圆锥形螺旋弹簧及带有该弹簧的纺车式鱼线轮的制作方法

本实用新型涉及一种圆锥形螺旋弹簧及带有该弹簧的纺车式鱼线轮。

背景技术：

弹簧是一种常见的利用弹性来工作的机械零件，它的应用领域非常广泛。如应用于纺车式鱼线轮中用以调节刹车力大小的调整钮组件中，该调整钮组件包括有螺纹连接在主轴顶部的螺母、与螺母相固定的调整钮和套装在主轴上的弹簧以及仅能沿主轴轴向移动的钮座，弹簧的两端抵在螺母和钮座的一端之间，钮座的另一端与安装在线轮内腔中的刹车片组相抵。使用时，通过旋转调整钮，带动螺母转动，螺母的转动同时沿主轴轴向向钮座侧运动，并压迫弹簧，弹簧受压产生的弹力经钮座传递给刹车片组件，刹车片组件受压后，使线轮绕主轴转动的摩擦力增大，使绕在线轮上的渔线的出线力也随之增大；反之，则产生的刹车力也越小，以此来达到调节刹车力的目的。

目前上述弹簧大多采用截面呈圆形的线材弯曲成螺旋状而形的圆柱形螺旋弹簧，如申请公布号为cn110384079a的文献、公开号为cn101461353a的文献所公开的结构。也有将轴向上呈凹凸状的线材旋转成连续的波纹状的圆柱形螺旋弹簧；或者由截面呈矩形的线材弯曲成螺旋状而形成圆柱形螺旋弹簧，如中国专利授权公告号为cn103843738b的文献中所公开的几种弹簧结构。

采用上述结构的弹簧，虽能在轴向上伸缩，将调整钮的轴向力传递给刹车片组件，但在实际使用中发现，由于这种圆柱形螺旋弹簧(无论线材的截面呈圆形或矩形或凹凸状)在调整钮旋转受到压缩时，因周向摩擦力的存在，极有可能朝径向弯曲，即容易发生钮曲而变形。

现有的圆锥形螺旋弹簧与圆柱形螺旋弹簧相比，虽具有较好的稳定性，但由于圆锥形螺旋弹簧在第一圈(从大端数起)并紧以后的特性线是非线性的，即在圆锥形螺旋弹簧整个受压过程中，大多呈现的是非线性的特性，因此不适合在纺车式鱼线轮中使用。并且在自然状态下，圆锥形螺旋弹簧中的相邻圈是处于分开状态，在受压缩时，仍然有可能朝径向弯曲，因此在现有的纺车式鱼线轮上还未见有采用圆锥形螺旋弹簧。

同时现有的纺车式鱼线轮上还存在着以下问题：

在上述调整钮组件中，为了使钮座只能轴向移动，(轴向移动的目的：一方面可以轴向推动刹车组件，另一方面在调整钮和钮座之间可设置滴答组件，以在旋转调整钮时能发出滴答声来)，钮座与主轴之间是非圆孔和扁轴的配合，如公开号为cn101461353a的文献中所披露的结构，即在钮座的中部开有非圆形孔，如该文献中附图9上的标号66c所指位置，一般为方孔，也称扁孔；而主轴的端部为了安装钮座和刹车片组的键华司，较长段需要设计成扁轴结构(通常是主轴的端部两侧铣去一部分后成相互平行的面，见该文献中附图8上的标号15a所指部位)，并为了配合螺母，在主轴的扁轴结构的圆弧形周面上还加工有外螺纹(见该文献中附图8上的标号15b所指部位)。但在使用中发现：由于主轴本身较狭长，再将主轴的端部较长段铣边，会削弱主轴的强度。如此，当在主轴的端部旋转调整钮时，就会出现主轴螺纹磨损，与其配合的螺母发生空转，使得调整钮调节刹车力的功能失效。并且使用时间一长，钮座上的方孔因磨损会变成圆孔，导致其可以相对主轴转动，以致在旋转调整钮时不再发出滴答声来，影响操作手感。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种不易发生径向扭曲且具有较长线性化特性的圆锥形螺旋弹簧。

本实用新型所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种弹簧不易发生径向扭曲且能满足刹车性能线性化的纺车式鱼线轮。

本实用新型解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种圆锥形螺旋弹簧，由截面呈矩形的线材弯曲成螺旋状而形成具有大、小端的圆锥形螺旋弹簧，其特征在于：所述线材的矩形截面的高度大于宽度，且该圆锥形螺旋弹簧的大、小端的端面均设计成平面；该圆锥形螺旋弹簧在自然状态下相邻弹簧圈之间在轴向上部分重叠；该圆锥形螺旋弹簧在轴向完全受压状态下，相邻弹簧圈中，小弹簧圈坐落在大弹簧圈内，且各弹簧圈的端面相齐平。

