JPH04164162A - ギヤ原動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、特殊に構成した歯車装置自体が回転動力を
発生する原動機に関する。

従来、歯車装置は、他の原動機により発生した回転動力
を、必要とする回転速度と回転力に変える伝動装置とし
て、古くから広い分野で使用されて来た。

しかし、歯車装置自体が、連続して回転動力を発生する
原動機として取上げられた事は、これまでなかなかった
。

近来、化石燃料を燃焼して回転動力を発生する原動機の
排気による環境汚染が社会問題になっており、また大気
の温暖化が地球的規模で問題になっており、クリーンな
新エネルギーが強く求められている。

本発明は、この要望に応える為になされたものであり、
これまで未利用分野になっている振動エネルギーを、特
殊に構成した歯車装置の新たな特性により、回転動力に
変換して、歯車装置自体が回転動力を発生するギヤ原動
機を提供しようとするものである。

一般に知られている様に、運転中の歯車装置は振動を起
こし、騒音を発生する。そして歯車の精度を高くし、誤
差を静たわみ量以下にした場合でも、噛合っている歯の
こわさの変化により振動を発生する性質があり、静止中
の歯車装置の機体を強く打撃すると、瞬間、運転中と同
様、歯車系の固有振動数で振動を起こし、噛合い歯面に
静荷重の」二に動荷重が加わって発生する性質がある。

この歯車の性質を応用し、非可逆性に歯車構成した自縛
遊星差動歯車装置に弾性蓄力装置を組合わせた「出力歯
車装置」　（特公昭４７−４８１３０号）は、蓄力の上
、機体を強く打撃すると、瞬間、外力に逆らい出力回転
する。しかし弾性蓄力には限りがあり、蓄力なしに出力
回転する事ができない為、原動機として使用することが
できなかった。

本発明者のその後の研究により、弱い拘束力の可逆性に
構成した複数の遊星差動歯車装置は、固定メンバーの歯
車同志、そして出力メンバーの歯車同志を直結して組合
わせ、固定メンバーの歯車同志に振動エネルギーを加え
ると、固定、出力画メンバー歯車列の相互作用により、
歯車列に「力のモーメント」が発生して出力作用する新
たな特性を発揮した。本発明は、この現象に着目してな
されたものである。

即ち、本発明は、複数の遊星差動歯車装置菱、それぞれ
の固定メンバーの歯車を、フレームに回り止めした固定
軸により直結するとともに、それぞれの出力メンバーの
歯車を直結して組合わせ、出力歯車部と連動歯車部を構
成し、固定軸にせん断振動発生装置を装着してギヤ原動
機を構成し、起動装置の強制振動により歯車系に自励振
動が起こり、歯車列に力のモーメントが生じて、回転動
力を発生するギヤ原動機である。

又、振動を発生する物体、機構、そして自然現象は、数
多く存在しており、本発明は、それらを応用するととも
に、新たな振動発生装置を含めて、振動エネルギーをギ
ヤ原動機により回転エネルギーに変換して、回転動力を
発生させようとするものである。

次に、本発明の構成を実施例について説明すると、第１
実施例は、固定軸７に固着した固定内歯歯車１に、出力
軸９に固着した出力内歯歯車４を並設し、両内歯歯車１
．４と同時噛合いした異径で単体の出力遊星歯車２．３
を、固定軸７上に遊転した出力遊星キャリヤ５に等配置
して軸架し、内接噛合いした遊星差動歯車装置により出
力歯車部を構成する。

又、固定軸７の内端に固着した連動太陽歯車１１に、出
力軸９の内端に固着した出力太陽歯車１４を並設し、両
太陽歯車１１．１４と同時噛合いした異径で単体の連動
遊星歯車１２．１３を固定、出力、両軸７．９の内端に
遊転した連動遊星キャリヤ１５に等配置して軸架し、外
接噛合いした遊星差動歯車装置により連動歯車部を構成
する。

又、固定軸７に固着したフランジ部８と、これに同心に
並設した衝撃板１０を、フレーム６の中壁に等配置して
軸着したショッグアブソーバ−２０により回り止めし、
衝撃板１０の左端面に等配置して固着したハンマーピン
３０と、これに遊びを付けて挿入したフランジ部８の貫
通孔８′によりハンマー部３０．８′を構成する。

又、アクチエーター用の圧電材により厚手の円板状に形
成した圧電体１６は、絶縁体１７をはさんで衝撃板１０
の右端面に同心に固着し、両端に、電極１６８．５を設
け、通電により円周方向に振幅する圧電せん断振動発生
装置（以下、圧電起動装置とする）を構成する。

次に、第２実施例の構成を説明すると、出力歯車部１′
、２′、３′、４′と、連動歯車部１１（］２１１３（
１４′を円錐歯車により構成したものである。円錐歯車
は、ギヤブランク（歯切り前の旋削部品）をγ度傾けて
歯切りしたものであり、歯巾中央断面の転位係数をゼロ
にして歯切りすると、大端部がプラス７（＋）転位、小
端部がマイナス（−）転位になる。モして歯筋が楔状の
歯形になり、噛合っている互いの歯車を軸方向にずらす
と、背隙量が変化し、無背隙に圧着噛合いした場合でも
、噛合い運動に変わりがなく、本来、平歯車と、同じ性
質のものであり、図示した通り、ピッチ円が円筒状をな
す。

同実施例は、各円錐歯車の並設側を大端部に構成し、フ
レーム６の外壁ボス部に設けたレバー付ねじ部１８によ
り、ばね１９を介し押圧して固定軸７を内側にずらし、
各円錐歯車列を無背隙に圧着噛合いする加圧装置を構成
する。

そしてねじ１８を逆転してばね１９圧をゼロにすると、
固定軸７が外側にずれ、後述する、背隙量ハＳ。

に従い背隙噛合いする。

又、固定軸７をショックアブソーバ−２０により回り止
めし、そしてハンマ一部３０．８′を構成する事は、第
１実施例と同様であるが、衝撃板１０とフランジ部８を
非磁性体で構成する。

