辐条轮的制作方法

专利名称：辐条轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及辐条轮，尤其是一般用于自行车和轮椅以及用于可折叠轮 椅或自行车(就是说，具有能够从可以骑的自行车构型改变到用于携带或 存放的更紧凑构型的框架的自行车)的辐条轮。
然而，本发明不仅仅限于自行车和轮椅，而是限于包括或可包括辐条 轮的任何交通工具，或限于需要轮但是有益于能够在不使用时减少占据的 空间量的任何应用。
背景技术：
折叠式自行车和轮^"是众所周知的，且包括将折叠的框架。然而，所 使用的轮是固定尺寸，且轮的尺寸限制自行车或轮椅能够折叠到的尺寸 ("包装尺寸")。
当使用自行车或轮椅时，小轮具有某些缺点。小轮具有比较大的轮高 的接触路面的滚动阻力，意思是自行车或轮椅较难推动并因此较慢。还有 来自轮轴轴承的更多的摩擦力，因为对于给定的速度，较小的轮比较大的 轮旋转的快。此外，较大直径的轮比较小的轮更舒适，因为较大直径的轮 可以跨越道路或路面中的小坑，而较小直径的轮会陷入到小坑内。在自行 车的情形下，较小直径的轮比较大的轮产生较小的回转力，使得骑行不太 稳定。此外，轮椅上需要大的轮，以使使用者能够触及圆周推进轮缘，从 而才,动，会椅向前。
另一方面，带有大轮的自行车和轮椅不能折叠到带有较小轮的自行车 和轮椅类这样的小的包装，使它们更难以存放并且更不便于携带和运输。
可买到多种折叠式自行车，其具有适合单个骑自行车的人的优先顺序的多种不同轮尺寸。然而，期望提供一种能够折叠到较小尺寸包装的带有 较大轮的折叠式自行车。同样，期望提供一种带有可折叠轮的轮椅，因而 其能够更容易到处携带并适合汽车的后备箱(行李箱)。依照本发明，这 通过提供这样的轮来实现，这种轮的构型和形状可改变，这给予自行车和 轮椅设计者设计具有大轮的不同构型的折叠式自行车和轮椅灵活性。
US-4465321描述了 一种在护板(挡泥板)内旋转的便携式可折叠无辐 条轮。滚柱分布在护板的内表面周围，护板环绕延伸越过轮的圓周的一半。 轮在护板内的滚柱上旋转。
US-4602823描述了一种可折叠轮，其具有由柔性接合轮缘段制成的轮 缘和由能够拉紧的纤维材料制成的辐条。
FR-2795947公开了 一种用于能够攀登小台阶的轮椅的轮。该轮具有支 撑在伸缩辐条上的轮缘，该伸缩辐条被弹簧向外偏置，以在平常使用中将 轮缘维持在圆形形状。然而，当轮遇到台阶的边缘时，由于与台阶接触的 力使一些辐条收缩，因此允许轮椅上到台阶。这样的装置的滚动阻力非常 高，而且推动这样的轮^"是困难的。
GB-573956公开了 一种具有四个轮缘段的折叠式轮。邻近的轮缘段之 间的接头由辐条支撑，辐条中的至少三个必须具有可调长度； 一个辐条的 长度可伸缩调整，而另两个辐条的长度可通过包括沿辐条的长度的路线的 折叠接头零件来调整。这样的装置复杂且笨重。

发明内容
本发明提供了一种辐条轮和一种包括辐条轮的交通工具，如随附权利 要求限定的。
因此，本发明提供了一种具有与轮缘一起旋转的轮毂的可折叠轮。当 配合到交通工具上时，轮毂将以当前广泛使用的方式绕经由轴承连接到轮 毂的轮轴旋转。在本说明书中，术语"轮毂"用来表示轮的中心部分的意 思，而不希望限于轮旋转所绕的轮轴或轴，虽然明显地，在使用中这样的 轴将经过轮毂；轮毂可以可选地包括轮轴。此外，术语"轮毂"不希望要求轴承出现在轮毂中；尽管轴承将一般出现在旋转轮和相关交通工具之
间，但是这样的轴承可构成交通工具的一部分而非轮的一部分，如下面进 一步讨论的。
轮缘包括通过铰链连接在一起的一系列圆周段。铰链允许这些段在轮 的平面内相对于彼此枢轴转动，使得轮可具有圓形形状("展开构型")和 非圓形形状("折叠构型")，非圓形形状可一般被描述为具有比圓形轮的 直径长的长度和实质上比轮直径窄的宽度的"扁平"圆形。在本说明书中， 我们将提到当"展开"时处于其圆形构型而当"折叠"时处于其压缩构型 的轮，且改变轮构型的动作将被称为"折叠"和"展开"。折叠轮的能力 允许当折叠框架时，轮放在自行车框架的细长构件旁边，并提供制造新设 计的折叠式自行车的范围，该新设计的折叠式自行车在折叠时具有总体上
