CN101264783B - 自行车用前变速系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可大幅提高变速性能，且容易组装的前变速系统。链轮的齿形构成为容易根据振动和链条的倾斜而自动地从大齿轮降速变换至小齿轮，且在前变速器上组装板，以防止链条自动地降速变换。

Description

自行车用前变速系统

技术领域

本发明为关于自行车用前变速系统。

背景技术

前后部设有多段齿轮的自行车一般已广为人知，多为在前部具有2片或3片齿轮，在后部具有5片至10片的齿轮。

而且，于前后部分别具有外装变速器，且构成为根据使该外装变速器朝自行车的车宽方向移动而换挂链条，可选择所需的齿轮比，在前变速器中，在自行车的车宽方向上大致平行地设有2片板，利用这些板按压链条、使其移动。

进一步，最近的自行车几乎都采用指针系统(index system)，且根据钢索调整而设定成最佳的变速点。

发明内容

然而，在前变速器的情况下，因为根据朝自行车的车宽方向移动而强制性地移动链条，所以，在有力矩施加于链条上的情况下，使得流畅地变速显得非常难。

如图1所示，在前侧组装有具备换挂链条6用的外板4a及内板4b的前变速器4，在此虽未图示，但其构成为根据变速杆对钢索的牵引及开放，以使前变速器朝自行车的车宽方向移动，而可将链条换挂于所需的齿轮上，更详细而言，在欲从小径齿轮2c侧朝大径齿轮2a侧(以下称为升速变换(up shift))换挂链条的情况下，根据钢索的牵引使外板4a及内板4b朝大径齿轮2a侧移动，根据内板4b按压链条而使链条朝大径齿轮2a侧移动，换挂于所需的齿轮上。

另外，在欲从大径齿轮2a侧朝小径齿轮2c侧(以下称为降速变换(down shift))换挂链条的情况下，当钢索被开放时，根据内装于前变速器的恢复弹簧4c，使外板4a及内板4b朝小径齿轮2c侧移动，根据外板4a使链条朝小径齿轮2c侧按压移动，换挂于所需的齿轮上。

在后侧组装后变速器5，该后变速器5具备用于换挂链条6的外板5a及内板5b，在此虽未图示，但其构成为根据变速杆对钢索的牵引及开放，使后变速器朝自行车的车宽方向移动，而可将链条换挂于所需的齿轮上，更详细而言，在欲从小径齿轮3d侧朝大径齿轮3a侧换挂链条的情况，根据钢索的牵引使外板5a及内板5b朝大径齿轮侧移动，根据外板5a朝大径齿轮侧按压、移动链条，换挂于所需的齿轮上。

另外，在欲从大径齿轮侧朝小径齿轮侧换挂链条的情况，当钢索被开放时，根据内装于后变速器的恢复弹簧5c，使外板5a及内板5b朝小径齿轮侧移动，根据内板5b使链条朝小径齿轮侧按压、移动，换挂于所需的齿轮上。

根据路况及体力的状态等，虽如上述那样根据变速杆操作外装变速器以选择所需的齿轮比，但在进行变速的情况下，必须使链轮旋转，此时在未施加大负载于链轮时，并无太大的问题，可较为流畅地变速，但在爬坡路等的情况，造成大负载施加于链轮及链条上，在前侧，尤其是在降速变换时，将变得非常难以变速。

另外，虽然最近的链轮的齿形被施以改良，使其变速性比以前更佳，但在大负载时其性能不够充分，迫切需要一种更高性能的前变速系统，但若过于追求高性能而做成极端的齿形时，则因为链条的自动变速和链条对齿轮的稳定性不好的缘故而产生异音、链条与齿轮之间的接触音、链条与外板或内板之间的接触音等各式各样的问题。

如针对该问题更详细地说明，则一般的齿形作成如图6所示的形状，在降速变换的情况，根据脱离引导齿2aac使链条朝小径齿轮侧倾斜，并根据脱离齿2abb使链条自大径齿轮脱离，但在该情况时，如图2所示那样，在链条挂于后部多段齿轮的大径齿轮侧3a，3b，3c时，以设计成链条不会自前侧的大径齿轮2a或中径齿轮2b自动进行降速变换的程度、或不会因链条对于齿轮的稳定性恶化而产生异音的程度。

脱离引导齿2aac为朝自行车的车宽方向外侧被施以尺寸p的倒角，脱离齿2abb为朝自行车的车宽方向内侧被施以尺寸q的倒角，在脱离引导辅助齿2acb上施以尺寸。的倒角，用以辅助根据脱离引导齿2aac而产生的链条倾斜。