即ち、衝撃板１０に同心に固着した軟鉄棒（以下、超電
棒磁石とする）２１は、中心０１部に、固定軸７の貫通
孔を設け、棒磁石２１の長手方向の軸心を、超電導コイ
ル２２の軸心延長線上に構成して衝撃板１０に固着する
。そして、この延長軸心に、０１を通り、直角の磁軸に
構成した電磁コイル２３をフレーム６に装着し、遮磁カ
バー２４により覆う。そして、超電導コイル２２は、冷
却液２５を入れた断熱箱２６により覆い、超電導せん断
振動発生装置（以下、超電導起動装置とする）を構成す
る。

次に、第３実施例の構成を説明すると、固定軸う出力遊
星歯車３３と、異径て同一回転体を構成し、固定、出力
の両軸７．９上に遊転した箱型の出力遊星キャリヤ３５
に、等配置して軸架し、外接噛合いした遊星差動歯車装
置により出力歯車部を構成する。

又、連動歯車部１１’、１２′、１３’、１４′は、第
２実施例同様、円錐歯車により構成し、出力遊星キャリ
ヤ３５の左右のフランジ間に内蔵する。そして加圧装置
１８．１９により固定軸７を内側にずらし、可変背隙噛
合い操作する構成は第２実施例と同様である。

又、非磁性体の衝撃板１０に、永久棒磁石２７を同心０
１に固着し、第２実施例同様、磁軸を直角に構成した電
磁石２３とにより、電磁石せん断振動発生装置（以下、
電磁起動装置とする）を構成する。

又、固定軸７のフランジ８部をショックアブソーバ−２
０により回り止めし、そしてハンマ一部３０．８′を構
成する事は第１実施例同様である。

次に、第４実施例の構成を説明すると、出力歯車部１′
、２′、３′、４′は、第２実施例同様、円錐歯車によ
り構成し、出力円錐歯車４′の外周円筒面をバンドブレ
ーキ２８により滑り制動し、制動部４′、２８を構成す
る。

又、運動歯車部１１．１２．１３．１４は、出力太陽歯
車１４を出力円錐内歯歯車４′の外側面に固着し、出力
歯車部の外に歯車構成する。そして連動遊星歯車１２．
１３を二連遊星歯車２９に構成して高速出力外歯歯車３
６と噛合い、高速出力部を構成する。

又、衝撃板１０に固着した振動子３７は、上と右の両腕
に重り３８を設け、そのボス部と、固定軸７の外端に固
着したカラー３９の接面に、片アングルのシェイプドク
ラッチ４０を設け、振動子せん断振動発生装置（以下、
振動子起動装置とする）を構成する。固定軸７の回り止
めと、ハンマ一部３０．８′の構成は第１実施例と同様
である。

次に、第５実施例の構成を説明すると、出力内歯歯車４
と噛合う出力遊星歯車２は、固定軸７上に遊転する偏心
遊星キャリヤ５５により軸架し、同軸７に固着したベロ
ー５１により回り止めし、二つの歯車からなる２（ツー
）ギヤ遊星差動歯車装置により、出力歯車部を構成する
。

又、出力軸９の内端に固着した出力太陽歯車１４と噛合
う連動内歯遊星歯車５２は、固定軸７の内端部に遊転す
る偏心遊星キャリヤ５３により軸架し、同軸７に固着し
たベロー４１により回り止めし、２ギヤ遊星差動歯車装
置により連動歯車部を構成する。

又、固定軸７は、フランジ部８とフレーム６の中壁間に
固着したショックアブソーバ−２０により回り止めし、
ハンマ一部３０．８′を構成した衝撃板１０に圧電体１
６を固着して圧電起動装置を構成する事は、第］実施例
同様である。

次に、歯車の構成を実施例について詳しく説明すると、
出力メンバーの出力歯車４．４′、３４と出力太陽歯車
１４．１４′が同じ方向に減速回転し、出力遊星歯車２
．３．２′、３′も同じ方向に増速しで公転運動すると
ともに、連動遊星歯車１２．１３、〕２’、　１３′、
５２が出力メンバーと反対方向に増速しで公転運動する
様に歯数構成すると、高い出力効率が得られる。

先ず、第１実施例について説明すると、出力歯車部の歯
数を、固定内歯歯車１を７１、出力内歯歯車４を７４、
出力遊星歯車２．３をＺ２、Ｚ、にして、歯数差を２２
＞２３に構成すると、出力遊星歯車２．３は、ハンマ一
部３０．８′の打撃力Ｗの方向（以下布とする）に、増
速比ｉ。

Ｚ２・Ｚ、　Ｚｌ’Ｚ。

に従い公転運動し、同時に、出力内歯歯車４が減速比ｙ
、−’／；、に従い、同右方向に減速運動する。

又、連動歯車部の歯数を、連動太陽歯車１１をＮ１１、
出力太陽歯車１４をＮ、４、連動遊星歯車１２．１３を
Ｎ１２、Ｎ１．にし、両太陽歯車１１．１４の歯数差を
Ｎ１（〉Ｎ１４にするとともに、同遊星歯車１２．１３
の歯数を両太陽歯車１１．１４より大きく構成すると、
連動遊星歯車１２．１３は、ハンマ一部３０．８′の打
撃力Ｗと反対方向（以下左とする）増速比１ＮＮ１２　
　・　Ｎ１４ Ｎ１２　・　Ｎ、４−Ｎ、、　　・　ｈＬ３に従い公転
運動し、同時に、出力太陽歯車１４が減速比ｙ　Ｎ　−
’　／　ｉ　Ｎに従い、出力内歯歯車４と一体になり、
同じ右方向に減速運動する。

そして歯数比、すなわち増速比を１０（＝１．ζ１１１
）以上にすると、歯車運動の噛合い効率、すなわち伝達
効率が極度に低下する。しかし歯車装置自体が回転動力
を発生作用する事には変わりがない。本発明のギヤ原動
機は遊星歯車が増速公転運動すると同時に減速運動して
回転運動するため、歯数比を大きく構成すると、公転運
動速度が早くなるので、可能な限り小さくした方がよい
。出力作用の反力となる歯車機構内の拘束力は、後述す
る様に、噛合い半径比により選択する事ができる。

次に、噛合い半径比について、第１実施例により説明す
ると、出力歯車部の噛合い半径を、固定内歯歯車１をＲ
１、出力内歯歯車４をＲ４、出力遊星歯車２．３をＲ２
、Ｒ３にし、同部の増速方向の噛合い半径比Ｒ１を Ｒ１・　Ｒ３ Ｒ２・　Ｒ４ の値を、０．８５（”＝Ｒ，）前後に構成すると、増速
方向に弱拘束に自動締まりする遊星差動歯車装置を構成
する事ができる。

