CN110103630B - 一种自动调节风阻的轮辋组件及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动调节风阻的轮辋组件，包括轮辋和辐条，所述辐条固定在所述轮辋上，并且所述辐条之间形成轮辋窗口，所述轮辋组件还包括百叶帘；所述辐条沿侧边设置容置槽，用于容置所述百叶帘；所述轮辋靠近轮辋窗口的一侧设置凹槽，所述弹性件连接所述百叶帘使其沿凹槽转动，用于遮挡或部分遮挡所述轮辋窗口，本发明还提供一种车辆，所述车辆具有上述提供的轮辋，本发明根据不同车速可以实现风阻系数的调节，同时又能保证制动的散热需求。

Description

一种自动调节风阻的轮辋组件及车辆

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种自动调节风阻的轮辋组件及车辆。

背景技术

随着科学技术的不断发展和进步，现代汽车行业的竞争越来越激烈，行业产能远大于市场容量，每一个细节市场都存在着激烈的竞争，从经济型轿车到高端商务车，各品牌都在进行品质和价格的拼杀，同质价更低是整车厂不断追求的目标，而在运行时，汽车的外形结构对汽车所构成的空气阻力对于汽车的运行速度和加速具有重要的影响。

随着汽车法规对油耗及排放的要求加严及电动车市场对续航的追求，整车企业均将降低汽车风阻的列为重点技术研究课题。降低汽车风阻对减低油耗和增加电动车里程有明显的作用，而降低整车风阻的工作被细分到各个部件，降低轮辋风阻的工作应运而生。

目前市面常见的有普通轮辋，性能轮辋，低风阻轮辋，此三种轮辋中低风阻轮辋是风阻最小的轮辋，但是由于轮辋及制动卡钳，摩擦片，制动盘等部件散热需求，导致低风阻轮辋降低风阻能力受到的很大程度的限制，授权公告号为CN203611638U，专利名称为一种降低风阻系数的汽车轮毂，如图6所示，该专利是通过偏心设置的轮辐，并在轮辐的外侧设置不同角度的弧面，并且夹角较小的弧面朝向汽车行进的方向，降低风阻，夹角较大的一侧风压较小，带动空气往内侧刹车盘方向流动；轮辐设计往一侧偏心，可以使轮辐在切割空气时，空气沿着轮辐往外侧流动，轮辐外侧的空隙较大，可以减少风阻。但是现有的低风阻轮辋都属于固定的结构，不能根据车辆的运行状态自行调整风阻系数。

因此如何平衡风阻系数和制动性能成为痛点难题。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于，提供一种自动调节风阻的轮辋组件及车辆。

为了解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

一方面，本发明提供一种自动调节风阻的轮辋组件，包括轮辋和辐条，所述辐条固定在所述轮辋上，并且所述辐条之间形成轮辋窗口，所述轮辋组件还包括百叶帘；所述辐条沿侧边设置容置槽，用于容置所述百叶帘；所述轮辋靠近所述轮辋窗口的一侧设置凹槽，所述凹槽与所述容置槽连通，所述百叶帘的弧形底边设置在所述凹槽中，所述弹性件连接所述百叶帘使其沿凹槽转动，用于遮挡或部分遮挡所述轮辋窗口。

进一步地，所述弹性件的一端固定在所述容置槽底部靠内侧的一端，所述弹性件的另一端固定在所述百叶帘的底部，在初始状态，所述弹性件处于收缩状态，并且将所述百叶帘全部容置在所述容置槽中。

作为可选地，所述弹性件一端固定在所述容置槽相对所述容置槽的另一侧，所述弹性件的另一端固定在所述百叶帘的底部，在初始状态，所述弹性件处于收缩状态，并且将所述百叶帘全部容置在所述容置槽中。

进一步地，所述百叶帘呈扇形状，并与所述容置槽匹配；所述百叶帘包括固定边和活动边，所述固定边设置在所述容置槽靠近所述轮辋窗口的一侧，所述活动边的底端与所述弹性件连接。

进一步地，所述轮辋窗口靠近轮毂中心的一端设置旋转轴安装槽，所述百叶帘通过旋转轴固定在所述旋转轴安装槽上。

具体地，所述百叶帘展开的大小与所述轮辋窗口的大小匹配。

进一步地，所述凹槽设置开口，用于安装所述百叶帘，所述开口设置在所述轮辋的内侧。

进一步地，在所述开口上设置安装拆卸块，所述安装拆卸块与所述开口匹配，在进行百叶帘安装时，卸掉所述安装拆卸块，使得安装通道的半径超过百叶帘，便于百叶帘装入轮辋的容置槽内，在百叶帘安装完毕后，将所述安装拆卸块固定在所述开口中。

