(57)【要約】  回転軸に対して垂直な縦中心面を有する車輪。車輪は縦中心面の両側に側面をもつリムを有する。ハブがリムに対して同心に配置される。２つの一体側面素子が縦中心面の両側に配置されて、リムに及びハブの端部に結合される。一体側面素子のそれぞれは、環形側壁、フランジ部及び、縦中心面と交わらず、環形側壁とフランジ部を一体相互連結する、複数本のスポークを有する。側壁に隣接して、一方の側面素子のそれぞれのスポークの端部が他方の側面素子の位置合わせされたスポークの端部に結束されて、結束された端部の相互に離反する動きが制限される。
2015521973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に対して垂直な縦中心面を有する自転車車輪において、
前記縦中心面の両側に第１の側面及び第２の側面をもつリム、
前記縦中心面の両側にあって、前記リムに対し、軸方向に位置合わせされ、同心に配置されている、第１の端部及び第２の端部を有するハブ、及び
前記縦中心面の両側に配置され、前記リム及び前記ハブに結合されている、一対の一体側面素子、
−前記側面素子のそれぞれは、環形側壁、フランジ部及び、前記環形側壁と前記フランジ部を一体相互連結する、複数本のスポークを有する、
−前記側面素子は第１の側面素子及び第２の側面素子を含む、
−前記第１の側面素子の前記環形側壁は前記リムの前記第１の側面に固定され、前記第１の側面素子の前記フランジ部は前記ハブの前記第１の端部に固定される、
−前記第２の側面素子の前記環形側壁は前記リムの前記第２の側面に固定され、前記第２の側面素子の前記フランジ部は前記ハブの前記第２の端部に固定される、
−前記第１の側面素子及び前記第２の側面素子の前記複数本のスポークは前記第１の側面素子及び前記第２の側面素子のそれぞれの前記側壁と前記フランジの間で引張状態にある、
を有し、
前記第１の側面素子の前記スポークが前記第２の側面素子の前記複数本のスポークと位置合わせされて配置され、前記第１の側面素子及び前記第２の側面素子の前記複数本のスポークのそれぞれが前記側壁に隣接する端部を有し、前記第１の側面素子の前記複数本のスポークのそれぞれの前記端部が前記第２の側面素子の位置合わせされたスポークの前記端部に結束されて、前記結束された端部の前記縦中心面に対して垂直な方向での相互に離反する動きを制限する、
ことを特徴とする車輪。
【請求項２】
一体側面素子の前記対がファイバ素材側面素子であり、前記複数本のスポークが、前記環形側壁と前記フランジ部を、前記環形側壁と前記スポークの間に広がる第１の連続ファイバによって、及び前記スポークと前記フランジ部の間に広がる第２の連続ファイバによって、一体相互連結することを特徴とする請求項１に記載の車輪。
【請求項３】
前記第１の側面素子及び前記第２の側面素子の前記側壁が、それぞれ前記リムに固定された第１の係合部及び、前記第１の係合部から径方向に内側に配置された、第２の係合部を有し、前記第１の側面素子及び前記第２の側面素子の前記第２の係合部が相互に固定されることを特徴とする請求項１に記載の車輪。
【請求項４】
前記第１の側壁及び前記第２の側壁が前記リムから径方向に内側に延在して互いに向けて収斂し、前記第１の側壁及び前記第２の側壁の径方向に内側の端部が実質的に前記縦中心面において相互に連結されることを特徴とする請求項１に記載の車輪。
【請求項５】
前記一体側面素子がそれぞれ一体炭素繊維構造であることを特徴とする請求項１に記載の車輪。
【請求項６】
前記第１の側面素子の前記複数本のスポークのそれぞれの少なくとも一部及び前記第１の側面素子の前記フランジ部の一部が、ファイバ素材材料シートの少なくとも１つの連続部分で構成されることを特徴とする請求項５に記載の車輪。
【請求項７】
硬化されたファイバ素材材料の前記シートが炭素繊維材料であることを特徴とする請求項６に記載の車輪。
【請求項８】
前記第２の側面素子の前記複数本のスポークのそれぞれの少なくとも一部及び前記第２の側面素子の前記フランジ部の一部が、第２のファイバ素材材料シートの少なくとも１つの連続部分で構成されることを特徴とする請求項６に記載の車輪。
【請求項９】
前記第１の側面素子の、前記スポークの少なくとも一部、前記側壁の一部及び前記フランジ部の一部が、硬化されたファイバ素材材料の少なくとも１枚の連続シートの一部で構成されることを特徴とする請求項５に記載の車輪。
【請求項１０】
前記第２の側面素子の、前記スポークの少なくとも一部、前記側壁の一部及び前記フランジ部の一部が、硬化されたファイバ素材材料の少なくとも１枚の第２の連続シートの一部で構成されることを特徴とする請求項９に記載の車輪。
【請求項１１】
回転軸に対して垂直な縦中心面を有する自転車車輪において、
前記縦中心面の両側に第１の側面及び第２の側面をもつリム、
前記縦中心面の両側にあって、前記リムに対し、軸方向に位置合わせされ、同心に配置されている、第１の端部及び第２の端部を有するハブ、及び
前記縦中心面の両側に配置され、前記リム及び前記ハブに結合されている、一対の一体側面素子、
−前記側面素子のそれぞれは、環形側壁、フランジ部及び複数本のスポークを有し、前記複数本のスポークは、前記環形側壁と前記フランジ部を、前記環形側壁と前記スポークの間に広がる第１の連続ファイバによって、及び前記スポークと前記フランジ部の間に広がる第２の連続ファイバによって、一体相互連結する、
を有し、
