JPH09104383A - 自転車用クランク軸、クランク、クランク組立体、クランク取付ボルトおよび組立工具 - Google Patents
自転車用クランク軸、クランク、クランク組立体、クランク取付ボルトおよび組立工具Info
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Abstract
し、回転方向の結合強度も強くする。 【構成】クランク軸5の端部にクランク1を芯出しする
芯出し部52と、前記クランク1を回転方向に位置決め
固定する回転結合部51とを有する。
Description
軸、クランクおよびクランク組立体に関し、特に取付精
度および取付強度が高く軽量化に寄与する自転車用クラ
ンク軸、クランクおよびクランク組立体に関するもので
ある。また、それらを組み立てるためのボルトおよび組
立工具に関するものである。
の取付構造は、クランク軸の両端部をほぼ四角柱状に形
成し、クランクに四角柱状の穴を設け、両者を嵌合して
固定していた。
ンク軸の嵌合構造では、芯出し精度が十分でなく、ま
た、回転方向の結合強度も十分ではなかった。特に、軽
量化のためにクランク軸をアルミ合金の中空パイプ構造
のものにしたり、クランクをアルミ合金の中空構造のも
のを採用した場合に、結合強度が不足するという欠点が
あった。
度が高く軽量化に寄与する自転車用クランク軸、クラン
クおよびクランク組立体を提供することを目的とする。
また、それらを組み立てるためのボルトおよび組立工具
を提供することを目的とする。
に、本発明における自転車用クランク軸は、クランク軸
の端部に位置し、クランクを回転方向に結合する回転結
合部と、前記回転結合部の少なくとも後方に位置し、前
記クランクを芯出しする芯出し部とを有するものであ
る。
は、セレーションとすることが好ましい。
とすることができる。
部は、直径が軸方向に変化しないストレート形状であっ
てもよいが、直径が端部側が小さくなるテーパ形状とす
ることが好ましい。
ンクをクランク軸に取り付けるクランク軸取付部が、前
記クランク軸と前記クランクとを芯出しする芯出し部
と、前記クランク軸と前記クランクとを回転方向に位置
決め固定する回転結合部とを有するものである。
レーションとすることができる。
部は、内径が軸方向に変化しないストレート形状であっ
てもよいが、内径が裏面側が大きくなるテーパ形状とす
ることが好ましい。
クの前記セレーションの歯の数は8つとすることが好ま
しい。
は、前記クランク軸の両端部に前記クランクを取り付け
たものである。
るためのボルトは、前記ボルトの軸方向に沿って頭部側
から順に頭部、フランジ、ネジ部が形成され、かつ、前
記ネジ部の直径は前記頭部の直径と同程度以上、前記フ
ランジの直径は前記ネジ部の直径よりも大きく形成され
ており、前記頭部の端面から軸方向に6角穴が形成さ
れ、前記6角穴の底部は少なくとも前記ネジ部の内面に
まで達しているものである。
組み付けるための組立工具は、軸方向の一端の外面がス
パナによってかけ回すためのスパナかけ部として形成さ
れ、他端の内面に雌セレーションが形成され、前記雌セ
レーションはクランク軸の取付アダプタに形成された雄
セレーションと互いに係合するものであり、中心部に軸
線方向の貫通孔が設けられ、貫通孔の直径は前記クラン
ク軸の端部が挿通できる大きさである。
めの組立工具は、軸方向の一端の外面がスパナによって
かけ回すためのスパナかけ部として形成され、他端の内
面に雌セレーションが形成され、前記雌セレーションは
ギヤ板固定のためのナットに形成された雄セレーション
と互いに係合するものであり、中心部に軸線方向の貫通
孔が設けられ、貫通孔の直径は前記クランク軸の端部が
挿通できる大きさである。
めの補助組立工具は、軸方向の一端の端部に設けられ、
前記クランク軸の端部の直径よりも大きな直径を有し外
面に滑り止めを施されたつまみ部と、前記つまみ部に隣
接して設けられ、直径が前記クランク軸の端部の直径と
ほぼ等しい内面支持部と、他端に設けられた雌ネジ部と
を有する。
を参照して説明する。図1に本発明のクランク1の正面
