專利名稱：離心系統(tǒng)的制作方法
離心系統(tǒng)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)涉及且要求2009年1月23日提交的名稱為“離心系統(tǒng)”的美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng)第12/359，132號(hào)的優(yōu)先權(quán)，該美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng)?jiān)诖艘砸梅绞讲⑷?。?duì)于美國(guó)的指定，本申請(qǐng)是前述的美國(guó)專利申請(qǐng)第12/359，132號(hào)的延續(xù)。
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于使用旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)來(lái)產(chǎn)生扭矩或力的系統(tǒng)和方法。具體地，本發(fā)明涉及利用離心力來(lái)移動(dòng)物體的系統(tǒng)和方法，將離心力施加在有用的位置處，從而產(chǎn)生扭矩或定向力。這些系統(tǒng)包括利用系統(tǒng)中的物體構(gòu)型來(lái)將一個(gè)或多個(gè)物體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或力的一種系統(tǒng)。2.相關(guān)技術(shù)的討論在旋轉(zhuǎn)的參考系中，離心力——其為與旋轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)的假想力——從旋轉(zhuǎn)軸線徑向地指向外。以一致的速度ν在半徑r的圓中旋轉(zhuǎn)的粒子受到向心加速度a。，向心加速度^ 由下式給定
2ac= —
c r在圓中一致地運(yùn)動(dòng)的物體，例如被保持在繩的端部的球受到向心力。向心力的大小由牛頓第二定律F = ma來(lái)確定。根據(jù)牛頓第三定律，離心力等于向心力且與向心力相反。
因此，離心力的值等于向心力。離心力F的大小因此由下式確定
2F = mac = m —
r角速度由ν = rco來(lái)給定。因此，離心力F的大小還可寫(xiě)成F = mr ω2假定質(zhì)量體Μ，該質(zhì)量體M由長(zhǎng)度R的繩系著且被設(shè)定處于以ω的角速度圍繞旋轉(zhuǎn)中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中。該質(zhì)量體因?yàn)榻柚诶K來(lái)拉動(dòng)該質(zhì)量體的向心力F = MRco2而在圓形的路徑中旋轉(zhuǎn)。由旋轉(zhuǎn)的質(zhì)量體M施加的反作用力等于向心力且在方向上與向心力相反。因此，離心力也為MRco2，且在遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)中心的徑向的方向上。概述本發(fā)明提供可被構(gòu)型成扭矩系統(tǒng)或力系統(tǒng)的離心系統(tǒng)，該離心系統(tǒng)將來(lái)自帶有質(zhì)量元件的被有利地定位的旋轉(zhuǎn)物體的離心力傳遞到臂或連接到輸出軸桿的系統(tǒng)，從而提供輸出扭矩或力。在一個(gè)實(shí)施方案中，扭矩系統(tǒng)使用物體中的一個(gè)或多個(gè)質(zhì)量元件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)質(zhì)量元件徑向地向外的離心力，以使離心力以一角度作用在臂上，從而提供大量的扭矩以旋轉(zhuǎn)扭矩系統(tǒng)的輸出軸桿。連接元件和臂之間的角度決定了用于扭矩產(chǎn)生的有效力的大小。在一個(gè)實(shí)施方案中，力系統(tǒng)使用物體的一個(gè)或多個(gè)質(zhì)量元件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)質(zhì)量元件徑向地向外的離心力，且離心力被改變方向以提供使外部結(jié)構(gòu)或力系統(tǒng)以線性運(yùn)動(dòng)(向前或向后)的方式來(lái)移動(dòng)的巨大力。扭矩系統(tǒng)的物體——特別是其質(zhì)量元件——被設(shè)計(jì)成機(jī)械地驅(qū)動(dòng)扭矩系統(tǒng)的臂。 力系統(tǒng)的物體——特別是其質(zhì)量元件——被設(shè)計(jì)成以線性運(yùn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，物體可具有可調(diào)節(jié)的連接元件或連接元件構(gòu)型，以使物體給臂傳遞能量，以旋轉(zhuǎn)扭矩系統(tǒng)或提供以線性運(yùn)動(dòng)來(lái)推動(dòng)或拉動(dòng)力系統(tǒng)或外部系統(tǒng)的力。在扭矩系統(tǒng)中得到的扭矩可通過(guò)調(diào)節(jié)由物體產(chǎn)生的離心力的大小來(lái)控制。在力系統(tǒng)中得到的力可通過(guò)調(diào)節(jié)由物體產(chǎn)生的離心力的大小來(lái)控制。扭矩系統(tǒng)或力系統(tǒng)可在開(kāi)放式空間中運(yùn)行或被封閉。系統(tǒng)構(gòu)型、物體構(gòu)型、物體質(zhì)量、連接位置、質(zhì)量體到旋轉(zhuǎn)軸線的位置、扭矩臂長(zhǎng)度和離心力的角度的多種考慮都是可被調(diào)制以實(shí)現(xiàn)高性能的設(shè)計(jì)參數(shù)。例如，由扭矩系統(tǒng)產(chǎn)生的扭矩可被用來(lái)驅(qū)動(dòng)輸出軸桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由力系統(tǒng)產(chǎn)生的力可被用來(lái)驅(qū)動(dòng)外部結(jié)構(gòu)或力系統(tǒng)本身的線性運(yùn)動(dòng)。依據(jù)對(duì)下文詳細(xì)描述的考慮并結(jié)合附圖可更好地理解本發(fā)明。附圖簡(jiǎn)述

圖1示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的在非運(yùn)行構(gòu)型中的扭矩系統(tǒng) 100。圖2示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的被封裝在外殼中的扭矩系統(tǒng) 200。圖3示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的扭矩系統(tǒng)300。圖4示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的具有壓縮彈簧的扭矩系統(tǒng)400。圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的扭矩系統(tǒng)500的透視圖。圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的扭矩系統(tǒng)600的透視圖。圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的力系統(tǒng)700的透視圖。圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的力系統(tǒng)800的透視圖。圖9a至圖9h顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的分別被連接到軸桿901和臂 902 以形成扭矩系統(tǒng) 900、910、920、930、940、950、960 和 970 的物體 900、910、920、930、940、 950、960和970的俯視圖。圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的扭矩系統(tǒng)1000的透視圖。為了便于在附圖中的交叉引用，類似元件由類似參考數(shù)字表示。優(yōu)選實(shí)施方案的詳述本申請(qǐng)涉及可被構(gòu)型成扭矩系統(tǒng)或力系統(tǒng)的離心系統(tǒng)。離心系統(tǒng)使用由一個(gè)或多個(gè)物體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的力來(lái)產(chǎn)生用于使驅(qū)動(dòng)軸(例如，軸桿)驅(qū)動(dòng)的扭矩或用來(lái)產(chǎn)生力。