前記側面素子が第１の側面素子及び第２の側面素子を含み、前記第１の側面素子の前記環形側壁が前記リムの前記第１の側面に固定され、前記第１の側面素子の前記フランジ部が前記ハブの前記第１の端部に固定され、前記第２の側面素子の前記環形側壁が前記リムの前記第２の側面に固定され、前記第２の側面素子の前記フランジ部が前記ハブの前記第２の端部に固定され、前記第１の側面素子及び前記第２の側面素子の前記複数本のスポークが前記第１の側面素子及び前記第２の側面素子のそれぞれの前記側壁と前記フランジの間で引張状態にある、
ことを特徴とする車輪。
【請求項１２】
リム、ハブ及び縦中心面を有する自転車車輪に用いるための一対の一体側面素子において、
前記側面素子のそれぞれが、環形側壁、フランジ部及び、前記環形側壁と前記フランジ部を一体相互連結する、複数本のスポークを有する一体部材であり、
前記環形側壁のそれぞれが前記リムに固定態様で連結するように構成され、前記フランジ部のそれぞれが前記ハブに固定態様で連結するように構成され、前記環形側壁のいずれの一方も他方の前記環形側壁の径方向に内側の端部に確実に取り付けられるように構成された径方向に内側の端部を有し、前記第１の側面素子及び前記第２の側面素子の前記複数本のスポークが前記側壁と前記フランジの間で引張状態にあるように構成され、前記側面素子のそれぞれが、前記スポークが引張状態にあるときには、前記縦中心面の他方の側に交わることなく、前記縦中心面の両側にあるように構成され、
前記側面素子のそれぞれからの前記スポークの端部が前記側壁に隣接して互いに結束されて、前記縦中心面に対して垂直な方向での相互に離反する動きを制限する、
ことを特徴とする一対の一体側面素子。
【請求項１３】
前記側面素子のそれぞれが、前記環形側壁と前記スポークの間に広がる第１の連続ファイバ及び前記スポークと前記フランジ部の間に広がる第２の連続ファイバを含むファイバ素材側面素子であることを特徴とする請求項１２に記載の一対の一体側面素子。
【請求項１４】
リム、ハブ及び縦中心面を有する自転車車輪に用いるための一対のファイバ素材側面素子において、
前記側面素子のそれぞれが、環形側壁、フランジ部及び、前記環形側壁と前記フランジ部を、前記環形側壁と前記スポークの間に広がる第１の連続ファイバによって、及び前記スポークと前記フランジ部の間に広がる第２の連続ファイバによって、一体相互連結する、複数本のスポークを有する一体部材であり、
前記環形側壁のそれぞれが前記リムに固定態様で連結するように構成され、前記フランジ部のそれぞれが前記ハブに固定態様で連結するように構成され、第１の前記側面素子及び第２の前記側面素子の前記複数本のスポークが前記側壁と前記フランジの間で引張状態にあるように構成され、前記側面素子のそれぞれが、前記スポークが引張状態にあるときには、前記縦中心面の他方の側に交わることなく、前記縦中心面の両側にあるように構成される、
ことを特徴とする側面素子。
【請求項１５】
前記環形側壁のいずれの一方も、他方の前記環形側壁の径方向に内側の端部に確実に取り付けられるように構成された径方向に内側の端部を有することを特徴とする請求項１４に記載の側面素子。
【請求項１６】
前記第１の側面素子の前記スポークのそれぞれの少なくとも一部及び前記第１の側面素子の前記フランジ部の一部が、少なくとも１枚のファイバ素材材料シートの連続部分で構成されることを特徴とする請求項１６に記載の側面素子。
【請求項１７】
前記第１の側面素子の前記スポークの少なくとも一部及び前記第１の側面素子の前記前記側壁の一部が、少なくとも１枚のファイバ素材材料シートの連続部分で構成されることを特徴とする請求項１６に記載の側面素子。
【請求項１８】
中心軸に関して回転可能であって、前記中心軸に対して垂直な縦中心面を有する、車輪において、前記車輪が、
第１の側面及び第２の側面をもつリム、
−前記リムは実質的に円形であり、中心軸を囲んで配置される、及び
−前記第１の側面は前記縦中心面の第１の側に配置され、前記第２の側面は前記縦中心面の第１の側とは反対側の第２の側に配置される、
前記中心軸と位置合わせされ、前記リムの径方向に内側に配置された、第１の端部及び第２の端部を有するハブ管、
前記リム及び前記ハブ管に結合された第１の側の一体側面素子、
−前記第１の側の側面素子は前記縦中心面の前記第１の側に配置される、
−前記第１の側の側面素子は、前記リムの前記第１の側面に固定された第１の側壁、前記ハブ管の前記第１の端部に結合された第１の中心フランジ部及び、第１の端部において前記第１の側壁に一体連結され、第２の端部において前記第１の中心フランジ部に一体連結された、複数本の第１のスポークを有する、
−前記第１のスポークは前記縦中心面の前記第１の側に配され、前記縦中心面の前記第１の側で前記第１の側壁に連結される、
−前記第１の側壁、
及び
前記リム及び前記ハブ管に結合された第２の側の一体側面素子、
−前記第２の側の側面素子は前記縦中心面の前記第２の側に配置される、
−前記第２の側の側面素子は、前記リムの前記第２の側面に固定された第２の側壁、前記ハブ管の前記第２の端部に結合された第２の中心フランジ部及び、第１の端部において前記第２の側壁に一体連結され、第２の端部において前記第２の中心フランジ部に一体連結された、複数本の第２のスポークを有する、
−前記第２のスポークは前記縦中心面の前記第２の側に配され、前記縦中心面の前記第２の側で前記第２の側壁に連結される、
−前記第２の側壁、
を有し、
前記第１のスポークが前記第１の側壁と前記第１の中心フランジの間に引張状態で保持され、前記第２のスポークが前記第２の側壁と前記第２の中心フランジの間に引張状態で保持される、及び
