(57)【要約】  このシステムは、通常は固定された中心軸上でそれぞれ回転するように取り付けられた少なくとも２つの動力ディスク要素（２６、４２）を備える。第１の動力ディスク要素はそのリム（３２）に第１の周囲歯車部分（３３）を備え、それによって、第１の動力ディスク要素を中心軸からオフセットされた第１システムの軸上に取り付けられた第１システムの歯車によって回転させることができる。第１の動力ディスク要素は、前方に延びるリムの周辺に第２の周囲歯車部分（３５）も有する。第２の動力ディスク要素は、第１の動力ディスク要素上の第２の周囲歯車部分と対合するように配置され、第２の動力ディスク要素の後方に面する表面に対して回転するように取り付けられた複数の外側駆動歯車（５０、５２、５４）を有する。中心歯車（６４）は中心軸に固定されて第２の動力ディスク要素上の外側駆動歯車と対合するようになされている。第２システムの歯車は第２の動力ディスク要素の周囲歯車部分と対合し、中心軸からオフセットされた第２システムの軸上に取り付けられる。中心歯車の径は外側駆動歯車の径よりもかなり大きくてもよい。第１の動力ディスク要素上の前部周囲歯車部分は第１の動力ディスク要素の外径よりもかなり小さい径を有することもできる。さらに、システムは２つ以下の部材を有する動力ディスク要素の２つのセットを備えることができ、動力ディスク要素は入力／出力動力ディスク要素と対合して、単一の入力で２つの出力回転を生じ、またはその逆も可能である。
2008523337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸の周りで回転するように取り付けられた少なくとも２つの動力ディスク要素と、
前記中心軸からオフセットされた第１システムの軸上に取り付けられた第１システムの歯車であって、第１の動力ディスク要素がその後部リム付近に前記第１システムの歯車と対合する第１の周囲歯車部分を備え、前記第１の動力ディスク要素がその前部リムの付近に第２の周囲歯車部分を有し、第２の動力ディスク要素が、その後面に回転可能に取り付けられ前記第１の動力ディスク要素上の前記第２の周囲歯車部分と対合するように位置付けられた複数の外側歯車部材を有し、前記第１の動力ディスク要素上の前記第２の周囲歯車部分が前記第１の動力ディスク要素の外径よりもかなり小さい径を有する、第１システムの歯車と、
前記中心軸に対して固定されるように取り付けられ、さらに前記第２の動力ディスク要素上の前記外側駆動歯車と対合するように取り付けられて、前記第１システムの歯車の回転によって前記第１の動力ディスク要素が回転し、次いで前記第２の動力ディスク要素が回転するようになされた中心歯車と、
前記第２の動力ディスク要素のリム付近に配置された前記第２の動力ディスク要素の前部周囲歯車部分と対合し、前記中心軸からオフセットされた第２システムの軸上に取り付けられた第２システムの歯車とを備え、動作の際に、機械動力システムの動作に前記第１と第２のシステムの軸の間に動力変化が生じる、機械動力システム。
【請求項２】
前記外側駆動歯車および前記中心歯車が同じサイズである、請求項１に記載の機械動力システム。
【請求項３】
前記第２の周囲歯車部分の径が前記第１の動力ディスク要素の外径の半分以下である、請求項１に記載の機械動力システム。
【請求項４】
少なくとも１つの動力ディスク要素の外側リム表面に取り付けられた少なくとも１対の対向する錘を備える、請求項１に記載の機械動力システム。
【請求項５】
前記２つの動力ディスク要素の間に位置付けられた少なくとも１つの中間動力ディスク要素を備え、前記中間動力ディスク要素がそれぞれ、次の連続動力ディスク要素に取り付けられた複数の外側駆動歯車部材を駆動し、それらと対合するための前部周囲リム部分、および前記中心軸に固定され、次の連続動力ディスク要素上に取り付けられた関連する複数の外側駆動歯車と対合するように取り付けられた中心歯車要素を有する、請求項１に記載の機械動力システム。
【請求項６】
中心軸の周りで回転するように取り付けられ、第１の動力ディスク要素がその後部リム付近に第１の周囲歯車部分を備える、少なくとも２つの動力ディスク要素と、
前記中心軸からオフセットされた第１システムの軸上に取り付けられ、前記第１の周囲歯車部分と対合するように適合された第１システムの歯車と、
前記第１の動力ディスク要素がその前部リム部分付近に第２の周囲歯車部分を有し、前記第２の動力ディスク要素がその後面に回転可能に取り付けられ前記第１の動力ディスク要素上の前記第２の周囲歯車部分と対合するように位置付けられた複数の外側駆動歯車部材を有し、
中心軸に対して固定されるように取り付けられ、さらに前記第２の動力ディスク要素上の前記外側駆動歯車と対合するように取り付けられた中心歯車であって、中心駆動歯車が前記外側駆動歯車よりもかなり大きい径を有する中心歯車と、
