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技術 2つの回転軸を中心とする二方向回転運動を、単一の回転軸を中心とする一方向回転運動に変換するための装置、および該装置を用いた発電システム

出願人 ウィケット,マーティン,ジョン
発明者 ウィケット,マーティン,ジョン
出願日 2009年2月10日 (12年0ヶ月経過) 出願番号 2010-545501
公開日 2011年4月14日 (9年10ヶ月経過) 公開番号 2011-511911
状態 拒絶査定
技術分野 伝動装置
主要キーワード 滑車輪 内部円筒壁 密閉ユニット 回転軸シャフト 向出口弁 機械伝動装置 円筒部品 出力流体
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重要な関連分野

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図面 (20)

課題・解決手段

入力としての任意の二方向回転運動から、出力としての一方向回転運動を生成する装置に関する。本装置は、第1の入力回転軸(1)と、第1の入力回転軸(1)に対して直角である第2の入力回転軸(2)と、出力回転軸と、第1の入力回転軸を中心とする、および/または第2の入力回転軸を中心とするの時計回りまたは反時計回り回転運動を、出力回転軸を中心とする一方向回転運動に変換するために、第1の入力回転軸と出力回転軸との間、および第2の入力回転軸と出力回転軸との間に設けられた伝達手段(6A、6B、6C、91、9B、および9C)とを備え、第1の入力回転軸のいずれか一つは、出力回転軸と同一であることを特徴とする。

概要

背景

概要

入力としての任意の二方向回転運動から、出力としての一方向回転運動を生成する装置に関する。本装置は、第1の入力回転軸(1)と、第1の入力回転軸(1)に対して直角である第2の入力回転軸(2)と、出力回転軸と、第1の入力回転軸を中心とする、および/または第2の入力回転軸を中心とするの時計回りまたは反時計回り回転運動を、出力回転軸を中心とする一方向回転運動に変換するために、第1の入力回転軸と出力回転軸との間、および第2の入力回転軸と出力回転軸との間に設けられた伝達手段(6A、6B、6C、91、9B、および9C)とを備え、第1の入力回転軸のいずれか一つは、出力回転軸と同一であることを特徴とする。

目的

本発明は、2つのシャフトを中心とする二方向回転運動を、単一の軸を中心とする一方向回転運動に変換するための装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

入力としての任意の二方向回転運動から、出力としての一方向回転運動を生成する装置であって、第1の入力回転軸と、該第1の入力回転軸に対して直角である第2の入力回転軸と、出力回転軸と、該第1の入力回転軸を中心とする、および/または該第2の入力回転軸を中心とする時計回りまたは反時計回り回転運動を、該出力回転軸を中心とする一方向回転運動に変換するために、該第1の入力回転軸と該出力回転軸との間、および該第2の入力回転軸と該出力回転軸との間に設けられた伝達手段とを備え、該第1の入力回転軸のいずれか一つは、該出力回転軸と同一であることを特徴とする装置。

請求項2

前記第1の入力回転軸と前記出力回転軸との間の伝達手段、および、前記第2の入力回転軸と該出力回転軸との間の伝達手段は、それぞれ、一方向部材の対を少なくとも1つ備えており、各対の一方の部材は、対応する入力回転軸を中心とする第1の回転方向によって動作され、各対の他方の部材は、該第1の回転方向の逆方向である、対応する入力回転軸を中心とする第2の回転方向によって動作されることを特徴とする請求項1に記載の装置。

請求項3

前記第1の入力回転軸から前記出力回転軸への伝達手段と、前記第2の入力回転軸から前記出力回転軸への伝達手段とは、独立していることを特徴とする請求項1または2に記載の装置。

請求項4

前記第1の入力回転軸と前記出力回転軸との間の伝達手段、および、前記第2の入力回転軸と該出力回転軸との間の伝達手段は、歯車、鎖および歯、ベルトおよび滑車輪水圧式駆動装置、ならびにこれらの任意の組合せのうちのいずれかであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の装置。

請求項5

前記第1の入力回転軸および前記第2の入力回転軸に位置合わせされて、2つのシャフトが、取り付けられており、該第1の入力回転軸および該第2の入力回転軸を中心とする二方入力回転運動を提供することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の装置。

請求項6

前記出力回転軸に位置合わせされて、シャフトが、取り付けられており、該シャフトには、前記伝達手段によって、一方向出力回転運動が伝達されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の装置。

請求項7

前記第1の入力回転軸と前記出力シャフトとの間の歯車比、および、前記第2の入力回転軸と該出力シャフトとの間の歯車比は、同一であることを特徴とする請求項6に記載の装置。

請求項8

前記第1の入力回転軸と前記出力シャフトとの間の歯車比、および、前記第2の入力回転軸と該出力シャフトとの間の歯車比は、異なることを特徴とする請求項6に記載の装置。

請求項9

前記第1の入力回転軸および前記第2の入力回転軸用の伝達手段は、水圧式駆動装置であり、該第1の入力回転軸および該第2の入力回転軸を中心とする任意の二方向回転運動は、出力流体を生成し、該出力流体によって駆動される一方向水車が、前記装置の一方向出力回転運動を生成することを特徴とする請求項4に記載の装置。

請求項10

請求項1〜9のいずれか1項に記載の装置と、外部環境協調して、前記第1の入力回転軸および前記第2の入力回転軸のいずれか一方に任意の二方向回転運動を生成する入力手段と、前記出力回転軸上に設けられ、生成された該出力回転軸を中心とする一方向回転運動から電力を生成する発電手段とを備えることを特徴とする発電システム

