JPH0858664A - 自転車の多段式スプロケットホイールの修正方法及び修正構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 チェーンのシフト効率を高める、自転車の多
段式スプロケットホイールの修正方法及び修正構造を提
供する。 【構成】 少なくとも、一つの大スプロケットホイール
２とこれより小さい小スプロケットホイール３を有し、
該大小のスプロケットホイールの歯数の違い及び大きさ
により、離脱ローラと、該離脱ローラから適当なチェー
ン節の数だけ離れたシフトローラを選び、該シフトロー
ラの一つ前のローラとその後の第１外チェーン節を、そ
れぞれ枢軸ローラとシフトチェーン節とし、以上の数個
のローラとチェーン節との指定により、シフト動作の必
要により、その間の幾何学的関係を調整し、離脱ローラ
とシフトローラの位置を求め、よって、大、小スプロケ
ットホイールの相対する位相角を調整し、スプロケット
ホイールに対し必要な修正を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一種の自転車の多段式
スプロケットホイールの修正方法及び修正構造に関し、
特に、一種のチェーンシフト効率を高める自転車の多段
式スプロケットホイールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の、大小のスプロケットホイール間
のチェーンのシフトの設計は、主に、以下の仮説があ
る。即ち、大小のスプロケットホイール間でシフトする
時に、離脱ローラとシフトローラの中心の距離がチェー
ン節の距離の整数倍とすることで、簡単にいうと、これ
ら二つのローラ間で該チェーンは１直線を成す。これ
は、米国特許第４，８８９，５２１号及び第４，２６
８，２５９号に示されるとおりである。以上の仮説を根
拠とし、チェーン案内の目的のために、スプロケットホ
イールの各歯の側面に修正を行う。

【０００３】但し、事実上は、チェーンは、小スプロケ
ットホイールからチェーンガイドにより案内されて大ス
プロケットホイールに至り、シフトするとき、まず大ス
プロケットホイールの側面に接触し、これによりチェー
ン節間に関節角（Ａｒｔｉｃｕｌａｒ ａｎｇｌｅ）を
形成し、離脱ローラとシフトローラ間のチェーンは１直
線になならない。当然これら両ローラの中心距離もチェ
ーン節距離の整数倍とはならない。このように従来の技
術のシフト動作に対する上記仮説と応用も不正確であっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、主に、一種
の正確なシフト様式を使用し、大小のスプロケットホイ
ールの相対位相角を決定してスプロケットホイールに対
して必要な修正を施し、よってチェーンのシフト効率を
高める、自転車の多段式スプロケットホイールの修正方
法及び修正構造を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】従来の技術のシフト動作
に対して、誤った仮説により不正確な応用を導いている
事実を解決するために、本発明は、枢軸ローラ及び大小
のスプロケットホイールの相対位相角の調整の観念を提
案する。

【０００６】シフト時には、チェーンガイドが案内する
チェーンが小スプロケットホイールから大スプロケット
ホイールに至る過程中、枢軸ローラのピン或いはその外
側のピンリンクプレートがまず大スプロケットホイール
の側面に接触する。このピンの作用は、枢軸に類似する
ものであり、枢軸ローラの前とその後のチェーン節間に
一つの関節角を形成する。

【０００７】さらにチェーンがチェーンガイドの案内に
より大スプロケットホイールに掛かる。このとき最初に
歯に掛かるローラとチェーン節を、それぞれシフトロー
ラ、シフトチェーン節と称する。上記枢軸ローラは該シ
フトローラの一つ前のローラである。故に、枢軸ローラ
の前後のチェーン節間で形成される関節角は、シフトロ
ーラと離脱ローラの間のチェーンを、枢軸ローラの所で
２段の直線に分ける。

【０００８】次に、離脱ローラが小スプロケットホイー
ルの２つの歯の間にあり、上記シフトローラが大スプロ
ケットホイールの２つの歯の間にあり、これら２つのロ
ーラの位置がわかった時には、同時に大小のスプロケッ
トホイールの関係、すなわち大小のスプロケットホイー
ルの相対位相角が決定される。

【０００９】このため、本発明のシフト動作に対する設
計は、大小のスプロケットホイールの歯の数の差及び大
小に基づき、離脱ローラと離脱ローラから適当なチェー
ン節の数だけ離れたシフトローラを選定する。このとき
シフトローラの前一つのローラとその後の第１外チェー
ン節をそれぞれ枢軸ローラ及びシフトチェーン節とす
る。

