(57)【要約】【課題】クランクアームに対するギア板の円周方向における取付位置を容易かつ適正に変更することができる自転車用ギアクランクを提供する。【解決手段】本発明の自転車用ギアクランクＡは、基端部においてクランク軸を取り付けるためのボス部１１ａを有するクランクアーム１と、ボス部１１ａの外周に相対回転不能に嵌合する環状の中間部材２と、中間部材２の外側部において当該中間部材２に相対回転不能に支持される取付部材３と、この取付部材３の外側部に固定されるギア板４，５と、中間部材２および取付部材３の円周方向における相対位置を変更可能なスプライン嵌合（外周スプライン２３ａおよび内周スプライン３１ａ）からなる位置調整手段と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端部においてクランク軸を取り付けるためのボス部を有するクランクアームと、
上記ボス部の外周に相対回転不能に嵌合する環状の中間部材と、
この中間部材の外側部において当該中間部材に相対回転不能に支持される取付部材と、
この取付部材の外側部に固定されるギア板と、
上記中間部材および上記取付部材の円周方向における相対位置を変更可能な位置調整手段と、を備えることを特徴とする、自転車用ギアクランク。
【請求項２】
上記ギア板は楕円ギアからなる、請求項１に記載の自転車用ギアクランク。
【請求項３】
上記位置調整手段は、上記中間部材の外周に設けられた外周スプラインと、上記取付部材の内周に設けられた内周スプラインとが嵌合する構成とされている、請求項２に記載の自転車用ギアクランク。
【請求項４】
上記外周スプラインの歯数は、奇数とされている、請求項３に記載の自転車用ギアクランク。
【請求項５】
上記ボス部の外周と上記中間部材の内周とは、スプライン嵌合されている、請求項１ないし４のいずれかに記載の自転車用ギアクランク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車用ギアクランクに関し、特に、クランク軸を取り付けるためのボス部を有するクランクアームと、このクランクアームに支持された少なくとも１枚のギア板とを備える自転車用ギアクランクに関する。
【背景技術】
【０００２】
自転車は、前ギアとしてのギアクランクおよび後ギアとしてのフリーホイールを備え、ギアクランクのギア板とフリーホイールのギア板との間に無端チエンが掛け回されて駆動機構が構成されている。ギアクランクのギア板は、クランクアームに固定支持されている。クランクアームの基端部には、フレームのボトムブラケットに回転自在に支持されるクランク軸を取り付けるボス部が設けられており、クランクアームの先端部には、ペダルが取り付けられている。ペダルを踏んでギアクランクを正方向に回転させると、この回転は無端チエンを介してフリーホイールに正方向の回転として伝達され、後輪が正方向に回転して自転車は前進する。また、最近の自転車は、そのほとんどが変速機付きであり、この変速機を外装変速機とする場合には、通常、フリーホイールを多段式に構成し、場合によっては、ギアクランクをも多段式に構成することがある。これにより、多段ギアクランクのギア板の数に多段フリーホイールのギア板の数を乗じた段数の変速が可能となる。
【０００３】
クランクアームとしては、例えば、ボス部から放射状に延びるギア板取付部分が一体形成された構成のものがある（例えば特許文献１を参照）。この構成の場合、例えば、ギア板取付部分のネジ穴およびギア板の貫通穴に挿通されるボルトを締付けることにより、クランクアームのギア板取付部分にギア板が固定支持される。なお、ギア板取付部分とクランクアームとを別体に構成し、これらを相対回転不能に連結させる構成のものもある。
【０００４】
ギア板としては、例えば楕円形状に沿ってギア歯が形成された楕円ギアが知られている。自転車では、例えばクランクアームが１回転する間において、クランクアームのボス部に対してペダルが前方に位置するときに、当該ペダルに対して最大の踏力を掛けることができると考えられる。楕円ギアの場合、ペダルが最大の踏力を掛けることができる位置にあるときに楕円ギアの長軸が上下方向に沿うよう取り付けておくと、当該最大の踏力を掛ける時点において、楕円ギアの実際の歯数よりも多い歯数の真円ギアと同等の回転速度になる。すなわち、楕円ギアを用いると、同じ歯数の真円ギアを用いる場合に比べて、高速走行が可能になると考えられている。このような特性を有する楕円ギアは、競技用自転車に用いられる場合が多い。
【０００５】