比如果轮保持圆形的包装尺寸小(至少在一个维度)的包装；并且，折叠
构型将更易管理。相似的考虑也应用到轮椅。
为了将轮缘支撑在轮毂上，在轮毂和轮缘之间设置了许多辐条。每个 辐条在它的末端经由枢轴转动接头连接到轮缘，该枢轴转动接头允许以上 描述的形状的改变。
每个辐条一般延伸跨过轮的全部直径；直径式辐条提供了更简单的机 构，其比仅在轮毂和轮的轮缘之间延伸的辐条操作简单而且坚固。
当轮运动到它的折叠构型时，辐条将以剪取类的动作相对于彼此枢轴 转动，但是如将从稍后的讨论看到的，辐条枢轴转动所绕的轴可在折叠(或 展开)期间运动。折叠运动将引起邻近辐条的某些末端之间的间隔增加， 同时其他的间隔将减小。在折叠轮时，在一对邻近的辐条末端之间的间隔 减小的地方，辐条末端可连接到邻近的轮缘段，而在间隔增加的地方，则 它们可连接到不邻近的轮缘段，就是说， 一个或更多个完整轮缘段位于它 们之间。
为了简化设计并最小化轮的重量，轮缘段的数量将一般保持在最小。 出于相同的原因，辐条的数量优选保持在最小，且一个实施方式提供了以 "X"构型直径地延伸跨过轮的一对辐条。在这种情形下，轮缘可包括六 段，其中四段连接到两个辐条的相应的末端，而其中两段位于辐条的末端
6之间，当折叠轮时，这两个末端之间的间隔增加。这个附加的段在非圓形 折叠构型提供了轮的增加的长度。
可提供锁来关于彼此锁住辐条，特别是在展开的圓形轮构型。此外， 当轮处于展开构型时，轮缘段和辐条拉紧靠着彼此，即使在交通工具及其 使用者的重量下，部分地确保迫使轮缘段形成圓形形状，并部分地防止轮 的部件格格作响。当处于圓形展开构型时，辐条的末端和轮缘段可被设置 成使得辐条的末端顶住它们邻近的轮缘段，并将径向力应用到那里。
在轮缘上使用的轮胎可以是所谓的"管式"或"桶"轮胎，其为完全 包含在外胎里的气动充气内胎，就是说，轮胎在轮缘和内胎之间在内胎下 面延伸。可选地，轮胎可只在气动管外面的周围延伸。这些装置与内胎位 于轮缘和轮胎之间的环形空间的更平常类型的自行车轮胎形成对比。无论 哪种方式，轮胎都不应阻碍轮的折叠或展开。在折叠构型和展开构型，以 及它们之间的转变期间，这样的管式轮胎可都保持在轮的轮缘上的适当位 置。管式轮胎是众所周知的，特别是在赛车上，并且广泛商业化。可选地， 使用实心轮胎代替充气轮胎，或甚至可能根本不提供轮胎。
附图描述
现在将仅通过举例、参考附图描迷依照本发明的轮的实施方式，其中


图1是依照本发明的可折叠轮的一部分的示意性侧:规图2是正好在其采用展开圓形构型之前，图1的轮的一部分的示意性 侧^L图3是处于展开圓形构型的图1和图2的轮的一部分的示意图，显示 了应用到轮的力；
图4是处于它的展开圆形构型的本发明的轮的侧视图5是图4的轮的端视图6是图4和图5的轮的一部分的透视侧视图7到图10显示了当处于它的展开圓形构型时，用于紧固和锁定轮的构型；
图11 (a)到(d)分别是图1到图10的轮的第一辐条的侧^L图、俯 视图、第二側视图和仰视图12 (a)到(d)是图1到图11的轮的第二辐条的侧视图、俯视图、 第二侧视图和仰视图13是包括本发明的轮的折叠式自行车的示意图14是轮处于它的圓形折叠构型的视图15是通过本发明的轮胎的轮缘的截面图，显示了轮上的轮胎；
图16 (a)到(d)分别是依照本发明的轮椅轮的侧视图、斜视图、俯 视图和细部图。
用于将本发明^操作的最佳模式的描述
首先将关于自行车轮描述本发明的轮，但是类似的考虑应用到用于其 他交通工具的轮，例如轮椅。用于轮椅的轮稍后关于图16具体显示和描 述。
