JP2009514722A - 自転車フレーム - Google Patents

Abstract

四辺形断面を持つダウンチューブを含む自転車フレームにおいて、少なくとも車輪に面するダウンチューブの中央−上部において、前記四辺形断面の外向き面（１０）が凹面であり、かつ前記外面（１０）の寸法がほぼダウンチューブの上部断面（Ａ：Ａ）から中央部断面（Ｃ：Ｃ）に向かって増大する。

Description

自転車の分野で急激に現れてきている新材料（複合材料、熱安定性繊維、新規の合金）は、自転車フレームの新規の製造法を出現させている。

このように、現在の技術状況において存在する制限によってこれまでは到達できなかった様々な目的の達成を可能にする新規の多数の創造的選択肢が設計者及び製造業者の前に開かれている。

このような状況において、ダウンチューブが二重の効果を持つ本発明の自転車フレームが提供される。その具体的な形状／断面は下記の二重目的を追求する：
１．大きな慣性モーメントを有するメインチューブ（この中でダウンチューブが基本である）を持つ超剛性構造によってフレームに最大の効率を与えること
２．泥及び土ぼこりの悪条件においてユーザーを保護して、「泥除け」の役割を果たすこと。このようにして、ダウンチューブは従来の泥除けに有利に取って代わって、ユーザーに対する様々な粒子の影響を大幅に取り除く。

これまでの自転車の歴史を通じて、高性能のモデルのあらゆる製造者の目的の１つは剛性／重量の関係を最適化することであった。すなわち、最小の重量で最大の剛性を得ることであった。

同じ力が加えられる場合質量が小さければそれだけ加速が大きくなるので（Ｆ＝ｍ＊ａ）、重量を最小限に抑えることはユーザーが上り坂で上げなければならない質量を最大限減少しかつ加速を容易にするという要望に応える。

しかし重量を小さくしようとすると、フレームの剛性がなおざりになることがしばしばであった。フレームの剛性は車両の制御及び安定性を保証する際の基本特性であるが、同時にユーザーのエネルギーの活用のための基本特性でもある。すなわち、剛性が不十分であるためにユーザーのペダル踏みの力を受けて変形するフレームは与えられるエネルギー全体の浪費を意味する。このようなエネルギーの損失は構造の変形の二乗に比例する（エネルギー１／２＊構造の剛性＊変形²）。

このように、自転車の効率の最適化のためには重量を減らすだけでなく、同時に高いレベルの剛性も維持しなければならないことが明らかである。

ダウンチューブは横力及びねじれ力を受けるとき必要な剛性を自転車フレームに与えるために基本的役割を果たす。

多くの理論計算及び様々な研究の後に、出願者は明白に下記のことを確認した：ダウンチューブの中央−上部はその剛性にとって重要なゾーンであり、従って、その母線に対してより大きい慣性モーメントを与えるようにしなければならない。限度は、一方で偶発的衝撃に対する構造の無欠性を保証する最小限の安全性によってまた他方で最大重量限度によって定められなければならない。

本発明の目的は上記の２つの問題、すなわち
−最小限の重量を持つダウンチューブの最大限の剛性
−前輪の泥跳ねからのユーザーの保護
を解決することである。

具体的には、本発明の自転車フレームは四辺形の断面を持つダウンチューブを含み、下記のことを特徴とする：
ａ）少なくとも自転車の車輪に面するダウンチューブの中央−上部において、前記四辺形断面の外面が凹面であること、及び
ｂ）前記外面の寸法がほぼダウンチューブの上部から中央部に向かって増大すること。

本発明においては、２本のリブもダウンチューブ下端に配置される。２本のリブは、理論上の計算に基づくが、同時に水、泥、ばら石またはこれらの組合せなど悪条件においてはダウンチューブに固定される泥除け及びプロテクタなど付属品を利用することは通例なので大きな助けとなる。しかし、これらは全て面倒な組立て及び支え並びに保護を伴うのが常である。

本発明の自転車フレームはこれらの付属品が果たす役割をこのフレームにある程度統合することを提案している。モノコック構造のカーボンファイバ製フレームの特定の製造方法を利用して、重量、機能性または組立の制限を配慮する必要なく小型の泥除けの保護効果を実現する数個の断面がダウンチューブに与えられた。

本発明の目的をよりよく理解するために、本発明の実施の好ましい態様が図に示されているが、その基本から逸脱することなく付随的修正が可能である。

次に、本発明の実施例（限定的ではない）について説明する。

従来の自転車フレームにおいて、ダウンチューブ（１）は一定断面を持つ。従って、チューブ全体の断面は重要ゾーンすなわち中央−上部（１１）において支える必要のある強さ／剛性をカバーするために必要な最大断面でなければならない（図１及び２を参照のこと）。

提案される新規の自転車フレームにおいては、本発明に従ったダウンチューブ（１）は可変的断面を持ち、中央−上部のそれぞれの部分において異なる断面を有する（図４から６までを参照のこと）。

強さ／剛性に関して重要なゾーンは中央−上部（１１）である。本発明の自転車フレームに従えば、ダウンチューブ（１）は中央−上部（１１）において可変的断面を持ち、断面が多角形であり少なくともその辺のうちの１つ（１０）が凹面を示すという特殊性を持ち（図５−６を参照のこと）、かつ、このゾーン（１１）のダウンチューブ（１）が自転車の前輪のカバーの幅より大きい幅（ａ）を有するという特殊性を持つ（図５及び６を参照のこと）ので、この断面はこのゾーンにおいてその母線に対してより大きな慣性モーメントを与える。このチューブ（１）によって跳ね返されない粒子の流れはユーザーの頭にぶつからないような軌跡を持つので、これによって、このゾーンはより大きな保護となる。ユーザーがまっすぐな軌跡を描くと仮定する場合、ユーザーの顔（自転車の制御にとって最も危険なゾーン）に通常であれば衝突したであろう全ての粒子はまさにこの中央−上部のダウンチューブ（１）の特殊な形態のおかげで阻止される。

ダウンチューブ（１）の前部幅（ａ）、後部幅（ｃ）及び厚み（ｂ）の間の関係はそれぞれの断面によって異なる。

提示される実施形態において（図４から６までを参照のこと）、様々な断面は丸みを帯びた頂点を持ち、厚み（ｂ）は一定に保たれ、後部幅（ｃ）は、この中央−上部（１１）の中で最も下の断面Ｃ：Ｃにおける最小値（図６を参照のこと）からダウンチューブ（１）の中央−上部（１１）のうち最も上の断面Ａ：Ａにおける最大値ｃ＝ａ（図４を参照のこと）まで変動する。

前部幅（ａ）はダウンチューブ（１）の中央−上部（１１）において大きい。特にこのゾーン（１１）において、幅（ａ）は車輪のカバーの幅より大きくその形状は凹面（１０）なので、ダウンチューブは泥除けの機能を果たす。

本発明の基本となる二重効果を持つダウンチューブ（１）の中央−上部を特に際立たせた、自転車フレームの立面略図である。 図１の詳細図である。 図２に対応する側面略図である。 図１及び２のＡ：Ａで示されるダウンチューブの中央−上部の断面を示している。 図１及び２のＢ：Ｂで示されるダウンチューブの中央−上部の断面を示している。 図１及び２のＣ：Ｃで示されるダウンチューブの中央−上部の断面を示している。

Claims (2)

1. 四辺形断面を持つダウンチューブ（１）を含む自転車フレームであり、
   ａ）少なくとも自転車車輪に面する前記ダウンチューブ（１）の中央−上部（１１）において前記断面の外向き面（１０）が凹面であり、かつ
   ｂ）前記外向き面（１０）の寸法（ａ）がほぼ前記ダウンチューブの上部断面（Ａ：Ａ）から中央部断面（Ｃ：Ｃ）に向かって増大する、
   ことを特徴とする、自転車フレーム。
2. 前記中央−上部の少なくとも一部において、ダウンチューブ（１）の前記幅（ａ）が前記自転車の前輪のタイヤの幅より大きいことを特徴とする、前の請求項に記載の自転車フレーム。

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