CN105452013A - 用于有针对性地削弱机动车车轮的轮辋的形状稳定性的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于有针对性地削弱机动车车轮的轮辋的形状稳定性的装置，其中，所述装置这样构造，使得轮辋的造型在该装置被加载可预定大小的外力时至少部分地被破坏。

Description

用于有针对性地削弱机动车车轮的轮辋的形状稳定性的装置

技术领域

本发明涉及一种用于有针对性地削弱机动车车轮的轮辋的形状稳定性的装置。

本发明还涉及一种用于机动车车轮的轮辋。

背景技术

机动车车轮的轮辋通常通过铸造方法或锻造方法制成为具有高的形状稳定性。

在机动车发生事故的情况下，为了避免车身部件的损坏并且为了降低车辆乘员受伤的危险，应防止车轮或车轮的轮辋至少部分地侵入构成车轮罩的壁的部段中。这种侵入危险尤其是发生在重叠约为25％的正面碰撞时(所谓的“小重叠碰撞”)。

为了防止车轮或轮辋侵入和被挤入车轮罩壁中，通常在车身上例如在门槛上、在可能的负荷路径中设置增强装置，这些增强装置通过有针对性的失效来吸收负荷。这种增强装置的设置可能会限制在设计车身时的设计自由度并且引起车辆重量的增加。

发明内容

本发明的任务在于，提出一种用于在事故时吸收负荷的措施，该措施可低成本且与车身的相应设计不相关地实现并且引起相应装备的机动车的重量降低。

该任务通过具有根据权利要求1的特征的装置以及具有根据权利要求15的特征的轮辋来解决。有利的方案在从属权利要求中给出，这些从属权利要求可单独地或彼此组合地构成本发明的一个方面。

根据权利要求1，开头所提类型的装置这样构造，使得在该装置被加载可预定大小的外力时轮辋的造型至少部分地被破坏。

借助本发明可实现，轮辋在其造型至少部分地被破坏过程中例如通过轮辋的有针对性的塑性变形吸收事故中出现的力，即构成机动车变皱区的一部分。替代地或附加地，借助本发明可以实现，轮辋的造型在事故情况下这样被破坏，使得轮辋不能侵入车轮罩的壁中。两者都使得在车身上、例如门槛上设置的附加的增强装置变得多余，这随之引起对应的重量减轻并且避免车轮罩和门槛被破坏。另外，根据本发明，在设计车身时无需考虑在车身的确定部位处设置增强装置来防止轮辋侵入乘员车厢或端壁中。由此提高了在车身设计时的设计自由度。

根据本发明，所述装置具有至少一个构造在轮辋上的额定薄弱部位。根据应用情况，该装置也可以具有两个或更多个构造在轮辋上的额定薄弱部位。每个额定薄弱部位的设计和定向可适配于相应的应用情况。优选轮辋造型的至少部分的破坏开始于所述至少一个额定薄弱部位并且在可预定的程度上和通过可预定的方式延伸。通过设计额定薄弱部位可极为精确地规定：在轮辋的哪个部位处开始或实现轮辋的破坏并且从多大的外力作用起开始或实现这种破坏。

优选地，额定薄弱部位构造为在轮辋的至少一个轮辐中的弯曲部。

除了轮辐的弯曲部之外或者取而代之，所述至少一个额定薄弱部位构造为在轮辋中的材料变薄部或材料缺口。在此，额定薄弱部位优选构造为穿孔部、窝槽或凹槽。

有利的是，所述至少一个材料变薄部或材料缺口在此至少部分地在轮辋的至少一个轮辐和轮辋的轮辋体之间的第一连接区域的周围延伸和/或构造在轮辋的轮辐中和/或在轮辋的至少一个轮辐和轮辋的轮毂部分之间的第二连接区域的周围延伸和/或在轮辋体的深槽区域的一部分上延伸。

在可预定大小的力作用于轮辋或者装置或者构造为穿孔部的薄弱部位时，轮辋可以沿着穿孔部被分开。由此可以将轮辋分解成两个或多个部件。穿孔部还有利于轮辋在穿孔部区域中的塑性可变形性。所述穿孔部可以以简单的方式在事后构造于已存在的轮辋上。

有利的是，穿孔部至少部分地设置在轮辋的至少一个轮辐和轮辋的轮辋体之间的第一连接区域的周围。在轮辋的至少一个轮辐和轮辋的轮辋体之间的第一连接区域中，根据本发明在事故中会出现相对大的负荷峰值，这引起设有穿孔部的轮辋在该连接区域中的期望的分离和可能的分解。但穿孔部也可设置在轮辋的其它适合的区域中。

