快速更換輪輻的自行車車輪結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種快速更換輪輻的自行車車輪結(jié)構(gòu).其特點(diǎn)是將現(xiàn)行輪輻的防脫墩頭改成細(xì)長的‘一’字形頭，最大寬度等于輪輻直徑d，長度h≈2d；將輪轂法蘭的圓形輪輻連接孔，改成與輪輻墩頭軸向平面投影幾何相似且略大的長形孔，輪輻墩頭可穿過。更換輪輻時(shí)，輪輻墩頭可從鏈輪/剎車輪與輪轂法蘭間的空隙直接穿過法蘭孔，使彎頸進(jìn)入孔中；再轉(zhuǎn)動(dòng)輪輻到相應(yīng)位置與輪輞連接，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中墩頭相對(duì)輪轂法蘭連接孔產(chǎn)生位移，墩頭被法蘭卡住不能退出，故可保持其承力和維形功能。此新型也能供具有抱閘及鉗、盤閘的自行車車輪使用，實(shí)現(xiàn)輪輻快速更換。本實(shí)用新型可提高勞動(dòng)效率和自行車的利用率。
【專利說明】快速更換輪輻的自行車車輪結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利涉及自行車車輪的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前世界上的自行車，絕大多數(shù)采用鏈傳動(dòng)張線式輪輻車輪，對(duì)自行車這是效率最高的一種結(jié)構(gòu)形式。后輪最復(fù)雜，由輪胎1、輪輞2、輪輻3、輪輻調(diào)節(jié)螺母4、輪轂5、鏈輪6以及輪軸7，構(gòu)成，如果使用抱閘或鉗盤閘，還包括閘輪/閘盤，見圖1，件8。
[0003]其中件2、3、4、5是主要承力部件構(gòu)成車輪骨架。
[0004]輪輻結(jié)構(gòu)一端有螺紋；另一端是一個(gè)頂端帶有防脫墩頭的彎頸，彎頸穿在輪轂法蘭上的連接孔中與輪轂連接。墩頭直徑D約為輪輻直徑的2倍，見圖2。
[0005]輪轂有兩個(gè)靠近兩端的輪輻連接的法蘭，沿法蘭周向，均勻分布有一圈比輪輻直徑d稍大而比輪輻墩頭直徑小得多的圓形輪輻連接孔，見圖3。輪輻可自螺紋端穿過而防脫墩頭不能脫出。
[0006]車輪組裝必須先自骨架開始，因輪輻與輪轂連接必須使螺紋端先穿過輪轂法蘭的連接孔彎頸才能進(jìn)入孔中，這只有在鏈輪、閘輪裝上以前才能辦到
[0007]自行車的后輪負(fù)載最大最易出現(xiàn)輪輻斷裂。
[0008]輪輻斷裂后必須及時(shí)更換，否則因斷裂的輪輻失效，破壞了原來承力骨架力的平衡，使其它輪輻的載荷值增大，其同側(cè)相鄰輪輻增加最大；而另一法蘭上的輪輻相反會(huì)產(chǎn)生卸載，令車輪產(chǎn)生空間幾何變形，交變載荷分量幅度增加，輪輻的壽命損傷加快，繼而使同法蘭相鄰輪輻出現(xiàn)斷裂。輪輞與車架相互擦碰使它們都產(chǎn)生機(jī)械損傷。車輪進(jìn)一步變形以至無法騎行。
[0009]輪輻損壞后，必須分解自行車。否則因輪轂上的鏈輪、閘輪/閘盤的阻擋，輪輻不能更換，見圖3。更換時(shí)必須先將鏈條自鏈輪上摘下，再將后車輪從自行車上卸下；繼之分解掉輪轂上的鏈輪、閘輪/閘盤，這時(shí)才能將新的輪輻按要求裝到車輪上。然后再按相反的順序?qū)㈡溳?、閘輪/閘盤、車輪、鏈條依次按要求裝好，才算完成更換工作。這需要很長的時(shí)間，而且需要特殊的工具和技術(shù)，這是一般人不具備的；通常都要送專門的修車點(diǎn)修理。其后果是要付出更大的成本，花費(fèi)更多的時(shí)間，更因誤事帶來很大的精神困擾。
