CN111356566A - 主动式气动系统模内组装的铰链模块化框架 - Google Patents

Abstract

一种用于主动进气格栅装置的制造过程，其包括主动式气动铰链模块化框架的模内组装，其允许接合由从模制工艺工具直接组装出的多个部件。这些部件可以是叶片端部枢轴、叶片端部止挡件、驱动连杆、框架端部止挡件等。模内组装(IMA)设计中的几何因素和模制材料因素有助于系统的最终组装。

Description

主动式气动系统模内组装的铰链模块化框架

相关申请的交叉引用

本申请是要求于2017年10月10日提交的美国临时申请No.62/570,391的优先权的PCT国际专利申请。上述申请的公开内容通过参引并入本文中。

技术领域

本发明涉及用于制造两件式连接且可移动部件的模内工艺。

背景技术

已经尝试优化各种汽车零部件的冷却。已开发出各种设备中的某些设备，这些设备已被设计成用以控制整个汽车发动机舱内的气流，从而将期望的热量从发动机、变速器和其他产生热量的部件转移出去以保持最佳的工作温度。

还期望在发动机启动后尽快使发动机达到正常工作温度。当发动机的温度与周围环境的温度基本相同并被开启时，发动机的燃油效率最低(尤其是在启动期间并且周围环境的温度很冷的情况下)。降低的燃料效率被认为是需要使发动机非常快地达到最佳工作温度的原因。在这些状态下，不期望将热量从发动机和发动机周围的各个部件中带走，因此，如果设计成用于控制发动机周围空气流动的装置在启动时不从发动机中去除热量，则这种装置更有利于使用。

随着玻璃填充和其他结构塑料组件的出现，这些组件中的一部分相对于另一部分是可移动的，这些组件被制作成用于枢轴部件、铰链等。通常，分别注射模制零部件，然后组装以提供最终的可移动结构件。某些这样的部件是运动连杆和主动进气格栅的叶片部分。

由于需要在过程中安装其他部件，因此无法将叶片模制在组装位置。此外，由于要求高操作界面的几何限制，已开发的主动进气格栅的叶片组件很难自动化。枢轴件通常是分别模制然后组装的。

通常需要生产各单独零件的各种注射模制工具。这些单独的零件具有不同的变型，并且是劳动密集型的组装。这些零件是模制后组装的，这需要额外的设备、占地面积和劳动力，并且可能包括更多的组装变型。

因此，在本领域中仍然需要设计一种有效且高效的主动式气动模块化框架的模内组装，其允许将多个组件直接从模制工艺工具中接合，从而减少了组装时间、模制后组装和设备，并且防止发生错误。

发明内容

本发明允许使用具有成本效益的制造方法，该方法允许将各种部件直接从模具中组装成部件。

本发明涉及用于主动式气动铰链模块化框架的模内组装的过程，其允许接合由从模制工艺工具直接组装出的多个部件。这些部件包括叶片端部枢轴、叶片端部止挡件、驱动连杆、框架端部止挡件等。通过模内组装(IMA)设计中的几何因素，有助于系统的最终组件，该最终组件优选为驱动叶片接口的致动器。

根据下文提供的详细描述，本发明的其他应用领域将变得明显。应该理解的是，详细说明和特定示例虽然表示本发明的优选实施方式，但是仅意在用于说明的目的，而并不意在限制本发明的范围。

