CN101254816A - 自行车轮固定结构 - Google Patents

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Abstract

自行车轮固定结构包括轴元件、头元件、第一车轮固定装置、第二车轮固定装置、第一杆元件和第二杆元件。轴元件具有第一和第二端部分以及纵向中心轴。头元件安装在第二端部分。第一车轮固定装置位于第二端部分。第二车轮固定装置位于第一和第二端部分至少之一。第一杆元件可操作地连接到第一车轮固定装置，以响应于第一杆元件的移动来移动第一车轮固定装置。第二杆元件可操作地连接到第二车轮固定装置，以响应于第二杆元件的移动来移动第二车轮固定装置。

Description

自行车轮固定结构
技术领域
本发明总地涉及自行车轮固定结构。更具体地，本发明涉及利用由一对杆件操作的一对车轮固定装置的自行车轮固定结构。
背景技术
自行车成为越来越流行的娱乐形式和交通工具。此外，自行车已经成为业余爱好者和职业运动员越来越流行的竞技运动。无论自行车是用于娱乐、交通还是竞技，自行车厂都不断地改进自行车的各种部件。已经广泛重新设计的一种部件是自行车轮固定结构。
过去，使用螺栓螺母装置连接各种自行车部件。但是，当某些自行车部件设计成永久性地连接到自行车时，需要比较经常地松开和拆除其它自行车部件，例如自行车轮。例如，无论车胎是否漏气，都需要从车架拆除自行车轮。此外，为了在汽车中运输自行车，通常需要拆除自行车轮。
由于需要拆除和重新安装自行车轮，所以自行车轮毂设有固定机构，以便于车轮的方便拆除和重装。典型的车轮固定装置包括具有杆和凸轮结构的叉形件。在叉形件插过轮毂体之后，将螺母可拆卸地螺纹连接到叉形件的螺纹端。车架叉形凸缘之一布置在车轮固定元件基部与轮毂体之间，而其它叉形凸缘布置在螺母与轮毂体之间。因此，通过使用车轮固定杆和螺母夹住叉形凸缘，可比较方便地将轮毂连接到车架上。同样，通过简单地松开车轮固定杆，可比较方便地从车架拆除轮毂。这些典型车轮固定机构通常工作良好，但是对于一些骑车者来说，轮毂与机架之间需要更加牢固的连接。
因此，自行车轮毂设计成具有其一个螺纹端直接螺纹连接到自行车架上的轴。对于这种轮毂，轮毂轴上相对于螺纹端的一端上设有旋扭。该旋扭用于在安装期间转动轮毂轴，以将轮毂轴紧固到车架上，并夹住旋扭与轮毂之间的一个叉形凸缘。通过这种轮毂，与典型的车轮固定轮毂相比，能够实现轮毂与车架之间更加牢固的连接。但是，对于一些个人难以紧固这种旋扭。具体地，对于这种轮毂，轮毂与机架之间连接的牢固程度至少部分地依赖于个人安装轮毂(即，个人的力气)。实际上，难以将旋扭紧固至所需牢固程度的个人甚至使用工具以获得所需的牢固程度，这是不方便的。
考虑到上述情况，对于本发明所属领域的技术人员，显然存在提供一种改进的自行车轮固定结构的需求。本发明致力于本领域中的该需求及其它需求，这些从本发明对于本领域的技术人员是显而易见的。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种可提供比较易于紧固的紧固连接的自行车轮固定结构。
本发明的另一个目的是提供一种制造和/或装配简单并且成本低廉的自行车轮固定结构。
前述目的主要通过提供包括轴元件、头元件、第一车轮固定装置、第二车轮固定装置、第一杆元件和第二杆元件的自行车轮固定结构来实现。所述轴元件具有第一端部分和第二端部分，在其间延伸有纵向中心轴的。所述头元件在所述轴元件的所述第二端部分连接到所述轴元件上。所述第一车轮固定装置位于所述轴元件的所述第二端部分。所述第二车轮固定装置位于所述轴元件的所述第一端部分和所述第二端部分中的至少一个。所述第一杆元件可操作地连接到所述第一车轮固定装置，以响应于所述第一杆元件的移动来移动所述第一车轮固定装置。所述第二杆元件可操作地连接到所述第二车轮固定装置，以响应于所述第二杆元件的移动来移动所述第二车轮固定装置。
结合附图，根据下面公开了本发明优选实施例的描述，本领域的普通技术人员能够清楚本发明的这些及其它目的、特征、方面和优点。
附图说明
现在参考形成原始公开一部分的附图。
图1为具有安装在其上的根据本发明第一实施例的后自行车轮毂和前自行车轮毂的自行车的侧面正视图；
图2为车架一部分和图1中所示后轮毂的放大分解透视图；
图3为图2中所示后轮毂的车轮固定轴的分解透视图；
图4为车架一部分和图1-2中所示后轮毂的放大局部截面图，其中车轮固定轴处于第一局部安装位置；
图5为图4中所示的一部分车架和后轮毂的放大端部正视图，示出了车轮固定轴从第一局部安装位置的旋转；
图6为车架一部分和图1-2中所示后轮毂的放大局部截面图，其中车轮固定轴处于第二局部安装位置(即，在图5中所示的旋转期间)；
图7为车架一部分和图1-2中所示后轮毂的放大局部截面图，其中车轮固定轴处于第三局部安装位置(即，在图5和6中所示的旋转之后)，并且在将第一车轮固定杆移至第一固定位置之后，但在将第二车轮固定杆移至第二固定位置之前；
图8为车架一部分和图1-2中所示后轮毂的放大局部截面图，其中车轮固定轴完全安装(即，第一和第二车轮固定杆都分别处于第一和第二固定位置)；
图9为车架一部分和图8中所示后轮毂的局部截面图，但是为了示出的目的，绕着中心轴旋转了90度；
图10为车架一部分和图1-2中所示后轮毂的局部纵向正视图，其中车轮固定轴处于第三局部安装位置(即，在图5和6中所示的旋转之后)，并且在将第一车轮固定杆移至第一固定位置之后，但在将第二车轮固定杆移至第二固定位置之前；
图11为车架一部分和图1-2中所示后轮毂的局部纵向正视图，其中车轮固定轴完全安装(即，第一和第二车轮固定杆都分别处于第一和第二固定位置)；
