CN103256327B - 一种弹力可调的非线性压簧单元 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种弹力可调的非线性压簧单元，包括上部的压簧及下部的伸缩体，所述压簧上端固定设置一连接器，所述伸缩体由底座及安装在所述底座上的活动支撑构成，所述压簧下端固定在所述活动支撑上，所述连接器中心固定有一拉绳，该拉绳沿所述压簧轴线穿过压簧中心，继续沿着所述活动支撑的中心贯穿后与所述底座固定相连；所述拉绳长度不变，利用拉绳张力对压簧进行预压缩，使弹簧在外力的作用下，形变与外力的关系呈非线性。通过所述活动支撑上下移动带动所述压簧底部来压缩或放松弹簧，使压簧弹力改变。该活动支撑的上升或下降平稳，操作也非常地方便，满足多类别不同领域产品或设备的弹性机构应用。

Description

一种弹力可调的非线性压簧单元
技术领域
本发明涉及弹簧应用领域技术，尤其涉及一种弹力可调的非线性压簧单元。
背景技术
目前，压簧单元及多个压簧单元的组合应用在各个领域都得到了广泛的应用，如何有效的实现压簧单元的弹力控制直接关系到压簧的应用环境及关联产品。不同的产品或设备在不同的工作环节对压簧的弹力需求也不一样，要想在不更换压簧单元的前提下改变压簧的弹力，就需要一种可自由调控压簧弹性的压簧单元，现阶段还没有出现成熟的技术手段能有效解决这一问题。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种弹力可调的非线性压簧单元，利用伸缩体推动压簧下端升降，在拉绳的配合下，改变压簧的预压缩量，而改变压簧弹力。
为有效解决上述问题，本发明采取的技术方案如下：
一种弹力可调的非线性压簧单元，包括上部的压簧及下部的伸缩体，所述压簧上端固定设置一连接器，所述伸缩体由底座及安装在所述底座上的活动支撑构成，所述压簧下端固定在所述活动支撑上，所述连接器中心固定有一拉绳，该拉绳沿所述压簧轴线穿过压簧中心，继续沿着所述活动支撑的中心贯穿后与所述底座固定相连；所述拉绳长度不变，利用拉绳张力对压簧进行预压缩，使弹簧在外力的作用下，形变与外力的关系呈非线性。
特别的，所述伸缩体推动压簧下端升降，在拉绳的配合下，改变压簧的预压缩量，而改变压簧弹力；所述伸缩体伸长时，所述压簧底端上移，因拉绳长度不变，拉绳张力变大，所述压簧被进一步压缩，弹力变大；所述伸缩体变短时，所述压簧的压缩状态被释放，拉绳张力变小，则弹力变小。
特别的，所述压簧在预压缩状态下，受到外力沿轴向作用于压簧单元时，该压簧单元的轴向变形量与外力关系呈非线性特性，当外力小于预压缩力时，轴向变形量为零，只有在外力大于预压缩力时，轴向变形量才大于零。
特别的，所述活动支撑与所述压簧排列不少于一个，具体包括以下排列方式：
（1）所述活动支撑上端面调控增大时，所述压簧排列个数为一个或多个；
（2）所述压簧及活动支撑之间设置一大面积构件，多个压簧下端固定该构件上部，多个活动支撑上端面与该构件下部固定，实现多个活动支撑可同时同幅度升降；
（3）上述构件和活动支撑都为多个，在所述构件上部都分别固定安装有一个或多个压簧，所述构件下部分别固定安装在对应的活动支撑上端面上，实现多个活动支撑同幅度升降或不同幅度升降。
特别的，所述伸缩体包括多种组合结构，具体包括以下组合结构：
（1）活塞套缸组件式伸缩体：包括底座及活动支撑，所述活动支撑将所述底座分割为上腔及下腔，所述底座设有与之相连的换向阀及管路；所述底座设置为缸套，所述活动支撑为活塞杆；
所述换向阀将流体经所述管路进入底座下腔时，活动支撑伸高，所述压簧被压缩；当通过换向阀让流体经管路进入底座上腔时，活动支撑降低，压簧被释放；当换向阀处于中间位置时，流体停止进出，所述活动支撑固定在所需的位置，或直接设置用机械锁紧装置对活动支撑的位置锁固；此结构中，所述活动支撑和底座上用于让拉绳贯穿的小孔设置密封结构；
