車輪及制造該車輪的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種車輪及制造該車輪的方法，該車輪包括：一輪輞，耦接至輪胎；以及輪輻狀輻盤，具有輪輻和通風孔，該輪輻狀輻盤耦接至輪輞的側(cè)表面以支撐輪輞，其中，輪輻狀盤的輪輻與輪輞之間的耦接區(qū)域和該輪輻狀盤的形成有通風孔的部分與輪輞之間的耦接區(qū)域在輪軸線方向上具有高度差異，以允許輪輻狀盤在輪輞的內(nèi)部處和外部處支撐輪輞。
【專利說明】
車輪及制造該車輪的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種車輪及制造該車輪的方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種車輪及制造該車輪的方法，該車輪由于輪福狀盤(spoke-shaped disc)所獲得的設(shè)計自由度，而能夠?qū)崿F(xiàn)與普通鋼輪相比的更優(yōu)設(shè)計，在具有與普通鋼輪相同水平的盤(disc，輻板)厚度和重量的同時，該車輪能夠?qū)崿F(xiàn)固有頻率和剛度的增加，并且實現(xiàn)道路降噪性能。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，在行駛過程中增加燃料利用率及降低噪音已成為車輛用戶的需求。具體地，高級用戶更喜歡提供了更加舒適和低噪音空間的車輛。
[0003]真實車輛的道路噪音大致分為共振噪音、轟鳴噪音(boomingnoise)、隆隆噪音(rumble noise)。在這些噪音中，由于行駛期間從道路表面施加的振動被傳遞至例如輪胎、車輪、底盤部件以及車身，因此共振噪音被傳入車輛座艙。
[0004]已研發(fā)車輪的各種特性，以改善道路噪音。
[0005]通常，車輪可分為由鋼制成的鋼輪以及由鋁合金制成的鋁輪。
[0006]圖1A是描述了用于車輛的常規(guī)普通鋼輪的視圖，并且圖1B是描述了常規(guī)鋁輪的視圖。
[0007]鋼輪通過焊接將鋼輪輞I和盤2彼此結(jié)合而制成并，且具有價格低和易于制造的優(yōu)勢。然而，由于鋼的特性和加工方法包括焊接，鋼輪在設(shè)計方面的表現(xiàn)比鋁輪差并且重量比鋁輪重。
[0008]鋁輪使用鋁合金并且不需焊接即可制成，以使輪輞I和輪輻3—體成型。鋁輪具有的優(yōu)勢包括:優(yōu)越的設(shè)計性、可銷售性以及重量輕，但是也具有劣勢，包括:由于鋁合金的特性和復雜的加工方法而導致生產(chǎn)率低及價格高。
[0009]在近幾年，為了改進常規(guī)普通鋼輪的設(shè)計，已經(jīng)研發(fā)了一種與鋁輪相似的具有輪輻狀盤類型的鋼輪。該鋼輪類型的輪通過改進車輪設(shè)計提高了車輛的可銷售性。
[0010]現(xiàn)有技術(shù)公開了一種車輪，其中，為了改進設(shè)計，輪輞由鋼制成并且盤由鋁合金制成，并且是這樣的一種鋼輪類型的輪，通過將具有輪輻和裝飾孔(或通風孔)的輪輻狀盤焊接至輪輞而制成。
[0011]另外，現(xiàn)有技術(shù)公開了一種車輛用鋁輪，該鋁輪包括輪輞，該輪輞由圓柱形的基部輪輞和支撐輪輞組成，基部輪輞構(gòu)造成面向輪胎面，支撐輪輞從基部輪輞的外表面在基部輪輞的圓周方向上整體突出，支撐輪輞和基部輪輞在兩者之間具有一中空區(qū)域。
[0012]即使沒有使用分離的聲音吸收材料，具有中空區(qū)域的鋁輪通過輪輞的中空區(qū)域能夠吸收和降低自輪胎形成的振動噪音，從而有利地降低傳輸至車輛空間的噪音。
[0013]同時，圖2描述了鋼輪輪輞模型的振動。已知的是，普通鋼輪作為產(chǎn)生比鋁輪大2分貝到3分貝的道路噪音。這是由于鋼輪輪輞模型的固有頻率是在170Hz到200Hz的范圍內(nèi)，該頻率范圍比鋁輪的頻率范圍(300Hz或更大的范圍內(nèi))低很多。
