CN101062542A - 铁基合金夹式车轮配重的制造方法和过程 - Google Patents

铁基合金夹式车轮配重的制造方法和过程 Download PDF

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Abstract

一种简单而低成本地大规模制造的铁基合金夹式车轮配重的方法，所述车轮配重由铁基合金配重体和一端敛缝嵌入所述配重体的夹子构成。所述夹子在三个轴上固定于配重体，从而牢固地形成铁基合金车轮配重。然后，将所述铁基夹式车轮配重以三点紧固的方式固定于车轮凸缘以确保牢固结合。

Description

铁基合金夹式车轮配重的制造方法和过程
技术领域
本发明涉及简单而低成本地大规模制造铁基夹式车轮配重的方法，该车轮配重具有三轴式固定方式，并具有用于固定在车轮凸缘上的三点式紧固方式。
背景技术
在包括车轮和轮胎的车轮组件中，在制造过程中会产生动态失衡，这是由在制造车轮和轮胎时质心与形心不同导致的；我们仅能够在成型轮胎和CNC车轮时控制形心，但不能或不可能控制轮胎和车轮的质心，因此当车轮旋转时，会产生各种缺陷，例如振动或噪音。通常，弥补这种失衡的方法就是给车轮配置配重。通常有两种将配重固定在车轮上的方法，这两种方法是夹持轮辋法和粘贴法。这是车轮配重领域中的现有技术。
传统的配重包括铅(Pb)制的配重体和一端嵌入所述配重体的夹子。该领域中曾出现的专利记录列于美国专利分类(UPC)301/5.21～5.22和国际专利分类(IPC)B60B1/00、13/00中。
我们将传统制造法总结如下：
配重体：配重体可以由铅(Pb)或锌(Zn)制成。配重体通过重力浇铸法或压铸法制造。
夹子：夹子是用于将配重安装于车轮凸缘的抓钩。该夹子可以由弹簧钢制成。在铸造配重体时，通过将夹子的一个端部嵌入配重体中而使夹子固定于配重体中。
热处理：为获得弹性，在将夹子的该端铸入配重体前，对夹子进行特定的热处理。由于铅的熔点低，因此当将夹子的该端铸入配重体中时，夹子通过热处理得到的弹性不会下降。
表面处理：对夹子进行表面处理以防止生锈，和电镀防腐蚀层。
金属铸造：将夹子放入其中一个半模中，闭合模具，灌注熔化的金属以填充空腔，从而将夹子嵌入到位。
铆接：铆接是一种将两个部件结合在一起的方法，其中，钻孔并将铆钉套件放入孔中，将一端比套管粗的针销拔出，使其膨胀从而锁住该孔。见Hume的美国专利2122065。
敛缝：敛缝是用来密封木船中的缝隙以使其不漏水的方法，或是用来封住建筑物中的裂缝以防止水、空气、灰尘或昆虫进入的方法。术语敛缝的意义扩展为封闭接头和缝隙的行为，诸如Enami Seiki机械或类似机械。在美国专利第6250721和6238005号中，在车轮配重中使用芽式敛缝。
近来，出于环境保护的目的，已经有避免使用重金属例如铅(Pb)的趋势。因而，配重的铅将由其他材料取代。
从工业角度考虑，可以使用诸如铁或铜等材料作为替代材料。这些材料便宜、对环境友好并且具有较高的密度。
然而，由于这些材料具有较高的熔点，因此在制造配重体和将夹子与配重体结合时存在下述问题：首先，在将夹子的一端铸入配重体中的铸造情况中，由于夹子的熔点与配重体的熔点接近，因此夹子的弹性下降或恶化，铸造的效果减弱。如果在将夹子铸入配重体之后对夹子进行热处理，则热处理的条件更苛刻，原因是施用于夹子的热被配重体吸收，热处理的成本将增加。第二，在将夹子铸入配重体之前对夹子进行表面处理的情况中，在铸造过程中夹子处于高温下，热处理过的表面恶化。因而，需要对制造方法进行各种限制和更多的改进。
为解决上述问题，本发明人对通过冷锻来制造配重体和通过敛缝来使夹子与配重体接合进行了研究，该敛缝方法不使用热，通过冲模来使两个部件结合在一起。它可用于涂层板材，并可降低加工硬化。塑性加工时的敛缝有助于高速加工。
然而，通过冷锻制造配重体存在下述问题：首先，通过冷锻材料使配重体成形需要很大的压制力和大尺寸的压制机械，因而增加了制造成本。第二，难以通过单个压制步骤使材料成为配重体的形状，而是需要多个压制步骤。这需要多套压制模，因而也增加了制造成本。
鉴于上述原因，配重的成本将会很高。因而需要解决成本问题的方法。
美国专利第6238005号尝试解决该问题的方法是，制造配重体，使所形成的棘爪部分与所述配重体的沟槽啮合，对开口进行敛缝。在美国专利第6250721号中尝试解决该问题的方法是，对柱头进行敛缝，以使夹子与延性铸铁配重体接合。这两个专利都存在一些缺陷，即两侧的敛缝点与导孔成直线，夹子与配重体的下侧接合，如果在对铸铁进行敛缝的同时存在某些缺陷，则通常将在金属基界面内生成裂缝，并随后导致断裂，有时即使将夹子锤合至轮辋上，但配重体也将变松。参考我们的实施例测试。
发明内容
本发明的一个目的是提供制造车轮配重的方法，该方法优选是环保的。
本发明的另一个目的是提供大规模制造具有配重体的车轮配重的方法和过程，该配重易于形成且成本低。
本发明的另一个目的是提供制造具有夹子的车轮配重的方法和过程，在夹子与配重体接合时，夹子的弹性和表面处理层不会恶化。
本发明的另一个目的是提供制造车轮配重的方法和过程，该车轮配重无需使用专用工具进行安装，并且不需要将夹子与配重体分别放置而增加库存管理的难度。
本发明的另一个目的是提供制造车轮配重的方法和过程，该车轮配重将夹子以三轴定位的方式固定于配重体上，并且以三点紧固的方式将该车轮配重固定在轮辋上。
本发明的另一个目的是提供制造车轮配重的方法和过程，该车轮配重使用天然和农业加工废物进行防锈保护和增值。
