KR20190126700A - 동시 교차 원심을 갖는 진동 메커니즘, 머신 및 구현 방법 - Google Patents

동시 교차 원심을 갖는 진동 메커니즘, 머신 및 구현 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 메커니즘(1)이며, 상기 메커니즘은: 베이스(2); 팬듈럼 축(pendulum axis)(AO)을 중심으로 상기 베이스(2)에 관하여 피봇식으로(pivotally) 장착된 팬듈럼(6); 제 1 축(A1)을 중심으로 중력(P1)의 제 1 모멘트(M1)를 생성하는 제 1 편심 요소(10); 제 2 축(A2)을 중심으로 중력(P2)의 제 1 모멘트(M2)를 생성하는 제 2 편심 요소(20); 및 동기화되어 상호 반전하는(counter-rotating) 회전 운동(R1/R2)에 따라 제 1 편심 요소(10) 및 제 2 편심 요소(20)를 동기화시키기 위한 동기화 시스템(8)을 포함하고, 팬듈럼 축(A0) 및 상기 편심 요소들(10; 20)의 축들(A1; A2)은 평행하며 상기 팬듈럼(6)에 통합되는 동일 평면(PO)에 배열되고; 상기 편심 요소들(10; 20)의 축들(A1; A2)은 상기 팬듈럼 축(A0) 위에서 그리고 아래에서 각각 상기 팬듈럼(6)에 의해 지지되고; 그리고 상기 메커니즘(1)이 동작할 때: 상기 편심 요소들(10; 20)은, 교차 원심(centrifugation)에 의해, 동기화되어 상호 반전하는 회전(R1; R2)으로 움직일 수 있고, 상기 팬듈럼(6)은, 상기 편심 요소들(10; 20)의 축들(A1; A2)에 대한 상기 팬듈럼(6)의 동시 교차 스러스트에 의해 그리고 상기 동기화 시스템(8)으로의 토크의 전달에 의해, 한 쪽에 그리고 다음에는 다른 쪽에 교호로 피봇(B1; B2)하여 상기 편심 요소들(10; 20)의 회전 운동(R1; R2)을 증폭시키며, 상기 메커니즘(1)내의 원심에 의해 생성된 에너지는 상기 동기화 시스템(8)에 에너지 회복 시스템(80)을 결합시킴으로써 회복가능하다.

Description

동시 교차 원심을 갖는 진동 메커니즘, 머신 및 구현 방법
본 발명은 임의의 가능한 적용을 위해 에너지를 회복하기 위한 동시 교차 원심을 갖는 진동 메커니즘에 관한 것이다.
본 발명은 또한 적어도 하나의 그러한 메커니즘을 포함하는 에너지 생성 기계 또는 임의의 다른 응용에 관한 것이다. 예를 들어, 머신은 모터, 발전기 또는 블렌더 일 수 있다. 특히, 본 발명은 바람직하게는 병렬 및/또는 직렬로 함께 결합된 여러 메커니즘을 포함하는 에너지 생산 머신에 관한 것이다.
본 발명은 또한 이러한 메커니즘을 구현하는 방법에 관한 것이다.
기계 분야에는, 에너지 생산 또는 다른 응용 분야에 있어서 머신을 장착하기에 적합한 유성 기어 장치(planetary gear train) 또는 크랭크 샤프트와 같은 많은 모션 전달 메커니즘이 존재한다. 그러나 알려진 메커니즘으로 얻은 수율은 완전히 만족스럽지 않다.
본 출원인은 국제 출원 WO2017064379에 기재된 밸런스 메커니즘과 같이 여러 에너지 회복 메커니즘을 개발하였다.
본 발명의 목적은 에너지를 회복하고 기계의 성능을 향상시킬 수 있는 새로운 메커니즘을 제안하는 것이다.
이를 위해, 본 발명의 목적은 메커니즘이며, 상기 메커니즘은: 베이스; 팬듈럼 축(pendulum axis)을 중심으로 상기 베이스에 관하여 피봇식으로(pivotally) 장착된 팬듈럼; 제 1 축을 중심으로 중력의 제 1 모멘트를 생성하는 제 1 편심 요소; 제 2 축을 중심으로 중력의 제 2 모멘트를 생성하는 제 2 편심 요소; 및 동기화되어 상호 반전하는(counter-rotating) 회전 운동에 따라 제 1 편심 요소 및 제 2 편심 요소를 동기화시키기 위한 동기화 시스템을 포함하고, 팬듈럼 축 및 상기 편심 요소들의 축들은 평행하며 상기 팬듈럼과 일체인 동일 평면에 배열되고; 상기 편심 요소들의 축들은 상기 팬듈럼 축 위에서 그리고 아래에서 각각 상기 팬듈럼에 의해 지지되고; 그리고 상기 메커니즘이 동작할 때:
상기 편심 요소들은, 교차 원심(cross-centrifugation)들에 의해, 동기화되어 상호 반전하는 회전으로 움직일 수 있고,
상기 팬듈럼은, 상기 편심 요소들의 축들에 대한 상기 팬듈럼의 동시 교차 스러스트에 의해 그리고 상기 동기화 시스템으로의 토크의 전달에 의해, 한 쪽에 그리고 다음에는 다른 쪽에 교호로 피봇하여 상기 편심 요소들의 회전 운동을 증폭시키며,
상기 메커니즘내의 원심에 의해 생성된 에너지는 상기 동기화 시스템에 에너지 회복 시스템을 결합시킴으로써 회복가능하다.
따라서, 본 발명은 편심 요소의 운동과 팬듈럼의 운동으로 인한 교차 원심력으로 인해 에너지를 생성할 수 있다.
편심 요소에 의해 발생된 원심력은 그 회전 구동에 필요한 에너지를 제공한다. 원심력이 더욱 증가할수록 이러한 회전이 촉진된다.
팬듈럼의 피봇은 편심 요소에 의해 발생된 원심력을 증대시킬 수 있다.
단독으로 또는 결합하여 취해질 수 있는 본 발명에 따른 메커니즘의 다른 유리한 특징에 있어서:
- 상기 편심 요소들의 축들은 상기 팬듈럼 축으로부터 등거리에 위치된다.
- 상호 반전하는 상기 편심 요소들은 동일한 질량 및 동일한 치수를 갖는다.
- 상기 편심 요소들은, 회전의 축으로부터의 거리가 증가함에 따라 일반적으로 증가한다.
- 상기 편심 요소들은, 상기 메커니즘이 동작할 때, 상기 편심 요소들이 높은 위치에서 그리고 낮은 위치에서 교차하도록 배열된다.
- 상기 편심 요소들은, 상기 메커니즘이 동작할 때, 상기 편심 요소들이 좌측 측방향 위치와 우측 측방향 위치에서 교차하도록 배열된다. 유리하게, 상기 편심 요소들의 중력의 모멘트는 축들을 중심으로 상기 편심 요소들의 각도 위치에 따라 변하는 동일한 값 및 동일한 방향을 갖고; 축들을 중심으로 상기 편심 요소들의 각각의 각도 위치에 있어서, 상기 메커니즘은 정지 시에 밸런스 구성을 갖는다.
- 균형추가 상기 팬듈럼의 하부에 부착되며 한 측면 상에서 그리고 이어서 다른 측면 상에서 그의 교번하는 피봇을 증폭시켜서, 상기 편심 요소들의 축들에 대한 상기 팬듈럼의 동시 교차 스러스트 및 상기 동기화 시스템에 대한 토크의 전달을 증폭시킨다.
- 상기 메커니즘은, 높은 위치에서 상기 편심 요소들을 상기 편심 요소들이 잠궈서 동기화되어 상호 반전하는 회전 운동을 형성하는 것을 방지하기 위한 구성과, 상기 편심 요소들을 릴리스하여, 상기 편심 요소들이 동기화되어 상호 반전하는 상기 회전 운동을 형성하는 것을 허용하기 위한 구성 사이에서 동작가능한 잠금 시스템을 포함한다.
- 상기 잠금 시스템은 상기 팬듈럼 상에 장착된 피봇팅 후크 및 상기 편심 요소들 중 하나의 편심 요소에 통합되는 후크 요소를 포함한다.
- 상기 동기화 시스템은 팬듈럼 축 및 원심 요소들의 축 상에 장착된 기어휠을 포함한다.