首先参考图1到图5，显示了具有轮毂10、轮缘12和实质上沿轮的 两个直径延伸的一对辐条14、 16的自行车轮。轮缘12由相同形状的六段 组成(图1到图3中只显示了它们中的一些，但是所有的六个都在图4中 显示)。在段之间提供铰链18，当辐条14、 16以箭头C的方向朝向彼此运 动时，铰链18允许轮运动到图14所示的折叠构型。这个折叠动作引起两 个铰链18以箭头A(见图4)的方向向外运动，而四个铰链以箭头B (再 次见图4)的方向向内运动。
图4和图5显示了旋转轮轴24，其包括在该轮轴上安装的后驱动链轮 22和盘刹车垫(disc break pad) 20。如图5所示，轮轴只在轮的一侧上伸 出，但是实践中一般将在轮的两侧上伸出。然而，为了用只在一侧上伸出 的轮轴工作，可重新设计自行车。轮椅一般将只有延伸出轮的一侧的轮轴。 辐条14、 16在它们各自末端经由枢轴26连接到其中一个轮缘段12。总的来说，能够看出，通过以箭头C的方向一起移动辐条14、 16，轮 可在图4所示的圆形构型和图14所示的细长折叠构型之间运动。为了促 使轮回到它的圓形构型，可以与箭头C相反的方向运动分开辐条。然而， 为了提供能够承受骑行的严酷条件的坚固耐用的轮，必须拉紧辐条14、 16, 比如通过压紧它们各自的轮缘段12,并且必须拉紧或压缩铰链18，以防 止在骑行时它们相对彼此运动。简而言之，所有的零件必须夹紧在一起。 这能通过当展开轮时，以图2所示的箭头D的方向旋转辐条14、 16来实 现，如下面描述的。
应注意，在图2中，轮缘不是非常圓，且辐条在箭头D的方向上的运 动(连同力F)致使轮缘变圓，如图3所示。辐条的旋转使拉力应用到轮 顶部的铰链(如见图2),该拉力由双头箭头E指示。同时，辐条在箭头D 的方向上的旋转引起径向力F应用到辐条的末端的轮缘。通过参考图4和 图6可更好地理解这个力的应用，其中图6显示了图4的轮的左手顶部角 落的辐条的末端。如能够看到的，板28固定到轮缘段12的下侧，且枢轴 销26穿过辐条14并穿过板28。随着辐条在箭头D的方向上旋转，辐条 14的末端30压紧轮缘段12的下侧上的带角度的表面32,从而将力F应 用到轮缘段12。这个力F连同拉力E (见图2和图3 )迫使轮缘段成为圓 形形式，如图3所示。此外，它确保了辐条的末端夹紧靠着与它们枢接的 轮缘段12。辐条的末端施加在表面32上的力F确定了轮的精度和圆度。 可通过在夹紧在适当位置的元件(未显示)的末端上提供表面32来调整 这个力。然而，夹紧元件的位置可通过在夹紧之前，径向向内和向外运动 该元件来设定，以调整应用的力F。
再次转向图2和图3，辐条在箭头D的方向上的枢轴转动，除了提供 拉力E之外，还将压缩力G应用到图3所示的右上位置的铰链18。在图4 中，这些力G保持轮的左手侧和右手侧的四个铰链18 (如见图4 )处于压 缩，并将铰链的任一侧上的轮缘段12夹紧在一起，使得它们不能运动。 总的来说，辐条在箭头D的方向上的枢轴转动将径向力F应用到了轮缘段、 将圓周拉力应用到了轮的顶部和底部的铰链18 (如见图4)，并且将压缩 力G应用到了图4所示的轮的左手侧和右手侧的四个铰链。因此，所有的运动零件通过力夹紧在一起，以形成刚性结构，所以零件不能相对彼此运 动。并且，轮缘段12保持在圓形形状。
为了达到以上的效果，必须应用大量的力来引起辐条在箭头D的方向 上枢轴转动，并在以上力的作用下将轮部件锁定在适当位置。这依照图7 到图IO显示的装置的示出的实施方式来达到。首先参考图7，能够看到来 自图1-5的轮的两个辐条14、 16。销40延伸通过辐条14并接合在滑道44 里的孔42里，滑道44能够沿辐条16里的凹槽46运动，如将关于图8-10 描述的。图8到图10显示了辐条16,而没有通常将覆在辐条16上的辐条 14。
