JP5669962B2

JP5669962B2 - 動力伝達装置

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Publication number: JP5669962B2
Application number: JP2013554706A
Authority: JP
Inventors: 則夫畔上
Original assignee: YAMAMOTO, KAZUE
Current assignee: YAMAMOTO, KAZUE
Priority date: 2012-06-08
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2015-02-18
Anticipated expiration: 2033-06-07
Also published as: US20150143805A1; JPWO2013183746A1; WO2013183746A1; CN104379968A

Description

本発明は、動力を伝達する動力伝達装置に関する。

従来の発電方法として、石油、天然ガス等の燃料の反応熱エネルギを電力へ変換する火力発電や、原子力を利用した原子力発電が知られている。このような火力発電や原子力発電では、人工的、化学的に熱エネルギを発生させ、熱エネルギを電気エネルギに変換させているが、近年、震災の影響、燃料の枯渇化等の数々の難点が露見されてきている。

原子力、火力を利用する替わりに、風力、太陽光などの自然エネルギを利用した発電の研究開発も進んでいる（例えば特許文献１参照）。しかし、自然エネルギを利用したのでは、安定、安価な電気エネルギが得られない、という問題点がある。

特開２０１１−１１７３６３号公報

自然現象の「動き」から、安定して電気エネルギを得るためには、自然現象の「動き」自体が安定的、継続的であること、自然現象の「動き」が制御可能であることが必要である。

そこで、本発明は、安定した動力を得ることができる動力伝達装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様は、第一の球面軸受に回転可能に支持され、駆動回転盤の下方に配置される第一の角度規制板の水平な円形の軌道に当接して円錐の軌跡を描くように回転する駆動回転盤と、前記駆動回転盤上に転がり運動可能に載せられる第一の球体と、上下方向に昇降可能な複数の駆動ロッドと、を備え、前記複数の駆動ロッドの上端には、前記駆動回転盤が円周方向にスライド可能に載せられ、前記第一の球体が転がり運動するように前記駆動回転盤を傾かせながら、前記駆動回転盤を円錐の軌跡を描くように回転させる動力伝達装置である。

本発明の一態様によれば、駆動回転盤を円錐の軌跡を描くように回転させることができる。駆動回転盤から動力を取り出せば、安定した動力を得ることができる。

本発明の第一の実施形態の動力伝達装置の概要図（側面図）本実施形態の動力伝達装置の下部の詳細図本実施形態の動力伝達装置の上部の詳細図特殊回転盤の円錐の軌跡を描く回転の模式図駆動回転盤に対する駆動ロッド及び制御ロッドの位置関係を示す図（上部が平面図であり、下部が側面図である）制御ロッドの動作を示す斜視図本発明の第二の実施形態の動力伝達装置の概要図煽り現象を示す模式図本発明の第二の実施形態の動力伝達装置の駆動回転盤の詳細図駆動回転盤の拡大図本発明の第二の実施形態の動力伝達装置の特殊回転盤の詳細図本発明に類似した参考例の動力伝達装置の概要図参考例の動力伝達装置の駆動機構の概要図（側面図）

以下、図面を参照して本発明の一実施形態の動力伝達装置を詳細に説明する。図１は本発明の第一の形態の動力伝達装置の概要図を示し、図２は動力伝達装置の下部の詳細図を示し、図３は動力伝達装置の上部の詳細図を示す。まず、本発明の第一の実施形態の動力伝達装置の構造を説明する。

図１に示すように、本実施形態の動力伝達装置は、液体を貯蔵する貯蔵槽としての水槽１と、水槽１の下方に配置される特殊回転盤２と、水槽１の上方に配置される駆動回転盤３と、を基本的な構成要素とする。水槽１は例えば建築物の２階に設置され、特殊回転盤２は建築物の１階に設置され、駆動回転盤３は建築物の３階に設置される。

水槽１には、液体として水が貯蔵される。図３の詳細図に示すように、水槽１には、水を供給する配管１１、水槽１の水面の高さを一定に保つためのフロートセンサー１２、水を補給するための補給パイプ１３、オーバーフローした水を排出するオーバーフロー配管１４が設けられる。水槽１の水が蒸発すると、水槽１には水面の高さを一定に保つように水が自動的に補給される。補給する水には雨水を使用することができる。

