(57)【要約】      （修正有）【課題】プロペラ、ファンなどの羽根のピッチを変える機構において、モーターや油圧機構を用いた場合に行うべき耐候性、経時変化に対しての定期的、臨時的点検を不要とすることができ、また、ピッチの操作角度に限界がなく羽根の軸を自在に回転停止できる歯車機構の提供。【解決手段】プロペラの羽根の軸である回転軸５と別に設けた回転軸２との間に装着した複数の歯車を連動させる構造にて外部より回転軸２を回転操作することにより回転軸５を回転させて任意にプロペラのピッチを操作できる。【選択図】図１
2006015976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸▲１▼の端末にこの軸と直交するように設けられた別の回転軸▲５▼の回転を回転軸▲１▼の回転とは関係なしに任意に操作ができる別の回転軸▲２▼を設けこの▲２▼を外部より操作することにより回転軸▲５▼の正転逆転及び回転の速さの変更、回転の停止などの操作ができる歯車機構。
【請求項２】
回転軸▲１▼の端末にこの軸と一体となるある物体（その形状は板棒球その他任意の形とし特に限定はしない）に設けられた別の回転軸▲５▼の回転を回転軸▲１▼の回転とは関係なしに任意に操作ができる別の回転軸▲２▼を設けこの▲２▼を外部より操作することにより回転軸▲５▼の正転逆転及び回転の速さの変更、回転の停止などの操作ができる歯車機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明はプロペラ（スクリュー、ファン以下省略）のピッチ操作を従来の如くモーター、油圧機構、カム機構などを用いずにプロペラのブレード軸である回転軸▲５▼と別に設けた回転軸▲２▼との間に装着した複数の歯車を連動させる構造にて外部より回転軸▲２▼の回転を操作することにより回転軸▲５▼を回転させて任意にプロペラのピッチを操作できる歯車機構に関するものである。
〔背景技術〕【０００２】従来プロペラのピッチの操作はモーター、油圧機構、カム機構を用いて行うものである。モーターを用いる方法ではプロペラ基部のモーターへの外部からの導電回路の絶縁の不良又は劣化を、油圧機構を用いる方法では油密、油洩れ等設計上で注意すべき点が多々あります。従って耐候性、経時変化に対する定期的或いは臨時的な保守点検を要します。
〔従来のモーター、油圧機構、カム機構を用いた実施例分解図〕を参照下さい。
〔発明の開示〕
〔発明が解決しようとする課題〕【０００３】本発明者はこれらの絶縁不良、劣化、油洩れなどの経時変化、耐候性に対する設計上の配慮及びこれに伴う定期的或いは臨時的点検を必要とするなどの欠点をなくすため電気、油圧などの力を利用せずに人の力で行えるように考えた。
もう一つの目的は回転軸▲５▼が油圧やカムを使う従来の方法ではその操作角度に限界があり回転操作が出来ないので応用範囲が限られてしまう欠点がある。
これを解決するために回転軸▲５▼を外部から任意に回転操作を行える機構を考えた。
〔課題を解決するための手段〕【０００４】この歯車の基本構造は図１〔歯車機構の構造図〕及び図２〔歯車機構立体図〕に示す通りである。
即ちプロペラのブレード軸である回転軸▲５▼と別に設けた回転軸▲２▼との間に装着した複数の歯車を連動させる構造にて外部より回転軸▲２▼の回転を操作することにより回転軸▲５▼を回転させて任意にプロペラのピッチを操作することができる。
この機構はモーターや油圧機構、カム機構によらず歯車のみによって操作するので電気的あるいは油密的な設計は不要となり且つ外部からのピッチの変更は勿論その羽根の軸を自在に回転停止もできるので下記の様な利点、用途の拡大が可能となります。
〔発明の効果〕【０００５】この発明は下記の如き種々の目的に利用できる。
（１）船舶の操縦においてスクリューの回転方向及びその速さを変えることなくスクリューのブレードのピッチを変えることにより船の前進、後進及びその速度の変更、停止も行える。
（２）航空機のプロペラのピッチを変えることにより航空機自身で地上での前進後進ができるので地上走行も容易で現在の如き牽引車も不要となる。
無論飛行中のプロペラのピッチの操作も可能である。
（３）家庭用あるいは工業の扇風機やファンなどのブレードのピッチを運転中においても任意に変えることにより前風、後風及び風の強さの変更あるいは無風の状態にもできる。この操作はモーターの正転、逆転及び回転速度の変更又は停止などの複雑な操作を必要とせずにモーターは回したまゝで室内の吸気、排気又は換気の停止も任意に行うことができる。従ってモーターの駆動、速度の制御及び正転逆転などの複雑な制御回路、機構などは不要である。
