JP2005343254A - 自転車用チェーン - Google Patents

Abstract

【課題】 チェーン切断時の外側プレートの変形を抑えチェーンの結節力を維持する。
【解決手段】 自転車用チェーン２２は、外側リンク３０と内側リンク３１と、連結ピン３２と、ローラ３３を有し、外側リンクは、互いに間隔を隔てて対向して配置された１対の外側プレート３５を有する。内側リンクは、１対の外側プレート３５の内側に一部が重複するように交互に配置された１対の内側プレート４０を有する。連結ピンは、両プレート３５，４０を連結するために両プレートの重複部分を貫通して装着され、中間部３２ａと、中間部３２ａの両端にカシメにより大径に形成され外側プレートの外側面に係合する膨出部３２ｂとを有する。また、連結ピンは、両端に円形の第３凹部３２ｃを有し、連結ピンの第３凹部３２ｃの底径は中間部３２ａの外径の６０％から９０％の範囲である。ローラは、１対の内側プレートの間に配置され、連結ピンの軸回りに回転自在なものである。
【選択図】 図５

Description

本発明は、チェーン、特に、自転車のフロントスプロケットとリアスプロケットとに噛み合う自転車用チェーンに関する。

自転車用のチェーンは、自転車のギアクランクに設けられたフロントスプロケットと後輪ハブに設けられたリアスプロケットとに噛み合うものであり、ギアクランクを介してペダルの踏力を後輪ハブに伝達するものである。チェーンは、１対の外側プレートを有する外側リンクと、外側プレートの内側に一部が重複するように互いに間隔を隔てて配置された１対の内側プレートを有する内側リンクと、両リンクを連結する連結ピンと、連結ピンの外周側に配置されたローラとを有している。連結ピンは、中間部と中間部の両端側にカシメにより形成され外側プレートの外側面に係合する膨出部とを有している。膨出部の両端には、凹部が形成されている。凹部は、連結ピンの両端を圧縮して外側プレートにカシメ固定するときに、外側プレートの外側面に沿って膨出部を形成しやすくするために設けられている。

この種のチェーンでは、チェーンの長さを調整する際にチェーン切りと呼ばれる専用のチェーン切断工具により抜いてチェーンを切断する。チェーン切断工具には、ねじにより前後に移動する押圧ピンと、チェーンのリンクを位置決めして係止する位置決め係止部とが設けられている。チェーンを切断する際には、チェーンを位置決めして係止した状態でねじにより押圧ピンを前進させて、連結ピンを押し出している。このとき、連結ピンの膨出部が環状に破壊されて連結ピンがチェーンから押し出される。そして、長さを調整した後に切断工具を用いて後付け専用の連結ピンを押圧してチェーンに装着し切断したチェーンを連結する。
実公平６−４９９５５号公報

前記従来の構成では、膨出部を破壊する際に外側プレートが変形することがある。これは、膨出部を破壊する際に外側プレートに過度の力が作用するからだと考えられる。このように外側プレートが変形すると、新たに装着する後付け専用の連結ピンを装着したときに、連結ピンが正常に外側プレートに保持されず、チェーンの結節力が弱くなるおそれがある。

本発明の課題は、自転車用チェーンにおいて、チェーン切断時の外側プレートの変形を抑えてチェーンの結節力を維持することにある。

発明１に係る自転車用チェーンは、自転車のフロントスプロケットとリアスプロケットとに噛み合うチェーンであって、外側リンクと、内側リンクと、連結ピンと、ローラとを有している。外側リンクは、互いに間隔を隔てて対向して配置された１対の外側プレートを有する。内側リンクは、１対の外側プレートの内側に一部が重複するように交互に配置された１対の内側プレートを有する。連結ピンは、両プレートを連結するために両プレートの重複部分を貫通して装着され、中間部と、中間部の両端にカシメにより大径に形成され外側プレートの外側面に係合する膨出部とを有する。また、連結ピンは、両端に円形の凹部を有し、連結ピンの凹部の底径が中間部の外径６０％から９０％の範囲である。ローラは、１対の内側プレートの間に配置され、連結ピンの軸回りに回転自在なものである。

