JP4488760B2 - 自転車用変速装置のチェーン整列機構 - Google Patents
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Description
また、チェーン案内部材を支持剛性の高いケースに固定することができ、チェーン案内部材の作用が安定し、変速チェーンを架け替えた場合でもチェーンの整列機能をスムーズに維持することができる。
さらに、チェーン案内部材の駆動スプロケット側に、駆動スプロケットの歯先位置に接線状に到達するよう通過する変速チェーンの上下方向位置を狭く規制するスロート部を設けたことにより、従動スプロケットの側で緩んでいる変速チェーンがスロート部で一直線状になりスムーズに駆動されて駆動スプロケットに入る。
図1は本発明に係る変速装置が使用された自転車Bの左側面図である。この自転車はダウンヒル用の自転車であり、林道などに高速コーナやジャンプセクションを設けた未舗装のコースを下ることによりタイムを競う競技に使用される。
サドル6を支持する上記サドルフレーム4はメインフレーム2との間に介装されたステー4aにより支持されている。
上記ヘッドパイプ1は左右1対のフロントフォーク5を操舵可能に支持し、フロントフォーク5の下端部で前輪Wfが軸支されている。
左右1対のスイングアーム8は、圧縮スプリングとダンパとを有するサスペンション10を介して上記左右1対のメインフレーム2に連結されているので、ピボット軸7を中心に上下方向に揺動可能である。
そして、図1に示されるように、車体フレームFの下部であって、両メインフレーム2の後部とダウンチューブ3の後部との間に、クランク軸11および変速装置Tが配置され、自転車Bの右側に、変速装置Tから後輪Wrへ駆動力を伝達する機構、すなわち後輪駆動スプロケット15と、後輪従動スプロケット16と、両スプロケットに架渡された無端の後輪駆動チェン17とよりなる駆動力伝達機構が、車体幅方向中心線より右側に配置されている。
左右ケース20L,20Rは、それぞれ内部装置を包むCFRP(カーボン繊維強化プラスティック)製の左カバー21Lと右カバー21R、およびこの左右カバー21L,21Rの外側からこれを補強するアルミ合金製の左補強部材22Lと右補強部材22Rとからなり、左カバー21Lは左補強部材22Lの内側に、右カバー21Rは右補強部材22Rの内側にそれぞれ接着されている。
すなわち当該ボルト孔24L,24Rは、ボルト33の装着により上記左右ケース20L,20Rの締め付けを行うと共に、変速装置Tを車両のメインフレーム2およびダウンチューブ3に取り付ける作用を兼ねている。
また、図3に図示されるように、右補強部材22Rのディレイラ軸受孔27Rの近傍にストッパボルト孔30が形成されている。
図5に図示されるように、ペダル式クランク軸であるクランク軸11は、ケース20の左右のクランク軸受孔25L,25Rを貫通してケース20の外側に突出した左右端部にそれぞれ1対のクランクアーム12が基端部を嵌着されて設けられ、図1に図示されるように、クランクアーム12の先端にはペダル39が回転可能に取り付けられる。
ケース20内に収納され右ケース20Rの出力軸受孔29から外部に突出した出力軸14は、その右端部に後輪駆動スプロケット15が嵌着される。
図1に示されるように、後輪駆動スプロケット15と後輪Wrに設けられた後輪従動スプロケット16との間には後輪駆動チェーン17が掛け渡される。
そして、出力軸14は後輪Wrとは、常時連動して前進方向Pと後退方向Qに連動回転する。
図4、図5、図6、図8において、変速装置Tは、ケース20内に収納される変速機構M1および変速切換機構M2とを備える。
変速機構M1は主として図5、図6に示すクランク軸11と出力軸14とに関連する部分によって構成され、変速切換機構M2は主として図8の上部に示すディレイラ軸81に関連する部分によって構成されている。
この変速切換機構M2は変速機構M1に作用して、変速機構M1を所望の変速位置へ向けて切換を行う。
変速スプロケット体50は複数のスプロケット51〜57を左側から右側に向って大きさの順に隙間を空けて多段に重ねて出力軸14にスプライン結合したものである。
図6において、クランク軸11には、駆動スプロケット体40が、両軸受48間に配置され、駆動スプロケット体40の駆動スプロケット41は、クランク軸11と同軸に配置された一方向クラッチ42とスライド機構Sとを介してクランク軸11に装着されており、クランク軸11により回転駆動される。
