CN104822956B - 线性单元以及用于制造线性单元的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于施加轴向作用力的线性单元(7)，该线性单元包括转动‑线性运动转换装置(8)——尤其是具有丝杠(1)以及螺母(2)的滚珠丝杠——以及传力元件(3)，该传力元件尤其设计为推力杆或推力管，所要进行改进的是，使所需的结构件更少并且保持线性单元的尽可能简单的安装。为此，所述螺母(2)和所述传力元件(3)通过形锁合、尤其是无间隙连接相互连接，特别是通过咬合连接相互连接。

Description

线性单元以及用于制造线性单元的方法
技术领域
本发明涉及一种用于施加轴向作用力的线性单元，带有转动-线性运动转换装置，尤其是具有丝杠以及螺母的滚珠丝杠，还带有传力元件，该传力元件尤其设计为推力杆或推力管。本发明此外还涉及一种用于制造这种类型的线性单元的方法。
背景技术
上面所述的线性单元尤其应用于能够以独立于或辅助于驾驶员的制动操作的方式增加制动压力的“主动”制动系统中。线性单元在此例如将丝杠的旋转运动转化为螺母的线性运动。由此所产生的螺母行程可被用于使活塞运动并且由此尤其以液压的方式增加一个或多个制动管路中的制动压力。其中丝杠可以与电动机的轴连接，该电动机被电动的控制和调节单元(ECU)控制来增压和/或减压。
例如由DE 10 2009 019 209 A1或DE 10 2010 039 916 A1公开了上面所述的线性单元。
WO 2011/029812公开了一种用于机动车的制动系统，该制动系统作为供压设备具有液压的缸-活塞结构，其活塞能够在转动-线性运动传递装置的中间连接下被电动机操作。在“线控制动”运行模式中，由该线性致动器增加系统压力。
已经公开了线性单元的技术方案，其中通过适配器或套筒将螺母与异型管连接，其中套筒和螺母之间的连接是激光的并且异型管与套筒之间的连接是敛缝的。在之前所公开的结构中，需要多各结构件和连接来将异型管和螺母相互连接。
发明内容
因此本发明的目的是，进一步改进用于机动车制动系统的线性单元，使得其制造所需的结构件比现今的更少并且保持线性单元的尽可能简单的安装。此外对相应的制造方法加以说明。
在线性单元方面，该目的这样得以实现：螺母和传力元件通过形状锁合的、尤其是无间隙的连接，尤其是通过咬合连接的方式相互连接。
本发明的其他优选的实施方式由从属权利要求和下面借助附图的说明中得出。
本发明的考虑是，现今公开的线性单元的构造具有各种缺陷。一方面是具有多个要相互连接的结构件。另一方面是因此需要建立这些结构件之间的多个连接，由此会使得该构造易出现故障。螺母和传力元件之间的连接应该要稳定可靠并且能够持久承受高冲程负荷。
如现在要公开的那样，通过螺母和传力元件之间的形锁合连接就可以足够满足这些要求。这些部件因此被直接形锁合连接。该连接因此起到了螺母和传力元件的轴线运动的钢性耦合的作用。
螺母和传力元件之间的连接优选设计为无间隙的。这样可以实现与传力元件连接的活塞的特别精确的过程。而且避免了由于两部件的相互的移动和可能的摩擦所带来的材料磨损。
螺母和传力元件之间的形锁合连接优选通过咬合联接/咬合接合进行。在此通过延展和/或挤压产生形锁合且不再可松脱的连接。
作为备选，所述形锁合连接还可以通过敛缝进行，其中尤其是所述传力元件被塑性变形。
有利的是，所述丝杠被带有转子和定子的电动机驱动，其中该螺母以不能转动的方式被支承。换句话说，螺母通过它的支承阻止了在丝杠旋转时一同转动。由此实现了螺母只在轴向方向上，也就是在丝杠的纵轴方向上或反方向上的运动(取决于丝杠的转动方向)。电动机的转子或与之相连的轴在此优选与丝杠刚性且抗扭转地直接连接。该电动机在此优选由控制和调节单元(ECU)根据需要进行升压和/或减压的控制。
优选的是，所述线性单元设计为液压致动器或液压压力源。在此，该传动单元尤其优选与活塞机械连接。该活塞特别优选在一个孔中限制被压力介质填充的压力室。该活塞特别优选被设计为缸-活塞结构的液压活塞。
作为备选，所述线性单元还可以用于机电制动系统中。为此，活塞会根据需要直接将制动衬片压向制动圆盘，其中所述电动机在此也会由控制和调节单元控制。
所述螺母优选尤其在朝向传力元件的区域中具有槽。这种类型的设计方案使得尤其是在咬合连接过程中、当然还有在敛缝过程中，可以形成形锁合的连接，方法是在将传力元件和螺母联接在一起时将传力元件的更软的材料流入或压入到槽中。在该区域中，传力元件由于螺母的包围着槽的材料而不能向轴向方向运动，由此形成了形锁合。
