JP2006151158A - 自転車用クランク軸受組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸支持部材がハンガー部にねじ込み固定される自転車用クランク軸受組立体において、玉当たりの調整を容易に行えるようにする。
【解決手段】 ボトムブラケット５５は、両端内周面に雌ねじ部２９ａ，２９ｂが形成されたハンガー部２９に両端に左右１対のクランク５２，５１が装着されるクランク軸５４を回転自在に装着する組立体であって、左右１対の軸受ハウジング６０，６１と、左右１対の軸受６３，６４と、ロックナット７０とを備えている。軸受ハウジング６０，６１は、雌ねじ部２９ａ，２９ｂに螺合する雄ねじ部６０ｃ，６１ｃと、雄ねじ部２９ａ，２９ｂの軸方向外側に配置された軸受収納部６０ａ，６１ａとを有する部材である。軸受６３，６４は、軸受収納部６０ａ，６１ａに各別に収納された軸受であり、左右１対のクランク５２，５１により軸方向外側への移動が規制されかつ軸受ハウジング６０，６１により軸方向内側への移動が規制される軸受である。ロックナット７０は、雄ねじ部２９ａに装着されるナットである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、軸受組立体、特に、自転車のフレームに設けられ両端内周面に第１及び第２雌ねじ部が形成されたハンガー部に両端に左右１対のクランクが装着されるクランク軸を回転自在に装着する自転車用クランク軸受組立体に関する。

自転車のハンガー部には、ボトムブラケットと呼ばれるクランク軸受組立体が装着される（たとえば、特許文献１参照）。従来のクランク軸組立体は、第１及び第２軸受収納部を有しハンガー部の両端に各別にねじ込まれる第１及び第２軸支持部材と、第１及び第２軸支持部材に収納された第１及び第２軸受とを有している。クランク軸は、両軸受に回転自在に支持されており、その両端には、左右のクランクが回転不能に装着される。

従来のクランク軸受組立体では、右側のギヤクランクはクランク軸の右端に一体でカシメ固定されている。第１及び第２軸受の内輪は、左右のクランクの内側端部により挟持されており左右のクランクにより押圧可能に配置されている。左クランクはクランク軸の左端外周面に形成されたセレーションによりクランク軸に回転不能に装着され、かつ左端内周面に螺合する固定ボルトによりクランク軸に固定される。固定ボルトで左クランクをクランク軸に固定すると、左右のクランクが第１及び第２軸受の内輪の軸方向外側面に接触して内輪を軸方向内側に押圧する。この押圧力の加減により玉当たりを調整し軸方向のがたをなくすことができる。また、左クランクのクランク軸装着部分には、径方向に沿ってスリットが形成されている。固定ボルトによる左クランクの固定後に、このスリットの幅を２本の取付ボルトで狭めることにより、左クランクをクランク軸にさらに強固に固定できる。
特開２００４−２４９７７０号公報

前記従来の構成では、左クランクを固定する固定ボルトで左クランクを介して軸受の内輪を押圧することにより、軸受の玉当たりを調整しつつ左クランクをクランク軸に固定し、その後に取付ボルトによりスリット幅を狭めることにより左クランクをクランク軸にさらに強固に固定している。このため、左クランク固定後に玉当たりを再調整する場合、取付ボルトを緩めさらに固定ボルトを回して調整する必要があり、玉当たりの再調整が煩わしい。

本発明の課題は、軸支持部材がハンガー部にねじ込み固定される自転車用クランク軸受組立体において、玉当たりの調整を容易に行えるようにすることにある。

発明１に係る自転車用クランク軸受組立体は、自転車のフレームに設けられ両端内周面に第１及び第２雌ねじ部が形成されたハンガー部に両端に左右１対のクランクが装着されるクランク軸を回転自在に装着する組立体であって、第１軸支持部材と、第２軸支持部材と、第１及び第２軸受と、ロックナットとを備えている。第１軸支持部材は、外周面に形成され第１雌ねじ部に螺合する第１雄ねじ部と、内周面に設けられた第１軸受収納部とを有する部材である。第２軸支持部材は、外周面に形成され第２雌ねじ部に螺合する第２雄ねじ部と、内周面に設けられた第２軸受収納部とを有する部材である。第１及び第２軸受は、第１及び第２軸受収納部に各別に収納された軸受であり、クランク軸により軸方向外側への移動が規制されかつ第１及び第２軸支持部材により軸方向内側への移動が規制される軸受である。ロックナットは、第１及び第２雄ねじ部の少なくともいずれかに装着される少なくとも１つのナットである。

このクランク軸受組立体では、ハンガー部の第１及び第２雌ねじ部に第１及び第２軸支持部材の第１及び第２雄ねじ部を螺合させて第１及び第２軸支持部材をハンガー部に装着する。この軸支持部材のハンガー部への装着の際に、少なくともいずれかの雄ねじ部に予めロックナットを装着しておく。そして、クランク軸が装着され、さらに左右１対のクランクがクランク軸の両端に装着されると、クランク軸により軸受の軸方向外側への移動が規制されるとともに、両軸支持部材により軸方向内側への移動が規制される。この状態で、第１及び第２軸支持部材のうち、ロックナットが装着された側の軸支持部材を緩む方向に回動させると、それに装着された軸受が軸方向外側にクランク軸に向けて押圧され玉当たりを調整できる。そして、調整が終わると、ロックナットにより軸支持部材の回り止めを行い、軸支持部材の軸方向位置がずれないようにする。ここでは、ロックナットを設けることにより、軸支持部材の軸方向の任意の位置で固定できるようにしたので、軸支持部材で玉当たりの調整を行える。このため、クランクにより玉当たりを調整する必要がなくなり、玉当たりの調整を容易に行えるようになる。

