CN217319906U - 一种复合式结构的大尺寸汽车轮毂 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合式结构的大尺寸汽车轮毂，包括同轴设置的轮辋和轮辐，轮辋为两端厚度不同的筒状结构，其中筒壁薄的一端为轮辋接头处；轮辐包括轮缘、轮轴毂、以及连接轮缘和轮轴毂的多组轮辐条，轮缘和轮轴毂同轴设置，且轮缘为两端直径不同的筒状结构，其中直径大的一端作为大端，直径小的一端作为轮缘接头处；轮缘的筒壁厚度由轮缘接头处到大端为波浪形；轮轴毂上设置有与轮辋同心的轴孔，以及绕轴孔均布的螺栓孔；轮缘接头处与轮辋接头处的直径和壁厚均相同，且二者彼此对接并焊接为一整体。本实用新型能够降低汽车轮毂轮缘重量的同时加强轮缘结构强度，又能使得轮缘与轮辋紧密接合。

Description

一种复合式结构的大尺寸汽车轮毂

技术领域

本实用新型属于汽车轮毂技术领域，更具体地，涉及一种复合式结构的大尺寸汽车轮毂。

背景技术

汽车轮毂是轮胎内廓支撑轮胎的重要汽车结构件和安全件，其质量不仅影响汽车美观，还会影响汽车的行驶安全。铝合金由于其具有密度低、比强度高、零件精度高、散热性好等系列优点，被广泛应用于制作汽车轮毂。得益于铝合金熔体良好的流动性与充型能力，铸造是目前铝合金轮毂的主流成形工艺，其中低压铸造具有零件组织致密、生产效率高、自动化程度高等优点，被广泛应用于汽车轮毂生产。

现有的汽车轮毂低压铸造工艺均采用整体式铸造成形方法，这种方法的优点在于轮毂尺寸精度高、成形效率高。但对于20吋以上的大尺寸汽车轮毂而言，整体式成形的方法需求更大的设备、更高的铝液质量和更复杂的工艺参数，而且容易产生缩孔缩松等缺陷，轮辋易漏气，废品率高，品质难以保证。

近年来，新兴的两片式组合轮毂成为现代汽车轮毂的重要发展方向之一,即将轮毂分为轮辐与轮辋两个部分，分别制造，然后通过焊接等方法将二者连接成为一个完整的轮毂，如专利CN205417004U公开的“一种螺栓连接的两片式旋压轮毂”，是通过螺栓将轮辐和轮辋连接到一起的。但是，对于大尺寸的汽车轮毂来说，现有的两片式组合轮毂会导致大尺寸组合轮毂的整体重量偏重，且组合后的大尺寸轮毂结构强度较低，与汽车轮胎装配后的气密性也较差。因此，需要设计一种坚固可靠、组成部分能够紧密接合的轻量化的复合式大尺寸汽车轮毂。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种复合式结构的大尺寸汽车轮毂，主要解决复合式结构的大尺寸汽车轮毂的轻量化和结构强度难以同时保证的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种复合式结构的大尺寸汽车轮毂，所述轮辋为两端厚度不同的筒状结构，其中筒壁薄的一端作为轮辋接头处；

所述轮辐包括轮缘、轮轴毂、以及连接轮缘和轮轴毂的多组轮辐条，其中，所述轮缘和轮轴毂同轴设置，且轮缘为两端直径不同的筒状结构，其中直径大的一端定义为大端，直径小的一端定义为轮缘接头处，轮轴毂的直径小于轮缘接头处的直径；所述轮缘的内壁平整，其外壁由轮缘接头处到大端呈现波浪形，且所述轮缘接头处为波谷；所述轮轴毂上设置有与轮辋同心的轴孔，以及绕所述轴孔均布的螺栓孔；

所述轮缘接头处与所述轮辋接头处的直径和壁厚均相同，且二者彼此对接并焊接为一整体。

通过本实用新型所构思的以上技术方案，与现有技术中轮缘筒壁由轮缘接头处到轮缘大端呈直角阶梯型的设计相比，由于本实用新型将轮缘的壁厚设计为筒内侧壁平整、筒外侧壁由轮缘接头处到大端呈现波浪形结构，能够加强轮缘的结构强度；将轮缘接合处设为波谷，且轮缘接头处与轮辋接头处的壁厚均相同，能够使得轮缘与轮辋焊接时能够紧密接合，进而使得焊接后的复合式结构汽车轮毂的稳固性增加；此外，接合处厚度变薄能使轮毂整体重量降低，且更易于快速焊接加工，使得复合式结构汽车轮毂的生产效率更高。

