CN201953876U - 单锥圆柱板弹簧 - Google Patents

Abstract

单锥圆柱板弹簧，包括依次卷绕的多个板簧圈，每个板簧圈形成为锥形，并包括前端圈部分（2）和后端圈部分（3），其中前一个板簧圈的后端圈部分套在后一个所述板簧圈的前端圈部分上，所述多个板簧圈的后端圈部分的最大外径均相同，从而单锥圆柱板弹簧整体呈圆柱形。本实用新型的单锥圆柱板弹簧除了具有足够的疲劳寿命外，其永久变形小，抗松弛性能强，在承受小载荷和大载荷时具有不同的载荷-变形特性，其工作可靠性高，故障率低。

Description

单锥圆柱板弹簧

技术领域

本实用新型涉及一种弹簧，具体地，涉及一种单锥圆柱板弹簧。

背景技术

弹簧的种类繁多，应用面广，用量最大的弹簧主要有三大类：即圆柱螺旋压缩弹簧、板弹簧、拉伸弹簧和截锥蜗卷弹簧等。

各类弹簧均各有其优缺点，例如圆柱螺旋压缩弹簧虽然结构简单，制造容易，但其载荷承受性能不佳，容易发生蠕性变形和永久变形，工作可靠性不高。再如截锥蜗卷弹簧虽然体积小，能够承受的载荷大，但是这种弹簧的载荷灵敏度不高，同时加工过于复杂。

此外，各种类形的弹簧，有的弹簧在国内是常见的，有的是国内没有的，而一些弹簧国内根本没有技术能力进行加工，损坏一旦发生损坏，常常无法及时进行更换。

鉴于现有技术的弹簧的上述缺陷，有必要提供一种新型的弹簧。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新型的单锥圆柱板弹簧，以克服现有技术的上述缺陷，该单锥圆柱板弹簧体积小，载荷承受性能优良，在承受小载荷和大载荷时具有不同的载荷-变形特性，其工作可靠性高，故障率低。

上述目的通过如下技术方案实现：单锥圆柱板弹簧，包括依次卷绕的多个板簧圈，每个所述板簧圈形成为锥形，并包括前端圈部分和后端圈部分，其中前一个所述板簧圈的后端圈部分套在后一个所述板簧圈的前端圈部分上，所述多个板簧圈的后端圈部分的最大外径均相同，从而所述单锥圆柱板弹簧整体呈圆柱形。

所述单锥圆柱板弹簧的钢板材料的截面为矩形截面。

本实用新型的单锥圆柱板弹簧的外观新颖、形状较特殊，体积小、承载力大，结构独特，其既保持了直圆柱螺旋弹簧的特点，又具有截锥蜗卷弹簧的承载载荷大，变形小，占用空间小等优点。但本实用新型的单锥圆柱板弹簧的弹性特性与圆柱螺旋弹簧和截锥蜗卷弹簧均不一样，其载荷-变形特性是变化的。在小变形量时，保持弹性特性和圆柱螺旋弹簧一样的载荷与变形的直线特性，随着变形的增加，板簧圈与相邻板簧圈之间产生摩擦时，它的特性和截锥蜗卷弹簧的特性相似，载荷与变形的关系成为非线性关系，非线性关系急聚增加，能够承受的载荷显著上升。本实用新型的单锥圆柱板弹簧的特征是除了具有足够的疲劳寿命外，其永久变形小，抗松弛性能强，其工作可靠性高，故障率低。

附图说明

图1为本实用新型具体实施方式的单锥圆柱板弹簧的结构示意图，为清楚地显示该单锥圆柱板弹簧的结构，该图采用了半剖的显示方式；

图2为本实用新型单锥圆柱板弹簧的材料下料示意图，图中显示了板料的截面为矩形截面；

图3为图2的弹簧板料的展开示意图；

图4为实用新型单锥圆柱板弹簧制造时所采用的卷绕芯轴的主视示意图，其中对卷绕锥体采用了剖视显示方式；

图5为图4中卷绕芯轴的侧视示意图；

图中：1单锥圆柱板弹簧；2前端圈部分；3后端圈部分；4斜向切口；5引导轴；6卷绕锥体；7第一锥面部分；8第二锥面部分；9操作柄

具体实施方式

以下结合附图描述本实用新型单锥圆柱板弹簧的具体实施方式。

参见图1所示，本实用新型的单锥圆柱板弹簧1包括依次卷绕的多个板簧 圈，每个所述板簧圈形成为锥形，并包括前端圈部分2和后端圈部分3，其中前一个所述板簧圈的后端圈部分3套在后一个所述板簧圈的前端圈部分2上，所述多个板簧圈的后端圈部分的最大外径D1相同，从而所述单锥圆柱板弹簧总体呈圆柱形。

