專利名稱：多層斜置式盤簧和相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文大體論述斜置式盤簧，其中論述針對(duì)由具有不同材料組成的離散層的多層彈簧絲形成的斜置式盤簧。
背景技術(shù)：
圖1到3繪示斜置式盤簧30、32、34的實(shí)例。斜置式盤簧是每一盤圈36、38、40的輪廓傾斜或斜置以相對(duì)于與彈簧軸垂直的線偏斜一定角度的彈簧。圖2中所示彈簧軸42 穿過(guò)每一盤圈36、38、40的中心點(diǎn)。一些斜置式盤簧包含末端連接形成圓形環(huán)的一段盤簧， 如圖1和3的彈簧30、34中所示。在圖1中，彈簧末端在焊接點(diǎn)44處連接，但業(yè)內(nèi)存在連接彈簧末端的替代技術(shù)。與大多數(shù)彈簧不同，斜置式盤簧在與彈簧軸垂直的方向上可壓縮，但是力僅正交作用于平面或賦予彈簧軸所處平面正交力。這一方向依賴性產(chǎn)生兩種基本斜置式盤簧設(shè)計(jì)圖4中所示徑向彈簧46和圖5中所示軸向彈簧48。徑向彈簧46在與環(huán)軸50 (圖3)垂直的徑向上偏轉(zhuǎn)，而軸向彈簧48在與環(huán)軸50平行的軸向上偏轉(zhuǎn)。圖3中所示環(huán)軸50定義為在彈簧環(huán)內(nèi)徑中心處并且與彈簧軸42垂直的理論軸。徑向和軸向彈簧二者還可包括轉(zhuǎn)角。圖6中所繪示的轉(zhuǎn)角θ是盤圈主軸52與環(huán)軸50之間的角。更具體地說(shuō)，盤圈M繞彈簧軸42相對(duì)于正常位置以一定角度旋轉(zhuǎn)的彈簧環(huán)產(chǎn)生轉(zhuǎn)角 。圖6中以虛線所示徑向彈簧盤圈M的正常位置通常是彈簧環(huán)主軸52與環(huán)軸50平行的情況。軸向彈簧盤圈的正常位置(未顯示)通常是彈簧環(huán)主軸與環(huán)軸50垂直的情況。此外，根據(jù)轉(zhuǎn)角的定向，彈簧環(huán)凹入或凸起。所述特征使得可控制連接器應(yīng)用中的插入和運(yùn)轉(zhuǎn)力。斜置式盤簧為各種應(yīng)用提供多種特征和優(yōu)勢(shì)。例如，由所述彈簧在大的撓度內(nèi)所維持的幾乎恒定的力允許所述設(shè)計(jì)在高沖擊和振動(dòng)環(huán)境中在寬溫度范圍內(nèi)起作用。另外， 彈簧的每一盤圈獨(dú)立地起作用。所述盤圈由此可維持配合表面之間的多個(gè)接觸點(diǎn)以確保優(yōu)良導(dǎo)電性。所述布置還容許彈簧補(bǔ)償配合表面之間的大配合耐受力、失準(zhǔn)和表面不規(guī)則性。 斜置式盤簧的其它特征尤其包括低接觸電阻、可控制插入和移除力、熱耗散、低和高電流載攜能力和緊縮包裝尺寸的可用性。斜置式盤簧的所述特征在下文所論述的許多應(yīng)用中有利。斜置式盤簧偏轉(zhuǎn)并產(chǎn)生荷載的能力使得其非常適于閉鎖、鎖定、固持和壓縮應(yīng)用。 所述應(yīng)用可涉及軸向彈簧、徑向彈簧和/或位于轉(zhuǎn)角處的彈簧。彈簧用作連接器組合件的外殼與插入目標(biāo)之間的連接機(jī)構(gòu)。組合件配置通常包含外殼或插入目標(biāo)中固持斜置式盤簧的腔或凹槽。外殼與插入目標(biāo)之間的連接直接得自彈簧偏轉(zhuǎn)。斜置式盤簧還用于定心和配向應(yīng)用。例如，斜置式盤簧通過(guò)調(diào)節(jié)密封件與軸桿之間可存在的失準(zhǔn)用于軸桿周圍的定心密封。彈簧可吸收因耐受性、逐漸變細(xì)和/或其它不規(guī)則性的不同失準(zhǔn)，同時(shí)仍維持足夠密封力。斜置式盤簧的許多應(yīng)用(包括上文所述者)可利用斜置式盤簧的導(dǎo)電性用于電接觸應(yīng)用。在所述應(yīng)用中，斜置式盤簧是從由傳導(dǎo)材料制得的彈簧絲形成。