CN111845675B - 车辆液压制动系统的机电制动压力产生器和其制造方法 - Google Patents

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Abstract

具有螺杆传动组件的机电式制动压力产生器。螺杆传动组件包括芯轴螺母、芯轴和液压活塞，通过电动机能够使芯轴螺母旋转，芯轴与芯轴螺母的螺纹共同起作用，使得芯轴能够随着芯轴螺母的旋转在轴向上移位，液压活塞至少部分地在径向上包围芯轴和芯轴螺母并且以抗扭的方式与芯轴连接，液压活塞通过芯轴螺母的旋转实施轴向的活塞冲程。除此之外，螺杆传动组件包括壳体和轴向的凹槽，壳体至少部分地包围液压活塞并且构成液压缸，在液压缸中形成凹槽，凹槽与构造在液压活塞处的扭矩支撑件一起形成防旋转结构，在芯轴螺母旋转时，通过防旋转结构固定液压活塞和芯轴以防止旋转，其中，凹槽构成用于液压活塞的扭矩支撑件的滑动面。

Description

车辆液压制动系统的机电制动压力产生器和其制造方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的特征的用于车辆的液压制动系统的机电式制动压力产生器和根据权利要求7的特征的用于制造机电式制动压力产生器的方法。
所述机电式制动压力产生器尤其包括螺杆传动组件，其用于将驱动侧的旋转运动转化为平移运动用以产生制动压力。
驾驶员的脚力通常不足以制动轿车，因此，这些轿车通常配备有制动力增强器。制动力增强器通常经常利用由内燃机产生的负压工作。在此，利用在马达压力与环境压力之间的压力差，以便除了驾驶员的脚力之外还将增强力施加到活塞/缸单元的活塞杆上。
机动车的未来的驱动概念需要替代的制动力积聚设备，因为低压不再提供用于驱动传统的真空制动力增强器。为此开发在这里关心的机电式制动压力产生器。
在这种情况下，借助于电动机产生所述活塞/缸单元处的操纵力。这样的机电式制动压力产生器能够不仅用于提供辅助力，还能够在线控制动系统中用于单独地提供所述操纵力。因此，机电式制动压力产生器尤其是在自动驾驶方面是有利的。
背景技术
WO 2017/045804 A1公开了一种常规的机电式制动压力产生器，其在图1中示出。与此不同的是，本发明涉及一种机电式制动压力产生器，其能够独立于制动踏板的操纵施加制动力。已经公开的制动力增强器1包括芯轴螺母2和（未示出的）电动机，利用所述电动机通过正齿轮3能够使芯轴螺母2旋转。芯轴螺母2与芯轴4作用啮合，因此借助于旋转的芯轴螺母2能够使芯轴4沿着其芯轴轴线5进行平移运动。为了使芯轴4不由于芯轴螺母2的旋转而随之旋转，制动力增强器1具有轴承组件6，芯轴4与该轴承组件牢固地连接。
轴承组件6包括弓形件6a，在该弓形件的边缘处布置有两个滑动轴承6b。滑动轴承6b在拉杆7处运行，所述拉杆基本上平行于芯轴轴线5伸展。通过这个轴承组件6，芯轴4能够在轴向上运动并且被固定以防止旋转。
发明内容
本发明的目的在于给出一种具有螺杆传动组件的机电式制动压力产生器，该螺杆传动组件确保更有效地制造防旋转结构。
本发明通过具有根据权利要求1的特征的机电式制动力增强器得到解决。附加地，本发明给出一种具有根据权利要求6的特征的用于制造这样的机电式制动压力产生器的方法。相应引用的从属权利要求描述本发明的有利的扩展方案。
