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自行车辐条轮、其部件和相关的制造方法

阅读:138发布:2022-03-03

专利汇可以提供自行车辐条轮、其部件和相关的制造方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且在 自行车 辐条 轮(11)中,一套用来连接 轮毂 (12)和轮圈(13)的辐条连接件(14)的 质量 作为一个整体关于旋 转轴 线 不平衡 。以这种方式,减小或消除了由 阀 (7)处和可能的接合处(132)处的局部质量增大引起的 车轮 的动态不平衡。,下面是自行车辐条轮、其部件和相关的制造方法专利的具体信息内容。

1.自行车辐条轮(11,21,31,41,51,61,71,81,91,101, 111,141),其包括轮毂(12,22,32,42,52,62,72,82,92, 102,112,142)、轮圈(13,23,33,43,53,63,73,83,93,103, 113,143)和一套连接轮毂(12,22,32,42,52,62,72,82,92, 102,112,142)和轮圈(13,23,33,43,53,63,73,83,93,103, 113,143)的辐条连接件(14,24,34,44,54,64,74,84,94, 104,114,144),其特征在于该套辐条连接件(14,24,34,44,54, 64,74,84,94,104,114,144)的质量作为一个整体关于旋转轴 线不平衡
2.如权利要求1所述的辐条轮,其特征在于关于该套辐条连接 件的旋转轴线的不平衡补偿了由车轮的至少一个局部质量增大引起的 不平衡。
3.如权利要求1或2所述的辐条轮,其中该套辐条连接件包括 至少一个至少与关于旋转轴线规则的辐条连接件子套中的剩余辐条连 接件不同质量的辐条连接件(1401r;2401r,2401l;3401l;4401r,4401l; 5404l;6408r,6409r;7405r;8405r,8405l;9401r,9418r;10401l)。
4.如权利要求3所述的辐条轮,其中所述至少一个不同质量的 辐条连接件(1401r;3401l;5404l;7405r;10401l)包括单个不同质 量的辐条连接件。
5.如权利要求3所述的辐条轮,其中所述至少一个不同质量的 辐条连接件(2401r,2401l;4401r,4401l;6408l,6409r;8405r,8405l; 9401r,9418r)只包括两个不同质量的辐条连接件。
6.如权利要求3-5中任一个所述的辐条轮,其中每个辐条连接 件(14,24,34,44,54,64,74,84,94,104)包括辐条(15,25, 35,45,55,65,75,85,95,105)和在所述辐条第一端处用来与 轮圈(13,23,33,43,53,63,73,83,93,103)或轮毂(12,22, 32,42,52,62,72,82,92,102)可拆卸地相连的可拆卸连接元 件(16,26,36,46,56,66,76,86,96,106),至少一个辐条 连接件(1401r;2401r,2401l;3401l;4401r,4401l;5404l;6408r, 6409r;7405r;8405r,8405l;9401r,9418r;10401l)的辐条具有与 其它辐条连接件的辐条不同的质量。
7.如权利要求6所述的车轮,其中所述至少一个不同质量的辐 条(1401r;2401r,2401l;3401l;4401r,4401l;5404l;6408r,6409r; 7405r;8405r,8405l;9401r,9418r;10401l)具有一中间部(154,155), 该中间部的横截面积与其端部不同。
8.如权利要求7所述的车轮,其中所述中间部(154,155)被 变平。
9.如权利要求7或8所述的车轮,其中所述中间部(154,155) 在中央。
10.如权利要求7或8所述的车轮,其中所述中间部较接近辐条 在轮圈侧的端部。
11.如权利要求3-10中任一个所述的车轮,其中每个辐条连接 件(14,24,34,44,54,64,74,84,94,104)包括辐条(15,25, 35,45,55,65,75,85,95,105)和在所述辐条第一端处用来与 轮圈(13,23,33,43,53,63,73,83,93,103)或轮毂(12,22, 32,42,52,62,72,82,92,102)可拆卸地相连的可拆卸连接元 件(16,26,36,46,56,66,76,86,96,106),至少一个辐条 连接件(1401r;2401r,2401l;3401l;4401r,4401l;5404l;6408r, 6409r;7405r;8405r,8405l;9401r,9418r;10401l)的可拆卸连接 元件具有与其它辐条连接件的可拆卸元件不同的质量。
12.如权利要求11所述的车轮,其中所述至少一个不同质量的 可拆卸连接元件用来与轮圈(13,23,33,43,53,63,73,83,93, 103)相连。
13.如权利要求11或12所述的车轮,其中每个可拆卸连接元件 (16,26,36,46,56,66,76,86,96,106)包括与辐条一端的 外螺纹部(53)联接的内部带螺纹元件(161),并且至少一个辐条 连接件(1401r;2401r,2401l;3401l;4401r,4401l;5404l;6408r, 6409r;7405r;8405r,8405l;9401r,9418r;10401l)的内部带螺纹 元件具有与其它辐条连接件的内部带螺纹元件不同的质量。
14.如权利要求11或12所述的辐条轮,其中每个可拆卸连接元 件(16,26,36,46,56,66,76,86,96,106)包括与辐条一端 的外螺纹部(153)联接的内部带螺纹元件(161)和邻接板(162), 并且至少一个辐条连接件(1401r;2401r,2401l;3401l;4401r,4401l; 5404l;6408r,6409r;7405r;8405r,8405l;9401r,9418r;10401l) 的邻接板具有与其它辐条连接件的邻接板不同的质量。
15.如权利要求11或12所述的辐条轮,其中每个可拆卸连接元 件(16,26,36,46,56,66,76,86,96,106)包括与辐条一端 的外螺纹部(153)联接的内部带螺纹元件(161),并且至少一个辐 条连接件(1401r;2401r,2401l;3401l;4401r,4401l;5404l;6408r, 6409r;9401r,9418r;10401l)的可拆卸连接元件(16,26,36,46, 56,66,76,86,96,106)相对于其它辐条连接件包括另外的邻接 板(162)。
16.如权利要求3-15中任一个所述的辐条轮,其中至少一个辐 条连接件(1401r;2401r,2401l;3401l;4401r,4401l;5404l;6408r, 6409r;7405r;8405r,8405l;9401r,9418r;10401l)由比重不同于 其它辐条连接件的材料制成。
17.如权利要求16所述的辐条轮,其中不同比重的所述材料一 方面包括并且另一方面包括
18.如权利要求3-17中任一个所述的辐条轮,其中所述车轮 (71,81)包括第一位置处的第一局部质量增大(133,133a,7), 所述套辐条连接件包括至少一个质量减小的辐条连接件(7405r; 8405r,8405l),所述质量减小的辐条连接件布置在以所述第一位置 为中心的半个轮圈上。
19.如权利要求18所述的辐条轮,其中所述至少一个质量减小 的辐条连接件(7405r;8405r,8405l)布置为与第一位置相邻。
20.如权利要求3-17中的一个所述的车轮,其中所述车轮(11, 21,31,41,51,61,91,101)包括第一位置处的第一局部质量增 大(133,133a,7),并且所述套辐条连接件包括至少一个质量增大 的辐条连接件(1401r;2401r,2401l;3401l;4401r,4401l;5404l; 6408r,6409r;9401r,9418r;10401l),该至少一个质量增大的辐条 连接件布置在与以所述第一位置为中心的半个轮圈相对的半个轮圈 上。
21.如权利要求20所述的辐条轮,其中所述至少一个质量增大 的辐条连接件(1401r;2401r,2401l;3401l;4401r,4401l;5404l; 6408r,6409r;9401r,9418r;10401l)布置成与所述第一位置基本 上径向相对。
22.如权利要求18-21中的一个所述的辐条轮,其中所述车轮 (11,21,31,41,51,61,71,81,91,101)包括小于第一局部 质量增大(133,133a,7)的第二局部质量增大(133,133a,7)。