斜置式盤簧部分地由于其能夠維持具有許多各自獨(dú)立地起作用的盤圈的多個(gè)接觸點(diǎn)而非常適于電應(yīng)用。用于所述應(yīng)用的典型傳導(dǎo)材料包括銅和銅合金、貴金屬和貴金屬合金、鋁和鋁合金和銀。斜置式盤簧還作為彈簧激發(fā)器用于需要流體限制于空間內(nèi)的密封應(yīng)用。組合件配置通常包含密封件內(nèi)的腔，其中所述腔保留斜置式盤簧。斜置式盤簧圍繞密封件周邊提供均勻偏轉(zhuǎn)，此允許彈簧迫使密封件與配合目標(biāo)接觸。斜置式盤簧在屏蔽和接地應(yīng)用中也是有利的。彈簧可在需要抑制外部電磁輻射或防范內(nèi)部電磁輻射的應(yīng)用中作為EMI墊片作業(yè)。斜置式盤簧EMI墊片可在高頻率和高導(dǎo)電率下提供有效屏蔽。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明多層斜置式盤簧和相關(guān)方法的各種實(shí)施例具有數(shù)個(gè)特征，其單個(gè)特征均不單獨(dú)負(fù)責(zé)其合意屬性。現(xiàn)將簡(jiǎn)要論述由上述權(quán)利要求書表達(dá)的本發(fā)明實(shí)施例的更顯著特征，而不限制其范疇。在考量所述論述之后，且特別是在讀取標(biāo)題為“實(shí)施方式”的章節(jié)之后，人們將了解本發(fā)明實(shí)施例的特征如何提供本文所述優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面包括現(xiàn)有技術(shù)的斜置式盤簧通常是由金屬合金彈簧絲制得的認(rèn)識(shí)。合金是兩種或兩種以上金屬的混合物，所述金屬經(jīng)選擇以改進(jìn)單獨(dú)構(gòu)成部件中的任一者上的所得合金的材料性質(zhì)。金屬合金具有大大增強(qiáng)的某些純金屬性質(zhì)，但仍可受限。限制可包括耐腐蝕性不足、缺乏生物相容性、可變摩擦力、應(yīng)力松弛、不能在極端溫度下操作、導(dǎo)電率過(guò)大或過(guò)小和缺乏耐磨性。例如，由于金屬合金是混合物，所以合金在其表面處所受的保護(hù)可比多種組份金屬中的一者單獨(dú)所受的保護(hù)要小。本方法的一個(gè)實(shí)施例包含形成多層斜置式盤簧的方法。所述方法包含形成具有第一導(dǎo)電性的材料的內(nèi)部核心。所述方法另外包含圍繞核心包覆或電鍍具有第二導(dǎo)電性的材料外層以形成彈簧絲。第二導(dǎo)電性比第一導(dǎo)電性小。所述方法另外包含使彈簧絲形成多個(gè)螺旋盤圈。所述方法另外包含使盤圈傾斜以形成斜置式盤簧。本方法的另一實(shí)施例包含形成多層斜置式盤簧的方法。所述方法包含形成具有第一導(dǎo)電性的材料的內(nèi)部核心。核心是中空的。所述方法另外包含圍繞核心包覆或電鍍具有第二導(dǎo)電性的材料的第二層以形成彈簧絲。第二導(dǎo)電性比第一導(dǎo)電性小。所述方法另外包含使彈簧絲形成多個(gè)螺旋盤圈。所述方法另外包含使盤圈傾斜以形成斜置式盤簧。本發(fā)明斜置式盤簧的一個(gè)實(shí)施例包含包括環(huán)繞中空核心的管形殼的彈簧絲。彈簧絲界定多個(gè)螺旋盤圈。每一盤圈環(huán)繞穿過(guò)每一盤圈中心的彈簧軸。每一盤圈傾斜以相對(duì)于與彈簧軸垂直的線偏斜一定角度。本發(fā)明多層斜置式盤簧的一個(gè)實(shí)施例包含包括內(nèi)部核心和至少部分環(huán)繞所述核心的外層的彈簧絲。外層包含兩種不同且未混合的材料。材料中的第一者沿核心橫截面的弧形的第一部分布置。材料中的第二者沿核心橫截面的弧形的第二部分布置。彈簧絲界定多個(gè)螺旋盤圈。每一盤圈環(huán)繞穿過(guò)每一盤圈中心的彈簧軸。每一盤圈傾斜以相對(duì)于與彈簧軸垂直的線偏斜一定角度。


