专利名称：轻合金车轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由轻合金形成的车轮，用于二轮车和摩托车以及至少具有四个车轮的汽车；其中为了在车轮外侧轮辋部分的装饰设计上获得更大范围的适应性，例如采用近年来流行的“软质轮辋”，而在轮辋部分中形成空腔并且加强刚性，从而加宽外侧轮辋部分的宽度并避免因这种加宽而导致重量增加。
背景技术：
轻合金车轮由铝或镁制成，重量轻，易于加工。因此，提供了这种在装饰外观方面优秀的轻合金车轮；并且这种轻合金车轮的安装比率或份额增加到了可在车辆组装生产线上将这种轻合金车轮直接安装于车辆的程度。就外侧轮辋的轮胎安装侧轮廓，例如轮辋底(beadseat)、隆起部分、在隆起部分和轮辋凹槽之间延伸的斜坡的轮廓，以及轮辋凸缘内表面的轮廓而言，外侧轮辋的外部轮廓受到ETRTO标准(欧洲轮胎和轮辋技术组织)或JATMA标准(日本汽车轮胎制造协会)的约束。由于轮廓方面受到上述标准的约束，因此即使存在一些轮廓方面的差异，在采用所谓的软质轮辋等时，轮辋的外圆周部分也必须具有大的宽度，其中轮辋的外侧形成为具有和缓的曲率。因而，外侧轮辋截面的面积尺寸变大并从而导致车轮重量增加的缺点。
在四轮汽车中，在隆起部分与轮辋凹槽之间延伸的斜坡的倾斜度，在ETRTO标准中规定为相对于与旋转轴线垂直的平面成20度或20度以上的角度，而在JATMA标准中规定为20±5度。就轮辋底与轮辋凹槽之间沿轮径方向的“高度”或尺寸而言，斜坡的尺寸在ETRTO标准中规定为17.3mm或17.3mm以上，在JATMA标准中规定为17.0mm或17.0mm以上。因此，当倾斜度被设定为20度或以上时，斜坡的尺寸趋向于变大，从而形成具有小偏置尺寸的车轮。从外部观察，当圆盘面沿车轮的深度方向向内设置时可获得与众不同的时尚感。然而，轮辋的强度恶化，并且由于要增加车轮的重量而增加壁厚所以使得车轮重量增加。
这种车轮在零件市场或备胎市场中受到欢迎，但未被汽车制造商所采用。其原因如下，车轮的刚性降低，制动器结构变大而导致偏置尺寸加大，圆盘必须设置在外侧轮辋凸缘的附近。而且，斜坡的倾斜度会导致轮辋刚性的巨大差异，从而应考虑这种差异来设定倾斜度。
在上述ETRTO和JATMA标准中还对二轮车的车轮作了规定从轮辋凹槽到隆起部分延伸的斜坡倾斜度大约为22度，允许公差为5级；隆起部分的高度或径向尺寸为12.5-13mm；轮辋底的倾斜度为5±1度。因此，除了内侧和外侧轮辋彼此间无差别并具有相同轮廓外，用于二轮车的车轮几乎类似于用于四轮车的车轮。
同时，车轮要求轻的重量和刚性以适应车辆行驶速度的增加；并且因此提出一种将空腔设置在轮辋和轮辐内的方法。作为相关现有技术可列举的是JP1993-278401A(日本专利申请公开号H05-278401)；JP2003-527269T(WO01/017799的日文翻译公开，US6783190B1的副本)。这些方法的主题是轮辐和轮辋部分中的空腔相互连通。因此，如何简化形成这种空腔作了优先考虑，而并没有涉及到轮辋轮廓的装饰外观。本发明正是基于这一点提出的。
发明内容
当外侧或内侧轮辋像以往一样形成实心，用于二轮和四轮车的车轮的形状即使有些许变化，原则上仍受到规定，因为ETRTO或JATMA标准广泛适用于轮胎安装侧的轮廓。因此，当轻金属薄片塑性变形时，轮辋的外部轮廓与轮辋的内部轮廓相似。即使当车轮通过铸造或锻造，或通过拉模铸造而形成，虽然形成有些许厚壁或薄壁部分，但车轮的形状大致恒定。因此车轮的外观必然变得均一。因此，当外侧轮辋的外部轮廓考虑到其装饰外观而自由设计时，需要相当大的外侧轮辋截面积从而导致产生厚壁部分并增加车轮的重量。
