JP2006509686A - ホイール・スポーク並びにこのホイール・スポークの製造方法 - Google Patents

Abstract

ホイール用のスポークは、長手方向の端部にシャフトを有し、ホイールの夫々の部品にスポークを取付けるための装置を備えた端子部材が、取付け手段によって取付けられている。取付け手段は、スタッドボルトタイプの接続部を有する。また、スポークの製造方法も説明されている。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、主請求項の前段部で説明された特徴を有するタイプのスポークに関し、
また、このスポークの製造方法に関する。

具体的には、本発明の好ましい応用例は、軽合金によるスポークの製造を目的とする。これらの機械的な強度の特徴を考えると、これらの材料は、従来の方法によるスポークの製造には不適当である。

典型的には、軽合金で形成されたスポークを含むホイール・スポークは、ホイールハブに取付けるための端部（例えば、拡大された頭部を有する形状の）を備えたシャフトと、軸方向の対向端部の、スポークをホイールリムに接続するニップルが調節可能にねじ留めされるねじ部とを有する。これらの特徴を有するスポークは、スチールなどの丈夫な材料から容易に製造可能であるが、アルミ合金で形成されているときは機械的な強度の幾つかの問題がある。最も大きな問題は、外れやすくストレス下で損傷を受けやすいニップルねじ部の領域内で起こる。そのために、スポークは、緩み、即ち、折れる。

MITSUBISHI RAYON CO. LTDの名におけるＪＰ６００８０９０１Ａ２は、繊維強化剤を有する強化樹脂シャフトを含む複合的なホイール・スポークを説明している。このスポークの端部に、それぞれの金属端子が取付けられている。しかしながら、この解決法は、シャフト0に対して、端子の領域のスポークの端部の相当のディメンションの拡大を伴うため、軽合金スポークの製造には適さない。軽合金スポークでは、シャフト自体が既に厚い。

ほぼ同じ問題が、Campagnolo Srlの名の米国特許６０３６２７９に説明されたスポークに関連して生じる。

本発明の主要な目的は、好ましくは軽合金シャフトを有するタイプの丈夫で信頼できるスポークを提供することである。

この目的の範囲内で、本発明の重要な目的は、丈夫かつ確実な方法で安価にこのようなスポークを製造する方法を規定することである。

本発明の更なる目的は、特にニップルねじ部の領域並びに／もしくは頭部の領域内の、スポークのディメンションを制限することである。

本発明の他の目的は、軽合金スポークを使用しながら、従来のリムおよびニップルの使用を可能にすることである。

この目的およびこれらの目的は、本発明によって、添付の請求項に係わって形成されるホイール・スポークを利用して果たされる。

本発明の特徴と利点とは、添付の図面を参照して非制限的な例を用いてなされる好ましい実施形態の詳しい説明によって明らかになるだろう。

図面では、全体が参照符号Ｒで示されたスポークの付いたホイールが、複数のスポーク１０によってホイールハブ（図示されず）に接続されたリムＣを有している。各スポークは、一端部で、頭部１１（頭部１１の形状および配置は必要に応じて変えられ得る）を備えた取付け部によってホイールハブに接続され、他端部で、夫々のニップルＮによってリムＣに接続されている。

各スポーク１０は、図１および２の実施形態では、頭部１１と一体的に、例えばアルミ合金などの軽合金から形成されたまっすぐなシャフト１２を有している。合金の中でもこの目的のために最も適しているものとして、アンチコロダル１００、アビオナル（Avional）２２、アビオナル１４、アビオナル２４、およびエーガル（Ergal）５５があげられる。

ニップルＮのためのねじ部１９を有する端子部材１５は、頭部１１から離れた側のシャフト１２の長手方向の端部１３に、取付け手段１４によって取付けられている。

本発明に係われば、この取付け手段１４は、シャフト１２の端部の軸方向の盲穴１６と端子部材１５のセルフタッピンねじ部１７とによるスタッドボルトタイプの接続部を有している。

前記端子部材は、スチールで形成されており、かくして、シャフトが形成されている材料より高い機械強度を有している。穴１６とねじ部１７との両方が、円錐状の形状を有するように形成されている。

