WO2020071533A1 - トルク変換装置 - Google Patents

トルク変換装置

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WO2020071533A1
WO2020071533A1 PCT/JP2019/039286 JP2019039286W WO2020071533A1 WO 2020071533 A1 WO2020071533 A1 WO 2020071533A1 JP 2019039286 W JP2019039286 W JP 2019039286W WO 2020071533 A1 WO2020071533 A1 WO 2020071533A1
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WO
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rotating body
rotating
torque
rotator
portions
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Application number
PCT/JP2019/039286
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高田　知明
Original Assignee
高田　知明
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/10—Alleged perpetua mobilia
    • F03G7/115—Alleged perpetua mobilia harvesting energy from inertia forces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/10—Alleged perpetua mobilia
    • F03G7/119—Alleged perpetua mobilia amplifying power, torque or energy
    • 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
    • F16H35/00—Gearings or mechanisms with other special functional features

Definitions

  • the present invention relates to a technique for converting torque.
  • Patent Document 1 There have conventionally been many mechanisms for increasing the output torque compared to the input torque (for example, Patent Document 1).
  • An object of the present invention is to make output torque larger than input torque.
  • a first aspect of the present invention provides a first rotating body, a second rotating body whose rotation axis is positioned parallel to the rotation axis of the first rotation body, A link portion having one attachment portion attached to the first rotator and the other second attachment portion attached to the second rotator and extending between the first rotator and the second rotator; and the link And a weight portion attached to the first attachment portion and positioned on either side of the first attachment portion.
  • the link portion has a distance between the first attachment portion and the second attachment portion that is equal to the first attachment portion.
  • the distance from the mounting portion is the same, and the first mounting portion is at least one of the first rotating body and the link portion. It is rotatably attached, and when one of the first rotator and the second rotator rotates, the other of the first rotator and the second rotator rotates, and the first rotator and the second rotator rotate.
  • a torque converter in which a rotation shaft and a rotation shaft of the second rotating body also rotate, and the link portion and the weight also move.
  • the rotation axis of the second rotator is positioned obliquely below the rotation axis of the first rotator, and the weight portion is left and right with respect to the rotation axis of the first rotator. It is preferable that the second rotating body is located on the same side as the side on which the rotation axis of the second rotating body is located.
  • the weight section is provided with a plurality of the link sections, and the first mounting section of each link section is attached to the first rotating body in a circumferential direction of the first rotating body. It is preferable that the second attachment portions of the respective link portions are attached to the second rotating body at equal intervals in the circumferential direction of the second rotating body.
  • the first and second rotating bodies have a disk shape, and the rotating shaft is formed at the center.
  • a force for rotating the first rotating body and the second rotating body is input from at least one of the first rotating body and the second rotating body. Then, torque can be taken out from at least one of the rotating shaft of the first rotating body and the rotating shaft of the second rotating body. At this time, the torque converter can take out a larger torque than the input torque by the action of the rotating moment or the centrifugal force generated by the first and second rotating bodies and the weight.
  • the torque conversion device can extract a torque even larger than the input torque.
  • the torque conversion device can extract a torque larger than the input torque.
  • the first and second rotating bodies are simply configured, and the torque converter has a simple configuration.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration example of a torque conversion device according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a front view illustrating a configuration example of the torque converter according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a side view illustrating a configuration example of the torque converter according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example when the first and second rotating bodies forming part of the torque conversion device and the first to third arm link portions are rotating.
  • FIG. 5 is another diagram showing a configuration example when the first and second rotating bodies forming part of the torque conversion device and the first to third arm link portions are rotating.
  • FIG. 6 is still another diagram illustrating a configuration example when the first and second rotating bodies forming a part of the torque conversion device and the first to third arm link portions are rotating.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the principle of the torque converter according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is another diagram for explaining the principle of the torque converter according to the present embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the movement of the weight in the torque converter according to the present embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a process of deriving a relational expression of torque in the torque converter according to the present embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing values used in deriving the second torque Tg.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the relationship between the rotation speed (RPM) of the rotating body and the torque (Nm) in the torque converter according to the present embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing output results when the weight of the weight is set to various values and the rotation speed of the rotating body is changed.
  • FIG. 14 is a graph showing the results of FIG.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating the instantaneous center.
  • FIGS. 1 to 3 are diagrams illustrating a configuration example of a torque conversion device 1 according to the present embodiment.
  • 1 is a perspective view
  • FIG. 2 is a front view
  • FIG. 3 is a side view.
  • the torque conversion device 1 includes a support portion 10, first and second rotating bodies 20, 30, and first to third arm link portions 40, 50, 60. .
  • the support 10 rotatably supports the first and second rotating bodies 20 and 30.
  • the support section 10 has a leg section 11 and first and second rotation support sections 12 and 13.
  • the leg 11 is configured by combining a plurality of rod-shaped bodies so as to support the first and second rotating bodies 20 and 30 while surrounding the first and second rotating bodies 20 and 30.
  • First and second rotation support portions 12 and 13 are provided on a frame on the upper end side of the support portion 10.
  • the first rotation support section 12 rotatably supports the first rotation shaft 21 of the first rotation body 20.
  • the second rotation support unit 13 rotatably supports the second rotation shaft 31 of the second rotation body 30.
  • the first and second rotation supporting portions 12 and 13 rotatably support the first and second rotating bodies 20 and 30 by bearings, for example.
  • the first and second rotating bodies 20 and 30 have the same shape as each other, and have a substantially disc-like substantially disk shape.
  • the first rotator 20 and the second rotator 30 are opposed to each other and arranged in parallel.
  • the first and second rotating bodies 20 and 30 are provided with first and second rotating shafts 21 and 31, respectively, on the surface opposite to the surface facing each other (hereinafter referred to as the surface) and at the center of the disk. Have been.
  • the second rotating body 30 is positioned such that the second rotating shaft 31 is positioned obliquely below (first obliquely below in FIG. 2) with respect to the first rotating shaft 21. Are located.
  • the first rotation shaft 21 is rotatably supported by the first rotation support portion 12 attached to the skeleton body facing the surface side of the first rotation body 20, and the first rotation body 20 is rotatable.
  • the second rotating shaft 31 is rotatably supported by the second rotating support portion 13 attached to the frame opposite to the surface side of the second rotating body 30, and the second rotating body 30 is rotatable.
  • the first and second rotating bodies 20 and 30 are formed as appropriate so that the center of gravity does not deviate from the center of rotation, and a plurality of holes are formed.
  • the three first to third arm link portions 40, 50, 60 are attached to the first and second rotating bodies 20, 30 so as to be sandwiched between the first rotating body 20 and the second rotating body 30. I have.
  • the first to third arm link portions 40, 50, 60 have a substantially plate shape, and the link portions 41, 51, 61 and the arm portions 42, 52, 62 are integrally formed.
  • substantially triangular main portions 41 a, 51 a, 61 a are located between the first rotating body 20 and the second rotating body 30.
  • the link portions 41, 51, and 61 are provided with first mounting portions 41b, 51b, and 61b standing upright on the back surface side of the main body portions 41a, 51a, and 61a, and the second mounting portion on the front surface side of the main body portions 41a, 51a, and 61a.
  • the parts 41c, 51c and 61c are provided upright.
  • the first and second mounting portions 41b, 51b, 61b, 41c, 51c, 61c are rotatably mounted on the main bodies 41a, 51a, 61a.
  • the first and second attachment portions 41b, 51b, 61b, 41c, 51c, 61c are rotatably attached to the main body portions 41a, 51a, 61a by bearings.
  • first mounting portions 41b, 51b, 61b are fixed on the back surface of the first rotating body 20.
  • distal ends of the second mounting portions 41c, 51c, 61c are fixed on the back surface of the second rotating body 30.