因此，扭矩系統(tǒng)引導(dǎo)離心力以產(chǎn)生用于提供機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且力系統(tǒng)使離心力變向成線性定向的力。在一個(gè)實(shí)施方案中，為了產(chǎn)生扭矩，本發(fā)明的扭矩系統(tǒng)利用了作用在臂上的旋轉(zhuǎn)物體的離心力。離心力圍繞臂的旋轉(zhuǎn)軸線被施加到扭矩的軸桿固定所在的臂上，以使離心力產(chǎn)生將臂設(shè)定成處于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的扭矩。由離心系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)物體產(chǎn)生的扭矩或力的大小與物體的質(zhì)量、扭矩的臂的長(zhǎng)度和旋轉(zhuǎn)的角速度的平方成比例。根據(jù)本發(fā)明，扭矩系統(tǒng)或力系統(tǒng)可被封裝在充滿流體的空間或真空的空間(即，抽空的空間)中。離心系統(tǒng)可具有以多種不同構(gòu)型來(lái)連接的多個(gè)物體，以驅(qū)動(dòng)定位在旋轉(zhuǎn)公共軸線處的軸桿的運(yùn)動(dòng)。在扭矩系統(tǒng)中，當(dāng)物體旋轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)物體的離心力引起扭矩，該扭矩使離
5心系統(tǒng)保持旋轉(zhuǎn)，因此給扭矩系統(tǒng)提供旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。在力系統(tǒng)中，每個(gè)物體的離心力引起被導(dǎo)向以提供線性輸出力的力。在一個(gè)實(shí)施方案中，離心系統(tǒng)的基本物體結(jié)構(gòu)包括質(zhì)量元件和連接元件。質(zhì)量元件可由一個(gè)或多個(gè)質(zhì)量體組成。連接元件，其對(duì)于扭矩系統(tǒng)可為剛性的且對(duì)于力系統(tǒng)可為非剛性的，且可由多個(gè)部分組成，連接元件將質(zhì)量元件連接到軸桿或臂或系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。例如，連接元件可由桿、彈簧或棒組成。扭矩系統(tǒng)的軸桿可被用來(lái)驅(qū)動(dòng)外部的機(jī)械裝置或發(fā)電機(jī)。力系統(tǒng)的輸出可被用來(lái)將外部系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)成線性運(yùn)動(dòng)。圖1顯示了扭矩系統(tǒng)100為開(kāi)放式系統(tǒng)，該開(kāi)放式系統(tǒng)具有分別通過(guò)臂101a、 101b、IOlc和IOld而結(jié)構(gòu)性地附接到軸桿109的八個(gè)物體(在圖1中標(biāo)記為102、103、104、 105、106、107、108 和 110)。物體 102、103、104、105、106、107、108 和 110 由連接到軸桿 109 的支撐臂101a、101b、IOlc和IOld來(lái)結(jié)構(gòu)性地支撐。軸桿109可被用來(lái)輸出由物體產(chǎn)成的扭矩。每個(gè)支撐臂可設(shè)有用于產(chǎn)生升力的葉片(即，翼片形部分)。在圖1中，物體由在連接位置(例如在圖1中標(biāo)記為A和B的點(diǎn)，或沿著臂101a、101b、101c、和IOld的任何位置)處被附接到連接元件(即，標(biāo)記為102a、103a、104a、105a、106a、107a、108a和1 IOa的連接元件中的任何一個(gè))的質(zhì)量元件(即，標(biāo)記為102b、103b、104b、105b、106b、107b、108b和 IlOb的質(zhì)量元件中的任何一個(gè))組成，以產(chǎn)生扭矩來(lái)給系統(tǒng)提供動(dòng)力。產(chǎn)生扭矩的每個(gè)連接位置可具有一個(gè)或多個(gè)連接的物體。具有一個(gè)物體的連接位置的示例是在距旋轉(zhuǎn)軸線預(yù)定的徑向距離處的連接位置A，顯示了物體102由連接元件10 連接。具有兩個(gè)連接的物體的連接位置的示例是連接位置B，其中，物體102和103分別由連接元件10 和103a連接到連接位置B。另外，每個(gè)臂可具有多個(gè)連接位置。例如，臂IOla具有連接位置A和C。連接元件可由多個(gè)部分組成，且可包括被提供以使質(zhì)量元件如所期望的相對(duì)于連接位置而定位的彎曲部或曲線部。連接元件的設(shè)計(jì)還影響連接元件連接到連接位置時(shí)的角度，該角度可增大由物體產(chǎn)生的扭矩。質(zhì)量元件可被定位在由連接位置和軸桿形成的相同的或不同的平面上。在圖1中，用于扭矩系統(tǒng)100的連接元件101a、101b、101c和IOld被圖示成是定位在與連接位置相同的平面上的單個(gè)直桿。扭矩系統(tǒng)100是平衡的系統(tǒng)。連接元件和臂可由能經(jīng)受住作用在其上的力的如下文所描述的任何材料形成，包括金屬、塑料或復(fù)合材料。在運(yùn)行期間，物體102、103、104、105、106、107、108和110提供足夠的扭矩，以補(bǔ)償由摩擦引起的任何損失。在軸桿109處的輸出扭矩是由物體102、103、104、105、106、 107,108和110產(chǎn)成的單個(gè)扭矩的總和。扭矩系統(tǒng)100的效率可通過(guò)將物體定向成使得離心力以優(yōu)選的角度作用在每個(gè)臂上來(lái)增加，從而最大化產(chǎn)生的扭矩。一旦扭矩系統(tǒng)100通過(guò)軸桿109的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而被初始地設(shè)定成處于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，離心力便在每個(gè)物體上產(chǎn)生。假設(shè)每個(gè)物體的質(zhì)量元件明顯地大于其相關(guān)聯(lián)的連接元件，則離心力作用在物體上的方向大約為沿著從軸桿109指向質(zhì)量元件的質(zhì)心的徑向方向。在每個(gè)物體上產(chǎn)生的離心力的一部分基于離心力的方向和連接元件到臂的連接角度而在連接位置處被切向地定向。例如，離心力111在連接位置A處提供切向力112。因?yàn)槲矬w102 在扭矩系統(tǒng)100旋轉(zhuǎn)時(shí)保持相對(duì)于臂IOla的相同的位置，所以由離心力111產(chǎn)生的切向力 112不取決于臂101的相對(duì)于軸桿109的旋轉(zhuǎn)位置。在每個(gè)連接位置處產(chǎn)生的扭矩是切向力乘以連接位置和軸桿109之間的徑向距離。由扭矩系統(tǒng)100產(chǎn)生的總扭矩是在所有連接位置處產(chǎn)生的扭矩的總和。在軸桿109的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的扭矩可被用來(lái)驅(qū)動(dòng)外部的機(jī)械裝置。在扭矩系統(tǒng)100中，使用齒輪或其它構(gòu)型，軸桿109可被制成以與任何臂或物體的速度不同(S卩，與臂IOla 和IOlb以及物體102、103、104和108中的任何一個(gè)的速度不同)的速度來(lái)旋轉(zhuǎn)。在一個(gè)實(shí)施方案中，物體(例如102、103、104、105、106、107、108和110)可在扭矩系統(tǒng)內(nèi)的任何位置定位以產(chǎn)生所期望的扭矩。多于一個(gè)物體或物體的組可被提供以驅(qū)動(dòng)扭矩系統(tǒng)做功。扭矩系統(tǒng)100可被封裝在充滿流體或空氣的外殼中，或裝入真空環(huán)境。來(lái)自旋轉(zhuǎn)物體的質(zhì)量元件的離心力被傳遞到將軸桿109連接到扭矩系統(tǒng)100內(nèi)的臂。臂繼而在軸桿 109中產(chǎn)生扭矩，該扭矩可被用來(lái)進(jìn)一步產(chǎn)生扭矩。不存在摩擦或空氣阻力時(shí)(例如在真空或抽空的環(huán)境中)，質(zhì)量元件將持續(xù)其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。只要物體中的質(zhì)量元件旋轉(zhuǎn)，離心力便被維持。圖2顯示了具有封閉式外殼202的扭矩系統(tǒng)200，該封閉式外殼202包括分別由臂 201a、201b、201c和201d連接到軸桿209的壁部分20 和202b。扭矩系統(tǒng)200包括給物體的放置提供空間的中空的內(nèi)部空間(例如，外殼空間203)。