CN100999177B - 包括轮辋、轮毂和使轮辋连接于轮毂的连接装置的轮子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轮子，其包括一轮辋(1)、一轮毂(2)、以及至少一使所述轮辋(1)连接于所述轮毂(2)的连接装置(3)，所述连接装置(3)包括一复合轮辐(4)和一使所述轮辐(4)连接于所述轮辋(1)或所述轮毂(2)的第一连接件(5)，所述轮辐包括一长主体(7)，所述长主体(7)沿一纵向方向(L)延伸在一第一端部(8)和一第二端部(9)之间，所述主体(7)和所述端部(8，9)包括纤维(14)，所述纤维(14)布置成在所述第一端部(8)形成一第一环(15)。第一连接件(5)包括一第一插入件(20)，所述第一插入件(20)布置在所述第一环(15)中，一第一杆(21)连接于所述第一插入件，所述第一杆(21)沿纵向方向(L)定向，一第一拧紧部分(22)或第一连接部分(52)限定在所述第一杆(21)上。

Description

包括轮辋、轮毂和使轮辋连接于轮毂的连接装置的轮子

技术领域

本发明涉及轮子领域，所述轮子包括一轮辋、一轮毂和至少一使所述轮辋连接于所述轮毂的连接装置，所述连接装置包括至少一复合轮辐和一使所述轮辐连接于所述轮辋或所述轮毂的连接部件。本发明也涉及所述连接装置。

这种轮子和连接装置用于自行车，也用于其它车辆，例如轮椅等。

背景技术

显然，使轮辋连接于具有辐条的车轮的轮毂的连接装置包括至少一轮辐。轮辐具有一长主体，所述长主体延伸在一第一端部和一第二端部之间。

传统上，轮辐用金属制成，因为该材料便于端部成形。例如，可设定：一端部被成形，以允许连接；或者车有螺纹，以便与一螺母相配合。优越性是轮辐的制造简单，且不大昂贵。

但是，金属轮辐具有一些缺陷，例如重量相当大。这有使轮子加重的趋势。金属轮辐的另一缺陷是，其抗拉强度或抗疲劳强度比较微弱。因此，必须密切注意每个轮辐的拉紧程度。

为了弥补这些缺陷，现有技术提出实施一种轮辐，其包括一复合材料，例如树脂胶合的碳纤维。

因此，文献FR2762267提出制造一种轮辐，其中，用复合材料制成的主体包括两个长而直的部分，其由两个圆形部分加以连接。因此，轮辐具有一长方形环的一般形状。该结构的优越性是重量减小。这使轮子减轻重量。另一个优越性在于，抗抗拉强度或疲劳强度非常大。因此，轮子的保养减少。

但是，采用文献FR 2 762 267的轮辐，具有缺陷。例如，使轮辐连接于轮辋或轮毂的连接部件很重且复杂。实际上，该部件包括一杆和一支座，所述杆进入轮辐的圆形部分，所述支座接纳所述杆。一杆和一支座的组合形成一体积大而重的铰接接头。此外，其实施很复杂，因为必须配设一使支座连接于轮辋或轮毂的连接件。因此，减轻主体重量的优越性至少在连接处会局部失去。

所以，有人提出改变复合轮辐的结构。

例如，文献FR 2 792 251提出一用复合材料制造的轮辐。这种轮辐的主体包括一单个长的部分，其延伸在一第一端部和一第二端部之间。每个端部具有一环的形状，一凸起的中心部分安置在其中。为使一端部连接于一轮辋或一轮毂，配设一接纳所述环的空心接头以及一接纳所述空心接头的空心螺栓。

文献FR 2 792 251提出的轮辐的优越性是，由于其主体的结构，因此比较轻便。但是，与之相连接的连接装置的体积较大且较重，因为它们包住这些环。此外，它们的制造及实施比较复杂。

