(57)【要約】本発明は前記自転車の骨組（３）に取り付けられる自転車のクランク装置（１）に関するもので、前記クランク装置（１）は２個のクランク（７,９）および少なくとも１個のチェーンリング（２５）からなる。前記クランクは連結心棒（３１）によってその軸方向端部（１５,１７）と一体構成される。これはクランク装置の骨組への組立は骨組と軸方向端部間の組立手段によって構成されるので、連結心棒からの力学的負荷の軽減と同時に連結心棒の寸法と軸方向端部間の距離「ｅ」を縮減するという点で注目に値する。このクランク装置は各クランクがクランクに直接組立てられるペダルを受け入れ、前記クランク装置の重量の低減に資するという点でも注目に値する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車骨組（３）の平面「Ｐ」に垂直な回転軸（５）に従う回転状態で該骨組（３）に取り付けられる自転車クランク装置（１）であって、前記クランク装置（１）はクランク（７,９）のどちらかに隣合わせると同時にそのクランクと一体である少なくとも１枚の駆動チェーンリング（２５）の、骨組（３）の平面「Ｐ」の両側に設置される２個のクランク（７,９）からなり、前記クランク（７,９）はその放射方向端部（１９,２１）にペダル（２３）を受け入れると同時に、軸方向端部（１５,１７）によりその軸がクランク装置（１）の回転軸（５）と一致する連結心棒（３１）に連結され、前記連結心棒（３１）が前記チェーンリング（２５）の回転をもたらすペダル漕ぎ中にクランク（７,９）に作用する接線方向力をチェーンリング（２５）に伝達する自転車クランク装置において、自転車へのクランク装置（１）の組立がクランク（７,８）の軸方向端部（１５,１７）と自転車の骨組（３）との間の連結回転組立手段によって構成され、前記連結回転組立手段は、骨組（３）に固定される２ヵ所の組立軸つば（３９,４１）、２ヵ所の軸受け（４３,４５）、２本のクランク（７,９）の軸方向端部（１５,１７）および２本のクランク（７,９）の横滑り止め手段によって構成され、前記軸受け（４３,４５）は、一方で連結心棒（３１）を力学的に負荷軽減することによってその寸法を縮小させるとともに、他方でクランク（７,９）の軸方向端部（１５,１７）間の間隔「ｅ」を縮小させる、軸つば（３９,４１）上に組立てられる内側軸受けケージ（５９,６１）およびクランク（７,９）の軸方向端部（１５,１７）に組立てられる外側軸受けケージ（６３,６５）を有することを特徴とする自転車クランク装置（１）。
【請求項２】
軸方向端部（１５,１７）が軸受け（４３,４５）の軸受け外側ケージ（６３,６５）を受け入れるための穿孔形状（６７,６９）を有することを特徴とする請求項１に記載の自転車クランク装置（１）。
【請求項３】
連結心棒（３１）がクランク（７,９）の軸方向端部（１５,１７）からなり、その片方のクランク（７）の軸方向端部（１５）が、第２クランク（９）の軸方向端部（１７）の延長部（７３）を構成する条溝付き円錐ハブ（７７）形状と噛合する条溝付き円錐心棒（７５）形状の延長部（７１）からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自転車クランク装置（１）。
【請求項４】
クランク（７,９）の軸方向端部（１５,１７）が、心棒および、クランク（７，９）本体（１１,１３）が相互に関して１８０度（１８０°）になるよう調整して固定させることのできる条溝付きハブ（７５,７７）により構成される目印手段からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の自転車クランク装置（１）。
【請求項５】
クランク（７,９）の横滑り止め手段が軸方向端部（１７）の条溝付きハブ（７３）内に支持されると同時に、軸方向端部（１５）の条溝付き心棒（７１）にねじ止めされる固定ネジくぎ（８１）から構成されることを特徴とする請求項３または請求項４のいずれか１つに記載の自転車クランク装置（１）。
【請求項６】