現(xiàn)將詳細(xì)論述本發(fā)明多層斜置式盤簧和相關(guān)方法的各種實(shí)施例，同時(shí)強(qiáng)調(diào)有利特征。所述實(shí)施例繪示顯示于隨附圖示中的新穎和不明顯多層斜置式盤簧，其僅出于例示性目的。所述圖示包括下列圖示，其中相同編號(hào)指示相同的部件圖1是環(huán)形斜置式盤簧的正視圖；圖2是直的斜置式盤簧的正視圖，其繪示彈簧軸于斜置式盤簧中的位置；圖3是環(huán)形斜置式盤簧的正透視圖，其繪示環(huán)軸于環(huán)形斜置式盤簧中的位置；圖4是斜置式盤圈徑向彈簧的正視圖；圖5是斜置式盤圈軸向彈簧的側(cè)視圖；圖6是具有轉(zhuǎn)角的斜置式盤圈徑向彈簧的剖面?zhèn)纫晥D，為清楚起見(jiàn)僅顯示單一盤圈；圖7A是經(jīng)配置用于本發(fā)明多層盤簧中的多層絲和相關(guān)方法的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖圖7B是經(jīng)配置用于本發(fā)明多層盤簧中的多層絲和相關(guān)方法的另一實(shí)施例的剖視圖；圖7C是經(jīng)配置用于本發(fā)明多層盤簧中的多層絲和相關(guān)方法的另一實(shí)施例的剖視圖；圖7D是經(jīng)配置用于本發(fā)明多層盤簧中的多層絲和相關(guān)方法的另一實(shí)施例的剖視圖；圖8A是經(jīng)配置用于本發(fā)明多層盤簧中的多層絲和相關(guān)方法的另一實(shí)施例的剖視圖；圖8B是經(jīng)配置用于本發(fā)明多層盤簧中的多層絲和相關(guān)方法的另一實(shí)施例的剖視圖；圖9是作為彈簧激發(fā)器用于密封組合件的斜置式盤簧的正視透視圖；圖IOA是用作軸桿與外殼之間的連接器的斜置式盤簧的局部側(cè)面剖視圖，其繪示一種用于斜置式盤簧的安裝配置；圖IOB是用作軸桿與外殼之間的連接器的斜置式盤簧的局部側(cè)面剖視圖，其繪示另一用于斜置式盤簧的安裝配置；圖IlA和IlB是用于針與外殼之間的固持應(yīng)用中的斜置式盤簧的局部側(cè)面剖視圖，其繪示插入前的針(IlA)和完全插入時(shí)的針(IlB)，其中斜置式盤簧保留在外殼中的平底凹槽內(nèi)；圖12A和12B是用于針與外殼之間的固持應(yīng)用中的斜置式盤簧的局部側(cè)面剖視圖，其繪示插入前的針(12A)和完全插入時(shí)的針(12B)，其中斜置式盤簧保留在外殼中的錐形底部凹槽內(nèi)；圖13A到13C是用于針與外殼之間的閉鎖應(yīng)用中的斜置式盤簧的局部側(cè)面剖視圖，其繪示插入前的針(13A)、插入期間的針(13B)和完全插入時(shí)的針(13C)，其中斜置式盤簧保留在外殼中的V底凹槽內(nèi)；圖14A到14C是用于針與外殼之間的鎖定應(yīng)用中的斜置式盤簧的局部側(cè)面剖視圖，其繪示插入前的針(14A)、插入期間的針(14B)和完全插入時(shí)的針(14C)，其中斜置式盤簧保留在外殼中的錐形底部凹槽內(nèi)；
圖15A和15B是用于基底與連接部件之間的壓縮應(yīng)用中的斜置式盤簧的側(cè)面剖視圖，其繪示壓縮前的組件(15A)和壓縮后的組件(15B)，其中斜置式盤簧保留在基底中的平底凹槽內(nèi)；圖16是用于密封件與軸桿之間的定心和配向應(yīng)用中的斜置式盤簧的局部側(cè)面剖視圖；圖17A是螺旋壓縮彈簧的正視圖；圖17B是螺旋張力彈簧的正視圖；圖17C是帶狀螺旋彈簧的正視圖；圖18A是懸臂彈簧的側(cè)視圖；圖18B是圖17A的懸臂彈簧的正視圖；圖19是兩個(gè)斜置式盤簧的正透視圖，其在直線長(zhǎng)度安裝于面對(duì)表面上并經(jīng)配置用于接收接頭；和圖20是斜置式盤簧的部分的正視圖，其繪示在未焊接情況下彈簧末端間的替代機(jī)械聯(lián)接。