JP2006523578A

JP2006523578A - 自転車変速機および他の原動機用のスプロケット群

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Publication number: JP2006523578A
Application number: JP2006510063A
Authority: JP
Inventors: チャッティン，ジェシー，アール．
Original assignee: チャッティンクラスターコープ．
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2004-04-16
Publication date: 2006-10-19
Also published as: US20040259675A1; CN1833121A; CA2522676A1; EP1638834A2; WO2004094217A3; WO2004094217A2; US20040209721A1; AU2004232947A1; US7128672B2

Abstract

本発明は、自転車変速機および他の原動機のチェーンの脱線を促進するためのスプロケットアセンブリを含む。本発明の第１実施形態は、相互に軸方向かつ同心的に位置決めされた少なくとも２つのスプロケットを備えたスプロケットギアに関連する。各スプロケットは非円形であり、少なくとも１つの長い半径と少なくとも１つの短い半径とを設けている。スプロケットは、相互に隣接して軸方向に整列しているため、１つのスプロケットの短い半径が、隣接するスプロケットの上記長い半径と軸方向にほぼ整列し、ほぼ長さが等しくなる。本発明の第２実施形態は、相互に１つずつ、ずらして配置した歯を設けた２つのスプロケットを備えるスプロケットアセンブリを提供する。これにより、大きなスプロケットと小さなスプロケットの間の位相関係を変更することなく、小さいスプロケットの歯とチェーンの間の関係を変更して、これらの歯を係合させることが可能になる。これにより、先行のスプロケットからチェーンが解除されるよりはるか以前に、駆動負荷を受け入れ側スプロケットへ完全に伝播される。したがって、実用上の目的において、このチェーンを移動させる方法を同期シフトとして考慮することができる。

Description

本発明は、自転車用の他段式スプロケットアセンブリに関する。より詳細には、本発明は、チェーン脱線中に、ある１つのスプロケットから隣接したスプロケットへのチェーンの動きを、滑らかなシフトを提供しながら促進するスプロケットアセンブリに関する。

一般に、自転車ギアシフト機構は２組のスプロケットと、一方のスプロケットから他方のスプロケットへ動作を伝播するべく２組のスプロケットと相互接続したスプロケットチェーンとによって構成されている。スプロケットの組の各々には、多様な個数の歯を具備したギアが設けられている。自転車のギア変更工程は、スプロケットチェーンを一方のスプロケットから他方のスプロケットへ移動するべく作動させるために、変速機ケーブルを引く動作によって得られる。

多段変速機機構により、運転者はチェーンを、スプロケットの各組のスプロケットから異なる組のスプロケットへと選択的に移動することができるようになる。これにより、運転者は、現在の乗車状況に最適なギア比率を選択できるようになる。

１つのスプロケットから隣接したスプロケットへのチェーンの脱線を改善する多くの試みがなされてきた。現在、多くのタイプの変速機が、自転車の速度を変更するべく、チェーンを１つのスプロケットから別の隣接するスプロケットへ選択的に移動させるためのスプロケットアセンブリおよび多段変速機を採用している。

基本的に、多段変速機は、スプロケットアセンブリに最も近い場所に在るチェーンに力を発することで、チェーンを隣接するスプロケットと強制的に整列させるよう機能する。１つのスプロケットから別のスプロケットへの脱線の際に、チェーンが１つのスプロケットの歯から強制的に外され、隣接するスプロケットの歯の上に移動される。チェーンは、１回の回転終了時には１つのスプロケットから完全に脱線して、隣接するスプロケット周囲に完全に係合しており、これによって隣接するスプロケットへの脱線が完了する。

スプロケットアセンブリおよび多段変速機は、自転車業界において世界中で受け入れられている。しかし、チェーンが１つのスプロケットから隣接するスプロケット上へ強制的に移動される際に、隣接するスプロケットの歯が完全に係合していない場合には、脱線の際にチェーンが滑落してしまう可能性があることも公知である。シフティングの際におけるチェーンの滑落は、自転車運転者が調子を崩す原因となるため非常に望ましくない。さらに、パワーストローク時のチェーン滑落の場合、自転車運転者が自転車への制御を失う場合があり、さらには事故を引き起こす可能性がある。

現在使用可能な多段変速機システムの欠点は、例えば運転者が登坂している際に、常に負荷下で滑らかにシフトを行うことができないことである。いくつかの多段式変速機タイプのマルチスピード変速機におけるさらなる欠点は、一般に、スプロケットの組の１つにおいて隣接したスプロケット間でチェーンをシフトするために非常に強い力を要することである。そのため、例えばコンピュータ制御された作動装置によりシフトを制御することで、シフト機能を自動化することが望ましい場合には、作動装置がこの必要な力を供給できることが必要である。そうなると、高価かつ消費電力の高い作動装置が必要となる。これが、電子制御された自動多段式変速機タイプの変速機が幅広く受け入れられていない理由である。

従来技術の主な問題は、従来型の可変速自転車が、チェーンシフト工程の設計を考慮せずに、従来型の単速度自転車のスプロケットを使用する点である。換言すれば、ギア変更が進行中である際に、スプロケットチェーンが無作為に他のスプロケットと係合する。その結果、従来型可変速自転車のギア変更の成功率は比較的低い。一方、速度変更処理が遅い上に、動作感の滑らかさに欠ける。これらの欠点を鑑みて、自転車ギア変更の進行中におけるスプロケットチェーンとスプロケットの係合の正確な実施を求めて、可変速自転車のスプロケット構造に様々な改善が近年、行われてきた。

