JP2010095253A

JP2010095253A - 特に標準的なダイヤモンド型を有する自転車用管状フレーム

Info

Publication number: JP2010095253A
Application number: JP2009238981A
Authority: JP
Inventors: Fausto Pinarello; ファウスト・ピナレッロ
Original assignee: CICLI PINARELLO SpA
Current assignee: CICLI PINARELLO SpA
Priority date: 2008-10-17
Filing date: 2009-10-16
Publication date: 2010-04-30
Also published as: EP2177426A1; US20100096832A1; CA2681999A1; TW201026550A; CN101723038A

Abstract

【課題】特に標準的なダイヤモンド型を有する自転車用管状フレームを提供する。
【解決手段】特に標準的なダイヤモンド型を有する自転車用管状フレーム（１）であって、フロントフォークに接続できる少なくとも１つのフロントヘッドチューブ（３）と、ヘッドチューブ（３）に機能的に接続され、サドルを取付けるための差込口（５）を形成する第１の実質的に水平な管状体（４）と、フロントヘッドチューブ（３）に機能的に接続され、中心機構を支持できる第２の斜方向の管状体（６）とを形成する管状構造（２）を備える。２つの管状体（４，６）のうちの少なくとも１つは、フレーム（１）の長手方向の平面（１２）に対して非対称の曲げおよびねじり補剛のための構造的に非対称の抵抗横断面を有する。より詳細には、長手方向の平面（１２）は、第１の実質的に水平な管状体（４）の軸および第２の斜方向の管状体（６）の軸を通る面によって形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に標準的なダイヤモンド型を有する自転車用管状フレームに関する。

自転車において、フレームは基本的な部品である。なぜなら、フレームは、自転車の他のすべての部品が組立てられる支持構造の機能を果たすことに加えて、サイクリストの足と駆動輪との間の力の伝達によって主に引き起こされる絶え間ない応力を受け、自転車の性能に影響を及ぼすためである。

実際、自転車のフレームは、ストローク中に、すなわち、足によってペダルに加えられた推力が、変速機システムによって、駆動輪に加えられる牽引力に変換されるときにサイクリストによって導入される荷重を主に受ける。

より正確には、ペダルは、２つの側（右側および左側）で完全に非対称であり、したがって、時間が経つにつれて、強度が同一であるが反対方向の２つの影響を生み出す。

これらの影響は、競争の用途で用いられるフレームの変形を調査すると、より明らかである。毎分９０ストロークの回転速度で１２００Ｗの平均的な力の送達を達成できるレーサのストローク中、フレームは、レーサ自身によってペダルに加えられた垂直推力が引起す曲げ応力およびねじり応力を受け、この曲げ応力およびねじり応力は、レーサがハンドルバーを握っている間に、レーサの体重やレーサが引起す曲げ応力およびねじり応力のために、荷重を増大させる。

さらに、フレームは、変速機システムが引起す曲げ応力およびねじり応力を受け、この変速機システムは、現在使用されているフレームでは、通常は完全に右側に取付けられている。

より詳細には、ピニオンとチェーンリングとの間のチェーンの牽引力は、理想的には平行である中心機構の軸および駆動輪の軸のずれを引起す傾向があり、フレームの曲げ変形およびねじり変形を必然的に伴い、この曲げ変形およびねじり変形は、サイクリストが右のペダルを押圧するか左のペダルを押圧するかに応じて、ペダルに対するサイクリストの動作が引起す変形に追加あるいは、変形が減じられる。

自転車が使用される地面の不連続性が引起す影響をさらに増大させる、上述の異なる応力に起因する構造的不具合を回避するために、曲げおよびねじり剛性と重量との最善の妥協点を捜し求めることによって自転車フレームの設計が行なわれる。

自転車のタイプおよび自転車が有し得るコストに応じて、さまざまな材料でできたさまざまな形状のフレームがある。

最も一般的な構造は、４つの管状体（ヘッドチューブ、水平チューブ、垂直チューブ、および斜方向チューブ）によって構築された「ダイヤモンド」型を有する構造であり、４つの管状体は、２つのノードにおいて、４つのより細い管状体（水平なライニングおよび垂直なライニング）からなる（後輪の結合フォークに接合された）後方キャリッジに接合される。

このタイプのより安価なフレームの中で最も普及しているのは、対称的な抵抗横断面を
有する管状体からなるフレームであり、対称的な抵抗横断面は、このような管状体の延長部に沿って変化する一定の厚みまたは断面を有し得る。

