JP2020525711A - 重力・浮力・油圧装置、及びこのような装置を作動させる方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、可動の質量体（Ｍ１，．．．，Ｍｎ）が、機構の回転中に質量体に対する重量の力と反対方向の力によって回転運動への寄与を果たすように位置変位される重力・浮力・油圧装置に関する。【選択図】図４

Description

本発明は請求項１に記載されている油圧装置、特に重力・浮力油圧装置に関し、ならびに、このような油圧装置を作動させる方法に関する。

従来技術より、ウェイトのそれぞれ巧みな配置と重力の活用が、工夫された運動挙動とともに意図されているフライホイールを有するように構成された、回転する設備及び装置がすでに知られており、所与のインパルスから、ないしは重力から直接的にこの設備及び装置を動かすことができる。このような運動からの利用可能な力ないしエネルギーまたは仕事の取り出しは、これまで不十分にしか解決されていない。特に、従来技術で知られている解決法では望ましくない摩擦損失が生じ、特に純粋に機械式の設備では、軸受などの機械コンポーネントに基づいて摩擦損失が引き起こされる。

１０２０１０００６１９７Ａより、フライホイールで回転するウェイトを用いてエネルギーの蓄積と解放をするための原動機が公知であり、この原動機では案内されながらスライド可能なウェイトによって、回転円の重心の推移に関わる回転半円での幾何学的なアンバランスとの関連で、いっそう高いトルクを生じさせることが可能である。このとき、上昇運動の回転領域での重力と反対方向へのウェイトのスライドが、対応する鏡像をなす回転角におけるよりも短く保たれる力桿の結果として最小のエネルギー消費量で行われることが意図され、それにより系において余剰のトルクが長期的に維持される。この発明によると、案内装置として質量部品をガイドするロータを、架台が支持している。ばねと摺動軌道が組み込まれることで、質量部品が早期に回転中心へと到達し、１８０度が経過する前からすでに正のモーメントの象限に入る。モジュールをなす主要部分の構成と、任意の数で行われるその配列とが、この装置の性能を幅広い範囲で増強する。

ＤＥ４３２９９６４Ａには、バランスレールを半径方向で向かい合うようにハブで支持するロータが記載されている。自由端には、ウェイトを有する重力棒が一端で揺動可能に取り付けられている。重力棒の各端部はケーブルによって結ばれている。回転時には、重力棒が揺動することによって、上昇する側のウェイトがハブに向かって動く。このようにしてこの側では、これと向かい合う下方に向かって動く側におけるよりも運動モーメントが生じる。このような設計により、回転駆動のための余剰のモーメントを生成することが意図される。しかしこの解決法では、余剰トルクは長く持続する回転を生成するのに十分でない。

文献ＤＥ２９５２１２９６Ｕにより、類似の解決法が公知である。そこではシャフトに取り付けられた複数の翼部に、半径方向へスライド可能なそれぞれ１つのウェイトが配置される。上昇する側では、ウェイトが相並んで案内エッジを介して中央に向かって、さらにはこれを超えて翼部の他方の上側端部にまで振られる。この場合にも、長く持続する回転を生成するには余剰トルクが少なすぎる。

したがって本発明の課題は、重力を利用したうえで、さらに好ましくは浮力も利用したうえで、全体として改良された効率を実現できるとともに、発生する系固有の内部的な損失が低減され、それによって長く持続する回転が可能である、改良された装置を提供することにある。特に本発明の課題は、系における機械的な摩擦力を低減し、特に従動部を通じてエネルギーとして利用することができる、油圧装置の周期的なエネルギー取込を惹起する可能性を創出することにある。このとき重力と浮力の合計が、その結果として生じるトルクが上記の作用の実現のために調整されるように、利用されるのが好ましい。

したがって本発明の基本思想は、重力油圧装置と連結された可動に配置される質量体の重力と浮力をエネルギーとして利用するための油圧装置、特に重力・浮力・油圧装置を提供することにあり、質量体により蓄積されるポテンシャルエネルギーが油圧エネルギーへ、及びこの逆に周期的に変換され、関与する質量体が区域的に液体中で浮力を受ける。ポテンシャルエネルギーから油圧エネルギーへの、及びこれと逆への周期的なエネルギー変換の具体化は、特に、油圧コンポーネントの一部と可動の質量体とがいずれも配置されている回転する機構の利用によって行われる。本発明では特に、可動の質量体を重力棒を介して惹起しながらポテンシャルエネルギーの低い下の位置からポテンシャルエネルギーの高い上の位置へ、二重作用をするシリンダによって移送することが意図される。

そのために次の両方の解決コンセプトが提案される：

解決コンセプト１（重力油圧装置）と解決コンセプト２（重力・浮力・油圧装置）。

本発明によると、第１の解決コンセプトでは、回転軸に対して可動に配置された質量体を有する重力油圧装置を提供することが意図され、この重力油圧装置は、回転軸を中心として３６０°だけ回転可能に支承された機構を有し、ならびに、回転可能に支承された機構に回転中心に関して中央に取り付けられた、それぞれ端部側で油圧シリンダと結合される少なくとも２つの外套管を有し、外套管の中にそれぞれ１つの重力棒が半径方向へ往復運動可能に支承され、この重力棒が端部側で油圧シリンダのうちの１つのシリンダピストンとそれぞれ運動有効的に結合ないし連結される。さらに、閉じた流動系の中に油圧液が設けられ、この油圧液は流動系の接続管を介して、それぞれ外套管の一方の端部に配置された油圧シリンダから、これと向かい合う外套管のそれぞれ他方の端部に配置された油圧シリンダへと、重力棒の重力によるシリンダストロークの分だけの油圧シリンダの操作によって移送される。質量体の半径方向への変位によって有効なトルクが生じ、これが回転方向で利用される。