[0014]上述提到的鋼輪類型的輪由于設(shè)計為支撐輪輞的盤的結(jié)構(gòu)和形狀的自由設(shè)計而可增加固有頻率，從而在設(shè)計和道路噪音方面可引起特性改善。
[0015]然而，為了獲得高的固有頻率，鋼輪類型的輪需要增加盤的厚度并且因此該比常規(guī)車輪的盤厚的盤引起了輪過重。
[0016]在本發(fā)明部分的【背景技術(shù)】中公開的信息僅用于加強對本發(fā)明的大體背景的理解，并且不應當被認為是對構(gòu)成本領(lǐng)域的技術(shù)人員所已知的現(xiàn)有技術(shù)的承認或任何建議形式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的多個方面是為了提供一種車輪及制造該車輪的方法，該車輪由于輪輻狀盤獲得的設(shè)計自由而比普通鋼輪更能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)設(shè)計，當具有與普通鋼輪的盤厚度和重量相同水平時，能夠?qū)崿F(xiàn)固有頻率和剛度的增長，并且實現(xiàn)道路降噪性能。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的多個方面，車輪可包括:輪輞，耦接至輪胎；以及輪輻狀盤，具有輪輻和通風孔，輪輻狀盤耦接至輪輞的側(cè)表面以支撐輪輞，其中，輪輻狀盤的輪輻與輪輞之間的耦接區(qū)域和輪輻狀盤的形成有通風孔的部分與輪輞之間的耦接區(qū)域在輪軸方向上具有高度差異，以允許輪輻狀盤在輪輞的內(nèi)部處和外部處來支撐輪輞。
[0019]輪輻狀盤的外圍部分的輪輻的端部可耦接至輪輞的外部位置，并且輪輻狀盤的外圍部分的通風口位置端可耦接至輪輞的內(nèi)部位置，該通風口位置端對應輪輻狀盤的形成有通風口部分的端部。
[0020]輪輻的端部和形成有通風孔的部分通過焊接可耦接至輪輞的在輪軸方向具有高度差異的位置。
[0021 ]根據(jù)本發(fā)明的各個方面，一種制造車輪的方法可包括:制造輪輞，該輪輞構(gòu)造成耦接至輪胎，并制造具有輪輻和通風孔的輪輻狀盤；以及將輪輻狀盤耦接至輪輞的側(cè)表面，使得輪輻狀盤的輪輻與輪輞之間的耦接區(qū)域和輪輻狀盤的形成有通風孔的部分與輪輞之間的耦接區(qū)域在輪軸方向上具有高度差異，以允許輪輻狀盤在輪輞的內(nèi)部處和外部處支撐輪輞。
[0022]在輪輞由鋼板制成并且輪輻狀盤通過壓制鋼板制成后，輪輞和輪輻狀盤可彼此耦接以完整構(gòu)成一種鋼輪類型的輪。
[0023]應當理解，本文所使用的術(shù)語“車輛(vehicle)”或者“車輛的(vehicular)”或者其他的類似術(shù)語包括廣義的機動交通工具，諸如包括運動型多用途車輛(SUV)、大巴車、卡車、各種商用車輛的載客車輛，包括各種船只(boat)和船舶(sh ip)的水上交通工具(watercraft)，航天器等，并且包括混合動力車輛、電動車輛、內(nèi)燃機、插入式(plug-1n，夕卜接充電式)混合動力電動車輛、氫動力車輛、以及其他可替代的燃料車輛(例如，燃料從除石油以外的資源獲得)。如本文中提及，混合動力車輛是具有兩個或更多個動力源的車輛，例如，具有汽油動力和電動力的車輛。
[0024]本發(fā)明的方法和設(shè)備具有其他特征和優(yōu)點，結(jié)合本文中的附圖，從隨后進行詳細闡述的【具體實施方式】中，這些特征和優(yōu)點將是顯而易見的，這些附圖和【具體實施方式】共同用于解釋本發(fā)明的特定原理。
【附圖說明】
[0025]圖1A和IB是示出了根據(jù)相關(guān)技術(shù)的常規(guī)車輪的視圖。
[0026]圖2是示出了根據(jù)相關(guān)技術(shù)在鋼輪輪輞模型中的振動的視圖。
[0027]圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性車輪的主視圖。
