JP2006103648A - 自転車用多段スプロケット装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小径スプロケットから大径スプロケットへのチエンの掛け変えを、迅速、確実に行えるとともに、歯の摩耗が問題となることをなくし、または少なくし、歯の強度を適切に維持することができる自転車用多段スプロケット装置を提供すること。
【解決手段】外周に複数の歯２０を有する少なくとも１枚の大径スプロケット２と、外周に大径スプロケット２の歯数より少ない複数の歯１０を有する少なくとも１枚の小径スプロケットとを備える多段スプロケット装置Ａであって、小径スプロケット１は、少なくとも２つ以上の連続して並ぶダウンシフト歯１１から構成されるダウンシフト歯群１１Ａを備え、各ダウンシフト歯１１は、大径スプロケット２側と反対側の側面において切除部を設けることにより駆動回転方向前方の歯底面１４から連続して歯先面１１ａに至る段部１１ｂが設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、歯数が異なる複数枚のスプロケットが並設されてなり、所望のスプロケットにチエンを掛け変えて変速を行うことができる自転車用多段スプロケット装置に関する。

周知のとおり、自転車には、クランクに装着されるチエンホイール（前ギヤ）と後ハブに装着されるフリーホイール（後ギヤ）とを、ともに歯数の異なる複数枚のスプロケットを並設してなる多段スプロケット装置で構成し、変速段数を増加したものが多く見受けられる。これら前ギヤと後ギヤの間には、無端チエンが掛け回されており、ペダルを踏み込むことによってクランクに入力される回転力が、前ギヤからチエンを介して後ギヤに伝達され、これにより後車輪が回転させられるように構成されている。

自転車の変速は、多段スプロケット装置の回転中、この多段スプロケット装置に進入するチエンをディレーラによって強制的に横方向に押圧して斜行させ、これを現在噛合しているスプロケットから離脱させるとともに、目的のスプロケットに噛合させることにより行われる。この変速の良否は、いかに速やかに現在噛合しているスプロケットからチエンを離脱させ、かついかに速やかにチエンを目的のスプロケットに噛合させるかによって決定される。

ところで、上記多段スプロケット装置において、その選択したスプロケットにチエンを掛け変える場合、一般に大径スプロケットから小径スプロケットに掛け変える場合よりも小径スプロケットから大径スプロケットへ掛け変える場合の方が困難であるとされている。これは、チエンにはリヤディレーラにより一定のテンションが付与されており、大径スプロケットに掛け回されているチエンを小径スプロケットに掛け変える場合には、大径スプロケットからチエンを離脱させることさえできれば、上記チエンテンションによりチエンを自動的に小径スプロケット上に落とし込むことができる一方、小径スプロケットに掛かっているチエンを大径スプロケットに掛け変える場合には、小径スプロケットからチエンを離脱させるだけでは足らず、このチエンを上記チエンテンションに逆らって大径スプロケットに掛け変え可能な高さまで持ち上げる必要があるからである。

上記のような小径スプロケットから大径スプロケットへチエンを掛け変える場合において、その変速性を改善するものとして特許文献１に示されたものがある。この特許文献１に開示されている自転車用多段スプロケット装置は、小径スプロケットにおける一つの歯の歯間中心から引出した接線方向の引出線上に大径スプロケットにおける一つの歯間中心が位置し、かつ上記両歯間中心の間隔を略チエンピッチの整数倍間隔となるように組み合わせるとともに、大径スプロケットの小径スプロケット側内側面において、上記両歯間中心間をチエンが移動するときの移動軌跡に対応する位置にのみ、チエンが大径スプロケット側への片寄りを許容するために凹入して形成された誘導部を設けて構成されている。上記特許文献１中の説明によれば、このような構成によると、チエンが小径スプロケットから大径スプロケットへ移行するときに、リンクプレートは小径スプロケットの歯先に乗り上がることなく、小径スプロケットの歯間中心から大径スプロケットの歯間中心に引出した接線上の最短距離で掛け変わることができる。

しかしながら、特許文献１に記載されている発明においては、大径スプロケットにおける歯間中心の駆動回転方向後方に位置する歯にチエンのリンクプレートが噛み合わなければならない。したがって、大径スプロケット側にチエンを大きく撓ませておく必要があり、チエンの斜行角度が大きくなる。その結果、ディレーラからチエンに対して駆動軸方向の大きな押圧力を作用させなければならなくなり、却って変速性が低下するといった問題が生じやすい。

