技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本
發(fā)明涉及機動車零部件技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種改進的機動車
鋁合金輪轂。
背景技術(shù)
[0002] 輪轂，
別名輪圈，即輪胎內(nèi)廓用以
支撐輪胎的圓桶形、中心裝配在軸上的部件。常見的
汽車輪轂有
鋼質(zhì)輪轂及鋁合金質(zhì)輪轂。鋼質(zhì)輪轂的強度高，常用于大型載重汽車；但鋼質(zhì)輪轂
質(zhì)量重，外形單一，不符合如今低
碳、時尚的理念，正逐漸被鋁合金輪轂替代。與鋼質(zhì)汽
車輪轂相比，鋁合金輪轂的優(yōu)點比較明顯：
密度小，約為鋼的1/3，這意味著采用相同體積的鋁合金輪轂將比鋼質(zhì)輪轂輕2/3。有統(tǒng)計表明，汽車整車質(zhì)量減少10%，燃油效率可以提升6% 8%，因而推廣鋁合金輪轂對于節(jié)能減排、低碳生活具有重要意義。
~
[0003] 在商用車輛，如客車、廂式貨車等車輛中，往往使用鋼制輪轂或者鋁合金
鍛造輪轂。然而現(xiàn)有的鋁合金鍛造輪轂具有強度不夠、減重效果不明顯等特點。為了實現(xiàn)鋁鋁合金鍛造輪轂的廣泛運用，需要尋找一種更加優(yōu)良的輪轂構(gòu)型結(jié)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容
[0004] 因此，本發(fā)明的目的是提供一種改進的機動車鋁合金輪轂，從而克服以上的問題。
[0005] 除非另外地說明，在本發(fā)明內(nèi)，“鋁合金”是指以鋁為主要合金材料的合金，例如為A356.2鋁合金、7系鋁合金、8系鋁合金等。只要在
現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)已經(jīng)用于鋁合金車輪的鍛造、
鑄造或者其他成型方式的生產(chǎn)，那么就認為該鋁合金可以選擇用于該鋁合金車輪。
[0006] 除非另外地說明，在本發(fā)明內(nèi)，“輪轂”與“車輪”、“輪圈”等術(shù)語可替換地使用，并且意圖表示安裝到
機動車輛的前軸和后軸上用于動
力傳動和滾動前進的裝置。該“輪轂”的外側(cè)一般地包括
橡膠、
樹脂、皮革、塑料、編織物或者其他材料，或者以上材料的復(fù)合物所制成的部分，例如輪胎。
[0007] 除非另外地說明，在本發(fā)明內(nèi)所描述的“輪轂”也包括安裝到機動車的其他
位置如
車身后方或者后備箱下方，用于裝飾或者用于備用替換用途，而非直接安裝到機動車輛的前軸和后軸的車輪。
[0008] 除非另外地說明，在本發(fā)明內(nèi)，“機動車”是指在其全部或者部分功能模式下，在地面上依靠輪狀結(jié)構(gòu)運行的人造裝置。在狹隘的術(shù)語定義中，“機動車”包括緊湊型乘用車、SUV、MPV、跑車、大中型貨車、面包車、皮卡、
卡車、廂式貨車、
拖拉機、拖
掛車、礦山車等各種車輛。在廣泛的術(shù)語定義中，“機動車”也包括需要在地面滑翔
起飛和降落的飛機、月球車等行星或衛(wèi)星探索設(shè)備、
水陸兩棲運載工具、軍用裝甲車、大型設(shè)備的可移動底座、運梁車、坦克、
蒸汽機車、
電力機車、
內(nèi)燃機車、手動軌道工程車。在其他的術(shù)語定義中，“機動車”也包括固定在地面或者裝置上的輥壓裝置。在該輥壓裝置的環(huán)境下，輪轂的轉(zhuǎn)動帶動了與其貼緊的皮帶或者鏈條，并且驅(qū)動該皮帶或者鏈條運動。
[0009] 本發(fā)明包括
法蘭盤、
輪輻和
輪輞；所述的法蘭盤為圓筒形，并且均勻分布有穿透該圓筒底面的法蘭盤
螺栓孔；所述的輪輻的內(nèi)側(cè)一端連接到法蘭盤，外側(cè)一端通過