一方向クラッチ42の作用によって、運転者がペダル39を踏み、車両を進める前進方向Pへクランク軸11を回動させた時にのみ、クランク軸11の回動力は駆動スプロケット41に伝達され、また、車両の前進中に、運転者がペダル38を踏むことを停止し、駆動スプロケット41が前進方向Pへ回転した場合、すなわち、駆動スプロケット41に対しクランク軸11が相対的に後退方向Qに回転した場合には、駆動スプロケット41からクランク軸11へ回転力が遮断されるようになっている。
内筒44は、その右端が前記クラッチアウタ42bを構成すると共に、クランク軸11の外周に1対のニードル軸受43を介して回動可能に支持されている筒であり、外筒45は、内筒44の径方向外方に配置されている筒である。
駆動スプロケット41の外周部には、リベット49によってチェーンガイド47が一体的に取り付けられている。
出力軸14の左右軸受48の間において、複数の変速スプロケットからなる変速用の多段式変速スプロケット体50が、出力軸14と常時一体に回転するように、出力軸14に装着されている。この実施例では、前記多段式変速スプロケット体50は、外径が異なる7種類の変速用の変速スプロケット51〜57から構成されるスプロケット体である。
後述の変速切換機構M2は、一群の変速スプロケット51〜57の間で変速チェーン58を掛け換えることによって変速を行う機構である。即ち、変速切換機構M2は、変速スプロケット51〜57の中から変速切換機構M2によって選択された一つの変速スプロケットと、前記駆動スプロケット41との間に、変速チェーン58を掛け渡すよう作用する。
そして、出力軸14の動力は、ケース20の右側外部に設けられた後輪駆動スプロケット15、後輪駆動チェーン17および後輪従動スプロケット16(図1参照)を介して後輪Wrに伝達される。
図1と図8と図12において、変速操作機構60により作動される変速切換機構M2は、ガイドプーリ86を有するディレイラ80と、テンショナプーリ105を有するテンショナ100とを備えている。
なお、右補強部材22Rのディレイラ軸受孔27Rの開口は、外側からキャップ69が嵌め込まれて閉塞される。
したがって、ディレイラ軸81は、回動は許容されるが軸方向の移動は規制されている。
すなわち軸受キャップ68とディレイラ軸81との間に互いの相対回動方向に捩りコイルばねである釣合ばね92が介装されている。
案内孔81aの捩れ角度(ディレイラ軸81の中心軸線に平行な母線に対する傾斜角度)は、約40度であるが、操作ピン65が案内孔81a内を移動すると、操作ピン65およびローラ66がディレイラ軸81を回動させるように作用し、その力が釣合ばね92を約10度捩ることで、案内孔81aにローラ66を介して間接的に嵌合されている操作ピン65は、ディレイラアーム82とともに30°の範囲内で旋回できるようになっている。
図10に図示されるように、操作ピン65は、両ローラ66,66よりさらに外側に延出し、その両端はディレイラ軸81を貫通して旋回および軸方向移動を自在に軸支されるディレイラアーム82における第2ディレイラアーム84の基端部84aに嵌着される。
ディレイラ軸81の左端開口に被せられたガイドキャップ64の中央のディレイラ軸81の中心軸線上にある小孔からディレイラ軸81内に挿入されたワイヤ62の先端が、連結フック67の一端に結着される。
なお、組付け後、右補強部材22Rのディレイラ軸受孔27Rの開口は、キャップ69を嵌めて閉塞する。
ワイヤガイド部材72は、図11に図示されるように、支持ブラケット68b,68bを外側から挟む側壁72a,72aの下端が連結部72bで連結され、側壁72a,72aと連結部72bの3辺の一方の端面が軸受キャップ68との合せ面となり、図8に示すように側壁72a,72aの上部が合せ面から離れながら上方へ延出して連結してワイヤガイド部72cを形成し、ワイヤガイド部72cにガイド孔72dが斜め上方に向けて穿孔されている。
ワイヤ62が貫通する(図8参照)。
該ワイヤガイド部材72は、前記支持ブラケット68b,68bの軸支部と同軸となる側壁72a,72aの位置に軸孔を有し、両側壁72a,72a間に支持ブラケット68b,68bを挟むように嵌挿して合せ面を軸受キャップ68の外側面に合わせ、支持ブラケット68b,68bにガイドローラ71を挿入し、外側から支軸70を側壁72aと支持ブラケット68bとガイドローラ71をともに貫通してワイヤガイド部材72を軸受キャップ68に取り付けるとともに、ガイドローラ71を軸支する。
図8に図示されるように、この円筒基部104の外周にニードルベアリング90を介してガイドプーリ86が回転自在に軸支されている。
また、前記圧縮コイルばね91は、軸受キャップ68と第1ディレイラアーム83の基端部83aとの間に介装され、第1,第2ディレイラアーム83,84を右方向へ付勢している。
