JPH01227801A - Differential pressure engine - Google Patents

Differential pressure engine

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JPH01227801A
JPH01227801A JP5533988A JP5533988A JPH01227801A JP H01227801 A JPH01227801 A JP H01227801A JP 5533988 A JP5533988 A JP 5533988A JP 5533988 A JP5533988 A JP 5533988A JP H01227801 A JPH01227801 A JP H01227801A
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cylinder
thrust
cylinders
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Shin Yoneda
伸 米田
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to generate large power by reducing inflow of pressured fluid by means of duplicate work of a force applying point, while generating differential motion by means of main input of pressure, in an equally pressured closed circuit which is made by making thrust of plural liquid-operated cylinders oppose to each other. CONSTITUTION:When a pump 2 is activated by an electric motor 1, a going electromagnetic valve 3 is made to be on, and a going pressuring circuit 5 and a circulating circuit 28 are communicated with each other, going side cylinders 8, 9 are equally pressured. At that time, cylinder thrust of the cylinders 8, 9 is balanced with opposing thrust in the direction of an arrow 24 via gears 18, 19, so that composite power is reduced and the cylinders are in resting condition. Therefore only thrust of a cylinder 7 is generated, and the cylinder 7 is made to advance in the direction of an arrow 21. At the time, the cylinder 9 is driven in the advancing direction via a rack shaft 16 which meshes with a balancing pinion of a small diameter 31, and a total amount of a discharged amount from the cylinders 8, 9 is provided as circulating amount to the propelling cylinder 7, so that large differential thrust is generated to the propelling cylinder 7.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)本発明は、流体機関に関するものである。[Detailed description of the invention] (a) The present invention relates to a fluid engine.

(ロ)本発明は、液体の圧力を主体入力として運動を発
生させる、省入力流体原勃機の提供を目的とする。
(b) An object of the present invention is to provide an input-saving fluid generator that generates motion using liquid pressure as the main input.

(ハ)特徴とするところは、シリンダーの対向推力の等
加圧により、閉回路出力運動を発生させた点にあります
(c) The feature is that a closed circuit output motion is generated by equal pressure of the opposing thrust of the cylinder.

に)閉回路加圧により出力運動を発生させる、運動の原
理と構造を第1図の実施例によ(り説明します。
(2) The principle and structure of the motion that generates output motion by pressurizing a closed circuit will be explained using the example shown in Figure 1.

第1図(イ)は、19.のクランク軸が、24.の往動
方向警こ発進する直前の状態を示しています。
Figure 1 (a) shows 19. The crankshaft of 24. This indicates the state immediately before starting.

先ず、1.の電動機を起動して2.のポンプを回転させ
、3.の往動電磁弁をONにすれば、5.の往動加圧回
路と23.の回流回路を通じ、9.8.7.の往動シリ
ンダーは等加圧されます。
First, 1. Start the electric motor and 2. Rotate the pump, 3. If you turn on the forward solenoid valve, 5. forward pressurization circuit and 23. 9.8.7. The reciprocating cylinder of is equally pressurized.

等加圧された、各往動シリンダー内部圧力は矢印の向に
推力を発生します。
The internal pressure of each forward cylinder, which is pressurized equally, generates thrust in the direction of the arrow.

各シリンダーの内部には、液体を充満させである故に、
瞬時に100す/atに昇圧します。
Since the inside of each cylinder is filled with liquid,
Instantly boosts the pressure to 100s/at.

即ち、2.のポンプ定格出力は、圧力、100す/U吐
出量60 t /@l−電動機入力10KIMに設定し
ています。
That is, 2. The pump rated output is set to pressure, 100 s/U discharge rate 60 t/@l-motor input 10 KIM.

9、の静止シリンダーは、受圧面積400CIfストロ
ーク100−と設定している故(こ推力は、40.00
0kgとなります。
9, the stationary cylinder is set to have a pressure receiving area of 400CIf a stroke of 100- (this thrust is 40.00C).
It will be 0kg.

8、の吐出シリンダーは、受圧面積200a11′スト
ローク300關 内容積6)と設定してあり、推力は2
0,000kgとなります。
The discharge cylinder of 8 is set to have a pressure receiving area of 200a, a stroke of 300a, and an internal volume of 6), and the thrust is 2
It will be 0,000kg.

7、の出力シリンダーは、受圧面積200ao’ストロ
ーク300■■としである故に推力は20.000kg
となります。
7, the output cylinder has a pressure receiving area of 200ao' and a stroke of 300■■, so the thrust is 20.000kg.
It becomes.

