(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の中心となる軸芯を有するハブと、
該ハブの左右両端側に配された略円板形状の左右一対のフランジと、
前記軸芯を中心とした円形状のリムと、
前記ハブと前記リムとの間に架け渡されている複数本の棒形状のスポークと、
該スポークを前記リムに取り付けるためのニップルと、
前記軸芯にペダルからの回転駆動力を伝達するために前記ハブの左右一方のいずれかの側に取り付けられるべきスプロケットと、
該スポークが取り付けられる位置として、前記軸芯に対するラジアル方向と平行方向に配され且つ前記軸芯に対して前記リムの転がり方向前側に取り付けられている進行位置と、
前記スポークが取り付けられる位置として、前記軸芯に対するラジアル方向と平行方向に配され且つ前記軸芯に対して前記リムの転がり方向後側に取り付けられている制動位置とを備え、
前記進行位置に取り付けられている前記スポークは、前記スプロケットが取り付けられるべき前記ハブの左右一方の側であるスプロケット側にのみ配設されていて、
前記制動位置に取り付けられている前記スポークは、前記スプロケット側の反対側である前記ハブの左右他方の側である反スプロケット側にのみ配設されているホイールの製造方法であって、
前記スプロケット側及び前記反スプロケット側のそれぞれのフランジに前記スポークの一端を取付けて他端を前記ニップルにより前記リムに取り付ける仮留め工程と、
前記左右一対のフランジを相対的に逆回転させて前記スプロケット側及び前記反スプロケット側に配された前記スポークのテンションを張った状態となるように前記フランジの位置を固定する回転工程とを供えたことを特徴とするホイールの製造方法。
【請求項２】
前記仮留め工程の前に、前記ハブをねじれ弾性を有する材料で形成するハブ形成工程を備えたことを特徴とする請求項１に記載のホイールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車、主としてスポーツバイクに用いられるホイールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロードバイク等のスポーツバイクを含む自転車は、前後にタイヤ付きのホイールが装着され、このホイールが回転することで前進する。ホイールの回転動作は、車体略中央下部に位置するペダルを介してクランク軸を回転させることで、この回転駆動力がチェーンを伝って後輪の軸に伝達されて付与される。このようなホイールは、駆動力が伝達される軸(ハブ)と、このハブを中心とした円形状のリムと、ハブとリムとの間に架け渡された棒形状のスポークにて構成されている(例えば特許文献１参照)。【０００３】
スポークの取付けには様々なパターンがあり、例えば特許文献１では、スポークの延長線上がハブの軸芯を通り、いわゆるハブの軸芯から放射線状に延びるような位置に取り付けられるパターンが示されている（これを「軸芯位置」と定義する）。また、特許文献１では、この軸芯位置に取り付けられたスポークと平行であり、ハブの軸芯に対してスポークの延長線上が一方の側にずれている位置（制動位置）や、制動位置にあるスポークをホイールの左右に対して同一側から見たときにハブの軸芯に対して他方の側にずれている位置（進行位置）に取り付けられているパターンも示されている。【０００４】
通常はスポークをハブとリムとの略中央部分にてクロスさせて剛性を高めるため、スポークを軸芯位置にあるスポークとは平行にしないで取り付けられることが多い（いわゆる６本組等）。特許文献１では、軸芯位置にあるスポークと、これと平行な制動位置、進行位置にスポークを取り付けることで、見栄えをよくして、さらにスポークの長さも短くして軽量化を図っている。【０００５】
ここで、軸芯位置にあるスポークは単に荷重を受けるために作用する。ホイールの回転方向によるが、車体にホイールを取り付けた際にハブの前側にスポークの延長線上がずれているのが進行位置となる。この進行位置にあるスポークは後輪の場合、回転による駆動力を受けるためのものとなる。逆にハブの後側にずれているのは制動位置となる。これはブレーキがかかったときにその制動力を受けるためのものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】意匠登録第１１６２２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
