CN1116866A - 力储存弹簧关节 - Google Patents

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Abstract

一种用于储存能量的力储存弹簧关节(100)，应用在两个相对可运动的构件之间，两构件通过力储存弹簧关节相互连接，该力储存弹簧关节能够以这样的方式储存并释放能量，即当两构件在移动行程中相对或相反运动时，能量能储存在移动行程中和以非常确定的、预定的方式释放，在移动行程中具有变化的力。至少一个或至少两个能量存储器(50)是并列地或至少两个能量储存器(50)是平行地安装于力储存弹簧关节(100)中或其上，并且当两个构件(30，40)中的一个相对另一个构件的运动时，其可被运动或由能量加载。能量储存器(50)可以被制动以抵抗释放其能量。

Description

力储存弹簧关节
应用领域
该力储存弹簧关节可以应用在其中两个构件相互可作转动的任何场合。同时，一个构件可以固定安置或者两个构件还可以是相反方向转动的或者相互以不同的速度转动的。
本发明涉及一个用于储存能量的力储存弹簧关节，应用在相互可运动的构件之间，这些构件通过力储存弹簧关节相连接。技术背景
力储存器和工作储存器及能量储存器公知的有各种实施方式。公知的还有钟表弹簧机构或玩具一弹簧发动机。应用它们例如就可以通过施加一个作用力在能量储存器中储存能量和又可再释放。
这些公知的能量储存器大多数连续地释放能量或者以递减的强度再给出。但是也存在希望使用一个如此能量储存器的应用情况，它按照予先规定和/或按照需求方向在一个行程中或相对时间关系以不同的强度再释放。
一个特别适合的应用区域是汽车领域中的活动接头。
在载重卡车的牵引装置或者农业经济机械领域中设置了装载活动接头并应用在大多数的实施方案中，它们借助简单的活动铰接安装在牵引装置上。这种活动铰接通常设置在装载接头的底边棱上，因此，用手在打开和闭合时就必须施加很大的作用力才能使接头运动，由此，当装载活塞接头相对垂直方向为90°夹角时，施加的作用力按照科字规律是最大的。发明目的、解决方案、优点
由此，本发明的任务是，设置一种开头所述类型的力储存弹簧关节，它可以储存能量，并且能量在一个运动行程中如此储存，即在一个相反方向或者逆行的运动情况下通过该运动行程时，能量可以按照完全一定的、予先规定的并随着行程变化按不同时强度释放。
这一任务是通过权利要求1特征部分的方案解决的。
一个基本的思想是，在两个构件相对运动时，相互间产生的作用力如重力，基于制动时动能等的作用力得到支承和以势能的形式储存在能量储存器中。然后为使能量又可以连续地给出而规定，至少一个或两个相互独立的能量储存器被加载。它们可以依次地被施加上势能，或者也可涉及不同的能量储存器，其被平行地加载。两者还可以组合起来。重要的是，通过一个运动过程，能够实现一个能量释放例如用于支持相互间构件的运动；而且按照发明要求具有一个确定的、可予先规定的能量释放曲线。这就意味着，例如在运动开始时从能量储存器中只获取一个微小的或一个特别高的能量，接着，实现一个另外的，必要时能量水平又改变的能量获取。
最好规定，该能量储存器通过弹簧构成。它们按照发明要求如此依次地设置，即在它们之中总是依次地储存上全部可能的能量，同时，该加载的弹簧要保持在其施载的状态或者其张紧状态，直至所有的弹簧被加载。然而另一个核心思想是，该能量储存器要如此防止卸载地被阻止或被制动，即这两个构件相互间另外的运动是可能的。由此就能够设置一个另外的构件运动，其中，没有发生另外的能量储存。然后在构件的一个逆行运动时发生相对于予先规定的时间和/或行程点的卸载作用。