前記第１のスポークのそれぞれが前記第２のスポークのそれぞれ１本と位置合わせされて、前記縦中心面の両側で位置合わせされたスポークの対を形成し、前記位置合わせされたスポークの対の前記第１のスポーク及び前記第２のスポークのそれぞれの前記第１の端部が、前記位置合わせされたスポークの対の前記第１の端部の前記縦中心面に対して垂直な方向での相互に離反する動きを制限する結束部材によって結束される、
ことを特徴とする車輪。
【請求項１９】
前記第１の側面素子の前記第１の側壁が第１の径方向内端部を有し、前記第２の側面素子の前記第２の側壁が第２の径方向内端部を有し、前記第２の径方向内端部は、前記第１の径方向内端部及び前記第２の径方向内端部の前記縦中心面に対して垂直な方向での分離を防止するように、前記第１の径方向内端部に取り付けられることを特徴とする請求項１８に記載の車輪。
【請求項２０】
前記第１の径方向内端部及び前記第２の径方向内端部が、実質的に前記縦中心面において相互に取り付けられることを特徴とする請求項１９に記載の車輪。
【請求項２１】
前記第１の側の側面素子及び前記第２の側の側面素子のそれぞれがファイバ素材材料で作製されることを特徴とする請求項１８に記載の車輪。
【請求項２２】
前記複数本の第１のスポークのそれぞれが前記縦中心面の前記第１の側に配置され、前記縦中心面の前記第２の側に交わらず、前記複数本の第２のスポークのそれぞれが前記縦中心面の前記第２の側に配置され、前記縦中心面の前記第１の側に交わらないことを特徴とする請求項１８に記載の車輪。
【請求項２３】
前記第１のスポークの少なくとも一部及び前記第１の側壁の一部が少なくとも１枚の、硬化された、連続ファイバ素材材料シートで構成されることを特徴とする請求項１８に記載の車輪。
【請求項２４】
前記少なくとも１枚の、硬化された、連続ファイバ素材材料シートが炭素繊維布のシートであることを特徴とする請求項２３に記載の車輪。
【請求項２５】
前記第２のスポークの少なくとも一部及び前記第２の側壁の一部が少なくとも１枚の、硬化された、連続ファイバ素材材料シートで構成されることを特徴とする請求項２３に記載の車輪。
【請求項２６】
前記第１のスポークのそれぞれの少なくとも一部、前記第１の中心フランジの一部及び前記第１の側壁の一部が、少なくとも１枚の連続炭素繊維材料シートで構成されることを特徴とする請求項１８に記載の車輪。
【請求項２７】
前記第２のスポークのそれぞれの少なくとも一部、前記第２の中心フランジの一部及び前記第２の側壁の一部が、少なくとも１枚の連続炭素繊維材料シートで構成されることを特徴とする請求項２６に記載の車輪。
【請求項２８】
リム、ハブ及び一対の対向する第１の一体側面素子及び第２の一体側面素子を有する自転車車輪の作製方法において、前記車輪が回転軸及び前記回転軸に対して垂直な縦中心面を有し、前記方法が、
第１のフランジ部、第１の外側係合部及び第１の内側係合部をもつ第１の環形側壁及び、前記縦中心面の第１の側に配されて前記第１の環形側壁と前記第１のフランジ部を一体相互連結している、第１のスポークを有する前記第１の一体側面素子と、第２のフランジ部、第２の外側係合部及び第２の内側係合部をもつ第２の環形側壁及び、前記縦中心面の第２の側に配されて前記第２の環形側壁と前記第２のフランジ部を一体相互連結している、第２のスポークを有する前記第２の一体側面素子を前記リムに取り付ける工程であって、前記第１の外側係合部は前記縦中心面の前記第１の側で前記リムの第１の側面に取り付けられ、前記第２の外側係合部は前記縦中心面の前記第２の側で前記リムの第２の側面に取り付けられる工程、
前記第１の側壁の前記第１の内側係合部を前記第２の側壁の前記第２の内側係合部に固定する工程、
前記第１のフランジ部を前記縦中心面の前記第１の側で前記ハブの第１の端部に取り付ける工程、
前記第２のフランジ部を前記縦中心面の前記第２の側で前記ハブの第２の端部に取り付ける工程であって、前記第１のフランジ部及び前記第２のフランジを前記縦中心面から引き離すことで、前記第１のスポークは前記第１の側壁と前記第１のフランジ部の間で引張状態に保持され、前記第２のスポークは前記第２の側壁と前記第２のフランジ部の間で引張状態に保持される工程、
及び
前記第１のスポークのそれぞれの径方向外端部を前記第２のスポークの位置合わせされたそれぞれの位置合わせされた径方向端部を、位置合わせされたスポークの対を定めて、前記位置合わせされたスポークの対の前記径方向外端部の前記縦中心面に対して垂直な方向での相互に離反する動きを制限するため、結束部材で結束する工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２９】
自転車のためのファイバ素材車輪を作製する方法において、
それぞれが環形側壁、前記側壁の径方向に内側の中心フランジ部及び、前記側壁と前記中心フランジの間に延びる、複数本のスポークを有する、第１の一体ファイバ素材側面素子及び第２の一体ファイバ素材側面素子を形成する工程であって、前記側面素子のそれぞれは、前記側壁、前記中心フランジ及び前記スポークを、前記フランジと前記スポークの間に広がる少なくとも第１の連続ファイバ及び前記スポークと前記中心フランジの間に広がる少なくとも第２の連続ファイバによって、形成するための形状につくられた複数枚のファイバ素材材料シートを積み重ねるステップ及び、前記スポークが前記側壁及び前記フランジに一体連結されている硬化された側面素子を形成するため、前記側面素子の全体を一硬化プロセスにおいて熱及び圧力によって硬化するステップによって、形成されるものである工程、
前記第１の側面素子と前記第２の側面素子を、リムに隣接させ、スポークを相互に位置合わせして、位置決めする工程、
