CN104416323B - 用于保持高硬度销的轴承销镦粗方法 - Google Patents

用于保持高硬度销的轴承销镦粗方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于保持高硬度销的轴承销镦粗方法。该方法包括使锤头工具的末端面与所述销的第一终端接触。所述锤头工具的所述末端面具有形成在所述末端面上的凹凸部，所述凹凸部包括凹轮廓。基于所述接触，使所述销的一定区域移位。

Description

用于保持高硬度销的轴承销镦粗方法
技术领域
本发明总体上涉及一种工具以及用于镦粗轴或销的相关的铆接方法。
背景技术
诸如燃料泵致动器的挺杆提供了一种将诸如凸轮的旋转机构的旋转运动转换成线性运动的机构。在各种不同的构型中，挺杆包括在由挺杆杆体限定的开口内旋转固定的轴承，诸如滚针轴承。通常，这类轴承通过轴或销旋转固定，所述轴或销在相对端延伸通过贯穿挺杆杆体的开口。这些轴必须由能够在挺杆的寿命期内经受住环境条件的硬质材料制成。在一些构型中，轴的端部被镦粗，以便在所述开口处相对于挺杆杆体锁定轴。在一些示例中，当前可用的高硬度镦粗方法还不足够坚固以避免为平衡围绕销的圆周的针式接触所必需的旋转自由度的周期性损耗。
本文提供的背景技术描述是为了总体上呈现本发明的内容的目的。既不公开地也不隐含地承认本发明的发明人对于在背景技术部分中所描述的内容所作的工作以及在提交申请时还不能作为现有技术的说明书的各方面是针对本发明的现有技术。
发明内容
根据本发明的一个示例的用锤头工具镦粗轴的方法包括使所述锤头工具的末端面与所述轴的第一终端接触。所述锤头工具的所述末端面具有形成在所述末端面上的凹凸部/浮雕部(relief portion)，所述凹凸部包括凹轮廓。基本所述接触，使所述轴的一定区域移位。
根据附加特征，使所述锤头工具在所述轴的第一终端处围绕所述轴的半径振荡。可将所述轴固定在第一夹具内，其中，所述轴的所述第一终端在一位置处从所述第一夹具延伸突出出来，以与所述锤头工具接触。所述移位还包括使所述轴在所述第一终端处的材料移位，使得形成具有第一球根状端部的第一变形部。所述第一球根状端部可具有第一直径。所述轴可具有中间部，该中间部具有轴直径。所述第一直径可大于所述轴直径。
根据附加特征，所述方法可包括使所述轴的第二终端前进通过(i)限定在挺杆杆体内的第一轴孔、(ii)轴承以及(iii)限定在所述挺杆杆体内的第二轴孔。所述方法还可包括限制(capture)所述轴承，以便其在所述挺杆杆体内绕所述轴旋转运动。继所述限制之后，所述方法可包括使所述锤头工具的所述末端面与所述轴的所述第二终端接触，由此使所述轴的所述第二终端移位。所述移位还可包括使所述轴在所述第二终端处的材料移位，使得形成具有第二球根状端部的第二变形部。所述第二球根状端部可具有大于所述轴直径的第二直径。
根据本发明的另一个示例的用锤头工具镦粗轴的方法可包括使所述锤头工具的末端面围绕所述轴的第一终端的第一半径振荡。所述振荡可导致形成第一变形部和第一球根状轴端。可使所述轴的第二终端前进通过(i)限定在挺杆杆体内的第一轴孔、(ii)轴承以及(iii)限定在所述挺杆杆体内的第二轴孔。可使所述锤头工具的末端面围绕所述轴的所述第二终端的第二半径振荡，使得形成第二变形部和第二球根状轴端。可限制所述轴承，以便其在所述挺杆杆体内绕所述轴旋转运动。
根据附加特征，所述方法还可包括使所述锤头工具的末端面与所述轴的所述第一终端接触。所述锤头工具的所述末端面可具有形成在所述末端面上的凹凸部，所述凹凸部包括凹轮廓。根据其它特征，可将所述轴固定在第一夹具内，其中，所述轴的所述第一终端在一位置处从所述第一夹具延伸突出出来，以与所述锤头工具接触。
根据其它特征，所述第一球根状端部可具有第一直径。所述轴可具有中间部，所述中间部具有轴直径。所述第一直径可大于所述轴直径。所述第二球根状端部可具有第二直径。所述第二直径可大于所述轴直径。继形成所述第一球根状端部和所述第二球根状端部之后，所述轴直径可在所述第一轴孔和所述第二轴孔之间保持恒定。
根据本发明的一个示例构造的锤头工具可包括具有主体的锤头工具体，所述主体包括末端。所述末端可包括从外周的末端表面(outer tip surface)突出出来的突出的末端表面(protruding tip surface)。所述突出的末端表面可具有第一直径。所述外周的末端表面可具有第二直径。所述第一直径可小于所述第二直径。所述锤头工具体可在所述末端处具有球根状部分。所述锤头工具在锤击作业期间可相对于轴的纵向轴线设置在大致6°的方向处。
