JP2004131077A - 自転車用スプロケット装置のスプロケット支持体 - Google Patents

Abstract

　
【課題】スプロケットの数の増加にもかかわらず軽量にして、コンパクトな自転車用変速機のスプロケット装置を提供する。
【解決手段】係合部３４を有し、それを自転車の自由輪に連結する手段３５と、係合部３４に対して径方向外方に位置する少なくとも一つの締付け部３７とが係合部３４に設けられてなるスプロケット支持体３１，３２，３３と、前記締付け部３７の同一側に固定した少なくとも二枚のスプロケット１５と１６，１７と１８，１９と２０とで構成された自転車後輪用スプロケット装置。
【選択図】図１

Description

　本発明は、自転車の後輪に用いるスプロケット装置のスプロケット支持体に関する。

　ここ数年の間、自転車用変速機で使われている変速比の数が漸次増加して、スプロケットの数が９枚ないし１０枚もある自転車の後輪用スプロケット装置が市場に出回っている有様である。このようにスプロケットの数が漸次増加すれば、スプロケット装置の重量も増加し、かえって重量を減らす研究開発が必要になっている。

　本願出願人による特許文献１には、一般に自転車の後輪をなす自由輪（フリーホイール）に連結しうる形状の径方向内部と、径方向外部締付け部とを有する支持体からなるスプロケット装置が開示されている。ここでは、締付け部の両面にスプロケットがそれぞれ装着されている。これらの二つのスプロケットの他に、第３のスプロケットが支持体に複数のスペーサブッシュを介して装着できるようになっている。
米国特許第５，９３５，０３４号公報

　もう一つの特許文献２には、ピンを介してスプロケット支持体の両側にスプロケットをそれぞれ固定したスプロケット装置が開示されており、このピンは、スプロケットの孔と、該孔と調芯されている支持部材の孔とに係合している。
米国特許第６，１０２，８２１号公報

　スプロケットの数が漸次増加していることからして、スプロケット装置の軽量化が望まれているばかりではなくて、複数のスプロケットを互いに近接して配置することも望まれている。その結果、スプロケット支持体を収容するスペースが益々狭くなっている。しかし、このスプロケット支持体は構造上重要な機能を担っており、そのためにスプロケット支持体としては剛性や抵抗などの特性に優れたものでなければならない。

　従って、本発明は、自転車の後輪で用いるスプロケット支持体にして、前記したように従来から望まれている諸要件を充足するそのスプロケット支持体を提供するのを目的としたものである。

　本発明によれば、前述の目的は、自転車用スプロケットを備えるスプロケット装置用のスプロケット支持体であって、自転車の自由輪に連結する手段を有する係合部と、この係合部に対して径方向外方に設けられた少なくとも一つの締付け部とからなり、この締付け部には少なくとも一つのスプロケットをスプロケット支持体に装着する少なくとも一つの取付け用貫通孔が穿設されているスプロケット支持体において、締付け部が係合部に対して軸方向に偏位した構成とすることにより達成される。

　以後、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照しながら詳述する。先ず図１において、符号１０は、自転車の後輪におけるスプロケット装置を示す。図１に示したスプロケット装置１０は一例として１０枚のスプロケットから構成されているのではあるが、該図においては一部のスプロケットしか図示していない。このスプロケット装置１０は、自転車の後輪である自由輪（図示せず）のハブに装架するように構成されている。自由輪のハブの外周面には、周知のようにスプライン溝が形成されている。

　図１に示した実施形態では、スプロケット装置１０は、それぞれに内部歯片が放射状に形成されている複数のスプロケットからなり、これらのスプロケットをスペーサリングを介してハブの軸方向に隔置した状態で自由輪の当該ハブに装着すると、前記放射状の内部歯片がハブの外周面のスプライン溝と係合する。

　これらのスプロケットの内、スプロケット１５と１６、スプロケット１７と１８、スプロケット１９と２０とはそれぞれスプロケット対２８，２９，３０の３つのサブグループをなして、後述の態様で互いに固定されている。これらのスプロケット対２８，２９，３０には、それぞれ３１，３２，３３を以て示すスプロケット支持体が備わっている。以後にスプロケット１９，２０とスプロケット支持体３３とを含むスプロケット対３０だけの構成について詳述するが、残りのスプロケット対２８，２９については、それぞれの対応するスプロケット支持体３１，３２の形状と寸法がスプロケット支持体３３のそれと相違するものの、スプロケット対３０について説明する構成とほぼ同一であるので便宜上、詳述しない。

