JP4691328B2 - 自転車用車輪の軽量化リムと該リムの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自転車用車輪の軽量化リムと該リムの製造方法とに関する。

自転車用車輪は、その円周に臨むクラウンないしリムと、中心部に臨むハブと、前記リムとハブとを連結する複数のスポークからなりたっているのはよく知られているところである。殊に、リムは一般に、互いに対向する側壁と、リムの円周方向に沿って延在して、それぞれの側壁の一端を互いに連結する内壁ないし下部ブリッジと、リムの円周方向に沿って延在して、それぞれの側壁の中間部を互いに連結する外壁ないし上部ブリッジとからなり、全体として略逆Ａ字形断面形状を呈している。

一般に外縁を備える、側壁のそれぞれの外周部は、タイヤを装着する溝を形成しているが、その側壁のそれぞれの内周部は、下部及び上部ブリッジと共に、スポーク取付け用空洞を形成している。他方、下部ブリッジもしくは側壁の内側には、スポーク取付け用の着座部が形成されている。このスポーク着座部は一般に、スポークの取付け方法によって変わることもあるが、開口ないし円滑孔ないしねじ溝付き孔からなりたっている。

前述の構成のリムは、アルミ合金の棒材の押し出し成形により生産されている。前記棒材は、カレンダー加工により円形に形成されているのが通常であり、その頂端を互いに溶接することで円形リムに仕上げられている。

自転車、特に競技用自転車の分野では、車輪の重量を、その構造上の強度や、静的及び動的安定性を損なうことなく、できるだけ減少させる方法の研究開発がなされている。また、加工も簡単で、低コストで済むように、また、外見形状が独創に富んで魅力的なものに仕上げる方法の研究もなされている。

また、リムにおいて大きな引張力が作用する部分はスポーク取付け部であり、しかも、この引張力は、そのスポーク取付け部位から遠ざかるにつれて減少していることも、従来より知られているところである。このことから、軽量化した車輪を実現するためには、引張力が大きく作用する部位、即ち、スポーク取付け部位での壁厚を大きくする一方、当該引張力が小さくなっている部位、即ち、スポーク着座部の間の部位またはスポーク間部位(infra-spoke zone)の壁厚を小さくしたリムが必要となる。

そのようなリムを実現する方法は、特許文献１、特許文献２、特許文献３、及び特許文献４に開示されている。
米国特許第４５２６４９号 国際出願公開公報WO９３／０９９６３号 ヨーロッパ特許第７１５００１号 ヨーロッパ特許第１０８４８６８号

特に、特許文献２では、壁厚最小部と、絞り加工でスポーク取付け部位の壁厚を増加させた壁厚最大部の二種の壁厚をリムの下部ブリッジに持たせている。

特許文献３と特許文献４では、最初に、下部ブリッジの壁厚をスポーク取付け部位の所望の壁厚と等し、次に、下部ブリッジのスポーク間部位を形成するために、リム材料を除去する（特許文献３では化学的方法、特許文献４では機械的方法により）ことで、二種の壁厚を持たせている。

前述の従来方法の何れにおいても、スポーク取付け部位とスポーク間部位との間で壁厚が変化する壁厚変化部位は、ほぼ曲線状に展開し、特許文献３にあっては数ミリ程度、特許文献４にあっては１００ミリ程度の異なった曲率半径を有する。特許文献４に開示されているように、スポークによりリムにもたらされる引張力を分散させるため、および壁厚が急激に変化すると引張力がその変化部に集中してしまい、一般に疲労破壊に至ることがあるため、引張力を一箇所に集中させないために、前述のような曲線状に徐々に壁厚が変化する壁厚変化部位が「必要要件」となっている。

更に、前述のような必要要件は、引張力を分散させるためには、柔軟にして徐々に変化する壁厚を持たせる必要がある点に熟知した当業者には常識となっている。

前述の従来方法は何れも、壁厚の変化が曲線状に展開していることから、材料を十分に除去することができず、そのために重量軽減を完全に行うことができないと言った問題がある。また、下部ブリッジの壁厚を曲線状に変化させてしまうだけでは、該下部ブリッジの形状の設計自由度が小さくなってしまい、審美的な面から不利である。

これらの従来方法を徹底的に調査し、研究所内で実験したところ、非常に意外にも本願出願人は、壁厚が急激に変化しても、また、引張力作用部位が非常に小さくても、つまり、前記壁厚変化部位が小さくても、スポークの引張力が分散されること、また、車輪の構造上の強度や静的及び動的安定性を損なうことなく、従来方法によるものよりもリムの重量を減少させることができる知見を得た。その上、種々の加工技術を利用して、壁厚を急激に変化させることができると共に、壁厚の変化の「形状」、つまり壁厚変化部位の「形状」について広範囲の設計自由度が得られ、しかも、審美的な面からも利点が得られる。

