用于車輛的薄壁鎂壓鑄避震塔的制作方法
【專利摘要】避震塔組件包括由鎂或鎂合金構(gòu)成的鑄造避震塔主體和至少一個(gè)鋼橋接支架。絕緣粘合層形成在塔主體和支架之間。機(jī)械緊固件用于將塔主體緊固至支架。一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)肋部形成在塔主體上。機(jī)械緊固件可選自若干機(jī)械緊固件中的任意一個(gè)，包括自沖鉚釘?？蛇x地，螺絲凸臺(tái)可形成用于容納螺絲。鉚釘可從支架插入避震塔主體中或從避震塔主體插入支架中，在這種情況下，絕緣層定位在自沖鉚釘?shù)念^部和鑄造避震塔主體之間。優(yōu)選地沿著鑄造避震塔主體和鋼橋接支架的相交處形成密封劑。
【專利說明】
用于車輛的薄壁鎂壓鑄避震塔
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開的發(fā)明構(gòu)思涉及用于機(jī)動(dòng)車輛的避震塔。更具體地，本公開的發(fā)明構(gòu)思涉及由鎂或鎂合金形成的薄壁壓鑄避震塔。
【背景技術(shù)】
[0002]減輕重量以實(shí)現(xiàn)改良的燃料經(jīng)濟(jì)性也許是當(dāng)今車輛制造商的最重要的目標(biāo)。必須在不犧牲車輛的結(jié)構(gòu)完整性同時(shí)使車輛價(jià)格實(shí)惠的情況下實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)。
[0003]當(dāng)今制造商在提高車輛燃料經(jīng)濟(jì)性方面所進(jìn)行的主要方式是降低材料重量。為了這個(gè)目的，企業(yè)采取將鋁融入曾為鋼的車輛結(jié)構(gòu)中。
[0004]通常由鋼形成的結(jié)構(gòu)部件是避震塔。最常見的避震塔是多件式?jīng)_壓鋼組件。這種構(gòu)造提供了非常便宜的方法來滿足車輛的要求NVH、耐久性和安全性要求。然而，由沖壓鋼形成的避震塔非常重，并且因此不是對(duì)減輕整個(gè)車輛重量的目標(biāo)的解決方案。
[0005]對(duì)避震塔構(gòu)造的不太常見的方式是通過真空高壓壓鑄(VHPDC)由鋁形成的避震塔。盡管形成比鋼輕的塔，但是該產(chǎn)品比其鋼配件更昂貴。特別是，通過VHPDC制造鋁避震塔的工藝非常集約，因?yàn)樵撋a(chǎn)方法依賴真空輔助HPDC機(jī)器。產(chǎn)生的產(chǎn)品必須提交至X射線審查以檢測(cè)多孔性。該產(chǎn)品還必須熱處理以提高性能、校直以去除在熱處理期間發(fā)生的翹曲、并且然后機(jī)械加工任意孔和附件表面。
[0006]除了難以處理且勞動(dòng)集約型的制造工藝外，鋁避震塔通常超裕度設(shè)計(jì)(over-design) 以彌補(bǔ) VHPDC 工藝中所面臨的挑戰(zhàn)。具體地，假設(shè)增加肋部以提供最小的結(jié)構(gòu)完整性，該工藝則需要厚度大約為2.5mm的最小料位厚度。然而，最小的厚度導(dǎo)致較重且較貴的避震塔，破壞了鋁基產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)的益處。
[0007]盡管已知車輛避震塔用于滿足最大的期望，但是因?yàn)樗鼈兪卿摫苷鹚t會(huì)太重，或者因?yàn)槭卿X避震塔則會(huì)生產(chǎn)昂貴。因此，需要對(duì)已知避震塔進(jìn)行實(shí)用選擇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本公開的發(fā)明構(gòu)思通過提供一種避震塔組件克服了與已知避震塔相關(guān)的問題，該避震塔組件包括由鎂或鎂合金構(gòu)成的鑄造避震塔主體以及至少一個(gè)鋼橋接支架。絕緣粘合層形成在鑄造避震塔主體和剛橋接支架之間。機(jī)械緊固件用于將鑄造避震塔主體緊固至鋼橋接支架。用于增加強(qiáng)度的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)肋部可形成在鑄造避震塔主體上。