通常、どの位置にあるスポークであっても、スポークは一方の端部がハブフランジに取り付けられ、他方の端部がリムに挿入されてニップルにより締められて固定されている。しかしながら、このニップルを締める作業というのは、手間がかかり面倒である。なぜなら、スポークに適切なテンションを与えるため、それぞれのスポークに対して均等にテンションがかかるようにニップルを締め込む必要がある。この作業は一本一本のスポークを順番に少しずつ調整しながら行い、全体のバランスを見ていくので、大変時間がかかる作業となっている。また一方で、テンションを上げたスポークには衝撃吸収力がなく、乗り心地が悪いものである。【０００８】
本発明は、上記従来技術を考慮したものであり、簡単且つ迅速にスポークにテンションを付与することができるホイールの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明では、回転軸の中心となる軸芯を有するハブと、該ハブの左右両端側に配された略円板形状の左右一対のフランジと、前記軸芯を中心とした円形状のリムと、前記ハブと前記リムとの間に架け渡されている複数本の棒形状のスポークと、該スポークを前記リムに取り付けるためのニップルと、前記軸芯にペダルからの回転駆動力を伝達するために前記ハブの左右一方のいずれかの側に取り付けられるべきスプロケットと、該スポークが取り付けられる位置として、前記軸芯に対するラジアル方向と平行方向に配され且つ前記軸芯に対して前記リムの転がり方向前側に取り付けられている進行位置と、前記スポークが取り付けられる位置として、前記軸芯に対するラジアル方向と平行方向に配され且つ前記軸芯に対して前記リムの転がり方向後側に取り付けられている制動位置とを備え、前記進行位置に取り付けられている前記スポークは、前記スプロケットが取り付けられるべき前記ハブの左右一方の側であるスプロケット側にのみ配設されていて、前記制動位置に取り付けられている前記スポークは、前記スプロケット側の反対側である前記ハブの左右他方の側である反スプロケット側にのみ配設されているホイールの製造方法であって、前記スプロケット側及び前記反スプロケット側のそれぞれのフランジに前記スポークの一端を取付けて他端を前記ニップルにより前記リムに取り付ける仮留め工程と、前記左右一対のフランジを相対的に逆回転させて前記スプロケット側及び前記反スプロケット側に配された前記スポークのテンションを張った状態となるように前記フランジの位置を固定する回転工程とを供えたことを特徴とするホイールの製造方法を提供する。【００１０】
好ましくは、前記仮留め工程の前に、前記ハブをねじれ弾性を有する材料で形成するハブ形成工程を備えている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、仮留め工程にてスポークを仮留めし、その後の回転工程にて全てのスポークのテンションを一括して張った状態とすることができる。これにより、従来行っていたようなスポークの一本一本を最初から調整しながらテンションを張っていく作業を行うことが不要となるので、製造にかかる時間を大幅に短縮することができる。【００１２】
また、ハブをねじれ弾性を有する材料で形成することで、ハブのねじれ弾性も衝撃吸収に作用する。すなわち、ハブがトーションスプリングの役割を担うことになり、スポークのみで衝撃を吸収するよりもはるかに乗り心地が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るホイールの製造方法で製造されるホイールの概略側面図である。
【図２】本発明に係るホイールの製造方法で製造されるホイールのハブ近傍の概略図である。
【図３】進行位置にあるスポークのみを記載したホイールの概略側面図である。
【図４】制動位置にあるスポークのみを記載したホイールの概略側面図である。
【図５】本発明に係るホイールの製造方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
まずは本発明に係るホイールの製造方法によって製造されるホイール１について以下に説明する。図１に示すように、本発明に係るホイール１は、回転軸の中心となる軸芯２を有するハブ３を備えている。ハブ３の外側には、軸芯２を中心とした円形状のリム４が備わっている。ハブ３は中空円筒形状であり、その軸は軸芯２となっている。したがって、ハブ３とリム４とは同じ軸芯２を中心として設計されている。このハブ３とリム４との間にはスポーク５が架け渡されている。このスポーク５は棒形状であり、複数本形成されている。具体的には、ハブ３の左右両端からは外方に突出するフランジ６が形成されていて、このフランジ６に対してスポーク５の一端が取り付けられている。詳述すると、フランジ６にはそれぞれのスポーク５に対応する貫通孔であるフランジ孔(不図示)が形成されていて、スポークの一端はこのフランジ孔に対して引っ掛けられて取り付けられる。一方、スポーク５の他端はリム４の左右方向に対して略中央に取り付けられている。したがって、スポーク５はハブ３に対しては左右のいずれかの側に取り付けられるという概念があるが、リムに対してはそのような概念はない。