図を示す。クランク1はアルミ合金で作られており、図
1のように、ペダル取付側クランク端部4側が細く、ク
ランク軸取付側クランク端部2側が太く形成されてい
る。クランク1の太さをこのように、位置により変化さ
せることによって、クランクに加わる応力をどの点にお
いてもほぼ一定にすることができる。クランク1の表側
表面にはレーザーマーキング等により、製造メーカーの
ロゴマークや製品名を表す商標等を刻印することができ
る。また、クランク1の表側角部には面取部11が形成
され、その面取りの大きさは、クランク軸取付側クラン
ク端部2付近では大きく、ペダル取付側クランク端部4
に向かって連続的に小さくなっている。
部2には、クランク1をクランク軸5に取り付けるため
のクランク軸取付穴21が形成されている。図6に示す
ように、このクランク軸取付穴21によって、クランク
軸5にクランク1が取り付けられる。また、クランク1
のペダル取付側クランク端部4には、ペダル取付穴41
が形成されている。このペダル取付穴41に図示しない
ペダルが取り付けられる。
は、クランク1を側面から見た断面図である。クランク
中央部3の裏面側には、長手方向に延びる凹溝31が形
成されている。凹溝31の形状は、凹溝31の両端部付
近では、溝の深さが両端部に向かって連続的に小さくな
り、両端部では溝の深さが最小になっている。すなわ
ち、凹溝31の底面形状はいわゆる船底型と言われるも
のである。凹溝31の中央部の底面は、クランク中央部
3の表側表面とほぼ平行である。
され、この段部32に蓋部材33をはめ込み、蓋部材3
3の周囲とクランク1本体をアルゴンガスを使用したイ
ナートガスアーク溶接により固着している。クランク1
本体の裏側表面と、蓋部材33の表面は面一となるよう
に配置されている。また、溶接による肉盛り部も切削加
工等により削り取り、面一とすることが好ましい。
ランク軸取付穴21が設けられている。クランク軸取付
穴21の内面にはフランジ22が内面側に突出して設け
られ、そのフランジ22の裏面側に連接して、雌のセレ
ーション23が設けられている。クランク軸取付穴21
のセレーション23より裏面側の部分は、芯出し部24
として構成されている。芯出し部24は、内径が変化し
ないストレート形状であってもよいが、通常は内径が裏
面側に広がるテーパ穴形状であり、テーパ角は2〜3°
である。
出部の外周根元部には、ギヤ板6回り止め用の雄のセレ
ーション25が形成されており、裏面突出部の外周部に
は、ギヤ板6固定用の雌ネジ26が形成されている。
る。セレーション23、25は、図4のように8歯のも
のが適当である。歯の数が少ないと、回転結合の結合強
度が不足し、歯の数が多すぎると、加工が困難でコスト
上昇につながり、また、回転方向の割り出し位置決め作
業もミスが出易くなる。
−C切断線での矢視断面図である。(A)はA−A矢視
断面図、(B)はB−B矢視断面図、(C)はC−C矢
視断面図である。クランク中央部3の断面内部は、ほと
んどの部分がこのように凹溝31として形成され、軽量
化が図られている。
る。クランク軸5の両端部には、芯出し部52が形成さ
れている。芯出し部52は、直径が変化しないストレー
ト形状でもよいが、通常は端部側が細くなるテーパ形状
であり、テーパ角は2〜3°である。芯出し部52より
さらに端部側には、雄のセレーション51が設けられて
いる。セレーション51は8歯構成であり、歯の外周面
は芯出し部52の外周面と連続した表面となっている。
セレーション51の歯の形状は、両側面がほぼ平行平面
の角形歯である。回転方向の結合力を、力とほぼ直交す
る平面で受けるため、ガタが出にくくなる。
用の雌ネジ53が設けられている。クランク軸5は中空
パイプ形状であり、図7に示すように中央部では両端部
よりもさらに肉厚が薄くなるように形成されている。ク
ランク軸5の材質はアルミ合金であり、中空であること
と相まって軽量化に貢献している。
板6とを組み立てた組立体を表す。一方のクランク1に
はギヤ板6が取り付けられ、セレーション25により回
り止めされてナット61により固定されている。そのギ
