一种高强度卡车车轮结构的制作方法

1.本发明涉及汽车的车轮制造技术领域，具体为一种高强度卡车车轮结构。


背景技术：

2.目前，现有的无内胎车轮，轮辐的开口端与轮辋的安装轮辐面的直边按照一定过盈量进行装配，然后通过焊接的方式将轮辋与轮辐组成一个整体。
3.在我司的前期研发过程中，对于轮辋提出了改进设计，也即在轮辋胎圈座与槽底圆角连接通过过渡圆弧、轮辋直边及槽顶圆角进行过渡连接，如图1所示，具体结构可以参见于2020年申报并公开的发明专利(公开号：cn112721541b；专利名称：可调节内径配合尺寸的高强度轮辋及其车轮)。通过采用以上结构，实现即使不同料厚的轮辋，轮辋配合内径均保持一致，从而使得轮辐的通用性更强，大大降低了企业轮辐的生产成本，保证了在车轮轻量化过程中，不会因轮辐外径不同而产生不适用的情况。
4.在我司进行大面积的论证应用过程中，实施的上述结构(公开号：cn112721541b；专利名称：可调节内径配合尺寸的高强度轮辋及其车轮)也收到了来自工程师的问题反馈，主要的问题集中在于：上述车轮结构在合成焊缝部位、槽顶圆角和槽底圆角易产生应力集中的现象，将严重影响汽车车轮的正常使用寿命，同时因为应力过于集中的问题，导致车轮远端轮缘变形严重，刚度不足，产生磨胎现象。


