回転リンク機構、これを用いた動力変換機構又はこれを用いた回転動力機構

【課題】機構を簡略化することが可能で、かつ、第２リンク機構の傾きの制御が容易となる回転リンク機構を提供する。
【解決手段】回転中心１と、第１リンク２１〜２４と、第２リンク３１〜３４と、ガイド４とを備えている。第１リンク２１〜２４は、回転中心１を中心として回転するように構成されている。第２リンク３１〜３４は、第１リンク２１〜２４に対して回動可能なように取り付けられている。ガイド４は、第１リンク２１〜２４の回転に伴って回転する第２リンク３１〜３４を、閉じた軌跡に沿って誘導する構成となっている。
ガイド４の軌跡の形状に応じて、第２リンク３１〜３４の傾きを制御することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転リンク機構、これを用いた動力変換機構又はこれを用いた回転動力機構
に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明者は、回転中心を互いに偏心させた二つのリンクを用いて翼部材の迎角を変化させ、これによって推進力を持つ回転翼を提案している（特願２００３−２８６５３６号）。この回転翼では、回転角度によって翼部材の揚力が異なるので、翼部材が一周する間の揚力の合成力はどちらか一方向を向く。すると、その方向への推進力を得ることができる。
【０００３】
また、この回転翼を用いると、流体の流れ（例えば風）から回転力を得ることもできる。
【０００４】
ところで、この回転翼では、二つのリンクを用いて翼部材の迎角を制御しているので、機構が複雑化し、重量が重くなりがちである。
【０００５】
さらに、この回転翼では、二つのリンクの長さや軸心位置によって幾何学的に定まる一定の位置を翼部材が通過するので、回転角度に応じた所望の傾きを翼部材に与えることは難しかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、機構を簡略化することが可能で、かつ、翼部材（本発明における第２リンク機構）の傾きの制御が容易となる回転リンク機構を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の回転リンク機構は、回転中心と、第１リンクと、第２リンクと、ガイドとを備えている。前記第１リンクは、前記回転中心を中心として回転するように構成されている。前記第２リンクは、前記第１リンクに対して回動可能なように取り付けられている。前記ガイドは、前記第１リンクの回転に伴って回転する前記第２リンクを、閉じた軌跡に沿って誘導する構成となっている。
【０００８】
請求項２に記載の回転リンク機構は、請求項１に記載のものにおいて、前記ガイドにおける前記軌跡が円形状となっており、かつ、前記軌跡の中心が前記回転中心とはずれている構成となっているものである。
【０００９】
請求項３に記載の回転リンク機構は、請求項１に記載のものにおいて、前記ガイドにおける前記軌跡が略楕円形状となっているものである。
【００１０】
請求項４に記載の回転リンク機構は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のものにおいて、前記第２リンクが翼部材となっているものである。
【００１１】
請求項５に記載の動力変換機構は、請求項４に記載の回転リンク機構を用いており、かつ、前記翼部材により、流体から回転力を取り出す構成となっているものである。
【００１２】
請求項６に記載の回転動力機構は、請求項４に記載の回転リンク機構を用いており、かつ、前記翼部材を、前記回転中心を中心として回転させることにより、推進力を得る構成となっているものである。
【００１３】
請求項７に記載の回転リンク機構は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のものにおいて、第３リンクと第２ガイドとをさらに備えている。前記第３リンクは、前記第２リンクに対して回動可能なように取り付けられている。前記第２ガイドは、前記第２リンクの回転に伴って回転する前記第３リンクを、閉じた軌跡に沿って誘導する構成となっている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、機構を簡略化することが可能で、かつ、第２リンク機構の傾きの制御が容易となる回転リンク機構を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１実施形態の構成）