Ｎａｇａｎｏへの米国特許第５、１９２、２４８号、「Ｍｕｌｔｉ−ＳｔａｇｅＳｐｒｏｃｋｅｔＡｓｓｅｍｂｌｙｆｏｒＢｉｃｙｃｌｅ」は、変形歯または固定歯等の係合歯の高さの低減を利用する発明を開示している。固定点ギアの変更は、中間歯をリレー係合させる手段によって得られる。しかし、この設計はコスト高であり、歯の縦割れによって歯の強度も低減し、さらに安全性にも悪影響が生じてしまう。

Ｎａｇａｎｏへの米国特許第５、４１３、５３４号、「ＣｈａｉｎＳｈｉｆｔＡｉｄｉｎｇＳｔｒｕｃｔｕｒｅｆｏｒＢｉｃｙｃｌｅＳｐｒｏｃｋｅｔ」は、ギア変更実行時にスプロケットチェーンのくびれ部分を支える支持突起部を設けていることで、スプロケットチェーンが係合歯に到達する前に落下することで起こるチェーンシフトの失敗を回避するギア変更経路を開示している。

Ｎａｇａｎｏへの米国特許第５、０８５、６２１号、「Ｍｕｌｔｉ−ＳｔａｇｅＳｐｒｏｃｋｅｔａｓｓｅｍｂｌｙｆｏｒＢｉｃｙｃｌｅ」は、ギア変更が成功する確率を向上させるべく、外部チェーン板を変更するスプロケットを回避するため、また、スプロケットチェーンのくびれ部分を支えるための、傾斜を与えた窪みのポケットの設計を設けたスプロケットを開示している。

この従来技術はさらに、「可変直径スプロケット」を備えた変速機の使用を教示している。例えば、Ｈｕｆｓｃｈｍｉｄへの米国特許第４、６３４、４０６号、「ＭｕｌｔｉｐｌｅＳｐｅｅｄＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｆｏｒＢｉｃｙｃｌｅｓ」は、スプロケットの前部グループと後部グループの一つが区画化されたスプロケットで交換される変速機を開示している。この区画化されたスプロケットは、チェーンと係合する半径方向へ移動可能な区画を多数備えている。これらの区画を内方または外方へ移動させることにより、区画化されたスプロケットの効果的な直径を変更することで、変速機のギア比率を変更することができる。

残念ながら、この変速機は、構造が複雑で、重過ぎ、非効率的であり、さらに低電力作動装置との自動化に適していないため、市場において受け入れられなかった。

さらに、この従来技術は、１つのスプロケットから隣接するスプロケットへのチェーンの脱線を促進するための、様々なタイプのギア歯構造および配置を教示している。このような特許に見られるように、歯の構造が、１つのスプロケットから隣接するスプロケットへの脱線をさらに容易化するべく、チェーンが軸方向側方へ捻転できるよう最適化されてきた。さらに、スプロケット上における歯の位置も、脱線を促進するよう同様に最適化されてきた。例えば、脱線を促進する「欠損」歯の構造が知られているが、この「欠損」歯空間により、隣接するスプロケットの歯がチェーンを滑落なく、より容易に掴持することが可能になっている。Ｔｅｒａｄａへの米国特許第４、３４８、２００号、「Ｍｕｌｔｉ−ｓｐｅｅｄＳｐｒｏｃｋｅｔａｓｓｅｍｂｌｙｆｏｒａＢｉｃｙｃｌｅ」は、「欠損」歯の地点において半径を短縮した、または窪みを設けた「欠損」歯構造を開示している。短縮した半径内、または窪み内に歯を配置し、このような窪み内に配置された歯の手段によって、１つのスプロケットから隣接するスプロケットへのチェーンのギアシフトを促進している。

Ｍｕへの米国特許第５、１９２、２４９号、「Ｍｕｌｔｉ−ＳｔｅｐＢｉｃｙｃｌｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＳｐｒｏｃｋｅｔＡｓｓｅｍｂｅｌｙ」は、多段式変速機スプロケットアセンブリを開示しており、これは、大型スプロケットアセンブリ、中型スプロケットアセンブリ、小型スプロケットアセンブリを具備している。中型スプロケットアセンブリは、所定の歯の頂面に第１窪みと共に設けられており、さらに、所定の歯の逆回転方向に沿った複数の隣接した歯の後面に配置されたチェーン案内窪みを備えている。大型スプロケットアセンブリは、その所定数設けられた歯の頂面に、第２窪みが中間スプロケットアセンブリのチェーン案内窪みと適所にて逆回転方向において関連した状態で、第２窪みと共に設けられている。このスプロケットチェーンは、中間スプロケットアセンブリの第１窪みとチェーン案内窪みのために、小型スプロケットアセンブリから中間スプロケットアセンブリへ高速でシフトすることができる。大型スプロケットアセンブリの第２窪みは、変速機工程の進行中に、スプロケットチェーンによる大型スプロケットアセンブリの機械的干渉を排除するために、スプロケットチェーンの偏向を回避するべく機能する。

ＭＵ特許により呈された欠点は、チェーンが常に歯と係合せず、窪みが重なり合わないために、チェーンの滑落が生じることである。

最後に、本願明細書中で援用により採用している、本発明の発明者への米国特許第６、２９３、８８４号、「ＣｌｕｓｔｅｒＳｐｒｏｃｋｅｔｆｏｒＢｉｃｙｃｌｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓａｎｄＯｔｈｅｒＰｒｉｍｅＭｏｖｅｒｓ」は、相互に隣接した段階的に寸法が増加する複数のスプロケットを具備し、直径が増加するスプロケットアセンブリを画定するマルチスプロケットアセンブリを開示している。
米国特許第５、１９２、２４８号米国特許第５、４１３、５３４号米国特許第５、０８５、６２１号米国特許第４、６３４、４０６号米国特許第４、３４８、２００号米国特許第５、１９２、２４９号米国特許第６、２９３、８８４号

