静液压马达和用于操作静液压马达的方法
【专利摘要】本发明公开了一种马达，所述马达使用静液压力来产生扭矩，所述扭矩由于环状单元的重心位移而循环地重复。浮体(116)在流体(134)中经受浮力，所述浮力引起所述浮体的向上移动(146)并且将这些浮体驱动至上方位置中。所述向上移动驱动驱动元件。所述向上移动此外引起空气被迫从可变形元件(100)的上方段(102a、102d)进入下方段(102b、102c)中，并且因此包括浮体(116)和可变形元件(100)的环状单元的重心被升高至旋转轴线(106)之上。当浮体(116)已经进入其上方位置中时，所述升高的重心位置允许所述环状单元旋转至其初始位置中。
【专利说明】静液压马达和用于操作静液压马达的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及马达的领域，所述马达提供机械输出动力。
【背景技术】
[0002]已知液体中的浮体经受浮升力，根据阿基米德原理(Archimedes’ principle),所述浮升力等于由所述浮体移出的液体的重量。
【发明内容】
[0003]普遍存在对找到用于提供机械输出动力的新来源的需求。
[0004]这种需求通过独立专利权利要求的主题得以解决。本文所公开的主题的有利实施方案描述于从属权利要求中。
[0005]根据本文所公开的主题的第一方面，提供一种马达，其中所述马达被设计来使用静液压力产生扭矩，其中所述扭矩由于环状单元的重心位移而循环地重复。
[0006]本文所公开的主题的这一方面是基于使用静水浮升力来产生扭矩的基本概念，所述扭矩由于所述环状单元的重心位移而循环地重复。
[0007]在一个实施方案中，所述马达包括驱动元件；其中所述环状单元具有浮体；其中所述环状单元被布置在流体中，以使得所述浮体在下方位置经受浮升力，所述浮升力迫使所述浮体在向上移动中进入上方位置中并由此驱动所述驱动元件；并且其中所述环状单元的重心在所述浮体处于上方位置中的情况下位于所述驱动元件之上，并且所述重心由此将所述环状单元驱动至初始位置中，在所述初始位置中，所述浮体是处于下方位置中。
[0008]因此，根据本文所公开的主题的一个实施方案，提供一种马达，所述马达包括:驱动元件；包括浮体的环状单元；其中所述环状单元被布置在流体中以使得所述浮体在下方位置中经受浮升力，所述浮升力迫使所述浮体在向上移动中进入上方位置中并由此驱动所述驱动元件；并且其中所述环状单元的重心在所述浮体处于上方位置中的情况下位于所述驱动元件之上，并且所述重心由此将所述环状单元驱动至初始位置中，在所述初始位置中，所述浮体是处于下方位置中。
[0009]根据一个实施方案，所述驱动元件是马达的驱动输出轴。根据另一个实施方案，所述浮体是尺寸稳定的浮体，例如尺寸稳定的中空体。根据一个实施方案，所述浮体的密度低于所述流体的密度。
[0010]所述流体可以例如是液体。此外，可以利用具有类似于液体的特性并且特别是能够在所述浮体上产生浮升力的任何其它流体介质。
[0011]根据另一个实施方案，所述环状单元包括具有填充介质的可变形元件，其中浮体(例如在前述实施方案中所描述的浮体)和可变形元件被布置在流体中以使得所述浮体在向上移动期间压缩所述可变形元件的第一部分，其中所述第一部分被布置在所述浮体之上；并且所述可变形元件的所述第一部分的压缩迫使所述填充介质进入所述可变形元件的第二部分中，其中所述第二部分被布置在所述浮体之下。因此，当所述浮体位于上方位置中时，所述可变形元件的所述第一部分受压缩。根据一个实施方案，填充有填充介质的所述可变形元件具有比浮体低的(或者在另一个实施方案中，比其高的)平均密度。在一个实施方案中，所述可变形元件是空气囊。在另一个实施方案中，所述可变形元件是气囊，例如具有两个或更多个段的气囊，在一个实施方案中，所述段一般被称为翼。在本文所公开的另一个实施方案中，所述段被称为空气室。
[0012]显然，本文所使用的表达向上、向下、上方位置以及下方位置与重力的方向或浮升力的方向有关。因此，向上方向、或一般来说的向上是指在液体中的浮升力的方向上移动，并且向下方向通常是指与浮升力在液体中起作用的方向相反的方向。
[0013]所述可变形元件提供一种设施，其用于在浮体的向上移动期间使重心位移，以便当所述浮体处于上方位置中时导致环状单元的重心位于驱动元件之上。所述环状单元因此经受向下起作用的有效力，也就是说反抗浮升力。例如，通过将浮体锁定至环状单元，可以实现的是:由于高的重心，浮体与环状单元一起被驱动进入初始位置中。
[0014]在另一个实施方案中，浮体可以在上方位置中被锁定至可变形元件，从而得到环状单元的锁定状态，其中呈其锁定状态的环状单元的重心在浮体处于上方位置中的情况下位于驱动元件之上，并且所述重心由此将环状单元驱动至初始位置中。在一个实施方案中，浮体可以被锁定至可变形元件的第一部分，其中所述第一部分在所述浮体位于上方位置中时受压缩。由于浮体锁定至环状单元，避免了以下情况，其中所述浮体保持在上方位置中。事实上，由于所述锁定，实现了浮体与可变形元件一起作为一个单元移动。以这种方式，有可能可靠地达到环状单元的初始位置。在一个实施方案中，浮体锁定至可变形元件是使得所可变形元件的外部形状是固定的。显然可变形体的外部形状的固定在精确数学意义上是不可能的。事实上，在所述外部形状大致上保持不变的情况下，通常可以实现所述外部形状的固定。在另一实施方案中，马达可以包括用于将浮体锁定至可变形元件的锁定机构，通过所述锁定机构，所述浮体在处于它的上方位置中时可以被锁定至所述可变形元件。
[0015]在另一个实施方案中，浮体和可变形元件中的至少一个被联接或可以联接至驱动元件，以便由此在所述浮体的向上移动期间对所述驱动元件施加力。
[0016]在另一个实施方案中，所述马达具有联接装置，所述联接装置被设计用于在浮体的向上移动期间将所述浮体联接至驱动元件，以便由此驱动所述驱动元件，尤其以便在驱动方向上驱动所述驱动元件。在另一个实施方案中，所述联接装置被设计用于根据需要将浮体与驱动元件分离。例如，在环状单元的某些构造的情况下，这种分离在某些条件下可能是必要的，例如在将所述环状单元驱动至初始位置中期间是必要的。以这种方式，使得浮体有可能与向上移动相反来移动至下方位置中，而无需与驱动方向相反来驱动所述驱动元件。例如，如果驱动元件是被设定成借助浮体的向上移动而在预定的旋转方向上做旋转移动的驱动输出轴，那么通过联接装置或浮体与驱动元件的分离，将所述浮体驱动至初始位置中有可能与所述预定旋转方向相反地发生。
[0017]在另一个实施方案中，驱动元件是具有旋转轴线的可旋转元件；并且可变形元件和浮体被构造来在将环状单元驱动至初始位置中期间绕所述旋转轴线共同旋转。然后，在初始位置中，相对于浮体布置可变形元件的第一部分，以使得所述可变形元件的第一部分在所述浮体的(新的)向上移动期间被布置在所述浮体之下。在初始位置本身中，可以邻近于浮体来布置可变形元件的第一部分。此外，例如在两个环状单元彼此相邻地布置并且同步操作的构造中，可变形元件的第一部分可以在初始位置中被布置在所述两个环状单元的浮体之间。
[0018]在其它实施方案中，联接装置可以被设计用于将可变形元件联接至驱动元件而不是用于将浮体联接至驱动元件。
[0019]在一个实施方案中，联接装置包括通过致动器致动的联接元件，其中所述致动器是由控制装置控制。在其它实施方案中，联接装置是由至少一个自由轮形成。取决于构造，两个或更多个自由轮可能是确保本文所描述的功能性所必需的。