又、運転歯車部の各歯車１１．１２．１３．１４の噛合
い半径を１０７、ｒ＋２、ｒ＋ｓ、ｒｚにし、同部の増
速方向の噛合い半径比ｒＮ Ｎ、１・Ｎ１３ の値を、上記同様に歯車構成すると、増速方向に弱拘束
に自動締まりする遊星差動歯車装置を構成する事ができ
る。

この歯車部は、両太陽歯車１１．１４より遊星歯車１２
．１３の歯数を多くすると、慣性モーメントが前者より
大きくなり、噛合い半径比ｒＮの値を出力歯車部Ｒ４の
値よりわずか大きく構成すると、同様の、弱拘束力の歯
車列に構成する事ができる。

しかし、噛合い半径比を１（４；Ｒ７，片ｒ　Ｎ）に近
づけて歯車構成すると、増速方向に回転する事ができな
くなり、非可逆性の自縛遊星差動歯車装置になる。

又、噛合い半径比Ｒ２、ｒＮをあまり小さく歯車構成す
ると、増速方向にも拘束力が発生しなくなり、容易に正
逆転して反力が生じないため回転動力を発生する事がで
きなくなる。

第５実施例の２ギヤ遊星差動歯車装置の場合は、偏心遊
星キャリヤ５５．５３の偏心距離を大きくすると拘束力
が弱くなり、偏心度を一定以下に小さくすると自縛する
。

即ち、遊星差動歯車装置は、いかなる歯車構成において
も大小の差はあれ増速方向に拘束力が発生するものであ
る。

しかし、同じ拘束トルクの発生においても増速方向の回
転力により強く感じたり、弱く感じたりする。

そして、固定メンバー歯車１．１１同志、出力メンバー
の歯車４．１４同志を直結して組合わせると、両歯車部
は、それぞれの弱い拘束力が合成して自動締まりし、負
荷による逆転を防止する。又、両歯車部の一方の拘束力
が大きく、他方の拘束力が極めて小さい場合には、大き
い方の拘束力により逆転を防止する。

次に、第２実施例の歯車構成を説明すると、円錐歯車は
歯巾中央断面の転位係数をゼロにして、圧力角α、度の
工具により、傾き角γ度で歯切りすると、歯巾中央断面
の軸直角圧力角α。度がαｏ＝ｔａｎ（ｔａｎαＣ°Ｃ
Ｏ８γ）になり、基円筒捩れ角β９度が β５＝±ｔａｎ　（ｔａｎγ“ｓｉｎαｏ）のインボリ
ュートへリコイド歯形の楔状の歯面になる。

そして、歯巾中央断面の転位係数を＋または−にして歯
切りすると、噛合い中心距離を増減して転位歯車に構成
する事ができる。

又、工具圧力角α。が２０〜２５度位の場合、γ勾１２
度前後にすると、捩れ角β８度が、噛合い歯車材の摩擦
角になり、無背隙圧着噛合いから、ばね１９圧をゼロに
操作すると、噛合い歯面が自然にずれて背隙噛合する。

しかし、せん断振動起動装置の強制振動により、噛合い
歯面が喰い込みがちになるので基円筒捩れ角β９度を摩
擦角より大きく構成すると、回転動力の制御が容易にな
る。

その際、背隙△Ｓｏの噛合いから、無背隙圧着噛合いす
る為の、−列の噛合い歯車における軸方になる。両歯車
部（１′、２′、３′、４′）、（１１′、１２′１３
′、］４）は、それぞれ二列の構成の為、固定軸７を２
△ζずらず必要がある。したがって、加圧ねじ１８をそ
れ以上ねじ込み、ばね１９圧を上げすると、軸７方向の
推力が増加し、円錐噛合い歯面圧が大きくなって拘束力
が増加する。

その際、円錐遊星歯車２′、３′、１２′、１３′は円
錐内歯歯車１′、４′、＋１１１４’とまたぎ歯厚上で
噛合い、中間の歯が浮いた状態に噛合い運動して歯元応
力を増加する。

次に、第３実施例の歯車構成を説明すると、出力歯車部
の歯数を、固定外歯歯車３１をＺ　ｓ　＋、出力外歯歯
車３４をＺ　３４、出力遊星歯車３２．３３をＺ　Ｈ２
、Ｚ３３にし、同遊星歯車３２．３３の歯数差をｚ３□
〉Ｚ８．にするとともに、両外歯歯車３１．３４より少
ない歯数構成にすると、同遊星歯車３２．３３は、ハン
マ一部３０．８′の打撃力Ｗと同じ右方向に増速比Ｉ７
３に従い公転運動し、同時に、出力外歯歯車３４が減速
比Ｙ　７．３−’／Ｉ　’１３に従い、同右方向に減速
運動する。

そして、運動歯車部１１’、１２′、１３へ１４′の歯
数構成を第２実施例と同様に構成する。したがって両歯
車部の遊星歯車３２．３３．１２（１３１は互に反対方
向に公転運動する。

しかし、出力歯車部の出力遊星歯車の歯数を固定、出力
、両外歯歯車より大きく構成すると、同遊星歯車は、打
撃力Ｗと反対方向に公転運動し、出力効率が悪化する。

但し、出力歯車部が内接噛合いの場合は、遊星歯車の方
の歯数が常に小さくなる。

又、同出力歯車部３１．３２．３３．３４の噛合い半径
を、固定外歯歯車３１をＲ３１、出力外歯歯車３４をＲ
３６、出力遊星歯車３２．３３をＲｊ２、Ｒｊ３にし、
増速方向の噛合い半径比Ｒ７３ Ｒ３２°　Ｒ３４ Ｒ３＋　　・　Ｒ３３ を第１実施例と同様の値に構成すると、増速方向に、弱
拘束に自動締まりする遊星差動歯車装置になる。又、連
動歯車部１１′、１２′、１３′、１４′を円錐歯車に
より構成して、加圧装置１８．１９により、無背隙圧着
噛合い操作する事は、第２実施例と同様である。

