JP2017025805A - Power converter - Google Patents

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導啓 金濱
Michihiro Kanahama
導啓 金濱
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power converter capable of intermittently driving an auxiliary drive source with a simple structure, and thereby capable of efficiently converting rotational force.SOLUTION: A power converter includes: a main shaft with a center axis set horizontally; a stationary gear installed coaxially with the main shaft; a drive source having one end fixed to the main shaft, and rotating so as to rotate the main shaft; and an auxiliary drive source configured to forcibly rotate the drive source only in a rotation period in which the drive source is positioned in a non-drive area. The drive source includes: a revolving gear engaged to the stationary gear, and revolving around the stationary gear; a drive gear engaged to the revolving gear; a drive body having one end fixed with the rotational shaft of the drive gear as a rotation fulcrum; and an arm connecting between the main shaft, the rotational shaft of the revolving gear and the rotational shaft of the drive gear.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、駆動源の出力を回転エネルギーに変換する動力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device that converts output of a drive source into rotational energy.

従来から、駆動源の出力を回転エネルギーに変換する動力変換装置、例えば、車両用エンジンにおけるピストンの直線運動を回転運動に変換する動力変換装置が周知である。   2. Description of the Related Art Conventionally, a power conversion device that converts output of a drive source into rotational energy, for example, a power conversion device that converts linear motion of a piston in a vehicle engine into rotational motion is well known.

また、このような動力変換装置には、例えば、重力により下降する一対のカウンタウエイトを駆動源として用いるとともに、一対のカウンタウエイトの連続上下運動を維持するための補助駆動源として駆動モータを用いた技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。   In addition, in such a power conversion device, for example, a pair of counterweights that descend due to gravity are used as a drive source, and a drive motor is used as an auxiliary drive source for maintaining the continuous vertical movement of the pair of counterweights. A technique is known (see, for example, Patent Document 1).

特表2014−504347号公報Special table 2014-504347 gazette

しかしながら、特許文献1に開示の動力変換装置は、重力による一方のカウンタウエイトの垂直下降運動を主たる駆動源としている。このため、他方のカウンタウエイトを上昇させるためには、補助駆動源として駆動モータに高出力なものを用いる必要がある。   However, the power conversion device disclosed in Patent Document 1 mainly uses a vertically descending motion of one counterweight due to gravity as a main drive source. For this reason, in order to raise the other counterweight, it is necessary to use a high output drive motor as an auxiliary drive source.

また、駆動モータは、一対のカウンタウエイトの連続上下運動を維持するために、一方のカウンタウエイトが上死点から下死点へと下降している際の下降速度と同じ若しくはそれよりも早く他方のカウンタウエイトを下死点から上死点まで上昇させる必要がある。   In addition, the drive motor maintains the continuous vertical movement of the pair of counterweights, and the other is equal to or faster than the descending speed when one counterweight is descending from the top dead center to the bottom dead center. It is necessary to raise the counterweight from the bottom dead center to the top dead center.

したがって、一対のカウンタウエイトは、駆動モータに対して独立して下降及び上昇させるためのクラッチなどの連繋機構が必要となり、複雑な構成となってしまう。しかも、一方のカウンタウエイトの下降速度よりも早く他方のカウンタウエイトを上昇させる場合には、一方のカウンタウエイトの下降により得られる出力(例えば、発電力)よりも、駆動モータを駆動させる駆動電力が大きくなる可能性がある。また、駆動モータは、一方のカウンタウエイトの下降速度と他方のカウンタウエイトの上昇速度とを同じとした場合、結果的に常時駆動を余儀なくされてしまう。   Therefore, the pair of counterweights requires a coupling mechanism such as a clutch for lowering and raising independently with respect to the drive motor, resulting in a complicated configuration. Moreover, when the other counterweight is raised faster than the lowering speed of one counterweight, the drive power for driving the drive motor is higher than the output (for example, power generation) obtained by the lowering of the one counterweight. It can grow. Further, when the lowering speed of one counterweight is the same as the rising speed of the other counterweight, the drive motor is forced to always drive.

本発明は、上述のような課題を解決するために、簡素な構成でありながら、補助駆動源を間欠駆動とすることができ、よって、効率的に回転エネルギーを生成することができる動力変換装置を提供することにある。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a power conversion device capable of intermittently driving an auxiliary drive source while having a simple configuration, thereby efficiently generating rotational energy. Is to provide.

