[发明专利]一种变径圆柱式气压弹簧

说明书

技术领域

本发明涉及弹簧制造技术领域，尤其是一种变径圆柱式气压弹簧。 

背景技术

“弹簧”从功能上可分为压缩弹簧、扭转弹簧和拉伸弹簧，常用的压缩弹簧用钢丝等弹性强的金属丝呈螺旋形圈绕而成，利用其弹性形变产生弹力。这类压簧成形后弹力既定不可调节，被压缩后仍占有较大空间，运用在弹簧床垫等场所后不能保证各使用区域均具有满意的舒适度。虽然有人设计了气体弹簧，但其由气缸、活塞（推杆）、附加的内置弹簧等组成，结构复杂，零件间配合要求高，尤其是其在一柔性圆柱状筒体上下端分别设置活塞，中间形成空腔，实现弹簧效果，但是存在上下不通气的弊端，当其用于床垫压簧时，人体产生或环境中的潮气会在床垫表面聚集，无法通过空气对流排除，人体在充满潮气的空气弹簧床垫上入睡，必然对身体健康造成影响；此外，上述气体弹簧形变行程不足，软硬度调节范围小，非使用状态仍占用较大空间，且零件生产工艺复杂，成本较高。 

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种具有弹力可调，通气性好，形变行程长，压缩后占用空间小的变径圆柱式气压弹簧。 

本发明通过以下方式实现：一种变径圆柱式气压弹簧，包括簧体，所述簧体至少由一个中空的腔体形成，所述腔体的侧壁为多层结构，各层侧壁间均形成密封的容纳压力气体的腔室，所述腔体呈两端粗中间细的变径圆柱状，且各腔室均开有通气孔。在本方案中，气压弹簧中空，上下通气性好，不易沉积潮气，避免用该气压弹簧制成垫、座等物件因集聚潮气对人体健康和产品本身产生不利影响；通过通气孔充气或排气来实时调节腔室的充气量，从而调节气压弹簧的软硬度（弹性），增加舒适度和适用范围；气压弹簧侧壁为多层，当为两层时，形成一个腔室，当为三层时，形成并列的双层腔室，可以根据承重状态而设定；所述气压弹簧的中部腔体呈两短粗中间细的变径圆柱状，从其竖向截面看，呈凹鼓形，且在充气状态下，侧壁呈带弧度的光滑平面，它不同于现有气体弹簧仅用材料本身的柔性变化产生形变，而采用凹鼓形结构改变腔体的形变行程，具有形变大，软硬度调节范围广的优点；当气压弹簧受到的上方压力时，此结构可将压力在气压弹簧上均匀分散，避免因长时间受力不均造成局部压力过大而过度弯折受损，有效提高使用寿命；当腔室排除压力空气压缩后占用空间小，可以卷装，便于包装、存放及运输；腔柱可以是单体，也可以成排或成列成形，各个腔柱的腔室可独立也可相互连通。 

作为优选，所述腔体侧壁上开有若干行横向贯穿腔室的透气孔。在本方案中，提供气压弹簧横向的空气对流通道，进一步增加其通气效果，透气孔与中空腔体的设计，克服了气压弹簧密闭带来的问题，具有了钢压簧的通气优点。 

作为优选，所述腔体的上下腔口处均衬有可恢复形变的定形环，且所述腔体内侧壁小径处衬有一与所述定形环平行的加强环。在本方案中，定形环还可以为钢丝、铜丝、塑料圈等硬质弹性材料，优选钢丝，因其抗形变性好，受外力挤压后易恢复原状，支撑性好；此外，通过设置加强环，有效使腔体小径段各侧均衡受力，防止单侧偏压造成受力不均而损坏，提高气压弹簧受压强度。 

作为优选，所述通气孔上开设于所述腔体的侧壁上，且设有气阀。在本方案中，将通气孔设于侧壁上便于连接气管及气阀，便于使每个气压弹簧均可控制气压强度，避免影响使用舒适度。 

作为优选，所述的腔体至少一层侧壁由高分子有机材料或其与纤维织物复合后制成，所述的高分子有机材料与纤维织物复合是指高分子有机材料填充在纤维织物的孔隙中或贴覆在纤维织物一侧。在本方案中，高分子有机材料包括橡胶、TPU和/或尼龙等，采用橡胶等高分子材料，可以起到密封压力气体的效果，并且可通过补漏剂等进行补漏，提高柔软性及密封性；纤维织物则起到定型作用，使得气压弹簧在压力空气充填后不产生过度扩张变形，并使腔壁具有足够的强度。 

作为优选，所述的腔体高度为4-20cm，口径为4-8.5cm。在本方案中，腔体高度过高则腔体形变行程过长，不稳定，过低则偏硬，舒适度降低；口径太大则铺设在腔体上的面料会因缺乏支撑而部分陷入，形成凹坑，太小则底面减小，不稳定，易受压摆动。 

作为优选，所述簧体外部包裹有一柔软的透气外罩。在本方案中，所述外罩可采用纤维织物的袋状物，可随簧体形变而形变，便于相邻气压弹簧的连接，防止相邻的侧壁粘结、干涉。 

作为优选，所述腔体的上下腔口处均衬有中空定位板。在本方案中，通过设置定位板增强气压弹簧抗压能力，板状结构有利于提高气压弹簧竖直方向的稳定性。