JP2018519464A - 駆動アセンブリ - Google Patents

Abstract

本発明は駆動力を提供する駆動アセンブリを含んでおり、この駆動アセンブリは、第１ビークルが沿って移動するように設計されており、第１傾斜を通じて第１方向に傾斜している第１トラックと、第２ビークルが沿って移動するように設計されており、そのトラックが実質的に水平である第１位置と、第２傾斜を通じて第２方向に傾斜している第２位置との間で第１トラックに対して旋回するように設計されている第２トラックと、それぞれのトラックに沿って、第１と第２のビークルの移動に応じて回転するように設計されているシャフトとを含んでおり、第１ビークルは、シャフトを第１方向に回転させ、第２ビークルを第２アイドル位置と第２駆動位置との間で第１トラックに沿って移動させるように設計されており、第２ビークルは、シャフトを第２方向に回転させ、第１ビークルを第１アイドル位置から第１駆動位置に移動させるように第２駆動位置から第２アイドル位置に第２トラックに沿って移動するように設計されており、シャフトはフライホイールに接続されている。【選択図】図１

Description

本発明は駆動アセンブリ（駆動組立体）に関し、特に、再生可能な発電を可能にする駆動アセンブリに関する。

世界中で化石燃料資源は急速に枯渇しており、それらの使用に起因する有害な影響は広く立証されている。その結果、環境に対するさらなるダメージを減少させる試みとして再生可能な資源からエネルギー、特に電気エネルギーを供給するという運動が益々力を得ている。エネルギーの再生可能な資源は多様な特性を有しており、太陽光、風力、水力、地熱および波力は全て再生可能なエネルギーを生み出すのに普通に利用されている方法である。そのような装置は当該技術分野においてはよく知られており、例えば、ＷＯ２０１３／０１１３１８において例示されている。しかし、再生可能エネルギー源の大多数では、いつでも発生させることができるエネルギー量は制御することが困難である。

風の不足、曇りの日または波の不足が再生可能エネルギー源を介した発電能力に否定的な結果をもたらすことは常識である。そのような環境においては、再生可能エネルギー源が無視できる程度の発電手段しか提供しないことは明らかであり、例えば、水力発電用の水流が水車を回すのには不十分な場合がある。しかし、風速、波の作用または水流量が発電には過剰である可能性に関してはさほど理解が進んでいない。そのような環境において、発電機にかけられる高ストレス（負荷）、例えば、発電機シャフトの過剰な回転速度は、発電機が休止されない場合、発電機や、それに関与する他の装置にダメージを与えるであろう。

発電のための適正環境条件への依存は、発電のために単一の再生可能エネルギー源が利用されるだけであれば、電気の散発的な利用が可能になるだけであろう。よって、発電のための全ての計画は、エネルギー発生の能力が常に存在することを保証する多様な再生可能なエネルギー源を含み、再生可能な発電が不可能であるときに後日の使用のために余剰電力を保存する手段を含むか、あるいは化石燃料または核燃料の発電所の形態であるバックアップ発電方法を含まなければならない。このことは最大スケールでの電力供給のための容認可能な解決策、例えば、全国規模のグリッドを活用した電力供給の観点から受け入れ可能な解決策であるが、そのような方法は、発電の手段が手頃であることが望ましい場合、あるいは発電システムが遠隔地であり、バックアップ電力供給では補完できない環境においては全く適していない。

電気の形態のエネルギーが幅広い範囲の自然条件で発生可能であるなら、発電の二次的なバックアップ方法または電気を保存する能力の必要性を減らすことが可能であり、あるいは排除できる。この領域の進展は再生可能エネルギー分野には有益であり、大型スケールのグリッドへアクセスすることなしに任意の場所において電気供給の信頼性が高まるであろう。

ＷＯ２０１３／０１１３１８

本発明の第１の態様によれば、駆動力を供給するための駆動アセンブリが提供される。この駆動アセンブリは：
ビークル（移動体）が沿って移動するように構成されている第１トラック（軌道）であって、第１傾斜によって第１方向に傾斜している第１トラックと；
第２方向に延伸し、第２ビークルが沿って移動するよう構成されている第２トラックであって、トラックが略水平である第１位置と、第２トラックが第２傾斜を通じて第２方向に傾斜している第２位置との間で第１トラックに対して旋回するよう構成されている第２トラックと；
第１ビークルおよび第２ビークルに連結されているシャフトであって、それぞれのトラックに沿って第１ビークルおよび第２ビークルの移動に応じて回転するよう構成されているシャフトと；
を備え、
第１ビークルは、第１駆動位置と第１アイドル（休止）位置との間で第１トラックに沿って移動してシャフトを第１方向に駆動し、第２ビークルを第２アイドル位置と第２駆動位置との間で第２トラックに沿って移動させるよう構成されており；
第２ビークルは、第２駆動位置から第２アイドル位置に第２トラックに沿って移動して駆動シャフトを第２方向に回転させ、第１ビークルを第１アイドル位置から第１駆動位置に移動させるよう構成されており；
シャフトはフライホイール（はずみ車）に接続されている。

フライホイールのシャフトへの追加により、より広範囲の環境条件にわたって駆動アセンブリによる発電が可能になる。ビークルによって駆動シャフトに伝達される動力の再生可能な性質と共に、発電機に作用する瞬間的なストレスを減少させ、例えば嵐の後など、大きな波、突風または水流の急激な上昇（水流の大波）により発生する力の変動を平滑化するためにフライホイールが利用可能である。この平滑化により、駆動シャフトおよび、従来システムに関与する発電機への力の直接的な伝達による発電機へのダメージ（損傷）を防止するために、それら従来システムを不能化、停止または「ロックダウン（封鎖）」しなければならないであろう場合に、駆動アセンブリが発電のために利用されることが可能になる。

