一种五辐高通风量大通风孔钢制车轮轮辐的制作方法

一种五辐高通风量大通风孔钢制车轮轮辐的制作方法
【专利摘要】一种五辐高通风量大通风孔钢制车轮轮辐，其特征是，所述车轮轮辐为辐条式结构，其沿轮辐圆周方向均匀设有五根相同的辐条，即五根辐条中轴线成等72度分布，辐条间形成五个大通风孔，每个大通风孔处于两根辐条中间；辐条垂直于轮辐径向的截面为帽形结构；辐条沿径向截面为不对称倒U形，即直线段+圆弧段+斜线段的组合线；辐条垂直于轮辐轴向的轮廓线为左右括弧形，本发明钢制轮辐产品结构较传统轮辐结构发生重大变化，结构美观，重量适中，且性能能满足车轮要求，最终实现钢轮在外形与重量上可媲美铝合金车轮，但性能较铝合金车轮优越，价格比铝合金便宜，为主机厂及最终使用用户降低成本、节约能耗。
【专利说明】一种五福高通风量大通风孔钢制车轮轮福

【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车零部件制造，特别涉及一种五辐高通风量大通风孔钢制车轮轮
辐 。

【背景技术】
[0002]车轮是汽车重要的安全构件和外观件。作为安全构件，车轮是承受整车、乘客以及货物重量的载体，传递汽车加减速、转弯时的附加力，也承受路面飞石、凹坑的冲击，因此，车轮需要一定的强度刚度。车轮作为外观件，车轮的造型、风格将对整车风格、效果带来明显影响。车轮的美观程度直接影响着消费者对车型的喜好。因此，车轮既注重外观，也注重性能。
[0003]目前，车轮主要有钢制车轮和铝合金车轮两种，铝合金车轮由于其外表美观、重量轻，占有大部分乘用车车轮市场，而究其原因，主要为铝合金车轮主要为铸造生产，造型可以变化多样，各种复杂造型容易获得，而钢制车轮外观主要由轮辐决定，轮辐为冲压而成，变化较少，不易获得太复杂造型，同时，更为主要的是，开发形状复杂的、外观漂亮的轮辐时，极难同时保证车轮具有足够的强度、刚度。
[0004]传统的钢制车轮如图1、图3所示，其轮辐为等截面回转体零件，在回转面上分布数量不等的小通风孔，用于通风散热及减重，这种包裹得严实的结构相对于铝轮的筋条式结构(如图2所示)在外观上差异显著，由此市场表现显著差异铝轮，但钢制车轮在强度、成本、能耗上都优于铝合金车轮，如若能开发外观美观的、强度性能足够的钢制车轮，将能为钢制车轮获得更多市场，从而为汽车工业实现节能减排和降本。但国内目前尚无该类产品开发成功。
[0005]中国专利CN201010286771.3公开了一种采用钢管制作汽车车轮轮辐的方法，其采用钢管利用旋压工艺生产，在外观结构上并未有大的改进。中国专利CN200610068833.7公开了一种重载汽车高强度轮辐的加工方法，一种其是先加热再成形的卡车轮辐生产工艺，仍为传统的轮辐结构产品。
[0006]中国专利200680012150.8公开了一种装配式车辆的轮辐和包括这种轮辐的装配式车轮，该专利所提出车轮轮辐主要为安装面上至少有一个具有直外表面的肋，且并未明确是否为可采用冲压制造的钢制轮辐，也并未对轮辐更具体的结构特征、尺寸进行描述。同时，该具有直外表面的肋，其作用类似加强筋，以增加轮辐强度，弥补轮辐结构变化后的强度损失，但该肋具有直侧面，深度深，与螺丝孔过近，冲压成形难度极大，不易用冲压方式获得。即使获得了，也易因减薄量过大而致使疲劳强度降低，从而使产品性能存在极大风险。并且过高的肋占用了轮辐安装平面上方的空间，不利于轮辐的安装。
[0007]中国专利200580013225.X提出一种装配式车轮及其制造方法，其中轮辐主要特征为通风孔具有2个~3个窗口部分，且必须通过多次刺穿(冲孔)获得，对其他结构尺寸并未做出描述、要求。由于风孔需要2次甚至3次冲裁获得，增加了制造难度，使制造效率降低。且风孔各次冲裁间具有过度缺口，该缺口易成为疲劳裂纹源，不利于产品强度性能。
