CN107639972A - 用于机动车辆的多轮毂车轮组件 - Google Patents

Abstract

公开了用于机动车辆动力系的车轮组件，用于制造该车轮组件的方法和用于使用该车轮组件的方法，以及具有各自由轮胎和车轮组件组成的车轮单元的机动车辆。例如，公开了用于机动车辆的多轮毂车轮组件。机动车辆包括轮胎和安装到车身上的悬架部件，比如轮毂及轴承组件。车轮组件包括具有附接至中心轮毂的环形轮辋鞍边的外部车轮。中心轮毂安装到车辆的悬架部件上，例如通过凸耳和螺栓，而轮胎安装到轮辋鞍边上。车轮组件还包括具有附接至安装基部的偏转环形轮辋的中间轮毂。安装基部附接至外部车轮。中间轮毂安装在外部车轮的中空芯部里面，介于中心轮毂和悬架部件之间。

Description

用于机动车辆的多轮毂车轮组件

技术领域

本公开通常涉及用于机动车辆的动力系系统。更具体地，本公开的方面涉及用于机动车辆的角组件的车轮轮毂。

背景技术

传统机动车辆，比如现代汽车，包括动力系，其操作以推进车辆并给车载车辆电子设备供能。动力系，其包含并时常被不适当地称为“驱动系”，通常包括发动机，该发动机通过多速动力传动装置将驱动力传送到车辆的最终驱动系统(例如，后差速器、车轴和车轮)。传统上汽车由往复活塞式内燃机(ICE)来提供动力，这是由于内燃机容易获得和其相对便宜的成本、轻重量和总效率。此类发动机包括两冲程或四冲程压缩-点火柴油发动机以及四冲程火花-点火汽油发动机。在另一方面，混合动力车辆采用替代的动力源，比如燃料电池或电动机-发电机，以推进车辆，这尽可能减小了对用于动力的发动机的依赖并增加了总燃料经济性。

当代机动车辆驱动系的车轮单元典型地为具有装配至金属车轮的轮辋上的合成橡胶轮胎的充气组件。为了确保一致的道路操作性、转向和车辆制动，每个车轮单元通过悬架系统连接至车辆的白车身(BIW)，该悬架系统通常包括弹簧、减震器和连杆的协作。例如，传统的后轮驱动汽车的前角组件采用具有主轴的转向关节，在其上可旋转地安装有轮毂和制动转子。关节的内侧接触点例如经由控制臂、支柱阻尼器和拉杆被联接至车身，然而外侧端例如经由主轴和轮毂被联接至车轮轮毂。车轮单元在关节、主轴和拉杆上旋转和转向，并同时通过关节、支柱和控制臂被保持在稳定的运动平面。

发明内容

本文公开了用于机动车辆动力系的车轮组件，用于制造该车轮组件的方法和用于使用该车轮组件的方法，以及具有包括轮胎和车轮组件的车轮单元的机动车辆。作为实例，而并非作为限制，公开了一种用于机动车辆的前角组件的改进的多轮毂结构性车轮(或“车轮组件”)。在某一实施例中，多轮毂结构性车轮由刚性外部车轮(或“轮辐部件”)和中间轮毂组成，在刚性外部车轮上安装有聚合物轮胎，该中间轮毂安装在外部车轮内部介于角组件的悬架部件(即，关节、轮毂及轴承组件等)与外部车轮的中心轮毂之间。该外部车轮由低强度材料(例如，铸铝)制成，例如，其可以容易地成形以提供式样形状和足够的刚度。与此相反，中间轮毂由较高强度材料(例如，高强度低合金(HSLA)钢)制成，例如，其被用于处理外部负载状况，例如浅偏置前部负载。任选的中间轮毂几何结构可以包括倾斜偏转轮辋和/或凸形安装基部，其可有助于在外部负载状况期间将前角组件偏转至车身的外侧。