23.如权利要求22所述的辐条轮,其中所述第二局部质量增大 (133,133a,7)处于基本上与第一局部质量增大(133,133a,7) 径向相对的辐条外区域中。
24.如权利要求18-21中的一个所述的辐条轮,其中所述车轮 还在第二位置包括小于所述第一局部质量增大(133,133a,7)的第 二局部质量增大(133,133a,7),并且所述套辐条连接件还包括至 少一个质量减小的辐条连接件,该至少一个质量减小的辐条连接件布 置在以所述第二位置为中心的半个轮圈上。
25.如权利要求24所述的辐条轮,其中所述至少一个质量减小 的辐条连接件布置为与所述第一位置相邻。
26.如权利要求18-21中的一个所述的辐条轮,其中所述车轮 还在第二位置包括小于所述第一局部质量增大(133,133a,7)的第 二局部质量增大(133,133a,7),并且所述套辐条连接件还包括至 少一个质量增大的辐条连接件,该至少一个质量增大的辐条连接件布 置在与以所述第二位置为中心的半个轮圈相对的半个轮圈上。
27.如权利要求26所述的辐条轮,其中所述至少一个质量增大 的辐条连接件布置成与所述第二位置基本上径向相对。
28.如权利要求1或2所述的辐条轮,其中所述套的辐条连接件 的位置是关于车轮(111,141)的旋转轴不规则布置的。
29.如权利要求1或28所述的辐条轮,其中所述套辐条连接件 包括关于旋转轴线平衡的辐条连接件子套和至少一个附加的辐条连接 件(11409;14409r,14409l)。
30.如权利要求29所述的辐条轮,其中所述平衡的辐条连接件 子套包括多组靠近的辐条连接件,所述多组辐条连接件关于轮圈规则 布置。
31.如权利要求29-30中任一个所述的辐条轮,其中所述至少 一个附加辐条连接件(11409;14409l,14409r)不被拉紧。
32.如权利要求29-31中任一个所述的辐条轮,其中所述至少 一个附加辐条连接件(11409;14409l,14409r)与所述平衡子套的辐 条连接件(11401l-11408l,11401r-11408r;14401l-14408l,14401r -14408r)的至少一些相同。
33.如权利要求29-31中任一个所述的辐条轮,其中所述至少 一个附加辐条连接件(11409;14409l,14409r)具有与所述平衡子套 的辐条连接件(11401l-11408l,11401r-11408r;14401l-14408l, 14401r-14408r)的至少一些不同的质量。
34.如权利要求33所述的辐条轮,其中所述至少一个附加辐条 连接件(11409;14409l,14409r)的至少一部分是由与所述平衡子套 的辐条连接件(11401l-11408l,11401r-11408r;14401l-14408l, 14401r-14408r)的至少一些不同比重的材料制成的。
35.如权利要求34所述的辐条轮,其中所述至少一个附加辐条 连接件(11409;14409l,14409r)至少部分地由塑料制成。
36.如权利要求29-35中任一个所述的辐条轮,其中所述至少 一个附加的辐条连接件(11409)由单个附加的辐条连接件组成。
37.如权利要求29-35中任一个所述的辐条轮,其中所述至少 一个附加的辐条连接件(14409r,14409l)只包括两个附加的辐条连 接件。
38.如权利要求29-37中任一个所述的辐条轮,其中所述车轮 (111,141)包括第一位置处的第一局部质量增大(133,133a,7), 且所述至少一个附加的辐条连接件(11409;14409r,14409l)布置在 与以所述第一位置为中心的半个轮圈相对的半个轮圈上。
39.如权利要求38所述的辐条轮,其中所述至少一个附加的辐 条连接件(11409;14409r,14409l)布置成与所述第一位置基本上径 向相对。
40.如权利要求38-39中的一个所述的辐条轮,其中所述车轮 (111,141)包括小于第一局部质量增大(133,133a,7)的第二局 部质量增大(133,133a,7)。
41.如权利要求40所述的辐条轮,其中所述第二局部质量增大 (133,133a,7)处于基本上与第一局部质量增大(133,133a,7) 径向相对的辐条外区域中。
42.如权利要求38-39中的一个所述的辐条轮,其中所述车轮 还在第二位置包括小于所述第一局部质量增大(133,133a,7)的第 二局部质量增大(133,133a,7),并且所述至少一个附加的辐条连 接件还布置在与以所述第二位置为中心的半个轮圈相对的半个轮圈 上。
43.如权利要求42所述的辐条轮,其中所述至少一个附加的辐 条连接件布置成与所述第二位置基本上径向相对。
44.用于如权利要求1-43中的一个所述的辐条轮的一套辐条连 接件(14,24,34,44,54,64,74,84,94,104,114,141)。
45.制造自行车辐条轮的方法,包括提供轮毂、轮圈和一套用来 连接轮圈和轮毂的辐条连接件的步骤,其特征在于下列步骤:如此布 置辐条连接件,以使得该套辐条连接件的质量作为一个整体关于旋转 轴线不平衡。
46.如权利要求45所述的方法,其中所述布置步骤包括布置辐 条连接件,以便补偿由车轮的至少一个局部质量增大引起的不平衡。
47.用于如权利要求1所述的辐条轮的辐条(1501r,1501r), 其特征在于它具有横截面积比其端部大的中间部(154)。
48.如权利要求47所述的辐条,其中所述中间部(154)被变平。
49.如权利要求47或48所述的辐条,其中所述中间部(154) 在中央。
50.如权利要求47或48所述的辐条,其中所述中间部较接近辐 条在轮圈侧的端部。
51.制造用于权利要求1中所述辐条轮的辐条的方法,包括下列 步骤:
i)提供具有第一直径(d1)的圆柱形金属丝,
ii)沿着预定长度的金属丝的第一和第二端部将所述预定长度金 属丝的直径减小到第二直径(d2),
iii)切割下所述预定长度的金属丝,
iv)在所述第一端部形成轮毂连接装置,
v)沿着所述第二端部的至少一部分形成轮圈连接装置。
52.如权利要求51所述的方法,还包括下列步骤
vi)将所述第一端部和所述第二端部之间的金属丝部分变平。
53.如权利要求51或52所述的方法,还包括下列步骤
vii)弯曲所述第一端部。
54.如权利要求51-53中的一个所述的方法,其中通过拉延或 锻造执行所述步骤iii)。
55.如权利要求51-54中的一个所述的方法,其中所述第一直 径(d1)是2.3毫米,所述第二直径(d2)是2毫米。
56.如权利要求51-55中的一个所述的方法,其中所述轮圈连 接装置包括外螺纹部。
57.如权利要求51-56中的一个所述的方法,其中所述轮毂连 接装置包括一头部。
58.如权利要求51-57中的一个所述的方法,其中通过镦锻执 行所述步骤iv)。

说明书全文

技术领域

发明总的涉及自行车辐条轮的领域,具体地涉及车轮、一套辐 条连接件和用于车轮的辐条,以及制造车轮和辐条的方法。

背景技术

按照惯例,自行车辐条轮包括轮圈、轮毂和轮圈与轮毂之间的一 套辐条连接件。
更具体地,对于轮圈和轮毂之间的连接来说,通常设有辐条,辐 条在第一端具有加宽的头部,在与第一端相对的第二端具有外螺纹 部。
辐条的加宽头部被容纳在具有合适形状的座中,该座通常制造在 轮毂上或轮毂的凸缘上。为了使辐条能在径向方向上或基本上在径向 方向上延伸,通常靠近辐条的第一端提供一个弯曲部,然而,辐条在 第一端的弯曲部可以省去,例如在使用如US2002/0033635中所述的 轮毂的情况下。
在辐条第二端的螺纹螺纹地联接到一螺纹孔中,螺纹孔通常制造 在轮圈上,或优选地制造在螺纹接头类型或螺母类型的可拆卸连接元 件中,所述可拆卸连接元件可能通过插入一个板而紧靠轮圈中的座 孔,例如在EP0936085中所述的。
也已知用不同的连接装置连接到轮圈和轮毂的辐条,例如其中辐 条的头部用来与轮圈联接,辐条的螺纹用来与轮毂联接,本发明不局 限于任何特殊的辐条连接类型。
在本发明中和在所附的权利要求中,措辞“辐条连接件”想要表 示辐条和可能的可拆卸连接元件的组件,可拆卸连接元件如上述螺纹 接头和插入板。
轮毂是相对于自行车轮的轴线轴对称的元件,辐条连接件总是沿 着车轮的圆周这样分布,即它们的质心作为一个整体处于车轮的轴线 上。更具体地,辐条连接件能等间隔地分布,要不就是两个或更多辐 条连接件成一组,多组辐条沿着轮圈等间隔地分布。
由于辐条连接件在轮毂一侧和另一侧、关于车轮中央平面有不同 度(弯度),和/或由于辐条切向连接到轮毂的一侧,和/或由于在 特别复杂的辐条样式中的其它原因,可能有不同质量的辐条连接件, 但这些辐条连接件仍然相对于旋转轴线规则形成的相同辐条连接件的 子套。因而,在这种情况中,该套辐条连接件的质心也在车轮的旋转 轴线上,换句话说,该套辐条连接件相对于旋转轴线平衡。
轮圈的已知几何机构是这样的,即轮圈也是相对于车轮轴线轴对 称的元件。
因而在开始的分析中,车轮是动态平衡的。