しかしながら、ペダルに対して最大の踏力が発揮されるときのクランクアームの位置については、自転車の使用者によって個人差がある。したがって、クランクアームとギア板との円周方向における位置調整が求められていた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１２３８９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、クランクアームに対するギア板の円周方向における取付位置を容易かつ適正に変更することができる自転車用ギアクランクを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００９】
本発明によって提供される自転車用ギアクランクは、基端部においてクランク軸を取り付けるためのボス部を有するクランクアームと、上記ボス部の外周に相対回転不能に嵌合する環状の中間部材と、この中間部材の外側部において当該中間部材に相対回転不能に支持される取付部材と、この取付部材の外側部に固定されるギア板と、上記中間部材および上記取付部材の円周方向における相対位置を変更可能な位置調整手段と、を備えることを特徴としている。好ましい実施の形態においては、上記ギア板は楕円ギアからなる。
【００１０】
本発明の自転車用ギアクランクにおいては、ギア板を取付けるための取付部材と、クランクアームとを別体によって構成し、これらの間に中間部材を介在させている。そして、中間部材および取付部材は、位置調整手段によって、円周方向における相対位置を変更することができる。このように、中間部材を具備する構成によれば、取付部材に対して例えばボルト締結によって固定されるギア板を当該取付部材から取り外すことなく、クランクアームとギア板との円周方向の相対位置を調整することができるので、当該位置調整を容易に行うことができる。特にギア板として楕円ギアを用いる場合、上記の位置調整の要請が強く、上記構成による利点を適切に享受することができる。
【００１１】
好ましい実施の形態においては、上記位置調整手段は、上記中間部材の外周に設けられた外周スプラインと、上記取付部材の内周に設けられた内周スプラインとが嵌合する構成とされている。このような構成によれば、位置調整手段を簡単な構造によって実現することができる。また、スプラインの歯数を多く設定することにより、クランクアームとギア板との相対位置について、細かい調整が可能となる。
【００１２】
好ましい実施の形態においては、上記外周スプラインの歯数は奇数とされている。このような構成によれば、スプラインの歯数の約半数（１８０°前後）ずらすことにより、スプライン歯の半ピッチずらすことが可能である。したがって、クランクアームとギア板との相対位置について、さらに細かい調整が可能である。
【００１３】
好ましい実施の形態においては、上記ボス部の外周と上記中間部材の内周とは、スプライン嵌合されている。このような構成によれば、中間部材とクランクアームのボス部との連結構造も簡単にすることができる。
【００１４】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１６】
図１〜図３は、本発明に係る自転車用ギアクランクの一例を示している。本実施形態の自転車用ギアクランクＡは、クランクアーム１と、中間部材２と、取付部材３と、ギア板としての大径のアウタチエンリング４および小径のインナチエンリング５と、ロックリング６とを備えて構成されている。
【００１７】
図２および図３に表れているように、クランクアーム１は、基端部にクランク軸（図示略）を取り付けるためのボス部１１を有しており、先端部にペダル（図示略）のネジ軸を取り付けるためのネジ穴１２を有している。クランクアーム１は、中間のアーム部分が中空とされており、例えば鍛造成形によって形成されたものである。ボス部１１の外周には、ネジ軸１１ａ、外周スプライン１１ｂ、および係止突部１１ｃがクランク軸の軸方向（以下、単に「軸方向」という）に沿って並んで設けられている。外周スプライン１１ｂの歯数は、偶数とされており、本実施形態では例えば１２個である。
【００１８】
