JP2008162585A - 自転車のスポーク付き車輪用のハブおよび車輪 - Google Patents
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Abstract
【課題】 組み立て容易で適切な剛性を有する自転車用車輪の提供。
【解決手段】 上記課題は、スポーク端部の挿入と収容のための少なくとも1つの着座部(24、25)を有する、自転車のスポーク付き車輪用のハブ(5)において、前記少なくとも1つの着座部(24、25)が、スポークを着座部(24、25)の長手方向とは異なる方向に挿入するように形作られたノッチ(30、31)と、スポーク(15)をハブ(5)の回転軸方向(X、S1)の両方向、ならびに軸方向(X、S1)および着座部(24、25)の長手方向の両者に直交する第2の方向(S2)の両方向において抑止するための表面(40、41)と、を有しているハブ(5)を得て、このようなハブを備える自転車のスポーク付き車輪により解決される。
【選択図】 図6
【解決手段】 上記課題は、スポーク端部の挿入と収容のための少なくとも1つの着座部(24、25)を有する、自転車のスポーク付き車輪用のハブ(5)において、前記少なくとも1つの着座部(24、25)が、スポークを着座部(24、25)の長手方向とは異なる方向に挿入するように形作られたノッチ(30、31)と、スポーク(15)をハブ(5)の回転軸方向(X、S1)の両方向、ならびに軸方向(X、S1)および着座部(24、25)の長手方向の両者に直交する第2の方向(S2)の両方向において抑止するための表面(40、41)と、を有しているハブ(5)を得て、このようなハブを備える自転車のスポーク付き車輪により解決される。
【選択図】 図6
Description
本発明は、自転車のスポーク付き車輪用のハブに関する。本発明は、また、そのようなハブを備える自転車のスポーク付き車輪に関する。
公知のとおり、自転車の車輪は、主として、自転車のフレームに回転可能に取り付けられるハブと、タイヤが取り付けられるリムと、ハブおよびリムのそれぞれの着座部の間に延在して、ハブおよびリムのそれぞれの着座部の間で引張られている複数のスポークとで構成されている。
とくに高性能な自転車の車輪の分野において、車輪の剛性がきわめて重要である。実際、剛な車輪は、カーブを曲がるとき、およびさらに激しい動きの状況において、より安定かつ操縦が容易である点、ならびに加速および減速の際の応答性に優れ、伝達効率が改善される点など、多くの利点を有している。スポークは、その性質上、柔軟であり、したがってそれ自身は、車輪の良好な剛性を確保しない。
車輪の剛性を向上させるため、スポークの新規な幾何学的配置またはスポークの種々の形式について研究が続けられている。例えば、車輪がスプロケット・アセンブリまたはディスク・ブレーキに接続される方の面において、スポークを交差させることが知られている。なぜならば、この面においてねじれがより大きいためである。
このようなスポークの幾何学的配置においては、スポークをハブにほぼ接線方向に取り付ける必要があり、このようなスポークの幾何学的配置を可能にするために種々のハブが考え出されており、そのようなハブは、典型的には、スポークを収容するための着座部が形成された、ハブから半径方向に突き出している部材を有している。
スポークを収容するための着座部が貫通孔で構成されているハブが、例えば特許文献1から知られている。そのような着座部は、スポークを、スポーク長さに対して横切る方向に効果的に保持するが、車輪の組み立てが容易でない。なぜならば、スポークの頭部を持たない方の端部を、最初にそれぞれの収容孔に挿入し、次いでスポークの引張りを可能にするために、スポークの他方の端部に製作された頭部がハブに当接するまで、スポークを全長にわたって引張り出さなければならないためである。
米国特許第478,394号公報
車輪の組み立てを容易にするために、開放型の着座部を備えるハブも知られており、このような開放型の着座部を備えるハブによれば、スポークの端部領域を着座部の長手方向に対して横方向から直接挿入でき、すなわちスポークを全長にわたって引張り出す必要がない。先端のカーブしていないスポークの場合には、着座部の長手方向が、スポークの長手方向および引張り方向に一致することに注意すべきである。しかしながら、このような開放型の着座部は、着座部の長手方向に直交する方向についてスポークを充分には保持せず、この理由から、充分な剛性の車輪を得ることができない。
本発明の根底にある技術的課題は、スポークの幾何学的配置がどのようであっても、組み立てが容易で、かつ適切な剛性を有している車輪を提供することにある。
本発明の第1の構成は、スポーク端部の挿入と収容のための少なくとも1つの着座部を有する、自転車のスポーク付き車輪用のハブにおいて、前記少なくとも1つの着座部が、スポークを着座部の長手方向とは異なる方向に挿入するように形作られたノッチと、スポークをハブの回転軸方向の両方向、ならびに軸方向および着座部の長手方向の両者に直交する第2の方向の両方向について抑止するための表面と、を有しているハブである。
本明細書および特許請求の範囲において、「長手方向」という表現は、組み立てられた状態においてスポークが着座部を通過する方向と理解すべきであり、着座部の横断方向とのいかなる寸法的な関係も意味していない。
本発明によるハブにおいては、ノッチの形態により、貫通孔しか有さない着座部に先端から挿入されるスポークの場合と異なり、スポークの全長にわたって引張り出す必要がなく、スポークをハブに容易に接続できる。さらに、本発明によるハブにおいては、着座部の抑止面により、車輪の剛性を向上させることができる。
さらに具体的には、着座部が、互いに直交かつ着座部の長手方向(頭部のカーブしていないスポークの場合には、引張りの方向に一致する)に対して直交する2つの方向にスポークを抑止するための表面を有しているため、地面の不整または段差を吸収するため、あるいはより単純にはカーブを走行するために、リムとハブとがずれて、スポークにほぼ軸方向の応力が加わる場合、ならびに制動および加速の際にリムがハブに対して相対回転して、スポークに、ほぼハブに正接する方向の応力が加わる場合の両者において、車輪の剛性が向上する。
ノッチが、着座部の長手方向に直交する方向にスポークを挿入するように形作られているのが好ましい。
