CN102224020A - 用于轮胎的车轮轮辋 - Google Patents

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Abstract

一种用于轮胎(2)的车轮轮辋(1)，其包括具有轮辋本体(5)和一对凸缘(6)的轮辋部分(1A)，轮辋本体(5)在该轮辋本体(5)的在其旋转轴向方向上的两个端部处具有用于安置轮胎(2)的胎圈部分(2c)的座部部分(5a)，并且所述一对凸缘(6)连续地设置在轮辋本体(5)的两侧上并沿径向向外延伸，其中，在不与轮胎(2)接触的凸缘(6)在旋转轴线方向上的外表面(6o)上和/或在轮辋本体(5)在径向方向的内表面上沿周向方向彼此间隔地设置有凸起部分(9)，凸起部分(9)在与周向方向相交的方向上延伸。

Description

用于轮胎的车轮轮辋
技术领域
本发明涉及一种用于轮胎的车轮轮辋，其有助于降低所装轮胎的温度并且提高轮胎或车轮本身的耐久性。
背景技术
在行驶过程中，轮胎的胎圈部分重复地发生较大变形。因此，在行驶过程中胎圈部分的温度升高。这种温度升高劣化了胎圈部分的橡胶并且在某些情况下破坏了橡胶。因此，为了提高轮胎的耐久性，需要防止胎圈部分的温度升高。
为了抑制胎圈部分的温度升高，已试图提高胎圈部分的硬度并且降低行驶过程中的其本身的变形。然而，这种方法的问题在于增加了轮胎质量、降低了运动学性能并且劣化了燃料节约。
本发明人已经认真地反复研究，并且因此他们发现：如果在与周向方向相交的方向上延伸的凸起部分在周向方向上间隔地设置在车轮轮辋凸缘在旋转轴线方向上的外表面(其不与轮胎接触)上和/或在轮辋本体的径向内表面上，则可以显著地提高轮辋本体的散热性能并且因此可以抑制与轮辋本体接触的轮胎的胎圈部分或胎腔中的空气的温度升高，并且提高轮胎的耐久性。因此，发明人完成本发明。涉及车轮轮辋的现有技术的示例如下：
专利文献1：JP-A-6-135202
专利文献1：JP-A-8-216604
专利文献1：JP-A-5-338402
发明内容
本发明要解决的问题
考虑到上述情况而完成本发明。本发明的主要目的是提供一种用于轮胎的车轮轮辋，其有助于抑制所装轮胎或车轮本身的温度升高以便由此提高轮胎或车轮的耐久性。
解决问题的手段
本发明提供了一种用于轮胎的车轮轮辋，该车轮轮辋包括具有轮辋本体和一对凸缘的轮辋部分，该轮辋本体在该轮辋本体的在旋转轴线方向上的两个端部处具有用于安置轮胎的胎圈部分的座部部分，所述一对凸缘连续地设置在轮辋本体的两侧上并沿径向向外延伸，其中，在不与轮胎接触的凸缘在旋转轴线方向上的外表面上和/或在轮辋本体在径向方向上的内表面上沿周向方向间隔地设置有凸起部分，凸起部分在与轮胎的周向方向相交的方向上延伸。
根据本发明的用于轮胎的车轮轮辋，在与周向方向相交的方向上延伸的凸起部分沿周向方向间隔地设置在凸缘的外表面——其不与轮胎接触——上和/或轮辋本体的内表面上。这种凸起部分增加了轮辋部分的表面面积并且提高了散热性能。通过车轮轮辋的旋转，该凸起部分搅动沿轮辋部分的表面流动的空气以便产生湍流，由此进一步提高散热性能。通过协同作用，大大地提高了轮辋部分的散热性能，并且不仅轮辋的热、而且胎腔以及与轮辋本体接触的轮胎胎圈部分的热被有效地排放至外部，并且抑制了温度升高。由此，提高了轮胎和车轮轮辋的耐久性。
附图说明
图1是示出了本发明一实施方式的整个轮胎/轮辋组件的立体图；
图2是其局部横截面图；
图3是车轮轮辋的轮辋部分的内表面的展开图；
图4是沿图3中的线A-A的其横截面图；
图5是示出通过流体分析获得的空气流的图示；
图6是示出了凸起部分的另一实施方式的轮辋部分的内表面的展开图；
图7是示出了凸起部分的另一实施方式的轮辋部分的内表面的展开图；