請求項11

前記発電手段は交流発電機であることを特徴とする請求項10に記載の発電システム。

請求項12

前記外部環境は流体であることを特徴とする請求項10または11に記載の発電システム。

請求項13

前記外部環境は海であり、入力手段には球の形のブイが設けられ、該ブイの中には、使用時にほぼ水平な同一平面において該球の弦を形成する、平行な2つの横材が形成されており、これらの2つの平行な横材の間に、前記装置が、軸を中心に旋回可能に取り付けられており、該装置の該横材に対する旋回軸は、該装置の第1の入力回転軸を構成し、該装置には、が、軸を中心に旋回可能にぶら下げられており、ぶら下げられた該錘の旋回軸は、該第1の入力回転軸に対して直角であると共に該装置の第2の入力回転軸を構成しており、該ブイの底部の中央には、第2の錘が固定されており、該ブイは、該ブイの不安定運動を生成するオフセットされたを有しており、これにより、該装置が該装置の第1の入力回転軸および第2の入力回転軸を中心に回転することによって、該装置の第1の入力回転軸および第2の入力回転軸を中心とする二方向回転運動が提供されることを特徴とする請求項12に記載の発電システム。

請求項14

前記2つの平行な横材は、前記球の中央の水平面に形成されていることを特徴とする請求項13に記載の発電システム。

発明の詳細な説明

0001

本発明は、運動伝達の分野、および、エネルギー生産の分野に関する。特に、本発明は、2つのシャフトを中心とするか、または2つの回転軸を中心とする二方向回転運動を、単一の軸を中心とする一方向回転運動に変換するための装置、および、該装置を用いた発電ステムに関する。

0002

Yedidia Sollel (Tel Aviv)を出願人とする米国第6 247 308号には、第1のシャフトを中心とする回転運動を、第1のシャフトに直角な第2のシャフトを中心とする回転運動に変換するための伝動装置が開示されている。

0003

本発明は、2つのシャフトを中心とする二方向回転運動を、単一の軸を中心とする一方向回転運動に変換するための装置を提供する。

0004

従来技術と比較すると、本発明は、直角をなす2つのシャフト上の2つの入力回転運動から、単一の回転方向の、出力回転軸を中心とする回転運動を得ることが可能である。この出力回転軸の回転の方向は、装置の構成によって設定される。

0005

入力回転運動の方向がどんな方向であろうと、出力回転軸の回転の方向は設定されると共に常に同一である。

0006

従って、本装置は、発電システムにおいて使用可能である。

0007

実際には、これら2つの入力シャフトのうちの少なくとも1つのシャフトには、不安定性を導く手段が設けられていてよい。この手段は、少なくとも1つの入力シャフトを、時計回りの方向であろうと、反時計回りの方向であろうと、回転させるように駆動する。

0008

この不安定性を導く手段と本装置とを共に、該手段に作用する好適な環境中に適切に配置すれば、出力軸の単一の回転方向への持続回転を得ることが可能である。

0009

不安定性を導く手段は、例えば、幾つかの面を有する形状をしていてよい。これらの各面は、異なる平面上にある。その後、このような形状体を、この回転運動変換装置の2つの入力シャフトの少なくとも1つに取り付け、このアッセンブリを、上述したように、流体などの環境の中に設置し、このような形状体の幾つかの面のうちの少なくとも1つに作用させる。この環境がこのような形状体の幾つかの面のうちの少なくとも1つに作用することによって、形状体の3次元運動が生じ、結果として、回転運動変換装置の少なくとも1つの入力シャフトに、時計回りまたは反時計回りの回転運動が生じる。次にこの少なくとも1つの入力シャフト上の回転運動は、出力回転軸を中心とする単一の回転方向の回転運動を生じさせる。

0010

出力シャフトの運動によって発電するために、出力シャフト上には、交流発電機などの発電装置が配置されていてよい。

0011

このような装置の一用途は、例えば、水流を用いた発電装置であり得る。不安定性を導く手段が、水の流れと共に動くので、このようなシステムは、タービンなどの刃が野生生物を傷つけ得る現在の発電装置とは異なり、水中の野生生物に何の害も与えないので、環境にやさしいシステムである。このシステムは、海(合でも、に近いところであってもよい。)および川で使用可能である。

0012

本発明の回転運動変換装置は、用途に応じて異なる寸法(数センチメートル〜数メートル)を有していてよい。海で使用する際には、発電システム、回転運動変換装置、および不安定性を導く手段の寸法は、海流から大量のエネルギーを集めることが可能な寸法(数メートル)である。

0013

このシステムの水との接触が不可避である唯一の部材は、不安定性を導く手段である。従って、回転運動変換装置およびその種々の機構は、浸水する必要がない。このため、例えばタービンといった、適切に動作させるには水に潜水させなければならない重要な部材と比べて、機械部品腐食が低減される。システムの様々な部材のメンテナンスも容易になる。用途によっては、システム全体を、密閉ユニット内に配置して、完全に水に浸すことも可能である。

0014

この発電システムは、帆船などの任意の種類のの中への収容に適合されるように、幾分小さな寸法(〜m)をしていてもよい。この発電システムを用いて、帆船用電力を生成し、電池蓄電することが可能である。この場合、このシステムは、例えば、水に浸され、帆船に電気的に接続されている。このシステムの水に浸された部分は、水流もしくは潮流から、または任意の種類の波からエネルギーを集め、出力軸上の交流発電機と共に、入力シャフト上の運動から電力を生成することが可能である。現在、船に、電力を供給する必要のある多くの電子デバイスが搭載されているため、この発電システムは特に有効である。本発明の発電システムは、船上に電池を多く備えていなくてもよいので、より多くの空間を他の積載物のために残しておくことができ、電池を蓄電するためにに戻る必要がないので、時間を節約することができる。

0015

本発電システムを、気流と共に用いて、水流が使用できないが電力が必要である場所といった遠隔の環境において、電力を生成することも可能である。

0016

本発明の発電システムは、人間または動物運ぶことができるように、小さい寸法(数センチメートル)を有していてもよい。この場合、人間または動物の運動が、入力シャフト上に十分な不安定性を生じさせ、出力シャフトを回転させる。これによって、少量のエネルギーを生成し、野生動物を追跡するためのGPS標識や携帯電話といった、低出力の電子デバイスまたは電気デバイスに電力を供給することが可能である。GPS標識や携帯電話の電池は、このようなシステムによって電力を供給されることが可能である。

