专利名称：用于自行车轮的轮圈及其制造方法
技术领域：
本发明涉及用于自行车轮的轮圈，及其制造方法。
背景技术：
常规地，自行车轮的轮圈为环形并且具有一个U形的径向截面，其具有两个大体上垂直于车轮旋转轴线的侧部和一个连接侧部并且与车轮旋转轴线相应的桥部。对于具有辐条的车轮，辐条通常固定于轮圈的桥部。为了制造自行车轮的轮圈，已知通过挤出或拉伸金属合金例如铝合金制造线型材，随后弯曲该型材以赋予其环形。然后，轮圈的端部被连接，例如通过焊接。为了优化骑行者的表现，获得一个轻轮圈是有利的，并且同时保持足以避免损坏的硬度和强度。挤出程序规定有最小壁厚，这是因为，当厚度减小以及合金性能和拉伸速度提高时，流动应力显著地提高了。因此，对于那些一般用于制造轮圈的合金来说，很难将厚度减到0.85mm以下，因为拉伸模有快速断裂的危险。另外，型材的弯曲会诱发大的塑性变形，特别在离截面重心远的区域。这些大的塑性变形诱发材料晶粒错位，这会引发一种称为“橘皮(peau d’ orange)”的表面状况,通常被认为很不雅观。·另外，相当薄的侧壁在弯曲时在过高的压缩变形下也会形成型材的壁的局部挠曲。·为了解决这些缺点，文献FR-A-2727355提出通过挤出一种线型材制造轮圈，该线型材的厚度足以使得挤出不产生材料缺陷。随后，型材被弯曲并且其厚度使得其不变质且不受压弯折。为了减轻轮圈的重量，它随后浸入一个腐蚀性化学浴中，该化学浴腐蚀材料并使其厚度减小。该制造方法实施起来较困难，并且表面的状况的确变得均匀但十分粗糙。相似地，文献US-A-6961999提出了挤出和弯曲足够厚的型材以不产生制造缺陷。轮圈的侧部随后被加工以减小其厚度并减轻轮圈的重量。文献EP-A-0579525同样提出在挤出和弯曲型材后加工轮圈的侧部。轮圈的重量的减轻不是最理想的，因为轮圈的桥部保持了最初的厚度。另外，已知文献EP-A-1084868和EP-A-1491362在弯曲型材后，同时在轮圈的桥部和侧部处并且仅在轮圈圆周的特定部分上加工型材。因为需要使用五轴机床，该加工耗时相对较长并且实施较复杂。当想要制造具有不同几何参数一例如涉及辐条的数量、辐条钩挂区域的位置或轮圈的厚度一的多个轮圈时，所有这些步骤都需要改变制造参数，特别是材料切削加工和/或化学加工。因此，这带来了额外的开发成本并且使得制造过程不能标准化。
发明内容
本发明正是为了解决这些缺点，提供一种用于自行车轮的轮圈、以及一种制造这样的轮圈的方法，使得可减轻轮圈的重量、同时获得优化的硬度。此外，本发明的轮圈制造快速，并且制造方法使得可避免在型材挤出和弯曲时出现缺陷。轮圈的使用寿命通常受到辐条钩挂区域的裂纹出现的限制。一旦裂纹出现，它们就会在拉伸方向上快速蔓延，从而快速诱发桥部的断裂。该已知的疲劳现象，一方面归因于辐条在车轮的每圈转动中所承受的多循环次数的负载，另一方面又由于表面的小缺陷而加速，这些小缺陷通常是在拉伸操作中由金属在拉伸模中的摩擦所诱发的纵向条痕。因此，本发明的又一个目的是优化轮圈的耐疲劳性，并且同时局部加强辐条的钩挂，但也同时改变表面的状况以消除或延迟疲劳裂纹的引发。为此，本发明提供一种用于自行车轮的轮圈，以及一种车轮，该轮圈在径向剖面上具有U形，其带有两个侧部以及一个桥部，其中侧部彼此各位于轮圈的中央面的一侧并且每个都由与中央面相对的外表面(surface externe tourneeal> opposedu plan median)限定，桥部连接所述侧部并且包括一个朝向车轮旋转轴线的外表面。桥部的外表面的至少一个中央区域——该中央区域在垂直于中央面的方向上测得的横向宽度为大于4_——在轮圈圆周的至少95%上被加工。借助于本发明，轮圈的桥部在轮圈的整个圆周上——包括辐条的连接区域处——被至少部分地加工。这样，轮圈的重量减轻了。再者，加工通过消除型材拉伸或弯曲产生的缺陷改善了桥部的表面状况，这就改善了耐疲劳性。在下文中将要描述的不同的实施方案中，加工将在轮圈的整个圆周上发生。在下文没有详细描述但是也在本发明的框架中的其它实施方案中，加工几乎在全部圆周上实施。在这种情况下，至少95%、甚至97%的圆周被加工。例如，如果想要获得不平衡以抵消通过套管安装的轮圈的夹板Gclisse)的重量和/或气门嘴的重量，可以选择这种模式。优选地，甚至在只有95%的轮圈圆周被加工的情况下，要注意使所有辐条连接区域都如此。根据本发明的有利但非必要的方面，所述轮圈可引入一个或多个以下特征，包括在所有技术上可接受的组合:-在轮圈的整个圆周上，桥部的外表面被整体加工，-轮圈具有一个联合(connexe)的外表面,该外表面朝向轮圈的外面并且同时包括桥部的外表面和侧部与桥部的外表面连接的外表面的至少一部分。在轮圈的整个圆周上，轮圈的外表面被整体加工，-轮圈的外表面包括侧部的外表面的全部，-轮圈被分为多个将轮圈圆周分割成角区段(secteurangulaire)的区域,所述区域包括:-位于车轮辐条连接区域周围的传动区域，和-位于传动区域之间的中间区域。在传动区域处，在轮圈中央面上测量的桥部的厚度等于最大厚度。在中间区域处，桥部的厚度等于最小厚度，该最小厚度小于最大厚度。-桥部的最大厚度大于1.6mm,优选大于2mm,-桥部的最小厚度小于0.8mm,优选小于0.65mm,-所述区域还包括过渡区域，过渡区域各自位于一个传动区域和一个中间区域之间。在过渡区域处，桥部的厚度为中间厚度，该厚度介于桥部的最小厚度和最大厚度之间，并且在此之间逐渐变化，-在轮圈的径向截面中，桥部的曲率半径小于15mm,优选小于IOmm,-桥部包括圆柱形的柱形孔，该柱形孔被内部攻丝以固定车轮的辐条，并且该柱形孔被形成为与轮圈一体，和-各侧部界定一个平的制动表面,设计用于与制动垫块(patinde freinage)配合。径向测得的至少一个制动表面的高度在传动区域处比在中间区域处大。