また、特許文献１に記載されている発明において、大径スプロケットにおける上記誘導部が形成された領域に対応する歯全体の厚みは、上記誘導部を形成することによってスプロケット本体部分の厚みよりも小さくなっており、大径スプロケットにおける歯間中心の駆動回転方向後方に位置する歯全体の厚みは、当該歯が他の歯に対して小径スプロケット側に変位されていることによってスプロケット本体部分の厚みよりも小さくなっている。一方、特許文献１の第１図および第２図から理解できるように、小径スプロケットから大径スプロケットへチエンを掛け変える際には、大径スプロケットにおける上記誘導部が形成された領域に対応する歯の側面とチエンのリンクプレートの外側面とが摺接し、また、歯間中心の駆動回転方向後方に位置する歯の側面とチエンのリンクプレートの内側面とが摺接し、これらの摺接部位が摩耗する。上記誘導部が形成された領域に対応する歯および歯間中心の駆動回転方向後方に位置する歯については、歯全体がスプロケット本体部分よりも薄肉であるため、度重なる変速操作により、歯の側面全域が摩耗し、その結果、歯が変形するなどの不具合を生じる虞がある。

さらに、特許文献１に開示されている自転車用多段スプロケット装置では、スプロケットの周方向の特定箇所においてのみチエンが掛け変わるため、変速操作に伴って特定の歯においてのみ上記したような摩耗が促進されてしまい、歯の強度を適切に維持することが困難となる。

実公平７−１１０２４号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、小径スプロケットから大径スプロケットへのチエンの掛け変えを、迅速、確実に行えるとともに、歯の摩耗が問題となることをなくし、または少なくし、歯の強度を適切に維持することができる自転車用多段スプロケット装置を提供することを課題としている。

本発明によって提供される自転車用多段スプロケット装置は、外周に複数の歯を有する少なくとも１枚の大径スプロケットと、外周に上記大径スプロケットの歯数より少ない複数の歯を有する少なくとも１枚の小径スプロケットとを備える自転車用多段スプロケット装置であって、上記小径スプロケットは、少なくとも２つ以上の連続して並ぶダウンシフト歯から構成されるダウンシフト歯群を備え、上記各ダウンシフト歯は、上記大径スプロケット側と反対側の側面において切除部を設けることにより駆動回転方向前方の歯底面から連続して歯先面に至る段部が設けられていることを特徴としている。

本発明に係る自転車用多段スプロケット装置では、小径スプロケットに掛かるチエンを大径スプロケットに掛け変える際に、チエンのリンクプレートの外縁を大径スプロケットの歯先面に円滑に乗り上げさせたうえで、大径スプロケットに掛け変えることができる。具体的には、ディレーラによりチエンには大径スプロケット側への押圧力が作用しているため、チエンは大径スプロケット側に寄せられる。そして、内リンクプレートとダウンシフト歯とが噛合う際には、内リンクプレートの内側面とダウンシフト歯の側面とが摺接しながら内リンクプレートがダウンシフト歯の切除部に進入し、内リンクプレートの外縁が段部に支持される。ここで、段部は駆動回転方向前方の歯底面から歯先面に至るまで連続して設けられているため、段部に支持された内リンクプレートの後続部分（駆動回転方向後方寄り）は歯先面よりも周方向外方へ突出するように持ち上げられ、後続するチエンのリンクプレートの外縁ないしローラ部が大径スプロケットの歯先面に乗り上げることが可能となる。そして、後続するリンクプレートと後続する歯とが噛合い、チエンは大径スプロケットに掛け変わる。このように、チエンを大径スプロケットに乗り上げさせてから掛け変えることができるため、従来技術とは異なり、チエンを大径スプロケット側に大きく撓ませておく必要がなく、チエンの斜行角度が大きくなることがない。したがって、ダウンシフト時におけるチエンの変速操作性を向上させることができる。

ダウンシフト歯における段部より周方向外方の厚みは、スプロケットの厚みよりも小さくなっているが、この厚みの小さい領域はダウンシフト歯の全領域に対して僅かであるため、チエンとの摺接による摩耗の影響を抑制することができる。

また、チエンは、内リンクプレートおよび外リンクプレートが交互に連結されて構成されているが、上記したような段部に支持され得るのは、内リンクプレートおよび外リンクプレートのうち、噛合い時におけるダウンシフト歯の側面との間隔が小さい内リンクプレートのみである。本発明によれば、ダウンシフト歯は２つ以上連続して並ぶように設けられているため、これらダウンシフト歯のいずれかにより内リンクプレートを持ち上げることができる。したがって、チエンの掛け変えを適正に行うことができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、各ダウンシフト歯における上記段部より周方向外方の側面は、上記小径スプロケットの軸線と略直交する平面となっている。

このような構成によれば、段部の幅を有効に確保することができるため、リンクプレート外縁をダウンシフト歯の段部に確実に支持するうえで好適である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記段部は、直線状に延びている。

このような構成によれば、段部を設けるためにダウンシフト歯の側面を切削する場合、切削作業の簡素化を図ることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記段部は、チエンのリンクプレートの外縁と対応した凸湾曲状に延びている。

このような構成によれば、リンクプレートの縁は段部にフィットするため、リンクプレートの縁を支持するうえで、好適である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記段部より周方向外方の厚みは、上記小径スプロケットの本体部分の厚みの１／２〜３／４とされている。

