JP2021178629A - 補強構造を有するウィングを備えた複合材料製自転車用リム - Google Patents

Abstract

【課題】軽量で強固な車輪を得るための複合材料製リムの提供【解決手段】ポリマー材料に組み込まれた１層以上の構造繊維によりそれぞれ形成された複数の層状構造の複合材料からなり、タイヤを保持するための２つの対向するウィング（１３，１４）の間を延びる上側ブリッジ（１２）を有する径方向外側の周縁チャネル（１１）を備える自転車用リムである。周縁チャネルは、ウィングの一方から他方まで延びる内側層状構造（３１）と、少なくともウィングの端部において内側層状構造に巻きつけられた少なくとも１つのラッピング層状構造（３２）とを備え、内側層状構造およびラッピング層状構造は複数の層状構造に含まれる。ウィングの端部のラッピング層状構造は、ウィング自体を補強するだけでなく、起こり得る剥離現象からウィングの端部を保護し、例えば、タイヤの破裂や、剛性の障害物にリムが特に強く衝突するなどといった衝撃的な事象の場合に剥離が生じないようにする。【選択図】図１

Description

本発明は、複合材料製の自転車用車輪に関する。本発明は、特に、熱硬化性ポリマー材料のマトリックス中に構造繊維（炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、アラミド繊維、セラミック繊維、およびそれらの組み合わせなど）が組み込まれた材料からなる自転車用車輪に関する。

本明細書において、特に、径方向、軸方向、円周方向などの空間に関する記載は、リム（つまり、リムが設けられる自転車用車輪）の回転軸を基準としたものである。

自転車のパーツやコンポーネントを作製するにあたり、極めて軽量かつ強固な部品を得るために、複合材料が広く用いられるようになってきている。現在では、これらの材料を用いてリムが作製されることが多くなっている。

複合材料でのリムの形成は、金型を用いて行うことができる。複合材料を未硬化の状態で金型内に配置し、複合材料を金型の形状とする。複合材料は未硬化の状態では極めて容易に変形可能であるので、このような作業が可能である。その後、金型を閉じ、複合材料を押圧して所望の形状に成形する。次に、複合材料を含む金型に対して熱処理（硬化処理ともいう）を施し、ポリマー材料のマトリックスを架橋（ポリマー化）し、それにより構造繊維を所定位置に固定する。最後に、リムを金型から取り出した後、リムの最終的な形状が得られるまで、リムに対して何らかの機械的処理（典型的にはフライス加工および研磨処理）を施す。

先行技術の金型としては、アキシャル（axial）型とラジアル型の２種類がある。アキシャル金型は２つのシェルからなり、これらのシェルが互いに結合されて、リムの軸方向に複合材料に押し付けられる。ラジアル金型は径方向内側シェルと径方向外側シェルとからなり、これらのシェルが互いに結合されて、リムの径方向に複合材料に押し付けられる。リムが、１つ以上の閉じられた内側チャネル（いわゆるポケット）が設けられた形状を有する場合には、膨張可能なインサート(inflatable inserts)が使用される。いずれのタイプの金型を用いる場合でも、形状的な理由により、上記シェルを多数の別体部品から構成することができる（または、構成する必要がある）。また、同じ理由により、例えばタイヤを保持するウィングなどのアンダーカット部分を形成するために、金型インサート(mold inserts)（コアともいう）を用いることができる（または、用いる必要がある）。

自転車用リムは、極めて多様かつ変動性の高い応力に曝されることから、特に繊細な部品である。また、２つの車輪は全体として自転車の総重量のうちの大きな割合を占める。このため、この分野の会社は、常に、より軽量で強固な車輪が得られるような改良を試みている。

よって、本発明第1の構成は、請求項１に係るリムに関する。本発明第２の構成は、請求項１３に係るリムの製造方法に関する。前記リムおよび前記方法の好適な特徴は従属請求項に示される。

より具体的には、ポリマー材料に組み込まれた１層以上の構造繊維によりそれぞれ形成された複数の層状構造の複合材料からなり、タイヤを保持するための２つの対向するウィングの間を延びる上側ブリッジを有する径方向外側の周縁チャネル(radially outer peripheral channel)を備える自転車用リムにおいて、
前記周縁チャネルは、前記ウィングの一方から他方まで延びる内側層状構造(inner layered structure)と、少なくとも前記ウィングの端部において前記内側層状構造に巻き付けられ、かつ自ら閉じられたラッピング層状構造(wrapping layered structure)とを備え、前記内側層状構造および前記ラッピング層状構造は前記複数の層状構造に含まれることを特徴とする自転車用リムである。

本明細書および添付の特許請求の範囲において、「層状構造」(layered structure)という用語は、熱硬化性または熱可塑性ポリマー材料（好ましくは、熱硬化性樹脂）のマトリックスに組み込まれた構造繊維の単層が１層または複数層のセットとなったものを意味している。

前記ウィングの端部のラッピング層状構造は、ウィング自体を補強するだけでなく、起こり得る層間剥離(delamination)現象からウィングの端部を保護し、例えば、タイヤの破裂や、剛性の障害物にリムが特に強く衝突するなどといった衝撃的な事象の場合に剥離が生じないようにする。
前記ラッピング層状構造によって内側層状構造の周囲に形成される略ボックス状の構造（box-like structure）により、ウィングの強化および保護という効果に加えて、周縁チャネル全体が極めて著しく補強される。
好ましくは、前記ラッピング層状構造は、最初のフラップが最後のフラップに重なることにより自ら閉じている。これによりボックス状構造が完全なものとなり、ラッピング層状構造において既に閉じられているので、周縁チャネルの最大構造強度が確保される。

