TWI819448B - 車輪、包含該車輪的系統和包含該車輪及/或該系統的車輛 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種用於一車輛(44)的車輪(10)，該車輪(10)可繞一旋轉軸線(12)旋轉並且包括：一座空間(14)，配置成容納一制動盤(30)，該制動盤(30)在該旋轉軸線(12)周圍延伸；一輪輞(16)，具有一輞井(18)，該輪輞(16)在該座空間(14)及該旋轉軸線(12)周圍延伸，其中該輞井(18)從該輪輞(16)朝向該旋轉軸線(12)突出；及至少一個輪輻(20)，被連接到該輪輞(16)，該至少一個輪輻(20)被佈置在該車輪(10)的一外側(22)並且至少部分徑向延伸到該旋轉軸線(12)；其中沿著該旋轉軸線(12)，該座空間(14)被佈置成比該輞井(18)更接近該外側(22)。本發明改善該車輪(10)附近空氣流動，以減少該車輛(44)上的氣動阻力及升力。

Description

車輪、包含該車輪的系統和包含該車輪及/或該系統的車 輛

本發明涉及一種用於一車輛的車輪及包括該車輪的系統。

用於汽車的車輪包括一輪輞(wheel rim)，該輪輞具有用於支撐一輪胎(tire)的一外徑向表面。該車輪被附接到制動器，以降低該車輪的旋轉速度並制動該汽車。傳統的輪輞圍住一制動器(brake)。該制動器通過將該汽車的動能轉化為熱能以降低該車輪的速度。這種轉換加熱該制動器。因此，該制動器需要冷卻。該制動器的該冷卻系統使用空氣來吸收熱能。空氣沿著及/或通過在該制動器上及/或內的通道被引導。該車輪的一輪轂將空氣從該汽車底部導向該制動器。該空氣被用於冷卻制動盤。在該空氣從該制動器吸收熱能後，該空氣離開在該制動器中的通道。該離開的空氣被導向該輪輞，使得該空氣撞擊該輪輞。該輪輞將來自該制動器的熱空氣重新引導到該汽車的底部。這樣的一種氣流會在該汽車上誘導氣動阻力及升力。

DE 43 42 138 A1描述一種用於汽車的一輪輞。該輪輞包括一風扇，用於提供從該車輪的外側朝向一制動盤的一氣流，該制動盤被該車輪圍住。 該氣流流過該制動盤中的通道，用於冷卻該制動盤。離開該通道後，該輪輞引導該空氣流到該汽車下方。

需要改善該車輪附近的空氣流動，以進一步減少在該汽車上的氣動阻力及升力。

請求項1、7及11描述本發明的諸多特徵。請求項2至6及8至10描述本發明的諸多示例性實施例。

根據本發明的一第一方面，提供一種用於一車輛的車輪，該車輪能夠繞一旋轉軸線旋轉並且包括：一座空間，被配置成容納一制動盤，該制動盤在該旋轉軸線周圍延伸；及一輪輞，具有一輞井，該輪輞在該座空間及該旋轉軸線周圍延伸，其中該輞井從該輪輞向該旋轉軸線突出；及至少一個輪輻被連接到該輪輞，該至少一個輪輻被佈置在該車輪的一外側並且至少部分徑向延伸到該旋轉軸線；其中沿著該旋轉軸線，該座空間被佈置成比該輞井更接近該外側。

本發明提供一種車輪，該車輪將來自一制動盤的該座空間的空氣導向該車輪的該外側。當該車輪被安裝在該汽車上時，該車輪的外側背向該汽車。該車輪包括一輪輞，該輪輞具有一輞井，該輞井在一旋轉軸線周圍延伸。該車輪可繞該旋轉軸線旋轉。該輞井還從該輪輞沿著徑向朝向該旋轉軸線突出。此外，該輪輞在一制動盤的座空間周圍延伸。當該車輪安裝在一汽車上時，該座空間可以容納一制動盤。該座空間沿著該旋轉軸線位於該輞井與該車輪的外側之間。被安裝在該座空間中的一制動盤會將空氣吹向該輪輞。來自該座空 間的空氣在該輞井與該車輪的外側之間撞擊該輪輞。然後空氣沿著該輪輞流動。由於該輞井朝向該旋轉軸線突出，因此該輞井成為空氣從該車輪的外側流出的一障礙物。因此，該輞井使空氣偏向並將空氣重新導向該外側。因此，大部分撞擊該輪輞的空氣流向該外側。該氣流通過減少該車輪附近及該車輛處的輪罩中的湍流來減少該車輪附近的氣動阻力。此外，該氣流會導致該汽車的底部處的壓力降低，從而抵消提升力道。此外，避免被該制動盤加熱的空氣在該輪罩中再循環並返回該制動盤。這改善該制動盤的冷卻效果。因此，本發明改善該車輪附近的空氣流動，減少該汽車上的氣動阻力及升力。