Ｃｈａｔｔｉｎ特許によって示される欠点は、集団システムが、１つのスプロケットから隣接するスプロケットへのチェーンの滑らかな脱線を提供しない点である。

上述の説明にて前述したスプロケットアセンブリは、業界において、脱線中における滑落の問題に対して何らかの解決法を提供するものとして知られているが、しかし、それにも拘らず、多段側変速機業界では、１つのスプロケットから隣接するスプロケットへのチェーンの脱線を最適化する形状を備えた集団スプロケットへの必要性は非常に高い。

合理的に軽量でありながら合理的に堅牢で、製造コストが合理的に安価であり、１つの比率から別の比率へ容易にシフトできる、合理的に単純な可変比率のスプロケット群が必要とされる。

本発明の或る目的は、１つのスプロケットから隣接するスプロケットへのチェーンの脱線を最適化する形状のスプロケットアセンブリを提供することである。

本発明の別の目的は、１つのスプロケットから別のスプロケットへのチェーンの移動を、静かで、安全で、滑らかに促進するにより、チェーンと新しく選択したスプロケットとを可能な限り迅速に係合させることである。

本発明のさらに別の目的は、合理的に軽量で、製造コストが合理的に安価であり、同時に、１つのスプロケットから隣接するスプロケットへのチェーンの脱線を促進するスプロケットアセンブリを提供することである。

本発明のさらに別の目的は、大きなスプロケット車輪から小さなスプロケット車輪へのチェーンのシフトを促進し、また、小さなスプロケット車輪から大きなスプロケット車輪へチェーンをシフトする際には負荷下でシフトを行うシフト補助を備えたスプロケットアセンブリを提供することである。

本発明のさらに別の目的は、大規模な変更を加えることなく、既存の自転車への組み込みが可能なスプロケットアセンブリを提供することである。

本発明の第１の好ましい実施形態は、
円周と、
前面と、
後面とを備えており、
上記前面の少なくとも第１円周区画からギア歯が軸方向に突出しており、また、上記前面の少なくとも第２円周区画にはギア歯が設けられておらず：
前面の少なくとも第２区画における上記後面円周からギア歯が軸方向に突出しており、前面の少なくとも第１円周区画における後面円周からはギア歯が突出していないスプロケットを考慮する。

本発明によるスプロケットは、スプロケットの厚さがギア歯の厚さの２倍に等しい。スプロケットの厚さは２〜２．５ｍｍである。

さらに、本発明によるスプロケットは、スプロケット上で均等に離間した４つのチェーン案内窪みをさらに備えている。チェーン案内窪みは、スプロケットの前面と後面の間で交互に位置決めされている。

スプロケットの前面のチェーン案内窪みは、前面の第２円周区画に配置されており、また、スプロケットの後面のチェーン案内窪みは、前面の第１円周区画に配置されている。

少なくともスプロケットの長い半径におけるチェーン案内窪みが、スプロケットの同じ面に配置されており、また、少なくともスプロケットの短い半径におけるチェーン案内窪みが、スプロケットの同じ面に配置されている。

さらに、本発明の第１の好ましい実施形態は、スプロケットアセンブリであり：
相互に軸方向および同軸的に位置決めされた少なくとも２つのスプロケットを組み合わせで備えており；
上記スプロケットが、少なくとも１つの長い半径と少なくとも１つの短い半径を設けた非円形であり；さらに、
スプロケットが相互に隣接して軸方向に整列しているため、上記スプロケットの上記短い半径が、隣接するスプロケットの上記長い半径と軸方向にほぼ整列し、またこれとほぼ長さが等しく；
各スプロケットが、
円周と、
前面と、
後面とを備えており、
上記前面の少なくとも第１円周区画からギア歯が軸方向に突出しており、また、上記前面の少なくとも第２円周区画にはギア歯が設けられておらず：
前面の少なくとも第１区画における上記後面円周からギア歯が軸方向に突出しており、前面の少なくとも第２円周区画における後面円周からはギア歯が突出していない。

常にチェーンをシステムと係合した状態に維持するために、隣接したスプロケットのチェーン案内窪みどうしが重なり合っている。

少なくとも２つのスプロケットは、スプロケットの長い半径のチェーン案内窪みが、隣接するスプロケットの長い半径のチェーン案内窪みに対して９０°の角度で後退する形で車軸Ｘ上に軸方向に位置決めされている。

さらに、少なくとも２つのスプロケットは、１つのスプロケットの後面のチェーン案内窪みが、隣接したスプロケットの前面のチェーン案内窪みと対向する形で、また、後面のチェーン案内窪み部分は隣接するスプロケットの前面の非チェーン案内窪み部分と係合しない形で車軸Ｘ上に配置されている。

本発明の第２の好ましい実施形態はスプロケットを考慮するが、このスプロケットは：
中心部を設けた本体と、円周と、内側部と、外側部と、および、スプロケット本体の外円周から半径方向かつ外方に延びた複数の円周上で離間した歯とを備えており、ここで、歯の各々は先端と基部を含み；
中心部は、少なくとも３つの係合窪みを含み；
本体の外側部は、窪んだ面と、選択的に少なくとも２つの上昇した面とを含み、さらに；
上昇した面の各々が、各歯の先端から歯の基部の下へと延び、また、上記外側部の少なくとも第１円周区画から突出しており、少なくとも上記外側部の第２円周区画には上昇した面が設けられておらず；さらに、
本体の内側部には上昇した面が設けられていない。

