本节提供与本公开有关的背景信息且不一定是现有技术。
内燃机包括打开以将空气引入至汽缸中的进气阀和打开以提供用于废气的离开汽缸的排出路径的排气阀。进气阀和排气阀可具有与摇臂连通的阀杆。摇臂是由旋转凸轮直接驱动或由旋转凸轮通过推杆的方式间接驱动的杠杆。当凸轮或推杆抬起摇臂的一端时，摇臂枢转，使得相对端在阀杆上向下推动，因此打开阀。因此，摇臂改变了凸轮的提升力的方向，并且在阀提升期间提供机械优势。
因为摇臂在车辆操作期间连续打开和关闭阀，所以理论上摇臂是耐用的并且具有尽可能低的惯性矩以提高效率。减轻摇臂的重量可进一步提高效率。因此，需要开发满足这些特性的新摇臂。
技术实现要素：
本节提供本公开的一般概述，并且并非是本公开的全部范围或其全部特征的全面公开。
本公开涉及一种摇摆或摇臂部件。摇臂部件可包括单片主体。单片主体包括第一端和相对的第二端。单片主体还包括第一侧壁，其从第一端延伸至相对的第二端。第一侧壁限定第一孔隙和第一质量减少特征。第二侧壁从第一端延伸至第二端。第二侧壁限定第二孔隙和第二质量减少特征。第一孔隙和第二孔隙对齐并且被配置为接纳圆柱形摇臂轴承。单片主体包括推杆接纳构件，其在第一端处桥接第一侧壁和第二侧壁。推杆接纳构件限定第一表面和第二表面。推杆接纳构件包括接油孔隙，其从第一表面延伸穿过推杆接纳构件而到达第二表面。第一表面限定被配置为接纳推杆的轮廓，且第二表面具有从第二表面向上延伸的基本上垂直第一部分和在接油孔隙上方延伸的第二部分。第二部分关于第一部分限定大于0°并且小于或等于大约90°的角度θ。舌部元件在第二端处桥接第一侧壁和第二侧壁。舌部元件包括被配置为接纳阀杆的第三表面。摇臂部件被配置为使得油通过接油孔隙向上引入，偏离推杆接纳构件的第二表面的第二部分，并且被引导朝向第二端，使得油沿着舌部元件的至少一个表面流动。
在某些方面中，舌部元件具有带工字梁的横截面几何形状的舌部部分。工字梁的下部水平部分限定j形通道。摇臂部件被配置为使得油通过接油孔隙向上引入，偏离推杆接纳构件的第二表面的第二部分，并且被引导朝向第二端，使得油沿着j形通道流动。
在某些方面中，第一侧壁和第二侧壁仅经由推杆接纳构件和舌部元件连接以限定中心空隙区域。
在某些方面中，第一和第二侧壁基本上没有任何浇口结构。
在某些方面中，摇臂部件通过增材制造制成并且包括具有格子结构的至少一个区域。
在某些方面中，至少一个区域对应于包括格子结构的舌部元件的内部部分。
在某些方面，角度θ大于或等于大约20°至小于或等于大约70°。
在其它方面中，角度θ大于或等于大约40°至小于或等于大约50°。
在某些方面中，具有轮廓的推杆接纳构件的第一表面和舌部元件的第三表面包括被设置在其上的保护涂层。
在某些方面中，保护涂层包括选自由以下项组成的组的材料：氢化类金刚石碳、非氢化类金刚石碳、碳化钨、二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯、热固性聚合物、金属氧化物以及它们的组合。
在某些方面中，单片主体包括选自由以下项组成的组的材料：钢合金、不锈钢合金、钛合金、铝合金、铬钴合金、铁-铝-硅金属间化合物、高熵合金、金属主导材料、金属基质复合材料、碳纤维复合材料、包括聚合物和增强材料的复合材料，以及它们的组合。
在某些方面中，摇臂部件限定了横向穿过第一和第二孔隙的枢转轴线，且质心距离枢转轴线的中心小于或等于大约10mm。
在某些方面中，摇臂部件具有小于或等于大约80克的质量。
在某些方面中，摇臂部件是经由增材制造形成，并且与铸件摇臂部件相比具有大于或等于大约10％的质量减少。
在某些方面中，第一侧壁、第二侧壁、推杆接纳构件和舌部元件中的至少一者的内部部分是中空的，使得摇臂部件的惯性矩最小化。
