专利名称：车轮构造的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车轮构造，并且更具体地但并非仅仅涉及一种用于农用车辆或轻 型施工机械之类的车轮构造。
背景技术：
用于农用车辆等非道路车辆的车轮构造是公知的，这类车轮构造包括形成相应的 轴向内凸缘和外凸缘的圆形轮缘，所述内凸缘和外凸缘分别构成用于与该轮缘的径向外侧 或“轮胎侧”配合的浮动轮胎(floatation tyre)的轮胎胎边(tyre bead)的座部(seat)。 在US-A-5560686的示例中披露了这样一种车轮构造该车轮构造还包括一圆盘，车轮可通 过该圆盘被固定到车辆的轮毂，该圆盘被连接到轮缘的径向内侧，并且该圆盘与该轮缘是 可分离的。然而，该发明是应用于轮缘与圆盘例如通过焊接永久地连接在一起的车轮。在本说明书中，以“浮动轮胎”来表示当在非道路表面上驾驶拖拉机时使载荷分散 分布从而减小例如对土壤的压实度的宽(轴向长)轮胎。农用车辆的车轮构造是公知的，这类车轮构造包括具有轴向内部和轴向外部的 轮缘，该轴向内部和轴向外部分别构成轮胎胎边座部凸缘；以及邻接的截头圆锥形连接表 面，该截头圆锥形连接表面朝向具有中心孔眼(central well)的中部轴向延伸。轮胎胎边 座部凸缘与通常连接表面的至少一部分一起构成用于轮胎的座部。该连接表面与一沿周向 延伸的凸面邻接，并且一截头圆锥形侧面部分与该凸面以及该轮缘的中部邻接。已经发现，对这种现有的轮缘而言，轮缘的使用寿命可能并不够长，原因是，在侧 面部分与中部邻接的区域中存在的结构应力能够导致该轮缘的过早损坏。
发明内容
根据本发明的一个方案，提供一种车轮构造，其包括轮缘，在使用时，该轮缘在其 轮胎侧接纳轮胎，该轮缘为圆形并具有轴向内部、轴向外部以及处于轴向内部与轴向外部 之间的中部(mid-portion)，该中部包括一周向孔眼(circumferential well)，该轮缘在该 周向孔眼处的半径最小，并且轴向内部和轴向外部均具有凸缘和与该凸缘邻接并朝向中部 轴向延伸的连接表面，凸缘和连接表面的一部分构成用于轮胎胎边的座部，并且在连接表 面与中部之间具有侧面部分，其中，内部和外部至少其中之一的连接表面为具有最大半径 的轴向端部和最小半径的轴向端部的截头圆锥形，该连接表面在其最大半径的轴向端部处 与凸缘邻接，而最小半径的轴向端部与当从轮缘的轮胎侧观察时沿周向延伸的凸面邻接， 该凸面在该轮缘的轮胎侧相对于车轮轴线径向向外地延伸超出邻接的截头圆锥形连接表 面的最小半径的端部，并且轴向内部和轴向外部至少其中之一的侧面部分包括大体截头圆 锥形区段和弯曲区段，该截头圆锥形区段在其最大半径的端部处与该凸面邻接，并且该弯 曲区段包括当从轮缘的轮胎侧观察时沿周向延伸并且轴向间隔的第一凹面和第二凹面，该 弯曲区段与该截头圆锥形区段的最小半径的端部以及该中部邻接。本发明能够使在内部和外部至少其中之一的侧面部分与中部(mid-region)邻接的区域中出现的结构应力减小，而这已被发现至少会减小在该区域中的结构损坏。这使得 凸缘的使用寿命与现有技术的方案相比能够被延长，而且能够在不损害轮缘的结构完整性 的情况下减小轮缘材料的厚度，由此减小了产品的重量和成本。优选地，弯曲区段的第一凹 面位于第二凹面的径向外侧，优选地，该第二凹面与中部连续邻接，并且该第一凹面与截头 圆锥形区段连续邻接，但若需要的话，弯曲区段可在第二凹面与中部之间和/或第一凹面 与截头圆锥形区段之间包括截头圆锥形结构。当从轮缘的轮胎侧观察时在第一凹面与第二凹面之间可具有凸起结构。优选地， 该凸起结构与相邻的第一凹面和第二凹面连续地结合，以形成连续起伏的弯曲区段，但在 其它示例中，在第一凹面与第二凹面之间可具有一个或多个截头圆锥形或圆柱形的连接结 构。第一凹面和第二凹面以及处于第一凹面与第二凹面之间的凸起结构(在设有凸 起结构的情况下)均可具有介于IOmm与25mm之间的各自的局部内部半径和外部半径，更 典型地为约18mm。“局部(local)”半径表示表面的实际半径，而不是表面距车轮轴线的径 向距离。