本発明の自転車用車輪の環状リムは、下部ブリッジと側壁とを備えており、該下部ブリッジまたは側壁が、開口または孔からなるスポークの取付け着座部が形成された所定壁厚のスポーク取付け部位と、互いに隣り合うスポーク取付け部位の間に位置し、リムのスポーク取付け側で前記スポーク取付け部位の前記壁厚よりも小さい壁厚を有するスポーク間部位とをリムの円周方向に沿って有している。このリムは、下部ブリッジまたは側壁の壁厚が、前記スポーク間部位から前記スポーク取付け部位にかけて増加する壁厚増加部と、スポーク取付け部位からスポーク間部位にかけて減少する壁厚減少部とを有し、それらのいずれか一方における壁厚が急激に変化して鋭い隅部が形成されており、前記鋭い隅部は、曲率半径が０．４ミリ以下の交差部を有していることを特徴としている。

本発明の好ましい実施形態では、前記スポーク間部位から前記スポーク取付け部位にかけての壁厚増加部と、スポーク取付け部位から隣接するスポーク間部位にかけての前記壁厚減少部との両方において、それらの壁厚が急激に変化して鋭い隅部が形成されているのが望ましい。

換言すれば、二つの壁厚の間での壁厚変化部位を、最小にもしくは実質的には省略することができる利点がある。

前述の鋭い隅部としては、互いに交差する二つの部分で画成されているのが望ましく、この場合での第１部分はリムの曲率半径と相似のほぼ曲線状であり、また、第２部分は直線状であり、両者間でほぼ直角をなしているのが望ましい。また、これらの第１及び第２部分は、好ましくは０．２ミリ以下の曲率半径で交差しているのが望ましい。

また、本発明は、自転車用車輪の環状リムにおける下位ブリッジまたは側壁が、所定の厚みを有する複数のスポーク取付け部位を具備しており、前記スポーク取付け部位には、スポークを取付ける着座部が配置されており、前記下部ブリッジまたは側壁にその壁厚が減少した部位を形成する方法をも提供するものであって、
この方法は、
（ａ） 鋭い刃を有する工具の切削ヘッドを回転させる工程と、
（ｂ） 前記切削ヘッドを、リムのスポーク取付け側の方向から前記下部ブリッジまたは前記側壁の方へとその表面とほぼ直交する面に従って移動させる工程と、
（ｃ） 下部ブリッジまたは側壁の円周方向に沿って前記切削ヘッドを移動させて材料を除去する工程と、
（ｄ） 前記下部ブリッジまたは前記側壁から前記切削ヘッドを後退させる工程とからなり、
リムのスポーク取付け側で所定の厚みよりも減少した厚みを有するスポーク間部位と、所定の厚みを有するスポーク取付け部位との間に、少なくとも１つの鋭い隅部を形成し、前記鋭い隅部は、０．４ミリ以下の曲率半径の交差部を有していることを特徴としている。

ここでの回転工具としては、ほぼ円筒形になっているのが望ましく、これにより下部ブリッジの壁厚を減少、増加させて、直角隅部を画成する。

本発明のその他の特徴や利点などは、添付図面を参照しながらなすいくつかの好ましい実施形態の詳細な説明から明らかになるであろう。

本発明によるリムは、アルミ合金の棒材を押出し成形することにより製造する。この棒材はカレンダー加工により円形になっているのが通常であり、その頂端は溶接により連結されている。このリムを図９と図１０とにおいて符号１で示すが、スポークの配列が異なる自転車用の二種の車輪Ｗ、Ｗ’に適用したものとしてそれぞれ図示してある。前述したように、自転車用車輪Ｗ、Ｗ’は、環状の外周クラウン、即ち、リム１と、中心ハブ１８、１８’と、該ハブ１８、１８’とリム１とを連結する複数のスポーク１９、１９’とからなる。図１は、リム１の縦断面図を示しており、図２は図１のリム１をＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した横断面図を示している。

図２の横断面図から明らかなように、リム１は、一対の側壁を有し、両側壁４，５の一端同士が、下部ブリッジとして知られている、円周方向に延在する内壁２により連結され、また、両側壁４，５の中間部同士が、上部ブリッジとして知られている、円周方向に延在する外壁３により連結されており、全体として略逆Ａ字形横断面を有している。側壁４、５の外周部には、タイヤが装着される溝を形成する外縁４ａ、５ａが形成されており、他方、側壁４、５の内周部には、下部ブリッジ２と上部ブリッジ３と共に、スポークを取り付ける空洞１５が形成されている。

本発明の実施形態は、一般に「二重ブリッジ型リム」と称する下部ブリッジ２と上部ブリッジ３とを備えたリムを対象にしているが、本発明はそれに限られず、上部ブリッジがなく、断面形状が略Ｕ字形になっている解放断面型リムにも適用できるものである。