一般可以说，采用包括复合材料的轮辐而获得的重量的减轻的好处，由于所述轮辐与轮辋和/或轮毂的连接而会至少局部失去。另外，这种连接比较复杂。

发明内容

与之相比较，本发明尤其旨在使连接装置最佳化，并尤其是减轻使一轮辐连接于一轮子的轮辋或轮毂的一个或多个所述连接装置的重量。

本发明还力求简化所述连接装置。

本发明还旨在减轻轮子的重量，所述轮子至少包括一用复合材料制成的轮辐。

为此，本发明提出一轮子，其包括一轮辋、一轮毂、以及至少一使所述轮辋连接于所述轮毂的连接装置，所述连接装置包括一复合轮辐和一使所述轮辐连接于所述轮辋或所述轮毂的第一连接件，所述轮辐包括一个长的主体，所述主体沿一纵向方向延伸在一第一端部和一第二端部之间，所述主体和所述端部包括纤维，所述纤维被布置成在所述第一端部形成一第一环。

本发明的轮子的特征在于，第一连接件包括一第一插入件，所述第一插入件接纳在所述第一环中，一第一杆连接于所述第一插入件，所述第一杆沿纵向方向定向，一第一拧紧部分限定在所述第一杆上。

因此，所述轮辐的主体与轮辋或轮毂的连接借助于所述插入件和杆进行。鉴于所述插入件安置在所述环中，所述轮辐的拉力的传递经过所述环的内部。为了实施这种作用力传递，要求配置体积小的构件。实际上，所述插入件位于所述环内。因此，相对于现有技术中的部件而言，使轮辐连接于轮辋或轮毂的所述连接部件的重量减小。

其优越性是，所述连接部件的惯性减小。另外，所述连接部件的结构简单，从而易于制造和装配。另一个优越性在于，纤维沿纵向方向被拉伸。这就可以使轮辐具有更大的强度。与轮子重量减轻有关的一附加优越性是：由于惯性减小，其提供更好的动力性能。例如，如果使用在自行车上，则更易于加速。

附图说明

参照附图——其通过非限制性实施例示出本发明能如何实现，借助于以下描述，本发明的其它特征和优越性将得到更好的理解，附图如下：

图1是本发明的第一实施方式中一连接装置的正视图；

图2是图1所示的装置的侧视图；

图3是沿图1中III-III的剖面图；

图4是图1所示装置的构件的立体图；

图5是与图1所示装置的制造有关的示意图；

图6是图1的局部简化视图，用于说明纤维在装置的轮辐中的延伸情况；

图7是轮毂的纵向图；

图8是一轮子的局部示意剖面图，用于说明轮辐与轮毂和轮辋的连接情况；

图9是本发明的第二实施例中一装置的局部正视图；

图10是本发明的第三实施例中一装置的局部正视图；

图11是本发明的第四实施例中一装置的局部侧视图；

图12是本发明的第五实施例中用于连接一复合轮辐的一插入件和一杆的视图；

图13类似于图3，示出本发明的第六实施例；

图14是本发明的第七实施例中一装置的构件的立体图；

图15是沿图14中XV-XV的剖面图；

图16是沿图14中XVI-XVI的剖面图。

具体实施方式

尽管实施例涉及适用于自行车的轮子，但应该理解，它们也涉及适用于其它车辆的轮子。如同前面述及的那样。

现在借助图1至8描述第一实施方式。

如图1、2、3和8所示，未示出的一轮子包括一轮辋1、一轮毂2和至少一使所述轮辋1与所述轮毂2相连接的连接装置3。

连接装置3包括一复合轮辐4、一使轮辐4连接于轮辋1的第一连接件5、以及一使所述轮辐4连接于轮毂2的第二连接件6。

复合轮辐4本身包括一长主体7，该长主体7在一第一端部8和一第二端部9之间沿纵向方向L延伸。长主体7在宽度上在一第一边缘10和一第二边缘11之间延伸，而在厚度上在一第一表面12和一第二表面13之间延伸。

长主体7和端部8、9包括纤维14。

根据描述的本发明第一实施方式，纤维14布置成在第一端部8处形成一第一环15，以及在第二端部9处形成一第二环16。这样，第一端部8包括第一环15，第二端部9包括第二环16。显然，也可选择地在或者第一端部8处，或者第二端部9处配设一单环。

