JP4761781B2 - 自転車の車輪のためのスポーク、そのようなスポークを備えた自転車の車輪、およびそのようなスポークの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自転車の車輪のためのスポークに関する。さらに詳しくは、本発明は、金属材料から作られた自転車の車輪のためのスポーク、そのようなスポークを複数備えた自転車の車輪、およびそのようなスポークの製造方法に関する。

すでに知られているとおり、自転車の車輪のためのスポークは、通常は鋼またはアルミニウムあるいはそれらの合金などの金属で作られた実質的にワイヤ状の部材から構成され、ハブからなる車輪の中心部分に取り付けられる第１端部、およびタイヤが装着されるリムに取り付けられる第２端部を有している。通常は、ハブに取り付けられる第１端部は、ハブ内に形成された適切な着座部に安定に収容されることを目的として、幅広の頭部を有するように成形されており、一方、リムに取り付けられる第２端部は、適切なナットまたはニップルによってリムへの固定およびスポークの張力の調整を可能にするため、ねじ溝付きの領域を有している。

車輪の美観および空気力学的特性を向上させるため、扁平な形状のスポーク、すなわちハブおよびリムに取り付けられる２つの端部の間の本体部分が扁平化されたスポークが提案されている。

扁平なスポークの一例が、本件出願の出願人に与えられた米国特許第６，０３６，２７９号に開示されている。しかしながら、この場合は繊維、特にカーボン繊維で強化されたプラスチック材料で作られた扁平な形状のスポークに関しており、このような材料の使用はスポークの総重量の低減という点で有利である反面、スポークを２つの別個の部材、すなわちハブへの取り付けのための頭部を有する細長の扁平化されたカーボン繊維の第１部材、およびこのカーボン繊維の部材の自由端に接続されるとともに、リムへの取り付けおよびスポークの張力調整を可能にするためのねじ溝が設けられた第２の金属製の接続部材にて製作する必要が生じる。ハブへの取り付けのための頭部は、扁平かつＴ字形にされており、このような頭部がハブの筒状の端部の内側に収容され、このハブの筒状の端部の環状面には、ハブへの取り付けのための頭部の直近に位置する、スポークの本体の部分を収容すべく、径方向に着座部が設けられている。ハブへの取り付けのための頭部のＴ字形形状が、スポークがリムに向かって車輪の径方向に移動することがないようにしている。一方、車輪の軸方向におけるスポークの動きは、頭部の直近に位置するスポーク本体の部位との当接面を定めている、ハブに形成された着座部の前面が反作用を奏する（反力を発生する）ことにより防止されると共に、スポークの反対側において、ハブの自由端に形成され、径方向内側に折り曲げられた環状の縁部が反作用を奏することによりも防止される。実際、そのような縁部が、スポークの頭部の前面上部のための当接面を定めている。

本件出願人は、上記引用特許文献に開示された種類のスポークが、いくつかの欠点を有していることに気付いている。特に、スポークを２つの別個の部材で製造する必要があるということは、かなりの技術的困難を生じさせ、結果として製造コストを高くしている。

従って、本件出願人は、スポークを１つの本体にて製造することができるよう、なによりもまず、金属材料で作られた扁平な形状のスポークの設計および製造に注力した。

金属材料で作られた扁平なスポークは公知である。

金属材料で作られた扁平スポークの第１の例は、欧州特許出願第０７９４０７１号明細書に開示されている。この特許文献は、詳細には、ほぼ円筒形のワイヤ部材で構成されたスポークに関しており、このスポークは、ハブに取り付けられる円形断面を有する幅広の頭部、リムに取り付けられるねじ溝付き端部、および扁平化された領域を、車輪に取り付けられたときのスポークの交差領域において有している中間部を備えている。ハブへの取り付けのための頭部は、ハブの環状面に形成された着座部に収容される。

本件出願人は、前記欧州特許文献に開示された形式のスポークが、衝突や振動を受けた後にスポークが回転した場合、スポークの扁平化された領域において空気との摩擦が大きくなる領域を生み出してしまうため、車輪の空気力学特性を悪化させ、結果として自転車レースにおけるパフォーマンスを低下させるという欠点を有していることを確認した。さらに本件出願人は、前記欧州特許文献に記載の形式のスポークにおいて、ハブへの取り付けのための頭部が円錐形の外形および円形の断面を有するため、スポークの組み立ておよび／または張力調整の作業の間、スポークが長手軸を中心として回転しまうため、作業者が、ナットまたはニップルがリムへの取り付けのためのねじ溝付き端部に完全にねじ込まれるまで手でスポークを保持するように強いられるという点を確認した。さらに、この特許文献は、円筒形の着座部を有するハブを開示しているが、この着座部の形状がスポークの頭部と異なっているため、スポークの頭部のハブへの連結が厄介である。

金属材料で作られた扁平なスポークの第２の例は、米国特許第６，１８９，９７８号明細書に開示されている。この特許文献は、詳細には、車輪のハブおよびリムにそれぞれ取り付けられる対向する１組の幅広の頭部、および扁平化された中間部で構成されるスポークに関する。ハブへの取り付けのための頭部は、張力調整の際にスポークが長手軸を中心として回転することがないよう、矩形であるが円形でない断面を有している。このスポークは、ハブの側面に径方向外側に延びるように形成されたボスに設けられた着座部においてハブと組み合わされる。

