JPH10299638A - 差動圧力回転機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、差動圧力機関の高度の省入力化を
目的とする。 【構成】 ラックを移動する如くした歯車を着力点とし
た、複数のシリンダー推力を対抗させ、吐出シリンダー
より推進シリンダーえ内部流体を回流させる機構とし、
運動を発生させる流体圧力を主入力とする差動機関の加
圧機構として。低圧、高圧の多段ポンプを付設するか、
内部流体の減圧、注入用補助シリンダーを設置する等と
して成る省入力流体原動機。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の理用分野】本発明は、流体機関に関するもの
である。本発明は、省入力差動流体原動機の提供を目的
とする。

【０００２】

【従来の技術】現在、圧力を主入力として運動をする原
動機関わ、完全な製品としてわ存在しません。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】圧力源ポンプよりの入
力を圧力を主体とし、流体の流入を最小とする省入力流
体原動機関の提供にあります。問題点わ、圧力を主入力
とする運動の構造原理の開発にあります。

【０００４】

【課題を解決するための手段】ラックを移動する差動歯
車の直径と回転方向と着力点を選択したシリンダー推力
の対抗により、等加圧において推力の不平衡を生起さ
せ、推力の不平衡によりシリンダー相互間に回流運動を
発生させ、加圧圧力を主入力とする省入力流体機関を成
立させた点が最大の特徴です。次に、低圧、高圧の多段
ポンプを付設するか、シリンダー内部流体の減圧、注入
用補肋シリンダーの設置等により 更に高度の省入力機
関とした点が優れた特徴です。

【０００５】

【作用】歯車を着力点とする３本の流体シリンダー推力
の対抗加圧において、等加圧により推力の不平衡を生起
し回流運動の発生原理を、図２の、実施例により説明し
ます。１１の吐出用シリンダーわ受圧面積１００平方セ
ンチ、行程１２０センチ。１２の吐出用シリンダーわ受
圧面積２００平方センチ、行程３０センチ。１３の推進
用シリンダーの受圧面積１５０平方センチ、行程１２０
センチ。と設定しています。

【０００６】１５の固定ラックに噛み合う１６の移動用
歯車直径わ、２０センチ。１６と同一軸に固着する１７
の回転伝達用歯車直径わ、３０センチ。１７と噛み合う
１８の回転方向変換歯車直径わ、３０センチ。１８と同
一軸に固着する１９の対抗用歯車直径わ、１０センチと
しています。

【０００７】３１の歯車軸受台わ固定ラックの右端末に
あり、２７の左方向に起動直前の状態です、始めに７の
回路を加圧すれば１１、１２、１３各シリンダーわ等加
圧となり各々２２の方向に推力を発生します。１１と１
２の推力の方向わ２７の示す如く歯車の対抗となり、故
に平衡して動きません。１２の受圧面積わ１１の２倍で
すが、１９の着力点歯車の直径わ１６の歯車の２分の１
としているからです。

【０００８】従って、出力を発生しない１１、１２のシ
リンダーと１３の推進シリンダー間に推力の不平衡が発
生し、ピストンと内部流体の移動が生起します。内部流
体の移動回流わ加圧回路に併設した回流回路の設置によ
り運動となります、１３の推進シリンダーと直結する３
２の推進ラック軸の２７の左方向えの運動わ、１６の歯
車を反時計方向に回転させます。同時に、噛み合う１
８、１９歯車を時計方向に回転します。

【０００９】１９の歯車の時計方向の１回転において、
１２のシリンダーピストンわ２２の方向え、円周の寸法
約３０センチを移動する予定ですが。１６の歯車軸の１
回転の２７の方向の約６０センチの移動による差し引き
により、結局１２のピストンわ２７の方向の３０センチ
の移動となります。従って、１１、１２の内部流体の合
計容量を、１３の推進シリンダーえの等容積回流とな
り、外部のポンプよりの流体の流入を必要としない、圧
力を入力とする等加圧回流運動が成立します。

