CN104093503A - 横向支撑件和形成横向支撑件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于由管形成横向支撑件的辊轧成形组件。辊轧成形组件包括诸如感应加热器之类的用于将管加热至预定的退火温度的加热器。接着，将管给送至辊轧成形机，辊轧成形机包括多个成形轮以将管定形成横向支撑件。伺服马达可操作地联接至成形轮以用于在辊轧成形过程期间调节成形轮在径向方向上的位置，从而给予横向支撑件沿其长度的变化轮廓。在辊轧成形过程完成后，对横向支撑件进行淬火以使得其基体材料被给予预定的微观结构。

Description

横向支撑件和形成横向支撑件的方法

相关申请的交叉引用

本PCT专利申请要求于2012年2月1日提交的美国临时申请序列号61/593,377的权益，该申请的全部公开内容将被视为本申请的公开内容的一部分，并且通过参引结合在此。

技术领域

本发明总体上涉及车辆悬架，更具体地，涉及车辆悬架的扭转梁后桥。

背景技术

用于机动车辆的扭转梁车桥悬架通常包括横向支撑件和一对控制臂，控制臂中的每个控制臂与车辆的车轮中的一个车轮可操作地联接。在操作中，例如在车辆降速(under speed)转向时，当两个控制臂相对于彼此竖向地移动时，横向支撑件通过扭转对车辆的悬架提供侧倾刚度。这具有减小车身在转弯期间的侧倾的效果。

横向支撑件通常定形成对车辆提供特别的侧倾刚度。一种已知的定形横向支撑件的方式涉及用特殊工具对管在冷时或者热时进行挤压。然而，这种方式以及定形横向支撑件的其他已知方式可能会是昂贵的或者可能不能够将横向支撑件定形至具有非常严密的公差。另外，可能需要不同的挤压工具来形成具有不同形状、大小或者尺寸的横向支撑件。

发明内容

本发明的一方面提供了一种用于使管成形为横向支撑件的辊轧管成形组件。成形组件包括用于将管加热至预定的温度的加热器。成形组件还包括辊轧成形机和致动器，辊轧成形机具有用于使管变形的多个成形轮，致动器可操作地联接至成形轮中的至少一个成形轮。致动器构造成在径向方向上移动相关联的成形轮以使管变形为具有变化横截面的横向支撑件。由于通过对致动器的移动的简单调节，辊轧成形组件能够用于形成具有不同长度、形状或尺寸的横向支撑件，因此，辊轧成形组件是有利的。与其他已知工艺相比，这不太昂贵并且在形成不同的横向支撑件方面更高效。另外，与其他已知成形组件相比，辊轧成形组件可以形成具有更严密的公差的横向支撑件。

根据本发明的另一方面，辊轧成形组件还包括用于在辊轧成形后对横向支撑件进行冷却的淬火槽。与用于在辊轧成形之前对管进行加热的加热器相结合，这允许在成形过程期间对横向支撑件进行热处理。因此，在没有任何额外的制造结构或步骤的情况下，辊轧成形组件能够以很少的附加成本制成经过定形及热处理的横向支撑件。

根据本发明的又一方面，致动器通过滚珠丝杠连接与成形轮可操作地联接。这提供了对成形轮的定位的非常精确的控制。

根据本发明的另一方面，提供一种由管形成横向支撑件的方法。该方法包括用多个成形轮对管进行辊轧成形以定形管的步骤。在辊轧成形步骤期间，该方法包括：用致动器调节成形轮中的至少一个成形轮在径向方向上的位置以改变管的沿其长度的横截面轮廓，从而给予横向支撑件沿其长度的变化轮廓。

根据本发明的再一方面，该方法包括以下步骤：在对管进行辊轧成形的步骤之前，将管加热至预定的退火温度；以及，在将管辊轧成形为横向支撑件之后，对管进行淬火。在辊轧成形之前对管进行的加热改进了辊轧成形工艺，并且对横向支撑件进行淬火热处理由于非常小的成本或无额外成本而非常高效。与用于形成横向支撑件的其他已知工艺——在定形过程完成后对横向支撑件加热并淬火的情况——相比，这更加高效。

