動力伝動装置
【課題】往復運動や揺動運動を、回転運動に変換するとともに、弱い力で入力してもパワーアップして回転トルクを高め、さらに回転軸心の方向も直交する方向に変換可能な簡単な構成の動力伝動装置を実現する。
【解決手段】往復駆動歯車５が時計方向に回転すると、第１の往復回転歯車２３は反時計方向に回転して、第１の一方向クラッチ３４を介して第１の一方向回転歯車２６を反時計方向に回転させ、往復駆動歯車５が反時計方向に回転すると、第２の往復回転歯車３５は反時計方向に回転して、第２の一方向クラッチ３６を介して第２の一方向回転歯車３８を反時計方向に回転させる。
【解決手段】往復駆動歯車５が時計方向に回転すると、第１の往復回転歯車２３は反時計方向に回転して、第１の一方向クラッチ３４を介して第１の一方向回転歯車２６を反時計方向に回転させ、往復駆動歯車５が反時計方向に回転すると、第２の往復回転歯車３５は反時計方向に回転して、第２の一方向クラッチ３６を介して第２の一方向回転歯車３８を反時計方向に回転させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、第１の軸を中心として回転する回転動力を、第１の軸と直交する方向の第２の軸を中心として回転する回転動力に伝動する要素技術としては、例えば、傘歯車伝動機構がある。また、直線方向の往復運動や揺動運動を回転動力に変換する要素技術としては、例えば、クランク回転機構（往復運動をクランク軸の回転動力に変換する機構）、ラック・ピニオン機構等がある。
【０００３】
さらに、従来、直進往復運動を正逆回転に変換して、この正逆回転を一方向クラッチを用いて一方向回転に変換する発明は公知である（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−６６８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
往復運動を一方向の回転運動に変換する機構は、上記特許文献１等で公知であるが、断続回転しか伝達できず、連続回転する機構としては適していない。また、往復運動で得られた回転力のトルクを高めるためには、複数の伝動歯車やベルト機構等を組み合わせる必要がある。さらに、回転運動回転の軸心を直交させる場合はさらに傘歯車等を用いなくてはならないので、伝動要素が多くなり複雑となる。
【０００６】
本発明は、往復運動や揺動運動を、回転運動に変換するとともに、弱い力で入力してもパワーアップして回転トルクを高め、さらに回転軸心の方向も直交する方向に変換可能な簡単な構成の動力伝動装置を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するために、往復回転発生機構と、一方向回転変換機構と、連動出力機構とを備え、入力回転軸の入力回転を出力回転軸に伝動する動力伝動装置であって、前記往復回転発生機構は、前記入力回転軸と、該入力回転軸により回転する回転円板と、往復駆動歯車と、該往復駆動歯車の歯車面から径方向外側に突設されたヨークと、基端が該ヨークに枢着され先端が回転円板に連動する揺動アームとを備え、該回転円板が回転すると、揺動アームは往復駆動歯車の回転中心を中心として往復揺動することで、往復駆動歯車が往復回転する構成とし、前記一方向回転変換機構は、第１の変換部及び第２の変換部を備え、第１の変換部及び第２の変換部は、それぞれ往復回転歯車と、一方向クラッチと、被回転軸とを備え、往復回転歯車は、前記往復駆動歯車によって往復回転され、この往復回転を一方向クラッチによって一方向の回転に変換して前記被回転軸に伝達し、前記連動出力機構は、第１の変換部の被回転軸に同心的に固定された第１の一方向回転部材と、第２の変換部の被回転軸に同心的に固定された第２の一方向回転部材とを有するとともに、第１の一方向回転部材及び第２の一方向回転部材を互いに連動させる伝動手段及び前記出力回転軸とを備えていることを特徴とする動力伝動装置を提供する。
【０００８】
回転円板は、往復回転歯車と直交する方向に配置されており、その周縁部に、内面に球状の受け面を有するソケットが形成されており、揺動アームの先端に球体部が形成され、該球体部がソケットの受け面内に回転可能に嵌合している構成とすることが好ましい。
【０００９】
回転円板は、往復回転歯車と同じ方向に向けて配置されており、その周縁部に、連結リンクが枢着され、該連結リンクに揺動アームの先端が枢着されている構成としてもよい。
【００１０】
第１の一方向回転部材及び第２の一方向回転部材は、それぞれ同じ構成の歯車であり、伝動手段は、少なくとも第１の一方向回転部材及び第２の一方向回転部材に装着されたチェーンである構成としてもよい。
【００１１】
第１の一方向回転部材及び第２の一方向回転部材は、それぞれ同じ構成のローラであり、伝動手段は、少なくとも第１の一方向回転部材及び第２の一方向回転部材に装着されたベルトである構成としてもよい。
【００１２】
出力回転軸に、フライホイールが取り付けられている構成とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る動力伝動装置によれば、回転軸を中心に、往復駆動歯車、二股ヨーク及び揺動アームとから成るものが全体として梃子（モメントアーム）として作用し、往復回転歯車を往復回転させ、一方向クラッチを介して回転出力を得る構成としたので、揺動アームの先端部に加えられた回転力を、梃子の原理で増大して出力することができる。従って、往復運動や揺動運動を、回転運動に変換するとともに、弱い力で入力してもパワーアップして回転トルクを高め、さらに回転軸心の方向も直交する方向に変換可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る動力伝動装置の実施例１の原理、構成及び作用等を模式的に説明する図である。
【図２】本発明に係る動力伝動装置の実施例１を斜め正面から見た斜視図である。
【図３】本発明に係る動力伝動装置の実施例１を上面から見た斜視図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明に係る動力伝動装置の実施例２の原理、構成及び作用等を模式的に説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る動力伝動装置を実施するための形態を実施例に基づき図面を参照して、以下説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明に係る動力伝動装置の実施例１の原理、構成及び作用等を模式的に説明する図であり、図２〜４は、本発明に係る動力伝動装置の実施例１の構成を説明する図である。この実施例１の動力伝動装置１は、図１〜３に示すように、往復回転発生機構２と、一方向回転変換機構３と、連動出力機構４と、を備えている。
【００１７】
往復回転発生機構２は、往復駆動歯車５の円周面の一部に往復回転力を付与して、往復駆動歯車５をその軸心を中心に往復回転させる機構である。一方向回転変換機構３は、往復駆動歯車５の往復回転を一方向の回転に変換する機構である。連動出力機構４は、一方向回転変換機構３で変換された一方向の回転を出力として取り出す機構である。以下、実施例１の構成、作用を詳細に説明する。
【００１８】
（往復回転発生機構）
往復回転発生機構２は、図１〜３に示すように、往復駆動歯車５（往復回転駆動する歯車）と、往復回転を発生させる揺動機構６と、入力軸１６とを有する。往復駆動歯車５は、回転軸７に同心的に固定されており、この回転軸７は、第１の固定フレーム８に軸受（図示せず）で回転可能に取り付けられている。往復駆動歯車５において、その一方の側の歯車面から、歯車の軸心から径方向に伸びる二股ヨーク９が突設されている。
