用于产生非圆形特征的滚压成型工具、产生非圆形特征的方法以及组装具有非圆形接合部的泵的方法

摘要

一种用于对部件的非圆形唇缘进行滚压成型的工具，该工具包括中心轴、第一轴杆和第二轴杆以及第一滚子和第二滚子。中心轴具有纵向轴线。中心轴适于绕纵向轴线旋转。各轴杆从中心轴延伸并且固定至中心轴。各轴杆分别具有大致垂直于纵向轴线延伸的第一侧向轴线和第二侧向轴线。滚子以可旋转的方式联接至相应的轴杆、适于绕相应的侧向轴线旋转、相对于纵向轴线径向地间隔开并且相对于彼此周向地间隔开。第一滚子和第二滚子适于同时以可操作的方式接合非圆形唇缘并使非圆形唇缘变形。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年6月11日提交的美国临时申请No.62/683,222的权益。上述申请的全部公开内容通过参引并入本文中。

技术领域

本公开涉及用于产生非圆形特征比如接合部的滚压成型工具、使用该滚压成型工具产生非圆形特征比如接合部的方法以及组装具有非圆形接合部的泵的方法。

背景技术

本部分提供与本公开有关的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。

涉及通过两个或更多个滚子使材料连续变形的滚压成型可以用于形成封闭的接合部。举例而言，这种滚压成型的接合部可以用在泵上，比如以保持轴承和/或马达定子。为了产生滚压成型的接合部，可以使两个或更多个滚子绕中心轴线旋转以连续地接合圆形唇缘，以使第一部件变形以接合第二部件，由此形成接合部。然而，一些接合部沿着非圆形路径将各部件互连。部件周缘的形状是不同于圆形的形状，并且接合部可以被确认为是非圆形的。滚压成型机器的滚子在它们绕中心轴线旋转时不能保持与待变形部件的连续且同时的接合。代替上面描述的方法地，可以通过使用依循部件的轮廓的形状而非相对于中心轴保持静止的复杂工具来产生非圆形的滚压成型接合部。

发明内容

本部分提供了本公开的总体概述，并且本部分不是对本公开的全部范围或本公开的所有特征的全面公开。

在各个方面，本主题公开提供了一种使非圆形唇缘变形的方法。该方法包括使滚压成型工具绕纵向轴线旋转。滚压成型工具包括中心轴、第一轴杆、第二轴杆、第一滚子和第二滚子。中心轴线沿着纵向轴线延伸。第一轴杆具有大致垂直于纵向轴线延伸的第一侧向轴线。第二轴杆具有大致垂直于纵向轴线延伸的第二侧向轴线。第一滚子以可旋转的方式联接至第一轴线并且适于绕第一侧向轴线旋转。第二滚子以可旋转的方式联接至第二轴线并且适于绕第二侧向轴线旋转。第一滚子和第二滚子相对于纵向轴线径向地定位并且相对于彼此周向地间隔开。在使滚压成型工具旋转的同时，使第一滚子和第二滚子与非圆形唇缘接合。该方法还包括向非圆形唇缘施加载荷。该载荷平行于纵向轴线施加。该方法还包括使滚压成型工具继续绕纵向轴线旋转。纵向轴线保持在固定位置。使滚压成型工具旋转使得第一滚子和第二滚子同时以可操作的方式接合非圆形唇缘并使非圆形唇缘变形。