以下、本発明の第１実施形態に係る回転リンク機構を、図１を参照して説明する。
【００１６】
本実施形態の回転リンク機構は、回転中心１と、第１リンク２１〜２４と、第２リンク３１〜３４と、ガイド４とを備えている。
【００１７】
第１リンク２１〜２４は、回転中心１を中心として回転するように構成されている。第１リンクの数は、この実施形態では４本であるが、特に制約されない。第１リンク２１〜２４は、多少の変形は許容されるものの、実質的に剛体となっている。各第１リンク２１〜２４は、回転中心１からその外側方向へ延長されている。より詳しくは、第１リンク２１〜２４は、回転中心１から放射状に伸びる方向に配置されている。さらに第１リンク２１〜２４どうしは、等長であり、かつ等間隔となっている。
【００１８】
第１リンク２１〜２４は、ベアリングなどの適宜な機構を用いることによって、回転中心１に対して回転可能となっている。また、例えば、適宜な軸に第１リンク２１〜２４を取り付け、軸を回転させることで、これらの第１リンク２１〜２４を、回転中心１を中心に回転させる構成であっても良い。
【００１９】
第２リンク３１〜３４は、第１リンク２１〜２４に対して回動可能（本明細書では、「少なくとも、動作に必要な角度範囲では、正逆方向に回転可能なこと」をいう）なように取り付けられている。回動可能なように取り付ける手段としては、既存の種々のものを利用可能であるが、例えばヒンジを用いる手段がある。第２リンク３１〜３４は、この実施形態では板状とされている。
【００２０】
第２リンク３１〜３４が流体の力を受け、又は流体に力を与えられる形状である場合（例えば板状）、本明細書では、第２リンク３１〜３４が「翼部材」になっていると称する。
【００２１】
また、第２リンク３１〜３４は、その一端において、第１リンク２１〜２４の先端に取り付けられている。
【００２２】
ガイド４は、第１リンク２１〜２４の回転に伴って回転する第２リンク３１〜３４の他端近傍を、閉じた軌跡に沿って誘導する構成となっている。本実施形態では、ガイド４における軌跡は、円形状となっており、かつ、軌跡の中心４１は、回転中心１とは、ずれた位置となっている。ガイド４と第２リンク３１〜３４との接触部分には、摩擦を少なくするために、ベアリング、液体による浮上、油膜形成などの、従来から用いられる手段を適用することが好ましい。
【００２３】
（第１実施形態の動作）
つぎに、前記のように構成された本実施形態に係る回転リンク機構の動作を、図１及び図２により説明する。
【００２４】
第１リンク２１〜２４が回転すると、その回転に伴って、第２リンク３１〜３４は、第１リンク２１〜２４への取付部分においては、回転中心１を中心として回転する。
【００２５】
一方、第２リンク３１〜３４の、ガイド４への取付部分は、ガイド４における閉じた軌跡に沿って誘導される。
【００２６】
すると、第２リンク３１〜３４は、第１リンク２１〜２４の回転に伴って、ガイド４における軌跡の形状（本実施形態では、偏心した円形状）に対応して、その傾斜角を変化させることになる。図２は、図１における第１リンク３１〜３４が、図中反時計方向に４５°回転した状態を示している。
【００２７】
このように、本実施形態の回転リンク機構によれば、第１リンク２１〜２４の回転角度の変化に対応して、第２リンク３１〜３４の傾きを制御することができるという利点がある。
【００２８】
また、本発明者による従来の提案では、回転中心が異なる２種類のリンクにより、翼部材（つまり第２リンク３１〜３４）の傾斜を制御することになっていた。しかし、本実施形態では、第１リンク２１〜２４（ただし第１リンクは１本でもよい）とガイド４とにより第２リンク３１〜３４の傾斜を制御できるので、機構を簡略化することができる。したがって、軽量化や低コスト化を図ることができる。
【００２９】
さらに、従来の提案では、回転中心が異なる２種類のリンクにより、第２リンク３１〜３４の傾斜を制御することになっていたために、幾何学的な制約条件が強く、第２リンク３１〜３４の傾斜角度や傾斜時期を制御できる範囲が狭かった。これに対して、本実施形態では、ガイド４の軌跡を適宜に設計することにより、第２リンク３１〜３４の傾斜角度や傾斜時期を比較的に自由かつ容易に設計することができる。したがって、必要な機能に応じた傾斜角度や傾斜時期を得やすいという利点がある。