  • the link portions 41, 51, and 61 are attached to the first rotating body 20 and the second rotating body 30 by such a structure.
  • first and second attachment portions 41b, 51b, 61b, 41c, 51c, 61c are rotatably attached to the main body portions 41a, 51a, 61a, so that the arm link portions 40, 50, 60 are first and second.
  • the posture change relative to the second rotating bodies 20 and 30 becomes possible.
  • the first attachment portions 41b, 51b, 61b of the first to third arm link portions 40, 50, 60 are attached to the first rotating body 20 at equal intervals in the circumferential direction of the first rotating body 20. I have.
  • the second mounting portions 41c, 51c, 61c of the first to third arm link portions 40, 50, 60 are also mounted on the second rotating body 30 at equal intervals in the circumferential direction of the second rotating body 30. I have.
  • the first to third arm link portions 40, 50, 60 are arranged at equal intervals in the circumferential direction on the first and second rotating bodies 20, 30, respectively.
  • the torque conversion device 1 is viewed from the front (when FIG. 2 is viewed from the front) on a projection surface, or the torque conversion device 1 is viewed from an axial direction of the first rotation shaft 21 or the second rotation shaft 31.
  • the distance between the first mounting portions 41b, 51b, 61b and the second mounting portions 41c, 51c, 61c is the same as the distance between the first rotary shaft 21 and the second rotary shaft 31, and
  • the distance between the rotating shaft 21 and the first mounting portions 41b, 51b, 61b is the same as the distance between the second rotating shaft 31 and the second mounting portions 41c, 51c, 61c.
  • first mounting portions 41b, 51b, 61b and the second mounting portions 41c, 51c, 61c have such a positional relationship, when one of the first and second rotating bodies 20, 30 rotates. , And the other of the first and second rotating bodies 20 and 30 also rotates.
  • the respective arm portions 42, 52, 62 of the first to third arm link portions 40, 50, 60 are formed integrally with the link portions 41, 51, 61, and the distal end portions 42a, 52a, 62a are inclined downward. It has a bent shape.
  • Each of the arm portions 42, 52, and 62 is inclined obliquely to the same side (the right side in FIG. 2) as the side on which the second rotating shaft 31 is located in the left-right direction (as viewed from the axial direction) with respect to the first rotating shaft 21. It has a shape extending upward.
  • Each arm 42, 52, 62 is provided with a weight 43, 53, 63 at a tip 42a, 52a, 62a.
  • the weights 43, 53, and 63 are positioned on the same side (the right side in FIG. 2) on which the rotation axis of the second rotation body 30 is located in the left-right direction with respect to the rotation axis of the first rotation body 20. ing.
  • FIGS. 4 to 6 show configuration examples of the first and second rotating bodies 20 and 30 and the first to third arm link portions 40, 50 and 60 which constitute a part of the torque conversion device 1, and show operations. , And its operation.
  • the rotation shaft 100 of the rotary motor which is an input unit to the torque conversion device 1 is brought into contact with the outer peripheral surface of the second rotator 30 to rotate the second rotator 30.
  • the torque is taken out from the second rotating shaft 31 that rotates together.
  • a rotating part such as a gear is attached to the rotating shaft 100 of the rotating motor, and the rotating part is brought into contact with the outer peripheral surface 30a of the second rotating body 30, and the rotating shaft 100 of the rotating motor is rotated to form the second rotating body. Rotate 30.
  • the arm link portions 40, 50 are formed by a structure in which the first and second attachment portions 41b, 51b, 61b, 41c, 51c, 61c are rotatably attached to the main body portions 41a, 51a, 61a.
  • 60 maintain their postures, that is, maintain their postures in which the arm portions 42, 52, 62 face diagonally upward, while maintaining their relative positions with respect to the first and second rotating bodies 20, 30. It changes and moves on a specific circular orbit.
  • the first and second rotations are shown as changes from FIG. 4 to FIG. 6 (changes in which the first and second rotating bodies 20, 30 rotate by 120 °).
  • the weights 43, 53, 63 move along a circular predetermined trajectory shown by a two-dot chain line in FIG.
  • the first to third arm link portions 40, 50, 60 also move along a circular predetermined trajectory different from the trajectories of the weights 43, 53, 63.
  • the first and second rotating bodies 20 and 30 portions other than the rotating shafts 21 and 31 in the first and second rotating bodies 20 and 30 moving on the circular orbit, and the first to third arm link portions
  • the centrifugal force and the moment of inertia generated at 40, 50, and 60 assist the input from the rotary motor, so that a torque larger than the torque directly obtained from the input from the rotary motor can be obtained from the second rotary shaft 31.
  • the torque conversion device 1 can extract torque from the second rotating shaft 31 of the second rotating body 30.
  • the torque converter 1 includes the first and second rotating bodies 20 and 30 (parts of the first and second rotating bodies 20 and 30 other than the rotating shafts 21 and 31), and the weights 43, 53, and 63. Due to the rotational moment or centrifugal force generated by the arm link portions 40, 50, 60, a larger torque can be taken out as compared with the input torque.
  • the second rotation shaft 31 is positioned obliquely below the first rotation shaft 21, and the weights 43, 53, 63 are arranged such that the weights 43, 53, and 63 move in the left-right direction with respect to the first rotation shaft 21.
  • the torque conversion device 1 includes the plurality of arm link portions 40, 50, and 60, it is possible to take out a torque larger than the input torque.
  • the torque conversion device 1 Since the first and second rotating bodies 20 and 30 are simply configured in a disk shape, the torque conversion device 1 has a simple configuration.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the principle of the torque conversion device 1 according to the present embodiment.
  • a weight 210 is attached to the outer periphery of the disk (rotating body) 200 so that the weight 210 can be freely moved from near the highest position of the outer peripheral orbit drawn by the outer periphery of the disk 200. It moves downward along the outer circumference of the disk 200.
  • the energy at the time when the weight 210 is located directly below the outer peripheral orbit of the disk 200 is the potential energy mgh. Then, due to the potential energy, the weight 210 moves upward along the outer peripheral trajectory of the disk 200.
  • the disk 200 does not return to the vicinity of the top of the outer peripheral orbit.
  • FIG. 8 is another diagram for explaining the principle of the torque converter 1 of the present embodiment.
  • the weight 210 has 90 cm Energy can be saved.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the movement of the weight in the torque converter 1 according to the present embodiment.
  • the weight 210 moves on the trajectory indicated by the broken line with respect to the disk 200. That is, the ideal movement shown in FIG. 8 is offset in the first quadrant on the xz plane, and the time-varying parallel axis theorem of the moment of inertia is applied.
  • the torque converter 1 of the present embodiment saves the potential energy for the weights 43, 53, 63 to move upward as much as possible, and is equivalent to the energy obtained by the product of the moment of inertia and the angular acceleration. High torque.
  • FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the first and second rotating bodies 20 and 30 and the first to third arm link portions 40, 50 and 60 of the torque conversion device 1 of the present embodiment. The process of deriving the relational expression of torque in the torque converter 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • a two-dot chain line circle (hereinafter, referred to as a first virtual circle) 301 is formed by the first attachment portions 41 b, 51 b, 61 b of the first to third arm link portions 40, 50, 60. 2 shows trajectories passing through respective midpoints of the two mounting portions 41c, 51c, and 61c.
  • the first virtual circle 301 can be said to be a virtual rotator obtained by combining the first rotator 20 and the second rotator 30.
  • a dashed-dotted circle (hereinafter, referred to as a second virtual circle) 302 indicates a circle passing through the center of gravity of each of the first to third arm link portions 40, 50, and 60.
  • a dashed circle (hereinafter, referred to as a third virtual circle) 303 indicates the movement trajectory of the weights 43, 53, 63.
  • O 1 is the center of the first rotating body 20.
  • O 2 is the center of the second rotating body 30.
  • O 3 is the center of the first virtual circle 301.
  • O 4 is the center of the second virtual circle 302.
  • O 5 is the center of the third virtual circle 303.
  • the center O 3 of the first virtual circle 301 as the origin of the absolute coordinate system in the torque converter 1 of the present embodiment.
  • (x 03, y 03) are the coordinates of the center O 3 of the first virtual circle 301.
  • (X 04 , y 04 ) is the coordinates of the center O 4 of the second virtual circle 302.
  • (X 05 , y 05 ) is the coordinates of the center O 5 of the third virtual circle 303.
  • the torque is generated mainly by the first torque Tinertia caused by the inertia moment generated by the rotation of the three weights 43, 53, 63 and the three weights 43, 53, 63.
  • the two are the second torques Tg caused by gravity, and these torques are combined and output.
  • the centrifugal force F acting on the weight 210 performing the circular motion can be expressed by the following equation (1).
  • the radius r i (t) that is, the radius changes with time.
  • a first imaginary circle showing a trajectory passing through each midpoint between the first mounting portions 41b, 51b, 61b and the second mounting portions 41c, 51c, 61c of the first to third arm link portions 40, 50, 60.