【００１０】このように、数個のキーローラ及びチェー
ン節の指定により、シフト動作の必要に応じてその間の
幾何関係を調整し、離脱ローラとシフトローラの位置を
求めることができ、異なる大小のスプロケットホイール
の相対位相角を決定することができる。

【００１１】上述のキーローラとチェーン節の指定方法
は、設計ステップから標準シフト点歯形と類似シフト点
歯形とに分かれる。

【００１２】該標準シフト点歯形の設計方法は、離脱ロ
ーラの小スプロケットホイールにおける相対位置と、シ
フトローラ及び枢軸ローラの大スプロケットホイールに
於ける相対位置を指定し、枢軸ローラの関節角及びスプ
ロケットホイール間の相対位相角を調整し、チェーンの
所で力が平衡の緊張状態とし、且つその関節角を全てチ
ェーン製造規則内とする。このとき枢軸ローラとシフト
ローラ及び離脱ローラ間にはそれぞれ１本の直線が形成
される。このようにして、標準シフト点歯形側面の修正
量が決定される。

【００１３】一方、その他の類似シフト点歯形の設計方
法では、先ず離脱ローラ及びシフトローラの位置及び大
小のスプロケットホイール間の位相角を指定し、枢軸ロ
ーラの位置及びその相対関節角を調整し、枢軸ローラの
離脱ローラに対する相対位置を前後の各一つの歯の形成
する夾角範囲（即ち、３６０°／Ｎの範囲内、そのうち
Ｎは小スプロケットホイールの歯数）内とする。かつ枢
軸ローラを大スプロケットホイール歯形の作動側に押し
つけ、枢軸ローラが押しつけられる歯形の作動側の高さ
を調整し、よってチェーンの力の平衡状態を調整する。
このように、類似シフト点の歯形側面の修正量を決定す
る。

【００１４】本発明の方法を使用して設計されてできた
歯形は、標準シフト点歯形であっても類似シフト点歯形
であっても精確にシフトローラを掛けることができ、こ
れによりシフト動作が順調に行われる。

【００１５】本発明のもう一つの使用方式は、劣ったチ
ェーンの特性に応じて、例えば、チェーンの折れ曲がっ
た角度が小さい、あるいは大きすぎるとき、あるいはチ
ェーンのピンリンクプレートの形状不良などの場合に、
本発明の類似シフト点歯形の設計方法を利用し、歯形側
辺修正量を合理的な範囲内で僅かに減少し、よって設計
された歯形がシフト効率及び歯形強度の間で平衡に達す
るようにする。

【００１６】このほか、枢軸ローラ及びそのピンが、も
ともと設計された方式に照らし合わせて確実に動作する
ために、シフト時の大スプロケットホイールにおける枢
軸ローラのピン及びそのピンリンクプレートが接触する
位置で修正を進行し、位置決めの効果を得る。このスプ
ロケットホイールの修正は、チェーンを切削刃物とし、
大小のスプロケットホイールの歯と設計されたチェーン
の運動経路の互いに干渉する部分を除去し、スプロケッ
トホイールの修正を完成するものである。同様の原理
で、チェーンが小スプロケットホイールに案内され、大
スプロケットホイールに至る経路上、経過する大小のス
プロケットホイールの歯を修正することで、チェーンが
滑らかに、且つ正確に移動し、シフトの動作を完成す
る。

【００１７】

【作用】本発明は、正確なシフト様式を利用し、大小の
スプロケットホイールの相対位相角を決定し、並びにス
プロケットホイールに対して必要な修正を行い、チェー
ンのシフト効率を高め、シフト点を増加し、シフトに必
要な時間及び発生する騒音を減らし、自転車使用の快適
性を高める。

【００１８】

【実施例】図１に示されるのは、本発明の実施例におけ
るシステムの動作説明図である。本発明は、少なくとも
一つの大スプロケットホイール（２）と、これより小さ
い小スプロケットホイール（３）と、これら二つのスプ
ロケットホイール上にかみ合い、チェーンガイド（図に
は未表示）により案内されるチェーン（１）を有する。
大スプロケットホイール（２）及び小スプロケットホイ
ール（３）の外側円周上には、多数の歯を設け、該大ス
プロケットホイール（２）の歯の数は、小スプロケット
ホイール（３）の歯の数より多く設けられる。上記チェ
ーンガイドは、図１の示されるチェーン（１）の左側に
設けられ、３度空間の運動により、チェーン（１）を小
スプロケットホイール（３）平面から大スプロケットホ
イール（２）の平面に案内する。このとき、大スプロケ
ットホイール（２）、小スプロケットホイール（３）
は、その中心軸で対応して回転し、チェーン（１）のチ
ェーン節は大スプロケットホイール（２）、小スプロケ
ットホイール（３）の順に相互にかみ合う。但し、表示
の便のために、図１は倒置の原理を利用してスプロケッ
トホイールを固定し、故に、相対的にチェーンガイドは
スプロケットホイールの中心軸の回りで運動し、同時に
チェーン（１）を小スプロケットホイール（３）平面か
ら大スプロケットホイール（２）平面に案内する。