本发明目的是通过将空腔设置在每个不这样的话就会变为厚壁部分从而中断对车轮轮胎安装侧轮廓的依赖的部分中，提供一种具有改良装饰外观和刚性的车轮，作为装饰性出众的硬壳式结构。因为车轮的截面对称，这种方法在提高用于二轮车的车轮轮辋部分的装饰外观方面尤其有效。本发明目的是通过将空腔设置在轮辋中并从而增大外侧轮辋的宽度，尽可能自由简化车轮轮辋部分的装饰外观的设计。本发明目的还在于提高轮辋的刚性。
问题的解决手段本发明中的带有外侧轮辋的轻合金车轮，该外侧轮辋具有由轮辋底(B)、隆起部分(H)、斜坡壁(S)、装饰壁(D)以及由这四个壁限定的空腔组成的管状轮辋部分，并且其中，当假定一种实心轮辋部分时，该实心轮辋部分由轮辋底、隆起部分、斜坡壁组成，并且在倾斜度、尺寸和壁厚方面具有典型标准化形状构造并基本与轮胎的设计规格相符，(a)管状轮辋部分与实心轮辋部分的截面积的比率不超过100％；(b)管状轮辋部分与实心轮辋部分的惯性几何力矩的比率不低于100％；(c)轮辋底的壁厚(Bt)、斜坡壁的厚度(St)和装饰壁(D)的平均厚度(Dt)被优化为使得截面积的比率尽可能小并且使得惯性几何力矩的比率尽可能大。因此，轮辋底B、隆起部分H和斜坡壁S的形状和厚度设计为尽可能增加车轮的刚性并且尽可能自由获得时尚的外观。
从其截面来看装饰壁D包括具有至少一个成角度部分的成角度壁，及/或可为Bezier自由曲线的曲线壁。在装饰壁D中可基于厚部与薄部光滑连接的考虑合理采用平均厚度。装饰壁D的轮廓根据车轮的装饰设计来确定，而轮辋的重量减小和刚性增加则通过设置空腔和对壁、轮辋底和隆起部分的厚度进行优化来获得。如果需要或适宜，在本发明的范围之内，管状轮辋的空腔内表面可在轮辋底(B)、隆起部分(H)、斜坡壁(S)和装饰壁(D)中的一个上具有凹凸部或成角度部以及曲率。
惯性几何力矩指示了克服会导致车轮变形的外力的抵抗力。对该术语的大体解释将在后面做出。图12(a)以阴影区域示例性地显示了管状轮辋部分的截面35。中心点“O”在附图中居中并被对应于重心定位。惯性几何力矩“I”以下述等式表示I＝∑y2dA，其中“dA”指作为截面微分(infinite divison)结果的微小面积，“y”指到“x”轴的距离，并且微小面积“dA”乘以相应距离“y”的平方然后相加得到惯性几何力矩。这还概念性描述在图12(b)和图12(c)中，其中每个的截面都以阴影区域描述。图12(b)描述了轮辋受到外力的状态，该外力使截面35以形成虚线所示曲线的方式绕“x”轴弯曲变形。图12(c)描述了轮辋受到外力的状态，该外力使截面35以形成虚线所示曲线的方式绕“y”轴弯曲变形。在实施例中，通过计算所获得的关于“x”轴的惯性几何力矩“Ix-x”和关于“y”轴的惯性几何力矩“Iy-y”显示在各图中。以上表明，获得值越大，抗弯抵抗力越大。
轮辋底B、隆起部分H、斜坡壁S根据ETRTO标准或JATMA标准不变地形成，装饰壁被给定任一基本轮廓。然后，惯性几何力矩被计算出来用于研究抗弯抵抗力并用作轻重量形式的指标。实际中，轮辐连接于轮辋，并且因此需要三维分析来获得更精确的计算。然而，具有关于“x”轴和关于“y”轴的惯性几何力矩的极佳值的轮辋部分，还应在与轴线成45度的方向内具有有利的向量值，并从而在轮辐连接时也表现极佳。具有空腔的轮辋形状的细节在实施例中进行解释。