このチェーンでは、チェーン切断工具を用いてチェーンを切断する場合、連結ピンを切断工具の押圧ピンで押圧すると、凹部の内周面と膨出部と中間部との境界部分付近とを結ぶように膨出部がせん断され、連結ピンが抜ける。このせん断力を弱くするために、中間部の外径と凹部の底径との比が０．６から０．９の範囲、つまり、凹部の底径が中間部の外径の６０％から９０％になっている。このため、凹部の内周面と中間部と膨出部との境界部との距離が従来に比べて近くなり、膨出部のせん断の際に、凹部の内周面と境界部とを結ぶようにせん断されせん断破壊の力が弱くなる。ここでは、連結ピンの凹部の底径が中間部の外径の６０％から９０％の範囲にしたので、膨出部のせん断破壊の際にせん断力が弱くなり、外側プレートに過度な力が作用しにくくなる。このためチェーン切断時の外側プレートの変形を抑えてチェーンの結節力を維持することができる。

発明２に係る自転車用チェーンは、発明１に記載のチェーンにおいて、凹部の底径は中間部の外径の７０％から８０％の範囲である。この場合には、中間部との境界部分と凹部の内周面との距離がさらに近くなるので、せん断力がさらに弱くなり、チェーン切断時の外側プレートの変形を抑えてチェーンの結節力を維持することができる。

発明３に係る自転車用チェーンは、発明１又は２に記載のチェーンにおいて、連結ピンの軸方向長さは、１対の外側プレートの外側面の間の距離と等しいか小さい。この場合には、カシメ固定後の連結ピンが外側プレートから突出しなくなり、狭幅のチェーンを実現でき、多段スプロケット用のチェーンとして狭いスプロケット間隔での変速段の増加に対応できるようになる。

発明４に係る自転車用チェーンは、発明１から３のいずれかに記載のチェーンにおいて、内側プレートは、内方に向けて互いに対向するように突出して形成された筒状部を有し、ローラは、筒状部の外周面に回転自在に装着されている。この場合には、ローラを連結ピンより大径の筒状部で支持することができるので、ローラの軽量化を図れる。

本発明によれば、連結ピンの凹部の底径が中間部の外径の６０％から９０％の範囲にしたので、膨出部のせん断破壊の際にせん断力が弱くなり、外側プレートに過度な力が作用しにくくなる。このため、チェーン切断時の外側プレートの変形を抑えてチェーンの結節力を維持することができる。

図１において本発明の一実施形態を採用した自転車は、ドロップハンドルが装着されたロードレーサであり、フロントフォーク１５を含むフレーム１０と、フレーム１０に回転自在に装着された前後の車輪１１，１２と、後輪１２を脚で駆動するための駆動部１３とを備えている。

フレーム１０はダイヤモンド形のものであり、前部にフロントフォーク１５が回動自在に装着されている。フレーム１０の後部には、後輪が回転自在に装着されている。フロントフォーク１５の下端部には前輪１１が回転自在に装着されている。フロントフォーク１５の上端部には、ハンドルステム１６が装着され、ハンドルステム１６にはドロップ型のハンドルバー１７が装着されている。ハンドルバー１７の両端には、変速機構付きの前後のブレーキレバー１８が装着されている。前後のブレーキレバー１８には、ブレーキケーブルを介して前後のブレーキ装置１９が連結されている。

駆動部１３は、フレーム１０の中間下部に回転自在に装着された、２枚のスプロケット２０ａを有するギアクランク部２０と、後輪１２に装着された１０枚のリアスプロケット２１ａを有する多段ギア２１と、ギアクランク部２０の２枚のフロントスプロケット２０ａのいずれかと多段ギア２１の１０枚のリアスプロケット２１ａのいずれかとに巻回されたチェーン２２と、チェーン２２をいずれかのスプロケット２０ａ，２１ａに巻回するための前後のディレーラ２３，２４を有している。

