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CN107053949A - 一种带有新一代15°dc轮辋的车轮 - Google Patents

一种带有新一代15°dc轮辋的车轮 Download PDF

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CN107053949A
CN107053949A CN201611243918.4A CN201611243918A CN107053949A CN 107053949 A CN107053949 A CN 107053949A CN 201611243918 A CN201611243918 A CN 201611243918A CN 107053949 A CN107053949 A CN 107053949A
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郭兆荣
曾光
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Abstract

本发明属于轻量化无内胎车轮轮辋领域，涉及一种带有新一代15°DC轮辋的车轮，包括轮辋和轮辐，其轮辋上设置有气门嘴孔，所述气门嘴孔内部设置有气门嘴，所述轮辋中部设置有向内凹的凹槽，所述凹槽的外侧设置有向外凸的凸峰，所述轮辋的外侧设置有与轮辋一体成型设置的环状轮缘，所述环状轮缘一端与轮辋一体成型，另一端以圆环状向内蜷缩，所述环状轮缘向内蜷缩的一端焊接在轮辋上。本发明在轮辋的两侧设置了环状轮缘，其环状轮缘与轮辋的焊接方式为环形焊接，不仅增加了轮缘强度，而且给轮辋的胎圈座起到了支持作用，大大提升了车轮承载负荷，给车轮轻量化开辟了新途径；凸峰的设置，增加轮辋整体刚度在轮辋薄弱端小边，使轮辋的综合强度得到提高。

