JP3095150U - 自転車用クランクアーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 クランク軸からの不用意な脱落の可能性をよ
り小さくし、安全性を高めることができる自転車用クラ
ンクアームを提供する。 【解決手段】 自転車のクランク軸４に取付けられる基
端部と、中間アーム部２と、ペダルが取付けられる先端
部３とを備える自転車用クランクアームＡであって、基
端部には、軸方向貫通穴１０を有するボス部１が形成さ
れており、軸方向貫通穴１０は、テーパ状角穴部１１
と、ボス部１の外方面から形成され、座ぐり部１２と、
上記テーパ状角穴部１１の内方端に段部１３を介して連
続し、上記テーパ状角穴部１１の内方端の対角長より大
の一定内径をもって延びる拡径穴部１４とを有してお
り、ボス部１の軸方向内方部には、ギア取付け用筒部１
５が形成されており、かつ、段部１３は、上記ボス部１
の軸線に対して７０〜８０°で傾斜するテーパ状とされ
ている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本願考案は、自転車用クランクアームに関し、特に、前ギアが取付けられる右 側の自転車用クランクアームに関する。

【０００２】

【従来の技術】

自転車の駆動部は、フレームのボトムブラケットに回転支持したクランク軸の 両端部に左右のクランクアームが取付けられ、各クランクアームの先端部には、 それぞれペダルが取付けられて構成されている。右側のクランクアームの基端ボ ス部には、前ギアが取付けられる。

【０００３】 クランクアームは、たとえば、図６および図７に示すように、基端ボス部１０ １と、中間アーム部１０２と、先端ボス部１０３とを備える。図６および図７に 示したクランクアームＢは、右側のクランクアームであり、基端ボス部１０１に 前ギア１０５が取付けられるようになっている。

【０００４】 基端ボス部１０１には、図８および図９に示すように、クランク軸１０４の先 端のテーパ状角軸部１４１にはめ込まれるテーパ状角穴１１１を備える。この基 端ボス部１０１の外面側には、上記テーパ状角穴１１１の対角長よりも大の内径 をもつ座ぐり部１１２が形成されている。一方、この基端ボス部１０１の内面側 には、このボス部１０１の外径より小の外径を有し、外周にスプライン溝１１７ を有する筒部１１５が突出形成されている。基端ボス部１０１の内方端とこの筒 部１１５との間には、段部１１６が形成される。筒部１１５は、前ギア１０５の 中心孔をはめ込み、図８に仮想線で示すようにしてこの筒部１１５の内方端を半 径方向外向きにかしめることにより、前ギア１０５を上記の段部１１６に当て付 けてクランク軸方向の位置を規定しつつ基端ボス部１０１に固定するためのもの である。前ギア１０５の中心孔には上記スプライン溝１１７に係合する凹凸が形 成されている。

【０００５】 このクランクアームＢは、図６に示すように、基端ボス部１０１のテーパ状角 穴１１１をクランク軸１０４のテーパ状角軸部１４１にはめ込み、テーパ状角穴 １１１の平均内径より径の大きい頭部を有するボルト１０７をクランク軸１４１ の先端部に形成されたねじ穴１４２に基準締め付けトルクをもってねじ込むこと により、クランク軸１０４に取付けられる。なお、クランク軸１０４のテーパ状 角軸部１４１の先端にねじ軸を突出形成しておき、このねじ軸にナットを締めつ けることによる場合もある。いずれにしても、クランク軸１０４のテーパ状角軸 部１４１は上記基端ボス部１０１のテーパ状角穴１１１内に強力に引き込まれ、 これらが相互にテーパ嵌合させられる。このようなテーパ嵌合による両者間の固 着力は、テーパ状角軸部１４１とテーパ状角穴１１１の相互に密着している面積 が大きいほど大きくなる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記筒部１１５は、上記したように前ギア１０５をかしめ付けるた めに形成されているのであり、かしめ操作による変形が可能なように、比較的薄 肉状となっている。そして、このような筒部１１５は、先にテーパ状角穴１１１ が開けられたクランクアーム中間品に対し、その基端ボス部１０１の内方側から 所定径のドリルを作用させることによって形成される。従来、このドリルは、先 端角が９０〜１００°のものが用いられるのが通常であり、したがって、この筒 部内面の最奥部と上記テーパ状角穴１１１の開口との間に形成される段部１１３ は、図８に示すように、基端ボス部１０１の軸直角方向に対し、４０〜４５°の 角度で傾斜する（基端ボス部１０１の軸線ｍに対して４５〜５０°で傾斜する） テーパ状の段部となる。

