JPH0840342A - 自転車用外装変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加速や登坂中での自然な変速を可能にしてチ
ェントラブルを解消するとともに、ロー側への変速は勿
論、トップ側への変速も軽い操作力によって確実で軽快
に行える自転車用外装変速装置を提供する。 【構成】 各段スプロケットの各歯間中心の間隔がほぼ
チェンピッチの整数倍とし、一部の噛合歯を軸方向に変
位させるとともに誘導面を設けた変速ポイントにてチェ
ンの掛け替えが行われる多段スプロケット１０を備えた
自転車用外装変速装置において、前記変速ポイントにお
けるチェン掛け替えによるローギヤ側への変速を、リタ
ーンスプリング２５の復元力によりパンタグラフリンク
機構２１をローギヤ１１側へチェンを押圧するローノー
マル型リヤディレイラー２０によって行うように構成し
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、変速ワイヤの操作によ
って変速される多段スプロケットからなる変速機を後車
輪に備える自転車に係り、特に多段式の外装変速装置を
備える自転車の変速装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、後輪側に順次径を異にして配置さ
れた多段スプロケット間で駆動チェンを掛け替えて変速
を行う外装変速装置がある。このような従来の外装変速
装置では、順次スプロケット径の大なる方向への変速つ
まりロー側への変速時において、チェンの周回長さに対
するスプロケットの周回長さの割合が増し、変速のため
にチェンを多段スプロケットの軸方向へ押圧させるディ
レイラーのテンションスプリングをそのばね力に抗して
圧縮することになる。（その他、変速時の操作力には変
速レバーのクリック力やＵターンワイヤ抵抗力等が加わ
る。） このため、このようなテンションスプリングの圧縮を伴
うロー側への変速時には、前記ディレイラーを多段スプ
ロケットの大径側軸方向へ押圧させるのにリターンスプ
リングの復元力によらしめる、いわゆるローノーマル型
リヤディレイラーによって行うことによって変速時の操
作力を軽減することが試みられていた（例えば特公昭４
２−２３４８５号公報参照。）。ところが、大径側であ
るロー側への変速時の操作力が軽減されるものの、ディ
レイラーのテンションスプリングのばね力に抗して軸方
向の押圧力を得るのはリターンスプリングの復元力のみ
に頼らなければならず、一般に、外れにくい小径スプロ
ケットから掛りにくい大径スプロケットへのチェンの軸
方向の移行は困難であり、変速性能が不充分であった。
これを向上させるには前記リターンスプリングのばね力
を強める必要があり、装置が大きくなる懸念があった。

【０００３】このようなことから、テンションスプリン
グの圧縮を伴うロー側への変速時には、操作力は幾分大
きくなるものの前記ディレイラーを多段スプロケットの
大径側軸方向へ押圧させるのに手動レバー操作によるケ
ーブルの牽引で行い、前記ディレイラーを多段スプロケ
ットの小径側軸方向へ押圧させるトップ側への変速時に
は、前記ディレイラーのリターンスプリングの復元力に
よらしめる、いわゆるトップノーマル型リヤディレイラ
ーによって行うことによって変速性能を向上させること
が行われるようになり、前記ローノーマル型リヤディレ
イラーは完全にその姿を消した。一方、近年、図８に示
したような「変速ポイント」を備える多段スプロケット
が登場するに至り、小径側のスプロケットから大径側へ
のスプロケットへのチェンの掛け替えをより容易で確実
にしたトップノーマル型リヤディレイラーが全盛をきわ
めている。

