JP3203609U - 回転駆動力増力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入力に要するエネルギーを減少させ、出力効率を向上させることが可能な回転駆動力増力伝達装置を提供することを課題とする。【解決手段】入力軸４に駆動ギア６を固定してこれに、従動ギア７、７ａを噛合させ、従動ギア７、７ａのギア軸８、８ａを第１回転アーム９の各端部において軸支させ、ギア軸８、８ａの端部に、静止内ギア１１に内接噛合する遊星歯車１３、１３ａを固定し、入力軸４に回転自在に設置した大径ギア１５ａに各遊星歯車を噛合させ、大径ギア１５ａと一体の小径ギア１５ｂに第２従動ギア１７、１７ａを噛合させ、第２従動ギア１７、１７ａのギア軸１８、１８ａを第２回転アーム１０の各端部において軸支させ、ギア軸１８、１８ａの端部に、第２静止内ギア１２に内接噛合し、出力ギア１９に外接噛合する第２遊星歯車１４、１４ａを固定し、出力ギア１９から出力軸５を介して外部出力する。【選択図】図１

Description

本考案は回転駆動力増力伝達装置、より詳細には、車両、自転車、発電機、内燃機関、古紙裁断機（シュレッダー）、各種工作機械、その他の回転駆動力が必要となる機械器具にモータ等の回転駆動源からの回転駆動力を伝達するに当り、上記機械器具と回転駆動源との間に介在させ、あるいは、上記機械器具に組み込んで用いる回転駆動力増力伝達装置に関するものである。

従来、上記発電機等の回転駆動力が必要となる機械器具においては、単に回転速度を変換するに過ぎない変速装置を介在させることはあっても、モータ等に対する負荷の軽減、出力効率の向上といった観点から、何らかの回転駆動力増力伝達装置を介在させるといった試みは行われておらず、専らモータ等を直結して駆動する方法が採用されている。それは、そのような伝達装置を介在させると、機械損失が大きく、却って消費電力を増大させるおそれがあると考えられているからである。

しかるに、本考案者らは、上記機械器具と回転駆動源との間に介在させ、あるいは、上記機械器具に組み込んで用いる回転駆動力増力伝達装置であって、上述したようなおそれのない回転駆動力増力伝達装置を種々提案してきており、それなりの成果を上げている。ただ、従来提案してきたものは、複雑なカサ歯車機構を用いたりするために製造に手間がかかり、製造コストも嵩むという問題があり、更なる改良が求められていた。

特開２０１２−２２９７４０号公報 ＷＯ２００８／１４２８５５号公報 ＰＣＴ／ＪＰ２０１０／０７１０９７

上述したように従来の発電機等の回転駆動力が必要となる機器においては、機械損失が大きく、消費電力を増大させる結果となってしまうような伝達装置を介することなく直接モータ等で駆動しており、モータ等に対する負荷の軽減、出力効率の向上といったことは余り考えられておらず、また、本考案者らが提案した従来のこの種装置の場合は、複雑なカサ歯車機構を用いたりするために製造に手間がかかり、製造コストも嵩むという問題があった。

そこで本考案は、上記入力用モータ等に対する負荷を軽減し、消費電力等入力に要するエネルギーを減少させ、出力効率を向上させることが可能であり、しかも、比較的シンプルな構成であって部品点数が少なく、また、比較的容易に製造することができる回転駆動力増力伝達装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための請求項１に記載の考案は、ベース上に一対の軸支フレームを立設し、一方の前記軸支フレームによって入力軸を軸支させ、他方の前記軸支フレームによって、前記入力軸と同軸線上に配置した出力軸を軸支させ、
前記入力軸に駆動ギアを固定してこれに、前記入力軸に対して対称的に配置した一対の第１従動ギアを噛合させ、前記第１従動ギアの各ギア軸を前記入力軸に回転自在に設置した第１回転アームの各端部において軸支させ、前記第１従動ギアの各ギア軸の端部に、前記ベース上に固定設置した第１静止内ギアに内接噛合する第１遊星歯車を取り付け、大径ギアと小径ギアとを同軸に一体に設けた二重ギアを前記入力軸に回転自在に設置して、その大径ギアに前記各第１遊星歯車を外接噛合させ、
前記二重ギアの小径ギアに、前記入力軸に対して対称的に配置した一対の第２従動ギアを噛合させ、前記第２従動ギアの各ギア軸を、前記入力軸及び出力軸と同軸線上にて前記入力軸と前記出力軸との間に配置された中間軸を備えた第２回転アームの各端部において軸支させ、前記第２従動ギアの各ギア軸の端部に、前記ベース上に固定設置した第２静止内ギアに内接噛合すると共に、軸受ケースを介して前記出力軸に設置した出力ギアに外接噛合する第２遊星歯車を取り付け、
前記出力ギアの回転を前記軸受ケースを介して前記出力軸から出力可能にして成る回転駆動力増力伝達装置である。

