JP2008254728A - 自転車用シャフト部品 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的軽量で、しかも強靭な自転車用シャフト部品を提供する。
【解決手段】この自転車用シャフト部品は、外側管状部材３０と内側部材３２とを備えている。外側管状部材３０は第１端部４２及び第２端部４４を有し、第１及び第２端部間には内部長手方向通路４６が延びており、内部長手方向通路４６は内部長手方向通路を通って延びる長手方向中心軸を有している。内側部材３２は外側管状部材３０の内部長手方向通路４６内に移動不能に取り付けられる。ここで、外側管状部材３０は第１比重を有する第１材料から構成される。また、内側部材３２は第１材料の第１比重より小さい第２比重を有する第２材料から構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、自転車用シャフト部品、特に、管状外側部材と、管状外側部材内に取り付けられた軽量材料の内側部材と、を備える自転車用シャフト部品に関する。

自転車に乗ることは、移動の手段であるとともに、レクレーションの形態としてもますます人気が高まっている。また、自転車に乗ることは、プロ、アマを問わず、競技スポーツとしても人気が高い。レクレーション、移動、競技の用途に関わらず、自転車産業において、種々の自転車部品は常に改良が続けられている。大きく設計が見直されている自転車部品の一つに自転車用シャフト部品が挙げられる。

一般的な自転車では、シャフト部品が自転車の多くの場所で利用されている。例えば、シャフト部品は、クランクアッセンブリ内にクランクアクスルとして、また、ハブアッセンブリ内にハブアクスルとして用いられている。以前は、シャフト部品は、中実金属ロッドとして構成されていた。これらのシャフト部品は比較的重い。従って、最近では、重量を低減するために、シャフト部品を、より軽量な合金の中実ロッドとして構成し、かつ／または管状（中空）の部材として構成することが行われている。管状のシャフト部品は、シャフト部品が比較的広い幅を有する場合（つまり、中実のシャフト部品が非常に重くなってしまう場合）に、最も広く用いられている。いずれにせよ、このような従来のシャフト部品は、要望されているほどには、強靱かつ／または軽量ではない。さらに、こうした従来のシャフト部品は、製造及び／または組み立てが比較的複雑で、かつ／またはコストが高くなることがある。
特開２００７-３０２２２２号公報 特開２００７-２９０６０６号公報

以上の点から、本開示によって、この技術分野において、自転車用シャフト部品の改良に対するニーズがあることが明らかにされる。本発明は、このニーズと同様に、本開示から、当業者に対して、明らかにされる他のニーズに対してもなされたものである。

本発明の目的は、比較的軽量で、しかも強靭な自転車用シャフト部品を提供することにある。

本発明の他の目的は、比較的簡単な構成で、製造及び／または組み立てにコストがかからない自転車用シャフト部品を提供することにある。

本発明に係る自転車用シャフト部品は、外側管状部材と、内側部材と、を備えている。外側管状部材は第１端部及び第２端部を有し、第１及び第２端部間には内部長手方向通路が延びており、内部長手方向通路は内部長手方向通路を通って延びる長手方向中心軸を有している。内側部材は外側管状部材の内部長手方向通路内に移動不能に取り付けられる。ここで、外側管状部材は第１比重を有する第１材料から構成される。また、内側部材は第１材料の第１比重より小さい第２比重を有する第２材料から構成される。

本発明では、自転車用シャフト部品を外側管状部材及び内側部材で構成し、外側管状部材は第１比重を有する第１材料で、内側部材は第１材料の第１比重より小さい第２比重を有する第２材料で形成したので、従来の部品に比較して軽量で強靱な部品を提供することができる。また、構成が簡単であるので、製造、組み立てにかかるコストを抑えることができる。

本発明の一実施形態を、図面を用いて説明する。以下の本発明にかかる実施の形態の説明は単なる例示であって、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物によって定義される本発明を限定するものではない。

図１及び図２に、本発明の一実施形態によるクランクアッセンブリ１２と、フロントハブアッセンブリ１４Ｆと、リアハブアッセンブリ１４Ｒと、を備える自転車１０を示す。自転車１０は、基本的に、ダイヤモンド型フレーム１１を備える。ダイヤモンド型フレーム１１には、フロントフォーク１３Ｆが回動可能に連結される。また、リアフォークすなわち三角部１３Ｒが、ダイヤモンド型フレーム１１と一体的に形成されている。管状ハンガーＨが、フレームのシートチューブとダウンチューブとの交点に形成されている。ハンガーＨは、クランクアッセンブリ１２を支持する。フロント及びリアフォーク１３Ｆ，１３Ｒは、フロント及びリアハブアッセンブリ１４Ｆ，１４Ｒを、それぞれ支持する。フロント及びリアリム１６Ｆ，１６Ｒは、複数のスポークを介してフロント及びリアハブアッセンブリ１４Ｆ，１４Ｒに、従来と同様に、それぞれ連結される。フロント及びリアハブアッセンブリ１４Ｆ，１４Ｒは、本発明にかかるフロント及びリアハブシャフト１８Ｆ，１８Ｒを、それぞれ有する。クランクアッセンブリ１２は本発明にかかるクランクシャフト２０を有する。

自転車１０は、クランクアッセンブリ１２、フロントハブアッセンブリ１４Ｆ及びリアハブアッセンブリ１４Ｒを除いて従来と同様である。したがって、クランクアッセンブリ１２、フロントハブアッセンブリ１４Ｆ及びリアハブアッセンブリ１４Ｒに関するものを除いて、ここでは、自転車１０を詳細には説明及び／または図示しない。つまり、自転車１０が、フロント及びリヤブレーキ、フロント及びリアディレーラ、フロント及びリアシフタなど種々の他の従来の自転車用部品を備えていることは、自転車技術分野における当業者には明らかであろう。また、本発明の範囲を逸脱しない限り、自転車１０に種々の変形が行えることは、本開示から、自転車技術分野における当業者には明らかであろう。