発明２に係る自転車用クランク軸受組立体は、自転車のフレームに設けられ両端内周面に第１及び第２雌ねじ部が形成されたハンガー部に両端に左右１対のクランクが装着されるクランク軸を回転自在に装着する組立体であって、第１軸支持部材と、第２軸支持部材と、第１及び第２軸受と、ロックナットとを備えている。第１軸支持部材は、外周面に形成され第１雌ねじ部に螺合する第１雄ねじ部と、内周面に設けられた第１軸受収納部とを有する部材である。第２軸支持部材は、外周面に形成され第２雌ねじ部に螺合する第２雄ねじ部と、内周面に設けられた第２軸受収納部とを有する部材である。第１及び第２軸受は、第１及び第２軸受収納部に各別に収納された軸受であり、左右１対のクランクにより軸方向外側への移動が規制されかつ第１及び第２軸支持部材により軸方向内側への移動が規制される軸受である。ロックナットは、第１及び第２雄ねじ部の少なくともいずれかに装着される少なくとも１つのナットである。

このクランク軸受組立体では、ハンガー部の第１及び第２雌ねじ部に第１及び第２軸支持部材の第１及び第２雄ねじ部を螺合させて第１及び第２軸支持部材をハンガー部に装着する。この軸支持部材のハンガー部への装着の際に、少なくともいずれかの雄ねじ部に予めロックナットを装着しておく。そして、クランク軸が装着され、さらに左右１対のクランクがクランク軸の両端に装着されると、左右１対のクランクにより軸受の軸方向外側への移動が規制されるとともに、両軸支持部材により軸方向内側への移動が規制される。この状態で、第１及び第２軸支持部材のうち、ロックナットが装着された側の軸支持部材を緩む方向に回動させると、それに装着された軸受が軸方向外側にクランクに向けて押圧され玉当たりを調整できる。そして、調整が終わると、ロックナットにより軸支持部材の回り止めを行い、軸支持部材の軸方向位置がずれないようにする。ここでは、ロックナットを設けることにより、軸支持部材の軸方向の任意の位置で固定できるようにしたので、軸支持部材で玉当たりの調整を行える。このため、クランクにより玉当たりを調整する必要がなくなり、玉当たりの調整を容易に行えるようになる。

発明３に係る自転車用クランク軸受組立体は、発明１又は２に記載の組立体において、第１及び第２軸受収納部は、第１及び第２雄ねじ部の内周側にそれぞれ配置されている。この場合には、第１及び第２軸受収納部と第１及び第２雄ねじ部とがそれぞれ軸方向に少なくとも一部が重なり合うように配置されるので、クランク軸受組立体のコンパクト化及び軽量化を図ることができる。

発明４に係る自転車用クランク軸受組立体は、発明１又は２に記載の組立体において、第１及び第２軸受収納部は、第１及び第２雄ねじ部の軸方向外側にそれぞれ配置されている。この場合には、軸受が雄ねじ部の軸方向外側に配置されるので、軸受間距離が長くなるとともにクランクから軸受までの距離が短縮し、クランク軸の剛性を高めることができる。

発明５に係る自転車用クランク軸受組立体は、発明１、３又は４に記載の組立体において、第１及び第２軸受は、外輪と内輪と両輪の間に配置された転がり部材とを有する転がり軸受であり、クランク軸は内輪の軸方向外側への移動を規制し、第１及び第２軸支持部材は外輪の軸方向内側への移動を規制する。この場合には、クランク軸により内輪を規制し軸支持部材により外輪を規制しているので、規制部分を外周面から突出せずに設けることにより軸支持部材をハンガー部に装着した後にクランク軸を装着できる。

発明６に係る自転車用クランク軸受組立体は、発明２から４のいずれかに記載の組立体において、第１及び第２軸受は、外輪と内輪と両輪の間に配置された転がり部材とを有する転がり軸受であり、左右１対のクランクは内輪の軸方向外側への移動を規制し、第１及び第２軸支持部材は外輪の軸方向内側への移動を規制する。この場合には、最後に装着される左右１対のクランクのいずれかで内輪を規制できるので、クランク軸で内輪を規制する必要がなくなり、軸支持部材をハンガー部に装着した後にクランク軸を装着できる。

発明７に係る自転車用クランク軸受組立体は、発明４から６のいずれかに記載の組立体において、第１及び第２軸受収納部は、第１及び第２雄ねじ部より大径であり、ハンガー部の軸方向外側に配置される。この場合には、軸受がハンガー部の軸方向外側に配置されるので、軸受間距離がさらに長くなるとともに、クランク軸の外径を大きくすることができ、クランク軸の剛性をさらに高めることができる。

発明８に係る自転車用クランク軸受組立体は、発明２から７のいずれかに記載の組立体において、クランク軸の右端には、右クランクが回転不能にカシメ固定されており、ロックナットは、第１及び第２雄ねじ部のうち左クランクが配置される側の雄ねじ部に装着されている。この場合には、スプロケットなどの比較的大径の部品が配置される右クランクではなく左クランク側にロックナットが配置されるのでロックナットや軸支持部材を回しすい。このため、玉当たりの調整がさらに容易になる。

発明９に係る自転車用クランク軸受組立体は、発明１から８のいずれかに記載の組立体において、第１及び第２軸支持部材を同芯に連結し内部をクランク軸が通過可能な連結部材をさらに備える。この場合には、２つの軸支持部材を連結することにより、クランク軸が連結部材により一方の軸支持部材から他方の軸支持部材に案内される。このため、クランク軸の装着が容易になる。

本発明によれば、ロックナットを設けることにより、軸支持部材の軸方向の任意の位置で固定できるようにしたので、軸支持部材で玉当たりの調整を行える。このため、クランクにより玉当たりを調整する必要がなくなり、玉当たりの調整を容易に行えるようになる。

＜第１実施形態＞
図１において、本発明の一実施形態を採用した自転車は、たとえばドロップタイプのハンドル部１４を有するロードバイク１０である。ロードバイク１０は、車体の骨格をなすダイヤモンド形のフレーム１１を備えている。フレーム１１は、フレーム体１２と、フレーム体１２の前部に斜め縦軸回りに回転自在に支持され、下部が２股に分かれたフロントフォーク１３とを有している。また、ロードバイク１０は、フロントフォーク１３に連結されたハンドル部１４と、フレーム体１２の下部に取り付けられ、踏み力を駆動力に変換する駆動部１５と、フロントフォーク１３の下端に回転自在に支持された前輪１６と、フレーム体１２の後部に回転自在に支持された後輪１７と、前後の制動装置１８，１９とを備えている。