[0020]在另一个实施方案中，马达还包括锁定机构，所述锁定机构用于在绕旋转轴线共同旋转期间相对于可变形元件锁定浮体的位置。例如，锁定机构可以在浮体中的一个上和可变形元件上具有锁定元件(例如至少一个凸起)，和第二锁定元件，所述第二锁定元件可以与所述第一锁定元件相接合地放置在所述浮体中的另一个上和所述可变形元件上。例如，对浮体和可变形元件的共同旋转来说，连接零件可以与所述浮体上的凸起以及与所述可变形元件上的凸起相接合地放置，以便在围绕旋转轴线共同旋转期间固定所述浮体相对于所述可变形元件的位置。将第一和第二连接元件放置成相接合可以例如借助于机械装置实现，所述机械装置通过浮体或驱动元件的移动或通过由控制装置控制的致动器来致动。在一个实施方案中，所述锁定机构还被构造用于解开浮体和可变形元件，从而允许所述浮体的向上移动。也就是说，在浮体和可变形元件的解开之后，所述浮体可以如以上所描述再次进行向上移动至上方位置中并且由此驱动驱动元件。
[0021]在本文所公开的主题的另一个实施方案中，马达包括如本文所描述的两个或更多个环状单元。例如，在一个实施方案中，马达包括以上所描述的环状单元作为第一环状单元，并且还具有第二环状单元，所述第二环状单元以按照本文所描述的实施方案中的一个的环状单元的方式进行构造。在另一个实施方案中，第二环状单元是类似于第一环状单元来形成。在另一个实施方案中，第一环状单元和第二环状单元被构造用于绕共同旋转轴线共同旋转。例如，在一个实施方案中，第一环状单元的驱动元件和第二环状单元的驱动元件可以同轴地形成。在另一个实施方案中，第二环状单元相对于第一环状单元镜面对称地形成。例如，两个环状单元可以彼此相邻地布置，其中浮体在每种情况下在分配至相应环状单元的半圆形段(跨越半圆的段)中移动。
[0022]如果马达具有两个或更多个环状单元，那么所述环状单元可以具有共同元件。例如，用于锁定浮体相对于可变形元件的位置的锁定机构可以被设计成相对于彼此固定两个环状单元的浮体，例如通过所述浮体的刚性连接来固定。以这种方式，两个环状单元的相应可变形元件的位于浮体之间的第一部分相对于彼此被固定，并且所述第一部分相对于相应环状单元的浮体被固定。在另一个实施方案中，两个或更多个环状单元具有共同可变形元件。
[0023]在另一个实施方案中，提供另一锁定机构，通过所述锁定机构，环状单元可以在空间上固定。环状单元的所述空间固定允许浮体的向上移动，但是防止所述环状单元由于重心位移而旋转。通过解开所述另一锁定机构，环状单元可以被旋转并且因此放置在初始位置中。在一个实施方案中，假定仅在浮体的位置是相对于可变形元件锁定(固定)时才松开环状单元的空间固定。
[0024]在另一个实施方案中，第一环状单元的驱动元件和第二环状单元的驱动元件在每种情况下经由一个驱动路径联接至传动装置，其中可以操作所述传动装置以便组合所述第一环状单元的驱动元件的移动与所述第二环状单元的驱动元件的移动。例如，在一个实施方案中，第一环状单元的驱动元件经由一个驱动绞合线联接至传动装置，并且第二环状单元的驱动元件经由第二驱动绞合线联接至所述传动装置。在一个实施方案中，所述传动装置是行星齿轮组，其中第一驱动绞合线联接至所述行星齿轮组的太阳轮、行星架或内部齿轮中的一个，第二驱动绞合线联接至所述太阳轮、所述行星架或所述内部齿轮中的另一个，并且所述行星齿轮组的驱动输出轴联接至所述太阳轮、所述行星架或所述内部齿轮中剩下的一个。在一个实施方案中，第一环状单元的驱动元件由所述行星齿轮组的太阳轮、行星架或内部齿轮中的一个形成。此外，第二环状单元的驱动元件可以由所述太阳轮、所述行星架或所述内部齿轮中的另一个形成，并且所述行星齿轮组的驱动输出轴联接至所述太阳轮、所述行星架以及所述内部齿轮中剩下的一个。
[0025]在另一个实施方案中，传动装置包括自由轮和/或联接元件，其中所述联接元件在一个实施方案中是由致动器致动以便将驱动元件的移动组合来提供所述传动装置的驱动输出轴的连续移动。
[0026]在一个实施方案中，填充介质的密度低于流体的密度。例如，在一个实施方案中，填充介质是气体，例如空气。
[0027]在一个实施方案中，马达是重力转化系统(GCS)。例如，马达是主要由系统和浸没有所述系统的流体的组合组成的“多体系统”。在一个实施方案中，所述系统由环状元件的两个浮子的浮升来产生它的驱动力。
[0028]这种系统的一些实施方案和特征将在以下进行描述。
[0029]在一个实施方案中，主体就体积和重量而言是平衡的并且是圆柱形的。由于人工产生的二元密度梯度，浮子被水向上驱动。除系统的主体之外，流体室用作密度梯度的一个部件。梯度是通过具有比流体的密度显著更低密度的主体进行维持。流体室提供合理的大小和深度，并且它的特征满足关于系统的功能和容纳的要求。由于系统连同它的主体保持在流体表面之下、即保持浸没在流体中的事实，因此在整个操作中，梯度还连续地存在。用作GCS系统的驱动元件的浮子是一作为密度梯度中较轻部件一由流体直接驱动。由水中的浮体产生的梯度是二元的并且不是基于温度。由于梯度在这种情况下是人工产生的事实，因此还必须通过技术干预来提供GCS系统的浮升作用的重复。
[0030]这一目的涵盖一组复杂问题和困难要求，在GCS概念的情形中，所述复杂问题和困难要求已经被分解成单独组分并且通过使用相关原理和通过在不同发展步骤中具体开发的构造来克服。重力转化系统得益于流体诱导的浮升的复杂用途，来自以逐状态的方式控制的准静态移动的浮升产生循环旋转。
[0031]用水作为流体的示例性GCS系统的操作模式将在以下进行描述。然而显然，可以使用任何其它适合的液体。
[0032]为了从水诱导浮升获得能量，浮体必须首先被浸没在水中。这消耗至少与可以然后通过浮体的浮升获得的一样多的能量。被水向上驱动的浮体常规来说不会超出部分旋转。由于它的较低密度，安装在轴上的浮体在到达圆周的顶点之后继续被水仅向上推动。因此，实现轴驱动的尝试仍是不成功的。此外，浮体在水中的浮升仅存在持续与所述梯度存在一样长的时间。因此，毫无疑问不能以常规方式仅从水诱导浮升中获得能量。出于这一原因，可以通过二元梯度产生的可观的水诱导浮升迄今为止实际上一直仅用于简单应用中。
[0033]然而，在相应先决条件下，通过浮升的逐状态重复，用于浸没将要超过的浮体所要求的作用力和由其获得的有用能量在理论上将是可能的。
[0034]浮升的可设想重复需要的是，用于将所述浮体返回至它的初始位置中所要求的边界条件已经被整合至所述浮升的产生阶段中。这一复杂问题的解决方案是由以下根据本文所公开的主题的一个实施方案所呈现的GCS概念和据此起作用的系统的开发构成。
[0035]浮体在水中的浮升取决于密度梯度(梯度原理，阿基米德)。当浮体到达水表面时，所述密度梯度消除。根据这一点，要遵循的是:
[0036]1.为了获得相对于水的梯度，一旦浮体已经被浸没在水中，它的浮升路线必须完全在水表面之下而行。
[0037]2.此外，所述浮体必须在每次浮升结束之后再次返回至初始点。
[0038]3.在此至关重要的是所述浮体返回至初始位置中不会导致负能量平衡。
[0039]满足以上条件I要求在水下操作所述系统。这导致对使用水室的需要，所述水室的深度大于所述浮力圆周的直径。因此，如果水在所述水室中的位置保持不变，这可以永久地在所述水表面之下运行。这可以通过将系统紧固至水室的底部来确保。以这种方式，确保所述梯度得以维持。
[0040]因为系统的最终目的是产生旋转，所以垂直的水诱导浮升移动必须通过轴转化成的旋转。对于具有均质和对称几何形状的浮子来说，在一个实施方案中情况是以下关系成立。
