JPH06323389A - 直線運動機構 - Google Patents
直線運動機構Info
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- JPH06323389A JPH06323389A JP5028328A JP2832893A JPH06323389A JP H06323389 A JPH06323389 A JP H06323389A JP 5028328 A JP5028328 A JP 5028328A JP 2832893 A JP2832893 A JP 2832893A JP H06323389 A JPH06323389 A JP H06323389A
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- JP
- Japan
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- rack
- sliding
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- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims description 23
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001141 propulsive effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
- F16H25/02—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms the movements of two or more independently moving members being combined into a single movement
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H19/00—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion
- F16H19/02—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion
- F16H19/04—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising a rack
- F16H19/043—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising a rack for converting reciprocating movement in a continuous rotary movement or vice versa, e.g. by opposite racks engaging intermittently for a part of the stroke
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】小型で推力の大きい直線運動機構を提供するこ
とを目的とする。 【構成】本発明は、曲面を有する歯形を所定ピッチで配
列したラックと、前記歯形のピッチと同一のピッチで滑
動方向に並ぶ少なくとも2個を1組として前記ラック上
を滑動する少なくとも3組の滑動体と、入力軸の回転に
同期して回転する複数の回転部材とを備え、前記回転部
材の数を前記滑動体の組と同数とするとともに、各回転
部材の回転軸を上記ラックと直交する方向の軸とし、且
つ、各回転部材間の回転運動に所定の位相差をつけ、更
に、各回転部材に前記滑動体の1組を取り付けて構成し
たことを特徴するものである。
とを目的とする。 【構成】本発明は、曲面を有する歯形を所定ピッチで配
列したラックと、前記歯形のピッチと同一のピッチで滑
動方向に並ぶ少なくとも2個を1組として前記ラック上
を滑動する少なくとも3組の滑動体と、入力軸の回転に
同期して回転する複数の回転部材とを備え、前記回転部
材の数を前記滑動体の組と同数とするとともに、各回転
部材の回転軸を上記ラックと直交する方向の軸とし、且
つ、各回転部材間の回転運動に所定の位相差をつけ、更
に、各回転部材に前記滑動体の1組を取り付けて構成し
たことを特徴するものである。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回転運動を直線運動に
変換する直線運動機構に関する。
変換する直線運動機構に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、回転運動を直線運動に変換する
直線運動機構は、基本的な機械要素の1つとして多用さ
れるが、例えば、工作機械の送り機構等では、機械全体
