JPS61181788A - 自転車用クランク車軸 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスポーツおよび競技用の自転車゛におけるクラ
ンク車軸に関し、特に従来のクランク車軸と対比して軽
量性、機械的強度および剛性に優れ、しかもより安価に
製造することのできるクランク車軸に係るものである。

クランク車軸は、一対のペダルクランクを相互に結合す
ると共に、サイクリストの体重および筋力を作用させる
自転車の部品である。したがって、この部品には、かな
り大きな曲げ、せん断およびねじり応力が周期的に作用
するため、車軸の製造に当っては、例えば、はだ焼鋼、
硬化および焼戻し鋼、又はチタン合金などの特殊合金よ
りなる強度の非常に高い材料を用い、これに種々の加工
、すなわち引き伸ばし棒材の丸削り、鍛造もしくは冷間
鍛造、ならびに仕上加工を施している。

部品の軽量化ならびに強度および剛性の向上のためには
部品の中立軸線から材料自体を除去するのが有効であり
、そのために通常のクランク車軸においては最大でもペ
ダルクランクを固定するためのねじの直径と等しい直径
の貫通孔をクランク車軸の軸線方向に形成している。そ
の限度を越えるためにはクランクシャフトを既知の衝撃
押出し技術により製造する必要が必るが、その技術は未
だかかる製品の製造に応用されたことがない。

本発明によれば、ｍ撃押出し技術により、従来技術と対
比して軽量性はもちろん、機械的強度および剛性にも優
れた自転車用のクランク車軸を製造することが可能とな
る。

本発明によるクランク車軸は、ペダルクランクを固定す
るためのねじに対応して端部に通常設けられるねじ孔よ
りも断面積の大きな凹所をその中間部に有し、従って既
知のクランク車軸における通常の軽量化孔よ・りも大面
積の軽量化部分を有するものである。

本発明のクランク車軸は鋼材を押出し後に冷間鍛造する
ことにより、特に鋼材チップを冷間押出しによりシＶン
ク形状を呈するブランクに形成し、引続いてそのブラン
クを可動ダイスを用いて鍛造することによって製造する
ものである。

本発明のクランク車軸は一体製品として製造することが
でき、またその代わりに上述の方法で得られた二つの部
品を直接相互に、または通常の方法で得られた管状中間
部材に対して溶接ηることにより製造することもできる
。

本発明の好適な実施態様においては、クランク車軸の端
部を四角形ではなく八角形の断面形状を有するプリズム
状に形成することにより、端部にねじり剛性の高い形状
をもたゼることが可能となる。

以下、本発明を図面について説明する。

第３図に示す本発明のクランク車軸は、第１図および第
２図に示す二つの連続工程を実施するこにより製造ケる
ものである。出発材料１としＣの鋼材チップをプランジ
？３と、内部にインプレッション５を有するカウンター
プランジャ４とにより押出し装置２を通して押出すこと
によって変形させる。この押出し工程は第１図の左半分
に示す状態で開始され、同図の右半分に示す状態で完了
するものである。この第１工程の完了後に得られるブラ
ンクは円筒状シャンク６の形状を呈し、製造すべき車軸
のプロフィルに部分的に対応するプロフィル端部７を一
端として有し、他端が厚肉クラウン部８を含むものであ
り、これが第２工程において変形される素材となる。

第２工程においては、第１工程で得られたブランクを第
２図の左半分に示すように適宜のダイス９内に導入する
。これにより、ブランクの一端から突出するクラウン部
８は、移動ダイス１０により第２図の右半分に示す如く
座屈変形を生じるので、第３図に仕上げ状態で示す車軸
１１が得られる。ダイス１０を再び開放すると車軸１１
は排出プランジャ１２により外部に排出される。

引続いて、ブランク車軸１１に必要な仕上げ加工を施し
て最終製品に仕上げる。

第３図から明らかなように、上記方法により製造された
車軸の中間部における凹所の断面積は、ペダルクランク
を取付けるためのねじに対応して車軸の端部に形成され
るねじ孔の断面積よりもかなり大きい。すなわち本発明
の車軸においては従来品における通常の軽量化孔よりも
大きな断面積の軽量化部分が形成されていることになる
。第３図から更に明らかなように、本発明の車軸１１の
独特な幾何学的形状は、軽量化および剛性の向上を達成
すべく材料に作用する応力の分布を最適化しうるもので
ある。

本発明の効果を確認するため、従来のクランク車軸と本
発明により製造されたクランク車軸についてねじり試験
を行なった。この試験は、供試車軸に１７０ｍｍの長さ
のペダルクランクを装着し、車軸の一端を固定し、他端
側のペダルクランクに標準荷重を作用させて、荷重作用
点からのねじり変位Ｍを測定するものである。その結果
は次表に示すとおりである。

この表から理解できる通り、一定の標準荷重によるねじ
り歪みは本発明の車軸においては従来品におけるよりも
約２０％低く、しかも本発明の車軸は従来品よりも約２
ｇ軽量である。