长主体7和端部8、9形成一整件。其可通过公知方法按照多个工序制成。例如，可确定成缠绕干碳纤维的一多纤维芯，然后，将所述纤维芯引入一槽中，以浸渍一种可使所述纤维黏结的物质。可以是一热固性树脂或另一种材料，例如可加热成形的合成材料。然后，浸渍的纤维芯缠绕成条。优选地预设进行多圈缠绕。这就避免或大大减小轮辐4的厚度不均匀性。此外，可添加局部加强条，以调节厚度。

显然，纤维14基本上沿纵向方向L进行定向。

因此，所述条布置在一模型中，用以成形和经受升温。在模型出口处，长主体7和环15、16形成一整件，其形状是稳定的。这意味着所述整件无外力作用就不会变形。

显然，连接装置3的制造方法可包括其它工序，如下所述。

长主体7具有一杆的一般外形，其截面基本上呈矩形，其宽度l和厚度t基本上是不变的。但是，也可选择确定成宽度变化或厚度变化，例如用于使轮辐4具有空气动力性能。因此，长主体7的截面可具有任意形状，例如正方形、矩形、长方形、椭圆形或其它形状。

根据本发明，如图1至8所示，第一连接件5具有一安置在第一环15中的第一插入件20，一第一杆21连接于所述第一插入件20，所述第一杆21沿纵向方向L定向，一第一拧紧部分22限定在所述第一杆21上。在这种情况下，所述拧紧部分22实施成一螺纹形式。

如同通过下文将更好地理解的那样，拧紧部分22沿厚度方向横向地居中在插入件20上，以使其避免有损于其抗拉强度的任何弯曲。

第一拧紧部分22或螺栓可在轮辐4和轮辋1之间直接传递作用力。实际上，螺栓22拧紧在一螺母23中，所述螺母23本身保持在轮辋1上，如图8所示。螺母23由部件的几何形状保持在轮辋中。螺母23包括一主体24和一扩大的头部25。轮辋1本身具有一第一桥26和一第二桥28，所述第一桥26开有一孔27，以使螺母通过，所述第二桥28开有一孔29，以使螺母的主体24通过。其次，一环或一包圈30布置在第二桥28的孔29中，以加固所述头部25在所述桥28上的基垫。当轮辋含有铝合金的时候，这尤其是有益的。包圈30本身是钢制的，或者用任何另一种适当的材料制成。

由于螺钉-螺母连接简单，因此，在第一连接件5处，作用力直接在轮辐4和轮辋1之间传递。实际上，螺栓22是独特的(unique)，因为第一杆21是独特的。必然的结果是，螺母23也是独特的。因此，第一连接件5包括一单个的和独特的螺栓-螺母连接件。这种连接尤其具有的优越性是易于调节连接装置3的拉力，从而易于调节轮辐4的拉力。轮辐中不施加任何弯曲。

显然，第一杆21也连接于插入件20。插入件20在一第一侧表面31和一第二侧表面32之间横向延伸。表面31、32例如是基本上呈平面，且沿纵向方向L定向。在侧表面31、32之间，插入件20具有一连接表面33。连接表面33是内曲的。在插入件20和所述条同时布置在模型中的情况下，连接表面33与轮辐4的纤维14接触，以使第一端部8具有其环15的形状。在连接表面33的对面，插入件20例如具有一端部34。这里，构思是尽可能减小插入件20的体积，以减轻其质量。这使连接装置3的重量减轻。

根据第一实施方式，在插入件20和主体7之间，一塞件35布置在第一环15中。塞件35与插入件端部34相接触。端部34具有一凸起36，其用于嵌入到塞件35的腔室37内。因此，塞件35在插入件20上的保持得到更好的控制。塞件35完全充填环15。塞件35由密度小的材料组成，例如合成材料、泡沫塑料，或为一空心部件，以减轻第一连接件5的重量。显然，塞件的使用是非强制性的。

