专利名称：具有改进的应力分布的轮毂的制作方法
技术领域：
本公开内容涉及一种机动车辆(例如牵引车-挂车之类)的轮毂。更具体地，本 公开内容涉及一种在筒体(barrel)和法兰(flange)处具有减小应力集中的设计的轮毂。
背景技术：
轮毂将车辆的车轮连接至车轴，因而在支承车辆的重量时承受大量的负荷。另外， 在被设计用于商业货物运输和类似用途的车辆的总重量中，轮毂的重量也占一部分。这样 的商业用途的车辆受州规范和联邦规范的管制，这些规范限制了这些车辆装货后的总重 量。因而，轮毂重量的任何减少将直接增加可由这些车辆所拖运的货运量。然而，轮毂的重 量不能轻易地被减少，因为轮毂必须足够坚固，以能够经受在使用过程中所产生的应力。图1示出了传统轮毂的外侧的立体图。图2示出了图1中所示轮毂的截面视图， 沿着图1示出的线11-11’剖切。参考图1和图2，传统的轮毂10通常包括筒体12和通过连接构件16被连接至所 述筒体12的法兰14。车辆的车轮(未示出)通过螺栓(未示出)被固定至法兰14，所述螺 栓延伸穿过在法兰14中形成的孔14a。导向突起部(pilot boss) 18用于将车轮和制动鼓 对齐至轮毂10。车辆的车轴(未示出)安装于筒体12中的轮毂腔体(hub cavity) 20内。 所述车轴在轮毂腔体20中被内侧轴承组件和外侧轴承组件(两者都未示出)支撑，所述内 侧轴承组件和外侧轴承组件分别被布置在形成于筒体12内的内侧轴承内孔22和外侧轴承 内孔M中，并且位于轮毂腔体20的相对端。另外，传统的轮毂10通常包括肋(rib) 26，从而为导向突起部18提供额外的机械 支撑。每一个肋26通常从连接构件16延伸，并且将导向突起部18直接地连接至筒体12。在车辆的行驶过程中，所述车轴受到使筒体12相对于法兰14弯曲的力。如图2 所示，每一个肋26将导向突起部18连接至环绕轮毂腔体20的筒体12的一部分。因而，在 筒体12和法兰14之间延伸的负荷路径经过每一导向突起部18。结果，当筒体12相对于法 兰14弯曲时，所述肋沈往往在筒体12和法兰14中生成被集中应力的区域。由于存在这 种所述被集中应力的区域，所以在筒体12和法兰14中可能生成不期望有的裂缝。
发明内容
本发明提供一种轮毂，包括筒体，其包括外侧轴承内孔和内侧轴承内孔；法兰， 其远离所述筒体径向延伸，并且沿着与所述筒体的纵向轴线垂直的径向方向至少局部地与 所述内侧轴承内孔重叠；以及连接构件，其将所述法兰连接至所述筒体，其中所述连接构件 包括外侧，面向所述外侧轴承内孔；和内侧，面向所述内侧轴承内孔；其中所述连接构件 的外侧限定交替地围绕所述筒体的圆周布置的外侧肋和外侧凹口 ；以及其中每一外侧凹口 沿着与所述筒体的纵向轴线垂直的径向方向被设置在所述法兰和所述筒体之间。在一个优选实施方案中，本发明的轮毂进一步包括被悬臂式地连接至所述连接构 件的导向突起部，其中所述导向突起部被布置在外侧凹口中。
在一个优选实施方案中，本发明的轮毂进一步包括在所述导向突起部和所述法兰 之间的凹陷的起伏部。在一个优选实施方案中，所述凹陷的起伏部是铸造起伏部。在一个优选实施方案中，所述连接构件的内侧限定从所述筒体延伸至所述法兰的 内圆角。在一个优选实施方案中，所述内圆角限定从所述法兰的面向所述内侧轴承内孔的 一侧至所述筒体的光滑的连续曲线。在一个优选实施方案中，所述内圆角的曲线具有范围为0.75-1. 5英寸的半径，范 围为1. 15-2. 3英寸的弧长，范围为1-2英寸的弦长，范围为73-88度的圆弧角度。在一个优选实施方案中，所述内圆角围绕所述筒体的圆周连续地延伸。在一个优选实施方案中，所述连接构件的内侧限定围绕所述筒体的圆周布置且从 所述筒体延伸至所述法兰的内侧肋。