次に、第４実施例の歯車構成を説明すると、連動歯車部
の歯数を連動太陽歯車１１をＮ、２、Ｎ７３．二連遊星
歯車２９をＮ、９、高速出力外歯歯車３６をＮ　Ｉ　Ｇ
にし、両太陽歯車１１．１４の歯数差をＮ　＋　＋　＞
　Ｎ　ｔ　＋にするとともに、同遊星歯車１２．１３の
歯数を両太陽歯車１１．１４より多くして、二連遊星歯
車列２９．３６の歯数差をＮ２□〈Ｎ３６に構成すると
、連動遊星歯車１２．１３．２９は、左回りに自転しな
がら打撃力Ｗと反対の左方向に、増速比ＩＩ、に従い公
転運動し、同時に出力太陽歯車１４が、減速比ｙＮ従い
円錐出力内歯歯車４′と一体になり、右方向に減速運動
する。

したがって、連動遊星キャリヤ１５と高速出力外両歯車
３６間の減速比ｙＮ４は Ｎ１３・Ｎ、６ になり、二連遊星歯車列２９．３６の歯数差Ｎ２゜くＮ
３６を大きくすると、同遊星キャリヤ１５よりわずか減
速するだけで、同じ左方向に、高速に出力回転する。

しかし、歯数差を逆のＮ　２　＋１　＞　Ｎ　３ｇに構
成すると、出力太陽歯車１４と同じ右方向に低速に出力
回転し、出力トルクが大きくなる。

しかし左方向に、高速に出力回転する時の出力トルクは
小さく、高速出力軸３６′に大きな負荷が作用すると、
同軸３６′の出力回転速度が低下し、その分、出力太陽
歯車１４の右方向の回転力を増加する。したがって円錐
出力内歯歯車４′をバンドブレーキ２８により滑り制動
して、高速出力軸３６′の出力トルクを増加する構成で
ある。

次に、第５実施例の歯車構成について説明すると、出力
歯車部の歯数を、出力内歯歯車４をＺ２、遊星歯車２を
Ｚ２にすると、偏心遊星キャリヤ５５は、ハンマ一部３
０．８′の打撃力Ｗの右方向に、増速比＋、ａ Ｚ。

に従い回転し、同時に、ベロー５１により回り止めした
出力遊星歯車２が、同遊星キャリヤ５５の偏心運動によ
り、同右方向に首振り運動して公転する。

同時に出力内歯歯車４が減速比Ｙ　ｙ、　、−’　／　
ｌ　　７５に従い、同右方向に減速運動する。

又、運動歯車部の歯数を、出力太陽歯車１４をＮ１４、
連動内歯歯車５２をＮ５２にすると、偏心遊星キャリヤ
５３は、打撃力Ｗと反対の左方向に、増速比Ｎ、４ Ｎ　１４　　Ｎ　５２ に従い回転し、同時にベロー４１により回り止めした連
動内歯遊星歯車５２は、同遊星キャリヤ５３の偏心運動
により、同左方向に首振り運動して公転する。同時に出
力太陽歯車］４が減速比ＹＮＳに従い、出力内歯歯車４
と一体になり、右方向に減速運動する。

次に、本発明の作用を実施例について説明すると、電極
１６゜１．に通電した圧電体１６は、円周方向の左右に
振幅し、高周波のせん断振動を発生する。

この強制振動により、衝撃板１０が一体になり円周方向
に振幅し、右方向の振幅時（以下、加速振幅とする）に
、ハンマーピン３０が貫通孔８′の右面を打撃しく実施
例の図面はこの状態を示す）、左方向の振幅時（以下、
戻り振幅とする）に、ハンマ一部３０．８′の遊びによ
り貫通孔８′の左面を打撃する事なく、ショックアブソ
ーバ−２０により回り止めされ、同時に、その反発力に
より加速振幅力を増加して、フランジ部８を右方向に強
く打撃し、固定内歯歯車１と連動太陽歯車１１のそれぞ
れの噛合い点に、右方向の振動加速力ＦとＰが同時に発
生して振幅する。そして、戻り振幅時には、ショックア
ブソーバ−２０により緩衝して固定軸７を宙釣り状態に
回り止めする。これらの作用が、高周波振動する振幅ご
とに発生し、同時に、両歯車部（］、２．３．４）、（
１１，１２，１３，１４）が、それぞれの歯車系の固有
振動数で振動をを起こし、各噛合い歯面に動荷重が発生
して自動締まりの条件が変化し、歯車の噛合い運動のと
もなわないリング伝達成分が増加してトルク比を拡大し
、両逆星歯車（２，３）、（１２，１３）がそれぞれの
歯数比の方向に振幅しながら自転し、増速しで公転運動
すると同時に、減速運動により出力メンバーの歯車１．
４が一体になって、振動加速力Ｆ、Ｐの右方向に、外力
に逆らい出力回転して、回転動力を発生する。

通電を遮断すると、圧電体１６の振動が止まり、歯車系
の振幅も止まって、回転動力の発生を停止する。

次に、第２実施例の作用を説明すると、最近の超電導物
質は、液体窒素２５の冷却により臨界温度に達し、超電
導コイル２２に電流を流し、これを閉じると電気抵抗が
ゼロになって流れ続け、コイル２２の内部および周辺に
磁場エネルギーが発生して保存される。

本発明の超電導起動装置は、磁場エネルギーを応用する
ものであり、同コイル２２の電流が消費される事がなく
、せん断振動エネルギーを発生する。

これにより軟鉄棒２］が磁化し、両側に、超電導コイル
２２の鉄心２２′と反対の磁極が生じて、　超電棒磁石
２１になる。したがって電磁石のコイル２３に交流を通
電すると、超電棒磁石２１に偶力モーメントがサイクル
ごとに断続的に発生して、ハンマ一部３０．８′に強力
な打撃力Ｗが右方向に生じ、固定メンバーの円錐歯車１
′、１１′の噛合い点に、同右方向の振動加速力Ｆ、Ｐ
が、それぞれ発生し、第１実施例と同様に出力作用して
、回転動力を発生する。

その際、超電導の磁力には、他の磁力を排除するマイス
ナー効果があるので、電磁コイル２３を遮磁カバー２４
により覆う。

したがって、加圧装置１８．１９のばね１９圧をゼロに
し、各円錐歯車列を背隙噛合いにした状態では、第１実
施例と同様に出力作用して回転動力を発生する。

しかし加圧操作して、各円錐歯車列を無背隙噛合いにし
、適当なばね１９圧にして圧着噛合いすると、同じ強さ
の振動加速力Ｆ、Ｐにより、背隙噛合い時より大きな回
転力が発生する。