技术实现要素：

5.针对目前推广应用中存在的上述问题，这里提供了一种新的高强度卡车车轮结构，通过采用本方案提供的车轮结构来解决目前存在的轮辋应力集中问题和轮辋远端轮缘有磨胎现象的问题。
6.具体的，本发明提供的详细技术方案如下：
7.一种高强度卡车车轮结构，包括压装并焊接的轮辐和轮辋，所述轮辋包括轴向外轮辋和轴向内轮辋，所述轴向外轮辋与所述轴向内轮辋之间通过轮辋基部相连接；所述轴向内轮辋包括近端轮缘，所述近端轮缘的末端处连接有胎圈座边，所述胎圈座边的远端向着所述轮辋基部的方向倾斜并且延伸，直至与所述轮辋基部直接连接；
8.所述轮辐的开口处具有固接部，所述固接部与所述胎圈座边的内侧焊接固定。
9.作为本方案的进一步改进，所述胎圈座边包括一体成型的前段部、中段部和尾段部，所述前段部与所述近端轮缘的末端连接；所述尾段部与所述轮辋基部连接；所述固接部焊接在所述中段部的内侧。
10.作为本方案的进一步改进，所述中段部具有内侧边沿，所述内侧边沿呈倾斜设置并且倾斜的角度α，其中α的范围为15
±1°
。
11.作为本方案的进一步改进，所述固接部包括贴面边和开口底边；所述贴面边倾斜设置且倾斜角度为β，其中β＝α；所述贴面边被配置为与所述内侧边沿合成焊接；所述开口底边呈水平设置。
12.作为本方案的进一步改进，所述轮辋基部包括轮辋槽段，所述轮辋槽段通过圆弧过渡段与所述胎圈座边连接；所述胎圈座边、圆弧过渡段和所述轮辋槽段共同形成一个大的凹型圆弧形结构。
13.作为本方案的进一步改进，所述胎圈座边的尾段部处设置了气门嘴孔。
14.作为本方案的进一步改进，所述轴向外轮辋还包括远端轮辋；所述轴向外轮辋和轴向内轮辋为一体结构。
15.采用本技术方案所达到的有效果为：
16.1.本方案的结构设计中，取消了前期设计结构中的槽顶圆角、轮辋直边和过渡圆弧，采用胎圈座边与轮辋基部中的圆弧过渡段直接连接；因此没有槽顶圆角应力集中现象，同时合成焊缝处、轮辋基部中的圆弧过渡段处共同形成大圆弧状，此处的应力平均降低30％左右，疲劳寿命将提升50％左右；同时因为应力集中的问题得以减轻，使得远端轮缘刚度提升10％左右降低了远端轮缘处的变形量，有效降低磨胎现象。
17.2.本方案中对轮辋结构进行简化设计，使得近端轮缘与远端轮缘之间通过大圆弧结构过渡，避免由于槽顶圆角、过渡圆弧此类小圆弧在旋压成型过程中减薄率过大风险，降低了产品质量控制难度。
18.3.气门嘴孔位置在前期的设计中位于槽底斜边处，本方案将其更改为合成焊缝部位与圆弧过渡段之间(也即在胎圈座边的尾段部)，能有效降低气门嘴开孔时对槽底造成的开裂风险。
附图说明
19.图1为前期的技术设计方案的车轮结构图。
20.图2为本方案的改进结构图。
21.图3为轮辐与轮辋处的合成焊接放大图。
22.其中：10轮辐、11固接部、20轮辋、21轴向外轮辋、22轮辋基部、23轴向内轮辋、221圆弧过渡段、222轮辋槽段、231近端轮缘、232胎圈座边、300气门嘴孔。
具体实施方式
23.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
24.在介绍本发明的技术方案之前，我们先结合前期的技术设计方案(公开号：cn112721541b；专利名称：可调节内径配合尺寸的高强度轮辋及其车轮)来阐明目前的状况，有助于本领域技术人员对本发明的技术方案进行理解。
25.在前期的设计方案中提供的可调节内径配合尺寸的高强度轮辋，通过在所述胎圈斜边与轮辋直边之间通过尺寸过渡圆弧进行过渡连接，这样可以实现即使不同料厚的轮辋，轮辋配合内径均保持一致，从而使得轮辐的通用性更强，大大降低了企业轮辐的生产成本，保证了在车轮轻量化过程中，不会因轮辐外径不同而产生不适用的情况。
26.同时在其结构设计中，参见图1，展示了尺寸过渡圆弧、轮辋直边、槽顶圆角、槽底斜边以及槽底圆角的设计图，实践证明，以上结构使得轮辋直边长度不会因轮辋料厚不同而发生变化，从而避免因轮辋直边减少而造成车轮疲劳寿命降低现象的发生。
27.针对轮辋料厚不同使得轮辋直边长度发生变化这样的技术问题，前期的结构设计(公开号：cn112721541b；专利名称：可调节内径配合尺寸的高强度轮辋及其车轮)能够最大程度的进行解决。但是在大面积地论证应用过程中，发现以上结构设计将同步产生另外的新问题，上述车轮结构在尺寸过渡圆弧、合成焊缝部位、槽顶圆角和槽底圆角处易产生应力集中的现象，对汽车车轮的正常使用寿命造成严重影响，同时因为应力过于集中，导致车轮远端轮缘变形严重，刚度不足，伴随着产生磨胎现象。
28.本发明在前期结构设计的基础上，对轮辋和轮辐的结构进行了深一步地论证设计，也即本方案提供的一种高强度卡车车轮结构，其组成结构包括压装并焊接的轮辐10和轮辋20，参见图2。
29.其中，轮辋20包括轴向外轮辋21和轴向内轮辋23，轴向外轮辋21与轴向内轮辋23之间通过轮辋基部22相连接；轴向内轮辋23包括近端轮缘231，在近端轮缘231的末端处连接有胎圈座边232，胎圈座边232的远端向着轮辋基部22的方向倾斜并且延伸，直至与轮辋基部22直接连接。可以理解为，本方案中对轮辋结构进行简化设计，使得近端轮缘231与轮辋基部22之间没有多余的弯折过渡结构，相比于初期的设计方案，避免了由于尺寸过渡圆弧、槽顶圆角此类小圆弧在旋压成型过程中减薄率过大的风险，有效地保证了产品的质量控制。
30.轮辐10的开口处具有固接部11，固接部11与胎圈座边232的内侧焊接固定。此时固接部11与胎圈座边232焊接处形成合成焊缝，因为缺少了尺寸过渡圆弧、槽顶圆角带来的应力集中影响，合成焊缝处的平均应力至少降低了30％左右，保证了焊接位置的稳定性。
31.本方案进一步的优化中，我们将胎圈座边232具体区分为前段部、中段部和尾段部，前段部、中段部和尾段部一体成型，前段部与近端轮缘231的末端连接；尾段部与轮辋基部22连接；上文提及轮辐10的固接部11焊接在这里的中段部的内侧。
32.本方案进一步的优化中，参见图2－图3，为了避免出现小圆弧结构带来的应力影响，最好将前段部、中段部和尾段部设计为平滑的直线性，组成的胎圈座边232整体呈倾斜设计，直至尾段部与轮辋基部22连接。当然，此时的中段部具有内侧边沿，内侧边沿呈倾斜设置并且倾斜的角度α，其中α的范围为15
±1°
。所以，我们设计的胎圈座边232呈α角度的斜向设置，直至与轮辋基部22直接连接。不难得出，本方案直接取消了前期设计的轮辋直边，前期设计提出的问题，轮辋直边减少而造成车轮疲劳寿命降低的情况将不再存在。可以理解为，通过采用本方案的结构设计，同样避免因轮辋直边减少而造成车轮疲劳寿命降低现象的发生。
33.本方案进一步的优化中，为了保证轮辐10与轮辋20能够稳定的焊接，固接部11包括贴面边和开口底边；这里的贴面边倾斜设置且倾斜角度为β，其中β＝α；贴面边被配置为与内侧边沿合成焊接；通过保持固接部11的贴面边和中段部中内侧边进行贴合焊接，对于降低应力集中带来的影响具有极大的促进作用。
34.本方案进一步的优化中，固接部11的开口底边呈水平设置。
35.为了实现胎圈座边232与轮辋基部22平滑连接，这里对轮辋基部22同样地进行了部分的设计，也即本方案中的轮辋基部22包括轮辋槽段222和圆弧过渡段221，轮辋槽段222通过圆弧过渡段221与胎圈座边232的尾段部连接；因为此时的胎圈座边232以倾角α(15
±1°
)向着轮辋基部22延伸靠近，因此此时的圆弧过渡段221并不是如尺寸过渡圆弧、槽顶圆
角此类的小圆弧，此时的胎圈座边232、圆弧过渡段221和轮辋槽段222共同形成一个大的凹型圆弧形结构。
36.因此这里取消了前期设计结构中的槽顶圆角和尺寸过渡圆弧此类的小圆弧结构，采用胎圈座边232与轮辋基部22中的圆弧过渡段221直接连接；使得胎圈座边232与轮辋基部22共同形成大圆弧状，形成的整体结构应力平均降低30％左右，疲劳寿命提升50％左右；同时因为应力集中的问题得以减轻，使得远端轮缘刚度提升10％左右降低了远端轮缘处的变形量，有效降低磨胎现象的出现频率。
37.本方案进一步的优化中，胎圈座边232的尾段部处设置了气门嘴孔300。气门嘴孔位置在前期的设计中位于槽底斜边处，本方案将其更改为合成焊缝部位与圆弧过渡段221之间(也即在胎圈座边232的尾段部)，能有效降低气门嘴开孔时对槽底造成的开裂风险。
38.本方案进一步的优化中，轴向外轮辋21和轴向内轮辋23为一体结构。
39.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
40.需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，“第一”、“第二”仅用于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。因此术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
41.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
42.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
43.以上仅是本技术的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以作出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将技术的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均应视为本技术的保护范围。

