自行车车轮中的改进的制作方法
【专利摘要】一种用于与自行车一起使用的车轮（1），该车轮（1）包括轮毂（4）、轮圈（2）和多个辐条（3），车轮（1）能够围绕轮毂（4）安装至自行车，轮胎（6）能够围绕轮圈（2）安装，并且这多个辐条（3）在轮毂（4）与轮圈（2）之间延伸，其中，轮圈（2）和/或辐条中的一个或更多个具有前缘和/或后缘，该前缘和/或后缘的至少一部分具有波形构造。
【专利说明】自行车车轮中的改进
【技术领域】
[0001]本发明涉及自行车车轮中的改进，并且特别涉及一种具有改进的轮圈构造的自行车车轮。
【背景技术】
[0002]传统的自行车轮轮圈由诸如金属之类的材料的笔直的挤压型材制造而成，材料的这些笔直的挤压型材被切割、弯曲成环形形状并且端部被粘结、焊接或以其它方式连结到一起。作为选择，轮圈可由诸如碳纤维增强塑料之类的复合材料形成。这种轮圈被直接制成为环形形状并由此无需进行上述弯曲步骤。在上述两种布置中，轮圈在围绕其圆周的所有点处均具有恒定的深度。随后，辐条被连接至围绕该车轮轮圈的径向内表面的多个点处。作为选择，自行车轮圈和辐条由复合材料一体地形成。
[0003]在使用中，传统的车轮轮圈可能经历空气动力学问题。例如，传统的车轮轮圈设计可能导致车轮上存在大量的曳力(drag)，从而降低了自行车的速度。此外，以相对于自行车行进所沿的常规方向成非零的偏转角行进的环境空气的运动可能引起待施加至车轮的横向合力。如果该力施加于位于轮毂的前方或后方的位置处，则该力将围绕车轮的中心形成力矩，在前轮的情况下，该力矩将致使车轮偏离所期望的路径而转向。骑车人必须施加转向输入以抵消该力矩。该力在车轮上的作用点被称之为压力中心。特别地，该压力中心被定义为这样的点:即，在该点处，在车轮的平面中围绕竖向轴和水平轴的力矩为零(即，零偏转及零侧倾)。由于侧向力实际上为零，因此该点在零偏转处是不适用的。
【发明内容】
[0004]现已设计了一种新型自行车车轮，其克服了或大致缓和了现有技术的上述和/或其它缺陷中的一些或所有缺陷。
[0005]已发现，使得轮圈的前缘和/或后缘以及/或者辐条中的一个或更多个具有波形构造在使用中提供了空气动力学上的优势。
[0006]因此，根据本发明的第一方面，提供了一种用于与自行车一起使用的车轮，该车轮包括轮毂、轮圈和多个辐条，车轮能够围绕轮毂安装至自行车，轮胎能够围绕轮圈安装，并且这多个辐条在轮毂与轮圈之间延伸，其中，轮圈和/或辐条中的一个或更多个具有前缘和/或后缘，前缘和/或后缘的至少一部分具有波形构造。
[0007]在一些实施方式中，轮圈具有径向内边缘，该径向内边缘的至少一部分具有波形构造。
[0008]已进行了计算流体动力学(CFD)分析，该CFD分析将在具有带有波形构造的轮圈的车轮上以15m/s的速度产生的曳力与在具有传统的非波形轮圈的车轮上产生的曳力进行对比。选择15m/s的速度是因为该速度接近于由高水平的骑车人所获得的竞赛速度。结果在一定的偏转角范围下，在具有波形轮圈的车轮的情况下示出了减小的曳力。
[0009]该波形构造在形式上可以是平滑的。例如，该波形构造在该波形构造的波峰与波谷之间可基本上没有角形的过渡部，或者完全没有角形的过渡部。波形构造可沿着边缘的整个范围布置，使得该边缘是或者间歇地呈波形的或者最为优选地连续地呈波形的。波形构造的波峰和波谷可以每隔一定间距或以不规则的间距布置。
[0010]具有波形构造的径向内边缘优选地具有在波形构造的波峰与波谷之间变化的径向距离。该径向内边缘可以是连续地呈波形的。在这些布置中，该径向内边缘可包括一系列交替变化的凹形区域和凸形区域，这些凹形区域和凸形区域彼此紧邻。在当前优选的实施方式中，波形构造的每个波峰在车轮的平面中均具有凸形的外部轮廓。沿着轮圈的径向内表面可存在至少三对波峰和波谷，更为优选地为十二对且最为优选地为至少二十四对。
[0011]该径向内边缘可具有规则布置的波形部，这些波形部具有相同的高度，或者作为选择，这些波形部在两个或更多个不同的高度之间交替变化，其中，高度被定义为相对于轮圈的环形基部的径向高度。在波形部的波峰与波谷之间的径向高度差优选地为至少5_、更为优选地为至少10mm、且最为优选地为至少20mm。
