JP2004090914A - リアスプロケット組立体のためのトップスプロケット、及び自転車のためのリアスプロケット組立体 - Google Patents
リアスプロケット組立体のためのトップスプロケット、及び自転車のためのリアスプロケット組立体 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 滑らかで信頼性のあるシフト性能を提供しながら、第2のスプロケットに対して多様な位相関係で配列することのできるスプロケット組立体のトップスプロケットを提供する。
【解決手段】 このトップスプロケットS1は、軸方向で対向する第1及び第2の側50a,50b、スプロケット本体50、及びスプロケット本体の外周に形成された複数の歯52を有する。複数の歯の中の第1の歯は、先端部分60及び凹んだ側面66を含む。先端部分は第1の側の第1の側面64a、第2の側の第2の側面64b、及び第1及び第2の側面の間に延びる外周端面64cを有する。凹んだ側面66は、第1の側で円周方向へ延び、第1の側で先端部分の内周側に位置し、前方部分よりも後方部分にいくにしたがって少なくとも部分的に軸方向において第2の側に近くなるように形成されている。
【選択図】 図9
【解決手段】 このトップスプロケットS1は、軸方向で対向する第1及び第2の側50a,50b、スプロケット本体50、及びスプロケット本体の外周に形成された複数の歯52を有する。複数の歯の中の第1の歯は、先端部分60及び凹んだ側面66を含む。先端部分は第1の側の第1の側面64a、第2の側の第2の側面64b、及び第1及び第2の側面の間に延びる外周端面64cを有する。凹んだ側面66は、第1の側で円周方向へ延び、第1の側で先端部分の内周側に位置し、前方部分よりも後方部分にいくにしたがって少なくとも部分的に軸方向において第2の側に近くなるように形成されている。
【選択図】 図9
Description
本発明は、一般的には、自転車のスプロケットに関する。さらに具体的には、本発明はリアスプロケット組立体のためのトップ(最も外側に配置される最小径の)スプロケット、及び自転車のためのリアスプロケット組立体に関する。本発明は、簡単な取り付け構造を有し、滑らかで信頼性のあるシフトを提供する。
自転車のサイクリングは、ますます人気のあるレクリエーションとなっており、また輸送手段でもある。さらに、サイクリングは、アマチュア及びプロの両者にとって、非常に人気のある競技的スポーツとなっている。自転車がレクリエーション、輸送、または競技のいずれに使用されるにせよ、自転車産業は、自転車の様々な構成部品及びフレームを常に改善している。過去数年の間に広く改良されてきた1つの構成部品は、自転車の動力伝達系である。具体的には、自転車部品のメーカーは、様々なシフト構成部品、たとえばシフター、シフトケーブル、変速装置、チェーン、及びスプロケットとスプロケット群などのシフト性能を常に改善してきた。
過去数年の間に大幅に改良されてきた動力伝達系の1つの構成部品は、自転車のスプロケット組立体である。具体的には、自転車のスプロケット組立体は、より滑らかなシフトを提供するため、改良されたスプロケットを用いて設計されている。さらに具体的には、Naganoの米国特許第4,889,521号に記載されるハイパーグライド(Hyper Glide)スプロケット組立体(HGリアスプロケット組立体)が開発されて、世界的に販売されてきた。このスプロケット組立体は市場で良好に受け入れられ、そのエンジニアリングデザインは業界標準の1つになっている。特に、レーシング及びマウンテンバイクの変速装置で使用されるHGリアスプロケット組立体は業界標準になっている。
HGスプロケットは、典型的には、最も小さいスプロケットを除き、各々のスプロケットの小さなスプロケット側にチェーンガイド面を有する。チェーンガイド面は、チェーンの連結板及びピンを受け取るように配置され、チェーンを大きく接近させて、シフトダウンを滑らかにする。ここで、シフトダウンとは、典型的には、小さなリアスプロケットから大きなリアスプロケットへシフトして、ギヤ比を減少させることを意味する。一対の隣接したスプロケットは、互いが特定の位相関係を有するように配置され、またチェーンガイド面に対して配置される。そのような位相関係を維持するために、各々のスプロケットは、その内周に形成されたスプラインを有する。多段フリーホイールまたはフリーハブの外側本体に形成された対になったスプライン上へスプロケットを導くため、スプラインの1つは他のスプラインとは異なった形状である。この異なった形状のスプラインによって、隣接したスプロケットが適正な位相関係で配置されることになる。
典型的には、このタイプのスプロケット組立体において、最も小さいトップスプロケットも、その内周に形成されたスプラインを有し、この最も小さいスプロケットを多段フリーホイールまたはフリーハブへ固定するため、ロックリングが使用される。この構成において、最も小さいスプロケットから最も大きいスプロケットまでの全ては、内側スプラインを有する。そのようなスプロケットの設計は滑らかで信頼性のあるシフトを提供するが、この構成は比較的に複雑であり、製造及び組み立てにコストがかかる。
したがって、近年では、最も小さいスプロケットは、従来のスプロケットのようにねじが形成され、残りのスプロケットは内側スプラインが形成される。この構成では、ロックリングが省略され、製造及び組み立てが容易でコストが安いスプロケット組立体が実現される。しかし、そのようなスプロケット組立体において、最も小さいスプロケットは外側本体の上にねじを有するので、第2のスプロケットとの位相関係が不安定になる。この不安定な位相関係によって、最も小さいスプロケットから第2のスプロケットへの不安定なシフトダウンが起こる。したがって、そのようなスプロケット組立体において、スプロケット組立体の製造及び組み立てを複雑にしたり、スプロケット組立体のコストを増加することなく、最も小さいスプロケットから第2のスプロケットへのシフトを改善することが望まれている。
上記の見地から、従来技術の前述した問題を克服するリアスプロケット組立体のためのトップスプロケット、及び自転車のためのリアスプロケット組立体の必要性が存在する。本発明は、従来技術でのこの必要性、及びこの開示から当業者へ明らかになる他の必要性に対処する。
米国特許第4,889,521号
