CN102407729B - 一种对轮辋和制动器进行强制通风散热的车轮轮罩 - Google Patents

一种对轮辋和制动器进行强制通风散热的车轮轮罩 Download PDF

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本发明公开一种对轮辋和制动器进行强制通风散热的车轮轮罩,在车轮罩壳与轮罩毂之间的径向上沿周向均匀固定设置若干根轮罩辐条,在轴向上轮罩辐条由左、右两段过渡变形的结构构成,左段相对于车轮轴线的垂线的锐角夹角为β 1,右段相对于车轮轴线的垂线的锐角夹角为β 2,且8°
Figure 2011103315777100004DEST_PATH_IMAGE001
30°,75°
Figure DEST_PATH_IMAGE002
90°;轮罩辐条的最右端紧贴在车轮辐板的表面上并延伸到设在车轮辐板上的通风孔处且与通风孔相互间隔布置;通过兼具轴流主动导向功能和离心主动导向功能的轮罩辐条将空气流由车轮辐板外侧沿车轮轴向及径向导向车轮辐板上的通风孔,经主动导流的空气流高速流经通风孔后流过车轮轮辋与制动鼓之间的间隙,实现直接对轮辋和制动器同时进行持续强制通风散热。

Description

一种对轮辋和制动器进行强制通风散热的车轮轮罩
技术领域
本发明属于汽车制动安全与轮胎防爆安全技术领域,尤其涉及汽车的车轮轮罩。
背景技术
汽车的车轮轮罩、车轮、制动器均同轴安装在车轴上,车轮轮罩固定在车轮外侧,起装饰或保护车轮连接螺栓的作用,车轮内侧是制动器。汽车在长时间频繁的制动操作时,会导致制动器和轮胎持续高温,以装备鼓式制动器的汽车尤为明显,原因在于鼓式制动器与车轮轮辋间的空间小、通风差,导致制动产生的热量不易散去,高温会导致制动器摩擦系数显著下降,进而引起汽车制动效能的热衰退。制动时间过长,制动器产生的热量在极端的情况下会导致制动器产生龟裂;此外,上述热量还会直接传递至车轮轮胎,并有可能诱发爆胎。
为确保汽车制动性能的稳定和防止爆胎,公知技术领域的汽车制动器降温装置主要有汽车制动器自动淋水降温装置,其特点是在制动时对轮辋喷水降温,不制动时停止喷水。其缺陷是在完成长下坡路段时,制动动作结束,喷水立即停止,而此时轮辋和制动器仍然处于高温状态,应该继续喷水一段时间才可以让轮辋和制动器降温,因此降温效果欠理想。另外在很多行驶工况中,偶尔制动,其实并不需要对轮辋喷水,而自动淋水降温装置仍然工作,造成水及能源的浪费和环境污染。此外,如我国西部的少水或缺水地区,汽车制动器自动淋水降温装置的使用受到自然条件的限制。为了提高鼓式制动器的散热能力,有的制动鼓增设了散热筋。而制动鼓增设散热筋会大幅度增加制造成本,并使鼓式制动器与车轮轮辋间的空间更加狭小,从而导致鼓式制动器与车轮轮辋之间的通风更差。
发明内容
本发明的目的是针对现有汽车制动器降温装置的不足,提供一种对车轮轮辋和制动器进行强制通风散热的车轮轮罩结构,可对汽车轮辋和制动器同时进行持续强制的通风散热,实现持续降温。