(57)【要約】      （修正有）【課題】振幅が一定しない振幅の往復運動を効率的に一方向の回転運動に変換する際、一方向クラッチやラチェット機構を不要にして簡単な構造で実現する。【解決手段】１個の入力用中心直交歯車１１０と、同一回転軸に対向する２個の出力用側歯車２１０，２２０を組みわせた歯車機構であり、入力の回転方向に応じて入力用中心直交歯車１１０が２個の出力用側歯車２１０，２２０のうちの１個だけに排他的に噛合して一方向回転を出力させるようにした。【選択図】図６
2014084962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心に位置する１個の入力用直交歯車と、この両側に位置し同一回転軸を共有して対向する２個の出力用直交軸歯車の少なくとも３個の直交軸歯車の組合せから成り、この入力用直交歯車が、遊動自在な回転軸に支持され、この２個の出力用直交歯車のいずれか一方にだけ排他的に噛合し、入力用直交歯車が順回転した際には一方の出力用直交歯車に噛合して回転伝達し、入力用直交歯車が逆回転した際には他方の出力用直交歯車に噛合して回転伝達する事により、順逆回転入力を同一方向回転にして出力する歯車機構  
【請求項２】
入力直交歯車が出力直交歯車に噛合するまでは、この入力直交歯車又は出力直交歯車を非回転にする手段を有する請求項１記載の順逆回転入力を同一方向回転にして出力する歯車機構
【請求項３】
入力回転軸に引っ張り用の紐体と引き戻し用の紐体を別々に固着して巻き付け、引き戻し用の紐体は筐体に固定したバネを結合し、引っ張り用の紐体は筐体外に引き出して引っ張り具を結合して筐体内にケーシングしてなる請求項１及び請求項２記載の順逆回転入力を同一方向回転にして出力する歯車機構
【請求項４】
スリットに沿って往復運動する摺動子を有する鞘体と、これに回転支承された回転体の周面の螺旋溝に前記摺動子が嵌入して溝カム機構を形成する管体が一体的にケーシングされてなる請求項１及び請求項２記載の順逆回転入力を同一方向回転にして出力する歯車機構
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は直交軸歯車を組み合わせて、入力歯車に印加された不規則順逆両回転を、出力歯車に一方向の回転だけを回転出力する歯車機構に関するものである。
風力や波力や人力による不規則な往復運動を、入力歯車の回転軸にピニオンラック機構や紐体を巻き付けたりして不規則順逆両回転に変換し、一方向の回転を取り出してこの回転エネルギーを利用する。
【背景技術】
【０００２】
諸般の事情により、人力を含む再生可能エネルギーとして自然界に存在する振動エネルギーを利用する事が注目されているが、これらの振動は殆どが不規則な振幅であり、これをエネルギー源として例えば発電等に利用する際には、一方向回転運動に変換する必要がある。
往復運動を回転運動に変換する機構としてはクランク機構が一般的で多用されているが、クランク機構では往路ストロークと復路のストロークが同一である往復運動にしか回転運動に変換する事ができなかった。つまり、クランク機構は上死点から下死点に到達する規則的な往復運動でなければ動作せず、上下死点が存在しない不定振幅の振動や往復運動（以下、不定振幅往復運動と称す）を一方向の回転運動に効率的に且つ簡単な一方向構造で変換する事が求めされている。
【０００３】
その様な求めに応じて、直交歯車とワンウエクラッチを組み合わせて、これを実現するものが存在する。例えば特開2002-316685号等であるが、これはワンウエクラッチやラチエット機構を必要とするので複雑な構造にならざるを得なかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2002-316685号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、直交歯車を組み合わせて使い、不定振幅往復運動を一方向の回転力に変換するのもで、従来の様に一方向クラッチやラチェット機構を使わず、簡単な構造でこれを実現するものである。
【０００６】
ところで今、前記に、一方向クラッチやラチェット機構を使わずと記述した。
本発明の主旨である「不定振幅往復運動を一方向の回転力に変換する」基本動作に於いては、一方向クラッチやラチェット機構を使わないのであるが、以降の説明に於いて一方向クラッチを使用する例が記述される。これは本発明より得られた一方向回転を連続回転にして利用効率を高めるためのものである事を明記する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
