JP2014162478A - 改良された精密制御により制御される自転車用のギアシフト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】改良された精密制御により制御される自転車用のギアシフト装置を提供する。
【解決手段】自転車用のギアシフト装置１０は、ベース体１２および可動体１４を具備した４バーのリンク機構型の運動機構１１、および自転車のフレーム２０に対して４バーのリンク機構型の運動機構１１のベース体１２を取り付けるための取付グループ２３を備える。ギアシフト作動手段２８は、運動機構１１を変形させて、ベース体１２に対する可動体１４の変位を決める結果、チェーンガイド２１の軸方向の主変位を決める。本発明の自転車用のギアシフト装置１０は、取付グループ２３が、４バーのリンク機構型の運動機構１１のベース体１２とフレーム２０との相対角度位置をチェーンガイド２１の主変位に応じて変化させる運動機構４５を含むことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、改良された精密制御により制御される自転車用のギアシフト装置に関する。

自転車用のギアシフト装置とは、伝動チェーンが係合したチェーンガイドを移動させることにより、その伝動チェーンを異なる歯車間で移動させる機械装置である。

本明細書及び添付の特許請求の範囲で、ギアシフト装置について言及する際には、自転車の後輪に設けられたコグセット（cogset）における異なるスプロケット間で伝動チェーンを移動させるリアギアシフト装置（リア変速装置）を指しているものと理解されたい。

通常、自転車用のギアシフト装置は、４バーのリンク機構型の運動機構（kinematic mechanism in the form of a four-bar linkage） [典型的には、平行四辺形状の関節接続型の運動機構(articulated parallelogram)]を備えている。このような４バーのリンク機構型の運動機構は、ベース体(base body)および前記ベース体の反対側に位置する可動体(mobile body)を具備する。これらベース体と可動体とは、一対のコネクティングロッドを介して互いに接続されており、前記一対のコネクティングロッドは、４つのピン要素で、４つのヒンジ接続軸心に沿って前記ベース体および可動体にヒンジ接続される。ベース体は自転車のフレームに固定され、可動体はチェーンガイドに固定される。

４バーのリンク機構の変形により、自転車のフレームに対するチェーンガイドの軸方向（コグセットを基準とした軸方向）変位が決まり、これにより、ギアシフト（ギアチェンジ）が行われる。

４バーのリンク機構の変形は、制御レバーを動かしてその動作をボーデンケーブルを介して４バーのリンク機構に伝達させる手動ベースの作動、あるいは、運転者が適切な指令を入力すると電気モータが適切な機構を介して４バーのリンク機構の様々な部品を相対的に運動させるモータベースの作動によって生じ、チェーンガイドを移動させる。

例えば、特許文献１に、モータベースで作動する自転車用のギアシフト装置が記載されている。このギアシフト装置では、４バーのリンク機構の互いに反対側に位置するピン同士を近付けたり引き離したりすることにより、上記運動機構の作動を行う。

ギアシフト装置の製造者にとっての現在の課題は、ギアシフト装置の操作の行い易さ及び信頼性を左右する、作動精度を向上させることである。

ハイレベルな自転車競技に使用されるギアシフト装置であるほど、この要件の重要性が増す。

既知の自転車用のギアシフト装置では、精密制御を可能にするため、自転車の初期調整で、フレームの形状および構造ならびに後輪に設けられるコグセットの形状および構造に合わせてチェーンのテンション（張り）を最適化させる。

一部のギアシフト装置、特に、マウンテンバイクに用いられるギアシフト装置は、前述した運動機構のベース体と自転車のフレームとの相対角度位置およびその運動機構内に挿入されたチェーンテンション調整ばねを初期設定するためのインターフェース（初期設定インターフェース）を備えており、これにより、トランスミッションのチェーン（伝動チェーン）が係合した状態のチェーンガイドのセットアップを決めることができる。

これらの種類のギアシフト装置の初期調整では、前記運動機構のベース体と自転車のフレームとの相対角度位置およびその運動機構内に挿入されたチェーンテンション調整ばね
を操作することにより、異なる走行形態にかかわらず伝動チェーンの正確なテンションが維持されるようにする。