然而实际上,总是有引起不平衡或局部质量增大的原因,其包括 充气轮胎内部空气的止回,充气轮胎可以是具有内胎的类型、无内 胎的类型或具有管式车胎的类型。该阀固定在形成于轮圈中的合适的 孔内,该阀通常由制成且具有标准尺寸,因而具有预定重量。由 提供给阀本身的容纳孔在轮圈中引起的重量微小减轻不足以补偿阀处 的局部质量增大。相反,在通过纤维模制获得的轮圈中,由于为了 补偿由阀孔引起的轮圈的变弱,轮圈在该区域中存在更大的厚度,所 以阀处的局部质量增大有时伴随着质量的进一步增加,象由意大利的 Campagnolo S.r.l.出售的Bora车轮中那样。
就金属轮圈来说,阀所代表的不平衡原因伴随着第二个原因。实 际上,金属轮圈,特别是由合金制成的金属轮圈,通过杆按照 所需的轮圈截面挤压成形,然后,通过压延将该杆成形为圆周形状。 杆端部的连接以各种方式实现,然而,所有的方式都添加了材料,因 而导致局部质量增大。例如,用来实现连接的已知方法如下:将一个 或更多销过盈地插入相应的孔中,所述孔末端对接形成在挤压杆的端 部的壁中;从两端将套管插入挤压杆的内腔中一定长度,可以添加胶 粘物质;在添加或不添加焊接材料的情况下的端部的对接焊,但无论 如何都用固体金属插入挤压杆的内腔中,以便在没有使轮圈变形 险的情况下,能在焊接过程中用合适的钳子抓紧端部。
引起局部质量增大的原因中的任一个或两个都导致车轮质量的质 心不再位于车轮的旋转轴线上。从动学的观点,由这种局部质量增 大引起的不平衡导致不利的车轮不稳定性。而且,假如不平衡随着车 轮速度的增加而增加,则当行驶速度很快时,比如走下坡路时,它恰 恰变得更加危险,而正相反,此时需要非常稳定的车轮。
就金属轮圈来说,为了减小动态不平衡的问题,已知在与挤压杆 的接合处径向相对的位置中制造阀孔,然而,在这样获得的运动中的 质量平衡不足以提供良好的车轮稳定性,这是因为在接合处的区域中 的附加质量通常不同于阀体的质量,一般大于阀体的质量。而且,就 具有奇数辐条样式的车轮来说,由于辐条或一组辐条占据了径向相对 的位置,所以有时不能在与挤压杆的接合处径向相对的位置中制造阀 孔,而只能在接近相对的位置中制造阀孔。因而,由于上述质量差和/ 或由于由两个局部质量增大引起的力在它们之间形成的角度,离心力 的合力不能被抵消。
人们也尝试通过在阀孔处粘贴一个金属片来解决这种轮圈中的平 衡问题。然而,就提供附加元件来说,由于除了增加轮圈的重量之外, 金属片还有在自行车的使用中分离的危险,这不符合美学和空气动力 学,所以从制造的观点和从最终产品的观点来看,这种提供附加元件 的作法都是不令人满意的。
在本发明基础上的技术问题将有效地减小自行车轮的动态不平 衡,更大的目标是完全消除自行车轮的动态不平衡。

发明内容

在本发明的第一方面中,本发明涉及一种自行车辐条轮,其包括 轮毂、轮圈和一套连接轮毂和轮圈的辐条连接件,其特征在于该套辐 条连接件的质量作为一个整体相对于旋转轴线不平衡。
以这种方式,能至少部分地补偿车轮的局部质量增大,特别是接 合处和/或用来保持充气轮胎的空气的阀的局部质量增大。
优选地,相对于该套辐条连接件的旋转轴线的不平衡补偿了由车 轮的至少一个局部质量增大引起的不平衡,所以车轮得到极佳的动态 平衡。
特别地,该套辐条连接件包括至少一个至少与关于旋转轴线规则 的辐条连接件子套中的剩余辐条连接件不同质量的辐条连接件。
在特别简单和有效的实施方式中,只有一个或两个不同质量的辐 条连接件。
典型地,每个辐条连接件包括辐条和在该辐条第一端处用来与轮 圈或轮毂可拆卸地相连的可拆卸连接元件。
在这种情况下,在第一实施方式中,至少一个辐条连接件的辐条 具有与其它辐条连接件的辐条不同的质量。
有利地,所述至少一个不同质量的辐条具有一横截面积与其端部 不同的中间部。以这种方式,辐条的所有端部可以相同,因而不必区 别设置在轮圈和/或轮毂中的辐条连接座,并且能使用任何彼此完全相 等的可拆卸连接元件。
可使中间部变平以获得辐条的空气动力学外形。
中间部可以在中央或较接近辐条在轮圈侧的端部。通过将中间部 布置成较接近轮圈侧,质量差将引起更大的离心力或向心力,容易进 行补偿或容易部分地减小由于局部质量增大引起的车轮不平衡。
作为另一种选择,除了辐条之外,至少一个辐条连接件的可拆卸 连接元件也可以具有与其它辐条连接件的可拆卸元件不同的质量。
优选地,不同质量的可拆卸连接元件用来与轮圈相连。以这种方 式,质量差将引起更大的离心力或向心力。
特别地,当每个可拆卸连接元件包括与辐条一端的外螺纹部联接 的内部带螺纹元件时,它可以是与其它辐条连接件的内部带螺纹元件 不同质量的至少一个辐条连接件的内部带螺纹元件。
另外,当每个可拆卸连接元件包括与辐条一端的外螺纹部联接的 内部带螺纹元件和邻接板时,至少一个辐条连接件的邻接板也可以具 有与其它辐条连接件的邻接板不同的质量。
另一种可能是,相对于只具有一个邻接板或不具有任何邻接板的 其它辐条连接件,至少一个辐条连接件的可拆卸连接元件可以包括附 加的邻接板。
因为使用了不同比重的材料,所以能获得不同质量的辐条连接 件。
特别地,所述不同比重的材料一方面可以包括铝并且另一方面包 括钢或黄铜。
根据一些实施方式,车轮包括第一位置处的第一局部质量增大, 所述那套辐条连接件包括至少一个质量减小的辐条连接件,其布置在 以所述第一位置为中心的半个轮圈上。
在上下文中,减小的质量意味着关于这样质量的减小,将使所述 套辐条连接件关于旋转轴线平衡。
优选地,所述至少一个质量减小的辐条连接件布置与第一位置相 邻。
根据其它实施方式,车轮包括第一位置处的第一局部质量增大, 所述那套辐条连接件包括至少一个质量增大的辐条连接件,其布置在 与以所述第一位置为中心的半个轮圈相对的半个轮圈上。
在上下文中,增大的质量意味着关于这样质量的增大,将使所述 套辐条连接件关于旋转轴线平衡。
优选地,所述至少一个质量增大的辐条连接件布置成与所述第一 位置基本上径向相对。
有利地,上面的解决方案还至少部分地补偿了小于第一局部质量 增大的第二局部质量增大。
特别是在所述第二局部质量增大处于基本上与第一局部质量增大 径向相对的辐条外区域(infraspoke zone)中,因而两个局部质量增大 彼此部分地补偿时,会出现这种情况。
然而,能单独实现两个不连续部或局部质量增大的至少部分的补 偿。
因而,当车轮还在第二位置包括小于所述第一局部质量增大的第 二局部质量增大时,在所有上述实施方式中,所述那套辐条连接件还 可以包括至少一个质量减小的辐条连接件,其布置在以所述第二位置 为中心的半个轮圈上,优选地布置相邻于所述第二位置;要不然所述 那套辐条连接件还可以包括至少一个质量增大的辐条连接件,其布置 在与以所述第二位置为中心的半个轮圈相对的半个轮圈上,优选地布 置成与所述第二位置基本上径向相对。
在其它实施方式中,所述套的辐条连接件的位置是关于车轮旋转 轴不规则地布置的。
利用这样不规则布置的一套辐条连接件的不平衡,即使使用相同 质量的辐条连接件,也可以部分地抵消或者优选地补偿由车轮的局部 质量增大导致的动态不平衡,并且一个或多个辐条连接件可以容易地 加到现有车轮上以便使之改良为动态平衡的车轮。
在优选的实施方式中,所述套辐条连接件包括相对于旋转轴线平 衡的辐条连接件子套和至少一个用于补偿的附加的辐条连接件。
平衡的辐条连接件子套可以包括不同长度的辐条连接件,用于连 接到轮毂和/或轮圈的任一侧,并且/或者可以包括多组靠近的辐条连 接件。
尤其当附加辐条连接件(一个或多个)没有被拉紧时,从静态平 衡的观点看,车轮可能是最优化的。
优选地,附加辐条连接件等于所述平衡子套的辐条连接件中的一 些或全部。这样就不需要提供特殊的附加辐条了。
附加辐条连接件也可以与所述平衡子套的辐条连接件中的一些或 全部具有不同的质量,这样在平衡车轮的局部质量增大时提供了更多 的自由度
不同质量的附加辐条连接件可以用以上任一方式来获得。
尤其是,至少部分的附加辐条连接件可以由与所述平衡子套的辐 条连接件中的一些或全部件不同比重的材料制成,例如塑料。
在特别简单和有效的实施方式中,只有一个或两个附加的辐条连 接件。
根据这些实施方式中的一些,车轮包括第一位置处的第一局部质 量增大,所述至少一个附加的辐条连接件布置在与以所述第一位置为 中心的半个轮圈相对的半个轮圈上,优选地布置成与所述第一位置基 本上径向相对。
有利地,上述解决方案还至少部分地补偿小于第一局部质量增大 的第二局部质量增大。
特别是在所述第二局部质量增大处于基本上与第一局部质量增大 径向相对的辐条外区域中,因而两个局部质量增大彼此部分地补偿 时,会出现这种情况。
然而,能单独实现两个不连续部或局部质量增大的至少部分的补 偿。
因而,当车轮还在第二位置包括小于所述第一局部质量增大的第 二局部质量增大时,所述那套辐条连接件还可以包括至少一个附加的 辐条连接件,其布置在与以所述第二位置为中心的半个轮圈相对的半 个轮圈上,优选地布置成与所述第二位置基本上径向相对。
在其它实施方式中,所述套辐条连接件包括绕着车轮周边呈不均 匀布置的辐条连接件,而没有相对于旋转轴线平衡的辐条连接件子 套。
