JPS61160301A - 自転車用デイスクホイ−ル及びその製造方法 - Google Patents

自転車用デイスクホイ−ル及びその製造方法

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JPS61160301A
JPS61160301A JP60196902A JP19690285A JPS61160301A JP S61160301 A JPS61160301 A JP S61160301A JP 60196902 A JP60196902 A JP 60196902A JP 19690285 A JP19690285 A JP 19690285A JP S61160301 A JPS61160301 A JP S61160301A
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disc wheel
hub
wheel
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ギド・ミケロツテイ
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MIKUROMAGU SpA
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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】 従来の自転車用ホイールは、地面を転勤するタイヤを担
持するリムと、自転車のフレームに固着されたピン上を
回動自在なハブと、リムをハブに連結する複数のスポー
クとを基本的に具えていることが知られている。一層正
確には、そのようなホイールは以下の要素のグループよ
りなる。すなわち、タイヤを担持するリム、固定及び緊
張させるニップル用のキャリング・レスト・ブッシェ；
内ねじを設けた一組のニップル；リベット止めヘッドに
より一端がハブの２個のフランジの１方に固定され上記
ニップルを回転させてねじ込むことにより他端が伸長さ
れる一組のスポーク；スポークを挿入して固定するため
周縁に複数の穴を設けた２個のフランジを有するハブ等
である。
長年に亘リサイクリングの分野で使用されているこの型
式のホイールについては、使用者が快適であるよう衝撃
吸収能力に優れ、十分に強固でかつ可能な限り軽量であ
りしかも全体的構造の強度も兼ね具えたホイールを提供
すべくいくつかの研究がなされている。この分野で適用
可能なあらゆる技術そして重量と機能的特性との間の比
率が小さな従来の又は最新かつ程度の高い材料が試みら
れたが、重量の減少の可能性は、勿論、はとんどない状
態にある。
それゆえ、これらホイールにおける重量の低減に関する
問題、特にレース及び競技用自転車に装着され又は、常
に増加する多くのスポーツ愛好家用に設計されたホイー
ルに関する重量の問題は、以前未解決のままであり、自
転車用ホイールの設計者及びその生産者にとっては大い
に考慮すべき対象となっていた。
一方、これまで従来のスポーク付きホイールは、顕著な
抵抗を示し、最近の研究によれば速度の上昇につれ急激
にその値が増加するこ”とが判明した。
数年前までは無視されたこの問題は、今や当業者にとっ
て最大限の注意を払うべき課題となっており、レース又
は競技会において、短時間であっても特に高速を制限す
るホイールの空力学的特性が決定的な影響を及ぼすよう
になっている。この特性を改善するため、ホイールハブ
とリムとの間の連結をスポークで行わず、ディスク又は
平坦若しくは湾曲した一対の壁により連結した種々の型
式のディスクホイール（レンズ型ホイール）が具現化さ
れている。今日まで生産されてきたこの型式のホイール
は、はとんど常に特別な目的又は特定の実験のために設
計されたものであり、その特定の効果に何ら影響を与え
ることがほとんどないので、軽量化の問題は考慮された
ことがなく、このためこれらホイールは全てかなり重量
があり、又通常のスポーク付きホイールに比べても非常
に重量があり、通常の使用に対しては全く不十分なもの
であった。
それゆえ、スポーツ並びに特に競技用に意図された自転
車用ホイールの設計及び構造に関して当面２の問題、す
なわち、ホイールが強固でちあること及び軽量であるこ
とを組□合わせる問題と、低い抵抗を得る問題とがあり
、これら問題は今日まで別個にしかも、通常の方法によ