根据技术方案2的本发明的车轮包括结合部分，在那里轮辋与轮辐结合并且轮辋中的空腔与轮辐中的空腔结合，并且在每个结合部分上具有修圆部和/或加厚部。这样，可避免由于不同壁厚而在结合部分产生的应力集中。例如，锐边会形成在轮辋的内壁表面和轮辐的内壁表面之间的结合部分上，因此可在结合部分修圆以形成弯曲或圆形表面来代替锐边。由于不用说也会在结合部分的外表面上形成曲面，因此加厚部还形成在管状轮辋部分上，但加厚部沿管状轮辋部分的壁的尺寸不很大。弯曲壁曲率半径的增大将影响车轮的外观，因此在消除应力集中时，加厚部以逐渐增加轮辋壁厚度的方式设置在管状轮辋部分的内表面上。
具有空腔的轮辐或中空轮辐，例如如JP1993-278401A和JP2003-527269T所示。它们都没有涉及轮辐的装饰设计，而轮辐的轮廓对轻金属车轮的装饰外观非常重要。存在多种装饰设计，在车轮安装在车辆的右手侧或左手侧时，其中一些设计必需考虑应力方向上的细节。具有空腔的轮辐期望用于提高装饰性，同时，期望使结合部分和轮辐获得惯性几何力矩的增加和重量的减小。考虑到这些，本发明包括以提高惯性几何力矩和轮辐刚度的方式采用轮辐空腔的截面轮廓。
根据技术方案3的本发明的车轮的特征在于，管状轮辋用作内侧轮辋。因此，轮辋底、隆起部分、斜坡壁以与管状轮辋设置在外轮辋凸缘上的车轮相似的方式形成在内侧轮辋凸缘上。并且，装饰壁D由轮辋凹槽代替。斜坡壁形成在不会妨碍车轮安装的范围内，但斜坡壁没有必要与外侧轮辋凸缘上用于管状轮辋的那些形成相同的形状。具有为了惯性几何力矩而设的空腔的管状轮辋也可形成在外侧和内侧轮辋凸缘之间的任意位置，而非设置在外侧或内侧轮辋凸缘附近的区域内，从而增大轮辋的刚性。由于近年来轮辋的宽度趋于变大，圆柱部分上的管状轮辋具有抗弯曲或抗翘曲的抵抗力。
发明的有益效果根据本发明，外侧轮辋的形状被修改为具有空腔从而外侧轮辋的外观装饰设计可与外侧轮辋的轮胎安装面轮廓无关地自由设定，其或多或少受到基于ETRTO标准和JATMA标准的车轮形状或尺寸的限制。因此，轮辋的外侧面可以以将车轮装饰设计的可用变形范围拓宽的方式提供各种装饰设计，车轮的装饰设计与汽车主体的装饰设计相匹配。
图1(a)和1(b)是显示根据实施例1的外侧轮辋的基本部分的垂直截面图，图1(a)显示了采用锻造技术获得的轮辋，图1(b)显示了采用铸造技术获得的轮辋；图2为根据实施例1的例子的图表形式，显示了采用锻造技术获得的轮辋的各种管状结构，并且显示了对截面积尺寸和惯性几何力矩的计算结果；图3是根据实施例1的例子的图表形式，显示了采用铸造技术获得的轮辋的各种管状结构，并且显示了对截面积尺寸和惯性几何力矩的计算结果；图4是例子的图表形式，显示了图3中的管状结构3-5通过改变壁厚、修改而成的各种管状结构；图5是例子的图表形式，是图4的接续部分；图6是表示图4和5中惯性几何力矩和截面积尺寸之间的比率的图表；图7是根据实施例2的例子的图表形式，显示了采用铸造技术获得的壁厚不同的各种管状结构，并且显示了截面积尺寸和惯性几何力矩的计算结果；图8是根据实施例1的曲线图，显示了当壁厚在每个管状结构中均匀时壁厚逐渐变化对截面积尺寸和惯性几何力矩的影响；图9是根据实施例2的曲线图，显示了当壁厚在每个管状结构中不均匀时壁厚逐渐变化对截面积尺寸和惯性几何力矩的影响；图10为根据实施例2的例子的图表形式，显示了图7中管状结构7-3通过改变壁厚修改而成的各种管状结构，并显示了对截面积尺寸和惯性几何力矩的计算结果；图11(a)是车轮的局部正视图，其中中空轮辐结合于具有空腔的轮辋，图11(b)和11(c)是轮辐和轮辋之间结合部分的局部放大图，图11(d)和11(e)是当轮辋和轮辐之间结合部分的角度变化时结合部分的截面图，并且图11(f)和11(g)是分别沿图11(a)中的直线A-A’和B-B’的截面图；