在其它方面中，提供了一种制造摇臂部件的方法。该方法可选地包括由粉末金属前体增材制造单片主体。单片主体包括第一端和相对的第二端。单片主体还包括第一侧壁，其从第一端延伸至相对的第二端。第一侧壁限定第一孔隙和第一质量减少特征。第二侧壁从第一端延伸至第二端。第二侧壁限定第二孔隙和第二质量减少特征。第一孔隙和第二孔隙对齐并且被配置为接纳圆柱形摇臂轴承。单片主体包括推杆接纳构件，其在第一端处桥接第一侧壁和第二侧壁。推杆接纳构件限定第一表面和第二表面。推杆接纳构件包括接油孔隙，其从第一表面延伸穿过推杆接纳构件而到达第二表面。第一表面限定被配置为接纳推杆的轮廓，且第二表面具有从第二表面向上延伸的基本上垂直第一部分和在接油孔隙上方延伸的第二部分。第二部分关于第一部分限定大于0°并且小于或等于大约90°的角度θ。舌部元件在第二端处桥接第一侧壁和第二侧壁。舌部元件包括被配置为接纳阀杆的第三表面。摇臂部件被配置为使得油通过接油孔隙向上引入，偏离推杆接纳构件的第二表面的第二部分，并且被引导朝向第二端，使得油沿着舌部元件的至少一个表面流动。
在某些方面中，增材制造是选自由以下项组成的组：直接金属激光烧结、电子束直接金属熔融系统、吹塑粉末定向能量沉积、送丝定向能量沉积、液体金属三维(3d)打印系统以及它们的组合。
在某些方面中，粉末金属前体包括选自由以下项组成的组的材料：钢合金、不锈钢合金、钛合金、铝合金、铬钴合金、铁-铝-硅金属间化合物、高熵合金、金属主导材料、金属基质复合材料、碳纤维复合材料、包括聚合物和增强材料的复合材料，以及它们的组合。
在某些方面中，第一侧壁、第二侧壁、推杆接纳构件和舌部元件中的至少一者的内部部分包括格子结构。
在某些方面中，该方法进一步包括将保护涂层施加至具有轮廓的推杆接纳构件的第一表面和舌部元件的第三表面中的至少一者，其中通过选自由以下项组成的组的工艺来进行施加：增材制造、直接能量沉积(ded)、化学气相沉积(cvd)、化学气相渗透、物理气相沉积(pvd)、原子层沉积(ald)、电子束蒸发、激光电弧蒸发以及它们的组合。保护涂层包括选自由以下项组成的组的材料：氢化类金刚石碳、非氢化类金刚石碳、碳化钨或其它金属碳化物、二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯、热固性聚合物、硬化金属或金属氧化物以及它们的组合。
在某些方面中，第一侧壁和第二侧壁仅经由推杆接纳构件和舌部元件连接以限定中心空隙区域。摇臂部件限定了横向穿过第一和第二孔隙的枢转轴线，且质心距离枢转轴线的中心小于或等于大约10mm。
在某些方面中，摇臂部件与铸件摇臂部件相比具有大于或等于大约10％的质量减少。
从本文所提供的描述中将明白进一步应用领域。发明内容中的描述和具体示例仅旨在用于说明目的并且不旨在限制本公开的范围。
附图说明
本文所述的附图仅用于选定实施例而非全部可能实施方案的说明目的并且不旨在限制本公开的范围。
图1是熔模铸造件摇臂部件；
图2a至2c示出了根据本公开的某些方面的质量有效摇摆部件。图2a是等距视图；图2b是俯视图；图2c是侧视图；
图3示出了根据本公开的某些方面的沿着图2a的线3-3截取的图2a的摇摆部件的横截面视图；
图4示出了根据本公开的某些方面的沿着图2a的线4-4截取的图2a的摇摆部件的舌部元件的终止区域的横截面视图；
图5示出了根据本公开的某些方面的摇摆部件的舌部元件的终止区域的替代实施例的横截面视图；且
图6示出了根据本公开的某些方面的具有涂覆有保护耐磨涂层的选择区域的摇摆部件的底部透视图。
附图的全部几个视图中的对应参考标号指示对应的部分。
