JP2005001663A - 自転車構成部品およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本体の座部に金属製挿入物を収容した自転車構成部品において、本体と金属製挿入物との間の剥離を回避できるもの、およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 高分子材料の基材中に組み入れられた構造繊維で構成された自転車のペダル・クランク（１）であって、２つの金属製挿入物（５、８）が収容される２つの座部（４、７）を備えている。座部（４、７）は、ペダル・クランクの外表面（２ａ；２ｂ）に開いた入り口（４ａ、７ｂ）を有し、ペダル・クランク（１）の外部から金属製挿入物（５、８）を挿入できる形状を有している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自転車の構成部品に関し、特に特定の大きな応力が加わる自転車部品の組立体において使用するのに適した構成部品に関する。また、本発明は、そのような構成部品の製造方法に関する。
本明細書の全体を通し、「構成部品」としてペダル・クランクについて説明するが、「構成部品」の意図するところは、例えば座部席の支持柱のような、ペダル・クランクではないがペダル・クランクと同様の特徴を有する自転車構成部品にまで及ぶものとする。
従来技術において、可能な限りの重量の軽減を図ると同時に、強度および信頼性に関する特性を確保（向上まではしないとしても）するという目的を達成するため、種々の形状、材料および製造技術による種々の形式のペダル・クランクを発見することができる。
より軽量のペダル・クランクを製造したいという傾向から、複合材料、特に構造繊維を組み入れた樹脂（レジン）・プラスチック材料のシートから形成された複合材料が用いられるようになってきている。
にもかかわらず、ペダル・クランクの使用時に発生する特有の応力、具体的には、自転車乗りがペダルを踏む際の推進動作に起因するねじりの力は以前と変わらないため、ボトム・ブラケット・ピボットまたはペダル・ピボットとペダル・クランク本体との連結部となる金属製部材を挿入する必要が生じる。
前述の技術を用いた第１の例が、本出願と同じ出願人による特許文献１に示されており、ペダル・クランク本体を、金属製の挿入物を配置した型内で熱硬化性の複合材料を成型することによって得ている。
成型工程において、可塑状態の複合材料が挿入物を覆うべく配置され、挿入物の外表面の大部分を、支持部材への取り付けに対応するためのわずかの部分を残して覆う。この支持部材は、取り出し用の部材としても好都合に機能する。このようにして型内に配置された材料が硬化するまで加熱され、その後、取り出し用の部材を動かすことによってペダル・クランクが型から取り出される。次いで、ペダル・クランクは室温まで冷却される。最終形態において、挿入物は、ペダル・クランク本体を形作っている材料内にほぼ組み入れられている。
複合材料のペダル・クランク本体に金属製挿入物を使用する第２の例が、特許文献２に開示されている。この解決策においては、挿入物の外表面に、間隔を空けて配置され、ペダル・クランク本体を形作る複合材料へ組み込まれる成形円板一式が設けられている。
欧州特許出願公開第１２８１６０９号明細書 米国特許第６２０２５０６号明細書
しかしながら、特許文献１に示された従来技術では、冷却工程の際に、挿入物を覆う複合材料が挿入物の壁面から剥離してしまう傾向があるという欠点がある。実際、冷却の間に、挿入物を構成する金属材料およびペダル・クランク本体を構成する複合材料の両者が収縮する。剥離の進行は、これら２つの材料の熱膨張係数が異なれば異なるほど、ますます問題となる。このような剥離は、金属製挿入物と複合材料との間の付着力の低下を意味し、結果として、ペダル・クランク全体の強度および保持特性の低下を引き起こす。
一方、特許文献２に示された従来技術では、挿入物と複合材料との間の接触面を増加させることができるが、依然としてペダル・クランク本体の材料と挿入物との間の部分的剥離に起因する欠点を有している。この剥離は、ペダル・クランク本体材料の硬化工程の際に見られる現象である。
本発明は、本体の座部に金属製挿入物を収容した自転車構成部品において、本体と金属製挿入物との間の剥離を回避できるもの、およびその製造方法を提供することを目的としている。
前記目的を達成するために、本発明の第１の構成は、高分子材料の基材中に組み入れられた構造繊維で構成され、自転車の少なくとも１つの要素に機械的に連結されて力を伝える本体を備えた自転車構成部品である。そして、その自転車構成部品の外表面に開いた入り口、その入り口の寸法以下の寸法である底部、および、前記入り口から前記底部まで寸法の増加しない断面を規定している壁面を有する少なくとも１つの座部と、その座部に収容される少なくとも１つの金属製挿入物とを備えている。
第１の構成によれば、座部の形状および寸法により、構成部品本体への挿入物の挿入を座部の形成が完了した後に行なうことが可能であり、そうすることで、硬化工程において材料の収縮が相違することに起因して剥離が生じるという好ましくない結果を、回避することができる。