すなわち、超電棒磁石２１の磁気モーメントＭ１、電磁
石２３の磁気モーメントＭ、の時、棒磁石２１に偶力モ
ーメントＭ　１２ ２Ｍ、　　・　Ｍ２ Ｍ　＋　２　＝　　　　　３ が、交流のサイクルごとに、断続的に、右方向に発生し
、この強制せん断振動により、ハンマ一部３０．８′に
強力な打撃力Ｗが発生し、ショックアブソーバ−２０に
より、宙釣り状態に回り止めした、固定メンバーの歯車
部にそれぞれの歯車系の係数励振型の振動が起こり、両
歯車部が共振して相互作用し、各歯車に角加速度が生じ
て出力作用し、回転動力を発生する。

、　その際、超電棒磁石２１により電磁石２３′にも、
同じ右方向の偶力モーメントＭ　２１ Ｍ１・Ｍ２ Ｍ　２１　＝ が発生するので、電磁石２３．２３′部をフレーム６に
固定装着して回り止めする。

両側方モーメントＭ　１２、Ｍ　２１は、両磁石２１．
２３間の距離ｒの三乗に逆比例する。したがってｒを小
さくし、そして電磁コイル２３の電圧を調節して超電棒
磁石２１の偶力モーメントＭ　１２を可変し、回転動力
を制御する事ができる。

又、冷却液２５が臨界温度以上に上昇しないかぎり、超
電棒磁石２１の磁気モーメントＭ１が変わらない為、常
時供給するエネルギーは、電磁コイル２３の電気エネル
ギーだけになり、可搬式に適すが、断熱箱から、自然に
吸熱するので、冷却液を補充する必要がある。

又、電磁コイル２３の通電を停止すると超電棒磁石２１
のせん断振動が止まり、回転動力の発生が停止する。し
かし、超電導コイル２３が臨界温度を保ち、超電導現象
が起きているかぎり、超電棒磁石２１は磁化されたまま
になり、吸引力が作用して停止状態を保つ。

次に、第３実施例の作用を説明すると、電磁石コイル２
３に交流を通電すると、永久棒磁石２７に右方向の偶力
モーメントＭ１が、交流のサイクルごとに断続して発生
し、ハンマ一部３０．８′に同右方向の打撃力Ｗが発生
し、固定メンバー歯車の噛合い点にＦ、Ｐが作用する。

同時に、連動歯車部の同遊星歯車１２′、１３′が振動
加速力Ｐにより左回りに自転し、同加速力Ｐと反対方向
に増速しで公転運動し、同時にこの公転運動により、出
力太陽歯車１４カ振動加速力Ｐの方向に減速運動して、
出力外歯歯車３４と一体になり右方向に出力回転する。

同時に、出力歯車部の出力遊星歯車３２．３３は、固定
外歯歯車３１の振動加速力Ｆと加速振幅により右回りに
自転して、同加速力Ｆの右方向に増速しで公転運動し、
同時に、この公転運動により、出力外歯歯車３４が加速
力Ｆの方向に減速運動して、出力太陽歯車１４と一体に
なり、同右方向に減速回転して回転動力を発生する。

同出力歯車部が、同じ外接噛合いの遊星差動歯車装置に
おいて、出力遊星歯車３２．３３の自転と、公転運動の
方向が連動歯車部と異なるのは、同遊星歯車３２．３３
の歯数が、固定、出力、両外歯歯車３１．３４より少な
く、慣性モーメントも小さいので、遅速運動の進み側に
なって自転すると同時に、拘束力により逆転が防止され
て、一方向回転する為である。

又、加圧装置１８．１９により、連動歯車部を圧着噛合
い操作する事は、第２実施例と同様である。

次に、第４実施例の作用を説明すると、この実施例は、
振動を発生する走行体、飛行体、または−２６＝ 場所に設置して回転動力を発生するものである。

すなわち、外部振動により、振動子３７が円周方向の左
右に振幅して、ハンマ一部３０．８′に右方向の打撃力
Ｗが生じ、この強制振動により、歯車系に係数励振型の
振動が発生して出力作用し、高速出力外歯歯車３６が連
動遊星キャリヤ１５に引きずられる様に左方向に高速に
出力回転して、回転動力を発生する。

その際、振動子３７は、偏心した重り３８が外部振動に
共振して円周方向に振幅し、加速振幅時には、シェイプ
ドクラッチ４０の片アングル面が滑り運動して、固定軸
７を外側に引っ張り、出力歯車部１′２′、３′、４′
の円錐歯面を圧着噛合いして拘束力を増加し、第２実施
例の場合と同様に増力作用し、戻り振幅時には、シェイ
プドクラッチ４０が直角歯面噛合いし、拘束力が減少し
た状態で戻り運動し、高速出力外歯歯車３６を戻りの左
方向に出力回転する。同時に、出力歯車部にも同様の拘
束力の変動が生ずるので、円錐出力内歯歯車４′を滑り
制動して、高速出力外歯歯車３６の出力回転を助ける。

そして円錐出力内歯歯車４′は減速運動により回転する
為トルクが大きく、また高速出力外歯歯車３６は増速運
動による公転トルクが出力回転になるのでトルクが小さ
い。

次に、第５実施例の作用を説明すると、圧電起動装置は
、通電によりせん断振動を発生し、ハンマ一部３０．８
′の右方向の打撃力Ｗにより歯車系に係数励振型の振動
が発生して出力作用し、出力内歯歯車４が打撃力Ｗの方
向に出力回転して回転動力を発生する。

その際、ベロー５１により回り止めされた出力遊星歯車
２は、固定軸７と一体になって円周方向に振幅し、加速
振幅時には、出力内歯歯車４との噛合い点を支点にして
左回りの自転力が作用し、偏心遊星キャリヤ５５を右方
向に増速しで回転する。

そしてベロー５１により回り止めされた同遊星歯車２は
、偏心距離、すなわち噛合い中心距離にしたがい首振り
運動して右方向に公転し、同時に、減速運動により出力
内歯歯車４を同右方向に出力回転して、回転動力を発生
する。

