CN104875545A - 一种渐开线花键联接的组装式车轮 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种渐开线花键联接的组装式车轮，包括轮辋、轮辐、轮毂，轮辐和轮毂为一体式结构，其特征在于，轮辋的内缘有渐开线内花键，轮辐的外环有渐开线外花键，轮辋通过渐开线内花键与轮辐的渐开线外花键过盈配合安装，在渐开线内花键的齿宽中心线上设置有轮辋螺纹孔，在渐开线外花键的齿宽中心线上设置有轮辐螺纹通孔，限位螺钉穿过轮辐螺纹通孔与轮辋螺纹孔旋紧以固定轮辋和轮辐。本发明的轮辋和轮辐选用渐开线花键过盈配合传动，因渐开线花键加工工艺好、互换性好，可分别更换轮辋和轮辐，便于维修；组装后的车轮避免焊点变形和应力集中，承载能力强，轮辋和轮辐可分开制造，结构简单，制造工艺得到简化，成本降低。

Description

一种渐开线花键联接的组装式车轮

技术领域

本发明属于汽车零部件制造领域，涉及一种新的车轮结构，具体涉及到一种渐开线花键联接轮辐与轮辋的可拆卸组装式车轮。

背景技术

目前车轮因制造方法不同，分为三类：轮辋和轮辐整体成形的一件式车轮；轮辋和轮辐分别制造并焊成一体的二件式车轮；轮辋由二件组成(对开式轮辋)，再与轮辐由一组螺栓联为一体的三件式车轮。

车轮在使用过程中，由于轮辐容易被擦伤或石子击伤、轮辋受冲击变形等，将影响车轮的动平衡性和行驶安全性等汽车使用性能。同时，车轮应力集中和高周疲劳破坏部位均在轮毂与轮辐联接处以及PCD(Pitch Circle Diameter,节圆直径)孔周围。传统车轮采用轮辋和轮辐整体式结构(如一件式、二件式车轮)，如果轮辋或轮辐损伤则需更换整个车轮，维修成本高，且造成不必要的浪费。

此外，二件式车轮的轮辋和轮辐在装配焊接后，轮辋产生径向收缩变形，影响轮辐端面的不平度。从而影响制动鼓内摩擦面的歪扭和摇摆，慢刹车时会造成制动扭矩的变动；轮辐端面不平度超过0.8mm时，还会造成车轮紧固螺栓的松动。而且二件式车轮焊点内应力和应力集中系数大，影响轮辐端面的不平度和车轮疲劳寿命。

三件式车轮应用较少，主要用于载重汽车。车轮作为汽车的非簧载质量和旋转移动件，其螺栓联接时螺栓尺寸较大，增加车轮质量和转动惯量，螺栓预紧力增大轮辋轮辐的应力应变，对汽车的经济性、动力性、操纵性、舒适性、制动性和行车安全都有较大影响。

发明内容

本发明为解决现有车轮采用整体式轮辋和轮辐存在的车轮损伤需更换整个车轮、轮辋和轮辐焊点应力集中系数大等问题,提供了一种结构简单、制造成本低、性能优良的可分别更换轮辋和轮辐的渐开线花键联接的组装式车轮。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：

一种渐开线花键联接的组装式车轮，包括轮辋、轮辐、轮毂，轮辐和轮毂为一体式结构，其特征在于，轮辋的内缘有渐开线内花键，轮辐的外环有渐开线外花键，轮辋通过渐开线内花键与轮辐的渐开线外花键过盈配合安装，在渐开线内花键的齿宽中心线上设置有轮辋螺纹孔，在渐开线外花键的齿宽中心线上设置有轮辐螺纹通孔，限位螺钉穿过轮辐螺纹通孔与轮辋螺纹孔旋紧以固定轮辋和轮辐。