【０００４】図８によって、前記「変速ポイント」を備
える多段スプロケットを簡単に説明すると、少なくとも
１枚の大径スプロケット４１と、少なくとも１枚の小径
スプロケット４２とからなる多段スプロケット装置であ
って、前記各スプロケット４１、４２を前記小径スプロ
ケット４２における１つの歯間中心Ｏ１から引き出した
接線上に、大径スプロケット４１における１つの歯間中
心Ｏ２が位置する如く組み合わせ、かつ前記各歯間中心
Ｏ１、Ｏ２の間隔Ｌを、ほぼチェンピッチの整数倍間隔
として、前記大径スプロケット４１における前記歯間中
心Ｏ２の駆動回転方向（図中矢印Ａ）後方側に臨む第１
歯５１と、該第１歯５１の駆動回転方向後方に隣接する
第２歯５２と、該第２歯５２の駆動回転方向後方に隣接
する第３歯５３とを、これら各歯５１から５３を除く他
の歯５４に対し前記小径スプロケット４２側に変位させ
て易噛合歯とする一方、前記第１歯５１に、前記小径ス
プロケット４２から大径スプロケット４１に掛け替える
チェンを前記小径スプロケット４２と反対側に誘導する
誘導面を設けるとともに、前記第２歯５２を第１歯５１
に対し、又、前記第３歯５３を第２歯５２に対しそれぞ
れ前記小径スプロケット４２と反対側に変位させたこと
を特徴とするものである。

【０００５】上記構成によって、「変速ポイント」を構
成するチェンの掛け替え部において、前記各スプロケッ
トの歯間中心Ｏ１、Ｏ２の間隔Ｌは、ほぼチェンピッチ
の整数倍間隔に形成されているので、小径側のスプロケ
ットから大径側へのスプロケットへのチェンの掛け替え
時に、チェン３２における、小径スプロケット４２に噛
合している前方ローラ６３、いずれのスプロケットにも
噛合していない中間ローラ６４、大径スプロケット４１
に噛合している後方ローラ６５は図８のチェンの掛け替
えすなわち変速状態で、チェン３２における前後ローラ
６３、６５の各スプロケット４２、４１への噛合が外れ
ることがない。その上、第１歯５１と第２歯５２と第３
歯５３とを、これら各歯を除く他の歯５４に対し小径ス
プロケット側に変位させているから、小径スプロケット
４２から大径スプロケット４１へのチェンの掛け替え
時、大径スプロケット４１側に押圧されるチェン３２
を、第１歯５１または第２歯５２で捕らえて、第１歯５
１に噛合したチェンを第２歯５２に、第２歯５２に噛合
したチェンを第３歯５３にそれぞれ収めることができる
とともに、チェンピッチとの関係で円滑に掛け替えるこ
とができ、また、前記第３歯５３は、第２歯５２に対し
小径スプロケットと反対側に変位しているため、小径ス
プロケット４２から大径スプロケット４１へのチェン掛
け替え時、前記第１および第２歯５１、５２に噛合しな
かったチェンのアウタープレートが前記第３歯５３に引
掛って掛け替えられるのを防ぐことができ、噛合時の音
鳴りを小さくできるものとなったである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したよ
うな「変速ポイント」を設けた多段スプロケットをトッ
プノーマル型リヤディレイラーによって変速する際に、
変速操作レバーによって手動にてケーブルを牽引してデ
ィレイラーをロー側に確実かつ容易に変速することがで
きることとなった反面、加速や登坂中にペダルを踏んで
チェンに大きな張力が作用している時においても、手動
によるケーブルの牽引によってロー側へのシフトダウン
が容易に行われてしまい、その結果、チェンに横方向
（軸方向）の過大な力が作用し、チェンプレートを変形
させたり、最悪の場合は連結ピンが抜けてチェン切れを
引き起こす虞れがあった。このようなことから、本発明
では上記従来の変速操作装置における課題を解決して、
加速や登坂中での自然な変速を可能にしてチェントラブ
ルを解消するとともに、ロー側への変速は勿論、トップ
側への変速も軽い操作力によって確実で軽快に行える自
転車用外装変速装置を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため本発明では、各
段スプロケットの各歯間中心の間隔がほぼチェンピッチ
の整数倍とし、一部の噛合歯を軸方向に変位させるとと
もに誘導面を設けた変速ポイントにてチェンの掛け替え
が行われる多段スプロケットを備えた自転車用外装変速
装置において、前記変速ポイントにおけるチェン掛け替
えによるローギヤ側への変速を、リターンスプリングの
復元力によりパンタグラフリンク機構をローギヤ側へチ
ェンを押圧するローノーマル型リヤディレイラーによっ
て行うように構成したことを特徴とするもので、これを
課題解決のための手段とするものである。また本発明
は、前記ローノーマル型リヤディレイラーが前記多段ス
プロケットの前方においてチェンステーに支持されるこ
とにより、変速のために変形されるパンタグラフリンク
機構の操作ケーブルが直接前方から牽引されるように構
成されたことを特徴とするものであるが、前記ローノー
マル型リヤディレイラーが前記多段スプロケットのハブ
軸を支持するリヤフォークエンドに取り付けられること
により、変速のために変形されるパンタグラフリンク機
構の操作ケーブルがＵターンアウタケーブルによって後
方から牽引されるように構成されてもよい。

