KR20010040416A - 회전에너지 저장장치와 이를 사용한 공구 - Google Patents

Abstract

회전가능한 에어지 저장장치(10) 또는 스프링은 축(14)과, 상기 축 주위에 회전가능하게 배치된 링(12)과, 상기 축과 링 사이에 배치된 적어도 하나의 롤러(16)를 포함한다. 상기 롤러(16)는 링을 축에 대해 회전시킴에 따라 롤러가 링 및 축과 간섭하여 상기 링 및 축의 상대 회전에 의해 생성된 기계적 에너지를 변환 및 저장한다. 다수의 이격된 롤러는 상기 링과 축 사이에 배치된다. 대칭일 수도 있고 비대칭일 수도 있는 캠 형상부(20)는 축과 링과 롤러와 그 조합체에 제공된다. 얇고 두꺼운 횡단면을 교대로 갖는 백업링이 구비된 회전 에너지 저장장치는 각각의 롤러에 대해 고탄성 영역과 저탄성 영역으로 분할된 상태로 제공된다.

Description

회전에너지 저장장치와 이를 사용한 공구{ROTATIONAL ENERGY STORAGE DEVICE AND TOOLS INCORPORATING SAME}

스프링은 인가된 힘 예를 들어 토오크, 힘, 벤딩 모멘트나 기타 그 조합체하에서 변형될 때 에너지를 높은 효율로 저장하고 인가된 힘이 제거되어 본래 위치로 복귀시 그 저장된 에너지를 해제하는 부품이나 장치인 것이다. 그 주요한 특성으로는 이들은 인가된 힘의 방향과 크기에 비례하여 선형적으로 또는 비선형적으로 변형된다는 점이다. 인가된 힘에 편향 및 반작용하여 에너지를 저장하기 위해 장치와 공구 등에 다양한 형태의 스프링들이 사용되고 있다. 실제 스프링들의 일부 실시예로는, 나선권취식 토션 스프링과, 나선권취식 압축 스프링과, 토션 바아와, 복합 리프 스프링과, 가스충전식 블래더가 있다.

예를 들어 나선형 파스너를 조이기 위해 로우 리액션 공구 등에 스프링이 사용된다. 이러한 공구들은 전형적으로 매우 큰 이동각으로 회전관성 질량을 가속시키는 장치이다. 이러한 가속은 공구의 출력 토오크 능력보다 낮은 토오크 출력을 갖는 모터를 사용하여 전개된다. 관성 질량이 가속될 때, 운동에너지가 전개된다. 상기 관성 질량이 상당한 각도(예를 들어, 180°이상)로 이동한 후에, 클러칭 수단은 토션 형태의 일부 스프링을 통해 작업부재로의 회전관성 질량과 결합한다. 관성질량의 일련의 감속은 가속 모터에 의해 공급된 것보다 매우 높은 토오크 출력을 제공한다. 이와 같은 높은 토오크 출력은, 상기 반응이 플라이휘일이나 관성 질량의 감속과 연관된 토오크에 의해 제공되기 때문에 사용자에 반응하지 않는다.

나선형 파스너를 조이기 위해서는 조인트를 클램프한 토오크를 인가하여 볼트를 회전시켜야만 한다. 모든 볼트는 우측 파스너에서 너트 등의 부재를 이송하여 볼트에 텐션을 부여하도록 시계방향으로 회전을 허용하는 리드각 또는 나선각을 갖고 있다. 이러한 각도는 조인트를 역방향으로 클램프하여 조인트를 풀 때 볼트의 회전을 더욱 어렵게(즉, 토오크를 높게) 한다. 진동 구동 시스템이 구비된 로우 리액션 공구에서, 파스너에 동일한 전후방 토오크를 인가하는 에너지 저장 장치는 상술한 바와 같은 이유로 인해 조인트를 느슨하게 할 것이다.

본 발명에 참조인용되었으며 발명의 명칭이 "공명 진동 질량기본형 토오크 공구" 이고 공동양도된 미국 특허출원 제 08/865,037 호에는 전개된 조임 토오크가 풀림 토오크보다 커지도록 구동 모터상에 편의 토오크를 인가하므로써 이러한 장애들을 극복하는 공명 토오크 공구가 서술되어 있다. 그러나, 이러한 편의 토오크는 작업자에 의해 반드시 반작용되어야만하는 공구 하우징에 편의 토오크를 생성하게 되므로, 편의 토오크가 적은 저 토오크 범위 공구에 대해, 이것은 적절한 것이다.

본 발명에 참조인용되었으며 발명의 명칭이 "이중 탄성 스프링을 갖는 진동 질량기본형 공구"이고 공동양도된 미국 특허출원 제 08/865,043 호에는 이중 탄성 스프링을 사용하는 공명 토오크 공구가 서술되어 있다. 서술된 바와 같이, 상기 이중 탄성 스프링은 조임 방향으로 토션에 대해 큰 저항을 가지며(즉, 탄성이 크며), 풀림 방향으로 토션에 대해 작은 저항을 갖는다(즉, 탄성이 적다). 작업부재에 토오크를 가하는데 사용된 에너지는 그 공명 주파수 근처에서 질량 스프링 시스템을 진동시키므로써 전개되며, 출력 토오크를 편의시키기 위한 수단은 이중 탄성 스프링에 의해 제공된다. 이러한 시스템은 공구 하우징상에 최종의 실제 토오크를 제거하거나 상당히 감소시키므로써 무반응 조임 시스템을 제공한다. 그 결과, 이러한 시스템은 높은 토오크 범위 공구에 특히 바람직하다.

이러한 로우 리액션 토오크 공구용 스프링의 설계에 있어서, 다른 용도에서와 마찬가지로 한가지 중요한 특징으로는 스프링의 각변위에 따라 인가된 토오크의 변하는 방법을 들 수 있다. 미국 특허 제 08/865,043 호에 서술된 바와 같은 이중 탄성 스프링은 인가된 토오크 방향에 따라 상이하게 되는 토오크각 관계(즉, 스프링 탄성)을 제공한다. 이러한 탄성은 전후 토션 방향으로 상이하며, 이들은 각각의 방향으로 미세하게 비선형이며, 불가능한 것은 아닐지라도 한쪽 방향으로든 양쪽 방향으로든 선형이나 비선형 탄성 프로필을 제공하기 위해 이러한 스프링의 토오크각 관계를 맞추는 것은 용이한 일이 아니다. 이것은 설계자 및 엔지니어들에게 종래 토션 스프링 및 바아가 제공하였던 것보다 양호한 융통성을 제공할 것이다.

토오크가 회전 스프링에 인가되어 각변위될 때, 스프링상에 작업이 이루어지며, 스프링은 에너지를 저장하게 된다. 만일 스프링이 완전한 탄성일 경우, 저장된 모든 에너지는 스프링을 그 변위각만큼 역회전시키므로써 회복될 수 있으며, 스프링은 100% 유효하게 된다. 도 1 은 이러한 탄성 관계를 나타내는 회전 스프링에 대한 토오크각 관계의 실시예를 도시하고 있다. 실제 모든 스프링에서처럼, 만일 스프링이 완전 탄성이 아닐 경우, 일부의 에너지는 스프링이 그 변위각만큼 역회전하므로써 소실되며, 단일 저장된 에너지의 일부만이 회복될 수 있다. 도 2 및 도 3 은 소실된 에너지 양이 도시된 곡선 사이의 면적으로 도시되는 비탄성의 "로시(lossy)" 행위를 나타내는 회전 스프링에 대한 토오크각 관계의 실시예를 도시하고 있다. 여러 용도에 있어서는 고탄성의 스프링이 바람직하지만, 일부 다른 용도에서는 탄성이 적은 스프링이 필요할 때도 있다. 따라서, 탄성도가 100% 에서 이보다 낮은 비율로 용이하게 변할 수 있는 스프링 디자인을 제공하는 것이 바람직하다.

손상없이 에너지 저장장치에 인가될 수 있는 최대 토오크 또한 부하 용량으로 공지된 또 다른 디자인 기준중 하나에 속한다. 여러 용도에 있어서, 에너지 저장 장치를 수용하는데 필요한 체적은 매우 중요하다. 따라서, 부하 용량이 높고 패키지 크기가 작은 에너지 저장 장치가 바람직하다.