好適な実施形態において、前記リムは、径方向内側の閉じられたチャネルであって、径方向内側位置において前記周縁チャネルと一体化されたチャネルを備え、
前記閉じられたチャネルは、径方向内側位置において、前記上側ブリッジと下側ブリッジとにより互いに接合された２つの対向する側壁により形成されており、
前記閉じられたチャネルは、前記下側ブリッジと、前記側壁と、前記上側ブリッジの少なくとも一部とに沿って延びる閉チャネル層状構造(closed channel layered structure)を有し、前記閉チャネル層状構造は前記複数の層状構造に含まれる。これにより、前記閉チャネル層状構造は、実質的に箱状であるので、特に強固な構造を有する。

好ましくは、前記閉チャネル層状構造の端部は、前記周縁チャネルに位置する最初のフラップおよび最後のフラップであり、前記閉チャネル層状構造の前記最初のフラップおよび前記最後のフラップは、前記ラッピング層状構造に隣接している。これにより、前記閉チャネル層状構造は前記上側ブリッジにおいて前記周縁チャネルに連結されているので、前記閉チャネルおよび前記周縁チャネルが協働して前記リムに最大の強度を与える。

実施形態において、前記最初のフラップは、前記ラッピング層状構造が前記閉じられたチャネルの内部に部分的に面した状態のままになるように、前記最後のフラップから離間している。他の実施形態において、前記最初のフラップは、前記閉じられたチャネルの内部が前記閉チャネル層状構造により完全に囲まれるように、前記最後のフラップと重なっている。重ねた状態とすることで、閉チャネル層状構造のみから既に形成されている閉じられた箱状構造によって最大の構造強度が確保されるが、一方で、より簡易な構成とするためには離間させることが好ましい。実際、この場合、閉チャネル層状構造は、成形中かつ硬化前に、当該層状構造が巻き付けられる加圧ポケットのスラスト下において、金型内でより容易に移動させることができる。

好ましくは、前記周縁チャネルは２つの内側ウィング層状構造を備え、各前記内側ウィング層状構造は、前記ウィングのそれぞれにおいて前記内側層状構造と重なり、かつ前記ラッピング層状構造によって前記内側層状構造と共に囲まれており、前記内側ウィング層状構造は前記複数の層状構造に含まれる。これらの内側ウィング層状構造が存在することにより、周縁チャネルの他の部分と比較すると、より大きな応力に曝されることが多いウィングの構造強度が向上する。また、ラッピング層状構造内におけるこれらの内側ウィング層状構造の位置により、前記ラッピング層状構造および内側層状構造のいずれに対しても最大の機械的相互作用を確保できる。

好ましくは、前記リムは、前記ウィングの一方から前記側壁の一方、前記下側ブリッジ、前記側壁の他方、前記ウィングの他方へと外方を延びる外側層状構造を備え、前記外側層状構造は、前記閉じられたチャネルにおいて前記閉チャネル層状構造と重なり、かつ前記ウィングにおいて前記ラッピング層状構造の上に重なっており、前記外側層状構造は前記複数の層状構造に含まれる。この外側層状構造は、周縁チャネルおよび閉じられたチャネルを接合しているので、前記リムの全体的な構造強度に対して極めて重要な貢献を成している。

好ましくは、前記リムは２つの外側ウィング層状構造を備え、各前記外側ウィング層状構造は、前記ウィングのそれぞれにおいて前記ラッピング層状構造と重なり、かつ前記閉じられたチャネルにおいて前記外側層状構造の下で前記閉チャネル層状構造の上に重なっており、外側ウィング層状構造は前記複数の層状構造に含まれる。これらの外側ウィング層状構造はウィングを補強するために用いられるが、外側層状構造の下に位置しているので、前記リムの外側を非連続なものとはしない。

好ましくは、前記リムは、前記下側ブリッジに下側ブリッジ層状構造を備え、前記下側ブリッジ層状構造は前記複数の層状構造に含まれる。下側ブリッジの領域は、極めて高い局所的応力を決定し得る車輪のスポークが接続される領域であるので、この層状構造により下側ブリッジの領域が強化されることは有益である。

一実施形態において、前記下側ブリッジ層状構造は、前記外側層状構造と前記閉チャネル層状構造との間に配置されている。他の実施形態において、前記下側ブリッジ層状構造は、前記外側層状構造とは反対側で前記閉チャネル層状構造と重なっている。このように介在させることで、隣接する層状構造とのより良好な相互作用により最大の構造強度が確保されるが、一方で、金型内における正確な位置決めがより容易になるという理由から、より簡易な構成とするためには、外側層状構造とは反対側に（つまり、閉じられたチャネル内に）配置することが好適な場合もある。

好ましくは、前記リムは２つの円周方向インサートを備え、各前記円周方向インサートは、前記上側ブリッジと前記ウィングの一方とが集合する集合領域に配置されており、各前記インサートは、ポリマー材料に組み込まれた方向性構造繊維（directional structural fibres)からなり、前記方向性構造繊維は前記リムの前記円周方向に配向されている。