【００３０】
また、本実施形態では、ガイド４により第２リンク３１〜３４を支持することができるので、第２リンク３１〜３４に強い力が作用しても、破壊や損傷の可能性を抑えることが可能となり、機構全体としての強度を向上させることが可能となる。
【００３１】
本実施形態の回転リンク機構は、第２リンク３１〜３４に一方向からの流体の流れを与えることにより、流体の流れから回転力を得る動力変換機構とすることができる。これは、第２リンク（回転翼）３１〜３４の迎角が回転角度により変化するためである。
【００３２】
また、本実施形態の回転リンク機構は、第１リンク２１〜２４を動力により回転させることにより、一方向への推進力を得るための回転動力機構とすることができる。これも、第２リンク（回転翼）３１〜３４の迎角が回転角度により変化するためであり、動力変換機構の場合と原理は同じである。
【００３３】
なお、第２リンク３１〜３４の傾斜角度を変える必要がないときは、ガイド４における軌跡の中心と回転中心１とを一致させればよい。つまり、本明細書において、傾斜角度の制御とは、傾斜角度が一定の場合を含んでいる。
【００３４】
また、図３に示すように、弾性部材で構成されたサブリンク５１及び５２により、第２リンク３１〜３４を連結しても良い。この例では、第２リンク３１と３３をサブリンク５１により連結し、第２リンク３２と３４とをサブリンク５２により連結している。このようにすれば、機構全体としての強度をさらに向上させることができる。
【００３５】
（実施例）
前記実施形態の回転リンク機構を具体化した実施例を図４〜図７に示す。これらの図は、見る角度を変えたもので、回転角度はどの図においても同じである。
【００３６】
実施例では、基台６の上面にガイド４が形成されている。基台６の上面から上方に回転軸７が延長されている。第１リンク２１〜２４は、回転軸７に取り付けられている。回転軸７の回転中心は、前記実施形態における回転中心１となっている。
【００３７】
また、この実施例では、第２リンク３１〜３４が、単純な平板状ではなく、飛行機の翼の形状となっている。
【００３８】
（第２実施形態）
つぎに、本発明の第２実施形態に係る回転リンク機構を、図８を参照しながら説明する。第２実施形態の説明においては、第１実施形態と同様の構成要素については、同一符号を付すことによって説明を省略する。
【００３９】
この回転リンク機構は、第３リンク８１〜８４と第２ガイド９とをさらに備えている。
【００４０】
第３リンク８１〜８４は、第２リンク３１〜３４の端部に対して回動可能なように取り付けられている。
【００４１】
第２ガイド９は、第２リンク３１〜３４の回転に伴って回転する第３リンク８１〜８４を、閉じた軌跡に沿って誘導する構成となっている。第２ガイド９による軌跡は、この実施形態では、ガイド４による軌跡と同心の円形状となっているが、ガイド４とは偏心していてもよいし、楕円等の別の形状であってもよい。
【００４２】
第２実施形態によれば、第２リンク３１〜３４のみならず、第３リンク８１〜８４の傾斜角度をも制御することができる。制御できる原理は第１実施形態と同様である。
【００４３】
第２実施形態における他の構成及び利点は、第１実施形態と同様なので、説明を省略する。
【００４４】
なお、本発明に係る回転リンク機構は、前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。
【００４５】
例えば、前記各実施形態では、第１リンクの本数を４としたが、これに限らないことは当然である。第１リンクの本数は偶数でも奇数でも良い。第２及び第３リンクの本数は、通常は、第１リンクの本数と同じとなる。
【００４６】
また、前記各実施形態では、各第１リンクどうしを、等長かつ等間隔としたが、これに限らず、異なる長さや、異なる間隔であってもよい。
【００４７】
さらに、前記各実施形態では、第２リンク３１〜３４を板状とし、各第１リンクに対して回動可能な状態で取り付けた。しかし、例えば第２リンク３１〜３４を弾性変形可能な材料とし、これを各第１リンクに固定することで、第２リンクを第１リンクに対して回動可能としてもよい。第２リンクと第１リンクとの接続部分のみを弾性材料とすることによって、第２リンクを回動可能とすることも可能である。また、第２リンクは板状ではなく、いかなる翼形状を用いても良い。要するに、第２リンク３１〜３４は、ガイド４によって迎角を変化させることができるものであればよい。第３リンク８１〜８４も、第２ガイド９によって迎角を変化させることができるものであればよい。