具体实施方式
提供示例性实施例使得本公开将是详尽的，并且将向本领域技术人员完整地传达范围。陈述数种具体细节(诸如具体组合物、部件、装置和方法的示例)以提供对本发明的实施例的详尽理解。本领域技术人员将明白的是，不需要采用具体细节、可以许多不同形式实施示例性实施例，且不应被解释为限制本公开的范围。在某些示例性实施例中，没有详细描述公知程序、公知装置结构和公知技术。
本文所使用的术语仅仅用于描述特定示例性实施例的目的并且不旨在限制。如本文中所使用，单数形式“一”、“一个”和“该”也可以旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(including)”和“具有”是包括性的并且因此规定所述特征、元件、组合物、步骤、整体、操作和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合的存在或增加。虽然开放式术语“包括”应被理解为用于描述和要求保护本文所陈述的各种实施例的非限制性术语，但是在某些方面中，该术语可替代地反而被理解为更具限制和约束性的术语，诸如“由......组成”或“基本上由...组成”。因此、对于引用组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或过程步骤的任何给定实施方案，本公开还具体包括由或基本上由这样的列举的组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或过程步骤组成的实施例。在“由...组成”的情况下，替代实施例排除任何另外的组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或过程步骤，而在“基本上由...组成”的情况下，实质上影响基本和新颖特性的材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或过程步骤被排除在这种实施例之外，但是实质上不影响基本和新颖特性的任何组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或过程步骤可被包括在本实施例中。
本文描述的方法步骤、过程和操作不应被解释为必须需要以所讨论或说明的特定顺序来执行这些方法步骤、过程和操作，除非具体识别为按顺序执行。还应当理解的是，可采用另外或替代的步骤，除非另有指示。
当部件、元件或层称为“在另一元件或层上”、“接合至”、“连接至”或“联接至”另一元件或层时，其可以直接在另一部件、元件或层上、接合、连接或联接至另一部件、元件或层，或可以存在介入元件或层。相反地，当元件称为“直接在另一元件或层上”、“直接接合至”、“直接连接至”或“直接联接至”另一元件或层时，可以不存在介入元件或层。用于描述元件之间的关系的其它词语应当以类似方式解译(例如，“在其间”对“直接在其间”、“邻近于”对“直接邻近于”等)。如本文所使用，术语“和/或”包括一个或多个相关列举项的任何和所有组合。
虽然术语第一、第二、第三等可在本文用来描述各种步骤、元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些步骤、元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制，除非另有指示。这些术语可仅用于区分一个步骤、元件、部件、区域、层或部分与另一个步骤、元件、部件、区域、层或部分。诸如“第一”、“第二”等术语和其它数字术语在本文使用时并不暗示次序或顺序，除非上下文明确指示。因此，下文讨论的第一步骤、元件、部件、区域、层或部分可被称为第二步骤、元件、部件、区域、层或部分而不脱离开示例性实施例的教导。
