JP7228273B2

JP7228273B2 - 鋳型製造方法及び鋳型

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Publication number: JP7228273B2
Application number: JP2020522731A
Authority: JP
Inventors: ボトルーニョ、サルバトーレ
Original assignee: グレガリオエッセ．エッレ．エッレ．
Priority date: 2017-10-17
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2023-02-24
Anticipated expiration: 2038-10-10
Also published as: US11230035B2; EP3697677A1; WO2019077441A1; US20200331170A1; CA3075384A1; JP2020537614A; IT201700116676A1

Description

本発明は、モノコック自転車部品のための鋳型を製造するための方法、及び、例えば、このような方法によって作られたモノコック自転車部品を製造するための鋳型に関する。

特許文献１は、カスタムメイドの自転車フレームを生産するための鋳型のシステムを例示し、このようなフレームは、後の段階において機械的な連結手段によって互いに取り付けられなければならない２つの別個の鋳型で最初は作られる。

このような既知のシステムにおいては、各鋳型は、有限数の所望のフレーム形状を得るために様々な方法で組み立てられてもよい鋳型モジュールからなる。

特許文献１において教示される解決策は、幾つかの点においては満足であるが、一体（いわゆるモノコックフレーム）で、例えば鋳型からカスタムフレームを得るという問題を解決しない。

その上、本システムによれば、従来技術と同様に、全ての可能な寸法変数－例えば、フレームの長さ及び／又は高さ－を管理する必要はなく、これは、このような状況においては、要求される鋳型モジュールの数が多いことに起因して、システムが過度に高価になるためである。

国際公開第０３／０８９２９１号

本発明は、先の文脈の一部であり、特別な鋳型を介して相互に接合され、測定のために形成又は成形される、好ましくは低コストの少なくとも一対の標準の鋳型を提供することを想定する製造方法を提供することを目的とする。

このように、提案された方法は、鋳型を製造するための全体的な投資を厳しく制限することに加えて、モノコック部品生産の適用範囲を単なる自転車フレームを超えて拡張することを可能にする。

このような目的は、請求項１に記載の方法及び請求項１２に記載の鋳型によって実現される。これらに従属する請求項は、好ましい実施形態を示す。

次に、本発明の目的は、添付の図面を用いて詳細に説明される。

可能な実施形態による、本発明の目的である鋳型の平面概略図を示す。図１に示される平面ＩＩ－ＩＩに沿った断面を例示する。図１に示される平面ＩＩＩ－ＩＩＩに沿った断面を例示する。図１に示される平面ＩＶ－ＩＶに沿った断面を例示する。可能な実施形態による、本発明の目的である鋳型の平面概略図を示す。可能な実施形態による、本発明の目的である鋳型の平面概略図を示す。

上記の目的は、モノコック自転車部品２、２ ’のための鋳型製造方法１０、１０’を介して実現される。

一実施形態によれば、モノコック自転車部品２、２’のモノコックは、炭素繊維、ガラス繊維、玄武岩繊維、ポリマー繊維、又はそれらの組み合わせのような強化繊維を含有する複合材料（例えば、複合ポリマー材料）で作られる。

一実施形態によれば、モノコック部品は、モノコックハンドルバー２’（例えば、図６を参照）、モノコックフレーム２（図５）、メインモノコックダイヤモンド（又はメイントライアングル；図１）、又は自転車の少なくとも後部モノコックトライアングル４８である。

このような方法は、以下のステップを含む。

ｉ）第１の部品部分Ｐ１を形成するために、第１の型穴１４を取り囲むための第１の表面８、１２の範囲を定める一対の第１の半分の鋳型４、６を備える（例えば標準化された）第１の雌型２２を提供するステップ

ｉｉ）第２の部品部分Ｐ２、Ｐ２’を形成するために、第２の型穴２６を取り囲むための第２の表面２３、２４の範囲を定める一対の第２の半分の鋳型１８、２０を備える（例えば標準化された）第２の雌型１６、１６’を提供するステップ