另一种有利的方案规定，额定薄弱部位构造成材料变薄部。在可预定大小的力作用于轮辋或者装置或者构造为材料变薄部的薄弱部位时，轮辋可沿材料变薄部分开。由此，可以将轮辋分解成两个或多个部件。材料变薄部还有利于轮辋在材料变薄部区域中的塑性可变形性。材料变薄部可以以简单的方式在事后构造于已有的轮辋上。

在另一种有利的实施方式中，材料变薄部在轮辋上构成规则图案。由此尤其是实现：作用于轮辋的设有图案的部分的定向不同的部段上的力引起所期望的轮辋破坏。此外，由于图案的面状设计，轮辋的破坏可在轮辋的不同区域上经由相应设置在那里的材料变薄部部段实现。所述图案例如可以是蜂窝图案、格子图案或类似图案。

有利的是，材料变薄部至少部分地设置在轮辋的至少一个轮辐和轮辋的轮辋体之间的第一连接区域的周围。在轮辋的至少一个轮辐和轮辋的轮辋体之间的第一连接区域中，根据本发明在事故中出现相对大的负荷峰值，这引起设有材料变薄部的轮辋在该连接区域中的期望的分离和可能的分解。但材料变薄部也可设置在轮辋的其它适合的区域中。

另外被视为有利的是，材料变薄部至少在轮辋体的深槽区域的一部分上延伸。这能够实现轮辋在其轮辋体的深槽区域中被破坏，由此引起轮辋良好的可分解性。

根据另一种有利的方案，额定薄弱部位由至少一个构造在轮辋的轮辋边缘上的额定断裂部位构成。对应构造的轮辋的破坏优选开始于额定断裂部位并且由此延伸。

所述装置也可以具有两个或多个额定薄弱部位，它们可以是额定薄弱部位的上述设计方案的组合。例如可以在一个轮辋上构造至少一个穿孔部、至少一个材料变薄部和/或至少一个在轮辋边缘上的额定断裂部位。

根据另一种有利的方案，所述装置具有至少一个设置在轮辋上的削弱元件，该削弱元件在装置被加载可预定大小的外力时这样改变其形状，使得轮辋的造型至少部分地被破坏。由此，在轮辋上设置一个附加元件、即削弱元件，以便在事故情况下引起期望的轮辋破坏。所述装置也可具有两个或多个对应的削弱元件。削弱元件可与根据上述设计方案的额定薄弱部位相组合。

另一种有利的方案规定，削弱元件包括至少一个至少部分地包围轮辋体的环状体和至少一个设置在环状体的内圆周上的削弱机构，其中，作用于所述装置上的可预定大小的外力可至少部分地经由环状体和削弱机构传递到轮辋体上。在事故情况下，削弱机构的至少一部分侵入轮辋体中，这引起轮辋的从该侵入部位延伸的破坏。在环状体上沿圆周方向看相应地并排设置的削弱机构的数量优选随着轮辋的轮辋体宽度变化。例如可设置2至5个削弱机构，这些削弱机构可构造成相同或不同的。

根据另一种有利的实施方式规定，所述削弱元件构造为预紧元件，通过该预紧元件使轮辋的至少两个仅形锁合地相互连接的部件可刚性地相互压靠，其中，所述预紧元件在装置被加载可预定大小的外力时这样改变其造型，使得轮辋的仅形锁合地相互连接的部件分开。预紧元件可由轮辋的轮辋边缘的至少一部分构成或构造为单独的构件。

根据另一种有利方案，削弱元件构造为由脆性材料、尤其是由陶瓷材料制成的环，通过该环使轮辋体与轮辐连接，其中，所述环在装置被加载可预定大小的外力时至少部分地被破坏。通过环的这种破坏使轮辋被破坏，其方式为：轮辐与轮辋体分开。

另外被视为有利的是，所述装置具有至少一个可设置在机动车门槛上的削弱元件，该削弱元件构造为指向轮辋的突出部。在事故情况下、尤其是在具有小重叠的正面碰撞情况下，车轮或轮辋可被挤向门槛。由此，轮辋与突出部直接接触，该突出部随后至少部分地侵入轮辋中、优选该轮辋的轮辋体中，由此引起轮辋的从该侵入部位延伸的分离或破坏。此外，削弱元件可设置在盘转轴承、轮架或制动钳上。

