CN100595004C - 减震皮带轮轮毂的制造方法及采用该轮毂的减震皮带轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安装在发动机曲轴上的弹性元件或者摩擦阻尼件，具体是指一种新型的减震皮带轮，并且还包括该新型减震皮带轮轮毂的制造方法。其采用真空压铸技术以镁合金为原料制成减震皮带轮的轮毂，再通过机械嵌合技术将轮毂与减震元件嵌合于一起，得到了本发明的减震皮带轮。该类减震轮结构更轻便、更加牢固，同时寿命更长，减震效果更好，并且噪音更小。

Description

减震皮带轮轮毂的制造方法及采用该轮毂的减震皮带轮

技术领域

本发明涉及一种安装在发动机曲轴上的弹性元件或者摩擦阻尼件，具体是指一种新型的减震皮带轮，并且还包括该新型减震皮带轮轮毂的制造方法。

背景技术

现有的汽车发动机中的曲轴是一个扭转弹性系统，本身具有一定的自振频率，在发动机工作时，作用于曲轴上的力的大小和方向都是周期性变化的，曲轴因为相对于转动惯量较大的飞轮正反摆动而产生扭转振动，当激励频率与曲轴的自振频率成倍数关系时，曲轴的扭转振动便因发生共振而加剧，在整个扭转减振器的安全区域受力是分散的，造成发动机功率受损，曲轴刚度、强度下降，正时齿轮或齿形带磨损加剧，气缸偏磨等一系列问题。因此现有技术中采用了各种减震措施来尽量减小上述振动对发动机组件造成的损害。

例如，中国发明专利，公开号为CN1991196名称为“一种汽车发动机曲轴扭转振动器”就公开了一种减振结构，它由轮毂、橡胶圈、飞轮组成，轮毂固定在曲轴前端，轮毂外周上粘有橡胶圈，飞轮间隔着橡胶圈联接在轮毂上。本发明可以改善汽车发动机曲轴的扭振特性，减弱曲轴的振动。克服因曲轴扭振而产生的发动机功率受损、曲轴刚度、强度下降，正时齿轮或齿形带磨损加剧、气缸偏磨等问题，同时，密封膜片装置的弹簧特性曲线在所述安装区域中首先下降及然后又上升。

另外，中国发明专利，公开号为CN101144517名称为“一种汽车发动机用曲轴扭转减震器”也公开了一种减震装置，其公开了一种汽车发动机用曲轴扭转减震器，包括外毂、布置在所述外毂内侧的内毂以及布置在所述外毂和内毂之间的中间毂，所述的外毂和内毂之间设有多级减震装置；所述的多级减震装置包括吸收高频振动的第一级减震装置和吸收低频振动的第二级减震装置；与现有技术相比，在汽车发动机用曲轴扭转减震器上，采用多级减震装置，增加了一级或两级具有不同特性的减震橡胶，使其能够有效吸收在发动机运转时产生的皮带驱动系统的低频振动，同时，还能够有效延长曲轴的使用寿命，结构简单、成本低、使用寿命长、容易加工制造等优点。

但是，虽然上述专利文件的技术方案中采用了应用在发动机上的减震轮，使得发动机传输的减震效果大大减弱，有效的防止了发动机传输过程中产生的振动效果，但是现有的该类型的减震装置的两层金属轮毂一般都采用铸铁以及铝合金材料，这样虽然能够满足制成的减震装置满足发动机减震的基本需要，但是由其牢固程度以及工作寿命均不是非常理想，同时由于工作过程中容易受到腐蚀，因此更严重影响了其使用寿命。

因此，本发明就是基于上述现有技术的缺陷提出的一种相对于现有的该类减震轮结构更轻便、更加牢固，同时寿命更长，减震效果更好，并且噪音更小的减震轮以及制造该减震轮轮毂的制造方法。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种相对于现有的该类减震轮结构更轻便、更加牢固，寿命更长，减震效果更好同时噪音更小的减震轮，同时本发明还公开了制造该减震轮轮毂的方法。

为了实现上述的发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种减震皮带轮轮毂的制造方法，其采用真空压铸机将熔融镁合金压入模具内形成，其具体步骤包括

