JPH026940B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は回転運動と往復運動を相互に変換す
る装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a device that mutually converts rotational motion and reciprocating motion.
[従来の技術]
回転運動を往復運動に、または逆に往復運動を
回転運動に変換する必要は多く、クランク機構、
回転斜板、揺動板その他、多くの機構が古くから
用いられている。[Prior Art] It is often necessary to convert rotational motion into reciprocating motion, or conversely, converting reciprocating motion into rotary motion.
Rotating swash plates, rocking plates, and many other mechanisms have been used for a long time.
[発明が解決しようとする課題]
しかるに、これらの従来の機構は形状の制約、
効率、平衡性等の点で必ずしも理想的な変換機構
は実現されていない。各種圧縮機、ポンプ、内燃
機関、スターリングエンジン等においては、小型
で大きな負荷能力があり、滑かで、滑り部分に接
触圧力の小さい、力の平衡性のある、しかも回転
角と変位の関係などに自由度の高い回転・往復動
変換装置が望まれているが、これらの要求を充分
に満足するものは得られていない。[Problems to be solved by the invention] However, these conventional mechanisms have shape constraints,
A conversion mechanism that is ideal in terms of efficiency, balance, etc. has not necessarily been realized. Various compressors, pumps, internal combustion engines, Stirling engines, etc. are compact, have a large load capacity, are smooth, have low contact pressure on sliding parts, have force balance, and have a relationship between rotation angle and displacement. Although a rotary/reciprocating motion converting device with a high degree of freedom is desired, there has been no device available that fully satisfies these demands.
本発明は小型で負荷能力が大きく、変換の関係
に自由度があり、平衡性のある回転・往復動変換
装置で、各種圧縮機、ポンプ、内燃機関、スター
リングエンジンその他の機構に利用し得る装置を
提供することを目的としている。 The present invention is a rotary/reciprocating motion converter that is small in size, has a large load capacity, has a degree of freedom in the conversion relationship, and is balanced, and can be used in various compressors, pumps, internal combustion engines, Stirling engines, and other mechanisms. is intended to provide.
[課題を解決するための手段]
この目的に対応して、この発明の案内溝による
回転・往復動変換装置は、円筒形状の外面または
内面に1周につきn周期の正弦波形その他の滑か
な曲線で周角度に応じて軸方向に変位する同一波
形のm条の案内溝を、周角度の位相差をそれぞれ
α1、α2…αnとして設け、案内溝に沿つて転動す
るローラまたは球n×m個をピストンにそれぞれ
の位置を定めて回転自由に保持させ、円筒面の回
転運動をピストンの往復運動に、またはピストン
の往復運動を円筒面の回転運動に、あるいはそれ
らの逆関係、及びピストンの回転を許容する差動
のある関係において変速を含む変換作用を実現す
る円筒面とピストンとの往復運動と回転運動との
相互変換装置において、各案内溝条間の位相差
α1、α2…αnの各隣接する溝間の位相差の差|α2
−α1|、|α3−α2|…|α1−αn|の各々の差を溝
幅に相当する値以上の差を保つように設定したこ
とを特徴としている。[Means for Solving the Problem] Corresponding to this object, the rotation/reciprocating motion conversion device using a guide groove of the present invention has a sine waveform or other smooth curve with n periods per revolution on the outer or inner surface of the cylindrical shape. m guide grooves with the same waveform that are displaced in the axial direction according to the circumferential angle are provided with a phase difference of α 1 , α 2 ...α n , respectively, and a roller or ball that rolls along the guide groove is provided. n×m pistons are held at their respective positions and freely rotated, and the rotational motion of the cylindrical surface is converted into the reciprocating motion of the piston, or the reciprocating motion of the piston is converted into the rotational movement of the cylindrical surface, or the inverse relationship thereof. In a mutual conversion device between reciprocating motion and rotary motion between the cylindrical surface and the piston, which realizes a conversion action including speed change in a differential relationship that allows rotation of the piston, the phase difference α 1 between each guide groove, α 2 …Difference in phase difference between each adjacent groove of α n | α 2
It is characterized in that the difference between −α 1 | and |α 3 −α 2 |…|α 1 −α n | is set to maintain a difference greater than a value corresponding to the groove width.