在一個示例中，該輪輞可以包括在該輞井與外側之間的一氣導部，其中該氣導部可以被配置成引導空氣朝向外側。

該氣導部可以增加及最佳化從該輞井朝向外側的氣流。因此，在該汽車上的氣動阻力及升力進一步減小。

在另一示例中，該氣導部可以是錐形的，其中沿著該旋轉軸線，該氣導部可以包括朝向外側增加的一直徑。

來自該座空間的空氣然後可以撞擊該錐形的氣導部上的該輪輞。由於該錐形的形狀，在從該輞井到該外側的方向上，該氣導部與該徑向具有大於90°的角度。因此，來自該座空間撞擊該錐形氣導部的空氣可能偏向該外側。這進一步增加空氣流動朝向外側，並進一步減少在該汽車上的氣動阻力及升力。

根據一示例性實施例，如果該車輪以繞該旋轉軸線的一預定旋轉方向轉動，則該至少一個輪輻可以被配置成加速空氣，該空氣從該輞井朝向該外側流動。

這可以進一步增加朝向該外側的氣流。該被增加的氣流導致從該汽車的底部吸入空氣的增加。因此，進一步減小氣動阻力。

此外，在一個示例中，所述至少一個輪輻可以包括一葉部，該葉部在該外側與該輞井之間延伸，其中若該車輪以繞該旋轉軸線的該預定旋轉方向旋轉，該葉部可以被配置成朝向該外側加速空氣。

這能夠以一簡單方式增加朝向該外側的氣流。

在另一示例中，沿著該旋轉軸線，至少一個輪輻可以具有不對稱的形狀。

由於該不對稱的形狀，該輪輻可以將通過該外側流出的空氣重新導向遠離該軸向。此外，該不對稱的形狀可以進一步加速通過該外側的氣流。

根據本發明的另一方面，提供一種系統，該系統包括一制動盤、一輪轂及根據如上描述的一車輪，該輪轂可連接到一車輛，其中該制動盤被佈置在該座空間中，其中該制動盤及該車輪被附接到該輪轂上。

根據本發明的系統的效果及進一步的實施例類似於根據如上描述的該車輪的效果及實施例。因此，該車輪的描述被參考。

根據一示例，該制動盤可以包括至少一個冷卻空氣通道，該冷卻空氣通道至少部分徑向延伸到該旋轉軸線，其中該冷卻空氣通道可以被配置成將空氣朝向該輪輞推出。

在另一示例中，該冷卻空氣通道包括一出氣開口，該出氣開口在該輞井與該外側之間面向該輪輞。

朝向該輪輞噴出的空氣可能會撞擊該輞井與該外側之間的該輪輞。由於該輞井朝向該旋轉軸線突出，大部分空氣可流向外側。

此外，在另一示例中，該輪轂包括一引導通道，該引導通道被配置成引導空氣從該車輪的一內側朝向該制動盤，該內側與該外側相對。

在另一方面，提供一種車輛，該車輛包括根據如上描述的一車輪及/或根據如上描述的一系統，其中該車輪及/或該系統以一可旋轉的方式被安裝在該車輛。

根據本發明的該車輛的效果及進一步的實施例分別類似於根據如上描述的該車輪及/或該系統的效果及實施例。因此，該車輪及/或該系統的如上描述分別被參考。

結果是一氣流從該車輛的底部流過該車輪，而在該車輪附近沒有很多湍流。由於湍流量的減少，氣動阻力因氣流而得到改善。此外，離開該車輛的底部的氣流會導致該車輛與地面之間的一壓力降低。這減少由該車輛的移動引起的提升力道。