図１に示すように、水槽１には、例えば３つの駆動ロッドＦ１〜Ｆ３が上下方向に昇降可能に設けられる。駆動ロッドＦ１〜Ｆ３には、水から浮力を受けるフロート４が設けられる。駆動ロッドＦ１〜Ｆ３は水槽１を貫通する。駆動ロッドＦ１〜Ｆ３の下端は特殊回転盤２に連結される。駆動ロッドＦ１〜Ｆ３の上端には駆動回転盤３が載せられる。特殊回転盤２は複数の駆動ロッドＦ１〜Ｆ３を昇降させる役割をもつ。駆動ロッドＦ１〜Ｆ３は、特殊回転盤２の円錐の軌跡を描く回転運動と駆動回転盤３の円錐の軌跡を描く回転運動が連動するように、特殊回転盤２と駆動回転盤３とを連結する。

図２の詳細図に示すように、水槽１の底部には、駆動ロッドＦ１〜Ｆ３が昇降する貫通穴１６が空けられる。貫通穴１６には、水槽１の水が漏れ出るのを防止する防水パイプ１７が装着される。駆動ロッドＦ１〜Ｆ３はこの防水パイプ１７内を昇降する。図３の詳細図に示すように、駆動ロッドＦ１〜Ｆ３の上部の周囲には円筒状の補助ロッド１８が結合される。水槽１の内部にはロッドガイド１９が取り付けられ、ロッドガイド１９が補助ロッド１８の昇降動作を案内する。駆動ロッドＦ１〜Ｆ３は補助ロッド１８に結合されており、駆動ロッドＦ１〜Ｆ３の昇降動作はロッドガイド１９に案内される。

駆動ロッドＦ１〜Ｆ３には駆動ロッドＦ１〜Ｆ３の昇降動作を制御するためのロッドストッパ２０が取り付けられる。水槽１にはロッドストッパ２０に係合するストッパ係合装置２１が設けられる。ロッドストッパ２０がストッパ係合装置２１に係合すると、駆動ロッドＦ１〜Ｆ３の上方向への移動が制限される（図１参照）。一方、ロッドストッパ２０とストッパ係合装置２１との係合が外れると、駆動ロッドＦ１〜Ｆ３はフロートの浮力によって上昇する。水槽１の上部には、フロート４に当接してフロート４の上方向への移動を制限するフロートストッパ２３が設けられる。フロートストッパ２３は駆動ロッドＦ１〜Ｆ３の最上端の位置を決定する。

図１に示すように、水槽１の下方には、特殊回転盤２が設置される。特殊回転盤２は、球面軸受等の第二の自在継手２４に３次元的に回転可能に支持される。第二の自在継手２４は支柱２５の上端に結合される。特殊回転盤２の下方には第二の角度規制板２６が設置される。第二の角度規制板２６の上部には、円形の軌道２６ａが形成される。特殊回転盤２は、円形の軌道に沿って円錐の軌跡を描くように回転する。

図４は、円形の軌道に沿って回転する特殊回転盤２の軌跡を示す。図４において、特殊回転盤２と第二の角度規制板２６の円形の軌道２６ａとの当接位置と自在継手とを結んだ線が二点鎖線で示されている。特殊回転盤２は第二の自在継手２４を中心にして円錐の軌跡を描くように回転する。

図１に示すように、特殊回転盤２の上には、第二の球体３１が転がり運動可能に載せられる。特殊回転盤２の上には、第二の球体３１を案内する、第二の自在継手２４を中心にした円形の通路２７が形成される（図２参照）。第二の球体３１は特殊回転盤２の周囲を円形の通路２７に沿って転がり運動する。この通路２７が特殊回転盤２上を転がる第二の球体３１の軌道となる。特殊回転盤２が水平レベルから傾くと、第二の球体３１が特殊回転盤２の上を転がり運動し始める。第二の球体３１は質量を持っているので、特殊回転盤２上の最も下となる位置に移動する。