リム１には、前述したように一つのスポーク取付け空洞１５が形成されているが、上部ブリッジと平行、または、直交方向に延在する一つ以上の隔壁を設けることにより一つ以上の空洞が形成された種々の変形例も考えられる。各壁（上部ブリッジ、下部ブリッジ、側壁、隔壁）としては、リムの横断面における形状が複雑になるように、適宜その形状を定めてもよい。

下部ブリッジ２には、リム１の円周方向に沿って、スポークを取り付けるために形成された貫通孔または着座部６を有し、約１．８ミリの一定の壁厚Ｓ２を有する複数のスポーク取付け部位９が設けられている。スポークの取付けをより容易化するために、上部ブリッジ３にも、下部ブリッジ２におけるスポーク取付け孔６の直径よりも大きい直径の貫通孔７がスポーク取付け孔６と同心状態、つまりリム１の径方向に整列するように形成されている。このような構成により、車輪の製造時にスポークの取付け作業が容易になる。即ち、上部ブリッジ３に貫通孔７が形成されていることから、下部ブリッジ２のスポーク取付け孔６を介してリム１の中心から径方向に挿入したスポークのねじ溝付き頭部に螺着させるナットないしロック用ニップルを、前記ねじ溝付き頭部へと容易に嵌めることができる。また、貫通孔７のサイズは大きいため、ナットないしニップルをスポークの頭部に螺着させるに当たって利用する工具の頭部をも差し込むことができる。

更に、下部ブリッジ２には、リム１の円周方向に沿って、かつ互いに隣り合うスポーク取付け部位９の間で、スポーク取付け部位９の壁厚Ｓ２よりも小さく、約０．８ミリのほぼ一定の壁厚Ｓ１を有する複数のスポーク間部位８が形成されている。スポーク取付け部位９の壁厚に対してスポーク間部位８の壁厚が小さいことから、リム１、ひいては、車輪Ｗの重量を減少させることができる。しかも、スポーク間部位８の壁厚がこのように減少していても、この壁厚減少が大きな引張力が作用する部位、即ち、スポーク取付け部位９の外側で行われていることから、車輪の構造上の強度や静的安定性、動的安定性が損なわれるようなことはない。スポーク取付け部位９の壁厚Ｓ２は、スポークによってリムに及ぼされる引張力に対して構造上の強度を持たせるのに十分なものである。

図示の実施形態における壁厚Ｓ１、Ｓ２はリム１の円周方向に沿ってほぼ均一になっているが、考えられる変形例として、スポーク取付け部位９およびスポーク間部位８の表面を凸曲線状ないし凹曲線状に成形しておくこともできる。

本発明によれば、図１Ａの拡大図に明確に示すように、スポーク間部位からスポーク取付け部位９にかけての壁厚の増加、換言すれば、段差の立下がりは、急峻に展開しており、鋭い隅部１４を形成している。同様に、スポーク取付け部位９からスポーク間部位８にかけての壁厚の減少、換言すれば、段差の立上がりも急峻に展開しており、鋭い隅部１１を形成している。尚、前述の壁厚の減少による鋭い隅部１１については図１Ａの拡大図には示していないが、同図に示した壁厚の増加による鋭い隅部１４とは鏡面対象の関係にある。

詳述すれば、壁厚が増加する構成は、リム１の下部ブリッジ２の曲率半径とほぼ等しい曲率半径を有する第１曲線部（第１部分）１２、または、別の方法では、スポーク間部位８の内表面８ａに対してほぼ接線方向の直線部と、前記第１曲線部１２とほぼ直交する第２直線部（第２部分）１３と、ほぼ直角の鋭い隅部１４とで表される。壁厚の増加および減少は、実質的に「段部」を構成しており、そのため、ほぼ直角をなし、２つの異なった壁厚間における、壁厚が徐々に変化する壁厚変化部位をほぼ省略している。

前記第１曲線部１２および第２直線部１３が画成している角度は、必ずしも９０度である必要はなく、僅かだけ９０度以上か、それ以下であってもよい。また、第１曲線部１２および第２直線部１３は、僅かだけ凹状もしくは凸状にしてもよく、または、直線状、凹状、凸状の組み合わせ形状であってもよい。

図１Ａから明らかなように、第１曲線部１２と第２直線部１３とは互いに完全に交差して、理想的な鋭い隅部１４を形成している。しかし、公知の、いかなる加工技術を用いようとも、完全な９０°の交差部を形成することはできない。

現今の加工処理で得ることのできる形状としては、図１Ｃに拡大して示したとおりである。即ち、第１部分３２と第２部分３３との間の交差部ないし鋭い隅部３４の曲率半径は０．４ミリとなっている。