本件出願人は、何よりもまず、スポークの頭部を収容するための着座部が設けられた径方向のボスを有するハブの製造が、技術的に複雑であることを確認した。さらに、スポークの頭部のハブへの接続が、きわめて小さい面積において行なわれており、これがハブのボスの破損につながる。一方で、上記米国特許文献に記載の形式のスポークは、ハブの前面でハブに固定するのに適していない。実際、ハブへの取り付けのための頭部の特定の構成（スポークの長手軸を横断する面において幅広にされ、その長手軸に沿って押しつぶされた構成）ゆえ、ハブへの取り付けのための頭部の側面と、対応するハブの当接壁との間の当接面が限られるため、そのような頭部をハブの前面に安定に収容することができない。さらに、本件出願人は、前記米国特許文献に記載のスポークでは、ハブへの取り付けのための頭部の断面の外形および面積が、スポークの扁平化された中間部の断面の外形および面積と大きく異なっていること（特に、ハブへの取り付けのための頭部の断面の面積が、スポークの扁平化された中間部の断面の面積よりもかなり大きいこと）を確認した。これは、必然的にハブへの取り付けのための頭部の製造が技術的に複雑になるという点に加え、ハブへの取り付けのための頭部の寸法がかなりの大きさになるため、得られるスポークが重たくなるということを意味する。さらに、スポークの中間部とハブへと取り付けのための頭部との間の遷移部における断面の大きな変化が、その遷移部において引張り力が高度に集中する領域を必然的に生み、この領域が、ハブとスポークとの間の駆動トルクを伝達するため、さらにその領域において同じ引張り応力がハブへの取り付けに起因する局所効果によって増幅されるため、大きな弱点となる。

本発明の目的は、前記２つの先行技術文献に開示されたものと外観的に異なるばかりでなく、ハブの前面においてハブに接続されるのに適しており（従ってハブの製造が簡単であり）、同時に、金属材料で作られた従来技術の扁平なスポークに関して概括した前記欠点を有しない扁平な金属製スポークを提供することにある。

従って本発明は、第１の態様において、長手軸Ｘ−Ｘに沿って延びる金属材料で作られた細長の本体を備え、該細長の本体が、
・自転車の車輪のハブに取り付けられる第１端部、
・自転車の車輪のリムに取り付けられる第２端部、および
・これら第１および第２端部の間に位置する中間部であって、前記長手軸Ｘ−Ｘに直交する横断方向Ｚにおいて扁平化され、かつ前記長手軸Ｘ−Ｘに沿って前記第１端部まで延びる部分を持つ中間部
を有している、自転車用車輪のためのスポークにおいて、
前記第１端部が、前記横断方向Ｚにおいて扁平化されており、前記中間部の前記扁平化された部分へと、前記長手軸Ｘ−Ｘに沿って緩やかに遷移していることを特徴とするスポークに関する。

本明細書および特許請求の範囲を通じ、本発明のスポークの中間部または第１端部に関して使用される「扁平化された部分」という表現は、横断方向Ｚに沿って押しつぶされて、断面の一方の寸法（通常は、その断面におけるスポークの部位の厚さを規定している）が他の寸法（通常は、その断面におけるスポークの部位の幅を規定している）よりもかなり小さくなっている部分を指して用いられている。例えば、スポークの或る部位の厚さ（または一般化して言えば、或る断面の一寸法）が、その幅（または一般化して言えば、或る断面の他の寸法）の１．５倍よりも小さい場合、そのスポークの部位は扁平化されているとみなされる。従って、スポークの前記部位の対向する両面は、完全に平坦かつ平行である必要は必ずしもなく、すなわち、これらの面は大きな曲率半径の、実質的に楕円形のラインまたは円形のラインを有することもできる。

有利なことに、本発明のスポークは、扁平化されたスポークが有する空気力学的特徴および美観を有するほか、スポークの本体を構成している細長の部材の中間部およびハブへの取り付けのための頭部を構成している第１端部の両者において扁平化された本体を有し、第１端部がスポークの扁平化された中間部へと緩やかにつながっている。従って、このようなスポークは、上記先行技術の特許文献に開示されている金属製スポークと異なる美的外観を有する。さらに、本発明のスポークは、ハブの前面においてハブに取り付けられるのに特に適しており、実際、ハブへの取り付けのための頭部を横断方向Ｚにおいて扁平化することによって、そのような頭部をハブへと安定に収容することができる。さらに有利なことに、扁平な頭部は、従来技術よりも総重量が軽いスポークの製造に貢献するほか、張力調節の際にスポークが長手軸を中心として回転することを防止する。さらに、本発明のスポークは、ハブによって加えられる駆動トルクの伝達に対する耐性が、上述の米国特許第６，１８９，９７８号明細書に記載のスポークよりも良好であり、これは、ハブへの取り付けのための頭部が扁平化され、かつスポークの扁平化された中間部へと緩やかに遷移しているためである。

好ましくは、前記第１端部の厚さが前記中間部の前記扁平化された部分の厚さよりも大きい。しかしながら、前記第１端部の厚さが前記扁平化された部分の厚さと等しい、あるいはより小さい実施形態も考えられる。

好ましくは、前記中間部の前記扁平化された部分が、前記第１端部に隣接する領域を有し、前記第１端部の断面が、該第１端部に隣接する前記領域における前記中間部の前記扁平化された部分の断面と実質的に同一の外形を有している。

