CN100579803C - 张力辐条车轮的轮圈 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种张力辐条车轮的轮圈，其通过一圆环及延伸自该圆环的两环形侧壁形成一环形通道，并通过一环形隔板于该环形通道内桥接该两环形侧壁，及将该环形通道分隔成一封闭通道及一轮胎井。由于在该轮圈的任一横断面中，任一环形侧壁仅通过一个连接点与该环形隔板连接，以及该环形隔板的任一横断面包括一拱形段，该拱形段凸向该轮胎井，且该拱形段的最高点落在该环形隔板的任一横断面的中心轴线。因此，该轮圈可通过该环形隔板，在只增加该环形隔板本身重量的情况下，大幅增加该轮圈的断面模数，进而提升其刚性。

Description

张力辐条车轮的轮圈
技术领域
本发明为一种与高性能自行车所使用的张力辐条车轮有关的技术，尤其涉及该张力辐条车轮的轮圈部份的技术领域。
背景技术
张力辐条车轮(Tensioned spoked wheels)在经过上一世纪的持续改进，已经具备有高性能的结构。随着这些改进的持续发生，以及有关轮圈结构需求的公开探讨与辩论的增加，与其相关的人士皆可认同轮圈的刚性(stiffness)不但是支撑张力辐条车轮的重要关键，同时也关系着张力辐条车轮的整个结构强度。近几年来，一些新的材料开始被运用来改善轮圈的刚性，这些材料有陶瓷纤维环氧化物的复合材料、玻璃纤维环氧化物的复合材料、或碳纤维环氧化物的复合材料，硼/环氧化的复合材料，甚至还有上述材料与轻金属的结合体，例如铝和环氧化物/纤维的结合体。由于轮圈需要凹陷形成一个坚固的轮胎井(tirewell)供组装高性能自行车轮的充气轮胎，因此，这些新材料的运用方式也变得愈来愈多。
在一些制造轮圈的方法中，挤型做法较常用来制造轻的金属轮圈，模压做法则常用来制造具有复合材料的轮圈。此种金属轮圈的成形方式，一般是先将直条状的铝挤型卷成一个圆圈，再将这个圆圈切割下来，这个圆圈会有一个破口，这个破口可以通过扣件连接、黏接或焊接等方式予以接合。这些用挤型或模压方式所做出来的轮圈，其断面通常呈现U型，这个U型就是上述用来嵌套轮胎的轮胎井，且该U型的底部用来连接辐条的地方的结构也因为这个U型而能够保持完整。现代的轮圈有许多是在原先的U型内结合有第二个U型，例如中国台湾第86108169(即意大利MI 96U-00645)、91221671、92114216、92133172(即美国US 10/319,639)、92221547、92221814、93204464、93205258、以及美国US 6,820,668号等专利案中所示的轮圈中均有揭露。该第二个U型不但用来形成轮胎井，且可以增加整个轮圈的断面模数，以使轮圈的刚性因而提升。这种做法相当有用，它只需要增加一点点费用，其轮圈的刚性就可获得相当大的提升。尽管如此，这种具备第二个型U型的轮圈在高性能自行车要求车轮更轻、更坚固的趋势下，仍有再加改进的空间。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种张力辐条车轮的轮圈，其可大幅增加该轮圈的断面模数，进而提升其刚性。
本发明的技术解决方案是：一种张力辐条车轮的轮圈，包括：一圆环，具有一外环面及两环边，该外环面背对该圆环的圆心，该两环边隔着该外环面而互为相对边；两环形侧壁，分别对称地延伸自该圆环的两环边，并与该圆环的外环面共同形成一环形通道；以及一环形隔板，在该环形通道内桥接着该两环形侧壁，并将该环形通道分隔成一封闭通道及一轮胎井，该轮胎井供组装一轮胎；其中：在该轮圈的任一横断面中，任一环形侧壁仅通过一个连接点与该环形隔板连接；以及该环形隔板的任一横断面包括一拱形段，该拱形段凸向该轮胎井，且该拱形段的最高点落在该环形隔板的任一横断面的中心轴线。
如上所述的张力辐条车轮的轮圈，其中该拱形段的最高点低于该连接点。
如上所述的张力辐条车轮的轮圈，其中该拱形段的最高点高于该连接点。