別の形状としては、図１Ｂにおいて拡大図で示すとおりであり、第１部分２２と第２部分２３との間の交差部ないし鋭い隅部２４の曲率半径は０．２ミリとなっている。

本願明細書において、「鋭い隅部」とは、第１部分１２、２２、３２と第２部分１３、２３、３３との間の理想的な交差部を意味するばかりではなく、好ましくは０．４ミリ以下、より好ましくは０．２ミリ以下の曲率半径を有する交差部をも意味する。

ここまで行った説明は、スポーク取付け部位９とスポーク間部位８との間での壁厚の減少にもあてはまることである。

図１Ｂと図１Ｃとは、スポーク取付け部位９とスポーク間部位８のそれぞれの壁厚についての変形例を示しているものである。図１Ｂにおいては、スポーク取付け部位９での壁厚Ｓ４が２．９ミリで、スポーク間部位８での壁厚Ｓ３が１．２ミリの下部ブリッジ２を有するリムの場合を示している。他方、図１Ｃにおけるリムは、スポーク取付け部位９での壁厚Ｓ６が２．３ミリで、スポーク間部位８での壁厚Ｓ５が１ミリの下部ブリッジを有している。

図３に、本発明のリムの変形例の一部分を示しており、この変形例でのリムは、貫通孔が形成されていない上部ブリッジ４３を有しており、チューブレスタイヤ式車輪に適している。公知のとおり、上部ブリッジ４３に貫通孔がないことから、タイヤと上部ブリッジ４３との間に、加圧空気を充満させる管状の気密室を形成することができる。この構成にあっては、スポーク取付けのための下部ブリッジ４２におけるスポーク取付け孔６は、滑らかにする他に、ねじ溝も設けることができる。下部ブリッジ４２は、その壁厚がスポーク間部位８からスポーク取付け部位９にかけて急激に増加する壁厚増加部を有しており、図１に示したものと同様の鋭い隅部１４がスポーク間部位８とスポーク取付け部位９との間で形成されている。一方で、この下部ブリッジ４２は、その壁厚がスポーク取付け部位９からスポーク間部位８にかけて徐々に減少する壁厚減少部を有している。この壁厚減少部は、リム１の円周に沿って一定の部分４５にわたって曲線状に延在する。

図４は、図３に示した変形例とは異なる、インナーチューブを有する車輪用のリムの別の変形例を示しており、この変形例においては、スポーク取付け部位９からスポーク間部位８にわたる壁厚減少部５０は、その壁厚がリム１の円周方向に沿って一定の部分５３にわたって緩やかに直線状に減少している。

図３と図４とにおいて、スポーク間部位８からスポーク取付け部位９にかけて下部ブリッジ４２の壁厚を緩やかに曲線状もしくは直線状に増加させてもよく、またスポーク取付け部位９からスポーク間部位８にかけて前記壁厚を急激に減少させて、鋭い隅部を形成することができるのは明らかである。

本発明の更に別の変形例を図５に示すが、この変形例では、スポーク間部位８からスポーク取付け部位９にかけて下部ブリッジの壁厚が増加し、スポーク取付け部位９からスポーク間部位８にかけて下部ブリッジの壁厚が減少している。この場合での壁厚の増加は、スポーク間部位８の内表面８ａに対してほぼ接線方向にある第１直線部分６２と、該第１部分６２に対してほぼ６０度になっている第２直線部分６３と、約６０度のアンダーカット鋭角部ないし鋭い隅部６４と示されている。

尚、前記した６０度のアンダーカット角度は、いくつか考えられるアンダーカット角度の一例に過ぎず、必要に応じて６０度よりも大きいか、または、小さい角度であってもよい。また、鋭い隅部６４の曲率半径は、０．４ミリ以下であるのが望ましく、より好ましくは０．２ミリ以下であるのが望ましい。

図６は、図１に示したリム１の一部分をその内側から車輪の径方向外方に向かって見た図であり、下部ブリッジ２の幅Ｌに沿う、スポーク間部位８からスポーク取付け部位９にかけての壁厚増加部と、スポーク取付け部位９からスポーク間部位８にかけての壁厚減少部との形状が直線部または段差部１４、１１として示されている。段差部１４、１１はスポーク取付け孔６を中心として対称になっており、リム１の側壁４、５とほぼ直交する直線部に沿って延在している。図示はしていないが、別の実施形態として、審美的ないし機能上の要件を満たすために、前記直線部を側壁４、５に対して同一角度で、または、異なった角度で傾斜させてもよい。

図７も図６と同様にリム１の一部分をその内側から車輪の径方向外方に向かって見た図であり、下部ブリッジ２の幅Ｌに沿う壁厚の曲線部または段差部７０、７１は、スポーク取付け孔６を中心として対称になっているが、スポーク取付け孔６に対面するように凹状になった円弧形を呈している。図示していない別の実施形態として、円弧形の曲線部７０，７１を互いに近接させて、スポーク６を中心とする一つの円形曲線部としてもよい。