前記第１の側面素子及び前記第２の側面素子の前記側壁をリムの両側面に取り付ける工程、
前記第１の側面素子及び前記第２の側面素子をハブに配置する工程及び前記第１の側面素子及び前記第２の側面素子を前記スポークが引張状態にあるように配置する工程、及び
前記第１の側面素子及び前記第２の側面素子の前記フランジを前記ハブに固定する工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３０】
複数枚のファイバ素材材料シートを積み重ねる前記ステップが、前記側壁の一部、少なくとも１本のスポーク及び前記中心フランジの一部を形成する少なくとも１枚のファイバ素材材料層を積み重ねる工程を含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
複数枚のファイバ素材材料シートを積み重ねる前記ステップが、前記側壁、前記少なくとも１本のスポーク及び前記中心フランジの一部に沿って複数枚のファイバが連続的に広がるように、前記少なくとも１枚のファイバ素材材料層を配置する工程を含むことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記側壁に隣接する、前記第１の側面素子及び前記第２の側面素子の位置合わせされたスポークの端部を、前記位置合わせされた前記端部の横方向に相互に離反する動きを制限するため、結束する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ファイバ素材自転車車輪を含む、自転車車輪に向けられる。
【背景技術】
【０００２】
通常の従来技術の自転車車輪は一般に、使用中に自転車にかかると推定される力に耐えることができる、アルミニウム及び／またはアルミニウム合金で作製される。そのような従来技術の自転車車輪は、金属リム、金属中心ハブ及び、リム及び／またはハブにねじ込まれるかまたは別の調節可能な手段で取り付けられる、複数本のスポークを有する。アルミニウム車輪は重く、かなり苦しい目に遭うことが多くなり得る。他の従来技術の自転車車輪は、炭素繊維またはその他の複合繊維材料のような、軽量材料で作製された部品を有する。複合繊維車輪の一例が、出願人の同時係属出願である、２０１０年２月１９日に出願された、名称を「複合繊維自転車車輪(Composite Fiber Bicycle Wheels)」とする、特許文献１に開示されている。特許文献１はその全体が参照として本明細書に含められる。炭素繊維車輪は一般に、リム、スポーク、フランジ、等のような、様々な、十分に硬化された炭素繊維部品を個別に及び独立に形成することによって構成される。これらの複数の個別部品は次いで、車輪を形成するために、治具または他の構造体内で組み合わされて接合される。部品相互間の位置合わせは正確でなければならず、全ての部品の間の接合は分析的に精査されなければならない。得られる炭素繊維車輪は、優秀な、軽量で円滑な走行ができる車輪であるが作製プロセスには長い時間と多大な労働力が必要になり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願第１２/７０９１７８号（米国特許出願公開第２０１０/０３０１６６３号）明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示は、従来技術の欠点を克服し、別の利点を提供する、車輪及び関連する作製方法に向けられる。本開示は、ファイバ素材車輪を含む、自転車に用いるための車輪を説明する。本開示の少なくとも１つの態様は、縦中心面の両側の第１及び第２の側面を有するリムを含む自転車車輪を提供する。縦中心面の両側の第１及び第２の端部を有するハブが軸方向に位置合わせされ、リムに対して同心に配置される。２つの一体側面素子が縦中心面の両側に配置されてリム及びハブに結合される。一体側面素子のそれぞれは環形側壁及びフランジ部を一体相互連結している複数本のスポークを有する。
【０００５】
一実施形態において、一方の側面素子の環形側壁がリムの一方の側に固定され、フランジ部がハブの一方の端部に固定される。他方の側面素子の環形側壁がリムの他方の側に固定され、フランジ部がハブの他方の端部に固定される。側面素子のスポークはそれぞれの側面素子の側壁とフランジの間で引張状態にある。
【０００６】
少なくとも１つの実施形態において、第１の側面素子のスポークは第２の側面素子のスポークと位置合わせされて配置され、第１及び第２の側面素子のスポークのそれぞれは側壁に隣接する端部を有する。第１の側面素子のそれぞれのスポークの端部は第２の側面素子の位置合わせされたスポークの端部と結束されて、結束された端部の縦中心面に対して垂直な方向での相互に離反する動きを制限する。
【０００７】
少なくとも１つの実施形態において、側面素子は、環形側壁とスポークの間の連続する第１のファイバ広がり及びスポークとフランジ部の間の連続する第２のファイバ広がりを有する、ファイバ素材部品である。
【０００８】
本開示の別の態様はリム及びハブを有する車輪に用いるための一対の一体構造側面素子を提供する。それぞれの一体構造側面素子は、環形側壁、フランジ部及び、環形側壁とフランジ部を一体で相互連結している、複数本のスポークを有する、一体部材である。それぞれの環形側壁は固定態様でリムに連結されるように構成され、それぞれのフランジ部は固定態様でハブに連結されるように構成される。第１及び第２の側面素子の複数本のスポークは側壁とフランジの間で引張状態にあるように構成され、それぞれの側面素子はリムの縦中心面の両側にあって、スポークが引張状態にあるときには縦中心面の他方の側に交わることがないように構成される。少なくとも１つの実施形態において、側面素子は、環形側壁とスポークの間に広がる第１の連続ファイバ及びスポークとフランジ部の間に広がる第２の連続ファイバを有する、一体ファイバ素材ユニットである。
