CN101598190A - 组合式钢制汽车车轮平衡块及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原材料成本低、弹簧挂钩可重复使用的组合式钢制汽车车轮平衡块，包括平衡配重块和弹簧挂钩，所述弹簧挂钩的上部为卡装部，所述弹簧挂钩的下部为与平衡配重块固定在一起的结合部，所述平衡配重块的外侧面上设有用于安装挂钩结合部的定位槽，该定位槽的槽底面与平衡配重块的下端面以斜面连接；所述挂钩结合部的形状为与平衡配重块的定位槽和斜面匹配的弯折形，以使挂钩的结合部与平衡配重块卡箍在一起。本发明还公开了一种减少了生产工序的平衡配重块的制造方法，包括下列步骤：下料；坯料弯曲；弯曲坯料表面清理；预热；涂覆润滑剂；冷锻成型；切除飞边；表面抛丸处理；平衡配重块上表面压制重量标志等字符；外观涂装。

Description

组合式钢制汽车车轮平衡块及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种车轮平衡块及其制造方法，具体涉及一种组合式钢制汽车车轮平衡块及其制造方法。

背景技术

不论钢轮毂或铝轮毂的汽车车轮，在其制造过程中，由于加工工艺、材质等因素，使轮轴和车轮之间不可能保证绝对的同心度，存在一定的偏心距。当汽车保持每小时70～80公里的速度行驶时，由于车轮和轮轴之间的偏心距，会使汽车产生剧烈的颠簸，影响汽车的性能和安全性。因此，无论钢轮毂车轮或铝轮毂车轮在安装前必须进行动平衡校验，根据动平衡的校验结果，每只车轮的两侧均需配置和安装一至数块不同重量的平衡块。以保证车轮在高速运转时的动平衡，确保行车安全。

当前，汽车车轮平衡块基本上采用有色金属压铸成型，如用锌或铅等有色金属。压铸成型前将弹簧挂件嵌入模具型腔内，压铸后即被成型的金属包裹住，可以直接通过平衡块上的弹簧挂件卡在汽车车轮的轮毂上。有色金属压铸成型的汽车车轮平衡块具有成型性能好，成型工艺较简单等特点。但是，采用铅等有色金属在制造或废弃后对人体有较大的伤害，对环境也有一定的危害。特别是汽车车轮报废或车轮重新校验动平衡后，车轮上或置换下来的铅质平衡块就成了废弃物。被废弃的平衡块经日晒雨淋后，就会溶出超标准的铅渗入地面，或对植物或对地下水造成重金属污染，对人体和环境造成严重的危害。针对铅质平衡块的污染现状，国际上部分汽车零部件生产企业开发了少污染的锌制汽车车轮平衡块，其零件的制造工艺与铅制平衡块完全相同。但是，采用贵重有色金属锌制造车轮平衡块，对原材料的要求较高。考虑到锌的成型性能，原材料必须选用0号锌，而0号锌经过一次熔化成型后，余料再次熔化会出现渣化现象，不能再回用。由此可见，0号锌金属除了本身的原材料价格高以外，余料的回用率低也相应增加了锌制车轮平衡块的生产成本。车轮平衡块其功能仅为车轮的动平衡块配重，显然采用锌制造车轮平衡块是不经济的。

相对于铅制车轮平衡块的污染性和锌制车轮平衡块的经济性不足，钢制汽车车轮平衡块具有生产和使用、废弃后对人体和环境无危害及原材料成本低等特点。钢制车轮平衡块，无论在环保和生产成本上均有有色金属成型的车轮平衡块无可比拟的优越性。

钢制车轮平衡块的配重块与弹簧挂钩的连接是钢制车轮平衡块推广使用的难点。如果采用弹簧挂钩与配重块焊接连接，则会因焊接时的高温使弹簧挂钩回火软化，失去其弹性，不能牢固地卡在车轮的轮毂上。车轮高速运转时会脱离甚至像子弹一样射出，影响行车安全和路人的人身安全。

