CN104015550A - 中心具有嵌合空心结构的冲压成形汽车轮毂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢板成型轮毂结构，其主要构成为：轮辋、轮辐及力矩扣件，轮辐与力矩扣件为嵌合空心结构，轮辐与轮辋为焊接结构。轮辋为退火态的热成形高强度钢板用已知的传统工艺形成，轮辐为退火态的热成形高强度钢板冲压成形，轮辐辐条的内外壁距轮辐辐条形心形成必要的距离，使之具有抵抗弯矩负荷的抗载结构，经与力矩扣件的嵌合大幅提高了轮辐的惯性矩与静矩，轮辐与轮辋焊接后进入形变控制淬火炉内淬火，使之具有1500MPa以上的应力强度。形成了超轻量、高强度、低成本的汽车轮毂。

Description

中心具有嵌合空心结构的冲压成形汽车轮毂

技术领域

本设计涉及汽车轮毂系统，尤其是钢板压制成形的汽车轮毂。

背景技术

目前汽车行业内中高性能的汽车因其钢制轮毂重量偏重基本上使用铸造铝合金轮毂，钢制轮毂因其在重量上的劣势和外观上的单调只在一些低端车型上使用。轮毂的重量对汽车的提速性能及油耗高低起着至关重要的作用。随着大型钢铁企业对高性能钢板的开放成功，使其钢制轮毂在重量上已接近铝合金的轮毂的水平，由于轮毂的最大受力部位在轮毂的安装部位，传统钢制轮毂中心部位圆盘状的实心结构受到轮毂额定载荷的影响使其减重效果受到了限制，虽然近些年有专利进行了一些改进，但中心部位没有改变，减重效果有限。

                       见分类号：B60B3/04(2006.01)I

                                 B60B1/10(2006.01)I

                         申请号：200980162924.9

                         申请号：200880112128.X

另外虽有一些机构和个人对铸造轮辐空心化做了一些设计，但由于在轮毂螺栓固定处使用了一致性差的焊接工艺，致使轮毂生产质量一致性受到质疑。

                       见分类号：B60B63/04

                         申请号：97195856.4

发明内容

实现了钢制轮毂的薄壁化、空心化及轻量化。

       附图表示了本案的实施例

附图说明：

第一实施例：图1：轮辐立体说明图

           图1-1：轮辐辐条截面图

           图2：内壁力矩扣件立体图

           图3：轮辐与力矩扣件嵌合立体图

           图4：轮辐与轮辋的焊接截面图

           图5：轮毂总成立体图

第二实施例：图6：轮辐立体说明图一

           图7：外壁力矩扣件立体图

           图8：轮辐与力矩扣件嵌合立体图

第三实施例：图9；图11辐条单元分体立体图

           图10；图12：组合轮辐立体图

代码注释：

              WB：轮辐辐条的外壁

              NB：轮辐辐条的内壁

              LB：轮辐辐条的立壁

              HM：弧面

              DM：轮毂螺栓固定面

               K：轮毂螺栓固定套孔

            FWB1：防污壁

            FWB2：防污壁

              SK：力矩锁孔

             ZDK：轮毂中心定位孔

              BK：车标盖孔

             LGM：轮毂固定内壁

             F1：风孔

             F2：风孔

             dj：倒角

            DJB：搭接臂

            djb：搭接臂

            DJK：搭接套孔

            djt：搭接套孔

             WT：外壁套孔

具体实施方式：

第一实施例：

本案轮毂由轮辋1、轮辐2、力矩扣件3组成。

轮辋1成形采用了已知的传统生产方式。

受车辆制动力及轮毂固定位置偏心的影响，轮毂轮辐承受到来至轴向、径向和周向的复杂多变负载，为了提高薄板料轮辐的抗载能力，减轻车轮重量，轮辐辐条采用在大约轴向具有必要宽度的立壁，在立壁的大约周向形成必要的宽度且方向相反的内壁、外壁结构。

