TWI627077B - 自行車輪圈和相應的自行車車輪 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及自行車輪圈(10)，所述輪圈包括：徑向外部部分(12)，其被構造成與自行車輪胎聯接；和徑向內部部分(14)，其包括用於相應的輻條的多個附接孔(16)。所述輪圈(10)的所述徑向內部部分(14)包括對向的側壁(14a、14b)和底壁(14c)，在所述底壁(14c)中形成所述多個孔(16)。所述底壁(14c)被構造用以，在所述孔(16)中的至少一些孔處容納相應的删餘插入體(18)，用於保持所述輻條的頭部。所述輪圈(10)的所述徑向內部部分(14)還包括第一曲率不連續處(14d、14e)，其將所述側壁(14a、14b)中的至少一個側壁與所述底壁(14c)分離。

Description

自行車輪圈和相應的自行車車輪
本發明涉及一種自行車輪圈。
本發明還涉及一種包括這種輪圈的自行車車輪。
已知，自行車輪圈包括：徑向外部部分，該徑向外部部分被構造成與輪胎聯接；和徑向內部部分，該徑向內部部分包括用於相應輻條的多個附接孔。
通常，徑向內部部分包括對向的側壁和底壁，在底壁中形成上述孔。
已知「對稱輪圈」和「不對稱輪圈」，它們是這種輪圈，即：它們的徑向內部部分具有徑向截面，該徑向截面關於輪圈的縱分(sagittal)中間平面分別對稱或不對稱。
在本說明書和所附的申請專利範圍中，使用表述「縱分中間平面」指示如下平面，該平面垂直於輪圈的旋轉軸線，並且穿過被安裝在輪圈上的輪胎的中間。因而，縱分中間平面與被安裝在輪圈上的輪胎的對稱平面重合。
通常，輻條在上述孔處與車輪關聯，並且被定向為相對於縱分中間平面成預定傾斜度，以便獲得預定外傾角。
對稱輪圈通常用於自行車前輪，而不對稱輪圈通常用於後輪。實際上，輪圈的徑向內部部分的不對稱形狀使得更易於獲得高外傾角，其中由於在輪轂的一側上提供鏈輪元件，所以後輪特別需要高外傾角。然而，也能夠在前輪中使用不對稱輪圈，特別是使用碟刹時。
在自行車領域，特別是競賽自行車，特別需要製造這種輪圈，它們堅固並且可靠，同時又輕。
因此，存在使輪圈的徑向內部部分的壁具有低厚度的趨勢，該厚度仍足以使輪圈具有期望的強度和可靠性的特徵。
申請人已經發現，被緊固的輻條的頭部在相應的孔周圍的接觸區域中對輪圈施加相當大的應力。這種應力決定了在該孔處的張力高度集中，這涉及需要至少在底壁處提供預定厚度。
同一申請人的EP 2422959揭示對稱輪圈，該對稱輪圈設置有删餘插入體，用於保持輻條的頭部。輻條在輪圈的底壁上制出的相應孔處穿過插入體。插入體被佈置在上述孔處，處在輻條的頭部和底壁之間。
在EP 2422959中描述的插入體允許由被緊固的輻條產生的應力分佈在底壁的孔周圍的接觸區域上，其比沒有插入體時大。因此，與不使用插入體的情況相比，底壁的厚度能夠有利地更小。
然而，申請人已經發現，能夠改進底壁和插入體之間的接觸。通過改進上述接觸，能夠改進由被緊固的輻條產 生的應力在輪圈上的分佈，以便進一步減小底壁的厚度，並且因此進一步使輪圈變輕。
申請人已經發現，在不對稱輪圈中，也存在減小壁的厚度的需要，以便使輪圈變輕，並且在這種情況下，也能夠通過特別關注由被緊固的輻條的附接頭部在輪圈上產生的應力而滿足這種需求。
