(57)【要約】 【課題】従来の技術よりも簡単かつ実用的で、信頼性の高いアセンブリを提供する。【解決手段】自転車のボトム・ブラケット・アセンブリ（１）が、長手軸心Ｘ−Ｘを所定の方向に沿って延伸させて有するととともに、第１の端部（４）および第２の端部（３）を有しているシャフト（２）と、第１の端部（４）に近接する位置においてインナ・リング（４１０）にシャフト（２）が挿入されるとともに、アウタ・リング（４１１）がハウジングボックス（１０）の第１の端部（１２）に組み合わせられた第１のアダプタ（４２）に結合されている第１の軸受（４１）と、第２の端部（３）に近接する位置においてインナ・リング（３１０）にシャフト（２）が挿入されるとともに、アウタ・リング（３１１）がハウジングボックス（１０）の第２の端部（１１）に組み合わせられた第２のアダプタ（３２）に結合されている第２の軸受（３１）とを有している。【選択図】図１
2007223590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車のボトム・ブラケット・アセンブリ（１）であって、
長手軸心Ｘ−Ｘを所定の方向に沿って延伸させて有するととともに、第１の端部（４）および第２の端部（３）を有しているシャフト（２）と、
前記第１の端部（４）に近接する位置において前記シャフト（２）が挿入される第１のリング（４１０）と、自転車のフレームに位置する当該ボトム・ブラケット・アセンブリ（１）のハウジングボックス（１０）の第１の端部（１２）に組み合わせられるように構成された第１のアダプタ（４２）に結合されている第２のリング（４１１）とを有している第１の軸受（４１）と、
前記第２の端部（３）に近接する位置において前記シャフト（２）が挿入される第１のリング（３１０）と、前記ハウジングボックス（１０）の第２の端部（１１）に組み合わせられるように構成された第２のアダプタ（３２）に結合されている第２のリング（３１１）とを有している第２の軸受（３１）と、
前記第１のリング（４１０、３１０）が前記所定の方向の両方向に動かないようにするために、前記第１のリング（４１０、３１０）に作用する前記第１および第２の軸受（４１、３１）の前記第１のリング（４１０、３１０）の第１の固定手段（３０、４０、３５、３６、４６、５６、１３５、１３６）と、
を有しており、
前記第１および第２のアダプタ（４２、３２）のうちの少なくとも一方のアダプタ（３２）が、前記ハウジングボックス（１０）の前端面（１３）に当接して機能するように構成された第１の当接面（７８）と、前記第１および第２の軸受（４１、３１）のうちの少なくとも一方の軸受（３１）の第２のリング（３１１）に当接して機能するように構成された第２の当接面（７７）とを有しており、
他方の軸受（４１）の第２のリング（４１１）が、他方のアダプタ（４２）に対して前記所定の方向の両方向について自由に移動できるボトム・ブラケット・アセンブリ。
【請求項２】
請求項１において、前記第１のリングが、軸受のインナ・リングであり、前記第２のリングが、軸受のアウタ・リングであるボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項３】
請求項１または２において、前記シャフト（２）の前記第１の端部（４）に結合された第１のクランク・アーム（４０）と、
前記シャフト（２）の前記第２の端部（３）に結合された第２のクランク・アーム（３０）と、
をさらに有しており、
前記第１および第２のクランク・アーム（４０、３０）のうちの少なくとも一方が、前記シャフト（２）に対して前記所定の方向に沿って軸心方向に可動であるとともに、該第１および第２のクランク・アーム（４０、３０）のうちの少なくとも一方が前記第１および第２の軸受（４１、３１）のうちの少なくとも一方を前記シャフト（２）に対する軸心方向の位置に固定するために前記所定の方向に沿って前記第１のリング（４１０、３１０）の少なくとも一方に対して軸心方向の押圧力を作用させる軸心方向の位置において、シャフトのそれぞれの端部（４、３）に固定可能であるボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項４】
請求項３において、前記第１のクランク・アーム（４０）が、シャフトの前記第１の端部（４）に、前記所定の方向に沿って前記第１のクランク・アーム（４０）とシャフトの前記第１の端部（４）との間の相対的な移動を許容する形状による第１の結合によって結合されるボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項５】
請求項４において、前記形状による第１の結合が、溝による結合であるボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項６】
請求項４において、前記形状による第１の結合が、四角形の面による結合であるボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項７】
請求項４〜６の何れか一項において、前記第１の固定手段が、シャフト（２）に対して固定されて、前記第１のリング（３１０、４１０）の少なくとも一方に対して前記第１のクランク・アーム（４０）の反対側において作用し、前記第１のリング（３１０、４１０）の前記少なくとも一方を前記シャフト（２）上の軸心方向の位置に固定する第１の当接要素（３５、１３６）を有しているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項８】
請求項７において、前記第１の当接要素（３５、１３６）が、前記シャフト（２）に一体に形成された段部によって形成されているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項９】
請求項７において、前記第１の当接要素（３５、１３６）が、前記第２のクランク・アーム（３０）の前端面によって形成されているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項１０】
請求項７〜９の何れか一項において、前記第１の固定手段に、前記第１および第２の軸受（４１、３１）の間において前記シャフト（２）が挿入され、前記第１の固定手段が前記第１および第２の軸受（４１、３１）の第１のリング（４１０、３１０）に当接して作用する第１のスペーサ（５６）をさらに有しており、
前記第１の当接要素（３５）が、シャフトの前記第２の端部（３）に形成され、前記第２の軸受（３１）の第１のリング（３１０）に対して前記第１のスペーサ（５６）の反対側において作用し、前記第１および第２の軸受（４１、３１）の第１のリング（４１０、３１０）を前記シャフト（２）上の軸心方向の位置に固定するボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項１１】
請求項４〜１０の何れか一項において、前記第２のクランク・アーム（３０）が、前記シャフト（２）と一体に形成されているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項１２】
請求項４〜１０の何れか一項において、前記第２のクランク・アーム（３０）が、締め代を伴う圧入によって前記シャフト（２）に結合されているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項１３】
請求項４〜１０の何れか一項において、前記第２のクランク・アーム（３０）が、シャフトの前記第２の端部（３）に、前記所定の方向に沿って前記第２のクランク・アーム（３０）とシャフトの前記第２の端部（３）との間の相対的な移動を許容する形状による第２の結合によって、結合されているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項１４】
請求項１３において、前記第１の当接要素（１３６）が、シャフトの前記第１の端部（４）に形成され、前記第１の軸受（４１）の第１のリング（４１０）に対して前記第１のクランク・アーム（４０）の反対側において作用して、前記第１の軸受（４１）を前記シャフト（２）上の軸心方向の位置に固定し、
前記第１の固定手段が、シャフトの前記第２の端部（３）において前記シャフト（２）上に形成され、前記第２の軸受（３１）の第１のリング（３１０）に対して前記第２のクランク・アーム（３０）の反対側において作用し、前記第２の軸受（３１）を前記シャフト（２）上の軸心方向の位置に固定する第２の当接要素（１３５）を有しているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項１５】
請求項１３または１４において、前記形状による第２の結合が、溝による結合であるボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項１６】
請求項１３または１４において、前記形状による第１の結合が、四角形の面による結合であるボトム・ブラケット・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、前記アダプタ（４２、３２）が、前記ハウジングボックス（１０）の内側に収容されるように構成されているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項１８】
請求項１７において、前記所定の方向の両方向について前記第２のリング（３１１）の移動を防止するため、前記第２のリング（３１１）に作用する前記少なくとも１つの軸受（３１）の第２のリング（３１１）の第２の固定手段（４２、７６、７７）を有しているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項１９】
請求項１８において、前記第２の固定手段が、前記少なくとも１つのアダプタ（３２）に形成された前記第２の当接面（７７）と、前記第２のリング（３１１）に対して前記少なくとも１つのアダプタ（３２）の反対側において作用する第２のスペーサ（７６）とを有しており、
前記第２のスペーサ（７６）が、他方のアダプタ（４２）によって前記第２のリング（３１１）に押し付けられるボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項２０】
請求項１９において、前記少なくとも１つのアダプタ（３２）が、前記第１の当接面（７８）が形成されるフランジ（３７）を有しているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項２１】
請求項１〜１６の何れか一項において、前記アダプタ（１４２、１３２）が、前記ハウジングボックス（１０）に片持ち梁状に取り付けられるように構成されているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項２２】
請求項２１において、前記所定の方向に沿って前記ハウジングボックス（１０）の内側に向かう前記第２のリング（３１１）の移動を防止するため、前記第２のリング（３１１）に作用する前記少なくとも１つの軸受（３１）の第２のリング（３１１）の第３の固定手段を有しているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項２３】
請求項２２において、前記第３の固定手段が、前記第２のリング（３１１）のための前記当接面（１７７）を有しているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項２４】
請求項１〜２３の何れか一項において、前記シャフト（２）が、前記第１および第２の端部（４、３）の直径よりも大きい直径を有する中央本体部（５）を有しているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項２５】
請求項５または１５において、前記溝による結合が、前記長手軸心Ｘ−Ｘと平行に延びる結合要素（４００）を有しているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項２６】
請求項２５において、前記結合要素（４００）が、つながった曲面によって形成される複数の尾根および複数の溝を有しているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項２７】
請求項２６において、シャフトに形成された溝が、先細りの軸心方向内側部分（４０１）を有しているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項２８】
請求項１〜２７の何れか一項において、前記シャフト（２）が、第１の素材層、および前記第１の素材層と別個でありかつ前記第１の素材層を覆っている少なくとも１つの第２の素材層を有しているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項２９】
請求項２８において、前記第１および少なくとも１つの第２の素材層が、同じ材料から作られているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項３０】
請求項１〜２９の何れか一項において、それぞれの軸受（３１、４１）を外部の環境から保護するように構成され、それぞれのアダプタ（１３２、１４２）と前記シャフト（２）との間で機能するように配置された少なくとも１つの第１のガスケット（２６０）、および
前記軸受（３１）をハウジングボックス（１０）の内部から保護するように構成され、前記アダプタ（１３２）と前記シャフト（２）との間で機能するように配置された少なくとも１つの第２のガスケット（２７０）
をさらに有しているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項３１】
長手軸心Ｘ−Ｘを所定の方向に沿って延伸させて有するととともに、クランク・アーム（３０、４０）との結合のための少なくとも１つの端部（３、４）を有しているシャフト（２）と、
シャフトの前記端部（４）との結合のため、長手軸心Ｘ−Ｘを前記所定の方向に沿って延伸させて有する孔（４３）を有している少なくとも１つのクランク・アーム（４０）と、を有しており、
シャフトの前記端部（４）および前記結合孔（４３）が、一致する形状のそれぞれの結合用外形（４００）を有している自転車のクランク・アーム・アセンブリ（１）であって、
前記結合用外形（４００）が、前記長手軸心Ｘ−Ｘと平行に延びるそれぞれの結合要素によって形成されていることを特徴とするクランク・アーム・アセンブリ（１）。
【請求項３２】
請求項３１において、前記結合用外形（４００）が、溝付きの外形であり、前記結合要素が、シャフトの前記端部（４）および前記クランク・アーム（４０）の前記結合孔（４３）に形成された複数の尾根および複数の溝を有しているクランク・アーム・アセンブリ（１）。
【請求項３３】
請求項３２において、前記尾根および溝が、つながった曲面によって形成されているクランク・アーム・アセンブリ（１）。
【請求項３４】
請求項３２または３３において、シャフト（２）に形成された溝が、先細りの軸心方向内側部分（４０１）を有しているクランク・アーム・アセンブリ（１）。
【請求項３５】
長手軸心Ｘ−Ｘを所定の方向に沿って延伸させて有する本体を有しており、該本体がクランク・アーム（３０、４０）との結合のための端部（３、４）を有している自転車のボトム・ブラケット・アセンブリのためのシャフト（２）であって、
シャフトの前記端部（３、４）が、前記長手軸心Ｘ−Ｘと平行に延びる結合要素によって形成される結合用外形（４００）を有していることを特徴とするシャフト（２）。
【請求項３６】
自転車のボトム・ブラケット・アセンブリのシャフト（２）との結合のための孔（４３）を有する本体を有しており、前記結合孔（４３）が所定の方向に沿って延びる長手軸心Ｘ−Ｘを有している自転車のクランク・アーム（３０、４０）であって、
前記結合孔（４３）が、前記長手軸心Ｘ−Ｘと平行に延びる結合要素によって形成される結合用外形（４００）を有していることを特徴とする自転車のクランク・アーム。
【請求項３７】
長手軸心Ｘ−Ｘを所定の方向に沿って延伸させて有する第１の本体を有しており、該第１の本体が第１の素材層を有している自転車のボトム・ブラケット・アセンブリのためのシャフト（２）であって、
前記第１の素材層と別個でありかつ前記第１の素材層を覆っている少なくとも１つの第２の素材層を有していることを特徴とするシャフト。
【請求項３８】
請求項３７において、前記第１および少なくとも１つの第２の素材層が、同じ材料から作られているシャフト（２）。
【請求項３９】
請求項３７または３８において、前記第１の本体が実質的に円筒形であり、前記少なくとも１つの第２の素材層が、前記第１の本体の外側に同軸に配置された少なくとも１つの第２の実質的に円筒形の本体を形成しているシャフト（２）。
【請求項４０】
自転車のボトム・ブラケット・アセンブリ（１）であって、
長手軸心Ｘ−Ｘを所定の方向に沿って延伸させて有しているシャフト（２）と、
前記シャフトの端部（３、４）が挿入された少なくとも１つの軸受（３１、４１）と、
前記少なくとも１つの軸受（３１、４１）に結合され、自転車のフレームにある当該ボトム・ブラケット・アセンブリのハウジングボックス（１０）に組み合わせられるように構成されているアダプタ（１３２、１４２）と、
前記少なくとも１つの軸受（３１、４１）を外部の環境から保護するように構成され、前記アダプタ（１３２、１４２）と前記シャフト（２）との間で機能するように配置される第１のガスケット（２６０）と、
を有しており、
さらに、前記少なくとも１つの軸受（３１、４１）をハウジングボックス（１０）の内側から保護するように構成され、前記アダプタ（１３２、１４２）と前記シャフト（２）との間で機能するように配置される第２のガスケット（２７０）を有していることを特徴とするボトム・ブラケット・アセンブリ。
【請求項４１】
請求項４０において、前記第１および第２のガスケット（２６０、２７０）が、前記少なくとも１つの軸受（３１、４１）に対して両側に配置されているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項４２】
請求項４０または４１において、前記第１のガスケット（２６０）が、弾性材料から作られた第１の環状の部材（２６４）に組み合わせられた第１の剛性のリング（２６２）を有しているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項４３】
請求項４２において、前記第１の環状の部材（２６４）が、前記アダプタ（１３２）の直径よりもわずかに小さい直径を有する半径方向外側の自由端、および前記シャフト（２）に接する半径方向内側の自由端を有しているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項４４】
請求項４３において、前記第１の環状の部材（２６４）の前記半径方向内側の自由端が、前記シャフト（２）に形成された環状の座（２６５）に収容されているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項４５】
請求項４０〜４４の何れか一項において、前記第１の環状の部材（２６４）が、クランク・アームの前壁に当接して協働するように構成された環状の突起を有しているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項４６】
請求項４４または４５において、前記第１の環状の部材（２６４）が、前記第１の剛性のリング（２６２）の上に位置するフィン（２６６）を前記半径方向外側の自由端に有するとともに、縁部（２６８）を前記半径方向内側の自由端に有しており、前記第１の剛性のリング（２６２）が、前記縁部（２６８）によって支持されているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項４７】