本发明给出一种用于车辆的液压制动系统的机电式制动压力产生器。所述机电式制动压力产生器包括至少一个螺杆传动组件，其用于将驱动侧的旋转运动转化为平移运动用以产生制动压力。在此，所述螺杆传动组件包括芯轴螺母、芯轴和液压活塞，通过电动机能够使该芯轴螺母旋转，所述芯轴与该芯轴螺母的螺纹共同起作用，从而使得所述芯轴随着该芯轴螺母的旋转能够在轴向上移位，所述液压活塞至少部分地在径向上包围所述芯轴和所述芯轴螺母并且以抗扭的方式与所述芯轴连接，所述液压活塞通过该芯轴螺母的旋转实施轴向的活塞冲程。
螺杆传动组件不仅被理解为纯粹的芯轴传动器、还被理解为滚珠丝杠传动器，在所述纯粹的芯轴传动器中，所述芯轴螺母与所述芯轴直接接触。滚珠丝杠驱动器是具有嵌入在芯轴与芯轴螺母之间的滚珠的蜗杆传动器。两个部件各具有一螺旋形沟纹，所述沟纹共同形成被滚珠填满的螺旋形管道。并非如在纯粹的芯轴传动器的情况下那样在螺纹槽与螺纹挡坝之间实现螺纹中横向于螺旋线的形状锁合的连接，而是通过滚珠来实现。
除此之外，所述螺杆传动组件包括壳体和轴向的凹槽，该壳体至少部分地包围所述液压活塞并且构成液压缸，所述凹槽在所述液压缸中形成，所述凹槽与构造在所述液压活塞处的扭矩支撑件一起形成防旋转结构，在所述芯轴螺母旋转时，通过所述防旋转结构固定所述液压活塞和所述芯轴以防止旋转。优选地，所述壳体在此由至少两个壳体件形成，所述壳体件相互材料锁合地连接。在所述壳体件上延伸的凹槽构成在轴向上连续的并且无缝的用于所述液压活塞的扭矩支撑件的滑动面。
在本发明的意义上，旋转被理解为围绕所述芯轴的轴向轴线的旋转运动。随着被驱动的芯轴螺母的旋转，能够与此对应地使所述芯轴在轴向上移位，从而使得该电动机的或者该芯轴螺母的旋转运动能够被转化为该芯轴的平移运动。通过扭矩支撑件避免旋转，所述扭矩支撑件施加克服所述旋转运动的扭矩。
壳体件被理解为构成所述壳体的构件，所述构件相互独立并且材料锁合地相互连接用以构成该壳体。所述壳体件在此优选由铝构成。滑动面被理解为特别适合用于所述扭矩支撑件的滑动的平面。为此，所述滑动面是连续的或者在两个壳体件上延伸。附加地，所述滑动面是无缝的，即通过所述材料锁合的连接，所述滑动面不具有所述壳体件之间的对于所述扭矩支撑件而言干扰的过渡部。由此减少所述扭矩支撑件处的磨损并且增加这样的机电式制动压力产生器的耐用性。
为了减少在具有干扰的过渡部的情况下的磨损，通常引入附加的滑轨。由于所述滑动面直接由所述凹槽构成，因此无需附加的滑轨。由此省略将这样的滑轨引入到所述凹槽中的工作步骤。由此能够更有效、更简单并且更经济地制造所述机电式制动压力产生器。
在本发明的一种优选的实施方式中，在所述扭矩支撑件处在与所述滑动面的接触区域中布置有接触靴，所述扭矩支撑件通过所述接触靴贴靠在所述滑动面处，其中，所述接触靴与所述液压活塞由不同的材料构成。在本发明的意义上的接触靴被理解为安装在所述扭矩支撑件处的元件，所述元件与所述滑动面直接接触。优选地，所述接触靴完全包围所述扭矩支撑件。通过所述接触靴能够与滑动性能无关地选择该液压活塞的材料。在此，有利地这样选择该接触靴的材料，使得该滑动面的材料与该接触靴的材料之间的良好滑动配对得到保证。
在本发明的另一种优选的实施方式中，所述接触靴由塑料构成。在此，所述接触靴能够例如模制或者粘贴到所述扭矩支撑件处。由此能够简单地并且经济地构造这样的接触靴。除此之外，塑料轻且成本有利。在塑料领域中也存在大量具有特定性能的塑料品种，因此对于预期用途能够找到适合的塑料。
优选地，在所述壳体的轴向外侧的端部处构造有填缝结构，从而使得用于所述芯轴螺母的轴承能够在轴向上紧固在所述填缝结构与壳体凸肩之间。在机械学中，填缝指的是通过塑性变形在各个工件之间制造力锁合的和形状锁合的连接。部件中的至少一个部件的边缘区域的变形通过下述方式实现：所述部件以不能够松脱的方式相互连接。