本明細書および特許請求の範囲を通じ、本発明のスポークのあらゆる部位の断面に関して使用される「外形（profile）」という用語は、そのような断面の輪郭（outline）によって定められる形状を指して用いられている。従って、本発明のスポークの断面に関して使用される「実質的に同一の外形」という表現は、そのような断面が、必ずしも実質的に同一の面積を有している必要はないが、実質的に同一の形状を有していることを指している。さらに、本発明のスポークの各断面の外形に関して使用される「実質的に同一の」という表現は、例えば接合部、傾斜部または先細部によって外形が互いに完全には同一でない場合も含んでいる。例えば、本発明においては、矩形の外形は、対向面が押しつぶされ（平坦である必要はない）かつ／または緩やかにつながっている楕円形（または大きな曲率の円形）の外形と実質的に同一であると理解される。

従って、有利なことに、スポークの扁平な中間部からハブへの取り付けのための頭部までの緩やかな遷移部が、その遷移部の近傍において、スポークの扁平な中間部の断面およびハブへの取り付けのための頭部の断面が実質的に同一の外形を有しているという点からも実現可能である。

好ましくは、前記第２端部にねじ溝が設けられ、前記中間部が前記長手軸Ｘ−Ｘに沿って延び前記第２端部に隣接する円筒形の部分を有している。

好ましくは、前記中間部の前記扁平化された部分が、異なる面積の断面を前記長手軸Ｘ−Ｘに沿って有している。さらに好ましくは、前記中間部が、前記第１端部に隣接する前記扁平化な部分の領域に向かって、面積が増加する断面を前記長手軸Ｘ−Ｘに沿って有していると共に、前記第２端部に隣接する前記円筒形部分に向かっても、面積が増加する断面を前記長手軸Ｘ−Ｘに沿って有している。従って、有利なことに、本発明のスポークは、引張り応力がハブおよび／またはリムへの取り付けに起因する局所効果によって増幅されることがない中央の領域において、材料の量が少ない。この特徴により、本発明のスポークの総重量を、全長にわたって一定の面積の断面を有する公知のスポークよりも低減することができる。

好ましくは、前記第１端部が、前記長手軸Ｘ−Ｘに沿って延びるほぼ平坦な少なくとも１つの前面を有している。この前面は、当該スポークが自転車の車輪のハブに固定されるときに該第１端部の該ハブに対する当接面を定めている。有利なことに、本発明のスポークにおいて、第１端部の前面の当接面に当接するのに適したほぼ平坦な当接面をハブの前面に設けることにより、本発明のスポークが長手軸を中心として回転することがないようにして、スポークの組み立ておよび張力調整を容易にすることが可能となると共に、衝突や振動によって生じる、空気力学上および美観上の所望の特徴を変化させうるスポークのねじりを回避して、スポークのハブへの安定な接続の実現に寄与する。

好ましくは、前記少なくとも１つの前面が、前記横断方向Ｚにおける前記第１端部の寸法よりも大きい寸法を前記長手軸Ｘ−Ｘに沿って有している。つまり、前記前面の長手軸Ｘ−Ｘに沿って延びる長さは、第１端部の横断方向Ｚにおける厚さよりも大きい。このような構造的特徴は、上述した有利な特徴の実現に寄与する。

好ましくは、前記第１端部が、ほぼ円筒形の側面部である１組の対向部を前記長手軸Ｘ−Ｘに沿って有し、当該スポークが自転車の車輪のハブに組み合わされたとき、この１組の対向部が、該ハブに対する該第１端部の側方および軸方向の当接面を定めている。有利なことに、ハブに設けられた側面部に当接するのに適した形状の前記円筒形側面を本発明のスポークに設けているため、スポークの第１端部の側面部およびハブの側面部同士をわずかに相対的に摺動させるだけで、リムへの組み付けの際に本発明のスポークを整列させることが可能になる。

本発明は、その第２の態様において、
・ハブ、
・リム、および
・該ハブと該リムとの間を延びる複数本のスポーク
を有する自転車の車輪において、
該複数本のスポークが本発明の第１態様のスポークであることを特徴とする自転車の車輪に関する。具体的には、前記複数本のスポークのそれぞれは、いずれの実施形態においても、長手軸Ｘ−Ｘに沿って延びる金属材料の細長の本体を有している。該細長の本体は、
・前記ハブに取り付けられた第１端部、
・前記リムに取り付けられた第２端部、および
・該第１および第２端部間に位置する中間部
を有している。
該中間部は、前記長手軸Ｘ−Ｘに直交する横断方向Ｚにおいて扁平化され、かつ前記長手軸Ｘ−Ｘに沿って前記第１端部まで延びている部分を有している。該スポークの前記第１端部は、前記横断方向Ｚにおいて扁平化されており、該スポークの前記中間部の前記扁平化された部分へと、前記長手軸Ｘ−Ｘに沿って緩やかに遷移している。

このような車輪は、本発明のスポークに関して上述した有利な特徴をすべて有している。

好ましくは、前記ハブは、前記スポークの前記第１端部を収容する複数の着座部が形成された環状の前面を有している。

さらに好ましくは、スポークの前記第１端部のそれぞれは、前記長手軸Ｘ−Ｘに沿って延び、かつ前記ハブに形成された対応する着座部のほぼ平坦な前面に対して当接する少なくとも１つのほぼ平坦な第１前面を有している。

