(57)【要約】【課題】重り玉を二つの回転体間に循環させることで、これらの回転体の回転を継続させる。【解決手段】上方玉案内部材１３および下方玉案内部材１４上に、予め複数の重り玉をそれぞれ第１の玉受部材１５および第２の玉受部材１６へ送り出し可能に収納し、各案内部材１３、１４および玉受部材１５、１６に対してこれらの重り玉２５の循環を連続的に行わせることで、第１の玉受部材１５および第２の玉受部材１６を持った第１の回転体６および第２の回転体７を、クラッチ機構を介して一体にまたは独立して回転継続させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大径の第１の回転体と、第１の回転体に比べ小径であって、該第１の回転体と同一の軸中心線上に配置された第２の回転体と、第１の回転体および第２の回転体が同一回転方向に略同一速度で回転するときは第１の回転体に対し第２の回転体を連れ廻すように連結し、第１の回転体に対し第２の回転体の回転速度が大きくなる所定速度領域で第２の回転体の回転を第１の回転体に対し自由にするクラッチ機構と、第１の回転体の周囲に等間隔配置された複数個の第１の玉受部材と、第２の回転体の周囲に等間隔配置された複数個の第２の玉受部材と、前記軸中心線より上方であって、第１の回転体のいずれかの第１の玉受部材に一端が近接し、第２の回転体のいずれかの第２の玉受部材に他端が近接するように配置され、かつ第１の玉受部材側に向って低く傾斜する上方玉案内部材と、上方玉案内部材の下方であって、第２の回転体のいずれかの第２の玉受部材に一端が近接し、第１の回転体のいずれかの第１の玉受部材に他端が近接するように配置され、かつ第２の玉受部材側に向って低く傾斜する下方玉案内部材とを備え、上方玉案内部材上を転動してきた重り玉を、第１の回転体の上位にある第１の玉受部材に渡し、その重り玉の重量により第１の回転体に回転力を付与し、この第１の回転体の前記上位にある第１の玉受部材より下位にある他の第１の玉受部材に収納されている他の重り玉を下方玉案内部材に渡し、下方玉案内部材上を転動してきた重り玉を、第１の回転体によって連れ廻される第２の回転体の下位にある第２の玉受部材に渡し、この第２の玉受部材より上位にある他の第２の玉受部材上の重り玉を上方玉案内部材に渡し、前記第１の回転体および第２の回転体の回転を継続させることを特徴とする有限回転装置。
【請求項２】
前記上方玉案内部材および下方玉案内部材には、予め複数の重り玉がそれぞれ第１の玉受部材および第２の玉受部材へ送り出し可能に収納されていることを特徴とする請求項１に記載の有限回転装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一の軸中心線上に配置された二つの回転体間に重り玉を循環移動させることにより、各回転体を有限回転させるための有限回転装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、動力を発生するのに電力を利用したモータ、水力を利用した水車、油圧を利用した油圧モータなどが広く用いられている。これらはいずれも外部から電力、水圧、油圧を供給することにより機械トルクを発生し、各種の機器に仕事をさせるように機能する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の電力、水力、油圧などを利用する従来の動力発生システムにあっては、動力発生のために必要とされる電力エネルギ、水力エネルギ、油圧エネルギの利用コストが高くなってしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は前記のような従来の問題を解決するものであり、エネルギコストの高い電力や設備、施設などを用いずに、重り玉の転動により回転体に継続的に回転力を発生させ、必要に応じこれを動力として利用して、発電機等を駆動することができる有限回転装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的達成のために、本発明にかかる有限回転装置は、大径の第１の回転体と、第１の回転体に比べ小径であって、該第１の回転体と同一の軸中心線上に配置された第２の回転体と、第１の回転体および第２の回転体が同一回転方向に略同一速度で回転するときは第１の回転体に対し第２の回転体を