本發(fā)明涉及車輪,所述車輪具有輪緣、輪盤和至少一個連接輪盤和輪緣的連接元件的車輪,其中引導連接元件穿過在輪緣的輪緣底座中的隔離孔并且進入輪盤的接合通道中。
背景技術:
車輪用于全部類型的機動車輛,尤其用于客車和摩托車。
輪盤可以設計成具有輪輻的車輪支架(輪輻車輪)或大部分封閉表面式輪盤。
為了設計成輕質(zhì)結構車輪,舉例來說,使用輕金屬或纖維增強塑料材質(zhì)的輪緣和/或輪盤。
各自引導連接元件穿過輪緣中的一個通道并且以壓入配合的方式將連接元件各自接合到跨過輪盤的圓周對應地布置的接合通道中的一個,所述連接元件中的多個在大多數(shù)情況下圍繞車輪的圓周布置。
連接元件可以例如設計為鉚釘或螺絲,其中在螺絲的實例中,螺絲軸的外螺紋與輪盤的接合通道的內(nèi)螺紋嚙合。
根據(jù)印刷文檔EP l 858 715 Bl得知這種類型的車輪。對于此車輪,由金屬制成的星形輪盤(車輪支架)借助于可以為螺絲或鉚釘?shù)娜舾蛇B接元件接合到由塑料制成的輪緣。在各情況下從輪緣的嘴側引導連接元件穿過在輪緣的輪緣底座中的一個隔離孔,并且在各情況下旋擰或鉚接連接元件到車輪支架的輪輻端部的一個接合通道。借助在輪緣內(nèi)部中的壓入配合連接,抵靠著輪緣底座支撐車輪支架且由此抵靠著輪緣支撐車輪支架。當車輪運轉時,在車輪結構上產(chǎn)生的力從輪緣經(jīng)由連接元件傳遞到車輪支架。
車輪上的復雜的負載將它們自身呈現(xiàn)為不斷變化的運轉負載,所述運轉負載取決于根據(jù)機動車輛類型和有效負載的結構性車輪負載、道路表面的狀況、通過剎車和加速的車輛操作、溫度影響以及例如坑洼和駕駛通過路緣石的異常作用。
為了在車輪支架和輪緣之間傳遞負載,根據(jù)現(xiàn)有技術的連接使用輪輻端部和輪緣之間的壓入配合或摩擦鎖定,其中通過施加到連接元件的預負載確保力的必要傳送,所述連接元件優(yōu)選的是螺絲元件。
對于來自于高度復雜負載的力的傳遞,需要螺絲元件的巨大的預負載力,其繼而使得螺絲元件的相當大的截面和用于表面壓力的在輪緣底層上的輪盤的相對應地很大接觸表面成為必要以便實現(xiàn)足夠高程度的壓入配合或摩擦鎖定。此處,由塑料制成的輪緣底座尤其承受相當大的振動摩擦磨損。在根據(jù)印刷文檔EP 1 858 715 B1的車輪的情況下的連接的材料密集型設計說明了高負載的要求。
在壓入配合在可能的過載(誤操作負載或由于摩擦表面上材料的蠕變)的狀況下失效的情況下,連接元件以剪切方式承受強的動態(tài)橫向力。
另外,確切地說在連接點(例如來自特定的輪輻幾何結構)處存在偏心負載的地方,存在連接點分離的危險,其類似地引起連接元件被置于以剪切方式的應力之下。
特別是帶螺紋的連接元件,例如通常使用的螺絲元件,當處于以剪切方式的應力之下時有很大的斷裂的風險,這是由于它們的螺紋的切口效應。在這方面中,突然且不可預期的故障狀態(tài)可以出現(xiàn)在輪盤和輪緣之間的連接點處,這是與安全相關的。
技術實現(xiàn)要素:
因此,本發(fā)明的任務一方面在于改善輪盤和輪緣之間的連接的可靠性和耐久性,且另一方面鑒于對于輕質(zhì)結構車輪上的輕質(zhì)結構要求使質(zhì)量要求和連接的必要安裝空間最小化。
為了解決所述任務,根據(jù)本發(fā)明提供了同軸地圍繞連接元件的細長套筒,所述細長套筒按照一定方式進行設計和布置使得它在各情形下至少部分以形式配合的方式延伸到輪緣和輪盤的一個對應的凹槽中。
輪緣和輪盤之間的連接是通過具有細長套筒的連接元件的相互作用實現(xiàn)的。在各情形下引導連接元件穿過一個隔離孔并且以牢固地接合和/或壓入配合的方式接合在輪盤中,同時與連接元件的縱軸處于同軸布置中,細長套筒至少以形式配合的方式在各情形下整合到對應于細長套筒的形狀的輪緣和輪盤的一個凹槽中。
可優(yōu)選為螺絲元件、螺紋螺栓或壓入銷的連接元件帶來在軸向方向上的預負載,其方式為使得連接元件的頭部區(qū)段與輪緣的輪緣外側接觸、引導連接元件的軸松弛地穿過隔離孔(即,與其內(nèi)側表面相隔一定距離),以及將連接元件的軸端部牢固地插入到輪盤的接合通道或出于此目的提供的車輪支架的輪輻端部中。舉例來說,連接元件的接合可借助于旋擰進入或按壓進入和/或借助于粘合發(fā)生。
