JP2013103507A - 自転車用クランク軸装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クランク軸等を一体化してサブアセンブリの状態のものを形成させ、このサブアセンブリ状態のものを車体側へ取付けるようにしたフルフロート式の自転車用クランク軸装置を形成させる。
【解決手段】円筒状ハンガー部材の中心位置に設けられるものであって、その両端部にはクランクが取付けられるとともに、これらクランクの取付けられる内側のところにはベアリング３、３が取付けられるように形成されたシャフト１と、シャフト１の外径側にベアリング３を介してシャフト１を支持するように形成されるハウジング２と、ハウジング２の両端部のところに、間にゴム状弾性体からなるＯリング６を介して取付けられるものであって、全体がカップ状の形態からなるクランプナット５と、からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、左右一対の状態で設けられるクランクの、その回転運動を支持するように形成されるクランク軸組立体、すなわち、自転車用クランク軸装置に関するものである。

従来のこの種のものとしては、例えば特開２００６−１５１１５８号公報、または特開２００６−１４２９４７号公報記載のもの等が挙げられる。これらのものは、フレームに設けられた円筒状のハンガー部材を基礎に、ここのところにボールベアリング等を介してシャフト（クランク軸）が取付けられるとともに、このようなシャフトの両端部のところにはクランクが左右対称形を成すように、それぞれ取付けられるようになっているものである。なお、このような構成からなるものにおいて、上記左右のボールベアリングは、その外側が、それぞれ個別のベアリング受け部材を介して上記ハンガー部材のところに取付けられるとともに、当該ベアリング受け部材は、上記シャフトの軸線方向への位置調整が可能なように取付けられるようになっているものである。

特開２００６−１５１１５８号公報 特開２００６−１４２９４７号公報

ところで、上記従来のもの（先行技術）においては、クランク軸等の装着されるハンガー部材は車体フレームに溶接手段等を介して取付けられるようになっているものである。従って、この従来のものにおいては、上記溶接時に上記左右のベアリング取付部の歪等が生ずるおそれがあり、この溶接歪等を事前に取り除いておく必要がある。また、これらに起因する左右ベアリングの組込時における組付誤差修正等が必要となる。そして、これらの各修正作業は、個々の車体ごとに、それぞれ個別に行われることとなる。また、これらの諸作業は、作業者の熟練度、あるいはスキル等に大きく左右されると言う問題点がある。このような問題点を解決するために、クランク軸（シャフト）等を一体化してサブアセンブリの状態にしたものを予め形成させておき、このようなサブアセンブリ状態のものを車体の上記ハンガー部材のところへ取付けるようにした、いわゆるフルフロート方式の自転車用クランク軸装置を提供しようとするのが、本発明の目的（課題）である。

上記課題を解決するために、本発明においては次のような手段を講ずることとした。すなわち、請求項１記載の発明である第一の発明においては、車体フレームの下端部に形成された円筒状のハンガー部材のところに設けられるものであって、クランクからの回転運動をギヤ、チェーン等を介して駆動輪に伝達する役目を果たす自転車用クランク軸装置に関して、上記円筒状ハンガー部材の中心位置に設けられるものであって、その両端部にはクランクが取付けられるとともに、これらクランクの取付けられる内側のところにはベアリングが取付けられるように形成されたシャフトと、当該シャフトの外径側に設けられるものであって円筒状の形態からなるとともに、その両端部のところがベアリングを介して上記シャフトを支持するように形成されたハウジングと、当該ハウジングの両端部のところに、間にゴム状弾性体を介した状態で取り付けられるものであって、全体がカップ状の形態からなるとともに、その底の部分には円盤状のフランジ部が形成され、更には、当該フランジ部のところには垂直状に円筒部が設けられるとともに、当該円筒部の一部には上記ハンガー部材の両端部に形成された雌ネジ部とネジ結合する雄ネジ部を有するように形成されたクランプナットと、からなるようにした構成を採ることとした。

次に、請求項２記載の発明である第二の発明においては、請求項１記載の自転車用クランク軸装置に関して、上記シャフトとハウジングとの間であって上記シャフトの両端部付近に設けられるベアリングを、そのインナレースまたはアウタレースのうちの少なくともいずれか一方のものが薄肉状に形成された薄肉状ボールベアリングからなるようにするとともに、このような薄肉状ボールベアリングを、少なくともギヤの取付けられる側の端部に設けられるものにおいては、複数個組合わされた状態のベアリングセットからなるようにした構成を採ることとした。

