專利名稱：轉動儲能裝置及含有該裝置的工具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明主要涉及含有彈簧的轉動儲能裝置，尤其涉及可用在慣性為基的施加扭矩工具的轉動儲能裝置。
彈簧是具有較高效率、當它們在施加的力例如扭矩、力、彎矩或其任意組合作用下偏轉而儲能、而當去除施加的力時它們返回到它們的原始位置而釋放出儲存的能量的部件或裝置。它們的主要特性是它們與施加的力的幅度和方向成線性或非線性比例偏轉。各種類型的彈簧使用在當它們偏轉而與施加的力反作用時的儲能的機器或工具中。實際彈簧的一些示例包括螺旋盤繞的扭簧、螺旋盤繞的壓縮彈簧、扭力桿、多片簧和充氣囊。
彈簧用于各種應用中，例如，用于緊固螺紋緊固件的低反作用工具。這些工具是一般的加速一轉動慣性質量通過相對大的運行角的裝置。這種加速是采用一有與該工具的輸出扭矩能力相比相對低的扭矩輸出的馬達而形成。隨著慣性質量的加速，它產(chǎn)生動能。在慣性質量已經(jīng)移動過一大角度(例如，180度或更大)之后，一離合裝置將該轉動慣性質量經(jīng)某種類型的扭簧與工件接合。慣性質量的隨后的消極加速產(chǎn)生一扭矩輸出，該扭矩輸出與由該加速馬達供給的扭矩相比相對較高。這種高的扭矩輸出并不反作用到使用者，因為這種反作用是由與飛輪或慣性質量的消極加速相關的扭矩提供的。
為了緊固一螺紋固定件，必須通過施加扭矩轉動螺栓而夾緊接頭。螺栓都有容許右手緊固件的順時針轉動的一定的導程或螺旋角，以移動一螺母或部件，在螺栓中產(chǎn)生張緊。當夾緊與反轉方向相對的接頭時該角使螺栓更難旋轉(即，高扭矩)，反轉方向使接頭變松。當就一擺動驅動系統(tǒng)的低反作用工具而論，由于上面討論的原因，具有對緊固件施加相等的向前和反轉扭矩的儲能裝置將導致接頭變松。
在共同轉讓的題為“共振擺動質量為基的施加扭矩工具”的美國專利申請US08/865037(現(xiàn)已授權)中，其中在此參照該申請，公開了一種共振施加扭矩的工具，通過在驅動馬達上施加了一偏力矩而克服了這種障礙，從而形成的緊固扭矩大于松動扭矩。然而這種偏力矩在工具外殼上產(chǎn)生一必須由操作者來反作用的偏扭矩。對于低扭矩范圍的工具，偏力矩將較小，這可能更適當。
在第二個共同轉讓的題為“具有雙剛度彈簧的擺動質量為基的工具”的美國申請US08/865043(現(xiàn)已授權)，其中在此參照該申請，公開了一種使用一雙剛度彈簧的共振施加扭矩工具。如其中所啟示的，雙剛度彈簧在緊固方向上對扭轉有更大的阻力(即，較大剛性)，在松動方向上對扭轉有更小的阻力(即，較小剛性)。用于扭轉工件的能量通過在其共振頻率或接近其共振頻率擺動一質量彈簧系統(tǒng)而形成，用于偏置輸出扭矩的裝置由雙剛度彈簧提供。這種系統(tǒng)通過明顯減少或消除工具外殼上產(chǎn)生的凈扭矩而提供一無反作用的緊固系統(tǒng)。結果，這種系統(tǒng)尤其適于高扭矩范圍的工具。
在設計用于這些低反作用的扭矩工具、也用于各種其他的應用中的彈簧時，一個重要的特性是施加的扭矩如何隨彈簧的角位移變化。雙剛度彈簧比如在授權的美國專利申請US08/865043中的那些形成不同于依賴所施加扭矩的方向的扭矩-角度關系(即，彈簧剛度)。雖然這些剛度在正反扭轉方向上不同，但它們在每一方向上僅是略微非線性的，而且，雖然不是不可能，但不容易加工這些彈簧的扭矩-角度關系，以在每一或兩方向上提供各種線性或非線性的剛度形狀。將希望提供一彈簧，其中扭矩-角度關系可容易形成，以當在每一或兩方向上偏轉時提供不同的線性或非線性的彈簧剛度。這將給設計師和工程師提供比那些由一般扭簧和扭桿提供的更大的彈性。
當扭矩施加到轉動的彈簧從而彈簧在角度上偏移時，在彈簧上做功，且彈簧儲能。如果彈簧是完全彈性的，那么所有儲存的能量可以通過使彈簧回轉過它偏轉的角度而恢復，該彈簧稱作100％的效率。

圖1示出了一轉動彈簧的扭矩-角度關系的一示例，示出這樣的彈性關系。如果彈簧不是完全彈性的，就象所有實際彈簧的情況，一定量的能量在彈簧回轉過它的偏轉角度時損失，且僅一部分儲存的能量被恢復。圖2和3示出了顯示無彈性的轉動彈簧的扭矩-角度關系的示例，示出了“損耗”特性，其中損失的能量由曲線之間的區(qū)域表示。在許多應用中希望高彈性的彈簧，而在其他應用中可能希望低彈性的彈簧。因此，希望提供一種彈簧設計，其中彈性的程度可以容易地變化，從幾乎100％的效率到某希望的低效率。
作為負載能力而已知的另一設計標準，也就是可以施加到儲能裝置上而沒有損壞它的最大扭矩也很重要。在許多應用中，容納儲能裝置所需要的體積也是很重要的。因此，有高負載能力和小包裝尺寸的儲能裝置也將是所希望的。
前面闡明了公知的存在于現(xiàn)存彈簧中的局限性。因此，很明顯提供一種針對克服上述的一或多個局限的替代彈簧設計是有利的。因此，提供一種新的包括在下文更充分描述的特征的彈簧。
本發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明，提供一轉動儲能裝置或彈簧，其包括一滾子-凸輪組件，該組件有一軸、一繞該軸可轉動地布置的環(huán)，和至少一個布置在軸和環(huán)之間的滾子。滾子這樣構形，即一旦環(huán)與軸發(fā)生相對轉動，滾子就與環(huán)發(fā)生干涉，將由環(huán)和軸的相對轉動產(chǎn)生的機械能轉換并實現(xiàn)儲存?？扇〉氖窃诃h(huán)和軸之間布置有許多間隔開的滾子。在軸、環(huán)、滾子和其組合上提供一對稱或非對稱的凸輪形狀。還提供一具有支撐環(huán)的轉動儲能裝置，支撐環(huán)具有被分度的交替薄和厚橫截面區(qū)域，以提供對抗每一滾子的高低剛度區(qū)域。
從下面結合附圖對本發(fā)明進行的詳細描述，上述的和其他方面將變得更加明顯。