为了便于描述可在本文使用诸如“之前”、“之后”、“内部”、“外部”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上面”等空间相对术语来如图中说明般描述一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。空间或时间相对术语可旨在除图中描绘的定向外还涵盖使用或操作中的装置或系统的不同定向。
在本公开中，数值表示近似测量值或范围极限以涵盖与给定值和具有大约所提及值的实施例以及确切地具有所提及值的实施例的细微偏差。除了在详细描述结束时所提供的工作示例之外，包括所附权利要求书的本说明中的(例如，量或条件的)参数的所有数值应当被理解为在所有情况中被术语“大约”修饰，而不论数值前面实际上是否出现“大约”。“大约”指示所述数值允许一定的略微不精确(一定程度上近似于该值的精确度；近似地或合理地接近该值；几乎)。如果由“大约”提供的不精确不在本领域中作此通常意义的另外理解，那么如本文所使用的“大约”至少指示可以由测量和使用这些参数的普通方法引起的变动。例如，“大约”可包括小于或等于5％、任选地小于或等于4％、任选地小于或等于3％、任选地小于或等于2％、任选地小于或等于1％、任选地小于或等于0.5％、并且在某些方面中任选地小于或等于0.1％的变化。
另外，范围的公开包括整个范围内的所有值和进一步划分的范围的公开，包括针对该范围给定的端点和子范围。
现在将参考附图更完整地描述示例性实施例。
在各个方面中，本公开内容提供用于内燃机的摇臂或摇摆部件(在本文称为摇臂部件)以及制造这种摇臂部件的方法。本公开的某些方面提供的摇臂部件可具有重量轻并且减轻重量、耐用并且能够改进质心的位置和惯性矩以提高效率的新设计。这种摇臂部件可经由增材制造工艺形成。增材制造是如下工艺：通常经由印刷沉积工艺逐层构造实心三维结构，或选择性地将能量或热量施加至粉末或丝状起始材料以将其固化、熔融或烧结并创建一层实心材料。如下文将描述，增材制造通常被称为与三维印刷同义。增材制造允许实施各种新设计。
作为背景，图1示出了铸件金属摇臂20，其可通过熔模铸造(作为非限制性示例)来制造。铸件金属摇臂20限定第一端30和相对的第二端32。第一端30具有油可穿过的孔隙34。在第一侧36上，第一端30被配置为接纳并且联接至附接至凸轮轴的推杆(未示出)。第二端32被认为是舌部区域并且具有第一侧38，该第一侧被配置为接纳并且附接至阀杆(未示出)，该阀杆提升和降低内燃机中的汽缸的入口/出口阀(未示出)。当凸轮轴旋转时，在第一端30处经由推杆连接至凸轮轴的摇臂20用作间歇地提升和降低连接至第二端32的阀杆的杠杆。
摇臂20还包括在第一侧壁52上的第一孔隙50和在第二侧壁62上的第二孔隙60。第一孔隙50和第二孔隙60可分别居中地设置在每个侧壁上。第一孔隙50和第二孔隙60彼此对齐并且被配置为接纳在其中旋转的圆柱形摇臂轴承(未示出)。第一侧壁52和第二侧壁62在第一端30、第二端32处并且经由在铸造过程期间形成的一个或多个浇口结构66(例如，中心桁架构件)彼此连接。附加的浇口结构也被形成为围绕第一孔隙50和第二孔隙60的结构的一部分。应该注意的是，在铸造期间需要浇口结构66来确保熔融液体通过模腔的所有区域。然而，这种浇口结构66增加了摇臂20部件的质量，而在操作期间不会起结构作用。