0017

本装置の他の形態は、人間が歩く地面の下で使用することであり得る。人間が歩くことによって地面の上に生じる振動が、不安定性の源になり得る。従って、本発明によれば、この振動を、1つまたは幾つかの直列接続された発電システムへの入力として用いて、人間が地面を歩くことによって生成された振動から電力を生成することが可能である。本形態は、多くの人間が歩く場所、例えば、空港などにおいて使用可能である。

0018

入力シャフトと出力回転軸との間の機械伝達手段によって生成された電力の量は、入力シャフトと出力回転軸との間の歯車比に応じて、変動し得る。

0019

本発明に係る装置は、不安定性を入力として用いて電力を生成することが可能な様々な状況において、使用可能である。

0020

例えば、本装置は、家庭台所または他の場所で用いてもよく、ここでは、シャフトの端部における回転運動が用いられる。

0021

本発明に係る装置は、例えば、工場にて用いてもよい。ここでは、ユーザが回転運動を生成する必要がある。本発明は、ユーザがRSI(反復運動過多損傷:repetitive strain injury)を負う危険を回避しながら、利用可能である。

0022

本発明の装置は、スケートボードなどの玩具に用いてもよい。ここでは、ユーザが、スケートボード上の3次元運動によって、回転運動を生成する。

0023

本装置は、身体障害者でも容易に利用可能であり、本装置の一端における不安定性が、出力シャフトの回転運動を生じさせる。この特定の使用例では、機械装置に作用して、身体障害者の日常生活支援することといった多くの用途を見出すことが可能である。

0024

入力シャフトと出力シャフトとの間の寸法、歯車比、および伝達手段を、装置の特定の用途に適合させて、電源を生成することが可能である。

0025

本願では、他に記載が無い限り、回転軸を中心とする回転運動に用いられる場合の、「二方向」とは、時計回りおよび反時計回りの両方が可能な、シャフトを中心とする回転運動をいう。

0026

同様に、他に記載が無い限り、回転軸を中心とする回転運動に用いられる場合の、「一方向」とは、時計回りまたは反時計回りが可能な、シャフトを中心とする回転運動をいう。

0027

従って、本発明の一目的は、入力としての任意の二方向回転運動から、出力としての一方向回転運動を生成する装置である。本装置は、
第1の入力回転軸と、
第1の入力回転軸に対して直角である第2の入力回転軸と、
出力回転軸と、
第1の入力回転軸を中心とする、および/または第2の入力回転軸を中心とする時計回りまたは反時計回りの回転運動を、出力回転軸を中心とする一方向回転運動に変換するために、第1の入力回転軸と出力回転軸との間、および第2の入力回転軸と出力回転軸との間に設けられた伝達手段とを備え、
第1の入力回転軸のいずれか一つは、出力回転軸と同一であることを特徴とする。

0028

好ましくは、第1の入力回転軸と出力回転軸との間の伝達手段、および、第2の入力回転軸と出力回転軸との間の伝達手段は、それぞれ、一方向部材の対を少なくとも1つ備えており、各対の一方の部材は、対応する入力回転軸を中心とする第1の回転方向によって動作され、各対の他方の部材は、第1の回転方向の逆方向である、対応する入力回転軸を中心とする第2の回転方向によって動作される。

0029

一方向部材は、ワンウェイクラッチ、一方向水車水圧ポンプ水圧式駆動装置などであってよい。

0030

好ましくは、第1の入力回転軸から出力回転軸への伝達手段と、第2の入力回転軸から出力回転軸への伝達手段とは、独立している。

0031

従って、第1の入力回転軸からの伝達は、直接、出力回転軸に伝達され、第2の入力回転軸からの伝達も、直接、出力回転軸に伝達される。

0032

好ましくは、入力回転軸と出力回転軸との間の伝達手段は、歯車、鎖および歯、ベルトおよび滑車輪、水圧式駆動装置、並びにこれらの任意の組合せのいずれかである。

0033

例えば、入力軸と出力軸との間の回転の伝達は、機械伝達手段、または流体を介して行われ得る。

0034

好ましくは、2つの入力回転軸に位置合わせされて、シャフトが取り付けられている。これらのシャフトは、2つの入力回転軸を中心とする二方向入力回転運動を提供している。

0035

好ましくは、出力回転軸に位置合わせされて、シャフトが取り付けられている。このシャフトには、伝達手段によって、一方向出力回転運動が伝達される。

0036

好ましくは、第1の入力回転軸と出力シャフトとの間の歯車比、および、第2の入力回転軸と出力シャフトとの間の歯車比は、同一である。

0037

好ましくは、第1の入力回転軸と出力シャフトとの間の歯車比、および、第2の入力回転軸と出力シャフトとの間の歯車比は、異なる。

0038

好ましくは、入力回転軸用の伝達手段は、水圧式駆動装置であり、入力回転軸を中心とする任意の二方向回転運動は、出力流体を生成し、出力流体によって駆動される一方向水車が、上記装置の一方向出力回転運動を生成する。

0039

本発明の他の一目的は、発電システムである。本発電システムは、
上述のように規定された装置と、
上記発電システムの外部環境協調して、上記入力回転軸のいずれか一方に任意の二方向回転運動を生成する入力手段と、
出力回転軸上に設けられ、生成された出力回転軸を中心とする一方向回転運動から電力を生成する発電手段とを備えることを特徴とする。

