JP2818516B2 - 自転車フレーム - Google Patents
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Description
り、より詳細にはツーリング、スポーツ又は競技用自転
車のいずれかにかかわらず自転車等のフレームに適用す
ることができる。
成形されるか又は溶接、接着もしくは他の取付け方法に
より接合された金属、プラスチック材料、複合材料の構
成部品から製造する多数の方法が提案されている。
転車フレームは、ほぼ水平な上パイプ、上パイプから下
向きに傾斜した下パイプ、傾斜パイプの下端部から伸延
する後フォーク、及びフォークの端部を上パイプに結合
する後ステーを含んでいる。
のほぼ結合点との間には「立てパイプ」と称される支柱
が挿入されている。
ており、前フォークを取り付けるためのステアリングピ
ボット、立てパイプ、クランクセットケーシング、及び
後輪の車軸を受容するための軸受部を各結合点に取り付
けることが可能である。
物理的エネルギの良好な効率を確保するために、こうし
て形成されるフレームの所定の寸法特徴が使用者の体形
に対応すべきであることは旧来から認められている。
と立てパイプとの間の距離、クランクセットケーシング
を通る鉛直軸に対する立てパイプのセットバックを個人
毎に考慮しなければならない。技術的な理由から、前フ
ォークの回動を維持及び許容するように構成されたステ
アリングピボットに与えられるクリアランス角度を考慮
することも必要である。
類のフレーム製造方法が採用されている。
するために使用者の体形特徴を考慮したいわゆるユニッ
ト法である。この製造方法が最も合理的であることは確
かであるが、製造費用が甚大であるので、特殊な場合に
しか利用できない。
し、不利益が最小となるような妥協を得るために各製造
範囲で寸法特徴を近似的に選択する。
構成材料の種類に関係なくフレームを大量生産できるの
で経済的に良好な結果を与える。
に、この方法は使用者の実際の体形に応じて異なる寸法
特徴を適切に調節することができないので、多くの場
合、経済的利点よりも不満度の高いフレームを使用者に
提供することが認められている。
使用者の要求を十分に満足させることができる自転車フ
レームを容易かつ安価に提供することができ、又、使用
者がペダルを踏んで走行するときに最大限の物理的エネ
ルギが得られるところの、良好でバランスのとれた機械
的強度及びフレーム面内における最適なねじり剛性を有
する自転車フレームを提供することにある。
目的は、上パイプと、上パイプと共に前フォークピボッ
トハウジングを画定する傾斜下パイプと、シートポスト
ハウジングの近傍で上パイプに結合されたステーと、ク
ランクセットケーシングにより下パイプに結合されると
共に後輪の車軸を取り付けるための軸受部によってステ
ーに結合された後フォークとを備えるタイプの自転車フ
レームであって、上パイプが、前方部で下パイプに結合
されると共に連続接続部でステーに結合されており、前
フォークピボットハウジングが、選択された高さ寸法を
有すると共に、コア部と開放中空部との入れ子式はめ込
みによって前方部に接着固定されるステアリングボック
スから形成されており、シートポストハウジングが、選
択された高さ寸法を有すると共に、コア部とフォーク部
とのフォーク式はめ込みによって連続接続部に接着固定
される立てパイプで形成されている自転車フレームによ
って達成される。
ークピボットハウジングが、コア部と開放中空部との入
れ子式はめ込みによって前方部に接着固定されるステア
リングボックスから形成されると共に、シートポストハ
ウジングが、コア部とフォーク部とのフォーク式はめ込
みによって連続接続部に接着固定される立てパイプで形
成されており、これらのステアリングボックス及び立て
パイプは夫々、選択された高さ寸法を有している。
プ、傾斜下パイプ、ステー及び後フォークから構成され
たフレーム構造体に対して、夫々複数の高さ寸法を有す
るステアリングボックス及び立てパイプの中から使用者
の身体的特徴あるいは使用目的に応じて適宜選択された
ものを、入れ子式はめ込み及びフォーク式はめ込みによ
って夫々前方部及び連続接続部に固定することが可能と
なるため、使用者に対する適合性、運転時の快適性、並
びに用途に合った乗車姿勢を決定する上で重要な要素で
あるところのハンドル及び座席の高さ及びこれらの相互
位置関係を、共通のフレーム構造体を使用して様々に変
更することができる。すなわち、使用者の体形あるいは
用途等に応じて多数のサイズを準備することが望ましい