連れ廻すように連結し、第１の回転体に対し第２の回転体の回転速度が大きくなる所定速度領域で第２の回転体の回転を第１の回転体に対し自由にするクラッチ機構と、第１の回転体の周囲に等間隔配置された複数個の第１の玉受部材と、第２の回転体の周囲に等間隔配置された複数個の第２の玉受部材と、前記軸中心線より上方であって第１の回転体のいずれかの第１の玉受部材に一端が近接し、第２の回転体のいずれかの第２の玉受部材に他端が近接するように配置され、かつ第１の玉受部材側に向って低く傾斜する上方玉案内部材と、上方玉案内部材の下方であって、第２の回転体のいずれかの第２の玉受部材に一端が近接し、第１の回転体のいずれかの第１の玉受部材に他端が近接するように配置され、かつ第２の玉受部材側に向って低く傾斜する下方玉案内部材とを備え、上方玉案内部材上を転動してきた重り玉を、第１の回転体の上位にある第１の玉受部材に渡し、その重り玉の重量により第１の回転体に回転力を付与し、この第１の回転体の前記上位にある第１の玉受部材より下位にある他の第１の玉受部材に収納されている他の重り玉を下方玉案内部材に渡し、下方玉案内部材上を転動してきた重り玉を、第１の回転体に連れ廻される第２の回転体の下位にある第２の玉受部材に渡し、この第２の玉受部材より上位にある他の第２の玉受部材上の重り玉を上方玉案内部材に渡し、前記第１の回転体および第２の回転体の回転を継続させることを特徴とする。
【０００６】
これにより、第２の回転体の第２の玉受部材上の重り玉は次々に上方玉案内部材を介して第１の回転体の第１の玉受部材上に乗り移り、重り玉の重量により第１の回転体に回転力を発生させる。また、この重り玉は上方玉案内部材から間断なく他の第１の玉受部材上に乗り移ってくるため、前記回転力の発生が継続し、第１の回転体は回転を継続する。一方、第１の回転体の回転により第１の玉受部材上の重り玉は下位玉案内部材上に次々に乗り移り、傾き方向に転動していく。そして、その重り玉のうち下方玉案内部材端にあるものから順次第２の回転体の第２の玉受部材上に乗り移る。乗り移った重り玉は第２の回転体の回転方向にさからう方向への逆回転力負荷となるが、大径の第１の回転体およびこの第１の回転体の回転付勢力を受けて回転する第２の回転体が既に持つ大きな回転慣性力がその逆回転力負荷に優り、従って、第２の回転体も回転を継続する。また、下方玉案内部材から第２の回転体の第２の玉受部材上に乗り移った重り玉は、上昇するごとに、徐々に前記逆回転力負荷を軽減していくため、前記第２の回転体の継続回転を助ける。こうして上昇した重り玉は、再び上位において第２の玉受部材から上方玉案内部材上に乗り移り、前記同様の動作を繰り返し、第１の回転体は継続する。従って、これらの第１の回転体または第２の回転体の回転軸を出力軸として、必要に応じ動力を外部へ取り出すことができる。
【０００７】
この場合において、クラッチ機構は、第１の回転体および第２の回転体が同一回転方向に略同一速度で回転するときに第１の回転体に対し第２の回転体を連れ廻すように連結し、第１の回転体に対し第２の回転体の回転速度が大きくなる所定速度領域で第２の回転体の回転を第１の回転体に対し自由にするように機能する。これにより、同一速度域では、第２の回転体は第１の回転体の回転慣性を受けて従動回転するが、第２の回転体の回転が自由となる領域で、第２の回転体は第１の回転体とは独立して急速回転し、自身で回転慣性を得ることができる。
【０００８】
また、本発明にかかる有限回転装置は、前記上方玉案内部材および下方玉案内部材には、予め複数の重り玉がそれぞれ第１の玉受部材および第２の玉受部材へ送り出し可能に収納されていることを特徴とする。
【０００９】
これにより、重り玉を上方玉案内部材から第１の回転体の第１の玉受部材へ途切れることなく連続的に、また、下方玉案内部材から第２の回転体の第２の玉受部材へ途切れることなく連続的に、重り玉を乗り移らせることができる。従って各回転体の回転慣性力が弱まるのを回避することができ、回転の継続を促すことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図について説明する。図１および図２は本発明の有限回転装置を示す斜視図および正面図である。同図において１、２は床上の基台３に立設された支持ブラケットである。これらの各支持ブラケット１、２上に設けられた図３に示すような軸受４、５には、大径の第１の回転体６および第２の回転体７の各回転軸８、９が回転自在に支持されている。
