JP3140026B2 - 自転車用多段スプロケット装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自転車用多段スプロケット装置に関し、さ
らに詳細には歯数を異にする複数のスプロケットを組合
せ、異なるスプロケット間でチェインの掛け替え操作を
行う自転車用多段スプロケット装置に関する。

［従来の技術］ 従来、互いに異なった歯数のスプロケットの間で小径
側から大径側へチェインの掛け替えを行う場合、小径ス
プロケット及び大径スプロケットにおける特定の位置関
係にある歯の間でのみ掛け替えがおこなわれる。即ち小
径スプロケットには上記の関係を満たす歯が特定数存在
している。ここでチェインのインナープレート部が小径
スプロケットに最後に係合し、後続のアウタープレート
部が、大径スプロケットから噛み合い始める。説明を容
易にするため上記特定のインナープレート部及びアウタ
ープレート部をそれぞれ最終係合プレート部、係合開始
プレート部と呼ぶ。そして小径スプロケットにおける前
記最終係合プレート部が噛み合っている小径スプロケッ
トの歯を離脱歯、前記係合開始プレート部が噛み合って
いる大径スプロケットの歯を係合歯と呼ぶ。

さて上述の状態は普通に生じるものであるが、このよ
うなチェインの掛け替え操作においてはチェインがスプ
ロケットの回動方向に対して傾斜することとなる。従
来、この傾斜状態のチェインと各スプロケットの干渉を
避け、チェインをより大径スプロケット側によせるた
め、大径スプロケットの係合歯下方部位付近あるいは、
チェインの進入経路に沿って凹設部を設け掛け替え操作
をスムーズに行うように構成されたスプロケットがあっ
た（実公昭57−39270）。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、この発明は、掛け替え操作において凹
設部がチェインの動きを許容することを期待するだけの
ものであるため、形状にかなり任意性があり、不必要な
部位まで凹設部を設けスプロケットを弱いものとした
り、あるいはほぼチェインが両スプロケットに掛かった
状態のチェイン、大径スプロケットの位置関係でチェイ
ンが大径スプロケットと重なる所定部位のみを凹設する
ために、この凹設部にはまるまではチェインが大径スプ
ロケットの通常腹部に当接する状態で掛け替え操作がす
すみ、断部にて落込み操作されることとなり、チェイン
に不必要な揺れを与えたりするものとなっていた。

そこで本発明の目的は、チェインを小径スプロケット
から大径スプロケットに掛け替える操作において、余分
な凹設部を設けることなく、スプロケットの強度を充分
に保ち、且つ大径スプロケットにスムーズに掛け替え操
作をおこなうことができる自転車用多段スプロケット装
置を得ることである。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するため、請求項１に係る本発明によ
る自転車用多段スプロケット装置は、チェイン（Ｃ）が
掛け替え操作される自転車用多段スプロケット装置にお
いて、小径スプロケット（Ss）からそれに隣接する大径
スプロケット（Sb）に前記チェイン（Ｃ）が掛け替え操
作される際に、前記チェイン（Ｃ）の前記小径スプロケ
ット（Ss）に係合している最終係合プレート部（IP1）
と前記大径スプロケット（Sb）に係合しようとする係合
開始プレート部（OP1）との間に位置する中間プレート
部（OP0）が側面視で重なる部位で、大径スプロケット
（Sb）における小径スプロケット（Ss）側の部分に凹設
部（Ａ）を設け、その凹設部（Ａ）を前記最終係合プレ
ート部（IP1）を中心に前記大径スプロケット（Sb）に
対して変移する前記中間プレート部（OP0）の軌跡に沿
って形成し、前記凹設部（Ａ）が第三凹設部（A3）と、
この第三凹設部（A3）とは深さの異なった第二凹設部
（A2）又は第四凹設部（A4）とから構成され、前記第二
凹設部（A2）又は第四凹設部（A4）が前記中間プレート
部（OP0）の後端部（OP01）に対応するように形成され
るとともに前記第三凹設部（A3）より深く凹設されてい
るものであり、前記第三凹設部（A3）が前記第二凹設部
（A2）又は第四凹設部（A4）より前記中間プレート部
（OP0）の前端側に対応するように凹設されているもの
であることを特徴とする。

