拉伸弹簧组件及其制造方法
技术领域
本发明涉及拉伸弹簧,并且更具体地涉及一种包括端部固定件的拉伸弹簧组件、一种该拉伸弹簧组件的制造方法,以及一种用于在制造过程中将拉伸弹簧拉伸的抓持工具。
背景技术
通常,拉伸弹簧是螺旋拉伸弹簧,其包括沿在第一端和第二端之间的纵向轴线设置的多个线圈。拉伸弹簧可制造成各种尺寸,以及用于各种载荷,即将其拉伸所需的拉力。在许多应用中,在没有足以将其拉伸的拉力作用于拉伸弹簧的第一端和第二端上的情况下,拉伸弹簧的线圈互相接触。此外,对于某些应用,拉伸弹簧设置有互相推挤的线圈以形成“预载荷”。在使用中,必须施加足够大的初始拉力以开始拉伸弹簧。
在当今的生产过程中,拉伸弹簧的线圈的内侧和外侧以及线圈互相接触处拉伸弹簧的表面部分被涂覆。为了涂覆线圈互相接触处拉伸弹簧的表面部分,拉伸弹簧被拉伸并固定好,例如固定在一个足够坚固的框架结构上。当拉伸弹簧被固定在框架结构上时,涂层被涂到拉伸弹簧上。在固化涂层后,拉伸弹簧从框架结构上取下。对于具有用于固定的成形为钩或环的端部的拉伸弹簧,这个过程效果很好。
一些拉伸弹簧设置成具有螺纹端部固定件的拉伸弹簧组件,该螺纹端部固定件旋入一端或两端都用作固定,以代替在高张力和/或高周期应用时往往会断裂的钩或环。
不幸的是,当在为了涂覆而将拉伸弹簧拉伸的过程中将端部固定件旋入拉伸弹簧时,涂覆材料无法到达与端部固定件接触的线圈之间的空隙或者这些线圈的内侧表面。即便端部固定件以及拉伸弹簧都已经经过防腐蚀涂覆,这也对为这些关键部位提供了腐蚀机会,经常会导致拉伸弹簧损坏。在许多情况下,当拉伸弹簧被固定在机器内部时,为了修理/翻新(包括重新涂覆)而替换或拆卸拉伸弹簧是十分耗费金钱和时间的。拉伸弹簧中的腐蚀可能发生在油漆或涂覆层下面。因此,腐蚀不容易看到,并且可能不被注意。经受腐蚀的拉伸弹簧经常会在负载下突然失灵,这可能导致对机器的严重损害,并对在附近区域的人员造成严重的安全隐患。
人们期望提供一种拉伸弹簧组件,其中,涂覆材料被设置在内侧表面、外侧表面以及从第一端处的端部线圈延伸到第二端处的端部线圈并且包括端部线圈的线圈互相接触处的表面部分上。
人们还期望提供一种拉伸弹簧组件的制造方法,其中,螺旋拉伸弹簧在没有端部固定件的情况下被拉伸和涂覆。
人们还期望提供一种用于抓持螺旋拉伸弹簧的端部线圈的抓持工具。
发明内容
因此,本发明的一个目的是提供一种拉伸弹簧组件,其中涂覆材料被设置在所述内侧表面、所述外侧表面以及从所述第一端处的所述端部线圈延伸到所述第二端处的所述端部线圈并且包括所述端部线圈的所述表面部分上。
本发明的另一个目的是提供一种拉伸弹簧组件的制造方法,其中螺旋拉伸弹簧在没有端部固定件的情况下进行拉伸和涂覆。
本发明的另一个目的是提供一种用于抓持螺旋拉伸弹簧的端部线圈的抓持工具。
根据本发明的一个方面,提供了一种拉伸弹簧组件的制造方法。准备螺旋拉伸弹簧。所述弹簧具有多个线圈,所述多个线圈沿在第一端处的端部线圈和第二端处的端部线圈之间的纵向轴线设置,所述多个线圈包含在没有足以将其拉伸的力作用在所述拉伸弹簧上的情况下互相接触的所述线圈。抓持所述端部线圈并将所述弹簧拉伸至拉伸的位置,在所述拉伸的位置,所述弹簧在其连续的线圈之间具有预定的距离。在所述拉伸的位置,将涂覆材料设置到所述弹簧的所述表面上,使得所述涂覆材料被设置到在没有拉伸的情况下,所述线圈互相接触处所述弹簧的表面部分上。当所述弹簧被拉伸时,将所述涂覆材料固化预定的时间间隔。在经过所述预定的时间间隔后,从所述弹簧解除所述拉伸,并松开所述端部线圈。然后,将端部固定件插入到所述弹簧的第一端部和第二端部中。
