стальное колесо с отформованным на нем материалом

Формула изобретения

1. Колесо транспортного средства, содержащее:

обод, имеющий внутреннюю периферийную поверхность;

центральную дисковую часть, отстоящую по радиусу внутрь от внутренней периферийной поверхности, при этом центральная дисковая часть содержит основную часть, имеющую множество выступающих частей, отделенных друг от друга криволинейными углублениями; и

множество несущих спицеобразных элементов, каждый из которых имеет первый конец спицеобразного элемента, прикрепленный к внутренней периферийной поверхности обода в первой контактной зоне крепления, которая образована сваркой, и второй конец спицеобразного элемента, входящий в одно из криволинейных углублений штампованной основной части, при этом каждый из вторых концов спицеобразных элементов прикреплен к центральной дисковой части во второй контактной зоне крепления, которая образована сваркой.

2. Колесо по п.1, в котором множество несущих спицеобразных элементов представляют собой множество отдельных спицеобразных элементов, которые по отдельности прикреплены к центральной дисковой части.

3. Колесо по п.1, в котором каждый несущий спицеобразный элемент включает в себя основную часть, проходящую в радиальном направлении между ободом и центральной дисковой частью, при этом каждый из первых концов спицеобразных элементов включает в себя отбортованную часть, проходящую поперек радиальному направлению для образования опорной поверхности, которая находится в контакте с внутренней периферийной поверхностью обода.

4. Колесо по п.1, в котором на вторых концах спицеобразных элементов образовано болтовое соединение, при этом каждый из вторых концов спицеобразных элементов включает в себя крепежное отверстие для приема крепежной детали.

5. Колесо по п.1, в котором, по меньшей мере, часть, по меньшей мере, одного из обода и множества несущих спицеобразных элементов включает в себя отформованный поверх нее слой материала.

6. Способ изготовления колеса транспортного средства, при котором:

(a) выполняют стальной обод, центральную дисковую часть с криволинейными углублениями и множество несущих спицеобразных элементов;

(b) размещают один конец каждого несущего спицеобразного элемента в одном из криволинейных углублений; и

(c) присоединяют один конец каждого несущего спицеобразного элемента к центральной дисковой части и присоединяют противоположный конец каждого несущего спицеобразного элемента к внутренней периферийной поверхности стального обода.

7. Способ по п.6, при котором формуют материал поверх, по меньшей мере, части колеса транспортного средства.

8. Способ по п.7, при котором материал представляет собой пластик или композиционный материал.

9. Способ по п.6, при котором этап (с) включает присоединение одного конца спицеобразного элемента к центральной дисковой части, по меньшей мере, в двух разных местах.

10. Способ по п.9, при котором соединение включает сварку, механические или химические средства крепления.

Описание изобретения к патенту

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Данное изобретение в целом относится к колесу в сборе, которое включает в себя стальной обод, центральную дисковую часть и множество отдельных несущих спицеобразных элементов, которые обеспечивают крепление центральной дисковой части к ободу. Кроме того, изобретение относится к формованию композиционного материала или пластика на колесе в сборе для получения заданного внешнего вида.

Традиционные стальные колеса имеют отличные характеристики с точки зрения усталостной прочности и сопротивления удару. Одним недостатком данных стальных колес является конструктивная гибкость с точки зрения внешнего вида по сравнению с той, которая может быть обеспечена алюминиевыми колесами. Для решения данной проблемы для стальных колес используются пластиковые покрытия, колпаки из нержавеющей стали или колпаки из композиционного материала для улучшения внешнего вида стального колеса. Данные дополнительные конструктивные элементы нежелательны с точки зрения веса и затрат.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Колесо 10 транспортного средства показано на фиг.1. Колесо 10 транспортного средства выполнено с возможностью вращения вокруг оси А и включает в себя обод 12, центральную дисковую часть 14 и множество несущих спицеобразных элементов 16, которые соединяют центральную дисковую часть 14 с ободом 12. В одном примере обод 12 представляет собой стандартный стальной обод, образованный известными способами. Центральная дисковая часть 14 может быть изготовлена посредством любого из различных технологических процессов. Например, центральная дисковая часть 14 может быть получена штамповкой, ковкой, гидравлической вытяжкой, литьевым прессованием при низком давлении и т.д. В одном примере центральная дисковая часть 14 выполнена из штампованной стали. Несущие спицеобразные элементы 16 представляют собой множество отдельных спицеобразных элементов, которые могут быть изготовлены из любого из различных материалов. В одном примере несущие спицеобразные элементы 16 выполнены из стального материала. Несущие спицеобразные элементы 16 исходно представляют собой компоненты, отдельные от обода 12 и центральной дисковой части 14, и их впоследствии прикрепляют к ободу 12 и к центральной дисковой части 14 для образования колеса 10 транспортного средства.