の小型化要求に対応できる構成の簡素な直線運動機構が
求められる。従来の直線運動機構の代表の1つは、例え
ば、図6に示すラック・ピニオン機構である。ピニオン
1を回転させると、このピニオン1に噛み合うラック2
が軸方向に移動する。また、図7に示すピン・ラック機
構も代表で、この機構では、ラック3とこのラック3に
噛み合うピン歯車4との間で運動方向の変換がなされ
る。
直線運動機構は、基本的な機械要素の1つとして多用さ
れるが、例えば、工作機械の送り機構等では、機械全体
の小型化要求に対応できる構成の簡素な直線運動機構が
求められる。従来の直線運動機構の代表の1つは、例え
ば、図6に示すラック・ピニオン機構である。ピニオン
1を回転させると、このピニオン1に噛み合うラック2
が軸方向に移動する。また、図7に示すピン・ラック機
構も代表で、この機構では、ラック3とこのラック3に
噛み合うピン歯車4との間で運動方向の変換がなされ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の直線運動機構にあっては、入力側部材、例え
ばピニオン1やピン歯車4の回転を別設の減速機によっ
て減速する構成となっていたため、直線運動機構が大型
化するという問題点があった。また、ピニオン1とラッ
ク2の噛み合い歯数、又は、ラック3とピン歯車4の噛
み合い歯数が「1」又は「2」程度と少ないため、所定
のラック推力を発揮させるためには、それぞれの歯幅を
大きくして一定の歯面圧に耐え得るようにしなければな
らず、やはり、直線運動機構の大型化を招いていた。 [目的]そこで、本発明は、小型で推力の大きい直線運
動機構を提供することを目的とする。
うな従来の直線運動機構にあっては、入力側部材、例え
ばピニオン1やピン歯車4の回転を別設の減速機によっ
て減速する構成となっていたため、直線運動機構が大型
化するという問題点があった。また、ピニオン1とラッ
ク2の噛み合い歯数、又は、ラック3とピン歯車4の噛
み合い歯数が「1」又は「2」程度と少ないため、所定
のラック推力を発揮させるためには、それぞれの歯幅を
大きくして一定の歯面圧に耐え得るようにしなければな
らず、やはり、直線運動機構の大型化を招いていた。 [目的]そこで、本発明は、小型で推力の大きい直線運
動機構を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的達成
のため、曲面を有する歯形を所定ピッチで配列したラッ
クと、前記歯形のピッチと同一のピッチで滑動方向に並
ぶ少なくとも2個を1組として前記ラック上を滑動する
少なくとも3組の滑動体と、入力軸の回転に同期して回
転する複数の回転部材とを備え、前記回転部材の数を前
記滑動体の組と同数とするとともに、各回転部材の回転
軸を上記ラックと直交する方向の軸とし、且つ、各回転
部材間の回転運動に所定の位相差をつけ、更に、各回転
部材に前記滑動体の1組を取り付けて構成したことを特
徴するものである。
のため、曲面を有する歯形を所定ピッチで配列したラッ
クと、前記歯形のピッチと同一のピッチで滑動方向に並
ぶ少なくとも2個を1組として前記ラック上を滑動する
少なくとも3組の滑動体と、入力軸の回転に同期して回
転する複数の回転部材とを備え、前記回転部材の数を前
記滑動体の組と同数とするとともに、各回転部材の回転
軸を上記ラックと直交する方向の軸とし、且つ、各回転
部材間の回転運動に所定の位相差をつけ、更に、各回転
部材に前記滑動体の1組を取り付けて構成したことを特
徴するものである。
【0005】
【作用】本発明では、滑動体と歯形との係合が、滑動体
の組ごとに所定の位相差をもって行われ、入力軸の1回
転中に、少なくとも1組の滑動体でラックが押動され
る。従って、入力軸の回転運動をラックの直線運動に円
滑に変換できるとともに、1組中の滑動体の数を増やす
だけで大きな推進力を容易に得ることができる。
の組ごとに所定の位相差をもって行われ、入力軸の1回
転中に、少なくとも1組の滑動体でラックが押動され
る。従って、入力軸の回転運動をラックの直線運動に円
滑に変換できるとともに、1組中の滑動体の数を増やす
だけで大きな推進力を容易に得ることができる。
【0006】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
1〜図5は本発明の一実施例を示す図である。まず、構
成を説明する。図1〜図3において、11は直線状のラ
ックである。このラック11の表面には、一定のピッチ
Pで繰り返す所定形状の歯形T1 が形成されており、こ
の歯形T1 は、トロコイド曲線(図4参照)やサイクロ
イド曲線(波形)のように曲面を有する形状を有してい
る。
1〜図5は本発明の一実施例を示す図である。まず、構
成を説明する。図1〜図3において、11は直線状のラ
ックである。このラック11の表面には、一定のピッチ
Pで繰り返す所定形状の歯形T1 が形成されており、こ
の歯形T1 は、トロコイド曲線(図4参照)やサイクロ
