JP2003518577A - 電気エネルギーを発生させるための動力手段を含む機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 エンジンに入力される持続期間に比してより長い持続期間にわたり機械仕事を供給できるエンジン１０であって、エンジン１０は駆動軸１１を含み、駆動軸１１によりエンジン１０は機械仕事を供給する。駆動軸１１は、電気エネルギーを発生させる電気力学的な機械１３に駆動的に接続されている。駆動軸１１は駆動システム１５により駆動され、駆動システム１５は、様々な駆動機構１６と、駆動機構１６を作動する動力手段１７と、駆動軸１１に駆動機構１６を駆動的に結合するための歯車装置１８とを内蔵する。様々な駆動機構１６が、動力手段１７により所定のシーケンスで作動される。各駆動機構１６はラックピニオン機構の形式をとる。駆動機構１６を作動する動力手段１７は、ラックピニオン機構のそれぞれのラックと連結するばね構造体を含む。動力手段１７は、ばね構造体のそれぞれをローディングする液圧式ラムも含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、エネルギーが断続的に入力され、機械エネルギーを持続的に供給で
きる機械に関する。本発明は、このような機械の作動方法にも関する。

【０００２】 本発明は、エンジン（engine）へとエネルギーを入力する持続期間に比してよ
り長い持続期間にわたり機械仕事を供給するエンジンとして機能する。

【０００３】

【従来の技術】

典型的なエンジンでは入力エネルギーは、実質的に一定にエンジンに供給され
て、（機械仕事の形式で）出力エネルギーに変換される。例として、電動機の作
動では入力電気エネルギーは、連続的に電動機に供給されて、機械仕事の形をと
る出力エネルギーに変換される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】

エネルギーが断続的にのみ入力され、出力エネルギーを持続的に供給できるエ
ンジンを有するのが望ましい状況がある。このような状況の１つは、エンジンが
、配電網が利用できない場所で発電用に電気力学的機械を駆動する必要がある場
合である。このようにして発生された電力の一部は、断続的に入力エネルギーを
供給するソースを作動するのに利用できる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本発明は、駆動軸と、 該駆動軸に双方とも接続されている第１の歯車列および第２の歯車列であっ
て、該第１の歯車列は第１の入力軸を有し、該第２の歯車列は第２の入力軸を有
する該第１の歯車列および該第２の歯車列と、 前記第１の入力軸に駆動的に接続されている第１の駆動機構と、 前記第２の入力軸に駆動的に接続されている第２の駆動機構と、 前記第１の駆動機構および前記第２の駆動機構が、賦活行程（power stroke
）および戻り行程(return stroke)のシーケンスにより動くように、該第１の駆
動機構および該第２の駆動機構を作動する動力手段であって、賦活行程毎に該第
１の駆動機構および該第２の駆動機構は、それぞれの前記第１の入力軸および前
記第２の入力軸にトルクを付与する前記動力手段とを含んでなる機械を提供する
。

【０００６】 好ましくは、トルクが前記第１の入力軸および前記第２の入力軸に付与される
シーケンスは、トルクがまず初めに前記第１の入力軸および前記第２の入力軸の
双方に付与され、その後、前記第１の入力軸および前記第２の入力軸のうちの１
つのみに付与されるように定められる。

【０００７】 これは、一方の駆動機構は、他方の駆動機構が賦活行程を終了すると、前記一
方の駆動機構の賦活行程を終了することにより達成される。好ましくは、前記一
方の駆動機構は、前記他方の駆動機構が前記他方の駆動機構の賦活行程を終了す
る段階で、前記一方の駆動機構の賦活行程の約１／２を終了する。

【０００８】 前記第１の駆動機構と前記第２の駆動機構との間の速度伝達比と、前記第２の
駆動機構と前記第３の駆動機構との間の速度伝達比とは、エンジンの特定の用途
に従ってそれぞれ選択できる。

【０００９】 前記第１の歯車列および前記第２の歯車列は、いくつかの共通の歯車を共有す
る。

【００１０】 前記第１の駆動機構は、第１のラックピニオン機構（rack and pinion mechan
ism）を含んでいる。この配置では、前記ラックピニオン機構の前記ピニオンは
、前記第１の入力軸に駆動的に接続されている。

【００１１】 前記第２の駆動機構は第２のラックピニオン機構を含んでいる。この配置では
、前記第２のラックピニオン機構の前記ピニオンは、前記第２の入力軸に駆動的
に接続されている。

【００１２】 前記動力手段は、各ラックピニオン機構の前記ラックに連結するばね構造体（
spring structure）と、前記ばね構造体の中にばね力を発生させるために前記ば
ね構造体をローディングするローディング手段(loading means)とを含み、前記
ばね力は、前記ピニオンのそれぞれを回転させるために前記賦活行程を行うため
に一方向に前記ラックを駆動するのに利用される。

【００１３】 好ましくは、前記ピニオンは、（戻り行程において）前記ラックが前記一方向
に対して逆方向で動くと、前記ピニオンのそれぞれの前記入力軸に対してフリー
ホイール（freewheeling）する。各ピニオンの入力軸に対する各ピニオンのフリ
ーホイーリングは、ピニオンと入力軸との間で動作するクラッチ機構により得ら
れる。

