JP2000505019A - 中央バックボーン及び対向したスキンを有するフレーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、複数のビーム部材（４１〜４６）およびスキン部材（３０、３２、３４、３６）と相互連結するための複数の節部材（１４、１６）を備えた改良されたフレーム構造に関する。

Description

【発明の詳細な説明】 中央バックボーン及び対向したスキンを有するフレーム 発明の分野 本発明は一般に、２箇所を相互連結し、それらの間で面内荷重と面外荷重を伝 達するためのフレームに関する。より詳細には、本発明は、自転車フレームおよ び構成部材に関する。 発明の背景 通常の自転車フレームは、構成部材（フロントフォーク／ハンドルバーアセン ブリ、シート、クランクセット、リヤホイール）を相互連結し、それらの間で荷 重を伝達するため、閉鎖骨組に溶接された金属チューブを使用している。金属チ ューブは、構成部材を空間関係に維持し、即ち構成部材を相対的な近接関係に維 持する。さらに、金属チューブは、構成部材間の面内荷重と面外荷重に抵抗する 。 伝統的な自転車フレームは、前端部が比較的短いヘッドチューブの頂部に連結 され、シートチューブの頂部まで略水平に後方に延びたトップチューブと、前端 部がヘッドチューブの底部に連結されたダウンチューブとを備え、ダウンチュー ブが、シートチューブとダウンチューブが連結されている底部ブラケットまで下 方かつ後方に延びており、リヤホイール車軸を支持するドロップアウトまで後方 に延びた対のチェインステーおよびリヤホイールステーを更に備えている。この 通常のフレーム設計は、“ダイヤモンド”フレームと呼ばれている。何故ならば 、側面から見ると、トップチューブ、ダウンチューブ、チェインステー、および リヤホイールステーが、ダイヤモンド形の空間を包囲しているからである。 このようなフレームは、身長の異なる乗り手に適合する必要のある寸法の異な るフレームについては、フレーム全体を再設計することが必要となる。これは、 自転車構成部材の適当な間隔に必要なチューブ長さの決定、チューブの切断、チ ューブ接合角度の決定、チューブの溶接又はろう付けを含んでいる。この方法は 、設計と製造が複雑であるため、時間とコストがかかる。従って、特に異なるフ レーム寸法の製造時に、製造が容易なフレームが望まれている。 さらに、通常のチューブフレームは、金属合金の押出し又は圧延と継ぎ合せに よって形成されているので、比較的重い。最後に、通常のチューブフレームは、 略円形横断面のチューブの使用に制限されているので、空気力学的改良に関して は限定されている。 トリンブルに付与された米国特許第４，８８９，３５５号のように、自転車フ レーム全体を複合材料で製造することが知られており、この特許では、フレーム が、複合チューブを形成するため、内圧モールドを使用して構成されている。し かしながら、この製造方法は、自転車フレームが使用時に受ける異なる荷重に抵 抗するため、異なる材料又は適当な形体の使用を利用していない。 公知のフレームの別の例が、オールソップ等に付与された米国特許第５，４５ ６，４８１号に示されており、この特許は、互いに直接合致する右および左本体 ユニットを有するフレームを開示している。フレームの全ての構造要素は、同じ 材料で形成されている。この製造方法も、自転車フレームが使用時に受ける異な る荷重に抵抗するため、異なる材料又は適当な形体の使用を利用していない。従 って、種々の要素が異なる性質の材料又は形体を利用し、全ての予想荷重に対し て最も効率的なフレームにするように製造された別々の構造要素を有する自転車 フレームに対する要請がある。 通常の自転車フレーム設計では、シート支持体は、シートチューブと一体に設 計されており、シートチューブの頂部にノッチが設けられ、ノッチには、ねじク ランプが設けられている。シートチューブの内径は、標準的なシートポストを摺 動可能に受け入れるように選定されており、クランプを締付けて、シートポスト を所望の垂直位置に固定する。この通常のシート支持体の設計は、シートポスト を受け入れるようにシートチューブに極めて精密な直径で孔を開けることが必要 であり、同時に、ねじクランプを締付けたとき、シートチューブの横断面形状を 著しく変形させる必要がある。さらに、単一のねじクランプの使用は、シートポ ストに対して単一の支持点のみを与える。シートチューブの内径は、シートポス トの外径よりも必然的に大きく、従って、シートポストとクランプの下のシート チューブの部分との間に遊びがある。この状況では、単一の支持体は、支持点の まわりでの運動に応答して、シートポストをシートポストチューブ内で自由に変 形させ振動させる。従って、精密な機械加工を必要とせず、シートポストに対し て１箇所以上の確実な支持点を与える、シート支持アセンブリを提供することが 望まれている。 かくして、製造し易く、材料の性質を最も効率的に利用すべくフレームの異な る部分で異なる材料を使用し、標準的な構成部材を使用して異なる寸法のフレー ムに容易に適合することができ、改良されたシート支持アセンブリを有する、強 固で軽量な自転車フレームに対する要請がある。 発明の概要 本発明は、複数の構成部材間で面内荷重と面外荷重を伝達し、構成部材を空間 関係に維持するための改良されたフレーム構造に関する。フレームは、構成部材 およびビームを相互連結するための複数の節部材と、節部材を相互連結するスキ ン部材とを備えている。