弹簧制动器的制作方法

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的弹簧制动器。

背景技术：

所述弹簧制动器，其特征在于，通过螺旋弹簧将力施加到制动元件上，以产生制动作用。通过螺旋弹簧施加到制动元件上的力通过制动元件转换成制动作用。一般情况下，施加到制动元件上的力引起制动元件运动。通过该运动形成的作用面相互接触并压紧。为此目的设计摩擦衬片用于作用面。作用面之间产生的摩擦力代表最终产生的实际制动力。

弹簧制动器的优势在于，即使中断任何辅助电源，也可以将制动力施加到制动元件上。通过此方法可以在断电时使制动器闭合。这样可以满足各种应用需求，以确保技术设备的操作安全。

将力施加到制动元件上的螺旋弹簧通常位于所述弹簧制动器的弹簧支座中。弹簧支座引导螺旋弹簧沿其延伸方向运动。螺旋弹簧的延伸方向为预期使用时螺旋弹簧产生其弹力的方向。弹簧支座的主要任务之一是在制动器进行制动时，引导弹簧沿螺旋弹簧的延伸方向运动。

在所述弹簧制动器进行制动时，影响螺旋弹簧使用寿命的情况一般为：螺旋弹簧朝向制动元件的端部区域中发生材料失效。就是说，材料失效是在弹簧制动器中出现频率最高的问题。弹簧制动器通常用于提供故障安全制动系统。例如在上文所述辅助电源中断的情况下，如果出现材料失效，就不能确保弹簧制动器正常制动。

技术实现要素：

本发明目的是展示一种可以确保螺旋弹簧使用寿命延长的弹簧制动器。

该目的通过具有权利要求1特征的弹簧制动器实现。从属权利要求的特征涉及有利实施例。

根据本发明，该目的通过以下方式实现，弹簧支座分为沿螺旋弹簧延伸的导向区和伸缩区，伸缩区位于导向区和制动元件之间，且其横截面大于导向区。

螺旋弹簧的磨损是由于制动元件在垂直于螺旋弹簧延伸方向上运动，导致螺旋弹簧在朝向制动元件的端部区域变形增大。制动元件的运动是由于承载或导向制动元件通常具有的间隙引起的，加之制动期间作用于制动元件上并垂直于螺旋弹簧延伸方向的摩擦力。因此，制动元件不仅可以根据其预定作用沿螺旋弹簧延伸方向进行运动，还可以进行附加运动，其运动方向取决于制动器进行制动时产生的摩擦力方向。根据现有技术，制动元件运动以及与之相关的螺旋弹簧变形仅影响螺旋弹簧朝向制动元件端部的极短的区域。这段区域通常为螺旋弹簧伸出弹簧支座的区域。一般只包括螺旋弹簧一个单圈。螺旋弹簧其余部分均由弹簧支座支撑，因此不受制动元件由于垂直于螺旋弹簧延伸方向的运动引起的变形的影响。

本发明的解决方案是，在弹簧支座导向区和制动元件之间增加弹簧支座的伸缩区，该伸缩区的横截面大于导向区。传统弹簧支座的导向区可以延伸到整个长度，相比传统弹簧支座，螺旋弹簧可以在垂直于延伸方向的区域中进行更强烈的运动。因此，制动元件在垂直于延伸方向上运动不仅会引起螺旋弹簧的最短区域发生变形，还会引起螺旋弹簧的长度发生较大变化。因此，材料应力可以在变形后分布在螺旋弹簧的大部分区域上。通过这种方式可以大大降低材料应力，从而显著提高螺旋弹簧的使用寿命。

在本发明中，有利地，沿螺旋弹簧的弹簧支座的导向区沿螺旋弹簧延伸所述弹簧支座的延伸长度的至少20％，特别是至少50％，和/或至多95％，特别是至多70％。导向区的这些尺寸是合适的，一方面确保螺旋弹簧的可靠导向，另一方面可以实现伸缩区的延伸，以达到本发明的效果。

