JPH10288001A - 圧力−機械変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２個のシリンダー室を連通させたシリンダー
１，２を用いて、各シリンダーに供給された圧縮空気に
て梃子式に往復回動するように支持された作動受台27の
両端に加え、空気圧力を機械力に変換する場合におい
て、ベアリングと歯車を旨く組合わせることで、よりス
ムーズに力を伝達し、ロスの少ない出力が得られる。 【解決手段】 各ピストンロッドにベアリング転送溝８
Ｄ，８Ｅを形成した二股ベアリング転送片５Ａ，（５
Ｂ）をピストン下降平行縁片受止転送ベアリング18Ａ，
18Ｂ群を介して作業押台20に連結し、第１、第２の大歯
車15Ａ，15Ｂを偏心輪回転軸33に軸受を介して回転自在
に嵌め込み、これら第１、第２の大歯車15Ａ，15Ｂを出
力シャフトに一方向負荷クラッチ嵌め込む小歯車に直接
または間接に噛合させ、第１，第２の大歯車15Ａ，15Ｂ
を各ピストンの上下運動に伴い揺動運動する平行縁片及
歯車固定揺動板10Ａ，10Ｂにリンクを介して、および接
続シャフトを介して係合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、環境汚染を防止す
るために、全く排気を必要としない無公害でしかも安全
で容易に回転力を得ることを可能にするために長年の空
気圧縮機械製造技術を活用し、１行程毎に排気を必要と
しない充填された圧縮空気圧中で片ピストン伸び、片ピ
ストン縮み動作を行い、比例した余剰の力を外部に取り
出すことを可能にした圧力−機械変換装置で、コードレ
ス駆動装置、自転車、自動車等に搭載する走行用の駆動
装置、小船等の航行や各種走行車等排気公害のない駆動
装置として用いるものに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】出願人は先に、２個のシリンダー室を連
通させて左右に並べて設けた一組の左右に移動されるシ
リンダーを用いて、各シリンダーに供給された圧縮空気
にて各シリンダーのピストンを同圧下で加圧して各ピス
トンのピストンロッドにて作動受台の軸受に梃子式に往
復回動するように支持された作動受台の両端に加え、上
記一組のシリンダーを左右に移動し、切替用歯車の入力
軸に対する各ピストンロッドの支点を同じ距離を保って
交互に変えるとともに槓杆を梃子作用により往復回動し
て空気圧力を機械力に変換する装置を、特願平1-112037
号（特公平8-23281 号公報）を出願し、特許権を取得し
た。

【０００３】これは、少なくとも上下部分に案内溝を有
する案内部材と、この案内部材の中心部分に回動可に軸
止された外部からの駆動力で回転される切替用歯車と、
前記案内部材の下部側の案内溝に左右方向に移動可に配
された第２の切替部材と、この第２の切替部材の左右移
動方向に対する中心部に設けられた軸と、この軸にその
左右移動方向に対する中心部を回動可に支承された槓杆
と、この槓杆の上面側に左右方向に移動可に配されたロ
ーラベアリング部材と、このローラベアリング部材の上
面側に左右方向に移動可に配された作動受台と、前記切
替用歯車の下部側において咬合されると共に、前記軸に
取付けれら、更にガイド手段を介して平行移動に可に支
承された第２のラック部材と、前記案内部材の上部側の
案内溝に左右方向に移動可に配された第１の切替部材
と、前記切替用歯車の上部側において咬合されると共
に、この第１の切替部材の移動方向に対する中心部に設
けた支軸に取付けられ、更にガイド手段を介して平行移
動可に支承された第１のラック部材と、上記第１の切替
部材及び第１のラック部材に、該第１のラック部材の平
行移動に同調平行移動可に支承され、指定圧力の圧縮気
体を駆動源とし、連通穴を介して相互に連通する左右に
並設された２個のシリンダー室及び２個のピストンロッ
ドよりなる一組の作動機構と、この作動機構のそれぞれ
のピストンロッドの下端部を上記作動受台に支軸を介し
て回動可能に連結したことよりなるものである。

【０００４】前記切替用歯車を小さな外力で回転させる
と、その回転方向及び回転角度に応じて第１及び第２の
切替部材を介して第１及び第２のラック部材が互いに反
対方向に平行移動させると共に、槓杆（梃子の槓杆）の
軸（梃子の支点）がその中心位置より左右何れかの方向
に移動され、この移動に伴って両ピストンロッドの作動
受台に対する両連結部（梃子の作用点）が変位されて同
圧力下にある上記軸（梃子の支点）と上記両連結部（梃
子の作用点）との距離の長い方のピストンロッドが伸び
ると同時に上記距離の短い方のピストンロッドが縮む動
作を交互に行われて、ローラベアリング部材或いは槓杆
より上記外力（入力）より大きな出力が得られる。

【０００５】しかし、この特願平1-112037号（特公平8-
23281 号公報）のものは、小さな外力で回転させる切替
用歯車は第１及び第２のラック部材を左右の互いに反対
方向に平行移動させるために左回転と右回転を交互に繰
り返す往復回転をするように駆動させるものであり、例
えば、自転車等のペダル足踏み入力や、バッテリー駆動
小モーターでの入力や、一方向での手回しクランク入力
等、特定方向のみの回転駆動にはそぐわない。

【０００６】また、前記案内部材に形成された案内溝
は、円弧状又は円形に形成されるもので、この案内部材
全体を大きなものにしなければ、大きな移動距離の案内
溝を確保することはできない。

【０００７】そこで出願人はさらに、圧縮空気を充填し
たシリンダー内に挿入のピストンＡ、ピストンＢの支点
に対する力点、作用点の切替をより円滑に行うことがで
きるようにした圧力−機械変換装置を、特願平7-30281
号（特開平8-189454号公報）として出願した。

【０００８】これは図11、図12に示すように、フレーム
128 の上下部分に水平方向にベアリング転送溝129A,129
B を形成し、フレーム128 の中心部分に入力受け軸とし
ての偏心輪軸124 を軸止めした。そして、両端腕に設け
た長穴のうち上方長穴127Aにはシリンダー軸受103 を挿
通させ、下方長穴127Bにはフレーム128 に締付固定した
固定ピンを挿通させた偏心輪124 A,124 B を前記偏心輪
軸124 に設け、前記フレーム128 の下側のベアリング転
送溝129Bに槓杆としての作動受台112 の中心部を回動可
能に支承する作動受台軸シャフト113 の端を係合させ
た。

