專利名稱：制造用于螺桿傳動機構的螺桿的方法、具有這種螺桿的滾動螺旋傳動機構及滾動螺旋傳 ...的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有權利要求1或7的前序部分特征的制造用于螺桿傳動機構的螺桿的方法，此外還涉及一種具有權利要求9的前序部分特征的包括這種螺桿的滾動螺旋傳動機構，以及滾動螺旋傳動機構在具有權利要求13和14的前序部分特征的機電式制動助力器和機電式助力轉向裝置中的應用。
背景技術：
螺桿傳動機構是已知的。其屬于螺旋齒輪傳動并且將旋轉的驅動運動轉換為平移的從動運動，有時也是相反的，其中在后者的情況下，螺桿傳動機構必須被實施為非自鎖的。螺桿螺母可以被旋轉地驅動而螺桿在軸向被移動，或者反之。在此，螺桿螺母根據其功能(與螺桿共同將旋轉運動轉換為平動運動，或者反之)確定了，其外觀無須必然具有螺母的形式。滑動螺旋傳動機構與滾動螺旋傳動機構的區別在于，后者特別是屬于球體螺旋傳動機構，通常具有球循環，即在螺桿螺母中的球回饋。根據本發明制造的螺桿特別地用于滾動螺旋傳動機構，但這并非強制性的，其也可以用在滑動螺旋傳動機構中。螺桿的制造通常是以切削的方式通過車削、螺紋旋風銑削或磨削進行或者以變形的方式通過滾軋來實現。為了提高耐磨性，螺紋可以隨后被硬化和/或為了提高精確度被磨削。

發明內容
具有權利要求1的特征的根據本發明的方法提出由管和一個或多個螺旋線制造用于螺桿傳動機構的螺桿。螺旋線隨后構成螺桿的螺紋并且具有其橫截面。螺旋線設置在管上或者管設置在螺旋線中，以及管由內側被施加壓力負載，使得所述管塑性變形并在足部區域貼靠或成形在螺旋線上。特別的是以液壓的方式實現施加壓力負載，所述方法可以被稱為內高壓變形(英語Aydroforming)。在螺旋線的足部區域，即在從螺旋線到管的過渡部上，管可以在兩側從螺旋線的螺圈些許向外地成形在螺圈上或者螺旋線可以些許成形在管內，從而形成螺旋線與管之間的形狀配合連接，此形狀配合連接將螺旋線沿軸向保持在管上。螺旋線通過形狀配合連接和/或傳力連接保持在管上。也可以考慮通過冷焊進行材料連接。通過根據本發明的方法可以制造薄壁的中空螺桿，根據本發明的方法以極少的材料用量實現了輕質的螺桿。本發明的另一優點在于，當螺旋線具有矩形橫截面時對構成螺桿螺紋的螺旋線的正交負載。除了不變的螺距之外，本發明還實現了在螺桿的長度上變化的螺距。從屬權利要求的內容是權利要求1給出的發明的有利設計和改進方案。根據權利要求2，管和螺旋線被放置在工具中，以及封閉工具，此后管由內側被施加壓力負載并由此塑性變形地從內側成形在螺旋線的足部區域上。管到達螺旋線中、螺旋線到達工具中，以及管到達工具中的順序是不重要的。重要的是，管與如螺紋般將其包圍的螺旋線位于工具中。工具可以是注射成型工具或壓鑄工具。工具的腔具有需制造的螺桿的陰模形狀，工具將螺旋線定位在管上或者定位地將螺旋線保持在管上并抵抗管的從內側的壓力負載來從外側支撐螺旋線和/或管。在封閉工具之后，管從內側被施加壓力負載，使得管塑性變形并且在足部區域貼靠或成形在螺旋線上。在螺旋線的足部區域，即在從螺旋線到管的過渡部上，腔可以具有倒角或倒圓，管變形進入所述腔中，從而在螺旋線的足部區域中在管上形成螺旋形環繞的凸部，這些凸部將螺旋線沿軸向保持在管上。螺旋線通過形狀配合連接和/或傳力連接保持在管上。也可以考慮通過冷焊的材料連接。權利要求3提出，在管上設置有多個螺旋線。通過將設有多個螺旋線的管在從工具取出后分成多個螺桿，本發明的這種設計實現了多個螺桿的制造。通過多個軸向彼此聯接地設置在管上的螺旋線實現了具有多頭螺紋的螺桿的制造。為了提高耐磨性，權利要求5提出螺旋線由硬化的鋼制造。為了提高形狀精確度， 可以在制造螺桿后對螺旋線進行磨削，其中對構成螺紋輪廓側面的螺旋線面的磨削足夠了。