JP3593126B2 - エネルギー貯蔵ばね継手 - Google Patents

Description

適用分野
エネルギー貯蔵ばね継手は、２個の部品が相対回転する構造に広く使用される。その際、１個の部品は固定されていてもよく、両部品が互いに反対方向に種々の速度で回転されていてもよい。
本発明は、互いに対し運動可能であり、エネルギー貯蔵ばね継手により連結された２個の部品の間に使用される、エネルギーを貯蔵するためのエネルギー貯蔵ばね継手に関し、エネルギー貯蔵ばね継手には、少なくとも１個のエネルギー貯蔵装置が２個の部品の間の相対運動により、エネルギーを加え負荷し得るように構成されている。
技術の現状
力、仕事、エネルギー等の貯蔵装置は種々の態様で知られている。時計ばね製品や、玩具ばねモータも知られている。これにより、例えば、力を加えることによりエネルギー貯蔵装置にエネルギーを貯蔵し、また取り出すことが可能である。
これら既知のエネルギー貯蔵装置は、エネルギーを連続的に、または漸減する強さで再び取り出す。なお、エネルギーが設定基準に従って、および／または要求に応じて、一つの経路にわたり、または、時間に関連して、種々の強さで再び取り出され得るようなエネルギー貯蔵装置の使用が望まれる場合もある。
特に適した使用領域は、乗り物の蝶番の場合である。
トラックの支持体の場合、または、農業の領域においては、大抵の実施形態において、簡単な蝶番を用いて支持体に枢着されるブリーチロック（Ladeklappen）が設けられている。蝶番はブリーチロックの下縁に設けられることが多く、従って、開閉に際し、フラップを動かすために相当大きい手の力を要し、該力はブリーチロックの角度が垂直に対して90゜になるとき自然に最大となる。
本発明の目的、解決法、および利点
米国特許Ａ−3345454は、エネルギーを貯蔵するためのエネルギー貯蔵ばね継手であることを特徴とし、エネルギー貯蔵ばね継手により結合された互いに対して運動可能である２個の部品の間に置かれた揺動扉のための継手に関する。この実施態様においては、両部品が互いに対して運動することによりエネルギーを加えられ負荷され、その際、リンクを介してエネルギー貯蔵装置が負荷を解放をされないように阻止されている。
DE3602131から、継手において、個々のエネルギー貯蔵装置の予張力を調整可能に構成することが知られている。
従って本発明の目的は、２個の部品が運動経路に沿って互いに向き合って、または互いに後ろ向きに動くとき、エネルギーが完全に決められた、所定の態様で、場合によっては経路にわたり種々違った強さを有して取り出し得るように、エネルギーを運動経路に貯蔵することが可能な、冒頭に述べた種類のエネルギー貯蔵ばね継手を提供することである。
本目的は請求の範囲第１項の特徴記載部分に記載の特徴により達成される。
本質的概念は、２個の部品が互いに相対的に運動する場合に生じる力、例えば重力、制動運動エネルギーに基づく力のような力が支持され、エネルギー貯蔵装置内にポテンシャルエネルギーの形態で貯蔵されることである。次いで、エネルギーを再び連続的に取り出し得るために、少なくとも１個または２個の互いに独立したエネルギー貯蔵装置を使用することが提案される。これら装置は、ポテンシャルエネルギーを順次負荷されるか、または、並列に負荷される。両者を組み合わせることも可能である。重要なことは、運動経過を介して、すなわち、部品の運動を支持することを介して、エネルギーの受け渡しが可能になり、本発明においては、決められた所定のエネルギーの受け渡しが可能となることである。このことは、例えば、運動開始の際は、ほんの僅かなエネルギー、または特別高いエネルギーが、１個または数個のエネルギー貯蔵装置から取り出され、次に違ったエネルギー水準におけるエネルギー取り出しが生じることを意味している。
エネルギー貯蔵装置はばねにより構成されることが望ましい。本発明においては、出来る限りのエネルギー量が順次ばねに貯蔵され、その際、負荷されたばねは、全てのばねが力を加えられてしまうまで、負荷状態すなわち張力を加えられた状態に保持されるように、ばねが順次切り換えられる。他の中心概念は、両部品間の相対運動がその後も可能であるように維持しつつ、１個または数個のエネルギー貯蔵装置が解放を阻止され、または閉塞されることである。かくて、追加のエネルギー貯蔵を伴うことなしに、部品の追加の運動を実行することが可能になる。部品が戻り運動をする場合に、設定された時期、および／または経過点において張力の解放が生じる。
