JPH0727198A - 回転力伝動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造で、回転力を増大させて効率良く
運動エネルギーを伝動することができる、回転力伝動装
置を提供する。 【構成】 この回転力伝動装置１０は、架台１２を含
み、架台１２には、円筒状の回転体１４が設けられる。
回転体１４の内周壁には、間隔を隔てて矩形の４つの衝
撃吸収板１８ａ〜１８ｄが固着される。回転体１４の中
には、その中心軸上に回転軸２０が回動自在に設けられ
る。この回転軸２０には、たとえば４つの回転羽根２２
ａ〜２２ｄが、回転軸２０と一体的に形成される。回転
軸２０は、その軸方向の一端側が電動機２４の駆動軸２
４ａに連結され、その軸方向の他端側が軸受３６で回転
体１４の底面部１６に回動自在に支持される。回転体１
４の中には、たとえば水などの流体Ｆが密封充填され
る。回転体１４には、主動軸３８が固着され、主動軸３
８は軸受４４で回動自在に支持される。主動軸３８の回
転力は、かさ歯車４２などの継手を介して、従動軸４６
に伝動される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は回転力伝動装置に関
し、特に、たとえば電動機の駆動軸に接続され、回転運
動を長期間にわたり継続して利用し、その機械エネルギ
ーをたとえば発電機および各種産業機器などに伝動する
ために用いられる、回転力伝動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この発明の背景となるものでは、従来の
フライホイール効果を目的として、電動機などの回転駆
動軸に取付けられるはずみ車などがあった。このような
従来のはずみ車では、慣性質量によって回転駆動軸の回
転エネルギーを吸収，放出し、その回転駆動軸の回転変
動を少なくすることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のはずみ車にかかる慣性負荷は、電動機の定常
運転中にはそれなりの効果をみるも、平均加速トルクに
多大の影響を与えるため、全ての慣性負荷を換算して、
電動機を選定しなければならない。また、歯車やブレー
キユニットなどの損傷も早めるので、慣性負荷の許容範
囲内で取り扱う必要があった。利用目的による観点から
画一的には言えないが、駆動軸およびその駆動軸からの
回転力が伝達される受動軸まで剛体であるための限界が
ある。しかも、慣性モーメントによる物質内に累積され
たエネルギーを完全に独立、分離し、別個の用途に利用
することができなかった。

【０００４】それゆえに、この発明の主たる目的は、簡
単な構造で、回転力を増大させて効率良く運動エネルギ
ーを伝動することができる、回転力伝動装置を提供する
ことである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、筒状の回転
体と、回転体の周方向に間隔を隔てて回転体の軸方向に
延びるように、回転体の内周壁に形成される衝撃吸収部
と、回転体の中心軸上に配置され、その軸方向の一端が
回転駆動手段に接続される回転軸と、回転軸の周方向に
間隔を隔てて回転軸の軸方向に延びるように、回転軸に
形成される回転羽根と、回転体の軸方向の一端に形成さ
れ、回転体の回転力を伝達する伝達軸部とを含み、回転
体の中には流体が密封して充満される、回転力伝動装置
である。

【０００６】

【作用】回転駆動手段が駆動することにより、回転軸が
回転羽根とともに回転する。回転羽根が回転すると、回
転体の中に密閉充填された流体が周方向に回転する。こ
の場合、回転羽根を中心に円滑，急速な渦流の層が発生
する。また、回転体の内壁に設けられた衝撃吸収部の最
内端部に沿って円状に流動体の乱流層が発生する。これ
は、衝撃吸収部が回転体内の流体の円滑な流動を阻害し
ているためだと言える。

【０００７】衝撃吸収部による流動阻害の現象は、回転
体の抵抗そのものであり、この抵抗が流体の円運動に抗
しえなくなると、回転体が回転する。回転体の回転方向
は、流体の流動方向、すなわち、円運動と同一方向であ
る。この回転体の物理的エネルギーは、衝撃吸収部の流
体の流動に抗する表面に対しては、流体の衝撃力が作用
し、その裏面に対しては、慣性モーメントが作用するも
のと言える。

【０００８】回転体の回転速度が増すにつれて、衝撃吸
収部による抵抗が減り、それだけ乱流層における流体の
エネルギーの消耗が減少する。逆に、流体の衝撃力は増
大して、慣性モーメントの影響が漸次増大する。すなわ
ち、回転軸の回転数に比べて、回転体の回転数が凌駕す
ることはないが、限りなく接近するとき、乱流層の壁は
薄くなり、流体のエネルギーの消耗が小さくなる。反
面、回転体の慣性モーメントが大きくなり、回転体の回
転力が増大する。

