JP2004231175A - 自転車用クランクアームアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】 過酷な運転環境に対して強い耐久性を示し、かつ軽量の自転車用クランクアームアセンブリを提供する。
【解決手段】 このアセンブリは、自転車用クランクアーム１４と、筒状部材４４とを備えている。自転車用クランクアームは、ボトムブラケット１６の車軸１６ｃに連結されるよう構成された第１端と、ペダル軸を受け取るための孔を備えた第２端とを備えている。筒状部材は、クランクアームの孔にプレスばめされる。筒状部材は、クランクアームの孔に、取り外し不能にプレスばめされた外周面４４ｄと、ペダル軸に連結されるように構成された内周面４４ｃとを備えた筒状部４４ａを有している。筒状部の外周面上には、筒状部材が自転車用クランクアームの孔に対して回転不能に連結されるようセレーション４４ｅが形成される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、自転車用クランクアームアセンブリ、特に、強化部材を有するペダル装着孔を備えた、自転車用クランクアームを有する自転車用クランクアームアセンブリに関する。

サイクリングは、交通の手段としてだけでなく、レクリエーションとしてもますます普及している。さらに、自転車競技は、非常に人気の高い競技スポーツになった。自転車がレクリエーション、交通、競技のいずれに使われる場合でも、自転車業界は自転車のフレームだけでなく、自転車の様々な部品にも絶えず改良を重ねてきている。特に自転車用クランクアームは、広範囲にわたって設計し直されてきている。

最近、一部の人は、山岳地帯での非常に荒々しい運転を楽しむようになっている。山道を運転する際、自転車の様々な部品が損傷される可能性が高くなる。山道での、そのような極端に荒々しい運転によって、時々破損される特定の部品の１つは、自転車用クランクアームである。自転車用クランクアームは、ペダルと、ボトムブラケットとの間に回転自在に連結されるので、ペダルが、岩、樹木、人工物などの外部の物体にぶつかる際、ペダルから自転車用クランクアームにしばしば非常に強い外力が加えられる。さらに、近年になって、自転車用クランクアームは、軽量化の目的により、アルミニウムなどの軽量の材料で作られるようになっている。その結果、そのような外力によって、このような軽量の自転車用クランクアームに、曲り、亀裂などの損傷がたびたび発生している。

したがって、自転車用クランクアームアセンブリは、多くの場合、ペダルのペダル軸が連結される部分で、クランクアームに連結される強化部材を備えている。強化部材は、ペダル及び自転車用クランクアームの連結部分における剛性を確保するために、通常は鋼などの剛性金属で構成される。そのような強化部材の一例として、自転車用クランクアームのペダル装着孔に挿入されて、ペダルのペダル車軸に連結されるブシュ部材を備えた強化部材が挙げられる。この強化部材は、ブシュ部材の外周面上と、内周面上とにねじが形成されている。ブシュ部材の外周面上の雄ねじは、自転車用クランクアームのペダル装着孔の内周面上の雌ねじと係合する。ブシュ部材の内周面上の雌ねじは、ペダル軸のねじと係合する。すなわち、強化部材は、クランクアームのペダル装着孔にねじ込み装着される一方、ペダル軸は、強化部材にねじ込み装着される。ただし、ねじは固有の遊びを有するので、従来の強化部材の配置によって、自転車用クランクアームと、ペダル軸との連結における遊びが増大する。ペダルを介してクランクアームに外力が加わる際、このクランクアームとペダル軸との連結部における遊びによって、自転車用クランクアームに、曲り、亀裂などの損傷がしばしば発生する。

上記の視点から、改良された自転車用クランクアームアセンブリが必要になっていることは、本開示から当該技術における当業者には明らかである。本発明では、本技術における上記の必要性ならびにその他の必要性を示し、本開示によって、当業者はそれを明確に理解することができる。
米国特許第５０６２３１８号 米国特許第５９８８０１６号 米国特許第６０２４６６２号

本発明の１つの目的は、非常に過酷な運転環境に対して強い耐久性を示し、かつ軽量の自転車用クランクアームアセンブリを提供することにある。

本発明の別の目的は、自転車用クランクアームの曲りまたは亀裂（あるいは両方）を防ぐ強化部材を備えた自転車用クランクアームアセンブリを提供することにある。

前記の目的は、自転車用クランクアームと、筒状部材とを備えた、自転車用クランクアームアセンブリを提供することによって達成できる。自転車用クランクアームは、ボトムブラケットの車軸に連結されるよう構成された第１端と、自転車用ペダル軸を受け取るための孔を備えた第２端とを備えている。筒状部材は、自転車用クランクアームの孔にプレスばめされる。筒状部材は、自転車用クランクアームの孔に、取り外し不能にプレスばめされた外周面と、ペダル軸に連結されるように構成された内周面とを備えた筒状部を有している。筒状部の外周面上には、筒状部材が自転車用クランクアームの孔に対して回転不能に連結されるようセレーションが軸方向に形成される。