8、と9、の対向シリンダーの推力の方向は、相互に対
向する配置となっており、40,000kgの推力と2
0,000kgの推力が対立しますが、差動出力は零と
なるようをこしています。
The thrust directions of the opposing cylinders 8 and 9 are arranged to face each other, and the thrust of 40,000 kg and the thrust of 2
Although the thrust forces of 0,000 kg are opposed, the differential output is maintained to be zero.

8、と9.のシリンダー推力の均衡について説明します
8, and 9. Explain the cylinder thrust balance of .

9、の静止シリンダーの推力の方向は、16.のラック
軸をして、17.の小径歯車を着力点とし、図面に対し
て左方向、反時計の方向え押出す状態として作用します
The direction of the thrust of the stationary cylinder in 9. is 16. 17. The small diameter gear of is used as the force application point, and it acts as a pushing state toward the left and counterclockwise with respect to the drawing.

8、の吐出シリンダー推力は、17.18.の歯車を固
着している歯車軸に、15.の軸を軸着し、図面に対し
右方向、時計方向に引きつけ回転をさせるようにしてあ
り、相互に対向する推力となります。
8, the discharge cylinder thrust is 17.18. 15. to the gear shaft to which the gear is fixed. The shaft is attached to the shaft, and the shaft is pulled to the right or clockwise relative to the drawing to rotate, resulting in mutually opposing thrust forces.

歯車軸に固着した18.の大径歯車の直径は200−で
あり、更に歯車軸に固着した17.の小径歯は直径10
0− と設定しています。
18. Fixed to the gear shaft. The diameter of the large diameter gear is 200mm, and the diameter of the large diameter gear is 17mm fixed to the gear shaft. The small diameter tooth of is 10 in diameter.
It is set to 0-.

次(こ、18.の大径歯車と噛み合う13.のラック歯
の位置を支点として、15.16.の着力点までの距離
は、15.の軸着点まで100.−であり、16、の着
力点までの距離は、50− であり、・2対1の梃子の
作用として働きます。
Next (here, with the position of the rack tooth of 13. meshing with the large diameter gear of 18. as a fulcrum, the distance to the force application point of 15. and 16. is 100.- to the shaft attachment point of 15., and 16. The distance to the point of force is 50-, which acts as a 2:1 lever action.

故昏こ、15.の軸の着力点推力は上で均衡することに
なります。
15. The thrust at the point of force on the axis will be balanced at the top.

従って、9.のシリンダー推力、40,000りと8.
のシリンダー推力20.000Kp 佳均衡して、合成
出力は零となります。
Therefore, 9. Cylinder thrust of 40,000 8.
The cylinder thrust of 20.000Kp is well balanced, and the combined output becomes zero.

推力を中和した歯車軸は、摺動部・こ、コロガリ軸受等
を設けることにより、加圧時においても、外部より少量
の力を加えても円滑に移動する状態となります。
By installing sliding parts, rolling bearings, etc., gear shafts that have neutralized thrust can move smoothly even when pressurized or when a small amount of external force is applied.

故に、軸着部を接触着力点としている7、の出力シリン
ダーの、20,000に、の推力のみが発現し、10.
の往動方向え強力な直進推進運動を発生します。
Therefore, only a thrust of 20,000 mm is generated in the output cylinder of 7. whose contact force point is the shaft attachment part, and 10.
Generates a powerful straight-line propulsion motion in the forward direction.

(ホ)以上が、対向推力の等加圧回路における差動運動
発生の原理でありますが、次に、差動運動による、回流
容積の整合に付いて説゛明します。
(E) The above is the principle of generating differential motion in a counter-thrust equal pressure circuit.Next, we will explain the matching of circulation volume by differential motion.

7、の推進シリンダーのストローク300.、を24、
の往動方向え移動すれば、円周600 、、の18、の
大径歯車は1回転します。
7, the stroke of the propulsion cylinder of 300. , 24,
If it moves in the forward direction of , the large diameter gear with a circumference of 600 mm and 18 will rotate once.