附图说明
可从详细说明书及附图更全面地理解本发明，其中：
图1为泵致动器挺杆的透视图，该泵致动器挺杆具有根据本发明的一个示例构造且根据本发明的一种方法镦粗的轴。
图2为沿图1中的线2-2截取的泵致动器挺杆的第一横截面视图。
图3为沿图1中的线3-3截取的泵致动器挺杆的第二横截面视图。
图4为根据本发明的一个示例构造的锤头工具的前透视图。
图5为沿图4中的线5-5截取的锤头工具的截面视图。
图6为用于使轴的第一终端充分变形以产生第一球根状轴端的示例性锤击站(peening station)的前视图。
图7为根据现有技术的工具和相关的铆接方法的截面视图。
图8为根据本发明的一个示例的工具及铆接方法的截面视图。
图9为用于使轴的第二终端充分变形以产生第二球根状轴端并且锁定轴承以便其相对于挺杆杆体旋转运动的示例性锤击站的前视图。
图10为根据本发明的附加特征构造的锤头工具的透视图。
图11为图10中的锤头工具的侧视图；以及
图12为图10中的锤头工具的局部放大侧视图。
具体实施方式
首先参照图1-3，示出并且以附图标记10总体标示出根据本发明的一个示例构造的泵致动器挺杆。泵致动器挺杆10通常可包括挺杆杆体12、轴14以及轴承16。通常，泵致动器挺杆10可提供将诸如凸轮的旋转机构的旋转运动转换成线性运动的机构。如从以下讨论中可理解的，本发明提供了一种用锤头工具20(图4)镦粗轴14以使得轴承16保持限制在挺杆杆体12内的方法。
现在将更加详细地描述泵致动器挺杆10。挺杆杆体12通常可包括圆柱形外表面26，该圆柱形外表面26总体上从第一端30延伸至第二端32。挺杆杆体12的开口34可限定在第一端30处。圆柱形外表面26还可包括一对凹进部40和42。凹进部40和42还可包括第一耳状部44和第二耳状部46。挺杆杆体12还可包括第一轴接纳壁50以及第二轴接纳壁52。第一轴接纳壁50可限定第一轴孔54。第二轴接纳壁52可限定第二轴孔56。对准构件或抗旋转销60可压配合到限定在挺杆杆体12内的凹部62内。在一个示例中，对准构件60可为从圆柱形外表面26向外延伸的圆柱销。轴承16可总体上包括滚子66和多个滚子支承座68，在所述多个滚子支承座68上的所述滚子66可安装到轴14。
现在将更加详细地描述轴14。轴14通常包括从第一终端72延伸到第二终端74的轴体70。轴体70还包括总体上定位在第一终端72和第二终端74之间的中间部76(图3)。轴体70沿轴纵向轴线80延伸。
根据本发明的教导，轴14的第一终端72包括具有第一球根状轴端86的第一变形部84。第二终端74包括具有第二球根状轴端106的第二变形部104。第一球根状轴端86可具有第一直径110。第二球根状轴端106可具有第二直径112。中间轴部可具有轴直径120。在一个示例中，第一直径110和第二直径112大于轴直径120。应注意的是，轴直径120在轴14的轴体70在第一球根状轴端86和第二球根状轴端106之间的整个长度上保持恒定。在这点上，轴14的构型提供了与轴承16相配合的一致不变的外径，以避免轴承16相对于轴纵向轴线80倾斜。如进一步解释的，轴14的直径在第一轴接纳壁50和第二轴接纳壁52的内侧是恒定的。
参照图4和5，现在将更加详细地描述锤头工具20。根据本发明，使用锤头工具20相对于挺杆杆体12铆接轴14。锤头工具20通常包括锤头工具主体120，该锤头工具主体120包括末端122。末端122包括末端面124，该末端面124具有限定在锤头工具主体120的中心线130处的凹凸部126。凹凸部126通常可包括凹轮廓。如从以下讨论中可理解的，在使用期间，锤头工具120的末端面124可与轴14的第一终端72和第二终端74接合，以产生各自的第一变形部84和第二变形部104。
有利地，凹凸部126允许锤头工具120更近地接触轴14的周边。第一变形部84和第二变形部104导致形成在第一终端72和第二终端74处的大致围绕轴14的半径的各自的移位区域。该移位区域导致形成第一球根状轴端86和第二球根状轴端106的大致球根状横截面。在这点上，根据本发明的锤头工具20及方法减少了用以实现将轴14保持在杆体12内的移位材料总量。这产生了更大的径向移位，从而导致更大的保持力以及更小的轴向变形，这改善了轴承16在挺杆杆体12内的对准。此外，相对于现有技术方法，减少了用以产生各自的变形部84和104所需的循环时间和负载。