【００１９】
なお、往復駆動歯車５を、第１の固定フレーム８に固定した固定軸に同心的に回転可能に取り付けたものでもよい。
【００２０】
揺動機構６は、揺動アーム１０と、回転円板１１とを備えている。揺動アーム１０の基端部には、扁平部１２が形成されており、この扁平部１２が、往復駆動歯車５の二股ヨーク９の平坦な内面１３間に嵌合され、ヨーク軸１４によって、二股ヨーク９の平坦な内面１３間で回転可能に挟持されている。揺動アーム１０の先端部には、球体部１５が形成されている。
【００２１】
回転円板１１は、入力回転軸１６に同心的に取り付けられている。この入力回転軸１６は、第２の固定フレーム１７に軸受（図示せず）で回転可能に取り付けられており、電動モータ、油圧モータ、エンジン等の原動機によって、回転駆動される。要するに、入力回転軸１６は、動力伝動装置１の入力軸を構成している。回転円板１１には、その周縁近くの位置に球状の受け面を有するソケット１８が形成されている。なお、第１の固定フレーム８及び第２の固定フレーム１７は、基台１９上に起立して設けられている。
【００２２】
揺動アーム１０の先端部に形成された球体部１５は、図１に示すように、回転円板１１のソケット１８の受け面内に回転可能に嵌合されている。要するに、揺動アーム１０の先端部に形成された球体部１５がソケット１８内に嵌合することで、玉継手を構成している。
【００２３】
入力回転軸１６によって回転円板１１が回転すると、図１に示すように、揺動アーム１０の先端部の球体部１５は、玉継手において自転しながら回転円板１１とともに回転（公転）する。このように球体部１５が回転円板１１とともに回転すると、揺動アーム１０の扁平部１２は、二股ヨーク９の平坦な内面１３の間でヨーク軸１４を中心に回転可能である。
【００２４】
しかも、揺動アーム１０、二股ヨーク９及び往復駆動歯車５から成るもの全体で、図１に示すように、正面方向から観察すると、あたかも１つの梃子を構成するかのようになって、往復駆動歯車５の回転軸７の軸心を中心にして往復回転する。このことは、往復駆動歯車５に着目すれば、回転軸７とともに回転軸７の軸心を中心にして往復回転することを意味する。
【００２５】
なお、往復回転発生機構２は、往復駆動歯車５が回転軸７とともに往復回転すればよいのであって、本実施例１のように、揺動アーム１０と回転円板１１を備えた構成とすることは必ずしも必要はない。後記する実施例２において、別の構成の揺動アームと回転円板を用いて、往復駆動歯車５が回転軸７とともに往復回転する往復回転発生機構を説明する。また、例えば、揺動アーム１０の先端側を、シリンダピストン等の直線的な往復動機構で往復動させる構成としてもよい。
【００２６】
（一方向回転変換機構）
一方向回転変換機構３は、往復回転発生機構２によって生じた往復駆動歯車５の往復回転を、一方向の回転に変換する機構であり、図１〜３に示すように、第１の変換部２１と第２の変換部２２とを備えている。第１の変換部２１と第２の変換部２２は、互いに同じ構成である。
【００２７】
第１の変換部２１は、図１〜４に示すように、第１の往復回転歯車２３と、第1の一方向クラッチ軸２４と、第１の被回転軸２５とを備えている。第１の被回転軸２５には、後記する連動出力機構４の第１の一方向回転歯車２６を同軸的に固定している。
【００２８】
第１の往復回転歯車２３は、図４に示すように、円環状に形成された歯車部２７とボス部２８とから一体に構成されている。歯車部２７は、その内周面は、第1の一方向クラッチ軸２４の外周面に嵌合して支持され、後記するように、第1の一方向クラッチ軸２４を一方向のみに回転可能とする。第１の往復回転歯車２３は、往復駆動歯車５と噛み合っている。ボス部２８は、第１の固定フレーム８に軸受２９により回転可能に取り付けられている。
【００２９】
第1の一方向クラッチ軸２４は、図４に示すように、その先端に円筒部３０が形成され、この円筒部３０において、第１の固定フレーム８に軸受３１により回転可能に取り付けられている。そして、この円筒部３０には、第１の被回転軸２５の基端が同心的に嵌合され、ネジ止めされて固定されている。なお、第１の被回転軸２５には、連動出力機構４の第１の一方向回転歯車２６が同心的に固定されている。
【００３０】
第１の往復回転歯車２３の内周面には、複数の窪み３２が周方向に一定の間隔をおいて形成されている。複数の窪み３２は、それぞれ第１の往復回転歯車２３の周方向の一方向（図１の例では反時計方向）に向けて徐々に外周方向に深く形成され、断面楔形（断面でテーパ形状）をした窪みとして形成されている。
【００３１】
そして、この窪み３２と第１の一方向クラッチ軸２４の外周面で形成される空間内には、図１に示すように、球状のクラッチ玉３３又は円柱形のクラッチコロ（以下、本実施例１ではクラッチ玉３３で説明する）が装入されている。
【００３２】
第１の往復回転歯車２３の内周面に形成された楔形の窪み３２と、クラッチ玉３３と、第１の一方向クラッチ軸２４によって、第１の一方向クラッチ３４を形成している。このような第１の一方向クラッチ３４を設けることで、図１に示すように、第１の往復回転歯車２３が反時計方向に回転すると、クラッチ玉３３は楔形の窪み３２の浅い部分に移動して第１の一方向クラッチ軸２４を押圧しながら共に反時計方向に回転し、第１の往復回転歯車２３が反時計方向の回転を第１の一方向クラッチ軸２４に伝達する。
【００３３】
逆に、第１の往復回転歯車２３が時計方向に回転すると、クラッチ玉３３は楔形の深い窪み３２の深い部分に移動し遊び状態となるから、第１の一方向クラッチ軸２４を押圧するようなことなく、第１の往復回転歯車２３は第１の一方向クラッチ軸２４に対して自由に回転し、第１の往復回転歯車２３は時計方向の回転を第１の一方向クラッチ軸２４に伝達しない。
【００３４】
これによって、第１の往復回転歯車２３の往復回転のうち、反時計方向の回転のみを第1の一方向クラッチ軸２４に伝達する。そして、この反時計方向の回転を、さらに第1の一方向クラッチ軸２４から第１の被回転軸２５を介して第１の一方向回転歯車２６に伝達する。結局、第１の往復回転歯車２３が往復回転すると、第１の一方向回転歯車２６が反時計方向へ間欠的に回転することとなる。
【００３５】
第２の変換部２２は、図１及び図２に示すように、第１の往復回転歯車２３と噛み合っている第２の往復回転歯車３５と、第２の一方向クラッチ軸３６と、第２の被回転軸３７とを備えている。第２の変換部２２における第２の往復回転歯車３５、第２の一方向クラッチ軸３６及び第２の被回転軸３７は、それぞれ第１の変換部２１における第１の往復回転歯車２３、第１の一方向クラッチ軸２４、第１の被回転軸２５と同じ構成をしている。第２の被回転軸３７には、第２の一方向回転歯車３８が同心的に固定されている。
【００３６】
第２の往復回転歯車３５には、その内周面に第１の往復回転歯車２３と同様に、断面楔形の窪み３２が複数形成されており、窪み３２内にクラッチ玉３３が装入されて、第２の一方向クラッチ軸３６とともに、第２の一方向クラッチ３９を構成している。要するに、第２の変換部２２の構成は、前記のとおり第１の変換部２１の構成と同じ構成であり、ここではその詳細な説明は省略する。
【００３７】
そして、第２の変換部２２の動作は第１の変換部２１の動作と同じである。即ち、第２の変換部２２では、第２の往復回転歯車３５が反時計方向に回転する時のみ、第２の一方向回転歯車３９が時計方向に回転し、第２の往復回転歯車３５が時計方向に回転する時は第２の一方向回転歯車３９に回転を伝達しない。結局、第２の往復回転歯車３５が往復回転すると、第２の一方向回転歯車３９が反時計方向へ間欠的に回転することとなる。
