(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-14
(45)【発行日】2023-12-22
(54)【発明の名称】無給電動力伝達装置
(51)【国際特許分類】
F16H 21/18 20060101AFI20231215BHJP
【ＦＩ】
F16H21/18
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2023137457
(22)【出願日】2023-08-25
【審査請求日】2023-08-25
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】501095048
【氏名又は名称】菅原 文雄
(73)【特許権者】
【識別番号】523325635
【氏名又は名称】菅原 よし子
(74)【代理人】
【識別番号】100161355
【弁理士】
【氏名又は名称】野崎 俊剛
(72)【発明者】
【氏名】菅原 文雄
【審査官】津田 真吾
(56)【参考文献】
【文献】特開昭５８－１６６１５８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｈ ２１／１６
Ｆ０２Ｂ ６１／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
部材を支持するハウジングフレームと、前記ハウジングフレームに設けられ外部からの回転力を揺動運動に変換するスロットクランク機構と、
前記ハウジングフレームに揺動可能に設けられると共に前記スロットクランク機構に接続され揺動するスライド揺動機構と、
前記ハウジングフレームに設けられたガイド棒と、
前記ガイド棒にスライド可能に設けられると共に前記スライド揺動機構に接続され往復運動する往復プレートと、
前記往復プレートに揺動可能に設けられたコンロッドと、
前記ハウジングフレームに回転可能に設けられると共に前記コンロッドに接続され回転するクランクシャフトと、
前記ハウジングフレームに設けられると共に前記クランクシャフトに接続され回転力を出力する出力機構と、
前記出力機構に接続され始動時に前記出力機構を介して前記クランクシャフトの回転方向を誘導する回転方向誘導モータ機構と、
前記出力機構に接続され発電する発電機構と、
前記発電機構で発電された電力を蓄電すると共に前記回転方向誘導モータ機構に給電する蓄電池と、を備えていることを特徴とする無給電動力伝達装置。
【請求項2】
請求項１記載の無給電動力伝達装置であって、前記スロットクランク機構は、前記ハウジングフレームに回転可能に設けられ外部からの回転力により駆動するクランク回転部材と、前記クランク回転部材に回転軸方向と平行に設けられたロッドと、前記ハウジングフレームに揺動可能に設けられ前記ロッドを摺動可能に収納するスロットが形成されたスロット揺動部材と、を備え、
スライド揺動機構は、前記ハウジングフレームに揺動可能に設けられ鞘状に形成された鞘部を有する揺動鞘部材と、前記鞘部にスライド可能に収納されると共に前記スロット揺動部材に接続された摺動部材と、を備えていることを特徴とする無給電動力伝達装置。
【請求項3】
請求項２記載の無給電動力伝達装置であって、前記スロットクランク機構の前記スロット揺動部材は、前記ロッドが摺動する方向である前記スロット揺動部材の長手方向の寸法よりも、前記ロッドが延びる方向である前記スロット揺動部材の幅方向の寸法が大きく形成され、
前記スライド揺動機構の前記摺動部材は、前記摺動部材の摺動する方向である長手方向の寸法よりも、前記摺動部材の幅方向の寸法が大きく形成されていることを特徴とする無給電動力伝達装置。
【請求項4】
請求項１又は請求項２記載の無給電動力伝達装置であって、前記出力機構は、前記クランクシャフトに接続され回転する駆動かさ歯車と、前記ハウジングフレームに回転可能に設けられた第１回転軸と、前記第１回転軸に固定され駆動かさ歯車に噛み合う第１かさ歯車と、前記第１回転軸に固定された第１平歯車と、前記第１回転軸と平行に前記ハウジングフレームに回転可能に設けられた第２回転軸と、前記第２回転軸に固定され第１平歯車に噛み合う第２平歯車と、前記第２回転軸に固定された第２かさ歯車と、前記ハウジングフレームに回転可能に設けられた出力軸と、前記出力軸に固定され前記第２かさ歯車に噛み合う出力かさ歯車と、を備えていることを特徴とする無給電動力伝達装置。
【請求項5】
請求項１記載の無給電動力伝達装置であって、前記回転方向誘導モータ機構は、一方向のみに回転力を伝達するワンウェイクラッチを備えていることを特徴とする無給電動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トルクを増幅させて効率よく動力を伝達する無給電動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から様々なエネルギーロスが課題となっており、その解決に貢献する一策として、各種機械の動力を効率よく伝達することが挙げられる。また、今般、大きな問題になっている、地球温暖化がここ数年異常な速度で進み、気候変動が日本を始め世界中に起きている。世界は経済競争の中、地球の自然環境に化石燃料の燃焼等による二酸化炭素を排出し続けており、それによる地球温暖化等の大きな災害が日本を始め世界で発生している。
【0003】
それに関し、各国、企業などが地球温暖化を止める対策を打ち始めているが、このままでは長い年月を要するものと考えられる。そのため、化石燃料の消費を抑える対策が必要であるところ、火力発電による電力がなくなると、現状では原子力、水力、風力、太陽光等の発電による電力だけでは需要に供給が全く追いつかない電力不足の状態になると考えられる。また、化石燃料はエンジンで動く自動車でも多く消費されており、エンジン自動車による化石燃料の消費を抑えるために電気自動車の開発も進められているが、電力を火力発電所で賄っているようでは化石燃料の消費は抑えられない
