交通工具轮子及其生产方法技术

本申请涉及交通工具轮子及其生产方法。本发明专利技术涉及一种稳定的一件式轮子，其特别适合于具有增加的系统重量的自行车，例如电动脚踏车或货运单车，并且本发明专利技术涉及一种生产所述交通工具轮子的方法。所述交通工具轮子包括环形部分(110)、多个辐条(120)和轮毂部分(130)，它们通过模制注射包含热塑性塑料的纤维增强管或碳纳米管而一体地形成，其中，多个辐条(120)中的每一个包括具有中间支腿(122)和一对外部支腿(121、123)的大致Z形横截面，其中由该对外部支腿中的每一个和中间支腿围成的角度(γ)大于直角，并且其中从环形部分(110)朝向轮毂部分(130)，中间支腿(122)的长度增加。中间支腿(122)的长度增加。中间支腿(122)的长度增加。

【技术实现步骤摘要】
交通工具轮子及其生产方法


[0001]本公开涉及用于交通工具的轮子的领域，并且更具体地说，涉及一种一件式热塑性轮子和生产所述轮子的方法。所述轮子包括在轮毂和环形部分之间的多个辐条，并且特别适合于承受增加的负载的自行车，例如电动脚踏车或货运单车(cargo bikes)。
[0002]背景
[0003]鉴于城市中人口不断增长，有必要优化城市地区的物流系统。从环境的角度来看，需要进一步减少二氧化碳的产生，并朝向可持续发展的方向开发运输解决方案。改善城市机动性的一种可能性是提供自行车共享、便捷单车(fleet bikes)、货运单车、助力式单车或电动单车。尤其是如果交通工具轮子被配置成承载货物或使用例如由马达和电池产生的电力，则相对于常规的自行车，系统的负载增加。
[0004]已知，交通工具轮子，尤其是用于自行车的交通工具轮子，应该是轻量化的。然而，施加到交通工具轮子的力可能非常大。因此，需要提供一种负担得起的技术解决方案，该解决方案同时提供足够刚性和稳定的交通工具轮子，更具体地说是自行车轮子。通常，增加材料且因此增加重量有利于更好的材料强度。
[0005]在脚踏车轮子的情况下，辐条通常用于在环形轮辋部分和轮毂之间传递力。通常，辐条数量越多，轮子强度越大，而辐条数量越少，轮子组件越轻。然而，具有较低辐条数的自行车轮子仍然必须被构造成支撑与自行车操作相关的负载，以防止损坏，特别是考虑到当使用具有电力牵引的交通工具或承载负载的单车时的高速或高负载。
[0006]专利技术概述
[0007]本专利技术的目的是克服现有技术中的前述问题，并提供机械性能优异的树脂轮子，并且同时提供轻质产品。本专利技术的另一个目的是提供一种能够提高机械强度和柔性以抵抗过载峰值的系统。
[0008]另一个目的是解决热塑性材料松弛和蠕变(creep)的问题，并在轮毂和另一个部件(如轴、电动马达、轮毂发电机(hub dynamo)、飞轮或内齿轮轮毂)之间提供牢固和稳定的连接。特别是对于电动自行车的轮子，其中，马达位于轮子的轮毂中，还需要改善电子马达(electronic motor)的散热或绝缘。
[0009]最后，除了在减轻重量和加强结构方面具有其显著的销售点之外，还应确保轮子大规模生产的可能性。这一特点有利于成本的降低以及便捷单车的生产。轮子还应该耐用，且易于维护。
[0010]上述目的通过下面所述的交通工具轮子来解决，该交通工具轮子特别适合于自行车、电动自行车和货运单车，并且该交通工具轮子包括环形部分、多个辐条和轮毂部分，环形部分、多个辐条和轮毂部分通过模制注射包含热塑性塑料的纤维增强管或碳纳米管而一体地形成，其中，多个辐条中的每一个包括具有中间支腿和一对外部支腿的大致Z形横截面，其中由该对外部支腿中的每一个和该中间支腿围成的角度(γ)大于直角，并且其中从环形部分朝向轮毂部分，该中间支腿的长度增加。本专利技术还提供了一种生产交通工具轮子的方法。在从属权利要求中指定了交通工具轮子及其生产的其它特征和有利实施例。从下
面的描述和附图中，将更容易理解本专利技术。
[0011]交通工具轮子的性能特征在于，多个辐条中的每一个都包括具有中间支腿和一对外部支腿或侧支腿的大致Z形的横截面，其中由这对外部支腿中的每一个和中间支腿围成的角度(γ)大于直角，并且其中从环形部分朝向轮毂部分，中间支腿的长度增加。每个辐条的倾斜的Z形轮廓允许辐条的低重量设计，并有助于轮子的稳定性。
[0012]使用Z形轮廓允许增加辐条到环形部分的连接线的长度，力沿着该连接线在轮毂和环形部分的轮辋之间传递。轮辋是轮子的安装有轮胎(如管状轮胎或钳入式轮胎)的部分。此外，Z形轮廓的中间支腿的宽度朝向轮毂增加进一步增加了稳定性。以这种方式，可以承受例如与辐条纵向轴线指向相同方向的高的垂直冲击负载，例如在经过凹坑时所经历的。
[0013]根据所使用的材料和期望的稳定性，24英寸轮子的重量在900g至2000g的范围内，优选在900g或1000g和1250g的最大重量之间。给出的重量范围是没有任何可能的附加插入件(如金属插入件或类似物)的增强热塑性塑料的重量。
[0014]与具有超过30根辐条的普通金属单车相比，根据本专利技术的使用增强热塑性塑料的技术解决方案显著减少了零件和部件的数量，并允许很大的款式自由度。通过使用热塑性塑料，可以改善设计性能(如着色)，并且例如可以将反射材料添加到碳或玻璃纤维增强材料中。由热塑性材料(如聚合物)制造的交通工具轮子允许通过注射成型工艺浇注到注射工具中，从而提供可回收的交通工具轮子的有效生产。