ノッチの中央面が、軸方向および第2の方向に対して都合よく傾けられている。この場合、ノッチの側壁が、スポークがノッチの底部に収容されたときに上述の抑止面となる。したがって、ノッチそのものが、挿入と収容の着座部を構成し、製造が容易であるという明らかな利点を備えている。
上述のノッチの傾きにより、ほぼ半径方向に延びるスポークの場合およびほぼ接線方向に延びるスポークの場合の両者において、車輪の使用時に軸方向および接線方向に応力が加わるときに、スポークがノッチから出ることがないように効果的に保持されることに注意すべきである。
さらに具体的には、ノッチの中央面が、ハブの横断面に対して鋭角で傾けられている。
上記鋭角は、10°〜80°の間にあることが好ましく、30°〜60°の間にあることがより好ましく、40°〜50°の間にあることがさらにより好ましい。
スポーク(したがって、車輪)においてより大きな剛性が好ましい方向に応じて上記の傾きが都合よく選択することができる。軸方向においてより大きな剛性が望まれる場合には、上記範囲の下限に近い値が好ましく、反対に、上記第2の方向においてより大きな剛性が望まれる場合には、上記範囲の上限に近い値が好ましいく、上記範囲の中央値の中から選択される傾きが、両方向におおむね等しい剛性を確保する。
前記着座部は、着座部の長手方向に行き止まりであってよく、スポークの頭部の挿入を可能にするため、行き止まりの端部で幅をより大きくすることができる。
あるいは、前記着座部(とくには、前記ノッチ)が、着座部の長手方向にハブの本体を貫通していてもよい。このようにして、スポークを、特段の注意を払うことなく着座部に挿入することができ、組立ての際にスポークを着座部でスライドさせることができるので、車輪のリム側における組立てをも容易にする。
この貫通着座部は、ノッチに対してアンダーカットされた空洞をさらに備えることができる。そのような実施形態は、厚さがノッチの幅に等しいかそれ以下である薄い中央部と、空洞の直径にほぼ等しい厚さの端部とを有するスポークに適している。スポークが、薄い部分をノッチに通すことによって挿入され、次いで端部が空洞に収容されるまで着座部の長手方向にスライドされ、ここでアンダーカット面により、ノッチから出ることがないように都合よく抑止される。これらの利点に加え、例えばただ1回の工作機械の動作しか必要とせず、着座部の製造が容易である。
本発明によるハブにおいては、着座部(とくに、ノッチ)が、長手方向にハブの本体を貫通するとともに、さらにノッチに対してアンダーカットされた空洞を有しているのが好ましい。
そのような実施形態は、厚さがノッチの幅以下、または幅に等しい薄い中央部と、ほぼ空洞の直径に等しい厚さの端部とを有する、上述のように挿入されるスポークに特に適している。
スポークが組み付けられ状態にあるときに、張力の集中を回避し、破損の危険を抑制するために、空洞がその全長にわたってノッチに対してアンダーカットされているのが好ましい。
着座部のアンダーカット面が、上述の軸方向および/または第2の方向の抑止面を、少なくとも部分的に構成しているのが好ましい。
スポークをノッチから出ないようにするアンダーカット面が、カーブしているのが好ましい。このようにすることで、アンダーカットされた空洞に収容されるスポークのカーブ部分(最も一般的には、円柱形である)の張力の集中を、さらに少なくすることが可能である。
着座部が、着座部の長手方向と平行に延びる壁を有しており、着座部の長手方向が、ハブの横断面に対して傾きを有しているのが好ましい。
上記の傾きが、車輪のキャンバー角に一致しているのがさらに好ましい。
ハブは、ハブの軸方向の端部に近接してハブから半径方向に突き出す少なくとも1つのスポーク取付部材を備えることが好ましく、前記少なくとも1つの貫通または行き止まりの着座部が、前記少なくとも1つのスポーク取付部材に形成される。
少なくとも2つの着座部が、各スポーク取付部材に形成されるのが好ましい。
同じスポーク取付部材に形成される前記少なくとも2つの着座部が、ハブの横断面に関して、互いに離れる角度(キャンバー角)で延びているのがさらに好ましい。このようにして、スポーク取付部材に、ハブを過剰に重くすることなく適切な強度を備える厚さ可変の耐力部が生み出される。
重量を軽く保つため、各スポーク取付部材を、半径方向に少なくとも部分的に先細りにすることができ、換言するならば、スポーク取付部材の周方向の大きさを、スポーク取付部材の半径方向の少なくとも一部位において、ハブの内側から外側へと向かうにつれて減少させることができる。
さらに具体的には、半径方向の先細りが、スポーク取付部材に、対向する傾斜面を具備することによって得られる。着座部の空洞の少なくとも一方の端部が、前記傾斜面に開いていてもよく、あるいは傾斜面が、着座部の空洞の少なくとも一方の端部の半径方向外側に位置してもよい。
やはり重量を軽く保つために、各スポーク取付部材において、軸方向の両端の少なくとも一方に軸方向のくぼみを設けることができる。
半径方向に突き出すスポーク取付部材を設ける代わりに、ハブが、軸方向の端部の少なくとも一方に環状の表面を有することができ、前記少なくとも1つの着座部のノッチが、この環状の表面から延びている。このような実施形態は、半径方向に取り付けられるスポークにおいてとくに好都合である。
上述の種々の実施形態において、着座部の長手方向は、ほぼ半径方向またはほぼ接線方向であってよい。
本発明の第2の構成は、上述のようなハブを具備する自転車のスポーク付き車輪である。
本発明の車輪の好ましい実施形態においては、ハブの少なくとも1つの着座部が、着座部の長手方向にハブの本体を貫通しており、少なくとも1つの着座部のノッチの中央面が、ハブの横断面に対して鋭角で傾けられており、ノッチの幅よりも小さいサイズのフラットな中央部を有するスポークが、フラットな中央部を横断面に従うように向けつつ、少なくとも1つの着座部に収容されている。
このようにすることで、スポークが破損した場合に、スポークのフラット部の向きがノッチに沿っておらず、スポークを引き出すことができないため、スポークがすぐに着座部から出てしまうことがありえない。
スポークが、頭部の付近にフラット部を有しており、フラット部が着座部のノッチに挿入されるのが好ましい。スポークが回転することができなく、スポークのフラットな中央部が、空気力学的に最も有利である車輪の面に従った向きに都合よく保たれる。