次に、請求項３記載の発明である第三の発明においては、請求項１記載の自転車用クランク軸装置に関して、上記ハウジングの両端部のところであってその外径側のところと、当該ハウジングの両端部に取付けられるクランプナットの内径側と、の間に設けられるゴム状弾性体をＯリング状の形態からなるようにするとともに、このようなＯリング状のゴム状弾性体を、上記ハウジングの両端末部のところと、当該ハウジングの両端部に取付けられるクランプナットの先端部のところと、の２個所に設けるようにした構成を採ることとした。

請求項１記載の発明である第一の発明について説明する。本発明によれば、上記構成を採ることにより、クランクからの回転運動を車輪側へと伝達する役目を果たす、その軸受機構が、円筒状のハウジングを基礎に、その両端部に設けられるベアリングセット等にて一体的にまとめられたサブアセンブリの状態で形成されることとなる。そして、このようなサブアセンブリ状態のものを基礎に、車体フレームの下端部に形成された円筒状ハンガー部材への組付作業等が行なわれることとなり、当該組付作業等が円滑に、かつ、効率良く進められることとなる。また、このようなサブアセンブリ状態のものは、その両端部のところが、所定のゴム状弾性体を介して上記ハンガー部材のところに取付けられるようになっており、当該ハンガー部材と上記サブアセンブリされた状態のクランク軸周り構成部材との間における組付誤差等の修正が自動的に行なわれるようになる。更には、上記ゴム状弾性体を両者間に介在させることによって、上記サブアセンブリされた状態のものは車体フレームを形成する上記ハンガー部材から遊離した状態で支持されるようになる。すなわち、本クランク軸周りにおける軸受機構は、車体フレームから浮遊した状態であるフルフローティング状態で支持されるようになる。このようなフローティング支持構造を採ることによって、本発明のものにおいては、クランク軸周りから発生する振動、あるいはショック等が緩和された状態で車体フレーム側へと伝播されるようになる。また、フレームに強い力が入力されたときに生ずるフレームの歪の影響をベアリング側へ伝えないようにすることができるようになる。このように、フレームの歪等に起因する影響がベアリング側へは伝達されないようにすることによって、クランクの回転運動、すなわち、ペダルの踏み込み操作を円滑に行うことができるようになる。その結果、運転者に与える違和感等が緩和されることとなる。

また、請求項２記載の発明である第二の発明のものにおいては、上記ベアリングを、インナレースまたはアウタレース等が薄肉状に形成された薄肉状ボールベアリングからなるようにしたので、ベアリングの小形化、軽量化が図られるようになるとともに、本クランク軸周り全体の小形化および軽量化等が図られるようになる。また、本発明のものにおいては、上記ボールベアリングが、少なくともギヤの取付けられる側の端部に設けられるものにおいては、複数個組合されたセット状態のものにて形成されるようになっていることより、個々のベアリングにおける入力荷重が軽減化されることとなり、ベアリングの耐久性向上等が図られることとなる。更には、フレームに強い力が入力されたときに生ずるフレームの歪の影響をベアリング側へ伝えないようにすることができるようになる。このように、フレームの歪等に起因する影響がベアリング側へは伝達されないようにすることによって、クランクの回転運動、すなわち、ペダルの踏み込み操作を円滑に行なうことができるようになる。

また、請求項３記載の発明である第三の発明のものにおいては、ハウジングの両端部等に設けられるゴム状弾性体をＯリング状のもの、すなわち、Ｏリングからなるようにしたので、このようなＯリングの上記ハウジング周りへの取付作業（組付作業）が、簡単な作業にて行なわれるようになり、本軸受機構全体の組立作業の効率化が図られることとなる。そして、このようにして取付けられたＯリングはハウジングとクランプナットとの間において弾性変形をした状態で存在することとなり、これによって、組付時において両者間に生ずる組付誤差の修正等が成されるようになる。また、上記シャフト周りに生ずる振動等の車体フレーム側への伝播を阻止する機能、すなわち、振動遮断機能が上記Ｏリングによって発揮されることとなる。

