JPH0663555B2 - Rotation speed converter - Google Patents
Rotation speed converterInfo
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- JPH0663555B2 JPH0663555B2 JP62298155A JP29815587A JPH0663555B2 JP H0663555 B2 JPH0663555 B2 JP H0663555B2 JP 62298155 A JP62298155 A JP 62298155A JP 29815587 A JP29815587 A JP 29815587A JP H0663555 B2 JPH0663555 B2 JP H0663555B2
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- rotation
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- 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
- F16H2035/003—Gearings comprising pulleys or toothed members of non-circular shape, e.g. elliptical gears
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- Structure Of Transmissions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、歯車伝動装置において、等速回転速度を無
段階に制御された振幅をもつ周期変化回転速度に変換す
る回転速度変換装置に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rotation speed conversion device for converting a constant rotation speed into a cyclically changing rotation speed having steplessly controlled amplitude in a gear transmission. Is.
仕事をする機械に軸の回転によつて動力を伝える場合、
騒音,振動,機械寿命などの観点から、軸の回転速度や
伝達トルクが周期的な変化をしない等速回転が望まれる
場合が多い。また、動力を供給する側でも、等速または
それに近い回転とトルクを発生するよう考慮された動力
装置がほとんどである。When transmitting power to the working machine by rotating the shaft,
From the viewpoint of noise, vibration, machine life, etc., it is often desired that the shaft rotate at a constant speed and the transmitted torque does not change periodically. In addition, most power plants are designed to generate rotation and torque at or near a constant speed even on the power supply side.
しかし、周期的に回転速度や伝達トルクが増減する回転
が必要である場合も存在する。例えば、自動車用レシプ
ロエンジンに用いられる配電器の耐久試験においては、
実際のレシプロエンジンのクランク軸の回転に近い回転
を与える必要があり、配電器の実用信頼性を正しく評価
するために有効な、周期変化する回転速度とトルクを発
生する角加速度試験器を用いている。この試験装置は、
一般的な等速またはそれに近い回転をする動力装置から
周期的に回転速度が増減する回転を得ることが必要であ
る。従来の装置では、周期変化速度を得るためにフツク
形自在継手を利用し、自在継手の前後の2本の軸を、1
本の直線上にないように配置し、この2本の軸がなす角
度を調節することによつて等速回転を必要とする増減率
を持つ回転に変換している。However, there may be a case where rotation in which the rotation speed and the transmission torque increase and decrease is required periodically. For example, in the durability test of the distributor used in the reciprocating engine for automobiles,
It is necessary to give a rotation close to that of the actual crankshaft of a reciprocating engine, and an angular acceleration tester that generates cyclically changing rotation speed and torque is effective for correctly evaluating the practical reliability of the distributor. There is. This test equipment
It is necessary to periodically obtain rotations whose rotational speeds increase and decrease from a power unit that rotates at or near a normal speed. In the conventional device, a hook type universal joint is used to obtain the periodic change speed, and two shafts in front of and behind the universal joint are
They are arranged so that they are not on a straight line, and by adjusting the angle formed by these two axes, they are converted into rotations having an increase / decrease rate that requires constant speed rotation.
周期的に変化する回転速度を得るために上記のような機
構を持つ従来の装置では、構造上トルク変動による振動
が自在継手に伝わり、自在継手の寿命が短くなる問題点
があつた。また増減率を大きくとると自在継手の交さ角
が大きくなつてさらに振動が激しくなるため、大きい増
減率が得られないことも問題であつた。また入力軸の基
礎部と出力軸の基礎部が支点だけで結合される構造であ
ることも、振動,騒音上問題であつた。また大きなトル
クが必要なときは大型の自在継手を用いなければなら
ず、装置の小型化が困難であつた。In the conventional device having the above-mentioned mechanism for obtaining the rotation speed that changes periodically, vibration due to torque fluctuation is structurally transmitted to the universal joint, and the life of the universal joint is shortened. Another problem is that if the rate of increase or decrease is large, the crossing angle of the universal joint becomes large and the vibration becomes more intense, so that a large rate of increase or decrease cannot be obtained. In addition, the fact that the input shaft foundation and the output shaft foundation are connected only by fulcrums was a problem in terms of vibration and noise. Further, when a large torque is required, a large universal joint must be used, which makes it difficult to downsize the device.
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、自在継手を用いずに大きなトルクを伝えるこ
とができ、耐久性に富み、無段階に制御可能な振幅で周
期変化する回転速度が得られる回転速度変換装置を得る
ことを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and is capable of transmitting a large torque without using a universal joint, is highly durable, and has a rotation that cyclically changes with an infinitely controllable amplitude. It is an object of the present invention to obtain a rotation speed conversion device capable of obtaining a speed.
この発明にかかる回転速度変換装置は、周期変化する回
転速度比を有する非円形歯車を用いた第1次、および第
2次の回転速度変換手段において、位相を制御すること
により周期変化回転速度の振幅を連続無段階に制御する
ものである。In the rotation speed conversion device according to the present invention, in the first and second rotation speed conversion means using the non-circular gears having the rotation speed ratio that changes periodically, the phase change of the rotation speed of the cycle change is performed by controlling the phase. The amplitude is controlled continuously and steplessly.
