JPS62120201A - ころがり接触軸受組立体 - 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、大略１回転シャフトを回転自在に支持するこ
ろがり接触軸受組立体に関するものであって、更に詳細
には、自転車のクランクシャフトを回転自在に支持する
クランクシャツ１−組立体乃至はボトムブラケットに関
するものである。

自転車のハンガ一部は、下鋼管、堅鋼管及び２本の後ス
テーがボトムブラケットに集中して夫々連結されており
、ボトムブラケットにはクランクシャフトが回転自在に
装着されている。クランクシャツ１への両端に夫々取り
付けられた左右のクランクのベタルを踏んでクランクを
所定の方向へ回転させることによって自転車を前方へ走
行させることが可能である。

この様なりランクシャフト組立体乃至はボトムブラケッ
トの典型的な従来の構造を第１図に示しである。即ち、
自転車のフレームの一部を形成するハンガーパイプ１は
前述した如く鋼管及びステーに連結されて固定して設け
られている。ハンガーパイプ１の両端には一対のハンガ
ーワン２．３が固着されている。ハンガーワン２．３は
夫々大略お椀形状をしておりその中央底部に夫々開口２
ａ、３ａが形成されている。各ハンガーワン２．３は外
側ころがり案内部を形成しており、その内周面上に外側
ころがり接触面が画定されている。

従って、転動体としてのボール４Ｂ１．び５はこのＡ側
ころがり接触面」二を転動する。

ハンガーパイプ１内１．コ挿通１．２で同軸的にクラン
クシャツ１−６が設けられており、その一端部には螺子
部６ａが形成されており、更に、その螺子部６ａにはシ
ャツ１−６の長手軸方向に沿って少なくとも１個の溝６
ｂが刻設されている。更に１図示例の場合し、−は、ク
ランクシャフト６は直線状の棒体として形成さハ、その
両端に一対の左右クランク１１及び１２を固着させる構
造であるから、クランクシャツ１−６には、玉受は部６
Ｃがクランクシャツ１−６に一体的に形成して設けられ
ている。

この玉受は部６ｃは右側の内側ころがり案内部を構成し
ており、その外周面」二には湾曲し前述した外側ころが
り接触面に対向して円周状のころがり案内軌道路を画定
し、その中に配設した複数個のボール５の転動経路を画
定している。

一方、クランクシャフト６の螺子部６ａには玉押し部材
７が設けられている。この玉押し部材７はクランクシャ
フト６とは別体に形成され、螺子部６ａに螺着してクラ
ンクシャフト６に装着して設けられている。玉押し部材
７にも内側ころがり接触面が形成されており、左ハンガ
ーワン２に形成されている外側ころがり接触面と対向し
て両者間に転動接触して介在される複数個のボール４に
対してのリング状の案内軌道路を形成している。

玉押し部材７には更に樹脂製のカバー８が一体的に設け
られており外部からの水や塵芥の侵入を防止している。

更に、玉押し部材７に隣接しクランクシャフト６に外挿
させてストップワッシャ９とロックナツト１０とが設け
られており、これらの部材の協働によって玉押し部材７
をクランクシャフト６の所定の位置に固定させている。

尚、クランクシャフト６には、更に、クランクギア１３
が固着して設けられている。

第２図も従来の典型的な自転車用のクランクシャフト組
立体を示しているが、この場合のクランクシャフト６は
第１図のものと異なりクランク６ｅ及び６ｆも一体的な
一方の棒体から構成されている。従って、クランクシャ
フト６には別の螺子部６ｄが形成されており、ここにシ
ャツ１へ６とは別体の玉受は部材１６を螺着して設けて
いる。その他の構成は第１図に示したものと実質的に同
じである。

ところで、クランクシャフト６は通常矢印Ａで示した方
向、即ち、第１図及び第２図において左側クランク１１
又は６ｅ側からクランクシャツ１−６の長手軸方向に見
た場合に反時計回転方向へ回転されて、その回転力がク
ランクギア１３に巻回されたチェーン（不図示）を介し
て後車輪へ伝達され、自転車が前方へ走行する。従って
、クランクシャフト６は両方向へ回転自在である様に支
承されてはいるが１通常は、矢印Ａ方向へ回転される。

そこで、第３図に示した如く、クランクシャフト６が矢
印Ａの反時計回転方向へ回転すると、それに螺着されて
いる玉押し部材７を介して複数個のボール４が左ハンガ
ーワン２との間で円周経路に沿って矢印Ｂで示した如く
自転しながら転動する。この為に、第３図に示した如く
、固定されているハンガーパイプ２の方から見た場合に
は。

