机电致动器的制作方法

本发明涉及具有螺杆驱动器和带螺纹主轴的机电致动器。

背景技术：

1、wo 2012/048917 a1公开了一种回火钢以及其作为棒状材料的用途、特别是用于生产带螺纹主轴。wo 2012/048917 a1假定材料cf53是一种适用于表面硬化或边缘硬化的广泛使用的钢，并且尤其可以用于生产螺栓、蜗杆、齿轮、轴或主轴。钢cf53的成分就滚动轴承技术而言适于生产完全承受载荷的马氏体硬化表面层。

2、基于此，wo 2012/048917 a1描述了一种进一步开发的回火钢cf53b，利用该回火钢可以实现从表面淬火试样的一个端面测量的在4 mm与6 mm之间的硬化部（600 hv）。芯部中的结构通常包括珠光体和铁素体的混合物。根据wo 2012/048917 a1的回火钢除其他之外包括0.0031%至0.005%的硼以及相对于一份氮至少存在3.5份的钛。回火钢cf53b尤其适用于生产滚珠螺杆驱动器的带螺纹主轴。

3、从 de 10 2017 121 942 a1中已知的一种滚珠螺杆驱动器——其旨在用于在制动助力器中使用——具有由马氏体硬化钢制成的带螺纹螺母，马氏体硬化钢在存在制动流体的情况下不会生锈。该钢包括按重量计至少12%的铬。另外，该钢除其他之外可以包括0.4%至1.3%的碳、达2%的硅、达2%的锰以及达2%的钼。特别地，这可以是材料编号为1.4108的钢。在de 10 2017 121 942 a1中指定带螺纹螺母的可实现硬度为55 hrc。

4、ep 2 832 876 a1描述了一种高强度的不锈钢线材，据说其具有优异的耐热变形性。该钢线材特别适用于生产高强度弹簧。该弹簧由铸造钢制成，其中，形变诱导马氏体形成指数必须在指定范围内。形成高强度弹簧的钢线材的基体可以包括颗粒尺寸为50 nm或更小的nial基复合颗粒。

5、ep 2 465 964 a1描述了一种哈德菲尔德（hadfield）钢组合物，其包括按重量计0.9%至1.35%的碳、按重量计11%至14%的锰、按重量计最多0.8%的硅、按重量计最多0.07%的磷、按重量计最多0.05%的硫、按重量计至少0.01%的铪，并且其余部分为铁和杂质。这种钢是非磁性的，具有低的导电性，并且通过冷变形示出了其冲击韧性的提高。

6、ep 0 142 873 a1公开了一种奥氏体锰硬钢，其具有按重量计0.8%至1.8%的碳、按重量计6%至18%的锰、按重量计0%至3%的铬、按重量计0%至2%的镍、按重量计0%至2.5%的钼、按重量计0%至1%的硅、按重量计至少0.01%的钛、按重量计至少0.01%的钒、按重量计总计0.05%至0.08%的钛和钒，并且其余部分为铁，其中，碳与锰的比在1:8至1:14的范围中。这种钢具有在冷变形期间硬化的能力。

7、de 28 53 582 a1描述了一种非磁性的钢合金，其具有按重量计不超过1.5%的碳、按重量计0.1%至1.5%的硅、按重量计5%至30%的锰、按重量计0.005%至0.5%的氮以及来自包括以下各者的组的至少一种元素：按重量计0.05%至1%的硫、按重量计0.05%至1%的铅、按重量计0.05%至1%的硒、按重量计0.01%至0.5%的碲、按重量计0.001%至0.05%的钙，并且其余部分为铁。

8、gb 276 048 a描述了另一种哈德菲尔德锰钢，其具有按重量计至少11%的锰和按重量计最多1.6%的碳。

9、team edelstahl在2020年发表的“材料数据表1.3401 / x120mn12”公开了一种锰钢的成分，其具有按重量计1.1%至1.3%的碳、按重量计12%至13%的锰、按重量计0.3%至0.5%的硅、按重量计最多0.1%的磷、按重量计最多0.04%的硫以及按重量计最多1.5%的铬。