插入件20和塞件35构成一滴状组装件，该组装件贴合第一端部8的环15的内部。

根据所述的第一实施方式，第一杆21通过拧紧与第一插入件20相连接。为此，第一杆21具有一对着第一部分22的第二拧紧部分42。该第二部分42拧紧在插入件的一螺纹孔43内。显然，孔43沿纵向方向L定向。因此，当所述第二部分拧紧在插入件20中的时候，杆21沿轮辐4的主体7的长度方向自然定向。第一杆21形成具有两螺纹部分22、42的一双头螺栓。

为了平衡通过连接装置3传递的纵向作用力的分布，第一杆21基本上与轮辐4的一中央纵向轴线对齐。该轴线在图中以标记L表示。因此，杆21在插入件20侧表面31、32之间基本上位于中间位置。换句话说，螺纹孔43在侧表面31、32之间也基本上处于中间位置。插入件相对于螺纹孔43的轴线横向对称。插入件20也沿厚度方向对称。

通常在作用力平衡的构思中，第一杆21基本上在第一环15的中部穿过第一环15，即在轮辐4的第一边缘10和第二边缘11之间。

根据所述的非限制性的第一实施方式，环15可在制造时通过分开纤维14穿过。实际上，制造方法的另一工序是，在将包括轮辐4、第一插入件20和第一杆21的一装配件布置在模型中之前，分开纤维14，并使杆21进入环15。显然，在被置于环15内之前或之后，所述杆可拧紧在插入件中。塞件35最好与装配件一起置于模型中，但它也可在之后添加，即当主体7和环15、16具有其最终形状时添加。塞件也可在模制时注入。

为了使杆21通过，纤维14要分开，因此，第一环15宽于长主体7。这种结构的优越性在于保持纤维14的连续性。所述分开确定成等量的纤维在杆21的每一侧通过。这使第一端部8相对于一中央纵向轴线呈横向对称。由此引起作用力的纵向传递。任何弯曲力矩或挠矩都不施加在杆21或环15上。

装置3的结构是，第一杆21相对于第一环15以及相对于长主体7横向居中。因此，连接装置3呈横向对称。装置3也沿厚度方向对称。必然结果是，复合轮辐4也在横向上和沿厚度方向对称。因此，通过轮辐4的有效作用力被全部传递。观察不到干扰分散(dispersion parasite)。作用力得到平衡。

根据本发明，第二连接部件6本身包括一第二插入件50，所述第二插入件50布置在第二环16中，一第二杆51连接于所述第二插入件50，第二杆51沿纵向方向L定向，一第二连接部分52限定在所述第二杆上。在这种情况下，连接部分52包括一T形扩大头部53。例如，头部53包括一长主体54，所述长主体54沿一轴线R纵向延伸在一第一端部55和一第二端部56之间。轴线R例如与轮辐4的纵向方向相垂直地沿所述轮辐4的宽度l进行定向。

根据所述的实施方式，第二连接部分52、第二杆51和插入件50形成一整件。例如，其可由一金属或任何适当的材料组成。

关于制造和几何形状，除了连接部分以及杆51与插入件50的连接以外，第二连接部件6类似于第一连接部件5，甚至与之相同。尤其是对称性，其可直接传递作用力。

头部53通过插入到轮毂的一凹口57中、然后转动90°，连接于所述轮毂2。凹口57的形状和尺寸相应于长主体54的形状和尺寸。长主体54在固定时布置为与凹口57的纵向方向相垂直。显然，一旦施加拉力，凹口57的几何形状就使装置3转动固定。该技术是本领域技术人员所公知的。

下面借助图9至16说明其它实施方式。为简便起见，相对于第一实施方式而言，仅说明不同的实施例。

第二实施方式示于图9。一连接装置包括一复合轮辐65以及一配有一杆66的连接部件。在轮辐65借助于模型成形之后，杆66拧紧在一插入件67中。为此，轮辐65在一环68处，例如用一钻孔器钻孔。因此，轮辐65在其全长上，即在主体和端部处，可保持一恒定的宽度。可添加局部加强件，以补偿与钻孔有关的结构性衰减。