Description

一种带有新一代15°DC轮辋的车轮
技术领域
本发明属于轻量化无内胎车轮轮辋领域，尤其涉及一种带有新一代15°DC轮辋的车轮。
背景技术
随着人们生活水平的提高，各个行业都在迅速的进步。低能耗对于每个行业来说都是在该行业生存的重要法宝。在汽车行业中，能耗的高低直接影响到，该车的销售前景以及整个车的性能指数。
随着汽车行业蓬勃发展，新能源、节能、环保等称为汽车发展趋势，为此，汽车企业愈加重视汽车轻量化的研究。在汽车行驶过程中，车轮需要同时应对车身自重载荷及各种动载产生的应力。因此，车轮质量成为评判整车性能的重要指标之一。随着汽车零部件向高性能、安全、节能、降耗方向发展，高强度钢制车轮已成为车轮轻量化研究的焦点。
汽车在带给人类便利的同时，也带来了一系列其他问题。尤其是近些年随着能源危机的加剧、地球温室效应的出现使节能、环保和安全成为汽车工业发展面临的难题。汽车轻量化是解决这些问题的重要途径。汽车整车的轻量化是通过各个零部件的轻量化来实现的。据统计，汽车车轮作为髙速旋转的非自载质量，其控量化所产生的节能效果将是其他零部件节能效果的1.5倍左右。因此，车轮轻量化是实现汽车轻量化的有效途径。已经引起广大汽车制造厂商的广泛关注。
现阶段的汽车企业对车轮做的轻量化处理，主要是来提高车轮的材料，使其能够达到应有的刚度和强度，可是由于现在的技术有限，很难使车轮在降低轮辋厚度的前提下，就能够满足要求，所以说，轻量化车轮还需要很大的进步才能满足现在高要求的需求。
但是，国内生产的轻量化车轮与国外同类型产品相比，普遍存在重量大、成形和焊接过程易开裂导致产品损坏率高、疲劳性能不理想等一系列问题。为解决车轮轻量化过程中遇到的这些问题，有必要开发出一种新型的、具有优异成形性、焊接性和疲劳性的高强度车轮用钢。
轮辋的轮缘是支撑轮胎的重要部位，轮胎的受力主要作用于轮辋的胎圈座的位置。由于传统型轮缘在车辆行驶转弯过程中受扭力及冲击力影响往往会造成轮缘变形造成漏气，给行驶带来了不安全因素。
发明内容
本发明针对上述的问题，提供了一种带有新一代15°DC轮辋的车轮。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，
一种带有新一代15°DC轮辋的车轮，包括轮辋和轮辐，所述轮辋上设置有气门嘴孔，所述气门嘴孔内部设置有气门嘴，所述轮辋中部设置有向内凹的凹槽，所述凹槽的外侧短肩设置有向外凸的凸峰，所述轮辋的外侧两端设置有与轮辋一体成型设置的环状轮缘，所述环状轮缘左右端与轮辋一体成型，轮缘端以圆环状向内蜷缩，所述环状轮缘向内蜷缩的一端焊接在轮辋上。
作为优选，所述环状轮缘与轮辋的焊接方式为环形焊接。
作为优选，所述轮辋的两侧均设置有与轮辋一体成型设置并焊接在轮辋上的环状轮缘。
作为优选，所述凸峰为加宽凸峰。
作为优选，所述凹槽的短肩设置有向外凸的加宽凸峰。
作为优选，所述轮辋的厚度为3.5～6.5mm。
作为优选，所述车轮选用高强度钢。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
1、本发明在轮辋的两侧设置了环状轮缘，其环状轮缘与轮辋的焊接方式为环形焊接，不仅增加了轮缘强度，而且给轮辋的胎圈座起到了支持作用，大大提升了车轮承载负荷，给车轮轻量化开辟了新途径；
2、凸峰的设置，增加轮辋整体刚度在轮辋薄弱端小边，使轮辋的综合强度得到提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1提供的带有环状轮缘轮辋的轻量化无内胎车轮的主视图；
图2为图1中A向的剖视图；
以上各图中，1、轮辋；11、凹槽；12、环状轮缘；13、凸峰；2、轮辐；3、气门嘴；4、环形焊接。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1，本发明提供了一种带有环状轮缘轮辋的轻量化无内胎车轮，从本专利的名称中可以看出，轻量化无内胎车轮是发明人主要体现和说明的东西，发明人响应现在大环境以及未来的需求，将原本笨重高能耗的车轮做了轻量化处理，什么叫做轻量化，轻量化的意思是降低原有车轮自身的重量，从而降低将该车轮运用到汽车所需要的能耗。降低了原有车轮的重量，会有很多的连锁反应，比如说，其自身的刚度和强度是否能达到要求，又或者加工工艺是否满足生产轻量化无内胎车轮的标准，对于发明人所设计的轻量化无内胎车轮，是将原有轮辋厚度为6.5～8.0mm设计成了轮辋厚度为3.5～6.0mm，可想而知，重量已经小了很多，除了减小轮辋的厚度外，轮辐的厚度也是要减少的。
传统的轮辋轮缘是开口的在轮缘12.7的过度区是45°而欧洲标准是52.5°±7.5°轮缘在45°时变形严重有的车轮厂将轮缘加大到60°虽然有所改善但仍然满足不了市场需求。车轮厂为了市场需求采取了增加车轮轮辋材料厚度，或提高材料强度。高强度的材料在工艺的实现上往往会造成返修品，报废品的提升。然而钢厂开发了DP双相钢，最高强度可以达到800Mpa,这样增加了一定的成本。为了轻量化实施了多模优化，轮辋轮缘圆形并焊接缝隙，若再采用一定的高强度钢不仅节约成本而且为车轮轻量化开辟了一个新领域。
