CN107042732A - 一种带有新一代15°dc轮辋槽底为圆弧状的轻量化车轮 - Google Patents

一种带有新一代15°dc轮辋槽底为圆弧状的轻量化车轮 Download PDF

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Abstract

本发明属于轻量化车轮技术领域，尤其涉及一种带有新一代15°DC轮辋槽底为圆弧状的轻量化车轮，包括轮辋以及与轮辋焊接设置的轮辐，所述轮辋侧面的中部设置有凹槽，所述凹槽为内凹圆弧状凹槽，所述内凹圆弧状凹槽的槽型为大R型圆弧状，所述内凹圆弧状凹槽上靠近轮辐的一侧设置有气门嘴承载部，远离轮辐的一侧设置有凸峰，所述气门嘴承载部包括设置在设置在内凹圆弧状凹槽上的承载斜板，所述承载斜板上设置有气门嘴孔，所述气门嘴孔内设置有气门嘴。其轮辋上内凹圆弧状凹槽、凸峰和气门嘴承载部的设置，都可以有效提高轻量化车轮的综合强度，大大提升了车轮承载负荷，给车轮轻量化开辟了新途径。

Description

一种带有新一代15°DC轮辋槽底为圆弧状的轻量化车轮
技术领域
本发明属于轻量化车轮技术领域，尤其涉及一种带有新一代
15°DC轮辋槽底为圆弧状的轻量化车轮。
背景技术
随着人们生活水平的提高，各个行业都在迅速的进步。低能耗对于每个行业来说都是在该行业生存的重要法宝。在汽车行业中，能耗的高低直接影响到，该车的销售前景以及整车的性能指数。其汽车行业蓬勃发展，新能源、节能、环保等称为汽车发展趋势，为此，汽车企业愈加重视汽车轻量化的研究。在汽车行驶过程中，车轮需要同时应对车身自重载荷及各种动载产生的应力。因此，车轮质量成为评判整车性能的重要指标之一。随着汽车零部件向高性能、安全、节能、降耗方向发展，高强度钢制车轮已成为车轮轻量化研究的焦点。
汽车在带给人类便利的同时，也带来了一系列其他问题。尤其是近些年随着能源危机的加剧、地球温室效应的出现使节能、环保和安全成为汽车工业发展面临的难题。汽车轻量化是解决这些问题的重要途径。汽车整车的轻量化是通过各个零部件的轻量化来实现的。据统计，汽车车轮作为髙速旋转的非自载质量，其控量化所产生的节能效果将是其他零部件节能效果的1.5倍左右。因此，车轮轻量化是实现汽车轻量化的有效途径。已经引起广大汽车制造厂商的广泛关注。
现阶段的汽车企业对车轮做的轻量化处理，主要是来提高车轮的材料，使其能够达到应有的刚度和强度，可是由于现在的技术有限，很难使车轮在降低轮辋厚度的前提下，就能够满足要求，所以说，轻量化车轮还需要很大的技术创新才能满足现在高要求的需求。
但是，国内生产的轻量化车轮与国外同类型产品相比，普遍存在重量大、车轮疲劳应力无法消除，性能不理想等一系列问题。为解决车轮轻量化过程中遇到的这些问题，有必要开发出一种新型的、具有优异成形性、焊接性和疲劳性好的高强度车轮。
轮辋的槽底是支撑轮胎的重要受力部位，轮胎在承受载荷后重力将作用于轮辋的胎圈座传递到轮辋的槽底。由于传统型轮辋的槽底是平面在车辆行驶转弯过程中受扭力及冲击力影响往往会造成轮辋的槽底应力集中造成车轮变形与损坏，给行驶带来了不安全因素。
发明内容
本发明针对上述的问题，提供了一种带有新一代15°DC轮辋槽底为圆弧状的轻量化车轮。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，
一种带有新一代15°DC轮辋槽底为圆弧状的轻量化车轮，包括轮辋以及与轮辋焊接设置的轮辐，所述轮辋侧面的中部设置有凹槽，所述凹槽为内凹圆弧状凹槽，所述内凹圆弧状凹槽的槽型为大R型圆弧状，所述内凹圆弧状凹槽上靠近轮辐的一侧设置有气门嘴承载部，远离轮辐的一侧设置有凸峰，所述气门嘴承载部包括设置在设置在内凹圆弧状凹槽上的承载斜板，所述承载斜板上设置有气门嘴孔，所述气门嘴孔内设置有气门嘴。
作为优选，所述承载斜板与内凹槽圆弧状凹槽平稳圆滑过渡连接设置。