このような構成によれば、段部でリンクプレートの外縁を支持する際に、リンクプレートの側面との摺接により段部より周方向外方の側面が摩耗しても、この部分の厚みが充分に確保されているため、摩耗により歯が変形するといった不具合を抑制することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記小径スプロットは、複数の上記ダウンシフト歯群を備える。

このような構成によれば、複数のダウンシフト歯群のそれぞれにおいて小径スプロケットに掛かるチエンが大径スプロケットに掛け変わることが可能となるため、迅速にチエンを掛け変えることができる。また、小径スプロケットから大径スプロケットへの変速操作が繰り返されると、チエンの掛け変えは、複数のダウンシフト歯群のぞれぞれのダウンシフト歯において分散して行なわれる。したがって、本発明によれば、従来技術とは異なり、特定の歯だけ摩耗が促進されてしまうことはなく、その結果、歯の強度は全体として適切に維持され、自転車用多段スプロケット装置の長寿命化を図ることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記小径スプロケットは、複数のアップシフト歯を備えており、上記各アップシフト歯は、上記大径スプロケット側の側面において切除部を設けることにより駆動回転方向前方の歯底面から連続して歯先面に至る段部が設けられている。

このような構成によれば、小径スプロケットに掛かるチエンをさらに小径側のスプロケットに掛け変える場合においても、小径スプロケットに掛かるチエンを大径スプロケット掛け変える場合について上述したのと同様の機構により、チエンの掛け変えを円滑に行うことができる。すなわち、チエンの内リンクプレートの外縁が大径スプロケット側に設けられた段部に支持され、後続するリンクプレートの外縁あるいはローラ部が小径スプロケットの歯先面に乗り上げることにより小径スプロケットからチエンを離脱させることができる。このようにして離脱したチエンは、ディレーラを介して付与されるテンションにより、さらに小径側のスプロケット上に自動的に落としこまれる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のダウンシフト歯群は、それぞれ２つのダウンシフト歯で構成されており、上記小径スプロケットには、上記ダウンシフト歯群と上記アップシフト歯が交互に並んで設けられている。

本発明のその他の特徴および利点については、以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。

本実施形態は、本発明に係る自転車用多段スプロケット装置を自転車の多段フリーホイール（後ギヤ）に適用したものである。また、図１は、多段スプロケット装置Ａの側面図であるが、以下の説明の理解を容易にするために、１枚の小径スプロケット１と、これに隣合う１枚の大径スプロケット２のみを代表させて表示してある。実際の多段フリーホイールにおいては、たとえば、５枚ないし１０枚の径の異なるスプロケットが回転軸方向に一定の間隔を隔てて一体的に並設されているが、これらの複数枚のスプロケットにおける相隣合う大小２枚のスプロケット間にも、以下に説明する小径スプロケット１と大径スプロケット２との関係を適用することができる。なお、図１および図３以降の各図において、矢印Ｒは駆動回転方向を示している。

図１に表われているように、多段スプロケット装置Ａと図示しない前ギヤには、チエン３が噛合うように掛け回されている。チエン３には、図示しないディレーラにより一定のテンションが付与されている。図２に示すように、チエン３は、複数の内リンクプレート３１、複数の外リンクプレート３２、複数のピン３３および複数のローラ３４を備えている。このチエン３は、一対の内リンクプレート３１および一対の外リンクプレート３２がピン３３およびローラ３４を介して交互に連結された無端ループとして構成されている。

図１に示すように、各スプロケット１，２の本体部分１ａ，２ａの外周には、チエン３のピッチと対応したピッチで、複数ずつの歯１０，２０がそれぞれ等間隔に形成されている。チエン３は、図１および図２から理解できるように、一対の内リンクプレート３１の内側面３１ａ間の空間、または一対の外リンクプレート３２の内側面３２ａ間の空間に各スプロケット１，２の外周の歯１０，２０が突入するとともに、隣合う歯と歯の間に形成される歯間部１３，２３にチエン３の連結部のローラ３４が嵌まり込むようにしてスプロケット１，２と噛合している。歯間部１３，２３の底部は、ローラ３４の外径に対応する円弧状の歯底面１４，２４を形成しており、ローラ３４は歯間部１３，２３に若干の隙間をもって嵌まり込むように構成されている。なお、本実施形態では、小径スプロケット１および大径スプロケット２の歯数は、それぞれ１２個、１４個とされている。

図１に示すように、小径スプロケット１の歯１０は、小径スプロケット１に掛かるチエン３を大径スプロケット２に掛け変える（ダウンシフト）ための８個のダウンシフト歯１１と、小径スプロケット１に掛かるチエン３をさらに小径側に隣合うスプロケット（図示略）に掛け変える（アップシフト）ための４個のアップシフト歯１２とから構成されている。これらダウンシフト歯１１およびアップシフト歯１２は、連続して並ぶ２つのダウンシフト歯１１と、１つのアップシフト歯１２とが交互に並ぶように設けられている。ここで、連続して並ぶ２つのダウンシフト歯１１によりダウンシフト歯群１１Ａが構成されている。したがって、小径スプロケット１は、４つのダウンシフト歯群１１Ａを外周に均等に分散させて備えた構成である。

