专利名称：轻质的自行车轮缘及其制造方法
技术领域：
本发明总的涉及用于人力交通工具如自行车、轮椅等的轮缘，且具体地涉及具有带有薄壁的纵深截面的轻质轮缘的轻质高性能车轮及其制造方法。
背景技术：
人们已经把大量的努力放在减轻人力轮缘重量，尤其是自行车轮缘方面。自行车轮缘通常通过挤压铝合金等以形成具有与成品轮缘相对应横截面的线性挤压件，将挤压件卷成圆形，切割挤压件的长度并用销、插栓或焊缝连接自由端生产。在深V形，空气轮缘情况下，线性挤压件的卷曲对挤压件施加巨大的力。这些力远远超出了成品轮缘用作自行车上必须承受的力。因此，轮缘壁的厚度往往大于作为自行车轮缘所要求的厚度。自行车轮缘的典型的轮缘侧壁厚度往往对于V形轮缘至少是1mm，对于纵深部分更厚。要求侧壁的厚度以防止侧壁在卷曲操作时弯曲线性挤压件过程中扭曲。
发表于2004年8月26日的美国专利申请公开第US2004/0163255号披露了一种用于制造轻质薄壁深V形截面轮缘的方法，其通过首先挤压侧壁比所要求轮缘侧壁厚且重的轮缘部分。该挤压件可卷曲形成轮缘而侧壁不扭曲并然后从侧壁上，例如使用翼片砂轮打磨移除多余的材料。该方法起作用但是具有一些缺点，例如侧壁厚度和加工费用的不精确控制。
欧洲专利第0715001披露了一种用于生产自行车轮缘的技术，其包括线性挤压件的生产，挤压件的卷曲，挤压件长度的切割和接合自由端形成轮缘毛坯。轮缘毛坯的壁厚超出了成品轮缘所要求的壁厚且将轮缘毛坯浸入腐蚀性化学物质以从轮缘上移除金属直到达到所要求的壁厚。然后将轮缘毛坯冲洗、浸入中性溶液，再冲洗并晾干。该方法一般地均一地少量减小了轮缘毛坯壁的厚度。
美国专利第5,651,591号披露了一种自行车轮缘，其具有约0.7mm的厚度的下边缘或轮缘基底。根据该专利，轮缘毛坯用比最终尺寸厚的侧壁(翼)和下缘(下桥)挤压。在挤压件卷曲、切割并接合后，轮缘毛坯通过化学处理加工以均一地减小翼和桥的厚度，或者机械加工以减小下桥的厚度。机械加工通过铣、车削或磨削进行。
欧洲专利第0579525号披露了一种轮缘生产技术，根据该技术挤压件被卷曲并切割长度并接合端部以形成轮缘毛坯。然后从两相对侧面通过机械加工将该轮缘毛坯加工形成两个相对的刹车表面。该加工通过车削或用刀具进行。
深V形截面轮缘或空气轮缘产生特殊的结构挑战。当线性挤压件在卷曲操作中被弯曲时，相当纵深且薄的侧壁必须不能扭曲。因此，深V形截面轮缘具有足够厚的侧壁以经过卷曲操作而不扭曲，意思就是它们实质上比它们在作用时承受压力所需要的厚。因此，有与用该方法生产的深V形截面空气轮缘的相关重量损失以及，由于该重量在轮子的外部或外部附近，其降低了轮子的旋转惯量特性。
发明内容
本发明提供一种用于张紧辐条的车轮的深V形截面空气轮缘及其制造方法。该轮缘通过将合适的铝材挤压成所要求截面形状的轮缘外形，包括纵深、薄侧壁和“卷曲突片”材料接合在轮缘轮廓上，其最好通过薄颈部连接在轮缘轮廓的最里面部分。然后卷曲挤压件，或者在传统卷曲装置上或者用设计成直接在卷曲突片上拉的装置。由于接合在轮缘轮廓上的附加的突片材料、或卷曲突片的影响侧壁可承受所要求的弯曲而不扭曲。随后将附加的突片材料折断或通过夹送辊作用在薄颈部上移除，提供所述薄颈部以使易于移除，或者通过其它普通的切割方法。附加的突片材料、或卷曲突片，可在卷曲的挤压件切割和端部被接合用传统方式形成轮缘以前或以后移除。
相应地，本发明的目的是提供一种改进的用于自行车轮子的轮缘。