請求項４０〜４６の何れか一項において、前記第２のガスケット（２７０）が、弾性材料から作られた第２の環状の部材（２７４）に組み合わせられた第２の剛性のリング（２７２）を有しているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項４８】
請求項４７において、前記第２の環状の部材（２７４）が、前記アダプタ（１３２）に接する半径方向外側の自由端、および前記シャフト（２）の直径よりもわずかに大きい直径を有する半径方向内側の自由端を有しているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項４９】
請求項４８において、前記第２の環状の部材（２７４）の半径方向外側の自由端が、前記アダプタ（１３２）に形成された環状の座（２７６）に収容されているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【請求項５０】
請求項４７〜４９の何れか一項において、前記第２の環状の部材（２７４）が、前記第２の環状の部材（２７４）の半径方向外側の自由端に、前記第２の剛性のリング（２７２）を少なくとも部分的に覆うシースを有しているボトム・ブラケット・アセンブリ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車のボトム・ブラケット・アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
公知のとおり、自転車のボトム・ブラケット・アセンブリは、シャフトおよびシャフトの両端に組み合わせられた２つのクランク・アームを有している。シャフトは、クランク・アームとは別個の部品として製作可能であり、あるいは２つのクランク・アームのうちの一方と一緒に１つの部品として製作することが可能である。
【０００３】
自転車のボトム・ブラケット・アセンブリにおいて、クランク・アームとシャフトとを一体に結合させてなり、あるいはクランク・アームとシャフトとを１つの部品として製作してなる構成部品は、典型的には、クランク・アーム・アセンブリという表現で特定される。
【０００４】
ボトム・ブラケット・アセンブリは、シャフトを自転車のフレームに適切に設けられたハウジングボックスに収容することによって、自転車に取り付けられる。ハウジングボックスに対するボトム・ブラケット・アセンブリの回転は、１対の転がり軸受にシャフトが挿入されることによって達成される。それぞれの軸受は、シャフトにおいてクランク・アームに近接するそれぞれのシャフト本体部に配置されている。ボトム・ブラケット・アセンブリが自転車のフレームに取り付けられたとき、それぞれの軸受が、シャフトとフレームに適切に設けられたハウジングボックスとの間で機能するように配置される。
【０００５】
典型的には、シャフトへの軸受の取り付けシステムは、軸受が、ひとたびシャフトに取り付けられたならば、自転車のフレームに設けられたハウジングボックスにおいてボトム・ブラケット・アセンブリの正確な配置のための正確な基準を提供することができ、かつハウジングボックスの存在しうる寸法誤差および／または考えられるシャフトの膨張を、自転車のフレームに対するボトム・ブラケット・アセンブリの正確な位置決めを損なうことなく補償できるように、検討されている。
【０００６】
特許文献１には、それぞれがクランク・アームをそれぞれの半シャフトと一体に形成している２つのクランク・アセンブリを有するボトム・ブラケット・アセンブリが記載されている。図２に示されているように、２つの半シャフトが互いに入れ子に結合されており、両者の間に軸受（右側の軸受）のインナ・リングを固定している。一方で、他方の軸受（左側の軸受）のインナ・リングは、シャフトに対して軸心方向に自由に平行移動可能である。両方の軸受のアウタ・リングの軸心方向の平行移動は、それぞれのアダプタによってハウジングボックスの内側方向にしないようにされており、外側方向の移動については自由である。このボトム・ブラケット・アセンブリにおいては、インナ・リングが固定されている方の軸受（右側の軸受）が、自転車のフレームのハウジングボックスにボトム・ブラケット・アセンブリを取り付けるために基準を備えている一方で、インナ・リングが自由に平行移動できる方の軸受（左側の軸受）が、ハウジングボックスの存在しうる寸法誤差およびシャフトについて考えられる膨張の補償を可能にしている。
【０００７】
本件出願の出願人は、特許文献１に記載されているボトム・ブラケット・アセンブリについて、いくつかの欠点に気が付いた。
【０００８】
第１の欠点は、ボトム・ブラケット・アセンブリを自転車のフレームに取り付ける際の困難性に関係する。そのような取り付けは、実際のところ、左側の半シャフトがハウジングボックスに挿入される前に、左側の軸受に左側の半シャフトを挿入し、次いで半シャフトをハウジングボックスに挿入した後で、左側の軸受を該当のアダプタに当接するまで半シャフト上で平行移動させる必要がある。しかしながら、本件出願の出願人は、軸受を半シャフトに対して移動させることが、通常はどちらも鋼から作られている軸受と半シャフトとの間の圧入を変更するために、かなりの力を加えなければならない点、およびこのような組み立て工程においては、実際にはアセンブリがほぼ完全に組み立てられていて、左側ベアリングへのアクセス領域がきわめて小さいために、決して簡単ではないことに気が付いた。
【０００９】
第２の欠点は、自転車のフレームのハウジングボックスにおいて２つの半シャフトを入れ子状に結合することが困難である点に関係する。実際、２つのクランク・アセンブリの間の結合は、典型的には高精度の結合であり、したがってハウジングの内側で、すなわち作業者にとって視覚的基準を持つことができない中で、２つの半シャフトを互いに挿入することは、複数回の試行によってのみ達成することができ、時間がかかり面倒である。
【００１０】
第３の欠点は、自転車のフレームのハウジングボックスに取り付けられた後のボトム・ブラケット・アセンブリが、信頼性に乏しい点に関係する。実際、本件出願の出願人は、軸心方向の荷重がペダル漕ぎの際に通常予想される荷重よりもわずかに上方であるだけで、シャフトすなわちクランク・アームを自転車のフレームの中央面に対して移動させ、自転車を使用不能にしてしまうために充分であることに気が付いた。
【００１１】
第４の欠点は、シャフト上で軸受の軸心方向の位置を固定するために、軸受のインナ・リングとシャフトとの間に圧入をもたらす必要がある点に関係する。実際、このような種類の結合は、動作時にシャフトそのものに望ましくない応力を引き起こすばかりか、シャフトへの軸受の取り付け作業を複雑にする。
【特許文献１】米国特許第6,116,114号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本件出願の出願人は、シャフト上に軸受を取り付けるためのシステムであって、上述の従来技術の文献に記載のシステムよりも簡単であり、より実用的であって信頼性が高い新規なシステムを特定した。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
したがって、本発明は、その第１の態様において、自転車のボトム・ブラケット・アセンブリであって、長手軸心Ｘ−Ｘを所定の方向に沿って延伸させて有するととともに、第１の端部および第２の端部を有しているシャフトと、前記第１の端部に近接する位置において前記シャフトが挿入される第１のリングと、自転車のフレームにある前記ボトム・ブラケット・アセンブリのハウジングボックスの第１の端部に組み合わせられるように構成された第１のアダプタに結合されている第２のリングとを有している第１の軸受と、前記第２の端部に近接する位置において前記シャフトが挿入される第１のリングと、前記ハウジングボックスの第２の端部に組み合わせられるように構成された第２のアダプタに結合されている第２のリングとを有している第２の軸受と、前記第１のリングが前記所定の方向の両方向に移動しないようにするために前記第１のリングに作用する前記第１および第２の軸受の前記第１のリングの第１の固定手段とを有しており、前記第１および第２のアダプタのうちの少なくとも一方のアダプタが、前記ハウジングボックスの前端面に当接して機能するように構成された第１の当接面と、前記第１および第２の軸受のうちの少なくとも一方の軸受の第２のリングに当接して機能するように構成された第２の当接面とを有しており、他方の軸受の第２のリングが、他方のアダプタに対して前記所定の方向の両方向について自由に移動できるボトム・ブラケット・アセンブリに関する。
【００１４】
好都合なことに、本発明のボトム・ブラケット・アセンブリにおいては、軸受が両者とも、自転車のフレームの中央面に対するクランク・アームの正確な位置決めが損なわれることがないようシャフトに対して固定され、少なくとも１つの軸受の第２のリングの移動の自由度によって、ハウジングボックスに生じうる寸法誤差を、たとえかなりの程度であっても補償することができ、さらに／あるいはシャフトの膨張を補償することができる。実際、自由なリングが、シャフトの対する軸受の位置を、アダプタに対する軸受の位置と無関係にしている。したがって、アダプタが一般的にはアルミニウム合金などの軽量な材料から作られ、それらの壁面が通常は薄くて弾性的である点に鑑み、アダプタに対して自由であるリングの平行移動が、より容易であり、必要とされる労苦が、上述の従来技術の解決手段において必要とされる労苦よりも少ない。
【００１５】
好ましくは、第１のリングが、軸受のインナ・リングであり、第２のリングが、軸受のアウタ・リングである。
【００１６】
好ましくは、本発明のボトム・ブラケット・アセンブリは、前記シャフトの前記第１の端部に結合された第１のクランク・アームと、前記シャフトの前記第２の端部に結合された第２のクランク・アームとをさらに有しており、前記第１および第２のクランク・アームのうちの少なくとも一方が、前記シャフトに対して前記所定の方向に沿って軸心方向に可動であるとともに、該第１および第２のクランク・アームのうちの少なくとも一方が前記第１および第２の軸受のうちの少なくとも一方を前記シャフトに対する軸心方向の位置に固定するために前記所定の方向に沿って前記第１のリングの少なくとも一方に対して軸心方向の押圧力を作用させる軸心方向の位置において、シャフトのそれぞれの端部に固定可能である。
【００１７】
好都合には、本発明のボトム・ブラケット・アセンブリにおいては、シャフト上の所望の軸心方向の位置への少なくとも１つの軸受は、単純に、シャフトのそれぞれの端部に沿って軸心方向に可動であり、かつそのまま所定の軸心方向の位置に固定できるクランク・アームによって前記少なくとも１つの軸受に加えられる押圧力の作用を利用することによって固定される。したがって、そのような軸受のシャフト上への取り付けが、単に軸受をシャフトに組み合わせ、軸受をシャフト上の所定の位置に固定するためにクランク・アームをシャフトに対して軸心方向に移動させるだけでよいため、迅速かつ容易である。したがって、上述の先行技術文献に記載されているボトム・ブラケット・アセンブリと異なり、本発明のボトム・ブラケット・アセンブリは、軸受とシャフトとの間の圧入を必要としない。したがって、本発明のアセンブリのシャフトにおいては、好都合なことに、上述の先行技術文献に記載のアセンブリのシャフトに比べ応力が小さい。
【００１８】
さらに好都合なことには、自転車のフレームに適切に設けられたハウジングボックスへのボトム・ブラケット・アセンブリの取り付けも、シャフトとクランク・アームとの間の結合が自転車のフレームに設けられたハウジングボックスの外側であるため、作業者が目視できるので、迅速かつ容易である。
【００１９】
好ましくは、前記第１のクランク・アームが、シャフトの前記第１の端部に、前記所定の方向に沿って前記第１のクランク・アームとシャフトの前記第１の端部との間の相対的な移動を許容する形状による第１の結合によって結合される。好都合なことに、軸受とシャフトとの間の形状による結合は、従来技術の圧入に比べてシャフトに加わる応力が小さい。
【００２０】
本発明のボトム・ブラケット・アセンブリの第１の好ましい実施形態においては、前記形状による第１の結合が、例えば本件出願と同じ出願人の欧州特許出願第05425377号に記載されている結合のような、溝による結合である（上記欧州特許出願は、このような種類の結合を記載している部位に関し、ここでの言及によって本明細書に取り入れられたものとする）。好ましくは、溝による結合は、後述するように、直線状の母線をシャフトおよびクランク・アームの結合孔の軸心と平行に有する形式の結合である。
【００２１】
本発明のボトム・ブラケット・アセンブリの第２の好ましい実施形態においては、前記形状による第１の結合が、四角形の面による結合である
【００２２】
好ましくは、前記第１の固定手段が、シャフトに対して固定されて、前記第１のリングの少なくとも一方に対して前記第１のクランク・アームの反対側において作用し、前記第１のリングの前記少なくとも一方を前記シャフト上の軸心方向の位置に固定する第１の当接要素を有している。好都合なことに、当接要素が、シャフトのそれぞれの端部に沿って可動であるクランク・アームによって軸受に加えられる軸心方向の押圧力に対し、反作用をもたらし、そのように軸受のシャフト上での位置の固定を確実にする。
【００２３】
本発明のボトム・ブラケット・アセンブリのとくに好ましい実施形態においては、前記第１の当接要素が、前記シャフトに一体に形成された段部によって形成されている。好都合なことに、クランク・アームによって軸受に加えられる軸心方向の押圧力に対する反作用を、弾性リングや類似の要素などといった追加の要素を使用する必要なく得ることができる。
【００２４】
あるいは、前記第１の当接要素を、前記第２のクランク・アームの前端面によって形成してもよい。好都合なことに、この場合には、シャフトに段部を設ける必要がなく、シャフトの製造が簡単になる。
【００２５】
好ましくは、前記第１の固定手段に、前記第１および第２の軸受の間において前記シャフトが挿入され、前記第１および第２の軸受の第１のリングに当接して作用する第１のスペーサをさらに有しており、前記第１の当接要素が、シャフトの前記第２の端部に形成され、前記第２の軸受の第１のリングに対して前記第１のスペーサの反対側において作用し、前記第１および第２の軸受の第１のリングを前記シャフト上の軸心方向の位置に固定する。好都合なことに、シャフト上での両方の軸受を、シャフトの該当の端部で軸心方向に可動であるただ１つのクランク・アームによって両方の軸受に加えられる軸心方向の押圧力にて、所定の位置に固定することができる。さらに、２つの軸受の間に配置されたスペーサが、シャフトの中央部を外側にて覆い、シャフトをペダル漕ぎの際にシャフトに主として加わる曲げ応力に対して強くしている。
【００２６】
本発明のボトム・ブラケット・アセンブリの上述の好ましい実施形態において、前記第２のクランク・アームを、前記シャフトと一体に形成することができ、あるいは締め代を伴う圧入によって前記シャフトに結合させることができ、さらには第１のクランク・アームとシャフトの該当の端部との間の結合に関して上述した第１の結合と同一の形状による第２の結合、すなわち前記所定の方向に沿って前記第２のクランク・アームとシャフトの前記第２の端部との間の相対的な移動を許容する結合によって、前記シャフトに結合することもできる。
【００２７】
形状による結合によって第２のクランク・アームがシャフトの第２の端部に結合される特定の実施形態において、前記第１の当接要素が、シャフトの前記第１の端部に形成され、前記第１の軸受の第１のリングに対して前記第１のクランク・アームの反対側において作用して、前記第１の軸受を前記シャフト上の軸心方向の位置に固定し、前記第１の固定手段が、シャフトの前記第２の端部において前記シャフト上に形成され、前記第２の軸受の第１のリングに対して前記第２のクランク・アームの反対側において作用し、前記第２の軸受を前記シャフト上の軸心方向の位置に固定する第２の当接要素を有している。この場合、シャフト上での各軸受が、シャフトのそれぞれの端部において軸心方向に可動であるそれぞれのクランク・アームによって、そのような軸受に加えられる軸心方向の押圧力によって、所定の位置に固定される。
【００２８】
本発明のボトム・ブラケット・アセンブリの第１の好ましい実施形態においては、前記アダプタが、前記ハウジングボックスの内側に収容されるように構成されている。
【００２９】
好ましくは、この場合には、本発明のボトム・ブラケット・アセンブリは、前記所定の方向の両方向について前記第２のリングの移動を防止するため、前記第２のリングに作用する前記少なくとも１つの軸受の第２のリングの第２の固定手段を有している。好都合なことに、軸受の第２のリングが、前記所定の方向の両方向の移動に抗して固定されるため、ペダル漕ぎの際に通常予想される軸心方向の応力を超える軸心方向の応力であっても、シャフトを自転車のフレームに設けられたハウジングボックスに対して動かすことはできず、上述のハウジングボックスにおけるボトム・ブラケット・アセンブリの取り付けのための正確な基準がもたらされる。
【００３０】
より好ましくは、前記第２の固定手段が、前記第２の当接面と、前記第２のリングに対して前記少なくとも１つのアダプタの反対側において作用する第２のスペーサとを有しており、前記第２のスペーサが、他方のアダプタによって前記第２のリングに押し付けられる。好都合なことに、他方の軸受に組み合わせられたアダプタによって軸受のアウタ・リングとの当接に押しやられる第２のスペーサを使用することによって、ハウジングボックスの考えられる寸法誤差が存在しても、軸受のアウタ・リングを固定できるよう保証される。実際、スペーサの位置は、そのような誤差によって左右されることがなく、シャフトの膨張によって自由に動くことができる他方の軸受の位置を定めることもない。
【００３１】
好ましくは、前記少なくとも１つのアダプタが、前記第１の当接面が形成されるフランジを有している。そのようなフランジは、自転車のフレームに適切に設けられたハウジングボックスに対してボトム・ブラケット・アセンブリの位置を一意に決定するために、シャフト上の所定の位置に固定された軸受のアウタ・リングの当接面と協働する。
【００３２】
本発明のボトム・ブラケット・アセンブリの第２の好ましい実施形態においては、前記アダプタが、前記ハウジングボックスに片持ち梁状に取り付けられるように構成されている。
【００３３】
好ましくは、この場合には、本発明のボトム・ブラケット・アセンブリは、前記所定の方向に沿って前記ハウジングボックスの内側に向かう前記第２のリングの移動を防止するため、前記第２のリングに作用する前記少なくとも１つの軸受の第２のリングの第３の固定手段を有している。好都合なことに、２つの軸受のうちの一方の第２のリングを、前記所定の方向の２つの方向のうちの一方について固定することで、自転車のフレームに適切に設けられたハウジングボックスにボトム・ブラケット・アセンブリを位置決めするための基準がもたらされる一方で、他方の軸受の第２のリングが前記所定の方向の２方向に自由に移動できることで、ハウジングボックスの寸法誤差を補償することができる。
【００３４】
好ましくは、前記第３の固定手段が、前記第２のリングのための前記当接面を有している。
【００３５】
本発明のボトム・ブラケット・アセンブリのさらなる好ましい実施形態においては、前記シャフトが、前記第１および第２の端部の直径よりも大きい直径を有する中央本体部を有している。そのようなシャフトは、好都合にも、ペダル漕ぎの際に加わる曲げ応力に対して高い耐性を有している。
【００３６】
さらに、本件出願の出願人は、シャフト‐クランク・アームの結合が形状による結合である場合について、クランク・アームおよびシャフトの端部の結合用の外形をいかに単純に製作するかについて検討を行った。
【００３７】
