一种冷成形摇臂组件的外臂的方法
阅读说明：本技术 一种冷成形摇臂组件的外臂的方法 (Method for cold forming outer arm of rocker arm assembly ) 是由 M·哈斯默 V·K·曼娜鲁 马修·文斯 于 2020-02-07 设计创作，主要内容包括：一种在冷成型机中冷成形摇臂组件的外臂的方法,该方法包括提供具有第一端部和第二端部的锭块,在该第一端部处挤出该锭块以建立该锭块的两种不同宽度,压缩该锭块以在该第二端部处形成上部成角表面和下部成角表面,并且压缩该锭块以形成由一对侧壁和一对端壁限定的内臂窗口。(A method of cold forming an outer arm of a rocker arm assembly in a cold forming machine, the method comprising providing an ingot having a first end and a second end, extruding the ingot at the first end to establish two different widths of the ingot, compressing the ingot to form an upper angled surface and a lower angled surface at the second end, and compressing the ingot to form an inner arm window defined by a pair of side walls and a pair of end walls.)
技术领域
本公开整体涉及用于内燃机的摇臂，并且更具体地涉及冷成形、温成形和热成形用于摇臂组件的外臂。
背景技术
切换摇臂已用于改变内燃机的操作和性能。例如，专用摇臂可用于提供可变气门致动(VVA)，诸如可变气门升程(VVL)和气缸停用(CDA)。开发此类机构是为了改善性能、燃料经济性和/或减少发动机的排放。几种类型的VVA摇臂组件包括在外摇臂内的内摇臂，内摇臂和外摇臂通过扭转弹簧偏置在一起。
切换摇臂允许通过在闩锁状态和未闩锁状态之间交替来控制阀致动。当处于闩锁位置时，闩锁致使内摇臂和外摇臂两者作为单个单元移动。当未闩锁时，摇臂被允许彼此独立地移动。在一些情况下，这些臂可接合不同的气门升程曲线，诸如低升程、高升程和无升程(或空转)。需要用于以适合于内燃机操作的方式来切换摇臂模式的机构。
本文所提供的背景描述是为了一般地呈现本公开的上下文的目的。当前指定的发明人的工作，在某种程度上其在本
背景技术
部分以及在提交时可能不具有其他资格作为现有技术的说明书的各个方面中进行描述，既不明确也不暗示地被承认为针对本公开的现有技术。
发明内容
在一个方面，提供了一种在冷成型机中冷成形摇臂组件的外臂的方法。该方法包括：提供具有第一端部和第二端部的锭块；在该第一端部处挤出锭块，以建立锭块的两种不同宽度；压缩锭块，以在第二端部处形成上部成角表面和下部成角表面；以及压缩锭块以形成由一对侧壁和一对端壁限定的内臂窗口。
除上述之外，所述方法可包括以下特征中的一者或多者：在挤出锭块和压缩锭块之间将锭块旋转大约90°，以形成上部成角表面和下部成角表面；其中在第一端部处挤出锭块的步骤包括提供基本上沿锭块的纵向轴线的冲压力；并且其中压缩锭块以形成上部成角表面和下部成角表面的步骤包括提供基本上正交于纵向轴线的冲压力。
除上述之外，所述方法可包括以下特征中的一者或多者：压缩锭块以形成具有枢转体的第二端部，该枢转体包括被构造成接合液压间隙调节器的接口座，其中该第一端部被构造成接合发动机气门；冲压锭块以移除锭块的底壁，以进一步形成内臂窗口；在一对侧壁中形成至少一对轴孔；其中将锭块加热并在冷成形之前进行温成形或热成形；以及其中提供锭块包括将线材剪切至所需长度以形成锭块。