好ましくは、スポークの前記第１端部の前記前面および前記着座部の前記前面は、前記横断方向Ｚにおけるスポークの前記第１端部の寸法よりも大きい寸法を前記長手軸Ｘ−Ｘに沿って有している。つまり、スポークの前記第１端部の前記前面および前記着座部の前記前面の長手軸Ｘ−Ｘに沿って延びる長さは、第１端部の横断方向Ｚにおける厚さよりも大きい。

好ましくは、スポークの前記第１端部のそれぞれは、ほぼ円筒形の側面部である１組の対向部を有する。該１組の対向部は、ハブに形成され、かつ該第１端部の該側面部に合致する形状の着座部の側面部である対向部に当接する。

本発明の車輪の第１の実施形態においては、前記着座部はほぼ接線方向の配向に従って前記ハブの前記前面に形成されている。

本発明の車輪の第２の実施形態においては、前記着座部はほぼ径方向の配向に従って前記ハブの前記前面に形成されている。

本発明は、その第３の態様において、上述した形式の自転車用車輪のためのスポークを製造する方法に関しており、この方法は、
（ａ）所定の直径を有する焼きなまし状態の金属材料のワイヤから、円形断面を有する所定の長さのフィラメントを切り出すステップと、
（ｂ）該フィラメントを成形して、長手軸に沿って面積が異なる断面を得るステップと、
（ｃ）該フィラメントを長手軸に沿って押しつぶして、ハブへの取り付けのための頭部を定める、該フィラメントの第１自由端部から該フィラメントの中間部まで延びる少なくとも１つの扁平化されたフィラメント部分を得るステップと、
（ｄ）該扁平化されたフィラメントの長さを調節するステップと、
（ｅ）該扁平化されたフィラメントに、引抜き・焼き戻し処理を施すステップと、
（ｆ）該フィラメントの第２自由端部にねじ溝を設けて、リムへの取り付けのためのねじ溝付き頭部を形成するステップと、
を有する。

好ましくは、本発明の方法は、ステップ（ｄ）の前に、前記扁平化されたフィラメント部分の前記自由端部を成形して、残りの扁平化されたフィラメント部分へと緩やかに遷移する、ハブへの取り付けのための頭部を定めるステップを有する。このようなステップは、上記で定めたステップ（ｃ）と同時、または前記ステップ（ｃ）の後に実行することができる。

第１の実施形態においては、フィラメントを切り出すステップ（ａ）は、ハブへの取り付けのための頭部の断面の所望の面積と等しい面積の断面を有する金属ワイヤ用いて行なわれる。

本発明の方法の別の実施形態においては、フィラメントを切り出すステップ（ａ）は、リムへの取り付けのための頭部の断面面積と等しい断面面積を有する金属ワイヤを用いて行なわれる。

好ましくは、上記の両方の実施形態において、フィラメントを成形するステップ（ｂ）は、フィラメントを塑性変形させて、フィラメントの前記中間部から前記第１および第２自由端部の両方にかけてフィラメントの断面面積を増加させるステップを有している。さらに好ましくは、ステップ（ｂ）は、材料の硬度の低下を促して変形性を向上させるために焼きなまし処理を実行する中間ステップを有している。

好ましくは、上記の両方の実施形態において、フィラメントを押しつぶすステップ（ｃ）は、型成形または薄板化（lamination）によって実行される。さらに好ましくは、ステップ（ｃ）は、材料の硬度の低下を促して変形性を向上させるために焼きなまし処理を実行する中間ステップを有している。

好ましくは、ハブへの取り付けのための頭部の断面面積と等しい断面面積を有する金属ワイヤを用いる場合、扁平化されたフィラメント部分の自由端部を成形するステップ（ｄ）は、型成形による押しつぶしによって実行される。一方、リムへの取り付けのための頭部の断面面積と等しいまたはより大きい断面面積を有する金属ワイヤを用いる場合、扁平化されたフィラメント部分の自由端部を成形するステップ（ｄ）はアプセット鍛造によって実行される。

本発明の方法の第１の好ましい実施形態においては、フィラメントの第２自由端部部にねじ溝を設けるステップ（ｆ）は、リムへの取り付けのための所望の頭部の直径よりも小さい処理前直径を所望のねじ溝に応じて有するフィラメントを転造することによって実行される。

別の好ましい実施形態においては、フィラメントの第２自由端部にねじ溝を設けるステップ（ｆ）は、リムへの取り付けのための所望の頭部の直径と同じまたはより大きい処理前直径を所望のねじ溝に応じて有するフィラメントを旋削することによって実行される。

好ましくは、本発明の方法は、さらに表面保護処理を実行する最終ステップを有している。

上記の方法によれば、スポークの長さ、つまりスポークの長手軸に沿って面積の異なる断面を有するスポークを得ることができる。特に、このような方法によれば、ハブおよびリムへの取り付けに起因する局所効果によって引張り応力が増幅されることがない、スポークの中央領域において、材料の量が少ないスポークを得ることができる。これにより、本発明のスポークの総重量を、全長にわたって断面面積が一定である公知のスポークよりも低減することができる。