実際、本件出願の出願人は、従来技術のボトム・ブラケット・アセンブリにおいては、そのような種類の結合が、シャフトの端部およびクランク・アームの本体に設けられた対応する結合用の孔に、軸心方向に先細りの結合用外形によって製作されていることに気が付いた。すなわち、シャフトとクランク・アームとの間の結合が、クランク・アームをシャフトの端部に嵌め合わせ、クランク・アームをシャフトとクランク・アームとの先細りの外形の締め代による機械的な結合によって当接するまで、シャフトに対して軸心方向に移動させることによって実行されている。
【００３８】
従来技術のボトム・ブラケット・アセンブリのシャフトおよびクランク・アームにおいて典型的に使用されている結合用の外形の例が、例えば「ＩＳＩＳ  Ｄｒｉｖｅ‐Ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｐｌｉｎｅ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｓｔａｎｄａｒｄ」、ＩＳＩＳ  Ｄｒｉｖｅ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ、２００１年に記載されている公知のＩＳＩＳ規格の結合である。そのような結合は、シャフトおよびクランク・アームの尾根および溝について所定の形状および正確な寸法値を有するそれぞれの溝付きの結合用外形によって製作されている。
【００３９】
とくに、ＩＳＩＳ規格によれば、シャフトの端部およびクランク・アームの孔が、円錐面の締め代による結合を形成するために、軸心方向の向きにわずかに先細りの溝付きの外形（軸に対して１°の傾き）を有している。
【００４０】
しかしながら、本件出願の出願人は、上述の先細りの外形を製作することが、とくには例えば溝付きの外形などといった複雑な結合用外形の場合に、シャフト上でのクランク・アームの正しい位置決めを達成するためにきわめて狭い結合用の公差を設ける必要があるため、きわめて困難かつ高価であることに気が付いた。これが、上述の構成部品の製造コストに悪影響を及ぼすことは明らかである。
【００４１】
そこで、本件出願の出願人は、現在公知のものよりも費用対効果が高く、かつより単純であるシャフト‐クランク・アームの結合用外形を検討した。
【００４２】
したがって、本発明は、その第２の態様において、長手軸心Ｘ−Ｘを所定の方向に沿って延伸させて有するととともに、クランク・アームとの結合のための少なくとも１つの端部を有しているシャフトと、シャフトの前記端部との結合のため、長手軸心Ｘ−Ｘを前記所定の方向に沿って延伸させて有する孔を有している少なくとも１つのクランク・アームとを有しており、シャフトの前記端部および前記結合孔が、一致する形状のそれぞれの結合用外形を有している自転車のクランク・アーム・アセンブリであって、前記結合用外形が、前記長手軸心Ｘ−Ｘと平行に延びるそれぞれの結合要素によって形成されていることを特徴とするクランク・アーム・アセンブリに関する。
【００４３】
したがって、好都合なことに、シャフトおよびクランク・アームの相互の結合用外形が、直線状かつ平行な母線を有する外形であり、現在公知の先細りの外形に比べてはるかに簡単に製作でき、したがってより費用対効果が高い。さらに好都合なことには、直線状かつ平行な母線を有する外形を使用することで、シャフトに対するクランク・アームの軸心方向の位置を、例えば間隔ワッシャを利用して自由に選択することができる。
【００４４】
上述のクランク・アーム・アセンブリのシャフトは、ボトム・ブラケット・アセンブリのシャフトの一部であってよく（この場合、ボトム・ブラケット・アセンブリは２つの別個の部品を一体に結合して構成される）、あるいはボトム・ブラケット・アセンブリのシャフトと同じであってよい（この場合、ボトム・ブラケット・アセンブリが１つの部品で構成される）。
【００４５】
好ましくは、前記結合用外形が、溝付きの外形であり、前記結合要素が、シャフトの前記端部および前記クランク・アームの前記結合孔に形成された複数の尾根および複数の溝を有している。
【００４６】
さらに好ましくは、前記尾根および溝が、ここでの言及によって本明細書に取り入れられたものとする本件出願と同じ出願人の欧州特許出願第05425377.8号の記載に従い、つながった曲面によって形成されている。この種の溝付きの外形は、例えばクランク・アームが複合材料から作られている場合など、溝付きの外形を単一方向の構造繊維を有する構成部品に製作しなければならない場合に、鋭い縁および深い溝がないので上述の単一方向の構造繊維の破損または損傷の可能性が最小限であり、とくに好都合である。
【００４７】
好ましくは、シャフトに形成される溝が、先細りの軸心方向内側部分を有している。これにより、シャフト上に軸受のためのより大きな当接面を製作することができ、あるいは軸受と当接面との間におそらくは配置されるスペーサ部材のために、より大きな当接面を製作することができる。
【００４８】
本発明は、その第３の態様において、長手軸心Ｘ−Ｘを所定の方向に沿って延伸させて有する本体を有しており、該本体がクランク・アームとの結合のための端部を有している自転車のボトム・ブラケット・アセンブリのためのシャフトであって、シャフトの前記端部が、前記長手軸心Ｘ−Ｘと平行に延びる結合要素によって形成される結合用外形を有していることを特徴とするシャフトに関する。
【００４９】
本発明は、その第４の態様において、自転車のボトム・ブラケット・アセンブリのシャフトとの結合のための孔を有する本体を有しており、前記結合孔が所定の方向に沿って延びる長手軸心Ｘ−Ｘを有している自転車のクランク・アームであって、前記結合孔が、前記長手軸心Ｘ−Ｘと平行に延びる結合要素によって形成される結合用外形を有していることを特徴とするクランク・アームに関する。
【００５０】
このようなシャフトおよびこのようなクランク・アームは、上述のクランク・アーム・アセンブリおよびボトム・ブラケット・アセンブリに好都合に使用することができる。
【００５１】
さらに、本件出願の出願人は、これまで慣例的に使用されてきたボトム・ブラケット・アセンブリのシャフトに比べ、より強度が高く、同時により軽量でもあるボトム・ブラケット・アセンブリのシャフトをいかに製造するかについて、検討した。
【００５２】
実際、競走用自転車の分野においては、自転車の種々の構成部品について構造強度と軽さとの間の良好な折衷を見つけるというニーズが高まっている。とくにボトム・ブラケット・アセンブリのシャフトに関しては、シャフトに加わる応力が多数であって互いに加算されるため、より軽量なシャフトを得ることについて、常に構造強度がきわめて制約的な因子である。
【００５３】
従来技術は、良好な構造強度を適切な軽さと同時に有するというニーズを満足するための最適なシャフトとして、鋼製の中空シャフトを提案している。
【００５４】
しかしながら、今日では、競争力の見地から、従来技術によってこれまで課されてきた構造上の制約を克服し、高い構造強度を有すると同時に、これまで慣例的に使用されてきたシャフトに比べて軽量であるシャフトを製造することが、求められている。
【００５５】
本件出願の出願人は、このニーズを満足するシャフトを考え出した。
【００５６】
したがって、本発明は、その第５の態様において、長手軸心Ｘ−Ｘを所定の方向に沿って延伸させて有する第１の本体を有しており、該第１の本体が第１の素材層を有している自転車のボトム・ブラケット・アセンブリのためのシャフトであって、前記第１の素材層と別個でありかつ前記第１の素材層を覆っている少なくとも１つの第２の素材層を有していることを特徴とするシャフトに関する。
【００５７】
好都合なことに、本件出願の出願人は、そのようなシャフトが、従来技術において使用されている従来の単層のシャフトに比べ、より高い強度を有すると同時により軽量であることを確認した。より高い構造強度は、層化によってシャフトがより弾性的になり、したがって疲労によりよく耐えるようになるためである。一方、軽さの向上は、同じ強度であれば、２層のシャフトは、各層の厚さを２つの層の厚さの合計が従来技術において使用されている従来のシャフトの単層の厚さよりも薄くなるようにして、製造できることによる。
【００５８】
このようなシャフトを、上述のクランク・アーム・アセンブリおよびボトム・ブラケット・アセンブリにおいて、好都合に使用することが可能である。
【００５９】
好都合なことに、シャフトの外側層が、シャフトが挿入された軸受のためのスペーサとして機能することができる。
【００６０】
好ましくは、前記第１および少なくとも１つの第２の素材層が、同じ材料から作られる。さらに好ましくは、前記第１の本体が実質的に円筒形であり、前記少なくとも１つの第２の素材層が、前記第１の本体の外側に同軸に配置された少なくとも１つの第２の実質的に円筒形の本体を形成している。
【００６１】
さらに、本件出願の出願人は、ボトム・ブラケット・アセンブリの軸受を自転車のフレームの内部および外部の環境因子から保護する新規な方法を検討した。
【００６２】
実際、ボトム・ブラケット・アセンブリにおいて使用される軸受が、塵埃および湿気などといった外部の環境因子に対する保護を常に取り入れていることは、公知である。しかしながら、軸受自身の有する保護が常には充分でないことが明らかになっていることから、ボトム・ブラケット・アセンブリにさらなる保護を追加することが一般的な実務である。
【００６３】
補助の保護の適用の典型的な例が、欧州特許出願第1449760号に記載されている。
【００６４】
この出願においては、対応する軸受を外部の環境から隔離するためにそれぞれのアダプタに組み合わせられたガスケットが記載されている。
【００６５】
一方で、ボトム・ブラケット・アセンブリが連結している自転車のフレームの内部に由来する湿気から軸受を保護するため、保護用の部材が設けられている。実際、フレームは、凝結を生じる可能性があり、さらに悪いことには雨を透す可能性がある。
【００６６】
保護用の部材は、一般的には、シャフトに対して同軸に取り付けられる円筒形のスリーブで構成され、その両自由端が、その上に乗せられる軸受を支持するためのアダプタを有している。スリーブとアダプタとの間には、それらの結合領域をシールするため、ゴム製のＯリングが配置されている。
【００６７】
本件出願人は、上述の特許出願において提案されている解決手段は、スリーブのアダプタとの結合が、スリーブがすでにハウジングボックスに挿入され、したがって目視による基準を持つことができない中で実行されるため、取り付けの実用性に乏しいことに気が付いた。
【００６８】
そこで、本件出願の出願人は、軸受を自転車のフレームの外部および内部の環境因子から保護するためのシステムであって、上述の従来技術のシステムと比べて設置がより容易であるシステムを備えているボトム・ブラケット・アセンブリを特定した。
【００６９】
したがって、本発明は、そのさらなる態様において、自転車のボトム・ブラケット・アセンブリであって、長手軸心Ｘ−Ｘを所定の方向に沿って延伸させて有しているシャフトと、前記シャフトの端部が挿入された少なくとも１つの軸受と、前記少なくとも１つの軸受に結合され、自転車のフレームにある当該ボトム・ブラケット・アセンブリのハウジングボックスに組み合わせられるように構成されているアダプタと、前記少なくとも１つの軸受を外部の環境から保護するように構成され、前記アダプタと前記シャフトとの間で機能するように配置される第１のガスケットとを有しており、さらに、前記少なくとも１つの軸受をハウジングボックスの内側から保護するように構成され、前記アダプタと前記シャフトとの間で機能するように配置される第２のガスケットを有していることを特徴とするボトム・ブラケット・アセンブリに関する。
【００７０】
好都合なことに、このようなアセンブリは、自転車のフレームに設けられたハウジングボックスの外部にて、前もって少なくとも部分的に組み立てることができる。したがって、種々の構成部品を迅速かつ容易に配置することができ、したがってアセンブリの組み立ておよびフレームに設けられたハウジングボックスへの取り付けを、より容易にすることができる。
【００７１】
上述のガスケットは、上述の本発明のボトム・ブラケット・アセンブリに、好ましく使用される。
【００７２】
好ましくは、前記第１および第２のガスケットが、前記少なくとも１つの軸受に対して両側に配置されている。したがって、このようなガスケットが、アダプタおよびシャフトと協働し、内部に軸受が収容される実質的に防水チャンバを作り出している。
【００７３】
好ましくは、前記第１のガスケットが、弾性材料から作られた第１の環状の部材に組み合わせられた第１の剛性のリングを有している。剛性のリングが、支持の機能を有する一方で、弾性環状部材（好ましくは、ゴムから作られる）が、シールおよび隔離を確実にする。
【００７４】
好ましくは、前記第１の環状の部材が、アダプタの直径よりもわずかに小さい直径を有する半径方向外側の自由端、およびシャフトに接する半径方向内側の自由端を有している。
【００７５】
さらに好ましくは、前記第１の環状の部材の半径方向内側の自由端が、シャフトに形成された環状の座に収容されている。
【００７６】
特定の実施形態においては、前記第１の環状の部材が、さらにクランク・アームの前壁に当接して協働するように構成された環状の突起を有している。この方法で、さらにシャフトとクランク・アームとの間の結合領域によって、外部の環境から保護され、この領域において腐食現象が発生することがないようにされている。
【００７７】
好ましくは、前記第１の環状の部材が、前記第１の剛性のリングの上にあるフィンを前記半径方向外側の自由端に有するとともに、縁部を前記半径方向内側の自由端に有しており、前記第１の剛性のリングが、前記縁部によって支持されている。
【００７８】
好ましくは、前記第２のガスケットが、第２の剛性のリングを、弾性材料の第２の環状の部材に組み合わせて有している。
【００７９】
さらに好ましくは、前記第２の環状の部材が、前記アダプタに接する半径方向外側の自由端、および前記シャフトの直径よりもわずかに大きい直径を有する半径方向内側の自由端を有している。
【００８０】
またさらに好ましくは、前記第２の環状の部材の半径方向外側の自由端が、前記アダプタに形成された環状の座に収容されている。
【００８１】
好ましくは、前記第２の環状の部材が、前記第２の環状の部材の半径方向外側の自由端に、前記第２の剛性のリングを少なくとも部分的に覆うシースを有している。
【００８２】
本発明のさらなる特徴および利点が、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８３】
図１を参照すると、本発明の第１の実施形態による自転車のボトム・ブラケット・アセンブリが、符号１で示されている。
【００８４】
アセンブリ１は、長手軸心Ｘ−Ｘを所定の方向に沿って延伸させて有するシャフト２を有している。シャフト２は、それぞれ右側および左側の両端部３および４を有しており、両端部３および４に、右側クランク・アーム３０および左側クランク・アーム４０がそれぞれ組み合わせられている。
【００８５】
シャフト２は、右側軸受３１および左側軸受４１にシャフト２を適切に挿入して位置させることによって、自転車のフレームに適切に設けられたハウジングボックス１０に回転自在に支持されている。ハウジングボックス１０は、実質的に円筒形の形状であって、シャフト２がハウジングボックス１０に収容されたときに、シャフト２の軸心Ｘ−Ｘに一致するように長手軸心Ｘ−Ｘに沿って延びている。
【００８６】
図１に示した特定の実施形態においては、軸受３１および４１が球軸受であるが、例えばころ軸受など、シャフト２とハウジングボックス１０との間に相対的に回転できるように構成された他の種類の軸受も使用可能である。
【００８７】
軸受３１および４１は、それぞれ右側アダプタ３２および左側アダプタ４２に挿入されている。アダプタ３２、４２は、ハウジングボックス１０の両方の自由端部１１および１２においてハウジングボックス１０の内側にねじ込まれている。
【００８８】
組み込まれた構成において、軸受３１は、インナ・リング３１０をシャフトの端部３に近接する部位２１に結合させ、アウタ・リング３１１を右側アダプタ３２の環状の内表面に結合させている。同様に、軸受４１は、インナ・リング４１０をシャフトの端部４に近接する部位２２に結合させ、アウタ・リング４１１を左側アダプタ４２の環状の内表面に結合させている。
【００８９】
左側クランク・アーム４０は、クランク・アーム４０をシャフト２に対してシャフト２の軸心Ｘ−Ｘと平行に動かすことができる形状の結合によって、シャフト２の左端部４に結合されている。図１に示した実施形態においては、そのような結合が、例えば本件出願と同じ出願人の欧州特許出願第05425377号に記載されているような、溝による結合である。好ましくは、図１に示されているように、溝による結合が、直線状の母線をシャフト２の軸心Ｘ−Ｘと平行に有する結合要素４００（とくには、好ましくはつながった曲面によって形成される尾根および溝）によって形成される溝付き孔４３を、左側クランク・アーム４０に形成し、孔４３の溝に一致する溝付き表面４４を、シャフト２の左端部４に形成することによって、好ましくは形成されている。孔４３には、段部４５によって形成された当接要素が設けられている。
【００９０】
シャフトに形成された溝は、軸心Ｘ−Ｘに沿った先細りを有する軸心方向内側部４０１を有している。したがって、そのような部位においては、溝の深さが、ゼロになるまで徐々に減少している。
【００９１】
一方で、右側クランク・アーム３０は、シャフト２の右端部３に、例えば圧入によって、共成型によって、あるいはシャフトそのものと一体に形成することによって恒久的に組み合わせられている。図１に示した典型的な実施形態においては、それぞれの溝付き形状を締め付ける圧入が示されている。
【００９２】
しかしながら、クランク・アーム３０とシャフト２の右端部３との間にシャフトの軸心Ｘ−Ｘと平行な方向に沿う相対的な移動を許容する結合によって、右側クランク・アーム３０がシャフト２に結合されている他の実施形態も考えることができる。そのような結合は、例えば、左側クランク・アーム４０とシャフト２の左端部４との間の結合に関して上述した形式の結合であってよい。
【００９３】
シャフト２の左端部４における左側クランク・アーム４０は、ねじ６０をシャフト２の左端部４に作られたねじ孔６１にねじ込むことによって所望の軸位置に固定される。ねじ６０が、左側クランク・アーム４０の孔４３に挿入され、頭部６２が、左側クランク・アーム４０の孔４３に形成された段部４５に当接するように意図されている。段部４５とねじ６０の頭部６２との間には、ねじ６０とシャフト２の左端部４との間の張力の分布を改善するため、ワッシャ６３が配置されている。
【００９４】
左側クランク・アーム４０とシャフト２の左端部４との間の結合について、溝による結合に代え、本件出願と同じ出願人の欧州特許出願第05026302号に記載されている結合など、四角の面による結合またはねじ結合を設けることができる。いずれの場合も、この結合によって、左側クランク・アーム４０はシャフト２の軸心Ｘ−Ｘと平行に移動可能でなくてはならない。
【００９５】
シャフト２の右端部３と左端部４との間には、一定の直径の中央部５が形成されている。これに対し、右端部３は、より直径の大きいシャフト本体部に形成されており、したがってシャフト２の右端部３に当接要素または段部３５が形成され、さらに詳しくは後述されるとおり、右側軸受３１のインナ・リング３１０のための当接面（おそらくは、適切なスペーサを介在させて）として機能するように構成されている。
【００９６】
図１に示した実施形態においては、右側軸受３１のインナ・リング３１０と左側軸受４１のインナ・リング４１０との間に、中央スペーサ５６が配置されている。さらに、右側スペーサ３６が、段部３５と右側軸受３１のインナ・リング３１０との間に配置され、左側スペーサ４６が、左側軸受４１のインナ・リング４１０と左側クランク・アーム４０との間に配置されている。このように、クランク・アーム３０，４０、段部３５およぼスペーサ３６，４６，５６はシャフト２にインナ・リング３１０，４１０を固定するための第１の固定手段を形成する。