借助权利要求13建议一种开头所提类型的轮辋，该轮辋包括根据上述设计方案之一或其任意组合的至少一个装置。由此具有上述优点。

附图说明

本发明的其它细节、特征和优点由后续说明和附图得出。在附图中：

图1为按本发明的轮辋的一种实施例的示意图；

图2为按本发明的轮辋的另一种实施例的示意图；

图3为按本发明的轮辋的另一种实施例的示意图；

图4为按本发明的轮辋的另一种实施例的示意图；

图5为按本发明的轮辋的另一种实施例的示意图；

图6为按本发明的轮辋的另一种实施例的示意图；

图7为按本发明的轮辋的另一种实施例的示意图；

图8为按本发明的轮辋的另一种实施例的示意图；

图9至13为按本发明的轮辋的其它实施例的示意图；

图14为按本发明的轮辋的另一种实施例的示意图。

具体实施方式

图1示出用于未示出的机动车车轮的按本发明的轮辋1的一种实施例的示意图。所述轮辋1包括在图6和8中示出的轮辐14、轮辋体4和同样在图6和8中示出的轮毂部分15。外轮辋边缘7和内轮辋边缘20在侧向连接到轮辋体4上。

轮辋1具有用于有针对性地削弱轮辋1的形状稳定性的装置，该装置在该实施方式中构造为在轮辋1上构成的以穿孔部2形式的额定薄弱部位。所述穿孔部由许多小的材料缺口构成。所述装置或者说穿孔部2这样构造，使得在装置或者说穿孔部2被加载可预定大小的外力时轮辋1的造型至少部分地被破坏。所述穿孔部2设置在轮辋1的未详细示出的轮辐14和轮辋1的轮辋体4之间的第一连接区域3的周围。

图2示出用于未示出的机动车车轮的按本发明的轮辋1的另一种实施例的示意图。所述轮辋1具有用于有针对性地削弱轮辋1的形状稳定性的装置，该装置在该实施方式中构造为在轮辋1上构成的以材料变薄部5形式的额定薄弱部位，其中，材料变薄部5在轮辋1上构造成规则图案并且在轮辋体4的深槽区域6的一部分上延伸。所述装置或者说材料变薄部5这样构造，使得在装置或者说材料变薄部5被加载可预定大小的外力时轮辋1的造型至少部分地被破坏。材料变薄部5设置在轮辋1的未详细示出的轮辐14和轮辋1的轮辋体4之间的连接区域3的周围。

图3示出用于未示出的机动车车轮的按本发明的轮辋1的另一种实施例的示意图。所述轮辋1具有用于有针对性地削弱轮辋1的形状稳定性的装置，该装置在该实施方式中构造为在轮辋1上构成的以构造在轮辋1轮辋边缘7上的切口状的额定断裂部位8形式的额定薄弱部位。所述装置或者说额定断裂部位8这样构造，使得在装置或者说额定断裂部位8被加载可预定大小的外力时轮辋1的造型至少部分地被破坏。额定断裂部位8优选在轮辋边缘7的整个圆周上延伸。额定断裂部位8构造在轮辋边缘7的面向其余轮辋1的一侧上。

图4示出用于未示出的机动车车轮的按本发明的轮辋1的另一种实施例的示意图。轮辋1具有用于有针对性地削弱轮辋1的形状稳定性的装置，该装置在该实施方式中构造为在轮辋1上构成的以构造在轮辋1轮辋边缘7上的切口状的额定断裂部位8形式的额定薄弱部位。所述装置或者说额定断裂部位8这样构造，使得在装置或者说额定断裂部位8被加载可预定大小的外力时轮辋1的造型至少部分地被破坏。额定断裂部位8优选在轮辋边缘7的整个圆周上延伸。额定断裂部位8构造在轮辋边缘7的背离其余轮辋1的一侧上。

图5示出用于未示出的机动车车轮的按本发明的轮辋1的另一种实施例的示意图。轮辋1具有用于有针对性地削弱轮辋1的形状稳定性的装置，该装置包括至少一个设置在轮辋1上的削弱元件9，该削弱元件9在装置被加载可预定大小的外力时这样改变其造型，使得轮辋1的造型至少部分地被破坏。削弱元件9具有一个包围轮辋体4的环状体10和三个设置在环状体10的内圆周上的环状削弱机构11。作用于装置上的可预定大小的外力可至少部分地经由环状体10和削弱机构11传递到轮辋体4上。各削弱机构11分别具有楔形的横截面。如果对装置或者说削弱元件9或者环状体10加载可预定大小的外力，则至少一个削弱机构11至少部分地被挤向轮辋体4并且因而至少部分地侵入轮辋体4中，由此该轮辋体或者说轮辋1部分地被破坏。