于是,所述套辐条连接件包括较密的区域,也就是具有较多数目 的辐条连接件,并包括较稀疏的区域,也就是具有较少数目的辐条连 接件,它们关于车轮局部质量增大的布置的准则与上面概述的、用于 在关于车轮旋转轴规则的辐条连接件子套中布置不同质量的辐条连接 件的准则类似。
在本发明的第二方面中,本发明涉及如上述的一套辐条连接件。
在本发明的第三方面中,本发明涉及一种制造自行车辐条轮的方 法,该方法包括提供轮毂、轮圈和一套用来连接轮圈和轮毂的辐条连 接件的步骤,其特征在于下列步骤:如此布置辐条连接件,以使得该 套辐条连接件的质量作为一个整体相对于旋转轴线不平衡。
优选地,布置步骤包括布置辐条连接件,以便补偿由车轮的至少 一个局部质量增大引起的不平衡,所以车轮得到极佳的动态平衡。
在本发明的第四方面中,本发明涉及如上述的车轮的辐条,其特 征在于它具有横截面积比其端部更大的中间部。
能将中间部变平和能使中间部在中央或较接近辐条在轮圈侧的端 部。
在本发明的第五方面中,本发明涉及一种制造如上述的一套辐条 连接件的辐条的方法,包括下列步骤:
i)提供具有第一直径的圆柱形金属丝,
ii)沿着预定长度的金属丝的第一和第二端部将所述预定长度金 属丝的直径减小到第二直径,
iii)切割下所述预定长度的金属丝,
iv)在所述第一端部形成轮毂连接装置,
v)沿着所述第二端部的至少一部分形成轮圈连接装置。
切割下预定长度的所述金属丝的步骤iii)可以在减小金属丝直径 的步骤ii)之前,或优选地在步骤ii)之后。
它可以进一步包括下列步骤:
vi)将所述第一端部和所述第二端部之间的金属丝部分变平。
另外,还可以包括下列步骤:
vii)弯曲所述第一端部。
通常,通过拉延或锻造执行步骤iii)。
在一个实施方式中,第一直径是2.3毫米,所述第二直径是2毫 米。
典型地,轮圈连接装置包括外螺纹部。
而且典型地,轮毂连接装置包括一头部。
典型地,通过镦锻执行步骤iv)。
附图说明
此后将基于附图结合一些实施方式和实施例更好地描述本发明, 其中相应的元件由相似的附图标记表示,在图中:
图1表示根据第一实施方式的自行车辐条轮;
图2是轮圈的一部分的局部透视图,辐条连接件与其相连;
图3是用于使轮圈接合的套管的透视图;
图4是插入轮圈中的图3的套管的横截面图;
图5是一对用于使轮圈接合的插入件的透视图;
图6表示根据本发明的质量增大的辐条;
图7表示根据本发明的质量增大的另一种辐条;
图8表示根据第二实施方式的自行车辐条轮;
图9表示根据第三实施方式的自行车辐条轮;
图10表示根据第四实施方式的自行车辐条轮;
图11表示根据第五实施方式的自行车辐条轮;
图12表示根据第六实施方式的自行车辐条轮;
图13表示根据第七实施方式的自行车辐条轮;
图14表示质量减小的辐条的实施方式;
图15表示根据第八实施方式的自行车辐条轮;
图16表示根据第九实施方式的自行车辐条轮;
图17表示根据第十实施方式的自行车辐条轮;
图18表示根据第十一实施方式的自行车辐条轮;和
图19表示根据第十二实施方式的自行车辐条轮。

具体实施方式

参考图1,示出了从本发明的车轮11的右手侧观察的视图。所 示车轮11特别是前轮具有带凸缘的轮毂12、轮圈13和在轮毂12与 轮圈13之间的一套辐条连接件14。
还参考图2,每个辐条连接件14都包括辐条15和可拆卸连接元 件16,可拆卸连接元件16又包括内部带螺纹元件161或螺纹接头和 邻接板162,但是可以不包括邻接板162。
每个辐条15在第一端具有头部151和在与第一端相对的第二端 具有外螺纹部153,第一端在弯曲部152弯曲。能在图6和7中更清 楚地看到这些辐条元件,虽然图6和7是关于如此后所述的特殊辐条。 就不带凸缘的轮毂连接来说,可以没有弯曲部152,例如在 US2002/0033635中所述的,该文献在此并入作为参考。
每个辐条的头部151被容纳在轮毂12的相应的座121中,辐条 15的外螺纹部153接合在内部带螺纹元件161的内螺纹部中,内部带 螺纹元件161在相应的座131处邻接轮圈13,板162插入内部带螺纹 元件161和轮圈13之间。还示出了轮圈13的上桥接部中的开口131a, 该开口131a是为了通过工具接近内部带螺纹元件161。
还可以使用本领域中众所周知的辐条连接件14的任何其它构 形,例如其中内部带螺纹元件与轮毂12接合,头部151与轮圈13接 合。
车轮11的辐条样式是具有沿着轮圈13的圆周等间隔分布的辐条 连接件14的类型。
此外,车轮11的辐条样式是偶数类型的,其中该套辐条连接件 14包括十六个辐条连接件,在轮毂12右手侧上的八个辐条连接件1401r -1408r和轮毂12左手侧上的八个辐条连接件1401l-1408l。
轮圈13是金属类型的,通过挤压具有合适横截面的杆、对杆进 行压延和在接合区域132将杆的端部接合起来而制造出来。通过图3 中所示的套管133实现区域132中的接合,套管133从被挤压和压延 的杆的两端过盈地插入轮圈13的内腔134中一定长度,如图4中所 示。可以对套管133应用胶粘物质以增加保持力。
作为套管133的替换,能通过许多个插入轮圈端部的壁中的销来 进行区域132中的接合,要不就通过被挤压和压延的杆的端部的对接 焊来进行区域132中的接合。在图5中,示出了一对固体金属插入件 133a,其插入轮圈13的内腔134中,以使得在没有使轮圈13变形的 风险的情况下,能在焊接过程中用合适的钳子抓紧端部。
包括可能的胶粘物质的套管133(或在接合区域132中的其它等 效元件)具有质量m1,其代表车轮11的质量不连续部,特别是局部 质量增大。在与套管133径向相对的位置中,在轮圈13中,制造了 用来容纳阀7的容纳孔135,阀7用来保持装在轮圈13外部的充气轮 胎(未示出)中的空气。阀7通常由黄铜制成,且代表车轮11的另 一个质量不连续部,特别是局部质量增大。为了简洁,在下面的说明 书中,将由阀7的存在引起的局部质量增大减去由用于容纳阀7本身 的孔135的存在引起的局部质量减小表示为阀7的质量m2。如上所 述,虽然接合区域132和用于容纳阀7的孔135径向相对,但是因为 质量m1通常不同于质量m2,所以车轮11动态不平衡。在大多数情 况下,接合处的质量m1大于阀的质量m2,在本实施方式中和随后的 实施方式中参考该假设。
为了减小或甚至抵消车轮11的不平衡,根据本发明,尽管辐条 连接件1402r-1408r和1401l-1408l具有质量ms,但相邻于用于容 纳阀7的孔135的辐条连接件1401r具有更大的质量ms+m3,仅仅 出于说明性的目的,用变黑的方式表示该质量增大的辐条连接件 1401r。
更具体地,能通过辐条1501r相对于剩余辐条的质量增大来获得 辐条连接件1401r的质量增大m3,而车轮11的可拆卸连接元件16彼 此相同。
根据本发明的一个方面,在图6中较好地示出的辐条1501r具有 中间部154,中间部154的横截面比具有头部151和外螺纹部153的 端部的横截面要大,而剩余的辐条在它们的整个长度上基本上是圆柱 形的。
有利地,辐条连接件14的全部十六个辐条15的带有头部151和 外螺纹部153的端部是相同的,所以该套辐条连接件14能与传统的 轮圈13一起使用,其中辐条连接座131全部相同,类似地,该套辐 条连接件14能用于传统的轮毂12。
制造本发明的质量增大的辐条1501r的过程包括下面的步骤:
i)提供具有第一直径d1的圆柱形金属丝,
ii)例如通过拉延或锻造,在预定长度的金属丝的第一和第二端 部将预定长度金属丝的直径减小到第二直径d2,以获得中间部154,
iii)切割下所述预定长度的金属丝,
iv)例如通过镦锻,在所述长度金属丝的第一端部形成头部151, 用来在座121处连接到轮毂12,
v)在所述长度金属丝的第二端部形成外螺纹部153,用来通过 将其拧入可拆卸连接元件或螺纹接头16的内部带螺纹元件161中来 连接到轮圈13,和
vi)在弯曲部152弯曲所述长度的金属丝。
就具有无凸缘连接部的轮毂来说,例如在引用文献 US2002/0033635中所述的,可以省去弯曲步骤。因而,质量增大的辐 条1501r如图7中所示。
切割下预定长度金属丝的步骤iii)可以在减小金属丝直径的步骤ii) 之前,或优选地在步骤ii)之后。
上述方法的另外的可选步骤可以包括将直径为d1的中间部变 平,以获得辐条1501r的空气动力学外形。
在动态条件下作用在车轮11上的离心力的合力可以由下面的公 式(1)表示,其中就象在随后的公式中那样,矢量值以粗体字体表 示:
F=F1+F2+F3                            (1)
其中分力的模数由下面的公式表示:
F1=m1*ω2*R1                          (2)
F2=M2*ω2*R2                          (3)
F3=M3*ω2*R3                          (4)