本発明のさらなる特徴および利点は、添付図面に示す本発明の好ましい実施形態の以下の説明で明らかになるであろう。

添付の図において、本発明による自転車用車輪のためのスポークが符号１０で示されている。スポーク１０は、鋼またはアルミニウムあるいはそれらの合金（好ましくはアルミニウム合金）などの金属材料からなり、長手軸Ｘ−Ｘに沿って延びる細長の本体２０を有している。このような形式のスポークは、自転車の車輪においてハブ１００（図５〜７に示されている）をリム（図示されていない）へと接続するために使用されるものである。

本発明のスポーク１０の本体２０は、ハブへの取り付けのための頭部を形成する第１端部３０、リムへの取り付けのための領域を形成するねじ溝付きの第２端部４０、および中間部５０を有している。この中間部５０は、スポーク１０の長手軸Ｘ−Ｘに直交する横断方向Ｚにおいて扁平化され、長手軸Ｘ−Ｘに沿ってハブへの取り付けのための頭部３０まで延びる部分６０を有している一方、長手軸Ｘ−Ｘに沿ってリムへの取り付けのための頭部４０まで延びる円筒形の部分（円筒部）７０を有している。

ハブへの取り付けのための頭部３０も、やはり横断方向Ｚにおいて扁平化されており、中間部５０の長手軸Ｘ−Ｘに沿って細長の本体２０の扁平化された部分６０へと、遷移部６５（図３に詳しく見ることができる）を介して緩やかに遷移している。

図４ａ〜４ｅによりよく示されているように、細長の本体２０は、実質的に同一の外形（profile）（あるいは形状（shape））を有する断面を長手軸Ｘ−Ｘに沿って有しており、異なる部位における種々の断面は、大きな曲率半径を有し、必ずしも平坦ではないが押しつぶされ、かつ／または緩やかにつながる対向面を有する実質的に矩形、楕円形もしくは円形の断面である。特に、ハブへの取り付けのための頭部３０は、ハブへの取り付けのための頭部３０の近傍の領域８０における細長の本体２０の中間部５０の扁平化された部分６０の断面と実質的に同一の外形を有する断面を有している（図４ａおよび４ｂ参照）。

細長の本体２０の中間部５０の扁平な部分６０の各断面は、実質的に同一の外形を有する一方で、ハブへの取り付けのための頭部３０における断面Ａ−Ａの部位から、リムへの取り付けのための頭部４０に近接する円筒部７０の近傍の断面Ｎ−Ｎの部位にかけて面積が異なっている。特に、細長の本体２０の中間部５０の扁平部分６０は、長手軸Ｘ−Ｘに沿って、ハブへの取り付けのための頭部３０に近接する領域８０に向かって面積が増加する断面を有しており、さらにリムへの取り付けのための頭部４０に近接する円筒部７０に向かって面積が増加する断面を有している。すなわち、本発明のスポークは、中央の領域において材料の量が少ない一方で、スポークの全長にわたって実質的に同一の外形の断面を有しながら、ハブおよびリムへの取り付けのための両頭部３０、４０の近傍においてより強固なものとなっている。

ハブへの取り付けのための頭部３０は、それぞれが前側および後側であるほぼ平坦な１組の対向する前面３１、３２を有しており、このような前面３１および３２が、横断方向Ｚにおける頭部３０の寸法よりも大きい寸法をスポークの長手軸Ｘ−Ｘに沿って有している。（図３）。図５〜７を参照して以下により詳しく説明するとおり、スポーク１０がハブに取り付けられたとき、前面３１、３２のうちの１つ（添付の図においては表面３２）が、自転車の車輪のハブ１００に対する頭部３０の当接面を定めている。表面３１および３２は、わずかに外方に張り出しており、従って頭部３０は、横断方向Ｚにおいて、扁平化された部分６０の厚さよりも厚さが大きい。これらの前面３１および３２は、頭部３０が扁平化された部分６０の厚さと実質的に同一のまたはより小さい厚さを有するよう、ほぼ真っ直ぐまたは内側に狭くなっていてもよい。

さらに、ハブへの取り付けのための頭部３０は、長手軸Ｘ−Ｘに対して対称に配置された１組のほぼ円筒形の側面部３３、３４を長手軸Ｘ−Ｘに沿って有しており、図５〜７を参照して以下により詳しく説明するとおり、スポーク１０がハブへと取り付けられたとき、これら対向する側面部３３および３４のそれぞれが、自転車の車輪のハブ１００に対する頭部３０の側方および軸方向の当接面を定めている。

図５〜７に示すように、ハブ１００は、前側の環状面１２０に設けられた複数の着座部１１０を有しており、着座部１１０のそれぞれが、対応するスポーク１０の頭部３０を収容する。特に、着座部１１０のそれぞれが、ほぼ平坦な前面１１１を有している。スポーク１０がハブ１００に取り付けられるとき、図５〜７に示すように、頭部３０は、頭部３０の前面３２を着座部１１０の前面１１１に当接させて配置することにより着座部１１０に収容される。

さらに、着座部１１０のそれぞれは、頭部３０の側面部３３、３４と一致する形状を有する１組の側面部１１２、１１３を有しており（図７）、図５〜７に示すように、スポーク１０がハブに取り付けられるとき、頭部３０の側面部３３、３４が着座部１１０の側面部１１２、１１３に当接されて配置される。

