CN105189141B - 盘式车轮 - Google Patents

Abstract

在本发明所涉及的盘式车轮中，在具有螺栓孔(106)的树脂制的螺栓紧固部(110)埋设有金属制的嵌入件(120)，嵌入件(120)包括：与螺栓紧固部(110)的树脂件(111)对置的对置面(121)；对置面(121)中的与树脂件(111)粘合的粘合区域(121a)；以及对置面(121)中的与树脂件(111)不粘合而从粘合区域(121a)伸出、承受该树脂件(111)的变形时的载荷的非粘合区域(121b)。由此，能够提供对于抑制螺栓紧固部的树脂件的成型后的残留应力的影响、且确保螺栓紧固部的必要强度有效的技术。

Description

盘式车轮

技术领域

本发明涉及供轮胎装配的盘式车轮。

背景技术

在日本特开2012－35568号公报、日本特开2002－293104号公报以及日本特开昭60－82402号公报中，均公开了由纤维强化塑料等树脂件构成的盘式车轮。在该盘式车轮中，欲通过使用树脂件实现轻型化，另一方面，通过在具有螺栓孔的树脂制的螺栓紧固部埋设金属制的嵌入件来确保该螺栓紧固部的强度。

在这种盘式车轮中，通常在成型时将树脂件与嵌入件粘合，但在这种情况下，由于树脂件与嵌入件的热膨胀系数的差异，在盘式车轮成型后在树脂件产生有过大的残留应力(热形变应力)。因而，为了减小该残留应力的影响，需要抑制树脂件与嵌入件之间的粘合区域的大小。另一方面，如果抑制树脂件与嵌入件之间的粘合区域的大小，则螺栓紧固部容易因车辆行驶时承受的过大的载荷而变形，因此存会产生难以确保螺栓紧固部的强度的问题。特别是对于如搭载有轮内马达的车轮那样具有大型的车轴轮毂的车轮，由于盘式车轮的螺栓紧固部大径化，因此上述问题更加显著。

发明内容

因此，本发明是正是鉴于上述点而完成的，其目之一在于，在具有螺栓孔的树脂制的螺栓紧固部埋设有金属制的嵌入件的盘式车轮中，提供对于抑制螺栓紧固部的树脂件的成型后的残留应力的影响、并且确保螺栓紧固部的必要强度有效的技术。

为了达成上述目的，在本发明所涉及的盘式车轮中，在具有螺栓孔的树脂制的螺栓紧固部埋设有金属制的嵌入件，嵌入件包括对置面、粘合区域以及非粘合区域。对置面与螺栓紧固部的树脂件对置。粘合区域与螺栓紧固部的树脂件粘合。非粘合区域与螺栓紧固部的树脂件不粘合而从粘合区域伸出，起到承受该树脂件的变形时的载荷的功能。在这种情况下，嵌入件并非对置面整体均与螺栓紧固部的树脂件粘合，因此能够抑制盘式车轮成型后的树脂件的残留应力的影响。另一方面，非粘合区域能够支承变形时的树脂件，因此能够利用该非粘合区域的支承结构弥补因粘合区域的大小减少而产生的强度降低。结果，虽然减少了螺栓紧固部的树脂件与嵌入件之间的粘合区域，但仍能够确保螺栓紧固部的必要强度。

在本发明所涉及的盘式车轮的进一步的方式中，优选形成为：嵌入件的非粘合区域隔着规定间隙与螺栓紧固部的树脂件对置，当树脂件变形时与该树脂件抵接。由此，能够根据螺栓紧固部的树脂件的变形量来调整支承该树脂件的时刻，能够实现允许树脂件的变形、且仅在必要时承受该树脂件的载荷的结构。

在本发明所涉及的盘式车轮的进一步的方式中，优选形成为：多个螺栓孔在盘式车轮的周方向呈环状配置，对与各螺栓孔对应的螺栓紧固部的树脂件分别分配嵌入件。由此，与对多个螺栓孔共用的一个螺栓紧固部的树脂件分配一个嵌入件的情况相比，能够减少树脂件与嵌入件之间的粘合区域的大小，能够抑制盘式车轮成型后的树脂件的残留应力的影响。