为了在大负载时提高降速变换的变速性，虽可切割成如图7所示的脱离引导齿2aaa，以增大脱离齿2aba的自行车车宽方向内侧的倒角，但如图示，若过于极端的话，在由于大振动等而使链条摇动时、或链条的路径如图2所示倾斜的状态时，即使未进行变速操作，即、即使未使前变速器移动，仍有链条自动地朝小径齿轮侧进行变速、或即使未变速仍因与齿轮的啮合不好而产生异音的问题。

另外，为了提高自小径齿轮2c朝中径齿轮2b、自中径齿轮2b朝大径齿轮2a的变速性，如图9所示，在大径齿轮及中径齿轮的小径齿轮侧侧面，设置在变速时暂时保持链条的突起8a、8b，且以尽可能使其朝小径齿轮侧突出为好，但若太突出，则由于振动等而使链条摇动时、或链条的路径为如图3所示的状态时，会有链条与突出部接触而产生异音的情况。

又，因为最近的自行车几乎都采用指针系统，而必须经常在已决定的位置进行变速，所以更难以进行流畅的变速。

另外，在指针系统的情况，虽根据钢索调整而设定成最佳的变速点，但如前述，在力矩施加于链条时，在该设定的分档点中，难以获得流畅的变速，使得钢索调整亦成为一种麻烦的事。

另外，如日本特开平6-305475号记载那样，虽提出一种根据前变速器的改良以提高变速性的方案，但在该情况时，加速变换的变速性虽有一些改善，但仍无法预期在大负载时有大幅的改善，另外，降速变换则完全没有改善。

若再略微详细地说明，则日本特开平6-305475号的目的在如图2所示的状态时，以缓和链条与内板的干涉音为目的，而其加速变换的变速性能与已知构造无太大的差异。因为其与链条的接触音有所缓和，所以虽可超越变换(over shift)以提高变速性能，但若如此做的话，反而会造成降速变换的性能极度地降低，所以，结果还是无法超越变换，与已知构造相比较无法大幅提高变速性能。

本发明为一举解决上述课题的发明，其提供一种即使在力矩施加于链条时，也可确实地获得流畅的变速，另外，也可简单地进行分档调整的自行车用前变速系统。

为达成上述目的，在本发明中，将除了至少由2片以上的齿轮构成的前链轮的最小径齿轮的齿轮作成链条可容易自动地降速变换的形状，且于前变速器上组装辅助板，以使链条不会因振动和倾斜而自动地降速变换。

附图说明

图1为前后具有外装变速器的一般的自行车的图。

图2为链条朝小径齿轮侧自动变速、难以流畅地挂于齿轮上的状态图。

图3为设于齿轮上的变速用突起与链条容易产生接触音的状态图。

图4为本发明的实施形态的说明图。

图5为本发明的实施形态的说明图。

图6为现状齿轮的齿形的说明图。

图7为容易自动变速的齿轮的齿形的说明图。

图8为容易自动变速的齿轮的齿形的说明图。

图9为自中径齿轮朝大径齿轮的变速状态图。

图10为由辅助板保持链条的状态图。

图11为链条挂于前大径齿轮与后大径齿轮的状态图。

图12为链条挂于前中径齿轮与后大径齿轮的状态图。

具体实施方式

更具体而言，例如在由3片齿轮构成的前链轮的情况，将最大径齿轮与中间径齿轮的一部分或全部设计成链条由于振动和倾斜，即使不使前变速器移动，链条仍自动地朝小径齿轮侧变速、或链条与齿轮的啮合变差而产生异音的形状，且在前变速器的自行车车宽的方向内侧的板上，以不会自动地朝小径齿轮侧变速的方式、或不会发生链条与齿轮的啮合变差而产生异音的方式组装辅助板，以便不产生链条的自动变速和异音。

另外，通过将辅助板设计成可拆卸方式，以在因磨耗等而减少了辅助板的效果的情况下，可更换成新品，并根据消音材料等构成辅助板、或设成消音效果，即可缓和与链条的接触音。

[实施例]