（４）この機構は歯車のみによって構成しているので油圧機構やカム機構を応用したブレードのピッチ変更機構の如き操作角度の限度がないため希望する物体を回転軸▲５▼に直結すればその物体を遠隔操作で任意に回転させることができるので産業用の機械やロボットなどの色々な目的に利用できる。
付図１〜３  実用機への適用の場合
付図４、５  頑具への適用の場合（１）、（２）の例
これらはあくまで一例であって他にも広く利用できる。
〔発明を実施するための最良の形態〕【０００６】本発明者が課題を解決するための手段として歯車機構のみで構成する別図の図１〔歯車機構の構造図〕に示す機構を考案するに至った根拠は下記の通りです。
この歯車機構の「はたらき」について以下説明します。
（１）▲２▼軸は▲５▼軸の回転の速さ、回転の方向及び停止を外部から操作をするための操作軸です。
（２）今、▲２▼軸を停止した状態で▲１▼軸を右（又は左）回りに１回転させた場合、歯車Ａ及びＢ′１，Ｂ１は停止しているが▲１′▼軸も右（又は左）回りに１回転するので歯車Ｃ１及びＣ２は歯車Ｂ１の上を転がる様に回ります（以下″歯車″の言葉は省略）
このＣ１及びＣ２の回転によりＢ２，Ｂ′２が回転しこれに連動してＤ、Ｅ、Ｆ、Ｇ及びＨも回転するので▲５▼軸を回転させることになります。
このときＢ１とＣ１，Ｃ２との歯数の比には関係なくＢ２とＢ′２は▲１▼軸の周りを２周（２回転）します。その理由は下記の通りです。
（３）この歯車機構の基本となった考え方は次の通りです。
▲１▼小車の上に板をのせて転がした場合を考えてみます。
図３を参照下さい。
今、小車の円周を１５ｃｍとすると小車の軸のＦ軸が▲１▼の位置から▲２▼の位置に移動したとき小車は１回転したことになり、このとき板の端はＦ軸の位置（▲２▼の位置）から１５ｃｍ先に送り出されていることになります。つまり板の端は▲１▼の位置から３０ｃｍの▲３▼の位置にきていることになります。次に小車の円周の大きさを変えてみた場合、つまり直径を変えた場合、小車が３ｃｍの場合は５回、５ｃｍの場合には３回回転をしてＦ軸が▲２▼の位置にくることになります。
いずれの場合も板の端は▲３▼の位置にくることで小車の大きさには関係がない。
▲２▼これを円板を使った構造に置きかえてみます
図４を参照下さい。
上の円板と下の円板は直径が同じで円周の長サを１５ｃｍとします。
今、Ｆ軸が▲１▼の位置から左回りをして（右回りでもよい）１周した場合に小車は下の円板の円周に沿って（すべることなく）転がって１周をし▲２▼の位置（元の▲１▼の位置）にもどってきます。つまりＦ軸の先端が円周上にて１５ｃｍ移動したのと同じことになります。このとき上の円板はＦ軸より１５ｃｍ先に左回りの方向に送り出されているわけでこれはＦ軸の１周に更にもう１周しているわけで結局上の円板は▲１▼の位置から円周上にて３０ｃｍ回ったこと即ち２回転したことになります。
したがって上の円板が２回転したとき１回転する円板（以下円板を歯車とします）つまり上の歯車の２倍の歯数の歯車（これを仮に▲ロ▼とします）を噛み合せてその回転をＡ軸と同軸の歯車▲ニ▼に傅えることができれば歯車▲ニ▼とＡ軸との回転はずれることなく一緒に回せることができます。
これを機構として表わすと図５の様になります。図５を参照下さい。
▲３▼これを実現させるために下記の構造を考えました。
図６を参照下さい。
▲ａ▼下の歯車が停止した状態（▲ト▼、▲チ▼も停止している）でＡ軸を回転させた場合
小車は下の歯車の上を転がって１周します。
このとき上の歯車は前記▲２▼の理由によりＡ軸の周りに２周（２回転）するので上の歯車と一体になっている▲イ▼は２回転します。
▲ロ▼は▲イ▼の２倍の歯数であるので▲イ▼の１／２の回転をします。
▲ハ▼は▲ロ▼と一体のため同じ様に１／２回転をしますので▲ハ▼と同じ歯数である▲ニ▼は▲イ▼の１／２回転をします。このとき▲ニ▼はＡ軸と同方向に回転します。
つまり▲ニ▼はＡ軸とずれることなくＡ軸と同じ方向に回るので▲ニ▼と円筒軸で一体になっている板▲ホ▼を同じ様に回します。
これによりＡ軸と一体になっている板▲ヘ▼と板▲ホ▼はお互いにずれることなく同一方向に回ります。
▲ｂ▼Ａ軸が停止した状態で▲チ▼を外部から回した場合
▲チ▼の回転は▲ト▼に傅えられて▲ト▼と一体になっている下の歯車を回し、それが小車、上の歯車、▲イ▼、▲ロ▼、▲ハ▼、▲ニ▼に傅えられて▲ニ▼と一体の▲ホ▼を独自に自由に操作をすることができます。
