CN106660388A - 用于辐板式车轮的车轮辐板 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种用于辐板式车轮的车轮辐板，所述辐板式车轮尤其用于多用途车辆，所述车轮辐板具有基本上径向延伸的轮毂装配凸缘(11)和可以接合到轮辋的基本上柱状辐板边缘(13)，并且所述车轮辐板具有在所述轮毂装配凸缘(11)和所述辐板边缘(13)之间延伸的过渡区(14)，其中，所述过渡区被细分为进入彼此或者进入所述轮毂装配凸缘(11)或所述辐板边缘(13)的至少五个片段(AI至AV)，所述片段中的每个均具有位置更靠近所述轮毂装配凸缘(11)的外端和位置更靠近所述辐板边缘(13)的内端，其中，相邻片段(AI至AV)具有不同方向的曲率(R)和可变的材料厚度，材料厚度的比率和所述片段的长度(La)与高度(Hr)的比率选择如下：(公式I)。

Description

用于辐板式车轮的车轮辐板
本发明涉及一种用于辐板式车轮的车轮辐板，该辐板式车轮尤其用于多用途车辆，该车轮辐板具有基本上径向延伸的轮毂装配凸缘和可以接合轮辋的基本上柱状辐板边缘，并且该车轮辐板具有在所述轮毂装配凸缘和所述辐板边缘之间延伸的过渡区。
诸如现今主要用于多用途车辆的辐板式车轮基本上由两个成形的钢部分(即，轮辋和车轮辐板)组成，车轮辐板在基本上柱状包围辐板边缘的装配区域处被焊接在轮辋内周缘处。车轮辐板的制作通常是通过旋压或变薄旋压而在旋压机器上进行，因为钢坯被夹持在旋转夹头的端面和压块之间的轮毂装配凸缘的区域中，此后，在坯抵着旋转夹头旋转时，通过旋压对与轮毂装配凸缘在径向外部邻接并且有可能已经预成形的材料进行施压，使其伸长，以得到过渡区和在其端部形成的辐板边缘的所期望轮廓。通过旋压或变薄旋压而制成的车轮辐板在其内侧和外侧具有均匀的表面并且具有良好的纹理，使得它们能够耐受在车辆的驾驶操作中在轮辋和车辆轮轮毂之间出现的负载。用于制作的车辆车轮的车轮辐板的旋压或变薄旋压向的方法和装置得自例如DE 21 56 551、DE 196 15 675 A1、DE198 60 732 A1或EP 1 473 097 B1。
本发明提出要解决的问题是创造以上所提到种类的用于辐板式车轮的车轮辐板，相比于已知车轮辐板形式，该车轮辐板在强度特性相同或甚至更好的情况下节省了重量。
根据本发明，这是用以上所提到类型的车轮辐板实现的，其中，所述过渡区被细分为进入彼此或者进入所述轮毂装配凸缘或所述辐板边缘的至少五个片段，所述片段中的每个均具有位置更靠近所述轮毂装配凸缘的外端和位置更靠近所述辐板边缘的内端，其中，所述片段至少在其外端和其内端之间的长度的一部分区域上具有曲率，并且相邻片段的曲率具有不同的曲率方向，其中，各个片段与所述车轮辐板的旋转轴线的径向距离在该片段的内端处比在该片段的外端处更大，并且其中，所述车轮辐板在其过渡区中具有可变的材料厚度，并且其中，各个片段在其相应内端处的材料厚度与其相应外端处的材料厚度的比率以及各个片段在所述车轮辐板的轴向方向上的长度与其在径向方向上的高度的比率选择如下：
本发明的定义是基于关于几何关系的以下假设：由过渡区从凸到凹的曲率的方向改变或由弯曲和笔直路线之间过渡的位置来确定各个片段的端点。
材料厚度被定义为与车轮辐板的外部和内部垂直的尺寸。
从轮毂装配凸缘的外部或片段的内端到后面片段的外端或辐板边缘的外端(更靠近轮毂装配凸缘的那端)测量片段在车轮辐板的轴向方向上的长度。
每次在特定片段的外端和内端之间，在过渡区的外部测量片段在径向方向上的高度。
已经发现，下表中展示的几何关系是尤其有利的：
(容差±0.01)
在车轮辐板具有22.5英寸的额定直径的情况下，相比于已知车轮辐板，可以用这些厚度和长度与高度比率来实现大约10％的重量节省，而相比于已知设计的车轮辐板，该部件的强度没有变小。
对设计有利的是，第二片段和/或第三片段具有无曲率的子片段，该子片段在片段长度的一部分区域内延伸。该布置可以被设计成，使得所述子片段具有0.9至1.2的其内端与其外端的材料厚度比率和1.4至1.7的长度-高度比率。
进入所述轮毂装配凸缘的第一片段在其外端处的材料厚度优选地对应于所述车轮辐板在所述轮毂装配凸缘的区域中的材料厚度。第一片段然后连续进入轮毂装配凸缘。进入所述辐板边缘的第五片段在其内端的材料厚度随后可以优选地对应于所述车轮辐板在所述辐板边缘的区域中的材料厚度。