【００９７】
取り付け工程において、図１に示した実施形態に関しては、作業者が右側アダプタ３２をハウジングボックス１０の右端にねじ込み、右側スペーサ３６、右側軸受３１、中央スペーサ５６、左側軸受４１、左側スペーサ４６、および左側クランク・アーム４０を順に、左端からシャフト２に嵌めこむ。この時点で、シャフト２がハウジングボックス１０に挿入され、左側アダプタ４２が、ハウジングボックス１０の左端部１２にねじ込まれる。次いで、ねじ６０が、シャフト２のねじ孔６１に締め込まれる。ねじ６０を締め込む際、クランク・アーム４０がシャフト２の左端部４上を移動し、上述のすべての構成部品を、シャフト２の左端部３に形成されている段部３５に向かって押す。締め付けは、左側クランク・アーム４０が左側スペーサ４６、左側軸受４１、中央スペーサ５６、右側軸受３１、および右側スペーサ３６を段部３５に向かって押し込めたときに完了する。これが可能であるために、スペーサ３６、４６、および５６が、左側クランク・アーム４０に形成された段部４５がシャフト２の左端前面に当接することがないように寸法付けられていなければならない点に、注意すべきである。スペーサの寸法が、シャフト２の長さおよび左側クランク・アーム４０の幅に依存して決まること、および左側クランク・アーム４０が左側軸受４１のインナ・リング４１０に直接当接でき、右側軸受３１がシャフト２の右端部３に形成された段部３５に直接当接できるようにアセンブリ１が寸法作られている場合には、右側および左側スペーサ３６、４６がなくてもよいことを、当業者であれば理解できるであろう。
【００９８】
図示はされていない他の実施形態においては、シャフト２が、自身の長手方向の延伸の全体にわたって一定の直径を有している。したがって、段部３５は設けられておらず、その機能は、右側スペーサ３６が当接し、あるいは右側軸受３１が直接当接する右側クランク・アーム３０の前端面によって直接実現される。
【００９９】
取り付けが完了したとき、右側および左側の軸受３１、４１のインナ・リング３１０、４１０は、シャフト２上で所定の位置に固定され、すなわちそのようなインナ・リングは、シャフト２の軸心Ｘ−Ｘに平行な方向に沿う両方向（相反する両方向）に移動しないようにされている。
【０１００】
さらに、図１のアセンブリ１は、実質的にスペーサ５６の外側に挿入される円筒形の形状であって、左側アダプタ４２と右側軸受３１のアウタ・リング３１１との間に当接させて配置できる長手方向の寸法を有する外側スペーサ７６を有している。そのようなアウタ・リング３１１は、上記外側スペーサ７６の反対側において、右側アダプタ３２に形成された当接面７７に当接している。右側軸受３１のアウタ・リング３１１が、右側アダプタ３２と左側アダプタ４２によってアウタ・リング３１１に押し付けられている外側スペーサ７６との間の協働によって加えられる万力作用によって、所定の位置に固定されている。したがって、取り付けが完了したとき、右側軸受３１のアウタ・リング３１１は、シャフト２の軸心Ｘ−Ｘに平行な方向に沿う両方向（相反する両方向）に移動しないようにされている。このように、アダプタ４２、スペーサ７６および当接面はアウタ・リング３１１を固定する第２の固定手段を形成する。
【０１０１】
図１に示されているように、右側アダプタ３２は、端部を半径方向外向きに延伸させて有するフランジ３７を有しており、フランジ３７上に、ハウジングボックス１０の右前端面１３に当接して機能するように構成された当接面７８が形成されている。そのようなフランジ３７は、インナ・リング３１０が段部３５とスペーサ５６との間に固定され、アウタ・リング３１１が右側アダプタ３２と外側スペーサ７６との間に固定されている右側軸受３１とともに、ハウジングボックス１０に対するアセンブリ１の位置を明確に決定する。さらに、右側軸受３１が固定されていることで、軸心方向の超過荷重の場合にも、ハウジングボックス１０内でのアセンブリ１の正確な位置決めが保証される。
【０１０２】
一方、左側アダプタ４２は、左側軸受４１のアウタ・リング４１１がシャフト２の軸心Ｘ−Ｘと平行な方向の両方向（相反する両方向）に移動できるように、寸法付けられている。左側アダプタ４２は、外側スペーサ７６を押して右側軸受３１のアウタ・リング３１１に当接させるまで、ハウジングボックス１０の左端部１２にねじ込まれ、結果として右側軸受３１のアウタ・リング３１１が、右側アダプタ３２に形成された当接面７７に当接する。
【０１０３】
さらに図１のアセンブリ１は、右側および左側の軸受３１、４１を外部の環境から保護するために、軸受３１、４１の軸心方向外側の位置においてアダプタ３２、４２とスペーサ３６、４６との間に配置された環状のガスケット３６ａ、４６ａを有している。
【０１０４】
図２は、本発明のボトム・ブラケット・アセンブリ１の他の実施形態を示している。このような図において、図１に関して図示および説明した要素と同一の要素は、同一の符号によって指し示されており、対応する要素は、１００だけ増加させた同じ符号で示されている。
【０１０５】
図２のボトム・ブラケット・アセンブリ１は、アダプタ１３２、１４２をハウジングボックス１０の両端１１、１２に片持ち梁状に取り付けて有している点で、図１のボトム・ブラケット・アセンブリと相違している。したがって、軸受３１、４１がハウジングボックス１０の外部に収容されている。
【０１０６】
この場合、図１の実施形態と異なり、アウタ・リング３１１、４１１の間に外側スペーサはもはや存在せず、アダプタ１３２、１４２が、左側軸受４１のアウタ・リング４１１が依然としてシャフト２の軸心Ｘ−Ｘと平行な方向の２方向に移動できる一方で、右側軸受３１のアウタ・リング３１１がハウジングボックス１０の外側に向かってのみ移動できるように、設計および寸法付けられている。したがって、右側アダプタ１３２は、この実施形態においても、右側軸受３１のアウタ・リング３１１がハウジングボックス１０の内側に向かって移動することがないようにするための当接面または第３の固定手段１７７を有している。
【０１０７】
シャフト２の軸心Ｘ−Ｘと平行な方向の２方向のうちの一方について右側軸受３１のアウタ・リング３１１が固定されることで、ハウジングボックス１０内でのボトム・ブラケット・アセンブリの位置決めのための基準が設けられる一方で、シャフト２の軸心Ｘ−Ｘと平行な方向の２方向について左側軸受４１のアウタ・リング４１１が自由に移動できることで、図１の解決手段に比べて程度がより少ないかもしれないにせよ、ハウジングボックス１０の寸法誤差を補償することができる。
【０１０８】
さらに、図２のアセンブリは、左側クランク・アーム４０と左側軸受４１のインナ・リング４１０との間、および右側軸受のインナ・リング３１０と段部３５との間に、いかなるスペーサも使用されていない点で、図１のアセンブリと相違している。一方で、２つの軸受のインナ・リングの間の中央スペーサ５６は、依然として使用されている。左側クランク・アーム４０と左側軸受４１のインナ・リング４１０との間には、左側クランク・アーム４０によって加えられる押圧力の作用をよりよく分布させるとともに、軸受を保護するためのガスケット（本明細書の残りの部分でより詳しく説明される）に円筒形の滑り面を備えるため、ワッシャ４７が配置されている。さらに、この実施形態においては、右側クランク・アーム３０が、本件出願と同じ出願人の欧州特許出願第05026302号に記載されているようなねじ結合によって、シャフト２の右端部３に結合されている。しかしながら、左側および右側のスペーサが図１に関して説明した方法とまったく同じ方法で使用される他の解決手段も考えることができる。また、右側クランク・アーム３０が、例えば図１に関して上述した形式の溝による結合または四角形の面による結合など、ねじ結合とは異なる形式の結合によってシャフト２の右端部３に結合される他の解決手段も、考えることができる。
【０１０９】
図３は、本発明のボトム・ブラケット・アセンブリ１の他の実施形態を示している。このような図においては、図１および２に関して図示および説明した要素と同一の要素が、同一の符号によって指し示されている一方で、対応する要素は、１００だけ増加させた同じ符号で示されている。
【０１１０】
図３のボトム・ブラケット・アセンブリ１は、２つの軸受３１、４１のインナ・リング３１０、４１０の間の中央スペーサが、それぞれシャフト２の自由端部３および４に一体に形成された一対の段部１３５、１３６によって置き換えられている点で、図２のボトム・ブラケット・アセンブリと相違している。さらに、図３のアセンブリにおいては、右側クランク・アーム３０が、左側クランク・アーム４０と同様の方法で、すなわち左側クランク・アーム４０に関して上述した形式の形状による結合によって、シャフト２の該当の端部３に結合されている。図示の実施形態においては、右側スペーサ３７が、右側クランク・アーム３０と右側軸受３１のインナ・リング３１０との間に使用されている。しかしながら、スペーサ３７は、右側クランク・アーム３０の本体が右側軸受３１に直接当接するように寸法作られている場合には、設けなくてもよい。
【０１１１】
図３のアセンブリにおいては、それぞれの軸受３１、４１に、シャフト２のそれぞれの端部からシャフト２が挿入され、それぞれのクランク・アーム３０、４０によってそれぞれの段部１３５、１３６に押し付けられる。
【０１１２】
この場合にも、右側クランク・アーム３０が、例えばねじによる結合または四角形の面による結合など、溝による結合とは異なる形式の形状による結合によってシャフト２の端部３に結合される他の解決手段を、考えることができる。
【０１１３】
図４は、本発明のボトム・ブラケット・アセンブリ１の他の実施形態を示している。
【０１１４】
図４のボトム・ブラケット・アセンブリ１は、シャフト２の中央部５が端部３および４よりも大きな直径を有しているというただ１つの理由で、図３のボトム・ブラケット・アセンブリとは異なっている。詳しくは、中央部５と端部３および４との間の直径の相違が、軸受３１、４１を固定するための段部１３５および１３６を決定している。
【０１１５】
図２、３、および４に示した実施形態においては、アセンブリ１が、それぞれの軸受３１、４１に、外側ガスケット２６０および内側ガスケット２７０を有している。外側ガスケット２６０が、軸受を外部の環境から隔離する一方で、内側ガスケット２７０が、軸受を自転車のフレームに設けられたハウジングボックス１０の内側から隔離している。
【０１１６】
ガスケットが図２ａに詳しく示されている一方で、図２ｂは、そのようなガスケットのうちの一方、とくには内側ガスケット２７０の断面を示している。ガスケット２６０、２７０を、シャフト２の右端に関してのみ説明するが、説明の内容はシャフトの左端についても有効である。
【０１１７】
ガスケット２６０および２７０は、軸受３１に対して軸心方向の両側に配置されている。外側ガスケット２６０は、好ましくは金属製である剛性の支持リング２６２を、弾性材料から作られた環状のディスク２６４に組み合わせて有している。弾性材料から作られたディスク２６４は、半径方向の両端部に、剛性のリング２６２の外側に重なるフィン２６６およびディスク２６４の半径方向内向きの面を囲む縁部２６８を、それぞれ備えている。フィン２６６が、アダプタ１３２の内表面にスライド可能に接する一方で、縁部２６８が、シャフト２に形成された環状の溝２６５に挿入されている。
【０１１８】
内側ガスケット２７０は、図２ｂに詳しく示されているが、やはり好ましくは金属製である剛性の支持リング２７２を、弾性的なシース２７４によって少なくとも部分的に覆って有している。内側ガスケット２７０は、アダプタ１３２に形成された環状の溝２７６に挿入され、その内径は、回転の際にシャフト２に接触して摩擦を生むことがないよう、シャフト２の直径よりもわずかに、好ましくは１０分の１だけ大きい。
【０１１９】
ガスケット２６０および２７０が、アダプタ１３２およびシャフト２と協働し、内側に軸受３１が収容される実質的には防水チャンバを形成している。
【０１２０】
さらに、外側ガスケット２６０が、クランク・アームの前面に接するように構成された環状の突起を有してもよい。
【０１２１】
シャフト２は、好都合には、一方が他方の内側に同軸に配置される同じ材料からなる２つの円筒形の本体で構成することができる。外側の円筒形の本体が、軸受のインナ・リングのためのスペーサとして機能することができる。
【０１２２】
好ましくは、本発明のボトム・ブラケット・アセンブリのクランク・アーム３０、４０は、どの具体的実施形態であるかに関わらず、アルミニウム合金または他の軽合金など、金属材料から製作される。しかしながら、クランク・アームを複合材料から製作する可能性を排除するものではない。
【０１２３】
この場合、複合材料は、構造繊維をポリマー材料に取り入れて有することができる。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できる。炭素繊維が特に好ましい。
【０１２４】
ポリマー材料におけるこれら構造繊維の配置は、構造繊維のブロックまたは小シートの無作為配置であってよく、繊維の実質的に単一方向の整列配置であってよく、繊維の実質的に二方向の整列配置であってよく、あるいは上述の組み合わせであってよい。
【０１２５】
好ましくは、クランク・アームの本体のポリマー材料は、熱硬化性であり、好ましくはエポキシ樹脂からなる。しかしながら、熱可塑性材料の使用の可能性を排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の第１の実施形態の自転車のボトム・ブラケット・アセンブリの長手断面の概略図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の自転車のボトム・ブラケット・アセンブリの長手断面の概略図である。
【図２ａ】図２のアセンブリの一部分の拡大図である。
【図２ｂ】図２のアセンブリの細部の拡大図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の自転車のボトム・ブラケット・アセンブリの長手断面の概略図である。
【図４】本発明の第４の実施形態の自転車のボトム・ブラケット・アセンブリの長手断面の概略図である。
【図１】
2007223590.tif 000003
【図２】
2007223590.tif 000004
【図２ａ】
2007223590.tif 000005
【図２ｂ】
2007223590.tif 000006
【図３】
2007223590.tif 000007
【図４】
2007223590.tif 000008
【外国語明細書】
Bicycle bottom bracket assembly
The present invention relates to a bicycle bottom bracket assembly.
As known, a bicycle bottom bracket assembly comprises a shaft and two crank arms associated with the opposite ends of the shaft. The shaft can be made in a distinct piece from the crank arms or can be made in a single piece with one of the two crank arms.
The component of the bicycle bottom bracket assembly consisting of a crank arm and a shaft coupled together or made in a single piece is typically identified with the expression: crank arm assembly.
The bottom bracket assembly is mounted on the bicycle by housing the shaft in a housing box suitably provided in the bicycle frame. The rotation of the bottom bracket assembly with respect to the housing box is achieved by inserting a pair of rolling bearings onto the shaft. Each bearing is positioned on the shaft at a respective shaft body portion adjacent to the crank arm. When the bottom bracket assembly is mounted on the bicycle frame, each bearing is operatively arranged between the shaft and the housing box suitably provided in the frame.
Typically, the mounting system of the bearings on the shaft is studied so that the bearings, once mounted on the shaft, can provide a precise reference for the correct positioning of the bottom bracket assembly in the housing box provided in the bicycle frame and can allow possible errors of size of such a box and/or possible dilations of the shaft to be recovered without compromising the correct positioning of the bottom bracket assembly with respect to the bicycle frame.
US 6,116,114 describes a bottom bracket assembly comprising two crank assemblies, each comprising a crank arm integrally formed with a respective half-shaft. As shown in figure 2, the two half-shafts couple telescopically with each other and lock the inner ring of a bearing (the right bearing) between them. The inner ring of the other bearing (the left bearing), on the other hand, is free to translate axially with respect to the shaft. The axial translation of the outer rings of both of the bearings is prevented towards the inside of the box by respective adapters and is free towards the outside. In this bottom bracket assembly, the bearing with the locked inner ring (the right bearing) provides the reference for the mounting of the bottom bracket assembly in the housing box of the bicycle frame, whereas the bearing with the inner ring free to translate (the left bearing) allows the recovery of possible errors in size of the housing box and of possible dilations of the shaft.