在摇臂20的操作期间，油从第一端30上的孔隙34的第一侧36行进，并且向上朝第二侧68喷射。然而，在摇臂20附近，润滑油的流量没有特别指示或控制。理论上，润滑油将被引导朝向其它磨损表面，诸如接纳旋转摇臂轴承第一孔隙50和第二孔隙60附近，并且被引导朝向舌部区域/第二端32的第一侧38。然而，在如所示的摇臂20的铸件部件中，这种输油是非定向的。改进输油可提高摇臂部件的性能和使用寿命。
在各个方面，本公开提供了摇臂部件以及经由增材制造工艺制造摇摆部件的方法。如上文所提及，增材制造是如下工艺：通常经由印刷沉积工艺逐层构造实心三维结构，或选择性地将能量或热量施加至粉末起始材料以将其固化、熔融或烧结并创建一层实心材料。因此，增材制造可由粉末金属前体形成整体式或单片烧结金属主体。增材制造的非限制性示例包括熔融沉积建模和选择性激光烧结，其包括直接金属激光烧结、直接能量沉积、电子束直接金属熔融系统、吹塑粉末定向能量沉积、送丝定向能量沉积，以及具有以金属进行的“magnetjet”技术的液体金属3d打印系统。
可使用数字三维建模系统来创建要形成的结构的数字模型。物理结构然后可由数字模型通过增材制造系统形成。该系统可能包括扫描仪，这些扫描仪可探测结构的表面并且形成结构表面几何形状的三维图形。激光或能量可以某种图案引导至粉末前体以烧结材料并形成熔融结构。融合单片结构可逐层构造。
粉末金属前体可为含有铁、铝、镁、钛等的材料。例如，粉末金属前体可选地包含选自由以下项组成的组的材料：钢、不锈钢、钛合金、铝合金、铬-钴合金、铁-铝-硅金属间化合物、高熵合金、类似的金属主导材料、金属基质复合材料、包括聚合物基质和一种或多种增强材料(诸如碳纤维、玻璃等)(包括碳纤维复合材料)以及它们的组合。钢通常包括铁和碳，而不锈钢进一步包括铬和/或镍，以及附加的可选合金成分。代表性的高强度钢合金包括美国钢铁研究所(aisi)4140或aisi8620，该aisi4140是包括铬、钼、锰和碳的低合金钢，该aisi8620是包括锰、镍、铬和碳等合金钢。与制造期间的铸造相比，增材制造能够实现更高的灵活性，并因此提供具有各种有利特征的新设计，如将在本文描述的。
在一个方面中，本公开设想了具有单片主体的摇臂部件。该部件可为整体成形的，作为单件或整体结构，例如单片结构。图2a至2c示出了根据本公开的某些方面制备的摇臂100。摇臂100具有第一端110和相对的第二端112。第一侧壁120从第一端110延伸至相对的第二端112。第一侧壁120限定了第一孔隙122和开口形式的至少一个第一质量减少特征124。第二侧壁130也从第一端110延伸至相对的第二端112。第二侧壁130限定了第二孔隙132和至少一个第二质量减少开口134。第一孔隙122和第二孔隙132彼此对齐，并且被配置为接纳圆柱形摇臂轴承(未示出)和/或与其相互作用。
在第一端110处，形成推杆接纳构件140。推杆接纳构件140在第一端110处连接并桥接第一侧壁120和第二侧壁130。如图3中最佳地所见，推杆接纳构件140限定第一表面142和第二表面144。接油孔隙150从第一表面142延伸穿过推杆接纳构件140而到达第二表面144。第一表面142限定被配置为轮廓化区域154，其接纳推杆(未示出)和/或与该推杆相互作用。第二表面144限定从第二表面144向上延伸的基本上垂直第一部分156。第二表面144还限定突出的第二部分158。应该注意的是，在替代变型中，第一部分156可具有除垂直之外的其它定向。第二部分158在接油孔隙150的至少一部分上方延伸。第一轴线160延伸穿过第一部分156且第二轴线162延伸穿过第二部分158。在第一轴线160与第二轴线162之间限定角度(θ)164。因此，第二部分158关于第一部分156限定大于0°至小于或等于大约90°、可选地大于或等于大约20°至小于或等于大约70°，并且在某些方面中可选地大于或等于大约40°至小于或等于大约50°的角度θ(164)。在操作期间将发生的润滑油流量是由流体流动路径166指定。因此，当油进入孔隙150时，其路径被延伸出孔隙150的第二部分158偏转。油因此流向摇臂20的第一部分156和中心区域。应该注意的是，形成具有这种设计的推杆接纳构件140的能力仅由于增材制造技术而成为可能，并且之前在金属铸造工艺中是不可能的。