其中ω代表车轮11的角速度,R1、R2、和R3分别代表从车轮 11的中心到接合处132的质量m1、阀7的质量m2和质量增大辐条 1501r的附加质量m3的质心的距离。
应该注意,R1、R2和R3彼此基本上相等,且R1和R2基本上 等于车轮11的几何半径R,而R3近似为车轮11的几何半径R的一 半,R3等于加到轮毂2的半径的辐条1501r的长度的一半。
而且,应该注意,公式(1)中的第一分力F1,即区域132中接 合处的效果,与第二分力F2平行且方向相反,第二分力F2即阀7的 效果,并且第一分力F1基本上与第三分力F3相反,第三分力F3即 辐条1501r相对于剩余辐条的质量增大的效果。
即使在质量增大辐条1501r的附加质量m3的值非常低的情况下, 例如1或2克,力F的合力的值也接近于零,并且关于全部十六个辐 条连接件彼此相同或形成一套平衡的辐条连接件情况下的车轮,车轮 11的动态不平衡也会减小。
另一方面,该套辐条连接件14不平衡,但一旦它在轮毂12和轮 圈13之间连接到车轮中,并且一旦安装了阀7,即使不能达到完美的 平衡,车轮11也只有较小的不平衡。
虽然在图6中,中间部154是辐条1501r的中央部分,但该中间 部154也可以偏向带有外螺纹部153的端部。在这种情况下,应该懂 得,附加质量m3的质心进一步朝着轮圈13移动,因而上面的公式(4) 中的距离R3将会更大,所以较小的附加质量m3就足以减小车轮11 的不平衡。
公式(1)中的由接合区域132引起的分力(F1)和由阀7引起 的分力(F2)在相反的方向上沿着在它们之间延伸的直径D起作用。
由辐条1501r的质量增大引起的分力F3沿着以下所述方向起作 用,该方向与该直径D形成三十二分之一圆周的角度或11.25°,因 而沿着该直径D,必需考虑系数cos(11.25°)=0.98。
在上面,忽略了这样一个事实,即事实上辐条15不处于车轮11 的中央平面(图1的平面)中,而是它们实际上在轮毂12的一端和 另一端之间延伸到轮圈的座131,轮圈的座131也没有精确地处于车 轮11的中央平面中。因而严格地说,离心力F3位于一个平行于上述 中央平面的平面中,然而,这没有对车轮的动态特性造成显著的影响。
实施例1
让我们考虑用于公路自行车的标准尺寸的黄铜阀7和带有套管 133的接合处的情况,黄铜阀7的质量为6克,套管133的质量为8.5 克。
值得强调的是,阀7和套管133的质量m1和m2的值被预先确 定。
将这些值代入公式(1)-(4)中和还认为R1=R2=R和R3= R/2,我们可知道,在质量增大的辐条1501r的附加质量m3超过5克 一点点的情况下,车轮11基本上平衡。
让我们考虑钢辐条15,其为286毫米长且是直径为2毫米的圆 柱形,每个辐条的质量是7.2克。通过用钢制造质量增大的辐条1501r, 其端部具有2毫米的直径且中间部154大约240毫米长、并具有2.75 毫米的直径,则辐条1501r的质量为12.5克,因而获得5.3克的附加 质量,其适合于车轮11的基本上极佳的平衡。
应该懂得,在上述车轮11中,轮毂12左手侧的辐条连接件1401l -1408l可以具有与质量ms不同的质量ms,例如这是因为它们相对 于右手侧的辐条连接件、关于车轮11的中央平面具有不同的角度。 该质量ms甚至可以等于辐条连接件1401r的质量ms+m3,而不会改 变上面关于力的合力F陈述的任何方面。以相同的方式,同样在轮毂 12右手侧的辐条连接件1402r-1408r内,可以具有规则的多个辐条连 接件子套(例如,隔开90°的四个辐条连接件),所述子套的质量与 质量ms不同。
在图8中表示的根据本发明第二实施方式的车轮21不同于图1 的车轮11,其中与用于容纳阀7的孔235相邻的辐条连接件2401r和 2401l两者都相对于剩余辐条连接件2402r-2408r和2402l-2408l具 有增大的质量。同样在图8中,仅仅出于说明性的目的,用变黑的方 式表示质量增大的连接件。
在动态条件下作用在车轮21上的离心力的合力可以由下面的公 式(5)表示:
F=F1+F2+F4+F5                                  (5)
其中
F4=m4*ω2*R4                                   (6)
F5=m5*ω2*R5                                     (7)
其中R4和R5分别代表从车轮21的中心到质量增大的辐条连接 件2401r的附加质量m4和质量增大的辐条连接件2401l的附加质量m5 的质心的距离,其余的符号如上面参考第一实施方式所述。
如果通过象图6或图7中所示辐条那样的两个辐条获得辐条连接 件2401r和2401l的质量增大,则R4和R5基本上等于车轮21的几 何半径R的一半(实际上,等于加到轮毂22的半径的辐条2401r和2401l 的长度的一半)。还应该注意,力F4和F5在相反的方向上每个都与 在接合区域32和阀7之间延伸的直径D形成11.25°的角度,力F1 和F2沿着该直径起作用。因而,两个力F4和F5的合力沿着直径D 起作用。严格地说,力F4和F5也位于与车轮21的中央平面平行但 在相对侧上的平面中,它们对于车轮21的动态特性的影响可以完全 忽略。
同样在这种情况下,即便在附加质量m4和m5的值非常低的情 况下,例如1或2克,关于全部十六个辐条连接件彼此相同或形成一 套平衡的辐条连接件的任何情况下的车轮,车轮11的动态不平衡也 会减小。
在这种情况下,通过合适地选择值m4和m5,能完全抵消由套 管133或其它类型接合件以及阀7的存在引起的不平衡,象在后面的 实施例那样,获得极佳的平衡。力F的合力的值实际上等于零。
实施例2
在上述条件下和用在实施例1中提供的质量m1和m2的值,人 们能知道,在辐条连接件2401r和2401l的辐条的附加质量m4和m5 每个都为2.5克的情况下,车轮21获得极佳的平衡。
通过用钢制造质量增大的辐条连接件2401r和2401l的辐条,其 端部具有2毫米的直径且其大约265毫米长的中间部154具有2.34毫 米的直径,这样辐条连接件2401r和2401l的辐条的重量为9.7克,因 而相对于该实施例中质量相同的剩余辐条连接件2402r-2408r和2402l -2408l的辐条获得2.5克的附加质量,适合于车轮21的极佳的平衡。
同样在上述车轮21中,轮毂12左手侧上的辐条连接件2402l- 2408l可以具有与辐条连接件2402r-2408r的质量ms不同的质量ms, 而不会改变关于力的合力F陈述的任何方面,当然假设公式(7)中 的m5代表辐条连接件2401l相对于辐条连接件2402l-2408l的质量 的不同。此外,在轮毂22的一侧和/或另一侧上,可以具有质量与质 量ms不同的规则的辐条连接件的子套(例如,隔开90°的四个辐条 连接件)。
在图9中示出了根据本发明第三实施方式的车轮31,特别是后 轮。
车轮31的辐条样式也具有沿着轮圈33的圆周等间隔分布的辐条 连接件,尽管它们三个一组地在轮毂32附近交叉。
此外,车轮31的辐条样式是奇数类型的,其中该套辐条连接件 包括二十一个辐条连接件,轮毂32右手侧上的十四个辐条连接件3401r -3414r,轮毂32左手侧上的七个辐条连接件3401l-3407l。
用于容纳阀7的孔335不与接合区域332径向相对,与接合区域 332径向相对的位置具有座131中、用于辐条连接件3401r的一个。 因而,用于容纳阀7的孔335相对于穿过接合区域332的直径D1成 大约8.5°的角度(四十二分之一圆周)。
根据本发明,为了减小由接合处332的局部质量m1和阀7的局 部质量m2引起的车轮31的动态不平衡,使用了质量增大的辐条连接 件3401l,仅仅出于说明性的目的,在图9中用变黑的方式表示质量 增大的辐条连接件3401l。
在相对于阀7的相对侧上(关于图中虚线),质量增大的辐条连 接件3401l正好是与辐条连接件3401r的辐条相邻,辐条连接件3401r 与接合区域332径向相对,所以离心力F6具有沿着穿过接合区域332 的直径D1的分量和一个适合于部分地补偿与由阀7引起的离心力的 方向D1垂直的分量,其中离心力F6由辐条连接件3401l相对于剩余 辐条连接件的附加质量m6或至少相对于它属于其中的规则的连接件 子套(例如象辐条连接件3401r-3414r子套)的剩余辐条连接件的附 加质量m6引起。
同样就车轮31来说,甚至在辐条连接件3401l的附加质量的值 非常低的情况下,例如1或2克,也能关于全部二十一个辐条连接件 彼此相同或无论如何形成一套平衡的辐条连接件的车轮,减小动态不 平衡,并在合适地选择该附加质量的值的情况下,能基本上消除该不 平衡。
图10中示出的根据本发明第四实施方式的车轮41不同于车轮 31,在于它有两个质量增大的辐条连接件,在与阀7的相对侧上的、 与接合区域432径向相对的辐条连接件4401r和与其相邻的辐条连接 件4401l,仅仅出于说明性的目的,用变黑的方式表示辐条连接件4401r 和4401l。