【００４８】
また前記各実施形態では、ガイド４及び第２ガイド９における軌跡を円形としたが、これに限らず、楕円や任意の曲線の形状であってもよい。要するに、第２リンク３１〜３４又は第３リンク８１〜８４を必要な角度に制御できる形状であればよい。ただし、これらのガイドは、各リンクが届く位置（通過できる位置）に形成する必要がある。
【００４９】
さらに、前記各実施形態では、ガイド４を、第２リンク３１〜３４の下端側のみに設けた。しかし、ガイド４を、第２リンク３１〜３４の上端側や側面にも設けることができる。このようにすれば機構全体の強度をさらに向上させることができる。第２ガイド９についても同様である。
【００５０】
さらに、前記各実施形態の回転リンク機構は、第３リンクよりもさらに多くの（第４〜第ｎの）リンクを備えていても良い。また、これらのリンクの移動軌跡を誘導するガイド（第４〜第ｎのガイド）を備えていても良い。一つのリンクが複数のガイドで誘導されたり、複数のリンクが一つのガイドで誘導される構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の回転リンク機構は、例えば、流体（空気や水など）の流れから回転力を取り出す動力変換機構や、流体中での推進力を得る回転動力機構として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る回転リンク機構の概略的な構成を示す平面図である。
【図２】図１に示す回転リンク機構における第１リンクを図中反時計方向に４５°回転させた状態の図である。
【図３】第１実施形態に係る回転リンク機構の変形例を示す平面図である。
【図４】第１実施形態に係る回転リンク機構の実施例を示す斜視図である。
【図５】図４の回転リンク機構を別の角度から見た斜視図である。
【図６】図４の回転リンク機構をさらに別の角度から見た斜視図である。
【図７】図４の回転リンク機構をさらに別の角度から見た斜視図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る回転リンク機構の概略的な構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１回転中心
２１〜２４第１リンク
３１〜３４第２リンク
４ガイド
４１軌跡の中心
５１・５２サブリンク
６基台
７回転軸
８１〜８４第３リンク
９第２ガイド

【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心と、第１リンクと、第２リンクと、ガイドとを備えており、
前記第１リンクは、前記回転中心を中心として回転するように構成されており、
前記第２リンクは、前記第１リンクに対して回動可能なように取り付けられており、
前記ガイドは、前記第１リンクの回転に伴って回転する前記第２リンクを、閉じた軌跡に沿って誘導する構成となっている
ことを特徴とする回転リンク機構。
【請求項２】
前記ガイドにおける前記軌跡は、円形状となっており、かつ、前記軌跡の中心は、前記回転中心とはずれていることを特徴とする、請求項１記載の回転リンク機構。
【請求項３】
前記ガイドにおける前記軌跡は略楕円形状となっていることを特徴とする、請求項１記載の回転リンク機構。
【請求項４】
前記第２リンクは翼部材であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転リンク機構。
【請求項５】
前記翼部材により、流体から回転力を取り出すことを特徴とする、請求項４記載の回転リンク機構を用いた動力変換機構。
【請求項６】
前記翼部材を、前記回転中心を中心として回転させることにより、推進力を得る構成となっていることを特徴とする、請求項４記載の回転リンク機構を用いた回転動力機構。
【請求項７】
第３リンクと第２ガイドとをさらに備えており、
前記第３リンクは、前記第２リンクに対して回動可能なように取り付けられており、
前記第２ガイドは、前記第２リンクの回転に伴って回転する前記第３リンクを、閉じた軌跡に沿って誘導する構成となっている
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転リンク機構。

【図１】