[0012]辐条中的一个或更多个还可以至少在前缘和/或后缘上具有波形构造。该波形构造优选地具有上文中关于轮圈的径向内边缘所述的特征。
[0013]在其它实施方式中，辐条中的一个或更多个具有前缘和/或后缘，前缘和/或后缘的至少一部分具有波形构造。另外或作为一种替代方案，这可以是位于轮圈的径向内边缘上的波形构造。
[0014]在这些实施方式中，波形构造在形式上可以是平滑的。例如，该波形构造在该波形构造的波峰与波谷之间可以基本上没有角形的过渡部或者完全没有角形的过渡部。该波形构造可沿着边缘的整个范围布置，使得该边缘或者是间歇地呈波形的或者最为优选地是连续地呈波形的。波形构造的波峰和波谷可以每隔一定间距或以不规则的间距布置。
[0015]辐条中的一个或更多个可具有规则布置的波形部，这些波形部具有相同的高度，或者作为选择，这些波形部在两个或更多个不同的高度之间交替变化，其中，高度被定义为相对于轮圈的环形基部的径向高度。在波形部的波峰与波谷之间的径向高度差优选地为至少5mm,更为优选地为至少IOmm,并且最为优选地为至少20mm。
[0016]优选地，一个或更多个辐条具有前缘和后缘，并且前缘和后缘中的至少一部分具有波形构造。在优选实施方式中，该一个或更多个辐条具有大致呈卵形或椭圆形的截面。
[0017]轮圈优选地具有于轮圈的径向内边缘处相接的侧表面。侧表面优选地具有平滑的构造，并且最为优选地为在形式上是大致凸形的。特别地，侧表面可从轮圈的基部侧向向外地弯曲，并且随后在于轮圈的径向内边缘处相接之前侧向向内地弯曲。对于在车轮的平面中的至少一部分并且优选地就大部分的轮圈的深度而言，轮圈的侧边缘的间隙可能大于附接至该轮圈的轮胎的侧边缘的间隙。
[0018]具有波形构造的轮圈的径向内边缘优选地与轮圈的侧边缘在内部间隔开，并且可在轮圈的侧边缘之间大致居中地对齐，即与车轮的中央平面大致对齐。在一些实施方式中，特别是在后轮上，轮圈的径向内边缘可被偏置，以抵消由于不相等的“凹陷变形”而使辐条受到的不相等的张力。该径向内边缘优选地为呈圆形的以在与车轮的平面正交的平面中形成平滑的凸形曲线。侧边缘优选地构造成使得径向内边缘由侧表面的圆形的内部部分限定。侧表面的于轮圈的径向内边缘处的外部截面轮廓优选地具有至少5mm的半径，并且最为优选地具有至少IOmm的半径。[0019]CFD分析在具有这种圆形的径向内边缘构造、具有和不具有根据本发明的波形部的车轮上进行，该CFD分析对在不同偏转角下的压力中心的位置作出比较。该分析表明，在偏转角为0°、5°、10°、15°和20°下，压力中心在具有带有波形构造的轮圈的车轮的情况下与在具有传统的非波形的轮缘的车轮的情况下相比更为靠近轮毂。由此，具有带有波形构造的轮圈的车轮并未受到与具有传统轮圈的车轮一样大的导致前轮偏转的力。这意味着骑车人无需施加同样大的转向输入以抵消该力的作用。
[0020]在轮圈的径向内边缘包括一系列交替变化的凹形区域和凸形区域，这些凹形区域和凸形区域是彼此紧邻的情况下，波形构造在形式上可以是平滑的。然而，已经发现，空气动力学上的优势还通过这样的布置来提供，在这种布置中，轮圈具有环形基部、多个伸出部及角形顶点，这些伸出部的至少一个端部部分具有至少在车轮的平面中逐渐减小的宽度，辐条可安装于该角形顶点处。特别地，在这些布置中，轮圈的径向内边缘可在车轮的平面中包括一系列的凹形区域，这些凹形区域彼此紧邻并且通过角形顶点分离开。
[0021]而且还发现，伸出部的该构造在伸出部中的至少一些充当用于车轮的辐条的支承部时提供了优点。特别地，已发现，用于每个辐条的支承部可减小轮圈中于辐条所安装的点处受到的应力。因此，伸出部中的至少一些优选地限定出用于车轮的辐条的支承部。
[0022]根据本发明的另一方面，提供了一种用于与自行车一起使用的车轮，该车轮包括轮毂、轮圈和多个辐条，车轮能够围绕该轮毂安装至自行车，这多个辐条在轮毂与轮圈之间延伸，其中，轮圈具有环形基部和从该基部伸出的用于每个辐条的支承部，每个支承部的至少一个端部部分具有至少在车轮的平面中逐渐减小的宽度，该宽度逐渐减小至辐条安装所处的顶点。