图12(a)-(c)是根据实施例1的管状结构用来解释惯性几何力矩的示例性截面图；图13是根据实施例4的内轮辋凸缘上的管状结构的截面图；图14(a)和14(b)是轮辋的截面图，分别显示了根据实施例5的在形成空腔之前将要成为的管状结构和在加工之后已经完成的管状结构；并且图15是显示了根据实施例6的管状轮辋结构的截面图，其中肋形成在空腔内表面上。
具体实施例方式
形成轻合金车轮的轮辋壁的轮辋底、隆起部分和斜坡壁与附加轮辋壁一体形成，从而形成空腔。已经对这种构造的轮辋部分的形状作了详细的研究，以获得用于实现低重量、高刚性的优化形状和壁厚。
实施例1根据附图对本发明的一个实施例进行说明。图1(a)为显示采用传统锻造技术制造的外侧轮辋l的截面图；由阴影线表示的轮辋壁1a由轮辋底B、隆起部分H和斜坡壁S组成；并且外侧轮辋1由轮辋壁1a和形成外侧凸缘2的凸缘壁F形成。外侧凸缘2要求成型为具有足以用来承载轴向应力的厚度，同时外侧凸缘2的区域尺寸相当小或不足以形成装饰设计的主要部分，从而外侧凸缘2形成附接于装饰壁D的外部装饰面。
与内侧轮辋相连的轮辋凹槽3形成为在避免与刹车装置接触的范围内具有从轴线开始的半径。从轮辋凹槽3升高的轮辋底，其从轴线开始的高度或半径被确定为形成安装轮胎时与轮胎嵌合所需的凹入部分。轮辋凹槽和轮辋底的壁具有大约3-8mm的厚度，同时该厚度根据采用的锻造、铸造以及压铸等制造方法而不同。
因此，由轮辋底B、隆起部分H和斜坡壁S组成的轮辋壁1a的外表面被成形为与轮辋壁的轮胎安装侧表面相似并将实现外侧轮辋1的装饰外观。在轮辋壁1a的外表面上，作为装饰壁D的附加轮辋壁4一体形成为凸缘壁和轮辋凹槽之间桥接，从而装饰壁的外表面使得外表面实现装饰外观并且可被修改为采用各种轮廓。
图1(b)为车轮的外侧轮辋1’的截面轮廓，该车轮由铸造技术制造并具有与上述车轮相同的内径。由于金属强度方面的差异，轮辋壁1b形成为厚壁并且作为装饰壁D的附加轮辋壁4b与主要轮辋壁1b一体形成。因此，空腔5或5b分别通过设置附加轮辋壁4或4b而形成。
虽然图1(a)中所示的附加轮辋壁4的壁厚可不同地设定，该厚度也不宜设定得太厚，因为管状轮辋部分的实心部分的截面积会随着壁厚的增加而增加。轮辋壁1a和附加轮辋壁4形成空腔5，以形成管状轮辋部分，该管状轮辋部分可提高克服由外力引起的车轮变形的抵抗力。该抵抗力可由惯性几何力矩计算，该抵抗力也可称为刚性。
对于由轮辋壁1a、附加轮辋壁4和空腔形成的管状部分，附加轮辋壁4的形状是不同的，惯性几何力矩和截面积尺寸针对每种变化被计算出来并以图表形式显示在图2中。在该图中，分别显示由锻造技术得到的传统形状2-1和各种管状结构2-2至2-7，其中显示了各部分的壁厚尺寸。
具有图2中管状结构2-2的管状轮辋部分的截面形状大致为三角形，并且具有与轮辋壁1a一体形成的附加轮辋壁4。对于计算惯性几何力矩，坐标轴“x”设定为车轮直径的方向；坐标轴“y”设定为轮辋宽度方向。管状结构2-2至2-7的装饰壁D，作为附加轮辋壁，由一对二者之间成角度的平面和/或平滑曲面形成。用于每个管状结构的百分比数值均以传统形状2-1的数值为基准。
值得一提的是，如管状结构2-4中所示的，关于“x”轴的惯性几何力矩随着截面积的增加而减小。从这种结果可见，附加壁4采用向外突出的形状比较理想。
总体而言，当增加车轮的刚性时重量增加是必然的。刚性以1.5至3倍的倍数增加是可以实现的；考虑到这一点，通过计算该图的结果来设计装饰壁D的轮廓比较理想。管状结构2-3和2-5还优选考虑装饰外观，并且当平衡良好地规定关于x轴和y轴的惯性几何力矩时，管状结构2-5更有利之处在于关于y轴的惯性几何力矩增加。
