JPH09290601A - 自転車用ホイール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自転車用ホイールの一体成形の容易化、スポ
ーク部の肉厚の均一化による強度の安定、製造コストの
低下を図る。 【解決手段】 自転車の車軸により軸支されるハブ部２
と、ハブ部２から放射線状に延びる複数本の中空スポー
ク部３と、該スポーク部３の外端に連結するとともにチ
ューブを内包するタイヤが嵌合される環状のリム部４と
が一体成形されてなり、前記リム部４に前記スポーク部
３の各空洞８が連通する貫通孔９を形成し、該貫通孔９
にチューブの貫通孔９内への膨出を防止すべくキャップ
１５が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、硬質合成樹脂製や
軽金属製等の自転車用ホイールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種自転車用ホイールは、自転車の車
軸により軸支されるハブ部と、該ハブ部から外方へ放射
状に延びる複数本のスポーク部と、該スポーク部の外端
に連結するとともに、チューブを内包するタイヤが嵌合
される環状のリム部とから成り、これらを合成樹脂材料
により射出成形してなるものがある。

【０００３】そして、従来のスポーク部には、軽量化を
図るべく中空状とされているものがあり、この中空部分
はブロー成形法により形成されるか、ホイールを左右分
割して成形するとともにスポーク部に凹部を形成し、後
に、左右を接着することで凹部を突き合わせてスポーク
部内部を中空状に形成するようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術のうち、スポーク部をブロー成形法により中空にする
方法では、肉厚を均一にできず強度的に不安定な場合が
あり、またスポーク部を分割成形する方法では、左右を
接着する工程等の工程数が多くなり製造コストが高くな
るという問題がある。

【０００５】本発明は、上述のような実状に鑑みてなさ
れたもので、その目的とするところは、ホイールの一体
成形が容易で、スポーク部の肉厚を均一にして強度の安
定化を図ることができ、しかもコスト低下を図りうる自
転車用ホイール及びその製造方法を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、次の技術的手段を講じた。即ち、本発
明は、自転車の車軸により軸支されるハブ部と、該ハブ
部から外方へ放射状に延びる複数本の中空スポーク部
と、該スポーク部の外端に連結されるとともにチューブ
を内包するタイヤが嵌合される環状のリム部とが一体成
形されてなり、前記リム部に前記中空スポーク部の各空
洞が連通する貫通孔が形成され、該貫通孔に、前記チュ
ーブの貫通孔への膨出を防止すべくキャップを設けてい
ることを特徴としている。このように、スポーク部の各
空洞を前記リム部設けた貫通孔と連通させることによ
り、中子を用いての射出成形法やダイカスト等の鋳造法
により一体成形が可能となり、中空部の肉厚が均一にな
るうえ成形が容易となる。さらに、貫通孔にキャップを
設けることで、チューブが貫通孔から空洞内へと膨出せ
ず、チューブの変形や破損を防ぐことができる（請求項
１）。

【０００７】そして、本発明は、前記ハブ部、スポーク
部及びリム部が硬質合成樹脂により一体成形されること
を特徴としており、これにより、射出成形によって容易
に一体成形される量産性の良い自転車用ホイール、ま
た、軽量な自転車用ホイールを得ることができる（請求
項２）。また、本発明は、前記ハブ部、スポーク部及び
リム部が軽金属により一体成形されることを特徴として
おり、これにより、自転車用ホイールを鋳造、例えばダ
イカストによって成形した場合の成形中の冷却歪等も少
なくなり、バランスの良いホイールを得ることが可能で
あるとともに、必要な強度を保ったうえでホイールの薄
肉化も可能となり、より軽量化を図ったホイールを得る
ことが可能である（請求項３）。

【０００８】そして、本発明は、前記スポーク部の各空
洞は、その横断面積が放射方向外方に向かって順次大き
くなるテーパー状に形成されていることを特徴としてお
り、これにより、成形時の中子型を離脱する作業が容易
となる（請求項４）。また、本発明は、前記スポーク部
の各空洞及び前記貫通孔が、リム部の周方向と平行な長
軸を有する変形楕円形に形成され、スポーク部の外周輪
郭が変形楕円の流線形状とされていることを特徴として
いるので、ホイールの回転に伴う空気抵抗が減少し、自
転車の走行抵抗が軽減され、軽快に駆動できる（請求項
５）。