被定位在外殼空間203內(nèi)的物體204、205、206和207被結(jié)構(gòu)性地附接到壁部分20 的內(nèi)壁。為了驅(qū)動(dòng)軸桿209，每個(gè)物體被定向成最大化在運(yùn)轉(zhuǎn)期間由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)引起的扭矩。在圖2中，物體210和211被顯示為定位在外殼202的外部且被定位成沿著壁部分202b的外壁，且每個(gè)物體被定向成最大化扭矩的產(chǎn)生。物體212和213被顯示為定位在外殼202的外部且被定位成沿壁部分20 的外壁，且每個(gè)物體被定向成最大化扭矩的產(chǎn)生。物體可被連接到壁部分202b和壁部分 202a的內(nèi)壁(例如，在外殼空間203內(nèi))或外壁。臂201a、201b、201c和201d可延伸進(jìn)入外殼空間203。一旦扭矩系統(tǒng)200被初始地設(shè)定處于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由物體引起的離心力便在連接位置處產(chǎn)生切向力，如上文所述。扭矩系統(tǒng)200提供了外殼以預(yù)定的方向旋轉(zhuǎn)的示例。扭矩系統(tǒng)200的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可被用于通過(guò)被外部地連接到外殼202的軸桿或齒輪系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置。具有外殼的旋轉(zhuǎn)允許外殼用作儲(chǔ)存在扭矩系統(tǒng)200中所產(chǎn)生的機(jī)械能的飛輪。外殼空間203可填充有流體以改變外殼 202的質(zhì)量，從而調(diào)節(jié)飛輪的能量?jī)?chǔ)存能力。如上文所描述的，連接元件可具有多個(gè)部分。圖3顯示了具有被連接到臂301a和 301b的物體310和311的扭矩系統(tǒng)300。臂301a和301b繼而被連接到軸桿309。物體310 和311每個(gè)都包括具有兩個(gè)部分的連接元件，一個(gè)部分被連接到臂(即，部分310a或部分 311a)，而另一個(gè)部分以與離心力相同的方向延伸(S卩，部分310b或部分311b)。具有以與離心力相同的方向向外延伸的部分提供了在由物體產(chǎn)生的離心力上的增大，同時(shí)保持對(duì)于臂的相同的連接角度。扭矩系統(tǒng)100、200和300由外部動(dòng)力被初始地設(shè)定處于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其提供系統(tǒng)中的離心力。扭矩系統(tǒng)在設(shè)有裝置(例如，壓縮彈簧)時(shí)可被制成自啟動(dòng)。該張力裝置可被用來(lái)產(chǎn)生作用在系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)物體上的力。圖4顯示了具有壓縮彈簧40 和402b 的扭矩系統(tǒng)400，該壓縮彈簧40 和402b分別產(chǎn)生作用在物體403和404的質(zhì)量元件40 和404b上的力。由彈簧40 和402b產(chǎn)生的力在與由物體產(chǎn)生的離心力相同的方向上，產(chǎn)生在連接位置A和B處的切向力。切向力的總和可被用來(lái)啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)且增大扭矩系統(tǒng)400的總扭矩。圖5顯示了包括物體505和506的扭矩系統(tǒng)500，該物體505和506分別由升高元件501f和503f連接到臂501和503。帶有升高元件501f的物體505的接合點(diǎn)展現(xiàn)為連接位置A。類似地，帶有升高元件503f的物體506的接合點(diǎn)展現(xiàn)為連接位置B?？紤]到物體505和506的各自的連接元件的長(zhǎng)度，可選的支撐件可被提供用于物體505和506。例如，具有升高元件50 和504h的支撐臂502和504可在連接元件部分50 和506b處被分別提供給物體505和506。升高元件50 和504h都被設(shè)計(jì)成僅用于支撐，從而允許連接元件部分505b和506b分別地在盡可能小的摩擦下移動(dòng)。升高元件502h和504h可設(shè)置滾子，以減小在連接元件部分50 和506b上的接觸摩擦?？蛇x的張力裝置510可被放置在連接元件部分50 和506b之間，以給物體505和506提供支撐、使扭矩系統(tǒng)500自啟動(dòng)以及提供附加的扭矩效益，如上文所述。臂501、502、503和504在軸桿部分509a處被連接到軸桿509。物體505和506被設(shè)計(jì)成使分別在連接位置A和B處被轉(zhuǎn)換為切向力的離心力的大小最大化。物體505由連接元件部分50 而連接在沿著臂501的徑向方向的連接位置A處。離心力513作用在物體505上的方向與連接元件50 相切，以使離心力513在連接位置A處產(chǎn)生最大的切向力511。同樣，作用在物體506上的離心力514在連接位置B 處產(chǎn)生最大的切向力512。盡管顯示為單個(gè)物體被連接到臂501和502中的每個(gè)處，但是扭矩系統(tǒng)500可具有被連接到臂501和502中的每個(gè)處的在彼此上面堆疊的多個(gè)物體。例如，類似于升高元件501f的多個(gè)升高元件可在彼此上面堆疊，每個(gè)升高元件支撐類似于物體505的物體。類似的構(gòu)型可被提供，以將多個(gè)物體支撐在類似于升高元件503f的升高元件處。用于堆疊的物體的可選的支撐件可通過(guò)堆疊類似于升高元件50 和504h的升高元件來(lái)提供。多個(gè)張力裝置也可被堆疊，以增加啟動(dòng)扭矩和輸出扭矩兩者。在一個(gè)實(shí)施方案中，扭矩系統(tǒng)500的物體505和506被修改成與分別定位在臂504 和502上的滑輪505d和506d —起運(yùn)轉(zhuǎn)。扭矩系統(tǒng)500的旋轉(zhuǎn)可由作用在物體505和506 上的重力來(lái)啟動(dòng)。物體505和506每個(gè)具有非剛性連接元件50 和506e，每個(gè)非剛性連接元件由纜、繩、線或任何類型的類似地構(gòu)造線制成。連接元件50 和506e是柔性的且具有抗拉強(qiáng)度，從而在其端部之間傳遞力。連接元件部分50 將質(zhì)量元件505f通過(guò)滑輪505d 而連接到連接元件部分50 。連接元件部分506e將質(zhì)量元件506f通過(guò)滑輪506d而連接到連接元件部分506b?；?05d和506d將作用在質(zhì)量元件505f和506f上的重力的方向分別改變?yōu)橛蓞⒖紨?shù)字513和514標(biāo)示的方向，以在臂501和503上產(chǎn)生在方向511和 512上的力，從而導(dǎo)致給旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)500提供扭矩。一旦系統(tǒng)500開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，質(zhì)量元件505f和 506f便旋轉(zhuǎn)且繼而產(chǎn)生離心力以提供輸出扭矩。在圖1-5中顯示的物體憑借被固定地連接到各自的連接位置而相對(duì)于臂保持靜止。但是，物體相對(duì)于其各自的連接位置還可能是可移動(dòng)的。圖6顯示了扭矩系統(tǒng)600，其中，物體605和606通過(guò)可旋轉(zhuǎn)元件60Ir和603r被分別連接到臂601和603。物體605和 606可因此也分別圍繞可旋轉(zhuǎn)元件60Ir和603r旋轉(zhuǎn)。升高元件60Ip和603p從臂601和 603延伸至達(dá)到物體605和606的上方的高度，以給臂601和603提供切向力。可選的支撐件通過(guò)在連接元件部分60 和606b處的升高元件60 和604h被分別地提供用于物體 605和606?？蛇x的張力裝置可被放置在連接元件部分605b和606b之間，以給物體605和 606提供支撐、使扭矩系統(tǒng)600自啟動(dòng)以及提供額外的扭矩效益，如上文所描述的。臂601、 602、603和604在軸桿部分609a處均被連接到軸桿609。
