CN104923765A - 用于车辆的铝轮及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于车辆的铝轮及其制造方法。该方法包括制备具有所研磨的颗粒的低密度材料。提供粘合剂至低密度材料使得低密度材料被混合成浆糊状态。将轮芯制造模具加热至200℃至350℃并且将与粘合剂混合的低密度材料注入到轮芯制造模具中。关闭轮芯制造模具，施加约5至20巴的压力，将压力保持1至5分钟以固化该低密度材料，并且排出轮芯。将所排出的轮芯安装在铝轮铸造模具上。关闭铝轮铸造模具，并且施加约1至2巴的压力，并且注入铝熔融金属。然后将铝轮从铝轮铸造模具中排出。

Description

用于车辆的铝轮及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年3月18日提交给韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2014-0031680号的优先权的权益，将该申请的全部内容通过引用结合于此。
技术领域
本发明涉及用于车辆的铝轮及其制造方法，并且更加具体地，涉及一种用于车辆的其中轮的刚性可增加并且重量降低的超轻型高刚性铝轮及其制造方法。
背景技术
车辆轮可大致分为钢轮和铝轮。其中，与钢轮相比由于实施成各个颜色和形状以及重量减轻的效果，已大量制造铝轮，并且因此把铝轮应用到大规模生产的各种类型的车辆。
具体地，由于车辆悬挂部件等的非簧载质量减轻的效果，铝轮通过降低总重量对于改善车辆的乘坐舒适度、控制性能和操纵性能具有重要影响。
当前车辆主要反映噪声、振动和声振粗糙度(NVH)特性来满足顾客需求。因此，已经开发了各种技术来通过增加车辆刚性来减少轮的噪声。然而，当轮刚性增加时，在保持了车辆的美学部分的同时总重量也增加。随着重量增加，乘坐舒适度和可控性可能变得相当差。
如上所述，铝轮的使用可在减少噪声的同时，改善燃料效率和乘坐舒适度以及可控性。
在铝轮情况下，重量减少可通过改变材料或者通过施加高硬度处理来实现。与现有技术的低压压铸铝轮相比，当铝锻造材料和高硬度处理被应用到轮时，重量可减少约10％，但制造成本与低压压铸铝轮相比增至约3至5倍或者更多的高成本，并且因此，铝锻造和硬化材料的使用是有限的。
在重量减少约10％的情况下，因为轮刚性同样减少了，所以可能发生道路噪声恶化的问题等，并且此外，至今尚未开发出显著减轻重量的方法。
在背景部分中所公开的上述信息仅用于增强对本发明的背景的理解，并且因此，背景部分可能包含并不形成已被这个国家中的本领域的普通技术人员所公知的现有技术的信息。
发明内容
本发明已致力于通过将与铝相比具有超低密度的轮芯插入铝轮的内部的厚的部分(主要是，凸缘部分)来提供一种用于车辆的超轻型高刚性铝轮及其制造方法，其中轮刚性可增加并且重量可减小同时保持铝轮的设计。
根据本发明的示例性实施方式，用于车辆的铝轮的制造方法包括：低密度材料制备步骤，制备包含被研磨成具有预定的颗粒尺寸并且密度低于铝的密度的颗粒的低密度材料。粘合剂混合步骤，提供粘合剂到低密度材料以进行混合使得低密度材料被混合成浆糊状态。低密度材料注入步骤，加热轮芯制造模具至200℃至350℃并且然后将与粘合剂混合的低密度材料注入到轮芯制造模具里。轮芯排出步骤，关闭轮芯制造模具，施加约5至20巴的压力，保持该压力1至5分钟以完全固化低密度材料，并且从轮芯制造模具中排出制造的轮芯。轮芯安装步骤，将在轮芯排出步骤中排出的轮芯安装在铝轮铸造模具中。
铝熔融金属注入步骤，关闭铝轮铸造模具，在低压压铸机器中施加约1至2巴的压力，并且然后注入铝熔融金属。铝轮排出步骤，从铝轮铸造模具中排出通过完成铝熔融金属的固化而制造的铝轮。
轮芯安装步骤可包括加工(machining)步骤，加工铝轮铸造模具以将铝棒安装在轮芯上。铝棒安装步骤，将铝棒安装在轮芯的加工的部分上。轮芯插入步骤，将铝棒安装在其上的轮芯插入到铝轮铸造模具中。
低密度材料可以由具有0.2至0.5g/cm3的密度并且约0.5至2.5mm的颗粒尺寸的膨胀蛭石形成。
粘合剂可以由水玻璃形成使得膨胀蛭石被充分地混合成浆糊状态。
水玻璃可以基于膨胀蛭石的2至7％的体积比通过喷雾形式与膨胀蛭石混合。
加工步骤可包括形成至少一个或多个安装孔以将铝棒安装在轮芯上。