[0028]圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性車輪結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
[0029]圖5是沿圖3的“A-A”線獲得的截面圖。
[0030]應當理解，附圖不必按比例繪制，并呈現(xiàn)了說明本發(fā)明的基本原理的各種特征的略微簡化的表示。如本文所公開的本發(fā)明的具體設(shè)計特征，包括，例如，具體尺寸、定向、位置和形狀，將部分由特定的預期應用和使用環(huán)境來確定。
【具體實施方式】
[0031]在下文中，現(xiàn)在將詳細地參考本發(fā)明的多個示例性實施方式，本發(fā)明的實例在附圖中示出并且在下文中描述。盡管將結(jié)合示例性實施方式描述本發(fā)明，然而應理解的是，本說明書并不旨在將本發(fā)明限于那些示例性實施方式。相反，本發(fā)明旨在不僅涵蓋示例性實施方式，而且涵蓋可以包括在如由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種改變、修改、等價物和其他實施方式。
[0032]圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的多種實施方式的車輪的主視圖，并且圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的多種實施方式的車輪結(jié)構(gòu)在輪輞和輪輻狀盤結(jié)合前處于分離狀態(tài)下的分解立體圖。
[0033]圖5是沿圖3的“A-A”線獲得的截面圖。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的多種實施方式的車輪是一種由鋼制成的鋼輪類型的輪。車輪包括:輪輞10，構(gòu)造用于耦接至輪胎；以及輪輻狀盤20，通過焊接與輪輞10的側(cè)表面結(jié)合，以支撐輪輞1，輪輻狀盤20通過壓制單個板材而制成。
[0035]輪輻狀盤形成有輪輻21和通風孔(或裝飾孔)22。在盤20中，輪輻21的端部21a和形成有通風孔22部分的端部22a成為盤20和輪輞10之間的焊接區(qū)域。
[0036]也就是，輪輻狀盤20和輪輞10之間的焊接區(qū)域包括輪輻21的端部21a和形成有通風孔22部分的端部22a。在下文描述中，端部22a被稱為通風孔位置端，該端部22a是盤20的形成有通風孔22的外圍部分。
[0037]另外，根據(jù)本發(fā)明的車輪具有在輪輞10和輪輻狀盤20之間的結(jié)合與焊接區(qū)域的特征。更詳細地，如圖5所示，本發(fā)明的主要特征是，作為盤20和輪輞10之間的焊接區(qū)域的每一輪輻21的端部21a和每一通風孔位置端22a，在繞車輪軸的軸向方向(下文稱為“輪軸方向”)
上具有高度差異。
[0038]因此，盤20焊接至輪輞10的位置，也就是每一輪輻21的端部21a焊接的位置以及每一通風孔位置端22a焊接的位置，在輪軸方向上也具有高度差異。當從輪輞10的正面看時，在輪輞10與盤20之間的焊接區(qū)域被劃分為內(nèi)部焊接區(qū)域和外部焊接區(qū)域。
[0039]在各種實施方式中，每一輪輻21的端部21a可被焊接至輪輞10的外部位置(圖5中的右側(cè)位置)，并且每一通風孔位置端22a可焊接至輪輞的內(nèi)部位置(圖5中的左側(cè)位置)。換句話說，每一輪輻21的端部21a焊接至輪輞10的位置是外部位置，并且每一通風孔位置端22a焊接至輪輞10的位置是內(nèi)部位置。
[0040]由于輪輞10和盤20之間的焊接區(qū)域，也就是輪輻21a和形成有通風孔22的部分在輪軸方向上具有高度差異，盤20能夠在輪輞10的內(nèi)部和外部的大范圍上支撐輪輞10。
[0041]也就是，在通過焊接將輪輞10和輪輻狀盤20彼此結(jié)合而制成的鋼輪類型的輪中，由于每一輪輻21的端部21a與輪輞10之間的焊接區(qū)域和每一通風孔位置端22a與輪輞10之間的焊接區(qū)域在輪軸方向具有高度差異，盤20能夠在輪輞10的內(nèi)部和外部的大范圍上支撐輪輞1，增加了車輪的固有頻率和鋼度。
