JPH08507846A - 駆動ユニットを有する運動エネルギ増倍器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 駆動ユニット（２）を有する運動エネルギ増倍器（１）は、作業機械（４）の軸（３）に固着されたフライホイールによって形成されており、該フライホイールの外周に複数の駆動ユニット（２）が装着されており、該駆動ユニットは、回転自在な回転装置（６）を支持する作動ユニットの回転自在なアーム（５）から成っている。回転自在な回転装置（６）は元々は、回転モータの駆動モーメントと逆向きのモーメントとを有する回転モータであり、該回転モータの駆動モーメントと逆向きのモーメントとは、両タイプのモーメント間の協働によって絶対モーメントに変換される。このモーメントは、運動エネルギ増倍器に、つまりブレーキを有するフライホイール（１）に伝達され、該ブレーキは段階的な回転運動によってエネルギの蓄力を保証する。

Description

【発明の詳細な説明】 駆動ユニットを有する運動エネルギ増倍器 ［技術分野］ 本発明は、重力又は遠心力の協働の下で回転モータ又はリニアモータの駆動モ ーメント及び逆向きのモーメントを利用して運動エネルギを増倍する、フライホ イールの外周に装着された効率増倍器に関するものである。 ［背景技術］ あらゆるタイプの駆動ユニット、例えば電動モータ、内燃機関、油圧モータ、 空圧モータなどは、軸に伝達された駆動モーメントが出力を作業機械にクラッチ を介して直接伝達するようにして作動する。定置の常設装置の場合には、逆向き のモーメントは、該常設装置の据付けられている基礎に吸収される。可動の走行 装置では逆向きのモーメントは、該走行装置の重量によってバランスされている 。 これらの装置では全て、駆動ユニットの出力は直接作業機械に伝達される。 チェコスロバキア国特許第１２２４２３号、同特許第１３９４４６号及び同特 許第１３９７５１号の各明細書並びにオーストリア国特許第１６０３８２号明細 書に開示されている解決手段以外には特殊例として見 出すことはできない。しかしながら、これらの技術は、本発明の技術分野に関す るものではない。また、やや異なった観点に立って駆動力を増強或いは駆動力を 直接導出しようとする課題を解決する、その他の外国文献つまり国際特許第８５ ／０４１３９号明細書及びドイツ連邦共和国特許出願公開第２９４７３６９号明 細書に記載の技術も、なんら本発明の障害になるものではない。目下の駆動ユニ ットの欠点は、該駆動ユニットが駆動モーメントを、それに関連した回転数でも ってしか利用しないことである。その他の欠点としては、高い燃料消費量、燃料 の生態学的有害性及びその低効率などが挙げられる。 ［発明の開示］ 駆動ユニットを有する効率増倍器（図６）は、作業機械の軸３に固着されたフ ライホイールによって形成される。 前記フライホイールの外周には、複数の駆動ユニット２（図５及び図６）が装 着されており、該駆動ユニットは、自転する回転装置の特性を有している（図１ ）。この駆動ユニットは元々、２つのタイプのモーメント間の協働によって形成 する駆動モーメントと逆向きのモーメントを変換する、つまり駆動モーメントと 逆向きのモーメントを、自由ベクトルのための条件を満たす単一の絶対モーメン トに変換する回転モータである。偶力モーメントは平面内で任意にシフト又は回 動 させることが可能である。駆動ユニット２によって形成される偶力モーメントは 、ブレーキ１１（図１）によって効率倍増器１に伝達される。該ブレーキは、多 量の運動エネルギを蓄積する効率倍増器１の段階的な回転運動を保証する。回転 数が増大すると、形成された出力を取出すことができる。前記方式によって、回 転自在な回転装置６（図１）の効率を著しく高めることが可能になる。 ［図面の簡単な説明］ 図１は駆動ユニットの断面図である。 図２は駆動ユニットの側面図である。 図３は重錘重力の協働時における駆動ユニットの機能立証図である。 図４は遠心重力の協働時における駆動ユニットの機能立証図である。 図５は駆動ユニットの配置と共に示した効率増倍器の機能立証図である。 図６は駆動ユニットを有する効率増倍器の概略構成図である。 ［発明を実施するための最良の形態］ 次に図面に基づいて本発明の実施例を説明する。 本発明は、複数の駆動ユニット２（図５及び図６）が装着された効率増倍器１ から成っている。該効率増倍器１は、作業機械４の軸３（図６）に固着されたフ ライホイールである。効率増倍器１の外周には複数の 駆動ユニット２が装着されており、該駆動ユニットは、作動ユニットの回転自在 なアーム５から成っており、該アームには、複数の回転自在な回転装置６が取付 けられている（図１、図２及び図５）。回転自在な回転装置６の駆動部には、重 錘８を有するアーム７（図１）が固定的に装着されている（図１）。作動ユニッ トの回転自在なアーム５は、軸受１０を介して軸支された駆動ユニット２の軸９ に装着されており、前記軸受１０は、ブレーキ１１のために設けた効率増倍器１ に固定されている。回転自在な回転装置６への電気エネルギの供給は集電リング １２によって行われる。 本発明の効率増倍器の稼働態様は次の通りである。 旋回支点ＩＩ／ＩＩ′への重力Ｇ（力Ｏ）の作用点のシフトはメカニズムの法 則によって実現される。すなわち、偶力の接続によって物体の力を他の作用域へ 均等に導くことが可能であり、該偶力のモーメントは、所与の力と、新たな作用 点ＩＩ／ＩＩ′の距離との積に等しい。 偶力の自由ベクトルを形成するための実際例、絶対モーメントは図３から明ら かである。 旋回支点ＩＩ，ＩＩ′に装着された回転自在な回転装置６は次の回転モーメン トＭ_tを有している。すなわち： Ｍ_t＝Ｇ₁・［ｒ］＝Ｐ₁・ｒ₂＝９５５０Ｎ／ｎ ＝Ｐ₂・ｒ₁ １対の等しい大きさの駆動力と逆向きの力とが生じる。 但し上式中： モーメントＰ₁・ｒ₂…駆動モーメント モーメントＰ₂・ｒ₁…逆向きのモーメント Ｇ₁ …重錘８の重力（図３、図４） Ｏ …重錘８の遠心重力（図５） ［ｒ］ …結合線［Ｏ］−Ｏ／Ｏ′に対 する旋回支点ＩＩ，ＩＩ′の 垂直距離、つまり旋回支点Ｉ Ｉ，ＩＩ′に対して作用する 重力Ｇ，Ｇ′の垂直距離 ９５５０Ｎ／ｎ＝使用される回転装置６の回転モ ーメントＭ_t 旋回アームｒ₂（ｒ₂′）の端部の重力Ｇ，（Ｇ₁′）を旋回支点ＩＩ（ＩＩ′ ）へ変換すれば、次の通りである。すなわち： 重力Ｇ₁（Ｇ₁′）は、旋回アームｒ₂（ｒ₂′）の方向のベクトルＧ_1Nと、旋回 アームｒ₂に対して正接する方向のベクトルＧ_1Tとに分解さられる。 ＧＩＮ＝Ｇ₁cosξ Ｇ_1T＝Ｇ₁sinξ＝Ｐ₁ 駆動モーメントによって形成されるモーメントＰ₁・ｒ₂は逆向きのモーメント Ｐ₂・ｒ₁と相俟って、重力Ｇ₁を前記回転装置の旋回支点ＩＩへ変換し、 −ベクトルＧ₁は（駆動モーメントの）力Ｐ₁で相殺され、 −ベクトルＧ_1Nは回転装置内へシフトされる（旋回支点ＩＩ）。 前記逆向きのモーメントＰ₂・ｒ₁の偶力の第２の側は、シフトされたベクトル Ｇ_1Nと合算されて、変換されたベクトルＧ_1trが得られる。 ｒ₁＝ｒ₂である故に逆向きのモーメントＰ₂・ｒ₁は駆動モーメントＰ₁・ｒ₂に 等しい。 駆動モーメントＰ₁・ｒ₂は旋回支点ＩＩにおいてベクトルＧ_1trと加算される 。 Ｒ＝Ｇ_1tr＋Ｐ₂ 合成ベクトルのモーメントＭ_trは次式で表される。 Ｍ_tr＝Ｒ・ｒ₁ 同じく他方の側では次の等式が得られる。 Ｒ′＝Ｇ′_1tr−Ｐ′₂ Ｍ_tr'＝Ｒ′・ｒ₁ 合成モーメントは次の通りである。 