JPH08230749A - 自転車クランクセット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、異なる寸法のチェーンを容
易に提供できるという利点を犠牲にすることなく、より
低い費用のクランクセットを提供することであり、ま
た、かけられた荷重に、高い効率で耐える、強く、硬
く、軽量なクランクセットを提供することである。 【解決手段】 自転車クランクセットは、軸線のまわり
に、共に回転するために、底部ブラケットスピンドルに
連結したハブ部分（２０）を有する単一チェーンホイー
ル部材（１０）と、ハブ部分（２０）から半径方向に延
びる少なく友２つのスポーク部分（２２、２４、２６）
と、ハブ部分から半径方向に延びるクランク取付けアー
ム部分（２２）と、スポーク部分及びクランク取付けア
ーム部分に結合した、異なる直径を有する少なくとも２
つのスプロケットリング部分（１２、１４、１６）とか
らなる。クランク部材（１８）は、ハブ部分（２０）か
ら離れて間隔を隔てた位置で、チェーンホイール部材
（１０）のクランク取付けアーム部分（２２）に取り付
けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【従来の技術】種々の供給源から広く入手可能である自
転車クランクセットのタイプは、互いにナット及びねじ
によって、通常クランクアームと一体であるスパイダー
のアームに取り付けられる、２つ又は３つの別々のチェ
ーンリングからなる。そのような構成は、少なくとも２
つの利点がある。第一に、同じスパイダー／クランクア
ームが、異なる寸法のチェーンリング（異なる数の歯及
び直径）と一緒に組み立てられ、製造コストを節約す
る。第二に、もし、チェーンリングが、損傷し、又はす
りへると（後者は、まれである）、組立体全体を交換す
る必要がなく、損傷したリングを、クランクセットを解
体することによって交換することができる。一方、多部
品設計は、組み立て及び調整のために比較的大きい労賃
を必要とするという欠点を有する。従って、多部品クラ
ンクセットの全体コストは、比較的高い。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、異な
る寸法のチェーンを容易に提供できるという利点を犠牲
にすることなく、より低い費用のクランクセットを提供
することである。本発明の一態様は、長たらしい組み立
て工程をなくしたことである。他の態様は、必要とされ
るいかなる調整／真っ直ぐにする工程もなしに、真っ直
ぐで正確な位置にあるチェーンを確保することである。
もう一つの目的は、かけられた荷重に、高い効率で耐え
る、強く、硬く、軽量なクランクセットを提供すること
である。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、前述の
目的は、軸線のまわりに一緒に回転するために底部ブラ
ケットスピンドルに接続したハブと、ハブに取り付けら
れ、互いに周囲に間隔を隔てた関係で、軸線に対してほ
ぼ半径方向に延びる複数のスポークと、スポークに結合
し、異なる直径を有する少なくとも２つのスプロケット
リングと、ハブ及びスプロケットリングに連結するクラ
ンク部材とを有する自転車クランクセットによって達成
される。本発明は、ハブ、スポーク及びスプロケットリ
ングが、単一チェーンホイール部材の部分であり、スポ
ーク部分の１つが、チェーンホイール部材のクランク取
付けアーム部分を形成し、クランク部材が、ハブ部分か
ら離れた位置に、チェーンホイール部材のクランク取付
けアーム部分に動かないようにそしてはずせるように固
定されることを特徴とする。２つ又は３つ（一般的には
３つ）のチェーンリング部分がハブと一体である、単一
部材としてのチェーンホイールの製造は、労働集約的な
組み立て及び調整工程を完全になくし、正確なスプロケ
ットリングを確保する。クランク部材をチェーンホイー
ル部材に取り付けることが、必要とされる唯一の組み立
て段階であり、時間と労力をほとんど要しない。クラン
ク部材のハブ部分から離れたチェーンホイール部分への
取付けは、チェーンホイール／クランクを底部ブラケッ
トスピンドルに取り付けるための配置を単純にし、チェ
ーンホイール／クランクを小さくし、軽くできる。チェ
ーンホイールのクランク取付けアーム部分は、クランク
の一部を形成し、クランク取付けアーム部分とクランク
部材の重なる部分が存在し、その部分は、チェーンホイ
ールにトルクを伝達するクランクの機能と、スプロケッ
トリングを支持するスポークの機能とを共有する。