一般的にフレームが受ける上述の応力のために、これらの公知のフレームタイプは、対称的なフレームの剛性が高すぎるかまたは不安定すぎるかのいずれかであるという欠点がないわけではない。

この欠点を取除くために、背景技術は非対称構造を提案しているが、この非対称構造は、フレームの後方部分、すなわち後方キャリッジ部のためのものにすぎない。

本発明の狙いは、特に標準的なダイヤモンド型を有する自転車用管状フレームを提供することによって上述の欠点をなくすことであり、これによって、自転車の長手方向の平面に対して非対称である曲げおよびねじり剛性値を管状フレームが有することができるようになり、その結果、考慮される自転車の側に拘らず不安定すぎることも剛性が高すぎることもなくなり、フレームの構造的挙動をさらに最適化する。

この狙いの中で、本発明の目的は、同じレベルの公知のフレームタイプに対して競争力があるように、重量および生産コストが低い、特に標準的なダイヤモンド型を有する自転車用管状フレームを提案することである。

この狙い、ならびに以下でさらに明らかになるこれらのおよび他の目的は、特に標準的なダイヤモンド型を有する自転車用管状フレームであって、フロントフォークに接続できる少なくとも１つのフロントヘッドチューブと、上記ヘッドチューブに機能的に接続され、サドルを取付けるための差込口を形成する第１の実質的に水平な管状体と、上記フロントヘッドチューブに機能的に接続され、中心機構を支持できる第２の斜方向の管状体とを形成する管状構造を備え、上記管状体のうちの少なくとも１つは、フレームの長手方向の平面に対して非対称の曲げおよびねじり補剛のための構造的に非対称の抵抗横断面を有し、上記長手方向の平面は、上記第１の実質的に水平な管状体の軸および上記第２の斜方向の管状体の軸を通ることを特徴とする、フレームによって達成される。

本発明のさらなる特徴および利点は、この発明に係る特に標準的なダイヤモンド型を有する自転車用管状フレームの好ましいが排他的でない実施例の以下の詳細な説明からさらに明らかになり、その実施例は、非限定的な例として添付の図面に示される。

本発明に係る特に標準的なダイヤモンド型を有する自転車用管状フレームの実施例の、右から見た側面図である。図１に示されるフレームの、左から見た側面図である。図１に示されるフレームの平面図である。図１に示されるフレームの第２の実施例の、右から見た側面図である。線Ｖ−Ｖに沿った、図４に示されるフレームの断面図である。線ＶＩ−ＶＩに沿った、図４に示されるフレームの断面図である。線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った、図４に示されるフレームの断面図である。線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った、図４に示されるフレームの断面図である。線ＩＸ−ＩＸに沿った、図４に示されるフレームの断面図である。線Ｘ−Ｘに沿った、図４に示されるフレームの断面図である。線ＸＩ−ＸＩに沿った、図４に示されるフレームの断面図である。図１に示されるフレームの第３の実施例の、右から見た側面図である。線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿った、図１２に示されるフレームの断面図である。線ＸＩＶ−ＸＩＶに沿った、図１２に示されるフレームの断面図である。線ＸＶ−ＸＶに沿った、図１２に示されるフレームの断面図である。線ＸＶＩ−ＸＶＩに沿った、図１２に示されるフレームの断面図である。線ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩに沿った、図１２に示されるフレームの断面図である。線ＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩに沿った、図１２に示されるフレームの断面図である。線ＸＩＸ−ＸＩＸに沿った、図１２に示されるフレームの断面図である。図１に示されるフレームの第４の実施例の、右から見た側面図である。線ＸＸＩ−ＸＸＩに沿った、図２０に示されるフレームの断面図である。線ＸＸＩＩ−ＸＸＩＩに沿った、図２０に示されるフレームの断面図である。線ＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩに沿った、図２０に示されるフレームの断面図である。線ＸＸＩＶ−ＸＸＩＶに沿った、図２０に示されるフレームの断面図である。線ＸＸＶ−ＸＸＶに沿った、図２０に示されるフレームの断面図である。線ＸＸＶＩ−ＸＸＶＩに沿った、図２０に示されるフレームの断面図である。線ＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩに沿った、図２０に示されるフレームの断面図である。

