JP2019142478A - リム用インサートおよびこれを備えた自転車用スポーク車輪 - Google Patents
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Abstract
Description
上記の車輪は、自転車の前輪であっても、後輪であってもよい。この自転車は、マウンテンバイク、ロードスター型自転車、または競走用自転車であってもよい。
本発明は、また、そうしたインサートを備える自転車用スポーク車輪に関する。
「軸方向内側」および「軸方向外側」という用語は、それぞれ、車輪の中央横平面(median transversal plane)に近い位置、およびこの平面から遠位の位置を意味しており、「径方向内側」および「径方向外側」という用語は、それぞれ、車輪の回転軸に近い位置、およびこの軸から遠位の位置を意味している。
また、スポーク取付エレメントは、スポークのテンションを調節できるものであれば「ニップル(nipples)」と称され、これができないものであれば「バレル(barrels)」と称される。
リムは、(通常、セクションバーの押出形成によって)アルミニウムから、または(通常、圧縮成形によって)複合材料から形成することができる。
出願人は、複合材料製のリムに着目した。
出願人によって現在販売されている幾つかのリムにおいて、ステムは、リムから約7mm突出している。
出願人は、リムの下側ブリッジ、および特にその曲率半径の大きさは、前方からの風または横風に対する車輪の空気力学的挙動(aerodynamic behavior)に多大な影響を与えるということを見出した。曲率半径が小さい(例えば、約5.5mmの)下側ブリッジを有する車輪は、前方からの風に対してより良い性能を有し、曲率半径がより大きい(例えば、約9.5mmの)下側ブリッジを有する車輪は、横風の場合により良い挙動を示す。
出願人によれば、リムの下側ブリッジのまさに近傍で発生する上記の乱流により、予測される空気力学的挙動に、顕著で予測し得ない変化が生じる。
したがって、リムの下側ブリッジにおいて車輪の空気力学的性能(aerodynamics)を向上させる必要がある。
出願人は、特許文献4の車輪は、チューブレス式のタイヤと共に使用することに適していないということを見出した。
− リムのスポーク取付孔において前記リムの内側表面と当接するように構成された第1表面部分と、
− 長手方向軸に沿って延び、スポーク取付エレメントが貫通するように構成された貫通孔と、
− 前記スポーク取付エレメントの拡大ヘッドと当接するように構成された第2表面部分と、を備えるインサートにおいて、
前記スポーク取付エレメントが前記第2表面部分と当接しているとき、前記スポーク取付エレメントが前記長手方向軸に沿って移動することを防止するように構成された少なくとも1つの保持エレメントを備えることを特徴とするインサートに関する。
したがって、本発明のインサートは、エアチャンバが設けられたタイヤおよびチューブレスタイヤのいずれのタイヤが取り付けられる車輪においても使用することができる。
有利なことに、前記インサートは、前記スポーク取付エレメントを局所的に強化および支持し、前記スポークにテンションをかけることで生じる前記リムに対する応力をより良く分散させることもできる。
本発明の好適な実施形態において、前記インサートは、第1貫通孔が形成された本体と、前記本体とカップリングして、前記第1貫通孔と同軸に設けられた第2貫通孔を有する環状エレメントとを備え、前記インサートの前記貫通孔は、前記第1貫通孔および前記第2貫通孔によって形成される。
好ましくは、前記少なくとも1つの保持エレメントは、前記第2貫通孔に片持ち状に突出する前記環状エレメントの少なくとも1つの可撓部によって形成されている。
好ましくは、前記環状エレメントは、金属材料製である。
好ましくは、前記環状エレメントは、実質的に扁平であり、前記本体に共成形(co-molded)されている。
代替的に、前記環状エレメントは、実質的に扁平であり、炭素繊維を含む少なくとも1つの被覆層を介して前記本体に係止されている。
好ましくは、この環状エレメントの金属材料と前記リムの前記複合材料との間にガルバニック腐食現象が生じないように、前記本体と前記環状エレメントとの間に、ガラス繊維を含む少なくとも1つの絶縁層(insulating layer)が介在している。
