JPH0471901A - 自転車用車輪 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自転車用車輪において、リムとハブを一対の
円形シートで連結した円盤車輪に関するものである。

（従来技術） 自転車用の車輪は、リムとハブを多数のスポークで連結
したスポーク車輪が一般的であり、このスポーク車輪は
、ハブのフランジの円周等配分位置に設けた穴に、スポ
ークの頭部を掛止し、隣接する一対のスポークを交差し
、全体として綾をなすように組んで放射状に配設し、ス
ポークの他端ねじ部を夫々リムの対応する穴に挿通し、
リムの外側よりニップルで螺合する構成である。

しかるに、このスポークをリムに組付けた段階では、ス
ポークには張力はかかっておらず、リムの外側からニッ
プルを回転することによってスポークに張力を発生させ
るものである。

かかる張力の調整は、車輪の半径方向及び左右方向の振
れ量を検知しながら全周にわたって一本ずつ行ない、こ
の調整を繰返して、次第に縦振れ横振れを減少させてい
き、真円でかつ平面に近い車輪形状にしていくと同時に
、スポークの張力によって車輪に強度と剛性を持たせる
ものである。

このようにしてスポークを綾組し、ニップルによって張
力を与えたスポーク車輪は、軽（て強度があり、しかも
真円かつ平面に近い形状に調整できるという優れた構造
体である。

ところが近年、自転車走行における空気力学的研究がな
され、空気抵抗の大きな要因として、スポーク車輪が取
り上げられてきている。

自転車走行中、スポーク車輪が回転すると、多数のスポ
ークが夫々空気を掻き乱すため空気抵抗が発生する。ま
た走行時に車輪の最上部のスボクが空気を切る速度は、
自転車の走行速度の約２倍となる。例えば、自転車が時
速５０ｋｍで走行すれば、車輪の最上部のスポークの対
空速度は時速的１１００ｋに達する。

しかるに、一般に空気抵抗の大きさは速度の二乗に比例
するので、自転車程度の走行速度であっても、スポーク
車輪による空気抵抗は小さくはない。

しかも自転車にはこのような車輪を前後に２個装着して
いるので、スポーク車輪によって発生する空気抵抗の影
響は更に大きなものとなる。特に自転車のスピード競技
では、この車輪による空気抵抗が非常に注目されている
。

そこで、最近ではスポーク車輪の空気抵抗を減少するた
めにスポークをなくし、車輪全体を平坦な円盤形状とす
る円盤車輪が開発され始めた。

当初開発された円盤車輪は、アルミ等のハニカム構造材
料、或はウレタン等の発泡性材料でできた円形の一体パ
ネルで、リムとハブを結合した一体構造のものであった
。

かかる円盤車輪は、空気抵抗を減少するという目的には
合致するが、次のような問題点がある。

即ち、自転車の車輪は、路面と車軸の間で圧縮力を受け
ながら回転し、スポーク車輪ではリムと車軸にかかる圧
縮荷重を車輪全体のスポークの張力と圧縮力に適宜分散
して負担するが、他方、体構造の円盤車輪ではリムと車
軸にかかる圧縮荷重を、主に円形パネルの法線方向の圧
縮力のみによって負担することになる。このため、一体
構造の円盤車輪では縦方向の剛性が大きくなり、路面の
凹凸に対する衝撃吸収性が悪くなってしまう。

又、円形パネルはできるだけ軽量の材料が用いられるが
、車輪径が大きくて、従って面積も太き（、中実体であ
るので、従来のスポーク車輪に比べ重（なるという欠点
がある。

しかも、円形パネルで構成した場合は円形パネルとハブ
の取り付は部分が横荷重に対して弱いので、この部分の
補強が必要となって、更に重くなる原因となっていた。

自転車の車輪が重（なると、全体重量が重くなるばかり
でなく、回転部品であるため慣性質量が増大することに
なり、自転車の加速性能に大きく悪影響を与える結果と
なる。

そこで、更にこれを改良する車輪として、特開平２−７
７３０２号のような技術が開示されている。この車輪は
リムとハブを一対の円形のシートで連結するものである
。即ち、円形シートの中央部に形成した開口の周辺をハ
ブに設けたフランジにねじ止めし、円形シートの外周縁
に多数の雌ねじ部を設けて、これら雌ねじ部をリムの取
り付は穴に挿通させた雄ねじニップルに螺合させて、円
形シートをリムに取り付けたもので、このような円形シ
ートを左右両側のフランジに取り付けて両面から円形シ
ートに覆われた車輪とするものである。