本发明还进一步提出另一种张力辐条车轮的轮圈，在该轮圈的任一横断面中，任一环形侧壁仅通过一个连接点与该环形隔板连接；以及该环形隔板的任一横断面包括两边段及一拱形段，该两边段分别对称地延伸自该两环形侧壁，与该拱形段相连接，该拱形段凸向该轮胎井，且该拱形段的最高点落在该环形隔板的任一横断面的中心轴线，其中，该两边段分别具有一对称地水平延伸自该两环形侧壁的第一段，以及一从该第一段延伸并往下地连接该拱形段的第二段。
如上所述的张力辐条车轮的轮圈，其中该拱形段的最高点低于该两边段。
如上所述的张力辐条车轮的轮圈，其中该拱形段的最高点高于该两边段。
如上所述的张力辐条车轮的轮圈，其中该圆环的任一断面呈现拱形，此拱形的最高点朝向该轮圈的轴心，且同样座落在该中心轴线上。
如上所述的张力辐条车轮的轮圈，该两边段的该第一段与该第二段接合处分别形成有一凸缘，且每一凸缘的凸出方向相同于该拱形段。
本发明的特点和优点是：本发明的张力辐条车轮，其包括一圆环、两环形侧壁及一环形隔板。其中，该圆环及两环形侧壁共同形成一环形通道。该环形隔板在该环形通道内桥接着该两环形侧壁，并将该环形通道分隔成一封闭通道及一轮胎井。该轮胎井供组装一轮胎。
重点在于，在该轮圈的任一横断面中，任一环形侧壁仅通过一个连接点与该环形隔板连接。这表示该两环形侧壁及圆环都没有额外的材料与该环形隔板连接，使得该轮圈只增加该环形隔板本身的重量。
另一个重点是，该环形隔板的任一横断面包括一拱形段，该拱形段凸向该轮胎井，且该拱形段的最高点落在该环形隔板的任一横断面的中心轴线。此一特征指出该轮胎井的底部是呈现凸面的，这与现有技术中的轮胎井底面呈现凹面的部份是截然不同的。这表示通过该环形隔板，本发明的轮圈的断面模数(sectional modulus)可以大幅增加，且其重心(centroid)惯性矩(radiusmoment of inertia)也因此提高，进而增加其刚性及强度。再者，由于该圆环的任一断面为拱形，此一拱形的最高点朝向该轮圈的轴心，且位于该圆环的任一断面的中心轴线上。此一特点可进一步地加强前述的效益。
在本发明的一个范例中，该环形隔板的任一横断面包括两边段及一拱形段，该两边段分别对称地延伸自该两环形侧壁，并先平直延伸再下坡延伸接续该拱形段，该拱形段凸向该轮胎井，且该拱形段的最高点落在该环形隔板的任一横断面的中心轴线。此一范例不但同样具备上述的优点，更可通过该环形隔板的任一横断面呈现波浪曲折造型这项特征来增加整个轮圈的刚性。
无论如何，本发明的轮圈能够在只增加该环形隔板本身重量的情况下，仅通过该环形隔板来大幅升整个轮圈的刚性。相对于现有技术，在相同的重量下，本发明的轮圈显然具有较高的刚性。这使得利用本发明的轮圈所形成的自行车车轮因而具有更轻及更坚固的结构。
附图说明
图1为本发明最佳实施方式的立体外观图。
图2为本发明最佳实施方式的剖面示意图。
附图标号说明：
1、圆环                   11、外环面
12、环边                  2、环形侧壁
3、环形隔板               31、拱形段
32、边段                  320、第一段
321、第二段               33、凸缘
4、环形通道               41、封闭通道
42、轮胎井                a、中心轴线
具体实施方式
在图1中所显示的轮圈适用于自行车的张力辐条车轮。在此例子中，指出该轮圈包括一圆环1、两环形侧壁2及一环形隔板3。该圆环1的任一断面呈现拱形，此一拱形的最高点朝向该轮圈的轴心，且位于该圆环1的任一断面的中心轴线上。再者，该圆环1具有一外环面11及两环边12。该外环面11背对该圆环1的圆心，该两环边12隔着该外环面11而互为相对边。该两环形侧壁2分别对称地延伸自该圆环1的两环边12，并与该圆环1共同形成一环形通道4。该环形隔板3置于该环形通道4内，并桥接该两环形侧壁2，以将该环形通道4分隔成一封闭通道41及一轮胎井42。该轮胎井42供组装自行车车轮的轮胎(图中未示出)。该环形隔板3包括一拱形段31及两边段32。该两边段32分别延伸自该环形侧壁2，并分别接续于该拱形段31的两相对侧。