好ましくは、前記周方向座部は、前記第1表面部分を含む前記インサートの第1部分、または前記第2表面部分を含む前記インサートの第2部分に形成されている。いずれの場合においても、前記周方向座部は、前記Oリングが径方向外側方向に移動することを防止するように構成された径方向外側のアンダーカット環状表面と、任意で、前記Oリングが径方向内側方向に移動することを防止するように構成された径方向内側のアンダーカット環状表面と、を備える。
この場合、前記環状エレメントと前記本体との間のカップリングは、「スナップ」式のカップリングである。
好ましくは、前記インサートの前記貫通孔は、前記第1貫通孔および前記第2貫通孔によって形成される。
より好ましくは、前記少なくとも1つの保持エレメントは、前記補助体のアンダーカット環状表面に隣接する位置において前記補助体に形成された周方向座部に配置されたOリングによって形成されている。
− 少なくとも部分的に複合材料からなり、複数のスポーク取付孔が設けられたリムと、
− 前記スポーク取付孔において前記リムとカップリングされた複数のスポークと、
− 各スポーク取付孔に配置されたスポーク取付エレメントと、
− 前記リムの内側表面と当接している少なくとも1つのインサートと、
を備えるスポーク車輪において、
前記少なくとも1つのインサートが、本発明の第1の構成に係るインサートであることを特徴とするスポーク車輪に関する。
代替的に、前記スポーク取付エレメントは、前記スポーク取付孔に部分的に挿入され、前記スポーク取付孔において前記スポークの直径以下の長さを有するセグメントによって、前記リムから径方向に前記リムに対して内側に突出する径方向内側端部を有する。
上記のいずれの場合においても、上記のとおり、前記車輪の空気力学的挙動に対する効果が得られる。
車輪100は、リム10と、ハブ20と、ハブ20およびリム10の間を延びる複数のスポーク30とを備える。スポーク30のテンションは、スポーク取付エレメント40(図2および図3)を介してリム10において調節される。
リム10は、少なくとも部分的に複合材料から形成される。好ましくは、リム10はその全体が複合材料から形成される。
チューブレス式のタイヤ(図示せず)を取付けて、リムは使用されることが好ましい。
リム10は、内周壁または下側ブリッジ16bによって径方向内側端部において連結または接合された2つの側壁16aによって形成されている。これら2つの側壁16aは、さらに、外周壁または上側ブリッジ(または隔壁)16cによって中間地点で連結され、実質的に逆A字形状の断面を有する(図2)。
側壁16aの径方向内側部分16fは、下側ブリッジ16bおよび上側ブリッジ16cと共に、スポーク取付室14を形成している。
フィン16dは、タイヤを係着させる必要性と、ブレーキパッドの適切なスライド表面を外部に設ける必要性とにより、形状および寸法上の制約を受ける。上側ブリッジ16cは、チューブレス式タイヤの場合、タイヤとの気密シールを形成し、これによりバルブ用の孔のみを有するという制約を受ける。エアチャンバを有するタイヤについては、当然ながらそうした制約がないので、バルブ用の孔に加え、さらに孔を設けることが可能である。
一方、壁16aの前記部分16fおよび下側ブリッジ16bは、特定の形状および寸法上の制約を受けないので、円弧状の断面を有する単一の壁に変更すること、または、図示されたものよりも複雑な形状の断面を形成し、場合によっては複数のスポーク取付室14(図示せず)を形成する複数の壁に変更することが可能である。
したがって、図2および図3に示される特定の断面は、あくまでも例であり、本発明を限定することを意図したものではない。
スポーク取付孔18は、ねじ切りが施されていない孔である。
スポーク取付座部17は、スポーク取付室14の下側ブリッジ16b内に形成された状態で図示されているが、側壁16aの部分16fの一方または両方に形成することも可能である。
スポーク取付座部17は、リム10の中央面(median plane)に沿って均一に分布していてもよい。スポーク取付座部17の数および分布は、大幅に変更することが可能である。例えば、座部17は、2つ、または3つ、または4つのグループに集めてもよく、かつ/またはリム10の中央面とは異なる複数の平面上に形成してもよい。
