車輪的製作方法

2023-04-23 22:52:21

專利名稱：車輪的製作方法
技術領域：
本發明涉及車輪，特別是具有輪緣部分，許多的輻條部分和輪轂部分的自行車輪。
背景技術：
近年來，參加競技自行車運動急劇增加，並對自行車運動的設備性能提出了更高的要求。一般公認，當欲提高自行車設備的性能時，減小空氣動力學阻力，較輕的重量，增加騎行者的舒適性，較小的維修和較低的成本是需要考慮的目標。
通常的自行車車輪典型地是利用28條或更多的單獨的鋼絲輻條製成。當車輪轉動時，這些輻條中的每一條必需不斷地與風撞擊，從而形成空氣動力學阻力。為了克服這種空氣動力學阻力，曾試圖將自行車車輪製成一個實心的圓盤。雖然這些圓盤車輪可以減小空氣動力學阻力，但騎行者的穩定性和安全性受到很大損害。假如象經常發生的情況那樣，經常發生的流行的風的模式具有與騎行者行進的方向垂直的分量，則圓盤車輪就象一個帆一樣，會產生潛在的危險的不穩定性問題。最近，有幾個製造商介紹了由纖維增強的塑料製成的單件輻條車輪。這些車輪通過將單獨的輻條數目減少至三根或五根而減少空氣動力學阻力。但是，為了保持橫向剛度，這些車輪在製造時使用了附加的材料，因此其重量比相應尺寸的通常的車輪大得多。另外，生產這些塑料輻條車輪所需要的製造過程相當複雜。製造過程包括仔細綑紮圍繞泡沫附件或塑料內膽的纖維增強布，將這個組件和未硬化的樹脂一起，放在一個模型內，給模型加熱和加壓，使樹脂硬化。這個過程是勞動強度很大和需要高度熟練的生產人員的。再者，圓盤形式的車輪和塑料輻條車輪缺乏通常車輪的吸收衝擊的能力和彈性，使騎行更不舒適。這些圓盤形式的車輪和塑料輻條車輪通過壓縮在輪轂和地面之間的輻條或圓盤扇形區來支承在車軸上的負載，這會使得剛性要過份的大。通常的車輪是通過在輪轂之上的輻條的拉伸來支承這個負載的。正是這個拉伸加載作用使通常的車輪有彈性感覺美國專利5104199號代表了對上述問題的改進，並說明了一種車輪，它包括一個環狀的輪緣，中心輪轂，許多在輪緣和輪轂之間運轉的輻條部分，並且兩個彼此整體連接，包括有輻條部分的車輪部分。仍然希望對這個結構進行進一步的改進。
特別希望提供一種改進的車輪，尤其是自行車車輪，該車輪通過一種使製造過程簡單，組成零件較少和原材料最少的結構，能夠以合理的成本製造出來。最好是提供一種空氣動力學阻力小，單獨的輻條數目受限制和在迴轉方向的輻條正面面積最小的自行車車輪。
特別有利的是提供一種上述的自行車車輪，它能利用沿著其縱軸預先決定的輻條，來構成一個具有拉伸件(輻條)和壓縮件(輪緣和輪轂殼)的靜態結構。
還有一個目的是要能提供一種以上所述的車輪，該車輪通過使用重量輕，強度高的材料和減少生產結構堅固的產品所需要的材料量達到重量輕的效果。
本發明的還有一些目的和優點下面將要說明。
本發明的說明本發明提供了一種有輻條的車輪來達到以上所述的目的和優點。
本發明的有輻條車輪包括一個環形的輪緣，一個中心輪轂，許多在輪緣和輪轂之間運轉的輻條和一個環形件；所述每一根輻條的寬度對厚度的比例至少為2∶1，其中所述輻條具有第一末端和第二末端，第一末端包括有內側輻條部分，它與輪轂有固定關係，第二末端與第一末端相對，它包括有外側輻條部分，該部分與輪緣固定，並且其中，所述輻條在輪轂和輪緣之間，沿半徑方向向外延伸，所述環形件固定在內側和外側輻條部分的至少一個上，所述環形件構成一個封閉的，連續的空心環形套，而且其中，在沿著該環形套寬度的一端上，固定著所述輻條，同時該環形套還包括一個裝置，可使所述空心環形套可調節地將所述相對端固定在所述環形件上。