したがって、17.の小径歯車も、反時計方向に回転し
、17.の円周3001を着力点とする16゜のラック
軸は、右方向え、3001I−の移動する予定ですが、
歯車軸の300.、左方向即ち、往動方向えの移動によ
り、差引され、9.0シリンダーピストン軸は、ストロ
ーク零の静止状態となります。
Therefore, 17. The small diameter gear also rotates counterclockwise, and 17. The 16° rack axis with the force applied point at the circumference 3001 is scheduled to move to the right, 3001I-.
300 of the gear shaft. , by moving to the left, that is, in the forward direction, the 9.0 cylinder piston shaft becomes stationary with zero stroke.

8、の吐出シリンダーは、24.の往動方向え300−
 の移動となる故瘉こ、内部流体6ノを吐出し、23.
の回流回路を通り、7.の出力シリンダーえ全量を回流
させること番こなります。
8, the discharge cylinder is 24. forward direction of 300-
23. Discharge 6 internal fluids when moving.
7. This means that the entire volume of the output cylinder can be recirculated.

7、の出力シリンダーの必要流体量は、同じく6ノ故沓
こ、推進運動中においては、ポンプよりの流体流入を必
要とせず、加圧圧力のみの入力において出力を発生さす
ことが可能となります。
The amount of fluid required for the output cylinder in 7. is the same as in 6.During propulsion motion, it is possible to generate output with only pressurized pressure input, without requiring fluid inflow from the pump. .

以上が、差動圧力機関の運動の第2の原理であります。The above is the second principle of motion of a differential pressure engine.

即ち、対向推力を中和させたシリンダー内部流体を吐出
させる方向に移動させることにより、等加圧、閉回路出
力が成立するものであります。
In other words, by neutralizing the opposing thrust and moving the fluid inside the cylinder in the direction of discharge, uniform pressurization and closed circuit output are achieved.

(へ)次(こ、往復運動に付いて説明します。(H)Next, I will explain about the reciprocating motion.

第1図の実施例において、歯車の1回転により、歯車軸
の軸心の300−の移動において往動終端27.の位置
(こ到達すれば、リミットスイッチ、カム等(こより検
出し、3.の往動電磁弁をOFGこし、4.の復動電磁
弁をONにすれば、5.の圧力は低下し、6.の回路の
圧力上昇により、25.の方向・こ復動運動を開始しま
す。
In the embodiment of FIG. 1, one revolution of the gear causes the forward end 27 to move in the axis 300 of the gear shaft. When this position is reached, the limit switch, cam, etc. are detected, and the forward solenoid valve in 3. is set to OFG, and the backward solenoid valve in 4. is turned on, and the pressure in 5. is reduced. Due to the increase in pressure in the circuit of 6., the reciprocating movement in the direction of 25. starts.

復動端(こ到れば、再び上記の動作を繰返す交互加圧に
より、往動推進運動が連続すること番こなり、19.の
クランクロッド(こより、20.のクランクホイールを
回転させて21.の軸に出力の伝達が可能となります。
When reaching the backward motion end, the forward thrust movement continues by repeating the above operation again, and the crank rod at 19. (Thus, by rotating the crank wheel at 20. Output can be transmitted to the axis of .

亦、出力方式として、出力軸に一方向クラッチを使用す
る方式も有効です。
Additionally, as an output method, it is also effective to use a one-way clutch on the output shaft.

(ト)次瘉こ出力計算をこ付いて説明します。(G) Next, I will explain the output calculation in detail.

出力の計算式は、 受圧面積×加圧圧力×秒連7T:理論出力となります。The formula for calculating the output is Pressure receiving area x pressurized pressure x 7T per second: theoretical output.

故に、200atX 100kg/ar= 20,00
0kg電磁弁番こよる圧力切替の休止時間を含めて、3
00−mを0.6秒をもって往復運動をする場合では、
6001=0.6秒はlm=1秒であり、20.000
kgX1mX1.Qsec=20,000kg/m5e
cの理論出力となり、実効出力50ンとし、10.00
0 kg/ m5ecとなり、■に換算して、約98曙
の出力となります。以上は理論数値ですが、ポンプ入力
に比較して如何(こ、効率の高い省人力流体原動機の成
立が可能となるかが明らかです。
Therefore, 200atX 100kg/ar= 20,00
3 including the pause time for pressure switching due to the 0kg solenoid valve number.
In the case of reciprocating 00-m in 0.6 seconds,
6001=0.6 seconds is lm=1 second and 20.000
kgX1mX1. Qsec=20,000kg/m5e
The theoretical output is c, the effective output is 50 n, and 10.00
0 kg/m5ec, and converted to ■, the output will be approximately 98 Akebono. The above values are theoretical values, but compared to pump input, it is clear that it is possible to create a highly efficient, manpower-saving fluid prime mover.