因此，基於本發明的技術問題在於，實現被緊固的輻條的張力在輪圈(對稱或不對稱的)上的最佳分佈，以便能夠減小輪圈的厚度，並且因而獲得期望的重量減小。
因此，本發明在其第一方面涉及一種自行車輪圈，包括：徑向外部部分，所述徑向外部部分被構造成與自行車輪胎聯接；徑向內部部分，所述徑向內部部分包括用於相應的輻條的多個附接孔，其中所述徑向內部部分包括對向的側壁和底壁，在所述底壁中形成所述多個孔，其中所述徑向內部部分包括第一曲率不連續處，所述第一曲率不連續處將所述側壁中的至少一個側壁與所述底壁分離，並且其中所述底壁被構造用以在所述孔中的至少一些孔處容納相應的删餘插入體，用於保持所述輻條的頭部。
本發明在其第二方面涉及一種自行車車輪，所述自行車車輪包括上述輪圈。
在本說明書和所附的申請專利範圍中，表述「曲率不連續處」用於指示在沿給定輪廓的在曲率上的相當大的突然改變。
在本說明書和之後所附的申請專利範圍中，當涉及輻條的頭部時，包括如下兩種構造，即：其中該頭部通過加寬輻條的端部部分限定的構造；及其中該頭部由接頭(nipple)限定的構造，該接頭被螺紋旋擰到輻條的端部部分上(因而，該端部部分設置有螺紋，用於使接頭螺紋旋擰到其上)。代替接頭，能夠使用能夠以一般方式與輻條的端部部分關聯的不同聯接構件。
有利地，在本發明的輪圈中提供上述第一曲率不連續處，使得能夠容納删餘插入體，用於將輻條的頭部保持在底壁處，並且能夠與側壁的輪廓或曲率無關地，根據被構造成與上述底壁聯接的插入體的壁的曲率而選擇該底壁的曲率。因此，該第一不連續處越明顯，側壁的曲率和底壁的期望曲率之間的差異就越大。因而，能夠獲得由被緊固的輻條在輪圈的底壁上產生的張力的最佳分佈。因此，能夠減小該底壁的厚度，以便在不損害本發明的輪圈的強度和可靠性的情況下，產生期望的輕重量。
特別地，申請人已經發現，當輻條被緊固時，第一曲率不連續處導致輪圈的底壁的收縮效果，並且與輪圈的徑向內部部分的輪廓(以及因此對稱和不對稱輪圈)無關地獲得該效果。由於這種效果，在删餘插入體和底壁之間的互相接觸面積增加，並且繼而輪圈上的張力分佈得到改進。
申請人也已經發現，提供具有根據插入體的壁的曲率而選擇的曲率的底壁，有利地允許定向輻條，以便獲得期望的外傾角，同時保持删餘插入體和底壁之間的最佳接觸，繼而獲得在輪圈上的最佳應力分佈。
在上述方面中任意方面中，本發明都能夠包括單獨地或以組合方式獲得的如下優選特徵中的一或多個。
優選地，所述底壁具有預定輪廓，並且所述删餘插入體之每一者包括聯接壁，用於與所述底壁聯接，其中所述聯接壁具有基本匹配所述預定輪廓的輪廓。
更優選地，所述底壁具有基本圓形的輪廓，所述輪廓具有預定的第一彎曲半徑，並且所述删餘插入體之每一者包括聯接壁，用於與所述底壁聯接，所述聯接壁具有基本圓形的輪廓，所述輪廓具有基本等於所述第一彎曲半徑的彎曲半徑。
在本說明書和所附的申請專利範圍中，表述「基本圓形的輪廓」用於指示如下輪廓，即：對於其大部分延伸部，該輪廓與圓弧的形狀基本一致。
有利地，以此方式，獲得匹配表面之間的形狀聯接，即在删餘插入體和底壁之間的接觸是最佳的(繼而獲得最佳的輪圈上的應力分佈)，並且與為了獲得期望的外傾角而賦予輻條的特定傾斜度無關地，保持最佳。
在本發明的輪圈的第一優選實施例中，所述徑向內部部分關於所述輪圈的縱分中間平面對稱。以此方式，做出對稱輪圈。