【０００９】

【発明の効果】この発明によれば、簡単な構造で、回転
力を増大させて効率良く運動エネルギーを伝動して、そ
の運動エネルギーを多くの産業機器に応用することがで
きる、回転力伝動装置が得られる。すなわち、エネルギ
ーの消費を節約でき、遠心作用による流体の衝撃力と慣
性モーメントとの相乗効果によって、効率よく回転力を
増大させて伝達して、その回転力を多くの産業機器に応
用することができる。

【００１０】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００１１】

【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す正面図解図
であり、図２は図１の線ＩＩ−ＩＩにおける切断部端面
図である。この回転力伝動装置１０は、たとえば金属材
料からなる矩形枠状の架台１２を含む。架台１２の略中
央には、たとえば金属からなる有底筒状の回転体１４が
配設される。この実施例では、回転体１４は、底面部１
６を有する円筒形に形成される。回転体１４の内周面に
は、衝撃吸収部として、たとえば矩形の４つの衝撃吸収
板１８ａ，１８ｂ，１８ｃおよび１８ｄが形成される。
これらの衝撃吸収板１８ａ〜１８ｄは、たとえばステン
レスなどの金属材料で形成される。

【００１２】４つの衝撃吸収板１８ａ〜１８ｄは、回転
体１４の円周方向に間隔を隔てて、形成される。また、
４つの衝撃吸収板１８ａ〜１８ｄは、それぞれ、回転体
１４の軸方向に延びて形成される。衝撃吸収板１８ａと
１８ｃ、衝撃吸収板１８ｂと１８ｄとは、それぞれ、回
転体１４の中心軸を挟んで同一直線上に配置されるよう
に、回転体１４の内周面に形成される。この場合、衝撃
吸収板１８ａおよび１８ｃを結ぶ直線と、衝撃吸収板１
８ｂおよび１８ｄを結ぶ直線とが、直交するように、４
つの衝撃吸収板１８ａ〜１８ｄが回転体１４の内周面に
形成される。また、４つの衝撃吸収板１８ａ〜１８ｄ
は、それぞれ、回転体１４の上端部から下端部にかけて
形成される。

【００１３】この実施例では、４つの衝撃吸収板１８ａ
〜１８ｄは、回転体の円周方向に等間隔に配置されてい
る。また、４つの衝撃吸収板１８ａ〜１８ｄは、それぞ
れ、その幅方向の一端が回転体１４の内周面に、たとえ
ば溶接などの方法で固着されることにより、回転体１４
内部に形成される。

【００１４】回転体１４の中には、その回転体１４の中
心軸上に、断面円形の回転軸２０が挿通される。この回
転２０には、たとえば４つの回転羽根２２ａ，２２ｂ，
２２ｃおよび２２ｄが形成される。これらの回転羽根２
２ａ〜２２ｄは、それぞれ、略矩形板状に形成され、回
転軸２０の円周方向に等間隔に配置される。この実施例
では、回転軸２０と回転羽根２２ａ〜２２ｄとは、たと
えばアルミ，ステンレスなどの金属材料ないしセラミッ
ク材料などで一体的に形成される。

【００１５】回転軸２０の軸方向の一端側は、この回転
軸２０を回転させるための回転駆動手段としてのたとえ
ば電動機２４に接続される。すなわち、回転体１４の上
端部には、回転体１４の開口部を閉塞するようにして、
フランジ部２６が形成され、フランジ部２６の上には、
たとえば円筒形のガイド部２８が形成される。フランジ
部２６とガイド部２８とは、たとえば金属材料で一体的
に形成される。フランジ部２６と回転体１４とは、たと
えばボルト・ナットなどの固着手段により固着される。
そして、回転軸２０は、フランジ部２６およびガイド部
２８の中に挿通し、回転体１４の内部密封の手段とし
て、たとえばリング状のオイルシール（図示せず）など
により回動自在に形成され、その先端は、カップリング
３０を介して電動機２４の駆動軸２４ａに接続される。
この場合、ガイド部２８は、軸受３２によって、架台１
２の支柱部材３４に回動自在に支持される。この軸受３
２は、ガイド部２８が振れないように、ガイド部２８を
回動自在に支持している。したがって、電動機２４を駆
動回転させると、電動機２４の駆動軸２４ａが回転し、
さらに、カップリング２８を介して、回転軸２０が回転
する。

