JP2017210231A - 自転車スプロケット連結装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生産コストの削減および軽量化を実現した一種の自転車スプロケット連結装置を提供する。【解決手段】 一種の自転車スプロケット連結装置は１つのギアクランク、１つのクランク軸および１つのクランクを備えている。ギアクランクは１つの軸穴を備えており、クランク軸はこの軸穴を通ってギアクランクと固接している。ギアクランクとクランク軸を固接させた構造により、コストの削減、コンパクト化および軽量化を実現している。【選択図】図２

Description

本発明は、自転車、特に一種の自転車スプロケット連結装置に関する。

図１は既知の自転車スプロケット連結装置の構造を示す分解図である。スプロケット連結装置１は１つのクランク部２、１つのスプロケット３および１つのクランク軸５から構成されており、このうちクランク部２は１つのクランク本体２ａおよび１つのスパイダー２ｂを含み、クランク本体２ａの片端はペダル（不図示）をねじ止めするもので、もう片端はスパイダー２ｂと連結している。スパイダー２ｂは複数のアーム２ｃを備えており、これらのアーム２ｃはさらにそれぞれの通り穴２ｄを備える。スプロケット３は１本のチェーン（不図示）を巻き付けるもので、スプロケット３には軸中心に向って伸びる複数の結合部３ａがある。これらの結合部３ａはそれぞれ１つの穿孔３ｂを備え、複数のボルト４ａを介してそれぞれ通り穴２ｄと穿孔３ｂを通って１つのナット４ｂで結合することで、クランク部２とスプロケット３とが固結する。クランク軸５はクランク部２に対して回転しない形でその片側がスパイダー２ｂの中心部分と結合されている。

スプロケット連結装置１の構造設計により、搭乗者はペダルを踏む過程で、クランク部２をスプロケット３と同時に駆動してクランク軸５を中心に回転させるとともに、チェーンを介して自転車の車輪を間接的に回し、自転車の移動を実現させることができる。

しかし、既知のクランク部２には一体型に接続され、かつソリッド構造のクランク本体２ａとスパイダー２ｂがあるため、体積が大きく持ち運びが不便で、さらに自転車に取り付けると自転車の重量が大幅に増えて搭乗者の負担が増してしまう問題点がある。また、クランク部２の加工や製造が難しく、生産する過程で大量な廃材が発生して浪費となり、生産コストが高いという欠点もある。

このため、この既知のスプロケット連結装置を如何にして生産コストを削減し、その体積の削減と軽量化を実現することが、自転車スプロケット連結装置を設計する上で重要な課題となっている。

上記のような問題点に鑑み、本発明では、生産コストの削減および軽量化を実現した一種の自転車スプロケット連結装置を提供した。

上記目的を達成するため、本発明における一種の自転車スプロケット連結装置は１つのギアクランク、１つのクランク軸および１つのクランクを備えている。ギアクランクは１つの軸穴を備えており、クランク軸はこの軸穴を通ってギアクランクと固接している。

発明の効果は、ギアクランクとクランク軸を固接させた構造により、コストの削減、コンパクト化および軽量化を実現したことである。

既知の自転車スプロケット連結装置の構造を示す説明図である。 本発明の第一実施形態の自転車スプロケット連結装置を示す説明図である。 図２の自転車スプロケット連結装置の構造を示す分解図である。 ギアクランクとクランク軸の構造的な特徴を示す立体図である。 ギアクランクの第１リング溝の溝壁がクランク軸の第２リング溝の溝壁と接続している所を示す図４の５-５線断面図である。 スプロケットとギアクランクが接続した後、ボルトとナットによって結合・固定されている所を示す図４の６-６線断面図である。 ギアクランクの軸リンクが軸方向に伸びて軸穴として囲んでいる所を示す図５の局部拡大図である。 本発明の第２実施形態の自転車スプロケット連結装置を示す説明図である。 本発明の第３実施形態の自転車スプロケット連結装置を示す説明図である。 ギアクランクと軸がボルトを介して固定されている所を示す図９の１０-１０線断面図である。 本発明の第４実施形態の自転車スプロケット連結装置を示す説明図である。

本発明の目的及びそれを実現するための技術的な手段と効果をよりはっきりと理解できるよう、実施形態と図面を併用して詳しく説明する。図２と図３は、本発明の第１実施形態の自転車スプロケット連結装置１００を使用した自転車の局部図である。この自転車は１つのボトムブラケット５、２つのペダル６、２つの軸受７、１つのスプロケット３０および１つのクランク４０を備えており、このうち、２つの軸受７はボトムブラケット５の収容孔５ａの中に位置している。

