JPS6231356Y2

JPS6231356Y2 -

Info

Publication number: JPS6231356Y2
Application number: JP1981088521U
Authority: JP
Priority date: 1981-06-15
Filing date: 1981-06-15
Publication date: 1987-08-11
Also published as: JPS57199191U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は自転車用ギヤクランク装置、詳しく
は、クランクアームと歯数の異なる複数のチエン
ギヤとから成る自転車用ギヤクランク装置に関す
る。

通常、此種ギヤクランク装置は、歯数の異なる
円形のチエンギヤを用い、これら円形チエンギヤ
を組合わせてクランクに装着し、ペダルの踏込み
による踏力を前記クランクから前記チエンギヤに
伝え、これらチエンギヤの何れか一つに選択的に
掛設するチエンの掛換えにより変速を行なうごと
く成している。

一般に、前記踏力をチエンギヤに伝える場合、
前記チエンギヤに作用する負荷、即ち後輪からリ
ヤチエンギヤ及び前記チエンを介してフロントチ
エンギヤに作用する負荷は一定であるのに対し、
前記クランクが一回転する間における踏力は、ク
ランクにおけるクランクアームの位置により大き
く変化し、そのため特に、前記フロントチエンギ
ヤに大きな負荷が作用する登坂走行時、踏力に対
するチエンギヤの出力効率が悪かつたのである。
即ち、クランクにおけるクランクアームが上死点
から駆動回転方向前方に60〜135゜回転したとき
ほぼ最大踏力となり、又クランクアームが上死点
を下死点とに位置するとき最小踏力となるため、
最少歯数のフロントチエンギヤにチエンを掛設し
て登坂走行する場合、前記クランクアームが、小
さな踏力しか得られない前記上死点近くと下死点
近くとに位置するときは、チエンギヤに作用する
負荷に対し踏力が不足勝ちとなつて、ペダルの踏
込みが重くなり、又前記クランクアームが、大き
な踏力の得られる領域に位置するときは、チエン
ギヤに作用する負荷に対し踏力が過剰となり、そ
の過剰踏力に相当する分だけ踏力のロスとなり、
全体としてフロントチエンギヤに大きな負荷が作
用する登坂走行時において、踏力に対するチエン
ギヤの出力効率が悪く、疲れ易かつたのである。

所で、前記チエンギヤに伝える踏力を小さくす
るには、前記クランクに装着する各フロントチエ
ンギヤの径を小さくして、このフロントチエンギ
ヤとリヤチエンギヤとのギヤ比を小さくすればよ
いのであるが、その反面、自転車の高速走行性が
悪くなる問題がある。又各フロントチエンギヤの
径を小さくすることなく、最少歯数のチエンギヤ
の径のみを小さくすると、フロントチエンギヤ間
のギヤ比が大きくなり過ぎて、チエンの掛換えに
よる変速性が悪くなる問題があつた。

又、一方前記踏力を有効に利用するためにフロ
ントチエンギヤを楕円形状にしたものも提供てい
るが、楕円形とした場合、クランクを廻すと、チ
エンギヤとチエンとの噛合点と、踏力をチエンギ
ヤに伝えるクランクの回転軸心との作用半径が周
期的に変動し、この変動に応じてペダルに作用す
る負荷が変動し、この結果、この負荷変動が足に
伝わり、非常に乗心地が悪く感じられる問題があ
る。

又、径の異なる複数のチエンギヤを用いた多段
フロントチエンギヤに楕円ギヤを用いる場合、一
般にフロントデイレーラーにおけるチエンガイド
の位置は、大径ギヤの歯先を基準にして決められ
ており、しかも、小径のギヤより大径のギヤにチ
エンを掛換える方が、大径のギヤより小径のギヤ
にチエンを掛換えるより不利であることから、前
記大径ギヤを楕円形状にすると、前記チエンガイ
ドと大径の楕円形状のギヤの歯先との間隔が小径
ギヤを、前記大径ギヤの楕円形状と相似する楕円
形状にするのに比較して、大きく変動することに
なつて、チエンの掛換えが不利となり、チエンの
脱落を見ることもありうるのである。