[0023]用于每个辐条的支承部将通常从基部径向向内地伸出，或者在辐条例如以交叉的样式连接至轮毂的每一侧的情况下近似径向地伸出。
[0024]根据本发明的该方面的车轮是有利的，这主要是由于用于每个辐条的支承部减小了轮圈中于辐条所安装的点处受到的应力。这意味着，可使用更少数量的材料或更为轻质的材料来制造与传统车轮具有相同强度的车轮，从而降低了车轮的重量并且可能地还降低了制造成本。作为选择，可制造与传统车轮具有相同重量但具有对于该重量而言更高的强度的车轮。
[0025]相对于安装至具有恒定径向位置的表面、即始终如一的径向表面的辐条，用于每个辐条的支承部优选地被成形以降低在轮圈的材料中的应力集中。每个支承部优选地具有高度，该高度即为支承部相对于基部伸出的距离，该高度为支承部于其基部处的宽度的至少10%、更为优选地为至少20%、及最为优选地为至少25%。每个支承部优选地相对于基部伸出至少5m,更为优选地伸出至少IOmm并且最为优选地伸出至少20mm。
[0026]支承部在车轮的平面中的宽度至少在顶点的区域中可以恒定的速率减小。支承部在车轮的平面中的轮廓可因此至少在顶点的区域中大致呈三角形的或梯形的。作为选择，支承部的宽度在车轮的平面中以增大的速率减小。特别地，支承部在车轮的平面中可于顶点的每一侧具有凸形的轮廓、即大致呈拱顶形的轮廓。然而，在当前优选的实施方式中，支承部的宽度在车轮的平面中以降低的速率减小。特别地，支承部在车轮的平面中可在顶点的每一侧都具有凹形的轮廓。
[0027]用于每个辐条的支承部还可在与辐条的纵向轴线对准的其它平面中具有逐渐减小的宽度。用于每个辐条的支承部的形状可因此具有大致呈圆锥形的构造。相对于与辐条的纵向轴线对齐的其它平面，支承部将通常在车轮的平面中具有更大的宽度，并且可因此在与辐条的纵向轴线垂直的平面中具有在形状上大致呈椭圆形的截面。
[0028]支承部的轮廓至少在车轮的平面中优选地是平滑的。支承部可至少在车轮的平面中具有在基部与辐条所安装的顶点之间连续减小的宽度。特别地，支承部的径向内表面优选地于在基部与辐条所安装的顶点之间的所有位置处均与辐条的纵向轴线成大于90度的角度。
[0029]每个支承部可于其基部处具有与在轮圈处的辐条之间的间隙大致相等的宽度，使得支承部被设置成彼此紧邻。作为选择，每个支承部可于其基部处具有小于轮圈处的辐条之间的间隙的宽度，使得轮圈的基部或其它形成部介于位于轮圈的径向内表面上的相邻辐条的支承部之间。
[0030]轮圈可包括介于支承部之间的辅助形成部，这些辅助形成部适于提供如下文中更为详细地描述的空气动力学上的优势。这些形成部可包括具有与支承部类似的形式的伸出部。然而，最为优选地，这些形成部在车轮的平面中具有凸形的轮廓，并且优选地大致为拱顶形的，例如，在与辐条的纵向轴线垂直的平面中具有在形状上大致呈椭圆形的截面。
[0031]每个支承部的顶点优选地具有端部表面，辐条或者连接至该端部表面或与该端部表面一体地形成。在辐条为与轮圈分离开的单独的部件的情况下，支承部的顶点优选地固定至辐条的端部。作为选择，辐条可形成为与轮圈是同一部件的一部分，并且因此与其一体地形成。
[0032]在当前优选的实施方式中，在支承部的表面和辐条的相邻表面之间存在大致平滑的过渡部，例如，使得基本上不存在形成于支承部与辐条之间的肩形部。这最为优选地通过例如以复合材料通过模制而一体地形成轮圈和辐条来实现。然而，在一些实施方式中，可存在小的肩形部。该肩形部从辐条上优选地伸出不到15mm、并且最为优选地为约IOmm或更小、或约8mm或更小。在这些实施方式中在辐条与肩形部之间的由支承部限定的端部表面优选地具有小于该支承部的基部的截面积的50%的面积、即小于与轮圈的环形基部的交界面的50%的面积。端部表面的面积更为优选地小于支承部的基部的30%，并且最为优选地小于该支承部的基部的20%。