本发明的进一步的方式的盘式车轮优选具备：圆筒状的轮辋、与轮辋接合的圆盘状的盘状件、盘状件中的与车轴轮毂对置且具有螺栓孔的轮毂部，设置于车轴轮毂的紧固用螺栓插通于该螺栓孔。由此，对于盘式车轮的盘状件中的、特别是设置于轮毂部的螺栓紧固部，能够抑制盘式车轮成型后的树脂件的残留应力的影响，并且能够确保必要强度。

在本发明的进一步的方式的盘式车轮中，优选形成为：盘状件具备从轮毂部呈放射状地伸出的多个辐条部。针对各螺栓孔分配的嵌入件(也称为“分割嵌入件”)从轮毂部的中空部分一直配置到各辐条部的中空部分，并且具备以构成该螺栓孔的一部分的方式在轮毂部的配置区域贯通形成的贯通孔。在这种情况下，设置于车轴轮毂的紧固用螺栓在插入于各螺栓孔时，被插入至各嵌入件(分割嵌入件)的贯通孔。结果，能够利用紧固用螺栓与螺母之间的紧固而将各嵌入件固定于螺栓紧固部。

本发明的进一步的方式的盘式车轮优选具备：圆筒状的轮辋；与轮辋分体构成的圆盘状的盘状件；盘状件中的具有螺栓孔的缘部，用于将轮辋与盘状件相互紧固的紧固用螺栓插通于该螺栓孔。由此，对于盘式车轮的盘状件中的、特别是设置于缘部的螺栓紧固部，能够抑制盘式车轮成型后的树脂件的残留应力的影响，并且能够确保必要强度。

如上，根据本发明，在具有螺栓孔的树脂制的螺栓紧固部埋设有金属制的嵌入件的盘式车轮中，能够抑制螺栓紧固部的树脂件的成型后的残留应力的影响，并且能够确保螺栓紧固部的必要强度。

附图说明

图1为本实施方式的盘式车轮101的俯视图。

图2为示出图1中的盘式车轮101的螺栓紧固部110的沿A－A线的截面构造的图。

图3为示意性地示出在图2中的盘式车轮101的螺栓紧固部110中树脂件111的变形状态的图。

图4为其他实施方式的盘式车轮201的俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1中示出本发明所涉及的盘式车轮101。通过在该盘式车轮101装配轮胎T，构成装配于车辆的车轮W。盘式车轮101具备：用于保持轮胎T的圆筒状的轮辋102；以及与轮辋102接合的圆盘状的盘状件103。即，该盘式车轮101具有所谓“整体式(one piece)构造”。盘状件103还具备：安装于车轴轮毂(省略图示)的轮毂部104；以及从该轮毂部104呈放射状地伸出的辐条部105。该盘状件103也可以是不具备辐条部105的类型的盘状件。在轮毂部104设置有沿盘状件103的周方向(盘式车轮的周方向)呈环状地同轴配置的多个螺栓紧固部110。在各螺栓紧固部110设置有供设置于车轴轮毂的多个紧固用螺栓107分别插通的螺栓孔106。因此，在各螺栓紧固部110中，在紧固用螺栓107插通于螺栓孔106的状态下利用螺母进行紧固。此处所述的螺栓孔106以及螺栓紧固部110分别相当于本发明的“螺栓孔”以及“螺栓紧固部”。此外，在由轮内马达的驱动力驱动的车轮W的情况下，由于车轴轮毂的大型化而导致盘式车轮101的螺栓紧固部110大径化，轮毂部104的P.C.D.(图1中的节圆C的直径)例如从150～250[mm]的范围适当设定。

盘式车轮101以作为树脂件的碳纤维强化塑料(CFRP)为主体构成，对盘状件103的多个螺栓紧固部110分别单独地分配埋设金属制的嵌入件(也称为“分割嵌入件”)120。该嵌入件120相当于本发明的“嵌入件”。各嵌入件120从具有螺栓孔106的轮毂部104的内部(中空部分)一直配置到辐条部105的内部(中空部分)。嵌入件120典型地由铝合金、镁合金等轻合金构成。由此，对于通过树脂件实现盘式车轮101的轻型化，并且借助嵌入件120提高螺栓紧固部110的强度是有效的。