在本发明的优选实施方式中，在与被夹持的所述轮毂装配凸缘邻接的预先成形的边缘区域伸长期间，可以在旋压机器上通过旋压金属坯(尤其是，钢坯)来制作根据本发明的车轮辐板。
根据本发明的车轮辐板的第四片段优选地在其内端和其外端之间具有材料增厚部分，该材料增厚部分的厚度是所述第四片段的外端处的材料厚度的1.1至1.3倍。用这种构造，尤其是在辐板边缘附近的特别有压力的径向外部区域中，赋予车轮辐板加固，而也不必加固动态和静态压力较小的区域。
在有利变型中，本发明创造了一种车轮辐板，在该车轮辐板中，在通过金属坯(尤其是，钢坯)的旋压而制备好车轮辐板坯之后，可以用切削处理尤其是在车床上加工所述轮毂装配凸缘，并且所述过渡区具有从所述轮毂装配凸缘的内部到第五片段的与所述辐板边缘交界的内端进行测量的整体轴向长度，其中，所述过渡区的所述片段按如下方式延伸：
片段AI：从所述轮毂装配凸缘的内部延伸到所述整体轴向长度的9％至12％；
片段AII：从片段AI的内端延伸到所述整体轴向长度的43％至46％；
片段AIII：从片段AII的内端延伸到所述整体轴向长度的70％至75％；
片段AIV：从片段AIII的内端延伸到所述整体轴向长度的93％至97％；
片段AV：从片段AIV的内端延伸到所述辐板边缘的起点(＝所述轴向长度的100％)。
在此车轮辐板中，所述过渡区在所述片段之间的过渡点处的材料厚度相对于加工成的所述轮毂装配凸缘的材料厚度(MP0)优选地是：
AI/AII的过渡点(MPI)处的材料厚度为所述轮毂装配凸缘的材料厚度(MP0)的50-55％；
AII/AIII的过渡点(MPII)处的材料厚度为所述轮毂装配凸缘的材料厚度(MP0)的45-52％；
AIII/AIV的过渡点(MPIII)处的材料厚度为所述轮毂装配凸缘的材料厚度(MP0)的45-53％；
AIV/AV的过渡点(MPIV)处的材料厚度为所述轮毂装配凸缘的材料厚度(MP0)的49-54％；
AV/辐板边缘的过渡点(MPV)处的材料厚度为所述轮毂装配凸缘的材料厚度(MP0)的40-50％。
用本发明的优选实施方式中的根据本发明的车轮辐板，第二片段在其端部或过渡点之间的材料厚度可以减小至加工成的轮毂装配凸缘的材料厚度的45％至50％的值，所以相比于已知车轮，轮毂装配凸缘附近的较小应力部分中的过渡区变薄，从而节省了材料和重量。在靠近辐板边缘的区域中，在考虑了普遍存在的较大应力的情况下，第四片段中的材料增厚部分优选地是所述轮毂装配凸缘的材料厚度的55％至65％。
附图和对附图的描述示出了本发明的优选实施方式并且更详细地说明了该优选实施方式。其中：
图1以径向横截面示出根据本发明的车轮辐板的上半部分；以及
图2示出轮毂装配凸缘和辐板边缘之间的过渡区中的图1的对象，例示了与本发明相关的几何关系。
在附图中，10指代用于多用途车辆的钢辐板式车轮的车轮辐板。在车轮辐板的基本布局中，车轮辐板遵循已知设计。它具有基本上径向延伸的轮毂装配凸缘11和基本上柱状(实际上向着车轮辐板的轴线12呈略微圆锥形)的辐板边缘13(大约1.5°的孔径角)，由此，车轮辐板可以按熟悉方式接合到轮辋(未示出)的装配区域。
过渡区14在辐板边缘13和轮毂装配凸缘11之间延伸，根据本发明，过渡区14被细分成至少五个片段AI至AV，这五个片段AI至AV进入彼此或者进入轮毂装配凸缘和辐板边缘。在图1中，片段AI位于点MP0和MP1之间，片段AII位于点MP1和MP2之间，片段AIII位于点MP2和MP3之间，第四片段AIV位于点MP3和MP4之间，最后，第五片段AV位于点MP4和MP5之间。片段AI至AV中的每个均具有位置更靠近轮毂装配凸缘11的外端和位置更靠近辐板边缘的内端，外端和内端位于附图中示出的测量点MP处。片段中的每个都至少在相应的外端和内端之间的其长度的一部分区域上具有曲率，如图1中示出的半径RI至RV所指定的。该布置使得相邻片段具有不同方向的曲率。因此，虽然片段A在测量点MP0和MPI之间具有凸曲率RI(如从辐板的内部18看到的)，但是在第二片段的起点位于测量点MPI的情况下，曲率的方向改变至凹曲率RII，并且具有更大的曲率半径。在与具有曲率半径RII的部分相邻的第二片段的子片段UA(该子片段是笔直的，即，没有曲率)之后，紧跟着在测量点MPII处的第三片段，第三片段具有凸曲率。在测量点MPIII处，再次地，存在与片段AIV中的凹曲率相反的曲率方向，最后，片段AV在测量点MPIV和测量点MPV之间具有凸曲率。
