TWI649531B - 用於射擊裝置之螺旋彈性元件 - Google Patents

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Abstract

根據本發明的彈性射擊支撐裝置為設置於一射擊支撐件的本體上之至少一螺旋彈性元件組成,該彈性元件藉其末端的一者固定於該射擊支撐件,而另一端連接至一繩,該繩可藉由捲繞而由一閒置位置拉伸至一拉伸位置並且壓縮螺旋彈性元件。

Description

用於射擊裝置之螺旋彈性元件
本發明是關於一種彈性裝置,其為螺旋外型彈性元件安裝於例如弩、弓、運動、休閒或狩獵實踐用步槍的射擊裝置或支撐件組成。
可被注意的是,弩或弓的結構的原理數個世紀以來維持不變。
弩或弓的操作原理主要是基於一線性彈性元件的使用,起到彎曲的作用,緊固於側邊或中間,並且為一個部件或兩個部件組成。
組成弩或弓的線性彈性元件中,其可變形的支部的彎曲幾何外型預先決定其本質上的缺陷,其主要構成施加於箭或彈射體的繩的非意外拉伸向量。
事實上,藉由位移彈性元件的自由端所產生的力量是定向切線地朝向弩的弓,受其導引並且為兩組件形成:一者為漸進式而另一者垂直於受到弩的縱向軸支撐的箭的加速度的軸。
圖1至圖3為已知的弩的操作原理的範例示意圖,從而,於獲得的力量的可變形平行四邊形中,繩在弩 的軸向的速率或移動速度藉由在弓成筆直的期間的橫向元件的控制,總是低於其位在緊固點的速率。
當然地,透過繩傳達至箭的繩的漸進速率或漸進的移動速度以及漸進的力量,將根據以下公式與由繩與弩的縱向軸所形成的餘弦角度成比例性地下降至零。
V progressive =V x cos ABC or F progressive =F x cos ABC
此漸進速度與漸進力量的比例性下降增加而作為弩的弓的支部的尺寸d的函數,其可能不超過900毫米。
事實上,在這些條件下,可注意到的是,繩加速箭的距離df僅250毫米,亦即繩的路徑的一半,之後,繩的速度下降並且產生對應箭的速度的延遲。
由美國專利前案US 4,879,987與US 7,743,760可知的是,用於弩的彈性裝置包括線性彈性元件,其弓的支部的彎曲是位在通常使用的相對方向,亦即一方面弓彎曲的內側是由繩的拉伸方向越過,並且,另一方面,反作用作用於線性彈性元件的末端。
然而,將可被注意的是,上面在先前技術的演進與說明,並無法消除前述彈性線性元件的主要缺點。
本發明旨在以一或更多設置於射擊支撐件的本體的螺旋彈性元件取代彎曲型輪廓幾何的可變形的支部組成的弩、弓或步槍的線性彈性元件,解決前述缺點。
根據本發明的彈性射擊支撐裝置為設置於一射擊支撐件的本體上之至少一螺旋彈性元件組成,該彈性元件藉其末端的一者固定於該射擊支撐件,而另一末端連接 至一繩,該繩藉由捲繞並且壓縮該螺旋彈性元件而被由一閒置位置帶至一拉伸位置。
根據本發明的彈性射擊支撐裝置,對於每一彈性元件,為捲繞為螺旋狀之一板片彈簧所組成,其第一中心末端使其可將該元件固定於該射擊支撐件的本體,而第二相反末端包括用以緊固該繩之緊固單元。
根據本發明的彈性射擊支撐裝置,對於每一螺旋板片彈簧,一外輪廓包括容納該繩的輪廓的一中央槽。
根據本發明的彈性射擊支撐裝置為至少兩螺旋板片設置於位在該射擊支撐件的末端的其中一者的一水平捲繞平面,該本體具有一弩外型。