图12为图2-11中所示车轮固定头与内轴组件的纵向正视图；
图13为图2-11中所示车轮固定轴的外轴的纵向正视图；
图14为图2-11中所示车轮固定轴的膨胀元件的放大透视图；
图15为图2-11中所示车轮固定轴的外轴的偏压弹簧的放大透视图；
图16为图2-11中所示车轮固定轴的内部调整件的放大透视图；
图17为图2-11中所示车轮固定轴的外部调整件的放大透视图；
图18为图2-11中所示车轮固定轴的另一外部调整件的放大透视图；
图19为车架一部分和图1中所示后轮毂的放大局部截面图，其中车轮固定轴处于使用车轮固定杆夹住车架之后的完全安装位置；
图20为一部分车架和根据本发明第二实施例的后轮毂的放大分解透视图；
图21为图20中所示后轮毂的车轮固定轴分解透视图；
图22为车架一部分和图20-21中所示后轮毂的放大局部截面图，其中车轮固定轴处于第一局部安装位置；
图23为车架一部分和图20-21中所示后轮毂的放大局部截面图，其中车轮固定轴处于第二局部安装位置；
图24为车架一部分和图20-21中所示后轮毂的放大局部截面图，其中车轮固定轴处于第三局部安装位置，并且在将第一车轮固定杆移至第一固定位置之后，但在将第二车轮固定杆移至第二固定位置之前；
图25为车架一部分和图20-21中所示后轮毂的放大局部截面图，其中车轮固定轴完全安装(即，第一和第二车轮固定杆都分别处于第一和第二固定位置)；
图26为车架一部分和图25中所示后轮毂的局部截面图，但是为了示出的目的，绕着中心轴旋转了90度；
图27为图20-26中所示车轮固定头与内轴组件的纵向正视图；
图28为图20-26中所示车轮固定轴的外轴的纵向正视图；
图29为图20-26中所示车轮固定轴的膨胀元件的放大透视图；
图30为图20-26中所示车轮固定轴的另一膨胀元件的放大透视图；
图31为图20-26中所示车轮固定轴的外轴的偏压弹簧的放大透视图；
图32为图20-26中所示车轮固定轴的内部调整件的放大透视图；
图33为图20-26中所示车轮固定轴的外部调整件的放大透视图；
图34为图20-26中所示车轮固定轴的螺母固定器的放大透视图；
图35为图20-26中所示车轮固定轴的螺母的放大透视图；
图36为车架一部分和根据本发明第三实施例的后轮毂的放大局部截面图，其中车轮固定轴完全安装(即，第一和第二车轮固定杆都分别处于第一和第二固定位置)。
具体实施方式
现在参考附图对本发明所选的实施例进行描述。本领域的技术人员从本发明应当理解，下面本发明实施例的描述仅仅是示意性质的，而不是限制由所附权利要求及其等同物限定的本发明。
首先参考图1-3和19，示出了具有安装在其上的根据本发明的后自行车轮毂12R和前自行车轮毂12F的自行车10。后轮毂12R使用根据本发明的车轮固定轴22连接到自行车10的车架11上。具体地，车架11包括具有形成在其自由端的一对轮毂安装凸缘14和16的后叉形件或三角形件13。优选地，车轮固定轴22的一端直接螺纹连接在安装凸缘16上，而另一端具有用来将车轮固定轴22牢固地连接到另一安装凸缘14上的车轮固定机构。前轮毂12F以基本上与后轮毂12R相同的方式使用根据本发明的车轮固定轴22’连接到自行车10的车架11上，如下所述。
除了后轮毂12R具有车轮固定轴22和前轮毂12R具有车轮固定轴22’之外，自行车10为传统形式的。因此，除了与具有本发明的车轮固定轴22的后轮毂12R和具有本发明的车轮固定轴22’的前轮毂12R相关的部件之外，这里不再详细描述和/或示出自行车10及其各种部件。此外，自行车领域的技术人员从本公开应当理解，在不脱离本发明的情况下可对自行车10及其部件做出各种修改。首先描述后轮毂12R。
参考图2-11，后自行车轮毂12R包括主轮毂轴20、车轮固定轴22、轮毂组件24和飞轮(freewheel)26。除了车轮固定轴22之外，后轮毂12R为传统形式的。因此，除了与本发明车轮固定轴22相关的之外，这里不再详细描述和/或示出后轮毂12R。轮毂组件24的轮毂壳(以虚线示出轮廓)和飞轮26通过轴承组件和/或其它传统部件以传统的方式可旋转地支撑在后轮毂12R的主轮毂轴20上。车轮固定轴22延伸穿过主轮毂轴20。因此，安装在飞轮26上的后链轮的向前旋转将扭矩传递到轮毂组件24上。轮毂组件24通过多根辐条以传统的方式连接到后车圈上，以便将轮毂组件24的向前旋转传递到后车圈和轮胎。
参考图2-18，自行车轮固定轴22主要包括轴元件30、头元件(headmemeber)32和一对(第一和第二)车轮固定杆元件34和36。轴元件30延伸穿过主轮毂轴20。在该实施例中，头元件32连接到轴元件30的一端，杆元件34和36连接到头元件32。在该实施例中，轴元件30的另一端直接螺纹连接到车架11上，如下面所更加详细描述的。
(第一)车轮固定杆元件34具有外凸轮，该外凸轮响应于杆元件34的移动而移动(第一)车轮固定装置。(第二)车轮固定杆元件36具有内凸轮，该内凸轮响应于杆元件36的移动而移动(第二)车轮固定装置。在所示实施例中，(第一和第二)杆元件34和36可至少部分地相对于彼此独立地运动，以便至少部分地彼此独立移动(第一和第二)车轮固定装置的部件。在所示实施例中，(第一)杆元件34从(第一)松开位置至(第一)固定位置的移动施加了轴向力，如图6和7中所示。在另一方面，(第二)杆元件36从(第二)松开位置至(第二)固定位置的移动径向地张开了轴元件30，如图7和8中所示。下面对(第一和第二)杆元件34和36移动(第一和第二)车轮固定装置的操作进行更加详细的描述。
