JP2005239123A - 自転車用ディレーラ - Google Patents

Abstract

【課題】 モータが一体化されたディレーラにおいて、その小型コンパクト化を図れるようにする。
【解決手段】 自転車用リアディレーラは、ベース部材と、チェーンガイドを支持する可動部材と、第１および第２リンクピン１２８，１３８をそれぞれ介してベース部材および可動部材に連結される第１リンク部材１２０と、第３および第４リンクピン１４６，１５４をそれぞれ介してベース部材および可動部材に連結される第２リンク部材１２４と、駆動軸ベクトルＶを形成する駆動軸を有するモータとを備える。第１〜第４リンクピンは仮想空間２５０の辺を構成しており、第１〜第４リンクピンの端部を結ぶ交差しない連続直線ＰＨ１〜ＰＨ８が仮想空間の残りの辺を構成する。主モータハウジング２１４の少なくとも一部が仮想空間内に配置されている。また、駆動軸ベクトルは第２および第４リンクピンを含む面から離れる方向に向かっている。
【選択図】 図１２

Description

本発明はディレーラに関連し、特に自転車用モータ駆動ディレーラに関する。

現在の多くの自転車は自転車部品を電子制御している。例えば、ある自転車は、マイクロコンピュータによってモータ駆動されたフロントおよびリアディレーラが自転車の速度に応じて自動的に変速制御される自動変速装置を備えている。あるタイプのモータ駆動されるディレーラは、ディレーラから離れて配置され、従来のボーデン型の変速ケーブルによってディレーラに連結されるモータを備えている。モータはディレーラを操作するよう変速ケーブルのインナワイヤを引っ張ったり解放したりする。他のタイプのモータ駆動ディレーラは、モータ駆動軸が直接ディレーラ連結機構を移動させるよう、モータと一体化されている（たとえば、特許文献１参照）。このような構成では、変速ケーブルは必要でなくなり、全体のディレーラ機構をよりコンパクトにできる。
特開２００４-０９８７９４号公報

モータが一体化されたディレーラには多くの利点があるものの、また、欠点もある。例えば、ディレーラそれ自体を、モータおよび関連部品を収容するように、大きなものにしなければならない。ディレーラが自転車フレームの側面に取り付けられるので、より大きなディレーラは従来のディレーラ以上に横方向に張り出してしまうことになる。そのため、オフロードライディングにおいて、ディレーラが岩あるいは他の障害にぶつかる可能性があり、あるいは自転車の転倒時にはディレーラが破損されたり、壊れたりするというおそれがある。

従来のモータ駆動ディレーラは、高速低トルクモータが正確にディレーラ連結機構を移動させるよう、複数の相互に連結された歯数が異なるギアを有する減速ギア機構を備える。モータがディレーラと一体化される場合、減速ギア機構もまたディレーラと一体化される必要がある。一般に、減速ギア機構は、自転車フレームにディレーラを取り付けるディレーラベース部材内に組込まれる。このような場合、歯数が異なるギアの回転軸はベース部材、あるいはディレーラ連結機構および／またはモータ駆動軸に取付けられる。その結果、モータや減速ギア機構の点検等のサービスを行うために、ときにはディレーラ全体を取り外す必要がある。また、場合によっては、回転軸は、ベース部材に、あるいは連結機構および／またはモータ駆動軸に、取り外し不能に取り付けられるので、減速ギア機構が摩耗あるいは破損したとき、ディレーラ全体を置き換えなければならない。