上記課題を解決するための請求項３に記載の考案は、ベース上に一対の軸支フレームを立設し、一方の前記軸支フレームによって入力軸を軸支させ、他方の前記軸支フレームによって、前記入力軸と同軸線上に配置した出力軸を軸支させ、
前記入力軸に駆動ギアを固定してこれに、前記入力軸に対して対称的に配置した一対の第１従動ギアを噛合させ、前記第１従動ギアの各ギア軸を前記入力軸に回転自在に設置した第１回転アームの各端部において軸支させ、前記第１従動ギアの各ギア軸の端部に、前記ベース上に固定設置した第１静止内ギアに内接噛合する第１遊星歯車を取り付け、大径ギアと小径ギアとを同軸に一体に設けた二重ギアを前記入力軸に回転自在に設置して、その大径ギアに前記各第１遊星歯車を外接噛合させ、
前記二重ギアの小径ギアに、前記入力軸に対して対称的に配置した一対の第２従動ギアを噛合させ、前記第２従動ギアの各ギア軸を、前記入力軸及び出力軸と同軸線上にて前記入力軸と前記出力軸との間に配置された中間軸を備えた第２回転アームの各端部において軸支させ、前記第２従動ギアの各ギア軸の端部に、前記ベース上に固定設置した第２静止内ギアに内接噛合すると共に、軸受ケースを介して前記出力軸に設置した出力ギアに外接噛合する第２遊星歯車を取り付けて成る第一段のユニットを設け、
前記第一段のユニットの前記出力軸を次段のユニットの前記入力軸として前記第一段のユニットと同じ構成の第二段のユニットを連設する方法で所望段連設し、最終段のユニットの前記出力軸から出力可能にして成る回転駆動力増力伝達装置である。

本考案に係る回転駆動力増力伝達装置は上記構成のものであり、本装置においては、入力ギアに噛合する二重ギアの遊星ギアが回転しない静止内ギアに噛合しているため、その接点において梃子の原理が働いて回転駆動力が増力されて伝達され、その増力要素が複数含まれるため、大幅に増力された回転駆動力の出力が可能となる。従って、本装置を回転駆動力伝達過程に介在させることにより、回転駆動力を実質的に増大させることができ、以て、出力効率を向上させることが可能であって省エネルギーに寄与でき、車両、発電機、工作機械その他種々の回転駆動力を必要とする機器に利用し得る効果がある。

本考案に係る回転駆動力増力伝達装置の構成例を示す縦断面図である。 本考案に係る回転駆動力増力伝達装置の構成例を示す分解斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ線断面図である（第１回転アームは省略）。

本考案の実施の形態を添付図面に依拠して説明する。図１は、本考案に係る回転駆動力増力伝達装置の構成例を示す縦断面図であり、図２は、その分解斜視図である。なお、そこに示される例は、シングルユニット（第１段部分）を連ねて構成される多段ユニットであるが、先ず、シングルユニットを前提に説明していく。

図中１はベースで、ベース１上に、少なくとも一対の軸支フレーム２、３が立設される。軸支フレーム２、３はそれぞれ軸受２ａ、３ａを備え、一方の軸支フレーム２はその軸受２ａで入力軸４を軸支し、他方の軸支フレーム３はその軸受３ａで出力軸５を軸支する。入力軸４と出力軸５は分離されていて、同軸線上に配置される。また、後述する中間軸１０ｃが、入力軸４と出力軸５との間にこれらと同軸線上に配設される。シングルユニットを連ねて多段ユニットとする場合は、前段ユニットの出力軸５が後続ユニットの入力軸４となり、末端ユニットの出力軸５のみが多段ユニットの出力軸ということになる。

図示してないが、入力軸４の外端には、モータ等の回転駆動源からの回転駆動力を受けるためのスプロケット、ギア、プーリ等が設置され、出力軸５の外端には、回転駆動力を出力するためのスプロケット、ギア、プーリ等が設置される。

