JP3198830U - 自転車フレーム - Google Patents

Abstract

【課題】支持チューブユニットモジュールの管径を縮めることができ、自転車フレームの生産コストを削減することができるほか、美観および他の要素を設置する柔軟性というメリットも持っている自転車フレームを提供する。【解決手段】自転車の頭管と立管との間に対称設置される支持チューブユニットモジュールによって組み合わせられる自転車フレームであって支持チューブユニットモジュールに含まれる上管部材３１０、３２０、下管部材３３０、３４０、及び補強屈曲管３５０、３６０を相互に固接させて安定的な立体幾何形を形成させて、自転車フレーム１００に優れた反重力、応力伝導性能及びバランス性を持たせる。【選択図】図１

Description

本考案は、自転車フレームに関し、特に、フレーム強度とバランス性能とを両立する自転車フレームに関する。

現代生活のリズムが以前よりもずいぶん早いため、心身のバランスを求める定期的な運動の習慣は、すでに民衆の全面的な共通意識になっており、例えば、自転車、フライホィール、エアロバイクなどの簡単に操作できる運動機材である。その中で、自転車運動は、どこでもできて、一人でも操作してもよいので、運動空間が制限される都市居民には人気がある。また、自転車運動は、大規模に世界範囲で流行っているため、そのフレームも早期の乗り手の重量を支えるだけの簡単な構造からフレーム軽量化、振動吸収、強度と強靭性との兼備を重視するハイテク要求製品に快速に変遷しつつある。

従来の自転車フレームは、軽量化を求めるために管径を大きく設置しているまたはチューブ部材の簡素化をしており、しかしながら、この論理の設計によって軽量化の効果を達成できるかもしれないが、疑いなく自転車フレームを裂けやすくさせ、形の設計も制限される。製造の難しさやコストが増加され、装着可能な要素の種類、サイズが制限されて美観にも影響を与えるほか、且つこの設計の方向は、フレーム構造の剛度が不足であるため、フレーム全体が力を受ける場合フレーム構造の乗り効率を向上させることができないという別の欠点がある。この従来のフレームは、軽量であるが、乗り手が乗る場合、剛性不足による不安を感じやすくなる。

別の見慣れている自転車フレームは、シートチューブとフレームとが局部的に分離する設計である。この設計によって、乗り手がフレームから離れるような状態になり、この構造によって、支持チューブユニットの数を節約するまたは管径を縮めることができて、且つフレーム自体の持つ弾性によって振動吸収、軽量化の効果を達成できる。しかしながら、この種類のフレーム構造は、選択される素材に対して、長期的往復圧縮や伸張に耐えられるように優れた強靭性を持たなければならなくて機械的疲労またはストレスクリープを容易に生じないと高く要求されるので、製造価格が非常に高い。且つ前記メリットに対応して、車体のバランス及び安定さが兼備しにくい代価がある。

従って、如何に自転車フレームの素材コストの削減や快適性を前提として、支持強度、バランス安定、振動吸収などの主要な要求も満たすことは、この分野における長い間に力を注いで研究される鍵である。

本考案の目的は、自転車の頭管と立管との間に対称設置される支持チューブユニットモジュールによって組み合わせられる自転車フレームを提供することにある。

本考案による自転車フレームは、前端に位置する頭管と、支持チューブユニットモジュールと、立管と、を備える。支持チューブユニットモジュールは、二つの上管部材と、少なくとも一つの下管部材と、二つの補強屈曲管と、を含み、前記の各上管部材、下管部材及び各補強屈曲管の一端の何れも頭管に固接されて支持を提供する一方、各補強屈曲管がその湾曲箇所によって下管部材に固接される。立管は、各上管部材、下管部材及び各補強屈曲管の他端にそれぞれ固接される。
これにより、支持強度が十分であるだけでなく、乗車中の自転車による振動応力はフレーム構造によって効率的に伝導され、均一に分散されることもできる。また、立管の振動幅が低減されて快適な乗り感じを提供することができる。