本発明の課題は、モータが一体化されたディレーラにおいて、その小型コンパクト化を図れるようにすることにある。

本発明は、モータ駆動ディレーラの種々の特徴に対してなされたものである。ひとつの態様において、自転車用ディレーラは、自転車に取付けるベース部材と、チェーンガイドを支持する可動部材と、第１リンクピンを介してベース部材に回動可能に連結されるとともに、第２リンクピンを介して可動部材に回動可能に連結される第１リンク部材と、第３リンクピンを介してベース部材に回動可能に連結されるとともに、第４リンクピンを介して可動部材に回動可能に連結される第２リンク部材と、主モータハウジングから離れる方向に向かう駆動軸ベクトルを規定する駆動軸が通って延出される主モータハウジングを有するモータとを備える。第１リンクピン、第２リンクピン、第３リンクピンおよび第４リンクピンは、仮想空間の辺を構成しており、第１リンクピン、第２リンクピン、第３リンクピンおよび第４リンクピンの端部を結ぶ交差しない連続直線が仮想空間の残りの辺を構成している。主モータハウジングの少なくとも一部が仮想空間内に配置されており、駆動軸ベクトルは第２リンクピンと第４リンクピンとを含む平面から離れる方向に向かっている。本発明のさらなる特徴は以下の説明から明らかにされるであろう。そのような特徴は単独で、あるいは上述の特徴と組み合わせて、特許請求の範囲に記載される発明の基本部分およびそれらの均等物を構成する。

本発明によれば、主モータハウジングの少なくとも一部が仮想空間内に配置されており、駆動軸ベクトルは第２リンクピンと第４リンクピンとを含む平面から離れる方向に向かっているので、通常は空間的に余裕がある２つのリンク部材の間の仮想空間にモータの少なくとも一部を配置できる。このため、モータを一体化してもディレーラの小型コンパクト化を図ることができる。

図１は本発明の一実施形態を採用した自転車４の具体的な実施例の側面図である。
自転車４は、パイプ部材を溶接することにより従来のダイヤモンド構造に構成されたフレーム体８を備える。フロントフォーク１２は、傾斜軸の周りに回転するようフレーム体８のフロント部へ取り付けられる。また、ハンドル組立体１６はフロントフォーク１２のトップ部に取り付けられる。サドル１８は、フレーム体８の上部中央部に取り付けられる。駆動機構２０はフレーム体８の下部に取り付けられる。フロントホイール２４は、フロントフォーク１２の底部に回転可能に取り付けられる。また、リアホイール２８は、フレーム体８のリア部へ回転可能に取り付けられる。フロントブレーキ機構３２はフロントホイール２４にブレーキをかけるために使用される。また、リアブレーキ機構３６はリアホイール２８にブレーキをかけるために使用される。

駆動機構２０は、フレーム体８のボトムブラケットに回転可能に取り付けられたペダルクランク組立体４０と、フレーム体８に取り付けられたフロントディレーラ４６およびペダルクランク組立体４０の右側に取り付けられた複数の（例えば２枚の）スプロケット４８を有するフロント変速機４４と、フレーム体８のリア部へ取り付けられたリアディレーラ５２およびリアホイール２８に取り付けた複数の（例えば８枚の）リアスプロケット５４を有するリア変速機５０とを備える。フロントディレーラ４６は、複数のフロントスプロケット４８の一つとチェーン６０とを択一的に係合させる。また、リアディレーラ５２は、複数のリアスプロケット５４の一つとチェーン６０とを択一的に係合させる。

ハンドル組立体１６は、フロントフォーク１２のトップ部に取り付けたハンドルステム６４と、ハンドルステム６４のトップ部へ取り付けたドロップ型ハンドル６６とを備える。既知の構成のブレーキ／シフト一体型レバー組立体７０（右側ブレーキ／シフトレバー組立体のみを図示）が、ハンドル６６のカーブ上部の対向する両側に取り付けられる。左側ブレーキ／シフトレバー組立体７０はブレーキケーブル組立体７２を通じてフロントブレーキ機構３２を操作するために使用される。また、右側ブレーキ／シフトレバー組立体７０はブレーキケーブル組立体７４を通じてリアブレーキ機構３６を操作するために使用される。ブレーキ／シフトレバー組立体７０は、また、手動でハンドル６６の中央部に取り付けられる制御ユニット７８を通じてフロント変速機４４およびリア変速機５０を制御するように構成される。制御ユニット７８は、既知の方法で、フレーム体８に取り付けたリードスイッチ８６およびフロントホイール２４に取り付けた磁石８８を備えるホイール回転センサから電気ケーブル組立体９０を通って入力される信号に応じて、自動的に、電気ケーブル組立体８４を通じてフロントディレーラ４６およびリアディレーラ５２の操作を電子制御する。あるいは、制御ユニット７８は、既知の方法で、一体型ブレーキ／シフトレバー組立体７０の手動操作に応じて、フロントディレーラ４６およびリアディレーラ５２の操作を電子制御する。

