專利名稱：利用冷加工和焊接成形的搖桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于閥門式發(fā)動機(jī)的搖臂。更具體地說，本發(fā)明涉及冷 成形 一種搖臂組件的軸部分。
背景技術(shù)：
在汽車及其他應(yīng)用中，發(fā)動機(jī)一般利用多個(gè)搖臂來交替地驅(qū)動(或 致動)進(jìn)氣及排氣閥。當(dāng)發(fā)動機(jī)的凸輪軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過連接到凸輪軸上 的凸輪有選擇性地驅(qū)動推桿。所述推桿依次在搖臂的一端上施加一向上 的作用力，以促使該搖臂圍繞一安裝軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)搖臂樞轉(zhuǎn)時(shí)，其相對的 端部產(chǎn)生一向下的作用力，以有選擇性地打開發(fā)動機(jī)的一個(gè)進(jìn)氣或排氣 閥。一般，搖臂是集成的單體部件，所述單體部件具有大致為u形的橫 截面，該搖臂包括一對由一個(gè)底壁分開的相對的側(cè)壁和一對布置在所述 側(cè)壁之間的端壁。搖臂通常被鑄造成一整體的零件。然后，該零件被加 工成其成品尺寸。這一過程可以包括多個(gè)成形步驟或加工階段并因此需 要追加費(fèi)用以生產(chǎn)一成品的搖臂組件?？梢园炊喾N方式制造搖臂，例如通過金屬鑄造、沖切及成形、陶瓷 鑄型及其他方法。模沖金屬坯料以形成一個(gè)與凸輪嚙合的搖臂是一種已 知的制造方法。 一般使用模沖、折疊或沖壓步驟來形成搖臂。在沖壓步 驟過程中，上模和下模沖壓出金屬坯件的區(qū)域以使該金屬坯件塑性變 形。當(dāng)制造搖臂的前述方法已經(jīng)被獲得一定的成功地應(yīng)用時(shí)，搖臂的制 造已經(jīng)成為經(jīng)常的創(chuàng)新領(lǐng)域。特別是，減少涉及形成搖臂的時(shí)間和復(fù)雜 性的方法，從而減少相關(guān)的費(fèi)用是所希望的。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明通過制備一個(gè)基本上等厚的坯件來克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，所 述坯件用于形成搖臂組件的管狀部件。在一個(gè)實(shí)施例中，提供有一個(gè)用 于發(fā)動機(jī)的搖臂組件。該搖臂組件包括一管狀部件，該管狀部件具有一 第一軸向端、 一第二軸向端和一整體成形的臂，該臂在所述第一軸向端 附近，氣門桿連接到在第二軸向端附近的管狀部件上。在另一實(shí)施例中，提供有一種制造與凸輪嚙合的搖臂的方法。該方 法包括獲得金屬坯件，所述坯件至少部分地由一第一表面、 一相對的第 二表面、 一周向表面和一凸起形成，該周向表面與第一表面和第二表面 相交。該金屬坯件包含預(yù)定量的金屬。該方法還包括通過在第一表面附 近的金屬坯件上施加作用力來形成金屬坯件的至少一部分，在該處通過 所述金屬的一部分的流動來形成管狀部分。在又一實(shí)施例中， 一種制造與凸輪嚙合的搖臂的方法包括獲得環(huán)形 的金屬坯件，該金屬坯件至少部分地一由外圓柱表面、 一內(nèi)圓柱表面、 一氣門桿端部和一杯形端部形成。該金屬坯件包含預(yù)定量的金屬。該方 法還包括通過在杯形端部附近的環(huán)形金屬坯件上施加作用力來形成金 屬坯件的至少 一部分，在該處通過所述金屬的 一部分的流動來形成凸 起。
圖1是氣門機(jī)構(gòu)組件的透視圖，該氣門機(jī)構(gòu)組件圖示出本發(fā)明搖臂的實(shí)施例；圖2是圖1中所示的搖臂的透視圖；圖3是圖1中所示的搖臂的分解側(cè)視圖；圖4是在形成圖1中所示的搖臂的軸部分之前的金屬坯件實(shí)施例的 透視圖；圖5是本發(fā)明制造中的中間制品實(shí)施例的透視圖；圖6是圖3中所示的搖臂的管狀部分的透視圖；圖7是本發(fā)明的環(huán)形坯件實(shí)施例的透;f見圖；以及圖8是圖示制造本發(fā)明的搖臂組件的方法的實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1,圖示出一種氣門機(jī)構(gòu)組件20。氣門機(jī)構(gòu)組件20包括多 個(gè)閥門22、凸輪凸角24、提升器或挺桿26、推桿28、搖臂組件30和 搖臂軸32。如圖所示，當(dāng)凸輪軸(未示出)轉(zhuǎn)動時(shí)，氣門機(jī)構(gòu)組件20 開始工作，引起凸輪凸角24旋轉(zhuǎn)并推動提升器26。提升器26推動推桿 28以促使推桿28繞搖臂軸32轉(zhuǎn)動搖臂組件30。