상술한 바는 현존의 스프링에 존재하는 한계점을 나타내고 있다. 따라서, 상술한 바와 같은 단점을 적어도 하나이상 극복할 수 있는 선택적 스프링 디자인을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 하기에 상세히 서술되는 특징들을 포함하는 신규의 스프링이 제공된다.

본 발명은 스프링을 포함하는 회전에너지 저장장치에 관한 것으로서, 특히 관성 기본형 토오크 공구에 사용되는 회전에너지 저장장치에 관한 것이다.

도 1 은 탄성 행위를 갖는 회전 에너지 저장장치를 위한 토오크각 관계를 도시한 그래프.

도 2 는 "로시" 행위를 갖는 회전 에너지 저장장치를 위한 토오크각 관계를 도시한 그래프.

도 3 은 "로시" 행위를 갖지만 도 2 와 유사한 회전 에너지 저장장치를 위한 토오크각 관계를 도시한 그래프.

도 4A 는 본 발명에 따른 부분조립된 회전 에너지 저장장치의 사시도.

도 4B 는 도 4A 에 도시된 부분조립된 회전 에너지 저장장치의 정면도.

도 5A 는 부품 조립을 지지하기 위해 환형 스페이서와 지지링을 구비한 도 4A 및 도 4B 에 도시된 회전 에너지 저장장치의 정면도.

도 5B 는 도 5A 의 선 5B-5B 를 따른 회전 에너지 저장장치의 축방향 단면도.

도 6A 는 제로 상승위치로부터 반시계방향으로의 회전에 따라 도 6B 에 도시된 회전 에너지 저장장치의 횡방향 단면도.

도 6B 는 제로 상승위치에 3개의 대표적인 롤러를 갖는 선 6B-6B 를 따른 도 4A 에 도시된 회전 에너지 저장장치에 대응하는 개략적인 횡방향 단면도.

도 6C 는 제로 상승위치로부터 시계방향으로의 회전에 따라 도 6B 에 도시된 회전 에너지 저장장치의 개략적인 횡방향 단면도.

도 7 은 도 6B 의 중립 방향으로부터 도 6A 에 도시된 위치로의 구동링 반시계방향으로 회전 에너지 저장장치에 의한 간섭력을 표시하는 도면.

도 8 은 본 발명에 따라 도 4 및 도 5 에 도시된 회전 에너지 저장장치의 축 및 링에 의해 발휘된 각각의 접촉 영역에서 수직 마찰력과 접선 마찰력을 도시한 자유도.

도 9 는 제로 상승위치로부터 도 6A 및 도 6C 에 도시된 반시계방향 및 시계방향으로 회전할 때 도 6B 에 도시된 회전 에너지 저장장치에 대한 토오크각 관계 및 방사방향 변위를 도시한 그래프.

도 10A 는 스프래그 형상의 롤러를 갖는 본 발명에 따른 회전 에너지 저장장치의 다른 실시예의 단면도.

도 10B 는 대칭 토오크각 특성을 제공하는 도 10A 에 도시된 스프래그 형상의 확대도.

도 10C 는 비대칭 토오크각 특성을 제공하기 위해 도 10A 에 도시된 회전 에너지 저장장치에 사용된 다른 스프래그 형태의 확대도.

도 10D 는 시계방향으로 회전하는 도 10A 의 회전 에너지 저장장치의 부분도.

도 11A 는 본 발명의 다른 실시예에 따라 부분조립된 회전 에너지 저장장치의 사시도.

도 11B 는 내부 링 표면상에 캠 형상을 나타내기 위해 제거된 롤러를 갖는 도 11A 에 도시된 부분조립된 회전 에너지 저장장치의 정면도.

도 12 는 포켓형 백업링을 갖는 본 발명에 따른 회전 에너지 저장장치의 다른 실시예의 단면도.

도 13 은 본 발명에 따른 롤러 캠 조립체를 사용하는 진동 질량기본형 공구의 단면도.

도 14A 및 도 14B 는 본 발명에 따른 회전 에너지 저장장치의 토오크각 관계를 역전시키기 위한 캠 형상부를 도시하는 개략적인 단면도.

도 15A 및 도 15B 는 역전가능한 본 발명에 따른 회전 에너지 저장장치의 실시예의 횡단면도.

본 발명에 따르면, 축과, 상기 축 주위에 회전가능하게 배치된 링과, 상기 링과 축 사이에 배치된 적어도 하나의 롤러를 포함하며, 상기 링과 축의 상대적 회전에 의해 생성된 기계적 에너지의 변환 및 저장을 위해, 상기 적어도 하나의 롤러는 상기 축에 대한 링의 회전에 따라 상기 링 및 축과 간섭하는 것을 특징으로 하는 롤러-캠 조립체를 포함하는 회전 에너지 저장장치가 제공된다. 상기 링과 축 사이에는 다수의 이격된 롤러가 위치된다. 대칭일 수도 있고 비대칭일 수도 있는 기하학적 캠이 축과 링과 롤러와 이들 조립체에 제공된다. 단면적이 얇거나 두꺼운 백업링을 구비한 회전 에너지 저장장치는 각각의 롤러에 대해 고탄성 영역과 저탄성 영역을 제공하기 위해 분할되어 제공된다.

본 발명의 기타 다른 목적과 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 하기의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

도 4A 내지 도 5B 에는 축(14)과, 상기 축 주위에 회전가능하게 배치된 링(12)과, 상기 축(14)과 링(12) 사이에 배치된 적어도 하나의 롤러(16)를 포함하는 롤러 캠 조립체(10)인 본 발명의 제 1 실시예에 따른 회전 에너지 저장장치 또는 스프링이 도시되어 있다. 상기 적어도 하나의 롤러는, 축에 대한 링의 회전에 따라 롤러가 링 및 축과 간섭하여 상기 링과 축의 상대 회전에 의해 형성된 기계적 에너지로의 변환 및 저장을 실시한다. 다수의 이격된 롤러(16)는 도시된 바와 같이 링(12)과 축(14) 사이에 위치된다. 도 4A 및 도 4B 에 도시된 바와 같이, 축(14)은 축에 부착되거나 축과 일체로 형성되는 캠 형상부 수단(20)을 구비한다. 축(14)의 한쪽 단부는 링(12)에 부착되거나 이와 일체인 축 부재(13)가 했던 것처럼 입출력 인터페이스로서 작용한다. 롤러(16)는 링(12)의 내경과 축(14)의 캠 형상부(20) 사이에 배치되어 이들과 접촉하므로써 롤러당 2개의 접촉 영역을 생성한다. 가벼운 예비하중은 링(12)의 내경을 롤러와 간섭하도록 디자인하고 롤러 캠 조립체(10)의 부품들을 가압삽입하거나 수축삽입하므로써 부품들을 접촉상태로 유지하는데 전형적으로 사용된다. 롤러 캠 조립체(10)의 구성은 도 5A 및 도 5B 에 도시된 바와 같이 지지링(19)을 사용하여 환형 스페이서(18)를 축(14)상에서 정위치에 위치시키므로써 완성된다. 축(14)과 축 부재(13)는 서로에 대해 회전가능하게 장착되며, 도 5B 에 도시된 바와 같이 그 사이에 배치된 트러스트 베어링(17)이나 기타 다른 적절한 수단에 의해 축방향으로 위치된다.

도 6A 내지 도 6C 에 도시된 3개의 롤러 캠 위치에 대해 롤러 캠 조립체(10)의 작동이 서술될 것이다. 롤러 캠 장치의 작동 설명을 간단히 하기 위해, 본 발명에 따라 3개의 롤러(16)를 갖는 롤러 캠 조립체(10)의 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 도 6B 에 도시된 롤러 캠 조립체(10)에서, 롤러(16)는 제로 상승위치에 있으며, 축 중심선으로부터의 방사방향 거리도 최소이다.

