КОЛЕСНЫЙ ДИСК
WHEEL DISK

Область техники
Изобретение относится к технической области транспортных средств и, в частности, относится к усовершенствованию конструкции колесного диска. Изобретение испрашивает приоритет патентной заявки № 201910667209.6, озаглавленной «Колесный диск» и поданной в Национальное управлением интеллектуальной собственности Китая 23 июля 2019 г.
Уровень техники
Согласно уровню техники, известному изобретателям, для соединения обода и перемычки в большинстве случаев используются традиционные способы сварки, такие как сварка в среде защитных газов и дуговая сварка под флюсом. Традиционные способы сварки имеют широкую зону термического влияния, тем самым, снижая прочность самого колесного диска и обусловливая ненадлежащую стабильность конструкции колесного диска; кроме того, структура валика сварного шва колесного диска, изготавливаемого и формируемого с помощью способов сварки, известных изобретателям, является нецелесообразной, и когда высота структура валика сварного шва имеет слишком большую высоту, это будет оказывать отрицательное воздействие на монтаж шины, обусловливая вероятность возникновения утечки воздуха и аварийных ситуаций. Согласно уровню техники, известному изобретателям, процедура токарной обработки, в общем, увеличивается, и в результате токарной обработки удаляется очень большая часть структуры валика сварного шва, что увеличивает сложность процесса изготовления колесного диска; кроме того, при выполнении испытания колесного диска на радиальную нагрузку на торцевых участках структуры валика сварного шва наблюдается тенденция к возникновению трещины, что дополнительно указывает на нестабильность механически обрабатываемого колесного диска, который изготавливается с помощью способов сварки, что не может удовлетворять требованиям к эксплуатации в отношении относительно длительного срока службы колесного диска.
Раскрытие изобретения
Некоторые варианты осуществления изобретения предлагают колесный диск транспортного средства решающий проблемы известного уровня техники, известные изобретателям и состоящих в том, что структура валика сварного шва, формируемая с помощью традиционных способов сварки обода и перемычки, является нецелесообразной, тем самым обусловливая ненадлежащую стабильность конструкции колесного диска, что не может удовлетворять требованиям к прочности сварного соединения обода и перемычки и тем самым обусловливая ненадлежащую стабильность соединения; что оказывать отрицательное воздействие на безопасность эксплуатации и срок службы колесного диска.
Некоторые варианты осуществления изобретения предлагают колесный диск, который содержит: обод, причем поверхность осевого конца обода образует первую соединительную поверхность; и перемычку, причем часть поверхности осевого конца перемычки образует вторую соединительную поверхность, и перемычка с помощью лазерной сварки сваривается на первой соединительной поверхности со второй соединительной поверхностью, структура валика сварного шва для неподвижного соединения обода и перемычки образована в месте контакта первой соединительной поверхности и второй соединительной поверхности, и структура валика сварного шва образована частью обода и частью перемычки посредством их плавления и последующего соединения.
В некоторых вариантах осуществления изобретения обод имеет корпус обода и изогнутый фланец, которые соединены друг с другом, причем торцевая поверхность изогнутого фланца, обращенная к боковой стороне перемычки, образует первую соединительную поверхность, причем первая соединительная поверхность подогнана ко второй соединительной поверхности, и структура валика сварного шва расположена в области, закрытой первой соединительной поверхностью и второй соединительной поверхностью.
В некоторых вариантах осуществления изобретения обод имеет корпус обода и изогнутый фланец, которые соединены друг с другом, причем торцевая поверхность изогнутого фланца, обращенная к боковой стороне перемычки, образует первую соединительную поверхность, причем первая соединительная поверхность подогнана ко второй соединительной поверхности, и ширина структуры валика сварного шва в радиальном направлении обода больше или равна ширине первой соединительной поверхности в радиальном направлении обода.