【0004】
そこで、自動車や機械設備などにおいて、効率よく動力を伝達することでエネルギーロスを抑え、ひいては化石燃料の消費を抑えることに貢献できる動力伝達機構が必要となる。動力伝達機構として、特許文献１、特許文献２に開示された技術が知られている。
【0005】
特許文献１のエンジン始動発電ユニットは、ハウジング相当部材の内側に配置され、入出力軸と回転電機のモータ軸との間にクラッチ手段を介して接続された不思議遊星歯車機構を含む。クラッチ手段は、モータ軸から入出力軸に対しエンジン始動用の動力が伝達される場合に、不思議遊星歯車機構を用いて、モータ軸に比べて入出力軸が所定の減速比で減速されるように、入出力軸と第１インターナルギヤとを接続し、エンジンが始動した後、入出力軸からモータ軸に対し発電用の動力が伝達される場合に、不思議遊星歯車機構の一部の構成要素を用いて、入出力軸に比べてモータ軸が減速比の値より低い増速比で増速されるように、入出力軸とキャリアとを接続する。
【0006】
しかし、特許文献１のエンジン始動発電ユニットは、入力された動力を歯車及びクラッチ手段のみで伝達しているだけであり、出力部分に大きなトルクを必要とする場合であっても動力の入力部分を高速回転にする必要がある。
【0007】
特許文献２の力増幅装置は、動力軸を介して、回転力と回転数を有して回転している動力変換回転体と、適宜の長さの無端チェーン又は無端ベルト又はラック等を有する索道機構に歯合又は接合して、該動力変換回転体の回転力と回転数とが楕円回転又は振り子自在の該動力変換索道機構又は索道機構に伝達され、該索道機構の索道に第１梃子梁の一方端をピン連結し、支点を挟んで反対側の第１ 梃子梁の他方端に往復運動又は梃子梁運動自在となった梃子梁と、必要に応じて設けるアームとを、適宜の方法で産業利用機構又は利用機器等に接続したものである。
【0008】
しかし、特許文献２の力増幅装置は、やはり、入力された動力を歯車及びリンクで伝達しているだけであり、出力部分に大きなトルクを必要とする場合であっても動力の入力部分にも大きなトルクを必要とし、大きなトルクで効率よく動力を伝達できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【文献】特開２００９－１１３１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、以上の点に鑑み、力の入力部分に対して出力部分のトルクを増幅させて効率よく動力を伝達できる無給電動力伝達装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
［１］部材を支持するハウジングフレームと、
前記ハウジングフレームに設けられ外部からの回転力を揺動運動に変換するスロットクランク機構と、
前記ハウジングフレームに揺動可能に設けられると共に前記スロットクランク機構に接続され揺動するスライド揺動機構と、
前記ハウジングフレームに設けられたガイド棒と、
前記ガイド棒にスライド可能に設けられると共に前記スライド揺動機構に接続され往復運動する往復プレートと、
前記往復プレートに揺動可能に設けられたコンロッドと、
前記ハウジングフレームに回転可能に設けられると共に前記コンロッドに接続され回転するクランクシャフトと、
前記ハウジングフレームに設けられると共に前記クランクシャフトに接続され回転力を出力する出力機構と、
前記出力機構に接続され始動時に前記出力機構を介して前記クランクシャフトの回転方向を誘導する回転方向誘導モータ機構と、
前記出力機構に接続され発電する発電機構と、
前記発電機構で発電された電力を蓄電すると共に前記回転方向誘導モータ機構に給電する蓄電池と、を備えていることを特徴とする。
前記ハウジングフレームに設けられ外部からの回転力を揺動運動に変換するスロットクランク機構と、
前記ハウジングフレームに揺動可能に設けられると共に前記スロットクランク機構に接続され揺動するスライド揺動機構と、
前記ハウジングフレームに設けられたガイド棒と、
前記ガイド棒にスライド可能に設けられると共に前記スライド揺動機構に接続され往復運動する往復プレートと、
前記往復プレートに揺動可能に設けられたコンロッドと、
前記ハウジングフレームに回転可能に設けられると共に前記コンロッドに接続され回転するクランクシャフトと、
前記ハウジングフレームに設けられると共に前記クランクシャフトに接続され回転力を出力する出力機構と、
前記出力機構に接続され始動時に前記出力機構を介して前記クランクシャフトの回転方向を誘導する回転方向誘導モータ機構と、
前記出力機構に接続され発電する発電機構と、
前記発電機構で発電された電力を蓄電すると共に前記回転方向誘導モータ機構に給電する蓄電池と、を備えていることを特徴とする。
【0012】
かかる構成によれば、無給電動力伝達装置は、ハウジングフレームに設けられ外部からの回転力を揺動運動に変換するスロットクランク機構と、ハウジングフレームに揺動可能に設けられると共にスロットクランク機構に接続され揺動するスライド揺動機構とを備えているので、従来技術のような歯車及びクラッチ手段のみや、歯車及びリンクのみの動力伝達と異なり、本発明では揺動運動の力を利用して、力の入力部分に対して出力部分のトルクを増幅させて効率よく動力を伝達できる。
【0013】
［２］好ましくは、前記スロットクランク機構は、前記ハウジングフレームに回転可能に設けられ外部からの回転力により駆動するクランク回転部材と、前記クランク回転部材に回転軸方向と平行に設けられたロッドと、前記ハウジングフレームに揺動可能に設けられ前記ロッドを摺動可能に収納するスロットが形成されたスロット揺動部材と、を備え、
スライド揺動機構は、前記ハウジングフレームに揺動可能に設けられ鞘状に形成された鞘部を有する揺動鞘部材と、前記鞘部にスライド可能に収納されると共に前記スロット揺動部材に接続された摺動部材と、を備えている。