入力軸４の、軸支フレーム２の軸受２ａに近接する位置に駆動ギア６が固定され、駆動ギア６は入力軸４と一体に回転する。駆動ギア６は、入力軸４に対して対称的に配置されて、それぞれ第１複合ギアを構成する従動ギア７、７ａに噛合しており、駆動ギア６の回転に伴って従動ギア７、７ａ、換言すれば、第１複合ギアが回転駆動される。第１複合ギアはそれぞれ、入力軸４と平行に伸びる第１複合ギア軸８、８ａの一端に従動ギア７、７ａを固定し、他端に第１遊星歯車１３、１３ａを固定して構成され、入力軸４の中間部に回転自在に設置される第１回転アーム９によって支持される。第１回転アーム９は、中心部に入力軸４を挿通するための軸受９ａを備え、両端部に第１複合ギア軸８、８ａの中間部を軸支する軸受９ｂを備える。

第１複合ギア軸８、８ａの端部に固定される第１遊星歯車１３、１３ａは、入力軸４を軸芯として配置される第１静止内ギア１１に内接噛合させる。第１静止内ギア１１は、ベース１上に立設される支持フレーム１１ａに固定されて支持され、回転することはない。第１遊星歯車１３、１３ａは、それぞれ第１静止内ギア１１に内接噛合すると共に、大径ギア１５ａと小径ギア１５ｂとを同軸に一体に連設して成る二重ギア１５の、大径ギア１５ａに外接噛合する。二重ギア１５は、その中心の軸部に配設した軸受に入力軸４を挿通することで、入力軸４に回転自在に軸支される。

二重ギア１５の小径ギア１５ｂは、出力軸５に対して対称的に配置される第２複合ギアの従動ギア１７、１７ａに噛合する。第２複合ギアはそれぞれ、入力軸４と平行に伸びる第２複合ギア軸１８、１８ａの一端に従動ギア１７、１７ａを固定し、他端に第２遊星歯車１４、１４ａを固定して構成される。第２複合ギアは、従動ギア１７、１７ａと遊星歯車１４、１４ａとの間に配設される第２回転アーム１０によって、それぞれ第１複合ギア軸８、８ａと同軸線上に配置されて支持される。

第２回転アーム１０は、その両端部に第２複合ギア軸１８、１８ａを軸支するための軸受１０ｂを備えると共に、中心部に、出力軸５側に突出する中間軸１０ｃを備える。上述したように中間軸１０ｃは、入力軸４と出力軸５との間に、これらの軸と同軸にて配置される。かくして第２複合ギア軸１８、１８ａは、第２回転アーム１０の軸受１０ｂに軸支されて自転しつつ、入力軸４並びに中間軸１０ｃを軸に公転することになる。

第２遊星歯車１４、１４ａは、第２静止内ギア１２に内接噛合させる。第２静止内ギア１２は、ベース１上に立設される支持フレーム１２ａに、中間軸１０ｃが軸芯となるように固定支持され、回転することはない。第２遊星歯車１４、１４ａは、それぞれ第２静止内ギア１２に内接噛合すると共に、出力ギア１９に外接噛合する。出力ギア１９は、その中心部に出力軸５の端部に固定されている軸受ケース２０が固定され、以て、出力軸５と一体に回転する。換言すれば、出力ギア１９の回転は、軸受ケース２０を介して出力軸５から出力される。中間軸１０ｃは、その端部が軸受ケース２０内に臨み、軸受ケース２０内に配備される軸受によって軸支される。

上記構成において、入力軸４が図示せぬ回転駆動源から入力を受けて回転すると、その回転は駆動ギア６にのみ伝達され、入力軸４に軸受９ａを介して取り付けられている第１回転アーム９及び二重ギア１５に直接伝達されることはない。また、入力軸４、中間軸１０ｃ及び出力軸５はそれぞれ切り離されていて、それぞれ独立に回転するため、入力軸４の回転が直接中間軸１０ｃや出力軸５に伝達されることもない。

駆動ギア６の回転は、それに噛合している一対の従動ギア７、７ａに直接振り分け伝達され、第１複合ギア軸８、８ａを介してそれに一体化されている第１遊星歯車１３、１３ａが、従動ギア７、７ａと一体に回転（自転）しようとする。しかし、第１遊星歯車１３、１３ａは、回転することができない第１静止内ギア１１に噛合しているために、その位置において自転することができないが、駆動ギア６からの入力が継続する限り、噛合する第１静止内ギア１１及び大径ギア１５ａに対して作用し続ける。その結果、第１遊星歯車１３、１３ａは、第１静止内ギア１１に沿って自転しつつ、入力軸４を回転中心にしてその自転方向とは逆の方向に公転し、それと同時に大径ギア１５ａをその公転方向と同じ方向に回転駆動する。