在一个优选实施方案中，所述内侧肋沿着所述筒体的圆周相对于所述外侧肋被偏置。本发明还提供一种挂车的轮毂，包括筒体，其包括外侧端和内侧端、在所述外侧 端和所述内侧端之间的外侧轴承内孔和内侧轴承内孔、以及在所述外侧轴承内孔和所述内 侧轴承内孔之间的轮毂腔体，其中所述外侧轴承内孔、所述内侧轴承内孔、所述轮毂的轴线 与所述筒体的纵向轴线共轴；法兰，其远离所述筒体径向延伸，并且沿着与所述筒体的纵向 轴线垂直的径向方向至少局部地与所述内侧轴承内孔重叠；连接构件，其将所述法兰连接 至所述筒体，其中所述连接构件包括外侧肋，其从所述法兰的面向所述外侧端的一侧延伸 至所述筒体；外侧凹口，其沿着围绕所述筒体的圆周的方向在相邻的外侧肋之间延伸，且沿 着与所述筒体的纵向轴线垂直的径向方向被设置在所述法兰和筒体之间；以及内圆角，其 以光滑的连续曲线的形式从所述法兰的面向所述内侧端的一侧至所述筒体延伸；该挂车的 轮毂还包括导向突起部，其被布置在一些所述外侧凹口中，其中每一导向突起部在其一端 处被连接至所述连接构件且朝向所述外侧端延伸，并且其中每一导向突起部基本上与在所 述筒体和法兰之间延伸的负荷路径隔离。在一个优选实施方案中，所述内圆角围绕所述筒体的圆周连续地延伸。
图1示出了传统轮毂的外侧的立体图；图2示出了图1中所示轮毂的截面图，沿着图1中示出的线11-11’剖切；图3示出了根据第一实施方案的轮毂的外侧的立体图；图4示出了图3中示出的轮毂的内侧的立体图；图5示出了图3中示出的轮毂的正视图，从外侧观察；图6示出了图3中示出的轮毂的截面图，沿着图5中示出的线VI-VI ’观察；图7示出了图3中示出的轮毂(沿着图5中示出的线VI-VII观察)联接有轮毂 组件的附加部件的截面图；图8示出了根据第二实施方案的轮毂的外侧的立体图；图9示出了图8中示出的轮毂的内侧的立体图10示出了图8中示出的轮毂的正视图，从外侧观察；图11示出了图9中示出的轮毂的截面图，沿着图10中示出的线XI-XI’观察；图12A和图12B是传统轮毂的——例如关于图1和图2所描述的——彩色有限元 分析应力模型，分别从外侧端和内侧端观察；图13是根据参照图3至图7所描述的第一实施方案所形成的轮毂的有限元分析 应力模型，其中法兰的径向外围边缘是大体圆形的，分别从外侧端观察；图14是根据参照图8至图11所描述的第二实施方案所形成的轮毂的有限元分析 应力模型，其中法兰的径向外围边缘是大体圆形的，从外侧端观察；以及图15是根据参照图8至图11所描述的第二实施方案所形成的轮毂的有限元分析 应力模型，其中法兰的径向外围边缘是有圆齿的(scalloped)，从外侧端观察。
具体实施例方式下面参考附图描述示例性实施方案。在不背离本发明的宗旨和教导的情况下，可 以有许多不同的形式和实施方案，所以本公开内容不应解释为受限于这里所描述的示例性 实施方案。恰恰相反，提供这些示例性实施方案，是为了完全地和完整地公开本公开内容， 并且为本领域普通技术人员传达本发明的范围。在附图中，为清楚起见，可能放大了部件的 尺寸及其之间的相对尺寸。这里使用的术语仅仅是为了描述具体的示例性实施方案且不旨在限制。如这里所 使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确表示。进 一步应理解，当在本说明书中使用术语“包括”时，是指存在所陈述的特征、整体(integer)、 步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或附加其他特征、整体、步骤、操作、元件、部 件和/或它们的组中的一个或多个。这里参考截面图描述了示例性实施方案，所述截面图是理想化的示例性实施方案 (以及中间结构)的示意性图示。