CN104653703A - 有滚动体的飞轮和用于制造这样的飞轮的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及有滚动体的飞轮和用于制造这样的飞轮的方法。有滚动体的飞轮，其包括内圈、外圈、每个定位在径向地布置于内圈与外圈之间的环形空间中的几个滚动体，以及用于保持所述滚动体在环形空间中就位的保持架，所述保持架限定用于滚动体的单独接收壳体，并且包括用于保持滚动体在它们的壳体中的弹性保持构件。每个弹性构件包括至少两个舌片，所述舌片可以接触到放置在所述保持架的两个相邻壳体中的两个滚动体，同时位于壳体任一侧上的两个弹性构件的舌片在其间界定开口，通过所述开口，滚动体在来自内圈和外圈之中的第一圈的轨道上滚动，并且在关于内圈与外圈相对旋转的轴线的直辐射方向上测得的开口的宽度有比滚动体直径的值更小的值。

Description

有滚动体的飞轮和用于制造这样的飞轮的方法

技术领域

本发明涉及一种有滚动体的飞轮和用于制造这样的飞轮的方法。

背景技术

在公知的有滚动体的飞轮中，已知的是使用保持架以将所述滚动体分布在环形体积内，所述环形体积限定在分别地形成于内圈和外圈上的轨道之间。一些保持架关联有用于复位所述滚动体到预定位置的弹性复位构件。尽管使用了这样的弹性构件，仍然有滚动体从所述保持架脱离并丢失的风险，特别是在飞轮的组装过程中，其中所述保持架已预先装配有滚动体。

发明内容

本发明更特别地旨在通过提出一种新的有更可靠操作的飞轮而解决这些缺点。

为此目的，本发明涉及一种有滚动体的飞轮，其包括内圈、外圈、每个定位在径向地布置于内圈与外圈之间的环形空间中的几个滚动体，以及用于保持所述滚动体在环形空间中就位的保持架，所述保持架限定用于滚动体的单独接收壳体，并且包括用于保持滚动体在它们的壳体中的弹性保持构件。每个弹性构件包括至少两个舌片，所述舌片可以接触到放置在所述保持架的两个相邻壳体中的两个滚动体，同时位于壳体任一侧上的两个弹性构件的舌片在其间界定开口，通过所述开口，滚动体在来自内圈和外圈之中的第一圈的轨道上滚动，并且在关于内圈与外圈相对旋转的轴线的直辐射方向上测得的开口的宽度有比滚动体直径的值更小的值。根据本发明，每个弹性构件包括能够接触到放置在第一壳体中的滚动体的两个第一舌片，以及能够接触到放置在第二壳体中的滚动体的两个第二舌片，所述第一壳体位于所述弹性构件的第一侧上，所述第二壳体位于所述弹性构件的第二侧上，其与所述第一侧相对，同时所述第一舌片相对于彼此沿旋转轴线偏移，并且所述第二舌片相对于彼此沿旋转轴线偏移，并且同时两个第一舌片被布置在弹性可变形的突片上，并能够在滚动体上施加直辐射力，所述直辐射力朝向对应于飞轮闭锁(a blocked configuration)构造的位置返回所述体。

由于本发明，所述弹性构件使得有可能保持滚动体在所述圈的壳体中有效地就位，包括在它被安装在径向地布置于所述飞轮的内圈与外圈之间的环形空间中之前。这便利于装配有滚动体的保持架的操纵。

根据本发明的有利但可选的方面，这样的飞轮可以结合一个或多个下面的特征，其是在任何技术上可允许的组合中考虑过的：

-可弹性变形的突片被弯曲为它的凹侧转向相邻的滚动体。

-可弹性变形的突片承载相对于第一舌片在不同的方向上延伸的第三舌片，所述第三舌片是从与第一两个舌片所延伸的边缘相对的突片边缘延伸的。

-所述第三舌片与位于相邻滚动体定位于其中的壳体的另一侧上的弹性保持构件的部分一起，或者与位于所述壳体另一侧上的保持架的部分一起界定第二开口，滚动体通过第二开口在内圈和外圈之中的第二圈的轨道上滚动，同时第二开口在直辐射于旋转轴的方向上测量的宽度具有比滚动体直径的值更小的值。