В некоторых вариантах осуществления изобретения имеется один изогнутый фланец, причем изогнутый фланец непрерывно проходит в окружном направлении корпуса обода, и вторая соединительная поверхность имеет кольцевую форму, приспособленную к изогнутому фланцу.
В некоторых вариантах выполнения изобретения часть перемычки выступает к ободу и образует кольцевой выступ, и изогнутый фланец приспособлен для адаптивного соединения с кольцевым выступом.
В некоторых вариантах осуществления изобретения предусмотрено множество изогнутых фланцев, причем множество изогнутых фланцев расположены с интервалами в окружном направлении корпуса обода, вторая соединительная поверхность имеет множество сегментов дополнительных поверхностей, расположенных с интервалами в окружном направлении перемычки, и множество изогнутых фланцев взаимодействуют с множеством сегментов дополнительных поверхностей во взаимно-однозначном соответствии.
В некоторых вариантах осуществления изобретения предусмотрено, что часть перемычки выступает к ободу и образует множество выступов, и множество изогнутых фланцев приспособлены для адаптивного соединения с множеством выступов во взаимно-однозначном соответствии.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения траектория продолжения структуры валика сварного шва такая же, как и траектория продолжения изогнутых фланцев в окружном направлении, и длина структуры валика сварного шва равна длине изогнутых фланцев.
В некоторых вариантах осуществления изобретения изогнутый фланец перпендикулярен корпусу обода.
В некоторых вариантах осуществления изобретения, как первая соединительная поверхность, так и вторая соединительная поверхность, являются плоскими поверхностями.
Во время использования технических решений некоторых вариантов осуществления изобретения обод неподвижно соединен с перемычкой лазерной сваркой, причем зона термического влияния лазерной сварки относительно небольшая, и взаимодействие первой соединительной поверхности обода и второй соединительной поверхности перемычки обеспечивает, что обод и перемычка имеют достаточную площадь контакта; таким образом, лазерная сварка способствует повышению прочности соединения в месте сварки обода и перемычки и способствует повышению прочности конструкции колесного диска, тем самым обеспечивая полную безопасность использования и длительный срок службы колесного диска. Кроме того, структура валика сварного шва, образованная в месте сварки между ободом и перемычкой, образована совместно частью обода и частью перемычки. Такая структура валика сварного шва является не только миниатюрной, но и устойчивой, поскольку лазерная сварка эффективная и точная и в незначительной степени повреждает как обод, так и перемычку; кроме того, структура валика сварного шва, образованная частью перемычки и частью обода, которые плавятся с последующим соединением, имеет правильную общую структуру, и прочность структуры валика сварного шва значительно увеличивается, так что колесный диск не будет легко разрушаться под действием внешней силы, тем самым значительно увеличивая устойчивость соединения обода и перемычки.
Вместе с тем, лазерная сварка может использоваться для сварки высокопрочного материала, и лазерная сварка имеет такие характеристики, как короткое время сварки и низкий расход электроэнергии на сварку, тем самым, способствуя повышению эффективности производства колесных дисков и снижая производственные расходы на изготовление колесных дисков транспортного средства. Кроме того, во время лазерной сваркой образуется небольшое количество дыма, что обеспечивает улучшенные условия труда сварщика и защищает окружающую среду.
Чертежи описания, составляющие часть некоторых вариантов выполнения изобретения, используются для лучшего понимания некоторых вариантов выполнения изобретения, и пояснительные варианты осуществления изобретения и их иллюстрации используются для объяснения некоторых вариантов выполнения изобретения, а не создания ненадлежащих ограничений некоторых вариантов осуществления изобретения.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично показан обод и перемычка в несваренном состоянии колесного диска согласно варианту осуществления I изобретения, вид спереди в разрезе;
на фиг. 2 – участок A по фиг. 1, вид в увеличенном масштабе;
на фиг. 3 – обод и перемычка после сварки колесного диска по фиг. 1, вид спереди в разрезе;
на фиг. 4 – участок B по фиг. 3, вид в увеличенном масштабе;
на фиг. 5 – обод и перемычка в несваренном состоянии колесного диска согласно варианту осуществления II изобретения, вид спереди в разрезе;
на фиг. 6 – участок C по фиг. 5, вид в увеличенном масштабе;
на фиг. 7 – обод и перемычка после сварки колесного диска по фиг. 5, вид спереди в разрезе;
на фиг. 8 – схематический увеличенный участок D по фиг. 7, вид в увеличенном масштабе.