【００１４】 好ましくは、前記第１のラックおよび前記第２のラックは、双方の戻り行程を
一緒に（in unison）行う。

【００１５】 前記ばね構造体は、引張ローディング（loaded in tension）されるタイプか
、または圧縮ローディング(loaded in compression)されるタイプでありうる。

【００１６】 ばね構造体は、例えば、機械的ばね、気圧式ばね、弾性材料のような、例えば
ゴムのボディ、またはこれらの任意の組合せのような任意の適切な形態でありう
る。機械的ばねが利用される場合には、ばね構造体は、ヘリカルばねまたはコイ
ルばねのような任意の適切なタイプでありうる。

【００１７】 前記ばね構造体をローディングする前記ローディング手段は、伸縮自在形のラ
ム（telescopic ram）を含む動力機構を含むことができ、前記ラムが作動すると
、前記ばね構造体が迅速にローディングされる。好ましくは、ラムは液圧式ラム
を含む。好ましくは、前記液圧式ラムは液圧回路に組込まれ、前記液圧回路は電
動機により駆動される液圧ポンプをさらに含む。前記電動機は、エンジンにより
駆動される電気力学的な機械により発電される電源装置から給電される。

【００１８】 前記機械は、 前記駆動軸に双方とも接続されている第３の歯車列および第４の歯車列であ
って、該第３の歯車列は第３の入力軸を有し、該第４の歯車列は第４の入力軸を
有する前記第３の歯車列および第４の歯車列と、 前記第３の入力軸に駆動的に接続されている第３の駆動機構と、 前記第４の入力軸に駆動的に接続されている第４の駆動機構と をさらに含んでなり、前記動力手段は、賦活行程および戻り行程により前記第３
の駆動機構および前記第４の駆動機構をシーケンス的に動かすために前記第３の
駆動機構および前記第４の機構を作動し、賦活行程毎に前記第３の駆動機構およ
び前記第４の駆動機構は、前記第３の入力軸および前記第４の入力軸にトルクを
それぞれ付与する。

【００１９】 好ましくは、様々な前記駆動機構は、所定のシーケンスで動作するように配置
されている。

【００２０】 好ましくは、前記所定のシーケンスは、トルクは最初に第１の入力軸および第
２の入力軸の双方に付与され、その後、前記第１の入力軸のみに付与され、その
段階中にトルクは最初に前記第３の入力軸および前記第４の入力軸の双方に付与
され、その後、前記第３の入力軸のみに付与され、その段階中にトルクは最初に
前記第１の入力軸および前記第２の入力軸の双方に付与され、その後、前記第１
の入力軸のみに付与されるように定められる。

【００２１】 前記第３の歯車列および前記第４の歯車列は、互いに共通の歯車を共有するこ
とができ、前記第１の歯車列および前記第２の歯車列と共通の歯車も共有するこ
とができる。

【００２２】 本発明は、駆動軸と、第１の駆動機構と第２の駆動機構と第３の駆動機構と第
４の駆動機構とであって、前記駆動機構の賦活行程の間に前記動力機構に回転ト
ルクを付与するために前記駆動軸に駆動的に接続されている前記第１の駆動機構
と前記第２の駆動機構と前記第３の駆動機構と前記第４の駆動機構とを含んでお
り、前記駆動機構が、ある周期内で前記駆動機構にそれぞれの賦活行程を行うた
めに作動することができ、その際、前記第１の駆動機構および前記第２の駆動機
構は、それらの賦活行程の一部の間にわたり一緒に動作し、その後、前記第２の
駆動機構はその賦活行程を終了し、一方、前記第１の駆動機構はその賦活行程を
継続し、その段階中に前記第３の駆動機構および前記第４の駆動機構は、それら
の賦活行程の一部の間にわたり一緒に動作し、その後、前記第４の駆動機構はそ
の賦活行程を終了し、一方、前記第３の駆動機構はその賦活行程を継続し、その
段階中に前記第１の駆動機構および前記第２の駆動機構は、それらの賦活行程の
一部の間にわたり一緒に動作して、前記周期を繰返すことを含む機械も提供する
。

【００２３】 本発明は、駆動軸と、第１の駆動機構および第２の駆動機構であって、それら
の賦活行程の間にそれらに回転トルクを付与するために前記駆動軸に駆動的に接
続されている前記第１の駆動機構および前記第２の駆動機構とを含む機械を作動
する方法であって、作動周期の後に前記機械を作動するステップが、前記作動周
期において、前記第１の駆動機構および前記第２の駆動機構が、それらの賦活行
程の間にわたり一緒に動作し、その後、前記第２の駆動機構がその賦活行程を終
了し、一方、前記第１の駆動機構はその賦活行程を継続し、前記第１の駆動機構
が前記賦活行程を終了すると前記第１の駆動機構および前記第２の駆動機構は、
それらの賦活行程の一部の間にわたり一緒に動作して、前記作動周期を繰返すこ
とを含んでいる方法も提供する。