为了在轮辋中提供空腔，考虑到制造成本和加工步骤，铸造技术更为优选，而锻造技术也可采用。在采用锻造技术的情况下，为了在轮辋壁1a上形成空腔而增加附加轮辋壁4，该轮辋壁1a出于获得轻量化结构的目的被成形。因此，无法实现重量的减小，而轮辋的刚性由于截面积的增加而增加。
考虑到以上方面，采用铸造技术得到的车轮轮辋的典型传统形状用作图3中所示的基本形状，该形状已被汽车制造商所采用。对于从这里开始的每个管状结构，相对于基本形状3-1的截面积尺寸和惯性几何力矩的比率被计算出来并显示在图3中。铸造车轮在轻合金材料的压缩和拉伸强度方面劣于锻造车轮。考虑到完全去除晶体结构和气泡方面缺陷的困难性，再加上汽车制造厂商的要求，轮辋壁1a的厚度设计得比较大。因此，轮辋壁1a的截面积是锻造的那个的1.5倍。
在图3中的管状结构3-2中，附加轮辋壁4b(请参见图1(b))被一体形成以形成空腔5b。附加轮辋4b的形状被修改为具有如该图所示的管状结构3-3至3-7。
管状结构3-3和3-5具有不大于典型传统形状3-1的截面积，并且具有关于x轴和y轴平衡良好的惯性几何力矩。管状结构3-4具有低惯性几何力矩，虽然具有与管状结构3-2相比轻量化的结构。因此，附加轮辋4b优选向外突出。
管状结构3-5被构造为在管状结构3-3的平滑弯曲壁上增加平面壁，并且具有大范围的可变性和最好的平衡性。因此，对管状结构3-5做了进一步的研究和修改。
组成具有空腔的管状轮辋部分的轮辋底B、隆起部分H、斜坡壁S和附加轮辋壁4b在形状和壁厚“t”方面会发生变化。针对这种管状结构方面的变化，惯性几何力矩被计算出来并显示在图4和5中。壁厚的增加当然导致截面积和惯性几何力矩方面的增加。因为管状轮辋部分的外部轮廓在这些变形中保持恒定，空腔的截面积尺寸发生变化。
当如图4中4-5所示的壁厚为4mm时，截面积为典型传统形状3-1的105％。以截面积变为典型传统形状3-1的100％或与之相同的方式，管状结构4-5’从管状结构4-5得到修改。考虑到车轮的实用性，1mm的壁厚将导致铸造时非均匀的熔融金属的流动，并且当车轮与小石块或其它物体碰撞时容易形成凹陷，此外，关于“x”轴的惯性几何力矩降低。同时，不小于6mm的壁厚得到的重量是典型传统形状3-1的重量的1.5倍，也不适合于实践应用。图6以图表形式分别显示了惯性几何力矩除以截面积尺寸后的数值。厚度的增加导致该数值的减小，该数值为每单位截面积的惯性几何力矩。
图7为显示截面积尺寸和惯性几何力矩的图表，这些数据通过用铸造技术改变轮辋底B、斜坡壁S和附加轮辋壁4b的壁厚来获得，从而提供在典型传统形状3-1的70％-100％范围内的面积尺寸。
考虑到铸造的容易性，优选管状结构4-4至4-5。管状结构4-2至4-5具有平衡良好的关于x轴和y轴的惯性几何力矩。从这些结果可知，斜坡壁、轮辋底和装饰壁的厚度St、Bt和Dt可变化。此外，如图10示例性显示的，在本发明的范围内，壁厚可根据流动条件、轮胎制造规格的时间变化、汽车的重量分布、四轮驱动车辆中驱动力的前后分布以及底盘悬挂性能的时间变化从一部分到另一部分逐渐或平滑变化。
图8为显示图4-6中所示汇总结果的曲线图，旨在求出壁厚“t”的最佳值。关于x轴和y轴的单位截面积惯性几何力矩随着壁厚“t”的增加而减小，并且惯性几何力矩随着壁厚“t”的增加而增加。