図８もまた図６と同様にリム１の一部分をその内側から車輪の径方向外方に向かって見た図であり、下部ブリッジ２の幅Ｌに沿う壁厚の曲線部または段差部８０、８１は、スポーク取付け孔６を中心として対称になっているが、スポーク間部位８に面するように凹状になった円弧形を呈している。

以上のことから、壁厚直線部および曲線部または段差部１４、１１；７０、７１：８０、８１の形状としては、図示の形状とは異なったものであってもよいのは言うまでもない。例えば、スポーク取付け孔６を中心として対称になっていなくてもよく、また、円弧形の曲線部を楕円状または放物線状、あるいは、直線部と曲線部とを組み合わせた形状にしてもよい。

また、前述した変形例を含む実施形態では、鋭角の隅部を有する段差部は、下部ブリッジ２の幅Ｌ全体にわたって展開されていてもよい。別の実施形態としては、前述の壁厚段差部を下部ブリッジ２の幅Ｌの一部分にわたって展開させ、残りの部分においては、図３と図４とに示すように、曲線状または直線状になだらかに展開するようになっていてもよい。

図９に、図１から図８に示し、それを参照して説明した特徴を備えた、本発明によるリム１を利用した車輪Ｗを示す。この車輪Ｗにはスポーク１９が１６本あって、これらのスポーク１９は、下部ブリッジ２の円周に沿って放射状に等間隔で配置されていると共に、それぞれに対応するスポーク取付け部位９においてリム１に連結されている。

図１０に示す車輪Ｗ’も、本発明によるリム１を使用したものである。このリム１では、７つのスポーク取付け部位９’が、２１本のスポーク１９’を３本一組とした７つのスポーク群にそれぞれ対応するように形成されている。スポーク間部位８’からスポーク取付け部位９’にわたる壁厚増加部と、スポーク取付け部位９’からスポーク間部位８’にわたる壁厚減少部とは、図１から図８に示し、説明した構成のいずれかを採用している。

以後、本発明によるリムの製造方法を、図１１から図１３を参照しながら詳述する。本発明によるリム製造方法では、一つ以上の可動軸に従って駆動される動力工具を用いて材料を除去する技術を利用している。リムの材料としては、例えばアルミとその合金、または、炭素繊維の如くのポリマー材のマトリックスに組み込んだ構造用繊維からなる複合材がある。

図１１に、従来技術で得たリム１００の一部分を示すが、このリム１００の下部ブリッジ１０２は、スポーク取付け部位における所望の最終壁厚に相当するほぼ一定の壁厚Ｓ２を有している。このリム１００において、例えばドリル加工で形成したスポーク取付け孔１０６を明確に図示している。このスポーク取付け孔１０６は、後述の工程の後に形成することもできる。

前述の方法では、図１４の拡大図に示すように、切削刃を有する円筒形ヘッドＴ１を備えたエンドミリング切削機からなる回転工具Ｕ１を利用している。前述のヘッドＴ１は、鋭い刃を有しており、それにより、工業上達成し得る円味のある角度(radiused angle)、即ち、０．４ミリ程度、好ましくは０．２ミリ程度の曲率半径が得られる。尚、説明を容易にするために、ミリング切削機が装着されるようになっている動力工具の加工ヘッドについては、製造方法の説明ではとりあげないものとする。

図１１に示す回転式ミリング切削機は、リム１００により画成される面上でその回転軸Ｘ１がリム１００のほぼ半径方向に臨んだ状態で取り付けられる。図１２からわかるように、ミリング切削機Ｕ１は、リム１００へと軸Ｘ１に沿って半径方向に移動して、下部ブリッジ１０２を形成する材料を、壁厚Ｓ２とＳ１の差に等しい深さだけ除去する。そして、ミリング切削機Ｕ１を図１２に示す切削開始位置から図１３に示す切削終了位置に至るまで、下部ブリッジ１０２の円弧軌道に沿って移動させることで、ヘッドＴ１の側面に設けられている切削刃で下部ブリッジ１０２を形成している材料の一部を除去する。切削終了位置に達すると、ミリング切削機Ｕ１をリム１００の中心に向かって後退させて、次のスポーク間部位に対応する位置へと回転させて、下部ブリッジ１０２に沿って材料の除去を行う。

前述の方法の変形例として、リム１００を回転式ミリング切削機Ｕ１に対して移動させることも可能であるのは明らかであろう。

前述の方法を利用することにより、図１に示した形状の下部ブリッジに種々の壁厚変化を持たせることができる。また、ミリング切削機Ｕ１の直径Ｄが下部ブリッジ１０２の幅Ｌよりも大きければ、図８に示した形状の、下部ブリッジの幅Ｌに沿う壁厚段差部が一工程で形成される。

下部ブリッジ１０２へと軸Ｘ１に沿って工具を前進させる深さを制御することにより、図１Ａから図１Ｃに示して説明した異なる壁厚Ｓ１、Ｓ２；Ｓ３、Ｓ４；Ｓ５、Ｓ６の組み合わせを持つ種々のリムを製造することができる。