以下，参照附图说明本发明的实施例。图1为前后具有外装变速器的一般的自行车的图，图2为链条朝小径齿轮侧自动变速或难以流畅地挂于齿轮上的状态图，图3为设于齿轮上的变速用突起与链条容易产生接触音的状态图，图4及图5为本发明的实施形态的说明图，图6为现状齿轮的齿形的说明图，图7及图8为容易自动变速的齿轮的齿形的说明图，图9为自中径齿轮朝大径齿轮的变速状态图，图10为由辅助板保持链条的状态图，图11为链条挂于前大径齿轮与后大径齿轮的状态图，图12为链条挂于前中径齿轮与后大径齿轮的状态图。

在本发明中，为了大幅提高降速变换的变速性，将脱离引导齿作成如图7的齿2aaa的形状，并将该脱离引导齿的后方2至3片脱离齿作成如齿2aba的形状，使链条更容易朝小径齿轮侧脱离。

脱离引导齿2aaa为将已知齿2aac加以切割形成，其目的是使链条容易朝更小径齿轮侧倾斜，脱离齿2aba为设置比已知齿2abb的自行车车宽方向内侧的倒角q更大的倒角t，其目的为即使链条仅略微倾斜时也可使其脱离，脱离引导辅助齿2aca为设置比已知齿2acb的自行车车宽方向外侧的倒角o更大的倒角r，其目的在于根据脱离引导齿2aaa而使链条的倾斜变得更大。

在另一实施例中，如图8的脱离引导齿2aab所示，非如脱离引导齿2aaa般进行切割，而是将自行车车宽方向外侧的倒角作成比已知脱离引导齿2aac的倒角p更大的倒角s，以达成让链条容易朝更小径齿轮侧倾斜的目的。

虽在最小径齿轮以外的齿轮设置此种脱离引导齿、脱离齿、脱离引导辅助齿的形状，但在此状态下，链条如图2所示般倾斜时，即使不操作前变速器，链条仍会朝小径齿轮侧自动变速，或会因链条对齿轮的不稳定而产生异音。

反言之，在如图2的状态时，以链条朝小径齿轮侧自动变速或产生异音的方式，设定脱离引导齿、脱离齿、脱离引导辅助齿的齿形。

另一方面，在前变速器4的内板4b上，一体或可脱离地设置辅助板7，且辅助板与内板的自行车车宽方向的位置关系，在如图2所示的状态时，设定成内板4b与链条不直接接触而由辅助板先接触。这是因为内板一般是由刚性高的金属所制成，所以当链条接触于内板时会产生具有不协调感的金属音，故使内板与链条不直接接触。

若更详细地说明，因为在链条挂于链轮的大径齿轮与后方自由轮的最大径齿轮时，链条与内板4b最容易接触的部位为如图11所示，在点p1的附近，所以，在其后方部将辅助板的面7a配置于比点p1更早与链条接触的位置，另外，因为在链条挂于链轮的中径齿轮与后方自由轮的最大径齿轮时，链条与内板4b最容易接触的部位为如图12所示的点p2的附近，所以，在其后方部将辅助板的面7b配置于比点p2更早与链条接触的位置。

在使用组合如上述构成的链轮及前变速器的情况下，关于如何发挥效果做以下说明。

如本实施例，当将脱离引导齿、脱离齿、脱离引导辅助齿作成极端的形状时，虽可大幅改善降速变换，但链条在如图2的状态时，即使不使前变速器动作，仍会自动地降速变换、或即使不降速变换，链条对齿轮的稳定性变差而产生异音，但这是因为链条比通常的路径更增大朝小径齿轮侧的倾斜、更靠向小径齿轮侧的缘故。

但是，在本发明的前变速器上，在如图2的状态时，如图10所示，因为将辅助板设成与链条接触或具有微小间隙，所以即使链条欲比通常的路径更靠近小径齿轮侧时，仍可根据该辅助板来保持，所以可维持通常的路径，而无自动地降速变换、或链条对齿轮的稳定性变差，产生异音的情况。

此时，虽因链条与辅助板接触而产生接触音，但辅助板由比一般的金属材料可缓和与链条的接触音的材料、例如树脂等所形成，所以，不会产生感到不适感的声音，若进一步使用具有消音效果的树脂材料、或在内板与辅助板间插入具消音效果的消音器，则可进一步缓和接触音。

在本实施例中，辅助板7根据销9安装于内板上，但也可将辅助板7与内板4b形成为一体，在面7a及面7b贴上或付着具消音效果的材料，或也可由具有消音效果的材料来形成内板4b整体。

在自图2的状态而降速变换的情况下，因为依照不由辅助板来保持时，自动进行降速变换的程度来设定脱离引导齿、脱离齿、脱离引导辅助齿的形状，所以当使前变速器朝小径齿轮侧移动时，变得不由辅助板来保持链条，而使链条瞬间转挂于小径齿轮侧。