【０００７】 そうすると、上記の段部１１３がテーパ状となっていることから、テーパ状角 穴１１１の内面がその内方端から侵食されることになり、とりわけ、テーパ状角 穴１１１の各辺の中央部が最も侵食されることになる。このことは、テーパ状角 軸部１４１とテーパ状角穴１１１との相互密着面積が減じられ、それだけテーパ 状角軸部１４１とテーパ状角穴１１１との間の相互固着力が減じられていること を意味する。テーパ状角軸部１４１とテーパ状角穴１１１の相互固着力が所定以 上に減じられると、ペダルからの強力な踏力、路面からの振動、あるいはクラン クアームＢの外物への衝突等による衝撃等に起因して、上記ボルト１０７の緩み を誘発し、ひいてはクランクアームＢの脱落に至ることがある。

【０００８】 このような問題を解決するために考えられる方策の一つとして、基端ボス部１ ０１の軸方向長を延長し、テーパ状角穴１１１の軸方向長Ｌ′を延長することが 考えられるが、このような方策は、クランクアームＢの材料コストおよび重量の 増大を招くので、安易に採用することができない。

【０００９】 本願考案は、上記のような事情のもとで考え出されたものであって、クランク 軸のテーパ状角軸部とクランクアームの基端ボス部のテーパ状角穴との間のテー パ嵌合による相互固着力が減じられてこのことがクランクアームの脱落の原因と なることを、簡単な構成によって防止することをその課題とする。

【００１０】

【考案の開示】

上記の課題を解決するため、本願考案では、次の技術的手段を講じている。

【００１１】 すなわち、本願考案によって提供される自転車用クランクアームは、自転車の クランク軸に取付けられる基端部と、中間アーム部と、ペダルが取付けられる先 端部とを備える自転車用クランクアームであって、 上記基端部には、軸方向貫通穴を有するボス部が形成されており、 上記軸方向貫通穴は、その軸方向外方に向かうほど縮小するテーパ状角穴部と 、上記ボス部の外方面から形成され、上記テーパ状角穴部の外方端の対角長より 大の内径をもつ座ぐり部と、上記テーパ状角穴部の内方端に段部を介して連続し 、上記テーパ状角穴部の内方端の対角長より大の一定内径をもって延びる拡径穴 部とを有しており、 上記ボス部の軸方向内方部には、上記拡径穴部の軸方向の一部または全部を内 周面とするギア取付け用筒部が形成されており、かつ、 上記段部は、上記ボス部の軸線に対して７０〜８０°で傾斜するテーパ状とさ れていることを特徴とする。

【００１２】 上記段部の傾斜は、さらに好ましくは、上記ボス部の軸線に対して７４〜８０ °とされる。

【００１３】 従来、上記段部の傾斜は、ボス部の軸線に対し４５〜５０°の角度で傾斜して いたため、テーパ状角穴部の内面がその内方端から大きく侵食されていたが、上 記構成によれば、上記段部の傾斜がボス部の軸線に対して７０〜８０°の角度で 傾斜させられているため、この段部によるテーパ状角穴部の内面の侵食の程度が 緩和される。これにより、クランク軸側のテーパ状角軸部とクランクアーム側の テーパ状角穴部との相互密着面積がそれほど減じられることがなくなり、上記テ ーパ状角軸部と上記テーパ状角穴部との相互固着力が必要以上に減じられること もなくなる。