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施方式參照?qǐng)D示闡述本發(fā)明實(shí)施例。在圖示中，參考編號(hào)標(biāo)記本發(fā)明實(shí)施例的元件。下文結(jié)合相應(yīng)圖示特征的論述再現(xiàn)所述參考編號(hào)。下文參照所述圖闡述本發(fā)明多層斜置式盤簧和相關(guān)方法的實(shí)施例。所述圖和其書面說(shuō)明指示裝置的某些組件是整體形成，且某些其它組件形成獨(dú)立件。所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解，本文所示和闡述為整體形成的組件在替代實(shí)施例中可形成獨(dú)立件。所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)進(jìn)一步了解，本文所示和闡述為形成獨(dú)立件的組件在替代實(shí)施例中可整體形成。此外，本文所用術(shù)語(yǔ)整體闡述單一單元或一體件，而一體件意指單獨(dú)形成的單一件，例如單獨(dú)形成的模具或鑄件。圖7A繪示經(jīng)配置用于本發(fā)明多層斜置式盤簧中的彈簧絲60的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖。彈簧絲60包括由外層64環(huán)繞的內(nèi)部核心62。在所闡釋實(shí)施例中，外層64完全環(huán)繞核心62而無(wú)中間層。核心62包含第一材料組成，并且外層64包含第二材料組成。在替代實(shí)施例中，外層64可不完全環(huán)繞核心62，使核心62的一個(gè)或一個(gè)以上部分暴露。在一個(gè)實(shí)施例中，核心62可包含高導(dǎo)電金屬，例如銅或銅合金，且外層64可包含具有高機(jī)械性質(zhì)(例如比內(nèi)部核心高的抗張強(qiáng)度性質(zhì))、但比核心62低的導(dǎo)電性的材料。 在一個(gè)實(shí)例中，外層是鋼或不銹鋼。所述實(shí)施例非常適于在高溫環(huán)境中涉及導(dǎo)電性的應(yīng)用。 銅提供高導(dǎo)電性，而不銹鋼提供具有有利機(jī)械性質(zhì)的保護(hù)性外部屏蔽。例如，與銅核心62 相比，不銹鋼外層64能夠更好地維持抗張強(qiáng)度性質(zhì)，且因此具有更好彈簧力。此外，不銹鋼外層64能夠更好地耐受環(huán)境條件，例如溫度極端和/或腐蝕劑。因此，不銹鋼外層64保護(hù)銅核心62免受環(huán)境條件影響，從而使得即使在苛刻條件下彈簧60仍保留其導(dǎo)電性質(zhì)。例如，不銹鋼的強(qiáng)度在遠(yuǎn)比銅高的溫度下降低，從而使得彈簧絲60與沒(méi)有不銹鋼外層64的銅絲相比在較高溫度下能有效用于傳導(dǎo)應(yīng)用。不銹鋼外層64的傳導(dǎo)性盡管比銅和銅合金小但仍導(dǎo)電，以便外層64可傳導(dǎo)電流到達(dá)銅核心62以維持彈簧絲60中的有效導(dǎo)電性，如下文進(jìn)一步論述。最終結(jié)果是斜置式盤簧絲60在持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間的同時(shí)提供可靠的導(dǎo)電性，能夠在較高溫度下作業(yè)，并提供更大耐腐蝕性。在其它實(shí)施例中，內(nèi)部核心是由不同傳導(dǎo)性金屬(例如貴金屬和貴金屬合金、鋁和鋁合金和銀)制得。另外，上述材料組成可改進(jìn)斜置式盤簧絲60尤其在高溫下的應(yīng)力松弛。某些金屬(例如銅合金和鋁合金)在經(jīng)受高溫時(shí)因應(yīng)力變化而產(chǎn)生不合意彈簧變形。