可以具有中空圓柱體形狀或不同種類的空心形狀的細長套筒尤其通過在與連接元件的縱軸成直角的方向上與輪緣和輪盤的對應的凹槽的形式配合來緊固連接。
通過根據(jù)本發(fā)明的連接布置的設計,出現(xiàn)了通過連接傳遞力的效率差異,其通過如下方式:在軸向方向上連接元件選擇性地傳遞縱向力或拉伸力,以及在徑向方向上同軸地周圍連接元件的細長套筒吸收橫向力和彎曲力矩。
本發(fā)明在此處假定:在車輪結構上的高度復雜的負載構成不同的且改變的比例的縱向力(FA)和橫向力(FQ)以及彎曲力矩(MB),這些力從輪盤經(jīng)由單個連接元件傳遞到輪緣上(與根據(jù)圖1的根據(jù)現(xiàn)有技術的連接相比)。
本發(fā)明還假定:在根據(jù)現(xiàn)有技術的連接的情況下,取決于產(chǎn)生的最大橫向力、附接的方式以及(輪緣、輪盤的)連接所涉及的組件的材料對的摩擦值,必須提供連接元件的相當大程度的預負載以傳遞結合的縱向力和橫向力并且緊固螺絲連接。除了在螺絲軸中產(chǎn)生的縱向力之外,傳遞所產(chǎn)生的橫向力所需要的輪緣和輪盤之間的摩擦鎖定必須借助于連接元件的相對應地很大的預負載力實現(xiàn)。
使用運動跑車的實例的作為徑向疲勞測試的一部分的測試已經(jīng)揭示:通過附接在過渡區(qū)中的輕質(zhì)金屬車輪支架和輪緣的輪緣底座的凹孔之間的常規(guī)的螺絲連接,與螺絲軸成直角的力近似為在螺絲軸中產(chǎn)生的縱向力的5倍。
使用用于輕質(zhì)金屬車輪支架的鋁以及用于摩擦系數(shù)為μT=0.3的輪緣底座的塑料的材料對,此處還產(chǎn)生了用于螺絲元件的必要的預負載力的近似為17的因數(shù),所述力必須與單個夾緊力反向的施加以傳遞產(chǎn)生的純粹的縱向力。
必要的預負載力的因數(shù)由于車輪以循環(huán)方式轉動所引起的力的動態(tài)比例而增大。
另外,在存在偏心地起作用的軸向力的情況下,例如在改變輪輻幾何結構的情況下,應當考慮預負載力因數(shù)的進一步增大。
在所述過程中,預負載力的水平必須通過此類安全儲備來選擇:對由于偏心負載或誤操作過載所引起的在連接點處的彎曲力矩的額外出現(xiàn)進行補償,以避免連接點的分離以及由此在連接元件上的直接地剪切應力。
關于精密的輕質(zhì)結構車輪的設計要求是對于連接元件的大預負載力以緊固輪緣和輪盤之間的連接的要求的障礙。
首先,所需的大預負載力特別地要求使用具有很大的有效截面和/或很長的有效長度的連接元件,所述連接元件無法被引入到具有較小輪輻截面的精密輪輻中去。
其次,可以假定:大預負載力帶來所涉及的組件(輪緣的輪緣內(nèi)側、輪盤的輪輻端部)的接觸表面之間的相對應地很大的表面壓力,且并不允許輪盤的鄰近輪輻端部的截面的進一步減小,這是由于與此相關聯(lián)的表面壓力的進一步增大可以導致過量的壓縮負載且因此損壞輪緣和/或輪盤。
通過在連接布置中根據(jù)本發(fā)明的功能的分離,顯著減輕了連接元件尤其是對剪切敏感的螺絲元件的所出現(xiàn)的很大的橫向力,在所述連接布置中連接元件基本上僅吸收縱向力并且細長套筒吸收起作用的橫向力和彎曲力矩。
由于帶來此功能的分離,橫向力不再通過輪緣和輪盤之間的較高程度的摩擦鎖定而傳遞,而實際上主要通過細長套筒和輪緣以及輪盤之間的形式配合傳遞,使得連接元件基本上僅須傳遞剩余的基本上較少的縱向力,并且因此可以顯著減少連接元件的必要預負載力。此處剩余的較少程度的摩擦鎖定不再為所需要的負載傳遞的決定性因素。
這使得能夠首先減小連接元件的截面和/或接合長度并且其次減小輪緣的輪緣內(nèi)側和輪盤的輪輻端部之間的表面壓力,最終使得具有鄰近輪輻端部的較小截面表面的連接點的細長設計成為可能,并且連接不易受到損壞,這歸因于在輪緣的材料上和/或在輪盤上的材料上的較小的壓縮負載。
使用更小尺寸的連接元件和連接點的可能性減小了連接所需要的安裝空間并且由此還節(jié)省了重量和成本。