本考案による自転車フレームは、上管部材、下管部材がそれぞれ立管と頭管との間に固接され、自転車フレームの支持強度及び構造の安定さが確実に確保されることができるほか、優れた応力伝送も提供されて、これによって、乗り手に与えられる帰還力が効果的に頭管の箇所へ転移されて、大部分の振動感が除去されるようにする。また、補強屈曲管は、立管と下管部材との間の緩衝チューブ部材として、さらにフレームの強靭性を確保でき、自転車フレームの利用安全性や性能を兼備している。

本考案による自転車フレームにおいて、上記の支持チューブユニットモジュールに含まれる上管部材及び補強屈曲管は、自転車フレームの左右バランスを保つように二本ずつ対称とされる。立管の下方部位は転接管であってもよく、立管の側面部位によって下管部材の他端に固接されて、このようにして立管の軸方向力が側面の転接管によって下管部材まで伝送することに寄与する。前記の二つの補強屈曲管が頭管に固接されている端部は、二つの上管にしっかりと当接されてもよく、また、これによって頭管と立管との間に三角柱を呈する内部空間が形成される。立管の上方部位に、さらに転接管と同様に立管に固設されて両側方向へ伸びる連結管が固接されることができて、また、連結管及び転接管によって上管または補強屈曲管を提供して立管の両側に固接される。

一方、二つの下管部材の構造を一層安定的にし、座屈変形などの状況とならないようにするために、本実施形態に係る自転車フレームの下管部材の数が二つでありながら、相互対称になってもよい。なお、本実施形態では、二つの下管部材の間に位置し両端が二つの下管部材の中段を連接する中間パイプを備えてもよく、この中段に接続される部位もさらに補強屈曲管の湾曲箇所に接続されることができる。そして、補強屈曲管は、少なくとも二つのコンビネーションパイプによって湾曲箇所に固接されて構成されることができて、従って全体的に自転車フレームの安定性を保証する。注意すべきなのは、自転車フレーム内部の応力転送及び分布状況を良くて均一にするために、前記二つの補強屈曲管の曲がり角度が９０度から１５０度までの間に介するべきである一方、二つの上管部材からなる延伸夾角が１５度から４５度までの間に介するべきである。また、本実施形態では、さらに二つのリアフォーク上管及び二つのリアフォーク下管を含んでもよく、各リアフォーク上管が前記上管部材にそれぞれ対応して固接される一方、各リアフォーク下管の何れも立管に固接される。前記のとおり、リアフォーク下管がさらに転接管によって立管に固接されることができて、これによってさらに立管の軸方向力を弱める。

本考案による自転車フレームによると、自転車フレームの前端に位置して他の要素により支えられる頭管と、二つの上管部材と、二つの下管部材と、二つの補強屈曲管と、立管と、中間パイプと、を備える自転車フレームを提供する。各上管部材の一端、各下管部材の一端及び各補強屈曲管の一端にそれぞれ頭管が固接されて、各補強屈曲管が下管部材にそれぞれ対応する一方、各補強屈曲管の湾曲箇所が対応する下管に固接される。そして、補強屈曲管は、少なくとも二つのコンビネーションパイプによって湾曲箇所に固接されることで構成されることができる。立管は、それぞれ各上管部材、各下管部材及び各補強屈曲管の他端に固接される。中間パイプは、二つの下管部材に対応し、且つ両端が二つの下管部材の中段箇所を接続する。

本考案による自転車フレームでは、中間パイプは、二つの下管部材の縦方向負荷能力を補強するほか、その横方向構造も二つの下管部材を安定な力受け条件に維持して、且つ同時に下管部材中段に固接される補強屈曲管を歪まなくさせて、長期に外部から施力を受ける場合に依然として優れた応力転送条件を保つことに寄与することを確保できる。