在本發明的輪圈的第二優選實施例中，所述徑向內部部分關於所述輪圈的縱分中間平面不對稱。以此方式，做出不對稱輪圈。
優選地，本發明的輪圈包括第二曲率不連續處，所述第二曲率不連續處將所述對向側壁的另一側壁與所述底壁分離。
在對稱輪圈的情況下，該第二曲率不連續處當然關於上述縱分中間平面與上述第一曲率不連續處形成鏡像。
另一方面，在不對稱輪圈的情況下，上述第二曲率不連續處能夠不與上述第一曲率不連續處形成鏡像，即上述第二曲率不連續處能夠明顯地大於或小於第一曲率不連續處，及/或上述第二曲率不連續處能夠被佈置在相對於第一曲率不連續處的不同徑向位置中。
申請人已經發現，與其形狀和位置無關地，當輻條被緊固時，第二曲率不連續處導致輪圈的底壁收縮更大，繼而在删餘插入體和底壁之間的互相接觸面積增大，並且改進張力在輪圈上的分佈。這在對稱和不對稱輪圈兩者中都發生。
優選地，所述至少一個側壁具有基本圓形的輪廓，所述輪廓具有大於所述第一彎曲半徑的預定第二彎曲半徑。
替代地，所述至少一個側壁具有基本直線的輪廓。
因此，由於提供了上述曲率不連續處，能夠與側壁的輪廓無關地，在底壁中做出期望的輪廓。
在不對稱輪圈的情況下，提供一種優選實施例，其 中所述對向側壁中的一側壁具有基本圓形的輪廓，所述輪廓具有所述預定第二彎曲半徑，並且所述對向側壁中的另一側壁具有基本圓形的輪廓，所述輪廓具有與所述第二彎曲半徑不同的第三彎曲半徑。
優選地，所述第一曲率不連續處被限定在輪圈的徑向內部部分的軸向內部表面和軸向外部表面兩者上。
有利地，以此方式，能夠使得輪圈的徑向內部部分的底壁和側壁具有基本均勻的厚度，特別是基本相等的厚度，從而具有在生產和成本方面的明顯優點。
優選地，所述第二曲率不連續處也被限定在輪圈的徑向內部部分的軸向內部表面和軸向外部表面兩者上。
10‧‧‧自行車輪圈
11‧‧‧自行車車輪
12‧‧‧徑向外部部分
12a‧‧‧孔
12b‧‧‧環狀翼
13‧‧‧分離壁
14‧‧‧徑向內部部分
14a‧‧‧側壁
14b‧‧‧側壁
14c‧‧‧底壁
14d‧‧‧第二曲率不連續處
14e‧‧‧第二曲率不連續處
14f‧‧‧軸向內部表面
14g‧‧‧軸向外部表面
16‧‧‧附接孔
17‧‧‧輻條
18‧‧‧删餘插入體
18a‧‧‧聯接壁
19‧‧‧輪轂
100‧‧‧輪胎
140‧‧‧單個封閉腔
通過參考用於指示而非限制目的而提供的附圖，通過下文字發明優選實施例的詳細說明，本發明的進一步特徵和優點將變得更清楚。在附圖中：圖1示意性示出根據本發明的自行車輪圈的第一實施例的透視圖；圖2示意性示出圖1的輪圈的截面的放大透視圖；圖3示意性示出圖1的輪圈的放大徑向截面圖；圖4示意性示出圖1的輪圈的放大徑向截面圖，其中當緊固輻條(未示出)時，虛線示出輪圈的未變形構造(對應於圖3)，並且實線示出輪圈的變形構造；圖5和6分別示意性示出，在輪圈的未變形構造中和在輪圈的變形構造中，圖4的輪圈的放大徑向截面圖； 圖7示意性示出根據本發明的自行車輪圈的第二實施例的截面的放大透視圖；圖8示意性示出圖7的輪圈的放大徑向截面圖；圖9示意性示出根據本發明的自行車輪圈的第三實施例的徑向截面圖；圖10示意性示出圖9的輪圈的放大徑向截面圖，其中當緊固輻條(未示出)時，虛線示出輪圈的未變形構造，並且實線示出輪圈的變形構造；圖11示意性示出包括圖1的輪圈的根據本發明的自行車車輪的透視圖。