根据本发明的一个方面,提供了一种拉伸弹簧组件的制造方法。准备螺旋拉伸弹簧。所述弹簧具有多个线圈,所述多个线圈沿纵向轴线设置在第一端处的端部线圈和第二端处的端部线圈之间,所述多个线圈包含在没有足以将其拉伸的力作用在所述拉伸弹簧上的情况下互相接触的所述线圈。准备第一抓持工具和第二抓持工具。放置所述第一抓持工具和所述第二抓持工具,使得所述第一抓持工具和所述第二抓持工具中的每一个的第一抓持部和第二抓持部与所述相应的端部线圈的内侧表面或外侧表面在其预定的位置相接触。使用用于抓持所述端部线圈的所述抓持工具将所述弹簧拉伸至拉伸的位置,在所述拉伸的位置,所述弹簧在其连续的线圈之间具有预定的距离。在所述拉伸的位置,将涂覆材料设置到所述弹簧的所述表面上,使得所述涂覆材料被设置到在没有拉伸的情况下,所述线圈互相接触处所述弹簧的表面部分上。当所述弹簧被拉伸时,将所述涂覆材料固化预定的时间间隔。在经过所述预定的时间间隔后,从所述弹簧解除所述拉伸,并松开所述端部线圈。然后,将端部固定件插入到所述弹簧的第一端部和第二端部中。
根据本发明的一个方面,提供了一种使用上述的该拉伸弹簧组件的制造方法制造的拉伸弹簧组件。拉伸弹簧组件具有涂覆材料,所述涂覆材料被设置到所述螺旋拉伸弹簧的内侧表面、所述螺旋拉伸弹簧的外侧表面以及在没有拉伸的情况下,所述线圈互相接触处所述螺旋拉伸弹簧的表面部分上。所述涂覆材料被设置在所述内侧表面、所述外侧表面以及从所述第一端处的所述端部线圈延伸到所述第二端处的所述端部线圈并且包括所述端部线圈的所述表面部分上。在对所述螺旋拉伸弹簧进行涂覆后,插入所述端部固定件。
根据本发明的一个方面,提供了一种用于抓持螺旋拉伸弹簧的端部线圈的抓持工具。所述抓持工具包括抓持工具本体,所述抓持工具本体具有设置在其第一端处的第一抓持部和第二抓持部。所述第一抓取部和所述第二抓取部间隔开相当于所述端部线圈的内径或外径的预定的距离。所述第二抓取部与所述第一抓取部向后分开放置相当于形成所述拉伸弹簧的弹簧丝的直径的一半的预定的距离。所述第一抓持部和所述第二抓持部从所述内径向外延伸预定的距离,或从所述外径向内延伸预定的距离,以在所述拉伸弹簧未被拉伸时牢固地抓持所述端部线圈。与所述第二抓持部向后分开设置的连接部,所述连接部适于与致动器连接以拉伸所述拉伸弹簧。
根据本发明的一个方面,提供了一种用于抓持螺旋拉伸弹簧的端部线圈的抓持工具。所述抓持工具包括抓持工具本体,所述抓持工具本体具有设置在其第一端处的第一抓持部和第二抓持部。所述第一抓取部和所述第二抓取部间隔开相当于所述端部线圈的内径或外径的预定的距离。所述第二抓取部与所述第一抓取部向后分开放置相当于形成所述拉伸弹簧的弹簧丝的直径的一半的预定的距离。所述第一抓持部和所述第二抓持部从所述内径向外延伸预定的距离,或从所述外径向内延伸预定的距离,以在所述拉伸弹簧未被拉伸时牢固地抓持所述端部线圈。所述第一抓持部和所述第二抓持部适于装配到在所述端部线圈和与所述端部线圈相接触的相邻线圈之间的空隙中。所述第一抓持部和所述第二抓持部每一个包括弯曲的抓持表面,所述抓持表面的曲率相当于所述弹簧丝的横截面的曲率。与所述第二抓持部向后分开设置的连接部,所述连接部适于与致动器连接以拉伸所述拉伸弹簧。