り処置されてきた。つまり第１の問題は、典型的なスポ
ークホイール構造と、使用可能な材料特性が次第に改善
されたこととその製造技術が進歩したことにより、一方
第２の問題は、合理的に考慮することなく又とくに作用
する力に対する応答を正確に研究することもなく、時に
は強度及び軽量性に関する要求を無視して元の構造の外
形を用いて処理されてきた。
本発明の目的は、上述した問題を包括的に解決し、スポ
ーツ並びに特に競技用に設計された自転車ホイールの分
野で現在強く意識された要求に答えるとともに、同時に
それを満足させることにある。
換言すれば、本発明は、非常に強固で、非常に軽量であ
ると同時に、空気力学的特性に優れた自転車用ホイール
を提供するものであり、このホイールを一般のスポーツ
活動及び特にレースや競技に使用したならば、使用者の
疲労を減するとともに安全性を担保するので使用者にと
って常に好ましいものとなる。
この型式のホイールは、回動自在なハブと、タイヤを担
持するリムと、ハブ及びリムを連結し張力を作用させる
連結手段し具え、連結手段を、半径方向の繊維にて補強
された合成樹脂よりなり２個の傾斜した平坦な、引張力
が作用する側壁としたことを特徴とする。
この側壁を、好適には予じめ合成樹脂を含浸させた引張
力に対して非常に強い繊維、たとえばカーボン繊維又は
ケプラー繊維（商品名）よりなる紡織繊維にて形成する
。
本発明の第１の実施例によれば、側壁はその傾斜が等し
く又は異なる別個の側壁であり、その一端をハブランジ
に、たとえば機械的手段にて連結し、その他端をホイー
ルリムに、たとえば接着により別々に連結する。
傾斜が等しく又は異なる側壁をハブフランジに、たとえ
ば機械的手段にて両端が固着されリムに連結するようリ
ムの周囲に実質的に中央部全体を巻回させた単一の要素
で構成し、リムは、ホイール側壁を形成する要素の中央
部が巻回される円形に湾曲された合金製のチューブと、
円形に湾曲され前記要素に亘るリムに接着されたみぞ部
とを具える。
本発明は、また上記ホイニルの製造方法に関するもので
ある。この方法は、第１の実施例の場合には、切頭円錐
体が得られるよう、予じめ樹脂を含浸させた紡織繊維よ
りなる複数の三角形要素をその一部を重ね合わせて金型
上に並べて重ね合わせ所望の勾配をもったそれぞれの側
壁を形成する工程と、ホイールリムの直径が適当量減ぜ
られるまで一組のピストンにてそのホイールリムを押圧
する工程と、各側壁をハブフランジに機械的に連結する
とともに、圧縮されたリムに接着にて連結する工程とを
具えてなることを特徴とする。
第２の実施例の場合には、半径方向の繊維にて補強され
た合成樹脂よりなり、平坦な側壁を有する単一要素がそ
の中にリムを自在に収容する工程と、重合を行なう工程
と、要素の両端部をハブフランジに機械的に固着する工
程と、フランジを離間させて側壁を伸長させ側壁に所望
の勾配を賦与するとともにリムを圧縮させる工程とを具
えることを特徴とする。
以下図面を参照して本発明を詳述する。
この図面は、本発明自転車用ホイールの半部を断面にし
て示す図であり、このホイールは、ハブ１、リム２そし
てハブ１をリム２に連結する２個の側壁また側板３とを
具える。
ハブ１は、円筒状の本体部分ＩＡを具え、この本体部分
ＩＡは、自転車のフォークの端部に既知の方法により固
着されたピン５のまわりを、玉軸受４により回動するこ
とができる。
リム２は、軽合金型のチューブ６と、みぞ部７とからな
り、チューブ６は圧縮荷重を支持できるよう円環状に巻
回され、一方みぞ部７も環状に巻回され、後述する方法
によりチューブ６の外方部分に連結される。
本発明自転車用ホイールの２個の側壁３は、半径方向に
配列した繊維にて強化された樹脂の１又は複数の要素８
からなり、チューブ６とハブ１との間で半径方向に伸長
される。それゆえチューブ６は、圧縮状態にあり、これ
ら側壁は、チューブとハブとに剛固に有効に固定される
。図示の実施例では、単一の要素８を使用して平坦な側
壁３を形成する。樹脂を含浸させた１又は複数の繊維布
、好ましくは製造を容易にするため予じめ樹脂を含浸さ
せた繊維布より形成された上記要素８を、ホイールリム
のチューブ６の周囲に、具体的には要素８の中央部分９
を巻回し、−万両端部はハブｌのフランジ１０に機械的
に固着する。
あるいは上記要素８のように、ハブ１に固定され更にチ
ューブ６に接着され又は堅固にかつ安全な方法で連結さ