[0009]機(jī)械緊固件可選自若干機(jī)械緊固件中的任意一個(gè)，但是鉚釘，尤其自沖鉚釘為優(yōu)選。作為替代或此外，螺絲凸臺(tái)可形成在鑄造避震塔主體上或鋼橋接支架上用以容納螺絲。
[0010]自沖鉚釘可從鋼橋接支架插入鑄造避震塔主體中或從鑄造避震塔主體插入鋼橋接支架中。在典型的自沖鉚釘是鋼情況下，為了防止電鏈應(yīng)，當(dāng)鉚釘從鑄造避震塔主體插入鋼支架中時(shí)，諸如膠帶的絕緣材料層定位在自沖鉚釘?shù)念^部和鑄造避震塔主體之間。
[0011]鋼橋接支架可以是若干支支架中的任意一個(gè)，例如但不限于，槍型支架、儀表橫梁支架和導(dǎo)軌支架。優(yōu)選地沿著鑄造避震塔主體和鋼橋接支架的相交處形成密封劑。
[0012]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行時(shí)，通過下列優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，上述優(yōu)點(diǎn)以及其他優(yōu)點(diǎn)和特征是顯而易見的。
【附圖說明】
[0013]為了更完整地了解本發(fā)明，現(xiàn)參照附圖中更詳細(xì)示出的和下列通過本發(fā)明的實(shí)例描述的實(shí)施例，其中:
[0014]圖1是包括典型已知的避震塔組件的部件的立體圖；
[0015]圖2是根據(jù)公開的發(fā)明構(gòu)思的包括壓鑄鎂避震塔的避震塔組件的立體圖；
[0016]圖3是根據(jù)公開的發(fā)明構(gòu)思的示出了壓鑄鎂避震塔的底面的一部分的立體圖；
[0017]圖4是根據(jù)公開的發(fā)明構(gòu)思的壓鑄鎂避震塔組件的立體圖；
[0018]圖5是根據(jù)公開的發(fā)明構(gòu)思的壓鑄鎂避震塔組件的另外的立體圖；
[0019]圖6是包括公開的發(fā)明構(gòu)思的避震塔組件的部件的分解立體圖；
[0020]圖7是根據(jù)公開的發(fā)明構(gòu)思的示出了使用鉚釘結(jié)合粘合劑和密封劑連接鋼和鎂部件的替代方法的截面圖；
[0021]圖8是根據(jù)公開的發(fā)明構(gòu)思的示出了使用鉚釘結(jié)合粘合劑和密封劑以及絕緣層連接鋼和鎂部件的方法的截面圖；
[0022]圖9是根據(jù)公開的發(fā)明構(gòu)思的示出了使用螺絲結(jié)合粘合劑和密封劑連接鋼和鎂部件的方法的截面圖；以及
[0023]圖10是在車輛中的適合位置處的公開的發(fā)明構(gòu)思的避震塔組件的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]在下列附圖中，相同的參考標(biāo)號(hào)將用于指代相同的部件。在下列描述中，為不同構(gòu)造的實(shí)施例描述了各種操作參數(shù)和部件。這些具體的參數(shù)和部件作為實(shí)例包括并且不旨在限制。
[0025]下列描述的所公開的發(fā)明構(gòu)思為避震塔(shocktower)組件。然而，應(yīng)該理解，下列描述和附圖在機(jī)動(dòng)車輛的其他區(qū)域(諸如，車架或車身的其他區(qū)域)中也可具有實(shí)用性。此外，應(yīng)該理解，所示避震塔的形狀和配置旨在僅為建議性的，期望其他形狀和配置可適用于所公開的發(fā)明構(gòu)思的整個(gè)實(shí)施。