少なくとも２個のばねが、違ったばね定数、またはばね定数の漸増または漸減する変化のような違ったばね特性をばね経路にわたり有し、および／または、エネルギー貯蔵装置が、部品が互いに対し全運動経路にわたり運動する場合に全て負荷され、反対方向に全運動経路にわたり運動する場合に全て負荷を解放されるようになっている。ばねは、引張りばね、圧縮ばね、曲げばね、または捻じりばねとして形成され、予張力が調整され得るように形成、配置され得る。
例えばブリーチロックの開閉が僅かな力しか必要とせず、その際加える力の程度が変化され得るようにエネルギーを貯蔵し得るエネルギー貯蔵ばね継手を提供することが本発明の特殊な目的である。
本目的は請求の範囲第７項の特徴記載部に記載された特徴により達成される。
そのため、本発明においては、種々のばね定数を有し、横壁（Bordwand）を降ろしたとき発生するエネルギーを貯蔵する多くの螺旋ばねを備えており、横壁を上げるときエネルギーが使用可能になるような螺旋ばねシステムが提供されており、その際、２個の部品を相対揺動させるとき力を必要とするような場所に常に使用できる。一つの揺動方向において重量が利用出来れば有利である。
例えばフラップ蝶番のための螺旋ばねシステムは、支持体フラップに固定された固定部材を備えた外被ハウジングとしての、一方の側が閉じた外被筒から成る。
外被ハウジングとしての外被筒内に、フラップ蝶番は多くの螺旋ばねを有し、該ばねを貫通して、支持体に固定された軸が延びている。螺旋ばねは同様に軸に固定され、その衝接面を駆動体の衝接部において、外被筒の内面に有している。外被ハウジングとしての外被筒と螺旋ばねとの間に案内ハウジングが存在し、該案内ハウジングは支持体に固定結合され、案内スリットを有しており、その際、螺旋ばねの自由端が案内スリット内に、駆動体カムにより力を加えられて導かれている。フラップが作動されると、外被筒が回転し、規則正しく次々に駆動体を介して螺旋ばねに張力を与え、それにより、螺旋ばねの自由端が案内ハウジングの案内スリット内を、軸にほぼ直角な案内スリットの主要部分内を前進する。案内スリットは、端末領域においてほぼ軸に平行に延びている。端部方向に押されることにより、螺旋ばねの端部が駆動体領域から外され、ばねは最早それ以上に張力を加えられることはなく、それまでの張力を維持する貯蔵状態になる。円環体として、部分リング的に外被ハウジングの内周に沿って配置された駆動体は、案内スリットの端部領域において衝接する螺旋ばねの端部に衝接するように滑動し、外被ハウジングがさらに回転された場合にも、自由端は駆動体側面の滑動軌道に沿って自身の姿勢を保持しつつ滑動する。互いに対向した運動が行われるとき、すなわち、フラップが閉止されるとき、逆回転にあたり駆動体の衝接部が螺旋ばねの端部を通過する時点で、ばねが貯蔵位置から滑り出す。そのとき、螺旋ばねは端部領域の形成により駆動体カムの領域に押し入り、駆動体の衝接部を押圧し、それにより閉止が支持されるのである。
また、駆動体は360゜またはそれ以上にわたり、外被筒の内側において延びていてもよい。この場合、円環体は軸に対して直角ではなく、ねじ円環体状に螺旋状に延びており、ねじ円環体の勾配と案内スリットの端部領域の長さとは、駆動体円環体の端部が到達したとき、ばねの自由端が端面の端部領域に存在するように決められる。
衝接部の衝接面は、螺旋ばねの自由端が案内スリットの一つの壁に同時に接触し、該壁と衝接面との協働作用により案内スリットの端部領域内に案内されるように、駆動体の長さ方向に対して角度を有している。
この螺旋ばねシステムは、種々の態様で、螺旋ばねが必要とされる全ての分野において使用され、その際、ばね定数と、駆動体カムまたは案内スリットの配置とを選択することにより、常に個々の状態に適合され得る。
エネルギー貯蔵装置の作用方向が、案内スリットと螺旋ばねとを対応して配置することにより、両運動方向に可能にされている場合は特に有利である。
種々のばね定数をもつばねを選択し配置することにより、また経路全体にわたり変化するばね定数をもつばねを選択し配置することにより、蝶番の揺動路にわたり生じる例えば種々の重量のような種々の力を、軽い運動ですむように支持することが可能になる。
他の有利な態様の特徴が従属請求の範囲に記載されている。
【図面の簡単な説明】
以下、本発明の１実施例を図面を参照して詳細に説明する。
第１図は、フラップ蝶番形式の本発明の螺旋ばねシステムの部分断面側面図、
第２図は、フラップ蝶番形式の本発明の螺旋ばねシステムの横断面図、
第３図は、案内スリットと駆動体とをもつ張力非負荷状態の螺旋ばねの部分断面側面詳細図、
第４図は、案内スリットと駆動体とをもつ張力負荷状態の螺旋ばねの部分断面側面詳細図である。
本発明と本発明を実施する最良の方法との詳細な説明
第１図は、例えばトラックの支持体などのためのフラップ蝶番100の形態の本発明の螺旋ばねシステムを示し、簡単に理解出来るように、螺旋ばね11a−11eのための駆動体カム10a−ｅは１平面上に示されている。