根據本發明的彈性射擊支撐裝置為一螺旋板片形成,該螺旋板片設置於位在該射擊支撐件的末端的其中一者的一直立捲繞平面,該本體具有一弩外型。
根據本發明的彈性射擊支撐裝置為至少兩螺旋板片設置於位在一射擊支撐件的每一末端的一直立捲繞平面,該本體具有一弩外型。
根據本發明的彈性射擊支撐裝置包含一螺旋板片彈簧為包括玻璃纖維與碳的一塑膠材質製成。
根據本發明的彈性射擊支撐裝置包含複數螺旋板片彈簧各別藉由帶有非圓柱狀外形的一緊固軸固定於固設在該弩本體的一膛部的任一側的一水平平台,該外形一方面配合形成於該第一中央末端的互補外型之一孔洞,而另一方面配合夾制單元,使其可將該螺旋板片彈簧相對於 該膛部的縱軸而軸向地定位,並且可鎖定該螺旋板片彈簧圍繞該緊固軸旋轉。
根據本發明的彈性射擊支撐裝置包含複數螺旋板片彈簧軸向地位在對應的水平平台,以使每一第二末端(1d)位在靠近且於平行該弩的本體的膛部的縱長軸的方向上。
根據本發明的彈性射擊支撐裝置,固設於該第一平台的螺旋板片彈簧的第二端緊固於該繩的一第一環段,而安裝於該第二平台的另一螺旋板片彈簧的第二端緊固於該繩的一第二環段。
根據本發明的彈性射擊支撐裝置包含一繩,其包括介於其兩環段之間的一緊固區,用以供放置並且暫時性地緊固該箭或彈射體。
根據本發明的彈性射擊支撐裝置包含複數螺旋板片彈簧個別藉由一保護蓋保護。
根據本發明的彈性射擊支撐裝置包含一螺旋板片彈簧緊固於藉由一緊固軸固設在該弩的本體的一膛部的兩半凸緣的延伸部之間,該緊固具有一非圓柱狀外型,其一方面配合帶有一互補的外型並且形成於該第一中心末端的一孔,而另一方面配合夾制單元使其可相對於該膛部的縱長軸定位該螺旋板片彈簧,並且可鎖定該螺旋板片彈簧圍繞該緊固軸之旋轉。
根據本發明的彈性射擊支撐裝置包含一螺旋板片彈簧軸向地位在介於該兩半凸緣的延伸部之間,以使該 第二末端位在該弩的本體的膛部的縱長軸。
根據本發明的彈性射擊支撐裝置包含一螺旋板片彈簧其第二端緊固至形成該繩的一單股部的末端的其中一者,而該單股部的另一末端連接至一推進裝置。
根據本發明的彈性射擊支撐裝置包含一推進裝置側向地包括與分別形成在該等半凸緣內的槽配合的兩個導引凸片,以導引並且驅動位於形成在該弩的本體的膛部中的一導引道上方的該推進裝置,以同時將該繩由一閒置位置帶至一拉伸位置,以及將該螺旋板片彈簧由一閒置位置帶至一壓縮位置。
根據本發明的彈性射擊支撐裝置包含一推進裝置包括垂直於該等導引凸片並且於一直立方向外露於該等半凸緣上方的一支柱,當箭或彈射體與其接觸時,其形成一推進體。
根據本發明的彈性射擊支撐裝置包含複數螺旋板片彈簧藉由一緊固軸分別緊固於該弩的本體的一臂的每一末端,該緊固軸帶有非圓柱狀外型,其一方面配合具有一互補的外型並且形成於該第一中央末端的一孔而另一方面配合夾制單元使其可軸向定位每一螺旋板片彈簧,並且可鎖定該螺旋板片彈簧圍繞該緊固軸之旋轉。
根據本發明的彈性射擊支撐裝置包含複數螺旋板片彈簧為軸向設置,以捲繞於平行該臂的該表面的一直立平面,以使由該繩接合的每一第二末端實質定向朝向於形成於該臂的一握把。
D‧‧‧彈性元件最大外徑
L‧‧‧導引道長度
S‧‧‧射擊支撐件
1‧‧‧螺旋彈性元件
1a‧‧‧板片彈簧
1b‧‧‧第一中央末端
1c、1e‧‧‧孔洞
1d‧‧‧第二末端
1f‧‧‧軸向槽
3‧‧‧繩
3a‧‧‧第一環段
3b‧‧‧第二環段
3c‧‧‧緊固區