图8是示出了凸起部分的另一实施方式的轮辋部分的内表面的展开图；
图9是示出了凸起部分的另一实施方式的轮辋部分的内表面的展开图；
图10是示出了凸起部分的另一实施方式的轮辋部分的内表面的展开图；
图11是示出了凸起部分的另一实施方式的轮辋部分的内表面的展开图；
图12是示出了凸起部分的另一实施方式的轮辋部分的内表面的展开图；
图13是示出了凸起部分的另一实施方式的轮辋部分的内表面的展开图；
图14是示出了凸起部分的另一实施方式的轮辋部分的内表面的展开图；
图15是示出了凸起部分的另一实施方式的轮辋部分的内表面的展开图；
图16是示出了凸起部分的另一实施方式的轮辋部分的内表面的展开图；
图17是示出了凸起部分的另一实施方式的轮辋部分的内表面的展开图；
图18是示出了凸起部分的另一实施方式的轮辋部分的内表面的展开图；以及
图19是示出沿轮辋部分的内表面的周向方向截取的凸起部分的另一实施方式的横截面图。
附图标记列表
1 用于轮胎的车轮轮辋
1A 轮辋部分
1B 轮辐部分
2 充气轮胎
3 轮胎/轮辋组件
5 轮辋本体
5a 座部部分
5ai 座部部分的内表面
5b 槽部分
6 凸缘
6o 凸缘的外表面
9 凸起部分
10 凸起部分的断开部
A1 轮辋部分的外侧区域
A2 轮辋部分的中心区域
具体实施方式
下文中，将参照附图描述本发明的实施方式。
[第一实施方式]
图1是整个轮胎/轮辋组件3的立体图，其中充气轮胎2绕根据第一实施方式的用于轮胎的车轮轮辋1(在下文中，还简化地称为“车轮轮辋”)安装。图2是其局部横截面图。
充气轮胎2是用于轿车的无内胎子午线轮胎。充气轮胎2包括：胎面部分2a；一对胎侧部分2b和2b，其从胎面部分2a的两个端部沿轮胎的径向向内延伸；以及一对胎圈部分2c、2c，其设置在胎侧部分的内侧端部上。充气轮胎2包括：子午线结构的胎体2e，其在埋设于胎圈部分2c、2c中的胎圈芯部2d、2d之间以环面状形状延伸；以及带束层2f，其设置在胎体2e的径向外侧并位于胎面部分2a中。
车轮轮辋1一体地包括轮辋部分1A和轮辐部分1B，并且其由例如钢、镁合金或铝合金的金属材料制成。
轮辋部分1A包括轮辋本体5和连续地设置在轮辋本体5的两侧上的凸缘6。
轮辋本体5包括一对座部部分5a和槽部分5b，所述一对座部部分5a用于安置充气轮胎2的胎圈部分2c、2c，所述槽部分5b具有凹槽形状并且在周向方向上延伸。所述一对座部部分5a设置轮辋本体5的沿旋转轴线方向的两个端部上。槽部分5b形成在座部部分5a、5a之间并且具有的深度和宽度使得当附装或拆卸充气轮胎2时胎圈部分2c和2c落入槽部分5b中。
凸缘6沿安装在座部部分5a的充气轮胎2的胎圈部分2c、2c的轴向外表面在轮胎的宽度方向上向外延伸。
轮辋部分1A具有在周向方向上连续并且基本上保持相同的横截面形状的圆筒形形状。
轮辐部分1B包括从轮辋部分1A的内周表面在轮胎的径向方向上向内延伸的多个(在本实施方式中是五个)辐条。该轮辐部分1B可形成为所述文献中的轮辐形状。
图3是轮辋部分1A的内表面的展开图。图4是沿线A-A的横截面图。
如图3清楚地示出，车轮轮辋1设有多个凸起部分9，所述多个凸起部分9在与周向方向相交的方向上延伸，在周向方向上彼此间隔一定距离，位于凸缘6的沿旋转轴线方向的外表面6o——其不与充气轮胎2接触——上和/或轮辋本体5的沿径向方向的内表面5i上。
凸起部分9增加了轮辋部分1A的表面面积，由此提高了轮辋部分1A的散热性能。本发明人进行了各种试验，因此如图5所示，发明人发现通过轮胎/轮辋组件3的旋转，凸起部分9搅动沿轮辋部分1A的表面流动的空气以产生湍流，并且该湍流效地将热从轮辋部分1A移走。也就是说，与轮辋的表面接触的空气具有最高的温度，并且空气的温度随着与轮辋表面的距离的增加而降低，但是由于湍流向轮辋表面引导位于远离轮辋表面的位置处的低温空气并且加速了与高温层的热交换，因此可以有效地降低轮辋的表面温度。