図１および図３に示すように、各ダウンシフト歯１１には、大径スプロケット２側と反対側の側面において切除部を設けることにより、駆動回転方向前方の歯底面１４から歯先面１１ａに至るまで連続して直線状に延びる段部１１ｂが設けられている。歯先面１１ａは、小径スプロケット１の軸線Ｘを中心とする部分円周面である。段部１１ｂは、小径スプロケット１の軸線Ｘと略平行な平面をなしているとともに、ダウンシフト歯１１の中心線Ｌ１に対して４５°〜５０°の範囲で傾斜している。ここで、図３に表われているように、歯先面１１ａにおける段部１１ｂ未形成領域が、駆動回転方向で０．２〜１．０ｍｍ残るのが好ましい。段部１１ｂよりも周方向外方の側面１１ｃは、小径スプロケット１の軸線Ｘと略直交する平面をなしている。図３によく表われているように、ダウンシフト歯１１の両側面から歯先面１１ａに繋がる部位に傾斜面１１ｄが設けられている。後述するアップシフト歯１２，２２およびダウンシフト歯２１のそれぞれも、ダウンシフト歯１１と同様の傾斜面１２ｄ，２２ｄ，２１ｄを有している（図４〜図６参照）。一般的に、スプロケットの歯先部分にはあらかじめこのような傾斜面が設けられているが、本発明は、傾斜面を有しない多段スプロケット装置にも適用可能である。

図１および図４に示すように、各アップシフト歯１２には、大径スプロケット２側の側面において切除部を設けることにより、駆動回転方向前方の歯底面１４から歯先面１２ａに至るまで連続して直線状に延びる段部１２ｂが設けられている。歯先面１２ａは、小径スプロケット１の軸線Ｘを中心とする部分円周面である。段部１２ｂは、小径スプロケット１の軸線Ｘと略平行な平面をなしているとともに、アップシフト歯１２の中心線Ｌ２に対して４５°〜５０°の範囲で傾斜している。ここで、図４に表われているように、歯先面１２ａにおける段部１２ｂ未形成領域が、駆動回転方向で０．２〜１．０ｍｍ残るのが好ましい。段部１２ｂよりも周方向外方の側面１２ｃは、小径スプロケット１の軸線Ｘと略直交する平面をなしている。

小径スプロケット１の厚みの一例を挙げると、本体部分１ａが２．０ｍｍ、各ダウンシフト歯１１の側面１１ｃを有する領域および各アップシフト歯１２の側面１２ｃを有する領域がそれぞれ１．０〜１．５ｍｍ程度である。

図１に示すように、大径スプロケット２の歯２０は、大径スプロケット２に掛かるチエン３をさらに大径側に隣合うスプロケット（図示略）に掛け変える（ダウンシフト）ための９個のダウンシフト歯２１と、大径スプロケット２に掛かるチエン３を小径スプロケット１に掛け変える（アップシフト）ための５個のアップシフト歯２２とから構成されている。これらダウンシフト歯２１およびアップシフト歯２２の大半は、連続して並ぶ２つのダウンシフト歯２１と、１つのアップシフト歯２２とが交互に並ぶように設けられている。ここで、連続して並ぶ２つのダウンシフト歯２１によりダウンシフト歯群２１Ａが構成されている。したがって、大径スプロケット２は、４つのダウンシフト歯群２１Ａを外周に略均等に分散させて備えた構成である。

図１および図５に示すように、各ダウンシフト歯２１には、小径スプロケット１側の側面において切除部を設けることにより、駆動回転方向前方の歯底面２４から歯先面２１ａに至るまで連続して直線状に延びる段部２１ｂが設けられている。歯先面２１ａは、大径スプロケット２の軸線Ｘを中心とする部分円周面である。段部２１ｂは、大径スプロケット２の軸線Ｘと略平行な平面をなしているとともに、ダウンシフト歯２１の中心線Ｌ３に対して４５°〜５０°の範囲で傾斜している。ここで、図５に表われているように、歯先面２１ａにおける段部２１ｂ未形成領域が、駆動回転方向で０．２〜１．０ｍｍ残るのが好ましい。段部２１ｂよりも周方向外方の側面２１ｃは、大径スプロケット２の軸線Ｘと略直交する平面をなしている。