好ましくは、座部と挿入物という２つの部品間に適切かつ強固な接触面を形成するのに好都合なように、座部と挿入物が対になる連結面を備えており、さらに好ましくは、両者の間に接着性物質が配置されている。
さらに、特に自転車構成部品がペダル・クランクであるときには、せん断応力を最小限にまで減らすため、挿入物と座部との間に溝、または好ましくはねじ山が設けられる。
実際、好ましい実施形態においては、座部が実質的に雌ねじを有し、挿入物は雄ねじ状に成形され、ねじ込み作業によって挿入物を容易に挿入することが可能である。
この好ましい実施形態において、座部および挿入物が、外形の相違する複数の領域、すなわち、クリアランスなしでぴったり合致する連結領域、および、接着性物質を収容するための隙間を好都合に形成する緩い連結領域を有していることがさらに好ましい。
本発明の第２の構成は、高分子材料の基材中に組み入れられた構造繊維で構成され、自転車の少なくとも１つの要素に機械的に連結されて力を伝える本体を備えた自転車構成部品（１；１００）の製造方法である。そして、前記自転車構成部品の本体を、所望の形状に製作する工程と、前記本体に、金属製挿入物を収容できる寸法および形状の座部を設ける工程と、前記座部に収容できる寸法および形状の金属製挿入物を製作する工程と、前記金属製挿入物を、前記座部に、前記本体の外部から挿入する工程とを備えている。
第２の構成によれば、前記第１の構成の自転車構成部品を製造でき、好ましい実施形態において、本体を製作するための第１の工程を、型内での成型によって行なうことができる。
そのような場合、座部の製造を、離型剤（detachment-enhancing substance）で被覆した種型要素（master element）を使用し、その種型要素を本体の材料よりも先に型内に入れておくことによって行なうことができる。型内での本体の成型が完了した後、前記離型剤の助けも借りて、種型が本体から取り除かれる。
この最後の工程を可能にするために、種型要素は、取り外し可能な要素からなっており、好ましくは、雄ねじのねじ山を有する挿入物を引き続き挿入することができるように、雄ねじ状の要素からなる。
また、座部を、機械加工によって材料を除去することにより、得ることもできる。
本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面を参照しつつ行なわれる、以下のいくつかの好ましい実施形態に関する説明によって、さらに明白になる。
本発明の一実施形態である自転車構成部品が図１〜３に示されており、構成部品全体に符号１が付されている。この構成部品は自転車のペダル・クランクであり、以下、用語「ペダル・クランク」を、例えばサドル・ポストのようなペダル・クランクと類似の特徴を有する自転車の構成部品を意味するものとして用いる。一般的に、このような構成部品は、例えば引っ張り、圧縮および／またはねじりといった少なくとも１つの力成分が加えられ、そのような力を伝達する、またはそのような力に耐えることができるものと考えることができる。
ペダル・クランク１は、端部３に第１の座部４を有する細長い本体２を備え、第１の座部４には、ペダル・クランク１を自転車のボトム・ブラケット・ピボット（図示されていない）に連結するために第１の金属製挿入物５が収容されている。
反対側の端部６には、第２の座部７が設けられ、ペダル（図示されていない）を連結するために第２の金属製挿入物８が収容されている。
２つの挿入物５、８は、それぞれボトム・ブラケット・ピボットおよびペダル・ピボットへの連結のため、それぞれ貫通孔９、１０を有している。この実施形態では、貫通孔９は、ボトム・ブラケット・ピボットへの連結のために正方形であり、一方、貫通孔１０は、ねじ付きのペダル・ピボットへの連結のために雌ねじが切られている。他の実施形態においては、これらの連結のための孔が、貫通孔でなくてもよく、ボトム・ブラケットおよびペダル・ピボットの形状に合致する他の幾何学的形状を有していてもよい。
本体２は、熱可塑性または熱硬化性樹脂の基材中に組み入れられた構造繊維で構成され、一方、挿入物５、８は、金属材料、好ましくはアルミニウム合金からなる。構造繊維は、好ましくは基材中に不規則に配置された炭素繊維である。あるいは、特定の方向に沿って所望の特性を備える層を形成するために、例えば単一方向に配置する、または織物の形態に縦横に配置するなど、構造繊維を型内に規則的に配置することもできる。構造繊維は、ガラス繊維、アラミド繊維、セラミック繊維、あるいはこれらの任意の組み合わせからなるグループから選択することができる。
特に図２、３、３Ａおよび３Ｂに見られるように、座部４、７はそれぞれ、ペダル・クランク１の本体２の表面２ａ、２ｂに開いた入り口４ａ、７ｂ、底部４ｂ、７ａ、および壁面４ｃ、７ｃを有している。これら座部４、７はほぼ円柱形（厳密には座部内の空間が円柱形）であり、したがって、入り口４ａ、７ｂの寸法はそれぞれ底部４ｂ、７ａの寸法とほぼ等しく、壁面４ｃ、７ｃが入り口４ａ、７ｂから底部４ｂ、７ａまで、同一の円形断面を規定している。挿入物５、８も、それぞれ対応する座部４、７の形状に一致するほぼ円柱形である。
座部４、７および挿入物５、８は互いに合致する連結面を有し、それぞれにねじ山が形成されている。座部４、７は、雌ねじ１１、１２を有し、一方、挿入物５、８は、雄ねじの形状とされた部位１３、１４を有している。