本发明的一个好处是提供了一种拉伸弹簧组件,其中涂覆材料被设置在所述内侧表面、所述外侧表面以及从所述第一端处的所述端部线圈延伸到所述第二端处的所述端部线圈并且包括所述端部线圈的所述线圈互相接触处的所述表面部分上。
本发明的另一个好处是提供了一种拉伸弹簧组件的制造方法,其中螺旋拉伸弹簧在没有端部固定件的情况下进行拉伸和涂覆。
本发明的另一个好处是提供一种用于抓持螺旋拉伸弹簧的端部线圈的抓持工具。
附图说明
下面参考附图描述本发明的优选实施例,其中:
图1a和图1b为简化框图,示出了根据本发明的一个优选实施例的拉伸弹簧组件的侧视图,分别包含未被拉伸以及被拉伸的拉伸弹簧;
图2a和图2b为简化框图,分别示出了根据本发明的一个优选实施例的用于抓持螺旋拉伸弹簧的端部线圈的抓持工具的透视侧视图以及侧视图;
图2c和图2d为简化框图,示出了根据本发明的优选实施例的用于抓持螺旋拉伸弹簧的端部线圈的抓持工具的前部的侧视图;
图3a至3e为简化框图,示出了将根据本发明的优选实施例的用于抓持螺旋拉伸弹簧的端部线圈的抓持工具插入螺旋拉伸弹簧的端部线圈的透视侧视图;
图4为简化流程图,示出了本发明的优选实施例的一种制造拉伸弹簧组件的方法;以及
图5a至5d为简化框图,示出了根据本发明的优选实施例的用于抓持螺旋拉伸弹簧的端部线圈的抓持工具的多个变型的侧视图。
具体实施方式
除非另有定义,本申请中采用的所有技术和科学术语具有如本发明所属的技术领域中的一个普通技术人员所理解的相同的含义。尽管与本文所述的那些方法和材料相似或等同的任何方法或材料能够被用于本发明的实践和测试中,现在描述优选的方法和材料。
参照图1a和图1b,提供了根据本发明的一个优选实施例的拉伸弹簧组件100。拉伸弹簧100包括线圈部件102以及端部固定件104。螺旋拉伸弹簧102具有多个线圈,其沿在第一端和第二端之间的纵向轴线101设置,其包含在没有足以拉开弹簧的拉力作用在该弹簧上的情况下互相接触的线圈。端部固定件104每一个包括固定部104A以及螺纹线圈交互部104B。线圈交互部104B以螺旋式方式固定进入拉伸弹簧102的端部102B中。通过与端部固定件104的相应的线圈交互部104B进行交互,两个端部102B的线圈大体上相对于彼此固定,以此方式,通过设置在如图1b中虚线所示的两者之间的多个线圈的部分102A提供了对弹簧的拉伸。
采用目前工艺水平的制造方法,端部固定件104插入到两个端部102B,以施加必要的拉力用于拉伸该拉伸弹簧,以此方式,提供了在拉伸该拉伸弹簧的同时,对拉伸弹簧102进行涂覆。不幸的是,涂覆材料无法到达线圈之间的空隙或与端部102B中的端部固定件104接触的这些线圈的内侧表面,在这些关键部位中提供了腐蚀机会。
采用与一种用于抓持拉伸弹簧102的端部线圈的抓持工具结合的一种拉伸弹簧组件100的制造方法,如下所述,保证涂覆材料被设置到拉伸弹簧102的内侧表面、拉伸弹簧102的外侧表面以及在沿着从第一端处的端部线圈延伸到第二端处的端部线圈并且包括端部线圈的拉伸弹簧102的完整长度方向上没有拉伸的情况下,线圈互相接触处拉伸弹簧102的表面部分上。在涂层已被固化后,端部固定件104被插入到拉伸弹簧102的端部102B中。
参照图2a至2d,提供了根据本发明的一个优选实施例的一种用于抓持拉伸弹簧的端部线圈的抓持工具200。抓持工具200包括抓持工具本体202,其具有设置于抓持工具本体202的第一端202A处的第一抓持部204.1和第二抓持部204.2。优选地,抓持工具本体202大致上是扁平而细长的。