さらにフライホイールを利用することにより、少水量時、弱風時、および弱波作用時に発電することが可能になる。典型的には、再生可能発電において、駆動シャフトを回転させるために選択されるギヤリング（ギヤ構成）は広範囲の環境条件に合わせる妥協的解決策である。よって、比較的に穏やかである時には発電は全くできないか、あるいはほとんどできない。フライホイールを備えた駆動アセンブリの利用により、いかなる予想される環境条件下でもトラックに沿ってビークルが移動できるようギヤリングを選択することが可能となり、ビークルを元の位置に戻すことによって一定の駆動力を駆動シャフトに印加し、この駆動力をフライホイールの利用によって再び平滑化する。

好適には、駆動アセンブリは、第２ビークルが第２トラックに沿って移動するとき、第２トラックが第１位置から第２位置に旋回する形態をとる。

第１ビークルおよび／または第２ビークルが、それぞれの第１および第２のベルト、チェーンまたはテザー（つなぎ綱）によって駆動シャフトに連結されることも好適である。そのようなテザーは、好適にはフレキシブル（柔軟）であるがほぼ非伸長性であるロープ、チェーンリンク型チェーン、またはベルトの形態であってもよい。

また、第１ビークルおよび第１ビークルトラックをカウンターウェイト（釣合錘）で置き換えるか、または、カウンターウェイトを付加して第１ビークルと第１ビークルトラックの重量を増大させることも好適である。本発明の第２の態様によれば、駆動力を提供する駆動アセンブリが提供され、この駆動アセンブリは：
ビークルが沿って移動するよう構成されているトラックであって、そのトラックが略水平である第１位置とトラックが傾斜している第２位置との間で、駆動アセンブリに対して旋回するよう構成されているトラックと；
カウンターウェイトと；
ビークルおよびカウンターウェイトに連結されているシャフトであって、ビークルとカウンターウェイトの移動に応じて回転するよう構成されているシャフトと；
を備え、
ビークルは、駆動位置とアイドル位置との間でトラックに沿って移動してシャフトを第１方向に回転させ、カウンターウェイトを下方位置と上方位置との間で移動させるよう構成されており；
カウンターウェイトは、上方位置から下方位置に下降し、シャフトを第２方向に回転させ、ビークルをアイドル位置から駆動位置に移動させるよう構成されている。

カウンターウェイトを備えた駆動アセンブリの１実施態様は駆動アセンブリのサイズを減少させることができ、その移動性能（持ち運び性能）を向上させることも可能であろう。好適には、駆動アセンブリは、ビークルがトラックに沿って移動するとき、トラックが第１位置から第２位置に旋回するよう構成されている形態をとる。

ビークルおよび／またはカウンターウェイトが、それぞれの第１および第２のベルト、チェーンまたはテザーによって駆動シャフトに連結されることも好適である。

本発明の第３の態様によれば、駆動力を提供する駆動アセンブリが提供され、この駆動アセンブリは：
複数のビークルが沿って移動するよう構成されている第１の複数のトラックであって、第１傾斜によって第１方向に傾斜している第１の複数のトラックと；
第２方向に延伸し、第２の複数のビークルが沿って移動するよう構成されている第２の複数のトラックであって、複数のトラックが略水平である第１位置と、第２の複数のトラックが第２傾斜によって第２方向に傾斜している第２位置との間で、第１の複数のトラックに対して旋回するよう構成されている第２の複数のトラックと；
第１の複数のビークルおよび第２の複数のビークルに連結されているシャフトであって、それぞれのトラックに沿った第１の複数のビークルおよび第２の複数のビークルの移動に応じて回転するよう構成されているシャフトと；
を備え、
第１の複数のビークルは、第１の複数の駆動位置と第１の複数のアイドル位置との間で第１の複数のトラックに沿って移動してシャフトを第１方向に回転させ、第２の複数のビークルを第２の複数のアイドル位置と第２の複数の駆動位置との間で第２の複数のトラックに沿って移動させるよう構成されており；
第２の複数のビークルは、第２の複数の駆動位置から第２の複数のアイドル位置に第２の複数のトラックに沿って移動してシャフトを第２方向に回転させ、第１の複数のビークルを第１の複数のアイドル位置から第１の複数の駆動位置に移動させるよう構成されており；
第２の複数のトラックは相互に同調して（同時に）第１位置と第２位置との間で移動する。

複数のトラックとビークルを使用することにより、駆動アセンブリの発電能力全体を損なうことなく個々のトラックの長さを減少させることができるので、駆動アセンブリのサイズを小さくし、その移動性能を増加させる。

複数のトラックとビークルとが相互に同調せず（非同時的）に移動することも好適であろう。互いに同調せずに動作する複数のトラックを使用することにより、ビークルが別々に（異なる時間で）アイドル位置に戻るため、駆動シャフトが受ける力の変動を減少させることができるであろう。駆動シャフトが受けるこのさらに一定の力は、発電量の不変性を付随的に増強する結果をもたらすであろう。

好適には、駆動アセンブリは、第２の複数のビークルが第２トラックに沿って移動するとき、第２の複数のトラックが第１位置から第２位置に旋回するよう構成された形態をとる。

第１および／または第２の複数のビークルがそれぞれの第１および第２の複数のベルト、チェーンまたはテザーにより駆動シャフトに連結されることも好適である。そのようなテザーは、好適にはフレキシブルであるがほぼ非伸長性であるロープ、チェーンリンク型チェーンまたはベルトの形態でよい。

本発明の第４の態様によれば、駆動力を提供する駆動アセンブリが提供され、この駆動アセンブリは：
ビークルが沿って移動するよう構成されている第１トラックであって、第１傾斜によって第１方向に傾斜している第１トラックと；
第２方向に延伸し、第２ビークルが沿って移動するよう構成されている第２トラックであって、トラックが略水平である第１位置と、第２トラックが第２傾斜によって第２方向に傾斜している第２位置との間で、第１トラックに対して旋回するよう構成されている第２トラックと；
第１ビークルと第２ビークルに連結されているシャフトであって、それぞれのトラックに沿った第１ビークルと第２ビークルの移動に応じて回転するよう構成されているシャフトと；
を備え、
第１ビークルは、第１駆動位置と第１アイドル位置との間で第１トラックに沿って移動してシャフトを第１方向に回転させ、第２ビークルを第２アイドル位置と第２駆動位置との間で第２トラックに沿って移動させるよう構成されており；
第２ビークルは、第２駆動位置から第２アイドル位置に第２トラックに沿って移動してシャフトを第２方向に回転させ、第１ビークルを第１アイドル位置から第１駆動位置へ移動させるよう構成されており；
どのビークルトラックもビークルを遠位端で減速する手段を含んでいる。