【００２４】 本発明は、駆動軸と、第１の駆動機構および第２の駆動機構および第３の駆動
機構および第４の駆動機構であって、それらの賦活行程の間にそれらに回転トル
クを付与するために前記駆動軸に駆動的に接続されている前記第１の駆動機構お
よび前記第２の駆動機構および前記第３の駆動機構および前記第４の駆動機構と
を有する機械を作動する方法であって、周期内で前記機械を作動するステップが
、前記周期において、前記第１の駆動機構および前記第２の駆動機構は、それら
の賦活行程の一部の間にわたり一緒に動作し、その後、前記第２の駆動機構がそ
の賦活行程を終了し、一方、前記第１の駆動機構はその賦活行程を継続し、その
段階中に前記第３の駆動機構および前記第４の駆動機構は、それらの賦活行程の
一部の間にわたり一緒に動作し、その後、前記第４の駆動機構がその賦活行程を
終了し、一方、前記第３の駆動機構はその賦活行程を継続し、その段階中に前記
第１の駆動機構および前記第２の駆動機構は、それらの賦活行程の一部の間にわ
たり一緒に動作して、前記周期を繰返すことを含んでいる方法も提供する。

【００２５】 本発明は、添付図面のいくつかの実施形態に関する次の説明を参照することに
よりより良く理解できる。

【００２６】

【発明の実施の形態】

添付図面の図１〜図１１に示されている第１の実施形態は、エンジン１０に関
し、エンジン１０は、エネルギーがエンジンへと入力される持続期間に比べてよ
り長い持続期間にわたり機械仕事を供給できる。

【００２７】 エンジン１０は駆動軸１１を含み、駆動軸１１によりエンジン１０は機械仕事
を供給する。この実施形態では駆動軸１１は、電気力学的機械１３に駆動的に接
続されて示され、これにより電気エネルギーが発生され、電気エネルギーの一部
は、詳細に後述するように、エンジン１０を作動するのに利用される。電気力学
的な機械１３は、国際出願PCT/AU00/00778に開示されているタイプのものであり
うることもあり、この内容を引用することにより本明細書の一部をなすものとす
る。

【００２８】 駆動軸１１は駆動システム１５により駆動され、駆動システム１５は、様々な
駆動機構１６と、駆動機構１６を作動する動力手段１７と、駆動機構１６を駆動
軸１１に駆動的に接続する歯車装置１８とを含む。

【００２９】 エンジン１０は液圧回路（hydraulic circuit）をさらに含み、液圧回路は、
液圧流体の供給源を含む貯蔵器２３と、液圧回路を通じて液圧流体をポンピング
する、電気力学的に作動可能な液圧ポンプ２５とを含む。液圧ポンプ２５は、電
源装置２７から電気エネルギーを受取って動作する。この実施形態では、電源装
置２７は、電気的な機械１３により発生される電気を使用して連続的に充電され
るバッテリー３０の形式による電気的な貯蔵手段を含む。電気力学的な機械１３
により発生される過剰の電気は、電気装置を照明あるいは給電するなど他の目的
に使用できる。

【００３０】 様々な駆動機構１６は、第１の駆動機構３１と、第２の駆動機構３２と、第３
の駆動機構３３と、第４の駆動機構３４とを含む。

【００３１】 第１の駆動機構３１は第１のラックピニオン機構３５の形式をとり、第１のラ
ックピニオン機構３５は、第１のラック３７と、ラック３７と係合する第１のピ
ニオン３９とを含む。第１のピニオン３９は、クラッチ機構４３により第１の入
力軸４１上に取付けられている。一方向に第１のピニオン３９が回転すると、ク
ラッチ機構４３によりトルクが第１のピニオンから第１の入力軸４１に伝達され
、一方、このピニオンが前記一方向に対して逆方向に回転すると、このピニオン
は、第１の入力軸上でフリーホイールして、トルクを第１の入力軸に伝達しない
。

【００３２】 第２の駆動機構３２は第２のラックピニオン機構４５の形式をとり、ラックピ
ニオン機構４５は、第２のラック４７と、第２のラック４７と係合する第２のピ
ニオン４９とを含む。第２のピニオン４９は、クラッチ機構５３により第２の入
力軸５１上に取付けられる。一方向に第２のピニオン４９が回転すると、クラッ
チ機構５３によりトルクが、第２のピニオン４９から第２の入力軸５１に伝達さ
れ、一方、このピニオンが前記一方向に対して逆方向で回転すると、このピニオ
ンは、第２の入力軸上でフリーホイールして、第２の入力軸にトルクを伝達しな
い。

【００３３】 第３の駆動機構３３は第３のラックピニオン機構５５の形式をとり、ラックピ
ニオン機構５５は、第３のラック５７と、第３のラック５７と係合される第３の
ピニオン５９とを含む。第３のピニオン５９は、クラッチ機構６３により第３の
入力軸６１上に取付けられる。第３のピニオン５９が一方向に回転すると、クラ
ッチ機構６３によりトルクが、第３のピニオン５９から第３の入力軸６１に伝達
され、一方、このピニオンが前記一方向に対して逆方向で回転すると、このピニ
オンは、第３の入力軸上でフリーホイールして、第３の入力軸にトルクを伝達し
ない。