现在特别参照图6，将描述根据本发明的一个示例的一种用锤头工具20镦粗轴14的方法。首先，可在第一锤击站220处通过第一夹具210固定轴14。应理解的是，第一锤击站220的构型仅仅是示例性的。在这点上，第一锤击站220可构造成许多种不同的构型而不偏离本发明的范围。
在所示出的示例中，轴14以大致突出的(proud)朝向固定，第一终端72以直立朝向定位成准备与锤头工具20接合。锤头工具20以固定朝向安装到锤头卡盘230，锤头卡盘230固定至振荡体232。振荡体232构造成绕轴线238旋转。电动机240使得振荡体232旋转。应注意的是，锤头工具20在相对于轴线238的角度242处安装到振荡体232。在一个示例中，角度242可为6±0.5°。可设想其它角度。在第一锤击站220处，使振荡体232绕轴线238旋转，同时使轴14的第一终端72接合。锤头工具20围绕第一终端72的振荡接合导致形成第一变形部84并且最终导致形成第一球根状轴端86(也参见图2和3)。
现在将描述锤头工具20及所形成的轴14与现有技术的一个示例之间的简单对比。在如图7中示出的一个现有技术方法中，示出锤头工具250正在使轴260的终端变斜。在所示出的这一现有技术方法中，锤头工具250具有末端262，该末端262提供了大致平的接合部264。该平的接合部264可导致轴260的终端270偏斜且呈现出大致锥形的外表面272。然而，在一些配置中，锥形表面272可能存在缺点。一个缺点是，锥形表面272可与轴承的内表面相配合，使得轴承在组装位置相对于轴的轴线280非期望地倾斜。此外，在图7中的现有技术示例中所示出的构型要求增大的负载需求。
现在回到图6中的锤击站220，一旦轴14的第一终端72已经充分变形以产生第一球根状轴端86，轴14就可相对于挺杆杆体12和轴承16组装。具体地，轴14的第二终端74(未变形端)可前进通过挺杆杆体12的第一轴孔54、轴承16并且从第二轴孔56出来。这个顺序可通过例如另一个自动站来实现。在其它示例中，首先锤击轴14的第二终端74(对应于第二耳状部46那侧)，然后锤击轴14的第一终端72。
泵致动器挺杆10可然后在如图9中所示的第二锤击站320处通过夹具310固定。应理解的是，第二锤击站320的构型仅仅是示例性的。在这点上，第二锤击站320可构造成许多种不同的构型而不偏离本发明的范围。一旦泵致动器挺杆10在第二锤击站320处相对于夹具310固定在固定位置处，就使轴14的第二终端74产生变形。具体地，使锤头工具20围绕轴14的第二终端74旋转，以产生第二变形部104并且最终形成第二球根状轴端106。一旦第二球根状轴端106充分地形成，轴14就相对于挺杆杆体12铆接或纵向固定在第一球根状轴端86和第二球根状轴端106之间。具体地，可允许轴14沿轴纵向轴线80轴向地移动，直至第一球根状轴端86与第一轴接纳壁50接触或第二球根状轴端106与第二轴接纳壁52接触。
参照图10-12，现在将更加详细地描述根据附加特征构造的锤头工具420。根据本发明，锤头工具420用于使轴14相对于挺杆杆体12铆接。锤头工具420通常包括锤头工具主体430，该锤头工具主体430包括末端432。末端432包括突出的末端表面434和外周的末端表面438。在使用期间，如上所述，锤头工具420的末端432可与轴14的第一终端72和第二终端74接合，以产生各自的第一变形部84和第二变形部104。现在将确定锤头工具420的示例性的非限制性的以英寸单位列出的尺寸。突出的末端表面434的直径可为0.220到0.240。从外周的末端表面438到突出的末端表面434的过渡部452的直径可为0.242到0.270。锤头工具420的长度可为0.996。突出的末端表面434可从外周的末端表面438突出0.011到0.004。锤头工具420的直径462可为0.298。锤头工具420的球根状端部可具有在0.040到0.020之间的轴向长度466和在0.011到0.003之间的径向外移距。可设想其它尺寸。
前述实施例的说明书是为了说明和描述的目的而提供。这并非是要穷举或限制本发明。特定实施例中的单独的元件或特征通常并不限于该特定实施例，而是可互换的并且可用于选定的实施例中(如果可适用的话)，即使未具体示出或描述。所述元件或特征也可以以许多种不同的方式改变。这些改变并不视为偏离本发明，并且所有的这些改动都涵盖在本发明的范围内。