为了便于设计和加工，所述圆锥形螺旋弹簧为等螺距的圆锥形螺旋弹簧。

在上述方案中，较好的是，所述线材的矩形截面的高度与宽度之比为(2.5-3)：1，如此，使得弹簧轴向受压后，每个弹簧圈有足够的距离沿外层的弹簧圈滑动。若线材的矩形截面的高度与宽度之比过小时，则每个弹簧圈的轴向滑动距离较短，弹簧力与对应的轴向压缩位移量之间的变化更趋向于非线性。若线材的矩形截面的高度与宽度之比过大，则应用于轴向空间受限制的领域(如下述的纺车式鱼线轮中)时，弹簧的圈数就不能制作的太多，导致弹簧较软，弹簧力较小，而不能满足使用场合对弹簧力的要求。

在上述方案中，较好的是，相邻弹簧圈之间在轴向上部分重叠的高度与矩形截面的高度之比为1：(4.8.0-5.2)。此比例能使弹簧轴向受压后，既不会轻易地轴向变形，又能满足每个弹簧圈的轴向移动量，以使弹簧轴向完全并紧后，其轴向的位移量与弹簧力之间能满足所需的大致呈线性变化的关系。

本实用新型解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种纺车式鱼线轮，包括有鱼线轮的主体、安装在主体一侧的摇臂组件、支撑在主体内的中空齿杆、插装在齿杆内的主轴、安装在主轴上的线轮、安装在齿杆上用于将渔线卷绕在线轮上的线壳、位于线轮内腔中的刹车片组和连接在主轴前端部用以调节刹车力大小的调整钮组件，所述调整钮组件又包括有螺纹连接在主轴前端部的螺纹段上的螺母、与螺母相固定的调整钮和套装在主轴上的弹簧以及能沿主轴轴向移动的钮座，所述弹簧的两端抵在螺母和钮座的一端之间，所述钮座的另一端与刹车片组中的键华司的端面相抵，其特征在于：所述弹簧由截面呈矩形的线材弯曲成螺旋状而形成具有大、小端的圆锥形螺旋弹簧，且该弹簧的线材的矩形截面的高度大于宽度，该弹簧的大、小端的端面均设计成平面；该弹簧在自然状态下相邻弹簧圈之间在轴向上部分重叠；该弹簧在轴向完全受压状态下，相邻弹簧圈中，小弹簧圈坐落在大弹簧圈内，且各弹簧圈的端面相齐平。

在上述纺车式鱼线轮，所述线材的矩形截面的高度与宽度之比较好为(2.5-3)：1，使得在调整钮组件较小的空间内，该弹簧有足够的圈数受压，使调节刹车力所需的弹簧力与该弹簧的轴向位移量之间能满足鱼线轮所需的线性关系，并能提供所需大小的弹簧力。

在上述纺车式鱼线轮，同样较好的是，相邻弹簧圈之间在轴向上部分重叠的高度与矩形截面的高度之比为1：(4.8.0-5.2)，当该比例过大时，即重叠的高度过大时，当弹簧的自由高度一定条件下，弹簧的圈数会越多，锥形弹簧小端的内径会越小，如此，会影响在弹簧内孔中的零件(如图中的螺母，或者是弹簧座)的装配。

在上述各方案的纺车式鱼线轮中，进一步改进的是，所述主轴的螺纹段的截面呈圆形，且邻近该螺纹段的主轴两侧分别具有平面而形成非圆形段；所述钮座中部开有能供主轴的螺纹段穿过的第一圆孔；所述键华司包括有中部具有第二圆孔的主华司和坐落在主华司的端面上的限位槽中而能一起转动的辅助华司，在该辅助华司的中部开有一异形孔，该异形孔由相互连通的第三圆孔和长孔组成，所述第二、第三圆孔能供所述主轴的螺纹段穿过，所述主轴的非圆形段能从第三圆孔中滑入到所述长孔中；同时在所述钮座的另一端与主华司的端面上具有相互匹配连接的定位槽和定位柱。

在上述纺车式鱼线轮中，较实用的是，所述限位槽中设有与辅助华司相吸的磁铁，以使辅助华司与主华司可以快速地结合在一起。

在上述方案中，优选的是，所述定位柱设在所述钮座的另一端上，所述定位槽位于所述主华司的端面上。

与现有技术相比，本实用新型充分利用了现有圆锥形螺旋弹簧稳定性好的特点，并借助于自然状态下相邻弹簧圈之间在轴向上的部分重叠，使得本实用新型的弹簧的各弹簧圈在轴向受压、滑动时，可以依靠外层的弹簧圈进行滑动，不易发生径向变形，同时再利用线材的矩形截面的高度大于宽度的特点，来延长各弹簧圈轴向滑动的位移量，即加长对应弹簧圈的线性特性。当这样的弹簧应用于纺车式鱼线轮时，由于目前纺车式鱼线轮的刹车力要求不是很大，因而这样的弹簧正好能满足纺车式鱼线轮的刹车力呈现线性化的要求，同时又能很好地克服了弹簧扭曲变形所带来的缺陷。