前記第２の動力ディスク要素の前記リム付近に配置された前記第２の動力ディスク要素の周囲歯車部分と対合し、前記中心軸からオフセットされた第２システムの軸上に取り付けられた第２システムの歯車とを備え、第１システムの軸が入力軸であり前記第２システムの軸が出力軸でも、その逆でも関係なく、動作の際に、機械動力システムの動作に前記第１と第２システムの軸の間に動力変化が生じる、機械動力システム。
【請求項７】
前記２つの動力ディスク要素の間に位置付けられた少なくとも１つの中間動力ディスク要素を備え、各前記中間動力ディスク要素が、次の連続動力ディスク要素上に取り付けられた複数の外側駆動歯車部材と対合しそれらを駆動するための前部周囲リム部分、および前記中心軸に固定され次の連続動力ディスク要素上に取り付けられた関連する前記複数の外側駆動歯車部材と対合するように取り付けられた関連する中心駆動歯車要素を有する、請求項６に記載の動力システム。
【請求項８】
少なくとも１つの動力ディスク要素と関連する少なくとも８つの外側駆動歯車部材を備える、請求項６に記載の機械動力システム。
【請求項９】
前記中心駆動歯車の径が前記外側駆動歯車部材の径の少なくとも約４倍である、請求項６に記載の機械動力システム。
【請求項１０】
少なくとも１つの動力ディスク要素の外側リム表面に取り付けられた少なくとも１対の対向する錘を備える、請求項５に記載の機械動力システム。
【請求項１１】
動力ディスク要素の２つのセットがそれぞれ第１および第２の取付け軸の周りで回転するように取り付けられ、各セットの第１の動力ディスク要素がその後部リム付近に第１の周囲歯車部分を備える、少なくとも２つの動力ディスク要素の少なくとも２つのセットと、
それぞれ前記第１および第２の取付け軸からオフセットされた第１および第２のシステムの軸に取り付けられ、各動力ディスクセットの前記第１の動力ディスク要素の前記第１の周囲歯車部分と対合する、動力ディスク要素の各セットの第１システムの歯車と、
各セットの前記第１の動力ディスク要素がその前部リム部分付近に第２の周囲歯車部分を有し、各セットの前記第２の動力ディスク要素が、その後面に回転可能に取り付けられ前記各セットの前記第１の動力ディスク要素上の前記第２の周囲歯車部分と対合するように位置付けられた複数の外側駆動歯車部材を有し、
前記それぞれの取付け軸に対して固定されるように取り付けられ、さらに前記第２の動力ディスク要素上の前記外側駆動歯車と対合するように取り付けられた各セットの中心歯車と、
前記第１および第２の取付け軸からオフセットされた第１および第２のシステムの軸上に取り付けられ、各セットの前記第２の動力ディスク要素の前部周囲歯車部分と対合する、各セットの第２システムの歯車と
中心軸の周りに取り付けられ、動力ディスク要素の各セットからの前記第２システムの歯車と対合して前記第１および第２システムの軸の回転によって入力／出力動力ディスク要素が回転され、その逆もなされる歯車構成を有する単一の入力／出力動力ディスク要素とを備える、機械動力システム。
【請求項１２】
前記それぞれのセットの前記動力ディスク要素が様々なサイズである、請求項１１に記載の機械動力システム。
【請求項１３】
前記各セットの２つの動力ディスク要素の間に位置付けられた少なくとも１つの中間動力ディスクを備え、各前記中間動力ディスク要素が、前記セットの次の連続動力ディスク要素上に取り付けられた複数の外側駆動歯車部材と対合しそれらを駆動するための前部周囲リム部分、およびそれぞれ前記第１および第２の軸に固定され次の連続動力ディスク要素上に取り付けられた関連する複数の外側駆動歯車と対合するように取り付けられた関連する中心駆動歯車要素を有する、請求項１１に記載の機械動力システム。
【請求項１４】
少なくとも１つの動力ディスク要素の外側リム表面に取り付けられた少なくとも１対の対向する錘を備える、請求項１１に記載の機械動力システム。
【請求項１５】
中心軸の周りで回転するように取り付けられ、第１の動力ディスク要素がそのリム付近に第１の周囲歯車部分を備える、少なくとも２つの動力ディスク要素と、
少なくとも１つの前記動力ディスク要素の外側リム表面に取り付けられた少なくとも１対の対向する錘と、
前記中心軸からオフセットされた第１システムの軸上に取り付けられて、前記第１の動力ディスク要素と対合する第１システムの歯車と、
前記第１の動力ディスク要素がその前方に延びるリム部分付近に第２の周囲歯車部分を有し、前記第２の動力ディスク要素がその後面に回転可能に取り付けられ前記第１の動力ディスク要素上の前記第２の周囲歯車部分と対合するように位置付けられた複数の外側駆動歯車部材を有し、
前記中心軸に対して固定されるように取り付けられ、さらに前記第２の動力ディスク要素上の前記外側駆動歯車と対合するように取り付けられた中心歯車と、