例えば図６や図７に示した如く、下部ブリッジ２の幅Ｌに沿って異なった形状の壁厚段差部を得たいのであれば、周知の軸の補間法を利用することにより、更に別の複数の軸に従ってミリング切削機Ｕ１を移動させる必要がある。

例えば、図６に示す直線部１４，１１を得たいのであれば、リムの面と直交する方向にミリング切削機Ｕ１を移動させなければならない。図１２に示す位置からミリング切削機Ｕ１をリムの面に対して直交する方向に往復移動させなければならない。他方、図７に示す曲線部７０、７１を得たいのであれば、図１２に示す位置からミリング切削機Ｕ１をリムの面と直交する軸に沿って、かつリムの面上で弧状軌道に沿って往復移動させる。これにより、曲線部７０，７１の補間した曲線軌道が得られる。

図１５に示した如くの切削ヘッドＴ２が斜面型円錐台形のミリング切削機Ｕ２を利用することにより、図５に示した如くのアンダーカットされた壁厚段差部を持つリムを得ることが可能である。かかるアンダーカットを得るためには、先ず、ミリング切削機Ｕ２を、その軸Ｘ２がリムの面と平行な状態ではあるが、該面の横方向外側に臨んだ状態で配置する。その後、ミリング切削機Ｕ２を、その軸をリムの面に対して平行に保ったままリムの方へと移動させて、切削ヘッドＴ２の側面にある切削刃で材料を除去する。然る後に、切削開始位置から切削終了位置へと下部ブリッジの円弧状軌道に沿って移動させることにより、切削ヘッドＴ２の側面にある切削刃で下部ブリッジから材料を除去していく。その後、リムの面に対して横方向にミリング切削機Ｕ２を後退させれば、所望のアンダーカットが得られるのである。

尚、下部ブリッジに設けた前述の壁厚段差部は、リムの側壁に対しても得られるのは明らかであり、その場合、工具Ｔ１またはＴ２をかかる側壁と直交する面で移動させればよい。

本発明の実施形態の内の１つにおけるリムの製造に利用し得るもう一つの加工方法は、電子放電切削法である。この場合では、図１１に示した如くのリム１００から始めて、その次の材料除去作業を、電子放電切削法でスポーク間部位に対して行うものとし、これにより周知のように高精細な切削が行える。

前述のリムの幾何学的構成は、当分野の技術とリム製造に利用する材質も勘案すればその他の切削加工方法により得ることができる。殊に、鋳型成型技術によりリムを得る場合では、鋳型の形状を適宜設計することにより所望の断面形状とプロフィールとを持つリムを実現することができる。例えば、複数の炭素繊維層でリムを製造した場合にあっては、スポーク取付け部位にスポーク間部位における炭素繊維層の数よりも多い炭素繊維層を設けることにより、壁厚変化部を有するスポーク取付け部位を形成することができる。その場合、その際に利用する鋳型を、前記壁厚段差部が鋭い隅部を得られるように、それに合わせた形状とすればよい。

同様に、射出成型法を利用しても、所望の成果を得ることができる。その場合、鋭い縁部の輪郭を有する形状の鋳型を利用すれば、射出成形の際に注入した溶融材料が、前述の形状で画成されている成形空洞内に充満されて所望の形状を持つリムが得られる。

インナーチューブを有する車輪のための、本発明によるリムの一部分の縦断面図である。 図１の部分拡大図である。 本発明のリムの変形例を示す、図１Ａの部分拡大図である。 本発明のリムの別の変形例を示す、図１Ａの拡大図である。 図１のリムをＩＩ°−ＩＩ°線に沿って切断した横断面図である。 チューブレスタイヤ型車輪に適した、本発明のリムの変形例の一部の縦断面図である。 図１の別の実施形態を示す部分縦断面図である。 図１のさらに別の実施形態を示す部分縦断面図である。 図１に示したリムの一部分を下から見た部分平面図である。 図６の変形例を示す部分平面図である。 図６のさらに別の変形例を示す部分平面図である。 本発明によるリムを利用した車輪の側面図である。 本発明によるリムを利用した別種の車輪の側面図である。 本発明によるリム製造方法の一工程を示す概略図である。 本発明によるリム製造方法の一工程を示す概略図である。 本発明によるリム製造方法の一工程を示す概略図である。 図１１から図１３に示した本発明のリム製造方法の実施に当たって利用する工具の一例を示す概略図である。 図１１から図１３に示した本発明のリム製造方法の実施に当たって利用する工具の別例を示す概略図である。

符号の説明

１ リム
２ 下部ブリッジ
３ 上部ブリッジ
４ 側壁
４ａ リムの外縁
５ 側壁
５ａ リムの外縁
６ スポーク取付け孔
８ スポーク間部位
９ スポーク取付け部位