  • the angular velocity when considering the 301 as a rotating body and the angular velocity of the weights 43, 53, 63 moving along the trajectory of the third virtual circle 303 are constant (same), and the arm link portions 40, 50, 60 expand and contract. Since it is a completely rigid body without radii, the radius r i (t) is geometrically determined.
  • the radius r i (t) (4) varies from type, the sum of the centrifugal force, the mass m 0 of the weight 43, 53, 63 in the radial r i (t) for the change, multiplied by omega 2 Value will change.
  • the torque Tinertia obtained by the torque converter 1 is expressed by the following equation (5) from the relationship between the moment of inertia and the angular acceleration.
  • the term ⁇ in the equation (5) is a term of the moment of inertia generated by the torque conversion device 1. Further, the values in the expression (5) can be expressed as the expressions (6) to (11).
  • M 3 is the mass of the virtual rotary body obtained by adding the mass M 1 of the first rotor 20 and the mass M 2 of the second rotor 30.
  • r 3 is the radius of the first virtual circle 301.
  • I4 is the moment of inertia generated by each of the arm link portions 40 , 50, 60.
  • M4 is the mass of each of the arm link portions 40 , 50, 60.
  • RM4 is the radius of the second virtual circle 302.
  • I 0 is the moment of inertia generated by each of the weights 43, 53, 63.
  • m 0 is the mass of each of the weights 43, 53, 63.
  • R 0 is the radius of the third virtual circle 303.
  • the above relationship is obtained by the parallel axis theorem in the moment of inertia.
  • the inertia moment I 1 generated by the first rotator 20 and the inertia moment I 2 generated by the second rotator 30 can be expressed as Expressions (12) and (13).
  • M 1 is the mass of the first rotating body 20.
  • R 1 is the radius of the first rotating body 20.
  • M 2 is the mass of the second rotating body 30.
  • R 2 is the radius of the second rotor 30.
  • FIG. 11 is a diagram showing values used in deriving the second torque Tg.
  • the distance L between the center O 3 (x 03 , y 03 ) of the first virtual circle 301 and the center O 5 (x 05 , y 05 ) of the third virtual circle 303 can be expressed by equation (14).
  • Equation (15) can be expressed as Equation (16).
  • r is the distance from the center O 5 (x 05 , y 05 ) of the third virtual circle 303 to the center of gravity (x, y) of the weights 43, 53, 63.
  • the torque T 0 due to the gravity of the weight 43, 53, 63 can show as (18).
  • g is the gravitational acceleration.
  • the initial angles of the three weights 43, 53, 63 are respectively ⁇ 0 , ⁇ 0 + ⁇ / 3, ⁇ 0 + 2 ⁇ / 3, and a component obtained by multiplying the angular velocity ⁇ by time t is added to each. Therefore, the combined torque Tg due to gravity can be expressed as equation (19).
  • the main torque Ttotal that can be obtained by the torque conversion device 1 according to the present embodiment can be expressed by equation (20).
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of the relationship between the rotation speed (RPM) of the rotating body and the torque (Nm) in the torque converter 1 of the present embodiment. As shown in FIG. 12, when the rotation speed of the rotating body increases, the torque also increases.
  • each gear can convert the force and the number of revolutions, but the amount of work actually involved cannot be changed. This is the same for the "lever principle” and the “moving pulley principle”. Therefore, if the rotational speed of the torque converter 1 can be increased by any input, the force that can be exerted can be increased accordingly.
  • the work on the output side is caused by the kinetic energy of the weights 43, 53, 63 moving on the starting of the rotating bodies 20, 30 and the third virtual circle 303 in FIG. The value never exceeds the sum.
  • FIG. 13 shows an output (kw) when the mass m 0 (Kg) of the weights 43, 53, 63 is varied to 6, 30, 90, and the rotation speed (rpm) of the rotating bodies 20, 30 is changed.
  • FIG. FIG. 14 is a graph showing the results of FIG.
  • the output (kw) is 2 ⁇ ⁇ T (torque) ⁇ n / 6000.
  • the output (kw) is obtained within the rated range of the assumed generator.
  • the mass m 0 (Kg) of the weights 43, 53, 63 is the mass per piece.
  • the instantaneous center theorem (Kennedy's theorem) defines the point at which the velocity vector becomes zero when a rotating rigid body is virtually extended.
  • the observer is stationary, and the velocity vector is the velocity seen from the stationary observer.
  • the "point with zero velocity vector” is intuitive, but even if it is defined as "the point with the smallest motion” good.
  • the instantaneous center may be outside or inside the object. When the rigid body makes a parallel linear motion, for convenience, the instantaneous center can be regarded as being located at an infinite point in a direction orthogonal to the velocity vector.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating the instantaneous center.
  • the points A1 and B1 move to the points A2 and B2, the point P becomes the instantaneous center.
  • the first and second rotating bodies 20 and 30 may be formed in sizes and shapes different from the above-described sizes and shapes. Thereby, the weights of the first and second rotating bodies 20 and 30 also vary.
  • the first and second rotating bodies 20 and 30 may be formed in a shape and number different from the shape of the above-mentioned lightening hole or the number of holes so that the center of gravity does not shift from the center of rotation.
  • the first and second rotating bodies 20 and 30 are not limited to a disk shape, and may be formed in other shapes.
  • the first and second rotating bodies 20 and 30 may be formed in a three-dimensional shape such as a sphere.
  • the distance between the first rotating shaft 21 of the first rotating body 20 and the second rotating shaft 31 of the second rotating body 30, in particular, the torque converter 1 is viewed from the front (FIG.
  • the distance on the projection plane, or the distance on the projection plane when the torque converter 1 is viewed from the viewpoint in the axial direction of the first rotation shaft 21 or the second rotation shaft 31 is the above-described distance.
  • the distance may be different from the distance.
  • the positional relationship between the first rotating shaft 21 of the first rotating body 20 and the second rotating shaft 31 of the second rotating body 30, in particular, the torque converter 1 is viewed from the front ( The positional relationship on the projection surface (when FIG. 2 is viewed from the front), or the positional relationship on the projection surface when the torque converter 1 is viewed from the viewpoint of the first rotation axis 21 or the second rotation axis 31 in the axial direction. , May be different from the above-described positional relationship. That is, the first rotating shaft 21 and the second rotating body 30 may be located at any position as long as they are arranged to be shifted from each other in the left-right direction. In this case, at least the center of the circular movement trajectory of the weights 43, 53, 63 in the arm link portions 40, 50, 60 is located on the left or right with respect to the first rotating shaft 21 and the second rotating body 30.
  • the arm link portions 40, 50, and 60 are formed and configured to have a size, shape, length, and inclination angle different from the aforementioned size, shape, length, and angle of inclination. It can be done.
  • the first and second mounting portions 41b, 51b, 61b, and 41c may be used.
  • 51c, 61c, the arms 42, 52, 62 can be made as long as possible. Thereby, the torque conversion device 1 can extract a larger torque than the input torque.
  • the arm link portions 40, 50, and 60 are expanded and contracted as long as the arm link portions 40, 50, and 60 do not come into contact with the structure of the torque converter 1 when moving. Can also.
  • the number of arm link portions 40, 50, and 60 is not limited to three, and may be less than three or four or more.
  • the weights 43, 53, 63 of the arm link portions 40, 50, 60 can be formed in sizes and shapes different from the sizes and shapes described above. Thereby, the weights of the weights 43, 53, 63 also vary.
  • the arm links 40, 50, and 60 do not actually have the weights 43, 53, and 63 provided that the arms 42, 52, and 62 have the weight described above. It can also be structured. In this case, the arm portions 42, 52, 62 have functions as the weights 43, 53, 63.
  • the first mounting portions 41b, 51b, 61b may be configured to be rotatably mounted on at least one of the first rotating body 20 and the link portions 41, 51, 61. it can.
  • the second attachment portions 41c, 51c, and 61c can also be configured to be rotatably attached to at least one of the second rotating body 30 and the link portions 41, 51, and 61.
  • a force for rotating the first rotating body 20 and the second rotating body 30 is input from at least one of the first rotating body 20 and the second rotating body 30, Torque can be extracted from at least one of the first rotating shaft 21 of the first rotating body 20 and the second rotating shaft 31 of the second rotating body 30.
  • the torque conversion device 1 is configured such that the force for rotating the first rotator 20 and the second rotator 30 is applied to the side surfaces of the outer peripheral surface 30a of the first rotator 20 and the second rotator 30 ( (Front or back).
  • the torque conversion device 1 may be configured such that a force for rotating the first rotating body 20 and the second rotating body 30 is input from the rotating shafts 21 and 31.
  • the torque converter 1 can be input from at least one of the arm link portions 40, 50, and 60.
  • an input is given to the weights 43, 53, 63 in the moving direction of the weights 43, 53, 63 so that the first and second rotating bodies 20, 30 rotate.
  • a plurality of sets of the torque conversion device 1 may be connected to one another as shown in FIGS.
  • the input location and the torque take-out location are determined as appropriate.
  • the torque converter 1 of the present embodiment can be configured in a wide range from a small structure to a large structure.
  • a small-sized device can be connected to the input side, and a large-sized device can be connected to the output side (torque extraction side).
  • the torque conversion device 1 can drive a large device by inputting a small motor.

