CN103260857A - 液压装置、特别是具有封闭元件的低压蓄能器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液压装置，其具有壳体(10)和布置在其上的封闭元件(7)，根据本发明其特征在于，所述封闭元件(7)借助于扭转焊接部与所述壳体(10)相连接。

Description

液压装置、特别是具有封闭元件的低压蓄能器
技术领域
本发明涉及一种液压装置、特别是具有封闭元件的低压蓄能器，本发明还涉及一种用于制造液压装置的方法，在其中，实现封闭元件在液压装置的壳体上的联结。
背景技术
已知的液压装置具有空腔，在液压装置的运行期间液压流体位于该空腔中，并且这些空腔必须相对于液压装置的环境封闭。这种空腔常常用作压力蓄能器、特别是在液压装置上的低压蓄能器。此外，活塞泵作为液压装置具有活塞，该活塞可轴向移动地在缸套中被引导，该缸套被插入泵壳的圆柱形孔中。盖部形式的封闭元件布置在圆柱形孔的缸套中并且压力密封地封闭该圆柱形孔。封闭元件常常也为液压装置的其它部件(例如特别是蓄能器、阀、液压的联接部和/或马达)的组成部分。
通常，通过已知的连接措施将封闭元件插入到液压装置的壳体中。在此，封闭元件被敛密或者通过附加的元件、例如锁紧环、或者利用连接器件例如螺栓布置在壳体中。还已知的是，借助于所谓的“自咬合”-连接方法装上封闭元件。
在此，已知的连接措施成本相对高且如有可能在液压装置的使用寿命期间难以密封。最终，对这种连接措施还存在一定的空间需求，这种空间需求提高了液压装置的整个尺寸。
发明内容
根据本发明，封闭元件与液压装置、特别是用于机动车的车辆制动设备使用的在活塞泵处的低压蓄能器的壳体借助于超声震荡单元通过扭转焊接或扭转的摩擦焊接相连接。在此，借助于两个部件、即封闭元件和壳体的材料的塑性的变形，实现封闭元件和壳体的流体密封的、特别是气密的材料连接。由此实现，封闭元件在最小的空间上不可分离地与壳体相连接。在扭转焊接中，超声震荡单元特别是塑性地嵌入封闭元件中并且将该封闭元件置于高频的振动(特别是超声波)中。
利用根据本发明使用的扭转焊接的方法确保了在液压装置的整个使用寿命期间连接的紧密性。由于不可松开的连接，例如在运行中也不再可由于震动负载出现旋接部的拧断问题。此外，由根据本发明的方法实现了空间的节省，因为例如不再需要用于密封的O型圈以及支撑环和螺纹，且不必预留用于变形敛密的材料。由此，在根据本发明的制造方法中可降低制造成本，因为节省了构件和材料，并且因为可对所使用的部件、特别是封闭元件的公差提出更低的要求。总地来说，可节省壳体处的材料，因为与特别是敛密的情况下相比，在扭转焊接情况下的轴向力更小(约1kN至10kN)。
根据本发明，通过借助于切削加工引入圆柱形的孔，在壳体中提供接口，那么，该孔特别是也可用作为用于蓄能活塞的活塞工作面。该孔具有第一斜边，即，在其棱边上用于过渡到支承肩部上的倾斜的面，该支承肩部过渡到第二斜边中。该第二斜边又过渡到壳体的外表面的过渡半径中。在此，轴向的支承面的深度优选地在0.5mm至1.0mm之间那么高、特别是0.7mm。该第一阶相对于被封闭的孔的纵轴线具有约30°的角度，第二阶具有约40°至45°的角度。
通过第二斜边与特别是封闭元件的外边缘的共同作用实现封闭元件相对于壳体的对中。因此，当为了连接封闭元件与壳体将封闭元件套装到在壳体上的接口上时，该第二斜边还用于装配辅助。在此，该第二斜边不必在封闭元件的整个周边上延伸，而是可在一些区域中、特别是在正方形的壳体的两个相对的侧面区域中利用其相对的侧面凹入。足够的是，封闭元件在其支承面的剩余区域中在壳体上对中。尽管如此，封闭元件的外部边缘可由此在壳体的厚度或盘厚度的区域上对中。重要的仅仅是，封闭元件在其整个周边上与壳体接触以在该周边上被扭转焊接。
在安装封闭元件之后，借助于扭转焊接设备的超声震荡单元通过所谓的扭转的焊接建立与壳体的连接。
在此，如此设计该超声震荡单元，即，通过轴向地压到封闭元件上形成在超声震荡单元的几何形状和封闭元件之间的形状配合连接和传力连接。由此，封闭元件的面用成为冲头的阴模，因为封闭元件的材料通过超声震荡单元的插入塑性地变形。在此，超声震荡单元特别有利地设计成有槽纹，从而封闭元件通过塑性的变形具有与壳体的形状配合连接和传力连接。
之后，通过以下方式实现封闭元件的材料与壳体的基础材料的连接，即，以高频(约10kHz至20kHz)激励超声震荡单元，并且由此在超声震荡单元的固有频率范围中产生合适的振幅(约30μm至50μm)，该振幅能产生这种连接。