通過根據權利要求7的根據本發明的方法的變型可以制造具有內螺紋的螺桿。為此，螺旋線設置在芯上，此芯在高壓變形時從內側支撐，以及管以外側設置在螺旋線上，其中順序也可以顛倒。隨后管從外側被施加壓力作用并如前所述成形在螺旋線上，使得螺旋線抗扭且軸向固定地保持在管中。權利要求9涉及具有根據前述方法制造的螺桿的滾動螺旋傳動機構。滾動螺旋傳動機構具有在螺旋線上滾動的驅動滾輪。如果螺旋線具有矩形的橫截面以及螺桿由此具有矩形的螺紋橫截面，則驅動滾輪特別是圓柱形并且具有相對于螺桿在徑向的軸。在螺旋線橫截面為梯形且螺紋因此為梯形的情況下，驅動滾輪設置為錐形滾子和/或其軸以與相對于螺桿的徑向成角度方式設置。在構成螺桿螺紋的螺旋線上滾動的驅動滾輪構成所謂的螺桿螺母或者是螺桿螺母的一部分。螺桿的旋轉使得驅動滾輪沿相對于螺桿軸向平行的方向移動。優選的是圍繞螺桿分布地設置有兩個、三個或多個驅動滾輪，其中驅動滾輪對應于螺旋線的螺距(同時是螺桿螺紋的螺距)彼此錯開地設置或者螺桿是多頭的。驅動滾輪能夠可旋轉地支承在包圍螺桿的環或套筒中。兩個或更多的驅動滾輪提高了承載能力，兩個彼此相對設置的驅動滾輪或多于兩個的驅動滾輪防止了傾斜力矩，三個驅動滾輪實現了靜定的支撐。驅動滾輪可以設置為在圓周上均勻或不均勻地分布。除了用于平移驅動的所述的驅動滾輪以外，權利要求11還提出，設有至少三個定心滾輪，所述定心滾輪被設置為在圓周上均勻或不均勻地分布并且在管或螺旋線的外周上滾動。定心滾輪在螺桿上同軸地導弓I螺桿螺母或在螺桿螺母中同軸地導引螺桿。本發明的一種設計方案設有金屬波紋管，其用作滾動螺旋傳動機構的軸向彈簧或防止旋轉構件。由于其沿軸向的彈性，金屬波紋管適于作為軸向彈簧，更確切地說作為拉彈簧和/或壓彈簧。此外，金屬波紋管的抗扭性足以用作防止旋轉構件。金屬波紋管的一端位置固定且抗扭地被保持，而金屬波紋管的另一端軸向固定且抗扭地設置在螺旋傳動機構的移動部分上，也就是設置在螺桿或螺桿螺母上。權利要求13的內容是一種具有前述類型滾動螺旋傳動機構的機電式制動助力器，權利要求14的內容是一種用于具有前述類型螺旋傳動機構的機電式助力轉向裝置的轉向機構。由于若非乃至是干擾的，在轉向機構中通過例如齒桿機構實現防止旋轉并且不需要軸向彈簧，所以對于本發明的這種應用不設置金屬波紋管，盡管原則上并不排除。機電式制動助力器具有用于驅動滾動螺旋傳動機構的電動機。在此處需要防止旋轉構件，金屬波紋管作為軸向彈簧或防止旋轉構件也是有利的。金屬波紋管還可以附加地用作能量存儲器，其在車輛制動系統松開時吸收能量(金屬波紋管被夾緊)，在制動操作時釋放所述能量。


以下參照在附圖中示出的實施例對本發明進行詳細說明。附圖中圖1示出了根據本發明制造的螺桿的半成品的軸向剖視圖；圖2A示出了用于根據本發明制造螺桿的兩件式工具的半部；圖2B示出了用于根據本發明制造螺桿的相對于圖2A有所變化的兩件式工具的半部；圖3示出了根據本發明制造的螺桿；圖4示出了圖3的螺桿在根據本發明的機電式制動助力器的傳動機構中的應用； 以及圖5示出了圖3的螺桿在根據本發明的機電式助力轉向裝置的轉向機構中的應用。附圖應理解為簡化且示意性的圖示以理解和闡述本發明。由隨后對本發明實施方式的說明結合權利要求書、前述說明及附圖得到本發明的其它特征。各個特征可以分別獨立地或與多個特征以任意的組合在本發明的實施方式中實現。