この発明装置の基本装置は一方の回転軸の等速回転速度
に対して、他方の回転軸に周期的に変化しその変化曲線
の回転変位による微分値が常に連続な回転速度が与えら
れることである。この基本作用を2回重ねて、第1次、
同時に第2次と作用させることがこの装置の特徴であ
る。例えば第1次回転速度変換手段によつて、ある微分
連続な周期関数に従つて変換作用がかかり、同時に第2
次回転速度変換手段によつて第1次変換の逆関数に従つ
て変換作用がかかる時、この両作用を通した後の回転速
度は両作用を通す前の回転速度に戻つている。また第1
次と第2次の基本作用の重ね方を変えること、言いかえ
れば位相をずらすことによつて出力の回転速度の振幅を
連続的に変化させる作用も備わつている。The basic device of the device of the present invention is that the constant rotational speed of one rotating shaft is periodically changed to the other rotating shaft, and the differential value by the rotational displacement of the change curve is always given a continuous rotating speed. is there. By repeating this basic action twice, the first,
It is a feature of this device that it acts simultaneously with the secondary. For example, the primary rotation speed conversion means applies a conversion action according to a certain differential continuous periodic function, and at the same time, the second rotation speed conversion means
When the conversion action is applied by the next rotation speed conversion means according to the inverse function of the first-order conversion, the rotation speed after passing through both actions is returned to the rotation speed before passing through both actions. Also the first
It also has the effect of continuously changing the amplitude of the rotational speed of the output by changing the way in which the next and second basic operations are overlapped, in other words, by shifting the phase.
第1図および第2図は、この発明による回転速度変換装
置の一実施例の正面断面図および側面断面図である。図
において10は第1の回転軸で、これに第1の非円形歯車
11が固定されている。20は第2の回転軸で、上記第1の
非円形歯車にかみ合う第2の非円形歯車21が固定されて
いる。30は第3の回転軸で、上記第1非円形歯車11にか
み合う第3の非円形歯車31が固定されている。FIG. 1 and FIG. 2 are a front sectional view and a side sectional view of an embodiment of a rotation speed converting device according to the present invention. In the figure, 10 is the first rotating shaft, on which the first non-circular gear
11 is fixed. Reference numeral 20 denotes a second rotating shaft, to which a second non-circular gear 21 meshing with the first non-circular gear is fixed. Reference numeral 30 denotes a third rotating shaft, to which a third non-circular gear 31 meshing with the first non-circular gear 11 is fixed.
60は第1のフレームで、この実施例では装置本体の固定
フレームになつており、軸受部61を介し回転軸40を支持
し、軸受部62を介し第5の回転軸50を支持し、軸受部63
を介し上記第2の回転軸20を支持している。上記回転軸
40と20にはそれぞれ通常の円形歯車45と25が固定され、
互いにかみ合つている。70は第2のフレームで、この実
施例では可動になつており、軸受部71を介し上記第1の
回転軸10を支持し、かつ軸受部72を介し上記第3の回転
軸30を支持し、回転軸10を中心に回動可能になつてい
る。上記回転軸30と50にはそれぞれ通常の円形歯車35と
55が固定され、互いにかみ合つている。Reference numeral 60 denotes a first frame, which in this embodiment is a fixed frame of the apparatus main body, supports the rotary shaft 40 via a bearing portion 61, supports the fifth rotary shaft 50 via a bearing portion 62, and supports the bearing. Part 63
The second rotating shaft 20 is supported via the. Above rotary shaft
Regular circular gears 45 and 25 are fixed to 40 and 20, respectively,
Intermesh with each other. Reference numeral 70 denotes a second frame, which in this embodiment is movable, supports the first rotating shaft 10 via a bearing portion 71 and supports the third rotating shaft 30 via a bearing portion 72. , Is rotatable about the rotary shaft 10. The rotating shafts 30 and 50 have a normal circular gear 35 and
55 are fixed and mesh with each other.
第1図では、第1の回転軸10を支点軸として、第1のフ
レーム60と第2のフレーム70とが相対的に回動できる構
造であることが示されている。この回動角を図中αで示
してあり、この実施例では回動角αは0からπラジアン
まで、すなわち第1のフレームと第2のフレームが対向
した位置から重なる位置まで回動可能としてある。FIG. 1 shows that the first frame 60 and the second frame 70 are rotatable relative to each other with the first rotary shaft 10 as a fulcrum shaft. This rotation angle is indicated by α in the figure, and in this embodiment, the rotation angle α is rotatable from 0 to π radian, that is, from the position where the first frame and the second frame face each other to the position where they overlap. is there.