附圖的簡要說明圖1是表示具有彈性特性的轉動儲能裝置的扭矩角度關系圖；圖2是表示具有“損耗”特性的轉動儲能裝置的扭矩角度關系圖；圖3是表示類似于圖2的但具有較低“損耗”特性的轉動儲能裝置的扭矩角度關系圖；圖4A是根據(jù)本發(fā)明的部分組裝的轉動儲能裝置的軸測圖；圖4B是圖4A所示的部分組裝的轉動儲能裝置的正視圖；圖5A是圖4A和4B所示的轉動儲能裝置的正視圖，其中有一環(huán)形的間隔件保持環(huán)來保持各部件的裝配；圖5B是圖5A所示的轉動儲能裝置沿剖面線“5B-5B”的軸向剖面圖；圖6A是從“零升程”位置逆時針方向轉動的圖6B所示的轉動儲能裝置的示意性橫向剖面圖6B是相當于圖4A所示的轉動儲能裝置沿剖面線“6B-6B”的示意性橫向剖面圖，其中在零升程位置有三個典型的滾柱；圖6C是從“零升程”位置順時針方向轉動的圖6B所示的轉動儲能裝置的示意性橫向剖面圖；圖7是轉動儲能裝置在驅動環(huán)從圖6B的中性方位逆時針轉動到圖6A所示的位置過程中所產(chǎn)生的干涉力的動態(tài)表示；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的圖4-5所示的轉動儲能裝置的軸和環(huán)施加在滾柱上的每一接觸區(qū)的法向和切向摩擦力的自由體受力圖；圖9是圖6B所示的轉動儲能裝置從零升程位置轉動到圖6A和6C所示的逆時針和順時針位置時扭矩-角度關系和徑向位移的圖；圖10A是根據(jù)本發(fā)明的具有楔塊形狀的滾子的轉動儲能裝置的另一實施例的端視圖；圖10B是圖10A所示的楔塊形狀的放大圖，該形狀提供了一種對稱的扭矩-角度特性；圖10C是另一楔塊形狀的放大圖，該形狀可并入圖10A所示的轉動儲能裝置中，以提供一種對稱的扭矩-角度特性；圖10D沿順時針方向轉動的圖10A所示的轉動儲能裝置的局部圖；圖11A是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的部分組裝的轉動儲能裝置的軸測圖；圖11B是圖11A所示的部分組裝的轉動儲能裝置的正視圖，其中有一滾子被去除而在內(nèi)環(huán)面上示出一凸輪形狀；圖12是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的具有封入的支撐環(huán)的轉動儲能裝置的端視圖；圖13是裝有根據(jù)本發(fā)明的一滾子-凸輪組件的擺動質量的工具的橫截面圖；圖14A和14B是表示用于使根據(jù)本發(fā)明的轉動儲能裝置的扭矩-角度關系反轉的凸輪形狀的示意性端視圖；以及圖15A和15B是根據(jù)本發(fā)明的可逆式轉動儲能裝置的一實施例的橫向剖面圖。
優(yōu)選實施例的詳細描述通過參照附圖，本發(fā)明是很容易理解的，其中附圖中相同的部件采用相同的附圖標記。特別強調的是，根據(jù)慣例，在圖中示出的部件的各尺寸不是依比例的，而是為清楚起見放大的。
現(xiàn)在參照附圖，圖4A、4B、5A和5B所示的是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的轉動儲能裝置或彈簧，它是一滾子-凸輪組件10，其包含一軸14、一可繞該軸轉動設置的環(huán)12和設置于軸14和環(huán)12之間的至少一個滾子16。該至少一個滾子的定位是這樣，即在環(huán)相對于軸剛一轉動，滾子就與環(huán)和軸發(fā)生干涉，而將環(huán)和軸之間的相對運動所產(chǎn)生的機械能轉換并進行儲存。最好是有多個間隔開的滾子16，如在環(huán)12和軸14之間所示布置。從圖4A和4B的局部結構可以看出，軸14配裝有凸輪形狀的裝置20，該裝置附接于該軸或與軸成為一整體。軸14的一端作為輸入/輸出界面，或者說附接于且最好是集成于環(huán)12的軸件13。滾子16設于環(huán)12的內(nèi)徑和軸14的凸輪形狀20之間并接觸兩者，每一滾子產(chǎn)生兩個接觸區(qū)。一般通過設計環(huán)12的內(nèi)徑與滾子發(fā)生干涉利用預加載荷來保持部件接觸，最好是通過加壓配合或收縮配合將滾子-凸輪組件10組裝在一起。滾子-凸輪組件10的結構一般通過將一環(huán)形分隔件18設置并保持在軸14上來完成，其中采用如圖5A和5B所示的保持環(huán)19。軸14和軸件13彼此相對可轉動地安裝，且通過推力軸承17或其他的如圖5B所示位于它們之間的裝置進行軸向定位。
現(xiàn)在將相對于圖6A-6C所示的三個滾子-凸輪位置描述滾子-凸輪組件10的運行。為了簡化對滾子-凸輪裝置的運行的解釋，根據(jù)本發(fā)明，在這些有三個滾子16的圖中示出一滾子-凸輪組件的示意性平面圖。圖6B所示的滾子-凸輪組件10，其中的滾子16處于零升程、距離軸中心的軸線的最小徑向距離處。
在運行中，一經(jīng)軸件13給環(huán)12施加足夠的外部扭矩，環(huán)12就繞軸14轉動。導致滾子16依次在軸14的凸輪形狀20上滾動且環(huán)12在滾子16上滾動。如果沒有凸輪形狀存在，滾子-凸輪組件10將以類似于滾柱軸承的方式運動。然而，由于凸輪形狀，環(huán)12相對于軸14從圖6B中它們的位置的角偏轉產(chǎn)生一回復扭矩，該扭矩趨于驅動滾子回到它們的零升程位置。
圖6A所示的是環(huán)12從圖6B的零升程位置逆時針方向轉動時的滾子凸輪組件，而圖6C是環(huán)12從圖6B的零升程位置順時針方向轉動時的滾子凸輪組件。圖6A和6C所示的滾子16的位置分別逆時針和順時針轉動，在滾子16和環(huán)12之間產(chǎn)生相同程度的徑向干涉。圖6A和6C中所示的點畫線示出了滾子16的零升程位置，以說明它們從圖6B所示的前一位置的相對運動。