【０００９】フレーム128 の上側のベアリング転送溝12
9 A に前記シリンダー軸受103 の途中を係合させ、作動
受台112 の上面と作動押台100 の下面間に作動押台受ベ
アリング114 および作動押台下降圧接受止ベアリング11
5 を配設し、作動押台100 の左右にピストン下降受止転
送Ｔ型継手109 を軸着し、このピストン下降受止転送Ｔ
型継手109 の上面を各ピストンロッドＡ１，Ｂ１にそれ
ぞれ設けた二股ベアリング転送片105 に設けられた平面
往復用ローラベアリング106 に圧接する。

【００１０】二股ベアリング転送片105 の下部に形成し
たベアリング転送用長穴107 に前記作動押台受ベアリン
グ114 に設けた左右移動切替ピン117 を係合し、偏心輪
軸124 に揺動梃127 を回転自在に設け、揺動梃127 の上
方長穴127Aにシリンダー軸受103 を挿通し、下方長穴12
7Bに作動受台軸シャフト113 を挿通させた。

【００１１】この特願平7-30281 号（特開平8-189454号
公報）の圧力−機械変換装置によれば、フレーム128 に
水平に設けられた上部のベアリング転送溝129 A は前記
シリンダーの反発力を受けとめ、軽快に左右転送させ
る。また、フレーム128 に水平に設けられた下部のベア
リング転送溝129Bはピストンの下降圧力を受止めて軽快
に左右に移動転送させる。

【００１２】そして、入力受け軸としての偏心輪軸124
が時計方向に回転すれば、偏心輪124 A,124 B と揺動梃
127 の上下長穴に挟まっているシリンダー軸受103 はＹ
中心線から左方へ移動し、作動受台軸シャフト113 はＹ
中心線から右方と切替えられて、作動受台軸シャフト11
3 を支点にシリンダー装置の各ピストン下に距離差が生
じると、距離間の大きい方のピストン内に作用する力は
距離間の小さい方のピストン内に作用する力より小さい
力で釣り合う。

【００１３】充填された圧縮空気は常に等圧力が作用し
ているので前記支点に対して距離間の大きい方のピスト
ンが伸び、距離間の小さい方のピストンが縮む。この
時、片ピストン伸びるシリンダー室内の容積が広くな
り、片方ピストン縮むシリンダー室内は容積が狭くな
る。この時、充填された圧縮流体は急速に容積の狭い室
から容積の広い室に流れ込み、各ピストン室内には常に
等圧力が作用しているので排気の必要がない。

【００１４】作動受台軸シャフト113 による支点に対し
て一方のピストンＡ下、他方のピストンＢ下が等距離に
おいてはピストンＡ、ピストンＢの下降する力は釣合っ
て動作せず、支点に対してピストンＡ下距離間とピスト
ンＢ下距離間５ｍ／ｍ差においても距離差の大きい方の
ピストンが伸びの動作を始めるに従って支点に対して距
離差が大きくなれば大きくなるほど片ピストン伸びの力
が強くなる。なお、充填される圧縮空気を高圧にすれば
比例して片ピストン縮み、片ピストン伸びの力が強くな
る。

【００１５】この力を出力チェーンホイールに時計回転
を導き、自転車の場合は後輪に走行回転を伝導する。特
に、充填圧力を高低することにより比例した出力を設定
することが可能となり、Ｙ中心線に対して支点の左右移
動切替は本切替機構を用いる事により極めて抵抗が少な
く、従来運転に要した燃料を大幅に節約でき、環境衛生
保持に有効な駆動源としてどこでも容易に空気の補給が
できる等優れた効果を奏する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はこの特
願平7-30281 号（特開平8-189454号公報）の圧力−機械
変換装置にさらに改良を加え、ベアリングと歯車を旨く
組合わせることで、よりスムーズに力を伝達し、ロスの
少ない出力が得られる圧力−機械変換装置を提供するこ
とにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、第１に、シリンダー室を連通させて左右に並
べて設け、充填圧力を一行程毎に排気せず、各シリンダ
ーに供給された圧縮空気で各シリンダのピストンを同圧
下で加圧して各ピストンのピストンロッドの支点を同じ
距離を保って交互に変えるシリンダー装置をフレーム間
に左右移動可能に設け、フレームの中心部分に軸止めし
た偏心輪軸を入力受け軸としてこの偏心輪軸に前記シリ
ンダー装置に係合する偏心輪を設け、フレームの下側の
案内溝に槓杆としての作動受台の中心部を回動可能に支
承する作動受台軸転送ベアリング及びシャフトの端を係
合させ、偏心輪軸に揺動梃を回転自在に設け、揺動梃の
上部の長穴にシリンダー軸受を挿通し、下部の長穴に作
動受台軸シャフトを挿通させ、作動受台の上面と作動押
台の下面間にベアリング群を配設し、作動押台の左右を
各ピストンロッドに回転自在に係合させる圧力−機械変
換装置において、各ピストンロッドに、二股ベアリング
転送片を締付固定し（歯車による平行運動機構として）
平行縁片及歯車回転揺動板に平行縁片取付歯車のボス部
が挿入し、これら歯車に小歯車群にて噛み合わせすれば
歯車に平行に締付固定のピストン下降受平行縁片のベア
リング転送溝上方に、二股ベアリング転送片に取付られ
た往復用ローラーベアリングが挿入し、各ピストンが上
下運動に伴い、これら平行縁片及歯車回転揺動板が、揺
動運動において、ベアリング転送溝は常に平行運動なす
ベアリング転送溝下方には、各ピストンロッドにベアリ
ング転送溝を形成した二股ベアリング転送片を締付け固
定し、作業押台に軸着するベアリング固定転送板に設け
るピストン下降平行縁片受止ベアリング群を前記ベアリ
ング転送溝に挿入し、第１、第２の大歯車を偏心輪回転
軸に軸受を介して回転自在に嵌め込み、第２の大歯車の
下方にはフレーム下方に設けた中間歯車を噛合し、この
中間歯車の片方は出力シャフトに一方向負荷クラッチ嵌
め込む小歯車を噛合させ、第１の大歯車の下方には出力
シャフトに一方向負荷クラッチ嵌め込む小歯車を噛合
し、第１，第２の大歯車を各ピストン上下運動に伴い揺
動運動する揺動運動平行縁片及歯車固定揺動板にリンク
を介して、および接続シャフトを介して係合することを
要旨とするものである。