0040

好ましくは、上記発電手段は、交流発電機である。

0041

好ましくは、外部環境は、流体である。

0042

好ましくは、上記外部環境は海であり、入力手段には球の形のブイが設けられ、ブイの中には、使用時にほぼ水平な同一平面において球の弦を形成する、平行な2つの横材が形成されており、これらの2つの平行な横材の間に、上記装置が、軸を中心に旋回可能に取り付けられており、上記装置の横材に対する旋回軸は、上記装置の第1の入力回転軸を構成し、上記装置には、が、軸を中心に旋回可能にぶら下げられており、ぶら下げられた錘の旋回軸は、第1の入力回転軸に直角であると共に装置の第2の入力回転軸を構成しており、ブイの底部の中央には、第2の錘が、固定されており、ブイは、ブイの不安定運動を生成するオフセットされたを有しており、これにより、上記装置が上記装置の2つの入力回転軸を中心に回転することによって、上記装置のこれらの入力回転軸を中心とする二方向回転運動が提供される。

0043

好ましくは、平行な2つの横材は、上記球の中央の水平面に形成される。

0044

以下に、添付の図面を参照しながら、本発明をさらに説明する。

0045

図1は、本発明の第1の実施形態に係る、2つの入力シャフトを中心とする二方向回転運動を1つの出力シャフトを中心とする一方向回転運動に変換するための回転運動変換装置を示す斜視図である。

0046

図2は、図1の装置を示す上面図である。

0047

図3は、図1の装置を示す側面図である。

0048

図4は、本発明の他の一実施形態における、本発明に係る装置を示す斜視図である。

0049

図5は、図4の線AAで切断した断面図である。

0050

図6は、図4の線BBで切断した断面図である。

0051

図7は、図5細部Dを示す上面図である。

0052

図8A〜8Cは、それぞれ、図7の線EE、FF、およびGGで切断した断面図である。

0053

図9は、図4の線CCで切断した断面図である。

0054

図10は、図9の図に類似した、入力シャフトと出力シャフトとの間の第3の回転運動変換実施形態を示す図である。

0055

図11は、本発明の他の一実施形態における、本発明に係る装置を示す部分側面図である。

0056

図12は、図11の実施形態における装置を示す部分上面図である。

0057

図13A、13B、13Cは、本発明の一実施形態に係る発電システムを示す、上面図、正面図、および側面図である。

0058

図14は、本発明に係る装置の第5の実施形態を示す上面図である。

0059

図15は、図14の装置において用いられる水圧ポンプを示す図である。

0060

ここで、図1〜3を参照する。直角な2つの入力回転軸を中心とする二方向回転運動を、単一の出力回転軸を中心とする一方向回転運動に変換するための装置の第1の実施形態が、示されている。本実施形態では、入力回転軸と出力回転軸との間の歯車比は、1:1である。

0061

本実施形態では、出力回転軸には、出力シャフト1が回転可能に取り付けられている。出力回転軸も、参照番号1で示されている。

0062

このシャフト1には、回転可能なハウジング5が、回転可能に取り付けられている。この回転可能なハウジング5、および回転可能なハウジング5が出力シャフト1に回転可能に取り付けられている様子については、後により詳細に説明する。回転可能なハウジング5の回転軸は、出力回転軸1と同一であり、第1の入力回転軸を構成している。この第1の入力回転軸も、参照番号1によって示されている。

0063

出力シャフト1の一方の端部1Bには、シャフト2が、出力シャフト1に直角に、かつ、回転可能に取り付けられており、第1の入力回転軸および出力回転軸に直角な、第2の入力回転軸を構成している。シャフト2については、後により詳細に説明する。

0064

出力シャフト1の他方の端部1Aでは、出力シャフト1が、平行に離間された2つの垂直壁3Aおよび3Bの各中央に取り付けられた2つの軸受部2Aおよび2Bによって、支えられている。2つの垂直壁3Aおよび3Bは、水平支持部材4上に配置されている。

0065

シャフト1の一方の端部1Bのハウジング5は、2つの中空円筒部品5Aおよび5Bによって形成されている。円筒部品5Aおよび5Bの縦方向は、直交していると共に、異なる長さを有している。円筒部品5Aは、出力回転軸1の方向に存在している。

0066

この円筒部品5Aは、その一端において、円筒部品5Bの中央に接続されているので、T字型のハウジング5が形成されている。円筒部品5Aの他端は、シャフト1を支える軸受部2Dを支えている。シャフト1の端部1Bは、円筒部品5Aの内部にある。

0067

ハウジング5は、シャフト1を中心に図2の左側から見て時計回り、または反時計回りに回転するように駆動され得る。

0068

以下の説明では、他に記載が無い限り、回転の方向が、図2の左側から見たものと見なされる。

0069

シャフト1の端部1Aと端部1Bとの中間に取り付けられた歯車機構は、3つの傘歯車6A、6Bおよび6Cを備えている。2つの傘歯車6Aおよび6Bは、シャフト1上に取り付けられており、第3の傘歯車6Cを介して噛み合っている。第3の傘歯車6Cは、第3の垂直壁3Cの中央に取り付けられた第3の軸受部2Cによって支えられている。第3の垂直壁3Cは、水平支持部材4上にて、最初の2つの壁3Aおよび3Bに対して直角に取り付けられている。

0070

ハウジング5と第1の傘歯車6Aとの間には、第1のワンウェイクラッチ7Aが配置されている。第1のワンウェイクラッチ7Aは、軸受部2Dによって支えられており、ハウジング5の円筒部品5Aが時計回りに回転すると、シャフト1上に係止する(lock)。

0071

傘歯車6Bには、第2のワンウェイクラッチ7Bが取り付けられている。第2のワンウェイクラッチ7Bは、傘歯車6Bが時計回りに回転すると、シャフト1上に係止する。

0072

従って、ハウジング5の円筒部品5Aが時計回りに動くと、ワンウェイクラッチ7Aは、シャフト1の端部1A上に係止することになる。図2を参照すると、傘歯車6Aの時計回りの回転運動は、傘歯車6Cを時計回りに回転させ、これによって、傘歯車6Bは、反時計回りに回転する。このため、ワンウェイクラッチ7Bは、シャフト1上に係止しない。従って、ハウジング5の円筒部品5Aが時計回りに回転運動を行うと、出力シャフト1は、ワンウェイクラッチ7Aを介して時計回りに回転する。