在图8中，显示了销40正好位于孔42上方，而在图9和图10中， 销40已进入滑道44里的孔42内。把手48连接到滑道44的末端，且能 够绕图8中的点划线"X"所示的轴线枢轴转动。把手48在逆时针方向(如 看到的)上的枢轴转动使滑道44在箭头H的方向上运动，这引起辐条14、 16在箭头D的方向(见图2和图3)上运动，以将拉力和压缩力应用到以 上描述的轮缘，以及还有径向力F。枢轴转动的把手48在已经经过上止点 后，被容纳在凹部50里。因此，轮内和滑道48中的张力容易使把手进一 步运动进入凹部50，所以装置是稳定的。如果由于任何原因，以上的机构 失效，比如，因为把手48折断，那么轮将不会倒塌，而仅仅是放松圓度， 因为销40将限制辐条的运动。
为了将轮折叠到图14的构型，颠倒以上描迷的过程。首先，将把手 48移出凹部，从而解除滑道44的拉力并允许其在与箭头H相反的方向上 运动。这又允许将销40从两个辐条14、 16移除，这从而允许辐条之间的 自由运动。通过在箭头I的方向(见图4)上按压轮，辐条14、 16将以箭 头C的方向朝向彼此枢轴转动，并实际上位于彼此之上，如图14所示。 在图14所示的折叠构型，两个铰链18,即图4的顶部和底部显示的铰链， 已向外运动，而其他的铰链18向内运动，以形成所示的折叠形状。辐条 14、 16在折叠起来的过程中的运动将部分地由轮缘段18的构型指示。因 此，辐条14、 16可能不能简单地绕固定轴线枢轴转动，而是可能必须还 有在彼此上的滑动。因为滑动运动，轴承不能永久固定到辐条14和16,且实际上是辐条
]6固定到轴承70 (见图7)，而辐条14固定到辐条16;这能在显示(虚 线)为辐条16的一部分的销17和辐条14里提供的向内变细的内槽15的 图7中看到。当轮是圆形展开构型时，销17位于槽的末端19，槽的末端 19的尺寸制定成能定位销。然而，当轮^皮折叠时，销17能够在槽里运动， 并因此适应辐条的滑动和枢轴转动运动。把手50的紧固确保销适当地位 于图7所示的槽15的末端19处的位置，从而将辐条与轮毂锁定在一起。 当轮通过闭合把手48而被紧固时，辐条14通过销/槽装置15、 17以及把 手/滑道44和销40装置刚性连接到辐条16。
能使用其他张拉和锁定机构代替描述的机构。
图14显示了轮上的轮胎52;轮胎是管式轮胎并在折叠和展开程序期 间，将保持在轮缘上的适当位置，同时仍然处于满充气压力。
图15显示了当展开时，通过轮的轮缘的横截面，这是图14中描述的 装置的替换。在图15的装置中，充气轮胎包括气动管54，而气动管54包 括形成轮胎的接合地面的一部分的硬橡胶段56。管54由环形台肩58保持 在轮缘12上。当展开时而非折叠时，台肩独自将气动管54保持在轮上。 为了在折叠状态使管保持在轮上，管54附到带元件60。在带元件60的上 表面具有粘合剂，即使在折叠状态时，该粘合剂使气动管54保持在适当 位置。通过具有与轮的轮缘12中的相应圓柱插口接合的圓柱形状的凸台 62,防止了带元件60绕轮的轮缘12圓周滑动。
以上描述的轮是自行车轮，但是完全相同的构型能够用于轮椅的轮， 虽然轮椅具有依靠桥接件76连接到轮缘段12的推进轮缘72 (见图16 (b) 和(c))。推进轮缘72包括六段，其中的每段位于轮的其中一个轮缘段i2 旁边。
推进4仑缘72的各段通过枢轴销74而枢轴连接在一起，该枢轴销74 位于与使轮缘段12邻接在一起的铰链18的轴相同的轴上。因此，当轮从 折叠位置运动到展开位置(且反之亦然)时，推进轮缘72以与轮缘段12 完全相同的方式折叠。
ii关于轮椅，通常期望当运输轮椅时能移除轮。这可通过提供轴承80
来实现，轴承80—般将焊接到适合的轮椅框架，该轴承80配合并锁定到 两个辐条的轮毂区域的开口 82里(用于将轴承80锁定在开口 82里的机 构未显示)。
如以上提到的，在从折叠位置运动到展开位置时，或反之亦然，轮的 构型要求辐条在彼此上滑动。因此，开口 82里轴承80的存在防止了轮在 使用中折叠。然而，还期望提供使用销40和把手48的拉紧装置，其在图 16中未显示，以提供备用装置来防止轮在使用中折叠，也在其展开构型中 拉紧轮。
