一種非對稱高通風(fēng)孔車輪的風(fēng)孔結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種車輪結(jié)構(gòu)，尤其是涉及一種非對稱高通風(fēng)孔車輪的風(fēng)孔結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有汽車的輪轂一般采用對稱結(jié)構(gòu)的輻條構(gòu)成對稱的輪輻結(jié)構(gòu)，輻條以對稱的方式設(shè)置在輪輻的同一徑向平面內(nèi)，這種對稱結(jié)構(gòu)的輪輻使得車輪在受載情況下應(yīng)力較大，車輪輪輻結(jié)構(gòu)存在用料較厚，重量較大，整車燃油經(jīng)濟性較差的問題；同時，這種輪輻的風(fēng)孔軸線與輪輻的徑向平面平行，因此車輪轉(zhuǎn)動時風(fēng)孔的散熱效果相對較差。公開日2013年10月30日，公告號為CN203254888U的專利文件公開了一種高通風(fēng)孔輪轂，包括輪輞，所述的輪輞內(nèi)部設(shè)置有輪輻，輪輻包括與輪輞內(nèi)表面固定貼合的固定環(huán)面、位于軸心處的輪輻安裝面和若干個輻條，輪輻安裝面與固定環(huán)面之間通過輻條相連，所述的輻條均勻圍繞輪輻安裝面排列，相鄰兩個輪輻之間設(shè)置有大通風(fēng)孔，所述的固定環(huán)面和輪輻安裝面與輻條一體相連，所述的輪輻安裝面上設(shè)置有連接孔。該輪轂具有能夠有效地增強輪轂的結(jié)構(gòu)強度、提高輪轂散熱性和通風(fēng)性等有益效果。但該結(jié)構(gòu)采用傳統(tǒng)的對稱布置，輪輻在受載情況下的應(yīng)力較大，因此輪輻在可接受的疲勞壽命下用料較厚，重量較大，整車的燃油經(jīng)濟性較差；同時，由于輪輻的風(fēng)孔軸線與輪輻的徑向平面平行，散熱效果相對較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)的車輪輪輻結(jié)構(gòu)存在用料較厚，重量較大，散熱及整車燃油經(jīng)濟性較差的問題，提供一種用料少、散熱效果好、整車燃油經(jīng)濟性好的非對稱高通風(fēng)孔車輪的風(fēng)孔結(jié)構(gòu)。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的具體技術(shù)方案是，一種非對稱高通風(fēng)孔車輪的風(fēng)孔結(jié)構(gòu)，所述風(fēng)孔設(shè)置在車輪的輪輻上，輪輻的中央設(shè)有車軸固定盤，車軸固定盤上設(shè)有螺栓孔，車輪的外周設(shè)有垂直于輪輻徑向平面的輪輞固定環(huán)，車輪固定盤與輪輞固定環(huán)之間通過五根徑向設(shè)置的輻條連接，所述輻條由與車輪固定盤連接的上段輻條、中段輻條及與輪輞固定環(huán)連接的下段輻條依次連接構(gòu)成，上段輻條與下段輻條均呈弧形，輻條整體在輪輻的徑向上呈開口向內(nèi)的拱形結(jié)構(gòu)，相鄰兩根輻條及輪輞固定環(huán)之間設(shè)有缺口，拱形結(jié)構(gòu)的輻條在輪輻的切向上(即拱形下方的拱孔部分)形成風(fēng)孔，至少兩根輻條在輪輻的切向上整體呈傾斜設(shè)置，輻條內(nèi)側(cè)的風(fēng)孔其中心軸線與輪輻的徑向平面之間的夾角為3-8度，輻條的兩側(cè)邊緣向外翻折構(gòu)成加強耳，所述的加強耳的外側(cè)邊為扁平的長條狀結(jié)構(gòu)，五條輻條上共有10條加強耳，至少3條加強耳的外側(cè)邊在輪輻的軸向上錯位設(shè)置(S卩加強耳外側(cè)邊不在輪輻的同一徑向面上)。