ベース体とフレームとの相対角度位置およびチェーンテンション調整ばねのプリロードの初期設定は、チェーンガイドを上げて、これをスプロケットにできる限り近付かせるように行われる。

事実、チェーンガイドとスプロケットとの間の距離を短くする程、制御の感度が向上する。というのも、このような状態にすることで、チェーンガイドを変位させる際の、スプロケットの軸心に平行な変位成分が、あるスプロケットから別のスプロケットにチェーンを変位させるのに必要な前記チェーンに加えられる斜め運動（inclination）と略合致するようになるからである。

欧州特許出願公開第１３５７０２３号明細書

しかしながら、チェーンガイドを上げてスプロケットに近付ける調整は、最大径のスプロケットによる制限を受ける。また、最大径のスプロケットに近付け過ぎた場合、ロー側のギア（lowest gears）の隣合うギア間でギアシフトを行った際に、そのギアシフトが突発的に感じられたり、ローギア（lowest gear）の場合や後方にペダルを漕いだ際に、チェーンとチェーンガイドとの間ですべりが発生したりするなどといった障害の原因となる。

出願人は、上記のように最大径のスプロケットの寸法に基づいてスプロケットにできる限り近付かせる調整構成では、チェーンガイドと小径側のスプロケットとの間に、上下方向に大きな間隔が開くので、トップ側のギア（highest gears）間でのギアシフトの制御の精度が、ロー側のギア間でのギアシフトの制御の精度よりも低下することに気付いた。

以上を踏まえて、本発明の根底をなす課題は、前述した障害を回避すること、具体的には、改良された精密制御ギアシフト（ギアチェンジ）を実現可能な自転車用のギアシフト装置を提供することでそのような障害を回避することである。

より具体的に説明すると、本発明の根底をなす課題は、チェーンガイドを最大径のスプロケットに近付け過ぎることに起因する前述した障害を伴うことなく、チェーンガイドと小径側のスプロケットとの間の位置決め距離を、既知のギアシフト装置よりも減少させることのできる自転車用のギアシフト装置を製造することである。

本発明は、請求項１に記載の自転車用のギアシフト装置に関する。この自転車用のギアシフト装置の好適な構成は、従属請求項２〜１２に記載されている。

詳細には、本発明は、４バーのリンク機構型の運動機構を備える自転車用のギアシフト装置に関する。この運動機構は、ベース体および可動体を具備しており、前記ベース体と可動体とは、一対のコネクティングロッドを介して互いに接続されており、前記一対のコネクティングロッドは、４つのピン要素で、前記ベース体および前記可動体に関節接続されており、前記４つのピン要素のうちの、互いに反対側から向かい合うピン要素の各対が、前記４バーのリンク機構型の運動機構の対角線を規定している。また、自転車のフレームに対して前記ベース体を取り付けるための第１の取付グループが設けられている。前記可動体は、第２の取付グループでチェーンガイドに連結している。さらに、前記４バーのリンク機構型の運動機構には、この４バーのリンク機構型の運動機構を変形させて、前記ベース体に対する前記可動体の変位を決める結果、前記チェーンガイドの、コグセットの軸心を基準とした（with respect to the axis of a cogset）軸方向の主変位を決める、ギアシフト作動手段（ギアシフトの作動手段）が設けられている。このような自転車用のギアシフト装置は、前記第１の取付グループが、前記４バーのリンク機構型の運動機構の前記ベース体と前記フレームとの相対角度位置(relative angular position)を前記チェーンガイドの前記主変位に応じて(as a function of the primary displacement of the chain guide)変化させる運動機構を含むことを特徴とする。

有利なことに、前記ベース体と前記自転車のフレームとの相対角度位置の上記のような変化（さらに、この結果として生じる前記チェーンガイドと前記スプロケットとの相対角度位置の変化）により、前記４バーのリンク機構の変形によって生じる前記チェーンガイドの変位時の、そのチェーンガイドの軌道の変化が決められる。

この軌道は、チェーンガイドと、前記チェーンガイドによってチェーンが引っ掛けられるスプロケットとの間の距離が、それがどのスプロケットであるかに関わらず実質同一となるように、小径側のスプロケットになるにつれて徐々にスプロケットの方向に近付くようにして変化する。