具體實施例方式為了根據本發明制造螺桿1，具有圓形的線材橫截面的彈簧線材被輥壓成具有矩形的線材橫截面的扁線材并彎曲成螺旋線2，使得線材橫截面的長側面沿徑向延伸。彈簧線材通過輥壓強化并且可以被硬化。多個這種螺旋線被同軸地依次插入工具4的半部3中， 如圖2A所示。工具4可以是注射成型工具或壓鑄工具。工具4具有圓柱形的腔5，該腔具有螺旋線形的槽6以容納螺旋線2。腔5的圓柱形部分的直徑對應于螺旋線2的內徑。工具4在軸向平面中分開。工具4可以如圖示地為雙件式或多件式(多于兩件)。腔5在兩個端部敞開。將管8沿軸向移入到腔5和插入工具4中的螺旋線2內，該管8的外徑對應于螺旋線2的內徑并由此對應于腔5的圓柱形部分的直徑。工具4由未示出的第二工具半部封閉，該第二工具半部延續了工具4的示出的半部3的槽6。并未從工具4伸出的管8在兩端被封閉件7抗壓且密封地封閉，并且從內側被壓力油施加負載。施加壓力作用由液壓泵9 和壓力表10以符號表示。管8必須被密閉地封閉，使得可以從內側對其施加壓力負載。在工具4中不允許形成從外側對管8施加壓力負載并且阻礙或至少干擾管8變形的壓力。通過從內側施加壓力負載，管8塑性變形，其從內側貼靠在螺旋線2上，該螺旋線2從外側被工具4支撐。工具4在從槽6到腔5的圓柱形部分的過渡部上的溝部處具有橫截面倒圓的溝槽11，該溝槽朝向槽6和腔5的圓柱形部分都敞開。管8通過從內側施加壓力負載而變形進入工具4的溝槽11中，這在螺旋線2的兩側在其足部區域，即在從螺旋線2到管8的過渡部構成凸部12，如圖3所示。螺旋線2固定在管8上，除了摩擦連接及通過凸部12實現的沿軸向的形狀配合連接之外，螺旋線2可以通過壓力負載的施加與管8冷焊連接。管8 與螺旋線2構成螺桿1，螺旋線2形成該螺桿的螺紋13。管8的變形及從內側成形在螺旋線2上也可以稱為內部高壓變形或液壓成形。壓力的大小特別地取決于管8的材料和壁厚以及變形度。管8在螺旋線2之間被分割，從而產成多個螺桿1。管8是薄壁的且(中空) 螺桿1也是薄壁的。圖2B示出了略有變化的工具4。其在從槽6至腔5的圓柱形部分的過渡部沒有溝槽11，而是槽6在徑向上低于螺旋線2的螺圈橫截面。也就是說，插入工具4的槽6中的螺旋線2向內突出到腔5的圓柱形部分中。為了描述螺旋線2的螺圈向內突出到腔5圓柱形部分中，在圖2B中在右側示出了插入工具4的槽6中的螺旋線2。螺旋線2以軸向剖視圖的方式示出，使得螺旋線2的向內突出的螺圈橫截面以陰影線截面的方式可見。工具4中的螺旋線2螺圈的向內突出在管8由于從內側被施加壓力負載而變形時使得管8不僅從內側成形在螺旋線2上，而且在側面略微包住螺旋線2。由此如圖2A的工具4 一樣實現了螺旋線2在管8上沿軸向的形狀配合連接。為了提高精確度和/或表面質量，螺旋線2的形成螺紋13的扁平側面例如通過磨削進行加工。如果螺紋13的僅一個扁平側面被施加壓力負載，則僅對這個扁平側面進行加工便足矣。與所示出的實施方式不同，螺旋線2可以在其長度上具有變化的螺距，由此螺桿1 可制造為具有變化的螺距。為了制造雙頭螺桿，兩個螺旋線2分別沿軸向優選以一半螺距彼此錯開地設置。相應地可以制造具有多于兩個螺紋的螺桿1。又可行的是，螺旋線2構造有波谷，即構造有波紋，從而實現以下將進行說明的螺桿螺母的穩固設定。圖4示出了按照之前參照圖1至圖3所述的方法制造的螺桿1在滾動螺旋傳動機構14中的應用，該滾動螺旋傳動機構位于其它部分未示出的機電式制動助力器中。切下的螺桿1的管8在一端徑向向內變形，其中保留了用于踏板桿15穿過的中央孔。管8的向內變形的端部貼靠在踏板桿15的圓柱形壓盤16上。踏板桿15將未示出的足部制動踏板與車輛液壓制動系統的主制動缸的同樣未示出的推桿活塞鉸接地連接。螺桿螺母17同軸地包圍螺桿1。螺桿螺母17是圓柱管狀的并且比螺桿1更短。其具有向內伸出的、螺旋形環繞的接片18，該接片具有與構成螺桿1的螺紋13的螺旋線2相同的螺距。接片18近似在 360°上延伸并且接合在螺紋13的螺圈之間。接片18具有用于驅動滾輪19和定心滾輪20的凹部，該凹部可旋轉地支承在圓柱銷上，它們構成驅動滾輪19和定心滾輪20的軸21、22。在圓周上等距分布地設置有三個驅動滾輪19，它們具有徑向軸21并且在構成螺紋13的螺旋線2的扁平側面上滾動。