在其他方面，本主题公开提供了一种将盖组装至泵的壳体的方法。该方法包括将非圆形板布置在腔内。该腔至少部分地由非圆形唇缘限定。该方法还包括使滚压成型工具绕纵向轴线旋转。滚压成型工具包括中心轴、第一轴杆、第二轴杆、第一滚子和第二滚子。中心轴沿纵向轴线延伸。第一轴杆包括大致垂直于纵向轴线延伸的第一侧向轴线。第二轴杆包括大致垂直于纵向轴线延伸的第二侧向轴线。第一滚子以可旋转的方式联接至第一轴杆并且适于绕第一侧向轴线旋转。第二滚子以可旋转的方式联接至第二轴杆并且适于绕第二侧向轴线旋转。第一滚子和第二滚子相对于纵向轴线径向地定位并且相对于彼此周向地间隔开。在使轧滚压成型工具旋转的同时，第一滚子和第二滚子与非圆形唇缘接合。该方法还包括向非圆形唇缘施加载荷。该载荷平行于纵向轴线施加。该方法还包括使滚压成型工具继续绕纵向轴线旋转。纵向轴线保持在固定位置。使滚压成型工具旋转使得第一滚子和第二滚子同时以可操作的方式接合非圆形唇缘、使非圆形唇缘变形、并将盖组装至壳体。

在其他方面，本主题公开提供了一种用于对部件的非圆形唇缘进行滚压成型的工具。该工具包括中心轴、第一轴杆、第二轴杆、第一滚子和第二滚子。中心轴具有纵向轴线。中心轴适于绕纵向轴线旋转。第一轴杆和第二轴杆从中心轴延伸并且固定至中心轴。第一轴杆具有大致垂直于纵向轴线延伸的第一侧向轴线。第二轴杆具有大致垂直于纵向轴线延伸的第二侧向轴线。第一滚子以可旋转的方式联接至第一轴杆并且适于绕第一侧向轴线旋转。第二滚子以可旋转的方式联接至第二轴杆并且适于绕第二侧向轴线旋转。第一滚子和第二滚子相对于纵向轴线径向地间隔开并且相对于彼此周向地间隔开。第一滚子和第二滚子适于同时以可操作的方式接合非圆形唇缘并使非圆形唇缘变形。

另外的适用领域根据本文中提供的描述将变得明显。该发明内容中的描述和特定示例仅意在仅用于说明的目的而并不意在限制本公开的范围。

附图说明

本文中描述的附图仅是出于对所选实施方式而非所有可能的实现方式进行说明的目的，并且不意在限制本公开的范围。

图1是根据本公开的某些方面的与非圆形唇缘接合的滚压成型工具的侧视图；

图2是图1的与非圆形唇缘的第一部分接合的滚压成型工具的俯视图；

图3是图1的与非圆形唇缘的第二部分接合的滚压成型工具的俯视图；

图4是图1的与非圆形唇缘的第三部分接合的滚压成型工具的俯视图；

图5是根据本公开的某些方面的具有壳体和盖的泵的立体图；

图6是图5的泵的局部截面图，示出了壳体的处于未变形构型的唇缘；

图7是图5的泵的局部截面图，示出了壳体的处于变形构型的唇缘；

图8是根据本公开的某些方面的另一泵的俯视图；以及

图9是描绘了组装图5的泵的示例性方法的流程图，该方法包括使用图1的滚压成型工具滚压形成泵的接合部。

贯穿附图的若干视图，相应的附图标记指示相应的部分。

具体实施方式

现在将参照附图对示例实施方式进行更全面的描述。

在各个方面，本公开提供了一种用于产生非圆形的滚压成型特征比如接合部的工具。该工具包括宽到足以适应非圆形特征的最窄尺寸和最宽尺寸的至少两个滚子。本公开还提供了一种对非圆形特征进行滚压成型的方法以及一种组装包括非圆形接合部的泵的方法。相比于利用复杂工具来依循非圆形特征的形状的典型方法，本公开的方法更快、更便宜且更易于自动化。

参照图1至图4，提供了根据本公开的某些方面的滚压成型工具10。滚压成型工具10可以包括沿着纵向轴线14延伸的中心轴12。滚压成型工具10还可以包括沿着侧向轴线18延伸的轴杆16。轴杆16的侧向轴线18可以大致垂直于中心轴12的纵向轴线14延伸。在各个方面，中心轴12和轴杆16两者呈大致柱形。

