橫向支撐件和形成橫向支撐件的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于由管形成橫向支撐件的輥軋成形組件。輥軋成形組件包括諸如感應加熱器之類的用于將管加熱至預定的退火溫度的加熱器。接著，將管給送至輥軋成形機，輥軋成形機包括多個成形輪以將管定形成橫向支撐件。伺服馬達可操作地聯(lián)接至成形輪以用于在輥軋成形過程期間調節(jié)成形輪在徑向方向上的位置，從而給予橫向支撐件沿其長度的變化輪廓。在輥軋成形過程完成后，對橫向支撐件進行淬火以使得其基體材料被給予預定的微觀結構。
【專利說明】橫向支撐件和形成橫向支撐件的方法
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本PCT專利申請要求于2012年2月1日提交的美國臨時申請序列號61/593, 377 的權益，該申請的全部公開內容將被視為本申請的公開內容的一部分，并且通過參引結合 在此。

【技術領域】
[0003] 本發(fā)明總體上涉及車輛懸架，更具體地，涉及車輛懸架的扭轉梁后橋。

【背景技術】
[0004] 用于機動車輛的扭轉梁車橋懸架通常包括橫向支撐件和一對控制臂，控制臂中的 每個控制臂與車輛的車輪中的一個車輪可操作地聯(lián)接。在操作中，例如在車輛降速（under speed)轉向時，當兩個控制臂相對于彼此堅向地移動時，橫向支撐件通過扭轉對車輛的懸 架提供側傾剛度。這具有減小車身在轉彎期間的側傾的效果。
[0005] 橫向支撐件通常定形成對車輛提供特別的側傾剛度。一種已知的定形橫向支撐件 的方式涉及用特殊工具對管在冷時或者熱時進行擠壓。然而，這種方式以及定形橫向支撐 件的其他已知方式可能會是昂貴的或者可能不能夠將橫向支撐件定形至具有非常嚴密的 公差。另外，可能需要不同的擠壓工具來形成具有不同形狀、大小或者尺寸的橫向支撐件。


【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的一方面提供了一種用于使管成形為橫向支撐件的輥軋管成形組件。成形 組件包括用于將管加熱至預定的溫度的加熱器。成形組件還包括輥軋成形機和致動器，輥 軋成形機具有用于使管變形的多個成形輪，致動器可操作地聯(lián)接至成形輪中的至少一個成 形輪。致動器構造成在徑向方向上移動相關聯(lián)的成形輪以使管變形為具有變化橫截面的橫 向支撐件。由于通過對致動器的移動的簡單調節(jié)，輥軋成形組件能夠用于形成具有不同長 度、形狀或尺寸的橫向支撐件，因此，輥軋成形組件是有利的。與其他已知工藝相比，這不太 昂貴并且在形成不同的橫向支撐件方面更高效。另外，與其他已知成形組件相比，輥軋成形 組件可以形成具有更嚴密的公差的橫向支撐件。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，輥軋成形組件還包括用于在輥軋成形后對橫向支撐件進 行冷卻的淬火槽。與用于在輥軋成形之前對管進行加熱的加熱器相結合，這允許在成形過 程期間對橫向支撐件進行熱處理。因此，在沒有任何額外的制造結構或步驟的情況下，輥軋 成形組件能夠以很少的附加成本制成經過定形及熱處理的橫向支撐件。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，致動器通過滾珠絲杠連接與成形輪可操作地聯(lián)接。這提 供了對成形輪的定位的非常精確的控制。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種由管形成橫向支撐件的方法。