附图说明

根据详细描述和附图，将更加全面地理解本发明，在附图中：

图1是在根据本发明的过程中将要被接合至框架的多个枢轴部分的横截面示意图；

图2是多个枢轴部分的立体图，这些枢轴部分将与按照本发明的过程制成的框架相接合；

图3是根据本发明的离开模制工具组件的与框架表面直接相邻的枢轴部分的侧视图；

图4是当在嵌套固定装置中将枢轴部分和框架压在一起时，与所制成的框架的边缘接触分离的枢轴部分的侧视图；

图5是组装到框架中的枢轴部分的侧视图；

图6是根据本发明的方面的连接至框架和叶片端部盖的连杆的立体图；

图7是根据本发明的方面的联接至框架的叶片枢轴的立体图；以及

图8是根据本发明的教示制成的组装至四杆式连杆机构的部件以及组装至框架的部件的立体图。

具体实施方式

以下对于优选实施方式的描述本质上仅是示例性的，而不意在限制本发明、本发明的应用或用途。

总体上参照附图，提供了主动式气动铰链模块化框架的模内组装，其允许接合从模制工艺工具中直接组装出的多个部件。这些部件包括例如叶片端部枢轴、叶片端部止挡件、驱动连杆和/或框架端部止挡件等。通过模内组装(IMA)设计中的几何因素，有助于系统的最终组件，该最终组件优选为驱动叶片接口的致动器。

几何因素允许部件(例如，叶片端部枢轴、叶片端部止挡件、驱动连杆、框架端部止挡件等)从模具直接附接并组装成单个部件。这些部件在完整的系统中提供各种功能、包括旋转接合和扭矩传递。

提供了至少一个分离式几何特征件，其允许单个部件来代替具有多个(例如大约6至20个或更多个)部件的典型设计。

几何因素允许使用单个部件以使致动器驱动叶片的组装变得便利。

本发明还允许通过单一运动组装由单个部件建立旋转接合部。

总体上参照图1至图8，根据本发明，提供了主动式气动铰链模块化框架和用于形成总体上以附图标记2表示的主动式气动铰链模块化框架的过程。本发明总体上提供使旋转接合部和框架模制在一起。该方法通常至少包括模内组装步骤、分离中间组装步骤和组装步骤。

工具被设置成能够用于进行材料的多次注射。优选地，总体上以附图标记3表示的双注射旋转模制工具至少具有：总体上以附图标记4表示的第一模制腔，其用于形成总体上以附图标记12示出的至少一个预定的第一本体部分；以及至少一个总体上以附图标记6表示的第二腔，该第二腔用于形成至少一个总体上以附图标记14表示的预定的配合的第二本体部分，其使用预定的第二材料8进行第二注射。第一材料5和第二材料8是不同的材料。通常，根据应用选择第一材料5和第二材料8。通常，第一材料5和第二材料8被选为用以产生足以接合本体部分的结合，以用于将子组件从模具组件3放置到嵌套组件9中，并且能够在第一本体部分12和第二本体部分14在嵌套组件9中可操作地压在一起时操作成破坏结合，并将各部分进一步压在一起，从而形成允许预定的本体部分在组装后进行枢转的组件。最优选地，几何因素允许部件(例如，叶片端部枢轴、叶片端部止挡件、驱动连杆、框架端部止挡件等)从模具直接附接并组装成单个部件。这些部件在完整的系统中提供包括旋转接合部和扭矩传递的各种功能。

第一材料5是可注射模制的材料，其具有取决于应用的预定特性、例如部分机械特性、熔体流动速率、系数/膨胀率、熔点等。第二材料8是可注射模制的材料，其具有取决于应用的预定特性、例如部分机械特性、熔体流动速率、系数/膨胀率、熔点等。第一材料5和第二材料8是适当相容但彼此不同的，从而不会形成牢固的结合，这种牢固的结合会阻碍第二本体部分相对于第一本体部分的期望旋转。第一材料5和第二材料8之间的结合是适当较弱的，以在组装后在需要的情况下允许脱离。材料5、8还被选择成与第一本体部分12和第二本体部分14的预定的分离的几何形状兼容、适于在组装之后使第二本体部分14相对于第一本体部分12旋转。因此，总体上以附图标记20表示的边缘几何形状和材料选择的组合提供了组装后在零部件的边缘处的分离，并允许第二本体部分14在最终组件中旋转。可以理解的是，替代性地，在不背离本发明范围的情况下，第一材料5和第二材料8可以根据应用而是不同的材料。模内组装设计中的几何因素有助于断开结合。

