JPH10266801A - 差動静圧回流機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、併設した流体シリンダーの等加圧
による、直線推力を天秤の作用により傾斜運動をさせ
る。傾斜運動するシリンダーの内部流体を相互回流とさ
せる如くして成る省入力流体機関の提供にある。 【構成】 天秤の支柱を移動可能な機構とし、天秤の両
端にシリンダー推力を対抗させて加圧する機構とし。更
に、移動する天秤の偏芯位置を、固定支点に接触加圧さ
せることにより、天秤の傾斜運動をさせる。傾斜運動に
より、併設したシリンダーピストンの相対運動の発生に
おいて、等加圧とした内部流体の回流により、圧力を主
入力とする推進運動を連続する機構とし、吐出、注入補
助シリンダーを付設する構造として成る差動流体機関。

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
力を主として圧力のみとし、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発見にあります。

【０００４】

【課題を解決するための手段】始めに、併設したシリン
ダーピストンの相対運動をさせることにより、等加圧に
おいて内部流体の回流の発生により、圧力を入力とする
推進運動が可能であることを発見したことにあります。
次に、ピストンの相対運動を生起するにわ、クランク軸
等に軸着とした天秤の両端を対抗加圧するンリンダー配
置とし、天秤の偏芯位置を固定支点に接触加圧すれば、
ピストンわ相対傾斜運動となる構造を開発したことにあ
ります。

【０００５】

【作用】天秤の支点軸が中心に有る場合、加圧用シリン
ダーピストンにより、両端を加圧しても均衡して運動わ
発生しません。固定支点を偏芯位置に設定することによ
り、等加圧において天秤わ廷子作用により傾斜しつつ推
進運動を発生します。

【０００６】但し、天秤の固定支点が中心にない場合、
天秤両端の運動寸法わ等量となりません、故に、天秤の
幅を傾斜面として拡大し、偏芯軸の扇形運動に従い、固
定支点との接触位置を移動する故に、固定支点の形状の
変化との相互作用により。併設したシリンダーピストン
の相対運動ストロークの同一運動量の保持を可能とした
点が第一の特徴です。

【０００７】偏芯クランクに軸着した天秤の両端を並行
加圧するシリンダーピストンの相対運動により、推進側
のピストンわ前進し、吐出側のピストンわ、同一量を後
退する故に、吐出シリンダーから推進シリンダーえの等
容積回流が可能となります。従って、ポンプよりの流体
の流入を必要とせず、圧力のみの入力によりシリンダー
わ運動を端末まで連続します。等加圧回路の回流による
運動発生が本発明の最大の特徴です。

【０００８】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１
０パーセントの流体の圧入が必要です。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成立しなくなりま
す。

【０００９】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
圧の直前までに自己の推力により、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、低圧ポンプで先ず注入しておき、起動時わ高圧
ポンプに切り替える方式も可能です。以上の機構の付設
により、省入力等加圧回流機関の実用性が確立します。

【００１０】

【実施例】実施例の機構わ多様に存在しますが、先ず、
図１の、第１実施例に付いて説明します。図１わ直線往
復運動機関であり、２４の示す左方向え運動中の状態で
す。始めに、２の油圧ポンプを駆動し、３の前進弁をＯ
Ｎにすれば５の加圧回路を通じて９、１０のシリンダー
を等加圧し、共に２２の方向に推力を発生します。図３
わ第１実施例の起動時の状態の概略図です。

【００１１】９、１０のシリンダーピストンわ、１１の
天秤の両端を加圧し、左側の１５の固定支点に押し付け
ます。天秤の押し付け位置の固定支点わ、天秤の全長の
３分の１の地点故に、挺子の作用によりシリングーわ同
一推力でありながら、相互の対抗推力比率わ２対１とな
ります。

【００１２】従って、９のピストンわ２４の方向に２倍
の推力により運動し、１０のピストンわ逆方向に移動し
ます。１０の吐出シリンダーピストンに圧縮される内部
流体わ７の回流回路を通過し、９の推進シリンダーお充
填するゆえにポンプよりの流休の流入を必要とせず、圧
力のみの入力により運動を連続します。

