CN1533922A - 用于自行车的辐条轮 - Google Patents

Abstract

一种用于自行车的辐条轮被描述，包括一个轮毂(2)，一个轮辋(3)和多个将所述轮毂连接到所述轮辋的轮辐(A，B)，其中所述轮辐被布置成多组(R)，所述多组被布置成彼此离开一个角距离。在车轮轴的方向上观察，每个组(R)的至少两个轮辐彼此交叉。

Description

用于自行车的辐条轮

技术领域

本发明涉及一种用于一种类型的自行车的辐条轮，它包括一个轮毂、一个轮辋和多个将轮毂连接到轮辋上的辐条。

技术背景

近年来，亲眼看见以发现新的自行车辐条轮结构为目标的研究和探讨日益增加的发展，这些新的辐条轮结构能使车轮更好的起作用以及创造一种独创的和创新的美学效果。

在一个严格的技术层面上，尤其在用于公路赛车的辐条轮领域，研究已经针对确定解决方案，所述解决方案不但从在上述部分被日益强调的重量减少的观点，而且从车轮的静态和动态稳定性的观点以及从结构强度和特别是减小车轮辐条的故障风险的观点来看都是最佳的。

是上述类型的车轮中，轮辐对于实现所有的前述目标肯定提供相当大的作用。实际上，在任何自行车的使用条件下，轮辐都在很大程度上有助于保持车轮的静态和动态稳定性。此外，在后轮上，轮辐是负责起将驱动扭矩从车轮轮毂传送到车轮轮辋的重要作用的元件，其中在车轮轮毂上安装着一个或多个被自行车的传动链条有选择地接合的链轮。为了不浪费骑车人施加于踏板的能量，所述扭矩传送必须以最大可能的效率和因此以最小的变形发生。最后，这些结果必须用可能的最小重量来实现，但又不会将发生故障的风险引入车轮轮辐中。从这个观点来看，一个特别关键的因素是轮辐在车轮装配时已经受到的张紧。所述张紧的目的之一是保证轮辋总是保持在“居中”状态，即，不会从与轮毂轴正交并离轮毂端部本身距离相等的中央平面移出。为了这个目的，典型的辐条轮的轮辐包括在车轮一侧上的第一组轮辐，它们连接到轮毂的一个第一部分，和在车轮另一侧上的第二组轮辐，它们连接到轮毂的一个第二部分，轮毂的第二部分被布置为距离第一部分一个轴向距离。因此，在车轮两侧上的轮辐关于车轮中央平面有一个倾角或外倾角，它使轮辐张紧在平行于车轮轴的方向上产生多个力的分量，这些分量被用来在任何工作条件下在上述平面上将轮辋保持在居中状态中。当然，在车轮的两侧上的轮辐呈现不同的外倾角的车轮中，这个问题变得很关键。这种情况一般出现在后轮，那里轮毂在一端支撑着链轮盘，以致被设置在车轮一侧上支撑链轮盘的轮辐具有比在另一侧上的轮辐的倾角小得多的倾角。明显地，为了保证轮辋的同轴位置，上述具有较小倾角的轮辐必须比在另一侧上的轮辐更多地被张紧，而上述更高的张紧导致个别轮辐自身更大的发生故障的危险。关于这个问题的进一步陈述将在后面结合附图中的图4更详细地给出。在车轮两侧上的轮辐的不同外倾角的问题不仅仅存在于后轮，通常它在任何轮毂被例如一个盘式制动器的制动盘部分地占据的车轮上都存在，或者前轮或者后轮。

为了解决上面提到的问题，申请人已经提出并研制了(看欧洲专利申请EP-A-1 201 458)一个用于自行车的辐条轮，它一方面保证可以获得高的技术特性和性能，而另一方面，获得了一个呈现创新和独创的美学外形的车轮。在上述已知的车轮中，将轮毂连接到轮辋的轮辐被布置成多组，每组三个，每三个的一组都由一个连接到车轮轮毂第一部分的轮辐和两个连接到轮毂第二部分的轮辐构成，所述轮毂第二部分被布置为距离第一部分一个轴向距离。在优选的解决方案中，在车轮轴的方向上观察，连接到轮毂的前述第一部分的轮辐被布置在该组剩余的两个轮辐之间的中央，并关于车轮的中心在一个径向方向上延伸。当再次在车轮轴的方向上观察时，两个连接到轮毂第二部分的轮辐改为被布置为基本上彼此平行或是稍微分开或会聚的。