为此还可以规定，至少两个弹簧在弹簧行程中具有不同的弹簧常数或者一个不同的弹簧在弹簧行程中具有的特性如一个递增变化的或递减变化的弹簧常数和/或该能量储存器在一个构件作相对运动并通过总的运动行程期间全部是可以加载的和在一个相反方向的运动并通过总运动行程期间全部是可以卸载的。同时这些弹簧可设置为拉力弹簧，压力弹簧，弯曲弹簧或扭转弹簧，并且其予应力设置成可以调节的和可以调节地安置的。
一个完全专门的目标是，设置一个力储存弹簧关节，它可以储存能量，以便使例如装载盖板的打开和关闭如此得以支持，即仅必须花费最小的作用力，并且，支持的程度是可以改变的。
这一任务，本发明是通过权利要求7的特征方案解决的，
为此本发明规定，设置一个螺旋弹簧系统，其设有多个螺旋弹簧，它们具有不同的弹簧常数并且它们在拦板向下折转时储存放出的能量，以便可以将其用于往高处翻转，同时，可以看出，应用区域是到处都有的，只要两相互连接的构件在施加作用力情况下必须相对地回转就可以。当然，在一个回转方向上可以利用重力时是很有利的。
这种用于例如活动接头的螺旋弹簧系统包括一个单侧封闭的壳体管件作为壳体套筒，该管件具有一个固定装置，它固定在牵引动架上。
在作为壳体套筒的壳体管中，该活动接头具有多个螺旋弹簧，通过它们导入一个轴，其固定在牵引装置上。该螺旋弹簧同样固定在该轴上并且在壳体管内侧面上的带动件之限位部分上实现了其支承。在作为壳体套筒的壳体管和螺旋弹簧之间置有一个导引套筒，其与牵引装置固定连接。该导引套筒具有导引缝，同时，每个螺旋弹簧的一个自由端部导入一个导引缝中，因此，这个端部可以被带动件凸块施加载荷。如果现在操纵该活动(接头)件，则该壳体管就转动并通过带动件按规律依次地张紧该螺旋弹簧，其自由端因此在导引套筒的导引缝中移动，并且是在导引缝的和轴线大约成直角的主要部分中运动。该导引缝在端部区域大致和轴线平行地布置。通过在端部工段中的移动，螺旋弹簧的端部从带动件的区域中引出和被带到一个储存位置中，此时，弹簧就可以不再被进一步张紧了但是这时的张紧状态被保持着。然后这种在壳体套筒内侧面上作为凸起以分度环形式环绕安置的带动件，通过限位件在螺旋弹簧从导引缝端部区域中挤出的端部上滑动，当壳体套筒继续转动时而该自由端部在带动件的侧向滑轨上沿着滑动并保持其状态。如果，运动以相反方向引起，也就是说该活动件要被闭合，那么弹簧就从储存位置滑出来。此时，带动件的限位部分在回转时就转过了螺旋弹簧的端部。因为，弹簧通过端部区域的变形挤入带动件凸块的区域中并且挤靠到带动件的限位部分上，依此，上述闭合作用得到支持。弹簧常数和凸块及缝的配置是如此选定的，即它们应适合于活动接头闭合的能量曲线。
同时还可以规定，该带动件在壳体管的内侧面上延伸360°或更大。在这种情况下，凸起就不能布置成相对轴线为直角，而是属于一个螺纹凸起型的螺旋状布置。同时，螺纹凸起的螺距和导引缝端部区域的长度应如此确定，即在到达带动件的端部时，该弹簧的自由端部正好位于导引缝的端部区域中。
该限位件的限位面，相对带动件的纵向延伸具有一个夹角，因此，该弹簧的自由端要如此地配置，即它要均匀地靠置在导引缝的一个壁上，并且通过其与限位面的协同作用导入该导引缝的端部区域中。
这个螺旋弹簧系统可以多种方式应用于所有需要螺旋弹簧的领域中，同时，通过选用弹簧常数和对带动件及导引缝的定位设置就总能够实现一个独特的适应性。
特别有利的是，能量储存器在两个运动方向的作用方向能够通过相应地对导引缝和螺旋弹簧的定位设置来实现。
通过选定弹簧和使其设有不同的弹簧常数及在弹簧行程中变化的弹簧常数还能够实现，在一个活动接头的回转行程中承担产生的不同作用力，例如不同的重力，这样，可以实现一个容易的运动性。