【００１４】 しかも、上記段部は、ボス部の軸線に対して直交しているわけではないので、 上記拡径穴部をドリルによる穴あけ加工により、比較的簡易に形成することがで き、加工コストが上昇するということもない。

【００１５】 好ましい実施の形態においてはまた、上記テーパ状角穴部は、四角穴であり、 その内面の傾斜は、上記ボス部の軸線に対して１．８〜２．２°とされている。

【００１６】 テーパ状角穴部の内面の傾斜をこのような角度にしておくことにより、このテ ーパ状角穴部とクランク軸側のテーパ状角軸部との相互嵌合操作が容易であり、 また、テーパ嵌合による適正な相互固着力を得ることができる。

【００１７】 好ましい実施の形態においてはさらに、上記テーパ状角穴部の軸方向長は、１ ６〜２０ｍｍとされている。

【００１８】 このようにすることにより、ボス部全体としての軸方向長を必要以上に延長す ることなく、上記したような、テーパ状角穴部とテーパ状角軸部との相互嵌合固 着力を適正なものとすることができる。

【００１９】 好ましい実施の形態においてはさらに、上記先端部には、ペダル軸取付け用の ねじ穴が形成されているとともに、上記先端部の外方面には、上記ねじ穴を取り 囲むようにして、内径１９〜２１ｍｍ、深さ０．４〜０．８ｍｍの座ぐり部が形 成されている。

【００２０】 このように構成することにより、仮にクランクアームの先端部のねじ穴にねじ 付けられるペダル軸の胴付き部に硬質バリが残っており、この硬質バリが上記座 ぐり部の底部を削りとって切り屑が発生しても、ペダル軸締め付け状態において 上記胴付き部と座ぐり部の内壁との間にわずかなすきましかないため、切り屑が このすきまから不用意に外部に突出してしまうといったことが防止される。

【００２１】 本願考案のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行なう詳細な説 明から、より明らかとなろう。

【００２２】

【考案の実施の形態】

以下、本願考案の好ましい実施の形態につき、図１〜図５を参照しつつ、具体 的に説明する。

【００２３】 図１および図２に示される自転車用クランクアームＡは、自転車の右側におい てクランク軸４に取付けられるものであり、前ギア５を支持することができるよ うに形成されている。この自転車用クランクアームＡは、基端ボス部１と、この 基端ボス部１からその半径方向が外方に延出する中間アーム部２と、この中間ア ーム部２の先端に形成された先端ボス部３とを有する。中間アーム部２は、やや 偏平な断面を有しており、基端ボス部１から先端ボス部３にかけて、やや外方に 変位させられている。このような自転車用クランクアームＡは、熱間鍛造による 成形が容易なように、たとえば、Ｓ２０Ｃといった炭素鋼を材料として作成され ることが多い。

【００２４】 基端ボス部１には、図３および図４に示すように、軸方向貫通穴１０が形成さ れている。この軸方向貫通穴１０は、その軸方向外方に向かうほど縮小するテー パ状角穴部１１と、上記基端ボス部１の外方面から形成され、上記テーパ状角穴 部１１の外方端の対角長よりも大の内径をもつ座ぐり部１２と、上記テーパ状角 穴部１１の内方端に段部１３を介して連続し、上記テーパ状角穴部１１の内方端 の対角長よりも大の一定内径をもって延びる拡径穴部１４とを有している。テー パ状角穴部１１は、本実施形態では、略四角断面をもつように形成されており、 その内面のボス部軸線ｍに対する傾斜角αは、通常２°、好ましくは１．８〜２ ．２°に形成される。このテーパ状角穴部１１は、クランク軸４の端部に形成さ れるテーパ状角軸部４１にテーパ嵌合するための部分であり、したがって、クラ ンク軸４の端部に形成されるテーパ状角軸部４１もまた、上記テーパ状角穴部１ １と同等のテーパ角をもったものとされる。

