特開 2023-105596 力伝達装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023105596

(43)【公開日】2023-07-31

(54)【発明の名称】力伝達装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 49/00 20060101AFI20230724BHJP

【ＦＩ】

F16H49/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022006522

(22)【出願日】2022-01-19

(71)【出願人】

【識別番号】507418692

【氏名又は名称】トヨフレックス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000279

【氏名又は名称】弁理士法人ウィルフォート国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】近野 一郎

(57)【要約】

【課題】所望の循環経路に沿って、循環経路の外側から転動体に力を直接入力したり、循環経路の外側へ転動体からの力を直接出力することが可能な力伝達装置の提供を目的とする。
【解決手段】力伝達装置１は、外周が球面形状または円筒面形状に形成された剛性を有する複数の転動体１１と、複数の転動体１１を一列かつ循環するように収納する無端の循環経路２１と、循環経路２１に沿うように転動体１１の間に配置され、隣接する下流側の転動体１１を循環経路２１の下流に向かって押し出すことが可能な力入力部３１と、循環経路２１に沿うように転動体１１の間に配置され、隣接する上流側の転動体１１からの押圧を受けて循環経路２１の下流に向かって押し出される力出力部４１と、を備え、力入力部３１および力出力部４１のうちの少なくともいずれかは、循環経路２１の外側に向かって突出する力伝達部３１２，４１２を有している。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

力伝達装置であって、
外周が球面形状または円筒面形状に形成された剛性を有する複数の転動体と、
前記複数の転動体を一列かつ循環するように収納する無端の循環経路と、
前記循環経路に沿うように前記転動体の間に配置され、隣接する下流側の転動体を前記循環経路の下流に向かって押し出すことが可能な力入力部と、
前記循環経路に沿うように前記転動体の間に配置され、隣接する上流側の転動体からの押圧を受けて前記循環経路の下流に向かって押し出される力出力部と、を備え、
前記力入力部および前記力出力部のうちの少なくともいずれかは、前記循環経路の外側に向かって突出する力伝達部を有していることを特徴とする力伝達装置。

【請求項2】

前記循環経路は湾曲部を有し、
前記力伝達部は、前記湾曲部を移動できるように設けられている請求項１に記載の力伝達装置。

【請求項3】

前記循環経路の内側にスプロケットを備え、
隣り合う前記転動体の間に嵌入された前記スプロケットの歯部が、前記力入力部または前記力出力部を構成する請求項１または請求項２に記載の力伝達装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、力伝達装置に関する。

【背景技術】

【0002】

機械的な力を伝達する手法の一つとして、例えば、ベアリング本体と軌道台との間に転動体を介在させ、転動体の押圧によりベアリング本体を軌道台に沿って移動させるベアリングが知られている。

【0003】

このようなベアリングにおいては、例えば、一対の長手方向溝と、長手方向溝の端部どうしをつなぐ方向転換路と、これらの中に充填されたボール（転動体）と、長手方向溝に没入するように配置されたブラケットを有するベアリング本体と、方向転換路の少なくとも一方に配置されたボール駆動手段とを設け、ボール駆動手段の回転駆動によりボールを循環させながらブラケットを介してベアリング本体を直線的に駆動する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平５－１８７４４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述したような従来技術は、ボール駆動手段により入力された力を単にベアリング本体の直線運動に変換するものであり、複雑な動きをしながら外部に力を出力するものではない。