-保持架的两个并置的壳体通过弹性保持构件的定位杆隔开，同时每个弹性保持构件盖住杆并且在其每一侧上在所述杆隔开的两个壳体中延伸。

-每个弹性保持构件包括两个条带以及至少一个连接两个突片并盖住所述杆的阀桥，所述条带的每一个承载至少一个舌片以及所述条带的每一个在由所述构件安装在其上的杆隔开的两个壳体的其中一个中延伸，同时阀桥被所述杆保持抵靠在内圈和外圈其中一个的表面上。

-每个弹性保持构件是通过切割和折叠金属片而形成的，所述金属片优选地是由弹簧钢制成的。

本发明还涉及一种用于制造上面描述的飞轮的方法，并且更具体地涉及至少包括以下步骤的方法，所述步骤包括：

a)将由细长条带形成的保持架坯件布置、弄平，所述条带限定用于接收所述滚动体的壳体，其并置在所述坯件的纵向方向上，并在其端部设置用于将其两个端部连接在一起的连接装置，

b)在每个壳体中安装滚动体，

c)对于每对两个相邻的壳体，将弹性保持构件放置在两个相邻的壳体之间，该保持构件的两个舌片每个接合在壳体中，

d)通过在垂直于其纵向方向的方向上弯曲坯件并接合它的连接装置，将所述坯件在其自身上闭合，以及

e)在所述飞轮的内圈与外圈之间安装配备有滚动体和弹性保持构件的保持架。

附图说明

考虑根据其原理的坯件、保持架和飞轮的一个实施例的以下描述，以及考虑同样根据其原理的一种用于组装这样的飞轮的方法的以下描述，本发明将被更好地理解，并且它的其它优点将更清楚地显现，所述描述仅作为例子提供并参考附图进行，其中：

-图1是在使用根据本发明的坯件组装的过程中的飞轮保持架的分解透视图，

-图2是图1中的细部Ⅱ的放大视图，

-图3是示出在图1和图2中的坯件的透视图，所述坯件装备有滚动体和保持构件。

-图4是示出在图3中的坯件的俯视图，

-图5是沿着图4中的线V-V的横截面，

-图6是图5中的细部VI的放大视图，

-图7是与示出在图1至图6中的坯件一起使用的弹性保持构件的放大透视图，

-图8是由示出在图1至图6中的坯件形成的飞轮保持架的透视图，

-图9是在图8的保持架的箭头IX方向上的视图，

-图10是根据本发明结合图8和9的保持架的飞轮的有与图8相同朝向的侧视图，

-图11是沿图10中的线XI-XI的横截面，

-图12是沿图11中的线Ⅻ-Ⅻ的横截面，以及

-图13是图12中的细部ⅩⅢ的放大视图。

具体实施方式

图1示出了用于飞轮的保持架坯件10。此坯件是通过模制诸如PA6.6、PA4.6或PEEK的塑料材料获得的，所述塑料材料可以填充或不填充玻璃纤维。此坯件采用细长条带的形式，其在通过轴线X10限定的纵向方向上延伸，当所述坯件平放在平坦并且水平的表面S上时，其是水平且直线的。

所述坯件10沿轴线X10在第一端部12与同第一端部12相对的第二端部14之间延伸。所述端部12设置有沿轴线X10延伸超出端部12的终端和横向边缘126的两个柱122和124。所述端部14限定两个凹口142和144，其用于在坯件10的闭合构造中接收和卡住柱122和124，该构造在下面说明。每个凹口142和144布置在突片146上，其突出超过端部14的横向和终端边缘148，考虑到观察角，所述边缘在图1中是不可见的，但是可在图5中识别出。

沿着轴线X10，所述坯件10限定十八个壳体16，每个壳体设计为接收滚子20，其中心轴线被表示为A20。第十九个壳体16被部分地限定在端部12处，而对另外的部分则限定在端部14处。由此，由所述坯件10形成的保持架可以接收十九个滚子20，其每一个具有它的垂直于轴线X10的轴线A20。