このように構成された回転速度変換装置第1図および第
2図では、第4図の回転軸40を入力軸とし、第5の回転
軸50を出力軸として作動させると、第4の回転軸40に等
速回転速度ωiを与えた時、第5の回転軸50に得られる
周期変化回転速度ωuの振幅が、連続で制御可能な角度
αの値に相関して無段階に連続で変化する。以下にその
作用について説明する。In the rotation speed converting device configured as described above in FIGS. 1 and 2, when the rotary shaft 40 of FIG. 4 is used as the input shaft and the fifth rotary shaft 50 is operated as the output shaft, the fourth rotary shaft is obtained. When a constant rotation speed ωi is given to 40, the amplitude of the periodically changing rotation speed ωu obtained on the fifth rotation shaft 50 continuously changes continuously in correlation with the value of the continuously controllable angle α. . The operation will be described below.
第3図と第4図は、第1非円形歯車11と第2非円形歯車
21に用いられる、回転速度比が微分連続な周期関数で表
される比円形歯車対の1例を示したものである。図にお
いて12は第1の非円形歯車11のかみ合いピツチ曲線、22
は第2の非円形歯車のかみ合いピツチ曲線である。な
お、上記かみ合いピツチ曲線に沿つて、実際には例えば
インボリユート歯形が刻み込まれているのであるが、か
み合つた歯車の回転速度あるいは伝達トルクなどの関係
は、かみ合いピツチ曲線により支障なく説明できるため
図では歯形の図示を省略している。3 and 4 show the first non-circular gear 11 and the second non-circular gear.
21 shows an example of a pair of specific circular gears having a rotational speed ratio represented by a periodic function with differential continuous, which is used in FIG. In the figure, 12 is the meshing pitch curve of the first non-circular gear 11, 22
Is the meshing pitch curve of the second non-circular gear. In addition, along with the meshing pitch curve, actually, for example, an involute tooth profile is engraved, but the relationship such as the rotational speed or the transmission torque of the meshed gears can be explained without trouble by the meshing pitch curve. In the figure, the tooth profile is omitted.
上記かみ合いピツチ曲線12及び22は延べ長さがそれぞれ
等しく、第1の非円形歯車11の総歯数と、第2の非円形
歯車21の総歯数は等しくされている。第5図に、第3図
および第4図で示した例の第1の非円形歯車11と第2の
非円形歯車21との回転速度比の関数をグラフで表す。横
軸には非円形歯車11が第3図で反時計方向に1回転する
間の回転変位θをとつている。なおこの回転変位は第3
図の状態を0としてある。The meshing pitch curves 12 and 22 have the same total length, and the total number of teeth of the first non-circular gear 11 and the total number of teeth of the second non-circular gear 21 are equal. FIG. 5 is a graph showing the function of the rotational speed ratio between the first non-circular gear 11 and the second non-circular gear 21 of the examples shown in FIGS. 3 and 4. The horizontal axis indicates the rotational displacement θ of the non-circular gear 11 during one full rotation in the counterclockwise direction in FIG. This rotational displacement is the third
The state in the figure is 0.
縦軸には、非円形歯車11の回転速度に対する非円形歯車
21の回転速度比を表す無名数値をとつている。第1の非
円形歯車11の回転速度をω1、第2の非円形歯車21の回
転速度をω2で表すとき、上記θの関数としてのF
(θ)=|ω2/ω1|は第1と第2の非円形歯車11と
21の間の回転速度比を示す。On the vertical axis, the non-circular gear with respect to the rotation speed of the non-circular gear 11
It takes an unnamed numerical value that represents the rotation speed ratio of 21. When the rotation speed of the first non-circular gear 11 is represented by ω 1 and the rotation speed of the second non-circular gear 21 is represented by ω 2 , F as a function of the above θ
(Θ) = | ω 2 / ω 1 | is the first and second non-circular gears 11
The rotation speed ratio between 21 is shown.
この第5図のグラフでは、第1の非円形歯車11と第2の
非円形歯車12の回転速度比の関数F(θ)=|ω2/ω
1|が1例としてF(θ)=1+Csin(2θ)で与えら
れた場合について示されている。この関数により第5図
のグラフでは|ω2/ω1|=1を基準とする振幅2Cの
正弦曲線が描かれている。ここで関数F(θ)の係数C
は、|C|<1の範囲で設計上任意に選べ得る定数で、ち
なみに第3図の実施例ではC=1/3としている。In the graph of FIG. 5, the function F (θ) = | ω 2 / ω of the rotation speed ratio of the first non-circular gear 11 and the second non-circular gear 12
1 | is shown as an example when F (θ) = 1 + Csin (2θ) is given. With this function, in the graph of FIG. 5, a sine curve with an amplitude of 2C is drawn with | ω 2 / ω 1 | = 1 as a reference. Here, the coefficient C of the function F (θ)
Is a constant that can be arbitrarily selected in the design in the range of | C | <1, and is C = 1/3 in the embodiment of FIG.