胎圈座連接到輪輞；所述的輪輞沿著垂直于法蘭盤所在平面的方向包括首尾依次連接的外輪唇、外輪唇胎圈座、輪井、輪輞中段、內(nèi)輪唇胎圈座和內(nèi)輪唇；所述的外輪唇沿著外輪唇胎圈座，向遠離法蘭盤的方向延伸，并且在末端包括外輪緣；所述的外輪唇胎圈座在輪盤的外側(cè)方向連接到外輪唇，側(cè)面連接到輪盤，輪盤的內(nèi)側(cè)方向連接到輪井；所述的輪井為錐面或者圓筒狀，并且在輪盤的外側(cè)方向連接到輪輞中段；所述的輪輞中段為錐面或者圓筒狀，并且在輪盤的外側(cè)方向連接內(nèi)輪唇胎圈座；所述的內(nèi)輪唇胎圈座相對于內(nèi)輪唇為凹陷的，并且在輪盤的外側(cè)方向連接到內(nèi)輪唇；所述的內(nèi)輪唇朝向遠離法蘭盤
中軸線的方向延伸，并且在末端包括內(nèi)輪緣。
[0010] 所述的輪輻設(shè)置多個矩形延長孔狀的窗口，所述的矩形狀窗口個數(shù)限定為10個以上，并且以法蘭盤中軸線為軸線均勻分布在輪輻上；所述的矩形延長孔狀窗口貫穿輪輻上下表面；所述的矩形延長孔狀窗口在與過法蘭盤中軸線平面呈51度的平面S上的投影曲線由首尾相接的弧線A1、直線B1、弧線A2和直線B2組成封閉的曲線；所述的弧線A1兩端分別與直線B1和直線B2連接，且弧線A1分別與直線B1和直線B2相切，所述的弧線A1呈半圓形，其半徑為20.0-40.0?mm；所述的直線B1兩端分別與弧線A1和弧線A2連接，且直線B1分別與弧線A1和弧線A2相切，所述的直線B1長度為24.0-35.0?mm；所述的弧線A2兩端分別與直線B1和直線B2連接，且弧線A2分別與直線B1和直線B2相切，所述的弧線A2呈半圓形，其半徑為20.0-40.0?mm；所述的直線B2兩端分別與弧線A1和弧線A2連接，且直線B2分別與弧線A1和弧線A2相切，所述的直線B2長度為24.0-35.0?mm；所述的弧線A1和A2半徑相等，方向相反；所述的直線B1和B2長度相等，相互平行。所述的弧線A1、A2圓心連線的中點M在法蘭盤上表面所在平面的投影與法蘭盤中心點O之間的距離為230.0-
250.0?mm。
[0011] 在本發(fā)明優(yōu)選的方面，弧線A1呈半圓形，其半徑為20.0-30.0?mm。
[0012] 在本發(fā)明優(yōu)選的方面，直線B1長度為26.0-32.0?mm。
[0013] 在本發(fā)明優(yōu)選的方面，所述的弧線A1、A2圓心連線的中點M在法蘭盤上表面所在平面的投影與法蘭盤中心點O之間的距離為235.0-245.0?mm。
[0014] 在本發(fā)明優(yōu)選的方面，所述的弧線A1呈半圓形，其半徑為23.1?mm；所述的直線B1長度為30.0?mm；所述的弧線A2呈半圓形，其半徑為23.1?mm；所述的直線B2長度為30.0?mm；所述的弧線A1、A2圓心連線的中點M在法蘭盤上表面所在平面的投影與法蘭盤中心點O之間的距離為240.8?mm。
[0015] 在本發(fā)明優(yōu)選的方面，所述的弧線A1呈半圓形，其半徑為26.1?mm；所述的直線B1長度為32.5?mm；所述的弧線A2呈半圓形，其半徑為26.1?mm；所述的直線B2長度為32.5?mm；所述的弧線A1、A2圓心連線的中點M在法蘭盤上表面所在平面的投影與法蘭盤中心點O之間的距離為240.8?mm。
[0016] 在本發(fā)明優(yōu)選的方面，所述的弧線A1呈半圓形，其半徑為21.1?mm；所述的直線B1長度為28.0?mm；所述的弧線A2呈半圓形，其半徑為21.1?mm；所述的直線B2長度為28.0?mm；所述的弧線A1、A2圓心連線的中點M在法蘭盤上表面所在平面的投影與法蘭盤中心點O之間的距離為240.8?mm。
[0017] 本發(fā)明的改進的機動車鋁合金輪轂的優(yōu)點在于：（1）輪轂窗口部位受力更?。唬?）輪轂整體受力水平更低；（3）輪轂整體質(zhì)量更低；（4）輪轂可靠性更高。