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:与由车轮轮辋和车轮辐板连接组成的车轮的轴线O 1-O 2共轴,最外圈是车轮罩壳,车轮罩壳的右端连接于车轮轮辋的左侧,车轮罩壳外壳的左端直径小于右端直径且左、右端之间呈连续过渡变化形状,车轮罩壳的内腔中设有轮罩辐条和轮罩毂,在车轮罩壳与轮罩毂之间的径向上沿周向均匀固定设置若干根轮罩辐条,轮罩辐条的外端接于车轮罩壳内壁上,内端接于轮罩毂的外壁上;轮罩毂是一与车轮辐板共轴且外径小于车轮辐板外径的圆筒结构;在轮罩毂的圆筒内圆柱面展开后的平面上,轮罩辐条在轴向上由左、右两段过渡变形的结构构成;左段相对于车轮轴线O 1-O 2的垂线的锐角夹角为β 1,右段相对于车轮轴线O 1-O 2的垂线的锐角夹角为β 2,且8°β 1≤30°,75°β 2≤90°;轮罩辐条的最左端伸出轮罩毂最左端之外,最右端紧贴在车轮辐板的表面上并延伸到设在车轮辐板上的通风孔处,且与通风孔相互间隔布置。
本发明采用上述技术方案后,具有的有益效果是:
1、本发明的车轮轮罩固定附着在车轮上并随其旋转时,通过兼具轴流主动导向功能和离心主动导向功能的轮罩辐条将空气流由车轮辐板外侧沿车轮轴向及径向导向车轮辐板上的通风孔,经主动导流的空气流高速流经通风孔后流过车轮轮辋与制动鼓之间的间隙,从而实现直接对轮辋和制动器同时进行持续强制通风散热。
2、本发明设计合理、安装维护方便且使用效果好,能够有效解决汽车长时间制动过程中的制动效能的热衰退和可能的爆胎问题,同时也具有延长制动器使用寿命的功能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明:
图1是本发明在双式车轮支撑车轴上左侧安装时的左侧正视图;
图2是本发明在单式车轮支撑车轴上左侧安装时的立体结构示意图;
图3是图2隐藏了车轮罩壳1时的立体结构示意图;
图4是图2的主视剖视图及空气流向标示工作原理图;
图5是图2中的3个连续分布的轮罩辐条2在不受车轮联接螺栓保护壳6及轮罩毂9遮挡的情况下,在轮罩毂9的圆筒内圆柱面展开后的平面上所形成的断面放大图及空气流向标示原理图;
图6是轮罩辐条2在车轮轴线O 1-O 2的法平面上的截图投影放大图以及空气流向标示原理图;
图中:1.车轮罩壳;2.轮罩辐条;3.通风孔;4.车轮轮辋;5.车轮辐板;6.车轮联接螺栓保护壳;7.轮罩毂端盖;8.制动鼓;9.轮罩毂;ω.为车轮的旋转方向;v.为汽车前进方向;O 1-O 2.车轮轴线。
具体实施方式
如图1所示,当在双式车轮支撑车轴上左侧安装时,本发明提供的对轮辋和制动器进行强制通风散热的车轮轮罩,在结构上由车轮罩壳1、轮罩辐条2、轮罩毂端盖7及轮罩毂(在图1中此轮罩毂被轮罩毂端盖7所遮盖,其结构与图4中轮罩毂9的结构相同)组成。如图2-4所示,当在单式车轮支撑车轴上左侧安装时,本发明提供的一种对轮辋和制动器进行强制通风散热的车轮轮罩在结构上由车轮罩壳1、轮罩辐条2、车轮联接螺栓保护壳6、轮罩毂端盖7及轮罩毂9组成。
由于汽车的前轮一般采用单式车轮,制动时前轮的制动强度明显大于后轮,此外前轮爆胎还会导致汽车产生非驾驶员操作的前轮转向运动,所以前轮爆胎更危险,对前轮的轮辋和制动器进行有效降温更加重要。考虑到汽车前轮一般采用单式车轮安装,因此,以下仅以在单式车轮支撑车轴上左侧安装为例具体描述本发明:
如图2-4所示,本发明由车轮罩壳1、轮罩辐条2、车轮联接螺栓保护壳6和轮罩毂9做成一整体结构,并由轮罩毂端盖7安装在轮罩毂9内后共同组成。本发明的最外圈是车轮罩壳1,车轮罩壳1外壳的左端直径小于右端的直径且左、右端之间呈连续过渡变化形状,车轮罩壳1的中心轴线是车轮轴线O 1-O 2,在车轮罩壳1的内腔中容纳有轮罩辐条2、车轮联接螺栓保护壳6、轮罩毂端盖7和轮罩毂9。