ギアクランク部２０には、ペダル２５が回転自在に装着され、ペダル２５をこぐことにより自転車が走行する。

多段ギア２１の各スプロケット２１ａの回転軸方向の間隔はたとえば６ｍｍ程度であり、従来の７，８段の多段ギアより狭いものになっている。

チェーン２２は、図２〜図４に示すように、外側リンク３０と、外側リンク３０と交互に配置された内側リンク３１と、両リンク３０，３１を連結する連結ピン３２と、内側リンク３１の内側に配置され連結ピン３２の軸回りに回転自在なローラ３３とを有している。

外側リンク３０は、図５及び図６に示すように、互いに間隔を隔てて対向して配置された１対の外側プレート３５と、１対の外側プレート３５の両端部に内向きに皿状に突出して形成された第１凹部３６と、第１凹部３６に凹んで形成された第２凹部３７と、第１凹部３６に第２凹部３７より小径に形成された第１挿通孔部３８とを有している。外側プレート３５は、たとえば厚みＴ１が０．８ｍｍ〜１．０ｍｍ程度の鋼板を打ち抜き加工により両端を円形のひょうたん形に形成した板状部材である。１対の外側プレート３５の外側面の間の距離Ｄは、５．５ｍｍ〜６．２ｍｍの範囲であり、好ましくは５．７ｍｍ〜６．０ｍｍの範囲が望ましい。第１凹部３６は、外側プレート３５の両端にたとえばパンチプレス機を用いたエンボス加工により０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ程度内側に突出するように形成されている。したがって、第１凹部３６での厚みは他の部分と実質的に同一である。第２凹部３７及び第１挿通孔部３８は、パンチプレス機による打ち抜き加工により一体で形成されている。第２凹部３７は、鍔状に形成されており、第１挿通孔部３８との間に角部３７ａが形成されている。また、第１挿通孔部３８を打ち抜き加工するとき、厚みＴ１の７０％以上の長さで直線部を形成れさるように加工している。

内側リンク３１は、１対の外側プレート３５の内側に一部が重複するように互いに間隔を隔てて配置された１対の内側プレート４０と、１対の内側プレート４０の両端部に第１挿通孔部３８より大径に形成された第２挿通孔部４１とを有している。内側プレート４０は、外側プレート３５と似た形状であり、たとえば厚みＴ２が０．７５ｍｍ〜０．９５ｍｍ程度の鋼板を打ち抜き加工により両端を円形のひょうたん形に形成した板状部材である。また、内側プレート４０の両端には、内方に向けて互いに対向するように突出する筒状部４３が形成されている。この筒状部４３の内周面に第２挿通孔部４１が形成されている。筒状部４３は、たとえば絞り加工によりにより形成されており、その外側面には、第１凹部３６の内側に形成された突出部分に接触しないように丸められたアール面４３ａが形成されている。対向する筒状部４３の間には僅かな隙間が形成されている。第２挿通孔部４１の内径は、連結ピン３２の直径より大きい。具体的には、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度大きい寸法である。これにより、連結ピン３２は第２挿通部４１内を容易に貫通できる。

連結ピン３２は、特殊鋼の表面に耐摩耗性を向上させるために硬化処理を行った棒状部材である。連結ピン３２は、第１挿通孔部３８の内径より直径が大径であり、第１挿通孔部３８に圧入され第１及び第２挿通孔部３８，４１を貫通して両リンク３０，３１を連結する。また連結ピン３２は、中間部３２ａと、中間部３２ａの両端部にカシメにより大径に形成された膨出部３２ｂとを有している。膨出部３２ｂは、第２凹部３７の角部３７ａに係合するようにカシメ固定により形成されており、この膨出部３２ｂにより外側リンク３０に連結ピン３２が抜け止め固定されている。連結ピン３２の直径は、たとえば、３．６３ｍｍ程度であり、０．０２〜０．０８ｍｍ程度の範囲で第１挿通孔部３８の内径より大きく形成されている。これにより、連結ピン３２は、第１挿通孔部３８に圧入により固定される。したがって、連結ピン３２が圧入されると、図６に矢印で示すような径方向内方に縮もうとする力が連結ピン３２の外周面に作用し、連結ピン３２が強固に外側プレート３５に固定される。

