CN104071140A - 一种轻量化全铝制动气室及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻量化全铝制动气室及其制备方法，所述轻量化全铝制动气室包括前盖组件、中体组件、活塞组件和缸体组件，所述前盖组件和中体组件之间设有推杆盘组件，所述活塞组件套在缸体组件内并与释放螺栓组件相连，所述推杆盘组件和中体组件之间设有皮膜，其中，所述活塞组件通过导套螺塞组件和中体组件相连，所述缸体组件为铝合金缸体，所述铝合金缸体和中体组件通过相互匹配的凹凸台压接在一起，所述释放螺栓组件套在导套螺塞组件内。本发明采用两次拉伸形成铝合金缸体代替铁缸体，并将活塞组件通过导套螺塞组件和中体组件相连，从而避免长时间使用过程中可能产生的脱落和漏气的现象，大大减轻产品质量，降低生产成本。

Description

一种轻量化全铝制动气室及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种汽车制动部件及其制备方法，尤其涉及一种轻量化全铝制动气室及其制备方法。

背景技术

制动气室也称分泵，其作用是将压缩空气的压力转变为使制动凸轮轴转动的机械力，实现制动动作。制动气室为卡箍夹紧膜片式。前、后制动气室大小不同，但其结构基本相同。一般制动气室由前盖组件、中体组件、活塞组件、缸体组件、回位弹簧、推杆、夹箍和螺栓等组成。

当汽车制动时，空气从进气口进入制动气室，在空气压力作用下使膜片产生变形，推动推杆，并带动制动调整臂，转动制动凸轮，将制动蹄摩擦片压向制动鼓而产生制动。

膜片式气室推杆的制动力与输入气压成正比；驻车制动分室是采用弹簧储能放气的制动装置。充气压力进入压力气室，产生作用在活塞上的力，当压力大于0.65MPa时，作用于活塞的力大于弹簧的预紧力，活塞上行至极限，制动解除；若压力分室的气完全放空，则弹簧推动活塞下行，推动主制动推杆产生制动，制动强度与弹簧预紧力有关；当压力气室气压低于0.65MPa时，分室产生制动力与气压值成反比，因此可以实施应急制动。

现有的制动气室的主要部件都为铁材料，特别是缸体组件，采用铁材料重量较重，成本也高；中体组件与活塞组件在长时间的使用过程中，会产生脱落和漏气的现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种轻量化全铝制动气室及其制备方法，能够大大减轻产品质量，降低生产成本，并提高使用寿命。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种轻量化全铝制动气室，包括前盖组件、中体组件、活塞组件和缸体组件，所述前盖组件和中体组件之间设有推杆盘组件，所述活塞组件套在缸体组件内并与释放螺栓组件相连，所述推杆盘组件和中体组件之间设有皮膜，其中，所述活塞组件通过导套螺塞组件和中体组件相连，所述缸体组件为铝合金缸体，所述铝合金缸体和中体组件通过相互匹配的凹凸台压接在一起，所述释放螺栓组件套在导套螺塞组件内。

上述的轻量化全铝制动气室，其中，所述皮膜包括内壁和底部，所述内壁之间设置有多个隔板，所述内壁延伸设置有凸边，所述凸边上设置有圆弧形支撑点，所述凸边之间设置有连接条，所述内壁和所述底部的连接处设置有沟槽。

上述的轻量化全铝制动气室，其中，所述中体组件上形成有中体空腔，所述导套螺塞组件嵌入在中体空腔中并与中体空腔壁铆接相贴合，所述导套螺塞组件内设置有O型密封圈。

上述的轻量化全铝制动气室，其中，所述释放螺栓组件包括释放螺栓，所述释放螺栓头部设置有释放头，所述释放螺栓底部设置有释放螺母座，所述释放螺栓中部两侧设置有释放螺母。

本发明为解决上述技术问题一种上述轻量化全铝制动气室的制备方法，其中，包括如下步骤：a)先制备前盖组件、中体组件、活塞组件和缸体组件，所述缸体组件由铝合金通过两步拉伸成型；b)将所述活塞组件的一端套在缸体组件内并与释放螺栓组件相连，另一端通过导套螺塞组件和中体组件相连；c)在所述前盖组件和中体组件之间设置推杆盘组件和皮膜；d)最后将前盖组件和中体组件通过卡箍连接。