根据本发明的另一示例性实施方式，根据用于车辆的铝轮的制造方法制造的用于车辆的铝轮包括：设置在前表面上的凸缘部分和轮辐部分，以及轮胎安装在其上的轮辋部分。轮芯布置在凸缘部分中并且由具有的密度低于用于车辆的铝轮的材料的密度的低密度材料制成，使得实现了用于车辆的铝轮的重量的降低并且轮刚性增加。
内部是空的以插入并安装轮芯的中空部分可以形成在凸缘部分中。
轮芯(wheel core)可包括：包含外围边缘的边缘部分，以及向着轮芯的中心突出并且在边缘部分的内圆周上以预定间隔布置的轮辐部分。
安装在铝轮铸造模具中的铝棒可安装在边缘部分。
用于安装铝棒的安装孔可以形成在边缘部分。
根据本发明的示例性实施方式，通过将轮芯插入到用于车辆的铝轮中以制造用于车辆的铝轮，可以显著减少铝轮的重量并且增加铝轮的刚性，同时用于车辆的铝轮的设计保持为与现有技术相似。具体地，与现有技术中具有相同设计的用于车辆的铝轮相比，重量减少，例如5kg/铝轮，并且NVH特性改善，并且可以实现动态刚性的5％的改进。
附图说明
图1是根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的铝轮的制造方法的示意图。
图2是示出了通过根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的铝轮的制造方法制造的用于车辆的铝轮的局部剖切透视图。
图3是示出了通过根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的铝轮的制造方法制造的用于车辆的铝轮的局部截面图。
图4是示出了通过根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的铝轮的制造方法制造的轮芯的透视图。
图5是示出了铝棒安装在根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的铝轮的制造方法中使用的轮芯上的状态的局部透视图。
具体实施方式
将在下文中参考附图更加充分地描述本发明，在附图中示出本发明的示例性实施方式以便使得本领域的普通技术人员容易理解。如本发明所属领域的普通技术人员容易理解的，以下将描述的示例性实施方式可以在不背离本发明的精神和范围的前提下进行各种修改。如果可能，在附图中相同的或相似的部分使用相同的参考标号表示。
下文中所使用的措辞被阐述为仅说明具体的示例性实施方式而不是限制本发明。应当注意，除非上下文另有明确说明，否则如说明书和所附权利要求中使用的单数形式也旨在包括复数引用。还应当理解，当术语“包括”和/或“包含”用于本说明书时，指定存在所述特性、区域、整体、步骤、操作、元件及/或组件，但并不排除存在或附加有一个或多个其它特性、区域、整体、步骤、操作、元件、组件及/或其组。。
本文中使用的包括技术术语和科学术语的所有术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。预先限定的措辞进一步理解为具有符合相关技术文件和目前公开的内容一致的含义，除非其被定义，否则不解释为理想或非常正式的含义。
图1是根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的铝轮的制造方法的示意图。图2是示出了通过根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的铝轮的制造方法制造的用于车辆的铝轮的局部剖切透视图。图3是示出了通过根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的铝轮的制造方法制造的用于车辆的铝轮的局部截面图。图4是示出了通过根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的铝轮的制造方法制造的轮芯的透视图。图5是示出了铝棒安装在根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的铝轮的制造方法中使用的轮芯上的状态的局部透视图。
根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的铝轮的制造方法是与保持现有技术的设计的用于车辆的铝轮相比实现轮刚性的增加同时重量降低的方法。