附圖說明
[0018] 以下，結(jié)合附圖來詳細說明本發(fā)明的實施方案。
[0019] 圖1：本發(fā)明的
實施例1的輪轂的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖2：本發(fā)明的實施例1的輪轂的窗口結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖3：本發(fā)明的實施例1的輪轂的窗口
角度示意圖。
[0022] 圖4：本發(fā)明的實施例1的輪轂的窗口分布示意圖。
[0023] 圖5：本發(fā)明的對比例1的輪轂的窗口結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖中：1-法蘭盤螺栓孔、2-法蘭盤、3-輪輻、4-窗口、5-輪輞、51-外輪唇、52-外輪唇胎圈座、53-輪井、54-輪輞中段、55-內(nèi)輪唇胎圈座和56-內(nèi)輪唇。A1-半圓形弧線A1、B1-直線B1、A2-半圓形弧線A2、B2-直線B2、S-平面S、M-點M、O-點O、R-圓環(huán)R。
具體實施方式
[0025] 實施例1:在本實施例中，公開了一種改進的機動車鋁合金輪轂，其包括法蘭盤2、輪輻3、窗口4和輪輞5；所述的法蘭盤2為圓筒形，并且均勻分布有穿透該圓筒底面的法蘭盤螺栓孔1；所述的輪輻3的內(nèi)側(cè)一端連接到法蘭盤2，外側(cè)一端通過外輪唇胎圈座52連接到輪輞5；所述的輪輞5沿著垂直于法蘭盤2所在平面的方向包括首尾依次連接的外輪唇51、外輪唇胎圈座52、輪井53、輪輞中段54、內(nèi)輪唇胎圈座55和內(nèi)輪唇56；所述的外輪唇51沿著外輪唇胎圈座52，向遠離法蘭盤2的方向延伸，并且在末端包括外輪緣；所述的外輪唇胎圈座52在輪盤的外側(cè)方向連接到外輪唇，側(cè)面連接到輪盤，輪盤的內(nèi)側(cè)方向連接到輪井53；所述的輪井53為錐面或者圓筒狀，并且在輪盤的外側(cè)方向連接到輪輞中段54；所述的輪輞中段54為錐面或者圓筒狀，并且在輪盤的外側(cè)方向連接到內(nèi)輪唇胎圈座55；所述的內(nèi)輪唇胎圈座55相對于內(nèi)輪唇56為凹陷的，并且在輪盤的外側(cè)方向連接到內(nèi)輪唇56；所述的內(nèi)輪唇56朝向遠離法蘭盤2中軸線的方向延伸，并且在末端包括內(nèi)輪緣。
[0026] 所述的改進的機動車鋁合金輪轂的輪輻限定出多個矩形延長孔狀的窗口，所述的輪輻位于法蘭盤和外輪唇胎圈座之間，所述的矩形延長孔狀窗口個數(shù)限定為10個，并且以法蘭盤中軸線為軸線均勻分布在輪輻上；所述的矩形延長孔狀窗口貫穿輪輻上下表面；所述的矩形延長孔狀窗口在與過法蘭盤中軸線平面呈51度的平面S上的投影曲線由首尾相接的弧線A1、直線B1、弧線A2和直線B2組成封閉的曲線；所述的弧線A1兩端分別與直線B1和直線B2連接，且弧線A1分別與直線B1和直線B2相切，所述的弧線A1呈半圓形，其半徑為23.1?mm；所述的直線B1兩端分別與弧線A1和弧線A2連接，且直線B1分別與弧線A1和弧線A2相切，所述的直線B1長度為30.0?mm；所述的弧線A2兩端分別與直線B1和直線B2連接，且弧線A2分別與直線B1和直線B2相切，所述的弧線A2呈半圓形，其半徑為23.1?mm；所述的直線B2兩端分別與弧線A1和弧線A2連接，且直線B2分別與弧線A1和弧線A2相切，所述的直線B2長度為30.0?mm；所述的弧線A1和A2半徑相等，方向相反；所述的直線B1和B2長度相等，相互平行。
所述的弧線A1、A2圓心連線的中點M在法蘭盤上表面所在平面的投影與法蘭盤中心點O之間的距離為240.8?mm（如何說明窗口整體走向）。
