CN107882903A - 一种鹅卵形尾端连接的弧形组合弹簧 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于双质量飞轮的弧形组合弹簧，包括外弹簧、内弹簧，其中，外弹簧包括外弹簧连接圈和外弹簧活动圈，外弹簧连接圈设置在外弹簧的端侧，外弹簧连接圈处弹簧卷绕成圆形死圈；内弹簧包括内弹簧连接圈和内弹簧活动圈，内弹簧连接圈设置在内弹簧的端侧，内弹簧连接圈处弹簧卷绕成椭圆形死圈；外弹簧和内弹簧通过将内弹簧连接圈的椭圆长轴侧卡入外弹簧连接圈的间隙的方式配合连接。本发明减少了外弹簧和内弹簧连接区应力，内弹簧不再出现滑落入外弹簧的问题，显著增强产品性能及质量稳定性，避免出现弹簧失效。较之于现有技术的产品，减少了操作工序，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种双质量飞轮用弧形组合弹簧，特别是尾端为鹅卵形连接的组合弹簧。
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的动盘中取出，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。
随着发动机功率的提升，单弧形减震弹簧已无法满足技术需求。同时在不同的驾驶状态需要相应的弹簧刚度(Nm/°)。内外组合弹簧可以针对上述问题提供解决方案。外弹簧提供初级刚度，可满足发动机启动，低速段刚度需求，高速段由内外组合弹簧同时作用。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。所以相对来讲弹簧的设计和加工要求较高。
因双质量弧簧工作环境恶劣，应力不稳，相比直弹簧而言更易断裂。特别是内弹簧必须与外弹簧进行固定，如内弹簧固定不牢滑入外弹簧内，则易挤入外弹簧的间隙，则会加速弹簧断裂。
现有技术中通过内弹簧与盖子过盈配合，再将内弹簧插入外弹簧内。实现两级刚度且将内弹簧与外弹簧固定。然而，此种技术方案下盖子连接弹簧的部位是过盈配合，在运行过程中有静态和动态应力，因此易于在此区域发生断裂。同时，盖子和弹簧的安装需要额外的机器和工装，增加工序且增高了制造成本。汽车行业质量稳定性要求较高，核心动力部件的失效将导致产品从市场召回，公司信誉受损，甚至人身安全事故。因此亟需解决上述技术问题。
发明内容
鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何减少或避免外弹簧和内弹簧连接区的应力，减少弧形弹簧在生产组装中的工序，降低成本。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于双质量飞轮的弧形组合弹簧，包括外弹簧、内弹簧，其中，外弹簧包括外弹簧连接圈和外弹簧活动圈，外弹簧连接圈设置在外弹簧的端侧，外弹簧连接圈处弹簧卷绕成圆形死圈，内弹簧包括内弹簧连接圈和内弹簧活动圈，内弹簧连接圈设置在内弹簧的端侧，内弹簧连接圈处弹簧卷绕成椭圆形死圈，外弹簧和内弹簧通过将内弹簧连接圈的椭圆长轴侧卡入外弹簧连接圈的间隙的方式配合连接。
进一步地，内弹簧连接圈的椭圆长轴直径大于内弹簧活动圈的直径，内弹簧连接圈的椭圆短轴直径小于内弹簧活动圈的直径。
进一步地，内弹簧连接圈的端面不高于外弹簧的连接圈端面。
进一步地，外弹簧连接圈的圈数为3～4圈，圈间隙为0～0.5mm。
进一步地，内弹簧连接圈的圈数为3～4圈。
进一步地，外弹簧的簧丝直径为4.0mm，弹簧中径为23.5mm，自由角度为158°，刚度为2.5Nm/°，压并角度为103°。
进一步地，内弹簧的簧丝直径为3.5mm，内弹簧连接圈椭圆区长轴直径为16mm，短轴直径为14mm，自由角度为127°，钢度为6.6Nm/°，压并角度为93°。
