JP2005061529A - 二方向運動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 二方向運動装置の提供。
【解決手段】 一つの軸線上に配列された三つの中心歯車が同じ直径のシフト歯車とされ、その間に一つの歯の違いがあり、フライホイールのホイール面に二組以上の遊星歯車が置かれて中心歯車のピッチ円に噛み合わされ、三つの中心歯車の中間の歯数のものが固定され、フライホイールの外環による入力で遊星歯車が三つの中心歯車のピッチ円を公転し、遊星歯車が各中心歯車を一周回り、歯数が一歯多い中心歯車が後ろ向きに一つの歯のピッチ分後退し、歯数が一つ少ない中心歯車が一つの歯のピッチ分前進し、軌道歯車より一歯多い中心歯車が遊星歯車と同方向に回転し、軌道歯車より一歯少ない中心歯車が遊星歯車と反対方向に回転し、フライホイールが一周運転し、梃子の中間支点を挟んだ両端の一方が前に、もう一方が後ろに揺動する現象に似て、二つの中心歯車の一方が正方向に、もう一方が逆方向に同時に運転する。
【選択図】 図１

Description

本発明は機械式二方向運動装置に係り、歯車を応用して速度差を発生させ、連続して速度差を拡張して正逆方向運動を形成する伝動装置に関する。

第１の入力歯車の動力を従動歯車を介して第２支持軸に設けられた出力歯車に伝えて出力歯車を入力歯車と同方向に回転させ、さらに第２の入力歯車で直接該出力歯車を駆動して、第２支持軸に設置された該出力歯車を第１の入力歯車と反対方向に回転させる技術がある。

本発明は機械式二方向運動装置を提供することを課題とし、それは、歯車を応用して速度差を発生させ、連続して速度差を拡張して正逆方向運動を形成する伝動装置であるものとする。

請求項１の発明は、二方向運動装置において、該二方向運動装置は出力の正逆転向機能と差動入力駆動機能を具え、軌道歯車の介在により、軌道歯車より歯数の多い出力歯車が逆方向に運転し、軌道歯車より歯数の少ないい出力歯車が正方向運転を行ない、歯数差で分割して出力歯車の速度差を形成する正逆伝動機構と、
同じピッチ円を具えて歯数が異なる二組の遊星歯車が、軌道歯車の回りで相互に速度差ある自転を発生し、共同で出力歯車を駆動する差動共同駆動機構と、
二組以上の遊星歯車を具え、そのうち一組の遊星歯車が所定の歯数とされ、もう一組の遊星歯車の歯数が該所定の歯数よりも一つ少ないか多い歯数とされ、二組の遊星歯車が一つのフライホイールの１８０度方位にあって対応するよう設置され、並びに一つの軸線に配列された該軌道歯車と二つの出力歯車のピッチ円に噛み合い、その円周に沿って公転し、固定された軌道歯車により遊星歯車がサイクロイド運動の自転を形成し、公転中に歯数が固定された軌道歯車より少ない出力歯車を押して微速乖離させると共に、歯数が固定された軌道歯車より多いもう一つの出力歯車を微速回復させ、連続公転により二つの出力歯車に相互に反対方向の運動を形成させる二方向運動装置であり、
フライホイール、支持軸、軌道歯車、正回転出力歯車、逆回転出力歯車、一組の遊星歯車、該一組の遊星歯車と歯車数が異なる一組の遊星歯車を具えたことを特徴とする、二方向運動装置としている。
請求項２の発明は、請求項１記載の二方向運動装置において、遊星歯車が固定された軌道歯車のピッチ円上を公転し、サイクロイド運動を行ない遊星歯車が自転を発生する起動モードであることを特徴とする、二方向運動装置としている。
請求項３の発明は、請求項１記載の二方向運動装置において、フライホイールのホイール面の１８０度の対応位置に設けられる二組の遊星歯車の歯数が異なり、最大シフト範囲がプラスマイナス一つの歯数以上とされて、軌道歯車と二つの出力歯車のピッチ円上に同時に噛み合い、軌道歯車の中心に牽引されるサイクロイド運動を行ない、ピッチ円が同じで歯数が異なることにより、二つの遊星歯車が出力歯車を差動同期駆動し、その出力速度の概算式は、
〔出力歯車数÷（一組の遊星歯車数÷もう一組の遊星歯車数）〕÷｛〔軌道歯車数÷（一組の遊星歯車数÷もう一組の遊星歯車数）〕−〔出力歯車数÷（一組の遊星歯車数÷もう一組の遊星歯車数）〕｝＝フライホイール回転数：１（出力減速比）
であることを特徴とする、二方向運動装置としている。
請求項４の発明は、請求項１記載の二方向運動装置において、一つの出力歯車とフライホイールが反対方向に運動し、その出力歯車の歯数が軌道歯車より一つの歯数少なく、もう一つの出力歯車の歯数の差が出力速度に影響を与えて速度を変化させることを特徴とする、二方向運動装置としている。
請求項５の発明は、請求項１記載の二方向運動装置において、一つの出力歯車とフライホイールが同方向に運動し、その出力歯車の歯数が軌道歯車より一つの歯数多く、もう一つの出力歯車の歯数の差が出力速度に影響を与えて速度を変化させることを特徴とする、二方向運動装置としている。
請求項６の発明は、請求項１記載の二方向運動装置において、軌道歯車に噛み合う遊星歯車の歯数が所定数とされ、二つの出力歯車に噛み合う遊星歯車の歯数が該所定数よりも少なくとも一つ少ない歯数とされ、並びに出力歯車の速度変化に影響を与え、その出力速度の概算式は、
（出力歯数÷出力遊星歯数）÷〔（軌道歯数÷入力遊星歯数）−（出力歯数÷出力遊星歯数）〕＝入力フライホイール回転数：１（減速比）
であることを特徴とする、二方向運動装置としている。
請求項７の発明は、請求項１記載の二方向運動装置において、二組の遊星歯車が運動する時に中心歯車を押して運動させ、二組の遊星歯車が静止して不動であれば、出力歯車が負荷に遭遇し、負応力により遊星歯車の歯面が押圧されて出力歯車のセルフロック機能が形成されることを特徴とする、二方向運動装置としている。