【００３８】
ここで注目すべき点は、第１の往復回転歯車２３と第２の往復回転歯車３５は、互いに噛み合っているので、互いに往復回転の方向は反対方向であるが、それぞれ第１の一方向クラッチ３４と第２の一方向クラッチ３９を介することで、第１の一方向回転歯車２６と第２の一方向回転歯車３８が同じ方向に間欠的に回転し、しかも、後記する作用の項でも説明するが、第１の一方向回転歯車２６の間欠回転と第２の一方向回転歯車３８の間欠回転は、互い同時ではなく互いに異なるタイミングで補うように生じる。
【００３９】
そして、次に説明する連動出力機構４によって、第１の一方向回転歯車２６と第２の一方向回転歯車３８を互いに伝動手段によって連動し、第１の変換部２１による間欠的な出力回転と第２の変換部２２による間欠的な出力回転を、互いに回転期間を補うように合わせている。
【００４０】
（連動出力機構）
連動出力機構４は、第１の変換部２１による出力回転と第２の変換部２２による出力回転を、互いに回転期間を補うように合わせて出力する機能を有する部分である。
【００４１】
図１及び図３に示すように、連動出力機構４は、第１の被回転軸２１に同心的に固定された第１の一方向回転歯車２６（第１の一方向回転部材）と、第２の被回転軸３７に同心的に固定された第２の一方向回転歯車３８（第２の一方向回転部材）とを有するとともに、第１の一方向回転歯車２６及び第２の一方向回転歯車３８を互いに連動させる伝動手段及び出力回転軸４１とを備えている。第１の一方向回転歯車２６と第２の一方向回転歯車３８は、互いに同じ構成、即ち直径及び歯数が同じ構成である。
【００４２】
伝動手段として、本実施例１では、第１の一方向回転歯車２６と第２の一方向回転歯車３８の間に装着されたチェーン４０を設けている。なお、図示はしないが、第１の一方向回転歯車２６と第２の一方向回転歯車３８を直接、チェーン４０で連動しないで、必要に応じて、両歯車２６、３８の間のチェーンの走行路にアイドリング歯車（図示せず）設け、このアイドリング歯車を介してチェーンを装着する構成としてもよい。
【００４３】
また、伝動手段としては、チェーン４０ではなく、第１の一方向回転歯車２６と第２の一方向回転歯車の間に中間歯車を介した歯車伝動機構を採用してもよい。
【００４４】
なお、第１の一方向回転部材及び第２の一方向回転部材は、それぞれ歯車ではなく、同じ構成、即ち同じ直径のローラとし、伝動手段は、少なくとも第１の一方向回転部材及び第２の一方向回転部材に装着されたベルト等の伝動機構であってもよい。
【００４５】
回転出力は、第１の一方向回転歯車２６又は第２の一方向回転歯車３８から取り出される。本実施例１では、第２の一方向回転歯車３８の出力回転軸４１から出力が取り出される。なお、この実施例１では、出力回転軸４１は第２の被駆動軸３７を共通で使用しているが、別の軸としてもよいし、或いは第２の一方向回転歯車３８の回転を別の歯車を介して取り出す構成としてもよい。
【００４６】
出力回転軸４１に、フライホイール４２を同心的に固定すれば、その回転慣性力により滑らかな回転出力を得ることができ、第１の一方向回転歯車２６及び第２の一方向回転歯車３８がそれぞれ間欠回転であっても、全体として滑らかな回転が得られる。
【００４７】
（作用）
以上の構成から成る実施例１の動力伝動装置１の作用を説明する。図１及び図２に示すように、入力回転軸１６に回転入力が加わると、回転円板１１が回転する。回転円板１１が回転すると、揺動アーム１０の基端部の扁平部１２は、二股ヨーク９の平坦な内面１３間でヨーク軸１４を中心にして回転（２次元的平面内で回転）するとともに、揺動アーム１０の先端部の球体部１５が回転円板１１のソケット１８内で自転（３次元空間内で自転）しながら回転円板１１の回転に追従して回転円板１１のソケット１８の回転軌跡に沿って回転（公転）する。
【００４８】
すると、往復駆動歯車５は、回転軸７の軸心を中心に二股ヨーク９とともに往復回転し、第１の往復回転歯車２３を往復回転させる。即ち、回転軸７の軸心を中心に、往復駆動歯車５、二股ヨーク９及び揺動アーム１０とから成るものが全体として梃子（モメントアーム）として作用し、第１の往復回転歯車２３を往復回転させ、さらに第２の往復回転歯車３５を往復回転させる。
【００４９】
この際、図１に示すように、正面から見た投影面上の長さにおいて、回転軸７の軸心から揺動アーム１０の先端部（球体部１５）までの長さをＬ１、回転軸７の軸心から往復駆動歯車５の歯（正確には第１の往復回転歯車２３と噛み合う部分）までの長さＬ２とすると、回転円板１１の回転により揺動アーム１０の先端部に加えられた回転力Ｆは、梃子の原理で、Ｆ×Ｌ１／Ｌ２となり、増大されて第１の往復回転歯車２３に伝動される。
【００５０】
往復駆動歯車５が時計方向に回転し、第１の往復回転歯車２３が反時計方向に回転すると、クラッチ玉３３は、楔形の窪み３２の浅い部分に相対的に移動して、第１の一方向クラッチ軸２４を押圧しながら共に反時計方向に回転させる。
【００５１】
第１の往復回転歯車２３が時計方向に回転しても、クラッチ玉３３は楔形の窪み３２の深い部分に移動するから、第1の一方向クラッチ軸２４を押圧するようなことなく、第１の往復回転歯車２３は第1の一方向クラッチ軸２４に対して自由に回転（遊転）し、第１の往復回転歯車２３は時計方向の回転を第1の一方向クラッチ軸２４に伝達しない。
【００５２】
これによって、第１の往復回転歯車２３の往復回転のうち、反時計方向の回転のみを第1の一方向クラッチ軸２４に伝達する。そして、この反時計方向の回転を、さらに第１の被回転軸２５を介して第１の一方向回転歯車２６に伝達する。結局、第１の往復回転歯車２３が往復回転すると、その反時計方向の回転により、第１の一方向回転歯車２６が反時計方向に間欠的に回転することとなる。
【００５３】
第１の往復回転歯車２３が時計方向に回転すると、第２の変換部２２において、第２の往復回転歯車３５が反時計方向に回転し、第１の往復回転歯車２３の場合と同様に、第２の一方向クラッチ３９、第２の一方向クラッチ軸３６、第２の被回転軸３７などによって、第２の一方向回転歯車３８を反時計方向に回転させる。結局、第１の変換部２１と同様に、第２の変換部２２でも、第２の往復回転歯車３５が往復回転すると、第２の一方向回転歯車３８が反時計方向に間欠的に回転する。
【００５４】
ここで、往復駆動歯車５から、第１の変換部２１と第２の変換部２２、さらに連動出力機構４までの動作を整理する。往復駆動歯車５が時計方向に回転すると、第１の往復回転歯車２３は反時計方向に回転して、第１の一方向クラッチ３４を介して第１の一方向回転歯車２６を反時計方向に回転させ、第２の往復回転歯車３５は時計方向に回転するが、第２の一方向回転歯車３８には回転を伝達しない。
【００５５】
また、往復駆動歯車５が反時計方向に回転すると、第１の往復回転歯車２３は時計方向に回転するが、第１の一方向回転歯車２６には回転を伝達せず、第２の往復回転歯車３５は反時計方向に回転して、第２の一方向クラッチ３６を介して第２の一方向回転歯車３８を反時計方向に回転させる。
【００５６】
従って、往復駆動歯車５が時計方向に回転する期間は、第１の一方向回転歯車２６が反時計方向に回転し、往復駆動歯車５が反時計方向に回転する期間は、第２の一方向回転歯車３８が反時計方向に回転する。要するに、往復駆動歯車５の往復回転のいずれの方向の回転の際でも、第１の一方向回転歯車２６及び第２の一方向回転歯車３８のいずれかが反時計方向に回転して回転出力を生じることとなる。