10:車輪

12:旋轉軸線

14:座空間

16:輪輞

18:輞井

20:輪輻

22:外側

24:氣導部

26:直徑

28:葉部

30:制動盤

32:輪轂

34:冷卻空氣通道

35:入氣開口

36:出氣開口

38:引導通道

40:內側

41:輪罩

42:系統

43:鼻部

44:車輛

45:尾部

46:表示空氣流動的箭頭

47:表示空氣流動的箭頭

48:表示空氣流動的箭頭

49:表示空氣流動的箭頭

50:表示空氣流動的箭頭

52:表示空氣流動的箭頭

54:表示空氣流動的箭頭

56:表示空氣流動的箭頭

58:表示空氣流動的箭頭

60:輪胎

62:附接部

64:角度

66:表示旋轉方向的箭頭

示例性實施例的以下描述、請求項的措辭及圖式提供本發明的進一步的特徵、細節及優點。圖式顯示：〔第1圖〕：一車輛來自一底視的一示意圖。

〔第2圖〕：一車輪的一示意性徑向橫截面。

〔第3圖〕：具備一車輪的一系統的一示意性徑向橫截面。

〔第4圖〕：根據第3圖的A-A線的一系統的一示意性橫截面。

第1圖從下方顯示一車輛44。此示例的該車輛44是具有四個車輪10的一汽車。該些車輪10被佈置在該車輛44的多個輪罩(wheel houses)41中。

每個車輪10可繞該旋轉軸線12旋轉，並且包括背離該汽車的一外側22及面向該汽車的一內側40。每個車輪10被附接到一制動盤(brake disk)30。該制動盤30被佈置在該車輪10與汽車44之間，即，該制動盤30被佈置在該車輪10的內側40上。

在該車輛44的移動期間，由諸多箭頭54表示的空氣從該車輛44的鼻部(nose)43流動在該車輛44下方。該空氣進一步沿著該車輛44的下側流動並且在該車輛44的尾部(tail)45離開該車輛44。

在該些輪罩41附近，由多個箭頭56表示的一部分空氣朝向該車輪10流向該輪罩41。

第2圖顯示該車輪10沿著與該旋轉軸線12呈徑向的一方向的一詳細示意性橫截面。

該車輪10可以包括一輪輞(wheel rim)16、一輪胎(tire)60及至少一個輪輻(spoke)20。該輪胎60被安裝在該輪輞16的一徑向朝外的側。

該輪輞16包括一輞井(rim well)18，該輞井18沿著徑向朝向該旋轉軸線12突出。此外，該輪輞16在該旋轉軸線12周圍延伸並且圍住用於一制動盤(brake disk)30的一座空間(seating space)14。當該車輪10被安裝在一車輛44上時，該座空間14被配置成容納一制動盤30。

沿著平行於該旋轉軸線12的一方向，該座空間14比該輞井18更接近該外側22。該輞井18被佈置比該座空間14更接近該內側40。因此，該輞井18被佈置在該車輪10的內側。

該輪輞16還包括一氣導部(air guide portion)24，該氣導部24在該輞井18與該外側22之間延伸。該氣導部24被配置成引導來自該座空間14的空氣朝向該外側22。此外，該氣導部24呈一錐形，其中該輪輞16在該氣導部24處的一直徑從該輞井18朝向該外側22增加。

該至少一個輪輻20被佈置在該車輪10的該外側22上。該輪輻20從該輪輞16朝向該旋轉軸線12延伸。此外，該輪輻20包括一附接部(attachment portion)62，該附接部62接近該旋轉軸線12。該附接部62被配置成附接到一車輛44。例如，該附接部62可包括至少一個開口，用於插入一附接裝置(attachment means)，像是一螺釘、一螺栓或一鉚釘。

該輪輻20還可包括一葉部(blade portion)28，該葉部28沿著該氣導部24的至少一部分平行於該旋轉軸線延伸。該葉部28可以將該至少一個輪輻20附接到該輪輞16。