参考由阀7和接合区域432代表的局部质量增大的质量,并参考 该套辐条连接件中剩余辐条连接件的质量,给每个质量增大的辐条连 接件4401r和4401l的质量增大选择一个合适的、不必彼此相等的值, 其中所述剩余辐条连接件的质量可能全部相同或甚至是不同的值,例 如轮毂42的一侧与另一侧不同。
同样就车轮41来说,甚至在辐条连接件4401r和4401l的附加质 量的值非常低的情况下,例如1或2克,也能关于全部二十一个辐条 连接件彼此相同或无论如何形成一套平衡的辐条连接件的车轮,减小 动态不平衡,并在合适地选择该附加质量的值的情况下,能基本上消 除该不平衡。
应该注意,象力F7一样,还有力F8在径向方向上起作用,力F7 是辐条连接件4401l相对于剩余辐条连接件的附加质量m7的效果, 力F8是辐条连接件4401r的附加质量m8的效果。因而,各个离心力 F1、F2、F7、F8沿着四个不同的方向起作用。
图11表示根据本发明第五实施方式的车轮51,特别是后轮。
车轮51的辐条样式与上面参考图9的车轮31描述的辐条样式相 同,是具有三个一组相交的二十一个辐条连接件的奇数类型。
然而,在车轮51中,轮圈53由复合材料制成,复合材料通过纤 维材料如碳纤维在聚合材料的基体中的模制和网组化或固化来制成。 关于轮圈53的制造细节例如能在EP1231077中找到,其在此并入作 为参考。轮圈53是单体的,因而没有任何接合处。
然而,同样就轮圈53来说,仍然有由阀7代表的局部质量不连 续部或增大。如上所述,在用于容纳阀7的孔535的区域中,轮圈的 壁厚可能大于轮圈53的剩余部分中的壁厚。根据本发明,通过在与 阀7径向相对的位置中的质量增大的辐条连接件5404l,由阀7和可 能的更大厚度减去从用于容纳阀7的孔535除去的材料引起的附加质 量被动态地补偿。同样仅仅出于说明性的目的,用变黑的方式表示连 接件5404l。
在动态条件下作用在车轮51上的离心力的合力可以由下面的公 式(8)表示:
F=F2+F3                         (8)
其中符号如上面参考第一实施方式所述。特别地,质量增大的辐 条连接件5404l的质量增大m3至少涉及该套辐条连接件中剩余辐条 连接件的质量,这些剩余辐条连接件关于质量增大的辐条连接件5404l 形成规则和平衡的子套,如辐条连接件5401l-5403l和5405l-5407l。
应该注意,力F2与力F3平行且相反,力F2即由阀7引起的局 部质量增大的效果,力F3即连接件5404l的附加质量的效果。
同样就车轮51来说,甚至在辐条连接件5401l的附加质量的值 非常低的情况下,例如1或2克,也能关于全部二十一个辐条连接件 彼此相同或无论如何形成一套平衡的辐条连接件的车轮,减小动态不 平衡,并在合适地选择该附加质量的值的情况下,能基本上消除该不 平衡,如下面的实施例所述的。
实施例3
让我们考虑用于公路自行车的标准尺寸的黄铜阀7的情况,黄铜 阀7的质量为6克,和让我们忽略用于容纳阀7的孔535和在该孔周 围的厚度增加的影响。
无论辐条连接件5401r-5414r的质量多少,辐条连接件5404l相 对于剩余辐条连接件5401l-5403l、5405l-5407l都具有大约12克的 增大质量,因此将补偿绝对值为m2*ω2*R2的力F2。
通过用钢制造质量增大的辐条5504l,其端部具有2毫米的直径 且其大约240毫米长的中间部154具有3.4毫米的直径,这样质量增 大的辐条5504l的质量为18.7克,因而获得12克的附加质量,适合 于车轮51的基本上极佳的平衡。
图12表示根据本发明第六实施方式的车轮61,特别是后轮。
车轮61的辐条样式包括二十四个辐条连接件6401l-6408l、6401r -6416r,它们以三个一组的方式聚集在一起形成八组。
同样在车轮61中,轮圈63由复合材料制成,因而没有接合处, 阀7处的局部质量增大将引起动态不平衡。
根据本发明,通过在与阀7径向相对的位置紧邻的两个位置中的 两个质量增大的辐条连接件6408r和6409r减小或消除该不平衡,仅 仅出于说明性的目的,用变黑的方式表示质量增大的辐条连接件6408r 和6409r。
在动态条件下作用在车轮61上的离心力的合力可以由下面的公 式(9)表示:
F=F2+F4+F5                         (9)
其中符号如上面参考第一和第二实施方式所述。
应该注意,力F4与力F5的总和与力F2平行且相反,力F4与 力F5的总和即质量增大的辐条连接件6408r和6409r的附加质量的效 果,力F2即由阀7引起的局部质量增大的效果。
因而,为了减小车轮61的动态不平衡,质量增大的辐条连接件 6408r和6409r的附加质量的值仅仅为1或2克就足够。
有利地,应该将附加质量m4和m5选择成彼此相等。
在上面所有的实施方式中,在每个场合涉及的辐条连接件中,当 然能用沿着其整个长度呈圆柱形且直径大于剩余辐条的辐条代替图6 和7中所示类型的辐条。当然,能用比上述方法更简单的方法制造这 种辐条,然而,必需区分轮圈中的辐条连接座和可拆卸连接元件。
图13表示根据本发明第七实施方式的车轮71,其是与图1中所 示的相同的类型。
根据图13,通过与接合区域732相邻地布置的辐条连接件7405r 补偿由接合区域732和阀7的局部质量增大引起的动态不平衡,辐条 连接件7405r具有相对于剩余辐条连接件7401r-7404r、7406r- 7408r、7401l-7408l的质量ms减小的质量ms-m9,仅仅出于说明 性的目的,用变黑的方式表示该质量减小的连接件。同样在这种情况 下,辐条连接件子套,例如连接件7401l-7408l,可以具有与质量ms 不同的质量ms,甚至等于减小的质量ms-m9。
在动态条件下作用在车轮71上的力的合力由公式(10)表示:
F=F1+F2+F9                          (10)
其中力F9的方向径向向内且模数为m9*ω2*R9,力F9是辐条连 接件7405r的减小的质量的效果,剩余的符号如上面参考第一实施方 式描述的。
同样就车轮71来说,甚至在辐条连接件7405r的质量减小的值 非常低的情况下,例如1或2克,也能关于全部十六个辐条连接件彼 此相同或无论如何形成一套平衡的辐条连接件的车轮,减小动态不平 衡。
能以各种方式提供辐条连接件7405r的质量的减小,其中第一种 是将全部辐条制造成圆柱形,但使它们具有不同直径,就象下面的实 施例中那样。
实施例4
让我们考虑钢圆柱形辐条7505r具有2毫米直径,另一方面,剩 余辐条连接件7401r-7404r、7406r-7408r、7401l-7408l的辐条是圆 柱形的且由钢制成为具有2.3毫米的直径。
假定辐条的长度为286毫米,而质量减小的辐条7505r具有7.2 克的重量,剩余的辐条具有9.2克的重量。还假定距离R9也基本上等 于车轮的几何半径R的一半(实际上,等于加到轮毂72的半径的辐 条7505r的长度的一半),2克的质量减小减少了车轮71的动态不平 衡。
应该注意,通常在低倍率车轮或山地车的领域中,其中经济的考 虑胜过将车轮重量保持得低的需求,也使用具有2.3毫米直径的钢辐 条。
为了避免在轮圈73中用两种尺寸制造辐条连接座131的需要, 辐条连接件7405r的辐条的端部直径可以等于剩余辐条的直径,例如 2.3毫米,而中间部具有减小的直径,例如2毫米。具有直径减小的 中间部155的辐条在图14中示出。
虽然在图14中所示辐条的具有减小直径的中间部155位于中间, 但它也可偏向轮圈连接侧,以增大与质量减小m9的质心的距离R9。 而且,可将具有减小直径的中间部155变平以产生符合空气动力学的 辐条。
图15中示出的根据本发明第八实施方式的车轮81不同于图13 的车轮71,其中与接合区域832相邻的两个辐条连接件8405r和8405l 的质量相对于剩余辐条连接件8401r-8404r、8406r-8408r、8401l- 8404l和8406l-8408l减小。仅仅出于说明性的目的,也用变黑的方 式表示辐条连接件8405r和8405l。同样在这种情况下,辐条连接件子 套,例如连接件8401l-8408l,可以具有与质量ms不同的质量ms, 甚至等于辐条连接件8405r和8405l中任一个或它们两个的质量。
在动态条件下作用在车轮81上的力的合力由下面的公式(11) 表示:
F=F1+F2+F10+F11                (11)
其中力F10和F11的方向向内,模数为m10*ω2*R10和 m11*ω2*R11,力F10和F11是辐条连接件8405r和8405l的减小的质 量的效果,剩余的符号如上面参考第一实施方式描述的。
同样就车轮81来说,甚至在辐条连接件8405r和8405l的质量减 小的值非常低的情况下,例如1或2克,也能关于全部十六个辐条连 接件彼此相同或无论如何形成一套平衡的辐条连接件的车轮,减小动 态不平衡,并在合适地选择该质量减小的值的情况下,能基本上消除 该不平衡,如在下面的实施例中所述的。