【００１５】
リム４の内周面側には貫通孔であるリム孔(不図示)が形成されていて、ここにスポーク５の他端は挿通される。そして、このとき、スポーク５はリム孔を挿通されてからニップル１０に挿通される。このニップル１０は略中空円筒形状であり、内周面にねじ溝が形成されている。スポーク５にもねじ山が形成されていて、これらが螺合することにより、スポーク５はリム４の外側方向に引っ張られ、テンションが付与される。なお、図１は自転車の車体に対して後輪となるホイール１を示していて、車体左側から見た左側面図を示している（車体が前進する際はリムは矢印Ｒ方向に回転）が、便宜上ハブ３の左側に取り付けられているスポーク５を実線で、右側に取り付けられているスポーク５を一点鎖線で記載している。また、図では後述するスプロケット７やローター８については省略している。
【００１６】
図２に示すように、ハブの左右には回転駆動力を伝達するためのスプロケット７とディスクブレーキのローター８が配されている。スプロケット７は、軸芯２にペダル（不図示）からの回転駆動力を伝達するものであり、一般的にハブ３の右側に配されている。スプロケット７は駆動力に対する回転量を調節すべく、半径の異なるものが複数枚配される。スプロケット７の反対側、すなわちハブ３の左側である反スプロケット側には、ディスクブレーキ機構が設けられ、そのためのローター８が配されている。これらローター８、ハブ３、スプロケット７は軸９を介して一体的に取り付けられている。
【００１７】
図３に示すように、スポーク５が取り付けられる位置としては、進行位置がある。この進行位置は、軸芯２に対するラジアル方向と平行方向に配され、且つ軸芯２に対してリム４の転がり方向Ｒ前側の位置のことをいう。一方で図４に示すように、スポーク５が取り付けられる位置として、制動位置がある。この制動位置は、軸芯２に対するラジアル方向と平行方向に配され、且つ軸芯２に対してリム４の転がり方向Ｒ後側の位置のことをいう。そして、進行位置に取り付けられているスポーク５は、スプロケット７側（通常は車体右側）にのみ配設されている（図３のホイール１を後輪として転がり方向Ｒで前進する場合、紙面奥側がスプロケット側となる）。一方で、制動位置に取り付けられているスポーク５は、ローター８側（通常は車体左側）にのみ配設されている（図４のホイール１を後輪として転がり方向Ｒで前進する場合、紙面手前側がローター側となる）。なお、ローター８側は換言すれば反スプロケット７側ということになる。
【００１８】
スプロケット７から伝わる回転駆動力は、リム４を転がり方向Ｒに与えるため、常に転がり方向Ｒと同一方向に付与される。進行位置にあるスポーク５は、この転がり方向Ｒに対して受け止めるような位置にあるため、結果として回転駆動力を確実に受け止めてホイール１を安定させる役割を担う。すなわち、ペダルを踏み込んで伝達された回転駆動力をスポーク５が確実に受け止め、車体のふらつきを防止してバランスをよくする。このとき、進行位置に取り付けられているスポーク５がスプロケット７側にのみ配設されているため、スプロケット７側から伝わる回転駆動力をハブ３を介した反対側のスポーク５で受け止めることはない。したがって、回転駆動力をスポーク５にて受ける力は一定であり、ハブ３の剛性に左右されることはない。このため、回転駆動力をスプロケット７側のスポーク５で強く受け、リムの回転に伴い次はハブ３を介して反対側（ローター８側）のスポーク５で弱く受け、その繰り返しで回転駆動力が強弱の順番で受けられることを防止できる。これにより、スポーク５で回転駆動力を受け止めたときの強弱がなくなり、乗り心地もよくなる。なお、ホイール１としては特にディスクブレーキタイプに限定されるものではない。リムブレーキタイプでも上記効果は十分に奏される。
【００１９】