ｉｉｉ）第１の雌型２２と第２の雌型１６、１６’との間に少なくとも（例えばカスタム化された）第３の雌型２８、３０の少なくとも一部を挿入して、このような第３の雌型２８、３０によって範囲を定められた第３の表面３２、３４は、－有利には実質的に連続して－第１の表面８、１２及び第２の表面２３、２４を接合するステップ

添付の図面においては、第３の雌型、又はとにかく有利にはカスタマイズ可能な全ての雌型が、部分的に陰影を付けた表面で示されることに留意すべきである。

一実施形態によれば、第１の部品部分Ｐ１及び／又は少なくとも第２の部品部分Ｐ２、Ｐ２’は、実質的に管状の本体を備え、又はそれからなる。

例として、このような少なくとも１つの実質的に管状の本体は、実質的に直線とすることができ（例えば、図１の部分Ｐ１を参照）、又は湾曲されることができる（例えば、図６の部分Ｐ２を参照）。

一実施形態によれば、ステップｉｉｉ）は、第１の雌型２２と第２の雌型１６、１６’の雌型との間に第３の雌型２８、３０（例えばそれらの対）の少なくとも一部を挿入するステップを含む。

一実施形態によれば、１つ以上の雌型２２、１６、１６’、２８、３０において、少なくとも１つの雄型５０、５０’、５０’’及び／又は拡張可能な袋が、内部に中空のモノコック部品を得るために少なくとも部分的に挿入される。

一実施形態によれば、約１つ以上の雄型５０、５０’、５０’’及び／又は約１つ以上の拡張可能な袋は、バインダー樹脂で含浸された強化繊維の層で包まれて、このような含浸層を有する鋳型及び／又は袋が雌型に挿入された後、樹脂は鋳型が炉に置かれた後に硬化する。

硬化すると、鋳型及び／若しくは袋、又はその複数が、モノコック部品の内部空洞から抽出される。

第３の表面３２、３４は、第１の部品部分Ｐ１及び第２の部品部分Ｐ２と一片で第３の部品部分Ｐ３、Ｐ３’を形成するように構成される。

より正確には、第３の部品部分Ｐ３、Ｐ３’は、実質的に同じ成形作業で、第１の部品部分Ｐ１及び第２の部品部分Ｐ２が成形されるのと実質的に同時に成形される。

言い換えれば、第３の表面３２、３４は、部品の長さ（例えば管状の本体）を、このような長さの間に結合材料を外側被覆することによって接合するために使用されないが、寧ろ、部品全体を一体（例えば、鋳造片又は架橋／硬化片）で作製するように構成される。

一実施形態によれば、第３の雌型２８、３０の第３の表面３２、３４は、第１の雌型２２と第２の雌型１６、１６’との間の（特に測定のためにカスタム化された）相対距離及び／又は相対位置決めを調整するために、少なくともそれら自体の長さＬ及び／又は鋳型平面Ｓにおけるそれらの配向においてカスタム化される。

一実施形態によれば、鋳型平面Ｓにおける配向は、直線部分間の相対角度の変更を介して、及び／又は曲線部分の使用を介して生じることができる。

１つの実施形態によれば、第３の表面３２、３４は、第１の表面８、１２と第２の表面２３、２４との間に交換可能な方法で隣接される。

本発明によれば、ステップｉｉｉ）は、高速試作によって第３の雌型２８、３０の第３の表面３２、３４の少なくとも一部を製造するサブステップを少なくとも含む。

本明細書においては、「高速試作」という表現は、物理的原型の作製を目的とする１つ以上の製造技術を意味することに留意すべきであり（具体的には、表面のサイズに応じて、相対的に短時間で可変の時間で作られる）、具体的には、第３の表面３２、３４の少なくとも一部（例えば、全ての第３の表面）である、物品の３次元の数学的定義から開始する（例えば、ＣＡＤ（コンピュータ支援製図）システムで処理される）。