第一抓持部204.1和第二抓持部204.2间隔开预定的距离,该预定的距离相当于端部线圈102B.1的内径DIN。第二抓持部204.2与第一抓持部204.1向后分开放置预定的距离,该预定的距离相当于形成拉伸弹簧102的弹簧丝的直径DSW的一半。第一抓取部204.1和第二抓取部204.2从内径向外延伸预定的距离,以牢固地抓持端部线圈102B.1的内侧表面,同时还装配到端部线圈102B.1和相邻线圈102B.2之间的空隙中,该相邻线圈与未被拉伸的拉伸弹簧102的端部线圈102B.1相接触,如图2c与图2d所示。
连接部(例如孔208)与第二抓持部204.2向后设置在抓持工具本体202中。优选地,提供了多个连接部208.1、208.2、208.3,其被放置在沿抓持工具本体202的不同位置处。例如,连接部208.1(放置在抓持工具本体202的第二端202B的附近)被用于将抓持工具200连接至致动器用以将拉伸弹簧102拉伸,同时其他连接部208.2、208.3中的一个被用于将拉伸弹簧102当被拉伸时固定到框体结构上。沿抓持工具本体200放置多个连接部实现了对具有不同长度的拉伸弹簧102应用同一个抓持工具200。
优选地,第一抓持部204.1和第二抓持部204.2中的每一个包括弯曲的抓持表面205,该弯曲的抓持表面的曲率R1相当于弹簧丝横截面的曲率DSW/2,以增加在抓持部204.1、204.2与端部线圈102B.1之间的接触面积,如图2d所示。
更优选地,第一抓持部204.1和第二抓持部204.2中的每一个分别连接到抓持结构206.1和206.2。抓持结构206.1和206.2中的每一个围绕弹簧丝的预定的段,并且更优选地,其曲率R2相当于或稍大于弹簧丝横截面的曲率DSW/2。抓持结构206.1和206.2通过在将其旋入到端部线圈102B.1中时对抓持工具200进行导向,利于抓持工具200插入到拉伸弹簧102中,如下文所述。
抓持工具200由例如足够厚的钢板材料(取决于将拉伸弹簧102拉伸时所采用的拉力)使用常规技术(如锻造、切割以及钻孔)制成。
图3a至图3e示出了一种用于将抓持工具200插入到拉伸弹簧102中的方法。首先,第一抓持部204.1与端部线圈102B.1啮合在与端部线圈102B.1的末端102C近似相对的位置,如图3a所示。接着,旋转抓持工具200,啮合的第一抓持部204.1沿着端部线圈102B.1移动,直到第二抓持部204.2到达端部线圈102B.1的末端102C,如图3a和图3b中空心箭头所标明。然后,第二抓持部204.2与端部线圈102B.1的末端102C相啮合并旋转,进一步将啮合的第一抓持部204.1和第二抓持部204.2沿着线圈移动,直到第二抓持部204.2被放置在与端部线圈102B的末端102C分开预定的距离DGT,如图3c与图3d所示。确定距离DGT,使得在将拉伸弹簧102拉伸、将抓持工具200固定到框型结构的过程中以及在进行涂覆和固化的过程中,将抓持工具保持与端部线圈102B.1牢固的啮合。
可选地,将第一抓持部204.1与端部线圈102B.1的末端102C啮合,并且接着旋转抓持工具200,将啮合的第一抓持部204.1沿着端部线圈102B.1移动,直到第一抓持部204.1到达与端部线圈102B.1的末端102C近似相对的位置。随后的步骤与上文所述的步骤相同。
