CN102410328A - 多股条钢组合的扭杆弹簧 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多股条钢组合的扭杆弹簧，现有圆柱螺旋型扭簧和涡卷型弹簧作为扭力弹簧应用在发动机皮带张紧装置中难以实现轻量化设计、扭矩损失较大及产生噪音、零部件系列化过程成本高，本发明为由至少三股横截面为多边形的条钢沿长度方向并拢组合而成的多股组合体，尤其是条钢的横截面为尺寸相同的正六边形；多股组合体的至少一端安装有将构成所述多股组合体的条钢束紧在一起的连接件；多股组合体上由束紧管套紧。使用时通过调整变化弹簧的安装角度和工作扭转角度，使扭杆弹簧产生相应的扭矩，达到调节发动机皮带张紧力的功能。该弹簧扭转刚度大、旋转中心小、在工作范围内长期工作后扭矩损失小，无摩擦噪声，疲劳寿命高。

Description

多股条钢组合的扭杆弹簧
技术领域
本发明是一种弹簧，尤其是一种用于发动机皮带张紧装置的多股条钢组合的扭杆弹簧。
背景技术
发动机皮带张紧装置中使用的扭力弹簧，目前广泛使用的是传统的圆柱螺旋型扭簧和涡卷型弹簧，具有以下缺点：
Figure 2011103577695100002DEST_PATH_IMAGE002
传统的圆柱螺旋型和涡卷型由于其设计结构特点，在需要承受较大的扭矩时，弹簧本体设计（包括材料截面尺寸、外形空间尺寸等）必须随之增大，尤其是旋转中心的增加，造成张紧装置总成也随之体积增大，难以实现轻量化设计。因此需要有全新的设计来满足在需要承受较大的扭矩时，旋转中心小、实现轻量化设计；
Figure 2011103577695100002DEST_PATH_IMAGE004
传统的圆柱螺旋型和涡卷型由于材料承受弯曲应力作用，在弹簧折钩部位容易造成应力集中；且在工作过程中圈与圈间距在减小，工作极限位置时会造成弹簧圈之间产生摩擦而发出噪声，长时间使用后扭矩损失较大。因此需要有全新的设计来代替，新的设计需要考虑没有折钩部位、没有间距的影响。
传统的圆柱螺旋型和涡卷型在产品形成系列化时，不同扭矩要求的弹簧其材料规格和空间尺寸都不一样，零部件系列化过程成本高。因此需要有全新的设计来代替，如果能设计一种材料规格通用，只变化材料根数就能改变扭矩的弹簧，形成系列化就成本最低。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有圆柱螺旋型扭簧和涡卷型弹簧作为扭力弹簧应用在发动机皮带张紧装置中难以实现轻量化设计、扭矩损失较大及产生噪音、零部件系列化过程成本高的缺陷，提供一种多股条钢组合的扭杆弹簧。
为达到上述目的，本发明的多股条钢组合的扭杆弹簧，其特征是:其为由至少三股横截面为多边形的条钢沿长度方向并拢组合而成的多股组合体。
作为优选技术措施，所述条钢的横截面为尺寸相同的正六边形。
作为优选技术措施，所述多股组合体的至少一端安装有将构成所述多股组合体的条钢束紧在一起的连接件。进一步的，所述的连接件具有将所述条钢束紧在一起的花键内孔。所述的连接件上设有传递结构。
作为优选技术措施，所述的多股组合体上由束紧管套紧。
本发明的有益效果是：
⑴ 有效地利用六方条型弹簧钢丝具有扭转弹性变形的原理，用多根尺寸相等的单根六方条钢叠合并按规定的方式并联组合，实现在承受较大的扭矩时，旋转中心小的特点；
⑵ 采用热缩管将并联的多股六方条钢热缩包紧，通过收缩力使多股六方条钢相互贴紧，由于没有没有折钩部位、没有螺旋圈间距的影响，长时间使用后扭矩损失小、不会产生摩擦噪声；
⑶ 在材料规格不变的前提下，仅改变条钢的股数，可以形成不同扭矩的扭杆弹簧，系列化成本低；
 两端用精加工的花键式连接，花键尺寸与多股并联后的组合横截面尺寸为紧配合连接，能确保多股条钢在工作过程不发生单股之间相对位移、性能稳定。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
图2是图1中的A-A断面图。
图3是本发明束紧管的截面图。
图4是本发明连接件轴向视图。
图5是本发明的连接件将条钢束紧在一起的示意图。
图中标号说明：1-条钢，2-多股组合体，3-连接件，4-花键内孔，5-传递结构，6-束紧管。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做进一步说明。
本发明的多股条钢组合的扭杆弹簧，如图1、2所示，其为由至少三股横截面为多边形的条钢1沿长度方向并拢组合而成的多股组合体2。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加的技术特征，虽然图1、2包含了以下所有附加技术特征中的大部分，是本发明的较佳实施例，但是本发明并不限于该情形，在实施本发明时根据具体作用将它们选用在上段所述的技术方案上。
首先，条钢1的横截面为尺寸相同的正六边形。
其次，多股组合体2的至少一端（具体实施时，可以是一端也可以是两端）安装有将构成多股组合体的条钢1束紧在一起的连接件3。进一步的，连接件3具有将条钢束紧在一起的花键内孔4。连接件3上设有传递结构5（如齿轮）。
第三，多股组合体2上由束紧管6（如热缩管）套紧，使多股条钢相互贴紧。
以下通过多股六方条钢组合的扭杆弹簧对本发明做进一步说明。
1.产品设计目标
六方条型弹簧钢丝能利用扭转弹性变形的原理起着弹簧的作用，它单位体积的变形能大，具有结构简单、占空间小，轻量化的特点。其基本计算为：
T'=G*Ip/L ；
T=T'*Φ；
U=T*Φ/2；
式中：L---有效工作长度； G---剪切模量；Ip---极惯性矩；T'---刚度；T---扭矩；Φ---变形角；U---变形能。
Figure 444821DEST_PATH_IMAGE002
 多股六方条钢组合的扭杆弹簧其设计目标是：用多根尺寸相等的单根六方条钢叠合，按规定的方式并联，并联后的组合横截面满足图2所示为佳，然后通过热缩管将组合六方条钢热缩包紧，使多股六方条钢相互贴紧。
Figure 112693DEST_PATH_IMAGE004
 为能确保多股条钢在工作过程不发生单股之间相对位移，两端用精加工的花键式连接件（如图4所示）联接，花键尺寸与多股并联后的多股组合体的横截面尺寸为紧配合联接（如图5所示）。
2.主要技术性能指标
Figure 767797DEST_PATH_IMAGE002
 材料：牌号FDSiCr,Rm=1970-2140MPa，对边高2±0.02。
 热缩管：型号HB16.0/8.0。
Figure 728111DEST_PATH_IMAGE006
 组合后尺寸：
  