該方法包括用多 個成形輪對管進行輥軋成形以定形管的步驟。在輥軋成形步驟期間，該方法包括：用致動器 調節(jié)成形輪中的至少一個成形輪在徑向方向上的位置以改變管的沿其長度的橫截面輪廓， 從而給予橫向支撐件沿其長度的變化輪廓。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的再一方面，該方法包括以下步驟：在對管進行輥軋成形的步驟之前， 將管加熱至預定的退火溫度；以及，在將管輥軋成形為橫向支撐件之后，對管進行淬火。在 輥軋成形之前對管進行的加熱改進了輥軋成形工藝，并且對橫向支撐件進行淬火熱處理由 于非常小的成本或無額外成本而非常高效。與用于形成橫向支撐件的其他已知工藝--在 定形過程完成后對橫向支撐件加熱并淬火的情況--相比，這更加高效。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 由于通過參照結合附圖考慮時的以下詳細描述本發(fā)明變得更好理解，因此將易于 領會本發(fā)明的這些及其他特征和優(yōu)點，其中：
[0012] 圖1是示例性的扭轉梁車橋組件的立體正視圖；
[0013] 圖2是圖1的扭轉梁車橋組件的橫向支撐件的立體正視圖；
[0014] 圖3是示例性的熱管輥軋成形組件的示意圖；
[0015] 圖4是包括與管分離的多個成形輪的示例性輥軋成形機的前視圖；
[0016] 圖5是圖4的輥軋成形機的前視圖，其中，成形輪將管定形成橫向支撐件；以及
[0017] 圖6是用于引導管穿過圖3的熱管輥軋成形組件的示例性管移動器的前視圖。

【具體實施方式】
[0018] 參照附圖，其中，在所有視圖中，相同的標記指示對應的部件，圖1中總體上示出 了用于在汽車中使用并通過熱輥軋成形工藝形成的示例性扭轉梁車橋組件20。示例性扭轉 梁車橋組件20具有橫向支撐件22和一對縱向間隔開的控制臂24,橫向支撐件22沿著軸 線A延伸，控制臂24附接至橫向支撐件22的相對端部。優(yōu)選地，控制臂24焊接至橫向支 撐件22的相對端部，并且能夠根據(jù)車輛中的扭轉梁車橋組件20所設計用于的懸架系統(tǒng)的 類型而具有任意理想的尺寸或形狀。
[0019] 現(xiàn)參照圖2,示例性橫向支撐件22具有一對端部部段26,端部部段26中的每一個 端部部段均具有大致圓筒形的輪廓。示例性橫向支撐件22還具有中間部段28,中間部段 28具有軸向延伸的袋狀部（pocket)，其給予中間部段28通常U形的輪廓。在中間部段28 與部段26之間，示例性橫向支撐件22包括一對過渡部段30,該一對過渡部段30分別在端 部部段26的圓筒形輪廓與中間部段28的U形輪廓之間過渡。應當理解，端部部段26能夠 替代性地具有非圓筒形形狀，并且中間部段28能夠具有一系列其他非圓形輪廓，包括例如 C形、V形或Ω形。應當理解，橫向支撐件22的中間部段28和過渡部段30的形狀、尺寸和 材料影響車輛的懸架的性能特性，例如側傾剛度。
[0020] 現(xiàn)參照圖3,總體上示出了用于將管料42定形成橫向支撐件（例如圖2中示出并 在上文討論的橫向支撐件22)的熱管輥軋成形組件32。示例性熱輥軋成形組件32包括多 個管驅動器34、加熱器36、輥軋成形機38和淬火槽40。示例性橫向支撐件22開始為管料 42,管料42具有與待制成的最終橫向支撐件22的圓筒形端部部段26的直徑類似的直徑。 優(yōu)選地，管42由一種或更多種金屬--例如各種等級的鋼、鋁、鐵、鎂等或者鋼、鋁、鐵、鎂等 的各種合金--制成。