一実施形態によれば、ステップｉｉｉ）は、付加製造に介して第３の表面３２、３４の少なくとも一部を製造する少なくとも１つのサブステップを含む。

一実施形態（これに関して、例えば図４を参照）によれば、少なくとも第３の雌型２８、３０は、支持部分３６、及び第３の表面３２、３４の範囲を定める（例えばカスタム化された）成形部分３８を備える。

一実施形態によれば、成形部分３８は、支持部分３６に取り外し可能に接続される。

一実施形態によれば、成形部分３８のみが、高速試作によって、例えば、支持部分３６に複数の後続の構築層を置くことによって作られる。

一実施形態によれば、第３の雌型２８、３０は、完全に又は主に高速試作によって作られる。

一実施形態によれば、第３の表面３２、３４又は第３の雌型２８、３０は使い捨てである。

本明細書においては、「使い捨て」という用語は、前述の第３の表面又は前述の第３の鋳型の再使用なしに、一回使用を意味することに留意すべきである。

一実施形態によれば、第３の表面３２、３４又は第３の雌型２８、３０は、逆により長く作業するために設計された第１及び第２の雌型に対して（例えば、数千サイクルではなくても数百サイクル）、例えば、幾つかの製造サイクル後に（例えば３～１０サイクルで）、計画された方法で摩耗するように設計される。

一実施形態によれば、第１の型穴１４及び／又は第２の型穴２６は、モノコックフレーム２の水平管Ｐ１、立て管Ｐ２、及び／又は傾斜管Ｐ２’の少なくとも一部に対して形状が相補的である。

図２～図４に示される実施形態においては、前述の管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ２’を通る断面は、実質的に円形である。

例示されない他の実施形態によれば、前述の管を通る断面は、非円形、例えば、卵形、楕円形、又は涙滴の形状とすることができる。このような断面の他の形状がまた可能である。

一実施形態によれば、第３の表面３２、３４は、操向管の少なくとも一部Ｐ３’及び／又は立て管の異なる部分Ｐ３に対して形状が相補的な少なくとも第３の型穴４０を取り囲む。

第１の雌型２２と第２の雌型１６、１６’との間の距離は、第３の雌型の形状及び／又はサイズに応じて、一次元で（具体的には、図１の配向に従って高さで）調整可能であるので、この変形は、本方法の最も単純な実施形態に対応する。

言い換えれば、例えば、図１の変形を参照すると、第３の雌型２８、３０のより長い又はより短いＬは、モノコックフレーム２の水平管と節部分４６との間のより長い又はより短い距離を生み出す。

節部分４６は、（例示されない）ペダルの中央移動が行われる部分、すなわち、立て管Ｐ２と傾斜管Ｐ２’との間の収束部分として画定されることに留意すべきである。

一実施形態によれば、第１の型穴１４及び／又は第２の型穴２６は、モノコックハンドルバー２’の中間体Ｐ１及び／又はハンドル部分Ｐ２の少なくとも一部に対して形状が相補的である。

１つの実施形態によれば、モノコックハンドルバー２’は、例えば、折り返された一対のハンドル部分Ｐ２を備える。

一実施形態によれば、第３の表面３２、３４は、少なくとも異なるステム部分Ｐ３’及び／又は中間体Ｐ１とハンドル部分Ｐ２との間の少なくとも１つの中間部分Ｐ３に対して形状が相補的な第３の鋳型４０の少なくとも１つの空洞を取り囲む。

従って、例えば、図６の実施形態を参照すると、モノコックハンドルバー２’は、一対のハンドル部分Ｐ２の間の横方向距離Ｔに関して、及び／又は中間体Ｐ１とモノコックハンドルバーの例示されない操向管との結合ゾーン５２との間の縦方向距離Ｄに関して、非常に用途の広い方法で設計されてもよい。

一実施形態によれば、第１の表面８、１２、第２の表面２３、２４、及び第３の表面３２、３４は、凹面であり、単一の型穴１４、２６、４０の範囲を共同で定め、モノコック部品１０、１０’が成形される。