[0026]如上所述，典型的避震塔組件將七個(gè)單個(gè)沖壓部件集成一個(gè)組件。這種布置在工具和勞動(dòng)力方面要求在車身車間具有實(shí)質(zhì)性投入。圖1中示出了典型的常用避震塔組件，其中，以分解圖示出了避震塔組件10。避震塔組件10包括圓頂部分12、上支柱支架14和下支柱支架16。常見的避震塔組件10的附加部件包括前凸緣18、后凸緣20、第一側(cè)支架22和第二側(cè)支架24。組裝如此數(shù)量的沖壓制品需要大量的勞動(dòng)力投入來將各個(gè)部件選擇、組裝和緊固在一起以形成單一的避震塔組件10。此外，由若干單個(gè)沖壓制品形成的避震塔組件10會(huì)由于各個(gè)部件彼此分隔開的可能性而存在較大的發(fā)生故障的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
[0027]所公開的發(fā)明構(gòu)思通過提供輕質(zhì)、相對(duì)較易于組裝并且使用最少數(shù)量的單個(gè)部件的避震塔組件，來克服已知避震塔組件所面臨的挑戰(zhàn)。避震塔本身由鎂或鎂合金形成，因此提供了比鋼輕約4.0-6.0kg之間且比鋁輕約0.8和1.0kg之間的部件。這種降低重量是可行的，因?yàn)殒V和鎂合金均具有比鋁小的密度和改良的鑄造性能。此外，鎂和鎂合金比鋁更易于鑄造，因?yàn)檫@些材料不需要真空輔助。此外，由鎂和鎂合金形成的部件不需要鑄造后X光射線照射、熱處理、校直、或機(jī)械加工，因此提供了比鋁更可觀的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)。鎂和鎂合金鑄造中使用的模具持續(xù)時(shí)間比鑄造鋁部件的模具長(zhǎng)150%。
[0028]這些優(yōu)勢(shì)促成了避震塔組件，該避震塔組件為每個(gè)車輛節(jié)省了約4.0-6.0kg之間的重量且表現(xiàn)出比常見的鋼塔成本稍微增加，但是當(dāng)考慮到增加的油耗時(shí)該增加量易于抵消。另一方面，與由鋁形成的避震塔相比，使用鎂或鎂合金的生產(chǎn)成本表現(xiàn)出為每個(gè)車輛節(jié)省了約一半的成本。由鎂或鎂合金生產(chǎn)的避震塔還展示出更好的減振能力以及由此具有明顯的阻尼性能。
[0029]所公開的發(fā)明構(gòu)思的避震塔組件以組裝圖和分解圖兩者在圖2至圖6中示出，而圖7至圖9示出了用于組裝所公開的發(fā)明構(gòu)思的避震塔的方法。圖10示出了所公開的發(fā)明構(gòu)思的避震塔組件的建議性地、非限制性地布置的視圖。
[0030]參照?qǐng)D2，示出了根據(jù)所公開的發(fā)明性構(gòu)思的包括壓鑄鎂避震塔的避震塔組件的立體圖。通常如30所示的避震塔組件包括具有圓頂部分34的鑄造鎂塔主體32。鑄造鎂塔主體32優(yōu)選通過高壓壓鑄(HPDC)形成。與鋁相比，由于鎂和鎂合金的優(yōu)良鑄造特性，鑄造鎂或鎂合金HPDC避震塔主體32可具有薄壁設(shè)計(jì)，因此壁的厚度為2.0mm料位厚度(wall stock)或更小。
[0031]支柱連接端口36形成在圓頂部分34的最上端，并且通常比Mg避震塔的剩余部分厚。圓頂部分34和結(jié)構(gòu)肋部38的形狀提供了將支柱(未示出)產(chǎn)生的負(fù)載傳遞給相鄰的車架縱梁(未示出)的有效方法。圖3從其后側(cè)示出了鑄造鎂或鎂合金HPDC避震塔主體32。
[0032]再次參照?qǐng)D2，提供了多個(gè)結(jié)構(gòu)肋部38以在不增加明顯重量的情況下增強(qiáng)鑄造鎂或鎂合金HPDC避震塔32的完整性。鑄造鎂或鎂合金HPDC避震塔主體32的薄壁設(shè)計(jì)不僅減少重量和成本，而且允許更多的工程結(jié)構(gòu)肋部38。圖2至圖6中示出的結(jié)構(gòu)肋部38的數(shù)量、形狀、放置和間距是建議性的并且不旨在限制。結(jié)構(gòu)肋部38提高了性能并且降低了鎂壓鑄的成本。需要結(jié)構(gòu)肋部38用于鑄造來滿足結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)，這是因?yàn)殇摫孺V更堅(jiān)固。此外，結(jié)構(gòu)肋部38允許所公開的發(fā)明構(gòu)思的薄壁設(shè)計(jì)。
