辐条帽的头部与轮圈的桥接部之间的邻接接口和辐条自行车车轮
阅读说明：本技术 辐条帽的头部与轮圈的桥接部之间的邻接接口和辐条自行车车轮 (Interface between the head of a spoke cap and a bridge of a rim and spoke bicycle wheel ) 是由 马里奥·梅焦兰 于 2020-11-25 设计创作，主要内容包括：辐条帽的头部与轮圈的桥接部之间的邻接接口和辐条自行车车轮。该自行车车轮包括轮圈、轮毂和连接两者的辐条,其中辐条通过辐条帽锚固至轮圈,该辐条帽具有杆部和头部,杆部插入在轮圈的桥接部中的孔中并且面朝轮毂,头部钩挂到桥接部。一种在所述头部与所述桥接部之间的邻接接口包括：-第一垫圈,其具有径向内第一面和径向外第二面,-第二垫圈,其具有径向内第一面和径向外第二面。垫圈的面成形为用以：在辐条到轮圈的固定操作的初始步骤期间,垫圈的面允许垫圈进行调整移动,以及反之,在辐条到轮圈的后续固定步骤期间,垫圈的面防止垫圈进行任何调整移动,在该后续固定步骤中,辐条帽受到通过辐条施加到该辐条帽的张力。(An abutment interface between the head of the spoke cap and the bridge portion of the rim and a spoke bicycle wheel. The bicycle wheel comprises a rim, a hub and spokes connecting the two, wherein the spokes are anchored to the rim by spoke caps having a stem inserted in a hole in a bridge of the rim and facing towards the hub, and a head hooked to the bridge. An abutment interface between the head and the bridge comprising: -a first washer having a radially inner first face and a radially outer second face, -a second washer having a radially inner first face and a radially outer second face. The face of the gasket is shaped to: the face of the washer allows the adjustment movement of the washer during the initial step of the spoke-to-rim fixing operation and, conversely, prevents any adjustment movement of the washer during the subsequent spoke-to-rim fixing step in which the spoke caps are subjected to the tension applied to them by the spokes.)
技术领域
本发明涉及辐条自行车车轮，特别地，本发明涉及通过辐条帽将辐条固定到轮圈。
背景技术