在一个方面，提供了一种使用具有六个成形工位的冷成型机冷成形摇臂组件的外臂的方法。该方法包括：将线材剪切至所需长度以形成具有第一端部和第二端部的锭块；在该第一成形工位处，挤出锭块并展平第一端部；以及在第二成形工位处，压缩锭块以形成具有上部成角表面和下部成角表面的第二端部。该方法还包括：在第三成形工位处，压缩锭块以形成由一对侧壁、一对端壁和底壁限定的内臂窗口；在第四成形工位处，压缩锭块以形成具有枢转体的第二端部，该枢转体包括接口座，该接口座被构造成与液压间隙调节器配合；在第五成形工位处，冲压锭块以移除底壁；以及在第六成形工位处，将锭块形成为最终工件尺寸。
除上述之外，所述方法可包括以下特征中的一者或多者：其中将锭块形成为最终工件尺寸包括在一对侧壁中形成第一对轴孔；其中将锭块形成为最终工件尺寸还包括在一对侧壁中形成第二对轴孔；在第一成形工位之前加热锭块；在第一成形工位、第二成形工位、第三成形工位和第四成形工位中温成形或热成形锭块，以及在剩余成形工位中冷成形锭块；以及第七成形工位，其中在第四成形工位之后并且在第五成形工位之前冷却并压印锭块。
除上述之外，所述方法可包括以下特征中的一者或多者：在第一成形工位和第二成形工位之间将锭块旋转大约90°；其中第一成形工位提供基本上沿锭块的纵向轴线的冲压力；其中第二成形工位提供基本上正交于纵向轴线的压缩力；其中第三成形工位提供基本上正交于纵向轴线的压缩力；并且其中第二成形工位、第三成形工位、第五成形工位和第六成形工位各自提供基本上正交于纵向轴线的压缩力。
附图说明
根据
具体实施方式
和附图，将更全面地理解本公开，其中：
图1是根据本公开的一个示例的切换滚柱指轮从动件组件的透视图；
图2是示出形成图1所示的切换滚柱指轮从动件组件的外臂的示例性方法的流程图；
图3是用于形成图1所示的外臂的示例性外臂坯件的透视图；
图4A至图4F示出了可用于形成图3所示的冷成形外臂坯件的示例性六工位冷成形锭块连续加工工序；
图5是由图3所示的外臂坯件形成的示例性外臂在经历机械加工之后的透视图；
图6A是另一个示例性外臂坯件的顶部透视图；
图6B是图6A所示的外臂坯件的底部透视图；并且
图7A至图7G示出了可用于形成图6A所示的冷成形外臂坯件的示例性七工位成形锭块连续加工工序。
具体实施方式
本文描述了用于形成摇臂组件的部件(诸如例如外臂)的系统和方法。在一个示例中，作为常规高成本铸造的替代制造工艺，将所述部件冷成形/锻造成近净形，从而能够以降低的总成本进行复杂金属成形。在另一个示例中，首先对所述部件进行温成形/锻造或热成形/锻造，然后进行冷成形/锻造。
参考附图，描述了用于形成摇臂组件(诸如例如切换滚柱指轮从动件(SRFF)组件10)的部件(例如，外臂)的各种方法和工艺。在图1所示的示例性实施方案中，SRFF组件10通常包括内臂12和外臂14。虽然本文所述的各种方法和工艺用于形成外臂14，但应当理解，此类方法可用于形成摇臂组件的各种其他部件(诸如例如内臂12)。
继续参考图1，SRFF组件10仅以举例的方式示出，并且应当理解，其中采用的外臂可用于摇臂组件的各种构型中。默认构型处于正常升程(闩锁)位置，其中内臂12和外臂14锁定在一起，使得发动机气门(未示出)打开并且允许气缸像在标准气门机构中那样操作。当闩锁组件16接合时(例如，来自油控制阀的油进料至液压间隙调节器(未示出)以使闩锁组件16接合)，内臂12和外臂14像标准摇臂一样一起操作以打开发动机气门。在低升程(未闩锁)位置，内臂12和外臂14可独立地移动以实现可变气门升程。
在示例性实施方案中，内臂12和外臂14均安装到枢转轴20，该枢转轴将内臂12固定到外臂14，同时还允许在SRFF组件10处于停用状态时围绕枢转轴20枢转的转动自由度。空转扭转弹簧22被固定到枢转轴20并且被构造成偏置内臂12的位置，使得其始终与凸轮轴凸角(未示出)保持连续接触。