上記課題を解決するため、本発明の動力変換装置は、中心軸を水平に設置した主軸と、主軸と同軸上に設置した固定ギヤと、主軸に一端を固定して主軸を回転させるように回動する駆動源と、駆動源が非駆動エリアに位置している回動期間にのみ駆動源を強制的に回動させる補助駆動源と、を備え、駆動源は、固定ギヤと噛み合って固定ギヤの周りを周回する周回ギヤと、周回ギヤと噛み合う駆動ギヤと、駆動ギヤの回転軸を回動支点として一端を固定した駆動体と、主軸と周回ギヤの回転軸と駆動ギヤの回転軸とを連結したアームと、を備えるものである。   In order to solve the above problems, a power conversion device according to the present invention has a main shaft that is horizontally installed, a fixed gear that is installed coaxially with the main shaft, and one end fixed to the main shaft so that the main shaft rotates. A driving source that moves, and an auxiliary driving source that forcibly rotates the driving source only during a rotation period in which the driving source is located in the non-driving area. The driving source meshes with the fixed gear and is fixed gear. A rotating gear that circulates around, a drive gear that meshes with the rotating gear, a drive body that is fixed at one end with the rotation shaft of the drive gear as a rotation fulcrum, a main shaft, a rotation shaft of the rotation gear, and a rotation shaft of the drive gear. And a connected arm.

駆動体は、一端を駆動ギヤの回転軸に固定した回動アームと、回動アームの他端に固定した分銅と、を備えるものである。   The driving body includes a rotating arm having one end fixed to the rotating shaft of the driving gear, and a weight fixed to the other end of the rotating arm.

駆動体は、回動軌跡の位相が均等角度で異なるように主軸に複数設置したものである。   A plurality of drive bodies are installed on the main shaft so that the phases of the rotation trajectories are different at equal angles.

補助駆動源は、駆動体が自重により上死点から下死点へと下向きに回動したうえで下死点から上死点へと慣性により上向きに回動した後の慣性終了地点よりも下死点側の所定地点から上死点までを非駆動エリアとするとともに、所定地点から駆動体を強制的に上向きに回動させるものである。   The auxiliary drive source is lower than the inertia end point after the driver rotates downward from top dead center to bottom dead center due to its own weight and then upwards due to inertia from bottom dead center to top dead center. A non-driving area is set from a predetermined point on the dead center side to the top dead center, and the driving body is forcibly rotated upward from the predetermined point.

補助駆動源は、駆動体が非駆動エリアに位置している期間にのみ電力供給を受けて駆動する駆動モータである。   The auxiliary drive source is a drive motor that is driven by receiving power supply only during a period in which the drive body is located in the non-drive area.

補助駆動源は、主軸を介して駆動体を強制的に上向きに回動させるものである。   The auxiliary drive source forcibly rotates the drive body upward via the main shaft.

周回ギヤは、固定ギヤ及び駆動ギヤのギヤ歯と同一構造であり、かつ、固定ギヤ及び駆動ギヤの少なくともいずれか一方の直径よりも小径である。   The circling gear has the same structure as the gear teeth of the fixed gear and the drive gear, and has a smaller diameter than the diameter of at least one of the fixed gear and the drive gear.

固定ギヤ及び駆動ギヤの直径が同一である。   The fixed gear and the drive gear have the same diameter.

本発明によれば、簡素な構成でありながら、補助駆動源の駆動を間欠とすることができ、よって、回転力を効率的に変換することができる。   According to the present invention, it is possible to intermittently drive the auxiliary drive source while having a simple configuration, and thus it is possible to efficiently convert the rotational force.

本発明の一実施形態に係る動力変換装置を示し、図2の矢視A方向から見た正面図である。It is the front view which showed the power converter device which concerns on one Embodiment of this invention, and was seen from the arrow A direction of FIG. 本発明の一実施形態に係る動力変換装置を示す側面図である。It is a side view showing a power converter concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る動力変換装置を示し、(a)〜(d)は駆動ギヤ及び分銅の1周期における適宜回転位置を時系列で示す説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The power converter device which concerns on one Embodiment of this invention is shown, (a)-(d) is explanatory drawing which shows the rotation position suitably in 1 period of a drive gear and a weight in time series. 本発明の一実施形態に係る動力変換装置を示し駆動ギヤ及び分銅の周回軌跡を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the power converter device which concerns on one Embodiment of this invention, and shows the surrounding locus | trajectory of a drive gear and a weight. 本発明の一実施形態に係る動力変換装置を示し、補助駆動源に板バネを用いた場合の腰部の説明図である。It is explanatory drawing of the waist | hip | lumbar part at the time of using the leaf | plate spring for the auxiliary drive source which shows the power converter device which concerns on one Embodiment of this invention.

次に、本発明の一実施形態に係る動力変換装置について、図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は本発明の動力変換装置における好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。なお、図1及び図2において、説明の便宜上、一部の部材の図示を省略している。したがって、相互に図示していない部材がある。   Next, a power conversion device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments shown below are preferred specific examples of the power conversion device of the present invention, and may have various technically preferred limitations. However, the technical scope of the present invention particularly covers the present invention. As long as there is no description which limits, it is not limited to these aspects. 1 and 2, some members are not shown for convenience of explanation. Therefore, there are members not shown in the figure.