在整个本说明书和权利要求书中，除非另外指出，否则将参考自行车车轮的旋转轴线给出空间指示，诸如特别是径向方向、轴向方向或周向方向的空间指示。
众所周知，在辐条自行车车轮中，每个单根辐条都通过相应的辐条帽固定到车轮的轮圈，所述辐条帽是具有杆部和从杆部突起的头部的部件，所述杆部设有螺纹(通常是内螺纹)。在轮圈的桥接部中(或在轮圈具有两个或更多个桥接部的情况下，在轮圈的下桥接部中)，轮圈设有多个孔。辐条帽的杆部从径向外部方向插入到各个孔中，而突出的头部保持在外部，并钩挂到桥接部。因此，辐条帽的杆部被拧到辐条的端部。以这种方式，辐条帽使得将辐条钩挂到轮圈并且允许张紧辐条：实际上，通过旋转辐条帽，能够将辐条相对于杆部拧入或拧出。通常，在辐条帽和桥接部之间布置邻接垫圈以改善接触，特别是当轮圈的材料(例如，铝或复合材料)很脆弱和其可能因辐条帽在有限区域上施加的过高压力而受损时。
在张紧期间，辐条帽理想地应布置成与辐条对准，作为其实质延伸。这通常是正确的，因为通常将辐条沿着基本径向方向布置在车轮中。
然而，申请人已经观察到，如果辐条未沿径向方向布置，例如因为辐条被沿切向紧固至车轮的轮毂的凸缘，则由于辐条帽在桥接部上的不平衡邻接，对辐条-辐条帽副的张紧会导致这两者之间的不对准。实际上，辐条帽(有垫圈或无垫圈)与杆部在径向方向上的自然邻接垂直于桥接部(更精确地说，垂直于桥接部的切线)；然而，如果辐条不在径向方向上，则在开始张紧之前，固定到辐条的辐条帽也不在径向方向上；在该位置中，辐条帽的杆部与桥接部的切线方向形成两个不同角度(沿轴向方向观察)，一个角度小于90°，并且一个角度大于90°。继续进行张紧，则辐条帽的头部将倾向于在一侧上比在另一侧上更多地压在桥接部上，特别是在角度大于90°的一侧上更多地压在桥接部上，从而倾向于将张紧的辐条帽朝向径向位置带回。
辐条帽相对于辐条方向的这种偏离随着张紧进行而增加，并且导致在辐条上、辐条帽上和轮圈的桥接部上的异常应力分布。特别地，辐条帽不仅在径向方向上受到应力，而且在切线方向上也受到应力；辐条不仅要承受牵引力，而且要承受挠曲力。这种异常应力分布的结果使得设计师被迫以某种方式加大这些部件的尺寸，以避免屈服。但因此存在重量增加，这一点在高性能自行车(特别是竞赛自行车)中是特别不期望的。
已经提出了通过按照球形表面对辐条帽的头部和所述头部邻接在其上的垫圈的端面成形来解决该缺点。然而，即使通过这种方案，也不能避免辐条与辐条帽之间的不对准。
本发明基于的问题是允许辐条、辐条帽和桥接部之间的一种联接，其中在张紧期间且因此在成品车轮中也维持辐条和辐条帽之间的对准，即使在辐条没有沿着径向方向布置的情况下也是这样。
发明内容
因此，在本发明的第一方面中，本发明涉及一种根据权利要求1所述的邻接接口；在本发明的第二方面中，本发明涉及一种根据权利要求11所述的自行车车轮。在从属权利要求中给出了所述邻接接口和所述车轮的优选特征。
更具体地，参照本发明的第一方面，在用于固定辐条的辐条帽的头部和自行车车轮的轮圈的桥接部之间的邻接接口包括：
-第一垫圈，该第一垫圈具有径向内第一面和径向外第二面，该径向内第一面用于邻接在桥接部上，
-第二垫圈，该第二垫圈具有径向内第一面和径向外第二面，该径向内第一面邻接在第一垫圈的第二面上，该径向外第二面邻接在辐条帽的头部上，
其中，垫圈的面成形为用以：在辐条到轮圈的固定操作的初始步骤期间，垫圈的面允许垫圈相对于彼此以及相对于辐条帽进行调整移动，以及反之，在辐条到轮圈的后续固定步骤期间，垫圈的面防止垫圈相对于彼此以及相对于辐条帽进行任何调整移动，在该后续固定步骤中，辐条帽受到通过辐条施加到该辐条帽的张力。
