(57)【要約】【課題】材料板の無駄を軽減し、しかも、複数のギアが一体となった状態での各ギアの剛性を所定以上に保持することができる新たな自転車用ギアクランクを提供する。【解決手段】アウタ側から順次小径となる複数のギアを並設状に一体化してギアセット２を形成し、このギアセット２をクランクアーム４０のボス部４１に固定支持してなる自転車用ギアクランク１において、上記複数のギアのうち、選択した第１ギアは、その中心をこれより小径側で選択した第２ギアの中心と重ねたとき、第２ギアの歯間部３３に嵌まり込むことができる内向突起１４を備えているとともに、この内向突起１４がこの第１ギアの最も半径方向内方に位置する部位を形成しており、かつ、上記第１ギアは、上記内向突起１４の近傍において、小径側に隣接するギアに接続されている。【選択図】　図１
2004090824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アウタ側から順次小径となる複数のギアを並設状に一体化してギアセットを形成し、このギアセットをクランクアームのボス部に固定支持してなる自転車用ギアクランクにおいて、
上記複数のギアのうち、選択した第１ギアは、その中心をこれより小径側で選択した第２ギアの中心と重ねたとき、第２ギアの歯間部に嵌まり込むことができる内向突起を備えているとともに、この内向突起がこの第１ギアの最も半径方向内方に位置する部位を形成しており、かつ、
上記第１ギアは、上記内向突起の近傍において、小径側に隣接するギアに接続されていることを特徴とする、自転車用ギアクランク。
【請求項２】
アウタギアと、これより小径の中間ギアと、この中間ギアよりさらに小径のインナギアとの３枚のギアを並列状に一体化してギアセットを形成し、このギアセットをクランクアームのボス部に固定支持してなる自転車用ギアクランクにおいて、
アウタギアは、インナギアとそれらの中心を重ねたとき、インナギアの歯間部に嵌まり込むことができる内向突起を備えているとともに、この内向突起がこのアウタギアの最も半径方向内方に位置する部位を形成しており、かつ、
上記アウタギアは、上記内向突起の近傍において、上記中間ギアのアウタ側側面に接続されていることを特徴とする、自転車用ギアクランク。
【請求項３】
上記中間ギアは、その中心孔が上記クランクアームのボス部に套嵌固定されているとともに、上記インナギアは、上記中間ギアのインナ側側面に接続されている、請求項２に記載の自転車用ギアクランク。
【請求項４】
上記インナギアは、その中心孔が上記クランクアームのボス部に上記中間ギアの中心孔とともに套嵌固定されている、請求項３に記載の自転車用ギアクランク。
【請求項５】
請求項１に記載した自転車用ギアクランクを製造する方法であって、
上記第１ギアと第２ギアとは、１枚の材料板から切り出されることを特徴とする、自転車用ギアクランクの製造方法。
【請求項６】
請求項２〜４のいずれかに記載の自転車用ギアクランクを製造する方法であって、上記アウタギアと上記インナギアとは、１枚の材料板から切り出されることを特徴とする、自転車用ギアクランクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、自転車用ギアクランクに関し、特に、３枚以上のギアを並設してなる多段式の自転車用ギアクランクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
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とフリーホイールのギア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。ギアクランクのクランクアームには、ペダルが取付けられる。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。
【０００３】
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。フリーホイールに隣接して、このフリーホイールのギアに掛かるチエンを強制的に他のギアに掛け換えるためのリアディレーラが設けられ、一方、多段ギアクランクに隣接して、この多段ギアクランクのギアに掛かるチエンを強制的に他のギアに掛け換えるためのフロントディレーラが設けられる。これにより、多段ギアクランクのギアの数に多段フリーホイールのギアの数を乗じた段数の変速が可能となる。
【０００４】