车轮罩壳1的右端同轴固定连接在车轮上,车轮由车轮轮辋4和车轮辐板5连接组成,车轮辐板5的右端连接车轮轮辋4,车轮辐板5和车轮轮辋4的中心轴线均是车轮轴线O 1-O 2,并且车轮辐板5位于车轮罩壳1的内腔中,而车轮轮辋4位于车轮罩壳1外部。车轮轮辋4同轴内套制动鼓8,且车轮轮辋4的内壁和制动鼓8外壁之间具有间隙。
车轮辐板5的常规结构是由连续的左右两部分组成,左部分是截面为圆环形的结构,右部分是截面为圆锥形的结构,右部分截面为圆锥形的结构的大端与车轮轮辋4左端相连接,车轮辐板5左部分截面为圆环形的结构的右端面紧贴制动鼓8的左端面,且两者之间在紧贴面处用联接螺栓从轴向固定连接,该联接螺栓向左端突出。在车轮辐板5右部分截面为圆锥形的结构的侧面上沿周向均匀布置若干个通风孔3,通风孔3将车轮罩壳1内腔与轮轮辋4和制动鼓8之间的间隙作连通,使车轮罩壳1内腔的空气经通风孔3进入轮轮辋4和制动鼓8之间的间隙。
在车轮罩壳1的内腔中,并且位于车轮辐板5左侧设有轮罩辐条2和轮罩毂9,轮罩辐条2和轮罩毂9均贴靠在车轮辐板5上。轮罩毂9是一与车轮辐板5共轴且外径小于车轮辐板5外径的圆筒结构,其右端面紧贴在车轮辐板5上。在圆筒结构右端向其内腔延伸一同轴的圆环结构,在圆环结构的周向均匀分布有螺栓联接孔,通过该螺栓联接孔用螺栓将轮罩毂9固定连接在车轴轴头上,也将本发明提供的车轮轮罩安装到车轴上。轮罩毂9左端连接轮罩毂端盖7,轮罩毂端盖7通过卡接的方式联接于轮罩毂9的圆筒内,以保护轮罩毂9内的联接螺栓。由于车轮辐板5与制动鼓8之间的联接螺栓向左侧突出,因此在车轮罩壳1及轮罩毂9之间且对应于联接螺栓的位置上设有保护车轮联接螺栓的车轮联接螺栓保护壳6,车轮联接螺栓保护壳6紧贴在车轮辐板5上。
在车轮罩壳1与和轮罩毂9之间的空间的径向上,沿车轮罩壳1的周向均匀固定设置若干个轮罩辐条2,轮罩辐条2的外端连接于车轮罩壳1内壁上,轮罩辐条2的内端连接于轮罩毂9的外壁上,且在轴向上,轮罩辐条2的最左端伸出轮罩毂9最左端之外,轮罩辐条2的最右端紧贴在车轮辐板5的表面上,并延伸到通风孔3处,这样,轮罩辐条2内端所在圆就是轮罩毂9的圆筒内圆柱面所在的圆周,轮罩辐条2的最左端与车轮罩壳1的最左端平齐。轮罩辐条2的数量和通风孔3的数量相等,可为6-12个,并且轮罩辐条2与通风孔3相互间隔布置,即每个通风孔3均位于每两个轮罩辐条2之间,或每个轮罩辐条2均位于每两个通风孔3之间。车轮轮罩安装时,在车轮与轮罩的旋转方向上,使两个轮罩辐条2之间的一个通风孔3的位置尽可能靠近其后的一个轮罩辐条2。
如图5所示,由轮罩辐条2在轮罩毂9的圆筒内圆柱面展开后的平面上所形成的断面图可看出,轮罩辐条2是由左、右两段过渡变形的结构构成,其中左段和右段均可以是条状结构或者是多段连续的曲状结构。轮罩辐条2在车轮轴线O 1-O 2线上的投影长度为a;其中,左段在O 1-O 2线上的投影长度为b,右段在O 1-O 2线上的投影长度为c,轮罩辐条2左段相对于车轮轴线O 1-O 2的垂线的锐角夹角为β 1;轮罩辐条2右段相对于车轮轴线O 1-O 2的垂线的锐角夹角为β 2;轮罩辐条2左、右两段变形点位于车轮联接螺栓保护壳6与轮罩毂9的左侧,即c大于从车轮辐板5左侧算起的轮罩毂9圆筒(或车轮联接螺栓保护壳6)的高度。上述参数满足如下关系:0.1≤                                               
Figure 2011103315777100002DEST_PATH_IMAGE002