参考图2-4和6-13，轴元件30构造有连接在一起的几个部分。当组装在一起时，轴元件30具有第一螺纹端部分30a和第二端部分30b，其中第一和第二端部分30a与30b之间延伸有纵向中心轴X，如图2-5中所示。平行于纵向中心轴X的方向被认为是轴向/纵向方向，而垂直于纵向中心轴X的方向被认为是横向。在纵向中心轴X与绕着纵向中心轴X同心布置的假想圆(圆筒)之间径向地延伸有许多径向延伸线。
第一螺纹端部分30a设计成直接螺纹连接到安装凸缘16上。头元件32安装到第二端部分30b上，使得第二端部分30b支撑头元件32。杆元件34和36可操作地连接到第一和第二车轮固定装置，以便响应于杆元件34和36的移动，将轴元件和头元件32的部分相对于彼此轴向地移动。
参考图2-15，轴元件30主要包括外轴40、内轴42、径向膨胀元件或部件44和偏压元件46。内轴42可拆卸地连接在外轴40内的安装位置上，如图4和6-9中所示。优选地，外轴40与内轴42通过螺纹连接可拆卸地连接在一起，以便在内轴42处于安装位置中时，防止内轴42相对于外轴40的轴向移动。膨胀件44可滑动地布置在与外轴40一端相邻的内轴42上。偏压元件46轴向地布置在外轴40与膨胀件44之间，以脱离彼此的接合的方式来偏压这些零件。
参考图2-4、6-9和13，外轴40主要包括第一外螺纹轴端40a、第二轴端40b、外杆部分40c、内孔40d和横向螺纹孔40e。外杆部分40c在第一轴端40a与第二轴端40b之间延伸，优选地，外杆部分40c具有带基本一致的圆形形状的外表面。当轴元件30完全组装时，螺纹轴端40a形成轴元件30的第一端部分30a。因此，优选地，螺纹轴端40a直接螺纹连接到安装凸缘16上。第二轴端40b连接到安装凸缘14上。当轴元件30完全组装时，第二轴端40b与内轴42、膨胀件44和偏压元件46一起组成轴元件30的第二端部分30b。优选地，当沿着中心轴X看时，外轴40具有圆形的外形，如图3中所清楚示出的。优选地，外轴40利用传统制造技术如铸造和/或机加工，由轻质刚性材料如金属材料制成。在该实施例中，外轴40优选构造为一体式整体元件。
安装凸缘16具有优选为带有连续阴螺纹的封闭孔(即，优选为不是槽)的螺纹孔16a，该螺纹孔16a接收第一轴向螺纹端40a。在该实施例中，螺纹孔16a具有在其中接收外轴40非螺纹部分的非螺纹段。安装凸缘14具有优选为带有连续环形表面的封闭孔(即，优选为不是槽)的非螺纹孔14a，该非螺纹孔14a接收第二轴端40b。优选地，轴元件30的外轴40的尺寸和到安装凸缘16的固定使得外轴40的第二端轴40b的自由边不超出安装凸缘14的轴向外表面，如图7和8中所示。
当然，本领域的技术人员从本公开应当理解，如果需要和/或希望，那么孔16a可全都布有螺纹，并在螺纹轴端40a上设有另外的螺纹，但仍导致第二轴端40b如这里所示的位置。此外，本领域的技术人员从本公开应当理解，如果需要和/或希望，那么前述布置还可修改成在螺纹轴端40a设置更长的螺纹，使得第二轴端40b相对于凸缘14的位置更可调整，和/或使得车轮固定轴可与变厚度/间距的安装凸缘一起使用。无论如何，螺纹轴端40a、螺纹孔16a、安装凸缘14和16的间距/厚度以及外轴40的总长度的尺寸优选为使得第二轴端40b的自由边不突出安装孔14a。
在该实施例中，内孔40d为具有中心螺纹段40f和从螺纹段40f延伸至第二轴端40b的开口端的扩大非螺纹段40g的阶梯状通孔。内轴42螺纹连接到内孔40d的螺纹段40f。内轴42延伸出内孔40d的非螺纹段40g。因此，当内轴42处于安装位置中时，内轴42从外轴40的第二轴端40b延伸。优选地，头元件32连接到内轴42延伸出内孔40d的末端，如下所述。优选地，当沿着中心轴X观看时，阶梯状内孔40d具有圆形的内部形状。
优选地，在横向螺纹孔40e中螺纹连接有固定螺钉50，以便在内轴42处于安装位置中时，可拆卸地防止内轴42在内孔40d中的相对转动，如下所述。因此，优选地，固定螺钉50布置在外轴40与内轴42之间，以便在内轴42处于安装位置中时，可拆卸地防止内轴42在内孔40d中的相对转动。横向螺纹孔40e在外轴40的外表面与内孔40d之间延伸。
第二轴端40b具有倾斜(第二端)表面40h和从倾斜表面40h轴向延伸的(第二)弹簧接收槽40i。优选地，偏压元件46为一端接收在槽40i内的螺旋压缩弹簧。槽40i优选具有比盲孔40d的非螺纹段40g大的直径，使得内轴42通过偏压元件46可滑动地接收。倾斜表面40h与膨胀件44联合，以在第二端部分30b提供径向紧固力。
参考图2-4、6-9和12，内轴42主要包括第一螺纹端42a、第二端42b、内杆部分42c和托架48。第一螺纹端42a螺纹连接到内孔40d的螺段40f。当内外轴40与42联接在一起时，第一螺纹端42a和螺纹段40f组成内外轴40与42之间的螺纹连接部分。第二端42b延伸出内孔40d的非螺纹段40g。第二端42b支撑头元件32。具体地，内轴42的第二端42b具有连接到其上的托架48，该托架48支撑头元件32。内杆部分42c在第一端42a与第二端42b之间延伸。
优选地，当沿着中心轴X观看时，除了布置在第二端42b上的托架48之外，内轴42具有圆形形状。第二端42b延伸出内孔40d，如从图3、4和6所清楚示出的。优选地，内轴42利用传统制造技术，如铸造和/或机加工，由轻质刚性材料如金属材料制成。在该实施例中，优选地，内轴42与托架48构造为一体式整体元件，或者托架48可构造为固定到内轴42上(例如，通过焊接等)的单独元件。优选地，托架48具有通过其接收杆元件34的一部分的纵向槽，如下所述。