【００５７】
そして、チェーン４０によって、第１の一方向回転歯車２６と第２の一方向回転歯車３８が連動するようにしているから、第１の一方向回転歯車２６と第２の一方向回転歯車３８の回転が互いに回転しない期間を補うように合わさり、出力回転軸４１から反時計方向の回転出力として取り出される。出力回転軸４１にフライホイール４２を取り付ければ、その慣性力が作用して滑らかな回転出力が得られる。
【実施例２】
【００５８】
図５は、本発明係る動力伝動装置の実施例２の構成、作用を模式的に説明する図である。この実施例２は、実施例１と較べて、一方向回転変換機構３及び連動機構４は同じであるが、往復回転発生機構が異なる。以下、実施例２をその往復回転発生機構２’を中心に説明する。
【００５９】
実施例２では、往復回転発生機構２’は、実施例１と同様に、図５に示すように、往復駆動歯車５と往復回転を発生させる揺動機構６’とを有する。往復駆動歯車５は、実施例１と同じであり、第１の固定フレーム８に軸受で回転可能に取り付けられた回転軸７に同心的に固定され、第１のフレーム８に回転可能に支持されている。往復駆動歯車５において、その一方の側の歯車面から、歯車の軸心から径方向に向けて二股ヨーク９が突設されている。
【００６０】
そして、回転円板４５は、図５に示すように、往復駆動歯車５と同じ向き（図５中正面方向）に向いて配置され、入力回転軸１６’に同心的に固定されている。そのために、入力回転軸１６’を軸受を介して支持する第２の固定フレーム１７’は、往復駆動歯車５の回転軸７を回転可能に支持する第１の固定フレーム８と同じ向き（図５中正面方向）に向いて配設されている。
【００６１】
回転円板４５の周縁部近くの表面に、２本のリンク杆から成る連結リンク４６の一端が枢着されている。そして、この連結リンク４６の他端に揺動アーム１０’の先端部が枢着されている。揺動アーム１０’の基端部には、実施例１と同様に扁平部１２が形成され、この扁平部１２が、往復駆動歯車５に固定された二股ヨーク９の平坦な内面１３間にネジ４７によって固着されている。
【００６２】
以上の構成から成る実施例２の往復回転発生機構２’によると、入力回転軸１６’が回転し回転円板４５が回転すると、揺動アーム１０’は、回転軸７の軸心を中心にして、往復駆動歯車５及び二股ヨーク９とともに、一つの垂直面内で揺動する。この揺動により、往復駆動歯車５は、回転軸７の軸心を中心に往復回転が生じる。この往復駆動歯車５の往復回転によって、実施例１と同様に、一方向回転変換機構３を動作させ、連動出力機構４によって、一方向の回転出力が得られる。
【００６３】
以上、本発明に係る動力伝動装置を実施するための形態を実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることは言うまでもない。
【００６４】
例えば、連動出力機構では、第１の一方向回転歯車、第２の一方向回転歯車、チェーン等を利用しているが、歯車及びチェーンの代わりにローラ及びベルトを用いてもよい。また、一方向クラッチは、特に実施例記載の一方向クラッチではなく、周知のいろいろな構成の一方向クラッチのいずれかを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明に係る動力伝動装置は上記のような構成であるから、風力発電の風車の回転力を利用して発電機を回転するような動力伝動装置等のエネルギー技術分野、その他の産業技術の分野に適用可能である。特に、梃子の原理を利用して回転トルクを増加することができるので、大きなトルクの必要な装置等に適している。
【符号の説明】
【００６６】
１ 動力伝動装置
２ 往復回転発生機構
３ 一方向回転変換機構
４ 連動出力機構
５ 往復駆動歯車
６ 揺動機構
７ 往復駆動歯車の回転軸
８ 第１の固定フレーム
９ 二股ヨーク
１０ 揺動アーム
１１ 回転円板
１２ 揺動アーム扁平部
１３ 二股ヨークの平坦な内面
１４ ヨーク軸
１５ 揺動アームの球体部
１６ 入力回転軸
１７ 第２の固定フレーム
１８ ソケット
１９ 基台
２１ 第１の変換部
２２ 第２の変換部
２３ 第１の往復回転歯車
２４ 第1の一方向クラッチ軸
２５ 第１の被回転軸
２６ 第１の一方向回転歯車
２７ 第１及び第２の往復回転歯車の歯車部
２８ 第１及び第２の往復回転歯車のボス部
２９ 第１の往復回転歯車の軸受
３０ 第1及び第２の一方向クラッチ軸の円筒部
３１ 第1の一方向クラッチ軸の軸受
３２ 窪み
３３ クラッチ玉
３４ 第１の一方向クラッチ
３５ 第２の往復回転歯車
３６ 第２の一方向クラッチ軸
３７ 第２の被回転軸
３８ 第２の一方向回転歯車
３９ 第２の一方向クラッチ
４０ チェーン
４１ 出力回転軸
４２ フライホイール
２’ 往復回転発生機構
６’ 揺動機構
１０’ 揺動アーム
１６’ 入力回転軸
１７’ 第２の固定フレーム
４５ 回転円板
４６ 連結リンク
４７ ネジ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、第１の軸を中心として回転する回転動力を、第１の軸と直交する方向の第２の軸を中心として回転する回転動力に伝動する要素技術としては、例えば、傘歯車伝動機構がある。また、直線方向の往復運動や揺動運動を回転動力に変換する要素技術としては、例えば、クランク回転機構（往復運動をクランク軸の回転動力に変換する機構）、ラック・ピニオン機構等がある。
【０００３】
さらに、従来、直進往復運動を正逆回転に変換して、この正逆回転を一方向クラッチを用いて一方向回転に変換する発明は公知である（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−６６８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
往復運動を一方向の回転運動に変換する機構は、上記特許文献１等で公知であるが、断続回転しか伝達できず、連続回転する機構としては適していない。また、往復運動で得られた回転力のトルクを高めるためには、複数の伝動歯車やベルト機構等を組み合わせる必要がある。さらに、回転運動回転の軸心を直交させる場合はさらに傘歯車等を用いなくてはならないので、伝動要素が多くなり複雑となる。
【０００６】
本発明は、往復運動や揺動運動を、回転運動に変換するとともに、弱い力で入力してもパワーアップして回転トルクを高め、さらに回転軸心の方向も直交する方向に変換可能な簡単な構成の動力伝動装置を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するために、往復回転発生機構と、一方向回転変換機構と、連動出力機構とを備え、入力回転軸の入力回転を出力回転軸に伝動する動力伝動装置であって、前記往復回転発生機構は、前記入力回転軸と、該入力回転軸により回転する回転円板と、往復駆動歯車と、該往復駆動歯車の歯車面から径方向外側に突設されたヨークと、基端が該ヨークに枢着され先端が回転円板に連動する揺動アームとを備え、該回転円板が回転すると、揺動アームは往復駆動歯車の回転中心を中心として往復揺動することで、往復駆動歯車が往復回転する構成とし、前記一方向回転変換機構は、第１の変換部及び第２の変換部を備え、第１の変換部及び第２の変換部は、それぞれ往復回転歯車と、一方向クラッチと、被回転軸とを備え、往復回転歯車は、前記往復駆動歯車によって往復回転され、この往復回転を一方向クラッチによって一方向の回転に変換して前記被回転軸に伝達し、前記連動出力機構は、第１の変換部の被回転軸に同心的に固定された第１の一方向回転部材と、第２の変換部の被回転軸に同心的に固定された第２の一方向回転部材とを有するとともに、第１の一方向回転部材及び第２の一方向回転部材を互いに連動させる伝動手段及び前記出力回転軸とを備えていることを特徴とする動力伝動装置を提供する。
