自行車輪轂的製作方法
2023-05-01 03:18:21
專利名稱：自行車輪轂的製作方法
技術領域：
本發明總體涉及一種自行車輪轂。本發明尤其涉及一種具有改進軸承組件的自行車輪轂。
背景技術：
騎自行車正在成為日益流行的一種娛樂形式及運輸方式。此外，對於業餘和職業運動來說，騎自行車已經變成非常流行的競技體育運動。不管自行車用於娛樂、運輸或競技目的，自行車工業都在不斷改進自行車的各種部件以及自行車框架。自行車的一個重要的方面是車輪如何更好地相對於自行車框架轉動。因此，重要的是構造低成本並便於組裝的車輪，同時保持良好的性能。
自行車上的車輪通常包括帶有輪胎的輪緣，輪緣通過多個車條連接到輪轂上。輪轂具有通過一對軸承組件可轉動地支承在軸上的輪轂殼體。因此，軸固定在自行車框架上並且輪轂殼體可轉動地支承在軸上。車條連接在輪轂殼體和輪緣之間。通常，輪緣通過旋入車條徑向外端部上的車條螺母連接在輪轂殼體上。但是，近年來，有些自行車車輪結構具有相反的車條配置使得每個車條具有固定在輪緣上的外部分和固定在輪轂殼體上的螺紋端部。內端部可通過傳統車條螺母固定在輪轂殼體上。傳統的車輪螺母通常包括頭部和內螺紋軸部。
自行車輪轂必須能夠抵抗靜態和動態負載並同時使得車輪平穩和方便地轉動。因此，輪轂可能是自行車車輪的最重要的部件。如果輪轂的軸承不正確安裝，車輪不可以平穩和方便地轉動。例如，如果過多的軸向壓縮作用在軸承上，那麼軸承將不平穩轉動。同樣，當輪轂軸承磨損時，車輪將不平穩和方便地轉動。通常，輪轂的軸承通過將其壓配合在輪轂殼體的中央通道內來安裝在輪轂殼體的端部內。由於輪轂殼體經常由鋁製成，在不損壞輪轂殼體的情況下不能拆卸軸承。因此，當軸承磨損時，通常更換整個輪轂。
為此，本領域普通技術人員從此說明書中明白需要一種具有改進軸承組件的自行車輪轂。本發明滿足現有技術中的此需要以及其他需要，這對於本領域技術人員從此說明書中將得以明白。
發明內容
因此，本發明的目的在於在提供一種自行車輪轂，其具有出色的傳動性能，但結構簡單。
本發明的另一目的在於提供一種自行車輪轂，其具有可便於更換但不損壞輪轂殼體的軸承單元。
本發明的再一目的在於提供一種自行車輪轂，其具有作為單個單元相對容易地進行安裝的軸承單元。
另一目的是通過高質量自行車輪轂，其以合理的成本相對容易地製造。
本發明的一個方面可基本上通過一種自行車輪轂來獲得，該輪轂包括輪轂軸、輪轂殼體、第一軸承單元和第二軸承單元。輪轂軸具有第一軸端部和第二軸端部，其中中心線在第一和第二軸端部之間延伸。輪轂殼體具有第一殼體端部和第二殼體端部，其中內管狀表面形成在第一和第二殼體端部之間延伸的中央通道。輪轂軸布置在輪轂殼體的中央通道內。第一軸承單元布置在輪轂軸的第一軸端部和輪轂殼體的第一殼體端部之間以便將輪轂殼體的第一殼體端部可轉動地支承在輪轂軸的第一軸端部上。第一軸承單元包括支承在輪轂軸的第一軸端部上的第一內圈、通過螺紋連接在輪轂殼體的內管狀表面上的第一外圈和布置在第一內圈和第一外圈之間的多個第一滾動構件。第二軸承單元布置在輪轂軸的第二軸端部和輪轂殼體的第二殼體端部之間以便將輪轂殼體的第二殼體端部可轉動地支承在輪轂軸的第二軸端部上。
本發明的另一方面可基本上通過一種自行車輪轂來獲得，該輪轂包括輪轂軸、輪轂殼體、第一軸承單元和第二軸承單元。輪轂軸具有第一軸端部和第二軸端部，其中中心線在第一和第二軸端部之間延伸。輪轂殼體具有第一殼體端部和第二殼體端部，其中內管狀表面形成在第一和第二殼體端部之間延伸的中央通道。輪轂軸布置在輪轂殼體的中央通道內。第一軸承單元布置在輪轂軸的第一軸端部和輪轂殼體的第一殼體端部之間以便將輪轂殼體的第一殼體端部可轉動地支承在輪轂軸的第一軸端部上。第一軸承單元包括支承在輪轂軸的第一軸端部上的第一內圈、通過輪轂殼體的內管狀表面支承的第一外圈、布置在第一內圈和第一外圈之間的多個第一滾動構件和連接在第一內和外圈之一上以便形成布置成與第一內和外圈的另一個接觸從而在第一軸承單元安裝在輪轂軸和輪轂殼體之間之前防止第一內和外圈軸向分開的軸向鄰靠件的第一止擋環。第二軸承單元布置在輪轂軸的第二軸端部和輪轂殼體的第二殼體端部之間以便將輪轂殼體的第二殼體端部可轉動地支承在輪轂軸的第二軸端部上。
本發明的這些和其他的目的、特徵、方面和優點對於本領域技術人員從以下詳細說明中將變得清楚，該說明結合附圖披露本發明的優選實施例。
現對於形成此原始披露一部分的附圖進行參考圖1是具有按照本發明優選實施例的前後自行車輪轂的傳統自行車的側立視圖；圖2是按照本發明第一實施例圖1所示的前自行車輪轂的立視圖，其中上半部以截面圖表示；圖3是按照本發明第一實施例圖2所示的前自行車輪轂的左端部的立視圖，其中上半部以截面圖表示；圖4是按照本發明第一實施例圖2所示的前自行車輪轂的左軸承單元的立視圖，其中上半部以截面圖表示；圖5是按照本發明第一實施例圖2所示的前自行車輪轂的前輪轂殼體的立視圖，其中上半部以截面圖表示；圖6是按照本發明第一實施例圖2所示的前自行車輪轂的軸承單元的軸管或軸承隔離圈的立視圖，其中上半部以截面圖表示；圖7是按照本發明第一實施例圖2所示的前自行車輪轂的軸承單元的圖6所示軸管或軸承隔離圈的右端部立視圖，其中上半部以截面圖表示；圖8是按照本發明第一實施例圖2所示的前自行車輪轂的左軸承單元的內圈或錐