(57)【要約】      （修正有）【課題】ペダルクランクの軸孔は、孔の縁に応力が集中して、疲労破壊しやすいので、疲労寿命の向上を目ざす。【解決手段】ボトム・ブラケットとの連結のための第１端部およびペダルとの連結のための第２端部を有しているペダルクランク２において、少なくとも一方の端部が、それぞれの軸１００との連結のため、ペダルクランク２の側面８から延びる孔７を有している自転車のペダルクランク・アセンブリ１であって、ペダルクランク２の前記側面８の近傍において孔７の周囲に広がっており、前記軸１００の当接部１０３を自身に当接させて受け止めるように構成された部分１２を有している補強部材３を有しており、ペダルクランク２および補強部材３が、孔７の軸心Ｘに直交する平面には完全には含まれないそれぞれの表面１３、１５に沿って、接触するようにした。【選択図】図２
2007261573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボトム・ブラケットとの連結のための第１端部（４）およびペダルとの連結のための第２端部（５）を有しているペダルクランク（２）を備えており、前記第１端部（４）および前記第２端部（５）の少なくとも一方が、ペダルまたはボトム・ブラケットのそれぞれの軸（１００）との連結のため、ペダルクランク（２）の一側面（８）から延びる孔（７）を有している自転車のペダルクランク・アセンブリ（１）において、
前記ペダルクランク（２）の前記一側面（８）の近傍において孔（７）の周囲に延びており、かつ前記軸（１００）の当接部（１０３）に当接して受け止めるように構成された部分（１２）を有している補強部材（３）を有しており、
前記ペダルクランク（２）および補強部材（３）が、前記孔（７）の軸心（Ｘ）に直交する平面には完全には含まれないそれぞれの面（１３、１５；２０、２１；２８、２９；３４、３５；３６、３７；３８、３９；４０、４１；４３、４４；４６、４７；４９、５０；５１、５２；５３、５４）に沿って接触していることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ。
【請求項２】
請求項１において、前記相互の接触面（１３、１５；２０、２１；２８、２９；３４、３５；３６、３７；３８、３９；４０、４１；４３、４４；４６、４７；４９、５０；５１、５２；５３、５４）が、全体として前記軸心（Ｘ）に対して傾いた推移を有していることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項３】
請求項１または２において、前記軸心（Ｘ）方向に対する、前記相互の接触面（１３、１５；２０、２１；２８、２９；３４、３５；３６、３７；３８、３９；４０、４１；４３、４４；４６、４７；４９、５０；５１、５２；５３、５４）の広がり（Ｈ１、Ｈ２）が、前記孔（７）の広がり（Ｈ４）よりも短いことを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項４】
請求項３において、前記軸心（Ｘ）方向に対する、前記相互の接触面（１３、１５；２０、２１；２８、２９；３４、３５；３６、３７；３８、３９；４０、４１；４３、４４；４６、４７；４９、５０；５１、５２；５３、５４）の広がり（Ｈ１、Ｈ２）が、前記孔（７）の広がり（Ｈ４）の半分よりも短いことを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項５】
請求項４において、前記軸心（Ｘ）方向に対する、前記相互の接触面（１３、１５；２０、２１；２８、２９；３４、３５；３６、３７；３８、３９；４０、４１；４３、４４；４６、４７；４９、５０；５１、５２；５３、５４）の広がり（Ｈ１、Ｈ２）が、前記孔（７）の広がり（Ｈ４）の５分の１よりも短いことを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項において、前記軸心（Ｘ）方向に対する、前記相互の接触面（１３、１５；２０、２１；２８、２９；３４、３５；３６、３７；３８、３９；４０、４１；４３、４４；４６、４７；４９、５０；５１、５２；５３、５４）の広がり（Ｈ１、Ｈ２）が、前記孔（７）の内側のねじ切り（１０）のピッチ（Ｐ）１つ分から２つ分の範囲であることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項において、前記補強部材（３）が、前記ペダルクランク（２）の弾性率よりも大きい弾性率を有していることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項において、前記補強部材（３）が、鋼、チタニウム合金、およびアルミニウム合金で構成されるグループから選択された材料で作られていることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項において、前記相互の接触面（１３、１５；４０、４１；４６、４７；４９、５０）が、円錐形状の面であることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項１０】
請求項９において、前記円錐形状の相互の接触面（１３、１５；４０、４１；４６、４７；４９、５０）の母線が、軸心（Ｘ）に直交する平面に対して５°〜４５°の範囲の角度（α）傾いていることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項１１】
請求項１〜８の何れか一項において、相互の接触面（２０、２１；２８、２９）が、少なくとも１つの変曲点が存在する曲線状の母線を有する回転面であることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項１２】
請求項１１において、曲線状の母線（２０、２１）に、少なくとも２つの変曲点が存在することを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項１３】
請求項１〜８の何れか一項において、前記相互の接触面（３８、３９；４３、４４）が、階段状の母線を有する回転面であることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項１４】
請求項１〜８の何れか一項において、前記相互の接触面（３４、３５；３６、３７）が、円弧状の母線を有する回転面であることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項１５】
請求項１〜８の何れか一項において、前記相互の接触面（５３、５４）が、多面体形状の面であることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項１６】
請求項１５において、前記相互の接触面（５３、５４）が、角錐台形状であることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項１７】
請求項１〜１６の何れか一項において、前記補強部材（３）の接触面（１３；２０；２８；３４；３６；３８；４９；５１；５３）が、全体として前記ペダルクランク（２）に向かって収束しており、ペダルクランク（２）の接触面（１５；２１；２９；３５；３７；３９；５０；５２；５４）が、全体として補強部材（３）に向かって広がっていることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項１８】
請求項１〜１６の何れか一項において、前記補強部材（３）の接触面（４０；４３；４６）が、全体として前記ペダルクランク（２）に向かって広がっており、ペダルクランク（２）の接触面（４１；４４；４７）が、全体として補強部材（３）に向かって収束していることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項１９】
請求項１〜１８の何れか一項において、前記ペダルクランク（２）が、前記補強部材（３）を収容するための凹状の座部（１４）を有していることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項２０】
請求項１〜１８の何れか一項において、前記ペダルクランク（２）が、補強部材（３）を収容するための突き出している座部（４２）を有していることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項２１】
請求項１〜２０の何れか一項において、前記ペダルクランク（２）と補強部材（３）との間の機械的な拘束を特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項２２】
請求項２１において、前記機械的な拘束が、かしめ（４５）を含むことを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項２３】
請求項２２において、前記ペダルクランク（２）が、前記補強部材（３）を収容するための凹状の座部（１４）を有しており、前記機械的な拘束が、補強部材（３）のための座部（１４）の周囲のペダルクランク（２）または補強部材（３）のかしめ（４５）を含むことを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項２４】
請求項２２において、前記ペダルクランク（２）が、前記補強部材（３）を収容するための突き出している座部（４２）を有しており、前記機械的な拘束が、前記座部（４２）の周囲におけるペダルクランク（２）または補強部材（３）のかしめ（４５）を含むことを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項２５】
請求項２１において、前記ペダルクランク（２）が、複合材料からなり、前記機械的な拘束が、前記ペダルクランク（２）への補強部材（３）の同時成型によって達成されていることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項２６】
請求項１〜２５の何れか一項において、前記ペダルクランク（２）と前記補強部材（３）との間の相互の接触面（４９、５０；５１、５２）が、軸心（Ｘ）の周囲の異なる角度位置において、異なる広がりを有していることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項２７】
請求項２６において、前記ペダルクランク（２）と前記補強部材（３）との間の相互の接触面（４９、５０）が、前記孔（７）に対して偏心した面であることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項２８】
請求項２７において、前記相互の接触面（４９、５０）の軸心（Ｘ１）が軸心（Ｘ）と平行であり、軸心（Ｘ）と軸心（Ｘ１）とによって画定される平面（ε）が前記ペダルクランク（２）の長手方向中心線（Ｙ）に対して３０°〜７０°の範囲の角度（β）だけ傾いていることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項２９】
請求項２６において、前記ペダルクランク（２）および前記補強部材（３）の相互の接触面（５１、５２）が、前記軸心（Ｘ）の周囲の異なる角度位置において、異なる傾き（α’、α’’）を有していることを特徴とするペダルクランク・アセンブリ（１）。
【請求項３０】
ボトム・ブラケットの軸との連結のための第１端部（４）およびペダルとの連結のための第２端部（５）を有しており、ペダルまたはボトム・ブラケットのそれぞれの軸（１００）との連結のため、前記第１端部（４）および前記第２端部（５）の少なくとも一方に一側面（８）から延びる孔（７）を有している自転車のペダルクランク（２）において、
前記一側面（８）の近傍に、補強部材（３）と接触するように構成された、前記孔（７）の軸心（Ｘ）に直交する平面には完全には含まれない面（１５；２１；２９；３５；３７；３９；４１；４４；４７；５０；５２；５４）を有していることを特徴とするペダルクランク（２）。
【請求項３１】
請求項３０において、前記接触面（１５；２１；２９；３５；３７；３９；４７；５０；５２；５４）が、当該ペダルクランク（２）に凹状の座部（１４）を形成していることを特徴とするペダルクランク（２）。
【請求項３２】
請求項３０において、前記接触面（４１；４４）が、当該ペダルクランク（２）の突起部（４２）を形成していることを特徴とするペダルクランク（２）。