原則としてこの解決法は、このようなただ１つの外套管を用いて具体化することもできる。

本発明の特別に好ましい実施形態では、回転可能に支承された機構が、水平方向に配置ないし支承されたシャフトを中心として回転可能に支承され、重力棒の半径方向の運動はそれぞれ結合されている油圧シリンダのストローク長に相当することが意図される。換言するとこのことは、それぞれの油圧シリンダのピストンのピストンロッドが端部側で重力棒と有効に連結され、それにより、重力の帰結としての重力棒の下降運動がピストンロッドの操作を惹起して、油圧シリンダの中の油圧液が油圧シリンダから、相応に取り付けられた接続配管を介して、以下においてさらに説明する二重作用をするシリンダピストンへ移送されることを意味する。

さらに、外套管のそれぞれ一方の端部に配置される油圧シリンダは、この外套管のそれぞれ向かい合う他方の端部に配置される油圧シリンダと、上で述べた二重作用をする油圧シリンダを介して流動有効的に接続されることが意図されるのが好ましく、二重作用をする油圧シリンダ（シリンダ空間）のシリンダ底面と、ピストンの有効なピストン面との間の空間は一方の油圧シリンダと流動有効的に接続されるのに対して、二重作用をする油圧シリンダの向かい合う第２のシリンダ底面と、第２の有効なピストン面との間の空間は他方の油圧シリンダと、すなわち向かい合う端部に配置された油圧シリンダと、流動有効的に接続される。

本発明の別の好ましい実施形態では、二重作用をする油圧シリンダへの油圧シリンダの接続配管は、それぞれ止め弁を介して、好ましく上側と下側の油圧シリンダに設けられた止め弁で直接的に、事前設定された時点で、特に特定の周期ないしは事前設定された周期で、開放可能かつ閉止可能であることが意図される。それにより、重力油圧装置の回転する機構の用途に即した回転のとき、そのつど具体的に設定された時点で、すなわち装置全体の特定の位置及びこれに伴って重力棒の位置のときに、止め弁を開放ないし閉止することができ、それにより重力油圧装置が本発明の思想に基づいて作動することを確保できることが保証される。

したがって本発明によると、回転可能に支承された機構の相対的な位置及び／または角度位置及び／または回転速度に応じて、外套管の一方の側に支承された油圧シリンダの少なくとも１つの止め弁を、または存在する場合には１つの群の止め弁を、用途に即して操作することができ、特に開放または閉止することができる制御部が提供されることが意図され、それに対してこの制御部はこれと同時に、または時間的にオフセットされて、外套管の向かい合う側の油圧シリンダの少なくとも１つの止め弁を、または存在する場合には１つの群の止め弁を操作し、特に開放または閉止することができる。

さらに、それぞれ二重作用をするシリンダのピストンが、配置されている質量体のうちのそれぞれ１つと連結され、それによりそれぞれ二重作用をするシリンダのピストンの操作と同時に、質量体がそれぞれ下の位置から上の位置へと操作されることが意図されるのが好ましい。それにより、質量体と二重作用をする油圧シリンダとの間の連結が生起される。それに伴い、質量体は位置と周期に応じて、ポテンシャルエネルギーの低い下の位置か、ポテンシャルエネルギーの高い上の位置かのいずれかにある。それと同時に、二重作用をするシリンダのピストンロッドは下の位置か上の位置かのいずれかにある。

本発明の別の好ましい実施形態では、重力棒が外套管の中で液体の中で可動に支承されることが意図される。

本発明の同じく別の好ましい実施形態では、回転可能な機構全体が、回転駆動されるべき設備を接続するための従動部を備えていることが意図される。さらに、特に伝動装置を介して、重力油圧装置の系に蓄積されたエネルギーを、従動部を介して系から取り出して利用することができる。

本発明によると、第２の解決コンセプトでは、上記の思想の補足として液体を有する浴も設けられた重力油圧装置を提供することが意図され、それにより重力棒の回転時に、これに連結されている重力油圧装置の質量体が回転軸を中心として３６０°だけ回転し、この重量が液体を通過するように移送され、その際に浮力を受ける。このようにして結果的に生じる力成分とトルク成分は、重力ロッドないしこれに連結された質量体の重力と、重力ロッドに取り付けられた質量体が沈み込むときに重力と反対方向の力成分を惹起する浮力との合計として表される。

その他のコンポーネントの上記以外の作用原理は、液体水槽がないために浮力成分が生じない上で説明した第１の解決法に類似する。この解決法では、ただ１つの中央の重力棒が回転軸を中心として回転可能に支承され、これを垂直方向のアライメントで下の位置から上の位置へ、及びその逆へ上下動させることができる。

重力棒はそれぞれ端部側で二重作用をする液圧シリンダと結合され、重力棒そのものは外套管に支承されるのが好ましい。あるいは、この支承を別の仕方で行うこともできる。

このとき重力棒は、シリンダ室がウェイトの相対的な位置に応じて、そのつど一方のシリンダ空間またはそのつど他方のシリンダ空間を油圧液で充填するように、二重作用をするシリンダと連結される。

それぞれ両方の二重作用をするシリンダは互いに油圧接続されているので、以下において時計と反対回りの回転運動を取り上げて説明する次のようなサイクルを具体化することができる。

ここでは各位置を１２時の位置、３時と９時の位置、及び６時の位置と表記する。

１２時の位置にある上側のウェイトは、回転の開始時には最大限上側の位置にあり、このとき重力棒は下の位置にある。重力棒の下側端部のウェイトは、（部分的に浮力に起因して）まだ水槽の液体中にあるが、これは上側の位置でもある。

取り付けられているウェイトのシリンダロッドが連結された、二重作用をするシリンダの第１の室は油圧液で充填されており、それに対して１つまたは複数の第２の室は、重力棒の重量によって空になっている。

上側（１２時の位置）での状況はそのちょうど逆である。ピストンロッドはシリンダの第１の室から完全に繰り出され、それによってこの室は「空」であり、ないしは油圧液で充填されていない。