本发明还涉及制造用于自行车轮的轮圈的方法，该方法包括:-一个挤出步骤，其中通过挤出获得一个线型材，该线型材包括两个侧部以及一个桥部，其中侧部彼此各位于轮圈的中央面的一侧并且每个都由与中央面相对的外表面限定，桥部连接所述侧部并且由一个朝向车轮旋转轴线的外表面限定，-一个弯曲步骤，其中型材被弯曲以形成至少一个环，-一个组装步骤，其中由所述型材形成的环的末端被联结，和-一个钻孔步骤，其中通过在桥部钻孔获得固定车轮辐条的孔。根据本发明，该方法还包括一个加工步骤，在钻孔步骤之后实施，其中在轮圈的整个圆周上，加工桥部的外表面的至少一个中央区域，所述中央区域在垂直于中央面的方向上测得的横向宽度为大于4mm。该制造方法是标准化的，也就是说，可以从同样的型材容易地制造不同几何参数的轮圈，而不需要改变用于挤出、弯曲和加工的工具。例如，为了制造多种轮圈，可设想由相同的加工工具用同样的型材制造前车轮和后车轮的不同轮圈。疲劳裂纹通常出现在轮圈的桥部处，在辐条的钩挂区域的周围。如果由这样的方法制造的轮圈不够结实，可容易地增加轮圈的桥部的厚度，至少在轮圈的圆周的某些区域处——，通过维持最初的工具并且变化加工的几何参数。例如，如果轮圈用凹形轮廓铣刀(fraise)加工，只需要向轮圈的旋转轴线方向挪动铣刀就可以，以增加壁的厚度。这样，轮圈的开发费用就减少了。根据本发明的有利但非必要的方面，这样的制造方法可引入一个或多个以下特征，包括在所有技术上可接受的组合:-在轮圈的整个圆周上，桥部的外表面被整体加工，-在加工步骤中，在轮圈的整个圆周上，轮圈的联合的外表面被整体加工，该外表面朝向轮圈的外面并且同时包括桥部的外表面和侧部连接于桥部外表面的外表面的至少一部分。-加工步骤通过铣刀实施，所述铣刀具有一个凹形轮廓并且使得可以在一个径向截面中同时加工桥部和临近桥部的侧部的至少一部分，-在挤出步骤结束之后，在轮圈的一个径向平面内测得的型材的桥部的外表面的曲率半径大于20mm。在加工步骤结束之后，轮圈的桥部的外表面的曲率半径小于15mm，优选小于10mm.
-在挤出步骤之后，型材的桥部的厚度大于1.6mm,优选大于1.9mm,-以挤出步骤结束时测量的型材桥部的厚度为分母、以加工步骤结束时测量的型材桥部的厚度为分子的比值为小于90%，-在钻孔步骤中，通过桥部的无冲切(sansdecoupage)的fluo-钻孔(fluoper age)同时获得固定辐条的孔和柱形孔，和-最小冲切材料厚度——为在挤出步骤之后测得的型材的桥部的厚度与在加工步骤之后并且被认为在轮圈的整个圆周上测得的轮圈的桥部的最小厚度之间的差值——大于0.1mm，优选大于0.3mm。
通过以下有关本发明的自行车轮的轮圈及其制造方法的说明，本发明可被更好地理解，其仅以实例的方式给出并且参考了附图，附图中:-图1是一个以无轮胎的形式示出的并且包含本发明轮圈的自行车轮的透视图。-图2是图1中II的侧视细节图。-图3、4和5是图2中沿II1-1I1、IV-1V和V-V线的径向截面，图5中省略了辐条，以使视图清楚。-图6是制作轮圈的型材的横截面。-图7是一个未磨损的垫块制动元件的透视图，该元件用于制动图1的车轮并以支承于轮圈的形式示出，其为局部示出。-图8是图7中沿P8平面的截面。-图9是与图7类似的磨损的垫块制动元件的视图。-图10是轮圈 的制造方法的流程图。-图11是与图2类似的根据本发明第二实施方案的轮圈。-图12 至 15 是图1 中沿 XI1-XI1、XII1-XII1、XIV-XIV 和 XV-XV 线的截面，图 12、13和15中省略了辐条，以使视图清楚。-图16是示出了本发明第三实施方案的轮圈的两个截面的示意图，其上重叠有制造该轮圈的型材的一个截面。-图17是在制造图1的轮圈时使用的铣刀的透视图。-图18是制造本发明第四实施方案的轮圈的型材的横截面。-图19是本发明第四实施方案的轮圈的径向截面。-图20是示出了图19的轮圈的三个截面的示意图，其上重叠有图18的型材的截面。-图21是图20的XXI的细节的放大图。
具体实施例方式图1示出一个自行车的后轮1，以无轮胎的形式示出。车轮I包括辐条4al、4a2和4bI的两个福条层4a和4b,其安装于轮圈3。福条层4a和4b组装于车轮I的套轴(moyeu)2，套轴2包括一个沿车轮I的旋转轴线X延伸的套轴主体21。一个飞轮机构22接合于套轴主体21的支撑辐条层4a的端部，且套轴主体21的另一端支撑辐条层4b。飞轮机构22设计用于与齿轮盒组装，齿轮盒未示出。当骑行者向前踩踏时，其通过齿轮盒和飞轮机构22驱动车轮I绕旋转轴线X旋转，在图1中为以箭头F示出的方向。辐条层4a包括多个牵引辐条4a2和非牵引辐条或助推辐条4al，牵引辐条4a2在骑行者踩踏时在轮圈3中拉紧，而非牵引辐条4al或助推辐条在骑行者踩踏时倾向于放松。辐条层4a是主动的，其辐条4al和4a2钩挂在套轴主体21承载飞轮机构22并且接收骑行者踩踏力所致的驱动力矩的一边。相反，辐条层4b是被动的。 如图3至5所示，轮圈3的径向截面为中空盒的形状，或具有一个横向壁7的“U”形，所述横向壁7连接“U”的两个竖向枝。径向截面，是指一个于沿径向方向穿过轴线X的平面P4内的截面。轮圈3包括两个侧部5a和5b以及一个连接两个侧部5a和5b并且形成“U”形截面的弯曲部分的圆形桥部6。桥部6位于旋转轴线X的一侧，并且横向7位于轮胎的一侧。轮圈3如此限定了一个内部体积V。桥部6的凸侧的方向面向轴线X并且桥部6的凹侧面向轮胎侧。横向壁7大体上垂直于侧部5a和5b并且连接于两个侧部5a和5b之间，与桥部6相对。在桥部6的相反侧，侧部5a和5b各具有一个L形的钩部51a和51b，设计用于使未示出的轮胎固定于轮圈3。钩部51a和51b超出轮圈3所形成的盒的外部。轮圈3的盒形形状由侧部5a和5b、桥部6和横向壁7限定。