参考图2-4、6-9、14和15，径向膨胀件44主要包括倾斜(第一端)表面44a、第二轴端表面44b、(第一)弹簧接收槽44c和轴接收孔44d。弹簧接收槽44c从倾斜表面44a轴向延伸，而轴向接收孔44d从第二接表面44b轴向延伸至弹簧接收槽44c。轴接收孔44d稍大于内杆段42c。倾斜表面44a具有与倾斜表面40h相同的倾斜度，例如45度。优选地，膨胀件44利用传统制造技术，如铸造和/或机加工，由轻质刚性材料如金属材料制成。在该实施例中，膨胀件44构造为一体式整体元件。
膨胀件44和外轴40的第二轴端40b组成径向膨胀结构的一部分，其外径由膨胀件44的外表面44e和第二端轴40b的外表面40j限定。倾斜表面40h与40a彼此联合，以响应于膨胀件44朝着螺纹轴端40a的相对轴向运动而扩大径向膨胀结构的外径，这发生在响应于(第二)杆元件36从松开位置至接合位置的运动中。膨胀件44与第二轴端40b之间的相对轴向运动引起外表面44e和40j至少之一径向向外地膨胀径各膨胀结构的外径。偏压元件46通常将倾斜表面40h和44a彼此轴向分离地偏压(脱离接触)，使得径向膨胀结构通常朝着非膨胀状态偏压。
固定螺钉50布置成当紧固螺钉50时，有选择地接触内轴42的外表面，如图4和6-8中所示。具体地，固定螺钉50螺纹连接地(可调整地)安装在横向螺纹孔40e中，如上所枕席。因此，当固定螺钉50紧靠在内轴42的外表面时，其末端依靠摩擦防止内轴42相对于外轴40的旋转。可选择地，内轴42的外表面可包括凹槽或凹痕区域42d，例如图12中所示。通过这种布置，当固定螺钉50的内端接收在凹痕区域42d中时，还可防止内轴42相对于外轴40的转动。
参考图2-12和16-18，现在对头元件32进行更加详细的描述。头元件32包括主体部分60、附属部分62、外部调整部分64和内部调整部分66。主体部分60支撑在内轴42的托架48上。内部调整部分66螺纹连接在主体部分60上。附属部分62可滑动地支撑在内部调整部分66上。外部调整部分64螺纹连接在附属部分62上。因此，通过将内部调整部分66相对于主体部分60旋转，可调整内部调整部分66相对于主体部分60的轴向位置。同样，通过将外部调整部分64相对于附属部分62旋转，可调整外部调整部分64相对于附属部分62的轴向位置。
当(第一)杆元件34从(第一)松开位置移至(第一)固定位置时，附属部分62和外部调整部分64相对于轴元件30朝着第一端部分30a轴向移动。因此，外部调整部分64轴向地接触安装凸缘14，向安装凸缘14施加轴向(夹紧)力以将后轮毂12R固定到安装凸缘14和16上。当杆元件34从(第一)松开位置移到(第一)固定位置时，主体部分60和内部调整部分66基本上保持静止。优选地，在移动杆元件36之前，杆元件34从(第一)松开位置移到(第一)固定位置。
当(第二)杆元件36从(第二)松开位置移至(第二)固定位置时，主体部分60和内部调整部分66相对于轴元件30朝着第一端部分30a轴向移动。因此，内部调整部分66轴向地接触安装凸缘14，引起径向膨胀结构的径向膨胀(即，径向膨胀了轴元件30在安装凸缘14内第二端部分30b的外径)，以将后轮毂12R固定到进一部固定到凸缘14和16上。当杆元件36从(第二)松开位置移到(第二)固定位置时，附属部分62和外部调整部分64基本上保持静止。在杆元件34移到(第一)固定位置之后，杆元件36移到(第二)固定位置。因此，杆元件34和36至少彼此部分独立地移动，以至少彼此部分独立地移动附属部分62和主体部分60。
参考图2-12，主体部分60主要为具有内槽60a、一对偏心凸轮孔60b和螺纹段60c的杯状元件。内轴42的托架48接收在内槽60a中，杆元件34的一部分延伸穿过主体部分60和托架48。优选地，螺纹段60c为具有外(阳)螺纹的管状结构。内部调整部分66螺纹连接在外螺纹段60c上。凸轮孔60b其中接收杆元件的配套部分，以响应于杆元件36的运动来移动主体部分60，如下所述。优选地，主体部分60利用传统制造技术，如铸造和/或机加工，由轻质刚性材料如金属材料制成。
参考图2-11和16，内部调整部分66为具有连接部分66a、邻接部分66b和阶梯内孔66d的阶梯形管状元件，其中邻接部分66b具有轴向邻接表面66c，阶梯内孔66d具有扩大的螺纹段66e和非螺纹段66f。螺纹段66e形成在扩大的连接部分66a中，使得连接部分66a螺纹地安装在主体部分60的螺纹段60c上。因此，内部调整部分66通常与主体部分60一起轴向移动。但是，通过将内部调整部分66相对于主体部分60旋转，可调整内部调整部分66相对于主体部分60的轴向位置。轴元件的内轴42通过阶梯孔66d接收。轴向邻接表面66c与轴元件30的膨胀件44接触。优选地，内部调整部分66利用传统制造技术，如铸造和/或机加工，由轻质刚性材料如金属材料制成一体式整体元件。
优选地，轴向邻接表面66c的最大直径等于或稍小于膨胀件44和外轴40的最大直径(即，其最大直径等于或稍小于轴元件30)。并且，优选地，轴向邻接表面66c的最大直径等于或稍小于安装凸缘14的孔14a的直径。因此，当杆元件36移到固定位置时，轴向邻接表面66c可移动膨胀件44，以在第二端部分30b膨胀轴元件30，而不与外轴40和孔14a干涉。
参考图2-11和17，附属部分62可滑动地支撑在内部调整部分66上。附属部分62包括螺纹管状部分62a、一对凸轮部分62b和通过其延伸的内孔62c。凸轮部分62b具有与杆元件34的外凸轮表面相匹配的凸轮表面62d。内孔62c的尺寸使得其可滑动地支撑在内部调整部分66的连接部分66a的外表面上。当沿轴向观看时，凸轮部分62b的内表面的轮廓与内孔62c相同，使得内部调整部分66可滑动地支撑在凸轮部分62b上。优选地，附属部分62b利用传统制造技术，如铸造和/或机加工，由轻质刚性材料如金属材料制成。