本発明の1つの目的は、滑らかで信頼性のあるシフト性能を提供しながら、第2のスプロケットに対して多様な位相関係で配列することのできるスプロケット組立体のトップスプロケットを提供することである。
本発明の他の目的は、滑らかで信頼性のあるシフト性能を提供しながら、トップスプロケットの簡単な取り付け手法を使用するスプロケット組立体を提供することである。
さらに、本発明の他の目的は、製造及び組み立てが比較的簡単でコストが安いスプロケット組立体のためのトップスプロケット、及び自転車のためのスプロケット組立体を提供することである。
前記の目的は、基本的には、自転車のリアスプロケット組立体のトップスプロケットを提供することによって達成される。トップスプロケットは、それらの間に中心平面が位置し軸方向で対向する第1及び第2の側、スプロケット本体、及びスプロケット本体の外周から径方向外方に延び円周方向に間隔をあけて配置されそれらの間に複数の歯底が形成される複数の歯を有する。複数の歯の中の第1の歯は、先端部分及び凹んだ側面を含む。先端部分は第1の側に位置する第1の側面、第2の側に位置する第2の側面、及び第1及び第2の側面の間に延びる外周端面を有する。凹んだ側面は、第1の側で円周方向へ延びる。凹んだ側面は、第1の側で先端部分の内周側に位置する。凹んだ側面は、凹んだ側面の前方部分よりも凹んだ側面の後方部分にいくにしたがって少なくとも部分的に軸方向において第2の側に近くなるように形成されている。
前記の目的は、さらに、基本的には、第1のスプロケット、及び第1のスプロケットよりも径の大きい第2のスプロケットを含む自転車の多段スプロケット組立体を提供することによって達成される。第1のスプロケットは、それらの間に中心平面が位置し軸方向で対向する第1及び第2の側、第1のスプロケット本体、及び第1のスプロケット本体の外周から径方向外方に延び円周方向に間隔をあけて配置されそれらの間に複数の第1の歯底が形成された複数の第1の歯とを有する。第1のスプロケット本体は、内周部に形成されたねじ部を有する。複数の第1の歯のうちの第1のシフトダウン歯は、先端部分及び凹んだ側面を含む。先端部分は、第1の側に位置する第1の側面、第2の側に位置する第2の側面、及び第1及び第2の側面の間に延びる外周端面を有する。凹んだ側面は、第1の側で円周方向に延びる。凹んだ側面は、第1の側で先端部分の内周側に位置する。凹んだ側面は、凹んだ側面の前方部分よりも凹んだ側面の後方部分にいくにしたがって少なくとも部分的に軸方向において第2の側に近くなるように形成されている。第2のスプロケットは、第1のスプロケットに隣接して配置される。第2のスプロケットは、第1のスプロケットの第2の側に隣接して軸方向で対向する第3の側、軸方向で対向する第4の側、第2のスプロケット本体、及び第2のスプロケット本体の外周から径方向外方に延び円周方向に間隔をあけて形成された複数の第2の歯を有する。
本発明のこれら及び他の目的、特徴、様相、及び利点は、以下の詳細な説明から当業者に明らかになるであろう。以下の詳細な説明は、添付の図面と組み合わせられたとき、本発明の好ましい実施形態を開示する。
図1〜図3に、後方自転車ハブ11を有する通常の自転車10が示される。ハブ11は、本発明の好ましい実施形態に従った後方多段スプロケット組立体12を有する。多段スプロケット組立体12は、好ましくは、本発明に従った第1及び第2のスプロケットS1及びS2、及び以下で説明するような第3〜第6の通常のスプロケットS3〜S6を含む。具体的には、第1及び第2のスプロケットS1及びS2は、それらの歯の間の正確な位相関係が、滑らかな信頼性のあるシフト性能に対して大きく影響がないように設計されている。さらに、第1及び第2のスプロケットS1及びS2の歯の設計に起因して、第1〜第6のスプロケットS1〜S6は、好ましくは、簡単な方法で後方ハブ11のフリーホイール13へ取り付けられる。
自転車10は、基本的には、前輪15及び後輪16が回転可能に連結されたフレーム14を有する。前方フォーク17は、フレーム14と前輪15の間に連結される。前方フォーク17へ固定されたハンドルバー18を回すと、前輪15が回る。後輪16は、後方ハブ11を介してフレーム14の後方部分へ回転可能に連結される。フレーム14は、さらに、フレーム14へ調節可能に連結されたサドル19、及び自転車10を駆動するための動力伝達系20を有する。自転車10は、以下で説明する動力伝達系20の選択された部品を除いて周知のものである。
自転車10の様々な部品、及び動力伝達系20の部品の大部分は、自転車技術でよく知られているので、自転車10のこれらの部品は、本発明に従って修正される場合を除いて、詳細な説明は省略する。さらに、本明細書では詳細に図示及び/または説明されない様々な通常の自転車部品、たとえばブレーキ、追加のスプロケットなどは、本発明と組み合わせて使用されることができる。
ここで使用される用語「前方、後方、上方、下方、横方向、及び横断」は、通常の乗車位置にあるときの、スプロケット組立体12が取り付けられた自転車の方向を意味する。したがって、それらの用語が、請求項の中でスプロケット組立体12を記述するために使用される場合、自転車10の通常の乗車位置に対して解釈されるべきである。しかし、用語「シフトダウン」及び「シフトアップ」が、リアスプロケット組立体12を参照して使用された場合、それらの用語は、図3で示されるように、それぞれ小さなスプロケットから大きなスプロケットへのシフト、及び大きなスプロケットから小さなスプロケットへのシフトを意味するものと解釈されるべきである。さらに、本明細書で使用される用語「位相関係」及び「角度位相関係」は、一対の隣接したスプロケットの角度関係を意味するものと解釈されるべきである。
図1〜図4を参照すると、動力伝達系20は、基本的には、本発明の後方多段スプロケット組立体12、一対のペダル21、ペダル21と共に回転するように取り付けられた前方多段スプロケット組立体22、及び後方多段スプロケット組立体12と前方多段スプロケット組立体22との間に伸びるチェーン23を含む。前述したように、スプロケット組立体12は、好ましくは、フリーホイール13を介して後方ハブ11へ連結される。ペダル21は、乗り手からの力をチェーン23へ伝達するために、通常のクランクセットによって前方多段スプロケット組立体22へ連結される。したがって、チェーン23からの力は、後方ハブ11を介して(たとえば、回転の方向に依存して、リアスプロケット組立体12及びフリーホイール13を介して)後輪16へ選択的に伝達される。