図1及び図2において、動力変換装置1は、複数のプレー部を組み付けた躯体2と、躯体2の上方寄り中央に中心軸P1を水平に設置した主軸3と、主軸3と同軸上に設置した固定ギヤ4と、主軸3に一端を固定して主軸3を回転させるように回動する駆動源10と、駆動源10が非駆動エリアに位置している回動期間にのみ駆動源10を強制的に回動させる補助駆動源20と、を備える。   1 and 2, the power conversion device 1 includes a housing 2 in which a plurality of play portions are assembled, a main shaft 3 in which a central axis P1 is horizontally installed at the upper center of the housing 2, and a coaxial with the main shaft 3. The fixed gear 4, the drive source 10 that rotates so as to rotate the main shaft 3 with one end fixed to the main shaft 3, and the drive source 10 only during the rotation period in which the drive source 10 is located in the non-drive area. And an auxiliary drive source 20 that forcibly rotates.

躯体2は、基台2aと、基台2aから対向するように立ち上がって主軸3の両端を支持する一対の支柱2bと、を備える。なお、躯体2は、例えば、補強等の目的のために矩形の枠体を基台2aに固定してもよい。   The housing 2 includes a base 2 a and a pair of support columns 2 b that stand up from the base 2 a and support both ends of the main shaft 3. In addition, the frame 2 may fix a rectangular frame to the base 2a for the purpose of reinforcement, for example.

主軸3は、支柱2bに両端が貫通状態で回転可能に支持されている。具体的には、主軸3は、その両端が支柱2bの外壁面にボルト固定されたベアリングユニット5を介して中心軸P1を中心に回転する。ここで、主軸3の両端は、固定ギヤ4及びベアリングユニット5を貫通している。なお、図1において。ベアリングユニット5を支柱2bの外壁面に固定するためのボルト等の図示は省略している。   The main shaft 3 is rotatably supported by both ends of the column 2b in a penetrating state. Specifically, the main shaft 3 rotates around the central axis P1 via a bearing unit 5 whose both ends are bolted to the outer wall surface of the support column 2b. Here, both ends of the main shaft 3 penetrate the fixed gear 4 and the bearing unit 5. In FIG. Illustration of bolts and the like for fixing the bearing unit 5 to the outer wall surface of the column 2b is omitted.

固定ギヤ4は、ベアリングユニット5に皿ネジ6を介して固定されている。なお、ベアリングユニット5は、皿ネジ6によって固定ギヤ4と一体に支柱2bに固定してもよい。   The fixed gear 4 is fixed to the bearing unit 5 via a countersunk screw 6. The bearing unit 5 may be fixed to the column 2b integrally with the fixed gear 4 by a flat head screw 6.

駆動源10は、固定ギヤ4と噛み合って固定ギヤ4の周りを周回する周回ギヤ11と、周回ギヤ11と噛み合う駆動ギヤ12と、駆動ギヤ12の回転軸12aを回動支点として一端を固定した駆動体13と、主軸3と周回ギヤ11の回転軸11aと駆動ギヤ12の回転軸12aとを連結したアーム14と、を備える。   The drive source 10 is fixed at one end with a rotating gear 11 meshing with the fixed gear 4 and rotating around the fixed gear 4, a driving gear 12 meshing with the rotating gear 11, and a rotating shaft 12 a of the driving gear 12. The driving body 13 includes an arm 14 that connects the main shaft 3, the rotating shaft 11 a of the rotating gear 11, and the rotating shaft 12 a of the driving gear 12.

駆動体13は、一端を駆動ギヤ12の回転軸12aに固定した回動アーム15と、回動アーム15の他端に固定した分銅16と、を備える。なお、本実施の形態においては、駆動体13は、主軸3の両端にそれぞれ設置している。この際、各駆動体13は、回動軌跡の位相が180°で異なるように均等に設置している。   The driving body 13 includes a rotating arm 15 having one end fixed to the rotating shaft 12 a of the driving gear 12 and a weight 16 fixed to the other end of the rotating arm 15. In the present embodiment, the driving bodies 13 are respectively installed at both ends of the main shaft 3. At this time, the respective driving bodies 13 are equally installed so that the phase of the rotation locus is different by 180 °.

周回ギヤ11は、アーム14の中間にブラケット17介して回転軸11aが回転可能に支持されている。周回ギヤ11は、固定ギヤ4及び駆動ギヤ12のギヤ歯と同一構造であり、かつ、固定ギヤ4及び駆動ギヤ12の少なくともいずれか一方の直径よりも小径(例えば、1/2)である。この際、固定ギヤ4及び駆動ギヤ12の直径は同一としている。これにより、周回ギヤ11は、主軸3の回転位置と駆動ギヤ12の回転位置とを同期させることができる。なお、周回ギヤ11の直径は、主軸3に設置した駆動源10の数等に応じて任意に設定することができる。   The rotating gear 11 is rotatably supported by a rotating shaft 11 a via a bracket 17 in the middle of the arm 14. The circumferential gear 11 has the same structure as the gear teeth of the fixed gear 4 and the drive gear 12 and has a smaller diameter (for example, 1/2) than the diameter of at least one of the fixed gear 4 and the drive gear 12. At this time, the fixed gear 4 and the drive gear 12 have the same diameter. Thereby, the revolving gear 11 can synchronize the rotational position of the main shaft 3 and the rotational position of the drive gear 12. The diameter of the rotating gear 11 can be arbitrarily set according to the number of drive sources 10 installed on the main shaft 3.