體的立視圖，其中上半部以截面圖表示；圖9是按照本發明第一實施例圖2所示的前自行車輪轂的左軸承單元的圖8所示內圈的內側或右端部立視圖；圖10是按照本發明第一實施例圖2所示的前自行車輪轂的左軸承單元的外圈或杯體的外側或左端部立視圖；圖11是用於按照本發明第一實施例圖2所示的前自行車輪轂的左軸承單元的圖10所示的外圈或杯體的立視圖；圖12是按照本發明第一實施例圖2所示的前自行車輪轂的左軸承單元的止擋環或構件的立視圖，其中上半部以截面圖表示；圖13是按照本發明第一實施例圖2所示的前自行車輪轂的左軸承單元的球軸承保持件的內端部立視圖；圖14是沿圖13截線14-14看到的球軸承保持件的縱向截面圖；圖15是按照本發明第一實施例圖2所示的前自行車輪轂的左軸承單元的內密封件的立視圖，其中上半部以截面圖表示；圖16是按照本發明第一實施例圖2所示的前自行車輪轂的左軸承單元的密封環的立視圖，其中上半部以截面圖表示；圖17是圖16所示密封環的圓形部分的局部縱向截面圖；圖18是用於按照本發明第一實施例圖2所示的前自行車輪轂的軸承組件的圖12所示的外橡膠密封件的外側端部立視圖；圖19是用於按照本發明第一實施例圖2所示的前自行車輪轂的左軸承單元的圖18所示的外橡膠密封件的立視圖，其中上半部以截面圖表示；圖20是用於按照本發明第一實施例圖2所示的前自行車輪轂的左軸承單元的圖19所示外橡膠密封件的圓形部分的放大局部縱向截面圖；圖21是按照本發明第一實施例圖2所示的前自行車輪轂的左軸承單元的鎖定環的外側或左端部立視圖，其中上半部以截面圖表示；圖22是用於按照本發明第一實施例圖2所示的前自行車輪轂的左軸承單元的圖21所示鎖定環的立視圖；圖23是按照本發明第二實施例的圖1所示後自行車輪轂的局部縱向截面圖；圖24是圖23所示按照本發明第二實施例的後自行車輪轂的後輪轂殼體的立視圖，其中上半部以截面圖表示；以及圖25是按照本發明第二實施例的圖24所示後輪轂殼體的右端部立視圖。
具體實施例方式
本發明的所選擇的實施例現在將參考附圖描述。對於本領域技術人員從此說明書中將明白的是本發明實施例的以下描述只出於說明目的，而不作為限制本發明，本發明由所附權利要求及其等同物限定。
首先參考圖1，所示的自行車10具有按照本發明第一實施例的前自行車輪轂12和後自行車輪轂12』。後自行車輪轂12』是可轉動的連接在自行車框架16的後叉部分上的的後車輪14』的一部分，同時前輪轂12是可轉動地連接在可運動地連接在自行車框架16上的前叉19上的前車輪14的一部分。特別是，前車輪14具有多個從前自行車輪轂12向外延伸到環形前輪緣20的車條18。車條18通過車條螺母(未示出)連接在前輪緣20上，使得車條18內的張力以傳統方式調整。充氣輪胎22以傳統方式安裝在前輪緣20的外表面上。類似地，後車輪14』具有多個從後自行車輪轂12』向外延伸到環形後輪緣20』的車條18』。車條18』通過車條螺母(未示出)連接在後輪緣20』上，使得車條18』內的張力以傳統方式調整。充氣輪胎22』以傳統方式安裝在後輪緣20』的外表面上。自行車10同樣包括以傳統方式驅動自行車10的驅動鏈24。
在所示實施例中，每個前和後車輪14和14』具有32個車條。當然，本領域普通技術人員從此說明書中將明白如果需要和/或希望前和後車輪14和14』可具有比所述車條或多或少的車條。每個車條18和18』具有以傳統方式通過車條螺母連接在輪緣20或20』上的外螺紋端部或車條頭部和連接到自行車輪轂12或12』上的內彎曲端部。因此，車條18和18』的外端部通過螺紋連接在車條螺母上以便調整車條18和18』內的張力。
輪緣20和20』通過例如本領域公知的那些材料的大致剛性材料製成。例如，輪緣20和20』可由例如電鍍鋼、不鏽鋼、鋁、鎂或鈦的適當金屬材料製成，以及由可用於自行車車輪上的例如碳纖維成分的其他非金屬材料製成。輪緣20和20』是相對傳統的。因此，輪緣20和20』將不在這裡詳細說明或描述。
此外，由於自行車10的大多數部件在本領域公知，除了與本發明的輪轂12和12』相關的部件之外，自行車10的這些部件將不在這裡詳細說明或描述。此外，沒有在這裡詳細說明和/或描述的例如制動器、撥鏈器、附加鏈輪等的傳統自行車部件同樣結合本發明使用。
前輪轂12現在參考圖2～20，前輪轂12基本上包括輪轂軸組件31、輪轂殼體32和一對軸承33a和33b。軸承33a和33b旋入輪轂殼體32的相對端部以便將輪轂殼體32可轉動地支承在輪轂軸組件31上，如下面說明。任選地，盤形制動轉子(未示出)可通過輪轂殼體32左側上的例如在授予Kanehisa(轉讓給Shimano，Inc)的美國專利號6,371,252中披露的保持或鎖定環連接在自行車輪轂12上。在圖2內，為了便於說明，鎖定環沒有安裝在輪轂殼體32的左端部上。但是，鎖定環34a(圖21和22)安裝在輪轂殼體32的右端部上。
如圖2清楚所示，輪轂軸組件31基本上包括輪轂軸或心軸40(圖2)和軸管或軸承隔離圈42(圖6和7)。輪轂軸組件31通過軸承33a和33b可轉動地支承輪轂殼體32的輪轂軸或心軸31。如圖2清楚所示，輪轂軸40包括硬剛性管狀構件51和緊固螺栓52。管狀構件51包括右端部上的外螺紋51a和左端部上的內螺紋51b以便通過螺紋容納緊固螺栓52。外螺紋51a旋入自行車框架16的前叉19的孔19a。緊固螺栓52接觸自行車框架16的前叉19以便將輪轂軸組件31固定其上。本領域普通技術人員從此說明書中將明白輪轂軸40可構造成單一整體構件。換言之，本領域普通技術人員從此說明書中將明白管狀構件51和緊固螺栓52可一起構造成單一整體構件。
