JP2023551387A - スポークホイールのスポークのためのセルフロック式ニップル、およびそのようなニップルの製造方法 - Google Patents

Abstract

スポークホイールのスポークのためのニップルは、軸方向に展開するロッドを含む。ロッドには、軸方向にねじ孔が形成される。ねじ孔のねじは、谷底径と頂径とを画定する。該ニップルは、ロッドに対して幅が広くなっているヘッドと、ねじ孔と軸方向に整列している座部に挿入される変形可能なインサートと、をさらに含む。インサートは、少なくとも座部に挿入されたときに、ねじ付きスポーク端部のための通路を有する。通路の内径は、スポークがねじ孔にねじ込まれたときにスポークのねじとの間に締めしろが形成されるように、ねじ孔のねじの谷底径よりも小さくなっている。【選択図】図１

Description

本発明は、スポークホイールのスポークのためのセルフロック式ニップル、およびそのようなニップルの製造方法に関する。

ねじ緩み止め剤などを使用することなく、スポークに螺合するニップルの緩みを防止するために、スポークホイールの構成にセルフロック式のニップルが広く使用されている。

同出願人による米国特許第６２０５６６４号には、自転車やオートバイの分野で知られ、特に評価されているセルフロック式ニップルが記載されている。

欧州特許第２５２５９８５号、国際公報第２００４／０６５１３８号、および国際公報第２０１２／１１３５９９号には、同じタイプの他のニップルが記載されている。

上述したニップルはすべて軸方向のねじ付き座部を有し、一般にニップルのヘッドの領域であるその一端には、一般にポリアミド樹脂などの変形可能な樹脂から作製されたインサートが適用されている。このインサートは、通路を画定するように孔が開けられており、その内径は、スポークのねじの頂径よりも小さい。このように、スポークがニップルにねじ込まれたときに、スポークは、インサートの通路の壁を変形させながら、締り嵌め（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｆｉｔ）によりそこに挿入される。

その締めしろ（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）により、スポークのねじとニップルとの間で所望のロックを生じさせることができ、意図せずにねじが外れることを防ぐことができる。

上述したすべての場合において、インサートは、ニップルの軸方向端部、一般にニップル自体のロッドから最も遠い端部に適用される。このため、スポークは、インサートに到達し且つその通路に導入されるのに十分な長さを必要とする。長さが不足している場合、ニップルのセルフロック効果が必然的に得られない。

上記を確実に実現するために、著しく長いスポークを構成して、特にスポークのねじがニップルのねじの全長と係合して樹脂製のインサートの通路に完全に挿入されるように、ねじ付き端部の大部分にわたって加工を施す必要がある。

したがって、この技術では、スポークの材料がある程度無駄になり、ホイールの全体重量、特にハブに対してスポークの遠位端に分布する重量が大きくなり、その結果、望ましくない慣性効果が生じ、実際にはホイールの機械的抵抗に寄与しないスポーク部分を加工するためのエネルギー消費とそこで使用される工具の摩耗が生じる。

欧州特許出願第１５５９５８２Ａ１号には、自転車ホイールのスポークのためのセルフロック式ニップルが記載されている。ここで、インサートは、ニップルの軸方向中間位置に適用される。しかしながら、ニップルのねじ孔の直径に対してインサートの寸法が大きすぎるので、ニップルへのインサートの軸方向の挿入プロセスは実質的に困難である。これは、繰り返しねじ込みおよびねじ戻し操作の後にスポークのねじとの適切な係合を確保するためにインサートの材料が変形に対する所与の抵抗を提供する必要があることを考慮すると、特に困難であるといえる。

そこで、繰り返し可能なプロセスによってインサートを迅速且つ正確に適用することができる、セルフロック式ニップルを提供することが望まれている。

さらに、欧州特許出願第１５５９５８２Ａ１号に記載されるニップルは、ニップル自体のヘッドから軸方向に延在する器具によってのみ操作することができることに留意されたい。したがって、ホイールを少なくとも部分的に分解しなければニップルを操作することができない。

そこで、ホイールを分解することなく、それぞれのスポークの張力の調整を可能にするセルフロック式ニップルを提供することが望まれている。

本発明が取り組む技術的問題は、引用した先行技術を参照して提示した１つまたは複数の欠点を少なくとも部分的に克服するように構造的および機能的に構成された、スポークホイールのスポークのためのセルフロック式ニップルを提供することである。

