0２
０kgｆ／mm、プリロードを約０.1kgｆに設定している。

【００２７】次に、２つの回転体の回転中心の位置によ
って端子αの回転による端子βの挙動について、図９
（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。図（ａ）は端子α
と端子βの回転軸が同心の場合であり、端子αの運動軌
道の両端（１８０°）に端子βの反転作動域があり、中
央に端子βの停止範囲がある。このため、端子αの回転
によって端子βが反転し、間欠伝動が生じる。また、位
置保持力を有するため回転後も安定している。

【００２８】図（ｂ）は端子βの回転軸を端子αの回転
半径の約１／２偏心させた場合の例である。この例では
端子αの運動軌道の両端（３００°）に端子βの反転作
動域があり、中央に端子βの停止範囲があるため、間欠
伝動が可能である。この例のように、回転軸を偏心させ
ることによって出力回転角度を一定とした場合に間欠伝
動作動に必要な入力角度が変化できることが分かる。

【００２９】図（ｃ）は端子βの回転軸を端子αの回転
半径分偏心させた場合の例である。この例では端子αの
運動軌道の両端（約３６０°）の一部に端子βの反転作
動域があり、大部分が端子βの停止範囲になってしまう
ことが分かる。こうなると、端子βの反転作動が困難と
なり、間欠伝動は難しい。なぜならば、反転動力の連結
バネの張力が出力回転軸の極近くで逆回転トルクを発生
せざるを得ないため、トルク発生の腕が短く、発生反転
トルクが小さいためである。なお、この説明では、端子
αと端子βの回転半径とを異半径としてあるが、同半径
でも同様である。また、端子βの回転軸を端子αの回転
半径を超えて偏心させると、この間欠伝動は発生しなく
なる。

【００３０】

【発明の効果】この発明によれば、一定速度の回転動力
から急速な回転出力を取り出すことができ、かつ大慣性
の物の駆動にも耐える間欠伝動が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による反転型間欠伝動装置を表示板に
適用した場合の一実施例を示す構成図である。

【図２】形状記憶合金製バネの温度に対する回復発生力
の変化を示す図である。

【図３】プーリの回転位置と円板の位置との関係を示す
図である。

【図４】プーリの回転位置と円板の位置との関係を示す
図である。

【図５】プーリの回転角度と円板への発生トルクおよび
連結バネへの荷重との関係を示す図である。

【図６】円板の回転角度と円板への発生トルクおよび連
結バネへの荷重との関係を示す図である。

【図７】端子αの回転による端子βの挙動を説明する図
である。

【図８】この発明による反転型間欠伝動装置を感温防火
ダンパに適用した場合の一実施例を示す構成図である。

【図９】回転中心の偏心による端子αの回転と端子βの
挙動を説明する図である。

【図１０】従来の間欠歯車装置の構成図である。

【符号の説明】

１０ 表示板 １１ 円板（第２の回転体） １２ 回転軸 １６ プーリ（第１の回転体） １７ ワイヤ １８ 形状記憶合金製バネ １９ バイアス引張バネ ２４ 連結バネ ３０ アーム（第１の回転体） ３１ アーム（第２の回転体） ３２，３４ 回転軸 ３３ 形状記憶合金製トーションバネ ３５ シャッタ ３６ 連結バネ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転中心が同心または所定の範囲内で偏
   心している第１および第２の回転体と、前記第１の回転
   体上の端子αおよび前記第２の回転体上の端子β間を接
   続する連結バネとを有し、 前記端子βの円弧運動の角度範囲は１８０°未満に規制
   され、前記端子αの円弧運動の角度範囲は前記端子βの
   円弧軌道と重複しない点対称の範囲であって、その端部
   が前記端子βの円弧軌道の端部と前記第２の回転体の回
   転中心とを結ぶ仮想直線を超えて前記端子βの円弧軌道
   側に位置するように設定されていることを特徴とする反
   転型間欠伝動装置。
2. 【請求項２】 前記第１および第２の回転体の回転中心
   の偏心は、前記第１の回転体の回転中心を、前記端子α
   の円弧軌道側にその円弧軌道の半径未満分ずらすことを
   特徴とする請求項１記載の反転型間欠伝動装置。
3. 【請求項３】 周囲温度の変化によって形状が変化する
   形状記憶合金で構成された駆動源を、前記第１の回転体
   を駆動する駆動源として付加することを特徴とする請求
   項１記載の反転型間欠伝動装置。