[0008]中国专利CN201080048554.9公开了一种汽车用轮辐，其在不使轮辐的原料板厚度与以往相比增加地、为了提高外观设计性而增大了装饰孔的情况下也可确保轮辐的强度和刚性的汽车用轮辐。该专利产品为在轮辐一周具有多层不同形状截面特征，能最大程度保证强度达到要求，但该类V形及近似方形的形状特征极难冲压成形获得，不利于实际制造。且该专利产品该类特征层次过多、且有一周波浪形，致使轮辐外形不干净利索，外观效果效果从而达不到最佳。
[0009]中国专利CN200980143310.6公开了一种汽车用轮辐，其减少从装饰孔周缘弯曲部向车轮轴方向外侧突出的突出量而扩大车轮的规格的选择范围、并且确保轮辐的耐久性且能够使得辐条部与轮毂安装螺栓孔的个数与配置不会互相受到制约、轮毂螺母紧固作业变得容易、并且轮辐的成型容易的汽车用轮辐。但该产品为弥补结构变化后强度不足，在辐条中部设计有鼓起(凸起)特征以增加强度，而使得辐条底部型面不平顺，喷漆后将光顺性不好，有损辐条整体外观面表现。该专利产品通风孔边界与辐条侧壁顶部圆角相交，剖坏了圆角完整性，同样有损外观，且顶部圆角面在去除风孔后，易留下突出尖角，从而成为疲劳源，降低车轮性能。并且，该产品，为增加强度，设计了移动部，但该特征将使成形难度较大，增大废品报废率，且由于与轮辋有部分间隙，在总成压配时易落入杂物，影响装配或带入涂装线而影响涂装质量。


【发明内容】

[0010]本发明的目的在于提供一种五幅高通风量大通风孔钢制车轮轮辐，该钢制轮辐产品结构较传统轮辐结构发生重大变化，结构美观，重量适中，且性能能满足车轮要求，最终实现钢轮在外形与重量上可媲美铝合金车轮，但性能较铝合金车轮优越，价格比铝合金便宜，为主机厂及最终使用用户降低成本、节约能耗。
[0011 ] 为达到上述目的，本发明的技术方案是:
[0012]一种五辐高通风量大通风孔钢制车轮轮辐，其特征是，所述车轮轮辐为辐条式结构，其沿轮辐圆周方向均匀设有五根相同的辐条，即五根辐条中轴线成等72度分布，辐条间形成五个大通风孔，且每个大通风孔处于两根辐条中间，即每个大通风孔中轴线与相邻辐条中轴线成36度角；辐条垂直于轮辐径向的截面为帽形结构；辐条沿径向截面为不对称倒U形，即直线段+圆弧段+斜线段的组合线；辐条垂直于轮辐轴向的轮廓线为左右括弧形，
[0013]进一步，所述的辐条垂直于轮辐径向的截面为倒扣的帽形结构，该帽形截面尺寸为:底部宽为30mm?50mm,底部两圆角的半径为Imm?5mm,顶部两圆角的半径为3mm?12mm,深度 1 2mm ?25mm。
[0014]优选的，所述的辐条沿径向截面的不对称倒U形截面尺寸为:底部长30mm?60mm,其上部两个圆角半径为20mm?30mm,深度50mm?65mm,斜线段的侧壁角度为35度?45度。
[0015]又，所述的辐条垂直于轮辐轴向的轮廓线为环抱式外形或左右括弧形，其两侧圆角为渐变圆角，由最大圆角逐渐过渡至无圆角，圆角最大处半径为3?12_。
[0016]优选的，所述的大通风孔形状为4段圆弧+2段直线段组成，各相邻线相切；其中，第一圆弧对应轮轴孔侧，第一、第二直线段分别连接第一圆弧两端，第二、第四圆弧分别连接第一、第二直线段，第三圆弧连接第二、第四圆弧；且，第一、第二直线段为与辐条侧壁夹角< 5度，并距离侧壁圆弧边线3?5mm ;第一圆弧半径大小为30mm?70mm,第二、第四圆弧半径相同，大小范围为IOmm?20mm ;第三圆弧相切于轮福外缘,半径大小为90?100mm。
[0017]优选的，所述的大通风孔形状为4段圆弧+2段直线段组成，其中，第一圆弧对应轮轴孔侧，第一、第二直线段分别连接第一圆弧两端，第二、第四圆弧分别连接第一、第二直线段，第三圆弧连接第二、第四圆弧；且，第三圆弧在轮缘上，各相邻线相互相切，第一、第二直线段为与辐条侧壁夹角〈=5度，并距离侧壁圆弧边线3?5mm ;第三圆弧为平行于轮辐外缘弧线，并且半径大小相同；第一圆弧半径大小为30mm?70mm,第二、第四圆弧半径相同，半径大小为5mm?15mm。