（2）螺旋传动式伸缩体：包括底座及活动支撑，所述底座为螺旋套，所述活动支撑为螺旋杆；
通过所述螺旋杆在所述螺旋套内的旋转改变所述伸缩体的长短，调节所述压簧的弹力。
（3）至少由两个构件组成的伸缩体；
通过外界干预使伸缩体伸长或缩短，调节所述压簧的弹力。
本发明的有益效果：拉绳长度不变，利用拉绳张力对压簧进行预压缩，使弹簧在外力的作用下，形变与外力的关系呈非线性；通过所述活动支撑上下移动带动所述压簧底部来压缩或放松弹簧，使压簧弹力改变。该活动支撑的上升或下降平稳，操作也非常地方便，满足多类别不同领域产品或设备的弹性机构应用。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明弹力可调的非线性压簧单元优选实施例的整体结构图；
图2是本发明弹力可调的非线性压簧单元优选实施例的又一整体结构图；
图3是本发明弹力可调的非线性压簧单元非线性特性示意图。
其中，1压簧,2连接器,3拉绳,4活动支撑,5底座,6换向阀,7管路。
具体实施方式
实施例：
如图1及图2所示，一种弹力可调的非线性压簧1单元，包括上部的压簧1及下部的伸缩体，所述压簧1上端固定设置一连接器2，所述伸缩体由底座5及安装在所述底座5上的活动支撑4构成，所述压簧1下端固定在所述活动支撑4上，所述连接器2中心固定有一拉绳3，该拉绳3沿所述压簧1轴线穿过压簧1中心，继续沿着所述活动支撑4的中心贯穿后与所述底座5固定相连；所述拉绳3长度不变，利用拉绳3张力对压簧1进行预压缩，使弹簧在外力的作用下，形变与外力的关系呈非线性。
所述伸缩体推动压簧1下端升降，在拉绳3的配合下，改变压簧1的预压缩量，而改变压簧1弹力；所述伸缩体伸长时，所述压簧1底端上移，因拉绳3长度不变，拉绳3张力变大，所述压簧1被进一步压缩，弹力变大；所述伸缩体变短时，所述压簧1的压缩状态被释放，拉绳3张力变小，则弹力变小。所述压簧1在预压缩状态下，受到外力沿轴向作用于压簧1单元时，该压簧1单元的轴向变形量与外力关系呈非线性特性，当外力小于预压缩力时，轴向变形量为零，只有在外力大于预压缩力时，轴向变形量才大于零。
所述活动支撑4与所述压簧1排列不少于一个，具体包括以下排列方式：
优选方案一：所述活动支撑4上端面调控增大时，所述压簧1排列个数为一个或多个；
优选方案二：所述压簧1及活动支撑4之间设置一大面积构件，多个压簧1下端固定该构件上部，多个活动支撑4上端面与该构件下部固定，实现多个活动支撑4可同时同幅度升降；
优选方案三：所述构件和活动支撑4为多个，在所述构件上部都分别固定安装有一个或多个压簧1，所述构件下部分别固定安装在对应的活动支撑4上端面上，实现多个活动支撑4同幅度升降或不同幅度升降。
所述伸缩体包括多种组合结构，具体包括以下组合结构：
优选方案一：活塞套缸组件式伸缩体：包括底座5及活动支撑4，所述活动支撑4将所述底座5分割为上腔及下腔，所述底座5设有与之相连的换向阀6及管路7；所述底座5设置为缸套，所述活动支撑4为活塞杆；所述换向阀6将流体经所述管路7进入底座5下腔时，活动支撑4伸高，所述压簧1被压缩；当通过换向阀6让流体经管路7进入底座5上腔时，活动支撑4降低，压簧1被释放；当换向阀6处于中间位置时，流体停止进出，所述活动支撑4固定在所需的位置，或直接设置用机械锁紧装置对活动支撑4的位置锁固；此结构中，所述活动支撑4和底座5上用于让拉绳3贯穿的小孔设置密封结构；
优选方案二：螺旋传动式伸缩体：包括底座5及活动支撑4，所述底座5为螺旋套，所述活动支撑4为螺旋杆；通过所述螺旋杆在所述螺旋套内的旋转改变所述伸缩体的长短，调节所述压簧1的弹力。
优选方案三：至少由两个构件组成的伸缩体：包括底座5及活动支撑4，