又、連動歯車部の連動内歯遊星歯車５２は、出力太陽歯
車１４より慣性モーメントが大きいため遅れ側になって
円周方向に振幅し、これにベロー４１を介して固定軸７
の戻り振幅が作用して、出力太陽歯車１４との噛合い点
を支点にして左回りの自転力が作用し、偏心遊星キャリ
ヤ５３を左方向に増速しで回転する。したがってベロー
４１により回り止めされた同遊星歯車５２は、偏心距離
に従い首振り運動して左方向に公転し、同時に、減速運
動により出力太陽歯車１４を右方向に、出力内歯歯車４
と一体に出力回転して、回転動力を発生する。

次に、本発明の作用原理について説明すると、起動装置
に強制せん断振動を発生させると、ハンマ一部３０．８
′に一方向の打撃力Ｗが発生し、固定軸７により直結し
た固定メンバー歯車のそれぞれの噛合い点に打撃力Ｗと
同方向の振動加速力Ｆ１Ｐが発生し同時に円周方向に振
幅する。この打撃により、同時に歯車系に係数励振型の
振動が発生し、出力、連動、両歯車部の相互作用により
、歯車列に「力のモーメント」（＝慣性モーメント×角
加速度）が発生して回転動力が生じる。

歯車、すなわち回転物体は、「力のモーメント」が作用
しないと、角運動量（＝慣性モーメント×角速度）が一
定になり、回転速度が変化しても出力作用したことには
ならない。また噛合い中の歯車の質量を途中で変える事
ができないので、歯車装置自体が回転動力を発生するに
は、角加速度が発生する新たな特性が必要になる。

即ち、噛合っている大小の歯車は、それぞれの慣性モー
メントに逆比して円周方向に相対運動し、振動を発生す
る。そして互の振幅速度が異なるため、噛合い歯面が過
渡応答して、噛合い歯面に動荷重が発生し、歯車系の固
有振動数域の共振点で大きくなる。そして固有振動数は
、噛合い歯面の合成こわさと作用線上の等画質量の相乗
積になり、歯元応力の変動周波数と一致し、高い周波数
になる。

又、歯車系の振動は、歯のこわさが変化する係数励振型
の振動系の為、起動装置の振動加速度が半分またはそれ
以下になった場合でも共振し、又、出力、連動、両歯車
部の振動数が異なった場合でも共振して相互作用し、噛
合い歯面に大きな動荷重が発生する。そして動荷重の発
生率（動荷重率）は、歯元応力の変動振幅が大きくなる
に従い増加し、２００％になる場合がある。共振点以上
では、−定値に達して収斂し、振幅力は振動加速力Ｆ、
Ｐにやや比例して増加する。

又、歯車系の振動により、噛合っている大小歯車に発生
する円周方向の相対運動は、一方の歯車から見ると遅速
運動であり、慣性モーメントの大きい方が遅れ側になり
、小さい方の歯車が進み側になって噛合い運動し、それ
が遊星差動歯車装置の場合には、小さい方が進み側にな
って自転すると同時に拘束力により逆転が防止されて一
方向回転する。

又、遊星差動歯車装置は、−次に高減速する歯車構成の
為、噛合っている大小歯車の慣性モーメントの差が大き
く、共振しやすい性質がある。そして同歯車装置は、歯
車の噛合い運動による伝達成分（以下、歯車伝達成分と
する）の外に、歯車列全体が糊付は状態に、一体になっ
て円周方向に運動して伝達する、歯車の噛合い運動のと
もなわないリンク伝達成分があり、打撃振動を加えた瞬
間、リンク伝達成分が増加してトルク比を拡大し、伝達
効率が瞬時に向上して自動締まりの条件を変化する。

しかし、−組の遊星差動歯車装置では、打撃振動により
、瞬間トルク比を拡大するが蓄力なしには出力回転する
事ができず、歯車装置が独自に回転動力を発生する事が
できない。

しかし、複数の遊星差動歯車装置を、固定メンバー同志
、そして出力メンバー同志を直結して組合わせて、固定
メンバーに一方向のせん断振動加速力を加えると、各歯
列に角加速度が発生して「力のモーメント」が作用し、
歯車装置自体が回転動力を発生する新たな特性を発揮す
る。

この新たな特性を発揮する際の、各歯車の動きを、第４
実施例について説明すると、中を見やすくする為に、フ
レーム６の一部を欠き取り、振動子３７の重り３８部を
手の平で連結して右方向に打つと慣性モーメントの大き
い連動遊星歯車１２．１３．２９が、円周方向の左右に
遅い速度で振幅しながら打撃ごとに左回りに加速して自
転し、同時に、左方向に断続的に加速して公転運動する
様子を見る事ができる。同時に、慣性モーメントの小さ
い出力遊星歯車２．３が、円周方向の左右に早い速度で
振幅しながら左回りに自転して、打撃ごとに加速して右
方向に断続的に公転運動する様子を見る事ができる。そ
の際、バンドブレーキ２８を開放して打撃すると、円錐
出力内歯歯車４が出力太陽歯車１４と一体になって、振
幅しながら右方向に回転する。これは滑り制動した場合
も同様であり、高速出力外歯歯車３６は連動遊星キャリ
ヤ１５と一緒に左方向に速い速度で回転する。そして、
連動遊星歯車１３．１４．２９は慣性モーメントが特に
大きい構成の為に、打撃サイクルが遅いにもかかわらず
、連続して回転する。

又、金属ハンマー、又は、ゴムハンマーにより打撃した
場合も同様の出力作用する。

又、第４実施例の連動遊星歯車１２．１３．２９を取り
外し、ばね】９圧をゼロにして重り３８部を打撃すると
、出力歯車部１′、２′、３′、４′は、バンドブレー
キ２８を開放した場合には固定軸７と一体になって円周
方向の左右に振幅し、滑り制動した場合には遊星歯車２
′、３′が円周方向の左右に公転振幅して中立を保つ。

そして加圧装置１８．１９により加圧すると、滑り制動
して打撃した場合にも一体になって左右に振幅し、中立
を保つ。

又、出力遊星歯車２′、３′取り外し、上記同様打撃す
ると、連動歯車部１１．１２．１３．１４は固定軸７と
一緒に左右に振幅すると同時に、連動遊星歯車１２．１
３．２９が両太陽歯車１１．１４との噛合い歯面で反発
し合い、不規則に振幅して中立を保つ。

