CN104972828A - 可封闭式车轮轮毂系统以及相应的车轮和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车轮轮毂系统，包括：轮毂，其具有镂空区域；和轮毂封闭机构，其设置在所述轮毂上，且适于至少部分封闭所述镂空区域；其中，所述轮毂封闭机构包括适于至少部分封闭所述镂空区域的挡片和适于将挡片从镂空区域移动到初始位置的复位机构，且所述轮毂封闭机构借助于轮毂转动时的离心力而将所述挡片移动到镂空区域。本发明还公开了一种相应的车轮和一种相应的车辆。该车轮轮毂系统可降低车辆在高速行驶时的空气动力阻力，从而可降低风阻，减少车辆的高速能量消耗，并提高了车辆高速驾驶的稳定性。

Description

可封闭式车轮轮毂系统以及相应的车轮和车辆

技术领域

本发明涉及一种车轮轮毂系统、一种包括该车轮轮毂系统的车轮以及一种包括该车轮的车辆。

背景技术

随着汽车在日常生活中的普及，车辆的经济性及安全性越来越受到消费者的重视。但由于车辆本身的特点，车辆高速行驶时相当大一部分的能量消耗在克服空气阻力上，车轮轮端在高速旋转时产生的螺旋桨效应是车辆高速行驶阻力的重要组成部分之一。降低车辆轮端的高速风阻，提高车辆的燃油经济性和高速驾驶的稳定性始终是汽车开发技术领域中的重要内容之一。

然而，对于车轮轮端在高速旋转时产生的螺旋桨效应，目前还没有很好的解决方案。虽然将车轮轮端制造成全封闭的可降低螺旋桨效应，但全封闭轮端存在无法使制动系统充分散热的缺点，而且也不太美观。

另一方面，螺旋桨效应会随着车轮的转速提高而增强，在低速运行下这种效应较弱。因此，特别需要消除高速行驶下的螺旋桨效应。

因此，目前迫切需要一种能够消除轮端的螺旋桨效应、特别是能够消除高速行驶时的轮端的螺旋桨效应的车轮轮毂系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够至少部分降低车辆高速行驶时的轮端的螺旋桨效应的车轮轮毂系统和一种相应的车轮和车辆。

根据本发明的第一方面，提供了一种车轮轮毂系统，包括：轮毂，其具有镂空区域；和轮毂封闭机构，其设置在所述轮毂上，且适于至少部分封闭所述镂空区域；其中，所述轮毂封闭机构包括适于至少部分封闭所述镂空区域的挡片和适于将挡片从镂空区域移动到初始位置的复位机构，且所述轮毂封闭机构借助于轮毂转动时的离心力而将所述挡片移动到镂空区域。

优选地，所述轮毂封闭机构包括引导机构，所述引导机构适于将挡片受控地引导到镂空区域和初始位置。

优选地，所述引导机构包括相对于轮毂固定的引导结构和适于沿引导结构移动的滑动结构，所述滑动结构连接到所述挡片且适于带动所述挡片随之一起移动。

优选地，所述引导结构是形成在轮毂的轮辐中的导槽或安装在轮毂的轮辐上的导杆，所述滑动结构是滑块。

优选地，所述导槽或导杆为直线形式，且它们的延伸方向与轮毂的径向错开一个角度；或所述导槽或导杆为朝挡片所要封闭的镂空区域的方向光滑弯曲的曲线形式。

优选地，所述复位机构为螺旋弹簧；和所述螺旋弹簧的一端与滑动结构连接，另一端与引导结构的靠近轮毂中心的一端连接，且当所述挡片从初始位置向镂空区域移动时，所述螺旋弹簧处于张拉状态；或所述螺旋弹簧的一端与滑动结构连接，另一端与引导结构的靠近轮毂外周的一端连接，且当所述挡片从初始位置向镂空区域移动时，所述螺旋弹簧处于压缩状态。

优选地，所述滑动结构或所述引导结构在它们相接触的部位设有滚子，以使滑动结构与引导结构之间的摩擦为滚动摩擦；和/或所述滑动结构与所述引导结构之间通过润滑油润滑；和/或所述滑动结构和/或所述引导结构至少在它们相接触的部位由耐磨材料形成。

优选地，所述螺旋弹簧为热感应螺旋弹簧，所述热感应螺旋弹簧的弹簧力在相应车轮的制动系统温度升高而需要通过镂空区域散热时增大，以使挡片返回到初始位置。

根据本发明的第二方面，提供了一种车轮，其中，所述车轮包括上述车轮轮毂系统。

根据本发明的第三方面，提供了一种车辆，其中，所述车辆包括上述车轮。

本发明利用车轮转动时的离心力的纯机械动能来使挡片封闭轮毂的镂空区域，降低车辆在高速行驶时的空气动力阻力，起到降低风阻，减少车辆的高速能量消耗，并提高车辆高速驾驶稳定性的目的。