滚压成型工具10还可以包括第一轮或滚子20和第二轮或滚子22。在各个方面，第一滚子20和第二滚子22可以被称为“滚子”。滚子20、22可以以可旋转的方式联接至轴杆16并且适于相对于轴杆16旋转。更具体地，滚子20、22可以适于绕侧向轴线18旋转。滚子20、22可以相对于纵向轴线14径向地定位。滚子20、22可以布置成距中心轴12的纵向轴线14距离相等。滚子20、22可以相对于彼此周向地间隔开。第一滚子20和第二滚子22可以绕在滚压成型工具10绕纵向轴线14旋转时由滚子20、22所绘出的圆的圆周等距地间隔开。在各个方面，第一滚子20和第二滚子22是大致相同的。

滚压成型工具10还可以包括布置在中心轴12的远端端部26(图1)处的基部24。基部24可以相对于纵向轴线14侧向居中。轴杆16和基部24可以相对于中心轴12固定。在各个方面，轴杆16和基部24与中心轴12一体地形成。

轴杆16可以包括具有第一轴线29的第一部分28和具有第二轴线31的第二部分30。第一轴线29和第二轴线31与彼此并且与侧向轴线18共线。第一部分28和第二部分30可以从基部24的相反的第一侧部32和第二侧部34突出。在各个方面，第一部分28和第二部分30可以分别称为第一轴杆和第二轴杆。第一轴线29和第二轴线31可以分别称为第一侧向轴线和第二侧向轴线。

第一滚子20可以以可旋转的方式联接至轴杆16的第一部分28。第二滚子22可以以可旋转的方式联接至轴杆16的第二部分30。滚子20、22可以被侧向固定以防止沿着轴杆16的侧向轴线18平移。在各个方面，滚子20、22的向内运动(即，朝向纵向轴线14)可以至少部分地受基部24限制。

滚子20、22可以连续且同时地接合非圆形特征比如非圆形唇缘50。在一个示例中，唇缘50被绕非圆形板52(图2)滚压成型以产生非圆形接合部并保持板52。中心轴12可以沿第一旋转方向54(图1)绕纵向轴线14旋转。当滚子20、22接合非圆形唇缘50时，中心轴12绕纵向轴线14的旋转导致滚子20、22沿第二旋转方向56(图2)绕侧向轴线18旋转。可以沿向下方向58(图1)施加载荷，使得滚子20、22与非圆形唇缘50的可操作接合导致非圆形唇缘50变形。

滚子20、22可以平行于侧向轴线18而宽到足以跨越非圆形唇缘50的轮廓的最窄部分(例如参见图2)、非圆形唇缘50的轮廓的中间部分(图3)以及非圆形唇缘50的轮廓的最宽部分(例如参见图4)。因此，纵向轴线14可以在第一滚子20和第二滚子22通过滚压成型工具10的整个旋转(即，中心轴12绕纵向轴线14的360°旋转)同时地接合非圆形唇缘50时保持固定。不同于利用具有非固定的纵向轴线(未示出)的复杂工具来依循非圆形的轮廓的典型方法，本公开的滚压成型工具10可以用于在纵向轴线14保持固定并且滚子20、22具有围绕纵向轴线14的圆形轨道的同时形成非圆形接合部。

参照图3，非圆形唇缘50可以至少部分地限定大致垂直于纵向轴线14的第一尺寸70。非圆形唇缘可以至少部分地限定大致垂直于纵向轴线14的第二尺寸72。第一尺寸70可以大于第二尺寸72。在一个示例中，第一尺寸70和第二尺寸72大致彼此垂直。在各个方面，第一尺寸70是最大尺寸，并且第二尺寸72是最小尺寸。在各个方面，第一尺寸70与第二尺寸72的比率大于1、可选地大于或等于1.05、可选地大于或等于1.1、可选地大于或等于1.10、可选地大于或等于1.2、可选地大于或等于1.25、可选地大于或等于1.3、可选地大于或等于1.35、可选地大于或等于1.4、可选地大于或等于1.45、并且可选地大于或等于1.5。