[0042]在常規(guī)的鋼輪類型的輪中，輪輻狀盤形成有環(huán)形外圍部分，以焊接至輪輞。同時，作為輪輞和盤之間的焊接區(qū)域(焊接線)的外圍部分具有沿車輪的圓周方向的圓形形狀。
[0043]與上述描述的在輪輞和盤之間具有二維圓形焊接線的常規(guī)鋼輪類型的輪不同，在本發(fā)明的車輪中，在輪輞10和盤20之間的焊接區(qū)域并不是通過單個線相互連接，并且同時，焊接區(qū)域具有三維布置，在該三位布置結(jié)構(gòu)中輪輻21和盤的形成有通風孔22的部分在輪軸方向上沿著盤20的周緣具有高度差異。
[0044]總之，由于盤20支撐輪輞10的內(nèi)部和外部，車輪的固有頻率和有效輪輞剛度相對于常規(guī)的普通鋼輪(見圖1A)可顯著增加。
[0045]本發(fā)明分析了在低頻率主導模型下(也就是，在使用相位優(yōu)化設(shè)計技術(shù)的輪輞模型下)有助于車輪的固有頻率的因素，并且確認在輪輞模型下，輪輞-輪輻結(jié)合區(qū)域和輪輞-通風孔位置端結(jié)合區(qū)域之間的高度差異是有助于車輪的固有頻率的主要因素。
[0046]具體地，應當確定的是，由于盤20在輪輞10的內(nèi)部和外部的大范圍上支撐輪輞10，這在剛度方面是有利的，并且在固有頻率上能獲得增長。
[0047]另外，當本發(fā)明的鋼輪類型的輪與常規(guī)普通鋼輪在相同重量(9.1kg)的條件下比較時，應當理解的是，常規(guī)普通鋼輪(見圖1A)具有157Hz的輪輞模型固有頻率，然而，作為在盤20和輪輞10之間(也就是，在每一盤的輪輻21的端部21a和通風孔位置端22a之間)的焊接區(qū)域在輪軸方向設(shè)置高度差異的結(jié)果，本發(fā)明的鋼輪類型的輪(見圖3)在固有頻率上增加至254Hz。
[0048]另外，有效輪輞剛度是23581^￡/臟，這是常規(guī)普通鋼輪的有效輪輞剛度的2.6倍。
[0049]如上所描述，在相同重量的條件下，本發(fā)明的鋼輪類型的輪在固有頻率方面比常規(guī)普通鋼輪有增加，因此相對于常規(guī)普通鋼輪，有利于實現(xiàn)道路降噪性能的改善和剛度的增加。
[0050]當然，具有輪輻狀盤20的本發(fā)明的鋼輪類型的輪能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計自由，以獲得輪輻21的多種設(shè)計，因此有利于實現(xiàn)優(yōu)于普通鋼輪的設(shè)計。
[0051]另外，盡管通過將普通鋼輪的盤形狀改為輪輻形狀而得到的常規(guī)鋼輪類型的輪可以獲得相對于普通鋼輪增大的固有頻率，然而常規(guī)鋼輪類型的輪需要相對大的盤厚度，因此會承受過大的輪重。
[0052]另一方面，在本發(fā)明的改進的鋼輪類型的輪中，輪輻狀盤20通過壓制使單個板材變形而制成。具體地，以允許盤20在輪輞10的內(nèi)部和外部的大范圍上來支撐輪輞10，盤20制造成以使盤20與輪輞10之間的焊接區(qū)域，也就是在每一輪輻21和輪輞10之間的焊接區(qū)域和每一通風口位置端22a和輪輞10之間的焊接區(qū)域在輪軸方向具有高度差異，并且輪輞10和盤20彼此焊接而結(jié)合時顯示出了高度差異。以這種方式，能夠無需增加盤厚度便可增加所需的固有頻率和剛度。
[0053]從上述關(guān)于一種車輪及其制造方法的描述中顯而易見的是，本發(fā)明由于輪輻狀盤獲得的設(shè)計自由而實現(xiàn)優(yōu)于普通鋼輪的設(shè)計效果，當具有與普通鋼輪的盤厚度和重量相同水平時，能夠?qū)崿F(xiàn)增大的固有頻率和剛度，并且由于盤和輪輞之間(也就是，在輪輻和通風孔位置端之間)的焊接區(qū)域在輪軸方向的高度差異而實現(xiàn)了降噪性能。