特殊回転盤２には、球面軸受等の自在継手２８を介して複数の駆動ロッドＦ１〜Ｆ３が周方向に均等間隔を空けて連結される。この実施形態では、３つの駆動ロッドＦ１〜Ｆ３が周方向に１２０度の間隔を空けて連結される。

図２の詳細図に示すように、特殊回転盤２は、３つの駆動ロッドＦ１〜Ｆ３が連結されるロッド連結盤３３と、第二の球体３１が載せられる球体載置盤３４と、を備える。球体載置盤３４がロッド連結盤３３に対して第二の自在継手２４の回りを相対的に回転可能なように、ロッド連結盤３３と球体載置盤３４との間には多数の球体３５ａ，３５ｂが介在される。ロッド連結盤３３には、３つの駆動ロッドＦ１〜Ｆ３が連結されているので、ロッド連結盤３３の回転は制限されている。このため、特殊回転盤２が円形の軌道に沿って円錐の軌跡を描くように回転するとき、球体載置盤３４は円形の軌道に沿って円錐の軌跡を描くように回転するが、ロッド連結盤３３は揺動しているのみである。ロッド連結盤３３が揺動できるように、駆動ロッドＦ１〜Ｆ３は継手ロッド３６を介してロッド連結盤３３に連結される。継手ロッド３６は駆動ロッドＦ１〜Ｆ３及びロッド連結盤３３に球面軸受等の自在継手２８を介して連結される。

図１に示すように、水槽１の上方には、駆動回転盤３が設置される。駆動回転盤３は、球面軸受等の第一の自在継手４１に自在継手に３次元的に回転可能に支持される。第一の自在継手４１は支柱４２の上端に結合される。駆動回転盤３の下方には第一の角度規制板４３が設置される。第一の角度規制板４３の上部には、円形の軌道４３ａが形成される。駆動回転盤３は特殊回転盤２と同様に、第一の自在継手４１を中心にして円形の軌道に沿って円錐の軌跡を描くように回転する。

駆動回転盤３の上には、第一の球体３２が転がり運動可能に載せられる。駆動回転盤３の上には、第一の球体３２を案内する、第一の自在継手を中心にした円形の通路４４が形成される（図３参照）。第一の球体３２は駆動回転盤３の周囲を円形の通路４４に沿って転がり運動する。この通路４４が駆動回転盤３上を転がる第一の球体３２の軌道となる。駆動回転盤３が水平レベルから傾くと、第一の球体３２が駆動回転盤３の上を転がり運動し始める。第一の球体３２は質量を持っており、駆動回転盤３上の最も下となる位置に移動する。

駆動回転盤３は３つの駆動ロッドＦ１〜Ｆ３の上端に滑ることができるように載せられる。３つの駆動ロッドＦ１〜Ｆ３の下端には特殊回転盤２が連結されているので、駆動回転盤３は特殊回転盤２に連動して動作する。駆動回転盤３は、滑ることができるように３つの駆動ロッドＦ１〜Ｆ３の上に載せられているので、特殊回転盤２に連動した動作によって、駆動回転盤３が円形の軌道に沿って円錐の軌跡を描くように回転する。

駆動回転盤３の上には、駆動回転盤３の回転運動を出力軸５３の中心線回りの回転運動に変換する運動変換機構５１が設けられる。図３の詳細図に示すように、運動変換機構５１は、円柱状の本体部５２と、本体部５２に連結される出力軸５３と、を備える。円柱状の本体部５２の底面は傾斜面５２ａとなっている。傾斜面５２ａには複数の球体５９が埋め込まれており、複数の球体５９が傾斜した駆動回転盤３に当接する。本体部５２の内部は空洞に形成される。本体部５２の天井面には、出力軸５３から水平方向に位置をずらして支持軸５５が吊り下げられる。支持軸５５の先端には、球面軸受等の自在継手５６を介して第一の自在継手４１に連結される連結部５７が設けられる。駆動回転盤３が第一の自在継手４１を中心に円錐の軌跡を描くように回転すると、出力軸５３が中心線の回りを回転するようになっている。この出力軸５３から駆動回転盤３の回転力が出力される。