Перечень номеров позиций
10 - обод
11 - первая соединительная поверхность
12 - корпус обода
13 - изогнутый фланец
20 - перемычка
21 - вторая соединительная поверхность
22 - кольцевой выступ
100 - структура валика сварного шва
Варианты осуществления изобретения
Далее по тексту технические решения вариантов осуществления изобретения будут описаны наглядно и подробно со ссылкой на приложенные чертежи. Разумеется, описанные варианты выполнения являются только частью вариантов осуществления изобретения, а не всеми вариантами изобретения. Нижеприведенное описание, по меньшей мере, одного примера варианта выполнения служит только для пояснения и никоим образом не предназначено для ограничения некоторых вариантов осуществления изобретения и любых его применений или использований. Все другие варианты выполнения, полученные специалистом средней квалификации в рассматриваемой области техники на основе вариантов осуществления изобретения без изобретательских усилий, должны соответствовать рамкам объема защиты некоторых вариантов осуществления изобретения.
Для решения указанных проблем в рассматриваемой области, состоящих в том, что структура валика сварного шва, образуемая при сварке обода и перемычки с помощью обычных способов сварки, является нецелесообразной, тем самым, обусловливая ненадлежащую стабильность конструкции колесного диска, которая не может удовлетворять требованиям к прочности сварного соединения обода и перемычки, и, тем самым, обусловливая ненадлежащую стабильность соединения обода и перемычки, что влияет на безопасность использования и срок службы колесного диска, ряд вариантов осуществления изобретения предлагают колесный диск.
Вариант осуществления I
Как показано на фиг. 1 – 4, колесный диск содержит обод 10 и перемычку 20, причем поверхность осевого конца обода 10 образует первую соединительную поверхность 11, часть поверхности осевого конца перемычки 20 образует вторую соединительную поверхность 21, перемычка 20 сваривается лазерной сваркой на первой соединительной поверхности 11 со второй соединительной поверхностью 21, структура 100 валика сварного шва для неподвижного соединения обода 10 и перемычки 20 образована в месте контакта первой соединительной поверхности 11 и второй соединительной поверхности 21, и структура 100 валика сварного шва образована частью обода 10 и частью перемычки 20 посредством их плавления и последующего соединения.
Обод 10 неподвижно соединен с перемычкой 20 лазерной сваркой, причем зона термического влияния лазерной сварки относительно небольшая, и взаимодействие первой соединительной поверхности 11 обода 10 и второй соединительной поверхности 21 перемычки 20 обеспечивает, что обод 10 и перемычка 20 имеют достаточную площадь контакта; таким образом, лазерная сварка способствует повышению прочности соединения в месте сварки обода 10 и перемычки 20 и способствует повышению прочности конструкции колесного диска, тем самым обеспечивая полную безопасность использования и длительный срок службы колесного диска. Кроме того, структура 100 валика сварного шва, образованная в месте сварки между ободом 10 и перемычкой 20, образована совместно частью обода 10 и частью перемычки 20. Такая структура 100 валика сварного шва является не только миниатюрной, но и устойчивой, поскольку лазерная сварка эффективная и точная и в незначительной степени повреждает как обод, так и перемычку; кроме того, структура 100 валика сварного шва, образованная частью перемычки 20 и частью обода 10, которые плавятся с последующим соединением, имеет правильную общую структуру, и прочность структуры 100 валика сварного шва значительно увеличивается, так что колесный диск не будет легко разрушаться под действием внешней силы, тем самым значительно увеличивая устойчивость соединения обода 10 и перемычки 20.