盡管最小化了連接的安裝空間,還是要確保輪緣和輪盤之間連接的高度緊固性。此外,在過載的情況下,如果過量的縱向力在連接元件的軸的方向上產(chǎn)生,移除剩余的摩擦鎖定,那么歸因于根據(jù)本發(fā)明的連接,連接的突然的整體故障的風險得到降低,這是因為通過主要為細長套筒與輪緣和輪盤的形式配合補償了此處摩擦鎖定的缺失,并且由此在連接元件上可以不出現(xiàn)剪切作用。
由于減少了重量的連接元件引起伸長的有效長度的增加的事實連接也變得更加緊固,并且由此減小了螺絲配置的可以引起預負載力減小的不希望的作用。
具體地說,當使用螺絲元件作為連接元件時,一方面由于最小化的預負載力的緣故需要較少的支撐螺紋,這導致所需要的安裝長度的縮短。
另一方面由于最小化的預負載力的緣故可以設計螺絲元件具有更加狹小的截面,其中在擰入深度保持相同的情況下,旋擰螺紋的數(shù)量增多,這繼而改善了連接的自身保持性以及因此改善了它的緊固性。
由于具有螺絲元件必須提供的減少的預負載力的緣故,且取決于使用要求,可將螺絲元件設計的更短和/或具有更加狹小的截面,其中通過細長套筒的輔助始終確保緊固連接。
結合一個有利實施例,輪緣的對應的凹槽至少部分被設計為隔離孔的徑向延伸。
換句話說,結合此設計,在輪緣中延伸的細長套筒的區(qū)段至少部分圍繞在徑向延伸中的輪緣的隔離孔。在細長套筒的此區(qū)段中,引導連接元件的軸直接地但是有間隙地穿過細長套筒的中空的截面。
借助于此設計,首先可以進一步最小化用于連接的必要安裝空間。細長套筒被布置在連接元件的最接近的附近處,而細長套筒和連接元件不會彼此相互影響它們的所期望的不同的作用。
其次,此設計更容易制造,這是由于用于細長套筒的布置的凹槽可以構造為存在于輪緣中的隔離孔的單個銑削出的部分。
尤其,在輪緣中延伸的細長套筒的區(qū)段以隔離孔的襯里的方式在隔離孔區(qū)域中提供對輪緣的材料的機械保護。
結合另一有利實施例,輪盤的對應的凹槽部分地被設計為接合通道的徑向延伸。
結合此設計,在輪盤中延伸的細長套筒的區(qū)段在徑向延伸中加襯接合通道的一部分。在細長套筒的此區(qū)段中,引導連接元件直接地但是有間隙地穿過細長套筒的中空截面。突出超出細長套筒的此區(qū)段的連接元件的軸端部以此前所描述的方式與輪盤或車輪支架的輪輻端部在剩余的接合通道中嚙合。
優(yōu)選地,細長套筒具有空心圓柱體形狀的環(huán)形圓柱體設計。在細長套筒的此截面設計中,可以特別均勻地補償所產(chǎn)生的橫向力。
此外,用于在輪緣和輪盤中接納中空圓柱體細長套筒所需要的對應的凹槽可以使用一種較簡單的工具制造。
優(yōu)選地假設:在輪緣中延伸的區(qū)段和/或在輪盤中延伸的細長套筒的區(qū)段具有材料接合和/或以壓入配合的方式與輪緣或輪盤接合。
通過此方式,可以顯著改善通過細長套筒的橫向力的直接傳遞,并且由此進一步提高連接的緊固性。
在實際執(zhí)行中,在輪緣中延伸的細長套筒的區(qū)段可以借助于干涉配合旋擰和/或膠合和/或插入到相關聯(lián)的凹槽中。
類似地,在輪盤中延伸的細長套筒的區(qū)段可以借助于干涉配合旋擰和/或膠合和/或插入到相關聯(lián)的凹槽中。
對于在輪緣中延伸的區(qū)段和在輪盤中延伸的細長套筒的區(qū)段而言,可以提供相互獨立的連接技術。
具體地說,由于此原因,也可以更靈活地設計用于車輪的組裝的組裝過程。
尤其是,另外的連接技術使得在車輪組裝期間能夠在位置上緊固和/或固定細長套筒。
在本發(fā)明的優(yōu)選的進展中,細長套筒在面向輪緣外側的端部上具有優(yōu)選為楔形的加寬的外圍區(qū)域,所述外圍區(qū)域具有用于連接元件的在設計上優(yōu)選地為楔形的頭部區(qū)段的底座的底座表面。
細長套筒的加寬的邊緣一方面提供了用于將連接元件的頭部區(qū)段附接到細長套筒的額外的表面,并且另一方面提供了用于附接在輪緣上的細長套筒的額外的表面且由此改善了作用于輪緣上的表面壓力的分布。
通過外圍區(qū)域以及連接元件的頭部區(qū)段的底座表面的楔形設計進一步改善了表面壓力的分布。
表面壓力還受到細長套筒的有利的影響,所述細長套筒具有用于在輪緣的輪緣外側上定位的呈支撐凸緣形式的加寬的外圍區(qū)域,所述加寬的外圍區(qū)域提供用于在輪緣上附接的細長套筒的額外的表面。
優(yōu)選地假設:細長套筒的底座表面具有粗糙表面結構,優(yōu)選的是波紋狀的或鋸齒狀的表面結構。