前記第２の動力ディスク要素のリム付近に配置された前記第２の動力ディスク要素の周囲歯車部分と対合し、前記中心軸からオフセットされた第２システムの軸上に取り付けられた第２システムの歯車とを備え、動作の際に、機械動力システムの動作に第１と第２システムの軸の間に動力変化が生じ、またはその逆もなされる、機械動力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、システムの入力源に応答して出力部に動力を供給するためのシステムに関し、より詳細には、システムの入力と出力の間の動力変化を生じるシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
動力の生成、したがって、電力による軸の回転など動力を使用して作業を行う機械は、現代の産業および社会に極めて重要である。電力は多数の機械を作動させるために使用されるが、機械の出力性能は仕事によってかなり多様であり、特定の仕事を行うのに１馬力未満から数千馬力に至るものがある。電力は、電灯および多くの電気器具の作動にも使用される。
【０００３】
電力源も非常に多様であり、例えば、とりわけ水力電気能力、化石および／または核燃料を使用する大型発電所が含まれる。こうした設備で生成される電力は、次いで、大型の複雑で高コストの伝送および分配システムによって個々のユーザに供給される。電力は伝送および分配システムで損失される。あるいは、通常、化石燃料（ガソリン）機関、天然ガスタービン、もしくは他の同様のデバイスで稼動される発電機またはマイクロタービンなど小型の独立型電源は、特定のユーザに少量の電力を供給することができる。こうした発電機も１００％有効ではない。
【０００４】
電動モータの有効性も１００％未満であり、照明システムなど電力を直接使用するシステムも同様である。特定の作業を行う際に、すなわち、例えば軸を回転し、または電球のフィラメントを照明する際に、いくらかのエネルギーが損失される。しかし、現代の電動モータの効率は非常に高く、９０％を超えることがある。電動モータまたは同様のデバイスができるだけ高い効率を有することが望ましく、さらに、できるだけ少ないエネルギーを使用して電力を生成することが望ましい。歴史的に、入力から出力への電力を実際に増加できるようにすることが目標とされてきているが、これまで実現されていない。
【０００５】
また、具体的には化石燃料など燃料の大量供給が不要の、既存の電力配給システムから独立した、特に低コストの電力の局所の電力源の能力を有することが非常に望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一例は、例えば第三世界の国々の用水システムへの給電であり、用水システムに使用されるエネルギーのコストによって食物生産のコストが大幅に追加される。経済的な電気自動車も望ましく、システムの改善が環境に有利な他の例である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、本発明は、中心軸の周りで回転するように取り付けられた少なくとも２つの動力ディスク要素と、第１の動力ディスク要素はそれによって第１のディスク要素が回転される第１のディスク要素のリム付近の第１の周辺部分を含み、中心軸からオフセットされた第１システムの軸上に取り付けられた第１システムの歯車と、第１の動力ディスク要素は動力要素の前方に延びるリム部分付近に第２の周囲歯車部分を有し、第２の動力ディスク要素はその後面に回転可能に取り付けられ第１の動力要素上の第２の周囲歯車部分と対合するように位置付けられた複数の外側駆動歯車部材を有し、中心軸に対して固定されるように取り付けられ、さらに第２の動力ディスク要素上の外側駆動歯車と対合するように取り付けられた中心歯車であって、第１システムの歯車のモータによる回転が第１および第２の動力ディスク部材を回転させるようになされた中心歯車と、第２の動力ディスク要素のリム付近に配置された第２の動力ディスク要素の周囲歯車部分と対合し、中心軸からオフセットされた第２システムの軸上に取り付けられた第２システムの歯車とを備え、動作の際に、第１と第２システムの軸の間に動力変化が生じる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１で全般的に一実施形態で１０で示された本発明のシステムは、システムの入力端と出力端の間の効率的な動力変化を生じる。全般的に１０で示されたシステムは、図１のシステム１０の一端にある従来の電動モータ１２によって駆動される。ガス、またはディーゼル機関システム、あるいは他の動力システムを含む他の動力源を使用することもできる。図で示した実施形態では、電動モータ１２は比較的小さい、すなわち１１０ボルトで動作する２馬力の単相モータである。しかし理解されるように、入力モータはかなり大きくてもよく、かつ／または２２０ボルトで動作する三相モータでもよい。駆動モータの特性は本発明にはあまり重要ではない。
【０００９】