【００３４】 第４の駆動機構３４は第４のラックピニオン機構６５の形式をとり、第４のラ
ックピニオン機構６５は第４のラック６７と、第４のラック６７と係合する第４
のピニオン６９とを含む。第４のピニオン６９は、クラッチ機構７３により第４
の入力軸７１上に取付けられる。このピニオンが一方向に回転すると、クラッチ
機構７３によりトルクが、第４のピニオン６９から第４の入力軸７１に伝達され
、一方、前記一方向に対して逆方向にこのピニオンが回転すると、このピニオン
は、第４の入力軸上でフリーホイールして、第４の入力軸にトルクを伝達しない
。

【００３５】 各ラック３７、４７、５７および６７は剛性ラックバー８１を含み、ラックバ
ー８１は、ラックバー８１の１つの面に沿ってラック歯８３を有する。剛性ラッ
クバー８１は、案内構造体（guide structure）８５内で軸方向に動くように案
内されて支持されている。

【００３６】 第１の入力軸４１および第３の入力軸６１は、共通軸９１により形成され、共
通軸９１上に駆動歯車９３が剛性構造で取付けられている。この配置では駆動歯
車９３は、第３の入力軸４１が回転すると回転し、第３の入力軸６１が回転する
と回転する。駆動歯車９３は第１の副軸（lay shaft）９７上に剛性構造で取付
けられている被駆動ピニオン９５とかみ合う。駆動歯車９９は第１の副軸９７上
に剛性構造で取付けられ、第２の副軸１０３上に剛性構造で取付けられている被
駆動ピニオン１０１とかみ合う。駆動歯車１０５は第２の副軸１０３上に剛性構
造で取付けられ、駆動軸１１上に取付けられている被駆動ピニオン１０７とかみ
合う。

【００３７】 駆動歯車１１１は第２の入力軸５１上に剛性構造で取付けられ、被駆動ピニオ
ン９５とかみ合う。

【００３８】 駆動歯車１１３は、第４の入力軸７１上に剛性構造で取付けられ、第１の副軸
９７上に剛性構造で取付けられている被駆動ピニオン１１５とかみ合う。第２の
入力軸５１上に取付けられている駆動歯車１１１と、第４の入力軸７１上に取付
けられている駆動歯車１１３とは、同一の数の歯と、同一のピッチ円径とを有す
る。同様に、第１の副軸９７上に取付けられている被駆動ピニオン９５および１
１５は、同一の数の歯と、同一のピッチ円径とを有する。

【００３９】 歯車装置のこの配置では各駆動機構３１、３２、３３および３４は、出力軸１
１に駆動的に接続されている。より詳細には第１の駆動機構３１は、歯車装置１
８内の第１の歯車列により出力軸１１に駆動的に接続され、第１の歯車列は、図
１０に破線により示され参照番号１２１により示されている第１の駆動経路を提
供する。同様に第２の駆動機構３２は、歯車装置１８内の第２の歯車列により出
力軸１１に駆動的に接続され、第２の歯車列は、図１０に点線により示され参照
番号１２２により示されている第２の駆動経路を提供する。第３の駆動機構３３
は、歯車装置１８内の第３の歯車列により出力軸１１に駆動的に接続され、第３
の歯車列は、図１１に破線により示され参照番号１２３により示されている第３
の駆動経路を提供する。第４の駆動機構３４は、歯車装置１８内の第４の歯車列
により出力軸１１に駆動的に接続され、第４の歯車列は、図１１に点線により示
され参照番号１２４により示されている第４の駆動経路を提供する。

【００４０】 第１の入力軸４１と第２の入力軸５１との間の歯車装置は、１：１０の速度伝
達比を提供する。換言すると第２の入力軸５１は、第１の入力軸３１が１回転す
る毎に１０回転する。同様に第２の入力軸５１と駆動軸１１との間の歯車装置は
、１：１０の速度伝達比を提供する。換言すると駆動軸１１は、第２の入力軸５
１が１回転する毎に１０回転する。

【００４１】 第３の入力軸６１と第４の入力軸７１との間の歯車装置は、１：１０の速度伝
達比を提供する。換言すると、第４の入力軸７１は、第３の入力軸６１が１回転
する毎に１０回転する。同様に第４の入力軸７１と駆動軸１１との間の歯車装置
は、１：１０の速度伝達比を提供する。換言すると、駆動軸１１は、第４の入力
軸７１が１回転する毎に１０回転する。

【００４２】 駆動機構１６を作動する動力手段１７は、ラック３７、４７、５７および６７
のそれぞれと連結するばね構造体１３０を含む。

【００４３】 動力手段１７は、ばね構造体１３０のそれぞれをローディングする動力機構１
３３も含む。動力機構１３３は、液圧式ラム１３５を含み、液圧式ラム１３５の
シリンダ１３７は支持構造体（図示せず）に固定されている。各液圧式ラム１３
５の伸び可能ロッド１３９は、各ラック３７、４７、５７および６７の一端上に
設けられている取り付けラグ１４１に接続されている。この配置では各液圧式ラ
ム１３５が伸びると、各液圧式ラム１３５が接続されているそれぞれのラックは
、それぞれの案内構造体８５に沿って軸方向に動く。