图6示出用于未示出的机动车车轮的按本发明的轮辋1的另一种实施例的示意图。轮辋1具有用于有针对性地削弱轮辋1的形状稳定性的装置，该装置包括至少一个设置在轮辋1上的削弱元件12，该削弱元件12在装置或者说削弱元件12被加载可预定大小的外力时这样改变其造型，使得轮辋1的造型至少部分地被破坏。削弱元件12构造为预紧元件13，经由该预紧元件使轮辋1的与轮辋体4仅形锁合地连接的轮辐14刚性地压靠到轮辋体4上并且使仅形锁合地与轮辐14连接的轮毂部分15压靠到轮辐14上。在装置或者说预紧元件13被加载可预定大小的外力时预紧元件13这样改变其造型，使得轮辋1的仅形锁合地相互连接的部件4、14和15分离。由此轮辋1分解成其各单个部件4、14和15。

图7示出用于未示出的机动车车轮的按本发明的轮辋1的另一种实施例的示意图。轮辋1具有用于有针对性地削弱轮辋1的形状稳定性的装置，该装置包括至少一个设置在轮辋1上的削弱元件16。所述削弱元件16构造为由陶瓷材料制成的环17，经由该环使轮辋体4与轮辋1的未详细示出的轮辐14连接。在装置或者说环17被加载可预定大小的外力时所述环17至少部分地被破坏，由此轮辋体4与轮辐14分离并且因而轮辋1被破坏。因此，在装置或者说削弱元件16被加载可预定大小的外力时削弱元件16这样改变其造型，使得轮辋1的造型至少部分地被破坏。所述环17嵌入轮辋边缘7中或者被注入并且预压紧到轮辋材料中，同时轮辋1或者轮辋边缘7的包围该环的部段被预张紧。如果环17通过可预定大小的外力被破坏，则包围该环的、相对薄壁构造的轮辋边缘7部段塌陷，这也导致轮辋边缘7或轮辋1被破坏。

图8示出按本发明的装置的另一种实施例的示意图。所述装置具有设置在未详细示出的机动车的门槛18上的削弱元件19，该削弱元件构造为指向轮辋1的突出部。如果朝向削弱元件19挤压轮辋1，则削弱元件19至少部分地侵入轮辋1的轮辋体4中，由此开始或实现轮辋1的破坏。

图9至13示出构造在轮辋1中的按本发明的装置的其它实施例。

根据图9，轮辋1的至少一个轮辐14具有对应的弯曲部23作为额定薄弱部位。轮辐14的弯曲部23或者说预弯曲部引起屈曲载荷(Knicklast)的降低并且因而引起轮辋1的期望的削弱。

图10示出构造为在轮辐14中的材料变薄部5的额定薄弱部位。在轮辐14中的材料变薄部5构成轮辐14的变薄部或切口并且因而类似于弯曲部23能实现轮辐14的确定的屈曲。理想的是，材料变薄部5在此构造在轮辋1的内侧区域中并且因而与设计无关。

图11以剖视图和俯视图示出构造为在第一连接区域3中的窝槽21的以材料缺口形式的额定薄弱部位。窝槽21尤其是沿径向方向与轮辐14对齐地设置。由于窝槽21的位置，外轮辋边缘在轮辐进入区域中变得易弯曲。例如可制成铣槽的窝槽21在此减小了在轮辋体中的轮辐接口区域中的壁厚。

图12以剖视图和俯视图示出构造为在第二连接区域24中的窝槽21的以材料缺口形式的额定薄弱部位。第二连接区域24限定在轮辐14和轮毂部分15之间。窝槽21尤其是沿径向方向与轮辐14对齐地设置。窝槽21在第二连接区域24中位于轮毂的轮辐进入处，从而该区域也变得易弯曲。窝槽21尤其是处于轮毂支承面的区域中。根据所期望的削弱来设计轮毂几何形状和窝槽21的深度。