自転車フレームを、標準寸法を有するフレーム構造体と
種々の高さ寸法を有するステアリングボックス及び立て
パイプとの組合せによって製造することが可能となり、
工業的規模での製造を可能にしてオーダーメードに比べ
て格段に安価な自転車フレームを提供し得ると共に、限
定されたサイズをもつ数種類のフレームの中からフレー
ム単位で選択する場合に比べても、より細かく調節され
た適当なサイズをもつ自転車フレームを実現して使用者
を満足させることができる。尚、前方部に対するステア
リングボックスのはめ込み角度を変えることにより、フ
ォークに与えるべきクリアランス角度を変更することが
でき、連続接続部に沿った立てパイプの位置を変えれ
ば、クランクセットケーシングを通る鉛直軸に対する立
てパイプのセットバックを変更することができるため、
使用者に対する適合性、運転時の快適性を更に向上させ
得ると共に、要求された乗車姿勢をより正確に実現させ
ることが可能となる。
中空部との入れ子式はめ込みによって前方部に接着固定
されると共に、立てパイプがコア部とフォーク部とのフ
ォーク式はめ込みによって連続接続部に接着固定され
る、すなわち、これらの部材が凹凸のはめ込み及び接着
工程によって固定されるが故に、作業が単純かつ容易で
あり、しかも、走行時に受ける外力、振動、衝撃等に対
して十分耐え得る機械的強度をもった強固で頑丈な固定
部を形成することができる。そのため、フレーム材料と
しては金属、プラスチック等の適当な工業材料が使用可
能となるが、特に複合材料を使用する場合により効果的
である。
のサイズが準備された二種類の部品から適当なものを選
択して共通のフレーム構造体に取り付けるだけで、多種
サイズの自転車フレームを製作できるため、寸法形状の
特徴に関する使用者の要求を十分に満足させることがで
きる自転車フレームを容易かつ安価に提供することがで
き、又、使用者がペダルを踏んで走行するときに最大限
の物理的エネルギが得られるところの、良好でバランス
のとれた機械的強度及びフレーム面内における最適なね
じり剛性を有する自転車フレームを実現できる。
徴によれば、自転車フレームの面内において、一列に形
成された上パイプ及びステーが上に凸の連続曲線フレー
ム部品を画定すると共に、下方に傾斜した下パイプが上
パイプ及びステー側に凸の曲線フレーム部品を形成して
おり、後フォークがステー側に凸の二つの曲線分岐フレ
ーム部品を形成するように製造されているのがよい。
い特徴によれば、連続接続部の少なくとも上縁が、自転
車フレームの面内で円形の曲率半径により画定されてい
るのがよい。
ましい特徴によれば、自転車フレームが金属からなるの
がよい。
ましい特徴によれば、自転車フレームが複合材料からな
るのがよい。
ましい特徴によれば、前方部とステアリングボックスと
の入れ子式はめ込みが、前方部において周囲ストップシ
ョルダで縁取られた埋め込み用半コアを備えていると共
に、ボックス側において、半コアに対応する形状を有し
ており、開口を画定する周縁がショルダと協働するよう
に構成された開放中空組立ベースを備えているのがよ
い。
ましい特徴によれば、半コアがはめ込み部の全高にわた
って伸長すると共に、側方に少なくとも二つの開放キャ
ビティを有しており、キャビティが、ベースにおける対
応側壁の内面に設けられたキャビティに相補的な形状を
もつ二つのブロック要素にはめ合わされるのがよい。
ましい特徴によれば、連続接続部と立てパイプとのフォ
ーク式はめ込みが、接続部の上縁において、二つの横張
出縁と二つの側方張出縁とで縁取りされた埋め込み用半
コアを画定するほぼ一定厚さの凹形切込みを備えている
と共に、立てパイプにおいて、はめ込みのための側面部
で結合されると共に半コア及び張出縁と部分的に協働す
るために切込みに配置される二つの末端部を有する開放
細長中空ベースを備えているのがよい。
ましい特徴によれば、末端部は、立てパイプが画定する
シートポストハウジングの軸の両側で異なる突出長さを
有しているのがよい。
ましい特徴によれば、立てパイプが、ステーの開始部を
取り付ける手のひら状の末端部を備えているのがよい。
ましい特徴によれば、末端部が、後輪ブレーキを取り付
けるための手段をもつ領域を備えているのがよい。
する。
として形成されるか又は接着、ろう付けもしくはリベッ
ト留め技術により相互に接合された数個の要素から形成
される本発明のフレーム(符号1で全体を表す)を示し
ている。本発明は好ましくは複合材料から一体成形され
るタイプのフレーム1に関する。
アの使用を意味するものと理解されるべきである。この