通過此方式,借助于細長套筒,克服連接元件松弛的自身保持性可以得到加強,并且由此進一步提高連接的緊固性。
也可以通過對應于底座表面的頭部區(qū)段的接觸表面增加連接的緊固性,所述底座表面具有粗糙表面結構,優(yōu)選的是波紋狀或鋸齒狀的表面結構。
在一個有利實施例中,提供了布置在輪緣的輪緣內(nèi)側和輪盤的車輪附接側之間的至少一個穿孔盤。
以特定方式設計穿孔盤使得其在組裝狀態(tài)中圍繞細長套筒或為后者所包圍,在所述組裝狀態(tài)中穿孔盤布置在輪緣的輪緣內(nèi)側和輪盤的車輪附接側之間。
通過此方式,使用對應的材料對,可以某一方式設置穿孔盤、輪緣和輪盤的接觸表面之間的摩擦狀況,使得可進一步減小連接元件的必需的預負載力并且因此進一步減小在連接中的表面壓力。
具體地說,在穿孔盤與細長套筒的相互作用中,可以減輕細長套筒和輪緣之間的振動摩擦磨損以及輪緣和輪盤之間的振動摩擦磨損,這進一步改善了連接的耐久性和可靠性。
此外,通過此方式,輪盤可以非接觸地附接到輪緣,使得可以最小化輪緣和輪盤之間的接觸腐蝕的風險并且可以實現(xiàn)熱膨脹的更好的相容性。
替代地,并且結合相同的優(yōu)勢,細長套筒具有在輪緣的輪緣內(nèi)側和輪盤的車輪附接側面之間布置的凸緣環(huán)。
此外,此實施例特別易于組裝。
根據(jù)本發(fā)明,還通過一種車輪解決所設置的任務,在所述車輪中連接元件具有活塞式軸區(qū)段,所述軸區(qū)段具有與在端部處的軸區(qū)段的截面相比沿徑向延伸的截面,并且經(jīng)設計和布置以便在各情形下以形式配合的方式至少部分延伸到輪緣的隔離孔的一個對應的凹槽以及輪盤的一個對應的接合通道中。
為了執(zhí)行輪緣和輪盤之間的連接,可以設計為類似于螺絲或鉚釘?shù)慕Y合的連接元件使用兩個軸區(qū)段,其中在端部處的軸區(qū)段以壓入配合的方式牢固地接合和/或連接在輪盤的接合通道中并且在各情形下活塞式軸區(qū)段至少以形式配合的方式擱置在對應于活塞式軸區(qū)段的形狀的隔離孔和接合通道的一個凹槽中。
形成形式配合的活塞式軸區(qū)段可以緊鄰位于端部處的軸區(qū)段布置,它在接合通道中以壓入配合的方式起作用。
在輪盤的接合通道中的位于端部處的軸區(qū)段的接合可以例如借助于旋擰進入、按壓進入和/或粘合在其中發(fā)生。
借助于與輪緣的輪緣外側或隔離孔的凹槽接觸的頭部區(qū)段以及在端部處與輪盤嚙合的軸區(qū)段,結合的連接元件引起在連接元件的縱軸的方向上連接的必要的預負載力,同時在相對于連接元件的縱軸的橫向方向上,與隔離孔的凹槽和接合通道形式配合的活塞式軸區(qū)段執(zhí)行緊固連接的作用。
根據(jù)本發(fā)明結合連接的此可替代的設計,在運轉期間在整個縱向方向上實施縱向力的傳遞,在此處同樣地出現(xiàn)了通過連接元件傳遞力的效率差異,然而基本上僅通過徑向延伸軸區(qū)段執(zhí)行橫向力和彎曲力矩的吸收,徑向延伸軸區(qū)段由此經(jīng)受縱向力和橫向力的結合的負載。
以與細長套筒的設計相同的方式,橫向力沒有通過輪緣和輪盤之間的摩擦鎖定傳遞,而是主要地通過活塞式軸區(qū)段與輪緣的隔離孔的凹槽以及輪盤的接合通道的形式配合傳遞,使得剩余的連接元件尤其是連接元件的在端部處的軸區(qū)段基本上僅須傳遞縱向力,并且因此可以顯著減少連接元件的必需的預負載力。此處剩余的較少程度的摩擦鎖定也不再是必要的負載轉移的限定性因素。
由于軸區(qū)段較大截面具有優(yōu)選地無切口的光滑表面,傳遞剪切力并且以活塞的方式延伸的軸區(qū)段在很大程度上防止了如在吸收拉力的常用的帶螺紋的軸區(qū)段上可能出現(xiàn)的剪切作用。相比之下,根據(jù)本發(fā)明,在端部處的可以帶螺紋的軸區(qū)段由于其位置僅處于輪盤的接合通道中而不承擔任何剪切負載。
這使得可能減少在連接元件的端部處的軸區(qū)段的截面和/或連接長度,最終使得連接點到具有鄰近輪盤或輪盤的輪輻端部的較小截面表面的輪盤的細長的設計同樣地成為可能,并且連接不易受到損壞,這歸因于在輪緣和/或輪盤的材料上較小的壓縮負載。