其次，由于本实用新型中主轴的螺纹段截面由现有的非圆形改为圆形，且非圆形段仅与辅助华司的长孔相配合，因此非圆形段的轴向长度很短，从而一方面有效地确保了主轴的强度，另一方面也保证了螺纹段螺纹的连贯性，使得调整钮的转动更为顺手。同时，钮座上由非圆形孔改为圆孔(即第一圆孔)，使之与主轴相配合，因而无需考虑现有技术中的方孔因磨损带来的缺陷，并巧妙地通过定位柱与定位槽的配合，再借助于辅助华司与主华司的配合、辅助华司上的异形孔与主轴的配合，来实现钮座、键华司相对于主轴仅能轴向移动的要求，同时又能实现装配要求，故本实用新型改变了传统钮座和主轴结构，使得主轴强度好，刹车力调节顺畅，操作手感更好。

附图说明

图1为本实用新型实施例的立体结构示意图；

图2为图1中调整钮组件处的剖视示意图(钮座上的定位柱刚伸入到定位槽中)；

图3为图2状态下旋转几圈调整钮后的剖视示意图(钮座上的定位柱进一步伸入到定位槽中)；

图4为图3状态下进一步旋转调整钮后将弹簧压紧状态下的剖视示意图；

图5为弹簧自然状态下的结构示意图；

图6为图5的剖视图；

图7为图1中旋下调整钮组件后的立体结构示意图；

图8为图7中进一步分解辅助华司的立体结构示意图；

图9为调整钮组件和前键华司的分解示意图；

图10为图9的另一方向示意图；

图11为将弹簧放置在试验机上的初始状态示意图；

图12为将图11中的弹簧压至并紧状态的示意图；

图13为弹簧被压紧过程中位移量与受力大小的变化关系图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1至图13所示为纺车式鱼线轮，包括有鱼线轮的主体1、摇臂组件2、中空的齿杆3、主轴4、线轮5、用于将渔线卷绕在线轮上的线壳6、位于线轮5内腔中的刹车片组7和连接在主轴4前端部用以调节刹车力大小的调整钮组件8，其中，线轮5通过前轴承a1、后轴承a2支撑在主轴4上，本实施例中，该线轮5的结构以及刹车片组7的设置可以参见专利申请公布号为cn110384079a的文献中所描述的结构，当然也可以采用现有技术中的其它线轮结构。

所述调整钮组件8包括有螺纹连接在主轴4前端部的螺纹段41上的螺母81、与螺母相固定的调整钮82和套装在主轴4上的弹簧83以及能沿主轴轴向移动的钮座84(请参见图2和图3)，弹簧83的两端抵在螺母81和钮座84的一端之间，钮座84的另一端与刹车片组中的键华司的一端面相抵，本实施例中，由于上述线轮5的内腔被一隔板分隔成前腔a和后腔b，所述刹车片组也由此包括有安装在前腔a内的前刹车片组7a和安装在后腔b内的后刹车片组7b，因此，图中的钮座84的另一端是与前刹车片组7a中的前键华司71(华司也称垫圈或垫片)的端面相抵。而钮座84的一端上套设有连接套85，该连接套85通过两个螺钉安装在调整钮82上，使得钮座84限位在调整钮82上，并能相对于调整钮82可以有一定的轴向移动量，且在弹簧83的作用下，始终具有远离调整钮82移动的趋势。同时在钮座84与调整钮82之间设有常规的滴答组件86，旋转调整钮时，利用该滴答组件86，就会发生清晰的嘀答声来，以提示钓者正在进行调力操作。同时钮座84的中部上还套有密封片87，该密封片87与线轮5的前腔内壁相配合而能密封前腔，以提高前腔的防水性能。另外，为了防止弹簧83因较大的摩擦力而发生扭曲变形，在弹簧83与钮座84之间还设有摩擦系数小于钮座的滑动片88。在此钮座84与调整钮82之间的连接关系、滴答组件86以及套设在钮座上的密封片87，均为现有技术，具体可见申请公布号为cn110384079a的文献中所描述的结构。

本实施例中，对于上述调整钮组件8的主要改进在于弹簧83，该弹簧83为由截面呈矩形的线材弯曲成螺旋状而形成具有大、小端的等螺距圆锥形螺旋弹簧，其中，线材的矩形截面的高度h1(即沿着弹簧的轴向)大于宽度b(即沿着弹簧的径向)，且该弹簧的大、小端的端面均设计成平面(即处在水平状态)；该弹簧83在自然状态下相邻弹簧圈之间在轴向上部分重叠(请参见图5和图6所示)；该弹簧83在轴向完全受压状态下，相邻弹簧圈中，小弹簧圈坐落在大弹簧圈内，且各弹簧圈的端面相齐平(请参见图4和图12)。

