JP2007261574A - 自転車のペダルクランク・アセンブリおよび関連の部材 - Google Patents

Abstract

【課題】ペダルクランクの軸孔は、孔の縁に応力が集中して、疲労破壊しやすいので、疲労寿命の向上を目ざす。
【解決手段】ボトム・ブラケットとの連結のための第１端部およびペダルとの連結のための第２端部を有しているペダルクランク２を有しており、前記第１端部および前記第２端部の少なくとも一方が、それぞれペダルまたはボトム・ブラケットの軸１００との連結のため、ペダルクランク２の側面８から延びる孔７を有している自転車のペダルクランク・アセンブリ１であって、ペダルクランク２の前記側面８において孔７の周囲に広がり、ペダルクランク２へと拘束１５されている補強部材３を有するペダルクランク・アセンブリとした。
【選択図】図２

Description

本発明は、自転車のペダルクランク・アセンブリ、ペダルクランク、および自転車のペダルクランクのための補強部材に関する。

自転車のペダルクランクは、ペダルまたはボトム・ブラケットの軸を収容するための孔をそれぞれ備えているペダルとの連結のための領域およびボトム・ブラケットとの連結のための領域に、弱点を有している。孔には、ペダルクランクと軸との間の相互の回転を防止するため、典型的にはねじ切りが設けられ、あるいはいずれにせよ非平滑な壁面が形成されており、例えば孔が、特には正方形または六角形であるが多角形の断面を有しており、あるいは溝または突起を有する円柱形または円錐形の孔である。

このような種類の孔は、方向が急激に変化する内表面を共通に有しており、そのような場所に応力が集中して割れが始まる。割れは、ペダル漕ぎの際など、ペダルクランクに繰り返しの荷重が加わるにつれて拡大するが、自転車乗りは、割れの拡大を知覚することができない。ペダルクランクの抵抗断面が、ペダル漕ぎの荷重を支えるためにはもはや充分でない程度まで減少すると、ペダルクランクが突然に破壊し、自転車乗りの安全に深刻なリスクをともなう。この種の破壊は、疲労破壊として知られている。

本発明の根底にある技術的課題は、自転車のペダルクランクをより安全にし、特には疲労寿命を向上させることにある。

本発明は、その第１の態様において、ボトム・ブラケットとの連結のための第１端部およびペダルとの連結のための第２端部を有しているペダルクランクを有しており、前記第１端部および前記第２端部の少なくとも一方が、それぞれペダルまたはボトム・ブラケットの軸との連結のため、ペダルクランクの一側面（それぞれ、遠位側または近位側）から延びる孔を有している自転車のペダルクランク・アセンブリであって、ペダルクランクの前記一側面において孔の周囲に延び、かつ前記ペダルクランクに拘束されている補強部材またはワッシャを有することを特徴とするペダルクランク・アセンブリに関する。

本件出願の出願人は、ペダルクランクの疲労破壊の主たる原因が、自転車乗りによってペダルが押されるときに前記孔の周囲の領域に生じる引っ張り応力であることを見出した。

さらに、本件出願の出願人は、最大の引っ張り応力が、前記孔のうちのペダルまたはボトム・ブラケットの軸が突き出す側の表面領域に生じることを見出した。

本発明によるペダルクランク・アセンブリにおいては、ペダルクランクと補強部材との間の拘束のおかげで、補強部材が孔の前記表面領域における応力の大部分を吸収することができ、ペダルクランクと一緒にひずんで、ペダルクランクの荷重を引き取ることができる。このようにして、ペダルクランクに残される引張応力が、孔の表面の方向の変化において割れを発生および伝搬させるために、もはや充分ではなくなり、ペダルクランクをより安全に使用することができる。

典型的には、孔の表面は、少なくとも補強部材の近傍の部分において、非平滑な壁面を有する表面である。その結果、軸が、少なくとも最大応力の領域において効果的に保持される。

好ましくは、補強部材が、前記軸の当接部が当接して受け止められるように構成された部分を有している。

孔の軸心方向において、補強部材は、好ましくは孔の広がりよりも小さい広がりを有しており、より好ましくは孔の広がりの半分よりも小さく、さらに好ましくは孔の広がりの５分の１よりも小さい広がりを有している。この方法で、ペダルクランクの総重量を軽くすることができる。

特に好ましい方法においては、孔の軸心の方向において、補強部材の広がりが、孔の内側のねじ切りのピッチ１つ分から２つ分の範囲である。

本発明のペダルクランク・アセンブリのとくに好ましい特徴によれば、補強部材が、ペダルクランクの弾性率よりも大きい弾性率を有しており、ペダルクランクの引っ張り応力のかなりの部分を吸収することができる。

好ましくは、所望の弾性率を有する補強部材の作製に使用される材料は、これらに限られるわけではないが、鋼、チタニウム合金、およびアルミニウム合金の中から選択される。

前記拘束は、補強部材のペダルクランクへの接着を含むことができる。

前記ペダルクランクは、補強部材を収容するための突き出している座部を有することができる。

好ましくは、ペダルクランクは、補強部材を収容するための凹状の座部を有することができる。

前記拘束は、接着に代え、あるいは接着に加えて、かしめを含むことができ、とくには補強部材のための凹状の座部または突き出している座部の周囲におけるペダルクランクおよび／または補強部材のかしめを含むことができる。

