自动对准、快速拆卸的轮子安装系统的制作方法

专利名称：自动对准、快速拆卸的轮子安装系统的制作方法
本申请与1991年6月6日递交的、Cal M.Phillips的美国专利申请第07/710，962号有关。
本发明涉及自行车和其他车辆的轮子安装系统。
当需要的时候，自行车轮的快速拆卸轮毂能使轮子快速地拆卸下来，这有利于调换瘪胎，而且使自行车可以更方便地储藏和运输。
现有的自行车轮子安装装置是依靠由轮轴端部上的凸轮或螺母施加在轮轴支座上的夹紧力，该压力是使用者用手柄或扳手提供的且必须调节，传统的螺母组件易产生松动且常有对不准的情况，这在骑行时会引起失控。
现有的快速拆卸装置需要一定的机械技能和知识才能正确操作，通常的差错是凸轮手柄定位不正确;轮轴不对中;和夹紧力未能准确地调节好。如果夹紧力太大，控制杆或叉状物可能受力过大，导致断裂，从而使轮子立即松开;然而，如果夹紧力太小，轮轴可能滑离对中位置或从自行车上松开。这些差错会引起事故和诉讼纠纷，这样，快速拆卸轮毂的优点就被那些危险的缺点所抵消。人们提出了种种手柄操作的夹紧装置，但它们都有可能造成不适当的操作。
Ozaki的美国专利第4789206号中的快速拆卸组件会造成不适当的对准，而且由于拧紧不适当或轮子的安装不正确而会意想不到地松开。
Gaul的美国专利第4964287号中的快速拆卸组件具有与Ozaki的专利同样的缺点，另外，在安装时需要销钉与车架对准，如果安装不当，其中心杆会脱开。
Downing和Dietz的美国专利第4805941号中的快速拆卸组件具有一可拆卸的轮子夹持器，象其他的专利一样，轮子也会造成对不准或安装不当。
Segawa的美国专利第4805941号中的快速拆卸组件在通常的可调节的夹紧机构之外还提供了一安全联锁装置，但收紧器和/或调节螺母会松开。
与现有技术相反，本发明是一种通过弹簧力保持恒定地接合的联接机构，它自动接合且拆卸时需要正确的动作。
本发明的联接机构A.不用工具就可将轮子快速、可靠地安装在其支架上;
B.不可能产生松开或意想不到的脱开;
C.不用工具就可快速、方便地拆卸轮子;
D.对于安全操作或维修不需要机械技能;
E.自动预置的轮子对中位置不会改变;
F.消除了所有可调节和可活动的部件;
G.可用最小的力进行单手操作;
H.制造成本低廉;
I.与现有的快速拆卸装置相比体积小、重量轻;
J.配合恰当时具有可见和可闻的指示标记;
K.为此系统设计的轮轴支架也适用于现有一般的轮轴;
L.控制杆不会受力过大;
用“R”和“L”表示的成对的图示出的是组件的右侧和左侧(从骑车者的位置来看)，而且通过将它们并排放在一起就可以看作是一张图(从组件的前方来看)。


图1显示轮轴安装系统的分解立体总图;
图2R显示装配好的安装系统的右侧的剖视图;
图2L显示装配好的安装系统的左侧的剖视图;
图3L显示装配好的、不带按钮的、改造成适于本系统的标准(通常)实心轮轴的左侧;
图3R显示装配好的、不带按扭的、改造成适于本系统的标准(通常)实心轮轴的右侧;
图4R显示安装系统的右支架的剖视图;
图4L显示安装系统的左支架的剖视图;
图5R显示脱离支架的、处于脱开位置的安装系统轮毂的右侧的剖视图;
图5L显示脱离支架的、处于脱开位置的安装系统轮毂的左侧的剖视图;
图6显示实施例的右侧支架的侧视图;
图7显示图6的剖视图;
图8显示具有另一可接受的形状的槽的封闭端32的支架的右侧侧视图;
图9显示图8的剖视图;
图10显示具有以围绕槽的封闭端32的凹入部形式形成的配合面34的基座30;
