CN1041917A - 车辆车轮 - Google Patents

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Abstract

一种车轮，其构成为一轮辋通过多轮辐泡沫结构连接到轮毂上，多轮辐泡沫结构包覆有纤维强化树脂材料，车轮是由轮辐和使其与轮毂、轮辋相连接的圆弧形部件之间的特殊的特性曲线来限定的。

Description

本发明涉及一种车辆车轮，特别是涉及一种用于标准的商业自行车车架上的纤维强化多轮辐自行车车轮。
最近几年，自行车赛车运动已有显著的发展，为此，增加了竞争的欲望，为使车速更高，参赛者们在不断地寻求新的方法。
一九八三年，弗朗西斯科·摩西（Francesco    Moser）曾使用一具有盘式车轮的自行车创造了一项新的自行车赛车运动速度的世界记录。这种盘式车轮产生的风阻比现代的辐条车轮产生的风阻小。然而，这种盘式车轮特别是用于前轮的盘式车轮，当遇到侧向风或由经过的汽车产生的阵风时，在控制自行车方面带来一问题。当然这个问题可以通过使用辐条车轮来缓解，但现有辐条车轮具有一风阻系数，从而不能在比赛过程中取得令人满意的成绩。
为了克服侧向风带来的问题和减少现有已知辐条车轮的迎风阻力，人们已经改进了一种车轮，它包括一环形部件，一轮毂和一些连接在轮毂和环形部件之间的细长的轮辐。每一轮辐具有一空气动力学的轮廓，且其宽度与厚度的纵横尺寸比大于3.0（最好约为3.8）。由一轮辋所构成的环形部件具有空气动力学型状的导缘，导缘的方向指向轮毂，且其宽度与厚度的纵横尺寸比大于2.6（最好为2.9）。最好有三条轮辐，且都具有相同的形状和尺寸，而且从轮毂呈径向放射状地间隔120°布置，轮辐的一端由圆弧部分与轮毂相连，该圆弧部分的半径等于轮辐的宽度。轮辐的另一端由圆弧部分与环形部件相连，该圆弧部分的半径等于轮辐宽度的一半。
车轮最好具有一由纤维强化树脂所覆盖的泡沫芯，覆盖层的表面光洁度小于16rms（有效值）。合适的树脂可以是热固性树脂或是热塑性树脂，强化纤维可以是碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、聚乙烯纤维，长链聚乙烯纤维或是这些纤维的组合。
图1是本发明车辆车轮的侧面正视图。
图2是同一车轮的端视图。
图3是沿图1中3-3线的剖视图。
图4是沿图1中4-4线的剖视图。
图5是沿图1中5-5线的剖视图。
参照附图具体说明车轮10，它包括一由轮辋14包覆的环形部件12，一轮毂16和三条连接轮毂16和环形部件12的径向轮辐18、20和22。每条轮辐具有由相应的轮辐元件a或b表示的导缘和尾缘，如轮辐18有导缘18a和尾缘18b。每条轮辐最好具有由图5所示的空气动力学的轮廓、相等的长度l、宽度w和最大的厚度t。每条轮辐进一步由纵横尺寸比来限定，纵横尺寸比为宽度w与最大厚度t之比，轮辐在其整个长度l上的纵横尺寸比大于3.0。环形部件12具有空气动力学型状的导缘12a和大于2.6的纵横尺寸比，此纵横尺寸比为宽度w′与厚度t′（见图4）之比。轮辐由圆弧部件30、32、34、36、38和40连接到环形部件12上，每个圆弧部件的半径约为轮辐宽度的一半。同样，轮辐由圆弧部件24、26和28连接到轮毂16上，每个圆弧部件的半径约为轮辐的宽度w。
车轮由一连接轮毂16和轮辋14的泡沫芯42所构成，泡沫芯42涂覆有用纤维43强化的树脂层44。
在一系列模拟以一般比赛速度状态下的侧向风的风洞试验中，将本发明的车轮装在自行车上时，惊奇地发现其具有很低的迎风阻力，并显示出具有稳定的操纵性能。
图1-5所示的最佳实施例中，轮辐具有一曲线型轮廓，该轮廓由I·H·Abbott和A·E·Von    Doenhoff所著，Dover出版公司出版的《具有机翼数据摘要的机翼结构理论》（第312-379页）所述的机翼剖面轮廓的基本部分，在此供参考。
与图1-5所示的轮辋和轮毂相似的一铝质轮辋和一铝质轮毂置入一泡沫芯模中，该芯模的形状便于生产出图1-5所示的车轮。轮毂与轮辋同心布置，粘接剂（由Adteck公司生产的605）涂覆到与泡沫接触的轮辋和轮毂的表面上，并确保良好的粘接。将从卢比考恩化学店（Rubicon    Chemical）购买的商业品级聚氨酯XRS-8705加到模具内，泡沫膨胀并粘接到轮辋和轮毂上，并使泡沫在140°F温度下固化15分钟，然后从模具中取出模制泡沫车轮。
裁剪六片碳纤维织品[由美国北得克萨斯泰勒生产的N342型3K平纹织品，5盎司/平方码，（North    American    Textile）]覆盖在所述的模制泡沫上，每片织品足够大，以便覆盖在轮毂和轮辋的凹槽及膨胀的泡沫上，其中的四片织品与轮辐之一的长度方向成±45°排布，另两片织品的经线与该轮辐的长度方向平行。然后做相同的重叠，每次重叠包括三层织品，对于车轮的每一侧面均如此。每次重叠时，紧挨着泡沫的织品层是以与轮辐的长度方向成±45°方向排布的，而下一层织品的纤维经线与上述同一轮辐的长度方向平行排布，第三层的排布上第一层相同的方向，即纤维与该轮辐成±45°排布，重叠层靠着车轮的每个边缘布置。碳纤维覆盖物（1盎司/平方码）卷绕条轮辐，金属锁环用来使覆盖物和织品与泡沫相连接。最后，用尼龙线缠绕轮辋，使织品和覆盖物坚固地贴在泡沫上。
将粘接剂（由Adteck公司生产的605）涂覆在与碳纤维织品接触的铝质轮毂表面上，接着，将碳纤维织品放在模制泡沫车轮的每一侧面上，将树脂（Dow    530乙烯酯树脂系）倒入模具的底部，所倒入的树脂尽可能溢出模具。将带有织品的模制泡沫三轮辐车轮放入模具中，并将树脂滴入到车轮的顶部。闭合模具，树脂（室温贮存）注入模具，在10-20磅/平方时的入口压力下约需6分钟，模具温度为180-200°F。车轮在模具中可以固化30分钟，然后从模具中取出车轮，去毛刺、用砂纸打光，直至其光滑。轮辐和轮辋的纵横尺寸比分别为3.78和2.87。