図を参照して、参照番号１によって概して表わされる特に標準的なダイヤモンド型を有する自転車用管状フレームは、フロントフォークに接続するための少なくとも１つのフロントヘッドチューブ３と、応力に抵抗するためにヘッドチューブ３に機能的に接続され、サドルを取付けるための差込口５を形成する第１の実質的に水平な管状体４と、フロントヘッドチューブ３に機能的に接続され、中心機構を支持する第２の斜方向の管状体６とを形成する管状構造２を備える。

フレーム１はさらに、管状構造２に機能的に接続され、かつ、２つの水平方向スリーブ８と１対の斜方向スリーブ９とを備える後方キャリッジ７を備え、２つの水平方向スリーブ８および１対の斜方向スリーブ９は、管状構造２の管状体と類似しているがより小さな管状体からなっている。

より特定的に、斜方向スリーブ９は、第４の実質的に垂直な管状体１１に機能的に接続された第３の斜方向の管状体１０から延びており、第４の実質的に垂直な管状体１１は、その端部１１ａおよび１１ｂで、サドルを取付けるための差込口５および中心機構において、第１の実質的に水平な管状体４および第２の斜方向の管状体６にそれぞれ機能的に接続される。

より正確には、サドルを取付けるための差込口５は、第４の実質的に垂直な管状体１１によって直接形成される。

この発明によれば、フレーム１の長手方向の平面１２に対して非対称な曲げおよびねじり剛性を有するように、自転車用フレームが受ける典型的な非対称の曲げ応力およびねじり応力に応じて最適化される構造を有するように、第１の実質的に水平な管状体４の軸および第２の斜方向の管状体６の軸を通る平面が形成され、２つの管状体４または６のうち
の少なくとも１つは、フレーム１の長手方向の平面１２に対して構造的に非対称である抵抗横断面を有する。

有利に、図４〜図１１に示されるフレーム１の第２の実施例では、抵抗横断面のこの構造的非対称性は、断面全体に亘って実質的に一定の壁の厚みを維持しながら、長手方向の平面１２に対して非対称の形状を有する抵抗横断面を設けることによって達成できる。

この第２の実施例において厚みが一定であることは、例示的な特徴であると考えられることを強調しなければならない。なぜなら、上記管状体は、たとえば炭素などの複合材料によって手作業で提供されることができ、したがって、生産作業が引起すわずかな厚みのばらつきを有する可能性があるためである。

代案として、図１２〜図１９に示されるフレーム１の第３の実施例では、抵抗横断面の構造的非対称性は、２つの右半分の断面および左半分の断面を形成する長手方向の平面１２に対して対称である形状を維持しながら、壁の厚みが右半分の断面と左半分の断面とで異なる抵抗横断面を設けることによって達成できる。

さらなる代案として、図２０〜図２７に示されるフレーム１の第４の実施例では、抵抗横断面の構造的非対称性は、抵抗横断面の形状が長手方向の平面１２に対して非対称であると同時に、壁の厚みが右半分の断面と左半分の断面とで異なる抵抗横断面を設けることによって達成できる。

この態様で、２つの幾何学的非対称性の効果を追加することが可能である。
フレーム１の構造的非対称性をどこで得たいかに応じて、これらの幾何学的非対称性は、第１の実質的に水平な管状体４、または第２の斜方向の管状体６、または管状体４および６の両方に適用できる。

管状構造２に関して、先に説明した幾何学的非対称性によって既に与えられた剛性に加えて、フレーム１の長手方向の平面１２に対して非対称な曲げおよびねじり剛性を有するように、同じ原理を第３の斜方向の管状体１０にも当てはめることができ、その結果、第３の斜方向の管状体１０は、断面全体に亘って壁の厚みが実質的に一定である、長手方向の平面１２に対して非対称の形状によって、または右半分の断面と左半分の断面との間の壁の厚みの非対称性によって、または前述の２つの場合の組合せによって得られる構造的に非対称な抵抗横断面を有することになる。

「実質的に水平な」および「実質的に垂直な」という用語は、図に示されるように、および当業者によって知られているように、それらの用語が指す要素がそれぞれの垂直または水平な方向から僅かに角度がずれている場合も含むことが意図されている。

実際には、本発明に係る特に標準的なダイヤモンド型を有する自転車用管状フレームが、意図される狙いおよび目的を十分に達成することがわかった。なぜなら、フレームを構成する管状要素の横断面の形状または上記管状フレームの厚みを上記自転車の長手方向の平面に対して代替的に変更することによって、非対称の曲げおよびねじり剛性を有することが可能であり、したがって上記フレームの最適化を達成するためである。