図２に表れているように、中間部材２は、全体として環状に形成されており、クランクアーム１および取付部材３の間に介装させられる部材である。より詳細には、図４によく表れているように、中間部材２は、小径の内側筒部２１と、環状板部２２と、大径の外側筒部２３とを有し、これらが軸方向に沿ってつながる形状とされている。内側筒部２１の内周には、クランクアーム１の上記ボス部１１の外周スプライン１１ｂと嵌合する内周スプライン２１ａが形成されている。外側筒部２３の外周には、後述する取付部材３の内周スプライン３１ａと嵌合する外周スプライン２３ａが形成されている。外周スプライン２３ａの歯数は、ボス部１１の外周スプライン１１ｂの歯数よりも大きい奇数とされており、本実施形態では例えば３５個である。
【００１９】
図２および図３に表れているように、取付部材３は、環状の基部３１と、この基部３１につながる５本のフィンガー部３２とを備えている。これらフィンガー部３２は、基部３１の周方向において等間隔に設けられ、基部３１から外側に向けて放射状に延びている。フィンガー部３２の先端には、アウタチエンリング４およびインナチエンリング５を取り付けるための貫通穴３２ａが形成されている。これら貫通穴３２ａの中心は、同一のピッチ円ＰＣ１上に位置している。基部３１の内周には、内周スプライン３１ａおよび係止突部３１ｂが軸方向に並んで設けられている。内周スプライン３１ａは、中間部材２の外周スプライン２３ａとスプライン嵌合する部分である。中間部材２の外周スプライン２３ａおよび取付部材３の内周スプライン３１ａは、本発明でいう位置調整手段を担う。
【００２０】
アウタチエンリング４（以下、適宜「チエンリング４」という）は、例えば、所定板厚の板材料からプレス加工ないし切削加工により形成されたものであり、歯数が５４Ｔ程度の大径ギアである。本実施形態では、アウタチエンリング４は、楕円ギアからなる。アウタチエンリング４の内向き延出部には、取付部材３に接続固定するための５つの貫通穴４ａが形成されている。これら貫通穴４ａは、取付部材３の貫通穴３２ａと半径方向の位置が対応する位置に設けられている。
【００２１】
インナチエンリング５（以下、適宜「チエンリング５」という）は、所定板厚の板材料からプレス加工ないし切削加工により形成されたものであり、歯数が４０Ｔ程度の小径ギアである。本実施形態では、インナチエンリング５は、楕円ギアからなる。インナチエンリング５の内向き延出部には、取付部材３に接続固定するための５つの貫通穴５ａが形成されている。これら貫通穴５ａは、取付部材３の貫通穴３２ａと半径方向の位置が対応する位置に設けられている。
【００２２】
アウタチエンリング４およびインナチエンリング５は、図２および図３に表れているように、取付部材３に対して軸方向の両側から挟むように配置し、貫通穴４ａ，３２ａ，５ａに挿通させられたボルト７および座付きナット８を締め付けることによって、取付部材３に固定支持される。
【００２３】
ロックリング６は、クランクアーム１、中間部材２、および取付部材３を接続固定するためのものであり、その内周にはクランクアーム１のネジ軸１１ａと螺合するネジ穴６ａが形成されている。ロックリング６は、その外周に設けられた溝６ｂに工具を挿し込んだ状態において、ネジ軸１１ａに対する締付け操作、あるいは弛め操作が可能となっている。ロックリング６をネジ軸１１ａに締付けると、図３によく表れているように、ロックリング６とクランクアーム１の係止突部１１ｃとの間に中間部材２の環状板部２２および取付部材３の係止突部３１ｂが挟み込まれ、クランクアーム１、中間部材２、および取付部材３の軸方向への相対移動が阻止される。また、このとき、クランクアーム１および中間部材２、ならびに、中間部材２および取付部材３は、それぞれスプライン嵌合されているため、これらの部材１，２，３は、相互に相対回転不能となっている。
【００２４】
上記構成の自転車用ギアクランクＡにおいては、チエンリング４，５を取り付けるための取付部材３と、クランクアーム１とが別体によって構成されるとともに、クランクアーム１および取付部材３の間に中間部材２が介装されている。そして、中間部材２および取付部材３は、外周スプライン２３ａと内周スプライン３１ａとを有するスプライン嵌合によって連結されているため、円周方向における相対位置を変更することができる。一方、チエンリング４，５は、クランクアーム１とは別体の取付部材３に対して、ボルト締結によって固定されている。
【００２５】
このようなことから理解できるように、クランクアーム１とチエンリング４，５との円周方向における相対位置を変更したい場合には、ロックリング６を弛めて、中間部材２および取付部材３のスプライン嵌合の相対位置を変更すればよく、チエンリング４，５を取付部材３から取り外す必要がない。したがって、クランクアーム１とチエンリング４，５との円周方向における位置調整を、容易に行うことができる。また、スプライン嵌合による位置調整は、ボルト締結などの手段に比べて、簡単な構造によって実現することができる。
