Swirl歯車とは...その3

2019年3月20日

私達が考案したSwirl歯車の実物部品作成をしようとしてます。

この部品を3Dプリンタで出力すべく、設計を詰めているところです。

但し、曲線的な加工がまだ上手く出来てませんので、初期設計では、
中・小歯車から中・大歯車に切り替わる時の衝撃は考慮していません。

もちろん、緩和曲線の設計が上手出来れば、衝撃吸収タイプの歯車に
するつもりです。

さて、緩和曲線についてですが、実は これをどうするかが大問題!

今わかっている事は、1回転中に25%はゆっくりと、75%は3倍速。

...って急には切り替わらないのでので、最も遅く回っている時の
3倍の速度までスピードUPさせるには、徐々に早くするしかありません。

その為には、徐々にスピードUPする部分を図に表すと何らかの
緩和曲線になります。

例えば、自転車、自動車や電車がカーブを曲がる時、直角に曲がる事は
まず出来ないので何らかのカーブを描く事になります。

自転車に乗っていても直線的に曲がる事って不可能ですよね?
一旦止まって方向を変えれば曲がり角で転ばないですみます。

 

でも急に曲がろうとすれば転びそうになるでしょ。
ロードバイクがハングオン! とか言って急激に曲がろうとすれば
貴方が天才ライダーノリックでも無い限り絶対転びますから、止めて下さい。

スムーズに曲がる為には徐々に角度を深くしていく必要があります。
これが、緩和曲線です。

一見、同じように見えますが、これは、マス目が5度づつ傾いて90度になっています。このように徐々に曲げていく為の曲線が緩和曲線です。

で、私達が開発を進めていいるSwirl歯車は、急に曲がったり
しませんが、急に早くなったり遅くなったりします。

この速度変化を何らかの緩和曲線で実現したいと考えています。
何らかのって、何故考えているかと言うと、緩和曲線には実に
様々な種類があるからです。

有名なのは、クロソイド曲線(道路のカーブ等に使われている曲線)
サイン半波長逓減曲線(電車が曲がる曲線)マッコーネル曲線
(自転車競技場の曲線)とか、他にも色々とあって何が適しているのか
考えるだけで気が遠くなります。

単にスムーズに曲がるのみならず、遠心力を考慮しつつ力の向き、
配分がポイントになってきます。

そして、さらに軸に対して横に力を逃がす方向で考えています。


以前に円筒に楕円を巻くようにして真円上に楕円を被せるって
いうのをブログに書きましたが、同様のやり方で緩和曲線を
円筒(歯車に厚みを付ける)に巻いていく事を考えています。

こうすると、徐々に早くしたり遅くしたりする時に、円周方向に
力が入るのでは無く、軸に対して平行に力が移動する事になるので
回転のブレも抑えられるんじゃ無いかと考えています。

果たして上手くいくでしょうか?

(^^;

 

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