クランク（７,９）の片方の軸方向端部（１５,１７）が歯型（８９）とねじ山（９５）からなり、前記歯型（８９）がチェーンリング（２５）上の歯型（９１）と噛合すると同時に、前記ねじ山（９５）がクランク（７,９）のチェーンリング（２５）の締付ナット（９３）をねじ止めによって受け入れることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の自転車クランク装置（１）。
【請求項７】
ペダル（２３）が放射方向端部（１９,２１）の軸受け（９９）を利用して直接組立てられ前記クランク装置（１）の軽量化に寄与することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の自転車クランク装置（１）。
【請求項８】
軸受け（９９）の外側軸受けケージ（１０７）がクランク（７,９）の放射方向端部（１９,２１）内部に組立てられるとともに、軸受け（９９）の内側軸受けケージ（１０５）がペダル（２３）上に組立てられ、クランク（７,９）上のペダル（２５）は軸受け（９９）上のペダル（２３）の固定ねじ釘によって拘束が行われ、該ねじ止めが前記ペダル（２３）上に直接行われることを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか１つに記載の自転車クランク装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーシングバイク、マウンテンバイクあるいはまた原動機の始動にクランク装置の使用の必要な原動機付自転車といった自転車のクランク装置に関する。その用途は特に自転車のメーカーやディーラーにおいて見出される。
【背景技術】
【０００２】
クランク装置は一般的に自転車の骨組に回転状態で組み立てられると同時に、自転車の乗り手のペダル漕ぎによって発生する回転運動を受け、このクランク装置の回転運動によりチェーンあるいはトランスミッションベルトを経由して自転車のどちらかの車輪、一般的には後輪が駆動する。
【０００３】
クランク装置は２個のクランクの部分と前記クランクと一体化される少なくとも１枚のチェーンリングからなり、該２個のクランクはその軸方向端部領域においてより一般的にはクランク軸棒と呼ばれる連結心棒により相互に連結一体化され、前記心棒は自転車骨組の軸受けケージ内に収納される。該クランクは相互に関して１８０度の角度で配置されると同時に、それぞれ放射方向端部においてペダルを有し、自転車乗り手のペダル漕ぎによりペダルに力が作用することがクランクに放射方向および接線方向の力となって現れ、前記接線方向力によりチェーンリングの回転が発生する。
【０００４】
自転車骨組に関するクランク装置組立品を公開する次の文献が知られている。すなわち、米国特許  ＵＳ  ５.４９３.９３７、ＵＳ  ４.５４５.６９１、ＵＳ  ４.６５１.５９０、オーストリア特許  ＡＴ  ３８９.４９９、仏特許  ＦＲ  ２.４６５.６３０、独特許  ９３.１５.９４０である。これらの前記文献では、自転車骨組へのクランク装置の組立が、例えば自転車骨組の軸受けケージ内部に組立てられる軸受け手段を介する連結回転状態への連結心棒あるいはクランク軸方向端部の組立によって実施される。前記タイプの組立品によると、ペダル漕ぎ中にクランクに作用する力はこのため連結心棒に直接かあるいはクランクの軸方向端部を経由して間接的に伝達される。その結果、連結心棒はクランクに作用する接線方向力から、またチェーンあるいはチェーンリングと噛合するトランスミッションベルトによって作用する抵抗からも生じる捩れ応力を受ける。前記心棒はまたクランクに作用する放射方向力からくると同時に、前記クランクと一体である連結心棒の端部に直接伝達される曲げ応力も受ける。
【０００５】