实施例5
让我们考虑接合区域832的质量为8.5克和阀7的质量为6克。
每个辐条连接件8405r和8405l的辐条的2.5克的质量减小使得 车轮81能基本上获得动态平衡。
在上面所有的实施方式中,如所述的,通过偏向用来连接到轮圈 的外螺纹部的具有较大横截面154或较小横截面155的中间部的辐 条,可获得质量的增大或质量的减小,其优点是能增大这种较大或较 小质量的质心与车轮旋转轴线的距离,从而减小本身所需的质量值。
可用于本发明全部实施方式中的一种替换方案是,取代所涉及的 辐条连接件的辐条质量区别,使它们的可拆卸连接元件6的质量产生 区别,换句话说,使内部带螺纹元件或螺纹接头61和/或板62的质量 产生区别,和/或仅仅在质量增大的辐条连接件中提供板62。
同样在这些情况下,能用两种不同类型的材料得到质量的差别, 例如铝和黄铜或钢,要不然就使用相同材料的不同尺寸的元件61、62。
应该注意,在这种情况下,附加质量或减小质量的质心与车轮旋 转轴线的距离基本上等于车轮本身的几何半径(实际上,等于加到轮 毂半径的辐条的长度),因而附加质量或减小质量必需大约是在辐条 有区别的情况下所需的一半,如下面的实施例例示的。
实施例6
在实施例2的情况下,用与剩余辐条连接件2402r-2408r和2402l -2408l的辐条相同的辐条代替辐条连接件2401r和2401l的辐条。使 用质量比剩余可拆卸连接元件2602r-2608r和2602l-2608l的质量大 1.25克的两个可拆卸连接元件2601r和2601l会导致车轮的动态平衡。
在图16中示出了根据本发明第九实施方式的车轮91,特别是后 轮。
车轮91的辐条样式也具有沿着轮圈93的圆周等间隔分布的辐条 连接件,尽管它们三个一组地在轮毂92附近相交。
车轮91的辐条样式是奇数类型的,其中该套辐条连接件包括二 十七个辐条连接件,轮毂92右手侧上的十八个辐条连接件9401r- 9418r,轮毂92左手侧上的九个辐条连接件9401l-9409l。
用于容纳阀7的孔935不与接合区域932径向相对,与接合区域 932径向相对的位置具有座131中用于辐条连接件9418r的一个。因 而,用于容纳阀7的孔935与穿过接合区域932的直径D1成大约6.7 °的角度(五十四分之一圆周)。
根据本发明,为了减小由接合处932的局部质量m1和阀7的局 部质量m2引起的车轮91的动态不平衡,与用于容纳阀7的孔935相 邻的两个辐条连接件9401r和9418r的质量相对于剩余辐条连接件 9402r-9417r和9401l-9409l增大。同样在图16中,仅仅出于说明 性的目的,用变黑的方式表示质量增大的连接件。
参考由阀7和接合区域932代表的局部质量增大的质量,并参考 该套辐条连接件中剩余辐条连接件的质量,给每个质量增大的辐条连 接件9401r和9418r的质量增大选择一个合适的、不必彼此相等的值, 其中所述剩余辐条连接件的质量可能全部相同或甚至是不同的值,例 如轮毂92的一侧与另一侧不同。
在动态条件下作用在车轮91上的离心力的合力可以由下面的公 式(12)表示:
F=F1+F2+F12+F13                     (12)
其中
F12=m12*ω2*R12                     (13)
F13=m13*ω2*R13                     (14)
其中R12和R13分别代表从车轮91的中心到质量增大的辐条连 接件9401r的附加质量m12和质量增大的辐条连接件9418r的附加质 量m13的质心的距离,剩余的符号如上面参考第一实施方式所述。
如果通过象图6或图7中所示辐条那样的两个辐条获得辐条连接 件9401r和9418r的质量增大,则R12和R13基本上等于车轮91的 几何半径R的一半(实际上,等于加到轮毂92的半径的辐条连接件 9401r或9418r的辐条的长度的一半)。
应该注意,力F12和F13在径向方向上起作用,力F12和F13 是辐条连接件9401r和9418r相对于剩余辐条连接件的附加质量m12 和m13的效果。还应该注意,力F2、F12和F13关于穿过接合区域332 的直径D1分别形成6.7°、小于20°和小于6.7°的角度。因而,不 同的离心力F1、F2、F12、F13沿着四个不同的方向起作用。严格地 说,力F12和F13也位于与车轮91的中央平面平行的平面中,但这 对车轮91的动态特性的影响可以完全忽略。
同样就车轮91来说,甚至在辐条连接件9401r和9418r的附加质 量的值非常低的情况下,例如1或2克,也能关于全部二十七个辐条 连接件彼此相同或无论如何形成一套平衡的辐条连接件的车轮,减小 动态不平衡,并在合适地选择该附加质量的值的情况下,能消除这种 不平衡。
图17中示出了根据本发明第十实施方式的车轮101,特别是后 轮。
车轮101的辐条样式是奇数类型的,其中该套辐条连接件包括二 十七个辐条连接件,轮毂102右手侧上的十八个辐条连接件10401r- 10418r和轮毂102左手侧上的九个辐条连接件10401l-10409l。辐条 连接件以三个一组的方式聚集在一起形成九组。
用于容纳阀7的孔1035不与接合区域1032径向相对,与接合区 域1032径向相对的位置非常接近具有座131中的用于辐条连接件 10401r一个座的地方。因而,用于容纳阀7的孔1035与穿过接合区 域1032的直径D1成大约4°的小角度。
根据本发明,为了减小由接合处1032的局部质量m1和阀7的 局部质量m2引起的车轮101的动态不平衡,与用于容纳阀7的孔1035 相邻的三个一组的辐条连接件中中间的辐条连接件10401l的质量相对 于剩余辐条连接件10402l-10409l和10401r-10418r增大。同样在图 17中,仅仅出于说明性的目的,用变黑的方式表示质量增大的连接件 10401l。
在相对于阀7的相对侧上,质量增大的辐条连接件10401l正好 是与辐条连接件10401r相邻的一个,辐条连接件10401r与接合区域 1032基本上径向相对,所以离心力F14具有沿着穿过接合区域1032 的直径D1的分量和另一个分量,后一分量适合部分地补偿与由阀7 引起的离心力F2的方向D1垂直的分量,其中离心力F14由辐条连接 件10401l相对于剩余辐条连接件的附加质量m14或至少相对于它属 于其中的规则的连接件子套(例如象辐条连接件子套10401l-10409l) 的剩余辐条连接件的附加质量m14引起。
同样就车轮101来说,甚至在辐条连接件10401l的附加质量的 值非常低的情况下,例如1或2克,也能关于全部二十七个辐条连接 件彼此相同或无论如何形成一套平衡的辐条连接件的车轮,减小动态 不平衡,并在合适地选择该附加质量的值的情况下,能基本上消除这 种不平衡。
虽然也能在可拆卸连接元件设置在车轮轮毂而不是设置在轮圈上 时,使可拆卸连接元件的质量产生差别,但这种解决方案不是特别有 利的,因为离旋转轴线的距离将会非常小,从而需要非常大的质量差 别。
当然,也能在所涉及辐条连接件的辐条和可拆卸连接元件之间分 配更大或更小的质量,并使用尺寸相同但由两种具有不同比重的材料 制造的辐条,象钢和铝或黄铜和铝。
在前述实施方式中,总是考虑接合处的质量m1大于阀的质量 m2,是因为这是最普通的情况。然而,本领域技术人员能懂得,另一 方面,如果接合处的质量m1小于阀的质量m2,可以对到目前为止所 述的解决方案加以必要的变更以进行应用。
还应该懂得,质量增大或质量减小的辐条连接件不必正好是一个 或两个。仅仅作为一个例子,能将第一和第二实施方式的解决方案结 合起来,在第一实施方式的车轮中布置合适的质量增大的辐条连接件 7405l、7405r、7406l。
通过阅读本说明书,本领域技术人员将懂得,就整体式轮圈来说, 例如象由复合材料制造的轮圈,一般地说,在与以单个局部质量不连 续部或由阀代表的质量增大为中心的半个轮圈相对的半个轮圈上,能 使用任何数量的质量增大的辐条连接件,优选地但不是必需地,这些 质量增大的辐条连接件彼此相同;要不然在以阀为中心的半个轮圈 上,能使用任何数量的质量减小的辐条连接件。
就具有接合件的轮圈来说,例如象金属轮圈,一般而言,在与以 最大局部质量增大(通常是接合区域)为中心的半个轮圈相对的半个 轮圈上,能使用任何数量的质量增大的辐条连接件,要不然在以最大 局部质量增大为中心的半个轮圈上,能使用任何数量的质量减小的辐 条连接件。
以这种简单的方式,也能至少部分地补偿第二个较小的局部质量 增大,通常为阀。
特别是在第二个较小的局部质量增大与第一局部质量增大径向相 对或基本上径向相对,因而两个局部质量增大彼此部分地补偿时,会 出现这种情况,象所述实施方式中那样。
然而,必须明白,就具有接合件的轮圈来说,例如象金属轮圈, 本发明不局限于接合区域与阀径向相对或基本上径向相对。本领域技 术人员将懂得,如果接合处和阀比较靠近在一起,下面的两种方法就 是足够的,即增加布置在合适位置中的质量增大的辐条连接件的质 量,所述合适位置例如是基本上与在接合处和阀之间的中间位置相对 的位置,要不然就减小布置在合适位置中的质量减小的辐条连接件的 质量,所述合适位置例如是基本上与接合处相邻的位置。