另外有利的结构方案记载在从属权利要求书中。附图简要说明
下面借助附图详细描述本发明的一个实施例。其中：
图1是结构为活动接头的本发明螺旋弹簧系统局部剖侧视图。
图2是结构为活动接头的本发明螺旋弹簧系统截面图。
图3是一个具有导引缝和带动件并在未张紧状态的螺旋弹簧局部剖侧视图。
图4是具有导引缝和带动件的螺旋弹簧在张紧状态的局部剖侧视图。实施例详细说明
图1表示一个结构为活动接头100的本发明螺旋弹簧系统用于例如载重卡车LKW的牵引装置，其中，在一个平面中描述了为清楚起见而简化的带动凸块10a-e以用于螺旋弹簧11a-e。
该活动接头100具有一个轴12，其固定在一个在图中仅表示的构件30例如牵引装置上并且通过多个螺旋弹簧11a-e导入和在该轴12上固定安置螺旋弹簧11a-e的一个端部。该螺旋弹簧11a-e的自由端部13a-e是通过一个导引套筒15的导引缝14a-e导入的，同时，该导引套筒15是相对于轴12为不可运动的，因为两者通过一个固定装置12a相互连接，其中这个装置12a还用于固定在牵引装置上。该轴12、螺旋弹簧11a-e和导引套筒15置于一个单侧(端)封闭的壳体套筒16中。该壳体套筒16固定在一个第二构件40例如牵引动架上。
在封闭侧端16a上并在该壳体套筒16的内侧17上置有一个导引件18用于轴12和一个导引环19用于导引管(套筒)15。在壳体套筒16的两侧17上置有带动件10a-e，它们还可以是凸轮块的结构和它们在壳体套筒16相对于轴12为转动运动时可向螺旋弹簧11a-e的自由端部13a-e施加载荷。
在图2中描述了活动接头100的横截面，以便尽可能将带动件10a-e的配置表示出来。
图3和4表明了通过带动件10a-e和导引缝14a-e的特殊地配合作用，弹簧能的工作方式及储存情况。该导引缝14a-e在导引套筒15中与轴12成直角地布置，同时，端部区域朝端侧转折成几乎成直角终止。该导引缝14a-e的直线段配合得与用于螺旋弹簧11a-e的带动件10a-e之行程相对准，同时，导引缝端部区域对应该螺旋弹簧11a-e从带动凸块10a-e的施载区域中引出的自由端部。在轴12相对于壳体套筒16沿X方向转动时，每个带动件10a-e将对螺栓弹簧11a-e的一个端部施加载荷，因此，这个弹簧就被张紧。同时，螺旋弹簧的端部沿着导引缝的直线段运动并且该折弯的端部被转动到一个位置上(图4)，其中，该弹簧不可能再存蓄能量，因为在这个位置上螺旋弹簧11a-e通过导引缝14a-e和通过带动件10a-e的外侧面而被固定住，而该带动件环绕在壳体套筒16的内侧面上。
此外规定，带动件(10a-e)设置成在壳体套筒(16)的内侧面(17)上布置的隆起状或隔肋形的分度环或螺纹环，它们各设有一个限位件(20)用于对螺旋弹簧(11a-e)的自由端部13a-e施加载荷和各设有一个滑动轨21。这样就能够，应用相同的基本结构和代替在壳体套筒中的每个带动件如此构成一个为导引缝结构的导引背景，即实现一个对弹簧自由端部相应的导引作用。还可能的是，进行运动转向的配置。为此，弹簧在壳体套筒中可以固定安置，该自由的被弯曲的端部导入并通过在导引套筒中的导引缝和端部区域安置在一个在轴上构成的带动件或导引缝的区域中。还有优选方式可能的是，设置只有适当结构的弹簧的关节。

Claims (11)

1、用于储存能量的力储存弹簧关节(100)，应用在两个相对可运动的构件(30，40)之间，它们通过力储存弹簧关节相互连接，其特征在于：在力储存弹簧关节(100)中或其上，至少一个能量储存器(50)是，或者至少两个能量储存器(50)是并列地或者至少两个不同的能量储存器(50)是平行的，通过两个构件(30，40)的一个构件相对另一构件的运动可施加能量和可存入能量的方式安置的，其中，该能量储存器(50)或多个(50)的结构设置得可以不卸载地制动。