【００１１】
前記軸受５には図示しないクラッチ機構Ｋが収納されている。このクラッチ機構Ｋは、第１の回転体６および第２の回転体７が同一回転方向に略同一速度で回転するときは、第１の回転体６に対し第２の回転体７を連れ廻すように連結し、第１の回転体６に対し第２の回転体７の回転速度が大きくなる所定速度領域では第２の回転体７の回転を第１の回転体６に対し自由にするように機能する。第２の回転体７の回転軸９と第１の回転体６の回転軸８は、同一軸線上にある。
【００１２】
また、前記基台３上には補助ブラケット１０が連設されており、ブラケット２および補助ブラケット１０と、これらに連設された支持部材１１、１２には、上方玉案内部材１３および下方玉案内部材１４が支持されている。上方玉案内部材１３は左方に向けて僅か低く傾斜するように取り付けられ、下方玉案内部材１４は右方に向けて僅か低く傾斜するように取り付けられている。
【００１３】
上方玉案内部材１３の一端は、第１の回転体６周辺部に等間隔配置された第１の玉受部材１５に近接して臨み、他端は第２の回転体７周辺部に等間隔配置された第２の玉受部材１６に近接して臨んでいる。また、下方玉案内部材１４の一端は、第２の回転体７周辺部の他の第２の玉受部材１６に近接して臨み、他端は第１の回転体６周辺部の他の第１の玉受部材１５に近接して臨んでいる。
【００１４】
回転軸９には、図１乃至図３にも示すようなスプロケットホイール１７が取り付けられており、このスプロケットホイール１７と、動力取り出し用の発電機２１の回転軸２２に取り付けられたスプロケットホイール２３との間に、チェーン２４が架設されている。なお、発電機２１はブラケット２に架設された支持板１８上にボルト１９により固定されている。２０は発生電圧出力用の出力線である。
【００１５】
第１の回転体６周辺部に設けられた第１の玉受部材１５は、図４乃至図７にも示すように、各玉案内部材１３、１４の左端側において一端のみ開口する円筒状体を横にしたような形態をなし、そのサイズは１個の重り玉２５を十分に収納できる程度とされている。つまり、円筒状体は重り玉２５の出し入れができるように一端が開放されている。
【００１６】
また、上方玉案内部材１３および下方玉案内部材１４は、全体として半円形状をなし、円筒状の第１の玉受部材１５の開口形状、サイズに略一致している。また、上方玉案内部材１３および下方玉案内部材１４端には図４〜図７に示すようにこれらの端面形状、サイズおよび第１の玉受部材１５の端面サイズに略合致する上下各一の透孔２６を持ったガイド板２７が取り付けられている。このガイド板２７は、第１の回転体６の回転中に、上方玉案内部材１３端から第１の玉受部材１５に乗り移った重り玉２５が、下方玉案内部材１４端に乗り移る前に、上方玉案内部材１３および下方玉案内部材１４間の隙間から脱落しないように機能する。
【００１７】
一方、第２の回転体７に設けられた複数の第２の玉受部材１６は、図８乃至図１０に示すように、第１の玉受部材１５と同様に、一端が開口する円筒状体を横にしたような形態をなす。この第２の回転体７の外周には約１８０°の角度領域に亘って開口する切欠溝２８が設けられている。なお、この第２の玉受部材１６も１個の重り玉２５を収納できる形状、サイズとされている。また、図１〜図４にも示すように、支持ブラケット２に支持された上方玉案内部材１３端および下方玉案内部材１４端には、Ｌ字状に折曲された略扇形のガイド板３０が固定されている。このガイド板３０の垂直片３０ａは第２の回転体７上の上位にある例えば５個程度の第２の玉受部材１６の開口を被い、円弧片３０ｂはこれらの第２の玉受部材１６および第２の回転体７外周の一部を被っている。
【００１８】
また、ガイド板３０にはＬ字状部材３１がリベット２９により取り付けられており、このＬ字状部材３１端には、ガイド板３０を貫通して前記第２の玉受部材１６の切欠溝２８内に先端が挿入される玉押し出し杆３２が連設されている。さらに、ガイド板３０の垂直片３０ｂには、第２の玉受部材１６および上方玉案内部材１３、下方玉案内部材１４の各端部形状、サイズ（内径）に略等しい二つの透孔３３が設けられている。これらの透孔３３が第２の玉受部材１６の例えば４個分離れて、上方玉案内部材１３および下方玉案内部材１４端に開口するように臨んでいる。
