專利名稱：力儲存彈簧關(guān)節(jié)的制作方法
應(yīng)用領(lǐng)域該力儲存彈簧關(guān)節(jié)可以應(yīng)用在其中兩個構(gòu)件相互可作轉(zhuǎn)動的任何場合。同時，一個構(gòu)件可以固定安置或者兩個構(gòu)件還可以是相反方向轉(zhuǎn)動的或者相互以不同的速度轉(zhuǎn)動的。
本發(fā)明涉及一個用于儲存能量的力儲存彈簧關(guān)節(jié)，應(yīng)用在相互可運(yùn)動的構(gòu)件之間，這些構(gòu)件通過力儲存彈簧關(guān)節(jié)相連接。技術(shù)背景力儲存器和工作儲存器及能量儲存器公知的有各種實(shí)施方式。公知的還有鐘表彈簧機(jī)構(gòu)或玩具一彈簧發(fā)動機(jī)。應(yīng)用它們例如就可以通過施加一個作用力在能量儲存器中儲存能量和又可再釋放。
這些公知的能量儲存器大多數(shù)連續(xù)地釋放能量或者以遞減的強(qiáng)度再給出。但是也存在希望使用一個如此能量儲存器的應(yīng)用情況，它按照予先規(guī)定和/或按照需求方向在一個行程中或相對時間關(guān)系以不同的強(qiáng)度再釋放。
一個特別適合的應(yīng)用區(qū)域是汽車領(lǐng)域中的活動接頭。
在載重卡車的牽引裝置或者農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)機(jī)械領(lǐng)域中設(shè)置了裝載活動接頭并應(yīng)用在大多數(shù)的實(shí)施方案中，它們借助簡單的活動鉸接安裝在牽引裝置上。這種活動鉸接通常設(shè)置在裝載接頭的底邊棱上，因此，用手在打開和閉合時就必須施加很大的作用力才能使接頭運(yùn)動，由此，當(dāng)裝載活塞接頭相對垂直方向?yàn)?0°夾角時，施加的作用力按照科字規(guī)律是最大的。發(fā)明目的、解決方案、優(yōu)點(diǎn)由此，本發(fā)明的任務(wù)是，設(shè)置一種開頭所述類型的力儲存彈簧關(guān)節(jié)，它可以儲存能量，并且能量在一個運(yùn)動行程中如此儲存，即在一個相反方向或者逆行的運(yùn)動情況下通過該運(yùn)動行程時，能量可以按照完全一定的、予先規(guī)定的并隨著行程變化按不同時強(qiáng)度釋放。
這一任務(wù)是通過權(quán)利要求1特征部分的方案解決的。
一個基本的思想是，在兩個構(gòu)件相對運(yùn)動時，相互間產(chǎn)生的作用力如重力，基于制動時動能等的作用力得到支承和以勢能的形式儲存在能量儲存器中。然后為使能量又可以連續(xù)地給出而規(guī)定，至少一個或兩個相互獨(dú)立的能量儲存器被加載。它們可以依次地被施加上勢能，或者也可涉及不同的能量儲存器，其被平行地加載。兩者還可以組合起來。重要的是，通過一個運(yùn)動過程，能夠?qū)崿F(xiàn)一個能量釋放例如用于支持相互間構(gòu)件的運(yùn)動；而且按照發(fā)明要求具有一個確定的、可予先規(guī)定的能量釋放曲線。這就意味著，例如在運(yùn)動開始時從能量儲存器中只獲取一個微小的或一個特別高的能量，接著，實(shí)現(xiàn)一個另外的，必要時能量水平又改變的能量獲取。
最好規(guī)定，該能量儲存器通過彈簧構(gòu)成。它們按照發(fā)明要求如此依次地設(shè)置，即在它們之中總是依次地儲存上全部可能的能量，同時，該加載的彈簧要保持在其施載的狀態(tài)或者其張緊狀態(tài)，直至所有的彈簧被加載。然而另一個核心思想是，該能量儲存器要如此防止卸載地被阻止或被制動，即這兩個構(gòu)件相互間另外的運(yùn)動是可能的。由此就能夠設(shè)置一個另外的構(gòu)件運(yùn)動，其中，沒有發(fā)生另外的能量儲存。然后在構(gòu)件的一個逆行運(yùn)動時發(fā)生相對于予先規(guī)定的時間和/或行程點(diǎn)的卸載作用。