また、スプロケット７側の反対側にディスクブレーキのためのローター８が配されている場合には、制動位置にあるスポーク５がローター８側にのみ配設されるので、ディスクブレーキによる制動力は全てローター８側の制動位置にあるスポーク５にて受けることができる。すなわち、ローター８を通じてリム４の回転を止めようとする制動力を制動位置にあるスポーク５が確実に受け止め、さらにハブ３を介した反対側（スプロケット７側）のスポーク５でこの制動力を受け止めることがなくなる。したがって、制動力をスポーク５にて受ける力は一定であり、ハブ３の剛性に左右されることはない。このため、上述した回転駆動力と同様に、制動力をスポーク５で受け止めたときの強弱がなくなるので乗り心地がよい。
【００２０】
一般的に反スプロケット側のスポークテンションは低いことが知られているが、ホイール１では、反スプロケット側に進行位置のスポーク５がなくなるということであり、駆動力を受けるためのスポーク５としてテンションの低いスポーク５をなくすことにもつながっている。したがって回転駆動力は効率よく伝達され、テンションが低く駆動力を受けるのに作用していないようなスポーク５を排除できるので部品の無駄もなくなる。スプロケット７側に進行位置のスポーク５を増やすことで、より大きな力を受けることも可能となる。
【００２１】
さらに、路面からの衝撃があった際には、進行位置及び制動位置のスポーク５で受けることになるが、例えばスプロケット７側にある進行位置のスポーク５にて衝撃を受けた場合、その反力はその後、反スプロケット側にある制動位置のスポーク５にて受けることになる。このとき反力はハブ３を伝って伝達されるので、ハブ３のねじれも衝撃吸収に作用する。いわゆるハブ３がトーションスプリングの役割を担うことになり、スポーク５のみで衝撃を吸収しようとするよりもはるかに乗り心地が向上する。なぜなら、スポーク５自体は長さ方向に伸縮する余地がなく、したがって衝撃を吸収することができないので、乗り心地が悪いからである。後述するように、ハブ３がねじれ弾性を有する材料で形成されている場合にこの効果は奏される。なお、このとき駆動力や制動力に影響が及ぼされることはない。
【００２２】
また、スプロケット７側の反対側にディスクブレーキのためのローター８が配されている場合には、このローターが配されているローター８側にのみスポーク５を制動位置に配することで、ディスクブレーキによる制動力は全てローター側の制動位置にあるスポークにて受けることができる。このため、ローター８側から伝わる制動力をハブ３を介した反対側（スプロケット７側）のスポークで受け止めることがなくなり、ハブの剛性に左右されることはない。このため、制動力をスポークで受け止めたときの強弱がなくなるので乗り心地がよい。
【００２３】
また、上述したようなホイール１の片側に同一位置（制動位置又は進行位置）のスポーク５のみを配した場合、スポーク５を介してハブ３に荷重がかかるとフランジ６には捻り力が働く。このような捻り力をあえて発生させることで、衝撃的な荷重がかかった際に、ハブ３を捻れさせてこのような荷重を吸収させることができる。このようなハブ３の捻り弾性によりその力を吸収することで、さらに路面からの衝撃を和らげることができ、乗り心地もよくなる。このことはスポーク５が切れにくくなることにも効果を奏する。また、駆動力又は制動力が働いた際に、その力を受け止めるスポーク５がすべて同じ側にあるため、スポーク５の張力が均等になることも切れにくくなるという効果を奏するものともいえる。また、スプロケット７側には進行位置のスポーク５のみ、ローター８側には制動位置のスポーク５のみを取り付けているので、見栄えのよく意匠性の高いホイール１を得ることができる。
【００２４】
本発明に係るホイールの製造方法は、以下のフローチャートにて行われる。
まずはハブ形成工程が行われる（ステップＳ１）。このハブ形成工程は、ハブ３をねじれ弾性を有する材料で形成する工程である。ねじれ弾性を有する材料として、例えばばね鋼材料を利用可能である。このような材料でハブ３を形成することで、ハブ３にねじれ応力を吸収する作用を付与することができる。したがって、上述したようにハブ３にトーションスプリングの役割を担わせることができるので衝撃吸収作用を得ることができ、乗り心地の向上に寄与できる。
【００２５】
次に仮留め工程が行われる（ステップＳ２）。この仮留め工程は、まずスプロケット７側及び反スプロケット７側のそれぞれのフランジ６にスポーク５の一端を取付ける。この取付けは上述したフランジ孔にスポーク５の一端を引っ掛けることで行われる。そしてスポーク５の他端を上述したリム孔に通してニップル１０に通し、ニップル１０によりスポーク５の他端をリムに取り付ける。このとき、ニップル１０によるスポーク５の固定は、自然にスポーク５がリム孔から外れないようにするだけの緩い固定（締結）でよい。したがって、ニップル１０をスポークに螺合させる作業は簡易且つ迅速に行うことができる。
