一種非對稱高通風孔車輪的風孔結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種車輪結構，尤其是涉及一種非對稱高通風孔車輪的風孔結構。
【背景技術】
[0002]現有汽車的輪轂一般采用對稱結構的輻條構成對稱的輪輻結構，輻條以對稱的方式設置在輪輻的同一徑向平面內，這種對稱結構的輪輻使得車輪在受載情況下應力較大，車輪輪輻結構存在用料較厚，重量較大，整車燃油經濟性較差的問題；同時，這種輪輻的風孔軸線與輪輻的徑向平面平行，因此車輪轉動時風孔的散熱效果相對較差。公開日2013年10月30日，公告號為CN203254888U的專利文件公開了一種高通風孔輪轂，包括輪輞，所述的輪輞內部設置有輪輻，輪輻包括與輪輞內表面固定貼合的固定環面、位于軸心處的輪輻安裝面和若干個輻條，輪輻安裝面與固定環面之間通過輻條相連，所述的輻條均勻圍繞輪輻安裝面排列，相鄰兩個輪輻之間設置有大通風孔，所述的固定環面和輪輻安裝面與輻條一體相連，所述的輪輻安裝面上設置有連接孔。該輪轂具有能夠有效地增強輪轂的結構強度、提高輪轂散熱性和通風性等有益效果。但該結構采用傳統的對稱布置，輪輻在受載情況下的應力較大，因此輪輻在可接受的疲勞壽命下用料較厚，重量較大，整車的燃油經濟性較差；同時，由于輪輻的風孔軸線與輪輻的徑向平面平行，散熱效果相對較差。
【發明內容】
[0003]本發明為解決現有技術的車輪輪輻結構存在用料較厚，重量較大，散熱及整車燃油經濟性較差的問題，提供一種用料少、散熱效果好、整車燃油經濟性好的非對稱高通風孔車輪的風孔結構。
[0004]本發明為解決上述技術問題而采用的具體技術方案是，一種非對稱高通風孔車輪的風孔結構，所述風孔設置在車輪的輪輻上，輪輻的中央設有車軸固定盤，車軸固定盤上設有螺栓孔，車輪的外周設有垂直于輪輻徑向平面的輪輞固定環，車輪固定盤與輪輞固定環之間通過五根徑向設置的輻條連接，所述輻條由與車輪固定盤連接的上段輻條、中段輻條及與輪輞固定環連接的下段輻條依次連接構成，上段輻條與下段輻條均呈弧形，輻條整體在輪輻的徑向上呈開口向內的拱形結構，相鄰兩根輻條及輪輞固定環之間設有缺口，拱形結構的輻條在輪輻的切向上(即拱形下方的拱孔部分)形成風孔，至少兩根輻條在輪輻的切向上整體呈傾斜設置，輻條內側的風孔其中心軸線與輪輻的徑向平面之間的夾角為3-8度，輻條的兩側邊緣向外翻折構成加強耳，所述的加強耳的外側邊為扁平的長條狀結構，五條輻條上共有10條加強耳，至少3條加強耳的外側邊在輪輻的軸向上錯位設置(S卩加強耳外側邊不在輪輻的同一徑向面上)。
[0005]本發明通過在輻條兩側設置翻折結構的加強耳，可以提高輻條的結構強度；同時對部分輻條沿輪輻的切向進行整體傾斜設置，使輻條拱形結構下方的風孔呈傾斜狀態，這樣可以增強風孔的通風性能，提高散熱效果。同時整體傾斜設置的輻條可以將支撐在車軸固定盤和輪輞固定環之間的支撐力適度分散，有利于提高輪輻的整體結構強度，即在同等強度下，可以減輕輪輻的重量，達到車輪輕量化的目的。此外，將輻條兩側的加強耳進行錯位布置有利于提高輪輻的整體結構強度，從而在同等強度下，可以減輕輪輻的重量，達到車輪輕量化的目的。上述結構改進雖然在輪輻的固有頻率和模態特征上的變化量較小，但是這種非對稱的輪輻結構大大降低了輪輻受載情況下的應力，進而使輪輻的疲勞壽命在同等厚度的材料下增加，或者可以使用更少的材料而獲得可接受的疲勞壽命；換句話說，實現了車輪的車輪輕量化。本發明通過結構改進增加輪輻強度進而使整車的重量減輕以改善整車的燃油經濟性，解決現有技術的車輪輪輻結構存在用料較厚，重量較大，散熱性能與整車燃油經濟性較差的問題。
[0006]所述輻條中的一根輻條為基準輻條，其輻條內側的風孔中心軸線與輪輻的徑向平面之間的夾角為O度，與基準輻條相鄰的兩根輻條在輪輻的切向上整體向外呈同向傾斜設置(即該輻條的其中一側邊相對于基準輻條向外凸出)，輻條內側的風孔其中心軸線與輪輻的徑向平面之間的夾角為4-6度；另外兩根輻條在輪輻的切向上整體向內呈同向傾斜設置(即該輻條的其中一側邊相對于基準輻條向內凹進)，輻條內側的風孔其中心軸線與輪輻的徑向平面之間的夾角為4-6度。這里的同向傾斜是指當輪輻轉動一定的角度后，處于相同位置的輻條其整體傾斜方向指向同一側。輻條沿輪輻的切向進行傾斜設置，可以使輻條支撐在輪輞固定環上的支撐力分散開來，有利于提高輪輻的整體結構強度，FEA模擬結果顯示本方案的最大應力下降2% - 3%，即在同等強度下，可以減輕輪輻的重量，達到車輪輕量化的目的。