目前，已采用的连接方式是弹簧挂钩与配重块铆接连接，即弹簧挂钩通过配重块上凸起的铆钉铆接连接，铆接式钢制车轮平衡块的特点是连接后不会影响弹簧挂钩的力学性能，安装在车轮上性能可靠。但是采用这种方法连接，平衡配重块成型的同时必须挤出凸起的铆钉，给成型带来了困难，影响模具的寿命。另外，钢制平衡块的防锈涂装处理是在两者铆接后进行的，而铆接处常常因车轮高速旋转被砂石冲击或雨水冲刷等原因，致使表层的涂层脱离，使铆接处锈蚀，可能会造成平衡配重块脱落。再者，平衡块作为车轮动平衡的配重装置，在汽车车轮每次更换橡胶轮胎时都必须校验动平衡，然后按照校验结果配置相应的平衡块。一般情况下，每次换胎就要更换相应重量的平衡块，对于铆接式平衡块则要连同弹簧挂钩一起更换。不利于节约资源和提高了成本。

目前，已采用的冲压工艺制成的钢制车轮平衡块上的铆钉需要采用专门的冲半孔(盲孔)的方法冲制成型，在平衡块的正面上会留有半孔(盲孔)，不但影响外观，并且在车辆行驶一段时间后半孔(盲孔)内会嵌入尘土，不易清理。铆接处可能因为铆接工艺或锈蚀而使平衡块的配重块与弹簧挂钩脱离，影响行车安全。另外，因冲压特性所决定，冲压工艺成型的钢制车轮平衡块的轮廓交界处不能采用圆弧或倒角过渡，外形呆板，安装时可能与车轮发生干涉。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种原材料成本低，弹簧挂钩可重复使用的组合式钢制汽车车轮平衡块及其制造方法，它能避免铆接处可能因为铆接工艺或锈蚀而使平衡块的配重块与弹簧挂钩脱离，影响行车安全的隐患。

实现上述目的的一种技术方案是：一种组合式钢制汽车车轮平衡块，包括平衡配重块和连接于其上的弹簧挂钩，所述弹簧挂钩的上部为与车轮毂边缘固定在一起的弯弧形的卡装部，所述弹簧挂钩的下部为与平衡配重块固定在一起的结合部，其中，所述平衡配重块的外侧面上设有用于安装挂钩结合部的定位槽，该定位槽的槽底面与平衡配重块的下端面以斜面连接；所述挂钩结合部的形状为与平衡配重块的定位槽和斜面匹配的弯折形，以使挂钩的结合部与平衡配重块卡箍在一起。

上述的组合式钢制汽车车轮平衡块，其中，所述平衡配重块的外形边缘处均为圆角或倒角光滑连接。

上述的组合式钢制汽车车轮平衡块，其中，所述平衡配重块所采用的材料为矩形截面钢料段。

上述的组合式钢制汽车车轮平衡块，其中，所述平衡配重块的轮廓形状、定位槽及斜面采用冷锻成型工艺直接形成。

实现上述目的的另一种技术方案是：一种组合式钢制汽车车轮平衡块的制造方法，包括平衡配重块的制造方法和弹簧挂钩的制造方法，其中，所述平衡配重块的制造方法包括下列步骤：(1)下料；(2)坯料弯曲；(3)弯曲坯料表面清理；(4)预热；(5)涂覆润滑剂；(6)冷锻成型；(7)切除飞边；(8)表面抛丸处理；(9)平衡配重块上表面压制重量标志等字符；(10)外观涂装。

