(57)【要約】  乗物用ホイールのリム（１）は、リム底（２）と該リム底（２）の横方向の両端に形成されたリムフランジ（３）とが一体化された単一部材として形成され、タイヤ（５）の支持部材（７）を受けるための合成繊維材料からなるリムベースを備えている。さらに、製造工程を簡略化し、かつひずみ耐性を向上させるために、リム（１）は、コア（１３）から単一部材として形成され、タイヤ（５）の支持部材（７）を受けて支えるための対向支持部材（８）を備え、対向支持部材（８）は、前記リムベースにおけるタイヤ（５）の支持部材（７）を受ける面の形状に合致するように機械加工され、該リムベースに強固に固定されている。
2007508183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リム底（２）と、該リム底（２）の横方向の両端に形成されたリムフランジ（３）とが一体化された単一部材として形成された部材であって、タイヤ（５）の支持部材（７）を受けるためのリムベースを備えた、自転車を含む乗物用ホイールのリム（１）において、
コア（１３）から単一部材として形成された合成繊維材料からなる部材であって、前記タイヤ（５）の支持部材（７）を受けて支えるための対向支持部材（８）を備え、
前記対向支持部材（８）は、前記リムベースにおける前記タイヤ（５）の支持部材（７）を受ける面の形状に合致するように機械加工され、該リムベースに強固に固定されていることを特徴とする乗物用ホイールのリム。
【請求項２】
前記対向支持部材（８）が、前記リム底（２）上および前記リムフランジ（３）上に形成されており、前記タイヤ（５）が装着された状態で、前記タイヤ（５）の前記支持部材（７）、リム底（２）およびリムフランジ（３）で形成される空間（４）を埋めるように形成されていることを特徴とする請求項１記載の乗物用ホイールのリム。
【請求項３】
前記リム底（２）が、前記ホイールのハブに向かって凸状に形成されており、前記リム底（２）の外側表面が前記リムフランジ（３）の外側表面と連続した曲面を形成するように、該リムフランジ（３）と一体的に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の乗物用ホイールのリム。
【請求項４】
前記リム底（２）と前記リムフランジ（３）とが一体化されて形成される単一部材の断面形状が楕円形または長円形の一部をなすことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の乗物用ホイールのリム。
【請求項５】
前記リム底（２）には、前記ホイールのハブ方向に形成されたキャビティ（１１）が連結されており、該キャビティ（１１）は、該リム底（２）と合成繊維材料からなる部材が一体化された外枠を有し、
前記外枠を構成する部材は、前記キャビティ（１１）の両側面（１２）を含み、該両側面（１２）は、前記リムフランジ（３）と凹凸を形成することなく連続して形成されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の乗物用ホイールのリム。
【請求項６】
前記対向支持部材（８）を形成するためのコア（１３）が、熱可塑性材料、熱硬化性材料、天然素材または天然素材を加工した材料からなることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の乗物用ホイールのリム。
【請求項７】
前記コア（１３）が、充填剤を含み、該充填剤が、金属、有機材料または天然鉱物からなることを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載の乗物用ホイールのリム。
【請求項８】
リムベースの成形に用いるコア（１３）の材料が充填され、リムを所望の断面形状に成形するための鋳造金型（１４）に、リム底（２）と該リム底（２）の横方向の両端に形成されたリムフランジ（３）とから形成され、合成繊維材料からなるリムベースを備えたリム部材をはめ込み、該リム部材の材料を硬化する硬化工程を含む請求項１ないし７の何れかに記載の乗物用ホイールのリム（１）の製造方法において、
前記リム部材を鋳造金型（１４）にはめ込む前に、前記リム底（２）と前記リムフランジ（３）とによって形成された空間（４）を埋めるようにコア（１３）の材料を充填する工程と、
前記硬化工程の後に、前記コア（１３）を機械加工して、タイヤ（５）の支持部材（７）を受けて支持する対向支持部材（８）を形成する工程とを含む乗物用ホイールのリムの製造方法。