【００１９】
前記玉押し出し杆３２は全ての第２の玉受部材１６の回転移動を妨げないように、切欠溝２８内を通過可能とされ、この通過の際に第２の玉受部材１６内の重り玉２５を開口部から上方玉案内部材１３端へ押し出すように機能する。
【００２０】
次に動作について説明する。まず、有限回転装置を始動するに当って、予め上方玉案内部材１３および下方玉案内部材１４に、例えば５個ずつの同一重量の重り玉２５を載置しておく。この状態で、第１の回転体６に矢印Ａ方向の回転力を僅か加える。これにより、第１の回転体６にクラッチ機構Ｋを介して連結された第２の回転体７も回転する。このため、上方玉案内部材１３の右端部に臨む第２の玉受部材１６内の重り玉２５が、前記切欠溝２８内に挿入される（通過する）玉押出し杆３２によって、開放端から上方玉案内部材１３上にかき落される。
【００２１】
このため、この重り玉２５は上方玉案内部材１３をこれ自体の傾きに従って右から左へ転動しながら、その上方玉案内部材１３の左端に至る。この上方玉案内部材１３の左端部には、前記のように５個の重り玉２５が収容されている。従って、その左端部に第１の回転体６の第１の玉受部材１５の開放部が差しかかったとき、上方玉案内部材１３の最左端にある重り玉２５が、ガイド板２７上の上方の透孔２６を介し、第１の回転体６の略回転軸９の高さ部位付近にある第１の玉受部材１５に乗り移ることとなる。
【００２２】
これにより、第１の回転体６はその重り玉２５を受けて、その重り玉の重量により前記矢印Ａと同一方向の回転力を発生する。なお、このような動作は、第１の回転体６の回転によって、前記重り玉２５が上方玉案内部材１３から第１の玉受部材１５上に次々に乗り移ることにより連続し、次第に第１の回転体６の回転が早く、しかも安定化していく。
【００２３】
この第１の回転体６の回転は、前記クラッチ機構Ｋによる第２の回転体７の連れ廻しによって、この第２の回転体７に伝えられる。そして、この第２の回転体７も同方向に回転し、次第に慣性力を増していき、両回転体６の回転が勢いを増していく。
【００２４】
一方、前記のようにして第１の玉受部材１５上に乗り移された重り玉２５は、第１の回転体６の回転に伴って下降する。そして、下方玉案内部材１４左端の開口部に差しかかると、ガイド板２７上の下方の透孔２６を介してその開口部に乗り移る。この乗り移りは、図８〜図１０に示したものと同様の玉押出し杆（図示省略）を使用することによって強制的に行うこともできる。
【００２５】
このため、重り玉２５はその開口部から下方玉案内部材１４上を傾き方向に転動しその右端へ移動する。この下方玉案内部材１４にも複数の重り玉２５が収納されているため、これらのうち最右端にある重り玉２５が、その最右端に差しかかった第２の回転体７の第２の玉受部材１６上に乗り移る。
【００２６】
このように第２の玉受部材１６上に乗り移った重り玉２５の重量は、第２の回転体７の回転を阻止する方向に作用する。しかし、第１の回転体６の第１の玉受部材１５上に上方玉案内部材１３から早いタイミングで重り玉２５が乗り移る。これによって得られる各回転体６、７の回転慣性が、下方玉案内部材１４から第２の回転体７の第２の玉受部材１６に重り玉が乗り移ることにより第２の回転体７の回転を妨げる力よりも大きくなる。これにより第２の回転体７は回転を続ける。
【００２７】
従って、このようにして第２の回転体７の第２の玉受部材１６に受けた重り玉２５は、再び上方玉案内部材１３の右端に差しかかり、これの右端開口から上方玉案内部材１３上へ乗り移る。以後、同様の重り玉２５の循環が繰り返される。そして、このようにして回転する第２の回転体７の出力軸９には、発電機２１が連結されているため、この発電機２１から電力を取り出すことができる。また、発電機２１に代えてモータや油圧ポンプなどを接続することで、動力を取り出すことができる。
【００２８】