具体地，所述安装拆卸块中部设置安装孔，所述安装拆卸块通过螺栓固定在所述开口上，并且所述所述螺栓的最高点不超过所述安装拆卸块的最高点。

进一步地，所述辐条的内侧设置通孔，所述通孔用于所述弹性件的安装。

进一步地，所述通孔内部设置吊环，所述吊环用于固定所述弹性件的一端。

作为优选地，所述弹性件为伸缩弹簧。

作为可选地，所述百叶帘为多层百叶。

作为优选地，所述百叶帘为三层百叶。

另一方面，本发明提供一种车辆，所述车辆具有上述所述的一种自动调节风阻的轮辋组件。

采用上述技术方案，本发明所述的一种自动调节风阻的轮辋组件及车辆具有如下有益效果：

1.本发明所述的一种自动调节风阻的轮辋组件及车辆，通过具有可调节百叶帘结构的轮辋来实现不同的风阻系数，在车轮转速增加时百叶帘向轮辋窗口的方向转动，轮辋窗口面积减小，风阻变小，相反制动减速时，车轮转速降低切向力变小，弹性件将百叶帘拉回，轮辋窗口面积增加，通风量增加保证制动的散热需求。

2.本发明所述的一种自动调节风阻的轮辋组件及车辆，通过开口和安装拆卸块的设计方便百叶帘安装到凹槽内，增加了装配效率，同时也能保证轮辋的完整性。

3.本发明所述的一种自动调节风阻的轮辋组件及车辆，通过旋转轴和凹槽的设计，可以保证百叶帘能在凹槽中进行旋转。

4.本发明所述的一种自动调节风阻的轮辋组件及车辆，轮辋结构简单，百叶帘便于安装和更换，又能风阻系数和制动性能的平衡，具有很高的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1本发明所述的一种自动调节风阻的轮辋组件的结构分解图；

图2是图1中百叶帘封闭视图；

图3是图1中百叶帘全开图；

图4本发明所述的一种自动调节风阻的轮辋组件的细节图；

图5是实施例1中车轮轮辋的简化受力图；

图6是现有技术中汽车轮毂的结构示意图。

图中：1-辐条，2-轮辋窗口，3-百叶帘，4-旋转轴，5-弹性件，6-凹槽，11-容置槽，12-通孔，21-旋转轴安装槽，31-弧形底边，32-固定边，33-活动边，61-开口，62-安装拆卸块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

随着油耗要求的加严及电动车对续航的追求，低风阻部件的研发显得越来越重要，而对低风阻轮辋的设计也是其中的一种，现有的低风阻轮辋都是通过固定的结构来降低风阻，授权公告号为CN203611638U，专利名称为一种降低风阻系数的汽车轮毂，如图6所示，该专利是通过偏心设置的轮辐，并在轮辐的外侧设置不同角度的弧面，并且夹角较小的弧面朝向汽车行进的方向，降低风阻，夹角较大的一侧风压较小，带动空气往内侧刹车盘方向流动；轮辐设计往一侧偏心，可以使轮辐在切割空气时，空气沿着轮辐往外侧流动，轮辐外侧的空隙较大，可以减少风阻。但是上述专利由于结构固定，轮辋的风阻系数也是固定的，在不同车速情况下不利于充分减少风阻的减小，而且在车辆制动时也很难满足很好的散热需求，因此本实施例提供一种自动调节风阻的轮辋组件，如图1到图4所示，包括轮辋和辐条1，所述辐条1固定在所述轮辋上，并且所述辐条1之间形成轮辋窗口2，所述轮辋组件还包括百叶帘3，所述辐条1的内部设置容置槽11，所述百叶帘3设置在所述容置槽11中，并且所述百叶帘3的顶端通过所述旋转轴4固定在所述轮辋窗口2的顶端；所述轮辋窗口2底部设置凹槽6，并且所述凹槽6与所述容置槽11的底部连通，所述百叶帘3的弧形底边31设置在所述凹槽6中；所述弹性件5连接所述百叶帘3使其沿凹槽6转动，用于遮挡或部分遮挡所述轮辋窗口2，具体地，所述弹性件5的一端固定在所述凹槽6靠近容置槽11的一端，所述弹性件5的另一端固定在所述百叶帘3的底部；在所述弹性件5初始状态时，所述百叶帘3折叠设置在所述容置槽11中，通过所述百叶帘3的开启和关闭调整所述轮辋的通风量。

具体地，所述旋转轴4能够为百叶帘3提供一个旋转中心，保证百叶帘3在凹槽6内转动。

在一些实施例中，所述百叶帘3呈扇形状，并与所述容置槽11的形状匹配，然后所述百叶帘3固定在所述容置槽11中，其中所述百叶帘3的固定边32固定所述容置槽11靠近所述轮辋窗口2的一侧，所述百叶帘3的活动边33的低端与所述弹性件5连接，这样所述百叶帘3的活动边33就能在凹槽6中转动。