在所述條件下，從所述材料制得的彈簧盤圈往往具有尺寸變化，例如改變彈簧盤圈角度、彈簧盤圈橫截面和彈簧旋轉(zhuǎn)，此會(huì)顯著影響整體彈簧性能。為減少或消除不合意彈簧變形，彈簧絲60可包含高導(dǎo)電金屬(例如銅、銅合金、鋁或鋁合金)的核心62和具有高機(jī)械性質(zhì)但比核心62 低的導(dǎo)電性的材料(例如鋼或不銹鋼)的外層64。在其它應(yīng)用(例如耐腐蝕性甚為重要的情況)中，外層64可包含耐腐蝕金屬，例如某些不銹鋼。因此，外層64抵抗彈簧絲60的氧化，從而保護(hù)可能對(duì)腐蝕更敏感的核心 62。在許多應(yīng)用中，耐腐蝕性可為關(guān)鍵因素，例如在酸性環(huán)境、苛刻環(huán)境和傳導(dǎo)性應(yīng)用等應(yīng)用中。例如，在苛刻環(huán)境中的傳導(dǎo)性應(yīng)用中，耐腐蝕性可通過(guò)降低接觸表面區(qū)域處的氧化維持足夠?qū)щ娐?，因此容許電流更好地流經(jīng)所述接觸面積以更好地整體傳導(dǎo)。在其它應(yīng)用中，本發(fā)明彈簧可包含提供耐電化腐蝕性的材料。原電池腐蝕是電化學(xué)過(guò)程，其中一種金屬在與不同類型的金屬電接觸或兩種金屬浸沒(méi)于電解質(zhì)中時(shí)所述金屬優(yōu)先腐蝕。例如，鈹銅和碳鋼并不電化兼容。因此，鈹銅盤簧將在需要安裝于碳鋼外殼內(nèi)的應(yīng)用中腐蝕，尤其若在苛刻環(huán)境中破壞。然而，錫與碳鋼電化兼容。因此，在具有碳鋼外殼的應(yīng)用中，包含鈹銅核心62和錫外層64的彈簧絲60可用于通過(guò)防止鈹銅核心62與碳鋼外殼之間接觸來(lái)降低或防止腐蝕。在其它應(yīng)用中，本發(fā)明彈簧可包含提供生物相容性的材料。對(duì)于諸如可植入器件或醫(yī)學(xué)器件等應(yīng)用來(lái)說(shuō)，生物相容性是期望的。在所述應(yīng)用中，核心62可包含銅或銅合金， 而外層64可包含鈦以使人體不會(huì)排斥植入體或者以其它方式對(duì)醫(yī)學(xué)器件產(chǎn)生有害反應(yīng)。圖7B繪示經(jīng)配置用于本發(fā)明多層斜置式盤簧中的彈簧絲70的另一實(shí)施例的剖視圖。同時(shí)，彈簧絲70包括由外層74環(huán)繞的內(nèi)部核心72。如在圖7A的實(shí)施例中，核心72可包含銅或銅合金且外層74可包含鋼或不銹鋼。然而，在圖7B中，外層74的厚度相對(duì)于圖 7A的實(shí)施例增大?？赏ㄟ^(guò)改變核心72和/或外層74的厚度和/或改變核心72和外層74 的相對(duì)橫截面積百分比調(diào)整彈簧絲70的性質(zhì)以適于不同應(yīng)用。圖7C繪示經(jīng)配置用于本發(fā)明多層斜置式盤簧中的彈簧絲80的另一實(shí)施例的剖視圖。同時(shí)，彈簧絲80包括由外層84環(huán)繞的內(nèi)部核心82。然而，圖7C的實(shí)施例另外包括環(huán)繞核心82并在外層84下的中間層86。三個(gè)層82、84、86的材料組成和/或相對(duì)厚度和/ 或相對(duì)橫截面積百分比可有所變化以便調(diào)整彈簧絲80的性質(zhì)以適于不同應(yīng)用。例如，在一些實(shí)施例中，三個(gè)層82、84、86可具有三種不同材料組成。在其它實(shí)施例中，核心82和外層 84可具有相同組成，而中間層86具有與核心82和外層84不同的組成。如在先前實(shí)施例中，可調(diào)整核心82和/或外層84的厚度和/或相對(duì)橫截面積百分比以提供具有合意物理性質(zhì)(例如導(dǎo)電率、耐溫性、耐腐蝕性、電化腐蝕減少、摩擦、彈簧硬度等)的彈簧絲80。在一個(gè)實(shí)施例中，核心82可包含銅或銅合金，中間層86可包含鋼或不銹鋼，且外層84可包含銀。