The Applicant has found a series of drawbacks in the bottom bracket assembly described in the aforementioned patent.
A first drawback is correlated to the difficulty in mounting the bottom bracket assembly on the bicycle frame. Such mounting indeed provides for the insertion of the left bearing onto the left half-shaft before such a half-shaft is inserted into the housing box; the left bearing is then translated onto the half-shaft until it goes into abutment against the respective adapter after the half-shaft has been inserted into the housing box. The Applicant has however found that the movement of the bearing with respect to the half-shaft is not at all simple, both because it is necessary to exert a substantial force to modify the pressure coupling between bearing and half-shaft, both generally made from steel, and because the access area to the left bearing is extremely small, given that in such a mounting step the assembly is practically almost totally assembled.
A second drawback is correlated to the difficulty of telescopically coupling the two half-shafts in the housing box of the bicycle frame. The coupling between the two crank assemblies is indeed, typically, a high-precision coupling and therefore the insertion of the two half-shafts into each other inside the housing box, i.e. without the possibility of having a visual reference for the operator, can only be achieved by attempts and is long and laborious.
A third drawback is correlated to the poor reliability of the bottom bracket assembly once mounted in the housing box of the bicycle frame. Indeed, the Applicant has found that an axial load slightly above the load normally foreseen during pedalling is sufficient to cause the movement of the shaft, and therefore of the crank arms with respect to the middle plane of the frame of bicycles, thus making the bicycle unusable.
A fourth drawback is correlated to the need to provide for a forced coupling between the inner ring of a bearing and the shaft to lock such a bearing in axial position on the shaft. Such a type of coupling indeed involves complications in the mounting operations of the bearing on the shaft, in addition to undesired stresses on the shaft itself in operation.
The Applicant has identified a new system for mounting the bearings onto the shaft that is simpler, more practical and reliable than the one described in the document of the prior art cited above.
The present invention therefore relates, in a first aspect thereof, to a bicycle bottom bracket assembly, comprising:    
-   a shaft having a longitudinal axis X-X extending along a predetermined direction and comprising a first end portion and a second end portion;   
-   a first bearing having a first ring inserted onto said shaft in a position adjacent to said first end portion and a second ring coupled with a first adapter adapted to be associated with a first end of a housing box of the bottom bracket assembly in a bicycle frame;   
-   a second bearing having a first ring inserted onto said shaft in a position adjacent to said second end portion and a second ring coupled with a second adapter adapted to be associated with a second end of said housing box; 
-   first locking means of said first rings of said first and second bearings acting on said first rings to prevent the movement of said first rings in both ways of said predetermined direction;    
wherein at least one adapter of said first and second adapters comprises a first abutment surface adapted to operate in abutment against a front end surface of said housing box and a second abutment surface adapted to operate in abutment against the second ring of at least one bearing between said first and second bearings and wherein the second ring of the other bearing is free to move with respect to the other adapter in both ways of said predetermined direction.
Advantageously, in the bottom bracket assembly of the present invention the bearings are both locked with respect to the shaft so as not to compromise the correct positioning of the crank arms with respect to the middle plane of the bicycle frame and the freedom of movement of the second ring of at least one bearing allows possible errors, even of substantial degree, in size of the housing box and/or dilations of the shaft to be recovered. Indeed, the free ring makes the position of the bearing with respect to the shaft independent of the position of the bearing with respect to the adapter. If it is then considered the fact that in general the adapters are made from light material, like aluminium alloy, and the fact that in general their walls are thin and therefore elastic, it follows that the translation of the ring that is free with respect to the adapter is easier and requires less effort with respect to what is required in the solution of the prior art described above.
Preferably, the first ring is the inner ring of the bearing and the second ring is the outer ring of the bearing.
Preferably, the bottom bracket assembly of the present invention further comprises:   
-   a first crank arm coupled with said first end portion of said shaft; 
-   a second crank arm coupled with said second end portion of said shaft;    
wherein at least one of said first and second crank arms is axially mobile with respect to said shaft along said predetermined direction and can be locked on the respective end portion of shaft in a predetermined axial position in which said at least one of said first and second crank arms exerts an axial thrust on at least one of said first rings along said predetermined direction to lock at least one of said first and second bearings in axial position with respect to said shaft.
Advantageously, in the bottom bracket assembly of the present invention the locking of at least one bearing in the desired axial position on the shaft is achieved by simply exploiting the thrusting action exerted on said at least one bearing by the crank arm that is axially mobile along the respective end portion of shaft and lockable here in a predetermined axial position. The mounting of such a bearing on the shaft is therefore quick and easy since it simply requires the coupling of the bearing on the shaft and the axial movement of the crank arm with respect to the shaft to lock the bearing in position on the shaft. Unlike the bottom bracket assembly described in the prior art document cited above, the bottom bracket assembly of the present invention does not therefore require any forced coupling between bearing and shaft. The shaft of the assembly of the present invention is therefore, advantageously, less stressed than the shaft of the assembly described in the prior art document cited above.
Even more advantageously, also the mounting of the bottom bracket assembly in the housing box suitably provided in the bicycle frame is quick and easy thanks to the fact that the coupling between shaft and crank arm can be seen by the operator since it is outside the housing box provided in the bicycle frame.
Preferably, said first crank arm is coupled with said first end portion of shaft through a first shape coupling that allows a relative movement between said first crank arm and said first end portion of shaft along said predetermined direction. Advantageously, the shape coupling between bearing and shaft involves less stresses on the shaft than the forced coupling of the prior art.
In a first preferred embodiment of the bottom bracket assembly of the present invention, said first shape coupling is a grooved coupling, for example like the one described in European patent application n° 05425377 to the same Applicant, incorporated here by reference with respect to the part in which such a type of coupling is described. Preferably, the grooved coupling is of the type with rectilinear generatrices parallel to the axis of the shaft and of the coupling hole of the crank arm, as described below.
In a second preferred embodiment of the bottom bracket assembly of the present invention, said first shape coupling is a coupling with square faces.
Preferably, said first locking means comprise un first abutment element fixed with respect to the shaft and acting on at least one of said first rings on the opposite side to said first crank arm to lock said at least one of said first rings in axial position on said shaft. Advantageously, the abutment element provides a counteraction to the axial thrust exerted on the bearing by the crank arm which is movable along the respective end portion of shaft, thus ensuring the locking in position of such a bearing on the shaft.