スライド揺動機構は、前記ハウジングフレームに揺動可能に設けられ鞘状に形成された鞘部を有する揺動鞘部材と、前記鞘部にスライド可能に収納されると共に前記スロット揺動部材に接続された摺動部材と、を備えている。
【0014】
かかる構成によれば、スロットクランク機構は、外部からの回転力により駆動するクランク回転部材と、クランク回転部材に回転軸方向と平行に設けられたロッドと、ロッドを摺動可能に収納するスロットが形成されたスロット揺動部材と、を備え、スライド揺動機構は、揺動可能に設けられ鞘状に形成された鞘部を有する揺動鞘部材と、鞘部にスライド可能に収納されると共にスロット揺動部材に接続された摺動部材と、を備えている。スロット揺動部材の揺動運動を摺動部材に伝達し、摺動部材が鞘部を摺動しつつ揺動鞘部材を揺動させるので、揺動運動を効率よく伝達し、スライド揺動機構の揺動力で大きなトルクを発生させ、力の入力部分に対して出力部分のトルクを増幅させて効率よく動力を伝達できる。
【0015】
［３］好ましくは、前記スロットクランク機構の前記スロット揺動部材は、前記ロッドが摺動する方向である前記スロット揺動部材の長手方向の寸法よりも、前記ロッドが延びる方向である前記スロット揺動部材の幅方向の寸法が大きく形成され、
前記スライド揺動機構の前記摺動部材は、前記摺動部材の摺動する方向である長手方向の寸法よりも、前記摺動部材の幅方向の寸法が大きく形成されている。
前記スライド揺動機構の前記摺動部材は、前記摺動部材の摺動する方向である長手方向の寸法よりも、前記摺動部材の幅方向の寸法が大きく形成されている。
【0016】
かかる構成によれば、スロット揺動部材は、ロッドが摺動する方向であるスロット揺動部材の長手方向の寸法よりも、ロッドが延びる方向であるスロット揺動部材の幅方向の寸法が大きく形成されているので、揺動時にスロット揺動部材を曲げる方向に大きな力が加わっても幅広の部材により剛性が高く、大きな力が加わっても撓まずに良好に揺動することができる。また、スライド揺動機構の摺動部材は、摺動部材の摺動する方向である長手方向の寸法よりも、摺動部材の幅方向の寸法が大きく形成されているので、揺動時に摺動部材を曲げる方向に大きな力が加わっても幅広の部材により剛性が高く、大きな力が加わっても撓まずに良好に揺動することができる。この結果、スライド揺動機構の揺動力で大きなトルクを発生させ、力の入力部分に対して出力部分のトルクを増幅させて効率よく動力を伝達できる。
【0017】
［４］好ましくは、前記出力機構は、前記クランクシャフトに接続され回転する駆動かさ歯車と、前記ハウジングフレームに回転可能に設けられた第１回転軸と、前記第１回転軸に固定され駆動かさ歯車に噛み合う第１かさ歯車と、前記第１回転軸に固定された第１平歯車と、前記第１回転軸と平行に前記ハウジングフレームに回転可能に設けられた第２回転軸と、前記第２回転軸に固定され第１平歯車に噛み合う第２平歯車と、前記第２回転軸に固定された第２かさ歯車と、前記ハウジングフレームに回転可能に設けられた出力軸と、前記出力軸に固定され前記第２かさ歯車に噛み合う出力かさ歯車と、を備えている。
【0018】
かかる構成によれば、ハウジングフレームに回転可能に設けられた第１回転軸と、ハウジングフレームに回転可能に設けられた第２回転軸と、ハウジングフレームに回転可能に設けられた出力軸と、を備えているので、出力を１つ以上、３つ以下まで設定でき、また、例えば出力を２つ、補助の回転力の入力を１つに設定するなど、設計の自由度を向上させたうえで、大きなトルクを発生させ、力の入力部分に対して出力部分のトルクを増幅させて効率よく動力を伝達できる。
【0021】
［５］好ましくは、前記回転方向誘導モータ機構は、一方向のみに回転力を伝達するワンウェイクラッチを備えている。
【0022】
かかる構成によれば、第１回転軸に接続され入力モータ機構の始動時に第１回転軸を介してクランクシャフトの回転方向を誘導する回転方向誘導モータ機構は、一方向のみに回転力を伝達するワンウェイクラッチを備えているので、特別な機構や制御機構を必要とせずに、クランクシャフトの回転方向を決めて始動させ、部品コストを抑えることができる。さらに、クランクシャフトの回転方向が決まって始動した後は、回転方向誘導モータ機構の給電を停止しても第１回転軸の回転に影響することがないので、回転方向誘導モータ機構への余分な給電を必要とせず、大きなトルクを発生させ、力の入力部分に対して出力部分のトルクを増幅させて効率よく動力を伝達できる。
【発明の効果】
【0023】
力の入力部分に対して出力部分のトルクを増幅させて効率よく動力を伝達できる無給電動力伝達装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明に係る発電機構、入力モータ機構、蓄電池等の周辺機器を備えた無給電動力伝達装置を説明する図である。
【図2】本発明に係る無給電動力伝達装置の平面図である。
【図3】本発明に係る無給電動力伝達装置の正面図である。
【図6】本発明に係る無給電動力伝達装置の内部の平面図である。
【図10】本発明に係るスロットクランク機構のスライド揺動機構の分解平面図である。
【図11】本発明に係るスロットクランク機構のスライド揺動機構の正面図である。
【図12】本発明に係るスロットクランク機構の説明図である。
【図13】本発明に係るスロットクランク機構を構成する回転部材及びロッドの説明図である。
【図14】本発明に係るスライド揺動機構の説明図である。
【図15】本発明に係るスライド揺動機構の摺動方向から見た説明図である。
【図16】スロットクランク機構のスライド揺動機構の接続部分の説明図である。
【図17】本発明に係るコンロッドの説明図である。
【図18】本発明に係るクランクシャフトの説明図である。
【図19】本発明に係る無給電動力伝達装置の正面側断面の作用図である。
【図20】本発明に係る無給電動力伝達装置の側面側断面の作用図である。
【図21】本発明に係る無給電動力伝達装置の平面側断面の作用図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は、本発明に係る無給電動力伝達装置の一実施形態を示し、概念的（模式的）に示す図面も含むものとする。