本発明のギヤ原動機は、上記の様に、−組の遊星差動歯
車装置だけでは回転動力を発生する事ができない。しか
し弱拘束に自動締まりする遊星差動歯車装置を、複数、
固定メンバー同志、そして出力メンバー同志を直結し、
起動装置を組合わせて、固定メンバーに一方向のせん断
振動加速力を同時に加えると、歯車列に角加速度が発生
して「力のモーメント」が作用し、外力に逆らい出力回
転して回転動力を発生する。

その際、振動加速力Ｆ、Ｐにより、両歯車部の遊星歯車
が、それぞれの歯数比の方向に加速して公転運動すると
同時に、その公転トルクτ６２、ＴＩにより減速運動し
て出力メンバーの歯車を加速力Ｆ、Ｐの方向に減速回転
して出力する。

すなわち、角加速度は、増速運動にかかわらず、減速運
動においても発生するものであり、したがって、出力メ
ンバーの減速運動に角加速度が、発生し、外力に逆らい
出力回転して、回転動力を発生する。

次に、第１実施例により、公転トルクについて説明する
と、出力歯車部は、固定内歯車１の振動加速力Ｆにより
、出力遊星歯車２．３に、増速方向の公転トルクＴ、／
。

が、加速力Ｆの方向に生じ、同じ歯数構成においても、
増速方向の噛合い半径比Ｒ２と、遊星歯車２．３に発生
する自転拘束トルク比に、（自転トルクＴ、７と拘束ト
ルクｒｓｚの比）により変化する。

又、連動歯車部は、連動太陽歯車１１の振動加速力Ｐに
より、連動遊星歯車１２．１３に増速方向の公転トルク
で、Ｎ が、加速力Ｐと反対方向に生じ、増速方向の噛合い半径
比ｒＮと、遊星歯車１２．１３に発生する自転拘束トル
ク比ＫＮ（自転トルつて、Ｎと拘束トルクＴＳＮの比）
により変化する。

したがって、加速振幅時の打撃振動により、自転拘束ト
ルク比に、・ＫＮが、瞬間、変化して、公転トルクｒｄ
　Ｚ、ＬＮを増加し、加速して、角加速度が発生する。

この作用が高い周波数の振幅ごとに起こり、連続して出
力回転する。

即ち、複式の遊星差動歯車装置は、並設した左右の歯車
列の反対歯面で噛合い、それぞれの作用線が交差する。

したがって同時噛合いした遊星歯車は、またぎ歯厚上で
噛合い、噛合い歯面の極めて小さい滑りと転がり抵抗が
、またぎ歯厚長さの両端に作用して拘束力が生じる。

その際、左右の噛合い半径に作用する接線力は、歯筋上
に作用する偶力となって遊星軸受と遊星キャリヤにより
、回り止めされ、反対歯面に作用する作用、反作用の釣
合いにより打ち消され、残る回転力が、またぎ歯厚長さ
の両端に作用する極めて小さい噛合い抵抗により、大き
な拘束トルクＴＳＺＮ　ＴＳＮとなって遊星歯車に作用
する。すなわち拘束トルクは、またぎ歯厚長さを底辺に
した二等辺三角形の頂点をなす遊星歯車の軸心に作用す
るため、小さい噛合い抵抗により大きな自転力を拘束す
る。

そして、自転トルクＴ、７、Ｔｏと、拘束トルクＴｓｙ
、ＴＳＮは、同じ噛合い歯面で同時に発生し、そして同
じ噛合い歯面に発生する動荷重により、瞬時に変化して
、歯車列の伝達成分を可変して出力作用する。

即ち、遊星差動歯車装置には、固定メンバーと噛合う歯
車列（これを遊星歯車列と言う）と、固定メンバーに対
して差動運動する出力メンバーと噛合う歯車列（これを
差動歯車列と言う）の組合せからなりたっており、噛合
い歯面の動荷重の発生により、後者の差動運動の伝達成
分が変化して出力作用するものである。

単式の歯車列からなる２ギヤ遊星差動歯車装置にも、遊
星歯車列と差動歯車列の二つの伝達成分があり、偏心距
離を小さくすると後者の伝達成分が大きくなり、拘束力
が増加する。

したがって、本発明のギヤ原動機は、遊星歯車列の固定
メンバー同志を直結し、そして差動歯車列の出力メンバ
ー同志を直結し、それぞれの歯車列を複数化するもので
ある。その構成により、遊星歯車列、差動歯車列のそれ
ぞれのメンバーに作用、反作用力が生じ、角加速度が発
生して出力作用する。

したがって、差動歯車列の出力歯車と出力太陽歯車が一
体になって出力回転する様に、後者の出力トルクＴＮは
前者の出力トルクＴ１．に比べて小さいものであるが、
前者に「力のモーメント」となって作用し、合成出力ト
ルクＴ。（−Ｔ、、＋ＴＮ）になって回転動力を発生す
るものである。

又、実施例の歯数比を変えた場合の作用について説明す
ると、出力歯車部の左右歯車列の歯数差を左右入替えた
歯車構成にすると、回転動力の発生が悪化する。

すなわち、出力遊星歯車の歯数差をｚ２〈Ｚ３、または
Ｚ′２　＜　Ｚ′Ｐ、Ｚ３２くＺ３３にすると、同遊星
歯車は加速力Ｆと反対方向に公転運動する。しかし出力
歯車は、いずれの場合にも加速力Ｆの方向に出力回転す
る為、加速力Ｆと公転運動の「力のモーメント」が反対
方向に作用して打消し合い出力効率が低下する。

又、運動歯車部の、両太陽歯車の歯数差をＮ１、〈Ｎ１
４．１１′＜１４’、Ｎ　ｓ　＋　＜　Ｎ　ｓ　４にす
ると、回転動力の発生が、上記以上に極度に悪化する。

すなわち連動遊星歯車側の慣性モーメントが大きい為に
、右方向の振動加速力Ｐに右回りの自転力が反発しなが
ら、回転して同右方向に公転運動し、自転力と加速力Ｐ
の「力のモーメント」が反対方向に作用する為、公転ト
ルクｒｄＮの発生度合が小さく、したがって出力トルク
ＴＮが極度に低下する。