【0006】

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、所望の循環経路に沿って、循環経路の外側から転動体に力を直接入力したり、循環経路の外側へ転動体からの力を直接出力することが可能な力伝達装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示のいくつかの態様は下記の通りである。
（１）力伝達装置であって、
外周が球面形状または円筒面形状に形成された剛性を有する複数の転動体と、
前記複数の転動体を一列かつ循環するように収納する無端の循環経路と、
前記循環経路に沿うように前記転動体の間に配置され、隣接する下流側の転動体を前記循環経路の下流に向かって押し出すことが可能な力入力部と、
前記循環経路に沿うように前記転動体の間に配置され、隣接する上流側の転動体からの押圧を受けて前記循環経路の下流に向かって押し出される力出力部と、を備え、
前記力入力部および前記力出力部のうちの少なくともいずれかは、前記循環経路の外側に向かって突出する力伝達部を有していることを特徴とする力伝達装置。
（２）前記循環経路は湾曲部を有し、
前記力伝達部は、前記湾曲部を移動できるように設けられている前記（１）に記載の力伝達装置。
（３）前記循環経路の内側にスプロケットを備え、
隣り合う前記転動体の間に嵌入された前記スプロケットの歯部が、前記力入力部または前記力出力部を構成する前記（１）または（２）に記載の力伝達装置。

【発明の効果】

【0008】

本発明は、所望の循環経路に沿って、循環経路の外側から転動体に力を直接入力したり、循環経路の外側へ転動体からの力を直接出力することが可能な力伝達装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１の実施形態を示す概略的斜視図であって、第２ケース体を装着した状態を示す図である。

【図2】図１の入力部の概略的側面図である。

【図3】図１の出力部の概略的側面図である。

【図4】図１の第２ケース体を外した状態を示す概略的斜視図である。

【図5】図４の一部を拡大して示す第２ケース体を外した状態の概略的斜視図であって、（ａ）は力入力部を、（ｂ）は力出力部をそれぞれ示している。

【図6】第２の実施形態を示す概略的斜視図であって、第２ケース体を装着した状態を示す図である。

【図7】図６の第２ケース体を外した状態を示す概略的斜視図である。

【図8】第３の実施形態を示す概略図であって、（ａ）は斜視図を、（ｂ）は平面図を、（ｃ）は側面図をそれぞれ示している。

【図9】第１の実施形態の変形例を示す概略的斜視図であって、第２ケース体を外した状態を示す図である。

【図10】第３の実施形態の変形例を示す概略図であって、（ａ）は斜視図を、（ｂ）は平面図を、（ｃ）は側面図をそれぞれ示している。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本開示の力伝達装置は、外周が球面形状または円筒面形状に形成された剛性を有する複数の転動体と、上記複数の転動体を一列かつ循環するように収納する無端の循環経路と、
上記循環経路に沿うように上記転動体の間に配置され、隣接する下流側の転動体を上記循環経路の下流に向かって押し出すことが可能な力入力部と、上記循環経路に沿うように上記転動体の間に配置され、接する上流側の転動体からの押圧を受けて上記循環経路の下流に向かって押し出される力出力部とを備え、上記力入力部および上記力出力部のうちの少なくともいずれかは、上記循環経路の外側に向かって突出する力伝達部を有している。

【0011】

以下、本発明の第１～第３の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、当該図面に記載の実施形態にのみ限定されるものではない。また、図面に示した各部の寸法は、実施内容の理解を容易にするために示した寸法であり、必ずしも実際の寸法に対応するものではない。

【0012】

［第１の実施形態］
図１～図５は、第１の実施形態を示す概略図である。力伝達装置１は、図１～図５に示すように、概略的に、転動体１１と、循環経路２１と、力入力部３１と、力出力部４１とにより構成されている。

【0013】

転動体１１は、外周が球面形状または円筒面形状に形成された剛性を有する部材である。転動体１１は、後述する循環経路内にて他の転動体１１に当接し、下流側の転動体１１を押圧しながら循環経路２１内を円滑に移動（循環）することができれば、その形状は特に限定されない。転動体１１としては、例えば、外周が球面形状の鋼球、外周が円筒面形状の円盤やローラ等が挙げられる。本実施形態では、転動体１１として鋼球が例示されている。

