用于曲轴的冲压钢摆和摆支架的制作方法
【专利摘要】一种摆总成包含：附接至冷锻钢或冷成形钢支架的冷锻钢或冷成形钢摆。支架附接至曲轴。摆总成包括第一外钢板、第二外钢板、以及中间钢板。冲压板由平板钢制成，以提供摆的形状和特征。外钢板通过任意各种方法附接至中间钢板。本发明构思的摆支架由一个或更多钢板组成，该钢板由钢通过冷锻或冷成形制成，以提供摆支架的形状和特征。作为选择地，摆支架可以包括附接在一起的两个冷锻或冷成形部分或附接在一起的三个冷锻或冷成形部分。
【专利说明】
用于曲轴的冲压钢摆和摆支架
技术领域
[0001]本发明总体涉及用于内燃发动机曲轴的摆和摆支架，更具体地，本发明涉及冲压钢摆和摆支架以及附接的方法。
【背景技术】
[0002]针对提高燃油经济性的需求，具有相对少数量汽缸的内燃发动机为汽车制造商提供了有吸引力的解决方案。为了弥补立方容积的减小，车辆制造商开发新技术以提高发动机功率，例如燃油直喷、涡轮增压、以及进气和排气凸轮轴的可变正时。以这种方式，六和八汽缸发动机可以按比例缩小而不失去可用马力。
[0003]具有少量汽缸的发动机的不良后果是高的曲轴扭转振动，该曲轴扭转振动被传递至发动机架和驱动系。这导致较高的座椅轨道和方向盘的噪声、振动和粗糙性(NVH)以及较大的齿轮冲击噪声。
[0004]工程师们通过各种方法在一定范围或其它范围内管理这些振动，这些方法中的许多方法增加了施工的成本，但降低了燃油经济性。一种可以接受的克服过度振动的解决方案是在曲轴上提供一个或更多摆，以降低曲轴的扭转振动以及随之发生的车辆噪声和粗糙性。这种安装至曲轴的摆起到振动吸收装置的作用，这是由于它们被调整以便处理并因此减小由震荡扭矩产生的振动，从而使曲轴的扭矩输出平稳。这种方法同样被一些飞机活塞发动机的设计者所采用，摆在飞机活塞发动机中使输出扭矩平稳并降低转子的应力。
[0005]在专利号为4，739，679的美国专利中公开了与发动机曲轴相关的摆振动吸收装置的示例，该专利已被转让给本申请的受让人。依据在该专利中公开的结构，摆包括内部弯曲的凸轮从动件表面，该表面与固定在摆支架上的针型凸轮交替性地接合与分离。
[0006]如今所使用的曲轴摆和摆支架制造昂贵，这归因于材料成本和机械加工成本二者。为了耐久性，它们必须由钢制成，并且因此经热锻制成。传统的摆包括被螺栓固定在一起的两个这样的钢制锻件。单独的钢制锻件必须在组装之前机械加工。已知摆和它们相关的支架的高成本成为摆在曲轴上广泛使用的经济障碍。
[0007]因此需要一种摆式曲轴和它们的相关的支架的新方法，以处理与已知结构相关的问题。
【发明内容】
[0008]本发明通过提供摆和摆支架来克服用于内燃发动机的已知摆式曲轴结构所面临的挑战，该摆和摆支架由通过各种方法中的任意一种附接在一起的冷锻或冷成形钢部件来构成。
[0009]摆包括第一外板、第二外板以及中间板。这些板可以由冷锻或冷成形钢构成。该板可以由平板钢制成以提供摆的形状和特征。第一和第二外板随后被机械加工，以形成用于摆线滚针的摆线路径。外板通过包括例如机械紧固或焊接在内的任意各种方法附接至中间板。
[0010]本发明构思的摆支架包括一个或更多由冷锻或冷成形钢制成的板。该板可以通过冲压平钢板来制成，以提供摆支架的形状和特征。随后通过机械加工形成摆线路径。如果是单一的板，则该板沿着两条折叠线弯折，以便为摆提供支撑部。作为选择地，摆支架可以包括附接在一起的两部分或附接在一起的三部分，该部分由冷锻或冷成形钢制成。附接也可以通过机械紧固或通过焊接来实现。
[0011]本发明构思的摆和摆支架为已知的热锻摆总成和热锻摆支架提供实用且节约成本的替代品。相对于当这种总成由热锻件制成时需要一些机械加工步骤这样的需求而言，本发明的冷锻或冷成形钢部件仅需要机械加工摆线路径。
[0012]当结合附图时，上述优点及其它优点和特征从以下【具体实施方式】中是显而易见的。
【附图说明】
[0013]为了更完整地了解本发明，现在应当参照附图中详细说明的以及以示例的方式详细说明的实施例，其中:
[0014]图1是依据本发明构思的摆总成的部件的分解图；
[0015]图2是依据本发明构思的冲压摆支架的第二实施例的冲压的摆支架以及附接至曲轴的方法的透视图；
[0016]图3是图2的支架的分解图；
[0017]图4是图2的支架的端视图；
[0018]图5是依据本发明构思的冲压摆支架的第三实施例的冲压摆支架的透视图；
[0019]图6是图5的摆支架的分解图；