Figure 2011103577695100002DEST_PATH_IMAGE010
 长度139±0.5、外径14-0.6；
   安装尺寸12±0.12、10±0.1。
Figure 52038DEST_PATH_IMAGE008
 扭转10次后检测如下性能：
  
Figure 194438DEST_PATH_IMAGE010
 扭转刚度0.7±0.2N.m/°；
  
Figure 144070DEST_PATH_IMAGE012
 26±4°时扭矩为0；110°时扭矩57±5 N.m；
   疲劳试验后扭矩不小于39N.m。
3.产品设计特点
⑴ 由多股截面为六方的条形弹簧钢并联组合。材料牌号FDSiCr,油淬火回火状态，Rm=1970-2140MPa，截面为六方、对边高2±0.02、允许圆角R0.2+0.1，材料表面银亮。
⑵ 热缩管：收缩前内径17±0.5，壁厚0.4±0.12；
            完全收缩后内径≤8.0壁厚0.65±0.12。
⑶ 多股六方条钢组合并联后，外面套热缩管，经热缩后贴紧。
Figure 439048DEST_PATH_IMAGE008
 两端用精加工的花键式连接，花键尺寸与多股并联后的组合横截面尺寸为紧配合连接，能确保多股条钢在工作过程不发生单股之间相对位移。
本发明的多股条钢组合的扭杆弹簧，使用时通过调整变化弹簧的安装角度和工作扭转角度，使扭杆弹簧产生相应的扭矩，达到调节发动机皮带张紧力的功能。该弹簧扭转刚度大、旋转中心小、在工作范围内长期工作后扭矩损失小，无摩擦噪声，疲劳寿命高。

Claims (6)

1.多股条钢组合的扭杆弹簧，其特征是:其为由至少三股横截面为多边形的条钢（1）沿长度方向并拢组合而成的多股组合体（2）。
2.根据权利要求1所述的多股条钢组合的扭杆弹簧，其特征是：所述条钢（1）的横截面为尺寸相同的正六边形。
3.根据权利要求1所述的多股条钢组合的扭杆弹簧，其特征是：所述多股组合体（2）的至少一端安装有将构成所述多股组合体的条钢（1）束紧在一起的连接件（3）。
4.根据权利要求3所述的多股条钢组合的扭杆弹簧，其特征是：所述的连接件（3）具有将所述条钢束紧在一起的花键内孔（4）。
5.根据权利要求3所述的多股条钢组合的扭杆弹簧，其特征是：所述的连接件（3）上设有传递结构（5）。
6.根据权利要求1所述的多股条钢组合的扭杆弹簧，其特征是：所述的多股组合体（2）上由束紧管（6）套紧。
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