このような多段式のギアクランクは、アウタギアを最大径のギアとし、インナ側ほど順次小径となる複数のギアが並設されている（たとえば、特許文献１参照）。そして、これらの複数のギアは、一体となって、クランクアームの基端部に形成されるボス部に支持される。ボス部は、自転車フレームのハンガ部に回転可能に支持されたクランク軸の一端に套嵌固定される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−８６４７１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自転車の駆動時、上記の多段式のギアクランクの各部には、相当な力が作用する。このような力には、ギアの周方向の駆動力のほか、各ギアがクランク軸方向に並設されているため、上記駆動力に起因してギアの板厚方向にも作用する。ギアクランクの各ギアは、このようなギア厚方向の力に対して所定以上の剛性を有している必要があり、それ故に、上記特開平９−８６４７１号公報に示されたギアクランクでは、ギアの支持剛性を高めるために、クランクアームのボス部の外方端部からアウタギアの周縁部までを連結する補強部材を付設している。
【０００７】
なお、ギアクランクの各ギアの支持剛性を高めるため、クランクアーム側に、ボス部から放射状にのびる複数のステーを設け、このステーを介して各ギアを支持する構造のものもあるが、このようにするとクランクアームの重量が増加してしまうという問題がある。
【０００８】
さらには、この種の多段式のギアクランクに設けるべき各ギアは、概してドーナツ形状をしているが、異なる材料板から別々に打ち抜き、かつ、プレス加工を施すことにより作製されるのが通常である。そうすると、ドーナツ形状の内側に該当する材料板が無駄になってしまうという問題もある。
【０００９】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、材料板の無駄を軽減し、しかも、複数のギアが一体となった状態での各ギアの剛性を所定以上に保持することができる新たな自転車用ギアクランクを提供することをその課題とする。
【００１０】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の各技術的手段を採用した。
【００１１】
本願発明の第１の側面によって提供される自転車用ギアクランクは、アウタ側から順次小径となる複数のギアを並設状に一体化してギアセットを形成し、このギアセットをクランクアームのボス部に固定支持してなる自転車用ギアクランクにおいて、
上記複数のギアのうち、選択した第１ギアは、その中心をこれより小径側で選択した第２ギアの中心と重ねたとき、第２ギアの歯間部に嵌まり込むことができる内向突起を備えているとともに、この内向突起がこの第１ギアの最も半径方向内方に位置する部位を形成しており、かつ、
上記第１ギアは、上記内向突起の近傍において、小径側に隣接するギアに接続されていることを特徴としている。
【００１２】
第１ギアと第２ギアとをそれらの中心どうしを重ねたとき、第１ギアの内向突起がちょうど第２ギアの歯間部に嵌まり込むことができる。また、内向突起が第１ギアの半径方向最内方に位置することは、上記のように両ギアをその中心どうしを重ねたとき、両者の部材が厚み方向に重ならないことを意味する。このことは、上記第１ギアと第２ギアとを、１枚の材料板から都合よく切り出すことができることを意味する。第２ギアの歯間部を形成するべく打ち抜かれた部分が、第１ギアの上記内向突起となるのである。
【００１３】
したがって、複数のギアから構成される多段式のギアクランクにおける少なくとも２枚のギアは、１枚の材料板から都合よく得られるのであり、材料を節約して、コストダウンを図ることができる。
【００１４】
また、第１ギアに形成される内向突起は、この内向突起付近を第１ギアのインナ側に隣接するギアの側面に接続したとき、第１ギアをその厚み方向に隣接ギアから引き剥がそうとする力の一部を反力として上記の隣接ギアの側面に受け止めさせることができる。これにより、第１ギアをその厚み方向に変位させようとする力に対する剛性が高められる。その結果、この自転車用ギアクランクにおけるギアセットの剛性を高めることができる。
【００１５】
好ましい実施の形態においては、この自転車用ギアクランクは、アウタギアと、これより小径の中間ギアと、この中間ギアよりさらに小径のインナギアとの３枚のギアを並列状に一体化してギアセットを形成し、このギアセットをクランクアームのボス部に固定支持してなる自転車用ギアクランクにおいて、
アウタギアは、インナギアとそれらの中心を重ねたとき、インナギアの歯間部に嵌まり込むことができる内向突起を備えているとともに、この内向突起がこのアウタギアの最も半径方向内方に位置する部位を形成しており、かつ、
上記アウタギアは、上記内向突起の近傍において、上記中間ギアのアウタ側側面に接続されている。
【００１６】
この実施の形態は、３枚のギアを並設した自転車用ギアクランクに本願発明を適用したものである。上記したのと同様の利点を享受することができることは、容易に理解できよう。
【００１７】
好ましい実施の形態においてはまた、上記中間ギアは、その中心孔が上記クランクアームのボス部に套嵌固定されているとともに、上記インナギアは、上記中間ギアのインナ側側面に接続されている。
【００１８】
このようにすれば、別途のギア支持部材を設ける必要なく、中間ギアを介して、都合よくギアセットをクランクアームのボス部に支持させることができる。
【００１９】