[0005]本發(fā)明通過在輻條兩側(cè)設(shè)置翻折結(jié)構(gòu)的加強耳，可以提高輻條的結(jié)構(gòu)強度；同時對部分輻條沿輪輻的切向進行整體傾斜設(shè)置，使輻條拱形結(jié)構(gòu)下方的風(fēng)孔呈傾斜狀態(tài)，這樣可以增強風(fēng)孔的通風(fēng)性能，提高散熱效果。同時整體傾斜設(shè)置的輻條可以將支撐在車軸固定盤和輪輞固定環(huán)之間的支撐力適度分散，有利于提高輪輻的整體結(jié)構(gòu)強度，即在同等強度下，可以減輕輪輻的重量，達到車輪輕量化的目的。此外，將輻條兩側(cè)的加強耳進行錯位布置有利于提高輪輻的整體結(jié)構(gòu)強度，從而在同等強度下，可以減輕輪輻的重量，達到車輪輕量化的目的。上述結(jié)構(gòu)改進雖然在輪輻的固有頻率和模態(tài)特征上的變化量較小，但是這種非對稱的輪輻結(jié)構(gòu)大大降低了輪輻受載情況下的應(yīng)力，進而使輪輻的疲勞壽命在同等厚度的材料下增加，或者可以使用更少的材料而獲得可接受的疲勞壽命；換句話說，實現(xiàn)了車輪的車輪輕量化。本發(fā)明通過結(jié)構(gòu)改進增加輪輻強度進而使整車的重量減輕以改善整車的燃油經(jīng)濟性，解決現(xiàn)有技術(shù)的車輪輪輻結(jié)構(gòu)存在用料較厚，重量較大，散熱性能與整車燃油經(jīng)濟性較差的問題。
[0006]所述輻條中的一根輻條為基準輻條，其輻條內(nèi)側(cè)的風(fēng)孔中心軸線與輪輻的徑向平面之間的夾角為O度，與基準輻條相鄰的兩根輻條在輪輻的切向上整體向外呈同向傾斜設(shè)置(即該輻條的其中一側(cè)邊相對于基準輻條向外凸出)，輻條內(nèi)側(cè)的風(fēng)孔其中心軸線與輪輻的徑向平面之間的夾角為4-6度；另外兩根輻條在輪輻的切向上整體向內(nèi)呈同向傾斜設(shè)置(即該輻條的其中一側(cè)邊相對于基準輻條向內(nèi)凹進)，輻條內(nèi)側(cè)的風(fēng)孔其中心軸線與輪輻的徑向平面之間的夾角為4-6度。這里的同向傾斜是指當(dāng)輪輻轉(zhuǎn)動一定的角度后，處于相同位置的輻條其整體傾斜方向指向同一側(cè)。輻條沿輪輻的切向進行傾斜設(shè)置，可以使輻條支撐在輪輞固定環(huán)上的支撐力分散開來，有利于提高輪輻的整體結(jié)構(gòu)強度，F(xiàn)EA模擬結(jié)果顯示本方案的最大應(yīng)力下降2% - 3%，即在同等強度下，可以減輕輪輻的重量，達到車輪輕量化的目的。
[0007]作為優(yōu)選，五根輻條在輪輻的切向上整體向外呈同向傾斜設(shè)置，輻條內(nèi)側(cè)的風(fēng)孔其中心軸線與輪輻的徑向平面之間的夾角分別為3度、4度、5度、6度及7度。本方案的輻條沿輪輻的切向進行同向等角度變化的傾斜設(shè)置，使輻條支撐在輪輞固定環(huán)上的支撐力最大限度地得到分散，有利于提高輪輻的整體結(jié)構(gòu)強度，F(xiàn)EA模擬結(jié)果顯示本方案的最大應(yīng)力下降1.5% - 3%，在同等強度下，可以減輕輪輻的重量，達到車輪輕量化的目的；另一方面，同向等角度變化傾斜設(shè)置的輻條在車輪行駛輪輻轉(zhuǎn)動時具有類似風(fēng)扇葉片的作用，因此可以顯著提高散熱效果。
[0008]作為優(yōu)選，5條加強耳在輪輻的軸向上錯位設(shè)置(S卩加強耳不在輪輻的同一徑向平面上，呈現(xiàn)一邊高一邊低的狀態(tài))，錯位設(shè)置的加強耳外側(cè)邊與基準加強耳外側(cè)邊在輪輻的軸向上錯位2-3毫米，加強耳的錯位方向與五根輻條的整體傾斜方向一致(即在輻條整體傾斜的基礎(chǔ)上，加強耳進一步錯位2-3毫米，此時加強耳的錯位設(shè)置強化了輻條或風(fēng)孔的整體傾斜趨勢)。將輻條兩側(cè)的加強耳進行錯位布置有利于提高輪輻的整體結(jié)構(gòu)強度，從而在同等強度下，可以減輕輪輻的重量，達到車輪輕量化的目的，本方案所述的加強耳錯位2-3毫米，是針對輪輻的輻條在未傾斜狀態(tài)而言，當(dāng)兩個以上的非對稱結(jié)構(gòu)方案疊加使用時，實際加強耳的錯位值會超過3毫米，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)可以理解的。
[0009]作為優(yōu)選，輻條一側(cè)的加強耳其外側(cè)邊寬度大于輻條另一側(cè)加強耳的外側(cè)邊寬度，加強耳的外側(cè)邊寬度比為I比0.4至I比0.7。本方案采用加強耳的不對稱結(jié)構(gòu)，也可以提高輪輻的結(jié)構(gòu)強度。