図１および図６に示すように、各アップシフト歯２２には、小径スプロケット１側と反対側の側面において切除部を設けることにより、駆動回転方向前方の歯底面２４から歯先面２２ａに至るまで連続して直線状に延びる段部２２ｂが設けられている。歯先面２２ａは、大径スプロケット２の軸線Ｘを中心とする部分円周面である。段部２２ｂは、大径スプロケット２の軸線Ｘと略平行な平面をなしているとともに、アップシフト歯２２の中心線Ｌ４に対して４５°〜５０°の範囲で傾斜している。ここで、図６に表われているように、歯先面２２ａにおける段部２２ｂ未形成領域が、駆動回転方向で０．２〜１．０ｍｍ残るのが好ましい。段部２２ｂよりも周方向外方の側面２２ｃは、大径スプロケット２の軸線Ｘと略直交する平面をなしている。

大径スプロケット１の厚みの一例を挙げると、本体部分２ａが２．０ｍｍ、各ダウンシフト歯２１の側面２１ｃを有する領域および各アップシフト歯２２の側面２２ｃを有する領域がそれぞれ１．０〜１．５ｍｍ程度である。

上記の説明から理解できるように、小径スプロケット１のダウンシフト歯１１および大径スプロケット２のダウンシフト歯２１、ならびに小径スプロケット１のアップシフト歯１２および大径スプロケット２のアップシフト歯２２は、それぞれ同様の構成を有している。

次に、上述した多段スプロケット装置Ａの作用について図１および図７〜図１１を参照して説明する。

この多段スプロケット装置Ａにおいて、自転車の変速は、図示しないディレーラを作動させ、チエン３を所望のスプロケットに掛け変えることにより行なわれる。

まず、小径スプロケット１に掛かるチエン３を大径スプロケット２に掛け変える場合について説明する。小径スプロケット１に掛かるチエン３を大径スプロケット２に掛け変える際には、上記ディレーラは、小径スプロケット１に対応する位置から大径スプロケット２に対応する位置に移動する。そうすると、チエン３には大径スプロケット２側への押圧力が作用し、図７に示すように、チエン３は大径スプロケット２側に寄せられる。この状態で一対の内リンクプレート３１間にダウンシフト歯１１が突入すると、図１および図８に表われているように、ダウンシフト歯１１の側面１１ｃと小径スプロケット１側に位置する内リンクプレート３１の内側面３１ａとが摺接し、内リンクプレート３１の外縁３１ｂが段部１１ｂに支持される。ここで、段部１１ｂは駆動回転方向前方の歯底面１４から歯先面１１ａに至るまで連続して設けられているため、段部１１ｂに支持された内リンクプレート３１の後続部分（駆動回転方向後方寄り）は、歯先面１１ａよりも周方向外方へ突出するように持ち上げられ、図１および図７に示すように、後続するチエン３のリンクプレート３１，３２の外縁ないしローラ３４が大径スプロケット２の歯先面２１ａ，２２ａに乗り上げることが可能となる。そして、後続するリンクプレートと後続する歯とが噛合い、チエン３は大径スプロケット２に掛け変わる。このように、本実施形態によれば、チエン３を大径スプロケット２の歯先面１１ａに乗り上げさせてから掛け変えることができるため、従来技術とは異なり、チエン３を大径スプロケット２側に大きく撓ませておく必要がなく、チエン３の斜行角度が大きくなることがない。したがって、ダウンシフト時におけるチエンの変速操作性を向上させることができる。

ダウンシフト歯１１の段部１１ｂより周方向外方の側面１１ｃを有する領域の厚みは、小径スプロケット１の本体部分１ａの厚みよりも小さいが、この側面１１ｃを有する領域はダウンシフト歯１１の全領域に対して僅かであるため、チエン３との摺接による摩耗の影響を抑制することができる。また、本実施形態では、側面１１ｃを有する領域の厚み（１．０〜１．５ｍｍ）は、本体部分１ａの厚み（２．０ｍｍ）の１／２〜３／４とされている。したがって、側面１１ｃが摩耗しても、この部分の厚みが充分に確保されているため、摩耗によりダウンシフト歯１１が変形するといった不具合を抑制することができる。なお、実走行の際には、チエン３のローラ３４から伝達される駆動回転力は、各歯における駆動回転方向の後方面に掛かる。この後方面が形成された部分は、本体部分１ａと同じ厚みを有するため、歯の強度を維持するうえで従来製品よりも好適である。

また、チエン３は、内リンクプレート３１および外リンクプレート３２が交互に連結された構成であるが、上述したように段部１１ｂに支持され得るのは、内リンクプレート３１および外リンクプレート３２のうち、噛合い時におけるダウンシフト歯１１の側面１１ｃとの間隔が小さい内リンクプレート３１のみである。本実施形態では、各ダウンシフト歯群１１Ａにおいてダウンシフト歯１１が２つ連続して並ぶように設けられているため、両ダウンシフト歯１１のいずれか一方により内リンクプレート３１を持ち上げることができる。したがって、各ダウンシフト歯群１１Ａにおいて、チエン３の掛け変えを適正に行うことができる。