このように、従来の解決手段よりも小径側のスプロケットに近付けることができるので、チェーンガイドの軸方向変位を優れた感度で行うことのできるシステムを提供することができる。したがって、全体としてのギアシフトの制御の精度、特に、ロー側のギア間でのギアシフトの制御の精度が向上する。

より具体的に説明すると、本発明の上記のような調節を行う運動機構は、前記チェーンガイドが最大径のスプロケットに向かって移動する際には、前記４バーのリンク機構型の運動機構の前記ベース体を、前記自転車のフレームに対する第１の取付グループの軸心を中心として反時計回りに回転させ、前記チェーンガイドが最小径のスプロケットに向かって移動する際には、前記４バーのリンク機構型の運動機構の前記ベース体を時計回りに回転させる。

上記実施形態の自転車用のギアシフト装置は、所望に複数組み合わせることのできる後述の付加的構成により、さらに改良可能である。

本発明の好ましい一実施形態において、前記第１の取付グループは、前記ベース体を前記自転車のフレームに取り付けるように意図された軸心Ｃを有するピン体を含み、前記ベース体と前記フレームとの相対位置を変化させる前記運動機構は、−回転体；−前記回転体に形成された歯付きセクタ；および−前記歯付きセクタに係合して前記歯付きセクタに制御回転を伝達する少なくとも１つのピニオン；を有しており、前記回転体は、前記ピン体に、前記回転体の回転がそのピン体と前記ベース体との前記軸心Ｃを中心とした相対回転を決めるように接続しており、前記ピニオンは、前記ギアシフト作動手段によって直接または間接的に回転される。

これにより、ギアシフト装置に印加された作動運動（actuation）を、前記ベース体と前記フレームとの相対角度位置を変化させる前記運動機構に確実に自動的に伝達させることができる。事実、このような実施形態にすることで、前記作動手段を介して加えられた前記ピニオンの回転を、容易に、高い精度で且つ高い信頼性で、前記第１の取付手段の前記ピン体に確実に伝達させることができる。

好ましくは、前記第１の取付グループは、第１の端部で前記回転体に係合し第２の端部で前記ピン体に拘束されている、衝撃吸収ばねを含む。

有利なことに、このような実施形態とすることにより、ギアシフト装置の破損の原因となり得る、所与の上限を超える外力が発生した場合に、特定の構成要素でそれを吸収することが可能となる。

本発明の特に有利な一実施形態において、前記第１の取付グループは、前記ベース体と前記フレームとの相対角度位置を初期設定するためのインターフェースを含み、このインターフェースは、前記ピン体が係合する取付要素、および前記取付要素に係合し前記フレームに接せられる調節ねじを有する。

これにより、チェーンガイドのセットアップが、自転車の実際のフレームおよび前記自転車に実際に取り付けられるコグセットに合った最適なセットアップとなるように、前記４バーのリンク機構型の運動機構の前記ベース体と前記自転車のフレームとの相対位置を初期設定することが可能となる。

好ましくは、前記ピニオンは、前記４バーのリンク機構型の運動機構の前記４つのピン要素のうちの、前記コネクティングロッドのうちの１つに接続固定（in a fixedly connected manner）されたピン要素に、接続固定状態で取り付けられている。

このような実施形態では、相対角度位置を変化させる前記運動機構が、前記ベース体／前記可動体とコネクティングロッドとの間の相対回転によって直接作動される。この場合、前記４バーのリンク機構の変形と前記ベース体と前記フレームとの相対位置の変化とを、構造的な観点からみて極めて簡素な構成（solution）により、高い信頼性で相関させることが可能となる。

あるいは、前記ピニオンが、前記ギアシフト作動手段によって回転される作動ピンに接続固定状態で取り付けられており、この作動ピンは、前記ピン要素と実質的に平行であり、ギアシフト作動手段によって回転するようにセットされている。

好ましくは、前記ギアシフト作動手段は、モータ式であり、前記４バーのリンク機構型の運動機構の対角線に沿ってシャフトの駆動変位（drive the displacement of a shaft）するモータを含む。

このような特に有利な一実施形態では、前述した相対位置を変化させる動作を、モータで駆動することができるので、ギアシフトの精度が向上する。また、ギアシフトだけでなく、その相対位置の変化もモータ式の前記作動手段によって行うので、運転者は、最小限の作動力を加えるだけで済む。