與具有與細長套筒結合的連接元件的連接布置的設計相比,具有兩個軸區(qū)段的結合的連接元件的上文所述的可替代的設計對于加工和成本尤其具有優(yōu)勢,所述加工和成本涉及連接部件和待連接的組件的制造并且涉及車輪的組裝。
根據(jù)一個有利實施例,至少提供一個穿孔盤,所述穿孔盤圍繞活塞式軸區(qū)段布置在輪緣的輪緣內(nèi)側和輪盤的車輪附接側之間。
通過此方式,采用適當?shù)倪x擇材料,可以一定方式設置穿孔盤、輪緣和輪盤的接觸表面之間的摩擦狀況,使得可進一步減小結合的連接元件的必需的預負載力并且因此進一步減小在連接中的表面壓力。
具體地說,在穿孔盤與結合的連接元件的相互作用中,有可能減輕連接元件和輪緣之間的振動摩擦磨損以及輪緣和輪盤之間的振動摩擦磨損,這進一步改善了連接的耐久性和可靠性。
通過輪盤到輪緣的非接觸的附接,最小化了組件之間的接觸腐蝕的風險,且實現(xiàn)熱膨脹的更好的相容性。
附圖說明
在下文中使用各種實施例更詳細地說明根據(jù)本發(fā)明的車輪。相關圖式如下示出:
圖1根據(jù)現(xiàn)有技術的具有輪緣和車輪支架的車輪的截面圖的摘要,
圖2根據(jù)本發(fā)明的車輪的截面圖的摘要,其中輪緣和車輪支架借助于根據(jù)第一設計變體的連接布置連接,所述第一設計變體具有平頭螺栓和環(huán)形圓柱體細長套筒,
圖2a根據(jù)圖2的車輪的截面圖的摘要,所述車輪借助于根據(jù)第二設計變體的連接布置連接,所述第二設計變體具有根據(jù)圖2的平頭螺栓和在凹陷裝置中的環(huán)形圓柱體細長套筒,
圖3車輪的截面圖的摘要,所述車輪借助于根據(jù)第三設計變體的連接布置連接,所述第三設計變體具有埋頭螺栓和細長套筒,所述細長套筒具有以楔形的形式加寬的外圍區(qū)域和套管狀支撐凸緣,
圖4車輪的截面圖的摘要,所述車輪借助于根據(jù)第四設計變體的連接布置連接,所述第四設計變體具有根據(jù)圖3的埋頭螺栓和細長套筒,所述細長套筒具有在凹陷裝置中以楔形的形式加寬的外圍區(qū)域,
圖4a根據(jù)圖4的沒有連接元件的車輪的連接點的詳細視圖X,
圖5車輪的截面圖的摘要,所述車輪借助于根據(jù)第五設計變體的連接布置連接,所述第五設計變體具有埋頭螺栓和根據(jù)圖3的細長套筒以及穿孔盤,
圖6車輪的截面圖的摘要,所述車輪借助于具有活塞式軸區(qū)段的平頭螺栓連接。
具體實施方式
圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的車輪的區(qū)段,所述車輪具有輪緣1和車輪支架2,且在過渡區(qū)中借助于在輪緣底座的區(qū)域中的連接元件3(平頭螺絲)將所述車輪支架連接到輪緣1的凹孔。在車輪結構上產(chǎn)生的負載是由不同且變化比例的縱向力(FA)、橫向力(FQ)和彎曲力矩(MB)組成的,這些力通過單個連接元件3從輪盤或車輪支架2傳遞到輪緣1的輪緣底座。從連接元件3中,必須通過在輪緣底座和輪盤或車輪支架2之間的接觸表面處的對應的摩擦鎖定的提供一方面?zhèn)鬟f作用在縱軸中的縱向和/或拉伸力(FA),且另一方面?zhèn)鬟f與縱軸成直角作用的橫向力(FQ),這需要連接元件的非常大的預負載力。
圖2中的本發(fā)明的第一實施例示出了根據(jù)本發(fā)明的車輪的截面圖,所述車輪由具有由纖維復合材料制成的輪緣底座的輪緣1.1和由鋁制成的車輪支架2.1組成。
為了將車輪支架2.1附接到輪緣1.1,在過渡區(qū)的輪緣底座的區(qū)域中將根據(jù)本發(fā)明的若干連接布置提供到凹孔,所述連接布置分布式的圍繞輪緣1.1或車輪支架2.1的圓周布置并且對應于輪輻的數(shù)量;這些各自包括作為連接元件的平頭螺栓3.1和具有環(huán)形圓柱體形狀的細長套筒4,其中的每一個占據(jù)輪緣底座的隔離孔5和車輪支架2的輪輻端部的所分配的接合通道6。
環(huán)形圓柱體細長套筒4的第一區(qū)段跨過輪緣底座的整個截面延伸,且第二區(qū)段延伸到車輪支架2.1的輪輻端部中。細長套筒4的第一區(qū)段完全占據(jù)輪緣底座的隔離孔5,且在輪緣外側上與隔離孔5齊平;在輪緣內(nèi)側上細長套筒的第二區(qū)段突出超出隔離孔5,使得處于組裝狀態(tài)的細長套筒4占據(jù)在車輪支架2.1的輪輻端部中的接合通道6的一部分。