【請求項３３】
請求項３０〜３２の何れか一項において、前記接触面（１５；２１；２９；３５；３７；３９；４１；４４；４７；５０）が、回転面であることを特徴とするペダルクランク（２）。
【請求項３４】
請求項３３において、前記回転面が、円錐面（１５；４１；４７；５０）であることを特徴とするペダルクランク（２）。
【請求項３５】
請求項３３において、前記回転面（２１；２９）が、少なくとも１つの変曲点が存在する曲線状の母線を有していることを特徴とするペダルクランク（２）。
【請求項３６】
請求項３３において、前記回転面（３９；４４）が、階段状の母線を有していることを特徴とするペダルクランク（２）。
【請求項３７】
請求項３３において、前記回転面（３５；３７）が、円弧状の母線を有していることを特徴とするペダルクランク（２）。
【請求項３８】
請求項３０〜３２の何れか一項において、前記接触面（５４）が、多面体形状の面とされていることを特徴とするペダルクランク（２）。
【請求項３９】
請求項３８において、前記接触面（５４）が、角錐台形状であることを特徴とするペダルクランク（２）。
【請求項４０】
請求項３０〜３９の何れか一項において、前記接触面（５０；５２）が、前記軸心（Ｘ）の周囲の異なる角度位置において、異なる広がりを有していることを特徴とするペダルクランク（２）。
【請求項４１】
請求項２８において、前記接触面（５０）が、前記孔（７）に対して偏心した面であることを特徴とするペダルクランク（２）。
【請求項４２】
請求項４０において、前記接触面（５２）が、前記軸心（Ｘ）の周囲の異なる角度位置において、異なる傾き（α’、α’’）を有していることを特徴とするペダルクランク（２）。
【請求項４３】
自転車のペダルクランクのための補強部材（３）であって、
ペダルまたはボトム・ブラケットのそれぞれの軸（１００）が貫通可能に構成された孔、前記軸（１００）の当接部（１０３）に当接して前記軸（１００）の当接部（１０３）を受け止めるように構成された部分（１２）、およびペダルクランクと接触するように構成され、前記孔（１１）の軸心（Ｘ）に直交する平面には完全には含まれない表面（１３；２０；２８；３４；３６；３８；４０；４３；４６；４９；５１；５３）を有することを特徴とする補強部材（３）。
【請求項４４】
請求項４３において、前記当接面（１２）が、前記接触面（１３；２０；２８；３４；３６；３８；４０；４３；４６；４９；５１；５３）と実質的に反対向きの当接面（１２）であることを特徴とする補強部材（３）。
【請求項４５】
請求項４３または４４において、前記接触面（１３；４０；４６；４９）が円錐形状であることを特徴とする補強部材（３）。
【請求項４６】
請求項４３または４４において、前記接触面が、少なくとも１つの変曲点が存在する曲線状の母線を有する回転面（２０；２８）であることを特徴とする補強部材（３）。
【請求項４７】
請求項４３または４４において、前記接触面が、円弧状の母線を有する回転面（３４；３６）であることを特徴とする補強部材（３）。
【請求項４８】
請求項４３または４４において、前記接触面が、階段状の母線（３９；４３）を有する回転面であることを特徴とする補強部材（３）。
【請求項４９】
請求項４３または４４において、前記接触面（５３）が多面体形状とされていることを特徴とする補強部材（３）。
【請求項５０】
請求項４９において、前記接触面が、角錐台形状（５３）であることを特徴とする補強部材（３）。
【請求項５１】
請求項４３〜５０の何れか一項において、前記接触面（４９）が、前記孔（７）に対して偏心していることを特徴とする補強部材（３）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車のペダルクランク・アセンブリ、ペダルクランク、および自転車のペダルクランクのための補強部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
自転車のペダルクランクは、ペダルまたはボトム・ブラケットの軸を収容するための孔をそれぞれ備えているペダルとの連結のための領域およびボトム・ブラケットとの連結のための領域に、弱点を有している。孔には、ペダルクランクと軸との間の相互の回転を防止するため、典型的にはねじ切りが設けられ、あるいはいずれにせよ非平滑な壁面が形成されており、例えば孔が、特には正方形または六角形であるが多角形の断面を有しており、あるいは溝または突起を有する円柱形または円錐形の孔である。
【０００３】
このような種類の孔は、方向が急激に変化する内表面を共通に有しており、そのような場所に応力が集中して割れが始まる。割れは、ペダル漕ぎの際など、ペダルクランクに繰り返しの荷重が加わるにつれて拡大するが、自転車乗りは、割れの拡大を知覚することができない。ペダルクランクの抵抗断面が、ペダル漕ぎの荷重を支えるためにはもはや充分でない程度まで減少すると、ペダルクランクが突然に破壊し、自転車乗りの安全に深刻なリスクをともなう。この種の破壊は、疲労破壊として知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の根底にある技術的課題は、自転車のペダルクランクをより安全にし、特には疲労寿命を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、その第１の態様において、ボトム・ブラケットとの連結のための第１端部およびペダルとの連結のための第２端部を有しているペダルクランクを有しており、前記第１端部および前記第２端部の少なくとも一方が、ペダルまたはボトム・ブラケットのそれぞれの軸との連結のため、ペダルクランクの一側面（それぞれ、遠位側または近位側）から延びる孔を有している自転車のペダルクランク・アセンブリであって、ペダルクランクの前記側面の近傍または前記側面において前記孔の周囲に広がり、かつ前記軸の当接部を当接して受け止めるように構成された部分を有している補強部材またはワッシャを有しており、ペダルクランクおよび補強部材が、前記孔の軸心に直交する平面には完全には含まれないそれぞれの面に沿って接触していることを特徴とするペダルクランク・アセンブリに関する。
【０００６】
本件出願の出願人は、ペダルクランクの疲労破壊の主たる原因が、自転車乗りによってペダルが押されるときに前記孔の周囲の領域に生じる引っ張り応力であることを見出した。
【０００７】
さらに、本件出願の出願人は、最大の引っ張り応力が、前記孔のうちのペダルまたはボトム・ブラケットの軸が突き出す側の表面領域に生じることに気が付いた。
【０００８】
本発明によるペダルクランク・アセンブリにおいては、ペダルクランクおよび補強部材の相互の接触面において生じる摩擦力のおかげで、補強部材が孔の前記表面領域における応力の一部を吸収することができ、ペダルクランクと一緒にひずんで、ペダルクランクの荷重を引き取ることができる。このようにして、ペダルクランクに残される引っ張り応力が、孔の表面の方向の変化において割れを発生および伝搬させるためにもはや充分ではなくなり、ペダルクランクをより安全に使用することができる。
【０００９】
好ましくは、相互の接触面は、摩擦力を補強部材の本体により分散させることができるよう、前記軸に対して全体として斜めの推移を有している。
【００１０】
本明細書および添付の特許請求の範囲において、全体として斜めの推移とは、接触面が局所的に円錐面から逸脱してもよいことを意味している。
【００１１】
典型的には、孔の表面は、少なくとも補強部材の近傍の部分において、非平滑な壁面を有する表面である。その結果、軸が、少なくとも最大応力の領域において効果的に保持される。
【００１２】
孔の軸心の方向において、好ましくは相互の接触面は、孔の広がりよりも短い広がりを有しており、より好ましくは孔の広がりの半分よりも短く、さらに好ましくは孔の広がりの５分の１よりも短い広がりを有している。この方法で、ペダルクランクの総重量を小さくすることができる。
【００１３】
とくに好ましい方法においては、前記軸の方向において、相互の接触面の広がりが、孔の内側のねじ切りのピッチの１つ分から２つ分の範囲である。
【００１４】
本発明のペダルクランク・アセンブリのとくに好ましい特徴によれば、補強部材が、ペダルクランクの弾性率よりも大きい弾性率を大きい弾性率を有しており、ペダルクランクの引っ張り応力のかなりの部分を吸収することができる。
【００１５】
好ましくは、所望の弾性率を有する補強部材の作製に使用される材料は、これらに限られるわけではないが、鋼、チタニウム合金、およびアルミニウム合金の中から選択される。
【００１６】
第１の実施形態においては、相互の接触面が、円錐面である。
【００１７】
この場合、摩擦力が、前記軸に直交する平面であって、円錐形の接触領域の広がりの実質的に全体にわたって互いに隣接して連続的に位置する多数の平面に対して作用する。したがって、摩擦の作用が、補強部材の本体の全体にわたって一様に加えられる。
【００１８】
好ましくは、相互の接触面の母線が、前記軸に直交する平面に対し、５°〜４５°の範囲の角度だけ傾いており、好ましくは２５°〜３５°の範囲の角度だけ傾いている。
【００１９】
ペダルクランクおよびワッシャの相互の接触面の面積、したがって摩擦力をさらに増加させるため、相互の接触面を、２つ以上の変曲点が存在する曲線状の母線を有する回転面、１つの変曲点が存在する曲線状の母線を有する回転面、円弧状の母線を有する回転面、階段状の母線を有する回転面、あるいは例えば上記の組み合わせから導出される他の表面とすることができる。
【００２０】
また、ペダルクランクおよびワッシャの相互の接触面は、例えば多面体形状の面および好ましくは角錐台形状など、回転面でなくてもよい。
【００２１】
上述の実施形態および他の実施形態において、補強部材の接触面が、全体としてペダルクランクに向かって収束できる一方で、ペダルクランクの接触面が、全体として補強部材に向かって広がることができ、あるいは反対に、補強部材の接触面が、全体としてペダルクランクに向かって広がることができる一方で、ペダルクランクの接触面が、全体として補強部材に向かって収束することができる。
【００２２】
前記ペダルクランクは、補強部材を収容するため、凹状の座部を有することができる。
【００２３】
あるいは、ペダルクランクが、補強部材を収容するため、突き出している座部を有してもよい。
【００２４】
好ましくは、ペダルクランクおよび補強部材の相互の滑りを、無にできないまでも最小限にするため、ペダルクランクと補強部材との間に機械的な拘束がさらに設けられる。これにより、補強部材またはワッシャが、ペダルクランクと一緒の一部品としてさらにひずまされ、その効果が大きくなる。
【００２５】
前記機械的な拘束は、かしめを含むことができ、とくには前記凹状の座部または前記突き出している座部の周囲でのペダルクランクおよび／または補強部材のかしめを含むことができる。
【００２６】
ペダルクランクが、複合材料から作られる場合には、前記機械的な拘束を、補強部材をペダルクランクに同時に成型することによって達成することができる。
【００２７】
ペダルクランクと補強部材との間の相互の接触面は、前記軸の周囲の異なる角度位置において、異なる広がりを有することができる。
【００２８】
自転車乗りによってペダルへと加えられる力の強さは、ペダル漕ぎのサイクルの最中に変化し、すなわちペダルクランク・アセンブリの角度位置の関数として変化するため、上述のようにすることで、ペダル漕ぎのサイクルのうちの加わる力が最小である部分に比べ、加わる力が最大である部分において摩擦が大きくなるように、相互の接触面を変更することが可能である。
【００２９】
１つの実施形態においては、ペダルクランクおよび補強部材の相互の接触面が、前記孔に対して偏心した面である。
【００３０】
好ましくは、この場合には、相互の接触面の軸心が、前記孔の軸心と平行であるとともに、相互の接触面の軸心と前記孔の軸心とによって定められる平面が、ペダルクランクの長手方向中心線に対して３０°〜７０°の範囲の角度だけ傾いている。
【００３１】
他の実施形態においては、ペダルクランクおよび補強部材の相互の接触面が、前記軸の周囲の異なる角度位置において、異なる傾きを有している。
【００３２】
本発明は、その第２の態様において、ボトム・ブラケットの軸との連結のための第１端部およびペダルとの連結のための第２端部を有しており、ペダルまたはボトム・ブラケットのそれぞれの軸との連結のため、前記第１端部および前記第２端部の少なくとも一方に一側面（それぞれ、遠位側または近位側）から延びる孔を、有している自転車のペダルクランクであって、前記側面の近傍または前記側面に、補強部材と接触するように構成され、前記孔の軸心に直交する平面には完全には含まれない表面を有していることを特徴とするペダルクランクに関する。