本発明の車輪の他の好ましい実施形態においては、ハブの少なくとも1つの着座部が、着座部の長手方向にハブの本体を貫通するとともに、ノッチに対してアンダーカットされた空洞をさらに有しており、少なくとも1つの着座部に、ノッチの幅よりも小さいサイズのフラットな中央部と、フラットな中央部と頭部との間にある接合カラーと、を有するスポークが収容され、カラーが、ノッチの幅Lよりも大きな直径を備える円形断面と、頭部に近接するフラット部を有しており、フラット部が少なくとも1つの着座部のノッチに挿入される。
スポークのカラーの円柱部が、着座部のアンダーカット面によって都合よく保持される一方で、カラーのフラット部が、少なくとも部分的にノッチに進入して、スポークの回転を防止する。
スポークのフラットな中央部が、ほぼハブの横断面に従って向けられるのが好ましく、この向きは、フラットな中央部とカラーのフラット部との間の互いの向きによって決定される。
スポークのフラットな中央部は、スポークの頭部から、ハブの着座部の長さよりも長い距離に位置しているのが好ましい。
これにより、組立て工程において、リムから着座部にスポークを後退させることができ、したがってスポークを曲げることなく、リム接続のためのスポーク端部を、ニップルまたはナットに挿入することができる。
本発明のさらなる特徴および利点が、添付の図面を参照しつつ行われる本発明のいくつかの好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。
図1は、自転車のフレームに回転可能に取り付けられるハブ5と、タイヤが取り付けられるリム10と、ハブ5およびリム10の間に延在して、ハブ5およびリム10の間で引張られている複数のスポーク15とを有する車輪1を示している。さらに具体的には、スポーク15が、ハブ5の軸方向の第1の端部7に近接して延びているスポーク15から構成される1つのファミリーと、ハブ5の軸方向の第2の端部8に近接して延びているスポーク15から構成される2つのファミリーとを含んでいる。
図示の車輪1においては、スポーク15の方向を回転軸Xに対する横断面Mへと投影すると、半径方向Rに対して角度γ、γ’だけ、ハブ5に正接する方向Tへ傾斜している。この技術分野において、「接線方向に取付けのスポークを備えるスポーク」という用語が使用されており、説明を簡潔にするため、本明細書においても使用されるが、この用語は、ハブ5からハブ5に対する幾何学的な接線Tに厳密に一致する方向に延びるスポーク15に限定されるわけでは決してない。種々のグループのスポーク15の半径方向Rに対する傾きの角度γ、γ’は、異なるグループのスポーク15が交差して、車輪1のねじりに対する抵抗をより大きくするように選択される。
さらに、図示の車輪1においては、スポーク15の方向を軸方向の平面P(すなわち、回転軸Xを含む平面)へと投影すると、キャンバー角β、β’に従って横断面Mに対して傾いている。スポーク15の種々のグループのスポークのキャンバー角β、β’は、同じであっても、異なっていてもよい。
図示の車輪1においては、スポーク15は、横断方向の中央面M’でリム10に取り付けられており、リムの円周に沿って等間隔に位置している。
本発明による車輪は、また、半径方向にハブ5に取り付けられたスポーク、すなわち横断面Mへの投影が半径方向Rに一致する方向に延びているスポークの1つまたはそれ以上のファミリーを具備してもよい。
さらに、本発明による車輪においては、スポーク15が、横断方向の中央面M’から外れた位置でリム10に取り付けられていてもよく、および/またはリム10の円周に沿って等間隔に位置しておらず、近接したスポーク群を形成してもよい。
各ファミリーのスポーク15の数は、任意であってよい。
すなわち、本明細書を検討することによって明らかになるとおり、本発明は、自転車の車輪のあらゆる形式のスポークに適用される。
本明細書の冒頭部分において述べたように、車輪1の使用時には、スポーク15には、引張り応力に加えて、他の応力が加わる。
図2を参照すると、車輪1’の制動および加速の際に、リム10’は、ハブ5’に対して相対回転をするが、これはスポーク15’の柔軟性によって可能になる。ほぼ接線方向Tに、スポーク15’に応力FTが加わり、スポーク15’が、破線で示されているように変形する。
図3を参照すると、地面の不整または段差を吸収するため、あるいはより単純にカーブを曲がるために、リム10’とハブ5’とがずれた場合に、ほぼ軸方向Xに、スポーク15’に応力FXが加わり、スポーク15’は破線で示されているように変形する。
本明細書を検討することによって理解されるとおり、本発明によるハブ5は、このような応力FT、FXの存在下で車輪1が剛であることを可能にしつつ、スポーク15の組立てを容易にしている。
ハブ5は、図4によく示されているが、ほぼ筒状の本体20を有している。ハブ5の本体20が、軸Xを中心として回転するよう、自転車のフレームに接続されるインナー・シャフトに、適切なベアリング21を介して回転可能に取り付けられる。
ハブ5は、軸方向Xの両端7、8またはそれに近接して、半径方向に突き出す複数のスポーク取付部材22、23を有しており、そのそれぞれに2つの着座部24、25が形成されており、各着座部24、25に、スポーク15の端部が挿入・収容される。他の実施形態においては、各スポーク取付部材22および/または23が、ただ1つの着座部24、25を有してもよい。ハブ5の端部8のスポーク取付部材23の数が、端部7の部材22の数よりも多く、より具体的には2倍であるが、すでに述べたように、これが厳密に必要というわけではないことに注意すべきである。
図5は、ハブ5の長手方向の図であり、軸方向の平面Pに沿った一部断面図である。図6は、スポーク取付部材22について、軸方向の平面Pに従って得た断面図である。図7および8は、ハブ5の両端7、8の図であり、さらに具体的には図5の平面VII、平面VIIIに従って得た断面図である。図9は、ハブ5にほぼ正接する平面におけるスポーク取付部材23の図であり、さらに具体的には、図8の平面IXに従って得た断面図である。
これらの図を参照すると、挿入・収容の各着座部24、25が、ノッチ30、31によってハブ5の外側に通じているほぼ円柱形の空洞26、27を有している。空洞26、27は、第1の端部37から第2の端部38へとスポーク取付部材22、23を貫通している。これは必須ではないが、空洞26、27の第2の端部38が、スポーク15の自由端の拡大頭部64を少なくとも部分的に収容するように構成される一方で、空洞26、27の長さのうちの残りの部分は、直径dを有している。空洞26、27が全長にわたって円柱形であり、すなわち第2の端部38で拡大開口を持たないならば、スポーク15の拡大頭部64が、スポーク取付部材22、23から突出して、スポーク取付部材22、23そのものの外表面によって着座部24、25の長手方向Y、Y’に保持される。頭部がカーブしていないスポークの場合には、着座部の長手方向Y、Y’が、スポーク15の長手方向および引張り方向に一致することに注意すべきである。