所述底座5及活动支撑4通过外界干预使其相对伸长或缩短，调节所述压簧1的弹力。
如图3所示，该实施例的工作原理为：当伸缩体伸长时，压簧1底端上移，因拉绳3长度不变，拉绳3张力（预压缩力）变大，压簧1被进一步压缩，弹力变大；当让伸缩体变短时，被压缩的压簧1被释放，拉绳3张力变小，弹力变小；压簧1在预压缩状态下，当在外力沿轴向作用于该压簧1单元时，该压簧1单元的轴向变形量X与外力F关系呈非线性特性，当F小于预压缩力（拉绳3张力）f时，X为零，只有在F大于f时，X才大于零。
本发明并不限于上述实施方式，凡采用和本发明相似结构及其方法来实现本发明目的的所有方式，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种弹力可调的非线性压簧单元，其特征在于，包括上部的压簧及下部的伸缩体，所述压簧上端固定设置一连接器，所述伸缩体由底座及安装在所述底座上的活动支撑构成，所述压簧下端固定在所述活动支撑上，所述连接器中心固定有一拉绳，该拉绳沿所述压簧轴线穿过压簧中心，继续沿着所述活动支撑的中心贯穿后与所述底座固定相连；所述拉绳长度不变，利用拉绳张力对压簧进行预压缩，使弹簧在外力的作用下，形变与外力的关系呈非线性。
2.根据权利要求1所述的弹力可调的非线性压簧单元，其特征在于，所述伸缩体推动压簧下端升降，在拉绳的配合下，改变压簧的预压缩量，而改变压簧弹力；所述伸缩体伸长时，所述压簧底端上移，因拉绳长度不变，拉绳张力变大，所述压簧被进一步压缩，弹力变大；所述伸缩体变短时，所述压簧的压缩状态被释放，拉绳张力变小，则弹力变小。
3.根据权利要求1所述的弹力可调的非线性压簧单元，其特征在于，所述压簧在预压缩状态下，受到外力沿轴向作用于压簧单元时，该压簧单元的轴向变形量与外力关系呈非线性特性，当外力小于预压缩力时，轴向变形量为零，只有在外力大于预压缩力时，轴向变形量才大于零。
4.根据权利要求1所述的弹力可调的非线性压簧单元，其特征在于，所述活动支撑与所述压簧排列不少于一个，具体包括以下排列方式：
(1)所述活动支撑上端面调控增大时，所述压簧排列个数为一个或多个；
(2)所述压簧及活动支撑之间设置一大面积构件，多个压簧下端固定该构件上部，多个活动支撑上端面与该构件下部固定，实现多个活动支撑可同时同幅度升降；
(3)上述构件和活动支撑都为多个，在所述构件上部都分别固定安装有一个或多个压簧，所述构件下部分别固定安装在对应的活动支撑上端面上，实现多个活动支撑同幅度升降或不同幅度升降。
5.根据权利要求1所述的弹力可调的非线性压簧单元，其特征在于，所述伸缩体包括多种组合结构，具体包括以下组合结构：
(1)活塞套缸组件式伸缩体：包括底座及活动支撑，所述活动支撑将所述底座分割为上腔及下腔，所述底座设有与之相连的换向阀及管路；所述底座设置为缸套，所述活动支撑为活塞杆；
(2)螺旋传动式伸缩体：包括底座及活动支撑，所述底座为螺旋套，所述活动支撑为螺旋杆；
(3)至少由两个构件组成的伸缩体。
6.根据权利要求5所述的弹力可调的非线性压簧单元，其特征在于：
(1)所述换向阀将流体经所述管路进入底座下腔时，活动支撑伸高，所述压簧被压缩；当通过换向阀让流体经管路进入底座上腔时，活动支撑降低，压簧被释放；当换向阀处于中间位置时，流体停止进出，所述活动支撑固定在所需的位置，或直接设置用机械锁紧装置对活动支撑的位置锁固，此结构中，所述活动支撑和底座上用于让拉绳贯穿的小孔设置密封结构；
(2)通过所述螺旋杆在所述螺旋套内的旋转改变所述伸缩体的长短，调节所述压簧的弹力；
(3)通过外界干预使伸缩体伸长或缩短，调节所述压簧的弹力。
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