この問題は、添付の特許請求の範囲に記載された特徴を１つまたは複数含む、スポークホイールのスポークのためのニップルを含む本発明によって解決される。

一実施形態において、ニップルは、軸方向に展開するロッドを含む。ロッド内には、軸方向にねじ孔が形成される。ねじ孔のねじは、谷底径と頂径とを画定する。また、ニップルは、ロッドに対して幅が広くなっているヘッドと、ねじ孔と軸方向に整列している座部に挿入される変形可能なインサートと、を含む。インサートは、少なくとも座部に挿入されたときに、ねじ付きスポーク端部のための通路を有する。その内径は、スポークがねじ孔にねじ込まれたときにスポークのねじとの間に締めしろが形成されるように、ねじ孔のねじの谷底径よりも小さくなっている。好ましくは、座部は、ねじ孔の中間位置に形成され、より好ましくは、ヘッドから間隔をあけた位置、すなわちヘッドとねじ孔の軸方向反対側の開口部との間の位置に形成される。

なお、本明細書において、ねじ孔の「中間位置」という用語は、好ましくはねじ孔の軸方向中間位置であることを意図していることに留意されたい。

本発明の一実施形態において、インサートが座部に挿入されたときに、インサートの通路は、ねじ孔のねじの頂径とほぼ同一の内径を有し、スポークのねじとの締まりばめが生じるようになっている。

好ましくは、インサートを受ける座部は、インサートが座部内で軸方向に保持されるような半径方向深さを有する。

また、好ましくは、インサートは、半径方向に収縮性、特に弾力性を有する。これにより、ニップルの軸方向のねじ孔を介して、外部からそれぞれの座部にインサートを挿入することができる。

この半径方向の収縮性は、インサートが不連続な外殻を有し、好ましくは円筒形であり、さらに好ましくはその半径方向の収縮を促進するために切り欠き部によって周方向に中断されている外殻を有する場合に改善される。なお、本明細書において、「外殻」という用語は、インサートの壁、より詳細にはインサートの円筒形の壁であることを意図していることに留意されたい。

外殻の不連続性の結果、インサートは、大きな半径方向の収縮性を有することができる。これにより、ニップルのねじ孔を介してインサート自体を軸方向に深く、容易且つ正確に挿入することができる。ただし、上述した半径方向の収縮性は、インサートが特に柔らかい材料から形成されていることを前提とするものではない。

外殻の不連続性によって半径方向の収縮性が提供されるので、例えばナイロンのような比較的剛性のある材料でインサートを構成することができる。この場合、スポークの繰り返しねじ込みおよびねじ戻し動作に耐えることができるという利点を有する。

一実施形態において、インサートは、それぞれの座部に挿入された後、その弾性戻りを向上させることができる金属コアを有する。そのため、金属コアは、インサートをそれぞれの座部に挿入するプロセスの精度と再現性を高めることができるという利点を有する。

好ましくは、コアは、周方向に配置され、外殻の切り欠き部において中断されている。

インサートの金属コアを構成するための好ましい材料として、ピアノ線（ｈａｒｍｏｎｉｃ ｗｉｒｅ）またはばね鋼が挙げられる。

有利には、インサートは、プラスチック材料、好ましくはナイロンから構成される。

本発明によるニップルの好ましい製造方法は、
・ ロッドと、ロッドに対して幅が広くなっているヘッドとを画定するように形成された半製品を提供するステップと、
・ 半製品を軸方向に孔開け加工するステップと、
・ 形成された軸方向の孔内に、変形可能なインサートのための座部を、ヘッドから間隔をあけて孔の中間位置に形成するステップと、
・ 軸方向の孔にタップ加工を施すステップと、
・ 半径方向に収縮するインサートを座部に挿入するステップと、
を含む。

本発明の特徴および利点は、添付の図面を参照して非限定的に例示する好ましい且つ非限定的な実施形態の以下の詳細な説明からより明らかになるであろう。
本発明によるニップルおよびスポークの一部を示す図であり、ニップルは軸方向断面として示されている。 図１に示すニップルの分解図である。 図１および図２に示すニップルにおける製造ステップを示す模式図である。 図１および図２に示すニップルにおける、図３とは異なる製造ステップを示す模式図である。 図１および図２に示すニップルにおける、図３および図４とは異なる製造ステップを示す模式図である。 図１および図２に示すニップルにおける、図３～図５とは異なる製造ステップを示す模式図である。 図１および図２に示すニップルにおける、図３～図６とは異なる製造ステップを示す模式図である。

