JPH0633236Y2

JPH0633236Y2 - 弾性エネルギ蓄積装置

Info

Publication number: JPH0633236Y2
Application number: JP13813587U
Authority: JP
Inventors: 正宏小川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-09-11
Filing date: 1987-09-11
Publication date: 1994-08-31
Anticipated expiration: 2002-09-11
Also published as: JPS6443259U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は、紐状弾性体の弾性変形を利用してエネルギを
蓄積し、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弾性エネルギ蓄積装置に関し、
とくに弾性体のゆるみ、張りすぎを自動的に調整できる
ようにしたエネルギ蓄積装置に関する。

［従来の技術］弾性体の弾性変形を利用しエネルギを蓄積する弾性エネ
ルギ蓄積装置は、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
つのドラム間に紐状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。

特開昭４９−９６１４４号公報に示されるエネルギ蓄積
装置では、小径ドラムに巻き付けられた弾性体の初期歪
を０とすると、出力時のエネルギは０となり、効率は０
％となる。したがって弾性体として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、出力時のエネルギはほとんど０となってしまうとい
う問題があった。

これを解決するために、まだ出願公開前ではあるが、先
に本出願人により、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あり、同時に弾性体
伸度が小さい弾性体において小径ドラムに巻き付ける場
合の初期歪が０の状態でも効率良くエネルギを入、出力
可能なエネルギ蓄積装置が提供された（特願昭６１−１
６８０３３号）。

特願昭６１−１６８０３３号の弾性エネルギ蓄積装置
は、たとえば第３図に示すように、外周回転量の小さい
第１のドラム１と外周回転量の大きい第２のドラム２と
の間に、中間の外周回転量の第３のドラム３を設け、こ
れらドラム１、２、３間に紐状の弾性体４を掛け渡した
ものである。

各ドラム１、２、３は機械的連結手段５、たとえばギヤ
により、外周回転量が小径ドラム側から大径ドラム側に
向けて順に大きくなるように連結され、紐状弾性体４が
小径ドラム１側から大径ドラム２側に移行巻付けされる
ことにより弾性体４が引き伸ばされてその歪エネルギが
蓄えられ、逆向きに移行されることにより蓄えられた歪
エネルギが放出される。

このような弾性エネルギ蓄積装置では、第４図および第
５図に同歯数のギヤで半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のドラムを
連結した場合の、従来の２ドラム方式（第５図）の場合
と３ドラム方式（第４図）の場合との比較を示すよう
に、中間ドラムを設けることにより、エネルギの入、出
力効率を高めることができ、弾性体の初期歪が０の場合
でも出力を得ることが可能となった。

［考案が解決しようとする問題点］しかし、第３図に示したように中間ドラム（複数あって
もよい）を有する弾性エネルギ蓄積装置においては、エ
ネルギの入、出力を多数回繰返す場合次のような問題が
あることが判った。

すなわち、エネルギの入、出力を多数回繰り返した後に
は、初期状態に比べ、その入、出力特性が第６図のよう
に変化することがある（理由は後述する）。図は、ドラ
ム総回転数に対する入、出力トルク特性を示しており、
図の左側が、弾性体の大部分が最小径ドラム側にあるエ
ネルギ入力前あるいはエネルギ放出後の状態、図の右側
が、弾性体の大部分が最大径ドラム側に移行されたエネ
ルギ蓄積時の状態を示している。初期状態では、エネル
ギ入力時特性Ａ、エネルギ出力時特性Ｂであったのが、
多数回の入、出力繰り返し後に、破線で示す特性Ａ′、
Ｂ′のように変化することがある。このような変化は、
後述するように、エネルギ入、出力時の弾性体の送り量
の過不足によって生じ、それによって、弾性体のゆる
み、張りすぎが生じる。

本考案は、中間ドラムを有するエネルギ蓄積装置を繰り
返し使用した場合における、弾性体のゆるみ、張りすぎ
を自動的に調整し、所望の入、出力特性を維持すること
を目的とする。