　図３と図４に示すように、スプロケット対３０のスプロケット支持体３３は複数の係合部３４を備えている。各係合部３４は、径方向内方に張り出し、歯片３５が設けられた一体形成の張出し部からなる。各係合部３４の歯片３５は、自由輪のハブにおけるスプライン溝に係合するに適した形状に仕上げられている。例えば、複数の係合部３４はそれぞれ回転方向に９０度置きに隔離されていると共に、重量軽減のための空洞が互いに隣接する張出し部、即ち、係合部３４の間においてスプロケット支持体３３の中心開口と連通した状態で形成されている。

　スプロケット支持体３３は、係合部３４に対して径方向外側に配置した複数の締付け部３７を備えている。図示の実施形態にあっては、この複数の締付け部３７は互いに９０度置きに隔離されている一方、各締付け部３７は各係合部３４の径方向外方に一致して設けられている。構造上の観点からして、スプロケット支持体３３は、それぞれが係合部３４と締付け部３７とからなると共に、径方向寸法の小さい狭幅区域３８により互いに連結されている一群の等距離型構造ユニットにより形成されている。各等距離型構造ユニットには、重量軽減用空洞３６のみならず、別の軽量化用空洞３９を設けてもよく、その場合、軽量化用空洞３９は係合部３４と締付け部３７との間に臨ませる。

　前述の締付け部３７と係合部３４とは、図４に明確に示すように軸方向に段差を持たせている。詳述すれば、締付け部３７はスプロケット支持体３３の軸芯に対して直交する第１平面に含まれており、他方、係合部３４はこの第１平面と平行な第２平面に含まれている。後ほど詳述するように、締付け部３７は互いに隣接するスプロケット対を隔置するスペーサ部材としての機能をも担っている。このスペーサ部材としての機能が成せるようにするために、各締付け部３７の軸方向厚みは、それぞれのスプロケット支持体に固定した隣接するスプロケット対の隔離距離と等しくなるように選定されている。

　前述したスプロケット支持体３３は、熱間ないし冷間可塑成形法、もしくは旋削などの機械加工により成形することができ、その素材としては、例えば鋼材、アルミ材、アルミ合金、チタン、或いは、軽量であって抵抗が大きいといった特性を有するその他の素材であってもよい。前述のスプロケット支持体３３は、プラスチック材を母材として強化用繊維を網状に含ませた強化プラスチック材を成形型で造ることによっても形成することができる。このプラスチック材に含ませる強化用繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、セラミック繊維の何れか、又はそれらの組合せであってもよい。

　各締付け部３７は接触面４０と外表面４１とを有している。これらの表面４０，４１は互いに平行しており、共に放射状に指向されているのが望ましい。各締付け部３７には取付け用貫通孔４２が穿設されている。各取付け用貫通孔４２としては、図４に明確に示すように外表面４１に開口する大径部を有することが望ましい。

　また、各締付け部３７の接触面４０の基辺（base）には軸方向突起４４が設けられている。この軸方向突起４４は、各締付け部３７とそれに対応する係合部３４との間に一種の段差を形成している。この軸方向突起４４は、係合部３４と締付け部３７とを互いに軸方向に偏位させて両者間に段差を形成する際に形成されるものである。この軸方向突起４４には各締付け部３７毎に、対応する貫通孔４２と同心的な仮想円筒体の輪郭の一部をなす形状をした凹状の調芯兼支持部（centering and support seat）４５が形成されている。

　図７から図９において、二枚のスプロケット１９，２０が締付け部３７の同一側面に固定されている。即ち、スプロケット１９，２０には連結孔４６，４７がそれぞれ形成されており、これらの連結孔４６，４７は互いに、そして締付け部３７の貫通孔４２とも同心状態に調芯されるようになっている。これらの孔４２，４６，４７が互いに調芯されている状態で複数の連結具４８を挿通締付けすることにより、前記スプロケット１９，２０がスプロケット支持体３３に取り付けられている。

　特に、一箇所の締付け部３７を示す図９において、前述のようにスプロケット１９，２０をスプロケット支持体３３に取付ける各連結具４８は、第１頭部５０、第１円柱部５１、径方向外方に張り出した肩部５２、第２円柱部５３、第２頭部５４とを順に備えている。肩部５２は、互いに平行な径方向の環状面５５，５６を有している。