さらに、第２実施形態は新規設計の一体型スペーサを含み、この一体型スペーサは：
隆起部分と；
リング部分とを備えており；
リング部分が、隆起部分と同心の円上に配置されているが、その円周が隆起部分よりも大きく；
隆起部分が外周、内周、前面、後面を含んでおり；
内周が、係合チャネルと、軸方向に延びた係合突起部とを含んでおり；さらに、
外周が少なくとも３つの突起部を含んでいる。

最後に、第２実施形態は、本発明の第２実施形態によるスプロケットとスペーサを備えたスプロケットアセンブリに関する。

本発明の第２実施形態による新規設計のスプロケットおよびスペーサの利点の１つは、各々のスプロケットがアセンブリ内で独立して移動することで、１つのスプロケットから次のスプロケットへチェーンを移動させている際にチェーンリンクと合致する点である。

本発明の第２実施形態による新規設計のスプロケットおよびスペーサの別の利点は、スプロケットアセンブリが、歯を１つ未満の歯で相互に置き換えたスプロケットを備えているため（不均等な寸法のスプロケットに隣接した均等な寸法のスプロケット）、大きなスプロケットと小さいスプロケットとの位相関係を変更することなく、小さいスプロケットの歯とチェーンの間の関係を変更して、これらの歯を係合させることができ、これにより、チェーンの移動を同期シフトと考慮できる点である。

本発明の技術への貢献をより完全に理解できるようにするべく、以降の本発明の詳細な説明の理解をより深める目的で、前述では本発明のより関連的で重要な特徴をかなり幅広く略述した。これ以降では、本発明の特許請求項の課題を形成する本発明のさらなる特徴について説明する。当業者は、開示された概念および特定の実施形態を、本発明の同一の目的を実施する別の構造に変更する、または別の構造を設計する際の基本として容易に利用できることを理解するはずである。さらに、当業者は、このような同等構造は、付属の特許請求項で述べられているとおりの本発明の精神および範囲から逸脱しないものでなければならない旨を理解するはずである。

本発明は、本発明の発明者への米国特許第６、２９３、８８４号に開示された技術に対して著しい向上をもたらすものであり、該開示は本願明細書中において参照によって援用されている。

本発明を要約すると、本発明は、直径が増大するスプロケットアセンブリを画定するべく、相互に隣接して配置された段階的に大きさの異なる複数のスプロケットを設ける多段式スプロケットアセンブリを備えている。自転車または他の原動機とに関連した使用において、チェーンを或るスプロケットから隣接したスプロケットへ強制的に脱線させる多段変速機または他の機構が提供される。

チェーンは、或るスプロケットから脱線すると、隣接するスプロケットの歯と係合し、次に、回転動作によって引かれることで、１回転完了時に、１つのスプロケットから隣接するスプロケットへと完全に脱線する。

（第１の好ましい実施形態）
図１〜図３は、本発明のスプロケットアセンブリ１０の第１実施形態を示す。スプロケットアセンブリは、各々が隣接して位置決めされるよう車軸Ｘ上に軸方向に位置決めされた複数のスプロケットＳ_１〜６を備えている。本発明のスプロケットアセンブリ１０では、スプロケットアセンブリを組み込む自転車または他の原動機に求められる変速機構成（例えば１８変速式または２１変速式）によって、スプロケットの数を増減できることが理解されるだろう。図示してはいないが、本発明のスプロケットアセンブリ１０は、チェーンおよび多段変速機（図示せず）と共に使用することができ、この場合、多段式変速機は、１つのスプロケット周囲のチェーンを隣接するスプロケットアセンブリ１０のスプロケットへと脱線させるべく機能する。本発明の精神および範囲から逸脱しない限り、多くのタイプの多段式変速機を本発明のスプロケットアセンブリ１０と共に採用することができる。本発明は、まず、少なくとも１つの短い半径と、少なくとも１つの長い半径とを有する非円形形状のスプロケットの使用について考える。短い直径を形成する２つの短い半径と、長い直径を形成する２つの長い半径とが存在する。短い半径と長い半径は、１つのスプロケットの短い半径長さが隣接するスプロケットの長い半径とほぼ等しくなるように、またはより適度に若干短くなるような寸法になっている。さらに、本発明の原理によれば、個々のスプロケットＳ_１〜６は、スプロケットアセンブリ１０が取り付けられている車軸Ｘ上で軸方向に、１つのスプロケットの長い半径が軸方向に整列するか、または隣接するスプロケットの短い半径よりも短くなる位置において整列されている。

本発明によるスプロケットは、相互に隣接して軸方向に整列しているため、１つのスプロケットの短い半径が、隣接するスプロケットの長い半径と軸方向に整列するか、またはこれと長さがほぼ等しくなる。例えば、楕円形の形状では、隣接するスプロケットの短い直径が、隣接するスプロケットの長い直径と軸方向に整列するか、またはこれと長さがほぼ等しくなる。

１つのスプロケットの短い半径が隣接するスプロケットの長い半径と整列することで、関連する短い半径および長い半径が相互にほぼ整列し、長さがほぼ等しくなる地点において、１つのスプロケットから隣接するスプロケットへのチェーンの脱線が促進される。この脱線は、スプロケットが該して円形であり、異なる直径を有する従来技術のスプロケットアセンブリにおいてそうであるように、隣接するスプロケットが上に係合しているスプロケットから半径方向外方または内方へチェーンが移動する必要がないという事実によって達成される。脱線の際にチェーンを半径方向外方または内方へ移動する必要がないため、チェーンは、関連する隣接するスプロケットの長い直径および短い直径がほぼ等しい時点において、隣接するスプロケットへ容易に移動することができる。