本発明の特徴は、軌道歯車を介在物或いは支点とし、遊星歯車の運動を応用し、梃子が中間を支点として一端が前進し、もう一端が後退するように、二つの出力歯車の一方を前進させ、もう一方を後退させる二方向運動装置を提供することである。

本発明の第２の特徴は、二つの１８０度の対応位置にある遊星歯車の歯数を、シフト能力により一歯或いはそれ以上とし、遊星歯車が軌道歯車を中心として牽引されることから、遊星歯車に漸開曲線の回転運動でない揺動運動を形成させ、二つの遊星歯車の歯数を異なるものとしてピッチ円を同じくすることにより、特殊な差動共同駆動現象を発生させることにあり、これは歯車運動の物理の最新の発見である。

第３の特徴は、遊星歯車の歯数の違いが支点の移動に相当し、両端の移動距離を改変させることから、上述の差動共同駆動現象の遊星歯車の位置を、第３、第４実施例のように変換し、二つの出力歯車の速度差を変化させ、遊星歯車の位置交換により出力速度を改変させた二方向運動装置を提供することにある。

図６は本発明の技術原理図であり、梃子が運動時に中間を支点（介在物）として、サイクロイドが連続して中心線より外向きに揺動し、梃子の両端の一端を前進させ、もう一端を後退させ、拡張方式の運動を呈する状態を示している。出力が負荷に遭遇する時、サイクロイドは中心線に向けて接近し、圧縮方式の運動を呈する。