再次参考图2a至2c，舌部元件170在第二端112处连接或桥接第一侧壁120和第二侧壁130。舌部元件170包括第三表面172，其被配置为接纳阀杆(未示出)和/或与该阀杆相互作用。一个或多个流体流特征174也形成在终止于终止区域176中的舌部元件170中。
如在图2c和3中最佳地所示，摇臂100因此被设计为使得润滑油遵循流体流动路径166，其中它通过推杆接纳构件140中的接油孔隙150向上引入，偏离推杆接纳构件的第二表面的第二部分158并且被引导朝向朝向第二端112的终止区域176。在某些变型中，油沿着舌部元件170的至少一个流体流特征174流向终止区域176。
在某些方面中，舌部元件170的终止区域176可具有如图4中所示的具有工字梁180的横截面几何形状的终止舌部部分。工字梁180包括上水平部分182、下水平部分184和连接部分186。下水平部分184的每个终止区域进一步包括唇缘188。以此方式，工字梁180的下水平部分184限定了j形通道。因此改进了沿着舌部元件170中的这种j形通道配置的油流动。在这种变型中，摇臂100被配置为使得油通过推杆接纳构件140中的接油孔隙150向上引入，偏离推杆接纳构件的第二表面144的第二部分158，并且被引导朝向第二端112，其中油沿着舌部元件170的至少一个流体流特征174流动，且然后沿着由工字梁180中的下水平部分184和唇部188限定的j形通道流动。
在某些方面中，第一侧壁120和第二侧壁130仅经由推杆接纳构件140和舌部元件170连接以限定中心开放或空隙区域190(在图2a和2b中最佳地所见)。因此，第一侧壁120和第二侧壁130没有任何浇口结构(如图1中所示的浇口结构66)，当使用常规铸造工艺形成摇臂部件时，浇口结构66必然存在以确保足够的熔融金属在铸腔内流动。这种设计减少了部件的总重量。在某些方面中，第一侧壁、第二侧壁、推杆接纳构件和舌部元件中的至少一者的内部部分可为中空的或包含格子结构，使得摇臂的整体质量以及摇臂的惯性矩最小化。
摇臂100限定枢转轴线178，其被示为横向地穿过第一孔隙122和第二孔隙132并且对应于摇臂轴承的纵向轴线。在操作期间摇臂100围绕枢转轴线178枢转，同时从第一端110向第二端112前后摇摆，因此枢转轴线178表示摇臂100的旋转轴线。摇臂部件的质心越接近中心枢转点或枢转轴线，摇臂部件的性能就越有效。同样地，惯性矩相对于枢转轴线越低，摇臂的性能就越有效。根据本公开的某些方面，本公开内容设想其中质心和惯性矩与枢转轴线更紧密对齐以实现更有效的性能的设计。在一个变型中，摇臂的质心距离枢转轴线的中心小于或等于大约10mm、可选地小于或等于大约9mm、可选地小于或等于大约8mm、可选地小于或等于大约7mm、可选地小于或等于大约6mm，并且在某些变型中，可选地小于或等于大约5mm。
如上文所讨论，在某些方面中，摇臂由增材制造制成。由增材制造制成的部件不仅重量轻，而且形状复杂，且强度和刚度也高。因此，由增材制造形成的摇臂20可具有形成在主体结构中的一个或多个质量减少特征。应该注意的是，质量减少特征可为开口或孔、封闭的空隙或空的内部区域，或具有格子结构的内部区域。通常，格子结构包括形成重复结构的多个小孔单元。格子结构包括一个或多个开放或空隙区域，其中没有实心结构。空隙区域可被实心材料网围绕。空隙区域可占据小孔的相当大的体积。因此，与完全实心结构(诸如铸件金属部件)相比，格子结构可导致体积和重量的显著减小。