フレーム体１２は、三角形状の前三角２０と、前三角２０の後方に配置された後三角２１とを有している。前三角２０は、横方向に配置された上パイプ２５と、上パイプ２５の下方に前上がりに配置された下パイプ２６と、上パイプ２５および下パイプ２６の前端を接合するヘッドパイプ２７と、上パイプ２５および下パイプ２６の後端を接合し、斜め上方に延びる立パイプ２８とから構成されている。立パイプ２８にはサドル３２を固定したシートポスト３３が上下位置を調節可能に固定されている。立パイプ２８と下パイプ２６との接合部には、筒状のハンガー部２９（図２）が形成されている。後三角２１は、立パイプ２８に前端が接合され２股に分かれて斜め下方に延びるシートステイ３０と、立パイプ２８の下端から後方に２股に分かれて延び、シートステイ３０の後端に接合されたチェーンステイ３１とから構成されている。

フロントフォーク１３の上部にはハンドル部１４を構成するハンドルステム３５が上下に移動可能に固定されている。ハンドルステム３５の上端には、左右に延びる両端が湾曲したハンドルバー３６が固定されている。ハンドルバー３６の両端には、変速機能付のブレーキレバー３８が取り付けられている。

駆動部１５は、ハンガー部２９に設けられたクランク部４１と、後輪１７のフリーハブに回転不能に取り付けられた小ギヤ部４３と、クランク部４１と小ギヤ部４３との間に架け渡されたチェーン４４と、変速用のフロントディレーラ４５およびリアディレーラ４６とを有している。フロントディレーラ４５は、チェーン４４が挿通するチェーンガイド４５ａを有している。

クランク部４１は、図２に示すように、フレーム１１のハンガー部２９に回転自在に支持されたクランク軸５４を有するクランク軸組立体５０と、クランク軸５４の右端に一体的にカシメ固定され先端にペダル５３（図１）が装着された右クランク５１と、クランク軸５４の左端に着脱自在に固定される左クランク５２とを有している。

クランク軸組立体５０は、図２に示すように、クランク軸５４と、ハンガー部２９に装着されクランク軸５４を回転自在に支持するボトムブラケット（本願発明の一実施形態に係るクランク軸受組立体の一例）５５とを有している。

クランク軸５４は、たとえばクロムモリブデン鋼等の高剛性を有する合金製の中空のパイプ状部材である。クランク軸５４の左端内周面には、左クランク５２を固定するために固定ボルト５９がねじ込まれる雌ねじ部５４ａが形成されている。また、クランク軸５４の左端外周面には、図３及び図４に示すように、左クランク５２を回転不能に連結するためのセレーション５４ｂが形成されている。

ボトムブラケット５５は、図２に示すように、ハンガー部２９の両端からねじ込まれる左右の軸受ハウジング（第１及び第２軸支持部材の一例）６０，６１と、左右の軸受ハウジング６０，６１を同芯に連結する筒状の連結部材６２と、左右の軸受ハウジング６０，６１に装着された左右の軸受６３，６４と、左右の軸受６３，６４の内輪とクランク軸５４との間に装着される左右のカバー部材６５，６６と、左側の軸受ハウジング６０に螺合するロックナット７０とを有している。

左右の軸受ハウジング６０，６１は、段付き筒状の部材であり、軸受６３，６４が各別に収納される軸受収納部６０ａ，６１ａと、軸受収納部６０ａ，６１ａと並べて配置されハンガー部２９の端部に回転不能に装着される装着部６０ｂ，６１ｂとをそれぞれに有している。軸受収納部６０ａ，６１ａは、装着部６０ｂ，６１ｂの軸方向外側に配置されており、装着部６０ｂ，６１ｂより大径である。ハンガー部２９は、左右の両端内周面に雌ねじ部２９ａ，２９ｂを有しており、装着部６０ｂ，６１ｂは、雌ねじ部２９ａ，２９ｂに螺合する雄ねじ部６０ｃ，６１ｃを有している。通常、クランクの回転による緩みを防止するため、左側の雌ねじ部２９ａは右ねじで右側の雌ねじ部は左ねじである。したがって、これらに螺合する雄ねじ部６０ｃは右ねじ、雄ねじ部６１ｃは左ねじである。

連結部材６２は、クランク軸５４が通過可能な内径を有する筒状の部材であり、両端内周面が左右の軸受ハウジング６０，６１の装着部６０ｂ，６１ｂの内周面に嵌合している。連結部材６２と軸受ハウジング６０，６１との連結部分には、Ｏリング６８，６９が装着されている。

軸受６３，６４は、内輪６３ａ，６４ａ及び外輪６３ｂ，６４ｂと、内輪６３ａ，６４ａと外輪６３ｂ，６４ｂとの間に配置された球体やコロ等の転がり部材６３ｃ，６４ｃとを有する玉軸受やコロ軸受等の転がり軸受である。軸受６３，６４は、カバー部材６５，６６を介して左右のクランク５２，５１により内輪６３ａ，６４ａのそれぞれ軸方向外側（軸受６３は図２左側、軸受６４は図２右側）への移動が規制され、軸受ハウジング６０，６１により外輪６３ｂ，６４ｂのそれぞれ軸方向内側（軸受６３は図２右側、軸受６４は図２左側）への移動が規制されるように配置されている。軸受６３，６４は、内輪６３ａ，６４ａと外輪６３ｂ，６４ｂとの間にシールが装着されたシールドベアリングであり、グリースが予め封入されたものである。これにより、潤滑のためのメンテナンスを省くことができる。このように、ハンガー部２９の軸方向外側に軸受６３，６４を配置することによりクランク軸５４の軸径を大きくすることができ、クランク軸５４を中空形状にして軽量化を図ってもクランク軸５４の強度や剛性を高く維持できる。

カバー部材６５，６６は、軸受ハウジング６０，６１の外側端面をカバーするたとえば硬質な合成樹脂製の部材であり、左右のクランク５２，５１と軸受６３，６４の内輪６３ａ，６４ａとに挟まれた状態で配置されている。

ロックナット７０は、図５に示すように、扁平な正１２角形形状のナットであり、工具が係止される１２角の工具係止部７０ａと、雄ねじ部６０ｃに螺合する雌ねじ部７０ｂとを有している。ロックナット７０は、ハンガー部２９の雌ねじ部２９ａとで、軸受ハウジング６０をダブルナット作用により回り止めし、軸受ハウジング６０の軸方向に任意の位置で固定可能にするために設けられている。ロックナット７０を装着することにより、軸受ハウジング６０を用いて玉当たりの調整を行える。