為此還可以規(guī)定，至少兩個彈簧在彈簧行程中具有不同的彈簧常數(shù)或者一個不同的彈簧在彈簧行程中具有的特性如一個遞增變化的或遞減變化的彈簧常數(shù)和/或該能量儲存器在一個構(gòu)件作相對運(yùn)動并通過總的運(yùn)動行程期間全部是可以加載的和在一個相反方向的運(yùn)動并通過總運(yùn)動行程期間全部是可以卸載的。同時這些彈簧可設(shè)置為拉力彈簧，壓力彈簧，彎曲彈簧或扭轉(zhuǎn)彈簧，并且其予應(yīng)力設(shè)置成可以調(diào)節(jié)的和可以調(diào)節(jié)地安置的。
一個完全專門的目標(biāo)是，設(shè)置一個力儲存彈簧關(guān)節(jié)，它可以儲存能量，以便使例如裝載蓋板的打開和關(guān)閉如此得以支持，即僅必須花費(fèi)最小的作用力，并且，支持的程度是可以改變的。
這一任務(wù)，本發(fā)明是通過權(quán)利要求7的特征方案解決的，為此本發(fā)明規(guī)定，設(shè)置一個螺旋彈簧系統(tǒng)，其設(shè)有多個螺旋彈簧，它們具有不同的彈簧常數(shù)并且它們在攔板向下折轉(zhuǎn)時儲存放出的能量，以便可以將其用于往高處翻轉(zhuǎn)，同時，可以看出，應(yīng)用區(qū)域是到處都有的，只要兩相互連接的構(gòu)件在施加作用力情況下必須相對地回轉(zhuǎn)就可以。當(dāng)然，在一個回轉(zhuǎn)方向上可以利用重力時是很有利的。
這種用于例如活動接頭的螺旋彈簧系統(tǒng)包括一個單側(cè)封閉的殼體管件作為殼體套筒，該管件具有一個固定裝置，它固定在牽引動架上。
在作為殼體套筒的殼體管中，該活動接頭具有多個螺旋彈簧，通過它們導(dǎo)入一個軸，其固定在牽引裝置上。該螺旋彈簧同樣固定在該軸上并且在殼體管內(nèi)側(cè)面上的帶動件之限位部分上實(shí)現(xiàn)了其支承。在作為殼體套筒的殼體管和螺旋彈簧之間置有一個導(dǎo)引套筒，其與牽引裝置固定連接。該導(dǎo)引套筒具有導(dǎo)引縫，同時，每個螺旋彈簧的一個自由端部導(dǎo)入一個導(dǎo)引縫中，因此，這個端部可以被帶動件凸塊施加載荷。如果現(xiàn)在操縱該活動(接頭)件，則該殼體管就轉(zhuǎn)動并通過帶動件按規(guī)律依次地張緊該螺旋彈簧，其自由端因此在導(dǎo)引套筒的導(dǎo)引縫中移動，并且是在導(dǎo)引縫的和軸線大約成直角的主要部分中運(yùn)動。該導(dǎo)引縫在端部區(qū)域大致和軸線平行地布置。通過在端部工段中的移動，螺旋彈簧的端部從帶動件的區(qū)域中引出和被帶到一個儲存位置中，此時，彈簧就可以不再被進(jìn)一步張緊了但是這時的張緊狀態(tài)被保持著。然后這種在殼體套筒內(nèi)側(cè)面上作為凸起以分度環(huán)形式環(huán)繞安置的帶動件，通過限位件在螺旋彈簧從導(dǎo)引縫端部區(qū)域中擠出的端部上滑動，當(dāng)殼體套筒繼續(xù)轉(zhuǎn)動時而該自由端部在帶動件的側(cè)向滑軌上沿著滑動并保持其狀態(tài)。如果，運(yùn)動以相反方向引起，也就是說該活動件要被閉合，那么彈簧就從儲存位置滑出來。此時，帶動件的限位部分在回轉(zhuǎn)時就轉(zhuǎn)過了螺旋彈簧的端部。因?yàn)椋瑥椈赏ㄟ^端部區(qū)域的變形擠入帶動件凸塊的區(qū)域中并且擠靠到帶動件的限位部分上，依此，上述閉合作用得到支持。彈簧常數(shù)和凸塊及縫的配置是如此選定的，即它們應(yīng)適合于活動接頭閉合的能量曲線。
同時還可以規(guī)定，該帶動件在殼體管的內(nèi)側(cè)面上延伸360°或更大。在這種情況下，凸起就不能布置成相對軸線為直角，而是屬于一個螺紋凸起型的螺旋狀布置。同時，螺紋凸起的螺距和導(dǎo)引縫端部區(qū)域的長度應(yīng)如此確定，即在到達(dá)帶動件的端部時，該彈簧的自由端部正好位于導(dǎo)引縫的端部區(qū)域中。
該限位件的限位面，相對帶動件的縱向延伸具有一個夾角，因此，該彈簧的自由端要如此地配置，即它要均勻地靠置在導(dǎo)引縫的一個壁上，并且通過其與限位面的協(xié)同作用導(dǎo)入該導(dǎo)引縫的端部區(qū)域中。