本発明は一つの軸線上に配列された三つの中心歯車を具え、三つの中心歯車が同じ直径のシフト歯車とされ、その間に相互に一つの歯の違いがあり、さらにフライホイールのホイール面に二組以上の遊星歯車が置かれ、三つの中心歯車のピッチ円に噛み合わされ、三つの中心歯車の中間の歯数のものが軌道歯車として固定され、フライホイールの外環による入力で遊星歯車が三つの中心歯車のピッチ円の上を周回し、遊星歯車が各中心歯車を一周回り、歯数が一歯多い中心歯車が後ろ向きに一つの歯のピッチ分後退し、歯数が一つ少ない中心歯車が一つの歯のピッチ分前進し、軌道歯車より一歯多い中心歯車が遊星歯車と同方向に回転し、軌道歯車より一歯少ない中心歯車が遊星歯車と反対方向に回転し、フライホイールが一周運転し、梃子の中間支点を挟んだ両端の一方が前に、もう一方が後ろに揺動する現象に似て、二つの中心歯車の一方が正方向に、もう一方が逆方向に同時に運転し、こうして二方向運動装置が構成されている。

本発明は以下の構成要件を具えている。
１．ホイール面の両側に歯車運動機構が取り付けられるフライホイール、
２．歯数がＺであり、フライホイールのホイール面の一側の中心位置に設置されて、フライホイールと同一円心とされ、並びに全体構造の外部に固定されるか或いは一つの軸に固定される軌道歯車、
３．歯数がＺ＋１とされ、軌道歯車より歯数が一つ多く、フライホイールの他側の中心位置に設置され、そのピッチ円と軌道歯車が等しく、同じ直径のシフト歯車とされる出力歯車、
４．歯数がＺ−１とされ、軌道歯車より歯数が一つ少なく、前の一つの出力歯車と同じ中心を有するようにその側面に取り付けられ、ピッチ円が軌道歯車と等しく、同直径のシフト歯車とされるもう一つの出力歯車、
５．歯数がＮとされ、フライホイールの０度位置に設置され、内側の遊星歯車が軌道歯車のピッチ円に噛み合い、フライホイールのホイール面を介して、外側の遊星歯車に連接され、二つの出力歯車のピッチ円に跨がるように噛み合わされた、一組の遊星歯車、
６．歯数がＮ−１或いはＮ＋１とされて、前記一組の遊星歯車と同じピッチ円とされ、同直径シフト歯車とされ、フライホイール１８０度位置に設置され、内側の遊星歯車が軌道歯車のピッチ円に噛み合い、フライホイールを介して、外側の遊星歯車に連接され、二つの出力歯車のピッチ円に跨がるように噛み合わされた、もう一組の遊星歯車。

差動共同駆動二方向出力実施例（図２）：
フライホイールＷ１の内側の軌道歯車Ｚ２０と、フライホイールＷ１の外側の二つの出力歯車Ｚ１９、Ｚ２１のピッチ円に噛み合い、歯数が１９歯とされた一組の遊星歯車Ｎ１９、及び、フライホイールＷ１の内側の軌道歯車Ｚ２０と、フライホイールＷ１の外側の二つの出力歯車Ｚ１９、Ｚ２１のピッチ円に噛み合い、歯数が２０歯とされたもう一組の遊星歯車Ｎ２０を具え、軌道歯車Ｚ２０が支持軸Ｓ１或いは全体構造の外部に固定され、フライホイールＷ１が一周回ると、出力歯車Ｚ１９が前向きに一つの歯のピッチ分を移動してフライホイールと反対方向に運転し、もう一つの出力歯車Ｚ２１が一つの歯のピッチ分後退してフライホイールと同方向に運転する。
その出力速度比は、
（１９÷２０／１９）÷〔（２０÷２０／１９）−（１９÷２０／１９）〕＝１９
（２１÷２０／１９）÷〔（２０÷２０／１９）−（２１÷２０／１９）〕＝２１

二方向回転出力実施例（図２）
フライホイールＷ１の内側の軌道歯車Ｚ２０に噛み合う二つの遊星歯車Ｎ２０の歯数が２０歯とされ、フライホイールＷ１の外側の二つの出力歯車Ｚ１９、Ｚ２１のピッチ円に噛み合う二つの遊星歯車Ｎ２０の歯数が２０歯とされ、軌道歯車Ｚ２０が支持軸Ｓ１或いは全体構造の外部に固定され、フライホイールＷ１が一周回されると、出力歯車Ｚ１９が前方に一つの歯のピッチ分移動してフライホイールと反対方向に運動し、出力歯車Ｚ２１が後ろ向きに一つの歯のピッチ分移動してフライホイールと同じ方向に運動する。
その出力速度比は、
（１９÷２０）÷〔（２０÷２０）−（１９÷２０）〕＝１９
（２１÷２０）÷〔（２０÷２０）−（２１÷２０）〕＝２１