物體605的連接元件部分60 和605t形成在可旋轉(zhuǎn)元件60 Ir處樞轉(zhuǎn)的兩側(cè)杠桿臂。當(dāng)扭矩系統(tǒng)600旋轉(zhuǎn)時(shí)，離心力610在連接元件部分60 處產(chǎn)生切向力，該切向力使物體605圍繞可旋轉(zhuǎn)元件6011 旋轉(zhuǎn)，直到連接元件部分605t進(jìn)入與升高元件601p的接觸狀態(tài)，從而在臂601上產(chǎn)生切向力。因離心力610而引起的在臂601上的切向力的大小取決于質(zhì)量元件605c和可旋轉(zhuǎn)元件601r之間的距離與可旋轉(zhuǎn)元件601r和升高元件601p 之間的距離的比值?？尚D(zhuǎn)元件601r距升高元件601p越近，在臂601上的切向力越大。在物體內(nèi)部，連接元件可具有多個(gè)連接元件部分；同樣，質(zhì)量元件可具有多個(gè)質(zhì)量體。圖9a-9e顯示了每個(gè)物體可在一個(gè)端處被連接到臂902以形成扭矩系統(tǒng)900、910、920、 930和940的物體的不同的變型的示例。(臂902在另一端處被連接到軸桿901)。圖9f_9h 顯示了每個(gè)物體可被連接到軸桿901以形成扭矩系統(tǒng)950、960和970的物體的不同的變型的示例。軸桿901可由外部動(dòng)力提供動(dòng)力，以給扭矩系統(tǒng)提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圖9a顯示了這樣的扭矩系統(tǒng)900，其具有物體900的無(wú)需連接元件而被連接到臂902的質(zhì)量元件900b。臂 902可被認(rèn)為是用于物體900的連接元件。連接元件可作為臂的部分或質(zhì)量元件的部分被一體形成，其中，質(zhì)量元件被成形為不平均地分配其質(zhì)量。圖％顯示了包括具有質(zhì)量元件 910b和彎曲的連接元件910a的物體的扭矩系統(tǒng)910。圖9c顯示了具有由質(zhì)量元件920c 和兩個(gè)直連接元件部分920a和920b組成的物體的扭矩系統(tǒng)920。圖9d顯示了具有由質(zhì)量元件930d和三個(gè)直連接元件部分930a、930b和930c組成的物體的扭矩系統(tǒng)930。圖9e 顯示了具有由多個(gè)質(zhì)量體(940d、940e和940f)和多個(gè)連接元件部分(940a、940b和940c) 組成的物體的扭矩系統(tǒng)940。圖9f顯示了具有物體951、952、953和954的扭矩系統(tǒng)950，該物體951、952、953 和％4沿著軸桿901被直接地連接且圍繞軸桿被圓形地或螺旋形地定位，以軸向地輸出扭矩，而無(wú)需由臂傳送的力傳遞。由扭矩系統(tǒng)950產(chǎn)生的總扭矩是在所有連接位置處產(chǎn)生的扭矩的總和。物體可在任何位置以包括螺旋形的任何構(gòu)型沿著軸桿901被連接。圖9g顯示了具有直接地連接到軸桿901以軸向地輸出扭矩的物體961、962、963、964、965和966的扭矩系統(tǒng)960。物體961、962、963、964、965和966的質(zhì)量元件是相等的。連接元件961a和 96 的長(zhǎng)度是相等的。連接元件963a和96 的長(zhǎng)度是相等的。連接元件961a的長(zhǎng)度比 963a的長(zhǎng)度長(zhǎng)，且963a的長(zhǎng)度比96 的長(zhǎng)度長(zhǎng)。一旦扭矩系統(tǒng)960由軸桿901的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而初始地設(shè)定成處于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，離心力便在每個(gè)物體上產(chǎn)生，其基于離心力的方向和連接元件到軸桿的連接角度而在軸桿處被定向。當(dāng)在物體961、962、963、964、965和966上的離心力都指向公共軸線且每個(gè)物體以與連接元件到軸桿的基本相同的連接角度來(lái)作用時(shí)，物體961和962給扭矩系統(tǒng)960提供最大的扭矩，且物體965和物體966給扭矩系統(tǒng)960提供最小的扭矩。物體961和962可分別與物體965和966交換位置，以具有在軸桿的較下端處產(chǎn)生的較大的扭矩。連接元件在扭矩系統(tǒng)960中的長(zhǎng)度可以以不同的量級(jí)來(lái)布置，以達(dá)到不同的結(jié)果。圖9h顯示了包括物體971、972、973、974、975和976的扭矩系統(tǒng)970，該物體971、 972、973、974、975和976全部具有以相同的角度被附接到軸桿901的具有相同長(zhǎng)度的連接元件。質(zhì)量元件971a和97 被設(shè)置成同樣的質(zhì)量，質(zhì)量元件973a和97 被設(shè)置成同樣的質(zhì)量，且質(zhì)量元件97 和質(zhì)量元件976a被設(shè)置成同樣的質(zhì)量。質(zhì)量元件971a和97 每個(gè)都具有比質(zhì)量元件973a和97 中的任一個(gè)更大的質(zhì)量，質(zhì)量元件973a和97 每個(gè)繼而具有比質(zhì)量元件97 或976a中的任一個(gè)的質(zhì)量更大的質(zhì)量。當(dāng)軸桿901旋轉(zhuǎn)時(shí)，因?yàn)槲矬w在質(zhì)量上的不同，頂部物體971和972產(chǎn)生比物體973和974更大的扭矩，物體973 和974繼而產(chǎn)生比底部物體975和976更大的扭矩。物體971和972可與物體975和976 換位。扭矩系統(tǒng)900、910、920、930、940、950、960和970可每個(gè)被部分地或全部地封裝在適當(dāng)?shù)耐鈿ぶ?。物體900、910、920、930、940、950、960和970根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案可被構(gòu)型成形成力系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，圖10顯示了扭矩系統(tǒng)1000，其具有附接到軸桿 1009提供輸出扭矩的臂1001和1002?；?003c、1003d、100 和1003f通過(guò)支撐臂1003a 和100 而連接到軸桿1009。物體1004和1005被連接到可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)1006，從而連接到力結(jié)構(gòu)1007。力結(jié)構(gòu)1007提供軸向力1008。物體1004具有連接到臂結(jié)構(gòu)IOOlb的剛性連接元件部分1004a以及穿過(guò)滑輪100 和1003f延續(xù)至可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)1006的非剛性連接元件部分1004b。物體1005具有連接到臂結(jié)構(gòu)1002b的剛性連接元件部分100 和穿過(guò)滑輪 1003c和1003d延續(xù)至可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)1006的非剛性連接元件部分1005b?；?003c和1003d 被用來(lái)將來(lái)自力結(jié)構(gòu)1007的力通過(guò)可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)1006變向至剛性連接元件部分1005a，以在 1002b處產(chǎn)生力1010?；?00 和1003f將來(lái)自力結(jié)構(gòu)1007的力變向至剛性連接元件部分1004a，以在連接位置IOOlb處產(chǎn)生力1011。可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)1006與軸桿1009和非剛性連接元件部分1004b和100 —起旋轉(zhuǎn)。力結(jié)構(gòu)1007可借助于通過(guò)軸承(未示出)來(lái)連接到可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)1006從而與可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)1006 —起旋轉(zhuǎn)(或可為靜止的)。扭矩系統(tǒng)1000使用力結(jié)構(gòu)1007來(lái)提供軸向力1008，使用重力、液壓系統(tǒng)或任何其它方法以產(chǎn)生單向力。力1008通過(guò)物體1004和1005在臂1001和1002上產(chǎn)生扭矩。只要存在由力結(jié)構(gòu)1007產(chǎn)生的力，則在臂1001和1002上產(chǎn)生的扭矩就被持續(xù)。扭矩系統(tǒng)1000 使用單向力來(lái)產(chǎn)生用于系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)力結(jié)構(gòu)1007與可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)1006 —起旋轉(zhuǎn)時(shí)， 力結(jié)構(gòu)1007可用作儲(chǔ)存旋轉(zhuǎn)能量用的飛輪。