這個螺旋彈簧系統(tǒng)可以多種方式應(yīng)用于所有需要螺旋彈簧的領(lǐng)域中，同時，通過選用彈簧常數(shù)和對帶動件及導(dǎo)引縫的定位設(shè)置就總能夠?qū)崿F(xiàn)一個獨(dú)特的適應(yīng)性。
特別有利的是，能量儲存器在兩個運(yùn)動方向的作用方向能夠通過相應(yīng)地對導(dǎo)引縫和螺旋彈簧的定位設(shè)置來實(shí)現(xiàn)。
通過選定彈簧和使其設(shè)有不同的彈簧常數(shù)及在彈簧行程中變化的彈簧常數(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)，在一個活動接頭的回轉(zhuǎn)行程中承擔(dān)產(chǎn)生的不同作用力，例如不同的重力，這樣，可以實(shí)現(xiàn)一個容易的運(yùn)動性。
另外有利的結(jié)構(gòu)方案記載在從屬權(quán)利要求書中。附圖簡要說明下面借助附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的一個實(shí)施例。其中

圖1是結(jié)構(gòu)為活動接頭的本發(fā)明螺旋彈簧系統(tǒng)局部剖側(cè)視圖。
圖2是結(jié)構(gòu)為活動接頭的本發(fā)明螺旋彈簧系統(tǒng)截面圖。
圖3是一個具有導(dǎo)引縫和帶動件并在未張緊狀態(tài)的螺旋彈簧局部剖側(cè)視圖。
圖4是具有導(dǎo)引縫和帶動件的螺旋彈簧在張緊狀態(tài)的局部剖側(cè)視圖。實(shí)施例詳細(xì)說明圖1表示一個結(jié)構(gòu)為活動接頭100的本發(fā)明螺旋彈簧系統(tǒng)用于例如載重卡車LKW的牽引裝置，其中，在一個平面中描述了為清楚起見而簡化的帶動凸塊10a-e以用于螺旋彈簧11a-e。
該活動接頭100具有一個軸12，其固定在一個在圖中僅表示的構(gòu)件30例如牽引裝置上并且通過多個螺旋彈簧11a-e導(dǎo)入和在該軸12上固定安置螺旋彈簧11a-e的一個端部。該螺旋彈簧11a-e的自由端部13a-e是通過一個導(dǎo)引套筒15的導(dǎo)引縫14a-e導(dǎo)入的，同時，該導(dǎo)引套筒15是相對于軸12為不可運(yùn)動的，因?yàn)閮烧咄ㄟ^一個固定裝置12a相互連接，其中這個裝置12a還用于固定在牽引裝置上。該軸12、螺旋彈簧11a-e和導(dǎo)引套筒15置于一個單側(cè)(端)封閉的殼體套筒16中。該殼體套筒16固定在一個第二構(gòu)件40例如牽引動架上。
在封閉側(cè)端16a上并在該殼體套筒16的內(nèi)側(cè)17上置有一個導(dǎo)引件18用于軸12和一個導(dǎo)引環(huán)19用于導(dǎo)引管(套筒)15。在殼體套筒16的兩側(cè)17上置有帶動件10a-e，它們還可以是凸輪塊的結(jié)構(gòu)和它們在殼體套筒16相對于軸12為轉(zhuǎn)動運(yùn)動時可向螺旋彈簧11a-e的自由端部13a-e施加載荷。
在圖2中描述了活動接頭100的橫截面，以便盡可能將帶動件10a-e的配置表示出來。
圖3和4表明了通過帶動件10a-e和導(dǎo)引縫14a-e的特殊地配合作用，彈簧能的工作方式及儲存情況。該導(dǎo)引縫14a-e在導(dǎo)引套筒15中與軸12成直角地布置，同時，端部區(qū)域朝端側(cè)轉(zhuǎn)折成幾乎成直角終止。該導(dǎo)引縫14a-e的直線段配合得與用于螺旋彈簧11a-e的帶動件10a-e之行程相對準(zhǔn)，同時，導(dǎo)引縫端部區(qū)域?qū)?yīng)該螺旋彈簧11a-e從帶動凸塊10a-e的施載區(qū)域中引出的自由端部。在軸12相對于殼體套筒16沿X方向轉(zhuǎn)動時，每個帶動件10a-e將對螺栓彈簧11a-e的一個端部施加載荷，因此，這個彈簧就被張緊。同時，螺旋彈簧的端部沿著導(dǎo)引縫的直線段運(yùn)動并且該折彎的端部被轉(zhuǎn)動到一個位置上(圖4)，其中，該彈簧不可能再存蓄能量，因?yàn)樵谶@個位置上螺旋彈簧11a-e通過導(dǎo)引縫14a-e和通過帶動件10a-e的外側(cè)面而被固定住，而該帶動件環(huán)繞在殼體套筒16的內(nèi)側(cè)面上。
