CN110121431B

CN110121431B - 用于重载车辆的轮毂

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Publication number: CN110121431B
Application number: CN201780075236.3A
Authority: CN
Inventors: J·安德勒; D·格雷格; K·俄恩韦恩; J·维特林格; S·S·T·卡卡拉
Original assignee: Hendrickson USA LLC
Current assignee: Hendrickson USA LLC
Priority date: 2016-12-05
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2022-09-20
Anticipated expiration: 2037-11-29
Also published as: EP3548301B1; EP3548301A2; AU2017372587B2; CA3043225A1; EP3663100A1; US20180154691A1; WO2018106491A2; CN110121431A; AU2020203187A1; CA3116483A1; AU2017372587A1; WO2018106491A3; US10800205B2; CA3043225C; MX2019006373A

Abstract

本发明涉及用于重载车辆且用于安装车轮以进行相对旋转的轮毂(100)，其包括具有轴向相对的端部部分和纵向中心轴线(A)的大致圆柱形本体(102)。一对轴承接收孔(124、126)中的每一个在圆柱形本体(102)中在圆柱形本体的相应的轴向相对的端部部分处形成。圆周外壳(182)具有外径(D3)并且围绕所述一对轴承接收孔(124、126)中的一个形成在圆柱形本体(102)上。凸缘(160)在所述一对轴承接收孔(124、126)之间的位置处从圆柱形本体(102)径向向外延伸。圆柱形本体(102)的圆筒部分(104)在凸缘(160)和圆周外壳之间延伸并具有外径(D2)。轮毂(100)通过结合圆筒部分(104)的特定纵向轮廓以及各种尺寸的比率和/或关系而提供足够的强度并使重量最小化。

Description

用于重载车辆的轮毂

相关申请的交叉参考

本申请要求2016年12月5日提交的美国临时专利申请No.62/430,057的权益。

技术领域

本申请的主题整体上涉及用于车辆的车轮端部组件。具体地，本主题涉及一种车轮端部组件，其具有用于重载车辆的改进的轮毂。

背景技术

诸如卡车、牵引车-拖车或拖车和类似物的重载车辆，通常采用附接到车轴的相应的相对端部上的一对车轮端部组件。多车轴和车轮端部组件可以用于重载车辆。每个车轮端部组件通常包括轮毂，也称为车轮轮毂，其支撑在车轴的主轴上，以通过轴承组件进行相对旋转。轴承组件包括可以通过轴承间隔件分开的内侧轴承和外侧轴承。主轴具有附接端部部分或裙部，其外径基本上等于将于主轴附接的车轴中心管的端部部分的外径。

将主轴螺母组件拧到形成在主轴外侧端部上的螺纹上，以将轴承组件和轮毂固定在主轴上。如已知的那样，主轴螺母组件通常包括内侧螺母、锁定垫圈、外侧螺母和固定螺钉。除了保持轴承和任何间隔件的位置之外，主轴螺母组件还可以提供夹持力，以便对轴承和任何轴承间隔件的期望轴向预载荷到达预定水平。为了车轮端部组件进行正常操作，轴承用来自润滑腔室的润滑脂或油进行润滑，润滑腔室包含相对大量的昂贵的润滑材料。

在许多重载车辆的车轮端部组件的构造中，制动组件的制动鼓和车轮轮辋安装在轮毂上。为了便于制动鼓和车轮轮辋的正确安装和对准，轮毂形成有包括精确安装表面的凸缘。安装螺柱附接到凸缘。制动鼓和车轮轮辋形成有在安装螺柱上滑动的开口，这使得鼓和车轮轮辋能够紧固并夹紧在轮毂凸缘的安装表面上。

虽然大多数车轮端部组件包括这些一般特征，但轮毂和其它部件的设计和布置可根据特定车辆设计及其预期用途而变化。此外，现有技术轮毂的设计和构造在轮毂形成中表现出局限性，这导致缺点，例如具有用于昂贵的润滑材料占据的相对大体积的腔体和具有至少6.5英寸的外径的圆筒，具有不期望的相对较重的重量，使用相对大量的材料进行构造并且相关的制造成本相对较高。

许多已知的重载车辆轮毂通常通过由铝或含铁材料(例如铁)铸造成圆柱形形状而制成。然后对铸造形状进行机械加工以精确地形成关键表面，以保持内侧和外侧轴承、密封件和安装表面相对于主轴精确对准。在现有技术中，由于轮毂所需的强度和轮毂的复杂轮廓或构造，大多数重载车辆轮毂已经是铸造的。

承受轮毂将经受的操作载荷所需的铸造材料(特别是铁)经常导致轮毂的相对厚的壁，这产生了不期望的重的轮毂。这种相对较重的轮毂重量增加了重载车辆的燃料消耗并减少了重载车辆可能承载的负载，从而不期望地增加了车辆操作的成本。此外，一些铸造设计包括一个或两个厚部分，用作浇口，以在铸造过程中提供更好的材料填充并增加轮毂的重量。浇口通常仅在腔体的一部分长度上轴向延伸。因此，希望提供一种尽可能轻的轮毂并满足在重载车辆上操作的所有要求。

因为重载车辆轮毂经受了显着的操作载荷，所以增加的疲劳强度是一个重要特性，必须与最小化轮毂重量的期望相平衡。期望在轮毂中实现尽可能多的经济可行的疲劳强度和/或优化轮毂的强度重量比。易于铸造的金属，例如球墨铸铁、铝和某些等级的钢，通常具有有限的强度。结果，为了增加轮毂的强度，轮毂的部分相对较厚，因此轮毂的重量和相关成本通常会不期望地增加。出于这个原因，期望开发一种轮毂构造，其采用提供增加的强度或其它期望性能的材料和结构，同时减少轮毂重量和成本。