随着抓持工具200与拉伸弹簧102的两端处的端部线圈102B.1牢固地啮合,施加拉力用以将拉伸弹簧102拉伸,使得在其连续的线圈之间存在预定的距离DC,如图3e中的空心箭头所标明。需要注意的是,为了简便,仅仅在图3e中示出了拉伸弹簧102的一端。采用抓持工具200保证涂覆材料还被设置在拉伸弹簧102的内侧表面、拉伸弹簧102的外侧表面以及在沿着从第一端处的端部线圈102B.1延伸到第二端处的端部线圈102B.1并且包括端部线圈102B.1的末端102C的拉伸弹簧102的完整长度方向上没有拉伸的情况下,线圈互相接触处拉伸弹簧102的表面部分上,除了有两个小片区域,由于抓持部204.1与204.2的存在而无法被涂覆到,如图3e中用虚线空心箭头所标明,这些区域可以在移开抓持工具200后,在拉伸弹簧102未被拉伸时进行修饰。
参照图4,提供了根据本发明一个优选实施例的一种拉伸弹簧组件的制造方法。通过:a)准备一个螺旋拉伸弹簧102,该螺旋拉伸弹簧102具有多个线圈,其沿在第一端处的端部线圈和第二端处的端部线圈之间的纵向轴线设置,其包含在没有足以将其拉伸的力作用在该拉伸弹簧上的情况下互相接触的线圈。应用上文所述的用于将抓持工具200插入到拉伸弹簧102中的方法,使用抓持工具200,通过放置抓持工具200抓持-b)-端部线圈,使得抓持工具的每一个的第一抓持部204.1和第二抓持部204.2与相应的端部线圈102B.1的内侧表面在其预定的位置相接触。随着抓持工具200与拉伸弹簧102的两端处的端部线圈102B.1牢固地啮合,施加拉力用以将拉伸弹簧102拉伸-c)-使得在其连续的线圈之间存在预定距离DC,如空心所标明。在拉伸的位置,涂覆材料被设置-d)-到拉伸弹簧的内侧表面、拉伸弹簧102的外侧表面以及在沿着从第一端处的端部线圈102B.1延伸到第二端处的端部线圈102B.1并且包括端部线圈102B.1的末端102C的拉伸弹簧102的完整长度方向上没有拉伸的情况下,线圈互相接触处拉伸弹簧102的表面部分上。涂覆材料可包括使用各种常规涂覆方法(例如电镀、喷涂、浸渍)涂覆的任何常规的涂覆材料(例如液体涂料、粉末涂料以及电镀层)。当拉伸弹簧被拉伸时,在将涂覆材料固化-e)-预定的时间间隔后,拉伸被解除-f)-并且将上述插入过程顺序相反地应用,从抓持工具200将端部线圈松开。移开抓持工具200后,对拉伸弹簧进行清洁(尤其是在端部线圈102B.1和抓持工具200之间容易夹杂碎屑的区域)。并且在d)步骤中由于抓持部的存在而无法被涂覆到的小片区域采用例如搪瓷喷漆的方式进行修饰。然后,将端部固定件104插入拉伸弹簧102的端部102B,以形成拉伸弹簧组件100。
在一个示例性的实施方式中,该过程被用于对弹簧进行粉末涂覆,该弹簧具有:2.5英寸的内径DIN;0.625英寸的弹簧丝直径DSW;0.15英寸的拉伸后在连续线圈之间的预定的距离DC;212磅/英寸的载荷率;750磅的预载荷。抓持工具200的总体长度为8英寸,其具有抓持工具本体202,该抓持工具本体202为1.5英寸×0.5英寸的矩形横截面,并且由44W钢制成。
图5a至图5d示出了多种抓持工具200的变型。图5a所示的是抓持工具200的简化版,其略去了抓持结构206.1与206.2。