図において、本発明に従って製造されたニップルが、参照符号１によって全体として示されている。ニップル１は、スポークホイール（図示せず）を構成するために、スポーク２のねじ付き端部３に適用されるように意図されている。

ニップル１は、ロッド４と、ロッド４に対して幅が広くなっているヘッド５と、を備える。好ましくは、ヘッドおよびロッドには、ねじ込みのためにスポークに対してニップル１を回転させるために、操作キー６ａおよび６ｂがそれぞれ形成されている。好ましくは、第１の操作キー６ａは、ヘッド５の軸方向凹部内に形成され（ただし、例えば、ヘッド自体に多角形形状をもたせるように構成されてもよい）、六角ソケット、トルクス（ｔｏｒｑｘ）プロファイル、十字形状プロファイル、または切り欠きプロファイルなど、異なる既知の形態を有してもよい。このように、ニップルは、ニップルの軸に沿って第１の操作キー６ａから延在する器具によって操作され得る。

好ましくは、第２の操作キー６ｂは、ヘッド５に関して軸方向反対側且つ遠位側のロッドの部分における多角形の凹部（例えば、図２に示すように四角形の凹部、または六角形の凹部）の形態で構成される。このように、スポークの張力の調整を可能にするようにニップルがホイールに取り付けられたときにも、ニップルは、ホイールを分解することなく、第２の操作キー６ｂからニップルの軸に対して横方向に延在する器具によってアクセス可能且つ操作可能になっている。

さらに、ニップルは、タップ加工された軸方向のねじ孔７を有する。この孔７は、好ましくは貫通孔（または代替的に止まり孔）であり、開口部９から、ヘッド５に対して遠位端に向けて、第１の操作キー６ａの座部まで延在する。ねじ孔７のねじは、谷底径Ｄおよび頂径ｄを画定する。

さらに、ニップル１には、例えばポリアミド樹脂などの変形可能な樹脂から形成されたインサート１０が設けられる。

好ましくは、インサート１０は、円筒状の管状（環状）形状を有するように形成されている。これは、ヘッド５と開口部９との間の中間位置における孔７に形成された座部１１に外側から取り付けられるように、半径方向に収縮する。好ましくは、座部１１は、円筒状の外殻を有する形状を有し、好ましくはねじの頂径ｄよりも大きい直径１２を有し、より好ましくはねじの谷底径Ｄ以上の直径１２を有する。このように、座部１１の半径方向深さは、インサート１０が座部１１に軸方向に保持されるような深さになっている。さらに、座部１１は、インサート１０を受容して保持するのに十分な軸方向の広がりを有する。

インサート１０を半径方向に収縮させるために、例えば、切り欠き部１３を設けて、不連続な外殻を有するようにインサート１０を構成することができる。代替的に、インサート１０自体の弾力性、またはその外殻の複数の部分的な不連続性を利用することができる。

インサート１０内には通路１４が画定される。通路１４の内径は、少なくとも座部１１に挿入されてスポーク２がねじ孔７にねじ込まれたときに、スポーク２のねじ３との間に締めしろが形成されるように、ねじ孔７のねじの谷底径よりも小さくなっている。これにより、スポークとニップルとの間にセルフロック式の接続が生じる。

好ましくは、座部１１は、ヘッド５と開口部９との間の軸方向中間にある孔７の位置に形成される。この配置により、従来のセルフロック式ニップルで必要とされるものよりも短いスポークを使用することができ、最適なセルフロック式機能と、スポークとニップルの接続に関して正しい封止を確保することができる。この接続を可能にするために、座部１１は、少なくとも３つ以上のねじ山を挟んでニップルの開口部９から離れて配置される。

一部の実施形態において、座部１１に挿入された後のインサート１０の広がりを促進するために、樹脂の塊のなかに鋼製のピアノ線などの金属コア（図示せず）が設けられる。これは、好ましくは周方向に配置され、そのほぼ中央の直径でインサート１０に埋め込まれている。このようにして、インサート１０は、座部１１への挿入時には半径方向に収縮して、座部１１での解放時には、その弾性戻りと金属コアの弾性戻りの両方によって半径方向に広がるように付勢される。