作为优选地，所述轮缘的外侧壁至少包括两个波峰，能够进一步加强轮缘的结构强度，并使其与汽车轮胎配合处的气密性更佳。

作为进一步优选地，所述波峰的高度均不同，且靠近所述轮缘接头处的波峰高度最高，能够支撑轮胎，并维持轮辋与汽车轮胎安装配合部分的结构强度。

作为进一步优选地，所述大端的外壁为一个波峰，能够增加汽车轮胎与复合式汽车轮毂紧密贴合性及装配后的气密性。

作为优选地，所述轮缘接头处的壁厚为2.5mm-3.0mm，能使得轮缘接头处(11)厚度较现有技术变薄的同时，又保证接合部位的稳固性。

作为优选地，所述轮辋筒壁厚的一端呈由内向外的翻边结构，翻边结构与轮辋外壁紧密压合，从而使轮辋边缘卡轮胎部位的厚度局部增加，进一步提高轮辋整体的结构强度。

作为进一步优选地，所述翻边结构的厚度为轮辋接头处厚度的1.5-2.5倍，能够使得轮辋平均厚度变薄的同时，保证轮辋整体结构强度。

作为优选地，所述轮辋筒壁的平均厚度为2.5mm-3.0mm，使得轮辋整体重量减轻，用料减少，进而降低加工后的复合式结构汽车轮毂的重量并节约加工成本。

作为优选地，所述轮缘接头处与所述轮辋接头处采用搅拌摩擦焊方式焊接于一体，搅拌摩擦焊方式可以实现轮辋和轮缘为不同材质时的焊接，且热影响区小，焊缝强度高。

通过本实用新型所构思的以上技术方案，与现有技术相比，主要具备以下优点：

1.复合式轮毂整体结构强度加强。本实用新型中的复合式轮毂充分考虑了汽车轮毂不同部位的结构特征和强度要求，首先将轮缘的筒壁内侧壁设计为平整，外侧壁由轮缘接头处到大端设计为波浪形结构，且轮缘接头处为波谷，轮缘接头处和轮辋接头处的厚度和直径相同，并焊接为一体。该设计相比于现有的轮缘筒壁由轮缘接头处到大端呈现直角台阶型结构，更能增加轮缘结构强度，轮缘接头处设计为波谷，还能使得轮缘接头处与轮辋接头处更加紧密接合，进而保证复合式轮毂的稳固性，同时还能提升焊接加工效率。

2.复合式结构汽车轮毂的重量明显减少。通过将轮辋接头处和轮缘接头处的壁厚设计为相同，且将轮辋的筒壁较厚端设计为呈由内向外的翻边结构，能够在保证轮辋结构强度的同时，使轮辋的平均壁厚处于2.5mm-3.0mm之间，相比于现有技术中的轮辋平均壁厚为4.5mm-5.0mm，本方案中设计的轮辋厚度能使大尺寸汽车轮毂的整体重量降低20％-30％，这对降低汽车能耗具有重要意义，同时也能节省用料、降低成本、提高生产效率。

3.轮毂与汽车轮胎配合安装后的气密性和结构强度加强。通过将轮缘的筒内侧壁设计为平整，其筒外侧壁由轮缘接头处到大端设计为呈现波浪形，且其大端处为高度较底的波峰，靠近轮缘接头处的波峰高度最高。当轮胎与轮毂装配后，靠近轮缘接头处的波峰，即轮缘最后处作为胎圈座支撑轮胎，并维持轮辋与轮胎配合处的结构强度。对轮胎充气后，轮胎向外膨胀，轮胎边缘正好卡在复合式汽车轮毂的大端边缘，相比于现有技术中轮缘筒壁为直角台阶型的设计，能使得轮胎与复合式汽车轮毂装配时紧密贴合，从而增加气密性。