[0018]另外，所述的轮辐安装平面上均布五个导气、导水凹槽，该凹槽形状为圆柱面或锥面，且，该凹槽截面沿径向由内向外逐渐缩小，垂直轴向截面为U形。
[0019]优选的，所述的车轮轮福采用厚度为4.0mm?6.0mm、抗拉强度> 600MPa的高强度钢板冲压而成。
[0020]优选的，所述的大通风孔的通风面积>70cm2，五个大通风孔的总通风面积为>350cm2。
[0021]针对钢制车轮相对铝轮的劣势，本发明提出一种全新结构的钢制车轮轮辐，能极大的改善钢制车轮的外观表现，并且疲劳性能满足要求。该新式结构五幅高通风量大通风孔钢制车轮最大特点为改变传统钢制车轮轮辐等截面回转曲面上开小通风孔的结构，开发为辐条式、大通风孔、高通风量的全新结构，具有均布、等分的、具有特定形状的五根辐条，辐条间分布高通风量大通风孔，五个高通风量大通风孔具有特定形状、相同、均布。五幅高通风量大通风孔轮辐采用冲压工艺生产制造。
[0022]在本发明轮辐的设计中:
[0023]轮辐为辐条式结构，有五根相同辐条，辐条式结构使总个车轮外观更有力度感，刚性十足。
[0024]本发明轮辐为大通风孔结构，有五个大通风孔，大通风孔使总个车轮轮辐外观更具骨感，且大通风孔能保证轮辐产品重量尽可能轻。
[0025]五个大通风孔能确保轮辐具有高通风量，提高刹车散热效果，在保证强度的基础上应该尽可能大。
[0026]五根辐条均布于一周，即五根辐条中轴线成等72度分布，如下图所示。
[0027]每根辐条沿轮辐径向、垂直径向、垂直轴向都具有一定的形状，以在保证美观的程度上，确保足够的疲劳性能。
[0028]辐条在垂直于径向截面为帽形，沿径向截面为不对称U形(直线+圆弧+斜线段的组合线)，垂直轴向的轮廓线为环抱式外形，或称左右括弧形。如上各方向的截面组合，组成了辐条结构，即保障了轮辐辐条外形足够美观，同时可保证轮辐在去除大量通风孔面积时，仍具有足够的强度及疲劳性能。
[0029]本发明辐条为轴向环抱式外形，更具动感、并利于传递载荷，确保车轮疲劳寿命更佳。其两侧R圆角为渐变圆角，由最大圆角逐渐过渡至无圆角而与外缘相接，圆角最大处半径为3?12_。
[0030]五个大通风孔在保证强度性能基础上可尽可能大，以实现高通风量，在此，每个通风孔的面积>70cm2,总的通风面积为>350cm2。
[0031]轮辐安装平面上均布五个导气、导水凹槽，该凹槽形状可为圆柱面、锥面等各类曲面。并且，为保证安装平面具有足够的面积，该凹槽截面沿径向由内外向外逐渐缩小，垂直轴向截面为U形。
[0032]本发明的有益效果
[0033]本发明提出一种全新的五幅高通风量大通风孔钢制车轮轮辐，这种新式轮辐较常规轮辐，外形结构发生巨大改变，外形得到极大提升，从而采用这种轮辐的五幅高通风量钢制车轮具有漂亮的外观，一定程度上可媲美铝轮外形，同时，通过复杂的辐条结构保证足够的强度、刚度。该新式车轮采用高强钢、通风孔大，外形、重量与铝轮接近。因此，可采用该新式车轮替换铝轮，实现节能降本，并且性能获得提高。

【专利附图】

【附图说明】
[0034]图1为传统的钢制车轮照片。
[0035]图2为铝轮的筋条式结构照片。
[0036]图3为常规的车轮轮辐的结构示意图。
[0037]图4为本发明轮辐的正视图。
[0038]图5为本发明五幅高通风量大通风孔轮辐的立体示意图。
[0039]图6为本发明五幅高通风量大通风孔轮辐的正视图。
[0040]图7为图2的A-A剖视图。
[0041 ]图8为图2的B-B剖视图。
[0042]图9为图2的C-C剖视图。
[0043]图10为本发明五幅高通风量大通风孔的放大示意图。
[0044]图11为安装本发明五幅高通风量大通风孔新式钢制轮辐的全新车轮。
[0045]图12为原标配铝合金车轮。

【具体实施方式】