好ましい実施の形態においてはさらに、上記インナギアは、その中心孔が上記クランクアームのボス部に上記中間ギアの中心孔とともに套嵌固定されている。
【００２０】
このようにすれば、インナギアと中間ギアとが二重となってクランクアームのボス部に支持されるので、ギアセットのクランクアームに対する支持剛性が都合よく高められる。
【００２１】
本願発明の第２の側面によって提供される自転車用ギアクランクの製造方法は、上記本願発明の第１の側面に係る自転車用ギアクランクの製造方法であって、上記第１ギアと第２ギアとは、１枚の材料板から切り出されることを特徴とする。
【００２２】
好ましい実施の形態においては、上記アウタギアと上記インナギアとが、１枚の材料板から切り出される。
【００２３】
このような第２の側面の意義は、上記本願発明の第１の側面について上述した意義から、容易に理解されよう。なお、第１ギアと第２ギアとが１枚の材料板から切り出されること、あるいは、アウタギアとインナギアとが１枚の材料板から切り出されることは、同じ材料板から切り出されたギアの組そのものを用いてギアクランクを構成することを意味しているのではない。実際のギアクランクの製造においては、部品として多数の各サイズのギアを準備し、これらが組み合わされる。こうして組み合わされたギアは、同じ材料板から切り出されたものとは限らないことは当然である。しかし、多数の第１ギア、あるいはアウタギアは、同一形状をしており、多数の第２ギアあるいはインナギアは、同一形状をしているのである。
【００２４】
本願発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行なう詳細な説明から、より明らかとなろう。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しつつ具体的に説明する。なお、図面において、図１は本願発明の一実施形態に係る自転車用ギアクランク１の正面図、図２は同側面図、図３は同背面図、図４は図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図、図５は材料取りの説明図である。
【００２６】
この自転車用ギアクランク１は、図２、図３および図４に良く表れているように、本願発明における第１ギアとしてのアウタギア１０と、これより小径の中間ギア２０と、この中間ギア２０よりさらに小径の、本願発明の第２ギアとしてのインナギア３０との３枚のギアをそれらの厚み方向に並設してなるギアセット２を、クランクアーム４０のボス部４１の外周部に套嵌状に固定した基本構成を備えている。
【００２７】
アウタギア１０は、所定板厚の材料板からプレス打ち抜きおよびプレス成形することによって形成され、外周に多数の歯１１を有するリング部１２と、このリング部１２の内周から等間隔で延出する４箇所の取付け片１３とを備えている。各取付け片１３は、図４に良く表れているように、インナ側に段落ち状に偏倚させられており、インナ側に隣接する中間ギア２０に対してボルト３を介して接続するための取付け穴１５が形成されている。図１に良く表れているように、この取付け片１３にはまた、その内方部に、所定形状の内向突起１４が延出させられている。この内向突起１４は、後述するように、インナギア３０の外周の歯３１の歯間部３３の形状と対応している。この内向突起１４はまた、アウタギア１０の最内周部に位置するようになされている。さらに、この実施形態では、このアウタギア１０の外周リング部１２に、チエン脱落防止カバー５０をボルト４によって取り付けるための取付け穴１６が形成されている。
【００２８】
中間ギア２０もまた、所定厚みの材料板からプレス打ち抜きおよびプレス成形することによって形成され、外周に多数の歯２１が形成されているとともに、クランクアーム４０のボス部４１の外周に套嵌されるべき中心孔２２を有している。この中間ギア２０はまた、４つの飾り穴２３が打ち抜かれて重量軽減を図っており、これにより、外周リング部１２と内周部とが、４本のステー２４でつながれたような形態をもつ。４本のステー２４は、図に良く表れているように、その中間部から半径方向内方寄りがインナ側に段落ち状に偏倚させられており、かつ、上記アウタギア１０の取付け片１３に設けた取付け穴１５と半径方向の位置を対応させて、このアウタギア１０をボルト３によって接続固定するための取付け穴２５が形成されているとともに、この取付け穴２５よりもさらに半径方向内方には、この中間ギア２０のインナ側に隣接させるべきインナギア３０をボルト５によって接続固定するための取付け穴２６が設けられている。
【００２９】
インナギア３０もまた、所定厚みの材料板からプレス打ち抜きおよびプレス成形することによって形成され、外周には多数の歯３１が形成されているとともに、図４に良く表れているように半径方向内方部はアウタ側に偏倚させられており、上記クランクアーム４０のボス部４１の外周に套嵌されるべき中心孔３２を有している。なお、このインナギア３０における歯間部３３の半径方向の位置は、上記アウタギア１０の取付け片１３に形成された内向突起１４の半径方向位置と対応している。このインナギア３０もまた、飾り穴３４を打ち抜くことによって重量軽減が図られている。また、中間ギア２０の取付け穴２６と対応させて、ボルト５を介してこのインナギア３０を上記中間ギア２０に接続するための取付け穴３５が設けられている。