[作用]
円筒面の案内溝とピストンとの間のローラまた
は球を介して円筒面とピストンとの間に運動が伝
達され、円筒面の回転運動がピストンの直線運動
に変換され、またはその逆の変換がなされ、か
つ、ピストンの回転が許容される場合にはピスト
ンが回転しつつ直線運動をし、円筒面の運動と差
動を生じる変換をする。[Operation] Motion is transmitted between the cylindrical surface and the piston via the roller or ball between the guide groove on the cylindrical surface and the piston, and the rotational motion of the cylindrical surface is converted into linear motion of the piston, or vice versa. When the rotation of the piston is performed and the rotation of the piston is allowed, the piston moves linearly while rotating, and the conversion that causes a differential movement with the movement of the cylindrical surface is performed.
[実施例]
以下、本発明を第1図、第2図、第3図、第4
図及び第5図に示す実施例による案内溝を有する
円筒面の回転とローラまたは球を一定位置に有す
るピストンの往復運動における動力及び運動の伝
達について説明する。[Example] The present invention will be described below with reference to FIGS. 1, 2, 3, and 4.
The transmission of power and motion in the rotation of a cylindrical surface having a guide groove and the reciprocating motion of a piston having a roller or ball at a fixed position according to the embodiment shown in FIGS.
円筒面1には周方向角度を位相とする案内溝2
及び2′が1周につき2周期の正弦波形で設けら
れており、軸方向は軸3を支持するスラストベア
リング4及び4′により移動を拘束され回転でき
るように構成され、各案内溝にはピストン5に設
けられたピストンのラジアル方向を中心として回
転自由なローラ6及び6′、7及び7′が嵌合され
ており、ピストン5の外周にはシリンダ8に対し
てピストンの回転を抑制するためのローラ9及び
9′の可動する溝10及び10′が設けられてい
る。軸3の回転に応じて、ピストン5は回転面1
回転に2往復の比率で往復運動を生じる。案内溝
は円筒面を展開した第3図に示すように1回転2
周期につき4つの交差部を生じるが、各案内溝の
位相を(1/2)πより溝幅に対応する角度以上
にずらせて、各案内溝のローラの両対が同時に交
差部に入ることのないようにする。交差部に一対
のローラが入つている間は残りの一対のローラに
よりピストン5は力及び運動を授受することにな
る。 The cylindrical surface 1 has a guide groove 2 whose phase is the circumferential angle.
and 2' are provided in a sinusoidal waveform with two cycles per rotation, and are configured to be rotatable while being restrained from moving in the axial direction by thrust bearings 4 and 4' that support the shaft 3, and a piston is provided in each guide groove. Rollers 6, 6', 7 and 7' which are free to rotate around the radial direction of the piston provided in the piston 5 are fitted to the outer periphery of the piston 5 in order to suppress the rotation of the piston relative to the cylinder 8. Grooves 10 and 10' for the rollers 9 and 9' are provided. In response to the rotation of the shaft 3, the piston 5 rotates on the rotation surface 1.
A reciprocating motion is produced at a ratio of two reciprocations per rotation. The guide groove rotates 2 times per revolution as shown in Figure 3, which shows the cylindrical surface unfolded.
Four intersections are generated per period, but by shifting the phase of each guide groove by an angle corresponding to the groove width from (1/2)π, it is possible for both pairs of rollers in each guide groove to enter the intersection at the same time. Make sure not to. While the pair of rollers is in the intersection, the piston 5 receives force and motion from the remaining pair of rollers.
ローラ6及び6′、7及び7′と案内溝2及び
2′との接触は第4図aに示すように線接触で、
案内溝2及び2′の片面に接して転がり、ピスト
ン5に対してはさらに小球12により転がり軸受
と同様な転がり摩擦だけで回転自由に支持され
る。また第4図bに示すように転がり球13をロ
ーラ6及び6′、7及び7′に代替して用い、案内
溝2bもこれに適合する形にすることもできる。
さらに、ローラにおける滑りを小さくするため
に、ローラ6及び6′、7及び7′を第4図cに示
すように案内溝2cに接する部分13′を円筒面
の半径を高さとする円錐状にすることもできる。 The contact between the rollers 6 and 6', 7 and 7' and the guide grooves 2 and 2' is in line contact as shown in FIG.