また、ノッチ30、31は、スポーク取付部材22、23を貫通しており、空洞26、27の直径dよりも小さい幅Lを有している。
したがって、空洞26、27は、スポーク15の端部(Lよりも大きい少なくとも1つの横寸法を有している)がノッチ30、31を通って出ることがないように阻止できるアンダーカット面35(図6)を有している。アンダーカット面35が、空洞26、27の全長にわたって延びている点に注意すべきである(図9)。スポーク15とハブ5との間の接触が、このような長いアンダーカット面35の全体に分配されるため、張力の集中が回避され、破損のリスクが少なくなる。
アンダーカット面35は、スポークが組立てられた状態において張力の集中をさらに低減するために、図示のとおりカーブしているのが好ましい。
ノッチ30、31の中央面は、横断面Mに対して角度α(図6)だけ傾けられている。空洞26、27が、軸方向Xの両方向(S1の上下両矢印によって示されている)にスポーク15を抑止するための表面40と、軸方向Xおよび着座部24の長手方向Y、Y’の両者に直交する方向S2の両方向(S2の左右両矢印によって示されている)にスポーク15を抑止するための表面41とを有するように、ノッチ30、31の傾きαおよび幅Lは選択される。スポーク15が上述の接線方向に取り付けられる図示の場合においては、方向S2は、キャンバー角を無視すれば、半径方向Rである。ノッチ30、31の近くにおいて、空洞26、27が、同時にアンダーカット面35および抑止面40、41として機能する表面を有していることに注意すべきである。また、図示のとおり空洞26、27の壁面がカーブしており、とくに円柱形であるため、参照番号40として示される表面が、実際には、効果はより少ないかもしれないが方向S2の抑止としても機能し、その反対に、参照番号41として示される表面が、方向S1の抑止としても機能することに、注意すべきである。
図示の角度αは45°であるが、角度αは、10°〜80°、好ましくは30°〜60°、さらに好ましくは40°〜50°の間の任意の角度であってよい。スポーク(すなわち、車輪)についてより大きな剛性を得るために望ましい方向に従って傾きを選択することができる。すなわち、軸方向XまたはS1に、より大きな剛性が望まれる場合には、上記範囲の下限に近い傾き角αが好ましく、反対に、第2の方向S2に、より大きな剛性が望まれる場合には、上記範囲の上限に近い値が好ましいく、上記範囲の中央値の中から選択される傾きは、両方向S1、S2に、おおむね等しい剛性を確保する。
図7および8から明らかであるとおり、スポーク15が、上記に定義したように、ハブ5に対して接線方向に取り付けられる形式であるため、ハブ5の第1の端部7の着座部(とくに、空洞26)の長手方向Yは、スポーク取付部材22の中心を通過する軸方向の平面Pに対して角度γだけ傾けられており、ハブ5の第2の端部8の着座部(とくに、空洞27)の長手方向Y’は、スポーク取付部材23の中心を通過する軸方向の平面Pに対して角度γ’だけ傾けられている。図示の事例においては、角度γが角度γ’よりも小さいが、他の種類のスポークにおいては、2つの角度が同じでもよい。
図9により明らかであるとおり、所望のキャンバーをもたらすために、着座部の長手方向Y(Y’)は、横断面Mに対してキャンバー角β(β’)だけ傾けられている。角度βおよびβ’は、同じであっても、異なっていてもよい。
同じスポーク取付部材22(23)の2つの着座部24(25)は、別の方向を向いており、このため、スポーク取付部材22(23)は、2つの着座部24(25)の間に、ハブ5を過剰に重くすることなく適切な強度を実現できるようにする可変厚さの耐力部を有している。
これは必ずしも必須ではないが、重量を軽く保つため、スポーク取付部材22および23は、半径方向に先細りにされており、軸方向においてくぼみを有している。
さらに具体的には、図7および8においてより明白であるが、半径方向の先細りは、スポーク取付部材22、23が対向する傾斜面28を備えることによって達成されており、対向する傾斜面28に、空洞26の第1の端部37が、ならびに空洞27の第1および第2の端部37、38が開口している。あるいは、スポーク取付部材22、23の対向する傾斜面28が、空洞26、27の半径方向外側に位置してもよい。
スポーク取付部材22、23の軸方向Xのくぼみ29は、目立つものでも、あまり目立つものでなくてもよく、図5に示されているようにスポーク取付部材22、23の軸方向Xの両側または片側のみに形成できる。
図10は、図4〜9のハブ5とのカップリングに適したスポークを示している(参照番号60)。スポーク60は、フラットな中央部62と、ハブ5にカップリングされる側に、端部領域63とを有している。反対側の端部(図示されていない)において、スポーク60は、通常、リム10に取り付けるためのニップルまたはナットとカップリングするねじ山を有している。
フラットな中央部62は、短辺がノッチ30、31の幅Lに等しいかそれ以下のサイズであるほぼ矩形の断面を有している。
スポーク60のフラットな中央部62を、ノッチ30、31の幅Lに等しいかそれ以下のサイズである、より薄い中央部で置き換えてもよい。
スポーク60は、端部領域63に頭部64と、フラットな中央部62と頭部64との間の接合カラー66とを有している。カラー66は、空洞26、27の直径dに等しいか、それ以下であるが、ノッチ30、31の幅Lよりは大きい直径を備える円形の断面を有しているのが好ましい。
カラー66は、頭部64の付近にフラット部68を有している。カラー66のフラット部68の断面は、ほぼ矩形であり、短辺がノッチ30、31の幅L以下または等しいサイズであって、長辺がカラー66の直径よりも大きなサイズであり、したがってカラー66の他の部分に対して突出部を構成している。
フラットな中央部62およびカラー66のフラット部68は、好ましくは中央面Mとノッチ30、31の延伸の方向との間に形成される角度αに等しい角度によって、互いに傾けられている。