前記リムに、閉じられたチャネルも設けられている場合、好ましくは、前記リムは２つの円周方向インサートを備え、各前記インサートは、前記側壁の一方と、前記上側ブリッジと、前記ウィングの一方とが集合する集合領域に配置され、各前記インサートは、ポリマー材料に組み込まれた方向性構造繊維からなり、各前記インサートは、前記外側層状構造の下で前記閉チャネル層状構造と前記ラッピング層状構造との間に挿入されており、前記方向性構造繊維は前記リムの前記円周方向に配向されている。
前記円周方向インサートは、特に円周方向において、高い機械的強度を与えることに寄与する。

上述のとおり、様々な層状構造の複合材料には、ポリマーマトリックスに組み込まれた１層以上の構造繊維が含まれていてもよい。前記構造繊維は、所定の角度に向けられた一方向性繊維であってもよいし、布帛の一種である織物であってもよい。

好ましくは、前記ウィングは、前記リムの軸方向に対して所定の鋭角αで互いに向かって折り曲げられた端部をそれぞれ有し、前記周縁チャネルは、前記リムの前記軸方向に対して鋭角βで傾斜した表面を有する一対の円周方向突起を備え、α＞βである。前記ウィングの折り曲げられた端部と、前記周縁チャネルの突起とにより、タイヤの正確かつ安定な位置決めが促進される。上記の角度により、形成されたばかりの前記リムを前記金型から（特に金型インサートから）外さなければならないときに支障を生じさせることなく、そうした機能を維持することが可能である。一般に、角度αが小さい程、タイヤがより良好に保持される。しかしながら、角度αがゼロであると、金型インサートの取出しが難しくなる。上記突起が存在することにより、角度αがゼロよりも大きい場合にも優れたタイヤ保持性が得られ、同時に、金型インサートの取出しを容易にすることができる。なお、前記ウィングの端部の傾きおよび前記突起に関するこれらの構成は、有利なことに、本発明のリム以外の様々なリムにも適用することができる。よって、これらの構成は本発明自体を構成する。

好ましくは、前記角度αは約２０度である。好ましくは、α−βの差は、０．５から４度の範囲であり、より好ましくは約２度である。これらの構成はいずれも、単独または組み合わせとして、タイヤの保持性と金型インサートの取出しの容易性とを最も良好に両立できるようにする。

好ましくは、各前記突起は、前記ラッピング層状構造により形成されるが、熱硬化性樹脂の厚肉化により形成してもよい。
好ましくは、前記ウィングは、丸みのある端部を有する。この形態は、本発明に係る前記ウィングの端部に前記ラッピング層状構造が設けられたリムにおいて形成することが最も簡易な形態であるだけでなく、研磨処理が行われ得ることを除き、成形後に大幅な機械加工を要することなく、このリムを直接得られるようにする形態でもある。研磨処理は、表面的にポリマーマトリックスにのみ影響するだけであり、構造繊維には到達しないので、軽微なものと考えられる。

本発明の第２の構成において、ポリマー材料に組み込まれた構造繊維をベースとする複合材料からなる自転車用リムの製造方法であって、前記リムは、タイヤを保持するための２つの対向するウィング間を延びる上側ブリッジを有する径方向外側の周縁チャネルを備え、前記方法は、
ａ）前記自転車用リムのプロファイルに応じた形状のラジアル金型と、少なくとも１つの加圧要素(pression element)と、前記ウィングを形成するように適合された端部領域を前記金型内で形成するための少なくとも１つの金型インサートとを準備するステップと、
ｂ）ポリマー材料に組み込まれた構造繊維を含む未硬化の複合材料からなるラッピング層状構造を、作業平面に戴置するステップと、
ｃ）ポリマー材料に組み込まれた構造繊維を含む未硬化の複合材料からなる内側層状構造(inner layered structure)を、前記ラッピング層状構造の上に戴置するステップであって、前記内側層状構造の長さは前記ラッピング層状構造の長さと等しく、前記内側層状構造の幅は前記ラッピング層状構造の幅の半分未満である、ステップと、
ｄ）前記ラッピング層状構造の２つの対向するフラップを、前記内側層状構造の上で幅方向に折り曲げて、前記フラップを互いに重ねるステップと、
ｅ）前記加圧要素の上方に、Ｃ字状に折り曲げられた状態で前記内側層状構造が内包され、前記加圧要素と前記ラッピング層状構造とを前記金型内に配置するステップと、
ｆ）前記内側層状構造を内包する前記ラッピング層状構造が前記金型の前記端部領域に到達するように、前記少なくとも１つの金型インサートを前記金型内で位置決めするステップと、
ｇ）前記金型を閉じ、前記加圧要素を用いて前記ラッピング層状構造および前記内側層状構造に圧力を加えて、前記金型と前記少なくとも１つの金型インサートとの間の空間全体が満たされるまで、前記ポリマー材料を流動させ、前記金型の前記端部領域の方向に前記構造繊維を移動させるステップと、
ｈ）前記ポリマー材料を硬化させるような圧力および温度プロファイルに前記金型を曝すステップと、
ｉ）前記金型を開くステップと、
ｊ）前記少なくとも１つの金型インサートを取り出すステップと、
ｋ）成形された前記自転車用リムを取り出すステップと、を含む方法である。

この方法により、特に構成ｂ）からｇ）により、研磨工程が必要となり得ることを除き、機械的処理を施さずとも、前記金型からほぼ完成品のリムを得ることができる。前記ウィングは、最終的な形状とするためのフライス加工を特に必要としない。これにより、いずれにしても処理時間およびコストを増大させるプロセスが回避されるだけでなく、特に、ウィングの端部において、ポリマーマトリックスが取り除かれることにより前記構造繊維が空気に曝されることも防止される。実際、空気に曝されることにより、構造繊維の一体性が経時的に損なわれ、リムの寿命を短くする剥離現象を引き起こす可能性がある。