この第１遊星歯車１３、１３ａの公転運動に伴い、それと一体の従動ギア７、７ａも、駆動ギア６から入力を受けつつ、入力軸４を中心に公転運動する。この一対の第１複合ギアの公転運動に伴い、第１複合ギア軸８、８ａを軸支している第１回転アーム９が、入力軸４を軸に回転して第１複合ギアの公転運動を支持する。

以上の第１段の前半部（駆動ギア６から二重ギア１５までの部分）の構成は、一見すると、一般に知られている遊星歯車減速機構の構成に似通っているが、それとは異質のものである。即ち、一般の遊星歯車減速機構は、固定内歯車の中心部に入力軸に固定した太陽歯車を配置し、出力軸に固定した遊星枠で連結した複数の遊星歯車を、固定内歯車に内接噛合させると共に、太陽歯車に外接噛合させて成るものである。この機構の入力と出力を逆にし、入力軸に加わる入力によって遊星枠を回転させて各遊星歯車を公転させることにより、太陽歯車を増速回転して出力する増速機構とすることができるが、その構成は単なる回転運動の伝達であるに過ぎず、入力に対して出力を増加させる要素がないため、その構成によって、入力に対する出力の増加を期待することはできない。

しかるに、本考案に係る構成の場合は上記遊星枠に対応する部分がなく、第１遊星歯車１３、１３ａの公転運動は、遊星枠の回転に由来するものではなく、第１遊星歯車１３、１３ａそれぞれの自転動作に由来するものである。しかも、その公転動作に際し、入力が増力されて大径ギア１５ａに伝達されるところに特徴がある。

即ち、上述したように第１遊星歯車１３、１３ａは、それぞれ自転しようとして噛合する第１静止内ギア１１及び大径ギア１５ａに対して作用し続けるが、第１静止内ギア１１は固定されていて回転しないため、ここに梃子の原理が働く。即ち、第１遊星ギア１３、１３ａと第１静止内ギア１１との接点が支点、第１遊星ギア１３、１３ａ（第１複合ギア軸８、８ａ）の中心が力点、第１遊星ギア１３、１３ａと大径ギア１５ａとの接点が作用点となり、作用点には力点に加わる力が倍加された力が作用する。換言すれば、第１遊星ギア１３、１３ａ（第１複合ギア軸８、８ａ）に加わる力より小さな力で以て大径ギア１５ａを回転駆動することが可能となるのである。

以上の前半部における作用が、後半部においてもみられる。即ち、大径ギア１５ａに付加された増大された回転駆動力は、そのまま小径ギア１５ｂからそれに噛合する第２従動ギア１７、１７ａに伝達され、第２複合ギア軸１８、１８ａを介して一体化されている第２遊星ギア１４、１４ａに伝達されて、第２遊星ギア１４、１４ａが回転しようとする。しかし、第２静止内ギア１２は固定されていて回転しないため、そこに上記第１静止内ギア１１の場合と同様に梃子の原理が働き、その結果、第２遊星ギア１４及び第２遊星ギア１４ａから、更に倍加された力が出力ギア１９に付加され、軸受ケース２０を介して出力軸５から出力される。

図１には、上記構成のシングルユニットを複数連結して多段ユニットとする例が示されており（第２段の回転アーム９まで示されている。）、その場合は、第１段の軸支フレーム３を第２段の軸支フレーム２と考え、第１段の出力軸５を第２段の入力軸４と考えて駆動ギア６を固定し、以下上記同様にして各部品を組み付けて２段目を構成し、より多段とする場合は、同様にして更に連設していく。そして、末端のユニットの出力軸５に取り付けた出力手段を介して外部出力させる。このように多段ユニットとする場合は、シングルユニットの場合の増力作用が、段数に応じて倍加していくことになる。

かくして、本装置を車両、発電機、工作機械その他種々の回転駆動力を必要とする機器の回転駆動力伝達過程に介在させることにより、回転駆動力を実質的に増大させて伝達させることで、出力効率を向上させることが期待でき、また、増力される分入力を軽減することができるので、大いに省エネルギーに資するものである。