- 상기 동기화 시스템은:
상기 팬듈럼 상에 피봇식으로 장착되고, 상기 제 1 축에 중심을 두며 상기 제 1 편심 요소에 통합되는 제 1 지지 샤프트,
상기 팬듈럼 상에 피봇식으로 장착되고, 상기 제 2 축에 중심을 두며 상기 제 2 편심 요소에 통합되는 제 2 지지 샤프트,
상기 제 1 지지 샤프트에 통합되는 제 1 중간 기어휠 및 제 1 중심 기어휠 - 상기 제 1 중심 기어휠은 상기 제 1 중간 기어휠의 직경 및 투쓰의 개수의 두배를 가짐 - ,
상기 제 2 지지 샤프트에 통합되는 제 2 중간 기어휠 및 제 1 중심 기어휠 - 상기 제 2 중심 기어휠은 상기 제 1 중심 기어휠과 맞물리고, 상기 제 2 중심 기어휠은 제 1 중심 기어휠과 동일한 직경 및 투쓰의 개수를 가지며 상기 제 2 중간 기어휠의 직경 및 투쓰의 개수의 두배를 가짐 - ,
상기 팬듈럼 축 상에 중심을 두는 제 1 측방향 샤프트 및 제 2 측방향 샤프트,
상기 제 1 측방향 샤프트에 통합되며 상기 제 1 중간 기어휠과 맞물리는 제 1 측방향 기어휠,
상기 제 2 측방향 샤프트에 통합되며 상기 제 2 중간 기어휠과 맞물리는 제 2 측방향 기어휠을 포함하고,
상기 제 1 측방향 샤프트 또는 상기 제 2 측방향 샤프트 중 하나는 상기 에너지 회복 시스템에 결합되도록 의도된다.
- 상기 팬듈럼의 2개의 진동 사이의 상기 편심 요소들의 1회의 360°회전 동안, 상기 기어휠은 상기 편심 요소들의 회전과 상기 팬듈럼의 스러스트 사이에서 포착된 토크를 받고, 상기 토크는 상기 편심 요소들을 아래로 추진시키고 가속시키며 이어서 중력에 반하여 위로 추진시킨다.
- 원심 요소는 윈드 터빈 블레이드의 형태이다.
본 발명은 또한 머신에 관련되며, 상기 머신은 상기 기재된 적어도 하나의 메커니즘, 및 동기화 시스템에 결합되는 에너지 회복 시스템을 포함한다.
단독으로 또는 결합하여 취해질 수 있는 본 발명에 따른 머신의 다른 유리한 특징에 있어서:
- 상기 머신은 병렬로 또는 직렬로 함께 결합되는 적어도 한 쌍의 메커니즘을 포함하고, 상기 팬듈럼은 상호 반전 방식으로 교호로 피봇한다.
- 상기 한 쌍의 메커니즘 내에서, 제 1 메커니즘의 모든 움직이는 부분은 다른 메커니즘의 상응하는 움직이는 부분에 관하여 상호 반전한다.
- 상기 한 쌍의 메커니즘은 반상(phase opposition)으로 배열되는 편심 요소을 포함하여, 상기 머신이 동작할 때, 하나의 메커니즘의 상기 편심 요소들이 높은 위치에서 교차하는 동안 제 2 메커니즘의 상기 편심 요소들이 낮은 위치에서 교차한다.
- 상기 한 쌍의 메커니즘은 동상으로 배열되는 편심 요소들을 포함하여, 머신이 동작 할 때, 하나의 메커니즘의 상기 편심 요소들이 좌측 측방향 위치에서 교차하는 동안 제 2 메커니즘의 상기 편심 요소들이 우측 측방향 위치에서 교차한다.
- 상기 머신은 에너지 생성 머신, 예컨대 모터 또는 발전기이다. 대안적으로, 상기 머신은 블랜더 또는 고려될 수 있는 임의의 다른 타입의 머신일 수 있다.
본 발명의 목적은 또한 상기 기재된 메커니즘을 구현하기 위한 방법에 관한 것이다.
상기 방법은:
- 상기 편심 요소들에 동기화되며 상호 반전하는 회전 운동을 전달하기 위한 시작 단계;
- 동작 단계로서, 상기 동작 단계 동안:
- 상기 편심 요소들은, 교차 원심에 의해 동기화되어 상호 반전하는 회전으로 움직일 수 있고,
- 상기 팬듈럼은, 상기 편심 요소들의 축들에 대한 상기 팬듈럼의 동시 교차 스러스트에 의해 그리고 상기 동기화 시스템으로의 토크의 전달에 의해, 한 쪽에 그리고 다음에는 다른 쪽에 교호로 피봇하여 상기 편심 요소들의 회전 운동을 증폭시키고;
- 상기 동기화 시스템에 결합되는 에너지 회복 시스템은 상기 메커니즘내의 원심에 의해 생성된 에너지를 회복하는, 동작 단계; 및
- 상기 동작 단계 동안 필요 시에, 상기 편심 요소들의 상호 반전하는 회전 운동 중에 상기 편심 요소들에 새로운 모멘텀을 전달하는 것으로 이루어진 재시작 단계를 포함하는 것; 그리고
상기 에너지 회복 시스템에 의해 회복된 에너지는 상기 시작 단계 및 상기 재시작 단계 동안 소비된 에너지보다 더 큰 것을 특징으로 한다.
단독으로 또는 결합하여 취해질 수 있는 본 발명에 따른 방법의 다른 유리한 특징에 있어서:
- 상기 동작 단계 동안, 편심 요소들의 각각의 회전에 있어서, 6회의 원심:
- 상기 편심 요소들의 하강으로 인한 소위 수직인 제 1 원심;
- 제 1 축에 대해 푸시하는 제 1 측면 상의 상기 팬듈럼의 피봇으로 인한 소위 수평인 제 2 원심;
- 제 2 축에 대해 푸시하는 제 1 측면 상의 상기 팬듈럼의 피봇으로 인한 소위 수평인 제 3 원심;
- 상기 편심 요소들의 하강으로 인한 소위 수직인 제 4 원심;
- 상기 제 2 원심에 반대 방향으로 제 1 축에 대해 푸시하는 제 2 측면 상의 상기 팬듈럼의 피봇으로 인한 소위 수평인 제 5 원심;
- 상기 제 2 원심에 반대 방향으로 제 2 축에 대해 푸시하는 제 2 측면 상의 상기 팬듈럼의 피봇으로 인한 소위 수평인 제 6 원심이 생성되고,
상기 제 2 원심 및 제 3 원심은 제 1 원심의 종료 시 그리고 제 4 원심의 시작 시 동시에 존재하며, 제 5 및 제 6 원심은 제 4 원심의 종료 시 그리고 제 1 원심의 시작 시 동시에 존재한다.
- 동작 상태 동안, 상기 팬듈럼의 피봇은 상기 편심 요소들의 하강 동안 상기 편심 요소들의 회전 운동의 가속을 증가시켜서, 상기 편심 요소들의 상승 동안 상기 편심 요소들의 회전 운동의 감속을 감쇄시킨다.
- 상기 시작 단계는 중력에 의해 수행되어서 높은 위치에서 배열된 상기 편심 요소들을 릴리스한다.
- 상기 시작 단계는 상기 동기화 시스템에 결합되는 크랭크를 사용하여 수행된다.
- 상기 시작 단계 및/또는 재시작 단계는 상기 동기화 시스템에 결합되는 구동 모터를 사용하여 수행된다.
- 상기 시작 단계는 상기 편심 요소들 중 하나의 편심 요소를 단순히 푸시함으로써 수행된다.
- 상기 에너지 회복 시스템은 발전기를 포함한다.
- 상기 에너지 회복 시스템은 전동 발전기를 포함하고, 상기 전동 발전기는 상기 시작 단계 및/또는 상기 재시작 단계에 사용된다.
- 상기 편심 요소들은 풍력 터빈 블레이드의 형상이며, 상기 풍력 터빈 블레이드의 편류(windage)는 상기 시작 단계 및/또는 재시작 단계에 사용된다.
본 발명은 단지 비제한적인 예로서 제시되고 첨부된 도면을 참조하여 이루어진 다음의 설명을 읽을 때 더 잘 이해될 것이다.
- 도 1은 하부 위치에 도시된 베이스, 팬듈럼 및 2개의 편심 요소를 포함하는 본 발명에 따른 메커니즘의 정면도이다.