两个邻近的壳体16由杆18隔开，所述杆在条带10的整个宽度上在坯件的两个侧壁13与15之间连续地延伸，所述侧壁定位在轴线X10的两侧并且与其平行。附图标记132和134分别地表示在图1的构造中的壁13的上边缘和下边缘，所述壁13通过其下边缘134搁置在表面S上。同样地，附图标记152和154表示壁15的上边缘和下边缘。所述边缘134和154在坯件10的长度上是连续的。所述边缘132和152设置有分布在坯件10的长度上的凹口136和156。更具体地，凹口136和凹口156设置于在各壳体16处的各边缘132和152中，即设置在每对的两个杆18之间。这些凹口136和156给坯件10提供了在垂直于图1至图6的构造中的轴线X10和轴线A20的折叠方向上的柔性，所述折叠方向在图1和图5中的箭头F1和F2的方向上，即在通过坯件10靠其自身弯曲而使端部12和14彼此靠近以将柱122和124带入凹口142和144，并通过形状匹配将它们弹性地卡在其中的方向上。

弹性构件30安装在每个杆18上，所述弹性构件是通过折叠和切割金属板而制成的，所述金属板优选地是由弹簧钢制成的。如由图7更具体地示出的，弹性构件30包括三个从条带38延伸的卡钉(staples)32、34和36，这些卡钉在以构件30组装在这样的杆上的构造中与杆18重叠。卡钉34和36各自具有自由端342、362。附图标记A30表示构件30的纵向轴线，该轴线被限定为包括所述卡钉32、34和36各自的弯曲中心。条带38平行于轴线A30。与条带38相对，卡钉32延伸超出在垂直于轴线A30的方向上弯曲的条带40，其弯曲中心相对于所述条带40与轴线A30相对地定位。换句话说，条带40被弯曲具有与条带38相对的凹侧。附图标记P30表示构件30的中间横向平面，该平面垂直于轴线A30并且穿过所述卡钉32的中部。在平面P30的任一侧上，所述条带40设置有两个舌片404和406，其从最接近卡钉32的该条带的上边缘402延伸，同时倾斜朝向所述条带40的弯曲中心，即其内表面401的一侧。附图标记403表示条带42的下边缘，其相对于所述条带与卡钉32相对地定位。条带40配备有从边缘403延伸的第三舌片408，其在平行于平面P30的方向上，位于卡钉32的延伸部中。舌片408也被倾斜朝向条带40的内表面401。

为了改善其在坯件10的杆18上的定位，弹性构件30可以首先被构造，使得条带38与40之间平行于平面P30测量的最小距离小于杆X18平行于轴线X10测量的宽度，使得弹性构件30利用弹性变形而被安装在杆18上。

如更具体地从图6和图7显现的，舌片404和406在一方面，而舌片408在另一方面，分别地从边缘402和403在相对于条带40发散的方向上延伸，。

此外，附图标记382表示卡钉32、34和36从其延伸的条带38的上边缘。从所述边缘382，两个舌片384和386也相对轴线A30倾斜地延伸，即，从条带40离开。条带38还配备有边界388，其在所述条带38的整个长度上延伸并且与其形成二面体，所述二面体的顶角α30小于180°，并且在实践中包含在100°与165°之间。换句话说，边界38可以关于条带38与条带40的轴线A30相对地向下折叠。

可选地，单一的舌片设置在边缘382上，正如在边缘402上是单一的舌片那样。但是，在滚子20沿它们的轴线A20的稳定性方面，这种替换表现的不一样好。

当需要制造飞轮时，如在图1和2中示出的，人们从平放在表面S上的坯件10开始。每个杆18封有弹性构件30，使该构件30的卡钉与相应杆的圆形上部区域接触。由此，每个弹性构件30在位于杆18的每侧上的两个壳体16中都延伸，弹性构件30安装在所述杆18上，以其条带38，其舌片384、386和其边界388定位在位于杆18左边的第一壳体16中，而其条带40以及其舌片404、406和408定位在位于图1中所述杆右边的另一壳体16中，在图1中所述弹性构件盖住杆18。在所述坯件平坦放置在表面S上之后，由于从上方进入坯件10是自由的，不同的构件30能够容易地安装在不同的杆18上。特别能够提供的是，不同的弹性构件30同时地或者以完全自动化的方式被放置在不同的杆18上，所述自动化方式例如使用机器人。各弹性构件30在不同的杆18上的放置在图2中以箭头F30示出。