通過三個在圓周上分布地設置的驅動滾輪19實現了螺桿螺母17在螺桿1上的靜定的支撐及在相反的情況下，螺桿1在螺桿螺母17中的靜定的支撐。在前述驅動滾輪19之間設置有具有相對于螺旋線2正交的軸22的另外三個定心滾輪20。定心滾輪20在位于螺桿1的管8上的螺紋13之間的間隙內滾動。這三個定心滾輪20將螺桿螺母17定心在螺桿1上并在相反的情況下，將螺桿1定心在螺桿螺母17中。為了旋轉驅動，將齒帶盤23壓在螺桿螺母17上。螺桿螺母17通過徑向軸承24和軸向軸承25可旋轉地被支承。兩個軸承對、25在此實施例中是球軸承。軸向軸承25沿軸向支撐螺桿螺母17。在通過在齒帶盤23上的未示出的齒帶旋轉驅動螺桿螺母17時，驅動滾輪19在構成螺桿1的螺紋13的螺旋線2上滾動。螺桿1沿軸向移動，并通過壓盤16 將軸向力施加在踏板桿15上。以此方式能夠增大由未示出的足部制動踏板施加在踏板桿 15上的用于操作未示出的主制動缸的人力。在螺桿1的管8中同軸地設置有金屬波紋管沈，該金屬波紋管包圍踏板桿15。金屬波紋管沈以一端部抗扭且軸向固定地支撐在殼體27中，其另一端部抗扭且軸向固定地與管8的向內變形的端部連接。金屬波紋管沈構成防止旋轉構件，其保持螺桿1抗扭。此外，金屬波紋管26構成軸向彈簧，該軸向彈簧在螺桿1移動時拉緊并儲存能量或者松開并釋放能量。金屬波紋管沈可以在未示出的主制動缸松開時通過由滾動螺旋傳動機構14轉換為螺桿1的移動的螺桿螺母17的旋轉驅動而變緊，并且在制動操作時釋放由此儲存的能力。在這種情況下，需要沿兩個軸向對螺桿螺母17軸向支撐。由此減小了機電式制動助力器的未示出電動機的最大扭矩和最大功率。殼體27例如通過由板材深沖制造，其是具有直徑分級的圓柱管形。螺桿螺母17 的軸承對、25容納在殼體27的直徑階部上。圖5示出了已經參照圖4描述的根據本發明的滾動螺旋傳動機構14在機電式助 カ轉向裝置的轉向機構中的應用。在圖5中的滾動螺旋傳動機構14與圖4中的滾動螺旋傳動機構14基本上相同地構造，其螺桿如對圖1至圖3所描述地那樣進行制造，可以參考相應的前述實施方式。在螺桿1的管8的一端插入并焊接齒桿觀，與該齒桿嚙合有可由未示出的方向盤旋轉地驅動的齒輪四。相對于齒輪四設置有受壓件30，該受壓件支撐齒桿 28并且保持與齒輪四的嚙合。齒桿觀在其縱向上在空心圓形的受壓件中被可移動地導弓丨，齒輪四在齒桿28中的嚙合抗扭地保持齒桿28。由于齒桿28通過壓入螺桿1的管8中而與螺桿1剛性連接，所以螺桿1不需要原本的防旋轉構件，因此在圖5中省去了金屬波紋管。在齒桿觀的遠離螺桿1的端部設置有球窩接頭，并且在螺桿1的管8的遠離齒桿觀的端部上同樣設置有球窩接頭，它們將齒桿觀和螺桿1與轉向裝置的轉向橫拉桿連接(未示出)。在圖5中與圖4構造相同且功能相同的螺桿螺母17由兩個軸向軸承25可旋轉地支承并且沿兩個軸向方向被支撐；它們可以由此沿兩個方向傳遞力。具有徑向軸21的驅動滾輪19與螺桿螺母17的旋轉方向和螺桿1的位移方向相關地在構成螺桿1的螺紋13的螺旋線2的兩個扁平側面上滾動。在螺旋線2的螺圈與驅動滾輪19之間同樣存在很小的間隙，進而同樣存在螺桿1相對于螺桿螺母17的很小的軸向間隙。滾動螺旋傳動機構14增大了由齒輪四施加在齒桿觀上的轉向力。通過根據本發明的方法的變化還可以制造出具有內螺紋的螺桿。為此，螺旋線設置在芯上，此芯在高壓變形時從內側支撐螺旋線，并且管在外側設置在螺旋線上，其中順序也可以顛倒。隨后，管從外側被施加壓カ負載并如所述的從外側成形在螺旋線上，使得螺旋線抗扭且軸向固定地被保持在管上(未示出)。
權利要求