[0033]在辐条形成为固定至轮圈的单独的部件的情况下，辐条优选地通过适合的紧固件附接至相关联的支承部。该紧固件可适于使辐条在组装时处于拉伸状态中。传统的紧固件延伸通过轮圈的壁中的孔口，使得将扩大的头部设置于轮圈的壁的径向外侧，并且使得将螺纹连接件设置于轮圈的壁的连接有辐条的径向内侧。在使用此类紧固件的情况下，支承部的顶点可包括孔口，如上所述，紧固件安装在该孔口中。在这些布置中，同样优选的是，在支承部的表面与辐条的相邻表面之间存在大致平滑的过渡部，例如使得基本上不存在形成于支承部与辐条之间的肩形部。
[0034]用于将辐条固定至轮圈的替代布置包括这样的辐条:其延伸通过轮圈的壁中的孔口并且由于该辐条使得扩大的头部位于轮圈的壁的径向外侧上而被保留住。另一替代方案为，辐条可被胶粘地粘结至轮圈。
[0035]每个支承部优选地具有与支承部的中央轴线对齐或近似对齐的单个辐条。特别地，该辐条可从支承部的端部表面的中央延伸。在一种替代布置中，每个支承部支承两个辐条，这些辐条优选地连接至轮毂的相对侧。该支承部优选地至少在车轮的平面中是对称的，最为优选地是关于辐条的纵向轴线对称的。作为选择，该支承部可关于车轮的平面为非对称的，并且特别地偏置至一侧。这在车轮辐条需要在车轮的一侧上具有与另一侧相比不相等的张力的应用中会是有用的，或者在通过该布置提供其它益处的情况下会是有用的。
[0036]轮圈的环形基部优选地具有恒定的径向高度，并且因此表现出了支承部和任何其它形成部从其上伸出的轮圈的最小径向高度。环形基部的径向高度可大于支承部的相对于该基部的径向高度。
[0037]轮毂可具有传统的形式，其适于可旋转地安装至自行车的车架。通常，轮毂将限定至车轮的每一侧的伸出部，这些伸出部可旋转地安装至车架。例如，轮毂可包括至车轮的每一侧的圆柱形伸出部，其可旋转地容纳在车架中的对应的开口内。辐条可通过适合的固定装置连接至轮毂，或者与轮毂一体地形成。一般来说，轮毂限定用于连接至辐条的连接点，其可采用用于辐条的固定件位于其内的开口的形式。在一些实施方式中，轮毂包括具有大致呈圆筒形形式的中央构件。该中央构件可设置有凸起的凸缘，辐条连接至这些凸起的凸缘。
[0038]轮圈可限定适于保留轮胎的径向外表面。该径向外表面通常限定周向沟槽，该周向沟槽适于接收可具有大致呈U形或V形的剖面形状的轮胎。该周向沟槽可由环形支承凸缘限定，这些环形支承凸缘从径向外表面的每个侧边缘伸出。轮圈可由金属形成，或由模制的复合材料形成。
[0039]辐条优选地在形式上是细长的，并且布置成在轮毂与轮圈之间提供对将要将车轮安装至其上的自行车的种类而言是适当的连接。辐条可由金属、塑料或复合材料形成，并且可具有杆、叶片或空气动力学部件的形式。
[0040]车轮通常将具有三个或更多个辐条，例如为十二个、十六个或更多个。当设置十二个或更多个辐条时，辐条优选地为于一端安装至车轮的轮毂并且于另一端安装至支承部的单独的部件。通常，辐条由金属、复合材料或其它适当的材料单独地形成或模制而成，并且随后通过粘结、焊接或铆接、或通过使用其它方法或以述方法的组合组装到轮圈和轮毂上以形成单件式结构。然而，特别是在意欲将自行车用于计时赛的情况下，车轮可具有不超过十二个的辐条，例如三个、四个、五个或六个辐条。在这些布置中，辐条优选地与车轮的轮毂和轮圈例如通过复合材料的模制而一体地形成。
[0041]为了降低重量，轮圈通常为中空的，其具有连接侧壁的径向内壁和径向外壁、及限定在其间的腔室。在一些实施方式中，该轮圈可包括增强的芯材，例如聚合泡沫、诸如轻质木材之类的木材，或可包括另一内部增强芯材。车轮优选地包括安装至轮圈的径向外表面的轮胎。该轮胎通常是可充气的，并且可在放气后被从轮圈上移除。本发明适用于与包括竞赛自行车和休闲自行车在内的各种各样的不同类型的自行车一起使用。
[0042]根据本发明的又一方面，提供了一种具有至少一种如上所述的车轮的自行车。
【专利附图】
【附图说明】
[0043]现在将参照附图仅作为说明来更为详细地描述本发明的实施方式，附图中:
[0044]图1为根据本发明的车轮的第一实施方式的侧视图；