好ましくは、前記方法は、
ａ１）２つの円周方向インサートを準備するステップであって、各前記インサートはポリマー材料に組み込まれた方向性構造繊維からなり、前記方向性構造繊維は前記円周方向に配向されている、ステップと、
ｆ１）前記金型内において、前記内側層状構造を内包する前記ラッピング層状構造と前記加圧要素との間であって、かつ前記上側ブリッジと前記ウィングの一方とが集合する集合領域に、前記円周方向インサートを位置決めするステップと、をさらに含む。

前記２つの円周方向インサートは、それ自体が前記リムを強化するだけでなく、既に上述したように、特に、（前記内側層状構造を内包する）前記ラッピング層状構造を前記金型の端部領域の方向へと押すように前記加圧要素のスラストを加えることを可能とすることで、この端部領域を正確に充塞し、それにより前記ウィングを正確に成形することを促進する。

好ましくは、前記方法は、ｄ１）前記加圧要素の周囲に閉チャネル層状構造を曲げるステップをさらに含む。
これにより、径方向外側の周縁チャネルおよび径方向内側の閉じられたチャネルという２つのチャネルを有するリムを得ることができる。
本発明の更なる特徴および利点は、幾つかの好適な実施形態についての以下の説明からより明瞭になる。

本発明の第１実施形態に係るリムの模式断面図である。 図１のリムの径方向外側部分のみを示す拡大断面図である。 図１のリムの径方向外側部分のみを示すさらなる拡大断面図である。 図１のリムの径方向内側部分のみを示す拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係るリムの模式断面図である。 図２のリムの変形例を示す模式断面図である。 図４のリムの変形例を示す模式断面図である。 リム自体を形成する２つの連続工程における成形金型内の図１のリムの断面図である（簡易的に表したものであり、図１から図４において視認できる細部の全てを示すものではない）。 リム自体を形成する２つの連続工程における成形金型内の図１のリムの断面図である（簡易的に表したものであり、図１から図４において視認できる細部の全てを示すものではない）。

図１から図４には、自転車用車輪のリム１０の断面が模式的に示されている。リム１０は、複合材料（例えば、ポリマーマトリックスに組み込まれた構造繊維を含む材料）からなる。構造繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、アラミド繊維、セラミック繊維、または好適な機械的特性を有する他の繊維から選択される。また、リム１０の異なる部分を異なる繊維で形成することも可能である。ポリマーマトリックスは、選択された繊維と適合する任意の熱可塑性または熱硬化性ポリマー材料により得られる。熱硬化性マトリックスは、特に、未硬化の状態で容易に変形可能であり、かつ硬化させることにより架橋可能なマトリックスである。本明細書において、「硬化」という用語は、未硬化の材料を適切な圧力および温度プロファイルに曝すことにより、ポリマーマトリックスを架橋し、それにより所定の形状に固める処理を意味している。一方、熱可塑性マトリックスは、射出成形されると所望のように剛化（stiffening）する。

リム１０に用いる複合材料には、複数の層状構造と、複数のインサートとが含まれ、これらの層状構造およびインサートは硬化時に互いに一体化されて、構造的に単一のアセンブリを形成する。これらの層状構造およびインサートについては後述する。

リム１０は、径方向外側の周縁チャネル１１と、径方向内側の閉じられたチャネル(radially inner closed channel)２１とを備える。周縁チャネル１１は、タイヤを保持するように適合された２つの対向するウィング１３および１４の間を延びる上側ブリッジ１２を備える。ウィング１３および１４には、丸みのある端部１５および１６がそれぞれ設けられており、これらの端部は互いに向かって折り曲げられて、リム１０の軸心と平行な方向Ａに対して約２０°となる鋭角αを成している。閉じられたチャネル２１は、上側ブリッジ１２から径方向内側位置を延びており、上側ブリッジ１２および下側ブリッジ２５により互いに結合された２つの側壁（または側面）２３および２４を有する。

周縁チャネル１１は、ウィング１３からウィング１４、そしてラッピング層状構造３２へと上側ブリッジ１２全体を延びる内側層状構造３１を有する。ラッピング層状構造３２は、内側層状構造３１の周囲に巻き付けられており、図１において、およびより良好には図２において見られるように、内側層状構造３１を完全に囲むように自ら閉じている。ラッピング層状構造３２は、最初のフラップ３２ａと、最後のフラップ３２ｂとを備え、これらのフラップは、上側ブリッジ１２に対する径方向内側位置において、リム１０の中央平面Ｍで互いにオーバラップしている。

また、周縁チャネルは、各ウィング１３および１４において、ならびに部分的に上側ブリッジ１２において、内側層状構造３１とラッピング層状構造３２との間に設けられた２つの内側ウィング層状構造３３および３４を有する（図１、図２、および特に図３において見られる）。