当業者にとって、本発明のその他の目的、特徴、様相、利点は、添付された図面と共に、本発明の実施形態を開示するところの以下の詳細な説明から明らかになる。

ここでは、本発明の選択された実施形態を、図を参照しながら説明している。本開示から本技術に精通するものには明らかであるが、本発明による複数の実施形態の説明は、図示のみを目的とし、附随する請求事項や同等の請求による定義によって本発明を制限するものではない。

最初に図１を参照すると、本発明の一実施形態による自転車用クランクセット１２を備えた自転車１０を示している。自転車１０は、基本的に、クランクセット１２が従来の方法で連結されたフレーム１３を有している。以下に説明するように、自転車１０は、クランクセット１２の選択された部品を除き、従来と同様である。したがって、自転車１０及びその様々な部品について、本発明に関連するものを除き、ここでは説明または図示しない。すなわち、ここでは自転車用クランクセット１２についてのみ説明、図示している。

図２及び図３に示すように、クランクセット１２は、基本的に、１対のクランクアーム１４と、ボトムブラケット１６と、チェーンリング板１８と、１枚または複数のチェーンリングまたはスプロケット２０（１枚のみ図示）とを備えている。クランクアーム１４は、自転車１０の重量を減らす目的で、アルミニウムなどの剛性かつ軽量の材料で構成されるのが望ましい。以下に説明するように、クランクセット１２には、１対のペダル２２も連結される。ボトムブラケット１６、チェーンリング板１８、スプロケット２０、ペダル２２は、自転車業界では周知の従来通りの部品である。したがって、これらの部品に関する詳細は、本発明の説明に必要なものを除き、ここでは説明または図示しない。

図３に示すように、右及び左クランクアーム１４は、ボトムブラケット１６の車軸１６ｃの互いに対向する端部１６ａ及び１６ｂに各々連結される。勿論、右及び左クランクアーム１４がボトムブラケット１６の車軸１６ｃに装着される位置において、各々の装着構造にわずかな相違があることは、本開示から当該技術における当業者には明らかである。また、右クランクアーム１４は、スプロケット２０を支持するように、チェーンリング板１８に連結されるよう構成されるので、右クランクアーム１４と、左クランクアーム１４との間には、その違いから生じる僅かな相違が存在することは、本開示から当該技術における当業者には明らかである。ただし、これらの相違は、本発明にとって重要ではないので、右及び左クランクアーム１４は同一であるものと見なして説明している。

いずれにしろ、各々のクランクアーム１４は、内端部分３０と、中央本体部分３１と、外端部分３２とを有している。クランクアーム１４は、一体の部材で示されているが、必要または希望に応じて、２つまたはそれ以上の数の部分から構成されてもよいことは、本開示から当業者には明らかである。実際、シマノ株式会社に付与された Yamanaka による 米国特許第5,988,016号に開示されているように、中央本体部分３１は、２つの部分から構成される。ただし、図示の目的により、クランクアーム１４は、一体の部材で表現されている。

クランクアーム１４の内端部分３０は、ボトムブラケット１６の車軸１６ｃの両端１６ａ，１６ｂの一方を受け取るための車軸装着孔３４を有している。図６及び図７から最も明らかなように、車軸装着孔３４は、割孔である。すなわち、スロット３６が、車軸装着孔３４と長手方向に交差するように、内端部分３０を貫通して軸方向に延びている。さらに、クランクアーム１４の内端部分３０は、クランクアーム１４を１対のボルト（図示せず）を介してボトムブラケット１６の車軸１６ｃに固定装着するように、１対の締付け用横孔３８ａ，３８ｂも有している。図８から最も明らかなように、各々の締付け用横孔３８ａ，３８ｂは、特に、スロット３６の一方側に段付き部を備え、スロット３６の他方側にねじ部を備えている。締付け用横孔３８ａ，３８ｂは、スロット３６に対して各々反対方向に面する点を除き、同一である。クランクアーム１４をボトムブラケット１６の車軸１６ｃに固定装着するよう車軸装着孔３４の有効直径を変化させるために、締付け用横孔３８ａ，３８ｂは、スロット３６を横切って延びている。締付け用横孔３８ａ，３８ｂは、互いにほぼ平行であり、スロット３６に垂直な平面上に横たわっている。