図１は、６個のスプロケットを備えたスプロケットアセンブリ１０を示しており、６個のスプロケットの各々は偏心的な楕円形状をしており、これにより前述の関係において、隣接するスプロケットの直径が少なくとも５つの位置における長さとほぼ等しくなる。例えば、図２に示すように、スプロケットＳ_２、Ｓ_４の短い直径Ｓ_２Ｓ、Ｓ_４Ｓは、関連する隣接するスプロケットＳ_３、Ｓ_５の長い直径Ｓ_３Ｌ、Ｓ_５Ｌの各々とほぼ等しいか、または適度に若干長い。同様に、図３に示すように、スプロケットＳ_１、Ｓ_３、Ｓ_５の短い直径Ｓ_１Ｓ、Ｓ_３Ｓ、Ｓ_５Ｓは、スプロケットＳ_２、Ｓ_４、Ｓ_６の長い直径Ｓ_２Ｌ、Ｓ_４Ｌ、Ｓ_６Ｌの各々とほぼ等しいか、または適度に若干長い。

スプロケットの長い半径を、隣接するスプロケットの短い半径に関連して、好ましくは歯約１つ分だけ遅らせて、隣接するスプロケットの係合解除および係合する各々の歯の間の距離をチェーンのピッチと等しくし、これによりさらに滑らかなチェーンの脱線を促進するようにしてもよい。さらに、隣接するスプロケットの直径の長さが等しい範囲に沿ったいくつかの歯を、脱線中のチェーンによって容易に係合解除および係合できるように特別に設計することもできる。

本発明の第１実施形態によるスプロケットアセンブリと、従来技術のスプロケットアセンブリ、また、特に同発明者への米国特許第６、２９３、８８４号に開示されているスプロケットとの違いは、本発明のスプロケットが従来技術のスプロケットよりも厚い点である。換言すれば、スプロケットは、ギア歯の厚さの２倍の厚さＴを有する。

通常、ギア歯の厚さは１〜１．３５ｍｍであるため、本発明によるスプロケットの厚さＴは約２〜２．５ｍｍである。

本発明の第１実施形態によれば、スプロケットは：
円周１５と、
前面３０と、
後面４０とを備え、
ギア歯１４が、上記前面３０の少なくとも第１円周区画１３から軸方向に突出しており、また、上記前面３０の少なくとも第２円周区画１６はギア歯を設けておらず；
前面３０の少なくとも第２区画１６において、上記後面円周からギア歯１４が軸方向に突出しており、また、前面３０の少なくとも第１円周区画１３における後面円周からはギア歯は突出していない。

ギア歯よりもほぼ厚いスプロケットを設けることにより、チェーンの係合に影響することなく、各スプロケットのギア歯１４の表面に、チェーン案内窪み２０を備えることができるようになる。

各々のチェーン案内窪み２０は、各歯１４の先端２５から歯１４の基部２８へと延びている。換言すれば、各々のチェーン案内窪み２０は、歯の深さ全体にかけて延びている。

チェーンが歯と係合するためには、各チェーン案内窪み２０の厚さがギア歯の厚さとほぼ一致させる必要がある。

各スプロケットは、４つのチェーン案内窪み２０を含む形で設計される。各チェーン案内窪みの寸法はスプロケットの寸法の１/４である。またチェーン案内窪みは２０は、各スプロケット上に、チェーン案内窪み２０が各スプロケットの前面３０と後面４０に交互に位置する形で配置されている。

各スプロケットの２つの長い半径の各々のチェーン案内窪み２０は、スプロケットの同面に配置されており、一方、２つの短い半径のチェーン案内窪みはスプロケットの同面に配置されている。換言すれば、長い半径のチェーン案内窪みはスプロケットの前面３０に配置され、短い半径のチェーン案内窪みはスプロケットの後面４０に配置されている。

スプロケットの前面３０のチェーン案内窪み２０は、前面３０の第２円周区間１６に配置され、スプロケットの後面４０のチェーン案内窪み２０は、前面３０の第１円周区画１３に配置されている。

本発明では、２つの隣接したスプロケットのチェーン案内窪み２０が若干重なり合っていることで、常にチェーンをシステムと係合した状態に維持することが重要である。

本発明はさらに、以下を組み合わせて備えたスプロケットアセンブリを備えており、すなわち：
相互に軸方向および同心的に位置決めされた少なくとも２つのスプロケットと；
上記スプロケットが、少なくとも１つの長い半径と、少なくとも１つの短い半径を有する非円形であり；
スプロケットは、上記１つのスプロケットの上記短い半径が上記隣接するスプロケットの長い半径と軸方向にほぼ整列する、またはほぼ長さが等しくなるように、相互に隣接して軸方向に整列しており；
各スプロケットは：
円周と、
前面と、
後面とを備えており、
ギア歯は、上記前面の少なくとも第１円周区画から軸方向に突出し、上記前面の少なくとも第２円周区画にギア歯は設けられておらず；
ギア歯が、前面の少なくとも第１区画における後面円周から軸方向に突出し、少なくとも前面の第２円周区画における後面円周からはギア歯は突出していない。さらに、本発明によるスプロケットアセンブリでは、隣接するスプロケットのチェーン案内窪みが重なり合うことで、チェーンがシステムと係合した状態に維持されることが重要である。