還參考圖2，軸承隔離圈42是同心安裝在輪轂軸40的管狀構件51上的管狀構件。軸承隔離圈42具有分別與軸承33a和33b的內端部接觸的第一和第二軸端部53和54。軸承隔離圈42有助於輪轂軸40的組裝。最好是，軸承隔離圈42的自由端部53和54是臺階形以便與軸承33a和33b的內端部分疊置。軸承隔離圈42的自由端部53和54具有在軸向上相對的環形鄰靠表面53a和54a。
現在轉向圖2和5，現在將描述輪轂殼體32。最好是，輪轂殼體32最好形成單一整體構件。本領域普通技術人員從此說明書中將明白輪轂殼體32可通過例如本領域公知的那些材料的大致剛性材料製成。例如，輪轂殼體32可由例如電鍍鋼、不鏽鋼、鋁、鎂或鈦的適當金屬材料製成，以及由例如碳纖維成分、陶瓷或塑料的其他非金屬材料製成。當然，如果需要和/或希望，輪轂殼體32可由不同材料製成的多個部件構成。
參考圖5，輪轂殼體32具有第一或左殼體端部32a和第二或右殼體端部32b，其中中央管狀部分32c位於其中。第一和第二輪轂殼體端部32a和32b與中央管狀部分32c整體形成單一整體構件。輪轂殼體32是具有形成在第一和第二殼體端部32a和32b之間延伸的中央內部通道的內管狀表面。輪轂軸40布置在輪轂殼體32的中央內通道內。第一和第二軸承33a和33b將輪轂殼體32可轉動地支承在輪轂軸40上以便相對於輪轂軸40轉動輪轂殼體32。
第一殼體端部32a具有第一車條連接部分或凸緣32d和制動轉子連接部分32e，同時第二殼體端部32b具有第二車條連接部分或凸緣32f。第一車條凸緣32d最好是具有多個第一車條孔32g(例如在所示實施例中有16個，但在圖5中只表示兩個)的環形構件。在此實施例中，第一車條孔32g圍繞以軸線O為中心的假想圓以等間距隔開。第一車條孔32g布置成容納車條18的彎曲端部。類似地，第二車條凸緣32f最好是在第二車條凸緣32f上具有多個第二車條孔32h以便容納車條18的彎曲端部的環形構件。第二車條孔32h相對於第一車條孔32g在周向上偏置，使得第一和第二車條孔32g和32h不軸向對齊。在所示實施例中，第二車條孔32h圍繞以輪轂軸組件31的中心軸線O為中心的假想圓以等間距隔開。因此，輪緣20通過車條18連接在第一和第二車條凸緣32d和32f上。因此，自行車輪轂12設計成具有從第一和第二車條凸緣32d和32f以總體切向向外延伸的車條18。
第一和第二車條連接部分32a和32b和制動轉子連接部分32e與輪轂殼體32整體形成單一整體構件。特別是，第一輪轂殼體端部32a具有第一車條凸緣32d和整體安裝其上的制動轉子連接部分32e，同時第二輪轂殼體端部32b具有整體安裝其上的第二車條凸緣32f。
制動轉子連接部分32e與輪轂殼體32的第一輪轂殼體端部32a整體形成單一整個構件。制動轉子連接部分32e同樣靠近第一車條凸緣32d布置在第一輪轂殼體端部32a處。制動轉子連接部分32e是管狀構件，其具有管狀區段，該區段具有從管狀區段徑向向外延伸的外花鍵32i和環形鄰靠凸緣32j。環形鄰靠凸緣32j與制動轉子連接部分32e的管狀區段的自由端部隔開。制動轉子連接部分32e的管狀區段還具有帶有第一組內螺紋32k的環形內表面。制動轉子連接部分32e的軸向延伸的外花鍵32i不可轉動地與盤形制動轉子(未示出)接合。制動轉子連接部分32e的內螺紋32k通過螺紋接合鎖定環。因此，盤形制動轉子可通過鎖定環不可轉動地固定在制動轉子連接部分32e上。此鎖定環還將有助於防止第一軸承33a從輪轂殼體32上脫落。
在輪轂殼體32的左端部，輪轂殼體32的內管狀表面還包括具有第一組內螺紋32k的第一臺階形端部、第一軸向鄰靠表面32m、第二組內螺紋32n和第二軸向鄰靠表面32o。內螺紋32n將第一軸承33a牢固地固定在第一殼體端部32a上，如下面描述。最好是，內螺紋32k是右旋螺紋，同時內螺紋32n是左旋螺紋。
在輪轂殼體32的右端部，輪轂殼體32的內管狀表面包括具有第一組內螺紋32p的第二臺階形部分、第一軸向鄰靠表面32q、第二組內螺紋32r和第二軸向鄰靠表面32s。第二殼體端部32b的內螺紋32r通過螺紋容納鎖定環34a(圖2、21和22)。第二內螺紋32r將第二軸承33b牢固地固定在第二殼體端部32b上。最好是，內螺紋32p是右旋螺紋，同時內螺紋32r是左旋螺紋。
如上所述，第一和第二軸承33a和33b相對於輪轂軸40和軸承隔離圈42兩者可轉動地支承輪轂殼體32。現在參考圖3和4，將更詳細地描述第一軸承22a。第二軸承33b大致與軸承33a相同，但安裝在輪轂12的相對側上。因此，在這裡只將描述和說明第一軸承33a。