轮缘的内部和外部至少其中之一的凸面可具有在约llmm(在该凸面与连接表面 的最小半径的端部邻接的位置附近)到约23mm(在该凸面与侧面部分邻接的位置)之间 变化的局部外部半径。期望的是，轮缘的内部和外部至少其中之一的凸面自车轮轴线径向 延伸为使得在轮缘的轮胎侧平行于截头圆锥形连接表面的、该凸面的切线与连接表面自身 之间的距离为至少3mm，更优选地为约4. 5mm。优选地，轮缘的内部和外部至少其中之一的 凸面与截头圆锥形连接表面的最小半径的端部连续地结合，其结合处的局部内部半径介于 3mm到8mm之间，更典型地为5mm。侧面部分的截头圆锥形区段可以与垂直于车轮轴线的径向平面成15°到50°之 间的角度，该角度更优选地为约40°。因此，截头圆锥形区段的锥角可为约100°。内部和外部至少其中之一的截头圆锥形连接表面可以与垂直于车轮轴线的平面 成72°到78°之间的角度，该角度典型地为约75°。因此，截头圆锥形连接表面的锥角可 为约30°。然而，在另一示例中，内部和外部至少其中之一的截头圆锥形连接表面可以与垂 直于车轮轴线的平面成94°到96°之间的角度，该角度更典型地为约95°。因此，该截头 圆锥形连接表面的锥角可为约10°。传统上，内部和外部的凸缘是由在轮缘的轴向端部沿周向延伸的弯曲结构形成， 每个弯曲结构包括一凸面，当从轮缘的轮胎侧观察时该凸面相对于车轮轴线径向向外地延 伸到轮缘的半径为最大的位置处，并且在轮缘的轴向端部，该凸缘终止于与截头圆锥形连 接表面的最小半径的端部和侧面部分邻接的该凸面的径向向外的位置处。然而，在本发明 的构造中，期望的是，内部和外部至少其中之一的凸缘终止于与截头圆锥形连接表面的最 小半径的端部和侧面部分邻接的该凸面的径向向内的位置处，以便在轮缘的轴向端部增加 额外的刚性。若需要的话，轮缘可以关于中部的垂直于车轮轴线的中心平面对称，在这种情况 下，轮缘的内部和外部均可具有本发明的上述特征，但在另一示例中，轮缘可以是不对称 的，并且其该轴向外部(即，在使用时其上安装车轮的车辆的轴向最外侧的凸缘的部分)可具有本发明的上述特征。在后一种情况下，轮缘的内部可包括与凸缘邻接的截头圆锥形连接表面；当从 轮缘的轮胎侧观察时的凸面；以及处于凸面与中部之间的包括截头圆锥形区段和弯曲区段 的侧面部分，当从轮缘的轮胎侧观察该弯曲区段包括第一凹面和第二凹面。轮缘的内部的 侧面部分还可以包括处于截头圆锥形区段与凸面之间的大体圆柱形区段。
现在将参照附图描述本发明的实施例，在附图中图1是根据本发明的用于农用车辆或施工车辆的车轮的示意性轴向端视图；
图Ia示出了一种改进的凸缘的细部；图2是沿图1的线I-I剖切的局部剖视图，其示出了总体的车轮构造；图3是现有技术的车轮构造的轴向外部的详细的剖视图；图4是与图3相类似、但为根据本发明的车轮构造的一部分的为了清晰起见而略 微放大的视图。