ペダルクランクが複合材料から作られる場合には、前記拘束を、接着に代え、あるいは接着に加えて、補強部材をペダルクランクに同時に成型することによって達成することができる。

代案によれば、補強部材がペダルクランクの座には収容されず、代わりに、ペダルクランクの側面の外表面上に拘束される。

好ましくは、ペダルクランクおよび補強部材が、孔の軸心を横切る平面には完全には含まれないそれぞれの界面に沿って接触している。

好ましくは、界面が、拘束ゆえにペダルクランクによってワッシャへと加えられる力を、補強部材の本体により分散させることができるよう、前記軸心に対して全体として斜めの推移を有している。

本明細書および添付の特許請求の範囲において、全体として斜めの推移とは、界面が局所的に円錐形状の面から逸脱していてもよいことを意味している。

第１の実施形態においては、各界面は円錐形状の面である。

この場合、ペダルクランクからワッシャへと伝えられる力が、前記軸に直交する平面であって、ペダルクランクとワッシャとの間の境界領域の広がりの実質的に全体にわたって互いに隣接して連続的に位置する多数の平面に対して作用する。したがって、拘束が、補強部材の本体の全体にわたって一様に加えられる。

好ましくは、円錐形状の面の母線が、前記軸に直交する平面に対して、５°〜４５°の範囲の角度だけ傾いており、好ましくは２５°〜３５°の範囲の角度だけ傾いている。

とくには接着の場合に、ペダルクランクとワッシャとの間の界面の面積、したがって拘束力をさらに増加させるため、界面を、２つ以上の変曲点が存在する曲線状の母線を有する回転面、１つの変曲点が存在する曲線状の母線を有する回転面、円弧状の母線を有する回転面、階段状の母線を有する回転面、あるいは例えば上記の組み合わせから導出される他の表面とすることができる。

また、ペダルクランクとワッシャとの間の界面は、例えば多面体形状の面および好ましくは角錐台形状など、回転面でなくてもよい。

上述の実施形態および他の実施形態において、補強部材の界面が、全体としてペダルクランクに向かって収束できる一方で、ペダルクランクの界面が、全体として補強部材に向かって広がることができ、あるいは反対に、補強部材の界面が、全体としてペダルクランクに向かって広がることができる一方で、ペダルクランクの界面が、全体として補強部材に向かって収束することができる。

ペダルクランクと補強部材との間の界面が、前記軸の周囲の異なる角度位置において、異なる広がりを有してもよい。

自転車乗りによってペダルへと加えられる力の強さは、ペダルを漕ぐサイクルの最中に変化し、すなわちペダルクランク・アセンブリの角度位置の関数として変化するため、上述のようにすることで、とくには接着の場合にペダルクランクから補強部材へと伝達される力が、ペダルを漕ぐサイクルのうちの加わる力が最小である部分に比べ、加わる力が最大である部分において大きくなるように、界面を変更することが可能である。

一実施形態においては、ペダルクランクと補強部材との間の界面が、前記孔に対する偏心した面である。

好ましくは、この場合には、界面の軸心が、前記孔の軸心と平行であるとともに、界面の軸心と前記孔の軸心とによって定められる平面が、ペダルクランクの長手方向中心線に対して３０°〜７０°の範囲の角度だけ傾いている。

他の実施形態においては、ペダルクランクと補強部材との間の界面が、前記軸の周囲の異なる角度位置において、異なる傾きを有している。

本発明は、その第２の態様において、ボトム・ブラケットの軸との連結のための第１端部およびペダルとの連結のための第２端部を有しており、ペダルまたはボトム・ブラケットのそれぞれの軸との連結のため、一側面（それぞれ、近位側または遠位側）から延びる孔を、前記第１端部および前記第２端部の少なくとも一方に有している自転車のペダルクランクであって、前記一側面に、前記孔の周囲に広がる補強部材のための座を有していることを特徴とする自転車のペダルクランクに関する。

座は、好ましくは、前記孔と連通する凹状の座部である。

あるいは、座が、ペダルクランクから突き出している座部である。

座は、好ましくは平坦な底部を有しており、さらに好ましくは円筒形の側壁を有しており、円筒形の側壁は、前記孔の軸心に対して偏心していてもよい。

本発明は、その第３の態様において、偏心した孔を有する平坦な円形の本体からなる補強部材に関する。

本発明のさらなる特徴および利点が、あくまで本発明を限定するものではない例として添付の図面を参照しつつ行われる本発明のいくつかの好ましい実施形態についての以下の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。

図１〜４を参照すると、本発明の第１の実施形態に係るペダルクランク・アセンブリ１は、ペダルクランク２および少なくとも１つの補強部材すなわちワッシャ３を有している。

ペダルクランク２は、金属材料、典型的にはアルミニウム合金などの軽合金から作製することができ、あるいは複合材料から作製することができる。使用される複合材料は、好ましくは、ポリマー材料に埋め込んだ構造繊維からなる。典型的には、構造繊維は、カーボン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、セラミック繊維、ボロン繊維、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が、カーボン繊維が好ましい。好ましくは、ペダルクランクのポリマー材料は熱硬化性であるが、熱可塑性の材料であってもよい。さらに好ましくは、ポリマー材料がエポキシ樹脂からなる。