- 도 2는 균형이 기울어진 상태로 도시되고, 편심 요소가 측방향 위치로 도시되어 있는 메커니즘의 부분 정면도이다.
- 도 3은 도 1의 라인(Ⅲ-Ⅲ)을 따르는 단면도로서, 부분적으로 더 큰 스케일의 메커니즘을 도시한다.
- 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 메커니즘을 도시하는 도 1의 라인 IV-IV을 따른 단면도를 도시한다.
- 도 5 내지 도 12는 도 1 내지 도 3의 메커니즘의 상이한 동작 단계를 개략적으로 도시한다.
- 도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 메커니즘를 장착하도록 의도되는 편심 요소의 2가지 변형 예를 정면도로 도시한다.
- 도 15는 체인 및 커넥팅 로드에 의해 직렬로 결합된 2개의 메커니즘을 포함하는 본 발명에 다른 머신의 정면도이다.
- 도 16은 다른 결합 시스템에 직렬로 결합된 2개의 메커니즘를 포함하는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 머신의 도 15와 유사한 도면이다.
- 도 17은 차축 및 기어 휠에 의해 병렬로 결합된 2개의 메커니즘을 포함하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 머신의 횡단면도이다.
- 도 18 및 도 19는 직렬로 결합된 2개의 메커니즘을 포함하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 머신의 도 16과 유사한 도면이다.
- 도 20 및 도 21은 2개의 밸런스 메커니즘을 직렬로 포함하고, 편심 요소의 축이 실질적으로 수평 평면에 배열되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 머신의 도 18 및 도 19와 각각 유사한 도면이다.
- 도 22 및 도 23은 편심 요소의 축이 실질적으로 수평면에 배열되는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 머신의 도 19 및 도 20과 유사한 도면이다.
- 도 24는 팬듈럼은 정지시에 수평으로 배열되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기계의 도 23과 유사한 도면이다.
- 도 25는 다른 결합 시스템을 갖는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 머신의 도 24와 유사한 도면이다.
- 도 26은 팬듈럼들은 하나위에 다른 하나가 배열되는, 다른 결합 시스템을 갖는 본 발명의 다른 실시예에 따른 머신의 도 21과 유사한 도면이다.
본 발명에 따른 교차 원심 메커니즘(1)은 도 1 내지 도 3에 도시된다.
메커니즘(1)은 베이스(2), 팬듈럼(6), 동기화 시스템(8) 및 2개의 편심 요소(10, 20)를 포함한다.
팬듈럼(6)은 베이스(2)에 통합되는 팬듈럼 축(A0)을 중심으로 회전가능하며 편심 요소(10, 20)는 팬듈럼(6)에 통합되는 축(A1, A2)을 중심으로 회전가능하다. 축(A0, A1, A2)은 수평이고, 평행하고 그리고 팬듈럼(6)에 통합되는 동일한 평면(P0)에 배열된다. 요소(20)의 회전축(A2)이 축(A0) 아래에 배열되는 반면에, 요소(10)의 회전축(A1)은 축(A0) 위에 배치된다. 축(A1 및 A2)은 축 A0에서 등거리에 있다.
베이스(2)는 4개의 수직 포스트(3), 2개의 수평 포스트(4) 및 수평 보강재(reinforcement)(5)를 포함한다. 각각의 수평 포스트(4)는 2개의 수직 포스트(3)에 의해 지지되서, 병렬로 배열되고 수평 보강재(5)에 의해 연결되는 2개의 포스트 어셈블리(3 및 4)를 형성한다.
팬듈럼(6)은 포스트(4) 및 보강재(5)에 의해 경계가 정해진 중간 공간 내에 수직으로 위치된다. 팬듈럼(6)은 포스트(4)에 통합되는 팬듈럼 축(A0)을 중심으로 베이스에 관하여, 더욱 구체적으로 포스트(4)에 의해 피봇식으로 장착된다.
팬듈럼(6)은 서로 평행하게 그리고 포스트(4)에 배열된 4개의 금속 플레이트, 즉 2개의 측방향 플레이트(61) 및 2개의 중심 플레이트(62)를 포함한다. 플레이트(61 및 62)는 팬듈럼(6)의 4개의 코너에 배열된 4개의 수평 바(63)에 의해 연결된다.
도 3에 도시 된 바와 같이, 팬듈럼 축(A0)은 각각 업라이트(upright)(4) 및 플레이트(61)를 통해 피봇식으로 각각 장착되는 2개의 측방향 샤프트(31, 32)에 의해 구현된다.
균형추(68)는 축(A0, A1 및 A2)에 평행한 평면(P0)에 위치한 수평축(A3) 상에 빔(6)의 하부에 부착된다. 균형추(68)는 도 2의 화살표(B1 및 B2)에 의해 도시 된 바와 같이 팬듈럼의 피봇을 증폭하여 한쪽에서 다른쪽으로 교번한다
동기화 시스템(8)은 도 3에 도시된 바와 같이 서로 결합된 다양한 요소(11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 및 34)를 포함한다.
제 1 지지 샤프트(11)는 제 1 축(A1)을 중심으로하고 제 1 편심 요소(10)에 통합되는 팬듈럼(6) 상에 피봇식으로 장착된다. 샤프트(11)는 측방향 플레이트(61)와 2개의 중앙 플레이트(62)에 의해 지지된다. 제 1 중앙 기어 휠(12) 및 제 1 중간 기어 휠(13)은 제 1지지 샤프트(11)에 통합된다.
제 2 지지 샤프트(21)는 제 2 축(A2)을 중심으로 하고 제 2 편심 요소(20)에 통합되는 팬듈럼(6)에 피봇식으로 장착된다. 샤프트(21)는 다른 측방향 플레이트(61)와 2개의 중앙 플레이트(62)에 의해 지지된다. 제 2 중앙 기어휠(22) 및 제 2 중간 기어 휠(23)은 지지 샤프트(21)에 통합된다.
기어 휠(12, 22)은 동일한 지름과 동일한 수의 투쓰를 갖는다. 동일한 방식으로, 기어 휠(13, 23)은 동일한 지름과 동일한 수의 투쓰를 갖는다. 기어 휠(12, 22)은 기어 휠(13, 23)의 지름과 투쓰의 수의 2배를 갖는다. 예를 들어, 기어 휠(12, 22)은 48개의 투쓰를 갖고, 기어 휠(13, 23)은 24개의 투쓰를 갖는다.
측방향 샤프트(31, 32)는 팬듈럼 축(A0)을 중심으로 한다. 제 1 측방향 기어 휠(33)은 제 1 측방향 샤프트(31)에 통합된다. 제 2 방향 기어 휠(34)은 제 2 측방향 샤프트(32)에 통합된다.
샤프트(11, 21, 31 및 32)는 도 1 및 도 3에서 간략화를 위해 도시되지 않은 베어링, 예를 들어 볼 베어링에 의해 지지된다.
기어 휠(12, 22)은 2개의 중심 플레이트(62) 사이에 위치되고 서로 맞물린 다. 기어 휠(13, 33)은 2개의 플레이트(61, 62) 사이에 요소(10)와 함께 위치되고 서로 맞물린다. 기어 휠(23, 34)은 2개의 다른 플레이트(61, 62) 사이에 요소(20)와 함께 위치되고 서로 맞물린다.
동기화 시스템(8)에 의해, 샤프트(11 및 21)에 의해 샤프트(31)로부터 샤프트(32)로 동기적 운동(synchronous movement)이 전달될 수 있다. 실제로, 샤프트(11 및 21)는 동일한 속도이되 회전(R1 및 R2)의 반대 방향으로 회전한다.
따라서, 동기화 시스템(8)은 동기화되어 상호 반전하는 회전 운동(R1/R2)으로 제 1 편심 요소(10) 및 제 2 편심 요소(20)를 구동할 수 있게 한다.
예로서, 메커니즘(1)가 동작할 때, 회전 속도(R1/R2)는 분당 약 500 회전일 수 있다.
편심 요소(10, 20)는 원심력을 발생 시키도록 설계된 특별한 형상을 갖는다. 예로서, 요소(10 및 20)는 각각 50kg의 무게를 지니고, 균형추(68)는 60kg의 무게를 갖는다. 바람직하게는, 요소(10 및 20)의 질량은 균형추(68)의 질량과 동일하다. 예를 들어, 요소(10 및 20)는 각각 50kg의 중량을 지닌 반면, 균형추(68)는 100kg의 중량을 갖는다.