ところで、前記クラッチ機構Ｋは第１の回転体６の回転軸８と第２の回転体７の回転軸９との間に介装されて、各回転体６、７が同一方向に略同一速度で回転する環境では、第１の回転体８が第２の回転体９を連れ廻すように互いに連結関係にある。しかし、このような両回転体６、７の回転中において、第２の回転体７の最上位にある第２の玉受部材１６上の重り玉２５の重量によって、この第２の玉受部材１６を矢印Ｂ方向に押し下げるとき、第２の回転体７の回転を独自に加速する。このために、前記クラッチ機構Ｋが働いて各回転軸８、９の連結が一時的に外れ、第２の回転体７の回転を第１の回転体６から分離する。これによって、第２の回転体７はその加速エネルギを受けて独自に大きな回転慣性を発生させる。従って、下方玉案内部材１４から第２の回転体７の第２の玉受部材１６に重り玉２５が受け渡された場合に第２の回転体７が受ける下方（矢印Ｂ方向とは逆方向）への重力に抗して、その第２の回転体７の回転をスムースに継続させることができる。
【００２９】
なお、各回転体６、７は周辺環境、例えば振動、塵埃の付着、風圧などの外部圧力を受けて回転が妨げられて低下する場合が考えられる。この場合には、回転軸８、９に対して回転を一時的にアシストする小型モータを連結してもよい。また、有限回転装置の始動時に第１の回転体６に手で矢印Ａ方向の回転力を加える場合を説明したが、上方玉案内部材１３から第１の回転体６の第１の玉受部材１５上に１個宛重り玉２５を乗り移らせても、同様の作用が得られる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば大径の第１の回転体および第１の回転体より小径の第２の回転体を、クラッチ機構を介して同一方向に同一速度で回転可能に配置し、第２の回転体の第２の玉受部材上の重り玉を上方玉案内部材を通じて第１の回転体の第１の玉受部材に渡し、この第１の玉受部材をその渡された重り玉の重量により回転付勢させ、この回転付勢に寄与した重り玉を第１の玉受部材から下方玉案内部材を介して第２の回転体の他の第２の玉受部材に渡し、この他の第２の玉受部材上の重り玉を再び上方玉案内部材に渡すようにして、重り玉を両回転体間に循環させることで、第２の回転体が第１の回転体に対し加速されるときのクラッチ解除による第２の回転体の回転付勢力とも相俟って、両回転体をこれらの回転慣性を利用して回転を継続させることができる。従って前記両回転体のいずれかの回転軸を出力軸として動力や電力を外部に取り出すことができる。
【００３１】
また、前記上方玉案内部材および下方玉案内部材には、予め複数の重り玉を送り出し可能に収納したので、その重り玉を上方玉案内部材から第１の回転体の第１の玉受部材へ途切れることなく連続的に、また、下方玉案内部材から第２の回転体の第２の玉受部材へ途切れることなく連続的に、それぞれスムースに乗り移らせることができ、これにより各回転体の回転慣性力が弱まるのを回避して、回転の継続を促すことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態による有限回転装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の一形態による有限回転装置を示す正面図である。
【図３】図１の要部を拡大して示す一部切欠側面図である。
【図４】図２の要部を拡大して示す正面図である。
【図５】図１における上方玉案内部材および下方玉案内部材と第１の玉受部材との間での重り玉の受け渡し状況を示す斜視図である。
【図６】図１における上方玉案内部材および下方玉案内部材と第１の玉受部材との間で重り玉の受け渡し状況を示す斜視図である。
【図７】図１における上方玉案内部材および下方玉案内部材と第１の玉受部材との間で重り玉の受け渡し状況を示す断面図である。
【図８】図１における上方玉案内部材および下方玉案内部材と第２の玉受部材との間での重り玉の受け渡し状況を示す斜視図である。
【図９】図１における上方玉案内部材および下方玉案内部材と第２の玉受部材の間での重り玉の受け渡し状況を示す斜視図である。
【図１０】図１における上方玉案内部材および下方玉案内部材と第２玉受部材との間での重り玉の受け渡し状況を示す斜視図である。
【符号の説明】
６    第１の回転体
７    第２の回転体
１３  上方玉案内部材
１４  下方玉案内部材
１５  第１の玉受部材
１６  第２の玉受部材
２５  重り玉
【図１】
2004316508.tif 000003
【図２】
2004316508.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2004316508.tif 000011
【図１０】
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