本發明的有輻條車輪還包括一個環形輪緣，一個中心輪轂，許多在輪緣和輪轂之間運轉的輻條和一個環形件；所述每一根輻條的寬厚比至少為2∶1，最好至少為4∶1，其中，所述輻條具有與輪轂有固定關係的內側輻條和與輪緣有固定關係的外側輻條，並且其中，所述輻條在輪轂和輪緣之間沿著半徑方向向外延伸，所述環形件固定在內側和外側輻條部分的至少一個上，所述環形件構成一個封閉的、連續的空心環形套和在所述空心環形套內的，用於將所述輻條固定在所述環形件上的裝置。在優選實施例中，環形件為一個在輪緣和輪轂之間的外側圓形件，並形成一個封閉的，連續的，圓形的空心環形套，用於承受圓周應力，所述圓形件保持環形輪緣在輻條部分的外面。在這個實施例中，外側輻條部分固定在圓形件上。
在優選實施例中，空心的環形套包括調節輻條張力的裝置。另外，最好輻條向內延伸至一公共的輻條星形接頭部分，該星形接頭部分固定在輪轂上。最好本發明的有輻條車輪包括至少兩個車輪部分，此兩個車輪部分包括固定在一起的輻條，以形成有輻條的車輪。
根據本發明，車輪部分和輻條可以是彼此對稱地相對配置或彼此呈交錯排列的關係。
特別有利的是，每一根輻條至少在兩個隔開的位置上與環形件固定，以便提供一種非常堅固和穩定的結構。可以設置固定在每一根輻條部分的外側部分上的護罩和緊固件，該緊固件從護罩延伸至帶有用於將輻條固定在環形件上的空心環形套的裝置上。也可以包括固定在外側輻條部分內的輻條上的插入件和緊固件，該緊固件從插入件延伸至在空心環形套內的裝置上另一種方案是，可以包括從外側輻條部分延伸至在空心環形套內的裝置上的U形緊固件，其中，外側輻條部分固定在U形緊固件上。外側輻條部分可以包圍U形緊固件的中心部分。
作為又一個選擇方案，可以包括兩個固定在每一根輻條部分的外側部分上和固定在空心環形套內的裝置上的特殊的緊固件。
作為再一種選擇方案，外側輻條部分包括一個伸入空心環形套中的放大的頭部，或者空心環形套可以包括一個與頭部嚙合的關聯槽。
每一根輻條可以包括一個末端部分，該末端部分伸入包括緊固件的空心環形套中，該緊固件從末端部分延伸至在空心環形套外邊的位置，將輻條固定在環形件上。可以設置一個裝置，利用該裝置將每一根輻條固定在環形件的一側，和固定在輪轂的軸向相反一側。還可設置一種裝置，利用該裝置將每一根輻條固定在環形件的一側，並也可固定在相對的輻條上。另外，可以設置一種將每一根輻條部分固定在環形件一側的裝置，包括從所述環形件伸出的關聯法蘭和用於將每一根輻條固定在所述關聯法蘭上的裝置。
本發明的還有一些特點將在下面敘述。
附圖的簡要說明本發明從附圖中將更容易了解。


圖1為車輪結構的優選實施例的部分正視圖；圖2為沿著圖1的2-2線所取的橫截面圖；圖3為本發明的另一個實施例的部分透視圖；圖4和5為另一種輻條部分結構的部分透視圖；圖6～16為本發明的另一實施例的部分透視圖；
圖17為本發明又一個實施例的部分側視圖；圖18為沿著圖17的18-18線的截面圖。
實現本發明的方式參見附圖，圖1～2表示一個優選的實施例。參見圖1和圖2，車輪10包括一個環形的輪緣或輪緣箍12，它夾在左半輪14和右半輪16之間，並從這些半輪向外伸出。中心輪轂或輪轂殼18一般為圓筒形狀，並且圍繞其圓周在一端與左半輪14連接，而在另一端與右半輪16連接。車輪10還包括一個環形件，最好為圓形件20，它支承著輪緣部分12，並固定在輻條22上。輻條22具有內側輻條部分24和外側輻條部分26。外側輻條部分26利用U形緊固件28，以將在下面說明的方式固定在圓形件20上。