上述的组合式钢制汽车车轮平衡块的制造方法，其中，所述的预热温度为200℃

上述的组合式钢制汽车车轮平衡块的制造方法，其中，所述的润滑剂为原液与水1∶1稀释的水剂石墨。

上述的组合式钢制汽车车轮平衡块的制造方法，其中，所述冷锻成型是在冷锻模的型腔内直接成型。

上述的组合式钢制汽车车轮平衡块的制造方法，其中，所述弹簧挂钩的制造方法包括由65Mn弹簧钢板在冲压级进模上经多道弯曲和冲裁落料成型后并经过淬火处理。

本发明的组合式钢制汽车车轮平衡块及其制造方法的技术方案，平衡配重块与弹簧挂钩采用卡箍连接，且弹簧挂钩的形状与尺寸一确定，可以与不同克重的平衡配重块配合。因此一旦因换胎而需重新配置平衡块时，只要更换平衡配重块即可，弹簧挂钩可以继续使用，有利于节约资源，符合节能减排的环保政策。平衡配重块由于采用冷锻成型的制造方法，平衡配重块是在几乎封闭的模膛内成型，平衡配重块的坯料在模膛内处于强烈的三向压应力状态，故使得零件的强度、塑性等有了明显的提高，组织更加致密。经检测：采用冷锻方法生产的平衡配重块的抗拉强度比冲压成型的平衡配重块的抗拉强度高三倍，且外形呈流线型，符合汽车个性化要求。与铆接式冷锻成型的钢制车轮平衡块相比：简化了成型工艺，减少了生产工序，避免了铆接处可能因为铆接工艺或锈蚀而使平衡配重块与弹簧挂钩脱离，影响行车安全的隐患，是一种经济、可靠的联接方法。该车轮平衡块的原材料成本低，具有对人体和环境无危害等特点。与采用冲压工艺成型的钢制汽车车轮平衡块相比，组合式钢制车轮平衡块节约原材料5～10％。组合式钢制车轮平衡块的平衡配重块是在模具的型腔中一次冷锻成型，可以成型所需的各种形状，包括呈流线型的外形，卡箍弹簧挂钩用的定位槽等，避免了安装时可能与车轮毂的干涉。

附图说明

图1为本发明的组合式钢制汽车车轮平衡块的结构示意图；

图2为本发明的组合式钢制汽车车轮平衡块的装配示意图；

图3a为本发明的组合式钢制汽车车轮平衡块的制造方法中下料步骤的坯料的结构示意图；

图3b为本发明的组合式钢制汽车车轮平衡块的制造方法中坯料弯曲步骤中的弯曲坯料的结构示意图；

图3c为本发明的组合式钢制汽车车轮平衡块的制造方法中冷锻成型步骤中的平衡配重块的结构示意图；

图3d为本发明的组合式钢制汽车车轮平衡块的制造方法中切除飞边步骤中的状态示意图。

具体实施方式

为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例并结合附图进行详细地说明：

请参阅图1和图2，本发明的一种组合式钢制汽车车轮平衡块，包括弹簧挂钩1和平衡配重块2，弹簧挂钩1在连接平衡配重块2后与车轮毂边缘固定，其中：

弹簧挂钩1的上部为与车轮毂边缘固定在一起的弯弧形的卡装部11，弹簧挂钩1的下部为与平衡配重块2固定在一起的结合部12；

平衡配重块2的外侧面上设有用于安装挂钩结合部的定位槽21，该定位槽21的槽底面与平衡配重块2的下端面以斜面22连接；

弹簧挂钩1的结合部12的形状为与平衡配重块2的定位槽21和斜面22匹配的弯折形，以使结合部12与平衡配重块2卡箍在一起，从而可以防止弹簧挂钩1与平衡配重块2结合后左右晃动。

平衡配重块2采用的材料为矩形截面钢料段。在制造的时候，平衡配重块2的轮廓形状、定位槽21及斜面22由矩形钢料段直接采用冷锻成型技术形成。经冷锻成型后的平衡配重块2的边缘处均为圆角或倒角光滑连接。可以防止平衡块涂装后外形边缘的锐角处油漆在车轮高速旋转中因沙石碰撞而剥落，并防止平衡块在安装时与车轮其他部位的干涉。平衡配重块2卡箍弹簧挂钩1的定位槽21和斜面22，在冷锻时同时成型。平衡配重块2的形状和尺寸由冷锻模具型腔的形状和尺寸决定。