It rolls in contact with one side of the guide grooves 2 and 2', and is further rotatably supported by a small ball 12 against the piston 5 with only rolling friction similar to a rolling bearing. Furthermore, as shown in FIG. 4b, the rolling balls 13 can be used in place of the rollers 6, 6', 7, and 7', and the guide grooves 2b can be shaped accordingly.
Furthermore, in order to reduce the slippage in the rollers, the rollers 6, 6', 7, and 7' are formed into a conical shape with a portion 13' in contact with the guide groove 2c having a height equal to the radius of the cylindrical surface, as shown in Fig. 4c. You can also.
本装置における案内溝は2条の場合は溝幅以上
に相当する位相差を(α2−α1)に与え、しかも
π/(m・n)からの偏りをあまり大きくしない
ようにすることが簡単にできる。(α2−α1)が溝
幅相当以上である限り、2対のローラが同時に案
内溝の交差部に入ることはなく、また(α2−α1)
が極端に大きくない限りつねに平衡を保ち得る。
すなわち、m=2、n=2の場合、α2−α1≪
(π/4)にすることが簡単にできる。このこと
は平衡を保つための条件を満す。 If there are two guide grooves in this device, it is necessary to give (α 2 - α 1 ) a phase difference equivalent to the width of the groove or more, and to prevent the deviation from π/(m・n) from becoming too large. It's easy to do. As long as (α 2 − α 1 ) is equal to or larger than the groove width, two pairs of rollers will not enter the intersection of the guide grooves at the same time, and (α 2 − α 1 )
As long as is not extremely large, equilibrium can always be maintained.
That is, in the case of m=2 and n=2, α 2 −α 1 ≪
(π/4) can be easily made. This satisfies the condition for maintaining equilibrium.
次に溝幅相当の位相差θの許容範囲と溝の位相
差との関係について述べると、第5図aに示すよ
うに、n=1で、案内溝の条数mが3の場合、溝
幅相当の周方向角度の位相差をθとし、α1、α2、
α3をx、x+n1θ、x+n2θとして、n2>n1とすれ
ば、n2−n1=n1−0とする必要があり、n=2n1、
α1+α2+α3=360゜、すなわち、3x+3n1θ=360゜、
n1=1として、θとxのほぼ最適値が求められ
る。この場合はθ≦40゜で自由度があり、一般的
にθには必要最小限値θnに対し余裕をもつてα1、
α2、α3の選定ができる。 Next, to describe the relationship between the allowable range of the phase difference θ equivalent to the groove width and the phase difference of the groove, as shown in Fig. 5a, when n = 1 and the number m of the guide grooves is 3, the groove Let θ be the phase difference in the circumferential angle corresponding to the width, and α 1 , α 2 ,
If α 3 is x, x+n 1 θ, x+n 2 θ and n 2 > n 1 , it is necessary to set n 2 −n 1 = n 1 −0, and n=2n 1 ,
α 1 + α 2 + α 3 = 360°, that is, 3x + 3n 1 θ = 360°,
Assuming n 1 =1, approximately optimal values of θ and x are found. In this case, there is a degree of freedom as θ≦40°, and generally, θ has a margin of α 1 ,
α 2 and α 3 can be selected.