本发明的另一目的是提供一种用于生产改进轮缘的简单且成本效益好的方法。
本发明的另一目的是提供一种轮缘，该轮缘具有的侧壁厚度小于将具有轮缘截面形状的挤压件卷曲所要求的厚度。
本发明的另一目的是提供一种轮缘，该轮缘具有挤压和卷曲所要求的侧壁厚度，且不需要在卷曲后减小侧壁厚度。
本发明的另一目的是提供一种卷曲纵深截面轮缘的方法，该方法不在卷边钩处对轮缘轮廓顶部施加有害的作用力。
本技术领域的技术人员将从在此披露的内容中理解本发明的这些和其它目的以及优点。
图1是线性挤压件的截面图，包括用于生产的根据本发明空气轮缘的卷曲突片。
图2是根据本发明成品空气轮缘的截面图。
图3是用于将挤压件卷曲成轮缘预成形件的传统轮缘卷曲装置的侧视图。
图4是轮缘卷曲装置的侧视图，该装置已经根据本发明的第二实施例进行了改进以生产根据本发明的流线型轮缘。
图5是滚筒的端面示图，其为图4装置的一部分，并用于在挤压件的卷曲中形成图4的装置内的空气轮缘预成形件过程中啮合和戴上线性挤压件的卷曲突片。
具体实施例方式
参见图1，标号10指出的线性挤压件包括轮缘底板或轮辐底座12，两相对的刹车表面14和在轮辐底座12和刹车表面14之间延伸的两相对的侧壁16。横向缘18在挤压件10的两个上部之间延伸，靠近刹车表面14。轮胎缘20从横向缘18向上延伸并终止于轮胎卷边钩22。卷曲突片24通过薄颈部26接合在轮辐底座12上。位于距离轮辐底座12底部L1的距离的线28表示挤压件10的中性弯曲中心；即，当由典型的轮缘合金制成的一段挤压件10卷曲成轮缘形状，线28和横向缘18之间的侧壁16的部分在张力下受压，且更加远离横向缘18的那些侧壁部分被压缩且经受扭曲。侧壁16(如挤压的)具有成品轮缘要求的厚度。线28上的中性弯曲中心距轮辐底座12足够近以使侧壁16有足够的厚度防止由于在传统卷曲装置内卷曲过程中经受的压力而扭曲。线28指出的中性弯曲中心的位置取决于挤压件10的几何形状、从其加压的材料以及挤压件10部分的厚度。卷曲突片24是挤压件10的几何形状的一部分。
在图1的挤压件10卷曲后，卷曲突片24在颈部26处从轮辐底座12分离，以产生成品轮缘32的轮辐底座30(图2)，其具有在刹车表面36和轮辐底座30之间延伸的侧壁34。轮缘32的中性弯曲中心由线38显示，其距离轮辐底座30的底部的距离L2。图2中的距离L2大于图1中的距离L1。在线38下面延伸的侧壁34的长度大于在图1的线28下延伸的侧壁16的长度。轮缘32不能通过卷曲具有轮缘形状横截面的挤压件形成，因为侧壁34在线38和轮辐底座30之间的部分将扭曲。待卷曲成新轮廓的挤压件的中性弯曲中心是零弯曲应力线。当挤压件卷曲后，挤压件在线以外侧或以上的部分遭受张应力且挤压件在线以下或内侧的部分遭受压应力。扭曲故障仅发生在压缩下而不发生在张力下。扭曲故障在薄截面在相对高压缩负载下且远离任何支撑件时发生。
卷曲突片24(图1)具有足够的尺寸和形状以降低挤压件10的中性弯曲中心，从该处，没有突片24，如图2所示由距轮辐底座30距离L2的线38示出的位置，到图1所示由距轮辐底座12距离L1的线28的较低的位置。根据本发明，距离L1必须足够短以使侧壁16在卷曲过程中不扭曲。从轮辐底座12到中性弯曲中心的距离可通过改变卷曲突片24的尺寸和形状调节，其通过颈部26接合在轮辐底座12上，所述颈部足够薄以使挤压件卷曲后易于移除。有可能使用夹送滚轮在颈部26移除突片24，其必须足够厚以在轮缘的弯曲或卷曲过程中不折断，还足够薄以易于移除。