在图8的曲线图中，画出水平线10以表示典型传统形状结构3-1的惯性几何力矩100％的水平；经过水平线10和关于x轴的惯性几何力矩曲线11之间的交点P，画出垂直线12；经过厚度3.75mm而且在那里截面积变为典型传统形状结构的100％的点，画出垂直线13。最佳区域由该图中阴影区域指示，该区域由两条垂直线11和12以及四条曲线围绕而成，该四条曲线为关于x轴的惯性几何力矩曲线13、关于y轴的惯性几何力矩曲线14、关于x轴的单位截面积惯性几何力矩曲线15以及关于x轴的单位截面积惯性几何力矩曲线16。因此，壁厚的最佳范围是2.3mm到4mm，并且当考虑到可加工性和实践应用时，最优选3-4mm。
图7显示了管状形式中，在将轮辋底、斜坡壁和装饰壁D的厚度Bt、St和Dt设定为理想值时，截面积尺寸、惯性几何力矩及其比率。图9是基于图7的数据绘制的曲线图。图9中的阴影区域表示了关于形状结构的严格受限条件，即，截面积尺寸不大于100％且惯性几何力矩不小于100％。
实施例2在锻造实施例中，空腔由图1(b)所示的附加轮辋壁4b形成。其中，基于图7中的管状结构7-3，对如图10所示的装饰壁D或附加轮辋壁4b的厚度不均匀或变化的各结构进行研究。从结果可见，对轮辋底、斜坡壁和装饰壁D的厚度Bt、Ht、St和Dt进行部分改动，可以提高惯性几何力矩，这些也包括在本发明的范围内。具有增大的厚度的部分可用于形成管状结构的任一壁部，从而有利于在铸造过程中熔融金属的流动。图10的结果在采用这种结构时是有用的，并且对于将截面抑制为不超过典型传统形状结构的100％也是有用的。
实施例3图11(a)为显示车轮20的局部正视图，其中中空轮辐与具有空腔的轮辋结合。图11(f)和图11(g)是分别沿图11(a)中的直线A-A’和B-B’的截面图。图11(f)显示了沿轮辐21的中心线的垂直截面图，其空腔22与轮辋的空腔24连通。图11(g)显示了具有空腔的轮辋部分23的垂直截面图。因此，在轮辋23和轮辐之间的结合部分25处，轮辐的厚壁与轮辋的薄壁23a相结合。壁的这种结合被指示为由图11(a)中虚线29圈出的部分，并且显示在图11(b)-(e)的放大截面图中。
当采用铸造技术形成轮辐中的空腔时，芯模沿车轮中心方向设置，之后被移除。当壁结合形成接近直角拐角时，结合部分25将具有简单的结构，然而，这种结合部分将导致应力集中和裂纹。因此，优选通过使厚度逐渐增大的方式来对图11(c)中的阴影部分26设置加厚部。
由于该加厚部将增加轮辐21的壁厚，该加厚部不得不使弯曲表面沿轮辋比沿轮辐更长，如虚线27指示。这影响图11(a)所示的开口30的轮廓，从而影响装饰设计并增大车轮重量。为了改良这一点，准备了芯模用来去除如图11(b)所示的阴影区域28，或者采用切削方法将其切除。借助于这种结构，轮辐的厚壁光滑地与轮辋较薄的壁连接，从而几乎不会发生应力集中和重量减小。
图11(d)显示了轮辐21的壁以相对于轮辋壁倾斜的方式与轮辋结合的结构。在这种方式下，结合部分25处壁之间的角度变小。为了避免在结合部分25处轮辐21的厚壁与轮辋的较薄壁23a之间的壁厚的突然变化，以通过去除拐角边缘形成小曲率曲面并为了轮辋壁的强化而延伸到轮辋壁12a上的方式设置加厚部31，如阴影区域26所指示。在该加厚部的延伸的一端形成凸面部32。图11(e)显示了在轮辋空腔和轮辐空腔之间的结合部分形成加厚部的结构，并且在开口30、沿轮辐21的表面形成凹凸部33以增强车轮。结合部分通过形成具有大截面积的部分而用作缓冲器，在所述大截面积的部分上应力施加方向发生变化。
实施例4图13显示了上述管状轮辋结构用于内侧轮辋时的结构。轮辋底B’、隆起部分H’、斜坡壁S’和外侧轮辋凸缘2a’可形成为与上述相同。在这种配置之下，当车轮安装在车辆上时装饰壁D不可见，这样该壁无装饰要求。因此，在轮辋凹槽3a的延长线上形成与装饰壁D对应的壁。而且在这种结构中，车轮的刚性增加并且从而轮辋凹槽3a的壁厚可制成更小从而整体上降低车轮的重量。