【0014】

循環経路２１は、複数の転動体１１を一列かつ循環するように収納する無端の経路（ループ状の経路）である。循環経路２１は、例えば、ケース体２１１により形成することができる。具体的には、循環経路２１は、例えば、ループ状の溝が形成された第１ケース体２１１Ａと、上記ループ状の溝に対応する形状のループ状の溝が形成された第２ケース体２１１Ｂとを用い、ループ状の溝どうしを互いに対向配置することで形成したケース体２１１の内部におけるループ状の空間により構成することができる。

【0015】

ケース体２１１には、後述する力伝達部３１２，４１２が外部に向かって突出できるように、循環経路２１に沿って開口２１１ｄ，２１１ｅが設けられている。開口２１１ｄ，２１１ｅは、循環経路２１の全体に亘って設けられてもよく、力伝達部３１２，４１２が移動する部位にのみ設けられていてもよい。

【0016】

循環経路２１の形状は、本発明の効果を損なわない限り特に限定されない。循環経路２１は、例えば、単一の平面内に形成されていてもよく（図４参照）、立体的に形成されていてもよい（不図示）。また、循環経路２１は、湾曲部２１ａ，２１ｂを有するように構成されていてもよい。

【0017】

なお、循環経路２１は、転動体１１が循環する方向に対して直交する方向に変形できるように構成されていてもよい。すなわち、転動体１１が循環する方向には循環経路２１が伸縮せず、転動体１１が循環する方向に対して直交する方向にのみ偏向するように構成されていてもよい。

【0018】

上述のように変形可能な材料としては、例えば、硬質プラスチックなどの樹脂材料、金属材料等が挙げられる。このような材料を用いてケース体を作製することで、上記特性を有する循環経路２１を形成することができる。

【0019】

このように、循環経路２１が、転動体１１が循環する方向に対して直交する方向に変形（偏向）可能であることで、力伝達装置の用途に応じて循環経路２１を適宜調整することができる。

【0020】

力入力部３１は、循環経路２１に沿うように転動体１１の間に配置され、隣接する下流側の転動体１１を循環経路２１の下流に向かって押し出すことが可能な部位である。力入力部３１は、具体的には、図５（ａ）に示すように、例えば、本体３１１Ａと、上流側当接部３１１Ｂと、下流側当接部３１１Ｃとにより構成することができる。本体３１１Ａ、上流側当接部３１１Ｂ、および下流側当接部３１１Ｃは、循環経路２１に沿って移動（進退）できるように、循環経路２１内に収まる形状に形成されている。

【0021】

本実施形態では、上流側当接部３１１Ｂおよび下流側当接部３１１Ｃが略半球状の鋼製の部材で形成され、上流側当接部３１１Ｂと下流側当接部３１１Ｃとが本体３１１Ａを挟んで対向するように、本体に３１１Ａの両端部に接合されている。上流側当接部３１１Ｂは上流側の転動体１１Ａに当接し、下流側当接部３１１Ｃは下流側の転動体１１Ｂに当接する。

【0022】

力出力部４１は、循環経路２１に沿うように転動体１１の間に配置され、隣接する上流側の転動体１１からの押圧を受けて循環経路２１の下流に向かって押し出される部位である。力出力部４１は、具体的には、図５（ｂ）に示すように、例えば、本体４１１Ａと、上流側当接部４１１Ｂと、下流側当接部４１１Ｃとにより構成することができる。本体４１１Ａ、上流側当接部４１１Ｂ、および下流側当接部４１１Ｃは、循環経路２１に沿って移動（進退）できるように、循環経路２１内に収まる形状に形成されている。

【0023】

本実施形態では、上流側当接部４１１Ｂおよび下流側当接部４１１Ｃが略半球状の鋼製の部材で形成され、上流側当接部４１１Ｂと下流側当接部４１１Ｃとが本体４１１Ａを挟んで対向するように、本体に４１１Ａの両端部に接合されている。上流側当接部４１１Ｂは上流側の転動体１１Ｃに当接し、下流側当接部４１１Ｃは下流側の転動体１１Ｄに当接する。