还有其它方法连接卷曲突片到挤压件上，以及还有其它方法移除突片。卷曲突片可通过厚颈部连接且然后加工去除或者在凹口处连接且然后折断。有很多其它方法移除轮辐底座下面的材料，如对本技术领域的技术人员显而易见的那样。通常，方法的选择取决于机械加工的实用性，以及各种经济上的考虑。
参见图3，传统的轮缘卷曲装置适用于卷曲挤压件10，该装置包括辊子40，辊子42以及形状辊子44。一段线性轮缘挤压件10在图3所示的装置内卷曲成圆形，当辊子44(受动力驱动)推动地啮合加压件10的下部而辊子42和44压倒在挤压件10上以及，特定地，在卷边钩22上，引起挤压件围绕形状辊子44弯曲，如标号46所示，以形成标号48所示要求的曲率。在挤压件10形成圆形之后，然后将其切割成所要求的长度且移除卷曲突片，尽管卷曲突片可在挤压件10切割之前移除。据发现，当卷曲突片移除之后，卷曲挤压件的曲率将改变以致卷曲的挤压件在移除卷曲突片之后具有比卷曲突片连接时更大的直径。最好，当加压件卷曲时将其考虑进去以使在移除卷曲突片之后挤压件的曲率为所要求的曲率。然后卷曲挤压件的切割端通过任何合适的方式连接，如插栓连接、销连接、焊接等等，以形成轮缘毛坯。应当理解用于形成深截面空气轮缘的挤压件10，与例如用于形成浅盒截面轮缘的挤压件相比较需要更多的弯曲力以将其弯曲。带有卷曲突片24的挤压件10，与传统的没有卷曲突片24的挤压件相比需要更多的弯曲力将其弯曲，用于形成深截面空气轮缘。需要额外的力卷曲根据本发明的包括卷曲突片的挤压件10，当在传统设备上挤压时可能损害挤压件10的整体性。
参见图4和5，通常由标号50指出的改进的轮缘卷曲装置的使用以卷曲挤压件10将在以下描述。装置50包括一对辊子52，一对辊子54和位于两对辊子52和54之间的形状辊子56。辊子52和54，如图5所示，截面是直角的矩形平行六面体。辊子52的上缘58延伸入卷曲突片24的颈部26，且辊子52的倾斜边60同样啮合形成在卷曲突片24上的倾斜表面62。辊子54的形状与辊子52相同。辊子64可操作地使挤压件10的引导端偏斜朝向辊子54以在辊子54和卷曲突片24的倾斜表面之间啮合，由于形状辊子56驱动挤压件10通过装置50。当辊子54与卷曲突片24的倾斜表面62充分啮合时，将挤压件10从辊子64拉出。由于形状辊子56驱动带有卷曲突片24的挤压件10，辊子52和54之间的啮合将引起挤压件从形状辊子56上经过时弯曲，如标号66所指出那样，由此将其形成所要求的具有要求曲率68的圆形，其可能，如上所指出，是比最终所要求的轮缘毛坯曲率半径小，因为曲率半径将很可能在卷曲突片24移除后增加。轮缘卷曲装置50特别有利因为所要求的弯曲挤压件10的力施加在挤压件10的下部并且，特别地，施加在卷曲突片24上(图5)。装置50使得挤压件10能够卷曲而没有变形的危险，特别地，没有卷边钩22的变形。
在挤压件10在装置50上形成圆形之后，将卷曲突片24移除并将挤压件10的剩余部切割成所要求的长度。如果要求，可在移除卷曲突片24之前切割挤压件和相连的颈部26。卷曲的挤压件的切割端通过合适的方法连接，如插栓连接、销连接、焊接等等，以形成轮缘毛坯。
为了比较，但不与本发明一致，对照的挤压件类似于挤压件10形成除了其不具有卷曲突片24和相连的颈部26。对照的挤压件被送入传统轮缘卷曲装置视图从挤压件卷曲轮缘。除了形成轮缘，轮缘卷曲装置引起挤压件侧壁的扭曲，在侧壁与轮辐底座接合处附近。