【０００９】
本開示の別の態様は、回転軸を中心に回転可能であり、回転軸に垂直な縦中心面を有する、自転車車輪を提供する。車輪は、第１及び第２の側面が縦中心面の両側にあるリムを有する。第１及び第２の端部を有するハブが回転軸と同軸で位置合わせされ、リムの径方向で内側に配置される。第１の一体側面素子がリム及びハブに結合される。第１の側面素子は、リムの第１の側に固定された第１の側壁、ハブの第１の端部に結合された第１のフランジ部及び、第１の端部において第１の側壁に一体連結され、第２の端部において第１のフランジ部に一体連結された、複数本の第１のスポークを有する。第１のスポークは縦中心面の第１の側に配置され、縦中心面の第１の側で第１の側壁に連結される。
【００１０】
車輪は、第１の側面素子と反対側で縦中心面の第２の側面においてリム及びハブに結合された第２の一体側面素子を有する。第２の側面素子は、リムの第２の側に固定された第２の側壁、ハブの第２の端部に結合された第２のフランジ部及び、第１の端部において第２の側壁に一体連結され、第２の端部において第２のフランジ部に一体連結された、複数本の第２のスポークを有する。第２のスポークは縦中心面の第２の側に配置され、縦中心面の第２の側で第２の側壁に連結される。
【００１１】
第１のスポークは第１の側壁と第１のフランジ部の間に引張状態で保持され、第２のスポークは第２の側壁と第２のフランジ部の間に引張状態で保持される。第１のスポークのそれぞれは第２のスポークのそれぞれ１本と位置合わせされて、縦中心面の両側で位置合わせされたスポークの対を形成する。位置合わせされたスポークの対の第１のスポーク及び第２のスポークのそれぞれの第１の端部は、位置合わせされたスポークの対の縦中心面に対して垂直な方向での相互に離反する動きを制限する、結束部材で結束される。
【００１２】
本開示の別の態様は、リム、ハブ及び一対の対向する第１及び第２の一体側面素子を有する、自転車車輪の作製方法を提供する。車輪は回転軸及び回転軸に対して垂直な縦中心面を有する。方法は第１及び第２の一体側面素子をリムに取り付ける工程を含み、側面素子のそれぞれは、環形側壁、フランジ部及び、環形側壁とフランジ部を一体で相互連結している、複数本のスポークを有する。第１の一体側面素子の環形側壁は縦中心面の第１の側でリムの第１の側面に取り付けられ、第２の一体側面素子の環形側壁は縦中心面の第２の側でリムの第２の側面に取り付けられる。第１の一体側面素子のフランジ部は縦中心面の第１の側でハブの第１の端部に取り付けられ、第２の一体側面素子のフランジ部は縦中心面の第２の側でハブの第２の端部に取り付けられ、第１及び第２の側面素子のスポークは第１及び第２の側面素子のそれぞれの側壁とフランジの間に引張状態で保持される。第１及び第２の側面素子は、縦中心面の第１の側に配置され、縦中心面の第２の側に交わらない、第１の側面素子のスポーク及び、縦中心面の第２の側に配置され、縦中心面の第１の側に交わらない、第２の側面素子のスポークによって位置が定められる。第１の側面素子のスポークのそれぞれは第２の側面素子のスポークのそれぞれ１本と位置合わせされて、縦中心面の両側で位置合わせされたスポークの対を形成する。方法は、側壁に隣接する位置合わせされたスポークの対のスポークのそれぞれの端部を結束部材で結束して、位置合わせされたスポークの対の端部の縦中心面に対して垂直な方向での相互に離反する動きを制限する工程を含む。
【００１３】
本開示の別の態様は自転車用の車輪の作製方法を提供する。一実施形態の方法は、それぞれが、環形側壁、側壁の径方向に内側にある中心フランジ部及び、側壁と中心フランジ部の間に延びる、複数本のスポークを有する、ファイバ素材の第１及び第２の一体側面素子を形成する工程を含み、それぞれの側面素子は、側壁、中心フランジ及びスポークを形成する形状に、フランジとスポークの間に延びる少なくとも第１の連続ファイバ及びスポークと中心フランジの間に延びる少なくとも第２の連続ファイバで、つくられたファイバ素材の複数枚のシートを積み重ね、一硬化プロセスにおいて熱及び圧力によって側面素子全体を硬化して、側壁及びフランジに一体で相互連結されたスポークを有する、硬化された側面素子を形成することで、形成される。方法は、第１及び第２の側面素子を、リムに隣接し、スポークを相互に位置合わせして、配置する工程及び、第１及び第２の側面素子の側壁をリムの両側面に取り付ける工程も含む。方法は第１及び第２の側面素子の中心フランジをハブ上に配置する工程、スポークが引張状態にあるように第１及び第２の側面素子を配置する工程及び、第１及び第２の側面素子のフランジをハブに取り付ける工程も含む。
【００１４】
本開示の別の態様は、自転車の車輪用の、一体ファイバ素材側面素子の作製方法を提供する。方法は、環形側壁、側壁の径方向に内側にある中心フランジ部及び、側壁と中心フランジ部の間に延びる、複数本のスポークを形成するための寸法形状につくられたファイバ素材の複数枚のシートを積み重ねる工程を含み、少なくとも第１の連続ファイバがフランジの一部とスポークのそれぞれの一部にかけて広がり、少なくとも第２の連続ファイバがスポークのそれぞれと中心フランジにかけて広がる。方法は、一硬化プロセスにおいて熱及び圧力によって側面素子全体を硬化して、側壁及びフランジに一体で相互連結されたスポークを有する、硬化された一体側面素子を形成する工程も含む。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本開示の一実施形態にしたがう自転車車輪の部分分解組立斜視図である。