【００１８】第２に、ピストン下降受平行縁片には、も
う一つのベアリング転送溝を形成し、この中に作動押台
に接続のベアリング固定板に回転自在に固定のピストン
下降平行縁片受止ベアリング群が挿入し、二股ベアリン
グ転送片に設けた平面往復用ローラベアリング群を挿入
し、また、二股ベアリング転送片の下方にはベアリング
転送切替用縦長穴を設け、ここに各ベアリング群の左右
移動切替ピンを差し入れること、第３に、偏心輪回転軸
は、円管状として偏心輪を固定し、内径にはペタル足踏
み入力軸を挿入し、内径、外径に、ワンウエイクラッチ
嵌めこみ、数種類の外部切替入力機構を接続可能とした
こと、第４に、シリンダーは、各ピストン下に大気開放
空間を有し、各ピストンロッドの振止に大気圧吸排口を
設けたこと、第５に、平行縁片及び歯車回転固定揺動板
は、中心の縦長穴に偏心輪回転軸を挿入し、中心より左
右の回転穴に平行縁片取付歯車のボス部を挿入し、これ
ら歯車と歯車を連結小歯車群に噛み合せて揺動板に固定
し、ボス部両端にピストン下降受平行縁片を平行に固定
することを要旨とするものである。

【００１９】第６に、作動押台の中央に左右転送切替ピ
ンを設け、この左右に接続したベアリング固定転送板に
ベアリング群を並列に固定して、ベアリング転送溝平行
面に挿入し各ピストンの上下運動に伴い左右のピストン
下降平行縁片が段差する平行面にこれらベアリング群が
圧接受すれば作動押台下面は交互傾斜する機能を有する
こと、第７に、切替用ベアリング固定板は、中央の若干
上線上に作動押台下降圧接受止ベアリング群を設け、こ
の左右にして若干下線上で三角形状底辺長の位置に作動
受台圧接押転送ベアリング群を設けたこと、第８に、作
動受台圧接押転送ベアリング群の固定ピンに小歯車を設
け、この小歯車を作動受台上面のラックに噛み合せるこ
と、第９に、作動受台は中央にシャフト支点を有し、こ
のシャフト支点を下部に係合させ、上部縦長穴には作動
押台左右転送切替ピンを差し入れて作動押台作動受台同
時左右転送切替腕を作動受台と作動受台間に掛け渡すこ
とを要旨とするものである。

【００２０】請求項１記載の本発明によれば、最も安定
性のある歯車列による特殊な機構を用いて、各ピストン
ロッドに締付け固定した二股ベアリング転送片が上下運
動を行い、そこに設けたベアリング転送溝は常に平行運
動なすが、このような平行運動機構を行うのに最も安定
性のある歯車列による特殊な機構を用いた。それは、こ
れらを受止める作動押台と作動受台の間に圧接された各
ベアリング郡を介し、作動受台の中央支点に各ピストン
下降圧力が受止められ、作動受台の転送台に受け止めら
れて、左右に転送する。

【００２１】この時に抵抗を最少限に支点に対し、各ピ
ストン下に距離差を形成する最も円滑に行うための機構
となる。従って、左右の切替に要するバッテリー消費量
が軽減する。

【００２２】さらに、各ピストンに上下運動を揺動板に
歯車列に接続した機構により、二股ベアリング転送片が
上下平行運動を行うことを介して大歯車に伝え、大歯車
の左右回転を出力シャフトに一方向の回転として導くこ
とで、チェーンで出力シャフトに導く場合と比較して、
チェーンのような遊びも必要なく、騒音も少なく、さら
に、チェーンはずれのような故障の心配もない。

【００２３】請求項２記載の本発明によれば、二股ベア
リング転送片は、内面平行に平面往復用ローラーベアリ
ングを設けこれらは常に平行上下動するもので、下方に
はベアリング転送切替用縦長穴を設けシリンダーと共に
左右移動すれば段差平行面を転送と共に傾斜面に圧接さ
れている各ベアリング群の左右移動切替ピンを挟み、左
右転送する機能を有する。

【００２４】請求項３記載の本発明によれば、ペタル足
踏み入力とモーター等による駆動入力の切り替え、また
は併用を考慮したものであり、偏心輪回転軸は内径には
ペタル足踏み入力軸を挿入し、内径または外径に、ワン
ウエイクラッチ嵌めこみ、数種類の外部切替入力機構を
接続可能としたことで、１本の偏心輪回転軸を中心にコ
ンパクトな構成で外部入力を導入できるものとなる。

【００２５】請求項４記載の本発明によれば、シリンダ
ーは、各ピストン下に大気開放空間を有し、各ピストン
ロッドの振止に大気圧吸排口を設けることで、各ピスト
ン上下運動時に溜まっている空気がクッションとして抵
抗となる防止とすることができる。

【００２６】請求項５記載の本発明によれば、平行縁片
及び歯車回転固定揺動板は、中心、縦長穴に偏心輪回転
軸を挟み、上下は若干移動するが左右には移動せず、中
心より左右の回転穴に平行縁片取付歯車ボス部が挿入し
これら歯車と歯車を連結小歯車群に噛み合せ揺動板に固
定し、ボス部両端にピストン下降受平行縁片を平行に固
定し、各ピストンの上下運動に伴い揺動板が揺動運動す
ればこれに接続の大歯車を左右揺動回転に誘導するとと
もに、ピストン下降受平行縁片は常に平行上下運動をな
す機能を有する。

【００２７】請求項６記載の本発明によれば、各ピスト
ンの上下運動に伴い左右のピストン下降平行縁片が段差
する平行面にこれらベアリング群が圧接受すれば、作動
押台下面は交互傾斜する機能をスームズに発揮できる。