进一步地，当外弹簧在158°～127°之间压缩时，内弹簧处于自由状态；当外弹簧压缩小于127°时，内弹簧开始受压；当组合弹簧被压至103°时，外弹簧达到压并角度，组合弹簧被压缩至最大值。
进一步地，弧形组合弹簧在只有外弹簧工作时具有一级刚度，在外弹簧和内弹簧同时工作时具有二级刚度，通过调节外弹簧和内弹簧的长度，可调节一级刚度，二级刚度的交接点及刚度值。
进一步地，弧形组合弹簧的材料为TD SiCr,VD SiCr,VD SiCrV。
本发明的有益效果为：
本发明减少了外弹簧和内弹簧连接区应力，内弹簧不再出现滑落入外弹簧的问题，显著增强产品性能及质量稳定性，避免出现弹簧失效。较之于现有技术的产品，减少了操作工序，降低成本。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的一种鹅卵形尾端连接的弧形弹簧的结构示意图。
图2是本发明的一个较佳实施例的一种鹅卵形尾端连接的弧形弹簧的内外弹簧连接区的结构示意图。
图3a是本发明的一个较佳实施例的一种鹅卵形尾端连接的弧形弹簧的内弹簧连接圈的横切面结构示意图。
图3b是本发明的一个较佳实施例的一种鹅卵形尾端连接的弧形弹簧的内弹簧连接圈的结构示意图。
图4是本发明的一个较佳实施例的一种鹅卵形尾端连接的弧形弹簧的内外弹簧扭矩刚度测试图。
图5是本发明的一个较佳实施例的一种鹅卵形尾端连接的弧形弹簧中将内弹簧挤压进外弹簧所需的扭矩刚度图示意图。
附图标记说明
外弹簧1
内弹簧2
外弹簧连接圈3
内弹簧连接圈4
外弹簧活动圈5
内弹簧活动圈6
具体实施方式
本发明涉及一种双质量飞轮用弧形组合弹簧，特别是尾端为鹅卵形连接的组合弹簧。以下参考附图来详细描述本发明的优选实施例。
如图1所示，本发明提供了一种用于双质量飞轮的弧形组合弹簧，包括外弹簧1、内弹簧2，其中，外弹簧1包括外弹簧连接圈3和外弹簧活动圈5，外弹簧连接圈3设置在外弹簧1的端侧，外弹簧连接圈3处弹簧卷绕成圆形死圈，内弹簧2包括内弹簧连接圈4和内弹簧活动圈6，内弹簧连接圈4设置在内弹簧2的端侧，内弹簧连接圈4处弹簧卷绕成椭圆形死圈，外弹簧1和内弹簧2通过将内弹簧连接圈4的椭圆长轴侧卡入外弹簧连接圈3的间隙的方式配合连接。
如图2、3所示，外弹簧1与内弹簧2的连接类似于螺丝和螺母的连接，外弹簧连接圈3处卷绕成3～4圈的圆形死圈，保留0～0.5mm的间隙。内弹簧2也在端部卷绕3～4圈的椭圆形死圈，椭圆长轴侧正好卡入外弹簧死圈的间隙，且椭圆长轴直径大于内弹簧活动圈6的直径，椭圆短轴直径小于内弹簧活动圈6的直径。
如图3所示，内弹簧连接圈4的椭圆形短轴直径小于内弹簧活动圈6的直径，此设计为便于将内弹簧2装入外弹簧1。在外弹簧1和内弹簧2安装过程中，内弹簧连接圈4的椭圆长轴侧的受挤压作用直径缩小，此时内弹簧连接圈4的短轴直径增加，必须保证在安装过程中椭圆长轴和短轴直径都小于外弹簧1内圈直径才可以安装进外弹簧1。安装完毕，内弹簧连接圈4在不受外力时长、短轴直径回复至原有尺寸，此时内弹簧椭圆长轴侧卡入外弹簧连接圈3的间隙中。
优选地，外弹簧1连接圈的圈数为3～4圈，圈间隙为0～0.5mm。内弹簧2连接圈的圈数为3～4圈。
内弹簧连接圈4的端面不高于外弹簧连接圈3的端面。内弹簧2和外弹簧1的外形为弧形，所以在弹簧安装完毕后，内弹簧2无法在外弹簧1内转动，因此不会发生内弹簧2滑入外弹簧1的现象。
如图4所示，外弹簧1和内弹簧2组合的弧形弹簧，在只有外弹簧1工作时的刚度为一级刚度，在外弹簧1和内弹簧2同时工作时的刚度为二级刚度；因此，可以通过调节外弹簧1和内弹簧2长度和直径，调节本实施例中组合弹簧一级刚度，二级刚度的交接点及刚度值。
本实施例中外弹簧1的簧丝直径为4.0mm，弹簧中径为23.5mm，自由角度为158°，刚度为2.5Nm/°，压并角度为103°。内弹簧2的簧丝直径为3.5mm，内弹簧连接圈4椭圆区长轴直径为16mm，短轴直径为14mm，自由角度为127°，钢度为6.6Nm/°，压并角度为93°。