ワッシャ３は、ペダルクランク２の材料の弾性率よりも大きい弾性率を有する材料からなる。好ましくは、ワッシャ３は金属製であり、さらに好ましくは、鋼、チタニウム合金、およびアルミニウム合金の中から選択される材料で作られ、ペダルクランク２の材料と同じまたは異なる材料で作られる。

ペダルクランク２は、自転車のボトム・ブラケット（図示せず）の軸との連結のための第１端部４と、ペダル（図示せず）の軸１００との連結のための第２端部５とを有している。

ペダルクランク２の第１端部４は、ペダルクランクの使用時に自転車のボトム・ブラケット（図示せず）の軸が挿入される孔６を有している。

ペダルクランク２の第２端部５には、軸心Ｘを有する孔７が形成されており、ペダルクランクの使用において、この孔７に軸１００が挿入される。孔７は、自転車の中心を基準にしてペダルクランク２の遠位側の面８から、ペダルクランク２の本体内を延びている。図示の実施形態においては、孔７が、自転車の中心を基準にしてペダルクランク２の本体の近位側の面９にまで延びている。換言すると、図示の実施形態においては、孔７が、ペダルクランク２内に形成された貫通孔であるが、他の実施形態においては、止まり孔であってもよい。

図示の実施形態の孔７は、内側にピッチＰのねじ切り１０を有する円筒形の孔であるが、代案としては、とくには正方形または六角形といった多角形の断面を有する孔、溝または突起を有する円柱形または円錐形の孔、あるいは少なくともペダルクランク２の第１の面８の付近、すなわちワッシャ３の付近の一部分において、軸心Ｘを中心とする軸１００およびペダルクランク２の相対回転を防止するように他の方法で構成されている孔であってよい。

ワッシャ３は、ペダルクランク２の遠位側の面８において、孔７の周囲に延びている。

ワッシャ３は、軸１００を挿入することができるよう、ペダルクランク２の孔７の断面に一致し、あるいはペダルクランク２の孔７を含むような形状および寸法の孔１１を有している。孔１１は、軸心Ｘに一致する軸心を有しており、好ましくは滑らかな面、例えば円筒形状面によって形成される。

ワッシャ３は、実質的に平坦な第１の表面１２、および表面１２の反対側に位置する実質的に平坦な第２の表面１３を有している。

ペダルクランク２は、ワッシャ３を収容するため、ワッシャ３の形状に一致する形状の凹状の座部１４を有している。

軸心Ｘ方向において、ペダルクランク２の座１４が、広がりＨ１を有し、ワッシャ３が、広がりＨ２を有し、ペダルクランク２とワッシャ３との間の接触領域が、広がりＨ３を有し、孔７が、広がりＨ４を有している。なお、図３においては、ワッシャ３が座１４の外側にわずかに突き出しているが、代案として、ワッシャ３が座１４の外縁と同一面であって、すなわちＨ３が接着剤層１５の厚さは別として実質的にＨ２に等しくてもよく、あるいはワッシャ３が座１４の外縁よりも低く収容されてもよい。

広がりＨ１、Ｈ２、およびＨ３は、好ましくは、孔７の広がりＨ４よりも小さく、より好ましくは、孔７の広がりＨ４の半分よりも小さく、さらに好ましくは、孔７の広がりＨ４の５分の１よりも小さい。

さらに、最も好ましい実施形態においては、前記広がりＨ１、Ｈ２、およびＨ３が、孔７のねじ切り１０のピッチＰ１つ〜２つ分の範囲である。

ペダルクランク２とワッシャ３との間には、少なくともワッシャ３の第２の表面１３に、ワッシャ３をペダルクランク２に拘束する接着剤層１５が配置されている。

すでに述べたように、使用時には、ペダルが軸１００を介してペダルクランク・アセンブリ１に連結される。

軸１００は、ワッシャ３の孔１１へと進入して、ペダルクランク２の孔７に連結されるように構成された端部１０１を有している。

図示の実施形態においては、軸１００の端部１０１が、ペダルクランク２の孔７の内側のねじ切り１０に一致するねじ切り１０２を有している。他の実施形態においては、軸１００の端部１０１が、ペダルクランク２の孔７の断面に一致する多角形の断面を有するものであってよく、あるいは畝または溝を備えることができる。

さらに軸１００は、当接面１０３を、典型的には自身のフランジ１０４に形成して有している。

なお、図示の実施形態においては、さらに軸１００が、ワッシャ３の孔１１の内壁が軸１００に接触しないよう、外周の溝１０５を当接面１０３と端部１０１との間に形成して有しているが、他の実施形態においては、溝１０５が存在せず、ワッシャ３の孔１１の内壁が軸１００に接してもよい。