【００３３】
このペダルクランクは、好ましくは、ペダルクランク・アセンブリに関して上述した特徴のうちの１つ以上を有している。
【００３４】
本発明は、その第３の態様において、自転車のペダルクランクのための補強部材であって、ペダルまたはボトム・ブラケットのそれぞれの軸が貫通可能に構成された孔、前記軸の当接部に当接して前記軸の当接部を受け止めるように構成された部分、およびペダルクランクと接触するように構成され、前記孔の軸心に直交する平面には完全には含まれない面を有することを特徴とする補強部材に関する。
【００３５】
この補強部材は、好ましくは、ペダルクランク・アセンブリに関して上述した特徴のうちの１つ以上を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明のさらなる特徴および利点が、あくまで本発明を限定するものではない例として添付の図面を参照しつつ行われる本発明のいくつかの好ましい実施形態についての以下の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。
【００３７】
図１〜４を参照すると、本発明の第１の実施形態に係るペダルクランク・アセンブリ１は、ペダルクランク２および少なくとも１つの補強部材すなわちワッシャ３を有している。
【００３８】
ペダルクランク２は、金属材料、典型的にはアルミニウム合金などの軽合金から作製することができ、あるいは複合材料から作製することができる。使用される複合材料は、好ましくは、ポリマー材料に埋め込んだ構造繊維からなる。典型的には、構造繊維は、カーボン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、セラミック繊維、ボロン繊維、およびこれらの組み合わせで構成されるグループから選択されるが、カーボン繊維が好ましい。好ましくは、ペダルクランクのポリマー材料は熱硬化性であるが、熱可塑性の材料であってもよい。さらに好ましくは、ポリマー材料がエポキシ樹脂からなる。
【００３９】
ワッシャ３は、ペダルクランク２の材料の弾性率よりも大きい弾性率を有する材料からなる。好ましくは、ワッシャ３は金属製であり、さらに好ましくは、鋼、チタニウム合金、およびアルミニウム合金の中から選択される材料で作られ、ペダルクランク２の材料と同じかまたは異なる材料で作られる。
【００４０】
ペダルクランク２は、自転車のボトム・ブラケット（図示されていない）の軸との連結のための第１端部４と、ペダル（図示されていない）の軸１００との連結のための第２端部５とを有している。
【００４１】
ペダルクランク２の第１端部４は、ペダルクランクの使用において自転車のボトム・ブラケット（図示されていない）の軸が挿入される孔６を有している。
【００４２】
ペダルクランク２の第２端部５には、軸心Ｘを有する孔７が形成されており、ペダルクランクの使用において、この孔７に軸１００が挿入される。孔７は、自転車の中心を基準にしてペダルクランク２の遠位側の面８から、ペダルクランク２の本体内を延びている。図示の実施形態においては、孔７が、自転車の中心を基準にしてペダルクランク２の本体の近位側の面９にまで延びている。換言すると、図示の実施形態においては、孔７が、ペダルクランク２に形成された貫通孔であるが、他の実施形態においては、止まり孔であってもよい。
【００４３】
図示の実施形態の孔７は、内側にピッチＰのねじ切り１０を有する円筒形の孔であるが、代案としては、とくには正方形または六角形といった多角形の断面を有する孔、溝または突起を有する円柱形または円錐形の孔、あるいは少なくともペダルクランク２の遠位側の面８の付近、すなわちワッシャ３の付近の一部分において、他の方法で軸心Ｘを中心とする軸１００およびペダルクランク２の相対回転を防止するように構成されている孔であってよい。
【００４４】
ワッシャ３は、ペダルクランク２の遠位側の面８において、孔７の周囲に延びている。より具体的には、ワッシャ３は孔７の端部９９の近傍まで延びている。
【００４５】
ワッシャ３は、軸１００を挿入することができるよう、ペダルクランク２の孔７の断面に一致し、あるいはペダルクランク２の孔７を含むような形状および寸法の孔１１を有している。孔１１は、軸心Ｘに一致する軸心を有している。図３には、例として、ねじ切り１０の大きい方の径Ｄよりも大径の内径ｄを有するワッシャ３を示している。
【００４６】
ワッシャ３は、実質的に平坦な第１の表面１２、および表面１２の実質的に反対側に位置する第２の表面１３を有している。
【００４７】
ワッシャ３の第２の表面１３は、ペダルクランク２との接触のための円錐形状の面であり、その軸心は、軸心Ｘに一致している。
【００４８】
ペダルクランク２は、ワッシャ３を収容するため、ワッシャ３の形状に一致する形状の座部１４を有しており、とくには座部１４が、ワッシャ３との接触のための円錐面１５を、その軸を軸心Ｘに一致させて有している。
【００４９】
軸心Ｘ方向において、ペダルクランク２の座部１４が、広がりＨ１を有し、ワッシャ３が、広がりＨ２を有し、ペダルクランク２とワッシャ３との間の接触領域が、広がりＨ３を有し、孔７が、広がりＨ４を有している。なお、図３において、ワッシャ３が座部１４の外側にわずかに突き出しているが、代案として、ワッシャ３が座部１４の外縁と同一面であって、すなわちＨ３が実質的にＨ２に等しくてもよく、あるいはワッシャ３が座部１４の外縁よりも低く収容されてもよい。
【００５０】
広がりＨ１、Ｈ２、およびＨ３は、好ましくは、孔７の広がりＨ４よりも小さく、より好ましくは、孔７の広がりＨ４の半分よりも小さく、さらに好ましくは、孔７の広がりＨ４の５分の１よりも小さい。
【００５１】
さらに、最も好ましい実施形態においては、前記広がりＨ１、Ｈ２、およびＨ３が、孔７のねじ切り１０のピッチＰ１つ〜２つ分の範囲の長さである。
【００５２】
さらに、好ましくは、ペダルクランク２の座部１４の円錐面１５およびワッシャ３の円錐面１３のそれぞれが、それぞれペダルクランク２の孔７およびワッシャ３の孔１１の軸心Ｘに直交する平面に対して、５°〜４５°の範囲、より好ましくは２５°〜３５°の範囲の角度αの傾斜を有する。
【００５３】
すでに述べたように、使用時には、ペダルが軸１００を介してペダルクランク・アセンブリ１に連結される。
【００５４】
軸１００は、ワッシャ３の孔１１へと進入して、ペダルクランク２の孔７に連結されるように構成された端部１０１を有している。
【００５５】
図示の実施形態においては、軸１００の端部１０１が、ペダルクランク２の孔７の内側のねじ切り１０に一致するねじ切り１０２を有している。他の実施形態においては、軸１００の端部１０１が、ペダルクランク２の孔７の断面に一致する多角形の断面を有するものであってよく、あるいは畝または溝を備えることができる。
【００５６】
さらに軸１００は、当接面１０３を、典型的には自身のフランジ１０４に形成して有している。
【００５７】
なお、図示の実施形態においては、軸１００が、ワッシャ３の孔１１の内壁が軸１００に接触しないよう、外周の溝１０５を当接面１０３と端部１０１との間に形成してさらに有しているが、他の実施形態においては、溝１０５が存在せず、ワッシャ３の孔１１の内壁が軸１００に接してもよい。
【００５８】
本件出願の出願人は、本発明に係るペダルクランク・アセンブリ１の良好な性能を、次のように説明できると考えている。
【００５９】
軸１００の端部１０１が、ペダルクランク２の孔７へとねじ込まれるとき、当接面１０３が、ワッシャ３の実質的に平坦な表面１２に突き当たる。軸１００によるワッシャ３への押しによって、接触面１３および１５の相対滑りと逆方向の摩擦力Ａ（図３および４Ａ）が生じる。
【００６０】
自転車の使用時に、ペダルが自転車乗りによって押されると、孔７において軸１００がペダルクランク２へと張力をさらに伝える。
【００６１】
自転車乗りが最大の押しをペダルへと作用させる最も厳しい条件において、ペダルクランクの長手方向軸Ｙは、第２端部５をボトム・ブラケットの軸を通過する水平線の上方に位置させつつ、水平線に対して約４５°傾いており、したがって自転車乗りによって加えられる力は、実質的に、図３および４Ａに示されておりペダルクランク２の長手方向中心線Ｙに対して約４５°傾いている矢印Ｆの方向にて、ペダルクランク２へと伝えられる。ここでの説明においては、分かり易くするため、ペダルクランク２の中央面に直交する平面（図４Ａの紙面に直交する平面）内の力の成分、および力Ｆのモーメントまたはトルクを、無視している。
【００６２】
したがって、ペダルクランク２の第２端部５のうち、力Ｆに隣接する領域１６が張力にさらされる一方で、孔７の軸心Ｘに対して反対側の領域１７には、張力が加わることがない。したがって、ペダルクランク２が引っ張り荷重にさらされ、これが領域１６および１７の間に広がる領域１８および１９において、弾性伸びを生じさせようとする。換言すると、ペダルクランク２の孔７が、使用時に「楕円形になる」傾向がある。
【００６３】
ペダル漕ぎの際の繰り返しの荷重サイクルゆえ、とくにはペダルクランク２の遠位側の面８の近傍において、孔７のねじ切り１０（または、孔７の壁面の他の急激な方向の変化点）の溝状の部分に割れのおそれが存在し、結果としてペダルクランク２が疲労によって破損するおそれが存在する。
【００６４】
ペダルクランク２およびワッシャ３の互いの接触面１３、１５を円錐形にすることで、ワッシャ３をペダルクランク２と一緒にひずませる、すなわち「楕円形にする」ことができ、張力の一部を吸収して上述のおそれを軽減することができる。これは、相互の接触面１３および１５の間で矢印Ａの方向に作用する摩擦力が、ペダルクランク２とワッシャ３との間の相対的な滑りを防止するためである。さらに具体的には、領域１６、１８、および１９において、摩擦力Ａが、ペダルクランク２と一緒に一部品として伸びるようにワッシャ３の該当領域を引っ張る一方で、領域１７においては、摩擦力Ａが、ワッシャ３の該当領域をペダルクランク２上での滑りに抗して保持する。
【００６５】
とくには、ワッシャ３の構成材料の弾性率がペダルクランク２の構成材料の弾性率よりも大きいため、ワッシャ３が、孔７の表面領域における張力の大部分を吸収する。
【００６６】
さらには、図３に強調されているように、摩擦力Ａが、ペダルクランク２とワッシャ３との間の接触領域の広がりＨ３の実質的に全体にわたって、軸心Ｘに直交する多数の平面に対して作用する。したがって、ワッシャ３の保持および張力への引っ張りの作用が、実質的にワッシャ３の広がりＨ２の全体、すなわちワッシャ３の本体の全体にわたって分布し、引っ張り応力のうちのより多くの部分が、ワッシャ３そのものによって吸収される。
【００６７】
同様に、座部１４の断面の変化が、ペダルクランク２の応力を、軸心Ｘに直交する平坦な接触面の場合に比べ、より広い材料領域へと分散させる。したがって、局所応力の絶対値が小さくなる。
【００６８】
ペダルクランク２における局所応力の最大値が、より良好な分布およびワッシャ３による吸収の両者ゆえに小さくなるため、孔７の遠位側の面８において割れが開始するおそれが小さくなり、したがってペダルクランク２の疲労寿命が向上する。
【００６９】
図５〜９は、ペダルクランク・アセンブリ１の他の実施形態を示しており、ペダルクランク２とワッシャ３との相互の接触面の面積が、上述の実施形態の場合に比べて大きく設定されており、したがって好都合なことに、摩擦力Ａがさらに大きくなっている。
【００７０】
図４Ｂは、ワッシャ３は周方向に連続的であることが好ましいことを示している。すなわち、ワッシャ３に分割スプリットや切り欠きがあると弾性的になって補強作用が低下するので、ワッシャ３は分割スプリットや切り欠きのない連続的な形状を有している。
【００７１】
詳しくは、図５が、ワッシャ３およびペダルクランク２の相互の接触面２０、２１が、それぞれ２つの変曲点が存在する曲線状の母線を有する回転面であるペダルクランク・アセンブリ１を示している。さらに具体的には、ワッシャ３の接触面２０の母線が、２つの凹部２２、２３およびこれらの間の凸部２４を有しており、ペダルクランク２の接触面２１の母線が、２つの凸部２５、２６およびこれらの間の凹部２７を有している。
【００７２】
３つ以上の変曲点を有する母線を持つ回転面も、相互の接触面として使用することが可能である。