內側輻條部分在輪轂18處連接在一起，構成一個公共的輻條星形接頭30。輻條以另一種方式與圓形件和輪緣連接。如上所述，每一個外側輻條部分26通過U形緊固件與圓形件20連接，U形緊固件兩端作有螺紋。圓形件20構成一個封閉的，連續的空心環形套32，用以承受圓周應力。輻條材料通過在輻條22的外部頂端34(見圖6)處，圍繞U形緊固件的中心部分紮緊而與U形緊固件連接，並且U形緊固件28的螺紋端19伸入空心環形套32中，並用螺母36固定在夾持裝置上。螺母可以通過出入孔38(見圖3)進入空心環形套32中。輻條張力現在可通過扭緊或放鬆這些螺母而進行調節，其所用方式與通常車輪的輻條調節方式相似。
輻條星形接頭30利用任何方便的裝置固定在輪轂18上，例如利用連接在輪轂18上的車削出的法蘭40。
輪轂18包括軸承42，輪轂殼44和通過輪轂殼44的軸46。
輻條末端的多個固定點在幾個方面是有利的。由於輻條會造成空氣動力學阻力，因此使用較少的輻條是有利的。這會在個別輻條上造成較大的應力。多個緊固件可比單一個緊固件承受更大的應力，還可使負載在圓形件和輪緣的更寬部分上分布，從而在這些元件上造成較小的應力集中。另外，在輻條的外拐角處固定這些寬的輻條對在輪轂和輪緣之間傳遞扭矩是有幫助的，這點對後輪特別重要。
圖3～7表示將平的輻條和圓形件連接的另一些方法。所有這些方法都使用有利的多個固定點。
圖3使用至少兩個有螺紋的緊固件48，它們通過粘接在輻條外側部分26上的金屬罩50和輻條外側部分26連接。緊固件48的螺紋端伸入空心的環形套32中，並用與圖2相同的方法固定在螺母等上。
圖4和圖5表示分別固定在插入件52和54上的帶螺紋的緊固件48，插入件52，54粘接在輻條外側部分26的內部。
圖6表示圖1和圖2的實施例的詳細情況，其中U形緊固件28具有螺紋末端(圖6沒有示出)，它伸入圓形件20的空心環形套32中。外側輻條部分26的外部頂點34綑紮在U形緊固件的中心部分周圍。
圖7表示從外側輻條部分26的放大部分58伸入空心環形套32中，如在其他實施例一樣固定在該空心環形套中的兩個分隔開的帶螺紋的緊固件56。
圖8表示另一個實施例，其中，單一的帶螺紋的緊固件60，通過插入件62，利用與圖4～5一樣的方法固定在每一個外側輻條部分26上，然而，對於每一個輻條末端連接只用一個帶螺紋的緊固件，而不是兩個。
圖9和圖10表示一個相對配置的輻條結構，代替如圖1和圖2所示的交替式的結構。圖9表示一個帶有兩個螺紋緊固件48的外側輻條部分26，它通過固定在輻條部分上的金屬罩50與緊固件48連接，如圖3所示一樣。圖10表示兩個帶螺紋的緊固件，它通過固定在兩個相對配置的外側輻條部分26上的單一插入件66與外側輻條部分26連接。
圖11～13表示一個輻條連接，其中，外側輻條部分26通過在圓形件20中的長槽68。圖11～13所示的結構可用在交替式或對置式的輻條結構中。圖11表示外側輻條部分26，它包括一個增大的末端70，該末端通過槽68並位於環形套32內。在圖12中，增大的末端70位於連續槽72中，連續槽72由與外側輻條部分26相鄰的圓形件20構成。圖13表示通過由帶螺紋的緊固件76固定在輪緣12上的外側輻條部分26的法蘭74將外側輻條部分26固定在環形套32內，帶螺紋的緊固件76可以很容易地用來調節輻條的張力。
圖14～16表示外側輻條部分26固定在圓形件20的側壁78上的輻條連接。這些實施例也可用在對置的或交替式的輻條結構中。