[0027] ?實施例2：在本實施例中，和實施例1的區(qū)別在于，所述的改進的機動車鋁合金輪轂的輪輻限定出多個矩形延長孔狀的窗口，所述的輪輻位于法蘭盤和外輪唇胎圈座之間，所述的矩形延長孔狀窗口個數(shù)限定為10個，并且以法蘭盤中軸線為軸線均勻分布在輪輻上；所述的矩形延長孔狀窗口貫穿輪輻上下表面；所述的矩形延長孔狀窗口在與過法蘭盤中軸線平面呈51度的平面S上的投影曲線由首尾相接的弧線A1、直線B1、弧線A2和直線B2組成封閉的曲線；所述的弧線A1兩端分別與直線B1和直線B2連接，且弧線A1分別與直線B1和直線B2相切，所述的弧線A1呈半圓形，其半徑為26.1?mm；所述的直線B1兩端分別與弧線A1和弧線A2連接，且直線B1分別與弧線A1和弧線A2相切，所述的直線B1長度為32.5?mm；所述的弧線A2兩端分別與直線B1和直線B2連接，且弧線A2分別與直線B1和直線B2相切，所述的弧線A2呈半圓形，其半徑為26.1?mm；所述的直線B2兩端分別與弧線A1和弧線A2連接，且直線B2分別與弧線A1和弧線A2相切，所述的直線B2長度為32.5?mm；所述的弧線A1和A2半徑相等，方向相反；所述的直線B1和B2長度相等，相互平行。所述的弧線A1、A2圓心連線的中點M在法蘭盤上表面所在平面的投影與法蘭盤中心點O之間的距離為240.8?mm。
[0028] 實施例3：在本實施例中，和實施例1的區(qū)別在于，所述的改進的機動車鋁合金輪轂的輪輻限定出多個矩形延長孔狀的窗口，所述的輪輻位于法蘭盤和外輪唇胎圈座之間，所述的矩形延長孔狀窗口個數(shù)限定為10個，并且以法蘭盤中軸線為軸線均勻分布在輪輻上；所述的矩形延長孔狀窗口貫穿輪輻上下表面；所述的矩形延長孔狀窗口在與過法蘭盤中軸線平面呈51度的平面S上的投影曲線由首尾相接的弧線A1、直線B1、弧線A2和直線B2組成封閉的曲線；所述的弧線A1兩端分別與直線B1和直線B2連接，且弧線A1分別與直線B1和直線B2相切，所述的弧線A1呈半圓形，其半徑為21.1?mm；所述的直線B1兩端分別與弧線A1和弧線A2連接，且直線B1分別與弧線A1和弧線A2相切，所述的直線B1長度為28.0?mm；所述的弧線A2兩端分別與直線B1和直線B2連接，且弧線A2分別與直線B1和直線B2相切，所述的弧線A2呈半圓形，其半徑為21.1?mm；所述的直線B2兩端分別與弧線A1和弧線A2連接，且直線B2分別與弧線A1和弧線A2相切，所述的直線B2長度為28.0?mm；所述的弧線A1和A2半徑相等，方向相反；所述的直線B1和B2長度相等，相互平行。所述的弧線A1、A2圓心連線的中點M在法蘭盤上表面所在平面的投影與法蘭盤中心點O之間的距離為240.8?mm。
[0029] 對比例1：本對比例和實施例1的區(qū)別在于，所述的對比例的機動車鋁合金輪轂的輪輻限定出多個圓形的窗口，所述的輪輻位于法蘭盤和外輪唇胎圈座之間，所述的圓形窗口個數(shù)限定為10個，并且以法蘭盤中軸線為軸線均勻分布在輪輻上；所述的圓形窗口貫穿輪輻上下表面；所述的圓形窗口在與過法蘭盤中軸線平面呈51度的平面S上的投影曲線為圓環(huán)R；所述的圓環(huán)R半徑為25?mm；所述的圓環(huán)R的圓心M在法蘭盤上表面所在平面的投影與法蘭盤中心點O之間的距離為243.9?mm。輪輞、法蘭盤的結(jié)構(gòu)均與實施例相同。
[0030] 實施例4：對實施例1、2和3及對比例1的輪轂進行了重量測量，其結(jié)果顯示在表1中。
[0031] 表1：實施例1、2和3及對比例1重量測量結(jié)果（單位：Kg）。? 實施例1 實施例2 實施例3 對比例1
重量 24.80 24.24 25.15 25.59
[0032] 從表1可見，在其他部位結(jié)構(gòu)一致的情況下，實施例1、2和3與對比例相比，重量均有所降低，且實施例1相比對比例1重量降低了790g。