【００１９】シフト動作が開始するとき、チェーンガイ
ドは小スプロケットホイール（３）が在る平面から大ス
プロケットホイール（２）が在る平面へ移動する。その
間、チェーンガイドと小スプロケットホイール（３）の
間に位置するチェーンは、駆動されて斜めに歪む（図２
に示す通り）。そして一つのローラのピン或いはその他
のプレートが大スプロケットホイール（２）の側面に接
触して止まり、このローラを枢軸ローラ（１０）とな
す。もしこのとき、大スプロケットホイール（２）、小
スプロケットホイール（３）の条件が適合する、例え
ば、大スプロケットホイール（２）と小スプロケットホ
イール（３）の相対的な角度の差、及びスプロケットホ
イールの歯側の修正状況などが共に組み合わされたと
き、チェーンガイドとスプロケットホイールの駆動の下
で、上記枢軸ローラ（１０）の後ろのチェーンは枢軸ロ
ーラピン（１１）に対して相対的に回転し、大スプロケ
ットホイール（２）とかみ合う。そのうち、まず大スプ
ロケットホイール（２）にかみ合うのは、所謂シフトロ
ーラ（１２）及びシフトチェーン節（１３）とし、まず
先にかみ合う歯は、シフト歯（２０）とし、図３に示さ
れるように、チェーン（１）を順調に大スプロケットホ
イール（２）にかみ合わせ、シフトの状態となす。

【００２０】チェーンを滑らかに小スプロケットホイー
ル（３）から大スプロケットホイール（２）にシフトす
るために、大スプロケットホイール（２）、小スプロケ
ットホイール（３）の相対的な位相角度は適当に設計す
る必要がある。本発明の設計のプロセスは、チェーンガ
イドがチェーン（１）を大スプロケットホイール（２）
のある平面に案内する時に、枢軸ローラ（１０）の作用
を考慮し、離脱ローラ（１４）とシフトローラ（１２）
を指定し（即ち、このときシフトチェーン節（１３）と
枢軸ローラ（１０）が決定される）、その後、大スプロ
ケットホイール（２）と小スプロケットホイール（３）
のサイズ及びシフト位置の必要により、これらローラと
チェーン節間の幾何的関係を調整する。チェーン（１）
のローラと大スプロケットホイール（２）、小スプロケ
ットホイール（３）の噛み合い関係により、大スプロケ
ットホイール（２）、小スプロケットホイール（３）の
相対的な位相角度が求められる。

【００２１】上述のチェーンのローラとチェーン節の指
定方法は、標準シフト点歯形と類似シフト点歯形の二種
がある。標準シフト点歯形の設計方法は、離脱ローラ
（１４）の小スプロケットホイール（３）に相対する位
置とシフトローラ（１２）及び枢軸ローラ（１０）が大
スプロケットホイール（２）に相対する位置を指定し、
枢軸ローラ（１０）の閉節角及び大スプロケットホイー
ル（２）、小スプロケットホイール（３）間の相対する
位相角を調整し、チェーン（１）の所で力が平衡の緊張
状態とし、勝つその閉節角を全てチェーン製造規範内と
する。このとき枢軸ローラ（１０）とシフトローラ（１
２）、及び離脱ローラ（１４）の間には各々一本の直線
を形成し、このように、標準シフト点歯形側面修正量を
決定することができる。一方、類似シフト点では、先ず
離脱ローラ（１４）及びシフトローラ（１２）の位置及
び大スプロケットホイール（２）、小スプロケットホイ
ール（３）間の位相角を指定し、枢軸ローラ（１０）の
位置及びその相対する閉節角を調整し、これにより、枢
軸ローラ（１０）の位置が離脱ローラ（１４）と前後の
それぞれ一つの歯で形成する夾角範囲内に相対するよう
にする（即ち、３６０°／Ｎの範囲内であり、そのうち
Ｎは小スプロケットホイールの歯数）。かつ枢軸ローラ
（１０）を大スプロケットホイール（２）歯形の工作区
側に押しつけ、枢軸ローラ（１０）を押しつけた歯形工
作区側の高さを調整し、よってチェーンの力平衡状態を
調整する。このように、類似シフト点の歯形側面修正量
を決定する。