【0024】

ここで、力入力部３１および力出力部４１のうちの少なくともいずれかは、循環経路２１の外側に向かって突出する力伝達部を有している。力伝達部は、例えば、基端部が本体３１１Ａまたは本体４１１Ａに固定され、ケース体２１１の開口を介して先端部が循環経路２１の外側に向かって突出するように設けることができる。

【0025】

本実施形態では、力入力部３１に力伝達部３１２が設けられ、その先端部が開口２１１ｄから突出している。また、力出力部４１に力伝達部４１２が設けられ、その先端部が開口２１１ｅから突出している。

【0026】

力伝達部３１２，４１２の形状は、本体３１１Ａ，４１１Ａと循環経路２１の外部との間で力を直接伝達することができれば、特に限定されない。本実施形態では、力伝達部３１２，４１２として、ケース体２１１の開口２１１ｄ，２１１ｅを介して循環経路２１と同一平面内の直交方向に突出したレバー（以下、それぞれ「レバー３１２」，「レバー４１２」ともいう）が例示されている。

【0027】

なお、力伝達部３１２，４１２が突出する方向は、用途に応じて適宜設定することができる。突出方向は、例えば、循環経路２１と同一平面内における直交方向または傾斜方向であってもよく、同一平面外に向かう直交方向または傾斜方向であってもよい。

【0028】

力伝達部３１２，４１２が移動可能な循環経路２１の部位は特に限定されない。力伝達部３１２，４１２は、循環経路２１の湾曲部２１ａ，２１ｂを移動できるように設けられていてもよく、循環経路２１の直線部を移動できるように設けられていてもよい。湾曲部２１ａ，２１ｂを移動する際には、力伝達部３１２，４１２は、湾曲部２１ａ，２１ｂに沿って循環経路２１の外側を旋回するように、非直線的に移動することができる。

【0029】

次に、力伝達装置１の動作について説明する。ここでは、力入力部３１および力出力部４１がそれぞれレバー３１２およびレバー４１２で構成され、オペレータがレバー３１２を操作することでレバー４１２に回転力を伝達する動作について例示する。なお、レバー３１２，４１２は、それぞれ循環経路２１の湾曲部２１ａ，２１ｂに設けられているものとする。

【0030】

まず、オペレータは、湾曲部２１ａが設けられたケース体２１１の部位を把持し、湾曲部２１ａの湾曲形状に沿って指でレバー３１２を移動する。この際、レバー３１２の移動に伴って力入力部３１の本体３１１Ａが循環経路２１に摺動し、本体３１１Ａに取り付けられた下流側当接部３１１Ｃにより下流側の転動体１１Ｂを循環経路２１に沿って前方に押し出す。

【0031】

次に、押し出された転動体１１Ｂは、下流側にて隣接する転動体１１を循環経路２１に沿って前方に押し出し、この動作を順次繰り返しながら下流側の転動体１１に力を伝達していく。

【0032】

次に、循環経路２１に沿って転動体１１により伝達された力が力出力部４１の上流側にて隣接する転動体１１Ｃに伝わると、この転動体１１Ｃが上流側当接部４１１Ｂを循環経路２１に沿って前方に押し出す。この際、上流側当接部４１１Ｂを固定する本体４１１Ａに設けられたレバー４１２が、湾曲部２１ｂの湾曲形状に沿って循環経路２１の外側を移動（旋回）する。すなわち、レバー３１２の操作に従いレバー４１２が従動することで、力が力入力部３１から力出力部４１に伝達される。

【0033】

以上のように、力伝達装置１は、上記構成であるので、所望の循環経路２１に沿って、循環経路２１の外側から転動体１１に力を直接入力することができると共に、循環経路２１の外側へ転動体１１からの力を直接出力することができる。