3d‧‧‧單股部
4‧‧‧本體
4a‧‧‧握把
4b‧‧‧膛部
4c‧‧‧導引道
4d‧‧‧行程末端支柱
4e‧‧‧連接栓
4f‧‧‧扳機
4g、4h‧‧‧平台
4i‧‧‧緊固軸
4j‧‧‧夾制單元
4k‧‧‧保護蓋
4l、4m‧‧‧半凸緣
4n、4p‧‧‧延伸部
4q‧‧‧水平孔洞
4r、4s‧‧‧槽
4t‧‧‧臂
4u‧‧‧抓取握把
4v‧‧‧開口
4w‧‧‧面
4x‧‧‧支撐件
5‧‧‧推進裝置
5a、5b‧‧‧導引凸片
5c‧‧‧支柱
6‧‧‧制動裝置
6a‧‧‧滑塊
6b‧‧‧推動件
以下對於附圖的詳細說明,提供作為非限制性的範例,其將可對本發明及其特徵、優點有更詳細的了解:圖1與圖3示出已知藉由弩的弓的支部的彎曲獲得的使用線性彈性元件射擊箭的一繩的位移與力量的示意圖;圖4至圖6為立體圖示出根據本發明的弩型的射擊支撐件包含兩螺旋彈性元件設置於一水平捲繞平面;圖7、圖8A與圖8B為立體圖示出根據本發明的弩型的射擊支撐件包含一螺旋彈性元件設置於一直立捲繞平面;圖9與圖10為立體圖示出根據本發明的弓型的射擊支撐件包含兩螺旋彈性元件設置於一直立捲繞平面;圖11示出已知的弩以及根據本發明的弩之間的力量與速度比較的示意圖。
圖4至圖6示出一弩型的射擊支撐件S包含一本體4,於其末端的一者,螺旋彈性元件1連接至一繩3而設置用以由一閒置位置移至一拉伸位置。
本體4例如包括一握把4a,用以供握持由包含位於頂部以及水平部,用以導引箭或彈射體的一導引道4c的一膛部4b延伸的弩。
導引道4c包含於其末端的一者的繩3的行程末端支柱4d,當後者位於閒置位置並且由連接栓4e越過以鎖定繩於拉伸位置。
連接栓4e連接至位在導引道4c下方介於膛部4b 與握把4a之間的扳機4f。
弩的本體4固設於位在水平面的兩平台4g、4h的膛部4b的自由端,且於該處,一具有非圓柱狀外型的緊固軸4i個別直立延伸。
每一彈性元件1為一板片彈簧1a捲繞成螺旋狀組成並且例如為包括玻璃纖維與碳的塑膠材料製成。
每一彈性元件1為捲繞成螺旋狀之一板片彈簧1a組成,其包含一第一所謂的中央末端1b貫穿形成一孔洞1c。
每一板片彈簧1a的孔洞1c具有一內部外型互補於緊固軸4i,使其在板片彈簧1a設置於對應平台4g、4h的過程中,可一方面相對於膛部4b的縱軸而軸向地定位,並且另一方面可鎖定於圍繞緊固軸4i的螺旋狀態。
每一螺旋板片彈簧1a藉由夾制單元4j例如螺鎖於軸內而直立的固定在緊固軸4i。
每一板片彈簧1a包括由該第一,即所謂中央末端1b越過的第二末端1d,其例如貫穿設有一孔洞1e,以便形成用以緊固繩3的單元。
螺旋板片彈簧1a安裝於對應的平台4g、4h,以使每一第二末端1d鄰近並且位於平行弩的本體4的膛部4b的縱長軸的一方向上。
繩3包括一第一環段3a緊固於板片彈簧1a,其固設於平台4g的第二末端1d,而第二環段3b緊固至另一板片彈簧1a,其安裝於平台4h的第二末端1d,平台4h固設於弩的本體4。
繩3包括介於其兩環段3a、3b之間的一緊固區3c,用以供放置並且暫時緊固箭或彈射體。
每一板片彈簧1a包括一軸向槽1f,位於其外側面,當之後閒置時,繩3的環段3a、3b隨著捲繞位於其中。
繩3由閒置位置以拉伸裝置(圖未示)或藉由射擊者手動將其緊固區3c容納於連接栓4e中使承載行程末端支柱4d靠抵於一拉伸位置而裝備弩。
