CN103827539A - 弹簧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种弹簧装置(3)，其包括下面这样的部件：利用了构成该部件的材料的弹性，并且包括要承受偏压的至少两个相对的点或区域（30）。该装置在点或区域（30）之间包括中间部分，中间部分包括通过可选的直线区段(30,31,33)组装而得到的网格结构，直线区段中的至少两个(30,31)位于分离的平面中，两个平面都在偏压方向外侧，使得在所述偏压期间，一个区段在纵向压缩偏压而另一个在纵向牵拉偏压。

Description

弹簧装置

技术领域

本发明涉及优化的弹簧装置。

背景技术

一般而言，弹簧为使用构成它的一种或多种材料的弹性的部件，并且其包括经受外应力的至少两个相反的点或区域。

制造使用纯偏压（牵引和压缩）的弹簧装置的困难在于这样的偏压只允许较小移位。

解决方案的一种方式被称作“贝氏”常规垫圈，在这种垫圈主要受到压缩-牵引偏压，但其中在该部件中存在的弯曲比例足够大使得这种类型的弹簧效果在某些应用中存在不足。

但是，这些垫圈可将较小的变形转变为较大的位移，这正是弹簧所寻求的，另一方面，在贝氏垫圈中无偏压的分布完全不均匀，这又不利于其效果。

还已知通过组装具有不同特征的至少两个元件（即刚性元件和具有弹性体的类型或者形状上可变形的弹性元件）而形成的弹簧装置，其中所述刚性元件通过所述弹性元件对于偏压做出反应。这样的装置公开于WO 2009/030 017、EP 0 132 048、EP 1 930 049和US 6 422 791中。

发明内容

本发明的目的在于通过提供一种弹簧装置来克服各种前述缺陷，该弹簧装置允许联合使用纯偏压的牵引和压缩，同时可具有显著移位。

根据本发明的弹簧装置包括：利用了制成它的一种或多种材料的弹性特征的部件，并且该部件包括经受偏压的至少两个相反的点或区域，其特征在于其在所述点或区域之间包括中间部分，中间部分包括通过组装区段形成的网格结构，无论区段是否为直线型的，至少两个区段在不同平面中延伸，并且都相对于偏压方向向外，使得在所述偏压下，一个区段受纵向压缩偏压而另一个区段受纵向牵引偏压。

根据本发明的弹簧装置另外的特点，区段由根据它们是否预期被牵引偏压或压缩偏压所选择的不同材料制成。

根据本发明的弹簧装置的特定实施例，其包括：一方面，在两个不同平面中延伸的至少两个冠状物，一个冠状物直径或横向尺寸小于另一冠状物的直径或横向尺寸，所述冠状物构成待经受偏压的两个相反区域；另一方面，多个连接区段，其将一个冠状物连接到另一冠状物并且与所述冠状物形成网格结构。

因此根据本发明的弹簧装置大体上呈圆锥形状。

当弹簧装置经受压缩力时，外冠状物（最大的一个）经受拉伸力，而内冠状物（最小的一个）经受压缩力。

合适的尺寸使外冠状物能够获得与连接区段压缩力极限相同的偏压极限，内冠状物也一样。这样的尺寸使弹簧装置具有最佳的能量积蓄。

应当指出的是在根据本发明的弹簧装置由复合材料制成的情况下，考虑到复合材料具有比压缩强度更高的拉伸强度，对于这种类型的圆锥形状优选相反的加载模式，即，确保外部加载增加锥度。

在这种加载情况下，连接区段和内冠状物经受牵引偏压，并且内冠状物经受压缩偏压。

根据本发明的装置的额外特点，外冠状物由在两个相邻连接区段之间延伸的系列直线区段构成。

根据本发明的弹簧装置的变型，其包括：至少一个大直径冠状物，其包括环；至少两个更小直径的冠状物，其包括与所述环同轴并且布置于所述环两侧的线圈，而网格结构包括从一个线圈延伸到另一个线圈同时在所述环的外侧传递的一个或多个线元件的系带，以便形成径向或基本上径向的区段。

有利地，一个或多个线元件由复合材料制成。

根据本发明的弹簧装置的另一变型，其包括：若干大直径的冠状物，各冠状物都包括环；至少一个更小直径的冠状物，其包括与大直径的环同轴并且布置于大直径的环之间的环，网格结构包括从一个大直径环延伸到另一大直径环同时穿过所述小直径环内侧在所述大直径环外侧传递的一个或多个线元件的系带；布置在网格结构的每一端的固定箍环持住所述线元件的端部并且确保施加于线元件上的张力。

根据本发明的弹簧装置的另一变型，冠状物包括交替布置的大直径和小直径的同轴环，而网格结构包括：复合材料制成的管状编织物，其在一个或多个大直径环外部和在一个或多个更小的直径环内部传递；布置于网格结构的每个端部的固定箍环封闭所述编织物的端部，以便确保所述网格结构的张力。

