專利名稱：彈簧以及結(jié)合這種彈簧的閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由線材制成的彈簧，彈簧圍繞縱向延伸的軸線卷繞。彈簧包括中間部分，其中間繞圈在大致卷繞方向上圍繞中心軸線卷繞，并且在于第一和第二端部繞圈處終止彈簧的軸向相對(duì)端部之間定位。第一端部繞圈包括其中線材圍繞縱向軸線卷繞的弧形部分、朝著中間部分延伸的連接線材部分以及自由線材端部。
本發(fā)明還涉及一種用于流動(dòng)系統(tǒng)中流體控制并且結(jié)合這種彈簧的閥。閥在入口和出口之間形成通道，并且包括在關(guān)閉和開啟位置之間運(yùn)動(dòng)的閥構(gòu)件以便關(guān)閉和開啟流體通道。閥還包括可以操作以便在關(guān)閉和開啟位置之間運(yùn)動(dòng)閥構(gòu)件的柱塞。柱塞可經(jīng)由手柄手動(dòng)操作，或者經(jīng)由螺線圈自動(dòng)操作。柱塞和閥構(gòu)件通過彈簧互連。
背景技術(shù)：
通常，其中閥構(gòu)件通過彈簧影響的閥在本領(lǐng)域是公知的。在此方面，彈簧可用于多種目的。作為實(shí)例，柱塞可從“關(guān)閉”位置手動(dòng)操作到“開啟”位置，由此彈簧被加載，以便將開啟力施加在閥構(gòu)件上。但是如果閥構(gòu)件牢固固定在其閥座上，例如由于閥的入口和出口之間的大壓力差，閥構(gòu)件的實(shí)際運(yùn)動(dòng)可延遲到壓力平衡的時(shí)刻。在US2003/0132409中，閥的關(guān)閉構(gòu)件通過彈簧力偏壓閥座。在US申請(qǐng)的配置中，閥通過螺線圈啟動(dòng)，并且在此特定應(yīng)用中，主閥通過第一彈簧在開啟方向上偏壓，并且為了有助于特定需要，該對(duì)比文件教導(dǎo)使用另外的彈簧來抵抗導(dǎo)閥開口通過電磁體開啟的力作用。
通過彈簧與閥構(gòu)件互連的柱塞最為常見地與伺服閥相結(jié)合。在伺服閥中，導(dǎo)閥控制主閥。在受力的伺服閥中，主閥通過導(dǎo)閥構(gòu)件和主閥的關(guān)閉構(gòu)件之間的彈性連接保持在預(yù)定位置上。伺服閥結(jié)合與閥的主閥通道相比具有小截面尺寸的導(dǎo)引通道。導(dǎo)引通道將閥的入口或出口與導(dǎo)引腔室連接，并且經(jīng)過導(dǎo)引通道的流動(dòng)以及導(dǎo)引腔室內(nèi)的壓力經(jīng)由導(dǎo)引關(guān)閉構(gòu)件來控制。導(dǎo)引腔室定位成使得導(dǎo)引腔室的內(nèi)部壓力作用在主閥構(gòu)件的一個(gè)表面上，同時(shí)閥的主通道的至少一個(gè)入口或出口的壓力作用在主閥構(gòu)件的相對(duì)表面上。通過使用作用在閥構(gòu)件的兩個(gè)相對(duì)側(cè)表面上的壓力，閥構(gòu)件通過使用作用在導(dǎo)引關(guān)閉構(gòu)件上的相對(duì)低的力進(jìn)入開啟或關(guān)閉狀態(tài)。在這種閥結(jié)構(gòu)中，主閥構(gòu)件通過入口、出口以及導(dǎo)引腔室之間的壓力差保持在其開啟位置上，并且由于壓力差在某些應(yīng)用中會(huì)消失，或者減小到不足以將主閥構(gòu)件保持在開啟位置上的程度，主閥構(gòu)件有時(shí)通過彈簧保持在開啟位置上。