さらに好ましくは、前記モータは、前記４バーのリンク機構型の運動機構の内側で、前記４つのピン要素のうちの第１のピン要素に傾動可能に拘束された支持シェルを介して支持されており、前記シャフトは、前記４つのピン要素のうちの前記第１のピン要素に対して対角の位置にあるピン要素に作用する。

この実施形態は、自転車用のギアシフト装置に求められる特徴的なコンパクト性を維持したまま、市場で広く普及している既知のものも含め幅広い種類の作動手段を採用することができるので、融通性が極めて高い。

また、この実施形態では、有利なことに、前記第１のピン要素を、前記支持シェルのうちの互いに反対側に位置する２つの座部に自由に回転可能に係合する、一対のハーフピン（half-pin）で構成することができ、かつ、前記ピニオンを、その一対のハーフピンのうちの第１のハーフピンに接続固定状態で取り付けることができる。

好ましくは、前記モータは、前記シャフトと直交する出力軸心を有しており、また、前記モータは、前記作動ピンを駆動回転し（drive a rotation of the actuation pin）、前記作動ピンは、前記作動ピンと一体回転可能であり且つ前記シャフトに形成されたラックと形状カップリングする、歯付きスピンドルを保持しており、これにより、前記作動ピンは、前記シャフトの並進変位を決める。

好ましくは、前記ラックは、前記作動ピンに遊着したガイドシェルの筒部内で、並進案内され、このガイドシェルは、前記歯付きスピンドルと前記ラックとの形状カップリングを維持するように前記歯付きスピンドルを収容している。

出願人は、このような構造とすることにより、極めてコンパクトで且つ高精度な構成（solution）が得られることに気付いた。さらに、モータにより、相対角度位置を変化させる前記運動機構を実質的に直接作動させることができる。

一変形例において、前記ギアシフト作動手段は、メカニカルタイプであり、
−外側のシースに対して内側のケーブルコアが自由にスライドすることができる制御ケーブルを支持し、前記内側のコアがスライドできるように前記外側のシースを定位置に固定する、シース座部、
−前記内側のコアの端部の保持クリップ、および
−前記４バーのリンク機構型の運動機構を、前記制御ケーブルの前記外側のシースと前記内側のコアとの間の相対並進（relative translation）によって生じる牽引に抗して変形させるように前記ピン要素のうちの１つのピン要素に設けられた、戻しばね、
を含み、前記シース座部および前記クリップは、前記４バーのリンク機構型の運動機構の、互いに対角に位置するピン要素の略位置（近傍）に設けられている。

上記の機械ベースの作動による変形例は、この機械ベースのような直接作動系にとって特徴的な利点である、作動指令に対する応答時間の面で有利である。

好ましくは、前記第１の取付グループの前記ピン体は、円筒ブッシュ、および前記ベース体と係合する拡幅ヘッドが設けられた閉塞ねじ（closing screw）を具備しており、前記円筒ブッシュと前記閉塞ねじとは、前記ベース体を前記ピン体の前記軸心方向で保持するように互いにねじ連結され、前記ベース体と前記ピン体との間には、回転用スライド手段が設けられている。

好ましくは、前記第２の取付グループは、第５のピン要素を含み、この第５のピン要素は、第１の端部で、前記チェーンガイドに連結固定しており、また、この第５のピン要素には、前記第１の端部と反対側の第２の端部に、前記可動体に対する連結インターフェースが設けられており、前記第２の取付グループは、さらに、チェーンテンション調整ばねを含み、前記第５のピン要素は、前記チェーンテンション調整ばねの支持体としての役割を果たす。

本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面を参照しながら行う、好ましい実施形態についての以下の詳細な説明から明らかになる。また、同じ態様のなかでも、異なる構成同士を、そのような組合せによって生じる利点を得たい場合に、上記の説明にならって所望に組み合わせることも可能である。