所有片段AI-V的相应内端与车轮辐板10的旋转轴线12的径向距离大于位置更靠近轮毂装配凸缘11的其外端处。过渡区中的车轮辐板的材料厚度是可变的，虽然如下地选择针对具有22.5英寸轮辋直径的车辆车轮的车轮辐板而示出的优选样本实施方式中的各个片段AI至AV在其内端的材料厚度di与其相应外端的材料厚度da的比率和各个片段在车轮辐板的轴向方向上的其长度La与在径向方向上的其高度Hr的比率：
(容差±0.01)
所示出的优选样本实施方式中的子片段UA的材料厚度比率diu/dau是1.02至1.04，即，在子片段的外端和内端之间，辐板的厚度仅仅略微改变。另外，在第三片段AIII中，从外端到内端，材料厚度daIII只略微增大至diIII，材料厚度比率在这里在1.01和1.03之间。在片段AIV中，同样地，在外端处的厚度daIV和内端处的厚度daV之间，发现厚度绝对没有过度增大，diIV/diIII的比率在1.03和1.05之间，而片段AIV在其两端之间具有明显的材料增厚部分15，该材料增厚部分15的厚度是第四片段AIV的外端处的材料厚度daIV的1.1至1.3倍。该材料增厚部分考虑到了以下事实：车轮辐板在该区域中比例如在位置更靠近轮毂装配凸缘的片段中经受更大的应力。
可以通过在与所夹持的轮毂装配凸缘11邻接的预先成形的边缘区域的伸长下，通过金属坯(即，钢坯)的旋压在旋压机器上制作根据本发明的车轮辐板，其中，在车轮辐板的成品状态下的该边缘区域然后形成过渡区和辐板边缘。在各个片段进入彼此的附图中示出的测量点之间，在制造期间的伸长过程基本上是连续的，而伸长区域中的±3％的厚度容差是现实的。通常，在通过钢坯的旋压而制造粗糙钢辐板之后，将用切削处理(尤其是在车床上)加工轮毂装配凸缘。如果将整体轴向长度定义为轮毂装配凸缘11的内部16和在测量点MPV处与辐板边缘邻接的第五片段AV的内端之间的长度并且将该整体轴向长度17设置成等于100％，则片段AI至AV在下面的部分长度TLI至TLV内延伸：
片段AI
从轮毂装配凸缘的内部延伸到整体轴向长度17的9％至12％。
片段AII
从片段AI的内端延伸到整体轴向长度的43％至46％。
片段AIII
从片段AII的内端延伸到整体轴向长度的70％至75％。
片段AIV
从片段AIII的内端延伸到整体轴向长度的93％至97％。
片段AV
从片段AIV的内端延伸到辐板边缘的起点(轴向长度的100％)。
如果建立片段之间的过渡点MP处的材料厚度与加工成的轮毂装配凸缘的材料厚度MP0的比率，片段AI和片段AII之间的过渡点(测量点MPI)处的材料厚度是轮毂装配凸缘的材料厚度MP0的50％至55％，片段AII和片段AIII之间的过渡(MPII)处的材料厚度是材料厚度MP0的45％至52％，在片段AIII和片段AIV的过渡点(测量点MPIII)处，它是材料厚度MP0的45％至53％，在片段AIV和片段AV的过渡点(测量点MPIV)处，它是轮毂装配凸缘处的材料厚度MP0的49％至54％，在片段V和辐板边缘的过渡点(MPV)处，它是轮毂装配凸缘处的材料厚度MP0的40％至50％，
在第四片段中的材料增厚部分的区域中，材料厚度增至轮毂装配凸缘度MP0的材料厚度的55％至65％，而在片段AII的笔直区域中，它减小至材料厚度MP0的45％至50％。
相比于相同的额定直径和辐板深度的已知车轮辐板，车轮辐板在其过渡区中的特殊几何关系导致大幅的材料和重量节省，在具有22.5英寸直径的车轮的辐板的情况下，该节省可以等于大约10％。

Claims (11)

1.一种用于车轮的车轮辐板，所述车轮尤其用于多用途车辆，所述车轮辐板具有基本上径向延伸的轮毂装配凸缘(11)和能接合到轮辋的基本上柱状辐板边缘(13)，并且所述车轮辐板具有在所述轮毂装配凸缘(11)和所述辐板边缘(13)之间延伸的过渡区(14)，其中，所述过渡区被细分为进入彼此或者进入所述轮毂装配凸缘(11)或所述辐板边缘(13)的至少五个片段(AI至AV)，所述片段中的每个均具有位置更靠近所述轮毂装配凸缘(11)的外端和位置更靠近所述辐板边缘(13)的内端，其中，所述片段(AI至AV)至少在其外端和其内端之间的长度的一部分区域上具有曲率(R)，并且相邻片段(AI至AV)的曲率具有不同的曲率方向，其中，各个片段与所述车轮辐板(10)的旋转轴线(12)的径向距离在该片段的内端处比在该片段的外端处更大，并且其中，所述车轮辐板(10)在其过渡区(14)中具有可变的材料厚度，并且其中，各个片段在其相应内端处的材料厚度与其相应外端处的材料厚度的比率以及各个片段在所述车轮辐板的轴向方向上的长度(La)与其在径向方向上的高度(Hr)的比率选择如下：