本考案は以上の如き従来の問題点に鑑み考案し
たもので、フロントチエンギヤに大きな負荷が作
用しない平坦地においては、円形の大径側チエン
ギヤを使用して円滑に高速回転させることがで
き、又、フロントチエンギヤに大きな負荷が作用
する登坂走行時においては、踏力に対するチエン
ギヤの出力効率を向上できながら、しかも変速性
の低下をなくすることができるようにしたのであ
つて、最少歯数のチエンギヤを、長軸部と短軸部
とをもつほゞ楕円形とし、他のチエンギヤを円形
とする一方、最少歯数のチエンギヤにおける長軸
部を、前記クランクアームに対し、該クランクア
ームの駆動回転方向後方側に傾斜させたことを特
徴とするものである。尚、本考案において、「ほ
ぼ楕円形」とは、互に直交する長軸と短軸に対し
対称の弧を描く楕円形は勿論のこと、短軸側の２
面又は長軸側の２面が平行状となるものでもよい
し、又前記長軸と短軸とが互に直交しないもので
もよい。

以下本考案の一実施例を図面に基づいて説明す
る。

図示したギヤクランク装置は、両端に嵌合部１
１ａ，１１ｂをもつたクランク軸１１と、該クラ
ンク軸１１の両端嵌合部１１ａ，１１ｂに装着す
る１対のクランクアーム１２，１３とから成るク
ランク１における前記一方側にクランクアーム１
２のボス部１２ａに、放射方向に延びるステー１
４を介して最小歯数の第１チエンギヤ２と、最大
歯数の第２チエンギヤ３とを装着し、これらチエ
ンギヤ２，３の何れか一つにチエンを選択的に掛
設するごとく成したものである。尚、前記チエン
ギヤ２，３は、軸方向に一定間隔を置いて複数個
の止め具４により連結されている。

しかして前記チエンギヤ２，３のうち、登坂板
走行時にチエンが掛設される最少歯数の第１チエ
ンギヤ２を、例えば互に直交する長軸Ｘと短軸Ｙ
とをもつほゞ楕円形とし、チエンギヤに大きな負
荷が作用しない平坦地の走行時にチエンが掛設さ
れる最大歯数の第２チエンギヤ３を円形として、
第１チエンギヤ２の長軸Ｘ部分では、チエンギヤ
２，３間のギヤ比を小さく、換言するとフロント
チエンギヤとリヤチエンギヤとのギヤ比を大きく
し、第１チエンギヤ２の短軸Ｙ部分では、チエン
ギヤ２，３間のギヤ比を大きく、換言するとフロ
ントチエンギヤとリヤチエンギヤとのギヤ比を小
さくするごとく成すのである。

前記第１チエンギヤ２は、その長軸Ｘ長さを、
第２チエンギヤ３の外径より小さくするのであつ
て、例えば第２チエンギヤ３の外径を、歯数39〜
52丁に対応する長さとした場合、第１チエンギヤ
２の長軸Ｘ長さを、例えば歯数39〜45丁に対応す
る長さとし、第１チエンギヤ２の短軸Ｙ長さを、
例えば歯数28〜30丁に対応する長さとするのであ
る。

尚、前記第１チエンギヤ２は、その長軸Ｘを、
前記クランク１におけるクランクアーム１２，１
３に対し、該クランクアーム１２，１３の駆動回
転方向（第２図矢印Ｚ方向）後方側に所定角度
（図面では約40゜）傾斜させて、前記クランクア
ーム１２，１３が上死点O₁を過ぎて大きな踏力
の得られる領域に位置するとき、フロントチエン
ギヤとリヤチエンギヤとのギヤ比を大きくし、又
クランクアーム１２，１３が、小さな踏力しか得
られない上下死点O₁，O₂近くに位置するとき、
フロントチエンギヤと、リヤチエンギヤとのギヤ
比を小さくするのである。