さらに、着座部１１０は、頭部３０の直近の本体２０を収容するスポーク本体用着座部１１５を有している。

図５および６に示した本発明の車輪の実施形態において、ハブ１００の着座部１１０は、ハブの前側の環状面１２０にほぼ接線方向に従って配向されている。あるいは、特に、スポークが交差する構成の車輪を実現するため、着座部１１０が、前記環状面１２０の２つの異なる面、つまり環状面１２０の軸方向に互いにずれた２つの面上に形成され、かつほぼ接線方向において互いに反対方向に配向されている。そのような実施形態において、ハブ１００の軸方向におけるスポークの外方への動きは、好ましくは、環状の規制部材（図示なし）をハブ１００の環状面１２０においてハブに組み合わせることによって防止される。そのような規制部材は、スポークが交差する領域においてスポーク１０に当接して作用するのに適している。

図７に示した本発明の車輪の実施形態においては、着座部１１０はほぼ径方向に配向されている。このような実施形態においても、やはり、ハブ１００の軸方向におけるスポークの外方への動きは、環状の規制部材１３０をハブの環状面１２０においてハブに組み合わせることによって防止される。そのような規制部材は、スポーク１０の頭部３０の前面３１に当接して作用するのに適している。

本発明のスポーク１０の製造は、焼きなまし状態にあり、ハブへの取り付けのための所望の頭部の断面面積と等しい面積の断面を有する金属材料のワイヤ、または焼きなまし状態にあり、ハブへの取り付けのための所望の頭部の断面面積よりも小さい面積の断面を有する金属材料のワイヤを用いて行なうことができ、特に、リムへの取り付けのための所望の頭部の断面の直径と等しいあるいはより小さい直径を有するワイヤを用いて行なうことができる。

金属材料のワイヤの最初の断面面積が、ハブへの取り付けのための所望の頭部の断面面積と等しい場合、まずそのようなワイヤから円形断面を有する所定の長さのフィラメントを切り出すステップを行うことによって製造が始められる。次のステップでは、このフィラメントは、ハブへの取り付けのための頭部とリムへの取り付けのための頭部との間に互いに異なる面積を有する断面（通常は円形である）の部位を得るため、冷間または熱間の塑性変形によって（例えばハンマリングによって）成形される。材料の硬度の低減を促して変形性を向上させるため、オプションで中間の焼きなまし処理を行なうことができる。

次いで、所望の押しつぶされた外形を得るため、フィラメントの長手軸に沿った種々の領域において冷間または熱間の塑性変形によってフィラメントを押しつぶすステップが続けられる。このような押しつぶしステップは、例えば、（適切な形状の雄型および雌型を使用する）型成形によって行なうことができ、あるいは（フィラメントが適切な形状の１組のローラを通過する）薄板化（lamination）によって行なうこともできる。この場合においても、材料の硬度の低減を促して変形性を向上させるため、オプションで中間の焼きなまし処理を行なうことができる。

続いて、ハブへの取り付けのための頭部の成形ステップが行なわれる。この成形ステップでは、ハブへの取り付けのための頭部が型成形によって押しつぶされる。この成形ステップは、フィラメントの押しつぶしステップと同時に行なうことができる。

次いで、スポークの長さの調整が、ハブへの取り付けのための頭部のトリミング（trimming）またはバッティング（butting）によって行なわれる。

続いて、フィラメントの機械的特性を向上させるため、フィラメントに引抜き・焼き戻し処理を施すステップが行なわれる。

次いで、リムへの取り付けのための頭部にねじ溝を形成するステップが行なわれる。このねじ溝形成は、転造によって行なうことができ、あるいは旋削処理によって行なうことができる。転造によるねじ溝形成の場合には、ねじ溝の外形は、リムへの取り付けのための頭部の直径よりも小さい処理前直径を転造加工前に有するフィラメントを塑性変形することによって得られる。旋削によるねじ溝加工の場合には、ねじ溝の外形は、リムへの取り付けのための頭部の直径と等しい（あるいは、より大きい）処理前直径を旋削加工前に有するフィラメントから、材料を除去することによって得られる。

最後に、陽極酸化または塗装による表面の保護処理が行なわれる。

一方、金属材料のワイヤの最初の断面面積が、ハブへの取り付けのための所望の頭部の断面面積よりも小さい場合、まず円形断面を有する所定の長さのフィラメントが、リムへの取り付けのための所望の頭部の直径と等しい、またはより大きい直径を有するワイヤから切り出される。この場合のスポークの製造方法は、ハブへの取り付けのための頭部の成形がアプセット鍛造によって行われる点を除き、前述の製造方法と完全に同一である。特に、このアプセット鍛造ステップでは、頭部の断面は、所望の断面が得られるまで材料を軸方向に移動させることによって徐々に増加する。

上述の２つの製造方法によれば、長手軸に沿って異なる面積の断面を有するスポークを得ることができる。特に、このような方法によれば、引張り応力がハブおよび／またはリムへの取り付けに起因する局所効果によって増幅されることがない中央の領域において、材料の量が少ないスポークを得ることができる。これにより、本発明のスポークの総重量を、全長にわたって一定の断面面積を有する公知のスポークよりも減らすことができる。