電動モータ１２は、本明細書でシステムの入力動力軸とも呼ばれ、第１の固定支持ブラケット１６を通って延在する従来の出力軸１４を備える。支持ブラケット１６は、本発明の動力システムをその一端で支持し、底面支持部材１８（図２）から上方に延在する。システム１０の他方の端部には第２の支持ブラケット２０が存在する。支持構成（本発明のシステムの要素１６、１８、および２０）は、動力システム１０自体の特定の構成に応じて、形状および構造を広範に変えることができる。
【００１０】
次に図１〜５を参照すると、入力駆動歯車２４が電動モータ１２のシステムの入力動力軸１４の自由端に取り付けられている。図で示した実施形態では、入力駆動歯車２４は入力動力ディスク２６を駆動する。図で示した実施形態の入力動力ディスク２６は円形で径が約４５．７２ｃｍ（１８インチ）であり、中心の軸方向の開口３０およびリム部分３２を有する中心部分２８を含む。リム部分３２は、中心部分２８の後面３３と中心部分の対向する前面３５の両方から垂直に延在する。図で示した実施形態では、後方と前方の両方向のリム部分は、幅が約６．３５ｃｍ（２−１／２インチ）であり、リム部分３２の後部セクション３７および前部セクション３９の内面上の第１と第２の歯車の歯のセット３４、３６を有する。
【００１１】
図で示した実施形態の入力駆動歯車２４の径は１５．２４ｃｍ（６インチ）であり、６６個の歯を有し、入力動力ディスク２６のリム部分３２の後部セクション３７上の歯車の歯のセット３４と対合するように位置付けられる。モータ１２の出力軸１４は入力動力ディスク２６の中心からオフセットされているからである。
【００１２】
入力動力ディスク２６は、主軸３８上で回転するように取り付けられ、主軸３８もその両端で支持ブラケット１６および２０によって支持される。動力ディスク２６は、動力ディスクの中心部分の軸方向の中心開口３０内に配置された軸受４０に主軸３８上のキー３９によって取り付けられる。主軸を軸受４０にキーで固定することは重要ではないが、それによって軸受の望ましくない回転による磨耗の可能性が低減される。この実施形態の軸受４０は回転しないが、入力動力ディスク２６が主軸に対して軸受上で自由に回転することができるようにする。以下でより詳細に論じるように、一部の構成では、特定のシステムの結果を得るために、主軸３８はある程度回転することができる。
【００１３】
動作の際は、モータ１２からの軸１４が入力駆動歯車２４を回転させ、それによって入力動力ディスク２６を主軸３８、具体的には軸受４０の周りで回転させる。入力動力ディスク２６の回転速度は、（入力動力ディスク２６上の歯車セット３４がディスク２６のリムにある状態で）軸１４の回転および入力駆動歯車２４と動力ディスク２６のサイズの相対比率に依存する。例えば、動力軸１４が１７８６ｒｐｍ（モータ１２の定格）で回転する場合、入力駆動歯車２４の径が１５．２４ｃｍ（６インチ）で動力ディスク２６の径が４５．７２ｃｍ（１８インチ）（比率３：１）のときは、第１の動力ディスクは５９５−１／３ｒｐｍで回転する。
【００１４】
第１の中間動力ディスク４２が入力動力ディスク２６に後続し、やはり、主軸３８にキーで固定された軸受４３を通って主軸３８に取り付けられる。第１の中間動力ディスク４２は、平坦な後面４４、および前方向に延びるリム部分４６を有する。リム部分４６は、入力動力ディスク２６上のリム部分３２の前部セクション３９と同一である。第１の中間動力ディスク４２は、他の点では、入力動力ディスク２６と実質的に同一であり、入力動力ディスク２６と同じ径、形状および構造を有し、軸受４３を通って主軸３８上で回転するように取り付けられる。
【００１５】
等しい間隔をおいて配置された３つの外側駆動歯車５０、５２、および５４が第１の中間動力ディスク４２の後面４４に回転可能に取り付けられる。図で示した実施形態では、各外側駆動歯車５０、５２、および５４も径が１２．５４ｃｍ（６インチ）であり、その周囲に６６個の歯を有する。歯車５０、５２、および５４は、ボルト６０−６０および軸受６２−６２によって回転するように取り付けられる。外側駆動歯車５０、５２、および５４は、動作の際に、ボルト６０−６０上の個々の関連する軸受６２−６２の周りで自由に回転する。可能な代替構造として、外側駆動歯車は２つまたは１つだけでもよい。特に１つだけの歯車では、動作の速度が制限され、取付け構造をある程度修正しなければならないことがある。中心歯車６４は、後面４４の中心に外側駆動歯車５０、５２、および５４の間に取り付けられ、それらと噛み合い、図で示した実施形態では、外側駆動歯車５０、５２、５４と実質的に同一である。
【００１６】
中心歯車６４は、外側駆動歯車５０、５２、および５４と同じ平面内に存在する。中心歯車６４は、入力動力ディスク２６および４２と同様に主軸３８にキーで固定される。したがって、主軸３８が回転しない場合、中心歯車６４も回転しないが、特定の構成の主軸３８が選択された範囲だけ回転する場合は、中心歯車６４も主軸３８と共に回転する。位置合せまたは磨耗用に追加のワッシャ、スペーサ、および／またはシムをシステムに追加することができるが、本発明には重要ではない。
【００１７】