【図２】図２は図１の車輪の側面図である。
【図３】図３は実質的に図２の線３−３に沿ってとられた断面図である。
【図４】図４は実質的に図２の線４−４に沿ってとられた断面図である。
【図５】図５は実質的に図３の領域５でとられた拡大断面図である。
【図６】図６は実質的に図２の線６−６に沿ってとられた断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本開示は、本発明のいくつかの実施形態にしたがう、炭素繊維またはその他の複合繊維の自転車車輪を含む、ファイバ素材自転車車輪及び関連する作製方法を説明する。本発明のいくつかの実施形態の完全な理解を提供するため、実施形態のいくつかの特定の詳細が以下の説明に述べられ、図面に示される。しかし、当業者には、本発明が他にも実施形態を有し得ること及び本発明の他の実施形態が以下に説明される特定の特徴の内のいくつかを用いずに実施され得ることは当然であろう。
【００１７】
図１は本開示の一実施形態にしたがう自転車車輪１０の斜視部分分解組立図であり、図２は車輪１０の側面図である。基準系を確立する目的のため、車輪１０は中心回転軸１２に関して回転可能であり、中心軸に対して垂直な縦中心面１４に関して概ね対称である。図２に示される車輪１０の実施形態を見る場合、縦中心面１４は紙面に平行であり、中心軸１２は紙面に垂直に内外に延びる。
【００１８】
図示される実施形態の車輪１０は、中心軸１２と同軸に位置合わせされ、縦中心面１４に概ね対称である、環形リム１６を有する。リム１６は縦中心面の両側に配置された第１の側面１８及び第２の側面２０を有する。図１に示されるように、第１の側面１８は左側面であり、第２の側面２０は右側面である。本明細書において語「左」及び「右」は、図に示される図面に関する実施形態を説明するための空間基準の目的のために用いられることは当然である。リム１６はクリンチャー式リムとすることができ、別の実施形態において、リムはチューブ式またはソーアップ式のリムとすることができる。リム１６は、炭素繊維材料またはその他の適するファイバ素材材料のような、ファイバ素材材料で作製することができる。別の実施形態において、リムは、アルミニウム、アルミニウム合金またはその他の適する金属のような、金属材料で作製することができる。また別の実施形態において、リム１６は、高性能車輪アセンブリのような、車輪に用いるに適する強度及び耐久特性を有する、他の材料で作製することができる。
【００１９】
車輪１０は、縦中心面１４の両側にそれぞれ配置された、一体左側面素子２２及び一体右側面素子２４を有する。一体側面素子は、（炭素繊維材料またはその他の複合繊維材料を含む）ファイバ素材材料、耐久性プラスチック、金属または、使用中に車輪に印加される力に耐え得るに十分に強く、耐久性がある、その他の材料で作製することができる。左側面素子２２はリムの左側面１８に固定結合され、右側面素子２４はリムの右側面２０に固定結合される。側面素子２２及び２４はリム１６の側面１８及び２０に、接合、接着、（超音波溶接、摩擦圧接、誘導溶接、等を含む）溶接、または溶着することができ、あるいは他の手段で確実に結合させることができる。図示される実施形態において、左側面素子２２及び右側面素子２４は実質的に同じ構成を有する。左側面素子２２及び右側面素子２４はそれぞれ、外端部３２において環形槽壁３４にそれぞれが一体連結された複数本のスポーク３０を有する、一個構成の一体構造である。スポーク３０はそれぞれ、内端部３６において、中心軸１２に関して同軸配置された中心フランジ部３８に一体連結される。フランジ部３８は、車輪１０がそれに関して回転する車軸構造を受け入れるように構成された中心ハブ４０に、接合、接着、（超音波溶接、摩擦圧接、誘導溶接、等を含む）溶接、または溶着することができ、あるいは他の手段で確実に結合させることができる。
【００２０】
図示される実施形態のハブ４０は、端部が縦中心面１４の両側にある、管状部材であり、ハブはリムに対して同軸に位置合わせされ、同心配置される。したがって、一体側面素子２２及び２４はリム１６とハブ４０の間に広がり、リム１６及びハブ４０を構造的に相互連結する。図示される実施形態は自転車の前輪のためのフランジを示すが、同じ構成を後輪に対しても、中心フランジの形状が後輪用のハブ４０，車軸及びギアを受け入れるに適していることを除いて、用いることができる。
【００２１】
図３及び４に見られるように、左側面素子２２の環形側壁３４はリムの左側面１８に確実に固定された、径方向に外側の係合部４２を有する。左側壁３４は径方向に内側に、縦中心面１４に向かって延びて、径方向に内側の端部４４において終端する。右側面素子２４の環形側壁３４は、径方向に外側の係合部４６がリムの右側面２０に確実に固定されている、同様の構成を有する。右側壁３４は径方向に内側に、縦中心面１４に向かって延びて、左側壁３４の内端部４４に直に隣接する、径方向に内側の端部４８において終端する。したがって、左側及び右側の側壁３４はリム１６から離れる方向に広がり、互いに向けて収斂して、側壁３４間に楔形空間５０を定める。
【００２２】