同样，由于例如生产技术和/或公差而造成的图示的形状 的改变是预期的。因而，示例性实施方案不应解释为受限于这里所示出的区域的具体形状， 而是包括由于例如生产而造成的形状上的偏差。除非另有限定，本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)与本公开内容 所属领域的普通技术人员通常的理解具有相同的意义。进一步应理解，术语——例如在通 用字典中所限定的那些术语——应当被解释为具有与在相关技术的情况下的它们的意义 相一致的意义，并且将不被解释为理想化或过度正式的意义，除非明显地在这里的是如此 限定的。本文中，根据实施方案所描述的轮毂例如可包括筒体、远离所述筒体径向延伸的 法兰、以及连接所述法兰和筒体的连接构件。所述筒体包括外侧轴承内孔和内侧轴承内孔。在一个实施方案中，所述法兰可沿着与所述筒体的纵向轴线垂直的径向方向至少 局部地与内侧轴承内孔重叠。但是，在另一实施方案中，所述法兰可完全不与内侧轴承内孔重叠。连接构件大体包括外侧，面向外侧轴承内孔；和，内侧，面向内侧轴承内孔。所述连接构件的外侧限定交替地围绕所述筒体的圆周布置的外侧肋和外侧凹口。
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每一外侧肋可构造成内圆角(fillet)、凸状隆起部或者任何其他期望的形状。一 个或多个外侧肋的形状可以与另一外侧肋的形状相同或不同。每一外侧凹口沿着与所述筒 体的纵向轴线垂直的径向方向被设置在法兰和筒体之间。连接构件的由外侧肋所限定的部 分描绘了所述筒体和法兰之间的负荷路径，在轮毂内生成的大部分负荷力沿着所述负荷路 径被传递。外侧凹口有助于减小轮毂的总重量。所述外侧肋和外侧凹口一同允许轮毂的重 量被减小，同时使所述轮毂足够坚固以经受使用中生成的应力。在一个实施方案中，所述轮毂可进一步包括被连接至连接构件并且被布置在外侧 凹口内的导向突起部。由于每一外侧凹口都被设置在法兰和筒体之间，所以所述导向突起 部被有效地悬臂式地连接至连接构件，以使所述导向突起部的一端被连接至连接构件，而 导向突起部在外侧凹口内部以及外侧凹口外部的其余部分不被连接至筒体或法兰。由于负 荷主要在筒体和法兰之间经由外侧肋传递，并且由于导向突起部被悬臂式地连接至连接构 件的外侧凹口内，所以如果筒体相对于法兰弯曲，则所述筒体和法兰内的被集中应力的区 域可被减小或消除。因此，所述导向突起部可基本上与在所述筒体和法兰之间延伸的负荷 路径隔离。结果，可以减小或者消除由于筒体相对于法兰的弯曲而引起的在所述筒体和法 兰中生成的裂缝以及其范围。在一个实施方案中，轮毂可进一步包括在导向突起部和法兰之间的凹陷的起伏部 (relief)。通常，轮毂被构造成单一的铸造件。因此，所述凹陷的起伏部可被构造成铸造 (as-cast)起伏部或者机械加工起伏部。在一个实施方案中，连接构件的内侧限定从筒体延伸至法兰的内圆角。所述内圆 角可限定从法兰的面向内侧轴承内孔的一侧延伸至筒体的大且光滑的连续曲线。在一个实施方案中，所述内圆角围绕筒体的圆周连续延伸。在另一实施方案中，所 述连接构件的内侧限定围绕所述筒体的圆周布置且从所述筒体延伸至法兰的内侧肋。内侧 肋可沿着所述筒体的圆周相对于外侧肋而被偏置。在一个实施方案中，轮毂可由诸如延性铁(ductile iron)的材料形成为单一的铸 造件。在其他实施方案中，轮毂可由铝、铝合金、镁合金、碳纤维复合材料等材料形成。根据 所使用的材料，轮毂可具有约23-33磅的重量。现在将参考附图详细地描述上文所述的轮毂的一些实施方案的实施例。图3示出了根据第一实施方案的轮毂的外侧的立体图。