つまりＡ軸が回転しているときでも▲チ▼の回転の方向と速さを任意に外部から操作をすることにより▲ホ▼と▲ヘ▼の二つの板を同じ方向にずれることなく回したり或いはお互いを逆方向に回したり、そのお互いの間の速度の調整も任意に行うことができます。
▲４▼これを応用することにより下記の様なことが可能になります。
図７を参照下さい。
▲ホ▼に相当する歯車とＡ軸との回転の″ずれ″により回転物体に直結した歯車を回すことにより外部から回転物体の回転を自由に操作をすることができます。
機構全体の構造は図１〔歯車機構の構造図〕及び図２〔歯車機構立体図〕を参照下さい。
その他の応用例は付図１〜５に示しております。
〔従来のモーター、油圧機構、カム機構を用いた実施例  分解図〕
2006015976.tif 000003
【図１】
2006015976.tif 000004
【図２】
2006015976.tif 000005
【図３】
2006015976.tif 000006
【図４】
2006015976.tif 000007
【図５】
2006015976.tif 000008
【図６】
2006015976.tif 000009
【図７】
2006015976.tif 000010
2006015976.tif 000011
2006015976.tif 000012
2006015976.tif 000013
2006015976.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成16年12月1日(2004.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸１の端末にこの軸と直交するように設けられた別の回転軸１６の回転を回転軸１の回転とは関係なしに任意に操作ができる別の回転軸８を設け、この８を外部より操作することにより回転軸１６の正転、逆転及び回転の速さの変更、回転の停止などの操作ができる歯車機構。
【請求項２】
回転軸１の端末にこの軸と一体となるある物体（その形状は板、棒、球その他任意の形とし特に限定はしない）に設けられた別の回転軸１６の回転を回転軸１の回転とは関係なしに任意に操作ができる別の回転軸８を設けこの８を外部より操作することにより回転軸１６の正転、逆転及び回転の速さの変更、回転の停止などの操作ができる歯車機構。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明はプロペラ（スクリュー、ファン以下省略）のピッチ操作を従来の如くモーター、油圧機構、カム機構などを用いずにプロペラのブレード軸である回転軸１６と別に設けた回転軸８との間に装着した複数の歯車を連動させる構造にて外部より回転軸８の回転を操作することにより回転軸１６を回転させて任意にプロペラのピッチを操作できる歯車機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】従来のプロペラのピッチの操作はモーター、油圧機構、カム機構を用いて行うものである。モーターを用いる方法ではプロペラ基部のモーターへの外部からの導電回路の絶縁の不良又は劣化を、油圧機構を用いる方法では油密、油洩れ等設計上で注意すべき点が多々あります。従って耐候性、経時変化に対する定期的或いは臨時的な保守点検を要します。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】本発明者はこれらの絶縁不良、劣化、油洩れなどの経時変化、耐候性に対する設計上の配慮及びこれに伴う定期的或いは臨時的点検を必要とするなどの欠点をなくすため電気、油圧などの力を利用せずに人の力で行えるように考えた。
もう一ツの目的は回転軸１６が油圧やカムを使う従来の方法ではその操作角度に限界があり回転操作が出来ないので応用範囲が限られてしまう欠点がある。これを解決するために回転軸１６を外部から任意に回転操作を行える機構を考えた。
【課題を解決するための手段】
【０００４】この歯車機構の基本構造は〔図１〕歯車機構の構造図及び〔図２〕歯車機構立体図に示す通りである。
即ちプロペラのブレード軸である回転軸１６と別に設けた回転軸８との間に装着した複数の歯車を連動させる構造にて外部より回転軸８の回転を操作することにより回転軸１６を回転させて任意にプロペラのピッチを操作することができる。
この機構はモーターや油圧機構、カム機構によらず歯車のみによって操作するので電気的あるいは油密的な設計は不要となり且つ外部からのピッチの変更は勿論その羽根の軸を自在に回転、停止もできるので下記の様な利点、用途の拡大が可能となります。