本発明による自転車用車輪のためのスポークの拡大概略正面図である。 図１のスポークの概略側面図である。 図１のスポークの端部を拡大した概略斜視図である。 図１に示したスポークをＡ−Ａ断面線に沿って切断した断面図を示しており、さらに該断面について、当該断面の面積と等しい面積の等価な円を示している。 図１に示したスポークをＢ−Ｂ断面線に沿って切断した断面図を示しており、さらに該断面について、当該断面の面積と等しい面積の等価な円を示している。 図１に示したスポークをＣ−Ｃ断面線およびＮ−Ｎ断面線に沿って切断した断面図を示しており、さらに該断面について、当該断面の面積と等しい面積の等価な円を示している。 図１に示したスポークをＤ−Ｄ断面線およびＭ−Ｍ断面線に沿って切断した断面図を示しており、さらに該断面について、当該断面の面積と等しい面積の等価な円を示している。 図１に示したスポークをＥ−Ｅ断面線およびＬ−Ｌ断面線に沿って切断した断面図を示しており、さらに該断面について、当該断面の面積と等しい面積の等価な円を示している。 本発明の第１実施形態における車輪の中央部の概略斜視図である。 本発明の車輪のハブの一部を拡大した概略断面図である。 本発明の第２実施形態における車輪の中央部の概略斜視図である。

符号の説明

２０ 細長の本体
３０ 第１端部
４０ 第２端部
５０ 中間部
１００ ハブ

Claims (29)