优选地，沿螺旋弹簧的伸缩区沿螺旋弹簧延伸所述弹簧支座的延伸长度的至少5％，优选地至少30％，和/或至多80％，优选地至多50％。伸缩区在上述参数范围内延伸一方面可以实现根据本发明的效果，另一方面可以提供足够长的导向区，以确保螺旋弹簧的可靠导向。

优选地，弹簧制动器设计为使得当弹簧制动器进行制动时，螺旋弹簧不与伸缩区接触。该设计与相应选择的伸缩区的横截面特别相关。如果在弹簧制动器进行制动时，螺旋弹簧未与弹簧支座的伸缩区接触，则可以避免螺旋弹簧各个区域的局部变形，局部变形会导致材料过早失效。

优选地，弹簧制动器设计为使得当弹簧制动器进行制动时，螺旋弹簧未出现任何塑性变形。该设计也特别涉及伸缩区的横截面的设计。制动元件在垂直于螺旋弹簧的延伸方向上运动引起的塑性变形，尤其容易造成螺旋弹簧过早磨损和可能的材料失效。

弹簧支座上设计一个孔。孔可以设置在例如电磁致动弹簧制动器的磁体外壳上。弹簧支座的孔设计可以实现弹簧支座低成本。弹簧支座的其他设计也是可行的。

弹簧支座在导向区和伸缩区之间可以具有阶梯式横截面。横截面的阶梯式设计具有易于制造的优点。例如，弹簧支座可以设计有阶梯孔。

可选地，可以设计伸缩区使其朝向导向区逐渐缩小。在本发明中，优选地，伸缩区可以设计成圆锥形。伸缩区的这种设计的优点在于，在朝向制动元件的端部区域中，制动元件运动引起的误差最大，螺旋弹簧的运动范围也最大。

弹簧支座、导向区和/或伸缩区可以设计成圆形横截面。在导向区，这种设计特别有利，因为常规螺旋弹簧的横截面也是圆形的。为了确保对螺旋弹簧进行最佳导向，优选地，导向区横截面略大于螺旋弹簧横截面。这是特别必要的，因为在压缩螺旋弹簧时，横截面会随之扩大。例如，当横截面为圆形时，未受应力状态下，导向区直径可以比螺旋弹簧的横截面的直径大约0.5毫米。如果弹簧支座例如设计有阶梯孔，伸缩区直径比导向区直径大1毫米，螺旋弹簧的使用寿命明显延长。

伸缩区也可以具有非圆形横截面。优选地，横截面设计为使得将制动元件由于摩擦力而产生的运动的方向考虑在内，在进行制动时，所述摩擦力作用在制动元件上，且通常指向垂直于螺旋弹簧的延伸方向。因此，例如将弹簧制动器设计成盘式制动器，在弹簧制动器和/或旋转制动元件的圆周方向上，特别是制动盘的圆周方向上，与导向区横截面相比，伸缩区横截面加大是特别有利的。

优选地，可以设计成电磁致动弹簧制动器。电磁致动弹簧制动器通常使用辅助电源进行释放，且由于是弹簧制动器因此这种弹簧制动器可以通过电气方式简单地进行控制，运行可靠性高，因为在辅助电源中断时就会自动关闭。

制动元件可以设计成电枢盘。电枢盘为盘形制动元件，通常配备有例如摩擦衬片。制动元件围绕轴设置。优选地，在该轴上设置旋转制动元件，例如制动转子和/或制动盘。特别优选地，旋转制动元件连接至所述轴，使其可以在轴的轴向上运动和/或旋转。为了产生制动效果，将制动元件压在旋转制动元件上。优选地，特别是在轴向可移动制动元件的情况下，制动元件压在制动配合元件上，同时在旋转制动元件和制动配合元件之间产生摩擦力。为此，优选地，制动元件和/或旋转制动元件和/或制动配合元件配备有合适的摩擦衬片。

根据本发明，弹簧制动器可以在多个弹簧支座中相应安装多个螺旋弹簧，并将力施加到弹簧制动器的制动元件上。在这种情况下，优选地，根据本发明的特征和/或有利特征适用于弹簧制动器的所有弹簧支座设计。