第一軸承33a布置在輪轂軸40的第一軸端部40a和輪轂殼體32的第一殼體端部32a之間以便將輪轂殼體32的第一殼體端部32a可轉動地支承在輪轂軸40的第一軸端部40a上。第一或左側軸承33a基本上包括多個布置在支承在輪轂軸40的第一軸端部40a上的第一內圈或錐體61和通過螺紋連接在輪轂殼體32的第一殼體端部32a的內螺紋32n上的第一外圈或杯體62之間的第一滾動構件或球60。第一內和外圈61和62以及球60通過開口卡環或止擋環63作為單個軸承保持在一起。第一軸承33a還包括球軸承保持件64、內密封件65、密封環66和外橡膠密封件67。部件64、65、66和67是相對傳統的部件，並且這些部件將不在這裡詳細描述。
如圖8和9所示，第一內圈61是包括軸向和徑向接觸第一滾動構件60的第一外部傾斜支承表面61a使得第一外部傾斜支承表面61a在內周區域和軸向端部面區域接觸並支承每個第一滾動構件60。第一外部傾斜支承表面61a總體面向外並朝向輪轂殼體32的第二軸端部32b。第一內圈61的外周表面同樣具有環形凹口或凹槽61以便在其中容納制動環63。換言之，制動環63徑向膨脹以便卡扣在第一內圈61的凹槽61b中。內圈61還包括臺階形孔61c，其最小直徑確定成使得內圈61可在軸40的管狀構件51的外周表面上滑動。
如圖10和11所示，第一外圈62是包括在與第一外部傾斜支承表面61a相對的一側軸向和徑向接觸第一滾動構件60的第一內部傾斜支承表面62a的杯體，使得第一內部傾斜支承表面62a在外周區域和軸向端部面區域接觸並支承每個第一滾動構件60。第一內部傾斜支承表面62a總體面向內並離開輪轂殼體32的第二軸端部32b。第一外圈62同樣具有第一外周表面，其具有與形成在輪轂殼體32的內管狀表面上的第一內螺紋32n通過螺紋接合的第一外螺紋62b。第一外圈或杯體62在其軸向端部上還具有四個缺口62c以便容納工具從而將第一外圈62安裝在輪轂殼體32上。第一外圈62的另一軸向端部具有其尺寸可容納第一內圈61的一部分的開口62d。最後，具有開口62d的第一外圈62的軸向端部還具有接觸輪轂殼體32的軸向鄰靠表面32o的軸向端部面鄰靠表面62e。
如圖13和14所示，球軸承保持件64具有其尺寸確定成可在其中容納並保持滾動構件或球60之一的多個開口64a。球軸承保持件64最好由例如金屬材料的硬剛性材料製成。此外，球軸承保持件64最好是單一整體構件。
現在參考圖15，內密封件65具有L形截面，其具有第一軸向延伸部分65a和第二徑向延伸部分65。最好是，內密封件65由剛性金屬材料製成，並構造成單一整體構件。
如圖16和17所示，內密封件66最好由兩件製成。特別是，密封環66具有由嵌置在彈性密封部分66b中的剛性金屬材料製成的圓形墊片66a。彈性密封部分66b其尺寸設定成接觸第一外圈62的內周表面和內密封件65的軸向延伸部分65a。
如圖18-20所示，橡膠密封件67包括環狀環形部分67a，其具有以90度隔開的四個徑向延伸突片67b。突片67b容納在第一外圈62的缺口62c中以便將橡膠密封件68固定在第一外圈62上。環狀環形部分67a具有其尺寸確定成接觸第一內圈61的外周部分的內開口。最好是，環狀環形部分67a的內區段在橡膠密封件67安裝在第一內和外圈61和62之間時略微變形。
如圖21和22所示，鎖定環34a具有外周表面，其具有與輪轂殼體32的內螺紋32p和內部花鍵開口36接合的開口35。花鍵開口36設計成容納安裝鎖定環34a的工具。
再參考圖2，第二或右側軸承33b布置在輪轂軸40的第二軸端部40b和輪轂殼體32的第二殼體端部32b之間以便將輪轂殼體32的第二殼體端部32b可轉動地支承在輪轂軸40的第二軸端部40b上。軸承33b基本上包括多個布置在支承在輪轂軸40的第二軸端部40b上的第二內圈或錐體71和通過螺紋連接在輪轂殼體32的第二內螺紋32r上的第二外圈或杯體72之間的第二球70。第二內和外圈71和72以及第二球70通過開口卡環或止擋環73作為單個軸承保持在一起。第二軸承33b還包括球軸承保持件74、內密封件75、密封環76和外橡膠密封件77。部件74、75、76和77是相對傳統的部件，並且這些部件將不在這裡詳細描述。
第二內圈71包括軸向和徑向接觸第二滾動構件70的第二外部傾斜支承表面71a使得第二外部傾斜支承表面71a在內周區域和軸向端部面區域接觸並支承每個第二滾動構件70。第二外部傾斜支承表面71a總體面向外並朝向輪轂殼體32的第一軸端部32a。
第二外圈72還包括在與第二外部傾斜支承表面71a相對的一側軸向和徑向接觸第二滾動構件70的第二內部傾斜支承表面72a，使得第二內部傾斜支承表面72a在外周區域和軸向端部面區域接觸並支承每個第二滾動構件70。第二內部傾斜支承表面72a總體面向內並離開輪轂殼體32的第一軸端部32a。第二外圈72具有第二外周表面，其具有與形成在輪轂殼體32的內管狀表面上的第二內螺紋32r通過螺紋接合的第二外螺紋72b。
當輪轂組件31緊固時，前叉19分別在第一和第二軸承33a和33b的第一和第二內圈61和71上直接作用軸向壓縮力。特別是，前叉19直接接觸第一和第二內圈61和71的外端部，同時第一和第二外圈62和72直接接觸鄰靠表面32o和32s以便直接在第一和第二軸承33a和33b上作用軸向壓縮力。一旦獲得所需的軸向壓縮，在前叉19的左腿和軸40之間延伸的固定螺栓(未示出)可用來保持第一和第二軸承33a和33b上所需的軸向壓縮量。作為選擇，在前叉19的右腿可由在軸40上作用夾緊力的固定螺栓(未示出)分開，從而可用來保持第一和第二軸承33a和33b上所需的軸向壓縮量。