如图1所示，外臂14包括第一外侧臂30和第二外侧臂32。第一外侧臂30和第二外侧臂32各自包括孔(未示出)，该孔被构造成接纳穿过其中的轴承轴36。外滚轮38安装在第一外侧臂30和第二外侧臂32外侧的轴承轴36的每个端部上。
如图所示，内臂12设置在第一外侧臂30和第二外侧臂32之间。内臂12包括第一内侧臂40和第二内侧臂42。第一内侧臂40和第二内侧臂42各自包括孔44，该孔被构造成接纳穿过其中的轴承轴36。内滚轮48由轴承轴36支撑。
图2示出了生产用于摇臂组件的外臂(诸如例如上文所述和图1所示的外臂14)的示例性方法100。在示例性实施方案中，外臂由坯件冷成形或冷锻造，该坯件代替浇铸或金属注塑成形部件作为制造冷成形外臂坯件50(图3)或60(图5和图6)的起点。如图2所示，方法100包括以下一般步骤：步骤110：将外臂坯件50、60冷成形为近净形；步骤120：机械加工冷成形外臂坯件50、60；和步骤130：应用精整工艺，诸如例如翻滚精整、热处理、去毛刺、振动精整等。
如本文所用，术语“冷成形”旨在涵盖本领域已知的“冷锻造”、“冷镦”和“深拉”。如本文所用，术语“机械加工”是指使用卡盘式机床、钻床、车床、磨床、拉床或其它此类机床来去除材料。在其他示例中，本文所述的制造方法或工艺的一个或多个部分包括温成形或温锻造和/或热成形或热锻造。在一个示例中，冷成形为在室温或接近室温下进行的金属成形工艺，温成形为在高于金属的冷成形温度但低于金属的再结晶温度或转变温度下进行的金属成形工艺，热成形为在高于金属的转变温度的再结晶温度下进行的金属成形工艺。
图3示出了可在多种冷成型机中形成的冷成形外臂坯件50。冷成形外臂坯件50可用于类似于图1所示的摇臂组件的摇臂组件中。一般来讲，冷成型机包括用于将金属线材切割至所需长度以提供初始工件(也称为“锭块”)的切割工位以及多个连续成形工位，该多个连续成形工位包括多个间隔开的模段和具有多个冲压段的往复门，每个冲压段与相应的模段配合以形成模腔，在模腔中锭块被冲压或压缩。常规的转移机构在连续步骤中将锭块以同步方式从切割工位移动到成形工位中的每一个成形工位，并且还能够在将锭块从一个工位转移到另一个工位时使锭块旋转(例如，90°)。在如图4A至图4F所示的一个实施方案中，冷成形外臂坯件50在六工位冷成型机(未示出)中形成。然而，应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，冷成形外臂坯件50可以在不同数量的成形工位中生产。在图6A至图7G所示所示的另一个实施方案中，冷成形外臂坯件60在七工位冷成型机(未示出)中形成。
图4A至图4F示出了可用于形成冷成形外臂坯件50的示例性六工位冷成形锭块连续加工工序。每个图表示在行程结束时机床位置处的锭块的状态。应当理解，该锭块连续加工工序仅仅是冷成形锭块连续加工工序的一个示例，并且其他锭块连续加工工序也是可能的。
参考图4，示例性连续加工工序开始于在切割工位(未示出)处将线材剪切到所需长度，以提供初始锭块或工件200，该初始锭块或工件通常包括第一端部202、第二端部204和在其间延伸的圆柱形表面206。然后将工件200转移到第一成形工位210(图4A)，其中第一端部202面向模段212，并且第二端部204面向冲压段214。在第一成形工位210处，工件200在第一端部202处被压成方形或展平。这样，工件200被挤出以降低成形负载并消除后续操作中的折痕，同时还最初为工件200建立两种不同的宽度。在示例性实施方案中，沿工件200的中心线或纵向轴线216或基本上沿纵向轴线216驱动第一成形工位210的冲压力。然后工件200被旋转90°或大约90°并被转移到第二成形工位(图4B)，其中纵向轴线216正交于或基本上正交于冲压力。
在第二成形工位220(图4B)处，在第二端部204处形成上部成角表面222和下部成角表面224。如图所示，上部成角表面222形成为相对于纵向轴线216成角度“α”，并且下部成角表面224形成为相对于纵向轴线216成角度“β”。在一个示例中，角度“α”平行于或基本上平行于被机械加工的特征部(诸如例如闩锁销孔)，并且可在先前的工位中进行调节以确保正确填充。角度“β”垂直于或基本上垂直于被机械加工的特征部(诸如例如与HLA(未示出)配合的接口座)的中心线，并且可在先前工位中调节以确保正确填充。