図１〜図７を参照して、クランクアッセンブリ１２をより詳細に説明する。クランクアッセンブリ１２は、基本的に、クランクシャフト２０と、右クランクアーム２２と、左クランクアーム２４と、ボトムブラケット構造２６と、を備える。クランクアーム２２，２４は、クランクシャフト２０の対向する端部に回転不能に装着される。ボトムブラケット構造２６は、フレーム１１の管状ハンガーＨ内に装着される。クランクシャフト２０は、ボトムブラケット構造２６によってハンガーＨ内に回転可能に支持される。ペダル２８は、クランクアーム２２，２４のそれぞれの自由端に装着され、これにより、ライダーは、従来と同様に、クランクアーム２２，２４を回転させて、自転車１０を走行させることができる。

クランクシャフト２０は、基本的に、外側管状部材３０と、内側部材３２と、を備える。内側部材３２は、外側管状部材３０に、接着層３４を用いて外側管状部材３０の内部に取り付けられ、これにより不可分のユニットを形成している。外側管状部材３０は、ボトムブラケット構造２６に回転可能に支持されており、外側管状部材３０の対向する端部へ回転不能に取り付けられた右及び左クランクアーム２２，２４を有している。図２に示すように、アクスルボルト３６は、クランクアッセンブリ１２の他の部分が完全に組み立てられた後、クランクシャフト２０の一方の端部内にネジ締めによって装着される。

外側管状部材３０は第１比重を有する第１材料から構成される。また、内側部材３２は、第１材料の第１比重より小さい第２比重を有する第２材料から構成される。外側管状部材３０の第１材料は、好ましくは金属材料である。一方、内側部材３２の第２材料は、好ましくは非金属材料である。外側管状部材３０及び内側部材３２は、好ましくは、以下に説明するように、互いに別部材として構成され、次いで接着層３４を用いて一体的に取り付けられる。

外側管状部材３０は第１軸方向全長Ｌ_１を有する。内側部材３２は、第１軸方向長Ｌ_１の少なくとも７５％である第２軸方向全長Ｌ_２を有する。好ましくは、第１及び第２軸方向全長Ｌ_１，Ｌ_２は等しい。言いかえれば、内側部材３２は、好ましくは、外側管状部材３２の少なくとも大部分にわたって内部通路４６内に延設される。

図２〜図６を参照して、外側管状部材３０は、基本的に、中央部４０と、第１端部４２と、第２端部４４と、を有する。中央部４０は第１及び第２端部４２，４４間に延びている。中央部４０はボトムブラケット構造２６に回転可能に装着される。右クランクアーム２２は第１端部４２に回転不能に装着される。左クランクアーム２４は第２端部４４に回転不能に装着される。内部長手方向通路４６が、外側管状部材３０を通って第１及び第２端部４２，４４間に延びている。内部長手方向通路４６は、内部長手方向通路４６を通って延びる長手方向中心軸Ｘを有する。中心軸Ｘはクランクアッセンブリ１２の回転軸に対応する。外側管状部材３０は、長手方向の中心軸Ｘに沿って見たとき円形である。

上述の通り、管状の外側部材３０は、好ましくは、金属の第１材料から構成される。より具体的には、外側管状部材３０は、好ましくは、アルミニウム合金（例えば、２０１４アルミニウム合金）などの合金から構成される。つまり、第１材料は、好ましくは、アルミニウムを含んでいる。好ましくは、中央部４０、第１端部４２及び第２端部４４は、キャスティング（鋳造）及び／または機械加工などの従来の生産技術等を用いて、単一部材として一体的に形成される。また、外側管状部材３０は、好ましくは、全体を通して均一な材料組成（つまり、均質な材料構成）を有する。

外側管状部材３０は、第１及び第２端部４２，４４の自由端間で延びる外側管状面３０ａ及び内側管状面３０ｂを有する。外側面３０ａは、中央部の主外側面４０ａと、第１外側スプライン面４２ａと、第２外側スプライン面４４ａと、を有する。主外側面４０ａは中央部４０に沿って延びている。第１外側スプライン面４２ａは第１端部４２に沿って延びている。第２外側スプライン面４４ａは第２端部４４に沿って延びている。内側面３０ｂは、主内側面４０ｂと、縮径内側面４４ｂと、第１テーパ状部４０ｃと、を有する。主内側面４０ｂは、第１端部４２と、中央部４０の一部と、にわたって延びている。縮径内側面４４ｂは第２端部４４に沿って延びている。第１テーパ状部４０ｃは主内側面４０ｂと縮径内側面４４ｂとの間で延びている。内側面３０ｂは外側管状部材３０の長手方向通路４６を形成している。

主に図５及び図６を参照して、外側管状部材３０は、好ましくは本実施形態においては管状部材である内側部材３２の径方向厚さＴ_２より小さい大部分に沿った（最小）径方向厚さＴ_１を有する。内側部材３２は、軸方向全長にわたって実質的に均一な径方向の厚さＴ_２を有する。本実施形態において、内側部材３２の径方向厚さＴ_２は、約２．０ミリメートルである。したがって、外側管状部材３０は、２．０ミリメートル未満である軸方向長の大部分に（つまり、中央部４０の大部分に）沿った（最小）径方向厚さＴ_１を有する。しかしながら、第１及び第２端部４２，４４は、好ましくは、径方向により厚くなっており、これにより、スプライン（例えば、スプラインは、最小径方向厚さＴ_１の約２倍あるいは最小径方向厚さＴ_１の２倍よりわずかに小さい最大径方向厚さＴ_３を有する）を収容する。言いかえれば、外側管状部材３０は、大部分にわたって比較的薄くなっている。