【００１０】但し、等加圧回流運動の特徴として運動中
わ、加圧のみの入力で運動の連続を可能としますが、起
動時においての昇圧用入力として、シリンダー全容積の
１０パーセントの流体の圧入が必要です。１０パーセン
トの容量とわ、減圧時の必要放出量です。１０パーセン
トの流入とわいえ、減圧と昇圧を頻繁に繰り返す場合
わ、等加圧入力の回流運動の省力効果わ半減します。

【００１１】問題の対策として、加圧切り替え時の１０
パーセントの減圧量を補助シリンダーに解放し、次の加
圧の直前までに交替の推力により、解放された減圧用流
体を、主シリンダー内部に復帰注入を完了しておく方式
とすれば、起動時においてポンプよりの入力わ、２パー
セント程度で可能となります。亦、図１の実施例に示す
如く、２の低圧と３の高圧の多段ポンプの設置による
か、可変圧力ポンプ等の使用による省入力機関が可能と
なります。

【００１２】図１の実施例の場合、１１、１２、１３の
シリンダーの全容積わ合計３６リッター故に、１０分の
１わ３、６リッターです。運動中において前進端末、後
退端末等において減圧所要時間の１秒の間に、次の行程
の３、６リッターの加圧が完了しなければなりません。
使用圧力を５０気圧とし、余裕をみて４リッター毎秒の
ポンプの入力馬力わ、油圧ポンプの場合約４０馬力を必
要とします。

【００１３】本機関の速度を１メーター毎秒とし、１秒
運動、１秒減圧と加圧のサイクルを繰り返す本機関の場
合、出力の大部分を占める入力状態でわ、省入力回流機
関の実用性わ成立しないことになります。故に、本実施
例においてわ低圧側に、５気圧４リッター毎秒５馬力の
ポンプを使用し、０、７秒注入し、切り替えて５０気圧
０、５リッターの高圧ポンプの、０、３秒の加圧による
起動方式とすれば４０馬力の入力設備わ不用となり５馬
力で可能故に、初めて回流機関の実用性が確立します。

【００１４】

【実施例】実施例の機構わ多様ですが先ず、図１、図
２、の実施例に付いて説明します。図２わ直線往復運動
機関であり、２７の示す左方向え起動直前の状態です。
図１わ左方向端末に到達した状態を示しています。始め
に、２の低圧油圧ポンプを駆動し、３の前進弁をＯＮに
し低圧を加圧し、０、７秒後に４の高圧弁に切り替えれ
ば７の加圧回路を通じ、１１、１２、１３のシリンダー
を等加圧し、共に２２の方向に推力を発生し、各々のピ
ストン軸わ２７の方向え運動を開始します。

【００１５】運動の原理わ作用の項目で説明の通りで
す、左端末に到達すればリミットスイッチ等で位置を検
出し、４の高圧弁と５の前進弁をＯＦとし、６の後退弁
ＯＮにきりかえ８の後退加圧回路え低圧を流入します。
７の回路わ容量の１０パーセントを放出し減圧します、
９０パーセントの液体の残留わ１気圧程度の低圧チェッ
ク弁の作用により可能です。０、７秒後に４の高圧弁を
ＯＮとして８の後退加圧回路を昇圧し、右行後退運動を
開始します、１秒の後右行端末に復帰すれば、再び５の
前進弁に切り替えることにより、運動サイクルを連続し
ます。

【００１６】出力わ３２のラック軸より取りだし、２
３、２４の１方向回転クラッチ付歯車により常に同一方
向回転として２５の回転出力軸に伝達します。以上が実
施例の構造と動作原理の説明です。実施例の運動行程わ
１秒の放出タイムと１秒の運動タイムの繰り返しです、
１秒の放出休止タイムロスを無くする方式として実施例
機構の併設が有効です。亦、ローラー、平滑軸等による
製造方式も可能であり、亦、シリンダーの容積、ストロ
ークの変更、歯車直径の選択等が可能です。

【００１７】尚、回流回路の流量調整による速度制御が
可能です。尚、小型ポンプ、アキュムレーター、ダイナ
モ、バッテリー等の付設により、独立としたエンジンと
しての使用が可能となります。

