JP2000500557A

JP2000500557A - 力制御式アクチュエータシステム

Info

Publication number: JP2000500557A
Application number: JP9519787A
Authority: JP
Inventors: ジェイケンパー，イヴ
Original assignee: ジェイケンパー，イヴ
Priority date: 1995-11-17
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 2000-01-18
Also published as: EP0857259B1; DE19681658T1; KR19990067666A; US5887691A; BR9611721A; EP0857259A1; AU7730796A; WO1997019275A1

Abstract

(57)【要約】負荷部材と反作用部材との間に直列に配置されたポジティブタイプのベルビーユスプリング（Ｂｐ）およびネガティブタイプのベルビーユスプリング（Ｂｎ）を有する力制御式アクチュエータシステムであり、ポジティブタイプのベルビーユスプリング（Ｂｐ）は、当初弛緩した状態にあり、ネガティブタイプのベルビーユスプリング（Ｂｎ）は、当初負荷エネルギーを蓄積した状態にある。少なくともネガティブタイプのベルビーユスプリングに移動自在な制御装置（２４）が係合し、この制御装置の移動により、ネガティブタイプのベルビーユスプリングからポジティブタイプのベルビーユスプリングに蓄積エネルギーが解放される。ポジティブタイプのベルビーユスプリングおよびネガティブタイプのベルビーユスプリングの双方に蓄積された組み合わされたエネルギーが、反作用部材と負荷部材との間で使用される。システムの利用を制御装置を移動するのに最小の制御力によりサービスするのか、自動車用クラッチのように、反作用部材と負荷部材との間に力を加えた後に移動できる制御力によるのか、または摩擦ブレーキのように力を加えることを維持するように発生しなければならない制御力によるのかに応じて、ネガティブタイプのベルビーユスプリングからのエネルギー解放レートを、ポジティブタイプのベルビーユスプリングによるエネルギーの蓄積レートとほぼ同一としたり、前者を後者より小さくしたり、または前者を後者より大きくするように、これらベルビーユスプリングを設計できる。

Description

【発明の詳細な説明】力制御式アクチュエータシステム関連出願とのクロスレファレンス本願は、いずれも力制御式アクチュエータシステムを発明の名称とする３つの米国仮特許出願、すなわち１９９５年１１月１７日に出願された米国特許出願第 006,874/60号；１９９５年１１月２２日に出願された米国特許出願第007.450/60 号および１９９５年１２月７日に出願された米国特許出願第008,234/60号の利益を受けようとするものである。発明の背景本発明は、力制御式アクチュエータシステムに関し、より詳細には、負荷を受けたスプリングの解放を制御しながら、作動力を供給するアクチュエータシステムに関する。このアクチュエータシステムは、特に動力伝達クラッチまたは摩擦ブレーキのような摩擦装置のために通常の力を発生するのに利用できるが、他の用途にも使用できる。広範な多数のタイプのメカニズムは、スプリングに蓄えられているエネルギーを解放させることにより、部材に負荷を加え、スプリングに対するエネルギーを回復することにより負荷力を除くようになっている。力制御式アクチュエータシステムを採用している。最も一般的には、力制御式アクチュエータシステムは、負荷力を除くのに、すなわち、負荷力の解放を制御するのに必要な制御力を、負荷力と比較してかなり小さくするような機械的利点を有する制御装置を使用している。このような基本的タイプの力制御式アクチュエータシステムは、単なる一例にすぎないが、クラッチおよびブレーキのような摩擦装置、流体制御バルブ、クランプのような手動装置、閉鎖係止機構その他のかかるスプリングアクチュエータ機構を含む広範な用途を有する。自動車用動力伝達クラッチ、すなわち始動クラッチは、スプリングに蓄積された比較的大きいエネルギーを解放時に制御し、かつスプリングに回復させなければならない力制御式アクチュエータシステムにおける関心の大きい用途の１つである。かかるクラッチは、摩擦係合されるトルク伝達部品を使用しており、この部品は、完全に係合した時にはスリップを生じることなく、スプリング力によって互いに固定された状態のままとなり、かつ係合する間には、動力伝達の急激な変化を防止するよう制御した状態で係合させなければならない。従来、自動車用クラッチの比較的大きい力で作動するスプリングは、例えばフットペダルによって作動スプリングを制御できるレバー、ボールランプ、またはその他の減力装置を用いた制御システムによって作動させられていた。自動車用始動クラッチのための従来の制御システムは、複雑で、かつスペースをとるだけでなく、その操作に大きいエネルギーが必要であるため、自動化に適していなかった。このように自動化に適しないこと並びに自動車における積載コンピュータの開発により、始動クラッチの作動、およびそのクラッチの使用によって動力の伝達を自動化することに関心が高まっている。かかる自動化を行うための最近の多くの試みにも拘わらず、クラッチスプリングを収縮させたり、その解放を制御したりするために、エネルギーを要するということが、自動化の主な障害となっている。従って、比較的小さい制御エネルギーで作動でき、大きいスプリング力を発生できる力制御式アクチュエータシステムに対して、大きな要求が存在する。このような要求は、自動クラッチの使用面に存在するだけではなく、エネルギーを蓄積したスプリングが負荷力を発生するように解放され、かつ負荷力を受けて収縮するような他の多数の用途においても存在する。発明の概要本発明の利点および目的の一部は、次の説明に記載されており、かつその説明から明らかとなると思われ、また本発明を実施することによって理解しうると思う。本発明の利点および目的は、添付した請求の範囲に記載された要素および組み合わせにより達成される。この本明細書に、広義にかつ具体的に記載してあるように、本発明の目的を達成し、かつ利点を得るために、本発明の力制御式アクチュエータシステムは、負荷部材と反作用部材との間に直列に配置したポジティブタイプのスプリングとネガティブタイプのベルビーユスプリングとを備えている。