自転車スプロケット連結装置１００はボトムブラケット５に結合され、かつ１つのクランク軸１０および１つのギアクランク部２０を備えている。クランク軸１０はボトムブラケット５の収容孔５ａの中に位置し、しかもクランク軸１０の外リンク面にて凹んで形成される１つの第１リング溝１０１、１つの結合端１０２およびクランク軸１０の端面にて凹んだ１つのネジ穴１０３を備える。結合端１０２はクランク軸１０の外リンク面の大スプロケットにて形成されている。クランク軸１０の両端にはそれぞれ１つの軸受７が覆設されており、これによりクランク軸１０は収容孔５ａの中でスムーズに回転することができる。

図４ないし図５に示すように、ギアクランク部２０はプレス成形された軽くてコンパクトな薄型盤体で、ギアクランク部２０は隆起部２２および隆起部２２の外縁に周設された環部２４を備える。隆起部２２はギアクランク部２０の中心部より隆起し、これによりギアクランク部２０の盤口がクランク４０に向くことができる。隆起部２２は１つの軸リンク２２１および１つの壁垣２２２を備えている。軸リンク２２１は隆起部２２の中心部に位置し、かつ軸方向に沿ってクランク４０に向って伸びて１つの軸穴２２１ａとして囲み形成され、これによりクランク軸１０が軸穴２２１ａの中に設置できるようになる。特筆すべき点として、軸リンク２２１のクランク４０に近い片端の端面２２１ｂは環部２４の最上部２４１を超えていない点である。また、軸リンク２２１は第２リング溝２２１ｃを備えている。この第２リング溝２２１ｃは軸穴２２１ａの孔壁より凹んで形成され、軸リンク２２１のクランク４０から少し離れた端口の所に位置し、クランク軸１０の第１リング溝１０１の溝壁と相互接続している。壁垣２２２は、軸リンク２２１の外リンク面において半径方向に沿って外向きに突き出て形成され、壁垣２２２は軸リンク２２１のクランク４０から少し離れた片端に位置している。

図７に示すように、本実施形態では、クランク軸１０とギアクランク部２０とは無酸素銅溶接という溶接方法により固接されており、第１リング溝１０１と第２リング溝２２１ｃとはハンダＷの注入用のもので、その設置目的は、クランク軸１０とギアクランク部２０のハンダＷと接触する面積を増やして両者の間の結合強度を高めることである。また、構造関係により、クランク軸１０が軸穴２２１ａを通ってギアクランク部２０と固接した後、クランク軸１０は軸リンク２２１の軸穴２２１ａの孔壁によって挟まれてギアクランク部２０の上に固結され、良好な配置関係を実現している。

図６において、ギアクランク部２０の環部２４は平ら状であり、スプロケット３０の結合に用いられる。環部２４は突出形成された複数の位置決め柱２４２を備えており、各位置決め柱２４２にはそれぞれ１つの穴２４２ａがある。スプロケット３０は各位置決め柱２４２にそれぞれ対応する複数の位置決め穴３２を備えており、前記設計の目的は、スプロケット３０とギアクランク部２０が結合するときの位置定めの利便性を高め、複数のボルト５１および複数のナット５２を介してスプロケット３０をギアクランク部２０の上に固定させることである。次に、１つのボルト５１と１つのナット５２を例に、図６に示す内容を参照しながら説明する。ギアクランク部２０の各位置決め柱２４２がそれぞれスプロケット３０の各位置決め穴３２の中に結合すると、ボルト５１は１つの位置決め柱２４２の穴２４２ａを穿設してナット５２とロック固定し、スプロケット３０をギアクランク部２０との固定を実現している。また、特筆すべき点として、軸リンク２２１のクランク４０の片端に近い端面２２１ｂがリンク部２４の最上部２４１を超えないような構造設計は、スプロケット３０が組み立ての過程で軸リンク２２１との間で干渉が発生するのを防ぐ役割を果たしている。

また、ギアクランク部２０は多数のリブバー２６および多数の中空部２８（図４参照）を備えており、これらのリブバー２６はギアクランク部２０の強度を高めるためにそれぞれ隆起部２２および環部２４の上に設置されている。これらの中空部２８はギアクランク部２０の材料用量の軽量化と減量による全体的な軽量化を図るために隆起部２２の上に位置している。

