主动开闭式轮毂结构以及汽车的制作方法

本发明涉及汽车领域，具体而言，涉及一种主动开闭式轮毂结构以及带有这样的主动开闭式轮毂结构的汽车。

背景技术：

轮毂（wheelhub）又叫轮圈、钢圈、轱辘，是轮胎内廓支撑轮胎的金属部件。轮毂根据尺寸、材料、功能不同存在众多分类。同时，作为外观部分一个重要的设计亮点和卖点，在现代汽车设计中，设计师也开始越来越多的开始关注轮毂造型设计和功能性设计（散热、降噪等），但是在轮毂风阻性能方面却极少涉及。

汽车空气动力学（automobileaerodynamics）是空气动力学的一个重要分支，研究汽车与周围空气在相对运动时的相互作用关系。试验证明，随着车速的提高，空气阻力所占比例迅速提高：车速为每小时100公里时，空气阻力为行驶总阻力的50%～60%；车速为每小时150公里时，空气阻力为行驶总阻力的70%～75%。随着国家新阶段油耗标准的逐步推行，低油耗和新能源被提升到了国家战略的高度，与油耗直接相关的汽车风阻设计，也日益成为目前整车设计领域的一个重要课题。然而，汽车空气动力学虽然经过多年的发展，但是主流的汽车风阻优化，仍将主要精力集中在车辆外形优化和空气动力学套件设计方面，部分新科技的应用也逐渐被采纳。但是，轮毂的低风阻设计却极少进入主流设计视野。

轮毂作为车辆外观的一个主要零件和大件零件，其风阻性能优化在业内并未开始得到重视，因此如何将轮毂赋予低风阻的性能，存在着很大的设计优化空间。

技术实现要素：

本发明提出一种主动开闭式轮毂结构，其能够根据车速打开或关闭轮毂中的间隙。

根据本发明一个方面提出的主动开闭式轮毂结构，包括：固定轮辐，在其中存在多个间隙；盖板，其布置在所述固定轮辐上，在所述盖板中存在多个匹配于所述间隙的配对间隙和遮挡部，所述盖板能够相对所述固定轮辐旋转，从而在打开状态与关闭状态之间切换；打开状态是指所述盖板的配对间隙与所述固定轮辐的间隙重叠，关闭状态是指所述盖板的遮挡部与所述固定轮辐的间隙重叠；当车速小于第一速度时，处于打开状态；当车速大于第二速度时，处于关闭状态。

此外，本发明提出一种带有这样的主动开闭式轮毂结构的汽车。由于该汽车带有根据本发明的主动开闭式轮毂结构，因此能够具有如上面所述的优点。

本发明的有益效果是：通过设置能够相对固定轮辐旋转的盖板，使得轮毂结构能够在打开状态和关闭状态之间切换。低速时处于打开状态下，加强制动器的散热；高速时处于关闭状态，降低汽车风阻。盖板相对于固定轮辐整体旋转，打开可靠、噪声低且动平衡好。此外在关闭状态下盖板能够完全遮盖固定轮辐中的间隙。

附图说明

参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是根据本发明的主动开闭式轮毂结构在完全打开状态下的示意图；

图2是根据本发明的主动开闭式轮毂结构在半开状态下的示意图；

图3是根据本发明的主动开闭式轮毂结构在完全关闭状态下的示意图；

图4是根据本发明一实施方式的固定轮辐的结构示意图；

图5是根据本发明一实施方式的盖板的结构示意图；

图6是根据本发明一实施方式的滑块的结构示意图；

图7是根据本发明一实施方式的滑块与固定轮毂的配合结构在前侧的局部示意图；

图8是图7中的滑块与固定轮毂的配合结构在后侧的局部示意图；

图9是根据本发明一实施方式的中心定位栅与盖板的配合结构的局部示意图。

附图标记清单

100主动开闭式轮毂结构

1固定轮辐

11间隙

12第一导槽

2盖板

21配对间隙

22遮挡部

23第二导槽

3滑块

31上滑块

32下滑块

33小轴承

34弹簧安装点

35小轴承安装点

4弹簧

5球轴承

6卡扣

7中心定位栅。

具体实施方式

根据本发明的一实施方式结合图4和图5示出，其中可看出，主动开闭式轮毂结构100包括：固定轮辐1，在其中存在多个间隙11；盖板2，其布置在所述固定轮辐1上，在所述盖板2中存在多个匹配于所述间隙11的配对间隙21和遮挡部22，所述盖板2能够相对所述固定轮辐1旋转，从而在打开状态与关闭状态之间切换，打开状态是指所述盖板2的配对间隙21与所述固定轮辐1的间隙11重叠，关闭状态是指所述盖板2的遮挡部22与所述固定轮辐1的间隙11重叠；当车速小于第一速度时，处于打开状态，所述间隙11完全敞开（参考图1），此时轮毂从外观上看仍然为常规的轮毂造型形态；当车速大于第二速度时，处于关闭状态，所述间隙11完全封闭（参考图3），此时轮毂外侧是一个完全封闭的平面，可以有效地隔绝来自于底盘的气流，避免其与来自车身侧面的气流碰撞，减少轮胎附近湍流，从而获得较高的风阻收益。当然轮毂结构在一定车速下也可以处于半开状态（参考图2）。盖板2例如采用塑料通过注塑而成，加工简单。通过设置能够相对固定轮辐1旋转的盖板2，使得轮毂结构能够在打开状态和关闭状态之间切换。低速时处于打开状态下，加强制动器的散热；高速时处于关闭状态，降低汽车风阻。盖板2相对于固定轮辐1整体旋转，打开可靠、噪声低且动平衡好。此外在关闭状态下盖板2能够完全遮盖固定轮辐1中的间隙11。基于风洞试验的结果显示，在车速110km/h时，根据本发明的主动开闭式轮毂结构100可以降低风阻系数13counts，折算油耗收益约0.06l/100km，具有很高的经济效益和社会效益。