連結心棒はこのためペダル漕ぎの間中永続的に曲げと捩れ応力を受け、その応力の強さは自転車乗り手の使用条件に応じて変化する。このため、現状のクランク装置の連結心棒は一般的にスチール製で設計され、これにより、特に、曲げ応力に対する良好な力学的強度が得られ、極端な使用条件における心棒の破損の危険が万が一にも回避される。しかしながら、スチールの利用にはクランク装置の重量つまりは自転車の重量の増加という欠点があり、この点はあらゆるメーカーもっと具体的には競合する自転車の生産業者の重要な目標の一つを表わす自転車重量の低減に逆行している。
【０００６】
クランク装置は一般的に連結心棒の軸方向端部に取付けられる。前記連結心棒にはこのためクランクの軸方向両端部の幅が増えた少なくとも自転車骨組の軸受けケージの幅に等しい長さがある。人間工学上の理由で、ペダルは自転車乗り手に快適さを与えかつペダルを漕ぐ力が最適となるよう適当な距離をおいた間隔が取られなくてはならない。それにもかかわらず、前記間隔は連結心棒の長さに近く、その結果、自転車乗り手はペダルを漕ぐ間にそのくるぶしをクランクにこすることが多く怪我や出血さえにも至ることとなる。
【０００７】
米国特許  ＵＳ  ５.４９３.９３７では自転車骨組軸受けケージ内部にクランク軸方向端部の延長部が設けられて取付けられる。同様に、米国特許  ＵＳ  ４.５４５.６９１では、自転車骨組軸受けケージ内部にクランクの軸方向端部の延長部の組立を可能にする付加部品が設けられる。しかしながら、このタイプの組立品では、自転車骨組の軸受けケージの幅より大きいクランクの軸方向端部間の距離あるいは間隔が等しく必要であり、前記距離あるいは間隔は、自転車乗り手にペダルの漕ぎ易さを与えるためと同時に、ペダル漕ぎの力を最適化するためにペダル間に必要とされる空間と一致する。
【０００８】
本発明は自転車重量の低減と同時に自転車乗り手の怪我を回避できる自転車クランク装置を提案してこのような欠点を正すことを目的とする。
【特許文献１】米国特許  ＵＳ  ５.４９３.９３７
【特許文献２】米国特許  ＵＳ  ４.５４５.６９１
【特許文献３】米国特許  ＵＳ  ４.６５１.５９０
【特許文献４】オーストリア特許  ＡＴ  ３８９.４９９
【特許文献５】仏特許  ＦＲ  ２.４６５.６３０
【特許文献６】独特許  ９３.１５.９４０
【発明の開示】
【０００９】
この目的のため、本発明は骨組面に垂直な回転軸による前記自転車骨組に回転状態で取り付けられるバイクのような自転車クランク装置に関するもので、前記クランク装置は骨組面の両側に配置される２個のクランク、少なくとも片方のクランクに隣接すると同時にこれと一体に連結構成される少なくとも１枚の駆動チェーンリングからなり、前記クランクは軸方向端部によりその軸棒がクランク軸の回転軸に一致する連結心棒に一体連結構成され、前記連結心棒は、前記チェーンリングの回転を駆動させるペダル漕ぎの間中チェーンリングにクランクに作用する接線方向力を伝達する。本発明は自転車のクランク装置の組立がクランクの軸方向端部と自転車骨組との間の連結回転組立品手段によって構成され、前記連結回転組立品手段が骨組上に固定される骨組上の２個の取付け軸つば、２ヵ所の軸受け、２個のクランクの軸方向端部ならびに２個のクランクの横滑り止め手段からなり、前記軸受けは一方で連結心棒の力学上の負荷を軽減させると同時にその大きさを縮小させ、他方でクランクの軸方向端部間の間隔を縮小する、軸つばに取りつけられるその内側軸受けケージならびにクランクの軸方向端部に取付けられるその外側軸受けケージを有する点で際立つものである。
【００１０】
本発明により前記心棒にではなく自転車骨組により多く作用する曲げ応力が排除されるため、連結心棒の設計用により柔らかい材料の利用が可能となる点が有利である。該心棒はこうしてより軽量で捩れ応力に強い材料で設計可能となるので、自転車重量の低減にも資する。
本発明によるクランク装置の設計はさらに骨組軸受けケージ上あるいは骨組の軸受けケージ上の付加部品上にクランクの軸方向端部を直接取り付けるという利点を有し、この点が心棒の寸法の短縮に資すると同時に、自転車の人間工学を向上させると同い時に、自転車漕ぎの間、自転車乗り手のくるぶしによって占有される空間を開放して怪我の危険も減少させるという利点も有するものである。
【００１１】