その他の室（複数可）は油圧液で充填されている。

繰り出された上側のウェイトが６時の位置の方向へ動くと、同時に下側のウェイトも１２時の位置へ上に移動する。６時の位置の方向へ動くウェイトはほぼ７時の位置のときに液体で充填された水槽の中に入り、そこで浮力を受ける。充填された両方のシリンダが、浮力とピストンロッドの運動とによって空になる。力状況がそのために適切に調整されて設定される。

そして１２時の位置に達する上側の位置になると重力棒が下方に向かって動き、それにより、その前に充填されていた第１のシリンダが空になり、ウェイトと連結されている両方のシリンダが充填される。それによってウェイトが上方に向かって移送される。

その後、さらに１８０°の回転がなされるたびに上述したサイクルが反復される。

上記のウェイトは、それぞれ油圧シリンダのうちの１つのシリンダピストンと運動有効的に結合ないし連結される。さらに、閉じられた流動系の中に油圧液が設けられ、油圧液は流動系の接続管を介してそれぞれ１つの油圧シリンダから各々の端部のそれぞれ他の油圧シリンダへ、重力棒の重力によりシリンダストロークの分だけ油圧シリンダの操作によって移送される。質量体の半径方向への変位によって、及び、上と下とでそれぞれ異なるトルク状況によって有効なトルクが生じ、これが回転方向に利用される。

本発明のさらに別の態様は、上に説明したような第１の解決コンセプトに基づく重力油圧装置を利用して、回転する、または回転可能な設備または機械を具体化する方法を対象としており、次の各ステップを有する：

ａ）重力棒（複数可）の向きが実質的に垂直になり、または事前設定された位置に相当するようになり、下側の油圧シリンダが下側の定義された位置にくるとともに上側の油圧シリンダが上側の定義された位置にくるまで、回転可能な機構を水平方向に支承された回転軸を中心として時計回りまたは時計と反対回りに回転させ、このとき上側の油圧シリンダの止め弁は開かれており、下側の油圧シリンダの止め弁は閉じられており；

ｂ）下側の油圧シリンダの止め弁が定義された回転位置で開かれ、下側のピストンの中の油圧液が重力棒の重力に基づいて二重作用をする油圧シリンダの下側のピストン空間の中へ移送され、それによってそれぞれの二重作用をする油圧シリンダのそれぞれのピストンがこれらに連結されている質量体とともに下側の位置から上側の位置へ、すなわちそれぞれの二重作用をする油圧シリンダのストローク長の分だけ操作され；

ｃ）それによりピストンの操作時に同時に接続配管を介して二重作用をする油圧シリンダの上側のピストン空間からそれぞれこれと結合された上側の油圧シリンダの中への油圧液の移送が惹起される。

本発明による方法の好ましい実施形態では、ステップｃ）の後に上側の止め弁が閉じられ、回転をする機構の回転によって上側の油圧シリンダが下側の位置へと移され、このとき下側の油圧シリンダは上側の位置にあり、上側の位置に来ている油圧シリンダの止め弁が開かれ、上に挙げた各ステップが再びこれに続いて行われることが意図される。特に、上記の各ステップが反復され、それにより全体としてサイクルごとに作動する装置が得られることが意図される。

本発明のさらに別の態様は、好ましくは第２の解決コンセプトを利用して、回転する、または回転可能に駆動をする設備または機械を具体化する方法を対象としており、次の各ステップを有する：

重力棒（複数可）の向きが実質的に、液体で充填された水槽の中に下側のウェイトが沈み込んで浮力を受け、それによりウェイトが重力と反対方向に上方に向かって動くようになるまで、回転可能な機構を水平方向に支承された回転軸を中心として時計回りまたは時計と反対回りに回転させ、下側のウェイトが６時の位置で上側の繰り込まれた位置へと移送されるまで機構をさらに回転させ、重力に基づいて重力棒が下方に向かって動き、それにより油圧液を下側の連結された油圧シリンダの第１の室から油圧シリンダの少なくとも１つの（好ましくは２つの）室の中に移送し、この時点で上にある油圧シリンダの油圧液がその第１の室から油圧シリンダの少なくとも１つの（好ましくは２つの）室の中へと操作され、それによって上側のウェイトが上方に向かって移送される。

本発明の別の代替的な実施形態では、ウェイトと重力棒との油圧式の連結に代えて、機械式の連結（たとえば相応のケーブルシステムを介しての）が具体化されることを意図することができる。そのために、ウェイトがこのようなケーブルシステムを介して方向転換ロールで案内されて、上に説明したキネマティクスが油圧を通じてではなく力学を通じて具体化されるようになっているのが好ましい。しかしそれ以外の点では、構成にあたって上に説明した思想のコンセプトに変わりはない。

本発明のその他の好ましい実施形態は従属請求項に記載されている。次に、実施例を参照しながら本発明について詳しく説明し、図面は次のものを示す：

第１の解決コンセプトに関わるものである。重力油圧装置の実施例を示す模式図である。 第１の解決コンセプトに関わるものである。図１に類似するが、別の方法段階で示す図である。 第１の解決コンセプトに関わるものである。図１及び２に類似するが、回転がなされた方法段階で示す図である。 第２の解決コンセプトに関わるものである。重力・浮力油圧装置の実施例を示す模式図である。 第２の解決コンセプトに関わるものである。図４の装置の代替的な実施形態である。

以下において、図１から３を援用しながら第１の実施例を参照して本発明を詳しく説明し、同じ符号は同じ機能上及び／または構造上の構成要件を示唆している。

その後で図４及び５を援用しながら、浮力が利用される、別様に施工されたシリンダを有する別の実施例を参照して本発明を詳しく説明する。

図１及び２は、可動に配置された質量体Ｍ１，Ｍ２の重力をエネルギー利用するための重力油圧装置１のそれぞれ異なる方法時点を示している。

図１と図２に示す重力油圧装置１は、回転軸Ｄを中心として３６０°だけ回転可能に支承された機構１１を有している。そのために、たとえば骨組みに類似するフレームが設けられ、その高さは、以下においてさらに詳しく説明する油圧設備で使用される外套管３０，３１の高さの半分を少なくとも有さなくてはならず、発生するすべての力と負荷をこのフレームで受け止めることができる。