參考圖1-6，示出整體以元件符號10指示的根據本發明的自行車輪圈的第一實施例。
輪圈10是車輪11(圖11)的一部分，並且包括：徑向外部部分12，該徑向外部部分12被構造成與輪胎100聯接；和徑向內部部分14，該徑向內部部分14包括用於相應輻條17(在圖11中示出，其中元件符號17僅關聯一些上述輻條)的多個附接孔16(元件符號16僅關聯一些上述孔)。該輻條17在與用於附接至輪圈10的那些端部相反的端部處連接至輪轂19(圖11)。在該情況下，輪胎100優選地設置有氣腔。
優選地，輪圈10至少部分地由包括被包含在聚合材料中的結構纖維的複合材料製成，或者由輕質合金製成，例如鋁或其合金。然而，存在如下實施例，其中輪圈10由金屬材料製成，優選地為輕質合金，例如鋁或其合金。
徑向外部部分12通過分離壁13與徑向內部部分14分離，分離壁13在徑向外部部分12處限定了用於輪胎100的卷邊的支撐壁。
徑向外部部分12具有關於輪圈10的縱分中間平面X-X基本對稱的徑向截面。
如圖2-4中清晰示出，另一方面，輪圈10的徑向內部部分14關於縱分中間平面X-X不對稱。因此，輪圈10為不對稱輪圈。
徑向內部部分14包括對向的側壁14a、14b和底壁14c，孔16在底壁14c中形成。側壁14a、14b和分離壁13一起限定了輪圈10的徑向內部部分14中的單個封閉腔140(圖4)。
徑向外部部分12包括用於在底壁14c的孔16處插入輻條17的相應的多個孔12a(圖2)。為了簡化圖示，在圖1中未示出孔12a。
如圖2-6中清晰示出，徑向內部部分14在每個側壁14a、14b處包括相應的曲率不連續處14d、14e，其將側壁14a、14b與底壁14c分離。因而，底壁14c在其徑向外部位置中由上述曲率不連續處14d、14e定界。
曲率不連續處14d、14e被限定在輪圈10的徑向內部部分14的軸向內部表面14f和軸向外部表面14g兩者上。
曲率不連續處14d、14e處於關於縱分中間平面X-X的鏡像位置中。
優選地，底壁14c具有基本圓形的輪廓，其具有預定彎曲半徑(圖中未指示)。替代地，底壁14c能夠具有基本橢 圓形的輪廓。
底壁14c在孔16中的至少一些孔處容納相應的删餘插入體18，用於保持輻條17的頭部。因而，底壁14c限定底座，用於容納删餘插入體18。
優選地，删餘插入體18由包括被包含在聚合材料中的結構纖維的複合材料製成。在其替代性實施例中，删餘插入體18由金屬材料製成，優選地為輕質合金，例如鋁或其合金。
每個删餘插入體18包括聯接壁18a，用於聯接底壁14c(圖5)。
該聯接壁18a具有匹配底壁14c的輪廓的輪廓。
在圖2-6中示出的非限制性優選實施例中，聯接壁18a具有基本圓形的輪廓，其具有如下彎曲半徑(圖中未指示)，該彎曲半徑基本等於底壁14c的彎曲半徑。在圖5中，在插入孔18的聯接壁18a和底壁14c之間有意留有過量空間，以便在緊固輻條之前和之後更好地示出在插入體18和底壁14c之間的互相定位，這在下文將更清楚。
删餘插入體18能夠與EP 2422959中描述的類型相同。在輪圈10由複合材料製成的情況下，删餘插入體18能夠與輪圈18共同模制(co-moulded)。
側壁14a(在圖2-4中的左側示出)具有基本圓形的輪廓，其具有大於底壁14c的彎曲半徑的預定彎曲半徑(圖中未指示)。
