專利名稱：可間歇蓄能及擊發(fā)釋能的彈簧裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明有關于一種可間歇蓄能及擊發(fā)釋能的彈簧裝置設計。
背景技術：
傳統(tǒng)以人力旋動、扳動、或搖動等驅動的裝置，如手搖或腳踏發(fā)電機 等，或以風力驅動的裝置，如微型風力發(fā)電機或泵，或由隨機動能發(fā)電的
裝置、或由振動發(fā)電裝置，或以擺輪或動塊驅動的裝置，如SEIKO所生產 的，由擺輪隨機動能經加速齒輪直接驅動發(fā)電機對電能儲存裝置(Electric Storage Device)充電，再以電能儲存裝置的電能驅動石英手表機蕊的機 電動力系統(tǒng)，其缺失為擺輪隨機動能呈間歇不連續(xù)、或速度太慢或擺輪動 能較弱時，雖經加速但所驅動發(fā)電機轉速仍過慢，發(fā)電的電壓太低，甚至 低于電能儲存裝置(Electric Storage Device)的電壓，例如無法對已有 電能但未飽和的可充放電的電能儲存裝置(Electric Storage Device)充 電，此狀態(tài)形成擺輪隨機動能的浪費，此外在不等速驅動發(fā)電時，其于較 慢速的部份所發(fā)電的電壓低于電能儲存裝置(Electric Storage Device) 的電壓時，也無法充電儲能，造成動能的浪費。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種可間歇蓄能及擊發(fā)釋能的彈簧裝置，由人 力驅動或由其它隨機間歇動能，驅動彈簧作逐漸上緊的蓄能，而于彈簧蓄 能上升達到設定值時，驅動釋能操控裝置，以使彈簧擊發(fā)釋能驅動負載，以減少隨機動能的浪費。
本發(fā)明的目的是這樣實現的， 一種可間歇蓄能及擊發(fā)釋能的彈簧裝置， 該裝置為由人力驅動或由其它隨機間歇動能，驅動彈簧作逐漸上緊的蓄能， 而于彈簧蓄能上升達到設定值時，驅動釋能操控裝置，以使彈簧擊發(fā)釋能 以驅動負載，所述可間歇蓄能及擊發(fā)釋能的彈簧裝置構成如下
輸入機構(101):含有由轉軸、轉輪、或把手或其它可作回轉驅動、 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、或自然力作單方向或雙方向驅動 而產生的單方向位移驅動的動能；
儲能傳動裝置(102):含有由各種加速、或減速、或等速、或變換運動
形態(tài)的回轉或線性傳動裝置，如各種傳動輪組或輪系或連桿，以供傳輸輸 入機構(101)的機械動能驅動彈簧(103);此項裝置可依需要選擇設置 或不設置；
輸出傳動裝置(102'):含有由各種加速、或減速、或等速、或變換 運動形態(tài)的回轉或線性傳動裝置，如各種傳動輪組或輪系或連桿，以供傳 輸輸入彈簧(103)的機械驅動動能，再驅動負載(105);此項裝置可依
需要選擇設置或不設置；
彈簧(103):為供儲存來自輸入機構(101)的機械能的彈簧裝置，
彈簧裝置包括呈渦巻狀、螺旋狀、或片狀、或其它形狀的可儲存機械能的 彈簧裝置所構成；
釋能操控離合裝置(104):為由固定、或可設定、或可調整限扭力導 致滑動或脫離功能的機械離合裝置所構成，或以具有靜摩擦值大于動摩擦 值的摩擦式離合裝置所構成，或由電磁力或流力所操控的限扭力功能離合 裝置所構成；
釋能操控離合裝置(104)構成含有供作為儲能與釋能功能結構的動部 及供與動部結構互動的靜部結構，靜部依需要而選擇性設置于機殼，共同構成機殼靜部(106)以利于固定；負載裝置(105):含有各種以彈簧(103)驅動的回轉式或線性驅動 的負載，尤指供直接或經增速或減速的輸出傳動裝置(102')驅動泵浦以 泵動流體，或驅動風扇，或驅動其它機械性負載；或直接或經增速或減速 的輸出傳動裝置(102')驅動發(fā)電機，由發(fā)電機電能直接作發(fā)電輸出驅動 負載，或由發(fā)電電能對可充放電裝置充電，再由可充放電裝置的電能供手 表或懷表以電能驅動的石英機芯或其它以電能驅動的機芯，或對攜帶式的 通訊、或視訊、或信息、或影音播錄裝置、或相機、或攝錄像機、或發(fā)光 裝置等負載提供電能；單向傳動裝置(107):為由供作單向驅動的棘齒棘輪結構，或其它單 向傳動裝置所構成，供設置于彈簧(103)輸入端與機殼靜部(106)之間， 上述彈簧(103)輸入端，是指由輸入機構(101)，經儲能傳動裝置(102) 至彈簧(103)輸入端間的任何回轉機件。