요소(10)는 축(A1)에 대해 편심된 중심(G1)을 가지며, 축(A1)을 중심으로 회전(R1) 가능하다. 요소(10)는 축(A1)을 중심으로 중력(P1)의 모멘트(M1)를 생성한다.
요소(20)는 축(A2)에 대해 편심된 중심(G2)을 가지며, 축(A2)을 중심으로 회전(R2) 가능하다. 요소(20)는 축(A2)을 중심으로 중력(P2)의 모멘트(M2)를 생성한다.
교차 원심는 도 5 내지 도 12를 참조하여 아래에서 보다 상세히 설명된다.
메커니즘(1) 내의 원심에 의해 생성된 에너지는 에너지 회복 시스템(80)을 동기화 시스템(8)에 결합시킴으로써 회복가능하다.
도 3에서, 에너지 회복 시스템(80)은 샤프트(32)에 의해 동기화 시스템에 연결된다.
시스템(80)은 발전기(81), 노치 체인(82) 및 축(32)에 부착된 기어 휠(83)을 포함한다. 발전기(81)는 단순화를 위해 포스트(4)에 부착 된 것으로 도시되어 있지만, 임의의 다른 적절한 위치에 위치될 수 있다. 체인(82)은 간략화를 위해 점선으로 표시되어있다. 체인(82)은 기어 휠(83)을 발전기(81)에 연결한다.
메커니즘(1)의 구현 방법은 시작 단계, 동작 단계, 및 필요한 경우, 동작 단계 동안 재시작하는 단계를 포함한다.
시작 단계는 편심 요소(10, 20)에 회전(R1/R2)의 동기화되어 상호 반전하는 운동을 부여하는 단계로 구성된다.
동작 단계 동안, 편심 요소들(10 및 20)은 교차 원심와 함께 동기화되어 상호 반전하는 회전(R1/R2)으로 이동 가능하다. 팬듈럼(6)는 축(A1 및 A2)에 대한 팬듈럼(6)의 동시 교차 스러스트에 의해 그리고 기어휠(13 및 23)에 대한 토크의 전송에 의해 한 측상에서 그리고 다른 측으로 피봇(B1/B2)하여 편심 요소(10 및 20)의 운동을 증폭시킨다. 동기화 시스템(8)에 결합된 에너지 회복 시스템(80)은 메커니즘(1) 내의 원심에 의해 생성된 에너지를 회복한다.
재시작 단계는 그의 상호 반전하는 회전 운동(R1/R2) 중에 새로운 운동량을 편심 요소(10 및 20)에 부여하는 것이다.
본 발명의 범위 내에서, 에너지 회복 시스템(80)에 의해 회복된 에너지는 시작 단계 및 재시작 단계 동안 소비된 에너지보다 크다.
시작 단계는 중력에 의해 수행되어 높은 위치에 배열된 편심 요소(10, 20)를 릴리스할 수 있다.
이 목적을 위해, 메커니즘(1)는 편심 요소(10 및 20)를 높은 위치에 잠그기 위한 구성과 편심 요소(10 및 20)를 릴리스하기 위한 구성 사이에서 동작되는 잠금 시스템(40)을 포함할 수 있다. 잠금 구성에서, 시스템(40)는 요소(10, 20)가 동기화되어 상호 반전하는 회전 운동(R1/R2)을 형성하는 것을 방지한다. 릴리스 구성에서, 시스템(40)은 요소(10 및 20)를 릴리스하고, 이는 동기화되어 상호 반전하는 회전 운동(R1/R2)을 형성할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 예에서, 시스템(40)은 팬듈럼(6) 상에 장착된 피봇 훅(41) 및 요소(10)에 통합되는 부착 부재(42)를 포함하며, 축(A1)은 축(A0 및 A2) 위에 위치한다. 후크(41)는 노치(43)를 가지며, 이 노치 내에서, 요소(10)가 높은 위치에 있을 때 부재(42)가 위치한다.
잠금 구성과 릴리스 구성 사이의 후크(41)의 피봇은 임의의 적절한 수단에 의해 제어될 수 있으며, 간략화를 위해 도시되지 않는다. 후크(41)는 부재(42)를 노치(43)로부터 릴리스하기 위해 상승되어 요소(10, 20)의 회전(R1/R2)을 가능하게한다. 후크(41)는 요소(10)가 높은 위치로 이동할 때 하우징(43) 내에 부재(42)를 유지하도록 하강되어서 요소(10)의 회전 및 따라서 또한 요소(20)의 회전을 막는다.
변형 예에 따르면, 시작 단계는 동기화 시스템(8)에 결합된 크랭크(58)를 사용하여 수행된다. 도 3의 예에서, 상기 크랭크(58)는 샤프트(31) 상에 장착된다. 크랭크(58)는 요소(10 및 20)가 낮은 위치에서 시작할 때 특히 사용될 수 있다.
또 다른 변형 예에 따르면, 시작 단계는 동기화 시스템(8)에 결합된 구동 모터(51)를 사용하여 수행될 수 있다. 도 3의 예에서, 모터(51)는 투쓰 체인(52)에 의해 샤프트(31) 상에 장착된 기어 휠(53)에 결합된다. 단순화를 위해, 모터(51)는 포스트(4)에 부착된 것으로 도시되어 있지만, 임의의 다른 적절한 위치에 위치될 수 있다. 단순화를 위해, 체인(52)은 점선으로 표시되어 있다. 유익한 방식으로, 모터(51)는 또한 재시작 단계를 위해 사용될 수 있다.
메커니즘(1)의 다른 특정 변형 예에 따르면, 편심 요소(10 및 20) 중 하나의 편심 요소를 향해 단순히 푸시함으로써 시동 단계를 수행하는 것이 고려될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 메커니즘(1)이 도 4에 도시되어 있다.
베이스(2)는 팬듈럼 축(A0)을 중심으로 회전하는 축(31, 32)을 지지하는 수직 포스트(3)를 구비한다. 에너지 회복 시스템(80)은 모터 및 발전기의 기능을 수행하기에 적합한 모터-발전기(81)를 포함한다. 따라서, 모터-발전기(81)는 또한 메커니즘(1)의 시작 단계 및/또는 재시작 단계를 위해 사용될 수 있다.
균형추(68)는 웨이트(681)를 제 위치에 고정하기 위한 스크류-너트 조립체(682) 뿐만 아니라 중앙 플레이트(62)의 외부면에 대해 위치된 2개의 웨이트(681)를 포함한다. 스크류-너트 조립체(682)는 축(A0, A1 및 A2)에 평행인 축(A3)을 따라 플레이트(62) 및 웨이트(682)를 통과한다.
이러한 차이점을 제외하고, 도 4의 메커니즘(1)의 작동은 도 1 내지 도 3의메커니즘(1)의 동작과 유사하다.
도 5 내지 도 12에는 도 1 내지 도 3의 메커니즘(1)의 상이한 동작 단계가 도시되어 있다.
이 예에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 요소(10 및 20)는 먼저 높은 위치에 있다. 도 6 내지 도 8은 요소(10 및 20)의 하강을 도시한다. 도 9는 낮은 위치에 있는 요소(10 및 20)를 도시한다. 도 10 및 도 11은 요소(10 및 20)의 상승을 도시한다. 회전(R1 및 R2)은 상호 반전하는이다. 요소(10, 20)는 높은 위치와 낮은 위치에서 교차한다.
요소(10)는 그의 중력의 중심(G1)에 작용하는 중력(P1)을 받는다. 요소(20)는 그 중력의 중심(G2)에 작용하는 인력(gravitational force)(P2)을 받는다. 균형추(68)는 축(A3) 상에 작용하는 인력(P3)을 받는다.
도 5 및 도 6은 요소(10 및 20)가 초기에 높은 위치에 있을 때의 메커니즘(1)의 시동을 도시한다. 이 예에서, 요소(10)는 요소(20)가 그의 우측으로의 회전 이동(R2)을 시작하는 동안 요소(10)의 회전 운동(R1)을 좌측으로 시작시킨다. 요소(10)의 중력의 중심(G1)이 요소(20)의 중력의 중심(G2)보다 팬듈럼 축(A0)으로부터 더 멀리 떨어져 있을 때, 균형추(68)는 오른쪽으로 피봇 구동된다(B1).