図で示した実施形態では、入力動力ディスク２６および第１の中間ディスク４２は鋼から作成される。入力動力ディスクの中心部分の厚さは約３．８１ｃｍ（１−１／２インチ）であるが、中間動力ディスクの中心部分の厚さは約５．０８ｃｍ（２インチ）である。入力動力ディスク２６のリム部分の厚さは約６．３５ｃｍ（２−１／２インチ）であり、中間動力ディスク４２のリム部分の厚さも約６．３５ｃｍ（２−１／２インチ）である。しかし理解されるように、動力ディスクを、アルミニウムおよび様々なプラスチックも含む様々な材料で異なるサイズで作成することができ、それによってシステム全体の重量が変わる。さらに、図では３つの外側駆動歯車が示されているが、一部の形状では、２つの外側駆動歯車でもよく、または場合によっては４つ以上でもよい。また、図で示した実施形態では、外側駆動歯車と中心駆動歯車が同じサイズで示されているが、中心歯車は外側駆動歯車と異なるサイズでもよい。また、図で示した実施形態では、入力駆動歯車は入力動力ディスクの３分の１のサイズであるが、異なる比率を使用することもできる。
【００１８】
第１の中間動力ディスク４２は、入力動力ディスク２６に対して主軸３８上に位置付けられ、それにより、入力動力ディスク２６のリム部分３２の前縁部４５が第１の中間動力ディスクの後面４４からわずかに間隔をあけて配置され、中間動力ディスクの自由な回転を可能にする一方、さらに中間動力ディスク４２上の外側駆動歯車５０、５２、および５４が、入力動力ディスク２６のリム部分３４の前部セクション３９上の歯車セット３６と噛み合う。
【００１９】
動作の際は、入力歯車２４の駆動作用による入力動力ディスク２６の回転によって、外側駆動歯車５０、５２、および５４がそれらの関連する取付けボルトの周囲で回転し、中心歯車６４との機械的相互作用によって第１の中間動力ディスク４２の回転が開始される。第１の中間動力ディスク４２、３つの外側駆動歯車５０、５２、および５４、ならびに関連する取付けボルトと軸受、および主軸３８にキーで固定された中心歯車６４は、第１の中間動力ディスクアセンブリを形成する。
【００２０】
この実施形態の第１の動力ディスクアセンブリと同一の連続する動力ディスクアセンブリが、主軸３８に沿って連続的に配置され、各中間動力ディスクアセンブリは、１つの中間動力ディスクの前方リムセクション上の歯車セットが次の連続中間動力ディスクアセンブリの３つの外側駆動歯車と対合することによって、次の連続動力ディスクアセンブリと相互作用する。したがって、図で示した構成では、各中間動力ディスクの回転により、次の中間動力ディスクが回転され、各中間動力ディスクの回転速度（ｒｐｍ）は前の動力ディスクよりも約３分の１遅い。
【００２１】
図１で示した実施形態には、４つの中間動力ディスクアセンブリが存在する。本発明のシステムの最後の中間動力ディスクアセンブリに出力動力ディスク７０が後続し、出力動力ディスク７０はいくつかの中間動力ディスクアセンブリの動力ディスクと基本的に同一である。出力またはテークオフ歯車７４は、例えば発電機７８など、システム１０の出力端に位置する他の電気的デバイスの動力軸７６上に取り付けられる。発電機７８は電気を生成することができる。動力軸７６は主駆動軸３８からオフセットされており、この駆動軸３８上に個々の動力ディスクが回転可能に取り付けられるが、これは主軸３８に対するモータ１２のシステムの入力動力軸１４のオフセットと同様である。図で示した実施形態では、出力歯車７４は、形状、サイズ、および歯の数が入力歯車２４と実質的に同一であり、動力ディスク７０のリムの内面上の歯車セットと対合するように配置される。したがって、出力動力ディスク７０と出力歯車７４の間に３：１の比率が存在し、出力歯車７４が動力ディスク７０の３倍の回転速度を有するようになされている。
【００２２】
動作の際は、電動モータ１２が本発明のシステムを比較的短い起動に続いて定常状態で駆動し、その間、すべての動力ディスクが連続的に定常状態速度にされる。出力／テークオフ歯車７４は動力軸７６を回転させ、発電機７８を駆動して電力出力を生じる。
【００２３】
理解されるように、図１の構成は単なる一実施形態である。例えば、図１の構成では、入力と出力の歯車が同じサイズであると仮定すると、すなわちシステムの電動モータ端部から発電機端部までの各連続動力ディスクが前の動力ディスクよりも（３分の１低い）低減された速度で回転すると仮定すると、システムの一端に配置された入力電動モータ１２は、モータのｒｐｍよりも低い出力軸ｒｐｍを生じる。しかし、モータと発電機を逆にして、システムの各連続動力ディスクアセンブリの速度を約３分の１速くして、出力軸の速度を入力電動モータ軸の速度よりも速くすることができる。本発明のシステムは、両方向に有利に動作させることができる。その場合、出力／テークオフ歯車はモータによって駆動される入力歯車であり、入力歯車は発電機または同様のデバイスを駆動するテークオフ歯車である。
【００２４】