また請求項３に係る本発明による自転車用多段スプロ
ケット装置は、チェイン（Ｃ）が掛け替え操作される自
転車用多段スプロケット装置において、小径スプロケッ
ト（Ss）からそれに隣接する大径スプロケット（Sb）に
前記チェイン（Ｃ）が掛け替え操作される際に、前記チ
ェイン（Ｃ）の前記小径スプロケット（Ss）に係合して
いる最終係合プレート部（IP1）と前記大径スプロケッ
ト（Sb）に係合しようとする係合開始プレート部（OP
1）との間に位置する中間プレート部（OP0）の後端部
（OP01）が側面視で重なる部位で、大径スプロケット
（Sb）における小径スプロケット（Ss）側の部分に第四
凹設部（A4）を設け、前記第四凹設部（A4）を、前記最
終係合プレート部（IP1）を中心に前記大径スプロケッ
ト（Sb）に対して変移する前記中間プレート部（OP0）
の前記後端部（OP01）の軌跡に沿って形成し、大径スプ
ロケット（Sb）の回転軸芯に沿う方向視において、前記
第四凹設部（A4）のスプロケット外周側部分が大径スプ
ロケット（Sb）の隣接し合う一対の歯の一方と他方との
間に位置するとともにその一方の歯の歯面（Ｈ）に沿っ
ていることを特徴とする。

［作 用］ 請求項１及び３に係る本発明にあっては、上記の特徴
構成により、大径スプロケットの小径スプロケット側腹
部には凹設部又は第四凹設部の凹設処理が施される。こ
こでこの凹設処理は、中間プレート部の変移軌跡に沿っ
て、側面視、中間プレート部が大径スプロケットと重な
る大径スプロケットの部位に行われる。チェインを小径
スプロケットから大径スプロケットへの掛け替え操作す
る場合、最初小径スプロケットにチェインが完全に掛か
っており、チェインがほぼ直線状にスプロケット後方へ
延出している状態からはじまる。そしてデレーラーによ
りチェインが大径スプロケット側に傾斜させられると、
チェイン進入方向にあるチェイン部位は、スプロケット
の回転に伴って最終係合プレートを中心として大径スプ
ロケットに対して相対揺動するようにして大径スプロケ
ットに当接、係合することとなるのである。この場合、
本願のスプロケットにおいては、この軌跡に沿って凹設
部又は第四凹設部の凹設処理がされていることから、凹
設部がチェインの横移動を単に許容するだけのものであ
る場合のようにチェインの大径スプロケットに対する変
移が規制されたり、大径スプロケットの肉薄部が広くな
ったりすることを防止しながら掛け替え操作始まりから
完了の全工程にわたって良好な状態で掛け替え操作を実
行できる。

請求項１に係る本発明によると、凹設部は、中間プレ
ート部の前端側に対応する第三凹設部と、中間プレート
部の後端部に対応するとともに第三凹設部よりも深い第
二又は第四凹設部とから構成されており、中間プレート
部の前端側に対応する部分での深さよりも後端部に対応
する部分での深さの方が深いものになっている。小径ス
プロケットから大径スプロケットに掛け替える際のチェ
インの前記中間プレート部は、後端側ほど大径スプロケ
ットの方に寄った姿勢になることから、凹設部が全体に
わたって深いものである場合に比して大径スプロケット
の肉厚を極力厚くしながら、チェインを大径スプロケッ
トに寄せやすくできるとともに中間プレート部が大径ス
プロケットに対して相対揺動することを可能にできる。