図２はリアディレーラ５２の側面図である。図３はリアディレーラ５２の背面図である。図４は、高速位置（チェーン６０が最小のリアスプロケット５４と係合するとき）におけるリアディレーラ５２の底面図である。また、図５は、低速位置（チェーン６０が最大のリアスプロケット５４と係合するとき）におけるリアディレーラ５２の底面図である。これらの図に示すように、リアディレーラ５２は、フレーム体８にリアへリアディレーラ５２を取り付けるよう構成されたベース部材１００と、チェーンガイド１０８を回動可能に支持する可動部材１０４と、可動部材１０４がベース部材１００に対して相対的に移動するようにベース部材１００と可動部材１０４との間に連結される第１および第２リンク部１２０，１２４と、を備える。チェーンガイド１０８は、複数のリアスプロケット５４の選択された一つと係合するよう、チェーン６０を案内するガイドプーリ１１２とテンションプーリ１１６とを回転可能に支持する。

第１リンク部材１２０は第１端部１２６および第２端部１３４を有する。第１端部１２６は第１リンクピン１２８を介してベース部材１００に回動可能に連結される。また、第２端部１３４は第２リンクピン１３８を介して可動部材１０４に回動可能に連結される。同様に、第２リンク部材１２４は第１端部１４２および第２端部１５０を有する。第１端部１４２は第３リンクピン１４６を介してベース部材１００に回動可能に連結される。また、第２端部１５０は第４リンクピン１５４を介して可動部材１０４に回動可能に連結される。本実施例において、第２リンク部材１２４の第１端部１４２は、第２リンク部材１２４および第３リンクピン１４６が１つのユニットとして回転するよう、第３リンクピン１４６に形成されたフラット面１５６（図８）によって第３リンクピン１４６にキー止めされる。減速ギア機構２１０における遊びを除去するために、バネ１６０（図６）が、第１リンク部材１２０と第２リンク部材１２４との間に配置される。本実施例において、バネ１６０は、第１端部１６２および第２端部１６６を有するコイルばねである。第１端部１６２は、第１リンク部材１２０に対して付勢力を、第１リンクピン１２８と第２リンクピン１３８とのおよそ中間部に作用させる。また、第２端部１６６は、第２リンク部材１２４に対して付勢力を、第４リンクピン１５４の近傍に作用させる。

ベース部材１００は、略円筒状のフレーム装着部１７０と、ドライブハウジング１７４と、を備える。フレーム装着部１７０は、ボルト装着開口部１７８と回転ストッパー１８０とを備える。フレーム装着ボルト１８２は、フレーム装着部１７０をフレーム体８に回転可能に取り付けるボルト装着開口部１７８を、貫通する。既知の方法で、ストッパープレート１８３上の回転ストッパー１８４（図２）が、フレーム装着部１７０上の回転ストッパー１８０と当接するよう、従来の付勢バネ（図示せず）が、フレーム装着部１７０に対して相対的にストッパープレート１８３（図３）を付勢するように、フレーム装着ボルト１８２を取り巻いてボルト装着開口部１７８内に配置されている。

ドライブハウジング１７４は、メインハウジング１９０と、ねじ１９８を介してメインハウジング１９０に取り付けられるカバー１９４とを備える。好ましくは、カバー１９４は、水あるいは他の汚染物質がメインハウジング１９０の内部に入らないよう、メインハウジング１９０の底面に取り付けられる。メインハウジング１９０は、フレーム装着部１７０と単一部材として一体に形成され、電動モータ２０６および減速ギア機構２１０など駆動要素部を収容する駆動要素部用空間２０２（図６）を形成する。