通过多次试验发现，上述弹簧线材的矩形截面的高度h1与宽度b之比优选为(2.5-3)：1，本实施例中，线材的矩形截面的高度h1是2mm，宽度b为0.7mm，二者比约为2.86，右旋(当然也可以为左旋)，弹簧的有效圈数选为3，弹簧的轴向高度h为5.2mm。相邻弹簧圈之间在轴向上部分重叠的高度h2与矩形截面的高度h1之比优选为1：(4.8.0-5.2)，图中重叠高度h2为0.40mm，与矩形截面的高度h1比为1：5.0。

将上述弹簧83放置在试验机(如，弹簧压缩力测量仪)上，该试验机上具有能检测弹簧83压缩量的位置传感器和弹簧受力的力传感器，随着试验机上的压头100的下移，弹簧83逐渐被压缩，直至图12的状态，即此时相邻弹簧中的小弹簧圈坐落在大弹簧圈内，且各弹簧圈的端面相齐平，此时弹簧83的受力最大。由试验机上的位置传感器和力传感器所获得的数据，绘制出图13的关系图，由图13可知，当弹簧受力小于0.1kn时，弹簧的受力和压缩量基本成直线，而纺车式鱼线轮的刹车力一般小于0.1kn，因此，采用这样的圆锥形螺旋弹簧，可以满足纺车式鱼线轮的刹车力呈现线性化的要求。

当然，上述弹簧不局限于应用在纺车式鱼线轮上，也可以使用在其它的需要有压缩弹簧的场合上。

本实施例中，除了上述弹簧的改进以外，还对调整钮组件8的钮座84结构进行了改进，所述钮座84中部开有能供主轴4的螺纹段41穿过的第一圆孔841，所述钮座84的另一端具有两个沿周间隔分布的轴向延伸的定位柱842。

为配合钮座84的改进，上述主轴4的螺纹段41的截面呈圆形，且邻近该螺纹段的主轴两侧分别具有平面而形成非圆形段42(请参见图8)；并为了防止钮座84相对于主轴4的转动，上述的前键华司71包括有中部具有第二圆孔711a的主华司711和坐落在主华司711的端面上的限位槽711b中的辅助华司712，使得辅助华司712能与主华司711一起转动，且其中的辅助华司712的中部开有一异形孔，该异形孔由相互连通的第三圆孔712a和长孔712b组成，第二、第三圆孔能供主轴4的螺纹段41穿过，主轴的非圆形段42能从第三圆孔712a中滑入到长孔712b中，主华司711的端面上开有供上述钮座上的定位柱842插入的定位槽711c。也就是说，将前键华司71制成分体式结构，利用辅助华司712上的异形孔实现与主轴4的装配并实现仅只能沿主轴轴向移动的目的，主华司711再通过该辅助华司712实现仅能相对于主轴轴向移动的要求。而钮座84利用定位柱842与定位槽711c的配合，也顺利地实现只能相对于主轴4轴向移动的目的。

为了确保辅助华司712与主华司711之间的快速定位，在上述限位槽711b中设有与辅助华司712相吸的磁铁713。磁铁713可对应辅助华司712的端面配置，但为了节约成本，本实施例中，辅助华司712上径向延伸出两凸耳712c，磁铁对应于两凸耳设置。

装配时，在主轴4上装配调整钮组件之前，先在主华司711的限位槽711b内放置磁铁713，再用胶水定位磁铁713，然后利用辅助华司712上的第三圆孔将辅助华司712套在主轴4上轴向移动，直至到达主轴4的非圆形段42时，再径向移动辅助华司712，让主轴的非圆形段41从从第三圆孔712a中滑入到长孔712b中，然后再轴向略移动辅助华司712，让其落入到主华司的限位槽711b内，并与磁铁713相吸附。然后将主轴4对着装配好的调整钮组件8，利用钮座84上的第一圆孔841插入到调整钮组件8中，并使钮座84上的定位柱842部分插入到主华司711的定位槽711c中，插入长度小于定位槽711c的深度，请参见图2。然后旋转调整钮82(图中旋转三圈)，利用弹簧83的作用，使钮座84与前键华司71相抵(请参见图3)。此后，若需要调刹车力时，再继续旋转调整钮82，即可让钮座84轴向挤压前键华司71后将刹车华司72压紧在线轮5上，当弹簧83被完全并紧后，请见图3，此时刹车力最大。其调力的原理见申请公布号为cn110384079a的文献，在此不再详叙。