TW201600720A

TW201600720A - 可間歇蓄能及擊發釋能之彈簧裝置

Info

Publication number: TW201600720A
Application number: TW104122893A
Authority: TW
Inventors: 楊泰和
Original assignee: 楊泰和
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2016-01-01

Abstract

此項可間歇蓄能及擊發釋能之彈簧裝置，為藉人力驅動或藉其他隨機間歇動能，驅動彈簧作逐漸上緊之蓄能，而於彈簧蓄能上昇達到設定值時，驅動釋能操控裝置，以使彈簧擊發釋能以驅動負載，以減少隨機動能之浪費者。

Description

可間歇蓄能及擊發釋能之彈簧裝置

本發明為一種將不連續動能、或轉速較低之動能、或不穩定之隨機動能，藉傳動裝置而逐漸上緊彈簧以儲存動能，而於彈簧儲能上昇到設定值時，驅動釋放操控裝置以使彈簧擊發釋能，輸出動能驅動負載，直到動能釋放至與負載側平衡之狀態，週而復始，藉此項發明可將離散動能累積於彈簧，再作較大功率之輸出，或作較高轉速驅動負載者。

傳統以人力旋動、扳動、或搖動等驅動之裝置，如手搖或腳踏發電機等，或以風力驅動之裝置，如微型風力發電機或泵浦，或藉隨機動能發電之裝置、或藉振動發電裝置，或以擺輪或動塊驅動之裝置，如SEIKO所生產，藉擺輪隨機動能經加速齒輪直接驅動發電機對電能儲存裝置(Electric Storage Device)充電，再以電能儲存裝置之電能驅動石英手錶機蕊之機電動力系統，其缺失為擺輪隨機動能呈間歇不連續、或速度太慢或擺輪動能較弱時，雖經加速但所驅動發電機轉速仍過慢，發電之電壓太低，甚至低於電能儲存裝置(Electric Storage Device)之電壓，例如無法對已有電能但未飽和之可充放電之電能儲存裝置(Electric Storage Device)充電，此狀態形成擺輪隨機動能之浪費，此外在不等速驅動發電時，其於較慢速之部份所發電之電壓低於電能儲存裝置(Electric Storage Device)之電壓時，亦無法充電儲能，造成動能之浪費者。

傳統以人力驅動或不連續之隨機驅動、或轉速較低、或不穩定之隨機動能，通常無法有效驅動負載，例如人力驅動之發電機因較難作均速驅動，其輸出電壓隨速度不穩定而呈脈動，或轉速較低時，發電電壓不足，腳踏發電機亦有此缺失，此外，以不平衡之擺輪或動塊隨機驅動時，其轉速常呈偏低或不穩定，以風力或波浪能驅動負載時其缺點亦同，若藉上述動能驅動發電機，常因轉速過低，或因不等速運動造成低速段發電電壓太低，導致發電之電壓太低而無法有效運用，造成能量之浪費，例如當用以充電時，若其發電之電壓低於可充放電之電能儲存裝置Energy Storage Device(ESD)之電壓，或用以驅動電能發光元件，而其電壓未達發光元件動作電壓，例如未達LED之動作電壓時，或用以驅動機械位移裝置，其電能產生之驅動力未能克服機構間之靜磨擦時，將使所輸入較弱之隨機動能成為無效功率而損失能量。

