JPS62128803A - 繊維強化プラスチツク補強自転車用リム - Google Patents
繊維強化プラスチツク補強自転車用リムInfo
- Publication number
- JPS62128803A JPS62128803A JP26719585A JP26719585A JPS62128803A JP S62128803 A JPS62128803 A JP S62128803A JP 26719585 A JP26719585 A JP 26719585A JP 26719585 A JP26719585 A JP 26719585A JP S62128803 A JPS62128803 A JP S62128803A
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- Japan
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- rim
- fiber
- reinforced plastic
- reinforced
- layer
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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。
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、積維強化プラスチックをもりて補強し、かつ
軽量化した自転車用リムに関するものである。
軽量化した自転車用リムに関するものである。
（従来の技術）
近年、自転車の需要が増し、その本体は当然のこととし
てタイヤ、リム、スポーク、ニップル及びハブの各部か
ら構成さｎろ自伝車甲ホイールに対しても高強度化及び
軽量化のＶ請が高まってきている。
てタイヤ、リム、スポーク、ニップル及びハブの各部か
ら構成さｎろ自伝車甲ホイールに対しても高強度化及び
軽量化のＶ請が高まってきている。
これら各部材のうちリムは金！ｌ！であるのが一般的で
あり、リムの＠量化は自転車全体の軽量化にとって、そ
の果す役割は大きい。
あり、リムの＠量化は自転車全体の軽量化にとって、そ
の果す役割は大きい。
ところで、この軽量化は単に軽（すれば足りるものでは
なく、強度においても従来より劣るようなことがあって
はならないのは当然である。
なく、強度においても従来より劣るようなことがあって
はならないのは当然である。
これらの要請に応えて、最近ではリムの使用材として鋼
、アルミ合金等を用い、高強度化及び軽量化が図られて
きた。しかし、これら金属材料を使用する限りは開発に
限界があり、性能面で飛躍的に改良がなされろとは考え
堆い。
、アルミ合金等を用い、高強度化及び軽量化が図られて
きた。しかし、これら金属材料を使用する限りは開発に
限界があり、性能面で飛躍的に改良がなされろとは考え
堆い。
ここで、着目され始めたのが金属と他の材料を使用する
、所謂複合材である。例えば、実開昭５８−１３２７０
１号公報に開示された自転屯田リムも、そのうちの１つ
である。この公報に示さｎた自転車用リムは、内部を金
ｉ屯製薄肉層として、その外表面全域を繊維強化グラス
チック層で形成し、軽量化を図ると共に金属を繊維強化
プラスチックで補強しようとするものである。
、所謂複合材である。例えば、実開昭５８−１３２７０
１号公報に開示された自転屯田リムも、そのうちの１つ
である。この公報に示さｎた自転車用リムは、内部を金
ｉ屯製薄肉層として、その外表面全域を繊維強化グラス
チック層で形成し、軽量化を図ると共に金属を繊維強化
プラスチックで補強しようとするものである。
このように構成さｎた自転車用リムは、従来の全金属製
リムに比較すると、成程、成る程度は軽量化が実現され
ることになるが未だ満尼するには十分でなく、更に強度
の点からみると逆に低下するという不具合が生じるもの
である。
リムに比較すると、成程、成る程度は軽量化が実現され
ることになるが未だ満尼するには十分でなく、更に強度
の点からみると逆に低下するという不具合が生じるもの
である。
何となれば、一般に繊維強化プラスチックと金属では熱
膨張差が救しく、両者を一体にして熱処理した後に、特
にリム外周部で剥離し易（、その影響を受けて他の部位
にまで剥離が進行することになるため、繊維強化プラス
チックによる金属の補強が完全なものとならず、結果的
に強度の低下につながるものである。
膨張差が救しく、両者を一体にして熱処理した後に、特
にリム外周部で剥離し易（、その影響を受けて他の部位
にまで剥離が進行することになるため、繊維強化プラス