亦、第1図の方式の14.の出力軸は歯車軸接触型出力
方式ですが、ラック軸を使用し、17、か18.の歯車
を着力点とする出力軸構造も可能です。
In addition, 14. of the method shown in Figure 1. The output shaft of 17 or 18 is a gear shaft contact type output system, but a rack shaft is used. An output shaft structure in which the force is applied to the gear is also possible.

更に、ラック歯車を多段復数構造として、回転方向を調
整し、均衡移動させる方式も可能です。
Furthermore, it is also possible to use a multi-stage structure for the rack gear to adjust the direction of rotation and achieve balanced movement.

例 第2図の方式は、2軸方式であり、8.と9゜の容
積比を3対1とした推、力中和方式です。
Example The method shown in FIG. 2 is a two-axis method, and 8. This is a thrust/force neutralization method with a volume ratio of 3:1 and 9°.

両軸シリンダー貼使用し1、往復動両用シリンダーとし
た点と、正逆転ポンプによる切替往復運動をさせた点が
第1図の方式と異なりますが原理としては同一でありま
す。
This method differs from the method shown in Figure 1 in that it uses a double-axis cylinder (1), a cylinder for both reciprocating motion, and a forward/reverse pump for switching reciprocating motion, but the principle is the same.

尚、電磁弁を機械式カム弁等に替えて使用することも可
能です。
It is also possible to use a mechanical cam valve instead of the solenoid valve.

亦、等容積回流と云っても厳密なものでなく、必要流体
量より、吐出流体量が、若干上回る程度が有効です。
Furthermore, even though it is called equal volume circulation, it is not strict; it is effective if the discharged fluid volume is slightly higher than the required fluid volume.

(1ハ 尚、本機関において、往動側か、復動側の構造
のみを、既存の機械に装着して使用する場合は、差動圧
力装置と呼びます。
(1c) In this engine, when only the structure on the forward or backward side is attached to an existing machine, it is called a differential pressure device.

■)亦、シリンダーストロークの変更は、歯車の直径、
回転数、回転角、歯車ピッチ、着力点の位置等の変更に
より可能です。
■) Additionally, the cylinder stroke can be changed by changing the diameter of the gear,
This is possible by changing the rotation speed, rotation angle, gear pitch, position of the force application point, etc.

更に、シリンダー容積の変更も、7,8.9.、容積比
を保持することにより選択が可能です。
Furthermore, changes in cylinder volume are also possible in 7, 8.9. , can be selected by maintaining the volume ratio.

亦、軸着点昏こ、梃子、クランク、差動歯車等の使用が
可能であり、更に、滑車、ドラム等を使用し、ワイヤー
チェーン等をこよる差動方式も有効です。
In addition, it is possible to use a shaft attachment point, lever, crank, differential gear, etc. Furthermore, a differential method using a pulley, drum, etc., and a wire chain, etc. is also effective.

尚、使用液体は、水、油、化学物質等の粘性と、圧縮率
の低い液体が済当です。
The liquids to be used should be those with low viscosity and low compressibility, such as water, oil, and chemical substances.

更に、使用流体に、冷媒液を使用すれば、本機関は、圧
縮、開放のサイクルを繰返す故に、冷凍機として作用さ
すことも可能です。
Furthermore, if a refrigerant liquid is used as the working fluid, this engine can also function as a refrigerator as it repeats the cycle of compression and release.

亦、シリンダーとラック歯車軸の配置を、直線でなく、
180u折返すことにより、コンパクトな構造とするこ
とも可能です。
In addition, the arrangement of the cylinder and rack gear shaft is not straight,
It is also possible to create a compact structure by folding the 180u.

Qo  以上が、本発明の運動の原理と構造の説明であ
りますが、本発明の最大の効果とするところは、圧力を
主体入力として運動を発生させ得ると云う、新たな運動
原理に基く、流体原動機の提供にあります。
Qo The above is an explanation of the principle of motion and structure of the present invention.The greatest effect of the present invention is that the fluid It is in providing the prime mover.

更に、本機関は、加圧を圧力を上昇さすか、シリンダー
ストローク、受圧面積等を増加さすことに比例して出力
を増大することが可能であります。
Furthermore, this engine can increase the output in proportion to increasing the pressurization, cylinder stroke, pressure receiving area, etc.