对此，轮辐2用圆盘状整体板材根据轮毂的5个螺栓固定孔的区域压制5个朝向轮毂边沿辐射并止于轮辐边沿内的内凹面，其凹向朝车轴轮毂固定法兰方向，形成5个开口向轮辐边沿的圆弧面及具有螺栓固定套孔K并与车轴轮毂固定法兰平行的轮毂固定面DM，其圆弧直径与轮毂固定面直径大于轮毂固定螺栓扳手套筒的半径并与套孔同心，在此同时形成了5个立壁LB1、LB2、LB3，见图1。

保留轮毂固定面DM及凹底立壁LB1、LB2、LB3周边必要的宽度冲切封闭的内壁风孔F2，此时形成5个内壁NB1、NB2、NB3。

在同一模具中，同时形成了5个外壁WB1、WB2、WB3及在轮辐边沿呈开放状的外壁风孔F1和车标盖孔BK，并且车标盖孔BK在朝车轴轮毂固定法兰方向具有必要的圆周折边。

在此形成的所有辐条外壁在轮辐中心部除车标盖孔BK外是相互联系的，是可抗载的。

在此形成的辐条内壁在螺栓固定孔K处与相邻辐条的内壁是间断的，是不可抗载的，此时轮辐辐条在轴向几乎没有抗弯能力。

为保持所有辐条内壁在中心部相互连成一体变为抗载结构，压制力矩扣件3见图2。

力矩扣件3其构成具有：轮毂中心定位孔ZDK、轮毂固定内壁LGM、5个力矩扣锁孔SK及5个防污壁FWB1、FWB2，并且ZDK的园周折边和SK及FWB在固定内壁LGM上的伸出方向是背向车轴轮毂固定法兰的。

所谓的力矩扣件是指：可以连接各个轮毂螺栓固定孔K的扣件，并且套接各个孔K的扣锁孔SK存在于一个元件上。

力矩扣件的5个扣锁孔SK和轮辐的5个轮毂安装固定孔K的位置尺寸是一致的，并且K能嵌入SK中，见图3。

力矩扣件嵌入轮辐中，防污壁FWB1深入至轮辐内壁处，防污壁FW2深入至轮辐外壁处，见图3，至此轮辐辐条在中心部具有相互联系的外壁；轮辐辐条在轮辐中心部具有相互联系的内壁，轮辐的抗弯强度和刚度达到大幅提升，并形成BK所在面和ZDK所在面之间呈空心的轮辐。

其中轮辐辐条的横截面并不拘于图示的形状，见图1-1细节A、B，但必须具有立壁、内壁、外壁三要素，且外壁与内壁在立壁的周向是相反的。

同样力矩扣件的外形也不拘于图示的形状，见图3，但必须具备存在于一体上的5个力矩扣锁孔SK和中心定位孔ZDK及防污壁FWB1、FWB2三要素。

另外内壁风孔与外壁风孔的外形变化可使轮毂变换不同的外观款式。甚至于改变轮辐的辐条数。

轮辐边沿嵌入轮辋的轮胎口安装面的背面中，5个NB3与轮辋槽底倒角处的背面焊接，见图4细节B，轮毂总体完成。

本案采用了退火态的热成形高强度钢板在常温下成形，故轮毂总体完成后进入形变控制淬火炉淬火，即可获得强度在1500MPa以上的高强度车轮。

本案同样适用于3孔、4孔、6孔螺拴固定孔及以上孔数的轮毂。

本案不仅适用于钢板，同样适用于铝合金板，不锈钢板及其它金属材料板材。

第二实施例：

以4孔轮毂为例，轮辋的制造，轮辐与轮辋的对焊及热处理与第一实施例相同。

轮辐2用圆盘状整体板材压制4个由轮辐中心通过螺栓固定孔区域向轮辐边沿辐射并止于轮辐边沿内的内凹面，其凹向朝向车轴轮毂固定法兰方向，在凹底形成了轮毂中心定位孔ZDK及4个轮毂螺栓固定孔K，并在相邻螺栓固定孔之间形成了4个开口朝向轮辐边沿的圆弧面HM及辐条的立臂LB1、LB2、LB3。