一実施形態によれば、単一の型穴１４、２６、４０は、それ自体でリング状に閉じられることができる。

一実施形態によれば、方法は、モノコックフレーム２の立て管Ｐ２と傾斜管Ｐ２’との間に囲まれた角度４４の振幅が可変の節部分４６を形成するために、例えば標準化された一対の第２の雌型１６、１６’の間に少なくとも（例えばカスタム化された）第４の雌型４２を挿入するステップｉｖ．ａ）を更に含む。

一実施形態によれば、方法は、モノコックフレーム２の傾斜管Ｐ２’と立て管Ｐ２との間に囲まれた角度の振幅が可変の部分を形成するために、例えば標準化された一対の第２の雌型の間に少なくとも（例えばカスタム化された）第４の雌型を挿入するステップｉｖ．ｂ）を更に含む。

一実施形態によれば、方法は、水平管Ｐ１に沿って少なくとも（例えばカスタム化された）第５の雌型５４を、その長さを長手方向に変化させるように隣接させるステップｖ）を更に含む。

前述の目的はまた、モノコック自転車部品２、２’を作製するための鋳型１０、１０’によって実現される。

このような鋳型は、上記で議論された方法を使用して有利には作られるので、これが明示的でなくても、このような鋳型は、先の方法から推論可能な全ての追加の又は有利な機構を備えることができる。

鋳型１０、１０’は以下を備える。

ｉ）第１の部品部分Ｐ１を形成するために、第１の型穴１４を取り囲むための第１の表面８、１２の範囲を定める一対の第１の半分の鋳型４、６を備える（例えば標準化された）第１の雌型２２

ｉｉ）第２の部品部分Ｐ２、Ｐ２’を形成するために、第２の型穴２６を取り囲むための第２の表面２３、２４の範囲を定める一対の第２の半分の鋳型１８、２０を備える（例えば標準化された）第２の雌型１６、１６’

ｉｉｉ）少なくとも（例えばカスタム化された）第３の雌型２８、３０の少なくとも一部であって、このような第３の鋳型２８、３０によって範囲を定められた第３の表面３２、３４が、実質的に連続して第１の表面８、１２及び第２の表面２３、２４を接合し、第３の表面３２、３４が、第１の部品部分Ｐ１及び第２の部品部分Ｐ２と一体で第３の部品部分Ｐ３、Ｐ３’を形成するように構成されるように、第１の雌型２２と第２の雌型１６、１６’との間に挿入された少なくとも第３の雌型２８、３０の少なくとも一部

第３の雌型２８、３０の第３の表面３２、３４の少なくとも一部は、高速試作によって、例えば付加製造によって製造される。

革新的に、本発明の方法及び鋳型の目的は、序論において言及された目的を完全に実現することを可能にする。

特に、このような方法／鋳型は、基本的な発想が、種々様々な形状の部品を得るためにカスタム化されて製造された特別な鋳型と関連付けられなければならない、例えば、管状の形状を有する、標準化された鋳型を大いに活用することができるようにすることであるので、モノコック部品のための鋳型を低コストで作ることを可能にする。

有利には、本発明の方法／鋳型の目的は、鋳型の特別な部分の交換を介して、モノコック部品を構成する部品のピッチ、幅、長さ、及び／又は配向を増加させることを可能にする。