【００４４】 各ばね構造体１３０は、２つの引張ヘリカルばね１４５を含む。各ヘリカルば
ね１４５の一端は、それぞれの液圧式ラム１３５のシリンダ１３７上に設けられ
ているマウンティングすなわち取付部１４７に接続され、前記ヘリカルばね１４
５の他端は、液圧式ラムのロッド上に設けられているマウンティング１４９に接
続されている。この配置では液圧式ラム１３５が伸びると、ばね１４５が、対応
して伸びて、ローディングされる。

【００４５】 ローディングされたばね１４５に加えられたばね力により、次いで、それぞれ
のラック３７、４７、５７、６７が他方の方向へ動いて、賦活行程が行われ、そ
れぞれのラックとかみ合っているそれぞれのピニオン３９、４９、５９および６
９が駆動され、トルクが、それぞれのピニオンが取付けられているそれぞれの入
力軸４１、５１、６１、７１に付与される。

【００４６】 第１のラック３７および第２のラック４７は、賦活行程を行う際には一緒に動
作せず、時限されたシーケンスで動作する。シーケンスは、第２のラック４７が
、第２のラック４７の賦活行程の間は第１のラック３７より大きい速度で動くよ
うに定められ、第２のラック４７と第１のラック３７との間の相対運動の速度は
、各ラックと、そのラックがかみ合うピニオンとの間の歯車比により調整される
。この実施形態では前記関係は、第２のラック４７が第１のラック３７の速度の
約２倍で動くことにある。同様の関係が第３のラック５７と第４のラック６７と
の間にも成り立つ。つまり、第４のラック６７は、第４のラック６７の賦活行程
の間は第３のラック５７より大きい速度で動く。

【００４７】 各液圧式ラム１３５は、前述の液圧回路に組込まれ、液圧ポンプ２５により供
給される液体圧力に応答して動作する。制御システム（図示せず）が、所定のシ
ーケンスで液圧式ラム１３５を作動するために設けられている。

【００４８】 エンジン１０の動作が、以下、添付図面の図２〜図９を参照して説明される。

【００４９】 図面の図２においてエンジンが、その動作の開始前の条件下で示され、ラック
３７、４７、５７および６７のそれぞれは休止している。エンジンの動作を開始
させるには、第１のラック３７および第２のラック４７と連結する動力手段１７
が作動されて、これらのラックと連結するばね構造体１３０を急速にローディン
グして、これらのラックの賦活行程のための準備を行い、これは図３に示されて
いる。

【００５０】 そして、第１のラック３７および第２のラック４７は、同時にそれらのそれぞ
れの賦活行程を開始する。第２のラック４７は、図４に示されているように、第
１のラック３７の速度の２倍の速度で走行する。第１のラック４７がその賦活行
程を終了すると、第３のラック５７および第４のラック６７と連結する動力手段
１７が次いで動作して、これらのラックが戻り行程を行い、これらのラックと連
結するばね構造体１３０が急速にローディングされて、これらのラックの賦活行
程のための準備が行われ、これは図５に示されている。第２のラック４７は、第
１のラック３７の速度の２倍の速度で走行するので、第２のラック４７は、第１
のラック３７がその賦活行程の１／２を終了した段階で第２のラック４７の賦活
行程を終了する。その段階で第３のラック５７および第４のラック６７は、それ
らの賦活行程を開始し、一方、第１のラック３７はその賦活行程を継続する。第
４のラック６７は、第３のラック５７の速度の２倍の速度で走行して、第３のラ
ック５７がその賦活行程の１／２しか終了していない時点で第４のラック６７の
賦活行程を終了し、これは図６に示されている。その段階で第１のラック３７も
その賦活行程を終了する。そして、第１のラック３７および第２のラック４７と
連結する動力手段１７は、これらのラックと連結するばね構造体１３０を急速に
ローディングして、これらのラックの次の賦活行程のための準備が行われる。

【００５１】 第１のラック３７および第２のラック４７はそれらの賦活行程を開始し、第３
のラック５７はその賦活行程を継続し、これは図７に示されている。第３のラッ
ク５７は、第２のラック４７がその賦活行程を終了した段階と同一の段階で第３
のラック５７の賦活行程を終了し、これは図８に示されている。そして、第３の
ラック５７および第４のラック６７と連結する動力手段１７が動作して、これら
のラックと連結するばね構造体１３０を急速にローディングして、次の賦活行程
のための準備が行われ、これは図９に示されている。エンジンの動作周期はこの
ように継続する。様々な賦活行程が互いに重なるので、駆動軸１１は、エンジン
の動作中はほぼ常時トルクが付与される。

【００５２】 前述の説明から、液圧式ラム１３５が断続的に作動されて、ばね構造体１３０
が所望のようにローディングされることが分かる。ばね構造体１３０のローディ
ング動作は、ローディングされたばねが、それぞれの入力軸に回転トルクを付与
する方向でラックを駆動するのに必要な時間に比べて急速に行われる。換言する
と、各ラックの戻り行程は急速に行われ、一方、賦活行程は長期間にわたり行わ
れる。このようにして、本動力機構を使用してばね構造体を急速にローディング
して、ばね構造体にエネルギーを断続的に入力すると、入力軸にトルクを付与す
るのは長期間にわたって行える。