【００２５】 上記基端ボス部１の軸方向内方部には、上記拡径穴部１４を内周面とするギア 取付け用筒部１５が形成されている。このギア取付け用筒部１５の外径は、基端 ボス部１の一般外径より小とされており、したがって、このギア取付け用筒部１ ５の根元部と基端ボス部１の外周面との間には、ボス部の軸線ｍと直交する段部 １６が形成されている。このギア取付け用筒部１５の外周面にはまた、図２に示 すように、スプライン１７が形成されている。

【００２６】 図３に示すように、上記基端ボス部１に形成された軸方向貫通穴１０における 上記段部１３は、ボス部の軸線ｍに対して７０〜８０°、さらに好ましくは７４ 〜７６°で傾斜するテーパ状とされる。この実施形態では、この段部１３の傾斜 角βは、７５°とされている。この点、従来において、この段部１３は図８を参 照してすでに説明したようにボス部の軸線ｍに対して４５〜５０°で傾斜してい たことに対して大きく異なる。このような段部１３は、基端ボス部１において、 先に上記テーパ状角穴部１１となるべき穴を形成しておき、そうして、ボス部の 軸方向内方から、先端角が１４０〜１６０°、最も好ましくは先端角が１５０° のドリルを用いることにより、上記ギア取付け用筒部１５の内周面の形成と同時 に形成することができる。なお、上記テーパ状角穴部１１の軸方向長Ｌは、好ま しくは１６〜２０ｍｍとするように形成される。

【００２７】 一方、図１および図５に示すように、先端ボス部３には、ペダル軸６をねじ込 むためのねじ穴３１が、上記基端ボス部１のテーパ状角穴部１１と平行な軸線を もつように形成される。そして、この先端ボス部３の外面には、上記ねじ穴３１ を囲むようにして、座ぐり部３２が形成されている。この座ぐり部３２の内径φ ₁ は、好ましくは１９〜２０ｍｍ、深さＤは、好ましくは０．４〜０．８ｍｍに 設定される。なお、このような座ぐり部３２は、クランクアームＡの全体を熱間 鍛造によって形成した後、冷間鍛造によって形成する。これにより、座ぐり部３ ２の表面硬度が高まる。

【００２８】 ペダルは、ペダル本体を回転可能に支持するペダル軸６を備えており、このペ ダル軸６の一端には、胴付き部６１を介してねじ軸６２が延出させられている。 ねじ軸６２の呼び径は、規格によって各社一定であり、これに伴い、胴付き部６ １の外径φ₂もまた、ほぼ一定である。具体的には、この胴付き部６１の外径φ₂ は、１８〜１９．５ｍｍの範囲内に収まる。このことを考慮し、上記の座ぐり部 ３２の内径φ₁は、胴付き部６１の外径φ₂に対し、０．５〜２．０ｍｍ大となる ように設定するのが望ましい。なお、ペダル軸６は、その強度を保証するため、 ボロン鋼等の高硬度金属によって形成されており、胴付き部６１の端部には、図 １に示すように、硬質バリＶが残っていることが多い。また、胴付き部６１には 、側面に互いに平行な平坦部６１ａが形成されていて、その部の断面は、スパナ 等の工具を係合することができるように、いわゆる小判型となっている。

【００２９】 さて、上記のクランクアームＡは、クランク軸４に取り付けるに先立って、前 ギア５が取付けられる。前ギア５は、図３に示すように、基端ボス部１のギア取 付け用筒部１５に外嵌された上、上記筒部を外開き状にかしめることによって取 付けられる。前ギア５の中心孔には、上記スプライン１７と対応してこれに係合 する凹凸が形成されているので、クランクアームＡから伝達される強力な回転力 を前ギア５に伝達するのに都合がよい。また、前ギア５は、上記ギア取付け用筒 部１５と基端ボス部１の外周との間に形成された段部１６に当て付けられるので 、基端ボス部１に対するその軸直角方向の姿勢が正確に規定される。