このように考案された特に標準的なダイヤモンド型を有する自転車用管状フレームは、数多くの修正および変更の余地があり、すべての修正および変更は特許請求の範囲の範囲内である。

すべての詳細はさらに、他の技術的に等価の要素と置換えられてもよい。
実際には、利用される材料は、特定用途、ならびに起こり得る形状および寸法と互換性がある限り、いずれも要件および技術の現状に従い得る。

１特に標準的なダイヤモンド型を有する自転車用管状フレーム、２管状構造、３フロントヘッドチューブ、４第１の実質的に水平な管状体、５差込口、６第２の斜方向の管状体、１２長手方向の平面

Claims

特に標準的なダイヤモンド型を有する自転車用管状フレームであって、フロントフォークに接続できる少なくとも１つのフロントヘッドチューブ（３）と、前記ヘッドチューブ（３）に機能的に接続され、サドルを取付けるための差込口（５）を形成する第１の実質的に水平な管状体（４）と、前記フロントヘッドチューブ（３）に機能的に接続され、中心機構を支持できる第２の斜方向の管状体（６）とを形成する管状構造（２）を備え、前記管状体（４，６）のうちの少なくとも１つは、フレーム（１）の長手方向の平面（１２）に対して非対称の曲げおよびねじり補剛のための構造的に非対称の抵抗横断面を有し、前記長手方向の平面（１２）は、前記第１の実質的に水平な管状体（４）の軸および前記第２の斜方向の管状体（６）の軸を通ることを特徴とする、フレーム。
前記第１の実質的に水平な管状体（４）は、前記長手方向の平面（１２）に対して非対称であるねじりおよび曲げ補剛のための構造的に非対称の抵抗横断面を有することを特徴とする、請求項１に記載のフレーム。
前記第２の斜方向の管状体（６）は、前記長手方向の平面（１２）に対して非対称である曲げおよびねじり補剛のための構造的に非対称の抵抗横断面を有することを特徴とする、請求項１に記載のフレーム。
前記第１の実質的に水平な管状体（４）および前記第２の斜方向の管状体（６）は両方とも、前記長手方向の平面（１２）に対して非対称である曲げおよびねじり補剛のための構造的に非対称の抵抗横断面を有することを特徴とする、請求項１に記載のフレーム。
前記構造的に非対称の抵抗横断面は、横断面全体に亘って壁の厚みが実質的に一定である、前記長手方向の平面（１２）に対して非対称である形状を有することを特徴とする、請求項２または３または４に記載のフレーム。
前記構造的に非対称の抵抗横断面は、壁の厚みが右半分の断面と左半分の断面とで異なる、前記長手方向の平面（１２）に対して対称である形状を有し、前記右半分の断面および前記左半分の断面は、前記長手方向の平面（１２）によって規定されることを特徴とする、請求項１から５の１つ以上に記載のフレーム。
前記フレームは、前記管状構造（２）に機能的に接続され、かつ、２つの水平方向スリーブ（８）と２つの斜方向スリーブ（９）とを備える後方キャリッジ（７）を備え、前記斜方向スリーブ（９）は、第４の実質的に垂直な管状体（１１）に機能的に接続された第３の斜方向の管状体（１０）から延びており、前記第４の実質的に垂直な管状体（１１）は、その端部（１１ａ，１１ｂ）で、前記サドルを取付けるための前記差込口（５）および前記中心機構において、前記第１の実質的に水平な管状体（４）および前記第２の斜方向の管状体（６）にそれぞれ機能的に接続されることを特徴とする、請求項１から６の１つ以上に記載のフレーム。
前記第３の斜方向の管状体（１０）は、前記長手方向の平面（１２）に対して非対称である曲げおよびねじり補剛のための構造的に非対称の抵抗横断面を有することを特徴とする、請求項７に記載のフレーム。
前記第３の斜方向の管状体（１０）の前記構造的に非対称の抵抗横断面は、断面全体に亘って壁の厚みが実質的に一定である、前記長手方向の平面（１２）に対して非対称の形状を有することを特徴とする、請求項７および８の１つ以上に記載のフレーム。
前記第３の斜方向の管状体（１０）の前記構造的に非対称の抵抗横断面は、壁の厚みが右半分の断面と左半分の断面とで異なる、前記長手方向の平面（１２）に対して対称である形状を有し、前記右半分の断面および前記左半分の断面は、前記長手方向の平面（１２）によって規定されることを特徴とする、請求項７から９の１つ以上に記載のフレーム。