右クランク５１は、スプロケット７１，７２を装着可能なギヤクランクであり、円形の空間で構成されクランク軸５４の右端に回転不能に装着される係合凹部７８を有するクランク連結部７５と、クランク連結部７５から放射状に延びる大小２枚のスプロケット７１，７２を先端に装着可能な５つのアーム部７６と、クランク軸５４の右端に固定され先端にペダル装着孔７７ａが形成された右クランクアーム部７７とを有している。右クランク５１のクランク連結部７５の軸方向の内側端面７５ａは、カバー部材６６を介して軸受６４の内輪６４ａを押圧可能である。

左クランク５２は、図２〜図４に示すように、先端にペダル５３がねじ込まれるペダル装着孔８５ａが形成された中空構造の左クランクアーム部８５を有している。左クランク５２は、中心にクランク軸５４に回転不能に連結される連結孔５２ａを有している。連結孔５２ａには、セレーション５４ｂに噛み合い、クランク軸５４に所定の回転位相で回転不能に連結するためのセレーション５２ｂが形成されている。左クランク５２の軸方向の内側端面５２ｃは、カバー部材６５を介して軸受６３の内輪６３ａを押圧可能である。左クランク５２は、クランク軸５４の雌ねじ部５４ａにねじ込まれる固定ボルト５９によりクランク軸５４に固定されるとともに、固定ボルト５９のねじ込みにより軸受６３，６４を左右のクランク５２，５１とともに内側に押圧可能である。これにより、軸受６３，６４の玉当たりを調整可能である。なお、左クランク５２のクランク軸５４に装着される連結孔５２ａには径方向に延びるスリット５２ｄが形成されている。スリット５２ｄのスリット幅は、スリット５２ｄを横断するように配置された取付ボルト６７ａ，６７ｂにより狭めることができるようになっている。この２本の取付ボルト６７ａ，６７ｂを締め付けることにより、左クランク５２は強固にクランク軸５４に固定されている。この２本の取付ボルト６７ａ，６７ｂは、たとえば六角穴付きボルトであり、頭部が異なる方向から挿入されている。

このような構成のクランク軸組立体５０をハンガー部２９に装着する際には、最初に左右の軸受ハウジング６０，６１に、軸受６３，６４やカバー部材６５，６６を予め装着しておく。また、いずれかの軸受ハウジング６０，６１に連結部材６２を装着しておく。また、軸受ハウジング６０の雄ねじ部６０ｃにロックナット７０を装着しておく。この状態でハンガー部２９の雌ねじ部２９ａ，２９ｂに軸受ハウジング６０，６１をねじ込む。このとき、軸受ハウジング６１はハンガー部２９の端面に軸受収納部６１ａが接触するように所定範囲のトルクで奥までねじ込む。軸受ハウジング６０はハンガー部２９にロックナット７０を挟んだ状態で所定範囲のトルクで奥までねじ込む。そして、ロックナット７０をハンガー部２９に接触するように回してロックする。これにより、左側の軸受ハウジング６０が回り止めされ、ねじが緩みにくくなり、軸方向位置が固定される。

次に、クランク軸５４が一体で固定された右クランク５１を軸受ハウジング６１側から挿入する。そして、左側の軸受ハウジング６０から突出したクランク軸５４の先端に右クランク５１と１８０度異なる回転位相で左クランク５２を装着する。なお、図４に示すように、セレーション５２ｂ，５４ｂには、右クランク５１と左クランク５２とが１８０度の回転位相に配置されるように他の部分より周方向長さが長い特別の凹凸部５２ｆ，５４ｆが、たとえば１つだけ形成されている。したがって、特別の凹凸部５２ｆ，５４ｆを係合させることにより、両クランク５２，５１は、１８０度の回転位相に配置される。

この状態で固定ボルト５９をクランク軸５４に装着し、左クランク５２をクランク軸５４に固定する。このとき、固定ボルト５９を締め込むとクランク軸５４が図２左側に移動し、左右のクランク５２，５１の内側端面５２ｃ，７５ａがカバー部材６５，６６を介して軸受６３，６４の内輪６３ａ，６４ａを内側に押圧する。この押圧量を調整してクランク軸５４の左右のがたをなくす玉当たりの調整を左クランク５２の装着と同時に行う。玉当たりの調整が終わると、左クランク５２の取付ボルト６７ａ，６７ｂを締め付けて左クランク５２をクランク軸５４に強固に固定する。

この状態で初期の玉当たりの調整は完了する。しかし、自転車に乗っていると、徐々に玉当たりの調整が崩れて軸方向のがたが発生し、玉当たりの再調整を行う必要が生じるときがある。このときは、ロックナット７０をいったん緩める。これにより、軸受ハウジング６０の回り止めが解除され、軸受ハウジング６０を緩み方向に回転させることができる。軸受ハウジング６０を緩み方向に回転させると、左側の軸受ハウジング６０が軸受６３の外輪６３ｂを軸方向外側（図３左側）に押圧する。これにより、軸受６３，６４のがたが少なくなり、玉当たりの再調整を行える。そして、がたが無くなりかつ回転がスムースな状態になると、ロックナット７０を回してハンガー部２９の端面に向けて締め込む。これにより、軸受ハウジング６０が回り止めされ、軸受ハウジング６０の軸方向位置がずれないようになる。

ここでは、ロックナット７０を設けることにより、軸受ハウジング６０の軸方向の任意の位置で固定できるようにしたので、軸受ハウジング６０で玉当たりの調整を行える。このため、クランクにより玉当たりを調整する必要がなくなり、玉当たりの調整を容易に行えるようになる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、軸受６３，６４の内輪６３ａ，６４ａが左右１対のクランク５２，５１により軸方向外側への移動が規制されている。一方、第２実施形態では、図６に示すように、軸受１６３，１６４の内輪１６３ａ，１６４ａがクランク軸１５４により軸方向外側への移動が規制されている。