本発明にかかる自転車用のギアシフト装置を採用したマウンテンバイクの概略側面図である。 自転車のフレーム及びコグセットに接続された、本発明にかかる自転車用のギアシフト装置を示す図である。 本発明の第１の実施形態の自転車用のギアシフト装置の分解図である。 本発明の第１の実施形態の自転車用のギアシフト装置の、図２の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。 本発明の第２の実施形態の自転車用のギアシフト装置の分解図である。 本発明の第２の実施形態の自転車用のギアシフト装置の、図２の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。 本発明の第３の実施形態の自転車用のギアシフト装置の分解図である。 本発明の第３の実施形態の自転車用のギアシフト装置の、図２の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。 従来のギアシフト装置の、一番前の位置における背面図である。 本発明にかかるギアシフト装置の、一番前の位置における背面図である。 従来のギアシフト装置の、一番奥の位置における背面図である。 本発明にかかるギアシフト装置の、一番奥の位置における背面図である。

以下の説明では、同じ機能を有する構成要素には、同じ符号を付している。

図面では、自転車用のギアシフト装置の全体を、符号１０で示す。

自転車用のギアシフト装置１０について言及する際には、それは、自転車１００の後輪２２に設けられた、軸心Ａを有する複数のスプロケット３３間で、伝動チェーン（トランスミッションのチェーン）２７を移動させるリアギアシフト装置を指しているものと理解されたい。

自転車用のギアシフト装置１０は、４バーのリンク機構型の運動機構１１を備える。この運動機構１１は、ベース体１２および可動体１４を具備しており、これらベース体１２と可動体１４とは、一対のコネクティングロッド１３，１５を介して互いに接続されている。これらのうち、第１のコネクティングロッド１３は、第１のピン要素１６によって第１のヒンジ接続軸心でベース体１２に関節接続されると共に、第２のピン要素１７によって第２のヒンジ接続軸心で可動体１４に関節接続される。他方の第２のコネクティングロッド１５は、第３のピン要素１８によって第３のヒンジ接続軸心でベース体１２に関節接続されると共に、第４のピン要素１９によって第４のヒンジ接続軸心で可動体１４に関節接続される。

ベース体１２は、自転車１００のフレーム２０に固定されるように意図されている。

可動体１４は、４バーのリンク機構１１においてベース体１２の反対側に位置し、チェーンガイド２１を保持する。

チェーンガイド２１は、上側のローラ３８ａおよび下側のローラ３８ｂを支承するロッカーアーム３７を具備している、これら上側のローラ３８ａおよび下側のローラ３８ｂは、閉ループ状の伝動チェーン２７を受け渡す。

ベース体１２と自転車１００のフレーム２０とをカップリングさせるために、第１の取付グループ２３が設けられている。第１の取付グループ２３は、そのベース体１２を自転車１００のフレーム２０に取り付けるように意図された軸心Ｃを有するピン体２４ａ，２４ｂを含む。

このピン体は、円筒ブッシュ２４ｂ、およびベース体１２と接せられる拡幅ヘッドが設けられた閉塞ねじ２４ａを具備している。これら円筒ブッシュ２４ｂと閉塞ねじ２４ａは、ベース体１２を前記円筒ブッシュ２４ｂと閉塞ねじ２４ａとの間に保持するように互いにねじ連結され、これにより、ベース体１２が前記軸心Ｃに沿って軸方向に移動するのを防ぐ。

ベース体１２とピン体２４ａ，２４ｂとの間には、回転用スライド手段３１，３２が設けられている。

一具体例において、ベース体１２と閉塞ねじ２４ａとの間には、スライドリング３１ａおよび第１のガスケット３１ｂが設けられ、ベース体１２と円筒ブッシュ２４ｂとの間には、軸受メタル３２ａおよび第２のガスケット３２ｂが設けられる。

ピン体２４ａ，２４ｂの円筒ブッシュ２４ｂは、フレームに対する取付要素２６に係合する。フレーム２０に対する前記取付要素２６の相対角度位置は、調節可能なものとされている。

この目的のために、取付要素２６に接線方向に係合する調節ねじ２６ａが設けられている。この調節ねじ２６ａはフレーム２０の突起４１ｃに接せられる。

このようにして、フレーム２０に対する取付要素２６および調節ねじ２６ａは、ベース体１２とフレーム２０との相対角度位置を初期設定するためのインターフェース（初期設定インターフェース）を構成する。