外側管状部材３０は、好ましくは、第１及び第２端部間４２，４４の軸方向長の大部分に沿った（つまり、中央部４０に沿った）均一な外径Ｄ_１を有する。スプラインが形成された第１外側スプライン面４２ａは、均一な外径Ｄ_１の径方向外側に延びる、複数の、軸方向に延びる外部スプラインを有する。一方、第２外側スプライン面４４ａは、均一な外径Ｄ_１の径方向内側に延びる、複数の、軸方向に延びる外部スプラインを有する。したがって、第１外側スプライン面４２ａの少なくとも一部は、第２外側スプライン面４４ａの径方向外側に配置されている。

第１外側スプライン面４２ａは、第１最大外径Ｄ_２と、第１最大外径Ｄ_２より小さい第１最小外径Ｄ_３と、を有する。外径Ｄ_２，Ｄ_３は、第１外側スプライン面４２ａのスプラインの凸部と凹部を、それぞれ通る。第１端部４２は、径方向外側方向において、中央部４０より厚くなっている。第１最小外径Ｄ_３は均一な外径Ｄ_１より大きい。したがって、環状当接面すなわち肩部４８が、外側面３０ａの中央部４０ａと第１外側スプライン面４２ａとの間に形成される。以下に説明するように、右クランクアーム２２がクランクシャフト２０に取り付けられる場合、環状当接面４８は、右クランクアーム２２と係合する。

第２外側スプライン面４４ａは、第２最大外径Ｄ_４と、第２最大外径Ｄ_４より小さい第２最小外径Ｄ_５と、を有する。外径Ｄ_４，Ｄ_５は、第２外側スプライン面４４ａのスプラインの凸部と凹部を、それぞれ通る。第２端部４４は、径方向内側方向において、中央部４０より厚くなっている。第２最大外径Ｄ_４は、均一な外径Ｄ_１以下であり（ここでの例示においては等しい）、これにより、第２端部４４を、右クランクアーム２２を貫通させて挿入することができる。第２最小外径Ｄ_５は均一な外径Ｄ_１より小さい。このように、第１外側スプライン面４２ａは、好ましくは、第２外側スプライン面４４ａより径方向外側に配置され、これにより、外側面３０ａのスプライン形成セクション４２ａ，４４ａは、軸方向から見て、互いにオーバーラップしない（つまり、第１最小外径Ｄ_３は、第２最大外径Ｄ_４より大きい）。

図２〜図５及び図７を参照して、内側部材３２をより詳細に説明する。内側部材３２は、好ましくは、外側管状部材３０の内側形状に対応する外側形状を有する管状の部材である。以下により詳細に説明するように、内側部材３２は、接着層３４を用いて、外側管状部材３０に、外側管状部材３０の内部長手方向通路４６内に、移動不能に取り付けられる。内側管状部材３２は、中央部５０と、第１端部５２と、第２端部５４と、を有する。中央部５０は、第１及び第２端部５２，５４間に延びている。内側管状部材３２は、長手方向の中心軸Ｘに沿って見たときに円形である。

上述の通り、内側部材３２は、好ましくは、非金属の第２材料から構成される。より具体的には、内側部材３２は、好ましくは、エポキシ樹脂を含浸したカーボンファイバなどのファイバ強化合成材料から構成される。つまり、第２材料は、好ましくはカーボンファイバを含んでいる。好ましくは、中央部５０、第１端部５２及び第２端部５４は、レイヤリング（複層化）、キャスティング、モールディング及び／または加熱処理などの従来の生産技術等を用いて単一部材として一体的に形成される。また、内側部材３２は、好ましくは、全体を通して実質的にむらのない材料組成（つまり、均一な構造すなわち構成）を有する。カーボンファイバを、ランダムに配向されたファイバ、かつ／または一方向に向けられたファイバとして配置することができる。一方向に向けられたファイバの層を、互いに同じ配向あるいは配向を変えて配置することができる。言いかえれば、内側部材３２は、カーボンファイバの配向／配置を変えていることを除いて、好ましくはカーボンファイバとエポキシ樹脂との均一な混合物から構成される。このような一方向に向けられたカーボンファイバシートを、内側部材を構成するために用いる場合、その一方向に向けられたカーボンファイバシートを、カーボンファイバの方向が内側部材の軸方向と交差するように配置することが望ましい。このような配置により、内側部材の剛性が向上する。内側部材３２の構造を、以下により詳細に説明する。

内側部材３２は、第１及び第２端部５２，５４の自由端間で延びる外側管状面３２ａ及び内側管状面３２ｂを有する。外側面３２ａは、中央すなわち主外側面５０ａと、縮径外側面５４ａと、第２テーパ状部５０ｃと、を有する。主外側面５０ａは、第１端部５２と、中央部５０の一部と、にわたって延びている。縮径外側面５４ａは第２端部５４に沿って延びている。第２テーパ状部５０ｃは主外側面５０ａと縮径外側面５４ａとの間で延びている。図で示した実施形態において、上述の通り、内側面３２ｂは、好ましくは、外側面３２ａに対応する形状を有するが、より小径であり、内側部材３２が軸方向全長にわたって実質的に均一な径方向厚さを有している。しかしながら、アクスルボルト３６をネジ締めによって収容するために、内側面３２ｂは、好ましくは第２端部５４に配置された雌ネジ形成面５４ｂを有する。