［問題点を解決するための手段］この目的を達成する本考案の弾性エネルギ蓄積装置は、
次の装置から成る。すなわち、互いに平行な複数のドラムと、該複数のドラムを小径ド
ラム側から大径ドラム側に順に外周回転量が大きくなる
ように連結する第１の機械的連結手段と、前記複数のド
ラムのうち最小径ドラムの外周面と最大径ドラムの外周
面との間に中間ドラムの外周面を介してかけ渡された紐
状の弾性体と、を備えた弾性エネルギ蓄積装置におい
て、前記最大径ドラムの軸に、同軸に、エネルギ入力時
につながる第１のワンウェイクラッチとエネルギ出力時
につながる第２のワンウェイクラッチとを設け、前記第
１の機械的連結手段を前記第１のワンウェイクラッチを
介して前記最大径ドラムと連結し、さらに前記最大径ド
ラムとそれに隣接する中間ドラムとの間に第２の機械的
連結手段を設けて該第２の機械的連結手段を前記第２の
ワンウェイクラッチを介して前記最大径ドラムと連結
し、前記第１、第２の機械的連結手段の駆動伝達比を、
最大径ドラムの回転速度に対する隣接中間ドラムの回転
速度がエネルギ入力時よりもエネルギ出力時の方が大と
なるように設定したものから成る。

［作用］この装置においては、最大径ドラムと隣接中間ドラム間
で、エネルギ入力時と出力時とは作動するワンウェイク
ラッチが異なり、互に別系統の機械的連結手段が構成さ
れる。そして、入力時と出力時では、駆動伝達比（ギヤ
比）が変えられ、最大径ドラムに対する隣接中間ドラム
の回転数（回転速度）が、エネルギ入力時よりも出力時
の方が高くなるように設定される。これにより、第３図
に示したような装置に比べ、相対的に、エネルギ入力時
には弾性体が最大径ドラム側により少なく送られ、エネ
ルギ出力時には小径ドラム側に向けてより多く送られ、
前述の弾性体の過不足が是正されて、弾性体のゆるみ、
張りすぎが防止される。

［実施例］以下に、本考案の望ましい実施例を図面を参照して説明
する。

第１図および第２図は、本考案の一実施例に係る弾性エ
ネルギ蓄積装置を示している。図において、11は支持体
を示しており、支持体11には、互に平行な４本の軸12、1
3、14、15が回転可能に支持されている。軸12には、最小
径ドラム16が、軸15には、最大径ドラム17が、それぞれ
軸と一体回転するように支持されている。軸13、14に
は、それぞれ、中間ドラム18、19が、軸と一体回転する
ように支持されている。

各軸12、13、14、15の一端側には、第１の機械的連結手段
としてのギヤ20、21、22、23が設けられており、これらギ
ヤによって各軸は順次トルク伝達可能に連結されてい
る。本実施例では、各ギヤ20、21、22、23は同歯数のギヤ
に構成されており、最小径ドラム16から最大径ドラム17
方向に、各ドラムが順に大径にされることにより、この
方向にみてエネルギ入力時に各ドラムの外周回転量が順
次大きくなるように設定されている。ドラム16から、中
間ドラム18、19を介して、ドラム17へと紐状の弾性体24
が掛け渡されており、弾性体24は、伸ばされることによ
り内部に歪エネルギを蓄えることができる。弾性体24
は、エネルギ蓄積時には、最小径ドラム16外周面に巻付
けられている部分30が巻き戻され、各ドラム間部分31、3
2、33で順次伸ばされ、伸ばされた弾性体34が最大径ドラ
ム17外周面上に巻付けられていく。エネルギ放出時に
は、弾性体24は上記と逆方向に移行される。