本発明の全体構成を示す展開斜視図である。 本発明にかかるクランプナットの組付手順を示す説明図である。 本発明にかかるクランプナット締込み時におけるＯリングの潰れ状態を示す図である。

本発明を実施するための形態について、図１ないし図３を基に説明する。本実施の形態にかかるものは、クランクの回転運動を支持するように形成されるクランク軸組立体、すなわち、図３に示すような、車体フレームの下端部に形成された円筒状のハンガー部材９のところに設けられる自転車用クランク軸装置に関するものである。具体的には、図１に示す如く、円筒状ハンガー部材９の中心位置に設けられるものであって、その両端部にはクランクが取付けられるとともに、これらクランクの取付けられる内側のところにはベアリング３、３が取付けられるように形成されたシャフト１と、当該シャフト１の外径側に設けられるものであって円筒状の形態からなるとともに、その両端部のところが上記ベアリング３、３を介して上記シャフト１を支持するように形成されたハウジング２と、当該ハウジング２の両端部のところに、間にゴム状弾性体からなるＯリング６、６を介した状態で取り付けられるものであって、全体がカップ状の形態からなるクランプナット５と、からなることを基本とするものである。このような構成からなるものにおいて、上記クランプナット５は、カップ状の形態からなるその底の部分には円盤状のフランジ部５５が形成されるとともに、当該フランジ部５５の上面部のところには垂直状に円筒部５１が形成され、更には、このような円筒部５１の一部には上記ハンガー部材９の両端部に形成された雌ネジ部９５とネジ結合する雄ネジ部５２が設けられるようになっているものである。

また、このような構成からなるものにおいて、上記シャフト１とハウジング２との間であって上記シャフト１の両端部付近のところにはベアリング３、３が設けられるようになっている。ところで、このベアリング３、３は、例えば図３に示す如く、そのインナレース３１またはアウタレース３２のうちの少なくともいずれか一方のものが薄肉状に形成されるようになっているものである。すなわち、本ベアリング３、３は薄肉状ボールベアリングからなるものである。そして、このような薄肉状ボールベアリングは、図３に示す如く、少なくともギヤの取付けられる側の端部に設けられるものにおいては２個以上の複数個が並列に組合わされた状態のベアリングセットとして、上記シャフト１及びハウジング２のそれぞれの端部のところに取付けられるようになっているものである。具体的には、図３に示す如く、シャフト１の両端部のところに形成された細径部１２、１２のところに、上記ベアリング（ボールベアリング）３のインナレース３１が取付けられるようになっている。また、このようなシャフト１の外径側に設けられるハウジング２の、その両端部のところには、上記ボールベアリング３、３取付用のベアリング保持部２２、２２が設けられるようになっている。そして、このベアリング保持部２２、２２のところには上記ボールベアリング３、３のアウタレース３２、３２が取付けられるようになっている。

そして、このようなボールベアリング３、３の取付けられる、その外側のところ、すなわち、シャフト１の両端末部付近のところには、上記ボールベアリング３、３の保護を図るためのシール機構が設けられるようになっている。このものは、例えば図３に示す如く、Ｏリング８を基礎に形成されるものである。具体的には、上記Ｏリング８と、当該Ｏリング８を保持するように形成されるものであって、その横断面形状が凹陥状の形態からなるとともに全体が円環状の形態からなるダストカバー７１と、このようなダストカバー７１の外径側のところに設けられるものであって、上記Ｏリング８を保持するように形成される円環状のシールカラー７２と、からなるものである。なお、このシールカラー７２の、その外径側の構成は、円筒状のストレートカラー構造からなるようにしてもよいし、または、所定のネジ機構からなるようにしてもよい。但し、このようなネジ機構からなるようにした場合には、本シールカラー７２の装着されるクランプナット取付部２５の内径側に雌ネジ部を設ける必要がある。このようなシール機構がシャフト１の両端部のところであって上記ボールベアリング３の取付けられる、その外側の両端末部のところに設けられるようになっているものである。このようにして、シャフト１、ベアリング３、ハウジング２の一体化されたサブアセンブリ状態のもの（以下、これらをクランク軸サブアセンブリ７と言う）が形成されることとなる。