本考案による自転車フレームでは、上管部材、下管部材及び補強屈曲管は各自にセットとして対称になって、自転車フレームに自体構造の面で恒常の左右バランスを保たせる。一方、立管の下方は転接管であってもよく、立管の外表面から突き出て二つの下管部材に固接されて、このようにして立管の軸方向力が側面の転接管によって下管まで転送されることに寄与する。前記の二つの補強屈曲管が頭管に固接されている端部は二つの上管部材にしっかりと当接されることができで、この場合二つの上管部材と補強屈曲管により三角柱を呈する内部空間が形成されるほか、補強屈曲管が立管に固接される箇所に、立管に固接されて二つの上管部材及び二つの補強屈曲管を立管の両側に固接させる連結管を備えてもよく、一方、各補強屈曲管の湾曲箇所がさらに前記の固接される下管部材によって中間パイプの両端に同時に接続されることができて、このようにして頭管と立管との間の構造を一層緊密でしっかりと安定にすることができる。注意すべきなのは、自転車フレーム内部の応力転送及び分布状況を良くて均一にするために、前側の二つの補強屈曲管の曲がり角度が９０度から１５０度までの間に介するべきである一方、二つの上管部材からなる延伸夾角が１５度から４５度までの間に介するべきである。また、本実施形態の中では、さらに二つのリアフォーク及び二つのリアフォーク下管を含んでもよく、各リアフォーク上管が前記上管部材にそれぞれ対応して固接される一方、各リアフォーク下管の何れも立管に固接され、しかしながら、この実施形態では、リアフォーク下管がさらに転接管によって立管に固接されることもできて、これによってさらに立管の軸方向力を弱める。

本考案の一実施形態による自転車フレームを示す斜面図である。 本考案の一実施形態による自転車フレームを示す平面図である。 本考案の一実施形態による自転車フレームを示す平面図である。 本考案の一実施形態による自転車フレームを示す平面図である。 本考案の他の実施形態による自転車フレームを示す側面図である。 本考案の他の実施形態による自転車フレームを示す側面図である。

図１は、本考案の一実施形態による自転車フレーム１００の斜面図を示す。図２は、図１の自転車フレーム１００の右側面図を示す。図１と図２を併せて参照されたい。この自転車フレーム１００は、頭管２００と、支持チューブユニットモジュール（図に符号付けず）と、立管４００と、を備える。

頭管２００は、自転車フレーム１００の前端に位置して支持チューブユニットモジュールにより支えられる。支持チューブユニットモジュールは、二つの上管部材３１０、３２０と、二つの下管部材３３０、３４０と、二つの補強屈曲管３５０、３６０と、からなり、且つ前記の三セットのチューブ部材がそれぞれ二本ずつ対称になって、二つの上管部材３１０、３２０がそれぞれ一端３１１、３２１によって頭管２００に固接される。同様に、二つの下管部材３３０、３４０もそれぞれ一端３３１、３４１によって頭管２００に固接され、二つの補強屈曲管３５０、３６０が前記の頭管部材と下管部材の二セットの間に位置して、且つそれぞれ一端３５１、３６１によって頭管２００に固接される。図２を組み合わせて参照すると、二つの補強屈曲管３５０、３６０は、各自に湾曲箇所３５２、３６２を有し、それぞれ下管部材３３０、３４０に固接されることができて、且つ湾曲箇所３５２、３６２が湾曲角度αを有することが判明できる。特に注意すべきなのは、補強屈曲管が下管部材３３０、３４０に不適切に力を与えることを避けるために、湾曲角度αが９０度から１５０度までの範囲に控えられる必要がある。また、前記の下管部材３３０、３４０が単一チューブ部材として結合されてもよく、この場合、二つの補強屈曲管３５０、３６０の湾曲箇所３５２、３６２が共同して単一チューブ部材に固接される。

立管４００が頭管２００と前後対応して、且つ立管４００の上半部が二つの上管部材３１０、３２０の他端３１２、３２２及び補強屈曲管３５０、３６０の他端３５３、３６３に固接される一方、立管４００の下半部が二つの下管部材３３０、３４０の他端３３２、３４２に固接される。また、立管４００の側面は、別に連結管５００に固接されることができて、このようにして前記の他端３１２、３２２、３５３及び３６３を連結管５００によって立管４００の両側に固接させることができる一方、立管４００の下方が転接管４１０であってもよく、同様に側面の転接管４１０によって二つの下管部材３３０、３４０の他端３３２、３４２を立管４００の両側に固接させることができる。

注意すべきなのは、前記の補強屈曲管３５０と３６０が頭管２００に固接される一端３５１、３６１がそれぞれ二つの上管部材３１０、３２０の一端３１１、３２１に当接されることができて、このようにして補強屈曲管３５０、３６０及び上管部材３１０、３２０により内部空間Ｓが形成される。図２から見ると、内部空間Ｓを含み、頭管２００と立管４００との間に介する支持チューブユニットモジュールは、複数の三角柱を呈する空間を構成することが分かる。本実施形態に係る自転車フレーム１００は、三角形の比較的安定な構造特性によって優れた応力伝導を達成して、且つ同時に大幅に支持チューブユニットモジュールに必要な素材を省いて、さらに自転車フレーム１００の重量を軽くする。