後輪轂12』現在參考圖23～25，自行車輪轂12』基本上具有輪轂軸組件131、輪轂殼體132、一對軸承133a和133b以及容納後鏈輪28的飛輪。軸承133a和133b將輪轂殼體132可轉動地支承在輪轂軸組件131上，如下面描述。考慮到前輪轂12和後輪轂12』之間的相似性，為了簡明起見，將縮短後輪轂12』的描述。
輪轂軸組件131基本上包括軸或心軸140、軸套筒或輪轂軸142、左輪轂端蓋或構件144、右輪轂端蓋或構件146以及輪轂軸螺母148。輪轂軸組件131通過軸承133a和133b以及飛輪134可轉動地支承輪轂殼體132。如下面描述，飛輪134將輪轂殼體132相對於輪轂軸組件131的轉動限制在一個轉動方向上。
如圖23清楚示出，心軸140是硬剛性構件，其包括軸部151和頭部152。軸部151和頭部152最好由適當硬剛性材料整體形成單一整體構件。心軸140和輪轂軸螺母148接觸自行車框架16以便將輪轂軸組件131固定其上。軸部151具有帶有螺紋區段151b的第一軸端部151a和第二軸端部151c，其中頭部152固定連接在第二軸端部151c上。中心軸線O縱向延伸在第一和第二軸端部151a和151c之間。
心軸140的頭部152構造有工具接合表面152a。頭部152的工具接合表面152a是具有非圓形橫向截面(最好是六邊形截面)的軸向延伸的盲孔。
輪轂軸142是同心安裝在心軸140上的管狀構件。輪轂軸142具有帶有外螺紋142b的第一端部142a、環形鄰靠件142c和第二端部142d，其中飛輪134固定連接其上。輪轂軸142的外螺紋142b容納一對鎖定螺母153。鎖定螺母153將軸承133a和133b保持在輪轂殼體132和輪轂軸142之間。輪轂軸142具有在其中容納心軸140的中心孔142e。如上所述，第一和第二軸承133a和133b相對於心軸140和輪轂軸142兩者可轉動地支承輪轂殼體132。環形鄰靠件142c軸向支承第二軸承133b的外端部使得第一和第二軸承133a和133b旋在輪轂軸142的外螺紋142b上時通過鎖定螺母153將軸向壓縮力作用在第一和第二軸承133a和133b上。
如圖24和25所示，最好是，輪轂殼體132最好形成為單一整體構件。本領域普通技術人員從此說明書中將明白輪轂殼體132可由例如本領域公知的那些材料的任何大致剛性的材料製成。例如，輪轂殼體132可由例如電鍍鋼、不鏽鋼、鋁、鎂或鈦的適當金屬材料製成，以及由例如碳纖維成分、陶瓷或塑料的其他非金屬材料製成。當然，如果需要和/或希望，輪轂殼體132可由不同材料製成的多個部件構成。
輪轂殼體132具有第一或左殼體端部132a和第二或右殼體端部132b，其中中央管狀部分132c位於其中。第一和第二輪轂殼體端部132a和132b與中央管狀部分132c整體形成單一整體構件。輪轂殼體132是具有形成在第一和第二殼體端部132a和132b之間延伸的中央內部通道的內管狀表面。心軸140和輪轂軸142布置在輪轂殼體132的中央內通道內。第一和第二軸承133a和133b通過輪轂軸142將輪轂殼體132可轉動地支承在心軸140上以便相對於心軸140和輪轂軸142轉動輪轂殼體132。
第一殼體端部132a具有第一車條連接部分或凸緣132d和制動轉子連接部分132e，同時第二殼體端部132b具有第二車條連接部分或凸緣132f和可操作地連接其上的飛輪134。因此輪緣20』通過車條18』連接在第一和第二車條凸緣132d和132f上。第一車條凸緣132d最好是具有多個第一車條孔132g(在圖23中只表示兩個)的環形構件。在此實施例中，第一車條孔132g圍繞以軸線O為中心的假想圓以等間距隔開。第一車條孔132g布置成容納車條18的彎曲端部。類似地，第二車條凸緣132f最好是在第二車條凸緣132f上具有多個第二車條孔132h以便容納車條18的彎曲端部的環形構件。在所示實施例中，第二車條孔32h圍繞以輪轂軸組件31的中心軸線0為中心的假想圓以等間距隔開。因此，自行車輪轂12』設計成具有從第一和第二車條凸緣132d和132f以總體切向向外延伸的車條18。
第一和第二車條連接部分132a和132b和制動轉子連接部分132e與輪轂殼體132整體形成單一整體構件。特別是，第一輪轂殼體端部132a具有第一車條凸緣132d和整體安裝其上的制動轉子連接部分132e，同時第二輪轂殼體端部132b具有整體安裝其上的第二車條凸緣132f。
制動轉子連接部分132e與輪轂殼體132的第一輪轂殼體端部132a整體形成單一整個構件。制動轉子連接部分132e同樣靠近第一車條凸緣132d布置在第一輪轂殼體端部132a處。制動轉子連接部分132e是管狀構件，其具有管狀區段，該區段具有從管狀區段徑向向外延伸的外花鍵132i和環形鄰靠凸緣132j。環形鄰靠凸緣132j與制動轉子連接部分132e的管狀區段的自由端部隔開。制動轉子連接部分132e的管狀區段還具有帶有第一組內螺紋132k的環形內表面。制動轉子連接部分132e的軸向延伸的外花鍵132i不可轉動地與盤形制動轉子(未示出)接合。制動轉子連接部分132e的內螺紋132k通過螺紋接合例如在授予Kanehisa的美國專利號6,371,252(轉讓給Shimano，Inc)中披露的鎖定環。因此，盤形制動轉子可通過鎖定環不可轉動地固定在制動轉子連接部分132e上。此鎖定環還將有助於防止第一軸承133a從輪轂殼體32上脫落。