1.一種制造用于螺桿傳動機構(14)的螺桿(1)的方法，其特征在于，管(8)上設有至少一個螺旋線O)，從內側對所述管(8)施加壓力負載，使得所述管塑性變形并在足部區域中貼靠在所述至少一個螺旋線(2)上。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，所述管(8)和所述至少一個螺旋線(2)被放置在工具(4)中，該工具(4)被封閉并且所述管(8)由內側被施加壓力負載，使得所述管塑性變形并且在足部區域中貼靠在所述至少一個螺旋線(2)上。
3.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述管(8)上設置多個螺旋線O)。
4.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，所述螺旋線(2)具有沿其長度變化的螺距。
5.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，所述螺旋線O)由硬化的鋼制成。
6.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，所述螺旋線(2)具有波谷。
7.用于制造螺桿(1)的方法，其特征在于，在管(8)中設置螺旋線O)，以及所述管(8) 從外側被施加壓力負載，使得所述管塑性變形且以外側貼靠在所述螺旋線⑵上。
8.按照權利要求7所述的方法，其特征在于，當所述管(8)從外側被施加壓力負載時， 所述螺旋線(2)被支撐在芯上。
9.一種具有螺桿的滾動螺旋傳動機構，其特征在于，所述螺桿(1)具有至少一個螺旋線(2)和一個管(8)，所述管通過內部高壓變形從內側成形在所述至少一個螺旋線( 的足部區域上，以及所述滾動螺旋傳動機構(14)具有在所述螺旋線( 上滾動的至少一個驅動滾輪(19)。
10.按照權利要求9所述的滾動螺旋傳動機構，其特征在于，所述滾動螺旋傳動機構 (14)具有三個驅動滾輪(19)。
11.按照權利要求9所述的滾動螺旋傳動機構，其特征在于，所述至少一個驅動滾輪 (19)可旋轉地支承在環(17)中，該環同軸地包圍所述螺桿(1)，以及所述環(17)具有至少三個定心滾輪(20)，所述定心滾輪分布地設置在所述環的圓周上并且在所述螺桿(1)的圓周上滾動。
12.按照權利要求9所述的滾動螺旋傳動機構，其特征在于，所述滾動螺旋傳動機構 (14)具有作為軸向彈簧和防止旋轉構件的金屬波紋管06)。
13.一種機電式制動助力器，所述機電式制動助力器具有電動機和能由所述電動機驅動的、具有螺桿(1)的滾動螺旋傳動機構(14)，其特征在于，所述螺桿(1)具有至少一個螺旋線( 和一個管(8)，所述管通過內部高壓變形從內側成形在所述至少一個螺旋線(2)的足部區域上，以及所述滾動螺旋傳動機構(14)具有在所述至少一個螺旋線( 上滾動的至少一個驅動滾輪(19)。
14.一種用于機電式助力轉向裝置的轉向機構，所述機電式助力轉向裝置具有用于驅動所述轉向機構的電動機，其中所述轉向機構具有能由所述電動機驅動的、具有螺桿(1) 的滾動螺旋傳動機構(14)，其特征在于，所述螺桿(1)具有至少一個螺旋線(2)和一個管 (8)，所述管通過內部高壓變形從內側成形在所述至少一個螺旋線O)的足部區域上，以及所述滾動螺旋傳動機構(14)具有在所述至少一個螺旋線(2)上滾動的至少一個驅動滾輪 (19)。
全文摘要
本發明涉及一種用于滾動螺旋傳動機構，例如用于機電式制動助力器或機電式助力轉向裝置的螺桿(1)。本發明提出，具有扁平矩形環狀橫截面的螺旋線(2)設置在薄壁的管(8)上并且管(8)通過從內側施加高壓負載成形在螺旋線(2)的足部區域上。
文檔編號B29C53/30GK102574185SQ201080047002
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月6日 優先權日2009年10月20日
發明者A·韋哈根, B·格策爾曼, W·納格爾 申請人:羅伯特·博世有限公司