JP5216224B2 - 自転車のクランク・アーム、その中間製品およびクランク・アームの製造方法 - Google Patents
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Description
体が、自転車のボトム・ブラケット・アセンブリのシャフトとのカップリングのための第1の着座部を有する第1の端部、
ペダルとのカップリングのための第2の着座部を有する第2の端部、および
前記第1の端部と前記第2の端部との間を延び、第1の空洞部および/または実質的に構造強度を持たない材料を備える内側部と第1の補強構造部とを有する中間部
を備える自転車クランク・アームにおいて、
前記第1の補強構造部が、前記内側部の周囲に配置されて、前記中間部の長さよりも長
くない部分にわたって、長手方向に延びている筒状構造部を具備していることを特徴とす
るクランク・アームである。
クランク・アームの実質的に構造強度を持たない内側部を形成するように構成され、長手軸X‐Xに沿って延びる細長い本体を有しているコアを用意する工程、
前記クランク・アームの両端部の2つの形成用部材を用意する工程、
一方向の連続的な構造繊維からなる少なくとも1つの層を有している第1の補強構造部を前記コアの周りに軸方向に巻くことによって中間製品を用意する工程、
前記中間製品を、前記2つの形成用部材と、ポリマー材料を含んで、加圧下で流動することができる充填材料の少なくとも1つの塊と一緒に、加圧部材が備えられている金型の前記クランク・アームの形状を有するキャビテイに導入する工程、
前記加圧部材に所定の圧力を加え、前記充填材料を前記キャビテイへと流動させる工程、
前記金型を、前記ポリマー材料の架橋温度に相当する温度まで加熱する工程、および
前記金型を開いて形成されたクランク・アームを取り出す工程、
を具備する、自転車のクランク・アームの製造方法である。
前記クランク・アームの表面に少なくとも1つの孔を形成し、クランク・アームを前記低い融点を有する金属材料の融点まで加熱し、前記低い融点を有する金属材料を流出させることができるようにする工程をさらに含んでいるのが好ましい。
Tf=Tc+ΔT
ここで、Tfは、約65℃〜約185℃であり、複合材料を傷めることがないよう、いずれの場合も約200℃を超えず、Tcは、約60℃〜約180℃であり、ΔTは、約1℃〜約25℃であるのが好ましく、約5℃が好ましい値である。
2 細長い本体
5 第1の端部
10 第2の端部
15 中間部
20 空洞
25 連続的構造繊維束
35 筒状構造
36 複合材料シート
38 第1着座部
39 第2着座部
45 コア
50 形成用部材
51 形成用部材
60 中間製品
70 金型
72 加圧部材
Claims (43)
- 長手軸X‐Xに沿って延びる細長い本体を有しており、前記本体が、
自転車のボトム・ブラケット・アセンブリのシャフトとのカップリングのための第1の着座部を有する第1の端部、
ペダルとのカップリングのための第2の着座部を有する第2の端部、および
前記第1の端部と前記第2の端部との間を延び、第1の空洞部および/またはクランク・アームに適用されるために要求される構造強度を実質的に持たない材料を備える内側部と第1の補強構造部とを有する中間部、
を備える自転車用クランク・アームにおいて、
前記第1の補強構造部が、前記内側部の周囲に配置され、かつ、前記中間部の長さよりも長くない部分にわたって、長手方向に延びている筒状構造部を具備していることを特徴とする自転車のクランク・アーム。 - 請求項1において、前記筒状構造部が、前記長手軸X‐Xの周囲に巻き付けられた、少
なくとも1つの複合材料シートを含んでいるクランク・アーム。 - 請求項2において、少なくとも1つの前記複合材料シートが、ポリマー材料中に組み込
まれ、選択的な伸長方向を有している、一方向の連続的な構造繊維の、少なくとも1つの
層を含んでいるクランク・アーム。 - 請求項3において、前記選択的伸長方向が、前記長手軸X‐Xに対して所定の第1の角
度だけ傾けられているクランク・アーム。 - 請求項4において、前記所定の第1の角度が約45°に相当するクランク・アーム。