【００２２】チェーン（１）がシフト歯（２０）の所で
大スプロケットホイール（２）と噛み合うことを確保す
るために、シフト歯（２０）付近の大及び小スプロケッ
トホイール（２）、（３）の各歯の側面は、必ず修正を
加え、図４に示される形状となす。特に、枢軸ローラピ
ン（１１）及びその外側のローラプレート（１５）と、
大スプロケットホイール（２）との接触点の所は修正に
より枢軸の支えとし、チェーン（１）は設計の方式によ
り、シフトの動作を行い、前述のスプロケットホイール
修正は、チェーン（１）を切削刃物と見て、大小のスプ
ロケットホイール（２）、（３）とチェーン（１）の運
動経路の互いに干渉する部分、即ち、図４中の削除部分
（２１）、（２２）、（２３）、（２４）及び（３
０）、（３１）など、そのうち、削除部分（２４）は、
枢軸ローラ（１０）部分に対して修正した部分で、削除
部分（３１）は離脱ローラ（１４）に対して修正した部
分である。

【００２３】以上述べた歯形の修正は、２４ａの部分を
除いて枢軸ローラの位置を制御し、正確に制御するため
に設けられるほか、各部分は全て次に必要な歯形のため
の修正であり、製造上の必要に応じて拡大或いは成形を
行う。２４ａの修正部分は特に、枢軸ローラの支持区と
なる。このように、典型的な歯形の修正は、小スプロケ
ットホイール上における離脱ローラの位置から数えて連
続する２つの歯の有する側向修正である。大スプロケッ
トホイール上は、枢軸ローラがあるところから数えて連
続する３つの歯の有する側向修正であり、そのうち特に
枢軸ローラ支持区により正確に制御するものである。

【００２４】上述の実施例は多段スプロケットホイール
の設計であり、その上にあってのシフトをチェーンガイ
ドに案内させ、本発明を後部ホイールの後部変速器にお
いて応用し、チェーンシフトの動作を行う時は、チェー
ンガイドは後部変速器となす。帆を前スプロケットホイ
ールに応用するときは、チェーンガイドは前部変速器と
なし、そのチェーン跳ね板がチェーンシフト動作を案内
する。。

【００２５】図５に示されるように、チェーンを小スプ
ロケットホイール（３）から滑らかに大スプロケットホ
イール（２）にシフトするために、大小のスプロケット
ホイールの間の相対する位相角βは適当に設計される必
要があり、該相対する位相角βは上述の第１修正法に基
づいて決定され、これは以下のとおりである：

【００２６】脱線器の案内が無いときにチェーン（１）
を案内して小スプロケットホイール（３）の平面から大
スプロケットホイール（２）の平面に案内するとき、シ
フトローラ（１２）は、大スプロケットホイール（２）
の周辺に接近した位置にあり、この時、チェーン（１）
はまず、大スプロケットホイール（２）の側面に接し、
一つの離脱ローラ（１４）は、最初に小スプロケットホ
イール（３）との噛み合いを解除するローラであり、一
つの枢軸ローラ（１０）は大スプロケットホイール
（２）の側面に接することができるローラの最初のもの
で、その後、上述の各ローラ及び各チェーン節間のいか
なる関係も、異なる寸法の大スプロケットホイール
（２）と小スプロケットホイール（３）のシフト位置に
照らして調整され、大スプロケットホイール（２）と小
スプロケットホイール（３）間の相対する位相角は、シ
フトローラ（１２）と大スプロケットホイール（２）間
の噛み合いのベクトルにより求められ、その後、さらに
枢軸ローラ（１０）の位置を調整し、よってそのその修
正量の僅かな量を減らすの供する。同時に、チェーンを
張った状態に保持することができる。

【００２７】該相対する位相角βは、第１シフト歯を上
述の第１修正法に照らして抜き出し確立、固定するもの
であり、その可能なシフト位置に至っては、その歯形の
修正は、第２修正法に基づいてなされる。該第２修正法
とは、まず、離脱ローラ（１４）の位置と、相対する位
相角βを選定し、その後、枢軸ローラ（１０）及びシフ
トローラ（１２）の位置を調整し、歯の修正量を減らす
のに役立て、同時にチェーン（１）を張った状態に保持
し、離脱ローラ（１２）と枢軸ローラ（１０）が形成す
る夾角Υを３６０°／Ｎの範囲内とする、そのうちＮは
小スプロケットホイール（３）の歯数を表示し、シフト
ローラ（１２）が大スプロケットホイール（２）の歯の
削除部分との接触に応じて上述の各条件を満足すると
き、各該歯はシフト歯とするには不適合となり、その
後、次の一つの可能なシフト歯が即時上述の第２修正法
に基づいて検査される。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、小スプロケットホイール及び
チェーンのシフト効率を増大し、自転車の使用の快適性
を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の系統の動作説明図である。