然而，被申请人完成的研究和试验已经导致研制一种新的对于车轮的解决方案的需要的证实，该方案能进一步改善已经用先前提出的车轮获得的优点。

发明内容

因此，本发明的一个目的是实现一种在本说明书的开始指出的类型的车轮，它将能以最佳的方式克服所有上面已经论述的技术问题。

本发明的另一个目的是实现一种上面指出的类型的车轮，它适合于采取不同可能的构造。

最后，本发明的另外的目的是实现一种上面指出的类型的车轮，它将导致一个创新的和独创的美学效果，例如给车轮自身一个明显的外观。

为了实现这些和另外的目的，发明的主题是一种具有所附的权利要求1指定的特征的辐条轮。根据本发明的辐条轮的其它有利特征在并入于此的从属权利要求中被指定。

从而，申请人完成的关于被制成具有上面指定特征的车轮的测试显示了，从一切可能的观点来看，上述车轮都提供了最佳的技术性能。同时，从附图中清楚地显现，本发明给了车轮一个创新的和独创的美学外形，与目前为止了解的辐条轮的全貌相比时，它是非常明显的，不会与已有的其它辐条轮混淆。

附图说明

本发明的另外的特征和优点将从下面的结合附图的说明中显现出来，它完全以非限定性的例子的方式提供并且其中：

图1表示根据本发明的车轮的第一实施例，在车轮轴的方向上观察；

图2表示图1的车轮的一个变型；

图3是在应用到一个自行车的后轮的情况下，根据本发明的车轮的细部的透视图，具有一个放大的比例；

图4表示图3的车轮在一个包含车轮轴的平面上的视图，其中还示出了车轮被安装于其上的自行车架的叉杆；

图5是在应用到一个前轮的情况下，根据本发明的一个车轮的局部透视图；和

图6是图3的车轮的一个变型，它涉及车轮的多个轮辐被成群地布置的情况，所述多个轮辐被彼此离开一个距离地布置，每组由五个轮辐组成，而不是象在先前的图中所示的解决方案中那样由三个轮辐组成。

具体实施方式

参考图1、3和4，附图标记1标明一整个自行车轮，它包括一个轮毂2，一个预定在其上安装一个轮胎4的轮辋3，和多个将轮毂2连接到轮辋3的轮辐。

本发明将不探究轮毂2和轮辋3的结构和构造的任何细节，因为这些因素能以任何已知的方式获得，和因为本身采用的上述元件的结构不落入本发明的范围。同样，每个轮辐一端连接到轮毂2和另一端连接到轮辋3的连接方式不被详细说明。能使用任何已经存在的适合于这个目的技术。另一方面，从图中消除上述结构细节使后者较容易和较快的被了解。

图3和4涉及本发明对一个自行车后轮的应用，其中一个链轮盘5被结合到轮毂2，该链轮盘由多个链轮构成，所述多个链轮被设计成以本身已知的方式选择地接合自行车传动链条。

然而，如同在下面的内容中将被阐明的，一个呈现图1中所示的几何形状的辐条轮既可以被应用为一个后轮(看图3和4)，也可以被应用为一个前轮(看图5)。

根据本发明的将轮毂连接到车轮轮辋的辐条被布置成多组R。在本说明书中，用“轮辐组R”表示多个以这样一种方式集合的轮辐A和/或B，即在轮辋3上在轮辐组的两个相邻轮辐之间的最大距离(或弦长)小于在轮辋3上在两个不同的组之间的距离(或弦长)。在轮辐组的所有轮辐以彼此离开一个间距q等距布置的情况下，在轮辋3上在两组之间的距离(或弦长)大于所述间距q。就图1至5中所示的解决方案来说，每个轮辐组R由一组三个轮辐组成。从图3中可以清楚地看到，在每个三轮辐组R中，一个轮辐A被预知，它被连接到轮毂2的一端2a，以及一对轮辐B，它们被连接到轮毂2的一个部分2b，靠近链轮盘5并被布置为距离端部2a一个轴向距离。

