JPS6127622B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転軸からの駆動力を、可変振幅衝
程に往復動させる可動部材へ伝達する機構に関す
る。

この機構は、可変部材の可変衝程直線往復動さ
せようとする可動部材を揺動部材の中心に接続
し、前記揺動部材の両端部には前記中心から等距
離離れた点にふたつのピンを配設し、これらのピ
ンをそれぞれふたつの連結棒に接続し、これらの
連結棒をそれぞれふたつの円板上に設けたふたつ
の偏心ピンにより作動せしめるかまたは同じ周波
数で回転するふたつのアームに設けたふたつの偏
心ピンにより作動せしめると共にこれらふたつの
偏心ピンの円運動の間の位相ずれを変えて作動せ
しめることを特徴とするものである。

往復運動の最大振幅最小振幅の比は、円板また
はアームの回転中心間の距離、回転半径およびそ
の他のパラメータのような幾何学的寸法の間で選
択された比の関数であり、これらの寸法がどうで
あれ最小往復運動をなくすことは一般に不可能で
ある。

ところが本発明はこの往復運動の最小振幅をな
くすことを可能にする機構に関する。

このような結果は、回転アームまたは円板のピ
ンをロツカー端部のピンに接続するふたつの連結
棒を、互いに連結した３つの連結棒で置き換える
ことにより可能となるのである。これらの連結棒
のうち中央の連結棒はこれに連結した回転アーム
または円板の回転中心を通る軸線に沿う直線運動
に制約される。

ふたつの回転円板またはアームの間の位相ずれ
が０度（回転方向が互いに反対の場合）または
180度（回転方向が同方向の場合）である時往復
動の振幅をなくすという望ましい結果は、システ
ムの各部分の幾何学的寸法を正しく選定すること
により始めて得られるものである。すなわち各部
分とは、回転円板またはアームのピンの回転半
径、このような円板またはアームのふたつの回転
中心間の距離、連結棒の長さ、ロツカーその他の
長さである。

本発明の他の特徴は、可動部材に駆動力を伝達
させるための第１の回転軸は回転円板またはアー
ムのいずれかの運動に拘束されるが、他方の回転
円板またはアームは第２の回転軸に拘束され、こ
の第２の回転軸は差動歯車箱内の歯車列によつて
第１の回転軸によつて作動させられ、これらふた
つの円板またはアームの円運動の間の位相ずれは
差動歯車列を収容する歯車箱を正しく回転せしめ
ることにより０度から180度まで任意に変えるこ
とができることにある。

本発明の機構は、伝達しようとする駆動力が比
較的高い時でも満足的な効率で作動する。

高出力駆動を伝達しようとする場合には、回転
運動から往復運動への変換は、回転円板またはア
ームに設けた偏心ピンを連結棒を介して可動棒の
頭部に連結することによつて通常行なわれる。こ
の可動棒の運動は直線径路に拘束されている。こ
のような機構で得られる往復衝程の振幅は一定の
もので、おおよそ偏心率の２倍である。往復運動
の振幅の変化はピンの偏心率の値を変えることに
よつてのみ得られる。すなわち一方の回転円板
（またはアーム）を他方のピン偏心率の異なる円
板（またはアーム）によつて置換えることによつ
てのみ得られるのである。このような操作は機械
が静止している時には明かに容易である。

また滑動ピンすなわち回転中心に近付けたり遠
ざけたりできるピンをそなえた円板（またはアー
ム）を用いて操作を行なうことも可能であり、ま
た適宜な装置を用いて機械の運転中にこのピンの
移動を行なうことも可能である。しかし伝達する
動力が大きい時には、可動ピンの使用では充分満
足できる結果が得られない。

他の従来の解決策としてはたとえば回転軸に対
して斜めに変わる部分を有する板を使用すること
に基いたものであるが、これでは実際に、伝達し
ようとする駆動力が比較的大きな場合には問題の
解決とならない。

本発明の目的はこのような従来の欠点をなくそ
うとするにある。

以下本発明を添付図面に例示したその好適な実
施例について詳述する。

第１図において示されるふたつの円板１および
２は同じ周期で回転するもので、これらにはふた
つのピン３および４がそれぞれ取付けてある。こ
れらのピンはそれぞれ回転中心から等距離に配設
されている。これらの円板はピン３および４にそ
れぞれ取付けた連結棒５および６によりピン７お
よび８に連結してある。これらのピン７および８
はロツカー９の両端部に設けたものである。ロツ
カー９は中央ピン１０により棒１１に連結してあ
り、この棒１１は往復運動のみができる。今、ふ
たつの円板１および２が同方向に回転し、しかも
第１図に示すように位相が同じであるとすると、
ピン３および４は回転するもののその相対位置は
不変であり、ピン１０（およびこれにともなう棒
１１）は点１２，１３の間を往復運動する。