然而，應當理解，管34可以由任何理想類型的可成形材料制成。在 輥軋成形過程期間，管42由管驅動器34給送通過熱管輥軋成形組件32。在示例性實施方 式中，熱管輥軋成形組件32包括多個管驅動器34,所述多個管驅動器34定位在熱管輥軋成 形組件32的其他部件之間。然而，熱輥軋成形組件能夠包括任意理想數(shù)目的管驅動器34。 如圖6中所示，示例性管驅動器34包括用于在軸向方向上迫壓管42的多個從動輥35。然 而，每個管驅動器34均能夠為用于將管42以可控制的方式引導通過熱輥軋成形組件32的 任何理想類型的機器或自動機器。
[0021] 重新參照圖3,在熱管輥軋成形組件32的操作期間，管42由管驅動器34給送通 過加熱器36或與加熱器36相鄰，加熱器36將管42加熱至預定的退火溫度以用于更容易 的定形并用于防止定形過程期間的開裂，這在下文進行更詳細地討論。在示例性實施方式 中，加熱器36為電連接至電源44的感應加熱器36。電源44在示例性實施方式中示出為電 池。然而，應當理解，可以采用任何理想類型的電源。當啟動時，感應加熱器36通過電磁輻 射加熱管42,已經發(fā)現(xiàn)電磁輻射在加熱金屬和某些其他材料至精確溫度方面特別高效。然 而，應當理解，在成形組件32中可以采用任何理想類型的加熱器或者加熱器的組合以將管 42加熱至預定的退火溫度。
[0022] 在被加熱至預定的退火溫度后，管驅動器34中的一個管驅動器將管42給送至輥 軋成形機38。如圖4中最佳地示出的，示例性輥軋成形機38包括設置成圖型的多個成形輪 46、48、50。更精確地，示例性輥軋成形機38具有上成形輪46、下成形輪48和一對側成形輪 50。成形輪46、48、50中的每一個成形輪均由叉形構件51跨騎，叉形構件51經由包括螺紋 桿的滾珠絲杠53類型的連接可操作地聯(lián)接至伺服馬達52。然而，應當理解，成形輪46、48、 50能夠通過任何理想類型的連接與伺服馬達52聯(lián)接。伺服馬達52與控制器54電連通，控 制器54構造成精確地調節(jié)成形輪46、48、50相對于彼此以及相對于被給送通過熱管輥軋成 形組件32的管42的位置。在示例性實施方式中，控制器54示出為臺式計算機。然而，應 當理解，能夠替代性地采用任何理想類型的控制器。在操作中，控制器54啟動伺服馬達52 以調節(jié)成形輪46、48、50的位置并迫壓成形輪46、48、50靠著管42。電伺服馬達52優(yōu)選用 于控制成形輪46、48、50的位置，這是由于成形輪46、48、50容易控制并且允許快速且精確 移動。然而，應當理解，能夠采用任何理想類型的致動器，包括例如液壓致動器或氣動致動 器。
[0023] 現(xiàn)參照圖4,在示例性實施方式中，當管42首先插入輥軋成形機38中時，成形輪 46、48、50與管42在徑向上間隔開。然后，將管42給送與待形成的橫向支撐件22的圓筒 形端部部段26的長度對應的預定的軸向距離。接著，隨著管42繼續(xù)被在軸向方向上給送， 控制器54(在圖3中示出）操作伺服馬達52以通過預定的圖型移動成形輪46、48、50中的 每一個成形輪，其中，成形輪46、48、50與管42接合以使管42的材料塑性變形并且使管42 定形成橫向支撐件22。例如，如圖5中所示，成形輪46、48、50已經移動而接合橫向支撐件 22,并且下成形輪48已經朝向上成形輪46向上移動，以減小上成形輪46與下成形輪48之 間的距離并且給予橫向支撐件22的中間部段28上述U形輪廓。成形輪46、48、50的受控 制的移動允許輥軋成形機38使過渡部段30和中間部段28成形至非常精確的公差。