Claims (29)

1. 下部ブリッジ（２；４２）と側壁（４、５）とで画成された横断面形状を備えており、
   開口または孔からなるスポーク（１９；１９’）の取付け着座部（６）が形成された所定壁厚（Ｓ２；Ｓ４；Ｓ６）のスポーク取付け部位（９）と、互いに隣り合うスポーク取付け部位（９）の間に位置し、リムのスポーク取付け側で前記スポーク取付け部位（９）の前記壁厚（Ｓ２；Ｓ４；Ｓ６）よりも小さい壁厚（Ｓ１；Ｓ３；Ｓ５）を有するスポーク間部位（８）とが、下部ブリッジ（２；４２）または側壁（４、５）に円周方向に沿って設けられた自転車用車輪（Ｗ、Ｗ’）の環状リム（１）において、
   下部ブリッジ（２；４２）または側壁（４、５）の壁厚が、前記スポーク間部位（８）から前記スポーク取付け部位（９）にかけて増加する壁厚増加部と、スポーク取付け部位（９）からスポーク間部位（８）にかけて減少する壁厚減少部とが設けられ、それらのいずれか一方の壁厚が急激に変化して鋭い隅部（１４、１１；２４；３４；６４）が形成されており、前記鋭い隅部（１４、１１；２４；３４；６４）は、曲率半径が０．４ミリ以下の交差部を有していることを特徴とする自転車用車輪のリム。
2. 請求項１において、前記スポーク間部位（８）から前記スポーク取付け部位（９）にかけての前記壁厚増加部と、スポーク取付け部位（９）からスポーク間部位（８）にかけての前記壁厚減少部との両方において、それらの壁厚が急激に変化して鋭い隅部（１４、１１；２４；３４；６４）が形成されていることを特徴とする自転車用車輪のリム。
3. 請求項１において、前記スポーク取付け部位（９）と前記スポーク間部位（８）とが前記下部ブリッジ（２；４２）に形成されていることを特徴とする自転車用車輪のリム。
4. 請求項１において、前記鋭い隅部（１４、１１；２４；３４）が、前記スポーク間部位（８）の内表面（８ａ）に形成された第１部分（１２；２２；３２；６２）と、前記スポーク取付け部位（９）の内表面（９ａ）に形成された、該第１部分（１２；２２；３２；６２）に交差する第２部分（１３；２３；３３；６３）とにより画成されていることを特徴とする自転車用車輪のリム。
5. 請求項４において、前記鋭い隅部（１４、１１；２４；３４；６４）が、曲率半径が０．２ミリ以下の交差部を有していることを特徴とする自転車用車輪のリム。
6. 請求項４において、前記第１部分（１２；２２；３２；６２）または第２部分（１３；２３；３３；６３）が直線状であることを特徴とする自転車用車輪のリム。
7. 請求項４において、前記第１部分（１２；２２；３２；６２）または第２部分（１３；２３；３３；６３）が曲線状であることを特徴とする自転車用車輪のリム。
8. 請求項４において、前記第１部分（１２；２２；３２；６２）が、曲率半径がリムの下部ブリッジの半径とほぼ等しい曲線状であり、また、前記第２部分（１３；２３；３３；６３）が直線状であることを特徴とする自転車用車輪のリム。
9. 請求項４において、前記第２部分（１３；２３；３３）が前記第１部分（１２；２２；３２）とほぼ直角をなしていることを特徴とする自転車用車輪のリム。
10. 請求項４において、前記第２部分（６３）が前記第１部分（６２）と鋭角をなしていることを特徴とする自転車用車輪のリム。
11. 請求項３において、前記壁厚増加部または前記壁厚減少部が、前記下部ブリッジ（２；４２）の幅（Ｌ）の少なくとも一部に形成されていることを特徴とする自転車用車輪のリム。
12. 請求項３において、前記壁厚増加部または前記壁厚減少部が、前記下部ブリッジ（２；４２）の幅（Ｌ）全体に形成されていることを特徴とする自転車用車輪のリム。
13. 請求項１において、前記スポーク取付け部位（９）からそれに隣接するスポーク間部位（８）にかけての壁厚の減少、または、前記スポーク取付け部位（９）からそれに隣接するスポーク間部位（８）にかけての壁厚の増加が、徐々に行われていることを特徴とする自転車用車輪のリム。
14. 請求項３において、前記壁厚増加部または前記壁厚減少部が、直線部（１４、１１）に従って前記下部ブリッジ（２；４２）の幅（Ｌ）に沿って延在していることを特徴とする自転車用車輪のリム。
15. 請求項１４において、前記直線部（１４、１１）が、リム（１）の前記側壁（４、５）に対してほぼ直交していることを特徴とする自転車用車輪のリム。