ようなコアは、適当な熱硬化性樹脂により含浸及び重合
されたガラス及び/又はカーボンファイバ繊維をベース
とする周囲エンベロープに密接して囲繞されかつ緊密に
接着されている。
ために多数の従来技術が使用可能であり、従って本発明
の目的は、当業者の及ぶ範囲であるとみなされるべきこ
のような要素に関しては詳述しない。
に、フレームの面内で上に凸の曲線形状であるいわゆる
上パイプ2を含むように形成される。フレーム1は、下
方に傾斜しておりかつ上パイプ2の前方部に結合された
第2のいわゆる下パイプ3を含み、前方部のレベルにお
いてフレームは、前輪6を固定及び舵取するためのフォ
ーク5を支持するハウジング4を画定している。
合されており、該後フォークは上に凸の曲線形状を各々
有する二つの分岐アーム8により構成される。傾斜下パ
イプ3とフォーク7との間の接続部は、有利なことには
クランクセットケーシング9の支持及び保持を確保す
る。
パイプ2の後端に結合する機能を有する一対のステー1
0を含む。ステー10はフレームの面内において上に凸
の曲線形状をとる要素により構成される。フォーク要素
8とステー10との端部間の接続部は、有利なことには
後輪12の軸の取り付けに使用される開放軸受部11を
支持又は画定する。
及びステー10が一列に並べられてフレームの面内に連
続曲線状フレーム部品を画定しており、この連続曲線状
フレーム部品は、クランクセットケーシング9と上パイ
プ2の後端部をステー10に結合する連続的な部分ある
いは区域である連続接続部14との間に支柱として挿入
された横パイプ13によって補強されている。
2と下部フレーム3とは双方の前端部を介して前方部1
5で相互に結合され、該前方部の機能は、入れ子式はめ
込み17により前方部15に装着されるステアリングボ
ックス16を支持することである。図2及び図3により
詳細に示す入れ子式はめ込み17は以下の技術的手段を
使用する。
ト5の軸方向に平行又はやや異なる方向に前方部15の
全高にわたって伸延する埋め込み用半コア18を前方横
断面に含む。コア18は、横断面においてほぼ半円筒
形、又は好ましくは図2に示すように平行六面体18a
と台形断面の頂部18bとを有する形状をとり得る。
するか又は好ましくは半コア18の境界を定めるための
周囲溝に対応できる周囲のいわゆるストップショルダ1
9をその基部に備える。
クス16の側においては、周縁21によって画定される
開放断面を有する中空のいわゆるアセンブリベース20
を使用する。ベース20は半コア18と組み合わせら
れ、縁部21がショルダ19に支承されるまではめ込
み、相互に嵌着することによりコアを完全に受容するよ
うに構成されている。
部を覆うように構成された壁22によってステアリング
ボックス16の内側に画定されることを示す。内壁22
は弧状壁23と同様に補強ウェブを構成し、該弧状壁
は、フォーク5のステアリングピボットを取り付けるた
めのライニング又はジャケットの取り付け用ハウジング
4をステアリングボックス16の内側24に画定する。
の装着は、使用される材料の種類に適合する接着剤(例
えばにかわ)の膜を結合表面に介在させ、図3の矢印f
1の方向に半コア18とベース20とを相互に装着する
ことによって確保される。装着は、三次元で堅固な強い
結合が得られるように縁部21がショルダ19に支承さ
れるまで行われる。
25を設け、中空ベース20の内面にそれと相補形状の
ブロック要素26を設けると有利であることを示す。形
成される入れ子式はめ込みはこうして、使用中に特に矢
印f2の方向の一方又は他方に加えられる力に対して機
械的に補強される。
種々の高さを有するステアリングボックス16を製造す
ることが可能になる。ステアリングボックス16の適当
な高さを選択することにより、フォークのピボットホル
ダに装着されたヘッドパイプを昇降させることができ、
従って、図1に参照符号H1〜H5により表すような適
切な高さ又はサイズを所与の標準寸法のフォークに与え
ることができる。
の面の向きを変えることもでき、必要に応じてフォーク
5に与えられるべきクリアランス角度αを変えることが
できる。
ステー10との間に含まれる連続接続部14は有利なこ
とには、図4及び図5に細部構成を示すようなフォーク
式はめ込み31により適切な立てパイプ30の位置決め
を確保する。立てパイプ30はシートポストの正確な位
置決めを確保するために使用される。
側では凸状上縁において、ほぼ一定の深さで接続部14
の厚み内に形成された凹形切込み32を含む。切込み3
2は、接続部14の輪郭全体に沿ってほぼ中ほどの高さ
