JP2010505675A

JP2010505675A - 自転車用変速装置

Info

Publication number: JP2010505675A
Application number: JP2009513052A
Authority: JP
Inventors: キム，ギチュン
Original assignee: キム，ギチュン
Priority date: 2006-05-29
Filing date: 2007-05-28
Publication date: 2010-02-25
Also published as: US20090098964A1; KR20060066698A; KR20070114636A

Abstract

本発明は、２つ以上のフロント＆リアスプロケットと、動力を前記フロントスプロケットと前記リアスプロケット間に伝達するチェーンと、前記チェーンを左右に移動させるフロント＆リアギア装置と、前記リアスプロケットとともに回転する遠心装置と、前記リアギア装置と前記遠心装置間を接続するコントロールケーブルと、を具備する自転車用変速装置に関するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は動力の変速伝動方法に関するものであり、具体的には、本発明は主軸と従軸間の回転速度を変化させる変速装置に関するものである。この明細書では、便宜上、自転車に装備される本発明の実施例を説明するが、本発明の技術は自転車に限定されるものではない。

一般に、自転車の変速はディレイラーによって行われる。通常の自転車のディレイラーは２セットのギアシステムを具備し、その１つはフロントギアシステムであり、他の１つはリアギアシステムである。前記フロントギアシステムには２〜３つ以上のフロントスプロケットとフロントギア装置が含まれ、前記リアギアシステムには２〜３つ以上のリアスプロケットとリアギア装置が含まれ、チェーンにより、前記フロントスプロケットの１つが前記リアスプロケットの１つに連結されるようになっている。自転車の速度の選択は、前記チェーンによって、前記フロントスプロケットの中から１つのフロントスプロケットと、前記リアスプロケットの中から１つのリアスプロケットと、が選択されることを意味する。

自転車搭乗中に最適速度状態を達成するには、前記フロントギアシステムと前記リアギアシステムとを別々に調整しなくてはならず、ユーザーに不便を感じさせる。オートマチック変速システムが使用されているが、その構造は複雑であり、効率も良くない。

本発明の第１実施例は簡素で効率の良いオートマチック変速システムであり、本発明の第２実施例は、単一操作だけで速度変化を行うことができる簡素で効率の良いマニュアル変速システムである。

本発明には、従来のシフト切替装置に比べて以下のとおり、さまざまな効果がある。

その第１利点はユーザー利便性が向上することにある。本発明の第１実施例では、ギアチェンジがマニュアル操作なしに車輪の速度に従って自動的に行われ、本発明の第２実施例では、このプロセスが単一操作だけでできるようになっている。従来搭乗者は、ギアをシフトするために、前記フロントギアのシフトと前記リアギアのシフトとを別々に操作しなければならなかった。第２に、本発明によって提示したディレイラーでは搭乗者の力が最も効果的に利用される。その理由は、前記チェーンが動力を同一回転平面で回転する前記フロントスプロケットと前記リアスプロケット間に伝達することができるからである。第３に、本発明には重量を減少する効果がある。本発明、特に前記第２実施例では、前記フロントギア装置と前記リアギア装置の構造が非常に簡素であり、チェーンの必要長が従来のディレイラーより短くてすむため、製造者はより軽量な自転車を製造することができる。第４に、本発明では不具合が低減される。既存のディレイラーにおけるチェーンが動力を大フロントスプロケットと大リアスプロケット間に伝達する際、該チェーンと該スプロケット間の磨耗は激しい。その理由は、前記２つのスプロケットの回転平面が異なるためである。この磨耗問題は、前記チェーンが動力を小フロントスプロケットと小リアスプロケット間に伝達する場合にも同様に生じる。