つづいて上記のような周期関数を生成する非円形歯車の
回転速度比の特徴から導くことができる回転速度変換作
用を説明する。第6図および第7図は、第1図と第2図
で示した実施例装置における回転速度変換装置の一構成
部分の正面図および側面断面図である。これらの図で
は、すでに第3図ないし第5図で説明した、第1および
第2の非円形歯車11および21のところへ第3の非円形歯
車31を加えた関係を示している。この第3の非円形歯車
31の歯車仕様は、第2の非円形歯車21と同じである。こ
こで第1と第2の非円形歯車11と21とをかみ合わせたも
のを第1次回転速度変換手段と呼び、第1と第3の非円
形歯車11と31をかみ合せたものを第2次回転速度変換手
段と呼ぶことにする。第1次回転速度変換手段は、第1
の回転軸10の回転速度ω1に対する第2の回転軸20の回
転速度ω2の比率を定める手段であり、この比率を第1
次回転速度比と呼ぶことにする。Next, the rotational speed conversion action that can be derived from the characteristic of the rotational speed ratio of the non-circular gear that generates the periodic function as described above will be described. FIG. 6 and FIG. 7 are a front view and a side cross-sectional view of one component of the rotation speed conversion device in the embodiment apparatus shown in FIGS. 1 and 2. These figures show the relationship in which the third non-circular gear 31 is added to the first and second non-circular gears 11 and 21 already described in FIGS. 3 to 5. This third non-circular gear
The gear specification of 31 is the same as that of the second non-circular gear 21. Here, the one in which the first and second non-circular gears 11 and 21 are meshed with each other is referred to as a primary rotation speed converting means, and the one in which the first and third non-circular gears 11 and 31 are meshed with each other is the second. It will be called the next rotation speed conversion means. The first rotation speed conversion means is the first
Is a means for determining the ratio of the rotation speed ω 2 of the second rotation shaft 20 to the rotation speed ω 1 of the rotation shaft 10 of
It is called the next rotation speed ratio.
同様に第2次回転速度変換手段は、第1の回転軸10の回
転速度ω1と第3の回転軸30の回転速度ω3との比率を
決める手段であり、この比率を第2次回転速度比と呼ぶ
ことにする。第1次回転速度比変換手段が、上記第3図
ないし第5図で説明したものであると同様に、第2次回
転速度変換手段も単独では第3図ないし第5図での説明
が適用できる。しかしながら、ここで注目すべきは第6
図に示すように、第1の回転軸10の位置を基準にして、
第2の回転軸20の位置に対して第3の回転軸30がπ+α
ラジアンの中心角を与えて配置されていることである。
第3の比円形歯車31は第1の比円形歯車11の周囲で、中
心角πラジアンごとに同じ関係に戻るため、π+αラジ
アンは実質αの中心角を与えたのと同じである。したが
つて、第1次回転速度変換手段が、第1の非円形歯車11
の回転変位θでかみ合い状態にあるとき、第2次回転速
度変換手段は、第1の非円形歯車11の回転変位θ+αで
のかみ合い状態になつているのである。このような状態
にあるため、第1次回転速度比|ω2/ω1|が、すで
に説明したと同じく係数Cと、回転変位θを用いた関数
式1+Csin(2θ)なる値のとき、第2次回転速度比|
ω3/ω1|が上記式に用いた代数と、すでに説明した
通り任意に可変設定できる角度αとを用いた関数式1+
Csin{2(θ+α)}なる値になつている。この状態に
おいて、第2の回転軸20の回転速度に対する第3の回転
軸30の角速度の比率ω3/ω2は、上記第1次回転速度
比に対する上記第2次回転速度比の除算商として〔1+
Csin{2(θ+α)}〕/{1+Csin(2θ)}に従う
値をとつて周期変化する。このときの振幅はαと相関し
て増減する。Similarly, the second-order rotational speed conversion means is a means for determining the ratio between the rotation speed omega 1 and the rotation speed omega 3 of the third rotating shaft 30 of the first rotating shaft 10, this ratio secondary rotation We will call it the speed ratio. Similarly to the case where the primary rotation speed ratio converting means is the same as that described with reference to FIGS. 3 to 5, the description of FIGS. 3 to 5 applies to the secondary rotation speed converting means alone. it can. However, noteworthy here is the sixth.
As shown in the figure, based on the position of the first rotating shaft 10,
The third rotary shaft 30 is π + α with respect to the position of the second rotary shaft 20.
It is arranged by giving a central angle of radian.
Since the third specific circular gear 31 returns to the same relation around the first specific circular gear 11 for each central angle π radian, π + α radian is the same as giving a central angle of substantially α. Therefore, the primary rotation speed converting means is the first non-circular gear 11
When in the meshed state with the rotational displacement θ, the secondary rotation speed converting means is in the meshed state with the rotational displacement θ + α of the first non-circular gear 11. Because of this state, when the first-order rotational speed ratio | ω 2 / ω 1 | has a coefficient C and a functional expression 1 + Csin (2θ) using the rotational displacement θ as described above, Secondary rotation speed ratio |
ω 3 / ω 1 | is a functional expression 1+ using the algebra used in the above equation and the angle α that can be arbitrarily set as described above.
The value is Csin {2 (θ + α)}. In this state, the ratio ω 3 / ω 2 of the angular speed of the third rotating shaft 30 to the rotating speed of the second rotating shaft 20 is a quotient of the second rotating speed ratio to the first rotating speed ratio. [1+
The value changes according to Csin {2 (θ + α)}] / {1 + Csin (2θ)}. The amplitude at this time increases or decreases in correlation with α.