に設定された二つの側方張出縁34により結合された二
つの横張出縁33を含む。凹形切込み32は、連続的又
は非連続的に切込みの全長に伸延しかつ好ましくは非限
定的な例として半円筒形の横断面を有する埋め込み用半
コア35を露出させている。
りシートポストを正しく取り付けるために使用される開
放ハウジング37をその上部に画定するシャフト36を
含む。シャフト36の下方には、前端部39及び後端部
40の二つの端部を夫々含む開放細長中空アセンブリベ
ース38が延びている。端部39及び40は、切込み3
2の深さに対応する厚さと切込み32及び半コア35
(図5の例によるとステー10まで伸びずに部分14の
範囲に形成されている)に対応する形状とを有すること
を特徴とする。従ってこの例では、ほぼ半円筒形の端部
はシャフト36と反対側で開放している。端部39及び
40は、ベース38の一部を形成する係合用側面部41
を装着することにより相互に結合される。
32の長さに対応し、端部39及び40の断面は接続部
14の凸状上縁からの切込みの高さに関連して選択され
る。
出縁33、張出縁34と前端部39、後端部40、側面
部41との間の面間結合を確保する膜又はコーティング
(例えばにかわ)をフォーク式はめ込み31の相補表面
に塗布することによる。
プ30は接続部14にまたがって装着され、三次元で有
効に固定されている。この位置ではシートポストの軸
x,x’は、好ましくはクランクセットケーシング9の
横軸を通る。
16と同様にシャフト36の種々の高さで調整され得
る。従って、適切な立てパイプ30を選択することによ
り、例えば図1の参照符号H1〜H5から選択される適
切な高さ又はサイズを所与の標準寸法のフレーム1に与
えることが可能になる。
しく選択することにより、所与のフレームに任意のサイ
ズを与えることが可能である。このような場合、ボック
ス16及びパイプ30は例えばフレームレベルH1〜H
5の一つを画定するために相互に一致するように選択す
べきである。一方、直立又は下降即ち後傾位置を使用者
に与えることが所望される場合は、ボックス16及びパ
イプ30を一致させないように選択することも可能であ
る。こうして、標準を構成するサイズの範囲又は特定の
サイクリストの所定の姿勢における身体部分のサイズに
正確に対応するように個々の要求にあわせたフレーム形
状に適合させるために、あらゆる組み合わせが可能であ
る。
れたボックス16及びパイプ30とを使用することによ
り、使用者の体形特徴又は姿勢要件にこのように容易に
適合させることができる。実験の結果、必要とされ得る
全フレームサイズは、有利な原価で工業的規模で製造可
能な二つの基本フレームの有効範囲によりカバーできる
ことが判明した。
半径により画定される上縁を部分14に与えるように構
成された実施例を示す。ベース38にも同一の相補形状
を与えるように構成されているので、切込み32の二等
分線Bにより画定されるような中心中立位置から矢印f
4の方向又は矢印f5の方向に立てパイプ30を移動さ
せることが可能である。
は切込み32よりも大きい全長を画定する端部39及び
40をも備え得る。端部39及び40は可分割又は長さ
を短くできるように構成されているので、クランクセッ
トケーシング9を通る鉛直軸Aに対してシャフト30を
接近又は遠ざけるように端部39及び40の一方又は他
方の切込みを配置できるように選択することにより、ベ
ース38の長さを切込み32の長さに正確に適合させる
ことが可能になる。
立てパイプのセットバックを実際的かつ迅速に変更する
ことが可能になり、更に例えばハンドルパイプを操作す
ることにより、軸Aに対する前進又は後退位置を使用者
に与えることが可能になる。
切込み32に対応するように特別に構成された立てパイ
プ30の変形実施例を示す。このような場合に端部40
aは、側面部41の輪郭に内接する下向き曲線状の二つ
の側縁部42を有する手のひら状である。その場合に端
部40aは、有利には後輪ブレーキ取り付け用手段44
を備える領域43を含む。手段44は突起45及び穴4
6から構成され得る。
パイプ30を使用することにより、本発明の特徴に従っ
てフレームを製造すると上記の種々の可能性が得られ
る。この場合、フレーム1、ボックス16及びパイプ3
0を複合材料から製造すると、より簡単、より迅速かつ
より低コストでこれらの可能性が得られることは容易に
理解されよう。
ダーメード自転車フレームの製造に適用すると好適であ
る。
例に限定されず、発明の範囲内で種々の変形が可能であ
る。
夫々複数のサイズが準備された二種類の部品から適当な