図３は、図１の自転車フレーム１００の正面図を示す。図３を組み合わせて参照されたい。下管部材３３０、３４０の長さが長いため、本実施形態に係る自転車フレーム１００は、さらに中間パイプ６００を含んでもよく、その両端６１０、６２０がそれぞれ下管部材３３０、３４０の中段の箇所に接続されて、ここの接続関係によって大幅に下管部材３３０、３４０の細長比を縮めることができ、長期的に外部からの力を受けるため下管部材３３０、３４０が座屈変形などの状況を生じることを避けることができて、且つ中間パイプ６００も支持チューブユニットモジュールを一層しっかりと安定にし各支持チューブユニットを容易に横方向に変形させないように、補強屈曲管３５０、３６０の湾曲箇所３５２、３６２に同時に対応的に接続される。

図４は、図１の自転車フレーム１００の背面図を示す。続いて図４を参照されたい。本実施形態では、自転車フレーム１００は、さらに二つのリアフォーク上管３１３、３２３及び二つのリアフォーク下管３７０、３８０を含んでもよく、リアフォーク上管３１３、３２３が上管部材３１０、３２０と同軸で相互対称になり、且つリアフォーク上管３１３、３２３がそれぞれ対応する上管部材３１０、３２０より後ろへ突伸固接される。図４から見ると、以下のことがわかる。上管部材３１０、３２０の間には延伸夾角βを有し、且つ両チューブの受けた力がそれぞれリアフォーク上管３１３、３２３からであるため、優れた応力伝導性能を取得するように延伸夾角βが１５度から４５度までの範囲に控えられるべきである一方、二つのリアフォーク下管３７０、３８０が立管４００に固接されるまたは転接管４１０によって立管４００に間接的に固接されることができる。図５は、本考案の一実施形態の別の態様による自転車フレームの右側面図を示す。図６は、本考案の一実施形態のさらに他の態様による自転車フレームの右側面図を示す。さらに図５及び図６を組み合わせて参照されたい。本実施形態の他の態様において、補強屈曲管３６０は、さらにそれぞれコンビネーションパイプ３６０Ａ、３６０Ｂより組み合わせられる（別の補強屈曲管が遮られて図示せず）。図５では、コンビネーションパイプ３６０Ａ、３６０Ｂは、湾曲箇所３６２で対応的に固接され、この実施例が同様に湾曲角度αを有する。図６では、コンビネーションパイプ３６０Ａ、３６０ＢがＹ字形となるように固接されて、この実施例が同様に湾曲角度αを有する。且つこの二つの態様において、コンビネーションパイプが一本であるか一対であるかにかかわらず、何れも下管部材が単一チューブ部材である場合に下管部材に固接されることができる。

上記の実施形態から、本考案は、以下のメリットを持つことが分かる。一、補強屈曲管によって支持チューブユニットモジュールを複数の三角柱を呈する空間に分割され、三角形の幾何特性によって自転車フレームの支持強度を十分でしっかりと安定にする。二、支持チューブユニットモジュールは、互いに当接するか固接することによって、フレーム内部の応力分布状況が均一化、安定化になることに寄与する一方、外力のため局部の過度の力を受けるまたは座屈、歪曲変形を生じるという問題が発生しにくい。三、上記の構造形態によって、本実施形態は、大幅に自転車フレームの用材コストを削減できて、且つ強度問題に制限されて局部的に支持チューブユニットの管径を大きくする必要が無く、美観及び他の要素を取り付ける柔軟性の向上を兼備している。

本考案を実施形態で前述の通り開示したが、これは本考案を限定するためのものではなく、当業者であれば、本考案の精神と範囲から逸脱しない限り、各種の変更や修正を加えることができる。従って、本考案の保護範囲は、実用新案登録請求の範囲で指定した内容を基準とする。