更具体地参照图1，第一本体部分12优选地是框架、最优选地是铰链框架。多个第二本体部分14各自是配合部件，其在图1中被示出为叶片枢轴。第一本体部分12被示出为具有支承表面16，该支承表面限定了穿过第一本体部分12的开口18。替代性地，开口18部分地延伸穿过第一本体部分12。应当理解的是，取决于应用，至少一个第二本体部分14是适于相对于至少一个第一本体部分12旋转的任何预定的部件，比方说例如叶片端部枢轴、叶片端部止挡件、驱动连杆和/或框架端部止挡件等。

模内组装包括形成至少一个第二本体部分14，优选地，邻近第一本体部分12形成多个第二本体部分14。在第一模制步骤中，将第一材料5注入到模制腔4中以用于形成第一本体部分12(例如，框架)。第二材料8注入到第二模制腔7中，最优选地在第一材料仍被注射并且/或者仍处于熔化状态的同时被注射到第二模制腔7中，以用于形成直接与第一本体部分12相邻的多个第二本体部分14(例如，叶片枢轴)。因此，第一材料5在第二材料8的边缘处并与第二材料8接触。在此边缘处形成总体上以附图标记20表示的结合。通常，结合是相对弱的。在不背离本发明的范围的情况下，设想第一材料5和第二材料8大致是共同注入的。

因此，图1描绘出了加工位置和子组件位置，其中边缘分离接触部20位于本体部分12、14之间，这将允许本发明的过程的中间组件部分的分离。

图1至图2示出了多个第二本体部分14，这些第二本体部分是叶片枢轴，所述叶片枢轴在模制期间以分离几何形状20接合至第一本体部分、即框架12。一旦模制并冷却了预定量，就将该组件可操作地运输至嵌套组件9。应当理解的是，在不背离本发明范围的情况下，可以设想适于根据应用来进行组装和旋转的任何预定的边缘分离几何形状。

现在总体上参照图3至图5，描绘从工具组件3中移出、总体上以附图标记10(图3)表示的工具组件3，其包括边缘分离几何部分20。每个第二部分14、例如叶片枢轴基部15与第一部分12相距预定距离“L”。工具组件10可操作地放置在嵌套组件9的固定装置中以形成总体上以附图标记10a表示(图4)中间组件。嵌套组件9是可操作成用于将第一部分12和第二部分14压在一起以用于分离边缘接触的任何固定装置/嵌套组件。总体上以附图标记10b示出的组装后的组件(图5)图示出了局部地推入到第一本体部分12中的第二本体部分14。特别地，第二本体部分14的旋转构件17被压入到第一本体部分12的轴承16中。

参照图4，示出了该过程的中间组件部分，其包括当第一本体部分12和第二本体部分14被可操作地压在一起以允许分离以及将第一本体部分12和第二本体部分14组装在一起时在嵌套组件9中发生的边缘接触分离。第二本体部分14的旋转构件17被压入第一本体部分12的轴承16中，总体上以L′表示。作为非限制性示例，嵌套组件9包括自动液压缸11，该自动液压缸使第一本体部分12和第二本体部分14以预定力在嵌套中被压在一起以将第一本体部分和第二本体部分组装在一起。应当理解的是，嵌套组件9可以是用于边缘接触分离以及用于在嵌套中形成中间组件的任何合适的组件。

如图5所示，第一本体部分12和第二本体部分14继续被压在一起直到被组装，例如，在第一部分12与第二部分14的基部15之间不存在间隙、或预定的最小间隙。

参照图6至图8，根据本发明，还提供了用于主动进气格栅的总体上以附图标记100表示的至少一个附加组件的附加的模内组装(例如，四杆连杆组件的模内组装)。附加地或替代性地，模内模制包括但不限于铰链、铰链销、外部、枢轴构件，连杆等。