所公开的概念中至少一些的附带好处包括有助于防止前角组件在外部负载状况期间穿透乘客舱脚部空间。例如，高强度中间轮毂可以被加载以几何地接合摇杆并由此使得前角组件向外侧运动。混合材料的车轮构造还可以为车轮单元的A侧外观的造型提供自由度，同时保持足够的径向和横向车轮刚度以防止在外部负载期间产生不需要的变形。

本公开的方面涉及用于机动车辆动力系的车轮单元。例如，公开了用于机动车辆的车轮组件。机动车辆包括车身，轮胎和悬架部件直接或间接安装在车身上。车轮组件，其可以是两部分构造或整体成形的单元，包括外部车轮和中间轮毂。外部车轮包括轮辋鞍边，其附接至中心轮毂以协同限定中空芯部。中心轮毂配置为安装在机动车辆的悬架部件上，该悬架部件可以是可旋转地安装到转向关节的轮毂及轴承组件。与之相比，轮辋鞍边配置为在其上安装轮胎。中间轮毂组件与外部车轮整体地形成或者以其他方式附接至外部车轮，例如，通过轮毂及轴承组件的凸耳。中间轮毂包括附接至安装基部的偏转轮辋。中间轮毂配置为安装在外部车轮的中空芯部里面，介于中心轮毂和悬架部件之间，例如以提供附加的刚度并在外部负载下控制车轮组件的运动。

本公开的其他方面涉及具有包括多个车轮单元的动力系的机动车辆。本文所用的“机动车辆”，可以包括任何相关的车辆平台，比如载客车辆(内燃机(ICE)、混合动力、电动、燃料电池等)、工业车辆、公共汽车、全地形车辆(ATV)、农用设备等。在一个实例中，机动车辆被公开为包括具有轮舱的车身，且角组件部分地或全部地安装在轮舱内。除了别的之外，角组件包括轮胎、转向关节、轮毂及轴承组件，以及多轮毂车轮。转向关节在轮舱里面安装到车身上，而轮毂及轴承组件可旋转地安装到转向关节。

多轮毂车轮包括刚性外部车轮，例如由具有第一结构强度的第一材料制成，以及刚性中间轮毂，例如，由具有不同于第一硬度的第二结构强度的第二材料制成。外部车轮包括环形轮辋鞍边，其通过轮辋星状部附接至中心轮毂以限定中空芯部。外部车轮的中心轮毂安装到轮毂及轴承组件上，而轮胎安装到外部车轮的轮辋鞍边上。中间轮毂包括附接至环面形安装基部并从环面形安装基部倾斜地突出的环形偏转轮辋。安装基部安装在轮毂及轴承组件上，以使得该中间轮毂安装在外部车轮的中空芯部里面，介于中心轮毂和转向关节之间，例如以提供附加的刚度并在外部负载下控制车轮组件的运动。

根据本公开的其他方面，提出了制造车辆车轮组件的方法和使用车辆车轮组件的方法。例如，公开了构造用于机动车辆的车轮组件的方法。机动车辆包括车身、轮胎以及直接或间接安装到车身上的悬架部件。该方法包括：提供具有附接至中心轮毂以限定中空芯部的轮辋鞍边的外部车轮，其中中心轮毂配置为安装在机动车辆的悬架部件上，而轮辋鞍边配置为在其上安装轮胎；以及将中间轮毂附接至外部车轮，该中间轮毂包括附接至安装基部的偏转轮辋，其中该中间轮毂配置为安装在外部车轮的中空芯部里面，介于中心轮毂和悬架部件之间，例如以提供附加的刚度和在外部负载下控制车轮组件的运动。

以上发明内容并不旨在代表本公开的每个实施例或每个方面。更确切地说，前述的发明内容仅仅提供了本文提出的一些新颖方面和特征的范例。当结合附图和所附权利要求书时，由以下对用以实现本公开的代表性实施例和模式的详细描述，本公开的以上特征和优点，以及其他特征和优点将是显而易见的。