駆動ギヤ12は、アーム14の自由端に、ブラケット18を介して回転軸12aが回転可能に支持されている。   The drive gear 12 is supported at the free end of the arm 14 via a bracket 18 so that the rotary shaft 12a can rotate.

アーム14は、主軸3と周回ギヤ11の回転軸11aと駆動ギヤ12の回転軸12aとを直線状に連結するよう、直線状の金属製の平板が用いられている。アーム14の基端は、ブラケット7を介して主軸3の端部3aに固定している。これにより、中心軸P1を回転中心とする主軸3の回転と、中心軸Pを支点とするアーム14の回動とが同期するようになっている。   The arm 14 is a straight metal plate so as to linearly connect the main shaft 3, the rotating shaft 11 a of the rotating gear 11, and the rotating shaft 12 a of the drive gear 12. The base end of the arm 14 is fixed to the end 3 a of the main shaft 3 via the bracket 7. As a result, the rotation of the main shaft 3 with the center axis P1 as the rotation center and the rotation of the arm 14 with the center axis P as the fulcrum are synchronized.

回動アーム15は、直線状の金属製の平板を用いており、基端をブラケット19を介して回転軸12aに固定している。これにより、回動アーム15は、回転軸12aを支点として回動し、回転軸12aを介して駆動ギヤ12を回転させるようになっている。   The rotating arm 15 uses a straight metal flat plate, and its base end is fixed to the rotating shaft 12 a via the bracket 19. Thereby, the rotation arm 15 rotates about the rotating shaft 12a, and rotates the drive gear 12 via the rotating shaft 12a.

分銅16は、金属製の円盤等が用いられており、その中心を回動アーム15の先端に固定している。なお、回動アーム15と分銅16とは一体でもよい。分銅16は、円形とすることにより、回動アーム15の回動位置における荷重等を均等とすることができる。したがって、分銅16は、均一な厚さのものを用いるのが好ましい。   The weight 16 is made of a metal disk or the like, and its center is fixed to the tip of the rotating arm 15. The rotating arm 15 and the weight 16 may be integrated. By making the weight 16 circular, the load and the like at the rotation position of the rotation arm 15 can be made uniform. Therefore, it is preferable to use a weight 16 having a uniform thickness.

ここで、図3及び図4に基づいて、駆動体13の動作と駆動力を生じる仕組みを記載する。   Here, based on FIG.3 and FIG.4, the mechanism which produces the operation | movement and driving force of the drive body 13 is described.

駆動ギヤ12は、回転軸12aを回転中心として回転する。そして、駆動ギヤ12を固定する回転軸12aに回動アーム15の基端を固定する。これにより、回転軸12aを回動アーム15の回動支点として回動アーム15及び分銅16からなる駆動体13が回動するようになっている。   The drive gear 12 rotates around the rotation shaft 12a. And the base end of the rotation arm 15 is fixed to the rotating shaft 12a which fixes the drive gear 12. FIG. Thereby, the drive body 13 which consists of the rotation arm 15 and the weight 16 rotates using the rotating shaft 12a as the rotation fulcrum of the rotation arm 15.

固定ギヤ4と駆動ギヤ12とは、歯の構造が同一なので、周回ギヤ11のピッチにより影響されない。また、周回ギヤ11を介在させることにより、駆動ギヤ12の回転方向と主軸3の回転方向とを同一方向とすることができ、駆動体13の駆動力を効率よく主軸3に伝達することができる。   The fixed gear 4 and the drive gear 12 have the same tooth structure and are not affected by the pitch of the rotating gear 11. Further, by interposing the rotating gear 11, the rotation direction of the drive gear 12 and the rotation direction of the main shaft 3 can be made the same direction, and the driving force of the driving body 13 can be efficiently transmitted to the main shaft 3. .

図4に示すように、アーム14は主軸3の中心軸P1を支点とする軌跡L1で回動し、回動アーム15は回転軸12aの中心P2を支点とする回動軌跡L2で回動する。したがって、アーム14と回動アーム15とは、固定支点である中心軸P1を有するアーム14と、アーム14の回動に伴って移動する移動支点である中心P2を有する回動アーム15とが互いに独立して回動するものである。   As shown in FIG. 4, the arm 14 rotates on a locus L1 with the central axis P1 of the main shaft 3 as a fulcrum, and the rotating arm 15 rotates on a rotation locus L2 with the center P2 of the rotating shaft 12a as a fulcrum. . Therefore, the arm 14 and the turning arm 15 are configured such that the arm 14 having the center axis P1 that is a fixed fulcrum and the turning arm 15 having the center P2 that is a moving fulcrum that moves as the arm 14 rotates are mutually connected. It rotates independently.