Центральная дисковая часть 14 включает в себя дисковую основную часть 18 с центральным отверстием 20. Центральное отверстие 20 обеспечивает центрирование колеса 10 относительно ступицы в транспортном средстве. Форма центрального отверстия может варьироваться для обеспечения лучшего соответствия заданной конфигурации ступицы (см. фиг.9А-9D и 10А-10D). Фиг.9А показывает центральное отверстие или отверстие 20а, которое представляет собой направляющее отверстие с механически обработанной отогнутой кромкой. Фиг.9В показывает центральное отверстие 20b, которое представляет собой направляющее отверстие с отогнутой кромкой. Фиг.9С показывает центральное отверстие 20с, которое представляет собой пробитое направляющее отверстие. Фиг.9D показывает центральное отверстие 20d, которое представляет собой направляющее отверстие, подвергнутое механической обработке после пробивки. Фиг.10А-10D показывают соответственно разные формы 21а, 21b, 21с, 21d, которые может принимать центральное отверстие 20.

Дисковая основная часть 18 включает в себя множество выступающих частей 22, например, таких как лапки, которые выступают в радиальном направлении наружу относительно центрального отверстия 20. Между каждыми двумя соседними выступающими частями 22 имеется криволинейное углубление 24. Один несущий спицеобразный элемент 16 входит в каждое криволинейное углубление 24.

В показанном примере центральная дисковая часть 14 включает в себя пять выступающих частей 22; тем не менее, дополнительные выступающие части или меньшее число выступающих частей можно использовать в зависимости от окружности, образуемой крепежными отверстиями 38 в несущих спицеобразных элементах 16.

Как показано, каждый несущий спицеобразный элемент 16 включает в себя основную часть 26 спицеобразного элемента, которая проходит в радиальном направлении между первым концом 28 спицеобразного элемента и вторым концом 30 спицеобразного элемента. Первый конец 28 каждого спицеобразного элемента прикреплен к внутренней периферийной поверхности 32 обода 12 в первой соединительной контактной зоне 34 крепления. Второй конец 30 каждого спицеобразного элемента прикреплен к центральной дисковой части 14 во второй соединительной контактной зоне 36 крепления. В зависимости от требований по нагрузке для несущего колеса 10 данного типа также может потребоваться третья соединительная контактная зона 48 крепления. Соединительные контактные зоны крепления могут быть образованы посредством любого из различных способов соединения. Например, данные контактные зоны могут быть образованы посредством использования дуговой сварки плавящимся электродом в среде инертного газа (MIG)/плазменной сварки, лазерной сварки, сварки посредством гибридного лазера, дуговой сварки плавящимся электродом в среде инертного газа (MIG)/дуговой сварки плавящимся электродом, механических крепежных средств (заклепок, крепежных деталей и т.д.) или химических средств крепления (например, клея).

Как рассмотрено выше, второй конец 30 каждого спицеобразного элемента также имеет крепежное отверстие 38 для приема крепежной детали. Как показано на фиг.2, когда все несущие спицеобразные элементы 16 прикреплены к центральной дисковой части 14, крепежные отверстия 38 образуют соединительную контактную зону 40, полученную скреплением болтами, для обеспечения крепления к вращающемуся конструктивному элементу колеса.