由上所述，本發(fā)明主要是將不連續(xù)動能、或轉速較低的動能、或不穩(wěn) 定的隨機動能，通過傳動裝置而逐漸上緊彈簧以儲存動能，而于彈簧儲能 上升到設定值時，驅動釋放操控裝置以使彈簧擊發(fā)釋能，輸出動能驅動負 載，直到動能釋放至與負載側平衡的狀態(tài)，周而復始，由此項發(fā)明可將離 散動能累積于彈簧，再作較大功率的輸出，或作較高轉速驅動負載，由此 減少隨機動能的浪費。


圖l:為本發(fā)明組成結構示意圖一。 圖2:為本發(fā)明組成結構示意圖二。 圖3:為本發(fā)明組成結構示意圖三。 圖4:為本發(fā)明組成結構示意圖四。 圖5:為彈簧儲能值與減速比運作關系示意圖。
具體實施方式
傳統(tǒng)以人力驅動或不連續(xù)的隨機驅動、或轉速較低、或不穩(wěn)定的隨機 動能，通常無法有效驅動負載，例如人力驅動的發(fā)電機因較難作均速驅動， 其輸出電壓隨速度不穩(wěn)定而呈脈動，或轉速較低時，發(fā)電電壓不足，腳踏 發(fā)電機也有此缺失，此外，以不平衡的擺輪或動塊隨機驅動時，其轉速常 呈偏低或不穩(wěn)定，以風力或波浪能驅動負載時其缺點也如此，若由上述動 能驅動發(fā)電機，常因轉速過低，或因不等速運動造成低速段發(fā)電電壓太低， 導致發(fā)電的電壓太低而無法有效運用，造成能量的浪費，例如當用以充電時，若其發(fā)電的電壓低于可充放電的電能儲存裝置(Energy Storage Device; ESD)的電壓，或用以驅動電能發(fā)光元件，而其電壓未達發(fā)光元件 動作電壓，例如未達LED的動作電壓時，或用以驅動機械位移裝置，其電 能產生的驅動力未能克服機構間的靜摩擦時，將使所輸入較弱的隨機動能 成為無效功率而損失能量。本發(fā)明為可由將不連續(xù)、或轉速較慢、或不穩(wěn)定的隨機動能，經傳動 裝置驅動彈黌以儲存動能，而在彈簧儲能上升達到輸出設定值時，驅動釋 能操控裝置以使彈簧作擊發(fā)釋能的較大功率輸出，或作較高轉速驅動負載； 如圖1所示，為本發(fā)明組成結構示意圖--，其主要構成如下一一輸入機構101:含由轉軸、轉輪、或把手或其它可作回轉驅動、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的單向位移驅動能；——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(tài)的回轉或線性傳動裝置，如各種傳動輪組或輪系或連桿，以供傳輸輸入機構101的機械動能驅動彈簧103;此項裝置可依需要選擇設置或不設置；一一輸出傳動裝置102':含由各種加速、或減速、或等速、或變換運動形態(tài)的回轉或線性傳動裝置，如各種傳動輪組或輪系或連桿，以供傳輸輸入彈簧103的機械驅動動能，再驅動負載105;此項裝置可依需要選擇設 置或不設置；一_彈簧103:為供儲存來自輸入機構101的機械能的彈簧裝置，彈簧 裝置包括呈渦巻狀、螺旋狀、或片狀、或其它形狀的可儲存機械能的彈簧 裝置所構成；一一釋能操控離合裝置104:為由固定、或可設定、或可調整限扭力導 致滑動或脫離功能的機械離合裝置所構成，或以具有靜摩擦值大于動摩擦 值的摩擦式離合裝置所構成，或由電磁力或流力所操控的限扭力功能離合 裝置所構成；釋能操控離合裝置104構成含有供作為儲能與釋能功能結構的動部及 供與動部結構互動的靜部結構，靜部可依需要而選擇性設置于機殼，共同 構成機殼靜部106以利于固定；上述釋能操控離合裝置104的設置方式可依需要選擇如下 (1 )釋能操控離合裝置104兩互動端，其中一端聯(lián)結于彈簧103的輸 出端及經輸出傳動裝置102'聯(lián)結于負載裝置105輸入端，另一端聯(lián)結于機 殼靜部106，而于承受彈簧103的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的蓄能輸出經輸出傳動裝置102'驅動負載裝 