附图说明

图1是根据本公开的方面的具有包括多轮毂车轮组件的前角组件的代表性机动车辆的前透视示意图。

图2是将图1的前角组件进行了局部剖切显示以更好说明代表性多轮毂车轮组件的顶透视示意图。

图3是图2的代表性多轮毂车轮组件的平面剖视示意图。

图4是根据本公开的方面的用于机动车辆的另一多轮毂车轮组件的平面剖视示意图。

本公开容许各种修改和替代形式，而且一些代表性实施例已经作为实例在附图中示出并将在本文中进行详细描述。然而，应当理解，本公开的新颖方面并不限于所公开的特定形式。而是，本公开意在涵盖落在由所附权利要求书所限定的本公开的实质和范围内的所有修改、等价物、组合、子组合以及替代方案。

具体实施方式

本公开容许有许多不同形式的实施例。在附图中被示出并将在此进行详细描述的本公开的代表性实施例，被理解为本公开意在被认为是本公开的原理的范例而并不旨在将本公开的宽泛方面限制为所示的实施例。就此而言，所公开的元件和限制，例如在摘要、发明内容以及具体实施方式部分中公开但是并为在权利要求书明确提出的元件和限制，不应通过暗示、推断或以其他方式被单独或共同引入权利要求书。为了本具体实施例方式的目的，除了明确否认之外：单数的使用包括了复数，反之亦然；词语“和”以及“或”应当既可以是连接词也可以是反意连接词；词语“所有”意思是“任何及所有”；词语“任何”意思是“任何及所有”；并且词语“包括”和“包含”以及“具有”意思是“包括但不限于”。此外，表示近似的词语，比如“大约”、“几乎”、“基本上”、“近似地”等等，例如在本文中可以从“在、接近或接近在”或“在3-5％内”或“在可接受的制造公差内”或其任何逻辑组合的意义来使用。

现在参考附图，其中在所有若干视图中相同的附图标记指代相同的特征，图1中示出了代表性汽车的透视示意图，该代表性汽车一般以标记10指示，并具有车轮角组件的布置，其在本文中由前角组件12共同表示。前角组件12安装在汽车10的前部，例如前保险杠面板后面和乘客门前方，该前角组件12完全或部分放置在由前翼子板14部分限定的轮舱内。所示的汽车10-本文中也被称为“机动车辆”或简称为“车辆”-仅仅是可以用来实践本公开的新颖方面的示范性应用。同样，将本公开概念实施为前角组件同样应当被理解为是对本文所公开的新颖概念的示范性应用。如此，应当理解，本公开的方面和特征可以整合入其他车轮角组件并用于任何类型的机动车辆。最后，本文所呈现的附图，并不必按比例绘制且纯粹提供用于指导性目的。因此，附图中示出的特定和相对尺寸不应被解释为限制性的。

参考图1和图2，前角组件12包括汽车的前转向及悬架系统16，其用于在轮舱14内将车轮单元18连接至车身，如以下所述。转向及悬架系统16可以采用任何已知的或今后开发的架构，包括：独立悬架或非独立悬架，主动悬架或被动悬架，片簧、扭转梁或卷簧悬架，叉骨式、纵臂式或多连杆式悬架等。如图所示，转向及悬架系统16包括拉杆20，其在一端处连接至转向关节22的关节转向臂并且在相对端处连接至齿条齿轮转向系统(未示出)的转向中心连杆。为了提供车辆制动功能，前盘式制动组件被连接至转向关节22，该盘式制动组件在本文中由座接在制动转子26的周边上的制动钳24所表示。轮毂及轴承组件28可旋转地将制动转子26联接到转向关节22，而制动钳24通过装入制动钳支撑臂的螺栓刚性地直接安装到关节22主体。防尘盖(或“防溅板”)30介于关节22和制动转子26之间以保护制动系统部件免受道路碎片和水的影响。悬架系统16还包括下控制臂32，其可枢转地在一端处连接至转向关节22并且在相对端处连接至机动车辆10车身的底盘部分。