為了實現(xiàn)根據(jù)圖2的細長套筒4與輪緣底座和車輪支架2.1的形式配合,細長套筒4的第一區(qū)段嵌入設計為具有與它的(第一區(qū)段的)外部輪廓相同的形狀的隔離孔5的徑向延伸7中,而突出超出輪緣底座的輪緣內(nèi)側的細長套筒4的第二區(qū)段插入到對應于且具有與它的(第二區(qū)段的)外部輪廓相同形狀的車輪支架2.1的輪輻端部的接合通道6的凹槽8中。
接合通道6的凹槽8是接合通道6的部分徑向延伸8且近似跨越接合通道的總長度的三分之一到二分之一延伸。凹槽8的端部形成用于插入的細長套筒4的軸向接觸表面。
平頭螺栓3.1的平坦頭部與輪緣底座的輪緣外側接觸以及與端部在輪緣外側上平齊的細長套筒4接觸。引導平頭螺栓3.1的軸松弛地(即,與細長套筒4的內(nèi)側表面相隔一定距離地)穿過細長套筒。平頭螺栓3.1的軸端部突出超過安裝在凹槽6中的細長套筒4的端部插入到車輪支架2.1的接合通道6中、膠合到車輪支架2.1的接合通道6中、旋擰到車輪支架2.1的接合通道6中或壓入到車輪支架2.1的接合通道6中。突出超出安裝在凹槽8中的細長套筒4的平頭螺栓3.1的軸端部具有與配備有內(nèi)螺紋的車輪支架2.1的輪輻端部的接合通道6嚙合的螺紋。
由此一方面細長套筒4以形式配合的方式固定,且另一方面產(chǎn)生了用于形成輪緣1.1和車輪支架2.1之間的有效連接的平頭螺栓3.1的必要的預負載。由此出現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的具有力吸收的功能性分離的連接,
在車輪運轉期間,平頭螺栓3.1基本上僅傳遞產(chǎn)生的縱向力FA,而以形式配合的方式安裝的細長套筒4基本上吸收產(chǎn)生的橫向力FQ和彎曲力矩MB。
如所概述的,減輕具有負載分布到此連接布置上的平頭螺栓3.1(上的負載),與根據(jù)依據(jù)圖1的現(xiàn)有技術的連接相比使得能夠設計細長的平頭螺栓,以及實現(xiàn)輪緣底座和車輪支架2.1的輪輻端部之間的所需要的摩擦表面的最小化。
通過由于可還原表面壓力的在由纖維復合材料制成的輪緣底座上的較低的壓縮負載,以及通過借助于以形式配合的方式引入到輪緣1.1和車輪支架2.1中的細長套筒4避免平頭螺栓3.1上的任何剪切負載,連接是極其耐久與可靠的,這確保了連接的緊固性并且進而確保了車輪達到高級水平。
為了進一步改善連接的緊固性,在輪緣底座中延伸的細長套筒4的區(qū)段可以借助于干涉配合膠合在輪緣底座的隔離孔5中或擱置在輪緣底座的隔離孔5中。
此外,延伸到車輪支架2.1中的細長套筒4的區(qū)段可以借助于干涉配合膠合到車輪支架2.1的接合通道6的凹槽8中或者插入到凹槽8中。
圖2A示出了在第二實施例中根據(jù)圖2的具有用于附接車輪支架2.1到輪緣1.1的可替代的連接布置的車輪。
在下文中,將僅討論相對于先前實施例的差異。
結合根據(jù)圖2a的此實施例,根據(jù)本發(fā)明的連接布置在各情形下包括根據(jù)圖2的作為在更短設計中與環(huán)形圓柱體細長套筒4.1結合的連接元件的平頭螺栓3.1。
結合環(huán)形圓柱體細長套筒4.1的更短設計,不同于根據(jù)圖2的細長套筒4,布置在輪緣底座中的細長套筒4.1的第一區(qū)段僅延伸跨過輪緣底座截面的一部分,使得細長套筒4.1的端部朝向在輪緣底座中的輪緣外側端部。輪緣底座的隔離孔5具有對應的凹槽7,所述凹槽延伸到對于第一區(qū)段的適當?shù)馗痰拈L度。
通過對應于平頭的輪緣底座的鄰近的凹槽,平頭螺栓3.1可以在輪緣底座中埋頭布置。
在輪緣底座中延伸的細長套筒4.1的第一區(qū)段的長度有著這樣的尺寸:所接觸的頭部區(qū)段與輪緣底座的凹槽的端部齊平,并且與細長套筒4.1接觸的頭部區(qū)段與輪緣外側齊平。
由于此設計,根據(jù)本發(fā)明,在不限定通過平頭螺栓3.1和細長套筒4.1的力吸收的功能的分離的情況下,并且進而在不損害連接的有利的作用的情況下,有可能減少連接對空間和材料的需求。
此外,平頭螺栓3.1的凹陷的設計有助于此處未示出的輪胎到輪緣底座上的配合。
