[发明专利]自行车车轮中的改进

说明书

技术领域

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

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。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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5mm、更为优选地为至少10mm、且最为优选地为至少20mm。

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。

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。

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。