連結ピン３２の両端面の中心部には、内方に窪んだ円形の第３凹部（本発明の凹部の一例）３２ｃが形成されている。図５及び図６に示すように、第３凹部３２ｃは、底３２ｄの内径Ｄ２が開口部の内径より小さく内周面３２ｆがテーパ面で構成された載頭円錐形状の円形の凹部である。第３凹部３２ｃの底３２ｄの内径Ｄ２は中間部３２ｂの直径Ｄ１の６０％から９０％の範囲、好ましくは、７０％〜８０％の範囲である。第３凹部３２ｃの深さは０．４２ｍｍであり、チェーン２２の結節力を維持してせん断破壊しやすくするためには、０．３５ｍｍから０．５ｍｍの範囲が望ましい。このような範囲に第３凹部３２ｃを形成することにより、チェーン２２の切断時に連結ピン３２をチェーン切断工具の押圧ピンで押圧して膨出部３２ｂがせん断破壊するとき、底３２ｄとの境界部分の角部を含む内周面３２ｆと、中間部３２ａと膨出部３２ｂとの境界である角部３２ｅ付近とを結ぶようにせん断され、せん断破壊の力が弱くなる。このため、外側プレート３５に過度な力が作用しにくくなり、チェーン切断時の外側プレート３５の変形を抑えてチェーン２２の結節力を維持することができる。なお、前記比率が９０％を超えると、連結ピン３２のわずかな軸方向の力により膨出部３２ｂがせん断破壊するおそれがある。また、６０％未満になると、せん断力が強くなり過ぎて、外側プレート３５が変形するおそれがある。

また、連結ピン３２を第２凹部３７内でカシメ固定するとき、第３凹部３２ｃの周囲の凹んでいない環状部分が第２凹部３７方向に拡がりやすくなり、膨出部３２ｂの角部３２ｅを第２凹部３７の角部３７ａに精度良く係合させることができる。カシメ固定された後の連結ピン３２の軸方向の長さは、１対の外側プレート３５の外側面の間の距離Ｄに対してプラスマイナス０．３ｍｍ程度の範囲の寸法であり、かつ６ｍｍ以上になることはないようにカシメ固定される。

ローラ３３は、１対の内側プレート４０の間で筒状部４３の外周側に配置され、連結ピン３２の軸回りに回転自在である。ローラ３３は、筒状部４３の外周面に回転自在に支持されている。

このように構成された本願発明のチェーン２２を組み立てる際には、１対の内側プレート４０の筒状部４３を対向して配置して、その外周側にローラ３３を配置する。つづいて、両挿通孔部３８，４１を対向させた状態で、外側プレート３５を内側プレート４０と交互に配置する。この状態で連結ピン３２を両挿通孔部３８，４１及びローラ３３を貫通して第１挿通孔部３８に圧入し、両端を第２凹部３７から突出させる。これにより、連結ピン３２が外側プレート３５に圧入固定される。つづいて、連結ピン３２の両端をたとえば平板状の治具５０を用いて平カシメによりつぶして膨出部３２ｂを形成し、第２凹部３７の角部３７ａに膨出部３２ｂの角部３２ｅを係合させる。これにより、連結ピン３２が抜け止めされるとともに、ローラ３３が装着された状態で両プレート３５，４０が連結される。

チェーン２２を切断する際には、図７に示すようにチェーン切断工具１１０を用意する。

チェーン切断工具１１０は、本体部１１１と、本体部１１１にねじ込まれるねじ軸１２０を有するハンドル部１１２と、ねじ軸１２０の先端に連結される軸抜きピン１１３とを有している。