2、按权利要求1所述的力储存弹簧关节，其特征在于：每个能量储存器(50)是一个弹簧。
3、按权利要求2所述的力储存弹簧关节，其特征在于：至少两个弹簧具有不同的弹簧常数或者一个不同的弹簧在弹簧行程中具有如弹簧常数为一种渐进变化或递减变化的特性。
4、按权利要求1至3之一所述的力储存弹簧关节，其特征在于：该能量储存器(50)在构件相互间通过一个总运动行程进行运动时是全部可以加载的并且在相反的方向通过总运动行程进行运动时是全部可以卸载的。
5、按权利要求2至4之一所述的力储存单元关节，其特征在于：该弹簧设置为拉力弹簧，压力弹簧，弯曲弹簧或扭转弹簧的结构。
6、按权利要求2至5之一所述的力储存弹簧关节，其特征在于：该弹簧就其予应力是可调节的结构和可调节地安置。
7、特别按权利要求1-6之一所述的力储存弹簧关节，最好应用在汽车领域中两个相互可运动构件为活动接头的情况，其特征在于：该力储存弹簧关节(100)具有至少两个螺旋弹簧(11a-e)作为能量储存器(50)，通过它们，导入一个轴(12)和在其上该螺旋弹簧(11a-e)用一个端部固定住，同时，该弹簧(11a-e)的另外自由的端部(13a-e)导入并通过一个导引套筒(15)的导引缝(14a-e)，而且，该导引套筒(15)是相对于轴(12)不可运动的，因为导引套筒(15)和轴(12)通过一个固定装置(12a)而相互连接，其中，该固定装置(12a)还用于固定在相互间可运动构件之一上并用该轴(12)、该螺旋弹簧(11a-e)和导引套筒(15)安置在一个单侧端封闭的中空圆筒形的壳体套筒(16)中，同时，该封闭的侧端置于和固定装置(12a)相反对置的侧端上，该固定装置(12a)将壳体套筒(16)的开口封闭住，同时没有依此为固定连接；在壳体套筒(16)的封闭侧(16a)之内侧面(17)上安置一个用于轴(12)的导引件(18)和一个用于导引套筒(15)的导引环(19)，同时在壳体套筒(16)的圆筒形区域内的内侧面(17)上安置至少两个带动件(10a-e)，它们在壳体套筒(16)相对于轴(12)的转动时，就对螺旋弹簧(11a-e)的自由端部(13a-e)施加载荷；该导引缝(14a-e)在导引套筒(15)上的一个直线段布置成与轴(12)为直角关系，同时，该导引缝(14a-e)在一个端部处朝导引套筒的端侧几乎为直角形转弯并且一个端部区域终止时几乎与轴(12)相平行；同时，该导引缝(14a-e)的直线段与在导引套筒(15)和壳体套筒(16)之间转动时带动件(10a-e)的行程相对准，而且，该导引缝(14a-e)的端部区域从带动件(10a-e)的施载区域中引出。
8、按权利要求7所述的力储存弹簧关节，其特征在于：该螺旋弹簧(11a-e)具有渐进增加的弹簧常数。
9、按权利要求7或8所述的力储存弹簧关节，其特征在于：该带动件(10a-e)和导引缝(14a-e)分布在壳体套筒(16)以及导引套筒(15)的圆周上。
10、按权利要求7至9之一所述的力储存弹簧关节，其特征在于：该导引缝(14a-e)的端部区域在单个的导引缝(14a-e)情况下可以任意方向设置。
11、按权利要求7至10之一所述的力储存弹簧关节，其特征在于：该带动件(10a-e)设置成在壳体套筒(16)的内侧面(17)上布置的隆起形或隔肋状的分度环或螺纹环，它们分设有一个限位件(20)用于对螺旋弹簧(11a-e)的自由端施加载荷和各设有一个侧向的滑动轨(21)。
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