[0010]作為優(yōu)選，內(nèi)段輻條靠近車軸固定盤的一端其兩側(cè)邊緣的加強耳與相鄰內(nèi)段輻條上的加強耳相互連接構(gòu)成過渡斜面，所述的過渡斜面為五個，至少兩個過渡斜面在輪輻的切向上呈傾斜設(shè)置，傾斜設(shè)置的過渡斜面與輪輻徑向平面之間的夾角為2至6度。過渡斜面使輻條與車軸固定盤的連接牢固，從而提高輪輻的整體結(jié)構(gòu)強度。
[0011]—個過渡斜面正置，其余四個過渡斜面在輪輻的切向上呈傾斜設(shè)置，兩個過渡斜面與輪輻徑向平面之間的夾角為2.5度且向外傾斜(即該過渡斜面相對于基準過渡斜面向外凸起)，兩個過渡斜面與輪輻徑向平面之間的夾角為2.5度且向內(nèi)傾斜(即該過渡斜面相對于基準過渡斜面向內(nèi)凹陷)。非對稱傾斜設(shè)置的過渡斜面可以增加輪輻的整體結(jié)構(gòu)強度。
[0012]作為優(yōu)選，所述的缺口整體呈三角形，靠近輪輞的缺口角部設(shè)有圓弧形過渡邊，所述圓弧形過渡邊的中心點在輪輻的徑向上錯位設(shè)置，同一缺口上相對的兩個圓弧形過渡邊具有不同的曲率半徑。缺口上采用不同半徑的圓弧形過渡邊，可以有效地攪動空氣流，從而改善風(fēng)孔的散熱效果。
[0013]作為優(yōu)選，輪輻為等壁厚結(jié)構(gòu)，車軸固定盤、輻條及輪輞固定環(huán)為鋼質(zhì)一體結(jié)構(gòu)。
[0014]本發(fā)明致力于通過一種對風(fēng)孔等輪輻構(gòu)件進行非對稱布置的設(shè)計方法，來實現(xiàn)增加輪輻的結(jié)構(gòu)強度或在同等強度下使輪輻輕量化，同時提高散熱性能；FEA模擬結(jié)果及實際樣品測試證明，與現(xiàn)有技術(shù)對稱結(jié)構(gòu)的輪輻相比，采用非對稱布置的輪輻可以提高結(jié)構(gòu)強度，降低輪輻的最大應(yīng)力。在輪輻同等重量的條件下，一般將一項對稱結(jié)構(gòu)改為非對稱結(jié)構(gòu)后，相應(yīng)的最大應(yīng)力降低量在1%_3%之間，而通過多項非對稱結(jié)構(gòu)的組合，則可以達到更好的技術(shù)效果，因此可以使用更薄的材料獲得可接受的輪輻疲勞壽命，從而實現(xiàn)了車輪的輕量化；另一方面，非對稱設(shè)計的輪輻還可以分散輪輻構(gòu)件其固有振動頻率的頻譜分布，進而降低某些工況下輪輻構(gòu)件的諧振概率，從而降低行駛振動與噪音，提高可靠性，因此本發(fā)明的創(chuàng)新設(shè)計具有很高的實用價值。
[0015]本發(fā)明描述的內(nèi)外方位是針對使用狀態(tài)的車輪而言(此時輪輻的徑向平面與水平面垂直)，內(nèi)側(cè)是靠近汽車縱向中心線的一側(cè)，外側(cè)是遠離汽車縱向中心線的一側(cè)。另外，本發(fā)明的非對稱結(jié)構(gòu)構(gòu)件在連接處可能出現(xiàn)相互錯位的情形，這些地方可以通過平滑過渡的連接方式加以解決，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識，本發(fā)明中沒有一一詳細說明；應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)兩個以上的非對稱結(jié)構(gòu)方案疊加使用時，那些造成輪輻結(jié)構(gòu)顯著突變且與輪輻的基準結(jié)構(gòu)偏離較大的方案通常不作為優(yōu)選考慮的方案；而那些組合后輪輻結(jié)構(gòu)變化平滑，有利于輪輻加工的非對稱結(jié)構(gòu)組合方案可以作為優(yōu)選選擇的方案，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)可以理解。另外需要說明的是，本發(fā)明所表述的錯位數(shù)值或傾斜的角度數(shù)值，是針對輪輻的基準狀態(tài)而言，當(dāng)兩個以上的非對稱結(jié)構(gòu)方案疊加使用時，實際的傾斜角度或錯位值可能與所表述的數(shù)值存在偏差，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)技術(shù)方案應(yīng)當(dāng)可以理解的。
[0016]本發(fā)明的有益效果是，它有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)的車輪輪輻結(jié)構(gòu)存在用料較厚，重量較大，散熱及整車燃油經(jīng)濟性較