ビームは、両側に設けられ、スキン部材の外縁部を受け 入れるための２つの溝を有している。好ましくは、節部材とビームは、フレーム の周囲全体のまわりに実質的に延びた周囲溝を形成し、スキン部材は、周囲溝に 固定されている。 或る実施の形態では、本発明は、中央バックボーンを有する自転車フレームで あり、外部スキンが、バックボーンの両側に取付けられている。中央バックボー ンは、自転車構成部材との接点となる節部材を備えている。より詳細には、フレ ームは、ステアリング／フロントフォークアセンブリを受け入れるための軸受レ ースを有する第１の節部材と、クランクアセンブリを受け入れるため第２の節部 材とを備えている。フレームは更に、第１の節部材と第２の節部材を相互連結す る第１の複数のビームを備えている。ビームは、外部スキンを受け入れるための ２つの対向した溝を有している。好ましくは、中央バックボーンは、シートアセ ンブリのための第３の節部材と、シートアセンブリ節から第１の複数のビームま で延びた第２の複数のビームとを備えている。 この実施の形態では、本発明は、トルクチューブおよびシートマストを有する 自転車フレームを提供する。トルクチューブは、フロントフォーク／ステアリン グ支持節部材からクランクアセンブリ／底部ブラケット節部材まで下方かつ後方 に延びている。シートマストは、トルクチューブから上方かつ後方に延び、シー ト支持アセンブリの節部材のところで終わっている。フレームは、バックボーン を備えており、バックボーンは、フロントフォーク／ステアリング支持領域、ク ランクアセンブリ／底部ブラケット領域、およびシート支持領域のところの節と 、対向した溝が設けられ、節を相互連結する複数のビームとを有している。フレ ームは更に、ビーム溝内に受け入れられる対向したスキン部材を備えている。好 ましくは、節部材は、スキン部材の外縁部を受け入れるため、フレーム全体のま わりに実質的に延びた周囲溝を形成すべく、溝を有している。 バックボーンは、種々の適当な材料で、種々の適当な方法で単一片として製造 することができる。例えば、バックボーンは、ＣＮＣ機械加工又は鋳造金属、或 いは射出成形されたプラスチックによって形成される。 バックボーンは、幾つかの別個の片を互いに接合して構成してもよい。ステア リング支持体、シート支持体、および底部ブラケットのための別個の節部材が別 々に作られ、ビームによって連結される。好ましくは、節とビームとの連結は、 重複するように設計されている。材料の重複は、接合部に大きな表面積を与え、 機械的連結を強固にする。 各スキンは、一体構造でもよく、多数の構成部材から成るものでもよい。好ま しい実施の形態では、スキン部材は、トルクチューブスキン部材と、シートマス トスキン部材とを備えている。トルクチューブスキン部材は、ステアリング支持 領域、トルクチューブ、および底部ブラケット領域のための外部被覆を提供する 。シートマストスキン部材は、シートマストのための被覆を提供し、トルクチュ ーブからシート支持アセンブリまで延びている。最も好ましくは、シートマスト スキン部材は、下端部のところに湾曲したフラップを有しており、これらのフラ ップは、トルクチューブに順応しトルクチューブに巻付き、スキン片間に大きな 表面−表面連結を提供する。或いは、シートマストスキン片は、単純な縁部−表 面連結を提供すべく、トルクチューブのところで終わっていてもよい。 スキンは、使用材料に応じて種々の適当な技術によって、バックボーンの周囲 溝に取付けられている。最も好ましくは、スキンをビーム溝に固着するのに、エ ポキシ接着剤が使用される。 バックボーンとスキン部材は、種々の適当な構造材料で形成されている。最も 好ましくは、バックボーンは、アルミニウム合金３５６で形成されており、スキ ン部材は、炭素繊維／エポキシ複合体で形成されている。 本発明は又、アームおよび少なくとも１つのバンドクランプを備えたシート支 持アセンブリに関する。バンドクランプは、標準的なシートポストのまわりで締 付けられ、シートポストをアームに摩擦係合させ、かくして軽量かつ確実な支持 体を提供し、シートポストの垂直および回転運動並びに振動を阻止する。 図面の簡単な説明 本発明の好ましい実施の形態は、全体を通して同じ参照符号が同じ要素を示し ている、添付図面に開示されている。 第１図は、本発明による自転車フレームの斜視図である。 第２図は、本発明のフレームの拡大斜視図である。 第３図は、バックボーンの斜視図である。 第４図は、左側トルクチューブスキンの斜視図である。 第５図は、左側シートマストスキンの斜視図である。 第６図は、シート支持アセンブリの斜視図である。 第７図は、中央節の斜視図である。 第８図は、ステアリング支持節の斜視図である。 第８Ａ図は、ステアリング支持節の第２の実施の形態の斜視図である。 第９図は、ビーム部材の斜視図である。 第１０図は、底部ブラケット節の斜視図である。 第１１図は、第１図の線１１−１１に沿ったトルクチューブの拡大断面図であ る。 第１２図は、本発明によるスウィングアームの拡大斜視図である。 第１３図は、本発明によるスウィングアームの第２の実施の形態の拡大斜視図 である。 第１４図は、本発明によるペダルクランクの拡大斜視図である。 第１５図は、本発明によるペダルクランクの第２の実施の形態の拡大斜視図で ある。 第１６図は、本発明によるホイールの平面図である。 第１７図は、第１６図の線１７−１７に沿ったホイールスポークの拡大断面図 である。 好ましい実施の形態の詳細な説明 第１図は、本発明による自転車フレーム１０を示している。