【０００８】
回転円板は、往復回転歯車と直交する方向に配置されており、その周縁部に、内面に球状の受け面を有するソケットが形成されており、揺動アームの先端に球体部が形成され、該球体部がソケットの受け面内に回転可能に嵌合している構成とすることが好ましい。
【０００９】
回転円板は、往復回転歯車と同じ方向に向けて配置されており、その周縁部に、連結リンクが枢着され、該連結リンクに揺動アームの先端が枢着されている構成としてもよい。
【００１０】
第１の一方向回転部材及び第２の一方向回転部材は、それぞれ同じ構成の歯車であり、伝動手段は、少なくとも第１の一方向回転部材及び第２の一方向回転部材に装着されたチェーンである構成としてもよい。
【００１１】
第１の一方向回転部材及び第２の一方向回転部材は、それぞれ同じ構成のローラであり、伝動手段は、少なくとも第１の一方向回転部材及び第２の一方向回転部材に装着されたベルトである構成としてもよい。
【００１２】
出力回転軸に、フライホイールが取り付けられている構成とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る動力伝動装置によれば、回転軸を中心に、往復駆動歯車、二股ヨーク及び揺動アームとから成るものが全体として梃子（モメントアーム）として作用し、往復回転歯車を往復回転させ、一方向クラッチを介して回転出力を得る構成としたので、揺動アームの先端部に加えられた回転力を、梃子の原理で増大して出力することができる。従って、往復運動や揺動運動を、回転運動に変換するとともに、弱い力で入力してもパワーアップして回転トルクを高め、さらに回転軸心の方向も直交する方向に変換可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る動力伝動装置の実施例１の原理、構成及び作用等を模式的に説明する図である。
【図２】本発明に係る動力伝動装置の実施例１を斜め正面から見た斜視図である。
【図３】本発明に係る動力伝動装置の実施例１を上面から見た斜視図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明に係る動力伝動装置の実施例２の原理、構成及び作用等を模式的に説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る動力伝動装置を実施するための形態を実施例に基づき図面を参照して、以下説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明に係る動力伝動装置の実施例１の原理、構成及び作用等を模式的に説明する図であり、図２〜４は、本発明に係る動力伝動装置の実施例１の構成を説明する図である。この実施例１の動力伝動装置１は、図１〜３に示すように、往復回転発生機構２と、一方向回転変換機構３と、連動出力機構４と、を備えている。
【００１７】
往復回転発生機構２は、往復駆動歯車５の円周面の一部に往復回転力を付与して、往復駆動歯車５をその軸心を中心に往復回転させる機構である。一方向回転変換機構３は、往復駆動歯車５の往復回転を一方向の回転に変換する機構である。連動出力機構４は、一方向回転変換機構３で変換された一方向の回転を出力として取り出す機構である。以下、実施例１の構成、作用を詳細に説明する。
【００１８】
（往復回転発生機構）
往復回転発生機構２は、図１〜３に示すように、往復駆動歯車５（往復回転駆動する歯車）と、往復回転を発生させる揺動機構６と、入力軸１６とを有する。往復駆動歯車５は、回転軸７に同心的に固定されており、この回転軸７は、第１の固定フレーム８に軸受（図示せず）で回転可能に取り付けられている。往復駆動歯車５において、その一方の側の歯車面から、歯車の軸心から径方向に伸びる二股ヨーク９が突設されている。
【００１９】
なお、往復駆動歯車５を、第１の固定フレーム８に固定した固定軸に同心的に回転可能に取り付けたものでもよい。
【００２０】
揺動機構６は、揺動アーム１０と、回転円板１１とを備えている。揺動アーム１０の基端部には、扁平部１２が形成されており、この扁平部１２が、往復駆動歯車５の二股ヨーク９の平坦な内面１３間に嵌合され、ヨーク軸１４によって、二股ヨーク９の平坦な内面１３間で回転可能に挟持されている。揺動アーム１０の先端部には、球体部１５が形成されている。
【００２１】
回転円板１１は、入力回転軸１６に同心的に取り付けられている。この入力回転軸１６は、第２の固定フレーム１７に軸受（図示せず）で回転可能に取り付けられており、電動モータ、油圧モータ、エンジン等の原動機によって、回転駆動される。要するに、入力回転軸１６は、動力伝動装置１の入力軸を構成している。回転円板１１には、その周縁近くの位置に球状の受け面を有するソケット１８が形成されている。なお、第１の固定フレーム８及び第２の固定フレーム１７は、基台１９上に起立して設けられている。
【００２２】
揺動アーム１０の先端部に形成された球体部１５は、図１に示すように、回転円板１１のソケット１８の受け面内に回転可能に嵌合されている。要するに、揺動アーム１０の先端部に形成された球体部１５がソケット１８内に嵌合することで、玉継手を構成している。
【００２３】
入力回転軸１６によって回転円板１１が回転すると、図１に示すように、揺動アーム１０の先端部の球体部１５は、玉継手において自転しながら回転円板１１とともに回転（公転）する。このように球体部１５が回転円板１１とともに回転すると、揺動アーム１０の扁平部１２は、二股ヨーク９の平坦な内面１３の間でヨーク軸１４を中心に回転可能である。
【００２４】
しかも、揺動アーム１０、二股ヨーク９及び往復駆動歯車５から成るもの全体で、図１に示すように、正面方向から観察すると、あたかも１つの梃子を構成するかのようになって、往復駆動歯車５の回転軸７の軸心を中心にして往復回転する。このことは、往復駆動歯車５に着目すれば、回転軸７とともに回転軸７の軸心を中心にして往復回転することを意味する。
【００２５】
なお、往復回転発生機構２は、往復駆動歯車５が回転軸７とともに往復回転すればよいのであって、本実施例１のように、揺動アーム１０と回転円板１１を備えた構成とすることは必ずしも必要はない。後記する実施例２において、別の構成の揺動アームと回転円板を用いて、往復駆動歯車５が回転軸７とともに往復回転する往復回転発生機構を説明する。また、例えば、揺動アーム１０の先端側を、シリンダピストン等の直線的な往復動機構で往復動させる構成としてもよい。
【００２６】
（一方向回転変換機構）
一方向回転変換機構３は、往復回転発生機構２によって生じた往復駆動歯車５の往復回転を、一方向の回転に変換する機構であり、図１〜３に示すように、第１の変換部２１と第２の変換部２２とを備えている。第１の変換部２１と第２の変換部２２は、互いに同じ構成である。
【００２７】
第１の変換部２１は、図１〜４に示すように、第１の往復回転歯車２３と、第1の一方向クラッチ軸２４と、第１の被回転軸２５とを備えている。第１の被回転軸２５には、後記する連動出力機構４の第１の一方向回転歯車２６を同軸的に固定している。
【００２８】
