Tech Talk | 汽车的轮圈是怎么设计出来的？

1月20日蔚来ET7开启锁单，用户可在NIO App中锁定个性化配置等待排产。其中，轮圈作为一项重要的外观选装项，不仅能展现爱车的个性化风格，还能与适配的轮胎一起带来定制化的驾乘体验。不知道大家有没有思考过，轮圈的造型是如何设计出来的？为什么五辐轮圈更具运动感，多辐轮圈更稳重？选配轮圈需要考虑哪些因素？

本期的Tech Talk，我们邀请到了蔚来轮圈产品工程师J.顾，和大家分享ET7轮圈造型的灵感来源，以及如何让轮圈的高颜值与高性能完美融合。

关键词：轮圈设计与制造

2021年12月22日，在美国生活科学网（Live Science）评出的“改变世界的10大发明”中，轮子超过指南针、印刷术、蒸汽机、互联网再次位列第一。而自有类似评选诞生起，车轮滚滚向前，从不缺席。

根据考古信息，约公元前3,500年，两河流域文明已经出现了成熟的圆形车轮使用记录。对于圆形造型，数学家与物理学家从理论层面论证了其优势——由于圆周每个点到圆心距离不变，所以圆形在滚动时，中心高度不变，更稳定；而在相同条件下，圆柱体弧形侧面的滚动摩擦力远小于立方体平面的滑动摩擦力，更省力。

在车轮发明后的约6,000年里，无论其造型与制作工艺如何演进，车轮艺术设计与性能开发都基于圆形展开。

如何赋予轮圈不同的美感？

相信很多人有一个困惑：车轮除了轮胎之外的部分，到底应该怎么称呼？轮圈、轮毂、轮辋……各种名称大家或多或少都见过或者使用过。其实，我们可以把这一部分统称为轮圈，它的基本结构由轮辋、轮辐组成。其中，轮辋为轮圈的侧壁，负责固定与支撑轮胎；轮辐位于轮圈外立面，负责支撑轮辋。我们常说的轮毂（全称轮毂轴承），其实是轮圈与车轴的连接机构。所谓轮圈设计，实际是指以轮辐造型为核心的轮圈造型。

如果留心路边家用车的轮圈造型，你会发现其中大部分都采用了五辐结构（或以5为基数的轮辐数）。

这样的布局首先与固定轮圈的螺栓数量有关：家用车多采用的五螺栓固定方式，是经过长期验证得出的最优方案，能在紧固轮圈与减少螺栓数量（轻量化）间找到最好的平衡。当螺栓数量确定后，轮圈上的五个固定点理论上至少各需要一个轮辐进行连接，这就形成了五辐轮圈的雏形。

同时，五辐轮圈更少的辐条与更大的轮辐间隙能带来更好的轻量化与散热效果，这一优势备受以超跑为代表的运动车型青睐，逐渐成为运动轮圈的经典造型。

所以，车辆的风格和定位往往决定了轮圈的造型选择。对于ET7来说，设计师基于“更纯粹、更具未来感”的整车造型风格，以五辐轮圈为基础带来了不同风格的设计：

21英寸轮圈作为顶配选项，用碳纤维插片营造的“暗影”反衬镜面辐条的刚劲矫健，轮圈旋转时五辐运动造型凸显，更具运动感。同时碳纤维插片还能为轮圈带来更好的空气动力学性能。

20英寸的长续航轮圈为了降低风阻提升续航，在保证散热开口面积的前提下，尽可能扩大辐条的遮挡面积。通过特殊暗色烤漆实现的炫黑工艺，将部分轮辐藏于暗影，提升运动感；每个轮辐上装饰的炫黑饰条组合模拟羽毛中羽片的排列方式，视觉效果更轻盈灵动。

20英寸多辐银星轮圈设计的多辐线条如星光绽放，营造豪华科技感；20英寸五辐䦀动轮圈的轮辐设计则从箭羽中汲取灵感，兼具力量与运动感；19英寸轮圈偏向舒适感，拥有最大面积的镜面材质，辅以炫黑五辐，更显稳重。

通过轮圈的差异化设计强化一款车型的不同性格、打造更具个性化的愉悦体验，这就是发生在无数个圆中的美学故事。

怎样将高性能“铸”入轮圈？

在设计师绘出轮圈造型后，设计稿会交由工程团队负责落地。在尽可能还原设计语言的基础上，工程师与合作伙伴从可行性出发，达成对应的性能指标。其中，所有指标的核心是安全与节能：