例えば、限定はされないが、発泡体またはゴムストッパによってトラックの遠位端に接近したときにビークルを減速させることで、ビークルと駆動アセンブリの残り部分との間の全ての衝撃の大きさが減少する。好適には、これら衝撃の大きさを減少させることは、駆動アセンブリの構成部材にダメージを与えるようなストレスを減少させ、駆動アセンブリの耐久性を増加させ、使用寿命を延長させる。

好適には、１つのトラックまたは複数のトラックは、弓形の遠位端（先端）を有するであろう。トラックの弓形遠位端は、ビークルがトラックの遠位端に接近すると、ビークルを減速する一体的な手段を提供する。

ビークルが第２位置で休止する最小部を弓形部分が形成することが好適であろう。そのような弓形トラックはビークルと駆動アセンブリのそれ以外（残り）の部分との間のいかなる衝突も防止し、いかなる衝撃ストレスを排除し、駆動アセンブリの耐久性を高め、使用寿命を延長させることができる。

駆動アセンブリが補助部材を含むことも好適であろう。補助部材を利用することにより、駆動アセンブリによって持ち上げられているとき、ビークルトラックとビークルとの組み合わされたモーメントを減少させることができ、駆動アセンブリの動作中にビークルをアイドル位置から駆動位置にさらに容易に動かすことができるであろう。

駆動アセンブリは１つのトラックまたは複数のトラックを第２位置から第１位置に移動させる手段を含むこともできる。第２位置から第１位置へのトラックのこの移動は、波の作用（波動）、水流、畜力、風力、機械手段またはそれらの任意の組み合わせによって動力が供給され得る。この駆動アセンブリで、再生可能な発電の様々な異なる方法を、別々にまたは組み合わせて利用できるようにすることにより、発電の条件を広げることができる。

本発明を以下の図面に図示した実施例によって説明することにする。

図１は、本発明の１実施例による駆動アセンブリの概略側面図であり、第２ビークルトラックは第１位置に配置されている。 図２は、本発明の１実施例による駆動アセンブリの概略側面図であり、第２ビークルトラックは第１位置と第２位置との間に配置されている。 図３は、本発明の１実施例による駆動アセンブリの概略側面図であり、第２ビークルトラックは第２位置に配置されている。 図４は、本発明の１実施例による駆動アセンブリの概略側面図であり、第２ビークルトラックは第１位置に配置され、第１ビークルトラックはカウンターウェイトで置き換えられている。 図５は、本発明の１実施例による駆動アセンブリの概略側面図であり、第２ビークルトラックは第２位置に配置され、第１ビークルトラックはカウンターウェイトで置き換えられている。 図６は、本発明の１実施例による駆動アセンブリの概略側面図であり、第２ビークルトラックの第１位置から第２位置への移動と、第１ビークルトラックがカウンターウェイトで置き換えられている状態が図示されている。 図７は、本発明の１実施例による駆動アセンブリの概略側面図であり、補助部材の利用による第２ビークルトラックの第１位置から第２位置への移動が図示されている。 図８は、本発明の１実施例による駆動アセンブリの概略側面図であり、複数（ここでは３つ）のトラックでのビークルの移動が図示されている。

図１には、フライホイール（図示せず）を介して発電機（図示せず）に取り付けられた駆動シャフト２に関連する、駆動力を発生させるための駆動アセンブリ１が図示されている。駆動アセンブリ１は、第１ビークル４を支持するように構成されている第１リニアトラック３と、第２ビークル６を支持するように構成されている第２リニアトラック５とを含む。本発明のこの実施形態では、ビークルは車輪付きウエイトの形態をとる。各トラックは弾性材料から構成され、好適には、金属、木材若しくはプラスチック又はこれらの組み合わせから構成されるが、他の材料の使用も可能であることは理解されるであろう。第２リニアトラック５は第１リニアトラック３と略同一平面で、駆動シャフト２に対して略垂直に延出するように構成されており、両トラックはそれぞれのビークルをトラックに沿って自由に通過させる。

第１トラック３と第２トラック５は、近位端３ａ、５ａと遠位端３ｂと５ｂを含む。それぞれのトラック３と５の近位端３ａと５ａは駆動シャフト２に隣接して配置されており、第１トラック３と第２トラック５は駆動シャフト２の両側から延出する。駆動シャフト２は各ベルト、チェーン、ロープまたはテザー４ａ、６ａ等を介して第１ビークル４と第２ビークル６に連結されており、第１トラック３および第２トラック５に略垂直に延出する軸の周囲で、それぞれのトラック３、５に沿った第１ビークル４と第２ビークル６の動きに応じて回転するように構成されている。

第１トラック３は略固定された向きで配向されており、その配向において、第１トラック３は、第１トラックの遠位端３ｂが、第１トラックの近位端３ａよりも低い垂直位置に配置されるように傾斜している。第２トラック５は、略水平であるか、または好適には、必須ではないが、その遠位端５ｂがその近位端５ａよりも高い垂直位置に配置される第１位置と、第２トラックの遠位端５ｂが、その近位端５ａよりも低い垂直位置に配置される第２位置との間で、その近位端５ａの周囲を旋回するように構成されている。好適には、必須ではないが、第２トラックは、それが第２位置に存在するときにはトラックストッパ（トラック停止部）７で静止し（トラックストッパ７に載置され）、トラックストッパ７は、好適には、必須ではないが、第２トラックの遠位端５ｂに位置している。