在凹底轮毂固定部外周保留LB1、LB2和LB3周边必要的宽度冲切封闭的内壁风孔F2，形成了4个内壁NB1、NB2和NB3，见图6。

在同一模具中，同时形成了4个外壁WB1、WB2、WB3及在轮辐边沿呈开放状的外壁风孔F1，并且外壁在相邻轮轮毂螺拴固定孔之间形成了与外壁力矩扣件连接的套孔WT，见图6。

在此形成的辐条外壁在轮毂螺栓固定部的弧面HM处与相邻弧面HM处的外壁是相互间断的。

在此行成的辐条内壁在轮辐中心除轮毂中心定位孔外是相互联系的。

在此，辐条的外壁也需要与之相配的力矩扣件3相连接，见图7。

同样连接外壁的力矩扣件须具备存在一体上的4个力矩扣套孔SK及车标盖孔和防污壁，并且车标盖孔的折边方向和力矩扣套孔SK及防污壁FWB的伸出方向是朝向车轴轮毂固定法兰方向的。

与第一实施例一样，轮辐的辐条截面和风孔的位置与大小根据轮辐的外观可变化不同的形式，甚至于改变轮辐辐条的数量。

力矩扣件嵌入轮辐外壁中，成为一体的轮辐总成，见图8。

本案同样适用于3、5、6及以上螺拴固定孔数的车用轮毂。

第三实施例：

根据以轮辐每个螺栓固定孔为单元向边沿辐射的轮辐辐条具有同样特征的状况，生产与螺栓固定数相等的具有轮毂固定部及轮辐辐条部和边沿部的单元构件，并且在轮毂固定部可自连的轮辐成为板材冲压轮辐的组件式结构形式，见图9、图10。

为保持各单元体外壁相互连成一体，在螺栓固定部各单元件需具备在轮辐周向的顺时针方向和逆时针方向存在的搭接臂DJB、djb和搭接套孔DJK、djt，单元件的顺时搭接臂及套孔与相邻单元件的逆时臂及套孔搭接嵌入，单元件的逆时臂及套孔与相邻单元件的顺时臂及套孔搭接嵌入。依次形成整体轮辐。

同样的连接形式也适用于内壁自连。

为保持产品的嵌合搭接一致性和外观的精致程度，轮辐总成的各单元件是在专用的嵌合铆接模具中一次成形的。

由各单元件形成的组合式轮辐同样也需要与力矩扣件嵌合，外壁自连的轮辐需与内壁力矩扣件嵌合，内壁自连的轮辐需与外壁力矩扣件嵌合。

作为组合式轮辐的另外一种形式：轮辐的单元分体内、外壁可同时使用力矩扣件嵌合形成具有内、外壁两个力矩扣件的组合式轮辐。

与实施例1、2一样，轮辐的辐条截面形状及外观并不限于其特定的形状。并且轮辋的制造及轮辐与轮辋的焊接也与实施例1、2一样。

本案同样适用于3孔以上孔数的车用轮毂。

本实施例与第二实施例不仅适用于钢板，也适用于铝合金板及其它金属板材。

Claims (10)

1.一种金属板材冲压成形的三件式汽车轮毂：由轮辋1、轮辐2、力矩扣件3组成，其中：轮辐的轮毂螺栓固定套孔嵌入力矩扣件的力矩扣套孔，形成中间成空心结构的轮辐，其中：轮辐边沿嵌入轮辋的轮胎口安装面的背面并与轮辋槽底的倒角处背面焊接成一体。