１００ 自転車フレーム、
２００ 頭管、
３１０、３２０ 上管部材、
３１１、３２１ 一端
３１２、３２２ 他端、
３１３、３２３ リアフォーク上管、
３３０、３４０ 下管部材、
３３１、３４１ 一端
３３２、３４２ 他端、
３５０、３６０ 補強屈曲管、
３５０Ａ、３５０Ｂ、３５０Ａ、３５０Ｂ コンビネーションパイプ、
３５１、３６１ 一端
３５２、３６２ 湾曲箇所、
３５３、３６３ 他端、
３７０、３８０ リアフォーク下管、
４００ 立管、
４１０ 転接管、
５００ 連結管、
６００ 中間パイプ、
６１０、６２０ 一端
Ｓ 内部空間、
α 湾曲角度、
β 延伸夾角。

Claims (15)

1. 頭管と、
   二つの上管部材、少なくとも一つの下管部材、及び二つの補強屈曲管を有し、各前記上管部材の一端、前記下管部材の一端、及び各前記補強屈曲管の一端にそれぞれ前記頭管が固接されており、各前記補強屈曲管の湾曲箇所が前記下管部材に固接されている支持チューブユニットモジュールと、
   各前記上管部材の他端、前記下管部材の他端、及び各前記補強屈曲管の他端に固接されている立管と、
   を備えることを特徴とする自転車フレーム。
2. 前記支持チューブユニットモジュールの二つの前記上管部材は、二つの前記補強屈曲管と二本ずつ対称であることを特徴とする請求項１に記載の自転車フレーム。
3. 各前記補強屈曲管は、少なくとも、前記湾曲箇所に固接されている二つのコンビネーションパイプから構成されることを特徴とする請求項１に記載の自転車フレーム。
4. 二つの前記上管部材と二つの前記補強屈曲管との間に三角柱を呈する内部空間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の自転車フレーム。
5. 各前記補強屈曲管の一端は、対応する前記上管部材に当接することを特徴とする請求項１に記載の自転車フレーム。
6. 前記立管に固接されている連結管をさらに備え、
   二つの前記上管部材がそれぞれ当該連結管によって前記立管の両側に固接されていることを特徴とする請求項１に記載の自転車フレーム。
7. 前記立管に固接されている連結管をさらに備え、
   二つの前記補強屈曲管がそれぞれ当該連結管によって前記立管の両側に固接されていることを特徴とする請求項１に記載の自転車フレーム。
8. 前記下管部材は数が二つであり、二つの前記下管部材が相互対称であり、
   両端がそれぞれ二つの前記下管部材の中段の箇所に接続されている中間パイプをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の自転車フレーム。
9. 頭管と、
   一端が前記頭管に固接されている二つの上管部材と、
   一端が前記頭管に固接されている二つの下管部材と、
   一端が前記頭管に固接されており、前記下管部材にそれぞれ対応し、且つ各自の湾曲箇所が対応する前記下管部材に固接されている二つの補強屈曲管と、
   各前記上管部材の他端、各前記下管部材の他端、及び各前記補強屈曲管の他端に固接されている立管と、
   両端がそれぞれ二つの前記下管部材の中段の箇所に対応かつ接続されている中間パイプと、
   を備えることを特徴とする自転車フレーム。
10. 二つの前記上管部材と、二つの前記下管部材と、二つの前記補強屈曲管とは、二本ずつ対称であることを特徴とする請求項９に記載の自転車フレーム。
11. 各前記補強屈曲管は、前記湾曲箇所にそれぞれ固接されている少なくとも二つのコンビネーションパイプから構成されていることを特徴とする請求項９に記載の自転車フレーム。
12. 二つの前記上管部材と二つの前記補強屈曲管との間に三角柱を呈する内部空間が形成されていることを特徴とする請求項９に記載の自転車フレーム。
13. 各前記補強屈曲管の一端は、対応する前記上管部材に当接することを特徴とする請求項９に記載の自転車フレーム。
14. 前記立管に固接されている連結管をさらに備え、
    二つの前記上管部材がそれぞれ前記連結管によって前記立管の両側に固接されていることを特徴とする請求項９に記載の自転車フレーム。
15. 前記立管に固接される連結管をさらに備え、
    二つの前記補強屈曲管がそれぞれ前記連結管によって前記立管の両側に固接されていることを特徴とする請求項９に記載の自転車フレーム。

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