ポジティブタイプのスプリング（ベルビーユスプリングであることが好ましいが、必ずしも、そうでなくてもよい）は、ネガティブタイプのスプリングが反転された状態から、当初の負荷を受けた状態にエネルギーを解放する際に、弛緩した状態と負荷を受けた状態との間で作動する。制御装置の移動により、ネガティブタイプのベルビーユスプリングの解放を制御し、このスプリングの内部に蓄積されていたエネルギーを、ポジティブタイプのベルビーユスプリングに伝達するよう、移動自在な制御装置が、少なくともネガティブタイプのベルビーユスプリングに係合している。従って、ポジティブタイプのベルビーユスプリング、およびネガティブタイプのベルビーユスプリングの双方に蓄積されていた組み合わせられたエネルギーが、反作用部材と負荷部材との間に加えられる。本発明は、別の特性として、負荷部材と反作用部材との間で作動力を与える手段を含んでいる。この手段は、ポジティブタイプのベルビーユスプリングが、当初弛緩状態にあり、ネガティブタイプのベルビーユスプリングに、当初エネルギーが負荷された状態にあるように、負荷部材と反作用部材との間に、直列にポジティブタイプのベルビーユスプリングとネガティブタイプのベルビーユスプリングとを配置する工程と、ネガティブタイプのベルビーユスプリングに蓄積されていたエネルギーをポジティブタイプのベルビーユスプリングに伝達し、もってポジティブタイプのベルビーユスプリングおよびネガティブタイプのベルビーユスプリングの双方に蓄積されているエネルギーを組み合わせることにより、反作用部材および負荷部材との間に力を加える工程とを含んでいる。上記の一般的な説明、および次の詳細な説明は、単に例示であり、かつ説明のためのものにすぎず、請求の範囲のように記載されている本発明を限定するものではない。図面の簡単な説明本明細書に添付され、本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明のいくつかの実施例を示し、詳細な説明とによって、本発明の原理を理解するのに役立つものである。添付図面において、図１は、自動車の始動クラッチに使用された、本発明のアクチュエータシステムを示す一部断面図である。図２は、異なる作動条件における図１のアクチュエータシステムを示す部分断面図である。図２Ａは、図２のうちの拡大円２Ａにおける部品の拡大図である。図３は、完全に閉じられた状態にある図１のクラッチにおけるアクチュエータシステムを示す部分断面図である。図４は、ベルビーユスプリングの力／たわみ量特性を示すグラフである。図５は、ポジティブタイプとネガティブタイプの別個のベルビーユスプリングの力／たわみ特性を、それぞれの曲線で示すグラフである。図６は、図５の構造とは異なる構造のポジティブタイプおよびネガティブタイプのそれぞれのベルビーユスプリングの力／たわみ特性を示す、図５に類似したグラフである。図７は、本発明のアクチュエータの作動原理の略図である。図８は、ベルビーユスプリングのパラメータを示す断面図である。図９は、ディスクブレーキに使用した本発明のアクチュエータシステムを示す部分横断面図である。図９Ａは、図９の拡大円９Ａ内の部品の拡大図である。図１０は、ブレーキが作動状態にある図９のアクチュエータシステムを示す部品断面図である。図１１は、リニアモータ制御装置を含むように変形された図９のアクチュエータシステムを示す部分断面図である。図１２は、ディスクブレーキのために変形されたアクチュエータシステムを示す部分断面図である。図１３および図１４は、摩擦パッドが新しい状態のブレーキにおける解放状態および押圧状態にある、図１２のアクチュエータシステムを示す図である。図１５および図１６は、ディスクブレーキの摩擦パッドが摩耗した場合の、解放状態と押圧状態とにある、図１２のアクチュエータシステムを示す図である。図１７は、燃料噴射バルブに使用した、本発明のアクチュエータシステムを示す部分断面図である。図１７Ａは、図１７の拡大円１７Ａにおける部品の拡大図である。図１８は、異なる作動状態にある、図１７のアクチュエータシステムを示す部分断面図である。好ましい実施例の説明次に、添付図面に示した本発明の実施例について詳細に説明する。添付図面において、同一または同様な部品を示すのに、可能な限り同じ符号を使用する。本発明のアクチュエータシステムの作動は、ネガティブタイプのベルビーユスプリングの特性に大きく依存するので、まず外径Ｄｅ、内径Ｄｉ、厚さｔ、および円錐高さｈｏを含む代表的なベルビーユスプリングＢｓの寸法が示されている図８を参照する。図４には、ベルビーユスプリングの力／たわみ特性の一例が示されている。図４には、曲線Ｃの横軸に相対的な力の単位が示されており、縦軸には、たわみの相対的単位が示されている。他の状態では、ベルビーユスプリングは、例えば図８に示す状態となり、この状態は、Ｆ／Ｆｏ＝０、かつｓ／ｈｏ＝０の時の、図４における略図Ｂ１によっても示されている。ベルビーユスプリングに軸方向の力Ｆが加えられると、高さがやや低くなった略図Ｂ２によって示されるような軸方向のたわみｓが生じ、加えられる力は、約０.４５のたわみｓ／ｈｏを示す曲線Ｃの頂部の左側で、図４に示す曲線Ｃのように、最大点まで増加する。略図Ｂ３、Ｂ４およびＢ５によって示されるように、連続的にたわみが生じると、加えられる力は、最大点に達した後、低下し始め、曲線Ｃの頂部の右側に対する曲線Ｃの側でゼロまで低下する。このようなたわみ過程では、ｓ／ｈｏ＝１の時、ベルビーユスプリングの形状は、略図Ｂ４に示すように平らな形状となる。また平らな形状に達した後、加えられる力は、曲線Ｃに沿ってゼロまで低下し、たわみが最大となり、最大のたわみ点において、略図Ｂ５で示すように、反転、すなわち折り返し状態となる。「ネガティブタイプのベルビーユスプリング」なる用語は、本明細書および添付した請求の範囲では、当初、エネルギーが負荷されており、図４の例では、ｓ／ｈｏ＝０.４５〜１.２５、または一般に最大のスプリング力とスプリングが反転した状態のゼロとの間で作動するベルビーユスプリングを示すのに使用されている。