図１、図２に示す様に、往復遊動運動する回転支持枠３００に回転支承された中心直交歯車であるところの、入力用歯車１１０と、出力用回転軸２００に対向して取り付けた２個の出力用直交軸歯車であるところの出力用歯車２１０，２２０の少なくとも３個の歯車を組みわせた歯車機構により、不定振幅往復運動を一方向クラッチやラチェット機構を使わずに一方向回転の連続回転に変換する。
図２は、入力歯車１１０が回転支持枠３００に遊動自在に回転支持されて、出力用の左側歯車２１０と右側歯車２２０に排他的に噛合する事を示した図である。
図示する様に中位の位置では、どちらの出力用歯車にも噛合しない。
バネ等を用いて、入力回転軸１００に回転入力がない時には中位の位置を強制的に保持する様にする事も一考される。
【０００８】
この様に組み合わされた本発明の入力回転軸１００に、図３に示す様にピニオンＰを取り付け、ラック歯車Ｒを噛合させ、これに不定振幅往復運動往復力を加える事によりピニオンＰが回転するが、この往復力が加わった際に回転支持枠３００が左右に遊動して左右の出力歯車２１０、２２０のいずれかに排他的に噛合するのである。
【０００９】
前記ではピニオンラックを利用する例を説明したが、本発明の入力回転軸１００に紐体の一端を巻き付け、他端に不定振幅往復運動による往復力を結合してこれを引っ張り、引き戻して回転入力する方式も考えられる。
図３に於いて、入力歯車１１０は遊動自在な回転支持枠３００に回転支持されていて、ラックＲが動かない時は、２つの出力歯車のいずれにも噛合していないが、ラックＲに往復運動が加わるとこの力で遊動し、２個の出力歯車のいずれか一方にだけ噛合し、ピニオンＰの回転の従って回転入力され、これが出力回転軸に伝わり回転出力されるのである。
【００１０】
図４に示す様に、ラックＲが左方向に運動すると、この力で回転支持枠３００を押圧し、これにより入力歯車１１０が左に遊動し左側の出力歯車２１０に噛合し、この回転が出力軸２００に伝達して順方向回転が得られる。
次に、図５に示す様に、ラックＲが右方向に運動すると、この力で回転支持枠３００を引っ張り、これにより入力歯車１１０が右に遊動し右側の出力歯車２２０に噛合し、この回転が反転されて出力軸２００に伝達して順方向回転が得られる。
【発明の効果】
【００１１】
不定振幅往復運動を簡単な構造で一方向回転に変換する事が可能になるので、人力や風力や波力等のいわゆる再生可能エネルギーにより発電等を行い、電源として利用する事が可能になる。特に手動により発電して、パソコンや携帯端末の電源や充電器として利用出来る。自転車に利用すれば、従来の自転車の様なペダルの上下支点付近での非効率が解消して、脚力をほぼ垂直方向の運動に費する事になるので効率のよい自転車が実現できる。
風力や波力は空気や水の不規則な振動運動であるが、これを不定振幅往復運動として捉え、本発明を使う事により、風車や水車に変わる再生可能エネルギーの獲得手段として利用可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】歯車の配置を示す上面図
【図２】入力側から見た図であり入力歯車が遊動する事を示した図し
【図３】ピニオンラックで不定振幅往復運動を入力する図であり初期状態の図
【図４】ラックが押圧され入力歯車が遊動して出力歯車と噛合している図
【図５】ラックが引っ張られ入力歯車が遊動されて出力歯車と噛合している図
【図６】入力回転軸に紐体を巻きつけて回転入力する例の初期状態の図
【図７】入力回転軸に紐体を巻きつけて回転入力する例の紐体を引っ張った図
【図８】螺旋溝カム機構を一体的にケーシングしてなる例の摺動子が上端にある図
【図９】//                                       鞘体、管体部の断面図
【図１０】//                                       摺動子が下端にある図
【図１１】//                 の摺動子にペダルを取付て自転車に応用した図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下直交歯車として傘歯車を使い、入力回転軸に紐体を巻きつけこれを引っ張って、手の動きの不定振幅往復運動を回転入力にする本発明の実施例について図６、図７を使って説明する。
入力回転軸１００には入力歯車１１０が遊動運動する回転支持枠３００に回転支持されている。
この入力回転軸１００に直交する出力回転軸２００には出力用の左右の出力歯車２１０、２２０とが固着されていて、これらは筐体４００でケーシングされている。
【００１４】