【０００９】そして、本発明は、前記キャップの外側面
がリム部の内面と面一とされることを特徴としており、
タイヤ内のチューブの変形及び損傷を確実に防いでいる
（請求項６）。また、本発明は、前記キャップの内側面
に前記貫通孔に嵌合する補強リブが設けられていること
を特徴とし、これにより、チューブの空気圧によってキ
ャップが損傷することもなく、確実に貫通孔を塞ぐこと
ができとともに、補強リブによりキャップの貫通孔に対
する位置決めが容易となる（請求項７）。

【００１０】そして、前記キャップの補強リブは貫通孔
におけるリム部周方向の両端部間に嵌合する縦リブと、
軸方向の両端部間に嵌合する横リブとからなることを特
徴としており、貫通孔に対する周方向及び軸方向に関す
るキャップの位置決めが確実なものとなる（請求項
８）。本発明に係るホイール製造方法は、自転車用ホイ
ールを金型成形により一体成形する製造方法であって、
スポーク部の各空洞及び前記貫通孔を形成する中子型
は、その径方向内端側をハブ部を構成する内筒体と外筒
体の成形空間の間の成形金型で支持し、その径方向外端
側をリム部を形成する分割金型で支持することを特徴と
している。

【００１１】この場合、スポーク部の各空洞を形成する
中子の両端が、成形金型により確実に位置決め支持さ
れ、したがって肉厚が均一になる。そして、成形後、中
子を径方向外方に分割金型の離脱に先立って又は同時に
抜き出し、成形金型をばらすことができ、製造が至極簡
単になる（請求項９）。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。図１〜図１６は、本発明に係る自転車
用ホイール１の第１の実施形態を示している。該ホイー
ル１は、自転車の車軸（図示省略）に軸支されるハブ部
２と、該ハブ部２から外方へ放射状に延びる複数本（本
例では５本）の中空スポーク部３と、該スポーク部３の
各外端に連結した環状のリム部４とからなっている。

【００１３】これらハブ部２、中空スポーク部３及びリ
ム部４は、ガラス繊維、炭素繊維、強化粉末等の強化材
を含む硬質合成樹脂、例えば、ガラス繊維含有ナイロン
樹脂等を用いた射出成形法や、軽金属、例えばマグネシ
ウム、アルミニウム、チタニウム又はこれらの合金等を
用いたダイカスト等の鋳造法により一体的に成形されて
いる。

【００１４】なお、軽金属をマグネシウム合金としてダ
イカスト鋳造法によって量産を行う場合は、（Ｍｇ）９
０．４重量％、（Ａｌ）８．７重量％、（Ｚｎ）０．７
重量％、（Ｍｎ）０．２重量％のダイカスト鋳造用合金
を用いるのが好適である。前記ハブ部２は、前記車軸に
外嵌される内筒体５と、該内筒体５の周囲を同心状に囲
みかつスポーク部３を接続する外筒体６と、内・外筒
５，６を径方向に連結するように両筒体５，６間に放射
状に配設された複数（本例では５つ）の連結体７とから
なっている。なお、ホイール１を合成樹脂にて成形する
場合、内筒体５の内部には、自転車側へ取付部となるハ
ブ軸（図示略）がインサート成形されるようになってい
る。

【００１５】前記スポーク部３は、ホイール回転方向Ｒ
の前側端縁３Ａの一部が、前記ハブ部２の外筒体６の接
線と一致し、ホイール回転方向Ｒの後側端縁３Ｂが、ハ
ブ部２の中心を通る直線と一致するように、前記外筒体
６から延出して、しかも、各空洞８内横断面積（スポー
ク部３の径方向と直交する断面の面積）が、径方向（放
射方向）外方に向かって順次大きくされている。そし
て、各空洞８のホイール１中心側端は、ハブ部２の外筒
体６に前記連結体７の間に位置して径方向に貫通状に設
けた貫通孔９に連通している（図２、図４、図５参
照）。

【００１６】また、前記スポーク部３の横断面形状は、
図６〜図８に示すように、軸線方向寸法が周方向寸法よ
りも小さい（長軸が周方向と平行な）変形楕円形でしか
も外周輪郭が、ホイール回転方向Ｒに関して先行側が先
細り状となる流線形とされ、ホイール１の回転時におけ
る空気抵抗が減少するように配慮されている。そして、
スポーク部３のハブ２側基部の軸方向両面には、リブ１
０が夫々設けられている。

【００１７】前記リム部４は、図２、図９に示している
ように、断面略Ｕ字状の周溝１１を備え、その周溝底部
１１Ａの内周側に前記各スポーク部３の外端が連結一体
化され、軸方向両側のフランジ１１Ｂ間に、図外のタイ
ヤが嵌合されるようになっており、該タイヤにはタイヤ
チューブ（同じく図示略）が内包されるようになってい
る。