再次就所示的优选实施例来说，在车轮轴的方向上观察，即如同在图1中可以看到的，轮辐A被布置在一个径向方向上，位于一个包含车轮轴X的径向平面内。

两个轮辐B改为以这样一种方式布置，即它们彼此交叉。再次参考优选实施例，由于轮辐被定位，所以当如图1中所示，以一种镜像的方式，即具有相对于轮辐A平行和相反的倾斜角度时，它们在一个点P彼此交叉(再次如图1中所示)，点P落在中心轮辐A上。

当然，轮辐A不被包含在一个径向平面内并且两个轮辐B呈现不同的倾角并从而在不同的点处如图1中所示地跨越轮辐A是可能的。两个轮辐B在轮辋3上具有离轮辐A不同的距离(或弦长)也是可能的。最后，每个三轮辐组R的仅仅两个轮辐彼此交叉也是可能的。

在应用到一个后轮的情况下，多个三轮辐组R都被定位以便在车轮的一侧上具有两个轮辐B，该侧上座落着链轮盘5，而在车轮的相对侧上具有中心轮辐A。从而，如果用作一个后轮，根据本发明的车轮在链轮侧共计具有的链轮数量是在相对侧上具有的链轮数量的两倍。

从车轮的结构强度特别是对于防止轮辐故障的观点来看，由于下面内容中说明的理由，上述布置具有重要的优势。

对于一个后轮(看图4)，在轮毂2一端的链轮盘5的存在意味着布置在车轮该侧上的轮辐B将具有一个关于车轮中央平面M的倾角β，它比布置在另一侧上的轮辐A的倾角α小得多，中央平面M被定义为与轮毂轴X正交的离轮毂的两端距离相等的平面。

如同已知的，辐条轮的每个轮辐都被安装并应用，具有一个给定的拉力。在图4中，T_A和T_B标明拉力在所述图的平面上的分量，该拉力被施加到每个三轮辐组的轮辐上。T_A是在每个三轮辐组中在所述图的平面上仅仅轮辐A施加于轮辋3上的力，T_B是由每组的轮辐B一起施加于轮辋3上的力的和T_B1+T_B2产生的力。通常T_B1和T_B2彼此相等，但也能是不同的。在一个平行于车轮轴X的方向上，两个力T_A、T_B的分量在图4中被T_A0和T_B0标明。

在根据本发明的车轮中，分量T_A0和T_B0彼此平衡，以便将轮辋3保持在平面M上。由于其较小的倾角，合力T_B肯定大于T_A。准确地说，在单个轮辐A的拉力T_A和拉力T_B之间的比值反比于倾角α和β的正弦的比值，其中T_B是轮辐B的两个拉力T_B1和T_B2的和(当然通常认为两个拉力在图4的平面上)。通常，上述条件应用于根据本发明的车轮的每个三轮辐组，因此关于布置在车轮一侧上和另一侧上的轮辐的总拉力作为一个整体应用。也可能发生每个三轮辐组的拉力彼此不是绝对的平衡以及单个的组将呈现某种程度的不平衡，或换句话说，在车轮上将出现局部的不平衡。在这种情况下，车轮的其它三轮辐组呈现不平衡的互补度以便确保车轮的总拉力相对于彼此平衡。此外，明显地，所有的前述考虑适用于这样的假设中，即轮辐都基本上具有同样的横截面，但本发明不局限于这种情况。

鉴于上面所说的，根据本发明的轮辐布置产生重要的优点是非常明显的。首先，由于拉力T_B是两个轮辐的拉力(T_B1和T_B2)的合力，每个轮辐B的拉力基本上是T_B的一半，因此，这意味着每个轮辐B可以呈现张紧，相对于在预计设置单个轮辐B的传统车轮的情况下所需要的张紧，它基本上是其一半。