繩3的位移使其個別地藉由捲繞壓縮每一圍繞直立軸4i的螺旋板片彈簧1a,並且使弩處在射擊位置。
一保護蓋4k可圍繞每一板片彈簧1a安裝,使其可避免當承載繩3的螺旋板片彈簧回到非壓縮且閒置位置時外表面變形。
保護蓋4k亦可保護射擊器的繩3或板片彈簧1a退化。
保護蓋4k可減緩每一板片彈簧1a當其空射,例如沒有彈射體時的變形。
圖7、圖8A、8B示出弩型的一射擊支撐件S包含一本體4於其上,在其末端的一者,一螺旋彈性元件1被設置以連接一可由一閒置位置位移至一拉伸位置的繩3。
射擊支撐件S不同於前述僅在於其包括單一彈性元件1,由在一直立平面捲繞形成的一螺旋板片彈簧1a。
本體4沿著膛部4b至兩半凸緣4l、4m固設,延伸於膛部外側並且涵蓋導引道4c。
每一半凸緣4l、4m包括一延伸部4n、4p,其貫穿 有一水平孔洞4q,藉由緊固軸4i穿伸通過以緊固螺旋板片彈簧1a。
因此,螺旋板片彈簧1a藉由板片上外型互補的孔洞1c的單元而呈捲繞狀態固定於半凸緣4l、4m的延伸部4n、4p之間,其與具有非圓柱狀外型的緊固軸4i以及夾制單元4j配合。
該螺旋板片彈簧1a軸向地介於半凸緣4l、4m的沿伸部4n、4p之間,以使該第二末端1d位在該弩形成導引道4c的本體4的膛部4b的縱長軸上,以可將形成繩3的單股部3d連接至第二末端。
因此,繩3的單股部3d的其中一末端緊固於板片彈簧1a的第二末端1d,而另一末端連接於一推進裝置5。
該推進裝置5包括側向地與分別形成在該半凸緣4l、4m的兩槽4r、4s配合的兩個導引凸片5a、5b,以導引並且驅動位於導引道4c上方的該推進裝置,以同時將該繩3由一閒置位置帶至一拉伸位置,以及將該螺旋板片彈簧1a由一閒置位置帶至一壓縮位置。
該推進裝置5包括垂直於該等導引凸片5a、5b且於一直立方向外露於該等半凸緣4l、4m上方的一支柱5c,當箭或彈射體與其接觸時,其形成一推進體。
當繩3的單股部3d位移至拉伸位置(圖7、圖8B)時,推進裝置5定位於導引槽4c的連接栓4e,連接栓4e與板機4f連接而可在箭或彈射體(圖8A)射擊的過程中釋放推進裝置5。
推進裝置5可由射擊者手動位移或使用一拉伸裝置(圖未示)以裝備弩。
弩的本體4,特別是膛部4b,可包括一制動裝置6,其為一滑塊6a受一可滑動的位在膛部底部的推動件6b控制而形成,滑塊6a被由推動件6b帶至螺旋板片彈簧1a的外緣而可制動板片的釋放。
可留意到的是,在此類型的安排中,由螺旋板片彈簧1a產生的力量與被由推進裝置5射出的箭的加速度方向相符,因此,螺旋板片彈簧1a變形的方向確保在射擊線越過握把4a線之後的射擊過程的翻轉向量的補償。
圖9、圖10示出一弓形的射擊支撐件S包含一本體4於其上,一螺旋彈性元件1設置於每一末端,該螺旋彈性元件連接至一可由一閒置位置位移至一拉伸位置的繩3。
本體4為一臂4t形成,其外型可為例如三角形,其兩側的一者設有一抓取握把4u,外露於一長方形的開口4v以供射擊者的手指穿伸通過。
臂4t的其中一面4w固設有兩緊固軸4i,其具有一非圓柱狀外型沿一垂直於含有臂4t的該表面4w的方向延伸。
位在該表面4w所在的平面的抓取握把4u的上緣固設於一支撐件4x,使其可支撐即將被射出的箭或彈射體。
在每一緊固軸4i上,由一螺旋板片彈簧1a形成的一彈性元件1於一平行臂4t的表面4w的直立面捲繞並且藉由夾制單元4j固定。