【実施例】
【0026】
図１～図５に示されるように、無給電動力伝達装置１０は、部材を支持するハウジングフレーム２０と、入力としての回転力を与える入力モータ機構３０と、出力の回転方向を誘導する回転方向誘導モータ機構４０と、出力の一部の回転力を利用して発電する発電機構５０と、出力の回転力が伝達される動力本体１１と、発電機構５０で発電された電力を蓄電すると共に入力モータ機構３０及び回転方向誘導モータ機構４０に給電する蓄電池１２と、この蓄電池１２に接続され蓄電池１２の過充電を防止する過充電防止用機器１３と、を備えている。装置内の蓄電池１２を最初に満タンであるので、絶えず装置内の発電機構５０（具体的には低圧発電機５２）により蓄電池１２に電気を補給することにより、電気を外部より一切入れなくても電力の消耗を極力抑え、効率よく動力を伝達し続けることができる無給電動力伝達装置１０である。
【0027】
次にハウジングフレーム２０について説明する。
ハウジングフレーム２０は、上方が開口された箱状の下部ハウジングフレーム２１と、この下部ハウジングフレーム２１の開口部分を塞ぐ上部ハウジングフレーム２２と、この上部ハウジングフレーム２２に設けられ潤滑オイルを投入するオイル投入口を開閉可能に塞ぐオイルキャップ２３と、下部ハウジングフレーム２１に上部ハウジングフレーム２２を締結する締結部材２４と、オイルを排出するドレンを塞ぐドレンキャップ２５と、を備えている。下部ハウジングフレーム２１は、後述する歯車等を収納すると共に支持する機能の他に、オイルパンとしての機能も有する。
ハウジングフレーム２０は、上方が開口された箱状の下部ハウジングフレーム２１と、この下部ハウジングフレーム２１の開口部分を塞ぐ上部ハウジングフレーム２２と、この上部ハウジングフレーム２２に設けられ潤滑オイルを投入するオイル投入口を開閉可能に塞ぐオイルキャップ２３と、下部ハウジングフレーム２１に上部ハウジングフレーム２２を締結する締結部材２４と、オイルを排出するドレンを塞ぐドレンキャップ２５と、を備えている。下部ハウジングフレーム２１は、後述する歯車等を収納すると共に支持する機能の他に、オイルパンとしての機能も有する。
【0028】
次に入力モータ機構３０について説明する。
入力モータ機構３０は、蓄電池１２に接続され直流、交流を変換するインバーター３１と、このインバーター３１に接続され入力用の回転力を発生する減速モータ３２と、この減速モータ３２の回転軸に設けられた駆動プーリ３３と、この駆動プーリ３３にベルト３４を介して接続された従動プーリ３５と、を備えている。また、ハウジングフレーム２０に回転可能に入力軸３６が設けられており、この入力軸３６に従動プーリ３５が固定されている。入力モータ機構３０は、スロットクランク機構６０（図６、図７参照）に接続されスロットクランク機構６０に回転力を与えるものである。
入力モータ機構３０は、蓄電池１２に接続され直流、交流を変換するインバーター３１と、このインバーター３１に接続され入力用の回転力を発生する減速モータ３２と、この減速モータ３２の回転軸に設けられた駆動プーリ３３と、この駆動プーリ３３にベルト３４を介して接続された従動プーリ３５と、を備えている。また、ハウジングフレーム２０に回転可能に入力軸３６が設けられており、この入力軸３６に従動プーリ３５が固定されている。入力モータ機構３０は、スロットクランク機構６０（図６、図７参照）に接続されスロットクランク機構６０に回転力を与えるものである。
【0029】
次に回転方向誘導モータ機構４０について説明する。
回転方向誘導モータ機構４０は、蓄電池１２に接続され直流、交流を変換するインバーター４１と、このインバーター４１に接続され出力の回転方向を誘導するためのスタートモータ４２と、このスタートモータ４２の回転軸に設けられた駆動プーリ４３と、この駆動プーリ４３にタイミングベルト４４を介して接続された従動プーリ４５と、を備えている。また、ハウジングフレーム２０に回転可能に第１回転軸９２が設けられており、この第１回転軸９２に従動プーリ４５が固定されている。回転方向誘導モータ機構４０は、第１回転軸９２に接続され入力モータ機構３０の始動時に第１回転軸９２を介してクランクシャフト８３の回転方向を誘導するものである。また、回転方向誘導モータ機構４０は、一方向のみに回転力を伝達するワンウェイクラッチ４６を備えている。
回転方向誘導モータ機構４０は、蓄電池１２に接続され直流、交流を変換するインバーター４１と、このインバーター４１に接続され出力の回転方向を誘導するためのスタートモータ４２と、このスタートモータ４２の回転軸に設けられた駆動プーリ４３と、この駆動プーリ４３にタイミングベルト４４を介して接続された従動プーリ４５と、を備えている。また、ハウジングフレーム２０に回転可能に第１回転軸９２が設けられており、この第１回転軸９２に従動プーリ４５が固定されている。回転方向誘導モータ機構４０は、第１回転軸９２に接続され入力モータ機構３０の始動時に第１回転軸９２を介してクランクシャフト８３の回転方向を誘導するものである。また、回転方向誘導モータ機構４０は、一方向のみに回転力を伝達するワンウェイクラッチ４６を備えている。
【0030】
次に発電機構５０について説明する。
発電機構５０は、蓄電池１２に接続されたコンバーター５６と、このコンバーター５６に接続され直流、電圧を変換する変圧器５１と、この変圧器５１に接続され低圧電流を発電する低圧発電機５２と、この低圧発電機５２の回転軸に設けられた従動プーリ５３と、この従動プーリ５３にベルト５４を介して接続された駆動プーリ５５と、を備えている。また、ハウジングフレーム２０に回転可能に第２回転軸９２が設けられており、この第２回転軸９２に駆動プーリ５５が固定されている。発電時は、第２回転軸９２が回転駆動することで、駆動プーリ５５、ベルト５４、従動プーリ５３、低圧発電機５２へと回転力が伝達されて発電する。発電機構５０は、第２回転軸に接続され発電するものである。