此外，重要的是，注意到就一个典型的后轮来说，在β的正弦值和α的正弦值之间的比大约是1∶2，这意味着在轮辋的平衡条件下，T_B大约是T_A的两倍，因此每个轮辐B可以用一个拉力拉紧，该拉力比具有单个轮辐的情况下所具有的拉力要小得多，并且基本上接近轮辐A的拉力。换句话说，由于本发明，当考虑在包含车轮轴的径向平面上的轮辐的拉力分量时，所有的轮辐会具有彼此非常接近的甚至是相等的拉力。

当然，每个三轮辐组的轮辐的拉力平衡条件也存在于与车轮轴X正交的平面上，即，在如同图1中所示的那个平面上。在该平面上，每个三轮辐组R的轮辐B的在正交于轮辋的切向方向上的拉力分量基本上相对于彼此平衡。

此外，就一个具有多个在两侧上具有不同的外倾角的轮辐的车轮来说(精确地，如同所述类型的后轮，因为链轮盘的存在，或如同任何车轮，不管这是前轮还是后轮，因为例如一个盘式制动器的制动盘的存在)，尽管本发明产生上述特别的优点，但无论如何本发明也可以被应用于在车轮两侧上的轮辐具有相同的外倾角的车轮上(典型地是一个前轮)。

同时，当在其轴向上观察一个车轮时(看图1)，上述结构给予这个车轮一个创新的美学外观，无论这是一个前轮还是一个后轮，它是独创的并非常明显而与其它车轮相比完全不会弄错。

图2表示一个变型，其中在车轮上预见的三轮辐组是十个而不是如图1情况下的五个。虽然如此，明显地，三轮辐组的数量可以随意改变。

图5表示一个另外的变型，其中根据本发明的车轮被用作一个前轮。在这种情况下，如果在车轮轴的方向上观察，三轮辐组基本上具有与图1中所示的三轮辐组相同的外观。然而，三轮辐组被交替定位，它们的中心轮辐在轮毂2的一侧(2a)上连接一次(A)，在另一侧(2b)上连接一次(B)。同样，所述两个轮辐在轮毂2的一侧(2b)上连接一次(B)，在轮毂的另一侧(2a)上连接一次(A)。此外，所述三轮辐组优选地是以这样一种方式在数量上相等，即前轮在两侧上具有同样数量的轮辐。对于这种关系，图2中所示的车轮表示一个前轮，具有以所述的方式交替定位的三轮辐组，以致在每侧上具有15个轮辐，但它也可以是一个后轮，具有10个都被布置在车轮一侧上的轮辐A和20个被布置在另一侧上的轮辐B。

图6表示本发明原理的应用的另一个例子。该图是图3的一个变型并示出了每个轮辐组R由五个轮辐组成。在每个五轮辐组内，两个轮辐A被连接到轮毂的端部2a并彼此基本上平行地布置，然而三个轮辐B被连接到轮毂的部分2b并在一个点P处彼此交叉。明显地，关于组成每个轮辐组的轮辐数量，对于设计者也有很大的选择自由度。另外，预见一个如同图6中所示的解决方案的方案也是可能的，在该方案中两个轮辐A也被布置为彼此交叉，或又一种解决方案，其中轮辐A彼此交叉而轮辐B被彼此基本上平行地布置。

上面展开的所有关于轮辐拉力平衡的考虑明显也适用于后者的情况。就一个在两侧上具有不同外倾角的车轮来说，组成每个轮辐组的轮辐的数量可以用这样一种方式选择以致车轮所有轮辐的张紧基本上是相同的。例如，如果两个外倾角的正弦之间的比值接近3∶2，一种相似的结果可以用图6中所示类型的解决方案实现。为了遵循该标准，每个轮辐组可以由在车轮一侧上的m个轮辐和在车轮另一侧上的n个轮辐组成，它们在比值m/n上尽可能地接近于车轮相应两侧的外倾角的正弦的反比。另外，由于轮辐的数量m和n必须是整数，所以在每个轮辐组中完美的拉力平衡可以通过改变每个单独轮辐的拉力而被获得。然而，明显的，在这种情况下多个单独轮辐的拉力相对于彼此还是比已知车轮情况下的轮辐拉力均匀得多，其中已知的车轮对于两个外倾角具有同样数量的轮辐。