図６において、第２実施形態は、第１実施形態と比べて、駆動部のクランク部１４１の構成が異なる。したがってクランク部１４１以外の説明は省略する。クランク部１４１は、ハンガー部２９に回転自在に支持されたクランク軸１５４を有するクランク軸組立体１５０と、クランク軸１５４の右端に着脱自在に固定され先端にペダル５３（図１）が装着された右クランク１５１と、クランク軸１５４の左端に着脱自在に固定され先端にペダル５３（図１）が装着された左クランク１５２とを有している。

クランク軸組立体１５０は、クランク軸１５４と、ハンガー部２９に装着されクランク軸１５４を回転自在に支持するボトムブラケット（本願発明の一実施形態に係るクランク軸受組立体の一例）１５５とを有している。

クランク軸１５４は、たとえばアルミニウム合金製の中実又は中空の軸部材である。クランク軸１５４の両端には、左右のクランク１５２，１５１を回転不能に固定するために固定ボルト１５９がねじ込まれる雌ねじ部１５４ａ（左側のみ図示）が形成されている。また、クランク軸５４の両端外周面には、左右のクランク１５２，１５１を回転不能に連結するための先細りテーパ形状の４平面を有する回転係止部１５４ｂ（右側のみ図示）が形成されている。

ボトムブラケット１５５は、ハンガー部２９の両端からねじ込まれる左右の軸受ハウジング（第１及び第２軸支持部材の一例）１６０，１６１と、左右の軸受ハウジング１６０，１６１を同芯に連結する筒状の連結部材１６２と、左右の軸受ハウジング１６０，１６１に設けられた左右の軸受１６３，１６４と、左側の軸受ハウジング１６０に螺合するロックナット７０とを有している。

左右の軸受ハウジング１６０，１６１は、段付き筒状の部材であり、内側に軸受１６３，１６４の外輪１６３ｂ，１６４ｂを構成する湾曲する玉受け面が形成された軸受収納部１６０ａ，１６１ａと、軸受収納部１６０ａ，１６１ａと並べて配置されハンガー部２９の端部に回転不能に装着される装着部１６０ｂ，１６１ｂとをそれぞれに有している。軸受収納部１６０ａ，１６１ａは、軸受装着部１６０ａ，１６１ａの軸方向外側に配置されており、装着部１６０ｂ，１６１ｂより大径である。ハンガー部２９は、左右の両端内周面に雌ねじ部２９ａ，２９ｂを有しており、装着部１６０ｂ，１６１ｂは、雌ねじ部２９ａ，２９ｂに螺合する雄ねじ部６０ｃ，６１ｃを有している。通常、クランクの回転による緩みを防止するため、左側の雌ねじ部２９ａは右ねじで右側の雌ねじ部は左ねじである。したがって、これらに螺合する雄ねじ部１６０ｃは右ねじ、雄ねじ部１６１ｃは左ねじである。

連結部材１６２は、第１実施形態と同様な構成であり説明を省略する。なお、第１実施形態でも同様であるが、連結部材１６２を設けなくてもよい。

軸受１６３，１６４は、内輪１６３ａ，１６４ａ及び軸受収納部１６０，６１と一体形成された外輪１６３ｂ，１６４ｂと、内輪１６３ａ，１６４ａと外輪１６３ｂ，１６４ｂの間に配置された球体等の転がり部材１６３ｃ，１６４ｃを有する玉軸受等の転がり軸受である。左側の軸受１６３の内輪１６３ａは、クランク軸１５４に軸方向外側への移動が記載された状態で着脱自在に装着されている。具体的には、クランク軸１５４の内輪装着部分には、外周面の対向する２箇所に数字の７字状の係止溝１５４ｃ（図６では１つのみ図示）が軸部分の左端部から形成されている。また、内輪１６３ａの内周面には、係止溝１５４ｃに係合する１対の係止突起１６３ｄ（図６では１つのみ図示）が形成されている。係止溝１５４ｃに係止突起１６３ｄを係止させた状態で内輪１６３ａを軸部分の左端から装着し軸方向右側に移動させたのみ僅かに回転させさらに軸方向左側に移動させる。これにより、内輪１６３ａは、軸方向左側への移動が規制された状態でクランク軸１５４に装着される。また、右側の軸受１６４の内輪１６４ａは、クランク軸１５４と一体又はクランク軸１５４に、たとえば圧入や接着や溶接等の適宜の固定手段により固定されている。また、クランク軸１５４の内輪装着部分の右側に大径の当接部を設け、リング状の内輪１６４ａを左側から装着し、内輪１６４ａｋの軸方向右側への移動を規制してもよい。また、外輪１６３ｂ，１６４ｂは、前述したように軸受収納部１６０ａ，１６１ａの内周面に玉受け面により構成されている。これにより、軸受１６３，１６４は、クランク軸１５４により内輪１６３ａ，１６４ａのそれぞれ軸方向外側（軸受１６３は図６左側、軸受１６４は図６右側）への移動が規制され、軸受ハウジング１６０，１６１により外輪１６３ｂ，１６４ｂのそれぞれ軸方向内側（軸受１６３は図６右側、軸受１６４は図６左側）への移動が規制されるように配置されている。このように、ハンガー部２９の軸方向外側に軸受１６３，１６４を配置することによりクランク軸５４の軸径を大きくすることができ、クランク軸１５４にアルミニウム合金を用いて軽量化を図ってもクランク軸５４の強度や剛性を高く維持できる。

ロックナット７０は、図５に示ものと同様な形状であるので詳細な説明を省略するが、工具が係止される工具係止部と、雄ねじ部１６０ｃに螺合する雌ねじ部とを有している。ロックナット７０は、ハンガー部２９の雌ねじ部２９ａとで、左側の軸受ハウジング１６０をダブルナット作用により回り止めし、軸受ハウジング１６０の軸方向に任意の位置で固定可能にするために設けられている。ロックナット７０を装着することにより、軸受ハウジング１６０を用いて玉当たりの調整を行える。

右クランク１５１は、円形の空間で構成されクランク軸１５４の右端に着脱自在かつ回転不能に連結される矩形テーパ形状の連結孔１７８を有するクランク連結部１７５と、クランク連結部１７５から放射状に延びる大小２枚のスプロケット７１，７２を先端に装着可能な５つのアーム部１７６と、クランク軸１５４の右端に固定され先端にペダル装着孔１７７ａが形成された右クランクアーム部１７７とを有している。

