(57)【要約】      （修正有）【課題】ギヤ板の回転時の横ぶれを防止する。その歯の片減りなどをなくす。踏み込んだ外力を後輪にロス無く伝達する。【解決手段】ボトムブラケット１１の円筒部１３から突出したクランク軸１２の一端部について、クランクアーム固定部１２Ｃとギヤ板固定部１２Ｄとを切り欠きまたは溝により分離した。例えばクランク軸の一端部に段差面を形成し、段差面から軸受支持部までの深さの、クランク軸の軸心部を取り囲むように環状の溝１８を形成する。クランク軸一端部にクランクアームから付加された外力による弾性変形は上記ギヤ板固定部には伝達されない構成とした。この切り欠きまたは溝には硬質ゴム材を介装してもよい。【選択図】図１
2020138695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒部を有するボトムブラケットと、
この円筒部内に挿入され、その両端部がこの円筒部から突出したクランク軸と、
円筒部内においてクランク軸を回転自在に支持する一対の軸受けと、
円筒部から突出したクランク軸の両端部にそれぞれ固着された一対のクランクアームと、
このクランク軸の一端部に固着されたギヤ板とを備えたクランク軸へのギヤ板の取付構造において、
上記クランク軸の一端部には、大径のギヤ板固定部とこれより小径のアーム固定部とがその軸方向に離間して配設され、
上記大径のギヤ板固定部には、その端面に開口し上記軸受けの固定部まで延びる円環形状の溝または切り欠きが形成されたクランク軸へのギヤ板取付構造。
【請求項２】
上記円環形状の溝または切り欠きには硬質ゴム材が介装された請求項１に記載のクランク軸へのギヤ板取付構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はクランク軸へのギヤ板の取付構造、詳しくは自転車のクランク軸に対してギヤ板の固着位置を改良したクランク軸へのギヤ板の取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自転車におけるクランク軸に対するギヤ板の取付構造としては、従来より、例えば特許文献１に記載の構造が知られている。
このものは、その第１図に示すように、クランク軸は一対の軸受によりボトムブラケットに回転自在に支持されている。クランク軸の両端部（アーム保持部）には一対のクランクアームがそれぞれ固着されており、一方のクランクアームと一体にギヤ板が形成されている。すなわち、チェーンが掛け渡されるギヤ板は、クランクアームと一体になってクランク軸の一端部に固定されている。
したがって、運転者が一対のクランクアーム先端のペダルを踏み込むことにより、クランク軸が回転する。このとき、ギヤ板は一方のクランクアームと一体に形成されているため、クランクアームの回転によりギヤ板も同時に回転する。この結果、ギヤ板に掛け渡されたチェーンを介して後輪が駆動されることになる。
例えば自転車を高速で走行させるとき、踏み込みによりクランクアームの先端には大きな外力が作用するが、この結果としてギヤ板には垂直面内での回転にとどまらず、横方向の外力によるいわゆる横ぶれが発生する。これは自転車競技などにおいては顕著となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公平７−１３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来のギヤ板の取付構造にあっては、ギヤ板の横ぶれに伴うチェーン外れ事故、ギヤ板の歯の片減りなどの不都合が生じていた。すなわち、この横ぶれはギヤ板からチェーンを介して後輪に回転力を伝達する際の伝達ロスにつながるとともに、ギヤ板の先端歯の片減りなどを招来する。また、事故などの原因にもつながる。
これらを回避するため、これらギヤ板およびクランク軸構成部品の高強度化が必要となり、軽量化に対しては逆行することとなる
【０００５】
そこで、発明者は鋭意研究の結果、クランク軸に対してクランクアームから加えられた外力による変形がギヤ板の変形を促し、上記現象を呈すること、これを防止するには、ギヤ板の固着部位についてクランク軸端部の変形の直接の影響を受けない構造とする必要があることを知見し、この発明を完成させた。
