CN207961353U - 一种双直径的弧形弹簧 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双直径的弧形弹簧，包括由一根等径的金属丝卷绕而成的簧体；所述簧体的中心线呈圆弧形，包括大弹簧圈和小弹簧圈，由一圈所述大弹簧圈连着一圈所述小弹簧圈，循环往复。本实用新型的双直径的弧形弹簧可在满足设计扭矩要求的情况下吸收驾驶过程中超设计的冲击力，提升了汽车在行驶过程中驾驶舒适性和安全性。

Description

一种双直径的弧形弹簧

技术领域

本实用新型涉及双质量飞轮式扭振减振器领域，尤其涉及一种双质量飞轮用弧形弹簧。

背景技术

双质量飞轮式扭振减振器，简称双质量飞轮，是减小汽车动力传动系统扭转振动的一个十分有效的装置，它将减振弹簧从离合器从动盘中取出，然后将其布置到发动机飞轮上，而形成双质量飞轮式扭振减振器，使得发动机飞轮具有多种功能，不但具有其原来的功能，而且还具有扭振减振器的功能，并且由于其减振弹簧的安装半径更大，弹簧的刚度更小，相对扭转角更大，减振效果更加理想。另外，由于其结构的独特性，可利用其质量和刚度的变化来调节传动系的扭振固有特性，降低传动系的共振转速，并利用其阻尼来衰减系统的振动幅值。

弧形弹簧与其它直弹簧的不同在于弹簧内外侧之间的节距不一致，从而导致弹簧表面应力不稳定，内侧大，外侧小。所以相对来讲弧形弹簧的设计和加工要求较高。弧形弹簧工作环境恶劣，应力不稳，相比直弹簧而言更易断裂。特别是应力较集中的弹簧内侧。

弧形弹簧一般由圆钢丝制造，在弹簧压并时弹簧圈与圈之间是线接触，接触面较小，压应力主要集中在很小的接触面上，使接触面的表面应力较高。需要使用较高标准的材料才能满足要求。圆钢丝弹簧在承受超过设计扭矩的冲击力时，弹簧处于压并状态，此时材料表面需承受更高的应力。在急加速或急减速时弹簧处理压并状态，无法吸收冲击力，此时驾驶舒适度会较差。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种弧形弹簧，能够使弹簧在汽车急加速或急减速时吸收更多的冲击能，同时防止弹簧在压并时直接由应力接触面承接高于弹簧设计的冲击应力，降低弹簧断裂风险。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种弧形弹簧，可在弹簧材料不变的情况下，提升弧形弹簧的设计扭矩，并在承受超过设计扭矩的冲击力时，能吸收因驾驶过程中超设计的冲击力，改善驾驶舒适度。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种双直径的弧形弹簧，包括由一根等径的金属丝卷绕而成的簧体；所述簧体的中心线呈圆弧形，包括大弹簧圈和小弹簧圈，由一圈所述大弹簧圈连着一圈所述小弹簧圈，循环往复。

进一步的，所述大弹簧圈和所述小弹簧圈的连接点在所述簧体的外弧线上。

此处设计的目的在于：弧形弹簧的外侧节距大于内侧，在弹簧压并是发生在弧形弹簧的内侧，小弹簧圈和大弹簧圈在弧形弹簧的外弧线上连接，在弹簧内侧则有一定程度的错开。弹簧处于压并状态时，继续施加压力，在弧形弹簧内侧，小弹簧圈在一定程度上压入大弹簧圈，弹簧的压并角度会继续变小。此时弧形弹簧会吸收超设计的冲击力，将弹力转换成摩擦力，最终转变成热能释放掉。

进一步的，所述小弹簧圈的中心偏离所述簧体的中心线所在平面的距离，不大于0.5mm。

此处设计的目的在于：大弹簧圈的中心线是弧形弹簧簧体的中心线，小弹簧圈由于尺寸较小，存在沿弧形弹簧的圆心的轴向方向摆动的可能，让小弹簧圈的中心约束在处于弧形弹簧的中心线所在平面附近，可保持小直径弹簧在受压时的受力平衡。

进一步的，所述小弹簧圈的直径比所述大弹簧圈的直径小1mm～2mm。

进一步的，所述弧形弹簧的活动部分的弹簧圈的节距的最大值和最小值之差不大于0.6mm。

进一步的，所述弧形弹簧的自由角度在150°～180°之间。

进一步的，所述弧形弹簧的圈数不小于45圈。

进一步的，所述簧体的两端的端圈并紧形成垂直于所述簧体的中心线的端面。

此处设计的目的在于：弧形弹簧在工作时，端圈是接触面或者受力面，端面并紧形成垂直于簧体的中心线的端面，使得受力沿着簧体的中心线方向传导。

进一步的，所述端面是磨平的。

进一步的，所述金属丝是圆钢丝。

从上述方案可以看出，和现有技术相比，本实用新型的扁钢丝的弧形弹簧具有以下优点：

1)弧形弹簧达到压并角度后，继续施加压力，在弧形弹簧内侧，小直径弹簧一定程度压入大弹簧圈，弹簧压并角度会继续减小，压并扭矩提高。

2)弧形弹簧会吸收驾驶过程中超设计的冲击力，将弹力转换成摩擦力，最终转变成热能释放掉。

3)压并扭矩提高及超设计的冲击力的吸收，提高了汽车在行驶过程中驾驶舒适性和安全性。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的一个较佳实施例的双直径弧形弹簧的自由状态；