ボトム・ブラケット・ピボットへの連結のための端部３に関する図３Ａの詳細図に見られるように、挿入物５の雄ねじ形状とされた部位１３は、雌ねじ１１との間にクリアランスがない第１の連結領域１３ａ、および、雌ねじ１１との間にクリアランスがある第２の連結領域１３ｂを有しており、このようにして、第２の連結領域１３ｂに隙間領域１５が規定されている。この隙間領域１５の厚さは、ほぼ均一であり、０．１〜０．０５ｍｍの間であると好都合であり、接着性物質（接着剤）で満たされている。クリアランスのない第１の連結領域１３ａは、詳細には、第２の領域１３ｂのねじ山よりも大きい平均径、外径および谷径をもつ３個の接触するねじ山（contact threads ）を有している。このような径を大きくしたねじ山を有する第１の領域１３ａは、挿入物５の最初のねじ込みの端部５ｂとは反対側の端部５ａに隣接している。さらに、挿入物５は、本体２に形成された輪状の接触面１９に当接して位置する拡大頭部１７を有している。正方形の貫通孔９により、ボトム・ブラケット・ピボットとの連結が可能である。
ボトム・ブラケット・ピボットへの連結のための端部３に関する前記の説明は、図３Ｂに見られるとおり、ペダル・クランクをペダル・ピボットへ連結するための端部６についても同様に適用可能である。挿入物８の雄ねじ形状とされた部位１４は、雌ねじ１２との間にクリアランスがない第１の連結領域１４ａ、および、雌ねじ１２との間にクリアランスがある第２の連結領域１４ｂを有しており、このようにして、第２の連結領域１４ｂに隙間領域１６が規定されている。この隙間領域１６の厚さは、ほぼ均一であり、０．１〜０．０５ｍｍの間であると好都合であり、接着性物質で満たされている。クリアランスのない第１の連結領域１４ａは、詳細には、第２の領域１４ｂのねじ山よりも大きい平均径、外径および谷径をもつ３個の接触するねじ山を有している。このような径を大きくしたねじ山を有する第１の領域１４ａは、挿入物８の最初のねじ込みの端部８ａとは反対側の端部８ｂに隣接している。さらに、挿入物８は、本体２に形成された輪状の接触面２０に当接して位置する拡大頭部１８を有している。正方形の貫通孔１０により、ペダル・ピボットとの連結が可能である。
２つの挿入物５、８が、ペダル・クランク１の本体２へ、対向する表面２ａ、２ｂ上に、反時計回りにねじ込まれていることに注意を要する。これにより、ペダルを踏んだ際、挿入物５、８を対応する座部４、７へねじ込もうとする好都合なねじ込み作用が得られる。
この挿入物と座部との間の雄ねじ−雌ねじ形式の連結を変形させた例が、図３Ｃに示されている。この変形例は、雌ねじ６１が、挿入物５５の雄ねじ部分６３とのクリアランスがない第１の連結領域６１ａ、および、隙間領域６５を規定すべく雄ねじ部分６３とのクリアランスがある第２の連結領域６１ｂを有する点で、前記実施形態と異なっている。第１の連結領域６１ａは、第２の領域６１ｂのねじ山よりも小さい平均径、外径および谷径をもつ３個の接触するねじ山を有している。第１の領域６１ａは、座部５４の底部５４ｂに隣接して位置する。挿入物５５は、本体２に形成された輪状の接触面６９に当接して位置する拡大頭部６７を有している。
図４、５および６に、上述したペダル・クランクの種々の変形例が示されており、座部および挿入物が他の外形を有している点でただいま説明したペダル・クランクと相違しているが、依然、座部および挿入物の外形は一致しており、接着性物質を収容するための空間領域を備えている。
図４のペダル・クランクでは、運動中心へ連結される挿入物８８および対応する座部８４が、ペダルに連結される挿入物８９および対応する座部８５と異なっている。
図４Ｂから見て取れるように、座部８４は、最初の円柱形の部分８４ａおよび雌ねじが切られた終端部８４ｂを有している。これに対応する挿入物８８は、座部８４の雌ねじ部分８４ｂと連結する雄ねじ部分８８ｂ、および座部８４の円柱形部分８４ａの直径よりもわずかに小さい直径をもつ円柱形の部分８８ａを有している。これにより、接着性物質を好都合に収容する隙間領域８７が規定される。
座部８５および対応する挿入物８９は、わずかに先細りの円柱形状を有している。図４Ｃの詳細から見て取れるように、座部８５の底部８５ａは、入り口８５ｂよりも寸法が小さく、壁面８５ｃが、入り口８５ｂから底部８５ａまで、寸法が減少していく断面を規定している。
図５のペダル・クランクでは、座部７４、７５およびこれらに組み合わされる挿入物７８、７９のそれぞれが、六角形断面を有するほぼ角柱形状を有している。
図６のペダル・クランクでは、座部９４、９５およびこれらに組み合わされる挿入物９８、９９のそれぞれが、ねじりが加わった際の挿入物９８、９９の座部９４、９５による保持を向上させるために、縦方向に溝を設けた接触面をもつほぼ円柱形の形状を有している。
挿入物および座部の幾何学的形状を変えると、ペダルを踏んだ際の力の分布、特にねじりの力の分布が変化することに注目すべきである。これによって、設計段階において、ペダル・クランク本体と挿入物との間に位置する接着性物質に加わるせん断応力を可能な限り減らすように、ペダル・クランク本体と挿入物との間で機械的応力を適切に分配するための外形の寸法が決定される。