[0020]图7是依据本发明的冲压摆支架的第四实施例的冲压摆支架的平面图；以及
[0021]图8是图7是冲压摆支架的透视图，在图中其侧面被折叠至其功能性位置。
【具体实施方式】
[0022]在以下的附图中，相同的附图标记将被用于指示相同的部件。在以下的说明中各种操作参数和部件被描述用于不同的构造实施例。这些特定的参数和部件作为示例被包括在内，并非旨在限制。
[0023]参照图1，说明了依据本发明的摆总成的视图。参照图2至4，说明了依据本发明构思的摆和摆支架的第二实施例以及将摆支架附接至曲轴的方法。参照图5和6，说明了依据本发明的摆支架的第三实施例。参照图7和8，说明了依据本发明的摆支架的第四实施例。
[0024]图1至8公开了依据本发明构思的摆和摆支架。所说明和描述的摆和摆支架提供了在生产成本和性能方面优于现有技术的改善。
[0025]图1是依据本发明构思的摆总成一一总体描述为10—一的部件的分解图。摆总成10包括摆平冲压半边部件12、摆平冲压半边部件14和中间平冲压隔片16。在摆平冲压半边部件12内形成一对用于螺栓或铆钉的紧固件孔18和18’。可以舍弃紧固件孔18和18’，并代替使用焊接来附接平冲压半边部件。通过机械加工在该摆平冲压半边部件12内形成一对肾形的摆线路径20和20’。在摆第二冲压半边部件14内形成一对用于螺栓或铆钉的紧固件孔22和22’。可以舍弃紧固件孔22和22’，并代替使用焊接来附接平冲压半边部件。通过在该摆平冲压半边部件14内机械加工形成一对肾形的摆线路径24和24’。在中间平冲压隔片16内形成一对紧固件孔25和25’。摆平冲压半边部件12、摆平冲压半边部件14以及中间平冲压隔片16的冲压提供形状和特征。尽管肾形的摆线路径20、20’、24和24’必须在冲压之后通过机械加工形成，然而冲压部件的使用避免机械加工其它表面的需求，提供了优于现有技术的重要优点。
[0026]例如铆钉这样的机械紧固件被用于将摆平冲压半边部件12、摆平冲压半边部件14以及中间平冲压隔片16紧固在一起。作为选择地，也可以使用其它机械紧固件或焊接。
[0027]除了由冲压部件制成的摆总成10之外，本发明构思提供同样优选由冲压部件制成的摆支架，该摆支架用于将摆总成10附接至曲轴。图2至4说明了由冷锻或冷成形钢制成的支架变体。
[0028]参照图2至4，说明了依据本发明构思的摆和摆支架的第二实施例。图2说明了摆总成总体描述为30 的透视图，摆总成30包括摆32和摆支架总成34。摆32可以是现有技术的类型或者可以是本文所述的冷锻或冷成形钢的类型。
[0029]支架总成34包括紧固件孔36，该紧固件孔36用于接收例如肩部螺栓(未示出)这样的连接到曲轴37的紧固件。支架总成34进一步包括第一 U形冲压支架肩板38、第二 U形冲压支架肩板38’、以及固定于所述第一和第二冲压支架肩板38和38’之间的中间冲压支架板40。1]形冲压支架肩板38和38’以及中间冲压支架板40可以通过各种方法彼此附接，包括但不限于机械紧固、焊接、挤压或者销接。穿过中间支架板40形成肾形摆线路径42和42’。不同于现有技术的支架，在支架的该实施例中无需周边的锻造或机械加工。
[0030]参照图5和6，说明了依据本发明构思的摆和摆支架的第三实施例。在这个实施例中摆支架总成——总体描述为50—一包括冲压曲轴附接托架52和冲压摆支架附接托架54。曲轴附接托架52包括摆支架附接托架通道56以及一对紧固件孔58和58’，紧固件孔58和58’接收用于将曲轴附接托架52附接至曲轴(未示出)的例如肩部螺栓(未示出)这样的紧固件。
[0031]冲压摆支架附接托架54和曲轴附接托架52可以通过各种方法彼此附接，包括但不限于机械紧固、焊接、挤压和销接。穿过冲压摆支架附接托架54形成肾形摆线路径60和60’。附接至摆支架总成50的摆(未示出)可以是现有技术的类型，或者可以是本文所述的冷锻或冷成形钢的类型。不同于现有技术的支架，在支架的该实施例中无需周边的锻造或机械加工。
[0032]参照图7和8，说明了依据本发明构思的摆和摆支架的第四实施例。在这个实施例中，一片式冲压摆支架70代替如前所述的多片式支架，并因此减小了制造成本。一片式冲压摆支架70包括第一支架壁72和第二支架壁76，在第一支架壁72中形成肾形摆线路径74、74’，在第二支架壁76中形成肾形摆线路径78、78’。在第一支架壁72和第二支架壁76之间提供底壁79。提供一对紧固件附接孔80和80’接收用于将一片式冲压摆支架附接至曲轴(未示出)的例如肩部螺栓(未示出)这样的紧固件。