第8図、第9図と第10図は、これまでに説明したこの発
明の一実施例による回転速度変換装置の作用特性を表し
たグラフで、横軸と縦軸はともに第5図のグラフと同じ
である。第8図はα=0の状態のもので、第1次および
第2次回転速度比が常に等しく、ω3/ω2=1となつ
ている。第9図はα=π/8の状態のもので、第2次回
転速度比の正弦曲線の位相が第1次回転速度比のそれよ
りも、αラジアン進んでいる。このようにαが0でない
状態(厳密にはα=πの場合も除く)では、回転速度比
ω3/ω2は周期的に変化する曲線となつて表れ、その
周期と1周期の間に表れる極大値と極小置の個数はそれ
ぞれ第1次および第2次回転速度比変換の関数F(θ)
と同じである。また回転速度比ω3/ω2の振幅は、α
が0からπ/2の範囲で増加すると増加し、π/2から
πでは減少する。FIG. 8, FIG. 9 and FIG. 10 are graphs showing the operating characteristics of the rotational speed converter according to the embodiment of the present invention described so far, and the horizontal axis and the vertical axis are both graphs of FIG. Is the same as. FIG. 8 shows a state where α = 0, and the primary and secondary rotational speed ratios are always the same, and ω 3 / ω 2 = 1. FIG. 9 shows the state of α = π / 8, and the phase of the sine curve of the secondary rotation speed ratio is advanced by α radians from that of the primary rotation speed ratio. In this way, in the state where α is not 0 (exactly, also when α = π is excluded), the rotation speed ratio ω 3 / ω 2 appears as a curve that changes periodically, and between that period and one period. The maximum value and the minimum number that appear are the function F (θ) of the primary and secondary rotational speed ratio conversions, respectively.
Is the same as. The amplitude of the rotation speed ratio ω 3 / ω 2 is α
Increases in the range of 0 to π / 2, and decreases in the range of π / 2 to π.
第10図はα=π/2となつた状態である。周期曲線の振
幅がαの増加に相関して変化していることが第9図との
対比でわかる。第11図はαを0からπまでπ/8間隔で
変化させた時の回転速度比ω3/ω2の変化を表したも
のである。FIG. 10 shows a state in which α = π / 2. It can be seen from the comparison with FIG. 9 that the amplitude of the periodic curve changes in correlation with the increase of α. FIG. 11 shows changes in the rotation speed ratio ω 3 / ω 2 when α is changed from 0 to π at π / 8 intervals.
この発明装置には、以上説明したように関数生成機能を
持つ非円形歯車による回転速度変換を2回くり返し、こ
の2回の変換を位相を異ならせて行い、振幅を無段階に
制御するという、技術的思想にもとづく回転速度変換機
能が備つている。これを要素装置とし、αの値を連続可
変に制御することにより、回転速度変換装置を構成する
ことができる。In the device of the present invention, as described above, the rotation speed conversion by the non-circular gear having the function generating function is repeated twice, and the two conversions are performed with different phases to control the amplitude steplessly. It has a rotation speed conversion function based on a technical idea. By using this as an element device and controlling the value of α to be continuously variable, the rotation speed conversion device can be configured.
αの値を連続可変制御するには、第1図と第2図ですで
に説明したように、第1のフレーム60に対して第2のフ
レーム70を回動可能な構造とすればよい。In order to continuously control the value of α, the second frame 70 can be rotated with respect to the first frame 60, as described above with reference to FIGS. 1 and 2.
上記のような構造にすることによつて角度αは無段階に
連続制御可能になるため、回転速度比ω3/ω2の振幅
も無段階連続的に可変となり、αを固定したときαの値
に相関する一定の振幅を示す。第2図では、第4の回転
軸40と第5の回転軸50を設け、それぞれ通常の円形歯車
45,25の対と55,35の対を用いて、第2の回転軸20と第3
の回転軸30とに伝動するようになつている。これは回転
速度変換装置として入力軸と出力軸とを同軸上に配置し
た形態上の一例である。円形歯車45,25対の歯数比およ
び55,35対の歯数比は、任意に設定可能である。これら
の歯数比によつて入出力軸の回転速度比の基準となる
値、言いかえればα=0のときの入出力回転速度比を設
定できるが、この発明のねらいである振幅連続可変とい
う思想に直接関係するものでない。これら円形歯車45,2
5対及び円形歯車55,35対の歯数比をどちらも1として、
第4の回転軸40を入力軸とし、第5の回転軸50を出力軸
とした回転速度変換装置の実施例(第1図および第2図
の装置)の出力軸回転加速度比すなわちdωu/dtと▲
ω2i▼の比の最大値の特性を示したグラフを第12図に
示す。With the structure as described above, the angle α can be continuously controlled in a stepless manner, so that the amplitude of the rotation speed ratio ω 3 / ω 2 is also continuously variable, and when α is fixed, It shows a constant amplitude that correlates to the value. In FIG. 2, a fourth rotary shaft 40 and a fifth rotary shaft 50 are provided, each of which is a normal circular gear.