図７は、図１のペダル・クランクのさらに別の変形例を示したものであり、一般に右側ペダル・クランクとして知られる、スポークを備えたペダル・クランク１００であり、チェーンを引っ張るために、１つまたは複数のクラウン（図示せず）が組み合わされる。
このペダル・クランクにおいて、ペダル・クランク本体１０２は、一端に、運動中心への連結のために第１の挿入物１０８が収容される第１の座部１０４を、反対側の端部に、ペダルへの連結のために第２の挿入物１０９が収容される第２の座部１０５を有する。第１および第２の挿入物１０８、１０９は、好ましくは図１において説明した形式の挿入物である。
ペダル・クランク本体１０２は、さらに第３の座部１１５および第３の挿入物１１０を備えており、これら第３の座部１１５および第３の挿入物１１０は、前記各図面において説明したものと同じ形式であり、第１の挿入物１０８と第２の挿入物１０９との中間に配置されている。第３の座部１１５および第３の挿入物１１０は、ペダル・クランク１００に一体に取り付けられるクラウンの固定のために使用される。この目的で、クラウンのねじ止め手段を収容する、貫通しない（行き止まりの、blind ）ねじ孔１１１が、第３の挿入物１１０に形成される。
さらにペダル・クランク１００は、一端に４本のアーム１１３すなわちスポークを有し、そのスポークの端部にはそれぞれ、ねじ止め手段を用いてさらに４点でクラウンを固定できるように、座部１１２が設けられている。このペダル・クランク１００においては、アーム１１３とペダル・クランク本体１０２が、例えば熱硬化性または熱可塑性樹脂といった高分子材料の基材中に組み入れられた構造繊維から作られた単一の本体を構成している。
このペダル・クランク１００においては、座部１１２を、それぞれ金属製挿入物を収容することができる寸法および形状を有する前述の形式の座部とすることが可能であり、そのような場合、前記金属製挿入物によって、クラウンをペダル・クランク本体１０２に固定するための４箇所の固定点が規定される。
さらに別の変形例も考えられ、ペダル・クランクが、例えば図４〜６に示した形状の任意の組み合わせなどの、別の幾何学的形状の座部を備えてもよい。
また、挿入物が、その挿入物が収容される座部と異なる形状であってもよく、例えば、任意の非円柱形状の座部に収容される三角柱形状の挿入物であってもよい。
さらに別の変形例では、挿入物−座部の連結を、接着性物質の介在なしで行なうこともでき、そのような場合、保持は２つの部品間の機械的干渉のみによって確保される。さらに、座部を非貫通にすることもでき、前述の形状のように座部が本体の全厚にわたって占める必要はない。
図８〜１１を参照して、図１のペダル・クランクを得るための工程を、本発明の別の好ましい実施形態である自転車構成部品の製造方法にしたがって、以下に示す。
図８から見て取れるように、構造繊維を含んだ所定量の高分子材料１４８が、型１２０の第１の半分（半型）１２２内に配置される。さらに、その第１の半分１２２内には、離型剤で被覆された２つの種型要素１４４、１４６が設置されており、取り出し用の要素としても好都合に機能する２つの支持要素１４０、１４２によって、所定の位置に保持されている。種型要素１４４、１４６は、それぞれ拡大頭部１５７、１５８を有して雄ねじが切られた挿入物であり、外形は、ペダル・クランク１において得ようとする座部４、５の形状を反転させた型になっている。
引き続く工程において、型１２０の第２の半分１２４が、第１の半分１２２の上に被せられて閉じられ、材料１４８が、型１２０の２つの半分１２２、１２４によって規定される凹部（空洞）を流れるようにする。図１２に見られるように、可塑状態にある材料１４８が空洞を完全に満たし、拡大頭部１５７、１５８を除いて種型要素１４４、１４６を完全に取り囲む。したがって、拡大頭部１５７、１５８は、いかなる材料にも覆われていない。
続いて、公知の適当な加熱手段１３４で型１２０を加熱することにより、高分子材料の硬化および網状化（reticulation）、ならびに所望の形状にしたがったペダル・クランク本体２の成型を行なう。
次いで、型１２０を開け、取り出し用要素１４０、１４２を動作させてペダル・クランク本体２を取り出す。すでに述べたとおり、種型要素１４４、１４６は、材料によって覆われていない拡大頭部１５７、１５８を有する。したがって、引き続いてこれら種型要素１４４、１４６を、ねじを緩める作業によってペダル・クランク本体２から取り外すことができる。この作業は、成型前に種型要素１４４、１４６を被覆した離型剤によって、また、冷却工程における材料の熱収縮に起因する材料１４８の部分的剥離によって、容易になっている。種型要素１４４、１４６を取り除くことにより、構造繊維から形成された硬化材料から全体が作られ、２つのねじ座部４、５を備えたペダル・クランク本体２からなる半加工品が生み出される。
図１１に示した引き続く作業において、図３Ａおよび図３Ｂに示したような幾何学的形状を有し、好ましくは２液性（bicomponent ）のエポキシ樹脂である、接着性物質の層で覆われて、雄ねじが切られている挿入物５、８が、それぞれ挿入される。ねじ込みの際、接着性物質は、座部４、７と挿入物５、８との間に規定される隙間１５、１６を満たすように配置される。ねじ込み工程の最後において、雌ねじ１１、１２と接触する雄ねじ１３ａ、１４ａによって形成される隙間のない連結のおかげで、最終的に挿入物５、８の座部４、７内への固定が可能となる。