Claims (17)

1.一种用锤头工具镦粗轴的方法，所述方法包括：
使所述锤头工具的末端面与所述轴的第一终端接触，所述锤头工具的所述末端面具有形成在所述末端面上的凹凸部，所述凹凸部包括凹轮廓；以及
基于所述接触，使所述轴的一定区域移位。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
使所述锤头工具在所述轴的第一终端处围绕所述轴的半径振荡。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：
将所述轴固定在第一夹具内，其中，所述轴的所述第一终端在一位置处从所述第一夹具延伸突出出来，以与所述锤头工具接触。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述移位包括使所述轴在第一终端处的材料移位，使得形成具有第一球根状端部的第一变形部。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一球根状端部具有第一直径，并且所述轴具有中间部，所述中间部具有轴直径，所述第一直径大于所述轴直径。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括：
使所述轴的第二终端前进通过(i)限定在挺杆杆体内的第一轴孔、(ii)轴承以及(iii)限定在所述挺杆杆体内的第二轴孔。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括：
限制所述轴承，以便其在所述挺杆杆体内绕所述轴旋转运动。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
在所述限制之后，使所述锤头工具的所述末端面与所述轴的所述第二终端接触，由此使所述轴的所述第二终端移位。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述移位还包括使所述轴在所述第二终端处的材料移位，使得形成具有第二球根状端部的第二变形部。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二球根状端部具有第二直径，所述第二直径大于所述轴直径。
11.一种用锤头工具镦粗轴的方法，所述方法包括：
使所述锤头工具的末端面围绕所述轴的第一终端的第一半径振荡，使得形成第一变形部和第一球根状端部；
使所述轴的第二终端前进通过(i)限定在挺杆杆体内的第一轴孔、(ii)轴承以及(iii)限定在所述挺杆杆体内的第二轴孔；以及
使所述锤头工具的末端面围绕所述轴的所述第二终端的第二半径振荡，使得形成第二变形部和第二球根状端部；以及
限制所述轴承，以便其在所述挺杆杆体内绕所述轴旋转运动。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，使所述锤头工具的末端面围绕所述第一半径振荡包括：
使所述锤头工具的末端面与所述轴的所述第一终端接触，所述锤头工具的所述末端面具有形成在所述末端面上的凹凸部，所述凹凸部包括凹轮廓。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括：
将所述轴固定在第一夹具内，其中，所述轴的所述第一终端在一位置处从所述第一夹具延伸突出出来，以与所述锤头工具接触。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一球根状端部具有第一直径，并且所述轴具有中间部，所述中间部具有轴直径，所述第一直径大于所述轴直径。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第二球根状端部具有第二直径，所述第二直径大于所述轴直径。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，在形成所述第一球根状端部和所述第二球根状端部之后，所述轴直径在所述第一轴孔和所述第二轴孔之间保持恒定。
17.一种锤头工具，该锤头工具具有主体，所述主体包括末端，所述末端具有末端面，其中，所述末端面具有凹凸部，所述凹凸部包括凹轮廓。
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