左クランク１５２は、先端にペダル５３がねじ込まれるペダル装着孔１８５ａが形成された中空構造の左クランクアーム部１８５を有している。左クランク１５２は、中心にクランク軸１５４に着脱自在かつ回転不能に連結される矩形テーパ形状の連結孔１５２ａを有している。連結孔５２ａは、回転係止部１５４ｂに係合する。左クランク１５２は、クランク軸１５４の雌ねじ部１５４ａにねじ込まれる固定ボルト１５９によりクランク軸１５４に固定される。

このような構成のクランク軸組立体１５０をハンガー部２９に装着する際には、最初に左右の軸受ハウジング１６０，１６１に、軸受１６３，１６４の転がり部材１６３ｃ，１６４ｃを予め装着しておく。なお転がり部材１６３ｃは、図示しない保持部材により周方向に間隔を隔てて保持されている。また、いずれかの軸受ハウジング１６０，１６１に連結部材１６２を装着しておく。また、軸受ハウジング１６０の雄ねじ部１６０ｃにロックナット７０を装着しておく。この状態でハンガー部２９の雌ねじ部２９ａ，２９ｂに軸受ハウジング６０，６１を所定範囲のトルクでねじ込む。このとき、ロックナット７０及び軸受ハウジング１６０は、最もハンガー部２９に接近可能な位置までねじ込んでおく。次に、クランク軸１５４を軸受ハウジング１６１側から挿入する。そして、左側の軸受ハウジング１６０から突出したクランク軸１５４の先端に軸受１６３の内輪１６３ａを前述した手順でクランク軸１５４に装着する。内輪１６３ａの装着が終わると、軸受ハウジング１６０を緩み方向に回して玉当たりを調整する。内輪１６３ａの装着時には、内輪１６３ａを僅かに軸方向左側に移動させる必要がある。このため、玉当たりを調整する際には、まず内輪１６３ａの左側への移動分だけ軸受ハウジング１６０を緩み方向に回転させて軸方向左側に移動させ、転がり部材１６３ｃを内輪１６３ａに接触させる必要がある。そして、転がり部材１６３ｃが内輪１６３ａに接触し、玉当たりの調整が終わるとロックナット７０をハンガー部２９の端面に向けて締め込み、軸受ハウジング１６０を回り止めし、軸方向にずれないようにする。最後に左右の右クランク５２，５１を固定ボルト１５９により１８０度異なる回転位相で装着する。

この状態で初期の玉当たりの調整は完了する。しかし、自転車に乗っていると、徐々に玉当たりの調整が崩れて軸方向のがたが発生し、玉当たりの再調整を行う必要が生じるときがある。このときは、ロックナット７０をいったん緩める。これにより、軸受ハウジング１６０の回り止めが解除され、軸受ハウジング１６０を緩み方向に回転させることができる。軸受ハウジング１６０を緩み方向に回転させると、軸受ハウジング１６０が軸受１６３の外輪１６３ｂを軸方向外側（図６左側）に押圧する。これにより、軸受１６３，１６４のがたが少なくなり、玉当たりの再調整を行える。そして、がたが無くなりかつ回転がスムースな状態になると、ロックナット７０を回してハンガー部２９の端面に向けて締め込む。これにより、軸受ハウジング１６０が回り止めされ、軸受ハウジング１６０の軸方向位置がずれないようになる。

ここでも、ロックナット７０を設けることにより、軸受ハウジング１６０の軸方向の任意の位置で固定できるようにしたので、軸受ハウジング１６０で玉当たりの調整を行える。このため、クランクにより玉当たりを調整する必要がなくなり、玉当たりの調整を容易に行えるようになる。

＜第３実施形態＞
前記第１及び第２実施形態では、軸受ハウジングの軸受収納部がハンガー部の軸方向外側に配置され、軸受収納部と雄ねじ部とが軸方向に並べて配置されている。第３実施形態では、図７に示すように、軸受収納部２６０ａと雄ねじ部２６０ｃを有する装着部２６０ｂとが軸方向に一部が重なり合って配置されている。

図７において、第３実施形態は、第１及び第２実施形態と比べて、駆動部のクランク部２４１の構成が異なる。したがってクランク部２４１以外の説明は省略する。クランク部２４１は、ハンガー部２９に回転自在に支持されたクランク軸２５４を有するクランク軸組立体２５０と、クランク軸２５４の右端に着脱自在に固定され先端にペダル５３（図１）が装着された右クランク２５１と、クランク軸２５４の左端に着脱自在に固定され先端にペダル５３（図１）が装着された左クランク２５２とを有している。

クランク部２４１は、図７に示すように、ハンガー部２９に回転自在に支持されたクランク軸２５４を有するクランク軸組立体２５０と、クランク軸２５４の右端に一体的にカシメ固定され先端にペダル５３（図１）が装着された右クランク２５１と、クランク軸２５４の左端に着脱自在に固定される左クランク２５２とを有している。

クランク軸組立体２５０は、クランク軸２５４と、ハンガー部２９に装着されクランク軸２５４を回転自在に支持するボトムブラケット（本願発明の一実施形態に係るクランク軸受組立体の一例）２５５とを有している。

クランク軸２５４は、たとえばクロムモリブデン鋼等の高剛性を有する合金製の軸部材である。クランク軸２５４の左端内周面には、左クランク２５２を固定するために固定ボルト２５９がねじ込まれる雌ねじ部２５４ａが形成されている。また、クランク軸２５４の左端外周面には、左クランク５２を回転不能に連結するためのセレーション２５４ｂが形成されている。

ボトムブラケット２５５は、ハンガー部２９の両端からねじ込まれる左右の軸受ハウジング（第１及び第２軸支持部材の一例）２６０，２６１と、左右の軸受ハウジング２６０，２６１を同芯に連結する筒状の連結部材２６２と、左右の軸受ハウジング２６０，２６１に装着された左右の軸受２６３，２６４と、左右の軸受２６３，２６４の内輪とクランク軸２５４との間に装着される左右のカバー部材２６５，２６６と、左側の軸受ハウジング２６０に螺合するロックナット７０とを有している。