第２トラック５は第２位置に、好適には重力によって片寄っており、第１位置に駆動歯車セット８によって駆動される。この駆動歯車セットは、上方および下方駆動シャフト１１、１２に取り付けられた上方および下方スプロケット９、１０と、ベルトまたはチェーン１３と、トラックリフター（トラック上昇手段）１４とを備えている。スプロケット９、１０は、スプロケット９、１０の中心を通って延びる軸の周囲を別々に回転するように構成されており、それぞれのスプロケット９、１０の回転軸は互いに略平行で、且つそれぞれの駆動シャフト１１、１２の軸に略平行に構成されている。

駆動歯車セット８は、好適には水流、波動力、風力または畜力等の再生可能な手段によって動力を与えられるが、モータ等の機械的装置であっても駆動歯車セットに動力を与えるために使用できる。これら動力供給手段は、駆動シャフト１１、１２の片方または両方を駆動し、ベルトまたはチェーン１３をスプロケット９、１０の周囲で動かし、それによってトラックリフター１４を駆動歯車セット８の周囲で移動させるであろう。

駆動歯車セット８は第２トラックに作用し、第２トラックを第２位置から第１位置に移動させる。好適には、トラックリフター１４は第２トラックの遠位端５ｂに係合し、それを重力に抗して第１位置に持ち上げる。トラックリフター１４はフック、バー（棒体）、キャッチ（捕捉体）または第２トラックの遠位端５ｂとのインターロック（連結装置）を備え、第２トラックを第１位置まで持ち上げるが、トラックリフター１４上の高摩擦面と第２トラックの遠位端５ｂとの間の接触などのその他の可能性は排除されない。

第２トラック５が第２位置に到達すると、トラックリフター１４は第２トラックの遠位端５ｂから係合解除される。よって、第２トラック５はトラックストッパ７によって停止される第１位置まで、自重と重力の影響とによって下降する。トラックストッパ７は緩衝機構（図示せず）を含んでおり、ストッパに衝突する第２トラック５の衝撃を緩和する。２つのトラックリフター１４がチェーンに固定される場合、トラックが再びピックアップされる（持ち上げられる）前にトラックの急激な下降が必要とされる。有利なことに、これでチェーンの高速回転が確実にトラックをリフトするであろう。

第１ビークル４と第２ビークル６を駆動シャフト２に連結するテザー４ａ、６ａは一端部でそれぞれのビークル４、６に接続され、他端部でそれぞれの第１ホイールと第２ホイール（図示せず）に接続される。第１ビークル４に取り付けられている第１テザー４ａは、駆動シャフト２に連結されている第１ホイール（図示せず）の周囲に巻き付けられ（巻き取られ）、且つ第１ホイールの周囲から巻き出される（巻き戻される）よう構成されている。第２ビークル６に取り付けられている第２テザー６ａは、駆動シャフト１１に連結されている第２ホイールの周囲に巻き付けられ、且つ第２ホイールの周囲から巻き出されるように構成されている。使用時には、第２トラック５が第２位置にあるとき、第１テザー４ａは、最初、第１ホイール（図示せず）に巻き付けられ、第１ビークル４は駆動シャフト２に近接して配置されており、一方、第２テザー６ａは第２ホイール（図示せず）からほぼ巻き出され、第２ビークル６は第２トラックの遠位端５ｂに近接して配置される。

駆動シャフト２が回転するときに駆動力が駆動アセンブリ１によって発生する。この駆動力を発生させるために、第２トラック５がトラックリフター１４によってリフトされるときに、第１ビークル４は駆動シャフトに近接するその位置から解放され、第１トラック３を降下する。第１ビークル４が第１トラック３に沿って移動するとき、第１テザー４ａは第１ホイール（図示せず）から巻き出され、第１ホイールを回転させ、よって駆動シャフト２を駆動する。同時に、回転する駆動シャフト２は第２ホイール（図示せず）を回転させ、第２テザー６ａを第２ホイール（図示せず）に巻き付ける。

第２トラック５が第１位置に接近すると、第２ビークル６は駆動シャフト２に近接し、第２テザー６ａは第２ホイール（図示せず）にほぼ巻き付けられる。第２トラックが第１位置に近づくと、第１ビークル４は第１トラックの遠位端３ｂに近づき、第１テザー４ａはほぼ巻き出される。

第２トラック５が第１位置に到達すると、第２トラックは解放されるか、トラックリフター１４によって支持されなくなる。そして、第２トラック５は重力の影響により、第２トラックの遠位端５ｂが第２トラックの近位端５ａよりも低い垂直位置まで、降下する。好適には、必須ではないが、第２トラックはトラックストッパ７によってこの位置で支持される。

第２トラック５が第２位置にあるとき、第２ビークル６は解放され、第２トラックの遠位端５ｂに向けて移動し、第２テザー６ａを第２ホイール（図示せず）から巻き出させ、駆動シャフト２を前記の上昇（リフト）プロセスとは反対方向に回転させる。同時に、駆動シャフト２の回転は、第１テザー４ａを第１ホイール（図示せず）の周囲に巻き付け、第１ビークルを第１トラックの近位端３ａに向けて移動させる。第１ビークル４と第２ビークル６のそれぞれのトラック３、５に沿った移動は、第２ビークルが第２トラックの遠位端５ｂに位置し、第２テザー６ａがほぼ巻き出され、第１ビークルが第１トラックの近位端３ａに位置し、第１テザー４ａがほぼ巻き付けられるまで継続する。第２トラック５はトラックリフター１４によって再び持ち上げ可能であり、駆動シャフト２の回転のプロセスおよび発電のプロセスが継続される。

第２トラック５の上昇プロセスと第１ビークル４及び第２ビークル６を動かすプロセスとは図１から図３にかけて概略的に図示されている。図２は第１位置と第２位置との中間にある第２トラック５を示しており、図３はトラックストッパ７で静止している（トラックストッパ７に載置されている）第２位置に存在する第２トラック５を示している。