【０００４】好ましい実施形態では、クランク部材が取
り付けられるクランク取付けアーム部分は、クランク部
材にかけられる周トルク荷重を、クランク取付けアーム
部分で支えさせるのに十分大きい、軸線の半径方向に対
する横の幅を有する。クランク部材は、クランク取付け
アーム部分のソケットに受け入れられるボスを有し、ソ
ケットとボスは、クランク部材とチェーンホイール部材
との間の、軸線に垂直な平面のトルク荷重及び他の荷重
を伝える、相互に係合する周囲壁を有する。クランク部
材は、好ましくは、クランク取付けアーム部分の孔を貫
通するねじによって、クランク取付けアーム部分に取り
付けられ、クランク部材のボス部分の孔にねじ込まれ
る。好ましくは、クランク部材の半径方向に横方向そし
て両側に間隔を隔て、ソケットの半径方向内端に近接す
る、第一の一対のねじと、クランク部材の半径方向に横
方向そして両側に間隔を隔て、ソケットの半径方向外端
に近接する、第二の一対のねじとがあり、それにより、
半径方向軸線のまわりのトルク荷重を支える。ボスと同
一平面のクランク部材の部分は、クランクセットの回転
軸線に垂直な平面に対し斜めである。ソケットは、第一
の一対のねじに隣接する第一ベース面と、第二の一対の
ねじに隣接する第二ベース面とを有し、第二ベース面
は、第一ベース面から軸線方向にずれている。クランク
部材とチェーンホイール部材セットとの間の結合構造
は、スプロケットリング部分の駆動平面とペダルが取り
付けられるクランク部材の半径方向外方部分との間の、
徐々にかつ、構造的に有効な軸線方向の移行を提供す
る。

【０００５】例示の実施形態では、チェーンホイール部
材は、大きい直径のスプロケットリング部分、中間の直
径のスプロケットリング部分及び小さい直径のスプロケ
ットリング部分を含む３つのスプロケットリング部分を
有する。中間の直径のスプロケットリングは、スポーク
部分に取り付けられ、ハブ部分から間隔を隔てた内縁を
有する、環状のディスクをさらに含む、第一の周囲構造
ユニットの一部である。小さい直径のスプロケットリン
グ部分は、ディスク部分から半径方向に間隔を隔てた環
状のリング部分を含み、ディスク部分の内縁に近接する
フランジ部分によってディスク部分に取り付けられる。
大きい直径のスプロケットリング部分は、スポーク部分
とクランク取付けアーム部分との半径方向外方端に結合
し、隣接するスポーク部分間及びクランク取付け部分と
それに隣接する各スポーク部分との間の大きい直径のス
プロケットリング部分の各部分から半径方向内方に延
び、それぞれのスポーク部分とクランク取付け部分に結
合するアーチ形状の硬いウェブを含む、第二の周囲構造
ユニットの一部である。本発明のより良い理解のため
に、添付図面とともに、以下の例示の実施形態の説明を
参照する。

【０００６】

【実施形態】図面に示される実施形態は、複数のチェー
ンリング部分１２、１４及び１６（図３及び４）及びク
ランク部材１８を備えた単一チェーンホイール部材１０
からなる。チェーンホイール部材１０は、軸線のまわり
に、例えば、正方形先細り孔部分によって、一緒に回転
するための底部ブラケットスピンドル（示されず）に接
続しているハブ部分２０と、異なる直径で、異なる数の
スプロケット歯（示されず）を有し、ハブ部分に結合す
る前述の３つのスプロケットリング部分と、ハブ部分に
結合し、ハブ部分から半径方向にチェーンホイール部材
の外周部に延び、スプロケットリング部分に結合するク
ランク取付けアーム部分２２（これは、チェーンホイー
ル部材の第三のスポーク部分としても働く）とを有す
る。クランク部材１８は、ハブ部分から間隔を隔てた位
置で単独に、チェーンホイール部材のクランク取付けア
ーム部分２２に取り付けられ、クランク部材は、ハブ部
分を超えて、又はハブ部分内に延びず、クランクセット
のスピンドルに直接取り付けられる。ペダルから底部ブ
ラケットシャフトにペダルの力を伝えるのに必要な強度
及び硬度を満たすために、比較的重いハブ部分２０及び
クランク取付けアーム部分２２を除いて、チェーンホイ
ール部材１０は、比較的小さい寸法形状（厚さ及び幅の
いずれか）の部分からなり、かくして、重量を最小化す
るが、同様にそれらを強くし、硬くするために、幾何学
的に形成され、そして／又は、構造的に一体化される。
２つのスポーク部分２４及び２６が、ハブ部分２０から
半径方向外方に延びる。各スポーク部分は、軸線方向に
ほぼ均一の厚さを有し、半径方向内方から半径方向外方
への周囲の方向に狭くなるように、先細りする。