根據(jù)本發(fā)明的滾子-凸輪組件10在理想情況下適于提供多種扭矩-角度特性。在某些應用中，希望得到如圖1所示的對稱扭矩-角偏轉特性，其中用于正反扭轉方向的剛度大小是相同的。在其他應用中，希望得到非對稱扭矩-角偏轉特性，其中用于正反扭轉方向的剛度大小不同。而且，因為凸輪形狀可以很容易地改變，可以設計出具有不同扭矩角度外形的裝置且容易配置。在圖6A-6C中示出的凸輪形狀裝置表示了一提供圖9所示的非對稱扭矩-角度特性的示例。
在圖9所示的起點處示出了當滾子-凸輪組件10處于圖6B所示的零升程滾子-凸輪方位狀態(tài)時扭矩和徑向干涉。滾子-凸輪組件順時針轉動到圖6C所示的位置相應于從圖9所示的起點的正角方向。相反，滾子-凸輪組件逆時針轉動到圖6A所示的位置相應于從圖9所示的起點的負角方向。觀察圖9，可以看出一給定的正角偏轉比相等的但是相反的負角偏轉產(chǎn)生一個更大的扭矩。
雖然不希望束縛于或局限于任何理論，但通過該結構，滾子-凸輪用作如下所述的勢能儲能裝置。當由軸13驅動的環(huán)12進行如圖6A所示的轉動時，滾子16繞軸14作圓周運動。軸14上的凸輪形狀20的存在驅使?jié)L子16徑向向外運動，在滾子16和環(huán)12之間產(chǎn)生更大的干涉。由于這種干涉，如圖8所示的自由受力體曲線圖表示，在從零升程位置偏轉一定角度之后，在與軸14和環(huán)12接觸的每一接觸區(qū)在滾子16上產(chǎn)生較大的法向力和切向摩擦力。
由施加在滾子上的環(huán)的干涉和凸輪形狀產(chǎn)生的法向力分別導致要施加在環(huán)12和軸14上的相等的但相反的力Nr和Ncs。圖7所示的是在驅動環(huán)12中逆時針方向從圖6B所示的中間位置(由虛線表示的相對于滾子16和環(huán)12的位置分別用標記點P1和P2標記)轉動到圖6A所示的位置(以實線示出的分別有標記點P1和P2，指示滾子16和環(huán)12的隨后的相對位置)過程中，由滾子16產(chǎn)生的要施加在環(huán)12和軸14上的干涉力的動態(tài)表示。在運動到圖6A所示的方位過程中，由滾子16產(chǎn)生的更大的干涉驅使環(huán)12如圖7所示膨脹，從而儲存勢能。勢能的額外存儲是通過滾子16和軸14的壓縮而產(chǎn)生的。
因此，給軸13施加一扭矩導致該環(huán)繞軸14的角偏轉。在每一角度偏轉位置，存在有回復扭矩。如圖1所示，通過繞軸14的轉動角度施加的扭矩的積分等于在使?jié)L子凸輪彈簧變形過程中作用在該滾子凸輪彈簧上的功。能量，定義為做功的能力，存在于彈簧內(nèi)，且可通過減少施加在軸上的扭矩而釋放。隨著所施加扭矩的減少，滾子凸輪趨于返回到其零升程位置，而儲存在彈簧中的能量釋放出來，滾子凸輪對軸13做功。
更詳細地說，雖然不希望束縛于或局限于任何理論，但滾子-凸輪組件10用作以下述方式的勢能儲存裝置。如圖7所示，隨著滾子移動凸輪遠離零升程位置，雖然法向力Nr和Ncs在量上相等，但作用在軸14的凸輪形狀上的法向力Ncs’的方向變化，從而不再通過軸14的轉動中心。結果，一力矩通過該法向力Ncs’施加在軸14上，該力矩與由切向摩擦力F1產(chǎn)生的力矩結合，在軸14上產(chǎn)生一合成扭矩。為了保持滾子的平衡，在每一滾子16和環(huán)12之間必須存在一切向摩擦力F2。所有這些以等于到軸的轉動中心Cr的徑向距離的力臂作用在每一滾子/環(huán)界面上的所有切向摩擦力F2的總和，在環(huán)12上產(chǎn)生一個回復扭矩。因此，以任何偏轉位置施加在環(huán)12上的扭矩依賴于法向和切向力，其中法向力主要依賴于由凸輪形狀導致的在滾子和環(huán)之間的徑向干涉。
而且，雖然可以想象上面討論的勢能的儲存可以通過提供相對于零升程位置對稱的凸輪形狀而完成，但對不同的應用比如下面詳細討論的應用，可能希望一種非對稱的凸輪形狀，以在每一方向提供不同的扭矩角度特性。如果提供這樣的非對稱凸輪形狀比如圖6A-6C所示的，如果由軸13驅動的環(huán)12沿圖6C所示的相反轉動方向(即順時針)轉動，那么滾子16沿一更快速上升的凸輪形狀移動。在圖6C中，已經(jīng)需要一明顯更小的角度來獲得與圖6A中所得到的同樣的徑向干涉，且壓力角(即在滾子和軸之間的接觸點的法線和從轉動中心Cr到滾子中心延伸的徑向線之間的角)更大。雖然在每一方向上相等的徑向干涉產(chǎn)生相等的施加在滾子接觸區(qū)的法向力，但在順時針方向時凸輪形狀的更大的壓力角需要更大的切向摩擦力來保持滾子的平衡。結果，當將環(huán)12從零升程位置沿順時針方向移動時，這些作用在每一滾子/環(huán)界面上的較大的切向摩擦力比沿逆時針方向移動時產(chǎn)生更高的回復扭矩。
因此，通過提供一相對零升程位置是非對稱的凸輪形狀，也就是，其中凸輪上升和上升速度的不同依賴于轉動方向，可以產(chǎn)生依據(jù)方向而明顯變化的扭矩-角度特性。而這使得通過如上所述加工凸輪形狀，而進行有不同等級回復扭矩的大約等量的勢能的儲存和釋放。重要而應當指出的是從逆時針到順時針轉動的轉換平滑地進行，而沒有部件之間接觸的損失，因此比其他的靠中斷接觸來改變扭矩-角度關系的方案更安靜。
可取的是，為了防止系統(tǒng)中的能量損失，上述的凸輪形狀這樣來設計，即在相對轉動的過程中在每一滾子16和軸14之間形成的壓力角足夠小，以防止滑動。這種設計提供了滾子16相對于軸14之間的滾動動作。作為選擇，可以采用在滾子16相對軸14之間能夠滑動的凸輪形狀，以提供扭矩-限制特征或產(chǎn)生下面將詳細描述的“損耗”特性。