當(dāng)力結(jié)構(gòu)1007是靜止的時(shí)，結(jié)合機(jī)械的方法來(lái)產(chǎn)生力1008以驅(qū)動(dòng)扭矩系統(tǒng)1000的復(fù)雜性被減小。離心系統(tǒng)例如本發(fā)明的扭矩系統(tǒng)可具有帶有不同的質(zhì)量元件的不同的物體，以基于作用在扭矩系統(tǒng)中的臂上的離心力來(lái)驅(qū)動(dòng)軸桿輸出。扭矩系統(tǒng)通常在扭矩輸出前被驅(qū)動(dòng)至特定的旋轉(zhuǎn)速度。當(dāng)物體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，由物體產(chǎn)成的扭矩使系統(tǒng)的角速度增大，包括物體的角速度。當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到特定的角速度時(shí)，物體的旋轉(zhuǎn)可被停止，因?yàn)槲矬w已經(jīng)產(chǎn)生足夠量的輸出扭矩或足夠大的系統(tǒng)角速度來(lái)維持系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。在離心系統(tǒng)中，具有不同長(zhǎng)度的連接元件的物體可圍繞輸出軸桿被圓形地或螺旋形地定位。如在上文的圖1-6和圖9中所示，為了闡述的目的，物體的連接元件被設(shè)置為剛性連接元件以產(chǎn)生扭矩。如上文的圖10中所示，為了闡述的目的，物體的連接元件被設(shè)置為剛性連接元件以產(chǎn)生扭矩輸出和設(shè)置為非剛性連接元件以使輸入力變向。圖7顯示了使用上文所討論的原理的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的開(kāi)放式離心系統(tǒng)700。如在圖7中所示，力系統(tǒng)700包括具有外圍部分701a和底部部分701b的容器 701，該容器701連接到允許外部動(dòng)力通過(guò)使軸桿709旋轉(zhuǎn)而啟動(dòng)力系統(tǒng)700的軸桿709。 滑輪7(^a、702b、702c和702d每個(gè)被結(jié)構(gòu)性地附接到外圍部分701a的內(nèi)壁，以將徑向方向的離心力改變成預(yù)定方向(“單向”)的力。物體703、704、705和706分別包括連接元件 703a,704a,705a 和 706a 以及質(zhì)量元件 703b,704b,705b 和 706b。物體 703,704,705 和 706
10中的連接元件可由纜、繩、索、線、絲、帶、鏈或柔性的且具有抗拉強(qiáng)度的任何類型的類似地構(gòu)造的線組成，以在其端部之間傳遞力。連接元件703a、704a、70fe和706a中的每個(gè)都具有連接到容器701的在底部部分701b處的內(nèi)部的一個(gè)端。力系統(tǒng)700通過(guò)使軸桿709驅(qū)動(dòng)的外部動(dòng)力源而被設(shè)定成處于在方向707上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)行期間，由質(zhì)量元件70北、 704b、705b和706b的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)引起的離心力由連接元件703a、704a、70 和706a經(jīng)過(guò)靜止的滑輪7(^a、702b、702c和702d而傳遞到容器701的底部部分701b，由此產(chǎn)生軸向力708。 因此，力系統(tǒng)700將旋轉(zhuǎn)物體的離心力轉(zhuǎn)換為單向力，該單向力可被用來(lái)移動(dòng)力系統(tǒng)700、 使力系統(tǒng)700驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和被連接到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的所有部件。滑輪7(^a、702b、702c和 702d可結(jié)構(gòu)性地適于附接到外殼701的邊緣部分701c。更多的滑輪或其它適合的結(jié)構(gòu)可被用來(lái)提高系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完整性。在力系統(tǒng)700內(nèi)設(shè)置有被定向成使用物體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生推力的許多最佳構(gòu)型的物體。該推力可被用于以預(yù)定的方向來(lái)驅(qū)動(dòng)被附接到軸桿709的力系統(tǒng)700。從力系統(tǒng)700輸出的力的大小取決于質(zhì)量元件、質(zhì)量元件的角速度以及每個(gè)質(zhì)量元件和旋轉(zhuǎn)軸線之間的距離。連接元件703a、703b、703c和703d的長(zhǎng)度在運(yùn)行期間可被動(dòng)態(tài)地改變，以控制產(chǎn)生的推動(dòng)力的大小。物體的連接元件可被調(diào)節(jié)，以控制推力和軸桿的旋轉(zhuǎn)速度。連接元件的長(zhǎng)度還可具有由一個(gè)或多個(gè)彈簧組成的部分。在一個(gè)實(shí)施方案中，力系統(tǒng)700具有在長(zhǎng)度上可調(diào)節(jié)的線纜元件，或具有帶有一個(gè)或多個(gè)彈簧的部分。力系統(tǒng)700的輸出推動(dòng)力可由控制單元(未示出)控制。力系統(tǒng)700可根據(jù)需求而被構(gòu)型成封閉式系統(tǒng)。圖7還顯示了帶有剛性連接元件的與上文的圖1-4的扭矩系統(tǒng)100、200、300和 400中的物體類似的物體，且該物體可以以適當(dāng)?shù)慕嵌缺环胖迷诹ο到y(tǒng)700的位置中，以提供扭矩從而幫助構(gòu)型系統(tǒng)700來(lái)旋轉(zhuǎn)。例如，如在圖7中所示，臂70 在一個(gè)端處被連接到外圍部分701a的外壁，且徑向地向外延伸，連接到由連接元件710a和質(zhì)量元件710b形成的物體710。類似地，被連接到邊緣部分701c的支撐件702f徑向地向外延伸且具有延續(xù)到內(nèi)部的連接元件70 ，以使連接元件70 的運(yùn)動(dòng)不被限制。支撐件702f可被用作帶有附接的物體712的臂。如在圖7中所示，(a)物體711被直接地連接到外圍部分701a且遠(yuǎn)離外圍部分701a，(b)物體714被直接地連接到外圍部分701a且沿著外圍部分701a，且 (c)物體713被直接地連接到邊緣部分701c并向外定位。物體710、711、712、713和714都促成產(chǎn)生用于力系統(tǒng)700的扭矩。與扭矩系統(tǒng)500的物體505、506和扭矩系統(tǒng)600的物體 605,606類似的物體可與一些額外的構(gòu)型一起放置在邊緣部分701c上，以給軸桿709提供扭矩來(lái)旋轉(zhuǎn)。力系統(tǒng)700可被部分地或全部地封裝在外殼中。圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的提供控制機(jī)構(gòu)來(lái)產(chǎn)生雙向力的力系統(tǒng) 800。力系統(tǒng)800具有被結(jié)構(gòu)性地連接到軸桿809的外殼801，其允許外部動(dòng)力來(lái)旋轉(zhuǎn)力系統(tǒng)800。力系統(tǒng)800包括物體805和物體806。外殼801包括外殼部分801a,801b,801c和 801d。在外殼801內(nèi)，設(shè)有分別地被附接到外殼部分801d和801b的控制單元80 和802b， 以控制張力單元802c和802d。張力單元802c和802d每個(gè)都被設(shè)計(jì)成軸向地移動(dòng)，以控制物體805和806的連接元件805a、805b、806a和806b與其各自的質(zhì)量元件805c和806c之間的張力。由于物體805和806引起的在張力單元802c和802d上產(chǎn)生的力每個(gè)都與在附接到張力單元的連接元件80fe、805b、806a和806b上的各自的張力成比例。在運(yùn)行期間， 控制單元80 和802b控制張力單元802c和802d的軸向位置，以動(dòng)態(tài)地改變分別在張力單元802c和802d上產(chǎn)生的力。由附接到張力單元80 的連接元件而引起的力產(chǎn)生了在方向811上的推動(dòng)力，且同樣地，由附接到張力單元802b的連接元件而引起的力產(chǎn)生了在方向810上的推動(dòng)力。