スポーク60をハブ5に組み付ける工程において、フラットな中央部62が、最初にノッチ30、31に挿入されるが、これは、フラットな中央部62の短辺のサイズがノッチ30、31の幅L以下または等しいということによって可能になっている。
次いで、カラー66の一部が空洞26、27に進入し、カラー66のフラット部68は未だノッチ30、31に進入していないが、フラットな中央部62はノッチ30、31から完全に出るまで、スポーク60は着座部の長手方向Y、Y’にスライドされる。
図11に示されているこの状態において、カラー66のフラット部68の向きが変えられて、その短辺がノッチ30、31の幅に面するまで、すなわちカラー66のフラット部68がノッチ30、31に進入できるようになるまで、スポーク60が回転させられる。この回転は、カラー66の直径が空洞26、27の直径d以下またはこれに等しいということによって可能になっている。したがって、回転は、角度αまたは360°に対する角度αの補角にわたって行われる。
スポーク60の端部領域63の長さHは、スポーク取付部材22、23を通過する空洞26、27の長さIよりも大きいのが好ましい。これにより、組立工程において、スポークをリム10から空洞26、27の方へと後方に動かすことができ、したがってスポーク60のリムへの接続のための端部(図示されていない)を、スポークを曲げることなくニップルまたはナット(図示されていない)へと挿入することができる。
ついで、スポークは、頭部64がハブ5の表面50に当接するまで、着座部の長手方向Y、Y’にスライドされる。
組立てられた状態のスポーク60が、図12、図13、および図14に示されている。図12は、横断面Mにおいて得られた部分断面を示しており、図13は、図12の面XIIIに沿って得た断面を示しており、図14は、図12の面XIVに沿って得た断面を示している。
これらの図を参照すると、組立てられた状態において、スポーク60の頭部64が、適切に形作られた空洞26、27の端部38の開口に据えられており、そのように形作られていない場合にはハブ5の外側に突き出している。いずれの場合も、ハブ5は、スポーク60を引張るように、着座部の長手方向Y、Y’にスポークを保持するためのストッパ面50を具備している。
さらに、組立てられた状態において、カラー66のフラット部68が部分的にノッチ30、31に進入し(図13)、スポーク60のフラットな中央部62が所定の向き(図14)に保たれるように、このフラット部68はスポーク60の回転を防止している。詳しくは、上述したフラットな中央部62とカラー66のフラット部68との間の互いの向きのために、車輪1を軸方向に眺めたときに、スポークがフラットな中央部62の大きい方の面のうちの1つを見せている。このような向きは、車輪に良好な外観をもたらすほかに、空気力学的にも車輪1に有利である。
組立てられた状態において、スポーク60のフラットな中央部62が、ノッチ30、31とは異なる向きを向いている点に注意すべきである。詳しくは、スポーク60のフラットな中央部62が、ほぼ横断面Mに沿って向けられている一方で、ノッチ30、31が、横断面Mに対して角度αだけ傾けられている。したがって、スポーク60が破損した場合に、フラットな中央部62がすぐにはノッチ30、31を通過できず、したがって偶発的に着座部から24、25から出てしまうことがない。実際、スポーク60が着座部24、25から出るためには、組立てに関する上述の動きの逆を実行しなければならず、とくにフラットな中央部62がノッチ30、31に正確に整合するまで回転しなければならない。
カラー66にフラット部68を設ける代わりに、別の回転防止システムを使用してもよいことが理解されるべきである。
本発明によるハブ5によれば、ノッチ30、31を設けることで、スポーク60を着座部の長手方向Y、Y’とは異なる方向、着座部の長手方向Y、Y’に対してほぼ横断方向に挿入でき、すなわち貫通孔しか有さない着座部に先端から挿入されるスポークの場合とは異なり、スポークの全長にわたってスポークを引き出す必要がないため、スポーク60をハブ5に容易に接続することができる。
また、空洞26、27の当接面35および抑止面40、41、ならびに頭部64のための当接面50により、ハブ5はスポーク5を、ひとたび引張られたならば、ほぼすべての方向に保持する。したがって、制動、加速、ならびにカーブおよび凸凹通過の状況における車輪1の剛性が、顕著に改善される。
図15は、一実施形態のハブ105の一部分を示しており、ハブ105から半径方向に突き出すスポーク取付部材122が、スポーク15(図示されていない)の挿入と収容のための着座部124(挿入用のノッチ130を有している)を有しており、ノッチ130の底部が、非貫通の収容空洞126を形成している。
空洞126は、第1の端部137においてのみハブ105の外側に通じており、第2の端部138においては、スポーク15の頭部64を収容するように形作られている。スポーク15の頭部64の着座部124への挿入を可能にするために、ノッチ130は、頭部64に等しいまたはそれ以上の幅の部位130aを有している。したがって、この場合にも、スポーク15は、着座部124の長手方向Yとは異なる方向、着座部124の長手方向Yに対してほぼ横断方向の方向により、ハブに容易に挿入される。すなわちスポークをスポークの全長にわたって引き出す必要がない。
着座部124は、ノッチ126の近くにアンダーカット面を有しておらず、したがってハブ105は、任意の種類のスポーク、とくにフラットな中央部62を持たない円柱形のスポークの取付けに適している。
横断面Mに対するノッチの傾きαは、着座部124が、スポーク15(図示されていない)を軸方向(XまたはS1)の両方向、ならびに軸方向Xおよび着座部の長手方向Yの両者に直交する方向S2の両方向で、抑止するための表面140および141(一部分は重なっている)を有するように選択される。この場合にも、着座部124は、ハブ105へ接線方向形式の取り付けを行うためのものであり、したがって着座部の長手方向Yがほぼ接線方向であるので、方向S2がほぼ半径方向である点に注意すべきである。
スポーク取付部材122は、半径方向に先細りであってよく、軸方向にくぼみを有することができ、および/または、2つ以上のスポーク取り付け着座部124を有することができる。
図16は、一実施形態のハブ205の一部分を示しており、ハブ205から半径方向に突き出しているスポーク取付部材222が、半径方向取付けのスポーク15(図示されていない)の挿入と収容のための着座部224を有している。