图2显示该轮圈的任一横断面中，该轮圈可通过具有该拱形段31的环形隔板3来增加其断面模数及提升其形心惯性矩，而增加该轮圈的钢性及强度，而使得整个轮圈变得较为强固。此意味着，使用该轮圈所形成的张力辐条车轮将能够承受较大的扭力及震动力，并因而具有坚固耐用及不易变形的优点。再者，通过该圆环1的任一断面呈现拱形及该拱形的最高点是朝向该轮圈的轴心这项特点，亦可进一步地加强前述的效益。
再者，该图2亦示出任一环形侧壁2都仅通过一个连接点与该环形隔板3连接。这表示，该轮圈仅通过该环形侧壁2来提升其钢性，并没有使用额外的材料。因此，该轮圈只增加一点点重量，相当符合自行车要求轻巧、坚固的发展趋势。
再者，该环形隔板3的拱形段31凸向该轮胎井42，且该拱形段31的最高点位于该环形隔板3的任一横断面的中心轴线a上，使得该拱形段31得以承受更大的应力，且该拱形段31有助于分散轮圈所承受的应力而防止应力集中。同样地，该圆环1的任一断面呈现拱形，该拱形的最高点朝向该轮圈轴心且落在该中心轴线a上，此特点更进一步地加强了前述效益。再者，该两边段32分别具有一第一段320及一第二段321，该第一段320对称地水平延伸自该两环形侧壁2，该第二段321从该第一段320再往下延伸而连接该拱形段31，上述特征也具有分散应力的功效。此外，该边段32上，即该第一段320与该第二段321接合处，更形成有一凸缘33，该凸缘33是凸伸于该轮胎井42，而具有阻止轮胎脱出该轮胎井42的效用。
尽管上述例子中的环形隔板的任一横断面是呈现波浪曲折造型，但这不表示其为本发明的唯一形态。事实上，任何轮圈的环形隔板的任一横断面，无论其造型如何，只要包含有上述拱形段31，并通过该拱形段31提升其断面模数，均属本发明申请专利范围所欲涵括的对象。此外，该两环形侧壁2与该圆环1的连接角度或弧度，可视与其配合的刹车组件或其他组件而做适当的改变。
虽然本发明已以具体实施例揭示，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围的前提下所作出的等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本专利涵盖的范畴。

Claims (2)

1、一种张力辐条车轮的轮圈，包括：
一圆环，具有一外环面及两环边，该外环面背对该圆环的圆心，该两环边隔着该外环面而互为相对边；
两环形侧壁，分别对称地延伸自该圆环的两环边，并与该圆环的外环面共同形成一环形通道；以及
一环形隔板，在该环形通道内桥接着该两环形侧壁，并将该环形通道分隔成一封闭通道及一轮胎井，该轮胎井供组装一轮胎；
其特征在于：
在该轮圈的任一横断面中，任一环形侧壁仅通过一个连接点与该环形隔板连接，以使该封闭通道将该环形隔板与该圆环的外环面分隔开；以及
该环形隔板的任一横断面包括两边段及一拱形段，该两边段分别对称地延伸自该两环形侧壁，与该拱形段相连接，该拱形段凸向该轮胎井，且该拱形段的最高点落在该环形隔板的任一横断面的中心轴线，其中，该两边段分别具有一对称地水平延伸自该两环形侧壁的第一段，以及一从该第一段延伸并往下坡地接续该拱形段的第二段，每一边段中的第二段是倾斜的，并连接该拱形段的最低点，该拱形段的最高点低于该两边段的第一段，该两边段的该第一段与该第二段接合处分别形成有一凸缘，且每一凸缘的凸出方向相同于该拱形段。
2、如权利要求1所述的张力辐条车轮的轮圈，其特征在于：该圆环的任一断面呈现拱形，此拱形的最高点朝向该轮圈的轴心，且同样座落在该中心轴线上。
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