このようなクランク軸サブアセンブリ７を基に、当該クランク軸サブアセンブリ７が円筒状のハンガー部材９のところにクランプナット５を介して取付けられ、これによって、本自転車用クランク軸装置が形成されることとなる。その具体的内容について以下に説明する。まず、本クランク軸サブアセンブリ７を形成するハウジング２の両端部のところには、クランプナット５の取付けに寄与するクランプナット取付部２５が形成されるようになっている。そして、このようなクランプナット取付部２５のところには、図２または図３に示す如く、二箇所にわたってＯリング６、６が設けられるようになっている。具体的には、上記クランプナット取付部２５の先端部２５１のところと、上記クランプナット取付部２５の付け根部２５５のところと、の二箇所にである。

このような二箇所にわたってＯリング６、６が設けられることによって、クランプナット５が取付けられた状態において、上記ベアリング３を押えているシールカラー７２と、上記クランプナット５のインナフランジ５６との間には、常に、上記Ｏリング６の弾発力によって隙間Ｄ_４が確保されることとなる。これと同時に、ハウジング２のクランプナット取付部２５の付け根部２５５と、上記クランプナット５の円筒部５１の先端部との間にも隙間Ｄ_１が形成されることとなる。更には、上記クランプナット取付部２５の円周方向においても、クランプナット取付部２５の外周面とクランプナット５の円筒部５１の内周面との間に、常時、隙間Ｄ_３が確保されることとなる。そして更に、上記ハウジング２の外周面と円筒状ハンガー部材９の内周面との間には、隙間Ｄ_２が確保されるようになっている。このようにして、本クランク軸サブアセンブリ７は、その取付基盤となる車体フレーム側の円筒状ハンガー部材９に対して、完全に浮遊した状態に取付けられることとなる。すなわち、フルフロート式のクランク軸装置が形成されることとなる。

次に、このような構成からなる本実施の形態にかかるものの、その組立手順等について、図２を基に説明する。まず、シャフト１、ハウジング２、及びベアリング３が一体化されたサブアセンブリ状態のもの、すなわち、クランク軸サブアセンブリ７を基礎に、これを、例えば図２の（Ａ）に示す如く、ハンガー部材９を形成する、その円筒部の内径側に挿入する。このような状態において、上記クランク軸サブアセンブリ７の両端部のところにクランプナット５の円筒部５１を臨ませる。具体的には、ハウジング２の両端部に形成されたクランプナット取付部２５の先端部とハンガー部材９の開口部との間に形成された円環状隙間のところにクランプナット５の円筒部５１の先端部を挿入する。このような状態において、クランプナット５を上記ハンガー部材９に形成された雌ネジ部９５のところにねじ込むように回転させる。これによって、クランプナット５は図２の（Ａ）に示す矢印方向へと進行し、最終的には、図２の（Ｂ）に示す如く、クランプナット５のフランジ部５５の内側のところがハンガー部材９を形成する円筒部の端部に接触して上記クランプナット５のハンガー部材９への取付（固定）が完了することとなる。これによって、クランプナット５とハンガー部材９とは剛結合状態となり、クランプナット５のハンガー部材９への固定が確実に行われることとなる。但し、このような状態においても、クランク軸サブアセンブリ７は、Ｏリング６、６等を介して上記クランプナット５、５及びハンガー部材９等に浮遊した状態で取付けられるようになっている。すなわち、クランク軸サブアセンブリ７はフルフロート状態で保持されるようになっているものである。

このような構成を採ることにより、本実施の形態のものにおいては、クランク軸（シャフト）１周りの構成がある程度一体化されたクランク軸サブアセンブリ７を基礎に、車体フレームの下端部に形成された円筒状ハンガー部材９への組付作業等が行なわれることとなり、当該組付作業等の円滑化、更には効率化等が図られることとなる。また、このようなクランク軸サブアセンブリ７は、その両端部のところが、所定のゴム状弾性体からなるＯリング６、６を介して上記ハンガー部材９のところに取付けられるようになっており、当該ハンガー部材９と上記クランク軸サブアセンブリ７との間における組付誤差等の修正が自動的に行なわれるようになる。更には、上記ゴム状弾性体からなるＯリング６、６を両者間に介在させることによって、上記クランク軸サブアセンブリ７は車体フレームを形成する上記ハンガー部材９から遊離した状態で支持されるようになる。すなわち、本クランク軸サブアセンブリ７は、車体フレームから浮遊した状態であるフルフローティング状態で支持されるようになる。これによって、本実施の形態のものにおいては、クランク軸周りから発生する振動、あるいはショック等が緩和された状態で車体フレーム側へと伝播されるようになり、運転者に与える違和感等が緩和されることとなる。