【００２６】
本実施形態では、チエンリング４，５は、楕円ギアによって構成されている。楕円ギアにおいては、ペダルに対する踏力が最大に発揮されるときに楕円ギアの長軸が上下方向に沿うようになっていると、効率よく進むことができると考えられている。ただし、ペダルに対する踏力が最大となるときのクランクアーム１の位置については、自転車の使用者によって個人差がある。したがって、楕円ギアの場合には、クランクアーム１とチエンリング４，５との円周方向における位置調整の要請が強い。本実施形態においては、上述したように、クランクアーム１とチエンリング４，５との円周方向における位置調整を容易に行うことができ、上記構成による利点を適切に享受することができる。
【００２７】
本実施形態では、中間部材２と取付部材３のスプライン嵌合の歯数は、３５個であるので、スプライン歯を１つずらすごと（１ピッチあたり）に約１０．３°の角度調整が可能である。このように、スプラインを採用した構成によれば、クランクアーム１とチエンリング４，５との相対位置について、簡単な構造によって細かい調整を実現することができる。
【００２８】
また、中間部材２は、クランクアーム１と取付部材３の間に介装されていることから、上記位置調整に係る構成を、中心から比較的近い範囲内にコンパクトにおさめることが可能となる。したがって、比較的に小径のチエンリング５（ギア板）を採用する場合においても、適用することができる。
【００２９】
さらに、本実施形態では、スプラインの歯数が奇数（３５個）とされている。このような構成によれば、スプラインの歯数の約半数である１７個または１８個（１８０°前後）ずらすことにより、スプライン歯の半ピッチ（約５．１°）ずらすことが可能である。したがって、クランクアーム１とチエンリング４，５との相対位置について、さらに細かい調整が可能である。
【００３０】
以上、本発明の具体的な実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々な変更が可能である。本発明に係る自転車用ギアクランクの各部の具体的な形状や材質なども、上記実施形態に限定されるものではない。
【００３１】
上記実施形態においては、２枚のギア板（チエンリング４，５）を有する構成について説明したが、これに限定されるものではなく、１枚あるいは３枚以上のギア板を有する構成であってもよい。
【００３２】
上記実施形態では、取付部材３の貫通穴３２ａは、その中心が同一のピッチ円上に位置しているが、これに限定されず、貫通穴３２ａは、その中心が非同一の異なるピッチ円上に配置された構成としてもよい。すなわち、ギア板として楕円ギアを採用する場合、外周の楕円形状に合わせて貫通穴３２ａを配置すればよい。このような構成によれば、ギア板として３９Ｔ程度以下の小径ギアを採用しても、当該ギア板に掛け回されるチエンと取付部材の先端とが干渉することはない。そして、中間部材と取付部材との間で位置調整が可能とされていることから、取付部材の貫通穴が非同心のピッチ円上に配置されていても、中間部材に嵌合するクランクアームと取付部材に取り付けられたギア板との位置調整を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る自転車用ギアクランクの一例を示す正面図である。
【図２】図１に示す自転車用ギアクランクの分解斜視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う部分断面図である。
【図４】中間部材の一例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ断面図、（ｃ）は背面図である。
【符号の説明】
【００３４】
Ａ        自転車用ギアクランク
１        クランクアーム
２        中間部材
３        取付部材
４        アウタチエンリング（ギア板）
５        インナチエンリング（ギア板）
１１      ボス部
２３ａ    （中間部材に設けられた）外周スプライン
３１ａ    （取付部材に設けられた）内周スプライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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