自行车轮的辐条和包括该辐条的自行车轮制造技术

本发明专利技术涉及一种自行车轮的辐条和包括该辐条的自行车轮。辐条（2）包括一种金属芯(5)，金属芯至少在其中央部分被一种复合材料的鞘（12）覆盖，所述复合材料包括纤维掺入（noyer）基材而成的组合，所述金属芯（5）包括一个设计用来连接到车轮的轮圈或轮彀的一个端部，以及一个主体部分（6），该主体部分的横截面面积占所述端部的横截面面积的30%至50%，优选35%至45%。再者，在主体处，鞘（12）的截面为处于同一处的金属芯（5）的截面的150%至500%，优选150%至350%。金属芯包括两个机械锚定区域，被置于它们的端部的附近，并且在主体的两侧。

【技术实现步骤摘要】
辐条、自行车轮和制造自行车轮的辐条的方法
本专利技术涉及用于自行车轮的辐条以及包含该辐条的自行车轮。
技术介绍
已知，自行车轮的辐条在安装到车轮上时都是绷紧的，因为由于它们具有长且脆弱的段，所以不能在压缩状态下工作。在使用车轮时，所述辐条就处在疲劳过程中，因为车轮每转动一圈，它们就经受一个负载周期，使得它们的张力持续变化。因此，当一根辐条位于地面和车轮轮彀之间时，它的张力由于骑行者的重量引起的车轮的轻微变形之故而减小，并且当一根辐条从轮彀之上经过时，其通过预应力和负载效果被拉紧。辐条的端部每个都包括一个使得其被组装到车轮轮缘上或者轮彀上的固定区域，较之辐条的中央部分，辐条的端部更容易因固定区域的几何形状变化(螺纹，弯头，头部……)所引起的应力集中之故而受疲劳现象的影响，并且因此折断的风险就更大。因此，辐条的端部应该比它的中间部分具有更高的机械特征，这就是为什么在传统习惯中端部部分比中央部分更大。除了很好的抗拉强度，所述辐条应该具有一定的弯曲柔韧性。辐条的一定的弯曲柔韧性保证了整个车轮具有良好的抗横向冲击强度，例如在一个人员密集的车队中，如果一个骑行者不小心特别靠近另外一个时，他的前车轮的辐条就会碰撞到恰好位于他前面的自行车的后变速叉，这种侵入可以引起数根辐条的断裂，这会导致前车轮的凹陷，并且骑行者的失控会招致严重的摔倒。当辐条具有一定的弯曲柔韧性时，这种侵入可能导致辐条损害，但不会因此而折断。虽然由金属材料，例如钢铁，制成的辐条兼具良好的抗拉强度和一定的柔韧性，但是它们却非常重。由复合材料制成的辐条具有非常接近的抗拉强度和更轻的重量，但是却更易损坏。特别地，复合材料具有特殊的抗拉特征但是作为抵偿却具有很弱的剪切性能，这使得不能在复合杆上制作性能好的螺纹。这是因为，这些材料能很好地适用于承受拉力的中央区域，但是在不使用金属部件钩挂的情况下，它们却由于太脆弱而不能钩挂到轮圈和轮彀上，其中金属挂钩特别是为了使得能够互相调整它们各自独立的张力以保证车轮完美的几何形状。已知将金属材料和复合材料相结合来制造混合辐条(rayonhybride)。例如文献EP1930146描述了一种辐条，包括一个由一个鞘覆盖的铝质芯其中所述鞘由涂抹有聚合硬化树脂的碳纤维形成。由于其铝芯之故，该辐条具有重量很轻的优点。然而，尽管使用了复合材料，该辐条也并不一定特别适合那些对刚性要求很高的应用，因为铝的弹性模量且因此其刚性仅约71000MPa。再者，这种辐条对轮圈和轮彀强加了特殊和相当繁琐的连接，并且这些连接不能适应所有形式的轮圈和轮彀。文献FR2915710描述了混合辐条的另一个例子。在该案例中，芯由一个薄片和两个包头通过焊接连接构成。由于焊接损坏了局部金属的特性，在加工芯的尺寸时需要考虑该损坏。最后为获得具有足够抗性的辐条，必须形成较重的芯。再者，一根芯需要装配三个分立元件的辐条的造价也很贵。文献EP1420963描述了混合辐条的第三个例子。该文献图1至6中描述的辐条包括一根截面恒定的金属芯和一个由复合材料制成的鞘。这样的辐条的设计师所追求的目标是改善辐条的空气动力学特性并且设计师满足于为鞘赋予侧翼的形状。
技术实现思路
本专利技术的目的是制造一种混合辐条，该辐条兼具出色的抗拉强度、一定的弯曲柔韧性，同时保证了最小的重量。本专利技术的目的通过提供一种辐条实现，该辐条包括一种至少在其中央部分被一种复合材料的鞘覆盖的金属芯，该复合材料包括纤维掺入(noyée)基材(matrice)而成的组合物，所述金属芯包括一个设计用来连接到车轮的轮圈或轮彀的一个端部，以及一个主体部分，该主体部分的横截面面积占所述端部的横截面面积的30％至50％，优选35％至45％。根据一个优选实施方案，芯由钢制造，而鞘包括碳纤维。根据本专利技术的一个优选实施方案，鞘在芯的主体处的横截面为处于同处的金属芯的横截面的150％至500％，优选150％至350％。根据本专利技术的一个优选实施方案，金属芯包括两个机械锚定区域(zonesd’ancragemecaniques)，每个机械锚定区域都位于其一个端部的附近，并且在主体的两侧。在两个机械锚定区域之间，芯的外表面是平滑的，特别是芯的主体的外表面。除去两个锚定区域，芯还包括两个中间区域，这两个中间区域的外表面是平滑的。本专利技术的目的同样可以通过制造一种辐条实现，所述辐条包括一种包裹有复合材料制成的鞘的金属芯，其中芯的主体部分的减小通过锻造(mortelage)实现。本专利技术的目的同样可以通过制造一种包括一种包裹有复合材料制成的鞘的金属芯的辐条实现，其中芯的主体部分的减小通过一个包括以下步骤的方法实现：退火步骤，其中只有金属丝预先冷锻的部分被加热以实现退火，和在退火步骤之后进行的最终缩径步骤，在该步骤中，被退火的部分被缩径，以减小其截面积。该方法还可以包括一个预缩径步骤，在退火步骤前进行，在该预缩径步骤中，被缩径的是金属丝中构成在随后的退火步骤中被加热的部分的那些部分。最后，本专利技术的目的同样通过提供一种装有至少一种上述辐条的车轮实现。附图说明通过以下有关本专利技术的自行车轮的辐条及车轮的说明，本专利技术可被更好地理解，其仅以实例的方式给出并且参考了附图，附图中：-图1是根据本专利技术的实施方案的辐条的透视图。-图2是图1中示出的辐条的右边部分的纵剖视图。-图3是图1中示出的辐条的左边部分的纵剖视图。-图4和图5示出了图1中的辐条的横剖视图。-图6示出了根据本专利技术的实施方案的自行车轮。-图7是一根金属丝的透视图，根据第二种制造方法可以由该金属丝制造辐条的芯。-图8是根据图7的平面III的截面。-图9是图7的金属丝在初步缩径步骤完成后的透视图。-图10是根据图9中平面V的横截面。-图11是图7的金属丝在最后缩径步骤完成后的透视图。-图12是根据图11中平面VII的横截面。-图13是可以实施缩径操作的装置的透视图。-图14是金属芯的第三种制造方法中金属丝的透视图。具体实施方式根据本专利技术的第一实施方案的辐条2包括一个芯5，该芯由不锈钢或碳钢制成。该芯由直径2厘米的钢丝获得。所述芯在长度方向上具有一个可变截面。芯的主体6构成了芯的长度的大部分。相对于用于制造芯的金属丝的直径，芯的主体6的直径减小。主体6的直径对应初始金属丝的直径的55％至70％。在这种情况下，主体的直径为大约1.25mm。主体的直径的减小通过锻造实现。本专利技术并不局限于芯的主体6的截面为圆形的情形。在该截面为椭圆或圆形的情形中，主体部分的截面的面积与辐条的端部的面积的比为30％至50％。辐条的金属芯5在其两个端部配备有固定设备，该固定设备用于将金属芯5固定在自行车轮的轮圈或轮彀上，如图6所示。在示出的实施例中，固定设备一方面由一个头部7构成，头部7的直径大约为3.9mm。头部7通过轧制(frappe)芯5的第一端部制成，并且在轧制时，与金属丝的连接部分的直径在头部的连接区的若干毫米处增加到2.3mm，以增加抵抗力(如在文献US7181844中所述)。还设置一个加固凸肩，该凸肩可以设在一个直径小于头部7的直径的钻孔中。一个抗旋转平面13添加在头部下面，以对所述辐条角度定位并且防止其旋转。固定设备另外还包括一个螺纹区域8，该区域在芯的第二端部制造。该螺纹区域可以直接拧在轮圈中，或拧在设在轮圈中的攻丝本文档来自技高网...