因此,每一螺旋板片彈簧1a於一軸向位置固定於螺旋狀態,取決於使用與非圓柱狀外型的緊固軸4i及夾制單元4j配合的板片的孔洞1c的互補外型。
一但連接於繩3的其中一末端的第二末端1d實質定向朝向臂4t的抓取握把4u,以使容納於軸向槽1f以及連接螺旋板片彈簧1a的繩3位在平行於臂4t的最大側的平面,每一螺旋板片彈簧1a的軸向位置即可獲得。
操作
由上述說明將可了解的是,射擊支撐件S配備至少一螺旋彈性元件1,使其可全面地解決前述的缺點。
事實上,繩3的張力對應螺旋板片彈簧1a的變形,其相對於藉由緊固軸4i穿過未捲繞的繩3嵌設的固定點進行接近360度旋轉。然而,繩3的行程相當於由處在閒置位置的板片彈簧1a其螺旋所形成的圓的長度。
因此,為了獲得針對箭的加速度的理想距離,亦即涵蓋導引道4c的整個長度L、彈性元件1的最大外徑D可被定義為D=L/π,其中,L為繩3的行程,其決定弩前端射擊的最小值。
再者,另一點可被了解的是,根據本發明的螺旋板片彈簧1不形成反作用力,且箭的速度相當於螺旋彈性元件1的自由端的速度,並且在螺旋的軌跡的整個長度變形的過程中增加。
此外,將可被注意的是,箭的速度增加而作為每一彈性元件1的螺旋的變形量以及螺旋的外徑擴大量的級 數函數。
一點可被了解的是,包括至少一螺旋彈性元件1的射擊支撐箭S的優點可為以下:a)作用在箭的力量與介於箭的移動方向以及位在彈性元件1的繩3的緊固點之間的角度ABC的cos成比例,例如F x cosABC,其中F為弓的壓縮力量。
在弩的傳統結構中,角度ABC在弓伸展的過程中由45°增加至90°,彈性元件的力量在軌跡的初始部分,以1/2(cos 45°)的係數部分傳輸至箭,例如,只有70%,且當弓回復(圖3)時掉落至零。
在根據本發明包括至少一螺旋彈性元件1的射擊支撐件S的結構中,將可了解的是,角度ABC實際上是固定的,並且容許箭接收到來自於螺旋彈性元件1變形的至少99%的力量。
綜上所述,為了獲得相當的箭的速率,由一半於一線性元件(圖11)的螺旋彈性元件1的壓縮產生力量是需要的。
b)牛頓第二牛頓第二定律說明,藉由繩3的力量F與箭的質量m維持不變,根據F x T=m x(V-V0),其最終速率或速度將直接與力量的應用期間成比例。
將被注意的是,藉由將作用時間乘上施加於箭(點a)的力量的好處,可獲得包括一或更多螺旋彈性元件1的射擊支撐件S的箭的速率或速度增加至三倍的結論。
須了解的是,前述的說明僅為範例,並非限制本 發明的範圍,以任何等效技術取代所述實施例的細節將不會是在範圍之外。

Claims (12)

  1. 一種彈性射擊支撐裝置,其特徵在於其為設置於一射擊支撐件的本體上之至少一螺旋彈性元件所組成,該彈性元件藉其末端的一者固定於該射擊支撐件,而另一末端連接至一繩,該繩藉由捲繞並且壓縮該螺旋彈性元件而被由一閒置位置帶至一拉伸位置;其中每一彈性元件為捲繞為螺旋狀之一板片彈簧所組成,其第一中央末端使其可將該元件固定於該射擊支撐件的本體,而第二末端包括用以緊固該繩之緊固單元;其中該等螺旋板片彈簧各別藉由帶有非圓柱狀外形的一緊固軸固定於固設在該本體的一膛部的任一側的一水平平台,該外形一方面配合具有形成於該第一中央末端的互補外型之一孔洞,而另一方面配合夾制單元,使其可將該螺旋板片彈簧相對於該膛部的縱軸而軸向地定位,並且可鎖定該螺旋板片彈簧繞該緊固軸之旋轉。