例えば六角形の外形を有する駆動キー１８が、端子部材１５をシャフト１２中に駆動するために、端子部材の中間部に設けられている。端子部材１５は、障害に対抗してシャフト１２中に駆動され、図１であらわにされて見られる局所的な膨張および変形を引き起こすと好ましい。

スポーク１０を製造するために、シャフト１２と、この延長部として配置される端子部材１５とが、別々に用意される。続いて、シャフトに軸方向の穴１６が開けられ、端子部材１５が、スタッドボルトタイプ接続部によってシャフトに取付けられ、シャフトと端子部材とを障害に対抗して軸方向にしっかりと共に固定させる。

このように形成されたスポークは、ニップルねじ留め領域内で西洋なし形となり、これは、軽く頑丈である。

これはまた、標準的なニップルの使用を可能にするように、ニップルねじ留め領域に対して制限されたディメンションを有している。

本発明はまた、リムに留められる頭部およびホイールハブに留められるニップルを有するタイプのスポークの製造に適している。

最後に、スポークには、その長手方向の両端部に、ニップルもしくは同様の装置によってリムおよびハブの両方に取付けるために、説明されたタイプの端子部材が設けられ得る。図３ないし５は、概して参照符号３０で示されたそのようなスポークの例を示している。スポーク３０は、その両対向端部に盲穴３１が開けられた軽合金のシャフトを有している。よい機械強度を有するスチールもしくは他の材料で形成された夫々の端子部材３２、３３が、スタッドボルトタイプの接続部によって２つの穴３１にそれぞれ挿入される。第１の端子部材３２は、部材１５に類似していて、ニップルＮをねじ留めするためのねじ部が設けられている。第２の端子部材は、頭部１１およびひじ部３４を有する標準的な取付け部として成形されている。しかしながら、第２の端子部材はまた、まっすぐになるように、ねじ部を有するように、または他の方法で形成されてもよい。これらの配置に基づいて、合金のスポークはまた、軽量性と空力的な特性などの利点のために、全体構造（リム並びに／もしくはハブ）がスチールのスポークの取付けのために設計されていてリムとハブ両方が相当に小型にされディメンションが小さくされ得るホイールのために、使用可能である。

本発明のスポークの第３の変形例が、図６ないし８に参照符号４０で示されている。スポーク４０のシャフト４１は、カレンダ加工または同様の技術によってその中間部内では平らにされ、円形断面を有する円筒形端部４２，４３を有し、これら端部にそれぞれの盲穴４４，４５が形成されている。

各端子部材４６，４７は、好ましくは圧力嵌めによってそれぞれの穴４４，４５中にねじ留めされるねじ部４８，４９を有している。端子部材４６は、ニップルのねじ留めのための第２の反対側のねじ部を有している。端子部材４７は、ハブ内の対応する穴と係合するためのいわゆるＺ字形状の頭部を有している。

軸方向の穴４４，４５の長さは、対応するねじ部４８，４９が十分にねじ留めされたときに、これら穴の全長のほぼ３分の１もの自由なチャンバ５０が穴内に残されるような長さである。このチャンバ５０は、適当かつ悪くない値内で、対応する端子部材の付勢によるスポークのシャフトの変形とねじ部４８，４９のねじ留め中にチャンバ５０内に閉じ込められた流体圧力の増加とから生じる過度の圧力を分配させるために有益である。実際に、ねじ部のねじ留めが、盲穴の事前のねじ山形成なしで行われることから、（実際はスチール部４８，４９のねじ部は、実質的に流体密のセルフタッピン接続部を形成する盲穴のアルミ合金の壁を変形させる）空気が、盲穴４４，４５内に閉じ込められた液体および蒸気によって、チャンバの容量が漸進的に減少した結果として圧縮される。これによって、盲穴４４，４５の存在によって既に弱められている端部領域での、スポークのシャフトへのストレスの増加が招かれる。

かくして、本発明は、提起された問題を解決し、従来技術に勝る多くの利点を与える。まず第１に、本発明は、特に適応させることを必要とせずに従来のリムおよびハブの使用を可能にする。更に、本スポークは強くて信頼性が高い。少なくとも利点として、本発明は、軽く、有益な空力的な外形並びに／もしくは独特の審美的な効果を有する外形を有するように製造されるのに適している。本発明はまた、何よりも、組立てられたホイールに一体型スポークを有するホイールと同様の視覚的な効果を与える。