在閥組裝過程中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)到將彈簧牢固的連接到閥構(gòu)件以及柱塞上是復(fù)雜的，并且彈簧因此對(duì)于閥制造的成本具有很大影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種彈簧和結(jié)合這種彈簧并容易組裝的閥。因此，本發(fā)明在第一方面中提供引言中提到的彈簧，其特征在于自由線材端部的至少一部分向外延伸離開中心軸線，例如以便形成抓握裝置和形成突出部分，可以用來在將彈簧例如安裝在例如主閥構(gòu)件的細(xì)長構(gòu)件和閥的導(dǎo)引閥構(gòu)件上的過程中在軸向上加壓彈簧，或者形成用于將構(gòu)件徑向推動(dòng)與端部繞圈接合的引導(dǎo)件。
由于自由端部，有助于彈簧連接在細(xì)長構(gòu)件上，例如以便將端部繞圈緊固在凹槽內(nèi)，并且特別是與閥(例如具有非常緊湊結(jié)構(gòu)的閥)的制造相結(jié)合，有助于彈簧連接在閥構(gòu)件上。在組裝過程中，例如活塞或沖頭的組裝工具可通過將壓力施加在向外延伸的自由線材端部上而在軸向上向下沖壓彈簧。為了進(jìn)一步有助于這種壓制過程，連接線材部分的一部分也向外延伸，以便形成加壓工具由其將彈簧軸向壓靠在細(xì)長構(gòu)件上的突出部分。
在此說明書的其它部分中，彈簧將與例如伺服閥的閥相結(jié)合地描述。但是，彈簧可與許多其它裝置結(jié)合應(yīng)用，特別是在其中通過將端部繞圈緊固在另一部件的凹槽內(nèi)從而將彈簧的端部繞圈緊固在另一部件上的應(yīng)用中。
弧形部分最好可以是圓形部分。為了將彈簧連接在柱塞或閥構(gòu)件上，圓形弧形部分可插入柱塞或閥構(gòu)件內(nèi)的具有圓形截面形狀的圓形周向延伸的凹槽。為了形成牢固連接，圓形部分可具有內(nèi)部徑向尺寸，即穿過繞圈的開口，該開口尺寸略微小于凹槽的底部部分的外部徑向尺寸。在此實(shí)施例中，整個(gè)彈簧(即端部繞圈和中間部分)可類似地具有圓形繞圈，因此形成螺旋線圈的形狀，包括由自由線材端部形成的抓握裝置以及任選地具有向外延伸的連接線材部分。
線材可以是擠壓成形線材，例如由彈簧鋼制成，使用標(biāo)準(zhǔn)的彈簧卷繞技術(shù)將線材大致圍繞縱向軸線卷繞。但是在一個(gè)實(shí)施例中，彈簧例如通過模制由聚合物或合成材料制成。彈簧可具有來自于三個(gè)繞圈的任何情況，即兩個(gè)端部繞圈以及形成中間部分的一個(gè)繞圈到任何數(shù)量的繞圈。在一個(gè)特定實(shí)施例中，彈簧可甚至只由兩個(gè)繞圈形成，即由端部繞圈形成。在此實(shí)施例中，中間部分通過可選擇的軸向柔性裝置來代替，例如通過波紋管來代替。
為了進(jìn)一步有助于彈簧的端部繞圈安裝在凹槽內(nèi)，與中間部分的繞圈之間的距離相比，端部繞圈可布置在離開相鄰繞圈的較大距離上。作為實(shí)例，端部繞圈之一的連接部分可在軸向上延伸，由此將端部繞圈移動(dòng)離開中間部分一定距離。在另一實(shí)例中，斜度(即螺旋繞圈的傾斜角度)可以朝著端部繞圈增加。由于較大距離，更容易將端部繞圈與其它繞圈分離，以便將繞圈方便地定位在凹槽內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)端部繞圈包括其中線材圍繞縱向軸線延伸的弧形部分、朝著中間部分延伸的連接線材部分以及延伸離開縱向軸線(例如徑向離開軸線)的自由線材端部。在此實(shí)施例中，第一端部繞圈連接線材部分向外延伸離開縱向軸線，以便形成如上所述組裝工具可以在軸向上將彈簧壓靠在細(xì)長構(gòu)件上的突出部分。第二端部繞圈的連接細(xì)長部分在縱向上延伸，即平行于縱向軸線延伸，以便提供端部繞圈和中間部分的相鄰繞圈之間的距離。