轮圈3被设计用于与一个垫块制动系统一起使用，该垫块制动系统包括两个制动元件8，其中一个在图7中示出，安装在固定于自行车框架上的脚蹬上。每个制动元件8均包括一个垫块81，安装在支持元件82上并且沿着轴线X8纵向延伸。在使用中，轴线X8在局部与轮圈3的圆周方向相切。换言之，在使用中，轴线X8沿着轮圈3的径向正交方向(direction orthoradiale)延伸。每个垫块在固定于支持元件82上的部分84和环形截锥( Γοη οη cTanneau)形状的摩擦表面S8之间具有一个递减的宽度L8，所述摩擦表面S8在制动时开始与轮圈3的制动表面S5a和S5b接触，宽度L8在垂直于轴线X8并且平行于表面S8的方向测量。制动表面S5a和S5b在体积V外由钩部51a和51b以及靠近钩部51a和51b的侧部5a和5b的一部分限定。表面S5a和S5b为平面并且与轴线X垂直。与轴线X垂直的车轮I的中央面被标记为P。中央面P经过侧部5a和5b之间并且经过钩部51a和51b之间，且与它们之间的距离相等。因此，侧部5a和5b位于中央面P的两侧。将制动表面S5a和S5b的高度标记为h5。该高度沿车轮I的径向方向R并平行于面P测得。辐条4a1、4a2和4bi的外端部装配有螺纹头(tete filete ) 40，固定于轮圈3的桥部6。桥部6包括多个孔41，孔的边缘通过一个大体上呈圆柱形的柱形孔42向内体积V的内部延长。所述柱形孔42内部被攻丝以拧固所述头40。气门嘴孔43通过穿过桥部6和横向壁7获得。当轮胎被安装至轮圈3上时，轮胎气门嘴被插入气门嘴孔43并且超出轮圈3的外部。横向壁7设置有一个定位销71，相对于面P错位。所说定位销71使得轮圈3的右侧和左侧被确定，以便于辐条4al、4a2和4bI的安装。将桥部6的厚度标记为e6，该厚度沿径向方向R在面P中并在垂直于轴线X的方向上测得。轮圈3被分为多个区域Zl、Z2、Z3al、Z3a2和Z3bl，它们将轮圈3的圆周分割为多个角区段。所述传动区域Z3al、Z3a2和Z3bl分别位于安装有辐条4al、4a2和4bl的孔41的周围。两个过渡区域Z2位于每个传动区域Z3al，Z3a2和Z3bl的任一侧。所述中间区域Zl位于过渡区域Z2之间并且比区域Z2、Z3al、Z3a2和Z3bl离孔41更远。因此，每个过渡区域Z2都位于一个传动区域Z3al、Z3a2和Z3bl和一个中间区域Zl之间。在使用中，传动区域Z3al、Z3a2和Z3b经受强度相对高的机械应力，因为正是在此处，由骑行者提供的力被传送到轮圈3。过渡区域Z2经受中等强度的机械应力，因为它们临近传动区域Z3al，Z3a2和Z3bl。中间区域Zl经受相对小的机械应力，因为它们离传动区域 Z3al, Z3a2 和 Z3bl 远。桥部6的厚度e6越大，轮圈3就越坚固且越重。相反地，桥部6的厚度e6越小，轮圈3就越易损且越轻。为了获得一个具有满意的机械强度且重量减轻的轮圈3，厚度e6根据不同的区域Zl、Z2、Z3al、Z3a2或Z3bl承受的机械应力调整。在中间区域Zl处,厚度e6为最小厚度e6min。厚度e6min小于0.8mm,优选小于
0.65mm0在传动区域Z3al、Z3a2和Z3bl处，厚度e6为大于最小厚度e6min的最大厚度e6max0厚度e6max大于1.6mm，优选大于2mm。另外，根据辐条4al、4a2或4bl作为主动或被动辐条层4a或4b的一部分和根据福条为牵引福条4a2或非牵引福条4al的情况,通过福条4al、4a2和4bl传递到轮圈3的机械力的强度是不同的。再者，对车轮I和自行车前轮传递的力的强度是不同的，其中车轮I是自行车的动力轮，前轮未示出。这样,厚度e6max对于每个传动区域Z3al、Z3a2和Z3bl是不同的。钩挂有牵引福条4a2的传动区域Z3al的厚度e6max大于钩挂有非牵引福条4al的传动区域Z3a2的厚度e6max。与主动福条层4a钩挂的传动区域Z3bl的厚度e6max大于与被动福条层4b钩挂的传动区域Z3a2的厚度e6maX。自行车动力轮I的厚度e6优选大于或等于自行车前轮的厚度e6。任选地，侧部5a和5b可以在传动区域Z3al、Z3a2和Z3bl以及连接区域Z2处比在中间区域Zl处局部上更厚，以降低轮圈3断裂的风险。在过渡区域Z2处,厚度e6为中间厚度e6int,该厚度介于最小厚度e6min和最大厚度e6max之间。对于每个过渡区域Z2,中间厚度e6int优选地随着轮圈3的圆周方向、在中间区域Zl和临近过渡区域Z2的传动区域Z3al、Z3a2和Z3bl之间逐渐地变化。将轮圈3的外表面标记为S3，S3位于内部体积V的外面并且通过桥部6和侧部5a和5b在桥部6和制动表面S5a和S5b之间的部分界定。外表面S3是联合的，即为一个整体。在轮圈3的径向面P4中，将桥部6的外表面S6的曲率半径标记为R6，所述外表面S6与旋转轴线X相应取向，并且位于体积V的外面。将外表面S6的曲率的中心标记为C6。桥部6并不是精确的圆弧形。因此，曲率半径R6是变化的。曲率半径R6是在一个桥部6的中央区域Z6中测量，该中央区域Z6具有在垂直于平面P的方向上测量的横向宽度10mm。在中央区域Z6中，曲率半径R6小于15mm,优选小于10mm。例如，半径R6等于8mm。一个大的曲率半径R6损害轮圈3的流线型特征。轮圈3的一个小的曲率半径R6会带给其优化的流线型特征。如图2所示，制动表面S5a和S5b的高度h5在传动区域Z3al，Z3a2和Z3bl处大于在中间区域Zl处。如下文中所述,这构成了垫块81的有力的磨损指示(t6moin d’usure)。图2所示的轮圈3的长方形区域Z8代表了在垫块81未磨损或略微磨损时、垫块81的表面S8和轮圈3之间在制动情况下的接触区域。该构型如图7中所示。