1. 長手軸Ｘ−Ｘに沿って延びる金属材料の細長の本体（２０）を有し、該細長の本体（２０）が、
   自転車の車輪のハブ（１００）に取り付けられる第１端部（３０）、
   自転車の車輪のリムに取り付けられる第２端部（４０）、および
   該第１および第２端部（３０、４０）間に位置する中間部（５０）
   を有しており、
   該中間部（５０）が、前記長手軸Ｘ−Ｘに直交する横断方向Ｚにおいて扁平化され、かつ前記長手軸Ｘ−Ｘに沿って前記第１端部（３０）まで延びる部分（６０）を有している、自転車用車輪のためのスポーク（１０）において、
   前記第１端部（３０）は、前記横断方向Ｚにおいて扁平化されており、前記ハブへの取り付けのための幅広の頭部を形成し、前記頭部は前記ハブに当接する当接面（３１，３２，３３，３４）を有し、前記頭部の当接面が前記中間部（５０）の前記扁平化された部分（６０）へと、前記長手軸Ｘ−Ｘに沿って緩やかに遷移していることを特徴とするスポーク。
2. 請求項１において、前記第１端部（３０）の厚さが、前記扁平化された部分（６０）の厚さよりも大きいスポーク。
3. 請求項１において、前記第１端部（３０）の厚さが、前記扁平化された部分（６０）の厚さとほぼ等しいスポーク。
4. 請求項１において、前記第１端部（３０）の厚さが、前記扁平化された部分（６０）の厚さよりも小さいスポーク。
5. 請求項１から４の何れか一項において、前記中間部（５０）の前記扁平化された部分（６０）が、前記第１端部（３０）に隣接する領域（８０）を有し、
   前記第１端部（３０）の断面が、該第１端部（３０）に隣接する前記領域（８０）における前記中間部（５０）の前記扁平化された部分（６０）の断面と実質的に同一の外形を有しているスポーク。
6. 請求項１から５の何れか一項において、前記第２端部（４０）にねじ溝が設けられ、前記中間部（５０）が、前記長手軸Ｘ−Ｘに沿って延び前記第２端部（４０）に隣接する円筒形の部分（７０）を有しているスポーク。
7. 請求項１から６の何れか一項において、前記中間部（５０）の前記扁平化された部分（６０）が、前記長手軸Ｘ−Ｘに沿って異なる面積の断面を有しているスポーク。
8. 請求項１から４の何れか一項において、前記中間部（５０）の前記扁平化された部分（６０）が、前記第１端部（３０）に隣接する領域（８０）を有し、
   前記第１端部（３０）の断面が、該第１端部（３０）に隣接する前記領域（８０）における前記中間部（５０）の前記扁平化された部分（６０）の断面と実質的に同一の外形を有し、
   前記第２端部（４０）にねじ溝が設けられ、前記中間部（５０）が、前記長手軸Ｘ−Ｘに沿って延び前記第２端部（４０）に隣接する円筒形の部分（７０）を有し、
   前記中間部（５０）の前記扁平化された部分（６０）が、前記領域（８０）に向かって、面積が増加する断面を前記長手軸Ｘ−Ｘに沿って有すると共に、前記円筒形部分（７０）に向かっても、面積が増加する断面を前記長手軸Ｘ−Ｘに沿って有しているスポーク。
9. 請求項１から８の何れか一項において、前記第１端部（３０）は、前記長手軸Ｘ−Ｘに沿って延び、かつ当該スポーク（１０）が自転車の車輪のハブ（１００）に取り付けられるときに該第１端部（３０）の該ハブ（１００）に対する前方の前記当接面を定めるほぼ平坦な前面（３１、３２）を少なくとも１つ有しているスポーク。
10. 請求項９において、前記少なくとも１つの前面（３１、３２）が、前記横断方向Ｚにおける前記第１端部（３０）の寸法よりも大きい寸法を前記長手軸Ｘ−Ｘに沿って有しているスポーク。
11. 請求項１から１０の何れか一項において、前記第１端部（３０）が、ほぼ円筒形の対向する１組の側面部（３３、３４）を前記長手軸Ｘ−Ｘに沿って有しており、当該スポーク（１０）が自転車の車輪のハブ（１００）に取り付けられるとき、該１組の側面部（３３、３４）が、該ハブ（１００）に対する該第１端部（３０）の側方および軸方向の前記当接面を定めるスポーク。
12. ハブ（１００）、
    リム、および
    該ハブ（１００）と該リムとの間を延びる複数本のスポーク（１０）
    を有する自転車用車輪において、
    該複数本のスポーク（１０）が、請求項１から１１の何れか一項に記載のスポークであることを特徴とする自転車用車輪。
13. 請求項１２において、前記ハブ（１００）が、前記スポーク（１０）の前記第１端部（３０）を収容する複数の着座部（１１０）が形成された環状面（１２０）を有している自転車用車輪。
14. 請求項１３において、スポークの前記第１端部（３０）のそれぞれは、前記長手軸Ｘ−Ｘに沿って延びるほぼ平坦な少なくとも１つの第１前面（３１、３２）を有しており、この少なくとも１つの前面（３１、３２）が、前記ハブ（１００）に形成された着座部（１１０）のほぼ平坦な前面（１１１）に対して当接する自転車用車輪。
15. 請求項１３または１４において、スポークの前記第１端部（３０）のそれぞれは、ほぼ円筒形の対向する１組の側面部（３３、３４）を有し、該１組の側面部（３３、３４）が、前記ハブ（１００）に形成された着座部（１１０）の対向する側面部（１１２、１１３）に当接し、前記着座部（１１０）のそれぞれの前記側面部（１１２、１１３）が、スポークの前記第１端部（３０）の前記側面部（３３、３４）の形状に合致する形状を有している自転車用車輪。
16. 請求項１３から１５の何れか一項において、前記着座部（１１０）が、ほぼ接線方向の配向に従って前記ハブ（１００）の前記前面（１２０）に形成されている自転車の車輪。
17. 請求項１３から１５の何れか一項において、前記着座部（１１０）が、ほぼ径方向の配向に従って前記ハブ（１００）の前記前面（１２０）に形成されている自転車用車輪。
18. 請求項１から１１の何れか一項に記載の自転車用車輪のためのスポーク（１０）を製造する方法であって、
    （ａ）所定の直径を有する焼きなまし状態の金属材料のワイヤから、円形断面を有する所定の長さのフィラメントを切り出すステップと、
    （ｂ）該フィラメントを成形して、長手軸に沿って面積が異なる断面を得るステップと、
    （ｃ）該フィラメントを前記長手軸に直交する横断方向に押しつぶして、ハブへの取り付けのために前記ハブに当接する当接面を有する扁平化された幅広の頭部を定め、該フィラメントの第１自由端部から該フィラメントの中間部の扁平な部分まで延びる少なくとも１つの扁平化されたフィラメント部分を得るステップと、
    （ｄ）前記扁平なフィラメント部分の前記自由端部を成形して、残りの扁平なフィラメント部分へと緩やかに遷移する、ハブへの取り付けのための頭部を形成するステップと、
    （ｅ）該扁平化されたフィラメントの長さを調節するステップと、
    （ｆ）該扁平化されたフィラメントに、引抜き・焼き戻し処理を加えるステップと、
    （ｇ）該フィラメントの第２自由端部にねじ溝を設けて、リムへの取り付けのためのねじ溝付き頭部を形成するステップと、
    を有する方法。
19. 請求項１８において、フィラメントを切り出すステップ（ａ）が、ハブへの取り付けのための頭部の断面の所望の面積と等しい面積の断面を有する金属ワイヤを用いて実行される方法。
20. 請求項１８において、フィラメントを切り出すステップ（ａ）が、リムへの取り付けのための頭部の断面の所望の面積と等しい面積の断面を有する金属ワイヤを用いて実行される方法。
21. 請求項１８から２０の何れか一項において、フィラメントを成形するステップ（ｂ）が、フィラメントを塑性変形させて、フィラメントの前記中間部から前記第１および第２自由端部の両方にかけてフィラメントの断面面積を増加させるステップを有している方法。
22. 請求項２１において、ステップ（ｂ）が、焼きなまし処理を実行する中間ステップを有している方法。
23. 請求項１８から２２の何れか一項において、フィラメントを押しつぶすステップ（ｃ）が、型成形または薄板化によって実行される方法。
24. 請求項２３において、ステップ（ｃ）が、焼きなまし処理を実行する中間ステップを有している方法。
25. 請求項１８，１９および２１から２４の何れか一項において、扁平化されたフィラメント部分の自由端部を成形するステップ（ｃ）が、型成形による押しつぶしによって実行される方法。
26. 請求項１８および２１から２４の何れか一項において、扁平化されたフィラメント部分の自由端部を成形するステップ（ｃ）が、アプセット鍛造によって実行される方法。
27. 請求項１８から２６の何れか一項において、フィラメントの第２自由端部にねじ溝を設けるステップ（ｇ）が、リムへの取り付けのための所望の頭部の直径よりも小さい処理前直径を所望のねじ溝に応じて有するフィラメントを転造することによって実行される方法。
28. 請求項１８から２６の何れか一項において、フィラメントの第２自由端部にねじ溝を設けるステップ（ｇ）が、リムへの取り付けのための所望の頭部の直径と同じまたはより大きい処理前直径を所望のねじ溝に応じて有するフィラメントを旋削することによって実行される方法。
29. 請求項１８から２８の何れか一項において、さらにステップ（ｇ）の後に、表面保護処理を実行するステップを有している方法。

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