再请参阅图3a至图3d，本发明的组合式钢制汽车车轮平衡块的制造方法，包括平衡配重块的制造方法和弹簧挂钩的制造方法，其中，

弹簧挂钩的制造方法全部采用常用的冲压工艺，它包括下列步骤：

(1)卷板展平、落料；(2)在级进模上完成多道弯曲、落料；(3)简单模上整形；(4)热处理淬火；(5)外观涂装。

上述弹簧挂钩的制造方法使弹簧挂钩达到规定的硬度，满足其力学性能的要求。

平衡配重块的制造方法包括下列步骤：

下料：本工序将4～6米长的矩形棒料在装有剪切模的曲柄压力机上进行切断下料。根据指定的钢制汽车车轮平衡块配重块的重量，计算其坯料的尺寸，选定相应尺寸矩形截面的普通碳素钢原材料。

(2)坯料弯曲：将下料后的料段按钢制汽车车轮平衡块配重块的曲率半径在弯曲模内弯曲成型，以便坯料能顺利地放入弧形成型凹模内。

(3)弯曲坯料表面清理：表面清理的目的是清除坯料表面的油污、毛刺等，以便坯料能附着润滑剂。表面清理的方法采用抛丸机抛丸处理。处理后的坯料应表面光整，无油污、细小的毛刺等异物，表面呈现细小的麻点，以便牢固地附着润滑剂。

(4)预热：将表面清理后的坯料装入料筒。然后进入台车式烘箱内进行预热，热透至200℃出烘箱。预热后的坯料应立即浸入润滑剂液中涂覆润滑剂。

(5)浸涂润滑剂：将预热后的坯料浸入按原液与水1∶1稀释的温塑性成型用水剂石墨润滑剂中，搅匀，然后在坯料未完全冷却时，将涂覆润滑剂后的坯料迅速吊起，沥干残液，在干燥的木板上摊开晾干，以备冷锻成型用。

(6)冷锻成型：将经润滑处理的坯料放入冷锻模具的型腔内直接成型。使钢制平衡块配重块的外形轮廓、边缘倒角(圆角)和卡箍弹簧挂钩的凹槽同时成型。在平衡块配重块的分模面处留有少量飞边，以保证金属充满模膛，得到外形饱满的零件。

由于冷锻的单位力非常大，故凸模和凹模均采用双层预应力组合凹模，防止凸模或凹模发生纵向开裂。

(7)切除飞边：将冷锻成型后带有飞边的平衡块配重块放在装有专用模具的曲柄压力机上切除飞边。

(8)表面抛丸处理：采用喷丸或滚筒等窜光机器，窜光平衡配重块，以去除毛刺及表面的润滑剂等。

(9)平衡配重块上表面压制重量标志：将窜光后的平衡配重块放在压印模上压出零件的重量等规格标志。

(10)外观涂装：将清洁后的平衡配重块进行镀膜、油漆等防锈涂装处理。

上述组合式钢制汽车车轮平衡块的制造方法具有以下优点：

(1)与用锌或铅等有色金属压铸成型的汽车车轮平衡块相比，具有原材料成本低，对人体和环境无危害等优点。

(2)与现有的采用冲压工艺成型或冷锻工艺成型的铆接式钢制汽车车轮平衡块相比，不需要挤出铆接用的凸起部分，简化了成型工艺，减少了生产工序。避免了铆接处可能因为铆接工艺或锈蚀而使平衡块的配重块与弹簧挂钩脱离，影响行车安全的隐患。