[0041]安装在轴上的浮子(浮体)的浮升在(-JI /2+ a )与+ Ji /2- a之间发生，也就是说，旋转角度是
[0042]31-(2a)， (I)
[0043]其中(a )是所述浮子的轴侧半角。
[0044]在所使用的两个浮子安装在所述系统的中心轴上并且相反地经受水诱导浮升作用的情况下，旋转角度是
[0045]2X (+/2-2 a-(-31/2+2 a ))=2 -(4 a )，其中 a<3i/4(参见以下)2 31-(4 a ) > 31-(2 a ) (2)
[0046]主体的功能包括在每个操作循环期间完全旋转180°。由于圆柱体的形状，主体已经被赋予的特性是在其旋转期间保持摩擦损失低。
[0047]作为主体的组成部分，外围浮子轮廓已经适配所述圆柱体的圆度。因此，因子sin (2 a)是由浮子的浮升赋予的扭矩功的系数。为了最大化功输出，必须是以下情况:(sin (2 a )) =1。根据这一点，要遵循的是:(2 a ) = /2，由此则还定义:旋转角度⑵ > 旋转角度(I)。
[0048]鉴于这些发现，将两个浮子用作系统的驱动元件，所述浮子被相对地安装在轴上并且具有圆柱体的四分之一的形状。两个浮子的使用在随后发展步骤中也是有利的。
[0049]虽然浮子返回至初始位置中不是技术挑战，但是简单地经由所述浮子的浮升路线再次将其返回会导致负能量平衡。因此，必须实施能够抵消能量支出的另外措施。
[0050]为了节省能量，根据配重原理，等效配重用于动力传输零件。配重提供重力均衡，所述重力平衡将动力传输零件置于浮动状态中(类似于在升降装置情况下的配重，例如升降桥或乘客升降机的配重)。
[0051]然而，升降装置的动力在于载荷的提升，其中任务是克服重力，浮子由重力差驱动向上。必须要在所述浮子的返回移动期间克服相对于水的这种重力差。换句话说，有必要在此产生等于浮子的浮升力的均衡力，也就是说，反作用浮升。浮子的浮升均衡是通过等效于所述浮子的体积元件来产生。然而，为了使浮子的浮升不被抵消，体积元件必须具有以适合于浮子浮力的方式转化的灵活性。由于必须遵守的能量支出限制，借助于系统外部的技术以便解决这个问题不是有利的。解决方案因此必须在存在于水中的构造可能性内产生。
[0052]为了解决这个复杂问题，已经开发了一种圆柱形空气囊。鉴于因两个浮子的存在而是有利的可能性，已经由具有可变形的表皮的四个腔室构造出所述气囊，其中所述腔中的每一个具有与浮子相同的重量和大约相同的体积。将所述空气囊分成四个腔室还产生就所述空气囊的功能连续性而言的优点。所述空气囊是用空气半填充的。由于浮子容纳在空气囊中，所述空气囊体积的一半被压缩。所有空气则位于另一半中，所述另一半将位于浮子的对面作为等效体积元件。系统的主体是由空气囊和浮子的整体形成。
[0053]在操作开始时，浮子位于底部，并且空气囊的两个腔室在所述浮子之间受压缩。其它两个腔室在所述浮子之上被空气膨胀。由于浮子的浮升，上方腔室必须被压缩。这产生以下问题:
[0054]1.需要上方腔室的空气含量被转移至其中的另一个空间。
[0055]2.必须允许用于空气转移的力支出。
[0056]为了满足所述要求，已经在空气囊的中心容纳了一个通道室，所述通道室用作空气流槽。空气可以通过所述流槽在腔室之间流动。根据膨胀原理，空气均匀地扩散至任何可供使用的空间中以便使压力最小化。因此，给定所要求力比的情况下，上方腔室的空气含量可以通过所述流槽转移至下方腔室中。
[0057]关于力，作为主体的可自体移动段的腔室经受水力。在Im的主体的总体深度下，下方空气室上的水压是上方腔室上的水压的三倍。在此，所述上方空气室的上方顶表面是处在几乎零的深度下，并且其底表面是处在0.5m的深度下。结果因此是0.25m的平均深度。相比之下，在下方腔室的情况下，在上顶表面处的水深度是0.5m,并且在底表面处是lm，其对应于0.75m的平均深度。在上方和下方腔室的相同外部表面面积的情况下，所述压力差具有以下作用:下方腔室上的水压力(在0.75gpA下)是上方腔室上的水压力(在
0.25gpA下)的三倍。在此，g是重力加速度，P是密度并且A是相应面积。所述力差防止空气从上方腔室转移至下方腔室中并且因此还防止浮子到达所预期的终点位置。为了避免这个问题，实施以下措施:
[0058]首先，下方腔室的相对侧(表面)在所述浮体的浮升移动期间通过以下进一步描述的轮叉机构保持锁定。以这种方式，这些侧上的水压被排斥。所述水压则实际是由安装在框架上的轮叉机构承受。
[0059]在第二步骤中，一种特别出于这个目的而开发并且主要由固体和柔性元件组成的复杂机构被用于拉紧位于底部处的腔室的表皮，其中所述柔性元件被紧固至所述腔室的边缘并且可以部分地移动通过固体导件并且可由此对固体导件赋予刚性，所述表皮的重量同样由框架承受。通过这种机构，腔室的外表面保持拉紧持续如所述腔室位于下方位置中一样长的时间。然后，水压在腔室外表面处受排斥并且传递至拉紧机构。[0060]通过这种机构，水压的作用被消除，而位于顶部处的腔室经受水的全部力。所述腔室因此受压缩并且迫使空气向下通过空气流槽。
[0061]流动进入下方腔室中的空气引起这些腔室被充气。所述充气发生在下方腔室的那些侧(表面)，所述下方腔室位于旋转离开其垂直位置(在0.75m的平均深度下)至水平位置中(在0.5m的深度下)的浮子的对面。在此，作用在所述侧上的水力必须被克服。
[0062]在压缩作用消除的情况下，鉴于上方腔室的表面积与深度值的乘积，所述乘积比下方腔室的对应表面积的乘积大1.7倍，可观的过量力在所述上方腔室的侧上产生，由此空气被压入所述下方腔室中。用于空气转移的力支出因此被作用在所述腔室本身上的水力覆盖。
[0063]在浮升阶段结束时，两个浮子都位于顶部处。两个受压缩空气室位于它们之间。两个充满空气的空气室位于主体的下半部中。
[0064]在一个旋转循环结束时，在开始时位于顶部处的腔室已经改变其位置以便位于底部处。然而，这并不损害空气囊的功能，因为随着位置变化，还发生所述腔室之间的功能变化。这导致所述腔室在每种情况下在下一个循环期间，发挥它们所置换的相应其它腔室的功能。事实上，基于空气囊的设计，这是可能的。空气囊是均质的和对称的。此外，它的四个空气室的功能性没有改变并且不受操作损害。在任何时候，两个腔室位于顶部处，并且与其相同的两个腔室与这两个腔室相对地位于底部处。上方和下方腔室可以因此在连续依次旋转循环期间交替地发挥相同功能。
[0065]主体是由四个空气室和两个浮子的组合形成。浮子的质量可以被视为与腔室的质量相等。在静止位置中，两个腔室位于主体的水平中心线之上，并且两个腔室位于其之下。在浮子的初始位置中，其彼此相邻位于底部处，并且两个下方腔室在所述浮子之间受压缩。忽略小的空气质量，因此位于底部处的质量是位于顶部处的质量的两倍，出于这个原因，重心也位于主体的下半部中。
[0066]由于浮子可以经受水的从底部至顶部的浮升，所以主体的重心也随着其移动。由于浮子的向上移动，针对重心位移至主体的上半部中而产生增加的势能，所述势能的最大值在所述浮子的浮升阶段结束时达到。
[0067]当重心进入至主体的上半部中时，主体倾向于倒转。这是由于浮子跨过主体的中心线而发生，也就是说，在一半浮升行进已经完成之后，并且因此相当大的程度上在所述浮子到达其终点位置之前。在一个实施方案中，然而，可能的是，系统概念仅在浮子已经被提升至其终点位置时才起作用。以这种方式实现两个目的:
[0068]1.完全地利用浮子的浮升动力。