イド曲線(波形)のように曲面を有する形状を有してい
る。
【0007】12(図では12A〜12Cの3個)は発
明の要旨に記載の回転部材に相当するプレート部材であ
り、プレート部材12A〜12Cには、ラック11の歯
形T 1 と同一ピッチの滑動体T2 が形成され、この滑動
体T2 は、図では半径Rの円弧状に形成されているが、
原理的には必ずしもこれに限定されない。変換運動の円
滑さを求めなければ、単なる突起であってもよい。
明の要旨に記載の回転部材に相当するプレート部材であ
り、プレート部材12A〜12Cには、ラック11の歯
形T 1 と同一ピッチの滑動体T2 が形成され、この滑動
体T2 は、図では半径Rの円弧状に形成されているが、
原理的には必ずしもこれに限定されない。変換運動の円
滑さを求めなければ、単なる突起であってもよい。
【0008】なお、図ではプレート部材毎に4個の滑動
体T2 を形成しているが、これに限るものではない。実
際の個数は要求推力によって決まり、少なくとも2個以
上あればよい。なお、13はラック11とケース14と
の間に介在する多数のボールである。ボール13はラッ
ク11の両側面に形成された溝11aに係合しながら、
ケース14の底部14aに形成された通路14bを通っ
て循環するようになっており、ケース14とラック11
との相対的な運動がラック11の長手方向に沿って円滑
に許容されるようになっている。
体T2 を形成しているが、これに限るものではない。実
際の個数は要求推力によって決まり、少なくとも2個以
上あればよい。なお、13はラック11とケース14と
の間に介在する多数のボールである。ボール13はラッ
ク11の両側面に形成された溝11aに係合しながら、
ケース14の底部14aに形成された通路14bを通っ
て循環するようになっており、ケース14とラック11
との相対的な運動がラック11の長手方向に沿って円滑
に許容されるようになっている。
【0009】プレート部材12A〜12Cは、滑動体T
2 をラック11の歯形T1 に当接させるよう、一対のク
ランク軸15A、15Bのそれぞれの偏心カム部(代表
して15a〜15c)によって支持されており、クラン
ク軸15A、15Bは各一対の軸受19、20を介して
ケース14に回転自在に支持されている。ここに、偏心
カム部15a〜15cは等角度間隔で偏心しており、例
えば、クランク軸あたりの偏心カム部の数、言い替えれ
ばプレート部材の枚数が3枚であれば、360°÷3枚
=120°ごと、すなわち、偏心カム15aの偏心方向
をx°とすると、例えば、偏心カム15bの偏心方向は
x+120°、偏心カム15cの偏心方向はx+240
°となる。
2 をラック11の歯形T1 に当接させるよう、一対のク
ランク軸15A、15Bのそれぞれの偏心カム部(代表
して15a〜15c)によって支持されており、クラン
ク軸15A、15Bは各一対の軸受19、20を介して
ケース14に回転自在に支持されている。ここに、偏心
カム部15a〜15cは等角度間隔で偏心しており、例
えば、クランク軸あたりの偏心カム部の数、言い替えれ
ばプレート部材の枚数が3枚であれば、360°÷3枚
=120°ごと、すなわち、偏心カム15aの偏心方向
をx°とすると、例えば、偏心カム15bの偏心方向は
x+120°、偏心カム15cの偏心方向はx+240
°となる。
【0010】従って、クランク軸15A、15Bの一端
側に連結された歯車16A、16Bを回転させると、3
枚のプレート部材12A〜12Cは、偏心カム部15a
〜15cの偏心方向によって決まる所定の位相差(ここ
では120°)を保ちながら揺動クランク運動すること
になる。なお、17は歯車16A、16Bに噛合する入
力歯車であり、この入力歯車17は入力軸18を介して
ケース14外部の回転動力源(例えば電動モータや油圧
モータ等)に連結されている。
側に連結された歯車16A、16Bを回転させると、3
枚のプレート部材12A〜12Cは、偏心カム部15a
〜15cの偏心方向によって決まる所定の位相差(ここ
では120°)を保ちながら揺動クランク運動すること
になる。なお、17は歯車16A、16Bに噛合する入
力歯車であり、この入力歯車17は入力軸18を介して
ケース14外部の回転動力源(例えば電動モータや油圧
モータ等)に連結されている。
【0011】また、21、22、23はプレート部材1
2とクランク軸15A、15Bの偏心カム部15a、1
5b、15cとの間に介装されたニードル軸受、24は
歯車16A、16Bをクランク軸15A、15Bに固定
するキー、25はケース14の底部14aを固定するボ
ルト、26はケース14の蓋部14cを固定するピン、
27、28は軸受19、20を介してケース14とクラ
ンク軸15A、15Bの軸方向のずれを規制するそれぞ
れ複数の止め輪、29はラック11の移動端を決定する
ストッパである。
2とクランク軸15A、15Bの偏心カム部15a、1
5b、15cとの間に介装されたニードル軸受、24は
歯車16A、16Bをクランク軸15A、15Bに固定