(3)组合式钢制车轮平衡块的平衡配重块与弹簧挂钩采用卡箍连接，且弹簧挂钩的形状与尺寸一确定，可以与不同克重的平衡配重块配合。因此一旦因换胎而重新配置平衡块时，只要更换平衡配重块即可，弹簧挂钩可以继续使用，有利于节约资源，符合节能减排的环保政策。而采用其他形式的车轮平衡块因为配重块与弹簧挂钩铆接或镶嵌固定，必须连同弹簧挂钩一起更换。

(4)平衡配重块由于采用冷锻成型的制造方法，平衡配重块是在几乎封闭的模膛内成型，平衡配重块的坯料在模膛内处于强烈的三向压应力状态，故使得零件的强度、塑性等有了明显的提高，组织更加致密。经检测：采用冷锻方法生产的平衡配重块抗拉强度比冲压成型的平衡配重块高三倍，且外形呈流线型，符合汽车个性化要求。

使用时只要用弹簧挂钩1卡箍住平衡配重块2后镶嵌在汽车车轮的轮毂边缘上即可。其安装尺寸与现有有色金属压铸成型的汽车平衡块完全相同。组合式钢制平衡块具有原材料成本低，弹簧挂钩可重复使用，对人体和环境无危害等特点。与铆接式钢制车轮平衡块相比，组合式钢制车轮平衡块不会因为铆接处意外脱离而出现行车安全事故，是一种经济、可靠的联接方法。

本发明的特点就是钢制车轮平衡配重块2和弹簧挂钩1分开制造，只是在使用时直接将平衡配重块2卡箍在车轮轮毂上的弹簧挂钩1即可。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (9)

1.一种组合式钢制汽车车轮平衡块，包括平衡配重块和连接于其上的弹簧挂钩，所述弹簧挂钩的上部为与车轮毂边缘固定在一起的弯弧形的卡装部，所述弹簧挂钩的下部为与平衡配重块固定在一起的结合部，其特征在于，

所述平衡配重块的外侧面上设有用于安装挂钩结合部的定位槽，该定位槽的槽底面与平衡配重块的下端面以斜面连接；

所述挂钩结合部的形状为与平衡配重块的定位槽和斜面匹配的弯折形，以使挂钩的结合部与平衡配重块卡箍在一起。

2.根据权利要求1所述的组合式钢制汽车车轮平衡块，其特征在于，所述平衡配重块的外形边缘处均为圆角或倒角光滑连接。

3.根据权利要求1或2所述的组合式钢制汽车车轮平衡块，其特征在于，所述平衡配重块所采用的材料为矩形截面钢料段。

4.根据权利要求1或2所述的组合式钢制汽车车轮平衡块，其特征在于，所述平衡配重块的轮廓形状、定位槽及斜面采用冷锻成型工艺直接形成。

5.一种组合式钢制汽车车轮平衡块的制造方法，包括平衡配重块的制造方法和弹簧挂钩的制造方法，其特征在于，所述平衡配重块的制造方法包括下列步骤：

(1)下料；(2)坯料弯曲；(3)弯曲坯料表面清理；(4)预热；(5)涂覆润滑剂；(6)冷锻成型；(7)切除飞边；(8)表面抛丸处理；(9)平衡配重块上表面压制重量标志等字符；(10)外观涂装。

6.根据权利要求5所述的组合式钢制汽车车轮平衡块的制造方法，其特征在于，所述的预热温度为200℃

7.根据权利要求5所述的组合式钢制汽车车轮平衡块的制造方法，其特征在于，所述的润滑剂为原液与水1∶1稀释的水剂石墨。

8.根据权利要求5所述的组合式钢制汽车车轮平衡块的制造方法，其特征在于，所述冷锻成型是在冷锻模的型腔内直接成型。

9.根据权利要求5所述的组合式钢制汽车车轮平衡块的制造方法，其特征在于，所述弹簧挂钩的制造方法包括由65Mn弹簧钢板在冲压级进模上经多道弯曲和冲裁落料成型后并经过淬火处理。

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