[0069]2.作为主体旋转循环过半的结果，浮子可以然后被返回至其初始位置中。
[0070]如果主体在浮子的浮升阶段的半途倒转，两种方案都将失效。操作将因此被结束。为了防止这一点，不管不平衡的重力作用，有必要在不以其它功能利益点为代价来实现这点的情况下防止主体保持稳定。
[0071]为达这个目的，已经开发了一种互补机构，所述互补机构在以下被称为轮叉机构。所述轮叉机构被设计来保持主体锁定，并且因此稳定直到浮子的浮升阶段结束。
[0072]在浮子的浮升移动结束时，其位于构成正好与其初始位置垂直相对的点处。因此，由于180°旋转，它们将再次返回至其初始位置中。[0073]通过轮叉机构，可以获得的是，重力势能累加直到浮子浮升阶段结束，但是被保留。其后，仅是所述势能释放并且启动主体的旋转。
[0074]然而，旋转通过半圆周将只在重心在旋转期间不位移的情况下完成。然而，由于水压，浮子将在主体的旋转半途中彼此分离。空气将部分地流出下方腔室至上方腔室中，直到新的平衡形成。这样将具有以下作用:浮子将不能到达其初始位置。
[0075]为了解决所述问题，已经使用锁定机构以便在主体旋转通过半个圆周期间将浮子彼此保持锁定。以这种方式，消除了中心位移的风险。因此可以完成主体旋转通过半个圆周，由此浮子被再次放置于其初始位置中。
[0076]为了使主体的旋转不会超过180°，在一个实施方案中，已经包括了轮叉机构在主体的下半部事先接合的功能的概念，其是在旋转期间向上路径上，以便在正好180°旋转处停止主体。在锁定机构的概念中，假设所述锁定机构同样在主体的正好180°旋转处松开。因此，浮升的重复的先决条件得到满足。
[0077]根据本文所公开的主题的第二方面，提供一种用于操作按照所述第一方面或其实施方案的马达的方法，所述方法包括:在空间上将环状单元固定在初始位置中；随后松开在下方位置中的浮体以便使所述浮体能进行向上移动至上方位置并且因此驱动驱动元件；当所述浮体在上方位置中时，将环状单元放置于锁定状态中，其中所述浮体是在空间上相对于所述环状单元固定的；并且松开所述环状单元以便使所述环状单元能移动至初始位置中，在所述初始位置中所述浮体是在下方位置中。
[0078]在一个实施方案中，所述方法包括提供用于致动器的控制信号，以便实现本文所描述的作用，例如环状单元的空间固定、浮体的松开、环状单元的松开、浮体相对于固定单兀的固定，等等。
[0079]根据本文所公开的主题的第三方面，提供一种用于提供物理对象、具体地说控制信号的计算机程序，其中所述计算机程序被配置来在通过处理器装置执行所述计算机程序时进行根据第二方面的方法或其实施方案。
[0080]以下将描述本文所公开的主题的示例性实施方案，其中提及例如一种马达或一种用于操作马达的方法。应该强调的是如本文所公开的不同方面、实施方案以及实施例的特征的任何组合是可能的。具体地说，一些实施方案参考一种方法进行描述，而其它实施方案参考一种装置进行描述。反过来，其它实施方案是参考控制所述马达的功能的致动器或根据所述方法的步骤进行描述。然而，本领域技术人员将从以上描述和从以下描述、从权利要求以及从附图知晓，除非另外指明，否则不同方面、实施方案以及实施例的特征可以以任何所需的方式进行组合。例如，涉及一种方法的特征可以与涉及一种装置的特征进行组合。如本文所用，提及计算机程序意图是等同于提及具有用于控制计算机系统或处理器装置的指令以便实现和/或协调本文所公开的方法的执行的程序元件和/或计算机可读介质。
[0081]计算机程序可以使用任何适合的编程语言实施为计算机可读指令码，所述语言例如像Java或C++ ;并且可以被存储在计算机可读介质上(例如可移动硬盘、易失性或非易失性存储器、嵌入式存储器/处理器，等等)。可以执行所述指令码以便编程计算机或任何其它可编程的装置以便进行如本文所描述的所需的功能。计算机程序可以是可在例如万维网的网络上获得的，从所述网络可以下载所述计算机程序。
[0082]如本文所公开的主题和特征可以分别通过计算机程序或软件来实现。此外，如本文所公开的主题和特征可以分别通过一个或多个具体的电路或硬件来实现。此外，如本文所公开的主题和特征可以以混合形式来实现，即以软件模块和硬件模块的组合。
[0083]以上所定义的方面和实施方案以及本发明的另外方面和实施方案将从在下文所描述的实施例显现，并且将参考附图进行解释，然而本发明不限于所述方面和实施方案。
【专利附图】
【附图说明】
[0084]图1示出按照本文所公开的主题的实施方案的可变形元件的端视图。
[0085]图2示出来自图1的可变形元件，所述可变形元件已经由填充介质半填充。
[0086]图3示出按照本文所公开的主题的实施方案的两个浮体。
[0087]图4示出按照本文所公开的主题的实施方案的马达中的呈来自图2的构造的可压缩的元件连同图3中所示的两个浮体。
[0088]图5示出按照本文所公开的主题的实施方案的来自图4的马达的局部视图。
[0089]图6示出按照本文所公开的主题的实施方案的在环状元件的初始位置中的可变形元件。
[0090]图7示出马达并且具体地说呈图6中所示的状态的可变形元件，连同两个浮体。
[0091]图8示出以浮体位于其上方位置中的状态所示的来自图7的马达。
[0092]图9示出在已经再次呈现初始位置之后的来自图7的马达。
[0093]图10示出按照本文所公开的主题的实施方案的来自图4的马达的一部分。
【具体实施方式】
[0094]附图中的说明是示意性的。应指出在不同图中，相似或相同元件或部件由相同参考数字指代，或用仅在第一数字或所附字母方面不同的参考号指代。在下文中与另一图中的相应特征或部件相同或至少功能上相同的这类特征和部件将仅在其第一次出现时详细地描述，并且在所述特征和部件(或对应参考号)的其它出现的情况下将不会重复描述。在一些图中，元件已经被省略以便使说明更清楚。因此，图中的元件的省略并不意指所述元件实际上不存在。
[0095]以下将参考所述附图描述按照本文所公开的主题的实施方案的马达。为达这个目的，马达的单个元件将就其构造和功能而言进行描述，并且随后地，将给出根据本文所公开的主题的所说明的实施方案的所述元件的相互作用的描述。
[0096]如以上所解释，根据本文所公开的主题的实施方案，马达是基于静液压力用于产生扭矩的用途，所述扭矩由于环状单元的重心位移而循环地重复。
[0097]为达这个目的，马达包括驱动元件和环状单元，其中，在一个实施方案中，所述环状单元具有可变形元件。在一个实施方案中，共同可变形元件可以被提供用于两个或更多个环状单元。
[0098]图1示出按照本文所公开的主题的实施方案的可变形元件的端视图。在一个实施方案中，所述可变形元件是可压缩的元件。在一个实施方案中，可变形元件100主要由以圆柱形的形式延伸的气囊组成，其中所述气囊可以具有两个或更多个翼。如图1中所示，气囊100具有四个段102a、102b、102c、102d，所述段具有圆形段状截面并且经由中心区域104就流动而言连接至彼此，以使得例如空气的填充介质103可以从段102a至102d中的任何一个经由中心区域104流动进入所述段中的另一个。中心区域104还具有通孔105，马达的驱动元件(图1中未示出)可以延伸通过所述通孔。四个段或翼102a、102b、102c、102d由此形成闭合的圆柱体本体，其中所述圆柱体本体的轴线106垂直于附图的平面延伸并且界定轴向方向。