チックによる金属の補強が完全なものとならず、結果的
に強度の低下につながるものである。
（発明が解決しようとする問題点）
このように、従来開発された繊維強化プラスチックで補
強された自転車用リムにあっても、重量の＠量化率が低
く、特にその外周面における繊維強化プラスチックの剥
離に伴う強度の低下という当初の目的を達成し得ない問
題点があった。
強された自転車用リムにあっても、重量の＠量化率が低
く、特にその外周面における繊維強化プラスチックの剥
離に伴う強度の低下という当初の目的を達成し得ない問
題点があった。
本発明は、これらの点に着目して開発さ扛たもので、軽
量化率を高め、かつ繊維強化グラスチックと金属の熱膨
張差を利用して両者の一体化を完全なものとすることに
よって強度を一段と上げることを可能とする繊維強化プ
ラスチックにより補強された自転車用リムを提供しよう
とするものである。
量化率を高め、かつ繊維強化グラスチックと金属の熱膨
張差を利用して両者の一体化を完全なものとすることに
よって強度を一段と上げることを可能とする繊維強化プ
ラスチックにより補強された自転車用リムを提供しよう
とするものである。
（問題点を解決するための手段）
このため、本発明は自転車用リムにおいて、薄肉金属リ
ムの両側面と内周面を繊維強化プラスチック層で補強す
ることを構成要件とし、これを上記問題点の解決手段と
するものである。
ムの両側面と内周面を繊維強化プラスチック層で補強す
ることを構成要件とし、これを上記問題点の解決手段と
するものである。
（作 用）
硬化前の繊維強化プラスチックを予め薄肉金匡芯である
リムの内周面と両側面に貼り付け、高温による熱処理後
に室温に戻すとき、リム内周面では前記金属芯が繊維強
化プラスチックを締める方向に応力が動き、両者をより
強固に一体化させることになる。
リムの内周面と両側面に貼り付け、高温による熱処理後
に室温に戻すとき、リム内周面では前記金属芯が繊維強
化プラスチックを締める方向に応力が動き、両者をより
強固に一体化させることになる。
（実施例）
まず、添付図面に従って本発明を具体的に説明する。
第１図は本発明に係るリムの典型例を示す断面図であり
、同図において、■は金属リム、２及び３は夫々繊維強
化プラスチックからなる第１層及び第２層である。
、同図において、■は金属リム、２及び３は夫々繊維強
化プラスチックからなる第１層及び第２層である。
不発明を実施するにあたっては、ＩＥＺ図に示す如く前
記繊維強化プラスチックの第１層２及び第２層３共に繊
維がリムの軸線４方向に対して所定の配向角Ｏをなすよ
うに配向するのが好都合である。
記繊維強化プラスチックの第１層２及び第２層３共に繊
維がリムの軸線４方向に対して所定の配向角Ｏをなすよ
うに配向するのが好都合である。
１維強化プラスチックの前記第１層２は金属リムｌの内
周面に直接形成されるもので、該第１層２の前記繊維の
配向角０は±７０°〜９０°が好ましく、また前記金属
リムｌの両側面と前記第１層２の外表面を覆う如く形成
される前記第２層３における繊維の配向角０は±３００
−６０°、好ましくは±４０’〜５０°となるように配
向させる。
周面に直接形成されるもので、該第１層２の前記繊維の
配向角０は±７０°〜９０°が好ましく、また前記金属
リムｌの両側面と前記第１層２の外表面を覆う如く形成
される前記第２層３における繊維の配向角０は±３００
−６０°、好ましくは±４０’〜５０°となるように配
向させる。
これは、一般にリムには回転軸の軸方向に直角な縦強度
と回転軸方向の横強度が必要とされ、この各強度を６”
！保するためには金ｔＸ ＩＪムｌの補強として、リム
の周方向におけるＩ亘む力に対しては前記のように繊維
の配向角θを±７０°−９０°とした第１層２が、また
剪断応力に対しては繊維配向角θを±３０°〜６０°と
した第２層３が夫々有効に作用して、その効果を一段と
高めることになるためである。
と回転軸方向の横強度が必要とされ、この各強度を６”
！保するためには金ｔＸ ＩＪムｌの補強として、リム
の周方向におけるＩ亘む力に対しては前記のように繊維
の配向角θを±７０°−９０°とした第１層２が、また
剪断応力に対しては繊維配向角θを±３０°〜６０°と
した第２層３が夫々有効に作用して、その効果を一段と
高めることになるためである。
前記第２層３における繊維の配向角θを３０°〜６０°
とすると、例えば補強繊維を金ｆｉ ｌ）ム１上に賦形
する際、例えば繊維にレジンを含浸したプリプレグシー
トを用いるときに前記配向角θを４５゜とした形状に馴
染み易いバイヤステープを用いることが可能となって、
金％ ’）ムｌの両側面と内周面とに沿わせて１枚のバ