如图1、图2所示，本发明提供了一种带有新一代15°DC轮辋的车轮(将胎圈座15°不变，轮缘R12.7延伸为圆形)，包括轮辋1和轮辐2，轮辋上设置了气门嘴孔，在气门嘴孔内部设置了气门嘴3；从图2中可以看出，在轮辋的外侧设置了环状轮缘13，该环状轮缘是与轮辋一体设计的，即用相应的模具制造的，其环状轮缘的设计可以有效提高轻量化车轮的强度和刚度，即提高了车轮受到承载力之后多带来的径向承受能力和轴向承受能力，即虽然车轮的重量降低了，其所承受承载的能力，在该结构的设计下，也是可以达到原有的承载能力的，为了进一步提高其性能，从图中可以看出，对于环状轮缘而言，环状轮缘的一端是与轮辋一体成型，由模具制造而成的，另一端则是向内蜷缩成圆环状，圆环状的设计使得该轮缘的承载能力更加可靠，更加稳定；其另一端是紧贴轮辋设置的，这样的设计不仅便于加工，也是该轮缘具有更好的承载能力；环状轮缘向内蜷缩的一端焊接在轮辋上，环状轮缘4与轮辋的焊接方式为环形焊接，不仅增加了轮缘强度，而且给轮辋的胎圈座起到了支持作用，大大提升了车轮承载负荷，给车轮轻量化开辟了新途径；除此之外发明人为了进一步提高轻量化车轮的承载能力，发明人在轮辋中部向内凹的凹槽11的两侧设置了向外凸的凸峰12，并且对该凸峰做了相应的加宽处理，即加宽凸峰，该加宽凸峰的设计可以起到类似于支撑梁的作用，对凸峰进行加宽处理，可以大大提高轮辋的径向承受能力，即又进一步的提高了轻量化车轮的强度和刚度；发明人为了提高整体的轻量化的设计，其轮辐采用了拓扑优化，用德国的旋压机进行旋压加工不等厚度截面的轮辐，来适应承载能力的需求。
对于环状轮缘的设计，在轮辋的一侧设置和在两侧都设置其作用都是一样的，不过，在两侧都设置了相同的环状轮缘的设计，可以更好的提高轻量化车轮的强度和刚度；同样的道理，加宽凸峰也是在凹槽的短肩设置了，是最好的方案选择。
本发明15°DC车轮选用的材料，轮辋厚度4-6轮辐材料，屈服强度510-705Mpa，轮辐厚度是9-11mm,屈服强度529-705Mpa。
发明人对本发明中提出的带有环状轮缘轮辋的轻量化无内胎车轮做了全面的有限元分析，并给出了一组现有车轮有限元的分析数据。
现有车轮(22.5*9.00型号)
A、结构分析
a、CFT--弯曲疲劳试验目标：CFT20,800Nm 300,000周期
弯曲疲劳试验目标
边界条件——轮辋固定，瞬间力量
b、RFT—径向疲劳试验目标：RFT58800N 1,000,000周期
径向疲劳试验目标
边界条件——螺栓孔固定，径向力量
B、结构分析结果——弯曲疲劳试验目标
CFT-临界区域——应力分布320MPa
RFT-临界区域——应力分布279MPa
C、耐用性分析——弯曲疲劳试验目标(CFT)
临界区域——疲劳寿命
D、耐用性分析——径向疲劳试验目标(RFT)
临界区域——疲劳寿命
E、总结
原材料结构分析建议
——针对轮辐材料，590FB是适宜的，但是真正的负荷是必备的；
——针对轮辋材料，590C 4.5t是可以的。
新型车轮
A、分析结果——新型轮辋
B、分析结果——CFT弯曲疲劳试验目标(新型)
临界区域——应力156MPa 临界区域——应力160MPa
在CFT覆盖疲劳试验目标下，相同力分布是发生的；
C、分析结果——RFT径向试验目标(新型)
临界区域——应力279Mpa，590c，4.5t，轮辋周期：1,860,000；
临界区域——应力225MPa，590c，4.5t，轮辋周期：19,600,000；
在CFT弯曲疲劳情况下，减少压力是发生的。
从上述两个车轮中可以看出，在同样的前提条件下，本发明中提及的车轮更加优秀。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种带有新一代15°DC轮辋的车轮，包括轮辋和轮辐，所述轮辋上设置有气门嘴孔，所述气门嘴孔内部设置有气门嘴，所述轮辋中部设置有向内凹的凹槽，所述凹槽的外侧设置有向外凸的凸峰，其特征在于：所述轮辋的外侧设置有与轮辋一体成型设置的环状轮缘，所述环状轮缘一端与轮辋一体成型，左右端以圆环状向内蜷缩，所述环状轮缘向内蜷缩的一端焊接在轮辋上。
2.根据权利要求1所述的一种带有新一代15°DC轮辋的车轮，其特征在于，所述环状轮缘与轮辋的焊接方式为环形焊接。
3.根据权利要求2所述的一种带有新一代15°DC轮辋的车轮，其特征在于，所述轮辋的两侧均设置有与轮辋一体成型设置并焊接在轮辋上的环状轮缘。
4.根据权利要求1所述的一种带有新一代15°DC轮辋的车轮，其特征在于，所述凸峰为加宽加强的凸峰。
5.根据权利要求4所述的一种带有新一代15°DC轮辋的车轮，其特征在于，所述凹槽的短肩一侧设置有向外凸的加宽凸峰。
6.根据权利要求1所述的一种带有新一代15°DC轮辋的车轮，其特征在于，所述轮辋的厚度为3.5～6.5mm。
7.根据权利要求1所述的一种带有新一代15°DC轮辋的车轮，其特征在于，所述车轮选用高强度钢。
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