与一些先前已知的轮毂相关的缺陷、缺点和限制使得期望开发一种改进的轮毂构造，该轮毂构造重量相对较轻并且能够承受重载车辆操作期间的应力和应变，尤其是在承载相对较重的载荷时。

发明内容

提供了概述来以下面详细描述的形式来引入概念。本发明内容不旨在标识概念的关键因素或必要特征，也不旨在限制概念的范围。

使用根据本文描述的概念构造和制造的轮毂来克服与先前已知的轮毂相关的缺陷、缺点和限制。这些概念提供了重量相对较轻的轮毂，其能够承受在重载车辆操作期间遇到的应力集中并且减少材料使用和成本。这是通过改进的轮毂结构实现的，该轮毂结构相对较轻，具有相对较薄的轮毂圆筒部分，具有混合到轮毂的凸缘部分中的特定纵向过渡轮廓，具有与圆筒部分间隔开的导向器并且包含相对较小量的昂贵的润滑剂。

根据一个方面，改进的轮毂旨在用于重载车辆的车轮端部组件，该车辆端部组件接收并安装用于旋转的车轮。轮毂包括大致圆柱形本体，该圆柱形本体具有轴向相对的端部部分和纵向中心轴线。圆柱形本体限定了润滑腔室。一对轴承接收孔形成在圆柱形本体中。这对轴承接收孔中的每一个位于圆柱形本体的相应的轴向相对的端部部分处。凸缘在圆柱形本体中的所述一对轴承接收孔之间的位置处从圆柱形本体径向向外延伸。圆柱形本体的圆筒部分在凸缘和所述一对轴承接收孔中的一个之间延伸。圆筒部分具有外径。多个周向间隔开的安装导向器与圆柱形本体的圆筒部分间隔开。贮存器通道形成在圆柱形本体中，从润滑腔室延伸并且至少部分地位于凸缘的径向内侧。贮存器通道的内径大于圆柱形本体的圆筒部分的外径。

第一过渡区段可位于凸缘和圆柱形本体之间。第一过渡区段在朝向圆柱形本体的第一轴向端部的方向上延伸。第二过渡区段可位于凸缘和圆柱形本体之间。第二过渡区段在朝向圆柱形本体的相对的第二轴向端部的方向上延伸。第一和第二过渡区段中的至少一个具有在从圆柱形本体的纵向中心轴线径向延伸的平面中截取的轮廓。该轮廓包括至少一个弧形部分和至少一个直的部分。第一和第二过渡区段都可以具有包括至少一个弧形部分和至少一个直的部分的轮廓。第一和第二过渡区段中的至少一个包括至少两个弧形部分和至少一个直的部分，其中至少一个直的部分位于弧形部分之间。

第一过渡区段和第二过渡区段中的至少一个包括弧形的第一过渡部分和直的第二过渡部分，所述弧形的第一过渡部分沿着从圆柱形本体的第一端部部分的方向从圆柱形本体延伸并且具有在约1.9英寸至约2.1英寸的范围内的半径，所述直的第二过渡部分相对于圆柱形本体的纵向中心轴线A以约30°至约36°的范围内的角度从第一过渡部分延伸在约0.30英寸至约0.39英寸的范围内的距离。第一过渡区段和第二过渡区段中的至少一个包括弧形的第一过渡部分和直的第二过渡部分，所述弧形的第一过渡部分沿着从圆柱形本体的相对的第二端部部分的方向从圆柱形本体延伸并且具有在约0.90英寸至约1.10英寸的范围内的半径，所述直的第二过渡部分相对于圆柱形本体的纵向中心轴线A以约40°至约50°的范围内的角度从第一过渡部分延伸在约0.48英寸至约0.58英寸的范围内的距离。

浮雕部轴向延伸并且位于凸缘以及第一和第二过渡区段中的一个附近。贮存器通道形成在圆柱形本体中，从润滑腔室延伸并且至少部分地位于凸缘的径向内侧。贮存器通道的直径大于圆筒的外径。

多个轴向延伸且周向间隔开的安装导向器位于凸缘以及第一和第二过渡区段中的一个附近。每个安装导向器具有沿轴向延伸到凸缘中并且位于凸缘和安装导向器的交叉点附近的浮雕部。圆周外壳围绕轴承接收孔定位并具有外壳厚度。

圆柱形本体的圆筒在其整个轴向长度上具有圆筒厚度，其中外壳厚度与圆筒厚度基本相同。圆周外壳围绕轴承接收孔部分定位并具有外壳直径。圆筒具有圆筒直径并在凸缘和圆周外壳之间延伸。圆柱形本体的圆筒具有厚度，其中外壳直径或圆筒直径与圆筒的厚度的比率在约11至约34的范围内。圆柱形本体包括具有厚度的肋。圆筒的外径与圆筒的厚度的比率在约8至约20的范围内。

附图说明

以下描述和附图阐述了所公开主题的至少一个说明性方面或实施方式。这些仅指示可以采用一个或多个方面或实施方式的各种方式中的一些方式。通过参考附图阅读以下描述，所公开的主题的进一步特征对于本领域技术人员将变得明显，其中：