動力伝達系20は、基本的には、通常の前方及び後方シフト装置25及び26によって制御される。シフト装置25及び26は、前方及び後方変速装置27及び28の横方向位置を制御する。したがって、乗り手がペダルを踏んで動かしているとき、前方及びリアスプロケット組立体22及び12は、ペダル21の運動に起因して、チェーン23を循環させるように回転している。シフト装置25及び26は、前方及び/または後方変速装置27,28の位置を制御するため、乗り手によって作動される。したがって、チェーン23が前方(図1の時計回り方向)へ循環しているとき、シフト装置25及び26は、変速装置27及び28を介してチェーン23の横方向位置を制御することによって、動力伝達系20のギヤ比を制御することができる。変速装置27及び28は、チェーン23に対する横方向の力Fを内側/外側へ選択的に加えて、シフトアップ/シフトダウンを行う。動力伝達系20は、基本的に、後方多段スプロケット組立体12に関連した部分を除いて従来と同様である。したがって、動力伝達系20は、後方多段スプロケット組立体12に関連した部分を除き、詳細な説明、図示は省略する。
次に、図2及び図3を参照して、本発明の好ましい実施形態によるリアスプロケット組立体12を説明する。図示された実施形態において、リアスプロケット組立体12は6段スプロケット組立体であり、スプロケットS1〜S6は、相互に所定の間隔をあけて配置されている。スプロケットS1〜S6は、後方ハブ11のフリーホイール13に固定されており、中央ハブ回転軸Oの周りを回転するようになっている。乗り手が前方方向(時計回り方向)にペダルを動かして、図1の前方方向へ自転車10を駆動しているとき、スプロケットS1〜S6は前方回転方向R(たとえば、図2で示されるように、時計回り方向)へ共に回転する。
この開示から当業者に明らかであるように、本発明に従ったスプロケット組立体は、より少ない数、または、より多い数のスプロケットを有することができる。言い換えれば、本発明は、変速装置などを使用する自転車、及び少なくとも1つの大きなスプロケット及び少なくとも1つの小さなスプロケットを含む自転車の任意の多段スプロケット組立体に適用可能である。
多段スプロケット組立体12は、駆動チェーン23と噛み合うように構成される。駆動チェーン23は、図4で示されるような一般的な自転車チェーンであり、複数の内側連結板23a及び複数の外側連結板23bをループ状に連結して構成されている。連結板23a及び23bは、関節ピン及びローラによって相互に軸回転可能に連結される。チェーンのシフト過程では、チェーン23は、スプロケットS1〜S6の回転軸Oに対してチェーン23を軸方向へ移動する後方変速装置28によって、スプロケットS1〜S6の1つから次の隣接したスプロケットS1〜S6へシフトされる。
図3は、シフトアップ及びシフトダウンの方向を示す矢印とともに、スプロケット組立体12を、その一部分を断面にして示したものである。チェーン23が、大きなスプロケットから次の小さなスプロケットへ移動するときシフトアップが起こり、小さなスプロケットから次の大きなスプロケットへシフトするときシフトダウンが起こる。スプロケットS1〜S6は、チェーン23が滑らかなシフトダウン及びシフトアップ動作を実行できるように設計される。例示された実施形態において、スプロケットS3〜S6は従来同様のものであり、スプロケットS1及びS2は、改良されたスプロケットS1を含んで、トップ(最も小さい、第1の)スプロケットS1から第2のスプロケットS2へ、及び第2のスプロケットS2から第3のスプロケットS3へのチェーン23のシフトダウンを改善する。
さらに具体的には、スプロケットS3〜S6は、異なった数の歯を有することを除いて、実質的に米国特許第4,889,521号に従って構成される。具体的には、スプロケットS3〜S6は、それぞれ18T−21T−24T−28Tの歯構成を有する。これらのスプロケットS3〜S6については、スプロケットS2との間のシフトに関連する部分を除いて、詳細な説明及び図示を省略する。例示された実施形態において、第1のスプロケットS1は、好ましくは、14個の歯(14T)を有し、第2のスプロケットS2は、好ましくは、16個の歯(16T)を有する。本発明は、以下詳細に説明するように、小さな第1のスプロケットS1、第2のスプロケットS2、及び偶数の歯を有する第3のスプロケットS3のために最も効果的である。
いずれにせよ、この開示から当業者に明らかであるように、本発明の様々なスプロケットS1〜S6は、必要及び/または所望に応じて様々な構成を有することができる。具体的には、少なくともスプロケットS4〜S6は、第3のスプロケットS3が本発明の第2のスプロケットS2及び第4のスプロケットS4と隣接して使用されるように構成される限り、偶数または奇数の歯で形成されることができる。
第1及び第2のスプロケットS1及びS2は、好ましくは、それらの歯の間の正確な位相関係が、それらの間のシフトダウンに大きな影響を与えないように、偶数の歯を有する。言い換えれば、以下詳細に説明するように、第1及び第2のスプロケットS1及びS2は、これら2つのスプロケットの間の角度位相関係に関わらず、少なくとも一対の滑らかなシフトダウン通路がそれらの間に形成されるように構成される。
例示された実施形態において、スプロケットS1〜S6は、様々な厚さ、及びそれらの間に形成された様々な軸方向スペースを有する。具体的には、スプロケットS1は約2.2ミリメートルの厚さを有し、スプロケットS2〜S4は約1.8ミリメートルの厚さを有する。スプロケットS5及びS6は約1.6ミリメートルの厚さを有する。第1及び第2のスプロケットS1及びS2の間の軸方向スペースは、好ましくは、約3.8ミリメートルであり、第2のスプロケットS2と第3のスプロケットS3との間の軸方向スペースは、好ましくは、約3.68ミリメートルである。第3のスプロケットS3と第4のスプロケットS4との間の軸方向スペースは、好ましくは、約3.6ミリメートルである。第4のスプロケットS4と第5のスプロケットS5との間の軸方向スペースは、好ましくは、約3.7ミリメートルであり、第5のスプロケットS5と第6のスプロケットS6との間の軸方向スペースは、好ましくは、約3.9ミリメートルである。スプロケットS1〜S6の間で最適スペースを作り出すためにスペーサが利用される。したがって、スプロケットの間のチェーン23のシフトを最適にするため、スプロケットS1〜S6の間に様々な軸方向スペース及びスプロケットS1〜S6の様々な厚さが存在する。スプロケットS1〜S6は、好ましくは、軽量の剛性材料、たとえば金属材料から構成される。