图11显示具有任选的锁销的按钮的局部剖视图。
图中1 具有凸缘的滑块2 滑块上的凸缘3 滑块的内侧端4 滑块1用的弹簧5 弹簧4用的挡圈6 具有弹簧座的支架导块
7 支架导块的细部或腰部9 按钮10 按钮和滑块20用的弹簧11 供扳手用的平面12 轮轴13 控制杆14 配合种种标准(通常)轮毂用的垫片15 轴承环或锥体16 滚珠轴承17 轮毂18 配合指示线19 弹簧座20 具有内螺纹的滑块21 锁紧螺母25 支架导块30R 右侧轮轴支架30L 左侧轮轴支架31 开口槽32 槽的封闭端33 槽的开口端34 配合面35 安装斜面36 通道37 安装锥度40 叉架41 滑块上的端盖42 O形密封圈
43 控制杆上的螺纹44 支架导块的内螺纹45 支架导块的外侧端46 轮轴上的螺纹47 锁销48 锁销弹簧49 锁销孔为了清楚起见，先对下面的术语进行定义，以便在说明书和权利要求书中可以得到理解，凡是方位术语都相对于轮轴定义。当提及支架时，轮轴假定朝着安装在支架上的方向。
轴向的、轴向地大致平行于轮轴的方向或方位。
向内、内侧、内部分别指向、面向、或靠近轮轴的相对端。
向外、外侧、外部分别指向离开、背对、远离轮轴的相对端。
径向的、径向地基本上垂直于轮轴的方向或方位。
复曲面的O环形状，槽31的封闭端32的形状最好象圆环表面的一部分。
图1、2、4、5、6和7说明本轮轴安装系统的最佳实施例。现有技术中，标准(通常)自行车轮毂17是通过轴承环15和轴承16由轮轴12可转动地支承的，轮轴支架30具有开口槽31，在现有技术中，开口槽31中安装轮轴的端部。而根据本发明，支架导块6和25安装在轮轴上，它们各具有放入槽中的腰部或细部7，腰部和槽的封闭端32具有相匹配的形状，最好是复曲面或相近的形状，这样当导块推向槽的封闭端时，导块和支架可以没有轴向间隙地配合，从而不再需要夹紧机构。垫片14可以用于使腰部与支架对准。滑块1和20安装在导块的外侧端45上，滑块的内侧端3在导块的外侧端45上移动，滑块通过弹簧4和10被迫向内抵靠在支架的配合面34上，配合面抓住滑块的内侧端，从而将支架导块紧紧地夹持在槽的封闭端上。
控制杆13穿过轮轴12的中心，将滑块20连接在按钮9上。当按压按钮时，控制杆克服弹簧10的弹力将滑块20向外推，这就使得用单手拆卸轮毂成为可能。使用者用手指作用在凸缘2上向外拉，而用大拇指按压按钮，使两个滑块向外移动，这就使滑块从配合面34上脱开，从而可使轮轴从槽31中落下。
两个弹簧的布置如图所示，弹簧4通过固定在弹簧座的外侧端上的挡圈5保持在弹簧座19上，弹簧10压在轮轴12的端部和按钮9的内侧端之间。一种可供选择的布置(图中未画出)是采用适于弹簧安装的轮轴，其中轮轴的一端或两端具有带弹簧挡圈的没有螺纹的外部，以代替支架导块上的弹簧座。
按钮和控制杆是可用可不用的。如果没有它们，两个滑块可以设计成具有凸缘2的滑块1，改用双手操作。弹簧4设置在每一滑块中，而不需要弹簧10，在此实施例中滑块的外侧端应该封住，例如用端盖41封住，以阻止碎屑进入装置中。
支架上可以设有安装斜面35，当导块推入槽中时，可以将滑块卡在外面以便于配合。当导块到达槽的封闭端上时，滑块的内侧端在弹簧的弹力作用下落入配合面，配合面的形状适于卡住滑块的内侧端，从而将支架导块没有垂直间隙地夹持在槽的封闭端上，这使轮轴进入预置的对准位置，通过将轮轴简单地推入槽中直到滑块卡入配合面，轮轴就可以牢靠且精确地安装好。