図４と図５は、第１トラックがカウンターウェイト１５に置き換えられている本発明の態様を概略的に図示する。第１トラックを複数のカウンターウェイトで置き換えることも想定されている。ここでは、第２トラックは旋回点１６の周囲を駆動シャフト２に略垂直な軸で旋回する。この実施例では、第２テザーは第２ホイール１８に取り付けられる前にプーリ１７を通過することができる。第２テザー６ａはスプロケットシャフト１９に連結されている第２ホイール１８の周囲に巻き付き、且つ巻き出されるよう構成されている。カウンターウェイト１５はカウンターウェイトテザー１５ａに取り付けられており、カウンターウェイトテザー１５ａもスプロケットシャフト１９に連結されているカウンターウェイト２０の周囲に巻き付けられ、且つ巻き出されるよう構成されている。スプロケット２１はスプロケットシャフト１９に連結されており、スプロケットシャフト１９は、駆動チェーンまたはベルト２２、及び好適にはフリーホイールに取り付けられている駆動スプロケット（図示せず）によって駆動シャフト２に接続されている。発電機２３とフライホイール２４は駆動シャフト２に取り付けが可能である。

第２トラック５がトラックリフター１４によって第２位置から第１位置に上昇されると、カウンターウェイト１５は下降し、スプロケットシャフト１９を回転させ、カウンターウェイトテザー１５ａをカウンターウェイトホイール２０の周囲から巻き出させる。同時に、第２ビークル６は、第２テザー６ａがスプロケットシャフト１９の回転によって第２ホイール１８の周囲に巻き付くと第２トラック５の近位端に向けて移動する。一方、スプロケットシャフト１９の回転は、スプロケット２１の回転を引き起こし、駆動チェーン２２によって駆動シャフト２に取り付けられた駆動スプロケット（図示せず）に伝達される。駆動スプロケット（図示せず）がフリーホイールに取り付けられており、先立つ（先行する）駆動段階からの駆動シャフト２とフリーホイール２４の残留回転による継続発電を可能にするため、この回転は、好適には駆動シャフトには伝達されない。第２ビークル６が第２トラック５の近位端に到達すると、第２テザー６ａは第２ホイール１８の周囲にほぼ巻き付けられ、カウンターウェイトテザー１５ａはカウンターウェイトホイール２０の周囲からほぼ巻き出される。

使用時に、スプロケットシャフト１９は一方向のみに回転する。有利には、スプロケットシャフトは連続回転する必要はなく、それぞれのビークル４、６がトラック３、５を降下するときのみ回転する。これにより、駆動される発電機とその駆動シャフト２およびスプロケット２１には低ストレスのみ作用することが保証される。フライホイールおよび／または加重された発電機ハブは、スプロケットシャフト１９が回転を停止したときに発電機２３が回転を継続することを確実にする。ホイール１８と２０はスプロケットシャフト１９を一方向のみに駆動するフリーホイール（ラチェット）に固定されている。カウンターウェイト１５はテザー６ａをホイール２０に巻き付けるのに十分な重量であることのみが必要とされる。湾曲したロッド（棒体）と持ち上げられるトラック５とは、ビークル４、６がその駆動位置に戻ることを確実にする。ビークル４、６がそのトラック５を降下するとき、テザー６ａは、駆動シャフト２（回転するスプロケット２１および接続された発電機２３）を回転させるホイール１８を引っ張り、同時に、カウンターウェイト１５が持ち上げられるとき、カウンターウェイトテザー１５ａをホイール２０に再び巻き付ける。

第１位置に到達すると第２トラック５はトラックリフター１４から支持されなくなり又はトラックリフター１４から連結解除され、重力の影響で第２位置に向けて移動する。第２トラック５が第２位置に向けて移動するとき、第２ビークル６は第２トラックの遠位端５ｂに向けて移動し、第２テザー６ａは第２ホイール１８の周囲から巻き出され、第２ホイール１８とスプロケットシャフト１９をトラックの上昇段階の回転方向とは反対方向に回転させる。同時に、カウンターウェイトテザー１５ａは、カウンターウェイトホイール２０がスプロケットシャフト１９によって回転されると、カウンターウェイトホイール２０の周囲に巻き付けられる。一方、スプロケットシャフト１９の回転はスプロケット２１を回転させ、駆動シャフト２を駆動チェーン２２及び駆動スプロケット（図示せず）を介して駆動する。駆動シャフト２の回転はフライホイール２４の回転を引き起こし、フライホイールの質量による初期駆動期間自体を超えて延長されるその回転により発電機２３によるさらに効率的な発電が可能となる。

図６は、第２トラック５の遠位端が弓形である本発明の１実施例を概略的に図示している。この実施例では、第２トラック５の遠位端は２つの異なる部材に分岐しているが、そのような分岐は必須ではない。これら２つの部材は湾曲トラック部材２５とリフト部材２６とを含むことができる。好適には、第２ビークル６は、それが第２トラック５の遠位端に近づくときに湾曲トラック部材２５の上を進み、徐々にその速度を低下させ、一方、トラックリフター１４はリフト部材２６と係合し、第２トラックを第１位置から第２位置へと移動させる。

湾曲トラック部材２５の利用は第２ビークル６が移動する垂直距離を減少させ、それに付随して、駆動シャフト２に供給できる駆動力の減少を引き起こし、発電機２３による発電を減少させる。従って、好適には、必須ではないが、複数の駆動アセンブリ１が一つの駆動シャフト２と繋がって（協働して）動作して、発電の能力を増加させる。そのような複数の駆動アセンブリ１は、ユーザの希望や全体的な発電需要に応じて、相互に同調して、あるいは同調せずにそれぞれの第２トラック５の持ち上げと共に稼動することができる。

図７は、第２ビークルトラック５の遠位端５ｂから近位端５ａへの第２ビークル６の移動が補助部材２７のよって補助されている本発明の１実施例を概略的に図示している。この実施例では補助部材は湾曲ロッドであるが、他の可能な実施態様も排除されない。補助部材２７を利用することにより、第２ビークルトラック５の遠位端５ｂから近位端５ａへの第２ビークル６の移動が、トラックリフター１４による第２ビークルトラック５の持ち上げ中の初期（より早い）時点で開始するようになる。第２ビークルトラック５の遠位端５ｂからの第２ビークル６のこの初期段階の移動により、これに付随して、初期における第２ビークルトラックの遠位端５ｂでの質量は減少する。よって、第２ビークルトラック５と第２ビークル６とを持ち上げるために克服しなければならないモーメントは減少し、駆動アセンブリ１はさらに容易に動作できる。