れた２個の別個な側壁を使用することもできる。
２個の側壁３の勾配は、得るべきキャンバに応じて等し
く又は異ならせることがことができる。
このキャンバが異なる場合には、２個の側壁が果すべき
トラクションは変動する（側壁の勾配が小さなものであ
ればあるほど、トラクションは大きくなる）。この場合
には、一方の側壁に使用される繊維布の数を、他方の側
壁に使用されるその数に対して変えるのが良い。なお使
用される繊維布としては、ケプラー繊維（商品名）やそ
のような炭素繊維の中から、または使用可能な別な繊維
から選択することができるが、ともかく引張力に対して
高い抵抗を示すものでなければならない、なお上述した
ように、これら繊維は、樹脂を予じめ含浸させた繊維布
であることが好ましい。
タイヤ用のみぞ部７は、チェープロの外表面に直接的に
接着させても良（、又は図示のように、チューブ６の周
囲に巻回され側壁３を形成する単一の要素８を形成する
布に接着させても良い。
このみぞ部７は、ブレーキが必要とされる競技用の場合
には、軽合金で、サイクリング−トラックで行われるよ
うなブレーキが必要とされない競技用の場合には強化樹
脂で製造することができる。
上述したこのような構造のディスクホイールは、既知の
ディスクホイールの有する全ての空気力学的な利点に加
え、非常に合理的な応力分布となるばかりでなく、この
応力分布及び使用される材料に基づいて、従来のホイー
ルよりかなり優れた強度／重量比が担保される。
事実、スポークホイールのリムは、知られているように
引張状態にあるスポークの作用により圧縮状態にあるの
で、リムの平面内の力は、スポークの張張力と圧縮され
るリムの直径の減少に対する抵抗力とが平衡する。
しかしながらスポークは、その数に比例して引張力をリ
ムの関連するそれぞれの要素に作用させるので、それぞ
れの要素の円弧にはその頂部に集中的に引張力が作用す
る。
このような円弧は、２本のスポーク間で中心線に関して
固着された弾性軸受けを有し、更にその中心に集中荷重
を受けるアーチばりと考えることができる。
更には、使用時に横方向のスラストを吸収しリムの安定
性を高めるためには、スポークを交互に右方及び左方に
分けてキャンバを付けることが必要となる。それゆえ上
述したアーチぼりも、リムを含む平面に直交するスポー
クの引張力の成分に耐えなければならない。このことは
、集中荷重が中心に作用する各アーチ要素の右方及び左
方部分に別な応力を生起する。
中央部に集中荷重を受けて２個の軸受けで支持されたは
りは、均一分布荷重を受ける同様なはりよりも、より大
きな慣性モーメント及び断面係数をもたなければならな
いことが知られている。
本発明のホイールは、勿論静止状態にある場合であるが
、リムに荷重を均一に分布させることができる。すなわ
ち、側壁３の構造及び形状に起因して側壁３は、明らか
にリムの全長に亘り均一に分布する圧縮応力を賦与する
からである。それゆえ、このことにてチューブ６により
形成されるホイールリムに関するその断面形状の拘束が
減ぜられる。更に、予じめ樹脂を含浸させた繊維布より
なる側壁３のｍｕは、同一の引張力を賦与する通常のホ
イールの金属製スポークの重量の約半分であるので、本
発明に係るホイールがどんなに優れているかが容易に理
解される。
明確には述べなかったが、既述したケースは、側壁３が
連続した形状のホイールに関するものであることに注意
されたい、しかしながら本発明は、また側壁３が一般的
に穴、溝孔又は開口したキャップを有する場合でも考え
られるものである。
既述したように本発明は、上述したホイールを製造し、
敗多くの問題を解決するに必要とされる事柄を準備する
ための工程に関するものである。
ホイールの側壁を形成するため、予じめ樹脂を含浸させ
た繊維布を使用することにより、実に重大な問題が生起
される。事実、繊維布に含浸された樹脂が重合するまで
は、ホイールを装着するに必要とされる引張作用をこの
繊維布に賦与することはできない、それゆえ、以下の２
つの技術を選択的に実施しても良い。すなわち、予じめ
樹脂を含浸させた繊維布を金型上に拡げて所定形状とし
、次いで適当な筒状体内で絶対真空を作用させて繊維布
及びその中に含浸させた樹脂内における空気を除去し、
更にこの繊維布を約１２５℃の炉内に一定時間挿入し重
合させるか、又は同様金型上に繊維布を拡げ、エアー不
透過性の膜で全体的に被覆し、次いで散気圧の圧力をこ
の膜に作用させ、次に上述した炉内に配置し重合させる