好ましくは、内側部材３２の主外側面５０ａ、縮径外側面５４ａ及び第２テーパ面５０ｃが、外側管状部材３０の主内側面４０ｂ、縮径内側面４４ｂ及び第１テーパ状部４０ｃの形状及び配置と、それぞれ対応する。そして、外側面３２ａの各部分は、内側面３０ｂの対応部分にフィットする（面接触して嵌り合っている）。図４から明らかなように、第１及び第２テーパ部４０ｃ，５０ｃは、好ましくは、第１及び第２外側スプライン面４２ａ，４４ａの一方と軸方向に隣接して配置される。より具体的には、第１及び第２テーパ状部４０ｃ，５０ｃは、好ましくは外側及び内側部材３０，３２の第２端部４４，５４に、軸方向に隣接して配置される。

しかしながら、内側部材３２のメイン外部セクション５０ａ、縮径外側面５４ａ及び第２テーパ状部５０ｃは、好ましくは、外側管状部材３０の内側面３０ｂの対応する内側部よりわずかに小さい直径を有しており、これにより、図５から明らかなように、ギャップＧをそれらの間に形成する。ギャップＧは、接着層３４を収容するために形成される。ギャップＧは、好ましくは、０．１ｍｍ±０．０２５ｍｍである。ギャップＧは、クランクシャフト２０の全周にわたって、かつクランクシャフト２０の軸方向全長にわたって外側管状部材３０と内側部材３２との間で延びている。

次にクランクシャフト２０の組立について、より詳細に説明する。まず、外側及び内側部材３０，３２が、別部材として構成される。具体的には、外側管状部材は、上述の通り、キャスティング及び／または機械加工などを用いて、従来と同様に構成される。内側部材３２は、好ましくは、カーボンファイバ（例えば、布状）シートの層を、内側部材３２の内側面３２ｂの所望の最終の内側形状に対応する外側形状を有する内側バー状エレメント（心金すなわち内側モールド）上に巻き付けることによって構成される。カーボンファイバシートは、典型的には、バインダ（この場合、エポキシ樹脂）によって一体化された多数のカーボンファイバ（例えば、一方向に、多方向に及び／またはランダムに配向されたファイバ）を有する室温で可撓性のあるシートである。その後、外側モールドが、心金エレメント（内側モールド）上に配置されたシートの外側面上に嵌められ／加圧され、そして、この構造が加熱されて、これにより、内側部材３２の最終外側形状が形成される。内側部材３２が冷却され／硬化されると、外側モールドが取り外され、内側バーが取り外され、また、必要に応じて内側部材３２の軸端部が切り取られる。

内ネジ形成面／セクション５４ｂは、モールディングあるいは機械加工により構成することができる。例えば、内側モールドは、外ネジを有することができ、これにより、内ネジが形成されたセクション５４ｂがモールディングによって形成される。この場合、硬化後、内側モールドは、ネジを弛めることによって、内側部材３２から取り外される。一方、内側部材３２は、雌ネジ形成面５４ｂなしで、上述のように構成することもでき、硬化後に、雌ネジ形成面５４ｂを切削することができる。いずれの場合も、内側部材３２が硬化した後に、内側部材３２には、雌ネジ形成面５４ｂが形成されることになる。これで、内側部材３２は、外側管状部材３０に取り付けられる状態になる。

外側管状部材３０の内側面３０ｂには、好ましくはリン酸アルマイト処理などの表面処理が施され、これにより、外側及び内側部材３０，３２間の接着層３４の接着性が向上する。その後、エポキシ系接着剤が、内側部材３２の外側面３２ａ及び／または外側管状部材３０の内側面３０ｂに塗布される。そして、内側部材３２が、長手方向通路４６内の最終位置へとスライドされる。これにより、エポキシ系接着剤が、内側部材３０と外側部材３２との間のギャップＧにおいて薄層を形成することになる。

その後、エポキシ系接着剤が内側部材３２の外側面３２ａと外側管状部材３０の処理が施された内側面３０ｂとの間の実質的に永続的な接着を形成するために、この構造は、加熱される。その後、この構造が冷却され／硬化されて、これにより、外側部材３０と内側部材３２との間に接着層３４を有する（図２、図４及び図５に示す）完成品としての本発明にかかるクランクシャフト２０が得られる。好ましくは、完成したクランクシャフト２０において、接着層３４は、内部長手方向通路４６を形成する外側管状部材３０の内側面３０ｂと内側部材３２の管状の外側面３２ａの大部分との間に配置されている。

次に、図１及び図２を再度参照して、クランクアッセンブリ１２の他の部分を、より詳細に説明する。右クランクアーム２２は、基本的に、アーム部６０と、複数のスプロケット取り付けアーム状パーツ６２と、中心に配置されたスプライン形成止まり孔６４と、ペダル取り付け開口部６６と、を有する。外側管状部材３０の第１端部４２は、スプライン形成止まり孔部６４と噛み合い、これにより、右クランクアーム２２をクランクシャフト２０に回転不能に取り付ける。第２最大外径Ｄ_４は、均一な外径Ｄ_１以下であり（ここでの例示においては等しい）、これにより、スプライン形成孔部６４にダメージを与えることなく、第２端部４４を、右クランクアーム２２のスプライン形成孔部６４を貫通させて挿入することができる。本実施形態において、右クランクアーム２２は、スプライン形成止まり孔６４を囲む材料を変形させるにより、クランクシャフト２０上にクリンプ固定され、その結果、図２に示す構成が形成される。クリンプ固定後、右クランクアーム２２は、第２端部４２に移動不能に保持される。ペダル２８の一つが、ペダル取り付け開口部６６に、ネジ締めによって取り付けられる。