図示される実施形態において、側壁３４の左内端部４４及び右内端部４８は、リム１６から内向きの側壁３４間の楔形空間５０が完全に封止されるように相互に、接合、接着、（超音波溶接、摩擦圧接、誘導溶接、等を含む）溶接または溶着されるか、あるいは他の手段で確実に結合される、係合部を実質的に縦中心面１４に定める。図示される実施形態では側壁を相互に、及びリムに、接合するために接着剤を用いているが、他の実施形態では側壁３４をリム１６に結合するに適する他の手法または機構を用いることができる。
【００２３】
図１及び２に示されるように、左側面素子２２及び右側面素子２４のそれぞれは、車輪１０にわたって均等に分配された６本のスポーク３０を有する。別の実施形態において、側面素子２２及び２４は６本より多いかまたは少ないスポーク３０を有することができる。左側面素子２２及び右側面素子２４は、一方の側面素子に２本または４本のスポーク及び他方の側面素子に６本または８本のスポークのように、異なる数のスポークを有することができる、図示される実施形態において、左側面素子２２のそれぞれのスポーク３０は、右側素子２４の対応するスポーク３０と位置合わせされて、縦中心面１４の両側で位置合わせされた複合ファイバスポーク３０の対３１を定める。
【００２４】
図３及び５に見られるように、左側面素子２２のそれぞれのスポーク３０の外端部３２は左側壁３４の内端部４４と一体連結される。同様に、右側面素子２４のそれぞれのスポーク３０の外端部３２は右側壁３４の内端部４８と一体連結される。少なくとも１つの実施形態において、側面素子２２及び２４は、炭素繊維ユニットまたはその他の複合繊維ユニットのような、一体ファイバ素材側面素子である。側壁３４とスポーク３０の間の一体連結は、側壁３４の部分と対応するスポーク３０の外端部３２を形成する、炭素繊維布のような、連続複合ファイバ材料の１つ以上の層を有する。したがって、連続ファイバは側壁３４の部分とスポーク３０にかけて広がってこれらの一体連結部品管の極めて強固な相互連結を提供する。
【００２５】
図示される実施形態において、左及び右の側壁３４の内端部４４及び４８は相互に連結され、左及び右の側壁３４のそれぞれに連結された、スポーク３０の位置合わせされた対３１のそれぞれも、位置合わせされたスポーク３０の外端部３２が互いに直に隣接するように収斂する。少なくとも１つの実施形態において、スポーク３０のそれぞれの対３１の外端部３２は実質的に縦中心面１４において相互に連結される。しかし、左側面素子２２のスポーク３０は左側壁３４に一体連結されて縦中心面１４の右側には交わらないことに注意されたい。同様に、右側面素子２４のスポーク３０は左側壁３４に一体連結されて縦中心面１４の左側には交わらない
少なくとも１つの実施形態の車輪１０は、左及び右の側壁３４に隣接し、車輪１０の使用中のスポークの外端部３２（及び対応する側壁３４の内端部４４／４８）の縦中心面１４に対して垂直な方向での相互の離反を防止するか、そうではなくとも対抗するため、位置合わせされたスポーク３０のそれぞれの対３１の外端部３２を結束するように配置された、結束部材５２を有する。結束部材３２は側壁３４の直に隣接して位置合わせされたスポーク３０の外端部３０の周囲に巻き付くラッシング部材とすることができる。結束部材３２は、スポーク３０を囲んで巻き付けられ、所定の場所で硬化された、炭素繊維材料のような、複合ファイバ材料とすることができる。別の実施形態において、結束部材５２は、スポーク３０または側壁３４に固定態様で取り付いてスポーク及び側壁の分離を防止する、クリップまたはその他の機械器具とすることができる。
【００２６】
図６はスポーク３０と左側面素子２２及び右側面素子２４のそれぞれの中心フランジ３８の間の一体連結を示す断面図である。一体ファイバ素材側面素子２２及び２４を含む実施形態において、スポーク３０は、スポーク３０の内端部３０及び中心フランジ３８の部分を形成する、炭素繊維布のような、連続複合繊維材料の１つ以上の層によってそれぞれの中心フランジ３８に一体連結される。したがって、連続ファイバはそれぞれのスポーク３０及び中心フランジ３８にかけて広がり、これらの一体連結された部品間の極めて強固な相互連結を提供する。少なくとも１つの実施形態において、複合繊維材料の１つ以上の層は、左側面素子２２または右側面素子２４のそれぞれの、スポーク３０、中心フランジ３８及び側壁３４の部分を形成する。したがって、連続ファイバは、スポークの全長にかけて、及びフランジ及び側壁の隣接部分に沿って、広がる。フランジ、スポーク及び側壁の構成にかけて完全に広がる、連続ファイバのこの構成はこれらの一体連結された部品間の極めて強固な相互連結を提供し、同時に車輪１０の重量を最小限に抑える。
【００２７】
図６に見られるように、それぞれの中心フランジ３８の径方向に内側の部分５４はハブ４０の外端部５６に連結される。図示される実施形態において、中心フランジ３８は中心軸１２と同軸で位置合わせされた開口５８を有し、開口５８はハブ４０の内径に実質的に対応する直径を有する、開口５８の周りの中心フランジ３８がキャップ６０のヘッド６２とハブ４０の間に堅く押さえ込まれるように、キャップ６０が開口５８を通してハブ４０内にまたはハブ４０に対してある程度延び込む。図示される実施形態において、キャップ６０は圧迫状態でハブ４０も押さえ込み、これは車輪１０に静的張力を維持する。キャップ６０は、左側面素子２２及び右側面素子２４の中心フランジ３８がハブ４０の末端において縦中心面１４の両側で互いに隔てられて支持されるように、中心フランジ３８及び／またはハブ４０の外端部５６に接着される。ハブ４０，隔てられた中心フランジ３８及び、それぞれが外端部３２においてそれぞれの相手のスポーク３０に結束された、一体連結されたスポーク３０のこの構成の結果、車輪１０にわたるスポーク３０は一様な張力で保持される。図示される実施形態のキャップ６０は回転軸と同軸で配置された内部ベアリングを有し、ベアリングは回転軸の周りの円滑な回転のために車軸を支持する。他の実施形態において、キャップ６０は、例えば、外部または内部のギア装置、外付（ディスク）または内蔵（ドラム）のブレーキ装置、パワーメーター、電気モーター、発電機、電池または、自転車に乗るときに使用できる、その他の適する部品を支持するための、構造も有することができる。