するキー、25はケース14の底部14aを固定するボ
ルト、26はケース14の蓋部14cを固定するピン、
27、28は軸受19、20を介してケース14とクラ
ンク軸15A、15Bの軸方向のずれを規制するそれぞ
れ複数の止め輪、29はラック11の移動端を決定する
ストッパである。
【0012】次に、作用を説明する。入力軸18の回転
に伴って入力歯車17が回転すると、この入力歯車17
と噛合する歯車16A、16Bが同一の方向に回転し、
クランク軸15A、15Bが同回転方向に駆動されるた
め、複数のプレート部材12A〜12Cが所定の位相差
(ここでは120°)を保って揺動クランク運動を開始
する。
に伴って入力歯車17が回転すると、この入力歯車17
と噛合する歯車16A、16Bが同一の方向に回転し、
クランク軸15A、15Bが同回転方向に駆動されるた
め、複数のプレート部材12A〜12Cが所定の位相差
(ここでは120°)を保って揺動クランク運動を開始
する。
【0013】図5(a)〜(c)は、クランク運動中の
プレート部材12A〜12Cの滑動体T2 とラック11
の歯形T1 との対応関係図である。ここでは、任意の1
枚のプレート部材12i(iはA〜C)の1つの滑動体
T2 を図示している。今、そのプレート部材12iのク
ランク運動中における例えば0°、90°および180
°の各位置の対応関係を見ると、仮に0°のときに滑動
体T2 が歯形T1 の頂点に位置していれば、90°では
滑動体T2 は歯形T1 の下り斜面に位置し、さらに18
0°では歯形T1 の谷底に位置することになり、滑動体
T2 が歯形T1の下り斜面に位置しているときに、ラッ
ク11を矢印X方向に押すための推力が生まれる。
プレート部材12A〜12Cの滑動体T2 とラック11
の歯形T1 との対応関係図である。ここでは、任意の1
枚のプレート部材12i(iはA〜C)の1つの滑動体
T2 を図示している。今、そのプレート部材12iのク
ランク運動中における例えば0°、90°および180
°の各位置の対応関係を見ると、仮に0°のときに滑動
体T2 が歯形T1 の頂点に位置していれば、90°では
滑動体T2 は歯形T1 の下り斜面に位置し、さらに18
0°では歯形T1 の谷底に位置することになり、滑動体
T2 が歯形T1の下り斜面に位置しているときに、ラッ
ク11を矢印X方向に押すための推力が生まれる。
【0014】従って、本実施例では、クランク軸15
A、15Bが一回転する間に、ラック11が歯形T1 お
よび滑動体T2 の1ピッチ分だけ移動するから、入力軸
18の回転運動がラック11の直線運動(矢印X方向ま
たは反矢印X方向)に変換される。また、入力軸18の
回転運動は、入力歯車17と歯車16Aおよび16Bの
間のギヤ比に応じて増・減速して伝えられるため、例え
ば別設の減速機構を不要にすることができる。
A、15Bが一回転する間に、ラック11が歯形T1 お
よび滑動体T2 の1ピッチ分だけ移動するから、入力軸
18の回転運動がラック11の直線運動(矢印X方向ま
たは反矢印X方向)に変換される。また、入力軸18の
回転運動は、入力歯車17と歯車16Aおよび16Bの
間のギヤ比に応じて増・減速して伝えられるため、例え
ば別設の減速機構を不要にすることができる。
【0015】さらに、プレート部材12A〜12Cごと
の複数の滑動体T2 でラック11を押圧するので、プレ
ート部材あたりの滑動体T2 の数を増やすことにより、
歯面圧を小さくして大きな推力を容易に発生でき、小型
で強力な直線運動機構を実現できる。なお、本実施例で
は、プレート部材の枚数を3枚としているが、これに限
るものではない。要は、クランク軸15A、15Bの1
回転中に何れか1つのプレート部材の滑動体がラックに
形成された歯形の下り斜面に位置するような位相差を与
えることのできる枚数(少なくとも3枚)であればよ
い。
の複数の滑動体T2 でラック11を押圧するので、プレ
ート部材あたりの滑動体T2 の数を増やすことにより、
歯面圧を小さくして大きな推力を容易に発生でき、小型
で強力な直線運動機構を実現できる。なお、本実施例で
は、プレート部材の枚数を3枚としているが、これに限
るものではない。要は、クランク軸15A、15Bの1
回転中に何れか1つのプレート部材の滑動体がラックに
形成された歯形の下り斜面に位置するような位相差を与
えることのできる枚数(少なくとも3枚)であればよ
い。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、以上のように構成した
ので、入力軸の1回転中に少なくとも1組の滑動体によ
ってラックを押動することができ、滑動体の数に応じた
大きな推進力を得ることができる。従って、小型でも充
分な推力を発揮できる新規な直線運動機構を実現でき
る。
ので、入力軸の1回転中に少なくとも1組の滑動体によ
ってラックを押動することができ、滑動体の数に応じた
大きな推進力を得ることができる。従って、小型でも充
分な推力を発揮できる新規な直線運動機構を実現でき