　組み立てた状態における各連結具４８について説明すれば、各連結具４８の第１頭部５０は各締付け部３７に穿設されている前記貫通孔４２における径大孔部４３に、当該第１頭部５０の外側端面が当該締付け部３７の外表面４１と実質的に面一となるように係合している。この時、第１円柱部５１は、締付け部３７における貫通孔４２とスプロケット２０における連結孔４７に、また、第２円柱部５３がスプロケット２０に隣接するスプロケット１９の連結孔４６にそれぞれ係合している。そして、第１頭部５０とは反対側の第２頭部５４は、この第２頭部５４の外側端面がスプロケット１９の外表面５８と実質的に面一となるように、スプロケット１９における前記連結孔４６に連なる径大孔部５７に係合している。連結具４８の第１及び第２円柱部５１，５３を孔４２，４７，４６に臨ませた後に各連結具４８の第１及び第２頭部５０，５４をリベット締めにより変形させる。このとき肩部５２は、対をなすスプロケット１９，２０を隔離状態に保持するスペーサ部材を構成しており、この肩部５２の一部分は凹状調芯兼支持部４５に着座している。

　前述した構成において、構造上の観点からして各連結具４８は、対応する締付け部３７における貫通孔４２と調芯兼支持部４５とに止着する梁（beam）として作用するのは明らかである。スプロケット２０は、この時、連結具４８における、貫通孔４２と調芯兼支持部４５による段差を占める部分に支持されている。スプロケット１９だけが連結具４８に片持ち状態で装着されているのではあるが、前述のように構成することで高度に強固な連結が達成できるのである。換言すれば、本発明による連結方法は、両方のスプロケットを片持ち状態に装着する一方で、スプロケット支持体における締付け部の互いに対向する部分で両スプロケットを固定している従来の方法に比して連結強度の観点において優れたものである。

　図１を再び参照して、スプロケット対２８，２９，３０は、互いに隣接するスプロケット対の間にスペーサなどを介在させることなく、互いに近接して配列するのが望ましい。そのために、スプロケット対２８の締付け部の外表面を、それに隣接するスプロケット対２９のスプロケット１７の外表面に当接させ、スプロケット対２９の締付け部の外表面をそれに隣接するスプロケット対３０のスプロケット１９の外表面に当接させている。従って、全てのスプロケット対の中間に位置するスプロケット対２８，２９の締付け部３７が互いに隣接するスプロケット対の間において別部材としてのスペーサを介在させることなく、スペーサ部材の機能を果たしているのが容易に理解さるところである。

　尚、各スプロケットにおける締付け部３７は、当該スプロケットの歯溝に最近接するその径方向外側の区域においてスペーサ機素の機能を担うようにすることが重要である。このようにすることで、隣接するスプロケットの間の隔離距離の精度を著しく向上させることができるのである。また、前述したように締付け部３７にスペーサ機素の機能を持たせるためには、当該締付け部３７の肉厚としては、各スプロケット対における二枚のスプロケットの間でスペーサ機素の機能を担う連結具４８における肩部５２の厚みと等しくなるように選定する必要がある。

　ここまで本発明の好ましい実施の形態を詳述したが、本発明には、当業者には特許請求の範囲から逸脱しなくとも種々の変形が想到し得るところである。特に、各スプロケット支持体３１，３２，３３の形状としては、図示した形状に限らず、他の形状を採ることもできる。例えば、図５と図６とに示したように、締付け部３７としては放射状に外方へ展開するアーム形となし、そこへ狭幅区域３８を図３と図４とに示した如く径方向外方へ張り出した凸状とする代りに、径方向内方に延びる凹状とすることも可能である。図５と図６とに示した如くのアーム、即ち、締付け部３７の形状は直線状であってもよく、又は、図示の形状に対して一層凹状、又は、凸状にしてもよいものである。また、軽量化を目的として設けた空洞３６，３９の形状および寸法としては、図２から図６に示した形状に限られず、その他の形状を採ってもよいものである。

　更に、各連結具４８としては、その両端をリベット締めする第１及び第２頭部５０、５４が得られる円滑表面のある円柱形ピンであってもよく、当該連結具４８にある肩部５２は前記ピンに装架して二枚のスプロケット１９，２０の間に介在させるリング部材に置換することもできる。また、前記肩部５２の両側における環状接触面５５，５６としては、対応する連結具４８の軸芯に対して外方に収斂する形状と末広がりの形状の何れかを呈していてもよい。しかも、各スプロケット支持体３１，３２，３３には、前述の如くの一対、即ち、二枚のスプロケットを支持させるばかりではなくて、三枚以上のスプロケットを支持させてもよい。

　前記した実施の形態の説明では、各スプロケット支持体は自転車の後輪におけるスプロケット装置に設けたものとして説明したが、自転車の前輪におけるギヤ装置にも利用できるものである。