所述传力元件优选实施为异型管。外表面设计得光滑的管件可能不能支承由旋转运动所产生的扭矩。
所述螺母优选抗扭转地支承在传力元件上，特别优选通过形锁合的方式支承。通过这种类型的结构设计方案阻止了螺母相对于传力元件发生扭转。该传力元件这样不仅在轴向方向上还在径向方向上都与螺母形锁合，由此实现了一种特别稳固的连接。
该抗扭转单元优选这样实现，即在螺母上，尤其是在螺母和传力元件之间的联接区域中设有尤其是滚花或齿圈形式的构型。
优选的是，在建立螺母和传力元件的形锁合连接过程中，尤其是在咬合连接过程中，所述传力元件或其材料以形锁合的方式填充所述构型所在的区域。相应地，以这样的方式形成在径向方向上的形锁合，即在联接过程中使得传力元件的更软的材料流入到这些构型中。
在用于制造线性单元的方法方面，这样实现前面所提到的目的，即通过尤其是无间隙的形锁合连接，尤其是通过咬合连接使螺母和传力元件连接。
本发明的优点尤其在与，通过螺母和传力元件的形锁合连接，不需要附加结构件，例如套筒。通过舍弃附加结构件，一方面节省了成本，另一方面还通过该紧密的结构形式减少了线性单元所需的结构空间。
为了建立所述连接，只需要在轴向方向上进行联接，由此得到特别简单的装配。这还可以由咬合连接力特别好地检测。这一点优选借助于力/距离图表来实现，在该图表中示出作为距离的函数的咬合连接力，该距离是在咬合连接时传力元件相对于螺母所经过的距离。在该图表中可以限定一个带状的区域，在该区域中的力/距离关系表示正常实施的咬合连接过程。
对于优选实施为异型管的传力元件，构型是非常简单的。例如可以作为挤压型材利用借助于车床的双端面加工来制成。在螺母上的几何结构可以利用稍许车削加工通过变形形成槽而制成。通过所提出的丝杠与螺母的连接方案，形成了简单、稳固并且在制造过程中可以非常好地控制的造型。
附图说明
借助附图对本发明的实施例进行详细描述。其中示出了非常概略的示意图：
图1示出了根据本发明的线性单元的第一实施例的细部图，
图2示出了根据图1的线性单元的纵向剖视图，
图3示出根据本发明的线性单元的第二实施例的纵向细部剖视图，和
图4示出了根据本发明的线性单元的第三实施例的纵向细部剖视图。
所有附图中均用相同附图标记表示相同部件。
具体实施方式
图1中示出了根据本发明的线性单元7的第一实施例的细部图。通过未示出的电动机产生转动，该转动由滚珠丝杠或转动-线性运动转换装置8转化为线性运动。通过该运动推动未示出的活塞，该活塞引起升压或减压。因此螺母2的线性运动被传递给传力元件3并且然后被传递给活塞-缸结构的液压活塞。
转动-线性运动转换装置8或滚珠丝杠起到了将电动机的转子所实施的转动转化为传力元件3的线性运动，该线性运动是操作活塞-缸-结构的活塞所必须的。在此，滚珠丝杠具有丝杠1，与丝杠1啮合的螺母2以及多个设置或分布在它们之间的滚珠(未示出)，这些滚珠例如在丝杠1的外表面上的螺旋线形状的凹槽10中被引导。用这种方式与螺母2中的相应的对面的凹槽11一起构成了螺旋形式的通道12，滚珠在这些通道中运动。为了使滚珠返回，设有回珠通道13。
线性单元7在本实施例中设计为带有活塞的液压致动器或液压压力源。该活塞在孔中限制充满压力介质的压力室或设计为缸-活塞结构的液压活塞。代替所示的滚珠丝杠，还可以使用另一转动-线性运动转换装置8，例如简单的传动丝杠螺纹或者一个滚柱螺纹传动装置。
在线性单元7致动或者电动机通电后，电动机的转子进行转动，该转动被传递给丝杠1。通过丝杠1的转动使得螺母2向图1中的右方移动，其中同样使得传力元件3并进而使得未示出的活塞也向右移动，由此增加了由活塞限定的压力室中的液压压力，该液压压力经由压力接头被进一步传递给液压消耗装置，例如机动车的液压制动系统。
电动机的驱动力矩作用在丝杠或丝杠1上。在螺母或螺母2上必须支承反作用力矩(必须防止在丝杠1转动时螺母也进行转动)并将轴向力传递至活塞。二者都通过在本发明中设计为异型管的传力元件3来实现，该传力元件使螺母2与活塞相连。该异型管在本发明中由挤压型材制成。
在所示的线性单元7中不使用额外的结构件来连接螺母2与传力元件3。而是通过咬合连接方法将两部件直接连接在一起。为此，如在图2的剖视图中可见，在螺母2上示出了径向环绕的槽4，在联接过程中通过施加压入力使异型管3的材料流入槽中。由此产生了无间隙的形锁合连接，该连接能够在一定范围内传递轴向力、有限的弯曲力矩和反作用力矩。
异型管在此由比螺母2更软的材料制成，从而在联接过程中，该更软的材料流入到螺母2的槽4中并且同时基本保留槽4的形状。在此，螺母2由钢制成并且设计作为异型管的传力元件3由铝制成。