銀外層84改進(jìn)導(dǎo)電性并降低摩擦。圖7D繪示經(jīng)配置用于本發(fā)明多層斜置式盤簧中的彈簧絲90的另一實(shí)施例的剖視圖。同時(shí)，彈簧絲90包括由外層94環(huán)繞的內(nèi)部核心92。然而，在圖7D的實(shí)施例中，外層94并非一體式。相反，外層94包括第一部分96和第二部分98。第一部分96沿彈簧絲橫截面弧形的第一部分布置，且第二部分98沿彈簧絲橫截面弧形的第二部分布置。在所闡釋實(shí)施例中，弧形的第一和第二部分二者均為180°。然而，在替代實(shí)施例中，弧形的每一部分均可具有任一量值。且在又一些替代實(shí)施例中，外層94可具有多于兩個(gè)部分，例如三個(gè)部分、四個(gè)部分或任一數(shù)量的部分。此外，外層94可不完全環(huán)繞核心92。在圖7D的實(shí)施例中，外層94的不同部分可具有不同材料組成或相同組成。例如， 內(nèi)部核心92可包含傳導(dǎo)材料，例如銅、銅合金、鋁、鋁合金、金、金合金、銀、銀合金、黃銅或黃銅合金，且外層可沿不同外側(cè)部分包含不同不銹鋼、沿不同外側(cè)部分包含相同不銹鋼、或沿不同外側(cè)部分包含不同高抗張強(qiáng)度。本申請(qǐng)案的圖示未按比例繪制。因此，例如，圖7A到7D中所示各層的相對(duì)厚度不具有限制性。圖8A繪示經(jīng)配置用于本發(fā)明多層斜置式盤簧中的彈簧絲100的另一實(shí)施例的剖視圖。彈簧絲100包含環(huán)繞中空核心104的管形殼102。本文所用術(shù)語(yǔ)多層經(jīng)配置廣泛地足以覆蓋圖8A的絲，所述絲具有環(huán)繞中空核心104的單層102。圖8B繪示經(jīng)配置用于本發(fā)明多層斜置式盤簧中的彈簧絲110的另一實(shí)施例的剖視圖。同時(shí)，彈簧絲Iio包含環(huán)繞中空核心114的管形殼112。然而，在圖8B的實(shí)施例中， 彈簧絲110另外包含環(huán)繞管形殼112的外層116。外層116可具有與管形殼112不同的材料組成。如在先前實(shí)施例中，外層116的材料組成可經(jīng)選擇以提供合意機(jī)械性質(zhì)，例如導(dǎo)電性、耐腐蝕性、電化兼容性、摩擦等。圖8A和8B的實(shí)施例非常適于管形殼102、112的材料是高度導(dǎo)熱金屬(例如銅) 的應(yīng)用。中空核心104、114可部分或完全填充有工作流體，所述工作流體有助于潛熱通過(guò)彈簧從第一配合目標(biāo)熱傳導(dǎo)到第二配合目標(biāo)。工作流體的組成可根據(jù)應(yīng)用的多種參數(shù)(例如作業(yè)溫度范圍)而有所變化。實(shí)例性工作流體包括水、乙醇、丙酮、鈉、汞或任一其它流體。同樣，管形殼102、112和/或外層116的組成可根據(jù)應(yīng)用的多種參數(shù)而有所變化。例如，可根據(jù)合意導(dǎo)電性、耐腐蝕性、電化兼容性、摩擦等選擇外層116。在另一實(shí)施例中，針對(duì)與加熱管設(shè)計(jì)類似的相變冷卻配置圖8A和8B的中空彈簧絲100、110。加熱管是可利用極小溫度差將大量熱從熱體運(yùn)輸?shù)嚼潴w的熱轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)。熱體加熱管的第一末端，即熱末端。隨著液體在加熱管的熱末端蒸發(fā)，其自然地將熱攜載到冷末端，其中其冷凝且隨后返回到熱末端。冷凝流體將熱轉(zhuǎn)移到冷體。具有中空核心的斜置式盤簧可有利地用作斜置式盤簧加熱管中的密封管。為產(chǎn)生所述加熱管，將彈簧的中空核心104、114抽真空并添加工作流體以部分填充中空核心104、 114。例如，可將核心104、114填充到其總體積的約30 %到40 %。隨后密封彈簧絲100、110。 所得斜置式盤簧加熱管提供無(wú)移動(dòng)部件的有效熱轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)。在某些應(yīng)用中，斜置式盤簧加熱管還可用作熱體與冷體之間的機(jī)械連接器，以使彈簧加熱管起連接和冷卻的雙重作用。表 I