【００２８】請求項７記載の本発明によれば、作動押台
下降圧接受止ベアリング群と作動受台圧接押転送ベアリ
ング群が作動押台と作動受台の間に圧接され配置圧接触
点受すれば、各ピストンの下降押圧力が分力され、移動
コロの役目をなす。作動押台と作動受台が平行において
も、傾斜においても、充填圧力の大中変動においても、
作動押台下降圧接受止ベアリング群と作動受台圧接押転
送ベアリング群の左右移動切替は極めて抵抗の響きが少
なく支点に対し各ピストン下の押圧作用点を変位するこ
とができる。

【００２９】請求項８記載の本発明によれば、作動受台
圧接押転送ベアリング群の固定ピンに設けた小歯車と作
動受台上面のラックに噛み合せることにより、特に傾斜
時の滑り止めを緩和することができる。また、請求項９
記載の本発明によれば、作動押台作動受台同時左右転送
切替腕を設けることにより、作動受台と作動受台を平行
時においても傾斜時においても常に左右移動はともにす
ることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図面について本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図１は本発明の圧力−機械変
換装置の１実施形態を示す縦断側面図、図２は同上縦断
正面図で、シリンダー装置は仕切壁ｇで区画された一方
のシリンダー１、他方のシリンダー２からなり、一方の
ピストンＡの一方のピストン室ｄと他方のピストンＢの
他方のピストン室ｅを連通口ｃで連通する。図中Ａ１は
一方のピストンロッド、Ｂ１は他方のピストンロッドで
ある。

【００３１】ｆはシリンダー各室に同時に圧縮空気を補
給する補給口、ｈ，ｉは機密保持のためのピストンリン
グであり、各ピストン室ｄ，ｅの下には、大気開放空間
を有し、各ピストン振れ止ｊＡ，ｊＢを設け、これら振
れ止には大気圧吸排口ＫＡ、ＫＢを設けて各ピストン上
下運動時のクッション防止する。

【００３２】フレーム31Ａ，31Ｂの中心に設けた軸受け
32Ａ，32Ｂに偏心輪回転軸33を挿入し、この内径にペタ
ル足踏み入力軸41を挿入し、左方に一方向負荷クラッチ
37を嵌めみ、ペタル足踏み入力軸41に時計方向に回転入
力すれば、この一方向負荷クラッチ37が偏心輪回転軸33
にくいこみ、時計回転をみちびくようにした。

【００３３】偏心輪回転軸33の外径右方にはウオームホ
イル39Ｂを設け、これを該ウオームホイル39Ｂ内へ嵌め
込んだ一方向負荷クラッチ40を介して偏心輪回転軸33を
時計回転を導くようにし、ウオームホイル39Ｂは太陽光
パネル集積板50Ａで駆動するか、バッテリー50で回転駆
動するモータ51の駆動軸のウオームホイル39Ａと噛合さ
せる。

【００３４】さらに、他の手段で様々な外部切替入力す
ることにより数種類の偏心輪回転軸33に時計回転切替え
を導びくことができるようにすることが考えられる。

【００３５】偏心輪回転軸33を跨りフレーム31Ａとフレ
ーム31Ｂの間に前記一組のシリンダー１，２を設ける
が、シリンダーの両面に回転自在に転送ベアリング４Ａ
群を軸着し、これら転送ベアリング４Ａ群はフレーム31
Ａ，31Ｂの部に設けたシリンダー転送ベアリング溝４の
平行面に挿入する。

【００３６】シリンダー１，２の中央には、シリンダー
受軸３がフレーム31Ａ，31Ｂとフレームに設けた横長穴
を通り突出し、フレーム31Ａ，31Ｂの外面側で偏心輪回
転軸33に揺動梃34，34を回転自在に設け、この揺動梃34
の上部縦長穴34Ａと偏心輪外輪35Ａ，35Ｂの上部の縦長
穴にシリンダー受軸３を差し入れ、揺動梃34，34の下部
縦長穴34Ｂには作動受台転送ベアリング28Ａ，28Ｂに挿
入のシャフト支点28を差し入れ、これら作動受台転送ベ
アリング28Ａ，28Ｂはフレーム31Ａ，31Ｂの下方に設け
たピストン下降飛び出す圧力受止作動受台ベアリング転
送溝30の平行面に受止められるようにした。（図１）

【００３７】揺動梃34，34の外面側では、偏心輪35，35
を偏心輪回転軸33にスピル36Ｃを介し回転可能に設け、
偏心輪35，35の偏心輪外輪35Ａ，35Ｂの上部の縦長穴に
シリンダー受軸３を差し込み、偏心輪外輪35Ａ，35Ｂの
下方の縦長穴にはフレーム31Ａ，31Ｂの下方に設ける締
付固定ピン38Ａ，38Ｂを差し入れる。

【００３８】大歯車15Ａ，15Ｂを偏心輪ベアリング36
Ａ，36Ｂの両面位置で偏心輪回転軸33に軸受15Ｃ，15Ｃ
を介して回転自在に嵌め込み、大歯車15Ｂの下方にフレ
ーム31Ａ，31Ｂの下方に設けた中間歯車45を噛合し、中
間歯車45の片方は出力シャフト43に一方向負荷クラッチ
を嵌め込んで設けた小歯車46を噛み合する。

【００３９】大歯車15Ａの下方に、出力シャフト43に一
方向負荷クラッチ嵌んで設けた小歯車44を噛合し、これ
ら大歯車15Ａ，15Ｂは平行縁片及歯車固定揺動板10Ａ，
10Ｂにリンク13Ａ，13Ｂを介して、接続シャフト16Ａ，
16Ｂが大歯車に設けた接続口15Ｄ，15Ｄに挟まる。

【００４０】このようにして、各ピストン上下運動に伴
い平行縁片及歯車固定揺動板10Ａ，10Ｂが揺動運動すれ
ば、これに接続の大歯車15Ａ，15Ｂは同時に時計及反時
計回転をなす。その結果、これに噛み合った小歯車群4
5，46, 44の働きで出力シャフト43は常に一方向回転す
る。