左右の軸受ハウジング２６０，２６１は、鍔付き筒状の部材であり、内周面に設けられ軸受２６３，２６４が各別に収納される軸受収納部２６０ａ，２６１ａと外周面に形成され、ハンガー部２９の端部に回転不能に装着される装着部２６０ｂ，２６１ｂと、鍔部２６０ｄ，２６１ｄとをそれぞれに有している。装着部２６０ｂ，２６１ｂは、軸受収納部２６０ａ，２６１ａの外周側で外周面に形成されている。ハンガー部２９は、第１実施形態と同様に左右の両端内周面に雌ねじ部２９ａ，２９ｂを有しており装着部２６０ｂ，２６１ｂは、雌ねじ部２９ａ，２９ｂに螺合する雄ねじ部２６０ｃ，２６１ｃを有している。通常、クランクの回転による緩みを防止するため、左側の雌ねじ部２９ａは右ねじで右側の雌ねじ部は左ねじである。したがって、これらに螺合する雄ねじ部２６０ｃは右ねじ、雄ねじ部２６１ｃは左ねじである。鍔部２６１ｄは、ハンガー部２９の右端面に接触して配置される。鍔部２６０ｄ，２６１ｄの外周面は工具が係止可能な形状に形成されている。

連結部材２６２及びカバー部材２６５，２６６は、第１実施形態と大きさが異なるだけで同様な構造のため説明を省略する。

軸受２６３，２６４は、第１実施形態と直径が異なるだけで同じ構造であり、内輪２６３ａ，２６４ａ及び外輪２６３ｂ，２６４ｂと、内輪２６３ａ，２６４ａと外輪２６３ｂ，２６４ｂとの間に配置された球体やコロ等の転がり部材２６３ｃ，２６４ｃとを有する玉軸受やコロ軸受等の転がり軸受である。

ロックナット７０は、第１実施形態と同様であり、たとえば、扁平な正１２角形形状のナットである。

右クランク５１は、スプロケット７１，７２を装着可能なギヤクランクであり、円形の空間で構成されクランク軸５４の右端に回転不能に装着される係合凹部７８を有するクランク連結部７５と、クランク連結部７５から放射状に延びる大小２枚のスプロケット７１，７２を先端に装着可能な５つのアーム部７６と、クランク軸５４の右端に固定され先端にペダル装着孔７７ａが形成された右クランクアーム部７７とを有している。右クランク５１のクランク連結部７５の軸方向の内側端面７５ａは、カバー部材６６を介して軸受６４の内輪６４ａを押圧可能である。

左右のクランク２５２，２５１は、第１実施形態と同様な構成であるため説明を省略する。なお、図７では、ここで説明していない部材に対しても図２に２００を足した符号で示している。これらの符号がついた部位は第１実施形態と同様な構成である。

このような構成のクランク軸組立体２５０をハンガー部２９に装着する際には、最初に左右の軸受ハウジング２６０，２６１に、軸受２６３，２６４やカバー部材２６５，２６６を予め装着しておく。また、いずれかの軸受ハウジング２６０，２６１に連結部材２６２を装着しておく。また、軸受ハウジング２６０の雄ねじ部２６０ｃにロックナット７０を装着しておく。この状態でハンガー部２９の雌ねじ部２９ａ，２９ｂに軸受ハウジング２６０，２６１をねじ込む。このとき、軸受ハウジング２６１はハンガー部２９の端面に接触するように所定範囲のトルクで奥までねじ込む。軸受ハウジング２６０はハンガー部２９にロックナット７０を挟んだ状態で所定範囲のトルクで奥までねじ込む。そして、ロックナット７０をハンガー部２９に接触するように回してロックする。これにより、左側の軸受ハウジング２６０が回り止めされ、ねじが緩みにくくなり、軸方向位置が固定される。

次に、クランク軸２５４が一体で固定された右クランク２５１を軸受ハウジング２６１側から挿入する。そして、左側の軸受ハウジング２６０から突出したクランク軸２５４の先端に右クランク２５１と１８０度異なる回転位相で左クランク２５２を装着する。

この状態で固定ボルト２５９をクランク軸２５４に装着し、左クランク２５２をクランク軸２５４に固定する。このとき、固定ボルト２５９を締め込むとクランク軸２５４が図７左側に移動し、左右のクランク２５２，２５１の内側端面２５２ｃ，２７５ａがカバー部材２６５，２６６を介して軸受２６３，２６４の内輪２６３ａ，２６４ａを内側に押圧する。この押圧量を調整してクランク軸２５４の左右のがたをなくす玉当たりの調整を左クランク２５２の装着と同時に行う。玉当たりの調整が終わると、左クランク２５２の取付ボルト２６７ａ，２６７ｂを締め付けて左クランク２５２をクランク軸２５４に強固に固定する。

この状態で初期の玉当たりの調整は完了する。玉当たりの再調整は第１実施形態と同様であり、ロックナット７０をいったん緩める。これにより、軸受ハウジング２６０の回り止めが解除され、軸受ハウジング２６０を緩み方向に回転させることができる。軸受ハウジング２６０を緩み方向に回転させると、左側の軸受ハウジング２６０が軸受２６３の外輪２６３ｂを軸方向外側に押圧する。これにより、軸受２６３，２６４のがたが少なくなり、玉当たりの再調整を行える。そして、がたが無くなりかつ回転がスムースな状態になると、ロックナット７０を回してハンガー部２９の端面に向けて締め込む。これにより、軸受ハウジング２６０が回り止めされ、軸受ハウジング２６０の軸方向位置がずれないようになる。

ここでは、軸受収納部２６０ａ，２６１ａと雄ねじ部２６０ｃ，２６１ｃとがそれぞれ軸方向に少なくとも一部が重なり合うように配置されるので、ハンガー部２９内で最大限軸受間距離を離して軸受２６３，２６４を配置でき、左右のクランク２５２，２５１から軸受の距離を短くすることができる。このため、ハンガー部２９内に軸受を配置した場合に、クランク軸２５４の剛性を高くすることができる。

〔他の実施形態〕
（ａ）前記第１及び第３実施形態では、最初の玉当たりの調整をクランクの装着と同時に行ったが、軸受ハウジングを用いて最初の玉当たりの調整を行ってもよい。