モータ２０６は、メインハウジング１９０の略円筒状のモータ装着部２１８内に配置された主モータハウジング２１４（図８）と、主モータハウジング２１４から外側に延設されるとともに主モータハウジング２１４から離れる方向に向かう駆動軸ベクトルＶを規定するモータ駆動軸２２２（図１０）と、モータ駆動軸２２２の自由端に取り付けられたモータシャフトドライブギア２３０とを備える。本実施例において、ドライブハウジング１７４は、主モータハウジング２１４全体がベース部材１００内に配置されるよう構成される。

図１２に概略的に示すように、第１リンクピン１２８、第２リンクピン１３８、第３リンクピン１４６および第４リンクピン１５４は、仮想空間２５０の辺を構成する。第１リンクピン１２８、第２リンクピン１３８、第３リンクピン１４６および第４リンクピン１５４の端部を結ぶ交差しない連続直線ＰＨ１〜ＰＨ８が仮想空間２５０の残りの辺を構成している。また、第１リンクピン１２８および第３リンクピン１４６は平面Ｐ１内にある。また、第２リンクピン１３８および第４リンクピン１５４は平面Ｐ２内にある。駆動軸ベクトルＶは、必須ではないが好ましくは、第１リンクピン１２８、第２リンクピン１３８、第３リンクピン１４６および第４リンクピン１５４に垂直な平面Ｐ３内で測定したとき、駆動軸ベクトルＶと面Ｐ２とがなす角θは、４５〜１３５°であるよう、面Ｐ２から離れる方向に向かっている。主モータハウジング２１４の少なくとも一部が仮想空間２５０内に配置されている。これらの特徴の一つあるいはその組み合わせにより、ベース部材１００、それによりリアディレーラ５２は、よりコンパクトにすることができる。

図１３は、ドライブハウジング１７４から取外された減速ギア機構２１０の図である。また、図１４は減速ギア機構２１０の分解図である。本実施例において、減速ギア機構２１０は、ドライブハウジング１７４の駆動要素部用空間２０２内に収容される独立型ユニットである。減速ギア機構２１０全体がベース部材１００内に配置され、一つのユニットとしてベース部材１００から取外すことができる。図１３および図１４に示すように、減速ギア機構２１０は、減速ギアユニット２９８および位置検知ユニット２９９を支持するギアサポート３００を備える。減速ギアユニット２９８は、メインサポート３０２と、第２ギア３１０と、複数の中間ギア３１６，３１８，３２０，３２２とを備える。メインサポート３０２は、メインサポートカバー３０３と、第１ギア３０４とを有する。メインサポート３０２およびメインサポートカバー３０３はプラスチック材料で形成することができる。第１ギア３０４は、モータ２０６から回転駆動力を受けるよう、モータシャフトドライブギア２３０と係合するように回転軸３０６を介してメインサポート３０２に回転可能に連結されている。第２ギア３１０は、第３リンクピン１４６および第２リンク部材１２４と一体に回転するリンクドライブギア３１４（図９）などの被駆動部あるいは被駆動部品と係合するよう回転軸３１２を介して、メインサポート３０２に回転可能に連結される。複数の中間ギア３１６，３１８，３２０，３２２は、モータシャフトドライブギア２３０とリンクドライブギア３１４との間の回転比率をさらに減速するよう第１ギア３０４と第２ギア３１０との間に連結される。小径中間ギア３１６は第１ギア３０４と一体に形成されており、大径中間ギア３１８と噛み合う。中間ギア３１８は、小径中間ギア３２０と一体に形成されており、スペーサー３１９によって間隔を空けて配置される。中間ギア３１８，３２０は、回転軸３２１を介してメインサポート３０２およびメインサポートカバー３０３に回転可能に連結される。中間ギア３２０は、第２ギア３１０と一体に形成された大径中間ギア３２２と噛み合う。