16. 請求項１４において、前記直線部（１４、１１）がリム（１）の前記側壁（４、５）に対して斜行していることを特徴とする自転車用車輪のリム。
17. 請求項３において、前記壁厚増加部または前記壁厚減少部が、曲線部（７０、７１；８０、８１）に従って前記下部ブリッジ（２；４２）の幅（Ｌ）に沿って延在していることを特徴とする自転車用車輪のリム。
18. 請求項１７において、前記曲線部（７０、７１；８０、８１）が、前記着座部（６）に対して凹状（７０、７１）になっていることを特徴とする自転車用車輪のリム。
19. 請求項１７において、前記曲線部（７０、７１；８０、８１）が、前記着座部（６）に対して凸状（８０、８１）になっていることを特徴とする自転車用車輪のリム。
20. 請求項１において、リム（１）の円周方向に沿って前記側壁（４、５）に連結されており、該側壁（４、５）及び前記下部ブリッジ（２；４２）と協働して、スポーク（１９；１９’）の取り付けのための空洞（１５）を画成する上部ブリッジ（３；４３）を更に備えたことを特徴とする自転車用車輪のリム。
21. 請求項１から２０までのいずれか一項において、壁厚が減少されている前記スポーク間部位（８）が、切削工具で材料を除去することにより得られたことを特徴とする自転車用車輪のリム。
22. 請求項２１において、前記切削工具がミリング切削機であることを特徴とする自転車用車輪のリム。
23. 請求項１から２２までのいずれか一項に記載のリム（１）を備えた自転車用車輪（Ｗ；Ｗ’）。
24. 自転車用車輪（Ｗ；Ｗ’）の環状リム（１；１００）における下位ブリッジ（２）または側壁（４，５）に、壁厚（Ｓ１；Ｓ３；Ｓ５）が減少した部位（８）を形成する方法であって、
    前記下位ブリッジ（２）または側壁（４，５）は、所定の厚み（Ｓ２；Ｓ４；Ｓ６）を有する複数のスポーク取付け部位（９）を具備しており、前記スポーク取付け部位には、スポーク（１９；１９’）を取付ける着座部（６）が配置されており、
    前記方法は、
    （ａ） 鋭い刃を有する工具（Ｕ１；Ｕ２）の切削ヘッド（Ｔ１；Ｔ２）を回転させる工程と、
    （ｂ） 前記切削ヘッド（Ｔ１；Ｔ２）を、リム（１；１００）のスポーク取付け側の方向から、前記下部ブリッジ（２；１０２）または前記側壁（４、５）の方へとその表面とほぼ直交する面に従って移動させる工程と、
    （ｃ） リム（１；１００）のスポーク取付け側で所定の厚み（Ｓ２；Ｓ４；Ｓ６）よりも減少した厚み（Ｓ１；Ｓ３；Ｓ５）のスポーク間部位（８）を形成するように、円周方向に沿って前記切削ヘッド（Ｔ１；Ｔ２）を移動させて材料を除去する工程と、
    （ｄ） 前記下部ブリッジ（２；１０２）または前記側壁（４、５）から前記切削ヘッド（Ｔ１；Ｔ２）を後退させる工程と、を含むことにより、
    減少した厚み（Ｓ１；Ｓ３；Ｓ５）を有するスポーク間部位（８）と、所定の厚み（Ｓ２；Ｓ４；Ｓ６）を有するスポーク取付け部位（９）との間に、少なくとも１つの鋭い隅部（１４；１１；２４；３４；６４）を形成し、前記鋭い隅部（１４；１１；２４；３４；６４）が、０．４ミリ以下の曲率半径の交差部を有していることを特徴とする方法。
25. 請求項２４において、前記方法は、除去される下部ブリッジ（２；１０２）または側壁（４，５）の表面の面に含まれる一つ以上の方向に沿って、切削ヘッド（Ｔ１；Ｔ２）を移動させる工程（ｅ）を含み、
    前記工程（ｃ）が、工程（ｅ）に先立ってまたは工程（ｅ）の後に行われることを特徴とする方法。
26. 請求項２４において、前記工程（ａ）において、切削ヘッド（Ｔ１）を備えた前記工具（Ｕ１）の回転軸（Ｘ１）が、リム（１；１００）の幅方向中心面にほぼ一致し、前記リム（１；１００）の内側に位置することを特徴とする方法。
27. 請求項２４において、前記工程（ａ）において、切削ヘッド（Ｔ２）を備えた前記工具（Ｕ２）の回転軸（Ｘ２）が、リム（１；１００）の中心面に対してほぼ平行な面に位置し、前記リム（１；１００）の横方向外側に位置することを特徴とする方法。
28. 請求項２４において、前記工具（Ｕ１）が、円筒形の切削ヘッド（Ｔ１）を備えていることを特徴とする方法。
29. 請求項２４において、前記工具（Ｕ２）が、斜面型円錐台形の切削ヘッド（Ｔ２）を備えていることを特徴とする方法。

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