- 請求項2〜5の何れか一項において、前記複合材料シートが少なくとも2つの層を含ん
でおり、前記少なくとも2つの層のそれぞれが、一方向の連続的な構造繊維を含み、前記
構造繊維は、ポリマー材料中に組み込まれ、それぞれの選択的伸長方向を有しているクラ
ンク・アーム。 - 請求項6において、1つの層の構造繊維の選択的伸長方向が、少なくとも1つの他の層
の構造繊維の選択的伸長方向に対して所定の第2の角度だけ傾けられているクランク・ア
ーム。 - 請求項7において、前記所定の第2の角度が約90°に相当するクランク・アーム。
- 請求項1〜8の何れか一項において、前記第1および第2の端部が、ランダムに配列して、ポリマー材料中に組み込まれた構造繊維を含有する複合材料を具備するクランク・アーム。
- 請求項1〜9の何れか一項において、前記細長い本体中で、長手方向に延びる一方向の連続的な構造繊維の少なくとも1つの束を有する第2の補強構造部を具備するクランク・アーム。
- 請求項10において、前記第2の補強構造部が、前記中間部において、前記内側部と前記第1の補強構造部との間に配置されているクランク・アーム。
- 請求項10または11において、前記第2の補強構造部が、ループにて前記第1・第2の端部および前記中間部の周囲に巻き付いているクランク・アーム。
- 請求項3〜12の何れか一項において、前記構造繊維が、カーボン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、セラミック繊維、およびこれらの組み合わせで構成されるグループから選択されるクランク・アーム。
- 請求項3〜13の何れか一項において、前記ポリマー材料が、熱硬化性の材料であるクランク・アーム。
- 請求項10〜14の何れか一項において、前記中間部は、前記長手軸X‐Xに直交する断面において、前記内側部が、第1の面の広がりを有する第1の領域と第2の面の広がりを有する第2の領域からなる空間を占め、前記第2の補強構造部が、前記第1の領域と第2の領域の差に等しい面の広がりを有する空間を占めている断面形状を有するクランク・アーム。
- 請求項10〜14の何れか一項において、前記第2の補強構造部の繊維が、前記中間部において、前記長手軸X‐Xにほぼ平行に伸びている一方向の連続的な構造繊維であるクランク・アーム。
- 請求項1〜16の何れか一項において、前記第1および第2の端部の少なくとも一方が、前記着座部の周囲に広がる第2の空洞部を有しているクランク・アーム。
- 請求項17において、前記着座部において前記第1および第2の端部の少なくとも一方に収容されたインサートをさらに有しているクランク・アーム。
- 請求項17または18において、前記第2の空洞部が、少なくとも一部において前記第1の空洞部の高さよりも小さい高さを有しているクランク・アーム。
- 請求項17〜19の何れか一項において、前記第1および第2の端部の両方が、それぞれの着座部の周囲に広がる第2の空洞部をそれぞれ有しているクランク・アーム。
- 請求項10〜20の何れか一項において、左側のクランク・アームであるクランク・アーム。
- 請求項21において、前記細長い本体が、自転車のフレームに面する第1の面、および前記第1の面と反対の第2の面を有しており、
前記第2の補強構造部が、当該クランク・アームの前記第1の端部において前記第2の
面よりも前記第1の面に近くなるように、前記細長い本体に配置されているクランク・ア
ーム。 - 請求項10〜22の何れか一項において、前記細長い本体が、前記端部のうちの少なくとも一方に、前記第2の補強構造部の一部分のための少なくとも1つの保持部材をさらに有しているクランク・アーム。
- 請求項23において、前記少なくとも1つの保持部材が、リング・ナットであるクランク・アーム。
- 請求項10〜20の何れか一項において、前記クランク・アームは、右側のクランク・アームであって、前記第1の端部に複数のスポークを有しているクランク・アーム。
- 請求項25において、前記細長い本体が、自転車のフレームに面する第1の面、および前記第1の面と反対の第2の面を有しており、
前記第2の補強構造部が、前記第1の面よりも前記第2の面に近くなるように、前記細
長い本体に配置されているクランク・アーム。 - 長手軸X‐Xに沿って延びる細長い本体を有しているコア、および