进一步的技术方案包括：

所述的轮辐为辐条式轮辐，轮辐有六个辐条，渐开线外花键的齿宽中心线上周向均匀分布有六个轮辐螺纹通孔，每个轮辐螺纹通孔距离相邻的两个辐条的距离相等。

所述的轮辐为辐板式轮辐，所述的带有渐开线外花键的轮辐的外环向内弯折，渐开线外花键的齿宽中心线上周向均匀分布有六个轮辐螺纹通孔。

所述的轮辋的内缘的渐开线内花键的齿宽为20mm。

所述的轮辐的外环的渐开线外花键的齿宽为20mm。

所述的渐开线内花键的齿根距轮辋外缘的厚度为7mm，模数为2mm，齿数为245，齿宽为20mm，压力角为30°，变位系数为0.1。

所述渐开线外花键的齿根距轮辐内环厚度为8mm，模数为2mm，齿数为245，齿宽为20mm，压力角为30°，变位系数为0.1。

本发明设计出一种渐开线花键联接的组装式车轮，相对于传统车轮具有以下优良特性：

1、本发明所述车轮采用轮辋和轮辐为组装式结构，通过渐开线花键过盈配合联接，并由限位螺钉定位，轮辋和轮辐分开制造、结构简单、制造工艺得到简化、制造成本降低，并且损坏后可分别更换轮辋和轮辐、便于维修、不需更换整个车轮；

2、本发明采用渐开线花键过盈配合传动，渐开线花键加工工艺好、互换性好，承载能力强，易自动定心，安装精度高；

3、本发明采用渐开线花键配合，避免了焊点内应力和应力集中系数大、装配焊接后轮辋产生径向收缩变形，引起焊点处疲劳破坏、影响轮辐的不平度和轮辋的径向和轴向跳动等几何精度、以及动平衡；

4、本发明轮辋轮辐采用渐开线花键过盈配合，虽然轮辋轮辐结合处是低应力区，但是弯曲变形较大，内外花键具有相当厚度、且接触面积大，能降低弯曲疲劳破坏；

5、本发明采用限位螺钉限制花键副的轴向移动，渐开线花键过盈配合使螺钉轴向力很小，减小了螺钉的尺寸和螺纹孔处的应力，较之螺栓联接降低内应力产生的疲劳破坏，并较之轻量化。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明所述的一种渐开线花键联接的组装式车轮结构主视图；

图2为图1的A-A旋转剖视图；

图3为图2中C处的局部放大图；

图4为辐条式轮辐构件正二测视图；

图5为轮辋构件正二测视图。

图6为本发明所述的辐板式轮辐与轮辋通过渐开线花键联接的组装式车轮结构主视图；

图7为图6的A-A旋转剖视图；

图8为图7中D处的局部放大图；

图9为辐板式轮辐构件正二测视图。

图中：1.限位螺钉，2.轮辋，3.轮辐，4轮毂，5.渐开线内花键，6.渐开线外花键，7.轮辋螺纹孔，8.轮辐螺纹通孔，9.周向沉孔，10.轮辋外缘，11.轮辐内环。

具体实施方式

本发明所述的一种渐开线花键联接的组装式车轮，提供了两种构造不同的轮辐以配合轮辋组装使用，且轮辋的结构和尺寸无需做出改变，下面提供了两个具体实施方式并结合附图进行详细的描述：

具体实施方式一：

参见图1至图5，本发明所述的一种渐开线花键联接的组装式车轮，包括轮辋2、轮辐3、轮毂4，轮辐3和轮毂4为一体式结构，由锻造或压铸而成，轮辋2由旋压或冲压卷筒焊接而成，轮辋2的内缘有渐开线内花键5，轮辐3的外环有渐开线外花键6，轮辋2通过渐开线内花键5与轮辐3的渐开线外花键6过盈配合安装，在渐开线内花键5的齿宽中心线上设置有轮辋螺纹孔7，在渐开线外花键6的齿宽中心线上设置有轮辐螺纹通孔8，限位螺钉1穿过轮辐螺纹通孔8与轮辋螺纹孔7旋紧以固定轮辋2和轮辐3。