ヤ板6が固定されたクランク1がクランク軸5の一方の
端部に取り付けられ、ボルト54により固定されてい
る。クランク軸5の他端には、ギヤ板の無いクランク1
が取り付け固定されている。クランク1の芯出し部24
とクランク軸5の芯出し部52は密嵌合し、両者の芯出
しを高精度に行う。また、クランク1の雌セレーション
23とクランク軸5の雄セレーション51は互いに噛み
合い、回転方向の高強度の結合を行う。
の芯出し部52とクランク1の芯出し部24とはテーパ
接合されているので強力に両テーパ面は密着している。
このためクランク1をクランク軸5から取り外すとき
は、取り外し治具を用いる必要がある。図8に示す他の
実施の形態は、クランク軸5とクランク1とを固定する
ボルト54を用いて前記密着を離脱させる構造を有する
ものである。
形成されている。クランク軸5とクランク1とを一体に
固定するときは、ワッシャ56を介してボルト54を締
め付ける。クランク軸取付穴21の内周溝57には、E
リング58が挿入固定されている。クランク軸5とクラ
ンク1とを取り外すときは、ボルト54の6角穴59に
6角のアレンキーを挿入して逆方向に回す。ボルト54
のフランジ55は、Eリング58の側面を押すことにな
る。
軸線方向に駆動してクランク軸5の芯出し部52とクラ
ンク1の芯出し部24とのテーパ結合による密着を簡単
に外すことができる。この構造によると抜き工具等の特
殊な工具を必要としない。
配置したが、Eリング58ではなくクランク1を一体に
Eリング58に相当するものを形成しても良いし、他の
部材を溶接して形成しても良い。
す断面図であり、図10がボルト54の斜視図である。
図8のボルト54ではネジ部の直径と頭部の直径とが同
程度であったが、図9および図10のボルト54は、ネ
ジ部542の直径が頭部541の直径より大きく、フラ
ンジ55の直径がネジ部542の直径よりも大きく形成
されている。このようにネジ部542の直径を大きくす
ることにより、ボルト54をアルミ合金等の軽合金で製
造してもネジ部の強度が十分に確保でき、ボルト54に
よる締付力も十分な値に設定することができる。
からボルトの軸方向に形成されており、その6角穴59
の底面部は、ほぼボルト54の先端側の端面付近まで到
達している。6角穴59の長さが長いほど、締め付け工
具(アレンキー)と6角穴59との当たり面積が大きく
なり、軽合金製のボルトでも十分な締め付けを行うこと
ができる。6角穴59の長さは、必要な締付力に応じて
設定することができるが、少なくとも6角穴59の底面
部がネジ部542の内面に達する程度の長さが必要であ
る。ネジ部542の直径が太いので、内部に6角穴59
を設けることが可能であり、内部に6角穴59を設けて
も十分な強度を有している。このボルト54をアルミ合
金によって製造することによって、軽量でしかも十分な
強度を有するものとなる。
のフレーム10に組み付ける状態を示す。ただし、この
実施の形態のクランク軸5には、ベアリングを係止する
係止部50が中央部外面に突出して設けられている。ク
ランク軸5をフレーム10に組み付けるには、フレーム
10とクランク軸5との間に左取付アダプタ101と右
取付アダプタ102をねじ込み、ベアリングを係止部5
0に係止させる。左取付アダプタ101と右取付アダプ
タ102の外側端部には雄セレーションが設けられてお
り、その雄セレーションと係合する雌セレーションを有
する組立工具7により、各取付アダプタをねじ込む。
側の端部には、ほぼ正6角柱状のスパナかけ部71が設
けられている。このスパナかけ部71にスパナ等の工具
をかけ、組立工具7全体を軸線回りに回転させる。スパ
ナかけ部71に隣接して中間部72が設けられている。
中間部72の外周は円柱の対向する面を削り取って平面
とした形状となっており、この中間部72の平面部にも
異なったサイズのスパナ等の工具をかけることができ
る。組立工具7の他端部には、大径部73が設けられて
いる。
面から見た図である。大径部73の内側は端面が開放さ
れた空洞になっており、図14のように内部にセレーシ