如在圖8中所示，物體805具有兩個(gè)都附接到質(zhì)量元件805c的連接元件80 和 805b,該質(zhì)量元件805c被定位成通過(guò)系統(tǒng)的在由參考數(shù)字812標(biāo)示的方向上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而在軸桿809上產(chǎn)生推力。連接元件80 穿過(guò)外殼開(kāi)口 801e至外殼內(nèi)的滑輪803a，從而附接到張力單元802c。類似地，連接元件805b通過(guò)外殼開(kāi)口 SOle和外殼801內(nèi)的滑輪 803b附接到張力單元802d。物體806具有兩個(gè)都附接到質(zhì)量元件806c的連接元件806a和 806b。連接元件806a穿過(guò)外殼開(kāi)口 801f至外殼內(nèi)的滑輪803d以附接到張力單元802c。 連接元件806b通過(guò)外殼開(kāi)口 801f和外殼801內(nèi)的滑輪803c附接到張力單元802d。連接元件80fe、805b、806a和806b可為纜、繩或能夠操縱質(zhì)量元件805c和806c以及張力單元 802c和802d之間的力的另一種類型的柔性材料。在運(yùn)行前，當(dāng)張力單元802c和802d處在它們的分別最接近于控制單元80 和802b的軸向位置中時(shí)，連接元件80 和80 的長(zhǎng)度是相等的。類似地，連接元件806a和806b的長(zhǎng)度是相等的。張力單元802c控制連接元件80 和806a的長(zhǎng)度，且張力單元802d控制連接元件80 和80 的長(zhǎng)度。在運(yùn)行期間，在提供給物體的連接元件的張力中的較大的量值決定了哪個(gè)相關(guān)聯(lián)的張力單元輸出推動(dòng)力(和產(chǎn)生的推力的方向)。例如，如果連接元件80 比連接元件80 具有更大的張力值，則張力單元802c將在方向811上輸出推動(dòng)力。相反地，如果連接元件806a比連接元件 806b具有更小的張力值，則張力單元802d在方向810上輸出推動(dòng)力。物體805和806被徑向地布置，以提供由力系統(tǒng)800的旋轉(zhuǎn)引起的離心力?；?803a、803b、803c和803d結(jié)構(gòu)性地適應(yīng)于外殼部分801a和801c的內(nèi)壁，且被定位成允許轉(zhuǎn)換連接元件8(^a、805b、806a和806b上的離心力以形成軸桿809上的單向力。力系統(tǒng)800 初始地被設(shè)置成處于由812標(biāo)示的方向上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，且張力單元802c和802d處在軸向位置中以使連接元件80 和80 的長(zhǎng)度是相等的且連接元件806a和806b的長(zhǎng)度是相等的，因此產(chǎn)生零凈推動(dòng)力。為了產(chǎn)生在方向810上的推動(dòng)力，控制單元80 使張力單元 802c遠(yuǎn)離控制單元80 而移動(dòng)，以使連接元件80 和806a的長(zhǎng)度分別比連接元件805b 和806b的相應(yīng)的長(zhǎng)度長(zhǎng)。當(dāng)張力單元802c運(yùn)動(dòng)至更靠近控制單元80 時(shí)，連接元件80 和806a的長(zhǎng)度分別比連接元件80 和806b的相應(yīng)的長(zhǎng)度短。當(dāng)張力單元802d更靠近控制單元802b移動(dòng)時(shí)，連接元件80 和806a的長(zhǎng)度分別比連接元件80 和806b的長(zhǎng)度長(zhǎng)。為了產(chǎn)生在方向811上的推動(dòng)力，控制單元802b使張力單元802d遠(yuǎn)離控制單元802b 而移動(dòng)，以使連接元件80 和806b的長(zhǎng)度分別比連接元件80 和806a的長(zhǎng)度長(zhǎng)。當(dāng)力系統(tǒng)800的旋轉(zhuǎn)速度增加時(shí)或當(dāng)產(chǎn)生推力的張力單元和其相關(guān)聯(lián)的控制單元之間的距離改變時(shí)，推動(dòng)力增加。可選地，連接元件80fe、805b、806a和806b可被調(diào)節(jié)以控制推力和軸桿的旋轉(zhuǎn)速度，或具有儲(chǔ)存在張力單元802c和802d內(nèi)用于控制單元80 和802b的額外的長(zhǎng)度，從而控制推力輸出。力系統(tǒng)800允許推動(dòng)力在向前、向后或停止位置中的控制，而無(wú)需停止軸桿旋轉(zhuǎn)。與扭矩系統(tǒng)100、200、300和400中的物體類似的帶剛性連接元件的物體可以以適合的角度被放置在力系統(tǒng)800的任何位置中，從而提供扭矩以幫助系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)。例如，在圖8 中，臂801h被連接到外殼部分801a的外壁且徑向地向外延伸。附接到臂801h的物體808包括連接元件808a和質(zhì)量元件808b。連接到外殼部分801a的支撐件801g徑向地向外延伸且連接元件80 和80 伸入到內(nèi)部，以使連接元件80 和80 的運(yùn)動(dòng)不被限制。支撐件801g可被用作帶有附接的物體807的臂。物體可被直接地或間接地連接到適當(dāng)?shù)奈恢煤徒嵌龋栽诹ο到y(tǒng)800中促進(jìn)扭矩產(chǎn)生。與扭矩系統(tǒng)500和600的物體505、506、605和 606類似的物體可與某些構(gòu)型一起被放置在外殼部分801b、801d上或放置在外殼801內(nèi)，以提供扭矩用于使軸桿809旋轉(zhuǎn)。力系統(tǒng)800可被部分地或全部地封裝在外殼中。例如本發(fā)明的力系統(tǒng)的離心系統(tǒng)可具有帶有不同質(zhì)量元件的不同物體，用來(lái)基于作用在系統(tǒng)上的離心力而驅(qū)動(dòng)軸桿輸出。力系統(tǒng)通常在力被輸出之前被驅(qū)動(dòng)至特定的旋轉(zhuǎn)速度。當(dāng)物體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，由物體產(chǎn)生的離心力被用來(lái)輸出定向力。外殼701或801可被構(gòu)型成桿、軸或臂或被結(jié)合到軸桿或其它支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)。滑輪(即70h、803a)可被提供類似的功能的導(dǎo)軌或其它結(jié)構(gòu)替換。在本發(fā)明的離心系統(tǒng)中，具有不同長(zhǎng)度連接元件的物體可圍繞輸出軸桿被圓形地或螺旋形地定位。如在上文的圖7-8所示，為了闡述性的目的，物體的連接元件被設(shè)置成非剛性連接元件來(lái)產(chǎn)生力輸出。離心系統(tǒng)的臂或連接元件或任何適合的結(jié)構(gòu)可被設(shè)計(jì)成具有翼片形截面或用作葉片，從而根據(jù)臂的構(gòu)型、離心系統(tǒng)的連接元件和應(yīng)用來(lái)提供升力，以在例如風(fēng)扇、泵、推動(dòng)器、壓縮器或增壓器的用中移動(dòng)流體。根據(jù)本發(fā)明，離心系統(tǒng)可包括在機(jī)械輸出動(dòng)力或力不需要驅(qū)動(dòng)軸桿或系統(tǒng)時(shí)允許物體或臂從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)退回的一個(gè)或多個(gè)機(jī)構(gòu)，從而減少由摩擦引起的損失。在離心系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案中，連接元件和扭矩系統(tǒng)的扭矩臂之間的角度或連接元件和力系統(tǒng)的軸桿之間的角度、質(zhì)量元件的總質(zhì)量以及質(zhì)量元件和旋轉(zhuǎn)軸線之間的距離可在運(yùn)行期間被動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)。每種類型的調(diào)節(jié)可被設(shè)置在充分使調(diào)節(jié)對(duì)于由質(zhì)量元件引起的離心力的作用最大化的范圍內(nèi)。連接元件響應(yīng)于物體的速度和扭矩系統(tǒng)或力系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)而可傾斜或彎曲并且可相對(duì)于離心的方向被調(diào)節(jié)，從而最大化系統(tǒng)輸出。