１つだけのトラックリフターがチェーンに繋がれることも想定される。この場合には、トラックの低速落下は、旋回点１６を越えたトラックの他端のカウンターウェイトまたは他の低速化手段を利用することで促され得る。ビークルはスプリング式ラッチまたはその他の類似装置によって駆動位置でトラック旋回点側に保持され、ビークルはトラックが最大限に降下されると解放される。これは、さらに多くのトラックを備えた、さらに大規模で、さらに強力な装置に適しており、それぞれのトラックが落下する時間を短縮するように設計されており（トラックリフター数が少ない）、（浅い角度で）容易にカウンターウェイト式のトラックに必要とされるさらに短いチェーン１３を備えた、さらに重いビークルを使用した、例えば４５°の角度にトラックを落下させる装置に適しているであろう。

さらに、ビークル４、６はさらに多数のベアリング（支持体）またはホイールを安定のために利用することも想定される。トラック３、５は異なる断面形状を有することもできる。

図７は、有利には、ビークル６が補助部材２７によって駆動位置に戻るように促され、さらに速いサイクルの、さらに短いトラック５を可能にするものを図示する。加重されたビークル６がトラック５の旋回点１６に近いその駆動位置で準備状態にあり、トラックがレバーのように作用するので、リフト部材２６は、アセンブリにストレスを発生させることなくトラックリフター１４から外れることができる。湾曲したロッド機構２７は、アセンブリに衝撃を加えることなくビークル６をその駆動位置に到達させる。

駆動シャフト２と、それに関連するスプロケットおよび発電機２３はスプリングと懸架脚部との間でフレーム内に独立に取り付け可能である（洗濯機のドラムと、そのモータに類似する）。そのような実施形態によって、フレームにかかる力による発電機２３へのダメージを防止することができる。

補助部材は、レベル（高さ）の変動を許容する、移動が自由な（例：道路上またはレール上）陸上装置と最も相性がよい。ポータブル式またはモバイル式の変形例は特に陸上装置に適しており、丘を上り下りするように構成できる。オリジナルバージョン（オリジナル型）は永久位置に（固定された角度で）固定されるように構成されており、幾つかの他の点を加えることもできるので、このことは自明ではないと考える。それは浮遊も、陸上を移動することもできない。

湾曲ロッドは、上昇中にビークルが旋回点にさらに迅速に送られるとき（アームまたはトラックの一端と他端との間のビークルの移動時間が減少される）、陸上バージョン（陸上型）に特有の入力動力のさらに高い可変速度も実現し、よって、さらに少ないアームまたはトラックを使用し、アームは常にビークルと共に旋回点に近く、または旋回点で降下するであろう。補助部材もまた、不規則な高速水流の川（急勾配地形での水流からの動力）での使用、または係留若しくは投錨されたブイに取り付けられたときに水車を利用した浮動バージョン（浮動型）が前後の波動によって影響を受けるような大規模入り江での使用に適する。一部の水流ベースのシナリオは静止式設計または固定式設計では使用されない。また、陸上での利用においては、例えば、電動陸上ビークルの利用のためには、複数のアームおよび湾曲ロッドは蓄電用電池を充電できる。この実施態様の動作原理は維持されるが、その装置は、固定リグ（固定具）での波／水流接近の場合とは非常に異なる。

有利には、さらに多くのビークル６を複数のトラック５で持ち上げることができる。そのような実施態様も、各トラック５によりその遠位端でさらに少ない総重量が持ち上げられるように湾曲ロッド２７を使用する。図８では、上昇の途中で示されているトラック５は、トラックの途中にビークル６を有しており、持ち上げられるビークルの重量を半分にしている（トラック５がレバーのように機能する）。

フリーホイール（一方向ラチェット）により複数のトラックシステムが可能になり、ホイール１８と２０の各セットは、共用スプロケットシャフト１９に固定された他の各セットと独立して動作できる。従って、１つのビークル６がそのトラック５を降下し、ホイール１８を駆動方向に回転させるとき、別のビークル６はカウンターウェイト１５によってそのトラック５を上昇し、ホイール２０を反対のリセット方向に回転させる。図８には３つのトラックのみが図示されているが、さらに多くのトラックが可能であり、複数のトラックとユニットは、動力伝達をスムーズ（滑らか）にするシステム利益をもたらし、必要とされる構成部材を簡素化し、装置をスケール化（拡大縮小）させることができる。

複数のユニットが利用可能となることにより、図８に示すシステムを入力動力の変化と、ビークルの速度の対応する変化とに適応させることができる。この変化する入力動力は、例えば、変化する波高、変化する風速、変化する川水流速、変化する電気ビークル速度のいずれか１つによる可能性がある。

図８に示すフリーホイールと同様に、複数のトラックは単純なギヤシステムを駆動アセンブリに含ませることができる。各個別のプーリホイールは異なるサイズであってもよい。水車の例では、河川が非常に速く流れているとき、さらに重いビークルを備えた過剰アームをチェーン駆動体上に降下させることで過剰動力を利用することができる。これらビークルは旋回端で静止状態であり、一旦アームが解放状態にされると、ビークルは共用駆動シャフトを回転させることができる。より軽量なビークルを備えたアームは、アームの旋回点の高さを超える遠位端で保持されることで係合解除されるよう構成することができる。このギヤリングは発電機の回転速度を大きく増加させるために組み込まれている。河川の流速に応じて、複数のトラックは、共用駆動シャフト（各アームの各駆動動作とビークルとの間で回転していないとき）に係合および共用駆動シャフトから係合解除する異なるサイズの共用スプロケットまたはプーリホイール（ベルト駆動である場合）と共にも稼動する。さらに大きな直径の共用スプロケットまたはプーリホイールを回転させるときには、同じビークルはさらに多くの仕事をすることができる。フライホイールおよび／または加重された発電機が速度を上げると、さらに大きな直径の共用スプロケットまたはプーリホイールを使用することによって、それをさらに速く回転させることが容易になる。このタイプの高速で低抵抗である発電機（例えば、永久磁石発電機）は各駆動動作の間に加速と減速をすることができる。発電機の定速回転を、発電機の過加速による関連するいかなるダメージもなく、維持できる。複数トラックの実施態様は、動力の不規則に変化する入力速度を使用して、長期間発電機（long-term generator）を稼働する１つの方法である。このギヤリングは発電機の回転速度を大きく増加させるために組み込まれる。図８において、主共用駆動スプロケットまたはプーリホイールは常には駆動（回転）せず、各アームおよびビークルの駆動動作時のみ回転するように設計されている。これにより、システムは入力動力の変化するサージ（急上昇）を克服でき、動作部材の摩耗とストレスを最小化できる。