左クランクアーム２４は、基本的にアーム部７０を有する。アーム部７０は、スプラインが形成された分割貫通孔部７４と、ペダル取り付け開口部７６と、を有する。スプラインが形成された分割貫通孔部７４は、アーム部７０の一端に配置されている。ペダル取り付け開口部７６は、アーム部７０の他端に配置されている。外側管状部材３０の第２端部４４は、スプライン形成貫通孔部７４と噛み合い、これにより、左クランクアーム２４をクランクシャフト２０に回転不能に取り付ける。ネジが形成されたボルトなど１組の留め具７８は、スプラインが形成された貫通孔部７４のスリットを越えて延び、留め具７８が締め込まれると、孔部７４の直径が縮小し、これにより、左クランクアーム２４がクランクシャフト２０に移動不能に保持される。しかしながら、必要に応じて、及び／または所望により、留め具７８が緩められると、左クランクアーム２４を、クランクシャフト２０から取り外すことができる。ペダル２８の一つが、ペダル取り付け開口部６６にネジ締めによって取り付けられる。

ボトムブラケット構造２６は、基本的に、中央の管状パートすなわち円筒状のリンク部材８０と、第１管状端部すなわち軸受ケーシング８２と、第２管状端部すなわち軸受ケーシング８４と、第１軸受アッセンブリ８６と、第２軸受アッセンブリ８８と、を有する。第１及び第２軸受ケーシング８２，８４は、円筒状のリンク部材８０を間に配置した状態で、ハンガーＨの両端へネジ込まれる（ネジ締めされる）。第１及び第２軸受アッセンブリ８６，８８は、それぞれ第１及び第２軸受ケーシング８２，８４に装着される。１組の断面Ｌ字状の環状カバー部材８７，８９が、それぞれ、クランクシャフト２０と第１及び第２軸受アッセンブリ８６，８８の内輪すなわち軌道輪との間に装着される。また、Ｏリング８３，８５が、第１及び第２軸受ケーシング８２，８４とリンク部材８０との間に配置される。

次に、クランクアッセンブリ１２の組立について、より詳細に説明する。クランクアッセンブリ１２を組み立てる前には、上述の通り、クランクシャフト２０を構成し組み立てておく必要がある。クランクシャフト２０が構成されると、第１端部４２が止まり孔６４に挿入され、そして、右クランクアーム２２が、クランクシャフト２０にクリンプ固定される。第１及び第２軸受ケーシング８２，８４を、間にリンク部材８０及びＯリング８３が配置されているハンガーへとネジ締めすることによって、ボトムブラケット構造２６がハンガー２０内に装着される。次いで、第１及び第２軸受アッセンブリ８６，８８は、それぞれ第１及び第２軸受ケーシング８２，８４に装着される。カバー部材８７，８９は、第１及び第２軸受アッセンブリ８６，８８の軸方向端部に組み付けられる。カバー部材８７，８９が組み付けられると、ボトムブラケット構造２６が完全に組み上がる。

その後、右クランクアーム２２がクリンプ固定されたクランクシャフト２０を、組み立てられたボトムブラケット構造２６の右側から貫通させて挿入することができる。第２端部４４がカバー部材８９を越えて突き出ると、左クランクアーム２４をクランクシャフト２０に組み付けることができる。具体的には、第２端部４４をスプラインが形成された貫通孔部７４内に挿入し、そして、留め具７８を締め、これにより左クランクアーム２４をクランクシャフト２０に移動不能に保持し、クランクアッセンブリ１２が完全に組み上がる。左クランクアーム３４を固定した後に、アクスルボルト３６がクランクアクスル２０へとネジ締めされ、これにより、万一、留め具が何らかの理由で緩んだとしても、左クランクアーム２４がクランクアクスル２０から外れることはない。クランクアッセンブリが完全に組み上がると、右及び左クランクアーム２２，２４がクランクシャフト２０の対向する端部に移動不能に保持され、これにより、クランクシャフトはハンガーＨ内のボトムブラケット構造２６内に保持される。クランクシャフト２０は、ボトムブラケット構造２６内に回転自在に支持される。

次に、図１及び図８〜図１３を参照して、フロントハブアッセンブリ１４Ｆを、より詳細に説明する。フロントハブアッセンブリ１４Ｆは、基本的に、フロントハブシャフト１８Ｆと、ハブシェル９０と、１組の軸受アッセンブリ９２と、クイックリリース構造９４と、１組のダストキャップ９６と、１組の保持ナット９８と、を有する。フロントハブアッセンブリ１４Ｆは、フロントハブシャフト１８Ｆを除いて従来と同様のものである。したがって、本発明にかかるフロントハブシャフト１８Ｆに関するものを除いて、ここでは、フロントハブアッセンブリ１４Ｆを、詳細には説明及び／または図示しない。もちろん、必要に応じて及び／または所望により、フロントハブシャフト１８Ｆを他のタイプのフロントハブアッセンブリに用いることができる。言いかえれば、ハブアッセンブリ１４Ｆは、本発明のフロントハブシャフト１８Ｆを利用する単なる一例である。