前述のフレームの上側端部に、軸受とシャフトとを有するベアリングブロックが存在していてよく、これも同じく発生するすべての力を受け止めなければならず、フレームへ導入することができる。

前述した回転可能に支承される機構１１はシャフトに回転可能に支承され、前述の重力油圧設備のコンポーネントが取り付けられた、たとえばディスクまたはこれに類似する構造体をなすことができる。回転可能に支承された機構１１には、回転可能に支承された機構１１に回転中心に関して中央に取り付けられた、本実施例では２つの外套管３０，３１がある。そのために２つの外套管を、軸方向に支承されたディスクの上に組み付けることができる。外套管３０，３１のそれぞれの端部に油圧シリンダ２０が設けられていて、そのシリンダ底面がそれぞれ外套管３０，３１の全長の終端を定義する。これらはいわば外套管の延長部に配置されている。

これらの外套管の中に、半径方向Ｒへ往復運動可能なように外套管３０，３１のうちの１つの内部にそれぞれ支承された重力棒４０，４１がそれぞれ存在する。各々の重力棒４０，４１は端部側で、油圧シリンダ２０のうちの１つのシリンダピストン２１とそれぞれ運動有効的に結合されている。ここでは重力棒は、それぞれ油圧シリンダに適合するように外套管に取り付けられている。油圧シリンダ２０が配置された外套管３０，３１の長さは、それぞれの重力棒４０，４１と油圧ピストン２０から、設備のストローク長を差し引いた長さに相当する。

さらに閉じた流動系の中で、油圧液５１が流動系５０の接続管５３を介して、それぞれ外套管３０，３１の一方の端部に配置された油圧シリンダ２０から、外套管のこれと向かい合う他方の端部にそれぞれ配置された油圧シリンダ２０へと移送され、それは、重力棒４０，４１の重力によってシリンダストロークＬの分だけ油圧シリンダ２０が操作されることによる。重力棒４０，４１は外套管３０，３１の中で、本実施例では液体中に支承されている。このことは、外套管３０，３１の内面とそれぞれの重力棒４０、４１との間の摩擦が有意に低減されると同時に、流体静力学的なパラドクスに基づき、相応の油圧ピストンに対して圧力を追加的に印加できるという利点がある。別案として、液体中の支承部の個所に機械式の軸受システムまたは案内システム、たとえばスライド軸受などが設けられていてもよく、これによって重力棒４０，４１が外套管３０，３１の中で往復運動可能に支承される。

図１及び２に良く見られるとおり、それぞれの下側の油圧シリンダ２０は接続配管５６を介して、二重作用をする油圧シリンダ６０とそれぞれ接続されている。二重作用をする油圧シリンダ６０の第２の室は、重力棒４０，４１の向かい合う端部にある油圧シリンダ２０とそれぞれ接続されている。

二重作用をする油圧シリンダ６０の一方のシリンダ底面６１と、ピストン６５の有効なピストン面６２との間の空間は下側の油圧シリンダと流動有効的に接続されており、それに対して、二重作用をする油圧シリンダ６０の向かい合う第２のシリンダ底面６４と、第２の有効なピストン面６３との間の空間は他方の油圧シリンダ２０と、すなわち重力棒４０，４１の上側端部にある油圧シリンダと、流動有効的に接続されている。

本発明による方法は、図１及び２の両方の位置によって説明することができる。図１に示されている向きのとき、重力棒４０，４１は実質的に垂直の位置にあり、下側の油圧シリンダ２０はほぼ６時の位置にあり、上側の油圧シリンダ２０はほぼ１２時の位置にある。下側及び上側の油圧シリンダ２０には、二重作用をする油圧シリンダ６０とそれぞれの油圧シリンダ２０との間の接続を開放または閉止するために、それぞれ止め弁２４が設けられている。図１では、上側の油圧シリンダ２０の止め弁２４は開いており、下側の油圧シリンダ２０の止め弁は閉じている。そして下側の油圧シリンダ２０の止め弁２４の開放は、たとえば時計回りに回転するときの５時の位置と６時の位置の間に位置していてよい定義された回転位置で行われ、このとき下側の油圧シリンダ２０の中の油圧液５１がそれぞれの重力棒４０，４１の重力に基づき、二重作用をする油圧シリンダ６０のそれぞれ下側のピストン室の中へと接続配管５６を介して移送される。それにより、それぞれの二重作用をする油圧シリンダ６０のそれぞれのピストン６５が、これに連結されている質量体Ｍ１，Ｍ２とともに、下側の位置Ｐ１から、それぞれの二重作用をする油圧シリンダ６０のストローク長の分だけ上側の位置Ｐ２へと操作される。

指摘しておくと、各図面は本発明を説明するための模式的な図であるにすぎない。実際には、効率的に有効なピストン面がピストン６５の各々の側で、二重作用をする油圧シリンダ６０の効率的なピストン容積との関連でそれぞれのピストン面６２，６３の上方と下方に設計され、それにより、流入する油圧液（容積流量）とピストンの有効なシリンダ面との積が二重作用をする油圧シリンダの両方のピストン容積部で等しくなり、たとえばピストンロッドによって一方の側で減少しないようになっている。

それぞれの質量体Ｍ１，Ｍ２との結合がピストンロッドによって具体化される場合であれば、両方の側で同種類の条件が生じるように、ピストンの向かい合う側にも同種類のピストンロッドが設けられることになる。