在輪轂殼體132的左端部，輪轂殼體132的內管狀表面還包括第一臺階形端部，其具有第一組內螺紋132k、第一軸向鄰靠表面132m、第二組內螺紋132n和第二軸向鄰靠表面132o。內螺紋132n將第一軸承133a以與第一實施例(軸承133a)相同的方式牢固地固定在第一殼體端部132a上。最好是，內螺紋132k是右旋螺紋，同時內螺紋132n是左旋螺紋。
在輪轂殼體132的右端部，輪轂殼體132的內管狀表面包括第二臺階形部分，其具有一組內花鍵132p、第一軸向鄰靠表面132q、一組內螺紋132r和第二軸向鄰靠表面132s。第二殼體端部132b的內花鍵132p容納飛輪134的一部分。內螺紋132r將第二軸承133b牢固地固定在第二殼體端部132b上。最好是，內螺紋132r是右旋螺紋。
左輪轂端蓋144上具有環形端部凸緣144a和管狀區段144b的管狀構件。左輪轂端蓋144固定地連接在輪轂軸142的第一端部142a上。最好是，左輪轂端蓋144壓配合在輪轂軸142的第一端部142a的中心孔142e中。端部凸緣144a最好具有比第二管狀區段144b大的直徑以便形成與輪轂軸142的第一端部142a的軸向端部表面接觸的徑向鄰靠表面144c。第二管狀區段144b具有其尺寸確定成在輪轂軸142的第一端部142a處滑動地容納在輪轂軸142的中心孔142e中的外直徑。左輪轂端蓋144具有其尺寸確定成在其中滑動容納心軸140的軸部151的中心孔144d。因此，心軸140可便於從輪轂軸142上拆卸以便更換後撥鏈器20。
最好是，管狀區段144b的外表面具有環形凹口144e，其中定位有彈性O形圈或密封構件144f。密封構件144f將左輪轂端蓋144摩擦地保持在輪轂軸142的第一端部142a的中心孔142e中。密封構件144f同樣在管狀區段144b的外表面的界面和輪轂軸142的中心孔142e的內表面之間形成密封件。因此，左輪轂端蓋144可便於滑動出入輪轂軸142的中心孔142e。端部凸緣144a具有比輪轂軸142的外螺紋142b的內螺紋直徑大的外直徑，以便在框架16接觸端部凸緣144a的此寬接觸表面時限制鎖定螺母153的軸向運動。由於左輪轂端蓋144隻摩擦保持在輪轂軸142的中心孔142e中，左輪轂端蓋144可便於拆卸以便鬆開鎖定螺母153。
右輪轂端蓋146是固定地連接在輪轂軸142的第二端部142d上的杯形構件。飛輪134通過右輪轂端蓋146保持在輪轂軸142上。基本上，右輪轂端蓋146具有內臺階形管狀表面146a，在其內軸向端部具有向外延伸的凸緣146b。最好是，向外延伸的凸緣146b其尺寸確定成大緻密封飛輪134的外軸向端部。因此，右輪轂端蓋146可便於滑動到輪轂軸142上並離開輪轂軸142。換言之，由於右輪轂端蓋146隻摩擦保持在輪轂軸142上，右輪轂端蓋146可便於連接並拆卸以便安裝和更換飛輪134。
最好是，內管狀表面146a具有環形凹口146c，其中定位有彈性O形圈或密封構件146d。密封構件146d將右輪轂端蓋146摩擦地保持在輪轂軸142的第二端部142d上。密封構件146d還在輪轂軸142的第二端部142d的外表面的界面和內管狀表面146a之間形成密封件。
輪轂軸螺母148是包括螺紋孔148a的硬剛性單一整體構件。螺紋孔148a與軸部151的螺紋區段151b通過螺紋接合。以便將自行車輪轂軸組件131固定在自行車框架16上。
當鎖定螺母153旋在輪轂軸142的外螺紋142b上時，軸向壓縮力分別直接作用在第一和第二軸承133a和133b的第一和第二內圈161和171上。特別是，鎖定螺母153之一直接接觸第二軸承133b的第二內圈171以便將軸向壓縮力直接作用在第一和第二軸承133a和133b的第一和第二內圈161和171上。因此，可以緊固鎖定螺母153以便補償第一和第二軸承133a和133b的磨損。
飛輪134可操作地連接在心軸140的第二端部和輪轂殼體132的第二端部之間。飛輪134是相對傳統的，並且因此將不在這裡詳細描述和說明。飛輪134局部凹入到第二車條凸緣132f中。特別是，第二車條凸緣132f具有通過內花鍵132p形成的凹入區域，內花鍵與內通道132c同心以便容納飛輪134的內部分。換言之，第二車條凸緣132f與飛輪134的內部分疊置。
飛輪134以相對傳統的方式連接在輪轂殼體132上。鏈輪28以傳統方式安裝在飛輪134上，使得鏈輪28的轉動造成飛輪134的轉動。飛輪134的轉動繼而轉動輪轂殼體132。飛輪134基本上包括主動圓柱體180、被動圓柱體182、多方向轉動傳動機構186和一對通過圓柱形隔離圈190在軸向上隔開的球軸承188。
主動圓柱體180是具有外周表面的管狀構件，其中在其外端部形成多個軸向延伸的花鍵180a並在其內端部上連接多個傳動爪180b(在圖23中只示出一個)。主動圓柱體180的內周表面通過球軸承188可轉動地支承在輪轂軸142上。傳動爪180b形成多方向轉動傳動機構186的一部分。因此，主動圓柱體180的內軸向端部通過多向轉動傳動機構186可操作地連接在被動圓柱體上。花鍵180a將車條28不可轉動地連接在主動圓柱體180的外周表面上。因此，鏈輪28安裝在主動圓柱體180上以便通過多方向轉動傳動機構186將扭矩傳遞到輪轂殼體132上。