請求項３に係る本発明によると、第四凹設部のスプロ
ケット外周側部分が大径スプロケットの隣接し合う一対
の歯の一方の歯面に沿っているものだから、その歯にま
で凹設部が入り込むものに比してその歯の肉厚が極力厚
くなるとか大きさが極力大になって歯に優れた強度を備
えさせながら中間プレート部の後端部が大径スプロケッ
トに対して相対揺動することを可能にできる。

［発明の効果］ 従って、請求項１に係る発明によっても、請求項３に
係る発明によっても、チェインが小径スプロケット、大
径スプロケット間に渡って掛かる状態で、大きな湾曲や
こじれを起こしたり、最悪の場合両者間にわたってロッ
クしてしまうことが避けられるようになった。

結果従来構成のスプロケット装置と比較して、小径ス
プロケットから大径スプロケットへの掛け替え操作をよ
りスムーズにおこなうことができ、その割には大径スプ
ロケットが優れた強度を備える自転車用スプロケット装
置を得ることができた。

さらにこの構造をとることで、例えばフロントスプロ
ケットにおいて変速をおこなう場合に、フロントディレ
ーラーの変速に要するストロークが小さくなることによ
り、迅速な変速が可能となったのである。

請求項１に係る発明によると大径スプロケットに凹設
部を設ける割にはその肉厚を極力厚くできることによ
り、請求項３に係る発明によると大径スプロケットに第
四凹設部を設ける割には歯の肉厚とか大きさを極力大に
できることにより、請求項１と３のいずれによるスプロ
ケットにおいても、変速がスムーズにできる割には優れ
た強度を発揮して強固に駆動できる。

［実施例］ 本願の実施例をフロントスプロケットに用いたものに
ついて図面にもとづいて説明する。第１図は二枚のスプ
ロケットを組み付けたスプロケット装置（Ｓ）を、小径
スプロケット（Ss）取り付け側からみたものを示してい
る。即ちこの図面において、大径スプロケット（Sb）の
手前側に小径スプロケット（Ss）が取り付けられている
わけである。この例ではスプロケット装置（Ｓ）がフロ
ント用であるため、図示するように二つのスプロケット
の径にかなりの径差がある。

さて互いに特定の歯数を有する大径及び小径スプロケ
ット（Sb）（Ss）の間で小径スプロケット（Ss）から大
径スプロケット（Sb）へチェイン（Ｃ）の掛け替えを行
おうとする場合、特定の位置関係の歯の間だけで掛け替
えが可能となる。例えば大径スプロケット（Sb）が36丁
で小径スプロケット（Ss）が26丁の場合は、10箇所にこ
のような掛け替えが始まる歯がある。この組合せは、歯
数と各スプロケット間の位置関係が決まれば自然と決定
されてくるのであるが、本願の例においてはスプロケッ
ト間相互の位置関係を、掛け替えを小径スプロケット
（Ss）の特定の部位から起こすように積極的に決定して
いる。即ち大径スプロケット（Sb）から小径スプロケッ
ト（Ss）への掛け替え位置、及び小径スプロケット（S
s）から大径スプロケット（Sb）への掛け替え位置をそ
れぞれ所定数設け、これらをスプロケットの所定位置
（所定の歯から）でおこなうように、これに最適な位置
関係を定めているのである。

前述のように掛け替え操作においては、チェイン
（Ｃ）のいづれかのインナープレート部（IP）が小径ス
プロケット（Ss）の前記所定の歯と噛み合い、後続する
アウタープレート部（OP）が大径スプロケット（Sb）の
所定の歯に係合したものとなる。このインナープレート
部（IP）を最終係合プレート部（IP1）と、これと噛み
合う小径スプロケット（Ss）の歯を離脱歯（Ss1）と呼
び、そして大径スプロケット（Sb）と初めて噛み合うア
ウタープレート部（OP）を係合開始プレート部（OP1）
と、これと噛み合う歯を係合歯（Sb1）と呼ぶ。さらに
またこの最終係合プレート部及び前記係合開始プレート
部間にあるプレート部を中間プレート部と呼ぶ。