0073

同様に、ハウジング5の円筒部品5Aが、反時計回りに回転すると、ワンウェイクラッチ7Aは、シャフト1に上に係止せず、ハウジング5の円筒部品5Aの回転運動は、傘歯車6Aおよび6Cを介して、傘歯車6Bに伝達される。図2を参照すると、傘歯車6Aの反時計回りの回転運動は、傘歯車6Cを反時計回りに回転させる。これによって、傘歯車6Bは時計回りに回転するので、ワンウェイクラッチ7Bは、シャフト1上に係止する。従って、ハウジング5の円筒部品5Aが反時計回りに回転運動を行うと、出力シャフト1は、ワンウェイクラッチ7Bを介して時計回りに回転する。

0074

こうして、傘歯車6A、6Bおよび6Cならびにワンウェイクラッチ7Aおよび7Bによって形成された歯車機構は、第1の円筒部品5Aが時計回りに回転しようと、反時計回りに回転しようと、確実に、出力シャフト1を時計回りに回転させる。

0075

第2の入力シャフト2は、2つの半体(half)2Aおよび2Bを有している。

0076

これらの2つの半体は、ハウジング5の第2の円筒部品5Bの各端部において、2つの軸受部8Aおよび8Bによって支えられている。

0077

各半体2Aおよび2Bは、部分的に、ハウジング5の円筒部品5Bの中に導入さている。ハウジング5の円筒部品5Bの中に導入されたシャフト2の2つの半体2Aおよび2Bの一方の端部2A1および2B1は、それぞれ、傘歯車9Aおよび9Bを支えている。入力シャフト2の2つの半体2Aおよび2Bの他方の端部2A2および2B2は、ハウジング5の円筒部品5Bの各側面から突出している。

0078

2つの半体2Aおよび2Bの傘歯車9Aおよび9Bは、ハウジング5の2つの円筒部品5Aおよび5Bが接続されているシャフト1の端部1Bにおける第3の傘歯車9Cと噛み合っている。

0079

部材10が、2つの平行な壁11Aおよび11Bによって形成されている。これらの2つの平行な壁11Aおよび11Bは、壁11Aおよび11Bに対して直角な第3の壁12に接続されている。各壁11Aおよび11Bは、その中央に、ワンウェイクラッチ13Aおよび13Bを備えている。

0080

2つの半体2Aおよび2Bの各端部2A2および2B2は、それぞれ、壁11Aおよび11Bによって支えられたワンウェイクラッチ13Aおよび13Bと噛み合っている。

0081

図3の正面から見て、ワンウェイクラッチ13Aは、反時計回りに回転すると係止し、ワンウェイクラッチ13Bは、時計回りに回転すると、係止する。

0082

特に図3を参照するならば、部材10が上部から底部まで回転することによって、ワンウェイクラッチ13Aは、シャフト2の半体2Aに係止し、半体2Aを、図3の正面から見て反時計回りに回転させ、ワンウェイクラッチ13Bは、係止せずに維持される。

0083

シャフト2の半体2Aが反時計回りに回転することによって、傘歯車9Aは、図3の正面から見て反時計回りに回転し、従って、傘歯車9Cは、時計回りに回転する。

0084

同様に、部材10が底部から上部まで回転することによって、ワンウェイクラッチ13Bは、シャフト2の半体2Bに係止し、半体2Bを、図3の正面から見て反時計回りに回転させ、ワンウェイクラッチ13Aは、は、係止せずに維持される。

0085

シャフト2の半体2Bが反時計回りに回転することによって、傘歯車9Bは、図3の正面から見て反時計回りに回転し、従って、傘歯車9Cは、時計回りに回転する。

0086

すなわち、シャフト2を中心に時計回りに回転しようと、反時計回りに回転しようと、シャフト1は時計回りに回転することになる。

0087

また、ハウジング5が回転軸1を中心にどのように回転しても、シャフト1は時計回りに回転する。

0088

図1〜3に関連して説明した本実施形態では、入力シャフトと出力シャフトとの間の歯車比は、1:1である。

0089

この1:1の歯車比によって、シャフト1の端部1Bには、トルクが生じる。このトルクは、歯車比に応じて増大するが、入力シャフトと出力シャフトと間の別の伝達手段を用いて低減させることが可能である。この伝達手段については、本発明の第2の実施形態を参照しながら説明する。

0090

図4〜9は、本発明の他の一実施形態を説明するものである。ここでは、入力歯車出力歯車との間の伝達は、滑車およびベルトの手段によって行われる。この手段は、シャフトの端部1Bにおけるトルクを抑える。

0091

図4から明らかなように、本発明の第2の実施形態に係る装置が、可動式のハウジング50によって形成されている。ハウジング50は、中空の円盤52内の軸受部51によって支えられている。この円盤は、図4に示される水平支持部材40の垂直壁30上に取り付けられている。

0092

可動式のハウジング50は、2つの直交する円筒部品50Aおよび50Bによって形成されている。これらの円筒部品の縦方向は、それぞれ、2つの入力回転軸1および2の方向と一致している。円筒部品50Aの縦方向は、出力シャフトSの方向に相当し、円筒部品50Bの縦方向は、出力シャフトSに対して直角な方向に相当する。出力シャフトSの方向が、出力回転軸を構成する。

0093

ハウジング50は、出力シャフトSを中心に時計回りに、または反時計回りに回転可能である。

0094

円筒部品50Bの各端部は、垂直壁110Aおよび110Bである。本実施形態においてのみ、垂直壁110Aは、その中央に、各軸受部130Aを備えている。

0095

これらの軸受部130Aは、図2の軸受部と同じく、入力シャフト2の2つの半体(図には、半体2Aのみが示されている)を支えている。ハウジング50の内部にあるこれらの半体の端部は、本実施形態には図示されていないが、図2および図3の部材10に類似するエレメントを支えている。先の図2および図3によれば、この部材は、入力シャフト2の2つの半体2Aを中心に図4の左側から見て時計回りまたは反時計回りに回転可能である。