雖然結合上面討論的原理的實施例具有較大的實用性，但也可包括提供修整設計的扭矩-角度特性的能力的用于各種應用的變型。例如，隨滾子的徑向上升也經(jīng)受偏轉的滾子和軸，可以在環(huán)12被阻止撓曲或不能制成如圖6所示的柔性的應用中進行調整。這可以例如通過采用一中空的軸來完成，該軸象圖15A和15B所示的那樣彎曲，其中在下面詳細描述實施例。作為選擇或此外，為此目的也可使用中空的滾子。
另一凸輪形狀實施例此外，雖然上面相對于一滾子凸輪組件10進行了描述和示出，其中該組件僅在軸線方向上沿軸14在外部設置凸輪形狀，但很容易認識到通過使三個互相作用的部件，即軸13、滾子16、環(huán)12之一或其組合配有對稱或非對稱的凸輪形狀，可以提供其他替代的實施例。
A．楔塊凸輪形狀圖10A-D所示的是另一實施例，其中凸輪形狀設置成在滾子上的楔塊形狀。圖10B所示的是在順時針方向(Rc1)和逆時針方向(Rcc1)上曲率半徑相等的楔塊21。通過在作為外環(huán)道的環(huán)12和安裝在軸14上的環(huán)形內(nèi)環(huán)道之間匹配楔塊21，如圖10A所示，可以設置一具有對稱扭矩-角度特性的滾子凸輪組件25。圖10D所示的是圖10A描繪出的環(huán)12順時針轉動的滾子凸輪組件25的一部分。設置的虛線楔塊本體表示在環(huán)12已轉過一較小的順時針角度，如環(huán)的虛線延伸部分所示，之后的楔塊21的位置。在每一楔塊本體和環(huán)之間的干涉可以檢測到。這些干涉產(chǎn)生較高的法向力，而法向力產(chǎn)生保持滾子平衡的切向摩擦力。這些切向摩擦力作用在遠離轉動中心處，提供了上面詳細討論的回復扭矩。圖10C所示的是另一楔塊23的配置，其中曲率半徑在順時針(Rcl’)和逆時針(Rccl’)方向上不相等。通過用楔塊23代替楔塊21可以提供具有非對稱特性的滾子-凸輪組件25，從而提供不同的半徑，其中該半徑在各順時針和逆時針方向(分別示為Rcl和Rccl)是有效的，依據(jù)該方向環(huán)12從零升程位置轉動。因此，以楔塊為基礎的滾子凸輪組件25的運行本質上類似于相對圖6所示且上面詳細描述的滾子-凸輪組件10討論的特性。
在本發(fā)明中有用的楔塊與那些本領域內(nèi)公知的用于超越離合器中的相同。這樣的楔塊的示例是由Formsprag Company、Warren、Michigan制造的。雖然這樣的楔塊在超越離合器中運行是通過在一個轉動方向上滑動而在另一個方向上鎖定部件而使轉動部件相互相對自由地運轉，但它們不同于在根據(jù)本發(fā)明的滾子凸輪中的運轉，本發(fā)明中的運行是通過在兩轉動方向傳遞扭矩而不使其自由運轉。
B．環(huán)曲率，“零-凈壓力角”圖11A和11B所示的是滾子-凸輪組件40的另一實施例，其中凸輪形狀裝置是作為環(huán)42的內(nèi)表面上的凸輪形狀43而設置的。凸輪形狀43可用作唯一的凸輪形狀裝置或結合其他的凸輪形狀。例如，通過在環(huán)42上提供凸輪形狀43和在軸14上提供凸輪形狀20，如圖所示，可以控制扭矩-角度關系而獲得更有益的結果；在滾子的整個運動范圍內(nèi)“凈壓力角”可保持為非常接近零。雖然存在滾子和軸上的凸輪之間的壓力角，但在環(huán)/滾子界面處引入一新的壓力角，環(huán)/滾子界面可以這樣設計，即使作用在滾子上的法向力有效地直接相對。結果，滾子上的移動作用極大地減小，從而提供了一種在變化的潤滑狀態(tài)下的耐用性設計。采用這種方式，可以用來構成滾子-凸輪組件40的材料范圍擴大，從而提供了更大的設計彈性。
C．支撐環(huán)配置在另一實施例中，機械的扭矩-角度特性可以通過使用支撐環(huán)52來調整，該支撐環(huán)同心地位于滾子-凸輪組件50的環(huán)12的周圍并接觸該環(huán)12，且可相對其轉動。支撐環(huán)52包括凹穴53，它相對于凸輪形狀51定位以如下所述改變環(huán)12的變形。圖12所示的配置具有一滾子-凸輪組件50，除軸14在多個相等間隔開的零升程位置的每一位置的兩側含有一對稱的凸輪形狀51之外，該組件類似于上述的滾子-凸輪組件10。繞環(huán)12還設置了一同心的支撐環(huán)52，該支撐環(huán)與環(huán)12徑向輕接觸。同心支撐環(huán)52在內(nèi)徑上設有多個凹穴或凸紋53，以提供被標明的厚和薄的壁厚，以確定交替的高剛性區(qū)和低剛性區(qū)，這些區(qū)依次分別提供更緊的扭矩和更松的扭矩。如下面更詳細地討論，轉動有凹穴的支撐環(huán)53相對于環(huán)12轉動的能力使得扭矩-角度關系可被調整和反轉。
對于那些本領域的技術人員來說，閱讀了現(xiàn)在的公開內(nèi)容就很容易認識到可以通過其他提供高和剛性區(qū)域的裝置來獲得同樣的特性，例如，通過提供如圖15A和15B所示的有凹穴的內(nèi)軸或通過在主內(nèi)軸上提供凹穴，其中凹穴可以基本上是空的或填滿了支撐材料，以提供上面討論的高剛性和低剛性特性。
已經(jīng)詳細描述了根據(jù)本發(fā)明的滾子-凸輪裝置的結構和運行，對于那些本領域的技術人員來說，將很容易理解這樣的裝置在各種應用中特別有用。例如，根據(jù)本發(fā)明的滾子-凸輪裝置可結合到共振無慣性扭矩施加工具中。關于滾子-凸輪組件所提供的扭矩-角度關系的設計適應性使它成為這樣的工具的理想機構，其中該組件能在一方向上比其他方向上提供更大的扭轉剛性。當激勵共振時，滾子-凸輪組件將在一方向上比其他方向上以更小的角度將動能轉換成勢能，因此在該方向上產(chǎn)生更大的扭矩。結果，將要固緊的緊固件在高扭矩方向上轉動，但在相反方向上產(chǎn)生的低扭矩作用下不倒退。共振系統(tǒng)需要更低的損失，以獲得更高的利益--本發(fā)明的滾子-凸輪組件的滾動(與滑動相反)元件可用來提供這一效果；因此相對較小的馬達可用來產(chǎn)生更高的扭矩。滾子-凸輪組件的軟和硬特性之間的平滑滾動過渡也將提供一運行中更安靜的工具，提供一對于工具來說特別希望的用于延長時間周期的特性。