附图说明

图1是本实用新型的复合轮毂爆炸示意图；

图2是本实用新型的轮辐部分示意图；

图3是本实用新型的轮辐剖视图及轮缘接头处渐变式结构示意图；

图4是本实用新型的轮辋及其翻边结构示意图；

图5是本实用新型的轮辐与轮辋接头处焊接示意图。

图中：A-轮辋，B-轮辐，1-轮缘，11-轮缘接头处，2-轮辐条，3-轮轴毂，4-螺栓孔，5-轴孔，6-轮辋本体，61-翻边结构，62-轮辋接头处，7-焊接接头。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，为本实施例中一种复合轮毂爆炸示意图，该轮毂包括同轴设置的轮辋A与轮辐B两个部分，轮辋A为两端壁厚不同的筒状结构，其中筒壁较薄的一端作为轮辋接头处62，本实施例中，轮辋A两端直径不同，其中壁厚的一端直径大于壁薄的一端直径。

如图2所示，轮辐B包括轮缘1、轮轴毂3、以及连接轮缘1和轮轴毂3的多组轮辐条2，本实施例中优选为5组；且每组轮辐条包括两条轮辐条，从而加强轮辐强度。

具体的，轮缘1和轮轴毂3同轴设置，且轮缘1为两端直径不同的筒状结构，其中直径大的一端定义为大端，直径小的一端定义为轮缘接头处11，轮轴毂3的直径小于轮缘接头处11的直径；轮缘1的筒内侧壁平整，其筒外侧壁由轮缘接头处11到大端呈现波浪形，且轮缘接头处11为波谷。相比于现有的轮缘筒壁由轮缘接头处到大端呈现直角台阶型结构，更能增加轮缘结构强度，轮缘接头处设计为波谷，还能使得轮缘接头处与轮辋接头处更加紧密接合，进而保证复合式轮毂的稳固性，同时还能提升焊接加工效率。

更具体的，轮轴毂3上设置有与轮辋本体6(即轮辋A)同轴心的轴孔5，且轴孔周围还均匀布设了多个螺栓孔4，本实施例中优选5个，并采用沉头式螺栓孔。

如图1和图5所示，轮缘接头处11与轮辋接头处62的直径和壁厚均相同，二者能够彼此对接并焊接为一整体。具体地，轮缘接头处11与轮辋接头处62对接接触后，采用搅拌摩擦焊技术，选取合适的焊接速度和搅拌头转速，如焊接速度40mm/min，搅拌头转速为900r/min，将轮缘接头处11与轮辋接头处62进行一整卷的连续焊接，形成图5中的焊接接头7，从而将图1中的轮辐B和轮辋A两部分组合成汽车轮毂整体。

上述设计能够降低轮缘重量、增强轮缘结构强度，还使得轮缘与轮辋焊接时能够紧密接合，进而使得焊接后的复合式结构汽车轮毂的稳固性增加。此外，轮缘1和轮辋A的接头处厚度变薄更易于快速焊接加工，使得复合式结构汽车轮毂的生产效率更高。

进一步优选地，如图3和图5所示，轮缘1的前述波浪形结构包括两个高度不同的波峰，靠近轮缘接头处11的波峰为高度最高的波峰，即轮缘筒壁最厚的部位，大端筒外侧壁处为另一个高度较低的波峰。轮缘接头处11的厚度在2.5mm-3mm之间，本实施例优选为2.8mm。轮缘1波浪形的最高波峰作为胎圈座能够支撑汽车轮胎，并维持轮辋与汽车轮胎配合部分的结构强度，该波峰的具体高度可根据与其配合安装的轮胎尺寸合理设计。当汽车轮胎与轮毂装配并充气后，汽车轮胎向外膨胀，其边缘正好卡在轮缘的大端，此时大端筒外侧壁处的波峰能够进一步保证轮胎与汽车轮毂紧密贴合，保证气密性。相比于现有技术中轮缘筒外侧壁为直角台阶型的设计，上述结构设计能够保证轮缘结构强度以及轮胎与汽车轮毂装配后的气密性，轮缘接头处11的厚度设计能保证接合部位的稳固性、并减轻轮缘整体重量，从而进一步降低轮缘的铸造成本。

优选地，如图4所示，轮辋A筒壁厚的大直径一端呈由内向外的翻边结构61，加工时通过将铝合金板材端部沿由内向外360°翻边，并使翻边与轮辋本体6的外侧壁紧密压合，形成一个截面为阶梯型的翻边结构61，对轮辋进行局部增厚，进一步增加了轮辋的结构强度，使其与汽车轮胎装配后能够起到更强的支撑作用。