図３及び図４に示すように、クランクアーム１４の外端部分３２は、強化部材４２が配置されるペダル装着孔４０を備えている。以下に説明するように、強化部材４２は、ブシュまたは筒状部材４４と座金４６とを備えている。図９に示すように、ペダル装着孔４０は、内側または第１座ぐり４８と、外側または第２座ぐり５０と、第１座ぐり４８及び第２座ぐり５０の間に延びる円筒面５２とを有している。第１座ぐり４８は、ペダル装着孔４０の内側に面する軸端に位置している。第２座ぐり５０は、ペダル装着孔４０の、第１座ぐり４８とは反対側の軸端に位置している。座ぐり４８及び５０の縦軸は、ペダル装着孔４０の円筒面５２の縦軸と同心である。

図８及び図９に示すように、第１座ぐり４８は、基本的に、当接面５４と、内周面５６とを備えている。当接面５４は、自転車１０に向かって軸方向に面している。したがって、当接面５４は、円筒面５２と、内周面５６との間に半径方向に延びている。図８から最も明らかなように、内周面５６は、円筒面５２と同心の円筒面であるのが望ましい。

第２座ぐり５０は、第１座ぐり４８よりも大きいのが望ましい。第２座ぐり５０は、当接面６４と、内周面６６とを備えている。当接面６４は、自転車１０から離れる向きに軸方向に面している。したがって、当接面６４は、円筒面５２と、内周面６６との間に半径方向に延びている。図８から最も明らかなように、内周面６６は、円筒面５２と同心の円筒面であるのが望ましい。

ここで、図４を参照すると、強化部材４２は、基本的に、筒状部材４４と座金４６とを備えている。筒状部材４４及び座金４６は、鋼などの剛性金属で構成されるのが望ましい。図４に示すように、筒状部材４４はペダル装着孔４０にプレスばめされ、座金４６は第２座ぐり５０に配置され、筒状部材４４に重なるように寸法決めされる。ただし、以下に説明するように、少なくともペダル２２がクランクアーム１４に組み立てられるまで、座金４６は筒状部材４４に接触しないのが望ましい。

筒状部材４４は、基本的に、筒状部４４ａと、取付用フランジ４４ｂとを備えている。筒状部４４ａは、ペダル装着孔４０の第１座ぐり４８に隣接するよう配置された第１軸端と、ペダル装着孔４０の第２座ぐり５０に隣接するよう配置された第２軸端とを備えている。取付用フランジ４４ｂは筒状部４４ａの第２軸端から外向きに延びている。図４に示すように、筒状部４４ａは、ペダル装着孔４０に配置されて、ペダル装着孔４０の軸方向のほぼ全長に渡って延びている。ただし、少なくともペダル２２がクランクアーム１４に組み立てられるまで、筒状部４４ａが座金４６に接触しないように、筒状部４４ａの第１軸端の縁が円筒面５２の外縁、すなわち当接面６４の延長面を越えないのが望ましい。一方、取付用フランジ４４ｂは、当接面５４に接触するように、第１座ぐり４８に配置される。

図１０から図１４に示すように、筒状部４４ａは、筒状部４４ａの第１及び第２軸端の間に延びる雌ねじを備えた内周面４４ｃを有している。筒状部４４ａは、さらに、筒状部４４ａの第１及び第２軸端の間に延びる外周面４４ｄも有している。外周面４４ｄは、軸方向に延びるセレーション４４ｅを備えた中央部を有している。

図１３及び図１４から最も明らかなように、セレーション４４ｅは、外周面４４ｄの周全体に渡って延びている。さらに、セレーション４４ｅの両軸端は、各々、取付用フランジ４４ｂと、筒状部４４ａの他端とから、等間隔に配置されるのが望ましい。筒状部４４ａが全長に渡ってペダル装着孔４０の円筒面５２にプレスばめされるように、外周面４４ｄの直径は、ペダル装着孔４０の円筒面５２の内径よりもわずかに大きいのが望ましい。筒状部４４ａがペダル装着孔４０の円筒面５２内に回転不能に固定されるように、セレーション４４ｅは、筒状部４４ａの外径よりも一様に大きい直径を有している。さらに具体的には、図１４に示すように、セレーション４４ｅは、複数の突起と、その突起に隣接する複数のくぼみとを備えるのが望ましい。突起は、外周面４４ｄから予め決められた長さだけ外側に向かって延びている。くぼみは、外周面４４ｄから予め決められた長さだけ内側に向かって延びている。予め決められた長さは、セレーション４４ｅ領域の直径が、円筒面５２の直径または幅よりもわずかに大きくなるように決定される。このようにして、筒状部材４４による回転または軸方向の移動を防ぐように、筒状部材４４をペダル装着孔４０にプレスばめすることができる。すなわち、筒状部材４４が、一旦、ペダル装着孔４０にプレスばめされると、筒状部材４４を取り外すことはできない。換言すれば、筒状部材４４は、取り外し不能にクランクアーム１４に連結される。したがって、筒状部材４４は、クランクアーム１４のペダル装着孔４０に固定連結される。さらに、筒状部材４４は、ペダル装着孔４０にプレスばめされるので、筒状部材４４とペダル装着孔４０との間には遊びは存在しない。