10、波鸿鲁尔大学的sascha riedner在2010年发表的论文“höchstfestenichtrostende austenitische crmn-stähle”（“高强度不锈奥氏体crmn钢”）中尤其描述了一项关于x120mn12型奥氏体钢的研究，该奥氏体钢在冲击或撞击载荷下通过局部加工硬化实现了高达700 hv的表面硬度。

11、此外，还参考了以下论文，该论文特别地涉及用于汽车应用的金属板成型：

12、“verformungsinduzierte martensitbildung bei mehrstufiger umformungund deren nutzung zur optimierung der hcf- und vhcf-eigenschaften vonaustenitischem edelstahlblech”（“多阶段成型期间的形变诱导马氏体形成以及其对奥氏体不锈钢板的hcf和vhcf性能进行优化的用途”），dipl.-wirt.-ing, carsten müller-bollenhagen，锡根大学第四学院机械工程系，2011年4月。

13、除其他内容外，该论文还涉及亚稳态奥氏体的相转变。

14、关于锰钢的已知成分和特性，参考作为示例的文献de 28 46 930 a1、ep 2 803736 a1、de 866 893 b、wo 2017/021459 a1和ep 0 205 869 a1。一般来说，锰钢的特征在于高耐磨性，特别是在撞击或冲击载荷下的高耐磨性。

技术实现思路

1、本发明基于与前述现有技术相比实现机电致动器的材料技术进步的目的，其中，特别地，要考虑在螺杆驱动器、例如电动致动器中的螺杆驱动器中出现的磨损方面。

2、根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的机电致动器来实现，该机电致动器使用螺杆驱动器来操作。该机电致动器包括呈行星式滚动螺杆驱动器形式的螺杆驱动器，其中，提供的行星式滚动螺杆驱动器是真螺距螺杆驱动器，其具有对多个行星件进行导引的从动保持架并且具有带螺纹主轴，其中，带螺纹主轴和/或行星件由具有以下成分的钢形成：

3、○ c： 按重量计0.4%至1.5%，

4、○ mn： 按重量计12.0%至22.0%，

5、○ cr： 按重量计达4.0%，

6、○ ni： 按重量计达0.5%，

7、○ cu： 按重量计达0.3%，

8、○ v： 按重量计达0.3%，

9、○ s： 按重量计达0.3%，

10、○ p： 按重量计达0.1%，

11、○ si： 按重量计达4.0%，

12、○ al： 按重量计达0.05%，

13、○ 其余部分：铁和熔炼导致的杂质，

14、在该钢的表面上，至少在通过成型过程于带螺纹主轴和/或行星件上产生的螺纹的区域中，存在通过马氏体析出和应变硬化产生的结果。

15、选择具有以下成分的钢作为用于生产带螺纹主轴和/或行星件的初始材料：

16、○ c： 按重量计0.4%至1.5%，

17、○ mn： 按重量计12.0%至22.0%，

18、○ cr： 按重量计达4.0%，

19、○ ni： 按重量计达0.5%，

20、○ cu： 按重量计达0.3%，

21、○ v： 按重量计达0.3%，

22、○ s： 按重量计达0.3%，

23、○ p： 按重量计达0.1%，

24、○ si： 按重量计达4.0%，

25、○ al： 按重量计达0.05%，

26、○ 其余部分：铁和熔炼导致的杂质。

27、特别地，锰含量在按重量计12.0%至14.0%的范围中，并且铬含量按重量计最多为1.8%。

28、作为棒状材料存在的该初始产品在生产带螺纹主轴和/或行星件期间变形，使得在该初始产品的表面上、至少在使用成型过程产生的螺纹的区域中发生马氏体析出和加工硬化。

29、材料编号为1.3401（x120mn12）的奥氏体锰钢已经被证明特别适合于生产带螺纹主轴和/或行星件。这种奥氏体锰钢是包括下述各者的钢：1.1%至1.3%的碳、12%至13%的锰、0.3%至4.0%的硅、达0.1%的磷、达0.04%的硫和达1.5%的铬，并且其余部分为铁和由熔炼过程所导致的杂质，每一者均按重量百分比给出，并且这种钢具有高的耐磨性，特别是在受到冲击或撞击时具有高的耐磨性。所提到的锰钢——也被称为锰硬钢——已经以其它方式被证明自身作为用于生产例如挖掘机齿或颚式粉碎机的材料，并且特别适合于在850°c至1050°c的温度范围中进行热成型。