また、金属コアは、インサートの切り欠き部１３において途切れている。

ニップルを構成するために、予め真っ直ぐにされて切断された金属ロッドから成形によって得られた半製品Ｓを基礎として使用する。半製品Ｓは、ヘッド５と、ロッド４と、それぞれの操作キー６ａおよび６ｂとを含むニップルの外形形状を画定するように形成される。

また、半製品Ｓは、図３に示すように、孔７と開口部９が得られるように軸方向に孔開け加工される。

その後、図４に示すように座部１１の加工と、図５に示すように孔７のタップ加工とが行われる。

また、インサートは、図６に示すように、半径方向に収縮した状態でローダＣに設けられる。ローダＣの外径は、ねじ孔７のねじの頂径ｄよりも小さくなっており、これにより、好ましくはヘッド５側から座部１１の近傍位置までインサートを孔７内に導入することができる。

好ましくは、ニップルにおけるインサート１０の適用プロセスの精度および再現性を高めるために、インサートは、（ローダＣへの挿入時のインサートの半径方向の収縮が改善されるように）不連続な外殻と、（それぞれの座部１１に挿入された後のインサートの弾性戻りが改善されるように）金属コアと、を有する。

このようにして、半径方向に収縮したインサートは、座部１１に配置され、そこで半径方向に広がり、座部１１自体の外径と同じ外径を取り戻して、座部１１自体の近傍にある孔７の端部ねじによって形成された肩部の間で座部に埋め込まれたままとなる。

図７は、スポーク２のねじ付き端部３を受ける準備ができているニップル１を示している。ニップルがスポーク２のねじ付き端部３にねじ込まれたときに、スポークのねじは、インサート１０に達するまで、ニップルのねじにねじ込まれる。

その後、ねじ込み動作は、インサートの通路１４内で継続して、インサートの内径とスポークのねじとの間の締めしろによる効果の結果として、インサートのプラスチック材料を変形させる。限界点において、スポークの長さは、セルフロック式の接続を得るために、ニップルのインサート１０に少なくとも部分的にねじ込まれるようになっていれば十分である。しかしながら、スポークの長さは、ホイールを取り付けた状態で、座部１１から離れている孔７の両方のねじ部の係合を伴うようにニップルがスポークにねじ込まれるように選択されることが好ましい。

好ましくは、ローダＣは、複数のインサート１０を含むように構成される。これにより、インサート１０は、ピストンＰによって加えられる力を介したローダＣへの滑動の後に処理されているニップルのそれぞれの座部１１に１つずつ配置され得る。

したがって、本発明は、上述した問題を解決し、また、以下の多くの利点を達成する。
・ スポークのねじ付き端部がニップルのヘッドに達しない場合でも、スポークとニップルとの間でセルフロック式の接続が得られて、より安全である。
・ スポークの長手方向の長さを短くすることで、材料を節約し、ハブに対してスポークの遠位端に配分される重量を低減させることができる。
・ ニップルの製造方法を簡略化することができる。

Claims (20)