本件出願の出願人は、本発明に係るペダルクランク・アセンブリ１の良好な性能を、次のように説明できると考えている。

軸１００の端部１０１が、ペダルクランク２の孔７へとねじ込まれるとき、当接面１０３が、ワッシャ３の実質的に平坦な表面１２に突き当たる。

自転車の使用時に、ペダルが自転車乗りによって押されると、孔７において軸１００がペダルクランク２へと張力を伝える。

自転車乗りが最大の押しをペダルへと作用させる最も厳しい条件において、ペダルクランクの長手方向軸Ｙは、第２端部５をボトム・ブラケットの軸を通過する水平線の上方に位置させつつ、水平線に対して約４５°傾いており、したがって自転車乗りによって加えられる力は、実質的に、図３および４に示されておりペダルクランク２の長手方向中心線Ｙに対して約４５°傾いている矢印Ｆの方向にて、ペダルクランク２へと伝えられる。ここでの説明においては、分かり易くするため、ペダルクランク２の中央面に直交する平面（図４の紙面に直交する平面）内の力の成分、および力Ｆのモーメントまたはトルクを、無視している。

したがって、ペダルクランク２の第２端部５のうち、力Ｆに隣接する領域１６が張力にさらされる一方で、孔７の軸心Ｘに対して反対側の領域１７には、張力が加わることがない。したがって、ペダルクランク２が引張荷重にさらされ、これが領域１６および１７の間に広がる領域１８および１９において、弾性伸びを生じさせようとする。換言すると、ペダルクランク２の孔７が、使用時に「楕円形になる」傾向がある。

ペダルを漕ぐ際の繰り返しの荷重サイクルゆえ、とくにはペダルクランク２の遠位側の面８の近傍において、孔７のねじ切り１０（または、孔７が有する壁面の他の急激な方向の変化）の溝状の部分に割れのおそれが存在し、結果としてペダルクランク２が疲労によって破損するおそれが存在する。

このような張力の一部を吸収して上述のおそれを軽減するため、接着剤層１５によって得られるペダルクランク２とワッシャ３との間の拘束によって、ワッシャ３をペダルクランク２と一緒にひずませる、すなわち「楕円形にする」ことができる。実際、このような接着剤層１５が、ペダルクランク２とワッシャ３との間の相対的な滑りを防止する。接着剤層１５によって、ペダルクランク２がワッシャ３に矢印Ａの方向に力を作用させる。より具体的には、領域１６、１８、および１９において、力Ａが、ペダルクランク２と一緒に一体的に伸びるようにワッシャ３の対応する領域を引っ張る一方で、領域１７においては、力Ａが、ワッシャ３の対応する領域をペダルクランク２上での滑りに抗して保持する。

とくには、ワッシャ３の構成材料の弾性率がペダルクランク２の構成材料の弾性率よりも大きいため、ワッシャ３が、孔７の表面領域における張力の大部分を吸収する。

図４Ｂは、ワッシャ３は周方向に連続的であることが好ましいことを示している。すなわち、ワッシャ３に分割スプリットや切り欠きがあると弾性的になって補強作用が低下するので、ワッシャ３は分割スプリットや切り欠きのない連続的な形状を有している。

図５は、ワッシャを収容するための座１４が存在しない代案を示しており、ワッシャ３が、孔７においてペダルクランク２の外側に接着されている。図５に示す例では、軸（図示せず）がねじ切りを損傷することなく通過するように、ワッシャ３の内径ｄが、孔７の大きい方の径Ｄよりも明らかに大きく設定されている。

図６および７は、ペダルクランク・アセンブリ１の他の実施形態を示しており、ペダルクランク２の材料の一部分２０によってワッシャ３が少なくとも部分的に覆われるようにペダルクランク２をワッシャ３のための座１４の周囲においてかしめることによって、ワッシャ３がペダルクランク２へと拘束されている。

さらなる実施形態（図示せず）においては、ペダルクランク２とワッシャ３との間の拘束が、かしめおよび接着の両方によって達成される。

ペダルクランクが複合材料から作製される場合、同時成型によってワッシャ３をペダルクランク２へと拘束することが、とくに簡単である。ペダルクランク２の複合材料が、硬化時にワッシャ３に接着して互いの相対運動を防止する。

この場合、ワッシャ３を、かしめの材料２０と同様にワッシャ３を部分的に覆うペダルクランク２の材料によって保持することができ、あるいはワッシャ３の側壁に形成された他の突出部または突起によって保持することができる。

ワッシャ３は、ここまでに述べた形状とは異なる形状を有してもよい。

すなわち、図８に示す実施形態において、ペダルクランク２との界面となるワッシャ３の第２の表面２１が、その軸がを軸心Ｘに一致する円錐形状の面であり、ワッシャ３を収容するための座１４が、ワッシャ３の形状に一致する形状であって、とくにはワッシャ３との界面となる円錐形状の面２２の軸心が軸心Ｘに一致している。

好ましくは、ペダルクランク２の座１４の円錐面２２およびワッシャ２の円錐面２１のそれぞれが、それぞれペダルクランク２の孔７およびワッシャ３の孔１１の軸心Ｘに直交する平面に対して、５°〜４５°、より好ましくは２５°〜３５°の範囲である角度αだけ傾いている。