【００７３】
図６は、ワッシャ３およびペダルクランク２の相互の接触面２８、２９が、それぞれ１つの変曲点が存在する曲線状の母線を有する回転面であるペダルクランク・アセンブリ１を示している。さらに具体的には、ワッシャ３の接触面２８の母線が、凹部３０および凸部３１を有しており、ペダルクランク２の接触面２９の母線が、凸部３２および凹部３３を有している。
【００７４】
図７は、ワッシャ３およびペダルクランク２の相互の接触面３４、３５が、それぞれ円弧状の母線を有する回転面であるペダルクランク・アセンブリ１を示している。さらに具体的には、ワッシャ３の相互接触面３４の母線が、凸状であり、ペダルクランク２の接触面３５の母線が、凹状である。円弧の中心Ｃは、軸心Ｘ上には位置していないが、そのような可能性も排除はされず、その場合には、表面３４、３５が球状になる。
【００７５】
さらに図８も、ワッシャ３およびペダルクランク２の相互の接触面３６、３７が、それぞれ円弧状の母線を有する回転面であるペダルクランク・アセンブリ１を示している。この場合には、ワッシャ３の接触面３６の母線が、凹状であり、ペダルクランク２の接触面３７の母線が、凸状である。
【００７６】
図９は、ワッシャ３およびペダルクランク２の相互の接触面３８、３９が、それぞれ階段状の母線を有する回転面であるペダルクランク・アセンブリ１を示している。３つの段が図示されているが、２つ、４つ、またはそれ以上の段を持つ母線を有する回転面も、使用可能である。
【００７７】
上述の各実施形態においては、ペダルクランク２およびワッシャ３の相互の接触面は、全体として孔７の軸心Ｘに対する斜めの推移を有している。さらに具体的には、ワッシャ３の接触面が、全体としてペダルクランク２に向かって収束しており、ペダルクランク２の接触面が、全体としてワッシャ３に向かって広がっている。
【００７８】
図１０は、ワッシャ３およびペダルクランク２の相互の接触面４０、４１が、それぞれ全体として孔７の軸心Ｘに対する斜めの推移を有しているが、上述の各実施形態と比べて反対の向きを有しているペダルクランク・アセンブリ１を示している。詳しくは、ワッシャ３の接触面４０が、全体としてペダルクランク２に向かって広がっており、ペダルクランク２の接触面４１が、全体としてワッシャ３に向かって収束している。さらに具体的には、相互の接触面４０、４１が円錐形であるが、代案として、図５〜９を参照してすでに説明したものと同様の表面であってよい。
【００７９】
また、ペダルクランク２の接触面４１は、ペダルクランク２の遠位側の面８から突き出している座部４２に形成されている。
【００８０】
上述した他の実施形態においても、ワッシャ３を収容すべくペダルクランク２へと凹状の座部１４を、突き出している座部４２によって置換可能であることを、理解すべきである。
【００８１】
上述のさらなる実施例とちょうど同じように、図１１は、ワッシャ３およびペダルクランク２の相互の接触面４３、４４が、それぞれ段差とされ、全体として孔７の軸心Ｘに対して斜めの推移を有しており、ワッシャ３の接触面４３が、全体としてペダルクランク２に向かって広がっており、ペダルクランク２の接触面４４が、全体としてワッシャ３に向かって収束しているペダルクランク・アセンブリ１を示している。
【００８２】
ワッシャ３の摩擦の効果に加え、ペダルクランク２とワッシャ３との間の機械的な拘束によって、ワッシャ３をペダルクランク２と一体の一部品としてさらにひずませて、遠位側の面８の近傍における孔７での割れの発生から、ペダルクランク２をさらに保護することも可能である。
【００８３】
そのような機械的な拘束は、ペダルクランク２の材料の一部がワッシャ３を部分的に覆い、あるいはその反対であるよう、ワッシャ３のための座部１４または４２の周囲においてペダルクランク２および／またはワッシャ３をかしめることによって、達成することができる。これが、図１２に示され、図１３に拡大図にて示されているペダルクランク・アセンブリ１の実施形態に、あくまで例として示されており、ペダルクランク２の材料の一部分４５が、ワッシャ３を部分的に覆っている。図１２および１３に示した実施形態は、他の部分については図１〜４Ｂの実施形態に相当しているが、ペダルクランク２およびワッシャ３の相互の接触面を、上述した他の実施形態に従って作製してもよいことを、理解すべきである。
【００８４】
ペダルクランクが複合材料から作製される場合、同時成型によってワッシャ３をペダルクランク２へと拘束することが、とくに簡単である。ペダルクランク２の複合材料が、硬化時にワッシャに接着して互いの相対運動を防止する。
【００８５】
この場合、ワッシャ３を、かしめの材料４５と同様にワッシャ３を部分的に覆うペダルクランク２の材料によって保持することができ、あるいはワッシャ３の側壁に形成された他の突出部または突起によって保持することができる。
【００８６】
さらなる代案として、図１４の実施形態においては、図１０の実施形態と同様、ワッシャ３の接触面４６が、ペダルクランク２に向かって広がる円錐形であり、ペダルクランク２の接触面４７が、ワッシャ３に向かって収束する円錐形であるが、ワッシャ３を受け止めるための座が、ペダルクランク２における凹状の座部１４である。
【００８７】
この場合、ペダルクランク２の円錐形の接触面４７が座部１４内へと突き出し、ワッシャ３の接触面４６の拡径部内にくさびのように押し込まれている。ペダルクランク２の突起が、孔７に挿入された軸１００の引っ張り応力によって広げられるとき、ワッシャ３へと引っ張りの応力を加え、やはりこの場合にも、摩擦の効果に機械的な効果が追加される。
【００８８】
なお、ペダルクランク２の座部１４とワッシャ３との間に環状のすき間が存在しているが、このすき間が存在しなくてもよい。
【００８９】
自転車乗りによってペダルへと加えられる力の強さが、ペダル漕ぎのサイクルの最中にペダルクランク・アセンブリ１の角度位置の関数として変化するという事実に照らし、機械的拘束の提供に代え、あるいは機械的拘束の提供に加えて、ペダルクランク２およびワッシャ３の相互の接触面を、ペダル漕ぎのサイクルのうちの加わる力が最小である部分に比べ、加わる力がより大きい部分において、摩擦Ａを増加させるように変更することが可能である。
【００９０】
これは、ペダルクランクおよびワッシャの相互の接触面の広がりを、軸心Ｘの周囲の異なる角度位置において異なるようにすることで、達成することができる。
【００９１】
すなわち、図１５および１６に示した実施形態において、ワッシャ３の接触面４９およびペダルクランク２の接触面５０が円錐形であるが、ペダルクランク２の孔７およびワッシャ２の中央の孔１１に対して偏心している。相互の接触面４９、５０を定める円錐の軸心Ｘ１は、好ましくは軸心Ｘと平行であり、好ましくは、軸心Ｘと軸心Ｘ１とによって画定される平面εは、ペダルクランク２の長手方向中心線Ｙに対して３０°〜７０°の範囲の角度βだけ傾いている。
【００９２】
当然ながら、上述した他の相互の接触面も、やはり偏心させることが可能である。
【００９３】
さらなる例として、図１７に示した実施形態においては、ワッシャ３の接触面５１およびペダルクランク２の接触面５２が、軸心Ｘを中心とする角度位置の関数として変化する傾きを有している。図１７においては、ペダルクランク２の長手方向軸Ｙによって定められる２つの角度位置における２つの傾きα’およびα’’が特定されている。
【００９４】
傾きは、軸心Ｘの全周を巡って漸進的な様相で、例えば５°〜４５°の間で変化することができる。とくに実行が容易な実施形態においては、漸進的に変化する傾きを有する接触面５１、５２が、孔７の軸心Ｘに対して傾いた軸を有する円錐面である。
【００９５】
しかしながら、表面５１、５２の傾きが、扇形の領域ごとに変化していてもよく、あるいは最小の傾きを備えて第１の所定の円弧に対して広がる第１領域と、最大の傾きを備えて第２の所定の円弧について広がる第２領域と、最小の傾きと最大の傾きとの間で傾きが徐々に、好ましくは直線的に変化する２つのつなぎ領域とが存在してもよい。
【００９６】
例えば角錐台形状の面またはより一般的な多面体形状の面など、回転面ではない、すなわち円対称性を有していないペダルクランク２およびワッシャ３の相互の接触面を、使用することが可能である。この場合、図１５および１６ならびに図１７の実施形態の場合と同様に、軸心Ｘを中心とするペダルクランク２とワッシャ３との間の相互の回転が、やはり防止される。
【００９７】
あくまで例として、図１８が、ワッシャ３およびペダルクランク２の相互の接触面５３、５４が、それぞれ縁が滑らかにされた正方形の角錐台形状であるペダルクランク・アセンブリ１を示している。
【００９８】
角錐台の基部は、任意の数の辺を有することができ、さらには多面体形状または角錐台形状の相互接触面の場合にも、軸を軸心Ｘに対して傾けることができ、さらには／あるいは偏心させることができる。
【００９９】
さらに、上述のさまざまな実施形態において、ワッシャ３の実質的に平坦な表面１２および／または軸１００の当接面１０３を、刻み付き、溝付き、または他の加工済みの表面に置き換えることができる。また、ワッシャ３の孔１１が円錐形であってよく、あるいはより一般的には、より薄くて軽量である好都合なワッシャ３を得るため、孔１１が、ペダルクランク２との接触のための表面の全体推移に一致する発散または収束の推移を有することができる。
【０１００】
また、ペダルとの連結のための孔７に代え、あるいはペダルとの連結のための孔７に加えて、上述の説明および例示が、ボトム・ブラケットの軸との連結のための孔６にも当てはまることを、当業者であれば理解できるであろう。
【０１０１】
ボトム・ブラケットの軸との連結のための孔６およびペダルとの連結のための孔７のうちの一方または他方を、ペダルクランクと一体に作製される軸によって置き換え、代わりに孔を、それぞれペダルまたはボトム・ブラケットに設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明に係るペダルクランク・アセンブリの部分断面側面図であり、ペダルの軸が連結されている。
【図２】図１のペダルクランク・アセンブリと軸との間の連結領域の一部分を示す拡大断面図である。
【図３】図１のペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域の一部分を示す拡大断面図であり、補強部材へと作用する力が概略的に示されている。
【図４Ａ】図１のペダルクランク・アセンブリのペダルクランクの平面図であり、補強部材へと作用する力が概略的に示されている。
【図４Ｂ】図１のペダルクランク・アセンブリのペダルクランクおよびワッシャを示す部分分解図である。
【図５】本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図である。
【図１２】本発明の別の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図である。
【図１３】図１２のペダルクランク・アセンブリのワッシャとペダルクランクとの間の連結領域を示す拡大断面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図である。
【図１５】本発明の別の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域を示す断面図であり、ペダルクランクおよびワッシャの相互の接触面が、異なる角度位置において異なる広がりを有している。
【図１６】図１５のペダルクランク・アセンブリのペダルクランクの平面図である。
【図１７】本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリのペダル連結領域の断面であり、ペダルクランクおよびワッシャの相互の接触面が、異なる角度位置において異なる広がりを有している。
【図１８】本発明の他の実施形態によるペダルクランク・アセンブリの一部分の斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【外国語明細書】
Bicycle pedal crank assembly and related elements
The present invention refers to a bicycle pedal crank assembly, a pedal crank, and a reinforcing element for a bicycle pedal crank.