滚子20、22可以包括各自的外表面74和内部的各自的内表面76。内表面76可以布置成比外表面74更靠近纵向轴线14。滚子20、22的外表面74可以以第三尺寸78间隔开。滚子20、22的内表面76可以以第四尺寸80间隔开。第三尺寸78可以大于第四尺寸80。在各个方面，第三尺寸78与第四尺寸80的比率大于或等于1、可选地大于或等于1.1、可选地大于或等于1.2、可选地大于或等于1.3、可选地大于或等于1.4、可选地大于或等于1.5、可选地大于或等于1.6、可选地大于或等于1.7、可选地大于或等于1.8、可选地大于或等于1.9、并且可选地大于或等于2。

如上面所描述的，滚子20、22宽到足以跨越非圆形唇缘50的轮廓的最窄部分和最宽部分。因此，滚子20、22的第三尺寸78可以大于或等于非圆形唇缘50的第一尺寸70。滚子20、22的第四尺寸80可以小于或等于非圆形唇缘50的第二尺寸72。

板52的轮廓和非圆形唇缘50的轮廓在大致垂直于纵向轴线14的平面中可以关于两个垂直的轴线对称。更具体地，板52可以关于大致平行于第一尺寸70的第一横向轴线以及大致垂直于第二尺寸72的第二横向轴线对称。然而，本领域技术人员将理解，其他轮廓也是可能的。在一个示例中，板52和非圆形唇缘50具有单个对称轴(例如参见图8的泵170)。在另一示例中，板52和非圆形唇缘50不具有任何对称轴。

在各个方面，滚压成型工具10确切地包括两个滚子(例如，第一滚子20和第二滚子22)。然而，在替代性变型中，滚压成型工具可以包括额外的滚子。例如，滚压成型工具可以可选地包括三个滚子、四个滚子或五个滚子，每个滚子相对于纵向轴线径向地定位并且相对于其他滚子(未示出)周向地间隔开。每个滚子可以布置在具有单独的侧向轴线的单独的轴杆上(例如，当滚压成型工具包括三个滚子时，第一轴杆、第二轴杆和第三轴杆可以各自从中心轴径向延伸、布置成与彼此成约120°并且包括对应的第一侧向轴线、第二侧向轴线和第三侧向轴线，对应的第一滚子、第二滚子和第三滚子可以绕对应的第一侧向轴线、第二侧向轴线和第三侧向轴线旋转)。在另一示例中，额外的滚子沿着轴杆布置在不同半径处以同时滚压形成其他嵌套特征(未示出)。

参照图5，提供了根据本公开的某些方面的泵90。泵90可以包括壳体92和板或盖94。在一个示例中，盖94是将泵90的电子组件(未示出)封闭的后盖。壳体92可以由熔融金属铸造或者被机加工成最终形状。壳体92可以包括唇缘96。唇缘96可以具有非圆形轮廓。唇缘96的几何结构可以与壳体92一起铸造或者被随后机加工到壳体92中。盖94可以具有非圆形的几何结构。在各个方面，盖94包括铝。盖94可以被冲压或激光切割。尽管盖94被示出为实心的平板，但是盖94可以包括不同的或附加的特征。盖94可以不是平坦的。举例而言，盖94可以包括冲压特征，例如以增加刚度。在另一示例中，盖可以包括一个或更多个孔、例如用于允许空气但不允许水分进入和离开该封闭件的通风孔的一个或更多个孔。盖94可以封闭泵90的室(例如，图6至图7中所示的室118)。在各个方面，泵90是电动水泵(eWP)。然而，该泵可以替代性地为具有非圆形接合部的任何其他类型的泵(例如，电动油泵(eOP))。替代性地，盖可以接合非圆形唇缘，以至少部分地封闭位于其他组件比如冷却风扇上的室。

参照图6，示出了其中唇缘96处于未变形状态(即，在滚压成型之前)的壳体92。唇缘96可以从壳体92的本体110向上延伸。唇缘96可以至少部分地限定腔112。壳体92可以包括第一表面114，第一表面114至少部分地形成腔112的基部。第一表面114可以包括凹槽116。凹槽116可以绕腔112的整个周缘延伸。盖94可以被安置到腔112中以封闭室118，电子组件可以被布置到室118中。