参见1和图4，所述的轮辐3为辐条式轮辐，轮辐3有六个辐条，渐开线外花键6的齿宽中心线上周向均匀分布有六个轮辋螺纹通孔8，每个轮辋螺纹通孔8距离相邻的两个辐条的距离相等。

参见图1至图5，轮辋2的内缘有齿宽为20mm的渐开线内花键5，并在渐开线内花键5的齿宽中心线上周向均布六个轮辋螺纹孔7，轮辐3的外环有齿宽为20mm的渐开线外花键6，并在渐开线外花键6的齿宽中心线上周向均布六个周向沉孔9和轮辐螺纹通孔8；安装过程中，先将轮辋2的轮辋螺纹孔7与轮辐3的轮辐螺纹通孔8定位，然后将轮辋2低温加热，内径胀大后装入轮辐3，冷却后即可获得渐开线内花键5和渐开线外花键6的适当过盈配合，最后使用限位螺钉1穿过轮辐螺纹通孔8和轮辋螺纹孔7固定联接轮辐3和轮辋2，完成装配。

本实施方式所述的渐开线外花键6的齿根距轮辐内环11厚度为8mm，模数为2mm，齿数为245，齿宽为20mm，压力角为30°，变位系数为0.1；所述的渐开线内花键5的齿根距轮辋外缘10的厚度为7mm，模数为2mm，齿数为245，齿宽为20mm，压力角为30°，变位系数为0.1；所述限位螺钉1规格为M6×16mm，GB/T65-2000；所述周向沉孔9直径为12mm，深度为1mm；所述轮辐螺纹通孔8为配合限位螺钉1规格，M6；所述轮辋螺纹孔7为配合限位螺钉1规格，M6，深度为10mm，顶锥角为118°。

具体实施方式二：

参见图5至图9，本发明所述的一种渐开线花键联接的组装式车轮，包括轮辋2、轮辐3、轮毂4，轮辐3和轮毂4为一体式结构，由锻造或压铸而成，轮辋2由旋压或冲压卷筒焊接而成，轮辋2的内缘有渐开线内花键5，轮辐3的外环有渐开线外花键6，轮辋2通过渐开线内花键5与轮辐3的渐开线外花键6过盈配合安装，在渐开线内花键5的齿宽中心线上设置有轮辋螺纹孔7，在渐开线外花键6的齿宽中心线上设置有轮辐螺纹通孔8，限位螺钉1穿过轮辐螺纹通孔8与轮辋螺纹孔7旋紧以固定轮辋2和轮辐3。

参见图6和图9，所述的轮辐3为辐板式轮辐，所述的带有渐开线外花键6的轮辐3的外环向内弯折，渐开线外花键6的齿宽中心线上周向均匀分布有六个轮辐螺纹通孔8。

参见图5至图9，轮辋2的内缘有齿宽为20mm的渐开线内花键5，并在渐开线内花键5的齿宽中心线上周向均布六个轮辋螺纹孔7，轮辐3的外环有齿宽为20mm的渐开线外花键6，并在渐开线外花键6的齿宽中心线上周向均布六个周向沉孔9和轮辐螺纹通孔8；安装过程中，先将轮辋2的轮辋螺纹孔7与轮辐3的轮辐螺纹通孔8定位，然后将轮辋2低温加热，内径胀大后装入轮辐3，冷却后即可获得渐开线内花键5和渐开线外花键6的适当过盈配合，最后使用限位螺钉1穿过轮辐螺纹通孔8和轮辋螺纹孔7固定联接轮辐3和轮辋2，完成装配。