【００１８】そして、リム部４の周溝底部１１Ａには、
各スポーク部３の前記空洞８と連通する貫通孔１２が設
けられている。該貫通孔１２と前記ハブ部２の貫通孔９
とは、スポーク部３の空洞８内面とホイール１の径方向
で面一となるテーパ面とされており、ホイール１の成形
時における空洞形成用中子（後述）が、径方向外方に容
易に抜き出せるようになっている。

【００１９】また、リム部４の前記周溝底部１１Ａ内面
には、貫通孔１２の外周側に、図３に示すように、キャ
ップ嵌着用の変形楕円形凹部１３が夫々形成され、該凹
部１３に前記貫通孔１２のリム部４の周方向両側に位置
して、キャップ係止孔１４が夫々設けられている（図
３、図１０、図１１参照）。そして、前記凹部１３に
は、ホイール１の成形後に、タイヤチューブ（図示省
略）を貫通孔１２に膨出させないためのチューブ支持用
キャップ１５が嵌着される。

【００２０】該キャップ１５は、図１２〜図１６に示す
形状で、ホイール１と同等の材料（硬質合成樹脂、軽金
属等）からなり、その平面形状が前記凹部１３と同形状
の変形楕円形を呈し、外側面が前記周溝底部１１Ａの内
面と面一となる凹状弯曲面１５Ａとなっている。そし
て、該キャップ１５の内側面１５Ｂ（ホイール１中心
側）には、長手方向両端部に前記キャップ係止孔１４に
対応して、該孔１４に嵌合する係止突起１６が設けられ
ると共に、キャップ１５の長手方向及びこれに直交する
方向の略十字状のリブ１７が突設されている。

【００２１】リブ１７は、ホイールの周方向と平行とな
る縦リブ１７Ａと、軸方向に平行となる横リブ１７Ｂと
からなり、各縦横リブ１７Ａ，Ｂの外端は、夫々前記周
溝底部１１Ａの貫通孔１２の周方向両端部内面及び軸方
向両端部内面に接触し、キャップ１５の位置決め機能を
発揮すると共に、チューブ内に封入された空気の圧力を
各リブ１７Ａ，Ｂにより貫通孔１２の周面を経て周溝底
部１１Ａに伝達するようにしてあり、チューブ内空気圧
力を支持するに十分な強度が確保されている。

【００２２】上記第１実施形態のホイール１の成形は、
本発明に係る製造方法により行なわれる。図１７は、本
発明に係る製造方法の実施に採用される射出成形用又は
鋳造用の成形金型断面の半分を示し、金型１８は、上型
１９と、下型２０と、前記リム部４のフランジ１１Ｂ外
周端部及び周溝１１を形成する周方向に複数分割された
分割金型２１と、前記スポーク部３の空洞８及び貫通孔
９，１２を連通状に形成する複数の中子型２２とにより
構成される。

【００２３】そして、各中子型２２は、前記ハブ部２を
形成する型空間側端２２Ａ（ホイール径方向内側端）
が、上・下型１９，２０のハブ部２を形成する内・外筒
体５，６成形空間２３，２４の間、即ち円弧状突起２
５，２６により支持され、ホイール径方向外側端２２Ｂ
が、前記リム部４を形成する空間２７を貫通して、前記
各分割金型２１により支持されており、ホイール径方向
内側端２２Ａから外側端２２Ｂに向かって、横断面積が
順次大きくなるテーパが付与されている。

【００２４】前記金型１の成形空間（キャビティ）内に
成形材料を流入、すなわち、強化材含有ナイロン等を射
出注入、又はマグネシウム合金等を圧入し、該成形材料
の冷却固化が完了すると、各中子型２２をホイール１の
径方向外方へ抜き出し、各分割金型２１を径方向外方に
離脱させた後、上・下型１９，２０を分離させて開くこ
とにより、ホイール１が一体的に成形され、中空スポー
ク部３の空洞８と前記貫通孔９，１２が連通状に形成さ
れ、スポーク部３の肉厚が均一になる。

【００２５】本発明方法によれば、中子型２２が上・下
型１９，２０及び分割金型２１により精度よく位置決め
支持されるので、成形材料を金型キャビティ内に流入し
た際、中子型２２が前記成形材料の流れにより動くこと
がなく、したがって、中空スポーク部３の肉厚が設計ど
おりに均一になり、良品質のホイール１を射出成形によ
り一体成形することができる。