置105，而于彈簧103停止輸出時，釋能操控離合裝置104恢復閉合；如圖 1所示；(2 )釋能操控離合裝置104兩互動端，設置于負載裝置105動部與機 殼靜部106之間，而于承受彈簧103的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的驅動，而于彈簧 103停止輸出時，釋能操控離合裝置104恢復閉合；如圖2所示；(3 )釋能操控離合裝置104兩互動端，其中一端供聯(lián)結于負載裝置105 動部的聯(lián)結結構，以及經輸出傳動裝置102'聯(lián)結于彈簧103，另一端設置于機殼靜部106，而于承受彈簧103的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的蓄能輸出驅動負載裝置105，而于彈簧 103停止輸出時，釋能操控離合裝置104恢復閉合；如圖3所示；(4)以具有靜摩擦與動摩擦差值的負載裝置105作為阻尼，彈簧103 的輸入端與儲能傳動裝置102輸出端聯(lián)結，以接受輸入機構101作儲能驅 動，彈簧103的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本身的靜摩擦大于動摩擦值，具有類似釋能操控 離合裝置104的功能，于彈簧103的累積扭力到達靜摩擦的臨界值時，負 載裝置105由停止的靜摩擦狀態(tài)轉為驅動的動摩擦狀態(tài)，彈簧103釋放動 能驅動負載，直到彈簧103的動能與負載動摩擦值平衡時，負載恢復為停 止的靜摩擦狀態(tài)；如圖4所示；——負載裝置105:含有各種以彈簧103驅動的回轉式或線性驅動的負 載，尤指供直接或經增速或減速的輸出傳動裝置102'驅動泵浦以泵動流 體，或驅動風扇，或驅動其它機械性負載；或直接或經增速或減速的輸出 傳動裝置102'驅動發(fā)電機，由發(fā)電機電能直接作發(fā)電輸出驅動負載，或由 發(fā)電電能對可充放電裝置充電，再由可充放電裝置的電能供手表或懷表以 電能驅動的石英機芯或其它以電能驅動的機芯，或對攜帶式的通訊、或視 訊、或信息、或影音播錄裝置、或相機、或攝錄像機、或發(fā)光裝置等負載 提供電能；一一單向傳動裝置107:為由供作單向驅動的棘齒棘輪結構，或其它單 向傳動裝置所構成，供設置于彈簧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 入端間的任何回轉機件。此項可間歇蓄能及擊發(fā)釋能的彈簧裝置，若儲能傳動裝置102本身為 具不可逆?zhèn)鲃拥墓δ軙r，或已加設具不可逆功能的傳動裝置(如不可逆?zhèn)?動的蝸桿蝸輪組)時，則上述彈簧103輸入端與機殼靜部106間的單向傳動裝置107，可省略不設置。
為提升蓄能效率，前述儲能傳動裝置102，也可由隨扭力而改變速比特 性的傳動裝置所構成，此項隨扭力變速比的傳動裝置，可在彈簧103蓄能 較低時，由輸入機構IOI經隨扭力變速比的儲能傳動裝置102，對彈簧103 作轉矩較小而較快的上緊驅動，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經隨扭力變速比的儲能傳動裝置102，對彈簧103 作轉矩增大而較慢的上緊驅動。
如圖5所示，為彈簧儲能值與減速比運作關系示意圖，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輸入端驅動轉速的減 速比；此項隨扭力變速比的傳動裝置可為無段、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己知變速裝置所構成。
此項可間歇蓄能及擊發(fā)釋能的彈簧裝置，為由人力驅動或由其它間歇 動能，驅動彈簧作逐漸上緊的蓄能，而于彈簧蓄能上升達到輸出設定值時， 驅動釋能操控裝置，以使彈簧作擊發(fā)釋能以驅動負載，可有效累積不連續(xù) 動能、或轉速較低的動能、或不穩(wěn)定的隨機動能，再于到達輸出設定值時， 驅動釋能操控裝置，以使彈簧擊發(fā)釋能作大功率較高轉速的輸出。