第3圖顯示一系統42的一示意性橫截面，該系統42包括該車輪10、一制動盤30及一輪轂(hub)32。該車輪10及該制動盤30被附接到該輪轂32。

該輪轂32可以被附接到該車輛44。此外，該輪轂32包括至少一個引導通道38，該引導通道38被配置成引導空氣從該車輛44的下側朝向該制動盤30。箭頭46表示來自該車輛44的下側並且被該引導通道38接收及引導的空氣。

該制動盤30被佈置在該車輪10的該座空間14中並且包括至少一個冷卻空氣通道34。在此示例中，該制動盤30包括多個冷卻空氣通道34。該冷卻空氣通道34可以在一入氣開口(inlet opening)35與一出氣開口(outlet opening)36之間延伸於該制動盤30內部或其面向該輪轂32的一表面上。該入氣開口35從該引導通道38接收由箭頭47表示的該被引導的空氣。箭頭48表示流過冷卻該制動 盤30的該冷卻空氣通道34的空氣。

當該制動盤30旋轉時，在該冷卻空氣通道34中的空氣被離心力加速朝向該出氣開口36。在該冷卻空氣通道34中冷卻該制動盤30的空氣通過該出氣開口36離開該冷卻空氣通道34。該出氣開口36被佈置以使得從該出氣開口36流出的空氣在該輞井18與該外側22之間的該氣導部24處撞擊該輪輞16。撞擊該氣導部24的空氣由箭頭49表示。在該示例中，空氣具有與該旋轉軸線12呈徑向的一流動分量。

當空氣撞擊該氣導部24時偏向該外側22。該箭頭52表示空氣流動。該氣導部24的該錐形的形狀支持該偏向，因為在朝向外側22的方向上，該錐形的形狀與該徑向具有大於90°的一角度64。該角度64可以在90°到100°之間的範圍內。特別地，該角度64可以是95°。

此外，朝向該旋轉軸線12突出的該輞井18還致使來自該座空間14的空氣49朝向該外側22流動。該輞井18是空氣流向該內側40的一障礙物。因此，該輞井18將撞擊該氣導部24的空氣朝向該外側22偏向，該氣導部24接近該輞井18。

沿著該氣導部24流動的被偏向的空氣引起對被佈置在該車輪10的該內側40處的空氣的抽吸。空氣因而朝向該外側22被抽吸。箭頭50表示空氣。因此，來自該車輛44的下側的額外空氣經從該內側40、該車輪10流向該外側22。

沿著該氣導部24延伸的該葉部28被配置成使得沿著該氣導部24流動的空氣朝向該外側22加速。這在第4圖中被詳細示出，第4圖是沿著第3圖中的A-A線在朝向該旋轉軸線12的一視圖中的一橫截面。

第4圖以箭頭66表示該車輪10的較佳旋轉方向。箭頭66表示的 是，當該車輪10繞該旋轉軸線12旋轉時，該輞井18及該輪輞16的被顯示部分沿著箭頭66的方向移動。當將該車輪10安裝在一車輛44上使得在該車輛44向前運動方向，該車輪10沿著較佳旋轉方向旋轉，該較佳旋轉方向為預定旋轉方向。

根據第4圖，該葉部28包括一不對稱的形狀。在該外側22，該葉部28的一部分遠離該預定旋轉方向彎曲。因此，沿著該氣導部24流動的空氣52偏向遠離該旋轉方向。這產生一吸力，該吸力使得沿著該氣導部24流動的空氣朝向該外側22加速。

在至少一個輪輻20的一替代示例性實施例中，該葉部28包括一對稱的形狀。在該示例性實施例中，該葉部28還可以加速沿著該氣導部24流動的空氣。該加速效果比該非對稱的葉部28的示例中還弱。然而，該加速效果發生在兩個旋轉方向上。因此，該對稱的葉部28的加速效果與該車輪10的旋轉方向無關。

總而言之，空氣從該內側40通過該車輪10流向該外側22。在通過該車輪10的一第一路徑中，空氣可以流過該輪轂32及該制動盤30。在另一路徑中，空氣從該輪轂32周圍的該內側40沿著該輪輞16朝向該外側22流動。