【００３０】 上記クランクアームＡは、図１に示すように、クランク軸４のテーパ状角軸部 ４１に対し、基端ボス部１のテーパ状角穴部１１をテーパ嵌合させ、そして、上 記テーパ状角穴部１１の対角長よりも大であって、上記座ぐり部１２の内径より も小の外径をもつ頭部をもつボルト７を上記テーパ状角軸部４１の先端に開けた ねじ穴４２にねじ込むことによって行なわれる。このボルト７の締め付けトルク は、規格で定められた所定の大きさとされる。このボルト７は、クランクアーム Ａの基端ボス部１のテーパ状角穴部１１へクランク軸４のテーパ状角軸部４１を 強力に引き込み、これによってテーパ状角穴部１１の内面とテーパ状角軸部４１ の外面とを強大な面圧によって密着させる。その結果、クランクアームＡとクラ ンク軸４との強固な固着状態が実現される。

【００３１】 そして、このクランクアームＡにおいては、その基端ボス部１の軸方向貫通穴 １０におけるテーパ状の段部１３のボス部軸線ｍに対する傾斜角βを７０〜８０ °としている。したがって、図３に示すように、このような段部１３がテーパ状 に傾斜していることによるテーパ状角穴部１１の内面の侵食の程度が、上記段部 １３の傾斜が４５〜５０°である従来の構成（図８）に対し、大いに軽減される 。したがって、クランク軸側のテーパ状角軸部４１とクランクアーム側のテーパ 状角穴部１１との相互密着面積が従来ほど減じられることがなくなり、上記テー パ状角軸部４１とテーパ状角穴部１１との間の相互固着力が必要以上に減じられ るということがなくなる。このことは、クランクアームＡのクランク軸４からの 不用意な脱落を防止するのに大いに寄与し、自転車の安全性がより高められる。

【００３２】 ペダルは、自転車の販売店において、販売が成立した時点でクランクアームの 先端ボス部に取付けられる。ペダルを先に取付けてしまうと、自転車の全体幅が 拡がり、自転車の輸送コストが高まり、また、一定の陳列スペースに効率的に陳 列することができなくなるからである。

【００３３】 ペダルは、図１および図５に示すように、そのペダル軸６の一端のねじ軸６２ を上記先端ボス部３のねじ穴３１にねじ込むことによって、クランクアームＡに 取付けられる。前述したように、ペダル軸６の胴付き部６１に形成された断面小 判形部にスパナ等の工具を係合させ、ペダル軸６を回転させながら上記ねじ軸６ ２を上記先端ボス部３のねじ穴３１にねじ込んでゆく。やがて胴付き部６１が座 ぐり部３２の底部３２ａに近づくと、上記した硬質バリＶが座ぐり部３２の底部 ３２ａを削り、切り屑が発生することがあるが、座ぐり部３２は上記のように冷 間鍛造によって表面硬化されているので、発生する切り屑の程度も小さい。胴付 き部６１は、その端面が座ぐり部３２の底部３２ａに当接してねじ軸６２の締め つけ操作は終了する。

【００３４】 このような組み付け状態においては、図５に表れているうように、胴付き部６ １が座ぐり部３２内に収まっており、かつ、胴付き部６１の外周と座ぐり部３２ の内面との間のすきま６０は、わずかである。したがって、仮に上記のような切 り屑が発生したとしても、この切り屑が上記のわずかなすきま６０から外部に突 出するといったことは、効果的に回避される。