亦、出力軸を中心とした星型配置、並列多数配置等によ
り、大出力機関の製造も容易となる故に、船舶、車輌、
航空機等の推進機関として適当であり、亦、リフト、冷
凍機、マンプレッサー、土木建設機械等の駆動源として
も有効です。
In addition, the star-shaped arrangement centered on the output shaft and the parallel arrangement of many engines make it easy to manufacture high-output engines, making them suitable for ships, vehicles,
It is suitable as a propulsion engine for aircraft, etc., and is also effective as a drive source for lifts, refrigerators, man pressers, civil engineering construction machinery, etc.

更に、発電機の駆動源としては、最も適切であり、エネ
ルギー問題に貢献する重要な発明となるものです。
Furthermore, it is the most suitable driving source for a generator, making it an important invention that contributes to solving energy problems.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(イ)は、第1実施例の動作説明図です。 第1図(ロ)は、歯車部の横断面図です。 第1図(ハ)は、14.の軸を除外した歯車部の上面図
です。 第2B(()は、第2実施例の動作説明図です。 第2図(ロ)は、歯車部の横断面図です。 (1)電動a(内燃機関も可能) (2)ポンプ (3)往動電磁弁 (4)復動電磁弁 (5)往動加圧回路 (6)復動加圧回路 (7)往動出力シリンダ− (8)往動吐出シリンダー (9)往動静止シリンダー (ト)復動出力シリンダ− (6)復動吐出シリンダー (財)復動静止シリンダー (至)固定ラック台 (ロ)出力ラック軸 に)吐出ラック軸 (ト)静止ラック軸 (ロ)小径歯車 (至)大径歯車 (ト)クランクロッド 1)クランクホイ゛−ル (2)出力軸 四 歯車軸摺動体 (イ)回流回路 (至)往動方向 (イ)復動方向 (1)往動時運動方向 (イ)往動終端
Figure 1 (a) is an explanatory diagram of the operation of the first embodiment. Figure 1 (b) is a cross-sectional view of the gear section. Figure 1 (c) shows 14. This is a top view of the gear section excluding the shaft. 2B (() is an explanatory diagram of the operation of the second embodiment. Figure 2 (B) is a cross-sectional view of the gear part. (1) Electric a (internal combustion engine is also possible) (2) Pump (3) ) Forward solenoid valve (4) Reciprocal solenoid valve (5) Forward pressurizing circuit (6) Reciprocating pressurizing circuit (7) Forward output cylinder (8) Forward discharge cylinder (9) Forward stationary cylinder (G) Double-acting output cylinder - (6) Double-acting discharge cylinder (Foundation) Double-acting stationary cylinder (To) Fixed rack stand (B) Output rack shaft) Discharge rack shaft (G) Stationary rack shaft (B) Small diameter gear (To) Large diameter gear (G) Crank rod 1) Crank wheel (2) Output shaft 4 Gear shaft sliding body (A) Circulation circuit (To) Forward direction (A) Return direction (1) Forward movement Motion direction (a) Forward end

Claims (1)

【特許請求の範囲】 復数の液圧シリンダー推力の着力点にラッ ク歯車、クランク等を介在させ、主として等加圧により
推力を対向させる。 着力点となる歯車、クランク等の軸受部は 回転と移動が同時運動となる如くする。 推進シリンダーを設け、推進シリンダー出 力をして軸受部を、直接の着力点とするか、歯車、クラ
ンク等を回転させる如き着力点等として推力対向シリン
ダーの着力点を差動させる、 差動運動により、対向シリンダーの内部流 体を、吐出させ推進シリンダーえ回流させて成る、流体
圧力を主入力とする差動圧力機関。
[Scope of Claims] A rack gear, a crank, etc. are interposed at the point of application of the thrust of the multiple hydraulic cylinders, and the thrusts are made to oppose each other mainly by uniform pressurization. Bearings such as gears and cranks, which serve as the point of application of force, are designed so that they rotate and move simultaneously. A propulsion cylinder is installed, and the propulsion cylinder outputs the bearing part as a direct force application point, or the force application point of the thrust opposing cylinder is differentially moved as a force application point such as rotating a gear, a crank, etc. Through differential motion. , a differential pressure engine whose main input is fluid pressure, in which the internal fluid of an opposing cylinder is discharged and circulated around the propulsion cylinder.
JP5533988A 1988-03-09 1988-03-09 Differential pressure engine Pending JPH01227801A (en)

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