图1是现有技术轮毂的横截面图，该轮毂具有较厚的圆筒部分；

图2是根据所公开主题的一个方面构造的轮毂的整体透视图，该轮毂具有相对薄的圆筒部分；

图3是图2中所示的轮毂的透视剖视图；

图4是图2中所示的轮毂的放大横截面侧视图；

图5是图4中所示的轮毂大致沿图4中的“图5”所示的部分截取的放大局部横截面图

图6是从轮毂的外侧观察的图2中所示的轮毂的前正视图。

具体实施方式

参考附图描述了所公开的主题，其中在整个说明书和附图中，相同的附图标记用于表示相同的元件。出于示例性目的，在至少一个方面中阐述了细节以提供对所公开主题的理解。然而，应该理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践和实施所公开的主题。

为了更好地理解根据所公开主题的一个方面的轮毂，在图1中示出并描述用于重载车辆的现有技术轮毂20。轮毂20用于安装在内侧和外侧轴承(未示出)上，以便以已知的方式相对于车轴主轴(未示出)旋转。轮毂20具有本体22，该本体具有相对厚的圆筒壁24并由相应的厚度TP1和TP2表示。轮毂盖(未示出)可以以已知的方式安装在轮毂20的端部部分26上。凸缘40从轮毂20的本体22沿径向向外延伸。开口42形成在轮毂20的凸缘40中。如已知的那样，每个开口42接收相应的车轮安装螺柱44。制动鼓(未示出)以及轮胎和车轮组件(未示出)安装在凸缘40上并通过螺纹和紧固螺母(未示出)保持在车轮安装螺柱44上。

为了润滑内侧和外侧轴承，将适量的润滑剂(未示出)引入到形成在轮毂20的本体22中的腔体46内。现有技术的轮毂20通常形成为铸件。关键表面在轮毂20上机械加工成相对紧密的公差，并且包括内侧轴承接收孔60、外侧轴承接收孔62和凸缘40的安装表面64。

轮毂20通常由球墨铸铁铸造，然后进行机械加工。现有技术的轮毂20在安装凸缘40和本体22之间的界面区域X1或X2处具有相对快速的截面模量变化。在该界面处的这种快速截面模量变化通常会降低现有技术轮毂20的疲劳强度。为了适应快速截面模量变化，本体22的圆筒24的壁形成为具有相对大的厚度TP1和TP2，并使轮毂20相对较重。

这种铸造、机械加工和快速截面模量变化导致与使用相对大量的材料相关的缺陷、缺点和限制，导致轮毂20的相对较重的重量。现有技术轮毂20的这些缺陷、缺点和限制使得期望开发一种重量更轻、制造更经济并具有良好物理性能的轮毂。由所公开的主题呈现的概念满足该期望。

转到图2-6，用于重载车辆的单件式整体铸造轮毂的示例性方面总体上由附图标记100表示。术语“重载车辆”的使用和参考是为了方便的目的，并且旨在包括卡车、拖车和牵引车-拖车或半挂车和类似物。

轮毂100操作地安装在内侧和外侧轴承(未示出)上，以便以已知的方式相对于车轴主轴(未示出)旋转。轮毂100的尺寸相对于现有技术的轮毂20相对较小，并且具有大致圆柱形的本体102。轮毂100还具有位于圆柱形本体102的轴向相对端部中间的圆筒部分或圆筒104。圆筒部分104由相对薄的壁制成，如相应的厚度T1和T2所示(图4)。圆筒部分104与轮毂100的圆柱形本体102的纵向中心轴线A基本上同心地延伸。圆筒部分104具有相应的厚度T1、T2，这些厚度在其轴向范围内是连续的并且基本上相同。

期望轮毂100尽可能轻，但又足够坚固以承受在重载车辆操作期间遇到的力。这被称为轮毂100的强度重量比的优化。为了优化铸造轮毂100的强度重量比，提供了根据所公开主题的一个方面制造的创新轮毂结构。

轮毂100整体铸造成一体。轮毂100可以由任何适合其预期应用的材料铸造，例如球墨铸铁、等温淬火球墨铸铁(ADI)或经济可铸造等级的钢。轮毂100可以利用内部砂芯和/或外部砂芯铸造。如果使用内部和外部砂芯，则必须小心地将芯相对于彼此精确定位以产生优质的轮毂100。

圆柱形本体102的圆筒部分104至少部分地由圆柱形内壁表面106和圆柱形外壁表面108限定。圆柱形内壁表面106和圆柱形外壁表面108优选地基本上彼此平行地延伸并且彼此同心地延伸。圆柱形内壁表面106优选地基本平行于轮毂100的圆柱形本体102的纵向中心轴线A。圆柱形内壁表面106优选地在环形肩部120和122之间的整个轴向范围内具有相同的直径。外壁表面108可以是圆形的和光滑的，以在轮毂100在使用期间在载荷下旋转时更好地分配筒部分104中的应力。

内侧轴承接收孔124和外侧轴承接收孔126形成在圆柱形本体102中。每个轴承接收孔124、126位于圆柱形本体102的相应的轴向相对的端部部分中。两个轴承接收孔124和126的直径在约5.4375英寸至约5.7864英寸的范围内。显而易见的是，圆柱形内壁表面106和圆柱形外壁表面108可以各自或均相对于纵向中心轴线A以一定角度延伸，并且圆柱形内壁表面和圆柱形外壁表面可以以不同于彼此基本平行的方式延伸。

圆筒104的圆柱形内壁表面106具有约5.25英寸的直径。圆筒104在圆柱形内壁表面106和圆柱形外壁表面108之间具有厚度T1、T2，该厚度在圆筒的基本上整个轴向范围内是相同的。圆筒104的圆柱形外壁表面108具有约6.10英寸的直径D2。