閉じられたチャネル２１は、側壁２３および２４と、下側ブリッジ２５と、少なくとも部分的に上側ブリッジ１２とに沿って延びる閉チャネル層状構造３５を有する。閉チャネル層状構造３５は、最初のフラップ３５ａと、最後のフラップ３５ｂとを有し、これらのフラップは上側ブリッジ１２に設けられており、ラッピング層状構造３２に隣接している。これら２つのフラップ３５ａおよび３５ｂは互いに離間しているので、ラッピング層状構造３２は、閉じられたチャネル２１の内側に面した状態に保たれており、特に、フラップ３２ｂがフラップ３２ａと重なった状態で、閉じられたチャネル２１の内側に面した状態に保たれている。これにより、閉チャネル層状構造３５は、ラッピング層状構造３２において、２つのフラップ３２ａおよび３２ｂの重なりにより既に厚みのある上側ブリッジ１２の厚みを増大させない。また、（後述の）リム１０を形成する際に、成型時であってかつ硬化前に、金型内でフラップ３５ａおよび３５ｂをより容易にスライドさせることができる。

図６に示す変形例において、閉チャネル層状構造１３５は、重ねて配置された最初のフラップ１３５ａおよび最後のフラップ１３５ｂを有する。これにより、閉チャネル層状構造１３５は、自ら閉じて完全にボックス状となっているので、特に剛性のある構造となっている。
また、リム１０は、ウィング１３から側壁２３、下側ブリッジ２５、側壁２４、そしてウィング１４まで、リム１０の外部を延びる外側層状構造３６を有する。外側層状構造３６は、ウィング１３および１４においてラッピング層状構造３２と重なっており、閉じられたチャネル２１において閉チャネル層状構造３５の上に重なっている。

また、リム１０は、２つの外側ウィング層状構造３７および３８を備え（図１、図２、および特に図３において見られる）、それぞれの外側ウィング層状構造は、各ウィング１３および１４においては外側層状構造３６と２つのラッピング層状構造３２との間に設けられ、閉じられたチャネル２１の側壁２３および２４においては、外側層状構造３６と閉チャネル層状構造３５との間に設けられている。

さらに、リム１０は、下側ブリッジ層状構造３９を備え（図１および特に図４において見られる）、この下側ブリッジ層状構造は、下側ブリッジ２５において延在し、かつ、閉チャネル層状構造３５と外側層状構造３６との間に設けられている。
図７に示す変形例において、下側ブリッジ層状構造２３９は、閉じられたチャネル２１の内側において、つまり、外側層状構造３６とは反対側で閉チャネル層状構造３５と重なっている。

また、リム１０は、上側ブリッジ１２と、ウィング１３および１４と、側壁２３および２４とが集合する２つの集合領域に設けられた２つの円周方向インサート４１および４２を備える。（好ましくは、欧州特許第１５０６８８２号の教示に従って作製された）これらの円周方向インサート４１および４２は、方向性構造繊維から構成されており、前記方向性構造繊維は、リム１０の円周方向に配向され、かつポリマー材料に組み込まれている。円周方向インサート４１および４２は、リム１０の構造において、ラッピング層状構造３２と閉チャネル層状構造３５との間であって、外側ウィング層状構造３７および３８の下方かつ外側層状構造３６の下方に挿入されている。
前記層状構造３１〜３９は、それぞれ１層以上の構造繊維〔好ましくは、方向性構造繊維〕から構成される。

周縁チャネル(peripheral channel)１１は、一対の円周方向突起５１および５２を有し、各突起の表面は、リム１０の回転軸と平行な方向Ａに対して鋭角βで傾斜している。角度βは、ウィング１３および１４の端部１５および１６が傾斜する角度αよりも僅かに（０．５〜４度）小さく、好ましくは約２度小さい。

突起５１および５２は、成形用金型に形成された対応する溝により、ラッピング層状構造３２に形成される。成型時に、ラッピング層状構造３２のポリマー材料がこの溝を埋め、突起５１および５２を形成する。突起５１および５２が耐えなければならない応力が極僅かであることから、成型時にこの溝にラッピング層状構造３２の構造繊維までもが入り込み、突起自体に組み込まれてしまうことに気を付ける必要はない。代替的には、金型における突起５１および５２に対応する溝を、ポリマー材料（特に、熱硬化性樹脂）で埋めてもよい。

リム１０は、この分野で公知のいずれかの方法により、例えば、欧州特許第１２３１０７７号の教示に従ってラジアル金型を用いて作製される。好ましくは、リム１０は、図８および図９に言及して説明されるとおり、以下のようにして作製される。
まず、リム１０のプロファイルに応じた形状のラジアル金型４００を準備する。よって、この金型４００は、（欧州特許第１２３１０７７号に教示される内容と対応する方法により）リム１０の径方向内側プロファイル（つまり、下側ブリッジ２５ならびに側壁２３および２４のプロファイル）を形成するような形状の一対の径方向内側シェル４０１および４０２と、（周縁チャネル１１の外側プロファイルを形成するような形状の）中央金型インサート４０４が設けられた径方向外側シェル４０３と、（ウィング１３および１４のプロファイルを形成するような形状の）２つの可動側金型インサート４０５および４０６とを備える。
これら２つの径方向外側シェル４０３、中央金型インサート４０４、ならびに可動側金型インサート４０５および４０６は、セクタ（例えば、３つの１２０度のセクタ）として形成されており、リムが形成されたときに取り出せるようになっている。また、金型４００は、閉じられたチャネル２１の内側プロファイルを形成する形状の膨張可能かつ取出し可能な加圧要素４０７を備える。