[0010]經(jīng)實(shí)際考查以及網(wǎng)上查新，未發(fā)現(xiàn)有解決更換輪輻困難的技術(shù)實(shí)例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為解決更換輪輻的困難問題，本專利的
【發(fā)明內(nèi)容】
是:不改變現(xiàn)行自行車車輪的結(jié)構(gòu)形式，不增加現(xiàn)行自行車車輪材料的消耗和改變制造工藝的情況下，只對(duì)有關(guān)結(jié)構(gòu)的幾何形狀進(jìn)行改進(jìn)，即能實(shí)現(xiàn)快速更換輪輻而保持其功能不變。
[0012]首先，將輪輻彎頸頂端的防脫墩頭形狀由軸對(duì)稱的扁圓形體改成面對(duì)稱的‘一’字形體，即沿彎頸的軸向投影類似‘一’字。
[0013]其次，把現(xiàn)行輪轂法蘭上的輪輻固定孔，由軸對(duì)稱的圓孔改成面對(duì)稱的細(xì)長孔，形狀與輪輻‘一’字形墩頭軸向投影相似而相似比略大于1，如圖4詳圖A，使‘一’字形墩頭能順利穿過法蘭，擺脫更換輪輻時(shí)鏈輪/閘輪阻擋，可實(shí)現(xiàn)快速更換輪輻。
[0014]由于當(dāng)前的許多自行車前輪也采用抱閘或鉗、盤閘，同樣存在不分解自行車及車輪輪轂上的閘輪/閘盤，不能更換輪輻的問題。采用本實(shí)用新型即可迎刃而解。即使在不分解車輪也能更換輪輻的情況下，例如不使用抱閘/鉗、盤閘的前車輪，也可采用。采用本實(shí)用新型能提高車輪的裝配和維修勞動(dòng)生產(chǎn)率，大大提高自行車的使用性和利用率。對(duì)于世界上數(shù)量龐大的自行車群來說，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益明顯。
[0015]【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1自行車后輪的組成，其中:1輪胎；2輪輞(即車圈)；3輪輻；4輪輻調(diào)節(jié)螺母；5輪轂；6鏈輪；7車輪轉(zhuǎn)軸；8閘輪/閘盤。
[0017]圖2現(xiàn)行自行車輪轂及輪輻結(jié)構(gòu)示意圖。其中:(a)輪轂結(jié)構(gòu)示意:51輪轂殼體；52輪轂輪輻連接法蘭；53輪轂法蘭輪輻連接孔；(b)輪輻結(jié)構(gòu)示意:31防脫墩頭；32彎頸；33輻身；34螺尾。
[0018]圖3現(xiàn)行自行車后輪輪轂及其鏈輪、閘輪/閘盤相互位置示意圖。
[0019]圖4本專利輪轂法蘭的輪輻連接孔及輪輻結(jié)構(gòu)示意圖。(a)輪轂法蘭連接孔示意:B法蘭上輪輻安裝孔最大寬度；H輪輻安裝孔最大長度；R法蘭輪輻安裝孔端圓柱面半徑。
[0020](b)輪福結(jié)構(gòu)不意:31a本專利輪福壤頭；d輪福直徑山壤頭最大覽度出壤頭最大長度輪輻墩頭最大厚 度…輪輻與輪輞連接端螺紋；1彎頸長度；β墩頭對(duì)稱面與輪輻對(duì)稱面夾角墩頭兩端圓弧半徑。
[0021]圖5鏈輪端法蘭外側(cè)輪輻安裝第一步。輪輻‘一’字形墩頭對(duì)準(zhǔn)輪轂法蘭上的安裝孔。
[0022]圖6鏈輪端法蘭外側(cè)輪輻安裝第二步。輪輻‘一’字形墩頭自安裝孔穿過輪轂法
ΛΑ
~O