도 6은 피봇(B1) 동안 그리고 하강의 시작시의 메커니즘(1)를 도시한다. 이 순간에, 팬듈럼(6) 및 요소(10 및 20)의 각각의 위치가 주어지면, 요소(10)의 위치 에너지(potential energy)는 요소(20)의 위치 에너지보다 크다.
피봇(B1)은 동시에 축(A1)을 왼쪽으로, 축(A2)를 오른쪽으로 푸시한다. 이는 중력의 중심(G1)에 의해 이동된 거리를 증가시키고, 따라서 요소(10)의 운동 에너지를 증가시킨다. 반면에, 이는 중력의 중심(G2)에 의해 이동된 거리를 감소시키고 따라서 요소(20)의 운동 에너지를 감소시킨다. 팬듈럼(6)은 회전(R1/R2)에 의한 그의 원심 에너지 이외에 피봇(B1)에 의해 요소(10, 20)에 원심 에너지를 전달한다.
또한, 피봇(B1)은 기어휠(13, 33)의 맞물림과 기어휠(23, 24)의 맞물림에서의 효과를 생성한다. 보다 구체적으로는, 팬듈럼(6)은 기어 휠(13, 33)에 양의 토크를 그리고 기어휠(23, 34)에 음의 토크를 전달한다. 이것은 또한, 이것은 요소(10)의 운동 에너지를 추가로 증가시키고, 요소(20)의 운동 에너지를 추가로 감소시킨다.
그의 위치 에너지 및 운동 에너지가 더 큰 한, 요소(10)은 메커니즘(1)에 지배적인 영향을 미친다. 동기화 시스템(8)으로 인해, 회전 속도(R1 및 R2)는 동일해야 한다. 따라서, 피봇(B1)은 회전 운동(R1 및 R2)의 가속도를 증가시킨다.
도 7은 중력의 중심(G1 및 G2)이 팬듈럼 축(A0)으로부터 등거리에 있을 때의 시간의 제 1 모멘트를 도시한다. 팬듈럼(6)의 피봇은 곧 반전된다. 이 순간에, 요소(10 및 20)는 동일한 위치 에너지를 갖는다.
도 8 내지 도 10은 요소(10 및 20)의 하강의 종료시 그리고 상승의 시작시를 도시한다. 요소(20)의 중력의 중심(G2)은 요소의(10) 중력의 중심(G1)보다 팬듈럼 축(A0)으로부터 멀리 있으므로, 균형추(68)는 좌측으로 피봇 구동된다(B1).
팬듈럼(6)와 요소(10, 20)의 각각의 위치가 주어지면, 요소(20)의 위치 에너지는 요소(10)의 위치 에너지보다 크다.
피봇(B2)은 동시에 축(A1)을 오른쪽으로 그리고 축(A2)를 왼쪽으로 푸시한다. 이는 중력의 중심(G1)에 의해 이동된 거리를 감소시키고, 따라서 요소(10)의 운동 에너지를 감소시킨다. 반면에, 이는 중력의 중심(G2)에 의해 이동되는 거리를 증가시키고, 따라서 요소(20)의 운동 에너지를 증가시킨다.
또한, 피봇(B2)은 기어 휠(13, 33)의 맞물림 및 기어 휠(23, 34)의 맞물림에서 효과를 생성한다. 보다 구체적으로, 팬듈럼(6)는 기어 휠(13,33)에 음의 토크를 그리고 기어휠(23, 34)에 양의 토크를 전달한다. 이것은 요소(20)의 운동 에너지를 추가로 증가시키고, 요소(10)의 운동 에너지를 더 감소시킨다.
그의 위치 에너지 및 운동 에너지가 더 커지는 한, 요소(20)는 메커니즘(1)내의 지배적인 영향을 미친다. 따라서, 피봇(B2)은 요소(10) 및 요소(20)가 하강하는 동안 회전(R1/R2)의 가속도를 증가시키고, 요소(10, 20)의 상승 동안의 회전(R1/R2)의 감속을 감쇄시킨다. 팬듈럼(6)는 회전(R1/R2)에 의해 그의 원심 에너지 이외에 피봇(B2)에 의해 원심 에너지를 요소(10 및 20)에 전달한다. 도 11은 중력의 중심(G1 및 G2)이 팬듈럼 축(A0)으로부터 등거리에 있을 때의 제 2 모멘트를 도시한다. 팬듈럼(6)의 피봇은 곧 반전된다. 이 순간에, 요소(10 및 20)는 동일한 전위 에너지를 갖는다.
도 5 및 도 6과 함께 도 12는 요소(10 및 20)의 하강의 종료와 상승의 시작을 도시한다. 요소(10)의 중력의 중심(G1)이 요소(20)의 중력의 중심(G2)보다 팬듈럼 축(A0)으로부터 멀리 있으므로, 균형추(68)는 우측으로 피봇 구동된다(B1). 요소(10, 20)의 상승 동안, 피봇(B1)은 회전(R1/R2)의 감속을 감쇄시킨다.
메커니즘(1)의 동작 중에, 최대 원심 에너지는 도 5 내지 도 9에 도시된 바와 같이 요소(10 및 20)의 하강 중에 발생된다. 모멘트(M1/M2)가 회전(R1/R2)과 동일한 방향에 있을 때 모멘트(M1/M2)는 회전(R1/R2)를 가속한다.
팬듈럼(6)의 교번 피봇(B1/B2)은 그의 동기화되어 상호 반전하는 회전 운동(R1/R2) 동안 요소(10 및 20)를 수반한다. 더욱 정확하게, 피봇(R1/R2)은 축(A1 및 A2)에 대한 동시 교차 스러스트에 의해 그리고 시스템(8)으로의 토크의 전달에 의해 요소(10 및 20)의 회전 운동(R1/R2)을 증폭시킨다. 피봇(B1/B2)은 요소(10 및 20)의 하강 동안 회전(R1/R2)의 가속도를 증가시키고, 요소(10 및 20)의 상승 동안 회전(R1/R2)의 감속을 감쇄시킨다. 팬듈럼(6)은 회전(R1/R2)에 의한 그의 원심 에너지에 더하여 피봇(B1/B2)에 의해 요소(10, 20)에 원심 에너지를 전달한다. 시스템(8)에 전달된 토크는 요소(10 및 20)를 가속하여 아래로 추진하고, 중력(P1/P2)에 대향하도록 위로 추진한다.
실제로, 6개의 원심는 편심 요소(10, 20)의 360° 회전마다 구별될 수 있다:
- 편심 요소들(10; 20)의 하강으로 인해 소위 수직인 제 1 원심;
- 제 1 축(A1)에 대해 푸시하는 제 1 측면 상의 팬듈럼(6)의 피봇(B1)으로 인해 소위 수평인 제 2 원심;
- 제 2 축(A2)에 대해 푸시하는 제 1 측면 상의 팬듈럼(6)의 피봇(B1)으로 인해 소위 수평인 제 3 원심;
- 편심 요소들(10; 20)의 하강으로 인해 소위 수직인 제 4 원심;
- 제 2 원심에 반대 방향으로 제 1 축(A1)에 대해 푸시하는 제 2 측면 상의 상기 팬듈럼(6)의 피봇(B2)으로 인해 소위 수평인 제 5 원심;
- 제 2 원심에 반대 방향으로 제 2 축(A2)에 대해 푸시하는 제 2 측면 상의 팬듈럼(6)의 피봇(B2)으로 인해 소위 수평인 제 6 원심.
제 2 원심 및 제 3 원심는 제 1 원심의 종료 시 그리고 제 4 원심의 시작 시 동시에 존재하며, 제 5 및 제 6 원심는 제 4 원심의 종료 시 그리고 제 1 원심의 시작 시 동시에 존재한다.
메커니즘(1)가 분당 500 회전과 동일한 회전 속도(R1/R2)에서 동작할 때, 이는 분당 3000회의 원심을 초래한다.
도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 메커니즘(1)를 장착하기 위한 편심 요소(10)의 2가지 변형 예를 정면도로 도시한다.