さて、以下に第１、２、３図に基づいて本願の発明を
説明する。第２図には掛け替え状態にあるスプロケット
装置（Ｓ）がチェイン（Ｃ）とともに示されている。ま
た第３図には第２図に示す状態の平面図と特定部位の断
面図が示されている。前述の最終係合プレート部（IP
1）、離脱歯（Ss1）、係合開始プレート部（OP1）、係
合第一歯（Sb1）、中間プレート部（OP）としての中間
インナープレート（IP0）及び、中間アウタープレート
部（OP0）の位置関係が第２図、第３図に明確に示され
ている。

まず離脱歯（Ss1）付近の形状に付いて説明する。第
１図に示すように、離脱歯（Ss1）の下部および側部領
域で、最終係合プレート部（IP1）がかさなる部位で且
つ小径スプロケット（Ss）側の側部位が凹設され、第一
凹設部（A1）が形成されている。さらに、第２図にも示
すように、前記チェイン（Ｃ）の中間アウタープレート
部（OP0）が前記最終係合プレート部（IP1）を中心とし
て揺動した場合に、大径スプロケット（Sb）側部材の後
端部（OP01）の回動軌跡に沿って側面視にて前記大径ス
プロケット（Sb）が重なる部位が凹設され、第二凹設部
（A2）、第四凹設部（A4）が形成されている。

またこの中間アウタープレート部（OP0）の回動軌跡
に沿って第三凹設部（A3）が形成されているのである。
この第二凹設部（A2）、第四凹設部（A4）は、第三凹設
部（A3）よりも深く凹設形成されている。そして第二、
第三、第四凹設部（A2）（A3）（A4）の軸芯側部位は段
部（Ｄ）として形成されて、大径スプロケット（Sb）の
通常厚部と接続し、これら段部（Ｄ）の形状は、掛替え
状態にあるチェイン（Ｃ）のプレートの下端部の形状の
それぞれ沿うように形成されているのである。

以下にチェイン（Ｃ）の掛け替え操作を説明するとと
もに、これらの凹設部（A1）（A2）（A3）（A4）の働き
について掛け替え操作の順をおって説明する。この例で
はスプロケット装置（Ｓ）がフロント用であるため、チ
ェイン（Ｃ）の掛け替えはスプロケット上側で起こる。
まづ乗り手によりディレーラー（図外）が操作される
と、小径スプロケット（Ss）に噛み合っているチェイン
（Ｃ）が、大径スプロケット（Sb）の方向へ湾曲させら
れる。そしてこの操作の進行とともに、チェイン（Ｃ）
は大径スプロケット（Sb）の腹部に沿うようになる。そ
してチェイン（Ｃ）進入側で前述の係合開始プレート部
（OP1）が係合歯（Sb1）に噛み合う。この噛み合い状態
からスプロケット装置（Ｓ）が回動した状態が、第２図
に示されている。このときチェイン（Ｃ）は湾曲してお
り、第３図（イ）（ロ）に示すように最終係合プレート
部（IP1）の小径スプロケット側部材（IP1i）が小径ス
プロケット（Ss）の小径スプロケット側側面（Ssi）に
当接する状態となっている。また前記中間アウタープレ
ート部（OP0）の大径スプロケット側部材（OP0o）が、
大径スプロケット（Sb）の腹部に沿うような位置関係と
なっている。

ここで最終係合プレート部（IP1）の小径スプロケッ
ト側部材（IP1i）が当接する小径スプロケット（Ss）の
小径スプロケット側側面（Ssi）には、前述したように
第一凹設部（A1）が設けられ、この発明の構造では、従
来構成のスプロケットと比較して、この凹設部（A1）の
凹設分だけ余裕があるため、最終係合プレート部（IP
1）が大径スプロケット（Sb）側に寄ることが可能とな
り、掛け替え操作においてチェイン（Ｃ）の湾曲量を減
少させるとともに、掛け替え操作をスムーズにおこなう
ことができるようになっているのである。この状態の断
面図が第３図（ロ）に示されている。