メインサポート３０２は、第３リンクピン１４６を通して収容する開口部３２８を有する半円形の底部３２４と、本体部３３２と、モータ連結部３３６と、メインサポートカバー３０３とを備える。本体部３３２は、第１ギア３０４および中間ギア３１６を収容するギア用キャビティ３４０と、中間ギア３１８，３２０を収容するためのギア用キャビティ３４４と、中間歯車３２２を収容するためのギア用キャビティ３４８とを有する。ギア用キャビティ３４０は、回転軸３０６の下端部を支持する回転軸開口部３５２を有する。ギア用キャビティ３４４は、回転軸３２１の下端部を支持する回転軸開口部３５６を有する。また、ギア用キャビティ３４８は、回転軸３１２の下端部を支持する回転軸開口部３６０を有する。回転軸開口部３６２は、回転軸３２１の上端部を支持するようメインサポートカバー３０３に形成される。ブッシュ３６４は、中間ギア３２２を安定させるよう、中間ギア３２２と本体部３３２との間のギア用キャビティ３４８に配置される。モータ連結部３３６には、モータ２０６を安定して接続するようメインサポート３０２が配置されており、モータシャフトドライブギア２３０が第１ギア３０４と噛み合うよう、駆動軸２２２を通して収容する駆動軸収容開口部３６８を有する駆動軸収容部材３６６を備えている。

位置検知ユニット２９９は、第１ギア３０４に機能的に連結される。また、位置検知ユニット２９９は、光学位置検知部材３７０と、フォトトランスミッタ／フォトレシーバユニット（発光／受光ユニット）３７８と、小径位置検知減速ギア３８２と、大径位置検知減速ギア３８６とを備える。光学位置検知部材３７０は、回転軸３７６を介して位置検知ユニットサポート３７４に回転可能に連結される。位置検知ユニットサポート３７４はプラスチック材料で形成することができる。フォトトランスミッタ／フォトレシーバユニット３７８は、位置検知ユニットサポート３７４に連結される。小径位置検知減速ギア３８２は、位置検知部材３７０と一体に回転する。大径位置検知減速ギア３８６は、回転軸３０６を介して位置検知ユニットサポート３７４と連結される。位置検知ユニットサポート３７４は、回転軸３１２の上端部を支持する回転軸開口部３８７と、回転軸３７６の上端部を支持する回転軸開口部３８８と、回転軸３０６の上端部を支持する回転軸開口部３８９とを備える。ブッシュ３９１は、第２ギア３１０を安定させるよう、第２ギア３１０と位置検知ユニットサポート３７４との間に配置される。位置検知減速ギア３８６は、位置検知減速ギア３８６が第１ギア３０４と一体に回転するように、対応する第１ギア３０４の１組のキー開口部３９８と係合する１組のキー突出部３９４を有する連結シャフト３９０を備える。位置検知減速ギア３８２，３８６により、位置検知部材３７０は、また、第１ギア３０４と統合的に、しかしより速い速度で回転する。

以上から、メインサポート３０２が、第１ギア３０４と、第２ギア３１０と、複数の中間ギア３１６，３１８，３２０，３２２とを回転可能に、実質的に独立型ユニットとして支持すること、および位置検知ユニットサポート３７４が、位置検知部材３７０と、フォトトランスミッタ／フォトレシーバユニット３７８と、位置検知減速ギア３８２，３８６と、回転可能に実質的に独立型ユニットとして支持することは、明らかであろう。この構造により、減速ギア機構２１０は、交換あるいは修理のとき、ベース部材１００から一つのユニットとして取外すことができる。また、減速ギアユニット２９８および位置検知ユニット２９９は、個別の交換あるいは修理のとき、実質的に独立型ユニットとして互いに分離することができる。また、メインサポート３０２、メインサポートカバー３０３および位置検知ユニットサポート３７４などギアサポート部品をプラスチック材料から形成することは、製造コストを低減し、またギア動作におけるノイズを低減する。

本発明にかかる種々の実施の形態を説明したが、本発明の精神および範囲を逸脱することなくさらなる変形を行ってもよい。例えば、所望により、種々の構成要素の大きさ、形状、配置、向きを変更してもよい。他の構成要素と直接的に連結あるいは接触する構成要素は、それらの間に中間構造物を備えていてもよい。一つの構成要素の機能は二つあるいはそれ以上によって達成されてもよい。一つの実施の形態の構造および機能を他の態様に適用してもよい。すべての利点が必ずしも同時に特定の実施の形態にもたらされる必要はない。先行技術から区別されるそれぞれの特徴は、それ単独として、あるいは他の特徴と組み合わせとして、そのような特徴により実施される構造的あるいは機能的思想を含む出願人によるさらなる発明の内容として付帯的に考慮されるものとする。したがって、本発明の範囲は、開示された特定の構造、または特定の構造あるいは特徴に対して認識した初期の対象あるいは重点によって限定されないものとする。