在一些实施例中，我们可以想到，所述百叶帘3展开后的大小与所述轮辋窗口2的大小匹配，因此在车轮足够高的转速情况下，百叶帘3充分展开，将所述轮辋窗口2全部闭合。

具体地，通过百叶帘3的开启和关闭来调整轮辋的通风量，实现降低风阻或增加通风量，冷却制动系统。百叶帘3绕着旋转轴4旋转，根据所受外力不同旋转角度不同，百叶帘的结构尺寸参考轮辋窗口2设计，而弹性件5能够调整百叶帘3的位置，在初始状态下，弹性件5自然伸直，百叶帘3呈折叠状态设置在容置槽11中，轮辋窗口2处于100％开口状态，当车轮转速提高，受到切向力的百叶帘3拉伸弹性件5，开口率逐渐降低，当车轮转速降低，受拉力后弹簧将百叶帘拉回，开口率逐渐升高。

众所周知，车轮的转速不同引起百叶帘3所受到的切向力不同，百叶帘3车轮越高切向力越大，百叶帘3向轮辋窗口2的一侧转动，轮辋窗口2面积减小，风阻变小，相反制动减速时(需要散热)，车轮转速降低切向力变小，预设弹性件5将百叶帘3拉回，轮辋窗口2面积增加，通风量增加保证制动的散热需求。

在一些实施例中，所述凹槽6的底部设置开口61，用于安装所述百叶帘3，所述开口61设置在所述轮辋的内侧，进一步地，在所述开口61上设置安装拆卸块62，所述安装拆卸块62与所述开口61匹配，在进行百叶帘3安装时，卸掉所述安装拆卸块62，使得安装通道的半径超过百叶帘3，便于百叶帘3装入轮辋的容置槽11内，在百叶帘3安装完毕后，将所述安装拆卸块22固定在所述开口中，这样能够保证百叶帘3可以在凹槽6内平稳滑动。

具体地，所述安装拆卸块中部设置安装孔，所述安装拆卸块通过螺栓固定在所述开口上，并且所述所述螺栓的最高点不超过所述安装拆卸块的最高点。

在一些实施例中，所述轮辋窗口2的顶部设置旋转轴安装槽21，用于安装所述旋转轴4。

在一些实施例中，所述容置槽11的底部内侧的一端设置吊环，所述吊环用于固定所述弹性件5的一端。

在一些实施例中，在与所述吊环对应的辐条1的内侧设置通孔12，所述通孔12用于所述弹性件5的安装。

具体地，为了体现轮辋的完整性，所述旋转轴安装槽21和通孔12均设置在所述轮辋的内侧。

本实施例中所述百叶帘3为多层叶片。

本发明的工作原理利用百叶帘3在车轮旋转时，随着车轮转速的变化而受到的离心力不同，在弹性件5方向的分力不同，百叶帘3拉伸弹性件5的长度不同，开度不同，因此车轮轮辋的风阻不同。

如图5所示为简化受力图(受力点集中在弹簧与百叶帘拉力点，未考虑加速阻力和百叶帘自身风阻)，本实施例假设弹性件的受力公式和普通弹簧一致。

F3-叶窗拉力，F2-弹簧拉力，G-重力F1-为F3在指向轮心方向的分力，向心力F2′-为F2在轮心方向的分力，G′-为重力G在轮心方向的分力；

在指向轮心方向的受力平衡F1＝F2′+G′

mω²R＝F2*sinθ+mg*cosθ其中ω＝πn/30

F2＝mπ²n²R/900-mg*cosθ

F2＝(mπ²n²R/900-mg*cosθ)/sinθ其中F2＝K*X

K*X＝(mπ²n²R/900-mg*cosθ)/sinθ

弹性件的变化量X＝(mπ²n²R/900-mg*cosθ)/sinθ*K公式一

式中：ω为角速度，n为轮辋转速，R为受力点半径，K为弹性件刚度，X为弹性件行程，θ为受力点与铅垂方向的角度。

从公式一中可以看出弹性件的变化量X与转速n正比，因此本发明在初始位置时，将百叶帘设置在开口最大处，当转速提高时，弹性件受到百叶帘的拉力而伸长，轮辋开口率减小，风阻变小，此工况满足汽车提高电动车续航或降低燃油车油耗的条件；反之，制动时，转速降低，百叶帘向心力变小，弹性件拉力大于向心力分力将百叶帘拉回，轮辋开口率增大，风阻变大，通风量增大，同时也能满足制动系统的散热需求。