具体实施例方式参照图1和图2，其中示出了包括轮缘11的车轮构造10，在使用时，轮缘11在其 轮胎侧12接纳轮胎14。轮胎14的位置仅在图3中示出。轮缘11为圆形，并且在该情况下轮缘11是非对称的，轮缘11具有轴向内部16、轴 向外部15以及处于轴向内部16与轴向外部15之间的中部18。轴向内部16和轴向外部15均设有凸缘22、截头圆锥形连接表面23以及处于中部 18与各相应凸缘之间的侧面部分19、20。在使用时，各凸缘22以及连接表面23的相邻部分构成用于轮胎14的胎边的座部。现在将另外参照图4详细地描述轮缘11的轴向最外部15 (亦即，在使用时其上安 装车轮10的车辆的轴向最外侧的轮缘11的部分)的构造。大体为截头圆锥形的连接表面23具有最大半径的轴向端部24和最小半径的轴向 端部25，连接表面23在其最大半径的轴向端部24处与凸缘22邻接，并且该连接表面23朝 向中部18向轮缘11内延伸。截头圆锥形连接表面23的最小半径的轴向端部25与周向延 伸的凸面26邻接，该凸面即为当从轮缘11的轮胎侧12观察呈凸状的表面。在轮缘11的轮胎侧12处的凸面26相对于车轮轴线A径向向外延伸超出邻接的 截头圆锥形连接表面23的最小半径的端部25。中部18包括一周向孔眼，轮缘11在该周向孔眼处的半径最小。现参照图3，与已描述的车轮构造10对应的部件和将被描述的部件均由相同的附 图标记标识。图3中的现有技术的车轮的侧面部分20包括截头圆锥形区段28，该截头圆锥形区 段28在其最大半径的端部31处与外部15的凸面26邻接，并且该截头圆锥形区段28还在 其最小半径的端部27处与轮缘11的中部18邻接。已经发现，在这种方案下，由于通常通过冷成型或冷压操作形成轮缘11，所以截头圆锥形区段28的最小半径的端部27与中部18邻接的区域形成有结构应力，该结构应力能 够导致轮缘11在该区域中过早损坏。而且，位于车轮构造10的轴向端部的凸缘22 (其设置为轮胎14的胎边座部)已 被证实是不够坚固的。在这种现有技术的方案中(并且如图1所示)，内部16和外部15的 凸缘22是由在轮缘11的轴向端部沿周向延伸的弯曲结构35构成，当从轮缘11的轮胎侧 12观察时，各弯曲结构35包括凸面36，其相对于车轮轴线A径向向外延伸到轮缘11的半 径为最大的位置。在位置30处，凸缘22相对于与截头圆锥形连接表面23的最小半径的端 部25及相应的侧面部分19、20邻接的凸面26径向向外地终止于轮缘的轴向端部。现参照图4，可以容易地看出本发明的配置与图3的现有技术的轮缘11的差异。侧面部分20具有与图3的现有技术方案的侧面部分20相比改良的构型。特别地， 侧面部分20包括截头圆锥形区段28和弯曲区段40。通过使侧面部分20特别地设有弯曲 区段40，来避免在图3的方案中于制造过程期间在截头圆锥形区段28的最小半径的端部 27与中部18邻接的区域中出现应力，由此延长了车轮10的使用寿命。截头圆锥形区段28与垂直于车轮轴线A延伸的平面P成约40°的角度B，但在其 它的示例中，截头圆锥形区段28与垂直于车轮轴线A延伸的平面P通常成15°到50°的 角度。弯曲区段40由周向延伸的第一凹面41和周向延伸的第二凹面42(均为当从轮缘 11的轮胎侧12观察时)形成，在该示例中，第一凹面41与第二凹面42被凸起结构44 (当 从轮缘11的轮胎侧12观察时)轴向隔开。在该示例中，弯曲区段40的第一凹面41位于第二凹面42的径向外侧(相对于车 轮轴线A)，并且第二凹面42与中部18连续邻接。第一凹面41与第二凹面42之间的凸起结构44与相邻的凹面41、42连续地结合， 以便弯曲区段40连续地起伏，但若需要的话，在凸起结构44与凹面41、42其中之一或其中 之另一之间可具有截头圆锥形或圆柱形区段。在图4的示例中，第一凹面41和第二凹面42以及两者之间的凸起结构44均分别 具有各自的局部内部和外部半径Rl、R2、R3，这些半径为约18mm，但在任何情况下，这些半 径优选为在IOmm与25mm之间。半径R1、R2、R3不需要都相同(如在本示例中一样)，而是 可根据需要使凹面41、42至少其中之一的局部半径不同于另一个凹面42、41和凸起结构44 至少其中之一的局部半径。