ボール４の転動によりころがり接触抵抗を受けてクラン
クシャフト６の螺子部６ａに螺着されている玉押し部材
７は点線矢印Ｃで示した如く時計回転方向の反力を受け
る。従って、螺子部６ａが右螺子であると、それと螺着
する玉押し部材７はクランクシャフト６の通常の回転方
向Ａに対して締まり勝手となり、この場合に、玉押し部
材７は次第に左バンダーワン２に対して締めつけられ、
ペダル操作が重たくなる。

従って、従来は、常識的に、左ハンガーワン２と協働す
る玉押し部材７が螺合されるクランクシャフト６の螺子
部６ａは左螺子とし、クランクシャフト６の通常の回転
方向に対して緩み勝手としている。然し乍ら、この場合
には、クランクシャフト６を回転させることによって、
徐々に玉押し部材７が緩みかちとなるので、玉押し部材
７をクランクシャフト６上の所定の軸方向位置に固定さ
せる構造が必要となる。従って、第１図及び第２図に夫
々示したクランクシャツ１−組立体においては、クラン
クシャフト６の螺子部６ａに長手方向に沿っての溝６ｂ
を刻設しく第４図参照）、その溝６ｂと係合する突起９
ａを有するストップワッシャ９（第５図参照）をシャフ
ト６に外挿させ、更にロックナツト１０を螺子部６ａに
螺合させて玉押し部材７と共に所謂ダブルナツト構成に
よって玉押し部材７を所望の軸方向位置に固定させてい
る。この様に、従来のクランクシャフトでは、クランク
シャフト６に溝６ｂを設けたり、又ストップワッシャ９
及びロックナツト２等の余分な部品を必要とすると共に
、玉押し部材７の位置決めには熟練と経験とを必要とし
、その調整作業が極めて困難である等の欠点を有してい
た。

本発明は、この様な観点に鑑みなされたものであって、
上述した如き従来技術の欠点を解消し、構成が簡単であ
り従って製造乃至は組立が極めて簡単であって何隻特別
の調整作業を必要とすることのない改良されたクランク
シャフト組立体を提供することを目的とする。尚、本発
明の詳細な説明は特に自転車のクランクシャフト組立体
に適用した場合に付いて説明するが１本発明は自転車の
ボトムブラケットとしてのクランクシャフト組立体に適
用されるほか、一般的に１回転シャフトをころがり接触
によって回転自在に支持するころがり接触軸受組立体（
例えば、アンギュラ−ベアリング等）の場合に適用可能
可能なものであることに注意すべきである。

以下、添付の図面を参考に、本発明の具体的実施の態様
に付いて詳細に説明する。

第６図は、本発明を自転車のボトムブラケットである自
転車のクランクシャフト組立体に適用した場合の１実施
例を示している。第６図のクランクシャフト組立体は、
全体的には、第１図の従来のクランクシャフト組立体と
実質的に同じであり、従って同一の要素には同一の参照
番号を付しである。従って、クランク１１及び１２を介
してのペダル操作によりクランクシャフト６は矢印Ａで
示した方向へ通常回転され、その回転力はクランクギア
１３をからチェーンを介して後輪へ伝達される。この場
合には、クランクシャフト６は直線状の棒体形状をして
おり、その両端に一対のクランク１１．１３がボルト締
め等により固着されている。

クランクシャフト６は、固定支持されているハンガーパ
イプ１内を挿通して設けられており、ハンガーパイプ１
の両端に固着された一対の左右ハンガーワン２，３とク
ランクシャフト６に設けた玉受は部６ｃと玉押し部材７
′との間に夫々画定された円周状の軌道路内に配設され
た複数個の転動体たるボール４．５を介して回転自在に
支承されている。本実施例においては、転動体としボー
ル４．５が使用されており、又玉受は部６ｃはクランク
シャフト６と一体的に形成されている。更に、注意すべ
きであるが、例えば、右ハンガーワン３は外側ころがり
案内面を画定すると共に半径方向内側へ延在する部分を
有しており、それにより半径方向内側ころがり面をも画
定している６尚。

図示例では、これらの外側ころがり案内面と半径方向内
側ころがり面は右ハンガーワン３の内部湾曲面で滑らか
な連続的な曲面として画定されている。又、玉受は部６
Ｃにも同様な湾曲面が形成されており、その一部は内側
ころがり案内面として機能し他の一部は半径方向外側こ
ろがり面として機能する。従って、ボール５を介して右
ハンガーワン３と玉受は部６ｃとの軸方向の相対的位置
関係が適切に規定される。左ハンガーワン２及び玉押し
部材７′も同様に構成されており、両者間にリング状の
軌道経路が画定され、その中に複数個のボール４が位置
決めされて転動自在に設けられている。