[0033]由于具有更薄的壁、更薄的肋部以及具有較低拔模角度的更多肋部，所以鑄造鎂或鎂合金HPDC避震塔比鋁或鋁合金VHPDC避震塔更輕并且因此更有效。所有這些正向特征導(dǎo)致了更輕、更堅(jiān)固和更便宜的壓鑄。由于鋁材料的粘性，所以鋁或鋁合金VHroc避震塔無法實(shí)現(xiàn)這些屬性。因此，所公開的發(fā)明構(gòu)思的有效設(shè)計(jì)無法僅通過使用鋁或鋁合金就可用。
[0034]所公開的發(fā)明構(gòu)思的避震塔組件30將現(xiàn)有技術(shù)中的七個(gè)單個(gè)的沖壓件合成單個(gè)組件，該單個(gè)組件包括鑄造鎂塔主體32和三個(gè)小的橋接支架。這些橋接支架可包括槍型(shotgun)支架40、儀表橫梁支架42和導(dǎo)軌支架44，但不限于這些具體支架。這些橋接支架可以使用電阻點(diǎn)焊(RSW)以與當(dāng)今附接常見全鋼避震塔所使用的相同方法將避震塔組件30附接至車輛。這種方式避免了主體車身車間投入成本，并且明顯提高了對(duì)鎂或鎂合金鑄造提供防腐蝕的能力。
[0035]槍型支架40、儀表橫梁支架42和導(dǎo)軌支架44優(yōu)選通過諸如自沖鉚釘46的多個(gè)機(jī)械緊固件附接至鑄造鎂塔主體32，自沖鉚釘可適當(dāng)?shù)亟^緣以防止直接的鋼-鎂接觸，從而避免由于不同的電極電位導(dǎo)致的電化腐蝕。示出了多個(gè)可選的緊固件孔48。緊固件孔48對(duì)于自沖鉚釘可以不是必要的，但是對(duì)于諸如螺絲或螺母和螺栓組件的其他機(jī)械緊固件是必要的。
[0036]槍型支架40通過諸如電阻點(diǎn)焊的方法附接至輪艙(未示出)的上部分。儀表橫梁支架42通過諸如電阻點(diǎn)焊的方法附接至儀表橫梁(未示出)。導(dǎo)軌支架44通過諸如電阻點(diǎn)焊的方法還附接至前導(dǎo)軌(未示出)。在不背離所公開的發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍的情況下，槍型支架40、儀表橫梁支架42和導(dǎo)軌支架44的形狀和放置的變化是可能的。
[0037]圖4示出了與圖2的立體圖不同的避震塔組件30的視圖，其中槍型支架40和儀表橫梁支架42被示出為在適配于鑄造鎂塔主體32的相應(yīng)位置處。在不背離所公開的發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍的情況下，槍型支架40和儀表橫梁支架42的形狀和放置的變化也是可能的。
[0038]圖5示出了與圖2和圖4兩者的立體圖不同的避震塔組件30的視圖，其中導(dǎo)軌支架44被示出為在適配于鑄造鎂塔主體32的位置處。如上所述，在不背離所公開的發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍的情況下，導(dǎo)軌支架44的形狀和放置的變化也是可能的。
[0039]圖6示出了避震塔組件30的分解立體圖。在該圖中，示出了相對(duì)于彼此在組裝之前的避震塔組件30的四個(gè)單獨(dú)部件，具體地，為鑄造鎂塔主體32和三個(gè)橋接支架(槍型支架40、儀表橫梁支架42和軌道支架44)。使用諸如Alodine 5200(Henkel技術(shù)的商標(biāo))的轉(zhuǎn)化涂覆和子組裝之前的粉末涂覆或電涂覆的頂涂覆優(yōu)選地預(yù)涂覆鑄造鎂塔主體32。
[0040]示出的橋接支架(槍型支架40、儀表橫梁支架42和軌道支架44)通過一種或多種方法機(jī)械地附接至鑄造鎂避震塔主體32。圖7至圖9示出了這些方法中的三種，這三種方法旨在建議性的并且不旨在限制。