発電機構５０は、蓄電池１２に接続されたコンバーター５６と、このコンバーター５６に接続され直流、電圧を変換する変圧器５１と、この変圧器５１に接続され低圧電流を発電する低圧発電機５２と、この低圧発電機５２の回転軸に設けられた従動プーリ５３と、この従動プーリ５３にベルト５４を介して接続された駆動プーリ５５と、を備えている。また、ハウジングフレーム２０に回転可能に第２回転軸９２が設けられており、この第２回転軸９２に駆動プーリ５５が固定されている。発電時は、第２回転軸９２が回転駆動することで、駆動プーリ５５、ベルト５４、従動プーリ５３、低圧発電機５２へと回転力が伝達されて発電する。発電機構５０は、第２回転軸に接続され発電するものである。
【0031】
次にハウジングフレーム２０内部の機構について説明する。
図６～図９に示されるように、無給電動力伝達装置１０は、部材を支持するハウジングフレーム２０と、このハウジングフレーム２０に設けられ外部である入力モータ機構３０からの回転力を揺動運動に変換するスロットクランク機構６０と、ハウジングフレーム２０に揺動可能に設けられると共にスロットクランク機構６０に接続され揺動するスライド揺動機構７０と、ハウジングフレーム２０に設けられた２本のガイド棒８０と、これらのガイド棒８０にスライド可能に設けられると共にスライド揺動機構７０に接続され往復運動する往復プレート８１と、この往復プレート８１に揺動可能に設けられたコンロッド（コネクティングロッド）８２と、ハウジングフレーム２０に回転可能に設けられると共にコンロッド８２に接続され回転するクランクシャフト８３と、ハウジングフレーム２０に設けられると共にクランクシャフト８３に接続され回転力を出力する出力機構９０と、を備えている。
図６～図９に示されるように、無給電動力伝達装置１０は、部材を支持するハウジングフレーム２０と、このハウジングフレーム２０に設けられ外部である入力モータ機構３０からの回転力を揺動運動に変換するスロットクランク機構６０と、ハウジングフレーム２０に揺動可能に設けられると共にスロットクランク機構６０に接続され揺動するスライド揺動機構７０と、ハウジングフレーム２０に設けられた２本のガイド棒８０と、これらのガイド棒８０にスライド可能に設けられると共にスライド揺動機構７０に接続され往復運動する往復プレート８１と、この往復プレート８１に揺動可能に設けられたコンロッド（コネクティングロッド）８２と、ハウジングフレーム２０に回転可能に設けられると共にコンロッド８２に接続され回転するクランクシャフト８３と、ハウジングフレーム２０に設けられると共にクランクシャフト８３に接続され回転力を出力する出力機構９０と、を備えている。
【0032】
次にスロットクランク機構６０について説明する。
図６～図９に図１０～図１３も併せて参照する。スロットクランク機構６０は、ハウジングフレーム２０に回転可能に設けられた入力軸３６と、この入力軸３６に設けられ外部からの回転力により駆動するクランク回転部材６１と、このクランク回転部材６１に回転軸方向と平行に設けられたロッド６２と、ハウジングフレーム６２に設けられた軸６３と、この軸６３に揺動可能に設けられロッド６２を摺動可能に収納するスロット６４が形成されたスロット揺動部材６５と、を備えている。
図６～図９に図１０～図１３も併せて参照する。スロットクランク機構６０は、ハウジングフレーム２０に回転可能に設けられた入力軸３６と、この入力軸３６に設けられ外部からの回転力により駆動するクランク回転部材６１と、このクランク回転部材６１に回転軸方向と平行に設けられたロッド６２と、ハウジングフレーム６２に設けられた軸６３と、この軸６３に揺動可能に設けられロッド６２を摺動可能に収納するスロット６４が形成されたスロット揺動部材６５と、を備えている。
【0033】
また、スロット揺動部材６５の軸６３の反対側には、スライド揺動機構７０と接続する平面視Ｔ字状の接続部６６が設けられている。クランク回転部材６１は、スロット揺動部材６５を幅方向から挟むように２つ設けられている。また、クランク回転部材６１は、円盤状に形成されており、その外周部分に切り欠き溝６１ａが設けられている。ロッド６２の端部には切り欠き溝６１ａに嵌る形状の嵌め込み部６２ａが設けられており、ロッド６２はクランク回転部材６１に、締結部材６７により締結されている。なお、ロッド６２のクランク回転部材６１への接続方法は、上記以外でもよく、例えばクランク回転部材６１に孔を設け、この孔にロッド６２を差し込み支持する等でもよく、固定方法は問わない。
【0034】
また、スロットクランク機構６０のスロット揺動部材６５は、ロッド６２が摺動する方向であるスロット揺動部材６５の長手方向の寸法よりも、ロッド６２が延びる方向であるスロット揺動部材６５の幅方向の寸法が大きく形成されている。また、スロット揺動部材６５には、長手方向に加わる力に対しての剛性を補強するためのリブ６８が設けられている。
【0035】
次にスライド揺動機構７０について説明する。
図６～図９に図１０、図１１、図１４～図１６も併せて参照する。
スライド揺動機構７０は、ハウジングフレーム２０に揺動可能に設けられ鞘状に形成された鞘部７１を有する揺動鞘部材７２と、鞘部７１にスライド可能に収納されると共にスロット揺動部材６５の接続部６６に接続された摺動部材７３と、を備えている。詳しくは、摺動部材７３にも平面視Ｕ字状（コ字状）の接続部７４が設けられており、摺動部材７３のＵ字状の接続部７４がスロット揺動部材６５のＴ字状の接続部６６に若干の隙間を空けて嵌め込まれると共に揺動可能にボルト７５及びナット７６によって締結され、割ピン６９によりボルト７５が外れないように構成されている。また、摺動部材７３は、この摺動部材７３の前後方向（摺動方向）の寸法よりも幅方向の寸法が大きくなるように、幅方向が広く構成されている。摺動部材７３を幅方向に広く構成することで、より大きなトルクを発生させることができる。そして、大きなトルクを発生する無給電動力伝達装置１０を色々な分野に応用することができる。例えば、自動車、機械設備、発電装置など、動力を要する機械装置であれば、いずれの機械装置に使用してもよい。