0096

以下では、他に記載が無い限り、回転の方向は、図4の左側から見た方向をいう。

0097

より具体的に図5Aを参照するならば、図4のハウジング50の円筒部品50Bの壁110Aに関して説明した、入力シャフト2から出力シャフトSまでの伝達を、より詳細に認識できる。

0098

図5から明らかなように、入力シャフトの半体2Aは、中空である。入力シャフトの半体2Aの内部にある軸受部が、中間シャフトIを支えている。

0099

入力シャフトの半体2Aは、その遠位端2A1において、平坦長方形棒90Aを支えている。平坦な長方形棒90Aの表面は、壁110Aに対して平行である。

0100

図7から明らかであるように、この長方形棒の遠位端は、2つの孔T1およびT2を有するように形成されている。これらの孔T1およびT2は、どちらも、入力シャフトの半体2Aの方向に沿った平坦な長方形棒90A内の貫通孔である。これらの孔T1およびT2は、縦方向の棒90Aの遠位端において、径方向に離間されている。

0101

第1の孔T1は、平坦な長方形棒90Aの2つの側面から突出した第1の軸91を支えており、第2の孔は、第2の軸92を支えている。第2の軸92は、平坦な長方形棒90Aの、円筒部品50Bの内側に面した側面のみから突出しており、平坦な長方形棒90Aの、壁110Aの内面に面した側面からは突出していない。

0102

長方形棒90Aから壁110Aの内面の方に突出した軸91の端部は、軸91と共に回転可能な輪93を支えている。輪93は、環状の内輪94上を移動する。円筒部品50Bの内部円筒壁上の、環状の内輪94の厚みは、輪93の厚みに相当する。環状の内輪94は、壁110Aの内側に配置されている。

0103

円筒部品50Bの内側を向いた、軸91の他方の端部は、平坦な長方形棒90Aの表面から、歯車95および滑車96を、この順番で支えている。歯車95および滑車96は、軸91を中心に回転可能であり、滑車96は、ワンウェイクラッチを組み込んでいる。

0104

軸92は、平坦な長方形棒90Aの表面から、軸91上の歯車95と噛み合った歯車95’、および滑車96’を、この順番で支えている。歯車95’および滑車96’はどちらも、軸92を中心に回転可能であり、滑車96’は、ワンウェイクラッチを組み込んでいる。滑車96および滑車96’の各ワンウェイクラッチは、同一の回転方向において、すなわち図8Cの正面から見て時計回りにおいて、係止する。

0105

中間軸Iはまた、滑車96および96’の垂直方向に真下に位置している滑車97を支えている。

0106

図9に示すように、ベルト98が、滑車96、滑車96’および滑車97を接続させている。ここで、ベルト98は、平坦な長方形棒90Aの、ワンウェイクラッチを組み込んだ滑車96および滑車96’によって駆動され、中間軸Iを、滑車97を用いて回転させる。

0107

入力シャフトの半体2Aが時計回りに回転すると、平坦な長方形棒90Aは、入力シャフトの半体2Aを中心に時計回りに回転し、これによって、輪93は、図8Aから見て反時計回りに回転しながら、環状の内輪94の上を移動する。結果的に、軸91は、輪93によって、反時計回りに回転し、歯車95も同様に半時計回りに回転する。従って、滑車96のワンウェイクラッチは係止せず、滑車96は自由に回転する。

0108

歯車95が反時計回りに回転するため、軸92上の歯車95’は、時計回りに回転する。結果として、軸92は、時計回りに回転し、滑車96’に組み込まれたワンウェイクラッチが係止するため、滑車96’も時計回りに回転する。

0109

従って、ベルト98は、滑車96’によって駆動され、ベルト自体は、滑車97を、時計回りに回転させる。

0110

次に、滑車が時計回りに回転するため、中間軸Iは、時計回りに回転する。

0111

同様に、入力シャフトの半体2Aが反時計回りに回転すると、図9に示されるように、平坦な長方形棒90Aは、入力シャフトの半体の回りを反時計回りに回転するので、輪93は、図8Aから見て時計回りに回転しながら、環状の内輪94の上を移動する。結果的に、軸91は、輪93の時計回りの回転によって、時計回りに回転し、そのため、軸91の第1の歯車95も時計回りに回転する。軸91の滑車96は、時計回りに回転し、滑車96に組み込まれたワンウェイクラッチは、この時計回りの方向において係止する。

0112

軸91の第1の歯車95が時計回りに回転すると、軸92の第2の歯車95’は、反時計回りに回転する。滑車96’に組み込まれたワンウェイクラッチを反時計回りに回転させる軸92は、係止せず、滑車96’は、自由に回転する。

0113

図8Cから見て時計回りに回転する滑車96がベルト98を駆動させるので、ベルト98は図9から見て時計回りに回転する。上述したように、ベルト98は、中間軸I上の滑車97を回転させ、これによって中間軸を時計回りに回転させる。

0114

従って、シャフト2の半体2Aが、時計回りに回転しても、または反時計回りに回転しても、中間軸Iは、結果的に、時計回りに回転する。

0115

その後、中間軸Iの回転は、歯車手段9Aおよび9B(図3には示されているが、本実施形態には示されていない)に類似した歯車手段によって、出力シャフトに伝達される。

0116

図6は、図4のハウジング50の円筒部品50Aの回転運動が、出力シャフトに伝達される様子を示す図である。

0117

壁30の中空の円盤52上に取り付けられた軸受部51は、円筒部品50Aを支えている。

0118

中空の円盤52に接触している、ハウジング50の円筒部品50Aの端壁は、その中央に、開口部53を有している。開口部53は、中空の円筒54に接続されている。図6に示されるように、開口部53および円筒54を貫通して、出力シャフトSが、中空の円盤52の内側に向かって伸びている。