【0034】

また、力伝達装置１では、力入力部３１および力出力部４１が移動する循環経路２１が湾曲しているため、レバーを旋回させるための中心軸を設けることなく、レバー３１２，４１２の旋回動作を行うことができる。

【0035】

［第２の実施形態］
図６，図７は、第２の実施形態を示す概略図である。力伝達装置２は、図７に示すように、概略的に、転動体１１と、循環経路２２と、力入力部３１と、力出力部４２とにより構成されている。力伝達装置２は、循環経路２２、および力出力部４２の構成が第１の実施形態と異なっている。なお、転動体１１および力入力部３１の構成は、第１の実施形態と同様であるので、同一部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。また、以下に示す循環経路２２および力出力部４２の構成以外の循環経路２２および力出力部４２の構成は、それぞれ第１の実施形態と同様である。

【0036】

循環経路２２は、複数の転動体１１を一列かつ循環するように収納する無端の経路（ループ状の経路）である。本実施形態の循環経路２２は、手で掴み易い形状に成形されたケース体２２１の内部においてループ状の空間で構成され、力入力部３１および力出力部４２が位置する部位が湾曲部２２ａ，２２ｂで形成されている。ケース体２２１には、レバー３１２が突出した状態で湾曲部２２ａを移動できるように、開口２２１ｄが設けられている。また、ケース体２２１は、基台６２に設けられた支持竿５２に接続され、基台６２に対して可動可能に取り付けられている。

【0037】

力出力部４２は、循環経路２２に沿うように転動体１１の間に配置され、隣接する上流側の転動体からの押圧を受けて循環経路の下流に向かって押し出される部位である。本実施形態では、力伝達装置２が循環経路２２の内側にスプロケット４２１を備え、力出力部４２が、隣り合う転動体１１の間に嵌入されたスプロケット４２１の歯部４２１ａにより構成されている。

【0038】

スプロケット４２１は、具体的には、循環経路２２の内側に配置され、隣り合う歯部４２１ａの間に形成された凹部４２１ｂに転動体１１が係合する。その際、歯部４２１ａは、力出力部４２の本体となって隣接する上流側の転動体１１Ｃからの押圧を受け、循環経路２２の下流に向かって押し出される。これにより、スプロケット４２１が回転し、軸４２１ｃに回転力が伝達される。

【0039】

軸４２１ｃには、例えば、エンコーダ（不図示）が接続されていてもよい。かかる場合、レバー３１２の操作により入力された力が、スプロケット４２１により回転力に変換され、エンコーダによりレバー３１２の移動量等が計測される。

【0040】

以上のように、力伝達装置２は、スプロケット４２１の歯部４２１ａが力出力部４２を構成し得るので、力入力部３１で入力した力を軸４２１ｃの回転力として伝達することができる。

【0041】

［第３の実施形態］
図８は、第３の実施形態を示す概略図である。力伝達装置３は、図８に示すように、概略的に、図示せぬ転動体１１および循環経路２３と、力入力部３１と、力出力部４１とにより構成されている。力伝達装置３は、循環経路２３の構成が第１の実施形態と異なっている。なお、転動体１１、力入力部３１、および力出力部４１の構成は、第１の実施形態と同様であるので、同一部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。また、以下に示す循環経路２３の構成以外の循環経路２３の構成は、それぞれ第１の実施形態と同様である。

【0042】

循環経路２３は、複数の転動体１１を一列かつ循環するように収納する無端の経路（ループ状の経路）である。本実施形態の循環経路２３は、手で掴み易い形状に成形されたケース体２３１の内部において、図８（ａ），（ｃ）に示すように、一部が同一平面内にない湾曲部２３ａを有する立体的な形状に形成されている。また、力入力部３１および力出力部４１は、湾曲部２３ａを移動できるように、ケース体２３１の開口２３１ｄから突出したレバー３１２，４１２で構成されている。