【００３０】
これらアウタギア１０、中間ギア２０およびインナギア３０は、図４に最も良く表れているように、中間ギア２０とアウタギア１０とがボルト３によって、中間ギア２０とインナギア３０とがボルト５によってそれぞれ接続されることにより一体化され、ギアセット２とされる。また、アウタギア１０のアウタ側側面には、チエン脱落防止カバー５０がボルト４によって取付けられる。なお、各ギア１０，２０，３０間の接続は、ボルトに限らず、カシメ部材を用いることによってもよい。
【００３１】
上記のギアセット２は、クランクアーム４０のボス部４１に対し、中間ギア２０とインナギア３０の中心孔２２，３２を上記ボス部４１の外周に套嵌した状態において、ボス部４１のインナ側端部をカシメるなどして固定支持される。
【００３２】
前述したように、アウタギア１０における上記内向突起１４は、インナギア３０における歯間部３３と対応した形状を有しており、また、上記内向突起１４の半径方向の位置は、インナギア３０の歯間部３３の半径方向の位置と対応している。このことは、アウタギア１０とインナギア３０とをその中心どうしを重ねた場合、図５に表れているように、上記内向突起１４と上記歯間部３３とが、相互に嵌まり込むことができることを意味する。そして、アウタギア１０において、上記内向突起１４がアウタギア１０の半径方向の最内方に位置していることから、図５に表れているようにアウタギア１０の内向突起１４とインナギア３０の歯間部３３とを嵌め合わせたとき、両ギア１０，３０は、重なることがない。このことは、図５から理解できるように、アウタギア１０とインナギア３０とを、１枚の材料板から打ち抜きによって得られることを意味する。
【００３３】
したがって、本願発明の自転車用ギアクランク１は、並設される複数枚のギアのうち、少なくとも２枚は、１枚の材料板から得られるのであり、その結果、材料が節約され、コストダウンを図ることができる。
【００３４】
そして、アウタギア１０における上記取付け片１３において、上記内向突起１４の半径方向外方に位置する近傍位置がインナ側に隣接するギアに対して接続している。したがって、仮にアウタギア１０を中間ギア２０から引き剥がそうという力が作用すると、この力の一部は、ボルト３を支点として、上記内向突起１４により、ボルト３より半径方向内方に延出した部位において中間ギア２０の側面に効果的に受け止められる。このことは、アウタギア１０の厚み方向の外力に対する取付け剛性が高められたことを意味する。
【００３５】
このように、本願発明によれば、材料を節約することができるだけではなく、組み立て状態でのギアの支持剛性を都合よく高めることができるというきわめて優れた利点を備えるのである。
【００３６】
もちろん、この発明の範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本願発明の範囲に含まれる。
【００３７】
本願発明は、３枚のギアを備える形態に限定されものではなく、４枚以上のギアを並設する場合にももちろん適用することができる。４枚以上のギアのうち、選択したものを第１ギアとし、それより小径のいずれかのギアを第２ギアとし、これら第１ギアと第２ギアとを、上記した内向突起１４と歯間部３３との構成を採用することにより、１枚の材料板から切り出すことができればよいのである。
【００３８】
また、実施形態では、中間ギア２０とインナギア３０の双方の中心孔２２，３２をクランクアーム４０のボス部４１に套嵌固定したが、いずれか一方のギアの中心孔のみをクランクアーム４０のボス部４１に套嵌固定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態に係る自転車用ギアクランクの正面図である。
【図２】図１に示される自転車用ギアクランクの側面図である。
【図３】図１に示される自転車用ギアクランクの背面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図１に示される自転車用ギアクランクの製造において、所定のギアを切り出すための材料取りの説明図である。
【符号の説明】
１　　　自転車用ギアクランク
２　　　ギアセット
１０　　アウタギア（第１ギア）
１１　　歯
１２　　リング部
１３　　取付け片
１４　　内向突起
２０　　中間ギア
２１　　歯
２２　　中心孔
２３　　飾り穴
３０　　インナギア（第２ギア）
３３　　歯間部
４０　　クランクアーム
４１　　ボス部
【図１】
2004090824.tif 000003
【図２】
2004090824.tif 000004
【図３】
2004090824.tif 000005
【図４】
2004090824.tif 000006
【図５】
2004090824.tif 000007