上述的轻量化全铝制动气室的制备方法，其中，所述缸体组件的拉伸成型过程如下：在0.05～0.15MPa下，将铝合金进行第一次拉伸成型，拉伸时缸体组件和拉伸模具的间隙为0.15mm～0.25mm；在0.1～0.3MPa下，将铝合金进行第二次拉伸成型，拉伸时缸体组件和拉伸模具的间隙为0.07mm～0.13mm。

上述的轻量化全铝制动气室的制备方法，其中，还包括对第一次拉伸成型的缸体组件的内壁底部圆弧进行打磨修复，使得缸体组件的内壁底部圆弧所在圆的半径为20～40mm。

上述的轻量化全铝制动气室的制备方法，其中，所述铝合金包括如下质量百分含量的组分：Si：0～0.28％，Cu：0～0.01％，Mg：2.5％～5.0％，Mn或Cr：0.01％～0.05％，Ti：0～0.05％，Fe：0～0.002％，余量为Al。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的轻量化全铝制动气室及其制备方法，采用两次拉伸形成铝合金缸体代替铁缸体，使得铝合金缸体和中体组件压接更为紧密，并将活塞组件通过导套螺塞组件和中体组件相连，从而避免长时间使用过程中可能产生的脱落和漏气的现象，大大减轻产品质量，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明轻量化全铝制动气室结构示意图；

图2为本发明轻量化全铝制动气室主体结构分解示意图；

图3为本发明轻量化全铝制动气室中的皮膜结构示意图；

图4为本发明轻量化全铝制动气室中的释放螺栓组件结构示意图。

图中：

1  前盖组件     2  推杆盘组件      3  皮膜

4  中体组件     5  导套螺塞组件    6  活塞组件

7  缸体组件     8  释放螺栓组件    31 内壁

32 底部         33 凸边            34 圆弧形支撑点

35 连接条       36 沟槽            37 隔板

41 中体空腔     51 O型密封圈       81 释放螺母

82 释放螺栓     83 释放头          84 释放螺母座

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1为本发明轻量化全铝制动气室结构示意图；图2为本发明轻量化全铝制动气室主体结构分解示意图。

请参见图1和图2，本发明提供的轻量化全铝制动气室包括前盖组件1、中体组件4、活塞组件6和缸体组件7，所述前盖组件1和中体组件4之间设有推杆盘组件2，所述活塞组件6套在缸体组件7内并与释放螺栓组件8相连，所述推杆盘组件2和中体组件4之间设有皮膜3，其中，所述活塞组件6通过导套螺塞组件5和中体组件4相连，所述缸体组件7为铝合金缸体，所述铝合金缸体和中体组件4通过相互匹配的凹凸台压接在一起，所述释放螺栓组件8套在导套螺塞组件5内。

本发明提供的轻量化全铝制动气室，采用铝合金缸体代替铁缸体，使得铝合金缸体和中体组件4压接更为紧密，并将活塞组件6通过导套螺塞组件5和中体组件4相连，从而避免长时间使用过程中可能产生的脱落和漏气的现象，大大减轻产品质量，降低生产成本。

图3为本发明轻量化全铝制动气室中的皮膜结构示意图。

请继续参见图3，轻量化全铝制动气室的皮膜的内壁与底部均为光滑直线，如此可能会造成产品在使用中不够平稳，且会顶住腔体内壁；皮膜因频繁和腔体接触而产生局部损伤的现象，本发明的皮膜3包括内壁31和底部32，所述内壁31之间设置有多个隔板37，所述内壁31延伸设置有凸边33，所述凸边33上设置有圆弧形支撑点34，所述凸边33之间设置有连接条35，所述内壁31和所述底部32的连接处设置有沟槽36。通过圆弧形支撑点34和沟槽36，使产品在使用中增加接触面积，达到产品在使用中更加平稳；通过设置连接条35，减少产品在压制装配中出现拉伤变形的情况；使得内壁31与底部32之间的角度变小，防止皮膜因频繁和腔体接触而产生局部损伤现象。

本发明提供的轻量化全铝制动气室，所述中体组件4上形成有中体空腔41，所述导套螺塞组件5嵌入在中体空腔41中并与中体空腔壁铆接相贴合，所述导套螺塞组件5内设置有O型密封圈51；利用冲压铆合方式使得导套螺塞组件5嵌入在中体空腔41中并与中体空腔壁相贴合，从而防止密封导套在长时间使用过程中出现脱落和漏气的现象。