Как показано на фиг.3, каждый несущий спицеобразный элемент 16 включает в себя отбортованную часть 42 на первом конце 28 спицеобразного элемента, которая выступает наружу от основной части 26 спицеобразного элемента в направлении, поперечном радиальному направлению. Отбортованная часть 42 образует опорную поверхность, которая контактирует с внутренней периферийной поверхностью 32 обода 12. Первая контактная зона 34 крепления, образованная сваркой, будет образована в данной отбортованной части 42.

Каждый несущий спицеобразный элемент 16 также включает в себя отбортованную часть 50, которая проходит вокруг периферии второго конца 30 спицеобразного элемента. Отбортованная часть 50 выступает наружу от основной части 26 спицеобразного элемента в направлении, поперечном радиальному направлению. В одном примере отбортованная часть 50 образована вдоль значительной части основной части 26 спицеобразного элемента для обеспечения повышенной прочности. Отбортованные части 50 на вторых концах 30 спицеобразных элементов входят в контактное взаимодействие с поверхностями соответствующих криволинейных углублений 24. Вторая контактная зона 36 крепления, образованная сваркой, будет образована в данных отбортованных частях 50.

Как показано на фиг.4, вторые концы 30 спицеобразных элементов скруглены так, что они в целом соответствуют по форме контуру криволинейных углублений 24. Первые концы 28 спицеобразных элементов также имеют криволинейную поверхность, контур которой в целом соответствует контуру внутренней периферийной поверхности 32 обода 12.

Дополнительные отверстия выполняют в спицеобразных элементах 16 для обеспечения концентрического положения спицеобразных элементов 16 относительно центральной дисковой части 14 и обода 12. Спицеобразные элементы 16 также могут включать в себя элементы для зажима колпаков колеса или различных приспособлений, улучшающих дизайн, относительно колеса 10. Некоторые примеры отверстий 80 в спицеобразных элементах 16 показаны на фиг.11А-11С.

Фиг.5 показывает сечение обода 12, центральной дисковой части 14 и несущих спицеобразных элементов 16. Фиг.6 и 7 показывают элемент 60, который представляет собой отверстие для вентиля.

Для обеспечения желательного эстетичного внешнего вида, по меньшей мере, часть колеса 10 транспортного средства покрывают пластиком или композиционным материалом посредством формования. В примере, показанном на фиг.8А-8В, наружные поверхности 70 центральной дисковой части 14 и несущих спицеобразных элементов 16 покрывают отформованным поверх них слоем материала 72 для обеспечения заданного внешнего вида. Следует понимать, что дополнительные поверхности данных конструктивных элементов также могут иметь подобный слой, или только участки данных поверхностей могут иметь слой материала. Фиг.8А показывает пример, в котором использован пластик, и фиг.8В показывает пример, в котором использован композиционный материал.

Центральная часть колеса 10, образованная несущими спицеобразными элементами 16 и центральной дисковой частью 14, может быть прикреплена к ободу 12 в любом из различных мест крепления. Фиг.12А-12С показывают примеры разных мест крепления. Фиг.12А показывает крепление 90а к посадочной полке обода колеса рядом с наружным краем 92а обода 12 с ручьем 94а обода, расположенным непосредственно рядом со спицеобразными элементами 16. Фиг.12В показывает крепление 90b к посадочной полке обода колеса рядом с наружным краем 92b с противоположно расположенным ручьем 94b обода, который удален от спицеобразных элементов 16. Фиг.12С показывает крепление 90с к посадочной полке обода колеса в зоне ручья 94с обода колеса, то есть фиг.12С показывает конфигурацию крепления в центре ручья обода колеса.

Колесо, состоящее из комбинации несущих спицеобразных элементов и центральной дисковой части, подобное описанному выше, обеспечивает получение недорогого и очень прочного колеса. Кроме того, в том случае, когда требуется желательный эстетичный внешний вид, конструкция колеса данного типа в сочетании с отформованным пластиком или композиционным материалом обеспечивает возможность использования сложного дизайна колеса, который получают легко, и при этом отсутствует отрицательное влияние на массу или стоимость.