在此所述的“碳纤维强化塑料”是利用树脂对碳纤维进行成型而得的材料。在这种情况下，作为“碳纤维”的典型例，可举出将PAN原丝(聚丙烯腈纤维)碳化而得到的PAN系碳纤维、或将沥青原丝(以煤焦油或者重油为原料得到的沥青纤维)碳化得到的沥青系碳纤维。在使用碳纤维复合材料成型盘式车轮101的情况下，典型地能够使用热压成型。具体地说，利用分别粘贴有由半固化片(将碳纤维浸入热固性树脂而成的半固化状态的片状成型用中间材料)构成的树脂层的2个模具夹住嵌入件120，同时将内部所含的空气、挥发物在热压器内真空除去，加热/加压而使其固化。在这种情况下，各树脂层与嵌入件120通过在两者间夹设规定的粘合剂而被粘合，或者不使用粘合剂而借助成型时的加热直接粘合。

参照图2对上述盘状件103的螺栓紧固部110的截面结构进行说明。此外，在图2及其他附图中，箭头X1表示车轮W的车辆外侧，图中的箭头X2表示车轮W的车辆内侧。另外，箭头Y1表示车轮W的径向内侧，图中的箭头Y2表示车轮W的径向外侧。因而，沿着箭头X1、X2的第1方向成为盘式车轮101的车轮宽度方向，并且沿着箭头Y1、Y2的第2方向成为盘式车轮101的车轮径向。

螺栓紧固部110在盘式车轮101的车轮宽度方向具有由碳纤维复合材(CFRP)构成的层状的2个树脂件111、112(也称为“外侧树脂层111”以及“内侧树脂层112”)。这2个树脂件111、112隔着空间部113对置配置，在该空间部113夹装有嵌入件120。在这种情况下，可以在空间部113设置发泡材料等，或者该空间部113也可以是不含嵌入件120以外的夹设物的中空空间。各螺栓紧固部110的螺栓孔106由在2个树脂件111、112分别贯通形成的贯通孔、和以与这些贯通孔连通的方式在嵌入件120贯通形成的贯通孔构成(参照图2)。在这种情况下，嵌入件120的贯通孔构成供紧固用螺栓107插通的螺栓孔的一部分。即，紧固用螺栓107用的螺栓孔设置在树脂件111、112以及嵌入件120双方。因此，设置于车轴轮毂的各紧固用螺栓107在插入于各螺栓孔106时，被插入至各嵌入件(分割嵌入件)的贯通孔。结果，能够利用各紧固用螺栓107与螺母之间的紧固而将各嵌入件120固定于各螺栓紧固部110。

另外，2个树脂件111、112分别与嵌入件120粘合。具体地说，在嵌入件120的一方的对置面(表面)121设置有：与树脂件111粘合的粘合区域121a，和从该粘合区域121a起与树脂件111不粘合而向盘式车轮101的车轮径向外侧(图2中的箭头Y2的方向)伸出的非粘合区域121b。即，在嵌入件120的一方的对置面121，其车轮径向内侧的区域构成为与树脂件111粘合的粘合区域121a，与此相对，其车轮径向外侧的区域构成为与树脂件111不粘合的非粘合区域121b。因而，树脂件111的对置区域111a在其车轮径向内侧的区域与嵌入件120的粘合区域121a粘合，而在其车轮径向外侧的区域与从粘合区域121a伸出的非粘合区域121b不粘合。特别是嵌入件120的非粘合区域121b在盘式车轮101的车轮宽度方向上隔着规定间隙130与树脂件111的对置区域111a对置。该规定间隙130构成为未夹装夹设物的中空空间。同样，在嵌入件120的另一方的对置面(背面)122设置有：与树脂件112粘合的粘合区域122a，和从该粘合区域122a起与树脂件112不粘合而向盘式车轮101的车轮径向外侧(图2中的箭头Y2的方向)伸出的非粘合区域122b。即，在嵌入件120的另一方的对置面122，其车轮径向内侧的区域构成为与树脂件112粘合的粘合区域122a，与此相对，其车轮径向外侧的区域构成为与树脂件112不粘合的非粘合区域122b。因而，树脂件112在其车轮径向内侧的区域与嵌入件120的粘合区域122a粘合，而在其车轮径向外侧的区域与从粘合区域122a伸出的非粘合区域122b不粘合。特别是嵌入件120的非粘合区域122b在盘式车轮101的车轮宽度方向与树脂件112的对置区域112a密接并对置。在此所述的对置面121、122、粘合区域121a、122a以及非粘合区域121b、122b分别相当于本发明的“对置面”、“粘合区域”以及“非粘合区域”。