润滑腔室140形成在轮毂100的圆柱形本体102中。如已知的，润滑腔室140接收合适的润滑剂，例如油脂或油，以向支撑轮毂100的轴承提供润滑。由于轮毂100的整体尺寸相对较小，所以润滑腔室相对较小并且包含较少量的相对昂贵的润滑材料。

圆柱形本体102可以在润滑腔室140内具有厚度基本上相等的多个轴向延伸的加强肋142。圆柱形本体102优选地具有至少三个加强肋142(在示例性方面中使用七个加强肋)，这些加强肋沿周向等间距地间隔开以在轮毂100中提供强度。没有加强肋的圆筒部分104的厚度T1可以在约0.19英寸至约0.53英寸的范围内，并且优选地在约0.25英寸至约0.35英寸的范围内。加强肋142所在的圆筒部分104的厚度T2可以在约0.31英寸至约0.63英寸的范围内，并且优选地在约0.41英寸至约0.49英寸的范围内。显而易见的是，加强肋142可以或可以不用在轮毂100中，并且取决于诸如预期用途、选择用于铸造的材料以及轮毂所要求的性能特性和特征等的因素。加强肋142不仅用于加强圆柱形本体102，而且可以用于从润滑腔室140和/或沿着朝向轴承接收孔124、126中的至少一个的方向分配或强制润滑。加强肋142可具有沿圆周方向截取的任何合适的宽度和形状。加强肋142还可以具有径向面向内表面，该径向面向内表面具有轮廓或突起以增强润滑的分布。

凸缘160从轮毂100的圆柱形本体102沿径向向外延伸。凸缘160基本垂直于轮毂100的纵向中心轴线A延伸。凸缘160完全位于轮毂100的圆柱形本体102中的轴承接收孔124、126之间。凸缘160和圆柱形本体102一体地铸造成单个部件。凸缘160被机械加工以提供垂直于轮毂100的纵向中心轴线A延伸的外侧平坦安装表面262。

贮存器或通道180形成在圆柱形本体102中并且从轮毂100中的润滑腔室140延伸。贮存器通道180的大部分体积径向地位于凸缘160的轴向范围之下。贮存器通道180可包括具有内径D1(图4)的部分，该内径大于圆筒104的圆柱形外壁表面108的外径D2。贮存器通道180提供用于额外润滑剂占据的体积，并通过置换金属材料进一步减轻轮毂100的重量。将贮存器通道180定位在凸缘160的区域中使得在通常需要更好润滑的内侧轴承接收孔124附近可获得相对大量的润滑。加强肋可以沿轴向桥接或跨越贮存器通道180，如图3、4和7所示。每个加强肋142在轴承接收孔124、126之间从贮存器通道180沿轴向延伸到至少圆筒部分104。

多个周向布置且间隔开的开口162可以形成在轮毂100的凸缘160中。如已知的那样，每个开口162接收相应的车轮安装螺柱(未示出)。制动鼓(未示出)以及轮胎和车轮组件(未示出)可以安装在车轮安装螺柱上的凸缘160上，并通过紧固螺母(未示出)保持在车轮安装螺柱上。

轮毂100的圆筒104从围绕外侧轴承接收孔126(图4)的圆周外壳182的外径D3向下颈缩或具有略小的外径D2。圆筒104的外径D2可以在约5.95英寸至约6.25英寸的范围内，并且优选地具有约6.1英寸的外径。圆周外壳182在轮毂100没有轮毂盖保持结构的位置处具有外径D3，并具有厚度T3。圆周外壳182的外径D3可以在约6.25英寸至约6.55英寸的范围内，并且优选地具有约6.41英寸的外径。轮毂100的圆柱形本体102具有圆筒104的外径D2与圆周外壳182的外径D3的比率(D2/D3)，该比率在约0.92至约0.98的范围内，并且优选地约为0.95。外壳182的厚度T3与筒部104的厚度T1和T2基本相同。

圆筒104和圆周外壳182具有基本相同的厚度T1，其范围为约0.19英寸至约0.53英寸，优选地为约0.25英寸至约0.35英寸。因此，轮毂100具有的圆周外壳182的直径D3与圆周外壳的厚度T1的比率(D3/T1)在约12至约34的范围内，并且优选地在约18至约24的范围内，其中圆周外壳182的直径D3约为6.41英寸。因为轮毂100的圆筒104和圆周外壳182相对较薄，所以轮毂盖座凸缘184(图2-4和6-7)形成为其外径D4大于圆周外壳182的直径D3。轮毂盖座凸缘184的外径D4可以是大约6.67英寸，以提供轮毂盖和/或垫圈进行接合和密封的足够结构。

轮毂100的圆筒104在加强肋142所处的位置处具有厚度T2，该厚度在约0.31英寸至约0.63英寸的范围内，并且优选地在约0.41英寸至约0.49英寸的范围内。轮毂100的圆筒104在没有肋的位置处具有厚度T1，该厚度在约0.19英寸至约0.53英寸的范围内，并且优选地在约0.25英寸至约0.35英寸的范围内。因此，在没有肋的位置处，轮毂100的圆筒104的外径D2与圆筒的厚度T1的比率(D2/T1)在约11至约32的范围内，并且优选地在约17至约24的范围内，其中圆筒的外径D2约为6.1英寸。在具有加强肋142的位置处，轮毂100还具有的圆筒104的外径D2与圆筒的厚度T2的比率(D2/T2)在约8至约20的范围内，并且优选地在约12至约15的范围内，其中圆筒的外径D2为约6.1英寸。