もし円板１の回転方向が第１図に示す場合とち
がい逆方向であるならば、ピン３および４は1/4
回転時に位置３′および４′を占め、これに対して
ロツカー９のピン７および８は位置７′および
８′を占めることとなり、ピン１０の位置は不変
となる。換言すれば、円板が回転するにつれ、ロ
ツカーは揺動するが、ピン１０は事実上静止して
おり、従つて棒１１の往復運動の振幅はゼロとな
る。

また逆に、ピン４の最初の位置が４″であつた
としても同様な結果が得られる。すなわちこの場
合には両円板が同じ方向に回転するとロツカーが
揺動することとなり、両円板が互いに異なる方向
に回転するとピン１０が点１２および１３の間で
往復運動することとなる。

もちろん上述の例のようにして０度ないし180
度の中間の位相ずれの場合には、ピン１０と棒１
１とは中間の振幅で往復運動することとなる。

ふたつの円板のそれぞれの回転方向に関係な
く、これらふたつの回転円板間の位相ずれを変え
ることにより、棒１１の往復運動の振幅を連続的
に変えることは常に可能である。この往復運動の
最小および最大振幅はわずかな幾何学的パラメー
タの間の比率すなわち、回転中心間の距離、円板
の半径、連結棒５および６の長さ、ロツカー９の
長さの間の比率の関数となる。第１図に示す比率
は無視し得る程度の小さな振幅とピン３および４
の円軌道の直径に非常に近い値との間を変化する
振幅をもたすに充分な程度である。

第２図において示す装置は、ふたつの円板の間
位相ずれをその回転中に任意に変えることを可能
とさせるものである。

駆動源によつて回転させられる駆動軸２５はピ
ン２３に取付けた回転円板（またはアーム）２１
を直接に作動せしめる。

駆動軸２５はまたその駆動力を差動歯車箱２７
により回転軸２６へ伝達せしめる。

軸２６はピン２４に取付けた円板２２を回転さ
せる。

軸２８は任意に差動歯車箱を拘束するかまたは
回転せしめる。今、最初の位置が第２図に示す位
置であり、軸２５が図示方向に回転し始め、軸２
８が回転せず、従つて差動歯車箱が静止状態に保
持されているものとすると、軸２５の回転は軸２
６へと伝達され、円板２１および２２は同じ周期
で同じ方向に回転するように駆動される。（円板
２２の回転を逆転することを希望するならば、ピ
ニオン２９を点線で示す位置29′へ切換えるだけ
でよい。）ピン２３および２４は同位相にあり、
従つて往復運動の振幅は最大となる。

さて軸２５が静止している最初の位置を考えて
みる。軸２８は矢印の方向に回転して、差動歯車
箱２７は90度回転し、このため軸３５は図面の紙
面に垂直な位置を占める。差動歯車箱の運動中ピ
ニオン３１は静止したままである。これは軸２５
が静止しているからである。ピニオン３２および
３３は逆方向に1/4回転し、このため歯車３４は
円の半分だけ回転し、軸２６と円板２２を回転さ
せ、この結果ピン２４は180度だけずれる。ふた
つのピン２３および２４の間にはこのようにして
180度の位相ずれが生ずるのである。次いで軸２
８を正しく回転せしめることにより、ピン２３と
ピン２４との間に任意の位相ずれを生ぜしめるこ
とができる。

この変更はまた作動中の機構においても行なう
ことができる。事実、軸２５が或る速度で回転
し、軸２８が静止しているとすると、ピニオン３
０，３１，３４および２９は同様に同じ速度で回
転する。軸２８を回転せしめることにより、差動
歯車箱２７を回転せしめる一方、歯車３０および
３１は軸２５の運動に拘束されるので動かないま
まとなるので、ピニオン３２，３３および３４は
さらに付加的な運動をする。この運動は軸２８が
回転しているままとなるまで現存する運動に付加
されるのである。軸２８の回転が止まると、ピニ
オン３４はピニオン３１の回転率にまで回復する
が、軸２８の運動中生ずる位相ずれはそのままで
ある。もちろん第２図に示す機構は、たとえば軸
２５および２６を互いに垂直な方向に配置し、円
板２１および２２をクランクシヤフトに交換し、
レバーによつて差動歯車箱の回転を生じさせるよ
うにしたものとしてもよい。

この機構は差動歯車箱（たとえば自動車の差動
歯車箱）を用いるものとははつきりと異なる。こ
れは、動力が、差動歯車箱の回転を介して駆動力
を歯車３１および歯車３４へと伝達する軸２８で
はなく、軸２５（およびピニオン３１）へと伝達
されるからである。

本発明による機構は、各種の用途のために通常
いくつかの型式および寸法で製造されている周知
の構成部品によつて構成され得る。

このことは構成上の経済性を提供すると共に、
長期間にわたつて作動の信頼性を与えるものであ
る。

他方、構成部品を組付ける方法は全く新規なも
のである。

第３図は、往復運動の最小振幅をゼロにするこ
とを可能にした機構を示すものである。

第３図において、ふたつの円板４１および４２
は同じ周期で回転し、かつこれらの円板はピン４
３および４４にそれぞれ取付けてある。ピン４３
および４４は回転中心から等しい距離に配設して
ある。円板４１および４２は連結棒４５，４６，
４７およびピン４８，４９，５０によりロツカー
５１の両端部に連結してある。ロツカー５１は中
心ピン５２により棒５３に接続してあり、この棒
５３は往復運動だけができる。