次に前記第二凹設部（A2）、第三凹設部（A3）の役割
について説明する。前述の最終係合プレート部（IP1）
が離脱歯（Ss1）に係合した状態で、係合開始プレート
部（OP1）が係合歯（Sb1）に掛かろうとしている状態を
考える。この状態においてはフロントディレーラー（図
外）によってリアースプロケット（図外）につらなる接
続のチェイン（Ｃ）は大径スプロケット（Sb）側に傾け
られており、係合開始プレート（OP1）、及び中間アウ
タープレート部（OP0）の大径スプロケット側部材（OP0
o）が大径スプロケット（Sb）側部に当接あるいは近接
するようになっているのである。本願においてはこの近
接状態で、スプロケットの回動に伴って中間アウタープ
レート部（OP0）の後端部（OP01）及びそれ自身が大径
スプロケット（Sb）に対して描く軌跡に沿って、前述の
ように第二凹設部（A2）、第三凹設部（A3）が形成され
ているのである。このような構成をとるため、チェイン
（Ｃ）掛け替え時にチェイン（Ｃ）と大径スプロケット
（Sb）のスプロケット肉厚方向の位置規制となる中間ア
ウタープレート部（OP0）は、凹設分だけ大径スプロケ
ット（Sb）側によることが許容される。即ち大径スプロ
ケット（Sb）に寄った状態で、チェイン（Ｃ）の大径ス
プロケット（Sb）に対する最終係合プレート部（IP1）
を中心とした相対揺動がおこる。この様にして、係合開
始プレート部（OP1）の係合状態が浅い等による不完全
な係合状態（中間アウタープレート部（OP0）が前記軌
跡の進入側にある状態）でも、有効にチェイン（Ｃ）の
湾曲量を少なくし、良好に保つことが可能となったので
ある。この状態の断面図が第３図（ハ）に示されてい
る。第２図において最終係合プレート部（IP1）が掛か
っている離脱歯（Ss1）よりもスプロケット回転方向前
方側や後方側に位置する離脱歯（Ss1）に最終係合プレ
ート部（IP1）が掛かった場合、最終係合プレート部（I
P1）と係合開始プレー部（OP1）との間に位置する中間
プレート部（OP0）に第四凹設部（A4）と、この第四凹
設部（A4）につらなる第三凹設部（A3）とが対応する。
そして、この場合、第四凹設部（A4）が、先に説明した
第二凹設部（A2）の働きと同じ働きをし、第四凹設部
（A4）につらなる第三凹設部（A3）が、第二凹設部（A
2）につらなる第三凹設部（A3）の先に説明した働きと
同じ働きをする。

特に近来チェイン（Ｃ）の掛け替え性能の向上を図る
ために、チェイン（Ｃ）のアウタープレート部（OP）の
中間部をチェイン（Ｃ）幅方向に膨出させたものを採用
する傾向があるが、この場合は特に顕著に第三凹設部
（A3）が有効に働けるのである。

前記各第四凹設部（A4）は、第１及び第２図に示す如
く形成してある。すなわち、大径スプロケット（Sb）の
回転軸芯に沿う方向視において、第四凹設部（A4）のス
プロケット外周側に位置する部分が大径スプロケット
（Sb）の隣接し合う一対の歯の一方と他方との間に位置
するとともにその一方の歯の歯面（Ｈ）に沿っているよ
うに形成してある。

［別実施例］ 上記の説明においては、大径スプロケット（Sb），小
径スプロケット（Ss）なる用語を使用し、二枚のスプロ
ケットのみでスプロケット装置が構成されているような
説明をしたが、スプロケット装置が複数枚のスプロケッ
トで構成される場合、スプロケットの大小関係に応じて
上記の関係が順次成立し、本願の発明を適応できること
は当然である。