[0099]段102a、102b、102c、102d中的每一个具有侧壁，所述侧壁在轴向方向上延伸并且使所述段在圆周方向上至少在径向外部区域110中彼此分离。在一个实施方案中，可变形元件100具有支撑装置，所述支撑装置界定可变形元件的可变形性。可以提供的是，例如可变形元件在圆周方向113上是可变形的，但是在相对于轴线106的径向方向上就其尺寸而言是固定的。支撑装置可以例如具有框棒，所述框棒在一个实施方案中使侧壁108保持在拉紧状态中，同时允许侧壁108相对于彼此的移动。在一个实施方案中，所述框棒相对于轴线106在径向方向上延伸。框棒通常由图1中的112表示。
[0100]在一个实施方案中，框棒112仅布置在侧壁108的区域中。在其它实施方案中，还可以提供另外框棒，所述框棒被布置在侧壁108之间并且在径向方向上延伸(未示出)。
[0101]如所解释的，在一个实施方案中，框棒112用于提供侧壁108的尺寸稳定性。以这种方式，每个段的在圆周方向113上延伸的外壁114的形状得到保持。侧壁108之间的其它框棒(未示出)可以在一个实施方案中被设计来增加段102a、102b、102c、102d的尺寸稳定性，并且具体地说增加侧壁114或端侧壁的尺寸稳定性。
[0102]在可变形元件100的一个实施方案中，可变形元件的侧壁108和外壁114、以及未在图1中示出的端壁是由柔性的、也就是说可弯曲的材料(例如箔片)制成。在一个实施方案中，所述箔片在箔片的平面中仅显示出很少或没有弹性，并且实际上是仅可相对于箔片平面横向弯曲的，箔片据此不受弹性变形。所述箔片可以例如是纤维增强的或织物增强的箔片。
[0103]在图1中，呈四段气囊形式的可变形元件100完全填充有空气以便有助于可变形元件100构造的解释。在本 文所公开的主题的一个实施方案中，然而可变形元件仅由填充介质103部分地填充。例如，在一个实施方案中，可变形元件100由例如空气的填充介质103半填充。
[0104]图2示出来自图1的可变形元件100，所述可变形元件已经由作为填充介质103的空气半填充。这样允许可变形元件100的一种构造，其中在图2中，两个上方段102a和102d完全由填充介质103填充，而两个下方段102b、102c完全是空的。图2中所示的可变形元件100的构造可以通过压缩下方段102b、102c来获得，所述下方段的空气含量流动进入上方段102a、102d中，以使得上方段102a、102d膨胀至全体积。相反的构造是同样可能的。在一个示例性实施方案中，所述可变形元件是空气囊。在这种情况下，所述段可以被称为空气囊翼。
[0105]可变形元件100的段102a、102b、102c、102d由框棒112支撑和引导，所述框棒在
一个实施方案中沿所述段的径向边缘延伸。
[0106]在一个示例性实施方案中，可变形元件100的受压缩段102a、102b、102c、102d在无空气含量(受压缩空气囊翼，KLBF)的情况下具有P-^^OOkg/m3的平均密度。也就是说，受压缩空气囊翼具有高于水的密度(大约1000kg/m3)的密度。与之相比，充满空气的段102a、102b、102c、102d(FLBF)具有P FLBF=23kg/m3的平均密度。也就是说，可变形元件的充满空气的段具有比水更低的密度。
[0107]在本文所公开的主题的另一个实施方案中，环状单元具有邻近可变形元件100的浮体。
[0108]图3示出按照本文所公开的主题的实施方案的两个浮体116。在一个实施方案中，浮体116是尺寸上稳定的浮体。例如，浮体116可以由刚性材料例如塑料或金属制成。在一个示例性实施方案中，浮体116可以由有机玻璃(Plexiglas)制成。
[0109]在一个实施方案中，每个浮体116被确定尺寸以使得它可以被放置在可变形元件100的上方段102a、102d与下方段102b、102c之间。例如，浮体116可以具有圆形段形状的截面。虽然在图3中，浮体116的截面具有近似圆的四分之一圆周的形状，但是这仅仅是示例性的，并且浮体116的第一侧壁118a与第二侧壁118b之间的角度范围不同于90°。
[0110]图4现在示出按照本文所公开的主题的实施方案的马达112中的呈来自图2的构造的可压缩的元件100连同图3中所示的两个浮体116。
[0111]在一个实施方案中，浮体116所延伸的角度范围和可变形元件100的邻近所述浮体布置的两个段(分别为102a、102b和102c、102d)所延伸的角度范围加起来等于180度，如图4中所示。
[0112]在图4中所示的马达122的情况下，在每种情况下可变形元件100的两个段分别102a、102b和102c、102d与布置在其间的浮体116—起形成环状单元120a、120b或其至少
一部分。
[0113]在一个实施方案中，两个或更多个环状元件共用一个共同可变形元件，如图4中所示。
[0114]每个环状单元120a、120b被分配一个驱动元件,在图4中由轴单元124示出，其承载可变形元件100和浮体116。轴装置124可以以任何适合的方式进行安装。作为举例，轴装置124的安装布置在图4中通过126示出。
[0115]在一个示例性实施方案中，可以被形成为具有刚性壁的中空体的浮体具有106kg/m3的平均密度。
[0116]在一个实施方案中，可变形元件的段在圆周方向113上与中空体116间隔开布置。因此，在一个实施方案中，在可变形元件100与浮体116之间留有开口间隙。为了维持间距，限制浮体116与可变形元件之间的最小间距的间隔元件(例如像凸起或连接元件)可以布置在浮体116上和/或所述可变形元件上。在一个实施方案中，浮体116的相对侧壁118a、118b和可变形元件100的位于侧壁118a、118b对面的侧壁112被彼此固定，例如通过连接元件固定(未示出)。在另一个实施方案中，浮体和可变形元件不是彼此固定的，而是仅仅彼此相邻布置，以便在本文所描述的马达的操作期间对应于相应的操作状态在彼此上施加力。
[0117]在一个实施方案中，可变形的浮体在它的中心区域104中具有图1中所示的通孔105，轴装置124延伸通过所述通孔。
[0118]在一个实施方案中，可变形元件100的框棒112被联接至可旋转地安装在轴装置124上的环。在一个实施方案中，框棒112连接至环使得框棒112可以在圆周方向上相对于所述环倾斜，以便允许相应段102a、102b、102c、102d的压缩。所述环(未示出)可以以可自由旋转的方式安装在轴装置124上。在一个实施方案中，每个浮体116通过联接装置被联接至它的相关联的驱动元件。也就是说，在一个实施方案中，力传递至驱动元件是通过浮体116发生。在另一个实施方案中，浮体116以可自由旋转的方式来安装，并且力传递至环状单元的驱动元件是通过可变形元件和/或可变形元件的框棒发生。
[0119]在一个实施方案中，呈图4中的轴装置124的形式的两个环状单元120a、120b的驱动元件被联接至传动装置128，其中传动装置128被设计来组合第一环状单元120a的驱动元件的移动和第二环状单元120b的驱动元件的移动。显然，在这种情况下，轴装置124必须具有两个单独的轴以便将两个环状单元102a、120b的驱动元件联接至传动装置。例如，在一个实施方案中，轴装置包括同轴引导的两个轴。传动装置128具有驱动输出轴130，在所述驱动输出轴处由马达122产生的力或能量是可获得，例如达到驱动发电机的目的。
[0120]在一个实施方案中，马达122可以用于驱动发电机并且因此产生电能。
[0121]在描述对应于本文所公开的主题的示例性实施方案的马达122的结构特征之后，将在以下讨论马达122的操作方式。