自転車フレーム １０は、ネガティブスペースのフレーム設計で形成されており、即ち、フレーム は、トップチューブを有していない。フレームは、ステアリング支持領域１４か ら底部ブラケット領域１６まで延びたトルクチューブ１２と、トルクチューブに 取付けられ、トルクチューブから後方かつ上方に延びて支持アセンブリ５６に着 座するシートマスト１８とによって構成されている。好ましくは、シートマスト １８は、ステアリング支持領域１４と底部ブラケット領域１６との間でトルクチ ューブ１２に連結されている。 本発明のフレームは、産業界で入手できる構成部材を受け入れ相互連結するが 、構成部材は、本発明の一部を構成しない。例えば、ステアリング支持領域１４ は、キャノンデール・ヘッドロック・ステアリングアセンブリ即ち標準的なハン ドルバーと、フロントフォーク／ホィールアセンブリとを受け入れ、シート支持 アセンブリ５６は、標準的なシートポストに取付けられたシートを受け入れ、底 部ブラケット１６は、クランクセットと、リヤスウィングアーム／ホイールアセ ンブリとを受け入れる。これらの構成部材は、公知のものであり、従って、図面 には示されていない。 拡大図である第２図に示されるように、自転車フレームは、中央バックボーン ４０と、スキン部材３０、３２、３４、３６とを備えている。フレームは、スキ ン部材をバックボーン４０に形成された周囲溝に固定することにより、左側トル クチューブスキン部材３０、左側シートマストスキン部材３４、右側トルクチュ ーブスキン部材３２、および右側シートマストスキン部材を中央バックボーン ４０に接合することによって構成されている。 第３図を参照すると、中央バックボーン４０は、種々のビーム４１〜４６によ って連結された４つの節要素（中央節５４、シート支持アセンブリ５６、ステア リング支持節５０、および底部ブラケットアセンブリ５２）を備えている。節 ５０、５２、５４、５６は、面内荷重および捩じり荷重を支持する構造フレーム によって相互連結される種々の自転車構成要素の取付け箇所となる。この節・ビ ーム設計は、全てのフレームに共通の節を使用し、長さの異なるビームを使用し て所望寸法のフレームを作ることによって、寸法の異なるフレームに対して必要 とされる部分を最少にする。バックボーン４０は好ましくは、詳細には後述する ように、互いに接合された幾つかの部分のアセンブリである。しかしながら、バ ックボーンを単一のモノリシック部分として構成することもできることは、当業 者には明白である。 本発明のバックボーンは、適当な方法によって適当な構造材料で形成される。 例えば、アルミニウム、チタニウム、マグネシウムのような軽量金属を鋳造又は 機械加工し、プラスチックを射出成形又は圧縮成形し、或いはファイバガラスの ような繊維補強プラスチックを成形することによって、形成される。好ましい実 施の形態では、バックボーンは、ＡＬ−３６５のような鋳造アルミニウムで形成 されている。図示した実施の形態のバックボーンは、新規なシート支持アセンブ リ５６を有しているが、普通のチューブ型のシート支持体を有してもよいことは 当業者には明白である。 荷重は、節部材を介してフレームに加えられる。例えば、乗り手の体重による 力は、シート支持アセンブリ５６を介して加えられ、ライダーステアリングから の力、およびフロントホイールからの力は、ステアリング支持節５０を介して加 えられ、リヤショックからの力は、中央節２２を介して加えられ、ペダルからの 力、およびリヤホイールからの力は、底部ブラケットアセンブリ１６を介して加 えられる。バックボーンは、相互連結ビームおよびクロスブレーストラスの配置 によって、面内荷重を効率的に分布させ面内荷重に抵抗する（第８Ａ図）。 第６図は、本発明によるシート支持アセンブリ５６を示している。シート支持 アセンブリは、一対のバンドクランプ６０、６２によって構成され、その支持は 、バックボーンのシートアセンブリ節５７に組み込まれている。この設計は、普 通のシート支持アセンブリを製造するのに必要な孔開け及びリーマー仕上げ作業 、 並びにシート支持アセンブリの寸法公差をシートポストの外径に合致させる難し さを除去することによって、容易な製造を可能にする。 シート支持アセンブリ５６は、プレート８１を備えており、ビーム部材８６、 ８８が、シート支持節５７の一部を形成するため、プレート８１から後方に延び ている。一対の間隔を隔てた支持アーム８２が、プレート８１から、ビーム部材 ８６、８８の反対側から延びている。複数のフィンガ８３が、アーム８２から延 びている。好ましくは、各アーム８２は、２つの間隔を隔てた対のフィンガ８３ を有している。フィンガ８３の各対は、シートポスト（図示せず）に当接し、シ ートポストを支持するため、半円を形成している。 バンドクランプ６０、６２は、アーム８２から延び、自転車のシートポストの まわりを輪で締めシートポストを固定している。バンドクランプ６０、６２の各 端は、バレルナット８４を受け入れるためのループを有している。バンドクラン プ６０、６２の調整は、ねじ付きボルト（図示せず）によって互いに引っ張られ るバレルナット８４を使用して行われる。バンドクランプ６０、６２は好ましく は、ステンレス鋼で作られている。 本発明のシート支持アセンブリ５６は、フレーム自体に付加的な応力を及ぼす ことなしに、シートポストに対して普通のねじクランプ装置よりもかなり大きな 支持を提供するように、バンドクランプ（好ましくは、２つのバンドクランプ ６０、６２）を使用している。