ものを選択して共通のフレーム構造体に取り付けるだけ
で、多種サイズの自転車フレームを製作できるため、寸
法形状の特徴に関する使用者の要求を十分に満足させる
ことができる自転車フレームを容易かつ安価に提供する
ことができ、又、使用者がペダルを踏んで走行するとき
に最大限の物理的エネルギが得られるところの、良好で
バランスのとれた機械的強度及びフレーム面内における
最適なねじり剛性を有する自転車フレームを実現でき
る。
である。
る。
図である。
図である。
ある。
Claims (11)
- 【請求項1】 上パイプ(2)と、該上パイプと共に前
フォークピボットハウジング(4)を画定する傾斜下パ
イプ(3)と、シートポストハウジングの近傍で前記上
パイプに結合されたステー(10)と、クランクセット
ケーシング(9)により前記下パイプに結合されると共
に後輪(12)の車軸を取り付けるための軸受部(1
1)によって前記ステーに結合された後フォーク(7)
とを備えるタイプの自転車フレームであって、 前記上パイプが、前方部(15)で前記下パイプに結合
されると共に連続接続部(14)で前記ステーに結合さ
れており、 前記前フォークピボットハウジングが、選択された高さ
寸法を有すると共に、コア部と開放中空部との入れ子式
はめ込み(17)によって前記前方部に接着固定される
ステアリングボックス(16)から形成されており、 前記シートポストハウジングが、選択された高さ寸法を
有すると共に、コア部とフォーク部とのフォーク式はめ
込み(31)によって該連続接続部に接着固定される立
てパイプ(30)で形成されている自転車フレーム。 - 【請求項2】 前記自転車フレームの面内において、一
列に形成された前記上パイプ及び前記ステーが上に凸の
連続曲線フレーム部品を画定すると共に、下方に傾斜し
た前記下パイプが前記上パイプ及び前記ステー側に凸の
曲線フレーム部品を形成しており、前記後フォークが前
記ステー側に凸の二つの曲線分岐フレーム部品を形成す
るように製造されている請求項1に記載の自転車フレー
ム。 - 【請求項3】 前記連続接続部の少なくとも上縁が、前
記自転車フレームの面内で円形の曲率半径により画定さ
れている請求項1又は2に記載の自転車フレーム。 - 【請求項4】 前記自転車フレームが金属からなる請求
項1から3のいずれか一項に記載の自転車フレーム。 - 【請求項5】 前記自転車フレームが複合材料からなる
請求項1から3のいずれか一項に記載の自転車フレー
ム。 - 【請求項6】 前記前方部と前記ステアリングボックス
との入れ子式はめ込みが、前記前方部において周囲スト
ップショルダ(19)で縁取られた埋め込み用半コア
(18)を備えていると共に、前記ボックス側におい
て、前記半コアに対応する形状を有しており、開口を画
定する周縁(21)が前記ショルダと協働するように構
成された開放中空組立ベース(20)を備えている請求
項1から5のいずれか一項に記載の自転車フレーム。 - 【請求項7】 前記半コアがはめ込み部の全高にわたっ
て伸長すると共に、側方に少なくとも二つの開放キャビ
ティ(25)を有しており、前記キャビティが、前記ベ
ースにおける対応側壁の内面に設けられた前記キャビテ
ィに相補的な形状をもつ二つのブロック要素(26)に
はめ合わされる請求項6に記載の自転車フレーム。 - 【請求項8】 前記連続接続部と前記立てパイプとのフ
ォーク式はめ込みが、該接続部の上縁において、二つの
横張出縁(33)と二つの側方張出縁(34)とで縁取
りされた埋め込み用半コアを画定するほぼ一定厚さの凹
形切込み(32)を備えていると共に、前記立てパイプ
において、はめ込みのための側面部(41)で結合され
ると共に前記半コア及び前記張出縁と部分的に協働する
ために前記切込みに配置される二つの末端部(39、4
0)を有する開放細長中空ベース(38)を備えている
請求項1から5のいずれか一項に記載の自転車フレー
ム。 - 【請求項9】 前記末端部は、前記立てパイプが画定す
るシートポストハウジングの軸の両側で異なる突出長さ
を有している請求項8に記載の自転車フレーム。 - 【請求項10】 前記立てパイプが、前記ステーの開始
部を取り付ける手のひら状の末端部(40a)を備えて
いる請求項8又は9に記載の自転車フレーム。 - 【請求項11】 前記末端部が、後輪ブレーキを取り付
けるための手段(44)をもつ領域(43)を備えてい
る請求項10に記載の自転車フレーム。
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