側壁14b(在圖2-4中的右側示出)也具有基本圓形 的輪廓，其具有大於底壁14c的彎曲半徑的預定彎曲半徑(圖中未指示)。在圖2-4中示出的非限制性示例中，側壁14b的彎曲半徑大於側壁14a的彎曲半徑。
圖4-6示出在輻條17被緊固之後輪圈10受到的變形，特別是在輪圈10由複合材料製成的情況下。
如上所述，輪圈10被示意性以虛線繪製來圖示其未變形構造(對應於圖3)，並且以實線繪製來圖示當緊固輻條17時輪圈10的變形構造。類似地，插入體18在輪圈10的未變形構造中被示意性以虛線繪製，並且在輪圈10的變形構造中以實線繪製。
圖5和6分別示出輪圈10的未變形構造和變形構造中的底壁14c和删餘插入體18的放大圖。
通過圖5和6之間的比較能夠看出，在輪圈10的變形構造中，在底壁14c和删餘插入體18的聯接壁18a之間的接觸表面比在輪圈10的未變形構造中的大。這是由於提供了曲率不連續處14d、14e而在輻條17的緊固步驟中獲得的在輪圈10的底壁14c中的收縮效果的結果。當然，也能夠通過僅提供曲率不連續處14d、14e中的一個而獲得有利的收縮效果(並且因此，在底壁14c和删餘插入體18的聯接壁18a之間的接觸表面有利地增加)。
參考圖7和8，示出根據本發明的自行車輪圈10的第二實施例。
在圖7和8中，對於在功能觀點上與上文參考圖1-6述及之輪圈10的那些結構元件相同或等同的結構元件，將被賦 予相同的元件符號，並且將不再進一步描述這些元件。
圖7和8的輪圈10也是不對稱輪圈。然而，其與圖2-6的輪圈10的不同之處基本在於其徑向外部部分12。
特別地，圖7和8的輪圈的徑向外部部分12具有關於輪圈10的縱分中間平面X-X基本對稱的徑向截面，但是與圖2-6的輪圈10的徑向外部部分12不同，該徑向外部部分12包括對向的環狀翼12b，用於緊固輪胎100。該輪胎100可以具有或可以不具有氣腔。
另一方面，徑向內部部分14基本與圖2-6的輪圈10的徑向內部部分14相同。
參考圖9和10，示出根據本發明的自行車輪圈10的第三實施例。
在圖9和10中，對於在功能觀點上與上文參考圖1-6述及之輪圈10的那些結構元件相同或等同的結構元件，將被賦予相同的元件符號，並且將不再進一步描述這些元件。
特別地，圖9和10的輪圈10與圖2-6的輪圈10不同之處基本在於，其為對稱輪圈。
特別地，徑向內部部分14關於縱分中間平面X-X對稱。
更特別地，徑向內部部分14的對向側壁14a和14b關於縱分中間平面X-X對稱，並且具有基本圓形的輪廓，其具有大於底壁14c的彎曲半徑的彎曲半徑(圖中未指示)。
圖10示出在輻條17被緊固時輪圈10的徑向內部部分14受到的變形，特別是在輪圈10由複合材料製成的情況下。
在該情況下，輪圈10同樣被示意性以虛線繪製來圖示其未變形構造(對應於圖9)，並且以實線繪製來圖示當緊固輻條17時輪圈10的變形構造。類似地，插入體18在輪圈10的未變形構造中被示意性以虛線繪製，並且在輪圈10的變形構造中以實線繪製。應清楚的是，在該情況下，也存在有利的收縮效果，並且因此，在底壁14c和删餘插入體18的聯接壁18a之間的接觸表面有利地增加。
特別有利的是，也在不對稱輪圈10中以及在具有不引入注意的輪廓(low profile)的對稱輪圈中，提供上述曲率不連續處14d、14e，其中徑向內部部分14的側壁14a、14b具有基本圓形的輪廓，其具有大於對於底壁14c而言是期望的彎曲半徑的彎曲半徑。