最大径ドラム17の軸15には、同軸に、エネルギ入力時
（第２図の矢印方向）に駆動力を伝達する第１のワンウ
ェイクラッチ25と、エネルギ出力時（第２図の矢印と逆
方向）に駆動力を伝達する第２のワンウェイクラッチ26
とが設けられている。第１のワンウェイクラッチ25は、
第１の機械的連結手段の一部を構成するギヤ23に連結さ
れている。

第２のワンウェイクラッチ26は、軸15上のギヤ27に連結
されており、ギヤ27は、軸14に固定されたギヤ28に噛合
している。したがって、ギヤ27、ギヤ28は、軸14、15間
において、ギヤ23、22とは別系統の機械的連結手段を構
成しており、第１、第２のワンウェイクラッチ25、26で
連結が入、出力時で切りかえられる。そして、ギヤ27が
大径ギヤ（歯数大）、ギヤ28が小径ギヤ（歯数小）に構
成されており、最大径ドラム17の回転速度に対する隣接
中間ドラム19の回転速度が、エネルギ入力時よりもエネ
ルギ出力時の方が大となるように、駆動伝達比が設定さ
れている。

このように構成された実施例装置の作用について説明す
る。

まず、弾性体24の歪についてであるが、第２図に示すよ
うに、各ドラム16、18、19、17の半径をｒ_１、ｒ_２、
ｒ_３、ｒ_４とし、ｉ番目のドラムの半径をｒｉとする
と、エネルギ入力の場合：各ドラムは第２図の矢印方向に
回転し、弾性体24は、図の左から右へ送られる。弾性体
に過不足が生じないとしてｉ番目のドラム上の弾性体の
歪η^入ｉは、ｉ番目とｉ_−１番目のドラム間の歪に等し
く η^入ｉ＝ｒｉ（１＋η^入ｉ_−１）／ｒｉ_−１−１＝ｒｉ（１＋η_１）／ｒ_１−１となる。

エネルギ出力の場合：各ドラムは矢印と反対方向に回
転し、弾性体は右から左へ送られる。弾性体に過不足が
生じないとしてｉ番目のドラム上の弾性体の歪η^出ｉ
は、ｉ番目とｉ_＋１番目のドラム間の歪に等しく、 η^出ｉ＝ｒｉ（１＋η^出ｉ_＋１）／ｒｉ_＋１−１＝ｒｉ_−１（１＋η_１）／ｒ_１−１となる。

この結果、たとえば中間ドラム18は、弾性体のバネ定数
をｋとすると、入力時には回転方向に弾性体の部分32、3
1の張力差、ｋ［ｒ_３（１＋η_１）／ｒ_１−１ −｛ｒ_２（１＋η_１）／ｒ_１−１｝］＝ｋ・（ｒ_３−ｒ_２）（１＋η_１）／ｒ_１を受けつつ弾性体を左から右に送る。

出力時には回転方向に弾性体の部分32、31の張力差、ｋ［ｒ_２（１＋η_１）／ｒ_１−１ −｛ｒ_１（１＋η_１）／ｒ_１−１｝］＝ｋ・（ｒ_２−ｒ_１）（１＋η_１）／ｒ_１を受けつつ、入力時とは異なり、張力差にさからって、
弾性体を右から左に送る。

したがって、入力時には、各ドラム間の弾性体の張力が
大径ドラム側に向かって順に大きくなり、各ドラム間に
おける弾性体の張力差が各ドラムが弾性体を最小径ドラ
ム16から最大径ドラム17へ送る方向に一致してそれを助
けるのに対し、出力時には、各ドラム間の張力差の作用
方向が弾性体を最大径ドラム17から最小径ドラム16へ送
る方向とは逆になり、弾性体の送りを阻害する。これに
よって弾性体24に過不足が生じ、エネルギ入力時には弾
性体24を最大径ドラム17側により多く送ってあまらせ、
エネルギ出力時には弾性体24を最小径ドラム16側により
少く送って不足させる。

