JP5116779B2 - 自転車ハブの製造方法及びその製品 - Google Patents

Description

本発明は自転車構成部材の製造方法に関し、特に製造過程が簡便で、生産速度と製品の安定性を向上させることができる自転車ハブの製造方法、及びその製品に関する。

自転車ハブは、自転車の車輪軸部分に用いられ、一般的には、やや中空円柱形を呈する殻体、及び殻体内に収容設置するベアリングなどの構造を備える。殻体は、その両端の径方向にハブ突起を設置する。各ハブ突起上には、複数の穿孔を設置し、これにより自転車スポークと連接する。自転車の車輪は、スポークによりハブ及び自転車のリムと連接される。スポーク上には、適当な張力を加え、これにより車輪の形状を維持する。

従来のハブの殻体は、アルミ合金、或いは鋼材を使用して加工される。しかし現在では、自転車軽量化のニーズに応えるため、軽量、かつ必要な強度を維持することができるカーボンファイバー材質により、ハブの殻体を製造するようになっている。従来のカーボンファイバー製ハブの殻体の製造方式は、一枚一枚のカーボンファブリック層を巻き重ねて構成し、その後に、樹脂を用いて金型と粘着結合し、必要な殻体の形状を形成するものである。

しかし、上記した従来の製造方式では、カーボンファブリック層を巻き重ねる煩瑣な工程を経る必要がある。そのため、製品の生産速度は緩慢で、しかも巻いて重ね、粘着して結合する過程では、気孔などの瑕疵が生じ易く、製品の安定性を低下させており、製造工程の完了後に、パテを利用し、或いはクリアラッカーを塗るなどの方式により、瑕疵を改善する必要があった。これら問題の存在は、製造コスト引き下げの障害となっている。

本発明は、管状カーボンファイバー層を使用し、ハブ殻体を製造することで、ハブの製造工程を簡略化し、これにより生産速度と製品の安定性を高めることができ、すなわち従来の自転車ハブの製造工程が複雑かつ緩慢で、しかも製品の品質が悪いなどの問題を解決することができる自転車ハブの製造方法、及びその製品を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は下記の自転車ハブの製造方法、及びその製品を提供する。
本発明の提供する自転車ハブの製造方法は、
管状カーボンファイバー層を準備する：一層以上の管状カーボンファイバー層を予め編織し、
内管に被せる：該一層以上の管状カーボンファイバー層を、金属内管上に被せ、該一層以上の管状カーボンファイバー層中の少なくとも一層の両端で、それぞれ複数の強化板を覆い、
上下の型に入れる：該内管と、該内管の上に被された該管状カーボンファイバー層、及び該強化板を、上型と下型中に入れ、
真空にする：該上型と該下型内部を真空にし、
粘着剤を注入する：既に真空になった該上型と該下型中に、粘着剤を注入し、これにより、粘着剤を、該管状カーボンファイバー層の間隙中にと十分に浸透させ、
加熱加圧して成型する：粘着剤が既に浸透した該管状カーボンファイバー層を加熱、加圧成形し、
以上のステップを包含する。
本発明の提供する自転車ハブは、一層以上の管状カーボンファイバー層、内管、複数の強化板、２個のベアリング台、２個のベアリング、シャフトを備え、
該一層以上の管状カーボンファイバー層の各管状カーボンファイバー層は、カーボンファイバーを管状に編織してなり、
該複数の強化板は、該管状カーボンファイバー層中の少なくとも一層の両端中にそれぞれ設置し、
該２個のベアリング台は、該管状カーボンファイバー層の両端内にそれぞれ設置し、
該２個のベアリングは、該ベアリング台中にそれぞれ設置し、
該シャフトは、該ベアリング中に通して設置する。

本発明自転車ハブの製造方法、及びその製品は、管状カーボンファイバー層を使用し、ハブ殻体を製造することで、ハブの製造工程を簡略化し、これにより生産速度と製品の安定性を高めることができ、すなわち従来の自転車ハブの製造工程が複雑かつ緩慢で、しかも製品の品質が悪いなどの問題を解決することができる。