クランク４０は、１つの接合端４０１、１つの受力端４０２および接合端４０１にある１つの内ギザ付き穴４０３（図３参照）を備える。クランク４０は、内ギザ付き穴４０３を介してクランク軸１０の結合端１０２と噛み合う。そしてクランク４０は、１つの固定具４２（ボルト）を利用して内ギザ付き穴４０３の中を通ってクランク４０の内ギザ付き穴４０３にロックインし、クランク４０をクランク軸１０上に固定して脱落を防いでいる。

搭乗者は、このような自転車スプロケット連結装置１００の構造設計を利用することで、ペダル６を踏む時にクランク軸１０を軸にしてクランク４０を回転させるとともに、スプロケット３０、クランク軸１０およびギアクランク部２０を回転させることができる。

本実施形態の自転車スプロケット連結装置１００にはギアクランク部２０とクランク４０の間が相互結合しなければならない構造設計がないため、両者を製造する際、一体型製造によるコストが高くなる、廃材が増える等の問題を防ぐ目的で別々製造してもかまわない。また、ギアクランク部２０は軽くてコンパクトであるが故に、クランク軸１０上に安定的固定してスプロケット３０と結合することができるため、自転車スプロケット連結装置１００はコスト低減と軽量化を同時に実現することができる。

さらに、ギアクランク部２０とクランク軸１０との間の固接方法の形態は上記以外でも構わない。図８に示す第２実施形態の自転車スプロケット連結装置２００の場合、その構成構造は第１実施形態の自転車スプロケット連結装置１００と同じで、異なる点としては、第２実施形態の自転車スプロケット連結装置２００はさらに少なくとも１つのストッパー５４を備えており、このストッパー５４は２つのボルトである。このほか、第２実施形態のクランク軸６２はクランク軸６２の外壁より突出して形成される１つの仕切り６４を備えており、仕切り６４の上には２つの通り穴６４１がある。ギアクランク６６上の壁垣６８は各通り穴６４１とそれぞれ対応する２つのネジ穴６８１を備えている。ボルトがそれぞれ対応する通り穴６４１を通ってネジ穴６８１上にロック設置すると、クランク軸６２をギアクランク６６の上に固定され、第２実施形態のコンパクト化、軽量化、コスト削減を実現することができる。

図９と図１０に示す第３実施形態の自転車スプロケット連結装置３００の場合、その構成構造は第１実施形態の自転車スプロケット連結装置１００と同じで、異なる点としては、第３実施形態の自転車スプロケット連結装置３００はさらに少なくとも１つのストッパー５６を備えており、この少なくとも１つのストッパー５６は１つのボルトである。このほか、第３実施形態のクランク軸７２は１つのネジ穴７２１を備えており、クランク軸７２の外環面に１つの外歯部７２２が周設されている。ギアクランク７４はネジ穴７２１と連通する１つの通り穴７４１があり、しかもギアクランク７４の軸穴孔壁には外歯部７２２との噛み合いに必要な１つの内歯部７４２がある。クランク軸７２の外歯部７２２とギアクランク７４の内歯部７４２とが噛み合うことで、クランク軸７２がギアクランク７４に対して回転するのを防ぐ。また、ボルトが通り穴７４１を通ってネジ穴７２１の上にロック設置されるのを利用して、クランク軸７２をギアクランク７４の上に固定し、前記２つの実施形態と同じ効果を実現することができる。

また、第１から第３実施形態におけるギアクランクの役割は、スプロケットの結合を実現することで、他の実施形態では、ギアクランクをそのままチェーン設置用の盤体として使用することもできる。図１１に示す第４実施形態の自転車スプロケット連結装置４００の場合、その構成構造は第１実施形態の自転車スプロケット連結装置１００と同じで、１つのギアクランク８０およびギアクランク８０上に固定された１つのクランク軸９０を備えている。異なる点としては、第４実施形態のギアクランク８０の外リンク面には１つの外歯先８２が囲んで凸設されており、チェーン（不図示）は外歯先８２上に周設されて自転車の車輪を間接的に回転させることができる。言い換えれば、第４実施形態のギアクランク８０は、一般的なスプロケットに代わって同じ役割を果たすことができる。これに限らず、搭乗者は実際の使用環境を踏まえて、第１実施形態のスプロケットとギアクランクの結合方法をもとに、スプロケット（不図示）を第４実施形態のギアクランク８０に裝設し、これによりスプロケットユニットの数を増やし、搭乗者の切り替え選択肢を広げることができる。

上記複数の実施形態はあくまでも推奨する実施態様にすぎず、特許発明の技術的範囲を画するものではない。本発明の明細書および請求範囲を逸脱しない変更については、本発明の技術的範囲に含まれる。