작동시, 축 부재(13)를 통해 링(12)에 상당한 외부 토오크를 인가하므로써, 링(12)이 축(14) 주위로 회전한다. 순서에 따라, 롤러(16)를 축(14)의 캠 형상부(20)를 롤링하게 되고, 링(12)은 상기 롤러(16)를 롤링한다. 만일 캠 형상부가 존재한다면, 상기 롤러 캠 조립체(10)는 롤러 베어링과 유사한 방식으로 행동할 것이다. 그러나, 캠 형상부로 인하여, 도 6B 의 위치로부터 축(14)에 대한 링(12)의 각변위는 롤러를 그 제로 상승위치로 되돌리려는 복귀 토오크를 초래한다.

도 6A 에서, 롤러 캠 조립체는 도 6B 의 제로 상승위치로부터 링(12)의 반시계방향 회전한 것으로 도시되어 있으며, 도 6C 에서 롤러 캠 조립체는 도 6B 의 제조 상승위치로부터 링(12)의 시계방향 회전한 것으로 도시되었다. 도 6A 및 도 6C 에 도시된 롤러의 위치는 시계방향 및 반시계방향 회전에 따라 롤러(16)와 링(12) 사이에 동일한 방사방향 간섭도를 초래한다. 도 6A 및 도 6C 에 도시된 점선은 도 6B 에 도시된 이전 위치로부터의 상대적 이동을 도시하기 위한 롤러(16)의 제로 상승위치를 도시한다.

본 발명에 따른 롤러 캠 조립체(10)는 다양한 토오크각 특성을 제공하는데 매우 적합하다. 일부 용도에 있어서, 도 1 에 도시된 바와 같은 대칭의 토오크각 변위 특성은 전후방 토션 방향에 대한 탄성 프로필 크기가 동일할 때 바람직하다. 또 다른 용도에 있어서, 비대칭 토오크각 변위 특성은 탄성 프로필 크기가 전후방 방향으로 상이할 때 바람직하다. 또한, 캠 형상부는 쉽게 변화되기 때문에, 다양한 토오크각 프로필을 갖는 장치가 설계될 수 있으며, 또한 이러한 장치가 용이하게 형성될 수 있다. 도 6A 내지 도 6C 에 도시된 캠 형상부 수단은 도 9 에 도시된 비대칭 토오크각 행위를 제공하는 실시예를 도시하고 있다.

도 9 는 롤러 캠 조립체(10)가 도 6B 에 도시된 바와 같이 제로 상승 롤러 캠 방위에 있을 때 토오크와 방사방향 간섭을 도시하고 있다. 롤러 캠 조립체의 도 6C 에 도시된 위치로의 시계방향 회전은 도 9 에 도시된 본래 위치로부터 포지티브 각방향에 대응한다. 역으로, 롤러 캠 조립체의 도 6A 에 도시된 위치로의 반시계방향 회전은 도 9 에 도시된 본래 위치로부터 네거티브 각방향에 대응한다. 도 9 를 자세히 살펴보면, 주어진 포지티브 각변위는 대향의 동일한 네거티브 각변위보다 상당한 크기의 토오크를 형성하는 것을 알 수 있다.

이러한 구성에 의해 다른 이론에 의해 제한을 받게 되거나 경계지워지지는 않지만, 상기 롤러 캠 조립체는 하기에 서술되는 바와 같이 위치 에너지 저장장치로 작용한다. 축(13)에 의해 구동된 링(12)이 도 6A 에 도시된 바와 같이 회전함에 따라, 롤러(16)는 축(14)을 궤도운동한다. 축(14)상에 캠 형상부(20)가 존재하므로써, 이에 의해 롤러(16)를 방사외향으로 이동하도록 가압하여 롤러(16)와 링(12) 사이에 상당한 간섭을 생성한다. 이러한 간섭때문에, 도 8 에 도시된 바와 같이, 제로 상승위치로부터 약간의 각도로 변형된 후, 축(14)과 링(12)의 각각의 접촉 영역에서 롤러(16)상에는 상당히 큰 수직력과 접선 마찰력이 발휘된다.

링의 간섭과 롤러상에 발휘된 캠 형상부로 인해 생성되는 수직력은 동일하지만 대향인 힘(Nr, Ncs)이 링(12)과 축(14)상에 발휘되게 한다.

도 7 은 도 6B 의 중립 위치[P1 및 P2 로 표시된 롤러(16)과 링(12)의 상대적 위치가 점선으로 도시]로부터 도 6A 의 위치[롤러(16)와 링(12)의 일련의 상대적 위치를 표시하는 P1 및 P2로 실선으로 도시]까지 반시계방향으로 구동링(12)의 롤러(16)에 의한 링(12)과 축(14)상에 발휘되는 간섭력을 도시하고 있다. 도 6A 에 도시된 방향으로의 이동시, 롤러(16)에 의한 보다 큰 간섭은 링(12)을 도 7 에 도시된 바와 같이 가압하여 위치 에너지를 저장한다. 발생되는 롤러(16)와 축(14)의 압축으로 인해 부가적인 위치 에너지 저장이 이루어진다.

따라서, 축(13)에 토오크를 인가하면 축(14) 주위로 링의 각 변위가 발생된다. 각각의 각 변위된 위치에서, 회복 토오크가 존재한다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 축(14) 주위로 회전각을 통해 인가된 토오크의 적분은 변형시 롤러 캠 스프링상에 이루어진 일과 동일하다. 작업을 수행하는 능력으로 한정되는 에너지는 스프링에 존재하며, 축에 인가된 토오크를 감소시키므로써 해제된다. 인가된 토오크가 감소됨에 따라, 롤러 캠은 그 제로 상승위치로 복귀되려고 하며, 스프링에 저장된 에너지는 롤러 캠이 축(13)상에서 작업을 수행할 때 해제된다.

보다 상세히 설명한다면, 다른 이론에 의해 제한을 받게 되거나 경계지워지지는 않지만, 롤러 캠 조립체(10)는 하기와 같은 방식으로 위치 에너지 저장장치로 작용하게 된다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 롤러가 제로 상승위치로부터 캠 위로 이동할 때, 수직력(Nr, Ncs)은 그 크기가 동일함에도 불구하고, 축(14)의 캠 형상부상에 작용하는 수직력(Ncs')의 방향이 이동하여 더 이상 축(14)의 회전중심을 통과하지 않게 된다. 그 결과, 이러한 수직력(Ncs')에 의해 발생된 모멘트가 축(14) 상에 최종 토오크를 생성하기 위해 접선 마찰력(F1)에 의해 생성된 모멘트와 조합되는 축(14)상에 발휘된다. 롤러의 평형을 유지하기 위해, 접선 마찰력(F2)은 각각의 롤러(16)와 링(12) 사이에 존재해야만 한다. 축 회전의 중심(Cr)으로부터의 방사방향 거리와 동일한 모멘트 아암에서 각각의 롤러/링 인터페이스에 작용하는 접선 마찰력(F2)의 총합은 링(12)상에서의 회복 토오크로 나타난다. 따라서, 어떤 변형된 위치에서 링(12)상에 발휘된 토오크는 수직력 및 접선력에 의존하며, 상기 수직력은 주로 캠 형상부에 의한 링과 롤러 사이의 방사방향 간섭에 의존한다.

또한, 상술한 바와 같은 위치 에너지의 저장은 하기에 서술되는 바와 같은 여러 용도에 사용시 제로 상승위치에 대해 대칭인 캠 형상부를 제공하므로써 완성된다 하더라도, 상이한 토오크각 특성을 각각의 방향으로 제공하기 위해 비대칭 캠 형상부가 바람직하다. 만일, 도 6A 내지 도 6C 에 도시된 바와 같은 비대칭 캠 형상부가 제공된다면, 또한 만일 축(13)에 의해 구동된 링(12)이 도 6C 에 도시된 대향 방향(즉, 시계방향)으로 회전한다면, 롤러(16)는 보다 신속하게 상승하는 캠 형상부를 따라 이동된다. 도 6A 와 동일한 방사방향 간섭을 얻기 위해 도 6C 에서는 상당히 작은 각도가 필요하며, 압력각[회전중심(Cr)으로부터 롤러 중심까지 연장하는 방사방향 라인과 축과 롤러 사이의 접촉 포인트에 대한 수직부 사이의 각도]은 크다. 각각의 방향으로 동일한 방사방향 간섭에 의해 롤러와의 접촉 영역에는 동일한 수직력이 발휘된다 하더라도, 캠 형상부의 시계방향으로의 상당히 큰 압력각은 롤러의 평형을 유지하기 위해 접선 마찰력이 클 것을 요구한다. 그 결과, 각각의 롤러/링 인터페이스에 작용하는 상당히 큰 접선 마찰력은 링(12)을 제로 상승위치로부터 반시계방향이 아닌 시계방향으로 이동시킬 때 큰 회복 토오크를 초래하게 된다.