Claims (16)

1、一种车轮，包括一环形部件，一与所述环形部件同心的轮毂和一些连接在该轮毂和所述环形部件之间的细长轮辐，所述每一轮辐具有一导缘和一尾缘、一空气动力学的轮廓，以及在轮辐的整个长度上大于3.0的纵横尺寸比。
2、根据权利要求1所述的车轮，其特征在于所说环形部件具有一指向所述轮毂的空气动力学型状的导缘和大于2.6的纵横尺寸比。
3、根据权利要求1所述的车轮，其特征在于所述轮辐的纵横尺寸比为3.8。
4、根据权利要求2所述的车轮，其特征在于环形部件的纵横尺寸比为2.9。
5、根据权利要求2所述的车轮，其特征在于轮辐由圆弧形部件与环形部件相连接，圆弧形部件的半径为轮辐宽度的一半。
6、根据权利要求1至5中任一所述的车轮，其特征在于所述车轮是由涂覆有纤维强化树脂材料的泡沫芯制成。
7、根据权利要求6所述的车轮，其特征在于所述的树脂是热固性树脂，所述纤维是碳纤维。
8、根据权利要求2所述的车轮，其特征在于轮辐由圆弧形部件与轮毂相连接，圆弧形部件的半径等于轮辐的宽度。
9、根据权利要求1至5中任一所述的车轮，其特征在于具有三条轮辐。
10、根据权利要求6所述的车轮，其特征在于所述纤维是玻璃纤维。
11、根据权利要求6所述的车轮，其特征在于所述纤维是碳纤维和玻璃纤维的混合物。
12、根据权利要求6所述的车轮，其特征在于所述纤维是芳族聚酰胺纤维。
13、根据权利要求6所述的车轮，其特征在于所述纤维是碳纤维、玻璃纤维、聚乙烯纤维、长链聚乙烯纤维和芳族聚酰胺纤维的混合物。
14、根据权利要求1所述车轮，其特征在于所述车轮的表面光洁度小于16rms（有效值）。
15、根据权利要求6所述的车轮，其特征在于所说纤维是聚乙烯纤维。
16、根据权利要求6所述的车轮，其特征在于所述纤维是长链聚乙烯纤维。
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