轮毂100可具有在圆柱形本体102的圆柱形外壁表面108与凸缘160的第一或内侧表面204(图4)之间延伸的整体铸造的第一过渡区段200(图5)。当如图4和5所示观察时，第一过渡区段200可以形成有在从纵向中心轴线A径向延伸的平面中截取的特定轮廓。第一过渡区段200的特定轮廓可以由两个平坦部分和四个半径部分组成，这两个平坦部分和四个半径部分平滑地过渡成特定图案或顺序以避免不期望的局部应力集中。在轮毂100的凸缘160上设置多个周向间隔且径向延伸的单独的螺柱凸台202，穿过该螺柱凸台形成有开口162。相邻螺柱凸台202之间的区域不需要结构强度，并且可以沿轴向比螺柱凸台的厚度更薄或完全不存在以减小轮毂100的总重量。提供单独的螺栓凸台202而不是完整的连续环，在该连续环中凸缘160具有恒定且均匀的轴向延伸厚度。每个螺柱凸台202的轴向范围或厚度E1小于凸缘160的轴向范围或厚度E2。

例如，第一过渡区段具有第一过渡部分220，该第一过渡部分可以是弧形的，具有在约1.9英寸至约2.1英寸范围内的相对大的半径R1。第二过渡部分222从第一过渡部分220平滑地延伸，可以是直的并且相对于轮毂100的纵向中心轴线A以约30°至约36°范围内的角度延伸约0.30英寸至约0.39英寸的范围内的距离。第三过渡部分224从第二过渡部分222平滑地延伸，并且可以是弧形的，其半径R2在约0.85英寸至约0.95英寸的范围内。第四过渡部分226从第三过渡部分224平滑地延伸，可以是直的并且相对于轮毂100的纵向中心轴线A以约44°至约50°范围内的角度延伸约0.32英寸至约0.41英寸的范围内的距离。第五过渡部分228从第四过渡部分226平滑地延伸，并且可以是弧形的，其半径R3在约0.85英寸至约0.95英寸的范围内。第六过渡部分240从第五过渡部分228平滑地延伸，可以是直的并且在平滑地混合到相邻螺柱凸台202之间的区域中之前，相对于轮毂100的纵向中心轴线A以约85°至约95°范围内的角度延伸约0.08英寸至约0.12英寸的范围内的距离。第一过渡区段200的所有过渡部分与相邻的过渡部分平滑地混合。

轮毂100可以具有在圆柱形外壁表面108和凸缘160的第二或外侧表面262之间延伸的整体铸造的第二过渡区段260。凸缘160的第二表面262位于凸缘的与第一表面204和螺柱凸台202相对的一侧上。当如图4-5所示观察时，第二过渡区段260也可以形成有在从纵向中心轴线A径向延伸的平面中截取的特定轮廓。第二过渡区段260的特定轮廓可以由两个平坦部分和三个半径部分组成，这两个平坦部分和三个半径部分平滑地过渡成特定图案或顺序以避免不期望的局部应力集中。

例如，第一过渡部分280可以是弧形的，其半径R5在约0.90英寸至约1.10英寸的范围内。第二过渡部分282从第一过渡部分280平滑地延伸，可以是直的并且相对于轮毂100的纵向中心轴线A以约40°至约50°范围内的角度延伸约0.48英寸至约0.58英寸的范围内的距离。第三过渡部分284从第二过渡部分282平滑地延伸，并且可以是弧形的，其半径R6在约0.90英寸至约1.10英寸的范围内。第四过渡部分286从第三过渡部分284平滑地延伸，可以是直的并且相对于轮毂100的纵向中心轴线A以约85°至约95°范围内的角度延伸约0.06英寸至约0.10英寸的范围内的距离。第五过渡部分288从第四过渡部分286平滑地延伸，并且可以是弧形的，其具有在约0.15英寸至约0.25英寸范围内的相对小的半径R7。第二过渡区段260的所有过渡部分与相邻的过渡部分平滑地混合。

第二过渡区段260的过渡部分288可以在凸缘160的表面262的轴向内侧延伸，以在凸缘中形成浮雕部302。第二过渡区段260中的浮雕部302可以从外侧表面262轴向延伸到凸缘160中距离F1。距离F1可以是用于浮雕部302的任何合适距离。浮雕部302用于需要较少的材料用于铸造轮毂100以进一步减轻轮毂的重量。浮雕部300可以形成在第一过渡区段200或凸缘160中，靠近它们混合在一起的位置(图7)。

轮毂100可具有与圆筒104间隔开的多个制动鼓和车轮安装导向器320。安装导向器320的内表面可以与圆筒104的外表面间隔开大约0.6英寸。安装导向器320围绕轮毂100的凸缘160和第二过渡区段260均匀且周向地间隔开，以便于制动鼓(如果有的话)和轮毂上的车轮轮辋的正确对准。虽然示出了五个安装导向器320，但是可以采用任何合适数量的安装导向器。当鼓轮制动器与轮毂100一起使用时，需要导向器320以便将制动鼓和车轮轮辋精确地定位在凸缘160的外侧表面262上，以确保制动部件和车轮端部组件相对于轮毂的纵向中心轴线A的正确对准和操作。浮雕部302有利地减小了第二过渡区段260中的应力。显而易见的是，所示的轮毂100旨在用于具有鼓式制动系统的车轮端部组件。通过对轮毂100的几何形状进行一些修改，其可以用在具有空气盘式制动系统的车轮端部组件中。轮毂100还可以具有形成在圆柱形本体102的圆周外壳182中的用于轮毂盖(未示出)的安装结构322。还可以存在位于每个安装导向器320的径向外侧的另一个浮雕部304，以减小导向器320的基部处的应力。每个浮雕部304轴向延伸到凸缘160中并且位于凸缘和安装导向器320的交叉点附近。