Using the 45,25 pair and the 55,35 pair, the second rotating shaft 20 and the third
It is adapted to be transmitted to the rotating shaft 30 of. This is an example of a configuration in which an input shaft and an output shaft are coaxially arranged as a rotation speed conversion device. The gear ratio of the circular gears 45 and 25 pairs and the gear ratio of 55 and 35 pairs can be set arbitrarily. A value serving as a reference of the rotational speed ratio of the input / output shaft, in other words, the input / output rotational speed ratio when α = 0 can be set by these tooth number ratios. It is not directly related to thought. These circular gears 45,2
Set the tooth ratio of 5 pairs and circular gears 55, 35 pairs to 1 and
The output shaft rotational acceleration ratio of the embodiment (the device of FIGS. 1 and 2) of the rotational speed conversion device having the fourth rotary shaft 40 as the input shaft and the fifth rotary shaft 50 as the output shaft (the device of FIGS. 1 and 2), that is, dωu / dt And ▲
FIG. 12 is a graph showing the characteristic of the maximum value of the ratio of ω 2 i.
なお、この発明による回転速度変換装置のここまでの説
明は、第3図ないし第5図に示した非円形歯車の形状仕
様を一実施例として用いたが、非円形歯車の形状仕様は
これに限定されるものではない。以下に、非円形歯車の
他の形状仕様を用いた回転速度変換装置の他の実施例を
説明する。In the above description of the rotational speed conversion device according to the present invention, the shape specifications of the non-circular gears shown in FIGS. 3 to 5 were used as an example. It is not limited. Hereinafter, another embodiment of the rotation speed conversion device using another shape specification of the non-circular gear will be described.
第13図はこの発明による回転速度変換装置の第2の実施
例としての非円形歯車対である。111は第1の非円形歯
車で、112に示すかみ合いピツチ曲線を備えている。121
は第2の非円形歯車で、122に示すかみ合いピツチ曲線
を備えている。上記かみ合いピツチ曲線112,122はそれ
ぞれ、同一の楕円形状を呈し、その楕円の焦点の1つを
中心に回転するように非円形歯車111,121が構成されて
いる。なお、第14図の実施例では楕円の離心率をそれぞ
れ0.197としてある。FIG. 13 shows a non-circular gear pair as a second embodiment of the rotation speed converting device according to the present invention. 111 is a first non-circular gear having a meshing pitch curve 112. 121
Is a second non-circular gear having a meshing pitch curve shown at 122. The meshing pitch curves 112 and 122 each have the same elliptical shape, and the non-circular gears 111 and 121 are configured to rotate about one of the focal points of the ellipses. In the embodiment shown in FIG. 14, the eccentricity of the ellipse is 0.197.
第14図は、第1の非円形歯車111と第2の非円形歯車121
との回転速度の関係を示すグラフである。グラフの横軸
と縦軸の設定と、代数θ,ω1,ω2,F(θ)の定義に
ついては第5図の場合に準じてある。第14図上でF
(θ)は2πを周期とする曲線を描いている。FIG. 14 shows a first non-circular gear 111 and a second non-circular gear 121.
3 is a graph showing the relationship between and the rotation speed. The settings of the horizontal axis and the vertical axis of the graph and the definitions of the algebra θ, ω 1 , ω 2 , F (θ) are the same as those in FIG. F on Fig. 14
(Θ) draws a curve having a period of 2π.
第15図および第16図は、第13図と第14図で示した非円形
歯車対111,121を用いて構成されたこの発明による回転
速度変換装置の一構成部分である。この図では、第1お
よび第2の非円形歯車111および121のところへ、もう1
個の第1の非円形歯車161と第3の非円形歯車131を加え
た関係を示している。第3の非円形歯車131の歯車仕様
は第2の非円形歯車121と同じで、第1の非円形歯車161
の歯車仕様は第1の非円形歯車111と同じである。この
実施例では、2個の第1の非円形歯車111,161を第1の
回転軸10上に配置し相互間にπラジアンの回転方向のず
れを設けて固定してある。このために第16図に示した側
面図は、第7図に示したものとは異なつている。ただ
し、第1の非円形歯車111と第1の非円形歯車161とが第
1の回転軸10をなかだちにして一体固定されており、と
もに第1の回転軸10の回転速度ω1をもつているので、
この2個の第1の非円形歯車111と161を合体したものを
単体機素と見なし、第6図の装置における第1の非円形
歯車11に相当すると考えるならば、技術思想上でこの発
明による回転速度変換装置として矛盾しない。第17図は
第15図、第16図で示した要素装置による回転速度変換装
置の作動特性グラフである。グラフの横軸と縦軸の設定
と、代数aおよびω3/ω2の定義については第11図の
場合に準じてある。FIG. 15 and FIG. 16 are components of the rotation speed conversion device according to the present invention, which are configured by using the non-circular gear pairs 111 and 121 shown in FIGS. 13 and 14. In this figure, the first and second non-circular gears 111 and 121
The relationship in which the first non-circular gear 161 and the third non-circular gear 131 are added is shown. The gear specifications of the third non-circular gear 131 are the same as those of the second non-circular gear 121, and the first non-circular gear 161
The gear specification of is the same as that of the first non-circular gear 111. In this embodiment, two first non-circular gears 111 and 161 are arranged on the first rotating shaft 10 and fixed by providing a shift of π radian in the rotating direction between them. Because of this, the side view shown in FIG. 16 differs from that shown in FIG. However, the first non-circular gear 111 and the first non-circular gear 161 are integrally fixed with the first rotating shaft 10 as a recess, and both have the rotation speed ω 1 of the first rotating shaft 10. Because
If the combination of the two first non-circular gears 111 and 161 is regarded as a single element and is considered to correspond to the first non-circular gear 11 in the apparatus of FIG. 6, the present invention is considered in the technical idea. There is no contradiction as a rotation speed conversion device by. FIG. 17 is an operation characteristic graph of the rotation speed conversion device by the element device shown in FIGS. 15 and 16. The setting of the abscissa and ordinate of the graph and the definition of the algebra a and ω 3 / ω 2 are based on the case of FIG.