差動出力実施例（図３）
フライホイールＷ１の内側の軌道歯車Ｚ２０に噛み合う二つの遊星歯車Ｎ１９の歯数が１９歯とされ、フライホイールＷ１の外側の二つの出力歯車Ｚ１９、Ｚ２１のピッチ円に噛み合う二つの遊星歯車Ｎ２０の歯数が２０歯とされ、軌道歯車Ｚ２０が支持軸Ｓ１或いは全体構造の外部に固定され、フライホイールＷ１が一周回されると、出力歯車Ｚ１９が前方に９．２５６分の１円周移動してフライホイールと反対方向に運動し、出力歯車Ｚ２１が前向きに３９９分の１円周移動してフライホイールと反対方向に運動する。
その出力速度比は、
（１９÷２０）÷〔（２０÷１９）−（１９÷２０）〕＝９．２５６
（２１÷２０）÷〔（２０÷１９）−（２１÷２０）〕＝３９９

変換差動出力実施例（図４）
フライホイールＷ１の内側の軌道歯車Ｚ２０に噛み合う二つの遊星歯車Ｎ２０の歯数が２０歯とされ、フライホイールＷ１の外側の二つの出力歯車Ｚ１９、Ｚ２１のピッチ円に噛み合う二つの遊星歯車Ｎ１９の歯数が１９歯とされ、軌道歯車Ｚ２０が支持軸Ｓ１或いは全体構造の外部に固定され、フライホイールＷ１が一周回されると、出力歯車Ｚ１９がその場で不動とされて運転停止され、出力歯車Ｚ２１が前向きに１０．５分の１円周移動してフライホイールと同じ方向に運動する。
その出力速度比は、
（１９÷２０）÷〔（２０÷２０）−（１９÷１９）〕＝０
（２１÷１９）÷〔（２０÷２０）−（２１÷１９）〕＝１０．５

応用実施例（図５）
軌道歯車Ｚ２０と二つの出力歯車Ｚ１９、Ｚ２１が一つの軸線上に配列され、軌道歯車Ｚ２０が中間に置かれ、二つの出力歯車Ｚ１９、Ｚ２１が軌道歯車Ｚ２０の両側に置かれ、二組の遊星歯車Ｎ２０がボックス式フライホイールの１８０度の反対位置に設けられ、並びに軌道歯車Ｚ２０と出力歯車のピッチ円に噛み合い、フライホイールＷ１が一周回されると、出力歯車Ｚ１９が前向きに一つの歯のピッチ分移動して、もう一つの出力歯車Ｚ２１が一つの歯のピッチ分後退し、フライホイールＷ１を連続して回すことにより、二つの出力歯車Ｚ１９、Ｚ２１が相互に反対方向の回転運動を行なう。その出力速度比は以下のとおりである。
（１９÷２０）÷〔（２０÷２０）−（１９÷２０）〕＝１９
（２１÷２０）÷〔（２０÷２０）−（２１÷２０）〕＝２１

本発明の差動共同駆動二方向運動出力形態図である。 本発明の二方向運動出力形態図である。 本発明の差動出力形態図である。 本発明の変換差動出力形態図である。 本発明の応用実施例図である。 本発明の技術原理図である。

符号の説明

Ｗ１ フライホイール
Ｚ１９ 出力歯車
Ｚ２０ 軌道歯車
Ｚ２１ 出力歯車
Ｎ１９ 遊星歯車
Ｎ２０ 遊星歯車
Ｓ１ 支持軸

Claims (7)