作为优选，所述轮辋的两侧设置有环形加强筋。
作为优选，所述凸峰为加宽凸峰。
作为优选，所述加宽凸峰的半径为40-60mm。
作为优选，所述内凹圆弧状凹槽的大R型圆弧状槽型凹槽的半径为15-25mm。
作为优选，所述轮辋的厚度为3.5～6.5mm。
作为优选，所述轻量化车轮采用高强度钢。
作为优选，所述高强度钢为新型低硅TRIP(590-780)钢。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
1、本发明轮辋的底槽为R内凸的圆弧状，不仅增加了轮辋强度，而且消除了轮辋槽底应力，增强了车轮的整体钢度，大大提升了车轮承载负荷，给车轮轻量化开辟了新途径；
2、本发明在内凹圆弧状凹槽的一侧设置了加宽凸峰，可以有效增加轮辋整体刚度在轮辋薄弱端小边，使轮辋的综合强度得到提高；
3、本发明还在内凹圆弧状凹槽的一侧设置了气门嘴承载部，其气门嘴承载部中承载斜板与内凹槽圆弧状凹槽平稳圆滑过渡连接设置，提高了轮辋的抗受扭力和抗冲击力；
4、本发明在轮辋的两侧设置了环形加强筋，也可以有效的提高了做了轻量化处理轮辋的综合强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种带有新一代15°DC轮辋槽底为圆弧状的轻量化车轮的立体结构示意图；
图2为一种带有新一代15°DC轮辋槽底为圆弧状的轻量化车轮(另一个方向)的立体结构示意图；
图3为图2中A的局部放大图；
图4为一种带有新一代15°DC轮辋槽底为圆弧状的轻量化车轮的中轴线剖视图；
以上各图中，1、轮辋；11、内凹圆弧状凹槽；12、凸峰；13、气门嘴承载部；131、承载斜板；132、气门嘴孔；14、环形加强筋；2、轮辐。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1，如图1-图4所示，本发明提供了一种带有新一代15°DC轮辋槽底为圆弧状的轻量化车轮，包括轮辋以及与轮辋焊接设置的轮辐，这里需要注意的是对于轮辐2和轮辋的焊接方式，其焊接方式为环形焊接，环形焊接则可以提高轮辐和轮辋的连接固定效果；从图中可以看出，发明人在轮辋侧面的中部设置了凹槽，现有大多的轮辋中都是设置有凹槽的，不过现有轮辋中的凹槽都是平底的，而发明人设计的凹槽为内凹圆弧状凹槽11，其内凹圆弧状凹槽的槽型为大R型圆弧状，大R型圆弧状凹槽的设计，使得该轮辋1的承载能力更加可靠，更加稳定；这样的设计不仅便于加工，也是该轮辋具有更好的承载能力，不仅增加了轮辋强度，而且给轮辋的胎圈座应力起到了分解作用，大大提升了车轮承载负荷，从而更好的提高轻量化车轮的强度和刚度；除此之外，发明人还在内凹圆弧状凹槽上靠近轮辐的一侧设置了气门嘴承载部，远离轮辐的一侧设置有凸峰12，凸峰也是为了适应车轮轻量化而做出的设计，也是用来提高车轮的承载能力以及各种效果的，气门嘴承载部13则是用来承载气门嘴的，因为内凹圆弧状凹槽形状的设计，对于气门嘴承载部也是做了相应设计的，其气门嘴承载部包括设置在设置在内凹圆弧状凹槽上的承载斜板131，承载斜板上设置了气门嘴孔132，很明显，气门嘴孔是用来放置气门嘴的，承载斜板与内凹槽圆弧状凹槽平稳圆滑过渡连接设置，除此之外，承载斜板与气门嘴保持垂直设置。
发明人为了进一步提高轻量化车轮的强度，发明人在轮辋的两侧设置了环形加强筋14。
其凸峰为加宽凸峰，发明人经过大量的试验得出，加宽凸峰的半径为40-60mm时，可以大大提高轮辋的径向承受能力，即又进一步的提高了轻量化车轮的强度和刚度；发明人为了提高整体的轻量化的设计，其轮辐采用了拓扑优化，用德国的旋压机进行旋压加工不等厚度截面的轮辐，来适应承载能力的需求。
发明人经过大量的试验得出，其内凹圆弧状凹槽11的大R型圆弧状槽型凹槽的半径为15-25mm，半径在这个区间内，则可以是轻量化车轮的达到比较好的效果。