在轮圈3的整个圆周上，垫块81和轮圈3之间的接触仅在制动表面S5a或S5b处产生，并且垫块81的摩擦表面S8并不会覆盖轮圈3的外表面S3，所述外表面S3相对于每个制动表面S5a和S5b向中央面P凹进。轮圈3的区域Z8’代表了当垫块81已磨损时、垫块81的摩擦表面S8和轮圈3之间在制动情况下的接触区域。该构型如图9中所示。由于垫块81被赋予喇叭口形状，区域Z8’的表面大于区域Z8的表面。当垫块81已被磨损时且与轮圈3在外表面S3的上方接触时，在中间区域Zl处，垫块81的摩擦表面S8的一部分超出制动表面S5a和S5b。在传动区域Z3al，Z3a2和Z3bl处，垫块81和轮圈3之间的接触完全或几乎完全产生于制动表面S5a和S5b上。因此，当垫块81已被磨损时，由于中间区域Zl和传动区域Z3al，Z3a2和Z3bl之间的高度差Ah，垫块81的摩擦表面S8在制动时与轮圈3在传动区域Z3al，Z3a2和Z3bl处接触的所述部分大于在中间区域Zl处。在制动过程中，车轮I转动并且垫块81在制动表面S5a和S5b上摩擦。当垫块81未磨损时，该摩擦产生的声音在整个制动过程中是不变的。相反地，当垫块已被磨损时，垫块81在传动区域Z3al，Z3a2和Z3bl处摩擦时产生的声音发生改变。声音的差别使得用户在制动过程中可以获知垫块是否已被磨损。事实上，由于高度差Ah,在垫块81磨损的情况下，垫块81摩擦产生的声音变得不连续，并且当用户听到断断续续的声音时，就是在警告垫块81已被磨损了。在垫块81朝向旋转轴线X并且接近支持元件82的一侧，垫块81的宽度L8的递减要比在摩擦表面S8的一侧的递减更明显。由于在接近支持元件82处的宽度L8的明显变化，在垫块81磨损最大的区域内，声音信号表现地相当强烈，这方便了检测。宽度L8的明显变化出现在旋转轴线X的一侧，因为该区域摩擦制动表面S5a和S5b具有用于检测磨损的高度差Ah的部分。作为一个变型方案，垫块81是对称的且其宽度在接近支持元件82处以更明显的方式递减，同时在朝向旋转轴线X的垫块82的一侧并且在垫块82向轮胎的一侧。以下说明涉及轮圈3的制造方法，其示于图10中，该方法包括顺序进行的步骤1001 至 1008.
在挤出步骤1001中，通过挤出或拉伸金属合金，例如铝合金，制造一个线型材30，其横截面示于图6中。型材30的截面类似于轮圈3，并且包括两个侧部5a和5b和一个连接侧部5a和5b的圆形桥部6。一个横向壁7，大体上垂直于侧部5a和5b，连接于侧部5a和5b之间。在桥部6的相反侧，侧部5a和5b每个具有一个L形的钩部51a和51b。型材30的桥部6的厚度标识为e60，其沿径向R在中央面P上、并且垂直于型材的纵轴线X30而测量。型材30的桥部6的外表面S60的曲率中心标识为CO、曲率半径标识为R0，其在宽度为IOmm的区域Z60中测量。半径RO大于轮圈3的半径R6。半径RO大于20mm。在弯曲步骤1002中，弯曲型材30部分以形成多个圆形螺旋圈，例如通过轮式弯曲机(cintreusedigalets)。例如，由型材30形成三圈螺旋圈，由此型材30具有约等于轮圈3圆周三倍的长度。在切割步骤1003中，分割螺旋圈以获得多个具有与轮圈3相同周长的环。
为了避免在挤出时型材30材料出现表面缺陷，型材30的壁厚应足够大。另外，当型材30壁太薄时，型材30有在弯曲时受压弯折以及弯曲时在桥部6处形成不要想的褶皱的风险。为了防止这些现象，型材30的桥部6的厚度e60大于1.6mm,优选大于1.9_。在组装步骤1004中，使切割步骤1003获得的环的端部头对头以联结，例如通过焊接。或者，可通过套管连接、在内部体积V中引入插入部件连接端部。型材30的厚度e60足够大，以获得一个具有良好坚固度的焊接。如果厚度e60太薄，焊接太精细而无法实现并且有折断的风险。在钻孔步骤1005中，制造气门嘴孔43，例如通过钻头。在fluo-钻孔步骤1006中，通过fluo-钻孔，即通过无切口钻孔，同时制造福条4al、4a2和4bl的孔41和柱形孔42。为此，使用钻孔钻头在桥部6的外表面朝横向壁7的方向有效施压，以产生柱形孔42。桥部6的原始厚度e60足够大，以使柱形孔42具有好的机械强度。事实上，被施压的材料量相对较大，这使得可获得足够厚的柱形孔。气门嘴孔43构成了用以实现孔41和柱形孔42的角标记，从而进行下面的步骤。半径RO相对较大，这防止fluo-钻孔钻头在桥部6滑动，特别是当没有使用固定套筒时。在加工步骤1007中，在轮圈3的整个周长上，即360°，并且在每个Zl、Z2、Z3al、Z3a2和Z3bI区域，加工轮圈3的整体外表面S3。例如，可使用如图17所示的凹面铣刀100，其具有大体上呈U形的轮廓，并使得可通过一次走刀加工整个外表面S3，同时在桥部6处以及侧部5a和5b处。或者，可使用凸面铣刀、球形铣刀或任何其他合适的切割工具。在加工的补充步骤时，加工制动表面S5a和S5b，例如通过双尺寸铣刀(fraisedeux tailles)。如此，轮圈3加工的单独表面为外表面S3和制动表面S5a和S5b。横向壁7的限定体积V的内表面S7a、以及桥部6和侧部5a、5b的限定体积V的表面S’ 6a、S’ 5a和S’ 5b，
没有被加工。同样，横向壁7的外表面S7b-其位于体积V外部且包括定位销71-没
有被加工。换言之，轮圈3唯一被加工的表面是“广义”的外表面，包括外表面S3和制动表面 S5a 和 S5b。如果型材30的端部通过焊接组装，则加工步骤1007使得通过在轮圈3的整个圆周上形成光滑表面而使焊缝去毛刺。焊缝由此不再可见，这改善了轮圈3的美观。不必随后加工焊接接合部，这减少了制作步骤数。当轮圈3用凹面铣刀加工时，外表面S3的曲率是连续的且不形成棱边。换言之，外表面S3在径向面的痕迹是一条导数连续的曲线。由此，改善了车轮的流线型特征。加工相对简单，其可通过用一台具有轴的铣床，通过使轮圈3相对于工具绕轴线X旋转并且使工具径向平移实现，这同时产生区域Zl、Z2、Z3al、Z3a2和Z3bl的厚度e6的变化以及高度h5的变化。这能够减少循环时间至持续时间小于I分钟。如此，降低了轮圈3的制造成本。由于fluo-钻孔在加工前进行，孔41和43的去毛刺在加工步骤1007过程中自动进行。不必进行额外的孔41和43的去毛刺步骤。在攻丝步骤1008中，对柱形孔42的内表面攻丝，以形成可使福条4al、4a2和4bl的头40拧固的螺纹。