安全包括强度高与散热快：作为支持车辆行驶数十万公里的配件，轮圈需要高强度的结构与材质以减少因磕碰而产生的变形、断裂。同时，刹车制动、胎面摩擦等车轮运动时产生热量也需要借助轮圈快速散热。

节能包括轻量化与低风阻，当环境条件相同时，驱动质量越轻的轮圈能耗越低；而通过空气动力学的优化，更低风阻也能带来更长的续航里程。

制造材料、制造工艺、空气动力学是提升轮圈性能的三大核心维度。ET7搭载的五款轮圈也在这三个方面做了进一步的优化，配以不同尺寸及轮胎，带来各具特色的驾乘体验：

一、制造材料

在家用车市场，铝合金已取代钢材成为轮圈制造的主要用料。相比钢制轮圈，同尺寸铝合金轮圈在达到相同强度的同时，还能将质量降低约2/3、导热性提升约3倍，更适合使用强度适中且关注能耗经济性的家用车。

ET7的轮圈使用行业主流的A356铝合金，在高温液化状态下，材料流动性更好，凝固及延展后仍能保持优秀的机械性能。硅元素与镁元素的加入分别提升合金的耐腐蚀性与材料强度。

二、制造工艺

传统钢制轮圈多采用焊接工艺，而铝合金轮圈由于金属铝熔点低、易氧化的特点，则倾向于使用有利于提升强度的一体式铸造工艺，强度更高、质量更轻。在高端领域还有更坚固、更轻量化的锻造轮圈可供选择（多用于小批量定制与竞速需求）。

ET7采用铸造+旋压工艺，实现轻量化的同时，轮辋强度、韧性更高。它结合了铸造高效率与锻造高强度的特点，原理就像“手拉陶瓷胚”，在旋转的同时，对侧面施以压力，将铸造所得的铝合金胚料拉长拉薄。由于高压将铝合金重新塑型，可以让材料内部结构更为紧密，这方面与锻造工艺通过高压力压制、提升金属密度的原理相同。

经过旋压，轮辋材料组织更加致密且呈纤维状排列，具备更高的力学性能表现。铸造+旋压工艺相比普通铸造（重力/反重力铸造），轮辋强度更高、整体质量更轻；相比锻造，生产环节简化，更适合大规模量产。

三、造型优化

空气动力学工程师会结合长续航需求对部分轮圈做进一步的造型优化，包括低风阻设计与运用复合材质的低风阻配件（如低风阻轮圈罩）等。

ET7搭载的20英寸五辐长续航轮圈是蔚来首款量产型低风阻轮圈，通过提升轮圈表面平整度、缩小轮辐间开口，气动阻力减少2.8%，续航提升6.4km。ET7能获得0.208超低风阻成绩，也是得益于这款轮圈的“助攻”。

此外，对于大尺寸五辐轮圈面临的重量与风阻提升，21英寸碳纤维合金轮圈沿用了在ES8/ES6上首发的单向纹理碳纤维轮圈技术，并针对ET7的造型与空气动力学设计做了进一步优化，以最轻量化的方式实现更具未来感的造型与更低风阻表现。

选配轮圈需要考虑哪些因素？

车轮的动态表现离不开轮圈与轮胎的配合，在新车上市时，通常会为一款车型配备多款轮圈及配套轮胎，满足不同用户对造型、操控、舒适、续航的差异化驾乘需求。为了便于大家在配置自己的ET7前，能更好了解每款轮圈的定制性能，我们做了以下梳理：

• 极致续航：20英寸五辐长续航轮圈借助低风阻设计与低滚阻轮胎，能让搭载100kWh电池的ET7实现超700公里的续航表现。

• 最佳操控：21英寸碳纤维合金轮圈凭借更小扁平比、搭配拥有自修补功能的高性能轮胎，能跑能刹，带来更多驾驶乐趣。

• 面面俱到：20英寸多辐星银轮圈与20英寸五辐䦀动轮圈兼顾操控与舒适性。相比而言，如果你对操控有更高要求，后者装配的普利司通Turanza T005系列轮胎，曾荣获“中国金轮奖 | 年度最佳操控轮胎”，相信能满足你的要求。

• 舒适体验：19英寸五辐合金轮圈拥有五款轮圈中最大的扁平比，轮胎更“厚”更具弹性，能更好的吸收细碎颠簸，舒适度更佳。

最后，我们还想提醒一下大家：轮圈作为关系到行车安全的重要配件，官方在设计、制造时都会依据车辆动态表现采取定制化标定，造型、尺寸、配备轮胎都经过数十万公里测试，以确保最佳性能。换装轮胎/轮圈时，建议大家使用官方配件，如使用第三方改装件，请务必在专业人士的指导下进行。