在该示例中，轮缘11的外部15的凸面26可具有在Ilmm(如R4所示)到23mm(如 R5所示)之间变化的局部半径，其中R4轴向向外超出半径R5。还可看到，轮缘11的外部15的凸面26从车轮轴线A径向延伸为，使得凸面26的 在轮缘11的轮胎侧12平行于截头圆锥形连接表面23的切线T与连接表面23之间的距离 D(在该示例中)为约4. 5mm，但优选始终为至少3mm。在该示例中可看到，轮缘11的外部15的凸面26也与截头圆锥形连接表面23的 最小半径的端部25连续地结合，其结合处的局部内部半径R6通常为约5mm，但理想地介于 3mm到8mm的范围内。
外部15的截头圆锥形连接表面23可以与垂直于车轮轴线A的平面P形成75°的 角度C，如在该示例中所示，但该角度优选介于72°与78°之间，从而截头圆锥形连接表面23的锥角可为约30°。在另一示例中，若需要的话，外部15的截头圆锥形连接表面23可以与垂直于车轮 轴线A的平面P形成95°的角度C (如在该示例中所示)，或者该角度至少介于94°与96° 之间，从而截头圆锥形连接表面23的锥角可为约10°。在图4(和图la)的示例中的车轮构造10中，外部15和内部16的凸缘22均终止 于与截头圆锥形连接表面23的最小半径的端部25和相应的侧面部分19、20邻接的凸面26 的相对于车轮轴线A径向向内的各自位置30。因此，凸缘22比现有技术的方案中的凸缘更 为坚固，而且在轮缘11的轴向端部处增加了附加刚性，总体上增大了轮缘11的刚性。在该 示例中，每个凸缘22的凸面36 (当从轮缘11的轮胎侧12观察时)具有约12. 7mm的半径 R8，并且凸缘22与截头圆锥形连接表面23的最大半径的端部24邻接处的半径R7为8mm 的量级(order)。
通过采用本发明，提供这样一种轮缘11，该轮缘11的材料厚度与类似的、但未包 含本发明的轮缘相比可以减小。在不脱离本发明的范围的情况下，可做出多种变型。在图1、图2及图4所示的示例中，轮缘11关于中部18的垂直于车轮轴线A的中 心平面P并不对称。在该示例中，轮缘11的轴向内部16的侧面部分19包括处于截头圆锥 形区段28与凸面26之间的大体圆柱形的区段50，与轮缘11轴向向外延伸的情况相比，轮 缘11从中部18朝向在使用时其上安装车轮10的车辆轴向延伸得更远。另外，在图2的示 例中，轮缘11的内部16和外部15包括有大体相似但呈镜像设置的侧面部分19和20、如上 所述的截头圆锥形区段28以及弯曲区段40。在另一示例中，若需要的话，侧面部分19、20至少其中之一可在第二凹面42与中 部18之间和/或第一凹面41与截头圆锥形区段28之间包括截头圆锥形结构。再者，尽管在参照附图描述的示例中，各个侧面部分19、20的凸起结构44与相邻 的第一凹面41和第二凹面42连续地结合，从而形成连续起伏的弯曲区段40，但在另一示例 中，在侧面部分19、20至少其中之一的第一凹面41与第二凹面42之间可包括一个或多个 截头圆锥形或圆柱形连接结构。在另一示例中，轮缘11可关于垂直于车轮轴线A的中心平面P对称。尽管上述的车轮构造是用于农用车辆(例如，拖拉机)或轻型施工车辆(例如，挖 掘机和/或装载机)的浮动轮胎的车轮构造，但本发明也可应用于其它的车轮构造。在前文的描述或随附的权利要求书或附图中所披露的特征或者以其特定的形式 表达、或者以执行所披露的功能的装置的形式表达、或者以达到所披露的效果的方法或工 艺表达，其均可酌情被单独地或者以这些特征的任何组合方式而被应用，以便以其各种不 同的形式来实现本发明。
权利要求