在此，树脂件111、112的热膨胀系数(特别是线膨胀系数)均比嵌入件120的热膨胀系数(特别是线膨胀系数)大，由于该热膨胀系数的差异，在上述成型时被加热后，会在树脂件111、112分别产生过大的残留应力(热形变应力)。因此，在本实施方式中，构成为仅嵌入件120的对置面121、122中的粘合区域121a、122a分别同树脂件111、112部分粘合。即，嵌入件120并非对置面121、122整体均与树脂件111、112粘合。结果，能够抑制嵌入件120与树脂件111、112各自之间的粘合区域的大小(粘合长度、粘合面积)，能够抑制盘式车轮成型后在树脂件111、112产生的残留应力的影响。

另一方面，如果嵌入件120与树脂件111、112各自之间的粘合区域的大小减小，则难以得到螺栓紧固部110的必要强度。在外侧的树脂件111，如参照图3所示，与嵌入件120的非粘合区域121b对置的对置区域111a容易因车辆行驶时承受的车轮宽度方向的载荷而沿箭头X2(空心箭头的方向)挠曲变形，因此担心该对置区域111a的变形时的强度降低。因此，在本实施方式中，嵌入件120的非粘合区域121b起到承受外侧的树脂件111的对置区域111a变形时的载荷(即，支承对置区域111a)的功能。同样，嵌入件120的非粘合区域122b起到承受内侧的树脂件112的对置区域112a变形时的载荷(即，支承对置区域112a)的功能。在这种情况下，能够借助该非粘合区域121b、122b针对对置区域111a、112a的支承结构来弥补因树脂件111、112与嵌入件120之间的粘合区域的大小减少而产生的强度降低。结果，特别是对于设置在盘状件103中的轮毂部104的螺栓紧固部110，尽管树脂件111、112与嵌入件120之间的粘合区域减少，仍能够确保螺栓紧固部110的必要强度。

另外，该嵌入件120的非粘合区域121b特别是在外侧的树脂件111的对置区域111a沿箭头X2发生规定量挠曲变形时与该对置区域111a抵接，发挥承受对置区域111a的变形时的载荷的功能。在这种情况下，能够根据树脂件111的变形量调整支承该树脂件111的时刻，能够实现允许树脂件111的变形、且仅在必要时承受该树脂件111的载荷的构造。

此外，在搭载有轮内马达的车轮W、车轴轮毂大型化的特殊的车轮中，轮毂部104的P.C.D.有时被设定为超出通常的车轮的值(例如从150～250[mm]的范围中选择的值)，树脂件111以及嵌入件120的粘合区域的大小(特别是粘合区域的周方向的长度)扩大。因此，在这样的情况下，如参照图1所示，优选采用对与各螺栓孔106对应的螺栓紧固部110的树脂件111分别分配嵌入件120的构造(分割嵌入构造)。由此，与对多个螺栓孔106共用的一个螺栓紧固部的树脂件分配一个嵌入件120的情况相比，能够减少树脂件111与嵌入件120之间的粘合区域的大小，能够抑制盘式车轮成型后的树脂件111的残留应力的影响。另一方面，因采用该分割嵌入构造而产生的螺栓紧固部110的强度降低借助嵌入件120的非粘合区域121b的前述的支承结构而得到改进，因此不会成为问题。另外，在轮毂部104大径化的情况下，树脂件111的对置区域111a在车辆行驶时承受的车轮宽度方向的载荷变大，但能够通过嵌入件120的非粘合区域121b可靠地承受该载荷来进行应对。

在此，参照图4对将上述的盘式车轮101从“整体式构造”变更为“两部分构造”或“三部分构造”的情况进行说明。此外，在图4中，对与图1所示的要素实质相同的要素标注相同的附图标记。在该变更例所涉及的盘式车轮201中，轮辋102与盘状件103分体构成，用于将这些轮辋102与盘状件103相互紧固的紧固用螺栓(也称为“插穿螺栓，pierce bolt”)109插通于在盘状件103的缘部103a设置的螺栓孔108。在缘部103a设置有沿盘状件103的周方向(盘式车轮周方向)呈环状地同轴配置的多个螺栓紧固部210，在具有螺栓孔108的树脂制的螺栓紧固部210埋设金属制的嵌入件220。在此所述的螺栓孔108、螺栓紧固部210以及嵌入件220分别相当于本发明的“螺栓孔”、“螺栓紧固部”以及“嵌入件”。在这种情况下，螺栓紧固部210未特别示出，但具有与参照图2的螺栓紧固部110相同的截面构造。由此，对于盘式车轮201的盘状件103中特别是设置在缘部103a的螺栓紧固部210，能够抑制盘式车轮成型后的树脂件的残留应力的影响，并且能够确保必要的强度。此外，在图4所示的盘式车轮201中，记载了在螺栓紧固部110以及螺栓紧固部210双方的构造中应用本发明的情况，但当然可以仅在螺栓紧固部210的一方的构造应用本发明。