本发明的第三实施方式示于图10。一连接装置包括一复合轮辐75以及一配有一杆76和一插入件77的连接部件。这里，轮辐75包括由一缝隙80分开的两个不同的分支部78、79。缝隙80的宽度例如接近或等于杆76的宽度。两分支部78、79例如具有相同的宽度。所述缝隙位于杆76的延伸部分。因此，作用力的平衡得到校验。该结构的优越性是大大减轻轮辐75的重量。

第四实施方式示于图11。一连接装置包括一复合轮辐85和一第一环86。一插入件87以完全充填的方式布置在环86中。不使用任何塞件。该结构的优越性是减少制造工序数量。

第五实施方式示于图12。一连接装置包括一连接部件，所述连接部件包括一杆96和一插入件97。杆96和插入件97形成一整件。该结构可去除杆与插入件的装配操作。

图13示出的第六实施方式。一连接装置包括一复合轮辐105，其具有一主体106和一环107。一连接部件108包括一插入件109、一杆110和一塞件111。连接部件也包括一支座112，所述支座112布置在环107中，与所述环107相接触，且局部地围绕插入件109和/或塞件111。支座112可使插入件109与塞件111进行预装配。支座112有助于压缩应力在插入件109和环107之间的均匀分布。

图14至16示出第七实施方式。一连接装置包括一复合轮辐115，其具有一主体116和一环117。一杆118穿过所述环，以便连接于一插入件119。根据本发明的第七实施方式，杆118和插入件119形成一整件，由例如一种金属组成。在一拧紧端部120和插入件119之间，杆118具有一可变的截面。在拧紧端部或拧紧部分120一侧，截面是圆的，如图15所示。区别在于，在插入件119附近，杆118的截面较窄较长，如图16所示。所述截面可呈椭圆形、长方形、矩形或其它形状。因此，靠近插入件119，杆118具有一第一侧表面121，该表面相对着一第二侧表面122。这些表面延伸在截面的两端部123、124之间。侧表面121、122平行于轮辐115的侧边缘125、126。换句话说，侧表面121、122垂直于主体116的表面127、128。优选地，杆118居中地在侧边缘125、126之间，始终注意平衡作用力的分布。采用杆118的局部扁平截面，主要优越性是减小环117处的纤维分开。因此，纤维在杆的两侧几乎不分开。作用力在轮辐115中的传递也更直接。因此，环117的宽度几乎不大于主体116的宽度。杆118的不同的截面例如具有相同的面积，以便均匀分布应力，但是，这不是强制性的。

一般来说，本发明由本领域技术人员公知的材料和技术加以实施。

显然，本发明不局限于所述的实施方式，而包括所有等同技术，这些技术包括在下文的权利要求书中。

尤其是，一连接装置可包括一单个或者两个环。一连接部件可或者包括一拧紧部分，或者包括一连接部分。因此，连接装置上这些部件的任何组合都是可以的。因此，本发明不局限于这样一种形状：其包括拧紧到轮辐的一端部上的一拧紧部分以及连接于相对端部的一连接部分。

此外，可以有多种不同的结构型式。例如，一插入件可相对于一环侧向凸起，或相反，轻微缩进。

甚至，杆的一拧紧部分可以是插入式的，以形成一螺栓，或相反，可以是凹入的，以形成一螺母。在该第二种情况下，可确定成将一螺栓布置在轮辋或轮毂中。

Claims (20)

1.轮子，其包括一轮辋(1)、一轮毂(2)、以及至少一使所述轮辋(1)连接于所述轮毂(2)的连接装置(3)，所述连接装置(3)包括一复合轮辐(4，65，75，85，105，115)和一使所述轮辐(4，65，75，85，105，115)连接于所述轮辋(1)或所述轮毂(2)的第一连接件(5)，所述轮辐包括一个长的主体(7，106，116)，所述主体(7，106，116)沿一纵向方向(L)延伸在一第一端部(8)和一第二端部(9)之间，所述主体(7，106，116)和所述端部(8，9)包括纤维(14)，所述纤维(14)布置成在所述第一端部(8)形成一第一环(15，68，86，107，117)，其特征在于，所述第一连接件(5)包括一第一插入件(20，67，77，87，97，109，119)，所述第一插入件(20，67，77，87，97，109，119)布置在所述第一环(15，68，86，107，117)中，一第一杆(21，66，76，96，110，118)连接于所述第一插入件，所述第一杆(21，66，76，96，110，118)沿所述纵向方向(L)定向，一第一拧紧部分(22，120)限定在所述第一杆(21，66，76，96，110，118)上。