因此，通过行驶，利用凸起部分9可以有效地冷却该实施方式的车轮轮辋1。与车轮轮辋1接触的轮胎2的胎圈部分2c的热以及充在胎腔“i”中的空气的热可以通过具有极好的散热性能的轮辋部分1A排放至外部。根据该构造，抑制了胎圈部分2c的温度升高，并且提高了轮胎2的耐久性。特别地，如果泄气保用轮胎——即使当轮胎爆胎时其能够继续行驶——绕本实施方式的车轮轮辋安装，则可以抑制胎圈部分的发热，并且增加泄气保用的里程。
本实施方式的每个凸起部分9延伸成横跨轮辋部分1A的外侧区域A1、A1，外侧区域A1、A1包括凸缘6的沿旋转轴线方向的外表面6o以及座部部分5a的内表面5ai。凸起部分9设置在轮辋部分1A的左侧和右侧上。
如图4所示，凸起部分9的垂直于其纵向方向的横截面形状没有特别限制，并且其可以采用例如矩形形状、半圆形形状、三角形形状和梯形形状的各种形状。其中，如本实施方式中的矩形形状是优选的。具有矩形横截面的这种凸起部分9有助于更加有效地搅动在轮辋1A的内表面附近经过的空气并且提高散热性能。
凸起部分9的垂直于其纵向方向的横截面面积没有特别限制。然而，如果横截面面积过小，则车轮轮辋1的表面面积的增加较小，因此可能无法获得充分的冷却效果，而相反地，如果横截面面积过大则也不是优选的，因为轮辋质量会过度增加。基于这种观点，一个凸起部分9的横截面面积优选地大于等于1mm2、更优选地大于等于4mm2、更加优选地大于等于6mm2，并且还优选地小于等于250mm2、更优选地小于等于100mm2、更加优选地小于等于50mm2，特别优选地小于等于25mm2，最优选地小于等于9mm2。
如果凸起部分9的突出高度H过小，则可能无法获得充分搅动空气的效果。相反，如果突出高度过大，则空气无法充分地进入凸起部分9的后部部分中的内角拱，并且可能无法获得充分的散热性能并且凸起部分会与制动装置(未示出)发生干涉。基于这种观点，凸起部分9的高度优选地大于等于0.5mm、更优选地大于等于1mm、更加优选地大于等于2mm，并且还优选地小于等于5mm。在类似的方式中，凸起部分9的在垂直于其纵向方向的方向上的最大宽度W优选地大于等于1mm、更优选地大于等于3mm，并且还优选地小于等于20mm、更优选地小于等于10mm。
凸起部分9在周向方向上的布设间距P没有特别限制。然而，如果其过大，则能够设置的凸起部分9的数量变小，无法获得充分搅动空气的效果，并且可能无法充分提高车轮轮辋1的散热性能。如果间距P过小，则空气无法充分地到达凸起部分9、9之间的轮辋部分的表面，并且可能劣化散热性能。基于这种观点，如果凸起部分9的布设间距P由中心角来表达(对于车轮轮辋的旋转中心的中心角)，则间距优选地小于等于60°、更优选地小于等于12°并且更加优选地小于等于6°，并且还优选地大于等于1°、更优选地大于等于2°。在轮辐部分或辐条阻碍凸起部分的形成的情况下，该部分不作为布设间距的值进行考虑。
为了当轮胎/轮辋组件3行驶时搅动沿轮辋部分1A的表面流动的空气，凸起部分9必需在与周向方向相交的方向上延伸。因此，凸起部分9应该相对于周向方向以大于0°的角度α延伸。
根据对传导流体的详细地分析，因此本发明人已发现如图5所示，通过车轮轮辋1的旋转而在凸起部分9的后面产生空气的螺旋滞点，而当凸起部分9的角度α是90°时，在行驶过程中长时间在相同的位置处连续地产生滞点。这种滞点不是优选的，因为其劣化了轮辋部分1A的散热性能。
为了防止滞点的停留，优选地使凸起部分9相对于周向方向以小于90°的角度α倾斜。利用该构造，空气的滞点沿凸起部分9的倾斜部分向后移动，并且可以防止滞点停留在相同的位置。基于这种观点，凸起部分9相对于其周向方向的角度α优选地大于等于5°、更优选地大于等于10°，并且还优选地小于等于75°、更优选地小于等于60°。