図５は、駆動回転盤３に対する駆動ロッドＦ１〜Ｆ３及び制御ロッドＷ１〜Ｗ３の位置を示す。駆動回転盤３には駆動ロッドＦ１〜Ｆ３以外に、駆動ロッドＦ１〜Ｆ３の数と等しい３つの制御ロッドＷ１〜Ｗ３が連結される。３つの制御ロッドＷ１〜Ｗ３は駆動回転盤３に周方向に均等間隔を空けて、この実施形態では１２０度の間隔を空けて配置される。制御ロッドＷ１〜Ｗ３は駆動ロッドＦ１〜Ｆ３を制御するためのものであり、制御ロッドＷ１が駆動ロッドＦ１を制御し、制御ロッドＷ２が駆動ロッドＦ２を制御し、制御ロッドＷ３が駆動ロッドＦ３を制御する。制御ロッドＷ１〜Ｗ３は水槽１に対して昇降可能である。制御ロッドＷ１〜Ｗ３には水槽１内に設置される制御フロート８が設けられる。

図６は、制御ロッドＷ１及び駆動ロッドＦ１の詳細図を示す。第一の球体３２が駆動回転盤３上をＷ１の位置まで転がり運動すると、図３に示すように、第一の球体３２がウェイトストッパ６１に乗り上げ、ウェイトストッパ６１が第一の球体３２の質量によって下降する。ウェイトストッパ６１が下降すると、レベルギヤ６２によって制御回転軸６３が回転する。制御回転軸６３はストッパ係合装置２１にかさ歯車６４等を介して連結されている。制御回転軸６３が回転すると、ストッパ係合装置２１がロッドストッパ２０から後退し、ストッパ係合装置２１とロッドストッパ２０との係合が外れるようになっている。

また、第一の球体３２が駆動回転盤３のＷ１の位置まで転がり運動し、ウェイトストッパ６１が下降すると、制御ロッドＷ１にシーソー部６５（図２参照）を介して連結される制御ロッドガイド６６が上昇する。制御ロッドガイド６６が上昇すると、特殊回転盤２に設けられたウェイトストッパ６７（図２参照）が下がり、ウェイトストッパ６７による第二の球体３１のロックが外される。なお、連動軸６８は複数の動力伝達装置を連動させるために設けられる。

このように、第一の球体３２が駆動回転盤３のウェイトストッパ６１に乗り上げると、ストッパ係合装置２１が駆動ロッドＦ１のロッドストッパ２０から後退し、ロックが解除される。また、特殊回転盤２のウェイトストッパ６７が第二の球体３１のロックを解除する。

以上に本実施形態の動力伝達装置の構造を説明した。以下に本実施形態の動力伝達装置の作動原理を、図１及び図５を参照しつつ説明する。

図５に示すように、第一の球体３２が駆動回転盤３のＷ１の位置に到達すると、上述のように、ストッパ係合装置２１が駆動ロッドＦ１のロックを解除し、特殊回転盤２のウェイトストッパ６７（Ｗ１）が第二の球体３１のロックを解除する（図２参照）。すると、図１に示すように、駆動ロッドＦ１が浮力により上昇する。駆動ロッドＦ１の上昇によって梃子の原理によって特殊回転盤２が傾き、第二の球体３１が特殊回転盤２上を転がり運動する。そして、第一及び第二の球体３２，３１は、特殊回転盤２及び駆動回転盤３上を図５のＷ１の位置からＷ２の位置に移動する（１回目）。駆動ロッドＦ２は、フロート４の浮力によってストッパ係合装置２１に当接するまで上昇する。駆動ロッドＦ１の浮力及び駆動ロッドＦ２の浮力は合力となり、この合力によって駆動ロッドＦ３のフロート４は水中に深く引き込まれる。図１には、第一及び第二の球体３２，３１がＷ１からＷ２まで移動するときの、駆動ロッドＦ１，Ｆ２，Ｆ３の昇降動作が１回目として示されている。駆動ロッドＦ１，Ｆ２，Ｆ３の昇降動作に伴い、特殊回転盤２及び駆動回転盤３が時計方向に回転する。