イヤステープをもって同時に、かつ比較的容易に賦型が
可能となる。
とすると、例えば補強繊維を金ｆｉ ｌ）ム１上に賦形
する際、例えば繊維にレジンを含浸したプリプレグシー
トを用いるときに前記配向角θを４５゜とした形状に馴
染み易いバイヤステープを用いることが可能となって、
金％ ’）ムｌの両側面と内周面とに沿わせて１枚のバ
イヤステープをもって同時に、かつ比較的容易に賦型が
可能となる。
また、本発明によれば金属リム［の外周面を除いた両側
面及び内周面の３面を繊維強化プラスチックにより補強
しているが、これは次の理由に依るものである。
面及び内周面の３面を繊維強化プラスチックにより補強
しているが、これは次の理由に依るものである。
一般に、繊維強化プラスチックは高温化で熱処理さ匙、
同時に賦型される。従って、金ｆｉ ＩＪム１と繊維強
化プラスチック層との間には、その熱膨張率の差に基づ
（熱応力が発生する。繊維強化プラスチックは金属に比
較して熱膨張係数が小さいため、上記熱処理後で室温に
至る間でリム内周面側の繊維強化プラスチック層には金
属リムにより締められる方向に応力が働き、リム外周面
側では逆に繊維強化プラスチック層を剥離する方向に応
力が働くようになる。
同時に賦型される。従って、金ｆｉ ＩＪム１と繊維強
化プラスチック層との間には、その熱膨張率の差に基づ
（熱応力が発生する。繊維強化プラスチックは金属に比
較して熱膨張係数が小さいため、上記熱処理後で室温に
至る間でリム内周面側の繊維強化プラスチック層には金
属リムにより締められる方向に応力が働き、リム外周面
側では逆に繊維強化プラスチック層を剥離する方向に応
力が働くようになる。
そのため、本発明では繊維強化プラスチックによる金属
リムの補強面として外周面を除外している。
リムの補強面として外周面を除外している。
更に本発明で繊維強化プラスチックによる金属リムの補
強面として外周面を除外する他の理由は、金属リムの外
周面側には内周面側に比してニップル用の大きな穴がス
ポークの本数に等しく形成されるものであり、その表面
積の１５〜２０係を失うため、補強繊維が不連続となり
、その上前記六回りの応力集中が著しくなって、何ら補
強の意味をなさないばかりでなく、逆に強度を低下させ
ることになるためである。
強面として外周面を除外する他の理由は、金属リムの外
周面側には内周面側に比してニップル用の大きな穴がス
ポークの本数に等しく形成されるものであり、その表面
積の１５〜２０係を失うため、補強繊維が不連続となり
、その上前記六回りの応力集中が著しくなって、何ら補
強の意味をなさないばかりでなく、逆に強度を低下させ
ることになるためである。
本発明で用いられろ繊維強化プラスチックの補強用繊維
としては、炭素繊維、シリコンカーバイト繊維、芳香族
ポリアミド繊維、ホウ素繊維、チタン酸カリウム繊維、
ガラス繊維等が具体例として挙げられるが、このうち特
に炭素繊維を主体とするものが好ましい。
としては、炭素繊維、シリコンカーバイト繊維、芳香族
ポリアミド繊維、ホウ素繊維、チタン酸カリウム繊維、
ガラス繊維等が具体例として挙げられるが、このうち特
に炭素繊維を主体とするものが好ましい。
これら補強繊維はマトリックスに含浸した状態で用いら
れるのが良（、無機マトリックス及び有機マトリフクス
のいずれをも用いろことが出来るが、本発明に係る複合
材からなる補強自転車用リムの成形性、軽量化等の目的
を十分に達成することを考慮すると、エポキシ樹脂、不
胞和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミ
ド樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性慎１脂の他、ナイ
ロン、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート
。
れるのが良（、無機マトリックス及び有機マトリフクス
のいずれをも用いろことが出来るが、本発明に係る複合
材からなる補強自転車用リムの成形性、軽量化等の目的
を十分に達成することを考慮すると、エポキシ樹脂、不
胞和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミ
ド樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性慎１脂の他、ナイ
ロン、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート
。
ポリアセタール、ポリスルホン等の熱可塑性樹脂を用い
ることが好ましい。
ることが好ましい。