【発明の効果】本発明の差動回流運動の構造の原理によ
る、流体機関の効率わ圧力を主入力とする故に極めて大
であり、従来の油圧機関に比較して、入力効率わ約１０
倍以上となる故に、多様な用途が可能となります。差動
流体回流機関の用途として、プレス、リフト、射出整形
機、等の往復動機関を始め、車両、船舶等の推進機関、
発電機の駆動原動機としても省エネルギー問題に貢献す
る重要な発明です。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の構造動作説明図です。

【図２】実施例の構造動作説明図です。

【符号の説明】

１ 原動機 ２ 低圧ポンプ ３ 高圧ポンプ ４ 高圧弁 ５ 前進弁 ６ 後退弁 ７ 前進加圧回路 ８ 後退加圧回路 ９ 前進回流回路 １０ 後退回流回路 １１ 第１吐出シリンダー １２ 第２吐出シリンダー １３ 推進シリンダー １４ 本体フレーム １５ 固定ラック軸 １６ 移動歯車 １７ 回転伝達歯車 １８ 回転方向変換歯車 １９ 対抗歯車軸 ２０ 前進出力ラック ２１ 後退出力ラック ２２ 前進時の推力方向 ２３ 一方向回転歯車 ２４ 一方向回転歯車 ２５ 回転出力軸 ２６ 前進時の回転推力の方向 ２７ 前進時の運動方向 ２８ 歯車軸台安定ローラー ２９ 後退位置線 ３０ 前進位置線 ３１ 歯車軸保持台 ３２ 推進ラック軸 ３３ 対抗ラック軸 ３４ 歯車軸

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【手続補正書】

【提出日】平成９年６月９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 差動圧力回転機関

【特許請求の範囲】

【請求項 １】 ラツク面を移動する如くした、相対回
転配置とする差動歯車を着力点として、推進シリンダー
と吐出シリンダー推力を対抗させ。更に、吐出シリンダ
ーの推力に対抗し、対抗シリンダー推力を加圧し、差動
歯車の多重の挺子作用により、吐出シリンダー推力を減
少させ、内部流体を推進シリンダー等に回流させる如く
した差動機関に。流体ポンプの低圧、高圧の多段加圧機
構を付設するか、可変圧力、可変流量ポンプを設置する
か、減圧解放と注入用補肋シリンダーの付設等として成
る省入力差動圧力回転機関。

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の理用分野】本発明は、流体機関に関するもの
である。圧力を主入力として運動する流体差動機関の高
度の省入力化を目的とする。

【０００２】

【従来の技術】現在、圧力を入力とする差動機関の高度
の完成品わ提供されていません。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】回流差動機関の起動入
力量わ、シリンダー全容積の約１０パーセントであり、
通常の流体機関に比較的して極めて少量ですが、更に、
入力を約３パーセント以下とする省入力機関の構造の提
供にあります。

【０００４】

【課題を解決するための手段】圧力を主入力とする差動
機関の、多重の挺子作用による機構と起動入力形式にお
いて、低圧、高圧の２段ポンプの設置する多段加圧方式
か、解放、注入用補肋シリンダーの付設等として省入力
効果を増幅させる構造とした点が特徴です。

【０００５】

【作用】差動機関の特徴わ、ラック面に噛み合い移動す
る１６の推進歯車と同一軸固定とした１７の回転伝達歯
車に、噛み合う１８の逆転歯車の同一軸に吐出用歯車と
抵抗用歯車を設置し、歯車を着力点としてシリンダー推
力を対抗させ、吐出シリンダーの推力を減少させ、更に
吐出シリンダーの内部流体を推進シリンダー等え回流さ
せて圧力の入力により運動を発生させた点にあります。

【０００６】特に、逆転歯車の推力の対抗機構におい
て、１８の逆転歯車の直径の２分の１の線を分岐点とし
て挺子の支点の作用が働くことを確認したことにありま
す。支点付近でわ加圧しても運動わ発生せず、歯車回転
軸に近い半径の加圧でわ、回転軸の移動方向わ加圧方向
と同方向となります。支点より歯車円周に近い半径の加
圧でわ、歯車軸の移動方向わ加圧方向と逆方向となりま
す、従って、図１、２において１２、１３のシリンダー
わ推力方向２２の示す如く同一方向の加圧により対抗可
能の状態となります。