【００２６】
次に回転工程が行われる（ステップＳ３）。この回転工程は、左右一対であるスプロケット７側及び反スプロケット７側のフランジ６を互いに逆回転させる。この回転方向は、スプロケット７側のフランジ６は進行方向前側、反スプロケット７側のフランジ６は進行方向後側である。これにより、スプロケット７側及び反スプロケット７側に配されたスポーク５のテンションは、張った状態となる。例えばスプロケット７側に配されたスポーク５は進行位置のもののみであるので、進行方向前側にフランジ６を回転させることでスポーク５が伸びる方向に力が働く。反スプロケット側には制動位置のみのスポーク５が配されているため、進行方向後側にフランジ６を回転させればスポーク５が伸びる方向に力が働く。そして、この状態で、互いのフランジ６の位置が固定される。これによりスプロケット７側及び反スプロケット７側の全てのスポーク５は、互いのフランジ６を逆回転させるという作業のみで、テンションが付与される。
【００２７】
このように、仮留め工程にてスポーク５を仮留めし、その後の回転工程にて全てのスポーク５のテンションを一括して張った状態とすることができる。従来行っていたようなスポーク５の一本一本をニップル１０を用いて最初から調整しながらテンションを張っていく作業を行うことが不要となるので、製造にかかる時間を大幅に短縮することができる。また、これはメーカーが製造する際は製造工程の短縮化、簡略化に寄与できるが、ホイール１を購入したユーザー側も購入後に調整可能である。その際の調整も容易とできる。ここで、互いのフランジ６を逆回転させる機構としては、例えばフランジ６の中央から円筒形状の突起を突設させて、これをハブ３内に軸方向から挿通し、自由回転させる機構としてもよい。最終的なフランジ６の固定は、ハブ３とフランジ６にボルト孔が形成された板材を溶接等で取付け、ここにボルトナット結合を施して互いに固定させてもよい。あるいは、ハブ３と一方のフランジ６（他方のフランジ６はハブ３に固定）にウォームギヤ機構を設け、互いの固定は公知のセルフロック機構を用いてもよい。いずれにせよ、互いのフランジ６を相対的に逆回転させればいいので、一方のフランジ６を固定して、他方のフランジ６のみを回転させてもよいし、互いに逆回転させてもよい。そして、相対的に逆回転させる機構としては、公知の回転機構を適宜選択して適用可能である。これらを互いに固定する機構も、公知の固定機構を適宜選択して適用可能である。
【００２８】
次に微調整工程が行われる（ステップＳ４）。この微調整工程は、回転工程の後、ニップル１０にてスポーク５のテンションを微調整する工程である。上述した回転工程でも十分にスポーク５にテンションは付与できるが、ホイールの振れ取り作業など細かな調整が必要となった際は、ニップル１０を微調整するのみで適切なテンションをスポーク５に付与してホイール１全体として最適なバランスを得ることができる。これにより、スポーク５のテンションのかかり具合を繊細に仕上げることができる。これにより、適切なスポークテンションを付与できるので、乗り心地が悪くなることを防止できる。
【符号の説明】
【００２９】
１：ホイール、２：軸芯、３：ハブ、４：リム、５：スポーク、６：フランジ、７：スプロケット、８：ローター、９：軸、１０：ニップル
【要約】
軸芯を有するハブと、軸芯を中心とした円形状のリムと、ハブとリムとの間に架け渡されている複数本のスポークと、スポークが取り付けられる位置として、軸芯に対するラジアル方向と平行方向に配され且つ軸芯に対してリムの転がり方向前側に取り付けられている進行位置と、リムの転がり方向後側に取り付けられている制動位置とを備え、進行位置のスポークはハブの左右一方の側であるスプロケット側にのみ、制動位置のスポークは反スプロケット側にのみ配設されているホイールの製造方法であって、スプロケット側及び反スプロケット側のそれぞれのフランジにスポークの一端を取付けて他端をニップルによりリムに取り付ける仮留め工程と、左右一対のフランジを相対的に逆回転させてスプロケット側及び反スプロケット側に配されたスポークのテンションを張った状態となるようにフランジの位置を固定する回転工程とを有している。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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