「ポジティブタイプのベルビーユスプリング」なる用語は、当初、負荷が加えられておらず、すなわち弛緩状態にあり、図４に示す曲線Ｃの左側に沿って作動するベルビーユスプリング、すなわち、ほぼ初期の形状とスプリング力が最大に蓄積されたポイントとの間でたわむスプリングを示すのに使用されている。このようにたわむポジティブタイプのベルビーユスプリングのエネルギーの蓄積および解放レートは、一般にリニアであるので、ポジティブタイプのベルビーユスプリングを他のタイプのスプリングに置換することもできる。従って、本明細書および添付した請求の範囲で使用する「ポジティブタイプのスプリング」なる用語は、図４における曲線Ｃの左側におけるような力／移動特性を示すベルビーユスプリング、およびその他のスプリングを包括的に示すのに使用する。ネガティブタイプのベルビーユスプリングの重要な特徴は、このスプリングが、略図Ｂ５によって表示される状態から、内部に蓄積したエネルギーを解放する際に、たわみ量ｓが、図４に示す曲線Ｃの右側におけるように減少するにつれて、解放されたエネルギーの力が、最小値から最大値まで増加することである。本発明によれば、２つのスプリング、すなわちネガティブタイプのベルビーユスプリングとポジティブタイプのスプリングが、直列に使用されている力制御式アクチュエータシステムが提供される。従って、当初、ネガティブタイプのベルビーユスプリングにあらかじめ負荷が加えられており、他方、ポジティブタイプのスプリングは負荷を加え、かつ負荷を除くことができるスプリングとして作動する。図１〜図３では、自動車用クラッチ全体が符号１０で示されており、公知の部品、例えばフライホイール１２と、クラッチクッション１４と、圧力プレート１６と、バックプレート１８を含んでいる。図１〜図３には示されていないが、バックプレート１８は、当業者に周知のように、フライホイール１２と共に回転できるが、フライホイール１２に対して軸方向に変位しないように、フライホイール１２に固定されている。また、圧力プレート１６は、この圧力プレートをフライホイールから離間するように働く軸方向の力を加える３つのスプリング１９の組により、フライホイールと共に、またはこれとは異なり、バックプレートと共に回転できるように接続されている。フライホイール１２を介して、クラッチ１０に入力動力が供給される。クラッチが閉じられている時、すなわち係合している時は、ラジアルディスク２０を介して、クラッチ１０から適当な出力シャフト（図示せず）に動力が伝えられる。図１〜図３では、部品の半分の断面しか示されていないが、実際には、図示されているすべての部品は、中心軸線２２を中心として対称的であり、かつこの軸線を中心として回転可能である。本発明によれば、自動車用クラッチ１０には、力制御式アクチュエータシステムが設けられている。このアクチュエータシステムは、負荷部材と反作用部材との間に直列に配置された、当初弛緩状態にあるポジティブタイプのスプリングと、当初から負荷が加えられ、折り返された状態にあるネガティブタイプのベルビーユスプリングを含んでいる。制御装置が移動することにより、ネガティブタイプのベルビーユスプリングとポジティブタイプのベルビーユスプリングの間で前後にエネルギーが伝達されるように、少なくともネガティブタイプのベルビーユスプリングに移動自在な制御装置が係合するようになっている。ポジティブタイプのスプリングからネガティブタイプのベルビーユスプリングへ、またはこの逆方向にエネルギーが伝達されると、反作用部材と負荷部材との間に加えられる力が変化する。図１〜図３に示す本発明の実施例では、制御力Ｆｃに応答する軸方向の移動量を有する剛性制御コーン２４が、クラッチ１０を作動するのに使用されている。１対のスプリットリング２６（一方は圧力プレート１６に接続され、他方は制御コーン２４に接続されている）により、コーン２４がクラッチクッション１４から離間するように、圧力プレート１６を引くことができるようになっている。この点に関し、環状スプリング１９は、スプリットリング２６の接触を保証するように、制御コーンにより、この作用に抗するような若干の押圧力を発生できる。制御コーンを移動する制御力Ｆｃは、リニア電動モータ（図示せず）によって供給することが好ましいが、他の小動力装置、例えばソレノイド、または次の説明から理解できるように、手動式装置によって供給してもよい。ネガティブタイプのベルビーユスプリングＢｎは、バックプレート１８と反作用プレートと制御コーン２４との間に延び、他方、ポジティブタイプのベルビーユスプリングＢｐは、制御コーン２４と圧力プレートすなわち負荷のかかった部品との間に延びている。特に、内側エッジおよび外側エッジを有する環状となっているネガティブタイプのベルビーユスプリングＢｎは、その内側エッジがバックプレート１８の軸方向フランジ１８ａに係合し、外側エッジが制御コーン２４の軸方向部分２４ｂ上の内側リブ２４ａに当接するように配置されている。軸方向部分２４ｂに接続されたスプリットリング２７がリブ２４ａと協働し、ネガティブタイプのベルビーユスプリングＢｎの内側エッジを捕捉するようになっている。同様に環状であるが、ネガティブタイプのベルビーユスプリングＢｎよりも大きい径のポジティブタイプのベルビーユスプリングＢｐの内側エッジが、制御コーンの軸方向部分２４ｂ上の外側リブ２４ｃと当接するようになっている。圧力プレート１６上のフィンガー２８は、圧力プレートの移動がクラッチクッション１４によって抵抗を受けるとすぐに、バックプレートフランジ１８ａ上のネガティブタイプベルビーユスプリングの内側エッジの移動を制限するように働く。従来のクラッチのように、圧力プレート１６をフライホイールに向け、クラッチクッション１４に押圧するのにスプリングが使用されている。しかし、本発明の重要な特徴は、制御コーン２４に加えられる極めて小さい制御力Ｆｃによって、スプリング作動力を制御することである。特に図１〜図３における左側方向への制御コーン２４の移動により、ネガティブタイプのベルビーユスプリングＢｎは、内部に蓄積されていた力の解放を開始し、外側のポジティブタイプのベルビーユスプリングＢｐに極めて強力な作動力を加える。外側のポジティブタイプのベルビーユスプリングは、制御コーンによりネガティブタイプのベルビーユスプリングに直列に接続されているので、このスプリングは、ネガティブタイプのベルビーユスプリングによって解放されたエネルギーを蓄積し、バックプレートと圧力プレートとの間に大きい作動力を発生させ、圧力プレートをフライホイール側に押圧する。