有利には、本発明の方法／鋳型の目的において、第３及び第４／第５の雌型を製造するコストは、少なくとも従来使用される鋳型と比較して、極めて低い。

有利には、本発明の方法／鋳型の目的において、カスタム鋳型は、少しの回数のみ、又は一回のみに制限されて使用されるように設計される。

有利には、本発明の方法／鋳型の目的は、試作中に必要な材料の量を最小限に減少させるために、カスタム鋳型の一部のみを交換して共通の基部を有することを可能にする。

有利には、この共通の基部は、様々なあつらえの成形形状で繰り返し使用されてもよい。

前述の方法及び鋳型の実施形態に対して、当業者は、特別のニーズを満たすために、機能的に同等である他のもので要素の変形又は置換を行ってもよい。

これらの変形はまた、添付の特許請求の範囲によって画定されるような保護の範囲内に含有される。

更に、可能な実施形態に属するように説明された各変形は、他の説明された変形とは独立して実現されてもよい。

Claims

モノコック自転車部品（２、２’）のための鋳型製造方法（１０、１０’）であって、
ｉ）第１の部品部分（Ｐ１）を形成するために、第１の型穴（１４）を取り囲むための第１の表面（８、１２）の範囲を定める一対の第１の半分の鋳型（４、６）を備える第１の雌型（２２）を提供するステップと、
ｉｉ）第２の部品部分（Ｐ２、Ｐ２’）を形成するために、第２の型穴（２６）を取り囲むための第２の表面（２３、２４）の範囲を定める一対の第２の半分の鋳型（１８、２０）を備える第２の雌型（１６、１６’）を提供するステップと、
ｉｉｉ）第１の雌型（２２）と第２の雌型（１６、１６’）との間に少なくとも第３の雌型（２８、３０）の少なくとも一部を挿入して、前記第３の雌型（２８、３０）によって範囲を定められた第３の表面（３２、３４）が、連続して前記第１の表面（８、１２）及び前記第２の表面（２３、２４）を接合するステップであって、前記第３の表面（３２、３４）は、前記第１の部品部分（Ｐ１）及び前記第２の部品部分（Ｐ２）と一体で第３の部品部分（Ｐ３、Ｐ３’）を形成するように構成されている、ステップと
を含む方法であって、
ステップｉｉｉ）は、高速試作によって、すなわち、前記第３の表面（３２、３４）の少なくとも一部の３次元の数学的定義から物理的原型を生産することを目的とする１つ以上の製造技術によって、前記第３の雌型（２８、３０）の前記第３の表面（３２、３４）の少なくとも一部を製造するサブステップを少なくとも含み、
少なくとも前記第３の雌型（２８、３０）は、支持部分（３６）、及び前記第３の表面（３２、３４）の範囲を定め、且つ前記支持部分（３６）に取り外し可能に接続されているカスタム化された成形部分（３８）を備える、方法。
前記第３の部品部分（Ｐ３、Ｐ３’）は、同じ成形作業で、且つ前記第１の部品部分（Ｐ１）及び前記第２の部品部分（Ｐ２）と同時に形成される、請求項１に記載の方法。
前記第３の雌型（２８、３０）の前記第３の表面（３２、３４）は、少なくともそれらの長さ（Ｌ）及び／又は鋳型平面（Ｓ）におけるそれらの配向において、第１の雌型（２２）と第２の雌型（１６、１６’）との間のカスタム化された相対距離及び／又は相対位置決めを調整するためにカスタム化される、請求項１又は２に記載の方法。
前記第３の表面（３２、３４）は、前記第１の表面（８、１２）と前記第２の表面（２３、２４）との間で交換可能に隣接している、請求項１～３の何れか一項に記載の方法。
前記第３の表面（３２、３４）又は前記第３の雌型（２８、３０）は使い捨てである、請求項１～４の何れか一項に記載の方法。
前記第１の型穴（１４）及び／又は前記第２の型穴（２６）は、モノコックフレーム（２）の水平管（Ｐ１）、立て管（Ｐ２）、及び／又は傾斜管（Ｐ２’）の少なくとも一部に対して形状が相補的であり、前記第３の表面（３２、３４）は、操向管の少なくとも一部（Ｐ３’）及び／又は前記立て管の異なる部分（Ｐ３）に対して相補的な少なくとも第３の型穴（４０）を取り囲む、請求項１～５の何れか一項に記載の方法。