在其他实施例中，翻边结构的截面也可以是其他任一一种能够加强轮辋本体6的结构强度，并使轮辋与汽车轮胎能够严密配合的形状，如圆形卷边形状等。

优选地，轮辋本体6筒壁的平均厚度位于2.5mm-3mm之间，本实施例中优选为2.8mm。翻边结构61的厚度相比于不翻边时增加了一倍，厚度为筒壁平均厚度的2-2.5倍，具体位于5.0mm-6.0mm之间，本实施例中优选为5.6mm。相比于现有技术中的轮辋平均壁厚为4.5mm-5.0mm，本实施例中设计的轮辋厚度能使大尺寸汽车轮毂的整体重量降低20％-30％，这样对降低汽车能耗具有重要意义，同时也能节省用料、降低成本、提高生产效率。

在加工工艺上，轮辐B使用A356铸造铝合金进行低压铸造或高压铸造成形，生产效率很高。轮辋本体6使用6063变形铝合金型材滚弯而成，现有技术通过低压铸造生产大尺寸轮毂时，由于铝合金熔体的充型距离远，容易卷气，产生气孔；凝固时熔体的补缩困难，大尺寸轮毂很容易产生缩松或缩孔，轮毂漏气报废高。而由于铝合金板材致密，内在质量高，不会产生缩松(即漏气)缺陷，因此轮辋本体6的内在质量很高。

此外，经上述设计加工得到的大尺寸复合式轮毂的整体重量减轻、生产成本降低、经济效益提高。生产成本降低主要源自两个方面，一是压铸生产轮辐，或旋压生产轮辋，其生产效率都很高，单位时间内的复合式轮毂产量也会大幅提高；二是缩松(即漏气)等导致的废品率会大幅度降低。

总之，通过上述设计得到的复合式结构的大尺寸汽车轮毂，充分考虑到轮毂不同部位的结构特点与强度要求，保证了大尺寸汽车轮毂整体强度的同时，降低了大尺寸铝合金轮毂的重量、生产成本和设备规格。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种复合式结构的大尺寸汽车轮毂，该轮毂包括同轴设置的轮辋(A)和轮辐(B)，其特征在于：

所述轮辋(A)为两端厚度不同的筒状结构，其中筒壁薄的一端作为轮辋接头处(62)；

所述轮辐B包括轮缘(1)、轮轴毂(3)、以及连接轮缘(1)和轮轴毂(3)的多组轮辐条(2)，其中，所述轮缘(1)和轮轴毂(3)同轴设置，且轮缘(1)为两端直径不同的筒状结构，其中直径大的一端定义为大端，直径小的一端定义为轮缘接头处(11)，所述轮轴毂(3)的直径小于轮缘接头处(11)的直径；所述轮缘(1)的内壁平整，其外壁由轮缘接头处(11)到大端呈现波浪形，且所述轮缘接头处(11)为波谷；所述轮轴毂(3)上设置有与轮辋A同心的轴孔(5)，以及绕所述轴孔(5)均布的螺栓孔(4)；

所述轮缘接头处(11)与所述轮辋接头处(62)的直径和壁厚均相同，且二者彼此对接并焊接为一整体。

2.如权利要求1所述的一种复合式结构的大尺寸汽车轮毂，其特征在于，所述波浪形至少包括两个波峰。

3.如权利要求2所述的一种复合式结构的大尺寸汽车轮毂，其特征在于，所述波峰的高度均不同，且靠近所述轮缘接头处(11)的波峰高度最高。

4.如权利要求2或3任一所述的一种复合式结构的大尺寸汽车轮毂，其特征在于，所述轮缘(1)大端的外壁处为波峰。

5.如权利要求1所述的一种复合式结构的大尺寸汽车轮毂，其特征在于，所述轮缘接头处(11)的壁厚为2.5mm-3.0mm。

6.如权利要求1所述的一种复合式结构的大尺寸汽车轮毂，其特征在于，所述轮辋(A)筒壁厚的一端呈由内向外的翻边结构(61)。

7.如权利要求6所述的一种复合式结构的大尺寸汽车轮毂，其特征在于，所述翻边结构(61)的厚度为轮辋接头处(62)厚度的2-2.5倍。

8.如权利要求1所述的一种复合式结构的大尺寸汽车轮毂，其特征在于，所述轮辋(A)筒壁的平均厚度为2.5mm-3.0mm。

9.如权利要求1所述的一种复合式结构的大尺寸汽车轮毂，其特征在于，所述轮缘接头处(11)与所述轮辋接头处(62)采用搅拌摩擦焊的方式焊接于一体。

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