少なくとも１つのバンドクランプを締めることに よって、シートポストは、広い領域で支持される。１以上のバンドクランプによ って、シートポストは、その長さに沿って２つの間隔を隔てた箇所で支持され、 シートポストの支持アセンブリ５６内での変形と振動を効果的に阻止する。 さらに、本発明のシート支持アセンブリ５６は、シートポストに実際に支持が 与えられる箇所に材料を効果的に提供する。すなわち、バンドクランプ６０、 ６２は、支持フィンガ８３と共に、シートポストに対する堅固な取付けを提供す る。 バックボーン４０の中央節５４が、第７図に示されている。中央節５４は、シ ートマスト１８とトルクチューブ１２を相互連結する。中央節５４は、シートマ ストビーム４５、４６と協同して接合するため、上方に延びたアーム９０、９２ を備えている。トルクチューブビーム４０、４３、４２、４４と協同して結合す るため、長さ方向に延びたアーム９４、９６並びに下部コーナーポイント９８が 設けられている。上方に延びたアーム９０、９２には、シートマストスキン３４ 、３６の側縁部を受け入れるように設計された溝９１、９２が設けられている。 好ましくは、下部コーナーポイント９８は、他の溝の幅の略２倍の幅を有する溝 を提供するように構成されている。２倍の幅の溝は、トルクチューブスキン３０ 、３２の底縁部の中間部分とシートマストスキンの湾曲フラップ６４、６６の底 縁部の両方を受け入れる。 中央節５４は又、上方に延びたアーム９２の背後に、リヤショック取付けフラ ンジ１００を有している。リヤショック取付けフランジ１００には、リヤショッ クアブソーバ（図示せず）の取付け箇所を提供するため、貫通孔が設けられてい る。ショックアブソーバの他端は、リヤホイールへの衝撃を緩和するため、リヤ スウィングアームに固定されている。最も好ましい実施の形態では、リヤショッ ク取付けフランジ１００は、上方に延びたアーム９２と長さ方向に延びたアーム ９６が合致する箇所に配置されている。リヤショック取付けフランジ１００の位 置をアーム９２に沿って上方に或いはアーム９６に沿って下方に調整できること は当業者には明白である。 ステアリング支持節５０が、第８図に示されている。ステアリング支持節５０ は、上部軸受支持体１１０と、下部軸受支持体１１２と、垂直支持部材１１４、 １１６とによって構成されている。アーム１１８、１２０が、ステアリング支持 節５０から外方かつ下方に延び、トルクチューブビーム４１、４２の協同カップ リングを提供する。軸受支持体１１０、１１２は、フレームとステアリング構成 部材およびフロントフォーク／ホイールとの間に界面を提供する。かくして、ス テアリング支持節５０の機能は、伝統的なフレームのヘッドチューブの機能と同 様である。 アーム１１８、１１９および垂直支持部材１１４は、トルクチューブスキン ３０、３２の縁部と端部を受け入れるための対向した溝１２０、１２２を有して いる。 次に第８Ａ図を参照すると、ステアリング支持節の第２の実施の形態が開示さ れている。この実施の形態は、第８図に示される第１の実施の形態と実質的に同 様であるが、付加的な構造強度と剛性のため、アーム部材１１８、１１９間に延 びたトラス部材１１７を更に備えている。 底部ブラケット節５２が、第９図に示されている。リヤスウィングアームを支 持するため、ピボット支持体１３６が設けられている。クランクセットを取付け るため、ペダルスピンドル支持体１３４が設けられている。底部ブラケット節 ５２は、下部トルクチューブビーム４３、４４とそれぞれ協同して接合するため 、外方かつ上方に延びたアーム１３０、１３２を有している。底部ブラケット節 ５４は又、好ましくは、トルクチューブスキン３０、３２の下部分の縁部を受け 入れるため、周囲溝１３８を有している。 バックボーンの個々の節５０、５２、５４、５７が別々に記載されているが、 一体化したバックボーン４０の構成について、第３図を参照して詳細に説明する 。好ましくは、バックボーンの節５０、５２、５４、５７は、別々に形成され、 複数のビーム４３、４４、４５、４６を介して接合されている。バックボーンの 構成部材（節とビーム）間の連結強度を向上させるため、節とビームは、互いに 単に当接させるのではなく、連結部分で重複するように設計されている。例えば 、第１０図に示される個々のバックボーンのビーム部材４３のアーム１２３は、 重複し、第９図に示される底部ブラケットアセンブリ５０のアーム１３０ととも に連続したビームを形成している。より詳細には、バックボーン４０は、フレー ムスキン部材３０、３２、３４、３６を受け入れるため、バックボーン４０の周 囲の実質的に全体に延びた対向した周囲溝を備えている。周囲溝は、２つの平行 な壁部材（例えば、１２３ＡＮ １２３Ｃ）間に直交方向に延びた垂直壁部材で 形成されている。重複部分では、平行な壁部材の一方は、節アーム（例えば、１ ３０Ｃ）の一部であり、平行な壁部材の他方は、ビーム（例えば、１２３Ａ）に よって形成されている。このような重複は、部材間の接合強度に寄与する。 バックボーン片のこの機械的な重複は、バックボーンの種々の片が全てスキン に確実に固定されるという事実と共に、極めて強固な全体フレームシステムを提 供する。従って、バックボーン片を互いに確実に固定することは必要ない。しか しながら、バックボーン片が互いに固定されていれば、接合箇所に大きな表面積 が得られ、強固な機械的連結となる。バックボーンの種々の部分は、超音波溶接 、普通の溶接、ろう付け、接着剤、機械的ファスナ、或いは使用材料に適した他 の技術によって、互いに接合される。 