以下、本発明の実施例につき詳述する。
実施例：
金Ｆ１． ’）ムとしては第１図に示す形状をもつ０．
６酎原のアルミ合金製チューブラ−リムを用い、繊維強
化プラスチックとしては第２図に示した繊維の配向角θ
が８０°で厚さ０．１５ＷｒｌＲ，幅２０聴のエポキシ
樹脂を含浸した炭素繊維を一方向に引き揃えたパイロフ
ィル（三菱レイヨン社、登録商標）プリプレグシート及
び繊維の配向角０が４５°で厚さ０．１珊、幅４０ｒｒ
ｒｒｎの同プリプレグシートを用いた。
６酎原のアルミ合金製チューブラ−リムを用い、繊維強
化プラスチックとしては第２図に示した繊維の配向角θ
が８０°で厚さ０．１５ＷｒｌＲ，幅２０聴のエポキシ
樹脂を含浸した炭素繊維を一方向に引き揃えたパイロフ
ィル（三菱レイヨン社、登録商標）プリプレグシート及
び繊維の配向角０が４５°で厚さ０．１珊、幅４０ｒｒ
ｒｒｎの同プリプレグシートを用いた。
まず、アルミ合金製の前記リムを＃１２０のサンドブラ
スト処理後、アセト／脱脂を行い、これにスコッチウェ
ルド５Ｗ−２２１４（住友スリーエム社、登録商標）を
ブライマーとして約０．１ｍｍ厚塗布し、次にまず繊維
の配向角が８０°のプリプレグシートをアルミ合金製の
前記リムの内周面に前記角度が交互になるようにして４
周捲いて貼り付け５、痔し１てそのトか１．、 Ｆ＃Ｉ
ｎの内Ｆ、 ！角θｈ’−，ｓ５°のブリフ。
スト処理後、アセト／脱脂を行い、これにスコッチウェ
ルド５Ｗ−２２１４（住友スリーエム社、登録商標）を
ブライマーとして約０．１ｍｍ厚塗布し、次にまず繊維
の配向角が８０°のプリプレグシートをアルミ合金製の
前記リムの内周面に前記角度が交互になるようにして４
周捲いて貼り付け５、痔し１てそのトか１．、 Ｆ＃Ｉ
ｎの内Ｆ、 ！角θｈ’−，ｓ５°のブリフ。
レグシートを２周貼り付ける。これを収縮テープで締め
付けた後、硬化炉で１３０°Ｃ，１時間加圧フ１［１熱
硬化させて補強自転車リムの素管を得た。
付けた後、硬化炉で１３０°Ｃ，１時間加圧フ１［１熱
硬化させて補強自転車リムの素管を得た。
最後にドリルでスポーク用穴を加工し、第３図に示す如
きダブル・・ト目５を取り付け℃目的の炭素繊維強化プ
ラスチックによる補強リムを得た。
きダブル・・ト目５を取り付け℃目的の炭素繊維強化プ
ラスチックによる補強リムを得た。
このようにして得た本発明に係る補強リムと同等の剛性
をもつとみもれる従来の全アルミ合金製リムとの比較テ
ストの結果を第１表に示す。
をもつとみもれる従来の全アルミ合金製リムとの比較テ
ストの結果を第１表に示す。
第１表
第１表から明らかな如（、本発明（でよる繊維強化フラ
スチックで補強したリムは、重量で２６０９と従来のア
ルミ合金製リムに比して十分に軽量化されたにも拘らず
、剛性テストの結果も縦方向、横方向共に大巾に改良さ
れた・ また、台上走行テストにおいても３０ｋｊ７荷重、５間
高さ障害板の条件で３，０００／ｃｍの走行に耐えた（
発明の効果） 以上、詳細に説明した如（本発明によれば、リムの重量
が十分に軽量化され、加えて剛性、静強度、疲労強度に
優れろ等の格別の効果を奏するものである。
スチックで補強したリムは、重量で２６０９と従来のア
ルミ合金製リムに比して十分に軽量化されたにも拘らず
、剛性テストの結果も縦方向、横方向共に大巾に改良さ
れた・ また、台上走行テストにおいても３０ｋｊ７荷重、５間
高さ障害板の条件で３，０００／ｃｍの走行に耐えた（
発明の効果） 以上、詳細に説明した如（本発明によれば、リムの重量
が十分に軽量化され、加えて剛性、静強度、疲労強度に
優れろ等の格別の効果を奏するものである。
第１図は本発明の実施例を示す繊維強化プラスチックに
より補強された自転車用リムの横断面図、第２図は同リ
ムにおける補強用繊維の配向を示す構成図、第３図は同
リムのニップル用穴部における横断面図である。 図の主要部分の説明 １ ・・金属リム ２・・・繊維強化プラスチックの
第１層３ ・・繊維強化プラスチックの第２層 θ・
・・繊維の配向角第１図 第２図
より補強された自転車用リムの横断面図、第２図は同リ
ムにおける補強用繊維の配向を示す構成図、第３図は同
リムのニップル用穴部における横断面図である。 図の主要部分の説明 １ ・・金属リム ２・・・繊維強化プラスチックの
第１層３ ・・繊維強化プラスチックの第２層 θ・
・・繊維の配向角第１図 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 薄肉金属リムの両側面と内周面を繊維強化プラスチ
ック層で補強することを特徴とする繊維強化プラスチッ
ク補強自転車用リム。 ２ 繊維強化プラスチック層は薄肉金属リムの両側面が