[0045]图2为图1的车轮的主视图；[0046]图3为图1和2的车轮的立体图；
[0047]图4为通过图1至3的车轮的轮圈的截面图；
[0048]图5为根据本发明的车轮的第二实施方式的侧视图；
[0049]图6为图5的车轮的主视图；
[0050]图7为图5和6的车轮的立体图；
[0051]图8为根据本发明的车轮的第三实施方式的立体图；
[0052]图9为根据本发明的车轮的第四实施方式的侧视图；
[0053]图10为图9的车轮的主视图；
[0054]图11为图9和10的车轮的立体图；
[0055]图12示出了经过CFD分析的两个传统车轮和两个根据本发明的车轮的侧视图；
[0056]图13示出了图12的每个车轮的轮圈的外部截面轮廓；
[0057]图14示出了针对图12和13的车轮的CFD分析数据；
[0058]图15示出了图14的与在一定的偏转角范围内的曳力有关的CFD分析数据；
[0059]图16示出了图14的与在一定的偏转角范围内的压力中心的位置有关的CFD分析数据。
【具体实施方式】
[0060]参照图1，自行车车轮通常被表示为I。车轮I具有环形轮圈2、细长的辐条3和中央轮毂4。
[0061]轮圈2呈圆形环状件的形式。轮圈2限定了径向内表面5和径向外表面及侧表面7、8。内表面5限定了轮圈2的内部圆周，即它向内面朝中央轮毂4。外表面限定了轮圈2的外部圆周，即它向外背朝轮毂4。
[0062]轮圈2的侧表面7、8是关于车轮I所处的平面对称的，参见图4。特别地,侧表面
7、8在与车轮I所处的平面正交的平面中均为曲线形的，并且在形式上通常为凸形的。它们于轮圈2的内表面上的点处相接，特别是于轮圈的径向内边缘处相接。侧表面从轮圈的基部侧向向外地弯曲，并且随后在于轮圈的径向内边缘处相接之前侧向向内地弯曲。侧表面具有平滑的构造。
[0063]大致呈V形的环形沟槽设置在轮圈2的外部圆周中，在该大致呈V形的环形沟槽内容纳有轮胎6。
[0064]轮毂4包括细长的圆筒13。两个凸缘14设置在圆筒13上，每一个凸缘靠近圆筒13的一个端部。每个辐条3于位于凸缘14的面向外的表面上的连接位置处连接至凸缘14中的一个。这些连接位置围绕该凸缘14每隔一定间距地间隔开。连接形成部设置于适于连接至设置在辐条3上的对应的连接形成部的这些位置处。辐条3为细长的金属杆。在图1至3中所示的实施方式中，总共存在十二个辐条。在替代布置中，辐条中的六个连接至凸缘14中的一个，并且六个连接至另一凸缘14。
[0065]如上所述，凸缘14设置成靠近圆筒13的端部，但不位于圆筒13的端部处。这意味着圆筒13的端部部分15从车轮I上伸出并且适于将车轮I可旋转地安装至自行车的车架。
[0066]轮圈2的内表面5限定了多个隆起部。这些隆起部包括支承隆起部9，支承隆起部9设置在每个辐条与内表面5的连接的区域中。每个支承隆起部9均连接至辐条3。隆起部还包括辅助隆起部10，辅助隆起部10设置在支承隆起部之间。支承隆起部9和辅助隆起部10都具有大体呈拱顶形状的构造。支承隆起部9和辅助隆起部10配合以提供轮圈102的规则地呈波形的内表面。当从侧面观察车轮I时，如图1中所示，可观察到，支承隆起部9相对于辅助隆起部10略微地凸起。
[0067]在图5至7中示出了根据本发明的车轮的第二实施方式，其通常被表示为201。图5示出了具有轮圈202和轮毂204的自行车车轮201。轮圈202具有径向内表面205和径向外表面206及侧表面207、208。与第一实施方式的情况一样，内表面205限定轮圈202的内圆周，即它面朝中央轮毂204。外表面206限定轮圈的外圆周，即它面向外、背朝轮毂204。
[0068]与第一实施方式的情况一样，侧表面207、208关于车轮201所处的平面是对称的。侧表面207、208在与车轮201所处的平面正交的平面中是曲线形的，使得侧表面207、208于位于轮圈202的内表面205上的环形边缘处相接。
[0069]在图5至7的示例中，存在四个宽辐条216。这些辐条将轮圈202的内表面205连接至轮毂204。辐条216沿着内表面205的长度于等间距间隔开的位置处连接至内表面205。