また、本実施の形態のものにおいては、上記ベアリング３、３を、インナレース３１またはアウタレース３２等が薄肉状に形成された薄肉状ボールベアリングからなるようにしたので、ベアリングの小形化、軽量化が図られるようになるとともに、本クランク軸周り全体の小形化および軽量化等が図られるようになる。また、上記ボールベアリング３、３は、２個以上の複数個が並列に組合された状態で設けられるようになっていることより、個々のベアリング３、３における入力荷重が軽減化されることとなり、ベアリング３、３の耐久性向上等が図られるようになる。

更には、本実施の形態のものにおいては、ハウジング２の両端部等にはゴム状弾性体としてＯリング６が取付けられるようになっていることより、上記ハウジング２周りへの取付作業（組付作業）が、簡単な手作業等にて行なわれるようになり、本軸受機構全体の組立作業の効率化が図られることとなる。そして、このようにして取付けられたＯリング６はハウジング２とクランプナット５との間において弾性変形をした状態で存在することとなり、これによって、組付時において両者間に生ずる組付誤差の修正等が成されるようになる。また、上記シャフト周りに生ずる振動等の車体フレーム側への伝播を阻止する機能、すなわち、振動遮断機能が発揮されることとなる。

１ シャフト
１２ 細径部
２ ハウジング
２２ ベアリング保持部
２５ クランプナット取付部
２５１ 先端部
２５５ 付け根部
３ ベアリング
３１ インナレース
３２ アウタレース
５ クランプナット
５１ 円筒部
５２ 雄ネジ部
５５ フランジ部
５６ インナフランジ
６ Ｏリング
７ クランク軸サブアセンブリ
７１ ダストカバー
７２ シールカラー
８ Ｏリング
９ ハンガー部材
９５ 雌ネジ部

Claims (3)

1. 車体フレームの下端部に形成された円筒状のハンガー部材のところに設けられるものであって、クランクからの回転運動をギヤ、チェーン等を介して駆動輪に伝達する役目を果たす自転車用クランク軸装置において、上記円筒状ハンガー部材の中心位置に設けられるものであって、その両端部にはクランクが取付けられるとともに、これらクランクの取付けられる内側のところにはベアリングが取付けられるように形成されたシャフトと、当該シャフトの外径側に設けられるものであって円筒状の形態からなるとともに、その両端部のところがベアリングを介して上記シャフトを支持するように形成されたハウジングと、当該ハウジングの両端部のところに、間にゴム状弾性体を介した状態で取り付けられるものであって、全体がカップ状の形態からなるとともに、その底の部分には円盤状のフランジ部が形成され、更には、当該フランジ部のところには垂直状に円筒部が設けられるとともに、当該円筒部の一部には上記ハンガー部材の両端部に形成された雌ネジ部とネジ結合する雄ネジ部を有するように形成されたクランプナットと、からなるようにした構成からなることを特徴とする自転車用クランク軸装置。
2. 請求項１記載の自転車用クランク軸装置において、上記シャフトとハウジングとの間であって上記シャフトの両端部付近に設けられるベアリングを、そのインナレースまたはアウタレースのうちの少なくともいずれか一方のものが薄肉状に形成された薄肉状ボールベアリングからなるようにするとともに、このような薄肉状ボールベアリングを、少なくともギヤの取付けられる側の端部に設けられるものにおいては、複数個組合わされた状態のベアリングセットからなるようにした構成からなることを特徴とする自転車用クランク軸装置。
3. 請求項１記載の自転車用クランク軸装置において、上記ハウジングの両端部のところであってその外径側のところと、当該ハウジングの両端部に取付けられるクランプナットの内径側と、の間に設けられるゴム状弾性体をＯリング状の形態からなるようにするとともに、このようなＯリング状のゴム状弾性体を、上記ハウジングの両端末部のところと、当該ハウジングの両端部に取付けられるクランプナットの先端部のところと、の２個所に設けるようにした構成からなることを特徴とする自転車用クランク軸装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

Images