当外弹簧1在158°～127°之间压缩时，内弹簧2处于自由状态；当外弹簧1压缩小于127°时，内弹簧2开始受压；当组合弹簧被压至103°时，外弹簧1达到压并角度，组合弹簧被压缩至最大值。
为保证尺寸的稳定，弹簧需要进行热设定，即先将弹簧加热，再用模具压到弹簧处于压并状态。内外簧组装过程即在弹簧热设定过程中实现，并不增加额外工序。
图5为将内弹簧挤压进外弹簧所需的扭矩图。推杆在内外弹簧连接端挤压弹簧端面，此时外弹簧角度减少，扭矩增加。当扭矩增加到300Nm时外弹簧处于压并状态，继续增加压力，当扭矩达到760Nm时将内弹簧压入外弹簧，此时显示的扭矩快速下降，即内弹簧与滑入外弹簧。300Nm即为外弹簧的最大扭矩，760Nm即为将内弹簧压入外弹簧所需的力。760Nm大于弹簧最大扭矩300Nm，所以内弹簧不会因为弹簧自身的运转而被挤压入外弹簧。
与打盖的过盈配合相比，本实施例中的鹅卵形尾端连接是利用机械结构防止弹簧移动。在同样拉拔力标准下，本设计可有效减少与盖子接触区域弹簧的表面应力。
本发明中弹簧的材料为TD SiCr，VD SiCr，VD SiCrV。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明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发明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)
1.一种用于双质量飞轮的弧形组合弹簧，其特征在于，包括外弹簧、内弹簧，其中，
所述外弹簧包括外弹簧连接圈和外弹簧活动圈，所述外弹簧连接圈设置在所述外弹簧的端侧，所述外弹簧连接圈处弹簧卷绕成圆形死圈，
所述内弹簧包括内弹簧连接圈和内弹簧活动圈，所述内弹簧连接圈设置在所述内弹簧的端侧，所述内弹簧连接圈处弹簧卷绕成椭圆形死圈，
所述外弹簧和内弹簧通过所述内弹簧连接圈的椭圆长轴侧卡入所述外弹簧连接圈的间隙的方式配合连接。
2.根据权利要求1所述的弧形组合弹簧，其特征在于，所述内弹簧连接圈的椭圆长轴直径大于所述内弹簧活动圈的直径，所述内弹簧连接圈的椭圆短轴直径小于所述内弹簧活动圈的直径。
3.根据权利要求1所述的弧形组合弹簧，其特征在于，所述内弹簧连接圈的端面不高于所述外弹簧的连接圈端面。
4.根据权利要求1所述的弧形组合弹簧，其特征在于，所述外弹簧连接圈的圈数为3～4圈，圈间隙为0～0.5mm。
5.根据权利要求1所述的弧形组合弹簧，其特征在于，所述内弹簧连接圈的圈数为3～4圈。
6.根据权利要求1所述的双质量飞轮减振弹簧，其特征在于，所述外弹簧的簧丝直径为4.0mm，弹簧中径为23.5mm，自由角度为158°，刚度为2.5Nm/°，压并角度为103°。
7.根据权利要求1所述的双质量飞轮减振弹簧，其特征在于，所述内弹簧的簧丝直径为3.5mm，内弹簧连接圈椭圆区长轴直径为16mm，短轴直径为14mm，自由角度为127°，钢度为6.6Nm/°，压并角度为93°。
8.根据权利要求1所述的双质量飞轮减振弹簧，其特征在于，当所述外弹簧在158°～127°之间压缩时，所述内弹簧处于自由状态；当所述外弹簧压缩小于127°时，所述内弹簧开始受压；当所述组合弹簧被压至103°时，所述外弹簧达到压并角度，所述组合弹簧被压缩至最大值。
9.根据权利要求1所述的弧形组合弹簧，其特征在于，所述弧形组合弹簧在只有外弹簧工作时具有一级刚度，在外弹簧和内弹簧同时工作时具有二级刚度，通过调节所述外弹簧和内弹簧的长度，可调节一级刚度，二级刚度的交接点及刚度值。
10.根据权利要求1所述的双质量飞轮减振弹簧，其特征在于，所述弧形组合弹簧的材料为TD SiCr,VD SiCr,VD SiCrV。
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