在操作期間控制臂和物體的可調(diào)節(jié)部分的扭矩控制機(jī)構(gòu)可被用來(lái)改變旋轉(zhuǎn)的物體或離心系統(tǒng)的角速度。產(chǎn)生用于離心系統(tǒng)的扭矩或力的物體可被定位在能夠?qū)崿F(xiàn)扭矩或力的產(chǎn)生的任何位置。在上文的圖1-10中顯示的物體可僅被定位成用于闡述本發(fā)明且不被認(rèn)為有限制性。每個(gè)物體的幾何形狀和放置位置取決于許多系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)，包括到旋轉(zhuǎn)軸線的距離、系統(tǒng)重量、臂的數(shù)量、運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)速度和迎角，這些設(shè)計(jì)參數(shù)被優(yōu)化以產(chǎn)生最大量的扭矩輸出。 在物體在臂上產(chǎn)生離心力之后，扭矩系統(tǒng)輸出可增大軸桿的旋轉(zhuǎn)速度。離心系統(tǒng)的扭矩或力輸出可通過(guò)改變質(zhì)量元件的總質(zhì)量、施加到系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上的離心力的角度和從離心力的應(yīng)用到旋轉(zhuǎn)軸的距離而被最大化。旋轉(zhuǎn)離心系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可被用來(lái)產(chǎn)生扭矩或定向力。如上文所討論的，包括扭矩系統(tǒng)或力系統(tǒng)的離心系統(tǒng)可為封閉式或開(kāi)放式系統(tǒng)。 在封閉式離心系統(tǒng)中，系統(tǒng)的一部分或全部可在真空或在優(yōu)化的環(huán)境中運(yùn)行，以減小由摩擦或阻力引起的能量損失。系統(tǒng)構(gòu)型、物體位置、物體構(gòu)型、物體數(shù)量、扭矩臂半徑、物體形狀、物體的質(zhì)量、連接元件與臂或軸桿之間的角度以及所期望的物體速度的多種考慮是可被調(diào)整用以實(shí)現(xiàn)高性能的所有設(shè)計(jì)參數(shù)。本發(fā)明的實(shí)施方案可使用MEMS或其它技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。離心系統(tǒng)機(jī)構(gòu)組件在每個(gè)系統(tǒng)中的數(shù)量和它們的各自的強(qiáng)度是可變化的。利用極小的設(shè)計(jì)改變，彈簧可被壓縮或延伸。離心系統(tǒng)機(jī)構(gòu)組件可被重新定位且被改變以獲得同樣的或更大的離心系統(tǒng)結(jié)果。用于物體的材料的選擇和它們的各自的強(qiáng)度雖然是重要的設(shè)計(jì)考慮，但是是在本領(lǐng)域技術(shù)人員的常規(guī)能力內(nèi)的。離心力系統(tǒng)的輸出取決于物體在系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)速度。離心力系統(tǒng)的輸出依賴于物體在系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)速度。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，物體在離心系統(tǒng)中的質(zhì)量元件可為球形或翼片形物體。為了系統(tǒng)的效率，質(zhì)量元件優(yōu)選地為具有優(yōu)選地大于1的升阻比的空氣動(dòng)力物體。當(dāng)物體的質(zhì)量元件被適當(dāng)?shù)囟ㄎ缓投ㄏ驎r(shí)，質(zhì)量元件具有由質(zhì)量元件的空氣動(dòng)力效應(yīng)引起的組合的離心力和升力。這些組合的力可被引導(dǎo)以增加扭矩生成或增加用于離心系統(tǒng)的力生成?？刂茩C(jī)構(gòu)可被提供以降速或停止系統(tǒng)。如上文討論的，離心系統(tǒng)可為部分地封閉、完全地封閉或完全地開(kāi)放。離心系統(tǒng)可使用由離心力向量、升力和張力引起的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)提供扭矩或力輸出。(例如，張力由扭矩系統(tǒng)400中的彈簧圖示)。通過(guò)改變物體的數(shù)量以及連接和定向的方式，在所期望的扭矩或力輸出中的改變可被實(shí)現(xiàn)。許多這些扭矩系統(tǒng)或力系統(tǒng)可取決于所需的期望的扭矩輸出而以串聯(lián)或并聯(lián)來(lái)連接。在離心系統(tǒng)中，在物體的連接元件和臂或軸桿之間的連接角可以是提供在扭矩或力輸出上的力的任何適當(dāng)?shù)慕嵌?。物體的質(zhì)量元件的質(zhì)量應(yīng)足夠大以提供離心力。連接元件的質(zhì)量還有助于質(zhì)量產(chǎn)生物體的離心力。連接元件的強(qiáng)度被設(shè)計(jì)成保持其設(shè)計(jì)完整性。 物體和臂可被定位在垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的不同的平面上。如果物體被定位在與臂不同的相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線垂直的平面上，則由物體提供的離心力是基于物體的在垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的臂平面上的投影平面。物體可具有螺旋形或圓形的連接元件以使物體可具有高度和寬度尺寸兩者。張力裝置例如彈簧還可給離心系統(tǒng)提供系統(tǒng)完整性。張力裝置可為壓縮彈簧、液壓機(jī)構(gòu)或任何類似的能夠抵著質(zhì)量元件產(chǎn)生力的機(jī)構(gòu)。張力裝置的位置和來(lái)自被施加在質(zhì)量元件上的張力裝置的力的方向可以是在離心系統(tǒng)上提供扭矩的任何方位。本發(fā)明可應(yīng)用于這樣的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有可用來(lái)為某些系統(tǒng)——例如將重力或其它物理效應(yīng)與來(lái)自離心系統(tǒng)的離心力組合的系統(tǒng)——產(chǎn)生扭矩或力的不平衡的重量或角動(dòng)量。臂在運(yùn)行期間可為可調(diào)節(jié)的，包括調(diào)節(jié)對(duì)于軸桿的連接角度、長(zhǎng)度或形狀(即，具有可移動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)部分)。臂可為直的或彎曲的，且可取決于應(yīng)用從軸桿以任何角度延伸。質(zhì)量元件可為球形、環(huán)形、圓柱形或任何形狀，且可取決于應(yīng)用而提供額外的益處，包括減小摩擦和增大由空氣動(dòng)力效應(yīng)引起的力。質(zhì)量元件可具有多個(gè)結(jié)構(gòu)，每個(gè)結(jié)構(gòu)具有共享由單個(gè)結(jié)構(gòu)展現(xiàn)的質(zhì)心的相同或不同的質(zhì)量。盡管在圖1-10中顯示的離心系統(tǒng)每個(gè)具有偶數(shù)個(gè)物體，但是離心系統(tǒng)還可具有奇數(shù)個(gè)物體。物體優(yōu)選地應(yīng)被定位成使由物體引起的離心力圍繞離心系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)軸線是平衡的。物體的構(gòu)型以及對(duì)于扭矩系統(tǒng)和力系統(tǒng)的其它系統(tǒng)參數(shù)可為相似的。本申請(qǐng)涉及使用由連接到軸桿的一個(gè)或多個(gè)物體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生離心力以在驅(qū)動(dòng)軸上或在系統(tǒng)上產(chǎn)生扭矩或力的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，扭矩或力可取決于系統(tǒng)構(gòu)型由任何適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)例如軸桿來(lái)輸出。本發(fā)明的原理不是必須限制于傳動(dòng)意義上的“動(dòng)力生成”，而是可延伸到需要推進(jìn)力或旋轉(zhuǎn)能量的任何系統(tǒng)，包括納米級(jí)物體、更大的機(jī)械的部分和甚至僅旋轉(zhuǎn)的物體。上文的詳述被提供用以闡述本發(fā)明的具體的實(shí)施方案，且不被認(rèn)為有限制性。在本發(fā)明的范圍內(nèi)的很多變型和改變是可能的。本發(fā)明在所附權(quán)利要求中被闡明。