突起部分9的连续长度L优选地为至少3mm、更优选地大于等于5mm、更加优选地大于等于10mm。如果凸起部分的长度L小于3mm，则可能无法获得充分搅动空气的效果。凸起部分9的长度L的优选的上限值可以根据轮辋尺寸来适当设定。
当如本实施方式将凸起部分9设置在凸缘6的外表面6o上和座部部分5a的内表面5ai上时，可以更加有效地冷却这些部分。因此，可以更加直接地抑制与凸缘6和座部部分5a接触的胎圈部分2c的温度升高。
尽管图3所示的凸起部分9直线地延伸，但是凸起部分9并不限于这种实施方式。例如，可以如图6所示中途改变凸起部分9相对于周向方向的角度。在本实施方式中的每个凸起部分9具有一个弯曲部分并且基本上以L形等延伸。
如图7所示，凸起部分9可具有短的断开部10。在该实施方式中，该断开部10设置在凸缘6的外表面6o和座部部分5a的内表面5ai之间的连接处。该断开部10以更加复杂的方式有效地用于搅动空气流。
如图8所示，凸起部分9还可以相对于轮辋的中心线CL对称地倾斜，也就是说，可以具有所谓的旋转方向性。
当形成车轮轮辋1时，可以通过铸造、切削或锻造容易地同时形成凸起部分9。
[第二实施方式]
在第一实施方式中，凸起部分9基本上仅设置在轮辋部分1A的外侧区域A1中。可替代地，如图9所示，凸起部分9可以设置成仅在轮辋部分1A的内表面的位于一对座部部分5a、5a之间的中心区域A2中充分地延伸。
第二实施方式的凸起部分9能够更加加强地冷却轮辋部分1A的槽部分5b，并且能够有效地抑制充在胎腔i中的空气的温度升高。在第二实施方式中，也可以抑制胎圈部分2c的橡胶部分的温度升高并且提高耐久性。
在第二实施方式中，凸起部分9也可以具有如图10所示的断开部10。
另外，如图11和图12所示，每个凸起部分9可以形成为具有一个或多个弯曲部分的V形或Z字形形状。此时，特别优选地使弯曲部分具有断开部10。根据第二实施方式，空气的滞点倾向于停留在凸起部分9的弯曲部分的后面，但是通过设置断开部10而能够有效地防止这种滞点的产生。
另外，如图13所示，具有不同倾斜方向的多行9A和9B(在本实施方式中为两行)凸起部分9能够以锯齿形式设置，从而使得各行的相位彼此不同。
[第三实施方式]
另外，如图14所示，凸起部分9可设置成使得它们基本上在轮辋部分1A的整个区域上(即：外侧区域A1和中心区域A2)延伸。该实施方式的凸起部分9能够有效地冷却整个轮辋部分1A。因此不仅可以更可靠地防止胎圈部分2c的温度升高而且可以更可靠地防止充在胎腔“i”中的空气的温度升高，因此抑制了胎圈部分2c的橡胶部分的温度升高以便由此提高耐久性。
关于凸起部分9基本上设置在轮辋部分1A的整个区域中的构造，如图15至17所示，能够以与第一实施方式和第二实施方式相同的方式对凸起部分9进行各种改型。
[第四实施方式]
如果考虑轮辋的重量平衡和均一性，优选地，凸起部分9可以如前面的实施方式在周向方向上以恒定的布设间距P布置。然而，如果以恒定的布设间距P布置凸起部分9，则取决于凸起部分9的尺寸和/或横截面形状(例如，当凸起部分9尺寸增加时)的由凸起部分9产生的特定频率的风噪声彼此叠加，并且可能使车辆中的乘客感觉到令人不愉快的异常的声音。
为了抑制行驶过程中的令人不愉快的风噪声，第四实施方式的特征在于，如图18所示，凸起部分9在周向方向上以非恒定的布设间距P1、P2、P3...布置。也就是说，优选地，凸起部分9的布设间距P包括多种布设间距，优选地大于等于三种间距、更优选地大于等于五种间距。根据该实施方式，可以防止由凸起部分9导致的特定频率的风噪声的叠加，以便减少令人不愉快的异常声音的产生。特别是，通过随机地布置多种布设间距，可以更加有效地在周向方向上以非恒定的布设间距随机地布置凸起部分9。