本発明によるスプロケット装置の一部を示す部分側断面図である。 図１に示したスプロケット装置の背面矢視図である。 本発明によるスプロケット支持体の前面図である。 図３の線ＩＶ−ＩＶに沿った横断面図である。 本発明の別の実施形態によるスプロケット支持体の前面図である。 図５の線ＶＩ−ＶＩに沿った横断面図である。 図１の矢印ＶＩＩで示したスプロケット対の前面図である。 図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った横断面図である。 図８における矢印ＩＸで示した部分の詳細を示す拡大部分断面図である。

符号の説明

　　　１０　スプロケット装置
１５〜２０　スプロケット
２８〜３０　スプロケット対
３１〜３３　スプロケット支持体
　　　３４　係合部
　　　３５　スプロケット歯片
　　　３６　空洞
　　　３７　締付け部
　　　３８　狭幅区域
　　　３９　空洞
　　　４０　接触面
　　　４１　外表面
　　　４２　取付け用貫通孔
　　　４３　径大孔部
　　　４４　軸方向突起
　　　４５　調芯兼支持部
４６，４７　連結孔
　　　４８　連結具
　　　５０　第１頭部
　　　５１　第１円柱部
　　　５２　肩部
　　　５３　第２円柱部
　　　５４　第２頭部
　　　５７　径大孔部
　　　５８　外表面

Claims (27)

