两件式车轮的制作方法

艾伦·达德利，约翰·p·马修，尼克·哈尔

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年8月8日递交的美国临时申请no.62/542,520的优先权及权益。

本发明涉及用于汽车及其它轮式车辆的车轮。特别地，本发明涉及两(2)件式车轮。

背景技术：

众所周知，消费者在购买汽车时经常希望有多种选择和选项，以允许他们根据外观、价格或一些其它特征(诸如燃料经济性)进行选择。考虑到这一点，本发明提供了新颖且独特的两(2)件式模制车轮，该两(2)件式模制车轮提供了许多益处，包括减轻的重量、变化的外观、降低的成本以及增加的燃料经济性。更具体地，本发明提供了一种使其重量最小化但保留必要强度的车轮。

由于其制造中涉及的材料成本以及制造每个车轮所涉及的时间，现有技术中的复合材料车轮通常是非常昂贵的。本发明提供了一种便宜且易于制造的坚固、有吸引力且重量轻的两(2)件式车轮。

技术实现要素：

在一个方面中，本发明提供了一种两(2)件式模制车轮，所述两(2)件式模制车轮包括轮辐部分和筒体部分，其中，所述轮辐部分和所述筒体部分在所述车轮的凹槽(dropcenter)处接合。

在另一方面中，本发明提供了一种两(2)件式车轮，所述两(2)件式车轮包括第一部分和第二部分，其中，所述车轮包括沿其宽度的直径变化的区域，并且所述第一部分和所述第二部分在所述车轮的最小直径的区域处接合。

附图说明

为了进一步示出本发明的优势和特征，将通过参照附图中示出的具体实施方式来对本发明进行更具体的描述。应当理解，这些附图不应认为是对范围的限制。通过使用附图，将以附加的特征和细节来描述和解释本发明，其中：

图1示出了本发明的车轮的一个实施方式的前视图。

图2示出了本发明的车轮的一个实施方式的后视图。

图3示出了本发明的车轮的一个实施方式的俯视截面图。

图4示出了本发明的轮辐部分的一个实施方式的透视图。

图5示出了本发明的筒体部分的一个实施方式的透视图。

图6示出了筒体部分和轮辐部分的接合的侧视图。

具体实施方式

如图1-图6中所示，本申请提供了一种改进的两(2)件式车轮10，该两(2)件式车轮10可以用于各种汽车上，包括但不限于轿车和卡车。本文中所公开的车轮10提供了现有技术中的车轮所没有的许多有利特征(诸如更轻的重量和更坚固的结构)。

图1示出了完全组装好的车轮10的前视图。车轮包括轮辐部分20(轮辐部分距其上安装有车轮10的汽车最远)和筒体部分30(该筒体部分更靠近其上安装有车轮的汽车)。图2示出了完全组装好的车轮的后视图，而图3示出了完全组装好的车轮10的俯视截面图。

轮辐部分20包括一个或多个辐条40，该一个或多个辐条40既用于增加车轮10的强度又提供令人满意的装饰外观。这样，本领域的普通技术人员可以理解，尽管在随附的附图中示出了一种设计，但是基于消费者的偏好，许多不同的辐条设计和布置是可能的，并且本发明的范围不应受到附图中示出的设计的限制。此外，辐条40的形状、设计、数量和长度可以改变以增加车轮10的强度。轮辐部分20和辐条40还可以包括一个或多个纤维复合带25。纤维复合带25在模制轮辐部分20/辐条40时共同模制在纤维层之间，或者在模制轮辐部分20/辐条40之后结合至轮辐部分20/辐条40。如图3中所示，纤维复合带25可以沿着一个或多个辐条40的外表面放置，或者可替选地，纤维复合带可以沿轮辐部分的唇缘或外边缘位于辐条40与轮辐部分的轮毂或中心相交的地方、或位于辐条40与筒体相交的地方。