さらに、入力歯車および出力／テークオフ歯車がそれぞれ入力および出力動力ディスクのリムの内面上の歯車セットと対合する間、理解されるように、入力駆動歯車および出力テークオフ歯車はリム部分の外面上の歯車セットと対合することができる。したがって、入力および出力動力ディスクのリム部分の内面上の歯車セットは本発明にとってあまり重要ではない。スプロケット駆動歯車、またはベルトあるいは流体もしくは磁石システムを含む他の手段を含む他の構成を使用して、システムから動力を得るシステムに入力動力を供給することができる。しかし内面の歯車セットの使用は、歯車セットがすべて同じ方向に回転して、システムが全速力で動作する場合に抗力がほとんど生じない点で、重要かつ独特の動作結果を生じる。
【００２５】
さらに、この構成では合計４つの中間歯車アセンブリが示されているが、所望の動力変化／有利性の大きさに応じて、それよりも多い、または少ない数を使用することができる。しかし最小限でも、第１のレベルの動力変化／有利性を供給する入力動力ディスクアセンブリおよび出力動力ディスクアセンブリが必要である。こうした最小限の構成では、図１で示した４つの中間動力ディスクは省かれ、出力動力ディスクアセンブリが入力動力ディスクアセンブリと直接対合するようになる。５つ以上の中間動力ディスクが存在し、それぞれの追加の動力ディスクアセンブリが図で示した動力ディスクアセンブリと同一であり、ディスクアセンブリの合計数が所望の入力と出力の間の動力変化／有利性の程度に依存する構成も可能である。
【００２６】
いくつかの要因が、上記のシステムの動作および動力変化／有利性の大きさに影響を与える。例えば、外側駆動歯車間の相対的なサイズの差、駆動歯車が回転可能に取り付けられる動力ディスクのサイズ、および中心駆動歯車のサイズが、すべて、動力変化／有利性、かつ／またはシステムの連続動力ディスクの回転速度の上昇／下降に影響を与える。
【００２７】
上記のように、図で示した実施形態の中心軸は通常は固定されたままで、中心歯車がシステムの動作中に回転しないようになされている。動力ディスクの一面上の外側駆動歯車と中心歯車の回転可能な配置および相互作用によって、外側駆動歯車を保持する取付けボルトに力／圧力が加えられて、外側駆動歯車が取り付けられた動力ディスクが前の動力ディスクの回転に応答して回転を開始し、そのリムの歯車が外側駆動歯車と対合し始める。しかし、取付け軸は起動時に一方向にある程度回転することができる。システム全体の動力変化／有利性は、取付け軸の回転の程度に応じて低減されるが、システムの起動はより効率的になり時間も短縮される。
【００２８】
さらに、取付け軸および取付け軸上の中心歯車を動力ディスクとは反対の方向にわずかに回転させることができ、それによって１つの段階から別の段階への動力利得が増加される。通常、外側駆動歯車と中心歯車の回転速度にはかなりの差がなければならない。
【００２９】
また、図で示した実施形態では、最初の駆動歯車と入力動力ディスクの歯車の比率が３：１であり、出力動力ディスクと出力／テークオフ歯車の比率が１：３である。こうした比率を変えることができるが、その変更によって動力の有利性に影響が与えられる。さらに、場合によっては、出力軸の速度を上げるには、出力側に追加の１つまたは複数の歯車が存在してもよい。伝統的な歯車システムの比率は、それがシステムの入力または出力の一部である場合は動力出力に影響を与えるため、各応用例の特定の動力要件を考慮しなければならない。例えば１０倍など大きすぎる歯車の比率は、システムの動力効率／有利性に悪影響を与える恐れがある。
【００３０】
図７〜１１は、図１〜６のシステムの様々な代替構成を示す。具体的には、様々な動力ディスク形状、ならびに動力ディスク用の外側歯車駆動歯車および中心歯車の様々な構成が示されている。理解されるように、これらは他の追加の実施形態を表すものである。例えば、理解されるように、図７〜１１の特定の構成では、システムが３つまたは４つあるいはそれ以上など複数の動力ディスクを備える場合、個々の動力ディスクは様々なサイズでよい。これはすべてを網羅するものではないが、多様な開示された構成の大部分の可能性がある。本明細書で開示した多様な歯車構成および開示した多様な歯車のサイズにより、多様な歯車の回転速度、歯車の利点、および様々な回転動作のパターンが供給される。
【００３１】
特定の動力ディスク歯車構成を選択して、回転の効果全体の所望の上昇または下降、およびシステムの入力と出力の間の所望の動力変化を生じることが可能である。
各動力ディスクとの関連における外側駆動歯車および中心歯車の構成を多様な組合せで選択して、特定の入力回転に対して事実上どんな出力回転も行うことができ、その逆も可能である。
【００３２】