轮毂100可以具有形成在圆筒104中并穿过加强肋142的开口324(图2-4)，或者可选地具有从圆柱形内壁表面106或圆柱形外壁表面108延伸的凸台(未示出)。开口324或凸台提供了用于待被拧入的润滑填充结构(未示出)的区域，并且在轮毂100的铸件中不需要将增加重量的单独的构建或更厚区域。

轮毂100通过采用使用较少材料的结构来减轻重量。以这种方式，当分别与现有技术的轮毂20的壁厚TP1、TP2相比时，轮毂100包括相对较薄的壁厚T1、T2。此外，相邻螺柱凸台202之间的区域可以沿轴向比螺柱凸台本身的厚度更薄，或者完全不存在以减小轮毂100的总重量。这样的结构采用较少的材料用于铸造轮毂100，这优化了轮毂100的强度重量比，并且与现有技术的轮毂20相比减少了轮毂的重量和成本。通过铸造轮毂100，减少了形成轮毂所需的材料量，这有利地降低了与形成轮毂相关的成本。

轮毂100的重量在一些已知的现有技术轮毂的重量的约88％至约92％的范围内，同时满足现有技术轮毂的所有性能要求。因此，较轻的重量导致可以在重载车辆中携带更多的货物。

使用分别具有成型的第一和第二过渡区段200、260中的至少一个的相对薄的圆筒104使得在第一和/或第二过渡区段处的凸缘160和筒之间的截面模量不那么严重和快速变化，这改善了轮毂100的强度和疲劳寿命。此外，铸造轮毂100使得凸缘160和圆筒104之间的第一和第二过渡区段200、260能够形成有平缓的、平滑的过渡轮廓，这又使得截面模量不那么严重和快速变化。轮毂100的截面模量变化不那么快速。与现有技术的轮毂20相比，这种不那么快速的截面模量变化减小了过渡区段200、260中的应力并且改善了轮毂100的疲劳强度。以这种方式，轮毂100提供优化轮毂的性能特征和特性(例如轮毂的强度重量比)同时最小化形成轮毂所需的材料量的结构。

通过采用具有在凸缘160下方径向延伸的贮存器通道180的圆筒104，增加了润滑腔室140的尺寸，这使得轮毂100能够在润滑腔室正确地填充时为轴承提供足够的润滑。贮存器通道180还置换用于铸造轮毂100的材料，因此进一步减轻了制造轮毂100的重量和成本。应注意，圆筒104基本上从贮存器通道180延伸到靠近外侧轴承接收孔126。通过安装导向器320的内表面与圆筒104的外表面间隔开，没有材料用于为安装导向器提供加强，因此节省了重量。

上述铸造轮毂100的构造提供了一种轮毂，与现有技术的轮毂20相比，其重量更轻，制造更经济，并且具有改进的物理特征和特性。铸造轮毂100通过结合特定的纵向截面轮廓以及各种直径D2、D3彼此之间以及与圆筒104的壁的某些厚度T1、T2之间的比率和/或关系来最大化强度并使重量最小化。与现有技术的轮毂20相比，铸造轮毂100还提供足够坚固的结构，其包含相对较少的昂贵的润滑材料。

所公开的主题成功地将相对轻质的一体式整体铸造轮毂100结合到用于重载车辆的车轮端部组件中。更具体地，与现有技术的轮毂20相比，轮毂100使用于形成轮毂的原材料的量最小化，这降低了形成轮毂的成本。轮毂100具有优化的强度重量比，以改善某些性能特征和特性，例如增加的疲劳寿命，使轮毂重量更轻，包括改进的强度重量比，以及理想地降低轮毂的成本。

应当理解，可以改变或重新布置轮毂100的结构，或者省略或添加某些部件，而不影响所公开的主题的整体概念或操作。另外，应该理解，除了上述材料之外的材料可以用于轮毂100，而不会影响本发明的整体概念或操作。还应理解，轮毂100可应用于所有类型的已知重载车辆。

已经参考特定方面描述了本发明。某些术语已被用于简洁、清楚和理解，但是不存在超出现有技术要求的不必要的限制，因为这些术语用于描述目的并且旨在被广泛地解释。应理解，该描述和说明是示例性的而非限制性的。在阅读和理解本公开时，其它人将想到潜在的修改和变更，并且应理解，所公开的主题和权利要求包括所有这些修改和变更以及等同形式。

Claims

1.一种用于重载车辆且用于安装车轮以进行相对旋转的轮毂，所述轮毂包括：

大致圆柱形本体，所述圆柱形本体具有轴向相对的端部部分和纵向中心轴线，该圆柱形本体限定了润滑腔室；

一对轴承接收孔，所述一对轴承接收孔形成在圆柱形本体中，所述一对轴承接收孔中的每一个轴承接收孔位于圆柱形本体的相应的轴向相对的端部部分处；

凸缘，所述凸缘在圆柱形本体中的所述一对轴承接收孔之间的位置处从圆柱形本体沿径向向外延伸，所述凸缘由轴向范围沿轴向限定；

圆柱形本体的圆筒部分，所述圆筒部分在凸缘和所述一对轴承接收孔中的一个轴承接收孔之间延伸，该圆筒部分具有外径；以及

贮存器通道，所述贮存器通道形成在圆柱形本体中并且从润滑腔室延伸，该贮存器通道由轴向范围沿轴向限定并且与所述凸缘的轴向范围大致沿径向对准，该贮存器通道的内径大于圆柱形本体的圆筒部分的外径。