圖14表示通過伸入環形套32中的緊固件80固定在圓形件側壁78一側的寬的輻條外側部分26，輻條延伸至輪轂的軸向相反一側。這種結構只有在交替式的輻條結構中才有可能應用。假如希望的話，輻條也可以與圓形件的接片或法蘭部分連接。
圖15表示一種對置式的輻條結構，其中，每一個外側輻條部分26與輪轂的相應一側連接。每一個外側輻條部分26首先利用緊固件80固定在圓形件側壁78上，如圖14所示26首先利用緊固件80固定在圓形件側壁78上，如圖14所示一樣。另外，設有在兩個相對放置的外側輻條部分之間延伸的帶螺紋的緊固件82，該緊固件82可將兩個對置的外側輻條部分，在位於輻條一圓形件固定點內側的點上固定在一起。緊固件82一般在軸向方向找平，並可用作為產生或調節輻條張力的裝置。
圖16與圖15相似，除了以下這點例外，即圓形件20在外側輻條部分一圓形件固定點的內側包括一個緊固件86的關聯法蘭84，緊固件86可以與圖15中的緊固件82相同的方式使用。
圖17～18表示另一個實施例，其中，輻條22的外側輻條部分26與外側圓形件88和/或，假如希望的話，與輪緣12作成一個整體，從而構成外側輻條星形接頭90，內側輻條部分24由多個螺紋緊固件94固定在包圍輪轂18的內側環形件92上，該螺紋緊固件94從內側輻條部分24伸至內側環形件92，並伸入由內側環形件92構成的內側空心環形套96中。固定件，如螺母98，如在其他實施例中的方式一樣，在環形套96內與緊固件94嚙合。這種結構使輻條張力容易調整，輻條連接緊固。
應當理解，本發明不是僅限於這裡所說明和圖示的示例，這些示例僅僅是實現本發明的最好方式的一種說明，允許對零件的形狀，尺寸，結構和操作的細節進行改進。本發明力圖包含所有這些在其精神及權利要求所決定的範圍內的改進。
權利要求
1.一種有輻條的車輪，其特徵為它包括一個環形輪緣(12)；一個中心輪轂(18)；許多在輪緣和輪轂之間運轉的輻條(22)，每一根輻條的寬度與厚度的比例至少為2∶1，其特徵為，所述輻條具有與輪轂有固定關係的內側輻條部分(24)和與輪緣有固定關係的外側輻條部分(26)的輻條部分，並且其特徵還在於，所述輻條在輪轂和輪緣之間，沿著半徑方向向外延伸；一個環形件(20，92)，它固定在至少是內側和外側輻條部分的一個上，並且至少環形輪緣和中心輪轂中的一個包括所述環形件，構成一個連續的、空心環形套(32，96)；鄰近所述空心環形套的裝置(36，76，80，86，98)，用於將所述輻條固定在所述環形件上；和與輻條連接的裝置(36，76)，用於調整輻條的張力。
2.根據權利要求1的有輻條車輪，其特徵為，所述輻條(22)的寬度對厚度的比例至少為4∶1。
3.根據權利要求1的有輻條車輪，其特徵為，所述環形件(20，92)為在輪緣(12)和輪轂(18)之間的一個外側圓形件(20)，並且構成一個用於承受圓周應力的封閉的、連續的、圓形的空心環形套(32)。
4.根據權利要求3的有輻條車輪，其特徵為，所述外側圓形件(20)保持環形輪緣(12)在輻條部分(24，26)之外，並且其特徵還在於，外側輻條部分(26)固定在外側圓形件上。
5.根據權利要求1的有輻條車輪，其特徵為，輻條(22)向內延伸至公共的輻條星形接頭(30)，該星形接頭固定在輪轂(18)上。
6.根據權利要求1的有輻條車輪，它包括至少兩個車輪部分(12，18)，其特徵為，一個部分包括整體固定在一起的輻條(22)。