在加工时，在桥部6处去除的材料的厚度根据加工的区域Zl、Z2、Z3al、Z3a2和Z3bl或大或小。传动区域Z3al、Z3a2和Z3bl保持相对大的厚度e6max。在辐条之间，中间区域Zl的厚度e6min最小。过渡区域Z2具有逐渐变化的厚度e6int。加工材料的厚度和孔41的位置可根据多种参数调整，例如根据车轮I的辐条数量、用户的体重、制动的类型(通过垫块或通过圆盘)，应用(跑道自行车、越野自行车、VVT等)以及根据辐条的种类。如此，由同样的型材30，可通过改变制造参数、尤其是加工幅度，获得适于不同使用需要的轮圈。在补充加工操作1009中，加工制动表面S5a和S5b，例如通过车削或双尺寸铣刀。将厚度e60作为分母、最大厚度e6max作为分子的比值标识为A。A小于90%。例如在一个如下所述的实施方案中，比值A等于87.5% (2.1/2.4)。作为一个变型方案,最小厚度e6min和最大厚度e6max之间厚度e6的变化不是逐渐的，从而轮圈3的外表面S3至少在桥部6处具有大体上平行于轴线X的棱边或折线。在这种情况下，在过渡区域Z2处，中间厚度e6int沿轮圈3圆周、在中间区域Zl和临近过渡区域Z2的传动区域Z3al、Z3a2和Z3bl之间具有不连续的变化。轮圈3属于自行车的后轮1，但本发明也适用于前轮。本发明还适用于具有不同辐条数量、以及不同类型辐条的轮圈。作为一个变型方案，在步骤1006时，不采用fluo-钻孔而是采用具有材料冲切的钻孔。在这种情况下，轮圈被冲切以形成孔41。为了使福条4al、4a2和4b固定于轮圈3,
于是可设计在孔41中固定衬套(douille)。fluo-钻孔-其为无材料冲切的钻孔-和
通过冲切材料的钻孔被认为是钻孔的两种替代实施方案。示于图17的铣刀100具有一个曲率连续的凹面轮廓，但作为变型方案，凹面轮廓具有至少一条沿圆周方向的棱边，例如在桥部6和侧部5a或5b之间。图11至15示出本发明第二实施方案的轮圈103。在第二实施方案中，未详细描述与第一实施方案相似的元件。轮圈103的与轮圈3相似的元件由相同的数字标记加上100表不。轮圈103由不对称的型材制成，以改善轮圈103和辐条4al、4a2和4bl之间传递的力的分布，所述辐条并非精确沿着径向R延伸且并非相对于平面P在同一方向上。轮圈103通过与前述类似的方法制成。可由不对称型材，使用具有凹面轮廓的、旋转轴线相对于P平面倾斜的铣刀加工轮圈103。轮圈103的横截面为中空盒形，包括两个侧部105a和105b以及一个桥部106。横向壁107连接于侧部105a和105b之间，与桥部106相对。在桥部106的相反侧，侧部105a和105b各具有一个L形的钩部151a和151b，设计用于将未示出的轮胎固定于轮圈103。衔接于柱形孔142的孔141在桥部106形成。与轮圈3类似地，轮圈103被分为多个区域Z1，12, Z3al，Z3a2和Z3bl，它们将轮圈103的圆周分割为多个角区段。由图12至15可见，桥部106的厚度el06随轮圈103的区域Z1，12, Z3al，Z3a2和Z3bl变化，类似于第一实施方案的轮圈3。厚度el06在最大厚度el06max和最小厚度el06min之间变化,最大厚度el06max在传动区域Z3al，Z3a2和Z3bl处，最小厚度el06min在中间区域Zl处。在过渡区域Z2处，厚度el06为介于最小厚度el06min和最大厚度el06max之间的中间厚度。
牵引福条4a2的传动区域Z3al的最大厚度el06max大于非牵引福条4al的传动区域Z3a2的最大厚度el06max。被动福条层4b的福条4bl的传动区域Z3bl的厚度el06max小于主动福条层4a的福条4al和4a2的厚度el06max。图16示出了本发明第三实施方案的轮圈203。在第三实施方案中，没有详细描述与第一实施方案相似的兀件。轮圈203中与轮圈3相似的兀件用相同的数字加200表不。轮圈203通过与前述相似的方法获得，并且与轮圈3和203的不同在于轮圈203为具有盘式制动(freinagedidisque)的车轮的一部分。轮圈203的横截面为中空盒的形状并且包括两个侧部205a和205b以及一个桥部206。横向壁207连接于两个侧部205a和205b之间，与桥部206相对。在桥部206的相反侦牝侧部205a和205b各具有一个L形的钩部251a和251b，设计用于使未示出的轮胎固定于轮圈203。轮圈203具有一个联合的外表面S203，其朝向轮圈203的外部并且同时被桥部206和侧部205a和205b的全部——直到钩部251a和251b的自由端——界定。在径向截面中，外表面S203在其整个长度中都是内弯的。与轮圈3和103相反，外表面203不具有被设计为与制动垫块配合的平面区域。在图16中，阴影区域Ml对于应为在中间区域Zl处的轮圈203的横截面，在中间区域Zl中桥部206的厚度e206为最小厚度e206min。阴影区域Ml与阴影区域M2的结合部对应为轮圈203在传动区域Z3al、Z3a2或Z3bl处的横截面。最大厚度e206max在传动区域Z3al，Z3a2或Z3bl处并在区域Ml和M2的结合部上测得。阴影区域M2对应为中间区域Zl和传动区域Z3al，Z3a2或Z3a3之间的材料的厚度增量，并且表示了最小厚度e206min和最大厚度e206maX之间的差。