Bicycle pedal cranks have a weak point in the areas for coupling with the pedal and for coupling with the bottom bracket, where they have a hole for receiving an axle of the pedal or respectively of the bottom bracket. The hole is typically threaded or in any case with a non-smooth wall to prevent the mutual rotation between the pedal crank and the axle, for example it has a polygonal cross-section, in particular square or hexagonal, or else it is a cylindrical or conical hole having grooves or protrusions.
What these types of hole have in common is an inner surface with sharp direction changes, at which the stresses are concentrated and fractures begin. The fractures, when the pedal crank is subject to repeated loads, like during pedalling, expand without the cyclist having the possibility of noticing it. When the resistant cross-section of the pedal crank has been reduced to the point of no longer being sufficient to bear the load of pedalling, it suddenly breaks, with a serious risk to the cyclist’s safety. This type of break is known as a fatigue break.
The technical problem at the basis of the present invention is to make bicycle pedal cranks safer, in particular increasing their fatigue lifetime.
The invention concerns, in a first aspect thereof, a bicycle pedal crank assembly comprising a pedal crank having a first end for coupling with a bottom bracket and a second end for coupling with a pedal, at least one of said first end and said second end comprising a hole extending from one side - distal or proximal, respectively - of the pedal crank for coupling with an axle of the pedal or of the bottom bracket, respectively, characterised by comprising a reinforcing element or washer extending around the hole in the proximity of or at said side of the pedal crank, having a portion configured for receiving an abutment portion of said axle resting upon it, and in that the pedal crank and the reinforcing element contact along a respective surface not entirely contained within a plane perpendicular to an axis of the hole.
The Applicant has perceived that the main cause of fatigue breaking of the pedal cranks is tensile stress that occurs in the area around the hole when the cyclist pushes on the pedals.
The Applicant has also noted that the maximum tensile stress occurs in the surface area of the hole, on the side from which the axle of the pedal or of the bottom bracket protrudes. 
In the pedal crank assembly according to the invention, thanks to the friction forces arising at the mutual contact surfaces of the pedal crank and the reinforcing element, the latter is able to absorb a part of the stresses in said surface area of the hole, straining with the pedal crank and taking the load off the pedal crank. In this way the residual tensile stress in the pedal crank is no longer enough to start and propagate the fractures at the direction changes of the surface of the hole, and the use of the pedal crank is safer.
Preferably, the mutual contact surfaces have an overall sloping progression with respect to said axis, so that the friction forces are more distributed in the body of the reinforcing element.
In the present description and in the attached claims, by overall sloping progression it is meant to indicate contact surfaces that can locally depart from a conical surface.
Typically, the surface of the hole at least in the portion in the proximity of the reinforcing element is a surface with a non-smooth wall. The axle is thus effectively held at least in the area of maximum stress.
In the direction of the axis of the hole, preferably the mutual contact surfaces have a shorter extent than that of the hole, more preferably less than half the extent of the hole, and even more preferably less than a fifth of the extent of the hole. In this way the overall weight of the pedal crank is reduced.
In a particularly preferred way, in the direction of the axis the extent of the mutual contact surfaces is comprised between one pitch of an inner threading of the hole and twice the pitch.
According to a particularly preferred characteristic of the pedal crank assembly of the present invention, the reinforcing element has a greater modulus of elasticity than that of the pedal crank, so that it is able to absorb a substantial portion of tensile stress of the pedal crank.
Preferably, but not limited thereto, the material used to make the reinforcing element with the desired modulus of elasticity is selected among steel, titanium alloy and aluminium alloy.
In first embodiments, the mutual contact surfaces are conical surfaces.
In this case, the friction forces act upon many planes perpendicular to said axis and continually arranged one adjacent to the other, substantially for the entire extent of the conical contact region. The friction action is therefore exerted uniformly throughout the body of the reinforcing element.
Preferably, the generating line of the mutual contact  surfaces is sloping with respect to a plane perpendicular to the axis by an angle comprised between 5° and 45°, and preferably comprised between 25° and 35°.
In order to increase more the area of the mutual contact surfaces of the pedal crank and the washer and therefore the friction forces, the mutual contact surfaces can be rotational surfaces having a curvilinear generating line with two or more inflexion points, rotational surfaces having a curvilinear generating line with one inflexion point, rotational surfaces having an arc of circumference-shaped generating line, rotational surfaces having a stepped generating line or other surfaces, for example deriving from the combination of the above.
The mutual contact  surfaces of the pedal crank and the washer can also not be rotational surfaces, for example multi-faceted surfaces and preferably frustum of pyramid-shaped surfaces.
In the above embodiments as well as in others, the contact surface of the reinforcing element can overall converge towards the pedal crank and the contact surface of the pedal crank can overall diverge towards the reinforcing element, or vice-versa the contact surface of the reinforcing element can overall diverge towards the pedal crank and the contact surface of the pedal crank can overall converge towards the reinforcing element.
The pedal crank can comprise a recessed seat for housing the reinforcing element.
The pedal crank can alternatively comprise a protruding seat for housing the reinforcing element.
Preferably a mechanical constraint is further provided between the pedal crank and the reinforcing element, so that the mutual sliding thereof is minimized if not nullified. The reinforcing element or washer is thus strained even more as a single piece with the pedal crank, and its efficiency increases.
The mechanical constraint can comprise  a caulking, in particular a caulking of the pedal crank and/or of the reinforcing element around said recessed or protruding seat. 
When the pedal crank is made from a composite material, said mechanical constraint can be accomplished by co-moulding of the reinforcing element in the pedal crank.
The mutual contact surfaces between the pedal crank and the reinforcing element can have a different extent at different angular positions about the axis.
Since the force that the cyclist exerts on the pedal changes in strength during the pedalling cycle and thus as a function of the angular position of the pedal crank assembly, with the above provision it is possible to modify the mutual contact surfaces so as to increase the friction during the portion of the pedalling cycle when the greatest force is exerted compared to the portion of the pedalling cycle when the smallest force is exerted.
In an embodiment, the mutual contact surfaces of the pedal crank and the reinforcing element are eccentric surfaces with respect to the hole.
Preferably, in this case the axis of the mutual contact surfaces is parallel to the axis of the hole and defines therewith a plane sloping with respect to a longitudinal centre line of the pedal crank by an angle comprised between 30° and 70°.
In another embodiment, the mutual contact surfaces of the pedal crank and the reinforcing element have a different slope at different angular positions about the axis.
In a second aspect thereof the invention concerns a bicycle pedal crank having a first end for coupling with an axle of the bottom bracket and a second end for coupling with a pedal, at least one of said first end and said second end comprising a hole extending from one side - distal or proximal, respectively - of the pedal crank for coupling with an axle of the pedal or of the bottom bracket, respectively, characterised by comprising, in the proximity of or at said side, a surface configured for contacting a reinforcing element not entirely contained in a plane perpendicular to an axis of the hole.
The pedal crank preferably has one or more of the features described above in connection with the pedal crank assembly.
In a third aspect thereof the invention concerns a reinforcing element for a bicycle pedal crank, characterised by comprising a hole configured for allowing passage of an axle of the pedal or of the bottom bracket, respectively, a portion configured for receiving an abutment portion of the axle resting upon it, and a surface  configured for contacting the pedal crank not entirely contained within a plane perpendicular to an axis of the hole.
The reinforcing element preferably has one or more of the features described above in connection with the pedal crank assembly.