當然，本領域技藝人士能夠對上述自行車輪圈10和相應的自行車車輪11作出多種變型和變體，以便滿足特定和附隨的要求，在任何情況下，所有這些變型和變體都在由所附申請專利範圍限定的本發明的保護範圍內。

Claims (10)

  1. 一種自行車輪圈(10)，包括：徑向外部部分(12)，所述徑向外部部分(12)被構造成與自行車輪胎(100)聯接；徑向內部部分(14)，所述徑向內部部分(14)包括用於相應的輻條(17)的多個附接孔(16)，其中所述徑向內部部分(14)包括對向的側壁(14a、14b)和底壁(14c)，在所述底壁(14c)中形成所述多個孔(16)，其中所述徑向內部部分(14)包括第一曲率不連續處(14d、14e)，所述第一曲率不連續處(14d、14e)將所述側壁(14a、14b)中的至少一個側壁與所述底壁(14c)分離，其中所述第一曲率不連續處(14d、14e)被限定在所述徑向內部部分(14)的軸向內部表面(14f)和軸向外部表面(14g)兩者上，其中所述底壁(14c)被構造用以在所述孔(16)中的至少一些孔處容納相應的删餘插入體(18)，用於保持所述輻條(17)的頭部。
  2. 如請求項1所述之輪圈(10)，其中所述底壁(14c)具有預定輪廓，並且所述删餘插入體(18)之每一者包括聯接壁(18a)，用於與所述底壁(14c)聯接，其中所述聯接壁(18a)具有基本匹配所述預定輪廓的輪廓。
  3. 如請求項1所述之輪圈(10)，其中所述底壁(14c)具有基本圓形的輪廓，所述輪廓具有預定的第一彎曲半徑，並且所述删餘插入體(18)之每一者包括聯接壁(18a)，用於與所述底壁(14c)聯接，且所述聯接壁(18a)具有基本圓形的輪廓，所述輪廓具有基本等於所述第一彎曲半徑的彎曲半徑。
  4. 如請求項1所述之輪圈(10)，其中所述徑向內部部分(14)關於所述輪圈(10)的縱分中間平面(X-X)對稱。
  5. 如請求項1所述之輪圈(10)，其中所述徑向內部部分(14)關於所述輪圈(10)的縱分中間平面(X-X)不對稱。
  6. 如請求項1所述之輪圈(10)，包括第二曲率不連續處(14d、14e)，所述第二曲率不連續處(14d、14e)將所述對向的側壁(14a、14b)中的另一側壁與所述底壁(14c)分離。
  7. 如請求項1所述之輪圈(10)，其中所述至少一個側壁(14a、14b)具有基本圓形的輪廓，所述輪廓具有大於所述第一彎曲半徑的預定的第二彎曲半徑。
  8. 如請求項7所述之輪圈(10)，其中所述徑向內部部分(14)關於所述輪圈(10)的縱分中間平面(X-X)不對稱，其中所述對向的側壁(14a、14b)中的一側壁(14a)具有基本圓形的輪廓，所述輪廓具有所述預定的第二彎曲半徑，並且所述對向的側壁(14a、14b)中的另一側壁(14b)具有基本圓形的輪廓，所述輪廓具有與所述第二彎曲半徑不同的第三彎曲半徑。
  9. 如請求項1所述之輪圈(10)，其中所述至少一個側壁(14a、14b)具有基本直線的輪廓。
  10. 一種自行車車輪(11)，所述自行車車輪(11)包括如請求項1所述之輪圈(10)。
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