[0023]圖7鏈輪端法蘭外側(cè)輪輻安裝第三步。將輪輻旋轉(zhuǎn)一定角度，使螺尾到達(dá)輪輞的連接點(diǎn)用輪輻調(diào)節(jié)螺母按要求與輪輞連接。輪輻彎頸必需靠在安裝孔外端的圓柱面上，如B詳圖，其中斷面線是輪輻‘一’字形墩頭與輪轂法蘭的防脫接觸面。虛線表墩頭對(duì)準(zhǔn)、過孔時(shí)相對(duì)位置，實(shí)線是輪輻固定后位置。
[0024]圖8鏈輪端法蘭內(nèi)側(cè)輪輻安裝第一步。使輪輻‘一’字形墩頭與輪轂法蘭上的安裝孔對(duì)準(zhǔn)。
[0025]圖9鏈輪端法蘭內(nèi)側(cè)輪輻安裝第二步。將輪輻‘一’字形墩頭自安裝孔穿過輪轂法蘭。
[0026]圖10鏈輪端法蘭內(nèi)側(cè)輪輻安裝第三步。將輪輻旋轉(zhuǎn)一定角度使輪輻螺尾到達(dá)輪輞的連接點(diǎn)，用輪輻調(diào)節(jié)螺母按要求與輪輞連接。輪輻彎頸必需靠在安裝孔外端的圓柱面上，如C詳圖，其中斷面線是輪輻‘一’字形墩頭與輪轂法蘭的防脫接觸面。虛線是墩頭對(duì)準(zhǔn)、過孔時(shí)相對(duì)位置，實(shí)線是輪輻固定后位置。
[0027]圖11閘輪/盤與輪轂法蘭間距離示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]輪輻防脫墩頭的具體結(jié)構(gòu)可按圖4(b):其長度h基本保持在原墩頭~2d范圍內(nèi)，也可按需要調(diào)整；而其寬度b等于輪輻的直徑d，其兩端可以是與相互平行的兩側(cè)面相切的圓柱面，半徑r為寬度的一半，最大厚度t的范圍可按需要調(diào)整。輪輻墩頭寬度b對(duì)稱面的方向，與除它以外部分的對(duì)稱面呈一定角度(見圖4) β，以便輪輻固定后其墩頭與輪轂法蘭孔的對(duì)稱面基本垂直，使墩頭與法蘭的重疊面積最大化，實(shí)現(xiàn)牢固止脫，見圖7詳圖B及圖10詳圖C中斷面線部分；β與輪輞及輪轂的相關(guān)尺寸、輪輻數(shù)量等有關(guān)，一旦確定即可根據(jù)幾何關(guān)系計(jì)算。輪輻的其他尺寸按現(xiàn)行輪輻不變。如果強(qiáng)度滿足要求，β也可為O或180° ;即‘一’字形墩頭寬度的對(duì)稱面與整個(gè)輪輻的對(duì)稱面重合。生產(chǎn)輪輻按現(xiàn)行工藝不變，只將沖制墩頭的模具改成與本專利相應(yīng)。折彎工裝需要有‘一字’形墩頭的定位面，以保證‘一字’形墩頭對(duì)稱面與輪輻對(duì)稱面的夾角β。
[0029]輪轂法蘭上的輪輻連接孔，相應(yīng)于輪輻墩頭可按圖4(a):沿法蘭切向?qū)挾瘸叽鏐比輪輻直徑d稍大，在法蘭徑向長度尺寸H，稍大于輪輻‘一’字形墩頭長度h，孔的兩端是與相互平行的兩側(cè)面相切的圓柱面，半徑R為寬度的一半。用傳統(tǒng)機(jī)械加工制出。也可用其它高效新型工藝(如自動(dòng)沖制，激光切割等)制造?；蛘咚鼈兊慕Y(jié)合生產(chǎn)。
[0030]在保持自行車整車狀態(tài)下輪輻快速更換時(shí)。以更換鏈輪端法蘭外側(cè)，即靠鏈輪側(cè)的輪輻為例，首先按圖5將輪輻‘一’字形墩頭插入鏈輪和輪轂法蘭之間的空間，使‘一’字墩頭對(duì)準(zhǔn)法蘭上的輪輻安裝孔，馬上按圖6所示將墩頭穿過法蘭使彎頸進(jìn)入孔中，接著按圖7箭頭向與輪輞連接位置轉(zhuǎn)動(dòng)輪輻；到位后將輪輻與輪輻調(diào)節(jié)螺母連接，此時(shí)應(yīng)保證輪輻彎頸靠在連接孔的外圓弧面上，以維持車輪空間形狀穩(wěn)定，并使用一般工具(如活動(dòng)扳手，鉗子，或輪輻扳手)調(diào)節(jié)輪輻長度和張力。以相同的方法更換連輪端的法蘭內(nèi)側(cè)輪輻，但按圖8-10所示。