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Abstract

トルク変換装置（１）は、第１回転体（２０）の第１回転軸（２１）に対し第２回転軸（３１）が平行に位置される第２回転体（３０）と、第１取付部（４１ｂ，５１ｂ，６１ｂ）が第１回転体（２０）に取り付けられ、他方の第２取付部（４１ｃ，５１ｃ，６１ｃ）が第２回転体（３０）に取り付けられて第１回転体（２０）と第２回転体（３０）にかけ渡されたリンク部（４１，５１，６１）と、リンク部（４１，５１，６１）に取り付けられて第１取付部（４１ｂ，５１ｂ，６１ｂ）に対し左右何れかに位置される錘（４３，５３，６３）とを有する。第１取付部（４１ｂ，５１ｂ，６１ｂ）と第２取付部（４１ｃ，５１ｃ，６１ｃ）との距離が第１回転軸（２１）と第２回転軸（３１）との距離と同じで第１回転軸（２１）と第１取付部（４１ｂ，５１ｂ，６１ｂ）との距離と第２回転軸（３１）と第２取付部（４１ｃ，５１ｃ，６１ｃ）との距離が同じである。

Description

トルク変換装置
　本発明は、トルクを変換する技術に関する。
　従来より、入力トルクに比べて出力トルクを大きくする機構は数多く存在している（例えば、特許文献１）。
特開平５－１８０２８５号
　本発明の目的は、入力トルクに比べて出力トルクをより大きくすることである。
　前記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、第１回転体と、前記第１回転体の回転軸に対し回転軸が平行に位置される第２回転体と、一方の第１取付部が前記第１回転体に取り付けられかつ他方の第２取付部が前記第２回転体に取り付けられて前記第１回転体と前記第２回転体にかけ渡されたリンク部と、前記リンク部に取り付けられて前記第１取付部に対し左右何れかに位置される錘部と、を有し、前記リンク部は、前記第１取付部と前記第２取付部との距離が前記第１回転体の回転軸と前記第２回転体の回転軸との距離と同じでかつ前記第１回転体の回転軸と前記第１取付部との距離と前記第２回転体の回転軸と前記第２取付部との距離が同じであり、前記第１取付部は、前記第１回転体及び前記リンク部の少なくとも何れかに回転自在に取り付けられ、前記第１回転体及び前記第２回転体の何れか一方が回転すると、前記第１回転体及び前記第２回転体の何れか他方が回転し、前記第１回転体の回転軸及び前記第２回転体の回転軸も回転し、かつ前記リンク部及び錘も移動するトルク変換装置である。
　本発明の第２の態様では、前記第１回転体の回転軸に対し前記第２回転体の回転軸が斜め下に位置され、前記錘部は前記第１回転体の回転軸に対して左右方向で前記第２回転体の回転軸が位置される側と同じ側に位置されることが好ましい。
　本発明の第３の態様では、前記錘部が取り付けられた前記リンク部を複数有し、各リンク部それぞれの前記第１取付部は前記第１回転体に当該第１回転体の周方向で等間隔に取り付けられ、各リンク部それぞれの前記第２取付部は前記第２回転体に当該第２回転体の周方向で等間隔に取り付けられることが好ましい。
　本発明の第４の態様では、前記第１及び第２回転体は、円盤形状をなし、中央に前記回転軸が形成されていることが好ましい。
　本発明の前記第１の態様によれば、トルク変換装置は、前記第１回転体及び前記第２回転体を回転させる力が前記第１回転体及び前記第２回転体の少なくとも一方から入力されると、前記第１回転体の回転軸及び第２回転体の回転軸の少なくとも一方からトルクを取り出せる。このとき、トルク変換装置は、第１及び第２回転体並びに錘部が発生する回転モーメントや遠心力の作用によって、入力のトルクに比べてより大きいトルクを取り出すことができる。
　本発明の前記第２の態様によれば、トルク変換装置は、入力トルクに比べてさらにより大きいトルクを取り出すことができる。
　本発明の前記第３の態様によれば、トルク変換装置は、入力トルクに比べてさらにより大きいトルクを取り出すことができる。
　本発明の前記第４の態様によれば、第１及び第２回転体は、簡易に構成され、トルク変換装置が簡易な構成になる。
図１は、本実施形態のトルク変換装置の構成例を示す斜視図である。 図２は、本実施形態のトルク変換装置の構成例を示す正面図である。 図３は、本実施形態のトルク変換装置の構成例を示す側面図である。 図４は、トルク変換装置の一部をなす第１及び第２回転体、並びに第１乃至第３アームリンク部の回転時の構成例を示す図である。 図５は、トルク変換装置の一部をなす第１及び第２回転体、並びに第１乃至第３アームリンク部の回転時の構成例を示す他の図である。 図６は、トルク変換装置の一部をなす第１及び第２回転体、並びに第１乃至第３アームリンク部の回転時の構成例を示すさらに他の図である。 図７は、本実施形態のトルク変換装置の原理を説明するための図である。 図８は、本実施形態のトルク変換装置の原理を説明するための他の図である。 図９は、本実施形態のトルク変換装置における錘の移動を説明する図である。 図１０は、本実施形態のトルク変換装置におけるトルクの関係式の導出過程を説明する図である。 図１１は、第２トルクＴgの導出で使用する値を示す図である。 図１２は、本実施形態のトルク変換装置での回転体の回転数（ＲＰＭ）とトルク（Ｎｍ）との関係の一例を示す図である。 図１３は、錘の質量を様々な値にして、回転体の回転数を変化させたときの出力の結果を示す図である。 図１４は、図１３の結果をグラフに示す図である。 図１５は、瞬間中心を説明する図である。
　本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
　本実施形態では、トルク変換装置を挙げている。
（構成）
　図１乃至図３は、本実施形態のトルク変換装置１の構成例を示す図である。図１は斜視図であり、図２は正面図であり、図３は側面図である。
　図１乃至図３に示すように、トルク変換装置１は、支持部１０、第１及び第２回転体２０，３０、並びに第１乃至第３アームリンク部４０，５０，６０を有している。
　支持部１０は、第１及び第２回転体２０，３０を回転可能に支持している。支持部１０は、脚部１１、及び第１及び第２回転支持部１２，１３を有している。脚部１１は、第１及び第２回転体２０，３０を囲みつつ当該第１及び第２回転体２０，３０を支持するように、複数の棒状の躯体を組み合わせて構成されている。支持部１０の上端側の躯体に、第１及び第２回転支持部１２，１３が設けられている。
　第１回転支持部１２は、第１回転体２０の第１回転軸２１を回転可能に支持している。また、第２回転支持部１３は、第２回転体３０の第２回転軸３１を回転可能に支持している。第１及び第２回転支持部１２，１３は、例えば、ベアリングによって第１及び第２回転体２０，３０を回転可能に支持している。
　第１及び第２回転体２０，３０は、互いに同じ形状とされており、略板状の略円盤形状をなしている。第１回転体２０と第２回転体３０とは、互いに対向し平行に配置されている。第１及び第２回転体２０，３０には、互いに対向する面とは反対側の面（以下、表面という。）でかつその円盤の中心に第１及び第２回転軸２１，３１がそれぞれ設けられている。この回転軸２１，３１を基準にして見ると、第１回転軸２１に対し第２回転軸３１が斜め下（図２では、右斜め下）に位置されるように、第２回転体３０は配置されている。第１回転体２０の表面側に対向する躯体に取り付けられている第１回転支持部１２に第１回転軸２１が回転自在に支持され、第１回転体２０は回転可能とされている。また、第２回転体３０の表面側に対向する躯体に取り付けられている第２回転支持部１３に第２回転軸３１が回転自在に支持され、第２回転体３０は回転可能とされている。また、本例では、第１及び第２回転体２０，３０は、重心が回転中心からずれないように適宜肉抜きされて複数の孔が形成されている。
　３つの第１乃至第３アームリンク部４０，５０，６０は、第１回転体２０と第２回転体３０とで挟まれるようにして当該第１及び第２回転体２０，３０に取り付けられている。第１乃至第３アームリンク部４０，５０，６０は、略板形状をなし、リンク部４１，５１，６１及びアーム部４２，５２，６２が一体に形成されている。リンク部４１，５１，６１では、第１回転体２０と第２回転体３０との間に略三角形状の本体部４１ａ，５１ａ，６１ａが位置している。リンク部４１，５１，６１は、本体部４１ａ，５１ａ，６１ａの裏面側に第１取付部４１ｂ，５１ｂ，６１ｂが直立して設けられ、本体部４１ａ，５１ａ，６１ａの表面側に第２取付部４１ｃ，５１ｃ，６１ｃが直立して設けられている。ここで、第１及び第２取付部４１ｂ，５１ｂ，６１ｂ，４１ｃ，５１ｃ，６１ｃは、本体部４１ａ，５１ａ，６１ａに回転可能に取り付けられている。例えば、第１及び第２取付部４１ｂ，５１ｂ，６１ｂ，４１ｃ，５１ｃ，６１ｃは、ベアリングによって本体部４１ａ，５１ａ，６１ａに回転可能に取り付けられている。そして、第１取付部４１ｂ，５１ｂ，６１ｂの先端が第１回転体２０の裏面で固定されている。また、第２取付部４１ｃ，５１ｃ，６１ｃの先端が第２回転体３０の裏面で固定されている。リンク部４１，５１，６１は、このような構造によって、第１回転体２０と第２回転体３０にかけ渡されて取り付けられている。
　ここで、第１及び第２取付部４１ｂ，５１ｂ，６１ｂ，４１ｃ，５１ｃ，６１ｃが本体部４１ａ，５１ａ，６１ａに回転可能に取り付けられることによって、アームリンク部４０，５０，６０が第１及び第２回転体２０，３０に対して相対的な姿勢変化が可能になる。
　また、第１乃至第３アームリンク部４０，５０，６０の各第１取付部４１ｂ，５１ｂ，６１ｂは、第１回転体２０に当該第１回転体２０の周方向で等間隔に取り付けられている。また、第１乃至第３アームリンク部４０，５０，６０の各第２取付部４１ｃ，５１ｃ，６１ｃも、第２回転体３０に当該第２回転体３０の周方向で等間隔に取り付けられている。これによって、第１乃至第３アームリンク部４０，５０，６０はそれぞれ、第１及び第２回転体２０，３０それぞれにおいて周方向で等間隔に配置されている。