一般而言，既不排斥任何其它的在每个组中的轮辐数量的选择标准，也不排斥在同一的车轮中彼此不同的轮辐组的情况(同样关于在每个组中的轮辐数量)。

当然，相对于在此描述和说明的内容，结构和实施方式的细节可以不使本发明原理受到损害地作出很大地改变，从而不会背离在所附的权利要求中定义的本发明的范围。

例如，在一个优选的解决方案中，在轮辋上轮辐组之间的距离(或弦长或空档)可以大于在轮辋上被每个单独轮辐组占据的距离(或弦长或整个空间)。在另一个解决方案中，当车轮有少量的轮辐组时它是特别可取的，在轮辋上轮辐组之间的距离可以远远大于在轮辋上被每个单独轮辐组占据的距离。

Claims (31)

1.一种用于一辆自行车的辐条轮，包括一个具有一个定义了车轮轴的轴(X)的轮毂(2)，一个轮辋(3)和多个将所述轮毂(2)连接到所述轮辋(3)的轮辐，所述辐条轮特征在于，所述轮辐被布置成多组(R)，并在车轮轴(X)的方向上观察，每个组(R)的至少两个轮辐彼此交叉。

2.如权利要求1所述的辐条轮，其特征在于每个轮辐组(R)包括一个或更多连接到所述轮毂(2)的一个第一部分(2a)的轮辐(A)，和一个或更多连接到所述轮毂的一个第二部分(2b)的轮辐(B)，所述第二部分(2b)被布置为距离所述第一部分一个轴向距离。

3.如权利要求2所述的辐条轮，其特征在于在每个轮辐组中，所述被连接到轮毂(2)的第一部分(2a)的轮辐(A)在数量上不同于所述被连接到轮毂的第二部分(2b)的轮辐(B)。

4.如权利要求2所述的辐条轮，其特征在于它包括多个彼此交叉的被连接到所述轮毂的一个单独部分(2a，2b)的轮辐。

5.如权利要求2所述的辐条轮，其特征在于它包括多个彼此交叉的轮辐，它们既连接到所述轮毂的第一部分(2a)又连接到所述轮毂的第二部分(2b)。

6.如权利要求4或5所述的辐条轮，其特征在于所述彼此交叉的轮辐是邻近的轮辐。

7.如权利要求1所述的辐条轮，其特征在于，在所述车轮轴的方向上观察，每个轮辐组的轮辐具有一种关于径向对称平面镜像的布置。

8.如权利要求7所述的辐条轮，其特征在于，在每个轮辐组中，被连接到轮毂的两个前述部分的至少一个上的轮辐在数目上是单数的，并包括一个轮辐，如果在所述车轮轴的方向上观察，该轮辐被布置在该组的中央，在所述径向对称平面上。

9.如前面任一权利要求所述的辐条轮，其特征在于所述每个组的轮辐的拉力在所述车轮轴的方向上基本上彼此平衡。

10.如前面任一权利要求所述的辐条轮，其特征在于每个组的轮辐的拉力在一个方向上基本上彼此平衡，该方向相对于所述车轮的中心相切并被包含在一个正交于所述车轮轴的平面内。

11.如前面任一权利要求所述的辐条轮，其特征在于所述轮辐组以大于被每个组占据的距离的一个距离在轮辋上彼此离开地布置。

12.如前面任一权利要求所述的辐条轮，其特征在于在轮辋上的所述轮辐组彼此离开相等的距离。

13.如权利要求1所述的辐条轮，其特征在于每个轮辐组由三个轮辐为一组构成。

14.如权利要求13所述的辐条轮，其特征在于，在每个三轮辐组中，一个轮辐被连接到所述轮毂的一个第一部分(2a)，而另外两个轮辐被连接到所述轮毂的一个第二部分(2b)，所述第二部分(2b)被布置为距离所述第一部分一个轴向距离。