【０００８】

【作用】本発明は、各段スプロケットの各歯間中心の間
隔がほぼチェンピッチの整数倍とし、一部の噛合歯を軸
方向に変位させるとともに誘導面を設けた変速ポイント
にてチェンの掛け替えが行われる多段スプロケットを備
えた自転車用外装変速装置において、前記変速ポイント
におけるチェン掛け替えによるローギヤ１１側への変速
を、リターンスプリング２５の復元力によりパンタグラ
フリンク機構２１をローギヤ１１側へチェンを押圧する
ローノーマル型リヤディレイラー２０によって行うよう
に構成したので、図示しない変速操作レバーを戻すこと
によって、ケーブル３０がリターンスプリング２５の復
元力により戻され、パンタグラフリンク機構２１が変形
してガイドプーリ２２によりローギヤ１１側へチェンを
押圧する。その際のローギヤ１１側へのチェンの押圧
は、前記リターンスプリング２５の復元力にのみによる
ので、加速や登坂中にチェンに大きな張力が作用してい
る場合は強引なローギヤ１１側へのシフトダウンは行わ
れず、チェンに作用する横方向の負担を小さくした適度
なチェン張力下での自然な変速を可能にしてチェントラ
ブルが解消できることとなった。このことは、リターン
スプリング２５の復元力のみによる小さな操作力にても
「変速ポイント」を応用して驚くほど格段に円滑で軽快
な操作が可能となった知見に基づくものである。また、
ローギヤ１１側へのシフトダウンはもとより、トップギ
ヤ１５側へのシフトアップについても、ローノーマル型
リヤディレイラー２０のリターンスプリング２５のばね
力に抗して手動によってケーブル３０を牽引するもので
ありながら、ディレイラーにおけるテンションスプリン
グの復元力を弱める方向への操作であることから、きわ
めて軽快に行えるものである。以上のように、「変速ポ
イント」を備える多段スプロケットに対してローノーマ
ル型リヤディレイラーを組み合わせたことによって、シ
フトダウン、シフトアップいずれの場合にも円滑で格段
に軽快な変速が可能になった。また前記ローノーマル型
リヤディレイラーを前記多段スプロケットの前方におい
てチェンステーに支持して、変速のために変形されるパ
ンタグラフリンク機構の操作ケーブルが直接前方から牽
引されるように構成した場合には、Ｕターンアウターケ
ーブル型に比較して、Ｕターン部分でのワイヤ抵抗に相
当する分の操作力がさらに低減される。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図１から図３は本発明の第１実施例を示すもので、
図１は正面図、図２は底面図、図３は「変速ポイント」
を備える多段スプロケットを示すものである。図１にお
いて、リヤフレーム３４下端とチェンステー３３後端と
が連結するリヤフォークエンド３５に支持されたリヤハ
ブ軸３６に、図３に示した「変速ポイント」を備える多
段スプロケット１０が回転自在に軸支される。多段スプ
ロケット１０は、大径スプロケットから順に、第１段ス
プロケット（ローギヤ）１１、第２段ギヤ１２、第３段
ギヤ１３、第４段ギヤ１４、第５段ギヤ（トップギヤ）
１５により構成され、それぞれのスプロケットが図８で
説明したごとき「変速ポイント（１１Ｐ、１２Ｐ、１３
Ｐ、１４Ｐ）」を備える。多段スプロケットの一つに
は、図示しないペダルに固定された駆動スプロケットと
の間にチェン３２が懸回され、該チェン３２を図１の紙
面に直角の方向に移動させて多段スプロケットを構成す
るスプロケットへの掛け替えによって変速が行われる。
本発明では、そのためのディレイラーとしてローノーマ
ル型リヤディレイラー２０が採用されている。該ローノ
ーマル型リヤディレイラー２０は前記多段スプロケット
１０の前方においてリンクベース２１Ａによってチェン
ステー３３に支持されることにより、変速のために変形
されるパンタグラフリンク機構２１の操作ケーブル３０
が直接前方から牽引されるように構成されている。ケー
ブル３０の牽引によってリターンスプリング２５の復元
力に抗してパンタグラフリンク機構２１を大径スプロケ
ット側から小径スプロケット側へ変位して変形させるも
のである。前記ローノーマル型リヤディレイラー２０
は、リンクベース２１Ａに対して前記多段スプロケット
１０の軸方向に変位して変形するところの連結ピン２１
Ｅ、２１Ｆ、２１Ｇ、２１Ｈにて軸支された平行四辺形
のリンクを構成する外リンク２１Ｃ、内リンク２１Ｄ、
および可動部材２１Ｂからなるパンタグラフリンク機構
２１と、前記可動部材２１Ｂに軸支されて一対のガイド
プーリ２２およびテンションプーリ２３を軸支したチェ
ンガイド２４Ｂをテンションスプリング２６によってチ
ェン巻付け方向（図１の上下方向）に付勢する揺動アー
ム２４Ａとを有する。なお、通常、ガイドプーリ２２内
にはチェン３２のたるみを取るためにチェンガイド２４
Ｂを図１の時計方向に付勢するテンションスプリングが
設けられている。変速のためのケーブル３０は図示しな
い変速操作レバーに連結され、リンクベース２１Ａの下
部に軸支されたガイドローラ２８に案内されてその終端
部が前記可動部材２１Ｂに設けられたケーブル連結機構
２７に締結されている。