参照图1至图5，根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的铝轮的制造方法可包括：制备具有颗粒的低密度材料(S10)，该颗粒被研磨成具有预定的颗粒尺寸以及具有的密度低于铝的密度。然后，提供粘合剂到低密度材料以进行混合使得低密度材料混合成浆糊状态(S20)。
用于制造轮芯的模具被加热至200℃至350℃，并且然后将与粘合剂混合的低密度材料注入到铝轮芯制造模具中(S30)。将轮芯制造模具关闭，施加约5至20巴的压力，保持压力1至5分钟以便完全固化低密度材料，并且将制造的轮芯200从轮芯制造模具中排出(eject)(S40)。
将在步骤S40中排出的轮芯200安装到铝轮铸造模具中(S50)。关闭铝轮铸造模具，并且在低压力压铸机器中施加约1至2巴的压力，并且然后注入铝熔融金属(S60)。在铝熔融金属固化之后制造的铝轮100从铝轮铸造模具中排出(S70)。
轮芯安装步骤S50可以进一步包括加工步骤，加工用于将铝棒300安装在轮芯200上的铝轮铸造模具(S51)。铝棒300安装在轮芯200的加工部分(S52)。其中设置铝棒300的轮芯200被插入到铝轮铸造模具中(S53)。
加工步骤S51可包括形成至少一个或多个安装孔(未示出)以将铝棒300安装在轮芯200上。
低密度材料可以由具有0.2至0.5g/cm3的密度和约0.5至2.5mm的颗粒尺寸的膨胀蛭石形成。
在膨胀蛭石的密度是0.6或更多的情况下，因为混合和水玻璃的固化之后的高的总密度而不能实现大的重量减轻，膨胀蛭石的密度可以是0.5g/cm3或更小，或者0.2至0.5g/cm3。
粘合剂不能在铝熔融金属中产生气体并且可具有承受铝熔融金属的耐热性。此外，粘合剂与铝不具有反应性，并且可以由水玻璃(Na2O8-10％+SiO228-30％+H2O60-64％)形成使得膨胀蛭石很好地混合成浆糊状态。
因为水玻璃的含量(Na2O8-10％+SiO228-30％+H2O60-64％)与轮芯的密度具有关联，基于膨胀蛭石仅需要适当的量的水玻璃进行混合，并且水玻璃可以基于膨胀蛭石的2至7％的体积比通过喷雾形式与膨胀蛭石混合。
铝棒300是用于将轮芯200安装在铝轮铸造模具中并且可具有2至3mm的直径。安装孔可具有比铝棒300的直径小的直径，例如，1至2mm的直径，使得铝棒300可被挤压并插入。
以下将更详细地描述根据本发明的示例性实施方式的用于车辆的铝轮的制造方法。
首先，设计用于车辆的铝轮中的插入其而轮的刚性和硬度不受影响的轮芯，并且制造用于制造所设计的轮芯的模具。
在S10中制备具有将颗粒研磨成具有预定颗粒尺寸且具有比铝的密度低的密度的低密度材料，例如，具有约0.5至2.5mm的颗粒尺寸和0.2至0.5g/cm3的密度的膨胀蛭石，并且粘合剂，例如水玻璃(Na2O8-10％+SiO228-30％+H2O60-64％)被提供并且与低密度材料混合，使得膨胀材料在在步骤S20中混合成浆糊状态。
在轮芯制造模具被加热至约200℃至350℃之后，与水玻璃混合的膨胀蛭石在S30中被注入到轮芯制造模具里，并且将轮芯制造模具关闭。施加约5至20巴的压力并且保持1至5分钟以完全固化与水玻璃混合的膨胀材料，并且在在步骤S40中将制造的轮芯200从轮芯制造模具中排出。
在轮芯排出步骤中排出的轮芯200在步骤S50中被安装在用于铸造的铝轮铸造模具中。就是说，在S51对用于将铝棒300安装在轮芯200上的铝轮铸造模具进行加工，在步骤S52中铝棒300被安装在不影响轮的刚性和硬度的轮芯200的加工部分，并且其中安装铝棒300的轮芯200在步骤S53中被插入铝轮铸造模具中。
关闭铝轮铸造模具之后，在步骤S60中施加约1至2巴的压力以将铝熔融金属注入到低压压铸机器中，并且在步骤S70中，将通过完成铝熔融金属的固化制造的铝轮100从铝轮铸造中排出。
通过将与铝相比具有超低密度的轮芯插入到用于车辆的铝轮里以制造铝轮，可以最大化地减轻铝轮的重量并且最大化地增加铝轮的刚性同时保持了用于车辆的铝轮的设计。具体地，减少重量，例如5kg/铝轮，改善噪声、振动和声振粗糙度(NVH)特性，并且将车辆的动态刚性改善5％。
根据本发明的示例性实施方式制造的用于车辆的铝轮100可以包括设置在轮100的前表面的凸缘部分110和轮辐部分120和轮胎(未示出)安装在其上的轮辋部分130。轮芯200布置在凸缘部分110内并且由具有比铝轮100的密度低的密度的低密度材料制成以便减少重量同时增加轮的刚性。