図８において強調されているように、ペダルクランク・アセンブリ１の使用時にペダルクランク２が接着剤層１５を介してワッシャ３へと作用させる力Ａが、ペダルクランク２とワッシャ３との間の接触領域の広がりＨ３の実質的に全体にわたって、軸心Ｘに直交する多数の平面に対して作用する。したがって、ワッシャ３の保持および張力への引っ張りの作用が、実質的にワッシャ３の広がりＨ２の全体、すなわちワッシャ３の本体の全体にわたって分布し、引っ張り応力のうちのより多くの部分が、ワッシャ３そのものによって吸収される。

同様に、座１４の断面の変化が、ペダルクランク２の応力を、上述の実施形態に比べて、より広い材料領域へと分散させる。したがって、局所応力の絶対値が小さくなる。

ペダルクランク２における局所応力の最大値が、より良好な分布およびワッシャ３による吸収の両者ゆえに小さくなるため、孔７の遠位側の面８において割れが開始するおそれがさらに小さくなり、したがってペダルクランク２の疲労寿命が向上する。

図９の実施形態は、ワッシャ３とペダルクランク２との間の界面２１、２２の間の接着剤層１５が、ワッシャ３のための座１４の周囲におけるペダルクランク２のかしめ（あるいは、同時成型）によって置き換えられ、ペダルクランク２の材料の一部分２０によってワッシャ３が部分的に覆われている点で、図８の実施形態と異なっている。

やはり、円錐形状の界面２１、２２の場合も、ペダルクランク２とワッシャ３との間の拘束を、かしめまたは同時成型と接着との両方によって達成することができる。

図１０〜１４は、ペダルクランク・アセンブリ１の他の実施形態を示しており、ペダルクランク２とワッシャ３との間の界面の面積が、上述の実施形態の場合に比べて大きくされており、したがって好都合なことに、とくに接着の場合にペダルクランク２からワッシャ３へと伝えられる力が、さらに大きくなっている。これらの図においては、拘束が接着によって達成されているが、接着に代え、あるいは接着に加えて、ワッシャ３のための座１４の周囲においてペダルクランク２またはワッシャ３をかしめることによって、あるいは同時成型することによって拘束を達成することができる。

詳しくは、図１０が、ワッシャ３およびペダルクランク２の界面２３、２４が、それぞれ２つの変曲点が存在する曲線状の母線を有する回転面であるペダルクランク・アセンブリ１を示している。より具体的には、ワッシャ３の界面２３の母線が、２つの凹部２５、２６およびこれらの間の凸部２７を有しており、ペダルクランク２の界面２４の母線が、２つの凸部２８、２９およびこれらの間の凹部３０を有している。

３つ以上の変曲点を有する母線を持つ回転面も、相互の界面として使用することが可能である。

図１１は、ワッシャ３およびペダルクランク２の界面３１、３２が、それぞれ１つの変曲点が存在する曲線状の母線を有する回転面であるペダルクランク・アセンブリ１を示している。より具体的には、ワッシャ３の界面３１の母線が、凹部３３および凸部３４を有しており、ペダルクランク２の界面３２の母線が、凸部３５および凹部３６を有している。

図１２は、ワッシャ３およびペダルクランク２の界面３７、３８が、それぞれ円弧状の母線を有する回転面であるペダルクランク・アセンブリ１を示している。より具体的には、ワッシャ３の界面３７の母線が、凸状であり、ペダルクランク２の界面３８の母線が、凹状である。円弧の中心Ｃは、軸心Ｘ上には位置していないが、そのような可能性も排除はされず、その場合には、表面３７、３８が球状になる。

さらに図１３も、ワッシャ３およびペダルクランク２の界面３９、４０が、それぞれ円弧状の母線を有する回転面であるペダルクランク・アセンブリ１を示している。この場合には、ワッシャ３の界面３９の母線が、凹状であり、ペダルクランク２の界面４０の母線が、凸状である。

図１４は、ペダルクランク２およびワッシャ３の界面４１、４２が、それぞれ階段状の母線を有する回転面であるペダルクランク・アセンブリ１を示している。３つの段が図示されているが、２つ、４以上の段を持つ母線を有する回転面も、使用可能である。

図８〜１４の実施形態においては、ペダルクランク２およびワッシャ３の界面が、全体として孔７の軸心Ｘに対して斜めの推移を有している。より具体的には、ワッシャ３の界面が、全体としてペダルクランク２に向かって収束しており、ペダルクランク２の界面が、全体としてワッシャ３に向かって広がっている。

図１５は、ワッシャ３およびペダルクランク２の界面４３、４４が、それぞれ全体として孔７の軸心Ｘに対して斜めの推移を有しているが、図８〜１４の各実施形態と比べて反対の向きを有しているペダルクランク・アセンブリ１を示している。詳しくは、ワッシャ３の界面４３が、全体としてペダルクランク２に向かって広がっており、ペダルクランク２の界面４４が、全体としてワッシャ３に向かって収束している。より具体的には、界面４３、４４が円錐形であるが、代案として、図８〜１４を参照して説明した面と同様の面であってよい。

また、ペダルクランク２の界面４４は、ペダルクランク２の遠位側の面８から突き出している座部４５に形成されている。

上述した他の実施形態においても、ワッシャ３を収容すべくペダルクランク２の凹状部として形成された座部１４を、突き出している座部４５によって置換可能であることを、理解すべきである。