【００１０】次に、本実施例の作用を説明すると、図示
しない変速操作レバーを戻すことによって、ケーブル３
０がリンクベース２１Ａと内リンク２１Ｄとの間に配置
されたリターンスプリング２５の復元力により戻され、
パンタグラフリンク機構２１が変形して可動部材２１Ｂ
および揺動アーム２４Ａともどもガイドプーリ２２が図
２の矢印Ｄのごとく変位してローギヤ１１側へチェン３
２を押圧してシフトダウン状態に入る。その際のローギ
ヤ１１側へのチェンの押圧は、前記リターンスプリング
２５の復元力にのみによるので、加速や登坂中にチェン
に大きな張力が作用している場合は強引なローギヤ１１
側へのシフトダウンは行われず、前記「変速ポイント」
部においてチェンに作用する横方向の負担を小さくした
適度なチェン張力下での自然な変速が行われる。この結
果、チェントラブルが解消できることとなった。また、
ローギヤ１１側へのシフトダウンはもとより、トップギ
ヤ１５側へのシフトアップ時には、ローノーマル型リヤ
ディレイラー２０のリターンスプリング２５のばね力に
抗して手動によってケーブル３０を牽引することになる
が、シフトアップはチェンの周回長さに対するスプロケ
ットの周回長さの割合を減少させてディレイラーにおけ
るテンションスプリングの復元力を弱める方向への操作
であることから、その手動操作がきわめて軽快に行える
ものである。以上のように、「変速ポイント」を備える
多段スプロケットに対してローノーマル型リヤディレイ
ラーを組み合わせたことによって、シフトダウン、シフ
トアップいずれの場合にも円滑で格段に軽快な変速が可
能になった。また本実施例では、ローノーマル型リヤデ
ィレイラー２０を前記多段スプロケット１０の前方にお
いてチェンステー３３に支持して、変速のために変形さ
れるパンタグラフリンク機構２１の操作ケーブル３０が
直接前方から牽引されるように構成した（ダイレクトプ
ル方式）ので、後述する第２実施例（図４）のＵターン
アウターケーブル型に比較して、Ｕターン部分でのワイ
ヤ抵抗に相当する分の操作力がさらに低減されてさらに
軽快な操作が可能である。