此外規(guī)定，帶動件(10a-e)設(shè)置成在殼體套筒(16)的內(nèi)側(cè)面(17)上布置的隆起狀或隔肋形的分度環(huán)或螺紋環(huán)，它們各設(shè)有一個限位件(20)用于對螺旋彈簧(11a-e)的自由端部13a-e施加載荷和各設(shè)有一個滑動軌21。這樣就能夠，應(yīng)用相同的基本結(jié)構(gòu)和代替在殼體套筒中的每個帶動件如此構(gòu)成一個為導(dǎo)引縫結(jié)構(gòu)的導(dǎo)引背景，即實(shí)現(xiàn)一個對彈簧自由端部相應(yīng)的導(dǎo)引作用。還可能的是，進(jìn)行運(yùn)動轉(zhuǎn)向的配置。為此，彈簧在殼體套筒中可以固定安置，該自由的被彎曲的端部導(dǎo)入并通過在導(dǎo)引套筒中的導(dǎo)引縫和端部區(qū)域安置在一個在軸上構(gòu)成的帶動件或?qū)бp的區(qū)域中。還有優(yōu)選方式可能的是，設(shè)置只有適當(dāng)結(jié)構(gòu)的彈簧的關(guān)節(jié)。
權(quán)利要求
1.用于儲存能量的力儲存彈簧關(guān)節(jié)(100)，應(yīng)用在兩個相對可運(yùn)動的構(gòu)件(30，40)之間，它們通過力儲存彈簧關(guān)節(jié)相互連接，其特征在于在力儲存彈簧關(guān)節(jié)(100)中或其上，至少一個能量儲存器(50)是，或者至少兩個能量儲存器(50)是并列地或者至少兩個不同的能量儲存器(50)是平行的，通過兩個構(gòu)件(30，40)的一個構(gòu)件相對另一構(gòu)件的運(yùn)動可施加能量和可存入能量的方式安置的，其中，該能量儲存器(50)或多個(50)的結(jié)構(gòu)設(shè)置得可以不卸載地制動。
2.按權(quán)利要求1所述的力儲存彈簧關(guān)節(jié)，其特征在于每個能量儲存器(50)是一個彈簧。
3.按權(quán)利要求2所述的力儲存彈簧關(guān)節(jié)，其特征在于至少兩個彈簧具有不同的彈簧常數(shù)或者一個不同的彈簧在彈簧行程中具有如彈簧常數(shù)為一種漸進(jìn)變化或遞減變化的特性。
4.按權(quán)利要求1至3之一所述的力儲存彈簧關(guān)節(jié)，其特征在于該能量儲存器(50)在構(gòu)件相互間通過一個總運(yùn)動行程進(jìn)行運(yùn)動時是全部可以加載的并且在相反的方向通過總運(yùn)動行程進(jìn)行運(yùn)動時是全部可以卸載的。
5.按權(quán)利要求2至4之一所述的力儲存單元關(guān)節(jié)，其特征在于該彈簧設(shè)置為拉力彈簧，壓力彈簧，彎曲彈簧或扭轉(zhuǎn)彈簧的結(jié)構(gòu)。
6.按權(quán)利要求2至5之一所述的力儲存彈簧關(guān)節(jié)，其特征在于該彈簧就其予應(yīng)力是可調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)和可調(diào)節(jié)地安置。
7.特別按權(quán)利要求1-6之一所述的力儲存彈簧關(guān)節(jié)，最好應(yīng)用在汽車領(lǐng)域中兩個相互可運(yùn)動構(gòu)件為活動接頭的情況，其特征在于該力儲存彈簧關(guān)節(jié)(100)具有至少兩個螺旋彈簧(11a-e)作為能量儲存器(50)，通過它們，導(dǎo)入一個軸(12)和在其上該螺旋彈簧(11a-e)用一個端部固定住，同時，該彈簧(11a-e)的另外自由的端部(13a-e)導(dǎo)入并通過一個導(dǎo)引套筒(15)的導(dǎo)引縫(14a-e)，而且，該導(dǎo)引套筒(15)是相對于軸(12)不可運(yùn)動的，因?yàn)閷?dǎo)引套筒(15)和軸(12)通過一個固定裝置(12a)而相互連接，其中，該固定裝置(12a)還用于固定在相互間可運(yùn)動構(gòu)件之一上并用該軸(12)、該螺旋彈簧(11a-e)和導(dǎo)引套筒(15)安置在一個單側(cè)端封閉的中空圓筒形的殼體套筒(16)中，同時，該封閉的側(cè)端置于和固定裝置(12a)相反對置的側(cè)端上，該固定裝置(12a)將殼體套筒(16)的開口封閉住，同時沒有依此為固定連接；在殼體套筒(16)的封閉側(cè)(16a)之內(nèi)側(cè)面(17)上安置一個用于軸(12)的導(dǎo)引件(18)和一個用于導(dǎo)引套筒(15)的導(dǎo)引環(huán)(19)，同時在殼體套筒(16)的圓筒形區(qū)域內(nèi)的內(nèi)側(cè)面(17)上安置至少兩個帶動件(10a-e)，它們在殼體套筒(16)相對于軸(12)的轉(zhuǎn)動時，就對螺旋彈簧(11a-e)的自由端部(13a-e)施加載荷；該導(dǎo)引縫(14a-e)在導(dǎo)引套筒(15)上的一個直線段布置成與軸(12)為直角關(guān)系，同時，該導(dǎo)引縫(14a-e)在一個端部處朝導(dǎo)引套筒的端側(cè)幾乎為直角形轉(zhuǎn)彎并且一個端部區(qū)域終止時幾乎與軸(12)相平行；同時，該導(dǎo)引縫(14a-e)的直線段與在導(dǎo)引套筒(15)和殼體套筒(16)之間轉(zhuǎn)動時帶動件(10a-e)的行程相對準(zhǔn)，而且，該導(dǎo)引縫(14a-e)的端部區(qū)域從帶動件(10a-e)的施載區(qū)域中引出。
8.按權(quán)利要求7所述的力儲存彈簧關(guān)節(jié)，其特征在于該螺旋彈簧(11a-e)具有漸進(jìn)增加的彈簧常數(shù)。
9.按權(quán)利要求7或8所述的力儲存彈簧關(guān)節(jié)，其特征在于該帶動件(10a-e)和導(dǎo)引縫(14a-e)分布在殼體套筒(16)以及導(dǎo)引套筒(15)的圓周上。
10.按權(quán)利要求7至9之一所述的力儲存彈簧關(guān)節(jié)，其特征在于該導(dǎo)引縫(14a-e)的端部區(qū)域在單個的導(dǎo)引縫(14a-e)情況下可以任意方向設(shè)置。
11.按權(quán)利要求7至10之一所述的力儲存彈簧關(guān)節(jié)，其特征在于該帶動件(10a-e)設(shè)置成在殼體套筒(16)的內(nèi)側(cè)面(17)上布置的隆起形或隔肋狀的分度環(huán)或螺紋環(huán)，它們分設(shè)有一個限位件(20)用于對螺旋彈簧(11a-e)的自由端施加載荷和各設(shè)有一個側(cè)向的滑動軌(21)。
全文摘要
一種用于儲存能量的力儲存彈簧關(guān)節(jié)(100)，應(yīng)用在兩個相對可運(yùn)動的構(gòu)件之間，兩構(gòu)件通過力儲存彈簧關(guān)節(jié)相互連接，該力儲存彈簧關(guān)節(jié)能夠以這樣的方式儲存并釋放能量，即當(dāng)兩構(gòu)件在移動行程中相對或相反運(yùn)動時，能量能儲存在移動行程中和以非常確定的、預(yù)定的方式釋放，在移動行程中具有變化的力。至少一個或至少兩個能量存儲器(50)是并列地或至少兩個能量儲存器(50)是平行地安裝于力儲存彈簧關(guān)節(jié)(100)中或其上，并且當(dāng)兩個構(gòu)件(30，40)中的一個相對另一個構(gòu)件的運(yùn)動時，其可被運(yùn)動或由能量加載。能量儲存器(50)可以被制動以抵抗釋放其能量。
文檔編號F03G1/08GK1116866SQ94190984
公開日1996年2月14日 申請日期1994年1月21日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月23日
發(fā)明者弗里德里?！し粕釥?申請人:弗里德里希·菲舍爾