　ここで、トルク変換装置１を正面から見た（図２を正面から見たと）投影面上、又はトルク変換装置１を第１回転軸２１や第２回転軸３１の軸方向に視点をおき見た投影面上で、第１取付部４１ｂ，５１ｂ，６１ｂと第２取付部４１ｃ，５１ｃ，６１ｃとの距離が第１回転軸２１と第２回転軸３１との距離と同じで、かつ第１回転軸２１と第１取付部４１ｂ，５１ｂ，６１ｂとの距離と第２回転軸３１と第２取付部４１ｃ，５１ｃ，６１ｃとの距離が同じである。第１取付部４１ｂ，５１ｂ，６１ｂと第２取付部４１ｃ，５１ｃ，６１ｃとがこのような位置関係になっていることで、第１及び第２回転体２０，３０の何れか一方が回転すると、第１及び第２回転体２０，３０の何れか他方も回転する。
　第１乃至第３アームリンク部４０，５０，６０の各アーム部４２，５２，６２は、リンク部４１，５１，６１と一体に形成されており、先端部４２ａ，５２ａ，６２ａが斜め下方向に屈曲した形状をなしている。各アーム部４２，５２，６２は、第１回転軸２１に対して（その軸方向から見て）左右方向で第２回転軸３１が位置される側と同じ側（図２では右側）の斜め上方向に延びる形状をなしている。各アーム部４２，５２，６２には、先端部４２ａ，５２ａ，６２ａに錘４３，５３，６３が設けられている。これにより、錘４３，５３，６３は、第１回転体２０の回転軸に対して左右方向で第２回転体３０の回転軸が位置される側（図２では右側）と同じ側に位置されている。
（動作、作用等）
　次に、トルク変換装置１の動作、及びその作用等の一例について説明する。図４乃至図６は、トルク変換装置１の一部をなす第１及び第２回転体２０，３０、並びに第１乃至第３アームリンク部４０，５０，６０の構成例を示しており、動作、及びその作用等を説明する図である。
　トルク変換装置１では、当該トルク変換装置１への入力部となる回転モータの回転軸１００を第２回転体３０の外周面に接触させて第２回転体３０を回転させ、第２回転体３０とともに回転する第２回転軸３１からトルクを取り出している。例えば、回転モータの回転軸１００にギア等の回転部を取り付けて、その回転部を第２回転体３０の外周面３０ａに接触させて、回転モータの回転軸１００を回転させて第２回転体３０を回転させる。
　第２回転体３０が回転すると、その回転力がアームリンク部４０，５０，６０を介して第１回転体２０に伝わるため、第２回転体３０の回転に連動して第１回転体２０も回転する。このとき、例えば、第１及び第２取付部４１ｂ，５１ｂ，６１ｂ，４１ｃ，５１ｃ，６１ｃが本体部４１ａ，５１ａ，６１ａに回転可能に取り付けられている等の構造によって、アームリンク部４０，５０，６０は、姿勢を維持しつつも、つまり、各アーム部４２，５２，６２が斜め上方向に向く姿勢を維持しつつも、第１及び第２回転体２０，３０に対して相対位置を変化させて特定の円形軌道上を移動する。錘４３，５３，６３の移動に着目すると、図４から図６への変化（第１及び第２回転体２０，３０が１２０°ずつ回転する変化）として示すように、第１及び第２回転体２０，３０が回転すると、錘４３，５３，６３は、同図に二点鎖線で示す円形の予め決められている軌道に沿って移動する。同様に、第１乃至第３アームリンク部４０，５０，６０も、錘４３，５３，６３の移動軌道とは異なるが、円形の予め決められている軌道に沿って移動する。
　このとき、円軌道上を移動する第１及び第２回転体２０，３０（第１及び第２回転体２０，３０における回転軸２１，３１以外の部位）、並びに第１乃至第３アームリンク部４０，５０，６０で発生する遠心力及び慣性モーメントが、回転モータからの入力をアシストするため、回転モータからの入力から直接得られるトルクよりも大きいトルクを第２回転軸３１から得られるようになる。
（本実施形態における効果）
（１）トルク変換装置１は、第２回転体３０を回転させる力が当該第２回転体３０から入力されると、第２回転体３０の第２回転軸３１からトルクを取り出せる。このとき、トルク変換装置１は、第１及び第２回転体２０，３０（第１及び第２回転体２０，３０における回転軸２１，３１以外の部位）、並びに錘４３，５３，６３を含むアームリンク部４０，５０，６０が発生する回転モーメントや遠心力の作用によって、入力のトルクに比べてより大きいトルクを取り出すことができる
（２）トルク変換装置１は、第１回転軸２１に対し第２回転軸３１が斜め下に位置され、錘４３，５３，６３が第１回転軸２１に対して左右方向で第２回転軸３１が位置される側と同じ側に位置されることによって、入力トルクに比べてさらにより大きいトルクを取り出すことができる。
（３）トルク変換装置１は、複数のアームリンク部４０，５０，６０を有することによって、入力トルクに比べてさらにより大きいトルクを取り出すことができる。
（４）第１及び第２回転体２０，３０を円盤形状の簡易に構成されるため、トルク変換装置１が簡易な構成になる。
（原理の考察）
　以下に、本実施形態のトルク変換装置１から得られるトルクを考察する。図７は、本実施形態のトルク変換装置１の原理を説明するための図である。
　図７に示すように、円盤（回転体）２００の外周に錘２１０を取り付け、円盤２００の外周が描く外周軌道の最も高い位置付近から錘２１０を自由に移動できるようにすると、錘２１０は、円盤２００の外周軌道に沿って下方向に移動する。そして、円盤２００の外周軌道上で真下に錘２１０が位置したときのエネルギーは、位置エネルギーｍｇｈになる。そして、この位置エネルギーによって、今度は、錘２１０は、円盤２００の外周軌道に沿って上方向に移動する。しかし、円盤２００の回転軸の摩擦等によるエネルギー損失により、円盤２００の外周軌道の頂点付近に戻ることはない。
　図８は、本実施形態のトルク変換装置１の原理を説明するための他の図である。
　図８に示すように、円盤２００の軌道上で錘２１０が真下に位置した瞬間に、一瞬で円盤２００の回転中心から錘２１０までの距離が１０ｃｍになったとすると、錘２１０には、９０ｃｍ分のエネルギーを保存できることになる。
　図９は、本実施形態のトルク変換装置１における錘の移動を説明する図である。
　図９に示すように、本実施形態のトルク変換装置１の場合、錘２１０は、円盤２００に対して破線の軌道上を移動する。すなわち、図８の理想的な移動をｘ－ｚ平面上で第１象限にオフセットさせて慣性モーメントの時変平行軸の定理を適用させている。本実施形態のトルク変換装置１は、このような構造によって、錘４３，５３，６３が上に移動するための位置エネルギーを極力節約し、慣性モーメントと角加速度との積で得られるエネルギーと等価なトルクを獲得している。
（トルクの導出）
　図１０は、本実施形態のトルク変換装置１の第１及び第２回転体２０，３０及び第１乃至第３アームリンク部４０，５０，６０の構成を示す図である。この図１０を用いて、本実施形態のトルク変換装置１におけるトルクの関係式の導出過程を説明する。
　ここで、図１０において、二点鎖線の円（以下、第１仮想円という。）３０１は、第１乃至第３アームリンク部４０，５０，６０の第１取付部４１ｂ，５１ｂ，６１ｂと第２取付部４１ｃ，５１ｃ，６１ｃとの中点それぞれを通る軌道を示す。この第１仮想円３０１は、いわゆる、第１回転体２０と第２回転体３０とを合体させたような仮想回転体と言える。また、一点鎖線の円（以下、第２仮想円という。）３０２は、第１乃至第３アームリンク部４０，５０，６０の各重心を通る円を示す。破線の円（以下、第３仮想円という。）３０３は、錘４３，５３，６３の移動軌道を示す。また、Ｏ１は、第１回転体２０の中心である。Ｏ２は第２回転体３０の中心である。Ｏ３は、第１仮想円３０１の中心である。Ｏ４は、第２仮想円３０２の中心である。Ｏ５は、第３仮想円３０３の中心である。ここで、第１仮想円３０１の中心Ｏ３を、本実施形態のトルク変換装置１における絶対座標系の原点とする。以下の説明では、（ｘ０３，ｙ０３）は、第１仮想円３０１の中心Ｏ３の座標である。（ｘ０４，ｙ０４）は、第２仮想円３０２の中心Ｏ４の座標である。（ｘ０５，ｙ０５）は、第３仮想円３０３の中心Ｏ５の座標である。
　このトルク変換装置１において、トルクの発生源は、主に、３個の錘４３，５３，６３が回転して発生する慣性モーメント起因の第１トルクＴinertiaと３個の錘４３，５３，６３の重力起因の第２トルクＴgの２つであり、これらトルクが合成されて出力される。
（第１トルクＴinertiaの導出）
　第１トルクＴinertiaの導出方法を説明する。
　まず、円運動を行う錘２１０に働く遠心力Ｆは、（１）式として示せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  
　このときの錘４３，５３，６３の接線方向の速度はｖ＝ｒωである。この（１）式より、各錘４３，５３，６３一個ずつの第２回転体３０の中心Ｏ２における遠心力Ｆは、（２）式になる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  
　ここで重要なのは半径ｒｉ（ｔ）、 すなわち半径が時間で変化することである。ここで、第１乃至第３アームリンク部４０，５０，６０の第１取付部４１ｂ，５１ｂ，６１ｂと第２取付部４１ｃ，５１ｃ，６１ｃとの各中点を通る軌道を示す第１仮想円３０１を回転体として考えたときの角速度と第３仮想円３０３の軌道で移動する錘４３，５３，６３の角速度とは、一定（同じ）であり、かつアームリンク部４０，５０，６０が伸縮のない完全剛体であることから、半径ｒｉ（ｔ）は幾何学的に求められる。
　また、角度π／３で等間隔に設置された３個の錘４３，５３，６３に関する位置座標毎の遠心力の総和は、（３）式になる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
  