【００２８】
キャップ６０は、自転車に連結するために所定の位置でハブ４０に車軸アセンブリを配置することを可能にするように構成された、環形部材である。キャップ６０は、側面素子２２及び２４のそれぞれの中心フランジ３２に取り付けられる、炭素繊維材料または複合繊維材料とすることができる。別の実施形態において、キャップ６０は、アルミニウム合金のような、金属、あるいは、中心フランジ３８及び／またはハブ４０に固定態様で結合させるか、そうではなくとも確実に取り付けることができる、その他の適する金属材料とすることができる。
【００２９】
車輪１０の左側面素子２２及び右側面素子２４は、リム１６及びハブ４０にユニットとして取り付けることができる、概ねフラットな、一個構成の一体部材として構成することができる。例えば、側面素子が一体炭素繊維側面素子である少なくとも１つの実施形態において、左側面素子２２及び右側面素子２４のそれぞれは、側壁３４，スポーク３０及び中心フランジ３８を定めるための形状につくられて配位された、炭素繊維布材料の複数の層を積み重ねることによって形成される。この炭素繊維層構造の全体はジグ内に概ねフラットな位置でユニットとして配置され、熱及び圧力を用いて硬化される。一実施形態において、複数の選ばれた形状の炭素繊維布片が、少なくとも１つの連続布片がそれぞれのスポーク３０と側壁３４の隣接部の間の一体インターフェースを形成するために配置されるように、積み重ねられる。選ばれた形状の連続ファイバ素材布片を、スポーク全体並びに対応する側壁３４及び中心フランジ３４のそれぞれの部分に沿って広がる層を形成するための形状寸法につくることができる。この構成において、概ね径方向に配位された連続ファイバが、フランジ、スポーク３０の全体及び側壁３４にかけて広がることができる。
【００３０】
側面素子２２及び２４が冷却されて、ジグから取り出された後、側面素子２２及び２４は比較的フラットであり、スポーク３０にはまだ張力がかかっていない。側面素子２２及び２４は次いでリム１６の左側面１８及び右側面２０にそれぞれ接合されるか、そうではなくとも取り付けられ、スポーク３０の外端部３２が結束部材によって結束される。中心フランジが相互に隔てられて保持されるように、ハブ４０がハブの外端部５６において中心フランジ間に配置され、中心フランジをハブ７０に対して押さえ込むためにキャップ６０が所定の場所に固定される。中心フランジ３８が相互に引き離されてハブ４０及び／またはキャップ６０の外端に固定されると、スポーク３０は車輪１０にわたって一様に張力がかけられて、スポーク３０は引張状態に維持される。側面素子２２及び２４並びにその他の部品が接合または接着されるか、または別の手段で合わせて固定された後に得られた車輪１０は、非常に強く、軽量で、耐久性があり、バランスがとられていて、自転車及び自転車乗りに極めて円滑な乗り心地を提供する、正しく調整された車輪である。
【００３１】
側面素子２２及び２４のこの構成によって、部品の完全な積重ね及び単一工程での硬化が可能になり、この結果、一体形成部分の精確な位置合わせが得られる。この構成によって、スポークと側壁及び／または中心フランジの間の、多数の個別重ね継ぎも排除される。この構成によって、費用または時間がそれほどかからない態様で作製することができる一層強健な車輪を提供する、一体連結部品にわたる構造健全性も与えられる。
【００３２】
上述から、本発明の特定の実施形態は例証の目的のために本明細書に説明されているが、本発明を逸脱することなく様々な改変がなされ得ることは当然であろう。さらに、特定の実施形態または実施例に関連して説明した本発明の態様が、別の実施形態においては組み合わされるかまたは排除され得る。本発明のいくつかの実施形態にともなう利点をそれらの実施形態に関連して説明したが、他の実施形態もそのような利点を示すことがあり得る。さらに、必ずしも全ての実施形態が本発明の範囲内に入るためにそのような利点を有する必要はない。したがって、本発明は添付される特許請求の範囲による以外に限定されることはない。
【符号の説明】
【００３３】
１０    自転車車輪
１２    中心回転軸
１４    縦中心面
１６    環形リム
１８，２０    リム側面
２２，２４    側面素子
３０    スポーク
３１    ファイバスポーク対
３２    スポーク外端部
３４    環形側壁
３６    スポーク内端部
３８    中心フランジ部
４０    中心ハブ
４２，４６    係合部
４４，４８    側壁内端部
５０    楔形空間
５２    結束部材
５４    中心フランジ径方向内側部
５６    ハブ外端部
５８    開口
６０    キャップ
６２    キャップヘッド
【図１】
2015521973.tif 000003
【図２】
2015521973.tif 000004
【図３】
2015521973.tif 000005
【図４】
2015521973.tif 000006
【図５】
2015521973.tif 000007
【図６】
2015521973.tif 000008
【国際調査報告】
2015521973.tif 000009