附图说明

下面，通过参看附图更详细地描述本发明，可以更好地理解本发明的原理、特点和优点。附图包括：

图1示出了从车轮的轴向内侧观看的根据本发明的一个示例性实施例的可封闭式车轮轮毂系统的基本原理图。

图2示出了从车轮的轴向外侧观看的该可封闭式车轮轮毂系统的轮毂封闭机构的非工作状态的简图。

图3示出了从车轮的轴向外侧观看的该可封闭式车轮轮毂系统的轮毂封闭机构的工作状态的简图。

图4示出了沿着导槽的延伸方向所作的剖视图。

具体实施方式

下面，将参看附图更详细地描述本发明的具体实施例，以便更好地理解本发明的基本思想。

图1示出了从车轮的轴向内侧观看的根据本发明的一个示例性实施例的可封闭式车轮轮毂系统的基本原理图。

如图1所示，该可封闭式车轮轮毂系统包括轮毂1和用于封闭轮毂1的轮毂封闭机构2。轮毂1包括用于支撑轮胎3的轮辋4、用于安装在车轴上的中心部分5和沿轮毂1的径向方向在轮辋4与中心部分5之间延伸的多个（在此为5个）轮辐6。相邻的轮辐6之间具有镂空区域7（在此为5个），该镂空区域7便于将安装在车轮内侧的制动系统工作时产生的热量释放到外部。

图2示出了从车轮的轴向外侧观看的该可封闭式车轮轮毂系统的轮毂封闭机构2的非工作状态的简图，由于轮毂封闭机构2安装在轮毂1的内侧，因此图中不可见。此时轮毂封闭机构2处于非工作状态，镂空区域7没有被封闭。

图3示出了从车轮的轴向外侧观看的该可封闭式车轮轮毂系统的轮毂封闭机构2的工作状态的简图。此时，轮毂封闭机构2将其挡片8（图1中为了清楚可见未示出挡片8）移动到镂空区域7，从而至少部分封闭相应的镂空区域7。如图3所示，为每个镂空区域7均设有相应的轮毂封闭机构2，而图1中为了清楚可见仅示出了一个轮毂封闭机构2。

除了挡片8以外，如图1所示，轮毂封闭机构2还包括设置在轮毂1上（优选设置在轮辐6上）的导槽9和可在导槽9中移动的滑块10。

图4示出了沿着导槽9的延伸方向所作的剖视图。如图4所示，轮毂封闭机构2还包括设置在导槽9靠内侧的一端（图4中的下端）与滑块10之间的复位弹簧11。

复位弹簧11的一端连接到滑块10，另一端连接到导槽9的相应端。复位弹簧11优选但不限于螺旋弹簧。

挡片8与滑块10连接，滑块10的移动可带动挡片8相应地移动。在此，导槽9是直线式的，且与轮毂1的径向错开一个角度。这样，当滑块10在导槽9中向外移动时，滑块10还在轮毂1的圆周方向上产生相应的位移分量，从而，使挡片8同时向外和沿圆周方向（在此沿逆时针方向）移动来封闭相应的镂空区域7。当滑块10在导槽9中向内移动时，挡片8同时向内和沿顺时针方向移动，从而可从镂空区域7逐渐撤出，最终挡片8可至少部分隐藏在轮辐6之后。

当车轮转动时，滑块10和挡片8会产生径向向外的离心力，随着转动速度的提高，该离心力也会增大。离心力会克服复位弹簧11的拉力带动滑块10在导槽9中向外移动，同时滑块10的移动带动挡片8在圆周方向上移动相应的角度对镂空区域7进行封闭。相反，当车辆速度降低时，在复位弹簧11的作用下又会使滑块10向内移动，进而使挡片8复位。

对于本领域的技术人员来说，复位弹簧11也可设置在导槽9靠外侧的一端与滑块10之间，此时复位弹簧11在滑块10向外移动时会被压缩，当离心力降低或消失时，又会推动滑块10向内移动复位。在这种情况下，复位弹簧11不是必须与导槽9和滑块10连接。

当挡片8至少部分封闭镂空区域7时，可降低车辆在高速行驶时的空气动力阻力，从而可降低风阻，减少车辆的高速能量消耗，并提高了车辆高速驾驶的稳定性。

挡片8优选能够完全封闭相应的镂空区域7，显然挡片8可根据镂空区域7的具体形状进行设计。更优选地，挡片8在工作状态能够与轮毂1的整体形状相协调。例如，可为挡片8选择合适的颜色，以使车轮在高速转动时具有更好的外观。

为了降低滑块10在导槽9中移动时的摩擦力，可在滑块10与导槽9接触的两侧设置滚子等，以将滑动摩擦转换为滚动摩擦。也可在导槽9中提供相应的润滑油，以降低摩擦力。为此，可在导槽9中和/或滑块10上开设油槽，以放置润滑油，例如黄油。