本実施形態では、各ダウンシフト歯１１における段部１１ｂより周方向外方の側面１１ｃは、小径スプロケット１の軸線Ｘと略直交する平面となっている。このことにより、ダウンシフト歯の段部より周方向外方の側面がスプロケットの軸線に対して傾斜している場合と比較すると、内リンクプレート３１の支持に寄与する段部の幅を有効に確保することができるため、内リンクプレート３１の外縁３１ｂをダウンシフト歯１１の段部１１ｂに確実に支持するうえで好適である。

本実施形態では、段部１１ｂは直線状に延びているので、段部１１ｂを設けるためにダウンシフト歯１１の側面を切削する場合、切削作業の簡素化を図ることができる。

本実施形態では、小径スプロケット１は外周に均等に分散された４つのダウンシフト歯群１１Ａを備えており、これらダウンシフト歯群１１Ａのそれぞれにおいて小径スプロケット１に掛かるチエン３が大径スプロケット２に掛け変わることが可能となるため、迅速にチエン３を掛け変えることができる。また、小径スプロケット１から大径スプロケット２への変速操作が繰り返されると、チエン３の掛け変えは、ダウンシフト歯群１１Ａのぞれぞれのダウンシフト歯１１において分散して行なわれる。したがって、本実施形態によれば、従来技術とは異なり、特定の歯だけ摩耗が促進されてしまうことはなく、その結果、歯の強度は全体として適切に維持され、多段スプロケット装置Ａの長寿命化を図ることができる。

次に、大径スプロケット２に掛かるチエン３を小径スプロケット１に掛け変える場合について説明する。大径スプロケット２に掛かるチエン３を小径スプロケット１に掛け変える際には、図示しないディレーラは、大径スプロケット２に対応する位置から小径スプロケット１に対応する位置に移動する。そうすると、チエン３には小径スプロケット２側への押圧力が作用し、図１０に示すように、チエン３は小径スプロケット１側に寄せられる。この状態で一対の内リンクプレート３１間にアップシフト歯２２が突入すると、図９および図１１に表われているように、アップシフト歯２２の側面２２ｃと大径スプロケット２側に位置する内リンクプレート３１の内側面３１ａとが摺接し、内リンクプレート３１の外縁３１ｂが段部２２ｂに支持される。ここで、段部２２ｂは駆動回転方向前方の歯底面２４から歯先面２２ａに至るまで連続して設けられているため、段部２２ｂに支持された内リンクプレート３１の後続部分（駆動回転方向後方寄り）が歯先面２２ａよりも周方向外方へ突出するように持ち上げられる。そして、図９および図１０に示すように、後続するチエン３のリンクプレート３１，３２の外縁ないしローラ３４が大径スプロケット２の歯先面２１ａ，２２ａに乗り上げることにより、大径スプロケット２からチエン３を離脱させることができる。こうして離脱したチエン３の後続部分が、ディレーラを介して付与されるテンションにより小径スプロケット１上に落としこまれ、その結果、チエン３は、小径スプロケット１に掛け変わる。このように、大径スプロケット２に掛かるチエン３を小径スプロケット１に掛け変える場合においても、チエン３を円滑に掛け変えることができる。

アップシフト歯２２の段部２２ｂより周方向外方の側面２２ｃを有する領域の厚みは、大径スプロケット２の本体部分２ａの厚みよりも小さいが、この側面２２ｃを有する領域はアップシフト歯２２の全領域に対して僅かであるため、チエン３との摺接による摩耗の影響を抑制することができる。また、本実施形態では、側面２２ｃを有する領域の厚み（１．０〜１．５ｍｍ）は、本体部分２ａの厚み（２．０ｍｍ）の１／２〜３／４とされている。したがって、側面２２ｃが摩耗しても、この部分の厚みが充分に確保されているため、摩耗によりアップシフト歯２２が変形するといった不具合を抑制することができる。

本実施形態では、各アップシフト歯２２における段部２２ｂより周方向外方の側面２２ｃは、大径スプロケット２の軸線Ｘと略直交する平面となっている。このことにより、アップシフト歯の段部より周方向外方の側面がスプロケットの軸線に対して傾斜している場合と比較すると、内リンクプレート３１の支持に寄与する段部の幅を有効に確保することができるため、内リンクプレート３１の外縁３１ｂをアップシフト歯２２の段部２２ｂに確実に支持するうえで好適である。

以上、スプロケット１，２間でチエン３を掛け変える場合について説明したが、他のスプロケット間においても上述したのと同様にしてチエン３を掛け変えることができる。

たとえば、大径スプロケット２に掛かるチエン３をさらに大径側に隣合うスプロケット（図示略）に掛け変える場合には、両スプロケットの関係において、大径スプロケット２は小径スプロケットとして機能する。すなわち、大径スプロケット２のダウンシフト歯２１は、上述したように小径スプロケット１のダウンシフト歯１１と同様の構成を有するため、小径スプロケット１に掛かるチエン３を大径スプロケット２に掛け変える場合について上述した小径スプロケット１のダウンシフト歯１１と同様に機能する。したがって、大径スプロケット２に掛かるチエン３をさらに大径側に隣合うスプロケットに円滑に掛け変えることができる。もちろん、大径スプロケット２に掛かるチエン３をさらに大径側に隣合うスプロケットに掛け変える場合においても、小径スプロケット１に掛かるチエン３を大径スプロケット２に掛け変える場合について上述した作用効果と同様の作用効果を奏することができる。