權(quán)利要求
1.一種用于將離心力轉(zhuǎn)換成扭矩的離心系統(tǒng)，包括能量輸出裝置，其具有旋轉(zhuǎn)軸線；以及一個(gè)或多個(gè)物體，其連接到所述能量輸出裝置，以使所述物體圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在所述能量輸出裝置上產(chǎn)生扭矩。
2.如權(quán)利要求1所述的離心系統(tǒng)，其中，每個(gè)物體包括質(zhì)量元件和將所述質(zhì)量元件連接到所述能量輸出裝置的連接元件。
3.如權(quán)利要求2所述的離心系統(tǒng)，其中，所述連接元件被構(gòu)型成最大化在所述能量輸出裝置上的來(lái)自所述質(zhì)量元件的離心力的所述扭矩。
4.如權(quán)利要求2所述的離心系統(tǒng)，其中，所述連接元件是可調(diào)節(jié)的，以改變質(zhì)量元件和所述能量輸出裝置之間的角度。
5.如權(quán)利要求2所述的離心系統(tǒng)，其中，所述連接元件是可調(diào)節(jié)的，以改變所述質(zhì)量元件和所述旋轉(zhuǎn)軸線之間的距離。
6.如權(quán)利要求2所述的離心系統(tǒng)，其中，所述連接元件具有被連接到所述能量輸出裝置的剛性部分。
7.如權(quán)利要求1所述的離心系統(tǒng)，還包括輸入裝置和變向元件，所述輸入裝置包括輸入力，所述變向元件將所述輸入裝置連接到所述能量輸出裝置以使所述輸入力在所述能量輸出裝置上產(chǎn)生扭矩，其中，所述輸入力不取決于所述能量輸出裝置的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
8.如權(quán)利要求7所述的離心系統(tǒng)，其中，所述變向元件包括所述物體中的一個(gè)或多個(gè)物體的部分。
9.如權(quán)利要求7所述的離心系統(tǒng)，其中，所述輸入力由張力裝置產(chǎn)生。
10.如權(quán)利要求7所述的離心系統(tǒng)，其中，所述輸入力是可調(diào)節(jié)的。
11.如權(quán)利要求1所述的離心系統(tǒng)，其中，一個(gè)或多個(gè)物體具有是翼片或葉片的部分。
12.一種用于將力轉(zhuǎn)換為扭矩的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，包括輸出結(jié)構(gòu)，其具有旋轉(zhuǎn)軸線；輸入結(jié)構(gòu)，其包括輸入力；以及變向結(jié)構(gòu)，其將所述輸入結(jié)構(gòu)連接到所述輸出結(jié)構(gòu)，以使所述輸入力在所述輸出結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生扭矩從而使所述輸出結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，且其中，所述輸入力的大小不取決于所述輸出結(jié)構(gòu)、 所述輸入結(jié)構(gòu)和所述變向結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
13.如權(quán)利要求12所述的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其中，所述變向結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)纜線，所述一個(gè)或多個(gè)纜線通過(guò)每個(gè)纜線一個(gè)或多個(gè)滑輪將所述輸出結(jié)構(gòu)連接到所述輸入結(jié)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求12所述的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其中，所述輸入力的大小是可調(diào)節(jié)的，以改變?cè)谒鲚敵鼋Y(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的所述扭矩。
15.如權(quán)利要求14所述的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其中，所述輸入結(jié)構(gòu)以與所述輸出結(jié)構(gòu)和所述變向結(jié)構(gòu)不同的角速度旋轉(zhuǎn)。
16.一種用于將離心力轉(zhuǎn)換成線性力的離心系統(tǒng)，包括第一輸出裝置，其具有旋轉(zhuǎn)軸線；以及一個(gè)或多個(gè)物體，其連接到所述第一輸出裝置，以使所述物體圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在所述第一輸出裝置上產(chǎn)生力。
17.如權(quán)利要求16所述的離心系統(tǒng)，其中，每個(gè)物體包括質(zhì)量元件和將所述質(zhì)量元件連接到所述第一輸出裝置的連接元件。
18.如權(quán)利要求17所述的離心系統(tǒng)，其中，所述連接元件是可調(diào)節(jié)的，以改變所述質(zhì)量元件到所述旋轉(zhuǎn)軸線的距離。
19.如權(quán)利要求16所述的離心系統(tǒng)，還包括第二輸出裝置，以使力是來(lái)自所述第一輸出裝置和所述第二輸出裝置的力的總和，其中，所述物體包括質(zhì)量元件、將所述質(zhì)量元件連接到所述第一輸出裝置的第一連接元件和將所述質(zhì)量元件連接到所述第二輸出裝置的第二連接元件。
20.如權(quán)利要求19所述的離心系統(tǒng)，還包括控制機(jī)構(gòu)，其中，所述控制機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)所述第一連接元件和所述第二連接元件，以控制從所述質(zhì)量元件到所述第一輸出裝置和所述第二輸出裝置的離心力的分布。
21.如權(quán)利要求19所述的離心系統(tǒng)，其中，所述第一連接元件包括第一纜線和第一滑輪，且所述第二連接元件包括第二纜線和第二滑輪。
22.如權(quán)利要求16所述的離心系統(tǒng)，還包括一個(gè)或多個(gè)扭矩物體，所述扭矩物體被連接到所述第一輸出裝置，以使所述扭矩物體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在所述第一輸出裝置上產(chǎn)生扭矩。
23.如權(quán)利要求16所述的離心系統(tǒng)，還包括輸入裝置和變向結(jié)構(gòu)，所述輸入裝置包括輸入力，所述變向結(jié)構(gòu)將所述輸入裝置連接到所述第一輸出裝置以使所述輸入力在所述第一輸出裝置上產(chǎn)生扭矩，且其中，所述輸入力的大小不取決于所述第一輸出裝置和所述輸入裝置的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
24.如權(quán)利要求16所述的離心系統(tǒng)，其中，一個(gè)或多個(gè)物體具有是翼片的部分。
全文摘要
一種離心系統(tǒng)(500)，其將離心力(513，514)從帶有質(zhì)量元件(505f，506f)的被有利地定位的旋轉(zhuǎn)物體傳遞到被連接到輸出軸桿(509b)或被直接地連接到軸桿或系統(tǒng)上的結(jié)構(gòu)的臂(501，503)，從而提供輸出扭矩或力(511，512)。離心系統(tǒng)使用在物體中的一個(gè)或多個(gè)質(zhì)量元件(505f，506f)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)質(zhì)量元件徑向地向外的離心力(513，514)，以使離心力產(chǎn)生切向力(511，512)，該切向力(511，512)以一角度作用在臂(501，503)上以提供大量的扭矩，從而旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的輸出軸桿(509b)。物體可具有可調(diào)節(jié)的連接元件(505e，506e)或連接元件構(gòu)型，以使物體(505f，506f)傳遞能量給臂(501，503)以旋轉(zhuǎn)離心系統(tǒng)。離心系統(tǒng)可在開(kāi)放式空間中或被封閉。例如，產(chǎn)生的力可被用來(lái)在輸出軸桿或系統(tǒng)上驅(qū)動(dòng)線性運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)F16H33/02GK102369372SQ201080012655
公開(kāi)日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月23日
發(fā)明者吳俊龍, 蓋伊·西爾弗 申請(qǐng)人:吳俊龍, 蓋伊·西爾弗