传力元件3在远离螺母2的区域(图1至4未示出)中可以相对于线性单元的壳体轴向运动并且被抗扭转地引导。该异型管这样机械式固定在活塞上，使得这两个部件都既不能相对地轴向运动，也不能扭转。
根据本发明的线性单元7的图3和图4所示实施例，在两个结构件(螺母2和传力元件3)的联接区域中，还设有抗扭转的形锁合的支承结构。在图3用纵向剖视图所示的实施方式中，该支承结构由螺母上的滚花构成，也就是说，在螺母2上设有沿轴向延伸的构型5。在这种情况下，螺母2被滚花。在咬合连接过程中，该异型管3以形锁合的方式用材料填满该区域。有利的是，通过变形在螺母2上施加这些几何形状；该异型管在敛缝/填隙之前旋转对称地设计。
在图3所示的第二实施例中，构型5在槽4的区域中设置在螺母上，在图4所示的第三实施例中，构型5在电动机一侧在用于异型管的止挡区域6中设置在螺母2上。
作为备选方案，螺母2还可以在这些区域中被滚压处理。此外，替代于此，还可以通过传统的形锁合、例如位于异型管上的凸起和位于螺母上的凹口来进行力矩支承，其中在此对这两个部件的加工显得成本较高。替代于所述构型，还可以在螺母上设有多角形结构。
附图标记列表：
1 丝杠
2 螺母
3 传力元件
4 槽
5 构型
6 止挡区域
7 线性单元
8 转动-线性运动转换装置
9 轴向
10 凹槽
11 凹槽
12 通道
13 回珠通道

Claims (15)

1.一种用于施加轴向作用力的线性单元(7)，该线性单元包括转动-线性运动转换装置(8)以及传力元件(3)，该转动-线性运动转换装置具有丝杠(1)以及螺母(2)，其特征在于，所述螺母(2)和所述传力元件(3)通过形锁合连接相互连接，所述螺母(2)抗扭转地支承在传力元件(3)上，其中，所述传力元件(3)的材料径向向外延伸到由螺母(2)限定的周向槽中。
2.根据权利要求1所述的线性单元(7)，其特征在于，所述丝杠(1)被具有转子和定子的电动机驱动，并且所述螺母(2)以不能转动的方式被支承。
3.根据权利要求1或2所述的线性单元(7)，其特征在于，该线性单元被设计作为液压致动器或液压压力源，其中所述传力元件(3)作用于活塞，该活塞在孔中限定被压力介质填充的压力室或者被设计作为缸-活塞结构的液压活塞。
4.根据权利要求1或2所述的线性单元(7)，其特征在于，所述螺母(2)具有槽(4)。
5.根据权利要求4所述的线性单元(7)，其特征在于，在建立螺母(2)与传力元件(3)的形锁合连接时，将传力元件(3)的材料压入所述槽(4)中。
6.根据权利要求1或2所述的线性单元(7)，其特征在于，所述传力元件(3)由异型管构成。
7.根据权利要求1所述的线性单元(7)，其特征在于，在所述螺母(2)上设有构型(5)。
8.根据权利要求7所述的线性单元(7)，其特征在于，在建立螺母(2)与传力元件(3)的形锁合连接的过程中，所述传力元件(3)以形锁合的方式填充所述构型(5)的区域。
9.根据权利要求1所述的线性单元(7)，其特征在于，转动-线性运动转换装置(8)是滚珠丝杠，其中，传力元件(3)设计为推力杆或推力管，其中，形锁合连接是无间隙的，以及其中，所述螺母(2)通过形锁合的支承方式抗扭转地支承在传力元件(3)上。
10.根据权利要求1所述的线性单元(7)，其特征在于，所述螺母(2)和所述传力元件(3)通过咬合连接相互连接。
11.根据权利要求4所述的线性单元(7)，其特征在于，所述螺母(2)在朝向所述传力元件(3)的区域中具有槽(4)。
12.根据权利要求7所述的线性单元(7)，其特征在于，在螺母与传力元件之间的联接区域中设有滚花或齿圈形式的构型(5)。
13.根据权利要求10所述的线性单元(7)，其特征在于，在咬合连接过程中，所述传力元件(3)以形锁合的方式填充所述构型(5)的区域。
14.一种用于制造根据权利要求1至13之一所述的线性单元(7)的方法，所述线性单元包括转动-线性运动转换装置(8)以及传力元件(3)，该转动-线性运动转换装置具有丝杠(1)以及螺母(2)，其特征在于，所述螺母(2)和所述传力元件(3)通过形锁合连接而连接，所述螺母(2)通过形锁合抗扭转地支承在传力元件(3)上，其中，所述传力元件(3)的材料径向向外延伸到由螺母(2)限定的周向槽中。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，转动-线性运动转换装置(8)是滚珠丝杠，其中，形锁合连接是无间隙的。
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