また、小径スプロケット１に掛かるチエン３をさらに小径側のスプロケット（図示略）に掛け変える場合には、両スプロケットの関係において、大径スプロケット１は大径スプロケットとして機能する。すなわち、小径スプロケット１のアップシフト歯１２は、上述したように大径スプロケット２のアップシフト歯２２と同様の構成を有するため、大径スプロケット２に掛かるチエン３を小径スプロケット１に掛け変える場合について上述した大径スプロケット２のアップシフト歯２２と同様に機能する。したがって、小径スプロケット１に掛かるチエン３をさらに小径側に隣合うスプロケットに円滑に掛け変えることができる。もちろん、小径スプロケット１に掛かるチエン３をさらに小径側に隣合うスプロケットに掛け変える場合においても、大径スプロケット２に掛かるチエン３を小径スプロケット１に掛け変える場合について上述した作用効果と同様の作用効果を奏することができる。

ところで、チエンは内リンクプレートと外リンクプレートの２種類のリンクプレートが交互に連結されている。ここで、１枚のスプロケットに具備された歯のうち、任意に選択した２つの歯に着目すると、相互に偶数個隔てられた歯には同じ種類のリンクプレートが噛合い、相互に奇数個隔てられた歯には異なる種類のリンクプレートが噛合うことになる。その一方、特定の１つの歯に着目すると、スプロケットの歯数が偶数個の場合にはスプロケットが回転しても常に同じ種類のリンクプレートが噛合うが、スプロケットの歯数が奇数個の場合にはスプロケットが一回転するごとに異なる２種類のリンクプレートが交互に噛合うことになる。

本実施形態において、小径スプロケット１には、２つの連続するダウンシフト歯１１で構成された４つのダウンシフト歯群１１Ａと、４つのアップシフト歯１２とが交互に規則的に並ぶように設けられている。各ダウンシフト歯群１１Ａの両隣のアップシフト歯１２に着目すると、両アップシフト歯１２は３つ（奇数個）隔てて設けられているため、両アップシフト歯１２のいずれか一方とチエン３の内リンクプレートとが噛合う。したがって、両アップシフト歯１２のいずれか一方により、小径スプロケット１に掛かるチエン３をさらに小径側に隣合うスプロケットに掛け変えることができる。これらのことより、２つ以上の連続して並ぶダウンシフト歯で構成されたダウンシフト歯群を挟むようにアップシフト歯を間欠的に配列するにあたり、本実施形態のように、各ダウンシフト歯群を２つのダウンシフト歯で構成し、アップシフト歯を３つ隔てられるように規則的に設けておくと、ダウンシフト歯およびアップシフト歯が最も効率的に変速操作に寄与することが理解できよう。したがって、本実施形態によれば、各ダウンシフト歯群１１Ａによるダウンシフト時の迅速な変速を実現しつつ、アップシフト歯１２による変速の機会を効率よく確保し、アップシフト時の変速についても迅速化を図ることができる。また、スプロケットの歯数が３の倍数以外の場合でも、本実施形態における大径スプロケット２のように、２つの連続するダウンシフト歯１１で構成されたダウンシフト歯群１１Ａと、アップシフト歯１２とが可能な限り交互に並ぶように設けておけば、上記と同様の迅速な変速が可能となる。

図１２は、本発明に係る多段スプロケット装置の他の例を示している。同図に示された多段スプロケット装置においては、ダウンシフト歯およびアップシフト歯の形状が上記実施形態におけるものと異なっており、ここでは、小径スプロケットに設けられたダウンシフト歯１１’について説明する。なお、同図においては、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付しており、その説明を省略する。

ダウンシフト歯１１’においては、駆動回転方向前方の歯底面１４から歯先面１１ａに至るまで連続して延びる段部１１ｂ’が設けられている。この段部１１ｂ’は、チエン３の内リンクプレート３１の外縁３１ｂの形状と対応した凸湾曲形状とされており、この点において上記実施形態におけるダウンシフト歯１１とは異なっている。

本実施形態によれば、内リンクプレート３１の外縁３１ｂは段部１１ｂ’にフィットするため、チエン３を掛け変える際には、段部１１ｂ’の略全面で内リンクプレートの外縁を支持することができる。したがって、より円滑にチエンを掛け変えることができる。他のダウンシフト歯およびアップシフト歯についても、本実施形態のダウンシフト歯１１’と同様の構成とすることにより、より円滑にチエンを掛け変えることができる。