第一步，清除镁合金内杂质的过程，为清除镁合金溶液中夹杂的气体以及残渣的过程；

第二步，模具参数的设定过程，包括设定模具的预热过程温度以及设定模具工作过程温度；

第三步，填充压射镁合金，包括慢压射过程、快压射过程以及最终的增压过程；

第四步，对得到的镁合金铸件进行表面精加工。

在所述的第一步清除镁合金内杂质的过程中，使用精炼剂在300kg石墨坩埚电阻炉内，当镁合金溶液温度达到700℃以上时，利用除气工具把精炼剂压进镁合金熔液底层进行缓慢搅拌5-10分钟，使杂质浮出镁合金溶液表面，反复进行至少两次上述过程。

在所述的第二步模具参数设定的过程中，抽真空模具应用在冷式压铸机上，模具预热温度设置在180℃～200℃，模具工作温度则保持温度为220℃～300℃，将经过第一步中至少两次清除杂质的处理，向模具内添加浇铸温度为630℃～650℃的镁合金溶液。

在所述的第三步向模具内填充压射镁合金的过程中的慢压射过程采用0.2m/s～0.3m/s的速度向模具内压射镁合金溶液，以将压室中的气体挤出；当慢压过程达到预设的位置或者阀值后，瞬间转为快压射过程将镁合金溶液进一步压射到模具中，所采用的速度为1-8m/s之间；当镁合金溶液全部进入模具之后，压铸机采用增压过程，压力大于上述快压射过程中的最大压力，当经过预设的时间阀值之后，压力逐渐降为零并完成一次填充全过程。

一种采用上述方法制造的轮毂的减震皮带轮，包括至少三层环状结构，即金属制成的环状内部轮毂以及外部轮毂，在外部轮毂以及内部轮毂之间设置的橡胶制环状弹性元件，所述的外部轮毂采用精加工的镁合金制成，其与弹性元件的橡胶表面通过机械压力嵌合接触，所述的弹性元件同样通过机械压力嵌合在所述内部轮毂上。

所述的内部轮毂，外部轮毂以及环状弹性元件同心设置，在内部轮毂的中心处设置有用于连接轴杆的连接孔，在所述的外部轮毂外侧圆周表面上设置有用于与皮带对应设置的数个防滑槽。

所述的减震皮带轮的三层环状结构中，至少两层环状结构之间设置有防止在工作过程中甩脱的防脱结构。

所述的防脱结构为设置在两层环状结构连接面之间的对应位置处，至少具有一个突起结构，和/或在减震皮带轮三层环状结构的连接面的轴向方向上的设置有倾斜面。

所述的倾斜面与轴向方向的角度为锐角，该锐角的范围为20°-45°。

所述内部轮毂与弹性元件之间设置有至少一层防腐涂层。

所述的弹性元件中包括至少一层橡胶制的弹性圈，该橡胶制的弹性圈通过所述的机械压力与所述的内部轮毂与外部轮毂嵌合在一起。

通过采用上述的技术方案，本发明提供了一种相对于现有的该类减震轮结构更轻便、更加牢固，寿命更长，减震效果更好同时噪音更小的减震轮，同时本发明还公开了制造该减震轮外壳轮毂的方法。

附图说明

图1中显示的是本发明的第一实施例的结构示意图；

图2中显示的是本发明的第二实施例的结构示意图；

图3中显示的是本发明的第三实施例的结构示意图；

图4中显示的是本发明的第四实施例的部分结构示意图；

附图中各标号代表组件名称如下：

1外部轮毂    2内部轮毂    3弹性元件    4皮带槽

5防滑突起    6防腐涂层

具体实施方式

本发明的在于提供一种相对于现有的该类减震轮结构更轻便、更加牢固，寿命更长，减震效果更好同时噪音更小的减震轮，同时本发明还公开了制造该减震轮轮毂的方法。

实施例一

本发明第一实施例中的新型减震轮包括三层环状结构，如图1所示，即金属制成的环状内部轮毂2以及同样由金属制成的外部轮毂1，在外部轮毂1以及内部轮毂2之间设置的橡胶制环状弹性元件3，本第一实施例内的轮毂包括有外部轮毂1以及内部轮毂2均采用精加工的镁合金制成，该制造方法采用本发明随后说明的真空压铸方法。这样，由上述精加工的镁合金制成的外部轮毂1以及内部轮毂2与弹性元件3的橡胶层表面通过机械压力嵌合在一起，形成本发明应用于机动车发动机上的新型轮毂。