本发明的弹簧装置的优点和特点将通过下文描述变得显然，下文的描述参考附图，附图示出了若干非限制性实施例。

附图说明

在附图中：

图1示出了根据本发明的弹簧装置的第一实施例的示意透视图。

图2示出同一第一实施例的示意正视图。

图3示出了根据本发明的弹簧装置的第二实施例的示意平面图。

图4a、图4b和图4c分别示出了第二实施例的变型的示意图、透视轮廓图和透视图。

图5示出了第二实施例的另一变型的示意透视图。

图6示出了根据本发明的弹簧装置的第三实施例的示意透视和分解图。

图7示出了同一第三实施例的示意透视图。

图8示出了同一第三实施例的变型的示意透视图。

图9示出了根据本发明的弹簧装置的第四实施例的示意透视图。

图10示出了根据本发明的弹簧装置的第五实施例的示意透视图。

图11示出了同一第五实施例的部件的示意透视图。

具体实施方式

当参考图1和图2时，可以看到根据本发明的弹簧装置的第一实施例，其包括C形结构1，由组装在一起形成网格的杆组成。网格具有紧固点A和B以便允许网格中存在偏压，这种偏压预期被转变成网格中单元杆上的牵引或压缩。

结构1的中部区域包括由杆组成的部分10，特别是由三根平行的杆11、12、13组成。杆11和12以其端部与杆14连接，以使它们形成四边形，而杆13在与包含这个四边形的平面不同的平面中延伸，并且通过斜杆15与该平面连接，以便与杆14形成三角形。

而且，包含四边形的平面插置在包含杆13的平面和联结紧固点A与B的线之间。

部分10通过元件16和17连接到两个紧固点A和B中的每一个，元件16和17各通过组装杆形成，其构造与部分10相同，使得杆11和12直接连接到点A和B，并且杆13也可直接连接到点A和B。

应了解在牵引偏压的情况下，即，紧固点A和B彼此分离，如图2所示，偏压通过元件16和17传输到部件10，其导致杆13和连接点A与B的那些元件16和17会经受压缩力，而杆11和12和连接点A和B的所有那些元件16和17则经受拉力。

在压缩偏压的情况下，杆受的力正好相反。

每个杆都具有一个截面，该截面适应于整个结构1上的均匀牵引偏压或压缩偏压。

这个特点使得结构1的所有杆都具有均匀的局部牵引变形以及均匀的局部压缩变形。

压缩变形率无需与压缩时的变形率相同，因为所用材料无需具有相同的拉伸或压缩性能。

当网格结构由不同材料的部件制成时，也可对每个杆的每个区域都进行这种区分。

优化网格结构在于优化截面使得当外应力最大时每个杆的牵引变形或压缩变形达到最大（相对于构成每个杆的材料）。

现在参考图3，可以看到根据本发明的弹簧装置的第二实施例，其包括呈垫圈2形式的网格结构。这种网格垫圈2包括两个直径不同并且在不同的平行平面中延伸的同轴圆形冠状物，即，较大直径的冠状物（被称作外冠状物20）和较小直径的冠状物（被称作内冠状物21），两个冠状物由径向区段22连接，这样形成了凹部23。

因此网格垫圈2总体上具有圆锥形状，并且其轴向压缩有使之返回平坦形状的趋势，从而导致外冠状物20会发生延伸且内冠状物21以及径向区段21会发生压缩。

凹部23能够向该部件提供柔性，以确保作为偏压的一种方式只有很小的弯曲量参与其中。偏压区域几乎只受到纯牵引或压缩。

准确的尺寸使外冠状物20在经受牵引时的偏压极限等同于径向区段22在受压缩时的偏压极限，在内冠状物21中也一样。这种尺寸使弹簧装置具有最佳的能量积蓄。

网格垫圈2可由不同材料制成，如金属或其他类似的材料。网格垫圈也可由基于区段的特征和位置来选择的不同材料制成。

因此，预期受牵引偏压的部分可由金属、缆线、绳索和用于牵引的其它合适的材料制成。

尽管预期经受牵引偏压的这些部分是由包含有加强纤维的复合材料制成的，但它们不能局部地或完全地嵌入于树脂中，因为在牵引环节中树脂并不参与机械强度。

考虑到复合材料具有比压缩强度更高的拉伸强度，对于这种类型的圆锥形状而言，相反的加载模式是优选的，即确保外部负载增加锥度。

图4a、图4b、图4c和图5示出了网格垫圈2的变型，其中，外冠状物20由一系列直线区段23形成，如果径向区段22的数目较少，此区域能够经受压缩。也可在内冠状物21上进行这种优化，但并非很重要的。

现参见图6和图7，可看到根据本发明的弹簧装置的第三实施例，其包括网格盘3，如图6所示，网格盘包括环30、两个线圈31和由形成区段33的复合材料制成的系带32，区段33在线圈31与环30之间在径向或基本在径向上延伸。

在制造期间，线圈31紧密间隔排列并且被布置成相对于压缩环30对称且同轴，线圈31整体保持在此位置处以使系带32就位，利用夹具、会保留于弹簧中的塑料部件、由低熔点金属制成的心轴、可溶性泡沫或者通常利用传统制模时用于制造内模的各种内芯来确保这种保持状态。