（ｂ）前記第１実施形態では、ロードバイク用のクランク軸組立体を例に説明したが、本発明のクランク軸組立体は全ての形式の自転車や電動アシスト自転車を含む電動自転車にも適用できる。

（ｃ）前記第２実施形態では、右クランク１５１をクランク軸１５４に対して着脱自在な構成としたが、第１及び第２実施形態と同様に右クランク１５１をクランク軸１５４の右端にカシメや接着や溶接等の適宜の固定手段により固定してもよい。

（ｄ）前記第１及び第３実施形態では、カバー部材を介して左右のクランクが軸受を規制しているが、左右のクランクが直接軸受を規制する構成であってもよい。

（ｅ）前記第２実施形態では、テーパ形状の４平面を有する回転係止部でクランクを回り止めしたが、セレーション等により回り止めしてもよい。

（ｆ）前記第２実施形態では、軸受をシールするカバー部材等を図示していないが、これらが設けられていてもよい。

本発明に係る第１実施形態を採用した自転車の側面図。 クランク軸組立体の断面図 その左側の断面部分図。 固定ボルトを外した状態のクランク軸装着部分における左クランクの拡大部分図。 ロックナットの正面図。 第２実施形態の図２に相当する図。 第３実施形態の図２に相当する図。

符号の説明

１０ ロードバイク
１１ フレーム
２９ ハンガー部
２９ａ，２９ｂ 雌ねじ部
５０ クランク軸組立体
５１，１５１，２５１ 右クランク
５２，１５２，２５２ 左クランク
５４，１５４，２５４ クランク軸
５５，１５５，２５５ ボトムブラケット（クランク軸受組立体の一例）
６０，６１、１６０，１６１、２６９，２６１ 軸受ハウジング（第１及び第２軸支持部材の一例）
６０ａ，６１ａ、１６０ａ，１６１ａ、２６０ａ，２６１ａ 軸受収納部
６０ｃ，６１ｃ、１６０ｃ，１６１ｃ、２６０ｃ，２６１ｃ 雄ねじ部
６２，１６２，２６２ 連結部材
６３，６４、１６３，１６４、２６３，２６４ 軸受
６３ａ，６４ａ、１６３ａ，１６４ａ、２６３ａ，２６４ａ 内輪
６３ｂ，６４ｂ、１６３ｂ，１６４ｂ、２６３ｂ，２６４ｂ 外輪
６３ｃ，６４ｃ、１６３ｃ，１６４ｃ、２６３ｃ，２６４ｃ 転がり部材
７０ ロックナット

Claims (9)

1. 自転車のフレームに設けられ両端内周面に第１及び第２雌ねじ部が形成されたハンガー部に両端に左右１対のクランクが装着されるクランク軸を回転自在に装着する自転車用クランク軸受組立体であって、
   外周面に形成され前記第１雌ねじ部に螺合する第１雄ねじ部と、内周面に設けられた第１軸受収納部とを有する第１軸支持部材と、
   外周面に形成され前記第２雌ねじ部に螺合する第２雄ねじ部と、内周面に設けられた第２軸受収納部とを有する第２軸支持部材と、
   前記第１及び第２軸受収納部に各別に収納され前記第１及び第２軸支持部材により軸方向内側への移動が規制されかつ前記クランク軸により軸方向外側への移動が規制される第１及び第２軸受と、
   前記第１及び第２雄ねじ部の少なくともいずれかに装着される少なくとも１つのロックナットと、
   を備えた自転車用クランク軸受組立体。
2. 自転車のフレームに設けられ両端内周面に第１及び第２雌ねじ部が形成されたハンガー部に両端に左右１対のクランクが装着されるクランク軸を回転自在に装着する自転車用クランク軸受組立体であって、
   外周面に形成され前記第１雌ねじ部に螺合する第１雄ねじ部と、内周面に設けられた第１軸受収納部とを有する第１軸支持部材と、
   外周面に形成され前記第２雌ねじ部に螺合する第２雄ねじ部と、内周面に設けられた第２軸受収納部とを有する第２軸支持部材と、
   前記第１及び第２軸受収納部に各別に収納され前記第１及び第２軸支持部材により軸方向内側への移動が規制されかつ前記左右１対のクランクにより軸方向外側への移動が規制される第１及び第２軸受と、
   前記第１及び第２雄ねじ部の少なくともいずれかに装着される少なくとも１つのロックナットと、
   を備えた自転車用クランク軸受組立体。
3. 前記第１及び第２軸受収納部は、前記第１及び第２雄ねじ部の内周側にそれぞれ配置されている、請求項１又は２に記載の自転車用クランク軸組立体。
4. 前記第１及び第２軸受収納部は、前記第１及び第２雄ねじ部の軸方向外側にそれぞれ配置されている、請求項１又は２に記載の自転車用クランク軸受組立体。
5. 前記第１及び第２軸受は、前記外輪と内輪と前記両輪の間に配置された転がり部材とを有する転がり軸受であり、
   前記クランク軸は前記内輪の軸方向外側への移動を規制し、前記第１及び第２軸支持部材は前記外輪の軸方向内側への移動を規制する、請求項１、３又は４に記載の自転車用クランク軸受組立体。
6. 前記第１及び第２軸受は、前記外輪と内輪と前記両輪の間に配置された転がり部材とを有する転がり軸受であり、
   前記左右１対のクランクは前記内輪の軸方向外側への移動を規制し、前記第１及び第２軸支持部材は前記外輪の軸方向内側への移動を規制する、請求項２から４のいずれか１項に記載の自転車用クランク軸受組立体。
7. 前記第１及び第２軸受収納部は、前記第１及び第２雄ねじ部より大径であり、前記ハンガー部の軸方向外側に配置される、請求項４から６のいずれか１項に記載の自転車用クランク軸受組立体。
8. 前記クランク軸の右端には、前記右クランクが回転不能にカシメ固定されており、
   前記ロックナットは、前記第１及び第２雄ねじ部のうち、前記左クランクが配置される側の雄ねじ部に装着されている、請求項２及びから７のいずれか１項に記載の自転車用クランク軸受組立体。
9. 前記第１及び第２軸支持部を同芯に連結し内部を前記クランク軸が通過可能な連結部材をさらに備える、請求項１から８のいずれか１項に記載の自転車用クランク軸受組立体。

Images