這致使一氣流從該車輛44的下側通過該車輪10，而在該車輪10附近沒有很多湍流。由於湍流量的減少，氣動阻力因氣流而得到改善。此外，離開該車輛44的下側的氣流導致該車輛44與地面之間的壓力降低。這減小由該車輛44的運動引起的升力。

本發明不限於所描述的諸多實施例中的一個，而是能夠以多種方式進行修改。由申請專利範圍、說明書及圖式產生的所有特徵及優點，包括結構細節、空間佈置及程序步驟，對於本發明而言可能是本質上的，無論是單獨 地還是以各種組合。

10:車輪

12:旋轉軸線

14:座空間

16:輪輞

18:輞井

20:輪輻

22:外側

24:氣導部

26:直徑

28:葉部

40:內側

60:輪胎

62:附接部

64:角度

Claims (11)

1. 一種用於一車輛(44)的車輪，該車輪(10)可繞一旋轉軸線(12)旋轉並且包括：一座空間(14)，被配置成容納一制動盤(30)，該制動盤(30)在該旋轉軸線(12)周圍延伸；一輪輞(16)，具有一輞井(18)，該輪輞(16)在該座空間(14)及該旋轉軸線(12)周圍延伸，其中該輞井(18)從該輪輞(16)朝向該旋轉軸線(12)突出，該輞井(18)還沿著徑向從該輪輞(16)突出；及至少一輪輻(20)，被連接到該輪輞(16)，該至少一個輪輻(20)被佈置在該車輪(10)的一外側(22)並且至少部分徑向延伸到該旋轉軸線(12)；其中沿著該旋轉軸線(12)，該座空間(14)被佈置成比該輞井(18)更接近該外側(22)。
2. 根據請求項1所述的車輪，其中該輪輞(16)包括一氣導部(24)，該氣導部(24)位於該輞井(18)與該外側(22)之間，其中所述氣導部(24)被配置成引導空氣朝向該外側(22)。
3. 根據請求項2所述的車輪，其中該氣導部(24)是錐形的，其中沿著該旋轉軸線(12)，該氣導部(24)包括朝向該外側(22)增加的一直徑(26)。
4. 根據請求項1至3中的任一項所述的車輪，其中該至少一個輪輻(20)被配置成若該車輪(10)以繞該旋轉軸線(12)的一預定旋轉方向旋轉，則加速從該輞井(18)流向該外側(22)的空氣。
5. 根據請求項4所述的車輪，其中該至少一個輪輻(20)包括一葉部(28)，該葉部(28)在該外側(22)與該輞井(18)之間延伸，其中該葉 部(28)被配置成若該車輪(10)以繞該旋轉軸線(12)的一預定旋轉方向旋轉則加速空氣朝向該外側(22)。
6. 根據請求項4所述的車輪，其中沿著該旋轉軸線(12)，該至少一個輪輻(20)具有一不對稱的形狀。
7. 一種含車輪的系統，包括一制動盤(30)、一輪轂(32)及根據請求項1至6中的任一項所述的一車輪(10)，該輪轂(32)可連接到一車輛(44)，其中該制動盤(30)被佈置在該座空間(14)中，其中該制動盤(30)及該車輪(10)被附接到該輪轂(32)。
8. 根據請求項7所述的含車輪的系統，其中該制動盤(30)包括至少一個冷卻空氣通道(34)，該冷卻空氣通道(34)至少部分徑向延伸到該旋轉軸線(12)，該冷卻空氣通道(34)被配置成將空氣朝向該輪輞(16)推出。
9. 根據請求項8所述的含車輪的系統，其中該冷卻空氣通道(34)包括一出氣開口(36)，該出氣開口(36)在該輞井(18)與該外側(22)之間面向該輪輞(16)。
10. 根據請求項7至9中的任一項所述的含車輪的系統，其中該輪轂(32)包括一引導通道(38)，該引導通道(38)被配置成引導空氣從該車輪(10)的一內側(40)朝向該制動盤(30)，該內側(40)與該外側(22)相對。
11. 一種車輛，包括根據請求項1至6中的任一項所述的一車輪(10)及/或根據請求項7至10中的任一項所述的一含車輪的系統(42)，其中該車輪(10)及/或該含車輪的系統(42)以一可旋轉的方式被安裝在該車輛(44)。