次に第４図および第５図を参照すると、左トルクチューブスキン部材３０と右 シートマストスキン部材３６が示されている。スキン部材３０、３２、３４、 ３６は、バックボーン４０の周囲に実質的に延びた溝に嵌め込むように設計され ている。好ましいフレームでは、バックボーンは、バックボーンの外部フランジ を除いて、スキン部材によって実質的に包囲されている。スキン部材は、フレー ムに対して面内および面外の構造剛性を提供し、並びに、フレームの空気力学を 向上させ、バックボーンのトラス構造においてブランチ等のような物体のたるみ の危険性を減少させる。 好ましい自転車フレーム１０の左スキンおよび右スキンは各々、多数の部材 （即ち、トルクチューブスキン部材３０、３２、シートマストスキン部材３４、 ３６）によって形成されている。トルクチューブスキン部材３０、３２は、トル クチューブ１２の外部被覆となる。同様に、シートマストスキン部材３４、３６ は、シートマスト１８の被覆となる。しかしながら、スキンは、各々の側に対し て単一片として形成することもできることは当業者には明白である。 好ましい実施の形態では、トルクチューブスキン部材３０、３２は、ステアリ ング支持領域７２、底部ブラケット領域６４、およびそれらの間に延びた中間領 域７０を有している。底部ブラケット領域６４には、クランクセットとリヤスウ ィングアームの取付けを可能にするため、開口６６、６８が設けられている。ス テアリング支持領域７２は、ステアリング支持節５０を実質的に包囲している。 中間領域７０は、底部ブラケット領域６４とステアリング支持領域７２との間に 軸線方向の剛性と捩れ剛性を与える。 第１１図は、バックボーンとスキンの接合の詳細を含む、トルクチューブ１２ の横断面を示している。好ましくは、スキン部材３０、３２は、横断面が略“Ｃ ”形であり、トルクチューブの全体横断面径に対して薄い。バックボーンは、フ レームのこの箇所に、ビーム４１、４２を備えている。ビームは好ましくは、２ つの平行な壁部材と、それらの間の直交壁部材とを有しており、それらは、横断 面 が略“Ｉ”形であり、両側に、スキンの縁部を受け入れる周囲溝を形成している 。スキンの縁部は、接着剤、プレス嵌め、超音波溶接、普通の溶接、ろう付け、 機械的ファスナ、或いは使用材料に適した他の技術によって、バックボーンの周 囲溝に接合される。好ましい接合技術は、エポキシ接着剤接合を使用することで ある。 バックボーンの周囲溝は、スキン部材とバックボーンの材料剪断強度によって スキン部材とバックボーンの取付け部の引張荷重に耐えるように、スキン部材の 外縁部と端部を効率的に捕捉する。さらに、接着剤による生ずる荷重は、主とし て、取付け部の面内における剪断荷重である。例えば、スキン３０のビーム４１ への取付けを参照すると、スキンの上縁部３０Ａは、バックボーンのフランジ ４１Ａ、４１Ｃ間に効率的に“捕捉”される。接着接合は、スキン部材の縁部 （３０Ａ）の上部および下部面と、バックボーンのフランジ（４１Ａ、４１Ｃ） の内面によって形成された周囲溝との間の接触表面積を被覆する。接着接合部に 加えられる引張荷重は、スキンおよびビームのばら材料によって対抗される。 好ましい実施の形態では、シートマストスキン部材３４、３６は、中央節５４ からシート支持節５７まで延びている。シートマストスキン部材３４、３６には 、シートマスト１８がトルクチューブ１２に合致する箇所を超えて下方に延びた 、湾曲したフラップ６４、６６がそれぞれ設けられている。湾曲したフラップは 、トルクチューブスキン片３０、３２に緊密に順応し、トルクチューブスキン片 ３０、３２に巻付いている。湾曲したフラップ６４、６６の底縁部は、上述のよ うに、中央節５４の下部コーナーポイント９８に設けられた２倍幅の溝に嵌め込 まれている。湾曲したフラップは、シートマストのトルクチューブへの連結を強 化する構造ブレーシングを提供する。しかしながら、フラップは、他の方法によ るシートマストスキン片とトルクチューブスキン片との強固な結合を依然として 維持しつつ、寸法を減少させたり完全に省略したりできることは、当業者には明 白である。 スキン部材３０、３２、３４、３６は、ファイバ補強エポキシ又はプラスチッ ク、射出成形プラスチック、型押し又は油圧成形された金属のような他の適当な 材料、或いは他の適当な材料又は方法で製造される。一般に、適当な材料は、大 きな強度／重量比と大きな曲げ弾性係数を有している。 第４図および第５図に示されるように、スキン部材には、内部補剛リブ７４、 ６２が形成されている。補剛リブ７４、６２は、大きな応力領域に選択的に設け られて、付加的な軸線方向の剛性を提供し（例えば、リブ７４）、或いは付加的 な捩れ剛性を提供する（例えば、リブ６２）。より詳細には、プラスチックで形 成されたスキン部材に、大きな強度と剛性を与えるため、１以上のリブを設ける のがよい。 スキン部材が全てバックボーンに確実に取付けられているという事実のため、 一方の側で種々のスキン片を互いに取付ける確実な手段を提供する必要はない。 しかしながら、種々のスキン部材を互いに確実に取付けようとする場合には、こ れは、圧力嵌め、超音波溶接、普通の溶接、ろう付け、機械的ファスナ、接着剤 、或いは使用材料に適した他の技術によって達成される。例えば、シートマスト スキン部材３０、３２をトルクチューブスキン部材３０、３２に固着するのが好 ましい。 本発明のフレームのモジュール設計は、バックボーンとスキン部材に対して異 なる材料の使用を可能にし、かくして選定材料と構成部材の形体に関して最良の 利点を有する設計を可能にする。