在图9至12中所示的措施用于有针对性地削弱轮辋1，以便通过几何不稳定性、尤其是屈曲、隆起或塑化直至断裂来实现失效。

图13详细地示出轮辋1的轮毂部分15。为了构成额定薄弱部位，在轮毂部分15中设置多个以凹槽22形式的材料缺口。凹槽22有利地在内侧位于轮毂支承面上。理想的是，为了进一步削弱螺栓孔区域，凹槽22穿过螺栓孔。在此，凹槽22可被铸成在相应的螺栓孔下方的沟槽。替代地或附加地，凹槽22或对应的窝槽可设置在各轮辐之间或多控制孔(Poly-Kontrollbohrung)的区域中。在轮毂的区域中，轮辋1的失效通过材料失效实现。这典型地在弯曲刚性的轮辐的情况下并且因而在小的变形和小的塑化的情况下发生。首次断裂典型地在轮毂的螺栓孔区域中进行，因此如在此所建议那样使凹槽22穿过螺栓孔。

图14纯示意性地示出具有相配的转盘轴承25和制动钳26的轮辋1。代替或附加于如图8所示的设置在门槛18上的削弱元件19，至少一个削弱元件19可设置在制动钳26上和/或盘转轴承25上。

附图标记列表

1轮辋

2穿孔部

3第一连接区域

4轮辋体

5材料变薄部

6深槽区域

7轮辋边缘

8额定断裂部位

9削弱元件

10环状体

11削弱机构

12削弱元件

13预紧元件

14轮辐

15轮毂部分

16削弱元件

17环

18门槛

19削弱元件

20轮辋边缘

21窝槽

22凹槽

23弯曲部

24第二连接区域

25盘转轴承

26制动钳

Claims (13)

1.用于有针对性地削弱机动车车轮的轮辋(1)的形状稳定性的装置，其中，所述装置构造成，使得在该装置被加载能预定大小的外力时所述轮辋(1)的造型至少部分地被破坏。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置具有至少一个构成在轮辋(1)上的额定薄弱部位(2、5、8)。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述额定薄弱部位由轮辋(1)的至少一个轮辐(14)的弯曲部(23)构成。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述额定薄弱部位构造为材料变薄部(5)或材料缺口，尤其是构造为穿孔部(2)、窝槽(21)或凹槽(22)。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述材料变薄部(5)或材料缺口构成在轮辋(1)上的规则图案。

6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述材料变薄部(5)或材料缺口至少部分地

在轮辋(1)的至少一个轮辐(14)和轮辋(1)的轮辋体(4)之间的第一连接区域(3)的周围延伸；和/或

构成在轮辋(1)的轮辐(14)中；和/或

在轮辋(1)的至少一个轮辐(14)和轮辋(1)的轮毂部分(15)之间的第二连接区域(24)的周围延伸；

和/或在轮辋体(4)的深槽区域(6)的一部分上延伸。

7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述额定薄弱部位通过构成在轮辋(1)的轮辋边缘(7、20)上的至少一个额定断裂部位(8)构成。

8.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，设有至少一个设置在轮辋(1)上的削弱元件(9、12、16)，该削弱元件(9、12、16)在所述装置被加载能预定大小的外力时这样改变其造型，使得轮辋(1)的造型至少部分地被破坏。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述削弱元件(9)具有至少一个至少部分地包围轮辋体(4)的环状体(10)和至少一个设置在环状体(10)的内圆周上的削弱机构(11)，其中，作用于所述装置上的能预定大小的外力能至少部分地经由环状体(10)和削弱机构(11)传递到轮辋体(4)上。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述削弱元件(12)构造为预紧元件(13)，经由该预紧元件使轮辋(1)的至少两个仅形锁合地相互连接的部件(4、14、15)刚性地相互压靠，其中，所述压紧元件(13)在所述装置被加载能预定大小的外力时这样改变其造型，使得轮辋(1)的仅形锁合地相互连接的部件(4、14、15)分开。

11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述削弱元件(16)构造为由脆性材料、尤其是由陶瓷材料制成的环(17)，经由该环使轮辋体(4)与轮辐(14)连接，其中，所述环(17)在所述装置被加载能预定大小的外力时至少部分地被破坏。

12.根据上述权利要求之一所述的装置，其特征在于，设有至少一个能设置在机动车上的削弱元件(19)，该削弱元件构造为指向轮辋(1)的突出部、尤其是销钉，其中，所述削弱元件(19)设置在门槛(18)上和/或盘转轴承(25)上和/或车轮支架上和/或制动钳(26)上。

13.用于机动车车轮的轮辋(1)，其特征在于，其包括至少一个根据权利要求1至11之一所述的装置。