【００１６】さらに、この回転体１４の中には、たとえ
ば水などの流体Ｆが密封充填される。この回転体１４の
中に充填される流体Ｆは、水に限定されるものではな
く、水以外の流体を用いてもよい。

【００１７】一方、回転軸２０の軸方向の他端側は、軸
受３６により、回転体１４の底面部１６に回動自在に支
持される。この場合、軸受３６は、たとえば溶接などの
固着手段により、回転体１４の底面部１６の内部中心に
固着される。また、回転体１４の底面部１６には、回転
体１４の回転力を伝達するための伝達軸部としての主動
軸３８が形成される。主動軸３８と回転体１４の底面部
１６は、一体的に形成される。この主動軸３８は、軸受
４０により、架台１２の桟部材４０に回動自在に支持さ
れる。さらに、主動軸３８は、伝達方向切換部としての
たとえばかさ歯車４２を介して、軸受４４で回動自在に
支持される。この場合、主動軸３８の回転力は、かさ歯
車４２によって、主動軸３８に対し水平方向に伝達さ
れ、従動軸４６に伝動される。従動軸４６には、適宜、
たとえば発電機ないし各種産業機器に接続される。従動
軸４６に伝動する手段としては、たとえばプーリなどを
用いてもよい。

【００１８】次に、この回転力伝動装置１０の作動状況
について説明する。電動機２４を駆動させると、電動機
２４の駆動軸２４ａが回転する。駆動軸２４ａが回転す
ると、カップリング３０を介して、回転軸２０が回転羽
根２２ａ〜２２ｄと共に回転する。回転羽根２２ａ〜２
２ｄが回転すると、回転体１４内部に密封充填された水
が回転体１４の円周方向に回転する。この場合、回転羽
根２２ａ〜２２ｄを中心として、回転体１４の中心部に
は、円滑な渦流が発生する。また、回転体１４の内壁に
設けられた衝撃吸収板１８ａ〜１８ｄは、回転体１４内
の水の円滑な渦流を阻害するため、衝撃吸収板１８ａ〜
１８ｄに沿って円状の乱流層が発生する。

【００１９】衝撃吸収板１８ａ〜１８ｄによる流動阻害
の現象は、回転体１４の抵抗そのものであり、この抵抗
が水の円運動に抗しえなくなると、回転体１４が回転す
る。回転体１４の回転方向は、水の流動方向、すなわ
ち、円運動と同一方向である。この場合、回転体１４の
物理的エネルギーは、衝撃吸収板１８ａ〜１８ｄの水の
流動に抗する表面に対しては、水の衝撃力が作用し、そ
の裏面に対しては、慣性モーメントが作用する。

【００２０】回転体１４の回転速度が増すにつれて、衝
撃吸収板１８ａ〜１８ｄによる抵抗が減り、それだけ乱
流層における水の回転流動のエネルギー消耗が減少す
る。逆に、水の衝撃力は増大して、慣性モーメントの影
響が漸次増大する。すなわち、回転軸２０の回転数に比
べて、回転体１４の回転数が凌駕することはないが、回
転体１４の回転数が回転軸２０の回転数に接近すると
き、乱流層の幅は薄くなり、それにつれて、回転体１４
の慣性モーメントも増大、安定し、その相乗効果により
回転体１４の回転力が増大、安定する。

【００２１】そして、増大された回転力は、回転体１４
の主動軸３８からかさ歯車４２によって、主動軸３８に
対し水平方向に伝達され、従動軸４６に伝動される。従
動軸４６に伝動された回転力は、適宜、従動軸４６に接
続されるたとえば発電機ないし各種産業機器に伝動され
る。したがって、この回転力増幅装置１０によれば、簡
単な構造で、回転力を増大させて効率良く運動エネルギ
ーを伝動して、その運動エネルギーを多くの産業機器に
応用することができる。すなわち、エネルギーの消費を
節約でき、遠心作用による流体の衝撃力と慣性モーメン
トとの相乗効果によって、効率よく回転力を増大させて
伝動することができる。