【００５３】 本実施形態は、このようにして、動力手段１７が断続的にしかエネルギーを入
力しない状態で駆動軸１１を通じて機械仕事を長期間にわたり供給できる簡単で
高効率のエンジンを提供する。

【００５４】 前述の実施形態では、各入力軸４１、５１、６１および７１にはピニオン３９
、４９、５９および６９が取付けられ、これらのピニオンは、それぞれのラック
３７、４７、５７および６７とかみ合う。

【００５５】 図１２および図１３に示されている第２の実施形態では各駆動機構は、２つの
ラック１６１、１６２と、これらのラックとかみ合うピニオン１６３とを含むラ
ックピニオン機構１６０の形式をとる。一方のラック１６１はピニオン１６３の
上方に位置し、他方のラック１６２はピニオン１６３の下方に位置する。２つの
ラック１６１、１６２は、一緒に動作できるが、互いに反対の方向に動作する。
このようにしてラック１６１は、一方向に動きつつその賦活行程を行い、ラック
１６２は、反対の方向に動きつつ同時に賦活行程を行う。各ラック１６１、１６
２は、第１の実施形態と同様の方法により、ばね構造体１６５と、ばね構造体１
６５と連結する液圧式ラム１６７とを有する。

【００５６】 このような配置が有利であるのは、このような配置により、より大きいトルク
がピニオン１６３に付与され、これによって、ピニオン１６３が駆動的に接続さ
れている入力軸に付与されるからである。この配置は、エンジンの構造をよりコ
ンパクトにする。

【００５７】 この実施形態によるラックピニオン機構１６０は、所望の場合には、第１の実
施形態のラックピニオン機構３５、４５、５５および６５に交換することができ
る。

【００５８】 図１２および図１３のラックピニオン機構１６０は、図１４に示されているよ
うに、第３の実施形態によるエンジン１７０でも利用される。この実施形態によ
るエンジン１７０は駆動軸１７１を有し、駆動軸１７１は、電気力学的機械１７
３に駆動的に接続されている。

【００５９】 エンジン１７０は、歯車装置１７７により駆動軸１７１に駆動的に接続されて
いる第１の入力軸１７５と、同様に歯車装置により駆動軸１７１に駆動的に接続
されている第２の入力軸１７９とを有する。複数のラックピニオン機構１６０が
、第１の入力軸に操作的に接続されている。同様に、複数のラックピニオン機構
１６０が、第２の入力軸に操作的に接続されている。様々なラックピニオン機構
１６０が、時限されたシーケンスで動作して、回転トルクを第１の入力軸１７５
および第２の入力軸１７９に付与する。より詳細には、第２の入力軸１７９に操
作的に接続されているラックピニオン機構１６０は、第１の入力軸１７５に操作
的に接続されているラックピニオン機構１６０の速度に比してより大きい速度（
例えば２倍の速度）で動作する。このようにしてエンジン１７０は、第１の実施
形態のエンジンとやや類似の仕方で動作する。第１の入力軸１７５および第２の
入力軸１７９に付与された回転トルクは、歯車装置１７７を介して駆動軸１７１
へ伝達される。

【００６０】 歯車装置１７７は、入力軸１７５に剛性構造で取付けられている駆動歯車１８
１を含む。この配置では駆動歯車１８１は、第１の入力軸１７５が回転すると回
転する。駆動歯車１８１は、第１の副軸１８５に剛性構造で取付けられている被
駆動歯車１８３とかみ合っている。駆動歯車１８７は第１の副軸１８５に剛性構
造で取付けられ、第２の副軸１９１に剛性構造で取付けられている被駆動歯車１
８９とかみ合っている。駆動歯車１９３は、第２の副軸１９１に剛性構造で取付
けられ、駆動軸１７１に剛性構造で取付けられている被駆動歯車１９５とかみ合
っている。

【００６１】 駆動歯車１９７は第２の入力軸１７９に剛性構造で取付けられ、第１の副軸１
８５に剛性構造で取付けられている被駆動歯車１９９とかみ合っている。

【００６２】 エンジン１７０は、第１の入力軸１７５に操作的に接続されている２つのラッ
クピニオン機構１６０を有して示されているが、任意の数のこのようなラックピ
ニオン機構が、第１の入力軸に操作的に接続され得る。同様にエンジン１７０は
、第２の入力軸１７９に操作的に接続されている２つのラックピニオン機構１６
０を有して示されているが、任意の数のこのようなラックピニオン機構が、第２
の入力軸１７９に操作的に接続されうる。

【００６３】 各入力軸１７５、１７９に操作的に接続されているラックピニオン機構は、時
限されたシーケンスで動作するものとし、これにより回転トルクは、入力軸１７
５、１７９に均一に付与される。

【００６４】 本発明の範囲は、前述の実施形態の範囲に限定されない。例えば、各実施形態
では各駆動機構１６がラックピニオン機構として説明されたが、これに限定され
る必要はない。例えば、ラックは、ピニオンとかみ合う大形歯車に交換すること
ができる。このような配置では大形歯車は、任意の方法でローディングすること
ができる渦巻ばねにより付勢できる。