１層で、その内周面が２層で形成され、該内周面に接す
る内側層の繊維方向をリムの回転軸方向に対して±７０
〜９０°とし、同内周面の外側層と前記両側面の層にお
ける繊維方向をリムの回転軸方向に対して±３０〜６０
°とする特許請求の範囲第１項記載の繊維強化プラスチ
ック補強自転車用リム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26719585A JPS62128803A (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 繊維強化プラスチツク補強自転車用リム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26719585A JPS62128803A (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 繊維強化プラスチツク補強自転車用リム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62128803A true JPS62128803A (ja) | 1987-06-11 |
Family
ID=17441439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26719585A Pending JPS62128803A (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 繊維強化プラスチツク補強自転車用リム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62128803A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990003894A1 (en) * | 1988-10-14 | 1990-04-19 | Hamilton-Sattui | Hollow shell fiber reinforced resin impregnated bicycle wheel construction and method therefor |
| US5246275A (en) * | 1987-08-21 | 1993-09-21 | Arredondo Jr Rene N | Wheel for bicycles and method of producing |
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| US7350877B1 (en) | 2006-11-03 | 2008-04-01 | Shimano Inc. | Bicycle rim |
| US7377595B1 (en) | 2007-02-28 | 2008-05-27 | Shimano Inc. | Bicycle rim |
| DE102007052674A1 (de) * | 2006-11-03 | 2008-07-24 | Shimano Inc., Sakai | Fahrradfelge |
| US7464994B2 (en) | 2006-03-03 | 2008-12-16 | Shimano Inc. | Bicycle rim reinforced with a continuously extending resin material |
| CN106393728A (zh) * | 2015-02-20 | 2017-02-15 | 嘉宝费博莱特克有限公司 | 用于制造轮圈的方法以及相应的轮圈、运转轮和自行车 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59184001A (ja) * | 1983-04-05 | 1984-10-19 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 繊維強化プラスチツク製デイスクホイ−ル |
| JPS6080902A (ja) * | 1983-10-11 | 1985-05-08 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 複合補強リム |
-
1985
- 1985-11-29 JP JP26719585A patent/JPS62128803A/ja active Pending
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