スポーク取付エレメント40は、スポーク取付孔18を通って延在するように構成されたステム42と、ステム42よりも大きく、スポーク取付室14内で保持されるように構成された拡大ヘッド44とを備える。
好ましくは、各スポーク取付孔18が実質的に円形の断面を有する。しかし、スポーク取付エレメント40のステム42を収容するように構成されている限り、異なる形状であってもよい。
スポーク取付エレメント40は、スポーク30のテンションを調節することができるものであっても、できないものであってもよい。
スポーク取付エレメント40は、好ましくは、ニップル(すなわち、スポーク30のテンションを調節することが可能であるもの)であるが、バレル(すなわち、スポーク30のテンションを調節することができないもの)であってもよい。
スポーク取付エレメント40は、スポーク30の第1端部32を異なる深さまでねじ込むことができるような長さを有するねじ付き貫通孔46aを備え、この第1端部32は、スポーク30のテンションを調節するために、ねじ付き貫通孔46aのねじ部とマッチするねじ部を有する。
本発明の好適な実施形態において、この長さは、約2mm以下である。
図1から図5に示された車輪100の第1実施形態において、保持エレメント50は、スポーク取付室14内に配置されたインサート60に形成されている。インサート60は図4に図示されている。
インサート60は、長手方向軸Xに沿って延びる貫通孔62を備え、この貫通孔は、スポーク取付孔18と同軸に設けられており、スポーク取付エレメント40(図2および図3)が貫通する。
したがって、インサート60の取付け位置を基準とすると、第2表面部分64は、インサート60の径方向外側の表面である。
貫通孔62は、インサート60の第1表面部分61および第2表面部分64において中央に形成されていることが好ましい。
インサート60は、上記の第1表面部分61および第2表面部分64が形成された本体65と、この本体65とカップリングされ、特に本体65と実質的にオーバラップする環状エレメント67とを備える。
環状エレメント67は、実質的にフラットな金属板から構成されることが好ましい。
保持エレメント50は、貫通孔62に片持ち状に突出する環状エレメント67の可撓部67aによって形成される。
可撓部67aは、可撓性材料(例えば、ゴム)からなるコーティング68を有する。このゴムの機能としては、成形中に環状エレメント67と本体65との間に流入してはならない成形用樹脂を保持すること、および取付けられたときにスポーク取付エレメント40との摩擦を発生させることである。
好ましくは、ガラス繊維を含む少なくとも1つの絶縁層が、本体65と環状エレメント67との間に介在している。
図3において、保持表面49は、スポーク取付エレメント40の拡大ヘッド44の周方向突起49aの径方向外側端部に形成されている。
周方向突起49aは、当接表面48に対して径方向外側位置に設けられている。
周方向突起49aの直径は、環状エレメント67の第2貫通孔62bの直径よりも大きい。
複合材料からなる車輪100は、通常、樹脂を含浸した炭素繊維の層を金型内に配置することで製造される。
インサート60は、スポーク取付孔18に配置されている。このようなインサート60は、リム10内で静止状態に保持するために、炭素繊維からなる少なくとも1つの孔開き層(perforated layer)で被覆されている。
その後、インフレーションバルブ用の孔を通して(または補助孔から)、スポーク取付エレメント40がリム10に挿入される。
ねじ74が螺合されたスポーク取付エレメント40は、インフレーションバルブ用の孔を通して(または補助孔から)スポーク取付室14に挿入され、各インサート60の貫通孔62において、ねじ74のヘッド76が貫通孔62に入ってリム10から出てくるまで、(特許文献1に記載されているように)磁石で移動される。
第1端部32の近傍でスポーク30が破損した場合、スポーク取付エレメント40はインサート60の貫通孔62内に留まる。交換するためには、このスポークをポンチで打って、インフレーションバルブ用の孔から取り出すだけでよい。
調整具80は細長い本体82を備え、この細長い本体82は、長手方向軸Yに沿って延び、中央の長手方向空間84と長手方向貫通スリット86とを有する。