可以想象根據(jù)本發(fā)明的滾子-凸輪組件可適于將軸件13與DC電機耦合，比如在允許的上述’043應用中圖1所示的飛輪轉子4。圖13所示的是一擺動質量為基的工具示例的示意性表示，其中該工具含有本發(fā)明的滾子-凸輪組件的一實施例。在這種配置中，滾子-凸輪組件10將代替’043應用的轉動彈簧-質量擺動器的雙剛度彈簧，其中滾子-凸輪環(huán)12和轉子34作為擺動質量。如圖13所示，軸件13牢固地嚙合，用于與由轉子34驅動的心軸33一起轉動。將滾子-凸輪組件10的軸14構形成與一插座35干涉，該插座用于緊固如’043應用的圖1所示的螺紋緊固件，該插座可以是夾頭型插座或其他夾緊裝置。
通過從馬達與轉子速度同相地供能，轉子以共振或接近共振的模式擺動。轉子在如圖6B所示的滾子-凸輪的零升程位置到達峰值速度。在該點，轉子和直接耦合于其上的環(huán)12繞軸14快速轉動。大量的動能由于它們轉動質量慣性矩和它們的角速度而儲存在其中。隨著滾子凸輪從零升程位置的偏轉，回復扭矩開始增加，其中回復扭矩是凸輪形狀和由于干涉產(chǎn)生的力的函數(shù)。這種扭矩作用消極地增加轉子/環(huán)的慣性；轉子/環(huán)的慣性在滾子凸輪彈簧上作功，來自慣性的動能轉換成滾子凸輪的勢能。隨著滾子凸輪繼續(xù)轉動，回復扭矩繼續(xù)消極地增加轉子/環(huán)的慣性，直到它使慣性停止，而使大量勢能儲存在滾子凸輪中?，F(xiàn)在已經(jīng)停止的轉子/環(huán)慣性運動的回復扭矩開始反方向加速它們，而滾子凸輪中的勢能返回轉換成轉子/環(huán)的慣性的動能。由于零升程位置附近的凸輪型面的不對稱，在沿順時針方向轉動環(huán)12到圖6C所示的位置時，滾子凸輪能在更小的轉動角度和更短的時間內(nèi)停止轉子/環(huán)的慣量，從而形成更大的回復扭矩。
當在高扭矩方向上形成的回復扭矩大于移動緊固件所需要的扭矩時，可能不再保持軸14的平衡，且作用在它上面的扭矩開始沿順時針方向加速它，給緊固件輸送能量。換句話說，當緊固件不再抵抗產(chǎn)生的扭矩時，它開始沿扭矩施加的方向前進。隨著軸的加速，依據(jù)保存在轉子/環(huán)慣性中的角動量，滾子可繼續(xù)在凸輪上爬升或軸可轉動得足夠快，從而滾子“滯后”，滾動回到零升程位置，相對于軸有一負角速度。當固定件停止運動時，保存在滾子凸輪中的勢能將返回到轉子/環(huán)，沿逆時針方向加速它們。馬達繼續(xù)與它們的角速度同相地驅動轉子/環(huán)，且能量繼續(xù)傳送到擺動器。理想情況下，在從零升程位置逆時針方向轉動過程中在軸14上形成的扭矩不足以大到逆時針轉動緊固件，當在環(huán)的相對順時針轉動中遇到高扭矩時，它將再向前轉動。
因此，根據(jù)本發(fā)明的滾子-凸輪組件可用于轉動的彈簧慣性擺動器，該擺動器具有依據(jù)轉動方向變化的扭矩-角度特性，從而在一轉動方向上比在其他方向上提供更高的扭矩(即，含有比如在圖6中提供的非對稱凸輪形狀)。較高扭矩方向可用于緊固螺紋固定件。而且，根據(jù)本發(fā)明的滾子-凸輪組件10可用于為“DC偏置”的轉動彈簧慣性擺動器(即，通過采用D.C.脈沖馬達的含有一對稱凸輪形狀來提供非零平均扭矩，如提供的’037應用中所述)。
在兩種情況下，根據(jù)本發(fā)明的滾子-凸輪組件可采用扭矩輸出低于緊固螺紋緊固件所需要的馬達。這通過采用馬達與轉子速度同相地驅動轉動的彈簧慣性擺動器來完成，從而輸入到系統(tǒng)中的能量總是正的。所產(chǎn)生的系統(tǒng)的角偏轉和轉子的角速度將繼續(xù)增加，直到在輸出軸上形成的扭矩足夠克服固定件的扭矩，此時固定件向前轉過一定角度。能量在擺動器中再次積聚，直到固定件中新等級的扭矩被克服，在此點緊固件被進一步緊固。
結果，希望通過這樣的結構，獲得一輕重量且有相對小的包裝尺寸的便攜工具，通過采用一更小的輸出扭矩馬達而仍然提供具有高輸出和高扭矩能力的工具。雖然上面結合運行部件比如一前支撐軸承28、一后支撐軸承26、一馬達定子32、一扳機開關30和一動力控制纜索36進行了討論和顯示，但這些部件是用來顯示將滾子凸輪組件裝入一擺動質量為基的扭矩工具中的優(yōu)選實施例。對于那些本領域的普通技術人員來說，其他關于這樣工具的基本操作的通常理解的構成部件是很容易認識到的，因此為清楚起見沒有示出。
在特定情況下，希望沿相反方向移動緊固件；也就是，扭矩-角度關系必須改變，從而沿相反方向驅動緊固件。圖14A和14B所示的是一軸14上的凸輪形狀，該形狀可用于反轉滾子-凸輪組件10的扭矩-角度關系。如圖14A和14B所示，凸輪形狀在凸輪上升的高點上成鏡面對稱。當裝入一工具比如上面相對于圖13示出和描述時，滾子-凸輪組件10可通過來自DC馬達的擺動扭矩充分激勵擺動質量(即，轉子34)而反轉，以滾動滾子16在凸輪升程的頂部上升且滾入如圖14B所示的相反側(即，反轉位置)上的運行狀態(tài)。這種反轉也可通過轉動環(huán)12來移動在凸輪升程的頂部的滾子16而手工完成。只要希望在凸輪升程峰值的這側的運行，那么激勵被限制，從而滾子偏移不會導致扭矩-角度關系的反轉。
對于那些本領域的普通技術人員來說，在閱讀了本申請的內(nèi)容后將認識到本發(fā)明的其他實施例也是可逆的。例如，圖12所示的實施例具有一支撐環(huán)52，其可通過轉動該獨立于環(huán)12的支撐環(huán)而繞其反轉，從而凹穴53的方位反轉(即，相對凸輪形狀51的零升力位置成鏡像)。通過這樣作，交替高低剛性的區(qū)域反轉，從而當環(huán)12和支撐環(huán)52一起從零升程位置沿順時針方向轉動時，滾子-凸輪組件50將形成比它們沿順時針方向轉動時更高的扭矩。