图4示出了图3中示出的 轮毂的内侧的立体图。图5示出了图3中示出的轮毂的正视图，从外侧观察。图6示出了 图3中示出的轮毂的截面图，沿着图5中示出的线VI-VI’观察。图7示出了图3中示出的 轮毂(沿着图5中示出的线VI-VII观察)联接有轮毂组件的附加部件的截面图。总体参考图3至图7，例如，根据第一实施方案的轮毂100可包括筒体102、远离所 述筒体102径向延伸的法兰112、以及将法兰112连接至所述筒体102的连接构件120。所述筒体102包括外侧端102a、内侧端102b、外侧轴承内孔10 和内侧轴承内孔 104b。外侧轴承内孔10 和内侧轴承内孔104b与所述筒体102的纵向轴线是共轴的。所 述筒体102进一步包括在外侧轴承内孔10 和内侧轴承内孔104b之间的轮毂腔体104c， 且所述轮毂腔体l(Mc与外侧轴承内孔10 和内侧轴承内孔104b共轴。法兰112包括外侧112a，其面向所述筒体102的外侧端10 (以及外侧轴承内 孔104a)；以及，内侧112b，其面向所述筒体102的内侧端102b (以及内侧轴承内孔104b)。所述法兰112的外侧11 和内侧112b限定基本上平坦的表面，孔114延伸穿过所述表面， 车轮螺栓(未示出)可被插入孔114以安装车轮。法兰112沿着与筒体102的纵向轴线垂 直的径向方向至少局部地与内侧轴承内孔104b重叠。筒体102的内侧端102b比其外侧端 102a更接近于法兰112的外侧112a。尽管图3至图7示出的法兰112的径向周缘边缘是 有圆齿的，应理解，法兰112的径向周缘边缘可以是大体上圆形的(例如，图10中所示)。连接构件120总体上包括外侧，其面向筒体102的外侧端102a(以及外侧轴承内 孔104a)；以及，内侧，其面向筒体102的内侧端102b (以及内侧轴承内孔104b)。参考图3以及图5至图7，连接构件120的外侧形成围绕筒体102的圆周的波状 表面。所述波状表面限定外侧肋12 和外侧凹口 IMa，所述外侧肋12 和外侧凹口 12 交替地围绕筒体102的圆周布置，并且它们都相对于筒体102的纵向轴线大体上径向定向。每一外侧肋12 总体上被构造成内圆角。每一外侧凹口 12 沿着与筒体102的 纵向轴线垂直的径向方向被设置在法兰112和筒体102之间。连接构件120的由外侧肋12 限定的部分描绘了所述筒体102和法兰112之间 的负荷路径，在轮毂100内生成的大部分负荷力沿着所述负荷路径被传递。外侧凹口 12 有助于减小轮毂100的总重量。与图1和图2描述的轮毂相比，外侧肋12 和外侧凹口 124a允许轮毂100的重量被减小，而同时使轮毂100足够坚固以经受使用中生成的压力。参考图4、图6和图7，连接构件120的内侧形成大且光滑的连续曲面，所述大且光 滑的连续曲面围绕筒体102的圆周连续地延伸且限定从筒体102延伸至法兰112的内圆角 12沘。内圆角12 以光滑的连续曲线的形式从法兰112的内侧11 延伸至筒体102。在一 个实施方案中，内圆角122b可具有范围为0. 75-1. 5英寸(S卩，约19.0-38. Imm)的半径、范 围为1.15-2. 3英寸(即，约四.2-58. 4mm)的弧长、范围为1-2英寸(即，约25. 4-50. 8mm) 的弦长，以及范围为73-88度的圆弧角度(arc angle)。在另一实施方案中，内圆角122b 可具有范围为1.26-1. 35英寸(即，约32. 0-32. 3mm)的半径、范围为1. 6-1. 85英寸(即， 约40. 6-47. Omm)的弧长、范围为1. 5-1. 7英寸(S卩，约38. 1-43. 2mm)的弦长，以及范围为 73-79度的圆弧角度。