第６図に示した実施例においても、クランクシャフト６
に螺子部６ａ’　が設けられているが、この螺子部６ａ
’　には右螺子が設けられている。従って、玉押し部材
７′にもこの螺子部６ａ’の右螺子と螺合する螺子が螺
設されており、玉押し部材７′はナツトの如くシャフト
６の螺子部６ａ’へ螺合される。この場合に、クランク
シャフト６は通常矢印Ａで示した方向へ回転されるので
、従来の常識としては、螺子部６ａ’に緩み勝手方向と
なる左螺子を設けるものであるが、本発明では、この様
な従来の常識を敢えて破って螺子部６ａ’に締まり勝手
方向の右螺子を設けている。従って。

この螺子部６ａ’　に螺着される玉押し部材７゛は締ま
り勝゛手な構成であるので、クランクシャフト６が通常
予定される矢印Ａ方向に回転されると、図中右方向の力
を受は次第に玉受は部６Ｇ方向へ移動する傾向となる。

と、′：ろで５本発明の原理によれば、螺子部６ａ’に
設けられる右螺子は、第７図に示した如く、その螺子の
リード角Ｏが所定の範囲に設定されており、クランクシ
ャフト６が矢印へ方向へ回転することにより、玉押し部
材７′がころがり摩擦の反力として受ける締まり方向Ｃ
の締めつけ力が玉押し部材７′を適度の締まり位置に維
持するのに充分であるがそれが締まり過ぎない程度であ
る様に設定されている。このリード角θは、本発明者の
実験によれば、約２度乃至４度の範囲に設定することが
望ましいことが判明した。即ち、この範囲の角度にリー
ド角θが設定される場合には、クランクシャツｌ−６が
矢印へ方向へ回転することにより、玉押し部材７′は螺
子部６ａ’の右螺子から常時締めつけトルクが附与され
るので、玉押し部材７′は常に締め付は位置に維持され
、又その締め付はトルクは螺子山で適当に分力化される
ので、玉押し部材７′は振動等による緩み方向の外力と
もバランスされて、過剰に締め付けが行われることが防
止されている。

上述した実施例では、螺子部６ａ’の右螺子が１条螺子
の場合に付いて説明したが、好適な実施例においては、
この右螺子を多条螺子とする。即ち、１条螺子の場合に
は、螺子のピッチとリードとは同じであるが、多条螺子
では、リードはピッチの多条数倍となる。例えば、２条
螺子では、リードはピッチの２倍である。尚、螺子のピ
ッチとは、螺子の軸線を含む断面において１つの螺旋に
沿って作られた螺子山の相隣合う山と山の相対応する２
点をＨ線に平行に測った距離のことであり、又リードと
は螺子を軸の回りに１回転させたときに螺子山が軸方向
に移動する距離のことである。

本発明者の実験に拠れば、多条右螺子を螺子部６ａ′に
適用する場合には、２条又は３条とすることが望ましく
、特に２条とすることが最適であることが判明した。こ
の様に、多条螺子の条数を増加させることによって、螺
子のリード角θが増大するので、適当な条数を選択する
ことによって所望のリード角を得ることが可能である。

即ち、螺子部６ａ’　を右螺子とし而も１条螺子及び多
条螺子とし実際に自転車を試走した場合に関する本発明
溝の実験によれば、先ず１条螺子とした場合には、次第
に回転が重くなり、クランクシャフト６を逆転させても
玉押し部材は緩んでこなかった。この場合の回転の重さ
は足に直接感じる程度に重たくなった。一方、４条螺子
とした場合には、締まり勝手の螺子であるにも拘らず、
螺子に多少のガタがあり且つ自転車のクランクシャフト
は変則荷重の為に、逆にハンガーに緩みが発生した。こ
れは、リード角が大き過ぎる為に、締まり勝手の構成が
有効に発揮されず、寧ろ反対に緩みが発生ずるので、こ
れ以りの条数の多条螺子では適用不可能であることが判
明した。

次に、２条螺子とし、クランクシャフト組立体を多少ガ
タのまま実走したところ、約り００ｍ走行した自転でガ
タが止まり、１０Ｋｍ走行し続けた後に、その状態を点
検したところ、クランクシャフト組立体は適度に組立状
態となっており、何隻ガタがないばかりか、滑らかな回
転を得られることが分かった。又、クランクシャフトを
逆転させても玉押し部材が緩んでくることはなかった。

次いで、３条螺子に付いて実験したところ、２条螺子の
場合と同程度のガタのまま走行したところ。

約１５００ｍ位でガタがなくなり１０ｋｍ走行後に点検
してみたところ、極めて調子が良好であり、腰を上げな
ければならない様な急な坂を昇っても回転の調子は相変
らず良好であった。然し、逆転走行すると、玉押し部材
に多少の緩みが発生し、ハンガーにガタが発生すること
が分かった。