【００１１】図４および図５は、本発明の第２実施例を
示すもので、前記第１実施例のもののローノーマル型リ
ヤディレイラーが多段スプロケットの前方のチェンステ
ー３３に支持されていたのに対し、本第２実施例では、
ローノーマル型リヤディレイラー２０が前記多段スプロ
ケット１０のハブ軸３６を支持するリヤフォークエンド
３５の下端部に取り付けられることにより、変速のため
に変形されるパンタグラフリンク機構２１の操作ケーブ
ル３０がＵターンアウタケーブル３１によって後方から
牽引されるように構成されているものである。本実施例
では、図示しない変速操作レバーに連結されたケーブル
（インナー）がチェンステー３０とローノーマル型リヤ
ディレイラー２０との間に後方にＵターンして配置され
たアウタケーブル３１内を挿通されて、図５に示すよう
にパンタグラフリンク機構２１の内リンク２１Ｄに設け
られたケーブル連結機構２７にその終端部が締結され
る。本実施例は、Ｕターンアウターケーブル型であるた
めに前記第１実施例のものに比較して、Ｕターン部分で
のワイヤ抵抗に相当する分の操作力が僅かばかり増加す
るが、スポーツタイプに採用されて、リヤハブ軸３８、
多段スプロケット１０ごと後車輪を脱着する際のディレ
イラーの揺動に起因するケーブルの張力の変化をＵター
ン部分で有効に吸収することができる。それ以外の作用
効果は前記第１実施例のものと同様なので、説明を省略
する。

【００１２】次に、変速レバーの操作力についての本発
明と従来のものとの比較試験を行った結果を図６および
図７に示す。図６は、トップからローへのレバー操作力
を示している。の従来型の操作力（トップノーマル）
については、変速レバークリック力（変速レバーを所定
の段位に保持する節度機構から脱出させる力）＋リター
ンスプリング力＋テンションスプリング力＋Ｕターンワ
イヤ抵抗となり、大径スプロケット側にディレイラーが
変位する程、操作力が増大する。のダイレクトプル方
式で、トップノーマル型の操作力については、変速レバ
ークリック力＋リターンスプリング力＋テンションスプ
リング力となり前記に比較してＵターンワイヤ抵抗分
だけ減少するものの、大径スプロケット側にディレイラ
ーが変位する程、操作力が増大する。の本発明による
ダイレクトプル方式で、ローノーマル型では、大径スプ
ロケット側への変速は、リターンスプリングの復元力に
任せることができるので、変速レバーの操作力としては
変速レバーのクリック力のみ考慮すればよい。

【００１３】図７は、ローからトップへの変速時のレバ
ー操作力を示している。の従来型の操作力（トップノ
ーマル）については、トップへの変速はリターンスプリ
ングの復元力によるので、変速レバークリック力のみで
ある。のダイレクトプル方式で、トップノーマル型の
操作力についても、変速レバークリック力のみである。
の本発明によるダイレクトプル方式で、ローノーマル
型では、トップへの変速はリターンスプリングの復元力
に抗して手動で行うので、該リターンスプリング力と変
速レバーのクリック力とを加えた操作力となる。以上の
結果から、従来のものでは、トップからローへの操作力
が重く、ローからトップへの操作力が軽いので両者での
操作力の差が大きいのに対して、本発明では、ローから
トップへの操作力がトップからローへの操作力に比較し
てやや重くなるものの、両者での操作力の差がきわめて
小さく、操作力の絶対値も従来のものに比較して小さい
ので、シフトダウンとシフトアップとの間での操作に違
和感がなく、きわめて円滑なフィーリングによる変速が
可能になった。