次いで、接着性物質が重合するまで乾燥工程が続くが、室温で行なってもよく、あるいは加熱して行なってもよい。
最後に、ボトム・ブラケット・ピボットおよびペダルへの連結のための適切な孔９、１０が、工作機械を用いた公知の加工技術によって、挿入物５、８に設けられる。
好都合なことに、上述の製造方法によって、挿入物とペダル・クランク本体との間の結合力の向上が、これらの有する特定の形状のおかげで可能になる。実際、挿入物は、すでに網状化し硬化した高分子材料で形成されている座部へ挿入され、機械的干渉による理想的な連結が可能である。
さらに好都合なことに、上述の製造方法により、接着性物質の接着特性を可能な限り利用することによって、挿入物とペダル・クランク本体との間の結合力の向上が可能になる。実際、接着性物質は、ペダル・クランク本体および挿入物が完成したのちに塗布および乾燥させられ、したがって、接着性物質の重合工程の際に、ペダル・クランク本体および挿入物が収縮を生じることはない。
このような製造方法の変形例において、別の形状の種型要素を使用すること、すなわち、各座部を所望の幾何学的形状にしたがって製造できるように形作られた種型要素を使用することが考えられる。例えば、図３Ｂに示した座部６１の製作のためには、種型要素は、同図に示されたように形状が変化するねじ山を有する円柱形要素となる。
さらに、前述の製造方法のさらに別の工程として、挿入物を対応する座部に挿入した後に、拡大頭部と反対側の端部に、挿入物が座部から脱落することがないようにアンダーカット（undercut）領域を作るため、かしめ（drawing ）作業をすることが考えられる。
前述の製造方法の別の変形例では、成型において種型要素を省略し、孔のない単なる一枚の板状のペダル・クランク本体を得て、この単なる板状のペダル・クランク本体を出発点として、座部を工作機械による加工によって形成することができる。
さらに別の変形例では、成型において、ペダル・クランクを成型するための型内に材料の層を適切に配置して使用することが考えられる。そのような層は、高分子材料の基材中に単一方向に配置された構造繊維からなり、あるいは、高分子材料の基材中に織物の形態に縦横に配置された構造繊維からなる。これにより、ペダル・クランクに、所定の方向に沿った特定の物理的−機械的特性を与えることができる。
種型要素の形状が、挿入物の形状に酷似しており、かつ、挿入が完了したときに接着性物質を収容するための隙間が形成されるように、少なくとも一部分において、挿入物よりもわずかに大きいことに注意すべきである。
さらに、ペダル・クランクを自転車に取り付けたときの外観をよくするために、挿入物に脱着可能なカバー要素を取り付けることが考えられる。
座部および金属製挿入物の形状は、以上に示した形状の任意の組合せとすることができる。例えば、示した形状のすべてを先細りにしてもよいし、あるいは、断面の減少する第１の部分（円錐台または角錐台）と、断面が一定の端部（円柱または角柱）とを有してもよい。さらに、円錐台−円柱形状において、円柱部分すなわち端部にねじ山を設けてもよい。座部の内表面および／または挿入物の外表面は、曲面の領域と平面の領域との任意の組み合わせによって作り出してもよい。
本発明の一実施形態である自転車構成部品を示す斜視図である。 同構成部品の分解斜視図である。 図１のIII −III 断面図である。 図３の一部を詳細に示す拡大図である。 図３の別の一部を詳細に示す拡大図である。 図３Ａの一部の変形例を示す拡大図である。 図４は、前記構成部品の変形例を示す分解斜視図である。 図４のIV−IV断面図である。 図４Ａの一部を詳細に示す拡大図である。 図４Ａの別の一部を詳細に示す拡大図である。 前記構成部品の別の変形例を示す分解斜視図である。 前記構成部品のさらに別の変形例を示す分解斜視図である。 前記構成部品のさらに別の変形例を示す平面図である。 本発明の別の実施形態である自転車構成部品の製造方法における、図１の構成部品を製造するための工程を示す図である。 本発明の別の実施形態である自転車構成部品の製造方法における、図１の構成部品を製造するための別の工程を示す図である。 本発明の別の実施形態である自転車構成部品の製造方法における、図１の構成部品を製造するためのさらに別の工程を示す図である。 本発明の別の実施形態である自転車構成部品の製造方法における、図１の構成部品を製造するためのさらに別の工程を示す図である。 図９のXII −XII 断面図である。
符号の説明
１ 自転車構成部品（ペダル・クランク）
２ 自転車構成部品の本体
２ａ，２ｂ 自転車構成部品（の本体）の外表面
３ 自転車構成部品の一端
４，７ 座部
４ａ，７ｂ 座部の入り口
４ｂ，７ａ 座部の底部
４ｃ，７ｃ 座部の壁面
５，８ 金属製挿入物
５ｂ，８ａ 金属製挿入物の最初にねじ込まれる端部
５ａ，８ｂ 金属製挿入物の他端部
６ 自転車構成部品の他端
９，１０ 金属製挿入物の連結孔
１１，１２ 雌ねじのねじ山を有する座部の連結面
１３，１４ 雄ねじのねじ山を有する金属製挿入物の連結面
１３ａ，１４ａ 第１の連結領域
１３ｂ，１４ｂ 第２の連結領域
１５，１６ 隙間
１７，１８ 拡大頭部
５４ 座部