次に、第二の球体３１が図５のＷ２からＷ３に移動したときにも、同様な動作が繰り返される。第二の球体３１が駆動回転盤３のＷ２の位置に到達すると、上述のように、ストッパ係合装置２１が駆動ロッドＦ２のロックを解除し、特殊回転盤２のウェイトストッパ６７（Ｗ２）が第一の球体３２のロックを解除する。すると、図１に示すように、駆動ロッドＦ２が浮力により上昇する。駆動ロッドＦ２の上昇によって梃子の原理によって特殊回転盤２が傾き、第一の球体３２が特殊回転盤２上を転がり運動する。そして、第一及び第二の球体３２，３１は、特殊回転盤２及び駆動回転盤３上を図５のＷ２の位置からＷ３の位置（２回目）に移動する。駆動ロッドＦ３は、フロート４の浮力によってそのロッドストッパ２０がストッパ係合装置２１に当接するまで上昇する。駆動ロッドＦ２の浮力及び駆動ロッドＦ３の浮力の合力によって、駆動ロッドＦ１のフロートは水中に深く引き込まれる。図１には、第一及び第二の球体３２，３１がＷ２からＷ３まで移動するときの、駆動ロッドＦ１，Ｆ２，Ｆ３の昇降動作が２回目として示されている。

第二の球体３１が図５のＷ３からＷ１に移動したときにも、同様な動作が繰り返されるので、詳しい説明は省略する。以上により１サイクルが終了する。この１サイクルを繰り返すことで、特殊回転盤２及び駆動回転盤３を回転させ続けることができる。駆動回転盤３の回転から動力を取り出せば、安定した動力を得ることができる。

本実施形態の動力伝達装置は、フロート４の浮力並びに第一及び第二の球体３２，３１の重力を駆動源として、駆動ロッドＦ１，Ｆ２，Ｆ３を昇降させる。駆動ロッドＦ１，Ｆ２，Ｆ３が上述のように昇降すると、駆動ロッドＦ１，Ｆ２，Ｆ３の上端に載せられる駆動回転盤３は円錐の軌跡を描くように回転する。このとき、駆動回転盤３は駆動ロッドＦ１，Ｆ２，Ｆ３によって傾きながら回転する。駆動回転盤３の傾きながらの回転を煽り現象と呼ぶ（図７，図８参照）。図８は煽り現象の模式図を示す。駆動回転盤３が円錐の軌跡を描くように回転するとき、フロート４の浮力によって駆動回転盤３には傾きが生ずる。傾きを矢印で示す。駆動回転盤３の傾きは第一の球体３２の自転を加速させる。このため、駆動回転盤３の煽り現象によって第一の球体３２が勢いよく自公転する。同様に特殊回転盤２にも煽り現象が生じ、第二の球体３１が勢いよく自公転する。出力軸５３に発電機をつなげれば、駆動回転盤３及び特殊回転盤２の円錐の軌跡を描く回転の運動エネルギ、並びに第一及び第二の球体３２，３１の自公転の運動エネルギを電気エネルギとして取り出すことができる。なお、本実施形態の動力伝達装置は、水槽１に蒸発した分の水を供給することで外部からエネルギを得ている。

図９は本発明の第二の実施形態の動力伝達装置の概要図を示す。この実施形態の動力伝達装置も、駆動回転盤１０１と、特殊回転盤１０２と、駆動回転盤１０１の回転と特殊回転盤１０２の回転を連動させる駆動ロッドＦ１〜Ｆ３と、駆動ロッドＦ１〜Ｆ３を制御する制御ロッドＷ１〜Ｗ３と、を備える。駆動ロッドＦ１〜Ｆ３、制御ロッドＷ１〜Ｗ３及びフロート４の構成は第一の実施形態の動力伝達装置と同一であるから、同一の符号を付してその説明を省略する。

第二の実施形態の動力伝達装置においては、駆動回転盤１０１は、球体転がり盤１０１ｂ及び球体収容盤１０１ａの二枚の盤から構成される（図９参照）。特殊回転盤１０２も駆動回転盤１０１と同様に、球体転がり盤１０２ｂ及び球体収容盤１０２ａの二枚の盤から構成される（図１１参照）。