る。
【図1】本発明に係る直線運動機構の一実施例の概略構
成を示す斜視図である。
成を示す斜視図である。
【図2】本発明に係る直線運動機構の一実施例の外観正
面図である。
面図である。
【図3】図2のA−A矢視断面図である。
【図4】本発明に係る直線運動機構の一実施例のラック
形状の説明図である。
形状の説明図である。
【図5】本発明に係る直線運動機構の一実施例の作用説
明図である。
明図である。
【図6】従来例のラック・ピニオン機構の構成図であ
る。
る。
【図7】従来例のピン・ラック機構の構成図である。
11:ラック 12A、12B、12C:プレート部材(回転部材) 18:入力軸 T1 :歯形 T2 :滑動体
Claims (1)
- 【請求項1】曲面を有する歯形を所定ピッチで配列した
ラックと、 前記歯形のピッチと同一のピッチで滑動方向に並ぶ少な
くとも2個を1組として前記ラック上を滑動する少なく
とも3組の滑動体と、 入力軸の回転に同期して回転する複数の回転部材とを備
え、 前記回転部材の数を前記滑動体の組と同数とするととも
に、 各回転部材の回転軸を上記ラックと直交する方向の軸と
し、 且つ、各回転部材間の回転運動に所定の位相差をつけ、 更に、各回転部材に前記滑動体の1組を取り付けて構成
したことを特徴する直線運動機構。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5028328A JPH0772587B2 (ja) | 1993-02-18 | 1993-02-18 | 直線運動機構 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5028328A JPH0772587B2 (ja) | 1993-02-18 | 1993-02-18 | 直線運動機構 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2286260A Division JPH0751979B2 (ja) | 1990-10-23 | 1990-10-23 | 直進運動機構 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06323389A true JPH06323389A (ja) | 1994-11-25 |
JPH0772587B2 JPH0772587B2 (ja) | 1995-08-02 |
Family
ID=12245549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5028328A Expired - Fee Related JPH0772587B2 (ja) | 1993-02-18 | 1993-02-18 | 直線運動機構 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0772587B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104455293A (zh) * | 2014-11-17 | 2015-03-25 | 重庆翼虎动力机械有限公司 | 运动时摩擦阻力小的曲轴连杆机构 |
JP5847974B1 (ja) * | 2015-04-16 | 2016-01-27 | 株式会社山田ドビー | プレス機 |
AT16228U1 (de) * | 2018-01-11 | 2019-04-15 | Engel Austria Gmbh | Antrieb zur Übersetzung einer rotatorischen Antriebsbewegung in eine lineare Bewegung |
-
1993
- 1993-02-18 JP JP5028328A patent/JPH0772587B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104455293A (zh) * | 2014-11-17 | 2015-03-25 | 重庆翼虎动力机械有限公司 | 运动时摩擦阻力小的曲轴连杆机构 |
JP5847974B1 (ja) * | 2015-04-16 | 2016-01-27 | 株式会社山田ドビー | プレス機 |
AT16228U1 (de) * | 2018-01-11 | 2019-04-15 | Engel Austria Gmbh | Antrieb zur Übersetzung einer rotatorischen Antriebsbewegung in eine lineare Bewegung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0772587B2 (ja) | 1995-08-02 |
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