５４ａ 座部の入り口
５４ｂ 座部の底部
５５ 金属製挿入物
６１ 雌ねじのねじ山を有する座部の連結面
６１ａ 第１の連結領域
６１ｂ 第２の連結領域
６３ 雄ねじのねじ山を有する金属製挿入物の連結面
６５ 隙間
６７ 拡大頭部
７４，７５ 座部
７８，７９ 金属製挿入物
８４，８５ 座部
８４ａ，８５ｂ 座部の入り口
８４ｂ，８５ａ 座部の底部
８４ｂ 雌ねじのねじ山を有する座部の連結面
８５ｃ 座部の壁面
８７ 隙間
８８，８９ 金属製挿入物
８８ｂ 雄ねじのねじ山を有する金属製挿入物の連結面
９４，９５ 座部
９８，９９ 金属製挿入物
１００ 自転車構成部品
１０２ 自転車構成部品の本体
１０４，１０５ 座部
１０８，１０９ 金属製挿入物
１１０ 第３の金属製挿入物
１１３ アーム
１１５ 第３の座部
１２０ 型
１４４，１４６ 種型要素

Claims (56)

  1. 高分子材料の基材中に組み入れられた構造繊維で構成され、自転車の少なくとも１つの要素に機械的に連結されて力を伝える本体（２；１０２）を備えた自転車構成部品（１；１００）において、
    その自転車構成部品の外表面（２ａ；２ｂ）に開いた入り口（４ａ、７ｂ；５４ａ；８４ａ；８５ｂ）、その入り口（４ａ、７ｂ；５４ａ；８４ａ；８５ｂ）の寸法以下の寸法である底部（４ｂ、７ａ；５４ｂ；８４ｂ、８５ａ）、および、前記入り口（４ａ、７ｂ；５４ａ；８４ａ；８５ｂ）から前記底部（４ｂ、７ａ；５４ｂ；８４ｂ、８５ａ）まで寸法の増加しない断面を規定している壁面（４ｃ、７ｃ；８５ｃ）を有する少なくとも１つの座部（４、７；５４；７４、７５；８４、８５；９４、９５；１０４、１０５）と、
    その座部（４、７；５４；７４、７５；８４、８５；９４、９５；１０４、１０５）に収容される少なくとも１つの金属製挿入物（５、８；５５；７８、７９；８８、８９；９８、９９；１０８、１０９）とを備えたことを特徴とする自転車構成部品（１；１００）。
  2. 請求項１において、
    前記座部（４、７；５４；７４、７５；８４、８５；９４、９５；１０４、１０５）および前記金属製挿入物（５、８；５５；７８、７９；８８、８９；９８、９９；１０８、１０９）が、機械的に連結するための合致する連結面を有する自転車構成部品（１；１００）。
  3. 請求項２において、
    前記連結面が、円柱形状である自転車構成部品（１；１００）。
  4. 請求項２において、
    前記連結面が、角柱形状である自転車構成部品（１；１００）。
  5. 請求項２において、
    前記連結面が、円錐台形状である自転車構成部品（１；１００）。
  6. 請求項２において、
    前記連結面が、１つまたは複数の溝を有する自転車構成部品（１；１００）。
  7. 請求項６において、
    前記溝が、前記座部（９４、９５）の入り口から底部まで、長手方向に延びている自転車構成部品（１；１００）。
  8. 請求項３において、
    前記座部（４、７；５４；８４）の前記連結面が、少なくとも一部分（１１、１２；６１；８４ｂ）に、雌ねじのねじ山を有する自転車構成部品（１；１００）。
  9. 請求項３において、
    前記金属製挿入物（５、８；５５；８８）の前記連結面が、少なくとも一部分（１３、１４；６３；８８ｂ）に、雄ねじのねじ山を有する自転車構成部品（１；１００）。
  10. 請求項８または９において、
    前記ねじ山を有する部分（８４ｂ、８８ｂ）が、前記座部（８４）の底部または前記金属製挿入物（８７）の端部に設定されている自転車構成部品（１；１００）。
  11. 請求項８または９において、
    前記連結面のすべてにねじ山が設けられている自転車構成部品（１；１００）。
  12. 請求項８において、
    前記金属製挿入物（５、８；５５；８８）の前記連結面が、少なくとも一部分（１３、１４；６３；８８ｂ）に、雄ねじのねじ山を有し、
    その雄ねじのねじ山を有する部分（１３）が、前記雌ねじのねじ山を有する部分（１１、１２）との間にクリアランスがない第１の連結領域（１３ａ、１４ａ）、および、隙間（１５、１６）を設けるために前記雌ねじのねじ山を有する部分（１１、１２）との間にクリアランスがある第２の連結領域（１３ｂ、１４ｂ）を有する自転車構成部品（１；１００）。
  13. 請求項１２において、
    前記第１の領域（１３ａ、１４ａ）が、前記第２の領域（１３ｂ、１４ｂ）のねじ山よりも大きい平均径、外径および谷径をもつ１つまたは複数の接触するねじ山を有する自転車構成部品（１；１００）。
  14. 請求項１２において、
    前記第１の領域（１３ａ、１４ａ）が、前記金属製挿入物（５、８）の最初にねじ込まれる端部（５ｂ、８ａ）とは反対側の端部（５ａ、８ｂ）の近傍に配置されている自転車構成部品（１；１００）。
  15. 請求項８において、
    前記金属製挿入物（５、８；５５；８８）の前記連結面が、少なくとも一部分（１３、１４；６３；８８ｂ）に、雄ねじのねじ山を有し、
    前記雌ねじのねじ山を有する部分（６１）が、前記雄ねじのねじ山を有する部分（６３）との間にクリアランスがない第１の連結領域（６１ａ）、および、隙間（６５）を設けるために前記前記雄ねじのねじ山を有する部分（６３）との間にクリアランスがある第２の連結領域（６１ｂ）を有する自転車構成部品（１；１００）。