本発明製造方法の最適実施例のフローチャートである。 本発明製品の最適実施例の断面図である。 本発明製品の別種の最適実施例の断面図である。

図１、２に示すように、本発明自転車ハブの製造方法は、以下のステップを含む。
（１）管状カーボンファイバー層を準備する：カーボンファイバーを編成して一層以上の管状カーボンファイバー層を形成する。該管状カーボンファイバー層は、樹脂に浸されておらず、或いは粘着剤も塗布されていない。ここでいう「管状」とは、カーボンファイバー層の横断面が、閉じた環状である、という意味である。よって各管状カーボンファイバー層１１内部には、シームは形成されない。しかも、編成により形成された管状カーボンファイバー層は、弾性を備え、外径が変化する物件に被せて設置することができる。
（２）内管に被せる：一層以上の管状カーボンファイバー層を、金属内管１２上に被せて設置する。一層以上の管状カーボンファイバー層中の少なくとも一層の両端で、それぞれ複数の強化板１４を覆う。金属内管１２は、管状ドライカーボンファブリック成型時の内型とすることができる。管状カーボンファイバー層は、それぞれ内管１２両端に、より多くの層を重ねることが望ましい。これにより、管状カーボンファイバー層を、内管１２に被せて設置後、内管１２両端には、外径が外から内へと徐々に縮小する構造をそれぞれ形成する。強化板１４は、金属或いはセラミックなどの硬性材質で、これにより構造を強化する。管状カーボンファイバー層が、強化板１４を覆った後に、フランジを形成し、該フランジと各強化板１４の相互に対応する位置に、穿孔を形成し、これにより自転車のスポーク５０と結合する。管状カーボンファイバー層の両端内部にはさらに、それぞれベアリング台１５を設置することができ、これにより、後続のベアリング１６とシャフト１７との設置の便を図る。また、内管１２外表面において、型外しの手段を使用し、内管１２は、管状カーボンファイバー層が粘着剤と加熱加圧成形された後に、取り外される。
（３）上下型に入れる：内管１２と、内管１２の上に被せて設置されている管状カーボンファイバー層を、上型３０と下型４０中に入れる。これにより、管状カーボンファイバー層を、必要な形状に固定する。
（４）真空にする：上型３０と下型４０内部を真空にし、管状カーボンファイバー層をより引き締め、後続の粘着剤の添加の便を図る。
（５）型内に粘着剤を注入する：既に真空になった上型３０と下型４０中に、粘着剤を注入し、これにより、粘着剤は、管状カーボンファイバー層の各層の間隙中へと十分に浸透する。
（６）加熱加圧して成型する：粘着剤が既に浸透した管状ドライカーボンファブリックを加熱、加圧し、必要なハブの形状を備える管状カーボンファイバー層１１を成型する。図３に示すように、成型後には、必要に応じて、内管１２を抜き取り、成型後の管状カーボンファイバー層２１と分離する。続いて、ベアリング１６、２６をベアリング台１５、２５中に設置し、シャフト１７、２７をベアリング１６、２６中に設置することができる。

本発明の製造方法の最適実施例は、管状カーボンファイバー層を使用して、ハブを成型するため、管状カーボンファイバー層を、内管の上に嵌めて設置するだけで、必要なハブの形状をおおよそ形成することができる。よって、従来の製造方式の層を巻いて重ねる煩瑣な過程を省くことができ、生産速度と生産効率を向上させることができる。しかも、成型後の各管状カーボンファイバー層１１、２１中にはシームがないため、気泡、隙間などの瑕疵の発生を減少させることができる。これにより、製品の安定性を高め、後続の加工を減らすことができるため、製造コストを引き下げることができる。

図２に示すように、本発明の製造方法を利用して製造する製品の最適実施例は、予め編成された一層以上の管状カーボンファイバー層１１、該一層以上の管状カーボンファイバー層１１中に通して設置する内管１２、管状カーボンファイバー層１１の両端にそれぞれ設置する複数の強化板１４、管状カーボンファイバー層１１の両端内にそれぞれ設置する２個のベアリング台１５、ベアリング台１５中にそれぞれ設置するベアリング１６、及びベアリング１６中に通して設置するシャフト１７を備える。一層以上の管状カーボンファイバー層１１中の任意の管状カーボンファイバー層１１の横断面は、閉じた環状で、よって、各管状カーボンファイバー層１１中には、シームがない。管状カーボンファイバー層１１は、両端に、より多くの層を重ねることができ、これにより、両端の外径は、外から内へと徐々に縮小する。内管１２の外周面は、管状カーボンファイバー層１１の内面に密着する。内管１２を金属材質とすれば、管状カーボンファイバー層１１成型時の内型とすることができる。強化板１４は、管状カーボンファイバー層１１中の少なくとも一層の両端にそれぞれ設置する。管状カーボンファイバー層１１は、強化板１４を覆った後、フランジを形成する。ベアリング台１５は、管状カーボンファイバー層１１の両端内にそれぞれ設置し、ベアリング１６は、ベアリング台１５中に設置する。シャフト１７は、ベアリング１６中に通して設置する。自転車スポーク５０をこの製品に結合する時には、各スポーク５０一端を、対応する管状カーボンファイバー層１１のフランジと強化板１４中に通して設置し、強化板１４は、フランジの強度により、スポーク５０の張力の、管状カーボンファイバー層１１への損壊を防止することができる。