一种车轮构造，其包括轮缘，所述轮缘在使用时在所述轮缘的轮胎侧接纳轮胎，所述轮缘为圆形并具有轴向内部、轴向外部以及位于所述轴向内部与所述轴向外部之间的中部，所述中部包括一周向孔眼，所述轮缘在所述周向孔眼处的半径最小，所述轴向内部和所述轴向外部均设有凸缘和与所述凸缘邻接并朝向所述中部呈轴向延伸的连接表面，所述凸缘和所述连接表面的一部分设置成用于轮胎胎边的座部，并且在所述连接表面与所述中部之间具有侧面部分，其中，所述内部和所述外部至少其中之一的连接表面为具有最大半径的轴向端部和最小半径的轴向端部的截头圆锥形，所述连接表面的最大半径的轴向端部与所述凸缘邻接，而所述最小半径的轴向端部与当从所述轮缘的轮胎侧观察时沿周向延伸的凸面邻接，所述凸面在所述轮缘的轮胎侧相对于车轮轴线径向向外地延伸超出邻接的截头圆锥形连接表面的最小半径的端部，并且所述轴向内部和所述轴向外部至少其中之一的侧面部分包括大体截头圆锥形区段和弯曲区段，所述截头圆锥形区段的最大半径的端部与所述凸面邻接，并且所述弯曲区段包括当从所述轮缘的轮胎侧观察时沿周向延伸并且轴向相隔的第一凹面和第二凹面，所述弯曲区段与所述截头圆锥形区段的最小半径的端部和所述中部邻接。
2.根据权利要求1所述的构造，其中所述弯曲区段的所述第一凹面位于所述第二凹面 的径向外侧。
3.根据权利要求1或2所述的构造，其中所述第二凹面与所述中部连续邻接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的构造，其中所述第一凹面与所述截头圆锥形区 段连续邻接。
5.根据前述权利要求中任一项所述的构造，其中当从所述轮缘的轮胎侧观察时在所述 第一凹面与所述第二凹面之间具有凸起结构。
6.根据权利要求5所述的构造，其中所述凸起结构与相邻的所述第一凹面和所述第二 凹面连续地结合，以形成连续起伏的弯曲区段。
7.根据前述权利要求中任一项所述的构造，其中在所述第一凹面与所述第二凹面之间 具有一个或多个截头圆锥形或圆柱形连接结构。
8.根据前述权利要求中任一项所述的构造，其中，所述第一凹面、所述第二凹面以及如 果设置的话在所述第一凹面与所述第二凹面之间的凸起结构均具有介于1Omm与25mm之间 的各自的局部内部及外部半径。
9.根据权利要求8所述的构造，其中，所述第一凹面、所述第二凹面以及如果设置的话 在所述第一凹面与所述第二凹面之间的凸起结构均具有18mm的各自的局部内部及外部半 径。
10.根据前述权利要求中任一项所述的构造，其中，所述轮缘的所述内部和所述外部至 少其中之一的凸面具有在约Ilmm到约23mm之间变化的局部外部半径，所述局部外部半径 在所述凸面与所述连接表面的最小半径的端部邻接的位置附近为约11mm，而在所述凸面与 所述侧面部分邻接的位置处为约23mm。
11.根据前述权利要求中任一项所述的构造，其中，所述轮缘的所述内部和所述外部至 少其中之一的凸面从所述车轮轴线径向地延伸，以使得在所述轮缘的轮胎侧平行于所述截 头圆锥形连接表面的、所述凸面的切线与所述连接表面自身之间的距离为至少3mm。
12.根据权利要求11所述的构造，其中，所述轮缘的所述内部和所述外部至少其中之一的凸面从所述车轮轴线径向地延伸，以使得在所述轮缘的轮胎侧平行于所述截头圆锥形 连接表面的、所述凸面的切线与所述连接表面自身之间的距离为约4. 5mm。
13.根据前述权利要求中任一项所述的构造，其中所述侧面部分的截头圆锥形区段与 垂直于所述车轮轴线的径向平面成15°到50°之间的角度。
14.根据前述权利要求中任一项所述的构造，其中所述轮缘是不对称的，所述轴向外部 是使用时车轮被安装在其上的车辆的轴向最外面的、所述轮缘的部分，其为至少一个轮缘。