具体的には、図3(A)に示すように、分銅16は、その中心が上死点Tから図示時計回り方向に下向き(以下、「下降」ともいう)に自重により回動を開始して加速し始める。以下、図3(B)に示すように、アーム14が水平な状態を経由し、図3(C)に示すように、アーム14が下向きに鉛直な状態のときに下死点Bに達し、図3(D)に示すように、慣性によって上向き(以下、「上昇」ともいう)に回動を開始する。   Specifically, as shown in FIG. 3 (A), the weight 16 starts to rotate by its own weight with its center downward from the top dead center T in the clockwise direction in the figure (hereinafter also referred to as “down”). And start accelerating. Hereinafter, as shown in FIG. 3 (B), the arm 14 passes through the horizontal state, and as shown in FIG. 3 (C), when the arm 14 is in the downward vertical state, the bottom dead center B is reached. As shown in FIG. 3D, rotation starts upward (hereinafter also referred to as “rise”) due to inertia.

本実施の形態においては、分銅16は、この下死点Bから再び図示時計回り方向に上向きに回動(以下、「上昇回動」ともいう)する際、初期は慣性によってそのまま上昇回動するものの、その後、重量によって図示反時計回り方向に下向きに逆戻りしようとする。   In the present embodiment, when the weight 16 is rotated upward from the bottom dead center B in the clockwise direction in the figure again (hereinafter, also referred to as “upward rotation”), the initial weight is rotated upward as it is due to inertia. However, after that, it tries to return backward in the counterclockwise direction shown in the figure due to the weight.

そこで、本実施の形態では、この逆戻りを開始する前の所定のタイミングから分銅16が上死点Tに達する間で補助駆動源20を駆動させ、強制的に分銅16が上昇するように駆動体13を回動させるようになっている。   Therefore, in the present embodiment, the auxiliary drive source 20 is driven while the weight 16 reaches the top dead center T from a predetermined timing before starting the reversal, so that the weight 16 is forcibly raised. 13 is rotated.

具体的には、図4に示すように、駆動体13が自重により上死点Tから下死点Bへと下向きに回動(以下、「下降回動」ともいう)したうえで下死点Bから上死点Tへと慣性により上昇回動した後の慣性終了地点Eよりも下死点Bに寄った側の所定地点Sから上死点Tまでを非駆動エリアWとする。   Specifically, as shown in FIG. 4, the driving body 13 rotates downward from the top dead center T to the bottom dead center B due to its own weight (hereinafter also referred to as “downward rotation”), and then the bottom dead center. A non-driving area W is defined as a non-driving area W from a predetermined point S closer to the bottom dead center B than the inertia end point E after the upward rotation due to inertia from B to the top dead center T.

補助駆動源20は、この所定地点Sから上死点Tに至る非駆動エリアWにおいて駆動体13を強制的に上昇回動させるものである。本実施の形態において、補助駆動源20は、駆動体13が非駆動エリアWに位置している期間にのみ電力供給を受けて駆動する駆動モータ21と、駆動モータ21の出力軸21aに固定した出力ギヤ22と、出力ギヤ22と噛み合うように主軸3の中央付近に固定した入力ギヤ23と、を備える。これにより、駆動モータ21が駆動して出力ギヤ22が回転しているときには、入力ギヤ23を介して主軸3が中心軸P1を中心として回転するとともに、この主軸3の回転により駆動体13が強制的に上昇回動される。   The auxiliary drive source 20 is forcibly turning the drive body 13 upward in the non-drive area W from the predetermined point S to the top dead center T. In the present embodiment, the auxiliary drive source 20 is fixed to a drive motor 21 that is driven by power supply only during a period in which the drive body 13 is located in the non-drive area W, and an output shaft 21 a of the drive motor 21. An output gear 22 and an input gear 23 fixed near the center of the main shaft 3 so as to mesh with the output gear 22 are provided. As a result, when the drive motor 21 is driven and the output gear 22 is rotating, the main shaft 3 rotates about the central axis P1 via the input gear 23, and the driving body 13 is forced by the rotation of the main shaft 3. Is turned upward.

駆動モータ21は、分銅16を含む駆動体13の重量を考慮し、駆動体13の駆動力によって主軸3が回転しない非駆動エリアWにおいて駆動体13を回動させることができる出力を備えている。駆動モータ21は、例えば、躯体2に設けた設置棚2cに設置されている。   The drive motor 21 has an output capable of rotating the drive body 13 in a non-drive area W where the main shaft 3 does not rotate by the driving force of the drive body 13 in consideration of the weight of the drive body 13 including the weight 16. . The drive motor 21 is installed on, for example, an installation shelf 2 c provided on the housing 2.