In a particularly preferred embodiment of the bottom bracket assembly of the present invention, said first abutment element is defined by a shoulder integrally formed on said shaft. Advantageously, the counteraction to the axial thrust of the crank arm on the bearing is obtained without the need to use additional elements such as elastic rings or similar.
Alternatively, said first abutment element can be defined by a front end surface of said second crank arm. Advantageously, in this case it is not necessary to provide any shoulder on the shaft, thus making it simpler to manufacture.
Preferably, said first locking means further comprise a first spacer inserted on said shaft between said first and second bearing and acting in abutment on the first rings of said first and second bearing and wherein said first abutment element is defined at said second end portion of shaft and is active on the first ring of said second bearing on the opposite side to said first spacer to lock the first rings of said first and second bearings in axial position on said shaft. Advantageously, the locking in position of both of the bearings on the shaft can be achieved through the axial thrust exerted on both bearings by a single crank arm that can be moved axially on the respective end portion of shaft. Moreover, the spacer arranged between the two bearings covers outwardly the central portion of the shaft, which is thus stiffened against the bending stress to which the shaft is typically subjected during pedalling.
In the aforementioned preferred embodiments of the bottom bracket assembly of the present invention, said second crank arm can be integrally formed with said shaft, or coupled with said shaft through a forced interference coupling, or even coupled with said shaft through a second shape coupling identical to the first coupling described above with reference to the coupling between the first crank arm and the respective end portion of shaft, i.e. a coupling that allows a relative movement between said second crank arm and said second end portion of shaft along said predetermined direction.
In a particular embodiment in which the second crank arm is coupled with the second end portion of shaft through a shape coupling, said first abutment element is defined at said first end portion of shaft and is active on the first ring of said first bearing on the opposite side to said first crank arm to lock said first bearing in axial position on said shaft and said first locking means also comprise a second abutment element formed on said shaft at said second end portion of shaft and active on the first ring of said second bearing on the opposite side to said second crank arm to lock said second bearing in axial position on said shaft. In this case, the locking in position of each bearing on the shaft is achieved through the axial thrust exerted on such bearing by a respective crank arm that can be moved axially on the respective end portion of shaft.
In a first preferred embodiment of the bottom bracket assembly of the present invention, said adapters are adapted to be housed inside said housing box.
Preferably, in this case, the bottom bracket assembly of the present invention comprises second locking means of the second ring of said at least one bearing acting on said second ring to prevent the movement of said second ring in both ways of said predetermined direction. Advantageously, the locking of the second ring of a bearing against the movement in both ways of the predetermined direction prevents axial stresses greater than those normally foreseen during pedalling from being able to move the shaft with respect to the housing box provided in the bicycle frame and provides a precise reference for the mounting of the bottom bracket assembly in the aforementioned box.
More preferably, said second locking means comprise said second abutment surface and a second spacer active in abutment on said second ring on the opposite side to said at least one adapter, said second spacer being thrust against said second ring by the other adapter. Advantageously, the use of a second spacer thrust into abutment against the outer ring of a bearing by the adapter coupled with the other bearing ensures the possibility of achieving the locking of the outer ring of the bearing even in the presence of possible errors in size of the housing box. Indeed, the position of the spacer is not influenced by such errors and nor does it determine the position of the other bearing, which is free to move due to dilations of the shaft.
Preferably, said at least one adapter comprises a flange on which said first abutment surface is defined. Such a flange cooperates with the abutment surface for the outer ring of the bearing locked in position on the shaft to univocally determine the position of the bottom bracket assembly with respect to the housing box suitably provided in the bicycle frame.
In a second preferred embodiment of the bottom bracket assembly of the present invention, said adapters are adapted to be mounted canti-levered on said housing box.
Preferably, in this case, the bottom bracket assembly of the present invention comprises third locking means of the second ring of said at least one bearing acting on said second ring to prevent the movement of said second ring along said predetermined direction towards the inside of said housing box. Advantageously, the locking of the second ring of one of the two bearings in one of the two ways of the predetermined direction provides the reference for the positioning of the bottom bracket assembly in the housing box suitably provided in the bicycle frame, whereas the freedom of movement of the second ring of the other bearing in the two ways of the predetermined direction allows errors in size of the housing box to be recovered.
Preferably, said third locking means comprise said abutment surface for said second ring.
In a further preferred embodiment of the bottom bracket assembly of the present invention, said shaft comprises a central body portion having a diameter greater than that of said first and second end portions. Such a shaft, advantageously, has a high resistance to the bending stresses to which it is subjected during pedalling.
The Applicant has also studied how to simplify the manufacture of the coupling profile of the crank arms and of the end portions of the shaft in the case in which the shaft-crank arm coupling is a shape coupling.
The Applicant has indeed noted that, in bottom bracket assemblies of the prior art, such a type of coupling typically provides for making an axially tapered coupling profile on the end portion of the shaft and in the corresponding coupling hole provided in the body of the crank arm. The coupling between shaft and crank arm is thus carried out by fitting the crank arm onto the end of the shaft and moving it axially with respect to the shaft until it abuts due to the mechanical coupling by interference of the tapered profiles of the shaft and of the crank arm.
An example of a coupling profile typically used in the shafts and in the crank arms of the bottom bracket assembly of the prior art is the known ISIS standard coupling, described for example in "ISIS Drive - The International Spline Interface Standard, ISIS Drive Standard Committee, 2001. Such a coupling provides for making respective grooved coupling profiles having a defined shape and precise size values for crests and grooves on the shaft and on the crank arm.
In particular, according to the ISIS standard, the end of the shaft and the hole of the crank arm have a grooved profile slightly tapered in the axial sense (1° of inclination with respect to the axis) so as to make a coupling by interference of conical surfaces.
The Applicant has however found that making the aforementioned tapered profiles, especially in the case of complicated coupling profiles, like for example the grooved ones, is very difficult and expensive, since it is necessary to provide very narrow coupling tolerances to achieve a correct positioning of the crank arm on the shaft. This obviously affects the manufacturing costs of the aforementioned components.
The Applicant has therefore studied a shaft-crank arm coupling profile that is more cost-effective and simpler than that currently known.
In a second aspect thereof, the present invention therefore relates to a bicycle crank arm assembly, comprising:   
-   a shaft having a longitudinal axis X-X extending along a predetermined direction and comprising at least one end portion for coupling with a crank arm;     
-   at least one crank arm comprising a coupling hole with said end portion of shaft, said hole having a longitudinal axis X-X extending along said predetermined direction;     
wherein said end portion of shaft and said coupling hole comprise respective coupling profiles of matching shape; 
characterised in that said coupling profiles are defined by respective coupling elements extending parallel to said longitudinal axis X-X.
Advantageously, the mutual coupling profiles of the shaft and of the crank arm are therefore profiles with rectilinear and parallel generatrices, which are much simpler to make, and therefore more cost-effective, with respect to the tapered profiles currently known. Even more advantageously, the use of profiles with rectilinear and parallel generatrices allows the axial position of the crank arm with respect to the shaft to be chosen freely, for example making use of spacing washers.
The shaft of the crank arm assembly mentioned above can be a piece of the shaft of the bottom bracket assembly (which in this case shall consist of two distinct pieces coupled together) or the same shaft of the bottom bracket assembly (which in this case shall consist of a single piece).
Preferably, said coupling profiles are grooved profiles and said coupling elements comprise a plurality of crests and a plurality of grooves defined on said end portion of shaft and in said coupling hole of the crank arm.
Even more preferably, said crests and grooves are defined by joined curved surfaces, according to what is described in European patent application no. 05425377.8 to the same Applicant, incorporated here by reference. This type of grooved profile is particularly advantageous in cases in which it must be made on components having unidirectional structural fibres, like for example in the case in which the crank arm is made from composite material, since the absence of sharp edges and deep grooves minimises the possibility of breaking or damaging of the aforementioned unidirectional structural fibres.
Preferably, the grooves formed on the shaft comprise a tapered axially inner portion. This allows a larger abutment surface to be made on the shaft for the bearing or for possible spacer elements arranged between bearing and abutment surface.
In a third aspect thereof, the present invention relates to a shaft of a bicycle bottom bracket assembly, comprising a body having a longitudinal axis X-X extending along a predetermined direction, said body having an end portion for coupling with a crank arm, characterised in that said end portion of shaft comprises a coupling profile defined by coupling elements extending parallel to said longitudinal axis X-X.
In a fourth aspect thereof the present invention relates to a bicycle crank arm, comprising a body having a hole for coupling with a shaft of a bicycle bottom bracket assembly, said coupling hole having a longitudinal axis X-X extending along a predetermined direction, characterised in that said coupling hole comprises a coupling profile defined by coupling elements extending parallel to said longitudinal axis X-X.
Such a shaft and such a crank arm can advantageously be used in the crank arm assembly and in the bottom bracket assembly described above.
Moreover, the Applicant has studied how to manufacture a shaft of a bottom bracket assembly that has a higher strength and at the same time is lighter than those conventionally used up to now.
In the field of racing bicycles there is indeed an increasing need to find a good compromise between structural strength and lightness of the various components of the bicycle. With particular reference to the shaft of bottom bracket assemblies, structural strength has always been an extremely limiting factor for obtaining shafts even lighter, since the stresses to which the shaft is subjected are multiple and add to one another.
The prior art has proposed, as optimal shafts for satisfying the need to have a good structural strength and, at the same time, adequate lightness, hollow shafts made from steel.
The competitive level required today, however, requires that the constructive limitations imposed up to now by the prior art be overcome and that shafts with high structural strength and at the same time that are lighter than those conventionally used up to now be manufactured.
The Applicant has devised a shaft that satisfies this need.
In a fifth aspect thereof, the present invention therefore relates to a shaft of a bicycle bottom bracket assembly, comprising a first body having a longitudinal axis X-X extending along a predetermined direction, said first body comprising a first layer of material, characterised in that it comprises at least one second layer of material distinct from and lying over said first layer of material.
Advantageously, the Applicant has found that such a shaft has a higher strength and at the same time is lighter than conventional single-layer shafts used in the prior art. The higher structural strength is due to the fact that the stratification makes the shaft more elastic and therefore more resistant to fatigue. The greater lightness, on the other hand, is due to the fact that, for the same strength, a two-layer shaft can be manufactured providing a thickness for each layer such that the sum of the thicknesses of the two layers is less than the thickness of the single layer of conventional shafts used in the prior art.
Such a shaft can advantageously be used in the crank arm assembly and in the bottom bracket assembly described above.
Advantageously, the outer layer of the shaft can act as a spacer for the bearings inserted onto the shaft.
Preferably, said first and at least one second layers are made from the same material. More preferably, said first body is substantially cylindrical and said at least one second layer of material defines at least one second substantially cylindrical body coaxially arranged outside said first body.
The Applicant has also studied a new way of protecting the bearings of a bottom bracket assembly from internal and external agents of the bicycle frame.
Indeed, it is known that the bearings that are used in bottom bracket assemblies have already incorporated a protection against external agents, like dust and humidity. However, it is common practice to add further protection to the bottom bracket assembly, given that the bearing’s own protection does not always prove sufficient.
A typical example of application of auxiliary protection is described in patent application EP1449760.
In this application a gasket associated with each adapter to insulate the corresponding bearing from the external environment is described.
On the other hand, a protective element is provided to protect the bearing from the humidity coming from inside the bicycle frame, with which the bottom bracket assembly is in communication. The frame can indeed generate condensation or worse be permeable to rain.
The protective element generally consists of a cylindrical sleeve mounted coaxially to the shaft and the free opposite ends thereof have the adapters for supporting the bearings placed over the top thereof. Between the sleeve and the adapters rubber o-rings are arranged to seal their coupling area.
The Applicant has noted that the solution proposed in the patent application cited above has little practicality of mounting, due to the fact that the coupling of the sleeve with the adapters is carried out when the sleeve is already inserted into the box and therefore without the possibility of having a visual reference.
The Applicant has therefore identified a bottom bracket assembly provided with a system for the protection of the bearings from the external and internal agents of the bicycle frame that is easier to install compared to the one of the prior art discussed above.
The present invention therefore relates, in a further aspect thereof, to a bicycle bottom bracket assembly, comprising:  
-   a shaft having a longitudinal axis X-X extending along a predetermined direction;
-   at least one bearing inserted on an end portion of said shaft; 
-   an adapter coupled with said at least one bearing and adapted to be associated with a housing box of the bottom bracket assembly provided in a bicycle frame;    
-   a first gasket adapted to protect said at least one bearing from the external environment and operatively arranged between said adapter and said shaft;    
characterised in that it comprises a second gasket adapted to protect said at least one bearing from the inside of the housing box and operatively arranged between said adapter and said shaft.
Advantageously, such an assembly can be at least partially preassembled outside of the housing box provided in the bicycle frame. The positioning of the various components is therefore quick and easy and the assembly of the assembly and its mounting in the housing box provided in the frame is thus made easier.
The aforementioned gaskets are preferably used in the bottom bracket assembly of the present invention described above.
Preferably, said first and second gasket are arranged at opposite sides with respect to said at least one bearing. Such gaskets thus cooperate with the adapter and with the shaft to create a substantially watertight chamber inside which the bearing is contained.
Preferably, said first gasket comprises a first rigid ring coupled with a first annular element made from elastic material. The rigid ring has a support function whereas the elastic annular element (preferably made from rubber) ensures the seal and the insulation.
Preferably, said first annular element comprises a radially outer free end having a diameter slightly smaller than the diameter of the adapter and a radially inner free end in contact with the shaft.
Even more preferably, the radially inner free end of said first annular element is housed in an annular seat formed on the shaft.
In a specific embodiment, said first annular element further comprises an annular projection adapted to cooperate in abutment with a front wall of a crank arm. In this way, the coupling area between shaft and crank arm is also protected from the external environment, thus avoiding the possibility of corrosion phenomena starting up in this area.
Preferably, said first annular element comprises, at said radially outer free end, a fin that is placed on top of said first rigid ring and, at said radially inner free end, a curb, said first rigid ring being supported by said curb.
Preferably, said second gasket comprises a second rigid ring coupled with a second annular element in elastic material.
More preferably, said second annular element comprises a radially outer free end in contact with the adapter and a radially inner free end having a diameter slightly larger than the diameter of the shaft.
Even more preferably, the radially outer free end of said second annular element is housed in an annular seat formed on the adapter.
Preferably, said second annular element comprises a sheath that, at a radially outer free end of said second annular element, at least partially covers said second rigid ring.
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. In these drawings:
-    figure 1 is a schematic view in longitudinal section of a first embodiment of a bicycle bottom bracket assembly in accordance with the present invention;   
-   figure 2 is a schematic view in longitudinal section of a second embodiment of a bicycle bottom bracket assembly in accordance with the present invention; 
-   figure 2a is an enlarged view of a portion of the assembly of figure 2;   
-   figure 2b is an enlarged view of a detail of the assembly of figure 2;     
-   figure 3 is a schematic view in longitudinal section of a third embodiment of a bicycle bottom bracket assembly in accordance with the present invention;  
-   figure 4 is a schematic view in longitudinal section of a fourth embodiment of a bicycle bottom bracket assembly in accordance with the present invention.