【請求項９】
前記コア（１３）を機械加工する工程が、リムフランジ（３）のエッジを機械加工する工程を含むことを特徴とする請求項８記載の乗物用ホイールのリムの製造方法。
【請求項１０】
前記リム底（２）および該リム底（２）の横方向の両端に形成されたリムフランジ（３）とで塞がれたリム部材の内側に、前記コア（１３）をリム部材に接着するための樹脂を注入する工程とを含み、前記樹脂は、前記内側がコア（１３）に接触している状態で、液体であることを特徴とする請求項８または９記載の乗物用ホイールのリムの製造方法。
【請求項１１】
前記コア（１３）の材料として化学的活性材料が用いられることを特徴とする請求項８ないし１０の何れかに記載の乗物用ホイールのリムの製造方法。
【請求項１２】
前記コア（１３）の材料として熱可塑性材料または熱硬化性材料が用いられることを特徴とする請求項１１記載の乗物用ホイールのリムの製造方法。
【請求項１３】
前記コア（１３）の表面を火炎処理および／または荒加工処理および／またはケミカルエッチングおよび／またはコロナ処理により化学的に活性されることを特徴とする請求項１１または１２記載の乗物用ホイールのリムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ホイールが装着される自転車等の乗物用ホイールのリム、特に、タイヤの支持部材を受けるための合成繊維材料からなる部材であって、リム底と該リム底の横方向の両側に形成されたリムフランジとが一体化されて単一部材として形成されたリムベースを備えた乗物用ホイールのリムおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
リムに装着されたタイヤは、その内部圧力によりリムフランジに大きなひずみをもたらすことがある。特に、タイヤの内部圧力が非常に高くなる高性能の自転車については、特に上記のひずみが大きくなる。このようなリムの製造工程は非常に複雑であり、上記のリムの特徴を考慮した理想的な繊維の配向を有するリム、特にタイヤの静圧下で十分な疲労強度を有するリムは、未だ実現できていない。
【０００３】
ＵＳ特許公開公報２００２／０１０８２４９および国際公開公報０２／２６５１０に、上記のコアの製造方法としていわゆる折り畳み式コアを用いた技術（collapsible core technique）が開示されている。具体的には、上記折り畳み式コアをリム底とリムフランジとの間にセットした状態でリム部材（rim blank）をリム鋳造金型にセットし、リム部材を加熱することによって、上記折り畳み式コアがリム底とリムフランジとで形成される空間部の形状を定めるように構成されている。しかしながら、上記の方法は、時間と費用を要する点において不利益である。これは、リムの外周を横切る方向に延びるように形成しなければならない折り畳み式コアを、径方向に分割するだけでなく、リムレベルでも分割して、リムを硬化した後、取り外して再利用できるようにしなければならないためである。
【０００４】
ここで加熱工程の前に、鋳造金型に複数ピースからなるコアを並べてセットし、過熱工程の後に鋳造金型から取り出す作業は、複雑な手作業を伴い熟練を要する。特に、上記の折り畳み式コアを構成するパーツは、断面が小さい一方、比較的長く形成されているため、もろく、不良品の発生率が高くなるといった問題がある。
【０００５】
ＵＳ特許公開公報２００２／０１０８２４９は、単一部材からなるコアも開示している。しかしながら、単一部材からなるコアは、リムを硬化させた後、リムフランジとリム底とで形成された空間から取り出せるように、柔軟性を備える必要がある。すなわち、リムを硬化させた後、好ましくはシリコンからなるコアを特殊なペンチを用いて取り出す必要があり、その際に完成したリムが損傷する場合がしばしばある。
【０００６】
また、ＵＳ特許公開公報２００２／０１０８２４９のコアは、その断面形状における設計上の自由度が低く、リムの丸くなった角またはエッジ部分、特に、リム底とリムフランジのつなぎ部分の領域の設計上の制限のため、十分に負荷に耐え得る形状とすることができないといった問題がある。
【０００７】
ＡＴ特許公報４０１６３９は、前述した構造のリムを開示している。すなわち、ＡＴ特許公報４０１６９のリムは、隔壁で仕切られ充填材が入れられた２つの区画を備え、径方向外側の区画が外部に通じている構成となっている。ここでは、注入されたフォームが上記外側の区画の充填材として機能する。