ネガティブタイプのベルビーユスプリングからのエネルギーの解放、およびこのスプリングへのエネルギーの戻しを制御するのに、小さい制御力Ｆｃで足りる。図５のグラフから、このような動作を理解できると思う。図５では、２つの曲線ＣｎおよびＣｐは、クラッチ１０におけるベルビーユスプリングＢｎおよびＢｐの力／たわみ特性をそれぞれ示している。ネガティブタイプのベルビーユスプリングＢｎの初期条件は、曲線Ｃｎ上の点Ｎ１に示されており、ポジティブタイプのベルビーユスプリングＰｂの弛緩状態の初期条件は、曲線Ｃｐ上のポイントＰ１によって示されている。２本の曲線ＣｎおよびＣｐが直交の関係になっていることは、ネガティブタイプのベルビーユスプリングＢｎによって解放される力が、ポジティブタイプのベルビーユスプリングＢｐに記憶される力よりも大きいようになっている。ベルビーユスプリングＢｎとＢｐとの関係を示している。従って、図１〜図３の実施例において、制御コーン２４に対する制御力Ｆｃがない場合、ネガティブタイプのベルビーユスプリングＢｎは、初期状態から解放状態となり、それぞれの曲線ＣｐおよびＣｎ上のポイントＰ１およびＮ２において、ポジティブタイプのベルビーユスプリングＢｎに負荷を加え始める。これらポイントにおける制御力Ｆｃ１は、ネガティブタイプのベルビーユスプリングＢｎからのエネルギーの解放を阻止する力であり、この制御力Ｆｃ１の大きさは、ベルビーユスプリングＢｎによって発生される力とポジティブタイプのベルビーユスプリングＢｐによって、阻止またはバランスされる力の差である。ネガティブタイプのベルビーユスプリングＢｎからのエネルギーの解放が進むにつれ、制御力Ｆｃは、図５の曲線上のポイントＰ２およびＮ３によって理解できるように、実質的に変化しない。またこの点では、クラッチ１０内のバックプレート１８によって示される反作用部材と、圧力プレート１６によって示される負荷部材との間で発生する力は、蓄積されて力Ｆ１となる。曲線ＣｎとＣｐとが交差する、図５におけるポイントＩｎｐでは、制御力Ｆｃ３はゼロとなり、反作用部材と負荷部材との間の２つのスプリングによって生じる剛性力は、最大力Ｆ２まで増加する。また制御力がなくても、スプリングはこの状態に留まり、負荷力Ｆ２を保持する。クラッチ１０を開くには、すなわち、例えばクッションパッド１４から圧力プレート１８ａを離間させるには、制御コーン２４に制御力Ｆｃを加え、その時負荷がかかっているポジティブタイプのベルビーユスプリングＢｐから、ネガティブタイプのベルビーユスプリングＢｎへエネルギーの伝達を反転し、ポジティブタイプのスプリングＢｐによって供給されるエネルギーと、ネガティブタイプのスプリングＢｎによって蓄積されているエネルギーの差は、制御力と円錐コーンの移動距離との積によって供給される。自動車用クラッチの従来のフットペダル動作と同じように、クラッチ１０を切った状態に維持するには、制御力を維持しなければならず、クラッチを係合状態に維持するのに、制御力を加えなくてもよい。図９および図１０では、本発明の力制御式アクチュエータは、キャリパー３２と、バックプレート３８に固定された摩擦パッド３６によって解放自在に係合されたディスク３４を有するディスクブレーキ３０において使用されている。公知のディスクブレーキ構造および動作に従い、ディスク３４は、キャリパー３２に対して回転自在であり、摩擦パッド３６を備えたバックプレートはキャリパー３２に対して回転しないように固定されている。図示した実施例では、ポジティブタイプのベルビーユスプリングＳｐとネガティブタイプのベルビーユスプリングＳｎとの間にラジアル部分４ｂが位置するよう、この部分４ｂおよび軸方向部分４ａを有する、軸方向に移動自在なシャトル４０が配置されている。この実施例では、環状ベルビーユスプリングＳｐおよびＳｎはこれらスプリングの内外エッジが重なるような大きさとなっている。従って、ネガティブタイプのベルビーユスプリングＳｎの内側エッジは、シャトル４０のラジアル部分４０ｂの片側と係合するが、ポジティブタイプのベルビーユスプリングＳｐの外側エッジは、ラジアル部分４０ｂの反対側に係合する。また、ポジティブタイプのベルビーユスプリングＳｐの内側エッジは、バックプレート３８に当接する圧力プレート４２と係合し、ネガティブタイプのベルビーユスプリングＳｎの外側エッジは、圧力プレート３８上の軸方向フィンガー４２ａと係合する。フィンガー４２ａは、図１〜図３のクラッチ内のフィンガー２８と同じように、ネガティブタイプのベルビーユスプリングＳｎと協働する。図９および図１０に示すように、シャトル４０の軸方向部分４０ａは、図９におけるキャリパー３２のバック壁部分３２ａに最初に位置するアーマチュア４４と係合するように、ラジアル部分４０ｂから延びている。シャトルのラジアル部分４２ａと壁部分との間には、コイル４６ａおよび尾部４６ｂを有するソレノイド４６が位置し、アーマチュア４４に向かって移動しないようになっている。従って、ソレノイド４６が付勢されると、磁力によりアーマチュア４４は、ブレーキ３０が切られている図９の位置からブレーキが係合される図１０の位置まで引き寄せられる。このアーマチュア４４の移動に伴い、シャトル４０が移動し、ベルビーユスプリングＳｎおよびＳｐに制御力Ｆｃが加えられる図６および図７を参照すれば、アーマチュア４４およびシャトル４０に対する、ソレノイド４６によって生じた制御力Ｆｃによる作動と共に、図９および図１０の実施例におけるベルビーユスプリングＳｎおよびＳｐの設計特性がよりよく理解できると思う。図６は、曲線ＣｓｎおよびＣｓｐ上のそれぞれのポジティブタイプおよびネガティブタイプのベルビーユスプリングＳｎ、およびＳｐの力／移動特性を示すグラフである。図６では、形状が図５に相当しているが、図６では、スプリングの移動距離の単位当たりのネガティブタイプのベルビーユスプリングＳｎによって解放される力が、ポジティブタイブのベルビーユスプリングＳｐ内に蓄積される、スプリングの移動距離の単位当たりの力よりもほぼ小さいことが理解できよう。そのため、図６では、曲線ＣｓｎおよびＣｓｐはポイントＰで交差し、ここで双方のスプリングは、加えられる力がゼロとなる平衡状態になる。この状態は、図９に示された状態にも対応する。