为了防止由车轮轮辋的不平衡的重量和不均一所导致的不便，优选地，将非恒定的布设间距P1、P2...限制在恒定的范围内。优选地，当通过将360°除以凸起部分的数量而获得的恒定的间距限定为100时，优选地非恒定的布设间距P确定为在最大和最小之间具有±50％的变化率，即：在50至150的范围内、更优选地在70至130的范围内。从相同的观点来看，当以尺寸的顺序布置多种布设间距P时，特别优选地，相邻的布设间距的变化率限制为小于等于20％。
[第五实施方式]
图19(a)和图19(b)是沿轮辋部分的周向方向截取的横截面展开图。在该实施方式中，具有不同横截面形状的多种凸起部分9在周向方向上彼此间隔一定距离地设置。在该示例中，凸起部分9包括第一凸起部分9A和第二凸起部分9B，第二凸起部分9B具有大于第一凸起部分9A的高度H和宽度W的高度和宽度。凸起部分可以设置成如图19(a)所示的具有恒定的布设间距P，或可以设置成如图19(b)所示的具有非恒定的布设间距。根据该实施方式，也可以防止特定频率的风噪声的叠加，并且减少令人不愉快的异常声音的产生。
尽管上文已经描述了本发明的实施方式，但是本发明并不限于这些具体的实施方式，并且能够在不脱离本发明的技术主题的范围内以各种模式改变和执行本发明。例如，凸起部分9可以仅设置在当轮辋部分安装在车辆上时位于车辆内侧的轮辋部分的外侧区域A1侧，从而使得不能从外部容易地看到凸起部分9。
实施例
根据表1所示的技术规格生产铝合金车轮轮辋样品(尺寸：18×8J)，将充气轮胎安装在车轮轮辋上，并且进行胎圈耐久性目标测试。车轮轮辋的展开的外侧区域A1的轴向长度大约为50mm，并且展开的中心区域的轴向长度大约为100mm。
该测试在室温保持在28±2℃的空调室内进行。在一小时行驶之后，测量轮辋的各个部分的温度和位于周向上三个位置处的胎圈部分的外表面的温度，并获得其平均值。测量直到轮胎损坏所经过的时间(耐久性)。
转鼓耐久性测试的条件如下：
充气轮胎的尺寸：245/40R18
施加载荷：12.01kN
气压：360kPa
速度：60km/h
转鼓半径：1.7m
在表格1中示出了测试结果。在表格1中，温度以指数示出，其中将比较例1的在各时刻的温度确定为100。数值越小，则温度越低。耐久性以指数示出，其中将直到比较例的轮胎破坏所经历的时间确定为100。数值越大，则耐久性越高。凸起部分的布设间距是恒定的。
Figure BPA00001374089500131
Figure BPA00001374089500141
由于测试结果，因此确定了实施例的车轮轮辋能够抑制充气轮胎的发热从而提高了其耐久性。
接下来，进行关于凸起部分的布设间隔与在行驶过程中导致的风噪声之间的关系的测试。关于风噪声，将生产的轮胎样品安装至具有3000cc活塞排量的日产轿车的所有车轮上，使该车辆在平滑的干沥青测试跑道上以50km/h和80km/h的稳定状态行驶，并且由驾驶员感官检测是否存在异常的声音。在实施例24中的布设间距的随机布置如下：
<在实施例24中的凸起部分的技术规格>
布设间距的种类数：5
SS间距：3.7°×6凸起部分
S间距：4.3°×20凸起部分
M间距：5.0°×16凸起部分
L间距：5.6°×23凸起部分
LL间距：6.2°×7凸起部分
布设间距的布置：SS，S，S，L，L，LL，LL，L，M，S，M，L，S，S，SS，S，M，L，L，S，M，M，L，L，L，L，S，S，S，S，S，S，S，L，L，L，L，LL，L，L，M，SS，S，M，M，LL，L，M，S，M，LL，L，S，S，SS，S，M，L，L，LL，LL，L，M，M，SS，S，M，L，L，M，M，SS