【０００８】
上記の問題点に鑑み、本発明の目的は、正確、簡単かつ極めて安全に製造することができる自転車等の乗物用のホイールのリムを提供することにある。本発明の製造方法によれば、従来のリムの製造方法に比べて、製造に要する時間を大幅に短縮することができる。さらに、十分な負荷耐性を有するリムをコストの増加を伴うことなく製造することができる。また、本発明の製造方法によれば、各工程を安定して実施することができ、生産性の向上を図ることができる。また、競技用自転車のリムは、特に軽量化が求められるため、競技用自転車のリムの特性としては、軽量であって強度が高いことが重要であり、例えば、高強度のワイヤスポークを要することなく、高いタイヤ圧力にも耐え得る強度が要求される。
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の自転車を含む乗物用ホイールのリムは、リムベースで形成された領域内に埋め込まれたコアから単一部材として形成された部材であって、タイヤの支持部材を受けて支えるための対向支持部材を備え、前記対向支持部材が、前記リムベースにおけるタイヤの支持部材を受ける面の形状に合致するように機械加工され、該リムベースに強固に固定されていることを特徴とする。
【００１０】
上記の構成によれば、前記リムベースに強固に固定された対向支持部材により、簡単に、リムの断面形状を、所望の負荷耐性が得られる断面形状とすることができる。また、タイヤが装着された状態では、装着されたタイヤが前記対向支持部材によって支持される。したがって、リムフランジの設計上の自由度が高くなる。このため、リムフランジに負荷が集中するといった問題を回避することができ、リムフランジを適切に機能し得る形状とすることができる。
【００１１】
さらに、コアを再使用を予定しない単一部材として設計することができ、かつ取り扱いを容易とするために十分な剛度および強度を備えることができる。
【００１２】
本発明のリムは、前記対向支持部材が、前記リム底上および前記リムフランジ上に形成されており、前記タイヤが装着された状態で、前記タイヤの前記支持部材、リム底およびリムフランジで形成される空間を埋めるように形成されており、さらに、前記リム底が、前記ホイールのハブに向かって凸状に形成されており、前記リム底の外側表面が前記リムフランジの外側表面と連続した曲面を形成するように、該リムフランジと一体的に形成されていることが望ましい。
【００１３】
また、強度を考えた場合、前記リム底と前記リムフランジとが一体化されて形成される単一部材の断面形状が楕円形または長円形の一部をなすことが望ましい。
【００１４】
大きいひずみに対しては、以下のように構成することが望ましい。すなわち、前記リム底に、前記ホイールのハブ方向に形成されたキャビティが連結されており、該キャビティは、該リム底と合成繊維材料からなる部材が一体化された外枠を有し、前記外枠を構成する部材は、前記キャビティの両側面を含み、該両側面は、凹凸を形成することなく前記リムフランジと連続して形成されている構成することが望ましい。
【００１５】
また、前記対向支持部材を形成するためのコアの材料としては、熱可塑性材料、熱硬化性材料、天然素材または天然素材を加工した材料を用いることができ、さらに、充填剤を含み、該充填剤が、金属、有機材料または天然鉱物からなることが望ましい。
【００１６】
本発明のリムの製造方法は、リムベースの成形に用いるコアの材料が充填され、リムを所望の断面形状に成形するための鋳造金型に、リム底と該リム底の横方向の両端に形成されたリムフランジとから形成され、合成繊維材料からなるリムベースを備えたリム部材をはめ込み、該リム部材の材料を硬化する硬化工程を含む乗物用ホイールのリムの製造方法において、前記リム部材を鋳造金型にはめ込む前に、前記リム底と前記リムフランジとによって形成された空間を埋めるようにデッドコアを充填する工程と、前記硬化工程の後に、前記コアを機械加工して、タイヤの支持部材を受けて支持する対向支持部材を形成する工程とを含むことを特徴としている。
【００１７】
前記コアを機械加工する場合、リムフランジのエッジも機械加工することが望ましい。
【００１８】
また、前記リム底および前記リムフランジに制限されるリム部材の内側に、前記コアを前記リム部材に接着するための樹脂を挿入する工程とを含み、前記樹脂は、前記内側がコアに接触している状態で、液体であることが望ましい。
【００１９】