0119

さらに図6を参照すると、円筒54は、中空の円盤52の内側に位置する、円筒54の端部において、平坦な長方形棒90Bを有している。長方形棒90Bの構造は、図5、図8、図8A〜8C、および図9の平坦な長方形棒90Aの構造に類似している。

0120

図5、図8、図8A〜8C、および図9に関連して説明したようなアッセンブリを用いて、出力シャフトSが一方向に回転するように駆動する。これは、中間軸I上の滑車97に似た滑車である、出力シャフトS上に配置された滑車99によって行われる。滑車99は、平坦な長方形棒90B上の、ワンウェイクラッチを組み込んだ歯車および滑車に、図5、図8、図8A〜8C、および図9に関連して詳細に説明したようなベルトによって接続されている。

0121

図10は、上述の実施形態と極めて類似している第3の実施形態を示す図である。ここでは、ベルトおよび滑車は、歯車に置き換えられている。滑車96、96’、および97の替わりに歯車196、196’、および197が配置されており、ベルト98の替わりに歯車198が配置されている。その他のハウジングの構造は、同じである。

0122

図11および12は、第4の実施形態を示す図である。

0123

ハウジングの外部構造は、図4と同じであるが、内部の機械伝動装置が、変更されている。

0124

円筒部品50B内の入力シャフトから伝わる、出力シャフトに対して横方向の伝達だけをより明確に示している。入力シャフトからの出力シャフトに平行な伝達は、図6に関連して既に説明したものと同じである。

0125

この第4の実施形態では、入力シャフト2は、円筒部品50Bの各端部において、2つの軸受部230Aおよび230Bによって支えられている。ハウジング50の円筒部品50Bの内部では、シャフト2は、大きな歯車294を支えている。この歯車294の半径は、円筒部品50Bの内側部分の半径よりもわずかに小さい。

0126

歯車294は、入力シャフト2と共に、時計回りにも、反時計回りにも回転する。

0127

ハウジング50の円筒部品50Aの内部には、ハウジングの底部からハウジングの上部に向かって垂直方向に伸びる、互いに平行な2つの板290Aおよび290Bが設けられている。これらの板290Aおよび290Bは、図12に示されるように、ハウジング50の円筒部品50Aの中心部からずれた位置にある。板290Aおよび290Bの表面は、出力シャフトSの方向に平行である。

0128

これら2つの板290Aと板290Bとの間を、2つの軸291および292が伸びている。軸291および292は、板290Aおよび290B上にて、この板290Aおよび290B上に形成された各貫通孔T21、T22、T23、およびT24を貫通して支えられており、それぞれ出力シャフトSよりも所定の距離だけ上方に位置している。

0129

第1の軸は、出力シャフトSの反対側の板290Aの側において、小さな歯車293を支えている。小さな歯車293は、大きな歯車294と噛み合い、第1の軸291と共に時計回りまたは反時計回りに回転する。2つの板290Aと290Bとの間において、第1の軸291は、図7に関連して説明したシステムと同様に、連動歯車295、および第1のウオーム歯車296を、この順番で支えている。

0130

第2の軸292は、2つの板290Aと290Bとの間の空間の外側には突出しておらず、第1の連動歯車295と噛み合った第2の連動歯車295’、および第2のウオーム歯車296’を、この順番で、支えている。

0131

各ウオーム歯車296および296’は、ワンウェイクラッチを1つずつ含んでいる。これらのワンウェイクラッチは、同一の回転方向において係止し、出力軸Sと噛み合い、これらが動作されると、出力軸Sが回転するように駆動する(組み込まれたワンウェイクラッチが係止する)。

0132

図7に関連して説明したシステムと同様、図11に示すように、入力シャフトが時計回りに回転すると、大きな歯車294も時計回りに回転する。

0133

大きな歯車は、小さな歯車293を反時計回りに回転させる。軸291が時計回りに回転する時に、第1のウオーム歯車296に組み込まれたワンウェイクラッチが係止すると仮定すると、小さな歯車が反時計回りに回転することは、ウオーム歯車296を係止させない。

0134

軸291が連動歯車295および295’によって反時計回りに回転することは、第2の軸292が時計回りに回転することを意味している。

0135

第2の軸292が時計回りに回転することは、第2のウオーム歯車296’に組み込まれたワンウェイクラッチを係止させ、結果的に、出力シャフトSを時計回りに回転させる。

0136

同様に、入力シャフト2が反時計回りに回転すると、ウオーム歯車296が係止し(ウオーム歯車296’は引き続き係止しない)、結果的に、出力シャフトSを時計回りに回転させる。

0137

第2および第3の実施形態は、入力シャフトと出力シャフトとの間の比率をより高くすることを可能にし、この際に、出力シャフト上にトルクを生じさせない。

0138

第4の実施形態は、第1〜第3の実施形態と異なり、回転の伝達が中心から外れていてもよいことを示している。

0139

図14および15は、本発明の水圧式の実施形態を示す図である。これは、特に、機械伝達手段上のトルクが極めて重要な大型の装置に適合されたものである。

0140

この第5の実施形態では、各入力軸の入力回転運動を出力回転軸に伝達するために、独立した2つの水圧ポンプが用いられている。

0141

第5の実施形態に係る装置400は、一般に長方形のハウジング401を含む。ハウジング401の各壁の中央には、軸受部402A、402B、402C、および402Dが取り付けられている。

0142

各軸受部402A、402B、402C、および402Dは、それぞれ、シャフト403A、403B、403C、および403Dを支えており、ここで、各シャフト403A、403B、403C、および403Dの一端は、ハウジング401の内部に突出し、各シャフト403A、403B、403C、および403Dの他端は、各軸受部の外側に突出している。シャフト403A、403B、403C、および403Dは、対ごとに位置合わせされており、シャフト403Aおよび403Bが一列に揃い、これらの回転軸が第2の入力回転軸を構成し、および、シャフト403Cおよび403Dが一列に揃い、これらの回転軸が第1の入力回転軸を構成している。