一方、主軸3には伝達ギヤ9が同軸上に設置され、入力ギヤ23には発電機ギヤ24が噛み合っている。すなわち、駆動源10及び補助駆動源20の駆動によって中心軸P1を回転中心として回転すると、その回転力は、伝達ギヤ9と噛み合うギヤ(図示せず)等の伝達機構を介して利用可能となっている。また、主軸3が回転すると、入力ギヤ23が連動して回転することから、この入力ギヤ23を出力ギヤとして兼用することにより、伝達ギヤ9とは別に発電機ギヤ24を介して公知の発電装置(図示せず)に動力伝達し、電力を発電させることも可能である。   On the other hand, a transmission gear 9 is coaxially installed on the main shaft 3, and a generator gear 24 is engaged with the input gear 23. In other words, when the drive source 10 and the auxiliary drive source 20 are driven to rotate about the central axis P1 as a rotation center, the rotational force can be used via a transmission mechanism such as a gear (not shown) that meshes with the transmission gear 9. ing. Further, when the main shaft 3 rotates, the input gear 23 rotates in conjunction with it. Therefore, by using this input gear 23 also as an output gear, a known power generator via a generator gear 24 separately from the transmission gear 9. It is also possible to transmit power to (not shown) to generate electric power.

なお、発電した電力は、駆動モータ21の駆動電力として利用することも可能となっている。   The generated power can also be used as drive power for the drive motor 21.

このように、本実施の形態に係る動力変換装置1は、中心軸P1を水平に設置した主軸3と、主軸3と同軸上に設置した固定ギヤ4と、主軸3に一端を固定して主軸3を回転させるように回動する駆動源10と、駆動源10が非駆動エリアWに位置している回動期間にのみ駆動源10を強制的に回動させる補助駆動源20と、を備え、駆動源10は、固定ギヤ4と噛み合って固定ギヤ4の周りを周回する周回ギヤ11と、周回ギヤ11と噛み合う駆動ギヤ12と、駆動ギヤ12の回転軸12aを回動支点として一端を固定した駆動体13と、主軸3と周回ギヤ11の回転軸11aと駆動ギヤ12の回転軸12aとを連結したアーム14と、を備えることにより、簡素な構成でありながら、補助駆動源20の駆動を間欠とすることができ、よって、回転力を効率的に変換することができる。   As described above, the power conversion device 1 according to the present embodiment includes the main shaft 3 with the central axis P1 installed horizontally, the fixed gear 4 installed coaxially with the main shaft 3, and the main shaft 3 with one end fixed to the main shaft 3. Drive source 10 that rotates to rotate 3 and auxiliary drive source 20 that forcibly rotates drive source 10 only during a rotation period in which drive source 10 is located in non-drive area W. The drive source 10 is fixed at one end with a rotating gear 11 that meshes with the fixed gear 4 and rotates around the fixed gear 4, a driving gear 12 that meshes with the rotating gear 11, and a rotating shaft 12a of the driving gear 12. The driving body 13 and the arm 14 that connects the main shaft 3, the rotating shaft 11 a of the rotating gear 11 and the rotating shaft 12 a of the driving gear 12 are provided. Can be intermittent , It is possible to convert the rotational force efficiently.

駆動体13は、一端を駆動ギヤ12の回転軸12aに固定した回動アーム15と、回動アーム15の他端に固定した分銅16と、を備えることにより、アーム14とは独立した回動を可能とするとともに、駆動力の設定を回動アーム15の長さや分銅16の重量等によって容易に設定することができる。   The driving body 13 includes a rotating arm 15 having one end fixed to the rotating shaft 12 a of the driving gear 12 and a weight 16 fixed to the other end of the rotating arm 15, thereby rotating independently of the arm 14. In addition, the driving force can be easily set according to the length of the rotating arm 15, the weight of the weight 16, and the like.

駆動体13は、回動軌跡L2の位相が均等角度で異なるように主軸3に複数設置したことにより、主軸3を効率的に回転させることができる。なお、上記実施の形態では、躯体2に2つの駆動体13を180°位相を変えて設置したものを開示したが、例えば、120°位相を変えて3つの駆動体13を設置してもよい。   A plurality of the drive bodies 13 are installed on the main shaft 3 such that the phases of the rotation locus L2 are different at equal angles, whereby the main shaft 3 can be efficiently rotated. In the above-described embodiment, the two drive bodies 13 are installed in the housing 2 with a 180 ° phase change. For example, the three drive bodies 13 may be installed with a 120 ° phase change. .

補助駆動源20は、駆動体13が自重により上死点Tから下死点Bへと下降回動したうえで下死点Bから上死点Tへと慣性により上昇回動した後の慣性終了地点Eよりも下死点側の所定地点Sから上死点Tまでを非駆動エリアWとするとともに、所定地点Sから駆動体13を強制的に上昇回動させることにより、補助駆動源20の起動電力を小さく設定することができる。   The auxiliary drive source 20 ends the inertia after the drive body 13 is rotated downward from the top dead center T to the bottom dead center B by its own weight and then is rotated upward from the bottom dead center B to the top dead center T by inertia. The non-driving area W is defined as a non-driving area W from a predetermined point S on the bottom dead center side to the point E, and the driving body 13 is forcibly turned upward from the predetermined point S to The starting power can be set small.

なお、駆動源10を180°位相を変えて2つ設置した場合、一方の分銅16が下死点Bに位置しているとき、他方の分銅16は上死点Tに位置している関係を有している。   When two drive sources 10 are installed with a 180 ° phase change, when one weight 16 is located at the bottom dead center B, the other weight 16 is located at the top dead center T. Have.