[0122]图5示出按照本文所公开的主题的实施方案的来自图4的马达122的局部视图。在一个实施方案中，马达包括用于锁定浮体116相对于可变形元件100的位置的第一锁定机构135。例如，在附图中以举例的方式所示的马达122的情况下，第一锁定机构135可以在每个浮体116上具有第一锁定元件136，所述第一锁定元件可以与第二锁定元件138相接合放置以便固定两个浮体116相对于彼此的位置。因为受压缩段(在图5中所示的马达122的状态下段102b、102c)位于浮体116之间，所以两个浮体相对于彼此的固定还具有以下作用:布置在浮体116之间的受压缩段102b、102c同样是相对于彼此(并且还相对于浮体116)固定的。在一个实施方案中，浮体相对于可变形元件的位置既可以在第一部分(段102a、102d)被压缩时又可以在浮体的第二部分(段102b、102c)被压缩时被锁定。为达这个目的，可能例如提供两个第一锁定机构135 (如图8中所示)，然而在所述两个锁定机构之中仅一个在图7中示出以便简化说明。
[0123]第一锁定机构135可以是可以呈现两种稳定态的双稳态机构。因此，第一锁定机构135可以例如被设计成被第一致动锁定并且在环状单元已经转移至初始位置中之后由
第二致动解开。
[0124]如果展开的段102a、102d不是可弹性变形的，那么受压缩段102b，102c的固定还导致展开的段102a、102d被固定。此外，在另一个实施方案中，可以提供另一个锁定机构用于将展开的段102a、102d彼此固定。所述另一个锁定机构(未示出)可以具有与第一锁定机构类似的设计。具体地说，第一锁定机构和另一个锁定机构是环状元件120a、120b的一部分，并且是可与所述环状元件一起移动的(例如，按照附图中所示的示例性实施方案，可绕轴线106旋转的)
[0125]如图5中所示，第一锁定元件136可以在每种情况下主要由凸起组成，并且第二锁定元件138可以主要由轮叉组成，所述轮叉在凸起136周围接合并且因此相对于彼此固定这些凸起。
[0126]以下将参考图6至图9描述马达122的第一驱动循环。
[0127]在一个实施方案中，马达122被完全地浸没在流体(例如水)中。也就是说，在一个实施方案中，马达122位于流体134的流体表面132之下。
[0128]图6示出在按照本文所公开的主题的实施方案的环状单元的初始位置中的可变形元件100，其中浮体116出于清晰性原因未在图6中示出。
[0129]第一驱动循环开始于将浮体116和可变形元件的解开，例如通过第二锁定元件138从凸起136 (参见图5 ;未在图6中示出)的缩回，由此松开浮体和下方段102b、102c。浮体116和可变形元件100的松开允许下方段102b、102c的展开，即下方段被空气填充。简言之，马达122的构造具有以下作用:施加在上方段102a、102d上的水诱导浮升力引起作用于下方段102b、102c的侧上的扭矩。所述扭矩导致上方段102a、102d的压缩并且将填充介质103迫使出所述上方段进入下方段102b、102c中。
[0130]更准确地说，浮升力作用在可变形元件100的上方段102a、102d的下侧壁108a、108b上。这导致下侧壁108a、108b的向上移动，其中所述向上移动在图6中由箭头140指示。作用在下侧壁108a、108b上的水压由142指示。
[0131]下侧壁108a、108b的向上移动具有以下作用:空气被迫退出上方段102a、102d进入下方段102b、102c中。所产生的空气流动由144指示。
[0132]图7示出马达122并且具体地说在图6中所示的状态中的可变形元件100连同两个浮体116，所述浮体被布置在上方段102a、102d与下方段102b、102c之间。
[0133]除参考图5所解释的第一锁定机构之外，在另一个实施方案中可以提供第二锁定机构153，通过所述第二锁定机构，两个不同段102a、102d的一对相互相对的侧壁108c、108d可以在位置上被固定。以这种方式，可变形元件100可以是空间上固定的，而浮体116保持可移动的。在一个实施方案中，提供单个第二锁定机构153。在任何情况下，在图7中以举例的方式所示的马达122中，这就足够了，因为由于环状单元的构造(可变形元件的填充度和与所述可变形元件适配的浮体的形状)，其它两个相对的侧壁108e、108f是同样固定的。在另一个实施方案中，然而，马达122还可以具有用于另一对相互相对侧壁的空间固定、例如用于在空间上固定侧壁108e、108f的另一个第二锁定机构。
[0134]在一个实施方案中，第一锁定机构153防止环状单元在浮体116向上移动至上方位置中期间的不希望的整体旋转。因此，在一个实施方案中，已经在图6和图7中所示的马达122的状态中，分别相互相对的侧壁108c、108d和108e、108f中的至少一对在每种情况下通过一个第一锁定元件154和一个第二锁定元件156以位置上固定的方式被锁定。在此，在一个实施方案中，第二锁定机构153包括作为第一锁定元件的连接至待锁定的相应侧壁108c、108d的凸起154。此外，第二锁定机构153包括例如呈轮叉形式的第二锁定元件156，所述第二锁定元件可以被放置到向前滑动的位置中，其中第二锁定元件156在所述侧壁上在第一锁定元件154周围接合并且因此在空间上固定这些锁定元件。为了松开两个侧壁108c、108d，第二锁定元件156可以被放置到缩回位置中，在所述位置中第二锁定元件156未与第一锁定元件154相接合。第一锁定位置和第二松开位置可以通过致动器158产生，所述致动器可以通过来自控制装置160的对应控制信号162进行控制。在一个实施方案中，提供传感器装置161，所述传感器装置将传感器信号163输出至控制装置160。在一个实施方案中，控制装置160被设计来响应于传感器信号163产生控制信号(例如控制信号162)用于马达的至少一个致动器。
[0135]第一锁定机构(参见图5)的第一锁定元件和第二锁定机构153的第一锁定元件154都可以被布置在径向外部圆周区域中并且可以在轴向方向上相对于彼此偏置，以使得所述锁定机构和所述第二锁定机构的独立致动是可能的。然而，其它构造同样是可能的。例如，两个浮体可以通过借以彼此固定的一个锁定机构，例如第一锁定机构135可以被布置在浮体116的端表面上，如图7中所示。
[0136]如在图中通过举例的方式所示，对应锁定机构135、153可以通过受控致动器来致动。在其它实施方案中，所述锁定机构是纯机械地致动的，并且通过环状单元的一个或多个元件的移动和/或通过对应环状单元的驱动元件的移动进行控制。
[0137]此外，浮体116经受浮升力，由于相应浮体116连接至其驱动元件(未在图7中示出)，所述浮升力在一个实施方案中导致浮体116的旋转移动146。旋转移动146最终导致浮体116从图7中所示的下方位置向上移动至图8中所示的上方位置中。
[0138]图8因此示出在以下状态中的马达122，其中一个或多个浮体116位于上方位置中，上方段102a、102d被压缩，并且下方段102b、102c填充有填充介质103。