30、令人惊讶地，已经示出的是，与材料编号为1.3401的钢相比，降低的碳含量具有积极作用。例如，处于指定区间的较低范围中的碳含量、例如处于0.4%至0.8%的范围中、0.4%至0.6%的范围中、或最小0.4%与最大0.5%的更窄范围中的c含量（按重量计%表示）确保的是硬化不太突然并且因此可以实现更大的变形程度。在这些情况下，这种钢也被称为弱化锰钢。

31、棒状初始材料的变形——这导致马氏体析出和加工硬化——最初可能涉及拉制过程。在该拉制过程中，可以对作为预产品并且尚未具有螺纹结构的棒状件进行拉伸。这具有的优点在于，可以获得由拉制过程导致的均匀形状和质量的中间产品，以用于进一步加工成不同的最终产品、特别是具有不同螺纹轮廓的带螺纹主轴和/或行星件。在主轴具有无螺距轮廓、即凹槽形轮廓的情况下也被称为带螺纹主轴。

32、在所有情况下，起始拉制过程有利于最终产品、即带螺纹主轴和/或行星件的机械强度。在致动器内，带螺纹主轴在与现有对应部、特别是呈螺母、滚子或螺杆形式的对应部的相互作用时受到相当大的轴向力，其中，可能出现力的急剧增加。

33、在具有起始拉制过程的方法变型以及在不具有棒状初始材料的这种塑性伸长的方法变型两者中，都可以通过螺纹轧制来形成螺纹。可选地，除了加工硬化之外，还可以考虑热处理，其中，在任何情况下，螺纹的形成在马氏体析出和加工硬化中起着至关重要的作用。热处理可以设计为多个阶段，并且特别地可以包括后续的温度应用、即回火。还可以在中间步骤中提供对棒状材料的深冷。

34、将材料加热至1000°c以上的温度并进行淬火之后的这些步骤可以减少成型区域中的应力并使结构稳定。关于棒状初始材料的成型，还可以提供锻造、特别是对该材料的端部部段的锻造。至少螺纹可以通过机加工以原则上已知的方式来完成。

35、所描述的塑性成型过程在各种变型中特别适用于生产具有几乎无法察觉的、非常低的变形的带螺纹主轴以及行星件。可以实现工件的800 mpa至1080 mpa的芯部强度以及650 hv及以上的表面硬度。这既适用于工件为带螺纹主轴的情况并且还适用于将与带螺纹主轴直接或间接相互作用的部件、比如螺母、螺栓、滚子或行星件作为工件进行机加工的情况。

36、带螺纹主轴为行星式滚动螺杆驱动器的主轴，其中，该行星式滚动螺杆驱动器的行星件也表现为带轮廓的轴，其可以由具有以上指定成分的棒状初始材料制成。

37、该机电致动器优选地用作机动车辆的转向致动器，即用作前车桥或后车桥转向装置的致动器。在这种情况下，通过示例的方式参照公开de 10 2019 103 385 a1和de 102011 082 514 a1。替代性地，根据本技术的致动器可以用于例如固定式工业设备的致动机构中。

38、螺杆驱动器设计为行星滚子齿轮，并且存在保持架的旋转驱动器，保持架对螺杆驱动器的行星件进行导引。行星滚子齿轮设计为螺距精确的螺杆驱动器，其中，与具有从动带螺纹主轴或具有从动主轴螺母的行星滚子齿轮相比，接受非常小的传动比。