上述のさらなる実施例とちょうど同じように、図１６は、ワッシャ３およびペダルクランク２の界面４６、４７が、それぞれ段差とされて全体として孔７の軸心Ｘに対して斜めの推移を有しており、ワッシャ３の界面４６が、全体としてペダルクランク２に向かって広がっており、ペダルクランク２の界面４７が、全体としてワッシャ３に向かって収束しているペダルクランク・アセンブリ１を示している。

図１７に示すペダルクランク・アセンブリ１は、図１５の実施形態と同様、ワッシャ３の界面４８が、ペダルクランク２に向かって広がる円錐形状であり、ペダルクランク２の界面４９が、ワッシャ３に向かって収束する円錐形であるが、ワッシャ３を収容するためのペダルクランク２の座が、凹状の座部１４である。この場合、上述と同様、拘束をかしめ、接着、同時成型、または同様のシステムによって達成することが可能である。

ペダルクランク２の円錐形の界面４９が座１４内へと突き出し、ワッシャ３の界面４８の拡径部内にくさびのように押し込まれている。ペダルクランク２の突起が、孔７に挿入された軸１００の引張応力によって広がるとき、機械的な作用によってワッシャ３にさらなる引張応力を加える。

なお、ペダルクランク２の座１４とワッシャ３との間に環状のすき間５０が存在しているが、このすき間５０が存在しなくてもよい。

自転車乗りによってペダルへと加えられる力の強さが、ペダルを漕ぐサイクルの最中にペダルクランク・アセンブリ１の角度位置の関数として変化するという事実に照らし、ペダルを漕ぐサイクルのうちの加わる力が最小である部分に比べ、加わる力がより大きい部分において力Ａの伝達が大きくなるように、ペダルクランク２とワッシャ３との間の界面を変更することが可能である。

これは、ペダルクランクとワッシャとの間の界面の広がりを、軸心Ｘの周囲の異なる角度位置において異なるようにすることで、達成することができる。

すなわち、図１８および１９に示した実施形態において、ペダルクランク２が、平坦な円形のワッシャ３のために凹状の座部１４を有している。ワッシャ３および座１４は、ペダルクランク２の孔７およびワッシャ２の中央の孔１１に対して偏心している。したがって、ワッシャ３の界面５１およびペダルクランク２の界面５２は、環状の部分および円筒形の部分を有している。界面５１、５２の軸心Ｘ１は、好ましくは軸心Ｘと平行であり、好ましくは軸心Ｘと軸心Ｘ１とによって画定される平面εはペダルクランク２の長手方向中心線Ｙに対して３０°〜７０°の範囲の角度βだけ傾いている。

図２０は、角度位置の関数として異なる面積を有している、ペダルクランク２とワッシャ３との間の界面のさらなる例を示している。詳しくは、このペダルクランク・アセンブリ１は、ワッシャ３がペダルクランク２の外側に接着されており、すなわち凹状の座部１４も、突き出している座部４５も存在していない点で、図１８および１９のペダルクランク・アセンブリと相違している。

図２１に示した代案によれば、ワッシャ３およびペダルクランク２の界面５３および５４が、それぞれ円錐形状である。

当然ながら、上述した他の各界面も、やはり偏心させることが可能である。

さらなる例として、図２２に示した実施形態においては、ワッシャ３の界面５５およびペダルクランク２の界面５６が、軸心Ｘを中心とする角度位置の関数として変化する傾きを有している。図２２においては、ペダルクランク２の長手方向軸Ｙによって定められる２つの角度位置の２つの傾きα’およびα’’が特定されている。

傾きは、軸心Ｘの全周を巡って漸進的な様相で、例えば５°〜４５°の間で変化することができる。とくに実行が容易な実施形態においては、漸進的に変化する傾きを有する界面５５、５６が、孔７の軸心Ｘに対して傾いた軸を有する円錐面である。

しかしながら、表面５５、５６の傾きが、扇形の領域ごとに変化していてもよく、あるいは最小の傾きを備えて第１の所定の円弧に対して広がる第１の領域と、最大の傾きを備えて第２の所定の円弧に対して広がる第２の領域と、最小の傾きと最大の傾きとの間で傾きが徐々に、好ましくは直線的に変化する２つのつなぎ領域とが存在してもよい。

例えば角錐台形状の面またはより一般的な多面体形状の面など、回転面ではない、すなわち円対称性を有していないペダルクランク２およびワッシャ３の界面を、使用することが可能である。この場合、図１８〜２２の実施形態の場合と同様に、軸心Ｘを中心とするペダルクランク２とワッシャ３との間の相互の回転が、やはり防止される。

例として、図２３が、ワッシャ３およびペダルクランク２の界面５７、５８が、それぞれ縁が滑らかにされた正方形の角錐台形状であるペダルクランク・アセンブリ１を示している。

角錐台の基部は、任意の数の辺を有することができ、さらには多面体形状または角錐台形状の界面の場合にも、軸を軸心Ｘに対して傾けることができ、さらには／あるいは軸心Ｘに対して偏心させることができる。