本発明の車軸の独特の幾何学的形状によれば軸線方向の
貫通孔をきわめて容易に形成することが可能となり、従
来品におけるごとくその全長にわたり孔を貫通させる必
要ばなく、両端部のみに孔を加工すれば足りるため、構
造的にもコスト的にも極めて有利である。更に他の利点
は、単に機械加工を変更す°るのみで同一寸法のブラン
クから異なる基準寸法の車軸を製造し得ることである。

第３図の車軸は、第２Ａ図および第２Ｂ図に詳細に示す
とおり、従来の四角形に代えて八角形の断面形状を有す
る端部７を形成したものである。

これにより車軸のねじり剛性を高めることが可能となる
。第２Ａ図に斜線で示す領域は、従来品にお一層る四角
形断面の端部と対比して本発明による端部形状がねじり
応力に対抗する断面積を大幅に増加するものであること
を表わしでいる。ざらに、車’Ｎ１１ｒａ部の上記形状
はペダルクランクのｉ１２　（＝ｌ性をも向上するもの
である。

第４図および第５図は、二個の相互に溶接された部品よ
りなる本発明の車＠１３、および三個の相互に溶接され
た部品よりなる本発明の車軸１４をそれぞれ示すもので
ある。これら実施例は少なくとも一つの溶接工程を必汝
とする点で前記実施例とは相違している。

第４図の車軸１３においては、２部品１５．１６を溶接
１７により相互に結合する。すなわち各部品について押
出し工程を実施し、一体構造の車軸１１の場合と同一の
加工を施したものであり、相違点はブランクが突出クラ
ンク部８を有しない点である。

これら２部品１５．１６は溶接１７により相互に結合し
た模、その溶接部を機械加工により切削して車軸１３と
する。

第４図の実施例の利点は、製造設備のコスト及び組立前
の部品の管理コストを低減し得ることである。

さらに、上記のごとく製造される部品は、一体構造の車
軸と対比してより高い寸法精度と仕上度とを初めから有
するものである。また、異なる長さの製品に対する部品
の標準化を達成することも可能となる。

第５図に示すごとく、二つの溶接部２１．２２によって
相互に結合された三部品１８．１９．２０よりなる車軸
１４の場合には、前記両実施例におけるよりも製造工程
の簡略化を図ることができる。すなわち、両端部１８．
１９は高い精度および仕上度をもって冷間鍛造されるも
のであり、その完全な対称性に基いて一つのダイスで製
造することができ、他方、中央部２０はブランク１８．
１９と同種材料又はこれらに対して溶接することのでき
る適宜の材料よりなる市販に供されている管により形成
することができる。

第５図の実施例は、第４図の実施例に説明した利点に加
えて、車軸の中央部２０に市販の管を用いることにより
コストを一層低減し得る利点を’Ｍ　する。ざらに、そ
の管の断面形状はクランク車軸の用途に応じて適宜に変
更することもできる。

本発明は上述の実施例のみに限定されるものＣはなく、
その範囲内で種々の変形・変更を行なうことが可能であ
る。例えば、クランク車軸の中央部に凹所を形成すると
共に両端部にはねじ孔を形成せずペダルクランクを取付
けるための別の手段（例えばコツタービンとの接合面）
を設けてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は一体構造を有する本発明のクランク車軸の押出
し工程を示す断面図、 第２図は第１図の車軸の鍛造工程を示す断面図、第２Ａ
図および第２Ｂ図は第１図およびり第２図の車軸の八角
形断面のプリズム状端部の拡大正面図および側面図、 第３図は第１図および第２図の工程を経て得られた車軸
の側面を示す半裁縦断面図、 第４図および第５図は本発明のクランク車軸の別の実施
例を示す第３図と同様な断面図である。 １・・・出発材料　　　　　２・・・押出し装置３・・
・プランジＶ ４・・・カウンタープランジャ ５・・・インプレッション　６・・・シレンクト・・端
部　　　　　　　８・・・クラウン部９・・・ダイス　
　　　　　１０・・・移動ダイス１１、１３．１４・・
・車軸　　　１５．１６・・・部品１７、２１．２２・
・・溶接部　　１８．１９・・・端部２０・・・中央部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、自転車用クランク車軸において、その中央部内に凹
   所を形成し、その凹所の断面積を、ペダルクランクの取
   付けねじに対応して車軸端部に通常設けられるねじ孔の
   断面積よりも大きく設定したことを特徴とする車軸。 ２、特許請求の範囲第１項記載の車軸において、鋼材を
   押出した後に冷間鍛造して製造することを特徴とする車
   軸。 ３、特許請求の範囲第１項記載の車軸において、鋼材チ
   ップの冷間押出しによりシャンク形状のブランクを形成
   し、次にそのブランクを移動ダイス内で鍛造して製造す
   ることを特徴とする車軸。 ４、特許請求の範囲第１項記載の車軸において、一体構
   造として製造することを特徴とする車軸。 ５、特許請求の範囲第１項の記載の車軸において、押出
   し後に鍛造した二個又は三個の部品を溶接により一体化
   したことを特徴とする車軸。 ６、特許請求の範囲第１項記載の車軸において、端部が
   八角形の断面形状を有することを特徴とする車軸。