在第三成形工位230(图4C)处，发生主要材料填充，并且外臂14的关键特征部结合到其中，包括由侧壁234、端壁236、端壁238和底壁240限定的内臂窗口232。如图所示，端壁236形成有限定于其中的凹陷部或间隙242。
在第四成形工位250(图4D)处，弹簧加载工具252可调节材料流以帮助避免折痕，并且包括接口座256(例如，用于接纳液压间隙调节器，未示出)和上壁258的枢转体254进一步形成于工件200中。在第五成形工位260(图4E)处，底壁240被冲压或刺穿，从而从工件200移除。在第六成形工位270(图4F)处，工件200被成形为其最终尺寸，包括在侧壁234中形成的轴孔272。另外，可形成任何潜在的尖锐拐角以形成使此类断裂平滑的倒角。工件200的总长度可形成为外臂坯件50的长度。在第六成形工位结束时，冷成形外臂坯件50完成并且包括图3所示的所有结构特征部。
因此，除了必须机械加工的结构特征部之外，冷成形外臂坯件50包括上文所述和图3所示的成品外臂14的所有结构特征部。为了完成生产成品外臂14的方法100，在冷成形之后机械加工冷成形外臂坯件50，从而形成如图5所示的剩余结构特征部。
现在参考图5，在完成的外臂坯件50上执行机械加工步骤120，并且在其中形成特征部，诸如例如轴向孔272、枢转孔274、喷射孔276、止动销孔278、背面280、笼孔282、闩锁孔284、偏置机构(例如，弹簧)柱286和从接口座256延伸到闩锁孔284的进油孔(未示出)。应当理解，这些机械加工操作可一次执行一个，与一个或多个其他机械加工操作组合执行，或者以任何顺序一起执行。因此，上述外臂14被冷成形为近净形，包括冷成形为最终尺寸的内臂窗口232、侧壁234、端壁236、238和枢转体254。将这些特征部冷成形为最终尺寸减少了原本完成成品外臂所需的机械加工量，从而降低了外臂的制造成本。
在一个示例中，在第一成形工位210处产生的冲压力介于15吨和35吨之间或介于大约15吨和大约35吨之间。在另一个示例中，在第一成形工位210处产生的冲压力为25吨或大约25吨。在一个示例中，在第二成形工位220处产生的冲压力介于200吨和225吨之间或介于大约200吨和大约225吨之间。在另一个示例中，在第二成形工位220处产生的冲压力为212吨或大约212吨。在一个示例中，在第三成形工位230处产生的冲压力介于650吨和750吨之间或介于大约650吨和750吨之间。在另一个示例中，在第三成形工位230处产生的冲压力为679吨或大约679吨。
在一个示例中，在第四成形工位250处产生的冲压力介于200吨和230吨之间或介于大约200吨和230吨之间。在另一个示例中，在第四成形工位250处产生的冲压力为214吨或大约214吨。在一个示例中，在第五成形工位260处产生的冲压力介于0.5吨和1.5吨之间或介于大约0.5吨和1.5吨之间。在另一个示例中，在第五成形工位260处产生的冲压力为0.8吨或大约0.8吨。在一个示例中，在第六成形工位270处产生的冲压力介于0.1吨和0.5吨之间或介于大约0.1吨和0.5吨之间。在另一个示例中，在第六成形工位270处产生的冲压力为0.3吨或大约0.3吨。
在另选的制造方法中，外臂坯件50以七工位工艺形成(例如，类似于图7A至图7G)。在一些示例中，温锻造或热锻造被构造成减少机床上的负载，这可减少磨损并导致机床寿命延长。在示例性方法中，工件200最初在第一成形工位210、第二成形工位220、第三成形工位230和第四成形工位250中被加热并温成形或热成形。然后在与工位250相同或类似的第五成形工位中冷却并冷成形(压印)工件200。然后工件在与工位260相同或类似的第六成形工位中被冷成形，并且随后在与上述工位270相同或类似的第七成形工位中被冷成形。