以下、本発明の実施例を説明する。以下に述べる詳細な説明は、本発明の図面を介して提示した自転車用ディレイラーの実施例である。図１に提示した実施例は、自転車用ディレイラーが、ペダル軸（１４）で回転する３つのフロントスプロケット（１１，１２，１３）と、車軸（２４）で回転する３つのリアスプロケット（２１，２２，２３）と、からなることを示す。前記３つのフロントスプロケットは回転軸としての前記ペダル軸に配設され、該回転軸には、動作方向と逆方向の最右側に多数歯・大径の大フロントスプロケット（１３）が、中間に中フロントスプロケット（１２）が、さらにその最左側に小フロントスプロケット（１１）が、それぞれ等間隔で配設される。また、前記３つのリアスプロケットは回転軸としての前記車軸（２４）に配設され、該回転軸には、動作方向と逆方向の最右側に小径の小リアスプロケット（２３）が、中間に中リアスプロケット（２２）が、さらにその最左側に大リアスプロケット（２１）が、それぞれ等間隔で配設される。具体的には、前記大フロントスプロケット（１３）と前記小リアスプロケット（２３）とは同一平面上で回転し、前記中フロントスプロケット（１２）と前記中リアスプロケット（２２）とは同一平面上で回転し、前記小フロントスプロケット（１１）と前記大リアスプロケット（２１）とは同一平面上で回転する。同一平面上で回転し、チェーンを介して互いに接続されるフロントスプロケットとリアスプロケットについては、この明細書では以下に「対応スプロケット」と呼ぶ。

チェーン（３）は回転力を前記フロントスプロケットから前記リアスプロケットに伝達する。その理由は、前記チェーンが前記フロントスプロケットの１つを前記リアスプロケットの１つに連結するためである。図１は、前記チェーン（３）が前記中間フロントスプロケット（１２）を前記中間リアスプロケット（２２）に連結していることを示す。前記平面上の回転コースはプレイグラウンドのトラックに類似している。具体的に言うと、前記チェーンが従うコースは凹部を有する。その理由は、前記リアギア装置（５１，５２，５３，５４，５５，５６）のガイドスプロケット（５１）が前記チェーンをその元のコースから内側方向に向かって押しやるからである。これは、前記チェーン（３）と前記フロントスプロケット（１２）間と、前記チェーン（３）と前記リアスプロケット（２２）間と、の密着性を高めるためである。最終的には、前記チェーン（３）の長さは、フロントスプロケットとリアスプロケットとを囲む前記トラック形状の長さよりも少し長くなっている。この余分長さは前記チェーンを左右にある他のフロントスプロケットとリアスプロケットに移動させるためのものである。また、前記チェーン（３）はフロントギア装置（４１，４２）とリアギア装置とを貫通し、前記２つのギア装置（５，７）が前記チェーン（３）を左右に移動させるので、前記チェーンは隣接するフロントスプロケットとリアスプロケットとに移動できるようになっている。つまり、前記チェーン（３）が動作方向と逆方向の最左側に位置決めされると、該チェーンは回転力を前記小フロントスプロケット（１１）から大リアスプロケット（２１）に伝達する。該チェーンが動作方向と逆方向の中心に位置決めされると、該チェーンは回転力を前記中フロントスプロケット（１２）から中リアスプロケット（２２）に伝達する。該チェーンが動作方向と逆方向の最右側に位置決めされると、該チェーンは回転力を前記大フロントスプロケット（１３）から前記小リアスプロケット（２３）に伝達する。前記チェーン（３）を左右に移動させる動力は、前記車軸（２４）とともに回転する遠心装置（６１，６２，６３）によって生じる。前記遠心装置が前記車軸（２４）とともに回転中に、２つの重錘は遠心力を発生させる。その遠心力は、２本の重錘ケーブル（６２）、組み合わせ装置（７１）、コントロールケーブル（８２）及び接続ケーブルを介して、前記フロントギア装置（４１，４２）と前記リアギア装置（５１，５２，５３，５４，５５，５６）とに伝達される。最終的には、前記フロントギア装置（４１，４２）と前記リアギア装置（５１，５２，５３，５４，５５，５６）とは前記チェーン（３）を当初に係合されたスプロケットからその隣接スプロケットに移動させる。