第１の往復回転歯車２３は、図４に示すように、円環状に形成された歯車部２７とボス部２８とから一体に構成されている。歯車部２７は、その内周面は、第1の一方向クラッチ軸２４の外周面に嵌合して支持され、後記するように、第1の一方向クラッチ軸２４を一方向のみに回転可能とする。第１の往復回転歯車２３は、往復駆動歯車５と噛み合っている。ボス部２８は、第１の固定フレーム８に軸受２９により回転可能に取り付けられている。
【００２９】
第1の一方向クラッチ軸２４は、図４に示すように、その先端に円筒部３０が形成され、この円筒部３０において、第１の固定フレーム８に軸受３１により回転可能に取り付けられている。そして、この円筒部３０には、第１の被回転軸２５の基端が同心的に嵌合され、ネジ止めされて固定されている。なお、第１の被回転軸２５には、連動出力機構４の第１の一方向回転歯車２６が同心的に固定されている。
【００３０】
第１の往復回転歯車２３の内周面には、複数の窪み３２が周方向に一定の間隔をおいて形成されている。複数の窪み３２は、それぞれ第１の往復回転歯車２３の周方向の一方向（図１の例では反時計方向）に向けて徐々に外周方向に深く形成され、断面楔形（断面でテーパ形状）をした窪みとして形成されている。
【００３１】
そして、この窪み３２と第１の一方向クラッチ軸２４の外周面で形成される空間内には、図１に示すように、球状のクラッチ玉３３又は円柱形のクラッチコロ（以下、本実施例１ではクラッチ玉３３で説明する）が装入されている。
【００３２】
第１の往復回転歯車２３の内周面に形成された楔形の窪み３２と、クラッチ玉３３と、第１の一方向クラッチ軸２４によって、第１の一方向クラッチ３４を形成している。このような第１の一方向クラッチ３４を設けることで、図１に示すように、第１の往復回転歯車２３が反時計方向に回転すると、クラッチ玉３３は楔形の窪み３２の浅い部分に移動して第１の一方向クラッチ軸２４を押圧しながら共に反時計方向に回転し、第１の往復回転歯車２３が反時計方向の回転を第１の一方向クラッチ軸２４に伝達する。
【００３３】
逆に、第１の往復回転歯車２３が時計方向に回転すると、クラッチ玉３３は楔形の深い窪み３２の深い部分に移動し遊び状態となるから、第１の一方向クラッチ軸２４を押圧するようなことなく、第１の往復回転歯車２３は第１の一方向クラッチ軸２４に対して自由に回転し、第１の往復回転歯車２３は時計方向の回転を第１の一方向クラッチ軸２４に伝達しない。
【００３４】
これによって、第１の往復回転歯車２３の往復回転のうち、反時計方向の回転のみを第1の一方向クラッチ軸２４に伝達する。そして、この反時計方向の回転を、さらに第1の一方向クラッチ軸２４から第１の被回転軸２５を介して第１の一方向回転歯車２６に伝達する。結局、第１の往復回転歯車２３が往復回転すると、第１の一方向回転歯車２６が反時計方向へ間欠的に回転することとなる。
【００３５】
第２の変換部２２は、図１及び図２に示すように、第１の往復回転歯車２３と噛み合っている第２の往復回転歯車３５と、第２の一方向クラッチ軸３６と、第２の被回転軸３７とを備えている。第２の変換部２２における第２の往復回転歯車３５、第２の一方向クラッチ軸３６及び第２の被回転軸３７は、それぞれ第１の変換部２１における第１の往復回転歯車２３、第１の一方向クラッチ軸２４、第１の被回転軸２５と同じ構成をしている。第２の被回転軸３７には、第２の一方向回転歯車３８が同心的に固定されている。
【００３６】
第２の往復回転歯車３５には、その内周面に第１の往復回転歯車２３と同様に、断面楔形の窪み３２が複数形成されており、窪み３２内にクラッチ玉３３が装入されて、第２の一方向クラッチ軸３６とともに、第２の一方向クラッチ３９を構成している。要するに、第２の変換部２２の構成は、前記のとおり第１の変換部２１の構成と同じ構成であり、ここではその詳細な説明は省略する。
【００３７】
そして、第２の変換部２２の動作は第１の変換部２１の動作と同じである。即ち、第２の変換部２２では、第２の往復回転歯車３５が反時計方向に回転する時のみ、第２の一方向回転歯車３９が時計方向に回転し、第２の往復回転歯車３５が時計方向に回転する時は第２の一方向回転歯車３９に回転を伝達しない。結局、第２の往復回転歯車３５が往復回転すると、第２の一方向回転歯車３９が反時計方向へ間欠的に回転することとなる。
【００３８】
ここで注目すべき点は、第１の往復回転歯車２３と第２の往復回転歯車３５は、互いに噛み合っているので、互いに往復回転の方向は反対方向であるが、それぞれ第１の一方向クラッチ３４と第２の一方向クラッチ３９を介することで、第１の一方向回転歯車２６と第２の一方向回転歯車３８が同じ方向に間欠的に回転し、しかも、後記する作用の項でも説明するが、第１の一方向回転歯車２６の間欠回転と第２の一方向回転歯車３８の間欠回転は、互い同時ではなく互いに異なるタイミングで補うように生じる。
【００３９】
そして、次に説明する連動出力機構４によって、第１の一方向回転歯車２６と第２の一方向回転歯車３８を互いに伝動手段によって連動し、第１の変換部２１による間欠的な出力回転と第２の変換部２２による間欠的な出力回転を、互いに回転期間を補うように合わせている。
【００４０】
（連動出力機構）
連動出力機構４は、第１の変換部２１による出力回転と第２の変換部２２による出力回転を、互いに回転期間を補うように合わせて出力する機能を有する部分である。
【００４１】
図１及び図３に示すように、連動出力機構４は、第１の被回転軸２１に同心的に固定された第１の一方向回転歯車２６（第１の一方向回転部材）と、第２の被回転軸３７に同心的に固定された第２の一方向回転歯車３８（第２の一方向回転部材）とを有するとともに、第１の一方向回転歯車２６及び第２の一方向回転歯車３８を互いに連動させる伝動手段及び出力回転軸４１とを備えている。第１の一方向回転歯車２６と第２の一方向回転歯車３８は、互いに同じ構成、即ち直径及び歯数が同じ構成である。
【００４２】
伝動手段として、本実施例１では、第１の一方向回転歯車２６と第２の一方向回転歯車３８の間に装着されたチェーン４０を設けている。なお、図示はしないが、第１の一方向回転歯車２６と第２の一方向回転歯車３８を直接、チェーン４０で連動しないで、必要に応じて、両歯車２６、３８の間のチェーンの走行路にアイドリング歯車（図示せず）設け、このアイドリング歯車を介してチェーンを装着する構成としてもよい。
【００４３】
また、伝動手段としては、チェーン４０ではなく、第１の一方向回転歯車２６と第２の一方向回転歯車の間に中間歯車を介した歯車伝動機構を採用してもよい。
【００４４】
なお、第１の一方向回転部材及び第２の一方向回転部材は、それぞれ歯車ではなく、同じ構成、即ち同じ直径のローラとし、伝動手段は、少なくとも第１の一方向回転部材及び第２の一方向回転部材に装着されたベルト等の伝動機構であってもよい。
【００４５】
回転出力は、第１の一方向回転歯車２６又は第２の一方向回転歯車３８から取り出される。本実施例１では、第２の一方向回転歯車３８の出力回転軸４１から出力が取り出される。なお、この実施例１では、出力回転軸４１は第２の被駆動軸３７を共通で使用しているが、別の軸としてもよいし、或いは第２の一方向回転歯車３８の回転を別の歯車を介して取り出す構成としてもよい。
【００４６】
出力回転軸４１に、フライホイール４２を同心的に固定すれば、その回転慣性力により滑らかな回転出力を得ることができ、第１の一方向回転歯車２６及び第２の一方向回転歯車３８がそれぞれ間欠回転であっても、全体として滑らかな回転が得られる。
【００４７】
（作用）