本发明并非仅限定于上述的典型的实施方式，可考虑各种的应用或变形。例如，还可以实施应用了上述实施方式的如下各方式。

在上述实施方式的螺栓紧固部110中，记载了各嵌入件120从轮毂部104的内部一直配置到辐条部105的内部的构造，但在本发明中，可以统一考虑螺栓紧固部110所要求的强度与盘式车轮101所要求的重量而将本构造具体化。例如，在想要提高螺栓紧固部110的强度的情况下，可以采用增加辐条部105内部的各嵌入件120的配置面积的构造。另一方面，在想要减少盘式车轮101的重量的情况下，可以采用减少辐条部105内部的各嵌入件120的配置面积的构造，或者采用在辐条部105的内部不配置各嵌入件120的构造。

在上述实施方式的螺栓紧固部110中，记载了嵌入件120的非粘合区域121b与树脂件111的对置区域111a之间的间隙130为中空空间的情况，但在本发明中，可以在该间隙130夹装用于缓和变形时的冲击的发泡材料等。或者，也可以省略该间隙130，构成为使嵌入件120的非粘合区域121b与树脂件111的对置区域111a预先密接。另外，根据需要，还可以在嵌入件120的非粘合区域122b与树脂件112的对置区域112a之间设置与间隙130同样的间隙。

在上述实施方式的盘式车轮101、201中，记载了采用对与多个螺栓孔106、108的各个对应的螺栓紧固部110、210分别分配嵌入件120、220的构造(分割嵌入构造)的情况，但在本发明中，也可以对多个螺栓孔共用的一个螺栓紧固部分配一个嵌入件。

在上述实施方式中，记载了以碳纤维强化塑料(CFRP)为主体构成的盘式车轮101、201，但也可以使用其他的树脂件来构成该盘式车轮。例如，可以在以利用树脂对玻璃纤维进行成型而成的玻璃纤维强化塑料(GFRP)为主体构成的盘式车轮中应用本发明。

Claims (5)

1.一种盘式车轮，在具有螺栓孔的树脂制的螺栓紧固部埋设有金属制的嵌入件，其中，

所述嵌入件包括：与所述螺栓紧固部的树脂件对置的对置面；所述对置面中的与所述螺栓紧固部的树脂件粘合的粘合区域；以及所述对置面中的与所述螺栓紧固部的树脂件不粘合而以隔着规定间隙对置的方式从所述粘合区域伸出、并当所述树脂件变形时与所述树脂件抵接而承受该树脂件的变形时的载荷的非粘合区域。

2.根据权利要求1所述的盘式车轮，其中，

多个所述螺栓孔在盘式车轮的周方向呈环状配置，对与各螺栓孔对应的所述螺栓紧固部的树脂件分别分配所述嵌入件。

3.根据权利要求2所述的盘式车轮，其中，

所述盘式车轮具备：圆筒状的轮辋、与所述轮辋接合的圆盘状的盘状件、所述盘状件中的与车轴轮毂对置且具有所述螺栓孔的轮毂部，设置于所述车轴轮毂的紧固用螺栓插通于所述螺栓孔。

4.根据权利要求3所述的盘式车轮，其中，

所述盘状件具备从所述轮毂部呈放射状地伸出的多个辐条部，

针对各螺栓孔分配的所述嵌入件从所述轮毂部的中空部分一直配置到所述辐条部的中空部分，并且具备以构成该螺栓孔的一部分的方式在所述轮毂部的中空部分的配置区域贯通形成的贯通孔。

5.根据权利要求1或2所述的盘式车轮，其中，

所述盘式车轮具备：圆筒状的轮辋；与所述轮辋分体构成的圆盘状的盘状件；所述盘状件中的具有所述螺栓孔的缘部，用于将所述轮辋与所述盘状件相互紧固的紧固用螺栓插通于该螺栓孔。