[发明专利]一种非对称高通风孔车轮的减重式轮辐结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种车轮结构，尤其是涉及一种非对称高通风孔车轮的减重式轮辐结构。

背景技术

现有汽车的轮毂一般采用对称结构的辐条构成对称的轮辐结构，辐条以对称的方式设置在轮辐的同一径向平面内，这种对称结构的轮辐使得车轮在受载情况下应力较大，车轮轮辐结构存在用料较厚，重量较大，整车燃油经济性较差的问题。公开日 2013年10月30日，公告号为CN203254888U的专利文件公开了一种高通风孔轮毂，包括轮辋，所述的轮辋内部设置有轮辐，轮辐包括与轮辋内表面固定贴合的固定环面、位于轴心处的轮辐安装面和若干个辐条，轮辐安装面与固定环面之间通过辐条相连，所述的辐条均匀围绕轮辐安装面排列，相邻两个轮辐之间设置有大通风孔，所述的固定环面和轮辐安装面与辐条一体相连，所述的轮辐安装面上设置有连接孔。该轮毂具有能够有效地增强轮毂的结构强度、提高轮毂散热性和通风性等有益效果。但该结构采用传统的对称布置，轮辐在受载情况下的应力较大，因此轮辐在可接受的疲劳寿命下用料较厚，重量较大，整车的燃油经济性较差。

发明内容

本发明为解决现有技术的车轮轮辐结构存在用料较厚，重量较大，整车燃油经济性较差的问题，提供一种用料少、车轮轻量化效果好、整车燃油经济性好的非对称高通风孔车轮的减重式轮辐结构。

本发明为解决上述技术问题而采用的具体技术方案是，一种非对称高通风孔车轮的减重式轮辐结构，所述轮辐的中央设有车轴固定盘，车轴固定盘上设有螺栓孔，轮辐的外周设有垂直于轮辐径向平面的轮辋固定环，车轮固定盘与轮辋固定环之间通过若干径向设置的辐条连接，所述辐条由与车轮固定盘连接的上段辐条、中段辐条及与轮辋固定环连接的下段辐条依次连接构成，上段辐条与下段辐条均呈弧形，中段辐条呈板状，辐条整体在轮辐的径向上呈开口向内的拱形，相邻两根辐条及轮辋固定环之间设有缺口，拱形结构的辐条在轮辐的切向上（即拱形下方的拱孔部分）形成通风孔，辐条的两侧边缘向外翻折构成辐条的加强耳，中段辐条的横截面呈开口向外的拱形，中段辐条的中部形成辐条平面，至少一根辐条的辐条平面在轮辐的切向（切向是指辐条横截面与轮辐径向平面的相交线方向，即车轮转动的线速度方向）上呈倾斜设置，辐条平面与轮辐径向平面之间的夹角不大于10度；至少一根辐条的辐条平面上设有辐条减重孔，与该辐条减重孔相对侧的轮辋固定环上设有平衡豁口。

本发明通过在辐条两侧设置加强耳，使辐条的横截面呈开口向外的拱形，用于提高辐条的结构强度；同时对部分辐条沿轮辐的切向进行倾斜设置，使辐条支撑在车轴固定盘和轮辋固定环之间的支撑力分散开来，有利于提高轮辐的整体结构强度，即在同等强度下，可以减轻轮辐的重量，达到车轮轻量化的目的。此外，在辐条的中轴线附近设置对辐条强度影响较小的辐条减重孔，而在辐条减重孔相对侧的轮辋固定环上设置用于保持车轮静平衡的平衡豁口，在对轮辐强度影响较小的情况下减轻轮辐的重量，这里的平衡豁口是设置在轮辐与轮辋的焊接处，在此处设置豁口对轮辐的强度基本没有影响，平衡豁口设置在轮辋固定环的内侧边缘，通常为一弧形缺口。上述结构改进虽然在轮辐的固有频率和模态特征上的变化量较小，但是这种非对称的轮辐结构大大降低了轮辐受载情况下的应力，进而使轮辐的疲劳寿命在同等厚度的材料下增加，或者可以使用更少的材料而获得可接受的疲劳寿命；换句话说，实现了车轮的轻量化。本发明通过结构改进增加轮辐强度进而使整车的重量减轻以改善整车的燃油经济性，解决现有技术的车轮轮辐结构存在用料较厚，重量较大，整车燃油经济性较差的问题。

作为优选，辐条为五根，其中一根辐条为基准辐条，其辐条平面与轮辐的径向平面之间的夹角为0度，与基准辐条相邻的两根辐条其辐条平面在车轮的切向上均呈向外倾斜设置（即该辐条平面相对于基准辐条的辐条平面向外凸起），辐条平面与轮辐的径向平面之间的夹角为2度至5度；另外两根辐条其辐条平面在车轮的切向上均呈向内倾斜设置（即该辐条平面相对于基准辐条的辐条平面向内凹陷），辐条平面与轮辐的径向平面之间的夹角为2度至5度。辐条沿轮辐的切向进行倾斜设置，可以使辐条支撑在轮辋固定环上的支撑力分散开来，有利于提高轮辐的整体结构强度，FEA模拟结果显示本方案的最大应力下降1.2%－2.8%，即在同等强度下，可以减轻轮辐的重量，达到车轮轻量化的目的。