[0046]参见图4?图11，本发明的五辐高通风量大通风孔钢制车轮轮辐100，所述车轮轮辐为辐条式结构，其沿轮辐圆周方向均匀设有五根相同的辐条I(以辐条I为例，下同)，即五根辐条中轴线成等72度分布，辐条间形成五个大通风孔2 (以大通风孔2为例，下同)，且每个大通风孔2处于两根辐条中间，即每个大通风孔2中轴线与相邻辐条I中轴线成36度角；辐条I垂直于轮辐100径向的截面为帽形结构(如图8所示)；辐条I沿径向截面为不对称倒U形(如图9所示)，即直线段+圆弧段+斜线段的组合线；辐条垂直于轮辐轴向的轮廓线为环抱式外形或左右括弧形，
[0047]进一步，所述的辐条I垂直于轮辐100径向的截面为倒扣的帽形结构，如图8所示，该帽形截面尺寸为:底部宽W为30mm?50mm,底部两圆角的半径Rl为Imm?5mm,顶部两圆角的半径R2为3謹?12謹,深度Hl = 1 2mm?25謹。
[0048]如图9所示,所述的辐条I沿径向截面的不对称倒U形截面尺寸为:底部长LI =30mm?60mm,其上部两个圆角半径为20mm?30mm,深度H2 = 50mm?65mm,斜线段L2的侧壁与垂直方向成35?45度角。
[0049]又，所述的辐条I垂直于轮辐100轴向的轮廓线为环抱式外形或左右括弧形，如图10所示，其两侧圆角为渐变圆角，由最大圆角逐渐过渡至无圆角，圆角最大处半径为3?12mm。
[0050]参见图10，所述的大通风孔2形状为4段圆弧+2段直线段组成，各相邻线相切；其中，第一圆弧21对应轮轴孔侧，第一、第二直线段22、23分别连接第一圆弧21两端，第二、第四圆弧24、25分别连接第一、第二直线段22、23，第三圆弧26连接第二、第四圆弧24、25 ；且，第一、第二直线段22、23为与辐条侧壁夹角< 5度，如平行或近似平行，并距离侧壁圆弧边线3?5mm ;第一圆弧21半径大小为30mm?70mm,第二、第四圆弧24、25半径相同，大小范围为IOmm?20mm ;第三圆弧26相切于轮辐100外缘，半径大小为90?100mm。
[0051]优选的，所述的大通风孔2形状为4段圆弧+2段直线段组成，其中，第一圆弧21对应轮轴孔101侧，第一、第二直线段22、23分别连接第一圆弧21两端，第二、第四圆弧24、25分别连接第一、第二直线段22、23，第三圆弧26连接第二、第四圆弧24、25 ;且，第三圆弧26在轮缘上，各相邻线相互相切，第一、第二直线段22、23为与辐条侧壁夹角〈=5度，并距离侧壁圆弧边线3?5mm ;第三圆弧26为平行于轮辐外缘弧线，并且半径大小相同；第一圆弧21半径大小为30mm?70mm,第二、第四圆弧24、25半径相同，半径大小为5mm?15mm。
[0052]另外，所述的轮辐I安装平面上均布五个导气、导水凹槽3，该凹槽3形状为圆柱面或锥面，且，该凹槽3截面沿径向由内向外逐渐缩小，垂直轴向截面为U形。
[0053]优选的，所述的车轮轮福采用厚度为4.0mm?6.0mm、抗拉强度> 600MPa的高强度钢板冲压而成。
[0054]优选的，所述的大通风孔2的通风面积>70cm2，五个大通风孔2的总通风面积为>350cm2。
[0055]某畅销车型标配为铝轮，采用本发明提出的五幅高通风量大通风孔钢制车轮，材料为 5.5mm DP600。
[0056]本发明轮辐使用材料为高强度钢板，其抗拉强度> 600MPa。为保证足够强度，厚度须为4.0mm?6.0mm。采用该轮福的五幅高通风量大通风孔钢制车轮轮福总重约4.5?6kg。
[0057]如图11所示，安装本发明五幅高通风量大通风孔新式钢制轮辐的全新车轮。图12为原标配招合金车轮。
[0058]由图可见，本发明新式钢制车轮在外形表现上接近铝合金车轮，强度要求满足原设计要求，并且，经评估，主机厂采购成本将可下降1/3?1/2。
[0059]随着中国汽车工业的竞争加剧，对性能、降低、节能的要求越来越高，而目前国内乘用车市场，尽管钢制车轮性能表现、采购成本、制造所需能耗、回收利用等方面都优于铝合金车轮，但钢制车轮由于制造工艺及疲劳要求的原因，极难达到铝合金车轮的美观、易变程度，钢制车轮市场一直在缩小。铝合金靠其美观多变的造型，占据了大部分市场，因此外形能媲美铝合金车轮的钢制车轮的开发成为了钢制车轮市场开拓的瓶颈。本发明之前，国内尚未有相关的钢制车轮产品开发成功。