【００１４】以上本発明の実施例について説明してきた
が、本発明の趣旨の範囲内で、ディレイラーの形状、方
式、取付け形態、多段スプロケットの形状、段数等につ
いては適宜選択することができることは論をまたない。

【００１５】

【発明の効果】以上詳細に説明してきたように、本発明
によれば、ローギヤ側へのチェンの押圧は前記リターン
スプリングの復元力にのみによるので、加速や登坂中に
チェンに大きな張力が作用している場合は強引なローギ
ヤ側へのシフトダウンは行われず、チェンに作用する横
方向の負担を小さくした適度なチェン張力下での自然な
変速を可能にしてチェントラブルが解消できることとな
った。また、ローギヤ側へのシフトダウンはもとより、
トップギヤ側へのシフトアップについても、ローノーマ
ル型リヤディレイラーのリターンスプリングのばね力に
抗して手動によってケーブルを牽引するものでありなが
ら、ディレイラーにおけるテンションスプリングの復元
力を弱める方向への操作であることから、きわめて軽快
に行えるものである。以上のように、「変速ポイント」
を備える多段スプロケットに対してローノーマル型リヤ
ディレイラーを組み合わせたことによって、シフトダウ
ン、シフトアップいずれの場合にも円滑で格段に軽快な
変速が可能になった。また前記ローノーマル型リヤディ
レイラーを前記多段スプロケットの前方においてチェン
ステーに支持して、変速のために変形されるパンタグラ
フリンク機構の操作ケーブルが直接前方から牽引される
ように構成した場合には、Ｕターンアウターケーブル型
に比較して、Ｕターン部分でのワイヤ抵抗に相当する分
の操作力がさらに低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の自転車用外装変速装置を
示す正面図である。

【図２】図１の底面図である。

【図３】本発明で使用される多段スプロケットを示す図
である。

【図４】本発明の第２実施例の自転車用外装変速装置を
示す正面図である。

【図５】図４のディレイラーの底面図である。

【図６】シフトダウン時における変速レバーの操作力の
比較説明図である。

【図７】シフトアップ時における変速レバーの操作力の
比較説明図である。

【図８】変速ポイントを備える多段スプロケットの説明
図である。

【符号の説明】

１０ 多段スプロケット ２０ ローノーマルリヤディレイラー ２１ パンタグラフリンク機構 ２２ ガイドプーリ ２３ テンションプーリ ２５ リターンスプリング ２６ テンションスプリング ２７ ケーブル連結機構 ３０ 変速ケーブル ３１ アウターケーブル ３２ チェン ３３ チェンステー ３４ リヤフレーム ３５ リヤエンドプレート ３６ リヤハブ軸 Ｐ 変速ポイント

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各段スプロケットの各歯間中心の間隔が
   ほぼチェンピッチの整数倍とし、一部の噛合歯を軸方向
   に変位させるとともに誘導面を設けた変速ポイントにて
   チェンの掛け替えが行われる多段スプロケットを備えた
   自転車用外装変速装置において、前記変速ポイントにお
   けるチェン掛け替えによるローギヤ側への変速を、リタ
   ーンスプリングの復元力によりパンタグラフリンク機構
   をローギヤ側へチェンを押圧するローノーマル型リヤデ
   ィレイラーによって行うように構成したことを特徴とす
   る自転車用外装変速装置。
2. 【請求項２】 前記ローノーマル型リヤディレイラーが
   前記多段スプロケットの前方においてチェンステーに支
   持されることにより、変速のために変形されるパンタグ
   ラフリンク機構の操作ケーブルが直接前方から牽引され
   るように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の
   自転車用外装変速装置。
3. 【請求項３】 前記ローノーマル型リヤディレイラーが
   前記多段スプロケットのハブ軸を支持するリヤフォーク
   エンドに取り付けられることにより、変速のために変形
   されるパンタグラフリンク機構の操作ケーブルがＵター
   ンアウタケーブルによって後方から牽引されるように構
   成されたことを特徴とする請求項１に記載の自転車用外
   装変速装置。