なお、図4および図8を参照して第1,第2テンショナアーム102,103の基部近傍に突出部102a,103aがあり、両突出部102a,103a間にカラー110が介装され、ボルト111とナット112の螺合で、突出部102a,103aは相互に一体に連結されている。
前記軸受キャップ68とディレイラ軸81との間に介装される捩りコイルばねである釣合ばね92は、ディレイラ軸81の案内孔81a,81aと操作ピン65の係合を介してディレイラアーム82にトルクを与えるもので、図4において、上記テンショナばね106のばね力の反力による反時計方向トルクとバランスする釣合いトルク、即ちガイドプーリ86を備えたディレイラアーム82を出力軸14から離す時計方向の釣合いトルクをディレイラ軸81に加えるものである。
なお、調整ボルト73にはナット74が螺合されていて、ディレイラ軸81の回動角度が調整された後、ナット74が螺入されてねじ取付ボス22bに当接し、調整ボルト73が固定されるようになっている。
すなわち、調整ボルト73を回動操作すると、ディレイラアーム82がガイドプーリ支軸87とともに旋回するので、覗き孔28Lを覗き込みながらガイドプーリ支軸87が覗き孔28Lから目視できるように調整ボルト73を回動操作する。
調整を完了した状態を図13に示すとともに図4に2点鎖線で示す。
この初期調整が終了したら覗き孔28Lにキャップ96を嵌入して閉塞しておく。
レイラアーム84に一体的に形成されている。
図4の実線、図5、図8、図12に示されるように、前記第1位置にあるディレイラアーム82を有するディレイラ80により、一群の変速スプロケット51〜57のなかから作動スプロケットとして変速スプロケット57が選択されている状態、すなわち変速位置として7速位置が選択されている状態において、運転者がペダル12を漕いで前進方向Pに回動するクランク軸11によって、一方向クラッチ42およびスライド機構Sを介して駆動スプロケット41は前進方向Pに回転駆動される。
運転者により回転駆動されるクランク軸11の動力は、駆動スプロケット41、変速チェーン58および変速スプロケット57を介して出力軸14に伝達され、出力軸14の動力が、前記駆動力伝達機構を介して後輪Wrに伝達されて、自転車Bが7速位置で走行する。
このときのピン61pの状態が図10に2点鎖線で示されている。
また、テンショナプーリ105は、テンショナばね106により変速チェーン58に適度な大きさの張力を付与する位置を占める(図4の2点鎖線参照)。
そして、新たな変速位置での変速比で自転車Bが走行する。
変速チェーン58の張力のクランク軸軸線方向分力によって、駆動スプロケット41はクランク軸に沿って移動し、上記選択された作動スプロケットに対応する位置を占める。
変速操作部材61の操作に伴うこのワイヤ62の進退により、連結フック67を介して操作ピン65がローラ66,66とともにディレイラ軸81内を軸方向に移動する。
したがって調整ボルト73を回動して進退させると、ディレイラ軸受孔27Lに嵌合された軸受キャップ68の突起68cを介して軸受キャップ68がディレイラ軸81の中心軸線を中心に回動される。
この設定が終了したら、覗き孔28Rにキャップ97を嵌入して閉塞しておく。
また、覗き孔28L,28Rは、キャップ96,97で閉塞されるので、ケース20の内部が密封されて外乱を受け難くなっている。
1…ヘッドパイプ、2…メインフレーム、3…ダウンチューブ、4…サドルフレーム、5…フロントフォーク、6…サドル、7…ピボット軸、8…スイングアーム、9…車軸、10…サスペンション、11…クランク軸、12…クランクアーム、13…ブッシュ、14…出力軸、15…後輪駆動スプロケット、16…後輪従動スプロケット、17…後輪駆動チェーン、18…カラー、19…軸受、
20…ケース、20L,20R…ケース、21L,21R…カバー、22L,22R…補強部材、23L,23R、24L,24R…ボルト孔、25L,25R…クランク軸受孔、26L,26R…ピボット軸受孔、27L,27R…ディレイラ軸受孔、28L,28R…覗き孔、29…出力軸受孔、30…ストッパボルト孔、31…シール部材、31L,31R…溝部、32,33…ボルト、34…ナット、35…出力軸枢支盲孔、36…窪み部、37…凹部、38L,38R…帯状体、39…ペダル、
40…駆動スプロケット体、41…駆動スプロケット、42…一方向クラッチ、43…軸受、44…内筒、45…外筒、46…ボールスプライン機構、47…チェーンガイド、48…軸受、49…リベット、