当内圆角122b的尺寸(例如，半径、弧长、弦长、圆弧角度等)被改变 以保持轮毂100的足够的性能特性时，轮毂100的其他特征的尺寸可能需要被调整。按照 上面所描述的进行配置，内圆角122b在法兰112和筒体102的内侧端102b之间均勻地分 配应力。返回参考图3和图5至图7，轮毂100包括被连接至连接构件120的导向突起部 132，其中每一导向突起部132被布置在对应的外侧凹口 12 内。如所示出的，每一导向突 起部132的一端被连接至连接构件120，同时导向突起部在外侧凹口 12 内部以及外侧口 12 外部的其余部分不被连接至筒体102或法兰112。因此，每一导向突起部132被悬臂 式地连接至所述连接构件120。由于负荷主要在筒体102和法兰112之间经由外侧肋12 传递，并且由于导向突起部132被悬臂式地连接至连接构件120的外侧凹口 12 内，所以 如果筒体102相对于法兰112弯曲，则所述筒体102和法兰112内的被集中应力的区域可 被减小或消除。因此，所述导向突起部132可基本上与在所述筒体102和法兰112之间延 伸的负荷路径隔离。结果，可减小或者消除由于筒体102相对于法兰112的弯曲而引起的 在所述筒体102和法兰112中生成的裂缝以及其范围。在一个实施方案中，轮毂100进一步包括在对应的导向突起部132和法兰112之
8间的凹陷的起伏部126。所述凹陷的起伏部1 有助于进一步使导向突起部132从筒体102 和法兰112之间延伸的负荷路径隔离。通常，轮毂100被构造成单一的铸造件。因此，所述 凹陷的起伏部126可以被构造成铸造起伏部。参考图7，轮毂100形成轮毂组件700的一部分，所述轮毂组件700进一步包括 外侧轴承组件70 ，被布置在外侧轴承内孔10 内；内侧轴承组件702b，被布置在内侧轴 承内孔104b内；配合环(tone ring) 704，被联接至筒体102的内侧端10 ；以及，车轮螺栓 706，延伸穿过法兰112的外侧11 和内侧112b而在孔114内被接收。车轮和制动鼓(未 示出)可经由车轮螺栓706被安装至所述轮毂组件700。图8示出了根据第二实施方案的轮毂的外侧的立体图。图9示出了图8中示出的 轮毂的内侧的立体图。图10示出了图8中示出的轮毂的正视图，从外侧观察。图11示出 了图9中示出的轮毂的截面图，沿着图10中示出的线XI-XI’观察。总体参考图8至图11，根据第二实施方案的轮毂100’可以以参照图3至图7所讨 论的相似的方式被提供，且包括筒体102、远离所述筒体102径向地延伸的法兰112、以及 将所述筒体102连接至法兰112的连接构件120’。尽管图8至图11示出的法兰112的径 向周缘边缘是大体圆形的，应理解，法兰112的径向周缘边缘可以是有圆齿的(例如，如图 5所示)ο连接构件120’总体上包括外侧，面向筒体102的外侧端10加(以及外侧轴承内 孔104a)；以及，内侧，面向筒体102的内侧端102b(以及内侧轴承内孔104b)。所述连接构 件120的外侧形成波状表面，该波状表面限定了如图3和图5示例性地描述的外侧肋12 和外侧凹口 124a。但是，参考图9和图11，连接构件120’的内侧还形成围绕筒体102的圆周的波状 表面。所述波状表面限定围绕筒体102的圆周布置的内侧肋122b’，并且所述内侧肋122b’ 关于筒体102的纵向轴线总体上径向定向。如所示出的，内侧肋122b’可沿着筒体102的 圆周相对于外侧肋12 而被偏置。因此，内侧肋122b’可沿着筒体102的圆周与外侧凹口 IMa对齐。每一内侧肋122b’总体上具有大且光滑的连续曲面，所述大且光滑的连续曲面限 定从筒体102延伸至法兰112的内圆角。