1. 　自転車用スプロケット（１５，１６，１７，１８，１９，２０）を備えるスプロケット装置（１０）用のスプロケット支持体（３１，３２，３３）であって、自転車の自由輪に連結する手段（３５）を有する係合部（３４）と、この係合部（３４）に対して径方向外方に設けられた少なくとも一つの締付け部（３７）とからなり、この締付け部（３７）には少なくとも一つのスプロケット（１５，１６，１７，１８，１９，２０）をスプロケット支持体（３１，３２，３３）に装着する少なくとも一つの取付け用貫通孔（４２）が穿設されているスプロケット支持体（３１，３２，３３）において、前記締付け部（３７）が前記係合部（３４）に対して軸方向に偏位していることを特徴とするスプロケット支持体。
2. 　請求項１において、前記締付け部（３７）の軸方向厚みが、前記スプロケット装置の互いに隣接するスプロケット間の所望の軸方向距離と実質的に等しいことを特徴とするスプロケット支持体。
3. 　請求項１において、前記係合部（３４）と前記締付け部（３７）との間に軸方向突起（４４）を設けたことを特徴とするスプロケット支持体。
4. 　請求項３において、前記軸方向突起（４４）が、連結具（４８）に設けた径方向外方に突出する肩部（５２）を支持する支持体を形成していることを特徴とするスプロケット支持体。
5. 　請求項４において、前記軸方向突起（４４）は調芯兼支持部（４５）を備えており、該調芯兼支持部（４５）が、前記締付け部（３７）における前記貫通孔（４２）と同心的な仮想円筒体の輪郭の一部をなす形状を呈していることを特徴とするスプロケット支持体。
6. 　請求項４において、前記軸方向突起（４４）は、前記締付け部（３７）の径方向接触面（４０）の基辺に位置していることを特徴とするスプロケット支持体。
7. 　請求項１において、前記締付け部（３７）と前記係合部（３４）とが単一の構造ユニット（３４，３７）を構成しており、前記係合部（３４）が径方向において前記締付け部（３７）と整合していることを特徴とするスプロケット支持体。
8. 　請求項７において、前記構造ユニット（３４，３７）が少なくとも一つの重量軽減用空洞（３９）を有しており、この空洞（３９）が係合部（３４）と締付け部（３７）との間に位置していることを特徴とするスプロケット支持体。
9. 　請求項７において、前記構造ユニット（３４，３７）を複数設け、それぞれの構造ユニットを回転方向に互いに等距離に隔離すると共に、径方向の幅が狭い狭幅区域（３８）で互いに連接したことを特徴とするスプロケット支持体。
10. 　請求項１から９までの何れかの一項において、スプロケット支持体が、鋼、アルミニウム、アルミ合金、チタン、プラスチック材を母材として強化用繊維を含ませた強化プラスチック材からなる群から選ばれた材料からなり、前記強化用繊維が、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、セラミック繊維またはそれらの組合せからなる群から選ばれていることを特徴とするスプロケット支持体。
11. 　請求項１から１０までの何れか一項に記載のスプロケット支持体（３１，３２，３３）と、前記締付け部（３７）に固定した少なくとも二枚のスプロケット（１５と１６，１７と１８，１９と２０）とを備えた少なくとも一つのスプロケット対（２８，２９，３０）からなる自転車用スプロケット装置において、前記少なくとも二枚のスプロケット（１５と１６，１７と１８，１９と２０）が前記締付け部（３７）の同一側において固定されていることを特徴とする自転車用スプロケット装置。
12. 　請求項１１において、少なくとも第１及び第２スプロケット（１９，２０）が複数の連結具（４８）を介して前記スプロケット支持体（３１，３２，３３）の接触面（４０）に装着されていることを特徴とする自転車用スプロケット装置。
13. 　請求項１２において、前記第１及び第２スプロケット（１９，２０）間にスペーサ手段（５２）を設けたことを特徴とする自転車用スプロケット装置。
14. 　請求項１３において、前記スペーサ手段（５２）が、二つの互いに対向する接触面（５５，５６）からなり、これらの接触面に前記第１及び第２スプロケット（１９，２０）の接触部がそれぞれ当接していることを特徴とする自転車用スプロケット装置。
15. 　請求項１４において、前記スペーサ手段（５２）の前記接触面（５５，５６）が前記締付け部（３７）の接触面（４０）と平行になっていることを特徴とする自転車用スプロケット装置。
16. 　請求項１２から１５までの何れか一項において、前記連結具（４８）が前記スペーサ手段（５２）を支持していることを特徴とする自転車用スプロケット装置。
17. 　請求項１６において、前記スペーサ手段（５２）が前記連結具（４８）と一体化されていることを特徴とする自転車用スプロケット装置。
18. 　請求項１７において、前記連結具（４８）のそれぞれに、互いに対向する接触面（５５，５６）を有する肩部（５２）が一体形成されていることを特徴とする自転車用スプロケット装置。
19. 　請求項１１において、前記連結具（４８）のそれぞれが、互いに調芯された締付け部（３７）における貫通孔（４２）と第１スプロケット（２０）における連結孔（４７）に係合する第１円柱部（５１）を有してなることを特徴とする自転車用スプロケット装置。
20. 　請求項１９において、前記連結具（４８）のそれぞれが、第２スプロケット（１９）における連結孔（４６）に係合する第２円柱部（５３）を有してなることを特徴とする自転車用スプロケット装置。
21. 　請求項２０において、前記連結具（４８）のそれぞれが、第１及び第２円柱部（５１、５３）の間に肩部（５２）を有してなることを特徴とする自転車用スプロケット装置。
22. 　請求項１１において、前記連結具（４８）のそれぞれに、その外端面が前記締付け部（３７）の外表面（４１）と実質的に面一となる第１頭部（５０）が設けられていることを特徴とする自転車用スプロケット装置。
23. 　請求項２２において、前記連結具（４８）のそれぞれに、その外端面が前記第２スプロケット（１９）の外表面（５１）と実質的に面一となす第２頭部（５４）が設けられていることを特徴とする自転車用スプロケット装置。
24. 　請求項１１において、前記連結具（４８）のそれぞれに、径方向外方に突出部（５２）が設けられており、該突出部は、前記締付け部（３７）に対して径方向内側の箇所に軸方向突起（４４）と接触するように配置されていることを特徴とする自転車用スプロケット装置。
25. 　それぞれがスプロケット支持体（３１，３２，３３）と少なくとも二枚のスプロケット（１５と１６，１７と１８，１９と２０）とを含む複数のスプロケット対（２８，２９，３０）を備え、
    　各スプロケット支持体（３１，３２，３３）には、該スプロケット支持体を自転車の自由輪に連結する手段（３５）を備えた係合部（３４）と、該係合部（３４）に対して径方向外側の箇所に少なくとも一つの締付け部（３７）とが設けられており、
    　前記少なくとも二枚のスプロケット（１５と１６，１７と１８，１９と２０）が前記締付け部（３７）に固定されていることよりなる自転車用スプロケット装置において、
    　前記複数のスプロケット対が互いに当接した状態で軸方向に装着されていることを特徴とする自転車用スプロケット装置。
26. 　請求項２５において、前記複数のスプロケット対（２８，２９，３０）の内の少なくとも一つのスプロケット対の締付け部（３７）が、異なるスプロケット対における隣り合う二枚のスプロケット間の所望の軸方向距離と実質的に等しい軸方向厚みを有していることを特徴とする自転車用スプロケット装置。
27. 　請求項２６において、前記複数のスプロケット対（２８，２９，３０）の内の少なくとも一つのスプロケット対の締付け部（３７）に、それに隣接するスプロケット対におけるスプロケットの外表面（５８）に当接する外表面（４１）が備わっていることを特徴とする自転車用スプロケット装置。
    
    

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