例示された実施形態において、第1のスプロケットS1は前述したように簡単な方法で取り付けられる。具体的には、第1のスプロケットS1はフリーホイール13へねじ込み式で取り付けられる。したがって、スプロケット、たとえばS1、S2、S3などをフリーホイール13へ固定するため典型的に使用される固定円錐体(図示せず)を省略することができる。さらに、第1のスプロケットS1は、好ましくは、一体化されたスペーサを形成する。このスペーサは、第1のスプロケットS1を第2のスプロケットS2から最適距離だけ離す。
前述したように、スプロケットS1〜S6は、好ましくは、フリーホイール13に取り付けられ、それと共に回転する。フリーホイール13は、ほぼ従来と同様であり、本発明のスプロケット組立体12に関連した部分を除いて、ここでは詳細な説明及び図示は省略する。具体的には、フリーホイール13は、基本的には、外側管状部材30、内側管状部材32、一方向クラッチ34、保持部材36、複数の玉軸受38a、及び複数の玉軸受38bを含む。
外側管状部材30は、一方向クラッチ34及び軸受38a及び38bを介して内側管状部材32へ連結され、逆方向(図2の反時計回り)で内側管状部材32に対して自由に回転し、通常のように前方回転方向(時計回り)で内側管状部材32と共に回転する。言い換えれば、フリーホイール13は従来同様に動作し、乗り手が前方方向へペダルを踏んでいるとき、チェーン23は前方(時計回り)トルクをフリーホイール13へ伝達し、フリーホイール13はトルクを後輪16へ伝達する。
外側管状部材30は、好ましくは、階段形状部材であり、基本的には第1の外側管状部分40及び第2の外側管状部分42を含む。第1の外側管状部分40は、リテイニングフランジ41aと、スプロケットS4〜S6と回転不能に噛み合う複数のスプライン41bとを有する。スプライン41bの1つは、好ましくは、異なった形状であり、スプロケットS4〜S6の相互の位相関係を定め、第3のスプロケットS3と第4のスプロケットS4の位相関係を定める。第1の外側管状部分40の直径は、第2の管状部分42の直径よりも大きい。
同様に、スプライン43を含む第2の外側管状部分42は、スプロケットS2及びS3と回転不能に噛み合っている。スプライン43の1つは、好ましくは、異なった形状を有し、スプロケットS2及びS3相互の位相関係を定め、さらに第3のスプロケットS3と第4のスプロケットS4との位相関係を定めている。第2の外側管状部分42は、さらに、好ましくは、その自由端に形成された雄ねじ付き端部44を含み、第1またはトップスプロケットS1をそれにねじ込んで結合する。したがって、この第1のスプロケットS1によって、残りのスプロケットS2〜S6が外側管状部材30の上で軸方向に移動するのが禁止される。
内側管状部材32も、好ましくは、第1の内側管状部分46及び第2の内側管状部分48を有する階段形状部材である。軸受38aは、内側及び外側管状部材32及び30の、それぞれ第1の内側及び外側管状部分46及び40の間に設けられている。軸受38bは、内側及び外側管状部材32及び30の第2の内側及び外側管状部分48及び42の間に設けられている。一方向クラッチ34は、軸受38a及び38bの軸方向間に配置されている。内側管状部材32の第2の内側管状部分48は、さらに、好ましくは、その自由端に形成された雄ねじ部を有し、このねじ部に保持部材36が螺合されて、外側管状部材30を内側管状部材32と結合する。フリーホイール13は従来と同様に動作する。したがって、フリーホイール13については、本発明のスプロケット組立体12に関連する部分を除いて、ここでは詳細な説明及び図示を省略する。
図5〜図11に示すように、第1またはトップスプロケットS1は、基本的には、第1のスプロケット本体50、及び第1のスプロケット50の外周へ結合及び配列された複数の第1の歯52を含む。複数の第1の歯52は等間隔に配置されており、各歯の間に等間隔の複数の第1の歯底54を形成する。歯底54は、第1の歯52の間で交互に配列される。例示された実施形態において、歯52は、好ましくは、相互に等しいねじれ歯である。さらに、例示された実施形態において、スプロケットS1は、好ましくは、14個の歯52及び14個の歯底54を有する。いずれにせよ、第1のスプロケットS1は、好ましくは、偶数の歯52及び歯底54を含み、第1のスプロケットS1と第2のスプロケットS2との間に適切な位相関係を作り出す。これについては後で説明する。
前述したように、歯52の全ては、好ましくは、相互に等しいねじれ歯である。この配列に起因して、歯52の全てはシフトダウン歯として動作することができ、最も小さいスプロケットS1から第2のスプロケットS2へチェーン23をシフトする。しかし、例示された実施形態において、歯52の2つだけがシフトダウン歯として実際に機能し、スプロケット組立体12が組み立てられたとき、典型的には、2つの歯だけが第2のスプロケットS2と適切な位相にある。さらに具体的には、以下で詳細に説明するように、円周方向に等間隔の2つの歯52が、好ましくは、第2のスプロケットS2の歯に関して適切な位相関係にあるシフトダウン歯として動作する。言い換えれば、シフトダウン歯として動作する2つの歯52は、一度組み立てられたスプロケットS1及びスプロケットS2の間の位相関係に依存する。
第1のスプロケット本体50は、基本的には、断面で見るとL形部材である。第1のスプロケット本体50は、中央取り付け部56及び径方向へ延びる歯取り付け部分58を含む。第1のスプロケット本体50の第1の中心平面P1は、歯取り付け部分58の第1及び第2の軸方向で対向する側50a及び50bの間に位置している。第1の歯52は、好ましくは、1つの単体部材として、歯取り付け部分58及び取り付け部56と一体的に形成される。