中央の空間84は、スポーク30の端部32を収容するように構成されている。スリット86は、スポーク30の端部32を中央空間84に収容できるように構成されている。
成形端部88の外側の大きさは、細長い本体82の長手方向軸Yと垂直な平面上における大きさであり、グリップ部87の外側の大きさよりも小さく、かつステム42が挿入されるスポーク取付孔18の直径よりも小さい。
これにより、成形端部88をスポーク取付孔18に挿入して、ステム42を操作して回転させることが可能である。
成形端部88は、ステム42の形状とマッチする形状を有する表面を介して、スポーク取付エレメント40のステム42とカップリングされる。
図7から図17において、スポーク取付エレメント40の部品および部分のうち、図2および図3のスポーク取付エレメント40の部品および部分と同様または機能が同等であるものは同じ符号で示されており、上記の関連する説明を引用する。
図7から図10のスポーク取付エレメント40のステム42は、スポーク取付エレメント40の長手方向軸Zと平行に延びる複数の長手方向リブ43を備える。本明細書に示す限定的でない例において、リブ43は4つ設けられており、そのうちの3つの周方向長さ(circumferential extension)は実質的に同一であり、4つ目のリブの周方向長さはそれよりも長い。
図示された限定的でない例において、収容座部43aおよび操作突出部89はそれぞれ4つ設けられており、実質的に同一の周方向長さを有する(図10)。
操作突出部89の長手方向長さは、例えば、約2mmから4mmの範囲内である。
成形端部88は、この場合、細長い本体82の長手方向軸Yと平行に延びる歯付き内側表面189を備える。歯付き内側表面189の形状は、外側歯状部143の形状とマッチする(図14)。
歯付き内側表面189の長手方向長さは、例えば、約2mmから4mmの範囲内である。
成形端部88は、細長い本体82の長手方向軸Yと平行に延びる歯付き外側表面289を備える。歯付き外側表面289の形状は、内側歯状部243の形状とマッチする(図17)。
歯付き外側表面289の長手方向長さは、例えば、約2mmから4mmの範囲内である。
図18から図23において、車輪100の部品および部分のうち、図1から図5の車輪100の部品および部分と同様または機能が同等であるものは同じ符号で示されており、上記の関連する説明を引用する。
図1から図5の車輪100とは異なり、図18の車輪100において、保持エレメント50は、インサート60に形成された周方向座部369に配置されたOリング350によって形成されている。
周方向座部369は、貫通孔62に設けられており、第1表面部分61を含むインサート60の第1部分61aに形成されている。当接表面64の部分は、アンダーカット環状表面369aに対して径方向外側位置に設けられている。
また、Oリング350は、スポーク取付エレメント40に形成された周方向座部342に配置されている。周方向座部342は、スポーク取付エレメント40のステム42に形成されている。
この実施形態を製造するためには、リム10を成形するステップにおいて、成形用樹脂が浸入しないように周方向座部342の領域が保護されていることが必要である。また、リム10の形状を確実に保持しなければならない。
このため、金型において、インサート60の貫通孔62に適切な形状の保護インサートが挿入される。成形後、保護インサートは砕いて取り除くことができる。
その後の車輪100の組み立てステップには、Oリング350をスポーク取付エレメント40に取り付けるステップと、Oリング350と共にスポーク取付エレメント40をインサート60に挿入するステップと、上記のように最終的にスポーク30を取り付けるステップとが含まれる。
スポーク取付エレメント40を交換する場合、Oリング350は周方向座部342から抜き取られ、新しいものと交換される。
周方向座部469は、インサート60のアンダーカット環状表面469aに隣接して設けられている。特に、周方向座部469は、アンダーカット環状表面469aに対して径方向内側位置に設けられている。
周方向座部469は、貫通孔62に設けられており、表面部分64を含むインサート60の第2部分64aに形成されている。表面部分64は、周方向座部469に対して径方向内側位置に設けられている。