格子结构内的相应单元的密度可在整个范围内变化，以与具有较低强度的较低密度的区域相比创建对应于较高密度的较高强度水平的区域。作为非限制性示例，经历相对较高的应力的摇摆部件的区域包括舌部元件170的下水平部分184和垂直构件186。因此，可在上述区域中提供更高密度的格子结构。
在某些变型中，格子结构的密度可通过增加或减小空隙区域的体积而改变。因此，经历较高应力的摇摆部件的区域可具有相对低的空隙体积和相对高的材料体积。
在某些其它变型中，格子结构的空隙占据的体积在整个格子结构中可为相对均匀的。可通过使用以下两种材料来创建较高强度的区域：低应力区域中的第一较低强度材料和高应力区域中的第二较高强度材料。
具有如上所述的格子结构的摇摆部件可通过增材制造技术形成。事实上，增材制造特别适用于形成具有复杂几何形状的摇摆部件。因此，通过增材制造形成的摇摆部件可具有高度复杂和自由的形状。例如，几何形状可包括曲率、内部空隙或中空区域、通道、管路和孔。另外，诸如密度(空隙空间)、重量、强度、刚度、偏转水平和材料等性质可在整个摇摆部件中变化。
包含格子区域的摇臂的某些非限制性优点在于，与铸件摇摆部件相比，它们可被设计为具有高强度和相对较低的质量。经由增材制造形成的摇臂可为整体成形的单件整体单片结构。
例如，通过增材制造制成的摇臂20限定了至少一个第一质量减少特征124和至少一个第二质量减少开口134以提高质量效率。在某些方面中，摇臂部件可由金属形成并且具有小于或等于大约85克、可选地小于或等于大约80克、可选地小于或等于大约75克并且在某些变型中可选地小于或等于大约70克的总质量。由于增材制造技术，形成质量减少特征的能力是可能的。在某些变型中，根据本公开的某些方面制备的金属摇臂的重量比铸件金属摇臂小大于或等于大约8克、可选地小大于或等于大约10克、可选地小大于或等于大约12克，并且在某些变型中比铸件金属摇臂小大于或等于大约15克。在某些变型中，根据本公开的某些方面制备的金属摇臂的质量与铸件金属摇臂相比具有大于或等于大约8％的质量减少、可选地大于或等于大约9％的质量减少、可选地大于或等于大约10％的质量减少、可选地大于或等于大约11％的质量减少、可选地大于或等于大约12％的质量减少、可选地大于或等于大约13的质量减少、可选地大于或等于大约14％的质量减少，并且在某些变型中,可选地大于或等于大约15％的质量减少。
在某些方面中，摇臂20由增材制造制成，并且进一步包括具有格子结构的至少一个区域。在一个变型中，具有格子结构的至少一个区域对应于舌部元件170的内部部分。如图4中所示，舌部元件170的工字梁180的内部部分192具有形成在其中的格子结构194。格子结构194可包括被限定在互连的实心结构198之间的多个中空或开放区域196。与实心区域相比，格子结构194用于减小整体重量，因此用于进一步减轻部件的重量。在操作期间，外部实心表面200将内部区域192中的格子结构194密封以与外部环境隔绝。虽然未示出，但是在舌部元件170的外表面200(或具有内部格子结构的摇臂部件的任何其它区域)中可形成临时开口，以在完成增材制造工艺之后除去保留在开放区域196中的过量的松散粉末。在除去松散粉末之后，然后可关闭临时开口以形成连续的密封外表面200。在某些其它替代变型中，取决于摇臂区域的结构和性能要求，摇臂内的内部区域可仅限定其中没有格子结构的空隙或开放空间。