前記フロントギア装置（４１，４２）は下方に延出される一対の脚部（４１）と横バネ（４２）とを具備する。前記フロントギア装置（４１，４２）は、前記フロントスプロケットの後部上方に位置決めされる。前記脚部は、左右にのみ移動するように取り付けられ、前記横バネ（４２）の復元力と前記接続ケーブル（８３）からの力とがバランスする位置に位置決めされる。前記脚部（４１）間の隙間は前記チェーン（３）の幅よりも少し広く、前記チェーンは前記脚部間を貫通する。自転車搭乗中に前記フロントギア装置が左右に移動される場合、前記チェーン（３）は当初に係合されたスプロケットからその隣接スプロケットに移動する。

リアギア装置はガイドスプロケット（５１）、一対のアーム（５３）、縦軸（５４）、縦バネ（５５）及び本体（５６）を具備し、その一対のアーム（５３）は上方に延出される。前記アーム間の隙間は前記チェーン（３）の幅よりも少し広く、前記チェーンは前記アーム間を貫通する。前記ガイドスプロケット（５１）はヒンジ接合（５２）で前記アームに連結される。前記ガイドスプロケット（５１）は前記チェーン（３）と係合される。前記縦軸（５４）は前記アームの基部から下方に延出される。前記縦バネ（５５）は、前記縦軸（５４）を囲み、前記縦軸、前記アーム及び前記ガイドスプロケット（５１）を上方に支持する。前記本体（５６）が前記縦軸（５４）の直径よりも少し大きい縦孔を有するので、前記縦軸は上下移動できるようになっている。この縦バネ（５５）の上方支持のため、前記ガイドスプロケット（５１）は前記チェーン（３）を上方に押すので、前記チェーンの張力を維持することができ、前記チェーンと前記フロントスプロケット間、及び前記チェーンとリアスプロケット間の密着性を保つことができるようになっている。前記本体（５６）は前記コントロールケーブル（８２）に連結される。前記本体（５６）は前方向と逆方向の左右にのみ移動するように取り付けられる。前記コントロールケーブル（６４）が引っ張られる場合、前記リアギア装置は右側に移動される。最終的には、前記チェーン（３）は右側に移動される。この前記チェーン（３）の移動は前記フロントギアシステムにおいても同時に生じる。その理由は、前記コントロールケーブルが引っ張られると、前記コントロールケーブル（８２）と連結された前記接続ケーブル（８３）もまた引っ張られるからである。

遠心装置は、ハウジング（６１）、２つの重錘（６３）及び２本の重錘ケーブル（６２）を具備する。前記ハウジング（６１）は前記車軸（２４）とともに回転する。前記ハウジング（６１）内には２つの重錘（６３）及び２本の重錘ケーブル（６２）が設けられている。前記重錘（６３）は前記ハウジング（６１）内で遠心方向または向心方向に移動できる。前記ハウジング内部の重錘経路には、前記リアスプロケットと同数ほどの段差を設けてもよい。前記重錘（６３）は段差間の境界領域に位置決めできない。これにより、前記チェーン（３）は常に適当なスプロケットに位置される。さらに、前記重錘ケーブル（６２）は前記重錘（６３）を前記組み合わせ装置（６３）に連結する。前記車軸（２４）と前記遠心装置の回転中に、前記重錘は遠心力を発生させる. この遠心力は、前記重錘ケーブル（６２）によって前記組み合わせ装置（７１）に伝達される。

前記組み合わせ装置（６３）は楕円板状であり、その中心に前記コントロールケーブル（６４）を挿通させる孔を有する。前記組み合わせ装置（６３）は、前方向と逆方向の左右にのみ移動するように取り付けられる。前記重錘（６３）が前記遠心装置の回転によって遠心方向に移動される場合、前記組み合わせ装置（６３）は前方向と逆方向の左側に移動される。