[0139]详细来说，在一个实施方案中，下方段102b、102c的膨胀如下发生:由于来自上方段102a、102d的气流144的流入空气，下方段102b、102c膨胀至增加的程度，并且其体积对应地经受水压。在一个实施方案中，可以提供闭锁装置，所述闭锁装置防止已经膨胀的段在与膨胀方向相反的方向上被水压再次压缩。这种闭锁装置可以例如通过齿条150和棘爪152来实现，其中所述棘爪在齿条150方向上预装载并且因此与后者相接合。在膨胀移动(对应于浮体116的向上移动146)期间，棘爪在齿条150的制动凸耳上滑动，但是在相反方向上的移动通过所述棘爪和齿条150上的制动凸耳的相应成形来防止。然而在其它实施方案中，闭锁装置150、152可以以任何其它所需的方式实现，例如通过自由轮或通过致动器实现，所述致动器响应于指示与下方段102b、102c的膨胀相反的移动的传感器信号来接合并且因此防止这种反向移动。显然，在一个实施方案中，上方段102a、102d还可以具有以下这种闭锁装置，所述闭锁装置被启用以便施加所描述的闭锁作用并且防止不希望的反向移动。此外，本领域技术人员应认识到，在一个实施方案中，闭锁装置可以被停用以便不施加所描述的闭锁作用并且允许所述反向移动。所述反向移动在例如段的压缩期间是必需的，例如在上方段的压缩期间是必需的。闭锁装置的启用/停用可以例如以纯机械的形式或通过受控致动器来实现。
[0140]通过闭锁装置150、152防止了以下情况，其中作用在下方段102b、102c上的水压充当与来自上方段102a、102d的气流相反的反向压力。只要下方段102b、102c是在下方位置处，其实际上就将水压作为扭矩传递至浮体116。由于段102a、102b、102c、102d的总体积保持不变，所以在终点效应中还是以下情况:水压的总和并且因此由此产生的扭矩的和保持恒定。由于分别位于底部处的段的表面被闭锁装置150、152保持拉紧的事实，所以系统可以产生另外的力。如果位于底部处的段的表皮被保持拉紧，那么位于底部处的段起浮子的作用。它们然后呈现一种形式，凭借所述形式它们不再是可变形的。因此，所述表面上的负水压被排斥。此外，位于底部处的段经受浮升，如与浮体的情况一样。事实上，之前使下方段变形并且是负力的水压现在转化成驱动力，并且位于底部处的腔室向上膨胀。这导致动力增加至两倍值。
[0141]作用在浮体116上的扭矩的和(也就是说，浮体116上的扭矩和上方段102a、102d的下侧壁108a、108b(参见图6)上的扭矩)经由联接装置被传递至相应驱动元件，所述联接装置将浮体116联接至相关联的驱动元件。如图4中所示，在所述驱动元件处的所述扭矩可以经由轴装置124供应至传动装置128用于组合由环状单元120a、120b所提供的扭矩和在驱动输出轴130处提供的输出扭矩(参见图4)。
[0142]在图8中所示的状态中，其中浮体116位于其上方位置中，在一个实施方案中，情况是每个浮体116相对于可变形元件100被固定，例如通过参考图5所描述的第一锁定机构135，例如通过锁定元件136、138来固定。
[0143]第二锁定机构153将上方段102a、102d的互相相对的侧壁108c、108d保持锁定，并且如以上所描述，由于环状单元120a、120b的构造，所述第二锁定机构还间接地将下方段102b、102c的互相相对的侧壁108f、108e保持锁定，直到两个浮体116已经进入至其第二上方位置中(图8)。当浮体116已经到达其上方位置中时，将第一锁定机构135致动以便将两个浮体116彼此锁定，从而锁定浮体116相对于其相邻可变形元件的位置，例如相对于其相邻可变形元件100的段的位置。
[0144]现在，将第二锁定机构153放置到其松开位置中以便松开第一锁定元件154。
[0145]在图8中的构造中，位于顶部处的浮体116(PFT=106kg/m3)具有比受填充的下方段 102b、102c(PFLBF=23kg/m3)更高的密度。
[0146]由于所述密度差，两个环状单元120a、120b的重心位于驱动元件之上并且位于轴线106之上。因此，被第一锁定装置锁定的环状单元与浮体116—起向下移动，例如在如图8中所指示的逆时针旋转164中。显然旋转移动还可以在与逆时针旋转164相反的相反方向上发生。在一个实施方案中，可以提供的是，在松开侧壁108c、108d之后，第二锁定机构153 (例如第二锁定元件156)在环状单元120a、120b上施加扭矩，所述扭矩导致如在图8中由箭头164所指示的环状单元120a、120b的旋转。
[0147]在一个实施方案中，浮体116和段102a、102b、102c、102d的整体被称为主体。在这方面，旋转164还可以被称为主体的旋转，其中在所述旋转期间，主体的元件、具体地说浮体116和段102a、102b、102c、102d相对于彼此被锁定，以使得其在主体内的相对位置保
持不变。
[0148]因此，环状单元120a、120b移动直到所述环状单元的重心位于轴线106之下的平衡位置中。图9中示出所述位置，其是相对于重心的平衡位置。所述位置在本文总体上被称为初始位置，因为它实现浮体116的向上枢转移动的初始位置和上方段(现在，在图9中)102b、102c的压缩。在第一锁定装置138松开两个浮体116并且因此允许所述浮体的向上移动之前，两个锁定装置153被放置到其向前滑动的位置中，也就是说，进入到其锁定位置中，以便再次在空间上固定相互相对的侧壁108e、108f和108c、108d。为了使环状单元的旋转不会超过180°，在一个实施方案中，情况是第二锁定装置预先接合在向上旋转的段102b、102c上并且然后在180°旋转处使其停止。
[0149]之后是浮体116的松开和浮体116的向上移动、上方段102b、102c的压缩以及下方段102a、102d的填充，与图7的描述类似。
[0150]如从以上陈述显而易见的，在根据本发明的马达的构造的情况下，马达的连续操作因此是可能的。
[0151]图10示出按照本文所公开的主题的实施方案的来自图4的马达122的一部分。图10示出联接装置166a、166b，所述联接装置被设计用于在浮体116的向上移动期间将浮体116联接至对应驱动元件168a、168b，以便由此驱动驱动元件168a、168b。在一个实施方案中，驱动元件168a、168b形成例如如已经参考图4描述的轴装置124。联接装置166a、166b是例如由致动器(未示出)致动的离合器。在一个实施方案中，连接装置166a、166b是传动装置的一部分，所述传动装置在图4中示意性地示出并且由128表示。在一个实施方案中，行星齿轮组可以径向地布置在环状单元内，例如在通孔105中。在一个实施方案中，驱动元件168a、168b可以是行星齿轮组的零件。
[0152]联接装置166a、166b还被设计用于在驱动环状单元进入初始位置期间将浮体116从驱动元件分离。所述分离可以例如通过打开离合器来发生。
[0153]在其它实施方案中，可以利用其它联接装置用于提供本文所描述的功能。
[0154]应指出，本文所描述的实施方案仅构成本发明的可能的设计变型的有限的选择。例如，因此有可能将单独实施方案的特征以适合的方式彼此组合，以使得对于本领域技术人员来说，除在此所明确公开的设计变型之外，多种不同的实施方案的必须被认为是明显的或隐含地公开的。还应该提及的是，如“一个或一种(a)”或“一个(one)”的表达不排除多重性。如“包括”或“具有”的表达不排除另外特征或方法步骤。还应该理解，本文所公开的锁定机构和/或其致动方式仅仅是示例性的，并且锁定机构的任何适合的形式和锁定机构的致动的任何适合的方式是可能的并且可以与本文所公开的主题一起实施。例如，代替通过控制装置控制的致动器，可以提供的是锁定机构或联接元件是借助于适合的机械构造、由于马达的操作而以纯机械的形式自动致动的。