【００６５】 本発明は、電気力学的な機械を駆動するエンジンに限定されない。エンジンは
、任意の適切なローディング装置を駆動するのに使用できる。

【００６６】 本願明細書全体で、別記の無いかぎり、「からなる」および「を含む」および
「を含んでなる」などあるいはこれらの文法的な変形は、記載の１以上の対象物
からなる１つの群を含むことを意味するが、いかなる他の１以上のからなる１つ
の群の排除も意味しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施形態に係わるエンジンを概略的に示す斜視図である。

【図２〜図９】 様々な動作条件での図１のエンジン内の駆動機構の形成部分を示す概略図であ
る。

【図１０】 ２つの駆動伝達経路が歯車装置内に示されているエンジンの歯車装置の形成部
分の概略図である。

【図１１】 他の２つの駆動伝達経路が示されている以外は図１０と同様の概略図である。

【図１２】 駆動機構がある動作条件下で示されている、第２の実施形態に係わるエンジン
の駆動機構を概略的に示す斜視図である。

【図１３】 駆動機構が、別のある動作条件下で示されている以外は図１２と同様の概略図
である。

【図１４】 第２の実施形態に係わるエンジンを概略的に示す斜視図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ＰＱ ６１１４ (32)優先日 平成12年３月10日(2000．3．10) (33)優先権主張国 オーストラリア（ＡＵ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動軸と、 該駆動軸に双方とも接続されている第１の歯車列および第２の歯車列であっ
   て、該第１の歯車列が第１の入力軸を有し、該第２の歯車列が第２の入力軸を有
   する該第１の歯車列および該第２の歯車列と、 前記第１の入力軸に駆動的に接続されている第１の駆動機構と、 前記第２の入力軸に駆動的に接続されている第２の駆動機構と、 前記第１の駆動機構および前記第２の駆動機構が賦活行程および戻り行程の
   シーケンスにより動くように、該第１の駆動機構および該第２の駆動機構を作動
   させるための動力手段であって、該第１の駆動機構および該第２の駆動機構の賦
   活行程毎に前記第１の入力軸および前記第２の入力軸にトルクをそれぞれ付与す
   る前記動力手段と を含んでなる機械。
2. 【請求項２】 トルクが前記第１の入力軸と前記第２の入力軸とに付与され
   る際の前記シーケンスが、トルクが最初に前記第１の入力軸と前記第２の入力軸
   との双方に付与され、その後、前記第１の入力軸および前記第２の入力軸のうち
   の１つのみに付与されるように定められる請求項１に記載の機械。
3. 【請求項３】 他方の駆動機構がその賦活行程を終了すると、一方の駆動機
   構が前記一方の駆動機構の賦活行程を終了する請求項２に記載の機械。
4. 【請求項４】 前記他方の駆動機構が前記他方の駆動機構の賦活行程を終了
   する段階で、前記一方の駆動機構が、前記一方の駆動機構の賦活行程の約１／２
   を終了する請求項３に記載の機械。
5. 【請求項５】 前記第１の歯車列および前記第２の歯車列が、いくつかの共
   通の歯車を共有する請求項１から４のいずれかに記載の機械。
6. 【請求項６】 前記第１の駆動機構は第１のラックピニオン機構を含み、該
   ラックピニオン機構の前記ピニオンが前記第１の入力軸に駆動的に接続されてい
   る請求項１から５のいずれかに記載の機械。
7. 【請求項７】 前記第２の駆動機構は第２のラックピニオン機構を含み、該
   第２のラックピニオン機構の前記ピニオンが前記第２の入力軸に駆動的に接続さ
   れている請求項１から６のいずれかに記載の機械。
8. 【請求項８】 前記動力手段は、各ラックピニオン機構の前記ラックに連結
   されるばね構造体と、該ばね構造体の中にばね力を発生させるために前記ばね構
   造体をローディングするローディング手段とを含み、該ばね力は、前記ピニオン
   のそれぞれを回転させるために前記賦活行程を供給するように、前記ラックを一
   方向に駆動させるのに利用される請求項６または７に記載の機械。
9. 【請求項９】 前記ピニオンは、前記ラックが前記一方向に対して逆方向に
   動くと、前記ピニオンの前記入力軸のそれぞれに対してフリーホイールされる請
   求項６または請求項７または８に記載の機械。
10. 【請求項１０】 前記第１のラックおよび前記第２のラックは、それらの戻
    り行程を一緒に行う請求項１から９のいずれかに記載の機械。
11. 【請求項１１】 前記ばね構造体は、引張ヘリカルばねを含んでいる請求項
    ８から１０のいずれかに記載の機械。
12. 【請求項１２】 前記ばね構造体をローディングする前記ローディング手段
    は、伸縮自在のラム型を含む動力機構を含んでおり、該ラムが作動すると、前記
    ばね構造体が迅速にローディングされる請求項８から１１のいずれかに記載の機
    械。
13. 【請求項１３】 前記伸縮自在のラム型は、液圧回路に組込まれている液圧