【００４１】平行縁片及歯車回転揺動板10Ａ，10Ｂで
は、小歯車群11Ａが平行縁片取付け歯車９Ａ，９Ｂと噛
み合い、これら平行縁片取付け歯車９Ａ，９Ｂの歯車ボ
ス部９Ｃ，９Ｃは平行縁片及歯車回転揺動板10Ａ，10Ｂ
の回転取付穴10Ｃ，10Ｃに回転自在に嵌めこみ、歯車ボ
ス部９Ｃ，９Ｃの両端には、ピストン下降受平行縁片８
Ａ，８Ｂを平行にして締付固定する。平行縁片及歯車回
転揺動板10Ａ，10Ｂの中央の縦長穴12Ａ，12Ｂには偏心
輪回転軸33を差し入れる。

【００４２】ピストン下降受平行縁片８Ａ，８Ｂにはベ
アリング転送溝８Ｄ，８Ｄの平行面とベアリング転送溝
８Ｅ，８Ｅの平行面を設け、ベアリング転送溝８Ｄ，８
Ｄには、各ピストンロッドＡ１，Ｂ１に締付固定した二
股ベアリング転送片５Ａ，５Ｂの内側に回転自在に並列
に軸着した平面往復用ローラーベアリング６Ａ，６Ｂ群
を挿入する。

【００４３】ベアリング転送溝８Ｅ，８Ｅには、作動押
台20に接続ピン19Ａ，19Ｂを介してベアリング固定転送
板17Ａ，17Ｂに設けた転送ベアリング18Ａ，18Ｂ群が挿
入し、これで各ピストンの下降圧力を受け止める。

【００４４】作動押台20と作動受台27の間に挿入する切
替用ベアリング固定板22Ａ，22Ｂの中間に左右移動切替
ピン23Ａ，23Ｂを軸に作動押台下降圧接受止ベアリング
24Ａ，24Ｂを回転自在に設け、これら作動押台下降圧接
受止ベアリング24Ａ，24Ｂの上面は作動押台20の下面を
圧接受けする。なお、作動押台下降圧接受止ベアリング
24Ａ，24Ｂ群の下面は作動受台27の上面には接触しな
い。さらに、前記左右移動切替ピン23Ａ，23Ｂの両端は
二股ベアリング転送片５Ａ，５Ｂ下方に設けたベアリン
グ転送切替用縦長穴７Ａ，７Ｂ内に差し入れる。

【００４５】切替用ベアリング固定板22Ａ，22Ｂに固定
した左右移動切替ピン23Ａ，23Ｂの左右にして若干下線
上で、左右移動切替ピン23Ａ，23Ｂを頂点とした場合の
三角形状底辺長の位置に、作動受台圧接押転送ベアリン
グ25Ａ，25Ｂ，25Ｃ，25Ｄを転送ベアリング固定ピン26
により設ける。そして、この転送ベアリング固定ピン26
に小歯車26Ａを嵌め込み、これを作動受台27に固定した
ラック27Ａに噛み合わせる。また、作動受台圧接押転送
ベアリング25Ａ，25Ｂ，25Ｃ，25Ｄ群の上面は作動押台
20の下面には接触しない。

【００４６】作動押台20の中央に設ける作動押台左右転
送切替ピン21を作動押台作動受台同時左右転送切替腕29
の上部縦長穴に差し入れ、この作動押台作動受台同時左
右転送切替腕29の下部は作動受台転送ベアリング及シャ
フト支点28に嵌めこみ、その左右には案内ローラー29
Ａ，29Ｂを携え、各ピストンが下降して飛び出す圧力を
作動受台27の作動受台転送ベアリング及シャフト支点28
に集中受止して 作動受台ベアリング転送溝30の平行面
上に受止させ、Ｙ線に対しシリンダー受軸３と作動受台
転送ベアリング及シャフト支点28が垂直においてはどこ
も動かず静止状態を保つ。（図１〜図２）

【００４７】シリンダーＡのピストンｄ室とシリンダー
Ｂのピストンｅ室が連通する圧縮空気補強口ｆに圧力容
器ａから減圧弁ｂを介し、または空気のある所では携帯
空気入れポンプで空気充填口52を介して、圧縮空気とし
てピストン径100mm にて２kg／m²G 〜６kg／m²G を充填
すれば157kg 〜471kg の圧力が加わる。

【００４８】シリンダーの反発力はフレーム31Ａ，31Ｂ
のフレーム上部に設けたシリンダー転送ベアリング溝４
に受け止められ、各ピストンＡ及びピストンＢの下降圧
力は平行縁片及歯車回転揺動板10Ａ，10Ｂに小歯車群11
Ａが平行縁片取付歯車９Ａ，９Ｂと噛み合い、これら歯
車ボス部９Ｃ，９Ｃは歯車回転揺動板10Ａ，10Ｂの回転
部に回転自在に嵌めこみ、歯車ボス部９Ｃ，９Ｃの両端
にはピストン下降受平行縁片８Ａ，８Ｂが平行に締付固
定されているので、これらピストン下降受平行縁片８
Ａ，８Ｂに設けたベアリング転送溝８Ｅ，８Ｄの平行面
に各ピストン下降圧力が受取られ、平行縁片及歯車回転
揺動板10Ａ，10Ｂの中央の縦長穴12Ａ，12Ｂは偏心輪回
転軸33を挟むが、上下には若干の移動するが左右には移
動せず、平行縁片取付歯車９Ａ，９Ｂと小歯車11Ａ群が
噛み合い、回転自在に固定した平行縁片及歯車回転揺動
板10Ａ，10Ｂが、縦長穴12Ａ，12Ｂを軸に揺動運動すれ
ば、回転取付穴10Ｃ，10Ｃを軸にピストン下降受平行縁
片８Ａ，８Ｂは常に平行上下運動をなす。

【００４９】この状態でペタル足踏み入力軸41または太
陽光パネル集積板50Ａでのモーター駆動及び各種バッテ
リー50でのモーター51の駆動により、偏心輪回転軸33に
回転切替に入力すれば、シリンダー受軸３はＹ線より右
方へシャフト支点28はＹ線より左方へと交互に移動をく
りかえすのみで各ピストン室に圧縮空気充填なしの場合
は各ピストンの上下運動は行わない。一方、圧縮空気を
充填すれば、各ピストンは上下運動を始める。充填圧力
−機械変換装置の変化により出力が変化する。