[0015]根据本专利技术的另一方面，Z形横截面的中间支腿相对于轮子的旋转轴线成角度(α)。
[0016]根据本专利技术的另一方面，外部支腿中的每一个包括指向中间支腿的至少一个弯曲部分。
[0017]通过具有一个或更多个弯曲部分，相邻辐条的两个外部支腿中的外部支腿可以在轮毂部分处至少部分地正弦地彼此连接，从而在辐条之间提供平滑过渡。此外，弯曲部分可以设置在外部支腿和中间支腿的交点处，从而形成圆化拐角。这种连续接合在随后的使用中减少了应力峰值(如缺口应力)。此外，由于避免了锐边和底切，因此使用注射工具注射成型的交通工具轮子的生产得以简化。
[0018]根据本专利技术的另一方面，弯曲部分的半径朝向环形部分增加。以这种方式，弯曲支腿的曲率变平，使得在所述变平的外部支腿的端部部分处可以接近环形部分的中间轴线。因此，Z形横截面不仅可以提供高的垂直稳定性，而且还可以提供高的侧向稳定性。当在弯曲路径上行进并与来自侧面的不移动或移动的物体碰撞(如在事故期间)时，这种侧向力(见图3b中的箭头154)通常出现在环形部分附近或轮辋的边缘处。
[0019]模拟结果表明，利用本专利技术的交通工具轮子和辐条几何形状可以满足根据标准规范DIN EN ISO 4210.6:2012-11的具有370N侧向负载的脚踏车的安全要求。此外，温度为80℃时的模拟结果表明，双侧悬架脚踏车可吸收高达4000N的垂直冲击负载。因此，根据本专利技术的轮子满足高安全要求。
[0020]根据本专利技术的另一方面，外部支腿的弯曲部分具有在3mm至20mm之间的范围内的半径(r1)，并且每个Z形横截面具有壁厚(S)，壁厚(S)在1.5mm至5mm之间的范围内，优选地在2.5mm至3mm之间的范围内。
[0021]利用上述相对较小的辐条壁厚范围，可以实现在垂直和侧向方向上的上述优异稳定性性能，并且还包括对由制动或使自行车加速产生的扭矩的吸收。
[0022]根据本专利技术的另一方面，外部支腿的长度朝向用于连接到环形部分的区域连续增加，以便加宽线，沿着该线，Z形轮廓连接到环形部分。以这种方式，轮子的稳定性可以再次得以提高。
[0023]根据本专利技术的另一方面，每个辐条的Z形横截面被配置成扭转弹性的，用于补偿负载，该负载在两个相邻辐条之间的部分中大致垂直于环形部分的外周边定向。
[0024]当谈到具有低于正常辐条数量的轮子的操作并且发生垂直负载冲击时，关键本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交通工具轮子，包括：环形部分(110)、多个辐条(120)和轮毂部分(130)，所述环形部分(110)、所述多个辐条(120)和所述轮毂部分(130)通过模制注射包含热塑性塑料的纤维增强管或碳纳米管而一体形成，其中，所述多个辐条(120)中的每一个包括具有中间支腿(122)和一对外部支腿(121、123)的大致Z形横截面，其中，由所述一对外部支腿(121、123)中的每一个和所述中间支腿(122)围成的角度(γ)大于直角；并且其中，从所述环形部分朝向所述轮毂部分，所述中间支腿的长度增加。2.根据权利要求1所述的交通工具轮子，其中，所述中间支腿相对于所述轮子的旋转轴线成角度(α)。3.根据权利要求1或2所述的交通工具轮子，其中，所述外部支腿(121、123)中的每一个包括指向所述中间支腿(122)的至少一个弯曲部分。4.根据权利要求3所述的交通工具轮子，其中，所述弯曲部分的半径(r1)朝向所述环形部分增加。5.根据权利要求3或4所述的交通工具轮子，其中，所述弯曲部分具有在3mm至20mm之间的范围内的半径(r1)，并且每个Z形横截面具有壁厚(S)，所述壁厚(S)在1.5mm至5mm之间的范围内，优选地在2.5mm至3mm之间的范围内。6.根据前述权利要求中任一项所述的交通工具轮子，其中，所述外部支腿(121、123)的长度朝向用于连接到所述环形部分的区域连续地增加，以便加宽线，所述Z形轮廓沿着所述线连接到所述环形部分(110)。7.根据前述权利要求中任一项所述的交通工具轮子，其中，每个辐条(120)的所述Z形横截面被配置成扭转弹性的，用于补偿负载，所述负载在两个相邻辐条(125、126)之间的部分中大致垂直于所述环形部分的外周边定向。8.根据权利要求3至7中任一项所述的交通工具轮子，其中，每个Z形横截面的所述外部支腿(121、123)被配置成允许偏转至弯曲方向。9.根据前述权利要求中任一项所述的交通工具轮子，其中，所述轮子包括至少四个辐条(120)，并且每个辐条(120)的所述支腿的端部在所述轮毂处互连，以便形成界定在所述环形部分(110)和成对相邻辐条(125、126)之间的半圆形或至少部分椭圆形窗口(140)。10.根据前述权利要求中任一项所述的交通工具轮子，其中，所述轮毂部分(130)包括金属插入件或塑料插入件，...

【专利技术属性】
技术研发人员：特里斯坦，
申请(专利权)人：希普摩骑出行有限公司，
类型：发明
国别省市：