すなわち、ブレーキ１０は切られたままであり、ソレノイド４６の制御力がない場合、このような切られた状態のままとなる。ネガティブタイプのベルビーユスプリングＳｎからのエネルギーの解放を開始するように制御力が加えられると、すぐに、ネガティブタイプのベルビーユスプリングによって生じる力は、図６における曲線Ｃｓｎで示すように増加する。しかし、ネガティブタイプのベルビーユスプリングＳｎから、ポジティブタイプのベルビーユスプリングＳｐへエネルギーを伝達するには、ネガティブタイプのベルビーユスプリングＳｎによって解放される力よりも大きい力が必要である。このような付加的力は、制御力Ｆｃとしてソレノイドにより供給される。この制御力は、本例では、ネガティブタイプのベルビーユスプリングによって解放される力に加えられる。ブレーキ３０が完全に係合している時に、この完全係合状態を維持するには、制御力Ｆｃが必要である。この制御力がなくなると、ポジティブタイプのベルビーユスプリングの力は、ネガティブタイプのベルビーユスプリングをポイントＰの点まで戻すのに、ネガティブタイプのベルビーユスプリングの力よりも相当に大きくなる。また図７には、ブレーキ３０に使用される力アクチュエータシステムの作動が示されている。図７の左側に示すように、ベルビーユスプリングＳｎおよびＳｐによって生じる力はゼロとなるが、ネガティブタイプのベルビーユスプリングＳｎからのエネルギーの解放を大きくするよう、シャトルの移動によって最大点まで増加する。図１１では、図９および図１０に示すブレーキ３０の変形例３０ａが示されている。この変形例では、ソレノイドはリニアモータ５０に置換されている。特にこのリニアモータ５０は、キャリパー３２内の、軸方向に変位しないように係止され、キャリパー３２ｂに対して中心のねじ切りされたシャフト５４を、軸方向の双方の方向に前進するよう作動できる外側ハウジング５２を含んでいる。シャフト５４は、図９および図１０におけるシャトル４０の環状部分４０ｂと同じように機能するラジアルプレート５６を支持している。図１２〜図１６には、図１１に示したブレーキ３０ａの変形例３０ｂが示されている。この実施例では、制御装置と共に、ほぼ同一のブレーキおよびスプリング部品が使用されているが、この装置では、ラジアルプレート５６が内側端部に取り付けられたねじ切りされた可撓性ケーブル６０が、外側表面に一連の円周溝を有する外側ナット部材４２に螺合されている。ナット部材は、スリップリング６４により、ネガティブタイプのベルビーユスプリングＳｎの外側エッジと離間し、スプリング状のラチェットポール６６により、スリップリング６４に対して係止されている。ラチェットポールは、ナット部材６２を係止し、これをスリップリング６４から変位しないように、ナットの外側に設けられた溝に係合している。このような構造の目的は使用中の摩耗によって生じる摩擦パッド３６の厚さの低下を補償することにある。図１３〜図１６に基づき、ブレーキの実施例１０ｂの作動について説明する。図１３および図１４には、それぞれ摩擦パッド３６が比較的新しく、て厚さが最大の状態での開放状態および係合状態のブレーキが示されている。図１５および図１６には、それぞれ同じ条件が示されているが、ここでは、摩擦パッドの厚さが薄く、すなわち摩耗した状態になっている。図１３に示される開放状態からの作動に際し、まず最初のケーブル６０の移動により、ナット部材６２がスリップリング６４を、ネガティブタイプのベルビーユスプリングＳｎのところへ移動させる。パッド３６がディスク３４に係合するとすぐに、ケーブルはベルビーユスプリングSｎおよびＳｐを作動させ、ディスク３４に対するパッド３６の摩擦力を発生する。ポール部材６６は、このように移動した位置にナット部材６２を係止する。従って、摩擦パッドの摩耗が生じるにつれ、力作動機構が、この摩耗を自動的に補償するようになっている。図１７および図１８には、符号７０で示す燃料噴射システムと共に、本発明の力制御式アクチュエータシステムが示されている。この噴射システムでは、流体スプール弁の作動により、燃料噴射ニードルの移動を制御するようになっている。この実施例では、摩擦ブレーキの変形例に対するアクチュエータの応用に関連して、上に説明したラジアルプレート５６と共に、同じポジティブタイプのベルビーユスプリングＳｐとネガティブタイプのベルビーユスプリングＳｎを使用している。弁体７２は、スプリング力によって弁座７４に係合するように前進させられ、かつ弁座から後退させられるようになっている。図１７には、バルブの後退状態が示されており、図１８には、バルブの係合状態が示されている。バルブ７０のラジアルプレート５６は、弁体７２と独立して移動自在なアーマチュア７６に接続されている。このアーマチュア７６は、内側円筒形表面を有する固定後端部７８内で垂直方向にも移動できる。後端部７８内には、電磁コイル８２が固定されている。後端部７８の下方部分に対し、アーマチュア７６を上方に引き寄せることにより、図１７に示すように、弁座から弁体７２を後退させるよう、コイル８２が付勢される。この位置では、ネガティブタイプのベルビーユスプリングＳ２は、このスプリングよりも下方に位置するスリップリング８４から離間している。電磁コイル８２が除勢されると、弁体７２に加えられている流体の力により、弁体７２およびアーマチュア７６は、弁座７４に向かって移動させられる。ネガティブタイプのベルビーユスプリングＳｎの外側エッジがストッパー８４に係合するまで、このスプリングはアーマチュア７６と共に移動する。このようなネガティブタイプのベルビーユスプリングとストッパー８４との係合により、ネガティブタイプのベルビーユスプリングからのエネルギーの解放が開始され、弁体７２を弁座７４に強固に係合するように弁体を移動させる。当業者であれば、本明細書および本明細書に開示した本発明の実施例を検討すれば、本発明の上記以外の実施例を容易に思いつくと思う。本明細書およびその中の実施例は、請求の範囲に記載した本発明の範囲および要旨に含まれる単なる例にすぎないものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年８月１日（１９９７．８．１）【補正内容】請求の範囲１．