唇缘96可以绕腔112的整个外周缘延伸。在施用沿向下方向122(即，平行于腔112的纵向轴线123)施加的力时，唇缘96可以适于朝向腔112的中心向内120变形。唇缘96可以包括第二表面或外表面124、第三表面或内表面126以及第四表面或顶表面128。顶表面128可以在外表面124与内表面126之间延伸。顶表面128可以适于接合滚压成型工具的滚子(例如，图1至图4的滚压成型工具10的滚子20、22)。当滚子接合顶表面128时，滚压成型工具的纵向轴线(例如，图1的纵向轴线14)可以与腔112的纵向轴线123对准。因此，顶表面128可以大致垂直于腔112的纵向轴线123和滚压成型工具的纵向轴线两者延伸。

唇缘96的外表面124可以与唇缘96的顶表面128形成第一角度130。第一角度130可以大于0°且小于等于约90°。举例而言，第一角度130可以大于等于约60°且小于等于约70°，并且可选地大于等于约63°至小于等于约65°。唇缘96的内表面126可以与唇缘96的顶表面128形成第二角度132。第二角度132可以大于0°且小于等于约90°。举例而言，第二角度132可以大于等于约60°且小于等于约70°、可选地大于等于约67°且小于等于约69°。第一角度130和第二角度132可以具有不同的大小。第一角度130可以小于第二角度132。外表面124可以包括与腔112的纵向轴线123大致平行的第一长度134。内表面126可以包括与腔112的纵向轴线123大致平行的第二长度136。第一长度134可以大于第二长度136。举例而言，第一长度与第二长度的比率可以大于1、可选地大于或等于1.5、可选地大于或等于2、可选地大于或等于2.5、可选地大于或等于3、可选地大于或等于3.5、可选地大于或等于4、可选地大于或等于4.5、并且可选地大于或等于5。非圆形边缘138可以绕唇缘96的外周缘延伸。在各种替代方面，唇缘96可以包括有助于沿优选方向(例如，向内)变形的不同特征或附加特征(例如，底切部、穿孔部)。

泵90还可以包括密封件140，密封件140至少部分地布置在凹槽116内。密封件140可以是室温硫化(RTV)硅树脂、O形环、就地密封垫、非圆形横截面的密封件或本领域技术人员已知的任何其他适合的密封件。在另一方面，盖94可以涂覆有用于密封的橡胶，以用作橡胶涂覆金属(RCM)垫(未示出)。密封件140可以接合盖94。

参照图7，示出了其中唇缘96处于变形构型(即，在滚压成型之后)的壳体92。在变形构型中，唇缘96向内变形以接合盖94。因此，唇缘96和盖94可以形成接合部150以保持盖94。接合部150可以是非圆形的并且可以绕唇缘96与盖94之间的接合面延伸。唇缘96可以形成钩或向内突出部152。盖94可以纵向地布置在壳体92的唇缘96与密封件140之间。盖94可以布置在腔112中以封闭室118。在各个方面，室118被气密地密封。

参照图8，提供了根据本公开的某些方面的另一泵170。泵170包括壳体172和盖174。壳体172包括唇缘176。如所示出的，在变形构型中，唇缘176与盖174配合，以至少部分地封闭壳体172的腔(未示出)。

盖174和唇缘176在与盖174的表面178大致平行的方向上的轮廓可以关于至少一个轴线不对称。例如，盖174和唇缘176的轮廓可以关于第一轴线180大致不对称而关于与第一轴线180大致垂直的第二轴线182大致对称。更具体地，第一部分184可以具有第一曲率半径，并且第二部分186可以具有大于第一曲率半径的第二曲率半径。在各种替代方面，唇缘和盖限定了其他非圆形轮廓。