≤0.75,8°β 1≤30°与75°β 2≤90°
如图6所示,在车轮罩壳1的径向上,轮罩毂端盖7的截面是以O 1(O 2)为圆心、以R 1为半径的圆形;车轮罩壳1的右端最大外径是以O 1(O 2)为圆心、以R 2为半径的圆形,γ 1为单根轮罩辐条2相对于轮罩毂9的圆筒内圆柱面所在的圆周切线的锐角夹角,γ 2为单根轮罩辐条2相对于车轮罩壳1最大外径所在圆切线的锐角夹角,上述参数满足如下关系:,75°γ 2≤90°
当本发明在车轴上右侧安装时,相对于车轴轴线O 1-O 2的中心法平面与本发明在车轴上左侧安装时对称。当本发明在图1中的双式车轮支撑车轴上左侧安装时,无车轮联接螺栓保护壳6,但有与图4中轮罩毂9结构相同的轮罩毂,轮罩辐条2的最右端与车轮罩壳1的最右端平齐。
参见图4-6的空气流向箭头所示,轮罩辐条2的上述结构设计,使得轮罩辐条2兼具将空气流由车轮辐板5的左侧主动导向到车轮辐板5上通风孔3的轴流主动导向功能和离心主动导向功能,经主动导流的空气流高速流经通风孔3并流过车轮轮辋4与制动鼓8之间的间隙,从而实现直接对车轮轮辋4和制动器8同时进行持续强制通风散热。具体是:
1. 轮罩辐条2的轴流主动导向功能的实现是:当汽车以v方向前进时,轮罩辐条2的左端以β 1为轴流迎风角、以ω为旋转方向随车轮一起旋转,将空气流由车轮辐板5的左侧主动导向车轮辐板5,从而实现轴流主动导向功能;将轮罩辐条2设计成两段变形结构来保证前端的轴流迎风角β 1满足8°β 1≤30°,以提高轮罩辐条2的轴流进气效率。
2. 轮罩辐条2的离心主动导向功能的实现是:本发明在单式车轮支撑车轴上左侧安装时轮罩辐条2在车轮轴线法平面截图投影的放大图如图6所示,轮罩辐条2在轮罩毂端盖7所在圆周上以γ 1为离心迎风角、以ω为旋转方向随车轮一起旋转,将空气流由轮罩在径向上的中心处与来自车轮辐板5左侧的空气流主动导向车轮辐板5上的通风孔3,轮罩辐条2在断面上的两段过渡变形设计中的参数设置:0.1≤
Figure 215943DEST_PATH_IMAGE002
≤0.75,8°β 1≤30°与75°β 2≤90°,通过上述设置使得β 2远大于β 1,进而使轮罩辐条2的左段起到阻止经离心主动导向的空气流流向车轮辐板5的左侧的类似阻风板的作用,进而提高流经车轮辐板5上通风孔3的空气量及风速。
3.将轮罩辐条2的最左侧部分设置在轮罩毂9圆筒最左侧断面之外,且轮罩辐条2右段在O 1-O 2线上的投影长度为c大于从车轮辐板5左侧算起的轮罩毂9圆筒的高度,可可增大来自轮罩在径向上的中心处经轮罩辐条2离心主动导向的车轮辐板5上的通风孔3的空气流量。
4.在车轮与轮罩的旋转方向上,由于在2个轮罩辐条2之间气流高压区为后一个轮罩辐条2附近,考虑到压力越大通气效率越高,为了提高流经通气孔3的空气流量,车轮轮罩安装时,在车轮与轮罩的旋转方向上,使通风孔3的位置尽可能靠近后一个轮罩辐条2。
另外,本发明中的abβ 1γ 1等参数的大小需要根据汽车的类型、车轮的具体尺寸、常用行驶工况优化确定。
以上是本发明的具体应用范例,对本发明的保护范围不构成任何限制,除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式,凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案均落在本发明所要保护的范围之内。