阴影区域Ml和M2与阴影区域M3的结合部对应为型材230的横截面，轮圈203由该型材制造。将型材230的桥部206的厚度e206标记为e260。厚度e260大于最大厚度e206maxo下面的描述给出了不同的轮圈203和型材230的厚度e206和e260的实例。这些厚度还可以选择用于轮圈3和103。在挤出步骤1001之后并且在弯曲步骤1002之前测得的未加工的型材230的桥部206 的厚度 e260 为 2.5mm。在加工步骤1007结束之后，在钩挂有牵引辐条4a2的传动区域Z3a2处测得的最大厚度e206max为2.1mm。考虑到牵引福条4a2的固定,这些传动区域Z3a2具有最大的机械应力。对于已制造完的轮圈203，在传动区域Z3a2处的厚度e206max在轮圈203的圆周的整体上是桥部206的最大的厚度e206。在钩挂有非牵引福条4al的传动区域Z3al处,测得的最大厚度e206max为1.9mm。在钩挂有被动辐条层4b的辐条4bl的传动区域Z3bl处，测得的最大厚度e206max为1.7mm。这些辐条4bl——位于套轴2的飞轮机构22的相反侧——并不传递力矩并且因此具有很小的机械应力，这解释了为什么在区域Z3bl中厚度e206maX的值相对较小。在中间区域Zl处，最小厚度e206min为0.65_。在该实例中，厚度e206max和e206min之间的最大差值-被认为在牵弓I福条4a2
的传动区域Z3a2处——为1.25mm。
假设在加工步骤1007之后桥部206被冲切的材料的厚度为ε 206，其沿径向R、在P平面中并且垂直于轴线X测得。厚度ε 206等于型材230桥部206的厚度Θ260与轮圈203桥部206的厚度e206的差。冲切材料厚度ε 206根据所关注的区域Z3al，Z3a2，Z3bl，Z2或Zl变化。最大冲切材料厚度8 2061^1在中间区域21处达到，此处其等于1.45臟。最小冲切材料厚度ε 206min在牵引福条4a2的传动区域E3a2处达到,此处其等于0.2mm。在加工步骤1007中，最小冲切材料厚度e206min应选择为足够大，以使可通过加工消灭在型材230挤出和弯曲的过程中产生的粗糙面。优选地，最小冲切材料厚度ε 206min大于0.1mm,更优选大于0.3mm。再者，在加工步骤1007的过程中，进刀深度应足够小，以确保剖面良好的连续性并且保证表面光滑。优选地，进刀深度可选择为小于0.4mm,更优选小于0.2mm。图18至21示出了本发明第四实施方案的一个轮圈303以及型材330，其为具有盘式制动的车轮的一部分。在第四实施方案中，没有详细描述与第一实施方案中相似的元件。与第一实施方案的轮圈3和型材30的元件相似的轮圈303和型材330的元件用同样的数子加300表不。轮圈303的横截面为中空盒的形状并且包括两个侧部305a和305b以及一个桥部306。横向壁307连接于两个侧部305a和305b之间，与桥部306相对。在桥部306的相反侦牝侧部305a和305b各具有一个L形的钩部351a和351b，设计用于使未示出的轮胎固定于轮圈303。轮圈303通过与前述类似的方法获得并且与轮圈3，103和203的不同在于在加工步骤1007中，仅仅轮圈303的桥部306被加工。因此，侧部305a和305b没有被加工。轮圈303具有一个联合的外表面S303，其朝向轮圈303的外部并且同时被桥部306和侧部305a和305b的全部——直到 钩部351a和351b的自由端——界定。在图20和21中，阴影区域MlO对应为在中间区域Zl处的轮圈303的横截面。在中央区域Zl中，桥部306的厚度e306为最小厚度e306min。阴影区域MlO与阴影区域M20的结合部对应为轮圈303在传动区域Z3bl处的横截面，传动区域Z3bl与作为被动辐条层4b的一部分的辐条4bl钩挂。将在传动区域Z3bl处并且在区域MlO和M20的结合部上测得的最大厚度标记为e’ 306max。因此，阴影区域M20对应为中间区域Zl和传动区域Z3bl之间的材料的厚度增量，并且表示了最小厚度e306min和最大厚度e’ 306max之间的差。阴影区域MlO和M20与阴影区域M30的结合部对应为轮圈303在传动区域Z3al和Z3a2处的横截面，传动区域Z3al和Z3a2与作为主动辐条层4a的一部分的辐条4al和4a2钩挂。将在传动区域Z3al和Z3a2处并且在区域M10，M20和M30的结合部上测得的最大厚度标记为e306max。因此，阴影区域M30对应为钩挂有被动辐条层4b的辐条4bl的传动区域Z3bl和钩挂有主动辐条层4a的辐条4al的传动区域Z3al和Z3a2之间的厚度增量。所以，阴影区域M30表示了最大厚度e’ 306max和最大厚度e306max之间的差。阴影区域M10，M20和M30与阴影区域M40之间的结合部对应为型材330的横截面，轮圈303由该型材制造。将型材330的桥部306的厚度标记为e360。厚度e360大于最大厚度 e306max。轮圈303和型材330的厚度e306和e360可以等于第三实施方案中轮圈203和型材230的厚度e206和e230。下面的描述涉及本发明第五实施方案，在该实施方案中一个未示出的轮圈由图18的型材330制造。该轮圈的制造方法与轮圈303的大致相同。然而，在加工步骤1007中，在轮圈的整个圆周上仅仅加工了桥部306外表面的一个中央区域Z306。因此，桥部306并非被整体加工。中央区域Z306具有一个横向宽度L306,该宽度在垂直于中央面P测得,大于或等于4_。因此，桥部306在辐条4al，4a2和4bl的钩挂区域附近被加工，在机械应力最大的位点。通过仅在中央面Z6处加工桥部306，裂纹的出现被延迟，所述裂纹在轮圈被使用或具有疲劳现象时可能被引发。在现有技术已知的轮圈的制造过程中，试图系统性地减少至型材的厚度最大值。相比之下，根据本发明，有意设计相对较大的型材桥部6的厚度e60，大于在轮圈6制造结束时以及在轮圈3的整个圆周上所关注的桥部6的最大厚度e6max，以随后加工轮圈3的整个圆周。在本发明的框架内，所述各个实施方案可以至少部分地相互结合。