Вместе с тем, лазерная сварка может использоваться для сварки высокопрочного материала, и лазерная сварка имеет такие характеристики, как короткое время сварки и низкий расход электроэнергии на сварку, тем самым, способствуя повышению эффективности производства колесных дисков и снижая производственные расходы на изготовление колесных дисков. Кроме того, во время лазерной сваркой образуется небольшое количество дыма, что обеспечивает улучшенные условия труда сварщика и защищает окружающую среду.
Следует отметить, что благодаря взаимному расположению во время сборки обода 10 и перемычки 20 колесного диска в некоторых вариантах выполнения изобретения значительно улучшается эстетичный внешний вид колесного диска, т.е. применительно к полной поверхности колесного диска, площадь перемычки 20 больше площади области, закрываемой ободом 10, что позволяет получить эффект, при котором перемычка 20 закрывает обод 10. Когда пользователь смотрит на колесный диск в целом в осевом направлении со стороны перемычки 20, обод 10 не будет виден и, следовательно, также улучшается эстетичный внешний вид транспортного средства, в котором используется колесный диск по нескольким вариантам осуществления изобретения.
Как показано на фиг. 2 и фиг. 4, обод 10 имеет корпус 12 и изогнутый фланец 13, которые соединены друг с другом, причем торцевая поверхность изогнутого фланца 13, обращенная к боковой стороне перемычки 20, образует первую соединительную поверхность 11, причем первая соединительная поверхность 11 подогнана ко второй соединительной поверхности 21, и структура 100 валика сварного шва расположена в области, закрытой первой соединительной поверхностью 11 и второй соединительной поверхностью 21. Структура 100 валика сварного шва в таком месте обеспечивает, что обод 10 и перемычка 20 имеют достаточную прочность соединения, так что колесный диск может воспринимать достаточные динамические нагрузки в последующий период, обеспечивая нормальную эксплуатацию колесного диска и повышая практичность колесного диска. Кроме того, что касается внешнего вида колесного диска, в месте соединения обода 10 и перемычки 20 отсутствует какая-либо заметная неправильная структура и, следовательно, значительно улучшается эстетичный вид колесного диска, обеспечивается постоянство внешнего вида изготавливаемых партиями колесных дисков, и повышается удовлетворенность покупателя. Кроме того, подгонка первой соединительной поверхности 11 и второй соединительной поверхности 21 обеспечивает, что обод 10 и перемычка 20 имеют достаточный контакт друг с другом, и обеспечивает, что обод и перемычка имеют достаточную площадь контакта. Когда колесный диск подвергается ударным нагрузкам, исключается повреждение колесного диска благодаря концентрации напряжений на поверхности контакта обода 10 и перемычки 20, при этом также повышается стабильность эксплуатации колесного диска.
Разумеется, в другом варианте выполнения, непоказанном на фигурах в нескольких вариантах выполнения изобретения, обод 10 имеет корпус 12 и изогнутый фланец 13, которые соединены друг с другом, причем торцевая поверхность изогнутого фланца 13, обращенная к боковой стороне перемычки 20, образует первую соединительную поверхность 11, причем первая соединительная поверхность 11 и вторая соединительная поверхность 21 связаны с помощью связующего вещества. Ширина структуры 100 валика сварного шва в радиальном направлении обода 10 больше или равна ширине первой соединительной поверхности 11 в радиальном направлении обода 10. Структура 100 валика сварного шва в этой форме и в это месте позволяет выполнять в достаточной степени лазерную сварку в области поверхности контакта обода 10 и перемычки 20, так что структура 100 валика сварного шва занимает большую область, тем самым значительно повышая устойчивость соединения обода 10 и перемычки 20, и когда колесный диск в целом подвергается воздействию ударных нагрузок различной интенсивности, обод 10 и перемычка 20 в любом случае не разрушаются в месте расположения структуры 100 валика сварного шва.