かである。
いずれの場合にも得られた製品は、僅かに横方向に稠度
を有するが、中心と、半径方向における周辺との間で放
射状に容易に引張ることができる。
この製品により、リムチューブ６の周囲に巻回した単一
要素８よりなる側壁を有する既述した形状とするには、
以下のようにしてホイールを形成することができる。
図に示した単一要素８に、予じめ樹脂が含浸され半径方
向に繊維が配置された繊維布よりなる三角形をした各要
素をその一部を重ね合わせて並ぺ″　ることにより、そ
の側壁の平坦部を形成する。なおこの平坦部は図示のよ
うに外側周辺で連結され、その間に自在に挿入されたリ
ムを収容する。次いで上述したように重合を行なう。側
壁の内側周辺に対応する繊維布の端縁を、軸線方向に可
動にハブｌのフランジに固定する。すると初め接近して
絞られていたこれらフランジは、徐々に離間される（そ
のためには、これらフランジを特別に設けたねじ部を介
してハブにねじ止めする必要がある）。
よって、２個の側壁には、放射方向に引張力を受け（初
めカセテウスを形成する側壁の各繊維は、直角三角形の
斜辺となり）、リムは同時に圧縮力を受ける。この操作
は、所望のキャンバが得られるまで行なわれる（勿論、
側壁及びリムにおけるそれぞれ適切な引張力及び圧縮力
に関しても同様である。） あるいは、ハブフランジを接近して絞られた状態のまま
とし、その代りにホイールリムの直径を拡げても良く、
その場合には組立及び樹脂を含浸させた繊維の重合を一
度行なった後に操作されるねじ式拡張装置をリムに装着
する。
このことに代わり、側壁３とチューブ６との間を別な方
法で連結する場合には、すなわち各側壁を個別に、たと
えば接着する場合には、各側壁を予じめ最終形状に形成
しなければならない。この場合には次のように行うこと
ができる。繊維が半径方向に配置され部分的に重ね合わ
せられた三角形要素を、所望のキャンバに対応する円錐
形状をした円形の金型内に位置させる。このことにて、
接着されるリムの外周に対応し小さなフランジを中央部
に設けた基部を具え、ハブフランジに機械的に連結する
ため金型の中央部に予じめ適当に配設された切頭円錐が
得られる。この円錐基部の直径は、その直径を拡大した
際に所望の引張状態が得られる程度に、最終的に平衡状
態にある時の直径に比して小さい。
上述した直径を有する両側壁の重合が完了した後に、こ
れら側壁をハブ及びリムに組み合わせる。
一方の側壁をハブに固着した後に、リムはその直径に関
連して位置決めされた一組のピストンにより半径方向に
押圧ざ才、るが、圧縮状態にあるリムと引張り状態にあ
る２個の側壁との間で所定の平衡状態を弾性的に得るの
に必要な変形量に達するまでその直径が減ぜられる。
リムをこのような形状にすることにより、側壁はトロイ
ド上の接触領域においてリムを包囲することができる。
次いで心合わせに注意しながら第２の側壁をハブの第２
のフランジに固着する。・適当な接着剤を用いて、側壁
の全周をリムを押圧する対をなすピストン間で右方及び
左方の側壁間の外方の連結板と共にリムに固定する。
接着が完了したならば、ピストンを釈放する。
するとホイールは、リムの直径の増加により得られた側
壁の伸張により前持って予想される平衡状態を取る。
本発明はこれら実施例に限定されるものではな（、本発
明の範囲内で他の方法及び手段が可能となる。
最後になったが、本発明のホイールは、スポーツ活動、
特に競技において自転車を使用する場合の非常に激しい
要求に起因する自転車に必須のこの構成要素におけるあ
らゆる問題を、全体的かつ合理的な方法で解決すること
ができ、また満足すべき結果を得る。と同時に本発明ホ
イールは、従来のスポークホイールに比して堅固で、か
なり軽量であり、かつ空力学的にも優れた既知のディス
クホイールの長所を具え、しかもそれらホイールの欠点
がないホイールである。
【図面の簡単な説明】
図面は、本発明自転車用ホイールの半部を断面にして示
す説明図である。 １・−・・ハブ　　　　　　　ＩＡ・−・本体部分２−
・リム　　　　　　　　３・−・側板４−・玉軸受け　
　　　　５・・−・ピン６−チューブ　　　　　７・・
−みぞ部８・−・要素　　　　　　　９・−中央部分１
０・・−フランジ 手　　続　　補　　正　　書（方式） 昭和６１年２月７日 特許庁長官　　宇　　賀　　道　　部　　殿１、事件の
表示 昭和６０年特許願第１９６９０２号 ２、発明の名称 自転車用ディスクホイール及びその製造方法３、補正を