상기 편심 요소들(10, 20)은, 축(A1)에 관한 중력의 중심(G1)의 거리와 같이 축(A1)으로부터의 거리가 증가하면서 일반적으로 증가하는 단면을 가지므로 회전(R1) 동안 생성된 원심 에너지를 증가시킨다. 이러한 형태는 기계적 강도, 운동 기능 및 원심 에너지 성능간에 좋은 절충안을 제공한다.
요소(10 및 20)는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 형태를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 머신이 도 15에 도시되어 있으며, 상기 기재된 것과 같이 2개의 메커니즘(1)이 함께 직렬로 결합된다.
메커니즘(1)은 각각 팬듈럼(6)를 포함하고 2개의 팬듈럼(6)을 지지하는 동일한 베이스(2)를 공유한다. 메커니즘(1)은 도 14에 따른 편심 요소(10 및 20)를 갖는다.
메커니즘(1)은 커넥팅 로드(91), 투쓰 체인(92) 및 2개의 기어휠(93)을 포함하는 결합 시스템(90)에 의해 결합된다.
커넥팅 로드(91)는 하부의 균형추(68)의 축(A3)에서 메커니즘(1) 상에 그리고 하부에서 축(A3)과 마찬가지로 축(A0)으로부터의 동일환 거리에서 상부에 위치한 축(A4)에서 다른 메커니즘(1)상으로 이어진다(articulate).
체인(92)은 비스듬히 배열된 2개의 기어휠 사이에서 연장한다. 각각의 메커니즘(1)에 대해, 기어 휠(93)은 샤프트(31 또는 32) 상에 또는 샤프트(11 또는 21) 상에 장착될 수 있다.
기계가 동작할 때, 팬듈럼(6)는 상호 반전하는 진동 운동(B1/B2)을 따른다. 그 상부는 하부가 서로 멀어 질때 함께 나오며, 그 반대도 마찬가지이다.
또한, 하나의 메커니즘(1)의 요소(10, 20)는 다른메커니즘(1)의 요소(10, 20)가 낮은 위치에서 교차 할 때 높은 위치에서 교차한다. 즉, 하나의 메커니즘(1)의 요소(10 및 20)는 다른 메커니즘(1)의 요소(10 및 20)에 대해 반상으로 배열된다. 따라서, 하나의 메커니즘(1)의 요소(10 및 20)가 하강하여 최대 원심 에너지를 생성할 때, 다른 메커니즘(1)의 요소(10, 20)가 상승하고 있다. 다시 말하면, 하나의 메커니즘(1)의 요소(10, 20)의 상승은 다른 메커니즘(1)의 요소(10, 20)의 하강에 의해 항상 촉진된다. 기계의 시작이 용이해지고, 원심 에너지의 회복이 더 개선된다.
진동 메커니즘(1)의 모든 움직이는 부분은 상호 반전하는한다. 2개의 팬듈럼(6)은 각각의 회전에 대한 2개의 진동을 갖고 상호 반전하는으로 결합된다. 따라서, 500 회전/분의 회전 속도는 1000 진동/분과 동일하다.
본 발명에 따른 또 다른 머신이 도 16에 도시되어 있으며, 상기 기재된 바와 같이 2개의 메커니즘(1)이 직렬로 결합되어 있다.
메커니즘(1)의 결합 시스템(90)은 커넥팅 로드(91), 2개의 투쓰 체인(92), 2개의 기어 휠(gearwheel)(93) 및 2개의 기어휠(94)을 포함한다. 시스템(90)은 각 메커니즘(1)에 대하여 하나의 체인(92), 기어휠(93) 및 기어휠(94)을 포함한다.
커넥팅 로드(91)는 상부에 위치된 축(A4)에서 하나의 메커니즘(1) 상에서 그리고 하부의 축(A3)에서 다른 메커니즘(1) 상에서 이어진다.
각각의 체인(92)은 팬듈럼(6), 더 정확하게는 샤프트(11, 21, 31 또는 32) 상에 장착된 기어 휠(gearwheel)(93)과, 베이스(2), 보다 정확하게는 수평 포스트(4) 상에 장착된 기어 휠(94) 사이에서 연장한다.
에너지 회복 시스템(80)은 기어 휠(94) 중 하나를 지지하는 축에 결합 된 모터-발전기를 포함할 수 있다.
대안적으로, 시스템(80)은 기어 휠(94) 중 하나를 지지하는 축에 결합된 발전기를 포함할 수 있고, 모터는 다른 기어휠(94)을 지지하는 다른 축에 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 머신이 도 17에 도시되어 있으며, 전술 한 바와 같이 병렬로 결합된 2개의 메커니즘(1)을 포함한다.
2개의 메커니즘(1)의 축(A0, A1, A2)은 정렬되어 있다.
메커니즘(1)의 결합 시스템(90)은 샤프트(31) 및 샤프트(31) 상에 장착된 2개의 기어 휠(33)을 포함한다.
도 15에 따르면, 머신이 동작할 때, 팬듈럼(6)은 상호 반전하는 운동(B1/B2)을 따르고, 하나의 메커니즘(1)의 편심 요소(10 및 20)는 높은 위치에서 교차하며, 다른 위치의 편심 요소(10 및 20) 메커니즘(1)는 낮은 위치에서 교차한다. 따라서 도 15와 동일한 이점을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 다른 머신이 도 18 및 도 26에 도시되어 있으며, 각각은 상기 기재된 바와 같이 직렬로 결합된 2개의 메커니즘(1)을 포함한다.
도 18 및 도 19에서, 메커니즘(1)의 결합 시스템(90)은 커넥팅 로드(91), 2개의 투쓰 체인(92), 2개의 기어 휠(93) 및 2개의 기어 휠(94)을 포함한다. 시스템(90)은 각 메커니즘(1) 당 하나의 체인(92), 하나의 기어 휠(93) 및 하나의 기어휠(94)을 갖는다.
커넥팅 로드(91)는 상부에 위치된 축(A4)에서 하나의 메커니즘(1) 상에서 그리고 하부에 위치한 축(A5)에서 다른 메커니즘(1) 상에서 이어진다. 축(A4 및 A5)은 모두 팬듈럼(4)에서 축(A0)으로부터 동일한 거리에 위치한다.
도 20 및 도 21에서, 결합 시스템(90)은 하나의 메커니즘(1)의 상부에 위치 된 축(A4) 및 다른 메커니즘(1)의 하부에 위치된 축(A5)에서 각각 이어진 2개의 교차 커넥팅 로드(91)를 포함한다.
요소(10)는 높은 위치에서 시작하고, 요소(20)는 높은 위치에서 시작한다. 기계가 동작할 때, 제 1 메커니즘(1)의 편심 요소(10, 20)는 좌측 측방향 위치에서 교차하며, 제 2 메커니즘(1)의 편심 요소(10, 20)는 우측 측방향 위치에서 교차한다.
각각의 메커니즘(1)에 대해, 요소(10 및 20)의 중력(P1 및 P2)의 모멘트(M1 및 M2)는 축(A1 및 A2)에 있어서 그의 각도 위치에 따라 변하는 동일한 값 및 동일한 방향을 갖는다. 따라서, 축(A1, A2)에 대한 요소(10, 20)의 각각의 각도 위치에 있어서, 메커니즘(1)은 정지 시에 밸런스 구성을 갖는다.
메커니즘(1)은 국제 출원 WO2017064379에서와 같이 균형을 이룬다.
도 22 및 도 23에서, 정지 시의 각 메커니즘(1)에 대해, 축(A0, A1 및 A2)을 포함하는 평면(P0)은 수직이 아니라 수평이다.
도 24에서, 각각 메커니즘(1)에 대해, 팬듈럼(6)은 수직으로 배열되는 대신에 수평으로 배열된다.
요소(10)는 높은 위치에서 시작하고, 요소(20)는 높은 위치에서 시작한다. 기계가 동작할 때, 제 1 메커니즘(1)의 편심 요소(10, 20)는 좌측 측방향 위치에서 교차하며, 제 2 메커니즘(1)의 편심 요소(10, 20)는 우측 측방향 위치에서 교차한다.
균형추(68)는 팬듈럼(6) 아래에 배열된다. 축(A3 및 A0)을 포함하는 평면은 축(A0, A1 및 A2)을 포함하는 평면(P0)에 수직이다.
메커니즘(1)의 결합 시스템(90)은 제 1 팬듈럼(6)에 통합되는 그루브 요소(96) 및 다른 팬듈럼(6)에 통합되며 그루브 요소(96) 내에 수용되는 요소(97)를 포함한다.