図９は、駆動回転盤１０１の詳細図を示す。この図９には駆動回転盤１０１の左側半分のみが示されており、右側半分は省略されている。駆動回転盤１０１は、第一の球体３２が転がり運動可能に載せられるドーナッツ状の球体転がり盤１０１ｂと、球体転がり盤１０１ｂに対して第一の自在継手４１の回りを相対的に回転可能な球体収容盤１０１ａと、を備える。球体転がり盤１０１ｂと球体収容盤１０１ａとは互いに平行である。球体収容盤１０１ａには、第一の球体３２が収容される収容部１０３が形成される。第一の球体３２が球体転がり盤１０１ｂ上を転がることによって、球体収容盤１０１ａが球体転がり盤１０１ｂに対して相対的に回転する。運動変換機構５１は、球体収容盤１０１ａの回転を出力軸５３の回転に変換する。出力軸５３の回転のエネルギは発電機１０４によって電気エネルギとして取り出される。球体収容盤１０１ａは球体転がり盤１０１ｂよりも回転速度が速いので、より大きな出力を取り出すことができる。

図９に示すように、球体転がり盤１０１ｂ及び球体収容盤１０１ａのそれぞれには、ピニオン１０６，１０７が回転可能に取り付けられる。第一の角度規制板４３には、ピニオン１０６，１０７に噛み合うリング状の歯車１０８，１０９が設けられる。ピニオン１０６は球体転がり盤１０１ｂと同速度及び同運動を維持し、ピニオン１０７は球体収容盤１０１ａと同速度及び同運動を維持する。ピニオン１０６，１０７及び歯車１０８，１０９は、球体転がり盤１０１ｂ及び球体収容盤１０１ａの円錐の軌跡を描く回転運動を安定させる。また、球体収容盤１０１ａの高速回転に対して回転方向に球体転がり盤１０１ｂが同調すると煽り現象が起こり難いため、ピニオン１０７は同調回転防止効果も備えている。駆動ロッドＦ１〜Ｆ３の上端には、駆動ロッドＦ１〜Ｆ３と球体転がり盤１０１ｂとの摩擦を低減するように、球体転がり盤１０１ｂに接するローラ１１０が設けられる。

図１０は、球体転がり盤１０１ｂ及び球体収容盤１０１ａの詳細図を示す。球体転がり盤１０１ｂと球体収容盤１０１ａとの間には、球体収容盤１０１ａが球体転がり盤１０１ｂに対して相対的に回転できるように転がり運動可能に転動体１１１，１１２が介在する。球体転がり盤１０１ｂの第一の球体３２に接する転がり面１１３は水平面に形成される。球体転がり盤１０１ｂが傾いたときに、第一の球体３２を最小の摩擦抵抗で転がすためである。

図１１は特殊回転盤１０２の詳細図を示す。特殊回転盤１０２は、第二の球体３１が転がり運動可能に載せられるドーナッツ状の球体転がり盤１０２ｂと、球体転がり盤１０２ｂに対して第二の自在継手２４の回りを相対的に回転可能な球体収容盤１０２ａと、を備える。球体転がり盤１０２ｂと球体収容盤１０２ａとは互いに平行である。球体収容盤１０２ａには、第二の球体３１が収容される収容部１１５が形成される。第二の球体３１が球体転がり盤１０２ｂ上を転がることによって、球体収容盤１０２ａが球体転がり盤１０２ｂに対して相対的に回転する。球体転がり盤１０２ｂ及び球体収容盤１０２ａの構造は、駆動回転盤１０１の球体転がり盤１０１ｂ及び球体収容盤１０１ａとほぼ同一であるから詳しい説明を省略する。この実施形態では、特殊回転盤１０２の球体収容盤１０２ａの回転を出力軸１１６の回転に変換する運動変換機構１１７、出力軸１１６から電気エネルギを取り出す発電機１１８がさらに設けられる。