另外，为了方便传导由发动机提供的动力，内部轮毂2、环形弹性元件3以及外部轮毂1同心设置，同时在外部轮毂1外侧的圆周上设置由V字形皮带槽4，于对应形状的皮带契合防止在传输过程中导致皮带侧滑，同时在外部轮毂1的两端端面同样也设置由翻边与上述V字形皮带槽4配合共同起作用。在内部轮毂2的中心处则设置有用于与发动机的传动轴连接的安装孔。

由于本发明的减震轮采用机械压力嵌合在一起，因此在减震轮工作过程中，无论嵌合如何紧密，总会导致该减震轮内橡胶制弹性元件3在工作足够长时间后侧滑，因此，在上述外部轮毂1、内部轮毂以及中间设置的弹性元件对应位置处设置有向外侧的突起，以延缓或者防止上述弹性元件3出现侧滑的现象。

实际上由于本发明的新型减震轮可以应用在不同的发动机上，所以各层的结构也可以根据实际需要而有所不同。

实施例二

第二实施例中也是采用的如上面第一实施例中的三层环状结构，如图1所示，即金属制成的环状内部轮毂2以及同样由金属制成的外部轮毂1，在外部轮毂1以及内部轮毂2之间设置的橡胶制环状弹性元件3，本第一实施例内的轮毂包括有外部轮毂1以及内部轮毂2均采用精加工的镁合金制成，该制造方法采用本发明随后说明的真空压铸方法。这样，由上述精加工的镁合金制成的外部轮毂1以及内部轮毂2与弹性元件3的橡胶层表面通过机械压力嵌合在一起，形成本发明应用于机动车发动机上的新型轮毂，同时外部轮毂的外侧V字形皮带槽4。唯一不同处在于，该第二实施例中上述外部轮毂1、内部轮毂以及中间设置的弹性元件对应位置处设置有向内侧的突起5，以延缓或者防止上述弹性元件3出现侧滑的现象。这样不仅提供了该结构不同于第一实施例的实现方式，而且还提供了通过由向内侧，外侧组合而成的波浪型突起结构，显然这样的效果也会更加出色。同时上述突起的形状并不一定限于上述两个实施例中所展现的弧形结构，而是其它的规则或者不规则的结构均是可以采用的，但是上述突起的高度应该被限于小于三层结构中最薄一层的一半，否则会在突起结构处产生相对大的剪切应力导致突起处容易损坏。当然，具体采用何种形状的突起，以及采用突起的高度同样需要根据实际情况灵活的掌握，在这里就不一一赘述了。

实施例三

第三实施例的总体结构与上面说明的第一实施例以及第二实施例中的总体结构是相同的，如图3所示，均采用三层环状结构，即金属制成的环状内部轮毂2以及同样由金属制成的外部轮毂1，在外部轮毂1以及内部轮毂2之间设置的橡胶制环状弹性元件3，本第一实施例内的轮毂包括有外部轮毂1以及内部轮毂2均采用精加工的镁合金制成，该制造方法采用本发明随后说明的真空压铸方法。这样，由上述精加工的镁合金制成的外部轮毂1以及内部轮毂2与弹性元件3的橡胶层表面通过机械压力嵌合在一起，形成本发明应用于机动车发动机上的新型轮毂，同时外部轮毂的外侧V字形皮带槽4。但是本实施例中为了防止弹性元件3在工作足够长时间后侧滑，则将在减震皮带轮三层环状结构的连接面的轴向方向上的设置有倾斜面，该倾斜面与轴向方向的角度为锐角，该锐角的范围应该为20°-45°之间的某一个数值，这样所起到的作用与上述的第一实施例以及第二实施例中突起所起到的作用是相同的，但是上述角度不能大于45°，否则弹性元件3对通过机动车发动机传导来的振动不能起到理想的减弱作用。当然，也可以将该倾斜面的技术特征与上述突起的技术特征组合得到更好的结合方案。