以上で2つの異なる形状を持つ非円形歯車対を用いた実
施例について説明したが、本発明にかかる回転速度変換
装置に用いることのできる非円形歯車対は、これまでに
説明した実施例に用いたものに限らず、その回転速度比
が周期的に増減し、微分連続なものであれば、等速の入
力回転に対して周期的に変化する出力回転の振幅を連続
的に可変できる回転速度変換装置の構成要素として用い
ることができる。Although the embodiment using the non-circular gear pair having two different shapes has been described above, the non-circular gear pair that can be used in the rotation speed conversion device according to the present invention is applicable to the embodiments described above. However, if the rotation speed ratio periodically increases or decreases and is differentially continuous, the rotation speed that can periodically change the amplitude of the output rotation that changes periodically with respect to the constant-speed input rotation is available. It can be used as a component of a converter.
なお上記実施例では、第1のフレーム60を固定し、第2
のフレーム70を回動可能にしたが、第2のフレームを固
定し、第1のフレームを回動可能にしてもよい。In the above embodiment, the first frame 60 is fixed and the second frame 60 is fixed.
Although the frame 70 is rotatable, the second frame may be fixed and the first frame may be rotatable.
以上のようにこの発明によれば、第1の非円形歯車と第
2の非円形歯車をかみ合せた第1次の回転速度変換手段
と、上記第1の非円形歯車に第3の非円形歯車をかみ合
せた第2次の回転速度変換手段とを設け、第1の非円形
歯車の回転軸を中心にし、双方の回転速度変換手段の相
対回動角を可変できるようにしたので、自在継手を用い
た従来の装置よりも、大きなトルク伝達が可能で、振動
・騒音を抑えることができ、耐久性に富んだ装置を実現
できる。As described above, according to the present invention, the first non-circular gear and the first non-circular gear are meshed with each other, and the first non-circular gear is combined with the third non-circular gear. A secondary rotation speed conversion means in which gears are meshed is provided, and the relative rotation angle of both rotation speed conversion means can be varied around the rotation axis of the first non-circular gear. Compared to the conventional device that uses a joint, it can transmit larger torque, suppress vibration and noise, and realize a highly durable device.
第1図および第2図はこの発明による回転速度変換装置
の一実施例を示し、第1図は第2図のI−I線における
断面図、第2図は第1図のII−II線における断面図、第
3図は第1図の第1および第2の非円形歯車を示す正面
図、第4図は第3図のIV−IV線における断面図、第5図
は第3図の第1および第2の非円形歯車相互間の回転速
度比に関する曲線図、第6図は第1図の第1,第2および
第3の非円形歯車の結合を示す正面図、第7図は第6図
のVII−VII線における断面図、第8図ないし第11図は第
6図の回転速度変換要素の特性を示す曲線図、第12図は
第1図の装置の第2のフレームの回動角による出力軸回
転加速度比の最大値を示す曲線図、第13図ないし第17図
はこの発明の第2の実施例を示し、第13図は第1および
第2の非円形歯車の対を示す正面図、第14図は第13図の
非円形歯車相互間の回転速度比に関する曲線図、第15図
は第13図の非円形歯車対に別の第1および第3の非円形
歯車の対を結合した回転速度変換要素を示す正面図、第
16図は第15図のXVI−XVI線における断面図、第17図は第
15図の回転速度変換要素の特性を示す曲線図である。 10……第1の回転軸、11……第1の非円形歯車、20……
第2の回転軸、21……第2の非円形歯車、30……第3の
回転軸、31……第3の非円形歯車、60……第1のフレー
ム、61〜63……軸受、70……第2のフレーム、71……軸
受、111,261……第1の非円形歯車、121……第2の非円
形歯車、131……第3の非円形歯車1 and 2 show an embodiment of the rotation speed converting device according to the present invention. FIG. 1 is a sectional view taken along the line I-I of FIG. 2, and FIG. 2 is a line II-II of FIG. FIG. 3 is a front view showing the first and second non-circular gears of FIG. 1, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of FIG. 3, and FIG. 5 is of FIG. FIG. 6 is a front view showing the coupling of the first, second and third non-circular gears of FIG. 1, FIG. 7 is a curve diagram relating to the rotational speed ratio between the first and second non-circular gears, and FIG. FIG. 6 is a sectional view taken along line VII-VII, FIGS. 8 to 11 are curve diagrams showing the characteristics of the rotational speed converting element of FIG. 6, and FIG. 12 is a second frame of the apparatus of FIG. A curve diagram showing the maximum value of the output shaft rotation acceleration ratio depending on the rotation angle, FIGS. 13 to 17 show a second embodiment of the present invention, and FIG. 13 shows the first and second non-circular gears. Show a pair FIG. 14 is a front view, FIG. 14 is a curve diagram relating to the rotational speed ratio between the non-circular gears of FIG. 13, and FIG. 15 is another pair of first and third non-circular gears in addition to the non-circular gear pair of FIG. A front view showing a rotational speed conversion element in which