【０００７】最大のスプロケットリング部分１２は、丸
められた接合部２４１、２６１及び２２ａで、スポーク
部分２４及び２６の半径方向外方先端、及び取付けアー
ム部分２２に取り付けられる。アーチ状ウェブ部分１２
１が、スプロケットリング部分１２から半径方向内方
に、それぞれ隣接するスポーク部分２４、２６とクラン
ク取付けアーム部分２２との間に延び、パイ形状の開口
部１２２を残す。周囲のリブ部分１２３は、軸線方向に
剛性を与えるために、スプロケットリング部分１２の面
から軸線方向に突出する。中間スプロケットリング部分
１４は、実質的に均一の半径方向幅の環状ディスク部分
１４１と一体である。周囲に延びるリブ部分１４２は、
軸線方向に突出し、軸線方向の剛性を与える。ディスク
部分１４２の内縁１４３は、円形であり、ハブ部分２０
と共に、スポーク部分２４、２６及びクランク取付けア
ーム部分２２によって半径方向に横切られる環状の孔を
構成する。最小のスプロケットリング部分１６は、環状
のフランジ部分１６１から突出し、それの半径方向内縁
の表面は、ディスク部分１４１の縁１４３と接触してい
る。軸線方向の剛性は、フランジ部分１６１によって、
リング部分１６に伝えられ、フランジ部分１６１は、ス
プロケット部分１６をスポーク部分２４、２６及びクラ
ンク取付けアーム部分２２に結合させ、スポーク部分及
びクランク取付けアーム部分を周囲に相互接続する。軸
線のまわりのトルクを伝達し、強さと剛性をスポーク部
分及びクランク取付けアーム部分に伝えるための周囲の
接続は、ディスク部分１４１及びアーチ部分１２１によ
って提供される。

【０００８】チェーンホイール部材１０のクランク取付
けアーム部分２２は、ハブ部分２０の直径にほぼ等しい
半径方向の軸線に横向きの幅を有し、回転軸線に垂直な
平面２２１を有し、ハブ部分２０の端部と同じ平面であ
る。階段状の底壁を有するソケット２２２は、クランク
部材の取付け部分１８２から突出するボス部分１８１を
受け、ソケット２２２の内部２２２ａはディスク部分１
４１と同一領域に広がり、ソケット２２２の外部２２２
ｂは、アーム部分２２の両側のアーチ部分１２１と同一
領域に広がっている（図５参照）。ソケット２２２の周
辺壁は、ボス部分の周辺壁と締まり嵌めで合うキー締め
表面を形成し、クランク部材を、スプロケット部材１０
に、半径方向及び周囲に全方向に硬く結合させ、クラン
クセットの回転軸線に垂直な平面の全ての荷重は、ソケ
ット及びボスの周辺壁によって、チェーンホイール部材
１８とスプロケット部材１０との間に伝達される。スプ
ロケット部材と面し、ボス部分１８１を囲む取付け部分
１８２の表面は、平面で、クランク取付けアーム部分２
２の表面１２１に係合する。クランク部材は、チェーン
ホイール部材の孔２２３を貫通するねじ３０によってチ
ェーンホイール部材に取り付けられ、クランク部材１８
の取付け部分１８２で、ねじ孔１８３にねじ込まれる。
２対のねじ、即ち、半径方向内方の対及び半径方向外方
の対があることに注意し、孔は、クランク部材１８の半
径方向軸線に関して両側で広く間隔を隔てている。