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權(quán)利要求
1.一種形成多層斜置式盤簧的方法，其包含 形成具有第一導(dǎo)電性的材料的內(nèi)部核心；圍繞所述核心包覆或電鍍具有第二導(dǎo)電性的材料的外層，從而形成彈簧絲，所述第二導(dǎo)電性小于所述第一導(dǎo)電性；使所述彈簧絲形成多個(gè)螺旋盤圈；和使所述盤圈傾斜以形成所述斜置式盤簧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述內(nèi)部核心包含銅或銅合金且所述外層包含不銹鋼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述核心為中空的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述中空核心含有流體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述流體使得能夠相變冷卻。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述流體是水、乙醇、丙酮、鈉或汞。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述彈簧的導(dǎo)電率為純銅導(dǎo)電率的至少50%。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述彈簧位于包含凹槽底部和兩個(gè)側(cè)壁的凹槽中。
9.一種形成多層斜置式盤簧的方法，其包含形成具有第一導(dǎo)電性的材料的內(nèi)部核心，所述核心為中空的； 圍繞所述核心包覆或電鍍具有第二導(dǎo)電性的材料的第二層，從而形成彈簧絲，所述第二導(dǎo)電性小于所述第一導(dǎo)電性；使所述彈簧絲形成多個(gè)螺旋盤圈；和使所述盤圈傾斜以形成所述斜置式盤簧。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述內(nèi)部核心包含銅或銅合金且所述第二層包含不銹鋼。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述中空核心含有流體。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述流體使得能夠相變冷卻。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述流體是水、乙醇、丙酮、鈉或汞。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述彈簧的導(dǎo)電率為純銅導(dǎo)電率的至少50%。
15.一種斜置式盤簧，其包含彈簧絲，其包括環(huán)繞中空核心的管形殼，所述彈簧絲界定多個(gè)螺旋盤圈，每一盤圈環(huán)繞穿過(guò)每一盤圈中心的彈簧軸，每一盤圈傾斜以相對(duì)于與所述彈簧軸垂直的線偏斜一定角度。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的彈簧，其中所述中空核心含有流體。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述流體使得能夠相變冷卻。