轮芯200被插入的中空部分111可以形成在凸缘部分110中。轮芯200可包括构成外围边缘的边缘部分210和向着轮芯200的中心向内突出并且以预定的间隔布置在边缘部分210的内圆周上的轮辐部分220。
安装在用于车辆的铝轮铸造模具(未示出)中的铝棒300可以安装在边缘部分210，并且用于安装铝棒300的安装孔(未示出)可以形成在边缘部分210。
此外，铝棒300是用于将轮芯200安装在铝轮铸造模具中，并且可具有2至3mm的直径。
安装孔可具有比铝棒300的直径小的直径，例如，1至2mm的直径，使得铝棒300可被挤压并插入安装孔中。
如上所述，通过将低密度材料的轮芯200插入并安装在铝轮100的凸缘部分110中形成的中空部分111中，可以显著减少铝轮的重量并且增加铝轮的刚性同时保持如现有技术的铝轮的设计。具体地，铝轮的重量可减少，例如5kg，NVH特性可改善，并且动态刚性可改善5％。
尽管已经结合目前被认为是实用的示例性实施方式对本发明进行了描述，但应当理解，本发明不限于所公开的实施方式，而是相反，旨在涵盖包括在所附权利要求书的精神和范围内的各种修改和等同配置。

Claims (13)

1.一种用于车辆的铝轮的制造方法，包括：
低密度材料制备步骤，制备具有预定的颗粒尺寸和比铝的密度低的密度的研磨颗粒的低密度材料；
粘合剂混合步骤，提供粘合剂至所述低密度材料并且将它们在浆糊状态下混合；
低密度材料注入步骤，加热轮芯制造模具至200℃至350℃，然后将与所述粘合剂混合的所述低密度材料注入到所述轮芯制造模具中；
轮芯排出步骤，关闭所述轮芯制造模具，施加约5至20巴的压力，保持该压力1至5分钟，以完全固化所述低密度材料，并且从所述轮芯制造模具排出制造的轮芯；以及
轮芯安装步骤，将在所述轮芯排出步骤中排出的所述轮芯安装到铝轮铸造模具。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
铝熔融金属注入步骤，关闭所述铝轮铸造模具并且在低压压铸机器中施加约1至2巴的压力，然后注入铝熔融金属；以及
铝轮排出步骤，在所述铝熔融金属固化之后从所述铝轮铸造模具排出所述铝轮。
3.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述轮芯安装步骤包括：加工步骤，加工用于将铝棒安装在所述轮芯上所述铝轮铸造模具，
铝棒安装步骤，将所述铝棒安装在所述轮芯的加工部分上，以及
轮芯插入步骤，将安装有所述铝棒的所述轮芯插入到所述铝轮铸造模具中。
4.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述低密度材料由具有0.2至0.5g/cm3的密度和约0.5至2.5mm的颗粒尺寸的膨胀蛭石形成。
5.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述粘合剂由水玻璃形成，使得所述膨胀蛭石在所述浆糊状态下被充分地混合。
6.根据权利要求5所述的方法，其中：
所述水玻璃以基于所述膨胀蛭石的2％至7％的体积比通过喷雾形式与所述膨胀蛭石混合。
7.根据权利要求3所述的方法，其中：
所述加工步骤包括形成至少一个或多个用于将所述铝棒安装在所述轮芯中的安装孔。
8.一种基于根据权利要求1所述的用于车辆的铝轮的制造方法制造的所述用于车辆的铝轮，包括：
设置在前表面上的凸缘部分和轮辐部分，
轮辋部分，在所述轮辋部分上安装轮胎，以及
轮芯，布置在所述凸缘部分内并且由密度低于用于所述铝轮的铝的密度的低密度材料制成，使得实现了所述铝轮的重量减轻并且增加了轮刚性。
9.根据权利要求8所述的用于车辆的铝轮，其中：
所述轮芯布置在其中的中空部分形成在所述凸缘部分中。
10.根据权利要求8所述的用于车辆的铝轮，其中：
所述轮芯包括：具有在其上的外围边缘的边缘部分，以及
所述轮辐部分向着所述轮芯的中心突出并且以预定间隔布置在所述边缘部分的内圆周上。
11.根据权利要求10所述的用于车辆的铝轮，其中：
铝轮铸造模具中的铝棒被安装在所述边缘部分。
12.根据权利要求11所述的用于车辆的铝轮，其中：
用于安装所述铝棒的安装孔形成在所述边缘部分上。
13.根据权利要求3所述的方法，其中，所述加工包括铣削处理。
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