また、Oリング450は、スポーク取付エレメント40に形成された周方向座部444に配置されている。周方向座部444は、スポーク取付エレメント40の拡大ヘッド44に形成されている。
Oリング450の外径は、Oリング350の外径よりも大きい。
本発明の当該実施形態のインサート60は、焼結プロセスまたは3Dプリンティングによって形成することが可能である。
第1貫通孔562aは、本体561に形成されている。補助体564は、本体561の径方向外側表面561aにカップリングされており、第1貫通孔562aと同軸に設けられた第2貫通孔562bを有する。
したがって、インサート60の貫通孔62は、第1貫通孔562aと第2貫通孔562bとによって形成されている。
また、Oリング450は、スポーク取付エレメント40に形成された周方向座部444に配置されている。周方向座部444は、スポーク取付エレメント40の拡大ヘッド44に形成されている。
図20において、保持表面49は、スポーク取付エレメント40の拡大ヘッド44に形成された周方向座部444に形成されている。
この実施形態では、成形ステップにおいて、補助体564は、炭素繊維のシートを1つ以上重ねることによって係止することが可能である。
折り曲げられた自由端部651は、実質的に扁平な径方向外側表面644においてスポーク取付エレメント40の拡大ヘッド44を保持する。
図21において、保持表面49は、スポーク取付エレメント40の拡大ヘッド44の径方向外側表面644に形成されている。
当該実施形態において、「スナップ」カップリングは、インサート60が形成される材料の弾性により実現される。
図23に示されるように、可撓部767aは、貫通孔62に面する2つの対向する舌部によって形成されている。
可撓部767aは、スポーク取付エレメント40に形成された周方向座部444に配置される。周方向座部444は、スポーク取付エレメント40の拡大ヘッド44に形成されている。
図22において、保持表面49は、スポーク取付エレメント40の拡大ヘッド44に形成された周方向座部444に形成されている。
また、当該実施形態において、リム10の炭素繊維と、環状エレメント67の金属材料とが接触しないようにすることが望ましい。さらに、リム10の成形中に、成形用樹脂がスポーク取付エレメント40の通路領域と可撓部767aの下に侵入しないようにすることが望ましい。
特に、記載した実施形態および変形例に関連して開示された構成を任意で組み合わせることが可能である。
例えば、リムの上側ブリッジは、タイヤ/気室のインフレーションバルブ用の孔に加えて、更に孔を備えていても、備えていなくてもよい。
スポーク取付エレメント40は、アルミニウム製とすることも可能である。
Claims (15)
- 自転車用スポーク車輪(100)のリム(10)に用いられるインサート(60)であって、
− リム(10)のスポーク取付孔(18)において前記リム(10)の内側表面(14a)と当接するように構成された第1表面部分(61)と、
− 長手方向軸(X)に沿って延び、スポーク取付エレメント(40)が貫通するように構成された貫通孔(62)と、
− 前記スポーク取付エレメント(40)の拡大ヘッド(44)と当接するように構成された第2表面部分(64)と、を備えるインサート(60)において、
前記スポーク取付エレメント(40)が前記第2表面部分(64)と当接しているとき、前記スポーク取付エレメント(40)が前記長手方向軸(X)に沿って移動することを防止するように構成された少なくとも1つの保持エレメント(50)を備えることを特徴とするインサート(60)。 - 請求項1に記載のインサート(60)において、第1貫通孔(62a)が形成された本体(65)と、前記本体(65)とカップリングされ、前記第1貫通孔(62a)と同軸に設けられた第2貫通孔(62b)を有する環状エレメント(67)とを備え、前記インサート(60)の前記貫通孔(62)は、前記第1貫通孔(62a)および前記第2貫通孔(62b)によって形成されており、前記少なくとも1つの保持エレメント(50)は、前記第2貫通孔(62b)に片持ち状に突出する前記環状エレメント(67)の少なくとも1つの可撓部(67a,767a)によって形成されているインサート(60)。
- 請求項2に記載のインサート(60)において、前記環状エレメント(67)の前記可撓部(67a)は、ゴムで被覆されているインサート(60)。