このため、補助駆動源20は、一対の駆動源10に対して、一方の駆動源10の駆動体13が慣性によって下死点Bから上昇している間は、他方の駆動源10の駆動体13が下降回動を開始していることと相まって、補助駆動源20の駆動力は必要としない。したがって、補助駆動源20は、常時駆動とする必要がなく、消費電力を抑制することが可能となる。   For this reason, the auxiliary drive source 20 is a drive body of the other drive source 10 while the drive body 13 of one drive source 10 is rising from the bottom dead center B due to inertia relative to the pair of drive sources 10. The driving force of the auxiliary driving source 20 is not required in combination with the fact that 13 starts to descend. Therefore, the auxiliary drive source 20 does not need to be driven at all times, and power consumption can be suppressed.

補助駆動源20は、駆動体13が非駆動エリアWに位置している期間にのみ電力供給を受けて駆動する駆動モータ21とすることにより、確実に駆動体13を上昇回動させることが可能となる。   Since the auxiliary drive source 20 is a drive motor 21 that is driven by power supply only during a period in which the drive body 13 is located in the non-drive area W, the drive body 13 can be reliably rotated up and rotated. It becomes.

補助駆動源20は、主軸3を介して駆動体13を強制的に上昇回動させることにより、主軸3の回転を直接維持することができるうえ、補助駆動源20からの補助駆動力を駆動源10に容易に伝達することができる。   The auxiliary drive source 20 can maintain the rotation of the main shaft 3 directly by forcibly turning and rotating the drive body 13 via the main shaft 3, and also uses the auxiliary drive force from the auxiliary drive source 20 as a drive source. 10 can be easily transmitted.

ところで、本発明の動力変換装置1は、上記の実施の形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載した技術的範囲には、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々、設計変更した形態が含まれる。   By the way, the power conversion device 1 of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various technical changes can be made within the technical scope described in the claims within the scope of the invention. Included.

例えば、上記実施の形態において補助駆動源20に駆動モータ21を用いたものを開示したが、例えば、図5に示すように、主軸3に偏心カム25と板バネ26を設けるとともに、偏心カム25の最大径である先端の回転位置と分銅16の回動軌跡L2の所定地点Sとを一致させる。これにより、板バネ26が偏心カム25によって付勢に抗して反り返った後、偏心カム25を強制的に押し上げることにより、駆動体13を強制的に上昇回動させるよう構成してもよい。この場合、駆動モータ21と併用してもよい。また、板バネ26に替わり渦巻きバネ等を用いることも可能である。   For example, in the above-described embodiment, the auxiliary drive source 20 using the drive motor 21 is disclosed. For example, as shown in FIG. 5, the eccentric cam 25 and the leaf spring 26 are provided on the main shaft 3, and the eccentric cam 25 is provided. The rotational position of the tip, which is the maximum diameter of the weight, and the predetermined point S of the rotation locus L2 of the weight 16 are matched. Thus, after the leaf spring 26 is warped against the biasing force by the eccentric cam 25, the drive body 13 may be forcibly raised and rotated by forcibly pushing up the eccentric cam 25. In this case, you may use together with the drive motor 21. FIG. Further, instead of the leaf spring 26, a spiral spring or the like can be used.

なお、以上の説明において、例えば、「水平」「垂直」「鉛直」等の各記載は厳密な意味ではない。すなわち、「水平」「垂直」「鉛直」とは、設計上や製造上等における公差や誤差が許容され、「実質的に水平」「実質的に垂直」「実質的に鉛直」という意味である。なお、ここでの公差や誤差とは、本発明の構成・作用・効果を逸脱しない範囲における単位のことを意味するものである。   In the above description, for example, descriptions such as “horizontal”, “vertical”, and “vertical” are not strict meanings. In other words, “horizontal”, “vertical”, and “vertical” mean tolerances and errors in design, manufacturing, etc., and mean “substantially horizontal”, “substantially vertical”, and “substantially vertical”. . Here, the tolerance and error mean units in a range not departing from the configuration, operation, and effect of the present invention.

また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさが「同一」「等しい」「異なる」等の記載がある場合に、これらの各記載は厳密な意味ではない。すなわち、「同一」「等しい」「異なる」とは、設計上や製造上等における公差や誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。なお、ここでの公差や誤差とは、本発明の構成・作用・効果を逸脱しない範囲における単位のことを意味するものである。   Further, in the above description, when there are descriptions such as “same”, “equal”, “different”, etc., in terms of external dimensions and sizes, these descriptions are not strictly meant. That is, “same”, “equal”, “different” means that tolerances and errors in design, manufacturing, etc. are allowed, and “substantially the same”, “substantially equal”, “substantially different”. . Here, the tolerance and error mean units in a range not departing from the configuration, operation, and effect of the present invention.