ピストン６５が操作されると同時に、二重作用をする油圧シリンダ６０の上側のピストン空間で、接続配管５６を介して、それぞれこれと接続されている上側の油圧シリンダ２０への油圧液５１の移送が惹起される。

このことは、図２に示すように、重力棒４０，４１が下側の位置になり、それに対して質量体Ｍ１，Ｍ２はそれぞれ上側の位置Ｐ２にくることを意味する。その後、上側の止め弁２４が閉じられて、それぞれ直径上で向かい合う垂直方向の位置へと設備が回転することができ、この位置では、それまで上側の油圧シリンダ２０であったものが下側の位置になり、それまで下側の油圧シリンダ２０であったものが上側の位置にくる。その結果、このようなサイクルを事前設定された周期で反復することができる。

したがって、二重作用をする油圧シリンダは次のような機能を有する：
−到来する圧縮された油圧液によって質量体Ｍ１，Ｍ２を上方に向かって移送し、
−さらに油圧液を、無圧のシリンダ半体から、上側で連続して空になっていく油圧シリンダへと移送する。

装置全体の設計、特に、シリンダのストローク長と二重作用をする油圧シリンダのストローク長と重力棒４０，４１の重量の適合化、ならびに質量体Ｍ１，Ｍ２、及び油圧系と油圧シリンダ２０，６０の具体的な設計は、設備の所望のトポロジーに準じて設計される。その際に考慮しなければならないのは、上に説明した本発明に基づく機能が具体化されて、特に、たとえば重力棒の重量と、設備で生じる油圧的な摩擦損失とが、それにもかかわらず重力棒によって二重作用をする油圧シリンダがこれに配置された質量体Ｍ１，Ｍ２とともに上方に向かって操作されるように設定されることだけである。

したがって質量体は、油圧設備の性能（重力棒の重量、シリンダのストローク高さ、ならびに所望のウェイトの持ち上げ高さ）に準じて設計される。

図３は、装置１１が９０°の角度だけ時計回りにさらに回転したときの位置を示している。

設備が回転軸Ｄを中心として時計回りに回転すると、それに伴って、軸受の中心点からの可動のウェイトＭ１，Ｍ２の間隔が、張り出し部の左側部分と右側部分の間の移動安定性及びこれに伴うアンバランスに対して、すなわち設備のトルクないし効率に対して、主要な影響を及ぼす。中心点と、回転中心Ｄに関してそのつど偏心的に生じる重力棒及び質量体Ｍ１，Ｍ２の間隔との間の非対称性がそのつど生じることに基づき、所望のトルクないし具体化されるべき設備の効率が、重力油圧設備の幾何学的な固有のトポロジーの具体的な設計に応じて得られる。

以下の説明部分では、図４から５を援用しながら、浮力が利用される別の実施例を参照して本発明を詳しく説明する。

そのために、上記の実施形態への補足として液体を入れた浴（水槽）Ｂも設けられた重力・浮力油圧装置１が意図され、それにより、重力棒４０が回転軸Ｄを中心として回転するときに上下動できるようになっている。１つよりも多い重力棒を設けることもでき、その場合にもこれらが同等の仕方で作動する。

端部側に質量体Ｍ１，Ｍ２（ウェイト）があり、回転時にこれらが水槽Ｂの中の液体Ｆを通過するように移送され、その際に浮力を受ける。このようにして、結果として生じる力成分とトルク成分は、重力棒４０ないしこれに連結された質量体Ｍ１，Ｍ２の重力と、重力棒に取り付けられた質量体Ｍ１，Ｍ２が沈み込んだときに重力と反対方向の力成分を惹起する浮力Ｆａとの合計として表される。

その他のコンポーネントの上記以外の作用原理は、液体浴Ｂがないために浮力成分が生じない上で説明した第１の解決法に類似する。この解決法では、ただ１つの中央の重力棒４０が回転軸を中心として回転可能に支承され、これを垂直方向のアライメントで下の位置から上の位置へ、及びその逆へ、シリンダ２０のストローク長の分だけ上下動させることができる。

そのために重力棒４０はそれぞれ端部側で、図５に示すように、二重作用をする油圧シリンダ２０と結合され、またはそれぞれ２つの協同作用するシリンダ２０が使用され、その場合、一方のシリンダ２０は質量体Ｍ１ないしＭ２と連結され、それぞれ他方のシリンダ２０は重力棒４０と連結される。

別案の解決法では、シリンダ２０ａのシリンダ液が重力棒により第２のシリンダ２０ｂの中へと押圧され、それによって質量体Ｍ１が持ち上げられる。

このとき重力棒４０は、図４に示す実施形態では、質量体Ｍ１，Ｍ２の現在の位置に応じてシリンダ室２０ａ，２０ｂがそれぞれ一方のシリンダ室２０ａまたはそれぞれ他方のシリンダ室２０ｂを油圧液で充填するようにシリンダ２０と連結される。

シリンダ２０の両方の室２０ａ，２０ｂは接続配管５０を介して油圧的に互いに接続されているので、以下において時計と反対回りの回転運動を例にとって説明する、以後のサイクルを具体化することができる。

ここでは図４及び５の位置を１２時の位置、３時と９時の位置、及び６時の位置と呼ぶ。この実施形態では全部で２４個の質量体が循環運動するように、図４に例示として示すとおり、回転軸Ｄに対して一定の距離をおいて配置されている。

回転の開始時に１２時の位置にある図４の上側の質量体Ｍ１は、重力棒が下側の位置で重力に基づいて操作された最大限上側の位置にある。

図５では、重力棒が同じく下側の位置で示されており、油圧シリンダ２０の状態がさらに詳しく図示されている。ここに見られるとおり、上側の油圧シリンダ２０の室２０ｂは油圧液で充填されておらず、それに対して室２０ａは充填されている。このとき質量体Ｍ１は上側の位置にある。