在实施例25和26中，凸起部分的高度统一为10mm，但是凸起部分具有两种宽度，即：5mm和10mm。这两种凸起部分在周向方向上彼此交替地设置(每种凸起部分36个)。实施例25的凸起部分的布设间距是恒定的，但是上述凸起部分的随机布设间距应用于实施例26。在表2中示出了测试的结果。
Figure BPA00001374089500161
首先，在以恒定的布设间距布置凸起部分的实施例5中，驾驶员感觉不到异常声音。另一方面，在凸起部分的高度和宽度大于实施例5中的凸起部分的高度和宽度并且以恒定的布设间距布置凸起部分的实施例23中，可以观察到，在速度80km/h时产生了令人不愉快程度的风噪声。然而，在实施例24中，其凸起部分具有与实施例23的凸起部分相同的形状和尺寸，但是应用五种布设间距并且随机地布置这些间距，可以观察到，在任何速度下都没有产生令人不愉快程度的风噪声。以类似的方式，在实施例25中，可以观察到，在速度80km/h时产生了轻微令人不愉快程度的风噪声，但是在以随机的布设间距布置突出部分的实施例26中，可以观察到没有产生令人不愉快程度的风噪声。

Claims (11)

1.一种用于轮胎的车轮轮辋，其包括具有轮辋本体和一对凸缘的轮辋部分，所述轮辋本体在该轮辋本体的在旋转轴线方向上的两个端部处具有用于安置轮胎的胎圈部分的座部部分，并且所述一对凸缘连续地设置在所述轮辋本体的两侧上并沿径向向外延伸，其中，
在不与轮胎接触的所述凸缘在所述旋转轴线方向上的外表面上和/或在所述轮辋本体在径向方向上的内表面上沿轮胎的周向方向间隔地设置有凸起部分，所述凸起部分在与所述轮胎的周向方向相交的方向上延伸。
2.根据权利要求1所述的车轮轮辋，其中，所述凸起部分的垂直于其纵向方向的横截面面积为1mm2至250mm2。
3.根据权利要求1所述的车轮轮辋，其中，所述凸起部分的垂直于其纵向方向的横截面面积为1mm2至25mm2。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车轮轮辋，其中，所述凸起部分相对于所述周向方向成一角度延伸，所述角度在大于等于5°至小于90°的范围中。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的车轮轮辋，其中，所述凸起部分设置在所述凸缘的所述外表面上和所述座部部分在径向方向上的内表面上。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的车轮轮辋，其中，所述凸起部分在一对所述座部部分之间延伸。
7.根据权利要求1所述的车轮轮辋，其中，所述凸起部分的突出高度大于等于1mm且小于等于5mm，并且所述凸起部分的沿所述周向方向的布设间距P为所述凸起部分的中心角大于等于2°且小于等于12°。
8.根据权利要求2或3所述的车轮轮辋，其中，所述凸起部分的突出高度大于等于1mm且小于等于5mm，并且所述凸起部分的沿所述周向方向的布设间距P为所述凸起部分的中心角大于等于2°且小于等于12°。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的车轮轮辋，其中，所述凸起部分在所述周向方向上以恒定的布设间距布置。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的车轮轮辋，其中，所述凸起部分在所述周向方向上以非恒定的布设间距布置。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的车轮轮辋，其中，所述凸起部分在所述周向方向上以非恒定的布设间距随机地布置。
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