图13是使用以上描述的轮的折叠式自行车的一种可能装置的草图。
权利要求
1.一种辐条轮，其包括轮缘，其包括一系列连续的圆周段，所述一系列连续的圆周段中的每段具有相对的末端，并在每段的每个末端依靠铰链连接到邻近的段，所述铰链允许两个邻近的段实质上在所述轮的平面中相对于彼此枢轴转动；轮毂，其与所述轮缘一起旋转；多个辐条，其在所述轮毂和所述轮缘之间延伸，并将所述轮缘支撑在所述轮毂上，每个辐条直径地延伸跨过所述轮缘并具有相对的末端，所述相对的末端中的每个末端枢轴转动地连接到所述轮缘；其中，所述辐条中的至少一个可在所述轮的平面中相对于所述轮毂运动，以改变邻近辐条之间的角间隔，并使所述轮缘的形状在圆形形状和优选为扁平形状的非圆形形状之间改变；以及可选地，管式轮胎，其保持在所述轮缘上。
2. 如权利要求l所迷的轮，其中，每个辐条在所述轮缘的段的末端之 间的中间位置枢轴转动地连接到所述段。
3. 如权利要求1或权利要求2所述的轮，其中， 一对邻近的辐条末端 连接到所述轮缘的邻近的段，当该对邻近的辐条末端的相应的辐条绕所述 轮穀运动时，该对邻近的辐条末端可朝向彼此运动，以将所述轮缘的形状 从圆形形状改变到非圓形形状。
4. 如任一前述权利要求所述的轮，其中， 一对邻近的辐条末端连接到 所述轮缘的由至少一个其他段彼此分开的段，当该对邻近的辐条末端的相 应的辐条绕所述轮毂运动时，该对邻近的辐条末端可远离彼此运动，以将 所述轮缘的形状从圓形形状改变到非圓形形状。
5. 如任一前述权利要求所述的轮，其包括两个辐条，所述两个辐条中 的每个辐条直径地延伸跨过所述轮缘并具有相对的末端，每个末端枢轴转 动地连接到所述轮缘。
6. 如权利要求5所述的轮，其中，所述轮缘包括六段，所述六段中的四段连接到所述辐条的相应的末端，而所述六段中的两段位于所述辐条之 间，当相应的辐条绕所述轮毂枢轴转动时，所述辐条的末端可远离彼此运 动，以将所述轮缘的形状从圓形形状改变到非圓形。
7. 如任一前述权利要求所述的轮，其包括拉紧机构，所述拉紧机构能 够使所述辐条枢轴转动以使所述轮的部件抵着彼此夹紧。
8. 如任一前述权利要求所述的轮，其包括锁，当锁定时，所述锁防止 所述辐条绕所述轮毂枢轴转动，并防止所述辐条在线性平移中分开。
9. 如任一前述权利要求所述的轮，其中，每个辐条包括在所述轮毂的 区域中的开口，当所述轮缘具有圓形构型时，所述辐条的开口彼此对齐， 使得能将轴承 引入开口内，以为所述轮提供转动支承。
10. —种交通工具，例如自行车或轮椅，其包括框架和如任一前述权 利要求所述的至少一个轮，所述框架可选地可折叠。
11. 如权利要求IO所述的交通工具，其中，所述轮安装在连接到所迷 框架的轴承上，并且其中，所述轮可从轴承拆卸。
全文摘要
本发明提供了一种辐条轮，其包括轮缘，其包括一系列连续的圆周段(12)，每个圆周段具有相对的末端，并在它的每个末端依靠铰链(18)连接到邻近的段，铰链(18)允许两个邻近的段在实质上轮的平面中相对于彼此枢轴转动；轮毂(10)，其与轮缘一起旋转；以及多个辐条(14、16)，其在轮毂和轮缘之间延伸，并将轮缘支撑在轮毂上，每个辐条具有经由枢轴(26)枢轴转动地连接到轮缘的末端。至少一个辐条可在轮的平面中相对于轮毂运动，以改变邻近辐条之间的角间隔，并使轮缘的形状在圆形形状(图4)和优选为扁平形状的非圆形形状(图14)之间改变。轮还可包括保持在轮缘上的管式轮胎，并主要希望结合自行车和轮椅使用。
文档编号B60B19/04GK101678707SQ200880019739
公开日2010年3月24日 申请日期2008年6月12日 优先权日2007年6月13日
发明者邓肯·菲茨西蒙斯 申请人:皇家艺术学院;邓肯·菲茨西蒙斯