参考图2-11和18，外部调整部分64优选为具有螺纹孔64a和轴向邻接表面64b的环状结构。外部调整部分64螺纹连接在附属部分62的螺纹管状部分62a上。因此，外部调整部分64通常与附属部分62一起轴向移动。但是，通过将外部调整部分64相对于附属部分62旋转，可调整外部调整部分64相对于附属部分62的轴向位置。轴向邻接表面64b的最小走私大于孔14a、膨胀件44和外轴40的外径。因此，当杆元件34移到固定位置是，轴向邻接表面64c在安装凸缘14上施加轴向力，以提供夹紧作用。优选地，外部调整部分64利用传统制造技术，如铸造和/或机加工，由轻质刚性材料如金属材料制成。
附属部分62和外部调整部分64组成了(第一)车轮固定装置的一对(第一)部件，其响应于(第一)杆元件34的移动而相对于轴元件30移动。因此，(第一)车轮固定装置包括一对(第一)车轮固定部件(即，附属部分62和外部调整部分64)，其可轴向调整(螺纹)地连接在一起，使得这对第一车轮固定部件之间的相对旋转调整其相对轴向位置。
主体部分60和内部调整部分66组成了(第二)车轮固定装置的一对(第二)部件，其响应于(第二)杆元件36的移动而相对于轴元件30移动。因此，(第二)车轮固定装置包括一对(第二)车轮固定部件(即，主体部分60和内部调整部分66)，其可轴向调整(螺纹)地连接在一起，使得这对第二车轮固定部件之间的相对旋转调整其相对轴向位置。
参考图2-12，(第一)杆元件34主要包括操作杆部分34a、一对凸轮部分34b和从操作杆部分34a延伸的翼片元件34c。凸轮部分34b可枢转地支撑在一部分杆元件36上，如下所述。当杆元件34枢转时，凸轮部分34b与凸轮部分62b联合，一起将附属部分62相对于轴元件30移动。具体地，当(第一)杆元件34从(第一)松开位置移至(第一)固定位置时，附属部分62相对于轴元件30轴向地移动，更加靠近第一端部分30a，如图6和7中所示。优选地，操作杆部分34a和凸轮部分34b利用传统制造技术，如铸造和/或机加工，由轻质刚性材料如金属材料制成一体式整体元件。
仍参考图2-12，(第二)杆元件36主要包括操作杆部分36a、一对凸轮部分36b和枢转销36c。凸轮部分36b、操作杆部分36a与枢转销36c一起旋转。枢转销36c延伸穿过杆元件34的凸轮部分34b、主体部分60和托架48的槽。优选地，杆元件34的凸轮部分34b可枢转地支撑在枢转销36c上，使得杆元件34和36可绕着共用枢转轴旋转。凸轮部分36b接收在主体部分60的凸轮孔60b中。当操作杆36a从松开位置旋转至固定位置时，在操作杆36a旋转期间，凸轮部分36b与凸轮孔60b联合，以轴向地移动主体部分60，使其更加靠近螺纹端部分30a，如图7和图8中分别所示。
现在参考图2-15，现在对具有根据本发明的车轮固定轴22的后轮毂12R进行更加详细的描述。在将具有车轮固定轴22的后轮毂12R安装到安装凸缘14和16上之前，先以传统的方式将主轮毂轴20、轮毂组件24和飞轮26组装在一起作为一个单元。车轮固定轴22根据本发明组装成与包括主轮毂轴20、轮毂组件24和飞轮26的单元相独立的单元。
为了将车轮固定轴22组成作一个单元，使用传统的组装技术组装车轮固定机构(即，头元件32、杆元件34、杆元件36和内轴42)，如图3和12中所示。优选地，在组装车轮固定机构(即，头元件32、杆元件34、杆元件36和内轴42)之后，将内部调整部分66螺纹连接在主体部分60上，如图3所清楚示出的。在安装了内部调整部分66之后，将膨胀件44和偏压元件46安装在内轴42上。将内轴42插入内孔40d中，并螺纹连接在外轴40上，使得防止内轴42的轴向移动，并使得膨胀件44和偏压元件46保持在内轴42上，如图3和4所清楚示出的。然后，将固定螺钉50安装在外轴40与内轴42之间，以防止内轴42相对于外轴40的转动，如图3和4所清楚示出的。
在将内轴42与外轴40连接在一起之前或之后，可将附属部分62和外部调整部分64安装在内部调整部分66上。当然，在将附属部分62安装在与杆元件36相邻的内部调整部分64上之前或之后，可将外部调整部分64螺纹连接在附属部分62上。总之，一旦附属部分62和外部调整部分64安装在上面的组件上，就完全组装了车轮固定轴22。
现在，可使用车轮固定轴将包括主轮毂轴20、轮毂组件24和飞轮26的单元连接到安装凸缘14和16上。为了将后轮毂12R安装到车架11上，包括主轮毂轴20、轮毂组件24和飞轮26的单元定位在安装凸缘14与16之间。然后，将车轮固定轴22插入安装凸缘14的孔14a，通过主轮毂轴20、轮毂组件24和飞轮26，插入安装凸缘16的螺纹孔16a，如图4-7所清楚示出的。现在，如果需要，可调整外部调整部分64和/或内部调整部分66相对于附属部分62和主体部分60的轴向位置，使得杆元件34和36至其固定位置的移动分别导致轴向和径向紧固力的所需量，如图6-11所清楚示出的。在该实施例中，优选在进行操作第二车轮固定装置以引起径向膨胀结构的径向膨胀之前，进行操作第一车轮固定装置以施加轴向力。翼片元件34c用作“方向或杆移动顺序”的指示器，使得用户在(第二)杆元件346之前旋转(第一)杆元件34。
如果需要拆除后轮，那么将杆元件34和36移至其松开位置，然后转动整个车轮固定轴22，以将轴30从安装凸缘16分离。单独将杆元件34移至其松开位置，由于翼片34c的结构，杆元件36也会移至其松开位置。总之，一旦杆元件34和36处于其松开位置，整个车轮固定轴22就可从安装凸缘16旋拧下，再轴向拆除。然后，可从自行车架11的后三角形件13拆除后轮的其余部分。重复上述安装步骤以将后轮毂12R重新连接到自行车架11上。通过这里所布置，每次安装轴元件30时，其都可位于相对于安装凸缘16相同的位置(即，如果完全紧固了)。因此，通过这里所示的布置，当拆除和重新安装后轮毂12R时，能够使调整部分64和66处于相同的位置。但是，如上所述，本领域的技术人员从本公开应当理解，可根据需要和/或希望，在不脱离本发明范围的情况下，对螺纹孔16a和第一螺纹端部分30a做出各种修改。