实施例5用于形成上述实施例中的空腔24的方法可以是传统方法。图14示例性描述了其中一种方法。图14(a)显示了用于形成管状轮辋结构的加工步骤并且显示了在铸造之后直接得到的轮辋36a。与凸缘37相似，外轮辋凸缘2a、轮辋凹槽3a和管状结构的部分通过铸造形成。继而，凸缘37通过压迫旋压机的辊子工具而倾斜于由虚线指示的位置。然后，凸缘37的端部焊接到构成管状结构的位置。图14(b)显示了包括管状轮辋部分39的完整的轮辋36，它在对凸缘37的侧面上进行切割以形成限定出空腔38的斜坡壁S、隆起部分H和轮辋底B之后获得。
修改例6当空腔的截面积尺寸相当大时，在随意设计装饰壁的情况下可在空腔42的内表面上形成肋。图15示例性地示出这样的一种结构。肋43环状地形成在管状轮辋部分的空腔侧壁表面上，该壁与轮辐一体连接以提高管状结构的刚性。通过使肋的突出方向与拔模方向一致，该肋可在铸造的同时形成。环状肋也可在铸造后通过焊接附接；并且在这种情况下，肋可设置在空腔内侧的任意位置，从而提高惯性几何力矩。
产业上的应用根据本发明，可以获得一种轮辋，该轮辋具有空腔，重量轻且具有极好的刚性。该轮辋可连接于中空轮辐从而轮辐中的空腔与轮辋中的空腔连通。在例如用于双片型车轮时，该轮辋还可连接于实体或通过螺栓连接于轮辋。在任何一种这样的连接方式中，由于采用具备空腔的轮辋可获得具有良好装饰性的车轮，并且能够进一步提高车轮品质。
虽然在这里的说明中主要提及铸造技术，但熔融锻造法和压铸或其它技术也可用于制造成品车轮或半成品车轮，只要这种技术采用将经加热熔融的轻金属注入模具然后在模具中将金属冷却的方法。
权利要求
1.一种带有外侧轮辋的轻合金车轮，该外侧轮辋具有由轮辋底(B)、隆起部分(H)、斜坡壁(S)、装饰壁(D)以及由这四个壁限定的空腔组成的管状轮辋部分，并且其中，当假定一种实心轮辋部分时，该实心轮辋部分由轮辋底、隆起部分、斜坡壁组成，并且在倾斜度、尺寸和壁厚方面具有典型标准化形状构造并基本与轮胎的设计规格相符，(a)管状轮辋部分与实心轮辋部分的截面积的比率不超过100％；(b)管状轮辋部分与实心轮辋部分的惯性几何力矩的比率不低于100％；(c)轮辋底的壁厚(Bt)、斜坡壁的厚度(St)和装饰壁(D)的平均厚度(Dt)被优化为使得截面积的比率尽可能小并且使得惯性几何力矩的比率尽可能大。
2.根据权利要求1所述的轻合金车轮，其中，中空轮辐的空腔在中空轮辐与管状轮辋部分之间的结合部分处结合于管状轮辋部分的空腔，并且在中空轮辐和/或管状轮辋部分的壁上的结合部分处制造加厚部和/或修圆部。
3.一种带有内侧轮辋的轻合金车轮，该内侧轮辋具有像权利要求1中所述的外侧轮辋上的管状轮辋部分一样构造的管状轮辋部分。
全文摘要
用于二轮及四轮车辆的轻合金车轮，包括具有管状轮辋部分的外侧轮辋(1)，该管状轮辋部分由轮辋底(B)、隆起部分(H)、斜坡壁(S)、装饰壁(D)以及由这四个壁限定的空腔组成。为管状轮辋部分计算出截面积和惯性几何力矩。因此提供一种车轮，具有较轻重量和较高刚性，并相对于仅具有由轮辋底(B)、隆起部分(H)、斜坡壁(S)组成的实心轮辋部分而不具有装饰壁或空腔的车轮而言更具时尚性。实心轮辋部分在倾斜度、尺寸和壁厚方面具有标准形状结构，大体上与轮胎的设计规格相符。
文档编号B60B21/02GK1914051SQ20048004133
公开日2007年2月14日 申请日期2004年9月21日 优先权日2004年2月3日
发明者小野光太郎 申请人:鹫兴产株式会社