着座部224は、挿入ノッチ230を有しており、ノッチ230の底部が、非貫通の収容空洞226を形成している。着座部224の長手方向Yは、ほぼ半径方向である。この場合にも、空洞226は、第1の端部237においてのみハブ205の外側に通じており、第2の端部238においては、スポーク15の頭部64を収容するように形作られている。スポーク15の頭部64の着座部224への挿入を可能にするために、ノッチ230は、頭部64に等しいまたはそれ以上の幅の部位230aを有している。したがって、この場合にも、スポーク15は、着座部の長手方向Yとは異なる、着座部の長手方向Yに対してほぼ横断方向である方向により、ハブに容易に挿入され、すなわちスポークをスポークの全長にわたって引き出す必要がない。
着座部224は、ノッチ230の近くにアンダーカット面を有しておらず、したがってハブ205は、また、任意の種類のスポーク、とくにフラットな中央部62を持たない円柱形のスポークの組み付けに適している。
ノッチ226は、角度δだけ軸方向の平面Pに対して傾けられ、余角αだけ横断面Mに対して傾けられている。着座部224が、スポーク15(図示されていない)をS1の両矢印によって示されているとおりの軸方向Xの両方向と、ならびに軸方向Xおよび着座部の長手方向Yの両者に直交するS2方向の両方向に抑止するための表面240および241(一部分は重なっている)を有するように傾斜は選択される。この場合に、着座部224は、ハブ205へ半径方向形式の取り付けを行うためのものであり、したがって着座部の長手方向Yがほぼ半径方向であって、方向S2がほぼ接線方向である点に、注意すべきである。
スポーク取付部材222も、半径方向に先細りであってよく、軸方向にくぼみを有することができ、および/または2つ以上のスポーク取り付け着座部224を有することができる。
図17および18は、各スポーク15(図示されていない)の半径方向形式の挿入と収容のための着座部324を有しているハブ305の一実施形態を示している。
ハブ305は、軸方向Xに対向している2つの端部307および308において、それぞれ環状の前面309と環状の前面311とによって形成されているほぼ筒状の本体320を有している。
各着座部324が、環状の前面309から本体320中に延びている幅Lの挿入用のノッチ330を有しており、ノッチの底部330が、収容空洞326を形成している。ノッチ330および空洞326が、端部307の厚さIを貫通している(図18)。ノッチ320は、角度αだけ横断面Mに対して傾けられ、余角δだけ軸方向の平面Pに対して傾けられている。着座部324が、スポーク15(図示されていない)をS1の両方向矢印によって示されているとおりの軸方向Xの両方向と、ならびに軸方向Xおよび着座部の長手方向Yの両者に直交するS2方向の両方向と、について抑止するための表面340および341(一部分は重なっている)を有するように傾きが選択される。この場合に、着座部324は、ハブ305へ半径方向型に取り付けるためのものであり、したがって着座部の長手方向Yがほぼ半径方向であって、方向S2がほぼ接線方向である点に、注意すべきである。
ハブ305の端部308には、端部307の着座部324と同様または異なる着座部を設けることができる。
一般に、ノッチ330の傾きαまたはδはそれぞれ、両方向S1およびS2に、着座部324が表面340および341を持つことを満足させるものであることに注意すべきである。したがって、ノッチ330が貫通している点に鑑み、後述される図19および20の実施形態と同様に、空洞にノッチの幅Lよりも大きな直径dを持たせ、すなわち表面35と同様のアンダーカット面を設けて、スポーク15(この場合には、フラットな中央部62を備えている)がノッチ330を通って出ることがないように、なお一層スポーク15を保持することも可能である。
図19および20は、各スポーク15(図示されていない)の半径方向の挿入と収容形式の着座部424を有しているハブ405の一実施形態を示している。
ハブ405は、軸方向Xに対向している2つの端部407および408において、それぞれ環状の前面409および環状の前面411が形成されているほぼ筒状の本体420を有している。
各着座部424が、環状の前面409から本体420中に延びている挿入用のノッチ430と空洞426とを有している。ノッチ430と空洞426が、端部407の厚みIを貫通している(図20)。
ノッチ430の中央面は、軸方向の平面Pであり、着座部の長手方向Yは、ほぼ半径方向である。着座部424は、いずれの場合も、軸方向X、S1の両方向、ならびに軸方向Xおよび着座部の長手方向Yの両者に直交する方向S2の両方向でスポークを抑止するための表面440、441を有している。方向S2はほぼ接線方向である。方向S1はほぼ軸方向であり、すなわちノッチの平面P内にあるが、空洞426がノッチ430の幅Lよりも大きい直径dを有しているため、着座部424は方向S1に上述の抑止面440として機能するアンダーカット面435を有している。
ハブ405の端部408には、端部407の着座部424と同様または異なる着座部を設けることができる。
図21は、各スポーク15(図示されていない)を接線方向へ挿入・収容する形式の着座部524、525を有するハブ505の一実施形態を示している。
ハブ505は、ほぼ筒状の本体520を有しており、本体520の軸方向Xに対向する端部507および508に近接して、半径方向に突出すスポーク取付部材522および523が存在している。1対の着座部524、525が、スポーク取付部材522、523のそれぞれに形成されている。
各着座部524、525が、ノッチ530、531によってハブ505の外側に通じているほぼ円柱形の空洞526、527を有している。空洞526、527およびノッチ530、531が、スポーク取付部材522、523を貫通している。
ノッチ530、531の中央面は横断面Mであり、着座部524、525の長手方向Yはほぼ接線方向である。着座部524、525は、いずれの場合も、スポークを軸方向X、S1の両方向、ならびに軸方向Xおよび着座部の長手方向Yの両者に直交する方向S2の両方向について抑止するための表面540、541を有している。実際、方向S2は、ほぼ半径方向であり、すなわちノッチの平面M内にあるが、空洞526、527がノッチ530、531の幅Lよりも大きい直径dを有しているため、着座部524、525が、S2方向に上述の抑止面541として機能するアンダーカット面535を有している。