ここで図１５及び図１６を参照すると、座金４６は、最大外径または幅Ｄ１と、内径または幅Ｄ２を有するのが望ましい。外径Ｄ１は、第２座ぐり５０の内周面６６の直径または幅よりもわずかに小さいのが望ましい。座金４６の内径Ｄ２は、円筒面５２の内径または内幅よりもわずかに小さいのが望ましい。すなわち、座金４６は、第２座ぐり５０に適合して、当接面６４の面全体に接触するのが望ましい。さらに、輪の径幅が４．５ミリメートルになるように、外径Ｄ１は約２４ミリメートル、内径Ｄ２は約１５ミリメートルであるのが望ましい。座金４６は、第２座ぐり５０の内周面６６の軸方向長さにほぼ等しい厚みＴ１を有するのが望ましい。

ここで図１７を参照すると、クランクアーム１４と共に使用するためのペダル２２を示している。右側及び左側ペダル２２は、各々が互いの鏡像である点を除き、基本的に同一であることは、本開示から当該技術における当業者には明らかである。したがって、ここでは一方のペダルについてのみ説明および図示している。ペダル２２は、基本的に、ペダル本体２２ａと、ペダル本体２２ａから外側に向かって延びるペダル軸２２ｂとを備えている。ペダル軸２２ｂは、従来の方法でペダル本体２２ａに回転自在に取り付けられる。ペダル軸２２ｂの自由端は、内周面４４ｃのねじに合致するねじ２２ｃを有している。また、ペダル軸２２ｂの自由端は、座金４６に当接する当接フランジ２２ｄも有している。

ペダル２２がクランクアーム１４に装着される際、座金４６は、ペダル軸２２ｂの当接フランジ２２ｄと、第２座ぐり５０の当接面６４との間に配置されるように準備される。座金４６は、外力がペダル２２に掛けられる際に、ペダル２２によってクランクアーム１４の外端部分３２に加えられる応力を分散するように構成されている。さらに具体的には、ペダル２２が外力を受けると、外力の一部は、ペダル軸２２ｂの当接フランジ２２ｄを通じて、座金４６に加えられる。座金４６は、当接面６４のほぼ面全体に接触するように配置されるので、座金４６に加えられた外力の一部は、座金４６を通じて、当接面６４のほぼ面全体に分散される。本発明による当接面６４及び座金４６は、従来のクランクアームアセンブリよりも広い接触面領域を持つように準備される。したがって、ペダルから座金４６に伝えられた外力が、従来のクランクアームアセンブリよりもさらに効率的にクランクアーム１４に分散されるので、本発明によるクランクアームアセンブリは、外力に対するより大きな耐性を有している。このようにして、非常に過酷な運転環境でのペダル２２から伝えられる外力によって、クランクアーム１４が損傷されるのを防いでいる。

ここで使用するように、以下「前方、後方、上方、下方、垂直、水平、下、横」などの方向を示す用語、ならびに他の同様の方向を表す用語は、本発明の装着された自転車の方向を表している。したがって、本発明を説明するこれらの用語は、本発明の装着された自転車を基準として解釈されなければならない。

ここで使用されている「ほぼ」、「約」、「おおよそ」などの程度を表す用語は、最終結果が著しく変化しないような、妥当な量の変化を意味する修正用語である。これらの用語は、修正対象の用語の意味を否定しない場合は、±５％の偏差を含むものと解釈される。

ここでは、本発明の選択された実施形態を説明、図示しているが、本開示から本技術に精通するものには明らかであるが、請求項で定義された本発明の意図または範囲から離れることなく、様々な修正、変更を加えることができる。さらに、本発明による複数の実施形態の説明は、図示のみを目的とし、附随する請求項や同等の請求項による定義によって本発明を制限するものではない。

