具有覆盖部件的车轮 |
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| 申请号 | CN201480022031.5 | 申请日 | 2014-01-31 | 公开(公告)号 | CN105121176A | 公开(公告)日 | 2015-12-02 |
| 申请人 | 蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司; | 发明人 | 大卫·皮耶罗纳克; 阿克塞尔·格吕内克勒; 马库斯·策纳克; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种 车轮 ，特别是用于诸如机动车等车辆的车轮，所述车轮包括具有开口的 轮辋 环和至少部分地布置在所述轮辋环的开口中的主 支撑 件。如何提供一种重量虽低却具有足够的刚性和强度且易于制造而且同时在设计方面具有灵活性的车轮的问题由以下类型的车轮解决：所述主支撑件具有多个 轮辐 和设置成至少部分地 覆盖 轮辐的多个覆盖部件，主支撑件和覆盖部件支撑轮辋环。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种车轮，特别是用于诸如机动车等车辆的车轮，包括： |
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| 说明书全文 | 具有覆盖部件的车轮技术领域背景技术[0002] 已知在现有技术中存在这种车轮。例如，用于机动车的这种车轮(特别是所述车轮的主支撑件)由钢制成。主支撑件例如设计成平坦的轮盘。此外，公知的是，例如为了更好地冷却或降低重量，在主支撑件中设置了有孔圈。然而，由于此类车辆常常不能满足客户的审美需求，因此可以使用例如由塑料制成的毂盖或车轮装饰盖，毂盖或车轮装饰盖基本上完全覆盖主支撑件并且允许灵活的设计。然而，由于毂盖通常按上述方式实现，因此这些措施常常也不能满足审美需求。 [0003] 相反，被称为轻金属轮辋的轮辋(其中，轮辋环和主支撑件被一体地锻造或铸造)可以实现重量的降低和更好的视觉印象。然而，与常规钢轮辋相比，为此不得不接受制造费用和成本费用的增加。此外，这种车轮的耐腐蚀性经常存在问题。 [0004] 为了解决这些问题，可以使用被称为钢结构车轮的车轮。这里可以以这样的方式缩小主支撑件：主支撑件可以以轮辐设计构造。这里也利用了塑料毂盖，以便在设计方面获得吸引人的视觉外观和足够的灵活性。然而，具体而言，不利的是：因为采用轮辐结构缩小了主支撑件，所以为了确保足够的稳定性和强度，不得不接受比常规钢结构重了高达25％的重量。这尤其源于主支撑件需要大壁厚。此外，大壁厚导致在生产期间需要高变形力并且在其成形自由度方面受到限制。 [0005] 此外，DE 10127639A1中的现有技术公开了一种车轮，该车辆具有轮辋环以及包括盖壳以避免大壁厚的主支撑件。这里单部件式盖壳基本上具有主支撑件的形状，并且具有用于与机动车的轮毂连接的开口。从而确保车轮具有足够的稳定性。然而，理想的是，进一步降低重量。 发明内容[0006] 因此从现有技术出发，本发明的目的在于提出一种这样的车轮：重量虽低却能提供足够的刚性和强度，并能以简单的方式制造，同时在设计方面具有大的灵活性。 [0007] 在上述类型的车轮具有以下特征的情况下实现了上述目的：主支撑件具有多个轮辐，并且提供用于至少部分地覆盖轮辐的多个覆盖部件，其中主支撑件和覆盖部件支撑轮辋环。 [0008] 例如，主支撑件在例如力传递到连接至主支撑件的轮毂或从连接至主支撑件的轮毂传递力中起作用，优选地起主要作用，但这里覆盖部件同样起到支撑功能。主支撑件例如借助螺栓、螺钉或螺柱经由连接区域例如直接地或间接地(优选为可解除地)连接至轮毂。其结果是，主支撑件和覆盖部件可以一起形成车轮的支撑结构。 [0009] 同时，车轮的组件化结构通过借助覆盖部件至少部分地覆盖主支撑件的轮辐来允许各种各样的设计，覆盖部件优选地形成为单个部件。归因于这样的事实：不仅是设置一个单个部件，而且还有设置多个覆盖部件(即，至少两个覆盖部件)，由于可以以局部定标的方式使用覆盖部件，因此可以进一步降低重量。这里已经证明：为了能够提供车轮的必要稳定性，多个局部覆盖部件的设置是足够的，因此主支撑件的壁厚可以保持较薄并且可以实现与常规钢轮相当的总重量。另外，例如与复杂的盖壳相比，各个覆盖部件可以以简单的方式进行制造，并且可以例如用作预制造部件，特别是用作相同的部件。 [0010] 优选地，对于不同的覆盖部件而言，主支撑件还可以具有相同的设计。这里根据本发明的车轮的组件化结构的优点变得尤其显著，因为按照组件化原理各个覆盖部件可以与主支撑件组合。 [0011] 主支撑件的轮辐例如至少部分地沿径向延伸。通过在主支撑件中设置轮辐，主支撑件例如覆盖轮辋环的开口的不到约80％，优选地为不到约70％，尤其优选地为不到约60％。设置多个轮辐的事实意味着例如设置至少三个轮辐。例如，设置五个轮辐或七个轮辐。通过设置轮辐，例如以缩小的轮盘的形式设置主支撑件。 [0012] 主支撑件的轮辐被覆盖部件例如仅覆盖在一侧上，即覆盖在车轮或主支撑件的外侧上，在装配状态下，该外侧背向车辆。 [0013] 为了将主支撑件例如连接至轮毂，主支撑件可以具有中心开口。然后可以将车轮与主支撑件一起放置在轮毂上。中心开口布置成例如与所述轮辋环的开口同心。主支撑件优选地具有连接区域，例如连接凸缘，连接区域例如用于连接至轮毂。例如，设置有连接孔，例如螺孔。螺孔的数量例如与主支撑件的轮辐的数量相对应。螺孔可以例如布置为轮辐的延伸部或相对于轮辐偏移。 [0014] 其结果是，可以提供这样的车轮：由于存在多个覆盖部件，因此该车轮总重量虽低却能够提供足够的刚度和强度，并且可以提供简单制造的能力。另外，在根据本发明的改进例的情况下，该车轮可以通过非常自由配置的外观进行区别。因此所提出的车轮特别有利于生产金属板材(钢)结构的车轮。 [0015] 作为选择或另外地，通过使用覆盖部件，可以实现流动优化的设计。也就是说，与没有覆盖部件的车轮相比，通过使用覆盖部件改善了流动特性。例如，通过使用覆盖部件在使用期间能够降低车轮的流动阻力。 [0016] 根据本发明的车轮的改进例，覆盖部件具有相同或不同的设计。通过使用相同的覆盖部件，可以实现制造过程的进一步简化和成本节约。另外，能够实现车轮的均一视觉外观。这里覆盖部件尤其具有相同的设计。相反，借助不同的覆盖部件能提高设计方面的灵活性。 [0017] 基本上可以设想的是，设置比轮辐少的覆盖部件。然而，根据本发明的车轮的进一步的示例性实施例，优选的是，向每个轮辐提供至少一个覆盖部件。这导致具有均一视觉外观的车轮具有较高或平衡的稳定性。特别优选地，准确地说，向每个轮辐提供一个覆盖部件。因此能够进一步简化车轮的生产并且保持成本较低。还可以设想的是，用覆盖部件至少部分地覆盖多于一个轮辐，以便例如在存在偶数个轮辐的情况下向至少两个轮辐提供覆盖部件。 [0018] 根据本发明的车轮的进一步改进例，如果覆盖部件均局部地布置在轮辐的区域中，则可以用较小的材料费用和成本费用通过覆盖部件获得足够的稳定性和强度以及富有吸引力的视觉外观。具体而言，覆盖部件不涉及主支撑件与例如轮毂的连接。因此，连接孔或主支撑件的用于连接到轮毂的连接区域优选地与覆盖部件无关或均未被覆盖部件覆盖。 [0019] 优选地设置为：覆盖部件与主支撑件一起形成至少部分地封闭的轮廓截面。尤其优选地，覆盖部件与主支撑件的轮辐一起形成至少部分地封闭的轮廓截面。从而可以用主支撑件和/或覆盖部件的较薄壁厚实现极大的稳定性和强度。例如，覆盖部分的轮廓截面具有大致U形的设计。主支撑件的轮辐的截面例如具有大致直线的设计。由此可以实现大致封闭的轮廓截面。例如，覆盖部件具有前侧面和连接至前侧面的侧凸片。覆盖部件可以例如设计为盖帽。 [0020] 此外，未对设计方面的多样性进行限制，因此对于每个车轮而言，覆盖部件可以具有不同的形状。例如，对于n个轮辐而言，也可以设置n个不同的覆盖部件。 [0021] 根据本发明的车轮的进一步有利的改进例，覆盖部件具体地以一体地接合、摩擦和/或形状配合的方式连接到主支撑件和/或轮辋环。这里优选的是，覆盖部件至少连接到主支撑件。优选地，覆盖部件与主支撑件的形状至少部分地匹配，特别是与主支撑件的轮辐的形状至少部分地匹配。优选地，覆盖部件与轮辋环的形状至少部分地匹配。在给定合适材料的情况下，例如通过焊接或钎焊法实现一体接合的连接。 [0022] 然而，诸如粘接等可选的一体接合类型的连接也是可行的。覆盖部件之间的可选摩擦连接的一个实例是卷边(beading)。然而，原则上，也可以使用其他连接技术。诸如粘接或卷边等连接技术特别具有这样的优点：仅产生较低的成本，并且可以避免各部件发生不期望的变形。此外，还特别能够选择不适合焊接或钎焊的配接件的材料。另一种替代是一种铆接，铆接具有尤其能够提高车轮的视觉外观的优点。例如，覆盖部件尤其可以由不锈钢、铝、镁或塑料制成。 [0023] 覆盖部件还可以是例如被预填充/(预)喷涂的覆盖部件。替代焊接或钎焊的连接方法也适用于连接所述覆盖部件。 [0024] 根据本发明的车轮的优选实施例，覆盖部件由金属板材制造为成形部件和/或翻折部件。已经证明，被设计为成形部件或翻折部件且由金属板材构成的覆盖部件能够赋予车轮足够的稳定性和强度，因此能够进一步简化生产和保持成本效益。以这样的方式设计的覆盖部件特别适合于提供轮廓截面具有大致U形设计的覆盖部件。 [0025] 根据本发明的车轮的进一步的改进例，如果覆盖部件通过弯曲制成，则可以特别有效地制造覆盖部件。这特别适用于轮廓截面具有大致U形设计的覆盖部件。例如，可以借助激光从大致平坦坯料形式的金属板材冲压或切割出覆盖部件。然后可以通过弯曲操作进一步处理坯料，以形成覆盖部件。 [0026] 主支撑件和/或轮辋环优选地由金属板材制成，具体地由钢板制成。通过使用金属板材或钢板能够实现特别经济的生产。例如，常规的含碳钢比较合适。为了实现特别吸引人的视觉外观和良好的使用特性，主支撑件和/或轮辋环还可以使用不锈钢制成。此外，还可以使用诸如纤维增强塑料或复合材料等替代材料，特别是金属的多层复合材料。 [0027] 主支撑件的壁厚优选地为≤8mm，优选地为≤6mm。特别是在主支撑件由钢板制成的情况下，由于覆盖部件的支撑功能而能够实现壁厚的这种减小。从而与前述惯用的钢结构车轮相比，能够实现重量的显著降低。此外，基于以下事实而简化生产：与前述所需壁厚相比，现在成形主支撑件仅需要较小的力。主支撑件和覆盖部件通常经过变形。也可以设想热成形或半热成形和选择性的模压淬火(press hardening)。 [0028] 根据本发明的车轮的另一改进例，如果覆盖部件、轮辋环和/或主支撑件由拼接板(tailored blank)和/或拼接条(tailored strip)制成，则可以选择性地提供局部适应部件特性，例如，不同的材料、材料质量和/或材料厚度。例如通过焊接不同的坯料(拼焊板)或通过轧制(拼接轧制板)(仅举拼接产品的两个实例)，可以产生拼接板内的不同特性。从而可以有效地使用材料，并因此实现经济生产、较低总重量以及高稳定性和强度。 [0029] 根据本发明的车轮的改进例，主支撑件的径向外部区域以轮辐结束。主支撑件例如具有大致星形结构。然后，例如通过焊接或钎焊法，在轮辐的径向外部区域中进行主支撑件与轮辋环的连接。 [0030] 根据另一改进例，主支撑件的径向外部区域可以具有封闭环。因此轮辐的径向外端被封闭环连接。借助封闭环可以赋予主支撑件额外的稳定性和强度。在这种情况下，可以经由封闭环有利地进行主支撑件与轮辋环的连接。因此，在主支撑件中产生优选地由轮辐和封闭环限定的凹陷部。 [0031] 主支撑件与轮辋环可以在轮辋环的下沉基部的区域中和/或在轮辋环的肩部区域中彼此连接。