また、ハブ105、205、305、405、505によれば、スポークの挿入と収容のための着座部の構成のために、スポークを着座部の長手方向(すなわち、頭部がカーブしていないスポークの場合の引張り方向)とは異なる方向であって、着座部の長手方向(すなわち、頭部がカーブしていないスポークの場合の引張り方向)に対してほぼ横断方向である方向に容易に挿入でき、したがって、スポークの全長にわたってスポークを引き出す必要がなく、さらにはひとたび引張られたスポークを、ほぼすべての方向に保持することができる。したがって、本発明によるハブ105、205、305、405、505を有する車輪1の剛性は、制動時、加速時、カーブ時および凸凹面走行時の状態において顕著に改善される。
以上の説明から、一方では、挿入用のノッチの近くにアンダーカット面を有する着座部を設けることが、着座部に貫通する空洞およびノッチを持たせることを意味し、組付けを可能にすべくスポークにフラットな中央部を設けることを意味することを理解すべきである。貫通ノッチは、横断面または軸方向の平面のどちらに延びていてもよい。
他方では、横断面または軸方向の平面のそれぞれに対して傾けられた平面に延びるようにノッチを設けることで、アンダーカットの空洞がなくてもスポークを保持するのに適する抑止面がもたらされ、フラットな中央部を持たないスポークを挿入することが可能である。この場合、着座部は、貫通していても、行き止まりであってもよい。
本発明によるハブは、半径方向に突き出すスポーク取付部材と、ハブの一端または両端の厚さ部との両方に形成されたスポークの挿入と収容のための着座部を具備することができる。さらに、半径方向に突き出すスポーク取付部材のそれぞれに、任意の数の着座部(ただ1つであってもよい)を形成できることに注意すべきである。しかしながら、本発明は図示および説明した実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、いくつもの変更、追加、または置換が可能であることを、当業者であれば容易に理解できるであろう。
Claims (32)
- スポーク(15、60)端部の挿入と収容のための少なくとも1つの着座部(24、25;124;224;324;424;524、525)を有する自転車のスポーク付き車輪(1)用のハブ(5;105;205;305;405;505)において、
前記少なくとも1つの着座部(24、25;124;224;324;424;524、525)が、スポーク(15、60)を着座部の長手方向(Y、Y’)とは異なる方向に挿入するように形作られたノッチ(30、31;130;230;330;430;530、531)と、スポーク(15、60)をハブ(5;105;205;305;405;505)の回転軸方向(X、S1)の両方向、ならびに軸方向(X、S1)および着座部の長手方向(Y、Y’)の両者に直交する第2の方向(S2)の両方向に抑止するための表面(40、41;140、141;240、241;340、341;440、441;540、541)と、を有しているハブ(5;105;205;305;405;505)。 - 請求項1において、ノッチ(30、31;130;230;330;430;530、531)が、スポーク(15、60)を着座部の長手方向(Y、Y’)に直交する方向に挿入するように形作られていることを特徴とするハブ(5;105;205;305;405;505)。
- 請求項1または2において、ノッチ(30、31;130;230;330)の中央面が、軸方向(X、S1)および第2の方向(S2)に対して傾けられていることを特徴とするハブ(5;105;205;305)。
- 請求項3において、ノッチ(30、31;130;230;330)の中央面が、ハブ(5)の横断面(M)に対して鋭角(α)で傾けられていることを特徴とするハブ(5;105;205;305)。
- 請求項4において、前記鋭角(α)が、10°〜80°の間にあることを特徴とするハブ(5;105;205;305)。
- 請求項5において、前記鋭角(α)が、30°〜60°の間にあることを特徴とするハブ(5;105;205;305)。
- 請求項6において、前記鋭角(α)が、40°〜50°の間にあることを特徴とするハブ(5;105;205;305)。
- 請求項3〜7の何れか1項において、前記少なくとも1つの着座部(124;224)が、着座部の長手方向(Y)において行き止まりであり、行き止まりの端部(130a、138;230a、238)においてより幅広いことを特徴とするハブ(105;205)。
- 請求項3〜7の何れか1項において、前記少なくとも1つの着座部(24、25;324)が、着座部の長手方向(Y、Y’)にハブ(5;305)の本体を貫通していることを特徴とするハブ(5;305)。
- 請求項9において、前記少なくとも1つの着座部(24、25)が、さらにノッチ(30、31)に対してアンダーカットされた空洞(26、27)を有していることを特徴とするハブ(5)。
- 請求項1〜7の何れか1項において、前記少なくとも1つの着座部(24、25;424;524、525)が、着座部の長手方向(Y、Y’)にハブ(5;405;505)の本体を貫通するとともに、ノッチ(30、31;430;530、531)に対してアンダーカットされた空洞(26、27;426;526、527)をさらに有していることを特徴とするハブ(5;405;505)。
- 請求項10または11において、空洞(26、27;426;526、527)が、その全長(I)にわたってノッチ(30、31;430;530、531)に対してアンダーカットされていることを特徴とするハブ(5;405;505)。
- 請求項10〜12の何れか1項において、着座部(24、25;424;524、525)のアンダーカット面(35;435;535)が、前記軸方向(X、S1)および/または第2の方向(S2)の抑止面(40、41;440、441;540、541)を少なくとも部分的に構成していることを特徴とするハブ(5;405;505)。
- 請求項10〜13の何れか1項において、着座部(24、25;424;524、525)のアンダーカット面(35;435;535)が、カーブしていることを特徴とするハブ(5;405;505)。