따라서, 제로 상승위치에 대해 비대칭인 캠 형상부를 제공하므로써 즉, 캠의 상승과 상승비가 회전 방향에 따라 상이한 형상부를 제공하므로써, 방향에 따라 심하게 변화하는 토오크각 특성이 생성된다. 이것은 캠 형상부를 상술한 바와 같이 맞추므로써 거의 동일한 양의 위치 에너지를 상이한 비율의 회복 토오크로 저장하거나 해제할 수 있게 한다. 반시계방향으로부터 시계방향으로의 전이는 부품들 사이의 접촉 손실없이 부드럽게 이루어지며, 따라서 토오크각 관계를 변화시키기 위해 제동 접촉에 의존하는 다른 장치에 비해 매우 조용하다.

시스템내의 에너지 손실을 방지하기 위해서는, 상대회전중 각각의 롤러(16)와 축(14) 사이에 전개된 압력각이 미끄럼을 방지할 수 있을 정도로 충분히 작도록 상술한 바와 같은 캠 형상부가 설계되어야 한다. 이러한 디자인은 축(14)에 대한 롤러(16) 사이의 롤링 작용을 제공한다. 선택적으로, 축(14)에 대한 롤러(16) 사이의 미끄럼을 허용하는 캠 형상부는 토오크 제한 특성을 제공하거나 또는 그렇지 않을 경우 하기에 상세히 서술되는 "로시(lossy) 행위"를 생성하기 위해 사용될 수도 있다.

상술한 바와 같은 원리를 사용한 실시예는 매우 유용하지만, 다양한 용도에 맞게 토오크각 특성을 설계할 수 있는 능력을 제공하는 변형예도 사용될 수 있다. 예를 들어, 롤러가 방사방향으로 상승할 때 변형되는 축과 롤러는 융통성에 의해 링(12)이 억제되는 용도로 변형될 수도 있지만 도 6 에 도시된 바와 같이 굴곡가능한 것으로 제조될 수는 없다. 이것은 예를 들어, 하기에 상세히 서술되는 도 15A 및 도 15B 에 도시된 바와 같이 굴곡되는 중공축을 이용하므로써 달성될 수 있다. 선택적으로, 이러한 목적을 위해 종공 롤러가 사용될 수도 있다.

선택적 캠 형상부 실시예

또한, 축(14)을 따라 축방향으로 외부에 배치된 캠 형상부를 구비한 롤러 캠 조립체(10)에 대해 서술되었지만, 대칭이거나 비대칭인 캠 형상부와 상호작용하는 3개의 상호작용부품 즉, 축(13)과 롤러(16)와 링(12)을 포함하는 다른 실시예도 가능하다.

A. 스프래그 캠 형상부

도 10A 내지 도 10D 에 도시된 다른 실시예에 따르면, 캠 형상부는 롤러상에 스프래그 형상부로 제공된다. 도 10B 에는 시계방향(Rc1) 및 반시계방향(Rcc1)으로 동일한 곡률반경을 갖는 스프래그(21)가 도시되어 있다. 도 10A 에 도시된 바와 같이 외측 레이스로 작용하는 링(12)과 축(14)에 장착된 원형의 내측 레이스(22) 사이에 스프래그(21)를 결합하므로써, 대칭의 토오크각 특성을 갖는 롤러 캠 조립체(25)가 제공된다. 도 10D 에는 링(12)의 시계방향 회전에 의해 도 10A 에 도시된 롤러 캠 조립체(25)의 일부가 도시되어 있다. 점선의 스프레그 몸체는 링의 점선 연장부로 도시된 바와 같이 시계방향으로 작은 각도만큼 회전한 후 스프레그(21)의 위치를 나타내도록 제공된다. 각각의 스프레그 몸체와 링 사이에는 간섭이 검출될 수 있다. 이러한 간섭은 큰 수직력을 초래하여 결과적으로 접선 마찰력을 평형으로 유지한다. 회전 중심으로부터 일정한 거리에서 작용하는 상기 접선 마찰력은 하기에 상세히 서술되는 바와 같이 회복 토오크를 제공한다. 도 10C 에 도시된 다른 실시예의 스프레그(23)에 따르면, 곡률반경은 시계방향(Rc1') 및 반시계방향(Rcc1')으로 동일하지 않을 수도 있다. 비대칭 행위를 갖는 롤러 캠 조립체(25)는 스프레그(21)를 스프레그(23)로 대체하므로써 방향 링(12)이 제로 상승위치로부터 회전함에 따라 각각의 시계방향 및 반시계방향으로 활동적인 상이한 반경을 제공한다. 따라서, 스프레그 기본형 롤러 캠 조립체(25)의 동작은 도 6 에 도시된 롤러 캠 조립체(10)를 참조로 서술된 행위와 그 특성이 유사하다.

본 발명에 유용한 스프레그는 본 기술분야에 공지된 오버러닝 클러치에 사용된 것과 유사하다. 이러한 실시예의 스프레그는 미시건 웨런 소재의 폼스프레그 컴파니에 의해 제조된다. 이러한 스프레그가 회전방향으로 미끄러지므로써 상기 부재들을 다른 회전방향으로 서로 고정할동안 회전부재들을 서로에 대해 자유롭게 작동되게 하는 오버러닝 클러치에 사용된다 하더라도, 이들은 토오크를 양 회전방향으로 전동하여 자유동작이 없게 하므로써 본 발명에 따른 롤러 캠에서는 그 동작이 상이하다.

B. 링 곡률, "제로-네트 압력각"

도 11A 및 도 11B 에 도시된 롤러 캠 조립체(40)의 다른 실시예에 따르면, 캠 형상부 수단은 링(42)의 내측면상에 캠 형상부(43)로 제공된다. 상기 캠 형상부(43)는 단일의 캠 형상부 수단으로 사용되거나 또는 다른 캠 형상부와의 조합체로 사용될 수도 있다. 예를 들어, 링(42)에 캠 형상부(43)를 제공하고 축(14)에 도시된 바와 같이 캠 형상부(20)를 제공하므로써, 토오크각 관계는 양호한 결과를 도출하도록 즉, "네트 압력각"이 롤러의 이동 범위를 횡단하여 제로에 가깝게 유지될 수 있도록 실현가능하게 제어될 수도 있다. 축상의 캠과 롤러 사이의 압력각이 존재하더라도, 롤러상에 작용하는 수직력이 효과적으로 직접 대향하도록 설계될 수있는 링/롤러 인터페이스에는 새로운 압력각이 유도된다. 그 결과, 롤러상에서의 제거 효과가 상당히 감소되므로써 변화하는 윤활 상태하에서 양호한 디자인이 제공된다. 이러한 방법으로, 롤러 캠 조립체(40)를 구성하는데 사용되는 재료의 범위가 증가되므로 보다 양호한 디자인 융통성을 제공할 수 있다.

C. 백업링 형태

다른 실시예에 있어서, 기구 토오크각 행위는 동심으로 배치되어 롤러 캠 조립체(50)의 링(12)과 접촉하고 이에 대해 회전할 수 있는 백업링(52)을 사용하므로써 변형될 수 있다. 상기 백업링(52)은 하기에 서술되는 바와 같이 링(12)의 변형을 변화시키기 위해 캠 형상부(51)를 향하는 포켓(53)을 포함한다. 축(14)을 제외하고는 상술한 롤러 캠 조립체(10)와 유사한 롤러 캠 조립체(50)는 동일하게 이격된 다수의 제로 상승위치의 양측에 대칭의 캠 조립체(51)를 채택하고 있다. 또한, 링(12)의 주위에는 링(12)과 가볍게 방사방향 접촉되는 동심의 백업링(52)이 제공된다. 상기 동심의 백업링(52)은 얇거나 두꺼운 벽 두께를 제공하기 위해 내경상에 다수의 포켓이나 릴리프(53)를 포함하며, 상기 벽은 고탄성 영역과 저탄성 영역을 선택적으로 분할하여 느슨한 토오크보다 양호한 조임 토오크를 제공한다. 하기에 상세히 서술되는 바와 같이, 링(12)에 대해 포켓형 백업링(583)을 회전시키는 능력은 토오크각 관계를 변형시키고 역전시킨다.