7.根據權利要求1的有輻條車輪，其特徵為，輻條(22)為彼此對稱地相對配置的。
8.根據權利要求1的有輻條車輪，其特徵為，輻條(22)彼此呈交錯排列關係。
9.根據權利要求1的有輻條車輪，其特徵為，每一根輻條(22)，至少在兩個隔開的位置上與環形件(20，92)固定。
10.根據權利要求4的有輻條車輪，它包括一個固定在每一個外側輻條部分(26)上的罩(50)和一個從罩延伸至與空心環形套相鄰的裝置的緊固件(48)，該緊固件用於將輻條固定在圓形件(20)上。
11.根據權利要求4的有輻條車輪，它包括固定在輻條(22)上，在外側輻條部分(26)內的插入件(62)和緊固件(60)，該緊固件(60)從插入件延伸至與空心環形套(32)相鄰的裝置(36，76)，用於將輻條固定在圓形件(20)上。
12.根據權利要求4的有輻條車輪，其特徵為，外側輻條部分(26)包括一個增大的頭部(70)，它伸入空心環形套(32)中，用於將輻條(22)固定在圓形件(20)上。
13.根據權利要求4的有輻條車輪，其特徵為，用於固定的裝置包括一個具有關聯槽(68，72)的空心環形套(32)，關聯槽與外側輻條部分(26)的增大頭部(70)嚙合，用於將輻條(22)固定在圓形件(20)上。
14.根據權利要求1的有輻條車輪，其特徵為，每一根輻條(22)包括一個末端部分，它伸入包括緊固件(48，56，60，64，94)的空心環形套中，緊固件從末端部分延伸至位於空心環形套(32，96)內部的位置上，以便將輻條(22)固定在圓形件(20，92)上。
15.根據權利要求3的有輻條車輪，其特徵為，每一根輻條(22)固定在圓形件(20)的一側和輪轂(18)的軸向相反一側上。
16.根據權利要求1的有輻條車輪，其特徵為，每一根輻條(22)固定在環形件(20，92)的一側，並且也固定在相對配置的輻條(22)上。
17.根據權利要求3的有輻條車輪，其特徵為，圓形件(20)包括一個關聯法蘭(84)，還包括將每一根輻條固定在所述關聯法蘭上的裝置。
18.根據權利要求10的有輻條車輪，其特徵為，兩個隔開的位置是在圓周上分隔開來的，兩個位置之間有間隔。
19.根據權利要求1的有輻條車輪，其特徵為，輻條(22)由材料的單一的實心部分製成。
20.根據權利要求1的有輻條車輪，其特徵為，所述輻條(22)單獨地由環形輪緣(12)、中心輪轂(18)和環形件(20，92)組成，並且至少一個末端沿著輻條的整個寬度固定。
21.根據權利要求1的有輻條車輪，其特徵為，所述用於調整張力的裝置(36，76)放在空心環形套(32，96)內。
22.根據權利要求3的有輻條車輪，其特徵為，所述圓形件(20)是與所述環形輪緣(12)整體製成的。
23.根據權利要求1的有輻條車輪，其特徵為，所述輻條(22)的寬度對厚度的比例至少為10∶1。
24.根據權利要求8的有輻條車輪，其特徵為，所述對稱地相對配置的輻條(22)在所述外側輻條部分(26)處，整體地連接一起，構成一個外側輻條星形接頭(90)。
25.根據權利要求24的有輻條車輪，其特徵為，對稱地相對配置的輻條(22)延伸至所述中心輪轂(18)的相反末端。
26.根據權利要求7的有輻條車輪，其特徵為，眾多的輻條(22)整體地連接在所述中心輪轂(18)的公共末端處。
27.根據權利要求8的有輻條車輪，其特徵為，所述對稱地相對配置的輻條整體地連接在所述內側輻條部分(14)處。
28.根據權利要求9的有輻條車輪，其特徵為，所述交錯排列的輻條(22)重疊。