В другом варианте осуществления, предусмотренном в некоторых вариантах выполнения настоящего изобретения, имеется один изогнутый фланец 13, причем изогнутый фланец 13 непрерывно продолжается в окружном направлении корпуса 12 обода, и вторая соединительная поверхность 21 имеет кольцевую форму, приспособленную к изогнутому фланцу 13. Обод 10, имеющий такую форму структуры, может обеспечивать достаточную площадь контакта с перемычкой 20, обеспечивать, что обод 10 поддерживается перемычкой в различных местах в окружном направлении, и повышать общую стабильность структуры колесного диска.
Разумеется, в альтернативном варианте осуществления изобретения, непоказанном на фигурах, исходя из того, что обеспечивается достаточная прочность соединения обода 10 и перемычки 20, в максимальной степени уменьшается потребность в расходных материалах на механическую обработку и изготовление, что позволяет уменьшить расходы на механическую обработку и изготовление и снизить общий вес колесного диска. Предусмотрено множество изогнутых фланцев 13, причем множество изогнутых фланцев 13 расположены с интервалами в окружном направлении корпуса 12 обода, вторая соединительная поверхность 21 имеет множество сегментов дополнительных поверхностей, расположенных с интервалами в окружном направлении перемычки 20, и множество изогнутых фланцев 13 взаимодействуют с множеством сегментов дополнительных поверхностей во взаимно-однозначном соответствии.
В некоторых вариантах выполнения изобретения изогнутый фланец 13 перпендикулярен корпусу 12 обода. Обод 10 с такой формой конструкции не только способствует механической обработке и изготовлению, но также способствует выполнению подгонки второй соединительной поверхности 21 перемычки 20 и первой соединительной поверхности 11 обода 10.
Аналогично, принимая во внимание эффект подгонки поверхности обода 10 и перемычки 20 и способствование механической обработке и изготовлению обода 10 и перемычки 20, в некоторых вариантах выполнения как первая соединительная поверхность 11, так и вторая соединительная поверхность 21, являются плоскими поверхностями.
В некоторых вариантах выполнения траектория прохождения структуры 100 валика сварного шва такая же, как и траектория прохождения изогнутого фланца 13 в окружном направлении, и длина структуры 100 валика сварного шва равна длине изогнутого фланца 13. Таким образом, дополнительно повышается стабильность сварки обода 10 и перемычки 20.
Вариант осуществления II
Как показано на фиг. 5 – 8 этот вариант осуществления отличается от варианта осуществления I тем, что часть перемычки 20 выступает к ободу 10 и образует кольцевой выступ 22, и изогнутый фланец 13 приспособлен для легкой подгонки к кольцевому выступу 22. Таким образом, обеспечивается надежность подгонки поверхностей обода 10 и перемычки 20, и кольцевой выступ 22 и изогнутый фланец 13 также могут служить для монтажа с защитой от случайных ошибок при сборке обода 10 и перемычки 20, фактически обеспечивая расположение осей обода 10 и перемычки 20 в одну линию и обеспечивая, что колесный диск образует тело вращения.
Что особенно важно, часть перемычки 20 выступает к ободу 10, что, фактически, увеличивает зазор в месте контактного соединения противолежащих торцевых поверхностей перемычки 20 и обода 10 для обеспечения достаточного рабочего пространства для выполнения операции лазерной сварки обода и перемычки, тем самым, обеспечивая, что сварщик выполняет стабильную и надежную лазерную сварку обода и перемычки.
Разумеется, в другом варианте осуществления, непоказанном на чертежах, аналогично посредством обеспечения стабильного соединения подогнанных поверхностей обода 10 и перемычки 20 также может быть получен эффект монтажа с защитой от случайных ошибок при сборке обода 10 и перемычки 20, а также улучшается эстетичный вид конструкции колесного диска; и предусмотрено, что часть перемычки 20 выступает к ободу 10 и образует множество выступов, и множество изогнутых фланцев 13 приспособлены для легкой подгонки к множеству выступов во взаимно-однозначном соответствии.