[0155]还应该理解，本文所公开的任何实体(例如部件、单元、机构或装置)不限于如在一些实施方案中所描述的具体实体。事实上，本文所公开的主题可以以多种方式实施并且可以在装置平面或控制模块平面上具有不同粒度，只要本文所描述的所需的功能性被实现。还应该理解，在一些实施方案中，可以针对本文所描述的每种功能提供单独的实体。此夕卜，在其它实施方案中，可以提供实体，所述实体提供本文所描述的两种或更多种功能。在一个实施方案中，控制装置包括具有用于执行至少一个计算机程序的至少一个处理器的处理器装置，所述处理器装置对应于对应软件模块。
[0156]总之，要陈述的仍是以下:
[0157]公开了一种马达，所述马达使用静液压力来产生扭矩，所述扭矩由于环状单元120a、120b的重心位移而循环地重复。浮体116在流体134中经受浮升力，所述浮升力引起所述浮体的向上移动146并且将这些驱动至上方位置中。所述向上移动引起驱动元件168a、168b被驱动。所述向上移动还引起空气被迫退出可变形元件100的上方段102a、102d进入下方段102b、102c中，并且因此引起包括浮体116和可变形元件100的环状单元的重心升高至旋转轴线106之上。当浮体116已经到达其上方位置中时，所述升高的重心位置允许所述环状单元旋转至其初始位置中。
[0158]参考符号列表
[0159]100可变形元件
[0160]102a、102b、102c、102d 100 的段
[0161]103填充介质
[0162]104 中心区域
[0163]105 通孔
[0164]106 轴线
[0165]108 100 的侧壁[0166]110100的径向外部区域
[0167]112框棒
[0168]113圆周方向
[0169]114外壁
[0170]116浮体
[0171]118a、118bll6 的侧壁
[0172]120a、120b 环状单元
[0173]122马达
[0174]124轴装置
[0175]126轴装置的安装布置
[0176]128传动装置
[0177]130驱动输出轴
[0178]132流体表面
[0179]134流体
[0180]135第一锁定机构
[0181]136135的第一锁定元件
[0182]138135的第二锁定元件
[0183]140向上移动
[0184]142水压
[0185]144气流
[0186]146116的旋转移动(向上移动)
[0187]150齿条
[0188]152棘爪
[0189]153第二锁定机构
[0190]154153的第一锁定元件
[0191]156153的第二锁定元件
[0192]158致动器
[0193]160控制装置
[0194]161传感器装置
[0195]162控制信号
[0196]163传感器信号
[0197]164环状单元的旋转
[0198]166a、66b 联接装置
[0199]168a、168b 驱动元件
【权利要求】
1.一种马达，其被设计成使用静液压力来产生扭矩，其中所述扭矩由于环状单元(120a、120b)的重心位移而循环地重复。
2.如权利要求1所述的马达(122)，其包括:
驱动元件(168a、168b)； 其中所述环状单元(120a、120b)具有浮体(116)； 其中所述环状单元(120a、120b)被布置在流体(134)中以使得所述浮体(116)在下方位置中经受浮升力，所述浮升力驱动所述浮体(116)在向上移动(146)中进入上方位置中并且由此驱动驱动元件(124);并且 其中所述环状单元(120a、120b)的重心在所述浮体(116)在所述上方位置中的情况下位于所述驱动元件(124)之上，并且所述重心由此将所述环状单元(120a、120b)驱动至初始位置中，在所述初始位置中，所述浮体(116)处在所述下方位置中。
3.如权利要求2所述的马达，所述环状单元(120a、120b)还包括: 可变形元件(100)，其包括填充介质(103)； 其中所述浮体(116)和所述可变形元件(100)被布置在所述流体(134)中以使得所述浮体(116)在所述向上移动(146)期间压缩所述可变形元件(100)的第一部分(102a、102d)，其中所述第一部分(102a、102d)被布置在所述浮体(116)之上； 所述可变形元件(100)的所述第一部分(102a、102d)的所述压缩迫使所述填充介质(103)进入所述可变形元件(100)的第二部分(102b、102c)中，其中所述第二部分(102b、102c)被布置在所述浮体(116)之下。
4.如权利要求3所述的马达，其中所述浮体(116)可以在所述上方位置中被锁定至所述可变形元件(100)，从而得到所述环状单元(120a、120b)的锁定状态，其中呈其锁定状态的所述环状单元(120a、120b)的所述重心在所述浮体(116)处于所述上方位置中的情况下位于所述驱动元件(124)之上，并且所述重心由此将所述环状单元(120a、120b)驱动至所述初始位置中。
5.如权利要求3或4所述的马达，其还包括联接装置(166a、166b)，所述联接装置被设计用于在所述浮体(116)的所述向上移动期间将所述浮体(116)联接至所述驱动元件(168a、168b)，以便由此驱动所述驱动元件(168a、168b)。
6.如权利要求3至5中的一项所述的马达， 其中所述驱动元件(168a、168b)是具有旋转轴线(106)的可旋转元件； 其中所述可变形元件(100)和所述浮体(116)被构造用于在所述环状单元(120a、120b)的所述驱动期间绕所述旋转轴线(106)共同旋转(164)至所述初始位置中。
7.如权利要求6所述的马达， 其还包括锁定机构(135)，所述锁定机构用于在绕所述旋转轴线(106)共同旋转(164)期间锁定所述浮体(116)相对于所述可变形元件(100)的位置； 其中所述锁定元件(135)被构造用于解开所述浮体(116)和所述可变形元件(100)，从而允许所述浮体(116)的后续向上移动(146)。
8.如前述权利要求中的一项所述的马达， 其中所述环状单元是第一环状单元(120a);并且 所述马达(122)还具有第二环状单元(120b)，所述第二环状单元以如前述权利要求中的一项所定义的所述环状单元(120a)的方式来构造；并且 其中所述第一环状单元(120a)和所述第二环状单元(120b)被构造用于绕共同旋转轴线(106)共同旋转。
9.一种用于操作如权利要求2至8中的一项所述的马达的方法，所述方法包括: 在空间上将环状单元(120a、120b)固定在初始位置中； 随后松开处在下方位置中的浮体(116)以便使所述浮体(116)能进行向上移动至上方位置并由此驱动驱动元件(116)； 在所述浮体(116)在所述上方位置中的情况下，将所述环状单元(120a、120b)放置在锁定状态中，在所述锁定状态中，所述浮体(116)是相对于所述环状单元(120a、120b)在空间上固定；以及 松开所述环状单元(120a、120b)以便使所述环状单元能移动至所述初始位置中，在所述初始位置中，所述浮体(116)是在所述下方位置中。
10.一种用于提供物理对象、具体地说控制信号(162)的计算机程序，其中所述计算机程序被配置来当通过处理器装置执行所述计算机程序时进行如权利要求9所述的方法。
11.静液压力用于产生扭矩的用途，所述扭矩由于环状单元(120a、120b)的重心位移而循环地重复。
【文档编号】F03B17/02GK103492709SQ201280019341
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年3月5日 优先权日:2011年3月4日
【发明者】马杰德·拉姆尼菲尔 申请人:马杰德·拉姆尼菲尔