50…変速スプロケット体、51〜57…変速スプロケット、58…変速チェーン、
60…変速操作機構、61…変速操作部材、62…ワイヤ、63…アウタチューブ、64…ガイドキャプ、65…操作ピン、66…ローラ、67…連結フック、68…軸受キャップ、69…キャップ、70…支軸、71…ガイドローラ、72…ワイヤガイド部材、73…調整ボルト、74…ナット、75…ストッパボルト、76…コイルばね、
80…ディレイラ、81…ディレイラ軸、82…ディレイラアーム、83…第1ディレイラアーム、84…第2ディレイラアーム、85…摺動部材、86…ガイドプーリ、87…ガイドプーリ支軸、88…ナット、89…カラー、90…ニードルベアリング、91…圧縮コイルばね、92…釣合ばね、93…ワッシャ、94…ワッシャ、95…止め輪、96…キャップ、97…キャップ、98…止め輪、
100…テンショナ、101…テンショナアーム、102…第1テンショナアーム、103…第2テンショナアーム、104…円筒基部、105…テンショナプーリ、106…テンショナばね、107…ベアリング、108…テンショナプーリ支軸、109…ナット、110…カラー、111…ボルト、112…ナット、
120…駆動スプロケット位置設定部材、121…駆動スプロケット移動制限部材、122、123、124…リベット孔、125…リベット、126…リング状外周部、127…逆V字状連結部、
130…チェーン案内部材、131…上側案内部、132…下側案内部、133…上下連結部、134…ボルト孔、135…櫛歯状部、136…スロート部、137…ボルト、
140…チェーン案内部材、141…上側案内部、142…下側案内部、143…上下連結部、144…ボルト孔、145…櫛歯状部、146…スロート部、147…ローラ、148…ローラ軸、149…ボールベアリング、150A,150B…取付ボルト、151…ローラ軸孔。
Claims (7)
- クランク軸によって回転駆動される駆動スプロケット、自転車の駆動車輪と連動して回転する出力軸に同軸的に駆動連結される従動スプロケット、および上記駆動スプロケットと上記従動スプロケットとに巻き掛けられる無端状変速チェーンを備え、従動スプロケットは、直径の異なる複数個の従動スプロケットからなる自転車用変速装置のチェーン整列機構において、
上記従動スプロケットと上記駆動スプロケットとが、クランク軸近傍に固定された単一のケースに覆われ、
上記ケース内に、上記変速チェーンの動きを上下方向に規制するチェーン案内部材が固定され、該チェーン案内部材は、上記駆動スプロケットの変速チェーン巻き入れ側に配置され、
上記複数個の従動スプロケット間で上記変速チェーンを掛け替える変速切換機構が設けられ、該変速切換機構は、上記従動スプロケットの変速チェーン巻き入れ側に配置され、
上記チェーン案内部材は、上記出力軸の軸線方向における上記変速チェーンの動きを許容し、
上記チェーン案内部材の駆動スプロケット側には、上記駆動スプロケットの歯先位置に接線状に到達するよう通過する変速チェーンの上下方向位置を狭く規制するスロート部が形成された
ことを特徴とする自転車用変速装置のチェーン整列機構。 - 上記従動スプロケットは上記出力軸と常時一体に回転するように設けられ、上記クランク軸の正転方向での回転を上記駆動スプロケットへ伝達する一方向クラッチが、上記クランク軸と上記駆動スプロケットとの間に配置されたことを特徴とする請求項1に記載の自転車用変速装置のチェーン整列機構。
- 上記チェーン案内部材は上記変速チェーンを挟むようにして上記チェーンの伝動軌跡の方向と略平行な一対の案内部を備えると共に、
上記一対の案内部は連結部を介して連結されていることを特徴とする請求項1に記載の自転車用変速装置のチェーン整列機構。 - 上記一対の案内部は上側案内部と下側案内部とからなり、該上側案内部と該下側案内部の変速チェーン流通側表面は、変速チェーンの移動方向から見た時平行をなしていることを特徴とする請求項3に記載の自転車用変速装置のチェーン整列機構。
- 上記上側案内部の先端には、斜めの櫛歯状部が形成され、該櫛歯状部のそれぞれの櫛歯は上記従動スプロケットの重なりの隙間に挿入されていることを特徴とする請求項4に記載の自転車用変速装置のチェーン整列機構。
- 上記チェーン案内部材にはローラが配置されていることを特徴とする請求項1に記載の自転車用変速装置のチェーン整列機構。
- 上記ローラは、上記変速チェーンが形成する環状空間の外方に配置されることを特徴とする請求項6に記載の自転車用変速装置のチェーン整列機構。
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