With reference to figure 1, a bicycle bottom bracket assembly in accordance with a first embodiment of the present invention is indicated with 1.
The assembly 1 comprises a shaft 2 having a longitudinal axis X-X extending along a predetermined direction. The shaft 2 comprises opposite end portions 3 and 4, right and left respectively, with which a right crank arm 30 and a left crank arm 40 are respectively associated.
The shaft 2 is supported in rotation in a housing box 10 suitably provided in the bicycle frame through the interposition of a right bearing 31 and of a left bearing 41 suitably inserted onto the shaft 2. The box 10 is substantially cylindrical in shape and extends along a longitudinal axis intended to coincide with the axis X-X of the shaft 2 when such a shaft is housed inside the box 10.
In the specific embodiment illustrated in figure 1, the bearings 31 and 41 are ball bearings, but it is possible to use other types of bearings adapted to ensure a relative rotary motion between shaft 2 and box 10, like for example roller bearings.
The bearings 31 and 41 are inserted in a right adapter 32 and in a left adapter 42 respectively. The adapters 32, 42 are screwed inside the box 10 at the opposite free end portions 11 and 12 of such a box 10.
In the assembled configuration thereof, the bearing 31 has an inner ring 310 coupled with a portion 21 of shaft adjacent to the end portion 3 and an outer ring 311 coupled with an inner annular surface of the right adapter 32. Similarly, the bearing 41 has an inner ring 410 coupled with a portion 22 of shaft adjacent to the end portion 4 and an outer ring 411 coupled with an inner annular surface of the left adapter 42.
The left crank arm 40 is coupled with the left end 4 of the shaft 2 through a shape coupling that allows a movement of the crank arm 40 with respect to the shaft 2 parallel to the axis X-X of the shaft 2. In the embodiment illustrated in figure 1, such a coupling is a grooved coupling, for example like the one described in European patent application n° 05425377 to the same Applicant. Preferably, as illustrated in figure 1, the grooved coupling is defined, preferably, by forming in the left crank arm 40 a grooved hole 43 defined by coupling elements 400 (in particular crests and grooves preferably defined by joined curved surfaces) having rectilinear generatrices parallel to the axis X-X of the shaft 2 and, in the left end portion 4 of the shaft 2, a grooved surface 44 matching that of the hole 43. In the hole 43 an abutment element defined by a shoulder 45 is provided.
The grooves formed on the shaft comprise an axially inner portion 401 that has a tapering along the axis X-X. In such a portion, therefore, the depth of the grooves progressively decreases until it becomes zero. 
The right crank arm 30, on the other hand, is associated with the right end portion 3 of the shaft 2 in a permanent manner, for example through forced coupling, through co-moulding or making it integrally formed with the shaft itself. In the example embodiment illustrated in figure 1, a forced coupling with interference of respective grooved profiles is shown.
However, alternative embodiments are foreseen in which the right crank arm 30 is coupled with the shaft 2 through a coupling that allows a relative movement between the crank arm 30 and the right end portion 3 of the shaft 2 along a direction parallel to the axis X-X of the shaft. Such a coupling can, for example, be of the type described above with reference to the coupling between the left crank arm 40 and the left end portion 4 of the shaft 2.
The locking of the left crank arm 40 on the left end portion 4 of the shaft 2 in a desired axial position is achieved through a screw 60 screwed into a threaded hole 61 made in the left end portion 4 of the shaft 2. The screw 60 is inserted into the hole 43 of the left crank arm 40 and has a head 62 intended to go into abutment against the shoulder 45 formed in the hole 43 of the left crank arm 40. Between the shoulder 45 and the head 62 of the screw 60 a washer 63 is arranged to improve the distribution of the tensions between screw 60 and left end portion 4 of the shaft 2.
As an alternative to the grooved coupling between left crank arm 40 and left end portion 4 of the shaft 2, it is possible to provide a coupling with square faces or a threaded coupling, like the one described in European patent application n° 05026302 to the same Applicant. In any case, the left crank arm 40, by means of this coupling, must be able to move parallel to the axis X-X of the shaft 2.
Between the right end portion 3 and the end portion 4 of the shaft 2 a central portion 5 of constant diameter is defined. The right end portion 3, on the other hand, is defined on a shaft body portion of greater diameter, so as to form on the shaft 2, at the right end portion 3 thereof, an abutment element or a shoulder 35, adapted to act as an abutment surface (possibly through the interposition of suitable spacers) for the inner ring 310 of the right bearing 31, as shall be described better hereafter.
In the embodiment illustrated in figure 1, between the inner ring 310 of the right bearing 31 and the inner ring 410 of the left bearing 41 a central spacer 56 is arranged. A right spacer 36 is then arranged between the shoulder 35 and the inner ring 310 of the right bearing 31 and a left spacer 46 is arranged between the inner ring 410 of the left bearing 41 and the left crank arm 40. Thus the crank arms 30, 40 the shoulder 35 and the spacers 36, 46, 56 form a first locking means to lock the inner rings 310, 410 to the shaft 2.
In the mounting step, with reference to the embodiment illustrated in figure 1, the operator screws the right adapter 32 onto the right end of the box 10 and inserts in order the right spacer 36, the right bearing 31, the central spacer 56, the left bearing 41, the left spacer 46 and the left crank arm 40 onto the shaft 2, from the left end thereof. At this point, the shaft 2 is inserted into the box 10 and the left adapter 72 is screwed onto the left end 12 of the box 10. The screw 60 is then tightened in the threaded hole 61 of the shaft 2. During the tightening of the screw 60, the crank arm 40 moves on the left end portion 4 of the shaft 2 pushing all of the aforementioned components towards the shoulder 35 formed on the shaft 2 at the right end portion 3 thereof. The clamping ends when the left crank arm 40 packs together the left spacer 46, the left bearing 41, the central spacer 56, the right bearing 31 and the right spacer 36 against the shoulder 35. It should be noted that for this to be possible, it is necessary for the spacers 36, 46 and 56 to be sized in such a way as to avoid the shoulder 45 formed in the left crank arm 40 going into abutment against the left front end face of the shaft 2. The man skilled in the art shall understand that the size of the spacers depends upon the length of the shaft 2 and upon the width of the left crank arm 40 and that the presence of the right and left spacers 36, 46 is not necessary in the case in which the assembly 1 is sized so that the left crank arm 40 can go directly into abutment against the inner ring 410 of the left bearing 41 and the right bearing 31 can go directly into abutment against the shoulder 35 formed at the right end portion 3 of the shaft 2.
In an alternative embodiment that is not illustrated, the shaft 2 has a constant diameter along the entire longitudinal extension thereof. The shoulder 35 is therefore not provided and its function is carried out directly by the front end surface of the right crank arm 30, on which the right spacer 36 or directly the right bearing 31 goes into abutment.
When mounting is completed, the inner rings 310, 410 of the right and left bearings 31, 41 are locked in position on the shaft 2; i.e. any movement of such inner rings is prevented in both ways along a direction parallel to the axis X-X of the shaft 2.
The assembly 1 of figure 1 further comprises an outer spacer 76 substantially cylindrical in shape inserted outside the spacer 56 and having a longitudinal size such as to be able to be arranged in abutment between the left adapter 42 and the outer ring 311 of the right bearing 31. Such an outer ring 311, on the opposite side to said outer spacer 76, is in abutment against an abutment surface 77 formed on the right adapter 32. The outer ring 311 of the right bearing 31 is locked in position by the vice action exerted by the cooperation between the right adapter 32 and the outer spacer 76, which is thrust against the outer ring 311 by the left adapter 42. When mounting is completed, therefore, any movement of the outer ring 311 of the right bearing 31 is prevented in both ways along a direction parallel to the axis X-X of the shaft 2. Thus the adapter 42, the spacer 76 and the abutment surface form a second locking means to lock the outer ring 311.
As illustrated in figure 1, the right adapter 32 has an end flange 37 having an end portion extending radially outwards and on which an abutment surface 78 adapted to operate in abutment against a right front end surface 13 of the box 10 is defined. Such a flange 37, together with the right bearing 31 having the inner ring 311 locked between the shoulder 35 and the spacer 56 and the outer ring 312 locked between the right adapter 32 and the outer spacer 76, unequivocally determines the position of the assembly 1 with respect to the box 10. Moreover, the locking of the right bearing 31 ensures the correct positioning of the assembly 1 inside the box 10 also in the case of axial overloading.
The left adapter 42, on the other hand, is sized so as to allow the outer ring 411 of the left bearing 41 to move in both ways of the direction parallel to the axis X-X of the shaft 2. The left adapter 42 is screwed onto the left end portion 12 of the box 10 until it thrusts the outer spacer 76 in abutment against the outer ring 311 of the right bearing 31, which in turn is in abutment against the abutment surface 77 formed in the right adapter 32.
The assembly 1 of figure 1 further comprises annular gaskets 36a, 46a arranged between the adapters 32, 42 and the spacers 36, 46 in a position axially outside the bearings 31, 41 to protect such right and left bearings 31, 41 from the external environment.
Figure 2 shows an alternative embodiment of the bottom bracket assembly 1 of the present invention. In such a figure, elements identical to those illustrated and described with reference to figure 1 are indicated with the same reference numeral, whereas corresponding elements are indicated with the same reference numerals increased by 100.
The bottom bracket assembly 1 of figure 2 differs from that of figure 1 in that it comprises adapters 132, 142 mounted canti-levered on the opposite ends 11, 12 of the housing box 10. The bearings 31, 41 are therefore housed outside the box 10.
In this case, unlike the embodiment of figure 1, between the outer rings 311, 411 there is no longer any outer spacer and the adapters 132 and 142 are designed and sized so that the left outer ring 411 of the left bearing 41 is still free to move in the two ways of the direction parallel to the axis X-X of the shaft 2, whereas the outer ring 311 of the right bearing 31 is free to move only towards the outside of the housing box 10. The right adapter 132 therefore comprises, also in this embodiment, an abutment surface or a third locking means 177 for preventing the outer ring 311 of the right bearing 31 from moving towards the inside of the box 10.
The locking of the outer ring 311 of the right bearing 31 in one of the two ways of the direction parallel to the axis X-X of the shaft 2 provides the reference for the positioning of the bottom bracket assembly in the box 10, whereas the freedom of movement of the outer ring 411 of the left bearing 41 in the two ways of the direction parallel to the axis X-X of the shaft 2 allows errors in size of the box 10 to be recovered, even if to a lesser degree with respect to the solution of figure 1.
The assembly of figure 2 also differs from that of figure 1 in that it does not use any spacer between left crank arm 40 and inner ring 410 of the left bearing 41 and between inner ring of the right bearing 310 and shoulder 35; on the other hand, a central spacer 56 between the inner rings of the two bearings is still used. Between the left crank arm 40 and inner ring 410 of the left bearing 41 a washer 47 is arranged to better distribute the thrusting action exerted by the left crank arm 40 and to provide a cylindrical sliding surface for a gasket for protecting the bearing, better described in the rest of the present description. Moreover, in this embodiment the right crank arm 30 is coupled with the right end portion 3 of the shaft 2 through a threaded coupling like the one described in European patent application n° 05026302 to the same Applicant. However, alternative solutions are foreseen in which left and right spacers are used in a totally similar way to what is described with reference to figure 1. Alternative solutions are also foreseen in which the right crank arm 30 is coupled with the right end portion 3 of the shaft 2 through couplings of a type different to the threaded one, like for example a grooved coupling or a coupling with square faces of the type described above with reference to figure 1.
Figure 3 shows an alternative embodiment of the bottom bracket assembly 1 of the present invention. In such a figure, elements identical to those illustrated and described with reference to figures 1 and 2 are indicated with the same reference numeral, whereas corresponding elements are indicated with the same reference numerals increased by 100.
The bottom bracket assembly 1 of figure 3 differs from that of figure 2 in that the central spacer between the inner rings 310, 410 of the two bearings 31, 41 is replaced by a pair of shoulders 135, 136 formed integrally on the shaft 2 at the respective free end portions 3 and 4. Moreover, in the assembly of figure 3 the right crank arm 30 is coupled with the respective end portion 3 of the shaft 2 in a similar way as the left crank arm 40, i.e. through a shape coupling of the type described above with reference to the left crank arm 40. In the illustrated embodiment, it is a right spacer 37 is used between the right crank arm 30 and the inner ring 310 of the right bearing 31. The spacer 37 can however not be provided in the case in which the body of the right crank arm 30 is sized in such a way as to go directly in abutment against the right bearing 31.
In the assembly of figure 3, each bearing 31, 41 is inserted onto the shaft 2 from a respective end thereof and is thrust against the respective shoulder 135, 136 by a respective crank arm 30, 40.
Also in this case, alternative solutions are foreseen in which the right crank arm 30 is coupled with the end portion 3 of the shaft 2 through shape couplings of a type different to the grooved one, like for example a threaded coupling or a coupling with square faces.
Figure 4 shows an alternative embodiment of the bottom bracket assembly 1 of the present invention.
The bottom bracket assembly 1 of figure 4 differs from that of figure 3 for the sole reason that the central portion 5 of the shaft 2 has a diameter greater than that of the end portions 3 and 4. In particular, the difference in diameter between the central portion 5 and the end portions 3 and 4 determines the shoulders 135 and 136 for locking the bearings 31, 41.
In the embodiments illustrated in figures 2, 3 and 4, the assembly 1 comprises, at each bearing 31, 41, an outer gasket 260 and an inner gasket 270. The outer gasket 260 insulates the bearings from the external environment, whereas the inner gasket 270 insulates the bearings from the inside of the housing box 10 provided in the bicycle frame.
The gaskets are illustrated in detail in figure 2a, whereas figure 2b shows the section of one of such gaskets, in particular of the inner gasket 270. The gaskets 260, 270 are described only with reference to the right end of the shaft 2, but what is stated is also valid for the left end of the shaft.
The gaskets 260 and 270 are arranged on axially opposite sides with respect to the bearing 31. The outer gasket 260 comprises a rigid support ring 262, preferably metallic, coupled with an annular disc 264 made from elastic material. The disc 264 made from elastic material comprises, at the radial ends thereof, respectively a fin 266, which overlaps outwardly the rigid ring 262, and a curb 268, which surrounds the inner radial surface of the disc 264. The fin 266 is in sliding contact with the inner surface of the adapter 132, whereas the curb 268 is inserted into an annular throat 265 formed on the shaft 2.
The inner gasket 270, illustrated in the detail of figure 2b, also has a rigid support ring 272, preferably metallic, covered, at least partially, by an elastic sheath 274. The inner gasket 270 is inserted in an annular throat 276 formed in the adapter 132, whereas the inner diameter thereof is slightly larger than the diameter of the shaft 2, preferably by one tenth, so as not to touch it and not to generate friction during rotation.
The gaskets 260 and 270 cooperates with the adapter 132 and with the shaft 2 to form a substantially watertight chamber inside which the bearing 31 is contained.
The outer gasket 260 can, moreover, comprise an annular projection adapted to go into contact with the front surface of the crank arm.