（解決しようとする課題） しかし、上述の車輪では、ねじニップルのねじ込み量を
深くすると、これが対応する雌ねじに続（部分に作用す
る張力が大きくなるようにしていた。そしてリム全周の
雄ねじのねじ込み度合の調節によって円形シートの各部
に作用する張力バランスを調整していた。

このような車輪組み立て後の張力調整は、従来のスポー
ク車輪と同様に行なわれていた。即ち、調整すべき雄ね
じが多数あって車輪の振れ量を検知しながら全周にわた
って一本ずつ繰り返し調整する方法であった。

従って車輪組み立て後の張力調整については従来の方法
が採用されており、この工数に手間かがかり、非常に煩
雑であった。

又、円形シートの外周縁に設けた多数の雌ねじと、これ
に対応するリムの取り付は穴の結合部によって張力を支
持しているので、この結合部に集中応力が発生して円形
シート及びリムに不均一な力が加わり、この力が加わる
部分に補強が必要であった。

更に円形シートでは不均一な力によってしわが生じたり
、部分的に破損する恐れがあった。

即ち、特開平２−７７３０２号における技術においても
、なお調整作業に熟練を要し、車輪の寸法精度や強度に
ばらつきが生じることが避けられなかった。

本発明はこのような問題点を解決しようとするものであ
る。

（問題を解決するための手段） 本発明者は、上述のような問題点を解決するために種々
実験し、次のような結果を得た。

即ち、自転車の車輪の両側面が円錐台形状をしているこ
とに着目し、リム面とハブのフランジ面を揃え、円形シ
ートを好ましくは平面状態にしてリムとフランジを結合
し、その後にハブを軸方向に平行移動して円形シートを
円錐台形状にすることによって、円形シートに均一な張
力が発生することを確認し、これを円形シートを張設し
た自転車用車輪に利用したものである。

本発明の要旨は、リムとハブを一対の円形シートで結合
した車輪において、車輪に回転自在に軸着した円筒形状
のハブ本体に、ハブ本体の軸方向に開拡移動可能として
一対の左右フランジを嵌着し、好ましくはフランジ幅を
リム幅と同じにした状態でリムとハブ体を両面から円形
シートで結合した後に、前記一対のフランジを開拡する
ことによって円形シートを張設したことを特徴とした自
転車用車輪であって、中でも特に好ましい具体的として
は、車輪に回転自在に軸着した円筒形状のハブ本体の外
周の左右に形成した逆向きの雄ねじに、円環状で内周に
雌ねじを形成した一対の左右フランジを螺合して該フラ
ンジがハブ本体の軸方向に開拡移動可能とした自転車用
車輪にががるものである。

（作用） ここで、本発明の作用を前記した特に好ましい例をもっ
て説明すると、ハブとフランジを相対的に回転すると、
フランジがねじの作用によってハブの軸方向に平行移動
することになる。

即ち、第１３図に示す直角三角形において、最初は三角
形の垂辺の長さであった円形シートの半径が、フランジ
が底辺分だけ平行移動することによって、斜辺の長さま
で伸ばされる。本発明においてハブは正確にリムの中心
にあるから、円形シートには全体にわたって均一な張力
が発生し、円錐台形状となる。

本発明の自転車用車輪においては、左右のフランジを夫
々同量だけハブの外側に向って平行移動すると、左右の
円形シートはリムの中心線に対して左右対象の円錐台形
状となり、円形シートのバランスした張力によって、車
輪としての形状、強度及び剛性を維持することになるの
である。

（実施例） 以下図面について本発明の詳細な説明する。

第１実施例 第１図は本発明の第１実施例の切断平面図、第２図はそ
の中央断面図であって、第３図はそのハブ部の拡大断面
図、第４図はそのハブ部の平面図である。

さて、図において符号ｌはハブ本体で、円筒外周に中央
から右側に布線ねじ１ｈを形成し、左側に逆ねじ即ち左
雄ねじ１ｂを形成する。

符号２は右側フランジで、円筒内周に右部ねじ２ａを形
成し、つばには円周等配分位置８ケ所に取り付は用穴２
ｂを設ける。

符号３は左側フランジで、同じく円筒内周に左雌ねじ３
ａを形成し、つばには円周等配分位置８ケ所に取り付は
用穴３ｂを設ける。

符号４は円形シートで、炭素繊維、アラミド繊維等にエ
ポキシ樹脂を含浸したものを、繊維の配向を考慮して積
層し約０．５ｍｍ程度の厚さに形成したものである。

この円形シート４の中央穴を各フランジ２．３の外側胴
付に嵌合し、押え板５とねじ６で接着固定する。

第５図はリム部の拡大断面図であって、円形シート４の
外縁径は内リム７の外径より少し大きい径で、内リム７
の外周に折曲げて接着固定する。

そして外リム８は断面コの字形で内側に向かって開口し
、円周の一箇所に切れ目８ａを備えるのがよく、この外
リム８を前記の内リム７の外周に嵌着し、さらに外リム
８の凹溝にタイヤ９を巻装する。