本発明では、スプロケットＳ_１〜６は、スプロケットの長い半径のチェーン案内窪みが隣接するスプロケットの長い半径のチェーン案内窪みに対して９０°の角度で後退するように、車軸Ｘ上で軸方向に位置決めされている。したがって、スプロケットは、１つのスプロケットの後面のチェーン案内窪みは、隣接するスプロケットの前面のチェーン案内窪みと対向するように位置決めされており、また、後面の非チェーン案内窪み部分は、隣接するスプロケットの前面の非チェーン案内窪み部分と対向している。

さらに、本発明の第１実施形態は、円形のスプロケットの使用を考慮している。

（第２の好ましい実施形態）
図４〜図１１は、本発明のスプロケットアセンブリ１００の第２実施形態を示す。

本発明の第２の好ましい実施形態によるスプロケットアセンブリと、第１の好ましい実施形態のスプロケットアセンブリ、および従来技術との違いは、新規設計のスプロケットおよびスペーサである。

スプロケット
本発明の第２の好ましい実施形態によるスプロケットの形状は、第１の好ましい実施形態のスプロケットの形状（円形または非円形）と類似している。さらに、スプロケットアセンブリにおけるスプロケットの分布は、第１の好ましい実施形態のものと類似している。

図４は、本発明による新規設計のスプロケット１１０を示している。各々のスプロケットは、スプロケット本体１２０、中心部１３０、内側部（図示せず）、外側部１３５、さらに、スプロケット本体１２０の外周から半径方向かつ外方に延びた、円周上に配置された複数の歯１４０を基本的に備えている。各スプロケット１１０の中心部１３０には、少なくとも３つの係合窪み１５０が設けられている。係合窪みの数はスプロケットの形状によって異なる。

スプロケット１１０の本体１２０の内側部は、次に小さいスプロケットと対向している。スプロケットの本体１２０の外側部１３５は次に大きなスプロケットと対向している。

選択的に、スプロケットの本体１２０の外側部１３５は、上昇した面２７０と窪んだ面２８０の異なる２つの面を備えている。上昇した面２７０は、各歯１４０の先端２９０からは歯１４０の基部３００の直ぐ下にまで延びているため、シフトチェーンのチェーンリンクの少なくともいくつかを受容することができる。

非円形のスプロケットでは、２つの上昇した面が、スプロケットの側部の高い場所に位置している。円形のスプロケットでは、少なくとも２つの上昇した面が、表面全体にかけて均等に分布されている。

チェーンがスプロケットからスプロケットへ移動する際に、スプロケットの上昇した面２７０がチェーンのリンク板と係合する。これにより、チェーンが上昇した面から別の上昇した面へと移動する。その結果、シフトチェーンが第１スプロケットにより接近することができることで、チェーンとスプロケットの間の係合がさらに滑らかになる。

スプロケットの本体１２０の内側部は１タイプのみの表面を備えている。

第１スプロケット上の歯の数と第２スプロケット上の歯の数の間の差は、例えば１〜３本と小さい。この差は好ましくは２本、最も好ましくは１本である。

所望であれば、歯１４０は、（例えば、チェーンの移動方向に向かって傾斜させ、狭め、薄型化させ、短縮化し、面取りすること等により）チェーンシフト動作をさらに拡大する形状であってよい。

スペーサ
本発明はさらに、隣接する２つのスペーサを分離するために使用する新規設計のスペーサを備えている。

本発明による新規設計の一体型スペーサ１６０は、隆起部分１７０とリング部分１８０を備えている。

リング部分１８０は、隆起部分１７０と円形同心上、しかしその円周よりも大きい円周をもって配置されている。隆起１７０部分の厚さは、スプロケット１１０の中心部１３０の厚さと同一である。隆起部分１７０は外周１９０、内周２００、前面２１０、前面の反対側にあたる後面（図示せず）を備えている。内周２００は、軸方向に延びた係合チャネル２３０と係合突起部２４０を備えている。

外周１９０は、少なくとも３つの突起部２５０を設けている。これらの突起部２５０は、スペーサ１６０上に堅固に取り付けられており、スプロケット１１０の中心部の窪み１５０と滑動可能に係合する寸法になっている。突起部２５０の数は、スプロケットの形状と、およびスプロケットの中心部の窪み１５０の数とによって異なる。

スペーサ１６０の隆起部分１７０がスプロケットの中心部に入ると、突起部２５０がスプロケット１１０の窪み１５０と係合する。突起部２５０の寸法が窪み１５０の寸法よりも小さいために、図８、図１０に示すように、突起部がスプロケット１１０の窪み１５０内部で、これとの機械結合を維持しながら側方向へ自由に移動する。

本発明の第２の好ましい実施形態による新規設計のスプロケットおよびスペーサにより、スプロケットがアセンブリ全体と共に（ハブの移動によって）１つのグループとしてだけでなく、他から独立して単独で移動することができるようになる。この特徴によって、スプロケットが上下の両方向に向かって側方に移動できるようになり、チェーンを１つのスプロケットから次のスプロケットへと移している際に、チェーンリンクと合致する。

さらに、本発明の第２実施形態による新規設計のスペーサおよびスプロケットのために、より広範囲のスプロケット寸法を使用することが可能になる。スプロケットの寸法は、シフトパターンが本質的に連続的となるよう選択することができる（つまり、所与のスプロケットアセンブリ上の自由車輪スプロケットの全体に及ぶ範囲を使用する）。これにより、各スプロケットアセンブリの組み合せのギア比率が連続的に減少することで、複雑なシフトパターンが不要になる（従来技術システムと同様）。例えば、１５Ｔ（不均等）、１４Ｔ（均等）、１３Ｔ（不均等）、１２Ｔ（均等）となる。換言すれば、隣接するスプロケットの寸法は、従来技術のように３つずつ異なるのではなく、１つずつ異なる。