これとは別に、作業平面において、層状構造が未硬化の状態で配置されて、周縁チャネル１１を形成する。まずラッピング層状構造３２を作業平面に戴置し、その後、内側層状構造３１を重ね、その後、内側ウィング層状構造３３および３４を重ねる。内側層状構造３１の長さは、ラッピング層状構造３２と同じ長さ（形成されるリム１０の周辺と実質的に等しい長さ）であり、内側層状構造３１の幅は、ラッピング層状構造３２の幅よりも小さく、半分未満である。内側層状構造３１ならびに内側ウィング層状構造３３および３４は、幅方向に同じ位置になるように位置決めされる。したがって、内側層状構造３１ならびに内側ウィング層状構造３３および３４を平らな状態とし、ラッピング層状構造３２をその上に入れ、内側層状構造３１の上で２つの対向するフラップ３２ａおよび３２ｂを折り曲げて互いに重ねる。このようにして、周縁チャネル１１の大部分を形成する層状構造の第１のアセンブリがアレンジされる。

その後、一対の径方向内側シェル４０１および４０２を配置し、互いにカップリングする。その内部に、外側層状構造３６、下側ブリッジ層状構造３９、折り曲げられていない閉チャネル層状構造３５、そして、加圧要素４０７を配置する。その後、フラップ３５ａおよび３５ｂを加圧要素４０７と接触させた状態で、閉チャネル層状構造３５を折り曲げる。ここで、金型４００内に、円周方向インサート４１，４２を配置し、最後に上記のアセンブリを配置する。層状構造３１〜３４は、径方向外側に面するＣ字状に折り曲げて予備形成されている。

そして、まず可動側金型インサート４０５および４０６を配置し、次いで中央金型インサート４０４、最後に径方向外側シェル４０３を配置して、金型４００を閉じる。これにより、図８に表された形態が得られる。なお、ウィング１３および１４を形成する層状構造３２および３１は、シェル４０１，４０２，４０３と金型インサート４０５および４０６との間の空間の一部のみを充塞し、この空間を完全に充塞するものではない。

金型４００が閉じられると、加圧要素４０７を作動させて（膨張させて）、金型４００内に配置された層状構造に対して内側から外側へ向かって圧力を加える。特に、この圧力により、予備形成されたアセンブリの層状構造（内側層状構造３１ならびに内側ウィング層状構造３３および３４を内部に有するラッピング層状構造３２）を押圧し、シェル４０１，４０２および４０３と可動側金型インサート４０５および４０６との間の空間全体を充塞するまで、金型４００の端部領域に向かって前記材料を押し上げる。このステップでは、閉チャネル層状構造３５は、フラップ３５ａおよび３５ｂが重なっていないことにより、特段の支障なく加圧要素４０７の拡張に追従する。図９には金型が示されており、同図では、加圧要素４０７はほとんど完全に膨張した状態である。なお、この時点で、ウィング１３および１４を形成する層状構造３２および３１は、シェル４０１，４０２，４０３と金型インサート４０５および４０６との間の空間を完全に充塞している。

所望する最終的な形状が得られたとき、金型４００に対して硬化処理を施す。すなわち、金型を所定の圧力および温度に所定時間曝して、ポリマー材料を硬化させる。
硬化が完了すると、金型４００を開き、金型インサート４０４，４０５および４０６を取り除く。上記の角度αおよびβにより、この動作は容易である。最後に、金型４００からリム１０を取り出す。
ウィング１３および１４の端部１５および１６は、機械的な処理を更に要することなく、丸みのある最終的な形状を既に有している。

本発明の異なる実施形態が図５に示されており、同図には、リム１０と同様のリム３１０であって、１つのチャネルが設けられた、より簡易な構造のリムが示されている。
リム３１０は、タイヤを保持するように適合された２つの対向するウィング３１３および３１４の間を延びる上側ブリッジ３１２を有する周縁チャネル(peripheral channel)３１１を備える。ウィング３１３および３１４には、それぞれ丸みのある端部３１５および３１６が設けられており、これらの端部は、互いに向かって折り曲げられて、リム３１０の軸心と平行な方向Ｂに対して約２０°の鋭角αを成している。

周縁チャネル３１１は、ウィング３１３からウィング３１４まで上側ブリッジ３１２全体を延びる内側層状構造３３１と、ラッピング層状構造３３２とを備える。ラッピング層状構造３３２は、内側層状構造３３１の周囲に曲げられており、内側層状構造３３１を完全に囲むように自ら閉じている。ラッピング層状構造３３２は、最初のフラップ３３２ａと最後のフラップ３３２ｂとを有し、これらのフラップは、上側ブリッジ３１２に対する径方向内側位置で、リム３１０の中央平面Ｎにおいて互いに重なっている。

また、周縁チャネルは、各ウィング３１３および３１４において、ならびに部分的に上側ブリッジ３１２において、内側層状構造３３１とラッピング層状構造３３２との間に設けられた２つの内側ウィング層状構造３３３および３３４を有する。
また、リム３１０は、ウィング３１３から上側ブリッジ３１２、ウィング３１４まで、リム３１０の外部を延びる外側層状構造３３６を有する。外側層状構造３３６は、ウィング３１３および３１４において、ラッピング層状構造３３２と重なっている。

また、リム３１０は、２つの外側ウィング層状構造３３７および３３８を有し、各外側ウィング層状構造は、各ウィング３１３および３１４において、外側層状構造３３６とラッピング包層状構造３３２との間に設けられている。
また、リム１０は、上側ブリッジ３１２とウィング３１３および３１４とが集合する２つの集合領域に設けられた２つの円周方向インサート３４１および３４２を備える。（前記円周方向インサート４１および４２と全く同様の）これらの円周方向インサート３４１および３４２は、方向性構造繊維から構成されており、前記方向性構造繊維は、リム３１０の円周方向に配向され、かつポリマー材料に組み込まれている。円周方向インサート３４１および３４２は、リム３１０の構造において、ラッピング層状構造３３２と外側層状構造３３６との間であって、外側ウィング層状構造３３７および３３８の下方に挿入されている。
層状構造３３１〜３３８は、層状構造３１〜３８と同様に、それぞれ１層以上の構造繊維（好ましくは、方向性構造繊維）から構成される。