以上の構成から成る実施例１の動力伝動装置１の作用を説明する。図１及び図２に示すように、入力回転軸１６に回転入力が加わると、回転円板１１が回転する。回転円板１１が回転すると、揺動アーム１０の基端部の扁平部１２は、二股ヨーク９の平坦な内面１３間でヨーク軸１４を中心にして回転（２次元的平面内で回転）するとともに、揺動アーム１０の先端部の球体部１５が回転円板１１のソケット１８内で自転（３次元空間内で自転）しながら回転円板１１の回転に追従して回転円板１１のソケット１８の回転軌跡に沿って回転（公転）する。
【００４８】
すると、往復駆動歯車５は、回転軸７の軸心を中心に二股ヨーク９とともに往復回転し、第１の往復回転歯車２３を往復回転させる。即ち、回転軸７の軸心を中心に、往復駆動歯車５、二股ヨーク９及び揺動アーム１０とから成るものが全体として梃子（モメントアーム）として作用し、第１の往復回転歯車２３を往復回転させ、さらに第２の往復回転歯車３５を往復回転させる。
【００４９】
この際、図１に示すように、正面から見た投影面上の長さにおいて、回転軸７の軸心から揺動アーム１０の先端部（球体部１５）までの長さをＬ１、回転軸７の軸心から往復駆動歯車５の歯（正確には第１の往復回転歯車２３と噛み合う部分）までの長さＬ２とすると、回転円板１１の回転により揺動アーム１０の先端部に加えられた回転力Ｆは、梃子の原理で、Ｆ×Ｌ１／Ｌ２となり、増大されて第１の往復回転歯車２３に伝動される。
【００５０】
往復駆動歯車５が時計方向に回転し、第１の往復回転歯車２３が反時計方向に回転すると、クラッチ玉３３は、楔形の窪み３２の浅い部分に相対的に移動して、第１の一方向クラッチ軸２４を押圧しながら共に反時計方向に回転させる。
【００５１】
第１の往復回転歯車２３が時計方向に回転しても、クラッチ玉３３は楔形の窪み３２の深い部分に移動するから、第1の一方向クラッチ軸２４を押圧するようなことなく、第１の往復回転歯車２３は第1の一方向クラッチ軸２４に対して自由に回転（遊転）し、第１の往復回転歯車２３は時計方向の回転を第1の一方向クラッチ軸２４に伝達しない。
【００５２】
これによって、第１の往復回転歯車２３の往復回転のうち、反時計方向の回転のみを第1の一方向クラッチ軸２４に伝達する。そして、この反時計方向の回転を、さらに第１の被回転軸２５を介して第１の一方向回転歯車２６に伝達する。結局、第１の往復回転歯車２３が往復回転すると、その反時計方向の回転により、第１の一方向回転歯車２６が反時計方向に間欠的に回転することとなる。
【００５３】
第１の往復回転歯車２３が時計方向に回転すると、第２の変換部２２において、第２の往復回転歯車３５が反時計方向に回転し、第１の往復回転歯車２３の場合と同様に、第２の一方向クラッチ３９、第２の一方向クラッチ軸３６、第２の被回転軸３７などによって、第２の一方向回転歯車３８を反時計方向に回転させる。結局、第１の変換部２１と同様に、第２の変換部２２でも、第２の往復回転歯車３５が往復回転すると、第２の一方向回転歯車３８が反時計方向に間欠的に回転する。
【００５４】
ここで、往復駆動歯車５から、第１の変換部２１と第２の変換部２２、さらに連動出力機構４までの動作を整理する。往復駆動歯車５が時計方向に回転すると、第１の往復回転歯車２３は反時計方向に回転して、第１の一方向クラッチ３４を介して第１の一方向回転歯車２６を反時計方向に回転させ、第２の往復回転歯車３５は時計方向に回転するが、第２の一方向回転歯車３８には回転を伝達しない。
【００５５】
また、往復駆動歯車５が反時計方向に回転すると、第１の往復回転歯車２３は時計方向に回転するが、第１の一方向回転歯車２６には回転を伝達せず、第２の往復回転歯車３５は反時計方向に回転して、第２の一方向クラッチ３６を介して第２の一方向回転歯車３８を反時計方向に回転させる。
【００５６】
従って、往復駆動歯車５が時計方向に回転する期間は、第１の一方向回転歯車２６が反時計方向に回転し、往復駆動歯車５が反時計方向に回転する期間は、第２の一方向回転歯車３８が反時計方向に回転する。要するに、往復駆動歯車５の往復回転のいずれの方向の回転の際でも、第１の一方向回転歯車２６及び第２の一方向回転歯車３８のいずれかが反時計方向に回転して回転出力を生じることとなる。
【００５７】
そして、チェーン４０によって、第１の一方向回転歯車２６と第２の一方向回転歯車３８が連動するようにしているから、第１の一方向回転歯車２６と第２の一方向回転歯車３８の回転が互いに回転しない期間を補うように合わさり、出力回転軸４１から反時計方向の回転出力として取り出される。出力回転軸４１にフライホイール４２を取り付ければ、その慣性力が作用して滑らかな回転出力が得られる。
【実施例２】
【００５８】
図５は、本発明係る動力伝動装置の実施例２の構成、作用を模式的に説明する図である。この実施例２は、実施例１と較べて、一方向回転変換機構３及び連動機構４は同じであるが、往復回転発生機構が異なる。以下、実施例２をその往復回転発生機構２’を中心に説明する。
【００５９】
実施例２では、往復回転発生機構２’は、実施例１と同様に、図５に示すように、往復駆動歯車５と往復回転を発生させる揺動機構６’とを有する。往復駆動歯車５は、実施例１と同じであり、第１の固定フレーム８に軸受で回転可能に取り付けられた回転軸７に同心的に固定され、第１のフレーム８に回転可能に支持されている。往復駆動歯車５において、その一方の側の歯車面から、歯車の軸心から径方向に向けて二股ヨーク９が突設されている。
【００６０】
そして、回転円板４５は、図５に示すように、往復駆動歯車５と同じ向き（図５中正面方向）に向いて配置され、入力回転軸１６’に同心的に固定されている。そのために、入力回転軸１６’を軸受を介して支持する第２の固定フレーム１７’は、往復駆動歯車５の回転軸７を回転可能に支持する第１の固定フレーム８と同じ向き（図５中正面方向）に向いて配設されている。
【００６１】
回転円板４５の周縁部近くの表面に、２本のリンク杆から成る連結リンク４６の一端が枢着されている。そして、この連結リンク４６の他端に揺動アーム１０’の先端部が枢着されている。揺動アーム１０’の基端部には、実施例１と同様に扁平部１２が形成され、この扁平部１２が、往復駆動歯車５に固定された二股ヨーク９の平坦な内面１３間にネジ４７によって固着されている。
【００６２】
以上の構成から成る実施例２の往復回転発生機構２’によると、入力回転軸１６’が回転し回転円板４５が回転すると、揺動アーム１０’は、回転軸７の軸心を中心にして、往復駆動歯車５及び二股ヨーク９とともに、一つの垂直面内で揺動する。この揺動により、往復駆動歯車５は、回転軸７の軸心を中心に往復回転が生じる。この往復駆動歯車５の往復回転によって、実施例１と同様に、一方向回転変換機構３を動作させ、連動出力機構４によって、一方向の回転出力が得られる。
【００６３】
以上、本発明に係る動力伝動装置を実施するための形態を実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることは言うまでもない。
【００６４】
例えば、連動出力機構では、第１の一方向回転歯車、第２の一方向回転歯車、チェーン等を利用しているが、歯車及びチェーンの代わりにローラ及びベルトを用いてもよい。また、一方向クラッチは、特に実施例記載の一方向クラッチではなく、周知のいろいろな構成の一方向クラッチのいずれかを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明に係る動力伝動装置は上記のような構成であるから、風力発電の風車の回転力を利用して発電機を回転するような動力伝動装置等のエネルギー技術分野、その他の産業技術の分野に適用可能である。特に、梃子の原理を利用して回転トルクを増加することができるので、大きなトルクの必要な装置等に適している。
【符号の説明】