图5b示出了适用于抓持端部线圈102B.1外侧表面的抓持工具200。在这里,抓持部204.3与204.4间隔开预定的距离设置,该预定的距离相当于端部线圈102B.1的外径DOUT。抓持部204.4与抓持部204.3向后分开放置预定的距离,该预定的距离相当于形成拉伸弹簧102的弹簧丝的直径DSW的一半。抓持部204.3、204.4从外径DOUT向内延伸预定的距离,以在拉伸弹簧未被拉伸时牢固地抓持端部线圈102B.1。优选地,抓持部204.3和204.4中的每一个包括弯曲的抓持表面,该弯曲的抓持表面的曲率相当于弹簧丝的横截面的曲率DSW/2,以增加在抓持部204.3、204.4和端部线圈102B.1之间的接触面积。该抓持工具以与抓持工具200相似的方法被插入到端部线圈102B.1中。
图5c所示的抓持工具是抓持工具200与图5b所示的抓持工具的组合,结果是抓持部204.3和204.4分别设置在与抓持部204.1和204.2相对的位置。优选地,抓持结构206.1和206.2分别通过抓持部204.3连接抓持部204.1以及通过抓持部204.4连接抓持部204.2。更优选地,抓持结构206.1和206.2中的每一个的曲率相当于或稍大于弹簧丝的横截面的曲率DSW/2。通过将抓持部204.1和204.3与端部线圈102B.1的末端102C啮合,插入抓持工具。接着,旋转抓持工具,将啮合的抓持部204.1和204.3沿着端部线圈102B.1移动,直到抓持部204.1和204.3到达与端部线圈102B.1的末端102C近似相对的位置。然后,旋转抓持工具,进一步将啮合的抓持部204.1和204.3沿着端部线圈102B.1移动,直到抓持部204.2和204.4到达端部线圈102B.1的末端102C。接着,抓持部204.2和204.4与端部线圈102B.1的末端102C啮合。然后,旋转抓持工具,进一步将啮合的抓持部204.1、204.2、204.3和204.4沿着端部线圈102B.1移动,直到抓持部204.2和204.4被放置在与端部线圈102B.1的末端102C分开预定的距离。
可选地,抓持工具被设置为只带有一个臂,其包括抓持部204.1和204.3。
图5d示出了一种具有抓持工具本体的抓持工具,该抓持工具本体包括设置有具有抓持部204.3的第一臂202.1以及具有抓持部204.4的第二臂202.2。第一臂202.1在枢轴210处枢转地可移动连接到第二臂202.2,如通过空心箭头所标明。尽管图5d示出了一种用于抓持端部线圈102B.1的外侧表面的抓持工具,该抓持工具适用于抓持端部线圈102B.1的内侧表面。
需要注意的是,由于需要修饰的接触区域被端部固定件104覆盖,采用只包括抓持部204.1和204.2用以抓持端部线圈102B.1内侧表面是优选的。
替代地,通过制造其端部带有钩或环的拉伸弹簧,将拉伸弹簧102拉伸不需要抓持工具200。那么可以通过抓持钩或环将拉伸弹簧102拉伸。在设置到拉伸弹簧102上的涂覆材料被固化后,将拉伸弹簧松开,并且在将终端固定件104插入以形成拉伸弹簧组件100之前,将钩和环切除。但是在切除钩或环的过程中必须非常小心,与端部线圈102B.1邻近的线圈102B.2不被火星或切割碎屑破坏,或者端部102B的涂层不被火星或切割碎屑破坏,其会导致在这些关键部位中腐蚀的机会或弱点。
更替代地,制造了如上的其端部带有钩或环的拉伸弹簧102,但是该钩或环成形为足够小,且被放置使得在保留钩或环的同时,端部固定件可被插入。但是在成形钩或环的过程中必须十分小心,拉伸弹簧102的线圈不被扭曲。
本文关于优选实施例对本发明已经进行了描述。但是,对于本领域技术人员显而易见的是,在不背离本发明的保护范围的情况下,可以进行多种变型和修改。