  2. 如請求項1所述的彈性射擊支撐裝置,其中該等螺旋板片彈簧軸向地位在對應的水平平台,以使每一第二末端位在靠近且於平行該本體的膛部的縱長軸的方向上。
  3. 如請求項2所述的彈性射擊支撐裝置,其中固設於該平台的螺旋板片彈簧的第二端固定於該繩的一第一環段,而安裝於該平台的另一螺旋板片彈簧的第二端固定於該繩的一第二環段。
  4. 如請求項3所述的彈性射擊支撐裝置,其中該繩包括介於其兩環段之間的一緊固區,其用以供放置並且暫時性地緊固箭或彈射體。
  5. 如請求項1所述的彈性射擊支撐裝置,其中該等螺旋板片彈簧個別藉由一保護蓋保護。
  6. 一種彈性射擊支撐裝置,其特徵在於其為設置於一射擊支撐件的本體上之至少一螺旋彈性元件所組成,該彈性元件藉其末端的一者固定於該射擊支撐件,而另一末端連接至一繩,該繩藉由捲繞並且壓縮該螺旋彈性元件而被由一閒置位置帶至一拉伸位置;其中每一彈性元件為捲繞為螺旋狀之一板片彈簧所組成,其第一中央末端使其可將該元件固定於該射擊支撐件的本體,而第二末端包括用以緊固該繩之緊固單元;其中該螺旋板片彈簧係緊固於藉由一緊固軸固設在該本體的一膛部的兩半凸緣的延伸部之間,該緊固軸具有一非圓柱狀外型,其一方面配合帶有一互補的外型並且形成於該第一中央末端的一孔,而另一方面配合夾制單元,使其可相對於該膛部的縱長軸定位該螺旋板片彈簧,並且可鎖定該螺旋板片彈簧繞該緊固軸之旋轉。
  7. 如請求項6所述的彈性射擊支撐裝置,其中該螺旋板片彈簧軸向地位在介於該兩半凸緣的之間,以使該第二末端位在該本體的膛部的縱長軸。
  8. 如請求項7所述的彈性射擊支撐裝置,其中該螺旋板片彈簧的第二端緊固至形成該繩的一單股部的末端的其中一者,而該單股部的另一末端連接至一推進裝置。
  9. 如請求項8所述的彈性射擊支撐裝置,其中該推進裝置側向地包括與分別形成在該等半凸緣內的槽配合的兩個導引凸片,以導引並且驅動位於形成在該本體的膛部中的一導引道上方的該推進裝置,以同時將該繩由一閒置位置帶至一拉伸位置,以及將該螺旋板片彈簧由一閒置位置帶至一壓縮位置。
  10. 如請求項9所述的彈性射擊支撐裝置,其中該推進裝置包括垂直於該等導引凸片並且於一直立方向外露於該等半凸緣上方的一支柱,當箭或彈射體與其接觸時,其形成一推進體。
  11. 一種彈性射擊支撐裝置,其特徵在於其為設置於一射擊支撐件的本體上之至少一螺旋彈性元件所組成,該彈性元件藉其末端的一者固定於該射擊支撐件,而另一末端連接至一繩,該繩藉由捲繞並且壓縮該螺旋彈性元件而被由一閒置位置帶至一拉伸位置;其中每一彈性元件為捲繞為螺旋狀之一板片彈簧所組成,其第一中央末端使其可將該元件固定於該射擊支撐件的本體,而第二末端包括用以緊固該繩之緊固單元;其中該等螺旋板片彈簧藉由一緊固軸分別緊固於該本體的一臂的每一末端,該緊固軸帶有非圓柱狀外型,其一方面配合具有一互補的外型並且形成於該第一中央末端的一孔,而另一方面配合夾制單元,使其可軸向定位每一螺旋板片彈簧,並且可鎖定該螺旋板片彈簧繞該緊固軸之旋轉。
  12. 如請求項11所述的彈性射擊支撐裝置,其中該等螺旋板片彈簧為軸向設置,以捲繞於平行該臂的該表面的一直立平面,以使由該繩接合的每一第二末端實質定向朝向於形成於該臂上的一握把。
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