第６図に図示した実施例においては、更に、樹脂等で形
成したカバー８′が設けられており、又、このカバー８
′を玉押し部材７′へ押圧させるコイルスプリング１５
が設けられている。カバー８′は玉押し部材７′へ接着
させるか又はその他の適宜の手段によって玉押し部材７
′と〜体的に設けることが可能であり、その場合にはコ
イルスプリング１５を除去することも可能である。更に
、カバー８′を設けることは本発明の原理に鑑み必ずし
も必要ではないことに注意すべきである３本発明の別の
実施例を第８図に示し、であり、これは基本的に第２図
に示したタイプの自転車用クランクシャフト組立体に本
発明を適用した場合である。即ち、クランクシャフト６
は一本の棒体を適宜曲折してシャフト部と一対のクラン
ク６ｅ。

６ｆとを形成したものである。この場合には、夫々のハ
ンガーワン２，３に対してクランクシャフト６に螺子部
６ａ’及び６ｄを形成しである。図示例においては、両
方の螺子部６ａ’　、６ｄ共に右螺子が形成されており
、クランクシャフト６の通常の回転方向Ａに対して、玉
押し部材７′及び玉受は部材１６は右方向への外力を受
ける。ところが、玉受は部材１６は、これにより、クラ
ンクギア１３に常時抑圧維持される形となり、従って玉
受は部材１６は常にクランクシャフト６上の所定の軸方
向位置に保持される。

一方、玉押し部材７′は締めつけ勝手方向にトルクを受
けるが、螺子部６ａ’　に設ける右螺子のリード角を前
述した所定の範囲の値に設定することによって玉押し部
材７′が過剰に締めつけられることなく又緩みも発生す
ることのない構成とすることが可能である。この場合に
、好適には、螺子部６ａ’に設ける右螺子を適当数の多
条螺子とすることが良い。

以上、詳説した如く、本発明に拠れば１部品点数を減少
することが可能であるばかりか１組立時に多少のガタが
存在していても運転中に自分から自己調節して最適の組
立状態を確立することが可能であり、従って組立及び調
製に何等特別の熟練や技能又は経験を必要とすることが
ない。又、構成が簡単であるから、コスト低下が可能と
なり、小型化することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の代表的クランクシャフト組立
体を図示した各概略図、第３図乃至第５図は第１図及び
第２図に示した特定の部品を示した各説明図、第６図は
本発明の１実施例に基づいて構成したクランクシャフト
組立体を示した概略図、第７図は第６図の組立体の螺子
部を示した説明図、第８図は本発明の別の実施例を示し
た概略図、である。 （符合の説明） １：ハンガーパイプ ２．３：ハンガーワン ４．５：ボール ６：クランクシャツ１− ６ａ：螺子部 ６ｃ：玉受は部 ７：玉押し部材 第３図 第４図　　　　　第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固定支持されるパイプと、前記パイプにその長手軸
   方向に所定距離離隔して形成されており外側ころがり接
   触面を提供する少なくとも一対の外側案内部と、前記パ
   イプ内に挿通して同軸的に設けられている回転シャフト
   と、前記一対の外側ころがり接触面に夫々対向して夫々
   円周状のころがり軌道路を画定する内側ころがり接触面
   を提供し前記回転シャフトに設けられている一対の内側
   案内部と、前記円周状のころがり軌道路内に転動可能に
   設けられた複数個の転動体と、を有しており、前記一対
   の内側案内部の少なくとも一方の内側案内部は前記回転
   シャフトとは別体に形成されたものであり、前記シャフ
   トには前記シャフトが通常回転される特定の回転方向に
   対して締まり勝手の方向のリードを持った螺子部が形成
   されていて前記別体に形成された内側案内部は前記螺子
   部に螺着して設けられていることを特徴とするころがり
   接触軸受組立体。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記螺子部のリー
   ド角が２度乃至４度の範囲内に設定されていることを特
   徴とするころがり接触軸受組立体。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記螺子部が多条
   螺子で形成されていることを特徴とするころがり接触軸
   受組立体。 ４、特許請求の範囲第３項において、前記多条螺子が２
   条乃至は３条であることを特徴とするころがり接触軸受
   組立体。 ５、特許請求の範囲第３項において、前記回転シャフト
   が自転車のクランクシャフトであり、前記パイプが自転
   車のハンガーパイプであって、前記螺子部には右螺子が
   形成されていることを特徴とするころがり接触軸受組立
   体。