本实施方式所述的渐开线外花键6的齿根距轮辐内环11厚度为8mm，模数为2mm，齿数为245，齿宽为20mm，压力角为30°，变位系数为0.1；所述的渐开线内花键5的齿根距轮辋外缘10的厚度为7mm，模数为2mm，齿数为245，齿宽为20mm，压力角为30°，变位系数为0.1；所述限位螺钉1规格为M6×16mm，GB/T65-2000；所述周向沉孔9直径为12mm，深度为1mm；所述轮辐螺纹通孔8为配合限位螺钉1规格，M6；所述轮辋螺纹孔7为配合限位螺钉1规格，M6，深度为10mm，顶锥角为118°。

本发明所述的一种渐开线花键联接的组装式车轮损坏后可分别更换轮辋和轮辐，便于维修，可节省维修成本；能使轮辋和轮辐分开制造，结构简单，制造工艺得到简化，制造成本降低；选用渐开线花键过盈配合传动，因渐开线花键加工工艺好、互换性好，承载能力强，易自动定心，安装精度高，所以易于推广；渐开线花键配合，避免了焊点内应力和应力集中系数大、装配焊接后轮辋产生径向收缩变形，引起焊点处疲劳破坏、影响轮辐的不平度和轮辋的径向和轴向跳动等几何精度以及动平衡精度；渐开线花键联接，轮辋轮辐结合处是低应力区，但是弯曲变形较大，内外花键具有相当厚度、且接触面积大，能降低弯曲疲劳破坏；限位螺钉限制花键副的轴向移动，渐开线花键过盈配合使螺钉轴向力很小，减小了螺钉的尺寸和螺纹孔处的应力，较之螺栓联接降低内应力产生的疲劳破坏，并较之轻量化。

Claims (7)

1.一种渐开线花键联接的组装式车轮，包括轮辋(2)、轮辐(3)、轮毂(4)，轮辐(3)和轮毂(4)为一体式结构，其特征在于，轮辋(2)的内缘有渐开线内花键(5)，轮辐(3)的外环有渐开线外花键(6)，轮辋(2)通过渐开线内花键(5)与轮辐(3)的渐开线外花键(6)过盈配合安装，在渐开线内花键(5)的齿宽中心线上设置有轮辋螺纹孔(7)，在渐开线外花键(6)的齿宽中心线上设置有轮辐螺纹通孔(8)，限位螺钉(1)穿过轮辐螺纹通孔(8)与轮辋螺纹孔(7)旋紧以固定轮辋(2)和轮辐(3)。

2.根据权利要求1所述的一种渐开线花键联接的组装式车轮，其特征在于，所述的轮辐(3)为辐条式轮辐，轮辐(3)有六个辐条，渐开线外花键(6)的齿宽中心线上周向均匀分布有六个轮辐螺纹通孔(8)，每个轮辐螺纹通孔(8)距离相邻的两个辐条的距离相等。

3.根据权利要求1所述的一种渐开线花键联接的组装式车轮，其特征在于，所述的轮辐(3)为辐板式轮辐，所述的带有渐开线外花键(6)的轮辐(3)的外环向内弯折，渐开线外花键(6)的齿宽中心线上周向均匀分布有六个轮辐螺纹通孔(8)。

4.根据权利要求1所述的一种渐开线花键联接的组装式车轮，其特征在于所述的轮辋(2)的内缘的渐开线内花键(5)的齿宽为20mm。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种渐开线花键联接的组装式车轮，其特征在于所述的轮辐(3)的外环的渐开线外花键(6)的齿宽为20mm。

6.根据权利要求1所述的一种渐开线花键联接的组装式车轮，其特征在于，所述的渐开线内花键(5)的齿根距轮辋外缘(10)的厚度为7mm，模数为2mm，齿数为245，齿宽为20mm，压力角为30°，变位系数为0.1。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种渐开线花键联接的组装式车轮，其特征在于，所述渐开线外花键(6)的齿根距轮辐内环(11)厚度为8mm，模数为2mm，齿数为245，齿宽为20mm，压力角为30°，变位系数为0.1。