第３図において、前記ｂは連結棒４５の長さを
示し、ｋは連結棒４６の長さを示し、b₁は連結棒
４７の長さを示し、ｌはロツカー５１の揺動半径
を示し、ｒはピン４３および４４の回転半径を示
し、ｄはピン４３および４４のふたつの回転中心
間の距離を示し、αおよびβはピン４３および４
４がこれらのピンの回転中心を通る水平線上にあ
る時連結棒４５および４７が垂直となす角度を示
し、γはピン４３および４４がそれぞれこれらの
ピンがたどる円軌道の頂点と底点とにある時連結
棒４７が垂直となす角度を示すものとする。

もちろんここでは頂点、底点、垂直および水平
という用語は第３図について述べたものであつ
て、全機構は任意に回転せしめることができる。

往復運動の最小振幅をゼロとするためには、こ
のシステムの幾何学的寸法を次の関系を満足する
ように選定しなければならないことがわかつた。

bcosα＋b₁cosβ＝ｂ＋b₁cosγ このゼロ条件を満足せしめるための寸法値を出
すのは簡単な計算である。たとえば第３図におい
て、往復運動の最大振幅を求めるとすると次のと
おりである。

ｂ＝b₁＝８ ｒ＝２（最大振幅に対応） ｋ＝６ ｄ＝9.5 ｌ＝3.75 α＝β＝14゜30′ cosα＝cosβ＝0.9682 γ＝20゜30′ cosγ＝0.9367 従つてゼロ条件は ８×0.9682＋８×0.9682＝15.49 ＝８＋８×0.9367 となるので満足させられる。

もちろん最大振幅値を有するものとの要求を強
調しているこの例の場合は、上述の解はたくさん
ある解のひとつにすぎない。

往復運動の最小振幅をゼロとすることの可能性
は多数の実際の応用にとつて可成りの重要性を有
するものである。たとえばこの機構を、加圧系統
内に液体を導入する往復動ポンプの作動に適用す
る場合などに当つて重要である。

このような場合には、事実抵抗力が、往復運動
振幅に関係なく一定の値だけ残るのである。これ
は非常にわずかではあるがゼロではない。

このため始動は動力源で行なわなければなら
ず、このため特別の装置がどうしても必要となつ
てくる。

これとは反対にポンプ衝程を完全になくすこと
が可能であると、始動は全く仕事を伴なわずに行
なうことができ、モータは全く力なしに起動でき
る。従つてモータが或る回転数の定常運転に入つ
てから次第に負荷をかけることが可能となるので
ある。本発明機構の広い応用分野は可変衝程往復
動ポンプに関連するものとなろう。

この関係の例をあげるならば次のようである。

(a) 操作中の流量割合の変更が望ましい連続プロ
セス中における液体の移動。

(b) 液体をくみ上げる風車の場合のように広い可
変範囲の原動力を得たい場合。

(c) たとえば各種特性の液体を長いパイプライン
を通して圧送することが要求される場合または
大きな容器に液体を上方にくみ上げて充填する
時のように同じ液体を異なつた高さ位置にくみ
上げることが要求される場合のように、得られ
る一定の動力を最適の条件で用いる場合。

もちろん個々の応用においては、往復運動の振
幅を最適振幅にするための位相ずれの調整は、差
動歯車箱の回転を適宜選定した測定可能なパラメ
ータの大きさにサーボすることにより自動的に行
なわせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の側面図、第２
図はふたつの回転円板間の位相ずれを変える機構
の側面図、第３図は本発明の第２の実施例の側面
図である。 １，２……円板、３，４……ピン、５，６……
連結棒、７，８……ピン、９……ロツカー、１０
……中央ピン、１１……棒、２１，２２……円
板、２３，２４……ピン、２５，２６……軸、２
７……差動歯車箱、２８……軸、２９，３０，３
１，３２，３３，３４……ピニオンまたは歯車、
４１，４２……円板、４３，４４……ピン、４
５，４６，４７……連結棒、４８，４９，５０，
５２……ピン、５１……中央棒、５３……棒。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転軸から可変衝程往復動部材へ駆動力を伝
   達する機構において、前記往復動部材をピンによ
   りロツカーの中心に連結し、このロツカーの両端
   に前記中心から等距離だけ隔てたふたつのピンを
   設け、これらふたつのピンをふたつの連結棒にそ
   れぞれ連結し、これらの連結棒をふたつの円板ま
   たはアームに設けたふたつの偏心ピンでそれぞれ
   作動させ、これらのアームまたは円板を同じ周波
   数で回転せしめること、および同じ周波数で回転
   する前記円板またはアームに設けた前記ふたつの
   ピンの円運動に位相ずれを与えることにより、前
   記往復動部材の可変振幅往復運動をなさしめるよ
   うにしたことを特徴とする駆動力伝達機構。