图6总体上描绘了模内组装设计，其包括总体上以附图标记102示出的至少一个第一本体部分(例如，连杆)和总体上以附图标记104示出的至少一个第二本体部分(例如，叶片端部盖)。第一本体部分102已经通过该设计被安装并且被限制至第二本体部分104(如前所述)。在第一模制步骤中，将第一材料5注入到可操作的模制腔4中以用于形成第一本体部分102(例如，连杆)。第二材料8最优选地在第一材料仍被注射和/或仍处于熔化状态的同时被注射到第二模制腔中，操作成或形成直接与第一本体部分102相邻的多个第二本体部分104(例如，叶片端部盖)驱动侧。因此，第一材料5位于第二材料8的边缘处并与第二材料8接触，从而在该边缘处形成结合，该结合足以接合用于将子组件从模具组件3传递至嵌套组件9的部分，并且随后能够在第一本体部分102和第二本体部分104在嵌套组件9中可操作地压在一起时操作成使结合分离，并将各部分进一步压在一起，从而形成允许预定的本体部分在组装后枢转的组件。第一本体部分102优选是连杆，第二本体部分104优选是驱动机构的叶片端部盖。模内组装设计具有连杆102，该连杆已经通过设计被安装并被限制至到多个叶片端部盖104。

图7总体上描绘了模内组装设计，其包括总体上以附图标记106示出的至少一个第一部分(例如，框架)和总体上以附图标记108示出的至少一个第二本体部分(例如，枢轴)。第二本体部分108在模制期间以分离几何形状接合至第一本体部分106。第二本体部分108优选地是叶片枢轴，并且第一本体部分106优选地是框架。如前所述，叶片枢轴108在模制期间以分离几何形状接合至框架104。第二材料8最优选地在第一材料仍被注射和/或仍处于熔化状态的同时被注射到第二模制腔中，操作成或形成直接与第一本体部分106相邻的多个第二本体部分108(例如，枢轴)驱动侧。因此，第一材料5位于第二材料8的边缘处并与第二材料8接触，在该边缘处形成结合，该结合足以接合用于将子组件从模具组件3传递至嵌套组件9的部分，并且随后能够在第一本体部分106和第二本体部分108在嵌套组件9中可操作地压在一起时操作成使结合分离，并将各部分进一步压在一起，从而形成允许预定的本体部分在组装后枢转的组件。

尽管示出了主动进气格栅，但应当理解的是，本发明不限于主动进气格栅，并且在不背离本发明的范围的情况下，本发明可以取决于特定的应用而用于任何主动式气动系统。

总体上参照图1至图8，第二本体部分14的至少一个或多个接触表面的材料与第一本体部分12的材料不同，使得本体部分12、14在分离期间不会卡在嵌套组件9中，并且一旦将部分12、14压在一起，将允许第二本体部分14相对于第一本体部分12旋转。材料选择和几何形状选择是允许在零件20的边缘处分离从而允许压在一起并在最终组件10b、100中发生旋转的因素。

本发明的描述实质上仅仅是示例性的，因此，未背离本发明本质的变型也意在本发明的范围内。这种变型不应被认为是背离了本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种用于制造铰链模块化框架的模内组装的过程，所述过程包括：

提供能够注射模制的第一材料；

提供能够注射模制的第二材料，所述第二材料不同于所述第一材料；

提供具有第一模制腔的双注射模制工具，以用于形成铰接组件的至少一个第一本体部分；

提供第二模制腔，所述第二模制腔用于形成配合的至少一个第二本体部分，所述第二本体部分被模制在与所述铰接组件的所述第一本体部分的边缘分离接触部处；

将所述第一材料注射到所述第一模制腔中以形成所述第一本体部分；

将所述第二材料注入到所述第二模制腔中以形成所述至少一个第二本体部分，其中，所述第一材料是所述第二材料的边缘并且能够操作成形成边缘分离接触表面，所述边缘分离接触表面具有有效较弱的结合和预定的分离几何形状。

2.根据权利要求1所述的过程，还包括提供嵌套组件，所述嵌套组件包括能够操作成将所述第一本体部分和所述第二本体部分压在一起以形成组件的固定装置。

3.根据权利要求1所述的过程，还包括提供包括液压缸的嵌套组件。

4.根据权利要求3所述的过程，还包括在模内组装之后将所述第一本体部分和第二本体部分输送至所述嵌套组件，并且在第一方向或第二方向上按压所述第二本体部分以使边缘接触分离。