【発明の効果】
【０００５】この発明は下記の如く種々の目的に利用できる。
（１）船舶の操縦においてスクリューの回転方向及びその速さを変えることなくスクリューのブレードのピッチを変えることにより船の前進、後進及びその速度の変更、停止も行える。
（２）航空機のプロペラのピッチを変えることにより航空機自身で地上での前進、後進ができるので地上走行も容易で現在の如き牽引車も不要となる。無論飛行中のプロペラのピッチの操作も可能である。
（３）家庭用あるいは工業用の扇風機やファンなどのブレードのピッチを運転中においても任意に変えることにより前風、後風及び風の強さの変更あるいは無風の状態にもできる。この操作はモーターの正転、逆転及び回転速度の変更又は停止などの複雑な操作を必要とせずにモーターは回したまゝで室内の吸気、排気又は換気の停止も任意に行うことができる。従ってモーターの駆動、速度の制御及び正転、逆転などの複雑な制御回路、機構などは不要である。
（４）この機構は歯車のみによって構成しているので油圧機構やカム機構を応用したブレードのピッチ変更機構の如き操作角度の限度がないため希望する物体を軸１６に直結すればその物体を遠隔操作で任意に回転させることができるので産業用の機械やロボットなどの色々な目的に利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】本発明者が課題を解決するための手段として歯車機構のみで構成する別図の〔図１〕歯車機構の構造図に示す機構を考案するに至った根拠は下記の通りです。
この歯車機構の「はたらき」について以下説明します。
（１）軸８は軸１６の回転の速さ、回転の方向及び停止を外部から操作をするための操作軸です。
（２）今、軸８を停止した状態で軸１を右（又は左）回りに１回転させた場合歯車９及び２，３は停止しているが軸４も右（又は左）回りに１回転するので歯車５は歯車３の上を転がる様に回ります（以下″歯車″の言葉は省略）この５の回転により７，６が回転しこれに連動して１１，１２，１４，１５及び１７も回転するので軸１６を回転させることになります。
このとき３と５との歯数の比には関係なく７と６は軸１の周りを２周（２回転）します。その理由は下記の通りです。
（３）この歯車機構の基本となった考え方は次の通りです。
▲１▼小車の上に板をのせて転がした場合を考えてみます
〔図３〕を参照下さい。
今、小車の円周を１５ｃｍとすると小車の軸が１の位置から２の位置に移動したとき小車は１回転したことになり、このとき板の端は小車の軸の位置（２の位置）から１５ｃｍ先に送り出されていることになります。つまり板の端は１の位置から３０ｃｍの３の位置にきていることになります。次に小車の円周の大きさを変えてみた場合、つまり直径を変えた場合小車が３ｃｍの場合は５回、５ｃｍの場合には３回、回転をして小車の軸が２の位置にくることになります。いずれの場合も板の端は３の位置にくることで小車の大きさには関係がありません。
▲２▼これを円板を使った構造に置きかえてみます
〔図４〕を参照下さい。
上の円板と下の円板は直径が同じで円周の長サを１５ｃｍとします。
今、小車の軸が１の位置から左回りをして（右回りでもよい）１周した場合に小車は下の円板の円周に沿って（すべることなく）転がって１周をし２の位置（元の１の位置）にもどってきます。つまり小車の軸の先端が円周上にて１５ｃｍ移動したのと同じことになります。このとき上の円板は小車の軸より１５ｃｍ先に左回りの方向に送り出されているわけでこれは小車の軸の１周に更にもう１周しているわけで結局、上の円板は１の位置から円周上にて３０ｃｍ回ったこと即ち２回転したことになります。
▲３▼〔図４〕の機構を応用し主軸と同軸上の歯車とを同調した回転をさせることができます
〔図５〕を参照下さい。
上の円板（以下円板を歯車とします）が２回転したとき１回転する歯車つまり上の歯車の２倍の歯数の歯車（これを仮に１１とします）を噛み合わせてその回転を主軸１と同軸の歯車１４に伝えることができれば歯車１４と主軸１との回転はずれることなく一緒に回せることができます。
▲４▼これを実現させるために下記の構造を考えました
〔図６〕を参照下さい。
図示の如く下の歯車（ロ）３と円筒軸で一体である下の歯車（イ）２とこれに噛み合う歯車９と同軸８を付加することにより主軸１と歯車１４との相互間の回転速度のずれ或いは逆転の操作までも可能にし同軸８は外部からの任意の操作用の回転軸として扱うことができます。