図６～図９に図１０、図１１、図１４～図１６も併せて参照する。
スライド揺動機構７０は、ハウジングフレーム２０に揺動可能に設けられ鞘状に形成された鞘部７１を有する揺動鞘部材７２と、鞘部７１にスライド可能に収納されると共にスロット揺動部材６５の接続部６６に接続された摺動部材７３と、を備えている。詳しくは、摺動部材７３にも平面視Ｕ字状（コ字状）の接続部７４が設けられており、摺動部材７３のＵ字状の接続部７４がスロット揺動部材６５のＴ字状の接続部６６に若干の隙間を空けて嵌め込まれると共に揺動可能にボルト７５及びナット７６によって締結され、割ピン６９によりボルト７５が外れないように構成されている。また、摺動部材７３は、この摺動部材７３の前後方向（摺動方向）の寸法よりも幅方向の寸法が大きくなるように、幅方向が広く構成されている。摺動部材７３を幅方向に広く構成することで、より大きなトルクを発生させることができる。そして、大きなトルクを発生する無給電動力伝達装置１０を色々な分野に応用することができる。例えば、自動車、機械設備、発電装置など、動力を要する機械装置であれば、いずれの機械装置に使用してもよい。
【0036】
鞘部７１は、断面Ｌ字形状の２つの部材が、摺動部材７３の摺動する隙間が空くようにスペーサー７７を介して対向して配置され、ボルト７５ａ及びナット７６ａで締結されている。さらに、鞘部７１は、断面Ｌ字形状の２つの部材が揺動鞘部材７２に複数のボルト７５ｂによって締結されている。また、鞘部７１は、剛性を補強するためのリブ７１ａが設けられている。リブ７１ａは、鞘部７１に溶接されている。
【0037】
また、揺動鞘部材７２には、ハウジングケース２０に揺動可能に支持される軸部７８が設けられている。揺動鞘部材７２の鞘部７１の反対側には、長孔７９ａが形成された２つの接続部７９が設けられている。
【0038】
また、スライド揺動機構７０の摺動部材７３は、摺動部材７３の摺動する方向である長手方向の寸法よりも、摺動部材７３の幅方向の寸法が大きく形成されている。なお、図１１に示すように、軸６３からロッド６２までの距離をＬ１、ロッド６２から接続部６６の回転中心までの距離をＬ２、接続部６６（接続部７４）の回転中心から軸部７８までの距離をＬ３、軸部７８からコンロッド８２との接続部７９までの距離をＬ４とする。
【0039】
次にコンロッド８２周辺の部材について説明する。
図６～図９に図１７、図１８も併せて参照する。
ハウジングフレーム２０に設けられた２本のガイド棒８０と、これらのガイド棒８０にスライド可能に設けられると共にスライド揺動機構７０の接続部７９に接続され往復運動する往復プレート８１と、この往復プレート８１に揺動可能に設けられたコンロッド８２と、ハウジングフレーム２０に回転可能に設けられると共にコンロッド８２に接続され回転するクランクシャフト８３と、を備えている。
図６～図９に図１７、図１８も併せて参照する。
ハウジングフレーム２０に設けられた２本のガイド棒８０と、これらのガイド棒８０にスライド可能に設けられると共にスライド揺動機構７０の接続部７９に接続され往復運動する往復プレート８１と、この往復プレート８１に揺動可能に設けられたコンロッド８２と、ハウジングフレーム２０に回転可能に設けられると共にコンロッド８２に接続され回転するクランクシャフト８３と、を備えている。
【0040】
ガイド棒８０の下端部にはネジが形成され、このネジがハウジングフレーム２０の底部に設けられた台座部８０ａに螺合され、さらにナット８０ｂによりナット締めされている。
【0041】
往復プレート８１の両端部には、ガイド棒８０に対して往復プレートを９０度の角度を保ち平行移動させるためのガイド摺動部８１ａが設けられている。往復プレート８１の途中部分の上面には、スライド揺動機構７０の接続部７９に接続される上接続部８１ｂが設けられ、締結部材８４により締結されている。往復プレート８１の途中部分の下面には、コンロッド８２に接続される下接続部８１ｃが設けられ、締結部材８５により締結されている。
【0042】
コンロッド８２の一端は下接続部８１ｃに接続され、コンロッド８２の他端にはクランクシャフト８３に接続するための別体のコンロッドキャップ８２ａが設けられ、コンロッドキャップ８２ａはコンロッド８２にボルト８２ｂにより締結されている。また、コンロッド８２には、補強のためのリブ８２ｃが形成されている。
【0043】
クランクシャフト８３は、回転軸となるメインシャフト８３ａと、このメインシャフト８３ａに設けられたカウンターウェイト８３ｂと、カウンターウェイト８３ｂ、８３ｂ間に設けられコンロッド８２を回転可能に支持するクランクピン８３ｃと、を備えている。メインシャフト８３ａは、ハウジングフレーム２０の底に設けられた軸受け部８３ｄに回転可能に支持されている。
【0044】
次に出力機構９０について説明する。
図６～図９に図１８も併せて参照する。
出力機構９０は、クランクシャフト８３のクランクピン８３ｃに接続され回転する駆動かさ歯車９１と、ハウジングフレーム２０に回転可能に設けられた第１回転軸９２と、この第１回転軸９２に固定され駆動かさ歯車９１に噛み合う第１かさ歯車９３と、第１回転軸９２に固定された第１平歯車９４と、第１回転軸と９２平行にハウジングフレーム２０に回転可能に設けられた第２回転軸９５と、この第２回転軸９５に固定され第１平歯車９４に噛み合う第２平歯車９６と、第２回転軸９５に固定された第２かさ歯車９７と、ハウジングフレーム２０に回転可能に設けられた出力軸９８と、この出力軸９８に固定され第２かさ歯車９７に噛み合う出力かさ歯車９９と、を備えている。
図６～図９に図１８も併せて参照する。