重力棒４０の下側の端部にある質量体Ｍ２はまだ水槽Ｂの液体Ｆの中にあるが、それは上側の位置でもある。室２０ａ，２０ｂの充填を図５に見て取ることができる。

上側の実線のウェイトＭ１が６時の位置の方向へ動くと同時に、下側のウェイトＭ２が高い１２時の位置に達する。６時の位置の方向へ動くウェイトはほぼ７時の位置で、液体Ｆで充填された水槽Ｂの中に入り、運動時にほぼ５時の位置までそこにとどまる。水槽Ｂの中での運動中、それぞれ沈み込んでいる質量体Ｍ１，Ｍ２が浮力Ｆａを受ける。質量体Ｍ１，Ｍ２とこの位置で連結されているシリンダ２０は、浮力によって、及びピストンロッドの運動によって空になる。力状況がそのために適切に適合化されて設定される。

そして、それまでは水槽Ｂの中にあった質量体Ｍ２が図５で１２時の位置に達する上側の位置になると、重力棒４０が再び下方に向かって動き、それにより、それまで充填されていたシリンダ２０の室２０ｂが再び空になり、ウェイトＭ２と連結されているシリンダ２０が充填される。それによってウェイトが上方に向かって油圧式に移送される。

そして上述したサイクルが、さらに１８０°の回転が行われるたびに再び反復される。

上記のウェイトＭ１，Ｍ２は、油圧シリンダ２０のうちの１つのシリンダピストン６０とそれぞれ運動有効的に結合ないし連結されている。さらに、閉じた流動系５０の中に油圧液ＦＬが設けられ、これが流動系５０の（図示しない）接続管を介して、それぞれ１つの油圧シリンダ２０，２０ａ，２０ｂから各端部にあるそれぞれ別の油圧シリンダ２０，２０ａ，２０ｂへと、シリンダストロークの分だけの油圧シリンダの操作によって移送される。質量体Ｍ１，Ｍ２の半径方向の変位によって、及び上と下でのそれぞれ異なるトルク状況によって有効なトルクが生じ、これが回転方向に利用される。

本発明はその実施形態に関して、上に記載されている好ましい具体的な実施例だけに限定されるものではない。むしろ、図示している解決法を基本的に異なる種類の実施形態で利用する複数の変形例が考えられる。したがって、特に重力棒の個数を変えることができ、ならびにウェイトの個数も変えることができる。ただ１つのウェイトＭ１，Ｍ２に代えて、二重作用をする油圧シリンダ６０のうちの１つに、それぞれ場合により１つまたは複数の可変でもあるウェイトを取り付けることも考えられる。

上で説明したように浮力を活用する本発明のさらに別の代替的な好ましい実施形態では、下記のことが意図される。そのために再び時計の位置、すなわち６時の位置、９時及び３時の位置、ならびに１２時の位置を援用する。原則として、等距離の角度間隔でたとえば１２個または２４個のウェイトが、それぞれ３６０°だけ回転可能に支承された機構の直径上で向かい合う位置に設けられる。

上側の実線のウェイトＭ１が６時の位置の方向へ動くと同時に、下側のウェイトＭ２が高い１２時の位置に達し、以下同様となる。６時の位置の方向へ動くウェイトはほぼ７時の位置で、液体Ｆで充填された水槽Ｂの中に入り、運動時にほぼ５時の位置までそこにとどまる。

このときの条件は、浮力が、及びこれに伴って６時の位置にある下側のウェイトＭ１（下側）の押除けられる容積が、ウェイトＭ１（下側）及びＭ２（上側の１２時の位置のとき）の重力ならびに系の摩擦力と連結力に少なくとも相当するように設定されるのがよく、それにより、下側のウェイトＭ１と上側のウェイトＭ２を両方とも持ち上げることが可能となる。図４では、一例としてＭ１，．．．Ｍｎのウェイトがｎ＝２４で示されており、直径上で向かい合うそれぞれ２つのウェイトの間に、たとえばＭ１とＭ２またはＭ３とＭ４またはＭ５とＭ６の間などに、各ウェイトを相互に運動有効的に結合する連結装置Ｋがそれぞれ配置されており、それにより、液体Ｆを入れた液体水槽Ｂの中にあるそのつど下側のウェイトが持ち上げられたとき、直径上で向かい合う、このウェイトと連結された上側のウェイトも同じく持ち上げられるようになっている。そのために、物理的な条件が相応に適合化される。ウェイトを持ち上げるための連結装置Ｋは、油圧式、機械式、流体力学的、またはその他の連結を通じて具体化することができる。

持ち上げられた状態での回転中心Ｄに対する上側のウェイトＭ２の間隔は、１２時の位置（浮力によって持ち上げられた位置）にあるとき、回転中心Ｄに対する下側のウェイトＭ１（６時の位置）の間隔よりも大きいので、それによってさらに大きいトルクが生じる。設備の回転が継続されるとき、このトルクが回転運動に対して駆動有効的に作用する。

このような重量シフトが１つのウェイトから次のウェイトへと伝搬していき、そのつど１２時の位置に達したウェイトの継続的な往復運動を、そのときに下側の水槽の中で直径上で向かい合うウェイトの浮力によってそのつど惹起し、さらにこのウェイトは浮力によって、両方のウェイトＭ１及びＭ２の重量の力ならびに系の摩擦力ないし連結力に少なくとも相当する浮力を生成しなければならず、または換言すると、重量の力の２倍＋内部のシステム損失により克服されるべき力の浮力を生成しなければならない。

このように行われる設備の回転時にそのつど沈み込むウェイトによって発生する摩擦力、ないしは液体浴の中で生じる流動抵抗を補償するために、ウェイトに関連するこれらの力と反対に作用する、またはこれらの力を完全に補償する、制御可能な磁石を利用することができる。そのために、系でのこのような制動作用を最小限に抑えるために、またはほぼ除去するために、あらゆる適切な方策を意図することができる。