外轴40与内轴42之间的螺纹连接(第一螺纹端42a与螺纹段40f之间的连接)形成轴元件30(布置在外轴40与内轴42之间)的固定结构的一部分，这在内轴42处于安装位置中时，可拆卸地防止了内轴42从内孔40d的轴向移动。安装在外轴40的横向螺纹孔40e的固定螺钉50和内轴42的外表面也形成轴元件30(布置在外轴40与内轴42之间)的固定结构的一部分，这在内轴42处于安装位置中时，可拆卸地防止了内轴42在内孔40d中的相对旋转。
现在参考图1和19，现在对前轮毂12F进行更加详细的描述。除了消除后轮毂12R的飞轮26之外，前轮毂12F与后轮毂12R相同。由于飞轮26的消除，所以前轮毂12F及其一些部件比后轮毂12R的相同部件窄。
前轮毂12F使用车轮固定轴22’以与后轮毂12R相同的方式固定到车架11上，如上所述。具体地，车架11包括具有形成在其自由端的一对轮毂安装凸缘14’和16’的前叉15。优选地，车轮固定轴22’的一端直接螺纹连接在安装凸缘16’上，而另一端具有用来将车轮固定轴22’牢固地连接到另一安装凸缘14’上的车轮固定机构。除了由于前轮毂12F更窒窄的结构而导致安装凸缘14’与16’更加靠近之外，安装凸缘14’和16’分别与安装凸缘14和16相同。
考虑到前轮毂12F与后轮毂12R，以及前安装凸缘14’、16’与后安装凸缘14、16之间的相似性，这里不再详细地描述和/或示出前轮毂12F和前安装凸缘14’、16’。但是，自行车领域的技术人员从本公开应当理解，除了这里所说明和/或示出的，后轮毂12R及后安装凸缘14和16的描述与示出也可分别应用于前轮毂12F和前安装凸缘14’、16’。
为方便起见，前轮毂12F与后轮毂12R相同的部件以相同的附图标记标识。为方便起见，前轮毂12F与后轮毂12R功能相同(但并不完全相同)的部件以具有添加的单引号(’)的相同附图标记标识。除了前轮毂12F与后轮毂12R功能上相同的部件在纵向上短于后轮毂12R相应的部件之外，前轮毂12F与后轮毂12R功能上相同的部件与后轮毂12R的部件相同。换句话说，除了车轮固定轴22’的某些部件在纵向上短于(窄于)车轮固定轴22的相应部件之外，车轮固定轴22’与车轮固定轴22相同。因此，这里不再详细描述和/或示出前轮毂12F的车轮固定轴22’。
第二实施例
现在参考图20-35，现在描述根据本发明第二实施例的修改型车轮固定轴222，其包括具有修改型第一端部分230a的修改型轴元件230，其中修改型第一端部分230a设计成安装在修改型后三角形件213上。除了轴元件230的第一端部分230a之外，该第二实施例的车轮固定轴222与第一实施例的车轮固定轴22相同。因此，除了与第一端部分230a及修改型后三角形件213相关的内容之外，这里不再详细描述和/或示出该实施例。但是，自行车领域的技术人员从本公开应当理解，除了这里所描述的和/或示出的之外，第一实施例的描述和示出也可应用于该第二实施例。此外，自行车领域的技术人员从本公开应当理解，除了这里所描述的和/或示出的之外，车轮固定轴222设计成替换第一实施例的车轮固定轴22，以与上面关于第一实施例所述的方式，将包括主轮毂轴20、轮毂组件24和飞轮26的单元安装到后三角形件213上。
为简便起见，该第二实施例与第一实施例相同的部件将采用与第一实施例相同的附图标记标识。为简便起见，该第二实施例与第一实施例功能相同(但并不完全相同)的部件以具有添加的“200”的相同附图标记标识。
轴元件230包括修改型外轴240、修改型内轴242、另外的径向膨胀件44、另外的偏压元件46和保持元件252。修改型后三角形件213除了包括具有非螺纹通孔216a的修改型安装凸缘216之外，与后三角形件13相同。外轴240具有与其第二轴端40b相同的修改型第一轴端240a和非螺纹的修改型通孔240d。内轴242比内轴42长，使得修改型螺纹端242a延伸出内孔240d。另外的膨胀件44和偏压元件46布置在与外轴240的第一轴端240a相邻的内轴242上，以便在除相对端之外，还在第一端部分230a径向地膨胀轴元件230。保持元件252连接到螺纹端242a上。
保持元件252包括不可旋转地接收在保持部分258的孔中的螺母256。第一端242a螺纹连接到组装好保持部分258的螺母256上。保持部分258包括与安装凸缘216接触的轴向(第一)邻接表面258a。轴向邻接表面258a的最小直径大于孔216a、膨胀件44和外轴240的最大外径，使得保持部分258在安装凸缘216上施加了轴向力。螺母256具有当杆元件36移至其固定位置时，与第二端部分230a的膨胀件44接触的轴向(第二)邻接表面256a。轴向邻接表面256a的最大直径等于或稍小于孔216a、膨胀件44和外轴240的最大外径。由于该实施例中第一和第二端部分230a和230b上都布置有膨胀件44，所以该实施例中安装凸缘14和216都会发生轴元件230的膨胀。除了无需在连接到安装凸缘14和216/从安装凸缘14和216分离期间旋转内轴242和外轴240之外，该实施例的连接和组装基本与第一实施例相同。具体地，在将组装好的轴230插入安装孔216a之后，将保持元件252螺纹连接在内轴242之上。同样，在该实施例中，由于保持元件252的螺纹(可调整)布置，可消除外部调整部分64，并可提供不具有螺纹的修改型附属部分262。但是，由于该布置，可能需要旋转保持元件252，以调整附属部分262施加的夹紧力。尽管该实施例中第一端部分230a和第二端部分230b都设有径向膨胀结构，但是本领域的技术人员从本公开应当理解可只设置一个径向膨胀结构。例如，可省略设置在第二端部分230b的径向膨胀结构，使得只在第一端部分230a设置径向膨胀结构。