[0054]為說明和描述的目的，上述已經(jīng)描述本發(fā)明的具體示例性實施方式。其不旨在是詳盡的或者將本發(fā)明限制于所公開的具體形式，并且顯而易見的是，從上述教導獲得多種修改和變型是可能的。選擇并描述示例性實施方式是為了解釋本發(fā)明及其實際應用的特定原理，從而使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠?qū)嵺`和利用本發(fā)明的多種示例性實施方式及其多種替換和修改。本發(fā)明的保護范圍旨在由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項】
1.一種車輪，所述車輪包括: 輪輞，耦接至輪胎；以及 輪輻狀盤，具有輪輻和通風孔，所述輪輻狀盤耦接至所述輪輞的側(cè)表面以支撐所述輪輞， 其中，所述輪輻狀盤的所述輪輻與所述輪輞之間的耦接區(qū)域和所述輪輻狀盤的形成有所述通風孔的部分與所述輪輞之間的耦接區(qū)域在輪軸方向上具有高度差異，以允許所述輪輻狀盤在所述輪輞的內(nèi)部處和外部處支撐所述輪輞。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪，其中，所述輪輻狀盤的外圍部分的所述輪輻的端部耦接至所述輪輞的外部位置，并且所述輪輻狀盤的外圍部分的通風孔位置端耦接至所述輪輞的內(nèi)部位置，所述通風孔位置端對應所述輪輻狀盤的形成有所述通風孔的部分的端部。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪，其中，所述輪輻的端部和所述輪輻狀盤的形成有所述通風孔的部分通過焊接耦接至所述輪輞的在所述輪軸方向上具有高度差異的位置。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輪，其中，所述輪輻的端部和所述輪輻狀盤的形成有所述通風孔的部分通過焊接耦接至所述輪輞的在所述輪軸方向上具有高度差異的位置。5.一種制造車輪的方法，所述方法包括: 制作輪輞和輪輻狀盤，所述輪輞構(gòu)造成耦接至輪胎，并且所述輪輻狀盤具有輪輻和通風孔；以及 將所述輪輻狀盤耦接至所述輪輞的側(cè)表面，使得所述輪輻狀盤的所述輪輻與所述輪輞之間的耦接區(qū)域和所述輪輻狀盤的形成有所述通風孔的部分與所述輪輞之間的耦接區(qū)域在輪軸方向上具有高度差異，以允許所述輪輻狀盤在所述輪輞的內(nèi)部處和外部處支撐所述輪輞。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述輪輻狀盤的外圍部分的所述輪輻的端部耦接至所述輪輞的外部位置，并且所述輪輻狀盤的外圍部分的通風孔位置端耦接至所述輪輞的內(nèi)部位置，所述通風孔位置端對應所述輪輻狀盤的形成有所述通風孔的部分的端部。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述輪輻的端部和所述輪輻狀盤的形成有所述通風孔的部分通過焊接耦接至在所述輪輞的所述輪軸方向上具有高度差異的位置。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述輪輻的端部和所述輪輻狀盤的形成有所述通風孔的部分通過焊接耦接至所述輪輞的在所述輪軸方向上具有高度差異的位置。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，在通過鋼制成所述輪輞并且通過壓制鋼板而制成所述輪輻狀盤后，將所述輪輞和所述輪輻狀盤彼此耦接以完整構(gòu)成一鋼輪類型的輪。
【文檔編號】B60B3/04GK106042764SQ201510939543
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年12月15日
【發(fā)明人】金相洛, 徐旻佐, 張溶珉, 白秀智
【申請人】現(xiàn)代自動車株式會社, 起亞自動車株式會社