Figure 16 is a sectional view taken along the line XVI-XVI in Figure 15, and Figure 17 is
FIG. 16 is a curve diagram showing characteristics of the rotation speed conversion element of FIG. 10 …… First rotary shaft, 11 …… First non-circular gear, 20 ……
2nd rotary shaft, 21 ... 2nd non-circular gear, 30 ... 3rd rotary shaft, 31 ... 3rd non-circular gear, 60 ... 1st frame, 61-63 ... bearing, 70 ... Second frame, 71 ... Bearing, 111,261 ... First non-circular gear, 121 ... Second non-circular gear, 131 ... Third non-circular gear
Claims (2)
車と、第2の回転軸に固定され、上記第1の非円形歯車
にかみ合う第2の非円形歯車からなり、上記第1の回転
軸に対する上記第2の回転軸の回転速度比として第1次
回転速度比が定まる第1次回転速度変換手段、上記第1
の非円形歯車と、第3の回転軸に固定され第1の非円形
歯車にかみ合う第3の非円形歯車からなり、上記第1の
回転軸に対する上記第3の回転軸の回転速度比として第
2次回転速度比が定まる第2次回転速度変換手段、上記
第2の回転軸を軸受を介し支持する第1のフレーム、お
よび上記第3の回転軸を軸受を介して支持しており、上
記第1の回転軸を支点軸として上記第1のフレームに対
して相対回転可能に支持された第2のフレームを備え、
上記第1次回転速度比が常に正の値をとつて周期的に変
化しその微分値が常に連続となる第1の非円形歯車の回
転変位θの関数F(θ)で与えられ、上記第2次回転速
度比が上記第1のフレームと上記第2のフレームとの間
の相対的な回転量を加減することにより任意に可変設定
できる角度αと上記関数F(θ)を用いてF(θ+α)
で与えられることにより、上記第2の回転軸に対する上
記第3の回転軸の回転速度比が、上記第1次回転速度比
に対する第2次回転速度比の除算商F(θ+α)/F
(θ)で与えられることを特徴とする回転速度変換装
置。1. A first non-circular gear fixed to a first rotating shaft, and a second non-circular gear fixed to a second rotating shaft and meshing with the first non-circular gear. A first rotation speed conversion means for determining a first rotation speed ratio as a rotation speed ratio of the second rotation shaft to the first rotation shaft;
Non-circular gear and a third non-circular gear that is fixed to the third rotation shaft and meshes with the first non-circular gear, and is a first rotation speed ratio of the third rotation shaft to the first rotation shaft. Secondary rotation speed conversion means for determining a secondary rotation speed ratio, a first frame that supports the second rotation shaft via bearings, and a third frame that supports the third rotation shaft via bearings, and A second frame supported so as to be rotatable relative to the first frame with the first rotation shaft as a fulcrum shaft;
The first rotational speed ratio is always positive and changes periodically, and its differential value is always continuous, and is given by a function F (θ) of the rotational displacement θ of the first non-circular gear. The secondary rotation speed ratio can be arbitrarily variably set by adjusting the relative rotation amount between the first frame and the second frame. θ + α)
And the rotation speed ratio of the third rotation shaft to the second rotation shaft is divided by the quotient F (θ + α) / F of the second rotation speed ratio to the first rotation speed ratio.
A rotation speed conversion device characterized by being given by (θ).
て互いに回転方向にπラジアンずらされ、第1の回転軸
に固定された一対の非円形歯車からなり、これら一対の
うち一方の非円形歯車に第2の非円形歯車がかみ合わさ
れ、他方の非円形歯車に第3の非円形歯車がかみ合わさ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
回転速度変換装置。2. A first non-circular gear having a pair of non-circular gears having the same specifications, offset from each other by π radians in the rotation direction, and fixed to the first rotation shaft. 2. The rotation speed converting device according to claim 1, wherein the second non-circular gear is meshed with the non-circular gear, and the third non-circular gear is meshed with the other non-circular gear. .
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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1987
- 1987-11-25 JP JP62298155A patent/JPH0663555B2/en not_active Expired - Fee Related
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