為了進(jìn)一步改善組裝過程，端部繞圈可在與中間部分的繞圈的總體螺旋方向相反的方向上卷繞。通過相對(duì)于端部繞圈顛倒卷繞方向，可以形成很好限定的開口，以便閥構(gòu)件或柱塞徑向運(yùn)動(dòng)到端部繞圈圍繞的空間內(nèi)。特別是，通過軸向上延伸的線材部分將端部繞圈與中間部分結(jié)合以及相對(duì)于中間部分顛倒端部繞圈的方向相結(jié)合，可以形成線材回路，其具有進(jìn)入內(nèi)部空間的很好限定的徑向開口，以便柱塞或閥構(gòu)件方便地插入該空間，并且將線材回路固定在柱塞或閥構(gòu)件的凹槽內(nèi)。
通過使用其中中間部分包括具有大于第一和第二端部繞圈之一的徑向尺寸的繞圈的彈簧，可以實(shí)現(xiàn)特別緊湊的結(jié)構(gòu)。以此方式，端部繞圈以及任選的柱塞和/或閥構(gòu)件可以延伸通過中間部分的繞圈。實(shí)際上，彈簧可通過如下的結(jié)構(gòu)來改進(jìn)，其中中間部分的第一繞圈(即靠近第一端部繞圈的繞圈)具有第一徑向尺寸，并且該繞圈相繼變大，直到最大繞圈是靠近第二端部繞圈的繞圈為止。但是，最好是兩個(gè)端部繞圈具有小于中間部分的繞圈的徑向尺寸。在一個(gè)實(shí)施例中，彈簧的中間部分的線材在一個(gè)單個(gè)平面內(nèi)卷繞，即卷繞成螺旋形狀。在此實(shí)施例中，第一端部繞圈最好布置在平面的一側(cè)上，并且另一端部繞圈布置在平面的相對(duì)側(cè)上。第一端部繞圈可通過大致徑向延伸的連接線材部分連接到中間部分上，并且第二端部繞圈可通過大致軸向延伸的連接線材部分連接到中間部分上。在此實(shí)施例中，彈簧形成三個(gè)平面，兩個(gè)平面通過端部繞圈限定，并且第三個(gè)平面通過中間部分限定。
在以上描述中，彈簧與閥組件相結(jié)合進(jìn)行披露。閥可以是具有主閥通道和可以操作以便控制經(jīng)過通道的流動(dòng)的閥構(gòu)件的調(diào)節(jié)閥。但是在一個(gè)實(shí)施例中，閥是具有在磁性的影響下(即螺線圈操作閥)通過柱塞開啟的導(dǎo)引關(guān)閉構(gòu)件的伺服閥。在這種結(jié)構(gòu)中，所述通道可以是主閥通道和導(dǎo)引腔室之間的導(dǎo)引通道，并且彈簧可以適用于結(jié)合柱塞和導(dǎo)前閥構(gòu)件。為了有助于彈簧連接到柱塞和/或閥構(gòu)件上，柱塞和閥構(gòu)件的至少一個(gè)具有從凹槽朝著該端部錐形向內(nèi)縮小的軸向端部，由此形成具有小于凹槽徑向尺寸的徑向尺寸的端部。這將使得閥構(gòu)件或柱塞的端部以容易的方式插入彈簧，并且例如通過使用所述類型的加壓工具，通過將閥構(gòu)件或柱塞進(jìn)一步壓入彈簧，并任選地同時(shí)操作抓握裝置，彈簧的端部繞圈容易進(jìn)入凹槽。類似地，彈簧通常適用于連接到閥的任何部件上，并且可因此替代例如本申請(qǐng)人的在先申請(qǐng)US2003/0132409中披露的彈簧。


下面，將參考附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，附圖中圖1a和1b表示從兩個(gè)不同角度看到的本發(fā)明的彈簧；圖2表示通過彈簧互連的柱塞和閥構(gòu)件；圖3表示結(jié)合彈簧的伺服閥的視圖；以及圖4和5表示彈簧的兩個(gè)不同端部繞圈；圖6表示彈簧在軸向上組裝在細(xì)長構(gòu)件上；以及圖7表示其中彈簧側(cè)向連接到細(xì)長構(gòu)件上的組裝順序。
具體實(shí)施例方式
參考圖1a和1b，彈簧1由線材制成，線材圍繞縱向延伸軸線2卷繞。彈簧包括具有中間繞圈的中間部分3以及在第一和第二端部繞圈4、5處終止彈簧的軸向相對(duì)端部。第一端部繞圈4包括自由線材端部6和連接端部繞圈和中間部分的繞圈的連接線材部分7。以類似方式，第二端部繞圈5包括連接第二繞圈和中間部分的連接端部8以及自由線材端部9。自由線材端部延伸離開縱向延伸軸線。中間繞圈都定位在一個(gè)公共平面內(nèi)，并且第一端部繞圈的連接端部緊靠該平面的附近定位第二端部的連接部分在軸線2的方向上延伸，并因此在與中間部分的相鄰繞圈之間的距離相比時(shí)，提供第二端部繞圈和中間部分的相鄰繞圈之間的增加距離。