实际上，已经观察到，为了(即使在辐条在车轮中处于非径向方向上时)在成品车轮中获得辐条和辐条帽之间对准的理想结果，对于辐条帽和轮圈之间的联接来说重要的是差别明显的两个特征：首先，在张紧操作开始时，允许将辐条帽沿着辐条的方向布置；然后，在张紧期间，防止辐条帽相对于轮圈移动，使得在成品车轮中，辐条帽与辐条对准。
在本发明的优选实施例中，通过提供以下内容而获得上述两个特征：第一垫圈的第二面和第二垫圈的第一面之间的邻接沿着第一邻接轨迹发生，并且第二垫圈的第二面与辐条帽的头部之间的邻接沿着第二邻接轨迹发生，其中第一邻接轨迹和/或第二邻接轨迹具有的延伸分别地小于第二垫圈的第一面的面积的15％、优选小于10％和小于第二垫圈的第二面的面积的15％、优选小于10％。对邻接轨迹的延伸的测量意在辐条的张紧之前进行，这是因为由于材料的可变形性，所以张紧自然意味着邻接轨迹的延伸的增加。在上述值的情况下，两个垫圈之间的接触以及第二垫圈和辐条帽之间的接触中的至少一个是在有限区域上发生，该有限区域比第二垫圈的面的面积小得多；当尚未施加张力时，上述情况允许大初始移动自由度，而当施加在这些小区域上的张力引起高接触压力且因此引起高摩擦时，上述情况允许随后基本锁定。
优选地，第一邻接轨迹和第二邻接轨迹都具有有限延伸，使得两个前述特征(初始移动自由度和在张力下防止移动)在两个垫圈自身之间以及在第二垫圈和辐条帽之间单独出现。
由于该邻接，在张紧为零或最小时的初始安装步骤中，在辐条帽与辐条的联接的引导下，辐条帽和两个垫圈也可以自由地采取在车轮的非径向方向上的姿态。然而，一旦张力变得较大，则具有有限延伸的邻接轨迹确保了在垫圈之间以及在第二垫圈和辐条帽之间立即产生的较高压力防止任何进一步相互移动，但是由于所施加的张力，所以自然趋势是沿径向方向定向。随着张力逐渐增加(因此，辐条帽朝向径向方向移动的趋势增加)，在邻接轨迹处的压力变得较高以便防止任何移动。
优选地，第一邻接轨迹和/或第二邻接轨迹是线，即它们具有大致为零的宽度，这使接触压力最大化。当然，该几何条件是指张紧之前的初始条件，并且由于材料变形，该几何条件随着所施加张力的增加而失去。
优选地，第二垫圈的第一面由第一内周和第一外周限定，并且第二垫圈的第二面由第二内周和第二外周限定，因而，第一邻接轨迹与第一外周重合，并且第二邻接轨迹与第二内周重合。以这种方式，以构造上简单的方式获得了具有最小宽度的邻接轨迹的特征。
优选地，第二垫圈的第一面和第二面为锥形或球形的。这些表面的获得相对简单，并且就邻接而言确保了期望结果。
优选地，第二垫圈的第一面是锥形的。优选地，第二垫圈的第二面是锥形的。优选地，第一垫圈的第二面是球形的。这些形状特征单个或优选全部一起地有利于初始移动自由度和在张力下防止移动这两个状态的出现。
优选地，第二垫圈是锥形的，并且第二垫圈的顶点面朝第一垫圈，并且在该顶点处的角度在70°至120°之间，优选在85°至105°之间，更优选等于约95°。该形状促进了前述邻接条件。
关于第二方面，本发明涉及一种自行车车轮，该自行车车轮包括轮圈，该轮圈通过多个辐条连接到轮毂，其中至少一个辐条通过辐条帽锚固到轮圈，该辐条帽具有杆部和扩大的头部，该杆部插入在轮圈的桥接部中的孔中并且面朝轮毂，该扩大的头部钩挂到桥接部，该自行车车轮包括在辐条帽的头部和轮圈的桥接部之间的邻接接口，其特征在于，该邻接接口包括：
-第一垫圈，该第一垫圈具有径向内第一面和径向外第二面，该径向内第一面邻接在桥接部上，
-第二垫圈，该第二垫圈具有径向内第一面和径向外第二面，该径向内第一面邻接在第一垫圈的第二面上，该径向外第二面邻接在辐条帽的头部上，