通过通道36可以允许支架导块的外侧部45在配合面34之间从开口端33中通过到达槽的封闭端32。在所示的最佳形式中，该通道是在形成配合面34和安装斜面35两突出部之间。
槽的封闭端32在轴向方向上填入支架导块的腰部7，以将支架导块轴向固定在支架上，槽的侧面向槽的开口端方向可以成锥形，以方便导块进入槽中，这称为安装锥度37。
配合面34可以是当支架导块处在槽的封闭端内时抵住滑块的内侧端的任意形状，它可以是如图10所示的以围绕槽的封闭端的凹入部形式形成在支架的外侧面上的，滑块内侧端的阴配合部，最好是如图6-9所示的以在开口槽的每一侧上向外凸出的突出部形式仅使用这一表面的下部这种最佳的形式允许配合面将滑块的内侧端向上推，以消除垂直间隙和补偿制造容差。这些突出部的下部最好形成安装斜面35。
本发明所提出的一个安全措施是在按钮四周形成一彩色环18，彩色环的颜色最好是绿色的，只有当两个滑块完全配合时，彩色环18才露出来，它提供了一个完全配合时的可以看得见的标记，它是对当滑块进入配合面时滑块所产生的可闻和可觉察到的“卡嗒”声的补充。如果使用者仍没有完全装好，那末，当骑上自行车时，它通过使用者自身的重量也可以自动完成配合。
图11显示另一可供选择的安全特点-从按钮处通过弹簧48径向延伸的锁销47，以挡住按钮移入滑块中，锁销必须由使用者压入其孔49中，才可以使轮毂配合或脱开。为了安全起见，该销可以用插入按钮端部的钥匙来操作，即采用如现有技术中已知的钥匙锁一样的简单的钥匙锁。
如图3L、3R所示，标准(通常)的长实心轮轴可以改造成适于本系统。两支架导块6具有用于安装在轮轴端部的内螺纹44，弹簧座19支持弹簧4和挡圈5，平面11供安装时扳手之用，其中支架导块的内侧面紧紧抵靠在轴承环15上，垫片14用于形成适当的间距，以便使支架导块的腰部7与支架对准。如图所示，滑块1安装在支架导块上。滑块的外侧端应该封住，以挡住碎屑的进入，如图所示可用盖41封住端部，实心轮轴没有按钮，所以需要用双手操作。
中空轮轴可以根据图1、2和5中的最佳实施例改造成适于本系统，另一布置是对图3L、3R稍加改变，增加控制杆13，其一端与盖41相连，另一端与装在滑块1内、不带盖的按钮9相连，杆可通过螺纹与盖和按钮相连。在该布置中，按钮通过控制杆由与按钮相对的滑块中的弹簧4控制，不需用弹簧10。
系统的操作如下装配将支架导块置于槽的开口端，将轮轴推入槽中，直到滑块“卡搭”一声进入配合面，这样就把轮轴固定在支架的完全对准的位置上，不需要调整。
如果没有安装斜面，如下面的拆卸操作那样向外移动两个滑块，且将支架导块的腰部推入槽中。
单手拆卸用拇指按压按钮，而用两个手指作用在邻近的滑块凸缘上向外拉，这使两个滑块向外移动，从而使轮轴脱离支架。
双手拆卸当不用可供选用的控制杆时，就使用双手操作方法，用两手分别向外拉两个滑块。安装过程是与上面一样的。
可供选用的锁销如果用锁销，在装配或拆卸时，将其压至与按钮齐平，直到按钮进入滑块为止。如果用钥匙锁，首先必须用钥匙打开锁销。
所揭示的安装系统能实现上面所述的目的，它比目前自行车工业所提供的安装系统有了较大的改进，这在克服目前轮子安装系统中无法接受的失效率是很需要的。
除非操作者同时按压按钮和拉滑块上的凸缘或同时向外拉两个滑块，本系统不会松开或脱开。拆卸需要正确的动作，而装配是自动的，这是与所有其他系统相反的，而且有钥匙作为保险。本系统依靠的是弹簧力，而不是使用者的机械技能和知识。意外的脱开可以防止，但轮子可以用单手在2秒之内从支架上拆下来。这样，安全性和方便都达到最大程度。