前記コアの材料として合成材料を用い、該合成材料の表面を化学的に活性させて、接着性を強化することが望ましい。また、火炎処理(flame treatment)および／または荒加工処理(roughening)および／またはケミカルエッチングおよび／またはコア表面のコロナ処理により、前記合成材料の表面を活性化させることが望ましい。
【００２０】
以下に本発明の例示的な実施の形態について詳細に説明する。
【００２１】
図１は、自転車、特に競技用自転車用に設計されたリムの断面図である。図２は、上記リムにタイヤを装着した状態を示す断面図である。図３は、リム部材をはめ込んだ状態のリム鋳造金型の断面図である。図４は、タイヤのトレッドプライに埋め込む繊維の配向の一例を示す説明図である。図５は、タイヤのトレッドプライに埋め込む繊維の他の配向例を示す説明図である。図６は、タイヤのトレッドプライに埋め込む繊維のさらに他の配向例を示す説明図である。
【００２２】
本発明のリムは、上記自転車以外の乗物、例えば、モータ駆動の乗物にも適用できる。
【００２３】
図１に示すように、本実施の形態に係るリム１は、リム底２とリム底２の横方向の両端に形成されたリムフランジ３とを備えている。リムフランジ３は、それぞれ径方向外側に突き出ている。２つのリムフランジ３とリム底２とに囲まれた空間４には、タイヤトレッド６を備えたタイヤ５がはめ込まれる。このように、タイヤ５が装着された状態で、対向支持部材８が、タイヤ５の支持部材７を受けて支えるように構成されている。対向支持部材８は、リム底２とリムフランジ３とによって構成されるリムベースの形状に合致するように形成され、該リムベースに強固に固定されている。また、ダイヤブレッド６は、対向支持部材８によって完全に支持される。
【００２４】
上記の構成の対向支持部材８を備えたリム１は、リム底２を強い弓状に形成することができる。ここで、リム底２は、リムフランジ３と一体化しており、その断面が楕円の一部を構成するように形成されていることが望ましい。また、リムフランジ３は、凹凸を形成することなくスムースにリム底２と一体化して形成されていることが望ましい。
【００２５】
リム１は、合成繊維材料から形成されており、対向支持部材８を備えることにより、リム底２の断面を、タイヤの圧力により生じる力（図２中、矢印９で示す）を考慮して、最適に形成することができる。図４、図５および図６に示すように、タイヤ５の材料である合成繊維材料の繊維クロスプライ（fibre cross-plies）１０は、円周方向に延びるように形成してもよいし、横方向に延びるように形成されていてもよい（図４）。また、繊維クロスプライ１０は、交差するように配向されていてもよく、さらに交差するように配向された繊維が層状に形成されていてもよい（図５、図６）。
【００２６】
図１に示すように、リム底２には、ホイールハブ（図示せず）の方向に形成されたキャビティ１１が連結されており、該キャビティ１１は、該リム底２と合成繊維材料からなる部材が一体化された外枠を有し、該外枠を構成する部材は、キャビティ１１の両側面１２を含み、該両側面１２は、凹凸を形成することなくリムフランジ３と連続して形成されている。
【００２７】
次に、本実施の形態にかかるリム１の製造方法について説明する。
【００２８】
まず、コア１３の材料をリム底２とリムフランジ３とで囲まれた領域内に充填した状態で、樹脂を混合した繊維クロスプライ１０からリム部材を形成する。すなわち、コア１３の材料は、リム底２とリムフランジ３とからなるリムベースによって形成された空間４を完全に埋めるように充填される。
【００２９】
次に、リム部材をリム鋳造金型１４にはめ込み、リム部材を所望の断面形状となるように成形する。これにより、リム部材に用いた材料が熱硬化され、好ましくは、コア１３がリムフランジ３とリム底２に強固に接着される。このように、コア１３をリムフランジ３とリム底２に強固に接着させる方法として、例えば、コア１３と、リム底２、リムフランジ３との間に液体状の樹脂を流し、熱硬化させてもよい。ここで、コア１３は、単一の部材として、硬い材料から形成されているため、リム部材の鋳造、およびリム部材の鋳造金型１４へのはめ込みを極めて簡単に行うことができる。
【００３０】
リム部材を鋳造金型１４にセットした後、リム底２に連結されるように、キャビティ１１を、加圧バッグ成形により、ホイールハブ方向に形成する。この工程で、キャビティ１１の両側面１２は、鋳造金型１４を押圧する。
【００３１】
上記の熱硬化工程の後、リム１を鋳造金型１４から取り出す。さらに、コア１３を所望の形状となるまで機械加工して、タイヤ５の支持部材７を受けて支持する対向支持部材８を形成する。