ウェイトを持ち上げるための、それぞれ直径上で向かい合うウェイト、すなわち６時の位置と１２時の位置、７時の位置と１１時の位置、８時の位置と１０時の位置などのウェイトの間の連結は、油圧式、機械式、流体力学式、またはその他の連結を通じて、たとえばケーブルシステムなどを通じて、具体化することができる。

力状況と機械式の装置がそのために適切に相互に適合化、設定され、それによりウェイトの持ち上げが上に説明したシステムに従って行われ、そのつど上にあるウェイトが、上で説明したように相応のトルクを生成する。

このように本実施形態では、各ウェイトの間の適切な連結システムを有するように構成され、回転軸Ｄを中心として３６０°だけ回転を行う、重力・油圧装置に設けられた可動の質量体Ｍ１からＭｎの重力をエネルギー利用するための重力・油圧装置の思想が具体化され、それは、位置可変的に取り付けられた質量体が回転運動のためのトルクの寄与を提供することによる。

上に説明した各方法ステップは、上記の各ステップが周期的に反復されるように行われる。

Claims (16)

1. 重力・油圧装置（１）と連結されて位置可変的かつ可動に配置された複数の質量体（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ．．．，Ｍｎ）の重力をエネルギー利用するための重力・油圧装置（１）において、前記油圧装置（１）は回転軸（Ｄ）を中心として３６０°だけ回転可能に支承された機構（１１）を有し、それぞれ２つの前記質量体（Ｍ１，Ｍ２）が前記機構の直径上で向かい合う領域で半径方向（Ｒ）へ運動有効的に連結装置（Ｋ）を介して相互に連結され、それにより前記連結装置に対して前記質量体の重力と反対方向に作用する力に基づいてそれぞれ少なくとも直径上で上と下にある質量体（Ｍ１，Ｍ２）が前記回転軸（Ｄ）に対する間隔に関して動き、好ましくは持ち上がる前記重力・油圧装置。
2. 重力・油圧装置（１）と連結されて位置可変的かつ可動に配置された複数の質量体（Ｍ１，Ｍ２）の重力をエネルギー利用するための重力・油圧装置（１）において、前記油圧装置（１）は、回転軸（Ｄ）を中心として３６０°だけ回転可能に支承された機構（１１）と、端部側で運動有効的にそれぞれ油圧式または機械式に前記質量体（Ｍ１，Ｍ２）と連結された、半径方向（Ｒ）へ往復運動可能な少なくとも１つの重力棒（４０）とを有し、重力に基づいて前記重力棒（４０）が上側の位置から下側の位置へと変位したときにそのつど下と上にある前記質量体（Ｍ１，Ｍ２）が機械式または油圧式の連結に基づいて前記回転軸（Ｄ）に対する間隔に関してその際に変位する前記重力・油圧装置。
3. 前記回転軸（Ｄ）は実質的に水平にアライメントされることを特徴とする、請求項１または２に記載の重力・油圧装置（１）。
4. 回転可能な前記機構（１１）に前記回転軸（Ｄ）に対して半径方向で間隔をおく多数のウェイトが、好ましくは２４個のウェイトが、前記回転軸（Ｄ）に対して固定的または可動の半径方向間隔をおいて配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載の前記重力・油圧装置（１）。
5. 前記機構（１１）の回転中に前記質量体（Ｍ１，Ｍ２）のうちの１つが液体を通過するように移送され、それにより前記質量体（Ｍ１，Ｍ２）に対して浮力が及ぼされることによって、前記重力・油圧装置（１）が重力・浮力・油圧装置として構成されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の重力・油圧装置（１）。
6. 前記油圧装置（１）は、回転軸（Ｄ）を中心として３６０°だけ回転可能に支承された機構（１１）と、端部側で運動有効的にそれぞれ少なくとも１つの油圧シリンダ（２０）を介して前記質量体（Ｍ１，Ｍ２）と連結された、半径方向（Ｒ）へ往復運動可能な重力棒（４０）とを有し、前記重力棒（４０）が少なくとも上の位置から下の位置へ変位するときに閉じた流動系（５０）の中にある油圧液（５１）が前記流動系（５０）の接続配管（５３）を介して１つまたは複数の前記油圧シリンダ（２０）のそれぞれ第１のシリンダ室（２０ａ）から第２のシリンダ室（２０ｂ）へと移送され、その際にそのつど上にある質量体（Ｍ１，Ｍ２）も移送されることを特徴とする、前記重力・油圧装置（１）と連結されて可動に配置された質量体（Ｍ１，Ｍ２）の重力をエネルギー利用するための、請求項１から５のいずれか１項に記載の前記重力・油圧装置（１）。
7. 液体（Ｆ）を入れた水槽（Ｂ）が設けられ、これを通過するように前記質量体（Ｍ１，Ｍ２）が前記機構（１１）の回転中に移送され、それにより浮力が前記質量体（Ｍ１，Ｍ２）に対して及ぼされることによって、前記重力・油圧装置（１）が重力・浮力・油圧装置として構成されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の重力・油圧装置（１）。
8. 前記質量体（Ｍ１，Ｍ２）は前記液体（Ｆ）で生成される浮力がこれと連結されたシリンダ（２０）のシリンダピストンを操作するのに十分であるように設定されることを特徴とする、請求項５から７のいずれか１項に記載の重力・浮力・油圧装置（１）。
9. 回転可能に支承された前記機構（１１）に回転中心に関して中央に取り付けられ、それぞれ端部側で前記油圧シリンダ（２０）と結合された少なくとも１つの、好ましくは２つの外套管（３０，３１）が設けられ、１つまたは複数の前記外套管（３０，３１）の中にそれぞれ１つの重力棒（４０，４１）が半径方向（Ｒ）へ往復運動可能に支承されるとともに、端部側で運動有効的に前記油圧シリンダ（２０）のうちの１つのシリンダピストン（２１）とそれぞれ結合され、閉じた流動系（５０）の中にある油圧液（５１）が前記流動系（５０）の接続管（５３）を介して前記外套管（３０，３１）のそれぞれ一方の端部に配置された前記油圧シリンダ（２０）から前記外套管（３０，３１）のそれぞれ向かい合う他方の端部に配置された前記油圧シリンダ（２０）へ、前記重力棒（４０，４１）の重力によるシリンダストローク（Ｌ）の分だけの前記油圧シリンダの操作によって移送されることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項に記載の重力・油圧装置（１）。