这样的边缘区域布置在该壳体的轴向外侧的端部处。该壳体的这个边缘区域在此具有适合用于填缝结构的材料强度。通过所述填缝结构能够在无附加部件的情况下将贴靠在所述壳体凸肩处的轴承在轴向上固定在所述壳体中。在制造时，能够简单地并且经济地构造这样的填缝结构。
在一种有利的扩展方案中，所述凹槽的位于径向外侧的端部具有倒圆部。在本发明的意义上的倒圆部被理解为不具有角的区域。这意味着，在该凹槽的位于径向外侧的端部处的区域构造为圆的。这样的倒圆部克服角的切口效应。附加地，这样的具有倒圆部的凹槽能够基于铣销过程更简单并且更成本有利地制造。
附加地，本发明给出一种用于制造这样的机电式制动压力产生器的方法。在此，所述方法包括下述步骤：材料锁合地连接所述至少两个壳体件，所述壳体件构成壳体；构造在所述壳体件上延伸的液压缸，芯轴、芯轴螺母和液压活塞容纳在所述液压缸中；并且构造布置在该液压缸的区域中的具有滑动面的凹槽，所述凹槽在轴向上伸展，其中，所述凹槽和所述滑动面在所述壳体件上延伸并且与该液压活塞的扭矩支撑件一起形成用于所述液压活塞和所述芯轴的防旋转结构。利用这样的方法实现针对所述机电式制动压力产生器提到的优点。
有利地，构成所述壳体的壳体件借助于搅拌摩擦焊接材料锁合地相互连接。在所述搅拌摩擦焊接中，所述摩擦能不是通过两个接合副的相对运动产生，而是通过耐磨损的旋转式工具产生。在此，通过所述旋转式工具这样加热所述两个壳体件之间的区域，使得两个壳体件材料锁合地相互连接。由于这个焊接方法，无需附加材料或者保护气体。附加地，在温度比较低时执行所述焊接连接，从而使得在所述壳体件处较少出现扭曲。
在另一种有利的实施方式中，在引入支承所述芯轴螺母的轴承之后，将所述壳体的轴向外侧的端部填缝，从而在轴向上保持这个轴承。通过这样的填缝过程实现针对所述填缝结构提到的优点。
除此之外，本发明给出一种具有用于液压制动系统的机电式制动压力产生器的车辆。利用这样的车辆能够实现针对所述机电式制动压力产生器提到的优点。在一种优选的实施方式中，这个车辆能够是自动化的或者完全自主的车辆。
附图说明
在附图中示出并且在下文的说明书中更详细地阐述本发明的实施例。附图示出：
图1 由现有技术公开的机电式制动力增强器的示意图，
图2 用于具有机电式制动压力产生器的车辆的液压制动系统的示意性图示，
图3 该机电式制动压力产生器的根据本发明的螺杆传动组件的实施例的剖视图，和
图4 该机电式制动压力产生器的螺杆传动组件的壳体的实施例的透视图。
具体实施方式
图2示意性示出用于具有机电式制动压力产生器14的车辆的液压制动系统10。液压制动系统10包括机电式制动压力产生器14。这个制动压力产生器14包括活塞/缸单元18，通过制动液体容器22为该活塞/缸单元供应制动液体。
活塞/缸单元18能够通过由驾驶员操纵的制动踏板26来操控，产生的制动踏板行程通过踏板行程传感器30测量并且传送给控制器34。
虽然图2原则上示出制动力增强器，但是在这里重要的是，通过踏板行程传感器30测量所述制动踏板行程。也能够在没有制动踏板行程的情况下产生制动压力，从而使得即使在自主行驶状态下也能够制动车辆。
控制器34基于测量到的制动踏板行程产生用于制动压力产生器14的电动机38的控制信号。与制动压力产生器14的传动器（未示出）连接的电动机38在已解耦的系统的框架下对应于所述控制信号增强由制动踏板26输入的制动力。为此，对应于制动踏板26的操纵，通过电动38操控布置在制动压力产生器14中的螺杆传动组件40，从而使得电动机38的旋转运动转化为平移运动。