【００３２】
したがって、コア１３に用いる材料としては、熱可塑性材料、熱硬化性材料等の機械加工が容易な材料が好ましい。熱可塑性材料として、例えば、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ：Acrylonitrile Butadiene Styrene Copolymer）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、塩化ビニル（ＰＶＣ）を用いることができる。また、熱硬化性材料として、エポキシド、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリエステル、ビニールエステルを用いることができる。また、コア１３の材料として、金属、木、板紙等の天然素材や天然素材を加工した材料を用いてもよい。
【００３３】
コア１３の材料として何れの材料を用いる場合であっても、金属、有機、または天然鉱物の材料を充填剤として付加してもよい。これらの充填剤は、単独で用いてもよいが、特性（温度安定性、タイヤに注入するガスの拡散依存性（diffusion dependency）、機械加工性、色、引っかき抵抗性、軽量化等）の向上を図るため組み合わせて用いてもよい。
【００３４】
本発明のリム部材１の利点は、負荷に耐え得る支持構造を有する点にある。また、コア１３の材料として、適切な材料を選択すれば、溶接密閉（hermetic sealing）できるという利点も得られ、この利点は、タイヤ５としてチューブレスタイヤを用いた場合に特に顕著となる。しかしながら、合成繊維材料を単独で用いた場合は、後者の利点は得られない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】自転車、特に競技用自転車に設計されたリムの断面図である。
【図２】上記リムにタイヤを装着した状態を示す断面図である。
【図３】リム部材をはめ込んだ状態のリム鋳造金型の断面図である。
【図４】タイヤのトレッドプライに埋め込む繊維の配向例を示す説明図である。
【図５】タイヤのトレッドプライに埋め込む繊維の他の配向例を示す説明図である。
【図６】タイヤのトレッドプライに埋め込む繊維のさらに他の配向例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    リム
２    リム底
３    リムフランジ
５    タイヤ
６    タイヤブレッド
７    支持部材
８    対向支持部材
１０  繊維クロスプライ
１１  キャビティ
１２  側面
１３  コア（デッドコア）
１４  鋳造金型
【図１】
2007508183.tif 000003
【図２】
2007508183.tif 000004
【図３】
2007508183.tif 000005
【図４】
2007508183.tif 000006
【図５】
2007508183.tif 000007
【図６】
2007508183.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月13日(2005.6.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
リム底（２）と、該リム底（２）の横方向の両端に形成されたリムフランジ（３）とが一体化された単一部材として形成された部材であって、タイヤ（５）の支持部材（７）を受けるためのリムベースを備えた、自転車を含む乗物用ホイールのリム（１）において、
製造工程で用いられ、前記リム底（２）およびリムフランジ（３）で形成される空間を充填するデッドコア（１３）から単一部材として形成された合成繊維材料からなる部材であって、前記タイヤ（５）の支持部材（７）を受けて支えるための対向支持部材（８）を備え、
前記対向支持部材（８）は、前記リムベースにおける前記タイヤ（５）の支持部材（７）を受ける面の形状に合致するように機械加工され、該リムベースに強固に固定されていることを特徴とする乗物用ホイールのリム。
【国際調査報告】
2007508183.tif 000009
2007508183.tif 000010
2007508183.tif 000011
2007508183.tif 000012
2007508183.tif 000013
2007508183.tif 000014