これらの外形の幾つかが、伊国特許出願番号ＢＯ２００２Ａ７８３に開示されている。この本文は、本明細書に含まれ、一体部分を形成すると考えられる。これらの外形は、例えば、図９および１０を参照して説明されているスポークの断面１１４ａ〜ｆによって表されている。これらは、上述された合金（商標名エーガル、アビオナル、ぺラルマン（Peraluman）、およびアンチコロダル）の適当な長さに切断され、および合金スポークの鋳造に適した金型および母型を適当に備えたプレス内でプレス鋳造された片などの、軽合金のビレットの形態の半仕上げの部材の用意を含む処理方法によって製造される。

図１１ないし１７は、本方法によって製造可能な他の実施形態のスポークに関する。最初から、これらは、実質的に槍の形状であり、第１の端部１０２から第２の端部１０４まで延びた長手方向の開口部１１８を有している。スポークの対称の長手方向の平面に対して夫々に対称的に配置された実質的に三角形の横方向リブ１１９は、第１および第２の端部の領域内に設けられている。第２の端部１０４は、ホイールハブに設けられたそれぞれの穴内での頭部１０７の係合を容易にするようにひじ部（図１２）で曲げられている。

図１３は、ほぼＸ字形状に配置された１対の橋部１２０によって中断された長手方向のスロット１１８のような開口部を有する皮針形のスポークの正面図である。図１４は、２つの橋部１２０が互いに平行に、ほぼ対角線上に配置されている実施形態に関する。図１５は、４つの実質的に横方向の橋部１２０を備えた更なる実施形態を示している。他の実施形態が図１６に示されており、これは、４つの実質的に菱形のアラインメントされた長手方向の開口部１１８を形成している。図１７は、本発明に係わる方法によって製造可能なスポークの他の実施形態を示している。このスポークでは、リムに取付けるための第１の端部１０２が、それぞれのニップル内に係合するねじ部１０６をそれぞれ備えた２つのシャンク１０５を有する実質的なＹ字形状である。このスポークは、スポーク自体の形状に対応する実質的にＹ字形状の中央開口部１１８を有している。図１１〜１７に示された実施形態のスポークの中央部１０３は、同じスポークの一端部から他端部へと変化する混合の断面を有している。

図１８〜２３では、スポークは、中央部１０３の単純または混合の断面を有し（当該実施形態では、中央部はほぼ平らにされている）、第１の端部１０２と第２の端部１０４とは、それぞれのニップル内に係合するねじ端部１０６を備えたそれぞれ円筒形のシャンク１０５を有している。

図２２および２３は、それぞれに、図２０、２１のスポークの正面図および側面立面図を示しているが、第２の端部１０４は、ホイールハブ内に係合する頭部１０７を形成している。

図２４は、本発明の方法によって製造可能であり、第１の端部１０２と第２の端部１０４とが取外し可能、即ち、交換可能であるスポークの実施形態を示している。図２４のスポークでは、端部１０２，１０４の各々は、ねじ山が形成されたシャフトの形状であり、ロックナット１２１の助けによって、スポークの中央部１０３に形成された雌ねじ部内に解放可能に係合される。端部１０２，１０４は、ハブおよびホイールのリムに留めるためのそれぞれの球形頭部１０７を形成している。

本発明の方法によって製造可能なスポークは、高い強度、強靭性、弾性、および相当の軽量性とによって特徴付けられ得る。これらにより、従来のタイプに対して革新的な審美的および機能的な特徴を有するホイールの製造が可能にされ得る。また、更なる製造上の利点が認められ得る。その利点は、モノリシックなダイカストホイールの製造の場合には完全なホイール金型を与える必要がなく、また、ホイールの幾何学は、スポーク鋳造用の金型および母型を取り替えることによって相当に簡単に変えられ得ることである。