每一内侧肋122b’的内圆角以光滑的连续曲线的 形式从法兰112的内侧112b延伸至筒体112。在一个实施方案中，由每一内侧肋122b，限 定的内圆角可具有范围为0.75-1. 5英寸(S卩，约19.0-38. Imm)的半径、范围为1. 15-2.3 英寸(即，约四.2-58. 4mm)的弧长、范围为1_2英寸(即，约25. 4-50. 8mm)的弦长，以及 范围为73-88度的圆弧角度。在另一实施方案中，由每一内侧肋122b’所限定的内圆角可 具有范围为1.26-1. 35英寸(艮P，约32. 0-32. 3mm)的半径、范围为1. 6-1. 85英寸(即， 约40. 6-47. Omm)的弧长、范围为1. 5-1. 7英寸(S卩，约38. 1-43. 2mm)的弦长，以及范围为 73-79度的圆弧角度。当内侧肋122’的尺寸(例如，半径、弧长、弦长、圆弧角度等)被改变 以保持轮毂100’的足够的性能特性时，轮毂100’的其他特征的尺寸可能需要被调整。由于连接构件120’的内侧限定了围绕筒体102的圆周布置的内侧肋122b’，所以 相比于连接构件120(连接构件120的内侧形成围绕筒体102的圆周连续地延伸的内圆角 112)，连接构件120’提供较少的材料来连接法兰112的内侧112b和筒体102。因此，形成 轮毂100’的材料可比形成轮毂100的材料具有更大的屈服强度。
如所示出的，所述轮毂100’不包括如关于轮毂100所描述的凹陷的起伏部126。 然而，在一个实施方案中，所述轮毂100’可包括在对应的导向突起部132和法兰112之间 的凹陷的起伏部126。实施例对比实施例传统的轮毂——例如图1和图2中示出的轮毂10——通常由65-45-12延性铁形 成。所述筒壁的锥度角α (参看图幻是约8. 5度(士0. 5度)，围绕轮毂腔体20的筒体12 的壁厚Ta(参看图2)是10. 90mm(士0. 51mm) ( S卩，约0. 42英寸)，以及连接构件16在内侧 轴承内孔22的纵向中点处的厚度Tb为18. 81mm(士0. 51mm) ( S卩，约0. 74英寸)。这种传统 的轮毂通常重约40磅。在图12A和图12B中，示出了对比实施例的轮毂的有限元分析(FEA)应力模型。如 所示出的，导向突起部18和筒体12之间的肋沈往往在筒体12和法兰14内生成被集中应 力的区域(例如，如红色和橘红色区域——即区域A——所表示的)。这些高应力区域在筒 体12和法兰14中可生成不期望有的裂缝。实施例1轮毂一例如轮毂100——使用65-45-12延性铁铸成。所述筒壁的锥度角α (参 看图6)是约4. 6度(士0.5度)，围绕轮毂腔体l(Mc的筒体102的壁厚Ta(参看图6)是 7. 86mm(士0. 51mm) ( S卩，约0. 31英寸)，以及内圆角122b在内侧轴承内孔104b的纵向中点 处的厚度Tb为21. 68mm(士0.51mm)(即，约0.85英寸)。实施例1的轮毂具有约为32磅的 重量。因此，具有实施例1的尺寸的轮毂的重量显著地小于传统的轮毂，并且比传统的轮毂 具有更多的环绕内侧轴承内孔104b的材料。图13中示出了实施例1的轮毂的有限元分析应力模型。由于负荷主要在筒体102 和轮法兰112之间经由外侧肋12 传递，并且由于导向突起部132被悬臂式地连接至连接 构件120的外侧凹口 12 内，所以如果筒体102相对于法兰112弯曲，则所述筒体102和 法兰112内的被集中应力的区域可被减小或消除。因此，所述导向突起部132可基本上与 在所述筒体102和法兰112之间延伸的负荷路径隔离。结果，可减小或者消除由于筒体102 相对于法兰112的弯曲而引起的在实施例1的轮毂内的筒体102和法兰112中生成的裂缝 以及其范围。