一种扁钢丝的弧形弹簧的制作方法

本实用新型涉及双质量飞轮领域，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。圆钢丝空间利用率不高，在弹簧压并时，一圈一圈之间除接触区外还有较多部分为浪费的空间。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种弧形弹簧，在圆钢丝弧形弹簧的基础上，改变钢丝外形轮廓，使弹簧在相同的空间内增加活动角度，提供更大的扭矩，同时增加应力承载面，降低弹簧断裂风险。

技术实现要素：

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，在圆钢丝的弧形弹簧的基础上，改变钢丝外形轮廓，将弹簧的接触区增加，同时将弹簧压并时弧线方向上的尺寸减少，使弹簧在相同的空间内增加活动角度，提供更大的扭矩，同时增加应力承载面，降低弹簧断裂风险。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种扁钢丝的弧形弹簧，包括由一根等径的圆钢丝卷绕而成的簧体；所述簧体的中心线是圆弧形，所述金属丝经压扁处理为扁钢丝。

进一步的，所述簧体的弹簧圈沿弹簧压并时弧线方向上压扁。

此处设计的目的在于：将弹簧的接触区域增加，同时要将弹簧压并时弧线方向上的尺寸减少，使弹簧在相同的空间内增加活动角度，提供更大的扭矩。

进一步的，所述扁钢丝的厚度为所述圆钢丝的线径的90～95％。

此处设计的目的在于：控制扁钢丝压扁程度，使之既不影响钢丝的刚度，又能将弹簧压并时弧线方向上的尺寸减少到期望的水平。

进一步的，所述扁钢丝的钢丝压扁角度为0°～10°。

此处设计的目的在于：选择扁钢丝的钢丝压扁角度，可使在压并状态下的弧形弹簧的内侧和外侧都尽可能贴合，增加应力承载面。

进一步的，所述扁钢丝的钢丝偏转角度小于4°。

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所述簧体的中心线的端面，使得受力沿着弧形弹簧的中心线方向传导。

进一步的，所述圆钢丝是其它材质的金属丝。

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)由于弹簧圈压扁，使弹簧在相同的空间内增加活动角度，提供更大的扭矩；

2)由于弹簧圈压扁，增加应力承载面，降低弹簧断裂风险；

3)在满足相同扭矩的情况下，可使用更低等级要求的材料；

4)更大的扭矩和更低的弹簧断裂风险，提高了汽车在行驶过程中的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扁钢丝的弧形弹簧的自由状态；

图2是本实用新型的扁钢丝的弧形弹簧的压并状态；

图3是本实用新型的扁钢丝的弧形弹簧的压并状态的局部放大图；

图4是本实用新型的扁钢丝的截面图；

其中：1-圆钢丝；2-扁钢丝；3-钢丝偏转角度；4-钢丝压扁角度；

5-扁钢丝厚度；6-中心线；7-内弧线；8-圆心；9-弹簧圈；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是本实用新型公开的一个较佳实施例的扁钢丝的弧形弹簧的自由状态，图2是图1所示扁钢丝的弧形弹簧的压并状态。

本实用新型公开了一种扁钢丝的弧形弹簧，包括由一根等径的圆钢丝1卷绕而成的簧体10；所述簧体10的中心线6是圆弧形，所述圆钢丝1经压扁处理为扁钢丝2。图3是弧形弹簧在压并状态的局部放大图。弧形弹簧的内侧的弹簧圈9贴合在一起，相邻的弹簧圈9为面接触。图4为扁钢丝的截面图，除了扁钢丝厚度5外，在弹簧圈9的压扁工艺上还需要控制两个参数：钢丝压扁角度4和钢丝偏转角度3，以保证弹簧圈9压扁后每圈弹簧压缩面方向一致。

扁钢丝的弧形弹簧主要有以下参数：

1)自由角度：弧形弹簧在自由状态时的角度为自由角度；

2)圆钢丝线径：圆钢丝1的直径；

3)扁钢丝厚度5：圆钢丝1压扁成扁钢丝2，该段扁钢丝2两个平面之间的最小厚度；

4)刚度：弧形弹簧每压缩1°增加的扭矩；

5)钢丝压扁角度4：扁钢丝2两个平面之间的角度；

6)钢丝偏转角度3：钢丝压扁角度4的等分线与此段钢丝的圆心和弧形弹簧的圆心8的连线的夹角；

7)弹簧压并角度：当弧形弹簧压并时的角度为压并角度；

8)压并扭矩：当弧形弹簧压并时产生的扭矩即为压并扭矩；

9)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。

本实用新型的一个较佳实施例中的具体参数描述如下：

1)圆钢丝线径：4.4mm

2)扁钢丝厚度5：4.01mm.

3)圈数：51圈；

4)自由角度：160°；

5)刚度：2.7Nm/°；

6)钢丝压扁角度4：1°；

7)弹簧弧度半径：106.8mm。

通过公式θ＝L*360°/(2π*R)，可计算已知弧度L和半径R对应的角度θ。

以此计算可得扁钢丝的弧形弹簧压并后：

弧长：钢丝直径*圈数＝4.01*51＝204.51mm；

压并角度：110°。

扁钢丝的弧形弹簧在160°～110°之间压缩时，扭矩＝压缩角度*刚度(2.7Nm/°)，压缩角度为弹簧在压缩状态时的即时角度和自由角度之差。

弧形弹簧压至110°，到达压并角度，此时整个弹簧压缩行程结束，最高压并扭矩135Nm，此时压杆回退，扭矩相应减少。

对应的圆钢丝的弧形弹簧压并后：

弧长：钢丝直径*圈数＝4.4*51＝224.4mm；

压并角度：120.67°；

压并扭矩：(160-120.67)*2.7＝106.2Nm。

因此，扁钢丝的弧形弹簧在压并状态相比常规弧形弹簧弧长减少：224.4-204.51＝19.89mm，此弧长对应角度为：120.67-110＝10.67°。在相同空间内，扁钢丝的弧形弹簧和圆钢丝的弧形弹簧的设计扭矩相比，增加：(135-106.2)/106.2＝28.8/106.2＝27.12％。

扁钢丝的弧形弹簧在圆钢丝的弧形弹簧的基础上，在不影响钢丝的刚度的情况下，通过改变钢丝外形轮廓，就使弹簧在相同的空间内的活动角度大大增加，提供更大的扭矩，同时增加应力承载面，降低弹簧断裂风险。

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。