【０００７】亦、１２、１３のシリンダーの対抗におい
て、１２の吐出用シリンダー容積が１３の対抗シリンダ
ーより大きく設定を可能とする理由わ、１７と１８の歯
車の噛み合い点を支点とる挺子の作用であります。支点
に近い程、重量を負荷することが可能な挺子の作用によ
ります。差動機関の構造の基本わ、推進用歯車の固定ラ
ックとの噛み合点を支点とする挺子作用と、１７と１８
の歯車の噛み合い点を支点とする挺子作用と、１８の歯
車の直径の２分の１の分岐点を支点とする挺子作用等の
３重の挺子作用の原理により成立しています。

【０００８】

【実施例】構造と運動を、図１、図２の実施例により説
明します、実施例わ直線往復型差動機関であり図２わ２
７の前進方向えの起動時の状態を示しています。図１
わ、前進端に到達した状態を示しています。始めに、実
施例の主要部分の標準寸法を説明します。

【０００９】１６の推進用歯車の直径わ６０センチ、円
周わ１８８センチです。１７の回転伝達用歯車わ直径１
２０センチです。１８の逆転用歯車の直径わ１２０セン
チです。１９の吐出用歯車の直径わ９０センチ、円周わ
２８２センチです。２０の対抗用歯車の直径わ３０セン
チ、円周わ９４センチです。

【００１０】１１の推進用シリンダーわピストン面積１
００平方センチ、行程１８８センチ、容積１８．８リッ
ターです。１２の吐出用シリンダーわピストン面積３０
０平方センチ、行程９４センチ、容積２８．２リッター
です。１３の抵抗用シリンダーわピストン面積１００平
方センチ、行程９４センチ、容積９．４リッターです。

【００１１】図２において、始めに７前進加圧回路を加
圧すれば、１１、１２、１３のシリンダーわ等加圧とな
り、各々２２の方向に推力を発生します。１２の吐出用
推力わ、３１のラック軸を介して１９の歯車を反時計方
向に回転しようとし、１８、１７の歯車を介して１６の
推進用歯車を時計方向に回転さす出力となります。

【００１２】１３の対抗シリンダー推力わ作用の項目で
説明した如く、２０の歯車直径が１８の歯車の直径の２
分の１以下である故に、歯車軸を前進方向に押し出す力
となり２０の歯車を２６の示す時計方向の回転となり、
１２の吐出シリンダーの３倍の推力に対抗します。３０
０平方センチのピストン面積と１００平方センチのピス
トン面積の推力が均衡する理由わ、１７、１８の噛み合
い位置を支点とする挺子の作用です。支点より１９と２
０の歯車着力点に至る距離が３対１となっている故で
す。

【００１３】１９と２０の推力が均衡すれば、１１のシ
リンダー推力のみが作動し、推進歯車を２６の方向に回
転させ、歯車回転軸を２７の前進方向に運動します。前
進運動時の１２の吐出シリンダーピストン軸の運動わ、
１６の推進歯車の１回転に於て、１８８センチ前進方向
に移動しますが、１２の歯車の時計方向回転により、円
周の３、１４倍２８２センチを後退する故に、差し引き
合計９４センチの後退運動となり内部流体を押し出し、
１１と１３のシリンダーの充填用として９の回流回路を
通じて回流します。

【００１４】前進時の１３の対抗シリンダーピストンの
運動わ、１８８センチの前進方向の運動予定ですが、２
０の歯車の時計方向回転により、円周の９４センチの後
退により、差し引き合計９４センチの前進方向の移動と
なります。従って、運動に必要な流体容量わ９．４リッ
ターです。又、１１の推進シリンダーの推進必要量１
８．８リッターであり、合わせて、２８．２リッターで
す。１２の吐出シリンダーの押し出し量と同一故に、流
体をポンプより補給することなく圧力を主入力とする前
進差動運動が可能となります。