图2是本实用新型的双直径的弧形弹簧的压并状态；

图3是本实用新型的双直径的弧形弹簧的压并状态的局部放大图；

图4是非双直径的弧形弹簧的扭矩图；

图5是本实用新型的双直径的弧形弹簧的扭矩图；

其中：1-自由角度；2-压并角度；3-大弹簧圈；4-小弹簧圈；

5-外弧线；6-中心线；7-内弧线；8-圆心；10-簧体。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本实用新型的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

图1是本实用新型的一个较佳实施例的双直径弧形弹簧的自由状态，图2是图1所示的双直径的弧形弹簧的压并状态。图3为图2的局部放大图。

本实用新型公开了一种双直径的弧形弹簧，包括由一根等径的金属丝卷绕而成的簧体10；所述簧体10的中心线6呈圆弧形，包括大弹簧圈3和小弹簧圈4，由一圈所述大弹簧圈3连着一圈所述小弹簧圈4，循环往复。

本实用新型的弧形弹簧主要参数有：

1)自由角度1：弧形弹簧在自由状态时的角度；

2)刚度：弧形弹簧每压缩1°增加的扭矩；

3)钢丝线径：钢丝的直径；

4)大弹簧圈直径：大弹簧圈3对应的直径；

5)小弹簧圈直径：小弹簧圈4对应的直径；

6)压并角度2：弧形弹簧压缩至一圈一圈之间无缝隙时的角度；

7)压并扭矩：当弧形弹簧压并时产生的扭矩；

8)弹簧活动圈数：弧形弹簧可自由活动，能被压缩的圈数；

9)弹簧总圈数：包含可活动圈数，又包含不可活动圈数；

10)弹簧弧度半径：弧形弹簧的圆心8至弧形弹簧的内弧线7的距离。

本实用新型的较佳实施例的具体参数描述如下：

1)钢丝线径：4.2mm；

2)自由角度1：161°；

3)刚度：3.09Nm/°；

4)弹簧弧度半径：123mm；

5)弹簧活动圈数：55.75圈；

6)弹簧总圈数：57.25圈；

7)压并角度2：115.4°；

8)压并扭矩：140.90Nm。

弧形弹簧在161°～115.4°之间压缩时，扭矩＝压缩角度*刚度(3.09Nm/°)，压缩角度为弧形弹簧在压缩状态下的角度和自由角度1差值的绝对值。

弧形弹簧压至115.4°，到达压并角度2，此时整个弧形弹簧压缩行程结束，最高压并扭矩140.90Nm。

如图3所示，大弹簧圈3和小弹簧圈4的连接点在弧形弹簧的外弧线5，在压并状态，位于弧形弹簧内侧的小弹簧圈4可一定程度的压入大弹簧圈3。

在压并状态下，继续施加压缩扭矩时双直径的弧形弹簧与非双直径的弧形弹簧产生区别：

如图4所示，非双直径的弧形弹簧：弹簧处于压并状态，继续压并时角度变化非常小。在固定的某一角度压缩时产生的扭矩与回退时产生的扭矩几乎无差异，对弹簧施加超过压并扭矩的压力时，弹簧处于完全压并状态，已无法提供缓冲及过滤发动机震动的功能。所有的冲击力矩将在发动机与变速箱之间直接传递。

如图5所示，双直径的弧形弹簧：弹簧处于压并状态时，继续施加压力，则小弹簧圈4压入大弹簧圈3内，弹簧的压并角度2会继续变小。退出施加的扭矩时，在压并区域内施加压力产生的扭矩与退出施加压力产生的扭矩值数据相差较大。即在小弹簧圈4压入大弹簧圈3内过程中将弹力转换成摩擦力，最终转变成热能释放掉。

双直径的弧形弹簧在压并区的吸能可有效的防止较大的冲击力对发动机、变速箱及乘客的伤害。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种双直径的弧形弹簧，其特征在于，包括由一根等径的金属丝卷绕而成的簧体；所述簧体的中心线呈圆弧形，包括大弹簧圈和小弹簧圈，由一圈所述大弹簧圈连着一圈所述小弹簧圈，循环往复。

2.如权利要求1所述的弧形弹簧，其特征在于，所述大弹簧圈和所述小弹簧圈的连接点在所述簧体的外弧线上。

3.如权利要求2所述的弧形弹簧，其特征在于，所述小弹簧圈的中心偏离所述簧体的中心线所在平面的距离，不大于0.5mm。

4.如权利要求2所述的弧形弹簧，其特征在于，所述小弹簧圈的直径比所述大弹簧圈的直径小1mm～2mm。

5.如权利要求1-4任意一项所述的弧形弹簧，其特征在于，所述簧体的活动部分的节距的最大值和最小值之差不大于0.6mm。

6.如权利要求1-4任意一项所述的弧形弹簧，其特征在于，所述弧形弹簧的自由角度在150°～180°之间。

7.如权利要求1-4任意一项所述的弧形弹簧，其特征在于，所述弧形弹簧的圈数不小于45圈。

8.如权利要求1-4任意一项所述的弧形弹簧，其特征在于，所述簧体的两端的端圈并紧形成垂直于所述簧体的中心线的端面。

9.如权利要求8所述的弧形弹簧，其特征在于，所述端面是磨平的。

10.如权利要求1-4任意一项所述的弧形弹簧，其特征在于，所述金属丝是圆钢丝。