[0033] 實施例5：對實施例1、2和3及對比例1的輪轂進行了兩種性能試驗及
應(yīng)力水平測量。在中信戴卡股份有限公司的試驗中心對以上的車輪依照國標GB/T?5909-2009進行了彎曲疲勞和徑向疲勞試驗。除非另外地說明，本實施例中所使用的徑向疲勞試驗機又稱為車輪徑向疲勞試驗機，購自濟南永測工業(yè)設(shè)備有限公司。
[0034] 在徑向疲勞試驗過程之前，首先將輪轂固定到徑向疲勞試驗機，隨后在輪轂窗口
正面固定應(yīng)變片，應(yīng)變片通過
導(dǎo)線連接到
數(shù)據(jù)采集裝置。隨后按照國標GB/T?5909-2009的方法進行疲勞試驗的加載和旋轉(zhuǎn)。在車輪旋轉(zhuǎn)至少一圈之后，應(yīng)變片將應(yīng)變信息（ε，無量綱，常用百分數(shù)表示）傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集裝置。然后根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系：σ=E*ε?，將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為應(yīng)力（σ為應(yīng)力，單位MPa；E為
彈性模量，68980MPa?）。其試驗通過性及應(yīng)力水平結(jié)果顯示在表2中。
[0035] 在本實施例中，應(yīng)變片是購自中航工業(yè)電測儀器股份有限公司的彈性應(yīng)變片。
[0036] 其試驗通過性及應(yīng)力水平結(jié)果顯示在表2中。
[0037] 表2：實施例1、2和3及對比例1的車輪性能試驗及應(yīng)力水平測量（單位：MPa）。? 實施例1 實施例2 實施例3 對比例1
彎曲疲勞 Y Y Y Y
徑向疲勞 Y Y Y N
應(yīng)力水平 102.2 113.5 108.4 231.7
[0038] 說明：表中Y表示通過該試驗，N表示未通過該試驗。
[0039] 從表2中可見，實施例1、2和3均能通過兩項試驗，對比例1只能通過彎曲疲勞試驗。
[0040] 從表2中可見，實施例1、2和3窗口位置最高應(yīng)力水平較低，對比例1應(yīng)力水平較高。實施例1應(yīng)力比對比例1低129.5MPa。由此可見，實施例1-3的輪轂通過窗口形狀的特殊設(shè)置，實現(xiàn)了輪轂的應(yīng)力大幅度下降和重量減少。而這種應(yīng)力下降在不具備特殊的形狀的對比例1中無法被觀察到。
[0041] 實施例6：對實施例1、2和3及對比例1的輪轂進行了靜剛性測量。在中信戴卡股份有限公司的試驗中心對以上的車輪依照美國車輪工程協(xié)會的行標SAEJ328的方法進行了靜剛性測量。靜剛性代表車輪在承受靜力時抵抗
變形的能力，數(shù)值越高，抵抗變形的能力的越強，車輪可靠性越高。其試驗測量結(jié)果顯示在表3中。
[0042] 表3：實施例1、2和3及對比例1車輪靜剛性測量結(jié)果（單位：kNm/rad）。? 實施例1 實施例2 實施例3 對比例1
靜剛性 22459.3 21786.1 22195.4 17561.4
[0043] 從表3中可見，實施例1、2和3均具有較高的靜剛性值，對比例1靜剛性值較低。說明在同樣外力作用下，實施例1、2和3具有較高的結(jié)構(gòu)
穩(wěn)定性，其可靠性較高。對比例1靜剛性值較低，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，可靠性較低。從實施例6可以看到，在實施例1-3的車輪中實現(xiàn)了重量降低，并且靜剛性提高，實現(xiàn)了在不增加材料（甚至減少材料）的前提下，實現(xiàn)了更強的機械強度。