出力機構９０は、クランクシャフト８３のクランクピン８３ｃに接続され回転する駆動かさ歯車９１と、ハウジングフレーム２０に回転可能に設けられた第１回転軸９２と、この第１回転軸９２に固定され駆動かさ歯車９１に噛み合う第１かさ歯車９３と、第１回転軸９２に固定された第１平歯車９４と、第１回転軸と９２平行にハウジングフレーム２０に回転可能に設けられた第２回転軸９５と、この第２回転軸９５に固定され第１平歯車９４に噛み合う第２平歯車９６と、第２回転軸９５に固定された第２かさ歯車９７と、ハウジングフレーム２０に回転可能に設けられた出力軸９８と、この出力軸９８に固定され第２かさ歯車９７に噛み合う出力かさ歯車９９と、を備えている。
【0045】
第１回転軸９２は、ハウジングフレーム２０の側壁に設けられた軸受９２ａに回転可能に支持されている。第２回転軸９５は、ハウジングフレーム２０の側壁に設けられた軸受９５ａに回転可能に支持されている。出力軸９８は、ハウジングフレーム２０の底に設けられた軸受け部９８ａ及びハウジングフレーム２０の側壁に設けられた軸受９８ｂに回転可能に支持されている。
【0046】
なお、一例として、駆動かさ歯車９１の歯数を４０、第１かさ歯車９３の歯数を６０、第１平歯車９４の歯数を２５、第２平歯車９６の歯数を６５、第２かさ歯車９７の歯数を１６、出力かさ歯車９９の歯数を９６、としてもよい。
【0047】
次に無給電動力伝達装置１０の作用について説明する。
図１９～図２１を参照する。図１９（Ａ）、図２０（Ａ）、図２１（Ａ）に示されるように、スロットクランク機構６０は上向きに傾斜した位置にある。クランク回転部材６１のロッド６２は、スロット揺動部材６５のスロット６４の中央部に位置している。スライド揺動機構７０はコンロッド８２側に向かって下向きに傾斜している。コンロッド８２及びクランクピン８３ｃは最下部に位置している。この位置から、入力される回転力により、クランク回転部材６１を矢印（１）のように回転させる。
図１９～図２１を参照する。図１９（Ａ）、図２０（Ａ）、図２１（Ａ）に示されるように、スロットクランク機構６０は上向きに傾斜した位置にある。クランク回転部材６１のロッド６２は、スロット揺動部材６５のスロット６４の中央部に位置している。スライド揺動機構７０はコンロッド８２側に向かって下向きに傾斜している。コンロッド８２及びクランクピン８３ｃは最下部に位置している。この位置から、入力される回転力により、クランク回転部材６１を矢印（１）のように回転させる。
【0048】
これに伴い、スロットクランク機構６０が矢印（２）のように移動し、スライド揺動機構７０が揺動し、摺動部材７３が矢印（３）のように鞘部７１に収納される方向に移動し、コンロッド８２が矢印（４）のように移動する。
【0049】
すると、図１９（Ｂ）、図２１（Ｂ）に示されるように、スロットクランク機構６０は略水平に位置する。クランク回転部材６１のロッド６２は、スロット揺動部材６５のスロット６４の端部に位置している。スライド揺動機構７０も略水平に位置し、摺動部材７３が鞘部７１に収納される。スライド揺動機構７０の接続部７９の長孔７９ａにより、コンロッド８２は正面視で左右方向には移動せず、上下方向にのみ移動する。この位置から、クランク回転部材６１を矢印（５）のように回転させる。
【0050】
これに伴い、スロットクランク機構６０が矢印（６）のように移動し、スライド揺動機構７０が揺動し、摺動部材７３が矢印（７）のように鞘部７１から出る方向に移動し、コンロッド８２が矢印（８）のように移動する。
【0051】
すると、図１９（Ｃ）、図２０（Ｂ）に示されるように、スロットクランク機構６０は下向きに傾斜した位置にある。クランク回転部材６１のロッド６２は、スロット揺動部材６５のスロット６４の中央部に位置する。スライド揺動機構７０は、コンロッド８２側に向かって上向きに傾斜する。コンロッド８２は最上部に位置する。このように、外部からの入力（回転力）により、クランク回転部材６１が連続して回転し、スロットクランク機構６０及びスライド揺動機構７０が揺動し、コンロッド８２が上下運動してクランクシャフト８３が回転し、出力機構９０の出力軸９８が回転して出力される。このとき、動力の一部が発電機構５０で発電され、蓄電池１２を介して回転方向誘導モータ機構３０等に給電される（図１、図７も併せて参照）。
【0052】
以上に述べた無給電動力伝達装置１０の効果を以下に説明する。
【0053】
本発明の実施例の構成において、無給電動力伝達装置１０は、ハウジングフレーム２０に設けられ外部からの回転力を揺動運動に変換するスロットクランク機構６０と、ハウジングフレーム２０に揺動可能に設けられると共にスロットクランク機構６０に接続され揺動するスライド揺動機構７０とを備えているので、従来技術のような歯車及びクラッチ手段のみや、歯車及びリンクのみの動力伝達と異なり、本発明では揺動運動の力を利用して、力の入力部分に対して出力部分のトルクを増幅させて効率よく動力を伝達できる。
【0054】
さらに、スロットクランク機構６０は、外部からの回転力により駆動するクランク回転部材６１と、クランク回転部材６１に回転軸方向と平行に設けられたロッド６２と、ロッド６２を摺動可能に収納するスロット６４が形成されたスロット揺動部材６５と、を備え、スライド揺動機構７０は、揺動可能に設けられ鞘状に形成された鞘部７１を有する揺動鞘部材７２と、鞘部７１にスライド可能に収納されると共にスロット揺動部材６５に接続された摺動部材７３と、を備えている。スロット揺動部材６５の揺動運動を摺動部材７３に伝達し、摺動部材７３が鞘部７１を摺動しつつ揺動鞘部材７２を揺動させるので、揺動運動を効率よく伝達し、スライド揺動機構７０の揺動力で大きなトルクを発生させ、力の入力部分に対して出力部分のトルクを増幅させて効率よく動力を伝達できる。
【0055】