其中，垫圈的面成形为用以：在辐条到轮圈的初始固定操作步骤期间，垫圈的面允许垫圈相对于彼此以及相对于辐条帽进行调整移动，以及反之，在辐条到轮圈的后续固定步骤期间，垫圈的面防止垫圈相对于彼此以及相对于辐条帽进行任何调整移动，在该后续固定步骤中，辐条帽受到通过辐条施加到该辐条帽的张力。
优选地，第一垫圈具有开口，在不存在第二垫圈时，该开口的宽度将允许辐条帽的头部穿过。在辐条与辐条帽的张紧开始时，第一垫圈的开口的这种较大宽度有利于两个垫圈之间的移动自由度，并且因此有利于对准。
优选地，辐条帽的头部具有面朝第二垫圈的第二面的球形表面。辐条帽的头部的球形表面有利于上述邻接条件，使得更容易限制第二邻接轨迹的延伸。优选地，辐条帽的头部的球形表面的半径在2mm和4mm之间，更优选等于约3mm。
优选地，辐条帽的杆部根据在25°至60°之间、更优选在30°至50°之间的接合角度而接合至辐条帽的头部。该角度被认为是在辐条帽的头部被接合到辐条帽的杆部的点中由辐条帽的杆部的轴线与辐条帽的头部的切平面形成的角度。前述值使得可以获得期望邻接条件，特别是在其中第二垫圈具有上述锥形特征的情况下。
优选地，至少一个辐条相对于车轮的旋转轴线具有根据非径向方向的定向。实际上，正是具有这样非径向倾斜度的辐条从本发明方案获得了最大益处。
优选地，轮圈的桥接部在车轮的轴向方向上是平坦的。以这种方式，轮圈的构建特别简单；特别地，不需要特殊处理来形成用于辐条帽的头部的成形座架。此外，通过本发明，等同地确保了辐条帽的头部的精确且平衡的钩挂，而在张紧期间在辐条和辐条帽的杆部之间不存在不对准。
附图说明
根据以下参考附图对本发明一些优选实施例的描述，本发明的其它特征和优点将变得更加清楚。在这些附图中：
-图1是根据本发明的自行车车轮的局部透视图；
-图2是具有根据本发明第一实施例的邻接接口的图1的车轮的细节的放大截面图，该放大截面图是根据与车轮轴线垂直的平面截取的；
-图3是沿着包含车轮轴线的平面截取的图2的细节的放大截面图；
-图4是图1的车轮的分解图，突出显示了图2和图3的邻接接口；
-图5是图2中所示的邻接接口的进一步放大截面图；
-图6是具有根据本发明第二实施例的邻接接口的车轮的放大截面图。
具体实施方式
附图示出了自行车车轮10，该自行车车轮10包括轮圈11，该轮圈11通过辐条13在张力作用下连接至轮毂12；X用来表示车轮10的旋转轴线。辐条13具有头部14以及与该头部14相反的螺纹端15，辐条13通过头部14紧固到轮毂12，并且辐条13用该螺纹端15通过辐条帽20钩挂到轮圈11的桥接部16。桥接部16在轴向方向上是平坦的，即桥接部16在与轴线X同轴的柱形表面上延伸。
每一个辐条帽20包括：杆部21，该杆部21沿着轴线Y延伸；和头部22，该头部22相对于该杆部21突出。辐条帽20的杆部21插入到形成在桥接部16中的孔17中，并且从该孔17沿径向方向朝向车轮10的轴线X突出，而头部22相对于桥接部16保持在径向外部位置中。在杆部21中形成有螺纹轴向孔23，该螺纹轴向孔23与一个辐条13的螺纹端15接合；因此，与辐条帽20联接的辐条13沿着轴线Y对准。辐条帽20还包括：第一操纵部24，该第一操纵部24在外部形成在杆部21上并且具有非圆形截面(例如，六边形)；和第二操纵部25，该第二操纵部25在外部形成在头部22上并且具有非圆形截面(例如，正方形)；这两个操纵部24和25使得可以用合适的扳手(未示出)旋转辐条帽20，从而将辐条帽20相对于辐条13拧入或拧松，由此获得辐条13-辐条帽20副的长度变化，且由此获得在轮圈11中这样的辐条13-辐条帽20副的张力变化。使用操纵部24或操纵部25取决于可接近性，即取决于轮圈11的形状。辐条帽20的头部22具有朝向杆部21凸出的球形形状。