  16. 請求項１５において、
    前記第１の領域（６１ａ）が、前記第２の領域（６１ｂ）のねじ山よりも小さい平均径、外径および谷径をもつ１つまたは複数の接触するねじ山を有する自転車構成部品（１；１００）。
  17. 請求項１５において、
    前記第１の領域（６１ａ）が、前記座部（５４）の底部（５４ｂ）の近傍に配置されている自転車構成部品（１；１００）。
  18. 請求項１において、
    前記座部（４、７；５４）の底部（４ｂ、８ａ；５４ｂ）が、前記自転車構成部品（１）の第２の外表面（２ｂ、２ａ）で開いており、前記座部（４、７；５４；７４、７５；８４、８５；９４、９５；１０４、１０５）のための貫通形状を規定している自転車構成部品（１；１００）。
  19. 請求項１において、
    前記座部の底部が、前記自転車構成部品の本体の内部に設けられており、前記座部の非貫通形状を規定している自転車構成部品。
  20. 請求項１において、
    前記金属製挿入物（５、８；５５；７８、７９；８８、８９；９８、９９；１０８、１０９）が、前記本体（２）の外表面（２ａ、２ｂ）に当接して位置する拡大頭部（１７、１８；６７）を有する自転車構成部品（１；１００）。
  21. 請求項１８において、
    前記金属製挿入物（５、８；５５；７８、７９；８８、８９；９８、９９；１０８、１０９）が、前記本体（２）の外表面（２ａ、２ｂ）に当接して位置する拡大頭部（１７、１８；６７）を有し、
    前記金属製挿入物が、前記第２の外表面に当接して位置する第２の拡大頭部を有する自転車構成部品。
  22. 請求項１において、
    前記金属製挿入物の上に取り付けることができる着脱可能なカバー要素を備えた自転車構成部品（１；１００）。
  23. 請求項１において、
    接着性物質が、前記座部（４、７；５４；７４、７５；８４、８５；９４、９５；１０４、１０５）と前記金属製挿入物（５、８；５５；７８、７９；８８、８９；９８、９９；１０８、１０９）との間に配置されている自転車構成部品（１；１００）。
  24. 請求項２３において、
    前記座部（４、７；５４；７４、７５；８４、８５；９４、９５；１０４、１０５）の壁面（４ｃ、７ｃ；８５ｃ）、および前記金属製挿入物（５、８；５５；７８、７９；８８、８９；９８、９９；１０８、１０９）の外表面が、前記接着性物質を収容する隙間（１５、１６；６５；８７）を規定している自転車構成部品（１；１００）。
  25. 請求項２１において、
    前記隙間（１５、１６；６５；８７）が、均一な厚さを有する自転車構成部品（１；１００）。
  26. 請求項２２において、
    前記厚さが、０．１ｍｍと０．０５ｍｍとの間である自転車構成部品（１；１００）。
  27. 請求項１において、
    前記構造繊維が、前記高分子材料の基材中に、不規則に配置されている自転車構成部品（１；１００）。
  28. 請求項１において、
    前記構造繊維が、前記高分子材料の基材中に、規則的に配置されている自転車構成部品。
  29. 請求項１において、
    前記構造繊維が、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維およびセラミック繊維の一群から選ばれた少なくとも１つである自転車構成部品（１；１００）。
  30. 請求項１において、
    前記金属製挿入物（５、８；５５；７８、７９；８８、８９；９８、９９；１０８、１０９）が、軽合金からなる自転車構成部品（１；１００）。
  31. 請求項３０において、
    前記軽合金がアルミニウム合金である自転車構成部品（１；１００）。
  32. 請求項２３において、
    前記接着性物質が、２液性のエポキシ樹脂である自転車構成部品（１；１００）。
  33. 請求項１において、
    一端（３）に、自転車のボトム・ブラケットとの連結のために、第１の金属製挿入物（５；５５；７８；８８；９８；１０８を収容する第１の座部（４；５４；７４；８４；９４；１０４）を有し、他端（６）に、自転車のペダルとの連結のために、第２の金属製挿入物（８；７９；８９；９９；１０９）を収容する第２の座部（７；７５；８５；９５；１０５）を有するペダル・クランク（１）である自転車構成部品（１；１００）。
  34. 請求項３３において、
    前記第１および第２の金属製挿入物（５、８；５５；７８、７９；８８、８９；９８、９９；１０８、１０９）が、対応するボトム・ブラケット・ピボットまたはペダル・ピボットとの連結孔（９、１０）を有する自転車構成部品（１；１００）。
  35. 請求項３３において、
    前記ペダル・クランク（１）と組み合わされるクラウンを固定するために、第３の座部（１１５）および第３の金属製挿入物（１１０）を備えた自転車構成部品（１００）。
  36. 請求項３５において、
    前記第３の金属製挿入物（１１０）が、前記第１の金属製挿入物（１０８）と前記第２の金属製挿入物（１０９）との中間に配置されている自転車構成部品（１００）。
  37. 請求項３３において、