权利要求
1.用于自行车轮(I)的轮圈(3；103 ；203 ;303)，该轮圈在径向剖面上具有“U”形，其带有两个侧部(5a，5b ； 105a, 105b ；205a,205b)以及一个桥部(6 ；106 ；206 ;306)，其中侧部彼此各位于轮圈(3 ；103 ；203 ;303)的中央面(P)的一侧并且每个都由与中央面(P)相对的外表面(S5a，S5b)限定，桥部连接所述侧部并且包括一个朝向车轮(I)旋转轴线(X)的外表面(S6)， 轮圈(3 ；103 ；203 ;303)的特征在于，在轮圈(3 ；103 ；203 ;303)的整个圆周上，桥部(6 ；106 ；206 ；306)的外表面(S6)的至少一个中央区域(Z306)被加工，所述中央区域垂直于中央面(P)测得的横向宽度(L306)为大于4mm。
2.根据权利要求1的轮圈(3；103 ；203 ;303)，其特征在于桥部(6 ；106 ；206 ;306)的外表面(S6)在轮圈(3 ；103 ；203 ；303)的整个圆周上被整体加工。
3.根据权利要求2的轮圈(3；103 ;203)，其特征在于所述轮圈具有一个联合的外表面(S3 ；S103 ;S203)，该外表面朝向轮圈的外面并且同时包括桥部(6 ；106 ；206)的外表面(S6)和侧部(5a，5b ；105a, 105b ;205a，205b)连接于桥部(6 ；106 ；206 ;306)外表面(S3)的外表面(S5a，S5b)的至少一部分，并且其特征还在于在轮圈(3 ；103 ;203)的整个圆周上，轮圈(3 ; 103 ；203)的外表面(S3)被整体加工。
4.根据权利要求3的轮圈(3；103 ;203)，其特征在于轮圈(3 ；103 ;203)的外表面(S3)包括侧部(5a，5b ； 105a, 105b ；205a,205b)的外表面(S5a，S5b)的全部。
5.根据权利要求1至4之一的轮圈(3；103 ；203 ;303)，其特征在于所述轮圈被分为多个将轮圈(3 ；103 ；203 ；303)圆周分割成角区段的区域(Zl，Z2，Z3al，Z3a2，Z3bl)，所述区域(Zl，12, Z3al, Z3a 2, Z3bl)包括: -位于车轮(I)辐条(4al，4a2，4bl)连接区域周围的传动区域(Z3al，Z3a2，Z3bl)，和 -位于传动区域(Z3al，Z3a2，Z3bl)之间的中间区域(Zl)， 其特征在于，在传动区域(Z3al，Z3a2，Z3bl)处，在中央面(P)上测量的桥部(6 ；106 ；206 ；306)的厚度(e6 ；el06 ；e206 ；e306)等于最大厚度(e6max ；el06max ；e206max ；e306max),并且其特征还在于，在中间区域(Zl)处，桥部(6 ；106 ；206 ；306)的厚度(e6 ；el06 ；e206 ；e306)等于最小厚度(e6min ；el06min ；e206min ；e306min),该最小厚度(e6min ；el06min ；e206min ；e306min)小于最大厚度(e6max ；el06max ；e206max ;e306max)。
6.根据权利要求5的轮圈(3；103 ；203 ;303)，其特征在于桥部(6 ；106 ；206 ;306)的最大厚度(e6max ；el06max ；e206max ；e306max)大于 1.6mm,优选大于 2mm。
7.根据权利要求5或6之一的轮圈(3；103 ；203 ;303)，其特征在于桥部(6 ；106 ；206 ；306)的最小厚度(e6min ；el06min ；e206min ；e306min)小于 0.8mm,优选小于 0.65mm。
8.根据权利要求5至7之一的轮圈(3；103 ；203 ；303),其特征在于所述区域(Z1，12,Z3al，Z3a2，Z3bl)还包括过渡区域(Z2)，所述过渡区域各自位于一个传动区域(Z3al，Z3a2，Z3bl)和一个中间区域(Zl)之间，并且其特征还在于在过渡区域(Z2)处，桥部(6 ；106 ；206 ;306)的厚度(e6 ；el06 ；e206 ;e306)为中间厚度(e6int ;el06int)，该厚度介于桥部(6 ；106 ；206 ;306)的最小厚度(e6min ；el06min ;e206min)和最大厚度(e6max ；el06max ；e206max ；e306max)之间，并且在此之间逐渐变化。
9.根据前述权利要求的方法之一的轮圈(3；103 ；203 ;303)，其特征在于，在所述轮圈(3 ；103 ；203 ;303)的径向截面中，桥部(6 ；106 ；206 ;306)的曲率半径(R6)小于15mm，优选小于 1 Ππιπ η
10.根据前述权利要求的之一的轮圈(3；103 ；203 ;303)，其特征在于所述桥部(6 ；.106 ；206 ；306)包括柱形孔(42 ; 142)，该柱形孔被内部攻丝以固定车轮(I)的辐条(4al，.4a2，4bl)，并且其特征还在于该柱形孔(42 ;142)被形成为与轮圈(3 ；103 ；203 ；303) 一体。
11.根据权利要求5的轮圈(3；103 ；203 ;303)，其特征在于各侧部(5a，5b ； 105a, 105b ；205a, 205b)界定一个平的制动表面(S5a，S5b)，设计用于与制动垫块(81)配合，并且其特征还在于，径向测量的至少一个制动表面(S5a，S5b)的高度(h5)在传动区域(Z3al、Z3a2、Z3bl)处比在中间区域(Zl)处大。