駆動ロッドＦ１〜Ｆ３の下端には、特殊回転盤１０２を上下方向に挟む挟み部１２０が設けられる。挟み部１２０は、駆動ロッドＦ１〜Ｆ３の下端に結合される本体部１２１と、特殊回転盤１０２を下側から支える下部ロッド１２２と、を備える。上記のように特殊回転盤１０２にも煽り現象が発生する。煽り現象が発生する特殊回転盤１０２と本体部１２１との干渉を避けるように、本体部１２１にはＵ字形の逃げ溝１２１ａが形成される。本体部１２１の昇降運動はガイド１２３によって案内される。下部ロッド１２２の上端には特殊回転盤１０２がスライド可能に載せられる。下部ロッド１２２と特殊回転盤１０２との摩擦抵抗を低減するために、下部ロッド１２２の上端にはローラ１２４が設けられる。

図１２は、本発明に類似した参考例の動力伝達装置の概要図を示す。ロッドの昇降運動を利用していないので、本発明ほど大きな出力は得られないが、駆動回転盤６１と、角度規制板６２と、球体６４と、駆動機構６３と、を基本的な構成要素とする点で本発明に類似する。

駆動回転盤６１は、球面軸受等の自在継手６５に３次元的に回転可能に支持される。床面Ｆ．Ｌ．上には支柱６６が立設されており、自在継手６５は支柱６６の上端に結合される。駆動回転盤６１の下方には、角度規制板６２が設置される。角度規制板６２の外周には、駆動回転盤６１の裏面に当接する円形の軌道６２ａが形成される。駆動回転盤６１は、角度規制板６２の円形の軌道６２ａに沿って円錐の軌跡を描くように回転する。

駆動回転盤６１の円錐の軌跡は、図４に示すものと同一である。図４において、駆動回転盤６１と角度規制板６２の円形の軌道６２ａとの当接位置と自在継手６５とを結んだ線が二点鎖線で示される。駆動回転盤６１は、自在継手６５を中心にして円錐の軌跡を描くように回転する。

図１２に示すように、駆動回転盤６１の上には、球体６４が転がり運動可能に載せられる。駆動回転盤６１の上には、球体６４を案内する、自在継手６５を中心にした円形の通路６７が形成される。この通路６７が駆動回転盤６１上を転がる球体６４の軌道となる。

球体６４は、駆動機構６３によって駆動回転盤６１の上を転がり運動する。駆動機構６３は、球体６４を押す押し部材６８と、押し部材６８が固定される台車６９と、台車６９が移動する円形のレール７０と、を備える。台車６９内には、車輪６９ａを回転駆動させるモータが内蔵される。床面Ｆ．Ｌ．には、円形のレール７０に沿って円形の給電経路７１が設けられる。給電経路７１は畜電池７２に電気的に接続される。台車６９が給電経路７１に沿って移動する際、台車６９に内蔵されるモータには、蓄電池７２から給電経路７１を介して電力が供給される。台車６９のモータの回転はギヤを介して車輪６９ａに伝達される。

図１３は、台車６９上の押し部材６８の側面図を示す。台車６９が円形のレール７０に沿って移動すると、台車６９上の押し部材６８が球体６４を図１３中矢印Ａ方向に押す。押し部材６８が球体６４を押すと、球体６４が駆動回転盤６１上を転がり運動する。球体６４が駆動回転盤６１上を転がり運動すると、図１２に示すように、駆動回転盤６１が角度規制板６２の円形の軌道６２ａに沿って円錐の軌跡を描くように回転する。

図１２に示すように、駆動回転盤６１の上には、駆動回転盤６１から回転を取り出し、出力軸７４の中心線回りの回転運動に変換する運動変換機構７５が設けられる。運動変換機構７５は、円柱状の本体部７６と、本体部７６に連結される出力軸７４と、を備える。円柱状の本体部７６の底面は、駆動回転盤６１に合わせた傾斜面７６ａになっている。傾斜面７６ａには複数の球体８０が埋め込まれており、複数の球体８０が傾斜した駆動回転盤６１に当接する。本体部７６の内部は空洞に形成される。本体部７６の天井面には、出力軸７４から水平方向に位置をずらして支持軸８１が吊り下げられる。支持軸８１の先端には、球面軸受等の自在継手８２を介して自在継手６５に連結される連結部８３が設けられる。駆動回転盤６１が自在継手６５を中心に円錐の軌跡を描くように回転すると、出力軸７４が中心線の回りを回転するようになっている。