次に図７を参照すると、３つの外側駆動歯車１０２−１０２およびシステムの駆動軸１０５上に取り付けられる中心歯車１０４を有する１つの動力ディスク１００を備える歯車構成がより詳細に示されている。この実施形態では、３つの駆動歯車１０２は中心歯車と同じサイズであるが、図１〜６で示したシステムのものよりもかなり小さい。この構成を適切に駆動するため、前の動力ディスク１０７の後ろ側１０６は広いリム部分１０８を有し、リム部分１０８の内面の周囲に１組の駆動歯１０９が配置されている。リム部分１０８は、小さい外側駆動歯車１０２−１０２と対合するのに十分な広さである。この例では、動力ディスク１０７の（歯付き）内面の径は動力ディスクの外径の半分よりもわずかに小さい。
【００３３】
図８は、中心駆動軸１１３上に取り付けられる大きい中心歯車１１２、および動力ディスク１１５の表面１１３に回転可能に取り付けられる複数の外側駆動歯車１１４−１１４を備える、歯車装置／動力ディスク構成の他の変形形態を示す。動力ディスク１１５も中心軸に対して回転可能に取り付けられる。図で示した実施形態には、合計８つの外側駆動歯車１１４−１１４が存在するが、この数を変えてもよい。この構成では、各動力ディスクは比較的細い後面リム１１６を有し、その内面上に１組の歯１１７が存在し、歯１１７は次の動力ディスク上の外側駆動歯車１１４−１１４と対合し、それを駆動する。
【００３４】
図７および８で示したように、外側駆動歯車／中心歯車は多様なサイズでもよいが、前の動力ディスクの後ろに面するリムを、リムの歯が後続の動力ディスク上の外側駆動歯車と対合することができるように構成しなければならない。特定の歯車構成を動力ディスクの列全体に使用することができ、または歯車構成をディスクごとに異なるようにすることができる。さらに、動力ディスクのサイズは様々でよい。これはすべて、入力と出力間の動力の異なる伝達を生じる。
【００３５】
さらに他の歯車構成が図９に示されている。この実施形態では、動力ディスク１２０は表面１２５に回転可能に取り付けられ中心歯車１２２と協働する４つの駆動歯車１２４−１２４を有する。各動力ディスクの後ろ側リム１２６は比較的広く、次の動力ディスク上の外側駆動輪１２４−１２４と対合する。この構成では、後ろ側リムの径は動力ディスクの外径の約４分の３である。したがってこの構成は、リムの幅に関して図７と図８の実施形態の間である。
【００３６】
図７〜９の実施形態では、動力ディスクが２つだけ、かつ歯車構成が１つだけ示されている。理解されるように、システムは複数の動力ディスクおよび関連する歯車構成を備えることができる（かつ可能性が高い）。それぞれこうしたシステムは、図１〜５に関して上記で論じたように、入力動力ディスクおよび出力動力ディスクを備える。
【００３７】
図１０は、動力ディスクが垂直に積み重ねられた構成を含む本発明の他の構成を示す。図１０は、例えば第１の入力動力ディスク１３２、次いで図で示した連続する動力ディスク１３４、１３５、および１３６、次いで出力動力ディスク１３８を駆動するための入力モータ（図示せず）に応答する入力動力軸１３０を含む。動力ディスクはすべて中心支持軸１４０の周りで回転する。出力動力ディスク１３８は出力動力軸１４２を駆動する。図１０は徐々に径が大きくなる連続する動力ディスクを示す。理解されるように、動力ディスクはすべて同じ径を有することができる。図１０の外側駆動歯車および中心歯車の構成は、特別に示されるものではなく、上記で論じた構成を含む多様な構成を使用することができる。
【００３８】
理解されるように、図１０では、入力動力軸および出力動力軸を逆にすることができ、具体的には、他の実施形態では、図１０の出力動力軸１４２が入力動力軸でもよく、入力動力軸１３０が出力動力軸でもよい。図１０ではさらに、様々な動力ディスクのサイズを使用することができること、ならびに、所望の回転速度および入力と出力間の所望の動力レベルに応じて、入力および出力が逆になることが示されている。
【００３９】
図１１は、全般的に１５０で示された他の垂直に積み重ねられた動力ディスク構成を示す。水平にすることもできるこの垂直構成では、二重の動力入力軸１５２および１５４が単一の動力出力軸１５６と共に示されている。この構成では、例えば入力軸１５２など各入力軸が、例えば動力ディスク１５８など関連する入力動力ディスクを駆動する。入力動力ディスクに２つの中間動力ディスク１６０および１６２が後続する。それより多くの中間動力ディスクが存在してもよい。最後の中間動力ディスク１６２は単一の出力動力ディスク１６４を駆動する。出力動力ディスク１６４は中心支持軸１６８の周りで回転するように取り付けられる。
【００４０】
入力動力ディスクおよび２つの中間動力ディスクはすべてそれ自体の支持軸の周りで回転するように取り付けられる。図１１の動力ディスクは様々なサイズであるが、すべて同じサイズでもよい。さらに、図１１は二重の動力入力部および単一の出力部を示しているが、この構成の逆にして二重の動力出力部をと共に単一の動力入力部を供給することができる。
【００４１】
したがって、システムの入力端部から出力端部への高い動力効率または動力の有利性を生じる機械システムを開示した。このシステムを、システムの出力速度が入力速度（すなわちモータの速度）よりも速く、または遅くなるように構成することができる。さらに、上記で示したように、多様な構成を使用して特定の所望の結果を得ることができる。