应当理解，可对以上披露说明的装置进行各种变化和改变而不偏离附属权利要求所限定的本发明的范围和精神，以及在其实质性细节中，本发明是一种用于制造用于自行车轮子轮缘的方法，其包括以下步骤挤压薄壁、中空的本体，该本体具有所生产的轮缘截面形状和与挤压本体整合为一体的外部突片、将加压件的一部分卷曲成圆形、将圆形部分从挤压件切割、连接圆形部分的自由端、以及从挤压件的圆形部分移除外部突片。最好，挤压件在传统卷曲装置上卷曲除非其将对挤压件施加太大的压力，在这种情况下，挤压件可在包括至少两个辊子的装置上卷曲，所述辊子各啮合在突片上的至少一个表面并当加压件经过两辊子之间的形状辊子上时强迫其弯曲。
中空本体的壁足够深且足够薄，以致没有外部突片的中空体的一段在卷曲形成产生轮缘时易于扭曲，因此突片设置成并定尺寸成带有整体的外部突片的中空本体在卷曲成形时不易于扭曲。
最好，突片通过薄颈部与挤压件连接，在加压件的自由端连接之前移除，并形成与用于卷曲形成轮缘的辊子的啮合。
权利要求
1.一种生产用于自行车轮子的轮缘的方法，所述方法包括以下步骤挤压薄壁、中空的本体，该本体具有待生产的轮缘截面形状和与挤压的本体一体的外部突片，所述中空本体的壁足够薄，以致没有外部突片的一段中空本体在卷曲成形产生轮缘时经受扭曲，所述突片的位置和尺寸制成使带有一体的外部突片的中空本体在卷曲成形时不经受扭曲，将挤压件的一部分卷曲成圆形，将圆形部分从挤压件切割下来，连接圆形部分的自由端，以及从挤压件的圆形部分移除外部突片。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在连接所述圆形部分的自由端之前将所述外部突片从所述挤压件的所述圆形部分移除。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外部突片通过薄颈部与所述挤压件接合，以使所述突片易于移除。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述正在卷曲的突片的一部分形成与用于卷曲形成所述轮缘的辊子啮合。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移除外部突片的步骤在将所述圆形部分从所述挤压件上切割下来之前进行。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述圆形部分从所述挤压件上切割下来的所述步骤在移除所述外部突片的步骤之前进行。
全文摘要
本发明披露了一种生产用于自行车轮子的轮缘的方法。该方法包括挤压薄壁、中空的本体的步骤，该本体具有待生产的轮缘截面形状和与挤压的本体一体的外部突片。中空本体的壁足够薄，以致没有外部突片的中空本体的一段在卷曲成形产生轮缘时经受扭曲。因此所述突片设置成并定尺寸成带有一体的外部突片的中空本体在卷曲成形时不经受扭曲。然后将加压件的一部分卷曲成圆形；将圆形部分从挤压件切割下来；连接圆形部分的自由端，以及从挤压件的圆形部分移除外部突片。
文档编号B60B21/02GK1935446SQ20061015980
公开日2007年3月28日 申请日期2006年9月22日 优先权日2005年9月23日
发明者威廉·B·舒克 申请人:威廉·B·舒克