0143

各対の一方のシャフト403Bおよび403Dは、それぞれ、その、ハウジング401の内側にある端部を、各水圧ポンプ404Bおよび404Dに密閉式に接続させている。

0144

水圧ポンプ404Bおよび404Dについては、後に、図15を参照しながらより詳細に説明する。

0145

各水圧ポンプ404Bおよび404D(図15には、ポンプ404Bが示されている)は、概して、半球形を有しており、その内部は、定常位置では、旋回するパドル405によって、同じ容積の2つのチャンバ406Aおよび406Bに分離されている。入力シャフト403Bは、パドル405に密閉式に接続されており、シャフト403Bの、ハウジング401の外側に突出している端部に回転運動が加えられると、パドル405を回転させる。

0146

各チャンバ406Aおよび406Bは、その下方の端部に、チャンバ406Aでは一方向弁407および408の対、および、チャンバ406Bでは一方向弁409および410の対を備えている。一方向弁407および408ならびに409および410は、チャンバにおいて、逆方向に動作し、一方向弁407および410は、一方向入口弁であり、一方向弁408および409は、一方向出口弁である。

0147

一方向入口弁407および410はどちらも、同一の入口管411に接続されており、一方向出口弁はどちらも、同一の出口管412に接続されている。

0148

従って、407および408の対および409および410の対はそれぞれ、入口管411内の圧力が関連するチャンバ内の圧力よりも大きい時に開く入口弁407および410と、関連するチャンバ内の圧力が出口管412内の圧力よりも大きい時に開く出口弁408および409とを備えている。

0149

上述のように、パドル405の下方の端部は、関連する入力回転軸403Bに連結されており、この関連する入力回転軸403Bの運動が、パドル405を動かし、チャンバ406Aおよび406B内に圧力差を生成する。この圧力差は、対応する一方向弁407、408、409、および410を開く。

0150

出口管412は、出力パイプ413に接続されている。出力パイプ413の方向は、入力回転軸403Dと同一であり、出力パイプ413の遠位端は、出力回転軸を中心とする一方向回転運動を生成する一方向水車(図示されていない)を特徴としている。出力パイプは、入力回転軸403Dに位置合わせされている。出力パイプ413は、その後、一巡して、入口管411に戻ってくる。そのため、流体回路(411、412、および413)が閉じられる。

0151

こうして、入力シャフト403Bおよび403D上の任意の二方向回転運動が、出力回転軸を中心とする一方向運動を生成する。

0152

図13A、13B、および13Cは、海中で発電するために用いられる、本発明の一実施形態に係る発電システム500を示す図である。発電システム500には、球の形のブイ501が設けられている。ブイ501の中には、平行な2つの横材502および503が形成されている。これら両方の横材502および503は、使用時には、ほぼ水平な同一の平面において、球501の弦を形成する。これらの平行な2つの横材502と503との間には、本発明に係る装置504が、軸を中心に旋回可能に取り付けられている。装置504の、横材503および504に対する旋回軸は、装置504の第1の入力回転軸を構成している。

0153

装置504には、U字型の部品508に固定された、振り子505の形をした錘が、軸を中心に旋回可能にぶら下げられている。振り子505の旋回軸は、第1の入力回転軸に直角であると共に、同一平面にあり、装置504の第2の入力回転軸を構成している。

0154

ブイ501の内部のブイ501の底部には、第2の錘506が中心的かつ対称に固定されている。そのため、振り子505が定常位置にある時には、第2の錘506は、ブイ501の底部に均一に提供される。

0155

ブイ501は、振り子505の定常位置からオフセットされた位置に、錨507を有している。このため、潮流がシステム500を動かすと、システム500に不安定運動を生じさせる。これは、振り子505およびオフセットされた錨507が、システムに、異なる定常位置を与えるからである。この不安定運動は、上述のように、第1および第2の入力回転軸に対する装置504の運動を生成する。これによって、装置504の入力回転軸を中心とする二方向回転運動が提供され、この装置によって電力を生成する。

0156

回転軸シャフトと出力回転軸との間の伝達を生じさせる種々の手段が存在するため、本発明と全く同一の原理で機能する他の構成を、容易に見出すことが可能である。

0157

歯車、または滑車およびベルトのアッセンブリを用いた駆動について説明したが、他にも、歯車、鎖および歯、ベルトおよび滑車輪などといった機械伝達手段、水圧式駆動装置、ならびにこれらの任意の組合せも、本発明の範囲に含まれるものと想定される。

0158

同様に、伝達手段が装置の内側に存在する実施形態について説明した。当業者は、容易に、中心がずらされた駆動装置を有する実施形態を見出すことであろう。これらの実施形態も全て、本発明の範囲内に含まれる。

図面の簡単な説明

0159

本発明の第1の実施形態に係る、2つの入力シャフトを中心とする二方向回転運動を1つの出力シャフトを中心とする一方向回転運動に変換するための回転運動変換装置を示す斜視図である。
図1の装置を示す上面図である。
図1の装置を示す側面図である。
本発明の他の一実施形態における、本発明に係る装置を示す斜視図である。
図4の線AAで切断した断面図である。
図4の線BBで切断した断面図である。
図5の細部Dを示す上面図である。
図7の線EEで切断した断面図である。
図7の線FFで切断した断面図である。
図7の線GGで切断した断面図である。
図4の線CCで切断した断面図である。
図9の図に類似した、入力シャフトと出力シャフトとの間の第3の回転運動変換実施形態を示す図である。
本発明の他の一実施形態における、本発明に係る装置を示す部分側面図である。
図11の実施形態における装置を示す部分上面図である。
本発明の一実施形態に係る発電システムを示す上面図である。
本発明の一実施形態に係る発電システムを示す正面図である。
本発明の一実施形態に係る発電システムを示す側面図である。
本発明に係る装置の第5の実施形態を示す上面図である。
図14の装置において用いられる水圧ポンプを示す図である。

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