例如， 已經發(fā)現(xiàn)示例性輥軋成形機38能夠使橫向支撐件22成形至尺寸精確度為0. 1mm。另外， 控制器54可以編程為操作伺服馬達52以通過不同的圖型移動成形輪46、48、50,從而允許 在對熱管輥軋成形組件32的其他部件不進行調節(jié)或幾乎不進行調節(jié)的情況下在同一熱管 輥軋成形組件32上形成不同尺寸和形狀的橫向支撐件22。換句話說，通過重新編程控制 器54,可以使用熱管輥軋成形組件32形成針對車輛的不同類型的懸架的最優(yōu)化的橫向支 撐件22,或者形成給予同一車輛懸架不同性能特性的橫向支撐件22。應當理解，如果需要， 熱管輥軋成形組件32能夠包括多于一組的成形輪46、48、50。
[0024] 重新參照圖3,示例性組件附加地包括淬火槽40,淬火槽40用于在輥軋成形過程 完成后對加熱后的橫向支撐件22進行淬火。整個橫向支撐件22能夠同時淬火，或者能夠 僅對橫向支撐件22的特定部分淬火以給予橫向支撐件22變化材料特性。淬火槽40中的 流體優(yōu)選為水；然而，應當理解，能夠采用任何理想類型的流體。對橫向支撐件22進行的淬 火允許對材料的屬性進行控制并且還對橫向支撐件22提供了耐氧化性。因此，除了使管42 定形成橫向支撐件22以外，熱管輥軋成形組件32還以很少的附加成本熱處理橫向支撐件 22的材料。由于不需要單獨的熱處理過程，因此這是有利的。
[0025] 再一次參照圖4和圖5,輥軋成形機38的成形輪46、48、50中的每一個成形輪均 具有用于成形橫向支撐件22的相應表面的特定輪廓。例如，在示例性實施方式中，上成形 輪46具有通常凹形形狀，下成形輪48具有通常凸形形狀，并且側成形輪50中的每一個成 形輪均具有截頭圓錐形形狀。然而，應當理解，成形輪46、48、50能夠采用各種其他形狀以 形成不同地定形的橫向支撐件22。成形輪46、48、50還能夠是可移除且可互換的，用以形成 不同地定形的橫向支撐件。另外，雖然示例性輥軋成形機38具有四個輪46、48、50,應當理 解，輥軋成形機38能夠包括任意理想數(shù)目的成形輪。
[0026] 本發(fā)明的另一方面是用于由管42形成用于扭轉梁車橋組件20的橫向支撐件22 的方法。該方法的示例性實施方式包括用多個成形輪46、48、50對管42進行輥軋成形以定 形管42的步驟。在輥軋成形步驟期間，該方法繼續(xù)調節(jié)成形輪46、48、50中的至少一個成 形輪在徑向方向上的位置以改變管42的橫截面輪廓，從而形成具有沿其長度的變化輪廓 的橫向支撐件。優(yōu)選地，成形輪46、48、50中的至少一個成形輪從與成形輪46、48、50中的 另一個成形輪間隔開預定的距離的第一位置調節(jié)至與成形輪46、48、50中的另外的成形輪 間隔開更小距離的第二位置以在橫向支撐件22中形成袋狀部。對成形輪46、48、50的調節(jié) 能夠通過例如致動器與成形輪46、48、50之間的滾珠絲杠連接進行。成形輪46、48、50可 以具有類似的或不同的形狀，并且優(yōu)選地，成形輪中的至少一個成形輪是非圓筒形的。優(yōu)選 地，輥軋成形步驟形成具有一對端部部段26和中間部段28的橫向支撐件22,其中，該一對 端部部段26具有通常圓筒形形狀，中間部段28設置在端部部段26之間且具有袋狀部。
[0027] 該方法可以附加地包括在對管42進行輥軋成形的步驟之前對管42進行加熱的步 驟，并且還可以包括對橫向支撐件22的至少一部分進行淬火以給予橫向支撐件22的材料 所需微觀結構的步驟。管42的加熱能夠例如通過感應加熱器36進行。