被動圓柱體182具有固定在形成在輪轂殼體132的第二殼體端部132b上的花鍵132p的內周表面上。被動圓柱體182具有內周表面，其帶有形成多方向轉動傳動機構186的第二部分的鋸齒形齒182a。這些鋸齒形齒182a通過傳動爪180b以傳統方式接合。因此，多方向轉動傳動機構186由形成可操作地連接在主動圓柱體180和被動圓柱體182之間的單向離合器的傳動爪182b和鋸齒形齒182a構成。由於主動圓柱體180的正向轉動出現的離心力，傳動爪180b徑向向外運動以便與鋸齒形齒182a接合。傳動爪180b和鋸齒形182a的接合將驅動動力或扭矩從飛輪134傳遞到與被動圓柱體182花鍵接合的輪轂殼體132上。
如上所述，球軸承188將被動圓柱體182可轉動地支承在輪轂軸142上，使得被動圓柱體182和輪轂殼體132相對於主動圓柱體180在一個方向上轉動。換言之，被動圓柱體182通過多方向轉動傳動機構186和球軸承188調整成相對於主動圓柱體180在一個方向上自由轉動。
如上使用，以下方向術語「向前」、「向後」、「之上」、「向下」、「垂直」、「水平」、「之下」和「橫向」以及其他類似的方向術語旨在表示裝備本發明的裝置的方向。因此，用來描述本發明的這些術語應相對於裝備本發明的裝置進行解釋。
這裡使用的術語「大致」、「大約」和「近似」意味所修飾術語的偏差量，使得最終結果不顯著改變。如果此偏差不否定其修飾詞彙的含義，這些術語應看成包括所修飾術語的至少正負5％的偏差。
在只選擇所選實施例描述本發明的同時，對於本領域技術人員從此說明書中將明白的是可進行不同的改型和變型而不超出所附權利要求限定的本發明的範圍。另外，本發明實施例的上述描述只用作說明，並不用於限制由所附權利要求及其等同物限定的本發明。
權利要求
1.一種自行車輪轂，其包括具有第一軸端部和第二軸端部的輪轂軸，其中中心軸線在第一和第二軸端部之間延伸；具有第一殼體端部和第二殼體端部的輪轂殼體，其具有形成在第一和第二殼體端部之間延伸的中央通道的內管狀表面，輪轂軸布置在輪轂殼體的中央通道內；布置在輪轂軸的第一軸端部和輪轂殼體的第一殼體端部之間以便將輪轂殼體的第一殼體端部可轉動地支承在輪轂軸的第一軸端部上的第一軸承單元，第一軸承單元包括支承在輪轂軸的第一軸端部上的第一內圈；通過螺紋連接在輪轂殼體的內管狀表面上的第一外圈；以及布置在輪轂軸的第二軸端部和輪轂殼體的第二殼體端部之間以便將輪轂殼體的第二殼體端部可轉動地支承在輪轂軸的第二軸端部上的第二軸承單元。
2.如權利要求1所述的自行車輪轂，其特徵在於，第一內圈是內錐體，其包括面向第二軸端部並接觸第一滾動構件的一個軸向側部的第一外部傾斜支承表面，使得第一外部傾斜支承表面在內周區域和軸向端部面區域處接觸並支承每個第一滾動構件；以及第一外圈是外杯體，其包括面向第一軸端部並在與第一內部傾斜支承表面相對的軸向一側上接觸第一滾動構件的第一內部傾斜支承表面，使得第一內部傾斜支承表面在外周區域和軸向端部面區域接觸並支承每個第一滾動構件。
3.如權利要求1所述的自行車輪轂，其特徵在於，第一外圈具有第一外周表面，其具有與形成在輪轂殼體的內管狀表面上的第一內螺紋通過螺紋接合的第一外螺紋。
4.如權利要求1所述的自行車輪轂，其特徵在於，第一外圈在其軸向端部上具有構造成容納工具以便轉動第一外圈的第一工具接合結構。
5.如權利要求1所述的自行車輪轂，其特徵在於，第二軸承單元包括由輪轂軸的第二軸端部支承的第二內圈，通過螺紋連接在輪轂殼體的內管狀表面上的第二外圈以及多個布置在第二內圈和第二外圈之間的第二滾動構件。
6.如權利要求5所述的自行車輪轂，其特徵在於，第一內圈是內錐體，其包括面向第二軸端部並接觸第一滾動構件的一個軸向側部的第一外部傾斜支承表面，使得第一外部傾斜支承表面在內周區域和軸向端部面區域處接觸並支承每個第一滾動構件；以及第一外圈是外杯體，其包括面向第一軸端部並在與第一外部傾斜支承表面相對的軸向一側上接觸第一滾動構件的第一內部傾斜支承表面，使得第一內部傾斜支承表面在外周區域和軸向端部面區域接觸並支承每個第一滾動構件；第二內圈是內錐體，其包括面向第一軸端部並接觸第二滾動構件的一個軸向側部的第二外部傾斜支承表面，使得第二外部傾斜支承表面在內周區域和軸向端部面區域處接觸並支承每個第二滾動構件；以及第二外圈是外杯體，其包括面向第二軸端部並在與第二外部傾斜支承表面相對的軸向一側上接觸第二滾動構件的第二內部傾斜支承表面，使得第二內部傾斜支承表面在外周區域和軸向端部面區域接觸並支承每個第二滾動構件。
7.如權利要求6所述的自行車輪轂，其特徵在於，其還包括連接在輪轂軸的第一軸端部上並布置成軸向接觸第一軸承的第一內圈的第一軸向壓縮結構；連接在輪轂軸的第二軸端部上並布置成軸向接觸第二軸承的第二軸向壓縮結構；以及布置在輪轂軸的外周上的軸承隔離圈，軸承隔離圈具有接觸第一軸承的第一內圈的第一隔離圈端部和接觸第二軸承的第二隔離圈端部。
8.如權利要求7所述的自行車輪轂，其特徵在於，第一外圈具有第一外周表面，其具有與形成在輪轂殼體的內管狀表面上的第一內螺紋通過螺紋接合的第一外螺紋；以及第二外圈具有第二外周表面，其具有與形成在輪轂殼體的內管狀表面上的第二內螺紋通過螺紋接合的第二外螺紋。