然后，通过在图2中的箭头F20的方向上移动它们，能够将各滚子20放置在不同的壳体16中。因为相对于弹性构件30，不同滚子20的放置是容易的，并且可以同时地或以完全自动化的方式进行，特别是使用机器人。

滚子20放置为承受构件30的弹性变形。在布置元件20和30在坯件10上结束时，得到了图3至图6的构造。

在此构造中，每个滚子20在壳体16中就位，并且可穿过形成在每个壳体16底部的开口162而突出至壁13和15的边缘134和154的下方。附图标记L162表示开口162平行于轴线X10测量的长度。附图标记D20表示滚子20的外径。长度L162小于直径D20，使得滚子20没有穿过开口162的风险。

附图标记d30表示舌片404的端部与舌片384的端部之间平行于轴线X10测量的距离，所述舌片404是位于杆18上的弹性构件30的舌片404，所述舌片384是位于相邻杆18上的构件30的舌片384，在杆18的右边配备有第一弹性构件30。该距离d30也可以在同一弹性构件30的舌片406与386之间测量。该距离d30对应于开口O30的宽度，所述开口提供从配备有元件20和30的坯件10的上方到滚子20的通路。在图3至6的构造中，距离d30的值比直径D20的值小。

距离d32也被认为是在弹性构件30的舌片408的端部与相邻的开口162的相对边缘164之间平行于轴线X10而测得的。该距离对应于开口O32的宽度，所述开口提供从配备有元件20和30的坯件10的下方到滚子20的通路。在图6的图示中，距离d32是在开口162的边缘164与第二弹性构件30的舌片408的端部之间测得的，所述开口162靠近安装在第一杆18上的第一弹性构件30的边界388，所述第二弹性构件30安装在位于第一杆18左边的第二杆18上。在图3至6中，距离d32的值小于直径D20的值。由此，每个弹性构件30的舌片408抵抗穿过相邻开口162与它相互作用的滚子20的任何滑动。

距离d34也被认为是在弹性构件30的舌片408的端部与与条带38相对的边界388的端部之间平行于轴线X10而测得的。该距离d34对应于定位在滚子两侧上的弹性构件30之间的开口O34的宽度，所述开口提供从配备有元件20和30的坯件10的上方到滚子20的通路。在图3至图6的构造中，距离d34的值小于直径D20的值。所述距离d32被限定为比滚子20的直径D20最多小0.050mm，并且至少足够大，以使滚子20能够从保持架13相对于表面134突出0.020mm。

图6示出了舌片408被描绘为贯穿滚子20。实际上，考虑到舌片408通过它们与滚子20的相互作用而弹性变形的事实，这是绘图的惯例。对于图4和图8也是如此，其中条带40的弹性变形未示出。

此外，如由图4更具体地示出的，条带40的凹入性质使得其端部405和407在相邻的滚子20上施加朝向位于所述壳体16的另一侧上的弹性构件30的弹性力E30。

当所有的滚子20和所有的弹性构件30在坯件上就位时，能够在图1中的箭头F1和F2的方向上弯曲该坯件，以产生在一方面设置于其端部12和14的互补凸部，即柱122和124与另一方面的凹口142和144之间的接合。这导致凹口136和156在其本身上闭合，并且使每个弹性构件30的舌片404、406更靠近位于壳体16的另一侧上的弹性构件36的舌片384和386。然后，这导致图8和之后的图的构造，其中保持架100是由坯件10靠其自身折叠以形成封闭环而制成的。附图标记X100表示该保持架100的中心轴线，其平行于滚子20各自的中心轴线A20，并且轴线X10围绕所述轴线X100形成闭合圈。