この考案をある程度詳細にその最も好ましい実施形態について説明してきたが、この考案の精神と範囲に反することなしに広範に異なる実施形態を構成することができることは明白である。従って、この考案は、添付請求の範囲において限定した以外はその特定の実施形態に制約されるものではない。

１ ベース
２、３ 軸支フレーム
４ 入力軸
５ 出力軸
６ 駆動ギア
７、７ａ 第１従動ギア
８、８ａ 第１複合ギア軸
９ 第１回転アーム
１０ 第２回転アーム
１１ 第１静止内ギア
１２ 第２静止内ギア
１３、１３ａ 第１遊星歯車
１４、１４ａ 第２遊星歯車
１５ 二重ギア
１５ａ 大径ギア
１５ｂ 小径ギア
１７、１７ａ 第２従動ギア
１８、１８ａ 第２複合ギア軸
１９ 出力ギア
２０ 軸受ケース

Claims (4)

1. ベース上に一対の軸支フレームを立設し、一方の前記軸支フレームによって入力軸を軸支させ、他方の前記軸支フレームによって、前記入力軸と同軸線上に配置した出力軸を軸支させ、
   前記入力軸に駆動ギアを固定してこれに、前記入力軸に対して対称的に配置した一対の第１従動ギアを噛合させ、前記第１従動ギアの各ギア軸を前記入力軸に回転自在に設置した第１回転アームの各端部において軸支させ、前記第１従動ギアの各ギア軸の端部に、前記ベース上に固定設置した第１静止内ギアに内接噛合する第１遊星歯車を取り付け、大径ギアと小径ギアとを同軸に一体に設けた二重ギアを前記入力軸に回転自在に設置して、その大径ギアに前記各第１遊星歯車を外接噛合させ、
   前記二重ギアの小径ギアに、前記入力軸に対して対称的に配置した一対の第２従動ギアを噛合させ、前記第２従動ギアの各ギア軸を、前記入力軸及び出力軸と同軸線上にて前記入力軸と前記出力軸との間に配置された中間軸を備えた第２回転アームの各端部において軸支させ、前記第２従動ギアの各ギア軸の端部に、前記ベース上に固定設置した第２静止内ギアに内接噛合すると共に、軸受ケースを介して前記出力軸に設置した出力ギアに外接噛合する第２遊星歯車を取り付け、
   前記出力ギアの回転を前記軸受ケースを介して前記出力軸から出力可能にして成る回転駆動力増力伝達装置。
2. 前記中間軸は、その前記出力軸側端部が前記軸受ケース内において軸支される、請求項１に記載の回転駆動力増力伝達装置。
3. ベース上に一対の軸支フレームを立設し、一方の前記軸支フレームによって入力軸を軸支させ、他方の前記軸支フレームによって、前記入力軸と同軸線上に配置した出力軸を軸支させ、
   前記入力軸に駆動ギアを固定してこれに、前記入力軸に対して対称的に配置した一対の第１従動ギアを噛合させ、前記第１従動ギアの各ギア軸を前記入力軸に回転自在に設置した第１回転アームの各端部において軸支させ、前記第１従動ギアの各ギア軸の端部に、前記ベース上に固定設置した第１静止内ギアに内接噛合する第１遊星歯車を取り付け、大径ギアと小径ギアとを同軸に一体に設けた二重ギアを前記入力軸に回転自在に設置して、その大径ギアに前記各第１遊星歯車を外接噛合させ、
   前記二重ギアの小径ギアに、前記入力軸に対して対称的に配置した一対の第２従動ギアを噛合させ、前記第２従動ギアの各ギア軸を、前記入力軸及び出力軸と同軸線上にて前記入力軸と前記出力軸との間に配置された中間軸を備えた第２回転アームの各端部において軸支させ、前記第２従動ギアの各ギア軸の端部に、前記ベース上に固定設置した第２静止内ギアに内接噛合すると共に、軸受ケースを介して前記出力軸に設置した出力ギアに外接噛合する第２遊星歯車を取り付けて成る第一段のユニットを設け、
   前記第一段のユニットの前記出力軸を次段のユニットの前記入力軸として前記第一段のユニットと同じ構成の第二段のユニットを連設する方法で所望段連設し、最終段のユニットの前記出力軸から出力可能にして成る回転駆動力増力伝達装置。
4. 前記中間軸は、その前記出力軸側端部が前記軸受ケース内において軸支される、請求項３に記載の回転駆動力増力伝達装置。

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