[发明专利]可调节扭转梁管成形模具

说明书

相关申请的交叉引用

本PTC专利申请要求于2012年6月15日提交的、名称为“Adjustable Twist Beam Tube Forming Die(可调节扭转梁管成形模具)”的美国临时专利申请序列号No.61/660,214的权益，该申请的全部公开内容被认为是本申请的公开内容的一部分，并且通过参引并入本文中。

技术领域

本发明涉及用于形成管状扭转梁部件的模具和形成管状扭转梁部件的方法。

背景技术

汽车包括用于连接扭转悬架系统中的控制臂的扭转梁车轴，该扭转梁车轴也被称为扭转梁部件或扭转车轴部件。扭转梁车轴在车辆的后轮之间延伸并且提供了在使对乘客舱的侵入最小化的同时封装悬架的方法。扭转梁车轴可以包括由金属材料制成的H形、C形、U形或V形的杆。

扭转梁车轴还可以包括管状扭转梁部件，该管状扭转梁部件通过将管压制或模制成预定的形状而形成。管状扭转梁部件不仅为结构构件，而且用作扭转弹簧。管状扭转梁部件的示例在美国专利申请公报No.2010/0301577中公开。由于管状扭转梁部件的重量对汽车的总重量做出贡献，因此管状扭转梁部件的重量优选地为小的。然而，管状扭转梁部件由于扭转和其他因素而受到巨大应力。因此，最大应力水平，特别是由于扭转所导致的最大应力水平，支配管状扭转梁部件的材料厚度和重量。

管状扭转梁部件还用于控制车辆的侧倾刚度(roll rate)，该侧倾刚度影响车辆的行驶和操纵。侧倾刚度类似于车辆的乘适刚度(ride rate)，但对于包括横向加速的动作而言，因而会引起车辆的簧载质量侧倾。侧倾刚度表示为车辆簧载质量单位侧倾度的扭矩并且通常以Nm/度为单位测量。车辆的侧倾刚度没有改变车辆上重量转移的总量，但是改变了通过车辆底盘从特定的车轴上转移至另一个车轴上的重量的百分比和转移的速度。通常，车辆的车轴上的侧倾刚度越高，则该车轴上的重量转移越快并且重量转移的百分比越高。较慢的重量转移减小了翻车情况的可能性。管状扭转梁部件的尺寸和设计对车辆的侧倾刚度具有重要的影响。

管状扭转梁部件利用模具和其他工具形成。通常，需要多个模具或工具和三个单独的成形步骤来形成具有提供所需侧倾刚度的尺寸的管状扭转梁部件，这是昂贵且耗时的。为了获得新的侧倾刚度或者“调整”特定部件的侧倾刚度，必须重新设计模具或工具，这是昂贵的并且可能花费数周或数月。另外，为了制造各自提供不同的侧倾刚度的多个部件，必须设计并且采用不同的模具和工具，这也是昂贵且耗时的。

发明内容

本发明提供了一种用于制造各种不同尺寸的管状扭转梁部件的可调节模具。可调节模具包括上半部，该上半部包括在两端之间延伸并且具有用于接合金属管的凸形轮廓的冲头。上半部还具有一对上盒，其中，每个上盒均设置有凹槽并且沿冲头的一个端部设置。上盒的凹槽彼此轴向对准并且提供了用于金属管的轴向位置。可调节模具还包括下半部，该下半部包括与上盒轴向地对准的一对下盒。每个下盒均设置有凹槽并且下盒的凹槽彼此轴向地对准并且面对上盒的凹槽。下半部还包括设置在冲头的两侧上的一对成形块。成形块朝向彼此移动并且接合金属管的两侧。下半部还包括设置在成形块的两侧上并且位于成形块的外侧的一对侧凸轮。侧凸轮朝向彼此以及朝向金属管按压成形块。可调节模具还包括竖向间隔块和一对水平间隔块中的至少一者。竖向间隔块在上半部与下半部之间延伸以限制上半部朝向下半部的运动。每个水平间隔块均设置在下盒中的一个下盒与相邻的成形块之间以限制相邻的侧凸轮朝向成形块的运动。竖向间隔块和水平间隔块为可移除的并且能够用不同尺寸的竖向间隔块和一对水平间隔块替换。

本发明还提供了一种利用具有竖向间隔块、水平间隔块或这两者的可调节模具来形成具有各种不同尺寸的多个管状扭转梁部件的方法。当可调节模具包括竖向间隔块时，该方法包括将第一金属管设置在下盒之间；以及将上半部朝向下半部移动并且将第一金属管与冲头接合以形成第一管状扭转梁部件。竖向间隔块限制上半部朝向下半部的运动。

本发明提供了利用水平间隔块形成具有各种不同尺寸的多个管状扭转梁部件的另一种方法。该方法包括下述步骤：将第一金属管设置在下盒之间，将上半部朝向下半部移动，以及将第一金属管与冲头接合。该方法还包括将侧凸轮朝向彼此移动并且将第一金属管与成形块接合以形成第一管状扭转梁部件。水平间隔块限制侧凸轮朝向彼此的运动。