【００５０】偏心輪回転軸33を90度時計方向に回転し
て、図３に示すように外部切替入力としてペタル足踏み
入力、太陽光パネル集積板でのモーター駆動又は各種バ
ッテリーでのモーター駆動による回転入力すれば、偏心
輪外輪35Ａ，35Ｂの下方の縦長穴に挟まるフレーム締付
固定ピン38Ａ，38Ｂを軸に、偏心輪外輪上方35Ａ，35Ｂ
の縦長穴に挟まるシリンダー受軸３は揺動梃34と共にＹ
線より右方へ矢印の如く移動する。

【００５１】同時に、二股ベアリング転送片５Ａ，５Ｂ
に固定した平面往復用ローラーベアリング６Ａ，６Ｂは
ピストン下降受平行縁片８Ａ，８Ｂのベアリング転送溝
８Ｄ，８Ｄの平行面上を圧接して押しつつ転送し、ま
た、左右移動切替ピン23Ａ，23Ｂは二股ベアリング転送
片５Ａ，５Ｂの下部に設けたベアリング24Ａ，24Ｂ及び
作動受台圧接押転送ベアリング25Ａ，25Ｂ，25Ｃ，25Ｄ
を携え、作動押台20と作動受台27の間に圧接され、Ｙ線
より右方へ矢印のごとく移動切替られる。

【００５２】揺動梃34の下方の縦長穴に挟まるシャフト
支点28は、作動押台、作動受台同時左右転送切替腕29の
上部の縦長穴に作動押台左右転送切替ピン21が嵌まり、
作動押台20に接続ピン19を介しベアリング固定転送板17
Ａ，17Ｂに回転自在、平行に固定のピストン下降平行縁
片受止転送ベアリング18Ａ，18Ｂ群は各ピストン下降圧
力を受け止め、Ｙ線より左方に矢印の如く移動する。こ
の時（超スロー入力切替で観察すれば支点に対し各ピス
トン下の距離差がどの位置になれば上下運動を始めるか
鮮明に読み取れる。又、ピストンＡ室ピストンＢ室のＣ
連通口を遮断すれば各ピストン上下運動は行わない。）

【００５３】シャフト支点28に対しピストンＡ下とピス
トンＢ下に距離差を外部切替入力により形成すれば、距
離差の大きいほうのピストンＢが伸び距離差の小さいほ
うピストンＡが縮む動作を充填圧力自体で敏感に行う。
この時充填された圧縮空気はピストン室ｄからピストン
室ｅに急速に流れ込み、移動し、充填された圧縮空気の
総合容積に変わりがない。これら充填されたエネルギー
はどんどん作りだすものではなく左右交互移動するもの
であり、各ピストンの上下運動過程において、各ピスト
ンに作用する圧力は常に等圧力が作用する条件であり、
従って行程毎の排気の必要がない。

【００５４】ピストン径と充填圧力と支点に対し、ピス
トンＡ下の作用点とピストンＢ下の作用点の距離差形成
により、充填圧力に比例した余剰の押のけ量、すなわ
ち、仕事量の設計設定することが可能となった。

【００５５】ピストンＢが伸びピストンＡが縮み、図３
に示すようにピストン下降受平行縁片８Ａ，８Ｂが段差
となり、これを受け止める転送ベアリング18Ａ，18Ｂ群
はベアリング転送溝８Ｅ，８Ｅの平行面段差を受け止め
る。また、ベアリング固定転送板17Ａ，17Ｂを接続ピン
19Ａ，19Ｂを介して作動押台20に軸着しているので、作
動押台20の下面は傾斜する。

【００５６】この状態では、左右移動切替ピン23Ａ，23
Ｂに回転可能に固定した作動押台下降圧接受止ベアリン
グ24Ａ，24Ｂと作動受台圧接押転送ベアリング25Ａ，25
Ｂ，25Ｃ，25Ｄが切替用ベアリング固定板22Ａ，22Ｂの
矢印の位置に設けられているので、これらが作動受台27
と作動押台20の間に圧接して触点状態で押され、作動受
台27も同時に傾斜となる。その際、各ピストンの下降圧
力は、図８の矢印のごとく分力され、固定小歯車26Ａと
固定ラック27Ａの噛み合わせは傾斜時の滑りを緩和す
る。

【００５７】この時、平行縁片及歯車回転固定揺動板10
Ａ，10Ｂは歯車９Ａ，９Ｂ，11群の噛合せで回転固定が
揺動運動を行い、両端に連結ピン14，14にリンク13Ａ，
13Ｂが接続されリンク13Ａ，13Ｂの片方は大歯車へ接続
シャフト16Ａ，16Ｂにて大歯車15Ｄ，15Ｄに接続により
平行縁片及歯車回転固定揺動板10Ａ，10Ｂが揺動運動す
れば大歯車15Ａ，15Ｂは同時に時計方向回転、反時計方
向回転をなす。これに噛み合う小歯車群により出力シャ
フト43は常に一方向の時計回転する。例えば、下り坂道
等により惰力し、出力シャフトの各ピストンの上下運動
よりスピードが早くなれば、出力シャフト43は空転状態
となる。

【００５８】片ピストン伸び片縮みの状態でピストン
Ａ，ピストンＢは上下動することなく、偏心輪回転軸33
に図３に示すように、180 度時計方向に回転入力すれ
ば、シリンダ受軸３はＹ軸より左方へシリンダー転送ベ
アリング溝平行面４を左方へ転送するとともに、二股ベ
アリング転送片５Ａ，５Ｂに平行に取付けた平行往復用
ローラーベアリング６Ａ，６Ｂは下降受平行縁片８Ａ，
８Ｂのベアリング転送溝８Ｄ，８Ｄの平行面段差を左方
に転送する。それとともに、二股ベアリング転送片５
Ａ，５Ｂの下方に設けたベアリング転送切替用縦長穴７
Ａ，７Ｂに嵌まる左右移動切替ピン23Ａ，23Ｂに設けら
れ、作動押台20と作動受台27の間に圧接されているベア
リング24Ａ，24Ｂ，25Ａ，25Ｂ，25Ｃ，25Ｄ群を率いて
傾斜に沿って左方に転送すれば、図４に示すように左右
移動切替ピン23Ａ，23Ｂは縦長穴内を傾斜に沿って上下
し、シャフト支点28に対して各ピストン下の押圧作用点
変位切替は極めて抵抗が少ない。