1. 二方向運動装置において、該二方向運動装置は出力の正逆転向機能と差動入力駆動機能を具え、軌道歯車の介在により、軌道歯車より歯数の多い出力歯車が逆方向に運転し、軌道歯車より歯数の少ない出力歯車が正方向運転を行ない、歯数差で分割して出力歯車の速度差を形成する正逆伝動機構と、
   同じピッチ円を具えて歯数が異なる二組の遊星歯車が、軌道歯車の回りで相互に速度差のある自転を発生し、共同で出力歯車を駆動する差動共同駆動機構と、
   二組以上の遊星歯車を具え、そのうち一組の遊星歯車が所定の歯数とされ、もう一組の遊星歯車の歯数が該所定の歯数よりも一つ少ないか多い歯数とされ、二組の遊星歯車が一つのフライホイールの１８０度方位にあって対応するよう設置され、並びに一つの軸線に配列された該軌道歯車と二つの出力歯車のピッチ円に噛み合い、その円周に沿って公転し、固定された軌道歯車により遊星歯車がサイクロイド運動の自転を形成し、公転中に歯数が固定された軌道歯車より少ない出力歯車を押して微速乖離させると共に、歯数が固定された軌道歯車より多いもう一つの出力歯車を微速回復させ、連続公転により二つの出力歯車に相互に反対方向の運動を形成させる二方向運動装置であり、
   フライホイール、支持軸、軌道歯車、正回転出力歯車、逆回転出力歯車、一組の遊星歯車、該一組の遊星歯車と歯車数が異なる一組の遊星歯車を具えたことを特徴とする、二方向運動装置。
2. 請求項１記載の二方向運動装置において、遊星歯車が固定された軌道歯車のピッチ円上を公転し、サイクロイド運動を行ない遊星歯車が自転を発生する起動モードであることを特徴とする、二方向運動装置。
3. 請求項１記載の二方向運動装置において、フライホイールのホイール面の１８０度の対応位置に設けられる二組の遊星歯車の歯数が異なり、最大シフト範囲がプラスマイナス一つの歯数以上とされて、軌道歯車と二つの出力歯車のピッチ円上に同時に噛み合い、軌道歯車の中心に牽引されるサイクロイド運動を行ない、ピッチ円が同じで歯数が異なることにより、二つの遊星歯車が出力歯車を差動同期駆動し、その出力速度の概算式は、
   〔出力歯車数÷（一組の遊星歯車数÷もう一組の遊星歯車数）〕÷｛〔軌道歯車数÷（一組の遊星歯車数÷もう一組の遊星歯車数）〕−〔出力歯車数÷（一組の遊星歯車数÷もう一組の遊星歯車数）〕｝＝フライホイール回転数：１（出力減速比）
   であることを特徴とする、二方向運動装置。
4. 請求項１記載の二方向運動装置において、一つの出力歯車とフライホイールが反対方向に運動し、その出力歯車の歯数が軌道歯車より一つの歯数少なく、もう一つの出力歯車の歯数の差が出力速度に影響を与えて速度を変化させることを特徴とする、二方向運動装置。
5. 請求項１記載の二方向運動装置において、一つの出力歯車とフライホイールが同方向に運動し、その出力歯車の歯数が軌道歯車より一つの歯数多く、もう一つの出力歯車の歯数の差が出力速度に影響を与えて速度を変化させることを特徴とする、二方向運動装置。
6. 請求項１記載の二方向運動装置において、軌道歯車に噛み合う遊星歯車の歯数が所定数とされ、二つの出力歯車に噛み合う遊星歯車の歯数が該所定数よりも少なくとも一つ少ない歯数とされ、並びに出力歯車の速度変化に影響を与え、その出力速度の概算式は、
   （出力歯数÷出力遊星歯数）÷〔（軌道歯数÷入力遊星歯数）−（出力歯数÷出力遊星歯数）〕＝入力フライホイール回転数：１（減速比）
   であることを特徴とする、二方向運動装置。
7. 請求項１記載の二方向運動装置において、二組の遊星歯車が運動する時に中心歯車を押して運動させ、二組の遊星歯車が静止して不動であれば、出力歯車が負荷に遭遇し、負応力により遊星歯車の歯面が押圧されて出力歯車のセルフロック機能が形成されることを特徴とする、二方向運動装置。
   

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