2.根据权利要求1所述的轮毂，其还包括：

第一过渡区段，所述第一过渡区段位于凸缘和圆柱形本体之间，该第一过渡区段沿着朝向圆柱形本体的第一轴向端部的方向延伸；

第二过渡区段，所述第二过渡区段位于凸缘和圆柱形本体之间，该第二过渡区段沿着朝向圆柱形本体的相对的第二轴向端部的方向延伸；和

第一过渡区段和第二过渡区段中的至少一个具有在从圆柱形本体的纵向中心轴线径向延伸的平面中截取的截面轮廓，该截面轮廓包括至少一个弧形部分和至少一个直的部分。

3.根据权利要求2所述的轮毂，其中第一过渡区段和第二过渡区段两者都具有包括至少一个弧形部分和至少一个直的部分的截面轮廓。

4.根据权利要求2所述的轮毂，其中第一过渡区段和第二过渡区段中的至少一个的截面轮廓包括至少两个弧形部分和至少一个直的部分，并且其中所述至少一个直的部分位于弧形部分之间。

5.根据权利要求2所述的轮毂，其中第一过渡区段和第二过渡区段中的至少一个的截面轮廓包括弧形的第一过渡部分和直的第二过渡部分，所述弧形的第一过渡部分沿着从圆柱形本体的第一轴向端部的方向从圆柱形本体延伸并且具有在1.9英寸至2.1英寸的范围内的半径，所述直的第二过渡部分相对于圆柱形本体的纵向中心轴线以30°至36°的范围内的角度从第一过渡部分延伸在0.30英寸至0.39英寸的范围内的距离。

6.根据权利要求5所述的轮毂，其中所述圆柱形本体还包括多个加强肋，所述加强肋将贮存器通道从第一过渡区段桥接到第二过渡区段。

7.根据权利要求2所述的轮毂，其中第一过渡区段和第二过渡区段中的至少一个的截面轮廓包括弧形的第一过渡部分和直的第二过渡部分，所述弧形的第一过渡部分沿着从圆柱形本体的相对的第二轴向端部的方向从圆柱形本体延伸并且具有在0.90英寸至1.10英寸的范围内的半径，所述直的第二过渡部分相对于圆柱形本体的纵向中心轴线以40°至50°的范围内的角度从第一过渡部分延伸在0.48英寸至0.58英寸的范围内的距离。

8.根据权利要求2所述的轮毂，其还包括安装导向器，该安装导向器具有沿轴向延伸到凸缘中并且位于凸缘和每个安装导向器的交叉点附近的浮雕部以及沿轴向延伸到凸缘中并位于凸缘与第一过渡区段和第二过渡区段之一附近的另一个浮雕部。

9.根据权利要求1所述的轮毂，其还包括具有外径的圆周外壳，该圆周外壳围绕所述一对轴承接收孔中的一个轴承接收孔形成在圆柱形本体上，圆柱形本体具有的圆筒的外径与圆周外壳的外径的比率在0.92至0.98的范围内。

10.根据权利要求1所述的轮毂，其还包括围绕轴承接收孔部分定位的具有外壳直径的外壳，圆筒部分在凸缘和外壳之间延伸，圆筒部分具有厚度，其中外壳直径或圆筒直径与圆筒部分的厚度的比率在11至34的范围内。

11.根据权利要求1所述的轮毂，其还包括围绕轴承接收孔部分的具有外壳厚度的圆周外壳，圆筒部分具有圆筒厚度，其中外壳厚度与圆筒厚度基本相同。

12.根据权利要求1所述的轮毂，其中圆柱形本体还包括多个加强肋和在每个加强肋的位置处的厚度，其中圆筒部分的外径与加强肋的厚度的比率在8至20的范围内。

13.根据权利要求1所述的轮毂，其中圆柱形本体还包括多个加强肋，所述多个加强肋在轴承接收孔之间延伸并桥接贮存器通道。

14.根据权利要求1所述的轮毂，其还包括在凸缘中形成的多个轴向延伸且周向间隔开的螺柱凸台，其中每个螺柱凸台的轴向长度大于凸缘的轴向厚度。

15.根据权利要求1所述的轮毂，其还包括多个周向间隔开的安装导向器，每个安装导向器与圆柱形本体的圆筒部分隔开。

16.一种用于重载车辆且用于安装车轮以进行相对旋转的轮毂，所述轮毂包括：

大致圆柱形本体，所述圆柱形本体具有轴向相对的端部部分和纵向中心轴线；

圆周外壳，所述圆周外壳围绕所述一对轴承接收孔中的一个轴承接收孔定位，该圆周外壳具有形成在圆柱形本体上的外径；

凸缘，所述凸缘在所述一对轴承接收孔之间的位置处从圆柱形本体沿径向向外延伸；

圆柱形本体的圆筒部分，所述圆筒部分在凸缘和圆周外壳之间延伸，该圆筒部分在轴向范围上具有外径；以及

圆筒部分的在整个轴向范围上的外径与圆周外壳的最大外径的比率在0.92至0.98的范围内。

17.根据权利要求16所述的轮毂，其还包括：

第一过渡区段和第二过渡区段中的至少一个具有在从圆柱形本体的纵向中心轴线径向延伸的平面中截取的轮廓，该轮廓包括至少一个弧形部分和至少一个直的部分。

18.根据权利要求17所述的轮毂，其中第一过渡区段和第二过渡区段两者都具有包括至少一个弧形部分和至少一个直的部分的轮廓。

19.根据权利要求17所述的轮毂，其中第一过渡区段和第二过渡区段中的至少一个的轮廓包括至少两个弧形部分和至少一个直的部分，其中所述至少一个直的部分位于弧形部分之间。