さらに、上述のさまざまな実施形態において、ワッシャ３の実質的に平坦な表面１２および／または軸１００の当接面１０３を、刻み付き、溝付き、または他の加工済みの表面に置き換えることができる。また、ワッシャ３の孔１１が円錐形であってよく、あるいはより一般的には、より薄くて軽量である好都合なワッシャ３を得るため、ワッシャ３の孔１１が、ワッシャ３のペダルクランク２との界面の全体推移に一致する発散または収束の推移を有することができる。

また、上述の説明および例示が、ペダルとの連結のための孔７に代え、あるいはペダルとの連結のための孔７に加えて、ボトム・ブラケットの軸との連結のための孔６にも当てはまることを、当業者であれば理解できるであろう。

ボトム・ブラケットの軸との連結のための孔６およびペダルとの連結のための孔７のうちの一方または他方を、ペダルクランクと一体に作製される軸によって置き換え、代わりに孔を、それぞれペダルまたはボトム・ブラケットに設けることも可能である。

本発明に係るペダルクランク・アセンブリの部分断面側面図であり、ペダルの軸が連結されている。 図１のペダルクランク・アセンブリと軸との間の連結領域の一部分を示す拡大断面図である。 図１のペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域の一部分を示す拡大断面図であり、補強部材へと作用する力が概略的に示されている。 図１のペダルクランク・アセンブリのペダルクランクの平面図であり、補強部材へと作用する力が概略的に示されている。 図１のペダルクランク・アセンブリのペダルクランクおよびワッシャを示す部分分解図である。 本発明の他の実施形態に係るペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図である。 本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図である。 図６のペダルクランク・アセンブリのワッシャとペダルクランクとの間の連結領域を示す拡大断面図である。 本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図である。 本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図である。 本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図である。 本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図である。 本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図である。 本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図である。 本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図である。 本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図である。 本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図である。 本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図である。 本発明の別の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図であり、ペダルクランクとワッシャとの間の界面が、異なる角度位置において異なる広がりを有している。 図１８のペダルクランク・アセンブリのペダルクランクの平面図である。 本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図であり、ペダルクランクとワッシャとの間の界面が、異なる角度位置において異なる広がりを有している。 本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図であり、ペダルクランクとワッシャとの間の界面が、異なる角度位置において異なる広がりを有している。 本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図であり、ペダルクランクとワッシャとの間の界面が、異なる角度位置において異なる広がりを有している。 本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリの一部分の斜視図である。

Claims (38)