本発明の一実施形態による１対の自転車用クランクアームアセンブリを有する自転車用クランクセットが装着された自転車の側面図。 本発明の一実施形態による、図１に示された自転車用クランクセットの右側面図。 本発明による、１つのスプロケットのみが取り付けられ、右クランクアームが断面で示された、図１及び図２に示された自転車用クランクセットの部分的後方端面図。 本発明による、図１から図３に示された自転車用クランクセットの右クランクアームの底部または外端部を示す部分的拡大断面図。 本発明による、図１から図３に示された自転車用クランクセットの左クランクアームの前方端面図。 本発明による、図１から図３に示された自転車用クランクセットの、図５の左クランクアームの外側正面図。 本発明による、図１から図３に示された自転車用クランクセットの、図５及び図６の左クランクアームの上面図。 本発明による、図１から図３に示された自転車用クランクセットの、図５から図７の左クランクアームの内側正面図。 図５から図８に示された左クランクアームの、図８の９−９線による長手方向断面図。 本発明による、図１から図３に示された自転車用クランクセット用強化部材の筒状部材の側面図。 本発明による、図１から図３に示された自転車用クランクセットの、図１０の筒状部材の外側端面図。 本発明による、図１０から図１１に示された筒状部材の、図１１の１２−１２線による長手方向断面図。 本発明による、図１０から図１２に示された筒状部材の部分的拡大断面図。 本発明による、図１０から図１３に示された筒状部材の、図１３の１４−１４線による部分的拡大長手方向断面図。 本発明による、図１から図３に示された自転車用クランクセット用強化部材の座金の端面図。 本発明による、図１５に示された座金の、図１５の１６−１６線による断面図。 図１から図３に示された自転車用クランクセットと共に使用される自転車用右側ペダルの上面図。

符号の説明

１６ ボトムブラケット
１６ｃ 車軸
１４ クランクアーム
４４ 筒状部材
４４ａ 筒状部
４４ｂ 取付用フランジ
４４ｃ 内周面
４４ｄ 外周面
４４ｅ セレーション
４６ 座金
５０ 座ぐり

Claims (10)

1. ボトムブラケットの車軸に連結されるよう構成された第１端と、自転車用ペダル軸を受け取るための孔を有する第２端とを備えた自転車用クランクアームと、
   前記自転車用クランクアームの孔にプレスばめされた筒状部材とを備え、
   前記筒状部材は、
   前記自転車用クランクアームの孔に取り外し不能にプレスばめされた外周面と、ペダル軸に連結されるように構成された内周面とを備えた筒状部と、
   前記筒状部材が前記自転車用クランクアームの孔の内部に回転不能に連結されるように、前記筒状部の外周面上に軸方向に形成された複数のセレーションとを備えている、
   自転車用クランクアームアセンブリ。
2. 前記複数のセレーションは、前記筒状部の第１及び第２軸端から軸方向に間隔を置いて形成された前記筒状部の中央部外周面に形成されている、請求項１に記載の自転車用クランクアームアセンブリ。
3. 前記内周面は前記自転車用ペダル軸と螺合するねじを備えている、請求項１に記載の自転車用クランクアームアセンブリ。
4. 前記筒状部の軸端の１つに隣接して配置される孔を有する座金をさらに備えている、請求項１に記載の自転車用クランクアームアセンブリ。
5. 前記筒状部材は、前記筒状部の１つの軸端から前記筒状部の中心軸にほぼ垂直な方向に外向きに延び、前記自転車用クランクアームの第１軸端に隣接する外周領域に接触する取付用フランジを備えている、請求項１に記載の自転車用クランクアームアセンブリ。
6. 前記自転車用クランクアームは、孔の軸端の１つに設けられ、座金が配置される座ぐりを備えている、請求項１に記載の自転車用クランクアームアセンブリ。
7. 前記座金の孔は、前記筒状部の内周面の直径よりも大きく、前記筒状部のの外周面の直径よりも小さい径を有している、請求項４又は６に記載の自転車用クランクアームアセンブリ。
8. 前記座金の外径は、前記筒状部の外周面の直径よりも大きい、請求項７に記載の自転車用クランクアームアセンブリ。
9. 前記座ぐりは、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲の孔の最大幅よりも大きい最大径幅を有している、請求項８に記載の自転車用クランクアームアセンブリ。
10. 前記座金は、前記自転車用クランクアームの孔の座ぐりの軸方向深さとほぼ等しい厚みを有している、請求項６に記載の自転車用クランクアームアセンブリ。
    

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