- 請求項1〜14の何れか1項において、着座部(24、25;124;224;324;424;524、525)が、着座部の長手方向(Y、Y’)と平行に延びる壁を有しており、着座部の長手方向(Y、Y’)は、ハブ(5;105;205;305;405;505)の横断面(M)に対して傾き(β、β’)を有していることを特徴とするハブ(5;105;205;305;405;505)。
- 請求項15において、前記傾き(β、β’)が、車輪のキャンバー角に一致していることを特徴とするハブ(5;105;205;305;405;505)。
- 請求項1〜16の何れか1項において、ハブ(5;105;205;505)の軸方向端部(7,8;507、508)に近接してハブ(5;105;205;505)から半径方向に突き出す少なくとも1つのスポーク取付部材(22、23;122;222;522、523)を有しており、前記少なくとも1つの着座部(24、25;124;224;524、525)が、前記少なくとも1つのスポーク取付部材(22、23;122;222;522、523)に形成されていることを特徴とするハブ(5;105;205;505)。
- 請求項17において、各スポーク取付部材(22、23;122;222;522、523)に、少なくとも2つの着座部(24、25;124;224;524、525)が形成されていることを特徴とするハブ(5;105;205;505)。
- 請求項18において、同じスポーク取付部材(22、23;122;222;522、523)に形成された前記少なくとも2つの着座部(24、25;124;224;524、525)が、ハブ(5;105;205;505)の横断面(M)に対して、互いに離れる方向のキャンバー角(β、β’)で延びていることを特徴とするハブ(5;105;205;522、523)。
- 請求項17〜19の何れか1項において、各スポーク取付部材(22、23;522、523)が、半径方向(R)に少なくとも部分的に先細りであることを特徴とするハブ(5;505)。
- 請求項20において、各スポーク取付部材(22、23;522、523)が、対向する傾斜面(28)を有しており、傾斜面(28)に着座部(24、25;524、525)の空洞(26、27;526、527)の少なくとも一方の端部(37、38)が開いていることを特徴とするハブ(5;505)。
- 請求項21において、各スポーク取付部材(22、23;522、523)が、前記着座部(24、25;524、525)の空洞(26、27;526、527)の少なくとも一方の端部(37、38)の半径方向外側に、対向する傾斜面(28)を有していることを特徴とするハブ(5;505)。
- 請求項17〜22の何れか1項において、各スポーク取付部材(22、23;222;522、523)が、軸方向(X)の両端の少なくとも一方で、軸方向にくぼみを有していることを特徴とするハブ(5;205;505)。
- 請求項1〜16の何れか1項において、軸方向の端部(307、308;407、408)の少なくとも一方に、環状の表面(309、311;409、411)を有しており、前記少なくとも1つの着座部(324、424)のノッチ(330;430)が、前記環状の表面(309、311;409、411)から延びていることを特徴とするハブ(305;405)。
- 請求項1〜24の何れか1項において、前記少なくとも1つの着座部(24、25;124;524、525)の長手方向(Y、Y’)が、ほぼ接線方向であることを特徴とするハブ(5;105;505)。
- 請求項1〜25の何れか1項において、前記少なくとも1つの着座部(204;324;424)の長手方向(Y、Y’)が、ほぼ半径方向であることを特徴とするハブ(205;305;405)。
- 請求項1〜26の何れか1項に記載のハブ(5;105;205;305;405;505)を有する自転車のスポーク付き車輪(1)。
- 請求項27において、ハブ(5;305)の少なくとも1つの着座部(24、25;324)が、長手方向(Y、Y’)に、ハブ(5;305)の本体を貫通しており、少なくとも1つの着座部(24、25;324)のノッチ(30、31;330)の中央面が、ハブの横断面(M)に対して鋭角(α)で傾けられており、少なくとも1つの着座部(24、25;324)に、ノッチ(30、31;330)の幅(L)よりも小さいサイズのフラットな中央部(62)を有するスポーク(15、60)が、フラットな中央部(62)を横断面(M)に従うように向けられて収容されている車輪(1)。
- 請求項28において、スポーク(60)が、頭部(64)に近接してフラット部(68)を有しており、フラット部(68)が、少なくとも1つの着座部(24、25;324)のノッチ(30、31;330)に挿入されることを特徴とする車輪(1)。
- 請求項27において、ハブ(5;405;505)の少なくとも1つの着座部(24、25;424;524)が、着座部の長手方向(Y、Y’)に、ハブ(5;405;505)の本体を貫通するとともに、ノッチ(30、31;430;530、531)に対してアンダーカットされた空洞(26、27;426;526、527)をさらに有しており、少なくとも1つの着座部(24、25;424;524)に、ノッチ(30、31;430;530;531)の幅(L)よりも小さいサイズのフラットな中央部(62)、およびフラットな中央部(62)と頭部(64)との間の接合カラー(66)を有するスポーク(15、60)が収容され、カラー(66)が、ノッチ(30、31;430;530;531)の幅(L)よりも大きな直径を備える円形断面、および頭部(64)付近のフラット部(68)を有しており、フラット部(68)が少なくとも1つの着座部(24、25;324)のノッチ(30、31;330)に挿入されている車輪(1)。
- 請求項30において、スポーク(60)のフラットな中央部(62)が、ほぼハブ(5;405;505)の横断面(M)に向いており、この向きが、フラットな中央部(62)とカラー(66)のフラット部(68)との間の互いの向き(α)によって決定されていることを特徴とする車輪(1)。
- 請求項28〜31の何れか1項において、スポーク(60)のフラットな中央部(62)が、スポーク(60)の頭部(64)から、ハブ(5;305;405;505)の着座部(24、25;324;424;524、524)の長さ(I)よりも長い距離(H)で位置していることを特徴とする車輪(1)。
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