101‧‧‧輸入機構

102‧‧‧儲能傳動裝置

102’‧‧‧輸出傳動裝置

103‧‧‧彈簧

104‧‧‧釋能操控離合裝置

105‧‧‧負載裝置

106‧‧‧機殼靜部

107‧‧‧單向傳動裝置

圖1所示為本發明組成結構示意圖之一。

圖2所示為本發明組成結構示意圖之二。

圖3所示為本發明組成結構示意圖之三。

圖4所示為本發明組成結構示意圖之四。

圖5所示為彈簧儲能值與減速比運作關係示意圖。

此項可間歇蓄能及擊發釋能之彈簧裝置，為可藉將不連續、或轉速較慢、或不穩定之隨機動能，經傳動裝置驅動彈簧以儲存動能，而在彈簧儲能上昇達到輸出設定值時，驅動釋能操控裝置以使彈簧作擊發釋能之較大功率輸出，或作較高轉速驅動負載者；圖1所示為本發明組成結構示意圖之一，其主要構成如下：輸入機構101：含由轉軸、轉輪、或把手或其他可作迴轉驅動、或往復扳動、或擺動、或振動等供接受人力驅動、機力驅動、或電磁力、或電能馬達所驅動、或隨機動能所驅動、或自然力作單向或雙向驅動而產生之單向位移驅動能者；儲能傳動裝置102：含由各種加速、或減速、或等速、或變換運動形態之迴轉或線性傳動裝置，如各種傳動輪組或輪系或連桿，以供傳輸輸入機構101之機械動能驅動彈簧103者；此項裝置可依需要選擇設置或不設置者；輸出傳動裝置102’：含由各種加速、或減速、或等速、或變換運動形態之迴轉或線性傳動裝置，如各種傳動輪組或輪系或連桿，以供傳輸輸入彈簧103之機械驅動動能，再驅動負載105者；此項裝置可依需要選擇設置或不設置者；彈簧103：為供儲存來自輸入機構101之機械能之彈簧裝置，彈簧裝置包括呈渦卷狀、螺旋狀、或片狀、或其他形狀之可儲存機械能之彈簧裝置所構成者；釋能操控離合裝置104：為由固定、或可設定、或可調整限扭力致動功能之機械離合裝置所構成，或以具有靜磨擦值大於動磨擦值之磨擦式離合裝置所構成，或由電磁力或流力所操控之限扭力功能離合裝置所構成者；釋能操控離合裝置104構成含供作為儲能與釋能功能結構之動部及供與動部結構互動之靜部結構，靜部可依需要而選擇性設置於機殼，共同構成機殼靜部106以利於固定者；上述釋能操控離合裝置104之設置方式可依需要選擇如釋能操控離合裝置104兩互動端，其中一端聯結於彈簧 103之輸出端及經輸出傳動裝置102’聯結於負載裝置105輸入端，另一端聯結於機殼靜部106，而於承受彈簧103之彈力增大至臨界值時，釋能操控離合裝置104轉為釋放，而使彈簧103之蓄能輸出經輸出傳動裝置102’驅動負載裝置105，而於彈簧103停止輸出時，釋能操控離合裝置104恢復閉合者；如圖1所示為本發明組成結構示意圖之一；或釋能操控離合裝置104兩互動端，為設置於負載裝置105動部與機殼靜部106之間者，而於承受彈簧103之彈力增大至臨界值時，釋能操控離合裝置104轉為釋放，而使負載裝置105接受彈簧103之驅動，而於彈簧103停止輸出時，釋能操控離合裝置104恢復閉合者；如圖2所示為本發明組成結構示意圖之二；或釋能操控離合裝置104兩互動端，其中一端供聯結於負載裝置105動部之聯結結構，以及經輸出傳動裝置102’聯結於彈簧103，另一端設置於機殼靜部106，而於承受彈簧103之彈力增大至臨界值時，釋能操控離合裝置104轉為釋放，而使彈簧103之蓄能輸出驅動負載裝置105，而於彈簧103停止輸出時，釋能操控離合裝置104恢復閉合者；如圖3所示為本發明組成結構示意圖之三；或以具有靜磨擦與動磨擦差值之負載裝置105作為阻尼，彈簧103之輸入端與儲能傳動裝置102輸出端聯結，以接受輸入機構101作儲能驅動，彈簧103之輸出端則供驅動負載裝置105，而釋能操控離合裝置104可不使用，而負載裝置105本身之靜磨擦大於動磨擦值，具有類似釋能操控離合裝置104之功能，於彈簧103之累積扭力到達靜磨擦之臨界值時，負載裝置105由停止之靜磨擦狀態轉為驅動之動磨擦狀態，彈簧103釋放動能驅動負載，直到彈簧103之動能與負載動磨擦值平衡時，負載恢復為停止之靜磨擦狀態者；如圖4所示為本發明組成結構示意圖之四；負載裝置105：含各種以彈簧103驅動之迴轉式或線性驅動之負載，尤指供直接或經增速或減速之輸出傳動裝置102’驅動泵浦以泵動流體，或驅動風扇，或驅動其他機械性負載；或直接或經增速或減速之輸出傳動裝置102’驅動發電機，由發電機電能直接作發電輸出驅動負載，或由發電電能對可充放電裝置充電，再由可充放電裝置之電能供手錶或懷錶以電能驅動之石英機蕊或其他以電能驅動之機蕊，或對攜帶式之通訊、或視訊、或資訊、或影音播錄裝置、或相機、或攝錄影機、或發光裝置等負載提供電能者；單向傳動裝置107：為由供作單向驅動之棘齒棘輪結構，或其他單向傳動裝置所構成，供設置於彈簧103輸入端與機殼靜部106之間，上述彈簧103輸入端，為指由輸入機構101，經儲能傳動裝置102至彈簧103輸入端間之任何迴轉機件者。

此項可間歇蓄能及擊發釋能之彈簧裝置，若儲能傳動裝置102本身為具不可逆傳動之功能時，或已加設具不可逆功能之傳動裝置(如不可逆傳動之蝸桿蝸輪組)時，則上述彈簧103輸入端與機殼靜部106間之單向傳動裝置107，可省略不設置者。

為提昇蓄能效率，前述儲能傳動裝置102，亦可由隨扭力變速比之傳動裝置所構成，此項隨扭力變速比之傳動裝置，可在彈簧103蓄能較低時，由輸入機構101經隨扭力變速比之儲能傳動裝置102，對彈簧103作轉矩較小而較快之上緊驅動，而隨彈簧103蓄能增加而逐漸改變速比，而成為可將輸入機構101經隨扭力變速比之儲能傳動裝置102，對彈簧103作轉矩增大而較慢之上緊驅動者。

如圖5所述為彈簧儲能值與減速比運作關係示意圖，圖中a為彈簧103儲能值，b為由輸入機構101輸入轉速對彈簧103輸入端驅動轉速之減速比；此項隨扭力變速比之傳動裝置可為無段、或有段變速功能，其操作方式包括手動、或自動變速比等各種習用變速裝置所構成者。

此項可間歇蓄能及擊發釋能之彈簧裝置，為藉人力驅動或藉其他間歇動能，驅動彈簧作逐漸上緊之蓄能，而於彈簧蓄能上昇達到輸出設定值時，驅動釋能操控裝置，以使彈簧作擊發釋能以驅動負載者，可有效累積不連續動能、或轉速較低之動能、或不穩定之隨機動能，再於到達輸出設定值時，驅動釋能操控裝置，以使彈簧擊發釋能作大功率較高轉速之輸出為特徵者。

此外，此項可間歇蓄能及擊發釋能之彈簧裝置，在應用時，可藉選擇設置減速形態之輸入之儲能傳動裝置102，以利於輸入時使微小動能可以驅動彈簧103作上緊儲能者；或藉選擇設置加速型輸出傳動裝置102’，以在輸出時使發電機或泵浦或風扇或其他機械負載之轉速加快者；或藉選擇設置減速型輸出傳動裝置102’，以在輸出時作較大扭力之慢速輸出以驅動負載，為其進一步之應用特徵者，創意新穎，功能確切，爰提申請案，請依法核審為祈。