出力軸７４には、発電機８５が接続される。発電機８５は出力軸７４の回転エネルギを電気エネルギに変換する。発電機８５が出力した電力は蓄電池８６に貯蔵される。

本発明は上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲でさまざまな実施形態に変更することが可能である。例えば本発明の第一の実施形態の動力伝達装置において、昇降ロッドを昇降させる手段としては、液体の浮力以外に、燃料、電気エネルギ、空気圧等を駆動源とする送りねじ機構、空気圧又は油圧シリンダを用いることができる。

また、駆動回転盤は昇降ロッドの上端に円周方向にスライド可能に載せられればよく、例えば、昇降ロッドの上端と駆動回転盤とを、球面軸受及び円弧ガイド装置を介して連結することもできる。

本明細書は、２０１２年６月８日出願の特願２０１２−１３１２８７及び２０１２年９月２８日出願の特願２０１２−２１６６４３に基づく。この内容はすべてここに含めておく。

１…水槽（貯蔵槽）
２…特殊回転盤
３…駆動回転盤
４…フロート
２４…第二の自在継手
２６…第二の角度規制板
２６ａ…円形の軌道
３１…第二の球体
３２…第一の球体
３３…ロッド連結盤
３４…球体載置盤
４１…第一の自在継手
４３…第一の角度規制板
４３ａ…円形の軌道
５１…運動変換機構
５３…出力軸
Ｆ１〜Ｆ３…駆動ロッド
Ｗ１〜Ｗ３…制御ロッド
６１，１０１…駆動回転盤
６２…角度規制板
６４…球体
６５…自在継手
６３，９１…駆動機構
６８，９４…押し部材
７４…出力軸
７５…運動変換機構

Claims

第一の球面軸受に回転可能に支持され、駆動回転盤の下方に配置される第一の角度規制板の水平な円形の軌道に当接して円錐の軌跡を描くように回転する駆動回転盤と、
前記駆動回転盤上に転がり運動可能に載せられる第一の球体と、
上下方向に昇降可能な複数の駆動ロッドと、を備え、
前記複数の駆動ロッドの上端には、前記駆動回転盤が円周方向にスライド可能に載せられ、
前記第一の球体が転がり運動するように前記駆動回転盤を傾かせながら、前記駆動回転盤を円錐の軌跡を描くように回転させる動力伝達装置。
前記動力伝達装置はさらに、
第二の球面軸受に回転可能に支持され、特殊回転盤の下方に配置される第二の角度規制板の水平な円形の軌道に当接して円錐の軌跡を描くように回転する特殊回転盤と、
前記特殊回転盤上に転がり運動可能に載せられる第二の球体と、を備え、
前記複数の駆動ロッドは、前記特殊回転盤の円錐の軌跡を描く回転運動と前記駆動回転盤の円錐の軌跡を描く回転運動とが連動するように前記特殊回転盤に連結されることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
前記動力伝達装置はさらに、
前記駆動回転盤の円錐の軌跡を描く回転運動を出力軸の回転運動に変換する運動変換機構を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の動力伝達装置。
前記特殊回転盤は、
前記複数のロッドが連結されるロッド連結盤と、
前記第二の球体が載せられる球体載置盤と、を備え、
前記球体載置盤は、前記ロッド連結盤に対して前記第二の球面軸受の回りを相対的に回転可能であることを特徴とする請求項２に記載の動力伝達装置。
前記駆動回転盤は、前記第一の球体が転がり運動可能に載せられる球体転がり盤と、前記球体転がり盤に対して前記第一の球面軸受の回りを相対的に回転可能であると共に、前記第一の球体の収容部を有する球体収容盤と、を備え、
前記第一の球体が前記球体転がり盤上を転がることによって、前記球体収容盤が前記球体転がり盤に対して相対的に回転することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の動力伝達装置。
前記複数の駆動ロッドそれぞれの下端には、前記特殊回転盤を上下方向に挟む挟み部が設けられることを特徴とする請求項２に記載の動力伝達装置。