そのような４バーのリンク機構型の運動機構１１のベース体１２とフレーム２０との初期相対角度位置の調整は、一般的には組付時に実行されるものであり、自転車用のギアシフト装置１０を、異なる種類のフレーム２０およびスプロケット３３に順応させる目的でなされる。フレーム２０およびスプロケット３３の種類が異なれば、そのフレーム２０に対してチェーンガイド２１が取り得る位置に影響が生じ、その結果、スプロケット３３に対してチェーンガイド２１が取り得る位置にも影響が生じる。

図示の実施形態において、相対角度位置の初期設定インターフェース２６，２６ａは、中継要素(relay element)４１と協働する。この中継要素４１には、一対の孔４１ａ，４１ｂが設けられると共に、突起４１ｃが形成されている。より具体的に説明すると、取付要素２６が第１の孔４１ａに挿入され、第２の孔４１ｂは締付けねじ５３を挿入することでフレーム２０に取り付けられる。

好ましくは、ピン体２４ａ，２４ｂには、衝撃吸収ばね２５が、前記ピン体２４ａ，２４ｂと同心となるように取り付けられている。衝撃吸収ばねとは、通常動作時には剛体であるが、衝突が起きて所与の上限を超える外力が発生した場合に介入・変形し、そのような外力を吸収するばねのことを指す。

本発明の一具体例では、衝突が起きた場合、衝撃吸収ばね２５の力（action）がベース体１２に伝達されることにより、ベース体１２とピン体２４ａ，２４ｂとの間で、一時的な相対回転（mutual rotation）が可能となる。これにより、ギアシフト装置１０に損傷が生じること、特に、４バーのリンク機構型の運動機構１１に損傷が生じるのを防ぐことができる。

この目的のために、衝撃吸収ばね２５の第１の端部２５ａはベース体１２に間接的に接続され、その第２の端部２５ｂはピン体２４ａ，２４ｂの孔（図示せず）に係合する。

可動体１４とチェーンガイド２１のロッカーアーム３７とを回転可能にカップリングさせるために、第２の取付グループ３４が設けられている。第２の取付グループ３４は、第５のピン要素３６を含む。この第５のピン要素３６は、第１の端部３６ａに、可動体１４に対する連結インターフェースが設けられており、さらに、その第１の端部３６ａと反対側の第２の端部３６ｂで、ロッカーアーム３７に連結固定している。

チェーンテンション調整ばね３５が、第５のピン要素３６に前記第５のピン要素３６と同心になるように取り付けられている。このチェーンテンション調整ばね３５が伝動チェーン２７に作用することにより、均衡の取れた状態が定められる。そして、この均衡の取れた状態により、自転車のフレーム２０に対してチェーンガイド２１が取る位置が決まる。

チェーンテンション調整ばね３５は、可動体１４とロッカーアーム３７との間の相対回転に抵抗して／相対回転を制限して伝動チェーン２７の緊張状態を維持するように、第１の端部３５ａで、可動体１４に対する前記連結インターフェースに係合している。

第５のピン要素３６の第２の端部３６ｂには、チェーンテンション調整ばね３５のプリロードの調節システム３９が設けられている。図示の実施形態において、この調節システム３９は、歯付きリング４１のように形成された-ベース（図示せず）に作用するねじ４０を具備しており、そのねじ４０は、底部が、第２のチェーンテンション調整ばね３５の第２の端部３５ｂで前記第２のチェーンテンション調整ばね３５に拘束されている。

このチェーンテンション調整ばね３５の初期調整は、チェーン２７に加わるテンションを設定する目的でなされる。

また、ギアシフト作動手段２８が設けられている。この作動手段２８は、４バーのリンク機構型の運動機構１１のセットアップを変化させて、可動体１４とベース体１２との相対変位を決める結果、フレーム２０に対するチェーンガイド２１の変位を決める。

図３ａ及び図３ｂに示す第１の好ましい実施形態、ならびに図４ａ及び図４ｂに示す第２の好ましい実施形態では、メカニカルタイプの作動手段２８が設けられる。このメカニカルタイプの作動手段２８は、４バーのリンク機構型の運動機構１１にボーデン型の制御ケーブル（図示せず）を介して接続配置された、少なくとも１つの制御レバー（図示せず）を含む。そのボーデン型の制御ケーブルは、名前が指すとおり、外側のシースに対して内側のケーブルコアが自由にスライドすることができる制御ケーブルである。