附图说明

由于通过参照结合附图考虑时的以下详细描述本发明变得更好理解，因此将易于领会本发明的这些及其他特征和优点，其中：

图1是示例性的扭转梁车桥组件的立体正视图；

图2是图1的扭转梁车桥组件的横向支撑件的立体正视图；

图3是示例性的热管辊轧成形组件的示意图；

图4是包括与管分离的多个成形轮的示例性辊轧成形机的前视图；

图5是图4的辊轧成形机的前视图，其中，成形轮将管定形成横向支撑件；以及

图6是用于引导管穿过图3的热管辊轧成形组件的示例性管移动器的前视图。

具体实施方式

参照附图，其中，在所有视图中，相同的标记指示对应的部件，图1中总体上示出了用于在汽车中使用并通过热辊轧成形工艺形成的示例性扭转梁车桥组件20。示例性扭转梁车桥组件20具有横向支撑件22和一对纵向间隔开的控制臂24，横向支撑件22沿着轴线A延伸，控制臂24附接至横向支撑件22的相对端部。优选地，控制臂24焊接至横向支撑件22的相对端部，并且能够根据车辆中的扭转梁车桥组件20所设计用于的悬架系统的类型而具有任意理想的尺寸或形状。

现参照图2，示例性横向支撑件22具有一对端部部段26，端部部段26中的每一个端部部段均具有大致圆筒形的轮廓。示例性横向支撑件22还具有中间部段28，中间部段28具有轴向延伸的袋状部(pocket)，其给予中间部段28通常U形的轮廓。在中间部段28与部段26之间，示例性横向支撑件22包括一对过渡部段30，该一对过渡部段30分别在端部部段26的圆筒形轮廓与中间部段28的U形轮廓之间过渡。应当理解，端部部段26能够替代性地具有非圆筒形形状，并且中间部段28能够具有一系列其他非圆形轮廓，包括例如C形、V形或Ω形。应当理解，横向支撑件22的中间部段28和过渡部段30的形状、尺寸和材料影响车辆的悬架的性能特性，例如侧倾刚度。

现参照图3，总体上示出了用于将管料42定形成横向支撑件(例如图2中示出并在上文讨论的横向支撑件22)的热管辊轧成形组件32。示例性热辊轧成形组件32包括多个管驱动器34、加热器36、辊轧成形机38和淬火槽40。示例性横向支撑件22开始为管料42，管料42具有与待制成的最终横向支撑件22的圆筒形端部部段26的直径类似的直径。优选地，管42由一种或更多种金属——例如各种等级的钢、铝、铁、镁等或者钢、铝、铁、镁等的各种合金——制成。然而，应当理解，管34可以由任何理想类型的可成形材料制成。在辊轧成形过程期间，管42由管驱动器34给送通过热管辊轧成形组件32。在示例性实施方式中，热管辊轧成形组件32包括多个管驱动器34，所述多个管驱动器34定位在热管辊轧成形组件32的其他部件之间。然而，热辊轧成形组件能够包括任意理想数目的管驱动器34。如图6中所示，示例性管驱动器34包括用于在轴向方向上迫压管42的多个从动辊35。然而，每个管驱动器34均能够为用于将管42以可控制的方式引导通过热辊轧成形组件32的任何理想类型的机器或自动机器。

重新参照图3，在热管辊轧成形组件32的操作期间，管42由管驱动器34给送通过加热器36或与加热器36相邻，加热器36将管42加热至预定的退火温度以用于更容易的定形并用于防止定形过程期间的开裂，这在下文进行更详细地讨论。在示例性实施方式中，加热器36为电连接至电源44的感应加热器36。电源44在示例性实施方式中示出为电池。然而，应当理解，可以采用任何理想类型的电源。当启动时，感应加热器36通过电磁辐射加热管42，已经发现电磁辐射在加热金属和某些其他材料至精确温度方面特别高效。然而，应当理解，在成形组件32中可以采用任何理想类型的加热器或者加热器的组合以将管42加热至预定的退火温度。