【０００６】
すなわち、この発明は、クランクアームからの外力が直接ギヤ板に作用するのではなく、軸受けでこの外力を支持する際、弾性変形を生じない構造部位にギヤ板を固着したクランク軸へのギヤ板の取付構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、円筒部を有するボトムブラケットと、この円筒部内に挿入され、その両端部がこの円筒部から突出したクランク軸と、円筒部内においてクランク軸を回転自在に支持する一対の軸受けと、円筒部から突出したクランク軸の両端部にそれぞれ固着された一対のクランクアームと、このクランク軸の一端部に固着されたギヤ板とを備えたクランク軸へのギヤ板の取付構造において、上記クランク軸の一端部には、大径のギヤ板固定部とこれより小径のアーム固定部とがその軸方向に離間して配設され、上記大径のギヤ板固定部には、その端面に開口し上記軸受けの固定部まで延びる円環形状の溝または切り欠きが形成されたクランク軸へのギヤ板取付構造である。
【０００８】
クランク軸の一端部においては、その軸受による支持された軸受け部（その断面）においていわば二股に分離した構成、一方はクランクアームが固定されるアーム固定部、残りの他方はギヤ板が固着されるギヤ板固定部とされる。そして、これらの間には、溝または切り欠きが空間（または凹部）として形成されていることとなる。
よって、クランクアームよりクランク軸の一端部に加えられた外力は、先端のアーム固定部から一端部に作用し、さらに軸受を介してボトムブラケットに支持されることとなる。この場合、いわゆる枝分かれしたギヤ板固定部、さらにギヤ板については上記外力の影響は無いか極小であり、外力によるギヤ板の変形は免れることとなる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、上記円環形状の溝または切り欠きには硬質ゴム材が介装された請求項１に記載のクランク軸へのギヤ板取付構造である。
クランク軸は金属、例えば鋼材、アルミ合金などにより形成されるため、上記大略して円環形状の隙間、切り欠きまたは溝については、金属とは別素材、例えば硬質ゴム材、硬質プラスチック材などを介装させることができる。これにより、弾性係数の変化により金属部分に作用した外力を硬質ゴム層で緩衝、吸収することができる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１〜２に記載の発明によれば、クランク軸の一端部においてはその小径のアーム固定部に外力が作用して弾性変形するとしても、これにより大径のギヤ板固定部が弾性変形することはない。当該一端部は軸受けを介してボトムブラケットの円筒部に支持されているからである。
この結果、回転するギヤ板がいわゆる横ぶれしながら回転する状態をなくすことができ、チェーンの外れや、ギヤ板固定部の破損などを防止することができる。踏み込んだ外力によるクランク軸の回転はギヤ板にロスなく伝達されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施例１に係るクランク軸へのギヤ板の取付構造、特に軸受とクランク軸一端部との概略構成を示すその断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の実施例について図面を参照して説明する。図1はこの発明の実施例１に係るクランク軸へのギヤ板の取付構造を説明するための概略断面図である。
【実施例１】
【００１３】
図１において、１１は自転車フレーム（ダイヤモンドフレーム）の一部を構成するボトムブラケットである。ボトムブラケット１１は、下パイプ、立パイプ、チェーンステーを連結する。ボトムブラケット１１はこのフレームの最下部に位置され、フレーム形成面（仮想面）に直交するように、その円筒部１３が配置されている。
【００１４】
自転車のクランク軸１２は、所定径、所定長さの金属棒で形成されており、このボトムブラケット１１の円筒部１３（一定径の直管部分）に挿入されて一対の軸受１４Ａ，１４Ｂを介してこの円筒部１３に回転自在に支持されている。この円筒部１３より長い金属棒で形成されたクランク軸１２にあって、その両端部は、このボトムブラケット１１の円筒部１３の両端開口から所定長さだけ水平に突出して設けられている。換言すると、円筒管（円筒部１３）より左右に突出した部分がクランク軸１２の両端部とされている。