本発明のその他の利点や特徴は以下に与えられると同時に、付録の図面を参照する本発明の非限定的な例に基づく説明から浮かび上がろう。
【００１２】
本発明の自転車のクランク装置１は特にレーシングバイクまたはマウンテンバイクタイプの自転車、なかでも特に、競争あるいは集中的な使用が行われるために利用されるものに向けられるものである。図１に示されるクランク装置１は自転車の骨組３上に取り付けられると同時に、自転車骨組３の長さ方向平面「Ｐ」に対して垂直な回転軸５周りに該骨組に関し回転状態にあり、前記平面「Ｐ」は通常の使用条件において自転車乗り手が自転車に乗っている姿勢にある場合の自転車乗り手の矢状面と一致する。
【００１３】
図１および図２を参照すると、クランク装置１は自転車乗り手がペダルをこぐ場合にてこの腕として作用する物体１１,１３からなる２個のクランク７,９、クランク装置１の回転軸５に配置される軸方向端部１５,１７ならびに図３に示されるようにその上にペダル２３が取り付けられる放射方向端部１９,２１から構成される。好ましくかつ非限定滴なある実施例では利用されるペダルは仏特許２８４６７２４に記載されるものである。クランク装置７,９は平面「Ｐ」の両側に等距離で配置されると同時に、回転軸５周りに相互に１８０度（１８０°）だけずらされ、２個のクランク装置７,９はこのため平面「Ｐ」および回転軸５によって定められる基準座標において逆対称となっている。
【００１４】
クランク装置１にはまたクランク装置の回転軸５に関する少なくとも１枚の駆動チェーンリング２５も含まれる。これには、例えば、その上に、自転車の自転車乗り手のペダル漕ぎによって生ずるチェーンリングの回転時に少なくともどちらかの車輪好ましくは後輪を駆動させるチェーンまたはトランスミッションベルトと噛合する少なくとも１つの歯型付き車輪２７,２９が含まれる。チェーンリング２５は平面「Ｐ」と平行な面に配置され、かつクランク装置７,９のいずれかこのましくは右手のクランク９と隣り合う。ある好ましくかつ非限定的実施例では、使用されるチェーンリングは仏特許請求ＦＲ  ０５.００５０５の対象となったものである。
【００１５】
クランク装置７,９は、図１に示されるように一体に構成されると同時に連結心棒３１によって相互に固定され、その軸はクランク装置１の回転軸５と一致する。連結心棒の固定は軸方向端部１５,１７の領域において行われる。チェーンリング２５はクランク７,９および連結心棒３１に一体構成され、チェーンリングの固定は、好ましくかつ非限定的実施例では、どちらかのクランク上に行われる。クランク７,９全体、連結心棒３１およびチェーンリング２５は一体構成されると同時に同じ回転速度で回転する。
【００１６】
自転車乗り手によるペダル漕ぎの最中にクランク７,９の放射方向端部１９,２１は放射方向力と接線方向力を受ける。放射方向端部１９,２１に作用する力は捩り応力を受ける連結心棒３１に伝達されてから、その回転とチェーンあるいはトランスミッションベルトの駆動を可能にするチェーンリング２５に伝達される。
【００１７】
クランク装置１はこれにクランク７,９の軸方向端部１５,１７と骨組３間の連結回転組立手段が含まれるという点に注目すべきである。これらの組立手段はクランク７,９の軸方向端部１５,１７が骨組３の軸受けケージ端部を受け入れるように設置され、前記骨組３端部がクランク７,９の軸方向端部１５,１７に挿入されて、これにより一方で、骨組３が直接クランク７,９に作用する力を直接支持できると同時に、他方で軸方向端部１５,１７ならびにクランク７,９の本体１１の位置を移動させ、これらのクランク本体が骨組３の軸受けケージの幅内に配置されるとともに一体化される。前記クランク装置の設計はペダル漕ぎの最中にクランクの放射方向端部１９,２１が受ける放射方向力を骨組３に伝達させることを目的とする。このような設計によってペダル漕ぎの最中に連結心棒３１に作用する力の抑制により連結心棒３１が力学的に負荷軽減されるという点で注目すべきである。実は、連結心棒は自転車の骨組３の軸受けケージ３３内に拘束されずに取付けられると同時に、チェーンリング２５上の少なくとも片方のクランクの接戦方向力の振り向けに対応する捩り応力だけしか受けない。