12.车轮，包括前述权利要求之一的轮圈。
13.制造用于自行车轮(I)的轮圈(3；103 ；203 ；303)的方法，该方法包括: -一个挤出步骤(1001)，其中通过挤出获得一个线型材(30 ；230 ;330)，该线型材包括两个侧部(5a，5b ； 105a, 105b ；205a,205b)以及一个桥部(6 ；106 ；206 ;306)，其中侧部彼此各位于轮圈(3 ；103 ；203 ;303)的中央面(P)的一侧并且每个都由与中央面(P)相对的外表面(S5a，S5b)限定，桥部(6 ；106 ；206 ；306)连接所述侧部(5a，5b ；105a, 105b ；205a,205b)并且由一个朝向车轮(I)旋转轴线(X)的外表面(S6)限定， -一个弯曲步骤(1003)，其中型材(30 ；230 ;330)被弯曲以形成至少一个环， -一个组装步骤(1004)，其中由所述型材(30 ；230 ;330)形成的环的末端被联结，和 -一个钻孔步骤(1006)，其中通过在桥部(6 ；106 ；206 ;306)钻孔获得固定车轮(I)辐条(4al，4a2，4bl)的孔(41 ;141)， 其特征在于，该方法还包括一个加工步骤(1007)，在钻孔步骤(1006)之后实施，其中在轮圈(3 ；103 ；203 ;303)的整个圆周上，桥部(6 ；106 ；206 ;306)的外表面(S6)的至少一个中央区域(Z306)被加工，所述中央区域(P)垂直于中央面(P)测得的横向宽度为大于4mm。
14.根据权利要求13的方法，其特征在于在加工步骤(1007)中，在轮圈(3；103 ；203)的整个圆周上，桥部(6 ；106 ；206)的外表面(S306)被整体加工。
15.根据权利要求13或14之一的方法，其特征在于，在加工步骤(1007)中，在轮圈(3；.103；203 ；303)的整个圆周上，轮圈(3 ；103 ；203 ；303)的联合的外表面(S3)被整体加工，该外表面朝向轮圈的外面并且同时包括桥部(6 ；106 ；206 ；306)的外表面(S6)和侧部(5a,5b ；105a, 105b ；205a,205b)外表面(S5a，S5b)连接于桥部(6 ；106 ；206 ；306)外表面(S6)的至少一部分。
16.根据权利要求15的方法，其特征在于所述加工步骤(1007)通过铣刀(100)实施，所述铣刀具有一个凹形轮廓并且使得桥部(6 ；106 ；206 ;306)和临近桥部(6 ；106 ；206 ；306)的侧部(5a，5b ； 105a, 105b ;205a，205b)的至少一部分在一个径向截面(P4)中被同时加工。
17.根据权利要求13至16之一的方法，其特征在于在挤出步骤(1001)结束之后，在轮圈(30 ；103 ；203 ;303)的一个径向平面(P4)内测得的型材(3 ；230 ;330)的桥部(6 ；106 ；.206 ；306 )的外表面(S6 )的曲率半径(RO )大于20mm，并且其特征还在于在加工步骤(1007 )结束之后，轮圈的桥部(6 ；106 ；206 ;306)的外表面(S6)的曲率半径(R6)小于15mm，优选小于 10mnin
18.根据权利要求13至17之一的方法，其特征在于在挤出步骤(1001)之后，型材(3；.230 ；330)的桥部(6 ；106 ；206 ；306)的厚度(e6 ；e260 ；e360)大于 1.6mm，优选大于 1.9mm。
19.根据权利要求13至18之一的方法，其特征在于在挤出步骤(1001)结束之后测得的型材(30 ；230 ；330)的桥部(6 ；106 ；206 ；306)的厚度(e60 ；e260 ；e360)作为分母，以在加工步骤(1007)结束之后测得的轮圈(3 ；103 ；203 ；303)的桥部(6 ；106 ；206 ；306)的厚度(e6 ；el06 ；e206 ；e306)作为分子，得到的比值(A)小于90%。
20.根据权利要求13至19之一的方法，其特征在于在钻孔步骤(1006)中，通过桥部(6 ；106 ；206 ;306)的无冲切的fluo-钻孔同时获得固定辐条(4al，4a2，4bl)的孔(41 ；141)和柱形孔(42 ;142)。
21.根据权利要求13至20之一的方法，其特征在于最小冲切材料厚度(ε206min)——为在挤出步骤(1001)之后测得的型材(30 ；130 ；230 ；330)的桥部(6 ；106 ；206 ；306)的厚度(e60 ；e260 ；e306)与在加工步骤(1007)之后并且被认为在轮圈(3 ；103 ；203 ；303)的整个圆周上测得的轮圈(3 ；103 ；203 ；303)的桥部(6 ；106 ；206 ；306)的最小厚度(e6min ；e206min)之间的差值 -大于0.1mm，优选大于0.3mm。
全文摘要
用于自行车轮的轮圈(3)，该轮圈在径向剖面上具有“U”形，其带有两个侧部(5a)以及一个桥部(6)，其中侧部彼此各位于轮圈(3)的中央面(P)的一侧并且每个都由与中央面(P)相对的外表面(S5a)限定，桥部连接所述侧部并且包括一个朝向车轮旋转轴线(X)的外表面。在轮圈(3)的整个圆周上，桥部(6)的外表面的至少一个中央区域被加工，该中央区域在垂直于中央面(P)测得的横向宽度为大于4mm。
文档编号B60B21/00GK103192663SQ20131000114
公开日2013年7月10日 申请日期2013年1月4日 优先权日2012年1月4日
发明者B·亚历山大, 杰-皮埃尔·梅卡 申请人:玛维克简易股份公司