CN109624596A - 一种降噪铝合金轮毂及其制造方法 - Google Patents

一种降噪铝合金轮毂及其制造方法 Download PDF

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陈柏辰
王树强
宗绪惠
罗锦荣
王前明
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    • Y02T10/86—Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction 

Abstract

一种降噪铝合金轮毂，包括呈辐射爪状的盘面(1)和环绕所述盘面(1)的胎环(2)，所述胎环(2)的内圈与所述盘面(1)的外圈通过旋压和冷金属过渡焊接接合并形成位于所述胎环(2)与所述盘面(1)之间的环形空腔(3)，所述胎环(2)上具有连通所述空腔(3)的通孔。本发明的有益效果是：利用胎环和盘面之间的焊接工艺制造用于减重、降噪的整环空腔；应用冷金属过渡焊接，可以很好的实现超薄板的焊接；极为稳定的焊接无飞溅，弧长控制精确稳定；良好的搭桥能力，使装配间隙要求降低，从而保证空腔的结构完善；上述空腔利用亥姆霍兹共振器原理，可减小车辆的噪音，提升驾驶时的舒适性。

Description

一种降噪铝合金轮毂及其制造方法
技术领域
本申请属于车轮技术领域，尤其是涉及一种降噪铝合金轮毂及其制造方法。
背景技术
常见的汽车轮毂有钢质轮毂(圈)及铝合金质轮毂。钢质轮毂的强度高，常用于大型载重汽车；但钢质轮毂质量重，外形单一，不符合如今低碳、时尚的理念，正逐渐被有利于车辆轻量化的铝合金轮毂替代。
汽车的燃油消耗与汽车自身总质量成正比，整车重量降低10％，燃油效率可提高6％-8％，整车质量每减少100公斤，则每百公里油耗可降低至0.3-0.6升。根据节能与新能源汽车产业发展(2012-2020年)的规划,节能减排需要达成2020年5L/100Km的法规。因此各大汽车厂开始针对油耗值来改善汽车产品，其主要三个目标方向分别是：新能源汽车、动力总成技术和车辆轻量化。其中，车辆轻量化已成为推动整个车用材料、制造装备与技术工艺的关键因素。车辆轻量化是通过稳定的机械性能基础上去优化零件来实现，从广泛运用的铝合金、镁合金，到被认为最有潜力的碳纤维复合材料，汽车材料的轻量化已进入新的发展时代。
铝合金轮毂生产制造中材料的成本占总制造成本的50％，一个轮毂8Kg，每个轮毂减轻0.2Kg，则制造成本可降低1-2％，也就是说企业的利润可增加1-2％。铝合金轮毂如20*8.5J英寸的重量最轻也达9.0kg以上，有的更是达到10kg以上，现有的工艺技术和设计结构，不易减轻轮毂重量，同时也难以降低轮毂产生的噪音。
为了因应节能减排，降低产品的油耗以减少二氧化碳排放，改善环境提升生活质量，提升公司先进技术和高端市场优势，本公司研究开发降噪铝合金轮毂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中现有工艺和设计带来铝合金轮毂减重降噪的不足，从而提供一种降噪铝合金轮毂及其制造方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种降噪铝合金轮毂，包括呈辐射爪状的盘面和环绕所述盘面的胎环，所述胎环的内圈与所述盘面的外圈通过旋压和冷金属过渡焊接接合并形成位于所述胎环与所述盘面之间的环形空腔，所述胎环上具有连通所述空腔的通孔。
在其中一个实施例中，所述盘面外圈具有鳍片，所述鳍片通过旋压形成壳环，所述盘面通过所述壳环与所述胎环接合。
在其中一个实施例中，所述空腔内壁到所述盘面外壁的最小厚度为8.03mm。
在其中一个实施例中，所述胎环和所述盘面由A356系列铝合金铸造。
在其中一个实施例中，所述空腔内设置有若干分隔板以将所述空腔分隔成若干小隔腔。
在其中一个实施例中，所述空腔的体积为163立方厘米-740立方厘米。
一种降噪铝合金轮毂的制造方法，包括：
利用低压铸造法铸造所述盘面和所述胎环；
通过冷金属过渡焊接所述胎环和所述盘面；
以及，将焊接后的所述胎环和所述盘面进行精加工和钻孔。
在其中一个实施例中，还包括：
利用低压铸造法铸造出位于所述盘面外圈的鳍片；
旋压所述鳍片以产生壳环。
本发明的有益效果是：利用胎环和盘面之间的焊接工艺制造用于减重、降噪的整环空腔；应用冷金属过渡焊接，可以很好的实现超薄板的焊接；极为稳定的焊接无飞溅，弧长控制精确稳定；良好的搭桥能力，使装配间隙要求降低，从而保证空腔的结构完善；上述空腔利用亥姆霍兹共振器原理，可减小车辆的噪音，提升驾驶时的舒适性。
附图说明
图1是本申请实施例的铝合金轮毂结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