【００４２】
図１２は、本明細書に示し記載した動力ディスクのさらなる変形形態を示す。この変形形態は、システムの１つまたは複数の動力ディスクのリム表面１８２に錘１８０（鉛の錘など）を取り付けることを含む。最低限２つの錘が使用され、リム上に１８０°間隔をおいて配置される。追加の錘を対で使用し、それぞれ１８０°間隔をおいて配置することができる。所望の場合は、錘をリムの周囲全体に使用することができる。通常は、錘はリム表面にボルト留めにされるが、他の取付け手段を使用することもできる。錘の形状および重さを変えることができ、重さは数オンスから数ポンドまで変えることができる。システムの動作が錘の使用によって改善される。
【００４３】
図６は、本発明のシステムの車両への応用例を示す。車両２００は、インバータ２０６を介して車両の蓄電器２０４によって作動される従来の交流電動モータ２０２を備える。インバータ２０６は車両の制御システムの一部であり、蓄電器によって供給される直流電圧からモータ２０２の作動に必要な交流電圧を生成する。動力源はガスまたはディーゼル機関システムでもよい。モータ２０２の出力は全般的に２０８で示した本発明のシステムに供給され、それによって動力の有利性が生じ、その出力が従来の発電機２１０に供給される。発電機２１０からの一出力が制御システムの充電器２１２に供給され、それによって車両の蓄電器２０４が充電され、機関２０２が連続的に稼動される。この回路は車両に電力を供給する。
【００４４】
発電機２１０からの他の出力は、第２の電動モータ２１４に向けられ、第２の電動モータ２１４の出力は本発明のシステム２１６の第２の動力システムに駆動力として供給される。動力システム２１６は、変速機２１８によって標準使用の車両の駆動に使用される他の動力有利性を供給する。図６のシステムは、本発明の２つの車上動力システム２０８および２１６を使用することによって、追加の動力が必要であるとしても最小限しか必要でない自立運転式車両システムでもよい。蓄電器２０４に追加の電力再充電が必要とされても、従来の電源をこうした再充電に使用することができる。しかし、こうした再充電がしばしば必要であっても、従来の電気車両に必要とされる従来の電力システムからの電力使用と比較して、本発明を使用する図１０の車両はそれでも非常に効率が良い。
【００４５】
制御システムは、発電機２１０によって生成される電力を管理し、その電力を必要に応じて蓄電器２０４または第２の電動モータ２１４のシステムの充電に向けることができる。動力システム２０８は、通常、全速力で作動され、車両が停止された場合に電力を蓄電器の充電に向けることができる。構成要素のサイズおよび規模を様々な使用および車両用に最適化することができる。
【００４６】
また理解されるように、多様な中間歯車を各動力ディスクアセンブリの間に組み込んで、次の動力ディスクの歯車比、速度、またはサイズを変更することができる。また本明細書で示した動力ディスクは円形であるが、ディスクは円形以外の他の形状を有することもできる。
【００４７】
また理解されるように、ガス、またはディーゼル機関、あるいは機関／発電機の組合せを含む、電動モータ以外の動力源と共に本発明を使用することもできる。さらに、このシステムを風力タービンシステムまたは水力電力タービンシステムの一部として使用して、こうしたシステムの全体産出量を上げることができる。
【００４８】
例示の目的で好ましい実施形態を開示したが、理解されるように、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の精神から逸脱することなく、好ましい実施形態に様々な変更、および修正、ならびに代替を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の動力システムを示す分解図である。
【図２】本発明のシステムを示す側面図である。
【図３】本発明のシステムの一部を示す分解図である。
【図４】本発明のシステムの他の部分を示す分解図である。
【図５】本発明のシステムの他の部分を示す分解図である。
【図６】車両に関する本発明のシステムの応用例を示す図である。
【図７】図１〜５のシステムの様々な実施形態を示す図である。
【図８】図１〜５のシステムの様々な実施形態を示す図である。
【図９】図１〜５のシステムの様々な実施形態を示す図である。
【図１０】図１〜５のシステムの様々な実施形態を示す図である。
【図１１】図１〜５のシステムの様々な実施形態を示す図である。
【図１２】本発明の特徴を示す部分分解図である。
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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