【００１８】
捩り応力のみに対するクランク装置１の連結心棒３１上の応力の低減は、スチールよりも軽量な材料での前記心棒３１の製作に有利に展開するとともに、ある好ましくかつ非限定的な形態例では捩り応力に相応しい強度のアルミニウム合金が使用される。
【００１９】
このようなクランク７,９と骨組３間の連結回転組立の設計は、これにより、図１に示されるクランクの軸方向端部１５,１７を隔てる間隔「ｅ」の縮小が可能となり、クランク７,９が骨組３の横方向端部３５,３７上に直接組立てられ、これにより、もはやクランクを支持する必要がない連結心棒３１の長さの低減が可能となり、これらクランクは骨組３に支持され、その唯一の機能がチェーンリング２５上の回転運動を伝達するとともにクランク間の固定調節角度を尊重しつつクランク７,９の固定を維持することにあるという点で等しく特筆すべきものである。
【００２０】
図１および図２に示されるように、骨組３上のクランク７,９の連結回転組立手段は、ある好ましくかつ非限定的実施例において、骨組３上の２個の取付け軸つば３９,４１、軸受け４３,４５、軸方向端部１５,１７ならびにクランクの横滑り止め手段からなる。
【００２１】
取付軸つば３９,４１は骨組３の横方向端部３５,３７上のねじ止めにより固定される。このため、横方向端部３５,３７はねじ山が切られると同時に、軸つば３９,４１は骨組３上の止め具として利用される肩部５１,５３で終わる第１ねじ山端部４７,４９を有し、軸つば３９,４１の第２端部５５,５７は軸受け４３,４５の内側軸受けケージ５９,６１を受け入れると同時にこのため当該直径を有し、軸受け４３,４５の外側軸受けケージ６３,６５はこれら自体に関して、前記外側軸受けケージの受け入れを可能にする軸受けの外側軸受けケージ６３,６５のものに対応する直径の穿孔形状６７,６９を有するクランク７,９の軸方向端部１５,１７に取り付けられる。穿孔穴６７,６９中の軸つば３９,４１上への軸受け４３,４５の取り付け条件は専門技術者により知られる軸受けに関する取付技術規定が尊重されるのが好ましかろう。
【００２２】
図１および図２に示される設計のある好ましくかつ非限定的な形態では、連結心棒３１は、回転軸５に関して骨組３の軸受けケージ３３の内側に向けて延ばされる２個のクランク７,９の軸方向端部１５,１７、そして捩れ応力がその回転駆動させるチェーンリングに伝達できるようにする結合手段７５,７７を有する２ヵ所の延長部７１,７３からなる。前記結合手段７５,７７は条溝により実施されるのが好ましく、延長部７１のうちの１つは、条溝付き円錐ハブ７７の形状で終わる第２延長部７３からなる雌部分と共働する雄部分を構成する条溝付き円錐心棒７５の形状で終わる。
【００２３】
クランク７,９の横滑り止め手段により、クランク装置１の自転車の骨組３上への適切な組立が保証されてこれらが組立と結合の状態が維持されることが可能となる。これらの手段はクランク７の軸方向端部１５の雄の延長部７１すなわち心棒７５により得られ、前記延長部７１は中空であると同時に、第２クランク９の軸方向端部１７の雌の延長部７３内側８３に突き抜ける止めねじ８１を受け入れるその内側部分７９すなわちハブ７７にねじ山が切られ、前記延長部７３の内側８３に作られる肩部８７上に乗るようになるねじ釘８１の頭部８５により、ねじ釘８１が一旦内側部分７９上に組立てられ次第に２ヵ所の軸方向端部１５,１７が相互の締め付けが維持されるのが可能となる。ある好ましい組立形態では、クランク装置には、軸受け４３,４５が拘束されると同時に骨組３およびクランク７および９の製作許容誤差が吸収されることを可能にする図１および図２に示される既成品のワッシャー８６が含まれる。
【００２４】