另外，从外侧端10 至内侧轴承内孔104b的距离(屯，参看图7)为 124. OOmm (±0. 51mm)(即，约4. 88英寸)，轮毂腔体l(Mc的长度(d2，参看图7)为 85. Imm(士 0.51mm)(即，约3. 35英寸)，从内侧轴承内孔104b至内圆角122b的一端的距离 (d3,参看图7)为44. 4mm (士 0. 51mm) ( S卩，约1. 75英寸)，从筒体102的纵向轴线至导向突起 部132的车轮导向面(wheel guide surface)的距离(d4，参看图7)为219. 71謹(士0. 51mm) (即，约8. 65英寸)，从筒体102的纵向轴线至导向突起部132的制动鼓导向面的距离 (d5，参看图7)为222. 91mm(士0.51mm)(即，约8. 78英寸)，轮毂的直径(d6，参看图7)为 327. Omm(士0. 51mm)(即，约12. 87英寸)，从法兰的外侧112a至导向突起部132的制动鼓 导向面的远边的距离(d7，参看图7)为4. 9mm(士0. 51mm)(即，约0. 19英寸)，从法兰的外 侧11 至导向突起部132的车轮导向面的远边的距离(d8，参看图7)为45. 9mm(士0.51mm) (即，约1. 8英寸)，以及从内侧轴承内孔104b至导向突起部132的制动鼓导向面的远边的距离(d9，参看图7)为7. 7mm(士0.51mm) ( S卩，约0. 3英寸)，筒体102在内侧端10 处的 内径(d1Q，参看图7)为152. 4mm(士0. 51mm) ( S卩，约6英寸)，以及筒体102在内侧端102b 处的外径(dn，参看图7)为165. Omm(士0.51mm)(即，约6. 49英寸)。当实施例1的轮毂被 纳入轮毂组件时，从筒体102的外侧端10 至配合环706的远边的距离(d12，参看图7)为 183. 4mm(士0. 51mm)(即，约7. 22英寸)，从内侧轴承内孔104b至配合706的远边的距离 (d13，参看图7)为59. 4mm(±0.51mm)(即，约2. 34英寸)，以及从法兰112的外侧112a M 车轮螺栓708的远端的距离(d14，参看图7)为80. 6mm(士0. 51mm)(即，约3. 17英寸)。实施例2轮毂一例如轮毂100’——使用80-55-06延性铁铸成。所述筒壁的锥度角α (参 看图6)为约4. 6度(士0.5度)，围绕轮毂腔体l(Mc的筒体102的壁厚Ta(参看图6)是 7. 86mm(士0. 51mm) ( S卩，约0. 31英寸)，以及内侧肋122b，在内侧轴承内孔104b的纵向中 点处的厚度Tb为21. 68mm(±0. 51mm)(即，约0. 85英寸)。实施例2的轮毂具有约为28磅
的重量。图14中示出了实施例2的轮毂的有限元分析应力模型。图15中示出了根据实施 例2的另一轮毂的有限元分析应力模型。由于负荷主要在筒体102和法兰112之间经由 外侧肋12 传递，并且由于导向突起部132被悬臂式地连接至连接构件120’的外侧凹口 124a内，所以如果筒体102相对于法兰112弯曲，则所述筒体102和法兰112内的被集中 应力的区域可被减小或消除。因此，所述导向突起部132可基本上与在所述筒体102和法 兰112之间延伸的负荷路径隔离。结果，可减小或者消除由于筒体102相对于法兰112的 弯曲而引起的在实施例2的轮毂内的筒体102和法兰112中生成的裂缝以及范围。上文是本发明的示例性实施方案的解释并且不应被解释为对本发明的限制。尽管 描述了几种示例性实施方案，但是本领域普通技术人员将容易理解，在不实质上背离本发 明的新颖性教导和优点的前提下，许多改型是可能的。因此，所有改型旨在被包括在由所附 权利要求书所限定的本发明的范围内。