도 25에서, 메커니즘(1)의 결합 시스템(90)은 제 1 팬듈럼(6)에 통합되는 랙(rack)(98) 및 다른 팬듈럼(6)에 통합되는 랙(99)을 포함한다. 랙(98 및 99)은 그 투쓰에 의해 함께 맞물린다.
도 26에서, 메커니즘(1)은 서로 위에 하나씩 배열되고, 베이스에 고정된 피라미드 프로파일을 갖는 베이스(2)에 의해 지지된다.
이 머신은 베이스(2)에 부착된, 도 3의 실시예에서와 같이 구동 모터(51) 및 발전기(81)를 포함한다. 모터(51)는 체인(52)에 의해 기어 휠(53)에 연결된다. 발전기(81)는 체인(82)에 의해 기어휠(83)에 연결된다. 기어 휠(53, 83)은 체인(92)과 기어 휠(93)에 의해 메커니즘(1)에 결합되어 있다. 기어 휠(53, 83)의 축뿐만 아니라 메커니즘(1)의 축(A0)은 동일한 수직면에 위치한다.
또한, 메커니즘(1) 또는 적어도 하나의 메커니즘(1)를 포함하는 머신은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 도 1 내지 도 26에 상이하게 따를 수 있다.
도시되지 않은 변형예에 따르면, 메커니즘(1)은 풍력 터빈 블레이드의 형태로 편심 요소(10 및 20)를 포함할 수 있다. 원심 에너지 및 풍력 에너지는 메커니즘(1)가 동작할 때 결합된다. 요소(10 및 20)의 풍손(windage)은 장치(1)의 시작 단계 및/또는 재시작 단계에 유리하게 사용될 수 있다.
도시되지 않은 또 다른 변형 예에 따르면, 메커니즘(1)는 균형추(68)가 없을 수 있다. 이 변형예는, 속도를 증대시키고 메커니즘(1)의 운동 에너지를 증가시키는 한 도 19 내지 도 23에 도시된 균형 메커니즘(1)에 특히 유리하다.
또한, 상기 기재된 다양한 실시예 및 변형의 기술적 특징은 전체적으로 또는 이들 중 일부가 서로 결합될 수 있다. 따라서, 메커니즘(1) 및 머신은 비용, 기능 및 성능의 관점에서 적응될 수 있다.

Claims (29)

  1. 메커니즘(1)으로서,
    - 베이스(2);
    - 팬듈럼 축(pendulum axis)(AO)을 중심으로 상기 베이스(2)에 관하여 피봇식으로(pivotally) 장착된 팬듈럼(6);
    - 제 1 축(A1)을 중심으로 중력(P1)의 제 1 모멘트(M1)를 생성하는 제 1 편심 요소(10);
    - 제 2 축(A2)을 중심으로 중력(P2)의 제 2 모멘트(M2)를 생성하는 제 2 편심 요소(20); 및
    - 동기화되어 상호 반전하는(counter-rotating) 회전 운동(R1/R2)에 따라 제 1 편심 요소(10) 및 제 2 편심 요소(20)를 동기화시키기 위한 동기화 시스템(8)을 포함하고,
    - 팬듈럼 축(A0) 및 상기 편심 요소들(10; 20)의 축들(A1; A2)은 평행하며 상기 팬듈럼(6)과 일체인 동일 평면(PO)에 배열되고;
    - 상기 편심 요소들(10; 20)의 축들(A1; A2)은 상기 팬듈럼 축(A0) 위에서 그리고 아래에서 각각 상기 팬듈럼(6)에 의해 지지되고; 그리고
    - 상기 메커니즘(1)이 동작할 때:
    - 상기 편심 요소들(10; 20)은, 교차 원심(cross-centrifugation)들에 의해, 동기화되어 상호 반전하는 회전(R1; R2)으로 움직일 수 있고,
    - 상기 팬듈럼(6)은, 상기 편심 요소들(10; 20)의 축들(A1; A2)에 대한 상기 팬듈럼(6)의 동시 교차 스러스트(cross-thrust)들에 의해 그리고 상기 동기화 시스템(8)으로의 토크의 전달에 의해, 한 쪽에 그리고 다음에는 다른 쪽에 교호로 피봇(B1; B2)하여 상기 편심 요소들(10; 20)의 회전 운동(R1; R2)을 증폭시키며,
    - 상기 메커니즘(1)내의 원심에 의해 생성된 에너지는 상기 동기화 시스템(8)에 에너지 회복 시스템(80)을 결합시킴으로써 회복가능한, 메커니즘.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 편심 요소들(10; 20)의 축들(A1; A2)은 상기 팬듈럼 축(A0)으로부터 등거리에 위치되는 것을 특징으로 하는 메커니즘.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상호 반전하는 상기 편심 요소들(10; 20)은 동일한 질량 및 동일한 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 메커니즘.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 편심 요소들(10; 20)은, 회전(R1; R2)의 축(A1; A2)으로부터의 거리가 증가함에 따라 대체로 증가하는 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 메커니즘.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 편심 요소들(10; 20)은, 상기 메커니즘(1)이 동작할 때, 상기 편심 요소들(10; 20)이 높은 위치에서 그리고 낮은 위치에서 교차하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 메커니즘.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 편심 요소들(10; 20)은, 상기 메커니즘(1)이 동작할 때, 상기 편심 요소들(10; 20)이 좌측 측방향 위치와 우측 측방향 위치에서 교차하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 메커니즘.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 편심 요소들(10; 20)의 중력(P1; P2)의 모멘트(M1; M2)는 축들(A1; A2)을 중심으로 상기 편심 요소들의 각도 위치에 따라 변하는 동일한 값 및 동일한 방향을 갖는 것; 그리고 축들(A1; A2)을 중심으로 상기 편심 요소들(10; 20)의 각각의 각도 위치에 있어서, 상기 메커니즘(1)은 정지 시에 밸런스 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 메커니즘.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 균형추(68)가 상기 팬듈럼(6)의 하부에 부착되며 한 측면 상에서 그리고 이어서 다른 측면 상에서 그의 교번하는 피봇(B1; B2)을 증폭시켜서, 상기 편심 요소들(10; 20)의 축들(A1; A2)에 대한 상기 팬듈럼(6)의 동시 교차 스러스트 및 상기 동기화 시스템(8)에 대한 토크의 전달을 증폭시키는 것을 특징으로 하는 메커니즘.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메커니즘(1)은,
    - 높은 위치에서 상기 편심 요소들(10; 20)을 잠궈서 동기화되어 상호 반전하는 회전 운동(R1; R2)을 상기 편심 요소들이 형성하는 것을 방지하기 위한 구성과,
    - 상기 편심 요소들(10; 20)을 릴리스하여, 동기화되어 상호 반전하는 상기 회전 운동(R1; R2)을 상기 편심 요소들이 형성하는 것을 허용하기 위한 구성 사이에서 동작가능한 잠금 시스템(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 메커니즘.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 잠금 시스템(40)은 상기 팬듈럼(6) 상에 장착된 피봇팅 후크(pivoting hook)(41) 및 상기 편심 요소들(10; 20) 중 하나의 편심 요소에 통합되는 후크 요소(42)를 포함하는 것을 특징으로 하는 메커니즘.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 동기화 시스템(8)은 기어휠(12, 13; 22, 23; 33, 34)을 포함하는 것을 특징으로 하는 메커니즘.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 동기화 시스템(8)은:
    - 상기 팬듈럼(6) 상에 피봇식으로 장착되고, 상기 제 1 축(A1)에 중심을 두며 상기 제 1 편심 요소(10)에 통합되는 제 1 지지 샤프트(11),
    - 상기 팬듈럼(6) 상에 피봇식으로 장착되고, 상기 제 2 축(A2)에 중심을 두며 상기 제 2 편심 요소(20)에 통합되는 제 2 지지 샤프트(21),
    - 상기 제 1 지지 샤프트(11)에 통합되는 제 1 중간 기어휠(13) 및 제 1 중심 기어휠(12) - 상기 제 1 중심 기어휠(12)은 상기 제 1 중간 기어휠(13)의 직경 및 투쓰의 개수의 두배를 가짐 - ,
    - 상기 제 2 지지 샤프트(21)에 통합되는 제 2 중간 기어휠(23) 및 제 1 중심 기어휠(22) - 상기 제 2 중심 기어휠(22)은 상기 제 1 중심 기어휠(12)과 맞물리고, 상기 제 2 중심 기어휠(22)은 제 1 중심 기어휠(12)과 동일한 직경 및 투쓰의 개수를 가지며 상기 제 2 중간 기어휠(23)의 직경 및 투쓰의 개수의 두배를 가짐 - ,
    - 상기 팬듈럼 축(A0) 상에 중심을 두는 제 1 측방향 샤프트(31) 및 제 2 측방향 샤프트(32),
    - 상기 제 1 측방향 샤프트(31)에 통합되며 상기 제 1 중간 기어휠(13)과 맞물리는 제 1 측방향 기어휠(33),
    - 상기 제 2 측방향 샤프트(32)에 통합되며 상기 제 2 중간 기어휠(23)과 맞물리는 제 2 측방향 기어휠(34)을 포함하고,
    상기 제 1 측방향 샤프트(31) 또는 상기 제 2 측방향 샤프트(32) 중 하나는 상기 에너지 회복 시스템(80)에 결합되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 메커니즘.