此外，此項可間歇蓄能及擊發(fā)釋能的彈簧裝置，在應用時，可選擇設 置減速形態(tài)的輸入的儲能傳動裝置102，以利于輸入時使微小動能可以驅動 彈簧103作上緊儲能或選擇設置加速型輸出傳動裝置102'，以在輸出時 使發(fā)電機或泵浦或風扇或其它機械負載的轉速加快；或選擇設置減速型輸 出傳動裝置102'，以在輸出時作較大扭力的慢速輸出以驅動負載。
權利要求
1.一種可間歇蓄能及擊發(fā)釋能的彈簧裝置，該裝置為由人力驅動或由其它隨機間歇動能，驅動彈簧作逐漸上緊的蓄能，而于彈簧蓄能上升達到設定值時，驅動釋能操控裝置，以使彈簧擊發(fā)釋能以驅動負載，其特征在于，所述可間歇蓄能及擊發(fā)釋能的彈簧裝置構成如下輸入機構(101)含有由轉軸、轉輪、或把手或其它可作回轉驅動、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、或自然力作單方向或雙方向驅動而產生的單方向位移驅動的動能；儲能傳動裝置(102)含有由各種加速、或減速、或等速、或變換運動形態(tài)的回轉或線性傳動裝置，如各種傳動輪組或輪系或連桿，以供傳輸輸入機構(101)的機械動能驅動彈簧(103)；此項裝置可依需要選擇設置或不設置；輸出傳動裝置(102’)含有由各種加速、或減速、或等速、或變換運動形態(tài)的回轉或線性傳動裝置，如各種傳動輪組或輪系或連桿，以供傳輸輸入彈簧(103)的機械驅動動能，再驅動負載(105)；此項裝置可依需要選擇設置或不設置；彈簧(103)為供儲存來自輸入機構(101)的機械能的彈簧裝置，彈簧裝置包括呈渦卷狀、螺旋狀、或片狀、或其它形狀的可儲存機械能的彈簧裝置所構成；釋能操控離合裝置(104)為由固定、或可設定、或可調整限扭力導致滑動或脫離功能的機械離合裝置所構成，或以具有靜摩擦值大于動摩擦值的摩擦式離合裝置所構成，或由電磁力或流力所操控的限扭力功能離合裝置所構成；釋能操控離合裝置(104)構成含有供作為儲能與釋能功能結構的動部及供與動部結構互動的靜部結構，靜部依需要而選擇性設置于機殼，共同構成機殼靜部(106)以利于固定；負載裝置(105)含有各種以彈簧(103)驅動的回轉式或線性驅動的負載，尤指供直接或經增速或減速的輸出傳動裝置(102’)驅動泵浦以泵動流體，或驅動風扇，或驅動其它機械性負載；或直接或經增速或減速的輸出傳動裝置(102’)驅動發(fā)電機，由發(fā)電機電能直接作發(fā)電輸出驅動負載，或由發(fā)電電能對可充放電裝置充電，再由可充放電裝置的電能供手表或懷表以電能驅動的石英機芯或其它以電能驅動的機芯，或對攜帶式的通訊、或視訊、或信息、或影音播錄裝置、或相機、或攝錄像機、或發(fā)光裝置等負載提供電能；單向傳動裝置(107)為由供作單向驅動的棘齒棘輪結構，或其它單向傳動裝置所構成，供設置于彈簧(103)輸入端與機殼靜部(106)之間，上述彈簧(103)輸入端，是指由輸入機構(101)，經儲能傳動裝置(102)至彈簧(103)輸入端間的任何回轉機件。
2. 如權利要求1所述的可間歇蓄能及擊發(fā)釋能的彈簧裝置，其特征在 于釋能操控離合裝置(104)的設置方式為釋能操控離合裝置(104) 兩互動端，其中一端聯(lián)結于彈簧(103)的輸出端及經輸出傳動裝置(102') 聯(lián)結于負載裝置(105)輸入端，另一端聯(lián)結于機殼靜部(106)，而于承 受彈簧(103)的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)的蓄能輸出經輸出傳動裝置(102')驅動負載裝置(105)，而于彈簧(103)停止輸出時，釋能操控離合裝置(104)恢復閉 合。
3. 如權利要求1所述的可間歇蓄能及擊發(fā)釋能的彈簧裝置，其特征在 于釋能操控離合裝置(104)的設置方式為釋能操控離合裝置(104) 兩互動端，為設置于負載裝置(105)動部與機殼靜部(106)之間，而于 承受彈簧(103)的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)的驅動，而于彈簧(103)停 止輸出時，釋能操控離合裝置(104)恢復閉合。