また各面に対して凹設部なる表現を使用したが、これ
は凹設状態にあれば例えば切削といったいかなる加工方
法をとってもよい。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする
ために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の
構造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本願の実施例を示し、第１図は、組み付け状態に
おける大径及び小径スプロケットの正面図、第２図は、
チェイン掛け替え状態にあるスプロケットの正面図、第
３図（イ）は、チェイン掛け替え状態にあるスプロケッ
トの平面図、第３図（ロ）は、ロ−ロ断面図、第３図
（ハ）は、ハ−ハ断面図である。 （Ｃ）……チェイン、（Sb）……大径スプロケット、
（Ss）……小径スプロケット、（OP）……アウタープレ
ート部、（IP）……インナープレート部、（Ss1）……
離脱歯、（Sb1）……係合歯、（OP0）……中間プレート
部、（OP01）……中間プレート部の後端部、（A2）……
第二凹設部、（A3）……第三凹設部、（A4）……第四凹
設部、（Ｈ）……歯面。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】チェイン（Ｃ）が掛け替え操作される自転
   車用多段スプロケット装置において、 小径スプロケット（Ss）からそれに隣接する大径スプロ
   ケット（Sb）に前記チェイン（Ｃ）が掛け替え操作され
   る際に、前記チェイン（Ｃ）の前記小径スプロケット
   （Ss）に係合している最終係合プレート部（IP1）と前
   記大径スプロケット（Sb）に係合しようとする係合開始
   プレート部（OP1）との間に位置する中間プレート部（O
   P0）が側面視で重なる部位で、大径スプロケット（Sb）
   における小径スプロケット（Ss）側の部分に凹設部
   （Ａ）を設け、その凹設部（Ａ）を前記最終係合プレー
   ト部（IP1）を中心に前記大径スプロケット（Sb）に対
   して変移する前記中間プレート部（OP0）の軌跡に沿っ
   て形成し、 前記凹設部（Ａ）が第三凹設部（A3）と、この第三凹設
   部（A3）とは深さの異なった第二凹設部（A2）又は第四
   凹設部（A4）とから構成され、前記第二凹設部（A2）又
   は第四凹設部（A4）が前記中間プレート部（OP0）の後
   端部（OP01）に対応するように形成されるとともに前記
   第三凹設部（A3）より深く凹設されているものであり、
   前記第三凹設部（A3）が前記第二凹設部（A2）又は第四
   凹設部（A4）より前記中間プレート部（OP0）の前端側
   に対応するように凹設されているものである自転車用多
   段スプロケット装置。
2. 【請求項２】前記第二凹設部（A2）又は第四凹設部（A
   4）が前記中間プレート部（OP0）の後端部（OP01）の軌
   跡に沿って形成されているものである請求項１記載の自
   転車用多段スプロケット装置。
3. 【請求項３】チェイン（Ｃ）が掛け替え操作される自転
   車用多段スプロケット装置において、 小径スプロケット（Ss）からそれに隣接する大径スプロ
   ケット（Sb）に前記チェイン（Ｃ）が掛け替え操作され
   る際に、前記チェイン（Ｃ）の前記小径スプロケット
   （Ss）に係合している最終係合プレート部（IP1）と前
   記大径スプロケット（Sb）に係合しようとする係合開始
   プレート部（OP1）との間に位置する中間プレート部（O
   P0）の後端部（OP01）が側面視で重なる部位で、大径ス
   プロケット（Sb）における小径スプロケット（Ss）側の
   部分に第四凹設部（A4）を設け、 前記第四凹設部（A4）を、前記最終係合プレート部（IP
   1）を中心に前記大径スプロケット（Sb）に対して変移
   する前記中間プレート部（OP0）の前記後端部（OP01）
   の軌跡に沿って形成し、 大径スプロケット（Sb）の回転軸芯に沿う方向視におい
   て、前記第四凹設部（A4）のスプロケット外周側部分が
   大径スプロケット（Sb）の隣接し合う一対の歯の一方と
   他方との間に位置するとともにその一方の歯の歯面
   （Ｈ）に沿っている自転車用多段スプロケット装置。