[0031]如果自行車使用抱閘或鉗、盤閘時(shí)，則閘輪/閘盤的腹板到相鄰輪轂法蘭的距離S，見圖11，必須大于輪輻彎頸長度I。輪輻的更換，與輪轂鏈輪端法蘭上的輪輻更換步驟及注意事項(xiàng)類似。
【權(quán)利要求】
1.快速更換輪輻的自行車車輪結(jié)構(gòu)，是以現(xiàn)行自行車車輪結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，又不完全同于現(xiàn)行自行車車輪的結(jié)構(gòu)，其特征在于改變現(xiàn)行自行車車輪的輪輻防脫墩頭幾何形狀，由軸對(duì)稱的旋轉(zhuǎn)體改成面對(duì)稱的‘一’字形體(31α)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速更換輪輻的自行車車輪結(jié)構(gòu)，其特征在于輪輻墩頭在彎頸軸向的投影似‘一’字，其寬度等于輪輻直徑(d)，其長度基本維持在現(xiàn)行輪輻墩頭的范圍附近，但可按需要調(diào)整，墩頭的兩端面是與相互平行的兩側(cè)平面相切的圓柱面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的快速更換輪輻的自行車車輪結(jié)構(gòu)，其特征在于輪輻墩頭寬度的中面是墩頭對(duì)稱面，對(duì)稱面與除墩頭外的整個(gè)輪輻的對(duì)稱面有一角度(β )，其大小視其與輪轂法蘭的連接強(qiáng)度，可自O(shè)，即墩頭對(duì)稱面就是整個(gè)輪輻的對(duì)稱面，到輪輻固定后其墩頭與輪轂法蘭側(cè)面接觸面積最大，即墩頭對(duì)稱面與連接孔對(duì)稱面垂直，之間變化。
4.快速更換輪輻的自行車車輪結(jié)構(gòu)，是以現(xiàn)行自行車車輪結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，又不完全同于現(xiàn)行自行車車輪的結(jié)構(gòu)，其特征在于輪轂法蘭上的輪輻連接孔與輪輻墩頭在彎頸軸向的投影相似，但尺寸略大，即相似比稍微大于1，輪輻墩頭可通過。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的快速更換輪輻的自行車車輪結(jié)構(gòu)，其特征是輪轂法蘭徑向平面為輪輻連接孔小尺寸的對(duì)稱面，孔長軸所在平面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的快速更換輪輻的自行車車輪結(jié)構(gòu)，其特征在于設(shè)計(jì)輪輻墩頭插入輪轂法蘭連接孔時(shí)的相對(duì)位置，和輪輻最終固定位置不同，在位置變換過程中輪輻墩頭相對(duì)連接孔產(chǎn)生角位移，而被法蘭卡住不能再自孔中脫出，而保持輪輻的結(jié)構(gòu)功能。
【文檔編號(hào)】B60B1/04GK203681126SQ201320623843
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】齊同慶 申請(qǐng)人:齊同慶