在这种构造中，滚子20从边缘132和152穿过开口O30并朝向轴线X100径向地向内突出，同时它们也从边缘134和154穿过开口162、O32和O34并与轴线X100相对径向地向外突出。因为各滚子20一方面由于其几何形状，并且另一方面由于定位在轴线X100的直辐射方向两侧上的弹性构件30的作用下，而被保持在在其壳体16中适当位置，配备有构件20和30的保持架可以无需任何特殊预备地操纵，例如机械子组件能够结合飞轮。

更具体地，当有制造如在图10至13中示出的有附图标记160的飞轮的动机时，由配备有元件20和30的保持架100形成的子组件插入到限定在飞轮的内圈120与外圈140之间的径向环形空间E中。

附图标记122和142分别地表示滚子20在圈120和140上的滚动轨道。如在图13中更具体地示出的，轨道142是圆柱形的，并且具有圆形的截面，而轨道122形成凸轮表面。当圈120趋向于在图13中箭头F5的方向上相对圈140旋转时，滚子20在轨道122和142上滚动，因而相对旋转运动是可能的。当内圈120趋向于在图13中箭头F6的方向上相对圈140旋转时，滚子20在轨道122和142之间卡住，使得圈120通过飞轮机构在箭头F6的方向上驱动圈140，所述飞轮结构包括滚子20。

如图13中所示，在滚子被卡在表面122与142之间的构造中，通过弹性保持构件30的条带40施加在相邻的滚子上的弹性力E30默认倾向于朝向相对的杆18返回该滚子。由此，在默认情况下，所述飞轮160是处于确保圈120和140沿箭头F6的方向旋转的构造中。

图13示出了各弹性构件30的卡钉32被力E18按压在为此目的布置在轨道122上的凹口124内部，所述力由弹性构件安装在其上的杆18施加。对卡钉34和36也是这样。由此，保持架在相对于内圈120的旋转中是固定不动的，并且各弹性构件30在杆18上被牢固地保持在适当位置上。

在飞轮160组装好的构造中，轴线A30、A20和X100是平行的，轴线X100实际上与飞轮的中心轴线X160合并，其是圈120和140相对彼此的旋转轴线。特别地，在一方面，舌片404和408沿轴线X160偏移，而在另一方面，舌片384和386沿轴线X160偏移。

如由图13所示，由于坯件10的弯曲，在飞轮160组装好的构造中，开口O30的宽度采用比值d30低的d30的值，因此比直径D20的值低，所述宽度是在直辐射于轴线X100和X160的方向上测得的。这保证了滚子会被保持在保持架100中，特别是在图8和图9的构造中。

在飞轮160的这种组装好的构造中，开口O32和O34的宽度，其也是在直辐射于轴线X100和X160的方向上测得的，采用比值d32和d34略高的d32和d34的值，但比直径D20的值低。在图13中，保持架10的几何形状与示出在图6中的没有很大的不同，这使得能够看到保持架100的可选实施例，并且因此，能够看到坯件10的可选实施例。在那种情况下，开口O32示出在该图的与在图6中用相同的附图标记示出的可相比较的边缘164的轴线轮廓左边。

根据另一可选例，滚动体而不是滚子可与本发明的坯件10、保持架100和飞轮160一起使用，诸如飞轮类型的成型凸轮。

根据再一可选例，凹口136和156可以设置在壁13和15的边缘134和154上。

上面考虑的实施例和可选例能够组合以产生新的实施例。

Claims (8)

1.一种有滚动体(20)的飞轮(160)，其包括：

-内圈(120)，

-外圈(140)，

-每个定位在径向地布置于内圈与外圈之间的环形空间(E)中的几个滚动体(20)，

-用于保持所述滚动体在环形空间中就位的保持架(100)，所述保持架限定用于滚动体的单独接收壳体(16)，

-用于保持滚动体在它们的壳体(16)中的弹性保持构件(30)，

其中：

-每个弹性构件(30)包括至少两个舌片(384-404、386-406)，所述舌片可以接触到定位在所述保持架(100)的两个相邻壳体(16)中的两个滚动体(20)，

-位于壳体(16)任一侧上的两个弹性构件(30)的舌片(384-404、386-406)在它们之间限定了开口(O30)，通过所述开口，滚动体(20)在来自于内圈和外圈(120、140)之中的第一圈(120)的轨道(122)上滚动，