好ましくは、中央取り付け部56は、内周部に雌ねじ部が形成された管状部材であり、第1のスプロケットS1は、フリーホイール13の外側管状部材30へねじ込むことによって固定可能である。中央取り付け部56の軸方向の厚みは、歯取り付け部58及び歯52の厚みよりも大きい。したがって、中央取り付け部56は、第1のスプロケットS1と第2のスプロケットS2との間のスペーサとして機能する。例示された実施形態において、中央取り付け部56のねじ部は、第2のスプロケットS2と特定の位相関係を確保する特定の開始点及び終了点を必要としない。言い換えれば、第2のスプロケットS2に対する第1のスプロケットS1の回転位置がどのようなものであれ、歯52の少なくとも2つが第2のスプロケットS2と適切な位相にある。
ここで図8〜図11を参照して、第1スプロケットS1の第1の歯52及び第1の歯底54を詳細に説明する。複数の歯52及び歯底54は互いに等しい。したがって、複数の歯52の全ては、第1の中心平面P1及び第1及び第2の軸方向側面50a及び50bに対して、ねじれるか傾斜している。複数の歯52及び歯底54は相互に等しいから、歯52及び歯底54の1つだけを、ここで詳細に説明及び図示する。具体的には、各々の歯52は、基本的に、先端部分60及び連結部分62を含む。先端部分60は連結部分62の径方向の外側に形成されている。連結部分62は第1のスプロケット本体50の外周から先端部分60へ延びている。
先端部分60は、第1の側面64a、第2の側面64b、及び第1及び第2の側面64a及び64bの間の外周端面64cを含む。外周端面64cは、好ましくは、円周方向にねじれて延びる平坦面であって、歯52の外周を形成する。第2の側面64bは、外周端面64cから歯取り付け部分58の第2の軸方向側面50bへ向かって傾斜する。さらに、第2の側面64bは、好ましくは、円周方向において傾斜する。第2の側面64bは、好ましくは、平坦な平面である。
第1の側面64aは、好ましくは、切り子面状の複数の平坦な平面部から形成される。具体的には、第1の側面64aは、外側傾斜部65a、内側傾斜部65b、及び非傾斜部65cを含む。外側傾斜部65aは、径方向外方に向かって内側へ延び、歯取り付け部分58の第1の軸方向側面50aへ向かって外側へ傾斜する。内側傾斜部65bは、好ましくは、径方向及び内側方向へ延び、外側傾斜部65aから歯取り付け部分58の第2の軸方向側面50bへ向かって傾斜する。非傾斜部65cは、先端部分60の前方エッジから後方へ延び、外側及び内側傾斜部65a及び65bと交差する。
非傾斜部65cは、スプロケット取り付け部58の第1の軸方向側面50aと実質的に平行である。さらに、非傾斜部65cは第1の軸方向側面50aと軸方向において同じ位置にある。外側及び内側傾斜部65a及び65bは、好ましくは、第1の軸方向側面50aへ向かって円周方向(前方回転)へ傾斜し、したがって先端部分60は基本的に第1の中心平面P1に対してねじれている。第1の側面64aの外側傾斜部65a、内側傾斜部65b、及び非傾斜部65cは、第2の側面64aと非平行である。したがって、第1の側面64aは第2の側面64bと非平行である。
歯52の連結部分62は、歯52の第1の軸方向側面50aに配列されて凹んだ側面66を含む。先端部分60の第2の側面64bは、中間連結部分62の第2の側を形成するため径方向を内側へ延びる。言い換えれば、歯52は、その第2の軸方向側面50bで先端部分60及び連結部分62の双方に関して実質的に同じ輪郭を有する。凹んだ側面66は、歯取り付け部分58の第1の軸方向側面50aから軸方向でオフセットされている。したがって、凹んだ側面66も第1の側面64aの非傾斜部65cから軸方向でオフセットされている。
凹んだ側面66は、歯取り付け部分58の第1の軸方向側面50aへ向かって前方円周方向へ傾斜する。さらに具体的には、凹んだ側面66は、好ましくは、先端部分60から後方円周方向へ位置する区域で、歯取り付け部58の第1の軸方向側面50aと実質的に平行であり、歯取り付け部分58の第1の軸方向側面50aへ向かって前方円周方向へ傾斜する。凹んだ側面は、好ましくは、第1の軸方向側面50aから約0.2と約0.6ミリメートルの間でオフセットされる。いずれにせよ、歯52の第1の側の面/部の全ては、先端部分60の非傾斜部65c及び凹んだ側面66の後方部を除いて、円周方向へ少なくとも部分的に傾斜する。したがって、凹んだ側面66は、先端部分60の第1の側面64aよりも凹んだ側面66の後方エッジに沿って歯取り付け部分58の第2の軸方向側面50bへ少なくとも部分的に軸方向で近くなるように配列及び構成される。さらに、凹んだ側面66は、先端部分60の第1の側面64aよりも歯取り付け部分58の第2の軸方向側面50bへ少なくとも部分的に軸方向で近くなるように配列及び構成される。
さらに、凹んだ側面66は、好ましくは、歯52の前方エッジの少なくとも一部分よりも、後方エッジに沿って歯取り付け部分58の第2の軸方向側面50bへ近い(たとえば、凹んだ側面66の傾斜構成に起因して)。したがって、凹んだ側面66は、好ましくは、先端部分60から歯取り付け部分58の第2の軸方向側面50bへ向かって軸方向でオフセットされ、凹所を形成して、第1のスプロケットS1から第2のスプロケットS2へのチェーン23のシフトダウンを容易にする。具体的には、凹んだ側面66によって形成された凹所は、チェーン23の内側連結板23aの1つが、歯取り付け部分58の第2の軸方向側面50bへ軸方向に接近して移動されるための空間を提供する。したがって、チェーン23は、内側または外側連結板23aまたは23bが、第2のスプロケットS2の歯との適切な位相関係にある歯52の上に配列されているかどうかに関わりなく、効果的にシフトダウンされる。
第1の歯底54は、前述したように相互に同じである。したがって、第1の歯底54の1つだけが、ここで詳細に説明及び図示される。各々の歯底54は、面取りされた面68a及び外周端面68bを含む。面取りされた面68a及び外周端面68bの双方は、第1の歯52の隣接した歯の間に延びて形成されている。各々の面取りされた面68aは、歯取り付け部分58の第1の軸方向側面50aに設けられている。したがって、各々の面取りされた面68aは、隣接した歯52の凹んだ側面66のペアの対向する端と交わっている。さらに、各々の歯52の円周方向前方端で、面取りされた面68aは先端部分60の第1の側面64aを横切る。さらに具体的には、面取りされた面68aは、先端部分60の第1の側面64aの内側傾斜部65b及び非傾斜部65cと交わっている。