在现有的用于车辆制动设备的液压调制器的壳体中，相关蓄能器、特别是低压蓄能器的蓄能器直径为用于壳体的盘厚度的一定的大小。因此，至今为止该盘厚度必须对于至今为止通常用于固定封闭元件的填密方法所需的之前的那种材料而言是够用的。因此，例如在传统的敛密过程中必须将足够的材料施加到封闭元件上，以用于实现直至500bar的静态和动态压力要求。
在根据本发明的壳体的盘厚度中，不再需要预留这些通常必须的待变形的材料。
在根据本发明的连接方案中，在接口处仅仅需要一个特别是具有所述第二斜边和过渡半径的台阶。由此，可有利地减小在盘厚度和封闭元件的以及相关部件、特别是蓄能器的有效作用直径之间的比例。此外，壳体在其高度上可设计成更小，因为不必预留用于敛密或用于布置锁紧环的材料。
此外，减小了轴向负载以及由此不期望的其它部件或其壳体接口的变形。在此，特别有利的是，利用根据本发明的连接实现在密封性和稳定性方面良好的功能性，其中，壳体同时需要小的使用重量(优选地主要为铝)并且由此也节省了材料。此外，通过根据本发明的材料连接实现了特别是在减振器或蓄能器中的噪声降低。
封闭元件借助于根据本发明的方法在壳体处的联结可用于多个组件、特别是可用于低压蓄能器的活塞室。优选地，根据本发明，其也为高压减振器腔的部件。
根据本发明的连接优选地构造成气密的、特别是氦密封的。
此外，连接的强度优选地至少相应于待连接的部件的两种材料的最小抗拉强度，这使设计在要求的基础上得意简化。特别是，连接面积乘以材料的最小强度得到负荷能力。
优选地，可应用已知的适合用于扭转焊接的焊接设备用于根据本发明的连接。在此，该焊接设备具有带有相反的压电执行器和振动转换器的变频器，其借助于助力器将力施加到超声震荡单元上并且由此施加到被夹紧在焊接设备的下部件中的待焊接的部件上。
附图说明
下面根据示意性的附图详细解释根据本发明的解决方案的实施例。其中：
图1以轴向纵剖视图示出了根据现有技术的在封闭元件的压紧步骤时的泵壳体，
图2示出了根据本发明的活塞泵的泵壳体的俯视图，
图3示出了用于在根据图2的泵壳体处的扭转焊接的超声震荡单元的仰视图，
图4示出了在“切削加工孔”的制造步骤中的在图2中的截面IV-IV，
图5示出了在“切削加工孔”的制造步骤中的在图2中的截面V-V，
图6示出了在“安装盖部”的制造步骤中根据图4的视图，
图7示出了在“焊接盖部”的制造步骤中根据图4的视图，
图8示出了在“焊接盖部”的制造步骤中根据图5的视图，
图9示出了在图8中的细节IX，以及
图10示出了在图6中的细节X的变型方案。
具体实施方式
图1示出了以盖部的设计方案的封闭元件7与泵壳体10(在此作为被设计成活塞泵的液压装置的壳体)根据现有技术通过利用压紧冲头22压紧的连接。
可看出泵壳体10、构造在泵壳体10中的圆柱形的孔12、布置在孔12中的螺旋弹簧14以及由螺旋弹簧14弹性地预紧的蓄能活塞16。该蓄能活塞16与螺旋弹簧14一起形成用于与泵壳体10形成的且未进一步示出的活塞泵的蓄能器或蓄能器组件。
封闭元件7借助于保持冲头24保持在台阶形的支承部26处，该支承部26构造在圆柱形的孔12的内部中。压紧冲头22被如此设计，使得泵壳体10的材料通过圆柱形的孔12的边缘上的轴向压力移动到封闭元件7的外边缘区域上。
为了在此能够在封闭元件7的整个周边上实现流体密封的密封，重要的是，在封闭元件7的整个周边上材料也被推到其边缘区域上。因此，泵壳体10在其厚度18方面设计的如此厚或宽，使得在泵壳体10的侧面20上也提供足够的材料以用于变形。
如此通过泵壳体10和在所属的蓄能器处的封闭元件7设计的活塞泵构造成用于输送流体，特别是用于输送用于在机动车中的液压车辆制动设备的流体。特别地在防滑调节装置中其用于选择性地降低或提高在车轮制动缸中的制动压力。
但是，根据本发明的活塞泵还可例如用作用于内燃机的高压燃油泵，其中，被包围在输送腔中的燃料被压缩。
图2示出了根据本发明的泵壳体10的俯视图。在泵壳体10上构造有用于附接和安装封闭元件7的接口，其在图4和5中逐步图示说明。该接口形成用于封闭元件7的支承部，以将其随后利用扭转焊接过程以材料连接的方式且特别是还密封地与泵壳体10相连接。
图3示出了未进一步示出的扭转焊接设备的有槽纹的超声震荡单元28的下部视图。该超声震荡单元28通过塑性变形建立在封闭元件7和泵壳体10之间的材料连接。