滑块10优选由耐磨材料制成。此外，滑块10也可与挡片8一体地制造。

当然，导槽9并不局限于直线形式，而是也可以为曲线形式，只要离心力能够使挡片8移动到封闭位置即可。例如，可采用朝挡片8所要封闭的镂空区域7的方向弯曲的弧线形式，在这种情况下，滑块10在相同的移动距离下可产生更大的角度偏移。

根据另一个实施例，导槽9也可设置在一个单独的部件上，该部件连接到轮毂1上的合适位置处。

优选地，使挡片8在移动过程中始终覆盖导槽9，以防止异物、例如石块进入到导槽9中影响轮毂封闭机构2的正常工作。

显然，为了确保轮毂封闭机构2的正常工作，还需要将滑块10保持在导槽9中而不能沿车轮的轴向脱落，为此可设置相应的保持结构。

除了上述引导机构以外，还可采用其他任何合适的机构，只要该机构能够利用离心力将挡片移动到镂空区域并能撤离镂空区域即可。例如，可在轮毂上、优选在轮辐上设置一个导杆，滑块可移动地套在该导杆上。该导杆的布置方向可与上述导槽的布置方向相同。

当车辆的制动系统的温度由于制动操作升高到必须要通过轮毂2的镂空区域7进行散热时，需将挡片8至少部分从镂空区域7撤离。为此，优选使复位弹簧11由热感应材料制成。当温度升高时，复位弹簧11的复位作用力（弹簧力）增大，以使挡片8至少部分地从镂空区域7撤离，从而实现散热的目的。

为了能够在需要时人为地将挡片8复位以使其不工作，可提供相应的锁定机构。该锁定机构能够使滑块10保持在初始位置。

本发明完全是利用车轮转动时的离心力的纯机械动能自动带动滑块推动挡片移动到轮毂的镂空区域，因此能够在车辆高速行驶时自动封闭镂空区域，以应对高速行驶时的螺旋桨效应所带来的诸多不足。

对于本领域的技术人员而言，本发明的其他优点和替代性实施方式是显而易见的。因此，本发明就其更宽泛的意义而言并不局限于所示和所述的具体细节、代表性结构和示例性实施例。相反，本领域的技术人员可以在不脱离本发明的基本精神和范围的情况下进行各种修改和替代。

Claims (9)

1.一种车轮轮毂系统，包括：

轮毂，其具有镂空区域；和

轮毂封闭机构，其设置在所述轮毂上，且适于至少部分封闭所述镂空区域，而且包括适于至少部分封闭所述镂空区域的挡片、适于将挡片从镂空区域移动到初始位置的复位机构和适于将挡片受控地引导到镂空区域和初始位置的引导机构，所述轮毂封闭机构借助于轮毂转动时的离心力而将所述挡片移动到镂空区域；

其中，所述引导机构包括相对于轮毂固定的引导结构和适于沿引导结构移动的滑块，所述滑块连接到所述挡片且适于带动所述挡片随之一起移动；

所述引导结构是形成在轮毂的轮辐中的导槽或安装在轮毂的轮辐上的导杆；和

所述导槽或导杆为直线形式，且它们的延伸方向与轮毂的径向错开一个角度；或所述导槽或导杆为朝挡片所要封闭的镂空区域的方向光滑弯曲的曲线形式。

2.如权利要求1所述的车轮轮毂系统，其特征在于，

所述复位机构为螺旋弹簧；和

所述螺旋弹簧的一端与滑块连接，另一端与引导结构的靠近轮毂中心的一端连接，且当所述挡片从初始位置向镂空区域移动时，所述螺旋弹簧处于张拉状态；或

所述螺旋弹簧的一端与滑块连接，另一端与引导结构的靠近轮毂外周的一端连接，且当所述挡片从初始位置向镂空区域移动时，所述螺旋弹簧处于压缩状态。

3.如权利要求1或2所述的车轮轮毂系统，其特征在于，

所述滑块或所述引导结构在它们相接触的部位设有滚子，以使滑块与引导结构之间的摩擦为滚动摩擦；和/或

所述滑块与所述引导结构之间通过润滑油润滑；和/或

所述滑块和/或所述引导结构至少在它们相接触的部位由耐磨材料形成。

4.如权利要求2或3所述的车轮轮毂系统，其特征在于，

所述螺旋弹簧为热感应螺旋弹簧，所述热感应螺旋弹簧的弹簧力在相应车轮的制动系统温度升高而需要通过镂空区域散热时增大，以使挡片返回到初始位置。

5.如权利要求1-4中任一所述的车轮轮毂系统，其特征在于，

所述挡片适于在移动过程中始终覆盖所述引导机构。

6.如权利要求1-5中任一所述的车轮轮毂系统，其特征在于，

所述车轮轮毂系统还设有锁定机构，所述锁定机构适于将滑块保持在初始位置。

7.如权利要求1-6中任一所述的车轮轮毂系统，其特征在于，

所述引导机构设置成从轮毂外侧观看时不可见。

8.一种车轮，其特征在于，所述车轮包括权利要求1-7中任一所述的车轮轮毂系统。

9.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求8所述的车轮。