【００２２】図３はこの発明の他の実施例を示す正面図
解図であり、図４はその要部平面図である。図３および
図４に示す実施例では、図１および図２に示す実施例と
比べて、特に、回転軸２０に、たとえば円板状の２つの
調整板５０および５２が形成されている。この場合、調
整板５０および５２は、回転軸２０の軸方向に間隔を隔
てて、かつ、回転軸２０に直交する方向に配設される。
これらの調整板５０および５２は、回転体１４がたとえ
ば傾斜したときに、回転体１４の重心位置の変動による
流体Ｆの流動状態の変化と、その影響をできるだけ緩和
するためのものである。なお、調整板５０および５２
は、たとえば回転軸２０および回転羽根２２ａ〜２２ｄ
と同じ材料で形成される。

【００２３】図１ないし図４に示す回転力増幅装置１０
では、回転軸２０の回りに４つの回転羽根２２ａ〜２２
ｄが形成されたが、これらの回転羽根は、図５（Ａ）に
示すように、回転軸２０にたとえば２つ設けられてもよ
い。この場合、回転羽根５４ａおよび５４ｂは、回転軸
２０を挟んで、直径線上に配置されるようにして、回転
軸２０と一体的に形成されている。さらに、回転羽根
は、図５（Ｂ）に示すように、回転軸２０にたとえば３
つ設けられてもよい。この場合、回転羽根５６ａ，５６
ｂおよび５６ｃは、回転軸２０の円周方向に１２０°ず
つの間隔を隔てて、回転軸２０と一体的に形成されてい
る。このように、回転軸の周囲に設けられる回転羽根の
数は任意に変更可能である。また、回転軸と回転羽根と
は、一体的に形成する以外に、たとえば回転羽根を別部
材として、回転軸に固着するようにしてもよい。

【００２４】また、図１ないし図４に示す回転力増幅装
置１０では、回転体１４の内周壁に、衝撃吸収部とし
て、４つの衝撃吸収板１８ａ〜１８ｄが形成されたが、
図６（Ａ）に示すように、たとえば３つ設けられてもよ
く、この場合、衝撃吸収板５８ａ，５８ｂおよび５８ｃ
は、回転体１４の円周方向に１２０°ずつの間隔を隔て
て、たとえば溶接などの方法により回転体１４の内周壁
に固着される。また、図６（Ｂ）に示すように、回転体
１４の円周方向に６０°ずつの間隔を隔てて、６つの衝
撃吸収板６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅおよ
び６０ｆが形成されるようにしてもよく、その数は適宜
変更可能である。さらに、衝撃吸収部としては、図７に
示すように、回転体１４の内周壁が平面的に見て、たと
えば波形部６２に形成されたものであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す正面図解図である。

【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩにおける切断部端面図であ
る。

【図３】この発明の他の実施例を示す正面図解図であ
る。

【図４】図３に示す回転力伝動装置の要部平面図であ
る。

【図５】（Ａ）は図１ないし図４に示す回転羽根の他の
例を示す平面図であり、（Ｂ）は図１ないし図４に示す
回転羽根のさらに他の例を示す平面図である。

【図６】（Ａ）は図１ないし図４に示す回転体の他の例
を示す平面図であり、（Ｂ）は図１ないし図４に示す回
転体のさらに他の例を示す平面図である。

【図７】図１ないし図４に示す回転体の別の例を示す平
面図である。

【符号の説明】

１０ 回転力伝動装置 １２ 架台 １４ 回転体 １６ 底面部 １８ａ〜１８ｄ，５８ａ〜５８ｃ，６０ａ〜６０ｆ 衝
撃吸収板 ２０ 回転軸 ２２ａ〜２２ｄ，５４ａ，５４ｂ，５６ａ〜５６ｃ 回
転羽根 ２４ 電動機 ２４ａ 駆動軸 ２６ フランジ部 ２８ ガイド部 ３０ カップリング ３２，３６，４０，４４ 軸受 ３４ 支柱部材 ３８ 主動軸 ４２ かさ歯車 ４６ 従動部 ５０，５２ 調整板 ６２ 波形部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状の回転体、 前記回転体の周方向に間隔を隔てて前記回転体の軸方向
   に延びるように、前記回転体の内周壁に形成される衝撃
   吸収部、 前記回転体の中心軸上に配置され、その軸方向の一端が
   回転駆動手段に接続される回転軸、 前記回転軸の周方向に間隔を隔てて前記回転軸の軸方向
   に延びるように、前記回転軸に形成される回転羽根、お
   よび前記回転体の軸方向の一端に形成され、前記回転体
   の回転力を伝達する伝達軸部を含み、 前記回転体の中には流体が密封して充満される、回転力
   伝動装置。