在对本发明的轻量化车轮做轻量化处理的时候，发明人一般会将轮辋的厚度设计到3.5-6.5mm之间。
为了提供轻量化车轮的整体效果，发明人对车轮整体采用了高强度钢进行了设置，对于高强度刚发明人一般选用新型低硅TRIP(590-780)钢，其新型低硅TRIP(590-780)钢的意思是新型低硅钢的钢号在590-780之间的钢材。
发明人对本发明中提出的带有环状轮缘槽底为圆弧状轮辋的轻量化无内胎车轮做了全面的有限元分析，并给出了一组现有车轮有限元的分析数据。
现有车轮(22.5*9.00型号)
A、结构分析
a、CFT--弯曲疲劳试验目标：CFT20,800Nm 300,000周期
弯曲疲劳试验目标
边界条件——轮辋固定，瞬间力量
b、RFT—径向疲劳试验目标：RFT58800N 1,000,000周期
径向疲劳试验目标
边界条件——螺栓孔固定，径向力量
B、结构分析结果——弯曲疲劳试验目标
CFT-临界区域——应力分布320MPa
RFT-临界区域——应力分布279MPa
C、耐用性分析——弯曲疲劳试验目标(CFT)
临界区域——疲劳寿命
D、耐用性分析——径向疲劳试验目标(RFT)
临界区域——疲劳寿命
E、总结
原材料结构分析建议
——针对轮辐材料，590FB是适宜的，但是真正的负荷是必备的；
——针对轮辋材料，590C 4.5t是可以的。
新型车轮
A、分析结果——新型轮辋
B、分析结果——CFT弯曲疲劳试验目标(新型)
临界区域——应力156MPa 临界区域——应力160MPa
在CFT覆盖疲劳试验目标下，相同力分布是发生的；
C、分析结果——RFT径向试验目标(新型)
临界区域——应力279Mpa，590c，4.5t，轮辋周期：1,860,000；
临界区域——应力225MPa，590c，4.5t，轮辋周期：19,600,000；
在CFT弯曲疲劳情况下，减少压力是发生的。
从上述两个车轮中可以看出，在同样的前提条件下，本发明中提及的车轮更加优秀。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种带有新一代15°DC轮辋槽底为圆弧状的轻量化车轮，包括轮辋以及与轮辋焊接设置的轮辐，所述轮辋侧面的中部设置有凹槽，其特征在于，所述凹槽为内凹圆弧状凹槽，所述内凹圆弧状凹槽的槽型为大R型圆弧状，所述内凹圆弧状凹槽上靠近轮辐的一侧设置有气门嘴承载部，远离轮辐的一侧设置有凸峰，所述气门嘴承载部包括设置在设置在内凹圆弧状凹槽上的承载斜板，所述承载斜板上设置有气门嘴孔，所述气门嘴孔内设置有气门嘴。
2.根据权利要求1所述的一种带有新一代15°DC轮辋槽底为圆弧状的轻量化车轮，其特征在于，所述承载斜板与内凹槽圆弧状凹槽平稳圆滑过渡连接设置。
3.根据权利要求1所述的一种带有新一代15°DC轮辋槽底为圆弧状的轻量化车轮，其特征在于，所述轮辋的两侧设置有环形加强筋。
4.根据权利要求1所述的一种带有新一代15°DC轮辋槽底为圆弧状的轻量化车轮，其特征在于，所述凸峰为加宽凸峰。
5.根据权利要求4所述的一种带有新一代15°DC轮辋槽底为圆弧状的轻量化车轮，其特征在于，所述加宽凸峰的半径为40-60mm。
6.根据权利要求1所述的一种带有新一代15°DC轮辋槽底为圆弧状的轻量化车轮，其特征在于，所述内凹圆弧状凹槽的大R型圆弧状槽型凹槽的半径为15-25mm。
7.根据权利要求1所述的一种带有新一代15°DC轮辋槽底为圆弧状的轻量化车轮，其特征在于，所述轮辋的厚度为3.5～6.5mm。
8.根据权利要求7所述的一种带有新一代15°DC轮辋槽底为圆弧状的轻量化车轮，其特征在于，所述轻量化车轮采用高强度钢。
9.根据权利要求8所述的一种带有新一代15°DC轮辋槽底为圆弧状的轻量化车轮，其特征在于，所述高强度钢为新型低硅TRIP(590-780)钢。
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