主支撑件在轮辋环的肩部区域中的连接(也称为半全表面(semi-full-face)概念)例如可以在主支撑件的内侧例如为制动装置提供更多的空间。相反，对于相应的期望外观而言，可能需要在下沉基部的区域中的更内侧的位置进行连接。附图说明 [0032] 将结合在下文参考附图描述的示例性实施例对本发明的进一步有利的改进例进行更详细的说明。在附图中： [0033] 图1a和图1b示出现有技术的车轮， [0034] 图2a和图2b示出根据本发明的车轮的第一示例性实施例， [0035] 图3示出根据本发明的车轮的第二示例性实施例，以及 [0036] 图4a至图4f示出根据本发明的车轮的其他示例性实施例。 具体实施方式[0037] 图1a示出现有技术的机动车(未示出)的被设计成钢车轮1的常规车轮。车轮1具有轮辋环2和以几乎完全封闭的轮盘6的形式插入到开口4中的主支撑件。轮胎8被拉拽在轮辋环2的外周表面上。轮盘6包括具有圆孔10的单个有孔环。轮盘6被五个螺柱12紧固在制动器或位于后方的轮毂14上。在设计方面的灵活性只能借助基本上完全封闭的塑料毂盖(未示出)实现。这种常规的钢车轮1具有例如大约8kg的重量(16英寸变量(variant))。 [0038] 图1b示出现有技术的被设计成钢结构车轮16的另一车轮，该车轮除了具有轮辋环18和轮胎20之外还具有被插入到开口22中且带有轮辐26的主支撑件24。主支撑件24同样借助螺柱28被紧固在轮毂30上。与图1a所示的轮盘6一样，这种结构的车轮16的主支撑件24同样可以借助常规方法制造。例如借助塑料盖(未示出)可以实现车轮16的外观的灵活构造。然而，为了实现足够的稳定性和强度，需要对主支撑件24设置相应较大的壁厚。其结果是，整体重量增加了25％而达到将近10kg。在制造主支撑件24时需要相应更大的力。 [0039] 图2a和图2b现在示出装配之前和装配之后的根据本发明的车轮34的第一示例性实施例。车轮34包括具有开口36的轮辋环38和可布置或被布置在开口36中且带有轮辐42的主支撑件40。在这种情况下，轮辋环和主支撑件均由钢板制成。轮辋环38还可以例如由纤维增强塑料或复合材料制成。在车轮34和主支撑件40的该示例性实施例中设置有具有相同设计且大致沿径向延伸的五个轮辐42。然而，原则上，也可以设置不同数量的轮辐42。主支撑件具有大致星形结构且主支撑件的径向外端以轮辐42结束。 [0040] 借助设置在主支撑件40上且为连接凸缘44的形式的连接区域，所述连接凸缘可以连接在诸如轮毂14或30等轮毂或制动器上。为此，大致环盘状的连接凸缘44具有中心开口46，中心开口46位于与轮辋环38中的开口36同心的位置。连接凸缘44具有围绕中心开口46以圆圈方式布置的多个连接孔48。连接孔48用作例如用于螺柱的螺孔，并且布置为轮辐42的延伸部。较小的导向通孔48'例如可以用作定位孔。这里邻接连接凸缘44的轮辐42向前延伸到连接凸缘44的平面之外。 [0041] 此外，车轮34具有与轮辐42的数量对应的多个覆盖部件50；即，在本示例性实施例中，为每个轮辐42提供覆盖部件50，在本情况下，也就是5个覆盖部件50。然而，也可以仅对轮辐42中的一些提供覆盖部件50。在车轮34的该示例性实施例中，覆盖部件50具有相同的设计。然而，原则上，覆盖部件50的不同构造也是可能的。覆盖部件50以这样的方式进行设计：覆盖部件50可以被局部地布置在主支撑件40的轮辐42的区域中。 [0042] 特别是在图2中可以看出，覆盖部件50不涉及主支撑件40与例如轮毂的连接。在这种情况下，不仅螺孔48的区域而且主支撑件40的整个连接凸缘44均与覆盖部件50无关或均未被覆盖部件50覆盖。在这种情况下，覆盖部件50专门位于轮辐42的该区域中。然而，覆盖部件50仍参与主支撑件40的支撑功能。准确地说，主支撑件在轮辋环38与连接至主支撑件40的轮毂之间的力传递中起作用，优选地起主要作用。 [0043] 然而，这里覆盖部件同样起到支撑功能，因此，其结果是，主支撑件40和覆盖部件50一起形成车轮的支撑结构。为此，主支撑件40的金属板材厚度可以设计成较薄，从而与诸如钢结构车轮16等现有技术的钢结构车轮相比，以及与诸如钢车轮1等常规钢轮的整体重量相比，能够实现重量的降低。 [0044] 这里覆盖部件50同样由钢板制成，并且连接到主支撑件40和轮辋环38这两者。通过用钢板制造覆盖部件50，在各部件用合适的材料制成的情况下，例如借助焊接或钎焊法，覆盖部件50可以连接到主支撑件40和/或轮辋环38。然而，原则上，可以设想的是，覆盖部件50例如由不锈钢、铝、镁或塑料制成。覆盖部件50还可以被(预)喷涂。 [0045] 覆盖部件50被大致设计成具有U形轮廓。为此，覆盖部件50具有前侧面52和侧向布置在所述前侧面52上的两个侧凸片54。前侧面52具有额外的成形轮廓。侧凸片54相对于前侧面52沿侧向向后翻折。因此，覆盖部件50在每种情况下与主支撑件40的轮辐42一起至少部分地形成大致封闭的轮廓截面。从而获得主支撑件40和覆盖部件50的系统的高水平的刚性和稳定性，使得系统具有支撑功能。在本情况下，覆盖部件50的侧凸片54通过弯曲操作被制造成翻折部件，因此能够实现特别高效的制造。然而，原则上，诸如冲压或深拉等其他或进一步的成形操作能够用于制造覆盖部件50。 [0046] 这里覆盖部件50的邻接轮辋环38的区域与轮辋环38的轮廓匹配，因此覆盖部件50的端部与轮辋环38对齐。这里轮辋环38的轮廓特别由封闭的肩部区域56和封闭的下沉基部58形成。这里主支撑件40在肩部区域56中连接到轮辋环38。然而，原则上，还可以设想的是：在下沉基部58的区域中将主支撑件40连接到轮辋环38。 [0047] 图3示出根据本发明的车轮34a的第二示例性实施例。车轮34a以与图2a和图2b所示的车轮34类似的方式设计。因此，下文仅讨论不同点，而相同点参考车轮34的描述。 [0048] 与车轮34的主支撑件40不同，车轮34a的主支撑件40a借助主支撑件40a的径向外部区域上的封闭环60a形成，其结果是，能够实现主支撑件40a的额外稳定性。这里与连接凸缘44a邻接的轮辐42a也至少部分地向前延伸到连接凸缘44a的平面之外。覆盖部件50a进而与轮辐42a的形状和轮辋环38a的轮廓匹配。具体而言，覆盖部件50a的侧凸片54a的边缘与轮辐42a的形状和轮辋环38a的轮廓匹配。 [0049] 图4a至图4f示出根据本发明的车轮34b至34g的其他示例性实施例。 [0050] 图4a所示的车轮34b的示例性实施例具有例如覆盖部件50b，覆盖部件50b的前侧面52b与连接凸缘44b部分地重叠。然而，螺孔48b仍然是自由的，并且覆盖部件50b不涉及主支撑件40b与轮毂之间的连接。在这种情况下，螺孔48b被布置成相对于轮辐42b偏移。 [0051] 相比之下，图4b所示的车轮34c的示例性实施例具有例如覆盖部件50c，覆盖部件50c具有略微内凹弯曲的前侧面52c。覆盖部件50c的前侧面52c在其径向内端略微会聚。 [0052] 图4c示出具有菱形前侧面52d的覆盖部件50d。相比之下，覆盖部件50d以这样的方式设计：连接凸缘44d保持自由。 [0053] 图4d示出车轮34e的示例性实施例，车轮34e例如由图3所示的各部件构成。 [0054] 图4e示出与车轮34e类似的车轮34f，但覆盖部件50f在其径向外端被加宽。 [0055] 图4f所示的覆盖部件50g与图4b所示的覆盖部件类似。但是覆盖部件50g以这样的方式设计：连接凸缘44g保持自由。 [0056] 明显的是，可以提供通过非常自由配置的外观进行区别的车轮。由于多个覆盖部件具有支撑功能，因此车轮的总重量虽低但却具有足够的刚度，同时能够提供简单生产的能力。 |
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