Следует отметить, что термины, используемые в этом документе, служат только для описания конкретных вариантов выполнения и не предназначены для ограничения примеров вариантов выполнения согласно изобретению. В контексте этого документа предусмотрено, что форма единственного числа также содержит форму множественного числа, если контекст явно не указывает иное, и также следует понимать, что термины «включает в себя» и/или «включающий в себя», используемые в описании, определяют наличие признаков, этапов, операций, устройств, компонентов и/или их сочетаний.
Если особым образом не оговорено иное, относительное расположение компонентов и этапов, числовых выражений и числовых величин, заявленных в этих вариантах выполнения, не ограничивают объем изобретения. Кроме того, следует понимать, что для удобства описания размеры деталей, показанных на чертежах, не соответствуют фактическому пропорциональному соотношению. Технические приемы, способы и устройства, известные специалисту средней квалификации в соответствующей области, могут быть не описаны подробно, но в необходимых случаях указанные технические приемы, способы и устройства должны рассматриваться в качестве части описания, которое должно быть заявлено. Во всех примерах, показанных и описанных в этом документе, любые конкретные значения следует рассматривать только в качестве примера, а не ограничения. Таким образом, другие примеры пояснительных вариантов выполнения могут иметь другие значения. Следует отметить, что сходные числа и символы обозначают сходные элементы на чертежах, поэтому элемент, обозначенный один раз на чертеже, необязательно должен описываться при описании последующих чертежей.
В контексте этого документа для удобства описания термины, касающиеся пространственного расположения, такие как «на», «сверху», «на верхней поверхности» и «верхний» и т.д., могут использоваться для описания пространственных взаимных расположений одного устройства или элемента и других устройств или элементов, показанных на чертежах. Следует понимать, что термины, касающиеся пространственного расположения, предусматривают различные ориентации при использовании или эксплуатации помимо ориентации устройства, показанного на чертежах. Например, если устройства на чертежах перевернуты, устройства, описываемые как «сверху других устройств или конструкций» или «на других устройствах или конструкциях», в дальнейшем будут ориентированы «ниже других устройств или конструкций» или «под другими устройствами или конструкциями». Соответственно, пояснительный термин «над» может включать в себя обе ориентации, т.е. «над» и «ниже». Устройство также может быть расположено различным образом (вращение не 90 градусов или в других ориентациях), и используемые здесь описания, касающиеся пространственного расположения, должны истолковываться соответствующим образом.
Следует отметить, что термины, используемые в этом документе, служат только для описания конкретных вариантов выполнения и не предназначены для ограничения примеров вариантов выполнения согласно изобретению. В контексте этого документа предусмотрено, что форма единственного числа также содержит форму множественного числа, если контекст явно не указывает иное, и также следует понимать, что термины «включает в себя» и/или «содержащий», используемые в этом описании, определяют наличие признаков, этапов, операций, устройств, компонентов и/или их сочетаний.
Следует отметить, что термины «первый», «второй» и т.д. в описании, формуле изобретения и относящиеся к приложенным чертежам некоторых вариантов осуществления этого изобретения используются для проведения различия между сходными объектами и необязательно должны использоваться для описания конкретной последовательности или порядка. Следует принять во внимание, что используемые данные могут быть взаимозаменяемыми, когда это уместно, так что варианты выполнения изобретения, описанные в этом документе, могут быть внедрены в других последовательностях, помимо последовательностей, проиллюстрированных и описанных в этом документе.
Вышеприведенное описание представлено только в виде примеров вариантов осуществления этого изобретения и не предусматривает ограничение этого изобретения. Специалист в рассматриваемой области может предусмотреть ряд модификаций и вариантов этого изобретения. Любые модификации, эквивалентные замены, усовершенствования и т.д., выполненные в рамках сущности и идеи этого изобретения, будут относиться к объему защиты этого изобретения.