轮辐部分20在其中心附近还包括多个孔，这些孔包括一个或多个车轮螺柱孔50和轮毂孔70。车轮螺柱孔50被配置成容纳存在于车辆的轮毂上的螺纹车轮螺柱(有时称为轮壳螺栓)，车轮10将安装在该车辆的轮毂上。因此，如附图所示，可以有五(5)个车轮螺柱孔(这是大多数轿车上的通用数目)，但是如果需要，则可以有更多或更少的车轮螺柱孔安装在特定车辆或特定车辆类型的上。例如，可以存在少至四(4)个车轮螺柱孔或多至十二(12)个车轮螺柱孔。如附图所示，在轮辐部分20的外部可以存在凹口，在安装期间，凸耳螺母装配在该凹口中，尽管这不是必须的。可替选地，车轮上可以仅有单个孔，其中轮毂穿过该孔，并且将螺母拧到轮毂上以固定车轮。

可选地，轮辐部分20可以包括一个或多个插入件55，该一个或多个插入件可以大体上与车轮螺柱孔50的形状和尺寸互补。这些插入件55可以在轮辐部分20的接近车轮螺柱孔50的区域附近一体地模制。这些插入件55可以具有各种形状和组成。例如，插入件55可以与车轮螺柱孔50的形状和尺寸互补，并与其形成同心圆，如图2所示，并且围绕车轮螺柱孔50的一个或多个放置。可替选地，插入件55可以是矩形的并且靠近车轮螺柱孔放置，而不是圆形的。插入件55可以是金属或合适的其它材料，以当将凸耳螺母紧固到车轮螺柱上时帮助分配施加在车轮10上的力。在将车轮螺柱穿过车轮螺柱孔50之后，通常一个或多个凸耳螺母或其它紧固装置将拧到螺纹车轮螺柱上，以将车轮10牢固地附接至车辆。轮毂孔70被设置成使得车辆的轮毂可以穿过轮辐部分20。如本领域的普通技术人员可以理解的，轮毂孔70的尺寸将经常由于待安装车轮10的车辆的构造和型号而变化，即，设计为安装在福特上的车轮可以与设计为安装在斯巴鲁上的车轮具有不同尺寸的轮毂孔70。

轮辐部分20还包括气门杆孔60，该气门杆孔容纳气门杆，该气门杆用于向安装在车轮10上的轮胎添加空气(或合适的其它气体，诸如氮气)。

轮辐部分20还包括在其面向内部的表面上的胎圈凸部(beadhump)100，该胎圈凸部将轮胎的胎圈固定至车轮10。

轮辐部分20还具有配合表面80，该配合表面在组装车轮10时与筒体表面的配合表面110接触(如下文更详细地论述)。

筒体部分30是车轮10中最靠近车辆的部分。类似轮辐部分20，筒体部分30包括在其面向外部的表面上的胎圈凸部100，该胎圈凸部将轮胎的胎圈固定至车轮10。在一个实施方式中，例如，如图5中所示，筒体部分30沿其宽度减小直径，或者换句话说，筒体部分30的最内部分的直径可以大于最外部分的直径。

此外，筒体部分30具有可以与轮辐部分的配合表面80互补的配合表面110。从附图中可以看出，车轮10的不同区域具有不同的直径。例如，车轮的具有胎圈凸部100的区域具有与车轮10的中心区域不同的直径。在一个实施方式中，配合表面110通常位于车轮10的凹槽(也称为轮胎井部(tirewell))处、或者位于车轮最窄的区域处，因此轮辐部分20的与之相连的相对的配合表面80也位于凹槽处，并且车轮10的凹槽使得轮胎的安装更加容易，因为车轮的凹槽允许轮胎的胎圈钢丝在安装过程中保持其自然的形状/长度/直径。胎圈凸部100可以与轮辐部分和筒体部分30一体地模制或者成形，如图5中所示，或者可以单独制造胎圈凸部，并且可以将胎圈凸部固定或附接至轮辐部分20和筒体部分30，如图6中所示。