[0060]通过采用本发明钢制车轮轮辐的钢制车轮，外形能接近铝合车轮，且仍能满足车轮疲劳等性能要求，由此可用于替换铝合金车轮，从而可协助主机厂实现性能提高、采购成本降低、制造消耗能耗降低，最终实现节能环保且产品更优价钱更廉。
【权利要求】
1.一种五辐高通风量大通风孔钢制车轮轮辐，其特征是，所述车轮轮辐为辐条式结构，其沿轮辐圆周方向均匀设有五根相同的辐条，即五根辐条中轴线成等72度分布，辐条间形成五个大通风孔，且每个大通风孔处于两根辐条中间，即每个大通风孔中轴线与相邻辐条中轴线成36度角；辐条垂直于轮辐径向的截面为帽形结构；辐条沿径向截面为不对称倒U形，即直线段+圆弧段+斜线段的组合线；辐条垂直于轮辐轴向的轮廓线为左右括弧形。
2.如权利要求1所述的五辐高通风量大通风孔钢制车轮轮辐，其特征是，所述的辐条垂直于轮辐径向的截面为倒扣的帽形结构，该帽形截面尺寸为:底部宽为30mm?50mm，底部两圆角的半径为Imm?5mm,顶部两圆角的半径为3mm?12mm,深度12mm?25mm。
3.如权利要求1或2所述的五辐高通风量大通风孔钢制车轮轮辐，其特征是，所述的辐条沿径向截面的不对称倒U形截面尺寸为:底部长30mm?60mm，其上部两个圆角半径为20mm?30mm,深度50mm?65mm,斜线段的侧壁角度为35度?45度。
4.如权利要求1或2或3所述的五辐高通风量大通风孔钢制车轮轮辐，其特征是，所述的辐条垂直于轮辐轴向的轮廓线为左右括弧形，其两侧圆角为渐变圆角，由最大圆角逐渐过渡至无圆角，圆角最大处半径为3?12_。
5.如权利要求1或2或3或4所述的五辐高通风量大通风孔钢制车轮轮辐，其特征是，所述的大通风孔形状为4段圆弧+2段直线段组成，各相邻线相切；其中，第一圆弧对应轮轴孔侧，第一、第二直线段分别连接第一圆弧两端，第二、第四圆弧分别连接第一、第二直线段，第三圆弧连接第二、第四圆弧；且，第一、第二直线段与辐条侧壁夹角<5度，并距离侧壁圆弧边线3?5_ ;第一圆弧半径大小为30_?70mm,第二、第四圆弧半径相同,大小范围为1mm?20mm ;第三圆弧相切于轮福外缘，半径大小为90?100mm。
6.如权利要求1或2或3或4所述的五辐高通风量大通风孔钢制车轮轮辐，其特征是，所述的大通风孔形状为4段圆弧+2段直线段组成，其中，第一圆弧对应轮轴孔侧，第一、第二直线段分别连接第一圆弧两端，第二、第四圆弧分别连接第一、第二直线段，第三圆弧连接第二、第四圆弧；且，第三圆弧在轮缘上，各相邻线相互相切，第一、第二直线段为与辐条侧壁夹角〈=5度，并距离侧壁圆弧边线3?5mm ;第三圆弧为平行于轮辐外缘弧线，并且半径大小相同；第一圆弧半径大小为30mm?70mm,第二、第四圆弧半径相同,半径大小为5mm ?15mm。
7.如权利要求1?6中任一项所述的五辐高通风量大通风孔钢制车轮轮辐，其特征是，所述的轮辐安装平面上均布五个导气、导水凹槽，该凹槽形状为圆柱面或锥面，且，该凹槽截面沿径向由内向外逐渐缩小,垂直轴向截面为U形。
8.如权利要求1或5或6所述的五辐高通风量大通风孔钢制车轮轮辐，其特征是，所述的大通风孔的通风面积>70cm2，五个大通风孔的总通风面积为>350cm2。
9.如权利要求1?8中任一项所述的五辐高通风量大通风孔钢制车轮轮辐，其特征是，所述的车轮轮福采用厚度为4.0mm?6.0_、抗拉强度> 600MPa的高强度钢板冲压而成。
【文档编号】B60B3/10GK104070918SQ201410304807
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】肖华, 石磊, 韩非, 张骥超 申请人:宝山钢铁股份有限公司