-所述开口的宽度(d’30)有比滚动体直径(D20)的值更小的值，所述宽度是关于内圈与外圈旋转的相对轴线(X160)的直辐射方向上测得的，

其特征在于

-每个弹性构件(30)包括能够接触到放置在第一壳体(16)中的滚动体(20)的两个第一舌片(404、406)，并且能够接触到放置在第二壳体(16)中的滚动体(20)的两个第二舌片(384、386)，所述第一壳体位于所述弹性构件的第一侧上，所述第二壳体位于与所述第一侧相对的，所述弹性构件的第二侧上，

-所述第一舌片相对于彼此沿旋转轴线(X160)偏移，并且所述第二舌片相对于彼此沿旋转轴线沿旋转轴线(X160)偏移，以及

-所述两个第一舌片(404、406)被布置在的弹性可变形突片(40)上，并能够在滚动体(20)上施加直辐射力(E30)，所述直辐射力朝向对应于飞轮(160)的闭锁构造的位置返回所述体。

2.根据权利要求1所述的飞轮，其特征在于，所述可弹性变形的突片(40)被弯曲为它的凹侧转向相邻的滚动体(20)。

3.根据权利要求1所述的飞轮，其特征在于，可弹性变形的突片(40)承载相对于第一舌片在不同的方向上延伸的第三舌片(408)，所述第三舌片是从与第一两个舌片(404，406)所延伸的边缘(402)相对的突片边缘(403)延伸的。

4.根据权利要求3所述的飞轮，其特征在于，所述第三舌片(408)与位于相邻滚动体(20)定位于其中的壳体(16)的另一侧上的弹性保持构件的部分(388)一起，或者与位于所述壳体另一侧上的保持架的部分(164)一起界定第二开口(O32、O34)，滚动体通过第二开口在内圈和外圈(120、140)之中的第二圈(140)的轨道(142)上滚动，并且第二开口在直辐射于旋转轴(160)的方向上测量的宽度(d’32，d’34)具有比滚动体直径(D20)的值更小的值。

5.根据前述权利要求中的一个所述的飞轮，其特征在于，保持架(100)的两个并置的壳体(16)通过弹性保持构件(30)的定位杆(18)隔开，并且每个弹性保持构件盖住杆(18)并且在其每一侧上在所述杆隔开的两个壳体(16)中延伸。

6.根据权利要求5所述的飞轮，其特征在于，每个弹性保持构件(30)包括两个条带(38、40)以及至少一个连接两个突片并盖住所述杆的阀桥(32)，所述条带的每一个承载至少一个舌片(384、386、404、406、408)，并且所述条带的每一个在由所述构件安装在其上的杆(18)隔开的两个壳体(16)的其中一个中延伸，并且所述阀桥(32)被杆(18)保持抵靠(E18)在内圈和外圈其中一个(120)的表面(124)上。

7.根据权利要求1到4中的一个所述的飞轮，其特征在于，每个弹性保持构件(30)是通过切割和折叠金属片而形成的，所述金属片优选地是由弹簧钢制成的。

8.一种用于制造根据前述权利要求其中之一所述的飞轮(160)的方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤，所述步骤包括：

a)将由细长条带形成的保持架坯件(10)布置、弄平，所述条带限定用于接收所述滚动体(20)的壳体(16)，壳体并置在所述坯件的纵向方向(X10)上，在坯件(10)端部(12、14)设置有用于将其两个端部连接在一起的连接装置(122、124、142、144)，

b)在每个壳体中安装滚动体(20)，

c)对于每对两个相邻的壳体，将弹性保持构件(30)放置在两个相邻的壳体之间，该保持构件的两个舌片(384-404、386-406)每个接合在壳体中(16)，

d)通过在垂直于其纵向方向(X10)的方向上弯曲(F1、F2)坯件并接合它的连接装置(122、124、142、144)，将所述坯件在其自身上闭合，以及

e)在所述飞轮(160)的内圈(120)与外圈(140)之间安装配备有滚动体(20)和弹性保持构件(30)的保持架。