　この（３）式では、半径ｒｉ（ｔ）が遠心力を増減させることがわかるが、その半径が変化する範囲は、（４）式として示せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
  
　よって、半径ｒｉ（ｔ）が（４）式の範囲で変化すると、遠心力の総和は、その変化する半径ｒｉ（ｔ）に錘４３，５３，６３の質量ｍ０、ω２を乗じた値で変化することになる。
　以上を整理すると、慣性モーメント及び角加速度との関係から、トルク変換装置１が得られるトルクＴinertiaは（５）式になる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
  
　ここで、（５）式中の{　}の項は、トルク変換装置１が発生する慣性モーメントの項である。さらに、（５）式中の値は、（６）式乃至（１１）式として示せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
  
　ここで、Ｍ３は、第１回転体２０の質量Ｍ１と第２回転体３０の質量Ｍ２とを加算した仮想回転体の質量である。ｒ３は第１仮想円３０１の半径である。Ｉ４は、アームリンク部４０，５０，６０それぞれが発生する慣性モーメントである。Ｍ４は、アームリンク部４０，５０，６０それぞれの質量である。ＲＭ４は、第２仮想円３０２の半径である。Ｉ０は、錘４３，５３，６３それぞれが発生する慣性モーメントである。ｍ０は、錘４３，５３，６３それぞれの質量である。Ｒ０は、第３仮想円３０３の半径である。なお、以上の関係は、慣性モーメントにおける平行軸の定理で求められる。
　なお、ここで、第１回転体２０が発生する慣性モーメントＩ１、第２回転体３０が発生する慣性モーメントＩ２は、（１２）式及び（１３）式として示せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
  