【００５９】偏心輪回転軸33が180 度時計方向に回転す
るおいては、シリンダー受軸３とシャフト支点28はＹ軸
中心に戻り、シャフト支点28に対し各ピストン下が等距
離となり釣り合い一時休止状態なる（図４参照）。な
お、偏心輪外輪35Ａ，35Ａが270 度時計方向に回転すれ
ば、Ｙ線に対しシリンダー受軸３は左方へシャフト支点
28は右方へ作動押台、作動受台同時左右転送切替腕29と
左右転送案内ローラー29Ａ，29Ｂを携え、作動受台同時
左右転送切替腕29の上部の縦長穴内には作動押台左右転
送切替ピン21が嵌まり、これが、右方に転送すれば作動
押台20の左右に接続ピン19Ａ，19Ｂを介しベアリング固
定転送板17Ａ，17Ｂに回転自在に固定のピストン下降平
行縁片受止転送ベアリング18Ａ，18Ｂ群は、ピストン下
降受け平行縁片８Ａ，８Ｂの下方に設けたベアリング転
送溝８Ｅ，８Ｅの段差平行面を受け止め、右方へ転送す
るとともに作動受台27の作動受台転送ベアリング28Ａ，
28Ｂ及シャフト支点28を介し、各ピストン下降飛び出す
圧力受止作動受台ベアリング転送溝30の平行面を右方へ
各ピストン下降圧を受止めして、小さい外部切替入力に
よりシャフト支点28に対し、図４に示すようにｂがａよ
り小なればａはｂより小さな力で釣り合う。

【００６０】従って、充填圧力自体で支点に対しピスト
ンＡが伸び、ピストンＢが縮む動作を敏感に行う。この
時充填された圧縮空気は片方のピストン伸びる室に他の
片方のピストン縮む室から急速に流体が自動移動し充填
圧力の総合容積に変わりがない。従って排気行程の必要
がない。ピストンＡが伸びピストンＢが縮む状態で、各
ピストンは上下動する事なく偏心輪回転軸33を外部切替
入力により360 度時計回転すれば、図５から図６に向
い、シリンダー受軸３とシャフト支点28はＹ中心線に戻
り、各ピストン上下運動は一時休止状態となる。

【００６１】なお、偏心輪回転軸33が回転すれば図６に
示すように、各ピストン下作用点が変位され、前述の動
作をくりかえす。偏心輪回転軸33が360 度１回転するに
おいて、ピストンＡ、ピストンＢは各１回の上下運動を
行うにともない、平行縁片及歯車回転揺動板10Ａ，10Ｂ
に接続の大歯車の左右回転に噛み合う小歯車群の働きで
出力シャフトは常に一方向回転を後輪に伝動する。

【００６２】片発電機回転伝動車48は常に回転力を発電
機49を回転せしめバッテリー充電永続する。

【００６３】一例で、晴天の時には太陽光パネル集積板
モーター駆動切替入力にて、又は各種バッテリーモータ
駆動入力、足踏み入力切替を行い、支点に対し各ピスト
ン下に距離差を交互形成すれば、充填圧縮空気自体で片
ピストン縮み片ピストン伸びの押のけ量（仕事量）が流
体洩れ気密保持すれば充填圧力に比例して永続得られ
る。従来装置運転に要した燃料を大幅に節約し環境衛生
保持に最適な各種機械の有効な動力源として用いれば究
極の作動効果を奏する。

【００６４】

【発明の効果】以上述べたように本発明の圧力−機械変
換装置は、ベアリングと歯車を旨く組合わせることで、
よりスムーズに力を伝達し、ロスの少ない出力が得られ
るものである。

【００６５】特に、平行縁片及歯車回転揺動板の歯車列
による平行運動機構による安定した平行面の上下運動を
大きく取れ、コンパクトな装置で安定した出力が得られ
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧力−機械変換装置の１実施形態を示
す縦断側面図である。