본 기술분야의 숙련자라면 예를 들어 도 15A 및 도 15B 에 도시된 바와 같은 포켓형 내축을 제공하거나 또는 상술한 고탄성이나 저탄성 행위를 제공하기 위해 기본적으로 비었거나 지지 재료로 충진될 수 있는 메인 내축에 포켓을 제공하므로써 고탄성 및 저탄성 영역을 제공하는 다른 수단에 의해서도 유사한 행위가 달성될 수 있음을 인식할 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 롤러 캠 장치의 구성과 작동에 대해 서술하였지만, 본 기술분야의 숙련자라면 이러한 장치가 특히 유용한 여러 용도를 용이하게 인식할 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명에 따른 롤러 캠 장치는 공명 무반응 토오크 공구에 사용될 수도 있다. 다른쪽 방향보다 한쪽 방향으로 양호한 토션 탄성을 제공할 수 있는 능력은 말할 것도 없고, 롤러 캠 조립체에 의해 제공되는 토오크각 관계에 대한 디자인의 융통성은 이러한 공구에 대해 매우 이상적으로 되게 한다. 공명으로 여자되었을 때, 롤러 캠 조립체는 다른쪽 방향보다 한쪽 방향으로 보다 작은 각도로 운동 에너지를 위치 에너지로 변환하므로써, 그 방향으로 보다 큰 토오크를 전개할 것이다. 그 결과, 조여진 파스너는 높은 토오크 방향으로 회전하지만, 대향 방향으로 전개된 낮은 토오크하에서는 백업되지 않는다. 이러한 공명 시스템은 높은 이득을 얻기 위하여 손실이 낮을 것을 요구하며, 본 발명의 롤러 캠 조립체의 롤링(미끄럼과는 대향인) 요소는 이를 제공하도록 사용될 수도 있으므로, 따라서 높은 토오크를 전개하는데 상당히 작은 모터가 사용될 수도 있다. 롤러 캠 조립체의 부드러운 행위와 단단한 행위 사이의 부드러운 롤링 전이는 작동시 보다 조용한 공구를 제공할 것이며, 사용기간이 연장되어야만 하는 공구에 특히 바람직하다는 특성을 제공한다.

본 발명에 따른 롤러 캠 조립체는 상술한 '043 특허에서 도 1 에 도시된 플라이휘일 로터(4)와 같은 DC 모터의 로터에 축 부재(13)를 직접 연결할 수도 있다. 도 13 은 본 발명의 롤러 캠 조립체의 한 실시예를 채택한 진동 질량기본형 공구의 실시예를 개략적으로 도시하고 있다. 이러한 형태에서, 롤러 캠 조립체(10)는 '043 특허의 회전 스프링 질량 오실레이터의 이중 탄성 스프링을 롤러 캠 링(12)과 오실레이팅 수단으로서 작용하는 로터(34)를 대체할 수 있다. 도 13 에 도시된 바와 같이, 축 부재(13)는 로터(34)에 의해 구동되는 스핀들(33)에 단단히 결합되어 이와 함께 회전한다. 롤러 캠 조립체(10)의 축(14)은, '043 특허의 도 1 에 도시된 바와 같이 콜렛형 소켓이나 기타 다른 클램핑 수단인 나선형 파스너를 조이기 위해 소켓(35)과 인터페이스되는 형상을 취한다.

에너지를 로터 속도의 상으로 제공하므로써, 상기 로터는 공명 상태나 공명에 가까운 모드로 진동된다. 상기 로터는 도 6B 에 도시된 바와 같이 롤러 캠의 제로 상승위치에서 피크 속도에 도달된다. 이러한 포인트에서, 이에 연결된 로터와 링(12)은 축(14) 주위로 신속하게 회전한다. 그 회전 질량 관성 모멘트와 회전 각속도로 인해 상당한 양의 운동 에너지가 저장된다. 롤러 캠이 제로 상승위치로부터 변형됨에 따라, 캠 형상부의 함수로서 간섭에 의해 가압하는 회복 토오크가 상승하기 시작한다. 이러한 토오크는 로터/링 관성을 부정적으로 가속시키며, 상기 로터/링 관성은 롤러 캠 스프링상에서 양호하게 작동되며, 관성으로부터의 운동 에너지는 롤러 캠에서 위치 에너지로 변환된다. 롤러 캠이 회전을 지속함에 따라 라 회복 토오크는 상기 관성을 정지시킬 때까지 로터/링 관성을 부정적으로 가속시키며, 상당한 양의 위치 에너지가 롤러 캠에 저장된다. 로터/링 관성의 이동을 정지시키는 회복 토오크는 이들을 대향 방향으로 가속시키며, 롤러 캠의 위치에너지는 로터/링 관성에서 운동 에너지로 복귀된다. 제로 상승위치 주위에서 캠 프로필의 비대칭으로 인해, 도 6C 에 도시된 위치로 시계방향으로의 회전 링(12)의 회전에 따라, 상기 롤러 캠은 짧은 회전각으로 또한 높은 회복 토오크가 전개되는 짧은 시간에 상기 로터/링 관성을 정지시킬 수 있다.

높은 토오크 방향으로 전개된 회복 토오크가 파스너를 이동시키는데 필요한 것보다 크기 때문에, 축(14)의 평행은 더 이상 유지될 수 없으며, 이에 작용하는 토오크는 시계방향으로 가속되기 시작하여 에너지를 파스너에 분배한다. 다시 말하면, 파스너가 발생된 토오크에 더 이상 저항할 수 없을 때, 토오크가 인가되는 방향으로 진행하기 시작한다. 축이 가속될 때, 로터/링 관성으로 지지되는 각 모멘트에 따라, 상기 롤러는 캠을 지속적으로 올라탈 수도 있으며, 또는 상기 축은 롤러가 "좌측에 남도록" 신속하게 회전하여 제로 상승위치로 롤백하므로써 축에 대해 네거티브 각속도를 갖는다. 파스너가 이동을 중지하였을 때, 롤러 캠에 남아있는 위치 에너지는 로터/링 으로 복귀되어 이들을 반시계방향으로 가속할 것이다. 상기 모터는 로터/링을 각속도를 갖는 상(phase)으로 지속적으로 구동시킬 것이며, 에너지는 오실레이터로 지속적으로 분배된다. 이상적으로는, 제로 상승위치로부터 반시계방향으로의 회전중 축(14)에 전개된 토오크는 파스너를 시계방향으로 회전시킬 수 있을만큼 크지 않으므로, 링의 시계방향 상대회전에 의해 높은 토오크가 인가될 때 전방으로 회전하게 될 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 롤러 캠 조립체는 높은 토오크가 한쪽 방향으로만(즉, 도 6 에 도시된 바와 같은 비대칭 캠 형상부를 사용하므로써) 인가되도록 회전방향에 따라 변화되는 토오크각 특성을 구비한 회전 스프링 관성 오실레이터로서 사용될 수도 있다. 상기 높은 토오크 방향은 나선형 파스너를 조이는데 사용될 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 롤러 캠 조립체(10)는 DC 편의된(즉, 특허허여된 '037 특허에 서술된 바와 같은 D.C. 펄스 모터를 사용하여 비제로 수단 토오크를 제공하기 위해 대칭의 캠 형상을 사용하므로써) 회전 스프링 관성 오실레이터로서 사용될 수도 있다.

이러한 경우들에 있어서, 본 발명에 따른 롤러 캠 조립체는 나선형 파스너를 조이는데 요구되는 토오크보다 토오크 출력이 낮은 모터를 사용할 수 있다. 이것은 회전 스프링 관성 오실레이터를 시스템으로의 파워 입력이 항상 포지티브가 되도록 로터 속도를 갖는 상으로 구동시키는 모터를 사용하므로써 달성될 수 있다. 시스템의 최종적인 각 편향과 로터의 각 속도는, 출력축에 전개된 토오크가 파스너 토오크를 충분히 극복하여 파스너가 약간의 각도로 전방으로 회전할 때까지 지속적으로 증가된다. 에너지는 파스너에서의 새로운 토오크 레벨이 극복되어 파스너가 계속 조여질 때까지 오실레이터에 다시 축적된다.