第２図に最も良く示されるように、好ましいバ ックボーンは、主としてＩビームによって構成された略平らな構造要素である。 従って、バックボーンは、乗り手の体重から生ずる荷重のような面内荷重、ジャ ンプから生ずる衝撃、或いは物体との正面衝突に対して、特に強固である。好ま しくは“Ｃ”形横断面を有するスキン部材は、面内荷重と面外荷重に対する強度 に寄与する。かくして、本発明のフレームにより、バックボーンとスキン部材を 異なる材料で形成することができ、入手できる構造材料の範囲において最良の利 点を有する全体フレームが得られる。 次に第１２図および第１３図を参照すると、本発明による別の実施の形態が示 されている。この実施の形態では、フレームは、自転車のスウィングアーム１５ ０によって構成されている。自転車のスウィングアーム１５０は、ビーム部材１ ６０、１６２、１６４によって相互連結された複数の節１５２、１５４、１５６ を有している。節１５２、１５４は、スウィングアーム１５０とバックホ イールとの間に界面を提供し、節１５６は、スウィングアーム１５０のための界 面を自転車フレームに提供する。ビーム部材１６０は、節１５６を節１５４と連 結し、ビーム部材１６２は、節１５４を節１５２と連結し、ビーム部材１６４は 、節１５２を節１５６と連結する。 スウィングアームフレームは、スキン部材１７０、１７２を更に備えている。 スキン部材は、ビーム部材１６０、１６２、１６４の溝に相互連結されている。 ポスト部材１８０、１８２、１８４が、リヤブレーキアセンブリをスウィングア ーム１５０に取付けるため、スキン部材１７２に設けられている。ブラケット部 材１９０が、リヤショックアブソーバをスウィングアーム１５０に取付けてリヤ ホイールへの衝撃を緩和させるため、スキン部材１７２に設けられている。 第１３図に開示されているスウィングフレームアーム部材１５０は、第１２図 に開示されているスウィングフレームアーム部材と実質的に同様である。しかし ながら、フレーム部材１５０は、ビーム部材を相互連結し、付加的な剛性と構造 安定性を与えるためのトラス部材１６１、１６３、１６５を更に備えている。ト ラス部材１６１は、ビーム部材１６０、１６４を相互連結し、トラス部材１６３ は、ビーム部材１６２、１６０を相互連結し、トラス部材１６５は、ビーム部材 １６４、１６２を相互連結している。 次に第１４図および第１５図を参照すると、本発明によるフレーム部材の別の 実施の形態が、ペダルクランクアーム１８０として開示されている。ペダルクラ ンクアーム１８０は、２つの節部材１８２、１８４を備えている。節部材１８２ は、ペダルクランクアーム１８０を自転車のペダルに相互連結し、節部材１８４ は、ペダルクランクアーム１８０をクランクアセンブリに相互連結している。ビ ーム部材１８６、１８８が、節部材１８２、１８４を相互連結している。フレー ムは又、節部材１８２、１８４およびビーム部材１８６、１８８の溝に受け入れ られる２つのスキン部材１９０、１９２を備えている。 第１５図に示されるペダルクランクアームフレーム１８０は、第１４図に示さ れるものと実質的に同様であるが、付加的な構造強度と剛性を与えるためビーム 部材１８６、１８８を相互連結するトラス部材１８９を更に備えている。 次に第１６図および第１７図を参照すると、本発明によるフレームの別の実施 の形態が示されている。この実施の形態では、フレームは、ホイールであり、リ ム節２０２、車軸ハブ節２０４、および複数のスポーク１０６を備えている。フ レームは、節２０２、２０４間に延びた溝が設けられた複数のビーム２０８、 ２１０をもつ節２０２、２０４を有するバックボーンを同様に備えている。リム 節２０２は、ホイール２００をタイヤと相互連結し、車軸ハブ節２０４は、ホイ ール２００をホイール車軸と相互連結している。ホイール２００は、フレーム構 造を形成するため、ビーム部材２０８、２１０の溝内に受け入れられた２つのス キン部材２１２、２１４を更に備えている。 本発明のフレームの特徴は、自転車に限定されるものではない。上述の詳細な 説明は、自転車フレームと自転車部品に言及しているが、多くの他の用途も容易 に明らかである。他の用途の例として、限定するわけではないが、原動機付き自 転車、オートバイ、車椅子、及び他の人力車両、並びに、複数の構成部材間で面 内および面外荷重を伝達する構造体があげられる。 本発明の特定の実施の形態を説明してきたが、更なる変形は当業者には明白で あり、本発明は、説明した特定の形態に限定されるものではない。本発明の範囲 は、以下の請求の範囲のみによって決定される。

【手続補正書】 【提出日】１９９９年７月２２日（１９９９．７．２２） 【補正内容】 請求の範囲 1．a)第１構成部材と相互連結させるための第１節部材と、 b)第２構成部材と相互連結させるための第２節部材と、 c)第１節部材と第２節部材との間に延び、複数の壁部材と、該壁部材から実 質的に垂直に延びる、壁部材の両側の対向したフランジとからなるバックボーン と、 d)フランジに沿ってバックボーンに固着された複数の対向したスキン部材と 、を有する、車両フレーム。 2．スキン部材は２つの縁部を有する実質的にＣ型の横断面を有し、スキン部材 の縁部はフランジに固着される、請求項１に記載の車両フレーム。 3．前記バックボーンのフランジは、壁部材から延びる平行フランジの対向した 対を含み、スキン部材の縁部は平行フランジ間に結合される、請求項２に記載の 車両フレーム。 