【０００９】チェーンホイール部材のクランク取付けア
ーム部分２２とクランク部材１８の取付け部分１８ａと
の間の取付け装置は、高い強度と硬度を与える。クラン
ク部材１８のボス部分１８１とチェーンホイール部材の
ソケット２２２との間のキー締め係合は、回転軸線に垂
直な平面の全ての方向に作用する荷重を支え、特に、回
転軸線のまわりのチェーンホイール部材に回転トルクを
かけるペダルの力の荷重を支える。ねじ３０は、剪断力
を有する必要はない。チェーンホイール及びクランクの
それぞれの嵌め合い面２２１及び１８２とねじ３０のク
ランク１８の軸線の側方に比較的広い間隔は、クランク
の軸線のまわりのペダルの力のねじれ荷重を効果的に支
え、ねじは、クランクの軸線に対する大きなモーメント
アームに作用し、かくして、比較的低い引張り応力を受
ける。クランクの長さに沿った軸線方向に（図５に対し
て縦方向に）ほぼ均一な寸法は、ハブとクランクの外端
との間の軸線方向のずれにもかかわらず、高い強度及び
硬度のために、追加の重量なしで、ペダルから底部ブラ
ケットスピンドルへの通路に沿った荷重の効果的な分配
をもたらす。チェーンホイール及びクランクの両方は、
好ましくは、アルミニウム6061 T651 である、金属の固
形ブランクから機械加工される。近代的なコンピュータ
数値制御（ＣＮＣ）装置の使用は、迅速で、高い正確性
と実質的に労賃なしで製造される構成部品を可能にす
る。クランクセットのCAD-CAM 設計及び製造の使用は、
異なるチェーンリングの直径及びスプロケット歯の数及
び輪郭を有するクランクセット間の実質的に即時の改造
を可能にする。同時に、２つ又は３つどちらかのスプロ
ケットリング及び異なる長さのクランクを有するチェー
ンホイールが、小さなソフトウェア変換で製造される。
チェーンホイール及びクランクの組み立ては、速くそし
て易しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】回転軸線から半径方向に離れた点から、及びク
ランク部材側の軸線方向に沿って見られた、本発明のク
ランクセットの実施形態の拡大図である。

【図２】図１とわずかに異なる態様で見られた、組み立
てられた状態の実施形態の図である。

【図３】組み立てられた状態で、軸線の１つの側に対し
て半径方向から、及びクランク部材側に対して反対側か
ら見られた、実施形態の図である。

【図４】実施形態の拡大側面図である。

【図５】クランクセットの回転軸線及びクランク部材の
軸線からわずかにずらした平面及びねじの中心にほぼ沿
った断面図である。

【符号の説明】

１０ チェーンホイール部材 １２ スプロケットリング １４ スプロケットリング １６ スプロケットリング １８ クランク部材 ２０ ハブ ２２ クランク取付けアーム部分 ２４ スポーク ２６ スポーク ３０ ねじ １２１ ウェブ １４１ ディスク部分 １４３ フランジ部分 １８１ ボス １８３ 孔 ２２２ ソケット ２２３ 孔