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述流體是水、乙醇、丙酮、鈉或汞。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的彈簧，其另外包含至少部分環(huán)繞所述核心的外層。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的彈簧，其中所述核心包含具有第一導(dǎo)電性的材料，所述外層包含具有第二導(dǎo)電性的材料，并且所述第二導(dǎo)電性小于所述第一導(dǎo)電性。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的彈簧，其中所述核心包含銅或銅合金且所述外層包含不銹
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的彈簧，其中所述外層包含兩種不同且未混合的材料，所述材料中的第一者沿所述彈簧絲橫截面的弧形的第一部分布置，所述材料中的第二者沿所述彈簧絲橫截面的弧形的第二部分布置。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的彈簧，其中弧形的所述第一和第二部分各自包含180°。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的彈簧，其中所述彈簧的導(dǎo)電率為純銅導(dǎo)電率的至少50%。
25.一種多層斜置式盤簧，其包含彈簧絲，其包括內(nèi)部核心和至少部分環(huán)繞所述核心的外層；其中所述外層包含兩種不同且未混合的材料，所述材料中的第一者沿所述核心橫截面的弧形的第一部分布置，所述材料中的第二者沿所述核心橫截面的弧形的第二部分布置； 且其中所述彈簧絲界定多個(gè)螺旋盤圈，每一盤圈環(huán)繞穿過(guò)每一盤圈中心的彈簧軸，每一盤圈傾斜以相對(duì)于與所述彈簧軸垂直的線偏斜一定角度。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的彈簧，其中弧形的所述第一和第二部分各自包含180°。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的彈簧，其中所述核心包含銅。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的彈簧，其中所述彈簧的導(dǎo)電率為純銅導(dǎo)電率的至少50%。
全文摘要
本發(fā)明揭示多層斜置式盤簧和改進(jìn)斜置式盤簧的機(jī)械、電和熱性質(zhì)的方法。在一些實(shí)施例中，使用各種材料層將不同材料的性質(zhì)組合于所述彈簧中。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，保護(hù)性或高強(qiáng)度外層材料屏蔽較敏感內(nèi)部核心材料免遭苛刻環(huán)境和條件。所述內(nèi)部核心材料可為高導(dǎo)電材料，其中所述外層材料具有比所述核心低的導(dǎo)電性。在各種實(shí)施例中，所述彈簧的以下特性得以改進(jìn)在苛刻環(huán)境和條件中的導(dǎo)電性和/或?qū)嵝?、耐腐蝕性、生物相容性、耐溫性、應(yīng)力松弛、可變摩擦力和耐磨性。
文檔編號(hào)B21F35/00GK102414470SQ201080018222
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2010年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日
發(fā)明者丹尼爾·彭, 皮特·巴爾賽爾斯, 迪克·謝潑德, 馬希德·加西里, 魯塞爾·比墨 申請(qǐng)人:巴塞爾工程公司