9.如權利要求1所述的自行車輪轂，其特徵在於，其還包括連接在輪轂軸的第一軸端部上並布置成軸向接觸第一軸承的第一內圈的第一軸向壓縮結構；連接在輪轂軸的第二軸端部上並布置成軸向接觸第二軸承的第二內圈的第二軸向壓縮結構。
10.如權利要求1所述的自行車輪轂，其特徵在於，其還包括布置在輪轂軸的外周上的軸承隔離圈，軸承隔離圈具有與第一軸承的第一內圈接觸的第一隔離圈端部和接觸第二軸承的第二隔離圈端部。
11.如權利要求8所述的自行車輪轂，其特徵在於，第一外圈在其軸向端部上具有構造成容納工具以便轉動第一外圈的第一工具接合結構；以及第二外圈在其軸向端部上具有構造成容納工具以便轉動第二外圈的第二工具接合結構。
12.一種自行車輪轂，其包括具有第一軸端部和第二軸端部的輪轂軸，其中中心軸線在第一和第二軸端部之間延伸；具有第一殼體端部和第二殼體端部的輪轂殼體，其具有形成在第一和第二殼體端部之間延伸的中央通道的內管狀表面，輪轂軸布置在輪轂殼體的中央通道內；布置在輪轂軸的第一軸端部和輪轂殼體的第一殼體端部之間以便將輪轂殼體的第一殼體端部可轉動地支承在輪轂軸的第一軸端部上的第一軸承單元，第一軸承單元包括通過輪轂軸的第一軸端部支承的第一內圈；通過輪轂殼體的內管狀表面支承的第一外圈；多個布置在第一內圈和第一外圈之間的第一滾動構件；連接在第一內圈和外圈之一上以便形成布置成與第一內圈和外圈的另一個接觸從而在在輪轂軸和輪轂殼體之間安裝第一軸承單元之前防止第一內圈和外圈軸向分開的第一止擋環；以及布置在輪轂軸的第二軸端部和輪轂殼體的第二殼體端部之間以便將輪轂殼體的第二殼體端部可轉動地支承在輪轂軸的第二軸端部上的第二軸承單元。
13.如權利要求12所述的自行車輪轂，其特徵在於，第一內圈是內錐體，其包括面向第二軸端部並接觸第一滾動構件的一個軸向側部的第一外部傾斜支承表面，使得第一外部傾斜支承表面在內周區域和軸向端部面區域處接觸並支承每個第一滾動構件；以及第一外圈是外杯體，其包括面向第一軸端部並在與第一外部傾斜支承表面相對的軸向一側上接觸第一滾動構件的第一內部傾斜支承表面，使得第一內部傾斜支承表面在外周區域和軸向端部面區域接觸並支承每個第一滾動構件。
14.如權利要求12所述的自行車輪轂，其特徵在於，第一止擋環是位於形成在第一內圈內的凹槽中的開口環。
15.如權利要求12所述的自行車輪轂，其特徵在於，第一外圈具有第一外周表面，其具有與形成在輪轂殼體的內管狀表面上的第一內螺紋通過螺紋接合的第一外螺紋。
16.如權利要求12所述的自行車輪轂，其特徵在於，第二軸承單元包括由輪轂軸的第二軸端部支承的第二內圈，由輪轂殼體的內管狀表面支承的第二外圈，多個布置在第二內圈和第二外圈之間的第二滾動構件，連接在第二內圈和外圈之一上以便形成布置成接觸第二內圈和外圈的另一個從而在輪轂軸和輪轂殼體之間安裝第二軸承單元之前防止第二內圈和外圈軸向分開的軸向鄰靠件的第二止擋環。
17.如權利要求16所述的自行車輪轂，其特徵在於，第一內圈是內錐體，其包括面向第二軸端部並接觸第一滾動構件的一個軸向側部的第一外部傾斜支承表面，使得第一外部傾斜支承表面在內周區域和軸向端部面區域處接觸並支承每個第一滾動構件；以及第一外圈是外杯體，其包括面向第一軸端部並在與第一外部傾斜支承表面相對的軸向一側上接觸第一滾動構件的第一內部傾斜支承表面，使得第一內部傾斜支承表面在外周區域和軸向端部面區域接觸並支承每個第一滾動構件；第二內圈是內錐體，其包括面向第一軸端部並接觸第二滾動構件的一個軸向側部的第二外部傾斜支承表面，使得第二外部傾斜支承表面在內周區域和軸向端部面區域處接觸並支承每個第二滾動構件；以及第二外圈是外杯體，其包括面向第二軸端部並在與第二外部傾斜支承表面相對的軸向一側上接觸第二滾動構件的第二內部傾斜支承表面，使得第二內部傾斜支承表面在外周區域和軸向端部面區域接觸並支承每個第二滾動構件。
18.如權利要求16所述的自行車輪轂，其特徵在於，第一止擋環是位於形成在第一內圈內的凹槽中的開口環；以及第二止擋環是位於形成在第二內圈內的凹槽中的開口環。
19.如權利要求16所述的自行車輪轂，其特徵在於，第一外圈具有第一外周表面，其具有與形成在輪轂殼體的內管狀表面上的第一內螺紋通過螺紋接合的第一外螺紋；以及第二外圈具有第二外周表面，其具有與形成在輪轂殼體的內管狀表面上的第二內螺紋通過螺紋接合的第二外螺紋。
20.如權利要求16所述的自行車輪轂，其特徵在於，第一外圈在其軸向端部上具有構造成容納工具以便轉動第一外圈的第一工具接合結構；以及第二外圈在其軸向端部上具有構造成容納工具以便轉動第二外圈的第二工具接合結構。
全文摘要
一種自行車輪轂，其設置輪轂軸、輪轂殼體和一對軸承單元。每個軸承單元具有支承在輪轂軸的一個軸端部上的內圈、通過螺紋連接在輪轂殼體的內管狀表面上的外圈以及多個布置在內圈和外圈之間的第一滾動構件。最好是，第一止擋環連接在第一內圈和外圈之一上以便形成布置成接觸第一內圈和外圈的另一個以便在輪轂軸和輪轂殼體之間安裝軸承單元之前防止第一內圈和外圈軸向分開的軸向鄰靠件。
文檔編號B60B27/00GK1521020SQ200410002988
公開日2004年8月18日 申請日期2004年1月21日 優先權日2003年1月22日
發明者金久隆則 申請人:株式會社島野