クランク７,９の軸方向端部１５,１７によって直接構成されるこの連結心棒３１の設計は、本発明の対象であるクランク装置１の設計に使用される材料量の低減に資すると同時に、その重量を低減する傾向にある。しかしながら、クランク７,９の軸方向端部１５,１７の内側に完全に統合されると同時に、この事例では適合されて機械加工される形状と共働する連結心棒を分離して、上述と同じ機能を満足させるよう設計することも考慮可能である。
【００２５】
軸方向端部１５,１７にはクランク７,９の本体１１,１３を相互に１８０度の角度に調整固定できる上図には示されない目印手段が含まれる。ある好ましくかつ非限定的実施例では、前記目印手段は心棒７５上およびハブ７７上の条溝から構成され、該心棒７５上の条溝には例えば、他の条溝とは幅の異なる少なくとも１個の歯型がある同時に、ハブ７７上の条溝は前記歯型と一致する幅の空洞をなしており、前記設計により心棒７５の条溝がハブ７７の条溝と噛合できるように前記空洞正面に前記歯型面が配置される必要がある。
【００２６】
クランク７の軸方向端部１５上の延長部７１は、ある好ましくかつ非限定的な設計形態ではクランク９の軸方向端部１７上の延長部７３の外径「Ｄ２」に等しい外径「Ｄ１」を有する。前記直径「Ｄ１」、「Ｄ２」は、延長部７１,７３の摩擦なく前記軸つば３９,４１の内部へ挿入ができるように軸つば３９,４１上の内径「Ｄ３」より小さい。
【００２７】
ある好ましい実施例によると、チェーンリング２５はチェーンリング２５の内側に作られる歯型９１の受け入れに向けられる歯型部８９付きの外径８８を含むいずれかのクランク７,９の軸方向端部１５,１７に取付けられ、前記チェーンリングは外径８８上に作られるねじ山部９５上にねじ止めされる止めナット９３を使って横滑り止めされる。前記組立形態によりクランク７および９に関するチェーンリング２５の角度調節の可能性が与えられるという点で注目に値する。
【００２８】
ある好ましい設計形態によると、チェーンリング２５の歯型部９１はクランク７,９の片方上の歯型部８９と同一のピッチを有し、前記歯９１,８９は、自転車乗り手と自転車上のその姿勢の形態学に応じてクランク装置の調整を最大限適合させるために、前記チェーンリング２５が円形状でない場合にもクランク７,９に関するチェーンリング２５の固定調節の修正を可能にするため、誤操作防止器を一切有しない。前記チェーンリングのタイプは、例えば、仏特許出願、ＦＲ  ０５.００５０５に記載されている。
【００２９】
図３に示される、ある好ましい設計形態では、自転車のペダル２３は連結回転軸９７で取り付けられるとともに、直接組立によってクランク７,９の放射方向端部１９, ２１上に取付けられる。連結回転軸９７はペダル２３とクランク７,９との間に直接取り付けられる少なくとも１ヵ所の軸受け９９からなる。ペダル端部は中空軸棒１０１とともに終わり、軸棒１０１の外径１０３は軸受け９９の内側軸受けケージ１０５を受け入れ、前記軸受けの外側軸受けケージ１０７はクランク７,９の放射方向端部１９,２１上に作られる穿孔穴１０９に挿入される。ペダル２３の中空軸棒１０１の内径１１１はねじ山が切られるとともに、軸受け９９上のペダル２３の横滑り止め用のねじ釘１１３のねじ止めにより受け入れられ、軸棒１０１上の肩部１１５および止めねじ釘の１１１の頭部１１７は前記ねじ釘１１１の締付時に軸受け９９の横方向端部に支持される。前記設計はこれにより追加組立部品が一切不要となるので、本発明のクランク装置１の重量の低減に資するという点で注目に値する。
【００３０】
専門技術者に入手可能なクランク装置に関するその他の実施例も本発明の範囲から逸脱しない限り構想可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ある自転車骨組に組立てられた本発明によるクランク装置の軸方向鉛直断面図
【図２】図１に示されるクランク装置の分解図
【図３】本発明によるクランク装置のクランク上のペダル組立形態の部分断面図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2009515767.tif 000007
2009515767.tif 000008
2009515767.tif 000009