CN100448701C

CN100448701C - 轮辐及其制造方法

Info

Publication number: CN100448701C
Application number: CNB2003801060071A
Authority: CN
Inventors: 圭多·卡佩洛托; 莫雷诺·菲奥拉万蒂; 若昂·米兰达·卡洛斯·里贝罗; 斯泰韦·卡瓦伊
Original assignee: Alpina Raggi SpA
Current assignee: Alpina Raggi SpA
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2023-12-12
Also published as: ITBO20020783A1; CN1726138A

Abstract

本发明涉及一种轮辐，包括有轴，利用固定装置将终端元件固定到轴的纵向端部，该终端元件具有用于将轮辐连接至相应轮构件的装置。该固定装置包括柱头螺柱型连接件。还描述了一种用于制造所述轮辐的方法。

Description

轮辐及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种轮辐及其制造方法，具体的，本发明优选应用于使用轻质合金生产轮辐。由于其机械强度特性，这些材料不适于利用传统的方法来生产轮辐。

背景技术

一般的，轮辐(其中包括那些由轻质合金制成的轮辐)包括有轴，所述轴具有用于连接至轮毂的端部(例如，形成有扩大的端头)以及位于沿轴向相对的端部处的螺丝，用以将轮辐连接至轮缘的螺纹接管以可调节方式拧紧到所述螺丝上。具有这些特征的轮辐易于由高强度材料例如钢进行生产，但是当由铝合金制造时则产生一些机械强度问题。最大的问题发生在螺纹接管的螺纹区域中，其在受力状态下易于屈服并且产生损坏。因此所述轮辐发生松动或者断裂。

授予MITSUBISHI RAYON CO.LTD.的日本专利JP60080901A2描述了一种复合材料轮辐，其包括进行纤维增强的强化树脂轴，在其端部分别装配有金属顶端。然而，该方案并不适于生产轻质合金轮辐，因为相对于轴，其需要使得轮辐端部的尺寸在顶端区域内具有相当大的增加。在轻质合金轮辐中，轴本身已经具有很大的厚度。

对授予Campagnolo Srl.的美国专利6036279中所描述的轮辐，也遇到基本相同的问题。

发明内容

本发明的主要任务在于提供一种高强度的、可靠的轮辐，其优选具有轻质合金轴。

在该任务范围内，本发明的一个重要目的在于提供一种用于生产这种轮辐的方法，该方法以可靠的并且安全的方式进行，同时具有适当低的生产成本。

本发明的另一个目的在于限制轮辐的尺寸，特别是限制螺纹接管的螺纹区域和/或端头区域中的尺寸。

本发明的再一个目的在于，在使用轻质合金轮辐的同时允许使用传统的轮缘和螺纹接管。

根据本发明，提供一种轮辐，包括具有相对的两个纵向端部的轴，利用固定装置将终端元件固定在所述两个纵向端部上，该终端元件具有用于将轮辐连接至相应轮构件的装置，其特征在于，轮辐的两个纵向端部处均设置有所述终端元件，且该固定装置在轴与终端元件之间包括有柱头螺柱型连接件，所述轴的制成材料的机械强度小于终端元件制成材料的机械强度。

附图简要说明

由对其优选实施例的详细描述，本发明的特征和优点将变得更为明显，通过参考附图以非限定性实例描述所述优选实施例，其中：

图1为设置有根据本发明的轮辐的自行车轮的细节的部分截面的正视图。

图2为图1所示轮辐细节的放大比例的正视图。

图3为设置有根据本发明的一种变型的轮辐的自行车轮的细节的部分截面的正视图。

图4和图5分别为由图3的箭头IV和V所示细节的放大比例的正视图。

图6和图7为根据本发明的再一个变型的轮辐的部分截面的前视图和侧视图。

图8为穿过图6和图7所示轮辐的细节部分的放大比例截面。

图9为根据本发明的又一种轮辐的正视图。

图10集中示出了图9所示轮辐的各种外形的一系列的横截面视图。

图11至17为根据本发明生产的具有各种不同形状的轮辐的正视图。

成对的图18-19、20-21和22-23分别为根据本发明生产的相应数目的轮辐的前视图和侧视图。

图24为根据本发明的再一种轮辐的侧视图。

具体实施方式

在附图中，由R表示设置有轮辐的轮，其包括通过多根轮辐10连接至轮毂(未示出)的轮缘C。每根轮辐在其一个端部处通过具有端头11(根据需要端头11的形状和布置可以改变)的连接件连接至轮毂，并且在另一端部处通过各自的螺纹接管N连接至轮缘C。

每根轮辐10包括有直的轴12，所述轴在图1和2所示的实施例中，由轻质合金例如铝合金与端头11成一体的形成。在最适于此用途的合金中，包括以下合金：100型高强度耐蚀铝合金(Anticorodal 100)、22型阿维昂铝合金(Arional 22)、14型阿维昂铝合金(Arional 14)、24型阿维昂铝合金(Arional 24)、55型铝镁锌系合金(Ergal 55)。