圖2表示伺服閥的柱塞10和閥構(gòu)件11。幾乎相同的閥表示在圖3中。柱塞和閥構(gòu)件通過彈簧12互連。柱塞包括彈性橡膠材料的墊片13。墊片緊固在柱塞的端部上，并且使得柱塞在柱塞朝著通道的開口偏壓時(shí)關(guān)閉導(dǎo)引通道14。在閥開啟過程中，例如在來自于螺線圈的磁場的作用下，柱塞從其位置升高。柱塞的升高使得導(dǎo)引通道開啟，并且因此平衡導(dǎo)引腔室15和出口16(導(dǎo)引腔室以及入口17和出口表示在3中)之間的壓力。在壓力平衡時(shí)，腔室15和17內(nèi)的壓力之間的差別以及閥構(gòu)件的表面面積的尺寸差別造成閥構(gòu)件向上運(yùn)動(dòng)，并且由此開啟主閥通道。如圖2所示，兩個(gè)柱塞和閥構(gòu)件具有相互面對(duì)的軸向端部，該端部從凹槽朝著端部向內(nèi)徑向縮小。由于端部的減小的徑向尺寸，彈簧可以容易的方式在端部之上連接，并且通過將閥構(gòu)件或柱塞進(jìn)一步壓入彈簧，彈簧的端部繞圈到達(dá)凹槽。
圖4表示彈簧的端部繞圈的一個(gè)實(shí)施例。端部繞圈包括結(jié)合端部繞圈和彈簧的中間部分的繞圈的連接線材部分18以及其中線材圍繞縱向軸線20延伸的弧形部分19以及自由端部21。自由端部的自由線材端部向外延伸離開縱向軸線，并且由此形成用于在所述閥組裝過程中開啟端部繞圈的抓握裝置。
圖5表示具有其中線材圍繞縱向軸線23延伸的弧形部分22和其中自由端部向外延伸離開縱向軸線的自由端部24的端部繞圈的另一實(shí)施例。在弧形部分22和彈簧的中間部分的最后繞圈26之間的過渡部分25中，彈簧彎曲，使得弧形部分圍繞縱向軸線的方向(通過標(biāo)號(hào)27的箭頭表示)與中間部分的繞圈的方向(通過標(biāo)號(hào)28的箭頭表示)相反。卷繞方向的顛倒形成很好限定的徑向延伸進(jìn)入由弧形部分包圍的空間的開口(箭頭29表示)，因此有助于彈簧更加容易的安裝在閥構(gòu)件或柱塞的凹槽內(nèi)。
圖6表示彈簧30、閥構(gòu)件31和用于將彈簧的第一端部33壓入主閥構(gòu)件的凹槽34的加壓工具32的截面圖。主閥構(gòu)件包括頂部35，頂部從凹槽34朝著端部36向內(nèi)縮小，由此形成具有小于凹槽徑向尺寸的徑向尺寸的端部。在組裝過程中，加壓工具包括接合主閥構(gòu)件的導(dǎo)引通道38的中央引導(dǎo)銷37以及接觸定位在一個(gè)平面內(nèi)的中間繞圈40的加壓環(huán)39。在中間繞圈向下受壓時(shí)，它們接觸彈簧的相鄰連接線材部分41和自由線材端部42，由此向下加壓線材的第一端部，直到端部繞圈接合凹槽。彈簧由此使得閥構(gòu)件的端部以容易的方式在軸向上插入彈簧。
圖7a-7c表示具有周向延伸的凹槽44的柱塞43的順序的透視圖。凹槽徑向插入第二端部繞圈45。為此，徑向延伸離開彈簧的縱向中心軸線自由線材端部46用來將柱塞引導(dǎo)到端部繞圈內(nèi)，并且軸向延伸的連接線材部分47提供第二端部繞圈和中間部分的相鄰繞圈48之間的距離，使得柱塞可進(jìn)入端部繞圈，而不與中間部分的繞圈碰撞。
權(quán)利要求
1.一種由圍繞縱向延伸軸線(2)卷繞的線材制成的彈簧(1)，彈簧包括中間部分(3)，中間部分具有在總體卷繞方向上圍繞該軸線卷繞的中間繞圈，并且定位在于第一和第二端部繞圈(4、5)處終止彈簧的軸向相對(duì)端部之間，其中第一端部繞圈(4)包括其中的線材圍繞軸線延伸的弧形部分、朝著中間部分延伸的連接線材部分(7)以及自由線材端部(6)，其特征在于，自由線材端部的至少一部分向外延伸離開該軸線。