m=4の場合には、第5図bに示すように交差
部が1周期に12点となり、選択の自由度は小さく
なる。n=1で、α1、α2、α3、α4をx、x+n1θ、
x+n2θ、x+n3θとしてn1>n3>n2としてn3−
n2、n1−n2、n3−0、n1−0をたとえば1、2、
3、4と不等整数に選べばn1=4、n2=2、n3=
3となる。したがつて4x+9θ=360゜となり、θ=
16゜とすればα1=54゜、α2=118、α3=86゜、α4=
102゜となる。この場合一般的にはθ=16゜はかな
り限界に近い値であり、自由に選択できる余地は
小さくなる。 When m=4, there are 12 intersections in one period as shown in FIG. 5b, and the degree of freedom in selection is reduced. When n=1, α 1 , α 2 , α 3 , α 4 are x, x+n 1 θ,
x+n 2 θ, x+n 3 θ as n 1 > n 3 > n 2 as n 3 −
For example, let n 2 , n 1 −n 2 , n 3 −0, n 1 −0 be 1, 2,
If you choose unequal integers like 3 and 4, n 1 = 4, n 2 = 2, n 3 =
It becomes 3. Therefore, 4x+9θ=360°, and θ=
If 16°, α 1 = 54°, α 2 = 118, α 3 = 86°, α 4 =
It becomes 102°. In this case, θ=16° is generally a value close to the limit, and there is little room for free selection.
なお、以上説明した実施例は、ピストンがシリ
ンダに拘束されて直線運動だけが許容される場合
のものであるが、ピストンの回転運動をも許容す
る構造とすれば、円筒面とピストンとの回転運動
−直線運動またはその逆の変換運動の他に、その
中間の変換運動すなわち円筒面とピストンとの間
に差動のある変換運動が実現する。 Note that the embodiment described above is for a case in which the piston is restrained by the cylinder and only linear movement is allowed, but if the structure is such that it also allows rotational movement of the piston, the rotation between the cylindrical surface and the piston In addition to the kinematic-linear or vice versa conversion movement, an intermediate conversion movement is realized, ie a conversion movement with a differential between the cylindrical surface and the piston.
こうして本発明では可能な限り溝の交差部の重
なりを避けると共に、一方ではできるだけ最大の
位相差やその偏りを小さくして、円筒面とピスト
ンとの力の授受における円滑性と平衡性を高める
ことができる。 In this way, the present invention aims to avoid overlapping of the groove intersections as much as possible, while minimizing the maximum phase difference and its deviation as much as possible to improve the smoothness and balance in the transfer of force between the cylindrical surface and the piston. Can be done.
[発明の効果]
本発明では溝幅相当の周方向角度の位相差を大
きくすることによつて、溝内に入る球の径を大き
くしかつ球の数を大きくすることができ、これに
よつて負荷能力を高めることができる。また本発
明では円筒面とピストンとの間の運動の変換が、
回転運動と直線運動との間の変換だけでなく、そ
の中間のピストンが回転運動と直線運動を同時行
つて円筒面との間に差動関係のある変換も実現す
ることができ、変換関係の自由度が極めて大き
い。しかも運動伝達の負荷部分はすべてころがり
接触で実現することができ、運動の変換が円滑で
ある。[Effects of the Invention] In the present invention, by increasing the phase difference in the circumferential angle corresponding to the groove width, it is possible to increase the diameter and number of balls that enter the groove. load capacity can be increased. In addition, in the present invention, the conversion of motion between the cylindrical surface and the piston is
In addition to converting between rotational motion and linear motion, the piston in the middle can perform rotational motion and linear motion at the same time to achieve a transformation that has a differential relationship with the cylindrical surface. The degree of freedom is extremely large. Moreover, all the load portions of motion transmission can be achieved by rolling contact, resulting in smooth motion conversion.
しかも本発明では案内溝の周方向角度の位相差
(α1−α2)…を可能な限り小さくして平衡を保つ
ことができる。 Furthermore, in the present invention, the phase difference (α 1 −α 2 ) between the circumferential angles of the guide grooves can be made as small as possible to maintain balance.
以上のように本発明によれば、案内溝による回
転と往復運動の変換において複数のローラまたは
転がり球を、円滑に平衡を保つて効果的に利用す
ることができる。 As described above, according to the present invention, a plurality of rollers or rolling balls can be smoothly balanced and effectively utilized in converting rotation and reciprocating motion using the guide groove.