【図２】本発明の圧力−機械変換装置の１実施形態を示
す縦断正面図である。

【図３】本発明の圧力−機械変換装置で、偏心輪が90度
回転した状態での縦断正面図である。

【図４】本発明の圧力−機械変換装置で、偏心輪が180
度回転した状態での縦断正面図である。

【図５】本発明の圧力−機械変換装置で、偏心輪が270
度回転した状態での縦断正面図である。

【図６】本発明の圧力−機械変換装置で、偏心輪が360
度回転した状態での縦断正面図である。

【図７】平行縁片及び歯車回転固定揺動板取付部品図で
ある。

【図８】偏心輪、揺動梃子、二股ベアリング転送片、作
動押台、作動受台切替用ベアリング固定板の組立て部品
図である。

【図９】大歯車の組立てを示す説明図である。

【図１０】自転車に応用した例を示す側面図である。

【図１１】従来例を示す縦断側面図である。

【図１２】従来例を示す縦断正面図である。

【符号の説明】

１…シリンダー ２…シリンダー ３…シリンダー受軸 ４…シリンター転送
ベアリング溝 ４Ａ…転送ベアリング ５Ａ，５Ｂ…二股ベアリング転送片 ６Ａ，６Ｂ…平面往復用ローラーベアリング ７Ａ，７Ｂ…ベアリング転送切替用縦長穴 ８Ａ，８Ｂ…ピストン下降受平行縁片 ８Ｄ，８Ｅ…ベアリング転送溝 ９Ａ，９Ｂ…平行縁片取付歯車 ９Ｃ…歯車ボス部 10Ａ，10Ｂ…平行縁片及歯車回転揺動板 10Ｃ…回転取付穴 11…連結小歯車 11Ａ…小歯車群 12Ａ，12Ｂ…縦長穴 13Ａ，13Ｂ…リンク 14…連結ピン 15Ａ，15Ｂ…大歯車 15Ｄ…接続口 16Ａ，16Ｂ…接続シャフト 17Ａ，17Ｂ…ベアリング固定転送板 18Ａ，18Ｂ…ピストン下降平行縁片受止転送ベアリング 19Ａ，19Ｂ…接続ピン 20…作動押台 21…作動押台左右転送切替ピン 22Ａ，22Ｂ…切替用
ベアリング固定板 23Ａ，23Ｂ…左右移動切替ピン 24Ａ，24Ｂ…作動押台下降圧接受止ベアリング 25Ａ，25Ｂ，25Ｃ，25Ｄ…作動受台圧接押転送ベアリン
グ 26…転送ベアリング固定ピン 26Ａ…小歯車 27…作動受台 27Ａ…ラック 28…シャフト支点 28Ａ，28Ｂ…作動受台転送ベアリング 29…作動押台作動受台同時左右転送切替腕 30…ピストン下降飛び出す圧力受止作動受台ベアリング
転送溝 31Ａ，31Ｂ…フレーム 32Ａ，32Ｂ…軸受け 33…偏心輪回転軸 34…揺動梃 34Ａ，34Ｂ…縦長穴 35Ａ，35Ｂ…偏心輪外輪 36…偏心輪ベアリン
グ 36Ｃ…スピル 37…一方向負荷クラッチ 38Ａ，28Ｂ…フレー
ム締付固定ピン 39Ａ…ウォームホイル 39Ｂ…ウォームホイル 40…一方向負荷ワン
ウエイクラッチ 41…ペダル足踏み入力軸 42…出力シャフト軸
受 43…出力シャフト 44…小歯車 45…中間歯車 46…一方向負荷回転ワンウエイクラッチ嵌め小歯車 47…出力後輪伝動車 48…発電機回転伝動
車 49…発電機 50…バッテリー 50Ａ…太陽光パネル集積板 51…モーター 52…空気充填口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 昇 東京都品川区西五反田３丁目13番19号 (72)発明者 村上 智士 東京都品川区西五反田３丁目13番19号

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダー室を連通させて左右に並べて
   設け、充填圧力を一行程毎に排気せず、各シリンダーに
   供給された圧縮空気で各シリンダーのピストンを同圧下
   で加圧して各ピストンのピストンロッドの支点を同じ距
   離を保って交互に変えるシリンダー装置をフレーム間に
   左右移動可能に設け、フレームの中心部分に軸止めした
   偏心輪軸を入力受け軸としてこの偏心輪軸に前記シリン
   ダー装置に係合する偏心輪を設け、フレームの下側の案
   内溝に槓杆としての作動受台の中心部を回動可能に支承
   する作動受台軸転送ベアリング及びシャフトの端を係合
   させ、偏心輪軸に揺動梃を回転自在に設け、揺動梃の上
   部の長穴にシリンダー軸受を挿通し、下部の長穴に作動
   受台軸シャフトを挿通させ、作動受台の上面と作動押台
   の下面間にベアリング群を配設し、作動押台の左右を各
   ピストンロッドに回転自在に係合させる圧力−機械変換
   装置において、 各ピストンロッドにベアリング転送溝を形成した二股ベ
   アリング転送片を締付け固定し、作業押台に軸着するベ
   アリング固定転送板に設けるピストン下降平行縁片受止
   ベアリング群を前記ベアリング転送溝に挿入し、 大歯車を偏心輪回転軸に軸受を介して回転自在に嵌め込
   み、この大歯車を出力シャフトに一方向負荷クラッチ嵌
   め込む小歯車に直接または間接に噛合させ、大歯車を各
   ピストン上下運動に伴い揺動運動する平行縁片及歯車固
   定揺動板にリンクを介して、および接続シャフトを介し
   て係合することを特徴とした圧力−機械変換装置。
2. 【請求項２】 ピストン下降受平行縁片には、もう一つ
   のベアリング転送溝を形成し、この中に二股ベアリング
   転送片に設けた平面往復用ローラベアリング群を挿入
   し、また、二股ベアリング転送片の下方にはベアリング
   転送切替用縦長穴を設け、ここに各ベアリング群の左右
   移動切替ピンを差し入れる請求項１記載の圧力−機械変
   換装置。
3. 【請求項３】 偏心輪回転軸は、円管状として偏心輪を
   固定し、内径にはペタル足踏み入力軸を挿入し、内径ま
   たは外径に、ワンウエイクラッチ嵌めこみ、数種類の外
   部切替入力機構を接続可能とした請求項１または請求項
   ２記載の圧力−機械変換装置。
4. 【請求項４】 シリンダーは、各ピストン下に大気開放
   空間を有し、各ピストンロッドの振止に大気圧吸排口を
   設けた請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の圧力−
   機械変換装置。
5. 【請求項５】 平行縁片及び歯車回転揺動板は、中心の
   縦長穴に偏心輪回転軸を挿入し、中心より左右の回転穴
   に平行縁片取付歯車のボス部を挿入し、これら歯車と歯
   車を連結小歯車群に噛み合せて揺動板に固定し、ボス部
   両端にピストン下降受平行縁片を平行に固定する請求項
   １乃至請求項４のいずれかに記載の圧力−機械変換装
   置。
6. 【請求項６】 作動押台の中央に左右転送切替ピンを設
   け、この左右に接続したベアリング固定転送板にベアリ
   ング群を並列に固定して、これらベアリング群をフレー
   ム下方に設けたベアリング転送溝に挿入したことを特徴
   とする請求項１に記載の圧力−機械変換装置。
7. 【請求項７】 切替用ベアリング固定板は、中央の若干
   上線上に作動押台下降圧接受止ベアリング群を設け、こ
   の左右にして若干下線上で三角形状底辺長の位置に作動
   受台圧接押転送ベアリング群を設けた請求項１乃至請求
   項６のいずれかに記載の圧力−機械変換装置。
8. 【請求項８】 作動受台圧接押転送ベアリング群の固定
   ピンに小歯車を設け、この小歯車を作動受台上面のラッ
   クに噛み合せる請求項７記載の圧力−機械変換装置。
9. 【請求項９】 作動受台は中央にシャフト支点を有し、
   このシャフト支点を下部に係合させ、上部縦長穴には作
   動押台左右転送切替ピンを差し入れて作動押台作動受台
   同時左右転送切替腕を作動受台と作動受台間に掛け渡す
   請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の圧力−機械変
   換装置。