フロントハブシャフト１８Ｆは、クランクシャフト２０と同一の方法で構成される。しかしながら、フロントハブシャフト１８Ｆは、外側管状部材３０及び内側部材３２の変形例（例えば、形、サイズなど）である外側管状部材１３０及び内側部材１３２を有する。外側管状部材１３０及び内側部材１３２は、それぞれ、部材３０，３２と同じ材料から、同じ生産技術を用いて構成される。また、部材１３０，１３２は、接着層１３４を用いて、上述した部材３０，３２の取り付けと同一の方法で、移動不能に取り付けられる。クランクシャフト２０とフロントハブシャフト１８Ｆとの間の類似点を考慮して、ここでは、フロントハブシャフト１８Ｆを、詳細には説明、及び／または例示しない。しかしながら、ここでの説明及び／または図示した以外の、クランクシャフト２０の説明及び図示がフロントハブシャフト１８Ｆにもまた当てはまることはもちろんである。つまり、フロントハブシャフト１８Ｆの説明を、フロントハブシャフト１８Ｆとクランクシャフト２０との間の相違に絞って行う。

外側管状部材１３０は、中央部１４０と、第１端部１４２と、第２端部１４４と、を有する。中央部１４０、第１端部１４２、及び第２端部１４４は、端部１４２，１４４の外側面を除いて、外側管状部材１３０の軸方向全長にわたって同一の内径及び外径を有する。具体的には、外側管状部材１３０は、外側面１３０ａと、中心長手方向軸Ｙを有する長手方向内部通路１４６を形成する内側面１３０ｂと、を有する。中心軸Ｙは、フロントハブ１４Ｆの回転軸に対応する。外側面１３０ａは、軸方向の両端部に、ネジが形成された第１及び第２外側面１４２ａ，１４４ａを有する。第１及び第２ネジ形成外側面１４２ａ，１４４ａは、それぞれ第１及び第２端部１４２，１４４に配置されている。第１及び第２ネジ形成外側面１４２ａ，１４４ａには、軸受アッセンブリ９２の内側軌道輪及び保持ナット９８がネジ締めによって装着されている。第１及び第２ネジ形成外側面１４２ａ，１４４ａは、好ましくは、中央部１４０の外径以下である同一の（第１及び第２）最大外径を有する（ここでは、すべての最大外径が等しい）。

中央部１４０の外径は、好ましくは一定であり、これにより、第１及び第２端部１４２，１４４間で延びる中央部１４０の大部分に沿った均一な外径が形成される。こうした寸法は、図１２から明らかである。しかしながら、こうした寸法は、好ましくは、ここで図示するフロントハブシャフト１８Ｆにおいては等しいので、簡単化のため、参照符号を付していない。内側部材１３２は、好ましくは、外側及び内側面１３２ａ，１３２ｂにわたって、かつ軸方向全長にわたって均一な外側及び内側円形寸法を有する管状の部材である。フロントハブシャフト１８Ｆにおいて、外側管状部材１３０は、好ましくは、大部分にわたって、内側部材１３２よりわずかに大きい径方向厚さを有する。したがって、ネジが形成された第１及び第２端部１４２，１４４では、外側管状部材１３０は、好ましくは、径方向に内側部材１３２と同じ厚さである。

リアハブアッセンブリ１４Ｒは、フロントハブシャフト１８Ｆと同一であるリアハブシャフト１８Ｒを有するが、典型的なリアハブアッセンブリがより大きい（より長い）構造であることに起因して、ハブシャフト１８Ｒがハブシャフト１８Ｆより長い点が異なっている。リアハブアッセンブリは、リアハブシャフト１８Ｒを除いて、従来と同様のものである。したがって、リアハブアッセンブリ１４Ｒを、ここでは詳細には説明及び／または図示しない。また、フロント及びリアハブシャフト１８Ｆ，１８Ｒ間の類似点を考慮して、リアハブシャフト１８Ｒをここでは説明及び／または図示しない。しかしながら、リアハブシャフト１８Ｒがフロントハブシャフト１８Ｆよりも軸方向に長いことを除いて、フロントハブシャフト１８Ｆの説明及び図示がリアハブシャフト１８Ｒにも当てはまることはもちろんである。

［変形例としてのクランクアッセンブリ］
次に、図１４を参照して、本発明にかかる変形例としてのクランクシャフト２２０及び変形例としての右クランクアーム２２２を利用するクランクアッセンブリ２１２を説明する。クランクシャフト２２０は、クランクシャフト２２０がクランクアーム２２２に連結されるよう設計されていることを除いて、クランクシャフト２０と同一である。クランクアーム２２２は、非クリンプ固定された右クランクアーム２２２である。クランクアッセンブリ１２とクランクアッセンブリ２１２との類似点を考慮して、ここでは、クランクアッセンブリ２１２を、詳細には説明及び／または図示しない。しかしながら、ここでの説明及び／または図示以外の、クランクアッセンブリ１２の説明及び図示が変形例としてのクランクアッセンブリ２１２にもまた当てはまることはもちろんである。

クランクアッセンブリ１２のパーツと同一である変形例としてのクランクアッセンブリ２１２のパーツには、同じ参照符号が付されている。簡単化ため、これらの同一パーツを、変形例としてのクランクアッセンブリ２１２に関して、再度説明しない。便宜上、正確には同一でないがクランクアッセンブリ１２のパーツと機能的に同一であるクランクアッセンブリ２１２のパーツには、クランクアッセンブリ１２のパーツの同じ参照符号に２００を加えた参照符号を付しておく。変形例としてのクランクアッセンブリ２１２は、クリンプ固定ステップが省略されていることを除いてクランクアッセンブリ１２と同一の方法で組み立てられる。