　ここで、Ｍ１は、第１回転体２０の質量である。Ｒ１は、第１回転体２０の半径である。Ｍ２は、第２回転体３０の質量である。Ｒ２は、第２回転体３０の半径である。
（第２トルクＴｇの導出）
　次に、第２トルクＴgの導出方法を説明する。図１１は、第２トルクＴgの導出で使用する値を示す図である。
　先ず、第１仮想円３０１の中心Ｏ３（ｘ０３，ｙ０３）と第３仮想円３０３の中心Ｏ５（ｘ０５，ｙ０５）との距離Ｌは、（１４）式として示せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
  
　また、錘４３，５３，６３の重心（ｘ，ｙ）が描く円の軌跡は、（１５）式として示せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
  
　ここで、ｒ０は、第３仮想円３０３の半径である。また、ｘ＝ｒ・ｃｏｓθ、ｙ＝ｒ・ｓｉｎθであることから、（１５）式は、（１６）式として示せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
  
　これにより、（１７）式が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
  
　ここで、ｒは、第３仮想円３０３の中心Ｏ５（ｘ０５，ｙ０５）から錘４３，５３，６３の重心（ｘ，ｙ）までの距離である。
　また、錘４３，５３，６３の重力によるトルクＴ０は、（１８）式として示せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
  
　ここで、ｇは重力加速度である。また、３つの錘４３，５３，６３それぞれの初期角度は、θ０，θ０＋π／３，θ０＋２π／３になり、これらに、角速度ωと時間ｔを掛け合わせた成分がそれぞれに加算されることから、合成された重力によるトルクＴgは、（１９）式として示すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
  
　以上のようにして、第１トルクＴinertia及び第２トルクＴgを導出できる。そして、本実施形態のトルク変換装置１で獲得できる主なトルクＴtotalは、（２０）式として示せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
  
　図１２は、本実施形態のトルク変換装置１での回転体の回転数（ＲＰＭ）とトルク（Ｎｍ）との関係の一例を示す図である。図１２に示すように、回転体の回転数が増加すると、トルクも増加する。
（関連の説明）
　例えば、歯数が１０個の歯車と歯数が５個の歯車が組合せられていると仮定する。歯数が１０個の歯車を９８（Ｎ）の力で１０回転させた場合，歯数が５個の歯車は、その半分の４９（Ｎ）の力で２０回転する。両者の力と回転数の積は、９８×１０＝４９×２０＝９８０であり，等しくなる。
　つまり、各歯車は、力と回転数を変換することはできるが、実際に携わる仕事の量は変えられないということである。これは、「てこの原理」や「動滑車の原理」でも同じである。よって，トルク変換装置１は、なんらかの入力で回転数を増すことができれば、それに応じて発揮できる力も増やすことができる。しかし、エネルギー保存則（すなわち，仕事の量）によって、出力側の仕事が、図１０の回転体２０，３０と第３仮想円３０３の起動上を移動する錘４３，５３，６３の運動エネルギーの総和を決して越える値とはならない。
　図１３は、錘４３，５３，６３の質量ｍ０（Ｋｇ）を６，３０，９０と様々な値にして、回転体２０，３０の回転数（ｒｐｍ）を変化させたときの出力（ｋｗ）の結果を示す図である。図１４は、図１３の結果をグラフに示す図である。ここで、出力（ｋｗ）は、２π×Ｔ（トルク）×ｎ／６０００である。また、出力（ｋｗ）は、想定している発電機の定格範囲で得ている。また、錘４３，５３，６３の質量ｍ０（Ｋｇ）は、１個当たりの質量である。
　ところで、瞬間中心の定理（ケネディの定理）では、回転運動している剛体を仮想的に延長していったとき、速度ベクトルがゼロになる点が定義される。ただし、観測者は静止しているとし、速度ベクトルは静止した観測者から見た速度とする。もし、観測者や座標系が静止してない場合を考慮して定義を拡張するならば、「速度ベクトルがゼロの点」は、直感的だが、「もっとも動きが小さい点」と定義されても良い。より直感的な表現で定義を言えば、運動している剛体が、ある瞬間にて、ある点を中心に回転運動を行っていると見なせる場合、その中心点が瞬間中心である。瞬間中心は物体の外部にあっても内部にあっても良い。剛体が平行直線運動をしている場合には、便宜上、瞬間中心は速度ベクトルに直交する方向の無限遠点に位置するとみなせる。
　ここで、ある瞬間での剛体上のある２点の位置ベクトル及び速度ベクトルが確定しているとき、この２点の位置から、速度ベクトルの垂直方向へと延長した垂直線の交点に、瞬間中心が存在する。図１５は、瞬間中心を説明する図である。ここでは、点Ａ１，Ｂ１が移動して点Ａ２，Ｂ２へ移った場合、点Ｐが瞬間中心になる。
（本実施形態の変形例等）
　本実施形態の変形例として、第１及び第２回転体２０，３０は、前述の大きさ、形状と異なる大きさ、形状に形成されることもできる。これにより、第１及び第２回転体２０，３０の重さも様々になる。例えば、第１及び第２回転体２０，３０は、重心が回転中心からずれないように、前述の肉抜きの孔の形状や孔の数と異なる形状、数に形成されることもできる。また、例えば、第１及び第２回転体２０，３０は、円盤板形状に限らず他の形状に形成されることもできる。例えば、第１及び第２回転体２０，３０は、球体等の立体形状とされることもできる。
　また、本実施形態の変形例として、第１回転体２０の第１回転軸２１と第２回転体３０の第２回転軸３１との距離、特に、トルク変換装置１を正面から見た（図２を正面から見たと）投影面上での距離、又はトルク変換装置１を第１回転軸２１や第２回転軸３１の軸方向に視点をおき見た投影面上での距離は、前述の距離と異なる距離とされることもできる。
　また、本実施形態の変形例として、第１回転体２０の第１回転軸２１と第２回転体３０の第２回転軸３１との位置関係、特に、トルク変換装置１を正面から見た（図２を正面から見たと）投影面上での位置関係、又はトルク変換装置１を第１回転軸２１や第２回転軸３１の軸方向に視点をおき見た投影面上での位置関係は、前述の位置関係と異なる位置関係とされることもできる。すなわち、第１回転軸２１と第２回転体３０とは、互い左右方向にずれて配置されている限り、どちらに位置されても良い。この場合、アームリンク部４０，５０，６０において少なくとも錘４３，５３，６３の円形の移動軌道の中心は、第１回転軸２１及び第２回転体３０に対して左右何れかに位置される。
　また、本実施形態の変形例として、アームリンク部４０，５０，６０は、前述の大きさ、形状、長さ、傾いている角度と異なる大きさ、形状、長さ、傾き角度に形成、構成されることもできる。例えば、トルク変換装置１は、アームリンク部４０，５０，６０が移動する際に当該トルク変換装置１の構造物と接触しない限り、例えば、第１及び第２取付部４１ｂ，５１ｂ，６１ｂ，４１ｃ，５１ｃ，６１ｃと接触しない限り、アーム部４２，５２，６２を可能な限り長くされることもできる。これにより、トルク変換装置１は、入力のトルクに比べてより大きいトルクを取り出すことができる。
　また、本実施形態の変形例として、アームリンク部４０，５０，６０は、当該アームリンク部４０，５０，６０が移動する際にトルク変換装置１の構造物と接触しない限り、伸縮されることもできる。
　また、本実施形態の変形例として、アームリンク部４０，５０，６０は、３個に限らず、３個未満や４個以上とされることができる。
　また、本実施形態の変形例として、アームリンク部４０，５０，６０の錘４３，５３，６３は、前述の大きさ、形状と異なる大きさ、形状に形成されることもできる。これにより、錘４３，５３，６３の重さも様々になる。
　また、本実施形態の変形例として、アームリンク部４０，５０，６０は、前述のようなアーム部４２，５２，６２が重量を有していれば錘４３，５３，６３を実際に設けない構造とされることもできる。この場合、アーム部４２，５２，６２が錘４３，５３，６３としての機能を有する。
　また、本実施形態の変形例として、第１取付部４１ｂ，５１ｂ，６１ｂは、第１回転体２０及びリンク部４１，５１，６１の少なくとも何れかに回転可能に取り付けられる構造とされることもできる。同様に、第２取付部４１ｃ，５１ｃ，６１ｃも、第２回転体３０及びリンク部４１，５１，６１の少なくとも何れかに回転可能に取り付けられる構造とされることもできる。
　また、本実施形態の変形例として、トルク変換装置１は、第１回転体２０及び第２回転体３０を回転させる力が第１回転体２０及び第２回転体３０の少なくとも一方から入力され、第１回転体２０の第１回転軸２１及び第２回転体３０の第２回転軸３１の少なくとも一方からトルクが取り出されるようにすることができる。
　また、本実施形態の変形例として、トルク変換装置１は、第１回転体２０及び第２回転体３０を回転させる力が第１回転体２０や第２回転体３０の外周面３０ａの側面（表面や裏面）から入力されるようにすることもできる。
　また、本実施形態の変形例として、トルク変換装置１は、第１回転体２０及び第２回転体３０を回転させる力が回転軸２１，３１から入力されるようにすることもできる。
　また、本実施形態の変形例として、トルク変換装置１は、アームリンク部４０，５０，６０の少なくとも１つから入力されるようにすることもできる。この場合、第１及び第２回転体２０，３０が回転するように、例えば、錘４３，５３，６３に当該錘４３，５３，６３の移動方向に入力が与えられる。
　また、本実施形態の変形例として、トルク変換装置１は、図１～図３に示す構成を１組をとして、複数組を連結されることもできる。この場合、入力場所、トルクの取り出し場所は、適宜決定される。
　また、本実施形態のトルク変換装置１は、小型の構造から大型の構造まで幅広く構成可能とされる。
　また、本実施形態のトルク変換装置１は、入力側に大きさが小さい装置を繋げ、出力側（トルクの取り出し側）に大きさが大きい装置を繋げられることもできる。この場合、例えば、トルク変換装置１は、小型モータの入力で大型装置を駆動させることができる。
　また、本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
　１　トルク変換装置、２０　第１回転体、２１　第１回転軸、３０　第２回転体，３１　第２回転軸、４１ｂ，５１ｂ，６１ｂ　第１取付部、４１ｃ，５１ｃ，６１ｃ　第２取付部、４３，５３，６３　錘
 