通过操纵制动踏板26，借助于制动压力产生器14使存在在活塞/缸单元18中的制动液体置于压力之下。这个制动压力通过制动线路42传递给制动液压装置46。在这里仅示为方框的制动液压装置46通过不同的阀和用于构造例如电子稳定程序（ESP）的其他部件形成。附加地，制动液压装置46与至少一个车轮制动装置50连接，从而使得通过对应地对阀进行切换能够将制动力施加在车轮制动装置50处。
图3示出机电式制动压力产生器14的根据本发明的螺杆传动组件40的实施例的剖视图。螺杆传动组件40包括壳体64，其由两个壳体件64a、64b形成（参见图4）。由金属形成的壳体64构成罐形的液压缸68。
附加地，螺杆传动组件40包括芯轴螺母72，该芯轴螺母相对于壳体64通过轴承76受到支承。在这个实施例中，在芯轴螺母72的轴向端部处布置有驱动轮80，该驱动轮以抗扭的方式与芯轴螺母72连接。通过这个驱动轮80通过图2示出的电动机38驱动芯轴螺母72。由此，芯轴螺母72实施围绕其纵轴线的旋转运动。
芯轴螺母72包围芯轴84，该芯轴通过螺纹88与芯轴螺母72啮合。芯轴84以抗扭的方式与在径向上包围芯轴螺母72的液压活塞92连接。液压活塞92和壳体64构成防旋转结构96、100，从而使得芯轴84和液压活塞92能够随着芯轴螺母72的旋转在轴向上移位。由此，液压活塞92实施活塞冲程。
在这个实施例中，液压活塞92的防旋转结构96通过两个扭矩支撑件96构成，所述扭矩支撑件径向向外延伸并且在外侧突出超过其余的液压活塞92。两个扭矩支撑件96彼此以180°的角度布置。壳体64的防旋转结构100通过两个凹槽100构成，所述凹槽在轴向上伸展，扭矩支撑件96啮合到所述凹槽中，从而使得液压活塞92和芯轴螺母72被固定以防止旋转。
凹槽100构成在轴向上伸展的滑动面104，扭矩支撑件96贴靠在所述滑动面处。附加地，凹槽100在位于径向外侧的端部处具有倒圆部108。随着芯轴螺母72的旋转，扭矩支撑件96在轴向上在凹槽100的滑动面104处滑动。扭矩支撑件96在与滑动面104的接触区域中具有接触靴112，通过所述接触靴实现改善的滑动性能。在这个实施例中，接触靴112由塑料构成。
轴承76在壳体64中在轴向上布置在壳体凸肩116与壳体64的轴向外侧的端部120之间，芯轴螺母72通过轴承相对于壳体64受到支承。在壳体64的轴向外侧的端部120处构造有填缝结构124，从而使得轴承76在轴向上保持在壳体凸肩116与填缝结构124之间。在装配轴承76之后构造这个填缝结构124。
图4示出了机电式制动压力产生器14的螺杆传动组件40的壳体64的实施例的透视图。为了更好地说明，在这个附图中省略了芯轴螺母76、芯轴84、轴承76和液压活塞92。此外，这个附图示出填缝结构124，在装配轴承76之后才构造该填缝结构。
附加地，在附图中能够看到，壳体64由第一壳体件64a和第二壳体件64b形成。第二壳体件64b在此材料锁合地例如通过搅拌摩擦焊接与第一壳体件64a连接。在两个壳体件64a、64b相互连接之后，例如通过铣销来构造液压缸68和具有滑动面104的凹槽100。通过两个壳体件64a、64b的材料锁合的连接，由此能够制造连续的和无缝的滑动面104。由此能够省去事后插入的滑轨，从而使得仅将接触靴112布置在扭矩支撑件96处。

Claims (10)

1.用于机动车的液压制动系统(10)的机电式制动压力产生器(14)，其具有至少一个螺杆传动组件(40)并且具有能够被所述螺杆传动组件(40)操纵的活塞/缸单元(18)，所述螺杆传动组件用于将驱动侧的旋转运动转化为平移运动，所述活塞/缸单元用于液压地产生制动压力，其中，所述螺杆传动组件(40)包括：
-芯轴螺母(72)，通过电动机(38)能够使所述芯轴螺母旋转，