負荷部材と反作用部材との間に直列に配置された、当初弛緩状態にあり、正の力／たわみ比を有するポジティブタイプのスプリング、および当初負荷の加えられたエネルギー蓄積状態にあり、負の力／たわみ比を有するネガティブタイプのベルビーユスプリングと、ポジティブタイプのスプリングおよびネガティブタイプのベルビーユスプリングのうちの少なくとも１つに係合し、よって移動により、ネガティブタイプのベルビーユスプリングからポジティブタイプのスプリングへ蓄積されたエネルギーを伝達し、これにより反作用部材と負荷部材との間に、ある範囲の力を加えるようになっている可動制御装置とを備え、加えられる力の範囲が、加えられる力の最小値と最大値の間で変化し、ポジティブタイプのスプリングおよびネガティブタイプのスプリングが加えられる力の最小値および最大値の一方で平衡状態となり、力／たわみ比の絶対値が、加えられる力の範囲の残りにわたって、ポジティブタイプのスプリングおよびネガティブタイプのスプリングのたわみの変化に対してほぼ同一のままである制御装置における制御力だけが異なるような正と負の力／たわみ比の関係になっている、力制御式アクチュエータシステム。２．ネガティブタイプのベルビーユスプリングからのエネルギーの解放レートが、ポジティブタイプのスプリングによるエネルギーの蓄積レートとほぼ同じであり、よって制御装置を移動するのに必要な制御力を最小にするようになっている、請求項１記載の力制御式アクチュエータシステム。３．ネガティブタイプのベルビーユスプリングからのエネルギーの解放レートが、ポジティブタイプのスプリングによるエネルギーの蓄積のレートよりも大きく、よって制御装置がエネルギー解放力とエネルギー蓄積力との差にほぼ等しい量の、エネルギーの解放を吸収する制御力を発生するようになっている、請求項１記載の力制御式アクチュエータシステム。４．ネガティブタイプのベルビーユスプリングからのエネルギーの解放レートが、ポジティブタイプのスプリングによるエネルギーの蓄積のレートよりも小さく、よって制御装置が解放エネルギーと蓄積エネルギーとの差にほぼ等しい量の、エネルギーに加わる制御力を発生するようになっている、請求項１記載の力制御式アクチュエータシステム。５．制御装置が、ポジティブタイプのスプリングとネガティブタイプのベルビーユスプリングとの間の境界部に係合するようになっている、請求項１〜４のいずれかに記載の力制御式アクチュエータシステム。６．ポジティブタイプのスプリングがベルビーユスプリングである、請求項１〜４のいずれかに記載の力制御式アクチュエータシステム。７．ベルビーユスプリングが、それぞれ内径および外径を定める内側および外側エッジを有し、一方のベルビーユスプリングの内径が、他方のベルビーユスプリングの外径よりも大きく、かつ制御装置が、ポジティブタイプのスプリングとネガティブタイプのベルビーユスプリングとの間に軸方向に移動する係合部分を有する、請求項６記載の力制御式アクチュエータシステム。８．ベルビーユスプリングが、それぞれ内径および外径を定める内側および外側エッジを有し、一方のベルビーユスプリングの内径が他方のベルビーユスプリングの外径よりも小さく、かつ制御装置が、ポジティブタイプのスプリングとネガティブタイプのベルビーユスプリングとの間に軸方向に移動自在なラジアル係合部分を有する、請求項６記載の力制御式アクチュエータシステム。９．回転自在な動力入力部を動力出力部に解放自在に結合する摩擦パッドと、最小値と最大値の間で変化するある範囲の通常の力を摩擦パッドに伝達するようになっている圧力プレートと、動力入力部と共に回転自在であり、圧力プレートから離間しているバックプレートと、圧力プレートとバックプレートとの間に直列に配置され、当初、弛緩状態にあり、正の力／たわみ比を有するポジティブタイプのスプリング、および当初、負荷の加えられたエネルギー蓄積状態にあり、負の力／たわみ比を有するネガティブタイプのベルビーユスプリング、および少なくともネガティブタイプのベルビーユスプリングに係合し、よって移動によりネガティブタイプのベルビーユスプリングからポジティブタイプのスプリングへ蓄積されたエネルギーを解放し、これにより、ポジティブタイプのスプリングおよびネガティブタイプのベルビーユスプリングの双方に蓄積された組み合わされたエネルギーを、バックプレートと圧力プレートとの間で使用するようになっている、移動自在な制御装置とを備え、ポジティブタイプのスプリングおよびネガティブタイプのスプリングが正常な力の最大値で平衡状態となり、かつ力／たわみ比の絶対値が、正常な力の範囲の残りの部分にわたって、ポジティブタイプのスプリングおよびネガティブタイプのスプリングのたわみの変化に対してほぼ同じに留まる、制御装置内の制御力だけ異なるような正と負の力／たわみ比の関係となっている力制御式アクチュエータシステムとを備える、自動車用クラッチ。１０．ネガティブタイプのベルビーユスプリングからのエネルギーの解放レートが、ポジティブタイプのスプリングによるエネルギーの蓄積のレートよりも大きく、従って制御装置が、エネルギー解放力とエネルギー蓄積力との差とほぼ等しい量の、エネルギー解放を防止する制御力を発生するようになっている、請求項９記載の自動車用クラッチ。１１．固定された支持体と、回転自在な部材と、最小値と最大値との間で変化する、ある範囲の通常の力で、回転自在な部材と摩擦係合するよう、固定された支持体に取り付けられた摩擦パッドと、摩擦パッドと固定された支持体との間に直列に配置され、当初弛緩状態にあり、正の力／たわみ比を有するポジティブタイプのスプリング、および当初負荷の加えられたエネルギー蓄積状態にあり、負の力／たわみ比を有するネガティブタイプのベルビーユスプリング、および少なくともネガティブタイプのベルビーユスプリングに係合し、よって移動により、ネガティブタイプのベルビーユスプリングからポジティブタイプのスプリングへ蓄積されたエネルギーを解放し、これにより、ポジティブタイプのスプリングおよびネガティブタイプのベルビーユスプリングの双方に蓄積された組み合わされたエネルギーを摩擦パッドと固定された支持体との間で使用するようになっている移動自在な制御装置とを備え、かつポジティブタイプのスプリングおよびネガティブタイプのスプリングが、正常な力の最大値で平衡状態となり、かつ力／たわみ比の絶対値が正常な力の範囲の残りの部分にわたって、ポジティブタイプのスプリングおよびネガティブタイプのスプリングのたわみの変化に対してほぼ同じに留まる、制御装置内の制御力だけ異なるような正と負の力／たわみ比の関係となっている、力制御式アクチュエータシステムとを備えた摩擦ブレーキ。