专利名称：用于制动和/或锁止轴的装置和用于制造这种装置的方法
用于制动和/或锁止轴的装置和用于制造这种装置的方法本发明涉及一种用于制动和/或锁止轴的装置，其中，所述装置包括弹簧元件，弹簧元件以多个弹簧圈缠绕轴的外廓的一部分，其中，弹簧的一端固定在壳体件上，并且其中存在能够使弹簧元件的另一端沿周向扭转的操作器件，因此弹簧元件能够通过操作器件拉紧，因此弹簧元件摩擦地贴靠在轴的外廓的一部分上。本发明此外涉及一种制造这种装置的方法。这种类型的装置由W02008/044058已知。这种也称为“坡道驻车”(Hill_Hold)系统的装置被使用到各种应用领域。一个重要的领域是汽车工业。坡道驻车系统要解决的技术问题是，使汽车驾驶员能够轻松地在山坡上起动汽车。这尤其对于具有自动变速器的汽车是有利的，因为驾驶员在这种情况中不可能通过怠速联接离合器提供阻止汽车倒车所必需的扭矩。这也是为何具有自动变速器的汽车一旦松开刹车不用给油就能开始前进的原因。 对于通常自动的、因而也属于这个该类型的双离合器系统，虽然通过电子控可以实现怠速联接离合器，然而这又导致牵引力、散热、磨损等方面的缺点。坡道驻车系统支持变速器的所谓的保持功能。除了各种解决方案之外，这种系统尤其基于带式制动来扩展，在所述的W02008/044058中也是这种情况。其中借助弹簧实现带式原理，所述弹簧通过在其端部的拉力减小其内径并且因此建立与轴的动力啮合，然后对轴进行制动以及防止其转动(锁止)。在已经公开的技术方案中已知的缺点是，由于要使用传统的制造工艺制造这种弹簧，因此制造用于具体使用情况的弹簧相对昂贵。对于批量生产，使用这种方法的成本会很闻。本发明所要解决的技术问题在于，提供一种装置和方法，通过这种装置或方法能够以廉价的方式并且特别用于大规模批量生产弹簧。为解决本发明的技术问题，所述弹簧由至少部分区段空心的圆柱形的金属基体构成，在所述基体上加工出螺旋状延伸的切口以形成逐个弹簧圈，所述切口在基体预定的轴向长度上延伸。弹簧元件的空心圆柱形基体优选至少在其轴向端部区域配备法兰状固定元件。固定元件能够按照本发明可行的结构设计由弹簧元件的基体材料加工成型。也可以备选的是，固定元件作为单独的构件被制造并且固定在弹簧元件的基体上。固定元件和弹簧元件的基体优选通过摩擦接合、形状配合或材料接合方式相互连接。该法兰状的固定元件能够仅在周向位置上具有径向向外延伸的部段，操作器件能够直接或间接地咬合在该部段上，在此在所述部段中优选设置至少一个通孔。也可行的是，所述法兰状的固定元件具有环形形状，其中在所述固定元件中设置若干固定孔。所述弹簧元件具有至少三个、优选至少五个完整的弹簧圈。由此实现对轴足够的缠绕并且因此达到足够的制动效果。弹簧元件能够在其径向内表面上设置有磨损保护。
所述弹簧圈能够至少在其径向上的内表面上具有沿轴向的线性部段，也就是说，弹簧圈在此可以具有内圆柱形的表面。弹簧圈也能够具有(尤其沿轴向)不恒定的宽度。各个弹簧圈之间(尤其沿轴向)的间距可以设计为不恒定的。所述装置优选是汽车变速器的组成部分，其中所述壳体件为汽车的变速器箱体。然而，所述壳体件也可以是在变速器上或内的独立构件的壳体。一种用于制造用于制动和/或锁止前述形式的轴的装置的方法，按照本发明具有以下方法步骤a)提供至少部分空心的圆柱形的金属基体；b)在基体上制造在基体预定的轴向长度上螺旋形延伸的切口。 通过等离子体辐射过程、激光切割过程、气割过程或水射流切割过程制造所述切□。作为备选，也可以通过机械加工过程，尤其通过铣削或车削过程制造所述切口。可以通过变形过程和/或冲压过程制造所述基体。在实施上述b步骤之前能够对所述基体经过热处理。至少在弹簧元件或弹簧圈的径向内表面上设置涂层，这优选在实施完上述步骤b之后进行。本发明规定，按照一种优选的结构设计，所述弹簧元件最初由薄板通过变形过程制造，然后借助切割工序制造弹簧圈。这样，弹簧元件便由初始材料通过变形制成。另一种有利的结构设计提供了一种管材(用于弹簧元件)与轴向邻接的板件的连接，由此共同组装成弹簧元件。推荐的方法描述了一种廉价的制造弹簧元件的可行方案以及相对已知方法的备选方案。在此有利的是，不需要较大的附加耗费也可以集成附加功能(例如固定、锁止功能和释放)。同样非常有利的是，根据制造条件弹簧元件在其径向内侧很大程度地具有圆柱形表面，使得与将要制动或锁止的轴的摩擦接触面相对较大，并且尤其远大于传统使用的具有圆形横截面的弹簧螺旋的弹簧。