図３に示すように、本発明製品の別種の最適実施例は、二層以上の管状カーボンファイバー層２１、２２、管状カーボンファイバー層２１、２２中にそれぞれ設置する複数の強化板２４、管状カーボンファイバー層２１、２２の両端内にそれぞれ設置する２個のベアリング台２５、ベアリング台２５中にそれぞれ設置するベアリング２６、及びベアリング２６中に通して設置するシャフト２７を備える。

本最適実施例は、内型とする内管１２を、管状カーボンファイバー層２１、２２成型後に外し、側辺より抜き取る。よって、本最適実施例は、製品の重量をさらに軽くすることができる。強化板２４は、管状カーボンファイバー層２１、２２中の少なくとも一層２１に設置し、管状カーボンファイバー層２１両端を上方、かつ後方へと曲げることにより、強化板２４をその中に包むことができる。ベアリング台２５は、内管１２の脱出に対応して、管状カーボンファイバー層２１中にそれぞれ嵌めて設置する。

１１ 管状カーボンファイバー層
１２ 内管
１４ 強化板
１５ ベアリング台
１６ ベアリング
１７ シャフト
２１、２２ 管状カーボンファイバー層
２４ 強化板
２５ ベアリング台
２６ ベアリング
２７ シャフト
３０ 上型
４０ 下型
５０ スポーク

Claims (5)

1. 自転車ハブの製造方法において、
   １．カーボンファイバを編成して１層以上の管状カーボンファイバー層を形成するステップ、
   ２．該１層以上の管状カーボンファイバー層を金属製の内管に被せ、前記１層以上の管状カーボンファイバー層中の少なくとも一層の両端で、それぞれ複数の強化板を覆い、半製品を得るステップ、
   ３．上記２で得た半製品を、上型と下型中に入れるステップ、
   ４．前記上型と前記下型内部を真空にするステップ、
   ５．前記上型と前記下型中に、粘着剤を注入し、前記管状カーボンファイバー層の各層の間隙中に十分に該粘着剤を浸透させるステップ、
   ６．該粘着剤が既に浸透した前記管状カーボンファイバー層を加熱加圧成形するステップ、
   以上のステップを包含することを特徴とする自転車ハブの製造方法。
2. 請求項１記載の自転車ハブの製造方法において、前記加熱加圧成型するステップの後に、前記内管を、側辺から抜き取り、成型後のカーボンファイバー層と分離することを特徴とする自転車ハブの製造方法。
3. 請求項２記載の自転車ハブの製造方法において、前記管状カーボンファイバー層は、前記内管に被せられた後、前記内管両端で、外径が外から内へと徐々に縮小する構造を形成することを特徴とする自転車ハブの製造方法。
4. 管状カーボンファイバー層、内管、複数の強化板、２個のベアリング台、２個のベアリング、シャフトを備え、
   前記管状カーボンファイバー層は、カーボンファイバーを管状に編成してなる１層以上の管状カーボンファイバー層を該内管に被せた後に真空した型内で粘着剤を浸透させて加熱加圧成形されてなり、
   前記複数の強化板は、前記管状カーボンファイバー層の少なくとも一層の両端中にそれぞれ設置され、
   前記２個のベアリング台は、前記管状カーボンファイバー層の両端内にそれぞれ設置され、
   前記２個のベアリングは、前記ベアリング台中にそれぞれ設置され、
   前記シャフトは、前記ベアリング中に通して設置されることを特徴とする自転車ハブの製品。
5. 請求項４記載の自転車ハブの製品において、前記管状カーボンファイバー層の両端の外径は、外から内へと徐々に縮小することを特徴とする自転車ハブの製品。

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