参考图1，本发明实施例公开的降噪铝合金轮毂，包括呈辐射爪状的盘面1和环绕盘面1的胎环2，盘面1外圈为圆环，圆环中心为盘面的转动中心。胎环2呈圆环状，胎环2外圈用于承接轮胎，内圈与盘面1外圈相连。盘面1与胎环2通过在连接处进行一部分焊接工艺，从而固定盘面1与胎环2。为了减少用料，为了减轻铝合金轮毂的整体重量，胎环2与盘面1之间设有环形空腔3，胎环2上具有连通空腔3的通孔。本实施例通过旋压和冷金属过渡焊接(CMT)胎环2的内圈与盘面1的外圈，使胎环2与盘面1之间形成上述环形空腔3。需要说明的是，除了减轻重量外，因空气在腔体内的共振(赫姆霍兹共振)现象，可经过设计空腔3的规格和数量来控制铝合金轮毂的共振频率，减轻车辆的行驶噪音，提升驾驶舒适度。
在其中一个实施例中，空腔3内设置有若干分隔板以将空腔3分隔成若干小隔腔。隔板可以作为实现上述利用赫姆霍兹共振来降低噪音的设计手段，即通孔改变隔板的数量和位置来改变空腔3的规格和数量来控制铝合金轮毂的共振频率。针对不同型号轮毂的隔板设计规则可通过常规实验或演算获得，不再赘述。而在本实施例中，隔板至少具有一个，相应的，其至少将上述空腔3分隔为两个较小的隔腔，从而实现调节轮毂的共振频率的效果。
在其中一个实施例中，盘面1外圈具有鳍片，鳍片通过旋压形成壳环，最终，上述盘面1通过壳环实现与胎环2接合，即胎环2的内圈与壳环接合，使胎环2与盘面1之间形成上述环形空腔3。在本实施例中，鳍片通过低压铸造形成，鳍片通过热旋旋压来形成壳环。则盘面1与胎环2的封闭效果较好，空腔3具有良好的密闭性，轮毂的整体结构也较为稳定。
为了尽量减轻铝合金轮毂的重量的同时保证结构强度，在其中一个实施例中，空腔3内壁到盘面1外壁的最小厚度为8.03mm。在不同的实施例中，空腔3内壁到盘面1外壁的厚度可以等于或大于8.03mm，如8.50mm或9.00mm，可根据不同规格的轮毂和工艺需求而改变。
在其中一个实施例中，胎环2和盘面1由A356系列铝合金铸造，其具有良好的流动性，无热裂倾向，线收缩小，气密性佳，利于汽车轮毂铸造工艺的展开。
在其中一个实施例中，经反复实验，为了在保证轮毂结构强度的前提下取得较好的减重降噪效果，上述空腔3的体积为163立方厘米-740立方厘米。在不同的实施例中，空腔3的体积可以为163立方厘米或450立方厘米或740立方厘米。
在不同的实施例中，空腔3内还可设有胎压感知器。胎压感知器(TPMS)可以对轮胎的各种状况进行实时自动监测，能够为行驶提供有效的安全保障。
本发明实施例中还公开一种降噪铝合金轮毂的制造方法，包括以下步骤：首先，利用低压铸造法铸造盘面1和胎环2；然后通过冷金属过渡焊接胎环2和盘面1；以及最后，将焊接后的胎环2和盘面1进行精加工和钻孔。在进一步完成钻孔、装胎和噪声测试后，安装有本实施例铝合金轮毂的轮胎得以完成。
在其中一个实施例中，降噪铝合金轮毂的制造方法还包括：在铸造盘面1时，利用低压铸造法铸造出位于盘面1外圈的鳍片，然后旋压鳍片产生以壳环。
经反复测试，如目前我司以新工艺开发的20吋的降噪轮毂，在传统设计上其重量约13.83kg，经上述结构设计，旋压和冷金属过渡焊接(CMT)等优化工艺，将其轻量化改善达到12.83kg(减轻重量1kg，即减轻8％)，获得出色的减噪效果(减噪40％)。
综上所述，本发明的有益效果是：利用胎环和盘面之间的焊接工艺制造用于减重、降噪的整环空腔；应用冷金属过渡焊接，可以很好的实现超薄板的焊接；极为稳定的焊接无飞溅，弧长控制精确稳定；良好的搭桥能力，使装配间隙要求降低，从而保证空腔的结构完善；上述空腔利用亥姆霍兹共振器原理，可减小车辆的噪音，提升驾驶时的舒适性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
以上述依据本申请的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种降噪铝合金轮毂，其特征在于，包括呈辐射爪状的盘面(1)和环绕所述盘面(1)的胎环(2)，所述胎环(2)的内圈与所述盘面(1)的外圈通过旋压和冷金属过渡焊接接合并形成位于所述胎环(2)与所述盘面(1)之间的环形空腔(3)，所述胎环(2)上具有连通所述空腔(3)的通孔。
2.权利要求1所述的降噪铝合金轮毂，其特征在于，所述盘面(1)外圈具有鳍片，所述鳍片通过旋压形成壳环，所述盘面(1)通过所述壳环与所述胎环(2)接合。
3.根据权利要求1所述的降噪铝合金轮毂，其特征在于，所述空腔(3)内壁到所述盘面(1)外壁的最小厚度为8.03mm。
4.根据权利要求1所述的降噪铝合金轮毂，其特征在于，所述胎环(2)和所述盘面(1)由A356系列铝合金铸造。
5.根据权利要求1所述的降噪铝合金轮毂，其特征在于，所述空腔(3)内设置有若干分隔板以将所述空腔(3)分隔成若干小隔腔。
6.根据权利要求1所述的降噪铝合金轮毂，其特征在于，所述空腔(3)的体积为163立方厘米-740立方厘米。
7.一种降噪铝合金轮毂的制造方法，其特征在于，包括：
利用低压铸造法铸造所述盘面(1)和所述胎环(2)；
通过冷金属过渡焊接所述胎环(2)和所述盘面(1)；
以及，将焊接后的所述胎环(2)和所述盘面(1)进行精加工和钻孔。
8.根据权利要求7所述的降噪铝合金轮毂的制造方法，其特征在于，包括：
利用低压铸造法铸造出位于所述盘面(1)外圈的鳍片；
旋压所述鳍片以产生壳环。
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