本发明的另一个目的是提供制造车轮配重的方法和过程，该方法利用社区人力来绘制具有经设计的美观图案的保护罩，以便增加社区收入。
本发明的另一个目的是提供制造车轮配重的方法和过程，该方法可以在社区内自主进行。
通过本发明的车轮配重实现了上述目标。
简便而低成本地大规模制造铁基合金夹式车轮配重的方法通过下述步骤来进行，所述车轮配重包括配重体和嵌入所述配重体的夹子，所述夹子以三轴定位的方式固定到所述配重体上，并且以三点紧固的方式固定在车轮凸缘上：
a.将铁基合金预制成棒形断面形状
b.将棒切成小段并在长度方向上弯曲成所需曲线
c.预热至所需温度并进行热锻以成形
d.修整突起的废料
e.清除表面污物并施用防锈剂
f.使夹子与配重体敛缝结合；以三轴定位的方式进行固定，并在安装后以三点紧固的方式固定在车轮凸缘上
g.涂布用于防腐蚀和色彩装饰的功能层
h.设计保护罩图案以进一步增值和强化图像的美感
附图说明
图1是制造本发明的夹子和配重体的流程图
图2是本发明的夹子和车轮配重组件的平面图；(a)对导向枕垫进行敛缝之前；(b)对导向枕垫进行敛缝之后
图3是在Z端对夹子进行敛缝后本发明的车轮配重的截面图
图4是本发明的车轮配重的保护罩的平面图和截面图；分别是组装到配重上后的(a)俯视图；(b)侧视图；(c)截面图。
具体实施方式
简便而低成本地大规模制造铁基合金夹式车轮配重的方法通过下述步骤来进行，所述车轮配重包括配重体和嵌入所述配重体的夹子，所述夹子以三轴定位的方式固定到配重体，并以三点紧固的方式固定到车轮凸缘上：
a.将铁基合金预制成棒形断面形状
b.将棒切成小段并在长度方向上弯曲成所需曲线
c.预热至所需温度并进行热锻以成形
d.修整突起的废料
e.清除表面污物并施用防锈剂
f.使夹子与配重体敛缝结合；以三轴定位的方式进行固定，并在安装后以三点紧固的方式固定在车轮凸缘上
g.涂布用于防腐蚀和色彩装饰的功能层
h.设计保护罩图案以进一步增值和强化图像的美感
简便而低成本地大规模制造铁基合金车轮配重的方法的(a)包括：通过轧制将铁基合金预制为类似于通过热轧得到的最终形状的棒形状。铁基合金最好从废铁回收。
制造铁基合金车轮配重的方法的(b)包括：在控制所需的重量和造型的条件下将棒切割成小段，并在长度方向上弯曲成可固定于轮辋的曲线。
制造铁基合金车轮配重的方法的(c)包括：在叠层炉中预热来自上述(b)的小段；将小段放入通常堆叠为7层的托盘中，由下向上进料，将托盘升高通过整个加热区，所需温度为300℃以上，优选700℃～900℃，最优选750℃，由上侧出料；穿过的距离取决于加热效率的速度和后续步骤的接受度，通常在高度上为50cm～150cm，优选100cm；叠层炉可以利用液化石油(LP)气、油和电进行加热；预热至所需温度的所述小段被转移至锻压机，以在一步中成形，并控制在缝隙侧的一侧突起的多余物质，而确保全部完整形状的形成。
制造铁基合金车轮配重的方法的(d)包括：修整在模压机中形成的单侧突起的废料。
制造铁基合金车轮配重的方法的(e)包括：在旋转鼓(如放在经过修整的小段中的六角形旋转鼓)中结合以下物质来清除例如润滑油等加工过程中的表面污物：例如来自生物柴油工艺废物的甘油等水基清洁剂；诸如硅藻土、米壳灰等研磨剂；以及来自木浆碎屑工业中非常丰富的桉树中的树皮提取物的防腐剂。
制造铁基合金车轮配重的方法的(f)包括：使经过预处理的夹子敛缝结合以嵌入配重体和导向枕垫；所述预处理的夹子由具有冲压成形的形状的弹簧钢圈制造，进行热处理以硬化该弹簧钢，并具有防锈涂层；所述夹子包括：具有沿所述凹槽的上表面延伸的抓钩端，所述凹槽延伸至“Z”形端，所述“Z”形端与“U”形缝隙啮合，所述配重体包括偶合的放射部弧状物并朝着与轮辋凸缘接触的面倾斜；在所述接触弧对侧的凹槽，其深度等于或大于夹子的厚度，在配重体的中心部分沿长度方向存在“U”形缝隙，通过对底部侧壁进行敛缝将所述夹子嵌入其中；在整体上以三轴定位的方式固定：固定于凹槽中，x-x轴；固定在导向枕垫中，y-y轴；通过敛缝固定在z-z轴中；通过简单的锤击安装工具，该三轴固定使得可对车轮的凸缘进行三点式紧固：夹子的钩、配重体放射部弧状物、敛缝缝隙中的夹子末端。
制造铁基合金车轮配重的方法的(g)包括三部分：含有树脂基粉末的功能性粉末涂料是聚酯、聚苯乙烯、聚丙烯；防腐剂是自牺牲的阴极保护金属粉末，包括铝、锌和铝/锌合金粉末；自复原剂是硅酸钠、甘油；在所述粉末涂料经静电喷涂、粉末浸渍涂布之后，将该涂覆物转移至加热炉中进行固化以随后熔化涂层。
制造铁基合金车轮配重的方法的(h)包括：设置具有设计图案的保护罩以增强第二功能性遮盖物，促进增值和改善图像的美感；所述保护罩是夹在敛缝结合间隙中的金属、塑料、合成纤维、天然加工板材。
实施例
我们需要证明我们的发明，其中，配重体在安装后具有固定到车轮凸缘上的三个点，我们钻出夹子的导向枕垫，并将配重体安装于轮辋上，在30天越野测试后仍然连接牢固；但美国专利6250721和6238005的结果则不同，在钻出导向枕垫的相同的条件下，由于未知的原因，配重体与夹子脱离，而仅有夹子固定在车轮的凸缘上。
根据本发明的车轮配重，可以通过敛缝将啮合部件固定于配重体上，其中，啮合部件的Z端部分嵌合在配重体和导向枕垫的啮合凹槽中，这是敛缝操作中的平衡中心。结果，三个轴上的固定部分或啮合部件与配重体的接合面积增大，以致啮合部件能够牢固地固定在配重体上。该三轴啮合部件致使配重与车轮凸缘实现三点式紧固。
本发明并不局限于上述的说明，本领域的技术人员可以容易地进行的多种变化而不会背离本发明的范围。