本体部１１１は、六角形の外径をした棒状部材であり、軸方向の途中にチェーンを装着したり軸抜きピン１１３を装着したりするための装着凹部１２１が棒状部材を切り欠いて形成されている。装着凹部１２１の基端側には、中心から偏芯した位置に軸方向に沿って雌ねじ部１２２が所定長さで形成されている。装着凹部１２１には、軸抜きピン１１３を支えるための支えピン１２３が立設されている。また、切断するチェーンを位置決めするための位置決め突起１２４が一体形成されている。位置決め突起１２４はチェーンが噛み合うスプロケットの歯と同様な形状に形成されている。なお、位置決め突起１２４の両側には、位置決めブラケット１２５が装着されている。位置決めブラケット１２５は、位置決め突起１２４に形成されたスプロケットの歯と連続するスプロケットの歯と同様な形状に形成されている。これにより、チェーンを位置決め突起１２４に装着すると、チェーンの連結ピン３２に対向して軸抜きピン１１３を配置することができる。位置決め突起１２４の先端側には、チェーンの外側リンクが連結ピン３２の軸方向に移動するのを規制する鍔付きブッシュ１２６が固定されている。鍔付きブッシュ１２６は本体部１１１の先端側に開口する連結ピン３２より大径の貫通孔を有している。鍔付きブッシュ１２６の鍔部１２６ａに外側リンクが接触してチェーンが押圧方向（連結ピン３２の軸方向）に移動するのを防止している。なお、鍔付きブッシュ１２６の上部及び本体部１１１の鍔付きブッシュ１２６装着部分の上部は、抜け出した連結ピン３２を除去可能に開いている。

本体部１１１の雌ねじ部１２２の偏芯方向と逆方向の先端部外周には、プライウッド製のグリップ１２７がねじ込み固定されている。このグリップ１２７により位置決めブラケット１２５が本体部１１１に固定されている。グリップ１２７には収納空間が形成されており、収納空間には、チェーン切断後に連結ピンとして使用する連結ピンとは異なる形状の２本のスペアピン１２９を収納可能である。

ハンドル部１１２は、ねじ軸１２０と、ねじ軸１２０の基端に固定されたハンドルグリップ１３０とを有している。ねじ軸１２０の外周面には、雌ねじ部１２２に螺合する雄ねじ部１３１が形成されている。ねじ軸１２０の先端には、小径で突出する取付ねじ部１３２が形成されている。取付ねじ部１３２には、軸抜きピン１１３を装着するための有底筒状のホルダ１３３がねじ込まれている。ホルダ１３３の底部には、軸抜きピン１１３を係止するための係止孔１３３ａが形成されている。取付ねじ部１３２の端面の中心には、軸抜きピン１１３を装着するための装着穴１３４が形成されている。装着穴１３４の底部には、鋼球１３５が装着されている。ねじ軸１２０の基端にはハンドル取付孔１３６が径方向に貫通して形成されている。

ハンドルグリップ１３０は、両端に雄ねじ部１３７ａを有し、ハンドル取付孔１３６に貫通して装着されたグリップ装着軸１３７と、グリップ装着軸１３７の両端にねじ込まれたプライウッド製の２本の把手部１３８とを有している。このハンドルグリップ１３０をねじ込み方向に回すと、ねじ軸１２０が進出して軸抜きピン１１３が連結ピン３２を押圧して抜き取ることができる。

軸抜きピン１１３は、ねじ軸１２０の先端に着脱自在に連結され、ハンドル部１１２を回転させることにより連結ピン３２に接触して押圧し、連結ピン３２を抜き取るものである。軸抜きピン１１３は、連結ピン３２より小径でありかつ連結ピン３２より短い先端部１４０と、先端部１４０と一体形成され少なくとも先端部１４０との境界部分が先端部１４０より小径な基端部１４１とを有している。

次にチェーン２２の切断作業について説明する。
チェーン２２の切断の際には、図８に示すように、ハンドル部１１２を回して軸抜きピン１１３を後退させてチェーン２２を装着可能にする。そして、チェーン２２の切断する部分が軸抜きピン１１３に対向するようにチェーン２２を位置決め突起１２４にセットする。この状態でハンドル部１１２をねじ込み方向（通常は時計回り）に回すと、軸抜きピン１１３が前進してその先端が連結ピン３２に接触する（図８（ａ））。このままさらにハンドル部１１２を回すと、外側リンク１３０が鍔付きブッシュ１２６により押圧方向（図８において連結ピン３２の軸方向下方）への移動が規制され、軸抜きピン１１３が連結ピン３２を押圧して図８（ｂ）に示すようにチェーン２２の押圧側と逆側に抜き出す。このとき、連結ピン３２の膨出部３２ｂは、角部３２ｅ付近と内周面３２ｆとを結ぶように破断する。そして破断した連結ピン３２の押圧側の膨出部３２ｂが外側リンク３０の押圧側の第２凹部３７に残ることがある。この膨出部３２ｂの残滓がそのままこの位置に残ると、新たにスペアピン１２９を装着するときに邪魔になり、スペアピン１２９をうまく装着できないことがある。