The shaft 2, advantageously, can consist of two cylindrical bodies of the same material arranged coaxially one inside the other. The outer cylindrical body can act as a spacer for the inner rings of the bearings.
Preferably, the crank arms 30, 40 of the bottom bracket assembly of the present invention, irrespective of the specific embodiment thereof, are made from metal material, like aluminium alloys or other light alloys. Nevertheless, the possibility of making the crank arms from composite material is not excluded.
The composite material can in this case comprise structural fibres incorporated 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 are particularly preferred.
The arrangement of said structural fibres in the polymeric material can be a random arrangement of blocks or small sheets of structural fibres, a substantially unidirectional ordered arrangement of fibres, a substantially bidirectional ordered arrangement of fibres or a combination of the above.
Preferably, the polymeric material of the body of the crank arm is thermosetting and preferably comprises an epoxy resin. Nevertheless, the possibility of using a thermoplastic material is not excluded.
1.   Bicycle bottom bracket assembly (1), comprising:   
-   a shaft (2) having a longitudinal axis X-X extending along a predetermined direction and comprising a first end portion (4) and a second end portion (3);   
-   a first bearing (41) having a first ring (410) inserted on said shaft (2) in a position adjacent to said first end portion (4) and a second ring (411) coupled with a first adapter (42) adapted to be associated with a first end (12) of a housing box (10) of the bottom bracket assembly (1) in a bicycle frame;  
-   a second bearing (31) having a first ring (310) inserted on said shaft (2) in a position adjacent to said second end portion (3) and a second ring (311) coupled with a second adapter (32) adapted to be associated with a second end (11) of said housing box (10);    
-   first locking means (30, 40, 35, 36, 46, 56, 135, 136) of said first rings (410, 310) of said first and second bearings (41, 31) acting on said first rings (410, 310) to prevent the movement of said first rings (410, 310) in both ways of said predetermined direction;   
wherein at least one adapter (32) of said first and second adapters (42, 32) comprises a first abutment surface (78) adapted to operate in abutment against a front end surface (13) of said housing box (10) and a second abutment surface (77) adapted to operate in abutment against the second ring (311) of at least one bearing (31) between said first and second bearings (41, 31) and wherein the second ring (411) of the other bearing (41) is free to move with respect to the other adapter (42) in both ways of said predetermined direction.
2.   Assembly (1) according to claim 1, wherein said first ring is the inner ring of the bearing and said second ring is the outer ring of the bearing.
3.   Assembly (1), according to claim 1 or 2, further comprising:   
-   a first crank arm (40) coupled with said first end portion (4) of said shaft (2);
-   a second crank arm (30) coupled with said second end portion (3) of said shaft (2);   
wherein at least one of said first and second crank arms (40, 30) is axially mobile with respect to said shaft (2) along said predetermined direction and can be locked on the respective end portion (4, 3) of shaft in a predetermined axial position in which said at least one of said first and second crank arms (40, 30) exerts an axial thrust on at least one of said first rings (410, 310) along said predetermined direction to lock at least one of said first and second bearings (41, 31) in axial position with respect to said shaft (2).
4.   Bottom bracket assembly (1) according to claim 3, wherein said first crank arm (40) is coupled with said first end portion (4) of shaft through a first shape coupling that allows a relative movement between said first crank arm (40) and said first end portion (4) of shaft along said predetermined direction.
5.   Bottom bracket assembly (1) according to claim 4, wherein said first shape coupling is a grooved coupling.
6.   Bottom bracket assembly (1) according to claim 4, wherein said first shape coupling is a coupling with square faces.
7.   Bottom bracket assembly (1) according to any one of claims 4 to 6, wherein said first locking means comprise a first abutment element (35, 135, 136) that is fixed with respect to the shaft (2) and acting on at least one of said first rings (311, 411) on the opposite side to said first crank arm (40) to lock said at least one of said first rings (310, 410) in axial position on said shaft (2).
8.   Bottom bracket assembly (1) according to claim 7, wherein said first abutment element (35, 135, 136) is defined by a shoulder integrally formed on said shaft (2).
9.   Bottom bracket assembly (1) according to claim 7, wherein said first abutment element (35, 135, 136) is defined by a front end surface of said second crank arm (30).
10.  Bottom bracket assembly (1) according to any one of claims 7 to 9, wherein said first locking means further comprise a first spacer (56) inserted on said shaft (2) between said first and second bearings (41, 31) and acting in abutment on the first rings (410, 310) of said first and second bearings (41, 31) and wherein said first abutment element (35) is defined at said second end portion (3) of shaft and acts on the first ring (310) of said second bearing (31) on the opposite side to said first spacer (56) to lock the first rings (410, 310) of said first and second bearings (41, 31) in axial position on said shaft (2).
11.  Bottom bracket assembly (1) according to any one of claims 4 to 10, wherein said second crank arm (30) is integrally formed with said shaft (2).
12.  Bottom bracket assembly (1) according to any one of claims 4 to 10, wherein said second crank arm (30) is associated with said shaft (2) through a forced coupling with interference.
13.  Bottom bracket assembly (1) according to any one of claims 4 to 10, wherein said second crank arm (30) is coupled with said second end portion (3) of shaft through a second shape coupling that allows a relative movement between said second crank arm (30) and said second end portion (3) of shaft along said predetermined direction.
14.  Bottom bracket assembly (1) according to claim 13, wherein said first abutment element (136) is defined at said first end portion (4) of shaft and acts on the first ring (411) of said first bearing (41) on the opposite side to said first crank arm (40) to lock said first bearing (41) in axial position on said shaft (2) and wherein said first locking means further comprise a second abutment element (135) formed on said shaft (2) at said second end portion (3) of shaft and acting on the first ring (311) of said second bearing (31) on the opposite side to said second crank arm (30) to lock said second bearing (31) in axial position on said shaft (2).
15.  Bottom bracket assembly (1) according to claim 13 or 14, wherein said second shape coupling is a grooved coupling.
16.  Bottom bracket assembly (1) according to claim 13 or 14, wherein said second shape coupling is a coupling with square faces.
17.  Bottom bracket assembly (1) according to any one of the previous claims, wherein said adapters (42, 32) are adapted to be housed inside said housing box (10).
18.  Bottom bracket assembly (1) according to claim 17, comprising second locking means (42, 76, 77) of the second ring (311) of said at least one bearing (31) acting on said second ring (311) to prevent the movement of said second ring (311) in both ways of said predetermined direction.
19.  Bottom bracket assembly (1) according to claim 18, wherein said second locking means comprise said second abutment surface (77) formed on said at least one adapter (32) and a second spacer (76) acting in abutment on said second ring (311) on the opposite side to said at least one adapter (32), said second spacer (76) being thrust against said second ring (311) by the other adapter (42).
20.  Bottom bracket assembly (1) according to claim 19, wherein said at least one adapter (32) comprises a flange (37) on which said first abutment surface (78) is defined.
21.  Bottom bracket assembly (1) according to any one of claims 1 to 16, wherein said adapters (142, 132) are adapted to be mounted canti-levered on said housing box (10).
22.  Bottom bracket assembly (1) according to claim 21, comprising third locking means of the second ring (311) of said at least one bearing (31) acting on said second ring (311) to prevent the movement of said second ring (311) along said predetermined direction towards the inside of said housing box (10).
23.  Bottom bracket assembly (1) according to claim 22, wherein said third locking means comprise said abutment surface (177) for said second ring (311).
24.  Bottom bracket assembly (1) according to any one of the previous claims, wherein said shaft (2) comprises a central body portion (5) having a diameter greater than that of said first and second end portions (4, 3).
25.  Bottom bracket assembly (1) according to claims 5 and 15, wherein said grooved coupling comprises coupling elements (400) extending parallel to said longitudinal axis X-X.
26.  Bottom bracket assembly (1) according to claim 25, wherein said coupling elements (400) comprise a plurality of crests and a plurality of grooves defined by joined curved surfaces.
27.  Bottom bracket assembly (1) according to claim 26, wherein the grooves formed on the shaft comprise a tapered axially inner portion (401).
28.  Bottom bracket assembly (1) according to any one of the previous claims, wherein said shaft (2) comprises a first layer of material and at least one second layer of material distinct from and lying over said first layer of material.
29.  Bottom bracket assembly (1) according to claim 28, wherein said first and at least one second layer are made from the same material.
30.  Bottom bracket assembly (1) according to any one of the previous claims, further comprising at least one first gasket (260) adapted to protect a respective bearing (31, 41) from the external environment and operatively arranged between a respective adapter (132, 142) and said shaft (2) and at least one second gasket (270) adapted to protect said bearing (31) from the inside of the housing box (10) and operatively arranged between said adapter (132) and said shaft (2).
31.  Bicycle crank arm assembly (1), comprising:   
-  a shaft (1) having a longitudinal axis X-X extending along a predetermined direction and comprising at least one end portion (3, 4) for coupling with a crank arm (30, 40);  
-   at least one crank arm (40) comprising a hole (43) for coupling with said end portion (4) of shaft, said hole (43) having a longitudinal axis X-X extending along said predetermined direction;    
wherein said end portion (4) of shaft and said coupling hole (43) comprise respective coupling profiles (400) of matching shape;    
characterised in that said coupling profiles (400) are defined by respective coupling elements extending parallel to said longitudinal axis X-X.
32.  Crank arm assembly (1) according to claim 31, wherein said coupling profiles (400) are grooved profiles and said coupling elements comprise a plurality of crests and a plurality of grooves formed on said end portion (4) of shaft and in said coupling hole (43) of said crank arm (40).
33.  Crank arm assembly (1) according to claim 32, wherein said crests and grooves are defined by joined curved surfaces.
34.  Crank arm assembly (1) according to claim 32 or 33, wherein the grooves formed on the shaft (2) comprise a tapered axially inner portion (401).
35.  Shaft (2) for a bicycle bottom bracket assembly, comprising a body having a longitudinal axis X-X extending along a predetermined direction, said body having an end portion (3, 4) for coupling with a crank arm (30, 40), characterised in that said end portion (3, 4) of shaft comprises a coupling profile (400) defined by coupling elements extending parallel to said longitudinal axis X-X.
36.  Bicycle crank arm (3, 4), comprising a body having a hole (43) for coupling with a shaft (2) of a bicycle bottom bracket assembly, said coupling hole (43) having a longitudinal axis X-X extending along a predetermined direction, characterised in that said coupling hole (43) comprises a coupling profile (400) defined by coupling elements extending parallel to said longitudinal axis X-X.
37.  Shaft (2) for a bicycle bottom bracket assembly, comprising a first body having a longitudinal axis X-X extending along a predetermined direction, said first body comprising a first layer of material, characterised in that it comprises at least one second layer of material distinct from and lying over said first layer of material.
38.  Shaft (2) according to claim 37, wherein said first and at least one second layer are made from the same material.
39.  Shaft (2) according to claim 37 or 38, wherein said first body is substantially cylindrical and said at least one second layer of material defines at least one second substantially cylindrical body coaxially arranged outside said first body.
40.  Bicycle bottom bracket assembly (1), comprising:   
-   a shaft (2) having a longitudinal axis X-X extending along a predetermined direction;  
-   at least one bearing (31, 41) inserted on an end portion (3, 4) of said shaft;  
-   an adapter (132, 142) coupled with said at least one bearing (31, 41) and adapted to be associated with a housing box (10) of the bottom bracket assembly provided in a bicycle frame; 
-   a first gasket (260) adapted to protect said at least one bearing (31, 41) from the external environment and operatively arranged between said adapter (132, 142) and said shaft (2);    
characterised in that it comprises a second gasket (270) adapted to protect said at least one bearing (31, 41) from the inside of the housing box (10) and operatively arranged between said adapter (132, 142) and said shaft (2).
41.  Bottom bracket assembly (1) according to claim 40, wherein said first and second gasket (260, 270) are arranged on opposite sides with respect to said at least one bearing (31, 41).
42.  Bottom bracket assembly (1) according to claim 40 or 41, wherein said first gasket (260) comprises a first rigid ring (262) coupled with a first annular element (264) made from elastic material.
43.  Bottom bracket assembly (1) according to claim 42, wherein said first annular element (264) comprises a radially outer free end having a diameter slightly smaller than the diameter of said adapter (132) and a radially inner free end in contact with said shaft (2).
44.  Bottom bracket assembly (1) according to claim 43, wherein said radially inner free end of said first annular element (264) is housed in an annular seat (265) formed on said shaft (2).
45.  Bottom bracket assembly (1) according to any one of claims 40 to 44, wherein said first annular element (264) comprises an annular projection adapted to cooperate in abutment with a front wall of a crank arm.
46.  Bottom bracket assembly (1) according to claim 44 or 45, wherein said first annular element (264) comprises, at said radially outer free end, a fin (266) that is placed on top of said first rigid ring (262) and, at said radially inner free end, a curb (268), said first rigid ring (262) being supported by said curb (268). 
47.  Bottom bracket assembly (1) according to any one of claims 40 to 46, wherein said second gasket (260) comprises a second rigid ring (272) coupled with a second annular element (274) made from elastic material.
48.  Bottom bracket assembly (1) according to claim 47, wherein said second annular element (274) comprises a radially outer free end in contact with said adapter (132) and a radially inner free end having a diameter slightly greater than the diameter of said shaft (2).
49.  Bottom bracket assembly (1) according to claim 48, wherein a radially outer free end of said second annular element (274) is housed in an annular seat (276) formed on said adapter (132).
50.  Bottom bracket assembly (1) according to any one of claims 47 to 49, wherein said second annular element (274) comprises a sheath that, at the radially outer free end of said second annular element (274), at least partially covers said second rigid ring (272).
A bicycle bottom bracket assembly (1) comprises a shaft (2) having a longitudinal axis X-X extending along a predetermined direction and comprising a first end portion (4) and a second end portion (3), a first bearing (41) having an inner ring (410) inserted on said shaft (2) in a position adjacent to said first end portion (4) and an outer ring (411) coupled with a first adapter (42) adapted to be associated with a first end (12) of a housing box (10) of the bottom bracket assembly (1) in a bicycle frame, and a second bearing (31) having an inner ring (311) inserted on said shaft (2) in a position adjacent to said second end portion (3) and an outer ring (311) coupled with a second adapter (32) adapted to be associated with a second end (11) of said housing box (10). The assembly (1) further comprises first locking means (30, 40, 35, 36, 46, 56, 135, 136) of the inner rings (411, 311) of said first and second bearings (41, 31) acting on said inner rings (411, 311) to prevent the movement of said inner rings (411, 311) in both ways of said predetermined direction. In the assembly (1), at least one adapter (32) comprises a first abutment surface (78) adapted to operate in abutment against a front end surface (13) of said housing box (10) and a second abutment surface (77) adapted to operate in abutment against the outer ring (311) of at least one bearing (31), whereas the outer ring (411) of the other bearing (41) is free to move with respect to the other adapter (42) in both ways of said predetermined direction.
(Fig. 1)
【図１】
2007223590.tif 000009
【図２】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
2007223590.tif 000012
【図３】
2007223590.tif 000013
【図４】
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