具体的には、クランクシャフト２２０は、非クリンプ固定された右クランクアーム２２２とともに用いられる外側管状部材２３０を有する。右クランクアーム２２２は、クランクアーム２２のスプラインが形成された止まり孔部６４ではなくスプラインが形成された貫通孔部２６４を有する。外側管状部材２３０は、クランクシャフト２２０の中心外側面４０ａから径方向に外側に延びている環状の当接面２４３を有する第１端部２４２を備える。これにより、環状の当接面２４３がクランクアーム２２２に当接し、その結果、右クランクアーム２２２が、第１端部２４２の軸方向外側に移動することが防止される。第２外側スプライン面４４ａの第２最大外径Ｄ_４は、中心外側面４０ａの均一な外径Ｄ_１以下であり（ここでの例示においては等しい）、これにより、スプライン形成孔部２６４にダメージを与えることなく、クランクシャフト２２０を、右クランクアーム２２のスプラインが形成された孔部２６４を貫通させて挿入することができる。言いかえれば、クランクアッセンブリ２１２の組み立ての際に、クランクシャフト２０を、右クランクアーム２２２の右側からスプラインが形成された貫通孔部２６４を貫通させて挿入し、これにより、環状の当接面２４３が右クランクアーム２２２と接する。

クランクシャフト２２０は、複数のスプラインが中心外側面４０ａから径方向に外側に延びているスプラインが形成された外側面２４２ａを有する。スプラインが形成された外側面２４２ａは、圧入により、クランクアーム２２２のスプラインが形成された孔部２６４に挿入される。クランクシャフト２２０の反対側端部の第２外側スプライン面４４ａは、中心外側面２４０ａの外側には延びていない。その後、クランクシャフト２２０をボトムブラケット構造２６に貫通させて挿入し、クランクアッセンブリ１２と同一の方法で、左クランクアーム２４に取り付けられる。当接面２４３は、クランクシャフト２２０のまわりに周方向に完全に延びている必要はない。つまり、当接面は必ずしも環状構成を有する必要はない。

クランクシャフト２２０は、外側管状部材２３０を除いて、クランクシャフト２０と同一である。また、外側管状部材２２０は、第２端部２４２を除いて、外側管状部材２０と同一である。スプラインが形成された外側面２４２ａは、外側管状部材３０のスプラインが形成された外側面４２ａの径方向内側に配置されるが、中心外側面４０ａの径方向内側には配置されていない。具体的には、右クランクアーム２２２がクランクシャフト２２０にクリンプ固定されないので、クランクシャフト２０の当接面４８を省略することができる。したがって、スプラインが形成された外側面２４２ａは、好ましくは、均一な外径Ｄ_１より大きいが、第１最大外径Ｄ_２より小さい最大外径と、均一な外径Ｄ_１以下（好ましくは等しい）最小外径と、を有し、これにより当接面４８が省略される。この構成のため、スプラインが形成された貫通孔部２６４は、好ましくは、右クランクアーム２２のスプラインが形成された止まり孔６４よりわずかに小さな直径を有する。あるいは、クランクシャフト２２０の第１端部２４２（スプラインが形成された外側面２４２ａを有する部）は、クランクシャフト２０の第１端部４２と同じ径方向厚さとしてもよく、この場合、必要に応じて、及び／または所望により、当接面４８がさらに配置される。

本発明を、特に、クランクとハブシャフトに適用したが、必要に応じて、及び／または所望により、本発明を、あらゆる自転車用シャフト部品において利用することができることは、本開示から自転車技術分野における当業者には明らかであろう。例えば、ハンドルバーあるいはシートポストが、本発明を適用しうる他の自転車用シャフト部品の例であることは、本開示から、自転車技術分野における当業者には明らかであろう。

［用語の概括的な説明］
本発明の範囲の理解において、ここで用いられる用語「備える」及びその派生語は、記載された特徴、エレメント、部品、群、完全体、及び／またはステップがあることを明記しているオープンエンドの用語を意味するのであって、記載されていない特徴、エレメント、部品、群、完全体、及び／またはステップがあることを排除するものではない。上記は、用語「有する」、「含む」及びそれらの派生語など同様の意味を持つ語にも当てはまる。また、単数形的に用いられる用語「パート」、「セクション」、「部」、「部材」あるいは「エレメント」は、単一のパートあるいは複数のパーツの２つの意味を持ちうる。ここで、本発明を説明するために用いられる、次の用語、「前方、後方、上、下向き、垂直、水平、下、横」同じく他の同様な方向を示す用語が、本発明の自転車の方向を示す用語として使用されている。このように、本発明において用いられるこれらの用語は、通常のライディングポジションにおいて用いられるような、本発明が適用される自転車に対して相対的な意味で用いられる。さらには、ここでは、「実質的に」、「約」、「略」といった程度を示す用語は、最終結果が大きく変わらないような、妥当な変形の条件の変更量を意味するものとして用いる。

本発明の説明のためにいくつかの実施例が選択されたに過ぎず、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を逸脱することがない範囲で、種々の変更、変形ができることは、本開示から当業者には明らかであろう。さらに、前述の本発明にかかる実施例の説明は単なる例示であって、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物によって決められる本発明を限定するものではないことは、本開示から当業者には明らかであろう。

本発明にかかる、クランクアッセンブリと、フロント及びリアハブアッセンブリと、を備える自転車の側面立面図である。 図１に示したクランクアッセンブリの拡大された部分断面図である。 図２に示したクランクアッセンブリのクランクシャフトの分解された長手方向立面図である。 例示する目的で一部が断面で示された、図２に示したクランクアッセンブリの組み立てられたクランクシャフトの長手方向立面図である。 図４において円Ｓ１で示した、組み立てられたクランクシャフトの一部の拡大された断面図である。 図２〜図４に示したクランクシャフトの外側管状部材の拡大された断面図である。 図２〜図４に示したクランクシャフトの内側管状部材の拡大された断面図である。 図１に示したフロントハブアッセンブリの拡大された部分断面図である。 図８に示したフロントハブアッセンブリのフロントハブシャフトの分解された長手方向立面図である。 例示する目的で一部が断面で示された、図８に示したフロントハブアッセンブリの組み立てられたフロントハブシャフトの長手方向立面図である。 図１０において円Ｓ２で示した、組み立てられたフロントハブシャフトの一部の拡大された断面図である。 図８〜図１０に示したフロントハブシャフトの外側管状部材の拡大された断面図である。 図８〜図１０に示したフロントハブシャフトの内側管状部材の拡大された断面図である。 本発明の他の実施形態にかかる、変形例としてのクランクアッセンブリの拡大された部分断面図である。