１００ … 自転車スプロケット連結装置
１０ … クランク軸
１０１ … 第１リング溝、１０２ … 結合端
２０ … 接合盤
２２ … 隆起部、２２１ … 套環、２２１ａ … 軸穴、２２１ｂ … 端面、
２２１ｃ … 第２リング溝、２２２ … 壁垣
２４ … 環部、２４１ … 頂面、２４２ … 定位柱
２４２ａ … 孔
２６ … リブバー、２８ … 中空部
３０ … スプロケット
３２ … 位置決め穴
４０ … クランク
４０１ … 接合端、４０２ … 受力端、４２ … 固定件
５１ … ボルト、５２ … ナット、Ｗ … はんだ
５ … ボトムブラケット、５ａ … 収容孔
６ … ペダル、７ … 軸受
２００ … 自転車スプロケット連結装置
５４、５６ … ストッパー
６２、７２、９０ … クランク軸、６４ … 仕切り、６４１ … 通り穴
６６、７４、８０ … ギアクランク、６８ … 壁垣、６８１ … ネジ穴
７２１ … ネジ穴、７２２ … 外歯部
７４１ … 通り穴、７４２ … 内歯部
４００ … 自転車スプロケット連結装置
８２ … 外歯先

Claims (10)

1. 一種の自転車スプロケット連結装置であって、
   １つの軸穴を備える１つのギアクランク、及び
   １つの結合端を備えており、前記軸穴を通って前記ギアクランクと固接する１つのクランク軸から構成される、自転車スプロケット連結装置。
2. 前記ギアクランクは１つの隆起部および１つのリンク部を備えており、
   前記隆起部は前記ギアクランクの中心部より隆起し、かつ前記隆起部は１つの軸リンクを備えており、
   前記軸リンクは軸方向に伸びて前記軸穴が囲み形成されており、前記リンク部は平ら状であり、前記隆起部の外縁に周設されている、請求項１に記載の自転車スプロケット連結装置。
3. 前記リンク部は突き出て形成された複数の位置決め柱を備えており、前記スプロケットは前記リンク部に貼り付いて当接し、かつ前記スプロケットは前記位置決め柱とそれぞれ結合する複数の位置決め穴を備えている請求項２に記載の自転車スプロケット連結装置。
4. 複数のボルトおよび複数ナットを備えており、前記各位置決め柱はさらに１つの穴があり、前記ボルトは前記穴を通って前記ナットと固定されている請求項３に記載の自転車スプロケット連結装置。
5. 前記ギアクランクの外リンク面には外歯先が囲むように凸設されており、前記外歯先はチェーン周設用である請求項３に記載の自転車スプロケット連結装置。
6. 前記ギアクランクはさらに複数のリブバーを備え、前記リブバーはそれぞれ前記隆起部および前記リンク部の上に設置されている、請求項２に記載の自転車スプロケット連結装置。
7. 前記クランク軸は１つの第１リング溝を備えており、前記第１リング溝は前記クランク軸の外リンク面を沿って凹んで形成されており、
   前記ギアクランクは前記軸リンクの縁に形成され、前記第１リング溝とともに凹み穴を形成している１つの第２リング溝を備えており、
   前記クランク軸と前記ギアクランクは溶接により固接されており、ハンダが前記第１リング溝と前記第２リング溝の中に注入されている、請求項２に記載の自転車スプロケット連結装置。
8. 少なくとも１つのストッパーを備えており、前記少なくとも１つのストッパーは前記ギアクランクと前記クランク軸を通って前記ギアクランクを前記クランク軸に固結させている、請求項２に記載の自転車スプロケット連結装置。
9. 前記少なくとも１つのストッパーは少なくとも１つのボルトを含み、前記隆起部の前記軸リンクに近い所に前記軸リンクと接続し、かつ少なくとも１つのネジ穴を備えており、
   前記クランク軸は前記クランク軸の外壁より突き出て形成された１つの仕切りを備えており、前記仕切りは少なくとも１つの通り穴を備えており、前記ボルトは前記通り穴を通って前記ネジ穴にロック設置されている、請求項８に記載の自転車スプロケット連結装置。
10. 前記少なくとも１つのストッパーは少なくとも１つのボルトを含み、前記クランク軸は１つのネジ穴を備えているほか、外リンク面に１つの外歯部が設置されており、
    前記ギアクランクは前記クランク軸のネジ穴と連通する１つの通り穴を備えており、
    前記ギアクランクの軸穴壁には前記外歯部との結合に必要な１つの内歯部を備えており、前記ボルトは前記通り穴によって前記ネジ穴の上にロック設置されている請求項８に記載の自転車スプロケット連結装置。