[0007]作為優選，五根輻條在輪輻的切向上整體向外呈同向傾斜設置，輻條內側的風孔其中心軸線與輪輻的徑向平面之間的夾角分別為3度、4度、5度、6度及7度。本方案的輻條沿輪輻的切向進行同向等角度變化的傾斜設置，使輻條支撐在輪輞固定環上的支撐力最大限度地得到分散，有利于提高輪輻的整體結構強度，FEA模擬結果顯示本方案的最大應力下降1.5% - 3%，在同等強度下，可以減輕輪輻的重量，達到車輪輕量化的目的；另一方面，同向等角度變化傾斜設置的輻條在車輪行駛輪輻轉動時具有類似風扇葉片的作用，因此可以顯著提高散熱效果。
[0008]作為優選，5條加強耳在輪輻的軸向上錯位設置(S卩加強耳不在輪輻的同一徑向平面上，呈現一邊高一邊低的狀態)，錯位設置的加強耳外側邊與基準加強耳外側邊在輪輻的軸向上錯位2-3毫米，加強耳的錯位方向與五根輻條的整體傾斜方向一致(即在輻條整體傾斜的基礎上，加強耳進一步錯位2-3毫米，此時加強耳的錯位設置強化了輻條或風孔的整體傾斜趨勢)。將輻條兩側的加強耳進行錯位布置有利于提高輪輻的整體結構強度，從而在同等強度下，可以減輕輪輻的重量，達到車輪輕量化的目的，本方案所述的加強耳錯位2-3毫米，是針對輪輻的輻條在未傾斜狀態而言，當兩個以上的非對稱結構方案疊加使用時，實際加強耳的錯位值會超過3毫米，這是本領域技術人員應當可以理解的。
[0009]作為優選，輻條一側的加強耳其外側邊寬度大于輻條另一側加強耳的外側邊寬度，加強耳的外側邊寬度比為I比0.4至I比0.7。本方案采用加強耳的不對稱結構，也可以提高輪輻的結構強度。
[0010]作為優選，內段輻條靠近車軸固定盤的一端其兩側邊緣的加強耳與相鄰內段輻條上的加強耳相互連接構成過渡斜面，所述的過渡斜面為五個，至少兩個過渡斜面在輪輻的切向上呈傾斜設置，傾斜設置的過渡斜面與輪輻徑向平面之間的夾角為2至6度。過渡斜面使輻條與車軸固定盤的連接牢固，從而提高輪輻的整體結構強度。
[0011]—個過渡斜面正置，其余四個過渡斜面在輪輻的切向上呈傾斜設置，兩個過渡斜面與輪輻徑向平面之間的夾角為2.5度且向外傾斜(即該過渡斜面相對于基準過渡斜面向外凸起)，兩個過渡斜面與輪輻徑向平面之間的夾角為2.5度且向內傾斜(即該過渡斜面相對于基準過渡斜面向內凹陷)。非對稱傾斜設置的過渡斜面可以增加輪輻的整體結構強度。
[0012]作為優選，所述的缺口整體呈三角形，靠近輪輞的缺口角部設有圓弧形過渡邊，所述圓弧形過渡邊的中心點在輪輻的徑向上錯位設置，同一缺口上相對的兩個圓弧形過渡邊具有不同的曲率半徑。缺口上采用不同半徑的圓弧形過渡邊，可以有效地攪動空氣流，從而改善風孔的散熱效果。
[0013]作為優選，輪輻為等壁厚結構，車軸固定盤、輻條及輪輞固定環為鋼質一體結構。
[0014]本發明致力于通過一種對風孔等輪輻構件進行非對稱布置的設計方法，來實現增加輪輻的結構強度或在同等強度下使輪輻輕量化，同時提高散熱性能；FEA模擬結果及實際樣品測試證明，與現有技術對稱結構的輪輻相比，采用非對稱布置的輪輻可以提高結構強度，降低輪輻的最大應力。在輪輻同等重量的條件下，一般將一項對稱結構改為非對稱結構后，相應的最大應力降低量在1%_3%之間，而通過多項非對稱結構的組合，則可以達到更好的技術效果，因此可以使用更薄的材料獲得可接受的輪輻疲勞壽命，從而實現了車輪的輕量化；另一方面，非對稱設計的輪輻還可以分散輪輻構件其固有振動頻率的頻譜分布，進而降低某些工況下輪輻構件的諧振概率，從而降低行駛振動與噪音，提高可靠性，因此本發明的創新設計具有很高的實用價值。
[0015]本發明描述的內外方位是針對使用狀態的車輪而言(此時輪輻的徑向平面與水平面垂直)，內側是靠近汽車縱向中心線的一側，外側是遠離汽車縱向中心線的一側。另外，本發明的非對稱結構構件在連接處可能出現相互錯位的情形，這些地方可以通過平滑過渡的連接方式加以解決，這是本領域技術人員的公知常識，本發明中沒有一一詳細說明；應當注意的是，當兩個以上的非對稱結構方案疊加使用時，那些造成輪輻結構顯著突變且與輪輻的基準結構偏離較大的方案通常不作為優選考慮的方案；而那些組合后輪輻結構變化平滑，有利于輪輻加工的非對稱結構組合方案可以作為優選選擇的方案，本領域技術人員應當可以理解。另外需要說明的是，本發明所表述的錯位數值或傾斜的角度數值，是針對輪輻的基準狀態而言，當兩個以上的非對稱結構方案疊加使用時，實際的傾斜角度或錯位值可能與所表述的數值存在偏差，這是本領域技術人員根據技術方案應當可以理解的。
[0016]本發明的有益效果是，它有效地解決了現有技術的車輪輪輻結構存在用料較厚，重量較大，散熱及整車燃油經濟性較