5.根据权利要求4所述的过程，还包括在边缘接触分离之后进一步按压所述第二本体部分，以将所述第二本体部分组装至所述第一本体部分，其中，在组装位置，所述第二本体部分可旋转地联接至所述第一本体部分。

6.根据权利要求1所述的过程，其中，所述第一本体部分是铰链框架。

7.根据权利要求1所述的过程，其中，所述至少一个第二本体部分是多个叶片枢轴。

8.根据权利要求1所述的过程，其中，通过所述过程形成铰链模块化框架。

9.根据权利要求8所述的过程，还包括形成四杆式运动学连杆。

10.根据权利要求1所述的过程，其中，所述铰链模块化框架是主动进气格栅组件的部件。

11.根据权利要求1所述的过程，其中，所述第二材料不同于所述第一材料，并且其中，结合预定的有效的分离几何形状来可操作地选择不同的第一材料和第二材料是有效的，以允许所述边缘分离接触表面分离成允许所述第二部分压在所述第一部分内部，并允许已组装的第二部分相对于所述第一部分旋转。

12.根据权利要求1所述的过程，其中，所述第一材料和所述第二材料在化学上是不同的，以防止所述第一材料和所述第二材料的牢固结合。

13.根据权利要求1所述的过程，其中，所述模制工具是旋转模制工具。

14.根据权利要求1所述的过程，其中，所述铰链模块化框架是主动式气动系统的部件。

15.根据权利要求1所述的过程，将旋转构件压入所述第一本体部分的轴承中以形成旋转接合部。

16.一种用于制造主动式气动系统的方法，所述方法包括：

提供能够注射模制的第一材料；

提供能够注射模制的第二材料，所述第二材料不同于所述第一材料；

提供具有第一模制腔的双注射模制工具，以用于形成铰接组件的至少一个第一本体部分；

提供第二模制腔，所述第二模制腔用于形成配合的至少一个第二本体部分，所述第二本体部分被模制在与所述铰接组件的所述第一本体部分的边缘分离接触部处；

铰链模块化框架的模内组装包括将所述第一材料注射到所述第一模制腔中以形成所述第一本体部分和将所述第二材料注入到与所述第一材料相邻的所述第二模制腔中，从而形成具有有效较弱的结合的边缘分离接触表面和预定的分离几何形状；

将所述第一本体部分和所述第二本体部分移动至所述嵌套组件，并将所述第一本体部分和所述第二本体部分压在一起以破坏所述第一本体部分与所述第二本体部分之间的较弱的结合，并将所述第一本体部分和所述第二本体部分组装在一起形成组装部件，其中，所述至少一个第二本体部分在所述组装部件中相对于所述第一本体部分旋转。

17.一种主动式气动系统的模内组装的方法，所述方法包括：

提供旋转工具，所述旋转工具能够操作成用于在多个旋转接合部处形成预定的几何特征；

提供形成至少一个第一部分的熔化材料的至少一个第一注料；

提供至少一个与所述第一注料的材料不同第二熔化注料，形成多个第二本体部分，所述熔化材料的第一注料和第二注料接触并在所述第一本体部分和多个第二部分的每一者的边界处形成具有预定的边缘分离几何的边界，

将所述第一本体部分和所述多个第二本体部分压在一起以形成单个部件。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述预定边缘分离几何边界中的每个预定边缘分离几何边界能够操作成允许在所述第一本体部分和所述第二本体部分相遇处的每个边缘分离边界结合，从而允许所述多个第二本体部分中的每个第二本体部分按压在所述第一本体内并允许经组装的多个第二本体部分相对于所述第一本体部分旋转。

19.根据权利要求17所述的方法，还包括提供多个支承表面，所述多个支承表面各自在所述第一本体部分中限定开口，并且包括将所述多个第二本体部分中的每个第二本体部分的相应旋转构件相应地压入所述开口中，从而相应地以所述多个旋转构件中的每个旋转构件和所述支承表面提供旋转接合部。

20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一本体部分是框架，并且所述第二本体部分中的每个第二本体部分是叶片枢轴，并且还包括在注射模制期间将每个叶片枢轴以分离几何形状接合至所述框架。

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