如图1所示，每个板簧圈的锥角为2β，该单锥圆柱板弹簧的材料可以为Si-Cr合金钢(即硅铬合金钢)。

本实用新型的单锥圆柱板弹簧1的外观新颖、形状较特殊，体积小、承载力大，结构独特，它保持了直圆柱螺旋弹簧的特点，每圈的最大外径和最小内径相同，同时又具有截锥蜗卷弹簧的承载载荷大，变形小，占用空间小等优点，它带有轴向螺旋角，可以利用轴向螺旋角的变化来增加承载载荷。但本实用新型的单锥圆柱板弹簧1的弹性特性与圆柱螺旋弹簧和截锥蜗卷弹簧均不一样，其载荷-变形特性是变化的。它在小变形量时，保持弹性特性和圆柱螺旋弹簧一样的载荷与变形的直线特性，随着变形的增加，板簧圈与相邻板簧圈之间产生摩擦时，它的特性和截锥蜗卷弹簧的特性相似，载荷与变形的关系成为非线性关系，非线性关系急聚增加，能够承受的载荷显著上升。本实用新型的单锥圆柱板弹簧1的特征是除了具有足够的疲劳寿命外，其永久变形小，抗松弛性能强。该单锥圆柱板弹簧在初始(安装时)结合了圆柱螺旋压缩弹簧的弹性特性，其刚度为线性。同时也结合了截锥蜗卷弹簧的工作原理，在工作条件下随着有效圈的减少，螺旋角的减小，板簧圈与板簧圈的摩擦增大，载荷也相应增大。此外，优选地，为了减小弹簧的永久变形和蠕变变形，本实用新型的单锥圆柱板弹簧采用了矩形截面的弹簧钢板制造，从而提高和加强了材料强度，减少了弹簧的永久变形和蠕变变形。

本实用新型单锥圆柱板弹簧1的应力和变形的计算是根据材料力学推导出来的，若无一定的实际经验，很难设计和制造出这一类的弹簧。为帮助本领域技术人员制造该单锥圆柱板弹簧1以满足充分公开的要求，以下结合图2 至图5简略说明本实用新型的单锥圆柱板弹簧的制造工艺，其主要包括如下步骤：

第一，弹簧材料的选择：准备Si-Cr合金钢板(即硅铬合金钢)作为坯料。

本申请人针对单锥圆柱板弹簧的特殊性试从材料着手，为提高疲劳寿命和抗松弛性能，选用Si-Cr合金钢作为制造单锥圆柱板弹簧的材料，其强度可达2000Mpa，抗松弛性能好。例如，可以选用60Si2CrVA的钢板做坯料。

第二，弹簧板料的制作：

根据所述单锥圆柱板弹簧1的内、外径和总圈数的要求，将所述硅铬合金钢板切割加工成一个带有斜向切口4的圆环状板料，参见图2，该圆环状板料的展开图可以参见图3。

第三，单锥圆柱板弹簧的绕制成形：

首先就将上述圆环状板料的一部分绕制带有轴向锥度的首个板簧圈，然后以该首个板簧圈的锥面作为基准，依次将圆环状板料绕制呈锥形的多个板簧圈，并使得前一个所述板簧圈的后端圈部分3套在后一个所述板簧圈的前端圈部分2上，同时使得所有板簧圈的后端圈部分的最大外径D1相同。

上述根据锥形板簧圈的绕制方式可以有多种，为了便于弹簧的绕制，可以设计一种如图4和图5所示的绕制芯轴，该绕制芯轴包括引导轴5、连接于该引导轴5的绕制锥体6、以及安装在该绕制锥体6上的操作柄9，绕制锥体6设有逐渐平滑过渡的第一锥面部分7和第二锥面部分8，该第一锥面部分7和第二锥面部分8的锥角相同(对应于待绕制的单锥圆柱板弹簧的锥角)，并且第二锥面部分8的母线比第一锥面部分7的母线更靠近所述绕制锥体6的中心线，也就是说，第二锥面部分8为小锥面部分，第一锥面部分7为大锥面部分。通过该绕制芯轴，可以方便地进行单锥圆柱板弹簧的绕制，通过绕制锥体绕制带有轴向锥度的首个单锥板簧圈，然后用首个锥型弹簧圈的锥面做为基准，顺序进行其它板簧圈的绕制，使得前一个所述板簧圈的后端圈部分3套在后一个 所述板簧圈的前端圈部分2上，并且通过该绕制芯轴能够同时保证所有板簧圈的后端圈部分的最大外径D1相同。

第四，对上述步骤3中绕制单锥圆柱板弹簧进行热处理、修磨以及喷丸工艺，最终制造出一个完全符合图纸要求的单锥圆柱板弹簧。

在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，可以通过任何合适的方式进行任意组合，其同样落入本实用新型所公开的范围之内。同时，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。此外，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。本实用新型的保护范围由权利要求限定。

Claims (2)

1.单锥圆柱板弹簧，其特征是，包括依次卷绕的多个板簧圈，每个所述板簧圈形成为锥形，并包括前端圈部分（2）和后端圈部分（3），其中前一个所述板簧圈的后端圈部分（3）套在后一个所述板簧圈的前端圈部分（2）上，所述多个板簧圈的后端圈部分的最大外径（D1）均相同，从而所述单锥圆柱板弹簧（1）整体呈圆柱形。

2.根据权利要求1所述的单锥圆柱板弹簧，其特征是，该单锥圆柱板弹簧（1）的钢板材料的截面为矩形截面。

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