參照圖2和圖3，更詳細(xì)地圖示出本發(fā)明的搖臂組件30。搖臂組件 30包括管狀部件34和氣門(或閥)桿36。管狀部件34包括一個(gè)限定 第一軸向端40和第二軸向端42的管狀部分38和一個(gè)由第一軸向端40 突伸出的臂44。在一個(gè)實(shí)施例中，臂44與第一軸向端40形成一整體。 管狀部件34還包括一內(nèi)表面46和一外表面48。臂44包括一個(gè)仿形的 外表面50，在該外表面上形成有一個(gè)杯形部件(或杯形部)52。氣門桿36包括一中心本體部分60，該中心本體部分具有一形成在 其上的閥門接觸部分62和一形成孔68的環(huán)形內(nèi)表面66。氣門桿36進(jìn) 一步由第一側(cè)面70、第二側(cè)面72和在其之間相交的外表面74形成。閥 門4妄觸部分62包括一外部凸出表面80，在該凸出表面上形成有一閥門 接觸面82。如圖所示，閥門接觸部分62具有比中心本體部分60更大的， 平4亍于孔68的軸線測量的厚度。環(huán)形內(nèi)表面66與第一側(cè)面70和第二 側(cè)面72相交。如圖2和圖3所示，氣門桿36的第一側(cè)面70貼靠管狀部件34的 第二軸向端42?？?8的環(huán)形內(nèi)表面66和內(nèi)表面46對齊，以便在工作 期間可以通過環(huán)形內(nèi)表面66和內(nèi)表面46來定位搖臂軸32 (見圖1 )。 當(dāng)氣門桿36和管狀部件34按耦合(或聯(lián)接)狀態(tài)圖示時(shí)，其中氣門桿 36貼靠管狀部件34，或者，氣門桿36可以圍繞管狀部件34的外表面 48定位，以便環(huán)形內(nèi)表面66圍繞外表面48的一部分。現(xiàn)在參見圖4，圖示出本發(fā)明實(shí)施例的金屬坯件90。如圖所示，金 屬坯件90具有第一表面92、第二表面94和周向表面96，該周向表面 與第一表面92和第二表面94兩者相交。金屬坯件90包括中心本體部 分100和從其中延伸的臂部分102。圖5圖示出以將搖臂組件30形成為一個(gè)成形的制品134的方法的 制造中間制品的實(shí)施例。所圖示的成形制品134包括一管狀部分138， 該管狀部分限定一第一軸向端140、 一第二軸向端142和一凸起144, 該凸起從所述第一軸向端140突伸出。成形的制品134還包括一內(nèi)表面 146和一外表面148。所圖示的凸起144包括一個(gè)仿形的外表面150。成 形的制品134優(yōu)選為冷壓成形，如此處所i侖述的。圖6更詳細(xì)地圖示出搖臂組件30的管狀部件34。圖7圖示出本發(fā) 明管狀坯件170的實(shí)施例。管狀坯件170包括一第一端172、 一第二端 174、 一內(nèi)表面176和一外表面178。第一端172由伸展的環(huán)形表面180
形成，該環(huán)形表面與內(nèi)表面176和外表面178相交。圖8圖示出制造搖臂組件30的一種方法。該方法包括步驟300,其 中所獲得的坯件材料用于制造管狀部件34。在步驟310中，坯件材料被 形成為一個(gè)所期望的形狀的坯件。在步驟310的一個(gè)實(shí)施例中，如圖4 所示，所期望的形狀是金屬坯件90。在步驟310的備選實(shí)施例中，如圖 7所示，所期望的形狀是管狀坯件170。在步驟320中，坯件被形成為 成形的制品。在步驟320的一個(gè)實(shí)施例中，如圖5所示，所成形的制品 是一個(gè)成形的制品134。優(yōu)選地，步驟320包4舌冷加工坯件，盡管可以 使用其他合適的加工方法，例如熱擠壓。在步驟330中，形成一個(gè)杯形 部件52。在步驟330的一個(gè)實(shí)施例中，如圖6所示，成形的制品是管狀 部件34。步驟320和330可以與合適的成形過禾呈實(shí)施。在步驟340中，所獲得的坯件用于形成一個(gè)氣門桿。在步驟350中， 將坯件形成為一個(gè)氣門桿。步驟350可以包括多個(gè)操作步驟，其中，形 成一第一預(yù)定形狀，例如通過沖壓金屬片來實(shí)現(xiàn)，然后并進(jìn)一步加工該 預(yù)定形狀以形成閥門接觸部分62。在步驟370中，氣門桿按所期望的徑 向?qū)R方式鄰接管狀部件來定位。這個(gè)所期望的徑向?qū)R方式由杯形部 件52和閥門接觸面82之間的預(yù)定的徑向偏移量或相對角度來確定。如 將會理解的，可以通過改變預(yù)定的徑向偏移量來制造不同的搖臂組件 30。在步驟380中，氣門桿被牢固地固定到管狀部件上以制造一個(gè)搖臂 組件。在一個(gè)實(shí)施例中，氣門桿被焊到管狀部件上。合格的烊接方法包 括激光焊接、脈沖等離子弧焊和電子束焊接。此處所討-淪的成形(或形成)過程可以包4舌，Y旦不限于冷加工，例 如通過使用拉拔?；蚶?mandrel)形成一管狀部分，或通過沖壓或壓 制來成形坯件的一部分，坯件的一部分在模具(未示出)內(nèi)部被成形為 一空腔。在這種類型的形成過程中，坯件鄰接一個(gè)模具(或沖模)來定 位，并且當(dāng)坯件材料被塑性變形時(shí)，至少一部分坯件被形成為所期望或 預(yù)定的形狀。另外，如果需要，管狀部件34的軸向長度或杯形部件52沿管狀部 件34的軸向長度的位置可以一皮改變，以改變杯形部件52和氣門桿36 之間的直線距離。結(jié)果，搖臂組件30可以適用于各種各樣的閥門構(gòu)形 和所期望的相對角度。另外，管狀部件34和氣門4干36可以被用于進(jìn)氣 閥和排氣閥兩種應(yīng)用中，從而減少使用在一 氣缸閥組件中的部件的總數(shù)