Claims (6)

1.一种制造铁基合金夹式车轮配重的方法，所述配重由铁基合金配重体和一端敛缝嵌入所述配重体的夹子构成，所述方法的特征在于包括以下步骤：
-预制所述铁基合金配重体和夹子；
-通过将所述夹子敛缝以嵌入所述铁基合金配重体而将该夹子固定于所述配重体上，从而形成铁基合金夹式车轮配重；和
其中，将所述夹子固定于所述铁基合金配重体上的步骤以三轴定位的方式进行，以控制夹子在配重体上的位置；将所述夹子固定在凹槽中以控制所述铁基合金夹式车轮配重的x-x轴，将所述夹子固定于所述导向枕垫以控制所述铁基合金夹式车轮配重的y-y轴，通过将上述两个区域敛缝而固定所述夹子以控制所述铁基合金夹式车轮配重的z-z轴。
2.如权利要求1所述的方法，其中预制铁基合金配重体的步骤包括下述步骤：
-轧制成具有与最终形状类似的形状的棒；
-在控制所需的重量和造型的条件下将棒切割成小段，并在长度方向上弯曲成可固定于轮辋的曲线；
-预热所述小段至所需温度，并将所述预热的小段转移至锻压机成形，并控制在一侧出现的毛刺，以确保在一步中完成完整形状的成形；
-在模压机中修整突起的余料；
-使用清洁剂和防锈剂在旋转鼓或振动鼓中清除表面污物。
3.如权利要求2所述的方法，其中在所述预热步骤中，所述小段被预热至300℃以上的所需温度以软化钢材。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述的所需温度为700℃～900℃。
5.如权利要求3所述的方法，其中所述的所需温度为750℃。
6.如权利要求1所述的方法，其中在预制步骤中形成的夹子具有沿所述配重体的凹槽的上表面延伸的抓钩端；所述凹槽中具有椭圆形导向枕垫，并以z形延伸至另一端，通过敛缝啮合嵌入所述配重体中，并与其导向枕垫孔啮合。
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