【0043】

以上のように、力伝達装置３は、力入力部３１および力出力部４１の循環経路２３が立体的に湾曲しているため、同一平面外の異なる方向に力を伝達することができる。

【0044】

なお、本発明は、上述した実施形態の構成に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。上述した実施形態の構成のうちの一部を削除したり、他の構成に置換してもよく、上述した実施形態の構成に他の構成を追加等してもよい。

【0045】

例えば、上述した実施形態では、転動体１１が鋼球で構成された力伝達装置１，２，３について説明した。しかしながら、外周が球面形状または円筒面形状に形成された剛性を有し、循環経路内を円滑に移動しながら力を下流側に向かって伝達できれば、いずれの形態の転動体であってもよい。転動体としては、例えば、外周が円筒面形状に形成された円盤、ローラ等であってもよい。

【0046】

また、上述した実施形態では、力入力部３１および力出力部４１，４２が循環経路２１，２２，２３の湾曲部を移動可能な力伝達装置１，２，３について説明した。しかしながら、力入力部および／または力出力部は、循環経路の直線部を移動できるように配置されてもよい。

【0047】

また、上述した実施形態では、循環経路２１，２２，２３内の力を伝達する手段として、転動体１１のみを用いた力伝達装置１，２，３について説明した。しかしながら、力を伝達する手段として、図９に示すように、進退可能な長手形状のシャフト７４を循環経路２４内の隣り合う転動体１１の間に配置してもよい。かかる場合、シャフト７４の上流側で隣接する転動体１１Ｅがシャフト７４を前方に押し出すと共に、シャフト７４がシャフト７４の下流側で隣接する転動体１１Ｆを前方に押し出すことで、力を下流側に伝達することができる。なお、上述のようなシャフトは、同一の循環経路内に１本のみ設けられていてもよく、２本以上設けられていてもよい。

【0048】

また、上述した第２の実施形態では、力出力部４２がスプロケット４２１の歯部４２１ａにより構成され得る力伝達装置２について説明した。しかしながら、力出力部４２に代えて、力入力部がスプロケットの歯部により構成され得るようにしてもよい。かかる場合、例えば、モータをスプロケットの軸に接続することで、モータの回転力を力入力部に入力し、この力を力出力部に伝達することができる。

【0049】

また、上述した第３の実施形態では、レバー３１２（力伝達部３１２）の突出方向とレバー４１２（力伝達部４１２）の突出方向とが、互いに平行な面内に位置する力伝達装置３について説明した。しかしながら、力伝達部の突出する方向は、循環経路の外側に向かう限り限定されない。レバー３５２（力伝達部３５２）の突出方向とレバー４５２（力伝達部４５２）の突出方向とは、図１０に示すように、互いに非平行な面内に位置するように構成されていてもよい（図１０（ａ）中の矢印参照）。このようなレバー３５２，４５２は、例えば、ケース体２５１の開口２５１ｄの方向を調整することで形成することができる。

【符号の説明】

【0050】

１，２，３ 力伝達装置
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆ 転動体
２１，２２，２３，２４，２５ 循環経路
２１１，２２１，２３１，２５１ ケース体
２１１Ａ 第１ケース体
２１１Ｂ 第２ケース体
２１１ａ，２１１ｂ，２２１ａ，２２１ｂ，２３１ａ，２３１ｂ，２５１ａ 湾曲部
２１１ｄ，２１１ｅ，２２１ｄ，２３１ｄ，２５１ｄ 開口
３１，３５ 力入力部
３１１Ａ 本体
３１１Ｂ 上流側当接部
３１１Ｃ 下流側当接部
３１２，３５２ 力伝達部（レバー）
４１，４２ 力出力部
４１１Ａ 本体
４１１Ｂ 上流側当接部
４１１Ｃ 下流側当接部
４１２ 力伝達部（レバー）
４２１ スプロケット
４２１ａ 歯部
４２１ｂ 凹部
４２１ｃ 軸
５２ 支持竿
６２ 基台
７４ シャフト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】