[0041]參照?qǐng)D7，示出了截面圖，該截面圖示出了使用自沖鉚釘50將鋼橋接支架(例如，槍型支架40)連接至鑄造鎂避震塔主體32的方法。粘合層52形成在槍型支架40(和其他支架)與鑄造鎂避震塔主體32之間。粘合層52充當(dāng)絕緣體和部件之間粘合劑的作用。在插入自沖鉚釘50后，按鈕54形成在鑄造鎂避震塔主體32上。
[0042]一旦使用自沖鉚釘將橋接支架附接至鑄造鎂避震塔主體32上，就施加密封劑56來涂覆支架的邊緣和鑄造鎂避震塔主體32的邊緣以起到防腐蝕的作用。密封劑56優(yōu)選為用于形成粘合層52的相同粘合材料，但是密封劑56可以可選地為不同的密封材料，諸如涂漆車間密封件。
[0043]盡管圖7示出了自沖鉚釘從鋼橋接支架插入鑄造鎂避震塔主體32中，但是可以期望的是將自沖鉚釘50從鑄造鎂避震塔主體32插入鋼橋接支架中，如圖8所示。參照?qǐng)D8，示出了截面圖，該截面圖示出了使用自沖鉚釘50將鋼橋接支架(再次例如，槍型支架40)連接在至鑄造鎂避震塔主體32的方法。粘合層52形成在槍型支架40(和其他支架)與鑄造鎂避震塔主體32之間。在插入自沖鉚釘50后按鈕58形成在鋼橋接支架40上。
[0044]因?yàn)樽詻_鉚釘50通常由鋼制成，所以其能夠避免自沖鉚釘50和鑄造鎂避震塔主體32之間的電鏈應(yīng)。通過使用用作阻擋層的絕緣膠帶層60來防止自沖鉚釘50和鑄造鎂避震塔主體32之間的直接接觸能夠避免電鏈應(yīng)。因此通過使用任意絕緣層避免直接接觸可避免電鏈應(yīng)。
[0045]圖7和圖8示出了如何使用自沖鉚釘將槍型支架40、儀表橫梁支架42或軌道支架44中的任意一個(gè)或所有附接至鑄造鎂避震塔主體32上。然而，應(yīng)該理解，可以使用將鋼橋接支架附接至鑄造鎂避震塔主體32上的其他方法。例如，如圖9所示，螺絲62可螺紋連接至形成在鑄造鎂避震塔主體32中的螺絲凸臺(tái)64中。
[0046]一旦完全組裝，避震塔組件30則安裝在圖10所示的車輛中，其中示出了安裝的避震塔組件30的立體圖。如圖所示，避震塔組件30的槍型支架40通過諸如電阻點(diǎn)焊的方法附接至輪艙66的上部分。儀表橫梁支架42也通過諸如電阻點(diǎn)焊的方法附接至儀表橫梁68。軌道支架44也通過諸如電阻點(diǎn)焊的方法附接至前軌道70。
[0047]盡管附圖和相關(guān)的討論涉及包括鋼部件和鑄造鎂避震塔主體的避震塔組件，但是應(yīng)該理解，根據(jù)所公開的發(fā)明構(gòu)思可產(chǎn)生鋼部件和其他鑄造鎂車架零件的建議性組合。
[0048]至少基于上述原因，上述提出的所公開的發(fā)明克服了在用于車輛的已知避震塔制造中所面臨的挑戰(zhàn)。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過討論以及附圖和權(quán)利要求將易于意識(shí)到，在不背離下列權(quán)利要求所限定的發(fā)明的真實(shí)精神和公平范圍的情況下可進(jìn)行各種更改、修改和變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于車輛的避震塔組件，包括: 由選自由鎂和鎂合金構(gòu)成的組的材料構(gòu)成的鑄造避震塔主體； 鋼橋接支架； 形成在所述主體和所述支架之間的粘合層；以及 用于緊固所述主體和所述支架的機(jī)械緊固件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的避震塔組件，其中，所述機(jī)械緊固件是鉚釘。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的避震塔組件，其中，所述鉚釘是自沖鉚釘。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的避震塔組件，還包括形成在所述自沖鉚釘?shù)闹辽僖徊糠趾退鲨T造避震塔主體的一部分之間的絕緣層。