所減少的部件數(shù)量進(jìn)一步降低了這樣一種組件的成本,領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解上述系統(tǒng)和方法的許多種變化和置換，所述變 化和置換都落在如權(quán)利要求所闡述的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)動機(jī)的搖臂組件，它包括管狀部件，其具有第一軸向端、第二軸向端和整體成形的臂，所述臂在所述第一軸向端附近；和氣門桿，其在所述的第二軸向端附近和在所述臂的相對處連接到所述管狀部件上。
2. 如權(quán)利要求l所述的組件，其特征在于，其還包括 形成在所述臂內(nèi)的杯形部件，所述杯形部件適合于有選擇性地連接到推桿上。
3. 如權(quán)利要求l所述的組件，其特征在于，其還包括 形成在所述氣門桿上的閥門接觸面。
4. 如權(quán)利要求l所述的組件，其特征在于，所述氣門桿的側(cè)面接觸 所述管狀部件的軸向端。
5. 如權(quán)利要求l所述的組件，其特征在于，所述氣門桿通過焊接連 接到所述管狀部件上。
6. 如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述氣門桿通過激光焊 接連接到所述管狀部件上。
7. 如權(quán)利要求l所述的組件，其特征在于，所述氣門桿通過電子束 焊接連接到所述管狀部件上。
8. 如權(quán)利要求l所述的組件，其特征在于，所述氣門桿通過脈沖等 離子弧焊連接到所述管狀部件上。
9. 一種制造凸輪嚙合的搖臂的方法，它包括獲得金屬坯件，至少部分地由第一表面、相對的第二表面、周向表 面和凸起部分形成所述金屬坯件，所述周向表面與所述第一表面和所述 第二表面兩者相交，其中，所述金屬坯件包含預(yù)定量的金屬；和通過在所述第一表面附近的所述金屬坯件上施加作用力來成形所 述金屬坯件的至少一部分，其中，管狀部分是通過所述金屬的一部分的 流動形成的。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，形成所述金屬坯件包 括冷加工所述金屬坯件的中央部分。
11. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，其還包括在所述凸起 中形成杯形部件。
12. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，其還包括使氣門桿徑 向?qū)?zhǔn)所述管狀部分。
13. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，其還包括將氣門桿焊 接到所述管狀部分上。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述的焊接包括激光 焊接。
15. —種制造與凸輪嚙合的搖臂的方法，它包括獲得環(huán)形金屬坯件，所述環(huán)形金屬坯件至少部分地由外圓柱表面、 內(nèi)圓柱表面、氣門桿端部和杯形部件端部形成，其中所述環(huán)形金屬坯件 包含預(yù)定量的金屬；和通過在所述杯形部件端部附近的所述環(huán)形金屬坯件的至少 一 部分 上施加作用力在所述環(huán)形金屬坯件上形成凸起，其中，凸起是通過所述 金屬的一部分的流動形成的，所述凸起從管狀部分延伸。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，其還包括 鄰近模具定位所述環(huán)形金屬坯件，其中，所述模具包括空腔，其中，形成所述環(huán)形金屬坯件包括在所述環(huán)形金屬坯件上沿預(yù)定的方向施加 作用力，從而促使金屬流入所述空腔中。
17. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，其還包括在所述凸起 中形成杯形部件。
18. 如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，其還包括將閥門桿焊 接到所述管狀部分上。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述的焊接包括激光 焊接。
全文摘要
本發(fā)明提出一種用于形成搖臂組件的方法和系統(tǒng)，它包括冷加工金屬坯件以制造搖臂組件的一部分。該部分具有可轉(zhuǎn)動地接合軸和臂的管狀部分，該臂與推桿連接。該部分被焊接到閥門桿上以形成搖臂組件。
文檔編號F01L1/18GK101163864SQ200680013665
公開日2008年4月16日 申請日期2006年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月23日
發(fā)明者J·布龍, S·P·史密斯 申請人:甄特克科技銷售公司