【００１３】圧力のみの入力消費量わ極めて僅少故に省
入力運動機関が成立します。１３わクランクホイルであ
り偏芯軸わ扇形運動となり、シリンダーの直線推力を出
力運動に変換する機能です。１２の偏芯軸の扇形回転
と、更に天秤の斜角形状と固定支点の形状により、９、
１０のシリンダーピストンの同一寸法の相対運動が可能
となります。１３の歯車の９０度回転の出力わ、１２の
偏芯軸より取りだし、回転運動出力の場合わ１９のクラ
ンク、２０のクランクホイルにより２１の回転出力軸に
伝達します。

【００１４】左行端末に到達すればカム、リミットスイ
ッチ等により検出し、４の後退弁に切り替えることによ
り１３のホイルわ９０度を逆転し、同一の運動原理によ
り右行端末に復帰します、右行端末に復帰すれば再び３
の前進弁をＯＮにすることにより往復運動のサイクルを
連続します。

【００１５】但し、加圧切り替え時の圧力低下に要する
流体の放出量わ、容積の１０分の１故に、容積を整合し
た３４か３５の、補助シリンダー内部に解放します、放
出された流体わ、加圧をされない運動時に３９の電磁ク
ラッチをＯＮにし補助弁を開いて自己推力によりシリン
ダーに復帰注入さす機構としています。図３でわ、３４
の補助シリンダーわ注入を完了した状態であり、３９を
ＯＦとし３６の補助弁を閉じ、６の回路の加圧寸前の形
態です。

【００１６】３５の補助シリンダーでわ、３９のクラッ
チわＯＦとなっていて解放注入が終了した状態であり、
起動と同時に３９をＯＮにし運動推力により８の回路に
注入を開始します。図４の状態わ、第１実施例の２４の
示す左方向端末に到達した配置であり、補助シリンダー
わ図３の動作説明と反対の動作をし６の後退加圧回路の
加圧待ちの状態です。

【００１７】尚、補助シリンダーの付設効果として、シ
リンダー容積の１０パーセントの立ち上がり入力を２パ
ーセント程度に可能となり、本機関の実用性を確立しま
す。亦、実施例でわ、補助シリンダーの背圧としてスプ
リングを使用していますが空気圧力定圧弁等の使用が有
効です。以上が第１実施例の構造と動作原理の説明で
す。

【００１８】図２、の第２実施例について説明します。
図２の歯車配置わ、第１実施例と同一原理ですが、構造
としてクランク偏芯ホイルを、一方向回転カムクラッチ
付き偏芯歯車に替え、更に、偏芯歯車を複数として５と
２９の交互加圧とし、一方向回転を連続させた点が特徴
です。亦、固定支点のベアリングの使用も有効です。

【００１９】亦、ローラー、内歯車型偏芯軸、等に天秤
を軸着する製造方式も可能であり、等加圧回路に増圧機
を使用する方式も有効です。尚、回流回路の流量調整に
よる速度制御が可能です。以上が、各実施例による構造
と運動原理の説明です。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。亦、主シリ
ンダーの直列複数配置による運動ストローク調整方式も
可能です。

【発明の効果】本発明の差動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、理論的入力効率わ約１
０倍以上となる故に、多様な用途が可能となります。差
動静圧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】第１実施例の構造動作説明図です。

【図２】第２実施例の構造動作説明図です。

【図３】第１実施例の動作説明図です。

【図４】第１実施例の動作説明図です。

【符号の説明】

１ 原動機 ２ ポンプ ３ 前進弁 ４ 後退弁 ５ 加圧回路 ６ 加圧回路 ７ 回流回路 ８ 回流回路 ９ 推進シリンダー １０ 吐出シリンダー １１ 天秤 １２ 偏芯軸 １３ クランクホイル １４ ホイル中心軸 １５ 固定支点 １６ 天秤前進位置 １７ 天秤後退位置 １８ 固定フレーム １９ 出力クランク ２０ クランクホイル ２１ 出力回転軸 ２２ 左行時の推力方向 ２３ 回転方向 ２４ 左運動方向 ２５ 前進加圧用歯車 ２６ 前進復動加圧用歯車 ２７ カム型一方向回転クラッチ ２８ アッキュムレーター ２９ 交互加圧回路 ３０ 出力歯車 ３１ 相互復帰軸 ３２ 天秤の斜角接触機構 ３３ 前進復動弁 ３４ 前進用補助シリンダー ３５ 後退用補肋シリンダー ３６ 前進用補助弁 ３７ 後退用補助弁 ３８ スプリング ３９ 電磁クラッチ