[0070]等间距间隔开的凹部210被限定在内表面205的位于内表面205与辐条206的连接点之间的部分中。这些凹部210限定了一系列波形部，使得当从如图5中所示的侧面观察车轮时，观察到隆起部211和凹部210的连续的轮廓。隆起部的高度沿着内表面的长度在两个略有不同的值之间交替变化，如可在图5中所见。如上关于第一实施方式所讨论的那样，轮圈202的该规则地呈波形的内表面已被发现提供了空气动力学上的优势。
[0071]在图5至7中所示的轮毂204包括为扁圆形的圆形盘状件，即该盘状件的厚度在其中央区域处比在其圆周处大。轮毂204具有弯曲的侧表面，这些弯曲的侧表面于处于盘状件的圆周处的环形边缘处相接，从而给予该盘状件雪茄形的截面。轮毂204还限定了从轮毂204的侧表面向外伸出的中央轴218。该轴218适于被可旋转地安装至自行车的车架，例如通过被容纳在车架中的对应的开口内来实现。
[0072]辐条216于围绕盘状件的圆周等间距间隔开的点处连接至轮毂204。
[0073]图8中示出了根据本发明的车轮的第四实施方式，其通常表示为301。该第四实施方式与图5至7中示出的实施方式的不同之处在于波形部319还限定在辐条316上。特别地，波形部319限定在辐条316的处于车轮301的平面中的长边缘上。辐条316的波形表面同样已被发现证实提供了空气动力学上的优势。
[0074]图9中示出了根据本发明的车轮的另一实施方式，其通常表示为101。
[0075]轮圈102的内表面沿着轮圈102的内表面的长度每隔一定间距限定出凹部110。凹部110的存在意味着内表面105限定了多个支承隆起部111，每个支承隆起部111具有角形顶点。本实施方式的支承隆起部111的轮廓比图3中示出的隆起部9、10的轮廓陡峭。
[0076]这种支承隆起部111设置在每个凹部110的每一侧上。支承隆起部111因此也沿着轮圈102的内表面105的长度每隔一定间距间隔开。当从该侧面观察车轮101时，如图9中所示，每个凹部110关于穿过轮毂104绘制并且将两个相邻的支承隆起部111 一分为二的线是对称的。
[0077]在该实施方式中，轮圈102中的凹部110比在第一实施方式中的深。另外，支承隆起部111并不是平滑地弯曲的而是具有角形顶点的。此外，位于轮圈的内圆周上的每个隆起部均连接至福条103。
[0078]在该实施方式中，支承隆起部111提供了如下优点:减小了轮圈102中于安装有辐条103的点处受到的应力。
[0079]每个辐条103将凸缘14中的一个连接至支承隆起部111中的一个的顶点。连接形成部设置于每个支承隆起部111的顶点处。该连接形成部适于连接至设置在辐条3上的对应的连接形成部。在图9至11中所示的示例中，每个隆起部111均连接至相对的凸缘114，以连接至其邻近的支承隆起部111。
[0080]在使用中，车架和骑车人的重量通过自行车车轮101中的每一个的轮毂104进行传递。这将应力作用在车轮101上，并且特别地，将应力作用在轮圈102的处于辐条103连接至轮圈102的内表面105所在的点附近的区域上。由于该车轮的所要求保护的构造，在那些区域中受到的应力比在不具有这种构造的车轮101的对应区域中受到的应力小。
[0081]用于每个辐条103的支承隆起部111减小了在轮圈102中于安装有辐条103的点处受到的应力。这意味着可使用更少数量的材料或更为轻质的材料来制造具有与传统车轮相同的强度的车轮，从而降低了车轮的重量并且可能地还降低了制造成本。作为选择，车轮可被制造为具有与传统车轮相同的重量但是具有更高的强度。
[0082]图12示出了经过CFD分析的两个传统车轮和根据本发明的两个车轮的侧视图。车轮(a)和(d)具有传统的、非波状的轮圈。车轮(C)具有与本发明的在图1至4中所示的实施方式大致相同的构造。车轮(b)具有与本发明的在图9至11中所示的实施方式大致相同的构造。在图13中示出了每个轮圈的外部截面轮廓。车轮(a)和(C)具有这样一种轮廓:其相对于车轮(b)和(C)而言沿其径向范围的大部分具有更大的厚度，并且具有更呈圆形的径向内边缘。然而，车轮(a)至(d)中的每一个均具有相同数量的辐条及相同的轮毂构造。此外，在车轮(a)至(d)中存在的所有辐条均具有相同的截面。这确保车轮之间在CFD分析结果中的任何结果差异均由不同的轮圈构造引起，而非由不同的辐条或轮毂构造弓I起。