1. スポークホイールのスポークのためのニップル（１）であって、
   前記ニップル（１）は、軸方向に展開するロッド（４）を含み、
   前記ロッド（４）内には、軸方向にねじ孔（７）が形成され、
   前記ねじ孔（７）のねじは、谷底径（Ｄ）と頂径（ｄ）とを画定し、
   前記ニップル（１）は、前記ロッド（４）に対して幅が広くなっているヘッド（５）と、前記ねじ孔（７）と軸方向に整列している座部（１１）に挿入される変形可能なインサート（１０）と、をさらに含み、
   前記インサート（１０）は、少なくとも前記座部（１１）に挿入されたときに、ねじ付きスポーク端部のための通路（１４）を有し、
   前記通路（１４）の内径は、前記スポークが前記ねじ孔（７）にねじ込まれたときに前記スポークのねじとの間に締めしろが形成されるように、前記ねじ孔（７）のねじの前記谷底径（Ｄ）よりも小さくなっており、
   前記座部（１１）は、前記ねじ孔（７）の軸方向中間位置に形成されることを特徴とする、
   ニップル（１）。
2. 前記インサート（１０）が前記座部（１１）に挿入されたときに、前記インサート（１０）の前記通路（１４）は、前記ねじ孔（７）のねじの前記頂径（ｄ）とほぼ同一の内径を有し、前記スポークのねじとの締まりばめが生じるようになっている、請求項１に記載のニップル（１）。
3. 前記インサート（１０）を受ける前記座部（１１）は、前記インサート（１０）が前記座部（１１）内で軸方向に保持されるような半径方向深さを有する、請求項１または２に記載のニップル（１）。
4. 前記インサート（１０）は、半径方向に収縮性を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載のニップル（１）。
5. 前記インサートは、不連続な外殻を有する、請求項４に記載のニップル（１）。
6. 前記インサート（１０）は、円筒形であり、その半径方向の収縮を促進するために切り欠き部（１３）によって周方向に中断されている外殻を有する、請求項５に記載のニップル（１）。
7. 前記インサート（１０）は、金属コアを有する、請求項１～６のいずれか１項に記載のニップル（１）。
8. 前記金属コアは、周方向に配置され、前記外殻の前記切り欠き部（１３）において中断されている、請求項７に記載のニップル（１）。
9. 前記インサート（１０）の前記金属コアは、ピアノ線またはばね鋼から構成される、請求項７または８に記載のニップル（１）。
10. 前記インサート（１０）は、プラスチック材料から構成される、請求項１～９のいずれか１項に記載のニップル（１）。
11. 前記インサート（１０）は、ナイロンから形成される、請求項１０に記載のニップル（１）。
12. 前記ヘッド（５）および前記ロッド（４）には、ねじ込みのために前記スポークに対して前記ニップル（１）を回転させるために、第１の操作キー（６ａ）および第２の操作キー（６ｂ）がそれぞれ形成される、請求項１～１１のいずれか１項に記載のニップル（１）。
13. 前記第１の操作キー（６ａ）は、前記ヘッド（５）の軸方向凹部内に形成されるか、前記ヘッドに多角形形状をもたせることで形成される、請求項１２に記載のニップル（１）。
14. 前記第２の操作キー（６ｂ）は、前記ヘッド（５）に関して軸方向反対側且つ遠位側の前記ロッド（４）の部分における多角形の凹部の形態で形成される、請求項１２または１３に記載のニップル（１）。
15. 請求項１～１４のいずれか１項に記載のニップル（１）を製造する方法であって、
    ロッド（４）と、前記ロッド（４）に対して幅が広くなっているヘッド（５）とを画定するように形成された半製品（Ｓ）を提供するステップと、
    前記半製品（Ｓ）を軸方向に孔開け加工するステップと、
    形成された軸方向の孔（７）内に、変形可能なインサート（１０）のための座部（１１）を、前記ヘッド（５）から間隔をあけて前記孔（７）の中間位置に形成するステップと、
    前記孔（７）にタップ加工を施すステップと、
    半径方向に収縮性を有する前記インサート（１０）を前記座部（１１）に挿入するステップと、
    を含む、方法。
16. 前記半製品（Ｓ）は、前記ヘッド（５）と、前記ロッド（４）と、ねじ込みのためにスポークに対して前記ニップル（１）を回転させるために前記ヘッド（５）および前記ロッド（４）にそれぞれ設けられた第１の操作キー（６ａ）および第２の操作キー（６ｂ）と、を含む前記ニップル（１）の外形形状を画定するように形成される、請求項１５に記載の方法。
17. 前記第１の操作キー（６ａ）は、前記ヘッド（５）の軸方向凹部内に形成されるか、前記ヘッドに多角形形状をもたせることで構成される、請求項１６に記載の方法。
18. 前記第２の操作キー（６ｂ）は、前記ヘッド（５）に関して軸方向反対側且つ遠位側の前記ロッド（４）の部分における多角形の凹部の形態で構成される、請求項１６または１７に記載の方法。
19. 前記インサート（１０）を、半径方向に収縮した状態でローダ（Ｃ）に設けるステップをさらに含み、前記ローダの外径は、前記孔（７）のねじの頂径（ｄ）よりも小さくなっており、これにより、前記座部（１１）の近傍位置まで前記インサート（１０）を前記孔（７）内に導入することができる、請求項１５～１８のいずれか１項に記載の方法。
20. 前記ローダ（Ｃ）は、複数の前記インサート（１０）を含むように構成され、これにより、前記複数のインサート（１０）は、ピストン（Ｐ）によって加えられる力を介した前記ローダ（Ｃ）への滑動の後に処理されている前記ニップルのそれぞれの前記座部（１１）に１つずつ配置される、請求項１９に記載の方法。

Images