Ｍ_tv＝Ｍ_tr＋Ｍ_tr'又は Ｍ_tv＝２Ｍ_tr 回転自在な回転装置６の回転数は駆動ユニット２（図１及び図６）の回転数に 等しい。 入力部における仕事量の和は、端的に云えば摩擦損失により、出力部における 仕事量に等しい。回転運動はすでに反動なき回転運動に、つまり絶対運動（反動 なきモーメント対）に変換される。図１に示した回転自在な回転装置６は電動モ ータ、変速機付き電動モータ、油圧モータ、空圧モータ或いは油圧・空圧組合せ 式モータであってもよい。 ［駆動ユニット（図５及び図６）を備えた効率倍増器の実際の利用例］ 効率倍増器１の全周にわたって１対乃至ｎ対の駆動ユニット２を分配して装着 することが可能である。 該駆動ユニット２は、図１、図２、図３及び図４に関連して説明したように作 動する。駆動ユニット２はブレーキ１１の中心点を中心として回転装置６の回転 数で回転しかつ自由ベクトル（絶対モーメント）を、つまり効率倍増器に対して 駆動ユニット２が作用する偶力モーメントを伝達する。 ブレーキ１１は、機械式、電気式、油圧式、空圧式 又はそれらの組合せ式であってもよい。効率倍増器１に対して作用する偶力は共 線ベクトルを有し、従って共線ベクトルを代数的に加算することが可能である。 Ｍ_v＝Ｍ₁＋Ｍ₂＋…＋Ｍ_n Ｍ_v 回転装置６（図１、図２）の駆動ユ ニット２（図６）の合成モーメント Ｍ_v＝９５５０Ｎ_v／ｎ₁ 但し式中： Ｎ_v 回転装置６の出力のΣ ｎ₁ 回転装置６の回転数 効率増倍器１は慣性モーメントを有している。 Ｍ_z＝Ｉ_Q・ψ／ｎ＝Ｉ_m・ψ 但し式中： Ｉ_Q 重力の慣性モーメント Ｉ_m 質量の慣性モーメント ψ フライホイールの回転の角加速度 効率増倍器１つまりフライホイールの加速度は次の比較から算出される。 Ｍ_v＝Ｍ_z ９５５０Ｎ_v／ｎ₁＝Ｉ_m・ψ ψ＝Ｍ_v／Ｉ_m 効率増倍器１を最適の回転運動に変換したのち ω_z＝ψ・ｔ 但し式中： ω_z フライホイールの角速度 蓄積した運動エネルギは、時間ｔの一次曲線的な増加に伴って増大する。 Ｋ＝１／２・Ｉ_m・ω_z ²＝１／２・Ｉ_m・ψ²・ｔ² 装置の効率は次の通りである。 η＝Ｎ_z／Ｎ_v Ｎ_v＝Ｍ_v・ｎ₁／９５５０ η＝Ｍ_z−ｎ_z／Ｍ_v・ｎ₁ Ｎ_z＝Ｉ_m・ψ²・ｔ／１０２ ＝Ｉ_m・ψ・ｎ_z／９５５０ 前記のシステムによって、装置の出力を著しく高めることが可能になる。 ［産業上の利用可能性］ 本発明による装置ユニット用効率増倍器は、経済生活のあらゆる分野において 利用することができる。即ち： 効果的なエネルギ伝達により比較的低速度の機械系において、かつ 走行装置及び生産装置の駆動において。 ［符号の説明］ １ 効率増倍器、 ２ 駆動ユニット、 ３ 作業機械の軸、 ４ 作業機械 、 ５ 作動ユニットの回転自在なアーム、 ６ 回転自在な回転装置、 ７ アーム、 ８ 重錘、 ９ 駆動ユニットの軸、 １０ 軸受、 １１ ブレー キ、 １２ 集電リング

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．運動エネルギ増倍器が、作業機械（４）の軸（３）に装着されたフライホイ ールから成り、該フライホイールの外周には、作動ユニットの回転自在なアーム （５）から成る複数の駆動ユニット（２）が固定されており、前記作動ユニット の回転自在なアーム（５）には、回転自在な回転装置（６）が装着されているこ とを特徴とする、駆動ユニットを有する効率増倍器。 ２．回転自在な回転装置（６）には、重錘（８）を有するアーム（７）が固着さ れている、請求項１記載の駆動ユニットを有する効率増倍器。 ３．作動ユニットの回転自在なアーム（５）が、ブレーキ（１１）の効率増倍器 （１）のために設けられた軸受（１０）内に軸支された駆動ユニット（２）の軸 （９）に固定されている、請求項２記載の駆動ユニットを有する効率増倍器。