图4为本发明轻量化全铝制动气室中的释放螺栓组件结构示意图。

请继续参见图4，本发明提供的轻量化全铝制动气室，所述释放螺栓组件8包括释放螺栓82，所述释放螺栓82头部设置有释放头83，所述释放螺栓82底部设置有释放螺母座84，所述释放螺栓82中部两侧设置有释放螺母81。

本发明还提供一种上述轻量化全铝制动气室的制备方法，其中，包括如下步骤：

a)先制备前盖组件1、中体组件4、活塞组件6和缸体组件7，所述缸体组件7由铝合金通过两步拉伸成型；

b)将所述活塞组件6的一端套在缸体组件7内并与释放螺栓组件8相连，另一端通过导套螺塞组件5和中体组件4相连；

c)在所述前盖组件1和中体组件4之间设置推杆盘组件2和皮膜3；

d)最后将前盖组件1和中体组件4通过卡箍连接。

相比铁缸体组件，铝缸体组件的拉伸成型容易导致缸体内壁不均匀，并且在拉伸过程中容易出现拉裂现象。一般铁缸体组件一次拉伸成型，拉伸压力为0.4～0.5MPa，拉伸时铁缸体组件和拉伸模具的间隙一般为0.5±0.05mm。

本发明铝缸体的拉伸成型过程如下：

在0.05～0.15MPa下，将铝合金进行第一次拉伸成型，拉伸时缸体组件7和拉伸模具的间隙为0.15mm～0.25mm；

在0.1～0.3MPa下，将铝合金进行第二次拉伸成型，拉伸时缸体组件7和拉伸模具的间隙为0.07mm～0.13mm。

本发明通过两次拉伸，并合理控制拉伸压力和间隙，从而可以保证铝缸体内壁均匀，避免造成缸体组件和活塞组件之间漏气现象。

此外，针对拉伸淬火后容易出现缸体拉裂的问题，本发明对第一次拉伸成型的缸体组件7的内壁底部圆弧进行打磨修复，使得缸体组件7的内壁底部圆弧所在圆的半径为20～40mm。一般第一次拉伸后缸体组件的内壁底部圆弧所在圆的半径小于20mm，通过增加上述圆弧半径，可以大大提高第二次拉伸合格率。

此外，铝合金的选择也会影响拉伸质量。本发明通过多次拉伸试验，包括3003，3A21,6061,5052,5083系列拉伸铝，根据对产品特点和性能的分析，初步确定选用5×××系列拉伸铝，具体包括5052铝板、5005铝板、5083铝板、5A05铝板系列。5×××系列铝板属于较常用的合金铝板系列，主要元素为镁，含镁量在3-5％之间。又可以称为铝镁合金。主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高。

本发明通过多次试验发现Al-Mg系防锈铝,与3A21相比,5052强度较高,特别是具有较高的疲劳强度；与3A21相似,塑性与耐蚀性高；热处理不能强化,用接触焊和氢原子焊焊接性良好，氩弧焊时有结晶裂纹的倾向；合金在冷作硬化和半冷作硬化状态下可切削性较好，退火状态下可切削性不良，可抛光。由于铝合金机械状态分别有0态，半硬态，硬态，所以热处理规范不一样。就5052铝板，不同状态性能也不一样。本发明对材料成分，状态，热处理等进行多次测试探索。