クランク軸１２は、上述のように円柱体で形成され、その中間部は、円筒部１３に挿入された所定直径の支持部１２Ａとされている。また、クランク軸１２の両端部にはその支持部１２Ａより小径の一対のアーム固定部１２Ｂ，１２Ｃがそれぞれ形成されている。
クランク軸１２の中間部分である支持部１２Ａは、ボトムブラケット１１の円筒部１３内の左右開口端近傍にそれぞれ配置された一対の軸受１４Ａ，１４Ｂにより回転自在に支持されている。
一対のアーム固定部１２Ｂ，１２Ｃは、支持部１２Ａの両端からボトムブラケット１１の円筒部１３の両端開口からその外方に突出しており、それぞれに一対のクランクアームを固定し保持する。
クランクアームは所定長さの棒材で形成されており、その基端部がアーム固定部１２Ｂ，１２Ｃに固着され、クランク軸１２の軸線に対して直交するように、放射外方に向かって突出している。すなわち、クランクアームはクランク軸１２の軸線に対して垂直な面内で回動自在とされ、そのクランクアームの先端部に配設されたペダルを踏み込むことによりクランク軸１２を軸線廻りに回転させることができる。
【００１５】
上述したように、クランク軸１２にあってその支持部１２Ａは、上記円筒部１３内で一対の軸受１４Ａ，１４Ｂにより回転自在に支持されている。詳しくは、軸受１４Ａ，１４Ｂは、転がり軸受けであって、２組の転動体（ボール群）１５と、これを回転自在に保持する外筒材（外輪）１６とを備えて構成されている。ボール群１５の放射方向の内側が、クランク軸１２の外周面に回転自在に接している。なお、これらのボール群を内輪により支持することもできるが、この場合内輪は支持部外周面に固定される。そのボール群（２列）１５を外側で保持する軸受筒（外輪）１６は、ボトムブラケット１１の円筒部１３内周面に固着されている。よって、軸受１４Ａ，１４Ｂによりクランク軸１２はボトムブラケット１１において回転自在に支持され、かつその軸方向には移動不能に設けられている。
支持部１２Ａにおいて、これらの軸受１４Ａ，１４Ｂのボール群１５に摺接する部分１７Ａ，１７Ｂは、支持部１２Ａにてその他の部分より大径に形成されている。
【００１６】
ここで、軸受１４Ａ，１４Ｂが配置された円筒部１３より外方に突出したクランク軸１２の一端部おいては、その突出端に上記クランクアームが固定されるアーム固定部１２Ｃが設けられるとともに、円管状の空間（切り欠き）１８を介してギヤ板固定部１２Ｄが形成されている。ギヤ板固定部１２Ｄは円筒状であって、クランク軸１２の一端部を構成するが、上記切り欠き１８により当該部分が２重管形状に形成されていることとなる。すなわち、クランク軸１２の軸受支持部１７Ｂは大径であってその外周部（外周面）が所定長さの内輪相当部としてボール群１５を支持する。とともに、左右一対のクランク軸１２の軸受支持部（ボール群に摺接する部分）１７Ａ，１７Ｂ同士は、これより小径の支持部１２Ａにて一体に連結されている。
【００１７】
ここで、上記切り欠き１８の奥底部分には硬質ゴム輪１９が介装されている。なお、この硬質ゴム材（ゴム輪）１９は切り欠き全体を埋めるように配置することもできる。硬質ゴム材は金属製のクランク軸１２よりもその弾性係数が小さく、アーム固定部１２Ｂ，１２Ｃから一端部に付加された外力により発生した応力がその放射外方に位置する部材であるギヤ板固定部１２Ｄに伝達されることを阻止する。すなわち、一端部１２Ｃが弾性変形したとしても軸受支持部１７Ｂで軸受１４Ｂにより支持された部分およびこれから突出したギヤ板固定部１２Ｄについては応力の伝達およびその弾性変形は阻止される。
切り欠き１８により円環状に形成されたギヤ板固定部１２Ｄの外周面にはギヤ板２０の内縁が例えば溶接などにより固定されている。ギヤ板（スプロケット歯）２０はその外周縁の複数の歯に対してチェーンが掛け渡される。
【００１８】
したがって、自転車に搭乗者（運転者）が前輪の両ペダルを交互に踏み込むことにより一対のクランクアームを介してクランク軸１２が軸回りに回転する。この結果、大径の軸受支持部１７Ａ，１７Ｂおよびギヤ板固定部１２Ｄも一体となって回転する。よって、薄い円板であるギヤ板２０が回転し、チェーンを介して後輪が回転する。自転車は走行する。