【手続補正書】

【提出日】平成９年７月１０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】 差動静圧回流機関

【特許請求の範囲】

【請求項 １】複数の流体シリンダーを直列軸配置と
し、更に、天秤か歯車かクランク等を介して、複数の流
体シリンダーの直列軸配置を並行する如く設置とする。
更に、各シリンダーの推力を相互に対抗する如く等加圧
するが、直列の順序に従い、各シリンダーの加圧圧力
を、順次低減圧力回路とすることにより、高圧側シリン
ダーと低圧側シリンダーの推力の差において、差動運動
を発生させて成る流体機関に。低圧、高圧の２段ポンプ
か、可変圧力ポンプ等を付設するか、減圧時の流体を吸
収、吐出の作用をする補助シリンダーを設ける等の起動
回路を設置した差動静圧回流機関。

【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提
供を目的とする。

【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】回流差動機関の問題点
わ、推進シリンダーに発生する逆推進力を如何に効率よ
く減少させるかが課題です。

【０００４】

【課題を解決するための手段】推進シリンダーに発生す
る逆推力に、背圧を加圧して対抗する方式において、圧
力を順次に階段状に減圧した、背圧の直列の加圧配置わ
背圧の下降圧力段数に比例して、推進シリンダーの出力
効率を上昇することを確認した点が特徴です。

【０００５】

【作用】背圧の下降圧力の比において、２分の１毎の圧
力下降が適当ですが、更に、シリンダーを増設して、圧
力の細分化方式も有効です。推進用シリンダーの出力
わ、推進シリンダーの加圧圧力と最終段の背圧の低圧の
圧力の落差によって決定されます。推進シリンダーピス
トンの運動に従い、背圧シリンダーの内部流体わ、等加
圧において順次前段のシリンダーえ回流してゆきます。

【０００６】相互のシリンダーわ等容積故に、回流推進
運動わポンプよりの流体の流入を必要とせず、加圧圧力
を主入力とする回流運動が成立します。図１の実施例に
より、運動と構造を説明します。

【０００７】

【実施例】実施例わ直線往復型差動機関であり、基本構
造わ、１４、１５のシリンダーの直列配置と１６、１７
のシリンダーの直列配置を１８、１９の天秤を介しての
循環直列構造としています。図１わ２０の前進用ラック
軸が２４の前進方向えの運動時の状態を示しています。
始めに２、１２、１３のポンプを駆動すれば、９と１０
の常時加圧回路が加圧されます。

【０００８】９の回路わ１５、１６のシリンダーの背圧
部の等加圧となります。加圧圧力わ主回路推進圧力と１
００パーセントの同等です。理由わ１４の推進圧力の保
証にあります。１０の回路わ最終段の圧力２５パーセン
トとして推進シリンダーの推力に対抗し、同時に１７の
シリンダーの５０パーセントに対抗しています。１１の
原動機の出力わシリンダー容積と圧力に関わりなく０，
５馬力程度の小容量で可能です。

【０００９】次に、５の前進弁をＯＮにし７前進加圧回
路を加圧すれば、１４、１５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。同時に、６の
後退弁わＯＦとなっていますが、８の回路の圧力わ３の
プレッシャースイッチと４の停止弁の作用により、５０
パーセントの残留圧力として存在します。

【００１０】従って、１４の推進シリンダー推力わ、１
５の背圧シリンダーの加圧圧力１００パーセントによっ
て保証され、更に、１６のシリンダーわ、５０パーセン
トの圧力をもって９の１００パーセントの常圧に対抗し
ています。更に、１７のシリンダーわ、８の回路により
５０パーセントの圧力に対抗し２５パーセントの常圧に
より推力を低下します。