面取りされた面68aは、外周端面68bから歯取り付け部分58の第1の軸方向側面50aへ向かって軸方向を外側へ、及び径方向を内側へ傾斜する。この配列は、歯底54がチェーン23の内側連結板23aと干渉するのを制限する。面取りされた面68aは、好ましくは、第1の軸方向側面50aに対して約45°の角度を形成する。面取りされた面68aは、好ましくは、約1.0ミリメートルの最大軸方向寸法を有し、約1.0ミリメートルの最大径方向寸法を有する。もちろん、面取りされた面68aの軸方向及び径方向寸法は、面取りされた面68aが凹んだ側面66を横切る区域では少し小さい。
ここで図12〜図22を参照して、第2のスプロケットS2を詳細に説明する。第2のスプロケットS2は、第2のスプロケット本体70、一対の第2のシフトダウン歯72、複数の第2の駆動歯73、及び第2のシフトダウン歯72と第2の駆動歯73との間で円周方向に交互に配列された複数の歯底74を含む。例示された実施形態において、第2のシフトダウン歯72は、円周方向に等間隔であり、それらの間に7つの第2の駆動歯73が設けられている。したがって、第2のスプロケットS2は全部で16個の歯を有する。
第2のスプロケット本体70は、軸方向で対向する第3の側面70a、軸方向で対向する第4の側面70b、及びフリーホイール13の外側管状部材30の第2の外側管状部分42に取り付けられるように構成されたスプライン取り付け部71を有する。したがって、第2のスプロケットS2は、以下で簡単に説明するように、第3のスプロケットS3に対して特定の位相関係で配列されるように構成される。具体的には、第3の軸方向側面70aは第1のスプロケットS1と対向し、第4の軸方向側面70bは、第3のスプロケットS3と対向する。したがって、第2のシフトダウン歯72は、第3のスプロケットS3の或る歯に対して特定の位相関係で配列される。さらに具体的には、第2のシフトダウン歯72が、第3のスプロケットS3に形成されたシフト凹所と少なくとも部分的に円周方向で一致するように配列され、一対のシフトダウン通路を介して第2のスプロケットS2から第3のスプロケットS3へ容易にシフトダウンするように、第2のスプロケットS2が設計される。
第2のスプロケットS2の第2の歯72及び73の全ては、円周方向においてねじれており、チェーン23が第1のスプロケットS1からシフトダウンされるとき、第1及び第2のスプロケットS1及びS2の間の位相関係に依存して、チェーンは歯72または73のいずれかの上に受け取られることができる。言い換えれば、第2の歯72及び73のいずれかがチェーン23を第1のスプロケットS1から受け取ることができるが、実際には、第2の歯72及び73の2つだけが、第1のスプロケットS1の所与の取り付け方向で第1のスプロケットS1の歯52と適切な位相にある。さらに具体的には、第1のスプロケットS1の取り付け部56は、フリーホイール13へねじ込み式で結合されるので、歯72及び73の或る歯が、第1のスプロケットS1からチェーン23を受け取るように適切な位相関係に配列される。
第2のスプロケットS2の2つのシフトダウン歯72も、前述したように、第2のスプロケットS2から第3のスプロケットS3へチェーン23がシフトダウンするのを助けるように設計される。具体的には、シフトダウン歯72の各々は、その第3の軸方向側面70aに形成された凹んだ側面76を有する。第3の軸方向側面70aは、第1のスプロケットS1の第1の軸方向側面50aと同じ方向へ向いている。したがって、第3の軸方向側面70aは、第1のスプロケットS1の第2の軸方向側面50bに対向する。凹んだ側面76は、第1のスプロケットS1の凹んだ側面66と同じように機能する。具体的には、凹んだ側面76によって、チェーン23の内側連結板23aは、第2のスプロケットS2から第3のスプロケットS3へのシフトダウンの間に、軸方向で第4の軸方向側面70bへ接近して移動することができる。
凹んだ側面76は、その前方回転区域(これは第3の側70aと平行である)で、約0.25ミリメートルの深さを有する。側面76は、その後方区域で、約0.6ミリメートルの深さまで傾斜している。したがって、第3の軸方向側面70aは、好ましくは、歯72の先端部分の先端の前方/先頭エッジから、約0.25ミリメートルだけ軸方向でオフセットされる。歯72の後方エッジは、好ましくは、第4の軸方向側面70bと実質的に整列される。さらに具体的には、歯72の後方エッジは、好ましくは、第4の軸方向側面70bから約0.1ミリメートルだけオフセットされる。同様に、歯73の後方エッジも、好ましくは、第4の軸方向側面70bと実質的に整列されるか、約0.1ミリメートルだけオフセットされる。歯73の先頭エッジは、好ましくは、第3の軸方向側面70aと軸方向で整列される。
第2のスプロケットS2はスプライン取り付け部71を有するので、第2及び第3のスプロケットS2及びS3の間の位相関係は前もって決定され、したがって、必要となるのは一対のシフトダウン歯72だけである。もちろん、この開示から、シフトダウン歯72の数は、第3のスプロケットS3へ望まれるシフトダウン通路の数に依存することが、当業者に明らかであろう。したがって、シフトダウン歯72の数は、第3のスプロケットS3に形成されたシフトダウン区域の数に依存する。しかし、本発明は、偶数の歯を有し、第2及び第3のスプロケットS2〜S3の間に一対のシフトダウン通路を有する第1〜第3のスプロケットS1〜S3のために最適化される。
ここで図23を参照して、第3のスプロケットS3を詳細に説明する。第3のスプロケットS3は、18個の歯(18T)構成を有することを除いて、実質的に米国特許第4,899,521号に従って設計される。したがって、第3のスプロケットS3は、対向する軸方向側面を有する第3のスプロケット本体80、及びスプロケット本体80から外側へ延びる複数の歯を含む。さらに具体的には、第3のスプロケットS3は、米国特許第4,899,521号のチェーンガイド部分4に従って設計された一対のチェーンガイド部分82を含む。チェーンガイド部分82によって、チェーン23が第2のスプロケットS2から第3のスプロケットS3へシフトダウンされているとき、チェーンは第2のスプロケットS2の第4のスプロケット側へ向かって変位することができる。チェーンガイド部分82は、相互に周辺で等間隔であり、滑らかで信頼性のあるシフトダウンが可能となるように、第2のスプロケットS2の第2のシフトダウン歯72と適切に整列されている。
[他の実施形態によるトップスプロケット]