フラップ蝶番100は軸12を有し、該軸は、図にはただ暗示されただけの部分30、例えば支持体に固定され、多くの螺旋ばね11a−ｅを貫通して導かれ、螺旋ばね11a−ｅの端部に固定されている。螺旋ばね11a−ｅの自由端13a−ｅは案内ハウジング15の案内スリット14a−ｅを通り導かれており、案内ハウジング15と軸12とは固定手段1aを介して結合されているから、両者は互いに対して相対的に運動せず、固定手段はまた支持体への固定の役もしている。軸12、螺旋ばね11a−ｅ、案内ハウジング15は一方の側を閉じた外被ハウジング16内に存在している。外被ハウジングは第２部分40、例えば支持体フラップに固定されている。
閉じた側16aの領域、外被ハウジング16の内側17に軸12のための案内18と案内ロール15のための案内リング19とが存在している。外被ハウジング16の内側17に駆動体10a−ｅが存在し、該駆動体はカムとしても形成され、外被ハウジング16が軸12に対して回転するとき、螺旋ばね11a−ｅの自由端13a−ｅに力を加える。
第２図には、駆動体10a−ｅの一つの可能な構造を示すために、フラップ蝶番が断面で示されている。
第３図、第４図は作動態様、すなわち、駆動体10a−ｅと案内スリット14a−ｅとの特殊な協働によりばねエネルギーを貯蔵する態様を明瞭に示している。案内スリット14a−ｅは案内ハウジング15内において軸12に直角に延びており、その際、端部領域はほぼ直角に折れ曲がって延びている。案内スリット14a−ｅの直線部は螺旋ばね11a−ｅのための駆動体10a−ｅの経路と一致して延びており、他方、端部領域は螺旋ばね11a−ｅの自由端を駆動体カム10a−ｅの衝接領域から外れて導いている。軸12を外被ハウジング16に対しＸ方向に回転させると、各駆動体10a−ｅが螺旋ばね11a−ｅの一端に衝接し、螺旋ばねが力を加えられる。その際、螺旋ばねの端部は案内スリットの直線部に沿って動き、曲げられた端部は、ばねがエネルギーを再び放出することがない位置へと回転される、というのは、この位置においては、螺旋ばね11a−ｅが、案内スリット14a−ｅにより、また、外被ハウジング16の内側17上を走行する駆動体10a−ｅの外側面により固定されているからである。
さらに、駆動体10a−ｅが、外被ハウジング16の内側17上を走る円環体状または小径状の部分リングまたはねじリングとして形成されており、外リングはそれぞれ螺旋ばね11a−ｅの自由端13a−ｅに衝接する衝接部20と、側面滑動軌道21とを備えていることが提案される。等しい基礎構造を使用し、外被ハウジング内に各駆動体を設ける代わりに、１本の案内スリットの形態の案内リンクを設け、ばねの自由端が対応して導かれるようにすることも可能である。また、運動学的転換の構造を企図することも可能である。このためには、ばねが外被ハウジング内に固定して置かれ、自由な折り曲げられた端部が案内ハウジング内の案内スリットを通り導かれ、端部領域が軸に形成された駆動体または案内スリットの領域に設けられることが可能である。また、特殊なばねを用いて継手を構成することも有利な態様で可能である。

Claims (12)

1. 互いに対して移動可能な２つの部品（30,40）を接続するためのエネルギー貯蔵継手（100）であって、前記部品（30,40）のうちの一方に接続した基部部材（12）と、他方の部品（30,40）に配置したスリーブ部品（16）と、これら基部部材とスリーブ部品が、力を 加えるとエネルギーを加えるようになっている少なくとも一つのエネルギー貯蔵装置（50）を介して互いに作動状の接続にあることと、このエネルギー貯蔵装置の一方の端部分が、前記互いに対して移動可能な２つの部品（30,40）の位置に応じてスリーブ部品（16）または基部部材（12）の駆動部材によって駆動状に係合され得ることと、前記基部部材（12）と前記スリーブ部品（16） のうちの一方に設けた、エネルギー貯蔵装置（50）の端部分用の案内手段（15）とを含むエネルギー貯蔵継手において、
   前記案内手段（15）は摺動経路（14a−14e）を有し、こ の摺動経路は、前記エネルギー貯蔵装置（50）の端部分 が前記駆動部材（20）に駆動されると該摺動経路に沿っ て案内され動かされて、前記部品（30,40）の相対移動 時に所定の力が前記エネルギー貯蔵装置に加えられるよ うに形成されることを特徴とする、エネルギー貯蔵継手。
2. 請求項１による継手において、各エネルギー貯蔵装置がばね（50）であることを特徴とするエネルギー貯蔵継手。