在所示出的车轮10中，一些辐条13具有基本径向定向，而其它辐条则具有明显非径向定向；当从车轮10的轴向方向看时，具有基本径向定向的辐条13与桥接部16(即，与桥接部16的切线T)形成基本直角，而具有明显非径向定向的辐条13与桥接部16形成锐角α和钝角β(参见图2)。
在辐条帽20的头部22和桥接部16之间布置有邻接接口30，该邻接接口30包括第一环形垫圈31和第二环形垫圈41。该第一垫圈31与桥接部16接触，而该第二垫圈41与辐条帽20接触。
第一垫圈31具有：径向内第一面32，该径向内第一面32安置在桥接部16上；和径向外第二面33，该径向外第二面33置靠在第二垫圈41上。第一面32是基本平坦的，而第二面33是凹入的且具有球形形状。第一垫圈31在中心具有非常宽的开口39：如将在下文中清楚的，如果辐条帽20的头部22未被第二垫圈41保持，则辐条帽20的头部22能够容易地穿过该开口39。
第一垫圈41具有：径向内第一面42，该径向内第一面42安置在第一垫圈31上；和径向外第二面43，该径向外第二面43置靠在辐条帽20的球形头部22上。面42和43都是锥形的，其顶点面朝第一垫圈31，即面朝车轮10的轴线X。这两个面42和43的锥体的顶点处的角度在70°至120°之间，优选在85°至105°之间；特别地且更优选地，这样的角度为约95°。应当注意的是，在附图中，在顶点处的该角度未用图形表示，以免因其它的线使这些图复杂化。
第二垫圈41的第一面42由第一内周44和第一外周45界定；第二垫圈41的第二面43由第二内周46和第二外周47界定。内周44和46足够宽以允许辐条帽20的杆部21通过，但是不允许辐条帽20的头部22通过。
在第一垫圈31的第二面33和第二垫圈41的第一面42之间限定有第一邻接轨迹，理想地，该第一邻接轨迹与第二垫圈41的第一面42的第一外周45重合。在第二垫圈41的第二面43和辐条帽20的头部22之间限定有第二邻接轨迹，理想地，该第二邻接轨迹与第二垫圈41的第二面43的第二内周46重合。实际上，前述邻接轨迹可以包括围绕相应圆周45和46的窄带，只要它们是确实窄的，特别地使得邻接轨迹的面积不超过第二垫圈41的相应的面42和43的面积的15％(优选不超过10％)即可。当然，刚刚提到的是指车轮10的初始安装状态，即在较大张力施加在辐条13和辐条帽20之间之前；在张紧引起的牵引应力的作用下，邻接轨迹因材料的可变形性而明显倾向于变宽。
在车轮10的构建中，每个辐条13的安装(无论辐条13相对于径向方向的倾斜度如何)都通过首先将辐条13以其头部14紧固到轮毂12而进行。此后，辐条帽20以其杆部21插入在桥接部16的孔17中，从而插进邻接接口30，即插进两个垫圈31和32中；第一垫圈31放置成以其第一面32抵靠桥接部16，第二垫圈32放置成以其第一面42抵靠第一垫圈31的第二面33。应注意，第一垫圈31的开口39的宽度将不会达到保持辐条帽20的头部21的程度，如果不存在第二垫圈41，则辐条帽20的头部21将会容易地穿过该开口39。
通过将辐条帽20旋转，因此可以将辐条帽20拧至辐条13的螺纹端15，直到在邻接轨迹45和46处建立接触为止。在这种情况下，由垫圈31和41确保的移动自由度允许将辐条帽20容易地布置成辐条13的延伸，使得即使辐条13和辐条帽20的组件不与车轮10的径向方向重合，辐条13和辐条帽20的组件也根据轴线Y完全对准。