筒体部分30的配合表面110包括一个或多个间隔件120，该一个或多个间隔件用于在组装车轮之后在轮辐部分20的配合表面80和筒体部分的配合表面110之间提供间隙。该间隙允许用于粘合剂的空间，该粘合剂均匀地施加用于接合轮辐部分30和筒体部分30，并且适当地硬化和附接这两个部分，从而形成坚固、可靠的车轮10。在一个实施方式中，粘合剂可以选自由氨基甲酸乙酯粘合剂和环氧基粘合剂构成的组。在一个实施方式中，间隔件130具有在一英寸的千分之五到千分之六十之间的高度。可替选地，轮辐部分的配合表面80可以包括一个或多个间隔件，而不是筒体部分30的配合表面包括一个或多个间隔件。

筒体部分30的配合表面110可以具有唇部或挡块130，一旦在组装期间将轮辐部分和筒体部分这两个部分正确地装配，轮辐部分的配合表面80的前边缘就抵靠唇部或挡块130。该唇部或挡块130用于设置成，由两个相对的配合表面80、110产生足够的重叠，以提供牢固的组装。重叠量可以根据车轮的期望用途而变化。在一些实施方式中，重叠的量在0.10英寸到6.00英寸之间、0.50英寸到5.00英寸之间、1.00英寸到4.0英寸之间、以及1.50英寸到3.0英寸之间。在一个优选的实施方式中，重叠的量在1.50英寸到2.00英寸之间。

除了附图中所示的搭接(lapjoint)之外，重叠区域还可以具有榫槽构造或螺纹，以协助将轮辐部分20固定至筒体部分30。可选地，除了用于将轮辐部分20固定至筒体部分30的粘合剂之外，还可以使用机械固定装置(诸如铆钉、螺栓或胶带)。

分别地，图4示出了轮辐部分20的透视图，图5示出了筒体部分30的透视图。图6示出了相对的配合表面80、110的重叠的侧视图/剖视图。

车轮10可以由许多不同的材料制成，包括诸如碳纤维的复合材料。本文中使用的术语“碳纤维”包括基本上由碳组成的所有纤维，从石墨纤维到无定形碳纤维。石墨纤维是基本上由碳组成并且具有石墨的主要的x射线(x-ray)衍射图案特征的纤维。无定形碳纤维是基本上由碳组成并且具有基本上无定形的x射线衍射图案的纤维。此外，该术语还包括其它高强度、低密度材料(诸如硼、玻璃纤维等)或上述材料的混合物，例如将1％-99％的碳纤维混合99％-1％的玻璃纤维。例如，车轮10可以包括以下复合材料中的一种或多种：碳纤维/纤维混合物、碳纤维或玻璃纤维。另外，可以在模制之前将诸如纳米颗粒的添加剂添加至复合材料。此外，本文中公开的车轮10可以不是由复合材料制造，而是由诸如铝、钢或其它合金的金属材料制造。在车轮10由金属材料制造的实施方式中，车轮的部件可以锻造、铸造或机械加工。

除了复合材料和可选的纳米颗粒外，在模制过程中还使用树脂来粘合复合材料。在一个实施方式中，树脂选自由环氧树脂、聚氨酯树脂、橡胶树脂和聚酯树脂构成的组。在另一实施方式中，树脂为乙烯基酯/聚氨酯树脂或任何其它热固性或热塑性聚合物树脂或金属基质。在其它替选的实施方式中，树脂可以选自由丁二烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶、三聚氰胺甲醛、天然橡胶、苯酚-甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚丙烯和聚四氟乙烯构成的组。

车轮10可以使用包括压缩模制的各种制造方法来构造。在一个实施方式中，车轮10使用片状模塑料(sheetmoldingcompound，smc)工艺或块状模塑料(bulkmoldingcompound，bmc)工艺来构造。

尽管已经描述了本发明的特定实施方式，但是不旨在将这些描述理解为对本发明的范围的限制，除非在权利要求中进行了阐述。