前記第１の型穴（１４）及び／又は前記第２の型穴（２６）は、モノコックハンドルバー（２’）の中間体（Ｐ１）及び／又は（例えば屈曲された）ハンドル部分（Ｐ２）の少なくとも一部に対して形状が相補的であり、前記第３の表面（３２、３４）は、少なくとも１つの異なるステム部分（Ｐ３’）及び／又は前記中間体（Ｐ１）と前記ハンドル部分（Ｐ２）との間の少なくとも１つの中間部分（Ｐ３）に対して相補的な少なくとも第３の型穴（４０）を取り囲む、請求項１～５の何れか一項に記載の方法。
ｉｖ．ａ）モノコックフレーム（２）の立て管（Ｐ２）と傾斜管（Ｐ２’）との間に囲まれた角部（４４）の幅が可変の節部分（４６）を形成するために、一対の第２の標準化された雌型（１６、１６’）の間に少なくとも第４の雌型（４２）を挿入するステップ、及び／又は
ｉｖ．ｂ）モノコックフレーム（２）の傾斜管（Ｐ２’）と立て管（Ｐ２）との間に囲まれた角度の振幅が可変の部分を形成するために、一対の第２の標準化された雌型の間に少なくとも第４の雌型を挿入するステップ
更に含む、請求項１～７の何れか一項に記載の方法。
前記モノコック自転車部品は、自転車のうちのモノコックハンドルバー（２’）、モノコックフレーム（２）、メインモノコックダイヤモンド、又は少なくとも後部モノコックトライアングルである、請求項１～８の何れか一項に記載の方法。
前記モノコック自転車部品（２、２’）のモノコックは、炭素繊維、ガラス繊維、玄武岩繊維、ポリマー繊維、又はこれらの組み合わせのような強化繊維を含有する複合ポリマー材料で作られる、請求項１～９の何れか一項に記載の方法。
モノコック自転車部品（２、２’）を製造するための鋳型（１０、１０’）であって、ｉ）第１の部品部分（Ｐ１）を形成するために、第１の型穴（１４）を取り囲むための第１の表面（８、１２）の範囲を定める一対の第１の半分の鋳型（４、６）を備える第１の雌型（２２）と、
ｉｉ）第２の部品部分（Ｐ２、Ｐ２’）を形成するために、第２の型穴（２６）を取り囲むための第２の表面（２３、２４）の範囲を定める一対の第２の半分の鋳型（１８、２０）を備える第２の雌型（１６、１６’）と、
ｉｉｉ）少なくとも第３の雌型（２８、３０）の少なくとも一部であって、前記第３の雌型（２８、３０）によって範囲を定められた第３の表面（３２、３４）が、連続して前記第１の表面（８、１２）及び前記第２の表面（２３、２４）を接合し、前記第３の表面（３２、３４）が、前記第１の部品部分（Ｐ１）及び前記第２の部品部分（Ｐ２）と一体で第３の部品部分（Ｐ３、Ｐ３’）を形成するように構成されるように、前記第１の雌型（２２）と前記第２の雌型（１６、１６’）との間に挿入された少なくとも第３の雌型（２８、３０）の少なくとも一部と
を備える鋳型であって、
前記第３の雌型（２８、３０）の前記第３の表面（３２、３４）の少なくとも一部は、高速試作によって、すなわち、前記第３の表面（３２、３４）の少なくとも一部の３次元の数学的定義から物理的原型を生産することを目的とする１つ以上の製造技術によって製造され、
少なくとも前記第３の雌型（２８、３０）は、支持部分（３６）、及び前記第３の表面（３２、３４）の範囲を定め、且つ前記支持部分（３６）に取り外し可能に接続されているカスタム化された成形部分（３８）を備える、鋳型。
前記第３の雌型（２８、３０）の前記第３の表面（３２、３４）の少なくとも一部は、付加製造を介して製造されている、請求項１に記載の製造方法又は請求項１１に記載の鋳型。
前記第３の雌型（２８、３０）の前記第３の表面（３２、３４）は、前記第１の雌型（２２）と前記第２の雌型（１６、１６’）との間の相対距離及び／若しくは相対位置決めを調整するために、少なくともそれら自体の長さ（Ｌ）及び／又は鋳型平面（Ｓ）におけるそれらの配向においてカスタム化され、並びに／又は
前記カスタム化された成形部分（３８）のみが、前記支持部分（３６）に複数の後続の構築層を置くことによる高速試作によって作られる、請求項１に記載の製造方法又は請求項１１に記載の鋳型。