Further characteristics and advantages of the present invention shall become clearer from the following detailed description of some preferred embodiments thereof, made with reference to the attached drawings, purely as a non-limiting example. In the drawings:
- figure 1 is a partially sectional side view of a pedal crank assembly according to the present invention coupled with the axle of a pedal;
- figure 2 is an enlarged cross-section of a part of the coupling area between the pedal crank assembly and the axle of figure 1;
- figure 3 is an enlarged cross-section of a part of the pedal coupling area of the pedal crank assembly of figure 1, wherein the forces acting on a reinforcing element thereof are schematically shown;
- figure 4A is a plan view of the pedal crank of the pedal crank assembly of figure 1, wherein the forces acting on the reinforcing element are schematically shown;
- figures 4B is a partial exploded view of the pedal crank and washer of the pedal crank assembly of figure 1;
- figures 5 to 11 are sections of the pedal coupling area of pedal crank assemblies according to other embodiments of the present invention;
- figure 12 is a cross-section of the pedal coupling area of a pedal crank assembly according to another embodiment of the present invention;
- figure 13 is an enlarged cross-section of the coupling area between the washer and the pedal crank of the pedal crank assembly of figure 12;
- figure 14 is a cross-section of the pedal coupling area of a pedal crank assembly according to another embodiment of the present invention;
- figure 15 is a cross-section of the pedal coupling area of a pedal crank assembly according to another embodiment of the present invention, wherein the mutual contact surfaces of the pedal crank and the washer have a different extent at different angular positions;
- figure 16 is a plan view of the pedal crank of the pedal crank assembly of figure 15;
- figure 17 is a section of the pedal coupling area of pedal crank assembly according to another embodiment of the present invention, wherein the mutual contact surfaces of the pedal crank and the washer have a different extent at different angular positions; and
- figure 18 is a partial perspective view of a pedal crank assembly according to another embodiment of the present invention.
With reference to figures 1 to 4B, a pedal crank assembly 1 according to a first embodiment of the invention comprises a pedal crank 2 and at least one reinforcing element or washer 3.
The pedal crank 2 can be made from metallic material, typically light alloys like aluminium alloys, or else from composite material. The composite material used preferably comprises structural fibres embedded in a polymeric material. Typically, the structural fibres are selected from the group consisting of carbon fibres, glass fibres, aramidic fibres, ceramic fibres, boron fibres and combinations thereof, carbon fibres being preferred. Preferably, the polymeric material of the pedal crank is thermosetting, but it could be a thermoplastic material. More preferably, the polymeric material comprises an epoxy resin.
The washer 3 is made from a material with a greater modulus of elasticity than the modulus of elasticity of the material of the pedal crank 2. Preferably, the washer 3 is metallic and even more preferably it is made from a material selected among steel, titanium alloys and aluminium alloys, the same as or different from those of the pedal crank 2.
The pedal crank 2 has a first end 4 for coupling with the axle of a bicycle bottom bracket (not shown) and a second end 5 for coupling with an axle 100 of a pedal (not shown).
The first end 4 of the pedal crank 2 comprises a hole 6 in which, in use of the pedal crank, the axle of the bicycle bottom bracket (not shown) is inserted.
The second end 5 of the pedal crank 2 comprises a hole 7, having an axis X, in which, in use of the pedal crank, the axle 100 is inserted. The hole 7 extends in the body of the pedal crank 2 from the distal side 8 of the pedal crank 2, with reference to the centre of the bicycle. In the illustrated embodiment, the hole 7 extends up to the proximal side 9 of the body of the pedal crank 2, with reference to the centre of the bicycle. In other words, in the illustrated embodiment the hole 7 is a through hole made in the pedal crank 2, but in alternative embodiments it could be a blind hole.
The hole 7 of the illustrated embodiment is a cylindrical hole having an internal threading 10 having a pitch P, but it could alternatively be a hole with polygonal, in particular square or hexagonal, cross-section, a cylindrical or conical hole having grooves or protrusions, or a hole configured in another way to prevent the mutual rotation of the axle 100 and of the pedal crank 2 about axis X, at least in a portion in the proximity of the distal side 8 of the pedal crank 2 and therefore in the proximity of the washer 3.
The washer 3 extends around the hole 7 at the distal side 8 of the pedal crank 2.  More specifically, the washer 3 extends close to the edge 99 of the hole 7.
The washer 3 has a hole 11 of a shape and size matching the cross-section of the hole 7 of the pedal crank 2, or such as to include it, to allow the insertion of the axle 100. The hole 11 has an axis coinciding with axis X.  In figure 3, for example, a washer 3 with an inner diameter d greater than the major diameter D of the threading 10 is shown.
The washer 3 has a first substantially flat surface 12 and a second surface 13 substantially opposite surface 12.
The second surface 13 of the washer 3, for contacting the pedal crank 2, is a conical surface, having its axis coinciding with the axis X. 
The pedal crank 2 has a seat 14 for receiving the washer 3, of a shape matching the shape of the washer 3, and in particular having a conical surface 15 for contacting the washer 3, with its axis coinciding with the axis X.
In the direction of axis X, the seat 14 of the pedal crank 2 has an extent H1 and the washer 3 has an extent H2, the contact zone between the pedal crank 2 and the washer 3 has an extent H3 and the hole 7 has an extent H4. It should be noted that, although in figure 3 the washer 3 slightly protrudes outside of the seat 14, it could alternatively be flush with the outer edge of the seat 14, and thus H3 would be substantially equal to H2, or else the washer 3 could be housed beneath the outer edge of the seat 14. 
The extents H1, H2 and H3 are preferably less than the extent H4 of the hole 7, more preferably less than half the extent H4 of the hole 7, even more preferably less than one fifth of the extent H4.
Moreover, in the most preferred embodiment, said extents H1, H2 and H3 are comprised between one and two pitches P of the threading 10 of the hole 7.
Preferably, moreover, the conical surface 15 of the seat 14 of the pedal crank 2 and the conical surface 13 of the washer 3, respectively, are sloping with respect to a plane perpendicular to the axis X of the hole 7 of the pedal crank 2 and of the hole 11 of the washer 3, respectively, by an angle α comprised between 5° and 45° and even more preferably comprised between 25° and 35°.
As stated, in use a pedal is coupled with the pedal crank assembly 1 through the axle 100.
The axle 100 has an end portion 101 configured for passing in the hole 11 of the washer 3 and for coupling in the hole 7 of the pedal crank 2.
In the illustrated embodiment, the end portion 101 of the axle 100 has a threading 102 matching the internal threading 10 of the hole 7 of the pedal crank 2. In other embodiments the end portion 101 of the axle 100 could have a polygonal cross-section or could be equipped with ridges or grooves, matching the cross-section of the hole 7 of the pedal crank 2.
The axle 100 also has an abutment surface 103, typically made in a flange 104 thereof.
It should be noted that in the illustrated embodiment, the axle 100 also has a peripheral throat 105 arranged between the abutment surface 103 and the end portion 101, so that the inner wall of the hole 11 of the washer 3 does not contact the axle 100, but in alternative embodiments the throat 105 could be missing, the inner wall of the hole 11 of the washer 3 contacting the axle 100.
The Applicant believes that the good performance of the pedal crank assembly 1 according to the invention can be explained as follows.
When the end portion 101 of the axle 100 is screwed into the hole 7 of the pedal crank 2, the abutment surface 103 goes into abutment onto the substantially flat surface 12 of the washer 3.The thrust of axle 100 onto the washer 3 creates friction forces A (figures 3 and 4A) that oppose the mutual sliding of the contact surfaces 13 and 15.
In use of the bicycle, when the cyclist pushes on the pedals, the axle 100 further transmits a tensile force to the pedal crank 2, at the hole 7.
In the most critical condition, wherein the cyclist exerts the maximum thrust on the pedal, the longitudinal axis Y of the pedal crank is sloping by about 45° with respect to the horizontal, with the second end 5 above the horizontal passing through the axle of the bottom bracket, and the force exerted by the cyclist is transferred onto the pedal crank 2 substantially in the direction of the arrow F illustrated in figures 3 and 4A, sloping by about 45° with respect to the longitudinal centre line Y of the pedal crank 2. In the present description, for the sake of simplicity, the force component in the plane perpendicular to the middle plane of the pedal crank 2 (plane perpendicular to the plane of figure 4A) and the moment of the force F or torque are neglected.
The region 16 of the second end 5 of the pedal crank 2 adjacent to the force F is therefore subject to a tensile force, whereas the opposite region 17 with respect to the axis X of the hole 7 is not subject to any tensile force. The pedal crank 2 is therefore subject to a tensile load, which tends to induce an elastic elongation at the regions 18 and 19 extending between the regions 16 and 17. In other words, the hole 7 of the pedal crank 2 has, in use thereof, the tendency to “become oval”. 
Due to the repeated load cycles during pedalling, there is the risk of cracks in the throats of the threading 10 of the hole 7 - or of the other sharp  direction changes of the wall of the hole 7 -, especially in the proximity of the distal side 8 of the pedal crank 2, and of consequent breaking by fatigue of the pedal crank 2.
The mutual contact surfaces 13, 15 of the pedal crank 2 and the washer 3 made conical allow the washer 3 to strain or “become oval” together with the pedal crank 2, and to absorb part of the tensile force, reducing the aforementioned risks. This is because the friction forces acting in the direction of the arrows A between the mutual contact surfaces 13 and 15 prevent the mutual sliding between the pedal crank 2 and the washer 3. More specifically, in the regions 16, 18 and 19 the friction forces A draw the corresponding region of the washer 3 into elongation as a single piece with the pedal crank 2, whereas in the region 17 the friction forces A hold the corresponding region of the washer 3, opposing its sliding on the pedal crank 2.
In particular, thanks to the modulus of elasticity of its constituent material that is greater than the modulus of elasticity of the constituent material of the pedal crank 2, the washer 3 absorbs a substantial part of the tensile stress in the surface region of the hole 7.
Moreover as highlighted in figure 3, the friction forces A act upon many planes perpendicular to the axis X, substantially for the entire extent H3 of the contact region between the pedal crank 2 and the washer 3. The holding and the drawing into tension actions of the washer 3 are therefore distributed substantially along its entire extent H2 and therefore in its entire body, increasing the portion of tensile stress absorbed by the washer 3 itself.
Similarly, the change in the cross-section of the seat 14 spreads the stresses in the pedal crank 2 over a greater region of material compared with the case of flat contact surface perpendicular to axis X. The absolute value of the local stresses is therefore low. 
Since the maximum values of the local stresses in the pedal crank 2 are smaller, both because of their better distribution and because they are absorbed by the washer 3, the risk of cracks starting on the distal side 8 at the hole 7 is reduced and therefore the fatigue lifetime of the pedal crank 2 is increased.
Figure 4B illustrates that the washer 3 is preferably continuous.  More specifically, the washer 3 is continuous in form without splits or notches which would render it elastic and diminish its reinforcement action.
Figures 5 to 9 represent alternative embodiments of the pedal crank assembly 1, wherein the mutual contact surfaces of the pedal crank 2 and the washer 3 are of increased area compared with the case of the embodiment described above, and therefore the friction forces A are advantageously further increased.