附图说明

参照图1至6对本发明进行更详细的阐述。

图1显示根据现有技术的弹簧制动器的弹簧支座的剖面示意图。

图2显示根据本发明的示例性弹簧制动器的弹簧支座的剖面示意图，其中弹簧支座具有阶梯孔。

图3显示根据本发明的示例性弹簧制动器的弹簧支座的剖面示意图，其中弹簧支座的伸缩区为圆锥形的。

图4显示根据本发明的示例性弹簧制动器的剖面示意图，其中弹簧支座具有阶梯孔。

图5显示根据本发明的示例性弹簧制动器的剖面示意图，其中伸缩区为圆锥形的。

图6显示根据本发明的示例性弹簧制动器的弹簧支座的俯视示意图，其中伸缩区横截面为非圆形的。

具体实施方式

根据现有技术，在弹簧制动器1中，用于螺旋弹簧3的弹簧支座2通常具有图1中显示的设计。所述螺旋弹簧3沿其延伸方向x延伸。螺旋弹簧3的延伸方向x也是螺旋弹簧3在制动元件4上施加力的方向。在示例中，弹簧支座2是弹簧制动器1的外壳5上的孔。由于公差和由此产生的间隙，制动元件4沿着与延伸方向x成直角的运动方向y运动。结果是，朝向制动元件4的螺旋弹簧3的端部区域压在弹簧支座2的壁上。由此在朝向制动元件4的螺旋弹簧3的端部区域上产生强机械应力。最终导致螺旋弹簧3的使用寿命缩短。

图2显示根据本发明的弹簧支座2的实施例。在示例中，弹簧支座2设计为阶梯孔。根据本发明的弹簧支座2分为导向区6和伸缩区7。伸缩区7横截面大于导向区6。通过这种方式，螺旋弹簧3可以沿其延伸方向x通过导向区6适当地导向。同时，朝向螺旋弹簧3端部的制动元件4可以自由运动，避免朝向制动元件4的螺旋弹簧3的端部区域上的直接应力增大。

图3显示本发明的另一实施例。在该实施例中，伸缩区7是圆锥形的。根据本发明，其与图2所示实施例的效果基本相同。螺旋弹簧3在朝向制动元件4的端部区域中，沿制动元件4的运动方向y运动范围更大。

图4和图5显示示例性弹簧制动器1的剖面示意图。图4所示弹簧制动器1，弹簧支座2设计为阶梯孔基本对应于图2所示的示例性实施例。相应地，图5所示示例性弹簧制动器1具有圆锥形伸缩区7，其设计基本对应于图3所示的示例性实施例的伸缩区7。示例中，制动元件4为电枢盘。制动器致动时，制动元件4平行于螺旋弹簧3的延伸方向x运动。示例中，制动元件4作用在旋转制动元件8或制动转子上。然后又压在制动配合元件9上。有利地，制动元件4和/或旋转制动元件8和/或制动配合元件9配备有摩擦衬片10。相对弹簧制动器1安装旋转制动元件8，旋转制动元件8可沿螺旋弹簧3的延伸方向x运动。

图6显示根据本发明的弹簧制动器1的另一实施例。在该弹簧制动器1中，伸缩区7横截面相比导向区6扩大，但是横截面非圆形。伸缩区7为长孔设计。同时，伸缩区7横截面相比导向区6扩大，使得螺旋弹簧3在制动元件4的运动方向y上运动范围扩大，所述运动方向y垂直于螺旋弹簧3的延伸方向x。在如图4和图5所示的示例中，运动方向y是弯曲的，因为其对应于弹簧制动器1的圆周方向，摩擦力在该方向上产生制动作用。

附图标记：

1弹簧制动器

2弹簧支座

3螺旋弹簧

4制动元件

5外壳

6导向区

7伸缩区

8旋转制动元件

9制动配合元件

10摩擦衬片

x螺旋弹簧的延伸方向

y运动方向