以下、前記組み合わせ装置（７１）、前記コントロールケーブル（８２）及び図２に示した前記接続ケーブル（８３）を説明する。前記コントロールケーブル（８２）は、前記組み合わせ装置（７１）を前記リアギア装置の本体（５６）に連結するケーブルである。前記コントロールケーブル（８２）は前記組み合わせ装置（７１）に対して回転自在である。その理由は、その孔径サイズが前記ケーブル直径よりも大きいためである。さらに、前記コントロールケーブル（８２）を前記組み合わせ装置（７１）から分離することはできない。その理由は、前記コントロールケーブルのヘッド（８１）サイズが前記組み合わせ装置（７１）の孔サイズよりも大きいためである。前記コントロールケーブル（８２）の他端は前記リアギア装置の本体（５６）に連結される。

前記接続ケーブル（８３）は、前記リアギア装置の本体（５６）を前記フロントギア装置の脚部（４１）に連結するストリングである。

以下、本発明の第１実施例の作動プロセスを説明する。車輪の非常に緩慢に回転中には、前記重錘（６３）は向心側に位置決めされる。その理由は、該重錘が極めて小さな遠心力しか発生させないので、横バネ（４２）の復元力は前記接続ケーブル（８３）、前記本体（５６）、前記コントロールケーブル（８２）、前記組み合わせ装置（７１）及び前記重錘ケーブル（６２）を介して該重錘を引っ張るためである。この場合、前記フロントギア装置の一対の脚部（４１）及び前記リアギア装置（５１，５２，５３，５４，５５，５６）の全部品は前方向と逆方向の左側に位置決めされ、前記チェーン（３）は前記フロントスプロケットの小スプロケットと前記リアスプロケットの大スプロケットとに係合される。この場合、前記車軸（２４）の回転速度は前記ペダル軸（１４）に比べてより緩慢である。前記車軸（２４）の回転速度が速くなるにつれて、前記重錘（６３）の遠心力も増加する。遠心力の大きさは角速度の二乗に比例して増す。

前記重量（６３）において生じた遠心力は、前記重錘ケーブル（６２）、前記組み合わせ装置（７１）、前記コントロールケーブル（８２）、前記本体（５６）、前記接続ケーブル（８３）及び一対の脚部（４２）を介して前記横バネ（４２）に伝達される。前記横バネ（４２）の向心力は、前記フロントギア装置の脚部（４１）の変位に比例して増加する。前記脚部（４１）及びリアギア装置の全部品は、前記重錘（６３）の遠心力と前記横バネ（４２）の復元力間の平衡位置に位置決めされる。その必然的結果、前記平衡位置は、前記車軸（２４）の角速度が増加するにつれて右側に移動される。前記車軸（２４）の角速度が減少する場合、上記プロセスと逆のプロセスがこのディレイラーにおいて行われ、前記チェーン（３）は隣接スプロケットの左側と係合される。

図３は本発明の第２実施例を示すものである。前記第２実施例は前記第１実施例に類似するが、前記第２実施例では、前記チェーンを移動させる力が遠心装置でなく、人力によるものである。前記第１実施例のように、３つのフロントスプロケット（９１，９２，９３）はペダル軸とともに回転し、３つのリアスプロケット（９４，９５，９６）は車軸とともに回転する。チェーン（９０）は前記フロントスプロケットの１つと前記リアスプロケットの１つとに係合される。フロントギア装置（９７）は、前記フロントスプロケットの後部上方に位置決めされる。リアギア装置（９８）は、前記リアスプロケットの前部下方に位置決めされる。コントロールケーブル（９９）はコントローラ（図示せず）を前記フロントギア装置（９７）に接続する。接続ケーブル（１００）は前記フロントギア装置（９７）を前記リアギア装置（９８）に接続する。前記第２実施例には遠心装置がない。搭乗者が前記コントローラ（図示せず）を介して前記コントロールケーブル（９９）を引っ張ると、前記コントロールケーブル（９９）は前記フロントギア装置（９７）を右側に移動させると同時に、前記接続ケーブル（１００）を引っ張る。前記接続ケーブル（１００）は前記リアギア装置（９８）を右側に移動させる。最終的には、前記チェーン（９０）はその右側の隣接スプロケットと係合される。前記搭乗者が前記コントロールケーブル（９９）から手を放すと、このディレイラーにおける横バネ（１０１）の復元力により逆プロセスが行われる。