本発明は、相互に１つずつずらして配置した歯を設けた２つのスプロケットを備えるスプロケットアセンブリを提供する。こうすることで、大きなスプロケットと小さなスプロケットの間の位相関係を変更することなく、小型のスプロケットの歯とチェーンの間の関係を変更して、これらの歯を係合させることが可能になる。これにより、チェーンが先行のスプロケットから解除されるよりはるか以前に、駆動負荷が受容側のスプロケットへ完全に伝播する。実用上の目的において、このチェーンを移動する方法を同期シフトとして考慮することができる。

本発明によるスプロケットアセンブリは、スプロケットをスプロケットアセンブリに組み立てる方法のために、１つのスプロケットから隣接するスプロケットへの滑らかなチェーンのシフトを可能にする。

本発明の両実施形態によるスプロケットアセンブリは、１つのスプロケットから別のスプロケットへの滑落のないチェーンの脱線を促進し、また、これにより、多段式変速自転車変速機に組み込んだ場合に特に有用であることが理解されるはずである。しかしながら、本発明の精神および範囲から逸脱しない限り、本発明のスプロケットアセンブリを、他の機械および原動機用の変速機内に組み込むことができる旨が理解されるべきである。

本開示は、付属の特許請求項に記載された内容、および前述の説明の内容を包括するものである。本発明を、一定の度合いの特徴を有するその好ましい形式において説明してきたが、好ましい形式の本開示は例証の方法によってのみ行ったものであり、本発明の精神および範囲から逸脱しない限り、構成細部への様々な変更、部品の様々な組み合わせおよび配置に頼ることが可能である旨が理解されるだろう。

これで本発明の説明を終了する。

本発明の性質および目的をより完全に理解するためには、添付の図面を用いてこれ以降に示す詳細な説明を参照する必要がある。

本発明の第１実施形態による本発明のスプロケットアセンブリの正面図を示す。図１のスプロケットアセンブリの平面図である。図１のスプロケットアセンブリの側面図である。本発明の第２実施形態によるスプロケットの正面図である。本発明の第２実施形態によるスペーサの正面図である。図５のスペーサの平面図である。図５のスペーサの斜視側面図である。スペーサが第１の位置にある状態の、本発明の第２実施形態による本発明のスプロケットアセンブリの正面図を示す。図８のスプロケットアセンブリの上面図である。スペーサが第２位置に或る状態の、本発明の第２実施形態による本発明のスプロケットアセンブリの正面図を示す。図１０のスプロケットアセンブリの上面図である。