实施例四

图4中显示的是本发明的第四实施例的部分结构示意图，在该第四实施例中的总体结构可以如上述三个实施例中任意一个或者满足本发明权利要求技术特征组合的总体结构，其区别则在于，在上述的内部轮毂2以及弹性元件3之间设置一层防腐涂层6，该防腐涂层6可以防止由于腐蚀物质将内部轮毂2以及弹性元件3腐蚀而缩短其寿命。其具体制造方法是通过将内部轮毂2浸入加热的碱性脱脂溶液中使其整个表面去污，去脂之后的内部轮毂2经过表面粗糙处理(粗糙表面的平均厚度大约在10微米到30微米左右)，之后内部轮毂2再次通过上述的碱性脱脂溶液并在水洗池内冲洗之后，经过上述处理的内部轮毂2再浸泡于化学转换处理溶液(优选45℃到70℃中，5-15分钟)这样就能够得到一层锆防腐涂层6，之后再次通过水洗池内冲洗之后放入80℃到100℃的环境中干燥20分钟左右之后完成了上述锆防腐涂层6。当然这种防腐涂层6可以应用在上述任意一个实施例当中，提高本发明的新型减震轮的寿命。

另外还需要说明的是，为了提高本发明的减震效率，本发明各个实施例中的弹性元件也可以采用多层橡胶层设置，每层橡胶层用以吸收通过发动机传递过来的不同频率的振动。具体实施方式请参考背景技术中的对比文件CN101144517，其中对多层减震方式有具体的说明，因此在本发明就不再对该技术特征进行赘述了。

而为了实现上述的本发明新型减震轮更加牢固的结构，本发明采用如下的制造工艺完成其中外部轮毂1以及内部轮毂2的制造。该方法主要采用真空压铸技术，具体可以分解为如下几个步骤：

第一步，清除镁合金内杂质的过程，为清除镁合金溶液中夹杂的气体以及残渣的过程；

第二步，模具参数的设定过程，包括设定模具的预热过程温度以及设定模具工作过程温度；

第三步，填充压射镁合金，包括慢压射过程、快压射过程以及最终的增压过程；

第四步，对得到的镁合金铸件进行表面精加工。以得到粗糙度更小的镁合金铸件表面。

其中各个步骤又可以采用具有如下的具体参数的过程，在所述的第一步清除镁合金内杂质的过程中，使用精炼剂在300kg石墨坩埚电阻炉内，当镁合金溶液温度达到700℃以上时，利用除气工具把精炼剂压进镁合金熔液底层进行缓慢搅拌5-10分钟，使杂质浮出镁合金熔液表面，并且反复进行至少两次上述过程。这样的清除杂质的过程当然是次数越多效果越明显，但是考虑到实际生产情况以及成本控制的需要，优选进行三次上述过程。

在所述的第二步模具参数设定的过程中，该产品开发的抽真空模具，应用在冷式压铸机上，模具预热温度设置在180℃～200℃，模具工作温度则保持温度为220℃～300℃，将经过第一步中至少两次清楚杂质的处理，向模具内添加浇铸温度为630℃～650℃的镁合金溶液。如果模具或者镁合金溶液的温度过低，将导致整个铸件生产过程中，镁合金溶液非常容易固化导致铸件失败。所以上述温度参数的设定对于本发明中轮毂的制造也是至关重要的。

在所述的第三步向模具内填充压射镁合金的过程中的慢压射过程采用0.2m/s～0.3m/s的速度向模具内压射镁合金溶液中推进以将压室中的气体挤出；当慢压过程达到预设的位置或者阀值后(这是需要具体情况具体设定的)，瞬间转为快压射过程，其中快压射过程所采用的压射速度为1-8m/s之间；当镁合金溶液全部进入模具之后，压铸机采用增压过程，压力大于上述快整个压射过程中的最大压力，当经过一定时间阀值，大概在数秒之后，压力线性降为零完成一次填充全过程。

最后在上述铸件冷却之后对其表面进行精加工，以使得其表面光滑度更好。以带来上述轮毂铸件更加牢固的前提下，表面粗糙度更小。

通过采用上述方法制造的轮毂，由于其表面光滑度非常小，同时单位体积内气孔夹杂的气孔个数明显少于现有技术中所采用的铝合金以及铸铁等其它金属材料。所以其不但与橡胶制的弹性元件3之间的机械嵌合更加牢固，因为嵌合强度的大小决定于相互连接两种元件的表面粗糙度的差距大小。同时由于通过上述真空压铸的镁合金轮毂的内夹杂的气孔的个数非常少，也极大的提高整个由这样轮毂制造的减震轮的强度，延长了寿命。