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸線のまわりに一緒に回転するために底
   部ブラケットスピンドルに接続したハブ（２０）と、ハ
   ブに取り付けられ、互いに周囲に間隔を隔てた関係で、
   軸線に対してほぼ半径方向に延びる複数のスポーク（２
   ２、２４、２６）と、スポークに結合し、異なる直径を
   有する少なくとも２つのスプロケットリング（１２、１
   ４、１６）と、ハブ及びスプロケットリングに連結する
   クランク部材（１８）とを有する自転車クランクセット
   において、ハブ（２０）、スポーク（２２、２４、２
   ６）及びスプロケットリング（１２、１４、１６）が、
   単一チェーンホイール部材（１０）の部分であり、スポ
   ーク部分（２２）の１つが、チェーンホイール部材（１
   ０）のクランク取付けアーム部分を形成し、クランク部
   材（１８）が、ハブ部分（２０）から離れた位置に、チ
   ェーンホイール部材（１０）のクランク取付けアーム部
   分（２２）に動かないようにそしてはずせるように固定
   されることを特徴とする自転車クランクセット。
2. 【請求項２】 クランク取付けアーム部分（２２）の部
   分（２２１）及びクランク部材（１８）の部分（１８
   ２）が、前記位置に、ほぼ半径方向に配置された結合面
   に沿って、軸線方向において互いに重なることをさらに
   特徴とする、請求項１に記載の自転車クランクセット。
3. 【請求項３】 クランク取付けアーム部分（２２）は、
   クランク部材（１８）によってクランク取付けアーム部
   分にかけられる周トルク荷重を、クランク取付けアーム
   部分に支えさせるのに十分である、軸線の半径方向に対
   する横の幅を有することをさらに特徴とする、請求項１
   に記載の自転車クランクセット。
4. 【請求項４】 クランク取付けアーム部分（２２）は、
   ソケット（２２２）を有し、クランク部材（１８）は、
   ソケット内に受け入れられるボス（１８１）を有し、ソ
   ケット及びボスは、クランク部材とチェーンホイール部
   材との間を伝わる周トルク荷重を支えるような、相互係
   合する周囲壁を有することをさらに特徴とする、請求項
   ２に記載の自転車クランクセット。
5. 【請求項５】 クランク部材（１８）は、クランク取付
   けアーム部分の孔（２２３）を貫通するねじ（３０）に
   よって、クランク取付けアーム部分（２２）に取り付け
   られ、クランク部材（１８）のボス（１８１）の孔（１
   ８３）にねじ込まれることをさらに特徴とする、請求項
   ４に記載の自転車クランクセット。
6. 【請求項６】 ねじ（３０）は、クランク部材（１８）
   の半径方向に横方向そして両側に間隔を隔て、ソケット
   （２２２）の半径方向内端に近接する、第一の一対のね
   じと、クランク部材の半径方向に横方向そして両側に間
   隔を隔て、ソケット（２２２）の半径方向外端に近接す
   る、第二の一対のねじとを有し、それにより、半径方向
   軸線のまわりのトルク荷重を支えることをさらに特徴と
   する、請求項５に記載の自転車クランクセット。
7. 【請求項７】 ボス（１８３）と同一領域のクランク部
   材（１８）の部分（１８２）は、軸線から半径方向に延
   びる平面に対し斜めであることをさらに特徴とする、請
   求項６に記載の自転車クランクセット。
8. 【請求項８】 クランク取付けアーム部分（２２）は、
   周トルク荷重を、クランク取付けアーム部分に支えさせ
   るのに十分である、軸線に対して半径方向の横幅を有
   し、クランク取付けアーム部分（２２）は、ソケット
   （２２２）を有し、クランク部材（１８）は、ソケット
   内に受け入れられるボス（１８１）を有し、ソケット及
   びボスは、周トルク荷重を支えるような、相互係合する
   周囲壁を有し、クランク部材は、クランク取付けアーム
   部分（２２）の孔（２２３）を貫通するねじ（３０）に
   よって、クランク取付けアーム部分に取り付けられ、ク
   ランク部材（１８）のボス（１８１）の孔（１８３）に
   ねじ込まれ、ねじは、クランク部材の半径方向に横方向
   そして両側に間隔を隔て、ソケットの半径方向内端に近
   接する、第一の一対のねじと、クランク部材の半径方向
   に横方向そして両側に間隔を隔て、ソケットの半径方向
   外端に近接する、第二の一対のねじとを有し、それによ
   り、半径方向軸線のまわりのトルク荷重を支え、ソケッ
   トは、第一の一対のねじに隣接する第一ベース面（２２
   ２ａ）と、第二の一対のねじに隣接する第二ベース面
   （２２２ｂ）とを有し、第二ベース面は、第一ベース面
   から軸線方向にずれていることをさらに特徴とする、請
   求項１に記載の自転車クランクセット。
9. 【請求項９】 チェーンホイール部材（１０）は、大き
   い直径のスプロケットリング部分（１２）、中間の直径
   のスプロケットリング部分（１４）及び小さい直径のス
   プロケットリング部分（１６）を含む３つのスプロケッ
   トリング部分（１２、１４、１６）を有し、中間の直径
   のスプロケットリング（１４）は、スポーク部分（２
   ２、２４、２６）及びクランク取付けアーム部分（２
   ２）に取り付けられ、ハブ部分（２０）から離れて間隔
   を隔てた内縁（１４３）を有する、環状のディスクをさ
   らに含む、第一の周囲構造ユニットの一部であることを
   さらに特徴とする、請求項１に記載の自転車クランクセ
   ット。
10. 【請求項１０】 小さい直径のスプロケットリング部分
    （１６）は、ディスク部分（１４１）から軸線方向に間
    隔を隔てた環状のリング部分を含み、ディスク部分（１
    ４１）の内縁に近接するフランジ部分（１４３）によっ
    てディスク部分（１４１）に取り付けられることをさら
    に特徴とする、請求項９に記載の自転車クランクセッ
    ト。
11. 【請求項１１】 大きい直径のスプロケットリング部分
    （１２）は、スポーク部分（２２、２４、２６）とクラ
    ンク取付けアーム部分（２２）との半径方向外方端に結
    合し、隣接するスポーク部分間及びクランク取付け部分
    とそれに隣接する各スポーク部分との間の大きい直径の
    スプロケットリング部分の各部分から半径方向内方に延
    び、それぞれのスポーク部分とクランク取付け部分に取
    り付けられるアーチ形状の硬いウェブ（１２１）を含
    む、第二の周囲構造ユニットの一部であることをさらに
    特徴とする、請求項９に記載の自転車クランクセット。