- 請求項2または3に記載のインサート(60)において、前記環状エレメント(67)は、金属材料製であるインサート(60)。
- 請求項2から4のいずれか一項に記載のインサート(60)において、前記環状エレメント(67)は、実質的に扁平であり、前記本体(65)に共成形されているインサート(60)。
- 請求項2から4のいずれか一項に記載のインサート(60)において、前記環状エレメント(67)は、実質的に扁平であり、炭素繊維を含む少なくとも1つの被覆層を介して前記本体(65)に係止されているインサート(60)。
- 請求項2から6のいずれか一項に記載のインサート(60)において、前記本体(65)と前記環状エレメント(67)との間に、ガラス繊維を含む少なくとも1つの絶縁層が介在しているインサート(60)。
- 請求項1に記載のインサート(60)において、前記少なくとも1つの保持エレメント(50)は、前記インサート(60)のアンダーカット環状表面(369a,469a,569a)に隣接する位置に形成された周方向座部(369,469,569)に配置されたOリング(350,450)によって形成されているインサート(60)。
- 請求項8に記載のインサート(60)において、前記周方向座部(369,469)は、前記第1表面部分(61)を含む前記インサート(60)の第1部分(61a)、または前記第2表面部分(64)を含む前記インサート(60)の第2部分(64a)に形成されているインサート(60)。
- 請求項1に記載のインサート(60)において、前記長手方向軸(X)と平行に延びる一対のフックアーム(650)を備え、前記フックアーム(650)はそれぞれ、各保持エレメント(50)を形成する折り曲げられた自由端部(651)を有するインサート(60)。
- 請求項2から4のいずれか一項に記載のインサート(60)において、前記環状エレメント(67)は、前記本体(65)とカップリングするように構成された自由端部(768a)をそれぞれ有する一対のフックアーム(768)を備えるインサート(60)。
- 請求項1に記載のインサート(60)において、第1貫通孔(562a)が形成された本体(561)と、前記本体(561)とカップリングされ、前記第1貫通孔(562a)と同軸に設けられた第2貫通孔(562b)を有する補助体(564)とを備え、前記インサート(60)の前記貫通孔(62)は、前記第1貫通孔(562a)および前記第2貫通孔(562b)によって形成されており、前記少なくとも1つの保持エレメント(50)は、前記補助体(564)のアンダーカット環状表面(569a)に隣接する位置において前記補助体(564)に形成された周方向座部(569)に配置されたOリング(450)によって形成されているインサート(60)。
- 自転車用スポーク車輪(100)であって、
− 少なくとも部分的に複合材料からなり、複数のスポーク取付孔(18)が設けられたリム(10)と、
− 前記スポーク取付孔(18)において前記リム(10)とカップリングされた複数のスポーク(30)と、
− 各スポーク取付孔(18)に配置されたスポーク取付エレメント(40)と、
− 前記リム(10)の内側表面(14a)と当接している少なくとも1つのインサート(60)と、を備えるスポーク車輪(100)において、
前記少なくとも1つのインサート(60)が、請求項1から12のいずれか一項に記載のインサート(60)であることを特徴とするスポーク車輪(100)。 - 請求項13に記載のスポーク車輪(100)において、前記スポーク取付エレメント(40)は、前記スポーク取付孔(18)に部分的に挿入され、前記リム(10)に対して内側に、前記リム(10)から径方向に突出していないスポーク車輪(100)。
- 請求項13に記載のスポーク車輪(100)において、前記スポーク取付エレメント(40)は、前記スポーク取付孔(18)に部分的に挿入され、前記スポーク取付孔(18)において前記スポーク(30)の直径以下の長さを有するセグメントによって、前記リム(10)に対して内側に前記リム(10)から径方向に突出する径方向内側端部(41)を有するスポーク車輪(100)。
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