所推荐的装置尤其作为制动装置使用在变速器中，尤其是汽车变速器中。作为弹簧元件的初始材料，也可以是管材或扁平材料(板材)。如果采用弹簧元件(也就是弹簧圈连同轴向端部的连接区域)的单体件(一体式)解决方案，则优选借助变形加工(也就是深拉、冲压、拉伸、辊压、挤压等)制造弹簧元件。在所述连接区域可以设置期望的或需要的附加功能(借助固定法兰和固定器件、即用于螺栓固定的孔来固定弹簧)。此外，可以设置用于简单安装或铰接固定器件的器件，如用于固定促动器的具有孔的弯折片。其同样适用于将弹簧元件轴向固定在自由端(例如向内弯折的边缘)的附加结构设计。弹簧圈如所提及的既能通过切削切割也能通过热切割(如等离子体切割、激光切害I]、气割)或通过高压(如水射流切割)制造。额外的热处理过程提供了较高的材料强度和磨损保护。该热处理过程优选在制造弹簧圈之前实施。
弹簧圈横截面和/或弹簧圈间距可以设计为恒定的，也可以不是恒定的。弹簧内径和将要制动或锁止的轴(圆筒的外径)之间的间距在O. 01毫米至2. O毫米之间。对于多体结构的弹簧元件，优选使用管材或管材段作为弹簧基体，其中在轴向端部摩擦接合、形状配合或材料接合安置作为独立部件的连接元件(尤其是固定法兰)。连接元件在此如前述设计，也即配备相应的孔用于固定在壳体或操作元件上。在此还可以规定，在弹簧元件的轴向端部设置用于将弹簧轴向固定在其自由端的附加件，该附加件的内径小于弹簧元件的内径。本发明的根本方面始终是以所述方式制造弹簧元件及其弹簧圈。例如对用于弹簧元件的初始部件进行成形加工，对于廉价制造来说同样是有意义的。热处理以及用于制造切口用以产生螺旋的方法同样是重要的方面，因为它们适用于大规模批量生产。弹簧元件的弹簧圈之间的间隙宽度优选与所使用的切割过程的切口宽度一致并 且在任何情况下都小于5毫米。在附图
中显示了本发明的实施例。在附图中图I示出用于制动和/或锁止轴的装置的透视图，图2示出按照图I的装置沿图3中的剖切线A-B剖切所得的剖面图，和图3示出按照图I的装置沿图2中的剖切线C-D剖切所得的剖面图。在附图中显示了用于制动或锁止轴2的装置I ;轴2表示为圆筒，其作为轿车的变速器的输出轴。因此当装置I在轴2上施加制动力矩时，汽车在山坡上在与内燃机动力啮合之前不会向后倒车。由此可以实现，弹簧元件3通过其轴向的一端固定在此处相当于变速器箱体的壳体件4上。弹簧元件3的轴向的另一端与操作器件5这样连接，使得操作器件5能够沿周向U移动弹簧端部。在这种运动中，弹簧元件3围绕轴2或其外表面收紧，因此弹簧元件3的径向内表面摩擦地贴靠在轴2的外表面上并且由此使轴2制动，因为弹簧元件3由于被固定在壳体件4上而对于壳体件4是位置固定的。如图所示，弹簧元件3的两个轴向端部分别通过固定器件7和8被固定或保持。所述固定器件7设计为法兰状的环，例如材料接合地通过焊接与弹簧元件3的轴向端相连。固定元件7自行借助螺栓9固定在壳体4上。弹簧元件在另一轴向端与固定元件8相连，固定元件8在此同样被设计为环形。操作器件5在周向位置与固定元件8啮合，该操作器件5能够使固定元件8转动进而使弹簧元件3的轴向端沿周向U转动，从而将轴2缠绕和锁紧。操作器件5在此通过铰链销10与固定元件8可弯曲地铰接。如图3所示，固定元件8也具有径向向内突出的部段，该部段构成用于轴2的轴肩的轴向止挡11。弹簧元件3具有多个弹簧圈，它们通过附图标记3’，3”，3”’和3””示范性地表示。通过在空心圆柱形的弹簧基体中制造切口 6，该切口螺旋状延伸并且由此获得逐个弹簧圈，从而得到整体的弹簧圈组。当弹簧元件3还没有被拉紧并且因此轴2可以无摩擦地扭转时，在弹簧元件3的径向内表面和轴2的圆柱形外表面之间存在如图2所不的间隙S。当轴2要相对壳体4被制动或锁止时，操作器件5操作固定元件8并使其沿周向U扭转。弹簧元件3由此贴靠在轴2的外廓上，也就是间隙S为零并且轴2被锁紧。附图标记清单I用于制动和/或锁止轴的装置2轴(圆筒)3弹簧元件3’弹簧圈3”弹簧圈3”’弹簧圈3””弹簧圈4壳体件5操作器件6 切口7固定元件8固定元件9 螺栓10铰链销11 止挡U 周向s 间隙
权利要求