【図２】本発明のシフト動作の開始段階の関鎖のロー
ラ、チェーン節の指定方法を示す、斜視図である。

【図３】本発明のチェーンと大スプロケットホイールの
後部噛合い状況を示す斜視図である。

【図４】本発明のシフト歯付近の大小のスプロケットホ
イールの各歯修正状態を示す斜視図である。

【図５】本発明の第１修正法及び第２修正法を示す、側
面図である。

【符号の説明】

（１）チェーン （１０）枢軸ローラ （１１）枢軸ローラピン （１２）シフトローラ （１３）シフトチェーン節 （１４）離脱ローラ （１５）ピンリンクプレー
ト （２）大スプロケットホイール （２０）シフト歯 （２１）削除部分 （２２）削除部分 （２３）削除部分 （２４）削除部分 （３）小スプロケットホイール （３０）削除部分 （３１）削除部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蔡 忠杓 台湾新竹市建功一路86巷２弄２号

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、一つの大スプロケットホイ
   ールとこれより小さい小スプロケットホイールを有し、
   該大小のスプロケットホイールの歯数の違い及び大きさ
   により、離脱ローラと、該離脱ローラから適当なチェー
   ン節の数だけ離れたシフトローラを選び、該シフトロー
   ラの一つ前のローラとその後の第１外チェーン節を、そ
   れぞれ枢軸ローラとシフトチェーン節とし、以上の数個
   のローラとチェーン節との指定により、シフト動作の必
   要により、その間の幾何学的関係を調整し、離脱ローラ
   とシフトローラの位置を求め、よって、大、小スプロケ
   ットホイールの相対する位相角を調整し、スプロケット
   ホイールに対し必要な修正を行うことを特徴とする、自
   転車の多段式スプロケットホイールの修正方法。
2. 【請求項２】 標準シフト点歯形の修正は、まず離脱ロ
   ーラ、シフトローラ及び枢軸ローラ調整関節角及び大、
   小スプロケットホイール間相対位相角を指定し、よって
   チェーンを緊張した力の平衡状態とし、並びに計算結果
   により歯形を修正することを特徴とする、請求項１に記
   載の自転車の多段式スプロケットホイールの修正方法。
3. 【請求項３】 類似シフト点の修正は、まず、離脱ロー
   ラとシフトローラの位置及び大、小スプロケットホイー
   ルの相対位相角を指定し、枢軸ローラ或いは外側のピン
   リンクプレートの歯形作動区の高さを調節し、チェーン
   位置で張った力の平衡状態を得て、並びに計算結果に基
   づいて歯形を修正することを特徴とする、請求項１に記
   載の自転車の多段式スプロケットホイールの修正方法。
4. 【請求項４】 歯形側辺の修正は、チェーンを刃物と
   し、計算で得られるチェーンの経路に基づき、歯形の干
   渉部分を修正し、枢軸ローラ支持区が精確に制御するほ
   か、その他の各区は製造必要に応じて適当に拡大、或い
   は整形することを特徴とする、請求項１、２または請求
   項３に記載の自転車の多段式スプロケットホイールの修
   正方法。
5. 【請求項５】 少なくとも、一つの大スプロケットホイ
   ールとこれより小さい小スプロケットホイールで、該大
   小のスプロケットホイールの外側円周上に多数の歯が設
   けられ、大スプロケットホイールの歯の数は小スプロケ
   ットホイールの歯の数より多く設けられたものと、これ
   ら大小のスプロケットホイールに噛み合いチェーンガイ
   ドに案内されるチェーンと、を有し、小スプロケットホ
   イール上の枢軸ローラから起算して連続する２つの歯の
   歯形側面に、大スプロケットホイールの枢軸ローラから
   起算して連続する３つの歯の歯形側面に該大小のスプロ
   ケットホイールの相対位相角により修正した削除部分が
   設けられることを特徴とする、請求項１、２または請求
   項３に記載の自転車の多段式スプロケットホイールの修
   正構造。