このとき、クランクアームからクランク軸１２の一端部に付加された外力により、一端部１２Ｃは弾性変形するが、この変形は内輪相当部であるボール支持部１７Ｂ、すなわち軸受１４Ｂにて支持されて、ギヤ板固定部１２Ｄには伝達されないか、そのわずかな変形にとどまる。
よって、ギヤ板２０は大きく変形（ゆがみなど）することがなく、その回転はねじれ、ぶれなく、垂直面内で行われる。チェーン駆動においてギヤ板２０に対して無理な外力が作用することがない。
【００１９】
なお、上記ギヤ板固定部の構成について、換言すると、上記クランク軸の一端部には、大径のギヤ板固定部とこれより小径のアーム固定部とがその軸方向に離間して配設されている。
上記大径のギヤ板固定部には、その端面に開口し上記軸受けの固定部まで延びる円環形状の溝、切り欠きまたは凹部が形成される。
つまり、ボトムブラケットの円筒部から突出したクランク軸の一端部に段差を形成し、段差面から軸方向に延びる円環形状の切欠きを形成してこの一端部を軸心部と円周部とに分離させ、軸心部にアーム固定部を、円周部にギヤ板固定部を設けた構成とすることもできる。ギヤ板固定部は軸受けのボール群の摺接部分より外方にて形成される。切り込み、溝の底はボール群摺接部位置とされる。
この場合、上記クランク軸の一端部に段差面を形成し、この段差面から上記軸受支持部までの深さの、クランク軸の軸心部を取り囲むように環状の溝を形成し、当該クランク軸一端部にクランクアームから付加された弾性変形は上記ギヤ板の固着部には伝達されない構成とすることができる。
なお、ギヤ板固定部が形成されていないクランク軸の他方の端部においてもバランスをとることからほぼ同形の軸受け支持部、切り欠き溝が形成されている。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
この発明は、自転車のボトムブラケットによるクランク軸の支持構造、特にギヤ板の取付構造としてきわめて有用な技術である。
【符号の説明】
【００２１】
２０  ギヤ板、
１８  切り欠きまたは溝、
１７Ｂ  クランク軸の軸受支持部、
１９  硬質ゴム輪、
１３  円筒部、
１２  クランク軸、
１１  ボトムブラケット。
【図１】
2020138695.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月16日(2019.7.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒部を有するボトムブラケットと、
この円筒部内に挿入され、その両端部がこの円筒部から突出したクランク軸と、
円筒部内においてクランク軸を回転自在に支持する一対の軸受けと、
円筒部から突出したクランク軸の両端部にそれぞれ固着された一対のクランクアームと、
このクランク軸の一端部に固着されたギヤ板とを備えたクランク軸へのギヤ板の取付構造において、
上記クランク軸の一端部には、大径のギヤ板固定部とこれより小径のアーム固定部とがその軸方向に離間して配設され、
上記大径のギヤ板固定部には、その端面に開口し上記軸受けのボール群の位置まで延びる円環形状の溝または切り欠きが形成されたクランク軸へのギヤ板取付構造。
【請求項２】
上記円環形状の溝または切り欠きには硬質ゴム材が介装された請求項１に記載のクランク軸へのギヤ板取付構造。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、円筒部を有するボトムブラケットと、この円筒部内に挿入され、その両端部がこの円筒部から突出したクランク軸と、円筒部内においてクランク軸を回転自在に支持する一対の軸受けと、円筒部から突出したクランク軸の両端部にそれぞれ固着された一対のクランクアームと、このクランク軸の一端部に固着されたギヤ板とを備えたクランク軸へのギヤ板の取付構造において、上記クランク軸の一端部には、大径のギヤ板固定部とこれより小径のアーム固定部とがその軸方向に離間して配設され、上記大径のギヤ板固定部には、その端面に開口し上記軸受けのボール群の位置まで延びる円環形状の溝または切り欠きが形成されたクランク軸へのギヤ板取付構造である。