1.一种用于制动和/或锁止轴(2)的装置(1)，其中，所述装置(I)包括弹簧元件(3)，所述弹簧元件⑶以多个弹簧圈(3’，3”，3”’，3””)缠绕所述轴(2)的外廓的一部分，其中，所述弹簧元件(3)的一端固定在壳体件(4)上，其中存在能够使所述弹簧元件(3)的另一端沿周向(U)扭转的操作器件(5)，因此所述弹簧元件(3)能够通过所述操作器件(5)拉紧，以使所述弹簧元件(3)摩擦地贴靠在所述轴(2)的外廓的一部分上，其特征在于， 所述弹簧元件(3)由至少部分区段是空心圆柱形的金属基体构成，在所述基体上加工出螺旋状延伸的切口(6)以形成逐个弹簧圈(3’，3”，3”’，3””)，所述切口在所述基体预定的轴向长度上延伸。
2.按照权利要求I所述的装置，其特征在于，所述弹簧元件(3)的空心圆柱形基体至少在其一个轴向端部区域配备有法兰状固定元件(7，8)。
3.按照权利要求2所述的装置，其特征在于，所述固定元件(7，8)由所述弹簧元件(3)的基体材料成型。
4.按照权利要求2所述的装置，其特征在于，所述固定元件(7，8)作为单独的构件被制造并且固定在所述弹簧元件(3)的基体上。
5.按照权利要求4所述的装置，其特征在于，所述固定元件(7，8)与所述弹簧元件(3)的基体通过摩擦接合、形状配合或材料接合方式相互连接。
6.按照权利要求I至5之一所述的装置，其特征在于，所述法兰状的固定元件(8)仅在周向位置上具有径向向外延伸的部段，所述操作器件(5)能够直接或间接地咬合在该部段上，在此在所述部段中优选设置至少一个通孔。
7.按照权利要求I至5之一所述的装置，其特征在于，所述法兰状的固定元件(7)具有环形形状，其中在所述固定元件(7)中设置若干固定孔。
8.按照权利要求I至7之一所述的装置，其特征在于，所述弹簧元件(3)具有至少三个、优选至少五个完整的弹簧圈(3，，3”，3，，，，3，，，，)。
9.按照权利要求I至8之一所述的装置，其特征在于，所述弹簧元件(3)至少在其径向内表面上设置有磨损保护。
10.按照权利要求I至9之一所述的装置，其特征在于，所述装置是汽车变速器的组成部分，其中所述壳体件(4)是汽车变速器的箱体。
11.一种用于制造用于制动和/或锁止轴(2)的装置(I)的方法，其中，所述装置(I)包括弹簧元件(3)，所述弹簧元件(3)以多个弹簧圈(3’，3”，3”’，3””)缠绕所述轴(2)的外廓的一部分，其中，所述弹簧元件(3)的一端固定在壳体件(4)上，其中存在能够使所述弹簧元件(3)的另一端沿周向(U)扭转的操作器件(5)，因此所述弹簧元件(3)能够通过所述操作器件(5)拉紧，以使所述弹簧元件(3)摩擦地贴靠在所述轴(2)的外廓的一部分上，其特征在于，所述弹簧元件(3)通过以下方法步骤制成 a)提供至少部分空心的圆柱形的金属基体； b)在所述基体上制造在基体预定的轴向长度上螺旋形延伸的切口(6)。
12.按照权利要求11所述的方法，其特征在于，通过等离子体辐射过程、激光切割过程、气割过程或水射流切割过程制造所述切口(6)。
13.按照权利要求11所述的方法，其特征在于，通过机械加工过程，尤其通过铣削和/或车削过程制造所述切口(6)。
14.按照权利要求11至13之一所述的方法，其特征在于，通过变形过程和/或冲压过程制造所述基体。
15.按照权利要求11至14之一所述的方法，其特征在于，在实施权利要求11的步骤b)之前对所述基体进行热处理。
全文摘要
本发明涉及一种用于制动和/或锁止轴(2)的装置(1)，其中，所述装置(1)包括弹簧元件(3)，弹簧元件(3)以多个弹簧圈(3’，3”，3”’，3””)缠绕轴(2)的外廓的一部分，其中，弹簧元件(3)的一端固定在壳体件(4)上，其中存在能够使弹簧元件(3)的另一端沿周向(U)扭转的操作器件(5)，因此弹簧元件(3)能够通过操作器件(5)拉紧，因此弹簧元件(3)摩擦地贴靠在轴(2)的外廓的一部分上。为了提供一种尤其适用于大规模批量生产的廉价解决方案，本发明规定，弹簧元件(3)由至少部分区段是空心圆柱形的金属基体构成，在基体上加工出螺旋状延伸的切口(6)以形成逐个弹簧圈(3’，3”，3”’，3””)，所述切口在基体预定的轴向长度上延伸。此外本发明涉及一种用于制造这种装置的方法。
文档编号B60T1/06GK102892646SQ201180024249
公开日2013年1月23日 申请日期2011年3月2日 优先权日2010年3月15日
发明者H.豪克, P.里鲍尔特, S.布塞特 申请人:Skf公司