【００２６】なお、ホイール１を軽金属にて成形した場
合、硬質合成樹脂にて成形する場合に比して、鋳込み後
の成形の際に冷却等による寸法歪等を生じることが少な
く、反りや荷重アンバランス等のないホイールを成形す
ることが可能であるとともに、必要な強度を保持したう
えで薄肉化を可能とする利点を有しているため、より一
層の軽量化を図ることが可能である。

【００２７】なお、本発明方法の上記実施形態におい
て、成形金型１８の分割金型２１の分割数を中子型２２
の数と同じにすることにより、各分割金型２１と中子型
２２を同時に離脱させることができる。図１８〜図２１
は、本発明に係る自転車用ホイール１の第２の実施形態
を示し、前記第１実施形態と異なるところは、スポーク
部３の中心がハブ部２の軸心を通る直線と一致するよう
に放射状に設けられ、スポーク部３の横断面形状が真楕
円形とされると共に、キャップ１５がリブを備えずホイ
ール１の径方向外方に膨出している点であり、第１実施
形態と同等の作用効果を期待することができる。したが
って、図１８〜図２１の符号は、図１〜図１６の符号と
同符号を付し、詳細説明を省略する。

【００２８】なお、第２実施形態におけるキャップ１５
は、リム部４に嵌着したタイヤチューブの空気圧力によ
り変形し、周溝底部１１Ａの内面と面一となるように設
計されており、タイヤチューブの適正形状を保持するよ
うになっている。図１８中２８は空気弁装着孔である。
また、第２実施形態のホイール１も、第１実施形態と同
様に、前記本発明方法により一体的に成形される。

【００２９】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではなく、適宜設計変更が可能である。

【００３０】

【発明の効果】本発明に係る自転車用ホイールは、上述
のように、自転車の車軸により軸支されるハブ部と、該
ハブ部から外方へ放射状に延びる複数本の中空スポーク
部と、該スポーク部の外端に連結されるとともにチュー
ブを内包するタイヤが嵌合される環状のリム部とが一体
成形されてなり、前記リム部に前記中空スポーク部の各
空洞が連通する貫通孔が形成され、該貫通孔に、前記チ
ューブの貫通孔への膨出を防止すべくキャップを設けて
いるため、射出成形や鋳造により均一な肉厚の中空スポ
ーク部を一体的に形成でき、強度が安定し、品質の向上
及び製造コストの低下を図ることができる。さらに、貫
通孔にキャップを設けることで、チューブが貫通孔から
空洞内へと膨出せず、チューブの変形や破損を防ぐこと
ができる（請求項１）。

【００３１】そして、請求項２に記載の発明によれば、
前記ハブ部、スポーク部及びリム部が硬質合成樹脂によ
り一体成形されるので、射出成形によって容易に一体成
形される量産性の良い自転車用ホイール、また、軽量な
自転車用ホイールを得ることができる。そして、請求項
３に記載の発明によれば、前記ハブ部、スポーク部及び
リム部が軽金属により一体成形されるので、ホイールを
ダイカスト等の鋳造によって成形した場合の成形中の冷
却歪等も少なくなり、バランスの良いホイールを得るこ
とが可能であるとともに、必要な強度を保ったうえでホ
イールの薄肉化も可能となり、より軽量化を図ったホイ
ールを得ることが可能である。

【００３２】また、請求項４に記載の発明によれば、前
記スポーク部の各空洞及び貫通孔は、その横断面積が放
射方向外方に向かって順次大きくなるテーパー状に形成
されているため、これにより、成形時の中子型を離脱す
る作業が容易となる。そして、請求項５に記載の発明に
よれば、前記スポーク部の各空洞及び前記貫通孔が、リ
ム部の周方向と平行な長軸を有する変形楕円形に形成さ
れ、スポーク部の外周輪郭が変形楕円の流線形状とされ
ているため、ホイールの回転に伴う空気抵抗が減少し、
自転車の走行抵抗が軽減され、軽快に駆動できる。

【００３３】さらに、請求項６に記載の発明によれば、
前記キャップの外側面がリム部の内面と面一とされるた
め、タイヤ内のチューブの変形及び損傷を確実に防いで
いる。また、請求項７に記載の発明によれば、前記キャ
ップの内側面に前記貫通孔に嵌合する補強リブが設けら
れているため、これにより、チューブの空気圧によって
キャップが損傷することもなく、確実に貫通孔を塞ぐこ
とができとともに、補強リブによりキャップの貫通孔に
対する位置決めが容易となる。