入力回転軸１００には、不定振幅往復運動である手の引っ張り運動を回転運動にするための紐体Ｗ１の一端が固着されて巻き付けられ、この他端は引っ張り具Ｈが固着され、手で引っ張られる。
更にこの入力回転軸１００には、引き戻し用紐体Ｗ２が固着されて巻き付けられ、他端はバネＳを介して筐体４００に固着されている。
図６は初期状態であり、支持枠３００が引き戻し用紐体Ｗ２に引っ張られて入力歯車１１０が左側出力歯車２２０（入力軸側から見ての左右関係であり、図６、図７に於いては図面上の位置関係が反対になっている事に注意）に噛合しているが、バネＳは蓄勢されておらず入力歯車１１０は回転しない。
この状態から、紐体Ｗ１が引っ張られると、回転支持枠３００が引っ張られて遊動を開始し、一旦双方の出力歯車に噛合しない中位状態を経て左側出力歯車２１０に噛合し、完全に噛合し終えると、この引っ張り力がバネＳを畜勢すると共に、入力回転軸１００を回転させて入力歯車１１０から左側出力歯車２１０を経て順回転が出力軸２００に出力される。
【００１５】
紐体Ｗ１を引っ張り終えて手の力を開放すると、図７に示す様に畜勢されたバネＳが引き戻し用紐体Ｗ２を引っ張って、回転支持枠３００が右側に遊動し、左側出力歯車２１０に噛合して、この引き戻し力が入力歯車１１０を回転させ右側出力歯車２２０を経て順回転が出力軸２００に出力されるのである。
上記説明した様に、紐体Ｗ１を引っ張ったのち、引き戻される際にも回転力が発生する事が本発明の実施例の特徴であり、従来の様に例えばリコイルスターターに於いてバネの蓄力が紐体を引き戻すだけに費されるのではなく、この引き戻し力もエネルギー源として利用する事が可能になるのである。  
【００１６】
尚、出力回転軸２００は一方向回転が出力されるが間欠的回転であるので、一方向クラッチやラチェット機構を用いる事によりこの間歇一方向回転を連続一方向回転にすれば利用範囲が広がる。
次に、螺旋溝カム機構を本発明と共に一体的にケーシングしてなる方式の実施例について図８〜図１１を用いて説明する。
図８、図９に示す様に、スリット５５０を有する円筒状鞘体５００は本発明の筐体４００と一体的に結合され、このスリット５５０には摺動子５８０が貫通し、円筒体６００の螺旋溝６５０に嵌合している。摺動子５８０はスリット５５０に沿って自在に摺動往復する。
【００１７】
回転体６００は、この円筒状鞘体５００の筒内に、回転自在に支承されていて、前記摺動子５８０の先端部がこの螺旋溝６５０に嵌合しているので、摺動子５８０が図１０に示す様にスリット５５０に沿って下端まで移動することにより、この移動する力を受けて回転体６００が回転するのであり、この動作は、いわゆる溝カム機構としての動作であり、摺動子５８０の往復運動が回転体６００の回転運動に変換されるのである。
そしてこの回転力が入力歯車１１０を回転させ、出力歯車２１０，２２０を介して回転軸２００に一方向回転にして回転出力するのである。
【００１８】
螺旋溝６５０を右旋回用と左旋回用の２種類を回転体６００の周面に設け、左右の摺動子５８０にペダルＰＤを取付て、出力回転軸２００に一方向クラッチやラチェット機構を介して車輪Ｔを取り付ける事により図１１に示す様に一輪車のような自転車を簡単に構成する事が可能になるのである。
【符号の説明】
【００１９】
１００    入力回転軸
１１０    入力歯車
２００    出力回転軸
２１０    左側歯車
２２０    右側歯車
２５０    出力軸軸受け     
３００    遊動回転支持枠    
３１０    遊動軸
４００    筐体
５００    鞘体
５５０    スリット
５８０    摺動子
６００    回転体
６５０    螺旋溝
６５５    右旋回螺旋溝
６５７    左旋回螺旋溝
Ｓ        バネ
Ｗ１      紐体
Ｗ２      引き戻し用紐体
Ｐ       ピニオン
Ｒ        ラック
ＰＤ      ペダル
Ｔ        車輪
ＳＤ      サドル
Ｈ        引っ張り具
【図１】
2014084962.tif 000003
【図２】
2014084962.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2014084962.tif 000007
【図６】
2014084962.tif 000008
【図７】
2014084962.tif 000009
【図８】
2014084962.tif 000010
【図９】
2014084962.tif 000011
【図１０】
2014084962.tif 000012
【図１１】
2014084962.tif 000013