根据本发明的一实施方式，在所述固定轮辐1与所述盖板2之间布置有滑块3以及弹簧4（参考图7），所述滑动能够相对于所述固定轮辐1和所述盖板2移动，从而带动所述盖板2旋转。当车速大于第一速度时，所述滑块3的离心力克服所述弹簧4的复位力带动所述盖板2旋转至关闭状态以使所述间隙11封闭，当车速小于第二速度时，所述弹簧4的复位力克服所述滑块3的离心力带动所述盖板2旋转至打开状态以使所述间隙11敞开。依靠滑块3的离心力来控制盖板2的打开和关闭，而滑块3的离心力直接取决于车速的大小，这样能够方便可靠地实现轮毂结构的开闭。例如，滑块3为金属滑块3，采用不锈钢精加工，重量220g，分体式加工（包括上滑块31和下滑块32），表面抛光处理，在滑块3上还设置有用于安装弹簧4的弹簧安装点34（参考图6），滑块3在后端与弹簧4连接。

根据本发明的一实施方式，在所述固定轮辐1上开有第一导槽12用于引导滑块3，合金钢丝材料的压缩螺旋弹簧4位于第一导槽12内，一端固定于滑块3末端，另一端固定于第一导槽12末端，在所述盖板2上开有第二导槽23，所述滑块3通过第二导槽23带动所述盖板2。第一导槽12的两端均设置限位机构：靠近轮心的一侧，设计加工小孔，用于安装弹簧4；靠近轮圈的一侧安装可拆卸堵头，用于安装和拆卸滑块3。第二导槽23的角度经过运动分析和计算成使得与滑块3接触时的垂直分力尽可能小，以减小摩擦力。

根据本发明的一实施方式，第一导槽12、第二导槽23以及所述滑块3的数量相互对应，它们在轮毂上均匀分布使得满足动平衡。

根据本发明的一实施方式，在第一导槽12外侧设有保护板，起到密封导槽路径的作用，避免泥巴、雨雪等侵入导致机构功能失效。

根据本发明的一实施方式，第一导槽12的侧边设计成楔形（参考图8），精加工之后做抛光处理，其形状配合于同样设计为楔形的滑块3，为金属滑块3运行提供定位和限位。

根据本发明的一实施方式，所述滑块3上设有小轴承33，其插入第二导槽23用于带动所述盖板2。小轴承33与第二导槽23线接触，降低相对运动时的摩擦力。在滑块3上设置有用于安装小轴承33的小轴承安装点35。

根据本发明的一实施方式，所述盖板2通过布置在轮心处的球轴承5以及轮圈侧的卡扣6与所述固定轮辐1连接。

根据本发明的一实施方式，所述球轴承5与轮心过盈配合且与所述盖板2通过中心定位栅7连接。球轴承5为高精度球轴承，其轴承半径略小于盖板2的中心孔半径，交接面采用过盈配合，为盖板2提供定位位置和安装空间，并提供一定的固定力，配合盖板2外圈均布的卡扣6，将盖板2安装在固定轮辐1上。

根据本发明的一实施方式，所述盖板2表面开有蜂窝孔用于刹车盘的散热。蜂窝孔用于在高速刹车时提供一定量的冷却风量，保证刹车盘工作温度稳定。

根据本发明的一实施方式，第一速度为60km/h，第二速度为80km/h。当车速大于等于60km/h时盖板2开始旋转，遮盖部分轮辐间隙11；当车速大于等于80km/h时，盖板2到达极限位置，消除所有轮辐间隙11。

根据本发明的一实施方式，卡扣6稍稍突出于盖板2外缘，使得卡扣6与所述固定轮辐1之间的接触为点接触，降低摩擦力。

根据本发明的一实施方式，依据轮辐数选取适合的第一导槽12的数量，第一导槽12的数量为轮辐数的一半。例如当轮毂有10根轮辐时，选用其中5根轮辐开第一导槽12。

根据本发明的一实施方式，中心定位栅7采用多点设计（参考图9），使得中心定位栅7与球轴承5为线面接触，配合更加紧固。

本发明还包括一种汽车，带有前述的任意一项或多项实施方式的主动开闭式轮毂结构，其因此带有的技术特征以及具有的技术效果相应于前面的描述，故在此不再赘述。

本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。