  13. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서, 상기 팬듈럼(6)의 2개의 진동 사이의 상기 편심 요소들(10; 20)의 1회의 360°회전(R1; R2) 동안, 상기 기어휠(12, 13, 22, 23 33, 34)은 상기 편심 요소들(10; 20)의 회전(R1; R2)과 상기 팬듈럼(6)의 스러스트 사이에서 포착된 토크를 받고, 상기 토크는 상기 편심 요소들(10; 20)을 아래로 추진시켜 가속시키며 이어서 중력(P1; P2)에 반하여 위로 추진시키는 것을 특징으로 하는 메커니즘.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서, 상호 반전하는 편심 요소들(10; 20)은 동일한 질량 및 동일한 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 메커니즘.
  15. 머신으로서,
    - 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 기재된 적어도 하나의 메커니즘(1), 및
    - 동기화 시스템(8)에 결합되는 에너지 회복 시스템(80)을 포함하는 것을 특징으로 하는 머신.
  16. 청구항 15에 있어서, 병렬로 또는 직렬로 함께 결합되는 적어도 한 쌍의 메커니즘(1)을 포함하고, 상기 팬듈럼(6)은 상호 반전 방식으로 교호로 피봇(B1; B2)하는 것을 특징으로 하는 머신.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 한 쌍의 메커니즘(1) 내에서, 제 1 메커니즘(1)의 모든 움직이는 부분은 다른 메커니즘(1)의 상응하는 움직이는 부분에 관하여 상호 반전하는 것을 특징으로 하는 머신.
  18. 청구항 16 또는 청구항 17에 있어서, 상기 한 쌍의 메커니즘(1)은 반상(phase opposition)으로 배열되는 편심 요소(10; 20)을 포함하여, 상기 머신이 동작할 때, 하나의 메커니즘(1)의 상기 편심 요소들(10; 20)이 높은 위치에서 교차하는 동안 제 2 메커니즘(1)의 상기 편심 요소들(10; 20)이 낮은 위치에서 교차하는 것을 특징으로 하는 머신.
  19. 청구항 16 또는 청구항 17에 있어서, 상기 한 쌍의 메커니즘(1)은 동상으로 배열되는 편심 요소들(10; 20)을 포함하여, 머신이 동작 할 때, 하나의 메커니즘(1)의 상기 편심 요소들(10; 20)이 좌측 측방향 위치에서 교차하는 동안 제 2 메커니즘(1)의 상기 편심 요소들(10; 20)이 우측 측방향 위치에서 교차하는 것을 특징으로 하는 머신.
  20. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 기재된 메커니즘(1)을 구현하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
    - 상기 편심 요소들(10; 20)에 동기화되며 상호 반전하는 회전 운동(R1; R2)을 전달하기 위한 시작 단계;
    - 동작 단계로서, 상기 동작 단계 동안:
    - 상기 편심 요소들(10; 20)은, 교차 원심에 의해 동기화되어 상호 반전하는 회전(R1; R2)으로 움직일 수 있고,
    - 상기 팬듈럼(6)은, 상기 편심 요소들(10; 20)의 축들(A1; A2)에 대한 상기 팬듈럼(6)의 동시 교차 스러스트에 의해 그리고 상기 동기화 시스템(8)으로의 토크의 전달에 의해, 한 쪽에 그리고 다음에는 다른 쪽에 교호로 피봇(B1; B2)하여 상기 편심 요소들(10; 20)의 회전 운동(R1; R2)을 증폭시키고;
    - 상기 동기화 시스템(8)에 결합되는 에너지 회복 시스템(80)은 상기 메커니즘(1)내의 원심에 의해 생성된 에너지를 회복하는, 동작 단계; 및
    - 상기 동작 단계 동안 필요 시에, 상기 편심 요소들의 상호 반전하는 회전 운동(R1; R2)내에서 상기 편심 요소들(10; 20)에 새로운 모멘텀을 전달하는 것으로 이루어진 재시작 단계를 포함하는 것; 그리고
    상기 에너지 회복 시스템(80)에 의해 회복된 에너지가 상기 시작 단계 및 상기 재시작 단계 동안 소비된 에너지보다 더 큰 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 청구항 20에 있어서, 상기 동작 단계 동안, 편심 요소들(10; 20)의 각각의 회전에 있어서, 6회의 원심:
    - 상기 편심 요소들(10; 20)의 하강으로 인한 소위 수직인 제 1 원심;
    - 제 1 축(A1)에 대해 푸시하는 제 1 측면 상의 상기 팬듈럼(6)의 피봇(B1)으로 인한 소위 수평인 제 2 원심;
    - 제 2 축(A2)에 대해 푸시하는 제 1 측면 상의 상기 팬듈럼(6)의 피봇(B1)으로 인한 소위 수평인 제 3 원심;
    - 상기 편심 요소들(10; 20)의 하강으로 인한 소위 수직인 제 4 원심;
    - 상기 제 2 원심에 반대 방향으로 제 1 축(A1)에 대해 푸시하는 제 2 측면 상의 상기 팬듈럼(6)의 피봇(B2)으로 인한 소위 수평인 제 5 원심;
    - 상기 제 2 원심에 반대 방향으로 제 2 축(A2)에 대해 푸시하는 제 2 측면 상의 상기 팬듈럼(6)의 피봇(B2)으로 인한 소위 수평인 제 6 원심이 생성되고,
    상기 제 2 원심 및 제 3 원심은 제 1 원심의 종료 시 그리고 제 4 원심의 시작 시 동시에 존재하며, 제 5 및 제 6 원심은 제 4 원심의 종료 시 그리고 제 1 원심의 시작 시 동시에 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 청구항 20 또는 청구항 21에 있어서, 동작 상태 동안, 상기 팬듈럼(6)의 피봇(B1; B2)은 상기 편심 요소들의 하강 동안 상기 편심 요소들(10; 20)의 회전 운동(R1/R2)의 가속을 증가시켜서, 상기 편심 요소들의 상승 동안 상기 편심 요소들(10; 20)의 회전 운동(R1/R2)의 감속을 감쇄시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 청구항 20 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시작 단계는 중력에 의해 수행되어서 높은 위치에서 배열된 상기 편심 요소들(10; 20)을 릴리스하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 청구항 20 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시작 단계는 상기 동기화 시스템(8)에 결합되는 크랭크(58)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 청구항 20 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시작 단계 및/또는 재시작 단계는 상기 동기화 시스템(8)에 결합되는 구동 모터(51)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 청구항 20 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시작 단계는 상기 편심 요소들(10; 20) 중 하나의 편심 요소를 단순히 푸시함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 청구항 20 내지 청구항 26 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지 회복 시스템(80)은 발전기(81)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 청구항 20 내지 청구항 26 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지 회복 시스템(80)은 전동 발전기(81)를 포함하고, 상기 전동 발전기는 상기 시작 단계 및/또는 상기 재시작 단계에 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 청구항 20 내지 청구항 28 중 어느 한 항에 있어서, 상기 편심 요소들(10; 20)은 풍력 터빈 블레이드의 형상이며, 상기 풍력 터빈 블레이드의 편류(windage)는 상기 시작 단계 및/또는 재시작 단계에 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
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