15.如权利要求14所述的辐条轮，其特征在于，在所述车轮轴的方向上观察，所述两个被连接到所述轮毂的第二部分的轮辐彼此交叉。

16.如权利要求15所述的辐条轮，其特征在于，在所述车轮轴的方向上观察，所述两个被连接到所述轮毂的第二部分的轮辐相对于一个通过所述车轮轴的径向平面对称地布置。

17.如权利要求15或16所述的辐条轮，其特征在于所述被连接到所述轮毂的第一部分的轮辐在一个包含所述车轮轴的径向平面上延伸。

18.如权利要求17所述的辐条轮，其特征在于，如果在所述车轮轴的方向上观察，每个三轮辐组的三个轮辐基本上都在同一个点处彼此交叉。

19.如权利要求18所述的辐条轮，其特征在于所述每个三轮辐组的轮辐的交叉点在径向上到轮毂的距离比到轮辋的距离更近。

20.如权利要求17所述的辐条轮，其特征在于所述每个三轮辐组的轮辐的拉力在所述车轮轴的方向上基本上彼此平衡。

21.如权利要求17所述的辐条轮，其特征在于所述每个三轮辐组的轮辐的拉力在一个方向上基本上彼此平衡，该方向关于所述车轮的中心相切并被包含在一个正交于所述车轮轴的平面内。

22.如权利要求17所述的辐条轮，其特征在于每个三轮辐组的被连接到所述轮毂的第一部分的轮辐和两个剩下的轮辐相对于所述车轮的中央平面呈现不同的倾斜角。

23.如权利要求22所述的辐条轮，其特征在于所述每个三轮辐组的轮辐的拉力在所述车轮轴的方向上具有基本上彼此平衡的分量。

24.如权利要求22所述的辐条轮，其特征在于所述每个三轮辐组的轮辐的拉力在一个方向上具有基本上彼此平衡的分量，该方向关于所述车轮的中心相切并被包含在一个正交于所述车轮轴的平面内。

25.如权利要求22所述的辐条轮，其特征在于每个三轮辐组的所述被连接到所述轮毂的第二部分的两个轮辐的拉力基本上彼此相等。

26.如权利要求22所述的辐条轮，其特征在于所述连接到轮毂第二部分的两个轮辐的拉力之和与连接到第一部分的轮辐的拉力，在位于一个包含所述车轮轴的平面内，具有彼此相对的比值基本上反比于关于所述平面中线的各自倾斜角的正弦比值的分量。

27.如权利要求17所述的辐条轮，其特征在于它是一个自行车后轮，并且所述多个三轮辐组都被定位，在所述车轮的同一侧上具有所述径向轮辐，以使所述车轮的一侧具有两倍于另一侧的轮辐数量。

28.如权利要求27所述的辐条轮，其特征在于所述车轮的具有两倍轮辐数量的一侧是相应于支撑链轮盘的所述轮毂端部的那一侧。

29.如权利要求17所述的辐条轮，其特征在于它是一个前轮，并且所述多个三轮辐组被交替定位，所述径向轮辐被交替连接到所述车轮的一侧上和另一侧上。

30.如权利要求2所述的辐条轮，其特征在于，被连接到轮毂(2)的所述第一部分(2a)和所述第二部分(2b)的轮辐具有不同的外倾角(α，β)，并且每个轮辐组具有连接到所述第一部分(2a)的一个数量(m)的轮辐和连接到所述第二部分(2b)的一个数量(n)的轮辐，以致比值(m/n)基本上近似各自外倾角的正弦的反比(sinβ/sinα)。

31.如权利要求30所述的辐条轮，其特征在于，连接到轮毂的所述第一部分(2a)的车轮轮辐的拉力之和以及连接到轮毂的所述第二部分(2b)的轮辐的拉力之和在所述车轮轴的方向上彼此平衡。

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