4．バックボーンは周囲部を有し、フランジは前記周囲部の相当な部分に沿って 壁部材から延びる、請求項２に記載の車両フレーム。 5．スキン部材は、実質的に長円形の横断面を形成するようにバックボーンに固 着される、請求項４に記載の車両フレーム。 6．バックボーンは、壁部材から延び且つバックボーンの内周及び外周を構成す るフランジの対向した対からなり、スキン部材の縁部は前記内周と前記外周の間 のフランジに結合される、請求項５に記載の車両フレーム。 7．a)第１構成部材と相互連結させるための第１節部材と、 b)第２構成部材と相互連結させるための第２節部材と、 c)少なくとも１つのビーム部材を有する前記節部材間に延びるバックボーン と、を有し、 d)ビーム部材は少なくとも１つの壁部材を含み、該壁部材は、それと実質的 に垂直な少なくとも１つのフランジを有し、 e)フランジに固着された少なくとも１つの外縁部を有する対向したスキン部 材を更に有する、自転車フレーム。 8．スキン部材は前記節部材間に延びる、請求項７に記載の自転車フレーム。 9．スキン部材は前記節部材に相互連結される、請求項８に記載の自転車フレー ム。 10．バックボーンは、互いに実質的に平面をなす少なくとも２つのビーム部材を 含む、請求項７に記載の自転車フレーム。 11．ビーム部材は複数の壁部材及びフランジを含む、請求項１０に記載の自転車 フレーム。 12．スキン部材の横断面は実質的にＣ型であり、スキン部材は壁部材及びフラン ジに接触して固着された縁部を有する、請求項１１に記載の自転車フレーム。 13．スキン部材は、接着材を使用してビーム部材に固着される、請求項１２に記 載の自転車フレーム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＥＥ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＲＯ，ＲＵ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，Ｔ Ｔ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．２つの構成部材を空間関係に維持するためのフレームであって、 ａ）第１の構成部材と相互連結するための第１の節部材と、 ｂ）第２の構成部材と相互連結するための第２の節部材と、 ｃ）第１の節部材と第２の節部材との間に延び、対向した溝を有する第１の 複数のビーム部材と、 ｄ）第１の節部材と第２の節部材との間に延び、外縁部が前記溝に固定され ている複数のスキン部材と、 を備えていることを特徴とするフレーム。 ２．スキン部材が、ビーム部材の両側に固定されていることを特徴とする請求の 範囲第１項に記載のフレーム。 ３．ビーム部材の溝が、ビームの長さ全体に実質的に沿って延びていることを特 徴とする請求の範囲第２項に記載のフレーム。 ４．第１および第２の節部材が、スキン部材の外縁部を受け入れるための対向し た節溝を有し、フレームが、フレームの周囲全体に実質的に延びたビームおよび 節溝を有していることを特徴とする請求の範囲第２項に記載のフレーム。 ５．ビーム部材が、実質的にＩ形であることを特徴とする請求の範囲第２項に記 載のフレーム。 ６．スキン部材の横断面が、実質的にＣ形であり、Ｃ形の縁部が、ビーム溝に固 定されていることを特徴とする請求の範囲第５項に記載のフレーム。 ７．スキン部材が、ビーム部材の溝に実質的に固着されていることを特徴とする 請求の範囲第６項に記載のフレーム。 ８．付加的な構造剛性を与えるため、少なくとも２つのビーム部材を相互連結す る少なくとも１つのトラス部材を更に備えていることを特徴とする請求の範囲第 １項に記載のフレーム。 ９．節部材が更に、ビーム部材と係合するための複数のアーム部材を有している ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のフレーム。 10．節部材のアームとビーム部材が、重複部分を形成するように部分的に重複し ており、重複溝が、重複部分のアームの一部とビーム部材の一部によって形成さ れていることを特徴とする請求の範囲第７項に記載のフレーム。 11．２つの構成部材を空間関係に維持するためのフレームであって、 ａ）第１の構成部材と相互連結するための第１の節部材と、 ｂ）第２の構成部材と相互連結するための第２の節部材と、 ｃ）第１の節部材と第２の節部材との間に延び、対向した溝を有する第１の ビーム部材と、 ｄ）第１の節部材と第２の節部材との間に延び、外縁部が前記溝に固定され ている複数のスキン部材と、 を備えていることを特徴とするフレーム。 12．スキン部材が、ビーム部材の両側に固定されていることを特徴とする請求の 範囲第１１項に記載のフレーム。 13．ビーム部材の溝が、ビームの長さ全体に実質的に沿って延びていることを特 徴とする請求の範囲第１２項に記載のフレーム。 14．ビーム部材が、実質的にＩ形であることを特徴とする請求の範囲第１１項に 記載のフレーム。 15．スキン部材の横断面が、実質的にＣ形であり、Ｃ形の縁部が、ビーム溝に固 定されていることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載のフレーム。 16．スキン部材が、ビーム部材の溝に実質的に固着されていることを特徴とする 請求の範囲第１５項に記載のフレーム。 17．