【００１５】前進端末に到達すれば、リミットスイッチ
等により位置を検出し、７の回路を減圧し、図１の８の
回路を加圧すれば前進時と同一運動原理により後退運動
に移行します。後退端末に至れば、８の回路を減圧し再
び７の回路の加圧により前進運動を開始し、以上の手順
の繰り返ししによりサイクルを連続します。

【００１６】但し運動のサイクルタイムにおいて１秒の
減圧加圧タイムを、秒速１メートルとして、 １．８秒
の運動タイム毎に繰り返す場合、特に高圧加圧の場合に
おいてわ出力の大部分を消費することになり、省入力機
関として成立しないことになります。問題の対策とし
て、低圧、高圧の２段ポンプを設置する方式、可変圧
力、可変流量ポンプ等を設置する方式、減圧時の放出流
体を吸収と注入をする補助シリンダーを付設する方式等
があります。

【００１７】実施例でわ２段ポンプ方式を使用していま
す、容積の１０パーセントの減圧量の内８パーセントを
５ＫＧ／ＣＭの低圧で０，８秒で注入し、後の２パーセ
ントを５０ＫＧ／ＣＭで加圧する等の方式とすれば、入
力ポンプ容量を３分の１程度に減少が可能です。以上に
より理想の省入力差動回流機関の成立と言えます。

【００１８】出力わ３０のラック軸より取りだし、クラ
ンクか、一方向回転カムクラッチ等により回転運動とる
方式が有効であり、実施例の併設運転方式も有効です。
ローラー、平滑軸等による製造方式も可能であり、歯車
の直径の変更、シリンダーストローク、容積の選択可能
です、回流回路の流量調整により速度制御が可能です、
亦、吐出用ラック軸を回転伝達歯車に設置可能です。

【００１９】亦、対抗用シリンダーと歯車に替えて、流
体、電磁、誘導等のブレーキ装置とする方式も製造可能
です、亦、小型ポンブ、アキュムレーター、ダイナモ、
バッテリー等の付設により、独立としたエンジンとして
の使用が可能です。

【発明の効果】本発明の差動圧力回転機関わ簡明な機構
であり、入力効率わ極めて優れている故に、用途も多様
でありプレス、リフト、射出整形機、土木機械等の往復
動機関を始め、車両、船舶等の推進機関、発電機の駆動
原動機として省エネルギー問題に貢献する重要な発明で
す。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の構造動作説明図です。

【図２】実施例の動作説明図です。

【符号の説明】 １ 原動機 ２ 低圧ポンプ ３ 高圧ポンプ ４ 高圧加圧弁 ５ 前進弁 ６ 後退弁 ７ 前進加圧回路 ８ 後退加圧回路 ９ 前進用回流回路 １０ 後退用回流回路 １１ 推進シリンダー １２ 吐出用シリンダー １３ 対抗シリンダー １４ 本体フレーム １５ 固定ラック軸 １６ 推進用歯車 １７ 回転伝達歯車 １８ 逆転歯車 １９ 吐出用歯車 ２０ 対抗用歯車 ２１ 歯車軸 ２２ 前進時推力方向 ２３ 加圧方向分岐点 ２４ 安定歯車 ２５ 歯車軸保持台 ２６ 前進時の回転方向 ２７ 前進方向 ２８ 後退位置 ２９ 前進位置 ３０ 推進及び出力軸 ３１ 吐出ラック軸 ３２ 対抗ラック軸

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ラックを移動する歯車の差動機構とし、
   歯車を着力点として、複数の流体シリンダー推力を対抗
   させ、歯車の直径と推力の方向の選択により、推力の不
   平衡を発生させる構造とする。推力の不平衡により、等
   加圧においてシリンダー相互間に回流運動を生起させる
   如くした差動機構に、省入力起動装置として低圧、高圧
   の多段ポンプを付設するか、シリンダー内部流体の吐
   出、注入用補助シリンダーを設置する等として成る省入
   力差動圧力回転機関。