权利要求
1.一种轮毂，包括筒体，其包括外侧轴承内孔和内侧轴承内孔；法兰，其远离所述筒体径向延伸，并且沿着与所述筒体的纵向轴线垂直的径向方向至 少局部地与所述内侧轴承内孔重叠；以及连接构件，其将所述法兰连接至所述筒体，其中所述连接构件包括 夕卜侧，面向所述外侧轴承内孔；和 内侧，面向所述内侧轴承内孔；其中所述连接构件的外侧限定交替地围绕所述筒体的圆周布置的外侧肋和外侧凹口 ；以及其中每一外侧凹口沿着与所述筒体的纵向轴线垂直的径向方向被设置在所述法兰和 所述筒体之间。
2.如权利要求1的轮毂，进一步包括被悬臂式地连接至所述连接构件的导向突起部， 其中所述导向突起部被布置在外侧凹口中。
3.如权利要求2的轮毂，进一步包括在所述导向突起部和所述法兰之间的凹陷的起伏部。
4.如权利要求3的轮毂，其中所述凹陷的起伏部是铸造起伏部。
5.如权利要求1的轮毂，其中所述连接构件的内侧限定从所述筒体延伸至所述法兰的 内圆角。
6.如权利要求5的轮毂，其中所述内圆角限定从所述法兰的面向所述内侧轴承内孔的 一侧至所述筒体的光滑的连续曲线。
7.如权利要求6的轮毂，其中所述内圆角的曲线具有范围为0.75-1.5英寸的半径，范 围为1. 15-2. 3英寸的弧长，范围为1-2英寸的弦长，范围为73-88度的圆弧角度。
8.如权利要求5的轮毂，其中所述内圆角围绕所述筒体的圆周连续地延伸。
9.如权利要求1的轮毂，其中所述连接构件的内侧限定围绕所述筒体的圆周布置且从 所述筒体延伸至所述法兰的内侧肋。
10.如权利要求9的轮毂，其中所述内侧肋沿着所述筒体的圆周相对于所述外侧肋被 偏置。
11.一种挂车的轮毂，包括筒体，其包括外侧端和内侧端、在所述外侧端和所述内侧端之间的外侧轴承内孔和内 侧轴承内孔、以及在所述外侧轴承内孔和所述内侧轴承内孔之间的轮毂腔体，其中所述外 侧轴承内孔、所述内侧轴承内孔、所述轮毂的轴线与所述筒体的纵向轴线共轴；法兰，其远离所述筒体径向延伸，并且沿着与所述筒体的纵向轴线垂直的径向方向至 少局部地与所述内侧轴承内孔重叠；连接构件，其将所述法兰连接至所述筒体，其中所述连接构件包括 外侧肋，其从所述法兰的面向所述外侧端的一侧延伸至所述筒体； 外侧凹口，其沿着围绕所述筒体的圆周的方向在相邻的外侧肋之间延伸，且沿着与所 述筒体的纵向轴线垂直的径向方向被设置在所述法兰和筒体之间；以及内圆角，其以光滑的连续曲线的形式从所述法兰的面向所述内侧端的一侧至所述筒体 延伸；以及导向突起部，其被布置在一些所述外侧凹口中，其中每一导向突起部在其一端处被连 接至所述连接构件且朝向所述外侧端延伸，并且其中每一导向突起部基本上与在所述筒体 和法兰之间延伸的负荷路径隔离。
12.如权利要求11所述的挂车的轮毂，其中所述内圆角围绕所述筒体的圆周连续地延伸。
全文摘要
一种轮毂，包括筒体、远离所述筒体径向延伸的法兰、以及将所述法兰连接至所述筒体的连接构件。所述筒体包括外侧轴承内孔和内侧轴承内孔。所述法兰沿着与所述筒体的纵向轴线垂直的径向方向至少局部地与内侧轴承内孔重叠。所述连接构件包括外侧，所述外侧面向所述外侧轴承内孔且限定交替地围绕所述筒体的圆周布置的外侧肋和外侧凹口。每一外侧凹口沿着与所述筒体的纵向轴线垂直的径向方向被设置在所述法兰和筒体之间。
文档编号B60B27/00GK102107584SQ20101062160
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月27日 优先权日2009年12月28日
发明者J·A·布拉泽顿, O·J·法科里 申请人:凯尔喜控股公司