第１の節部材が、自転車のステアリング部材と相互連結するための複数の軸 受レースを備え、第２の節部材が、自転車のクランクアセンブリを取付けるため の手段を備えていることを特徴とする請求の範囲第１項又は第１１項に記載のフ レーム。 18．自転車のシートポストを支持するための第３の節と、第３の節と第１のビー ム部材との間に延びた第２の複数のビーム部材とを更に備えていることを特徴と する請求の範囲第１７項に記載のフレーム。 19．自転車のリヤショックの一端を支持するための第４の節部材を更に備え、第 ４の節部材が、第１のビーム部材と第２のビーム部材との接合部を形成してい ることを特徴とする請求の範囲第１８項に記載のフレーム。 20．第１の節部材が、フレームを自転車フレームに回動可能に連結するための手 段を備え、第２の節部材が、フレームを自転車ホイールに取付けるための手段を 備えていることを特徴とする請求の範囲第１項又は第１１項に記載のフレーム。 21．第１の節部材が、フレームを自転車ペダルに連結するための手段を備え、第 ２の節部材が、フレームを自転車クランクアセンブリに連結するための手段を備 えていることを特徴とする請求の範囲第１項又は第１１項に記載のフレーム。 22．第１の節部材が、タイヤを受け入れるためのホイールリムを備え、第２の節 部材が、ホイール車軸を受け入れるためのホイール車軸ハブを備えていることを 特徴とする請求の範囲第１項又は第１１項に記載のフレーム。 23．ａ）ステアリング支持領域と、シート支持アセンブリ領域と、底部ブラケッ ト領域と、シート支持領域と、ステアリング支持領域から延び、ステアリング支 持領域を底部ブラケット領域に相互連結するための第１の複数のビームと、第１ のビーム部材の端部間の箇所からシート支持領域まで延びた第２の複数のビーム 部材とを有するバックボーンユニットを備え、第１および第２のビーム部材に、 対向した溝が設けられており、 ｂ）外縁部を有する対向したスキン部材を備え、 スキン部材が、その外縁部が第１および第２のビーム部材の対向した溝に嵌 め込まれるように、形作られ寸法決めされていることを特徴とする自転車フレー ムアセンブリ。 24．ステアリング支持領域、シート支持領域、および底部ブラケット領域が、ビ ーム部材に連結するためのアーム部材を備えていることを特徴とする請求の範囲 第２３項に記載の自転車フレームアセンブリ。 25．アーム部材とビーム部材との連結が、重複接合部を備え、これにより大きな 強度と接触表面積を提供することを特徴とする請求の範囲第２４項に記載の自転 車フレームアセンブリ。 26．スキン部材が、第１のビーム部材の溝に嵌め込まれる外縁部を有するトルク チューブスキン部材と、第１のビーム部材の溝に嵌め込まれる外縁部を有する シートマストスキン部材とを備えていることを特徴とする請求の範囲第１７項に 記載の自転車フレームアセンブリ。 27．シートマストスキン部材の一端に、トルクチューブスキン部材の外側に実質 的に順応し巻付くように形作られた湾曲したフラップが設けられていることを特 徴とする請求の範囲第２０項に記載の自転車フレームアセンブリ。 28．スキン部材の縁部をビーム部材の溝内に取付けるための手段を更に備えてい ることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の自転車フレームアセンブリ。 29．スキン部材の縁部をビーム部材の溝内に取付けるための手段が、エポキシ接 着剤であることを特徴とする請求の範囲第２２項に記載の自転車フレームアセン ブリ。 30．自転車のシートポストを自転車フレームに取付け、シートポストの垂直運動 と回転運動を阻止するためのシート支持アセンブリであって、 ａ）自転車フレームに固定されたプレート部材と、 ｂ）シートポストに当接するようにプレート部材から延びた第１のアーム部 材と、 ｃ）シートポストのまわりを輪で締め、シートポストに摩擦係合させるため の対応するバンドクランプと、 を備えていることを特徴とするシート支持アセンブリ。 31．第１のアーム部材から間隔を隔て、シートポストに当接するようにプレート 部材から延びた第２のアーム部材と、シートポストのまわりを輪で締め、シー トポストに摩擦係合させるための第２のバンドクランプとを更に備えているこ とを特徴とする請求の範囲第３０項に記載のシート支持アセンブリ。 32．プレート部材の対向した側からアーム部材から延び、シート支持アセンブリ を自転車フレームに取付けるための複数の取付け部材を更に備えていることを特 徴とする請求の範囲第３１項に記載のシート支持アセンブリ。 33．シートポストの表面に係合するため、各アーム部材から延びた複数のフィン ガ部材を更に備えていることを特徴とする請求の範囲第３１項に記載のシート支 持アセンブリ。 34．バンドクランプをシートポストのまわりで引っ張るための手段を更に備えて いることを特徴とする請求の範囲第３０項に記載のシート支持アセンブリ。 35．前記引っ張るための手段が、バンドクランプの端部のループ内に受け入れら れるバレルナットと、クランプを締付けるためのナットにねじ込まれるねじとを 備えていることを特徴とする請求の範囲第３４項に記載のシート支持アセンブリ 。 36．バンドクランプをシートポストのまわりで引っ張るための手段を更に備えて いることを特徴とする請求の範囲第３１項に記載のシート支持アセンブリ。 37．前記引っ張るための手段が、バンドクランプの端部のループ内に受け入れら れるバレルナットと、クランプを締付けるためのナットにねじ込まれるねじとを 備えていることを特徴とする請求の範囲第３６項に記載のシート支持アセンブリ 。