【００３４】そして、請求項８に記載の発明によれば、
前記キャップの補強リブは貫通孔におけるリム部周方向
の両端部間に嵌合する縦リブと、軸方向の両端部間に嵌
合する横リブとからなるため、貫通孔に対する周方向及
び軸方向に関するキャップの位置決めが確実なものとな
る。本発明に係るホイール製造方法は、自転車用ホイー
ルを金型成形により一体成形する製造方法であって、ス
ポーク部の各空洞及び前記貫通孔を形成する中子型は、
その径方向内端側をハブ部を構成する内筒体と外筒体と
の成形空間の間の成形金型で支持し、その径方向外端側
をリム部を形成する分割金型で支持するため、スポーク
部の肉厚が均一で品質の向上及び製造コストの大幅な低
下を図ることが可能である（請求項９）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明ホイールの第１実施形態を示す正面図で
ある。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１のＢ矢視拡大図である。

【図４】同実施形態のハブ部の拡大正面図である。

【図５】図４のＣ−Ｃ線断面図である。

【図６】図１のＤ−Ｄ線断面拡大図である。

【図７】図１のＥ−Ｅ線断面拡大図である。

【図８】図１のＦ−Ｆ線断面拡大図である。

【図９】図１のＧ−Ｇ線断面拡大図である。

【図１０】図３のＨ−Ｈ線断面図である。

【図１１】図１０のＩ−Ｉ線断面図である。

【図１２】同第１実施形態のキャップの平面図である。

【図１３】図１２の正面図である。

【図１４】図１２の背面図である。

【図１５】図１３の右側面図である。

【図１６】図１３のＪ−Ｊ線断面図である。

【図１７】本発明方法の実施に使用される成形金型の断
面部分図である。

【図１８】本発明ホイールの第２の実施形態を示す一部
破断正面図である。

【図１９】図１８のＬ−Ｌ線断面図である。

【図２０】図１８のＫ部拡大図である。

【図２１】図１９のＭ−Ｍ線断面図である。

【符号の説明】

１ 自転車用ホイール ２ ハブ部 ３ スポーク部 ４ リム部 ５ 内筒体 ６ 外筒体 ７ 連結体 ８ 空洞 ９ 貫通孔 １２ 貫通孔 １５ キャップ １７ リブ １８ 成形金型 １９ 上型 ２０ 下型 ２１ 分割金型 ２２ 中子型 ２２Ａ 中子内端側 ２２Ｂ 中子外端側 ２３ 内筒体成形空間 ２４ 外筒体成形空間

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自転車の車軸により軸支されるハブ部
   と、該ハブ部から外方へ放射状に延びる複数本の中空ス
   ポーク部と、該スポーク部の外端に連結されるとともに
   チューブを内包するタイヤが嵌合される環状のリム部と
   が一体成形されてなり、前記リム部に前記中空スポーク
   部の各空洞が連通する貫通孔が形成され、該貫通孔に、
   前記チューブの貫通孔への膨出を防止すべくキャップを
   設けていることを特徴とする自転車用ホイール。
2. 【請求項２】 前記ハブ部、スポーク部及びリム部が硬
   質合成樹脂により一体成形されることを特徴とする請求
   項１に記載の自転車用ホイール。
3. 【請求項３】 前記ハブ部、スポーク部及びリム部が軽
   金属により一体成形されることを特徴とする請求項１に
   記載の自転車用ホイール。
4. 【請求項４】 前記スポーク部の各空洞は、その横断面
   積が放射方向外方に向かって順次大きくなるテーパー状
   に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいず
   れかに記載の自転車用ホイール。
5. 【請求項５】 前記スポーク部の各空洞及び前記貫通孔
   が、リム部の周方向と平行な長軸を有する変形楕円形に
   形成され、スポーク部の外周輪郭が流線形状とされてい
   ることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の自
   転車用ホイール。
6. 【請求項６】 前記キャップの外側面がリム部の内面と
   面一とされることを特徴とする請求項１に記載の自転車
   用ホイール。
7. 【請求項７】 前記キャップの内側面に前記貫通孔に嵌
   合する補強リブが設けられていることを特徴とする請求
   項１又は６に記載の自転車用ホイール。
8. 【請求項８】 前記キャップの補強リブは貫通孔におけ
   るリム部周方向の両端部間に嵌合する縦リブと、軸方向
   の両端部間に嵌合する横リブとからなることを特徴とす
   る請求項７に記載の自転車用ホイール。
9. 【請求項９】 請求項１に記載の自転車用ホイールを金
   型成形により一体成形する製造方法であって、スポーク
   部の各空洞及び前記貫通孔を形成する中子型は、その径
   方向内端側をハブ部を構成する内筒体と外筒体との成形
   空間の間の成形金型で支持し、その径方向外端側をリム
   部を形成する分割金型で支持することを特徴とする自転
   車用ホイールの製造方法。