本発明の他の好ましい実施形態による第1/トップスプロケット(図示されていない)は、スプロケットS1とは異なった所与の数の歯、たとえば13個の歯(すなわち、13T構成)を有する。このトップスプロケットは、スプロケットS1の代わりに、スプロケット組立体12で使用されるように設計される。このトップスプロケットは、実質的にスプロケットS1と同じであるから、ここでは詳細な説明及び図示を省略する。この開示から、スプロケットS1の説明及び図示も、以下で説明する部分を除いて、このトップスプロケットへ適用されることが、当業者に明らかである。
本発明の他の好ましい実施形態による第1/トップスプロケット(図示されていない)は、スプロケットS1とは異なった所与の数の歯、たとえば13個の歯(すなわち、13T構成)を有する。このトップスプロケットは、スプロケットS1の代わりに、スプロケット組立体12で使用されるように設計される。このトップスプロケットは、実質的にスプロケットS1と同じであるから、ここでは詳細な説明及び図示を省略する。この開示から、スプロケットS1の説明及び図示も、以下で説明する部分を除いて、このトップスプロケットへ適用されることが、当業者に明らかである。
具体的には、この図23に示されたトップスプロケットは、歯の数を除いてスプロケットS1と同じである。言い換えれば、このトップスプロケットは、スプロケットS1の歯52(図5〜図11を参照)と等しい13個の歯を有し、スプロケットS1の歯底54と同じ13個の歯底が円周方向に形成される。さらに、このトップスプロケットは、スプロケットS1のスプロケット本体50と等しいスプロケット本体を含み、スプロケットS1と同じようにフリーホイール13へ取り付けられる。もちろん、このトップスプロケットにおいて、歯、歯底、及びスプロケット本体への若干の修正が必要であることは、歯の数がより少ないが故に、この開示から当業者に明らかであろう。
このトップスプロケットから第2のスプロケットS2へチェーン23をシフトするため、少なくとも1つの滑らかなシフトダウン通路が形成される。さらに具体的には、2つの滑らかなシフトダウン通路が、トップスプロケットと第2のスプロケットS2との間に形成される。しかし、このトップスプロケットにおいて、歯が奇数(13T)であるが故に、2つのシフトダウン通路は、円周方向で相互に等しい間隔ではない。言い換えれば、このトップスプロケットの第2のスプロケットS2に対する正確な位相関係は、滑らかで信頼性のあるシフトダウンを提供するためには重要でない。
したがって、本発明のトップスプロケットは、これまで説明した13個または14個の歯に限定されない。本発明は、滑らかで信頼性のあるシフトダウンを提供するように適切な数の歯が第2のスプロケット上にある限り、トップスプロケット上で所与の数の歯を設けて実施することができる。
本明細書で使用されて、程度を表す用語、たとえば「実質的に」、「約」、及び「およそ」は、最終結果が著しく変化しないほどの、修飾された用語からの合理的変位量を意味する。これらの用語は、もし変位が、修飾された言葉の意味を否定しなければ、修飾された用語の少なくとも±5%の変位を含むものと解釈されるべきである。
本発明を例示するため、選択された実施形態のみが選ばれたが、添付の請求項で定義されるような本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更及び修正が可能であることは、この開示から当業者に明らかであろう。さらに、本発明に従った実施形態のこれまでの説明は、例としてのみ提供され、添付の請求項によって定義されるような本発明及びその同等物を限定する目的で提供されたのではない。
10 自転車
11 後方自転車ハブ
12 後方多段スプロケット組立体
13 フリーホイール
50 第1のスプロケット本体
50a 第1の対向する側
50b 第2の対向する側
52 複数の第1の歯
54 歯底
56 取り付け部
58 歯取り付け部分
60 先端部分
62 連結部分
64a 第1の側面
64b 第2の側面
64c 外周端面
65a 外側傾斜部分
65b 内側傾斜部分
65c 非傾斜部分
66 凹んだ側面
68a 面取りされた面
68b 外周端面
70 第2のスプロケット本体
70a 軸方向で対向する第3の側
70b 軸方向で対向する第4の側
71 スプライン取り付け部
72 一対の第2のシフトダウン歯
73 第2の駆動歯
74 歯底
80 スプロケット本体
P1 中心平面
R 前方回転方向
S1 第1のスプロケット
S2 第2のスプロケット
S3〜S6 第3〜第6のスプロケット
11 後方自転車ハブ
12 後方多段スプロケット組立体
13 フリーホイール
50 第1のスプロケット本体
50a 第1の対向する側
50b 第2の対向する側
52 複数の第1の歯
54 歯底
56 取り付け部
58 歯取り付け部分
60 先端部分
62 連結部分
64a 第1の側面
64b 第2の側面
64c 外周端面
65a 外側傾斜部分
65b 内側傾斜部分
65c 非傾斜部分
66 凹んだ側面
68a 面取りされた面
68b 外周端面
70 第2のスプロケット本体
70a 軸方向で対向する第3の側
70b 軸方向で対向する第4の側
71 スプライン取り付け部
72 一対の第2のシフトダウン歯
73 第2の駆動歯
74 歯底
80 スプロケット本体
P1 中心平面
R 前方回転方向
S1 第1のスプロケット
S2 第2のスプロケット
S3〜S6 第3〜第6のスプロケット
Claims (32)
- 自転車のリアスプロケット組立品の最も外側に配置され、軸方向で対向する第1及び第2の側を有し、前記第1の側と第2の側との間に中心平面が位置するトップスプロケットであって、
スプロケット本体と、
前記スプロケット本体の外周から径方向外方に延び、円周方向に間隔をあけて配置され、それらの間に複数の歯底が形成される複数の歯とを備え、
前記複数の歯の第1の歯は、
前記第1の側に位置する第1の側面、前記第2の側に位置する第2の側面、及び前記第1及び第2の側面の間に延びる外周端面を有する先端部分と、
前記第1の側で円周方向へ延びるとともに凹んで形成され、前記第1の側で前記先端部分の内周側に位置する側面とを有し、
前記凹んだ側面は、前記凹んだ側面の前方部分よりも前記凹んだ側面の後方部分にいくにしたがって少なくとも部分的に軸方向において前記第2の側に近くなるように形成されている、