圖15A和15B所示的是根據(jù)本發(fā)明的一滾子-凸輪組件60的可反轉的另一實施例。滾子-凸輪組件60類似于圖4A和4B所示的滾子凸輪組件10，除了實心軸14被空心軸64替代之外，該空心軸具有內(nèi)孔65和位于孔65內(nèi)且在其中可轉動的反轉機構66?？?5內(nèi)的反轉機構66的轉動通過一分度鍵67限制，該鍵配裝在反轉機構66內(nèi)的一槽中且由此軸向延伸，用于在圖15A和15B中所示的位置之間轉動。滾子-凸輪60的反轉通過在孔65內(nèi)轉動反轉機構66來完成。在圖15A所示的位置，反轉機構66給空心軸64在沿由點“A-B”表示的弧的孔65的界面處提供剛性支撐。象上面討論的滾子-凸輪組件50的支撐環(huán)52，當環(huán)12沿逆時針方向從零升程位置轉動時由反轉機構66提供的剛性支撐區(qū)比當環(huán)12沿順時針方向轉動時形成更大的扭矩。將反轉機構66轉動到圖15B所示的位置，提供給空心軸64的剛性支撐區(qū)沿由點“A’-B’”表示的孔65的弧移動。在該位置，滾子-凸輪組件60反轉，從而當環(huán)12沿逆時針方向從零升程位置轉動時比當環(huán)12沿順時針方向形成更大的扭矩。
雖然已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例和應用，但對那些本領域的技術人員來說，很明顯可以有許多的改變而不會脫離在此所述的本發(fā)明的構思。例如，雖然示出了本申請的各種說明具有一定數(shù)目滾子的滾子-凸輪組件的圖，但根據(jù)所期望的滾動特性可以采用任何數(shù)目的滾子。所需要的是至少一個用在滾子-凸輪組件中的滾子在環(huán)和軸之間提供干涉，從而如上詳細所述的儲能。另外的滾子可提供另外的干涉或不干涉，但只是僅在環(huán)和軸之間提供滾動支撐。
此外，雖然上面關于一以相對的彈性方式施加扭矩的轉動彈簧進行了示出和描述，但對那些本領域的普通技術人員來說，很容易認識到部件的材料將影響這種特性。例如，鋼做成的部件將提供低損耗彈簧，而彈性材料可通過產(chǎn)生一阻尼作用而有助于形成隔離?？梢韵胂笤谔囟ǖ那闆r下，在最近的情況，導致更大“損耗”特性(即，恢復能量的數(shù)量小于原來移動該裝置所做的功的特性)的材料可裝入滾子凸輪組件，以產(chǎn)生這種阻尼作用。例如在動力工具中，更多的手持氣動和電動工具通過馬達驅動，馬達給軸提供扭矩。依次，這種軸可通過一組行星齒輪減速。在兩種情況下，扭矩通常由工具外殼來抵消，所供扭矩的變化導致振動和反作用，使用者一般必須吸收。在這種設置中，損耗可能是用于阻尼振動的吸引特征或減少系統(tǒng)對震動的反應；這樣，該裝置作為一吸收件和隔離件。然而，在某些情況下，希望非常低的損耗。本發(fā)明依據(jù)所用材料的性質，有助于兩種應用。
因此可以理解本發(fā)明能夠改進，所以不局限于上述的精確描述。相反，可以在權利要求的等同范圍內(nèi)作出各種詳細改進，而不會脫離本發(fā)明的構思。
權利要求
1．一種轉動儲能裝置，其包含一軸；一可轉動地布置在所述軸周圍的環(huán)；以及至少一個布置在所述軸和所述環(huán)之間的滾子，一旦所述環(huán)相對于所述軸轉動，所述至少一個滾子就與所述環(huán)和所述軸干涉，從而將由所述環(huán)和所述軸的相對轉動產(chǎn)生的機械能轉換并實現(xiàn)儲存。
2．如權利要求1所述的轉動儲能裝置，其特征在于，其還包括在由所述軸，所述環(huán)、所述至少一個滾子和其組合構成的組中選取的一部件上設置一凸輪形狀裝置。
3．如權利要求2所述的轉動儲能裝置，其特征在于，所述凸輪形狀是非對稱的。
4．如權利要求2所述的轉動儲能裝置，其特征在于，所述凸輪形狀是對稱的。
5．如權利要求1所述的轉動儲能裝置，其特征在于，其還包含一繞所述環(huán)同心布置的支撐環(huán)。
6．如權利要求5所述的轉動儲能裝置，其特征在于，所述支撐環(huán)包含被分度的交替薄和厚橫截面區(qū)域，以提供對抗每一滾子的低和高剛度區(qū)域的區(qū)域。
7．如權利要求6所述的轉動儲能裝置，其特征在于，所述支撐環(huán)可繞所述環(huán)轉動，從而對每一滾子來說反轉被分度的所述低和高剛度區(qū)域的方位。
8．如權利要求5所述的轉動儲能裝置，其特征在于，其還包含在由所述軸、所述環(huán)、所述至少一個滾子、所述支撐環(huán)和其組合構成的組中選取的一部件上設置一凸輪形狀裝置。
9．如權利要求8所述的轉動儲能裝置，其特征在于，所述凸輪形狀是非對稱的。
10．如權利要求8所述的轉動儲能裝置，其特征在于，所述凸輪形狀是對稱的。
11．如權利要求2所述的轉動儲能裝置，其特征在于，所述凸輪形狀裝置是沿所述軸在軸線方向上在外部設置的。
12．如權利要求2所述的轉動儲能裝置，其特征在于，所述軸還包含一縱向孔和設于所述孔的內(nèi)軸，所述軸包含被分度的交替的薄和厚橫截面區(qū)域，以提供對抗每一滾子的低和高剛度區(qū)域的區(qū)域。
13．如權利要求12所述的轉動儲能裝置，其特征在于，所述內(nèi)軸可在所述孔內(nèi)轉動，從而對每一滾子來說反轉被分度的所述低和高剛度區(qū)域的方位。
14．如權利要求13所述的轉動儲能裝置，其特征在于，所述內(nèi)軸可通過一分度鍵裝置在所述孔中轉動。
15．如權利要求2所述的轉動儲能裝置，其特征在于，所述凸輪形狀裝置通過在所述滾子上的楔塊形狀來提供。
16．如權利要求15所述的轉動儲能裝置，其特征在于，所述楔塊形狀是非對稱的。
17．如權利要求15所述的轉動儲能裝置，其特征在于，所述楔決形狀是對稱的。