2.权利要求书一所述的轮辐由整体板材冲压形成的轮毂螺栓固定部、轮辐辐条部及轮辐边沿部组成。

3.权利要求书二所述的轮毂螺栓固定部其特征具有板材冲压成形的车标盖孔；车标盖孔外周轮毂螺栓固定孔区域向车轴轮毂固定法兰方向延伸的、与轮毂螺栓固定孔数相等的、开口方向朝向轮辐边沿的、大约轴向圆弧面，并且在延伸终点形成了与圆弧面圆心为圆心并与车轴轮毂固定法兰平行的轮毂螺栓固定面及固定套孔，其圆弧面与轮毂螺栓固定面的直径大于轮毂螺栓扳手套筒的外径。

4.权利要求书二中所述的轮辐辐条部其特征具有：由权利要求书三所诉的每个圆弧面为辐条立壁、每个轮毂螺栓固定面为辐条的内壁、车标盖孔所在的面为辐条的外壁且保持必要的宽度，从延伸弧面开口的两端向轮辐边沿延伸，形成具有立壁、外壁和内壁的两条辐条，其所有辐条外壁在向中心汇聚时除车标盖孔外是相互联系的，内壁在轮毂螺栓固定孔处与相邻轮毂螺栓固定孔处的内壁是相互间断的。

5.权利要求书二所述的轮辐边沿部其特征具有：由权利要求书四所诉的每个弧面端口延伸至轮辐边沿的两条辐条在轮辐边沿向辐条内壁的周向朝向汇聚形成的外沿立壁、内壁与外壁，同时形成了具有封闭特征的内壁风孔，辐条的外壁与相邻辐条的外壁形成了在外边沿成开放状的外壁风口。

6.权利要求书一所述的力矩扣件其特征具有：轮毂中心定位孔、轮毂固定内壁及存在于轮毂固定内壁上的力矩扣套孔和防污壁，其轮毂中心定位孔圆周的折边方向及力矩扣套孔和防污壁的伸出方向在轮毂固定内壁上是背向车轴轮毂固定法兰的，力矩扣套孔的周向位置和数量与权利要求书三所诉的轮毂螺栓固定套孔一致并能嵌入其中。

7.不同于权利要求书一、二、三所述轮辐轮毂固定部的特征，由轮辐中心部区域与轮毂螺栓固定孔区域一并向轮毂螺栓固定法兰方向延伸形成了轮辐轮毂固定部的另一种特征：在延伸终点形成了轮毂中心定位孔和轮毂螺栓固定孔，其中形成的圆弧面存在于两个相邻轮毂螺栓固定孔之间，并且开口也是朝向轮辐边沿，所形成的轮辐辐条部和轮辐边沿部特征与权利要求书四、五相同，不同的是再此形成的内壁在向轮辐中心汇聚时除轮毂中心定位孔外是相互联系的，外壁在相邻螺栓固定孔处是相互间断的，并且外壁在相邻轮毂螺栓固定孔之间具有与外壁力矩扣件连接的套孔或套筒。

8.与权利要求书六所述的连接内壁力矩扣件不同的是：连接外壁的力矩扣件具有车标盖孔而非轮毂中心定位孔，并且车标盖孔的折边方向及力矩扣套孔和防污壁的伸出方向是朝向车轴轮毂固定法兰的。

9.由轮辐轮毂螺栓固定部每个延伸弧面的一端向轮辐边沿延伸的单条辐条的轮辐在满足车轮要求的额定载荷的情况下，也是可以被应用的。

10.根据权利要求书二所述的整体板材成形轮辐以轮毂螺栓固定孔为单元具有同样的特征状况，轮辐可以以螺栓固定孔为单元分体制造，单元分体需具备在轮辐轮毂固定部周向顺时方向和逆时方向的连接臂和连接套孔用于单元分体的相互自连，形成整体轮辐在与力矩扣件嵌合，或者在轮辐分体部件的轮毂固定部的内、外壁同时具备力矩扣件连接套孔，用内壁、外壁两个力矩扣件连成一体轮辐。