周縁チャネル３１１は、リム１０の突起５１および５２と全く同様の一対の円周方向突起３５１および３５２を有する。各突起の表面は、リム３１０の回転軸と平行な方向Ｂに対して鋭角βで傾斜している。角度βは、ウィング３１３および３１４の端部３１５および３１６が傾斜する角度αよりも僅かに（０．５〜４度）小さく、好ましくは約２度小さい。

リム３１０は、この分野で公知のいずれかの方法により、例えば、欧州特許第１２３１０７７号の教示に従ってラジアル金型を用いて作製される。好ましくは、リム３１０は、リム１０と同様の方法で作製される。実際、この方法は、当然ながら、本実施形態には存在しない閉じられたチャネルおよび下側ブリッジに言及する全てのステップがないことを除き、同一である。

Claims (15)

1. ポリマー材料に組み込まれた１層以上の構造繊維によりそれぞれ形成された複数の層状構造の複合材料からなり、タイヤを保持するための２つの対向するウィング（１３，１４；３１３，３１４）の間を延びる上側ブリッジ（１２；３１２）を有する径方向外側の周縁チャネル（１１；３１１）を備える自転車用リムにおいて、
   前記周縁チャネル（１１；３１１）は、前記ウィング（１３，１４；３１３，３１４）の一方から他方まで延びる内側層状構造（３１；３３１）と、少なくとも前記ウィングの端部（１５，１６；３１５，３１６）において前記内側層状構造（３１；３３１）に巻き付けられ、かつ自ら閉じられたラッピング層状構造（３２；３３２）とを備え、前記内側層状構造（３１；３３１）および前記ラッピング層状構造（３２；３３２）は前記複数の層状構造に含まれることを特徴とする自転車用リム。
2. 請求項１に記載のリムにおいて、径方向内側の閉じられたチャネル（２１）であって、径方向内側位置において前記周縁チャネル（１１）と一体化されたチャネル（２１）を備え、
   前記閉じられたチャネル（２１）は、径方向内側位置において、前記上側ブリッジ（１２）と下側ブリッジ（２５）とにより互いに接合された２つの対向する側壁（２３，３４）により形成されており、
   前記閉じられたチャネル（２１）は、前記下側ブリッジ（２５）と、前記側壁（２３，２４）と、前記上側ブリッジ（１２）の少なくとも一部とに沿って延びる閉チャネル層状構造（３５；１３５）を有し、前記閉チャネル層状構造（３５；１３５）は前記複数の層状構造に含まれる、リム。
3. 請求項２に記載のリムにおいて、前記閉チャネル層状構造（３５；１３５）の端部は、前記周縁チャネル（２１）に位置する最初のフラップ（３５ａ；１３５ａ）および最後のフラップ（３５ｂ；１３５ｂ）であり、前記閉チャネル層状構造（３５；１３５）の前記最初のフラップ(３５ａ；１３５ａ)および前記最後のフラップ（３５ｂ；１３５ｂ）は、前記ラッピング層状構造（３２）に隣接している、リム。
4. 請求項３に記載のリムにおいて、前記最初のフラップ（３５ａ）は、前記ラッピング層状構造（３２）が前記閉じられたチャネル（２１）の内部に部分的に面した状態のままになるように、前記最後のフラップ（３５ｂ）から離間している、リム。
5. 請求項３に記載のリムにおいて、前記最初のフラップ（１３５ａ）は、前記閉じられたチャネル（２１）の内部が前記閉チャネル層状構造（３５）により完全に囲まれるように、前記最後のフラップ（１３５ｂ）と重なっている、リム。
6. 請求項１に記載のリムにおいて、前記周縁チャネル（３１；３３１）は２つの内側ウィング層状構造（３３，３４，３３３，３３４）を備え、各前記内側ウィング層状構造は、前記ウィング（１３，１４；３１３，３１４）のそれぞれにおいて前記内側層状構造（３１；３３１）と重なり、かつ前記ラッピング層状構造（３２，３３２）によって前記内側層状構造（３１；３３１）と共に囲まれており、前記内側ウィング層状構造（３３，３４；３３３，３３４）は前記複数の層状構造に含まれる、リム。
7. 請求項２に記載のリムにおいて、前記ウィングの一方（１３）から前記側壁の一方（２３）、前記下側ブリッジ（２５）、前記側壁の他方（２４）、前記ウィングの他方（１４）へと外方を延びる外側層状構造（３６）を備え、前記外側層状構造（３６）は、前記閉じられたチャネル（２１）において前記閉チャネル層状構造（３５）と重なり、かつ前記ウィング（１３，１４）において前記ラッピング層状構造（３２）の上に重なっており、前記外側層状構造（３６）は前記複数の層状構造に含まれる、リム。
8. 請求項７に記載のリムにおいて、２つの外側ウィング層状構造（３７，３８）を備え、各前記外側ウィング層状構造は、前記ウィング（１３，１４）のそれぞれにおいて前記ラッピング層状構造（３２）と重なり、かつ前記閉じられたチャネル（２１）において前記外側層状構造（３６）の内側で前記閉チャネル層状構造（３５）の上に重なっており、外側ウィング層状構造は前記複数の層状構造に含まれる、リム。
9. 請求項７に記載のリムにおいて、前記下側ブリッジ（２５）に下側ブリッジ層状構造（３９；２３９）を備え、前記下側ブリッジ層状構造（３９；２３９）は前記複数の層状構造に含まれる、リム。