18．一種共振擺動質量為基的施加扭矩工具，其包含一可轉動的共振擺動質量；一將所述擺動質量連接于一轉動的摩擦設定工件的可轉動儲能裝置，所述轉動儲能裝置包括一軸；一可轉動地布置在所述軸周圍的環(huán)；以及至少一個布置在所述軸和所述環(huán)之間的滾子，一旦所述環(huán)相對于所述軸轉動，所述至少一個滾子就與所述環(huán)和所述軸干涉，從而將由所述環(huán)和所述軸的相對轉動產(chǎn)生的機械能轉換并實現(xiàn)儲存。
19．如權利要求18所述的共振擺動質量為基的施加扭矩工具，其特征在于，其還包含在由所述軸、所述環(huán)、所述至少一個滾子和其組合構成的組中選取的一部件上設置一凸輪形狀裝置。
20．如權利要求18所述的共振擺動質量為其的施加扭矩工具，其特征在于，其還包含一繞所述環(huán)同心布置的支撐環(huán)，所述支撐環(huán)包含被分度的交替的薄和厚橫截面區(qū)域，以提供對抗每一滾子的低和高剛度區(qū)域的區(qū)域。
21．如權利要求1所述的轉動儲能裝置，其特征在于，其還包含一在所述軸上用于導致至少一個滾子與所述環(huán)干涉的凸輪形狀裝置；所述凸輪形狀裝置具有第一凸輪型面和第二凸輪型面，在所述第一和第二凸輪型面之間有一零升程位置；所述第一凸輪型面和第二凸輪型面相對于所述零升程位置是非對稱的，從而一旦從所述零升程位置移動所述至少一個滾子，就分別由所述第一和第二凸輪型面提供相對高和低的剛度存在區(qū)域。
22．一種轉動儲能裝置，其包含一軸；一可轉動地布置在所述軸周圍的環(huán)；以及多個布置在所述軸和所述環(huán)之間的滾子，一旦所述環(huán)相對于所述軸轉動，所述多個滾子就與所述環(huán)和所述軸干涉，從而將由所述環(huán)和所述軸的相對轉動產(chǎn)生的機械能轉換并實現(xiàn)儲存。
23．如權利要求22所述的轉動儲能裝置，其特征在于，其還包含多個在所述軸上的凸輪形狀裝置，這些凸輪形狀裝置對應適于并導致所述多個滾子與所述環(huán)干涉。
24．如權利要求23所述的轉動儲能裝置，其特征在于，所述多個凸輪形狀裝置的每一個具有第一凸輪型面和第二凸輪型面，在所述第一和第二凸輪型面之間有一零升程位置；
25．如權利要求24所述的轉動儲能裝置，其特征在于，所述第一凸輪型面和所述第二凸輪型面相對于每一所述凸輪形狀裝置的它們的相應零升程位置是非對稱的，且構形成一旦沿第一方向從所述零升程位置移動所述多個滾子，所述滾子就沿相對于所述滾子而提供較高剛度的區(qū)域的所述第一凸輪型面移動；以及一旦沿與第一方向相反的第二方向從所述零升程位置移動所述多個滾子，所述滾子就沿相對于所述滾子而提供較低剛度的區(qū)域的所述第二凸輪型面移動。
26．如權利要求23所述的轉動儲能裝置，其特征在于，所述多個凸輪形狀裝置包含多個第一凸輪形狀裝置，其具有第一凸輪型面和第二凸輪型面，在所述第一和第二凸輪型面之間有一零升程位置，所述第一凸輪型面和所述第二凸輪型面相對于每一所述第一凸輪形狀裝置的它們的相應零升程位置是非對稱的，且構形成一旦沿第一方向從所述零升程位置移動所述多個滾子，所述滾子就沿相對于所述滾子而提供較高剛度的區(qū)域的所述第一凸輪型面移動；以及一旦沿與第一方向相反的第二方向從所述零升程位置移動所述多個滾子，所述滾子就沿相對于所述滾子而提供較低剛度的區(qū)域的所述第二凸輪型面移動；以及多個第二凸輪形狀裝置，其繞所述軸在所述多個第一凸輪形狀裝置之間交替定向，所述第二凸輪形狀裝置具有第三凸輪型面和第四凸輪型面，在所述第三和第四凸輪型面之間有一零升程位置，所述第三凸輪型面和所述第四凸輪型面相對于每一所述第二凸輪形狀裝置的它們的相應零升程位置是非對稱的，且構形成一旦沿第一方向從所述零升程位置移動所述多個滾子，所述滾子就沿相對于所述滾子而提供較低剛度的區(qū)域的所述第四凸輪型面移動；和一旦沿與第二方向從所述零升程位置移動所述多個滾子，所述滾子就沿相對于所述滾子而提供較高剛度的區(qū)域的所述第三凸輪型面移動；所述滾子可共同地移入并在所述第一凸輪形狀裝置和所述第二形狀裝置的所述零升程位置之間移動。
27．如權利要求26所述的轉動儲能裝置，其特征在于，所述多個滾子通過使所述環(huán)相對于所述軸轉動而移入并在所述第一凸輪形狀裝置和所述第二形狀裝置的所述零升程位置之間移動。
28．如權利要求18所述的共振擺動質量為基的施加扭矩工具，其特征在于，其還包含一個在所述軸上的凸輪形狀裝置，用于使所述至少一個滾子與所述環(huán)干涉；所述凸輪形狀裝置具有第一凸輪型面和第二凸輪型面，在所述第一和第二凸輪型面之間有一零升程位置；所述第一凸輪型面和所述第二凸輪型面相對于所述零升程位置是非對稱的，從而一旦從所述零升程位置移動所述至少一個滾子，就分別由所述第一和第二凸輪型面提供相對高和低的剛度存在區(qū)域。
29．一種共振擺動質量為基的施加扭矩工具，其包含一可轉動的共振擺動質量；一將所述擺動質量連接于一轉動的摩擦設定工件的可轉動儲能裝置，所述轉動儲能裝置包含一軸；一可轉動地布置在所述軸周圍的環(huán)；以及多個布置在所述軸和所述環(huán)之間的滾子，一旦所述環(huán)相對于所述軸轉動，所述多個滾子就與所述環(huán)和所述軸干涉，從而將由所述環(huán)和所述軸的相對轉動產(chǎn)生的機械能轉換并實現(xiàn)儲存。
30．如權利要求29所述的共振擺動質量為基的施加扭矩工具，其特征在于，其還包含多個在所述軸上的凸輪形狀裝置，這些凸輪形狀裝置對應于并導致所述多個滾子與所述環(huán)干涉。
31．如權利要求30所述的共振的擺動質量為基的施加扭矩工具，其特征在于，所述多個凸輪形狀裝置的每一個具有第一凸輪型面和第二凸輪型面，在所述第一和第二凸輪型面之間有一零升程位置；