10. 回転可能に支承された前記機構（１１）は水平方向に配置されたシャフト（１０）を中心として回転可能に支承され、前記重力棒（４０，４１）の半径方向の運動性はそれぞれ結合されている前記油圧シリンダ（２０）のストローク長（ＨＬ）に相当することを特徴とする、先行請求項のいずれか１項に記載の重力・油圧装置（１）。
11. 前記外套管（３０，３１）のそれぞれ一方の端部に配置された油圧シリンダ（２０）はこの外套管（３０，３１）のそれぞれ向かい合う他方の端部に配置された油圧シリンダ（２０）と二重作用をする油圧シリンダ（６０）を介して流動有効的に接続され、二重作用をする前記油圧シリンダ（６０）のシリンダ底面（６１）とピストン（６５）の有効なピストン面（６２）との間の空間は一方の前記油圧シリンダ（２０）と流動有効的に接続され、それに対して二重作用をする前記油圧シリンダ（６０）の向かい合う第２のシリンダ底面（６４）と第２の有効なピストン面（６３）との間の空間は他方の前記油圧シリンダ（２０）と流動有効的に接続されることを特徴とする、請求項９または１０のいずれか１項に記載の重力・油圧装置（１）。
12. 前記油圧シリンダ（２０）から二重作用をする前記油圧シリンダ（６０）への前記接続配管（５６）はそれぞれ止め弁（２４）を介して特定の時点で、特に特定の周期で、開放可能かつ閉止可能であることを特徴とする、請求項９に記載の重力・油圧装置（１）。
13. 回転可能に支承された前記機構（１１）の相対的な位置及び／または角度位置及び／または回転速度に応じて前記外套管の一方の側に支承された前記油圧シリンダ（２０）の少なくとも１つの、または１つの群の前記止め弁（２４）を用途に即して操作することができる、特に開放または閉止することができる制御部がさらに設けられ、その間に前記制御部は同時に前記外套管の向かい合う側の油圧シリンダ（２０）の少なくとも１つの前記止め弁（２４）または１つの群の前記止め弁（２４）を操作することができ、特に開放または閉止することができることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項に記載の重力・油圧装置（１）。
14. 二重作用をする前記油圧シリンダ（６０）のピストン（６５）がそれぞれ配置されている前記質量体（Ｍ１，Ｍ２）のうちのそれぞれ１つと連結され、それにより前記ピストン（６５）の操作によって前記質量体（Ｍ１，Ｍ２）をそれぞれ下の位置から上の位置へと操作することができることを特徴とする、請求項１０から１３のいずれか１項に記載の重力・油圧装置（１）。
15. 請求項３から１１のいずれか１項に記載の重力・油圧装置（１）を利用して、回転する、または回転可能に駆動される設備または機械を具体化する方法において、次の各ステップを有し、
    ａ．前記重力棒（４０，４１）の向きが実質的に垂直になり、下側の油圧シリンダ（２０）が下側の定義された位置にくるとともに上側の油圧シリンダが上側の定義された位置にくるまで、回転可能な前記機構（１１）を水平方向に支承された回転軸（Ｄ）を中心として時計回りまたは時計と反対回りに回転させ、このとき上側の前記油圧シリンダ（２０）の前記止め弁（２４）は開かれており、下側の前記油圧シリンダ（２０）の止め弁は閉じられており、
    ｂ．下側の前記油圧シリンダ（２０）の前記止め弁（２４）が定義された回転位置で開かれ、下側の前記ピストン（２０）の中の油圧液（５１）が前記重力棒（４０，４１）の重力に基づいて二重作用をする前記油圧シリンダ（６０）の下側のピストン空間の中へ移送され、それによってそれぞれの二重作用をする前記油圧シリンダ（６０）のそれぞれのピストン（６５）が前記質量体（Ｍ１，Ｍ２）とともに下側の位置（Ｐ１）から上側の位置（Ｐ２）へ、それぞれの二重作用をする前記油圧シリンダ（６０）のストローク長の分だけ操作され、
    ｃ．それにより前記ピストン（６５）の操作時に同時に前記接続配管（５６）を介して二重作用をする前記油圧シリンダ（６０）の上側のピストン室からそれぞれの結合された上側の前記油圧シリンダ（２０）の中への油圧液（５１）の移送が惹起される方法。
16. 請求項１または２のいずれか１項に記載の重力・浮力・油圧装置（１）を利用して、回転する、または回転可能に駆動される設備または機械を具体化する方法において、次の各ステップを有し、
    −前記重力棒（複数可）の向きが実質的に、液体で充填された水槽の中に下側のウェイトが沈み込んで浮力を受け、それにより前記ウェイトが重力と反対方向に上方に向かって動くようになるまで、回転可能な前記機構を水平方向に支承された回転軸を中心として時計回りまたは時計と反対回りに回転させ、
    −下側の前記ウェイトが６時の位置で上側の繰り込まれた位置へと移送されるまで前記機構をさらに回転させ、
    重力に基づいて前記重力棒が下方に向かって動き、それにより油圧液を下側の連結された前記油圧シリンダの第１の室からこの油圧シリンダの少なくとも１つの（好ましくは２つの）室の中に移送し、
    この時点で上にある前記油圧シリンダの油圧液がその第１の室からこの油圧シリンダの少なくとも１つの（好ましくは２つの）室の中へと操作され、それによって上側の前記ウェイトが上方に向かって移送される方法。

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