通过在压缩环30上传递同时还围绕每个线圈31连续缠绕的复合纤维获得系带32。系带32被制成对称的，因此在偏压期间不会引起网格盘3的任何扭曲。

应了解当网格圆盘3经受压缩偏压时，即当试图使线圈30靠近彼此时，区段33经受压缩偏压，而当网格圆盘受牵引偏压时，即当试图使线圈31彼此分离时，区段33受牵引偏压，并且压环受到压缩偏压。

应当指出的是线圈31可具有内螺纹以便允许将网格盘3紧固到外部元件上，以便进行牵引偏压。

参考图8。可看到串联放置的若干网格圆盘3，但并非必需地，移除在两个网格圆盘3之间的圆盘，然后系带32从压缩环30传递到随后的压缩环30，线圈31反向以使得在组件端部的系带的方向反向。

现参考图9，可以看到根据本发明的弹簧装置的第四实施例，其由网格结构4组成，网格结构4包括压缩环40、直径小于压缩环40直径的牵引环41和线元件42（例如扣环、缆线或纤维）以及在每一端用于线元件42的紧固箍环43。

压缩环40同轴并置，而牵引环41各插置于与它同轴的两个连续压缩环40之间。线元件42从网格结构4的一端延伸到另一端，在压缩环40外侧和牵引环内侧传递，其端部由箍环43持住，箍环确保施加到这些线元件42上的张力，并且允许置于组件的负载下：外力通过这些箍环43传输到线元件。

线元件32在压缩环40与牵引环41之间沿径向延伸，一起形成圆锥形状。

网格结构4的牵引偏压造成线元件42伸长，压缩环40的直径减小并且牵引环41的直径增加。

这些组合的效果通过增加线元件42的圆锥形而令网格结构4总体伸长。

这样的架构使用不同的材料适应不同的偏压模式。

因此可以考虑形成一种具有金属部分和复合材料部分的弹簧。

现参考图10，可以看到网格结构4的变型，其中，线元件42由具有管状形状的复合编织物44替换，如图11中所示，其作为半成品存在，并且沿轴向或者相对略微倾斜的纤维缠结形成，箍环43由用于封闭编织物44的元件构成。

Claims (7)

1.弹簧装置(1,2,3,4)，包括使用构成它的一种或多种材料的弹性的部件，并且其包括将经受偏压的至少两个相反的点或区域(A,B,20,21,30,43)，并且在所述点或区域(A,B,20,21,30,43)之间包括中间部分，所述中间部分包括通过区段(11,12,13,14,15,20,21,22,30,31,33,40,41,42)组装形成的网格结构，无论区段是否为直线的，所述区段中的至少两个在不同平面中延伸，并且都相对于偏压方向向外，使得在所述偏压期间，一个在纵向压缩偏压而另一个在纵向牵引偏压。

2.根据权利要求1所述的弹簧装置，其中，所述区段(11,12,13,14,15,20,21,22,23,30,31,33;40,41,42)由根据它们是否预期受到牵引偏压或压缩偏压选择的不同材料制成。

3.根据权利要求1或2所述的弹簧装置，其中，其包括：一方面，在两个不同平面中延伸的至少两个冠状物(20,21,30,31,40,41)，一个冠状物(21,31,41)的直径或横向尺寸小于另一冠状物(20,30,40)的直径或横向尺寸，所述冠状环(20,21,30,31,40,41)构成承受偏压的两个相反区域；另一方面，多个连接区段(22;33;42)，将一个冠状物连接到另一冠状物并且与所述冠状物(20,21;30,31,40,41)形成网格结构(2,3,4)。

4.根据权利要求3所述的弹簧装置（2），其中，所述外冠状物（20）包括在两个相邻连接区段（22）之间延伸的系列直线区段（23）。

5.根据权利要求3所述的弹簧装置（3），其中，其包括：至少一个大直径的冠状物，其包括环（30）；至少两个更小直径的冠状物，其包括与所述环（30）同轴并且布置于所述环（30）的两侧的线圈（31），而所述网格结构包括从一个线圈（31）延伸到另一个线圈同时在所述环（30）的外侧上传递的一个或多个线元件的系带（32），以便形成径向或基本上径向的区段（33）。

6.根据权利要求3所述的弹簧装置（4），其中，其包括：若干大直径冠状物，所述冠状物各包括环（40）；至少一个更小直径的冠状物，其包括与所述大直径的环（40）同轴并且布置于所述大直径的环（40）之间的环（41），而所述网格结构包括从一个大直径环（40）延伸到另一大直径环（40）同时在所述小直径环（41）内侧传递，在所述大直径环（40）外侧传递的线元件（40）的系带；布置在所述网格结构的每一端的固定箍环（43）保持所述线元件（42）的端部并且确保施加到线元件上的张力。

7.根据权利要求3所述的弹簧装置（4），其中，所述冠状物包括交替布置的大直径和小直径的同轴环(40,41)，而所述网格结构包括复合材料的管状编织物（44），其在所述一个或多个大直径环（40）外部和在所述一个或多个小直径环（41）内部传递；安置于网格结构中每一端的固定箍环（43）封闭所述编织物的端部，因此确保所述网格结构的张力。

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