１２．ネガティブタイプのベルビーユスプリングからのエネルギーの解放レートが、ポジティブタイプのスプリングによるエネルギーの蓄積のレートよりも小さく、従って制御装置がエネルギー解放力とエネルギー蓄積力との差にほぼ等しい量の制御力をエネルギー解放に加えるべく発生させるようになっている、請求項１１記載の摩擦ブレーキ。１３．ポジティブタイプのスプリングが、当初弛緩状態にあり、ネガティブタイプのベルビーユスプリングに、当初エネルギーが負荷された状態となるよう、負荷部材と反作用部材との間に、直列にポジティブタイプのスプリングおよびネガティブタイプのベルビーユスプリングを配置する工程と、最小値と最大値との間の範囲全体にわたって、ほぼ一定のエネルギー伝達レートで、ネガティブタイプのベルビーユスプリング内のエネルギーをポジティブタイプのスプリングに解放し、もって、ポジティブタイプのスプリングおよびネガティブタイプのベルビーユスプリングの双方に蓄積された、組み合わされたエネルギーを、反作用部材と負荷部材との間で実質的に使用する工程とを備える、最小値と最大値との間で変化する範囲の作動力を負荷部材と反作用部材との間に加える方法。１４．ポジティブタイプのスプリングによるエネルギーの蓄積レートよりも大きいレートで、ネガティブタイプのベルビーユスプリングからエネルギーを解放し、エネルギー解放力とエネルギー蓄積力との差とほぼ等しい量の、エネルギー解放を阻止する制御力を発生させる、請求項１３記載の方法。１５．ポジティブタイプのスプリングによるエネルギーの蓄積レートよりも低いレートで、ネガティブタイプのベルビーユスプリングからエネルギーを解放し、エネルギー解放力とエネルギー蓄積力との差とほぼ等しい量の制御力を、解放されるエネルギーに加えるべく発生させる、請求項１３記載の方法。１６．負荷部材と反作用部材との間に直列に配置され、当初、エネルギーを受ける状態にあり、正の力／たわみ比を有するポジティブタイプのスプリング、および当初、負荷されたエネルギーを蓄積する状態にあり、負の力／たわみ比を有するネガティブタイプのベルビーユスプリングと、ポジティブタイプのスプリングおよびネガティブタイプのベルビーユスプリングのうちの少なくとも１つに係合し、もって移動により、ネガティブタイプのベルビーユスプリングからポジティブタイプのスプリングへ蓄積されたエネルギーを伝達し、もって反作用部材と負荷部材との間に、ある範囲の力を加えるようになっている可動制御装置とを備え、加えられる力の範囲が、加えられる力の最小値と最大値の間で変化し、力／たわみ比の絶対値が、加えられる力の範囲にわたってポジティブタイプのスプリングおよびネガティブタイプのスプリングのたわみの変化に対してほぼ同一のままである、制御装置における制御力だけ異なるような正と負の力／たわみ比の関係になっている、力制御式アクチュエータシステム。１７．加えられる力の最小値および最大値の一方で、ポジティブタイプのスプリングとネガティブタイプのスプリングとが平衡状態となるような正と負の力／たわみ比の関係となっている、請求項１６記載の力制御式アクチュエータシステム。１８．ネガティブタイプのベルビーユスプリングからのエネルギー解放レートが、ポジティブタイプのスプリングによるエネルギー蓄積レートとほぼ同じであり、もって制御装置を移動するのに必要な制御力を最小にするようになっている、請求項１７記載の蓄積制御式アクチュエータシステム。１９．ネガティブタイプのベルビーユスプリングからのエネルギー解放レートが、ポジティブタイプのスプリングによるエネルギー蓄積レートよりも大きく、よって解放エネルギーと蓄積エネルギーとの間の差とほぼ等しい量の、エネルギーの解放を吸収する制御力を、制御装置が発生するようになっている、請求項１７記載の力制御式アクチュエータシステム。２０．加えられる力の最大値で、ポジティブタイプのスプリングとネガティブタイプのスプリングとが平衡状態となるような、正および負の力／たわみ比の関係となっている、請求項１９記載の力制御式アクチュエータシステム。２１．ネガティブタイプのベルビーユスプリングからのエネルギー解放レートが、ポジティブタイプのスプリングによるエネルギー蓄積レートよりも小さく、もって解放されるエネルギーと蓄積されるエネルギーとの差とほぼ等しい量の、エネルギーに加えられる制御力を、制御装置が発生するようになっている、請求項１７記載の蓄積制御式アクチュエータシステム。２２．加えられる力の最小値で、ポジティブタイプのスプリングとネガティブタイプのベルビーユスプリングが平衡状態となるよう、正および負の力／たわみ比の関係となっている、請求項２１記載の力制御式アクチュエータシステム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号６０／００８，２３４ (32)優先日平成７年12月７日(1995．12．7) (33)優先権主張国米国（ＵＳ） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ【要約の続き】ことを維持するように発生しなければならない制御力によるのかに応じて、ネガティブタイプのベルビーユスプリングからのエネルギー解放レートを、ポジティブタイプのベルビーユスプリングによるエネルギーの蓄積レートとほぼ同一としたり、前者を後者より小さくしたり、または前者を後者より大きくするように、これらベルビーユスプリングを設計できる。

Claims