[0083]以速度为15m/s及偏转角为0°、5°、10°、15°和20°而在这些车轮上进行计算流体动力学(CFD)分析。在图14中展示出了在每个偏转角下针对每个车轮的空气浮力、曳力和侧向力、力矩、及压力中心的数据。
[0084]图15示出了图14的与在所测试的偏转角范围内的曳力有关的CFD分析。车轮(a)和(c)具有相同的截面形状，唯一的差别在于车轮(c)的径向内边缘的波形构造。CFD数据表明在所测试的所有偏转角下，具有波形构造的车轮、即车轮(c)具有比具有传统的非波形构造的车轮(a)小的曳力。
[0085]同样，车轮(b)和(d)具有相同的截面形状，唯一的差别在于车轮(b)的径向内边缘的波形构造。CFD数据表明至少在0-10°的偏转角下，具有波形构造的车轮、即车轮(b)具有比具有传统的非波形构造的车轮(d)小的曳力。CFD数据还表明最小的曳力由车轮(c)来实现，该车轮(c)具有与更呈圆形的径向内边缘相结合的波形构造。
[0086]图16示出了图14的与在一定的偏转角范围内的压力中心的位置有关的CFD分析数据。通常，压力中心离轮毂越近，则由骑车人所受到的导致前轮偏转的力就越小。这意味着骑车人不需要施加同样大的转向输入以抵消该力的作用。CFD数据表明具有更呈圆形的径向内边缘的车轮、即车轮(a)和(c)具有在测试的偏转角范围内始终与轮毂的前方相距较小距离的压力中心。对于那些车轮，CFD数据表明在所测试的所有偏转角下，具有波形构造的车轮、即车轮(C)在所测试的偏转角范围内，具有比具有传统的非波形构造的车轮与轮毂相距得更近的压力中心。
【权利要求】
1.一种用于与自行车一起使用的车轮，所述车轮包括轮毂、轮圈和多个辐条，所述车轮能够围绕所述轮毂安装至自行车，轮胎能够围绕所述轮圈安装，并且所述多个辐条在所述轮毂与所述轮圈之间延伸，其中，所述轮圈和/或所述辐条中的一个或更多个具有前缘和/或后缘，所述前缘和/或所述后缘的至少一部分具有波形构造。
2.根据权利要求1所述的车轮，其中，所述波形构造在形式上是平滑的。
3.根据权利要求2所述的车轮，其中，所述波形构造在所述波形构造的波峰与波谷之间基本上没有角形的过渡部。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的车轮，其中，所述波形构造沿着所述边缘的整个范围设置，使得所述边缘或者是间歇地呈波形的或者是连续地呈波形的。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的车轮，其中，所述轮圈具有带有波形构造的径向内边缘。
6.根据权利要求5所述的车轮，其中，所述径向内边缘是连续地呈波形的。
7.根据权利要求6所述的车轮，其中，所述径向内边缘包括一系列交替变化的凹形区域和凸形区域，所述凹形区域和所述凸形区域是彼此紧邻的。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的车轮，其中，沿着所述轮圈的所述径向内边缘设置有至少三对波峰和波谷。
9.根据权利要求5至 8中的任一项所述的车轮，其中，所述径向内边缘具有规则布置的波形部，所述波形部具有相同的高度，或者作为选择，所述波形部在两个或更多个不同的高度之间交替变化。
10.根据权利要求9所述的车轮，其中，所述波形部的所述波峰与所述波谷之间的径向高度差为至少5mm。
11.根据权利要求5至10中的任一项所述的车轮，其中，所述辐条中的一个或更多个至少在所述前缘和/或所述后缘上也具有波形构造。
12.根据权利要求5至11中的任一项所述的车轮，其中，所述轮圈的侧表面构造成使得所述径向内边缘由所述侧表面的圆形的内部部分限定。