图1和图2的车轮单元18通常由包围多轮毂车轮组件的复合合成橡胶轮胎34组成，该多轮毂车轮组件通常以标记36指示。不考虑轮胎的类型，无论其为全天候、全地形、越野、低断面、雪地、泥泞路轮胎等，轮胎34可以采用具有能够实现更好牵引和车辆操纵性的外胎面的多层环形形式。例如，典型的充气子午线轮胎包括覆盖金属带的橡胶胎面和具有密封到车轮组件36的不可伸展胎缘的主胎体。轮胎34可以提供有传统的施拉德型止回阀以用于调节轮胎压力。正如常见的，轮胎34可以直接安装到车轮组件36上并保持空气而无需单独的内胎。

为了处理外部负载状况，比如浅偏置前部负载，以及为了在此类负载期间控制前角组件12的偏转，车轮单元18提供有包含嵌套在外部车轮40内的中间轮毂38的多轮毂车轮组件36。可以是多部件构造(图3)或整体成形单元(图4)的多轮毂车轮组件36被安装到轮毂及轴承组件28的凸耳29上以与转子26共同旋转。在机动车辆10的运行期间该多轮毂车轮组件36为轮胎34提供功能性和结构性支撑。应当理解，多轮毂车轮组件36部件的审美特性以及单独的和相对的尺寸可以与附图中所示的不同。

转到图3，刚性外部车轮40包括环形外部轮辋鞍边42，该外部轮辋鞍边42例如通过轮辋星状部46附接至中心轮毂44以限定通常由标记48指示的中空芯部。在其侧棱处，轮辋鞍边42以相对的轮辋凸缘43终止。这些轮辋凸缘43用于密封和安装已经被拉动、按压或以其他方式装配到轮辋鞍边42上的轮胎34。圆周间隔开的通孔45延伸穿过中心轮毂44以容纳紧固装置，比如轮毂及轴承组件28的凸耳29，以用于将外部车轮40安装至转向及悬架系统16，并且由此安装至车辆10的车身上。该环形外部轮辋鞍边42通常正交地从轮辋星状部46的外圆周沿内侧方向突出，即向轮舱内突出。如图所示，外部车轮40-轮辋鞍边42、中心轮毂44以及轮辋星状部44-由铸造、锻造或以其他方式整体成形为单件一体结构。任选的替代设计可以包含由两个或更多个单独的部件制成的外部车轮，该两个或多个单独的部件随后被接合在一起。应当理解，轮辋星状部46的“星形”或“轮辐形”设计在本质上并非限制性的；就这一点而言，该轮辋星状部46可以采用其他功能性和美学设计而不偏离本公开的范围。

与外部车轮40同心的是刚性中间轮毂38，其包含附接至环面形安装基部52的环形偏转轮辋50。在所示的实例中，中间轮毂38的偏转轮辋50围绕安装基部52的外圆周连续延伸，朝内侧方向以一倾斜角从其突出。可以修改该突出的角度，例如，为了在外部负载期间提供不同的偏转特性。安装基部52可以是盘形环面(如图3中所见)、凹形(半球形)环面(如图4中所示)或采用其他所需的形状和尺寸，取决于例如车轮单元18的预期用途。另外，偏转轮辋50在本质上可以是非连续的，例如采用具有间隔开的分隔的分段形式。类似地，安装基部52可以制成具有排气槽以用于改进冷却或制成具有支撑肋以用于增加强度。

图3的圆周间隔开的通孔51延伸穿过安装基部52，并且当适当地定位时，与中心轮毂44的通孔45对准。就此而言，这些通孔51容纳紧固装置，比如轮毂及轴承组件28的凸耳29，以用于将中间轮毂38安装至外部车轮40和转向及悬架系统16。一旦适当地安装，中间轮毂38的偏转轮辋50至少部分地包围机动车辆10的一个或多个悬架部件，如图2中所见。如图所示，中间轮毂38-轮辋50和安装基部52-由铸造、锻造或以其他方式整体成形为单件一体结构。就此而言，多轮毂车轮组件136可以包含或基本上由整体成形为单件一体结构的中间轮毂138和外部车轮140组成，如图4可见。替代设计可以包含由两个或更多个单独的部件制成的中间轮毂，该两个或多个单独的部件随后被接合在一起。