本考案は以上の如く構成するもので、第１図の
如く前記クランク１のクランク軸１１をボール
５，５を介して自転車用フレームのハンガラツグ
６に回転自由に支持し、第３図の如く前記クラン
ク１に装着したチエンギヤ２，３の何れか一つと
リヤチエンギヤＧとにチエンＣを掛設し、前記ク
ランクアーム１２，１３の先端に装着するペダル
からの踏力を、前記クランク１を介して前記チエ
ンギヤ２，３に伝え、このチエンギヤ２，３の出
力により、前記チエンＣを介してリヤチエンギヤ
Ｇを駆動し、後輪を駆動するごとく成すと共に、
前記チエンＣのフロントチエンギヤへの進入路近
くに配設するフロントデイレーラーＤにより前記
チエンＣを、前記チエンギヤ２，３の何れか一つ
に選択的に掛換えるごとく成すのである。

しかしてフロントチエンギヤに大きな負荷が作
用する登坂走行時、前記チエンＣを第１チエンギ
ヤ２に掛換えたとき、該チエンギヤ２に作用する
負荷を一定とすると、クランクアーム１２，１３
が一回転する間に、第１チエンギヤ２に作用する
負荷に対し踏力が変化し、前記チエンギヤ２の長
軸Ｘ部分では、リヤチエンギヤＧとのギヤ比が大
きくなつて、第１チエンギヤ２に対する負荷に対
し大きな踏力を要し、又前記チエンギヤ２の短軸
Ｙ部分では、リヤチエンギヤＧとのギヤ比が小さ
くなつて、第１チエンギヤ２に作用する負荷に対
し踏力を小さくできるのである。従つて大きな踏
力が得られる領域、即ちクランクアーム１２，１
３が上死点O₁から駆動回転方向前方側に所定角
度回転した位置においては、前記第１チエンギヤ
２とリヤチエンギヤＧとのギヤ比を大きくして、
第１チエンギヤ２に作用する負荷に対し踏力が過
剰となるのを防止し、小さな踏力しか得られない
領域、即ちクランクアーム１２，１３が上下死点
O₁，O₂近くに位置するときにおいては、前記第
１チエンギヤ２とリヤチエンギヤＧとのギヤ比を
小さくして、第１チエンギヤ２に作用する負荷に
対し踏力が不足するのを防ぐごとく成すことによ
り、踏力に対する第１チエンギヤ２の出力効率を
向上でき、登坂走行時でも疲れ難くできると共
に、ペダリングをリズミカルに行なうことができ
るのである。

又最少歯数の第１チエンギヤ２のみをほゞ楕円
形とすることにより、その長軸Ｘ部分におけるチ
エンギヤ２，３間のギヤ比を小さくして、この長
軸Ｘ部分からチエンＣを掛換えることができるか
ら、変速性の低下をなくすることができるのであ
る。

又、最少歯数の第１チエンギヤ２における長軸
Ｘを、前記クランクアーム１２，１３に対し該ク
ランクアーム１２，１３の駆動回転方向後方側に
傾斜させることにより、登坂走行時運転者に対す
る負荷を、踏力に対応した負荷に制御できるか
ら、疲れ難くでき、踏力を効率よく伝達できるの
である。即ち登坂走行時小さな踏力しか得られな
い領域でのフロントチエンギヤとリヤチエンギヤ
とのギヤ比を小さくして、運転者に対する負荷を
小さくできるから、疲れ難くできるのであり、又
大きな踏力が得られる領域では、その踏力に対応
して運転者に対する負荷を大きくできるから、全
体として効率よく伝達できるのである。

しかもクランクアーム１２，１３が、小さな踏
力しか得られない領域から大きな踏力が得られる
領域に移行する間に、前記第１チエンギヤ２の長
軸Ｘ部分を、前記上死点O₁よりクランクアーム
１２，１３の駆動回転方向後方側で、前記チエン
Ｃの第１チエンギヤ２への進入路近くに位置させ
て、この長軸Ｘ部分から第２チエンギヤ３に掛換
えることができるので、変速性の低下を確実に防
止できるのである。