Claims (4)

  1. 　第１回転体と、
    　前記第１回転体の回転軸に対し回転軸が平行に位置される第２回転体と、
    　一方の第１取付部が前記第１回転体に取り付けられかつ他方の第２取付部が前記第２回転体に取り付けられて前記第１回転体と前記第２回転体にかけ渡されたリンク部と、
    　前記リンク部に取り付けられて前記第１取付部に対し左右何れかに位置される錘部と、を有し、
    　前記リンク部は、前記第１取付部と前記第２取付部との距離が前記第１回転体の回転軸と前記第２回転体の回転軸との距離と同じでかつ前記第１回転体の回転軸と前記第１取付部との距離と前記第２回転体の回転軸と前記第２取付部との距離が同じであり、
    　前記第１取付部は、前記第１回転体及び前記リンク部の少なくとも何れかに回転自在に取り付けられ、前記第２取付部は、前記第２回転体及び前記リンク部の少なくとも何れかに回転自在に取り付けられ、
    　前記第１回転体及び前記第２回転体の何れか一方が回転すると、前記第１回転体及び前記第２回転体の何れか他方が回転し、前記第１回転体の回転軸及び前記第２回転体の回転軸も回転し、かつ前記リンク部及び錘も予め決められている軌道を移動するトルク変換装置。
  2. 　前記第１回転体の回転軸に対し前記第２回転体の回転軸が斜め下に位置され、前記錘部は前記第１回転体の回転軸に対して左右方向で前記第２回転体の回転軸が位置される側と同じ側に位置される請求項１に記載のトルク変換装置。
  3. 　前記錘部が取り付けられた前記リンク部を複数有し、各リンク部それぞれの前記第１取付部は前記第１回転体に当該第１回転体の周方向で等間隔に取り付けられ、各リンク部それぞれの前記第２取付部は前記第２回転体に当該第２回転体の周方向で等間隔に取り付けられる請求項１又は２に記載のトルク変換装置。
  4. 　前記第１及び第２回転体は、円盤形状をなし、中央に前記回転軸が形成されている請求項１乃至３の何れか１項に記載のトルク変換装置。
     
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4419486B1 (ja) * 1965-06-22 1969-08-23
JPS5130982U (ja) * 1974-08-28 1976-03-05
JPH11173255A (ja) * 1997-12-05 1999-06-29 Yukio Numata 半永久機関

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3584515A (en) * 1969-01-09 1971-06-15 Laszlo B Matyas Propulsion apparatus
US3979961A (en) * 1974-03-11 1976-09-14 Nicholas Joseph Schnur Method and apparatus for propelling an object by an unbalanced centrifugal force with continuous motion
JPS5731603B2 (ja) 1974-09-11 1982-07-06
ZA784493B (en) * 1977-08-19 1979-07-25 Agrowplow Pty Ltd Vibratibg device
US5123292A (en) * 1990-12-31 1992-06-23 Woltering Howard M Motivational generator
JPH05180285A (ja) * 1991-03-29 1993-07-20 Tomiyoshi Iei 重錘式トルク変換装置
US5172599A (en) * 1991-05-15 1992-12-22 Woltering Howard M Vibratory device
US5388469A (en) * 1994-01-04 1995-02-14 Woltering; Howard M. Rotating eccentric weights vibrator system
US6044718A (en) * 1998-06-02 2000-04-04 Lester; William T. Continuously variable transmission utilizing oscillating torque and one way drives
WO2004018898A1 (en) * 1999-09-20 2004-03-04 Love Ralph E Apparatus to recover energy through gravitational force
JP2003278868A (ja) * 2002-03-20 2003-10-02 Nsk Ltd トルク検出機能付き摩擦ローラ式変速機
US20040069080A1 (en) * 2002-08-26 2004-04-15 Simeon Sordjan Apparatus for conversion of centrifugal force
US20040103729A1 (en) * 2002-11-29 2004-06-03 Strickler Roger Dean Dual-axis centrifugal propulsion system
JP4419486B2 (ja) 2003-09-11 2010-02-24 カシオ計算機株式会社 音声分析生成装置、及びプログラム
US7832297B2 (en) * 2005-04-19 2010-11-16 Hewatt Chris B Method and apparatus for gyroscopic propulsion
JP5130982B2 (ja) 2008-03-24 2013-01-30 サクサ株式会社 グロメットおよびそれを使用した電子機器の防水構造
US20100186527A1 (en) * 2009-01-23 2010-07-29 Guy Silver Centrifugal system
CA2816624C (en) * 2012-08-14 2016-04-12 L.T. Machine & Tools Inc. Force converter apparatus and method
FR3011044B1 (fr) * 2013-09-23 2019-07-12 Philippe PELLEGRIN Dispositif de rotation gravitaire
JP6293111B2 (ja) * 2015-12-16 2018-03-14 本田技研工業株式会社 トルク伝達装置
IL258954B (en) * 2018-04-26 2022-06-01 Vastech Holdings Ltd Device and method for converting centrifugal force into unidirectional force

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4419486B1 (ja) * 1965-06-22 1969-08-23
JPS5130982U (ja) * 1974-08-28 1976-03-05
JPH11173255A (ja) * 1997-12-05 1999-06-29 Yukio Numata 半永久機関

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