【００３５】 もちろん、ペダル軸６の胴付き部６１に上記のような硬質バリＶが残っていな い場合には、そもそも、ペダル軸ねじ付け時に切り屑が発生するといったことは ありえない。しかしながら、各メーカの各種の自転車を陳列して販売に供する販 売店においては、ペダルを支払いカウンタに保管しているが故に、販売が成立し た自転車に他社のペダルが誤って取り付けられることは避けられない。このよう に、胴付き部６１に硬質バリＶが残ったペダルが誤って上記構成のクランクアー ムＡに取付けられたとしても、硬質バリＶがクランクアームＡを削ることによっ て生じる切り屑が外部に露出してしまい、この切り屑が作業者の怪我の原因とな ったり、乗者の靴を傷つけることになったりという不都合を効果的に回避するこ とができる。

【００３６】 もちろん、この考案の範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、各 請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる設計的変更は、すべて本願考案の範 囲に包摂される。たとえば、実施形態では、クランクアームＡの基端ボス部１の クランク軸４への取付けは、クランク軸４の先端に開けたねじ穴４２にボルト７ をねじ込むことによって行なうようにしているが、クランク軸４の先端に突設し たねじ軸にナットを締めつける場合にも、同様の利点をもって本願考案のクラン クアームを取り付けることができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願考案に係るクランクアームを示す概略断面
図である。

【図２】図１の底面図である。

【図３】図１における基端ボス部を拡大して示す断面図
である。

【図４】図１における基端ボス部にクランク軸が嵌合し
た状態を拡大して示す図である。

【図５】図１における先端ボス部を拡大して示す断面図
である。

【図６】従来のクランクアームを示す概略断面図であ
る。

【図７】図６の底面図である。

【図８】図６における基端ボス部を拡大して示す断面図
である。

【図９】図６における基端ボス部にクランク軸が嵌合し
た状態を拡大して示す図である。

【符号の説明】

A クランクアーム １ 基端ボス部（ボス部） ２ 中間アーム部 ３ 先端ボス部（先端部） ４ クランク軸 １０ 軸方向貫通穴 １１ テーパ状角穴部 １３ 段部 １４ 拡径穴部 １５ ギア取付け用筒部 ３２ 座ぐり部

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 自転車のクランク軸に取付けられる基端
   部と、中間アーム部と、ペダルが取付けられる先端部と
   を備える自転車用クランクアームであって、 上記基端部には、軸方向貫通穴を有するボス部が形成さ
   れており、 上記軸方向貫通穴は、その軸方向外方に向かうほど縮小
   するテーパ状角穴部と、上記ボス部の外方面から形成さ
   れ、上記テーパ状角穴部の外方端の対角長より大の内径
   をもつ座ぐり部と、上記テーパ状角穴部の内方端に段部
   を介して連続し、上記テーパ状角穴部の内方端の対角長
   より大の一定内径をもって延びる拡径穴部とを有してお
   り、 上記ボス部の軸方向内方部には、上記拡径穴部の軸方向
   の一部または全部を内周面とするギア取付け用筒部が形
   成されており、かつ、 上記段部は、上記ボス部の軸線に対して７０〜８０°で
   傾斜するテーパ状とされていることを特徴とする、自転
   車用クランクアーム。
2. 【請求項２】 上記段部は、上記ボス部の軸線に対して
   ７４〜７６°で傾斜するテーパ状とされている、請求項
   １に記載の自転車用クランクアーム。
3. 【請求項３】 上記テーパ状角穴部は、四角穴であり、
   その内面の傾斜は、上記ボス部の軸線に対して１．８〜
   ２．２°である、請求項１または２に記載の自転車用ク
   ランクアーム。
4. 【請求項４】 上記テーパ状角穴部の軸方向長は、１６
   〜２０ｍｍである、請求項３に記載の自転車用クランク
   アーム。
5. 【請求項５】 上記先端部には、ペダル軸取付け用のね
   じ穴が形成されているとともに、上記先端部の外方面に
   は、上記ねじ穴を取り囲むようにして、内径１９〜２１
   ｍｍ、深さ０．４〜０．８ｍｍの座ぐり部が形成されて
   いる、請求項４に記載の自転車用クランクアーム。