2.如權(quán)利要求1所述的彈簧，其特征在于，連接線材部分的至少一部分向外延伸離開該軸線。
3.如權(quán)利要求1或2所述的彈簧，其特征在于，弧形部分是其中線材圍繞中心點(diǎn)圓形延伸的圓形部分，并且至少一個(gè)連接線材部分和自由線材端部向外徑向延伸離開該中心點(diǎn)。
4.如上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的彈簧，其特征在于，至少一個(gè)第一和第二端部繞圈圍繞該軸線在與總體卷繞方向相反的方向上卷繞。
5.如上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的彈簧，其特征在于，中間部分包括具有大于第一和第二端部繞圈之一的徑向尺寸的繞圈。
6.如上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的彈簧，其特征在于，每個(gè)中間繞圈具有不同的徑向尺寸，并且中間繞圈位于一個(gè)公共平面內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的彈簧，其特征在于，至少一個(gè)自由線材端部和第一端部的連接線材端部平行于該平面。
8.如上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的彈簧，其特征在于，第二端部包括其中線材圍繞該軸線延伸的弧形部分、朝著中間部分延伸的連接線材部分(8)以及向外延伸離開該軸線的自由線材端部(9)。
9.如權(quán)利要求8所述的彈簧，其特征在于，第二端部的連接線材部分在縱向上延伸，以便提供第二端部繞圈和中間部分的相鄰繞圈之間的距離，該距離大于中間部分的相鄰繞圈之間的距離。
10.一種形成入口(17)和出口(16)之間通道的閥，閥包括在關(guān)閉和開啟位置之間運(yùn)動(dòng)以便開啟和關(guān)閉流體通道的閥構(gòu)件(11)以及可以操作以便在關(guān)閉和開啟位置之間運(yùn)動(dòng)閥構(gòu)件的柱塞(10)，柱塞和閥構(gòu)件通過如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的彈簧互連。
11.如權(quán)利要求10所述的閥，其特征在于，閥構(gòu)件包括主閥通道和導(dǎo)引腔室(15)之間的導(dǎo)引通道(14)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種組裝式彈簧(1)和結(jié)合有這種彈簧的閥。彈簧由圍繞縱向軸線延伸以便形成繞圈(4、5)的線材制成。彈簧在第一和第二端部繞圈處在軸向相對(duì)部分終止。端部繞圈各自具有其中線材圍繞縱向軸線延伸的線材的弧形部分。端部繞圈用來將彈簧固定在將要連接彈簧的元件的凹槽內(nèi)。端部繞圈還具有其中自由線材端部向外延伸離開縱向軸線以便形成抓握裝置的自由端部(6)。彈簧由此有助于端部繞圈連接到元件上。特別是，彈簧適用于在例如伺服閥的閥內(nèi)將閥元件連接到柱塞上。
文檔編號(hào)F16F1/04GK101057085SQ200580038444
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2005年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月10日
發(fā)明者H·K·彼得森 申請(qǐng)人:丹福斯有限公司