[0028] 明顯地，根據(jù)上述教示，能夠對本發(fā)明進行許多改型和變型，并且可以在處于所附 權利要求的范圍內的同時以與具體描述不同的方式進行。
【權利要求】
1. 一種用于使管成形為橫向支撐件的輥軋成形組件，所述輥軋成形組件包括： 加熱器，所述加熱器用于將所述管加熱至預定的溫度； 輥軋成形機，所述輥軋成形機包括用于使所述管變形的多個成形輪；以及 致動器，所述致動器可操作地聯(lián)接至所述輥軋成形機的所述成形輪中的至少一個成形 輪并且構造成在徑向方向上移動相關聯(lián)的所述成形輪以使所述管變形成具有變化橫截面 的橫向支撐件。
2. 根據(jù)權利要求1所述的輥軋成形組件，其中，所述成形輪中的至少一個成形輪是非 圓筒形的。
3. 根據(jù)權利要求1所述的輥軋成形組件，還包括淬火槽，所述淬火槽用于在所述橫向 支撐件被所述輥軋成形機定形之后冷卻所述橫向支撐件。
4. 根據(jù)權利要求1所述的輥軋成形組件，其中，所述加熱器為感應加熱器。
5. 根據(jù)權利要求1所述的輥軋成形組件，其中，所述輥軋成形機的所述多個成形輪包 括上成形輪、下成形輪以及一對側成形輪。
6. 根據(jù)權利要求1所述的輥軋成形組件，其中，所述致動器經由至少一個滾珠絲杠與 所述至少一個成形輪可操作地聯(lián)接。
7. 根據(jù)權利要求1所述的輥軋成形組件，還包括控制器，所述控制器構造成控制所述 致動器以形成具有不同構型的橫向支撐件。
8. -種由管形成橫向支撐件的方法，所述方法包括下述步驟： 用多個成形輪對所述管進行輥軋成形以定形所述管；以及 在對所述管進行所述輥軋成形期間，用致動器調節(jié)所述成形輪中的至少一個成形輪在 徑向方向上的位置以改變所述管的沿所述管的長度的所述橫截面輪廓，從而給予所述橫向 支撐件沿所述橫向支撐件長度的變化輪廓。
9. 根據(jù)權利要求8所述的形成橫向支撐件的方法，還包括在對所述管進行輥軋成形的 所述步驟之前將所述管加熱至預定的溫度的步驟。
10. 根據(jù)權利要求9所述的形成橫向支撐件的方法，還包括在對所述管進行輥軋成形 的所述步驟之后對所述橫向支撐件進行淬火的步驟。
11. 根據(jù)權利要求8所述的形成橫向支撐件的方法，其中，所述調節(jié)步驟進一步限定 為：將至少一個輥軋成形輪的位置從與所述輥軋成形輪中的另一個輥軋成形輪間隔開預定 的距離的第一位置調節(jié)至與所述成形輪中的另外的成形輪間隔開更小距離的第二位置以 在所述橫向支撐件中形成袋狀部。
12. 根據(jù)權利要求8所述的形成橫向支撐件的方法，其中，所述致動器經由滾珠絲杠連 接調節(jié)所述成形輪中的至少一個成形輪的位置。
13. 根據(jù)權利要求12所述的形成橫向支撐件的方法，其中，對所述管的所述加熱通過 感應加熱器進行。
14. 根據(jù)權利要求8所述的形成橫向支撐件的方法，其中，所述成形輪中的至少一個成 形輪具有非圓筒形形狀。
15. 根據(jù)權利要求8所述的形成橫向支撐件的方法，其中，所述輥軋成形步驟形成具有 一對端部部段以及袋狀部的橫向支撐件，其中，所述一對端部部段具有大致圓筒形形狀，所 述袋狀部設置在所述端部部段之間。
【文檔編號】B21B1/08GK104093503SQ201380007784
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年2月1日 優(yōu)先權日:2012年2月1日
【發(fā)明者】約翰·理查德·波托奇基 申請人:麥格納國際公司