[实用新型]分段变刚度组合弹簧

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种弹簧，尤其涉及一种弹簧刚度可以调节的变刚度组合弹簧。

背景技术

压力调整装置中使用的压缩弹簧，目前广泛使用的是采用传统的圆柱螺旋型压缩弹簧设计。传统的设计1：在行程需要较大时采用两个或两个以上弹簧通过联接头串联。行程较大时通过增加长度设计，但由于其外径空间小的结构特点，弹簧设计的细长比就必须随之增大，这样在承受负荷工作时弹簧会失稳造成弯曲变形；传统设计解决弹簧工作失稳的通常办法是中间增加导向杆，而导向杆与弹簧在工作时会产生摩擦，造成摩擦噪声，降低疲劳寿命，同时装置总成也随之体积增大，成本增加，难以实现轻量化设计。如中国专利：“一种螺旋压缩弹簧的多级变刚度结构（CN101140019A）”，由三个直径递减的等刚度螺旋压缩弹簧构成，三个等刚度螺旋压缩弹簧在轴向上套合，三个等刚度螺旋压缩弹簧分别具有不同的高度，三个等刚度螺旋压缩弹簧的底端固定连接在同一个底座上。压力作用在三个等刚度螺旋压缩弹簧上的顺序不同，因此可以获得变刚度的特性曲线.并且可以将三个等刚度螺旋压缩弹簧根据其高度进行组合排列，从而获得不同的变刚度特性曲线。因此需要有全新的设计来满足在大行程工作且在细长比较大时不能用导向杆。

传统的设计2：有通过变化弹簧外径和变化弹簧节距的设计方式来改变弹簧刚度。但这种设计的前提是两端为弹簧支撑圈，弹簧在工作时整体弹簧所有工作圈都产生位移，弹簧整体产生的负荷两端都同样大。如中国专利：“一种实现工作圈和支撑圈转换的变刚度弹簧（CN101949421A）”，其特点是在轴向方向上位于中间部位的工作圈的刚度小于其余部位的工作圈的刚度以在弹簧两端承受一定压力时，中间部位的工作圈轴向接触成为支撑圈而将弹簧分作两端。且弹簧工作圈的直径自中间部位向两端逐渐变小；位于两端部位的相邻两工作圈的直径至少相差两倍的弹簧钢丝的直径以便受压时这些工作圈不产生轴向接触而可以环绕在一起。因此需要有全新的设计来满足弹簧在两端分别位移变形时，两端能够产生不同的负荷特性。

发明内容

本实用新型提供了一种结构简单，在弹簧两端可以承受不同负荷，调节刚度方便，不需要导向杆，行程大外径空间小，轻量化的分段变刚度组合弹簧；解决了现有技术中存在的结构复杂，需要导向杆使得弹簧体积增大，不能满足弹簧两端分别位移时，产生不同负荷的技术问题。

本实用新型的上述技术问题是通过下述技术方案解决的：一种分段变刚度组合弹簧，其特征在于：包括弹簧本体和位于弹簧本体外的支撑圈，所述的弹簧本体包括至少三段的刚度不同的弹簧体，支撑圈上设有定位件，定位件与支撑圈内的弹簧体相接。

弹簧本体是由不同刚度的弹簧体构成，支撑圈套接在弹簧本体上，通过将定位件卡接在不同的位置，从而将定位件两端的弹簧分隔为两种不同刚度的弹簧。

弹簧设计的基本公式为：

其中，F′——刚度 N/mm，G——材料切变模量 Mpa，d——材料线径 mm，D——弹簧中经 mm，n——有效圈，F′1、F′2 、F′i、——分别为第1段、第2段，第i段刚度N/mm。

支撑圈固定不动，弹簧本体的两端受力，由于弹簧本体被定位件区分为两部分，两部分的刚度不同，可以承受不同的负荷，而且支撑圈位于弹簧本体外，可以起到导向的作用，不需要再增加中间导向杆，可减少摩擦噪声，提高疲劳寿命。弹簧具有行程大外径空间小，轻量化的特点。

作为优选，所述的支撑圈上定位件至少有一个，定位件与支撑圈一体成型。作为更优选，所述的支撑圈上设有两个定位件，两个定位件位于支撑圈的同一直径上的两端。定位件位于支撑圈的轴向横截面为圆形，定位件位于圆形的横截面的同一直径的两端，定位件抵接在弹簧本体上直径较大的端面上，两个对称布置的定位件能有效对弹簧本体进行支撑，将弹簧本体分为两段不同刚度，两端承受不同负荷。

作为优选，所述的支撑圈的直径不小于若干段弹簧体中直径最大的弹簧体的直径，支撑圈的长度不小于弹簧本体的的最大直径处的3~5倍。支撑圈的直径大于弹簧本体的最大直径，让支撑圈可以在弹簧本体上滑动，不用反复拆卸支撑圈，调整方便，结构简单。支撑圈的滑动，可以对定位件的位置进行调整，选择不同的刚度。组成弹簧本体的各段弹簧体的直径不同，便于定位件的调整和定位，从而选择不同的刚度，调整弹簧本体两端的负荷。支撑圈的长度大于弹簧本体上最大直径处的3.7倍，可以让支撑圈起到很好的导向作用，让弹簧的受力时更稳定，不会弯曲或者变形影响刚度。在弹簧本体两端有负荷时，弹簧本体直径较小的可以受压收缩入直径较大的弹簧体中，弹簧本体可以缩入支撑圈中。