图5示出了舌部元件的终止区域220的横截面几何形状的替代变型。在该变型中，终端220具有限定顶壁202、两个侧壁204和底壁206的矩形横截面。其它横截面形状(包括其它直线形状)也可被设想用于舌部元件的终止区域。应该注意的是，虽然图5中未示出，但是舌部元件本身仍然可限定一个或多个流体流特征(如在图2c和3中形成在舌部元件170中的流体流特征174)以引导油流向终止区域220。
在一个变型中，舌部元件的内部区域210限定格子结构220。格子结构220可包括被限定在互连的实心结构224之间的多个中空或开放区域222。在操作期间，外部实心表面226将内部区域210中的格子结构220密封以与外部环境隔绝。虽然未示出，但是在舌部元件的终止区域220(或具有内部格子结构的摇臂部件的任何其它区域)的外表面226中可形成临时开口，以在完成增材制造工艺之后除去保留在开放区域222中的过量的松散粉末。在除去松散粉末之后，然后可关闭临时开口以形成连续的密封外表面226。
在其它方面中，本公开提供了一种具有带上面形成保护层或涂层的一个或多个表面区域的摇臂部件。保护涂层可形成在摇臂部件的磨损表面上，并且可在磨损表面处提供耐磨性和/或增强的强度。在某些变型中，保护涂层包括选自由以下项组成的组的材料：类金刚石碳(包括氢化和非氢化类金刚石碳)、碳化钨或其它金属碳化物、二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯、热固性聚合物、硬化金属或金属氧化物以及它们的组合。保护涂层可通过选自由以下项组成的组的工艺施加至摇臂部件的表面上的至少一个区域：增材制造、直接能量沉积(ded)、化学气相沉积(cvd)、化学气相渗透、物理气相沉积(pvd)、原子层沉积(ald)、电子束蒸发、激光电弧蒸发以及它们的组合。在其它方面中，在材料包括聚合物或复合材料的情况下，其可经由自旋涂覆、刮刀涂覆等施加。
图6示出了根据本公开的某些变型制备的具有选择性地设置在其上的保护涂层的摇臂250的仰视图。摇臂250可限定第一端260和相对的第二端262。第一侧壁270从第一端260延伸至相对的第二端262。第一侧壁270限定第一孔隙272和至少一个第一质量减少开口274。第二侧壁280也从第一端260延伸至相对的第二端262。第二侧壁280限定第二孔隙282和至少一个第二质量减少开口284。
在第一端260处，形成推杆接纳构件290。推杆接纳构件290在第一端260处连接并桥接第一侧壁270和第二侧壁280。推杆接纳构件290限定第一表面292。第一表面292限定被配置为轮廓化区域294，其接纳推杆(未示出)和/或与该推杆相互作用。接油孔隙296可形成在推杆接纳构件290中。
舌部元件300在第二端262处连接或桥接第一侧壁270和第二侧壁280。舌部元件300限定第二表面310，其被配置为接纳阀杆(未示出)和/或与该阀杆相互作用。第一表面292的第一区域320可具有在其上形成的保护涂层。同样，第二表面310上的第二区域322可具有在其上形成的保护涂层。这样的保护涂层可在预定区域中提供局部的耐磨性和/或更高的强度。值得注意的是，第一区域320和第二区域322中的保护涂层的组成可彼此相同或可彼此不同，因为不同区域中所需的性质可彼此不同。
为了说明和描述目的已提供实施例的前述描述。该前述描述不旨在穷举或限制本公开。特定实施例的个别元件或特征大体上不限于该特定实施例，但是如果合适的话是可互换的并且可在选定实施例中使用，即便没有具体示出或描述。同样这也可以按照许多方式改变。这样的变化不应被视为脱离本公开，且所有这样的修改旨在被包括在本公开的范围内。