以上説明したように、本発明に係る動力変換装置は、簡素な構成でありながら、補助駆動源の駆動を間欠とすることができ、よって、回転力を効率的に変換することができるという効果を有し、駆動源の出力を回転エネルギーに変換する動力変換装置全般に有用である。   As described above, the power conversion device according to the present invention has a simple configuration and can intermittently drive the auxiliary drive source, and thus can efficiently convert the rotational force. And is useful for power conversion devices in general that convert the output of a drive source into rotational energy.

1 動力変換装置
3 主軸
4 固定ギヤ
10 駆動源
20 補助駆動源
11 周回ギヤ
11a 回転軸
12 駆動ギヤ
12a 回転軸
13 駆動体
14 アーム
15 回動アーム
16 分銅
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter 3 Main shaft 4 Fixed gear 10 Drive source 20 Auxiliary drive source 11 Circumferential gear 11a Rotating shaft 12 Drive gear 12a Rotating shaft 13 Driver 14 Arm 15 Rotating arm 16 Weight

Claims (8)

中心軸を水平に設置した主軸と、
前記主軸と同軸上に設置した固定ギヤと、
前記主軸に一端を固定して前記主軸を回転させるように回動する駆動源と、
前記駆動源が非駆動エリアに位置している回動期間にのみ前記駆動源を強制的に回動させる補助駆動源と、
を備え、
前記駆動源は、
前記固定ギヤと噛み合って前記固定ギヤの周りを周回する周回ギヤと、
前記周回ギヤと噛み合う駆動ギヤと、
前記駆動ギヤの回転軸を回動支点として一端を固定した駆動体と、
前記主軸と前記周回ギヤの回転軸と前記駆動ギヤの回転軸とを連結したアームと、
を備える動力変換装置。
A spindle with the central axis installed horizontally;
A fixed gear installed coaxially with the main shaft;
A drive source that rotates so as to rotate the main shaft with one end fixed to the main shaft;
An auxiliary drive source that forcibly rotates the drive source only during a rotation period in which the drive source is located in a non-drive area;
With
The drive source is
A revolving gear meshing with the fixed gear and revolving around the fixed gear;
A drive gear meshing with the circumferential gear;
A drive body having one end fixed with the rotation shaft of the drive gear as a rotation fulcrum;
An arm connecting the main shaft, the rotating shaft of the rotating gear and the rotating shaft of the drive gear;
A power conversion device comprising:
前記駆動体は、
一端を前記駆動ギヤの回転軸に固定した回動アームと、
前記回動アームの他端に固定した分銅と、
を備える請求項1に記載の動力変換装置。
The driver is
A rotating arm having one end fixed to the rotating shaft of the drive gear;
A weight fixed to the other end of the pivot arm;
A power converter according to claim 1.
前記駆動体は、
回動軌跡の位相が均等角度で異なるように前記主軸に複数設置した
請求項1又は請求項2に記載の動力変換装置。
The driver is
The power conversion device according to claim 1 or 2, wherein a plurality of the rotation trajectories are installed on the main shaft such that the phases of the rotation trajectories are different at equal angles.
前記補助駆動源は、
前記駆動体が自重により上死点から下死点へと下向きに回動したうえで下死点から上死点へと慣性により上向きに回動した後の慣性終了地点よりも下死点側の所定地点から上死点までを前記非駆動エリアとするとともに、前記所定地点から前記駆動体を強制的に上向きに回動させる
請求項1乃至請求項3のいずれか1の請求項に記載の動力変換装置。
The auxiliary drive source is
The driver is rotated downward from the top dead center to the bottom dead center by its own weight, and further upward from the bottom dead center to the top dead center by inertia. The power according to any one of claims 1 to 3, wherein the non-driving area from a predetermined point to a top dead center is used as the non-driving area, and the driving body is forcibly rotated upward from the predetermined point. Conversion device.
前記補助駆動源は、
前記駆動体が前記非駆動エリアに位置している期間にのみ電力供給を受けて駆動する駆動モータである
請求項1乃至請求項4のいずれか1の請求項に記載の動力変換装置。
The auxiliary drive source is
5. The power conversion device according to claim 1, wherein the drive body is a drive motor that is driven by receiving power supply only during a period in which the drive body is located in the non-drive area.
前記補助駆動源は、
前記主軸を介して前記駆動体を強制的に上向きに回動させる
請求項1乃至請求項5のいずれか1の請求項に記載の動力変換装置。
The auxiliary drive source is
The power conversion device according to any one of claims 1 to 5, wherein the driving body is forcibly rotated upward via the main shaft.
前記周回ギヤは、
前記固定ギヤ及び前記駆動ギヤのギヤ歯と同一構造であり、かつ、前記固定ギヤ及び前記駆動ギヤの少なくともいずれか一方の直径よりも小径である
請求項1乃至請求項6のいずれか1に記載の動力変換装置。
The rotating gear is
The same structure as that of the gear teeth of the fixed gear and the drive gear, and a diameter smaller than the diameter of at least one of the fixed gear and the drive gear. Power converter.
前記固定ギヤ及び前記駆動ギヤの直径が同一である
請求項7に記載の動力変換装置。
The power converter according to claim 7, wherein the fixed gear and the drive gear have the same diameter.
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