この現象を避けるには、エネルギ出力時に弾性体24を見
かけ上入力時より多く移動させれば良いことになり、具
体的には、入力時と出力時でギヤ比が変えられる。

エネルギ入力時には、ワンウェイクラッチ26が断、ワン
ウェイクラッチ25が続となるから、各ドラムは等ギヤ比
で回転させられる。

エネルギ出力時には、ワンウェイクラッチ25が断、ワン
ウェイクラッチ26が続となり、最大径ドラム17のみが相
対的にゆっくり回転する。

このことにより、出力時には弾性体24が最小径ドラム16
側により多く送られ、最小径ドラム16側での弾性体24の
不足を防止する。また、入力時には、出力時の駆動伝達
比に比べ相対的に最大径ドラム17側に弾性体24が少なく
送られるので、最大径ドラム17側への送りすぎが防止さ
れる。

したがって、第６図に示した所定の特性Ａ、Ｂが維持さ
れ、弾性体24のゆるみ、張りすぎが防止される。

［考案の効果］本考案の弾性エネルギ蓄積装置によれば、最小径ドラム
−中間ドラム−最大径ドラムを連結する第１の機械的連
結手段を設け、最大径ドラムの軸に、エネルギ入力時に
つながる第１のワンウェイクラッチとエネルギ出力時に
つながる第２のワンウェイクラッチとを同軸に設け、第
１の機械的連結手段を第１のワンウェイクラッチを介し
て最大径ドラムと連結し、最大径ドラムとそれに隣接す
る中間ドラムとの間に第２の機械的連結手段を設けて第
２の機械的連結手段を第２のワンウェイクラッチを介し
て最大径ドラムと連結し、エネルギ入力時と出力時とで
ギヤ比を変えて、入力時には最大径ドラム側に弾性体を
送りすぎないよう、出力時には、最小径ドラム側への送
りが不足しないようにしたので、最小径ドラムと最大径
ドラム間で弾性体を繰り返し移行させる場合にも、弾性
体のゆるみ、張りすぎを防止でき、所定の入力、出力特
性を維持できる。

【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蓄積装置の概
略平面図、第２図は第１図の装置の各ドラムと弾性体の側面図、第３図は特願昭６１−１６８０３３号で提案したエネル
ギ蓄積装置の斜視図、第４図は第３図の装置のエネルギ出力効率特性図、第５図は２ドラム方式のエネルギ蓄積装置のエネルギ出
力効率特性図、第６図は第３図の装置のトルク特性図、である。 11……支持体 12、13、14、15……軸 16……最小径ドラム 17……最大径ドラム 18、19……中間ドラム 20、21、22、23……ギヤ 24……弾性体 25、26……ワンウェイクラッチ 27、28……ギヤ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】互いに平行な複数のドラムと、該複数のド
ラムを小径ドラム側から大径ドラム側に順に外周回転量
が大きくなるように連結する第１の機械的連結手段と、
前記複数のドラムのうち最小径ドラムの外周面と最大径
ドラムの外周面との間に中間ドラムの外周面を介してか
け渡された紐状の弾性体と、を備えた弾性エネルギ蓄積
装置において、前記最大径ドラムの軸に、同軸に、エネ
ルギ入力時につながる第１のワンウェイクラッチとエネ
ルギ出力時につながる第２のワンウェイクラッチとを設
け、前記第１の機械的連結手段を前記第１のワンウェイ
クラッチを介して前記最大径ドラムと連結し、さらに前
記最大径ドラムとそれに隣接する中間ドラムとの間に第
２の機械的連結手段を設けて該第２の機械的連結手段を
前記第２のワンウェイクラッチを介して前記最大径ドラ
ムと連結し、前記第１、第２の機械的連結手段の駆動伝
達比を、最大径ドラムの回転速度に対する隣接中間ドラ
ムの回転速度がエネルギ入力時よりもエネルギ出力時の
方が大となるように設定したことを特徴とする弾性エネ
ルギ蓄積装置。