【特許請求の範囲】１．負荷部材と反作用部材との間に直列に配置された、当初弛緩状態にあるポジティブタイプのスプリング、および当初負荷の加えられたエネルギー蓄積状態にあるネガティブタイプのベルビーユスプリングと、制御装置の移動により、ネガティブタイプのベルビーユスプリングからポジティブタイプのスプリングに蓄積エネルギーが解放され、もってポジティブタイプのスプリングおよびネガティブタイプのベルビーユスプリングの双方に蓄積された組み合わされたエネルギーを反作用部材と負荷部材との間で使用するよう、少なくともネガティブタイプのベルビーユスプリングに係合する移動自在な制御装置とを備える、力制御式アクチュエータシステム。２．ネガティブタイプのベルビーユスプリングからのエネルギーの解放レートが、ポジティブタイプのスプリングによるエネルギーの蓄積レートとほぼ同じであり、もって制御装置を移動するのに必要な制御力を最小にするようになっている、請求項１記載の力制御式アクチュエータシステム。３．ネガティブタイプのベルビーユスプリングからのエネルギーの解放レートが、ポジティブタイプのスプリングによるエネルギーの蓄積のレートよりも大きく、これにより、制御装置がエネルギー解放力とエネルギー蓄積力との差とほぼ等しい量のエネルギーの解放を防止する制御力を発生するようになっている、請求項１記載の力制御式アクチュエータシステム。４．ネガティブタイプのベルビーユスプリングからのエネルギーの解放レートが、ポジティブタイプのスプリングによるエネルギーの蓄積のレートよりも小さく、そのため制御装置が、エネルギー解放力とエネルギー蓄積力との差とほぼ等しい量の制御力をエネルギー解放に加えるべく発生するようになっている、請求項１記載の力制御式アクチュエータシステム。５．制御装置が、ポジティブタイプのスプリングおよびネガティブタイプのベルビーユスプリングを、それぞれの初期状態に戻すように反転自在である、請求項１記載の力制御式アクチュエータシステム。６．ポジティブタイプのスプリングおよびネガティブタイプのベルビーユスプリングは環状であり、内側および外側エッジを有し、かつ制御装置が、ベルビーユスプリングのうちの１つの内側エッジ、およびベルビーユスプリングの他方の外側エッジに係合している、請求項１記載の力制御式アクチュエータシステム。７．内側エッジおよび外側エッジが、それぞれの内径および外径を規定し、一方のベルビーユスプリングの内径が、他方のベルビーユスプリングの外径よりも大きく、かつ制御装置が、ポジティブタイプのスプリングとネガティブタイプのベルビーユスプリングとの間に軸方向係合部分を有する、請求項６記載の力制御式アクチュエータシステム。８．内側エッジおよび外側エッジが、それぞれ内径および外径を規定し、一方のベルビーユスプリングの内径が他方のベルビーユスプリングの外径よりも小さく、かつ制御装置が、ポジティブタイプのスプリングとネガティブタイプのベルビーユスプリングとの間にラジアル係合部分を有する、請求項６記載の力制御式アクチュエータシステム。９．回転自在な動力入力部を動力出力部に解放自在に結合する摩擦パッドと、通常の力を摩擦パッドに伝達するようになっている圧力プレートと、動力入力部と共に回転自在であり、圧力プレートから離間したバックプレートと、負荷部材と反作用部材との間に直列に配置された、当初、弛緩状態にあるポジティブタイプのスプリング、および当初負荷の加えられたエネルギー蓄積状態にあるネガティブタイプのベルビーユスプリング、および制御装置の移動によりネガティブタイプのベルビーユスプリングからポジティブタイプのスプリングに蓄積エネルギーが解放され、よってポジティブタイプのスプリングおよびネガティブタイプのベルビーユスプリングの双方に蓄積され組み合わされたエネルギーを反作用部材と負荷部材との間で使用するよう、少なくともネガティブタイプのベルビーユスプリングに係合する移動自在な制御装置を含む力制御式アクチュエータシステムとを備える、自動車用クラッチ。１０．ネガティブタイプのベルビーユスプリングからのエネルギーの解放レートが、ポジティブタイプのスプリングによるエネルギーの蓄積のレートよりも大きく、これにより制御装置が、エネルギー解放力とエネルギー蓄積力との差にほぼ等しい量の、エネルギー解放を防止する制御力を発生するようになっている、請求項９記載の自動車用クラッチ。１１．固定された支持体と、回転自在な部材と、回転自在な部材と摩擦係合するよう、固定された支持体に取り付けられた摩擦パッドと、摩擦パッドと固定された支持体との間に直列に配置された、当初、弛緩状態にあるポジティブタイプのスプリング、および当初負荷の加えられたエネルギー蓄積状態にあるネガティブタイプのベルビーユスプリングおよび制御装置の移動により、ネガティブタイプのベルビーユスプリングからポジティブタイプのスプリングに蓄積エネルギーが解放され、よってポジティブタイプのスプリングおよびネガティブタイプのベルビーユスプリングの双方に蓄積された組み合わされたエネルギーを固定された支持体と摩擦パッドとの間で使用するよう、少なくともネガティブタイプのベルビーユスプリングに係合する移動自在な制御装置を含む、力制御式アクチュエータシステムとを備える摩擦ブレーキ。１２．ネガティブタイプのベルビーユスプリングからのエネルギーの解放レートが、ポジティブタイプのスプリングによるエネルギーの蓄積のレートよりも小さく、これにより制御装置が、エネルギー解放力とエネルギー蓄積力との差とほぼ等しい量の制御力をエネルギー解放に加えるよう発生するようになっている、請求項１１記載の摩擦ブレーキ。１３．ポジティブタイプのスプリングが、当初弛緩状態にあり、ネガティブタイプのベルビーユスプリングに、当初エネルギーが負荷された状態となるよう、負荷部材と反作用部材との間に、直列にポジティブタイプのスプリングおよびネガティブタイプのベルビーユスプリングを配置する工程と、ネガティブタイプのベルビーユスプリング内のエネルギーをポジティブタイプのスプリングに解放し、もって、ポジティブタイプのスプリングおよびネガティブタイプのベルビーユスプリングの双方に蓄積された、組み合わされたエネルギーを反作用部材と負荷部材との間で実質的に使用する工程とを備える、負荷部材と反作用部材との間で作動力を使用する方法。１４．ポジティブタイプのスプリングによるエネルギーの蓄積とほぼ同じレートで、ネガティブタイプのベルビーユスプリングからエネルギーを解放し、よってエネルギーの解放および蓄積を制御するのに必要な力を最小にする、請求項１３記載の方法。１５．ポジティブタイプのスプリングによるエネルギーの蓄積レートよりも大きいレートで、ネガティブタイプのベルビーユスプリングからエネルギーを解放し、エネルギー解放力とエネルギー蓄積力との差にほぼ等しい量の、エネルギー解放を阻止する制御力を発生させる、請求項１３記載の方法。１６．ポジティブタイプのスプリングによるエネルギーの蓄積レートよりも低いレートで、ネガティブタイプのベルビーユスプリングからエネルギーを解放し、エネルギー解放力とエネルギー蓄積力との差とほぼ等しい量の制御力を、解放されるエネルギーに加えるよう発生させる、請求項１３記載の方法。