In particular, figure 5 shows a pedal crank assembly 1 wherein the mutual contact surfaces 20, 21 of the washer 3 and of the pedal crank 2, respectively, are rotational surfaces having a curvilinear generating line with two inflexion points. More specifically, the generating line of the contact surface 20 of the washer 3 has two concave portions 22, 23 and a convex portion 24 between them, and the generating line of the contact surface 21 of the pedal crank 2 has two convex portions 25, 26 and a concave portion 27 between them.
Mutual contact surfaces that are rotational surfaces with a generating line having more than two inflexion points can also be used.
Figure 6 shows a pedal crank assembly 1 wherein the mutual contact surfaces 28, 29 of the washer 3 and of the pedal crank 2, respectively, are rotational surfaces having a curvilinear generating line with one inflexion point. More specifically, the generating line of the contact surface 28 of the washer 3 has a concave portion 30 and a convex portion 31, and the generating line of the contact surface 29 of the pedal crank 2 has a convex portion 32 and a concave portion 33.
Figure 7 shows a pedal crank assembly 1 wherein the mutual contact surfaces 34, 35 of the washer 3 and of the pedal crank 2, respectively, are rotational surfaces having an arc of circumference-shaped generating line. More specifically, the generating line of the mutual contact surface 34 of the washer 3 is convex, and the generating line of the contact surface 35 of the pedal crank 2 is concave. The centre C of the arc of circumference does not lie on the axis X, but this possibility is also not ruled out, in which case the surfaces 34, 35 would be spherical.
Figure 8 also shows a pedal crank assembly 1 wherein the mutual contact surfaces 36, 37 of the washer 3 and of the pedal crank 2, respectively, are rotational surfaces having an arc of circumference-shaped generating line. In this case, the generating line of the contact surface 36 of the washer 3 is concave and the generating line of the contact surface 37 of the pedal crank 2 is convex.
Figure 9 shows a pedal crank assembly 1 wherein the mutual contact surfaces 38, 39 of the washer 3 and of the pedal crank 2, respectively, are rotational surfaces having a stepped generating line. Although three steps are illustrated, rotational surfaces having a generating line with two, four or more steps can be used.
In the above described embodiments, the mutual contact surfaces of the pedal crank 2 and the washer 3 have an overall sloping progression with respect to the axis X of the hole 7. More specifically, the contact surface of the washer 3 overall converges towards the pedal crank 2, and the contact surface of the pedal crank 2 overall diverges towards the washer 3.
Figure 10 shows a pedal crank assembly 1 wherein the mutual contact surfaces 40, 41 of the washer 3 and of the pedal crank 2, respectively, have an overall sloping progression with respect to the axis X of the hole 7, but with opposite orientation with respect to the above described embodiments. In particular, the contact surface 40 of the washer 3 overall diverges towards the pedal crank 2, and the contact surface 41 of the pedal crank 2 overall converges towards the washer 3. The mutual contact surfaces 40, 41 are more specifically conical, but they could alternatively be surfaces similar to those described above with reference to figures 5 to 9.
The contact surface 41 of the pedal crank 2 is also made in a seat 42 protruding from the distal side 8 of the pedal crank 2.
It should be understood that also in the other described embodiments, the seat 14 recessed into the pedal crank 2 for receiving the washer 3 can be replaced by a protruding seat 42.
Just as a further example of the above, figure 11 shows a pedal crank assembly 1 wherein the mutual contact surfaces 43, 44 of the washer 3 and of the pedal crank 2, respectively, are stepped, with an overall sloping  progression with respect to the axis X of the hole 7, with the contact surface 43 of the washer 3 overall diverging towards the pedal crank 2, and the contact surface 44 of the pedal crank 2 overall converging towards the washer 3.
Additionally to the effect of friction on the washer 3, it is possible to make the washer 3 strain even more as a single piece with the pedal crank 2, and thus protect more the pedal crank 2 against arising of cracks at the hole 7 in the proximity of the distal side 8, through a mechanical constraint between the pedal crank 2 and the washer 3. 
Such a mechanical constraint can be accomplished by caulking the pedal crank 2 and/or the washer 3 around the seat 14 or 42 for the washer 3, so that a part of the material of the pedal crank 2 partially covers the washer 3 or vice-versa. This is shown by way of an example only in the embodiment of the pedal crank assembly 1 shown in figure 12 and in the enlarged view of figure 13, wherein a part 45 of the material of the pedal crank 2 partially covers the washer 3. The embodiment shown in figures 12 and 13 corresponds as for the rest with the embodiment of figures 1 to 4B, but it should be understood that the mutual contact surfaces of the pedal crank 2 and the washer 3 could be made according to the other above described embodiments.
In case the pedal crank is made from composite material it is particularly simple to constrain the washer 3 to the pedal crank 2 through co-moulding. When the composite material of the pedal crank 2 is cured it adheres to the washer 3 and prevents any relative mutual movement.
In this case the washer 3 can be held by means of the material of the pedal crank 2 that partially covers the washer 3, similarly to the caulking material 45, or else through other projections or protrusions made in the side wall of the washer 3.
As a further alternative, in the embodiment of figure 14 the contact surface 46 of the washer 3 is conical diverging towards the pedal crank 2, and the contact surface 47 of the pedal crank 2 is conical converging towards the washer 3, analogously to the embodiment of figure 10, but the seat for receiving the washer 3 is a recessed seat 14 in the pedal crank 2. 
In that case, the conical contact surface 47 of the pedal crank 2 protrudes within the seat 14 and wedges into the flaring of the contact surface 46 of the washer 3. When the protrusion of the pedal crank 2 expands because of the tensile stress of the axle 100 inserted in the hole 7, it places the washer 3 under tensile stress adding in this case also a mechanical effect to the effect of friction.
It should be noted that between the seat 14 of the pedal crank 2 and the washer 3 there is an annular clearance 48, which could nevertheless be missing.
In view of the fact that the force that the cyclist exerts on the pedal changes in strength during the pedalling cycle as a function of the angular position of the pedal crank assembly 1, alternatively or additionally to providing a mechanical constraint, it is possible to modify the mutual contact surfaces of the pedal crank 2 and the washer 3 so as to increase the friction A during the portion of the pedalling cycle when the greater force is exerted with respect to the portion of the pedalling cycle when the smallest force is exerted.
This can be obtained by providing for the extent of the mutual contact surfaces of the pedal crank and the washer at different angular positions around the axis X to be different.
Thus, in the embodiment shown in figures 15 and 16, the contact surface 49 of the washer 3 and the contact surface 50 of the pedal crank 2 are conical, but eccentric with respect to the hole 7 of the pedal crank 2 and to the central hole 11 of the washer 2. The axis X1 of the cone that defines the mutual contact surfaces 49, 50 is preferably parallel to the axis X, and preferably defines, with the axis X, a plane ε sloping with respect to the longitudinal centre line Y of the pedal crank 2 by an angle β comprised between 30° and 70°.
Of course, the other mutual contact surfaces described above could also be made eccentric.
As a further example, in the embodiment shown in figure 17, the contact surface 51 of the washer 3 and the contact surface 52 of the pedal crank 2 have variable slopes as a function of the angular position around the axis X. In figure 17 the two slopes α’ and α’’ are identified at the two angular positions defined by the longitudinal axis Y of the pedal crank 2.
The slope can vary for example between 5° and 45°, in a gradual manner all around the axis X. In an embodiment that is particularly simple to carry out, the contact  surfaces 51, 52 with gradually variable slope are conical surfaces with sloping axis with respect to the axis X of the hole 7.
The slope of the surfaces 51, 52 can however vary also in sectors, or also there can be a first sector that extends for a first predetermined arc of circumference with a minimum slope, a second sector that extends for a second predetermined arc of circumference with a maximum slope, and two join sectors where the slope varies gradually, preferably linearly, between the minimum slope and the maximum slope.
Mutual contact surfaces of the pedal crank 2 and the washer 3 that are not rotational surfaces, i.e. that do not have circular symmetry, like for example frustum of pyramid-shaped surfaces or more generally faceted surfaces, can be used. In this case, similarly to the case of the embodiment of figures 15 to 16 and of figure 17, the mutual rotation between the pedal crank 2 and the washer 3 about the axis X is also prevented.
Only as  an example figure 18 shows a pedal crank assembly 1 wherein the mutual contact surfaces 53, 54 of the washer 3 and of the pedal crank 2, respectively, are frustum of square pyramid-shaped surfaces, with smoothed edges.
The base of the pyramid can have any number of sides; moreover, also in the case of multi-facetted or pyramid-shaped mutual contact surfaces, the axis can be sloping and/or eccentric with respect to the axis X.
Moreover, in the various embodiments described above, the substantially flat surface 12 of the washer 3 and/or the abutment surface 103 of the axle 100 could be replaced by a knurled, grooved or otherwise textured surface. Moreover, the hole 11 of the washer 3 could be conical or more generally could have a divergent or convergent progression corresponding to the overall progression of its surface for contacting with the pedal crank 2, so as to obtain a thinner washer 3, of advantageously less weight.
Those skilled in the art will also understand that what has been described and illustrated applies to the hole 6 for coupling with the axle of the bottom bracket, as an alternative or in addition to the hole 7 for coupling with the pedal.
One or other of the hole 6 for coupling with the bottom bracket axle and the hole 7 for coupling with the pedal can also be replaced by an axle made integrally with the pedal crank, a hole being instead provided in the pedal or in the bottom bracket, respectively.
1. Bicycle pedal crank assembly (1) comprising a pedal crank (2) having a first end (4) for coupling with a bottom bracket and a second end (5) for coupling with a pedal, at least one of said first end (4) and said second end (5) comprising a hole (7) extending from a side (8) of the pedal crank (2) for coupling with an axle (100) of the pedal or of the bottom bracket, respectively, characterised by comprising a reinforcing element (3) extending around the hole (7) in the proximity of said side (8) of the pedal crank (2), having a portion (12) configured for receiving on abutment portion (103) of said axle (100) resting upon it, and in that the pedal crank (2) and the reinforcing element (3) contact along a respective surface (13, 15; 20, 21; 28, 29; 34, 35; 36, 37; 38, 39; 40, 41; 43, 44; 46, 47; 49, 50; 51, 52; 53, 54) not entirely contained within a plane perpendicular to an axis (x) of the hole (7). 
2. Pedal crank assembly (1) according to claim 1, characterised in that the mutual contact  surfaces (13, 15; 20, 21; 28, 29; 34, 35; 36, 37; 38, 39; 40, 41; 43, 44; 46, 47; 49, 50; 51, 52; 53, 54) have an overall sloping progression with respect to the axis (X).
3. Pedal crank assembly (1) according to claim 1 or 2, characterised in that in the direction of the axis (X), the extent (H1, H2) of said mutual contact surfaces (13, 15; 20, 21; 28, 29; 34, 35; 36, 37; 38, 39; 40, 41; 43, 44; 46, 47; 49, 50; 51, 52; 53, 54) is shorter than the extent (H4) of the hole (7).