前記第１実施例は、２つの重錘（６３）によって生じた遠心力が前記フロントギア装置と前記リアギア装置とを移動させることを示す例であり、前記第１実施例及び前記第２実施例は、前記フロントギア装置とリアギア装置とを移動させる方法がケーブルであることを示す例であるが、その他にも多くの実施例があり得る。その例としては、前記遠心装置とケーブルの代わりに、外部動力源（例：モーター）と前記車軸の角速度を検出する電子センサーとを用いる実施例が挙げられる。前記第１実施例の組み合わせ装置は簡素な楕円形板であるが、その形状はさまざまに形成することができ、移動変位を低減する代わりに、それを増幅する増幅器を備えても良く、この増幅器はてこの原理を利用する装置であってもよい。前記第１実施例は１本のコントロールケーブル（８２）を有するが、他の実施例では、２本のコントロールケーブルを備えても良く、その場合、１本のケーブルが前記組み合わせ装置（７１）を前記リアギア装置の本体（５６）に連結し、他の１本のケーブルが前記組み合わせ装置（７１）を前記フロントギア装置の一対の脚部（４１）に連結するので、接続ケーブルは不要である。この場合、前記第２ケーブルは接続ケーブルの変形形態にすぎない。その理由は、該ケーブルが本発明の実施例の接続ケーブルの役割を果たすためである。

本発明の実施例は３つのフロントスプロケットと３つのリアスプロケットを有するが、本発明は、２つ以上のフロントスプロケットと２つ以上のリアスプロケットとを含む全てのディレイラーに適用可能である。但し、フロントスプロケットの数とリアスプロケットの数とが等しく、各対応スプロケットが同一平面で回転する場合のみに有利な効果が期待できる。この種のディレイラーが主流となる場合、１８段、２１段、または２４段変速などの現存する複雑なギアシフトの概念は過去のものとなり、２段、３段、４段、または５段変速のような簡素なギアシフトの概念が定着するであろう。本発明は自転車用ディレイラーに関するものであるが、本発明はさまざまな産業分野、例えば、オートバイ、自動車、または主軸と従軸間の変速を必要とするあらゆる種類の機械に適用することが可能である。

図１は本発明の第１実施例の斜視図である。図２はケーブル接続を示す本発明の第１実施例の草稿である。図３は本発明の第２実施例の斜視図である。

Claims

２つ以上のフロントスプロケットと２つ以上のリアスプロケットが含まれ、動力を前記フロントスプロケットと前記リアスプロケット間に伝達するチェーンが含まれ、前記チェーンを左右に移動させるフロントギア装置とリアギア装置が含まれるディレイラーにおいて、同数のフロントスプロケットとリアスプロケットとを備えることを特徴とするディレイラー。
２つ以上のフロントスプロケットと２つ以上のリアスプロケットが含まれ、動力を前記フロントスプロケットと前記リアスプロケット間に伝達するチェーンが含まれ、前記チェーンを左右に移動させるフロントギア装置とリアギア装置が含まれるディレイラーにおいて、前記リアスプロケットとともに回転する遠心装置を具備することを特徴とするディレイラー。
請求項２に記載のディレイラーであって、前記ディレイラーが前記リアギア装置と前記遠心装置間を接続するコントロールケーブルを具備することを特徴とするディレイラー。
請求項３に記載のディレイラーであって、前記ディレイラーが同数のフロントスプロケットとリアスプロケットとを備えることを特徴とするディレイラー。
請求項１または請求項４に記載のディレイラーであって、前記ディレイラーが前記フロントギア装置とリアギア装置とを同時に同一距離移動させることを可能にする機構を具備することを特徴とするディレイラー。
前記機構が前記フロントギア装置と前記リアギア装置とを連結するケーブルを具備することを特徴とする請求項５に記載のディレイラー。
請求項１、２、３、４、５、または６に記載のディレイラーを具備することを特徴とする自転車。
請求項１、２、３、４、５、または６に記載のディレイラーを具備することを特徴とする車両。
請求項１、２、３、４、５、または６に記載のディレイラーを具備することを特徴とする機械。