本発明に係わるスポークが設けられた自転車のホイールの詳細の一部断面立面図である。 図１のスポークの詳細の拡大立面図である。 本発明の変形例に係わるスポークが設けられた自転車のホイールの詳細の一部断面立面図である。 図３の矢印ＩＶで示された詳細の拡大立面図である。 図３の矢印Ｖで示された詳細の拡大立面図である。 本発明の更なる変形例に係わるホイール・スポークの一部断面前面図である。 本発明の更なる変形例に係わるホイール・スポークの一部断面側面図である。 図６および７のスポークの詳細の拡大された断面である。 本発明に係わる更なるスポークの立面図である。 図９のスポークの様々の外形の一連の断面図である。 本発明に係わって形成された他の形状のスポークの立面図である。 本発明に係わって形成された他の形状のスポークの立面図である。 本発明に係わって形成された他の形状のスポークの立面図である。 本発明に係わって形成された他の形状のスポークの立面図である。 本発明に係わって形成された他の形状のスポークの立面図である。 本発明に係わって形成された他の形状のスポークの立面図である。 本発明に係わって形成された他の形状のスポークの立面図である。 本発明に係わって形成された対応する数のスポークの立面前面図である。 本発明に係わって形成された図１８の対応する数のスポークの立面側面図である。 本発明に係わって形成された対応する数のスポークの立面前面図である。 本発明に係わって形成された図２０の対応する数のスポークの立面側面図である。 本発明に係わって形成された対応する数のスポークの立面前面図である。 本発明に係わって形成された図２２の対応する数のスポークの立面側面図である。 本発明に係わる更なるスポークの立面側面図である。

Claims (19)

1. 対向した長手方向の両端部を有するシャフトを備えたホイール用のスポークであって、夫々のホイール部品にスポークを取付けるための装置を備えた端子部材が、前記端部の少なくとも１つに取付け手段によって取付けられているスポークにおいて、前記取付け手段は、シャフトと端子部材との間のスタッドボルトタイプのねじ接続部を有することを特徴とするスポーク。
2. 前記スタッドボルトタイプの接続部は、シャフトの端部の軸方向の穴と、前記端子部材のねじとを有し、前記穴とねじとの間の結合は、ねじタイプかセルフタッピンタイプである請求項１もしくは２のスポーク。
3. 前記シャフトは、端子部材が形成される材料より低い機械強度を有する材料で形成されている請求項１もしくは２のスポーク。
4. 前記シャフトは、軽合金で形成されている請求項３のスポーク。
5. 前記端子部材は、スチールで形成されている請求項３のスポーク。
6. セルフタッピンねじは、円錐形の外形を有するように形成されている前記全ての請求項のいずれか１のスポーク。
7. 駆動キーが、前記端子部材をシャフト中に駆動するために、端子部材の中間部に設けられている前記全ての請求項のいずれか１のスポーク。
8. 前記端子部材は、障害に対抗してシャフト中に駆動される前記全ての請求項のいずれか１のスポーク。
9. 前記端子部材には、シャフトから離れた側の端部に、ニップルに接続するための接続手段が設けられている前記全ての請求項のいずれか１のスポーク。
10. 前記端子部材には、シャフトから離れた側の端部に、ホイールハブに接続するための接続手段が設けられている前記全ての請求項のいずれか１のスポーク。
11. 前記接続手段は、端子部材のねじ部を有する請求項９のスポーク。
12. ハブへの前記接続手段は、取付け部材を有する請求項１０のスポーク。
13. シャフトの前記穴は、盲穴であり、かつこの穴内にチャンバを規定するようにシャフト内に係合される端子部材のねじ部よりも長い前記全ての請求項のいずれか１のスポーク。
14. 前記チャンバの軸方向の長さは、前記盲穴の全体の軸方向の全長の３分の１以上である請求項１３のスポーク。
15. シャフトを用意する工程と、シャフトの延長部として配置される少なくとも１つの端子部材を別に用意する工程とを具備し、前記シャフトは、端子部材が形成される材料より低い機械強度を有する材料から形成されているホイール・スポークの製造方法において、前記端子部材は、シャフトと端子とを互いに軸方向にしっかりと固定させるようなスタッドボルトタイプの接続によってシャフトに取付けられることを特徴とする方法。
16. 前記接続部は、障害に対抗して付勢される請求項１５の方法。
17. 前記スタッドボルトタイプの接続は、セルフタッピン結合によって果たされる請求項１５もしくは１６の方法。
18. 合金をプレス鍛造することによって形成され、また、同じ端部に２つのシャンクを有し、これらシャンクは夫々のニップルと係合するための夫々のねじ部を有するＹ字形状の構造を有するホイール・スポーク。
19. スポークの外側形状に対応した形状を有する中央開口部を具備する請求項１８のスポーク。

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