本公开还提供了一种对非圆形特征比如接合部进行滚压成型的方法。在图5至图7的泵90和图1至图4的滚压成型工具10的背景下该描述该方法。然而，本领域的技术人员将理解，该方法可以用于对具有非圆形轮廓的任何特征进行滚压成型。图9中描绘了示例方法210。该方法可以包括：在212处，将密封件140布置在凹槽116内。在将密封件140布置在凹槽116内之后，在214处，可以将盖94布置在腔112中。在将盖94安置在腔112中之后，可以使用滚压成型工具10来形成接合部150，如下面更详细地描述的。

在216处，可以使滚压成型工具10绕固定的纵向轴线14旋转。在218处，当滚压成型工具10旋转时，可以使第一滚子20和第二滚子22与非圆形唇缘96接合。更具体地，滚压成型工具10的第一滚子20和第二滚子22可以以可操作的方式与壳体92的唇缘96的顶表面128接合。在220处，当工具10绕纵向轴线14旋转时，滚子20、22接合顶表面128以绕轴杆16的侧向轴线18旋转。可以同时通过工具10沿向下方向122向唇缘96施加载荷。如上面所描述的，由于工具10的纵向轴线14在工具10的旋转期间保持固定，因此第一滚子20和第二滚子22可以保持与唇缘96连续且同时地接触。滚子20、22与唇缘96的可操作性接合使得唇缘96向内120变形，以从未变形构型(图6)转变为变形构型(图7)。在变形构型中，在壳体92的唇缘96与盖94之间形成接合部150。在222处，可以使滚子20、22与唇缘96脱开接合。

提供了示例性实施方式，使得本公开内容将是完整的并且将本公开内容充分传达给本领域技术人员。阐述了许多具体细节比如特定部件、装置和方法的示例，以提供对本公开的实施方式的透彻理解。对于本领域的技术人员而言将明显的是，不需要采用具体细节，示例性实施方式可以以许多不同的形式来实现并且不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例性实施方式中，未对公知的方法、公知的装置结构和公知的技术进行详细描述。

本文中所使用的术语仅用于描述特定示例性实施方式的目的，而不意在是限制性的。如本文中所使用的，单数形式“一”、“一种”以及“该”也可以意在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”是包容性的并因此指明所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或附加。本文中所描述的方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求其以所讨论或所示出的特定顺序执行，除非特别地指明执行的顺序。还应当理解的是，可以采用附加的或替代性的步骤。

当元件或层被称为“位于另一元件或层上”、“接合至”、“连接至”或“联接至”另一元件或层时，其可以直接地位于另一元件或层上、接合、连接或联接至另一元件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接位于另一元件或层上”、“直接接合至”、“直接连接至”或“直接联接至”另一元件或层时，可能不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其他词语(例如，“在……之间”与“直接在……之间”、“相邻”与“直接相邻”等)应当以类似的方式来解释。如本文中所使用的，术语“和/或”包括相关联的列举项目中的一者或更多者的任何组合和所有组合。

尽管可以在本文中使用第一、第二和第三等术语来描述各个元件、部件、区域、层和/或部段，但是这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用于区分一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分。除非上下文明确表明，否则术语比如“第一”、“第二”和其他数字术语在本文中使用时并不意味着顺序或次序。因此，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例性实施方式的教示的情况下可以被称为第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，在本文中可以使用空间相对术语比如“内”、“外”、“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等来描述如附图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。空间相对术语可以意在涵盖装置在使用或操作中的除了附图中所描绘的取向以外的不同取向。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为位于其他元件或特征“下方”或“之下”的元件将被定向为位于其他元件或特征“上方”。因此，示例术语“在……下方”可以涵盖上方和下方两个取向。装置可以以其他方式定向(旋转90度或处于其他取向)，并且本文中使用的空间相对描述也据此解释。

出于说明和描述的目的已经提供了对一些实施方式的前述描述。该描述并非意在是详尽的或者限制本公开。特定实施方式的各个元件或特征通常并不限于该特定实施方式，而是，即使没有具体示出或描述，特定实施方式的各个元件或特征在适用的情况下是可互换的，并且可以在选定实施方式中使用。特定实施方式的各个元件或特征也可以以许多不同的方式变化。这些变型并不被认为偏离本公开，并且所有这些改型均意在包括于本公开的范围内。