实施例1

铝合金的各组分及质量百分含量如下：

硅Si：≤0.40％

铜Cu：≤0.10％

镁Mg：2.0～2.8％

锰Mn：0.15～0.40％或Cr:0.15～0.40％

钛Ti：≤0.15％

铁Fe：0.00～0.40％

铝Al：余量。

热处理规范如下：

1)均匀化退火：加热440℃；保温12～14h；空冷。

2)快速退火：加热350～410℃；保温时间30～120min；空或水冷。

3)高温退火：加热350～420℃；成品厚度≥6mm或＜6mm时,保温时间为2～10min或10～30min；空冷。

4)低温退火：加热250～300℃或150～180℃；保温时间为1～2h，空冷。

采用上述铝合金材料后，力学性能测试如下：

抗拉强度σb(MPa)：≤225

伸长率δ5(％)：≥10

一次拉伸合格率：50％

二次拉伸合格率：80％

实施例2

铝合金的各组分及质量百分含量如下：

硅Si：≤0.28％

铜Cu：≤0.01％

镁Mg：2.5～5.0％

锰Mn：0.01～0.05％或Cr:0.01～0.05％

钛Ti：≤0.05％

铁Fe：0.000～0.002％

铝Al：余量

采用上述铝合金材料后，力学性能测试如下：

抗拉强度σb(MPa)：≤250

伸长率δ5(％)：≥15

一次拉伸合格率：60％

二次拉伸合格率：96％

由上可见，本发明提供的轻量化全铝制动气室的制备方法，所述铝合金的优选组分及质量百分含量如下：Si：0～0.28％，Cu：0～0.01％，Mg：2.5％～5.0％，Mn或Cr：0.01％～0.05％，Ti：0～0.05％，Fe：0～0.002％，余量为Al。采用二次拉伸成型，并对对第一次拉伸成型的缸体组件的内壁底部圆弧进行打磨修复，完全可以代替铁缸体组件，并进入规模化批量生产。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (8)

1.一种轻量化全铝制动气室，包括前盖组件(1)、中体组件(4)、活塞组件(6)和缸体组件(7)，所述前盖组件(1)和中体组件(4)之间设有推杆盘组件(2)，所述活塞组件(6)套在缸体组件(7)内并与释放螺栓组件(8)相连，所述推杆盘组件(2)和中体组件(4)之间设有皮膜(3)，其特征在于，所述活塞组件(6)通过导套螺塞组件(5)和中体组件(4)相连，所述缸体组件(7)为铝合金缸体，所述铝合金缸体和中体组件(4)通过相互匹配的凹凸台压接在一起，所述释放螺栓组件(8)套在导套螺塞组件(5)内。

2.如权利要求1所述的轻量化全铝制动气室，其特征在于，所述皮膜(3)包括内壁(31)和底部(32)，所述内壁(31)之间设置有多个隔板(37)，所述内壁(31)延伸设置有凸边(33)，所述凸边(33)上设置有圆弧形支撑点(34)，所述凸边(33)之间设置有连接条(35)，所述内壁(31)和所述底部(32)的连接处设置有沟槽(36)。

3.如权利要求1所述的轻量化全铝制动气室，其特征在于，所述中体组件(4)上形成有中体空腔(41)，所述导套螺塞组件(5)嵌入在中体空腔(41)中并与中体空腔壁铆接相贴合，所述导套螺塞组件(5)内设置有O型密封圈(51)。

4.如权利要求1所述的轻量化全铝制动气室，其特征在于，所述释放螺栓组件(8)包括释放螺栓(82)，所述释放螺栓(82)头部设置有释放头(83)，所述释放螺栓(82)底部设置有释放螺母座(84)，所述释放螺栓(82)中部两侧设置有释放螺母(81)。

5.一种如权利要求1所述的轻量化全铝制动气室的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)先制备前盖组件(1)、中体组件(4)、活塞组件(6)和缸体组件(7)，所述缸体组件(7)由铝合金通过两步拉伸成型；

b)将所述活塞组件(6)的一端套在缸体组件(7)内并与释放螺栓组件(8)相连，另一端通过导套螺塞组件(5)和中体组件(4)相连；

c)在所述前盖组件(1)和中体组件(4)之间设置推杆盘组件(2)和皮膜(3)；

d)最后将前盖组件(1)和中体组件(4)通过卡箍连接。

6.如权利要求5所述的轻量化全铝制动气室的制备方法，其特征在于，所述缸体组件(7)的拉伸成型过程如下：

在0.05～0.15MPa下，将铝合金进行第一次拉伸成型，拉伸时缸体组件(7)和拉伸模具的间隙为0.15mm～0.25mm；

在0.1～0.3MPa下，将铝合金进行第二次拉伸成型，拉伸时缸体组件(7)和拉伸模具的间隙为0.07mm～0.13mm。

7.如权利要求6所述的轻量化全铝制动气室的制备方法，其特征在于，还包括对第一次拉伸成型的缸体组件(7)的内壁底部圆弧进行打磨修复，使得缸体组件(7)的内壁底部圆弧所在圆的半径为20～40mm。

8.如权利要求6所述的轻量化全铝制动气室的制备方法，其特征在于，所述铝合金包括如下质量百分含量的组分：Si：0～0.28％，Cu：0～0.01％，Mg：2.5％～5.0％，Mn或Cr：0.01％～0.05％，Ti：0～0.05％，Fe：0～0.002％，余量为Al。