以上、本発明の具体的な実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々な変更が可能である。

上記実施形態では、スプロケットに含まれるすべての歯をダウンシフト歯またはアップシフト歯のいずれかで構成したが、チエンの掛け変えに寄与しない通常の歯を含む構成であってもよい。また、ダウンシフト歯およびアップシフト歯の配列も上記実施形態に限定されるものではなく、たとえば、ダウンシフト歯群は、３枚以上の連続して並ぶダウンシフト歯で構成されていてもよい。さらに、ダウンシフト歯およびアップシフト歯は、チエンのリンクプレートの外縁を段部で支持可能なものであればよく、その材質、形状およびサイズなども特に限定されるものではない。

本発明に係る自転車用多段スプロケット装置では、最小径のスプロケットにおける変速操作は最小径のスプロケットに掛かるチエンをその大径側に隣合うスプロケットに掛け変える（ダウンシフト）場合に限られるため、最小径のスプロケットは、アップシフト歯を設けない構成とすればよい。また、これと同様の理由により最大径のスプロケットは、ダウンシフト歯を設けない構成とすればよい。

本発明に係る自転車用多段スプロケット装置は、すべてのスプロケットが一体的に並設された構成であればよく、鍛造などによりあらかじめ一体形成されたもの、あるいはスペーサなどの支持体に各スプロケットを一体的に固着したもののいずれであってもよい。

また、本発明に係る自転車用多段スプロケット装置の具体的な形状や材質なども限定されるものではない。

本発明の実施形態に係る多段スプロケット装置を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る多段スプロケット装置とともに使用されるチエンの一部を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 小径スプロケットのダウンシフト歯を示す図であり、（ａ）は大径スプロケット側の側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は大径スプロケット側と反対側の側面図である。 小径スプロケットのアップシフト歯を示す図であり、（ａ）は大径スプロケット側の側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は大径スプロケット側と反対側の側面図である。 大径スプロケットのダウンシフト歯を示す図であり、（ａ）は小径スプロケット側と反対側の側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は小径スプロケット側の側面図である。 大径スプロケットのアップシフト歯を示す図であり、（ａ）は小径スプロケット側と反対側の側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は小径スプロケット側の側面図である。 多段スプロケット装置の作用を説明するための図１のＶＩＩ−ＶＩＩ方向矢視図である。 図７の要部拡大図である。 多段スプロケット装置の作用を説明するための側面図である。 図９のＸ−Ｘ方向矢視図である。 図１０の要部拡大図である。 本発明に係る多段スプロケット装置の他の例を示す側面図である。

符号の説明

Ａ 多段スプロケット装置
１ 小径スプロケット
１ａ 本体部分（小径スプロケットの）
２ 大径スプロケット
１１ ダウンシフト歯
１１Ａ ダウンシフト歯群
１１ａ 歯先面
１１ｂ 段部
１１ｃ 側面（段部より周方向外方の）
１２ アップシフト歯
１２ａ 歯先面
１２ｂ 段部
１２ｃ 側面（段部より周方向外方の）
１４ 歯底面

Claims (8)

1. 外周に複数の歯を有する少なくとも１枚の大径スプロケットと、外周に上記大径スプロケットの歯数より少ない複数の歯を有する少なくとも１枚の小径スプロケットとを備える自転車用多段スプロケット装置であって、
   上記小径スプロケットは、少なくとも２つ以上の連続して並ぶダウンシフト歯から構成されるダウンシフト歯群を備え、
   上記各ダウンシフト歯は、上記大径スプロケット側と反対側の側面において切除部を設けることにより駆動回転方向前方の歯底面から連続して歯先面に至る段部が設けられていることを特徴とする、自転車用多段スプロケット装置。
2. 各ダウンシフト歯における上記段部より周方向外方の側面は、上記小径スプロケットの軸線と略直交する平面となっている、請求項１に記載の自転車用多段スプロケット装置。
3. 上記段部は、直線状に延びている、請求項１または２に記載の自転車用多段スプロケット装置。
4. 上記段部は、チエンのリンクプレートの外縁と対応した凸湾曲状に延びている、請求項１または２に記載の自転車用多段スプロケット装置。
5. 上記段部より周方向外方の厚みは、上記小径スプロケットの本体部分の厚みの１／２〜３／４とされている、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の自転車用多段スプロケット装置。
6. 上記小径スプロットは、複数の上記ダウンシフト歯群を備える、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の自転車用多段スプロケット装置。
7. 上記小径スプロケットは、複数のアップシフト歯を備えており、
   上記各アップシフト歯は、上記大径スプロケット側の側面において切除部を設けることにより駆動回転方向前方の歯底面から連続して歯先面に至る段部が設けられている、請求項６に記載の自転車用多段スプロケット装置。
8. 上記複数のダウンシフト歯群は、それぞれ２つのダウンシフト歯で構成されており、
   上記小径スプロケットには、上記ダウンシフト歯群と上記アップシフト歯が交互に並んで設けられている、請求項７に記載の自転車用多段スプロケット装置。

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