现在参见图6A至图7G，在示例性实施方案中，温/冷成形外臂坯件60在第七工位温/冷成型机(未示出)中形成。温/冷成形外臂坯件60可用于例如图1所示的SRFF组件10中。然而，应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，形成的外臂坯件60可以在不同数量的成形工位中生产。
图7A至图7G示出了可用于形成温/冷成形外臂坯件60的示例性七工位冷成形锭块连续加工工序。每个图表示在行程结束时机床位置处的锭块的状态。应当理解，该锭块连续加工工序仅仅是温/冷成形锭块连续加工工序的一个示例，并且其他锭块连续加工工序也是可能的。例如，外臂坯件60可在所有工位中冷成形。此外，外臂坯件60可以仅在类似于上文所述和图4A至图4F所示的六工位冷成型机中冷成型。
继续参考图7A至图7G，示例性连续加工工序开始于在切割工位(未示出)处将线材剪切到所需长度并加热，以提供初始锭块或工件300，该初始锭块或工件通常包括第一端部302、第二端部304和在其间延伸的圆柱形表面306。然后将工件300转移到第一成形工位310(图7A)，其中第一端部302面向模段312，并且第二端部304面向冲压段314。在第一成形工位310处，工件300在第一端部302处被压成方形或展平。这样，工件300被挤出以降低成形负载并消除后续操作中的折痕，同时还最初为工件300建立两种不同的宽度。在示例性实施方案中，沿工件300的中心线或纵向轴线316驱动第一成形工位310的冲压力。然后工件300被旋转90°或大约90°并被转移到第二成形工位320，其中纵向轴线316正交于或基本上正交于冲压力。
在第二成形工位320(图7B)处，在第二端部304处形成上部成角表面322和下部成角表面324。如图所示，上部成角表面322形成为相对于纵向轴线316成角度“γ”，并且下部成角表面324形成为相对于纵向轴线316成角度“δ”。在一个示例中，角度“γ”平行于或基本上平行于被机械加工的特征部(诸如例如闩锁销孔)，并且可在先前的工位中进行调节以确保正确填充。角度“δ”垂直于或基本上垂直于与HLA(未示出)配合的接口座，并且可在先前工位中调节以确保正确填充。
在第三成形工位330(图7C)处，发生主要材料填充，并且外臂的关键特征部结合到其中，包括由侧壁334、端壁336、端壁338和底壁340限定的内臂窗口332。
在第四成形工位350(图7D)处，弹簧加载工具352可调节材料流以帮助避免折痕，并且包括接口座356(例如，用于接纳液压间隙调节器，未示出)和上壁358的枢转体354进一步形成于工件300中。在第一侧302上，形成被构造成与发动机气门(未示出)配合的凹部360。在第五成形工位360(图7E)处，工件300被冷却并压印。在第六成形工位370(图7F)处，底壁340被冲压或刺穿，从而从工件300移除。在第七成形工位380(图7G)处，工件300被形成为其最终尺寸，包括在侧壁334中形成的前轴孔372和后轴孔374。另外，可形成任何潜在的尖锐拐角以形成使此类断裂平滑的倒角。工件300的总长度可形成为外臂坯件60的长度。在第七成形工位结束时，温/冷成形外臂坯件60完成，并且包括图1所示的所有结构特征部。然后，外臂坯件60可以被机械加工成包括特征部，诸如在接口座356中的进油孔、背面、笼孔和闩锁孔。
已出于说明和描述的目的提供了这些示例的上述描述。并非意图是详尽的或限制本公开。特定示例的各个元件或特征通常不限于该特定示例，而是在适用的情况下是可互换的并且可用于所选示例中，即使未具体示出或描述也是如此。其可也按许多方式进行改变。此类变型形式不应被视为脱离了本公开，并且所有此类修改形式都旨在被包括在本公开的范围内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：无异氰酸酯的粘合剂