複数の図面に及んで、類似の参照記号は類似の部分を示すものである。

Claims

スプロケットであり、前記スプロケットが：
中心部を設けた本体と、円周と、内側部と、外側部と、および、スプロケット本体の外円周から半径方向かつ外方に延びた複数の円周上で離間した歯とを備えており、ここで、歯の各々は先端と基部を含み；
中心部は、少なくとも３つの係合窪みを含み；
本体の外側部は、窪んだ面と、選択的に、少なくとも２つの上昇した面とを含み、さらに；
上昇した面の各々が、各歯の先端から歯の基部の下へと延び、また、前記外側部の少なくとも第１円周区画から突出しており、少なくとも前記外側部の第２円周区画には上昇した面が設けられておらず；さらに、
本体の内側部には上昇した面が設けられていないスプロケット。
スプロケットが、２つの高い側部と２つの低い側部を設けた非円形である、請求項１に記載のスプロケット。
スプロケットの高い側部上に上昇した面が配置されている、請求項２に記載のスプロケット。
スプロケットが円形である、請求項１に記載のスプロケット。
上昇した面が、本体の円周全体にかけて均等に分布している、請求項４に記載のスプロケット。
一体型スペーサであり：
隆起部分と；
リング部分とを備えており；
リング部分が、隆起部分と同心の円上に配置されているが、その円周が隆起部分よりも大きく；
隆起部分が外周、内周、前面、後面を含んでおり；
内周が、係合チャネルと、軸方向に延びた係合突起部とを含んでおり；さらに、
外周が少なくとも３つの突起部を含んでいる一体型スペーサ。
スプロケットアセンブリであり：
Ａ）少なくとも２つのスプロケットが相互に軸方向および同心的に位置決めされており：
各スプロケットが：
中心部を設けた本体と、円周と、内側部と、外側部と、および、スプロケット本体の外円周から半径方向かつ外方に延びた複数の円周上で離間した歯とを備えており、ここで、歯の各々は先端と基部を含み；
中心部は、少なくとも３つの係合窪みを含み；
本体の外側部は、窪んだ面と、選択的に、少なくとも２つの上昇した面とを含み、さらに；
上昇した面の各々が、各歯の先端から歯の基部の下へと延び、また、前記外側部の少なくとも第１円周区画から突出しており、少なくとも前記外側部の第２円周区画には上昇した面が設けられておらず；さらに、
本体の内側部には上昇した面が設けられておらず；さらに、
Ｂ）２つのスプロケットの間に少なくとも１つのスペーサが配置されており、
スペーサが、
隆起部分と；
リング部分とを備えており；
リング部分が、隆起部分と同心の円上に配置されているが、その円周が隆起部分よりも大きく；
隆起部分が外周、内周、前面、後面を含んでおり；
内周が、係合チャネルと、軸方向に延びた係合突起部とを含んでおり；さらに、
外周が少なくとも３つの突起部を含んでいる、スプロケットアセンブリ。
スペーサの隆起部分のみがスプロケットの中心部に入り、突出部がスプロケットの窪みと滑動可能に係合する、請求項７に記載のスプロケットアセンブリ。
突出部が、スプロケットの窪み内において側方向へ自由に移動する、請求項７に記載のスプロケットアセンブリ。
各スプロケットがアセンブリ内で独立して移動する、請求項９に記載のスプロケットアセンブリ。
１つのスプロケットから次のスプロケットへチェーンを移動させる際に、各スプロケットが、チェーンリンクと合致するべく側方向へ移動する、請求項１０に記載のスプロケットアセンブリ。
スプロケットの本体の内側部がより小さいスプロケットと対向しており、本体の外側部がより大きな次のスプロケットと対向している、請求項７に記載のスプロケットアセンブリ。
スプロケットからスプロケットへのチェーンの移動の際に、スプロケットの上昇した面のみがチェーンのリンク板と係合する、請求項７に記載のスプロケットアセンブリ。
アセンブリが、不均一寸法のスプロケットに隣接して、均一寸法のスプロケットを備えている、請求項７に記載のスプロケットアセンブリ。
スプロケットであり、前記スプロケットが：
円周と、
前面と、
後面とを備えており、
前記前面の少なくとも第１円周区画からギア歯が軸方向に突出しており、また、前記前面の少なくとも第２円周区画にはギア歯が設けられておらず：
前面の少なくとも第２区画における前記後面円周からギア歯が軸方向に突出しており、前面の少なくとも第１円周区画における後面円周からはギア歯が突出していないスプロケット。
スプロケットの厚さがギア歯の厚さの２倍に等しい、請求項１５に記載のスプロケット。
スプロケット上で均等に離間した４つのチェーン案内窪みをさらに備える、請求項１５に記載のスプロケット。
チェーン案内窪みが、スプロケットの前面と後面の間で交互に位置決めされている、請求項１７に記載のスプロケット。
スプロケットの前面のチェーン案内窪みが、前面の第２円周区画に配置されており、また、スプロケットの後面のチェーン案内窪みが、前面の第１円周区画に配置されている、請求項１８に記載のスプロケット。
スプロケットが、少なくとも１つの長い半径と１つの短い半径を有する非円形スプロケットである、請求項１５に記載のスプロケット。
少なくともスプロケットの長い半径におけるチェーン案内窪みが、スプロケットの同じ面に配置されており、また、少なくともスプロケットの短い半径におけるチェーン案内窪みが、スプロケットの同じ面に配置されている、請求項２０に記載のスプロケット。
スプロケットギアであり：
相互に軸方向および同軸的に位置決めされた少なくとも２つのスプロケットを組み合わせで備えており；
前記スプロケットが、少なくとも１つの長い半径と少なくとも１つの短い半径を設けた非円形であり；さらに、
スプロケットが相互に隣接して軸方向に整列しているため、１つの前記スプロケットの前記短い半径が、隣接するスプロケットの前記長い半径と軸方向にほぼ整列し、またこれとほぼ長さが等しく；
各スプロケットが、
円周と、
前面と、
後面とを備えており、
前記前面の少なくとも第１円周区画からギア歯が軸方向に突出しており、また、前記前面の少なくとも第２円周区画にはギア歯が設けられておらず：
前面の少なくとも第１区画における前記後面円周からギア歯が軸方向に突出しており、前面の少なくとも第２円周区画における後面円周からはギア歯が突出していない、スプロケットギア。
各スプロケットの厚さがギア歯の厚さの２倍に等しい、請求項２２に記載のスプロケットギア。
各スプロケットがさらに、均等に離間した４つのチェーン案内窪みを備えている、請求項２２に記載のスプロケットギア。
各スプロケット上のチェーン案内窪みが、前面と後面の間で交互に位置決めされている、請求項２４に記載のスプロケットギア。
各スプロケットの前面のチェーン案内窪みが、前面の第２円周区画に配置されており、また、各スプロケットの後面のチェーン案内窪みが、前面の第１円周区画に配置されている、請求項２５に記載のスプロケットギア。
各スプロケットが非円形であり、各スプロケットが、少なくとも１つの長い半径と少なくとも１つの短い半径を有する、請求項２２に記載のスプロケットギア。
各スプロケットの少なくとも長い半径におけるチェーン案内窪みがスプロケットの同じ面に配置されており、各スプロケットの少なくとも短い半径におけるチェーン案内窪みがスプロケットの同じ面に配置されている、請求項２７に記載のスプロケットギア。
常にチェーンをシステムと係合した状態に維持するために、隣接したスプロケットのチェーン案内窪みどうしが重なり合っている、請求項２５に記載のスプロケットギア。
少なくとも２つのスプロケットは、スプロケットの長い半径のチェーン案内窪みが、隣接するスプロケットの長い半径のチェーン案内窪みに対して９０°の角度で後退する形で車軸Ｘ上に軸方向に位置決めされている、請求項２４に記載のスプロケットギア。
少なくとも２つのスプロケットは、１つのスプロケットの後面のチェーン案内窪みが、隣接したスプロケットの前面のチェーン案内窪みと対向する形で、また、後面のチェーン案内窪み部分は隣接するスプロケットの前面の非チェーン案内窪み部分と係合しない形で車軸Ｘ上に配置されている、請求項２４に記載のスプロケットギア。
少なくとも２つのスプロケットが円形である、請求項２２に記載のスプロケットギア。