1. ボトム・ブラケットとの連結のための第１端部（４）およびペダルとの連結のための第２端部（５）を有しているペダルクランク（２）を備え、前記第１端部（４）および前記第２端部（５）の少なくとも一方が、それぞれペダルまたはボトム・ブラケットの軸（１００）との連結のため、ペダルクランク（２）の一側面（８）から延びる孔（７）を有している自転車のペダルクランク・アセンブリ（１）において、
   前記ペダルクランク（２）の前記一側面（８）において孔（７）の周囲に延びており、かつ前記ペダルクランク（２）に拘束（１５、２０）されている補強部材（３）を有することを特徴とする自転車のペダルクランク・アセンブリ。
2. 請求項１において、前記補強部材（３）が、前記軸（１００）の当接部（１０３）に当接して受け止めるように構成された部分（１２）を有していることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
3. 請求項１または２において、前記孔（７）の軸心（Ｘ）方向に対する、補強部材（３）の広がり（Ｈ２）が、孔（７）の広がり（Ｈ４）よりも小さいことを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
4. 請求項３において、軸心（Ｘ）方向に対する、補強部材（３）の広がり（Ｈ２）が、孔（７）の広がり（Ｈ４）の半分よりも小さいことを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
5. 請求項４において、軸心（Ｘ）方向に対する、補強部材（３）の広がり（Ｈ２）が、孔（７）の広がり（Ｈ４）の５分の１よりも小さいことを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
6. 請求項１〜５の何れか一項において、前記孔（７）の軸心（Ｘ）方向に対する、前記補強部材（３）の広がり（Ｈ２）が、孔（７）の内側のねじ切り（１０）のピッチ（Ｐ）１つ分から２つ分の範囲であることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
7. 請求項１〜６の何れか一項において、前記補強部材（３）が、前記ペダルクランク（２）の弾性率よりも大きい弾性率を有していることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
8. 請求項１〜７の何れか一項において、前記補強部材（３）が、鋼、チタニウム合金、およびアルミニウム合金の中から選択された材料で作られていることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
9. 請求項１〜８の何れか一項において、前記拘束が、接着（１５）を含むことを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
10. 請求項１〜９の何れか一項において、前記ペダルクランク（２）が、前記補強部材（３）を収容するための突き出している座部（４５）を有していることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
11. 請求項１〜９の何れか一項において、前記ペダルクランク（２）が、前記補強部材（３）を収容するための凹状の座部（１４）を有していることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
12. 請求項１〜１１の何れか一項において、前記拘束が、かしめ（２０）を含むことを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
13. 請求項１２において、前記拘束が、補強部材（３）のための座（１４、４５）の周囲におけるペダルクランク（２）および／または補強部材（３）のかしめ（２０）を含むことを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
14. 請求項１〜１１の何れか一項において、前記ペダルクランク（２）が複合材料で作られており、前記拘束が、前記補強部材（３）を前記ペダルクランク（２）内に同時成型することによって達成されていることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
15. 請求項１〜９および１２の何れか一項において、前記補強部材（３）が、前記ペダルクランク（２）の前記一側面の外表面上に拘束されていることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
16. 請求項１〜１４の何れか一項において、前記ペダルクランク（２）および前記補強部材（３）が、前記孔（７）の軸心（Ｘ）を横切る平面に完全には含まれないそれぞれの界面（２１、２２；２３、２４；３１、３２；３７、３８；３９、４０；４１、４２；４３、４４；４６、４７；４８、４９；５１、５２；５３、５４；５５、５６；５７、５８）に沿って接触していることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
17. 請求項１６において、前記界面（２１、２２；２３、２４；３１、３２；３７、３８；３９、４０；４１、４２；４３、４４；４６、４７；４８、４９；５３、５４；５５、５６；５７、５８）が、前記軸心（Ｘ）に対して全体として斜めの推移を有していることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
18. 請求項１７において、前記界面（２１、２２；４３、４４；４８、４９；５３、５４）が円錐形状の面であることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
19. 請求項１８において、前記円錐形状の界面（２１、２２；４３、４４；４８、４９；５３、５４）の母線が、５°〜４５°の範囲の角度（α）だけ、軸心（Ｘ）に直交する平面に対して傾いていることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
20. 請求項１７において、前記界面（２３、２４）が、少なくとも２つの変曲点が存在する曲線状の母線を有する回転面であることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
21. 請求項１７において、前記界面（３１、３２）が、１つの変曲点が存在する曲線状の母線を有する回転面であることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
22. 請求項１７において、前記界面（３７、３８；３９、４０）が、円弧状の母線を有する回転面であることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
23. 請求項１７において、前記界面（４１、４２；４６、４７）が、階段状の母線を有する回転面であることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
24. 請求項１７において、前記界面（５７、５８）が、多面体形状とされていることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
25. 請求項２４において、前記界面（５７、５８）が角錐台形状であることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
26. 請求項１７〜２５の何れか一項において、前記補強部材（３）の界面（２１；２３；３１；３７；３９；４１；５３；５５；５７）が、全体として前記ペダルクランク（２）に向かって収束しており、ペダルクランク（２）の界面（２２；２４；３２；３８；４０；４２；５４；５６；５８）が、全体として補強部材（３）に向かって広がっていることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
27. 請求項１７〜２５の何れか一項において、前記補強部材（３）の界面（４３；４６；４８）が、全体としてペダルクランク（２）に向かって広がっており、前記ペダルクランク（２）の界面（４４；４７；４９）が、全体として補強部材（３）に向かって収束していることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
28. 請求項１〜２７の何れか一項において、前記ペダルクランク（２）と前記補強部材（３）との間の界面（５１、５２；５３、５４；５５、５６）が、前記軸心（Ｘ）の周囲の異なる角度位置において、異なる広がりを有していることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
29. 請求項２８において、前記ペダルクランク（２）と前記補強部材（３）との間の界面（５１、５２；５３、５４）が、前記孔（７）に対して偏心した面であることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
30. 請求項２９において、前記界面（４５、４６）の軸心（Ｘ１）が、前記軸心（Ｘ）と平行であり、軸心（Ｘ）と軸心（Ｘ１）とによって画定される平面（ε）がペダルクランク（２）の長手方向中心線（Ｙ）に対して３０°〜７０°の範囲の角度（β）だけ傾いていることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
31. 請求項２８において、前記ペダルクランク（２）と前記補強部材（３）との間の界面（５５、５６）が、前記軸心（Ｘ）の周囲の異なる角度位置において、異なる傾き（α’、α’’）を有していることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
32. ボトム・ブラケットの軸との連結のための第１端部（４）およびペダルとの連結のための第２端部（５）を有しており、ペダルまたはボトム・ブラケットのそれぞれの軸（１００）との連結のため、前記第１端部（４）および前記第２端部（５）の少なくとも一方に一側面（８）から延びる孔（７）を有している自転車のペダルクランク（２）において、
    前記一側面（８）に、前記孔（７）の周囲に広がる補強部材（３）のための座部（１４、４５）を有していることを特徴とするペダルクランク。
33. 請求項３２において、前記座部が、前記孔（７）と連通する凹状の座部（１４）であることを特徴とするペダルクランク（２）。
34. 請求項３２において、前記座部が、当該ペダルクランク（２）から突き出している座部（４５）であることを特徴とするペダルクランク（２）。
35. 請求項３２〜３４の何れか一項において、前記座部（１４、４５）が、平坦な底部を有していることを特徴とするペダルクランク（２）。
36. 請求項３２〜３５の何れか一項において、前記座部（１４、４５）が、円筒形の側壁を有していることを特徴とするペダルクランク（２）。
37. 請求項３６において、前記円筒形の側壁が、前記孔（１１）の軸心（Ｘ）に対して偏心していることを特徴とするペダルクランク（２）。
38. 偏心した孔（１１）を有する平坦な円形の本体からなる補強部材（３）。

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