しかし、図８（ｃ）に示すように、連結ピン３２を抜き出した後にハンドル部１１２をねじ込み方向と逆方向に回して軸抜きピン１１３を後退させると、先端部１４０と基端部１４１との段差部分１４５に膨出部３２ｂの残滓が引っ掛かり、膨出部３２ｂの残滓を第２凹部３７から除去することができる。

このように、チェーン切断工具１１０でチェーン２２を切断したとき、第３凹部３２ｃの底部３２ｄの径Ｄ２を従来に比べて大きくしたので、せん断破壊時に従来は、膨出部３２ｂが端面と角部とで破断していたものが、角部３２ｅ付近と第３凹部３２ｃの内周面３２ｆとでせん断破壊するようになり、破壊時のせん断力が弱くなる。このため、外側プレート３５に作用する力が弱くなり、チェーン切断時に外側プレート３５に過度な力が作用しにくくなる。このため、チェーン切断時の外側プレート３５の変形を抑えてチェーン２２の結節力を維持することができる。

〔他の実施形態〕
（ａ）前記実施形態では、内側プレート４０に筒状部４３を形成して筒状部４３にローラ３３を配置したが、筒状部４３を形成せずに連結ピン３２に直接ローラ３３を配置してもよい。

（ｂ）前記実施形態では、第３凹部３２ｃを皿状に凹ませて形成しているが、第３凹部３２ｃの形状はこれに限定されない。

本発明の一実施形態を採用した自転車の側面図。 本願発明の一実施形態によるチェーンの分解斜視図。 そのチェーンの平面図。 そのチェーンの正面図。 チェーン連結部分の断面図。 その断面部分図。 チェーン切断工具の側面断面図。 チェーン切断工具を用いた連結ピンの除去作業を説明する図。

符号の説明

２０ａ フロントスプロケット
２１ａ リアスプロケット
２２ チェーン
３０ 外側リンク
３１ 内側リンク
３２ 連結ピン
３２ａ 中間部
３２ｂ 膨出部
３２ｃ 第３凹部（凹部の一例）
３２ｄ 底部
３３ ローラ
３５ 外側プレート
４０ 内側プレート
４３ 筒状部

Claims (4)

1. 自転車のフロントスプロケットとリアスプロケットとに噛み合う自転車用チェーンであって、
   互いに間隔を隔てて対向して配置された１対の外側プレートを有する外側リンクと、
   前記１対の外側プレートの内側に一部が重複するように交互に配置された１対の内側プレートを有する内側リンクと、
   前記両プレートを連結するために前記両プレートの重複部分を貫通して装着され、中間部と、中間部の両端にカシメにより大径に形成され前記外側プレートの外側面に係合する膨出部とを有する連結ピンと、
   前記１対の内側プレートの間に配置され、前記連結ピンの軸回りに回転自在なローラとを備え、
   前記連結ピンは、両端に円形の凹部を有し、前記連結ピンの前記凹部の底径が中間部の外径の６０％から９０％の範囲である、自転車用チェーン。
2. 前記凹部の底径は前記中間部の外径の７０％から８０％の範囲である、請求項１に記載の自転車用チェーン。
3. 前記連結ピンの軸方向長さは、前記１対の外側プレートの外側面の間の距離と等しいか小さい、請求項１又は２に記載の自転車用チェーン。
4. 前記内側プレートは、内方に向けて互いに対向するように突出して形成された筒状部を有し、
   前記ローラは、前記筒状部の外周面に回転自在に装着されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の自転車用チェーン。

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