还能提供用于由接合区域和阀代表的局部质量不连续部或局部质 量增大的单独补偿,例如提供一个或两个基本上与阀相对的质量增大 的辐条连接件和一个或两个基本上与接合区域相对的质量增大的辐条 连接件,要不然就提供一个或两个基本上与阀相邻的质量减小的辐条 连接件和一个或两个基本上与接合区域相邻的质量减小的辐条连接 件,要不然就提供一个或两个基本上与两者中最大的局部质量增大相 对的质量增大的连接件和一个或两个基本上与最小的局部质量增大相 邻的质量减小的连接件。
图18表示根据本发明第十一实施方式的车轮111,特别是前轮。
车轮111的辐条样式可以看作由偶数类型的子样式组成,其包括 十六个辐条连接件11401l-11408l、11401r-11408r。根据本发明, 为了减小由接合处1132的局部质量m1和阀7的局部质量m2引起的 车轮111的动态不平衡,使用了附加的辐条连接件11409,仅仅出于 说明性的目的,用变黑的方式表示辐条连接件11409。
应当注意,整套辐条连接件11401l-11408l、11401r-11408r, 11409的位置是关于车轮111的旋转轴不规则地布置的。
用于容纳阀7的孔1135不与接合区域1132径向相对,尽管在该 相对位置中没有用于辐条连接件的座131。而是,用于容纳阀7的孔 1135相对于穿过接合区域1132的直径D1成大约3.75°的小角度。
在相对于阀7的相对侧上,并与直径D1成相同的角度3.75°, 附加的辐条连接件11409相邻于与接合区域1132径向相对的位置。
在动态条件下作用在车轮111上的离心力的合力可以由下面的公 式(15)表示:
F=F1+F2+F15                            (15)
其中:
F15=m15*ω2*R15                        (16)
其中R15代表从车轮111的中心到附加的辐条连接件11409的质 量m15的质心的距离,剩余的符号如上所述。
应该注意,R15基本上等于车轮111的几何半径R的一半,实际 上等于加到轮毂112的半径的附加辐条11409的长度的一半。
此外,应该注意,离心力F15具有沿着穿过接合区域1132的直 径D1的分量和另一个分量,后一分量适合于至少部分地补偿与由阀 7引起的离心力F2的方向D1垂直的分量。
由于附加辐条11409的质量m15的合适的值,力F的合力的值 接近于零,并且关于只有十六个彼此相同的辐条连接件11401l- 11408l、11401r-11408r或无论如何形成一套平衡的辐条连接件的车 轮111,车轮的动态不平衡减小。
应该注意,车轮111的该套辐条连接件是不平衡的,但一旦它在 轮毂112和轮圈113之间连接到车轮中,并一旦安装了阀7,若不是 极佳的平衡,车轮111也只有较小的不平衡。
优选地,附加的辐条连接件11409与轮毂左侧的其它辐条连接件 11401l-11408l和/或轮毂右侧的其它辐条连接件11401r-11408r相 同。这消除了制造特殊辐条连接件特别是特殊辐条的需要,和/或在轮 圈113中钻出不同的辐条连接座131的需要。
然而,附加辐条连接件11409的质量m3也可以不同于轮毂左侧 的其它辐条连接件11401l-11408l和/或轮毂右侧的其它辐条连接件 11401r-11408r。
不同质量的附加辐条连接件11409可以用以上概述的多种方法来 获得。
尤其是,当至少部分的附加辐条连接件11409由塑料制成时,附 加辐条连接件11409会比由金属制成的该平衡子套的辐条11401l- 11408l、11401r-11408r更轻。
而且,优选地,不将附加的辐条连接件11409拉紧,所以从静态 的观点,车轮111将仍然是平衡的。
图19表示根据本发明第十二实施方式的车轮141,特别是前轮。
车轮141的辐条样式也可以看作由偶数类型的子样式组成,其包 括十六个辐条连接件14401l-14408l、14401r-14408r。根据本发明, 为了减小由接合处1432的局部质量m1和阀7的局部质量m2引起的 车轮141的动态不平衡,使用了两个附加的辐条连接件14409l和 14409r,仅仅出于说明性的目的,用变黑的方式表示辐条连接件14409l 和14409r。
在车轮141中,用于容纳阀7的孔1435与接合区域1432径向相 对。
在相对于阀7的相对侧上,附加的辐条连接件14409l和14409r 与用于容纳阀7的孔1435相邻。
在动态条件下作用在车轮141上的离心力的合力可以由下面的公 式(17)表示:
F=F1+F2+F16+F17                      (17)
其中:
F16=m16*ω2*R16                              (18)
F17=m17*ω2*R17                              (19)
其中R16和R17分别代表从车轮141的中心到附加的辐条连接 件144091的质量m16和附加的辐条连接件14409r的质量m17的质心 的距离,剩余的符号如上所述。
应该注意,离心力F16和F17每个都在相反的方向上关于在接合 区域1432和阀7之间延伸的直径D形成3.75°的角度,力F1和F2 沿着该直径D起作用。因而,两个力F16和F17的合力沿着直径D 起作用。严格地说,力F16和F17也位于与车轮141的中央平面平行 但处于相反侧上的平面中,它们对于车轮141的动态特性的影响完全 被忽略。
通过附加的质量m16和m17的合适的值,关于只有十六个彼此 相同的辐条连接件14401l-14408l、14401r-14408r或无论如何形成 一套平衡的辐条连接件的车轮141,车轮的动态不平衡减小。
通过合适地选择值m16和m17,在这种情况下,能完全抵消由 于套管133或其它类型的接合件以及阀7的存在而产生的不平衡,获 得极佳的平衡。
应该注意,车轮141的该套辐条连接件也是不平衡的,但一旦它 在轮毂142和轮圈143之间连接到车轮中,并一旦安装了阀7,如果 不是极佳的平衡的话,车轮141也只有较小的不平衡。
同样在这种情况下,优选地,附加的辐条连接件14409l和14409r 与其它十六个辐条连接件相同,以避免对专制造的需要,并且不将 辐条连接件14409l和14409r拉紧,所以从静态的观点,车轮141仍 然是平衡的。
应该懂得,在不同的辐条样式中,如在图10和图11中所示的奇 数类型的辐条样式;在包括例如三个辐条一组的辐条样式中,如图12 中所示那样的偶数类型或如图17中所示那样的奇数类型;在由复合 材料制成的轮圈中,轮圈缺乏接合处,如图11和图12中所示那样, 可以通过象第十一和第十二实施方式中的附加辐条连接件,来获得一 套不平衡的辐条连接件,一旦将车轮装好和安装上阀7,该套不平衡 的辐条连接件就能使车轮动态平衡。
还应该懂得,附加的辐条连接件的数量不必只是一个或两个,并 且它们不必布置在与阀相同,或更一般地与最轻的质量增大相同的辐 条内区域中。而是,附加的辐条连接件可以布置在与包含最轻局部质 量增大的辐条内区域相邻的辐条内区域中。
就具有接合件的轮圈来说,例如象金属轮圈,一般而言,在与以 最大局部质量增大(通常是接合区域)为中心的半个轮圈相对的半个 轮圈中,能使用任何数量的附加辐条连接件。
当接合区域不与阀径向相对或基本上径向相对时,应该将具有合 适数量的合适质量的附加辐条连接件布置在合适的位置中,例如布置 在基本上与接合处和阀之间的中间位置相对的位置中。
还能提供用于由接合区域和阀代表的局部质量不连续部或局部质 量增大的单独补偿,例如提供一个或两个基本上与阀相对的附加辐条 连接件和一个或两个基本上与接合区域相对的附加辐条连接件。
象就质量增大的辐条连接件来说的那样,就整体式轮圈来说,例 如由复合材料制成的轮圈,在与以单个局部质量不连续部或由阀代表 的质量增大为中心的半个轮圈相对的半个轮圈上,能使用任何数量的 附加辐条连接件,所述附加辐条连接件优选地但不是必需地具有相同 质量。
最后,尽管保留这样一辐条连接件子套是优选的,其中由于没有 将附加的辐条连接件拉紧,所以从静态的观点,该辐条连接件子套相 对于车轮旋转轴线平衡以容易地获得平衡,但本领域技术人员能懂 得,在本发明内这不是强制的。实际上,能设计大量其它的辐条样式, 它们是不平衡的以便一旦安装上阀,就能使车轮获得极佳的平衡,并 且从静态平衡的观点,也能很好地起作用。
所述套辐条连接件会包括较密的区域,也就是具有较多数目的辐 条连接件,并包括较稀疏的区域,也就是具有较少数目的辐条连接件, 它们关于车轮局部质量增大的布置的准则与上面概述的、用于在车轮 的规则子套辐条连接件中布置不同质量的辐条连接件的准则类似。
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