次に本発明の第１実施例における車輪の組み立てについ
て第６図を中心として説明する。

まず、第６図に示すように一対の左右のフランジ２．３
を夫々ハブ本体１の円筒部の左端及び右端に螺合し、中
央に向って移動して中央振り分は位置に仮に固定してお
く。この時、左右のフランジ２．３の外幅寸法Ａは、内
リム７の外幅寸法Ｂとほぼ同じにするのがよい。

このようにしたハブ本体１と内リム７を治具に取り付け
、ハブ本体１と内リム７の中心を正確に位置決めすると
同時にフランジ２．３の片側外面と内リム７の片側外面
が一平面となるように揃える。片側のフランジ２外側胴
付に円形シート４の中央穴部を接着固定する。円形シー
ト４の外縁は第５図に示すように内リム７の外周に折曲
げて接着固定する。これを治具から取外し、他の片側の
フランジ３と内リム７に同様に円形シートを接着固定す
る。

この内リム７のさらに外周に外リム８を嵌着し接着固定
する。この際、第５図に示すように外リム７断面が内周
に向って狭くなるように少し塑性変形させて、リム断面
形状を整えると共に、円形シート４の固定力を増してお
く。

このようにして内リム７、外リム８と左右フランジ２．
３を強固に結合した後に、リム側を固定し、第４図に示
すハブの切欠部ＩＣに工具を当ててハブ本体１側を回転
する。本実施例では、ハブ本体１の右端を時計方向に回
転する。

ここで一対の左右のフランジ２．３は、夫々ハブ本体１
の外周の逆ねじｌａ、１ｂに螺合しているので、ハブ本
体１と左右フランジ２．３を相対的に回転することによ
り、左右のフランジ２．３は夫々外側に向って平行移動
し、フランジ幅が開拡する。このようにして両面の円形
シート４が左右対称の円錐台形状になる。

そして予め、右ねじ１ａ、左ねじ１ｂに接着剤を塗布し
ておき、左右のフランジ２．３が所定の位置まで開拡し
たら、第４図に示すように左右両側からノックビン用の
穴を穿設し、ノックビン１０と接着剤によって、ハブ本
体１と左右フランジ２．３の回転止めをする。

なお、本実施例では、円形シートに炭素繊維、アラミド
繊維等にエポキシ樹脂を含浸したものを使用したが、ア
ルミ、合成樹脂等の薄膜状のものを用いても同様の結果
が得られる。

第２実施例 第７図は本発明の第２実施例におけるハブ部の拡大断面
図であり、第８図はその平面図である。

図において、ハブ本体１の円筒外周に中央から右端に向
かって右螺線溝１ｄを形成し、中央から左端に向かって
前記螺締溝とは対称となるように左！！ｌｉ線満１ｅを
形成する。

また、左右フランジ２．３の胴付部の前記螺線状溝に対
応する位置に、夫々ビン１１を植設し、フランジの内周
側に所定量突出させる。

そして左右フランジ２．３をハブ本体１の円筒部に嵌合
する際に、これらのビン１１の突出部分を前記螺締溝１
ｄ、１ｅに係合させる。

一方、車輪の組み立ては、第１実施例と同様にまず左右
フランジ２．３をハブ本体ｌの中央付近に寄せておき、
フランジ幅をリム幅と同じにした状態でリムとハブ体を
両面から円形シート４で結合した後に、左右フランジ２
．３とハブ体の相対回転によって、左右フランジ２．３
を夫々外側に向かって開拡する。

第３実施例 第９図は本発明の第３実施例のハブ部の拡大断面図であ
り、第１０図はその平面図である。

第９図において、ハブ本体１の円筒外周左側に左側フラ
ンジ３を一体的に形成すると共に、ハブ本体１の円筒部
に軸方向に平行移動可能な右側フランジ２を嵌合し、右
側フランジ２には円周４ケ所にネジ穴２Ｃを形成する。

ハブ本体１の円筒右側には、右側フランジ２とほぼ同径
の円板１２を固着し、円板１２には、前記右側フランジ
２のネジ穴２Ｃに対応する位置にねじ貫通穴１２ａを形
成する。

円板１２のねじ貫通穴１２ａに外側より４本のねじ１３
を挿通し、ねじ１３の先端なの右側フランジ２のネジ穴
２ｃに螺合する。

車輪の組み立ては、まず右側フランジ２を左側フランジ
側３に寄せて、フランジ幅をリム幅と同じにした状態で
リムとハブ体を両面から円形シート４で結合した後に、
４本のねじ１３を同量ずつ、或は同時に回転させて、右
側フランジ２の平行を保ったまま円板４側に引き寄せて
フランジ幅を開拡する。