する者 事件との関係　　特許出願人 名　称　　ミクロマグ・ソシェタ・ベル・アチオニ４、
代理人 に訂正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、自転車のフォークに固着された回動自在のハブと、
    タイヤを坦待するリムと、そのハブ及びリムを連結し引
    張力を作用させる連結手段とを具えた、特にスポーツ及
    び競技用自転車に好適な自転車用ディスクホイールにお
    いて、 前記連結手段を、半径方向の繊維にて補強 された合成樹脂よりなり２個の傾斜した平坦な、引張力
    が作用する側壁としたことを特徴とする自転車用ディス
    クホイール。 ２、特許請求の範囲第１項記載の自転車用ディスクホイ
    ールにおいて、前記側壁を、予じめ合成樹脂を含浸させ
    た引張力に対して非常に強い紡織繊維にて形成した自転
    車用ディスクホイール。 ３、特許請求の範囲第２項記載の自転車用ディスクホイ
    ールにおいて、前記繊維を炭素繊維とした自転車用ディ
    スクホイール。 ４、特許請求の範囲第２項記載の自転車用ディスクホイ
    ールにおいて、前記繊維を芳香族ポリアミド繊維とした
    自転車用ディスクホイール。 ５、特許請求の範囲第１項記載の自転車用ディスクホイ
    ールにおいて、前記側壁はその傾斜が等しく又は異なる
    別個の側壁であり、その一端をハブランジに、たとえば
    機械的手段にて連結し、その他端をホイールリムに、た
    とえば接着により別々に連結した自転車用ディスクホイ
    ール。 ６、特許請求の範囲第１項記載の自転車用ディスクホイ
    ールにおいて、傾斜が等しく又は異なる前記側壁を前記
    ハブフランジに、たとえば機械的手段にて両端が固着さ
    れ前記リムに連結するよう、リムの周囲に実質的に中央
    部全体を巻回させた単一の要素で構成した自転車用ディ
    スクホイール。 ７、特許請求の範囲第６項記載の自転車用ディスクホイ
    ールにおいて、前記リムは、ホイール側壁を形成する前
    記要素の中央部が巻回される円形に湾曲された合金製の
    チューブと、円形に湾曲され前記要素に亘るリムに接着
    されたみぞ部とを具える自転車用ディスクホイール。 ８、特許請求の範囲第１項記載の自転車用ディスクホイ
    ールにおいて、前記側壁を連続体とした自転車用ディス
    クホイール。 ９、特許請求の範囲第１項又は第５項記載の自転車用デ
    ィスクホイールを製造するに際し、切頭円錐体が得られ
    るよう、予じめ樹脂を含浸させた紡織繊維よりなる複数
    の三角形要素をその一部を重ね合わせて金型上に並べて
    重ね合わせ所望の勾配をもったそれぞれの側壁を形成す
    る工程と、ホイールリムの直径が適当量減ぜられるまで
    一組のピストンにてそのホイールリムを押圧する工程と
    、各側壁をハブフランジに機械的に連結するとともに、
    前記圧縮されたリムに接着にて連結する工程とを具えて
    なることを特徴とする自転車用ディスクホイールの製造
    方法。 １０、特許請求の範囲第１、第６及び第７項いずれか１
    項記載の自転車用ディスクホイールを製造するに際し、
    半径方向の繊維にて補強された合成樹脂よりなり、平坦
    な側壁を有する前記単一要素がその中に前記リムを自在
    に収容する工程と、重合を行なう工程と、前記要素の両
    端部をハブフランジに機械的に固着する工程と、前記フ
    ランジを離間させて側壁を伸長させ側壁に所望の勾配を
    賦与するとともにリムを圧縮させる工程とを具えること
    を特徴とする自転車用ディスクホイールの製造方法。 １１、特許請求の範囲第１０項記載の自転車用ディスク
    ホイールの製造方法において、前記フランジを相互に離
    間させる代わりに、たとえばねじ式拡張装置を用いてリ
    ム半径を増大させる自転車用ディスクホイールの製造方
    法。 １２、特許請求の範囲第１項記載の自転車用ディスクホ
    イールの製造方法において、特許請求の範囲第９乃至第
    １１項記載の方法を組合わせて用いた自転車用ディスク
    ホイールの製造方法。
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