-芯轴(84)，所述芯轴与所述芯轴螺母(72)的螺纹(88)共同起作用，从而使得所述芯轴(84)能够随着所述芯轴螺母(72)的旋转在轴向上移位，
-所述活塞/缸单元(18)的液压活塞(92)，
-所述活塞/缸单元(18)的壳体(64)，所述壳体至少部分地包围所述芯轴(84)、所述芯轴螺母(72)和所述液压活塞(92)，和
-防旋转结构(96、100)，在所述芯轴螺母(72)旋转时，通过所述防旋转结构固定所述芯轴(84)以防止旋转，
其特征在于，
所述防旋转结构(96、100)具有扭矩支撑件(96)，所述扭矩支撑件构造在所述液压活塞(92)处，所述扭矩支撑件啮合到所述壳体(64)的轴向的凹槽(100)中，其中，所述凹槽(100)构成用于所述液压活塞(92)的扭矩支撑件(96)的滑动面(104)，
其中，轴承(76)在壳体(64)中在轴向上布置在壳体凸肩(116)与壳体(64)的轴向外侧的端部(120)之间,芯轴螺母(72)通过轴承(76)相对于壳体(64)受到支承，
其中，壳体凸肩(116)和芯轴螺母(72)的凸肩在同一侧支撑轴承(76)。
2.根据权利要求1所述的机电式制动压力产生器(14)，其特征在于，所述壳体(64)由至少两个壳体件(64a、64b)形成，所述壳体件相互材料锁合地连接，所述凹槽(100)在所述壳体件(64a、64b)上延伸，并且所述滑动面(104)在轴向上连续地并且无缝地构造。
3.根据权利要求1或者2所述的机电式制动压力产生器(14)，其特征在于，在所述扭矩支撑件(96)处在与所述滑动面(104)的接触区域中布置有接触靴(112)，所述扭矩支撑件(96)通过所述接触靴贴靠在所述滑动面(104)处，其中，所述接触靴(112)与所述液压活塞(92)由不同的材料构成。
4.根据权利要求3所述的机电式制动压力产生器(14)，其特征在于，所述接触靴(112)由塑料构成。
5.根据权利要求1或者2所述的机电式制动压力产生器(14)，其特征在于，在所述壳体(64)的轴向外侧的端部(120)处构造有填缝结构(124)，从而使得用于所述芯轴螺母(72)的轴承(76)能够在轴向上紧固在所述填缝结构(124)与壳体凸肩(116)之间。
6.根据权利要求1或者2所述的机电式制动压力产生器(14)，其特征在于，所述凹槽(100)的位于径向外侧的端部具有倒圆部(108)。
7.用于制造根据上述权利要求1-6中任一项所述的机电式制动压力产生器(14)的方法，其中，所述方法包括下述步骤：
-材料锁合地连接至少两个壳体件(64a、64b)，所述壳体件构成壳体(64)，和
-构造具有滑动面(104)的在轴向上伸展的凹槽(100)，其中，所述凹槽(100)和所述滑动面(104)在所述壳体件(64a、64b)上延伸并且与所述液压活塞(92)的扭矩支撑件(96)一起形成用于所述液压活塞(92)和所述芯轴(84)的防旋转结构(96、100)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，借助于搅拌摩擦焊接将构成所述壳体(64)的壳体件(64a、64b)材料锁合地相互连接。
9.根据权利要求7或者8所述的方法，其特征在于，在引入支承所述芯轴螺母(84)的轴承(76)之后，将所述壳体(64)的轴向外侧的端部(120)填缝，从而在轴向上保持这个轴承(76)。
10.车辆，其包括用于根据权利要求1至6中任一项所述的液压制动系统(10)的机电式制动压力产生器(14)。
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