以上の路側から明らかな様に、本発明のギヤ原動機は、
断続的に作用する打撃振動の瞬間ごとに、遊星歯車の自
転拘束トルク比に７、ＫＮが変動して出力作用する。極
微的には、加速振幅時に自転トルクＴ９２、Ｔいが増加
し、歯数比の方向に自転してＴａ７、Ｔ　ｄ　Ｎ公転ト
ルクが発生し、戻り振幅時に拘束トルク’ｒｓ　ｙ、、
ｒｓＮの方が大きくなって遊星歯車の逆転を防止する。

その際、加速振幅時にリンク伝達成分が増加し、トルク
比を拡大して外力に逆らい出力回転し、その外力による
逆転が拘束トルクにより防止して一方向に増力回転する
。これらの各作用が高い振動数の振幅ごとに起こって回
転動力を発生する。

その際、出力歯車部は、大きな出力トルクＴ７を発生す
ると同時に大きな負荷逆転を防止する側になり、連動歯
車部は、発生する出力トルクＴＮが小さいものであるが
、連動遊星歯車の慣性モーメントが両太陽歯車より大き
い為に、出力歯車部の出力トルクＴ７の反力側になって
相互作用し、［力のモーメントｊが生じて回転動力を発
生する。

そして出力メンバーが直結した両歯車は、必らず打撃力
Ｗの方向、すなわち振動加速力Ｆ、Ｐの方向に出力回転
する。

もし、戻り振幅の方向にも同じ強さの打撃力が作用する
と、各歯車は左右に振幅するだけで中立を保ち、出力回
転する事ができない。しかしショックアブソーバ−によ
り緩衝して回り止めしても、戻り振幅方向にもわずかな
加速力が発生するものであり、拘束力により打ち消され
て逆転が防止され、一方向に出力回転する。

又、−組の遊星差動歯車装置だけでは、歯車系の振動に
よりトルク比が拡大作用しても、反力が発生しないので
、歯車列が左右に振幅して中立を保ち、回転動力を発生
する事ができない。

本発明のギヤ原動機は、自然の振動エネルギーを衝撃板
または固定軸に作用させて強制振動し、回転エネルギー
に変換して、回転動力を発生する事ができる。

又、本発明の超電導起動装置は、−旦、超電導現象を起
こすと、常時供給する少ない電気、太陽エネルギーによ
り出力回転し、冷却液を時たま補充して臨界温度を保ち
、連続し回転動力を発生する事ができ、まさにギヤエン
ジンと称し得るものである。

又、固定歯車を直接圧電材により構成して振動加速力Ｆ
、Ｐを発生し、小型化して回転動力を発生する事ができ
る。

又、圧電体の面にガリウム−砒素等の光電変換物質を積
層して、光電変換によりせん断振動を発生し、太陽光エ
ネルギーにより直接回転動力を発生する事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１実施例の正断面図、 第２図は、フレームの一部を切つ欠き、圧電起動装置部
を示す第１図の右側面図、 第３図は、第２実施例の正断面図、・ 第４図は、フレームの一部を切つ欠き、超電導起動装置
部を示す第３図の右側面図、 第５図は、第３実施例の正断面図、 第６図は、第５図の右側面図、 第７図は、第４実施例の正断面図、 第８図は、第４実施例の右側面図、 第９図は、第５実施例の正断面図、 第１０図は、フレームの一部を切っ欠き、起動装置部を
示す第５実施例の右側面図である。 １固定内歯歯車　　１′円錐固定内歯歯車３０ハンマー
ピン２出力遊星歯車　　２′円錐遊星歯車　　３１固定
外歯歯車３出力遊星歯車　　３′円錐遊星歯車　　３２
出力遊星歯車４出力内歯歯車　　４′円錐出力内歯歯車
３３出力遊星歯車５出力遊星キャリヤ１１′円錐連動太
陽歯車３４出力外歯歯車６フレーム　　　　１２′円錐
連動遊星歯車３５出力遊星キャリヤ７固定軸　　　　　
１３朽錐連動遊星歯車３６高速出力外歯歯車８フランジ
部　　　１４′円錐出力太陽歯車３６′高速出力軸８′
貫通孔　　　　　２０シヨツクアブソー３７振動子バー ９出力軸　　　　　２１超電棒磁石　　　３８重り１０
？ｋｉ撃板　　　　　２２超電導コイル　　３９カラ〜
１１連動太陽歯車　　２２歓心　　　　　　４０片アン
グルシェイプドクラッチ １２連動遊星歯車　　２３電磁コイル １３連動遊星歯車　　２３′電磁石　　　　　４１ベロ
ー１４出力太陽歯車　　２４遮磁カバー　　　５１ベロ
ー］５連動遊星キヤリヤ２５冷却液　　　　　５２連動
内歯遊星歯車　　−・１６圧電体　　　　　２６断熱箱
　　　　　５３偏心遊星キャリヤ＋６．、ｂ電極　　　
　　２７永久棒磁石　　　５５偏心遊星キャリヤ１７絶
縁体　　　　　２８バンドブレーキ１８加圧ねじ　　　
　２９三連遊星歯車１９ばね

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の遊星差動歯車装置を固定メンバーの歯車同志
   そして出力メンバーの歯車同志を直結して組合わせ出力
   歯車部と連動歯車部を構成し、出力歯車部は固定メンバ
   ーの一方の歯車と出力メンバーの一方の歯車または出力
   遊星歯車により弱拘束に自動締まりする遊星差動歯車装
   置を構成し、連動歯車部は固定メンバーの他方の連動歯
   車と出力メンバーの他方の歯車または連動遊星歯車によ
   り弱拘束に自動締まりする遊星差動歯車装置を構成し、
   両歯車部の固定メンバーの歯車同志をフレームに回り止
   めした固定軸により直結するとともにせん断振動起道装
   置を装着し、起動装置の強制振動により歯車系に係数励
   振型の振動が発生して歯車列に力のモーメントが作用し
   、回転動力を発生するギヤ原動機。 ２、第一項記載の特許請求範囲ギヤ原動機クレームの、
   固定歯車部および出力歯車部の一方または両方を円錐歯
   車列に構成し、加圧装置により軸方向に押圧して圧着噛
   合いし、出力を調節するギヤ原動機。 ３　第一項記載の特許請求範囲ギヤ原動機クレームの、
   超伝導磁石の磁軸延長上に、揺動可能に固定軸に軸架し
   た超伝棒磁石とフレームに固定した電磁石を、固定軸心
   において互の磁軸が直角になるよう構成した超伝導起動
   装置を備えたギヤエンジン。