在图4中图示说明了根据本发明的用于建立在封闭元件7和泵壳体10之间的连接的方法的第一步骤。为此，在泵壳体10中同样构造有圆柱形的孔12，那么该孔12用作用于蓄能活塞16的活塞面。在圆柱形的孔12的外部边缘上构造有第一斜边2、即用于过渡到支承肩部3上的倾斜的面，该支承肩部3过渡到第二斜边4中。第二斜边4过渡到过渡圆角5中到泵壳体10的上侧面21上。支承肩部3相对于上侧面21的深度约为0.7mm。
在图5中示出，在泵壳体18的侧面20上的边缘设计方案是怎样的。在泵壳体18的该侧向的区域中，该泵壳体18设计成如此薄或者说窄，即，在圆柱形的孔12的整个周边上仅仅还存在第一斜边2和支承肩部3，但是不存在第二斜边4。特别是如可在图4中看出的那样，因此泵壳体10以其厚度8可被设计成特别薄或窄。
在图6中以轴向剖视图示出了用于建立泵壳体10和封闭元件7的连接的下一步骤。在此，封闭元件7被置放到支承肩部3上并且在此以封闭元件7的外部的半径6在过渡元件5处以及第二斜边4处对中。借助于过渡圆角5和第二斜边4对中并不是在侧面20的边缘区域处进行，因为在该处不存在第二斜边4。
图7、8和9示出了在第三步骤中借助于扭转焊接的形状配合的连接，在该步骤中进行实际的焊接。为此，利用超声震荡单元28轴向地将压力施加到封闭元件7上并且同时借助于未进一步示出的扭转焊接设备以高频激励超声震荡单元28。以这种方式，在封闭元件7的下部边缘区域处的材料与在泵壳体10的支承肩部3处的材料相连接。在此焊接的或焊上的材料在图7和图9中利用附图标记30表示。
同时，在封闭元件7的上侧面处压印出超声震荡单元28的阴模形状，因为在超声震荡单元28与封闭元件7的接触面上该超声震荡单元28特别是设计成有槽纹。
在图10中示出了封闭元件7在泵壳体10处以及其圆柱形的孔12处的联结的变型方案。可看出在圆柱形的孔12的上边缘处的斜边2以及构造在封闭元件7处的凸肩部32，该凸肩部伸入圆柱形的孔12中并且在此在孔12的轴向方向上覆盖斜边2。利用在封闭元件7处的这种类型的凸肩部32实现，在形成扭转焊接部时在孔12的边缘处产生的屑被保持在斜边2中并且不可进入孔12中且进而不可进入相关的液压系统中。
所有在说明书、以下权利要求和附图中示出的特征既可单个地也可彼此以任意组合的方式表现本发明的重要内容。

Claims (10)

1.一种液压装置、特别是活塞泵，所述液压装置具有壳体(10)和布置在其上的封闭元件(7)，其特征在于，所述封闭元件(7)借助于扭转焊接部与所述壳体(10)相连接。
2.按照权利要求1所述的液压装置，其特征在于，所述扭转焊接部构造在沿着所述封闭元件(7)的整个周边的支承肩部(3)上。
3.按照权利要求1或2所述的液压装置，其特征在于，所述封闭元件(7)被构造在所述壳体(10)上的对中部(4；5)环绕，所述对中部不在所述封闭元件(7)的整个周边上延伸。
4.按照权利要求3所述的液压装置，其特征在于，所述对中部(4；5)不构造在用于所述封闭元件(7)的支承肩部(3)到所述壳体(10)的侧面(20)的过渡部处。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的液压装置，其特征在于，所述封闭元件(7)具有面对所述壳体(10)的凸肩部(32)。
6.一种用于制造液压装置、特别是压力蓄能器和/或活塞泵的方法，其具有以下步骤：
提供壳体(10)和布置在其上的封闭元件(7)，以及
借助于扭转焊接部使所述封闭元件(7)与所述壳体(10)相连接。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，所述扭转焊接部构造在沿着所述封闭元件(7)的整个周边的支承肩部(3)上。
8.按照权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在所述壳体(10)处构造稍后环绕所述封闭元件(7)的对中部(4；5)，所述对中部不在所述封闭元件(7)的整个周边上延伸。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对中部(4；5)不构造在用于所述封闭元件(7)的支承肩部(3)到所述壳体(10)的侧面(20)的过渡部处。
10.按照权利要求6至9中任一项所述的方法用于制造机动车的车辆制动设备的低压蓄能器的应用。
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