Claims (1)

1.一种对轮辋和制动器进行强制通风散热的车轮轮罩与由车轮轮辋(4)和车轮辐板(5)连接组成的车轮的轴线O 1-O 2共轴,最外圈是车轮罩壳(1),车轮罩壳(1)的右端连接于车轮轮辋(4)的左侧,车轮罩壳(1)的内腔中设有轮罩辐条(2)和轮罩毂(9),在车轮罩壳(1)与轮罩毂(9)之间的径向上沿周向均匀固定设置若干根轮罩辐条(2),轮罩毂(9)是一与车轮辐板(5)共轴且外径小于车轮辐板(5)外径的圆筒结构;轮罩辐条(2)的最左端伸出轮罩毂(9)最左端之外,最右端紧贴在车轮辐板(5)的表面上并延伸到设在车轮辐板(5)上的通风孔(3)处,且与通风孔(3)相互间隔布置,车轮罩壳(1)外壳的左端直径小于右端直径且左、右端之间呈连续过渡变化形状,轮罩辐条(2)的外端接于车轮罩壳(1)内壁上,内端接于轮罩毂(9)的外壁上;在轮罩毂(9)的圆筒内圆柱面展开后的平面上,轮罩辐条(2)在轴向上由左、右两段过渡变形的结构构成,左段相对于车轮轴线O 1-O 2的垂线的锐角夹角为β 1,右段相对于车轮轴线O 1-O 2的垂线的锐角夹角为β 2-,且8°                                                30°,75°
Figure 853538DEST_PATH_IMAGE002
90°,其特征是:
在径向上,单根轮罩辐条(2)与以车轮轴线O 1-O 2上的点为圆心、以轮罩毂(9)圆筒内圆柱面半径为半径的圆周切线之间的锐角夹角为γ 1,单根轮罩辐条(2)与以车轮轴线O 1-O 2上的点为圆心、以车轮罩壳(1)的最大半径为半径的圆周切线之间的锐角夹角为γ 2
Figure 446325DEST_PATH_IMAGE003
,75°
Figure 903851DEST_PATH_IMAGE004
90°;轮罩辐条(2)的左、右段在车轮轴线O 1-O 2线上的投影长度分别为bc
Figure 718223DEST_PATH_IMAGE005
c大于从车轮辐板(5)左侧算起的轮罩毂(9)的圆筒结构的高度。
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C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent for invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Chen Shian

Inventor after: Lu Ying

Inventor after: Li Xuan

Inventor after: He Ren

Inventor after: Jiang Youliang

Inventor after: Zhang Shijin

Inventor after: Gu Yufeng

Inventor after: Zhang Xiaona

Inventor after: Yao Ming

Inventor before: Chen Shian

Inventor before: Li Xuan

Inventor before: He Ren

Inventor before: Jiang Youliang

Inventor before: Zhang Shijin

Inventor before: Gu Yufeng

Inventor before: Zhang Xiaona

Inventor before: Yao Ming

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: CHEN SHIAN LI XUAN HE REN JIANG YOULIANG ZHANG SHIJIN GU YUFENG ZHANG XIAONA YAO MING TO: CHEN SHIAN LU YING LI XUAN HE REN JIANG YOULIANG ZHANG SHIJIN GU YUFENG ZHANG XIAONA YAO MING

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant