(57)【要約】【課題】強度が損なわれることなく軽量化可能な自転車用クランクアームを提供する。【解決手段】中間アーム部と、この中間アーム部の長手方向一端部に設けられるとともに自転車のクランク軸に取付けられる基端ボス部と、上記中間アーム部の長手方向他端部に設けられるとともにペダルが取付けられる先端ボス部と、上記基端ボス部からその軸心を中心として等間隔放射状に延びる複数のフィンガを有するとともに前ギヤが取付けられるギヤ取付け部と、が一体的に形成されている自転車用クランクアームであって、上記複数のフィンガのうち、上記中間アーム部の両側に隣接する一対のフィンガは、それらの基端方が上記中間アーム部の基端方と一体化されており、上記中間アーム部の裏面側には、この中間アーム部の長手軸線に沿って、上記一対のフィンガと一体化された長手領域に配置された第１部分と、この第１部分から上記中間アーム部の長手方向中間部まで連続する第２部分とを有する凹部が形成されている。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間アーム部と、この中間アーム部の長手方向一端部に設けられるとともに自転車のクランク軸に取付けられる基端ボス部と、上記中間アーム部の長手方向他端部に設けられるとともにペダルが取付けられる先端ボス部と、上記基端ボス部からその軸心を中心として等間隔放射状に延びる複数のフィンガを有するとともに前ギヤが取付けられるギヤ取付け部と、が一体的に形成されている自転車用クランクアームであって、
上記複数のフィンガのうち、上記中間アーム部の両側に隣接する一対のフィンガは、それらの基端方が上記中間アーム部の基端方と一体化されており、
上記中間アーム部の裏面側には、この中間アーム部の長手軸線に沿って、上記一対のフィンガと一体化された長手領域に配置された第１部分と、この第１部分から上記中間アーム部の長手方向中間部まで連続する第２部分とを有する凹部が形成されていることを特徴とする、自転車用クランクアーム。
【請求項２】
上記凹部は、その第１部分に最深部を有し、第２部分にかけて徐々に深さを減じるように形成されている、請求項１に記載の自転車用クランクアーム。
【請求項３】
上記各フィンガのうち、少なくとも上記中間アーム部の両側に隣接する一対のフィンガの裏面側には、それらの長手軸線に沿って延びるリブがそれぞれ形成されており、かつ、上記凹部の第１部分は、上記リブの側面および上記基端ボス部の側面に連続させられている、請求項２に記載の自転車用クランクアーム。
【請求項４】
上記各フィンガの裏面側における長手方向中間部には、上記リブにつながるようにして、ギヤを取り付けるためのボス部が一体膨出形成されている、請求項３に記載の自転車用クランクアーム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、自転車のクランクアームに関し、特に、前ギヤが取付けられる右側のクランクアームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自転車のクランクアームは、フレームのボトムブラケットに回転支持したクランク軸の左端部に取付けられる左側のクランクアームと、上記クランク軸の右端部に取付けられる右側のクランクアームとからなる。各クランクアームは、その先端部にペダルが取付けられるが、右側のクランクアームは、前ギヤが取付けられるようになっている。
【０００３】
従来の右側のクランクアームの一例を図９に示す。このクランクアームＢは、クランク軸に取付けられる基端ボス部１０２と、ペダルが取付けられる先端ボス部１０３と、基端ボス部１０２と先端ボス部１０３との間に延びる中間アーム部１０１と、前ギヤが取付けられるギヤ取付け部１０４と、が一体的に形成されたものである。ギヤ取付け部１０４は、基端ボス部１０２からその軸心周りに等間隔で放射状に延びる５本のフィンガ１４１を備えて構成されており、各フィンガ１４１には前ギヤ取付け用の孔部１４２が設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年において、自転車には軽量化が求められており、自転車を構成する各部材についても、同様である。上記クランクアームＢの軽量化を図るには、たとえば、中間アーム部１０１を中空に形成したり、裏面側に凹部を設けたりすることが考えられる。しかしながら、このクランクアームＢには、とりわけペダルを踏み込んで駆動をかけようとするとき、強大な曲げ応力が作用し、この曲げ応力は、基端ボス部１０２に近づくほど大きくなる。したがって、何らの配慮もなく上記のような軽量化策を講じることは、クランクアームＢに局所的な強度低下を招く危険があり、回避されねばならない。
【０００５】
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、強度が損なわれることなく軽量化可能な自転車用クランクアームを提供することをその課題とする。
【０００６】
【発明の開示】
上記課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００７】
すなわち、本願発明により提供される自転車用クランクアームは、中間アーム部と、この中間アーム部の長手方向一端部に設けられるとともに自転車のクランク軸に取付けられる基端ボス部と、上記中間アーム部の長手方向他端部に設けられるとともにペダルが取付けられる先端ボス部と、上記基端ボス部からその軸心を中心として等間隔放射状に延びる複数のフィンガを有するとともに前ギヤが取付けられるギヤ取付け部と、が一体的に形成されている自転車用クランクアームであって、
上記複数のフィンガのうち、上記中間アーム部の両側に隣接する一対のフィンガは、それらの基端方が上記中間アーム部の基端方と一体化されており、
上記中間アーム部の裏面側には、この中間アーム部の長手軸線に沿って、上記一対のフィンガと一体化された長手領域に配置された第１部分と、この第１部分から上記中間アーム部の長手方向中間部まで連続する第２部分とを有する凹部が形成されていることを特徴としている。
【０００８】
好ましい実施の形態においては、上記凹部は、その第１部分に最深部を有し、第２部分にかけて徐々に深さを減じるように形成されている。
【０００９】
複数のフィンガのうち、中間アーム部を挟んで隣り合う一対のフィンガが、それらの基端方において中間アーム部と一体化されていることから、ペダルを強く踏み込んだときに中間アーム部の基端部（基端ボス部付近）に集中するべき強大な曲げモーメントに対抗しうる断面係数が著しく増大することに着目し、本願発明では、この中間アーム部の基端方に限って、その裏面側に凹部を形成したものである。このように構成することにより、凹部を形成した分、クランクアームの軽量化を図ることができるにもかかわらず、強度的に何らの問題も生じないようにすることができる。また、凹部は、中間アーム部の裏面側に形成されているので、クランクアームの表面側の意匠外観を悪化させることもない。
【００１０】
好ましい実施の形態においてはまた、上記各フィンガのうち、少なくとも上記中間アーム部の両側に隣接する一対のフィンガの裏面側には、それらの長手軸線に沿って延びるリブがそれぞれ形成されており、かつ、上記凹部の第１部分は、上記リブの側面および上記基端ボス部の側面に連続させられている。
【００１１】
このように構成することにより、上記凹部の第１部分において、その占有領域を最大限に拡大することができ、これによってクランクアームのさらなる軽量化を図ることができる。また、凹部の第１部分がリブの側面に連続していることにより、上記したような中間アーム部の基端部への曲げ応力集中に対抗するべき断面係数をさらに拡大して、強度補償をすることができる。さらに、各フィンガの強度を確保しつつ、その軽量化を図ることもでき、このことがクランクアームの軽量化をさらに促進することができる。
【００１２】
好ましい実施の形態においてはさらに、上記各フィンガの裏面側における長手方向中間部には、上記リブにつながるようにして、ギヤを取り付けるためのボス部が一体膨出形成されている。
【００１３】
このようにすることにより、ボス部が上記断面係数をさらに増大させることになり、中間アーム部に作用する曲げ応力への強度補償をさらに確たるものとすることができる。
【００１４】
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。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図１〜図８を参照しつつ、具体的に説明する。
【００１６】
図１に示すように、自転車用クランクアームＡは、自転車の右側においてクランク軸５（図５参照）に取付けられるものであり、前ギア６ａ〜６ｃを支持することができるように形成されている。この自転車用クランクアームＡは、図２に示すように、棒状の中間アーム部１と、この中間アーム部１の長手方向一端部（基端部）および他端部（先端部）にそれぞれ形成された基端ボス部２および先端ボス部３と、前ギア６ａ〜６ｃを取付けるためのギヤ取付け部４とを有しており、アルミニウム合金などを材料として一体的に形成されている。
【００１７】
中間アーム部１は、やや偏平な断面を有しており、図３に示すように、基端ボス部２から先端ボス部３にかけて、やや外方Ｄ１に変位させられている。この中間アーム部１の幅方向両端部には、図６に示すように、面取り処理が施されており、これにより、中間アーム部１ひいてはクランクアームＡが軽量化される。
【００１８】
基端ボス部２には、図５に示すように、軸方向貫通穴２０が形成されている。この軸方向貫通穴２０は、その軸方向外方Ｄ１に向かうほど縮小するテーパ状角穴部２１と、上記基端ボス部２の外方面から形成され、上記テーパ状角穴部２１の外方端の対角長よりも大の内径をもつ座ぐり部２２とを有している。テーパ状角穴部２１は、本実施形態では、略四角断面をもつように形成されており、その内面における基端ボス部２の軸に対するテーパ角が、１．８°〜２．２°程度となるように形成されている。このテーパ状角穴部２１は、クランク軸５の端部に形成されるテーパ状角軸部５１にテーパ嵌合するための部分であり、したがって、クランク軸５の端部に形成されるテーパ状角軸部５１もまた、上記テーパ状角穴部２１と同等のテーパ角をもったものとされる。
【００１９】
先端ボス部３には、上記基端ボス部２のテーパ状角穴部２１と平行な軸線をもつねじ穴３１が形成されており、ペダル軸（図示略）は、このねじ穴にねじ込まれる。
【００２０】
ギヤ取付け部４は、図２および図４に示すように、基端ボス部２からその中心周りに等間隔で放射状に延びる５本のフィンガ４１ａ〜４１ｅを備えて構成されている。各フィンガ４１ａ〜４１ｅの先端部には、孔部４２が形成されており、図１に示すように、これら孔部４２を利用して前ギヤ６ａ，６ｂが適宜取付けられる。一方、各フィンガ４１ａ〜４１ｅの長手方向中間部の裏面側には、図５に示すように、内方Ｄ２にむけてボス部４３Ａが突出形成されており、このボス部４３Ａには、ねじ穴部４３が形成されている。図１に示すように、これらねじ穴部４３を利用して、前ギヤ６ｃが適宜取付けられる。また、各フィンガ４１ａ〜４１ｅの裏面側には、図４および図７に示すように、その幅方向中央に、フィンガの長手軸線に沿って上記基端ボス部２の側面から延びるリブ４４が形成されており、このリブ４４は、上記のボス部４３Ａにも連続している。
【００２１】
上記フィンガ４１ａ〜４１ｅのうち、上記中間アーム部１に隣接する一対のフィンガ４１ａ，４１ｂは、その基端方が中間アーム部１の基端方と一体となっている。この中間アーム部１には、この一体となった長手方向領域を含め、概して基端方に限り、その裏面側に長手軸線にそって延びる凹部７が形成されている。
【００２２】
より具体的には、図４に示すように、上記凹部７は、中間アーム部１および一対のフィンガ４１ａ，４１ｂが一体となった長手領域に配置された第１部分７１と、これよりも中間アーム部１の先端側Ｅ２に配置された第２部分７２とを有している。第１部分７１は、基端ボス部２の側面と、一対のフィンガ４１ａ，４１ｂのリブ４４および突起４３Ａの側面になめらかに連続するようにして形成されている。一方、凹部７の第２部分７２は、図８に示すように、凹部形成壁７３により囲まれることによって形成されており、その開口部においては、図４に示すように、先端側Ｅ２に向かうにつれて幅方向Ｗ寸法が小さくなっている。
【００２３】
凹部形成壁７３は、図４に示すように、凹部７の第１および第２部分７１，７２の境界での幅方向寸法が極めて狭くなっているが、第２部分に向かうほど、幅方向寸法が拡大するようになめらかに突出した突出部７３ａを有している。また、凹部７は、図５に示すように、最深部が第１部分７１に位置しており、第２部分７２に向かうほど深さが減じられている。
【００２４】
また、上記凹部形成壁７３は、図８に示すように、中間アーム部１における上記した面取り処理により生じた面７３ａによりリブ状とされたリブ状部７４を有した構成とされている。
【００２５】
次に、上記構成を有する自転車用クランクアームＡの作用について説明する。
【００２６】
上記自転車用クランクアームＡは、中間アーム部１に対して、上記凹部７を形成したこと、ならびに上記した面取り処理を施したことによって、軽量化が図られている。
【００２７】
この自転車用クランクアームＡがセットされた自転車において、ペダルが踏み込まれた際には、中間アーム部１の幅方向Ｗに強大な応力が負荷され、その応力は、中間アーム部１の基端方において極大となる。しかしながら、上記構成のクランクアームＡでは、中間アーム部１の基端方とその両側に隣接するフィンガ４１ａ，４１ｂの基端方が一体化されていることから、上記の曲げ応力に対抗しうる断面係数が拡大されているし、また、凹部７がフィンガ４１ａ，４１ｂに設けたリブ４４あるいはボス部４３Ａに連続していることから、上記の断面係数はさらに拡大されており、したがって、上記のような強大な曲げ応力が作用したとしても、強度的に何ら問題はない。しかも、この実施形態における凹部７が上記リブ４４あるいは基端ボス部２の側面に連続させられていることから、凹部の占有領域を最大限に拡大されており、この凹部によるクランクアームの重量軽減効果は著しい。このように、上記構成の自転車用クランクアームＡは、強度補償と軽量化を都合よく達成しているのである。
【００２８】
ところで、ペダルが踏み込まれた際の応力は、中間アーム部１と一対のフィンガ４１ａ，４１ｂとの境界部分にも集中するが、この応力集中部分に対応する中間アーム部１の凹部形成壁７３は、リブ状部７４により補強された格好となっているとともに上記突出部７３ａにより幅方向Ｗにおける厚み寸法が大となっているため、上記した集中応力に抗することができる。また、凹部７は、中間アーム部１の基端側Ｅ１から先端側Ｅ２に向かうにつれて浅くなっており、これにより、凹部７の底壁の厚みは、上記した応力集中部分に対応する箇所において、比較的厚くなるとともに局部的に変化しないようになっている。したがって、この凹部７の底壁もまた、上記した集中応力に抗することについて効果的なものとなっている。そして、上記したように、この自転車用クランクアームでは、中間アーム部の基端方に限って凹部を形成しているので、この凹部を形成していない領域における断面係数が必要以上に減じられることもない。
【００２９】
以上、説明したように、上記自転車用クランクアームＡは、強度が損なわれることなく軽量化を図ることが可能となっている。
【００３０】
もちろん、この発明の範囲は上述した実施の形態に限定されるものではない。たとえば、上記ギヤ取付け部４は、３枚の前ギヤ６ａ〜６ｃを取付け可能な構成とされているが、上記突起４３Ａを省略するなどして、２枚あるいは１枚の前ギヤが取付けられる構成とされていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】自転車の駆動部の一例を示す分解斜視図である。
【図２】本願発明に係る自転車用クランクアームの一例を示す正面図である。
【図３】図２に示す自転車用クランクアームの左側面図である。
【図４】図２に示す自転車用クランクアームの背面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。
【図８】図４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図９】従来のクランクアームの一例を示す背面図である。
【符号の説明】
Ａ              自転車用クランクアーム
１              中間アーム部
２              基端ボス部
３              先端ボス部
４              ギヤ取付け部
４１ａ〜４１ｅ  複数のフィンガ
４１ａ，４１ｂ  一対のフィンガ
４４            リブ
６ａ〜６ｃ      前ギヤ
７              凹部
７１            第１部分
７２            第２部分
７３            凹部形成壁
７３ａ          突出部
７４            リブ状部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004338538.tif 000009
【図８】
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【図９】
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