그 결과, 이러한 구성에 따르면 적은 출력의 토오크 모터를 사용하므로써 고출력의 고토오크 용량을 가지며 또한 경량이며 패키지 크기가 작은 포터블 공구를 제공할 수 있게 된다. 전방 및 후방 지지 베어링(28, 26)과 모터 고정자(32)와 트리거 스위치(30)와 동력 제어 케이블(36) 등과 같은 작동 부품과 함께 도시 및 서술되었지만, 이러한 부품들은 질량기본형의 진동 토오크 공구에 롤러 캠 조립체를 연합하기 위한 양호한 모드를 제공하고 있다. 이러한 공구의 기본 작동부로 인식되는 다른 구성요소에 대해서는 본 기술분야의 숙련자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이므로 이에 대해서는 상세히 서술하지 않는다.

이 경우, 파스너를 대향 방향으로 이동하는 것이 바람직한데, 이것은 다시 말하면 토오크각 관계는 파스너가 다른 방식으로 구동되도록 변화되어야만 하는 것이 바람직하다는 것을 의미한다. 도 14A 및 도 14B 에는 롤러 캠 조립체(10)의 토오크각 관계를 역전시키는데 사용되는 축(14)상의 캠 형상부가 도시되어 있다. 도 14A 및 도 14B 에 도시된 바와 같이, 상기 캠 형상부는 높은 캠 상승 포인트를 횡단하여 도시되었다. 도시된 바와 같은 공구에 연합되어 도 13 에 대해 서술된 바와 같이, 상기 롤러 캠 조립체(10)는 DC 모터로부터 롤러(16)로 캠 상승부의 상부로 진동 토오크에 의해 진동 질량[즉, 로터(34)]을 도 14B 에 도시된 바와 같은 대향측(즉, 역전 위치)의 안정 작동 모드로 여자시키므로써 역전될 수 있다. 이러한 역전은 수동으로 링(12)을 회전시켜 롤러(16)를 캠 상승부의 상부로 이동시키므로써 달성될 수 있다. 이러한 피크 캠 상승부측상에서의 작동이 바람직한 것인한, 여자(excitation)는 롤러 편위가 토오크각 관계의 역전을 초래하지 않도록 구속된다.

본 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 다른 실시예도 역전될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 백업링(52)을 갖는 도 12 의 실시예는 포켓(53)의 방향이 역전되도록[즉, 캠 상승부(51)의 제로 상승위치 주위로 거울상되도록] 백업링을 독립적으로 회전시키므로써 역전될 수 있다. 이렇게 하므로써, 선택적인 고탄성 및 저탄성 영역이 역전될 수 있으므로, 상기 롤러 캠 조립체(50)는 링(12)과 백업링(52)이 시계방향으로 회전할 때보다 반시계방향으로 회전할 때 높은 토오크를 전개하게 될 것이다.

도 15A 및 도 15B 에는 본 발명에 따른 역전가능한 롤러 캠 조립체(60)의 다른 실시예가 도시되어 있다. 상기 롤러 캠 조립체(60)는 단단한 축(14)이 보어(65)에 회전가능하게 위치된 역전기구(66)와 내경(65)을 갖는 중공축(64)으로 대체될 수 있다는 점을 제외하고는, 도 4A 및 도 4B 에 도시된 롤러 캠 조립체(10)와 유사하다. 보어(65)내의 역전기구(66)의 회전은 역전 기구(66)내에 위치된 슬롯에 삽입되고 이로부터 축방향으로 연장되어 도 15A 및 도 15B 에 도시된 위치 사이로 회전하는 인덱스 키이(67)에 의해 제한을 받게 된다. 롤러 캠(60)의 역전은 보어(65)내의 역전 기구(66)를 회전시키므로써 이루어진다. 도 15A 에 도시된 위치에서, 역전 기구(66)는 포인트 "A-B" 로 표시된 아치를 따라 보어(65)의 인터페이스에서 중공축(64)에 단단한 지지를 제공한다. 상술한 바와 같은 롤러 캠 조립체(50)의 백업링(52)과 마찬가지로, 역전 기구(66)에 의해 제공된 상기 단단한 지지 영역은 링(12)이 시계방향으로 회전할 때보다 반시계방향으로 회전할 때 높은 토오크를 전개한다. 역전 기구(66)가 도 15B 에 도시된 바와 같은 위치로 회전함에 따라, 상기 중공축(64)에 의해 제공된 단단한 지지 영역은 "A'-B'" 로 표시된 보어(65)의 아치를 따라 이동된다. 이러한 위치에서, 상기 롤러 캠 조립체(60)가 역전되므로, 링(12)이 제로 상승위치로부터 반시계방향으로 회전할 때보다 시계방향으로 회전할 때 더 높은 토오크를 전개하게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 실시예를 참조로 서술되었지만, 본 기술분야의 숙련자라면 여러가지 변경이 가능함을 인식해야 한다. 예를 들어, 이러한 용도시 도면에서는 롤러수가 한정된 롤러 캠 조립체를 도시하고 있지만, 필요로 하는 롤링 특성에 따라 어떠한 갯수의 롤러도 사용될 수 있다. 롤러 캠 조립체에 사용된 적어도 하나의 롤러는 에너지가 상술한 바와 같이 저장될 수 있도록 링과 축 사이에 간섭을 제공할 수 있어야 한다는 점이다. 부가적인 간섭을 제공하거나 또는 간섭은 아니지만 단순히 링과 축 사이에 롤링 지지를 제공하기 위해 부가적인 롤러가 사용될 수도 있다.

또한, 탄성적인 방식으로 토오크를 인가하는 회전 스프링에 대해 서술하였지만, 본 기술분야의 숙련자라면 부품에 사용된 재료는 이러한 행위에 영향을 미칠 수도 있음을 인식할 수 있을 것이다. 예를 들어, 스틸로 제조된 부품은 손실이 적은 탄성을 제공하는 반면, 탄성 재료는 절연을 제공하여 댐핑 효과를 유발한다. 이러한 환경에서 후자의 경우, 보다 많은 "로시(lossy)" 행위(즉, 회복된 에너지량이 본래 장치를 변위시키는데 필요한 작업보다 적은 행위)를 유발하는 재료가 롤러 캠 조립체에 사용되어 상기 댐핑 효과를 생성할 것이다. 예를 들어, 파워 공구인 경우, 대부분의 손파지형 공압공구 및 전기 공구는 토오크를 축에 제공하는 모터에 의해 구동된다. 이러한 축은 유성기어 세트를 통해 감속된다. 이러한 경우들에서, 토오크는 전형적으로 공구 하우징에 의해 반응되며, 공급된 토오크의 변화는 전형적으로 사용자가 흡수하게 되는 진동과 반작용으로 귀결된다. 이에 따라, 손실은 충격에 대한 시스템의 반응을 감소시키거나 진동을 완화시키는 매력적인 특성일 수 있으며, 이 경우 장치는 흡수기나 격리기로서 작용한다. 그러나, 일부의 경우에서는 매우 낮은 손실이 바람직하다. 본 발명은 사용된 재료의 특성에 따라 그 어느 경우에도 바람직하다.

본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.