    前記ペダル・クランク（１）と組み合わされるクラウンを固定するために、前記第１の座部（１０４）から放射状に延びる１つまたは複数のアーム（１１３）を備えた自転車構成部品（１００）。
  38. 請求項３７において、
    前記アーム（１１３）が、前記クラウンを固定するために、座部（１１２）および金属製挿入物を有する自転車構成部品（１００）。
  39. 高分子材料の基材中に組み入れられた構造繊維で構成され、自転車の少なくとも１つの要素に機械的に連結されて力を伝える本体を備えた自転車構成部品（１；１００）の製造方法において、
    前記自転車構成部品（１；１００）の本体（２；１０２）を、所望の形状に製作する工程と、
    前記本体（２；１０２）に、金属製挿入物（５、８；５５；７８、７９；８８、８９；９８、９９；１０８、１０９）を収容できる寸法および形状の座部（４、７；５４；７４、７５；８４、８５；９４、９５；１０４、１０５）を設ける工程と、
    前記座部（４、７；５４；７４、７５；８４、８５；９４、９５；１０４、１０５）に収容できる寸法および形状の金属製挿入物（５、８；５５；７８、７９；８８、８９；９８、９９；１０８、１０９）を製作する工程と、
    前記金属製挿入物（５、８；５５；７８、７９；８８、８９；９８、９９；１０８、１０９）を、前記座部（４、７；５４；７４、７５；８４、８５；９４、９５；１０４、１０５）に、前記本体（２；１０２）の外部から挿入する工程とを備えたことを特徴とする自転車構成部品の製造方法。
  40. 請求項３９において、
    前記金属製挿入物（５、８；５５；７８、７９；８８、８９；９８、９９；１０８、１０９）を、前記本体（２；１０２）が室温であるときに、前記座部（４、７；５４；７４、７５；８４、８５；９４、９５；１０４、１０５）に挿入する自転車構成部品の製造方法。
  41. 請求項３９において、
    前記座部の表面および／または前記金属製挿入物（５、８；５５；７８、７９；８８、８９；９８、９９；１０８、１０９）の外表面に接着性物質を塗布する工程と、
    前記金属製挿入物（５、８；５５；７８、７９；８８、８９；９８、９９；１０８、１０９）を前記座部（４、７；５４；７４、７５；８４、８５；９４、９５；１０４、１０５）に挿入する前記工程の後の、前記接着性物質を乾燥させる工程とを備えた自転車構成部品の製造方法。
  42. 請求項４１において、
    前記乾燥させる工程が、室温で行なわれる自転車構成部品の製造方法。
  43. 請求項３９において、
    前記本体（２；１０２）が、型（１２０）での成型によって得られる自転車構成部品の製造方法。
  44. 請求項４３において、
    前記座部（４、７；５４；７４、７５；８４、８５；９４、９５；１０４、１０５）が、
    離型剤で被覆した種型要素（１４４、１４６）を、前記型（１２０）に挿入する工程と、
    前記成型によって前記本体（２；１０２）を製造する工程と、
    前記種型要素（１４４、１４６）を前記本体（２；１０２）から取り除く工程とによって得られる自転車構成部品の製造方法。
  45. 請求項４４において、
    前記種型要素（１４４、１４６）の挿入工程で、雄ねじのねじ山を有する部分を少なくとも１つ有する種型要素（１４４、１４６）を使用する自転車構成部品の製造方法。
  46. 請求項４５において、
    前記種型要素（１４４、１４６）を取り除く工程が、ねじを緩めることによって行なわれる自転車構成部品の製造方法。
  47. 請求項３９において、
    前記座部が、工作機械での機械加工により設けられる自転車構成部品の製造方法。
  48. 請求項４７において、
    前記機械加工が、前記座部の少なくとも一部分に雌ねじを形成する自転車構成部品の製造方法。
  49. 請求項４５または４８において、
    前記金属製挿入物の挿入工程で、少なくとも部分的に雄ねじが形成されて前記座部へねじ込まれる金属製挿入物（５、８；５５；８８）を使用する自転車構成部品の製造方法。
  50. 請求項４３において、
    前記成型によって前記本体を製造する工程が、高分子材料の基材中に組み入れられた構造繊維からなる材料（１４８）を前記型（１２０）内に置くことを含む自転車構成部品の製造方法。
  51. 請求項５０において、
    前記構造繊維が、前記基材中に不規則に配置されている自転車構成部品の製造方法。
  52. 請求項５０において、
    前記構造繊維が、前記基材中に、所望の方向に沿って規則的に配置されている自転車構成部品の製造方法。
  53. 請求項５０において、
    前記高分子材料が、熱可塑性材料または熱硬化性プラスチック材料である自転車構成部品の製造方法。
  54. 請求項５３において、
    前記前記成型によって前記本体を製造する工程が、前記高分子材料を硬化させるために、前記型を加熱する工程を含む自転車構成部品の製造方法。
  55. 請求項３９において、
    前記金属製挿入物の前記座部からの脱落を防止するために前記金属製挿入物の変形工程を備えた自転車構成部品の製造方法。
  56. 請求項５５において、
    前記変形が、引張りによって行なわれる自転車構成部品の製造方法。
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