【技术保护点】
辐条（2），包括一种金属芯(5)，所述金属芯至少在其中央部分被一种复合材料的鞘（12）覆盖，所述复合材料包括纤维掺入基材而成的组合物，其特征在于，所述金属芯（5）包括一个设计用来连接到车轮的轮圈或轮彀的一个端部，以及一个主体部分（6），该主体部分的横截面面积占所述端部的横截面面积的30%至50%。

【技术特征摘要】
2012.04.27 FR 12/012551.辐条(2)，包括一种金属芯(5)，所述金属芯至少在其中央部分被一种复合材料的鞘(12)覆盖，所述复合材料包括纤维掺入基材而成的组合物，其特征在于，所述金属芯(5)包括一个设计用来连接到车轮的轮圈或轮彀的一个端部，以及一个主体部分(6)，该主体部分的横截面面积占所述端部的横截面面积的30％至50％。2.根据权利要求1的辐条(2)，其特征在于，所述鞘(12)在主体部分处的截面为处于同一处的金属芯(5)的截面的150％至500％。3.根据权利要求1或2的辐条(2)，其特征在于，金属芯的主体部分(6)的截面的面积占所述端部的横截面面积的35％至45％，并且，在主体部分处，鞘(12)截面的面积为处于同一处的金属芯截面的面积的150％至350％。4.根据权利要求1或2的辐条(2)，其特征在于，金属芯(5)包括两个机械锚定区域(10)，每个都位于它们的一个端部的附近，并且在主体部分的两侧。5.根据权利要求4的辐条(2)，其特征在于，在两个机械锚定区域(10)之间，金属芯(5)的主体部分的外表面是平滑的。6.根据权利要求4的辐条(2)，其特征在于除去两个锚定区域，金属芯(5)还包括两个中间区域，这两个中间区域的外表面是平滑的。7.自行车轮，包括权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·达瓦纳，C·里吉尼，J·诺曼德，
申请(专利权)人：玛维克简易股份公司，
类型：发明
国别省市：