尚、以上の説明では、最小歯数の第１チエンギ
ヤ２と、最大歯数の第２チエンギヤ３とを用いた
ものについて説明したが、その他これらチエンギ
ヤ２，３間に、第１チエンギヤ２の長軸Ｘ長さよ
り長く、第２チエンギヤ３の外径より小さい中間
チエンギヤを１枚又は複数枚設けてもよい。又、
前記チエンギヤ２，３は、各別に形成して止め具
４により連結する他、一体に形成してもよいので
あり、又前記クランクアーム１２に装着する他、
クランク軸１１に装着してもよい。

又以上の説明では、第１チエンギヤ２を、互に
直交する長軸Ｘと短軸Ｙとをもつほゞ楕円形とし
たが、その他前記長軸Ｘと短軸Ｙとが互に直交し
ない楕円形であつてもよいし、又前記長軸Ｘ側の
２面又は短軸Ｙ側の２面が平行状となるものでも
よい。

以上の如く本考案は、歯数の異なる複数のチエ
ンギヤのうち、登坂走行時、チエンが掛設される
最少歯数のチエンギヤを長軸と短軸とをもつほゞ
楕円形とし、他のチエンギヤを円形とする一方、
最少歯数のチエンギヤにおける長軸部を、前記ク
ランクアームに対し、該クランクアームの駆動回
転方向後方側に傾斜させたから、前記最少歯数の
チエンギヤにチエンを掛設しての登坂走行時、大
きな踏力が得られる領域においては、前記チエン
ギヤとリヤチエンギヤとのギヤ比を大きくして、
前記チエンギヤに作用する負荷に対し踏力が過剰
となるのを防止し、小さな踏力しか得られない領
域においては、前記チエンギヤとリヤチエンギヤ
とのギヤ比を小さくして、チエンギヤに作用する
負荷に対し踏力が不足するのを防止する使い方が
でき、従つて登坂走行時、踏力に対するチエンギ
ヤの出力効率を向上でき、疲れ難くできると共
に、ペダリングをリズミカルにできるのである。

しかも最少歯数のチエンギヤのみほゞ楕円形と
することにより、その長軸部分における、他の円
形ギヤに対するギヤ比を小さくして、この長軸部
分からチエンを掛換えることができるので、変速
性の低下をなくすることができるのである。

更に登坂時走行する時に使用する最少歯数のチ
エンギヤを楕円形状にしているのであるから、ク
ランク回転時、前記チエンギヤとチエンとの噛合
点と、踏力をチエンギヤに伝えるクランクの回転
軸との力の作用半径が周期的に変動し、この変動
に応じて、ペダルに作用する負荷が変動するが、
負荷に対する踏力の絶対値が大径側チエンギヤを
用いる場合の踏力の絶対値に比較して大きく、従
つて、歯数の多い大径側チエンギヤを楕円形にす
る場合に比較して、前記負荷変動の幅と大きい踏
力との比率が小さくなり、該負荷変動が足に伝わ
つても、余り気にならず、ギクシヤク感は少なく
できるのであつて、乗心地も余り損なわれないの
である。

従つて、歯数の少ない小径側ギヤをほゞ楕円形
とすることにより、前記負荷変動の周期を利用し
て、効率的な踏込力伝達を行なうことができなが
ら、楕円形にすることによるギクシヤク感を最小
にでき、全体として乗心地も良好にできる。

又、フロントチエンギヤに大きな負荷が作用し
ない平坦地の走行時は、前記円形の大径側チエン
ギヤにチエンを掛設できるから、従来と同様、軽
快にペダリングでき、円滑に高速回転させること
ができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案ギヤクランク装置の一実施例を
示す一部切欠正面図、第２図は縮尺側面図、第３
図は使用状態を示す説明図である。１……クランク、１１……クランク軸、１２，
１３……クランクアーム、２，３……チエンギ
ヤ、Ｘ……長軸、Ｙ……短軸。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

クランクアームと歯数の異なる複数のチエンギ
ヤとから成る自転車用ギヤクランク装置であつ
て、最少歯数のチエンギヤを長軸部と短軸部とを
もつほゞ楕円形とし、他のチエンギヤを円形とす
る一方、最少歯数のチエンギヤにおける長軸部
を、前記クランクアームに対し、該クランクアー
ムの駆動回転方向後方側に傾斜させたことを特徴
とする自転車用ギヤクランク装置。