20.根据权利要求17所述的轮毂，其还包括贮存器通道，所述贮存器通道形成在圆柱形本体中，该贮存器通道从润滑腔室延伸，该贮存器通道由轴向范围沿轴向限定并且与所述凸缘的轴向范围大致沿径向对准，该贮存器通道的内径大于圆柱形本体的圆筒部分的外径。

21.根据权利要求20所述的轮毂，其还包括：所述圆柱形本体具有多个加强肋，所述加强肋将贮存器通道桥接到第二过渡区段的弧形的第一过渡部分。

22.根据权利要求20所述的轮毂，其还包括：圆柱形本体具有多个加强肋，所述多个加强肋在轴承接收孔之间延伸并桥接贮存器通道。

23.根据权利要求16所述的轮毂，其中圆柱形本体的圆筒部分具有厚度，其中外壳外径或圆筒部分直径与圆筒部分的厚度的比率在11至34的范围内。

24.根据权利要求16所述的轮毂，其中圆周外壳具有外壳厚度，圆筒部分具有圆筒厚度，并且外壳厚度与圆筒厚度基本相同。

25.根据权利要求16所述的轮毂，其还包括具有圆筒直径的圆筒，圆柱形本体包括具有厚度的肋，其中圆筒直径与肋的厚度的比率在8至20的范围内。

26.根据权利要求16所述的轮毂，其还包括多个轴向延伸且周向间隔开的安装导向器，所述安装导向器位于凸缘以及第一过渡区段和第二过渡区段中的一个附近，每个安装导向器具有沿轴向延伸到凸缘中并位于凸缘和安装导向器的交叉点附近的浮雕部。

27.根据权利要求16所述的轮毂，其还包括在凸缘中形成的多个轴向延伸且周向间隔开的螺柱凸台，其中每个螺柱凸台的轴向长度大于凸缘的轴向厚度。

28.根据权利要求27所述的轮毂，其中每个安装导向器具有沿轴向延伸到凸缘中并且位于凸缘和安装导向器的交叉点附近的浮雕部。

29.一种用于重载车辆且用于安装车轮以进行相对旋转的轮毂，所述轮毂包括：

凸缘，所述凸缘在圆柱形本体中的所述一对轴承接收孔之间的位置处从圆柱形本体沿径向向外延伸；

圆柱形本体的圆筒部分，所述圆筒部分在凸缘和所述一对轴承接收孔中的一个轴承接收孔之间延伸，该圆筒部分具有外径；

多个周向间隔开的安装导向器，每个安装导向器与圆柱形本体的圆筒部分隔开；

贮存器通道，所述贮存器通道形成在圆柱形本体中，该贮存器通道从润滑腔室延伸并且至少部分地位于凸缘的径向内侧，该贮存器通道的内径大于圆柱形本体的圆筒部分的外径；

第二过渡区段，所述第二过渡区段位于凸缘和圆柱形本体之间，该第二过渡区段沿着朝向圆柱形本体的相对的第二轴向端部的方向延伸；

第一过渡区段和第二过渡区段中的至少一个具有在从圆柱形本体的纵向中心轴线径向延伸的平面中截取的轮廓，该轮廓包括至少一个弧形部分和至少一个直的部分；并且

第一过渡区段和第二过渡区段中的至少一个的轮廓包括弧形的第一过渡部分和直的第二过渡部分，所述弧形的第一过渡部分沿着从圆柱形本体的第一轴向端部的方向从圆柱形本体延伸并且具有在1.9英寸至2.1英寸的范围内的半径，所述直的第二过渡部分相对于圆柱形本体的纵向中心轴线以30°至36°的范围内的角度从第一过渡部分延伸在0.30英寸至0.39英寸的范围内的距离。

30.一种用于重载车辆且用于安装车轮以进行相对旋转的轮毂，所述轮毂包括：

第一过渡区段和第二过渡区段中的至少一个的轮廓包括弧形的第一过渡部分和直的第二过渡部分，所述弧形的第一过渡部分沿着从圆柱形本体的相对的第二轴向端部的方向从圆柱形本体延伸并且具有在0.90英寸至1.10英寸的范围内的半径，所述直的第二过渡部分相对于圆柱形本体的纵向中心轴线以40°至50°的范围内的角度从第一过渡部分延伸在0.48英寸至0.58英寸的范围内的距离。

31.一种用于重载车辆且用于安装车轮以进行相对旋转的轮毂，所述轮毂包括：

贮存器通道，所述贮存器通道形成在圆柱形本体中，该贮存器通道从润滑腔室延伸并且至少部分地位于凸缘的径向内侧，该贮存器通道的内径大于圆柱形本体的圆筒部分的外径；并且

圆柱形本体具有多个加强肋和在每个加强肋的位置处的厚度，其中圆筒部分的外径与加强肋的厚度的比率在8至20的范围内。