加えて、図８に示すように、各トラックまたはアームは、トラックとビークルを持ち上げるのに必要な力の量（エネルギー量）を減少させるために旋回点の他端側に固定されたカウンターウェイト１５を有することができる。垂直方向に可動なカウンターウェイト１５は、一旦アームが水平位置より上方に持ち上げられると、テザーの弛みを巻き取り、ビークルが旋回点の方向に走行することを促すように設計されている。ビークルの質量および傾斜したアームにより、ビークルは旋回点に移動することができ、カウンターウェイトとテザーはこの小さい移動に小さな補助を加える。それぞれのプーリホイールに取り付けられているフリーホイールは、フリーホイールを共用駆動シャフトと自然に係合および係合解除させるカウンターウェイトによって作動する。カウンターウェイト１５は、アーム（トラック）が傾斜した位置から水平位置にリフトされる間はビークルが旋回点の方向に引っ張られているのを補助する必要はない。

本発明の範囲から逸脱せずにこれら実施例の様々な変更が可能である。装置の構造と向きは別設計及び形状のものでも構わず、１以上のビークルおよび１以上のトラックが存在できる。装置は任意の好適材料から構成することができ、長さや厚みも自由である。別形態の構造も考慮できる。装置は、例えば、波動利用または水力利用の場合には固定リグで固定でき、あるいは陸上装置では可動あるいは運搬型でよい。垂直トラックを備えた直線シャフトの実施態様が可能であり、垂直トラックを備えた直線シャフトの実施態様は、軽量ビークルを使用して共用駆動シャフトに互いに平行／並んで構築された複数のトラックのセットと共に使用される場合、最も効果的に稼動することができる。この実施態様では、それぞれの降下する車両の衝撃を最小化するために、それぞれの垂直トラックの基部にスプリング式ストッパが存在でき、ビークルがゆっくり降下するようにすることができるであろう。

システムは任意の再生可能なエネルギー源で使用できるため、装置は再生可能な発電を可能にする。その例には、陸上で使用する陸上型電動ビークル、波力形態のオプション、垂直軸の風力／タービンまたはタービンから利用可能な有角駆動（angled drives）が含まれる。

特に、水力式の例では、垂直トラックが想定でき、あるいは固定角トラックが想定でき、フロートが水内および水流で駆動でき、トラックが時間により角度を変化させる必要はなく、トラックは移動する垂直カウンターウェイトに対して固定角度に維持される。１実施例においては、装置は防波堤または波水槽に含まれるであろう。トラックは、フレームにボルト留め（または非ボルト留め）されている水平バーによって適切な位置に保持されるよう構成されており、フロート用の４セットのプーリホイールは水車が取り外される場合フレームにボルト留めできる。各フロート（プーリホイール）は、例えば、０．５ｍの最大波高（頂上から谷底）に取り付けられたビークルの動作の２倍を波上で上下するように設計できる。この実施例では、加重されたフロートが波で上昇するとき、ビークルは共用駆動シャフトとフロートの間の弛んだケーブルを緊張状態にすることを可能にする。ビークルは、どのような波の頻度（波周波数）においてもケーブルを張った状態に維持するように十分な質量でトラック斜面を走行降下する。加重されたフロートが波により降下すると、フロートは斜面でビークルを引き上げ、同時にカウンターウェイトを巻き取り、共用駆動シャフトおよび関連する発電機を回転させる。多数のフロートを１つの大きな共用駆動シャフトに取り付けることが可能であり、これにより、低い波高に駆動シャフトの回転を蓄積させ、その結果得られる低速回転で発電することができ、あるいは、発電機の速度過剰を発生させずに高い波高で発電することができる。変動する波力は発電機および関連する駆動アセンブリに動作ストレスを引き起こすことがない。

Claims (22)