用不着对车轮进行对准调节。“卡嗒”一声轮轴就直接进入对准状态。互相接合的位置只有一个，而且当轮轴被推入槽内进入这一位置时会发出可以听得见的“卡嗒”声。此外，当完全接合好的时候还有一个可以看得见的指示向你提供佐证。
重量方面的比较表明，本系统要轻于标准(通常)的手柄操作型快速拆卸夹紧组件，本发明的制造成本低廉，而且其支架可适用于标准(现有)的轮毂和轮轴。
说明书和附图中的针对性说明只用于说明本发明目前的最佳实施例，而不应该被看作是对本发明的范围的限制，本发明的范围应该由权利要求书和它们的法律上的等同物所决定。零部件可以具有不同的尺寸和形状，而且可以由种种不同的材料制成，如支架导块和滑块之类的零部件的形状不必限于圆形截面范围内。虽然本发明准备用于脚踏的有轮车辆(脚踏车)，包括自行车和三轮车，但本发明也可以用于其他领域。
权利要求
1.一种用于将一轮轴安装在一具有带一开口端和一封闭端的槽的轮轴支架上的快速拆卸的轮子安装系统，其特征在于，它包括；一在轮轴一端上的滑块，滑块的形状适于人手指抓牢，而且它具有一内侧端；一在支架的外侧面上的配合面，其形状与滑块的内侧端相配合，以防止滑块向槽的开口端移动；和用于将滑块向内推向配合面的弹簧装置。
2.如权利要求1所述的轮子安装系统，其特征在于，配合面是滑块内侧端的阴配合部的一部分，它以围绕槽的封闭端的凹入部形式形成在支架的外侧面上。
3.如权利要求1的轮子安装系统，其特征在于，配合面是滑块内侧端的阴配合部的一部分，它形成在支架外侧面上的槽每一侧上的突出部上。
4.如权利要求1的轮子安装系统，它还包括一在滑块内侧端的轮轴上的支架导块，它具有一腰部和毗邻腰部的内侧部和外侧部，腰部的最细部小(狭)到足以进入槽中。
5.如权利要求4的轮子安装系统，它还包括在槽边上的支架厚度方向上的锥度，靠近槽的封闭端处要足够厚，以在轴向上填满腰部，厚度向槽的开口端减小，以便于导块进入槽中，由此当腰部推靠在槽的封闭端上时导块相对于支架轴向固定。
6.如权利要求4的轮子安装系统，其特征在于，槽的封闭端具有一复曲面的表面。
7.如权利要求4的轮子安装系统，其特征在于，支架导块具有内螺纹和一弹簧座，而且弹簧装置包括一安装在弹簧座上的弹簧。
8.如权利要求4的轮子安装系统，其特征在于，滑块的内侧端径向延伸超出导块的外侧部，而且还包括一在槽边上的支架外侧面上的轴向厚度向槽的开口端减小的一安装斜面，以便当导块推入槽中时滑块开始时被卡在外面。
9.如权利要求8的轮子安装系统，它还包括在支架外侧面上的一通道，该通道容纳导块的外侧部。
10.如权利要求1的轮子安装系统，用以在两支架之间安装轮轴，它还包括一从滑块径向延伸的凸缘;一在滑块的外侧端上的按钮;一在轮轴另一端上的第二滑块;其特征在于，弹簧装置还包括用于向内推动第二滑块的装置;一穿过轮轴、连接在按钮和第二滑块上的控制杆;由此通过用手指在凸缘上向外拉、并用大拇指按压按钮而用单手使两滑块同时向外移动。
11.如权利要求10的轮子安装系统，其特征在于，弹簧装置包括一在所述轮轴一端和按钮之间加压、迫使按钮向外的弹簧。
12.如权利要求10的轮子安装系统，它还包括在按钮中，用于可拆卸地防止按钮和滑块轴向移动的锁销装置。
13.如权利要求10的轮子安装系统，它还包括一标在按钮外周上的可以看得见的装配指示线。