第1図は回転・往復動変換装置の縦断面説明
図、第2図は第1図における−部断面図、第
3図は円筒面の案内溝の2条を示す展開説明図、
第4図はローラ及び球の係合状態を示す断面部分
説明図、第5図aは案内溝の位相関係を示す説明
図、及び第5図bは他の案内溝の位相関係を示す
説明図である。
1……円筒面、2,2′……案内溝、3……軸、
5……ピストン、6,6′,7,7′……ローラ、
8……シリンダ、9,9′……ローラ、10,1
0′……溝、12……小球、13……転がり球。
FIG. 1 is an explanatory longitudinal cross-sectional view of the rotation/reciprocating motion conversion device, FIG. 2 is a cross-sectional view of the − part in FIG. 1, and FIG. 3 is an expanded explanatory view showing two guide grooves on the cylindrical surface.
FIG. 4 is a cross-sectional partial explanatory diagram showing the engagement state of the roller and the ball, FIG. 5 a is an explanatory diagram showing the phase relationship of the guide grooves, and FIG. 5 b is an explanatory diagram showing the phase relationship of other guide grooves. It is. 1... Cylindrical surface, 2, 2'... Guide groove, 3... Shaft,
5... Piston, 6, 6', 7, 7'... Roller,
8...Cylinder, 9,9'...Roller, 10,1
0'...Groove, 12...Small ball, 13...Rolling ball.
Claims (1)
期の正弦波形その他の滑かな曲線で周角度に応じ
て軸方向に変位する同一波形のm条の案内溝を、
周角度の位相差をそれぞれα1、α2……αnとして
設け、案内溝に沿つて転動するローラまたは球n
×m個をピストンにそれぞれの位置を定めて回転
自由に保持させ、円筒面の回転運動をピストンの
往復運動に、またはピストンの往復運動を円筒面
の回転運動に、あるいはそれらの逆関係、及びピ
ストンの回転を許容する差動のある関係において
変速を含む変換作用を実現する円筒面とピストン
との往復運動と回転運動との相互変換装置におい
て、各案内溝条間の位相差α1、α2…αnの各隣接
する溝間の位相差の差|α2−α1|、|α3−α2|…
|α1−αn|の各々の差を溝幅に相当する値以上
の差を保つように設定したことを特徴とする案内
溝による回転・往復動変換装置。1. m guide grooves with the same waveform on the outer or inner surface of a cylindrical shape with n cycles per revolution, such as a sinusoidal waveform or other smooth curve, which is displaced in the axial direction according to the circumferential angle,
The phase difference of the circumferential angle is set as α 1 , α 2 ...α n , respectively, and the roller or ball n rolling along the guide groove is
×m pistons are held at their respective positions and freely rotated, and the rotational motion of the cylindrical surface is converted into the reciprocating movement of the piston, or the reciprocating movement of the piston is converted into the rotational movement of the cylindrical surface, or the inverse relationship thereof. In a mutual conversion device between reciprocating motion and rotary motion between a cylindrical surface and a piston that realizes a conversion action including speed change in a differential relationship that allows rotation of the piston, the phase difference α 1 , α between each guide groove. 2 ...Difference in phase difference between each adjacent groove of α n |α 2 −α 1 |, |α 3 −α 2 |…
A rotation/reciprocating motion conversion device using a guide groove, characterized in that each difference of |α 1 −α n | is set to maintain a difference greater than a value corresponding to the groove width.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14469183A JPS6037452A (en) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | Rotation-reciprocation converter using guide groove |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14469183A JPS6037452A (en) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | Rotation-reciprocation converter using guide groove |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6037452A JPS6037452A (en) | 1985-02-26 |
| JPH026940B2 true JPH026940B2 (en) | 1990-02-14 |
Family
ID=15368018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14469183A Granted JPS6037452A (en) | 1983-08-08 | 1983-08-08 | Rotation-reciprocation converter using guide groove |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6037452A (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4629460B2 (en) * | 2005-03-02 | 2011-02-09 | パナソニック株式会社 | Cleaning method and cleaning apparatus |
| JP6088460B2 (en) * | 2014-05-13 | 2017-03-01 | 株式会社俵屋 | Internal combustion engine |
| CN215059263U (en) * | 2021-04-30 | 2021-12-07 | 永康市光逸科技有限公司 | Transmission mechanism |
-
1983
- 1983-08-08 JP JP14469183A patent/JPS6037452A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6037452A (en) | 1985-02-26 |
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