Claims (39)

1. 축과,

   상기 축 주위에 회전가능하게 배치된 링과,

   상기 링과 축 사이에 배치된 적어도 하나의 롤러를 포함하며,

   상기 링과 축의 상대적 회전에 의해 생성된 기계적 에너지의 변환 및 효과적 저장을 위해, 상기 적어도 하나의 롤러는 상기 축에 대한 링의 회전에 따라 상기 링 및 축과 간섭하는 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 축과 링과 적어도 하나의 롤러와 이들의 조합체로 구성된 집단으로부터 선택된 부재상에 제공되는 캠 형상부 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 캠 형상부는 비대칭인 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 캠 형상부는 대칭인 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 링의 주위에 동심으로 배치된 백업링을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 백업링은 각각의 롤러에 저탄성 영역과 고탄성 영역을 제공하기 위해 얇은 횡단면과 두꺼운 횡단면으로 분할된 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 백업링은 각각의 롤러로 분할된 저탄성 영역과 고탄성 영역의 방향을 역전시키기 위해 상기 링 주위로 회전가능한 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 축과 링과 적어도 하나의 롤러와 백업링과 이들의 조합체로 구성된 집단으로부터 선택된 부재상에 제공되는 캠 형상부 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 캠 형상부는 비대칭인 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 캠 형상부는 대칭인 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
11. 제 2 항에 있어서, 상기 캠 형상부는 축방향으로 상기 축을 따라 외측에 제공되는 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
12. 제 2 항에 있어서, 상기 축은 길이방향 보어와 상기 보어에 배치된 내축을 부가로 포함하며, 상기 축은 각각의 롤러에 대해 저탄성 영역과 고탄성 영역을 제공하도록 분할된 얇고 두꺼운 횡단면을 교대로 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 내축은 각각의 롤러로 분할된 고탄성 영역과 저탄성 영역의 방향을 역전시키기 위해 상기 보어에서 회전가능한 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 내축은 인덱싱 키이 수단에 의해 상기 보어내에서 회전가능한 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
15. 제 2 항에 있어서, 상기 캠 형상부 수단은 롤러상에서 스프레그 형상부에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 스프레그 형상부는 비대칭인 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
17. 제 15 항에 있어서, 상기 스프레그 형상부는 대칭인 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
18. 회전가능한 공명 진동 질량과,

    상기 진동 질량을 회전 마찰 세트 작업부재에 연결하는 회전가능한 에너지 저장 장치를 포함하며,

    상기 회전가능한 에너지 저장 장치는 축과, 상기 축 주위에 회전가능하게 배치된 링과, 상기 축과 링 사이에 배치된 적어도 하나의 롤러를 포함하며, 상기 링과 축의 상대적 회전에 의해 생성된 기계적 에너지의 변환 및 효과적 저장을 위해, 상기 적어도 하나의 롤러는 상기 축에 대한 링의 회전에 따라 상기 링 및 축과 간섭하는 것을 특징으로 하는 공명 진동 질량 기본형 토오크 공구.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 축과 링과 적어도 하나의 롤러와 이들의 조합체로 이루어진 집단으로부터 선택된 부재상에 제공된 캠 형상부 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 공명 진동 질량 기본형 토오크 공구.
20. 제 18 항에 있어서, 상기 링 주위에 동심으로 배치된 백업링을 부가로 포함하며, 상기 백업링은 각각의 롤러에 대해 저탄성 영역과 고탄성 영역을 제공하도록 분할된 얇고 두꺼운 횡단면을 교대로 포함하는 것을 특징으로 하는 공명 진동 질량 기본형 토오크 공구.
21. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 롤러를 상기 링과 간섭시키기 위해 상기 축상의 캠 형상부 수단을 부가로 포함하며, 상기 캠 형상부 수단은 그 사이에 제로 상승위치가 구비된 제 1 캠 프로필과 제 2 캠 프로필을 포함하며, 상기 제 1 캠 프로필과 상기 제 2 캠 프로필은 적어도 하나의 롤러를 상기 제로 상승위치로부터 이동시킴에 따라 상기 제 1 캠 프로필과 제 2 캠 프로필에 의해 고탄성 영역 및 저탄성 영역이 각각 제공되도록 상기 제로 상승위치 주위로 비대칭인 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
22. 축과,

    상기 축 주위에 회전가능하게 배치된 링과,

    상기 축과 링 사이에 배치된 다수의 롤러를 포함하며,

    상기 링을 축에 대해 회전시킴에 따라 상기 다수의 롤러는 링 및 축과 간섭하여 링과 축의 상대 회전에 의해 생성된 기계적 에너지를 변환 및 저장하는 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
23. 제 22 항에 있어서, 상기 다수의 롤러를 링과 간섭시키는 축에 형성된 다수의 캠 형상부 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 각각의 캠 형상부 수단은 그 사이에 제로 상승위치가 형성된 제 1 캠 프로필과 제 2 캠 프로필을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
25. 제 24 항에 있어서, 상기 제 1 캠 프로필과 제 2 캠 프로필은 각각의 캠 형상부 수단의 대응의 제로 상승위치 주위에서 비대칭이며, 상기 롤러는 상기 다수의 롤러를 제로 상승위치로부터 제 1 방향으로 이동시킴에 따라 롤러에 대해 고탄성 영역을 제공하는 제 1 캠 프로필을 따라 이동하며, 또한 상기 롤러는 상기 다수의 롤러를 제로 상승위치로부터 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 이동시킴에 따라 롤러에 대해 저탄성 영역을 제공하는 제 2 캠 프로필을 따라 이동하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
26. 제 23 항에 있어서, 상기 다수의 캠 형상부 수단은 그 사이에 제로 상승위치가 구비된 제 1 캠 프로필과 제 2 캠 프로필을 포함하는 다수의 제 1 캠 형상부 수단과, 상기 다수의 제 1 캠 형상부 수단 사이에서 상기 축 주위에 선택적인 방향을 갖는 다수의 제 2 캠 형상부 수단을 포함하며,

    상기 제 1 캠 프로필과 상기 제 2 캠 프로필은 각각의 캠 형상부 수단의 대응의 제로 상승위치 주위에서 비대칭이며, 상기 롤러는 상기 다수의 롤러를 제로 상승위치로부터 제 1 방향으로 이동시킴에 따라 롤러에 대해 고탄성 영역을 제공하는 제 1 캠 프로필을 따라 이동하며, 또한 상기 롤러는 상기 다수의 롤러를 제로 상승위치로부터 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 이동시킴에 따라 롤러에 대해 저탄성 영역을 제공하는 제 2 캠 프로필을 따라 이동하도록 형성되며,

    상기 제 2 캠 형상부 수단은 그 사이에 제로 상승위치가 제공되는 제 3 캠 프로필과 제 4 캠 프로필을 포함하며, 상기 제 3 및 제 4 캠 프로필은 각각의 제 2 캠 형상부 수단의 대응의 제로 상승위치 주위로 비대칭이며,

    상기 롤러는 상기 다수의 롤러를 제로 상승위치로부터 제 1 방향으로 이동시킴에 따라 롤러에 대해 저탄성 영역을 제공하는 제 4 캠 프로필을 따라 이동하며, 또한 상기 롤러는 상기 다수의 롤러를 제로 상승위치로부터 제 2 방향으로 이동시킴에 따라 롤러에 대해 고탄성 영역을 제공하는 제 3 캠 프로필을 따라 이동하도록 형성되며,

    상기 롤러는 제 1 및 제 2 캠 형상부 수단의 제로 상승위치 사이로 이동가능한 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
27. 제 26 항에 있어서, 상기 다수의 롤러는 링을 축에 대해 회전시키므로써 제 1 캠 형상부 수단과 제 2 캠 형상부 수단의 제로 상승위치 사이로 이동되는 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
28. 제 18 항에 있어서, 적어도 하나의 롤러를 상기 링과 간섭시키는 상기 축상의 캠 형상부 수단을 부가로 포함하며, 상기 캠 형상부 수단은 그 사이에 제로 상승위치가 형성된 제 1 캠 프로필과 제 2 캠 프로필을 포함하며, 상기 제 1 캠 프로필과 상기 제 2 캠 프로필은 적어도 하나의 롤러를 상기 제로 상승위치로부터 이동시킴에 따라 상기 제 1 캠 프로필과 제 2 캠 프로필에 의해 고탄성 영역 및 저탄성 영역이 각각 제공되도록 상기 제로 상승위치 주위로 비대칭인 것을 특징으로 하는 공명 진동 질량 기본형 토오크 공구.
29. 회전가능한 공명 진동 질량과,