2.根据权利要求1所述的轮子，其特征在于，所述第一插入件(20，67，77，87，97，109，119)包括一第一侧表面(31)和一第二侧表面(32)，所述插入件在所述第一侧表面和所述第二侧表面之间横向延伸，并在所述侧表面(31，32)之间具有一内曲的连接表面(33)。

3.根据权利要求1或2所述的轮子，其特征在于，一塞件(35，111)布置在所述第一环(15，68，107，117)中。

4.根据权利要求1或2所述的轮子，其特征在于，所述插入件(87)以完全充填的方式布置在环(86)中。

5.根据权利要求1或2所述的轮子，其特征在于，一支座(112)布置在所述环(15，68，86，107，117)中，与所述环相接触。

6.根据权利要求1或2所述的轮子，其特征在于，所述第一杆(21，66，76)具有一与所述第一拧紧部分(22)相对的第二拧紧部分(42)，所述第二拧紧部分(42)拧紧在所述插入件(20，67，77)的一螺纹孔(43)中，所述螺纹孔(43)沿所述纵向方向(L)定向。

7.根据权利要求1或2所述的轮子，其特征在于，所述第一杆(96，118)和所述第一插入件(97，119)形成一整件。

8.根据权利要求1或2所述的轮子，其特征在于，所述第一杆(21，96，118)穿过所述第一环(15)，所述第一环(15，86，107，117)的纤维(14)分开，以使所述杆(21，96，118)通过。

9.根据权利要求1或2所述的轮子，其特征在于，所述轮辐(65)在所述第一环(68)处被钻孔之后，所述第一杆(66)拧紧在所述第一插入件(67)中。

10.根据权利要求1或2所述的轮子，其特征在于，所述轮辐(75)包括两个不同的分支部(78，79)。

11.根据权利要求1或2所述的轮子，其特征在于，所述第一杆(118)具有一可变的截面。

12.根据权利要求11所述的轮子，其特征在于，在所述第一拧紧部分(120)一侧，所述杆(118)的截面是圆的；在所述第一插入件(119)附近，所述杆(118)的截面呈椭圆形、长方形或矩形。

13.根据权利要求1或2所述的轮子，其特征在于，所述第一拧紧部分(22，120)实施成一螺纹形式。

14.根据权利要求1或2所述的轮子，其特征在于，所述连接装置(3)包括一第二连接部件(6)，所述第二连接部件(6)包括一第二插入件(50)，所述第二插入件(50)布置在一第二环(16)中，所述第二连接部件及所述第二环位于所述第二端部，一第二杆(51)连接于所述第二插入件(50)，所述第二杆(51)沿所述纵向方向(L)定向，一第二拧紧部分或连接部分(52)限定在所述第二杆上。

15.根据权利要求14所述的轮子，其特征在于，所述连接部分(52)包括一扩大的头部(53)。

16.根据权利要求1或2所述的轮子，其特征在于，所述杆(21，51，66，76，96，110，118)与所述轮辐(4，65，75，85，105，115)的一中央纵向轴线对齐。

17.根据权利要求1或2所述的轮子，其特征在于，所述连接装置(3)呈横向对称。

18.根据权利要求1或2所述的轮子，其特征在于，所述连接装置(3)沿厚度方向对称。

19.根据权利要求2所述的轮子，其特征在于，所述杆(21，51，66，76，96，110，118)在所述插入件(20，50，67，77，87，97，109，119)的侧表面(31，32)之间位于中间位置。

20.连接装置(3)，其特征在于，其用于根据权利要求1至19中任一项所述的轮子。

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