第三实施例
现在参考图36，现在描述根据本发明第三实施例的修改型车轮固定轴322，其包括具有修改型第一端部分330a和修改型第二端部分330b，其中修改型第一端部分330a和修改型第二端部分330b设计成安装在修改型后三角形件313上。除了修改型轴元件330之外，该第三实施例的车轮固定轴322与第一实施例的车轮固定轴22相同。因此，除了与修改型轴元件330及修改型后三角形件313相关的内容之外，这里不再详细描述和/或示出该实施例。但是，自行车领域的技术人员从本公开应当理解，除了这里所描述的和/或示出的之外，第一实施例的描述和示出也可应用于该第三实施例。此外，自行车领域的技术人员从本公开应当理解，除了这里所描述的和/或示出的之外，车轮固定轴322设计成替换第一实施例的车轮固定轴22，以与上面关于第一实施例所述的方式，将包括主轮毂轴20、轮毂组件24和飞轮26的单元安装到后三角形件213上。
为简便起见，该第三实施例与第一实施例相同的部件将采用与第一实施例相同的附图标记标识。最后，为简便起见，该第三实施例与第一实施例功能相同(但并不完全相同)的部件以具有添加的“300”的相同附图标记标识。
轴元件330包括修改型外轴340、修改型内轴342、一对修改型径向膨胀件344、一对修改型偏压元件346和保持元件352。修改型后三角形件313除了包括具有稍大于孔14a的通孔314a的修改型安装凸缘314和具有非螺纹通孔316a的修改型安装凸缘316之外，与后三角形件13相同。外轴340具有修改型第一轴端340a和修改型第二轴端340b，这两个轴端为管形形状，并具有从其自由端延伸的多个(例如，四个)周向等间隔的轴向延伸狭缝。外轴340还包括在第二轴端340b为非螺纹阶梯状外表面的修改型通孔340d，其与主轴20接触，以将外轴340适当地定位在孔314a和316a中。
第一轴端340a和第二轴端340b具有内环锥形(圆锥形)表面，其与膨胀件344的相似形状的外环锥(圆锥形)表面联合，以响应于膨胀件344的移动，在孔314a和316a内的第一和第二端部分330a和330b膨胀外轴340的外径。内轴342比内轴42长，使得修改型螺纹端342a延伸出内孔240d。膨胀件344和偏压元件346布置在部分地处于第一轴端340a和第二轴端340b内的内轴342上。偏压元件346在轴向上比第一实施例的偏压元件36短，并布置在第一和第二轴端340a和340b内，以偏压膨胀件344，使其与外轴340的第一和第二轴端340a和340b分离。保持元件352为螺纹连接在螺纹端342a上的螺母。
在该实施例中，由于轴元件330的布置，在安装凸缘314和316上都发生轴元件330的径向膨胀。该实施例该实施例中第一和第二端部分230a和230b上都布置有膨胀件44，所以该实施例中安装凸缘14和216都会发生轴元件230的膨胀。除了无需在连接到安装凸缘314和316/从安装凸缘314和316分离期间旋转内轴342和外轴340之外，该实施例的连接和组装基本与第一实施例相同。具体地，在将组装好的轴330插入安装孔316a之后，将保持元件352螺纹连接在内轴342之上。同样，在该实施例中，由于保持元件352的螺纹(可调整)布置，可消除外部调整部分64，并可提供不具有螺纹的修改型附属部分362。但是，由于该布置，可能需要旋转保持元件352，以调整附属部分362施加的夹紧力。依赖于所需的夹紧力，当杆元件34移到其固定位置中时，在第一端部分330a可能发生一些径向膨胀。但是，当杆元件36移到其固定位置中时，调整内部调整部分66，以在第一和第二端部分330a和330b提供所需的径向膨胀。尽管该实施例中第一端部分330a和第二端部分330b都设有径向膨胀结构，但是本领域的技术人员从本公开应当理解可省略径向膨胀结构中的一个。
术语的一般说明
在理解本发明的范围时，这里用来描述装置的部件、部分或零件的术语“构造”包括构造成或设计成实现所需功能的硬件和/或软件。在理解本发明的范围时，这里使用的术语“包括”及其派生词表示的是确定具有相关的特征、元件、部件、组群、集成和/或步骤，但是并不排斥具有其它不相关的特征、元件、部件、组群、集成和/或步骤。前述说明还可应用于具有类似含义的词，例如术语“包含”、“具有”及其派生词。同样，当单独使用术语“零件”、“片断”、“部分”、“构件”或“元件”时，其具有单个零件或多个零件的双重含义。如这里描述本发明所使用的，下列方向性术语“向前、向后、止方、向下、垂直、水平、下方和横向”以及任何其它类似的方向性术语指的是配备有本发明的自行车的那些方向。因此，用来描述本发明的这些术语可解释为关于配备有本发明的自行车在正常行驶位置。最后，程度的术语，例如这里使用的“基本上”、“大约”和“大致”意味使得最终结果并不显著变化的修正项目的合理偏离量。
尽管只选择了所选实施例来示出本发明，但是本发明所属领域的技术人员会在不脱离由所附权利要求限定的本发明范围的情况下做出各种变化和修改。另外，前面根据本发明实施例的描述仅仅是示意性的，而不是限制由所附权利要求及其等同物限定的本发明的目的。

Claims (28)

1. 一种自行车轮固定结构，包括：
轴元件，具有第一端部分和第二端部分，在第一端部分和第二端部分之间延伸有纵向中心轴；
头元件，在所述轴元件的所述第二端部分连接到所述轴元件上；