3. 請求項２による継手において、少なくとも２つのばね（50）が、ばね経路に沿ってばね定数の漸増ないし漸減的変化を呈するように異なったバネ定数ないしばね特性を有することを特徴とする、エネルギー貯蔵継手。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項による継手において、前記エネルギー貯蔵装置（50）は前記部品（30,40）の相対移動の場合に連続的に負荷を掛けられ、反対方向への移動の場合に連続的に負荷を解放され得ることを特徴とする、エネルギー貯蔵継手。
5. 請求項１から請求項３までのいずれか一項による継手において、前記エネルギー貯蔵装置（50）は前記部品（30,40）の相対移動の場合に同時に負荷を掛けられ、反対方向への移動の場合に同時に負荷を解放され得ることを特徴とする、エネルギー貯蔵継手。
6. 請求項２から請求項５までのいずれか一項による継手において、前記ばね（50）は、引張りばね、圧縮ばね、螺旋ばね若しくは捻りばねの形態であることを特徴とする、エネルギー貯蔵継手。
7. 請求項２から請求項６までのいずれか一項による継手において、前記ばね（50）は、偏倚力を調整可能に形成されて位置されることを特徴とする、エネルギー貯蔵継手。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか一項による継手において、エネルギー貯蔵継手（100）は前記エネルギー貯蔵装置（50）として少なくとも２つのコイルばね（11a−11e）を有し、これらコイルバネを貫いて軸が前記基部部材（12）として案内され、コイルばね（11a−11e）がこの軸に一端を固定されており、これに対してコイルばね（11a−11e）の自由端（13a−13e）は、軸（12）とコイルばね（11a−11e）を取り囲む案内ハウジング（15）の、前記摺動経路設備として作用する案内スリット（14a−14e）によって案内され、案内ハウジング（15）は、この案内ハウジング（15）と軸（12）が固定手段（12a）を介して互いに接続されていて、軸（12）に対して不動であり、固定手段（12a）は、前記互いに対して動かされる部品の内の一方に結びつけるようにも作用し、軸（12）とコイルばね（11a−11e）と案内ハウジング（15）は、一方の側を閉じた中空円筒状の外被ハウジング（16）として設定された前記スリーブ部品の内側に配置され、この閉じた側は固定手段（12a）の反対側に配置されて、固定手段（12a）が外被ハウジング（16）の開口に固定状に接続されずに該開口を閉ざしており、外被ハウジング（16）の閉じた側（16a）の内側（17）には、軸（12）のための案内（18）と、案内ハウジング（15）のための案内リング（19）があり、これに対して内側（17）の外被ハウジング（16）の円筒形区域には、少なくとも２つの駆動部材（10a−10e）があって、これら駆動部材は軸（12）に対する外被ハウジング（16）の回転動の場合にコイルばね（11a−11e）の自由端（13a−13e）に作用し、案内スリット（14a−14e）は直線部分が案内ハウジング（15）内の軸（12）に対して直交状に伸びるとともに、案内スリット（14a−14e）の端部部分が軸（12）に対して傾斜して配置され、案内スリット（14a−14e）の直線部分は、案内ハウジング（15）と外被ハウジング（16）との間に回転がある場合に駆動部材（10a−10e）が通る経路と一致する関係に延在し、これに対して案内スリット（14a−14e）の端部部分は駆動部材（10a−10e）の作用範囲から外れて通ることを特徴とする、エネルギー貯蔵継手。
9. 請求項８による継手において、前記コイルばね（11a−11e）が漸増するばね常数をもつことを特徴とする、エネルギー貯蔵継手。
10. 請求項８または請求項９による継手において、前記駆動部材（10a−10e）および案内スリット（14a−14e）は、それぞれ外被ハウジング（16）と案内ハウジング（15）の円形外周に分布配置されていることを特徴とする、エネルギー貯蔵継手。
11. 請求項８から請求項10までのいずれか一項による継手において、前記案内スリット（14a−14e）の端部領域は、個々の案内スリット（14a−14e）毎に任意方向を向いていることを特徴とする、エネルギー貯蔵継手。
12. 請求項８から請求項11までのいずれか一項による継手において、前記駆動部材（10a−10e）は、外被ハウジング（16）の内側（17）に延在するリム型ないしリブ型の部分リングまたはねじリングの形態であり、各リングには、コイルばね（11a−11e）の自由端（13a−13e）に作用する一つの衝接部材（20）と、一つの横への滑動軌道（21）とが設けられることを特徴とする、エネルギー貯蔵継手。

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