下記の様に主軸１の回転、停止とは関係なしに歯車１４の回転を単独で外部からも任意に操作することもできます。
その理由は下記の通りです。
＜１＞下の歯車（ロ）３が停止した状態（２，９も停止している）で主軸１を回転させた場合
小車５は３の上を転がって１周します。このとき７は前記▲２▼の理由により主軸１の周りを２周（２回転）するので７と一体になっている６は２回転します。１１は６の２倍の歯数であるので６の１／２回転をします。１２は１１と一体のため同じ様に１／２回転をしますので１２と同じ歯数である１４は６の１／２回転をします。このとき１４は主軸１と同じ方向に回転します。つまり１４は主軸１とずれることなく同じ方向に回るので１４と円筒軸で一体になっている板（ロ）２０を同じ様に回します。
これにより主軸１と一体になっている板（イ）１９と板（ロ）２０はお互いにずれることなく同一方向に回ります。
＜２＞主軸１が停止した状態で９を外部から回した場合
９の回転は２に伝えられて２と一体である３を回わしそれが５，７，６１１，１２，１４に伝えられて１４と一体の２０を単独で任意に操作をすることができます。つまり主軸１が回転しているときでも９の回転の方向と速さを外部から任意に操作をすることにより２０と１９の二ツの板を同じ方向にずれることなく回したり或いはお互いを逆方向に回したりそのお互いの間の速度の調整も任意に行うことができます。
▲５▼これを応用することにより下記の様なことが可能となります。
〔図７〕を参照下さい。
２０に相当する歯車と主軸１との回転の″ずれ″により回転物体に直結した歯車１７を回すことにより外部から回転物体の回転を自由に操作をすることができます。
機構全体の構造は〔図１〕歯車機構の構造図及び〔図２〕歯車機構立体図を参照下さい。
その他の応用例は〔図８〕〜〔図１２〕を参照下さい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】歯車機構の構造図である。
【図２】歯車機構の立体図である。
【図３】小車の上に板をのせて転がした場合の動作説明図である。
【図４】２枚の円板と小車を使った機構の動作説明図である。
【図５】〔図４〕の機構を応用した本発明の基本構造の動作説明図である。
【図６】〔図５〕の基本構造を歯車の組合せで示した構造図である。
【図７】プロペラ、その他の回転物体の操作に応用した場合の構造図の一例である。
【図８】２枚ブレードの場合のプロペラ、ファン、スクリューなどのブレードのピッチを変更する機構図である。
【図９】３枚ブレードの場合のプロペラ、ファン、スクリューなどのブレードのピッチを変更する機構図である。この図は〔図８〕の矢印側より見た３枚ブレードの構造を示す。ピッチ変更の基本的構造は同じである。
【図１０】４枚ブレードの場合のプロペラ、ファン、スクリューなどのブレードのピッチを変更する機構図である。この図は〔図８〕の矢印側より見た４枚のブレードの構造を示す。ピッチ変更の基本的構造は同じである。
【図１１】小型模型飛行機の姿勢及び動作を任意に操作する機構図である。
【図１２】メリーゴーランドのフィギュア等の物体の向きを変えたり回したりする機構図である。
【符号の説明】
【０００８】  １．主  軸
２．下の歯車（イ）
３．下の歯車（ロ）
４．小車の軸
５．小  車
６．上の歯車（イ）
７．上の歯車（ロ）
８．操作軸
９．操作用歯車
１０．伝導軸
１１．減速歯車
１２．減速伝導歯車
１３．中空軸
１４．回転物体操作用歯車（イ）
１５．回転物体操作用歯車（ロ）
１６．回転物体の軸
１７．回転物体の歯車
１８．軸  受
１９．板（イ）
２０．板（ロ）
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006015976.tif 000015
【図２】
2006015976.tif 000016
【図３】
2006015976.tif 000017
【図４】
2006015976.tif 000018
【図５】
2006015976.tif 000019
【図６】
2006015976.tif 000020
【図７】
2006015976.tif 000021
【図８】
2006015976.tif 000022
【図９】
2006015976.tif 000023
【図１０】
2006015976.tif 000024
【図１１】
2006015976.tif 000025
【図１２】
2006015976.tif 000026