【００６６】
１ 動力伝動装置
２ 往復回転発生機構
３ 一方向回転変換機構
４ 連動出力機構
５ 往復駆動歯車
６ 揺動機構
７ 往復駆動歯車の回転軸
８ 第１の固定フレーム
９ 二股ヨーク
１０ 揺動アーム
１１ 回転円板
１２ 揺動アーム扁平部
１３ 二股ヨークの平坦な内面
１４ ヨーク軸
１５ 揺動アームの球体部
１６ 入力回転軸
１７ 第２の固定フレーム
１８ ソケット
１９ 基台
２１ 第１の変換部
２２ 第２の変換部
２３ 第１の往復回転歯車
２４ 第1の一方向クラッチ軸
２５ 第１の被回転軸
２６ 第１の一方向回転歯車
２７ 第１及び第２の往復回転歯車の歯車部
２８ 第１及び第２の往復回転歯車のボス部
２９ 第１の往復回転歯車の軸受
３０ 第1及び第２の一方向クラッチ軸の円筒部
３１ 第1の一方向クラッチ軸の軸受
３２ 窪み
３３ クラッチ玉
３４ 第１の一方向クラッチ
３５ 第２の往復回転歯車
３６ 第２の一方向クラッチ軸
３７ 第２の被回転軸
３８ 第２の一方向回転歯車
３９ 第２の一方向クラッチ
４０ チェーン
４１ 出力回転軸
４２ フライホイール
２’ 往復回転発生機構
６’ 揺動機構
１０’ 揺動アーム
１６’ 入力回転軸
１７’ 第２の固定フレーム
４５ 回転円板
４６ 連結リンク
４７ ネジ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復回転発生機構と、一方向回転変換機構と、連動出力機構とを備え、入力回転軸の入力回転を出力回転軸に伝動する動力伝動装置であって、
前記往復回転発生機構は、前記入力回転軸と、該入力回転軸により回転する回転円板と、往復駆動歯車と、該往復駆動歯車の歯車面から径方向外側に突設されたヨークと、基端が該ヨークに枢着され先端が回転円板に連動する揺動アームとを備え、該回転円板が回転すると、揺動アームは往復駆動歯車の回転中心を中心として往復揺動することで、往復駆動歯車が往復回転する構成とし、
前記一方向回転変換機構は、第１の変換部及び第２の変換部を備え、第１の変換部及び第２の変換部は、それぞれ往復回転歯車と、一方向クラッチと、被回転軸とを備え、往復回転歯車は、前記往復駆動歯車によって往復回転され、この往復回転を一方向クラッチによって一方向の回転に変換して前記被回転軸に伝達し、
前記連動出力機構は、第１の変換部の被回転軸に同心的に固定された第１の一方向回転部材と、第２の変換部の被回転軸に同心的に固定された第２の一方向回転部材とを有するとともに、第１の一方向回転部材及び第２の一方向回転部材を互いに連動させる伝動手段及び前記出力回転軸とを備えていることを特徴とする動力伝動装置。
【請求項２】
回転円板は、往復回転歯車と直交する方向に配置されており、その周縁部に、内面に球状の受け面を有するソケットが形成されており、
揺動アームの先端に球体部が形成され、該球体部がソケットの受け面内に回転可能に嵌合していることを特徴とする請求項１記載の動力伝動装置。
【請求項３】
回転円板は、往復回転歯車と同じ方向に向けて配置されており、その周縁部に、連結リンクが枢着され、該連結リンクに揺動アームの先端が枢着されていることを特徴とする請求項１記載の動力伝動装置。
【請求項４】
第１の一方向回転部材及び第２の一方向回転部材は、それぞれ同じ構成の歯車であり、伝動手段は、少なくとも第１の一方向回転部材及び第２の一方向回転部材に装着されたチェーンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の動力伝動装置。
【請求項５】
第１の一方向回転部材及び第２の一方向回転部材は、それぞれ同じ構成のローラであり、伝動手段は、少なくとも第１の一方向回転部材及び第２の一方向回転部材に装着されたベルトであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の動力伝動装置。
【請求項６】
出力回転軸に、フライホイールが取り付けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の動力伝動装置。
【請求項１】
往復回転発生機構と、一方向回転変換機構と、連動出力機構とを備え、入力回転軸の入力回転を出力回転軸に伝動する動力伝動装置であって、
前記往復回転発生機構は、前記入力回転軸と、該入力回転軸により回転する回転円板と、往復駆動歯車と、該往復駆動歯車の歯車面から径方向外側に突設されたヨークと、基端が該ヨークに枢着され先端が回転円板に連動する揺動アームとを備え、該回転円板が回転すると、揺動アームは往復駆動歯車の回転中心を中心として往復揺動することで、往復駆動歯車が往復回転する構成とし、
前記一方向回転変換機構は、第１の変換部及び第２の変換部を備え、第１の変換部及び第２の変換部は、それぞれ往復回転歯車と、一方向クラッチと、被回転軸とを備え、往復回転歯車は、前記往復駆動歯車によって往復回転され、この往復回転を一方向クラッチによって一方向の回転に変換して前記被回転軸に伝達し、
前記連動出力機構は、第１の変換部の被回転軸に同心的に固定された第１の一方向回転部材と、第２の変換部の被回転軸に同心的に固定された第２の一方向回転部材とを有するとともに、第１の一方向回転部材及び第２の一方向回転部材を互いに連動させる伝動手段及び前記出力回転軸とを備えていることを特徴とする動力伝動装置。
【請求項２】
回転円板は、往復回転歯車と直交する方向に配置されており、その周縁部に、内面に球状の受け面を有するソケットが形成されており、
揺動アームの先端に球体部が形成され、該球体部がソケットの受け面内に回転可能に嵌合していることを特徴とする請求項１記載の動力伝動装置。
【請求項３】
回転円板は、往復回転歯車と同じ方向に向けて配置されており、その周縁部に、連結リンクが枢着され、該連結リンクに揺動アームの先端が枢着されていることを特徴とする請求項１記載の動力伝動装置。
【請求項４】
第１の一方向回転部材及び第２の一方向回転部材は、それぞれ同じ構成の歯車であり、伝動手段は、少なくとも第１の一方向回転部材及び第２の一方向回転部材に装着されたチェーンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の動力伝動装置。
【請求項５】
第１の一方向回転部材及び第２の一方向回転部材は、それぞれ同じ構成のローラであり、伝動手段は、少なくとも第１の一方向回転部材及び第２の一方向回転部材に装着されたベルトであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の動力伝動装置。
【請求項６】
出力回転軸に、フライホイールが取り付けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の動力伝動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２３００３４（Ｐ２０１０−２３００３４Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７５６７４（Ｐ２００９−７５６７４）
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（５０５２５６６０７）株式会社海老原製作所 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（５０５２５６６０７）株式会社海老原製作所 (3)
【Ｆターム（参考）】
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