利用固定装置14，将用于螺纹接管N的具有螺纹丝19的终端元件15固定在轴12远离端头11的纵向端部13处。

根据本发明，固定装置14包括柱头螺柱型连接件，其具有位于轴12的端部中的轴向盲孔16以及位于终端元件15上的自攻螺丝17。

该终端元件由钢制成并且因此具有高于轴的制成材料的机械强度。孔16和螺丝17均形成为锥形。

在终端元件的中间部分处设置具有例如六边形外形的驱动键18，以用于驱使终端元件15进入轴12中。优选以过盈方式驱动终端元件15进入轴12中，从而引起在图1中难以察觉的轴12的局部膨胀变形。

为了制造轮辐10，轴12以及作为其延伸部设置的终端元件15将分别制备。然后在所述轴中钻出轴向孔16并且利用柱头螺柱型连接方式将终端元件15固定到轴上，从而以过盈形式将轴和终端元件牢固的固定在一起。

如此形成的轮辐在螺纹接管的拧紧区域中是抗拉的并且轻质而坚固。

其尤其对于螺纹接管的拧紧区域而言也限制了尺寸，从而允许使用标准的螺纹接管。

本发明也适用于生产具有固定到轮缘的端头以及固定到轮毂的螺纹接管的轮辐。

最后，轮辐在其两个纵向端部处均可以设置有所述的终端元件，以利用螺纹接管或者类似的装置固定到轮缘和轮毂上。图3至5示出这种轮辐的一个实例，由附图标记30予以表示。轮辐30具有在其两个相对端部均钻出盲孔31的轻质合金轴。由钢或者其它具有高机械强度的材料制成的各个终端元件32、33利用柱头螺柱型连接方式插入两个孔31中。第一终端元件32与元件15相似并且设置有用于拧紧螺纹接管N的螺纹部。第二终端元件成形为具有端头11和弯头34的标准连接件。然而，第二元件也可以形成为直的，或者具有螺纹部，或者以其它方式形成。如此设置，轻质合金轮辐还能用于其整体结构(轮缘和/或轮毂)均设计为用于固定钢制轮辐的轮上，从而使得轮缘和轮毂均更为紧凑并且尺寸更小，以有利于使其具有轻质并且符合空气动力学要求等特征。

本发明轮辐的第三种变型在图6至8中由40予以表示。轮辐40的轴41在其中间部分处利用压制或类似技术压平，并且具有横截面为圆形并且其中分别形成有轴向盲孔44、45的圆柱形端部42、43。

每个终端元件46、47均具有优选以压配合方式拧入到相应的孔44、45中的螺纹部48、49。终端元件46还具有第二个相对的螺纹部以用于拧紧螺纹接管，并且元件47具有可以称为Z形的端头以用于与轮毂中的相应孔接合。

轴向孔44、45的深度使得当完全拧入相应的螺纹部48、49时，在孔中剩余一个不小于孔的总长度的三分之一的自由腔室50。已发现该腔室50可以用于在适当的并且可以接受的数值范围内分配过度压力，所述过度压力即可由轮辐的轴由于相应终端元件的挤压而发生的变形产生，又可由在拧紧螺纹部48、49期间存留在腔室50中的液体压力的增加而产生。事实上，由于拧紧螺纹部是在没有事先将盲孔形成螺纹的情况下进行的，(在实际中，钢材部分48、49的螺丝使得盲孔的铝合金璧发生变形，从而形成基本不透液体的自攻连接)因此随着腔室容积的不断减小，空气与任何存留在盲孔44、45中的液体和蒸汽一起被压缩，这将导致轮辐的轴在端部区域中的应力增加，而该应力由于盲孔44、45的存在则已经被减弱。

因此本发明解决了所提出的问题并且提供了很多优于现有技术的优点。首先其无需任何特殊的改变即可允许使用传统的轮缘和轮毂。而且，该轮辐强固可靠。其优点不仅仅在于轻质适用，可以制造为具有有利的符合空气动力学要求的外形和/或具有显著的美学效果的外形，其尤其赋予所组装的轮一种类似于具有集成轮辐的轮的视觉效果。

在意大利专利申请No.BO 2002A783中描述了一些所述的外形，其内容包含在本描述中并且形成其一个组成部分。这些外形通过示例表示为参考图9和10进行描述的轮辐横截面114a-f。生产具有这些外形的轮辐的加工方法包括制备形式为轻质合金例如上述合金(商品名称：Ergal、Avional、Peraluman、Anticorodal)坯段的半成品元件，将其切成具有适当长度的条段并且在压机中进行压力锻造，该压机适于装备有适用于对金属合金轮辐进行锻造的压模和模具。

图11至17表示可以用该方法生产的轮辐的可选实施例。从前面观察，它们基本为矛式形状，具有从第一端部102朝向第二端部104延伸的纵向孔118。在第一和第二端部区域中，相对于轮辐的纵向对称平面以反射对称的方式设置有基本为三角形形状的侧肋119。第二端部104弯成弯头(图12)以有利于端头107在设置于轮毂中的相应的孔中进行接合。