15.根据权利要求14所述的构造，其中所述轮缘的所述内部包括与所述凸缘邻接的 截头圆锥形连接表面；当从所述轮缘的轮胎侧观察时的凸面；以及处于所述凸面与所述中 部之间的侧面部分，所述侧面部分包括截头圆锥形区段和弯曲区段，当从所述轮缘的轮胎 侧观察时所述弯曲区段包括第一凹面和第二凹面。
16.根据前述权利要求中任一项所述的构造，其中，所述轮缘的所述内部和所述外部至 少其中之一的凸面与所述截头圆锥形连接表面的最小半径的端部连续地结合，其结合处的 局部内部半径介于3mm到8mm之间。
17.根据权利要求16所述的构造，其中，所述轮缘的所述内部和所述外部至少其中之 一的凸面与所述截头圆锥形连接表面的最小半径的端部连续地结合，其结合处的局部内部 半径为约5mm。
18.根据权利要求13所述的构造，其中，所述侧面部分的截头圆锥形区段与垂直于所 述车轮轴线的径向平面成约40°的角度。
19.根据前述权利要求中任一项所述的构造，其中，所述内部和所述外部至少其中之一 的截头圆锥形连接表面与垂直于所述车轮轴线的平面成72°到78°之间的角度。
20.根据权利要求19所述的构造，其中，所述内部和所述外部至少其中之一的截头圆 锥形连接表面与垂直于所述车轮轴线的平面成约75°的角度。
21.根据权利要求1至19中任一项所述的构造，其中，所述内部和所述外部至少其中之 一的截头圆锥形连接表面与垂直于所述车轮轴线的平面成94°到96°之间的角度。
22.根据权利要求21所述的构造，其中，所述内部和所述外部至少其中之一的截头圆 锥形连接表面与垂直于所述车轮轴线的平面成约95°的角度。
23.根据前述权利要求中任一项所述的构造，其中，所述内部和所述外部至少其中之一 的凸缘终止于与所述截头圆锥形连接表面的最小半径的端部和所述侧面部分邻接的所述 凸面的径向向内的位置处。
24.根据除权利要求14以外的前述权利要求中任一项所述的构造，其中，所述轮缘关 于所述中部的垂直于所述车轮轴线的中心平面对称。
25.根据权利要求15或从属于权利要求15的任一权利要求所述的构造，其中，所述轮 缘的所述内部的所述侧面部分还包括处于所述截头圆锥形区段与所述凸面之间的大体圆 柱形区段。
全文摘要
一种车轮构造(10)，包括在使用时接纳轮胎(14)的轮缘(11)，该轮缘(11)具有轴向内部和外部(16，15)以及位于两者之间的中部(18)，轴向内部和外部(16，15)均设有凸缘(22)以及与凸缘(22)邻接并朝向中部(18)轴向延伸的连接表面(23)，凸缘(22)和连接表面(23)的一部分设置成用于轮胎(14)胎边的座部，并且在连接表面(23)与中部(18)之间具有侧面部分(19，20)，其中内部和外部(16，15)至少其中之一的连接表面(23)为具有最大半径的轴向端部(24)和最小半径的轴向端部(25)的截头圆锥形，连接表面(23)的最大半径的轴向端部(24)与凸缘(22)邻接，而最小半径的轴向端部(25)与周向延伸的凸面(26)邻接，该凸面相对于车轮轴线A径向向外延伸超出邻接的截头圆锥形连接表面(23)的最小半径的端部(25)，轴向内部和外部(16，15)至少其中之一的侧面部分(19，20)包括大体截头圆锥形区段(28)和弯曲区段(40)，弯曲区段(40)包括沿周向延伸并且轴向相隔的第一和第二凹面(41，42)，弯曲区段(40)与截头圆锥形区段(28)的最小半径的端部以及中部(18)邻接。
文档编号B60B21/10GK101990501SQ200980112344
公开日2011年3月23日 申请日期2009年3月25日 优先权日2008年4月4日
发明者温琴佐·祖卡罗托, 詹彼得罗·布拉姆 申请人:Gkn奥弗海威有限公司