符号の説明

１０ 自転車
１４Ｆ フロントハブアッセンブリ
１４Ｒ リアハブアッセンブリ
１８Ｆ フロントハブシャフト
１８Ｒ リアハブシャフト
２０ クランクシャフト
３０ 外側管状部材
３２ 内側部材
３４ 接着層
４０ 中央部
４２ 第１端部
４４ 第２端部
４６ 内部通路
５０ 中央部
５２ 第１端部
５４ 第２端部
１３０ 外側管状部材
１３２ 内側部材
１３４ 接着層
１４０ 中央部
１４６ 長手方向内部通路
２１２ クランクアッセンブリ
２２０ クランクシャフト
２３０ 外側管状部材
２６４ スプライン形成貫通孔部
２４２ 第１端部
２６４ スプライン形成孔部
２４２ 第２端部

Claims (21)

1. 第１端部及び第２端部を有し、前記第１及び第２端部間に内部長手方向通路が延びており、前記内部長手方向通路の中心部には長手方向中心軸が延びている外側管状部材と、
   前記外側管状部材の前記内部長手方向通路内に移動不能に取り付けた内側部材と、
   を備え、
   前記外側管状部材は第１比重を有する第１材料から構成されており、前記内側部材は前記第１材料の前記第１比重より小さい第２比重を有する第２材料から構成されている、
   自転車用シャフト部品。
2. 前記第１材料は金属材料である、請求項１に記載の自転車用シャフト部品。
3. 前記第１の金属材料はアルミニウムを含んでいる、請求項２に記載の自転車用シャフト部品。
4. 前記第２材料は非金属材料である、請求項１又は２に記載の自転車用シャフト部品。
5. 前記第２の非金属材料はカーボンファイバを含んでいる請求項４に記載の自転車用シャフト部品。
6. 前記外側管状部材と前記内側部材とは、接着剤で一体的に移動不能に取り付けられている、請求項１に記載の自転車用シャフト部品。
7. 前記内側部材は管状外側面を有しており、前記接着剤は、前記内部長手方向通路を形成する前記外側管状部材の内側面と前記内側部材の前記管状外側面の大部分との間の層として配置されている、請求項６に記載の自転車用シャフト部品。
8. 前記外側管状部材は前記第１及び第２端部間の軸方向長の大部分にわたって均一な外径を有している、請求項１に記載の自転車用シャフト部品。
9. 前記第１端部は、前記均一な外径から径方向外側に突出する第１外側スプライン面を有しており、前記第２端部は、前記均一な外径から径方向外側には突出していない第２外側スプライン面を有している、請求項８に記載の自転車用シャフト部品。
10. 前記第１外側スプライン面は前記均一な外径より大きい第１最大外径を有しており、前記第２外側スプライン面は前記均一な外径と等しい第２最大外径を有している、請求項９に記載の自転車用シャフト部品。
11. 前記第１外側スプライン面は前記均一な外径より大きい第１最小外径を有している、請求項１０に記載の自転車用シャフト部品。
12. 前記内部長手方向通路を形成する前記外側管状部材の内側面は第１テーパ状部を有しており、
    前記内側部材は前記第１テーパ状部に面接触して嵌り合う第２テーパ状部を有する管状外側面を有している、
    請求項９に記載の自転車用シャフト部品。
13. 前記第１及び第２テーパ状部は、前記第１及び第２外側スプライン面の一方と軸方向に隣接して配置されている、請求項１２に記載の自転車用シャフト部品。
14. 前記第１テーパ状部は前記外側管状部材の前記第２端部に配置されている、請求項１２に記載の自転車用シャフト部品。
15. 前記第１端部は第１外側ネジ形成面を有しており、前記第２端部は第２外側ネジ形成面を有している、請求項８に記載の自転車用シャフト部品。
16. 前記第１外側ネジ形成面は前記均一な外径以下の第１最大外径を有しており、前記第２外側ネジ形成面は前記均一な外径以下の第２最大外径を有している、請求項１５に記載の自転車用シャフト部品。
17. 前記第１端部は第１外側スプライン面を有しており、前記第２端部は前記第１外側スプライン面より径方向内側に配置される第２外側スプライン面を有している、請求項１に記載の自転車用シャフト部品。
18. 前記第１端部は第１外側ネジ形成面を有しており、前記第２端部は第２外側ネジ形成面を有している、請求項１に記載の自転車用シャフト部品。
19. 前記内部長手方向通路を形成する前記外側管状部材の内側面は少なくとも１つの第１テーパ状部を有しており、前記内側部材は前記第１テーパ状部と面接触して嵌り合う少なくとも１つの第２テーパ状部を有する管状外側面を有している、請求項１に記載の自転車用シャフト部品。
20. 前記外側管状部材は第１軸方向長を有しており、前記内側部材は前記第１軸方向長の少なくとも７５％である第２軸方向長を有している、１，４，７，９又は１９に記載の自転車用シャフト部品。
21. 前記内側部材は管状部材である、請求項１に記載の自転車用シャフト部品。

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