10. 請求項９に記載のリムにおいて、前記下側ブリッジ層状構造（３９）は、前記外側層状構造（３６）と前記閉チャネル層状構造（３５）との間に配置されているか、または、前記外側層状構造（３６）とは反対側で前記閉チャネル層状構造（３５）と重なっている、リム。
11. 請求項１に記載のリムにおいて、前記ウィング（１３，１４；３１３，３１４）は、前記リムの軸方向に対して所定の鋭角αで、好ましくは約２０°で、互いに向かって折り曲げられた端部（１５，１６；３１５，３１６）をそれぞれ有し、前記周縁チャネル（１１；３１１）は、前記リムの前記軸方向に対して鋭角βで傾斜した表面を有する一対の円周方向突起（５１，５２，３５１，３５２）を備え、α＞βである、リム。
12. 請求項１１に記載のリムにおいて、α−βの差は、０．５から４度の範囲であり、好ましくは約２度である、リム。
13. ポリマー材料に組み込まれた構造繊維をベースとする複合材料からなる自転車用リム（１０；３１０）の製造方法であって、前記リム（１０；３１０）は、タイヤを保持するための２つの対向するウィング（１３，１４；３１３，３１４）間を延びる上側ブリッジ（１２；３１２）を有する径方向外側の周縁チャネル（１１；３１１）を備え、前記方法は、
    ａ）前記自転車用リム（１０；３１０）のプロファイルに応じた形状のラジアル金型（４００）と、少なくとも１つの加圧要素（４０７）と、前記ウィング（１３，１４；３１３，３１４）を形成するように適合された端部領域を前記金型（４００）内で形成するための少なくとも１つの金型インサート（４０４，４０５，４０６）とを準備するステップと、
    ｂ）ポリマー材料に組み込まれた構造繊維を含む未硬化の複合材料からなるラッピング層状構造造（３２；３３２）を、作業平面に戴置するステップと、
    ｃ）ポリマー材料に組み込まれた構造繊維を含む未硬化の複合材料からなる内側層状構造（３１；３３１）を、前記ラッピング層状構造（３２；３３２）の上に戴置するステップであって、前記内側層状構造（３１；３３１）の長さは前記ラッピング層状構造（３２；３３２）の長さと等しく、前記内側層状構造の幅は前記ラッピング層状構造（３２；３３２）の幅の半分未満である、ステップと、
    ｄ）前記ラッピング層状構造（３２；３３２）の２つの対向するフラップ（３２ａ，３２ｂ；３３２ａ，３３２ｂ）を、前記内側層状構造（３１；３３１）の上で幅方向に折り曲げて、前記フラップを互いに重ねるステップと、
    ｅ）前記加圧要素（４０７）の上方に、前記内側層状構造（３１；３３１）が内包されＣ字状に折り曲げられた状態で、前記加圧要素（４０７）と前記ラッピング層状構造（３２；３３２）とを前記金型（４００）内に配置するステップと、
    ｆ）前記内側層状構造（３１；３３１）を内包する前記ラッピング層状構造（３２；３３２）が前記金型（４００）の前記端部領域に到達するように、前記少なくとも１つの金型インサート（４０４，４０５，４０６）を前記金型（４００）内で位置決めするステップと、
    ｇ）前記金型（４００）を閉じ、前記加圧要素（４０７）を用いて前記ラッピング層状構造（３２；３３２）および前記内側層状構造（３１；３３１）に圧力を加えて、前記金型（４００）と前記少なくとも１つの金型インサート（４０４，４０５，４０６）との間の空間全体が充塞されるまで、前記ポリマー材料を流動させ、前記金型（４００）の前記端部領域の方向に前記構造繊維を移動させるステップと、
    ｈ）前記ポリマー材料を硬化させるような圧力および温度プロファイルに前記金型（４００）を曝すステップと、
    ｉ）前記金型（４００）を開くステップと、
    ｊ）前記少なくとも１つの金型インサート（４０４，４０５，４０６）を取り出すステップと、
    ｋ）成形された前記自転車用リム（１０；３１０）を取り出すステップと、を含む方法。
14. 請求項１３に記載の方法において、
    ａ１）２つの円周方向インサート（４１，４２；３４１，３４２）を準備するステップであって、各前記インサートはポリマー材料に組み込まれた方向性構造繊維からなり、前記方向性構造繊維は前記円周方向に配向されている、ステップと、
    ｆ１）前記金型（４００）内において、前記内側層状構造（３１；３３１）を内包する前記ラッピング層状構造（３２；３３２）と前記加圧要素（４０７）との間であって、かつ前記上側ブリッジ（１２；３１２）と前記ウィング（１３，１４；３１３，３１４）の一方とが集合する集合領域に、前記円周方向インサート（４１，４２；３４１，３４２）を位置決めするステップと、をさらに含む方法。
15. 請求項１３に記載の方法において、
    ｄ１）前記加圧要素（４０７）に閉チャネル層状構造（３５）を巻き付けるステップをさらに含む方法。

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