スプロケット。 - 前記第1の歯に隣接して配列された複数の歯底の少なくとも1つが、前記第1の側で面取りされている、請求項1に記載のスプロケット。
- 前記面取りされた歯底が、前記第1の歯から前方方向へ位置している、請求項2に記載のスプロケット。
- 一対の前記歯底が前記第1の側で面取りされ、前記面取りされた歯底の1つが、前記第1の歯から後方方向へ前記第1の歯と隣接して配列されている、請求項3に記載のスプロケット。
- 前記凹んだ側面が、前記中心平面に対して角度を有するように前記円周方向において傾斜している、請求項1に記載のスプロケット。
- 前記凹んだ側面が平坦な面である、請求項5に記載のスプロケット。
- 前記先端部分の前記外周端面が、前記中心平面に対してねじれている、請求項1に記載のスプロケット。
- 前記先端部分の少なくとも一部分が、前記スプロケット本体の前記第1の側と軸方向で同じ位置に配置されている、請求項7に記載のスプロケット。
- 前記複数の歯が互いに等しく、前記複数の歯底が互いに等しい、請求項1に記載のスプロケット。
- 前記スプロケット本体が中央取り付け部を有する、請求項1に記載のスプロケット。
- 前記中央取り付け部がねじ部を有する、請求項10に記載のスプロケット。
- 前記先端部分の前記第1及び第2の側面が、それぞれ第1及び第2の外側エッジを有し、
前記第1及び第2の外側エッジが実質的に平行である、
請求項1に記載のスプロケット。 - 前記先端部分の前記第1及び第2の側面が、非平行の平坦な面である、請求項1に記載のスプロケット。
- 自転車の多段スプロケット組立品であって、
軸方向で対向する第1及び第2の側を有し、前記第1の側と第2の側との間に中心平面が位置する第1のスプロケットと、
前記第1のスプロケットに隣接して配置され、前記第1のスプロケットよりも径が大きく、前記第1のスプロケットの前記第2の側と隣接した軸方向で対向する第3の側、及び軸方向で対向する第4の側を有する第2のスプロケットとを備え、
前記第1のスプロケットは、
内周部に形成されたねじ部を有する第1のスプロケット本体と、
前記第1のスプロケット本体の外周から径方向外方に延び、円周方向に間隔をあけて配置され、それらの間に複数の第1の歯底が形成された複数の第1の歯とを含み、
前記複数の第1の歯の中の第1のシフトダウン歯は、
前記第1の側に位置する第1の側面、前記第2の側に位置する第2の側面、及び前記第1及び第2の側面の間に延びる外周端面を有する先端部分と、
前記第1の側で円周方向へ延びるとともに凹んで形成され、前記第1の側で前記先端部分の径方向内側に位置する側面とを含み、
前記凹んだ側面は、前記凹んだ側面の前方部分よりも前記凹んだ側面の後方部分にいくにしたがって少なくとも部分的に軸方向において前記第2の側に近くなるように形成されており、
前記第2のスプロケットは、
第2のスプロケット本体と、
前記第2のスプロケット本体の外周から径方向外方に延び、円周方向に間隔をあけて形成された複数の第2の歯とを含む、
多段スプロケット組立品。 - 前記第1のシフトダウン歯に隣接して配列された前記複数の第1の歯底の少なくとも1つが、前記第1の側で面取りされる、請求項14に記載の多段スプロケット組立品。
- 前記面取りされた第1の歯底が、前記第1のシフトダウン歯から前方方向へ配置される、請求項15に記載の多段スプロケット組立品。
- 一対の前記第1の歯底が前記第1の側で面取りされ、前記面取りされた第1の歯底の1つが、前記第1のシフトダウン歯から後方方向で前記第1のシフトダウン歯に隣接して配列される、請求項16に記載の多段スプロケット組立品。
- 前記凹んだ側面が、前記中心平面に対して角度を有するように前記円周方向において傾斜している、請求項14に記載の多段スプロケット組立品。
- 前記凹んだ側面が平坦な面である、請求項18に記載の多段スプロケット組立品。
- 前記先端部分の前記外周端面が、前記中心平面に対してねじれている、請求項14に記載の多段スプロケット組立品。
- 前記先端部分の少なくとも一部分が、前記第1のスプロケット本体の前記第1の側と軸方向で同じ位置に配置されている、請求項20に記載の多段スプロケット組立品。
- 前記複数の第1の歯が互いに等しく、前記複数の第1の歯底が互いに等しい、請求項14に記載の多段スプロケット組立品。
- 前記ねじ部が雌ねじ部を含む、請求項14に記載の多段スプロケット組立品。
- 前記先端部分の前記第1及び第2の側面が、それぞれ第1及び第2の外側エッジを有し、
前記第1及び第2の外側エッジが実質的に平行である、
請求項14に記載の多段スプロケット組立品。 - 前記先端部分の前記第1及び第2の側面が、非平行の平坦な面である、請求項14に記載の多段スプロケット組立品。
- 前記第2のスプロケットの前記複数の第2の歯の全てが、円周方向においてねじれている、請求項14に記載の多段スプロケット組立品。
- 前記第2のスプロケットに隣接して取り付けられ、前記第2のスプロケットよりも径の大きい第3のスプロケットをさらに含む、
請求項14に記載の多段スプロケット組立品。 - 前記複数の第2の歯の少なくとも1つがシフトダウン歯であり、前記シフトダウン歯が、前記第2のスプロケット本体の前記第3の側からオフセットされた第3の凹んだ側面を有する、請求項14,26及び27のいずれかに記載の多段スプロケット組立品。
- 前記第3の凹んだ側面が前記円周方向においてへ傾斜している、請求項29に記載の多段スプロケット組立品。
- 一対の前記第2の歯がシフトダウン歯であり、その各々が、前記第2のスプロケット本体の前記第3の側からオフセットされた第3の凹んだ側面を有する、請求項14,26及び27のいずれかに記載の多段スプロケット組立品。
- 前記一対のシフトダウン歯が円周方向において間隔をあけて設けられている、請求項30に記載の多段スプロケット組立品。
- 前記第2のスプロケットが、スプライン加工された中央取り付け部を有する、請求項14に記載の多段スプロケット組立品。
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CN102874372A (zh) * | 2011-07-13 | 2013-01-16 | Sram德国有限公司 | 传动轴套、组合链轮机构、接头和后轮轴组件 |
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