前記コアおよび前記長手軸X‐Xの周囲に巻き付けられた、構造繊維の少なくとも1つ
の層を含む、複合材料シートを具備しており、
前記シートが、前記コアの長さよりも長くない部分にわたって、長手方向に延びている
、自転車のクランク・アームを製造するための中間製品。 - 請求項27において、前記複合材料シートが、ポリマー材料に組み込まれた一方向の連続的な構造繊維を有している中間製品。
- 請求項27または28において、前記コアと前記シートとの間に配置された、一方向の連続的な構造繊維の少なくとも1つの束を含んでいる中間製品。
- 請求項27〜29の何れか一項において、前記コアと前記シートとの間に配置され、加圧下で流動することができる充填材料の少なくとも1つの第1の層を有している中間製品。
- 長手軸X‐Xに沿って延びる細長い本体を有し、内側部は、クランク・アームの構造強
度を実質的に保有しないコアを用意する工程、
前記クランク・アームの両端部の2つの形成用部材を用意する工程、
一方向の連続的な構造繊維の少なくとも1つの層を有する第1の補強構造部を、前記コ
アの周りに軸方向に巻くことによって中間製品を用意する工程、
前記中間製品を、前記2つの形成用部材と、ポリマー材料を含んで、加圧下で流動可能
な充填材料の少なくとも1つの塊と一緒に、加圧部材が備えられている金型の前記クラン
ク・アームの形状を有するキャビテイに導入する工程、
前記加圧部材に所定の圧力を加え、前記充填材料を前記キャビテイへと流動させる工程
、
前記金型を、前記ポリマー材料の架橋温度に相当する温度まで加熱する工程、および
前記金型を開いて、形成されたクランク・アームを取り出す工程、
を具備する自転車のクランク・アームの製造方法。 - 請求項31において、前記中間製品を用意する工程が、一方向の連続的な構造繊維の少なくとも1つの束を、前記2つの形成用部材および前記コアの周囲にループ状に巻き付ける工程を含んでいる方法。
- 請求項31または32において、前記コアが、低い融点を有する金属材料で構成されており、前記金型を加熱する工程の後に、前記クランク・アームの表面に少なくとも1つの孔を形成し、前記クランク・アームを前記低い融点を有する金属材料の融点まで加熱し、前記低い融点を有する金属材料を流出させる工程をさらに含んでいる方法。
- 請求項33において、前記融点が、前記ポリマー材料の架橋温度よりも、約1℃と約25℃との間の値ΔTだけ高い方法。
- 請求項34において、前記融点が、前記ポリマー材料の架橋温度よりも約5℃に相当する値ΔTだけ高い方法。
- 請求項31〜35の何れか一項において、前記架橋温度が約60℃〜約180℃である方法。
- 請求項31〜36の何れか一項において、前記中間製品と前記充填材料の少なくとも1つの塊を金型のキャビテイに導入する工程の前に、または前記中間製品と前記充填材料の少なくとも1つの塊を金型のキャビテイに導入する工程の後かつ前記所定の圧力を加える工程の前に、
前記中間製品および前記充填材料の少なくとも1つの塊を予熱して、所定の予熱時間の
間、所定の予熱温度にする工程を含んでいる方法。 - 請求項37において、前記予熱温度が、約60℃〜約100℃である方法。
- 請求項37または38において、前記所定の予熱時間が、約5〜約70分である方法。
- 請求項31〜39の何れか一項において、前記所定の圧力が、5〜400barである方法。
- 請求項32〜40の何れか一項において、前記繊維の束が、前記コアの対向する長手側に形成された一対の収容座に収容される方法。
- 請求項41において、それぞれの収容座は、前記コアの側面および前記側面から側面に沿って突き出す突出面によって形成されており、
前記中間製品が前記金型の前記キャビテイに導入され、前記加圧部材が前記突出面を介
して前記繊維の束の第1の部分に作用する方法。 - 請求項42において、前記繊維の束の第2の部分のための保持部材が、前記コアの前記突出面とは反対側において、前記繊維の束に作用するように、前記形成用部材の少なくとも一方に、保持部材を設ける工程をさらに含んでいる方法。
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