这样通过采用上述的制造方案与上述的实施例进行结合之后得到本发明的减震皮带轮，其相对于现有的该类减震轮结构更轻便、更加牢固，寿命更长，减震效果更好同时噪音更小，同时本发明还公开了制造该减震轮外壳轮毂的方法。

另外，本发明的保护范围并不局限于上述具体实施方式内的具体实施例中，而是只要满足本发明的权利要求书的技术特征的组合就落入了本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种减震皮带轮轮毂的制造方法，其采用真空压铸机将熔融镁合金压入模具内形成，其特征在于，该制造方法具体步骤包括：

第一步，清除镁合金内杂质的过程，为清除镁合金溶液中夹杂的气体以及残渣的过程；

第二步，模具参数的设定过程，包括设定模具的预热过程温度以及设定模具工作过程温度；

第三步，填充压射镁合金，包括慢压射过程、快压射过程以及最终的增压过程；慢压射过程采用0.2m/s～0.3m/s的速度向模具内压射镁合金溶液，以将压室中的气体挤出；当慢压过程达到预设的位置或者阀值后，瞬间转为快压射过程将镁合金溶液进一步压射到模具中，所采用的速度为1-8m/s之间；当镁合金溶液全部进入模具之后，压铸机采用增压过程，压力大于上述快压射过程中的最大压力，当经过预设的时间阀值之后，压力逐渐降为零并完成一次填充全过程；

第四步，对得到的镁合金铸件进行表面精加工。

2、根据权利要求1所述的减震皮带轮轮毂的制造方法，其特征在于，在所述的第一步清除镁合金内杂质的过程中，使用精炼剂在300kg石墨坩埚电阻炉内，当镁合金溶液温度达到700℃以上时，利用除气工具把精炼剂压进镁合金熔液底层进行缓慢搅拌5-10分钟，使杂质浮出镁合金溶液表面，反复进行至少两次上述过程。

3、根据权利要求1所述的减震皮带轮轮毂的制造方法，其特征在于，在所述的第二步模具参数设定的过程中，抽真空模具应用在冷式压铸机上，模具预热温度设置在180℃～200℃，模具工作温度则保持温度为220℃～300℃，将经过第一步中至少两次清除杂质的处理，向模具内添加浇铸温度为630℃～650℃的镁合金溶液。

4、一种采用权利要求1的方法制造的轮毂的减震皮带轮，包括至少三层环状结构，即金属制成的环状内部轮毂以及外部轮毂，在外部轮毂以及内部轮毂之间设置的橡胶制环状弹性元件，其特征在于，所述的外部轮毂采用精加工的镁合金制成，其与弹性元件的橡胶表面通过机械压力嵌合接触，所述的弹性元件同样通过机械压力嵌合在所述内部轮毂上。

5、根据权利要求4所述的减震皮带轮，其特征在于，所述的内部轮毂，外部轮毂以及环状弹性元件同心设置，在内部轮毂的中心处设置有用于连接轴杆的连接孔，在所述的外部轮毂外侧圆周表面上设置有用于与皮带对应设置的数个防滑槽。

6、根据权利要求4所述的减震皮带轮，其特征在于，所述的减震皮带轮的三层环状结构中，至少两层环状结构之间设置有防止在工作过程中甩脱的防脱结构。

7、根据权利要求6所述的减震皮带轮，其特征在于，所述的防脱结构为设置在两层环状结构连接面之间的对应位置处，至少具有一个突起结构，和/或在减震皮带轮三层环状结构的连接面的轴向方向上的设置有倾斜面。

8、根据权利要求7所述的减震皮带轮，其特征在于，所述的倾斜面与轴向方向的角度为锐角，该锐角的范围为20°-45°。

9、根据权利要求4所述的减震皮带轮，其特征在于，所述内部轮毂与弹性元件之间设置有至少一层防腐涂层。

10、根据权利要求4所述的减震皮带轮，其特征在于，所述的弹性元件中包括至少一层橡胶制的弹性圈，该橡胶制的弹性圈通过所述的机械压力与所述的内部轮毂与外部轮毂嵌合在一起。

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