ョン歯が設けられて雌セレーション74を構成してい
る。この雌セレーション74が、左取付アダプタ101
および右取付アダプタ102の各雄セレーションと係合
する。組立工具7の中心部には軸線方向の貫通孔75が
設けられており、貫通孔75の直径はクランク軸5の端
部が挿通できる大きさとなっている。左右の取り付けア
ダプタをねじ込む際に、この貫通孔75にクランク軸5
の端部が挿通され、クランク軸5が組立工具7を回転さ
せるためのガイドとなって作業が行いやすくなる。
ける状態を示す図である。クランク1のクランク軸取付
側クランク端部2には、図12のようにギヤ板6を取り
付け、ナット61により固定する。ナット61の外周に
は、図11の左取付アダプタ101および右取付アダプ
タ102の雄セレーションと同一のピッチの雄セレーシ
ョンが形成されている。そのため、図11に示したもの
と同じ組立工具7によってナット61の締め付け作業を
行うことができる。この締め付け作業には、締め付け中
に組立工具7が外れないように、補助組立工具8を用い
る。
円柱状の補助組立工具8の一端には、外周面に滑り止め
のためのローレット加工を施したつまみ部81が設けら
れている。つまみ部81の直径は組立工具7の貫通孔7
5の直径より大きく、組立工具7を係止できるように構
成されている。つまみ部81に隣接して内面支持部82
が設けられている。内面支持部82の直径はクランク軸
5の端部の直径とほぼ同じであり、内面支持部82によ
り組立工具7の貫通孔75の内面を回転自在に支持す
る。補助組立工具8の他端側には、端面からボルト54
と螺合する雌ネジ部83が設けられている。補助組立工
具8をボルト54によりクランク1に固定したときに、
つまみ部8と組立工具7との間に僅かな隙間(0.5m
m程度)が生じるように、補助組立工具8の長さが設定
されている。したがって、組立工具7は、回転可能かつ
ナット61から外れないように、補助組立工具8により
支持される。このように、補助組立工具8により組立工
具7を支持しつつ、スパナ等の工具をスパナかけ部71
にかけて、ナット61を締め付けてギヤ板6をクランク
1に固定する。組立工具7がナット61から外れること
が無いので、作業が容易かつ能率的に行える。
ているので、以下のような効果を奏する。
精度となり、回転方向の結合強度も強くなる。特に、軽
量化のためにクランク軸をアルミ合金の中空パイプ構造
のものにしたり、クランクをアルミ合金の中空構造のも
のを採用した場合にも、取付精度および結合強度が十分
なものとなる。
で、セレーションの嵌合部の長さが短くて済み、加工コ
ストが安くなる。
使用しているうちにガタが出てくるということが少な
い。
のネジ部の直径を大きくし、6角穴の長さを長くしたの
で、ボルトをアルミ合金等の軽合金によって製造するこ
とができ、自転車の軽量化が可能となる。
ランクへのギヤ板の取り付けを共通の組立工具によって
行うことができ、作業能率が向上する。
外れることが無いので、クランクへのギヤ板の取り付け
作業が容易かつ能率的に行える。
1の正面図である。
る。
での断面図である。
である。
た、本発明のクランク組立体を表す図である。
他の実施の形態を示す断面図である。
ためのボルト54の断面図である。
するためのボルト54の斜視図である。
10に組み付ける状態を示す図である。
る状態を示す図である。
ある。
ある。
Claims (15)
- 【請求項1】自転車用クランク軸(5)であって、 前記クランク軸(5)の端部に位置し、クランク(1)
を回転方向に結合する回転結合部(51)と、 前記回転結合部(51)の少なくとも後方に位置し、前
記クランク(1)を芯出しする芯出し部(52)とを有
することを特徴とする自転車用クランク軸。 - 【請求項2】請求項1において、 前記回転結合部(51)はセレーション(51)である
ことを特徴とする自転車用クランク軸。 - 【請求項3】請求項1又は2において、 前記クランク軸(5)は中空のパイプ状であることを特
徴とする自転車用クランク軸。 - 【請求項4】請求項1において、 前記回転結合部(51)および前記芯出し部(52)