在被加热至预定的退火温度后，管驱动器34中的一个管驱动器将管42给送至辊轧成形机38。如图4中最佳地示出的，示例性辊轧成形机38包括设置成图型的多个成形轮46、48、50。更精确地，示例性辊轧成形机38具有上成形轮46、下成形轮48和一对侧成形轮50。成形轮46、48、50中的每一个成形轮均由叉形构件51跨骑，叉形构件51经由包括螺纹杆的滚珠丝杠53类型的连接可操作地联接至伺服马达52。然而，应当理解，成形轮46、48、50能够通过任何理想类型的连接与伺服马达52联接。伺服马达52与控制器54电连通，控制器54构造成精确地调节成形轮46、48、50相对于彼此以及相对于被给送通过热管辊轧成形组件32的管42的位置。在示例性实施方式中，控制器54示出为台式计算机。然而，应当理解，能够替代性地采用任何理想类型的控制器。在操作中，控制器54启动伺服马达52以调节成形轮46、48、50的位置并迫压成形轮46、48、50靠着管42。电伺服马达52优选用于控制成形轮46、48、50的位置，这是由于成形轮46、48、50容易控制并且允许快速且精确移动。然而，应当理解，能够采用任何理想类型的致动器，包括例如液压致动器或气动致动器。

现参照图4，在示例性实施方式中，当管42首先插入辊轧成形机38中时，成形轮46、48、50与管42在径向上间隔开。然后，将管42给送与待形成的横向支撑件22的圆筒形端部部段26的长度对应的预定的轴向距离。接着，随着管42继续被在轴向方向上给送，控制器54(在图3中示出)操作伺服马达52以通过预定的图型移动成形轮46、48、50中的每一个成形轮，其中，成形轮46、48、50与管42接合以使管42的材料塑性变形并且使管42定形成横向支撑件22。例如，如图5中所示，成形轮46、48、50已经移动而接合横向支撑件22，并且下成形轮48已经朝向上成形轮46向上移动，以减小上成形轮46与下成形轮48之间的距离并且给予横向支撑件22的中间部段28上述U形轮廓。成形轮46、48、50的受控制的移动允许辊轧成形机38使过渡部段30和中间部段28成形至非常精确的公差。例如，已经发现示例性辊轧成形机38能够使横向支撑件22成形至尺寸精确度为0.1mm。另外，控制器54可以编程为操作伺服马达52以通过不同的图型移动成形轮46、48、50，从而允许在对热管辊轧成形组件32的其他部件不进行调节或几乎不进行调节的情况下在同一热管辊轧成形组件32上形成不同尺寸和形状的横向支撑件22。换句话说，通过重新编程控制器54，可以使用热管辊轧成形组件32形成针对车辆的不同类型的悬架的最优化的横向支撑件22，或者形成给予同一车辆悬架不同性能特性的横向支撑件22。应当理解，如果需要，热管辊轧成形组件32能够包括多于一组的成形轮46、48、50。

重新参照图3，示例性组件附加地包括淬火槽40，淬火槽40用于在辊轧成形过程完成后对加热后的横向支撑件22进行淬火。整个横向支撑件22能够同时淬火，或者能够仅对横向支撑件22的特定部分淬火以给予横向支撑件22变化材料特性。淬火槽40中的流体优选为水；然而，应当理解，能够采用任何理想类型的流体。对横向支撑件22进行的淬火允许对材料的属性进行控制并且还对横向支撑件22提供了耐氧化性。因此，除了使管42定形成横向支撑件22以外，热管辊轧成形组件32还以很少的附加成本热处理横向支撑件22的材料。由于不需要单独的热处理过程，因此这是有利的。

再一次参照图4和图5，辊轧成形机38的成形轮46、48、50中的每一个成形轮均具有用于成形横向支撑件22的相应表面的特定轮廓。例如，在示例性实施方式中，上成形轮46具有通常凹形形状，下成形轮48具有通常凸形形状，并且侧成形轮50中的每一个成形轮均具有截头圆锥形形状。然而，应当理解，成形轮46、48、50能够采用各种其他形状以形成不同地定形的横向支撑件22。成形轮46、48、50还能够是可移除且可互换的，用以形成不同地定形的横向支撑件。另外，虽然示例性辊轧成形机38具有四个轮46、48、50，应当理解，辊轧成形机38能够包括任意理想数目的成形轮。