13.根据权利要求12所述的车轮，其中，所述轮圈的所述径向内边缘处的所述侧表面的外部截面轮廓具有至少5_的半径。
14.根据任一前述权利要求所述的车轮，其中，所述辐条中的一个或更多个具有前缘和/或后缘，所述前缘和/或所述后缘的至少一部分具有波形构造。
15.根据权利要求14中的任一项所述的车轮，其中，所述辐条中的一个或更多个具有规则布置的波形部，所述波形部在两个或更多个不同的高度之间交替变化，其中，所述高度被定义为相对于所述轮圈的环形基部的径向高度。
16.根据权利要求15所述的车轮，其中，所述波形部的所述波峰与所述波谷之间的径向高度差优选地为至少5mm、更为优选地为至少10mm、并且最为优选地为至少20mm。
17.根据任一前述权利要求所述的车轮，其中，所述辐条中的一个或更多个既具有前缘又具有后缘，所述前缘和所述后缘中的至少一部分具有波形构造。
18.根据权利要求14至17中的任一项所述的车轮，其中，所述一个或更多个辐条具有大致呈卵形或椭圆形的截面。
19.一种用于与自行车一起使用的车轮，所述车轮包括轮毂、轮圈和多个辐条，所述车轮能够围绕所述轮毂安装至自行车，所述多个辐条在所述轮毂与所述轮圈之间延伸，其中，所述轮圈具有环形基部和从所述基部伸出的用于每个所述辐条的支承部，每个所述支承部的至少一个端部具有至少在所述车轮的平面中逐渐减小的宽度，所述宽度逐渐减小至所述辐条安装所处的顶点。
20.根据权利要求19所述的车轮，其中，每个所述支承部具有高度，所述高度即为所述支承部相对于所述基部伸出的距离，所述高度为所述支承部在所述支承部的所述基部处的宽度的至少10%。
21.根据权利要求19或权利要求20所述的车轮，其中，每个所述支承部相对于所述基部伸出至少5mm。
22.根据权利要求19至21中的任一项所述的车轮，其中，所述支承部在所述车轮的平面中的宽度至少在所述顶点的区域中以恒定的速率减小，使得所述支承部在所述车轮的平面中的轮廓至少在所述顶点的区域中是大致呈三角形的或梯形的。
23.根据权利要求19至21中的任一项所述的车轮，其中，所述支承部在所述车轮的平面中的宽度以降低的速率减小，使得所述支承部在所述车轮的平面中在所述顶点的每一侧都具有凹形的轮廓。
24.根据权利要求19至23中的任一项所述的车轮，其中，用于每个所述辐条的所述支承部在与所述辐条的纵向轴线对齐的其它平面中具有逐渐减小的宽度，使得用于每个所述辐条的所述支承部的形状具有大致呈圆锥形的构造。
25.根据权利要求24所述的车轮，其中，所述支承部在与所述辐条的纵向轴线垂直的平面中具有在形状上大致呈椭圆形的截面。
26.根据权利要求19至25中的任一项所述的车轮，其中，所述支承部的轮廓至少在所述车轮的平面中为平滑的。.
27.根据权利要求19至26中的任一项所述的车轮，其中，所述支承部至少在所述车轮的平面中具有在所述基部与所述辐条安装所处的顶点之间连续减小的宽度。
28.根据权利要求19至27中的任一项所述的车轮，其中，在所述支承部的表面与所述辐条的相邻表面之间存在大致平滑的过渡部。
29.根据权利要求28所述的车轮，其中，在所述支承部与所述辐条之间基本上不存在肩形部。
30.根据权利要求19至29中的任一项所述的车轮，其中，每个所述支承部具有与所述支承部的中央轴线对齐的单根辐条。
31.根据权利要求19至30中的任一项所述的车轮，其中，所述支承部至少在所述车轮的平面中是关于所述辐条的纵向轴线对称的。
32.根据权利要求19至31中的任一项所述的车轮，其中，所述轮圈和/或所述辐条中的一个或更多个具有前缘和/或后缘，所述前缘和/或所述后缘的至少一部分具有波形构造。
33.一种自行车，所述自行车具有至少一个如任一前述权利要求所述的车轮。
【文档编号】B60B1/02GK103442905SQ201280014462
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年1月26日 优先权日:2011年1月27日
【发明者】迪米特里奥斯·卡特萨尼斯 申请人:迪米特里奥斯·卡特萨尼斯