圖3在第三實施例中示出了根據(jù)圖2的具有用于將車輪支架2.1附接到輪緣1.1的另一個可替代的連接布置的車輪。
在下文中,僅討論相對于根據(jù)圖2的實施例的差異。
結合根據(jù)圖3的此實施例,根據(jù)本發(fā)明的連接布置在各情形下包括作為連接元件的埋頭螺栓3.2和細長套筒4.2。
不同于根據(jù)圖2的環(huán)形圓柱體細長套筒4,根據(jù)圖3的細長套筒4.2除具有朝向輪緣內(nèi)側的環(huán)形圓柱體區(qū)域之外,還具有朝向輪緣外側的以楔形的形式加寬的外圍區(qū)域,所述外圍區(qū)域具有套管狀支撐凸緣。
通過跨過輪緣底座的整個截面延伸而形成的細長套筒4.2的第一區(qū)段被布置在設計成對應于它的(區(qū)段的)的外部輪廓的形狀的隔離孔5的徑向延伸徑向延伸7中,而細長套筒4.2的楔形的外圍區(qū)域與隔離孔5的凹槽7的斜面接觸表面接觸,并且細長套筒4.2的外圍區(qū)域的支撐凸緣延伸跨過輪緣外側的表面。
引導埋頭螺栓3.2松弛地穿過細長套筒4.2,其中其埋頭由細長套筒4.2的以楔形的形式加寬的外圍區(qū)域接收并且與對應于埋頭的底座表面9接觸。
進而提高了細長套筒4.2到輪緣底座的附接表面,這意味著細長套筒4.2和輪緣底座之間的表面壓力減小了,尤其是使用由纖維復合材料制成的輪緣底座意味著相當多的材料的保留。
此外,借助細長套筒4.2增大了埋頭螺栓3.2的埋頭與輪緣底座的附接區(qū)域,并且因此通過相同的優(yōu)勢,減少了埋頭螺栓3.2和輪緣底座之間的表面壓力。
圖4示出了類似于圖3的設計的具有用于將車輪支架2.1附接到輪緣1.1的另一可替代的連接布置的車輪的第四實施例。
在下文中,僅討論相對于根據(jù)圖3的實施例的差異。
結合根據(jù)圖4的此實施例,根據(jù)本發(fā)明的連接布置在各情形下包括作為與細長套筒4.3結合的連接元件的根據(jù)圖3的埋頭螺栓3.2。
不同于根據(jù)圖3的細長套筒4.2,根據(jù)圖4的細長套筒4.3除了具有朝向輪緣內(nèi)側的環(huán)形圓柱體區(qū)域之外,還具有朝向輪緣外側的以楔形的形式加寬的并且加厚的外圍區(qū)域。
跨過輪緣底座的整個截面延伸的細長套筒4.3的第一區(qū)段被布置在經(jīng)設計以對應于它的(區(qū)段的)外部輪廓的形狀的隔離孔5的徑向延伸7中,而細長套筒4.2的楔形的外圍區(qū)域與隔離孔5的凹槽7的斜面接觸表面接觸。
細長套筒4.3的以楔形的形式加寬的且加厚的外圍區(qū)域與輪緣底座的輪緣外側齊平。
放置細長套筒4.3的以楔形的形式加寬的在外圍區(qū)域中的埋頭螺栓3.2的埋頭以便對應于其底座表面9,使得整個連接布置與輪緣外側齊平。
通過此實施例,細長套筒4.3到輪緣底座的附接表面和螺栓3.2的埋頭到細長套筒4.3的附接表面也得到增大,并且因此減小了埋頭螺栓3.2的埋頭、細長套筒4.3和輪緣1.1的輪緣底座之間的表面壓力。
此外,埋頭螺栓3.2和細長套筒4.3的凹陷設計簡化了此處未示出的輪胎到輪緣底座上的配合。
細長套筒4.3的以楔形的形式加寬的外圍區(qū)域的底座表面9,類似于細長套筒4.2的,也可以另外的設計成粗糙化的或波紋狀的,如在圖4A中在根據(jù)圖4的細長套筒4.3的放大詳細視圖X中所示。在此詳細視圖中,沒有示出埋頭螺栓3.2以便更容易參看。
優(yōu)選地,面向底座表面9的埋頭螺栓3.2的埋頭的接觸表面還設計成粗糙化或波紋狀的。
由于提高了螺栓3.2的克服變得寬松的自身保持性,這進一步提高了連接的緊固性。
圖5示出了在第五實施例中與根據(jù)圖3的類似設計的具有用于將車輪支架2.1附接到輪緣1.1的另一可替代的連接布置的車輪。
結合根據(jù)圖5的此實施例,根據(jù)本發(fā)明的連接布置在各情形下包括如根據(jù)圖3中的實施例的設計的埋頭螺栓3.2和細長套筒4.2。
不同于根據(jù)圖3的實施例,連接布置另外具有圍繞突出超出輪緣內(nèi)側上的隔離孔5的細長套筒4.2的第二區(qū)段的穿孔盤10。
優(yōu)選地,在預組裝階段中,穿孔盤10在輪緣底座的輪緣內(nèi)側上在圍繞隔離孔5的各情形下連接到輪緣1.1,或者在輪輻端部的附接側上在圍繞接合通道6的各情形下連接到車輪支架2.1。