【００１１】最終段の１０回路でわ、１４の推進シリン
ダーの圧力１００パーセントと２５パーセントの常圧の
推力対抗となり差し引き７５パーセントの理論推力によ
り前進し、等容積の相互回流となり、ポンプよりの流体
の流入を必要とせず加圧圧力を主体入力とする前進運動
を持続します。

【００１２】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ＯＦとして５０パー
セントに減圧し、８の回路を加圧すれば前進時と同一運
動原理により圧力わ逆の１７が高圧となり後退推進運動
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
の繰り返しによりサイクルを連続します。

【００１３】出力わ２０と２１のラック軸の交互運動に
より、２３の一方向回転カムクラッチによる回転運動と
して取り出します。尚、図１でわ各加圧回路に並行して
設ける回流回路を省略しています。以上が運動の原理と
構造の説明ですが、尚、起動時入力の省力化の問題の解
決が必要です。通常の油圧回路でわピストン停止時の減
圧に要する流体放出量わ容積の１０パーセントの放出が
必要です。

【００１４】本機関においてわ、５０パーセントの残留
圧力とする故に、約２分の１放出で可能であり、５パー
セントの流入で済みます。５パーセントの消費とわい
え、瞬時の高圧入力でわ莫大な消費となります。故に、
始めわ負荷の掛からない低圧で流体をシリンダー内部に
充満させ、注入完了の段階で高圧を加圧すれば、流体加
圧の特性により、起動時の入力を極めて少量とすること
が可能です。

【００１５】実施例の可変圧力ポンプの使用の方式の他
に、低圧、高圧の２段ポンプの設置方式、減圧用流体の
吸収、放出専用ンリンダーの設置方式等があります。以
上により本機関わ省入力流体機関として成立します。
亦、歯車、クランク等をピストンの着力点とする製造方
式も可能です。亦、シリンダー単体毎に天秤、歯車、ク
ランク等を介在させて対抗する方式も製造可能です、
亦、残留圧をポンプ圧に替える方式も可能です。亦、背
圧用シリンダーと歯車等の増設した多段階減圧方式も可
能です。

【００１６】亦、シリンダーストローク、容積の選択可
能であり、回流回路の流量調整により速度制御が可能で
す。亦、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
使用が可能です。

【発明の効果】本発明の差動回流機関わ加圧圧力を主入
力とする故に、入力効率わ従来の油圧機関の数倍を可能
とし、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
と環境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。

【符号の説明】 １ 原動機 ２ 可変圧力ポンプ ３ プレッシャースイッチ ４ 停止弁 ５ 前進弁 ６ 後退弁 ７ 前進加圧回路 ８ 後退加圧回路 ９ 常時背圧加圧回路 １００パーセント加圧 １０ 常時背圧加圧回路 ２５パーセント加圧 １１ 常圧用原動機 １２ 常圧用ポンプ １３ 常圧用ポンプ １４ 前進用推進シリンダー 後退時背圧シリンダー １５ 背圧用シリンダー １６ 背圧用シリンダー １７ 後退用推進シリンダー 前進時背圧シリンダー １８ 天秤軸 １９ 天秤軸 ２０ 前進用ラック軸 ２１ 後退用ラック軸 ２２ 前進時加圧推力の方向 ２３ 一方向回転クラッチ付き出力歯車 ２４ 前進時の運動方向 ２５ 出力軸 ２６ 前進端末 ２７ 後退端末

【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】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項 １】クランク、歯車、ローラー、等の偏芯軸
   に、天秤を軸着する機構とし、天秤の両端付近を、併設
   した流体シリンダーの推力により対抗加圧する構造とす
   る。天秤の偏芯位置に接して固定支点を設け、シリンダ
   ーの推力による、天秤の両端の対抗加圧において、支点
   の偏位置による廷子作用により、天秤が傾斜運動となる
   機構とする。天秤の傾斜運動に従い、併設したシリンダ
   ーピストンわ相対運動となる如くし、シリンダーの等加
   圧において、内部流体の相互回流を発生させる機構とす
   る流体機関に、解放注入用補肋シリンダーを付設して成
   る、流体圧力を主入力とする差動静圧回流機関。