1. 駆動アセンブリにおいて：
   ビークルが沿って移動するように構成されているトラックであって、前記トラックが略水平である第１位置と前記トラックが傾斜している第２位置との間で、前記駆動アセンブリに対して旋回するよう構成されているトラックと；
   カウンターウェイトと；
   前記ビークルおよび前記カウンターウェイトに連結されているシャフトであって、前記ビークルと前記カウンターウェイトの移動に応じて回転するよう構成されているシャフトと；
   を備え、
   前記ビークルは、駆動位置とアイドル位置との間でトラックに沿って移動して前記シャフトを第１方向に回転させ、前記カウンターウェイトを下方位置と上方位置との間で移動させるよう構成されており；
   前記カウンターウェイトは、前記上方位置から前記下方位置に下降して前記シャフトを第２方向に回転させ、前記ビークルを前記アイドル位置から前記駆動位置に移動させるよう構成されている、
   駆動アセンブリ。
2. 前記カウンターウェイトは複数のカウンターウェイトを含む、請求項１記載の駆動アセンブリ。
3. 前記トラックは、前記ビークルが前記トラックに沿って移動するとき、前記第１位置から前記第２位置に旋回するように構成されている、請求項１または２記載の駆動アセンブリ。
4. 前記ビークルおよび／または前記カウンターウェイトは、それぞれの第１および第２ベルト、チェーンまたはテザーによって前記駆動シャフトに連結されている、請求項１、２または３記載の駆動アセンブリ。
5. 駆動アセンブリにおいて：
   複数のビークルが沿って移動するように構成されている第１の複数のトラックであって、第１傾斜によって第１方向に傾斜している第１の複数のトラックと；
   第２方向に延伸し、第２の複数のビークルが沿って移動するように構成されている第２の複数のトラックであって、前記複数のトラックが略水平である第１位置と、前記第２の複数のトラックが第２傾斜によって第２方向に傾斜している第２位置との間で、前記第１の複数のトラックに対して旋回するよう構成されている第２の複数のトラックと；
   前記第１の複数のビークルおよび前記第２の複数のビークルに連結されているシャフトであって、前記第１の複数のビークルおよび前記第２の複数のビークルのそれぞれのトラックに沿った移動に応じて回転するように構成されているシャフトと；
   を備え、
   前記第１の複数のビークルは、第１の複数の駆動位置と第１の複数のアイドル位置との間で前記第１の複数のトラックに沿って移動して前記シャフトを第１方向に回転させ、前記第２の複数のビークルを第２の複数のアイドル位置と第２の複数の駆動位置との間で前記第２の複数のトラックに沿って移動させるよう構成されており；
   前記第２の複数のビークルは、前記第２の複数のトラックに沿って、前記第２の複数の駆動位置から前記第２の複数のアイドル位置に移動して前記シャフトを第２方向に回転させ、前記第１の複数のビークルを前記第１の複数のアイドル位置から前記第１の複数の駆動位置に移動させるよう構成されており；
   前記第２の複数のトラックは相互に同調して前記第１位置と前記第２位置との間で移動する、
   駆動アセンブリ。
6. 前記第２の複数のトラックと前記第２の複数のビークルは、相互に同調せずに、可変時間インターバルまたは異なる時間インターバルで前記第１位置と前記第２位置との間で移動する、請求項５記載の駆動アセンブリ。
7. 前記第２の複数のトラックは、前記第２の複数のビークルが前記第２の複数のトラックに沿って移動するとき、前記第１位置から前記第２位置に旋回するよう構成されている、請求項５または６記載の駆動アセンブリ。
8. 前記第１の複数のビークルおよび／または前記第２の複数のビークルは、それぞれの第１および第２の複数のベルト、チェーンまたはテザーによって前記駆動シャフトに連結されている、請求項５、６または７記載の駆動アセンブリ。
9. 駆動アセンブリにおいて：
   ビークルが沿って移動するよう構成されている第１トラックであって、第１傾斜によって第１方向に傾斜している第１トラックと；
   第２方向に延伸し、第２ビークルが沿って移動するよう構成されている第２トラックであって、前記トラックが略水平である第１位置と前記第２トラックが第２傾斜によって第２方向に傾斜している第２位置との間で、前記第１トラックに対して旋回するよう構成されている第２トラックと；
   前記第１ビークルおよび前記第２ビークルに連結されているシャフトであって、それぞれのトラックに沿った前記第１ビークルおよび前記第２ビークルの移動に応じて回転するよう構成されているシャフトと；
   を備え、
   前記第１ビークルは、第１駆動位置と第１アイドル位置との間で、前記第１のトラックに沿って移動して前記シャフトを第１方向に回転させ、前記第２ビークルを第２アイドル位置と第２駆動位置との間で前記第２トラックに沿って移動させるよう構成されており；
   前記第２ビークルは、前記第２トラックに沿って、前記第２駆動位置から前記第２アイドル位置に移動して前記シャフトを第２方向に回転させ、前記第１ビークルを前記第１アイドル位置から前記第１駆動位置へ移動させるよう構成されており；
   前記ビークルトラックの少なくとも一つは弓形先端部を備えている、
   駆動アセンブリ。
10. いずれのビークルトラックの前記弓形先端部でも、前記トラックが前記第２位置にあるとき、ビークルが休止する最小部を形成する、請求項９記載の駆動アセンブリ。
11. 前記第２トラックは、前記第２ビークルが前記第２トラックに沿って移動するとき、前記第１位置から前記第２位置に旋回するよう構成されている、請求項９または１０記載の駆動アセンブリ。
12. 前記第１ビークルおよび／または前記第２ビークルは、それぞれの第１および第２ベルト、チェーンまたはテザーによって前記駆動シャフトに連結されている、請求項９、１０または１１記載の駆動アセンブリ。
13. 補助部材をさらに備える、請求項１から１２のいずれか１項に記載の駆動アセンブリ。
14. 一つのトラックまたは複数のトラックを前記第２位置から前記第１位置に移動させる手段をさらに備える、請求項１から１３のいずれか１項に記載の駆動アセンブリ。
15. 一つのトラックまたは複数のトラックの前記第２位置から前記第１位置への移動は、波の作用によって動力が供給される、請求項１から１４のいずれか１項に記載の駆動アセンブリ。
16. 一つのトラックまたは複数のトラックの前記第２位置から前記第１位置への移動は、水流によって動力が供給される、請求項１から１５のいずれか１項に記載の駆動アセンブリ。
17. 一つのトラックまたは複数のトラックの前記第２位置から前記第１位置への移動は、畜力によって動力が供給される、請求項１から１６のいずれかに記載の駆動アセンブリ。
18. 一つのトラックまたは複数のトラックの前記第２位置から前記第１位置への移動は、風力によって動力が供給される、請求項１から１７のいずれか１項に記載の駆動アセンブリ。
19. 一つのトラックまたは複数のトラックの前記第２位置から前記第１位置への移動は、機械的手段によって動力が供給される、請求項１から１８のいずれか１項に記載の駆動アセンブリ。
20. 一つのトラックまたは複数のトラックの前記第２位置から前記第１位置への移動は、波の作用、水流、風力、畜力または機械的手段の任意の組み合わせによって動力が供給され得る、請求項１から１９のいずれか１項に記載の駆動アセンブリ。
21. 前記駆動アセンブリはフリーホイールをさらに備える、請求項１から２０のいずれか１項に記載の駆動アセンブリ。
22. 前記駆動アセンブリは、水力、ランドパワー、風力の範囲から選択されるものを基礎とする、請求項１から２１のいずれか１項に記載の駆動アセンブリ。

Images