[發(fā)明專利]增強(qiáng)復(fù)合材料混合式車輪結(jié)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811152534.0
• 申請(qǐng)日: 2018-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN109624597A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 大衛(wèi)·道格拉斯·弗里斯克;約翰·杰弗里·法伊弗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福特全球技術(shù)公司
• 主分類號(hào): B60B3/04
• 分類號(hào): B60B3/04;B60B21/00
• 代理公司: 北京連和連知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11278
• 代理人: 劉小峰

公開了一種用于改善復(fù)合材料混合式車輪的強(qiáng)度、功能和耐磨性的方法和系統(tǒng)。每個(gè)輻條可以限定翼型形狀并且具有附接到其上的次級(jí)翼狀延伸部，以在車輛操作期間生成穿過車輛制動(dòng)器的氣流。可替代地，所述輻條的截面可以成形為I形梁或H形梁構(gòu)造。由諸如長(zhǎng)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的增強(qiáng)聚合材料形成的客戶可互換的車輪鑲塊策略性地附接到所述輻條中的一個(gè)或多個(gè)。所述鑲塊用于增強(qiáng)所述車輪的美學(xué)吸引力、增加其結(jié)構(gòu)完整性并在損壞的情況下提供易于互換性。還可以將由諸如長(zhǎng)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的增強(qiáng)聚合材料形成的人造撐輪圈復(fù)合材料鎖止環(huán)附接到所述車輪輻條以覆蓋所述復(fù)合材料輪輞凸緣。

技術(shù)領(lǐng)域

所公開的發(fā)明構(gòu)思涉及具有鑄造或鍛造的金屬中心部并且具有由復(fù)合材料構(gòu)成的輪輞的混合式車輛車輪。更具體地講，所公開的發(fā)明構(gòu)思涉及增強(qiáng)混合式車輛車輪，所述增強(qiáng)混合式車輛車輪具有截面為I形梁或H形梁構(gòu)造的輻條。所述輻條可替代地或附加地具有翼型形狀，其上附接有次級(jí)翼狀延伸部以改善到車輛制動(dòng)器的冷卻氣流。一個(gè)或多個(gè)車輪鑲塊(insert)或區(qū)段(包括細(xì)長(zhǎng)或環(huán)形鑲塊)由長(zhǎng)纖維復(fù)合材料形成。

背景技術(shù)

從車輛生產(chǎn)的最早期開始，車輪結(jié)構(gòu)已經(jīng)展現(xiàn)出非常廣泛的發(fā)展。從基于馬車車輪的木質(zhì)輻條開始，然后是由金屬制成的輻條，數(shù)十年來，車輛車輪已由沖壓鋼來生產(chǎn)。這種類型的車輪證明既可靠又經(jīng)濟(jì)有效。

然而，由于車輪外觀和車輛總重量減輕在車輛設(shè)計(jì)中都變得更加重要，無處不在的沖壓鋼車輪通常已被由諸如鋁的材料鑄造的車輪取代，至少在乘用車輛領(lǐng)域中是這樣。鑄鋁車輪可以形成許多設(shè)計(jì)，并且通常在提供結(jié)構(gòu)完整性的同時(shí)提供減輕的重量。

盡管有所有這些益處，鑄鋁車輪確實(shí)給制造商和設(shè)計(jì)師都帶來了挑戰(zhàn)。這是因?yàn)殍T鋁車輪需要平衡強(qiáng)度、剛度和零部件質(zhì)量。一方面，車輪鍛造可以改善材料性能(強(qiáng)度)并減輕質(zhì)量。然而，在所述過程中可能犧牲車輪剛度。車輪幾何形狀可用于改善這些性能，但是車輪的鑄造和后續(xù)加工限制了幾何形狀的有用性。例如，難以制造空心車輪輻條或形成提供空氣動(dòng)力學(xué)益處的功能性形狀。

鋁車輪的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)并不是車輪設(shè)計(jì)師和制造商面臨的唯一挑戰(zhàn)。關(guān)于現(xiàn)今的鑄鋁車輪的客戶滿意度通常較高，但是已對(duì)這種具有較差的耐刮擦性的車輪表達(dá)了不滿。考慮到消費(fèi)者在最初購買鑄鋁車輪時(shí)所面臨的相當(dāng)大的費(fèi)用，這尤其令人沮喪。隨著時(shí)間的推移，鑄鋁車輪顯示出與路沿、道路碎屑和礫石路接觸造成的損壞。作為響應(yīng)，一些車輪制造商以及售后汽車零部件供應(yīng)商提供噴涂透明涂層以抵抗這種損壞。然而，已經(jīng)證明這種用于車輪的透明涂層裝置僅在刮擦之前抵抗最小的損壞。

鑒于現(xiàn)有技術(shù)，提供具有減輕的重量和增加的耐刮擦性兩者而不損害美學(xué)質(zhì)量的車輪可能是有利的。與汽車制造技術(shù)的許多領(lǐng)域一樣，車輛車輪的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)總是存在改進(jìn)的空間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了設(shè)計(jì)和制造鑄鋁車輪所涉及的已知問題。具體地講，所公開的發(fā)明構(gòu)思提供了一種車輪，所述車輪與已知的鑄造車輪相比展示出減輕的總重量，同時(shí)增加了強(qiáng)度、操作效率和設(shè)計(jì)多功能性，同時(shí)還改善了耐磨性和耐損壞性。

根據(jù)所公開的發(fā)明構(gòu)思的車輛車輪是兩件式車輪，所述兩件式車輪具有鍛造的車輪中心部段(或中心盤)和附接到鑄造或鍛造的車輪中心部段的碳纖維復(fù)合材料輪輞。與已知的鑄鋁車輪相比，這種組合允許設(shè)計(jì)師和制造商增加設(shè)計(jì)多功能性，同時(shí)減輕車輪總重量。這種結(jié)構(gòu)還允許設(shè)計(jì)師增加輻條設(shè)計(jì)的靈活性，以使車輪的若干個(gè)有益的屬性最大化，同時(shí)形成新的車輪功能。

有益的設(shè)計(jì)特征中的一個(gè)是具有翼型形狀的輻條，所述翼型形狀限定翼部和附接到輻條的次級(jí)翼狀延伸部。由于車輪的旋轉(zhuǎn)，翼部和翼狀延伸部操作以在車輛操作期間生成穿過車輛制動(dòng)器的氣流。具體地講，來自輻條的后部和翼形的空氣轉(zhuǎn)化為氣流。然后空氣從輻條的后部移動(dòng)到前部。次級(jí)翼狀附接件以一定角度位于翼型形狀輻條的上方，所述角度設(shè)計(jì)成幫助翼型形狀輻條增加從后部到前部的空氣速度。在需要使制動(dòng)器冷卻最大化的賽車中，這種構(gòu)造具有特別的效用。