另外，即使在链条挂于后方自由轮的齿轮3d的情况时，仍可将脱离引导齿、脱离齿、脱离引导辅助齿的形状作成链条容易脱离的形状，所以可大幅提高降速变换的性能。

在升速变换中，在已知构造的情况，例如在自中径齿轮朝大径齿轮变速时，使前变速器朝大径齿轮侧移动，根据内板4b将链条朝大径齿轮侧按压，其后如图9所示，根据突起8a而顶起链条，使链条移动至大径齿轮侧，但如前述，因为在施加大负载时其变速困难，所以虽然使突起8a处在朝小径齿轮侧更为突出的位置，但如图3所示，在链条倾斜时，因为链条与突起接触而产生异音，所以突出高度受到限制，另外，虽根据超越变换亦可提高性能，但在该情况时，因为在变速结束后，前变速器的内板4b与链条接触而产生异音，所以无法进行超越变换，结果，其现状是无法获得充分的变速性能。

但是，在本发明中，辅助板7比内板及链条的接触更早进行接触，所以，即使在超越变换而变速之后，仍不会产生如金属音的异音，所以，可充分地超越变换，其结果，即使施加大负载仍可大幅提高自小径齿轮侧朝大径齿轮侧的变速性能。

如前述，在本发明中，因为将大径齿轮及中径齿轮的齿形作成容易自动变速的形状，以大幅提高向降速变换的变速性能，所以，即使稍稍超越变换，仍不会降低向降速变换的变速性能，其结果，可同时大幅提高升速变换及降速变换的变速性能。

又，本发明并不限于本实施例，在前链轮中，在链条相对于齿轮倾斜的情况，可作成自动变速的齿形，另外，在前变速器中，在链条相对于齿轮倾斜的情况，在链条接触于辅助板时，只要不产生具有不适感的接触音即可。

在已知的前变速系统中，虽对前链轮形状的齿形和前变速器加以改良以提高其变速性能，但若极端地提高变速性能时，则会产生自动变速或异音，所以该改良仍有界限，现状是在高负载时无法获得充分的变速性能，另外根据指针系统的普遍化，在可满足升速变换及降速变换的任一方的点进行调整非常麻烦，其结果是不得不在某种程度的性能上作妥协。

本发明为一举解决现状的问题点的发明，根据将除了前链轮的小径齿轮外的齿轮的齿形作成可自动变速的形状，同时在前变速器设置辅助板，以保持链条不会自动变速，可大幅提高在高负载时的降速变换的变速性能，且根据设置辅助板及大幅提高降速变换的变速性能，可使前变速器超越变换，所以也可大幅提高升速变换的变速性能，根据组合、使用本发明的前链轮及前变速器，可获得迄今为止所没有的巨大效果。

Claims (5)

1.一种自行车用前变速系统，其特征在于，在至少由2片以上的齿轮构成的前链轮中的除了最小径齿轮的齿轮包括：将朝自行车的车宽方向外侧被施以倒角的已知脱离引导齿加以切割形成的脱离引导齿，该脱离引导齿使链条容易朝更小径齿轮侧倾斜；比已知脱离齿在自行车车宽方向内侧的倒角具有更大倒角的脱离齿，使链条倾斜时能够脱离；比已知脱离引导辅助齿在自行车车宽方向外侧的倒角具有更大倒角的脱离引导辅助齿，该脱离引导辅助齿使得链条根据脱离引导齿而产生的倾斜变得更大，且于前变速器上设置辅助板，以使链条不会因振动和倾斜而自动地降速变换，并且，安装于内板上方的辅助板由比一般的金属材料更能缓和与链条的接触音的材料所形成。

2.如权利要求1所述的自行车用前变速系统，其特征在于，在根据链条挂于后方自由轮或齿片盘的最大径齿轮、或最大径齿轮的前方的1或2个齿轮的情况时的倾斜、振动，欲自动地降速变换的状态，或欲降速变换而无法流畅地挂于齿轮的状态时，辅助板与链条接触。

3.如权利要求1所述的自行车用前变速系统，其特征在于，辅助板设置成可拆卸。

4.如权利要求1所述的自行车用前变速系统，其特征在于，辅助板由消音材料所形成。

5.如权利要求1所述的自行车用前变速系统，其特征在于，在辅助板上设有消音效果。

Images