第一车轮固定装置，位于所述轴元件的所述第二端部分；
第二车轮固定装置，位于所述轴元件的所述第一端部分和所述第二端部分中的至少一个；
第一杆元件，可操作地连接到所述第一车轮固定装置，以响应于所述第一杆元件的移动来移动所述第一车轮固定装置；以及
第二杆元件，可操作地连接到所述第二车轮固定装置，以响应于所述第二杆元件的移动来移动所述第二车轮固定装置。
2. 如权利要求1所述的自行车轮固定结构，其中
所述第一车轮固定装置响应于所述第一杆元件的移动相对于所述轴元件移动，以施加轴向力；
所述第二车轮固定装置响应于所述第二杆元件的移动相对于所述轴元件移动，以引起所述轴元件的径向膨胀。
3. 如权利要求2所述的自行车轮固定结构，其中
所述第一杆元件和第二杆元件至少部分地彼此独立，以至少部分地彼此独立地移动所述第一车轮固定装置和第二车轮固定装置。
4. 如权利要求2所述的自行车轮固定结构，其中
所述第一杆元件和第二杆元件可绕共用枢转轴枢转。
5. 如权利要求2所述的自行车轮固定结构，其中
所述第一车轮固定装置包括可轴向调整地连接到一起的一对第一车轮固定部件。
6. 如权利要求5所述的自行车轮固定结构，其中
所述一对第一车轮固定部件螺纹连接在一起，使得所述一对第一车轮固定部件之间的相对旋转调整了其相对的轴向位置。
7. 如权利要求5所述的自行车轮固定结构，其中
所述第二车轮固定装置包括可轴向调整地连接到一起的一对第二车轮固定部件。
8. 如权利要求7所述的自行车轮固定结构，其中
所述一对第二车轮固定部件螺纹连接在一起，使得所述一对第二车轮固定部件之间的相对旋转调整了其相对的轴向位置。
9. 如权利要求2所述的自行车轮固定结构，其中
所述第一车轮固定装置包括布置在所述轴元件的最外直径的径向外侧的第一轴向邻接表面，所述第二车轮固定装置包括布置在所述轴元件的最外直径的径向内侧的第二轴向邻接表面。
10. 如权利要求2所述的自行车轮固定结构，其中
所述第二车轮固定装置包括可轴向调整地连接到一起的一对第二车轮固定部件。
11. 如权利要求10所述的自行车轮固定结构，其中
所述一对第二车轮固定部件螺纹连接在一起，使得所述一对第二车轮固定部件之间的相对旋转调整了其相对的轴向位置。
12. 如权利要求2所述的自行车轮固定结构，其中
所述轴元件在所述第二端部分包括径向膨胀件，当所述第二车轮固定杆从第二松开位置移至第二固定位置时，所述径向膨胀件通过所述第二车轮固定装置轴向地移动，以引起所述轴元件在所述第二端部分的径向膨胀。
13. 如权利要求12所述的自行车轮固定结构，其中
所述径向膨胀件具有第一倾斜表面，并且所述轴元件的所述第二端部分具有第二倾斜表面，所述第二倾斜表面与所述膨胀件的所述第一倾斜表面配合，以引起所述轴元件的所述径向膨胀。
14. 如权利要求12所述的自行车轮固定结构，其中
所述轴元件在所述轴元件的所述第一端部分包括附加径向膨胀件，以便在所述第二车轮固定杆从所述第二松开位置移至所述第二固定位置时，引起所述轴元件在所述第一端部分的径向膨胀。
15. 如权利要求14所述的自行车轮固定结构，其中
所述轴元件具有可调整地安装在所述第一端部分的保持元件。
16. 如权利要求15所述的自行车轮固定结构，其中
所述轴元件包括外轴和至少部分在布置在所述外轴内的内轴，所述外轴具有第一外轴端和第二外轴端，所述内轴的第一内轴端从所述第一外轴端延伸，第二内轴端从所述第二外轴端延伸；并且
所述头元件连接到所述内轴的所述第二内轴端，所述保持元件连接到所述内轴的所述第一内轴端。
17. 如权利要求16所述的自行车轮固定结构，其中
所述保持元件包括螺纹连接在所述内轴的所述第一内轴端上的螺母和与所述螺母不可旋转地接合的保持部分。
18. 如权利要求17所述的自行车轮固定结构，其中
所述保持部分包括布置在所述轴元件的最外直径的径向外侧的第一轴向邻接表面，所述螺母包括布置在所述轴元件的最外直径的径向内侧的第二轴向邻接表面。
19. 如权利要求12所述的自行车轮固定结构，其中
所述轴元件的所述第一端部分具有外螺纹。
20. 如权利要求2所述的自行车轮固定结构，其中
所述第一和第二杆元件距所述轴元件的所述第二端部分都比距所述轴元件的所述第一端部分更近。
21. 如权利要求2所述的自行车轮固定结构，其中
所述轴元件包括具有第一轴端和第二轴端的外轴，和从所述外轴安装有所述头元件的所述第二轴端延伸的内轴。
22. 如权利要求21所述的自行车轮固定结构，其中
所述内轴为与所述外轴相独立的元件，当处于安装位置时，所述内轴可拆卸地布置在所述外轴的内孔中。
23. 如权利要求22所述的自行车轮固定结构，其中
所述轴元件包括布置在所述内轴与所述外轴之间的固定结构，以便在所述内轴处于安装位置时，可拆卸地防止内轴从所述内孔轴向移除。
24. 如权利要求23所述的自行车轮固定结构，其中
所述固定结构包括所述外轴与所述内轴之间的螺纹连接。
25. 如权利要求23所述的自行车轮固定结构，其中
所述轴元件包括布置在所述内轴与所述外轴之间的固定结构，以便在所述内轴处于安装位置时，可拆卸地防止内轴在所述内孔中相对转动。
26. 如权利要求25所述的自行车轮固定结构，其中
所述固定结构包括布置在所述外轴的横向螺纹孔内的固定螺钉，所述横向螺纹孔在所述外轴的外表面和所述内孔之间延伸，使得所述固定螺钉与所述内轴可松开地接合。
27. 如权利要求26所述的自行车轮固定结构，其中
所述固定结构包括所述外轴与所述内轴之间的螺纹连接。
28. 如权利要求25所述的自行车轮固定结构，其中
所述固定结构包括所述外轴与所述内轴之间的螺纹连接。
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