2.根据权利要求1所述的车轮辐板，其特征在于，第二片段(AII)和/或第三片段(AIII)具有无曲率的子片段(UA)，该子片段在片段长度的一部分区域内延伸。
3.根据权利要求2所述的车轮辐板，其特征在于，所述子片段(UA)具有0.9至1.25的材料厚度比率diu/dau和1.4至1.7的长度-高度比率Lau/Hru。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车轮辐板，其特征在于，进入所述轮毂装配凸缘的第一片段(AI)在其外端处的材料厚度对应于所述车轮辐板(10)在所述轮毂装配凸缘(11)的区域中的材料厚度。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的车轮辐板，其特征在于，进入所述辐板边缘(13)的第五片段(AV)在其内端的材料厚度对应于所述车轮辐板(10)在所述辐板边缘(13)的区域中的材料厚度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的车轮辐板，在与被夹持的所述轮毂装配凸缘邻接的预先成形的边缘区域伸长期间，在旋压机器上通过旋压金属坯来制作所述车轮辐板，所述金属坯尤其是钢坯。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的车轮辐板，其特征在于，第四片段(AIV)在其内端和其外端之间具有材料增厚部分(15)，所述材料增厚部分(15)的厚度是所述第四片段(AIV)的外端处的材料厚度的1.1至1.3倍。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的车轮辐板，其中，在通过金属坯的旋压而制备好车轮辐板坯之后，用切削处理尤其是在车床上加工所述轮毂装配凸缘(11)，所述金属坯尤其是钢坯，并且所述过渡区(14)具有从所述轮毂装配凸缘(11)的内部(16)到第五片段(AV)的与所述辐板边缘(13)交界的内端进行测量的整体轴向长度(17)，其中，所述过渡区的所述片段按如下方式延伸：
片段AI：从所述轮毂装配凸缘的内部延伸到所述整体轴向长度(17)的9％至12％；
片段AII：从片段AI的内端延伸到所述整体轴向长度(17)的43％至46％；
片段AIII：从片段AII的内端延伸到所述整体轴向长度(17)的70％至75％；
片段AIV：从片段AIII的内端延伸到所述整体轴向长度(17)的93％至97％；
片段AV：从片段AIV的内端延伸到所述辐板边缘的起点。
9.根据权利要求8所述的车轮辐板，其特征在于，所述过渡区(14)在所述片段之间的过渡点(MP)处的材料厚度相对于加工成的所述轮毂装配凸缘(11)的材料厚度(MP0)优选地是：
AI/AII的过渡点(MPI)的材料厚度为所述轮毂装配凸缘的材料厚度(MP0)的50-55％；
AII/AIII的过渡点(MPII)的材料厚度为所述轮毂装配凸缘的材料厚度(MP0)的45-52％；
AIII/AIV的过渡点(MPIII)的材料厚度为所述轮毂装配凸缘的材料厚度(MP0)的45-53％；
AIV/AV的过渡点(MPIV)的材料厚度为所述轮毂装配凸缘的材料厚度(MP0)的49-54％；
AV/辐板边缘的过渡点(MPV)的材料厚度为所述轮毂装配凸缘的材料厚度(MP0)的40-50％。
10.根据权利要求9所述的车轮辐板，其特征在于，第二片段在其端部或过渡点(MPI，MPII)之间的材料厚度减小至所述轮毂装配凸缘的材料厚度(MP0)的45％至50％的值(MPI.II)。
11.根据权利要求9或10所述的车轮辐板，其特征在于，第四片段中的材料增厚部分(15)是所述轮毂装配凸缘(11)的材料厚度(MP0)的55％至65％。
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