现有技术中的低风阻轮辋，如图6所示的，通过偏心设置的轮辐，并在轮辐的外侧设置不同角度的弧面来取得减少风阻的效果，但是此种固定的低风阻结构的风阻系数也是固定的，不能根据车速实时调整风阻系数，即不能最大限度的实现低风阻效果，而且在制动散热方面也没有贡献，而本发明的自动调节风阻既能实现自动调节的功能也能在制动时满足散热的要求，并且不能从现有技术中得到相应的技术启示，具有突出的实质性特点。

通过本实施例提供的一种自动调节风阻的轮辋组件可以取得如下有益效果：

1)本发明所述的一种自动调节风阻的轮辋组件，通过具有可调节百叶帘结构的轮辋来实现不同的风阻系数，在车轮转速增加时百叶帘向轮辋窗口的方向转动，轮辋窗口面积减小，风阻变小，相反制动减速时，车轮转速降低切向力变小，弹性件将百叶帘拉回，轮辋窗口面积增加，通风量增加保证制动的散热需求。

2)本发明所述的一种自动调节风阻的轮辋组件，通过开口和安装拆卸块的设计方便百叶帘安装到凹槽内，增加了装配效率，同时也能保证轮辋的完整性。

3)本发明所述的一种自动调节风阻的轮辋组件，通过旋转轴和凹槽的设计，可以保证百叶帘能在凹槽中进行旋转。

4)本发明所述的一种自动调节风阻的轮辋组件，轮辋结构简单，百叶帘便于安装和更换，又能风阻系数和制动性能的平衡，具有很高的实用性。

实施例2，为实施例1的优选实施例

本实施例与实施例1的优选之处在于是所述弹性件5为伸缩弹簧，并且所述伸缩弹簧的固定方式和实施例1也一致，其工作原理和取得的有益效果与上述实施例也基本一致，这里就不一一赘述了。

实施例3

通过上述实施例提供的一种自动调节风阻的轮辋组件，但缺少应用主体，本实施例提供一种车辆，所述车辆具有上述提供的一种自动调节风阻的轮辋组件，并且设置在所述车辆的全部轮辋上，通过这种设置能够实现自动调节风阻的功能，但需要根据具体车型来进行设计。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种自动调节风阻的轮辋组件，包括轮辋和辐条(1)，所述辐条(1)固定在所述轮辋上，并且所述辐条(1)之间形成轮辋窗口(2)，其特征在于，还包括百叶帘(3)和弹性件(5)；所述辐条(1)沿侧边设置容置槽(11)，用于容置所述百叶帘(3)；所述轮辋靠近所述轮辋窗口(2)的一侧设置凹槽(6)，所述弹性件(5)连接所述百叶帘(3)使其沿凹槽(6)转动，用于遮挡或部分遮挡所述轮辋窗口(2)，所述弹性件(5)的一端固定在所述凹槽(6)靠近容置槽(11)的一端，所述弹性件(5)的另一端固定在所述百叶帘(3)的底部；在所述弹性件(5)的初始状态时，所述百叶帘(3)折叠设置在所述容置槽(11)中；

所述百叶帘(3)包括固定边(32)和活动边(33)，所述固定边(32)设置在所述容置槽(11)靠近所述轮辋窗口(2)的一侧，所述活动边(33)的底端与所述弹性件(5)连接。

2.根据权利要求1所述的一种自动调节风阻的轮辋组件，其特征在于，所述百叶帘(3)呈扇形状，并与所述容置槽(11)匹配。

3.根据权利要求1所述的一种自动调节风阻的轮辋组件，其特征在于，所述轮辋窗口(2)靠近轮毂中心的一端设置旋转轴安装槽(21)，所述百叶帘(3)通过旋转轴(4)固定在所述旋转轴安装槽(21)上。

4.根据权利要求3所述的一种自动调节风阻的轮辋组件，其特征在于，所述百叶帘(3)展开的大小与所述轮辋窗口(2)的大小匹配。

5.根据权利要求1所述的一种自动调节风阻的轮辋组件，其特征在于，所述凹槽(6)设置开口(61)，用于安装所述百叶帘(3)，所述开口(61)设置在所述轮辋的内侧。

6.根据权利要求5所述的一种自动调节风阻的轮辋组件，其特征在于，在所述开口(61)上设置安装拆卸块(62)，所述安装拆卸块(62)与所述开口(61)匹配。

7.根据权利要求1所述的一种自动调节风阻的轮辋组件，其特征在于，在所述辐条(1)的内侧设置通孔(12)，所述通孔(12)用于所述弹性件(5)的安装。

8.根据权利要求1所述的一种自动调节风阻的轮辋组件，其特征在于，所述弹性件(5)为伸缩弹簧。

9.一种车辆，其特征在于，所述车辆具有权利要求1至8任一项所述的一种自动调节风阻的轮辋组件。

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