根据所示的实例，中间轮毂38被安装在外部车轮40的中空芯部48里面，介于中心轮毂44和轮毂及轴承组件28之间，例如，以向车轮组件36提供附加的径向和横向结构性强度且在外部负载下控制车轮单元18的运动。对于至少一些实施例，期望外部车轮40由具有第一材料强度性能的第一(较低强度)材料(例如，铸铝)制成，而中间轮毂38由具有大于第一材料强度性能的第二材料强度性能(例如，屈服强度、极限强度、杨氏模量等)的第二(较高强度)材料(例如，高强度低合金(HSLA)钢)制成。这种混合材料构造有助于更好地抵抗和处理外部负载状况，比如浅偏置前部负载。另外，优化的中间轮毂38几何结构有助于控制外部加载的前角组件12的方向运动，例如，引导组件12朝向外侧方向在后部并远离机动车辆10的乘客舱。

尽管已经参考所示的实施例详细描述了本公开的方面，然而本领域的技术人员应当认识到，可以对其做出许多改变而不偏离本公开的范围。本公开并不限于本文所公开的精确构造和组成；从前述描述而显而易见的任何及所有修改、改变和变型都落在由所附权利要求书所限定的实质和范围内。而且，本公开概念明确地包括前述元件和特征的任何及所有组合和子组合。

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的车轮组件，所述机动车辆包括车身、轮胎以及安装至所述车身的悬架部件，所述车轮组件包括：

具有附接至中心轮毂以限定中空芯部的轮辋鞍边的外部车轮，所述中心轮毂配置为安装在所述机动车辆的所述悬架部件上，且所述轮辋鞍边配置为在其上安装所述轮胎；以及

附接至所述外部车轮且包括附接至安装基部的偏转轮辋的中间轮毂，所述中间轮毂配置为安装在所述外部车轮的所述中空芯部里面介于所述中心轮毂和所述悬架部件之间。

2.根据权利要求1所述的车轮组件，其中所述中间轮毂的所述偏转轮辋从所述安装基部以倾斜角突出。

3.根据权利要求1所述的车轮组件，其中所述中间轮毂的偏转轮辋为环形并围绕所述安装基部的外圆周连续延伸。

4.根据权利要求1所述的车轮组件，其中所述中间轮毂的偏转轮辋配置为至少部分地包围所述机动车辆的所述悬架部件。

5.根据权利要求1所述的车轮组件，其中所述中间轮毂的所述安装基部为盘形环面或凹形环面。

6.根据权利要求1所述的车轮组件，其中所述外部车轮由具有第一材料强度性能的第一材料制成且所述中间轮毂由具有大于所述第一材料强度性能的第二材料强度性能的第二材料制成。

7.根据权利要求1所述的车轮组件，其中所述悬架部件包括具有在其上安装所述外部车轮的所述中心轮毂的多个凸耳的轮毂及轴承组件，并且其中所述安装基部包括多个孔口，所述多个孔口每个配置为穿过其中容纳相应的一个所述凸耳并由此将所述中间轮毂安装至所述悬架部件。

8.根据权利要求1所述的车轮组件，其中所述轮辋鞍边通过轮辋星状部附接至所述中心轮毂，所述轮辋鞍边从所述轮辋星状部的外圆周朝向内侧突出。

9.根据权利要求8所述的车轮组件，其中所述轮辋鞍边、所述中心轮毂以及所述轮辋星状部整体成形为单件一体结构。

10.根据权利要求1所述的车轮组件，其中所述中间轮毂的所述偏转轮辋和所述安装基部整体成形为单件一体结构。