[0033]一旦初始冲压，一片式冲压摆支架60就是扁平的。第一支架壁72和第二支架壁76沿着折叠线82和82’相对于底壁79弯折大约90度。附接至一片式冲压摆支架70的摆(未示出)可以是现有技术的类型，或者可以是本文所述的冷锻或冷成形钢的类型。不同于现有技术的支架，在支架的该实施例中无需周边的锻造或机械加工。
[0034]以上所述的摆和摆支架的冲压件可以由各种合适的材料制成，尽管对于强度和耐磨性来说钢是优选材料。冲压件可以通过激光切割或水射流切割制成。另外，冲压件可以通过线切割(wire EDM)制成。除了由冲压件制成以外，用作冲压部件的部件可以通过冷锻或冷成形制成。
[0035]以上描述的摆和摆支架的冲压部件可以通过各种方式附接，包括但不限于机械紧固(使用螺栓、挤压销、粧销、蘑菇形销)、焊接(激光、点焊)、或者可以通过例如滑动或燕尾接合这样的技术机械连接。
[0036]如前所述的本发明构思通过经济并简易的制造摆和将摆接合至曲轴的方法克服了用于内燃发动机的已知摆式曲轴结构的挑战。通过使用冷锻或冷成形钢部件代替热锻部件，可以同时降低材料和制造成本。相应地，本领域技术人员将容易地从这些讨论以及附图和权利要求中认识到，可以在所附权利要求中做出各种改变，修改和变化而不背以下权利要求所限定的本发明的真实精神和合理范围。
【主权项】
1.一种用于曲轴的摆总成包含: 摆，所述摆由至少三部分组成；以及 摆支架，所述摆附接至所述摆支架，所述摆支架被附接至所述曲轴，所述摆或所述摆支架中的至少一个由冷锻和冷成形材料组成的组制成。2.根据权利要求1所述的用于曲轴的摆总成，其中所述摆的所述三部分包括两个支架肩部和固定在所述支架肩部之间的中间支架中心部。3.根据权利要求2所述的用于曲轴的摆总成，其中所述支架肩部由冷锻钢和冷成形钢组成的组制成。4.根据权利要求3所述的用于曲轴的摆总成，其中所述支架肩部具有形成于其中的肾形摆线路径。5.根据权利要求3所述的用于曲轴的摆总成，其中所述中间支架中心部由冷锻钢和冷成形钢组成的组制成。6.根据权利要求1所述的用于曲轴的摆总成，其中所述摆支架由单件式冲压和折叠钢制成。7.根据权利要求1所述的用于曲轴的摆总成，其中所述摆支架包括支架中心部，所述摆附接至所述支架中心部。8.根据权利要求7所述的用于曲轴的摆总成，其中所述摆支架进一步包括U形的支架支撑部。9.根据权利要求8所述的用于曲轴的摆总成，其中所述支架中心部部分地插入所述支架支撑部中。10.根据权利要求8所述的用于曲轴的摆总成，其中所述支架中心部具有形成于其中的肾形摆线路径。11.一种用于内燃发动机的摆式曲轴总成包含: 曲轴； 摆，所述摆由至少三部分组成；以及 摆支架，所述摆附接至所述摆支架，所述摆支架被附接至所述曲轴，所述摆或所述摆支架中的至少一个由冷锻和冷成形材料组成的组制成，所述摆和所述摆支架的每一个都具有形成于其中的肾形摆线路径。12.根据权利要求11所述的摆式曲轴总成，其中所述摆的所述三部分包括两个支架肩部和固定所述支架肩部之间的中间支架中心部。13.根据权利要求12所述的摆式曲轴总成，其中所述支架肩部由冷锻钢和冷成形钢组成的组制成。14.根据权利要求13所述的摆式曲轴总成，其中所述中间支架中心部由冷锻钢和冷成形钢组成的组制成。15.根据权利要求11所述的摆式曲轴总成，其中所述摆支架由单件式冲压和折叠钢制成。16.根据权利要求11所述的摆式曲轴总成，其中所述摆支架包括支架中心部，所述摆附接至所述支架中心部。17.根据权利要求16所述的摆式曲轴总成，其中所述摆支架进一步包括U形的支架支撑 部。18.根据权利要求17所述的摆式曲轴总成，其中所述支架中心部部分地插入所述支架支撑部中。19.一种用于曲轴的摆总成包含: 摆，所述摆由至少三部分组成，每个所述部分由冷锻和冷成形材料组成的组制成；以及 摆支架，所述摆附接至所述摆支架，所述摆支架被附接至所述曲轴。20.根据权利要求19所述的用于曲轴的摆总成，其中所述摆支架为至少一片式摆支架，所述至少一片式摆支架由冷锻或冷成形材料制成。
【文档编号】F16C3/20GK105987124SQ201610126246
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月7日
【发明人】杰弗里·艾略特·乔蒂纳, 约翰·爱德华·布里维克, 里基·L·威廉姆斯, 迈克·A·科普曼尼斯
【申请人】福特全球技术公司