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的避震塔組件，其中，所述機(jī)械緊固件是螺絲。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的避震塔組件，其中，所述鑄造避震塔主體具有螺絲凸臺(tái)，所述螺絲螺紋連接至所述螺絲凸臺(tái)中。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的避震塔組件，其中，所述鑄造避震塔主體包括多個(gè)結(jié)構(gòu)肋部。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的避震塔組件，其中，所述鋼橋接支架選自由槍型支架、儀表橫梁支架和軌道支架構(gòu)成的組。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的避震塔組件，還包括沿著所述鑄造避震塔主體和所述鋼橋接支架的相交處形成的密封劑。10.一種用于車輛的避震塔組件，包括: 由選自由鎂和鎂合金構(gòu)成的組的材料構(gòu)成的鑄造避震塔主體； 鋼橋接支架； 形成在所述主體和所述支架之間的粘合層；以及 用于緊固所述主體和所述支架的自沖鉚釘。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的避震塔組件，還包括形成在所述自沖鉚釘?shù)闹辽僖徊糠趾退鲨T造避震塔主體的一部分之間的絕緣層。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的避震塔組件，其中，所述鑄造避震塔主體包括多個(gè)結(jié)構(gòu)肋部。13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的避震塔組件，其中，所述鋼橋接支架選自由槍型支架、儀表橫梁支架和軌道支架構(gòu)成的組。14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的避震塔組件，還包括沿著所述鑄造避震塔主體和所述鋼橋接支架的相交處形成的密封劑。15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的避震塔組件，其中，所述自沖鉚釘包括鉚釘頭部，并且其中所述鉚釘頭部定位在所述鑄造避震塔主體上。16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的避震塔組件，其中，所述自沖鉚釘包括鉚釘頭部，并且其中所述鉚釘頭部定位在所述鋼橋接支架上。17.—種用于在車輛的避震塔組件中使用的鑄造避震塔，所述塔包括: 由圓頂和一系列壁構(gòu)成的主體，所述圓頂和所述壁由選自由鎂和鎂合金構(gòu)成的組的材料構(gòu)成，所述壁具有厚度，所述壁中的至少一個(gè)的厚度約為2.0mm;以及形成在所述主體上的結(jié)構(gòu)肋。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的鑄造避震塔，還包括機(jī)械緊固件凸臺(tái)。19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的鑄造避震塔，還包括預(yù)涂覆層。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的鑄造避震塔，其中，所述預(yù)涂覆層選自由粉末涂覆層和轉(zhuǎn)化涂覆層構(gòu)成的組。
【文檔編號(hào)】F16F15/00GK105952838SQ201610130337
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年3月8日
【發(fā)明人】杰森·斯科特·鮑爾澤, 弗拉基米爾·弗拉基米羅維奇·伯格切克
【申請(qǐng)人】福特環(huán)球技術(shù)公司