4. 如權利要求1所述的可間歇蓄能及擊發(fā)釋能的彈簧裝置，其特征在 于釋能操控離合裝置(104)的設置方式為釋能操控離合裝置(104) 兩互動端，其中一端供聯(lián)結于負載裝置(105)動部的聯(lián)結結構，以及經輸 出傳動裝置(102')聯(lián)結于彈簧(103)，另一端設置于機殼靜部(106)， 而于承受彈簧(103)的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)的蓄能輸出驅動負載裝置(105)，而于彈簧(103)停止輸出時，釋能操控離合裝置(104)恢復閉合。
5. 如權利要求1所述的可間歇蓄能及擊發(fā)釋能的彈簧裝置，其特征在 于釋能操控離合裝置(104)的設置方式為以具有靜摩擦與動摩擦差值 的負載裝置(105)作為阻尼，彈簧(103)的輸入端與儲能傳動裝置(102) 輸出端聯(lián)結，以接受輸入機構(101)作儲能驅動，彈簧(103)的輸出端 則供驅動負載裝置(105)，而釋能操控離合裝置(104)可選擇使用或不 使用，于不使用時，由于負載裝置(105)本身的靜摩擦大于動摩擦值，具 有釋能操控離合裝置(104)的阻尼變化功能，于彈簧(103)的累積扭力 到達靜摩擦的臨界值時，負載裝置(105)由停止的靜摩擦狀態(tài)轉為驅動的 動摩擦狀態(tài)，彈簧(103)釋放動能驅動負載，直到彈簧(103)的動能與 負載動摩擦值平衡時，負載恢復為停止的靜摩擦狀態(tài)。
6. 如權利要求1所述的可間歇蓄能及擊發(fā)釋能的彈簧裝置，其特征在 于若儲能傳動裝置(102)本身為具不可逆?zhèn)鲃拥墓δ軙r，或已加設具不 可逆功能的傳動裝置(如不可逆?zhèn)鲃拥奈仐U蝸輪組)時，則上述彈簧(103) 輸入端與機殼靜部(106)間的單向傳動裝置(107)，可省略不設置。
7. 如權利要求1所述的可間歇蓄能及擊發(fā)釋能的彈簧裝置，其特征在 于其儲能傳動裝置(102)也可由隨扭力而改變速比特性的傳動裝置所構 成，此項隨扭力變速比的傳動裝置，在彈簧(103)蓄能較低時，由輸入機構(101)經隨扭力變速比的儲能傳動裝置(102)，對彈簧(103)作轉矩 較小而較快的上緊驅動，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)經隨扭力變速比的儲能傳動裝置(102)，對彈簧 (103)作轉矩增大而較慢的上緊驅動。
8. 如權利要求1所述的可間歇蓄能及擊發(fā)釋能的彈簧裝置，其特征在 于特別是由選擇設置減速形態(tài)的輸入的儲能傳動裝置(102)，以利于輸 入時使微小動能可以驅動彈簧(103)作上緊儲能。
9. 如權利要求1所述的可間歇蓄能及擊發(fā)釋能的彈簧裝置，其特征在 于特別是由選擇設置加速型輸出傳動裝置(102')，以在輸出時使發(fā)電 機或泵浦或風扇或其它負載轉速加快。
10. 如權利要求1所述的可間歇蓄能及擊發(fā)釋能的彈簧裝置，其特征在 于特別是由選擇設置減速型輸出傳動裝置O02')，以在輸出時作較大 扭力的慢速輸出以驅動負載。
11. 如權利要求1所述的可間歇蓄能及擊發(fā)釋能的彈簧裝置，其特征在 于特別是具有由選擇設置減速形態(tài)的輸入的儲能傳動裝置(102)，以利 于輸入時使微小動能驅動彈簧(103)作上緊儲能，以及由選擇設置加速型 輸出傳動裝置(102')，以在輸出時使發(fā)電機或泵浦或風扇或其它負載轉 速加快。
12. 如權利要求1所述的可間歇蓄能及擊發(fā)釋能的彈簧裝置，其特征在 于.-特別是具有由選擇設置減速形態(tài)的輸入的儲能傳動裝置(102)，以利 于輸入時使微小動能驅動彈簧(103)作上緊儲能，以及由選擇設置減速型 輸出傳動裝置(102')，以在輸出時作較大扭力的慢速輸出以驅動負載。
全文摘要
本發(fā)明為一種可間歇蓄能及擊發(fā)釋能的彈簧裝置，由人力驅動或由其它隨機間歇動能，驅動彈簧作逐漸上緊的蓄能，而于彈簧蓄能上升達到設定值時，驅動釋能操控裝置，以使彈簧擊發(fā)釋能而驅動負載，由此減少隨機動能的浪費。
文檔編號H02K7/18GK101408152SQ200710162739
公開日2009年4月15日 申請日期2007年10月8日 優(yōu)先權日2007年10月8日
發(fā)明者楊泰和 申請人:楊泰和