通过将辐条帽20进一步旋转，辐条帽20由此被逐步张紧在辐条13上，使得辐条13和辐条帽20在轮圈11和轮毂12之间施加牵引力。由于邻接轨迹45和46的延伸范围非常有限，该张紧迅速导致部件之间的高接触压力，特别是导致辐条帽20与第二垫圈41之间的高接触压力和第二垫圈41与第一垫圈31之间的高接触压力。该高压力引起的摩擦防止垫圈31、41以及辐条帽20的任何相互移动，从而确保即使该轴线Y在车轮10中不是径向定向，也维持辐条帽20和辐条13沿着轴线Y的对准。因此，辐条13不会受到弯曲应力，并且辐条帽20不会受到切线方向上的应力。
图6示出了根据本发明第二实施例的车轮110；车轮110中与车轮10的元件相同的元件以相同附图标记表示且不再描述，而相对应的但在某种方式上不同的元件以附图标记加100来表示，并且通过与车轮10的元件进行比较来描述。
在车轮110中，辐条帽120与辐条帽20不同，因为辐条帽120的头部122具有锥形形状而不是球形形状。邻接接口130与接口30的不同之处在于第一垫圈的第二面的形状。更确切地说，第一垫圈131的第一面132(类似于垫圈31的面32)是平坦的，而其第二面133具有基本复曲面形状(toric shape)。另一方面，第二垫圈与垫圈41基本相同。
因此，如在图6中可看到的，第一邻接轨迹被大体上限定在第二垫圈41的第一面42的中间环形区域中，而第二邻接轨迹被限定在第二垫圈41的第二面43的内区域上。该第一邻接轨迹虽然与接口30的第一邻接轨迹不同，但是该第一邻接轨迹仍保持较窄(优选地，其面积小于第二垫圈41的第一面42的面积的15％，更优选10％)；另一方面，第二邻接轨迹具有宽延伸，但仍小于40％。由于这个原因，在辐条相对于径向方向的倾斜度非常高的情况下，邻接接口130不太适用。
车轮110的构建以与针对车轮10描述的相同方式进行。
在上述状态下，第一垫圈和第二垫圈之间的第一邻接轨迹和/或第二垫圈和辐条帽之间的第二邻接轨迹具有有限延伸范围，该状态也可以利用垫圈的面的形状和辐条帽的面的形状的其它组合来获得。
例如，一个实施例(未示出)可以提供具有锥形头部的辐条帽、锥形第二垫圈(具有两个锥形面)以及具有也是锥形的第二面的第一垫圈。在这种情况下，通过选择在顶点处具有不同角度的锥形形状来获得具有有限延伸的邻接轨迹：例如，锥形第二垫圈的顶点处的角度明显大于辐条帽的顶点处的角度和第一垫圈的第二面的顶点处的角度。
另一实施例(未示出)例如可以类似于车轮10，唯一区别在于，第一垫圈的第二面不是球形的而是锥形的或复曲面的。
另一实施例可以例如类似于车轮110，唯一区别在于，第一垫圈的第二面不是复曲面的，而是球形的，并且凹面面朝第二垫圈。
例如，另一个实施例可以类似于车轮10或类似于车轮110，并且具有锥形辐条帽而不是球形辐条帽；在这种情况下，第二垫圈(锥形)相对于辐条帽在顶点处具有不同角度，特别是具有更大角度。
其它实施例可以例如要求第二垫圈的面中的一一个或另一个是球形或复曲面的。
因此，在选择辐条帽的形状、第二垫圈的两个面的形状以及第一垫圈的第二面的形状时，存在一定的自由度，将尺寸值(锥形表面的顶点处的角度、球形表面或复曲面表面的曲率半径)选择为使得第一垫圈和第二垫圈之间的第一邻接轨迹和/或第二垫圈和辐条帽之间的第二邻接轨迹能够具有有限延伸即可；在不偏离所指示的最佳值的情况下，如果该延伸小于40％，则优势将变得显见。
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