本发明的另一方面是用于由管42形成用于扭转梁车桥组件20的横向支撑件22的方法。该方法的示例性实施方式包括用多个成形轮46、48、50对管42进行辊轧成形以定形管42的步骤。在辊轧成形步骤期间，该方法继续调节成形轮46、48、50中的至少一个成形轮在径向方向上的位置以改变管42的横截面轮廓，从而形成具有沿其长度的变化轮廓的横向支撑件。优选地，成形轮46、48、50中的至少一个成形轮从与成形轮46、48、50中的另一个成形轮间隔开预定的距离的第一位置调节至与成形轮46、48、50中的另外的成形轮间隔开更小距离的第二位置以在横向支撑件22中形成袋状部。对成形轮46、48、50的调节能够通过例如致动器与成形轮46、48、50之间的滚珠丝杠连接进行。成形轮46、48、50可以具有类似的或不同的形状，并且优选地，成形轮中的至少一个成形轮是非圆筒形的。优选地，辊轧成形步骤形成具有一对端部部段26和中间部段28的横向支撑件22，其中，该一对端部部段26具有通常圆筒形形状，中间部段28设置在端部部段26之间且具有袋状部。

该方法可以附加地包括在对管42进行辊轧成形的步骤之前对管42进行加热的步骤，并且还可以包括对横向支撑件22的至少一部分进行淬火以给予横向支撑件22的材料所需微观结构的步骤。管42的加热能够例如通过感应加热器36进行。

明显地，根据上述教示，能够对本发明进行许多改型和变型，并且可以在处于所附权利要求的范围内的同时以与具体描述不同的方式进行。

Claims (15)

1.一种用于使管成形为横向支撑件的辊轧成形组件，所述辊轧成形组件包括：

加热器，所述加热器用于将所述管加热至预定的温度；

辊轧成形机，所述辊轧成形机包括用于使所述管变形的多个成形轮；以及

致动器，所述致动器可操作地联接至所述辊轧成形机的所述成形轮中的至少一个成形轮并且构造成在径向方向上移动相关联的所述成形轮以使所述管变形成具有变化横截面的横向支撑件。

2.根据权利要求1所述的辊轧成形组件，其中，所述成形轮中的至少一个成形轮是非圆筒形的。

3.根据权利要求1所述的辊轧成形组件，还包括淬火槽，所述淬火槽用于在所述横向支撑件被所述辊轧成形机定形之后冷却所述横向支撑件。

4.根据权利要求1所述的辊轧成形组件，其中，所述加热器为感应加热器。

5.根据权利要求1所述的辊轧成形组件，其中，所述辊轧成形机的所述多个成形轮包括上成形轮、下成形轮以及一对侧成形轮。

6.根据权利要求1所述的辊轧成形组件，其中，所述致动器经由至少一个滚珠丝杠与所述至少一个成形轮可操作地联接。

7.根据权利要求1所述的辊轧成形组件，还包括控制器，所述控制器构造成控制所述致动器以形成具有不同构型的横向支撑件。

8.一种由管形成横向支撑件的方法，所述方法包括下述步骤：

用多个成形轮对所述管进行辊轧成形以定形所述管；以及

在对所述管进行所述辊轧成形期间，用致动器调节所述成形轮中的至少一个成形轮在径向方向上的位置以改变所述管的沿所述管的长度的所述横截面轮廓，从而给予所述横向支撑件沿所述横向支撑件长度的变化轮廓。

9.根据权利要求8所述的形成横向支撑件的方法，还包括在对所述管进行辊轧成形的所述步骤之前将所述管加热至预定的温度的步骤。

10.根据权利要求9所述的形成横向支撑件的方法，还包括在对所述管进行辊轧成形的所述步骤之后对所述横向支撑件进行淬火的步骤。

11.根据权利要求8所述的形成横向支撑件的方法，其中，所述调节步骤进一步限定为：将至少一个辊轧成形轮的位置从与所述辊轧成形轮中的另一个辊轧成形轮间隔开预定的距离的第一位置调节至与所述成形轮中的另外的成形轮间隔开更小距离的第二位置以在所述横向支撑件中形成袋状部。

12.根据权利要求8所述的形成横向支撑件的方法，其中，所述致动器经由滚珠丝杠连接调节所述成形轮中的至少一个成形轮的位置。

13.根据权利要求12所述的形成横向支撑件的方法，其中，对所述管的所述加热通过感应加热器进行。

14.根据权利要求8所述的形成横向支撑件的方法，其中，所述成形轮中的至少一个成形轮具有非圆筒形形状。

15.根据权利要求8所述的形成横向支撑件的方法，其中，所述辊轧成形步骤形成具有一对端部部段以及袋状部的横向支撑件，其中，所述一对端部部段具有大致圆筒形形状，所述袋状部设置在所述端部部段之间。