29.根據權利要求6的有輻條車輪，還包括附著在中心輪轂(18)的每一末端的輻條星形接頭(30)。
30.根據權利要求1的有輻條車輪，其特徵為，用於固定所述輻條的裝置(30，76)包括用於調節輻條張力的裝置(36，76)。
31.根據權利要求1的有輻條車輪，其特徵為，與所述空心環形套相鄰的，用於固定所述輻條的裝置(36，76，80，86，98)放置在所述空心環形套內。
32.根據權利要求20的有輻條車輪，其特徵為，間隔等於輻條(22)的最窄部分或比輻條(22)的最窄部分寬。
33.根據權利要求1的有輻條車輪，其特徵為，輻條部分(24，26)包括一個增大的頭部(70)，它伸入空心環形套(32，96)中，用於將輻條(22)固定在環形件(20，92)上。
34.根據權利要求1的有輻條車輪，其特徵為，用於固定的裝置包括具有關聯槽(68，72)的空心環形套(32，96)，該關聯槽與輻條部分(24，26)的增大的頭部(58，70)嚙合，用以將輻條(22)固定在環形件(20，92)上。
35.根據權利要求1的有輻條車輪，其特徵為，環形件(20，92)為內側環形件(92)，它構成一個連續的空心環形套(96)。
36.一種有輻條的車輪，其特徵為它包括一個環形輪緣(12)；一個中心輪轂(18)；許多在輪緣和輪轂之間運轉的輻條(22)，每一根輻條的寬度對厚度的比例至少為2∶1，其特徵為，所述輻條具有與輪轂有固定關係的內側輻條部分(24)和與輪緣有固定關係的外側輻條部分(26)，而且其特徵還在於，所述輻條在輪轂和輪緣之間，沿半徑方向向外延伸；一個環形件(20，92)，它固定在內側和外側輻條部分(24，26)中的至少一個上，並且至少在環形輪緣和中心輪轂中有一個包括所述的環形件，從而構成一個連續空心環形套(32，96)；並且其特徵還在於，所述輻條沿著其寬度，在一個末端固定，並且包括與所述空心環形套相鄰，用於可調整地將相對一端固定在所述環形件上的裝置。
37.一種有輻條的車輪，其特徵為它包括一個包括一個外側圓形件(20)的環形輪緣(12)；一個中心輪轂(18)；許多在輪緣和輪轂之間運轉的輻條(22)，每一根輻條的寬度與厚度比例至少為2∶1，其特徵為，所述輻條具有與輪轂有固定關係的內側輻條部分(24)和與輪緣有固定關係的外側輻條部分(26)，並且其特徵還在於，所述輻條在輪轂和輪緣之間，沿著半徑方向向外延伸；固定在外側輻條部分上並放在輪緣和輪轂之間的所述外側圓形件，外側圓形件構成一個封閉的、連續的圓形空心環形套(32)，用於承受圓周應力，其特徵為，外側圓形件使環形輪緣保持在輻條部分的外面；U形緊固件(28)，它從外側輻條部分伸入空心環形套中；和固定裝置(36)，它在空心環形套內，固定在U形緊固件上，用於將輻條固定在圓形件上。
全文摘要
車輪包括一環形輪緣、中心輪轂和在輪緣和輪轂之間運轉的輻條部分，每根輻條的寬度對厚度的比例至少為2∶1，輻條部分具有與輪轂有固定關係的內側部分和與輪緣有固定關係的外側部分，輻條部分在輪轂和輪緣之間，沿半徑方向向外延伸。設置了一環形件，它固定在至少是內側和外側輻條部分中的一個上，從而形成一封閉的、連續的空心環形套，且還包括位於空心環形套內的緊固件，用於將所述輻條部分固定在所述環形件上。
文檔編號B60B1/14GK1137776SQ94194063
公開日1996年12月11日 申請日期1994年10月11日 優先權日1993年10月12日
發明者拉斐爾·施蘭格 申請人:拉斐爾·施蘭格