在車輪的最后組裝階段中,穿孔盤10布置在輪緣底座的輪緣內(nèi)側的接觸表面和車輪支架2.1的輪輻端部的附接側之間。通過適當?shù)倪x擇材料和適當?shù)脑O計,它可以用于改變和設置接觸表面之間的摩擦狀況,以便進一步減少埋頭螺栓3.2的所需要的預負載力。
此外,通過此方式,可以進一步減少輪緣底座和車輪支架2.1之間產(chǎn)生的振動摩擦磨損,并且如果適用那么還可以進一步減少細長套筒4.2和輪緣底座之間的產(chǎn)生的振動摩擦磨損,這在由纖維復合材料制成的輪緣底座的情況下具有特別有利的影響,并且進一步改善了連接的耐久性和可靠性。
此外,在細長套筒4.2和穿孔盤10之間的相互作用中,車輪支架2.1可以非接觸地附接到輪緣底座,使得可以最小化輪緣2.1和車輪支架2.1的材料之間的接觸腐蝕的風險,并且可以實現(xiàn)熱膨脹的更好的相容性。
圖6描繪了根據(jù)本發(fā)明的車輪的區(qū)段,組成為由鋁制成的輪緣1.2和由鋁制成的車輪支架2.1。
為了將車輪支架2.1附接到輪緣1.2,在過渡區(qū)中的輪緣底座的區(qū)域中提供若干平頭螺栓3.3到凹孔作為連接元件,所述平頭螺栓3.3分布式鎖定圍繞輪緣1.2或車輪支架2.1的圓周布置并且對應于輪輻的數(shù)量,所述連接元件在各情形下占據(jù)輪緣底座的隔離孔5和車輪支架2.1的輪輻端部的所分配的接合通道6。
平頭螺栓3.3具有活塞式軸區(qū)段11,所述活塞式軸區(qū)段具有在端部處直接地附接到軸端部的光滑表面、配備有用于在車輪支架2.1中接合的螺紋。與在端部處的軸區(qū)段的截面相比,活塞式軸區(qū)段11具有徑向加寬的截面;并且在組裝狀態(tài)中,通過第一區(qū)段在輪緣底座中部分地延伸并且通過第二區(qū)段延伸到車輪支架2.1的輪輻端部中。
活塞式軸區(qū)段11的第一區(qū)段僅部分地占據(jù)輪緣底座的隔離孔5,使得輪緣底座的隔離孔5具有用于第一區(qū)段的相對應地部分地構造的徑向延伸7。附接到此的是用于平頭螺栓3.3的平頭的凹槽。
在旋擰狀態(tài)中的平頭螺栓3.3與輪緣底座的輪緣外側齊平,其中平頭由為此設想的凹槽接收并且凹槽的底部表面用作平頭的底座表面。
在平頭螺栓3.3的端部處的軸區(qū)段借助于它的與車輪支架2.1的接合通道6的內(nèi)螺紋嚙合的外螺紋帶來壓入配合螺絲連接。
為了實現(xiàn)輪緣1.2、車輪支架2.1和活塞式軸區(qū)段11之間的額外的形式配合,在平頭螺栓3.3的旋擰狀態(tài)中,活塞式軸區(qū)段11的第一區(qū)段擱置在形狀上對應于它的(區(qū)段的)外部輪廓的隔離孔5的徑向延伸7中,并且第二區(qū)段擱置在形狀上對應于它的(區(qū)段的)外部輪廓的車輪支架2的輪輻端部的接合通道6的凹槽8中。接合通道6的凹槽8為接合通道6的部分徑向延伸8。
在平頭螺栓3.3的旋擰狀態(tài)中,活塞式軸區(qū)段11的第一區(qū)段近似跨過隔離孔5的總長度的一半延伸,而它的第二區(qū)段近似跨過接合通道6的總長度的四分之一到三分之一延伸。
由此,一方面以形式配合方式將活塞式軸區(qū)段11固定,并且另一方面產(chǎn)生了用于形成輪緣1.2和車輪支架2.1之間的有效連接的平頭螺栓3.3的必要的預負載
在車輪運轉期間,橫向力FQ沒有通過輪緣底座和車輪支架2的接觸表面之間的摩擦鎖定傳遞,而是主要通過活塞式軸區(qū)段11和隔離孔5的延伸7或接合通道6的凹槽8之間的形式配合連接傳遞。
由此,需要平頭螺栓3.3的較小的預負載力以實現(xiàn)緊固連接,這是為何在端部處的軸區(qū)段的螺紋截面可顯著小于活塞式軸區(qū)段11的截面(在圖6中顯而易見)。
與根據(jù)依據(jù)圖1的現(xiàn)有技術的連接相比,連接點進而被設計的更加狹小,并且同時具有輪緣1.2的輪緣內(nèi)側和與輪緣內(nèi)側接觸的車輪支架2.1的輪輻端部的更小的接觸表面。
由于在輪緣底座和由鋁制成的車輪支架2.1的輪輻端部上較小的壓縮負載,此連接還不太易于受損并且長期可靠,這確保了連接的緊固性達到高級水平。