さらに、スロット揺動部材６５は、ロッド６２が摺動する方向であるスロット揺動部材６５の長手方向の寸法よりも、ロッド６２が延びる方向であるスロット揺動部材６５の幅方向の寸法が大きく形成されているので、揺動時にスロット揺動部材６５を曲げる方向に大きな力が加わっても幅広の部材により剛性が高く、大きな力が加わっても撓まずに良好に揺動することができる。また、スライド揺動機構７０の摺動部材７３は、摺動部材７３の摺動する方向である長手方向の寸法よりも、摺動部材７３の幅方向の寸法が大きく形成されているので、揺動時に摺動部材７３を曲げる方向に大きな力が加わっても幅広の部材により剛性が高く、大きな力が加わっても撓まずに良好に揺動することができる。この結果、スライド揺動機構７０の揺動力で大きなトルクを発生させ、力の入力部分に対して出力部分のトルクを増幅させて効率よく動力を伝達できる。
【0056】
さらに、ハウジングフレーム２０に回転可能に設けられた第１回転軸９２と、ハウジングフレーム２０に回転可能に設けられた第２回転軸９５と、ハウジングフレーム２０に回転可能に設けられた出力軸９８と、を備えているので、出力を１つ以上、３つ以下まで設定でき、また、例えば出力を２つ、補助の回転力の入力を１つに設定するなど、設計の自由度を向上させたうえで、大きなトルクを発生させ、力の入力部分に対して出力部分のトルクを増幅させて効率よく動力を伝達できる。
【0057】
さらに、スロットクランク機構６０に接続されスロットクランク機構６０に回転力を与える入力モータ機構３０と、第２回転軸９５に接続され発電する発電機構５０と、発電機構５０で発電された電力を蓄電すると共に入力モータ機構３０に給電する蓄電池１２と、を備えているので、発電機構５０で発電した電力を回収して蓄電池１２を介して入力モータ機構３０に給電するので、エネルギーロスを極力低減させて効率よく動力を伝達することができる。
【0058】
さらに、第１回転軸９２に接続され入力モータ機構３０の始動時に第１回転軸９２を介してクランクシャフト８３の回転方向を誘導する回転方向誘導モータ機構４０は、一方向のみに回転力を伝達するワンウェイクラッチ４６を備えているので、特別な機構や制御機構を必要とせずに、クランクシャフト８３の回転方向を決めて始動させ、部品コストを抑えることができる。さらに、クランクシャフト８３の回転方向が決まって始動した後は、回転方向誘導モータ機構４０の給電を停止しても第１回転軸９２の回転に影響することがないので、回転方向誘導モータ機構４０への余分な給電を必要とせず、大きなトルクを発生させ、力の入力部分に対して出力部分のトルクを増幅させて効率よく動力を伝達できる。
【0059】
尚、本発明は、実施例では各部品の材質を、例えばＳ４５Ｃ等の機械構造用炭素鋼や、モリブデン、ステンレス鋼等、適宜、適切な材質を使用してよい。
【0060】
また、実施例では、スロットクランク機構６０の接続部６６とスライド揺動機構７０の接続部７４の締結に割ピン７５を使用したが、これに限定されず、他の接続部分、締結部分、ボルト及びナット部分においても、締結部材及びナットが外れないように割ピンを使用してもよい。
【0061】
また、実施例では入力モータ機構３０により回転力を入力したが、これに限定されず、水力、風力などの自然エネルギーを変換した回転力を入力としてもよい。また、無給電動力伝達装置１０は、動力伝達のみならず、入力モータ機構３０等と組み合せて動力発生装置として使用してもよい。
【0062】
即ち、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【0063】
本発明は、トルクを増幅させて効率よく動力を伝達する無給電動力伝達装置に好適である。
【符号の説明】
【0064】
１０…無給電動力伝達装置、１１…動力本体、１２…蓄電池、２０…ハウジングフレーム、３０…入力モータ機構、３２…減速モータ、３６…入力軸、４０…回転方向誘導モータ機構、４２…スタートモータ、４６…ワンウェイクラッチ、５０…発電機構、５２…低圧発電機、６０…スロットクランク機構、６１…クランク回転部材、６２…ロッド、６４…スロット、６５…スロット揺動部材、６６…接続部、６９…割ピン、７０…スライド揺動機構、７１…鞘部、７２…揺動鞘部材、７３…摺動部材、７４…接続部、７９…接続部、７９ａ…長孔、８０…ガイド棒、８１…往復プレート、８２…コンロッド、８３…クランクシャフト、９０…出力機構、９１…駆動かさ歯車（フライホイール）、９２…第１回転軸、９３…第１かさ歯車、９４…第１平歯車、９５…第２回転軸、９６…第２平歯車、９７…第２かさ歯車、９８…出力軸、９９…出力かさ歯車。
【要約】
【課題】力の入力部分に対して出力部分のトルクを増幅させて効率よく動力を伝達できる無給電動力伝達装置を提供すること。
【解決手段】無給電動力伝達装置１０は、ハウジングフレーム２０に設けられ外部からの回転力を揺動運動に変換するスロットクランク機構６０と、ハウジングフレーム２０に揺動可能に設けられると共にスロットクランク機構６０に接続され揺動するスライド揺動機構７０と、ガイド棒８０にスライド可能に設けられると共にスライド揺動機構７０に接続され往復運動する往復プレート８１と、往復プレート８１に揺動可能に設けられたコンロッド８２と、ハウジングフレーム２０に回転可能に設けられると共にコンロッド８２に接続され回転するクランクシャフト８３と、ハウジングフレーム２０に設けられると共にクランクシャフト８３に接続され回転力を出力する出力機構９０と、を備えている。
【選択図】図７
【解決手段】無給電動力伝達装置１０は、ハウジングフレーム２０に設けられ外部からの回転力を揺動運動に変換するスロットクランク機構６０と、ハウジングフレーム２０に揺動可能に設けられると共にスロットクランク機構６０に接続され揺動するスライド揺動機構７０と、ガイド棒８０にスライド可能に設けられると共にスライド揺動機構７０に接続され往復運動する往復プレート８１と、往復プレート８１に揺動可能に設けられたコンロッド８２と、ハウジングフレーム２０に回転可能に設けられると共にコンロッド８２に接続され回転するクランクシャフト８３と、ハウジングフレーム２０に設けられると共にクランクシャフト８３に接続され回転力を出力する出力機構９０と、を備えている。
【選択図】図７
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】