は、直径が軸方向に変化しないストレート形状であるこ
とを特徴とする自転車用クランク軸。 - 【請求項5】請求項1において、 前記回転結合部(51)および前記芯出し部(52)
は、直径が端部側が小さくなるテーパ形状であることを
特徴とする自転車用クランク軸。 - 【請求項6】自転車用クランク(1)であって、 前記クランク(1)をクランク軸(5)に取り付けるク
ランク軸取付部(21)が、 前記クランク軸(5)と前記クランク(1)とを芯出し
する芯出し部(24)と、 前記クランク軸(5)と前記クランク(1)とを回転方
向に結合する回転結合部(23)とを有することを特徴
とする自転車用クランク。 - 【請求項7】請求項6において、 前記回転結合部(23)はセレーション(23)である
ことを特徴とする自転車用クランク。 - 【請求項8】請求項6において、 前記回転結合部(23)および前記芯出し部(24)
は、内径が軸方向に変化しないストレート形状であるこ
とを特徴とする自転車用クランク。 - 【請求項9】請求項6において、 前記回転結合部(23)および前記芯出し部(24)
は、内径が裏面側が大きくなるテーパ形状であることを
特徴とする自転車用クランク。 - 【請求項10】請求項2または7において、 前記セレーション(51,23)の歯の数は8つである
ことを特徴とする自転車用クランク軸または自転車用ク
ランク。 - 【請求項11】請求項1に記載したクランク軸(5)の
両端部に請求項6に記載したクランク(1)を取り付け
た自転車用クランク組立体。 - 【請求項12】請求項1に記載したクランク軸(5)に
請求項6に記載したクランク(1)を取り付けるための
ボルト(54)であって、 前記ボルト(54)の軸方向に沿って一端側から順に頭
部(541)、フランジ(55)、ネジ部(542)が
形成され、かつ、前記ネジ部(542)の直径は前記頭
部(541)の直径と同程度以上、前記フランジ(5
5)の直径は前記ネジ部(542)の直径よりも大きく
形成されており、 前記頭部(541)の端面から軸方向に6角穴(59)
が形成され、前記6角穴(59)の底部は少なくとも前
記ネジ部(542)の内面にまで達していることを特徴
とする自転車用クランク取付ボルト。 - 【請求項13】請求項1に記載したクランク軸(5)を
自転車のフレーム(10)に組み付けるための組立工具
であって、 軸方向の一端の外面がスパナによってかけ回すためのス
パナかけ部(71)として形成され、 他端の内面に雌セレーション(74)が形成され、前記
雌セレーション(74)はクランク軸(5)の取付アダ
プタ(101,102)に形成された雄セレーションと
互いに係合するものであり、 中心部に軸線方向の貫通孔(75)が設けられ、貫通孔
(75)の直径は前記クランク軸(5)の端部が挿通で
きる大きさであることを特徴とする自転車用組立工具。 - 【請求項14】請求項6に記載したクランク(5)にギ
ヤ板(6)を取り付けるための組立工具であって、 軸方向の一端の外面がスパナによってかけ回すためのス
パナかけ部(71)として形成され、 他端の内面に雌セレーション(74)が形成され、前記
雌セレーション(74)はギヤ板(6)固定のためのナ
ット(61)に形成された雄セレーションと互いに係合
するものであり、 中心部に軸線方向の貫通孔(75)が設けられ、貫通孔
(75)の直径は前記クランク軸(5)の端部が挿通で
きる大きさであることを特徴とする自転車用組立工具。 - 【請求項15】請求項6に記載したクランク(5)にギ
ヤ板(6)を取り付けるための補助組立工具であって、 軸方向の一端部に設けられ、前記クランク軸(5)の端
部の直径よりも大きな直径を有し外面に滑り止めを施さ
れたつまみ部(81)と、 前記つまみ部(81)に隣接して設けられ、直径が前記
クランク軸(5)の端部の直径とほぼ等しい内面支持部
(82)と、 他端に設けられた雌ネジ部(83)とを有することを特
徴とする自転車用補助組立工具。
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