图13为矛尖形轮辐的前视图，该轮辐具有纵向的狭槽式孔118，该孔118由一对基本以X形布置的桥接件120所分割。在图14表示的实施例中，两个桥接件120以基本对角的方式相互平行的布置，并且图15表示设置有四个基本横向的桥接件120的又一个实施例。在图16中示出再一个实施例，其中形成有四个基本为菱形的沿纵向对齐的孔118。图17示出轮辐的另一个实施例，其可以根据本发明的方法进行生产，其中用于固定到轮缘的第一端部102基本为Y形，具有两个杆部105，每个杆部105均具有各自的螺纹部106以用于接合在相应的螺纹接管中。该轮辐具有相应于轮辐自身形状的基本为Y形的中心孔118。图11-17中所示的轮辐实施例的中心部具有复合材料横截面，而且其从同一轮辐的一个端部向另一个端部是变化的。

在图18至23中，轮辐的中部103具有简单的或者复合材料横截面(在所述实施例中，中部被基本压平)，第一端部102和第二端部104均具有各自的圆柱形杆杆部105，杆部105具有用于接合在相应的螺纹接管中的螺纹端部106。

图22和23分别示出图20、21所示轮辐的前视图和侧视图，但是其中第二端部104形成用于接合在轮毂中的端头107。

图24示出可以根据本发明方法生产的轮辐的一个实施例，并且其中第一和第二端部102、104是可拆除的，即可以互换的。在图24所示的轮辐中，每个端部102、104均基本为局部螺纹轴的形式，利用锁定螺母121，所述轴以可拆卸方式接合在形成于轮辐的中部103中的相应内螺纹中。端部102、104分别形成用于固定到轮毂和轮缘上的圆柱形端头107。

可以根据本发明方法生产的轮辐其明显特征在于高强度、韧度和弹性，并且非常轻质。其还使得能够生产相对于现有技术而言具有美观和功用特征的轮辐，而且，可以实现进一步的生产方面的相当大的优点，并且该优点在于无需如生产单件模铸轮一样提供完全的轮模，而是可以简单的通过更换锻造轮辐的压模和模具而显著改变轮的几何构形。

Claims

1.一种轮辐，包括具有相对的两个纵向端部的轴，利用固定装置将终端元件固定在所述两个纵向端部上，该终端元件具有用于将轮辐连接至相应轮构件的装置，其特征在于，轮辐的两个纵向端部处均设置有所述终端元件，且该固定装置在轴与终端元件之间包括有柱头螺柱型连接件，所述轴的制成材料的机械强度小于终端元件制成材料的机械强度。

2.如权利要求1所述的轮辐，其中该柱头螺柱型连接件包括有位于轴的端部中的轴向孔和位于终端元件上的螺丝，所述孔与所述螺丝之间的接合为螺纹连接方式或者自动攻丝方式。

3.如权利要求1所述的轮辐，其中所述轴由轻质合金制成。

4.如权利要求1所述的轮辐，其中所述终端元件由钢制成。

5.如权利要求2所述的轮辐，其中所述螺丝具有锥形的外形。

6.如权利要求1或2所述的轮辐，其中在终端元件的中间部分内设置有驱动键，驱动终端元件进入轴中。

7.如权利要求1或2所述的轮辐，其中以过盈方式驱动终端元件进入轴中。

8.如权利要求1或2所述的轮辐，其中终端元件在其远离轴的端部处设置有用于连接至螺纹接管的装置。

9.如权利要求1或2所述的轮辐，其中终端元件在其远离轴的端部处设置有用于连接至轮毂的装置。

10.如权利要求8所述的轮辐，其中所述用于连接至螺纹接管的装置包括所述终端元件的螺纹部。

11.如权利要求9所述的轮辐，其中用于连接至轮毂的装置包括有连接元件。

12.如权利要求2所述的轮辐，其中位于所述轴内的孔为盲孔，并且其深度大于接合在该孔内的终端元件的螺纹部的长度，以便在该孔内形成腔室。

13.如权利要求12所述的轮辐，其中所述腔室的轴向深度大于或者等于盲孔轴向总长度的三分之一。

14.一种用于制造轮辐的方法，包括制备轴并且单独制备至少一个用于设置为该轴的延伸部的终端元件的步骤，该轴的制成材料的机械强度小于终端元件制成材料的机械强度，其特征在于，利用柱头螺柱型连接将终端元件固定在轴上，从而沿着轴向牢固的将轴与终端元件固定在一起。

15.如权利要求14所述的用于制造轮辐的方法，其中所述连接以过盈方式进行挤压。

16.如权利要求14或15所述的用于制造轮辐的方法，其中利用自动攻丝接合方式实现所述柱头螺柱型连接。

17.如权利要求1所述的轮辐，其中，该轮辐通过对金属合金压力锻造制成，并且具有基本为Y形的构形，其在同一端部处具有两个杆部，所述杆部分别具有用于接合相应螺纹接管的螺纹部。

18.如权利要求17所述的轮辐，具有形状对应于轮辐本身的外部形状的中心孔。