    상기 진동 질량을 회전 마찰 세트 작업부재에 연결하는 회전가능한 에너지 저장장치를 포함하며,

    상기 회전가능한 에너지 저장 장치는 축과, 상기 축 주위에 회전가능하게 배치된 링과, 상기 축과 링 사이에 배치된 다수의 롤러를 포함하며, 상기 링을 축에 대해 회전시킴에 따라 상기 다수의 롤러는 상기 링 및 축과 간섭하여 상기 링과 축의 상대 회전에 의해 생성된 기계적 에너지를 변환 및 저장하는 것을 특징으로 하는 공명 진동 질량 기본형 토오크 공구.
30. 제 29 항에 있어서, 다수의 롤러를 링과 간섭시키는 축상에 형성된 다수의 캠 형상부 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 공명 진동 질량 기본형 토오크 공구.
31. 제 30 항에 있어서, 상기 각각의 캠 형상부 수단은 그 사이에 제로 상승위치가 형성된 제 1 캠 프로필과 제 2 캠 프로필을 포함하는 것을 특징으로 하는 공명 진동 질량 기본형 토오크 공구.
32. 제 31 항에 있어서, 상기 제 1 캠 프로필과 제 2 캠 프로필은 각각의 캠 형상부 수단의 대응의 제로 상승위치 주위에서 비대칭이며, 상기 롤러는 상기 다수의 롤러를 제로 상승위치로부터 제 1 방향으로 이동시킴에 따라 롤러에 대해 고탄성 영역을 제공하는 제 1 캠 프로필을 따라 이동하며, 또한 상기 롤러는 상기 다수의 롤러를 제로 상승위치로부터 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 이동시킴에 따라 롤러에 대해 저탄성 영역을 제공하는 제 2 캠 프로필을 따라 이동하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 공명 진동 질량 기본형 토오크 공구.
33. 제 30 항에 있어서, 상기 다수의 캠 형상부 수단은 그 사이에 제로 상승위치가 구비된 제 1 캠 프로필과 제 2 캠 프로필을 포함하는 다수의 제 1 캠 형상부 수단과, 상기 다수의 제 1 캠 형상부 수단 사이에서 상기 축 주위에 선택적인 방향을 갖는 다수의 제 2 캠 형상부 수단을 포함하며,

    상기 제 1 캠 프로필과 상기 제 2 캠 프로필은 각각의 캠 형상부 수단의 대응의 제로 상승위치 주위에서 비대칭이며, 상기 롤러는 상기 다수의 롤러를 제로 상승위치로부터 제 1 방향으로 이동시킴에 따라 롤러에 대해 고탄성 영역을 제공하는 제 1 캠 프로필을 따라 이동하며, 또한 상기 롤러는 상기 다수의 롤러를 제로 상승위치로부터 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 이동시킴에 따라 롤러에 대해 저탄성 영역을 제공하는 제 2 캠 프로필을 따라 이동하도록 형성되며,

    상기 제 2 캠 형상부 수단은 그 사이에 제로 상승위치가 제공되는 제 3 캠 프로필과 제 4 캠 프로필을 포함하며, 상기 제 3 및 제 4 캠 프로필은 각각의 제 2 캠 형상부 수단의 대응의 제로 상승위치 주위로 비대칭이며,

    상기 롤러는 상기 다수의 롤러를 제로 상승위치로부터 제 1 방향으로 이동시킴에 따라 롤러에 대해 저탄성 영역을 제공하는 제 4 캠 프로필을 따라 이동하며, 또한 상기 롤러는 상기 다수의 롤러를 제로 상승위치로부터 제 2 방향으로 이동시킴에 따라 롤러에 대해 고탄성 영역을 제공하는 제 3 캠 프로필을 따라 이동하도록 형성되며,

    상기 롤러는 제 1 및 제 2 캠 형상부 수단의 제로 상승위치 사이로 이동가능한 것을 특징으로 하는 공명 진동 질량 기본형 토오크 공구.
34. 제 33 항에 있어서, 상기 다수의 롤러는 링을 축에 대해 회전시키므로써 제 1 캠 형상부 수단과 제 1 캠 형상부 수단의 제로 상승위치 사이로 이동되는 것을 특징으로 하는 공명 진동 질량 기본형 토오크 공구.
35. 제 33 항에 있어서, 상기 다수의 롤러는 상기 진동 질량에 공명에 가까운 여자 토오크를 인가하므로써 제 1 캠 형상부 수단과 제 1 캠 형상부 수단의 제로 상승위치 사이로 이동되는 것을 특징으로 하는 공명 진동 질량 기본형 토오크 공구.
36. 제 2 항에 있어서, 상기 캠 형상부 수단은 그 사이에 제로 상승위치가 형성된 제 1 캠 프로필과 제 2 캠 프로필을 구비한 적어도 하나의 제 1 캠 형상부 수단과, 상기 적어도 하나의 제 1 캠 형상부 수단에 선택적인 방향을 취하는 적어도 하나의 제 2 캠 형상부 수단을 포함하며,

    상기 적어도 하나의 롤러를 제로 상승위치로부터 제 1 방향으로 이동시킴에 따라 상기 적어도 하나의 롤러는 제 1 캠 프로필을 따라 이동하며,

    상기 적어도 하나의 롤러를 제로 상승위치로부터 제 2 방향으로 이동시킴에 따라 상기 적어도 하나의 롤러는 제 2 캠 프로필을 따라 이동하며,

    상기 적어도 하나의 제 2 캠 형상부 수단은 그 사이에 제로 상승위치가 형성된 제 3 캠 프로필과 제 4 캠 프로필을 포함하며,

    상기 적어도 하나의 롤러를 제로 상승위치로부터 제 1 방향으로 이동시킴에 따라 상기 적어도 하나의 롤러는 상기 제 4 캠 프로필을 따라 이동하며,

    상기 적어도 하나의 롤러를 제로 상승위치로부터 제 2 방향으로 이동시킴에 따라 상기 적어도 하나의 롤러는 상기 제 3 캠 프로필을 따라 이동하며,

    상기 적어도 하나의 롤러는 상기 제 1 및 제 2 캠 형상부 수단의 제로 상승위치 사이로 이동가능한 것을 특징으로 하는 회전 에너지 저장장치.
37. 제 19 항에 있어서,

    상기 캠 형상부 수단은 그 사이에 제로 상승위치가 형성된 제 1 캠 프로필과 제 2 캠 프로필을 구비한 적어도 하나의 제 1 캠 형상부 수단과, 상기 적어도 하나의 제 1 캠 형상부 수단에 선택적인 방향을 취하는 적어도 하나의 제 2 캠 형상부 수단을 포함하며,

    상기 적어도 하나의 롤러를 제로 상승위치로부터 제 1 방향으로 이동시킴에 따라 상기 적어도 하나의 롤러는 제 1 캠 프로필을 따라 이동하며,

    상기 적어도 하나의 롤러를 제로 상승위치로부터 제 2 방향으로 이동시킴에 따라 상기 적어도 하나의 롤러는 제 2 캠 프로필을 따라 이동하며,

    상기 적어도 하나의 제 2 캠 형상부 수단은 그 사이에 제로 상승위치가 형성된 제 3 캠 프로필과 제 4 캠 프로필을 포함하며,

    상기 적어도 하나의 롤러를 제로 상승위치로부터 제 1 방향으로 이동시킴에 따라 상기 적어도 하나의 롤러는 상기 제 4 캠 프로필을 따라 이동하며,

    상기 적어도 하나의 롤러를 제로 상승위치로부터 제 2 방향으로 이동시킴에 따라 상기 적어도 하나의 롤러는 상기 제 3 캠 프로필을 따라 이동하며,

    상기 적어도 하나의 롤러는 상기 제 1 및 제 2 캠 형상부 수단의 제로 상승위치 사이로 이동가능한 것을 특징으로 하는 공명 진동 질량 기본형 토오크 공구.
38. 제 37 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 롤러는 링을 축에 대해 회전시키므로써 제 1 캠 형상부 수단과 제 1 캠 형상부 수단의 제로 상승위치 사이로 이동되는 것을 특징으로 하는 공명 진동 질량 기본형 토오크 공구.
39. 제 37 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 롤러는 상기 진동 질량에 공명에 가까운 여자 토오크를 인가하므로써 제 1 캠 형상부 수단과 제 1 캠 형상부 수단의 제로 상승위치 사이로 이동되는 것을 특징으로 하는 공명 진동 질량 기본형 토오크 공구.