32．如權利要求31所述的共振的擺動質量為基的施加扭矩工具，其特征在于，所述第一凸輪型面和所述第二凸輪型面相對于每一所述凸輪形狀裝置的它們的相應零升程位置是非對稱的，且構形成一旦沿第一方向從所述零升程位置移動所述多個滾子，所述滾子就沿相對于所述滾子而提供較高剛度的區(qū)域的所述第一凸輪型面移動；以及一旦沿與第一方向相反的第二方向從所述零升程位置移動所述多個滾子，所述滾子就沿相對于所述滾子而提供較低剛度的區(qū)域的所述第二凸輪型面移動。
33．如權利要求30所述的共振的擺動質量為基的施加扭矩工具，其特征在于，所述多個凸輪形狀裝置包含多個第一凸輪形狀裝置，其具有第一凸輪型面和第二凸輪型面，在所述第一和第二凸輪型面之間有一零升程位置，所述第一凸輪型面和所述第二凸輪型面相對于每一所述第一凸輪形狀裝置的它們的相應零升程位置是非對稱的，且構形成一旦沿第一方向從所述零升程位置移動所述多個滾子，所述滾子就沿相對于所述滾子而提供較高剛度的區(qū)域的所述第一凸輪型面移動；和一旦沿與第一方向相反的第二方向從所述零升程位置移動所述多個滾子，所述滾子就沿相對于所述滾子而提供較低剛度的區(qū)域的所述第二凸輪型面移動；和多個第二凸輪形狀裝置，其繞所述軸在所述多個第一凸輪形狀裝置之間交替定向，所述第二凸輪形狀裝置具有第三凸輪型面和第四凸輪型面，在所述第三和第四凸輪型面之間有一零升程位置，所述第三凸輪型面和所述第四凸輪型面相對于每一所述第二凸輪形狀裝置的它們的相應零升程位置是非對稱的，且構形成一旦沿第一方向從所述零升程位置移動所述多個滾子，所述滾子就沿相對于所述滾子而提供較低剛度的區(qū)域的所述第四凸輪型面移動；以及一旦沿第二方向從所述零升程位置移動所述多個滾子，所述滾子就沿相對于所述滾子而提供較高剛度的區(qū)域的所述第三凸輪型面移動；所述滾子可共同地移入并在所述第一凸輪形狀裝置和所述第二形狀裝置的所述零升程位置之間移動。
34．如權利要求33所述的共振的擺動質量為基的施加扭矩工具，其特征在于，所述多個滾子通過使所述環(huán)相對于所述軸轉動而移入并在所述第一凸輪形狀裝置和所述第二形狀裝置的所述零升程位置之間移動。
35．如權利要求33所述的共振的擺動質量為基的施加扭矩工具，其特征在于，所述多個滾子通過給所述擺動質量施加一接近共振的激勵扭矩而移入并在所述第一凸輪形狀裝置和所述第二形狀裝置的所述零升程位置之間移動。
36．如權利要求2所述的轉動儲能裝置，其特征在于，所述凸輪形狀裝置包含至少一個第一凸輪形狀裝置，其具有第一凸輪型面和第二凸輪型面，在所述第一和第二凸輪型面之間有一零升程位置，其中一旦沿第一方向從所述零升程位置移動所述至少一個滾子，所述至少一個滾子就沿所述第一凸輪型面移動；和一旦沿與第一方向相反的第二方向從所述零升程位置移動所述至少一個滾子，所述至少一個滾子就沿所述第二凸輪型面移動；和至少一個第二凸輪形狀裝置，其與所述至少一個第一凸輪形狀何裝置交替定向，所述至少一個第二凸輪形狀裝置具有第三凸輪型面和第四凸輪型面，在所述第三和第四凸輪型面之間有一零升程位置，其中一旦沿第一方向從所述零升程位置移動所述至少一個滾子，所述至少一個滾子就沿所述第四凸輪型面移動；和一旦沿第二方向從所述零升程位置移動所述至少一個滾子，所述至少一個滾子就沿所述第三凸輪型面移動；所述至少一個滾子可移入并在所述第一凸輪形狀裝置和所述第二形狀裝置的所述零升程位置之間移動。
37．如權利要求19所述的共振的擺動質量為基的施加扭矩工具，其特征在于，所述凸輪形狀裝置包含至少一個第一凸輪形狀裝置，其具有第一凸輪型面和第二凸輪型面，在所述第一和第二凸輪型面之間有一零升程位置，其中一旦沿第一方向從所述零升程位置移動所述至少一個滾子，所述至少一個滾子就沿所述第一凸輪型面移動；和一旦沿與第一方向相反的第二方向從所述零升程位置移動所述至少一個滾子，所述至少一個滾子就沿所述第二凸輪型面移動；和至少一個第二凸輪形狀裝置，其與所述至少一個第一凸輪形狀裝置交替定向，所述至少一個第二凸輪形狀裝置具有第三凸輪型面和第四凸輪型面，在所述第三和第四凸輪型面之間有一零升程位置，其中一旦沿第一方向從所述零升程位置移動所述至少一個滾子，所述至少一個滾子就沿所述第四凸輪型面移動；和一旦沿第二方向從所述零升程位置移動所述至少一個滾子，所述至少一個滾子就沿所述第三凸輪型面移動；所速至少一個滾子可移入并在所述第一凸輪形狀裝置和所述第二形狀裝置的所述零升程位置之間移動。
38．如權利要求37所述的共振的擺動質量為基的施加扭矩工具，其特征在于，所述至少一個滾子通過使所述環(huán)相對于所述軸轉動而移入并在所述第一凸輪形狀裝置和所述第二凸輪形狀裝置的所述零升程位置之間移動。
39．如權利要求37所述的共振的擺動質量為基的施加扭矩工具，其特征在于，所述至少一個滾子通過給所述擺動質量施加一接近共振的激勵扭矩而移入并在所述第一凸輪形狀裝置和所述第二凸輪形狀裝置的所述零升程位置之間移動。
全文摘要
一種轉動儲能裝置(10)或彈簧,其包括一滾子－凸輪組件,該組件有一軸(14)、一繞該軸可轉動地布置的環(huán)(12),和至少一個布置在軸和環(huán)之間的滾子(16)。滾子(16)這樣構形,即一旦環(huán)與軸發(fā)生相對轉動,滾子就與環(huán)發(fā)生干涉,將環(huán)和軸的相對轉動產(chǎn)生的機械能轉換并實現(xiàn)儲存。在環(huán)和軸之間布置有許多間隔開的滾子。在軸、環(huán)、滾子和其組合上提供一對稱或非對稱的凸輪形狀。還提供一具有支撐環(huán)的轉動儲能裝置,支撐環(huán)具有交替的薄和厚橫截面區(qū)域,支撐環(huán)被分度以提供對抗每一滾子的低和高剛度區(qū)域。
文檔編號F16F15/30GK1296436SQ99804896
公開日2001年5月23日 申請日期1999年11月17日 優(yōu)先權日1998年12月3日
發(fā)明者G·P·阿爾伯特, D·B·斯塔爾曼, T·R·科珀, J·P·賴安 申請人:英格索爾-蘭德公司