    式ラムを含み、該液圧回路が電動機により駆動される液圧ポンプをさらに含んで
    いる請求項１２に記載の機械。
14. 【請求項１４】 前記電動機が、エンジンにより駆動される電気力学的な機
    械によって発電される電源装置から給電される請求項１３に記載の機械。
15. 【請求項１５】 前記駆動軸に双方とも接続されている第３の歯車列および
    第４の歯車列であって、該第３の歯車列が第３の入力軸を有し、該第４の歯車列
    が第４の入力軸を有する前記第３の歯車列および第４の歯車列と、 前記第３の入力軸に駆動的に接続されている第３の駆動機構と、 前記第４の入力軸に駆動的に接続されている第４の駆動機構と を含んでなり、前記動力手段は、賦活行程および戻り行程により前記第３の駆動
    機構および前記第４の駆動機構をシーケンス的に動かすために前記第３の駆動機
    構および前記第４の機構を作動し、前記第３の駆動機構および前記第４の駆動機
    構の賦活行程毎に、前記第３の入力軸および前記第４の入力軸にトルクをそれぞ
    れ付与する請求項１から１４のいずれかに記載の機械。
16. 【請求項１６】 様々な前記駆動機構は、トルクが様々な前記入力軸に付与
    される際のあるシーケンスに従って動作するようになっており、該シーケンスは
    、トルクが最初に第１の入力軸と第２の入力軸との双方に付与され、その後、第
    １の入力軸のみに付与され、その段階中にトルクが最初に第３の入力軸と第４の
    入力軸とに付与され、その後、第３の入力軸のみに付与され、その段階中にトル
    クが最初に第１の入力軸と第２の入力軸との双方に付与される請求項１５に記載
    の機械。
17. 【請求項１７】 駆動軸と、第１の駆動機構と第２の駆動機構と第３の駆動
    機構と第４の駆動機構であって、前記駆動機構の賦活行程の間に前記動力機構に
    回転トルクを付与するために前記駆動軸に駆動的に接続されている前記第１の駆
    動機構と前記第２の駆動機構と前記第３の駆動機構と前記第４の駆動機構とを含
    んでおり、前記駆動機構が、ある周期内で前記駆動機構にそれぞれの賦活行程を
    行うために作動でき、その際、前記第１の駆動機構および前記第２の駆動機構は
    、それらの賦活行程の一部の間にわたり一緒に動作し、その後、前記第２の駆動
    機構はその賦活行程を終了し、一方、前記第１の駆動機構はその賦活行程を継続
    し、その段階中に前記第３の駆動機構および前記第４の駆動機構は、それらの賦
    活行程の一部の間にわたり一緒に動作し、その後、前記第４の駆動機構はその賦
    活行程を終了し、一方、前記第３の駆動機構はその賦活行程を継続し、その段階
    中に前記第１の駆動機構および前記第２の駆動機構は、それらの賦活行程の一部
    の間にわたり一緒に動作して、前記周期を繰返す機械。
18. 【請求項１８】 駆動軸と、第１の駆動機構および第２の駆動機構であって
    、それらの賦活行程の間にそれらに回転トルクを付与するために前記駆動軸に駆
    動的に接続されている前記第１の駆動機構および前記第２の駆動機構とを含む機
    械を作動する方法であって、ある作動周期の後に前記機械を作動するステップが
    、前記作動周期において、前記第１の駆動機構および前記第２の駆動機構が、そ
    れらの賦活行程の間にわたり一緒に動作し、その後、前記第２の駆動機構がその
    賦活行程を終了し、一方、前記第１の駆動機構はその賦活行程を継続し、前記第
    １の駆動機構が前記賦活行程を終了すると前記第１の駆動機構および前記第２の
    駆動機構は、それらの賦活行程の一部の間にわたり一緒に動作して、前記作動周
    期を繰返すことを含んでいる方法。
19. 【請求項１９】 駆動軸と、第１の駆動機構と第２の駆動機構と第３の駆動
    機構と第４の駆動機構との賦活行程の間にそれらに回転トルクを付与するために
    前記駆動軸に駆動的に接続されている前記第１の駆動機構と前記第２の駆動機構
    と前記第３の駆動機構と前記第４の駆動機構とを有する機械を作動させる方法で
    あって、前記機械を作動させるステップが、前記周期において、前記第１の駆動
    機構および前記第２の駆動機構は、それらの賦活行程の一部の間にわたり一緒に
    動作し、その後、前記第２の駆動機構がその賦活行程を終了し、一方、前記第１
    の駆動機構はその賦活行程を継続し、その段階中に前記第３の駆動機構および前
    記第４の駆動機構は、それらの賦活行程の一部の間にわたり一緒に動作し、その
    後、前記第４の駆動機構がその賦活行程を終了し、一方、前記第３の駆動機構が
    その賦活行程を継続し、その段階中に前記第１の駆動機構と前記第２の駆動機構
    とは、それらの賦活行程の一部の間にわたり一緒に動作して、前記周期を繰返す
    ことを含んでいる方法。
20. 【請求項２０】 添付図面を参照して本願明細書で説明されたものとほぼ同
    一の機械。
21. 【請求項２１】 本願明細書で説明されたものとほぼ同一の機械を作動する
    方法。