技术特征：
1.一种高强度卡车车轮结构，包括压装并焊接的轮辐(10)和轮辋(20)，所述轮辋包括轴向外轮辋(21)和轴向内轮辋(23)，所述轴向外轮辋(21)与所述轴向内轮辋(23)之间通过轮辋基部(22)相连接；其特征在于，所述轴向内轮辋(23)包括近端轮缘(231)，所述近端轮缘(231)的末端处连接有胎圈座边(232)，所述胎圈座边(232)的远端向着所述轮辋基部(22)的方向倾斜并且延伸，直至与所述轮辋基部(22)直接连接；所述轮辐(10)的开口处具有固接部(11)，所述固接部(11)与所述胎圈座边(232)的内侧焊接固定。2.根据权利要求1所述的一种高强度卡车车轮结构，其特征在于，所述胎圈座边(232)包括一体成型的前段部、中段部和尾段部，所述前段部与所述近端轮缘(231)的末端连接；所述尾段部与所述轮辋基部(22)连接；所述固接部(11)焊接在所述中段部的内侧。3.根据权利要求2所述的一种高强度卡车车轮结构，其特征在于，所述中段部具有内侧边沿，所述内侧边沿呈倾斜设置并且倾斜的角度α，其中α的范围为15
±1°
。4.根据权利要求3所述的一种高强度卡车车轮结构，其特征在于，所述固接部(11)包括贴面边和开口底边；所述贴面边倾斜设置且倾斜角度为β，其中β＝α；所述贴面边被配置为与所述内侧边沿合成焊接；所述开口底边呈水平设置。5.根据权利要求2或4所述的一种高强度卡车车轮结构，其特征在于，所述轮辋基部(22)包括轮辋槽段(222)，所述轮辋槽段(222)通过圆弧过渡段(221)与所述胎圈座边(232)连接；所述胎圈座边(232)、圆弧过渡段(221)和所述轮辋槽段(222)共同形成一个大的凹型圆弧形结构。6.根据权利要求5所述的一种高强度卡车车轮结构，其特征在于，所述胎圈座边(232)的尾段部处设置了气门嘴孔(300)。7.根据权利要求6所述的一种高强度卡车车轮结构，其特征在于，所述轴向外轮辋(21)还包括远端轮辋；所述轴向外轮辋(21)和轴向内轮辋(23)为一体结构。

技术总结
本发明公开了一种高强度卡车车轮结构，涉及汽车的车轮制造技术领域，包括压装并焊接的轮辐和轮辋，所述轮辋包括轴向外轮辋和轴向内轮辋，所述轴向外轮辋与所述轴向内轮辋之间通过轮辋基部相连接；所述轴向内轮辋包括近端轮缘，所述近端轮缘的末端处连接有胎圈座边，所述胎圈座边的远端向着所述轮辋基部的方向倾斜并且延伸，直至与所述轮辋基部直接连接；所述轮辐的开口处具有固接部，所述固接部与所述胎圈座边的内侧焊接固定。本方案取消了前期设计结构中的槽顶圆角、轮辋直边和过渡圆弧，采用胎圈座边与轮辋基部中的圆弧过渡段直接连接；因此没有槽顶圆角应力集中现象。因此没有槽顶圆角应力集中现象。因此没有槽顶圆角应力集中现象。


技术研发人员：潘小雨 胡飞 程小强 王峰 余海洋 彭峻
受保护的技术使用者：东风汽车底盘系统有限公司
技术研发日：2022.11.30
技术公布日：2023/7/4