4. Pedal crank assembly (1) according to claim 3, characterised in that in the direction of the axis (X), the extent (H1, H2) of said mutual contact surfaces (13, 15; 20, 21; 28, 29; 34, 35; 36, 37; 38, 39; 40, 41; 43, 44; 46, 47; 49, 50; 51, 52; 53, 54) is shorter than half the extent (H4) of the hole (7).
5. Pedal crank assembly (1) according to claim 4, characterised in that in the direction of the axis (X), the extent (H1 H2) of said mutual contact surfaces (13, 15; 20, 21; 28, 29; 34, 35; 36, 37; 38, 39; 40, 41; 43, 44; 46, 47; 49, 50; 51, 52; 53, 54) is shorter than one fifth of the extent (H4) of the hole (7).
6. Pedal crank assembly (1) according to one of the previous claims, characterised in that in the direction of the axis (X), the extent (H1 H2) of said mutual contact surfaces (13, 15; 20, 21; 28, 29; 34, 35; 36, 37; 38, 39; 40, 41; 43, 44; 46, 47; 49, 50; 51, 52; 53, 54) is comprised between one pitch (P) of an internal threading (10) of the hole (7) and twice the pitch (P).
7. Pedal crank assembly (1) according to any one of the previous claims, characterised in that the reinforcing element (3) has a greater modulus of elasticity than that of the pedal crank (2).
8. Pedal crank assembly (1) according to any one of the previous claims, characterised in that the reinforcing element (3) is made from a material selected from the group comprised of steel, titanium alloy and aluminium alloy.
9. Pedal crank assembly (1) according to any one of the previous claims, characterised in that the mutual contact  surfaces (13, 15; 40, 41; 46, 47; 49, 50) are conical surfaces.
10. Pedal crank assembly (1) according to claim 9, characterised in that the generating line of the conical mutual contact surfaces (13, 15; 40, 41; 46, 47; 49, 50) is sloping with respect to a plane perpendicular to the axis (X) by an angle (α) comprised between 5° and 45°.
11. Pedal crank assembly (1) according to any one of claims 1 to 8,  characterised in that the mutual contact  surfaces (20, 21; 28, 29) are rotational surfaces having a curvilinear generating line with at least one inflexion point.
12. Pedal crank assembly (1) according to claim 11, characterised in that the curvilinear generating line (20, 21) has at least two inflexion points.
13. Pedal crank assembly (1) according to any one of claims 1 to 8, characterised in that the mutual contact  surfaces (38, 39; 43, 44) are rotational surfaces having a stepped generating line.
14. Pedal crank assembly (1) according to any one of claims 1 to 8, characterised in that the mutual contact  surfaces (34, 35; 36, 37) are rotational surfaces having an arc of circumference-shaped generating line.
15. Pedal crank assembly (1) according to any one of claims 1 to 8, characterised in that the mutual contact  surfaces (53, 54) are multi-faceted surfaces.
16. Pedal crank assembly (1) according to claim 15, characterised in that the mutual contact  surfaces (53, 54) are frustum of pyramid-shaped surfaces.
17. Pedal crank assembly (1) according to any one of the previous claims, characterised in that the contact surface (13; 20; 28; 34; 36; 38; 49; 51; 53) of the reinforcing element (3) overall converges towards the pedal crank (2), and the contact surface (15; 21; 29; 35; 37; 39; 50; 52; 54) of the pedal crank (2) overall diverges towards the reinforcing element (3).
18. Pedal crank assembly (1) according to any one of claims 1 to 16, characterised in that the contact  surface (40; 43; 46) of the reinforcing element (3) overall diverges towards the pedal crank (2), and the contact  surface (41; 44; 47;) of the pedal crank (2) overall converges towards the reinforcing element (3).
19. Pedal crank assembly (1) according to any one of the previous claims, characterised in that the pedal crank (2) comprises a recessed seat (14) for housing the reinforcing element (3).
20. Pedal crank assembly (1) according to any one of claims 1 to 18, characterised in that the pedal crank (2) comprises a protruding seat (42) for housing the reinforcing element (3).
21. Pedal crank assembly (1) according to any one of the previous claims, characterised by a mechanical constraint between the pedal crank (2) and the reinforcing element (3).
22. Pedal crank assembly (1) according claim 21, characterised in that said mechanical constraint comprises a caulking (45). 
23. Pedal crank assembly (1) according to claim 22, characterised in that the pedal crank (2) comprises a recessed seat (14) for housing the reinforcing element (3),and said mechanical constraint comprises a caulking (45) of the pedal crank (2) or of the reinforcing element (3) around the seat (14) for the reinforcing element (3). 
24. Pedal crank assembly (1) according to claim 22, characterised in that the pedal crank (2) comprises a protruding seat (42) for housing the reinforcing element (3), and said mechanical constraint comprises a caulking (45) of the pedal crank (2) or of the reinforcing element (3) around said seat (42).
25. Pedal crank assembly (1) according to claim 21, characterised in that the pedal crank (2) is made from a composite material and said mechanical constraint is accomplished by co-moulding of the reinforcing element (3) in said pedal crank (2).
26. Pedal crank assembly (1) according to any one of the previous claims, characterised in that the mutual contact  surfaces (49, 50; 51, 52) between the pedal crank (2) and the reinforcing element (3) have a different extent at different angular positions about the axis (X).
27. Pedal crank assembly (1) according to claim 26, characterised in that the mutual contact  surfaces (49, 50) between the pedal crank (2) and the reinforcing element (3) are eccentric surfaces with respect to the hole (7).
28. Pedal crank assembly (1) according to claim 27, characterised in that the axis (X1) of the mutual contact  surfaces (49, 50) is parallel to the axis (X), and defines, with the axis (X), a plane (ε) sloping with respect to a longitudinal centre line (Y) of the pedal crank (2) by an angle (β) comprised between 30° and 70°.
29. Pedal crank assembly (1) according to claim 26, characterised in that the mutual contact  surfaces (51, 52) of  the pedal crank (2) and the reinforcing element (3) have a different slope (α’, α’’) at different angular positions about the axis (X).
30. Bicycle pedal crank (2) having a first end (4) for coupling with an axle of the bottom bracket and a second end (5) for coupling with a pedal, at least one of said first end (4) and said second end (5) comprising a hole (7) extending from a side (8) of the pedal crank (2) for coupling with an axle (100) of the pedal or respectively of the bottom bracket, characterised by comprising, in the proximity of said side (8), a surface (15; 21; 29; 35; 37; 39; 41; 44; 47; 50; 52; 54) configured for contacting a reinforcing element (3) not entirely contained within a plane perpendicular to an axis (x) of the hole (7). 
31. Pedal crank (2) according to claim 30, characterised in that the contact surface (15; 21; 29; 35; 37; 39; 47; 50; 52; 54) defines a recessed seat (14) in the pedal crank (2).
32. Pedal crank according to claim 30, characterised in that the contact surface (41; 44) defines a protrusion (42) in the pedal crank (2).
33. Pedal crank (2) according to any one of   claims 30 to 32, characterised in that the contact surface (15; 21; 29; 35; 37; 39; 41; 44; 47; 50) is a  rotational surface.
34. Pedal crank (2) according to claim 33, characterised in that the rotational surface is a conical surface (15; 41; 47; 50).
35. Pedal crank (2) according to claim 33, characterised in that the rotational  surface (21, 29) has a curvilinear generating line with at least one inflexion point.
36. Pedal crank (2) according to claim 33, characterised in that the rotational surface (39, 44) has a stepped generating line.
37. Pedal crank (2) according to claim 33, characterised in that the rotational surface (35, 37) has an arc of circumference-shaped generating line.
38. Pedal crank (2) according to one of claims 30 to 32, characterised in that the contact surface (54) is multi-faceted.
39. Pedal crank (2) according to claim 38, characterised in that the contact  surface (54) is  frustum of pyramid-shaped.
40. Pedal crank (2) according to any one of claims 30 to 39, characterised in that the contact surface (50;52) has a different extent at different angular positions about the axis (X).
41. Pedal crank (2) according to claim 28, characterised in that the contact  surface (50) is an eccentric surface with respect to the hole (7).
42. Pedal crank (2) according to claim 40, characterised in that the contact  surface (52) has a different slope (α’, α’’) at different angular positions about the axis (X).
43. Reinforcing element (3) for a bicycle pedal crank, characterised by comprising a hole configured for allowing passage of an axle (100) of the pedal or of the bottom bracket, respectively, a portion (12) configured for receiving an abutment portion (103) of said axle (100) resting upon it, and a surface (13; 20; 28; 34; 36; 38; 40; 43; 46; 49; 51; 53) configured for contacting the pedal crank not entirely contained within a plane perpendicular to an axis (X) of the hole (11).
44. Reinforcing element (3) according to claim 43, characterised in that the abutment surface (12) comprises an abutment surface (12) essentially opposed the contact surface (13; 20; 28; 34; 36; 38; 40; 43; 46; 49; 51; 53).
45. Reinforcing element (3) according to claim 43 or 44, characterised in that the contact  surface (13; 40; 46; 49) is conical.
46. Reinforcing element (3) according to claim 43 or 44, characterised in that the contact  surface is a rotational surface (20; 28) having a curvilinear generating line with at least one inflexion point.
47. Reinforcing element (3) according to claim 43 or 44,  characterised in that the contact  surface is a rotational surface (34; 36) having an arc of circumference-shaped generating line.
48. Reinforcing element (3) according to claim 43 or 44,  characterised in that the contact  surface is a rotational surface having a stepped generating line (39; 43).
49. Reinforcing element (3) according to claim 43 or 44, characterised in that the contact surface (53) is multi-faceted.
50. Reinforcing element (3) according to claim 49, characterised in that the contact surface is a frustum of pyramid-shaped surface (53).
51. Reinforcing element (3) according to one of claims 43 to 50, characterised in that the contact surface (49) is eccentric with respect to the hole (7).
A bicycle pedal crank assembly (1) is disclosed, comprising a pedal crank (2) having a first end for coupling with a bottom bracket and a second end for coupling with a pedal, at least one of said first end and said second end comprising a hole (7) extending from a side (8) of the pedal crank (2) for coupling with an axle (100) of the pedal or of the bottom bracket, respectively, characterised by comprising a reinforcing element (3) extending around the hole (7) in the proximity of said side (8) of the pedal crank (2), having a portion (12) configured for receiving on abutment portion (103) of said axle (100) resting upon it, and in that the pedal crank (2) and the reinforcing element (3) contact along a respective surface (13, 15) not entirely contained within a plane perpendicular to an axis (X) of the hole (7).
(Fig. 2)
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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