本発明の一実施形態が採用された自転車の具体的な実施例の側面図。 そのより詳細なリアディレーラの側面図。 リアディレーラの背面図。 高速位置におけるリアディレーラの底面図。 低速位置におけるリアディレーラの底面図。 図３の線ＶＩ−ＶＩに沿ったリアディレーラの断面図。 リアディレーラのベース部材の上面図。 リアディレーラのベース部材の正面図。 減速ギア機構カバーを取外したディレーラベース部材の底面図。 図８の線Ｘ−Ｘ断面図。 図８の線ＸＩ−ＸＩ断面図。 リンクピンによって形成された仮想空間に配置されたディレーラモータの概略図。 ベース部材から取外された減速ギア機構。 減速ギア機構の分解斜視図。

符号の説明

４ 自転車
５２ リアディレーラ
５４ リアスプロケット
６０ チェーン
１００ ベース部材
１０４ 可動部材
１０８ チェーンガイド
１２０ 第１リンク部材
１２４ 第２リンク部材
１２８ 第１リンクピン
１３８ 第２リンクピン
１４６ 第３リンクピン
１５４ 第４リンクピン
２０６ モータ
２１０ 減速ギア機構
２１４ 主モータハウジング
２５０ 仮想空間
ＰＨ１〜ＰＨ８ 連続直線
Ｖ 駆動軸ベクトル

Claims (7)

1. 自転車に取付可能なディレーラであって、
   前記自転車に取付可能なベース部材と、
   チェーンガイドを支持する可動部材と、
   第１リンクピンを介して前記ベース部材に回動可能に連結されるとともに、第２リンクピンを介して前記可動部材に回動可能に連結される第１リンク部材と、
   第３リンクピンを介して前記ベース部材に回動可能に連結されるとともに、第４リンクピンを介して前記可動部材に回動可能に連結される第２リンク部材と、
   主モータハウジングを有し、前記主モータハウジングから離れる方向に向かう駆動軸ベクトルを規定する駆動軸が延出しているモータと、
   を備え、
   前記第１リンクピン、前記第２リンクピン、前記第３リンクピン及び前記第４リンクピンが仮想空間の辺を構成し、
   前記第１リンクピン、前記第２リンクピン、前記第３リンクピン及び前記第４のリンクピンの端部を結ぶ交差しない連続直線が前記仮想空間の残りの辺を構成しており、
   前記主モータハウジングの少なくとも一部が前記仮想空間内に配置されており、
   前記駆動軸ベクトルは前記第２リンクピンと前記第４リンクピンとを含む平面から離れる方向に向かっている、自転車用ディレーラ。
2. 前記駆動軸ベクトルと前記第２リンクピン及び前記第４のンクピンを含む面とのなす角が、前記第１リンクピン、前記第２リンクピン、前記第３リンクピンおよび前記第４リンクピンに対して垂直な面内で測定したとき、４５°〜１３５°である、請求項１に記載の自転車用ディレーラ。
3. 前記駆動軸はギア連結部を介して前記可動部材を移動させるように連結されている、請求項１又は２に記載の自転車用ディレーラ。
4. 前記ギア連結部はギア減速機構である、請求項３に記載の自転車用ディレーラ。
5. 前記主モータハウジングの少なくとも一部が前記ベース部材内に配置されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の自転車用ディレーラ。
6. 前記駆動軸の少なくとも一部が前記ベース部材内に配置されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の自転車用ディレーラ。
7. 前記主モータハウジング全体が前記ベース部材内に配置されており、かつ、前記駆動軸全体がベース部材内に配置されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の自転車用ディレーラ。

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