14.一种用于将一轮轴安装在一具有带一开口端和一封闭端的槽的轮轴支架上的快速拆卸的轮子安装系统，其特征在于，它包括在轮轴上的两支架导块，每一导块具有一腰部和毗邻每一腰部的一导块的内侧部和外侧部，腰部的径向要足够的细，以便进入槽内，两腰部互相之间的间距与支架的间距相同;围绕槽的封闭端的支架部分的形状在轴向上应能填满腰部;一在轮轴的每一端上的滑块，每一滑块具有一内侧端;一在每一支架的外侧面上的配合面，当腰部抵靠在槽的封闭端上时其形状与滑块的内侧端相配合，以防止所述内侧端向槽的开口端径向移动;和用于将滑块向内推向配合面的弹簧装置;由此与腰部推靠在槽的封闭端上时轮轴轴向和径向地固定在支架上。
15.如权利要求14的轮子安装系统，其特征在于，配合面是滑块内侧端阴配合部的一部分，它以围绕槽的封闭端的凹入部形式形成在支架的外侧面上。
16.如权利要求14的轮子安装系统，其特征在于，配合面是滑块内侧端的阴配合部的一部分，它形成在每一支架的外侧面上的每一槽的每一侧上的突出部上。
17.如权利要求14的轮子安装系统，其特征在于，槽的封闭端具有复曲面的表面。
18.如权利要求14的轮子安装系统，它还包括一使每一支架的轴向厚度向槽的开口端减小的、以便于导块进入槽中的安装锥度。
19.如权利要求14的轮子安装系统，其特征在于，支架导块具有将导块安装在轮轴上的内螺纹，和一在至少一导块上的弹簧座。
20.如权利要求14的轮子安装系统，其特征在于，滑块的内侧端径向延伸超出导块的外侧部，而且它还包括一在通道边上的支架外侧面上的、向槽的开口端轴向变薄的一安装斜面，以便当导块推入槽中时滑块开始时被斜面卡在外面。
21.如权利要求20的轮子安装系统，它还包括在每一支架外侧面上的一通道，该通道容纳导块的外侧部。
22.如权利要求14的轮子安装系统，它包括一从一滑块径向延伸的凸缘;一在所述一滑块的外侧端上的按钮;和一穿过轮轴、连接在按钮和在轮轴的另一端上的滑块上的控制杆;由此通过用手指在凸缘上向外拉、并用大拇指按压按钮而可以用单手操作使两滑块同时向外移动。
23.如权利要求22的轮子安装系统，其特征在于，弹簧装置包括一在按钮和轮轴的最近端加压的、迫使按钮向外的弹簧。
24.如权利要求22的轮子安装系统，它还包括一在按钮中可拆卸地防止按钮轴向移动的锁销装置。
25.在用于将一轮轴安装在一具有带一开口端和一封闭端的槽的轮轴支架上的快速拆卸的轮子安装系统中的支架，其特征在于，它包括一在支架的外侧面上的配合面;在槽的每一侧上的支架外侧面上的、其轴向厚度向槽的开口端减小的安装斜面;一在安装斜面之间、比槽宽的通道;和槽的侧面向槽的开口端减小其轴向厚度的安装锥度。
26.如权利要求25的支架，其特征在于，配合面以围绕槽的封闭端的凹入部形式形成。
27.如权利要求25的支架，其特征在于，配合面形成在槽的每一侧上的突出部上。
28.如权利要求25的支架，其特征在于，槽的封闭端具有一复曲面的表面。
全文摘要
一种快速拆卸的自行车轮子安装系统，在轮轴的每一端上的滑块通过弹簧向内推向每一轮轴支架外侧面上的配合面，当轮轴推入槽中时安装斜面将滑块卡在外面，当轮轴抵靠在槽的封闭端上时，滑块滑入配合面中，将轮轴紧紧夹靠在槽的封闭端上，支架导块的腰部与槽的封闭端相配合，以防止产生轴向间隙，用单手拆卸轮子时，使用者可用手指在凸缘上向外拉，并用大拇指按压按钮，从而可使两滑块同时向外移动而将它们从支架上拆卸下来。
文档编号B62K25/00GK1067855SQ9210444
公开日1993年1月13日 申请日期1992年6月5日 优先权日1991年6月6日
发明者卡·M·菲利普斯, 约翰·V·斯图尔特 申请人:S·A·F·E·-Qr股份有限公司