第４実施例 第１１図は本発明の第４実施例におけるハブ部の拡大断
面図であり、第１２図はその平面図である。

第１１図において、ハブ本体１の円筒外周右側に右側フ
ランジ２を一体的に形成すると共に、ハブ本体１の円筒
部に軸方向に平行移動可能な左側フランジ３を嵌合する
。

右側フランジ２には、円周４ケ所にネジ穴２Ｃを形成し
ておき、この右側フランジ２のねじ穴２Ｃに外側より４
本のねじ１４を螺合し、ねじ１４の先端を左側フランジ
３の内側壁に当接する。

車輪の組み立ては、まず左側フランジ３を右側フランジ
側２に寄せて、フランジ幅をリム幅と同じにした状態で
リムとハブ体を両面から円形シート４で結合した後に、
４本のねじ１４を同量ずつ、或は同時に回転させて、左
側フランジ３の平行を保ったまま右側フランジ２から遠
ざけてフランジ幅を開拡する。

なお、以上の実施例では、ハブ自体にフランジ開拡機構
を備えたものについて説明したが、外部の組み立て治具
等によって、左右フランジを開拡し、その位置でハブ本
体に固定することによっても同様の効果が得られるもの
である。

（効果） 本発明による車輪はリムとハブとこれを連結する円形シ
ートで構成され、フランジの幅が拡ることによって円形
シートの張力を得る方法であるから、簡単な単一作業で
円形シートの全周にわたって均一な張力を発生させるこ
とができる。

また、予めリムとハブは中心が位置決めされており、円
形シートに発生する張力も均一であり、左右の円形シー
トの張力も対称でバランスがとれているので、張力を与
えたあとでも、縦振れ横振れがほとんどなく寸法的に正
確な車輪とすることができる。

従って張力調整が従来に比べて非常に簡単になる。

また車輪としての強度を円形シートの全体の張力によっ
て維持しており、円形シートおよびリムに発生する応力
が分散しているから、局部的に荷重がかかることはなく
、充分な強度と適当な剛性を有する。

このように本発明によれば、スポーク車輪の軽くて強い
という特徴と円盤車輪の空気抵抗が少ないという特徴を
合わせ持ち、しかも組み立て、張力調整が極めて簡単な
自転車用車輪を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例における自転車用車輪の一
部切断平面図、第２図はその中央断面図、第３図はその
ハブ部の拡大断面図、第４図はそのハブ部の拡大平面図
、第５図はそのリム部の拡大断面図、第６図はその組立
工程の断面図、第７図は第２実施例におけるハブ部の拡
大断面図、第８図はそのハブ部の拡大平面図、第９図は
第３実施例におけるハブ部の拡大断面図、第１０図はそ
のハブ部の拡大平面図、第１１図は第４実施例における
ハブ部の拡大断面図、第１２図はそのハブ部の拡大平面
図、第１３図は作用説明用の断面図である。 （部品名） ｌ　　・・・・・・ ｌａ　　・・・・・・ ｌｂ　　・・・・・・ １ｃ　・・・・・・ ｌｄ　　・・・・・・ ｌｅ　　・・・・・・ ２　　・・・・・・ ２ａ　・・・・・・ ２ｂ　・・・・・・ ２ｃ　・・・・・・ ３　　・・・・・・ ３ａ　・・・・・・ ハブ本体 布線ねじ 左雌ねじ 切欠 右螺線溝 左螺線溝 右側フランジ 右部ねじ 取り付は用穴 ねじ穴 左側フランジ 左部ねじ ｂ ２ａ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）リムとハブを一対の円形シートで結合した車輪に
   おいて、車輪に回転自在に軸着した円筒形状のハブ本体
   に、ハブ本体の軸方向に相対的に開拡移動可能として一
   対の左右フランジを嵌着し、リムとハブ体を両面から円
   形シートで結合した後に、前記一対のフランジを開拡す
   ることによって円形シートを張設したことを特徴とした
   自転車用車輪。
2. （２）前記円形シートを結合するに際し、フランジ幅を
   リム幅と同じにした状態で結合する請求項第１項記載の
   自転車用車輪。
3. （３）車輪に回転自在に軸着した円筒形状のハブ本体の
   外周の左右に形成した逆向きの雄ねじに、円環状で内周
   に雌ねじを形成した一対の左右フランジを螺合して該フ
   ランジがハブ本体の軸方向に開拡移動可能とした請求項
   第１項記載の自転車用車輪。