この場合の４バーのリンク機構型の運動機構１１には、前記制御ケーブルを支持し、前記制御ケーブルの外側のシースを定位置に固定するシース座部４２が設けられている。これにより、前記制御ケーブルの内側のコアと外側のシースとの間の相対的なスライドが可能となる。

また、４バーのリンク機構型の運動機構１１には、シース座部４２に対して対角の位置に、前記制御ケーブルのコアの端部の保持クリップ４３が設けられている。これにより、前記制御ケーブルのシースとコアとの間の相対運動によって生じる牽引により、４バーのリンク機構型の運動機構１１の変形が決まる。

図示の実施形態において、シース座部４２は、ベース体１２に形成されており、好ましくはベース体１２において第３のピン要素１８の略位置（近傍）に形成されている。さらに、保持クリップ４３は、第１のコネクティングロッド１３に設けられており、好ましくは第１のコネクティングロッド１３において第２のピン要素１７の略位置（近傍）に設けられている。

前記制御ケーブルのシースとコアとの間の相対運動によって生じる牽引は、戻しばね４４による抵抗を受ける。図示の実施形態の具体例において、この戻しばね４４は、第４のピン要素１９に設けられている。

図５ａ及び図５ｂに示す第３の好ましい実施形態では、モータ式の作動手段２８が設けられている。

このモータ付の作動手段２８は、シャフト２９を駆動変位するモータ３０を含む。シャフト２９は、互いに対角に位置するピン要素１６，１７，１８，１９間で動作し、可動体１４とベース体１２との間の相互変位を引き起こす。

よって、モータ付の作動手段２８は、４バーのリンク機構型の運動機構１１の対角線に沿って配設される。つまり、この作動手段２８を作動させると、互いに反対側に位置する２つのピン要素１６，１７，１８，１９間の距離が長く／短くなり、これにより、４バーのリンク機構型の運動機構１１が変形する。

好ましくは、シャフト２９の自由端部（先端）は、切り離し要素（release element）５４を介してピン要素１６，１７，１８，１９に拘束されている。

図示しない好ましい一実施形態では、モータ３０は、４バーのリンク機構型の運動機構１１の内側で、シャフト２９の自由端部に拘束されたピン要素に対して対角の位置にあるピン要素１６，１７，１８，１９に傾動可能に拘束された支持シェル(support shell)を介して支持されている。この目的のために、その支持シェルを支承するピン要素１６，１７，１８，１９は、前記支持シェルのうちの互いに反対側に位置する２つの座部に自由に回転可能に係合する、２つのハーフピンで構成される。

好ましくは、モータ３０は電気式（電気モータ）であり、シャフト２９を駆動変位（drive the displacement in translation of the shaft) させて、純粋に並進させる。

一変形例において、モータ３０は、特許文献１に記載されたタイプのモータである。この場合のモータ３０は、モータ軸心に沿った軸方向に配設されてモータ３０によって回転されるねじ、およびモータ３０の傾動シェルを支承するピン要素の反対側に位置するピン要素１６，１７，１８，１９に固定されて前記ねじに噛合係合する母ねじ（mother screw）を具備する。

図５ａ及び図５ｂに示す好ましい実施形態では、回転出力シャフト（図示せず）を有する電気モータ３０が使用される。この第３の実施形態では、モータ３０が、その回転出力軸心（図示せず）が互いに対角に位置するピン要素間に配設されたシャフト２９と直交するように、４バーのリンク機構型の運動機構１１の内側に設置されている。

また、減速段（図示せず）が設けられている。この減速段は、モータ３０の出力シャフトの回転動作を、第１のピン要素１６と第３のピン要素１８との間に略位置した作動ピン５０に伝達する。また、この作動ピン５０は、第１のピン要素１６および第３のピン要素１８と実質的に平行である。

作動ピン５０は、第１のコネクティングロッド１３およびベース体１２に対して自由に回転することができる。また、この作動ピン５０は、前記作動ピン５０と一体回転可能であり且つシャフト２９によって形成されたラック５１との形状カップリングによって協動する、歯付きスピンドル４９を保持する。これにより、作動ピン５０は、シャフト２９の並進変位を決める。

好ましくは、歯付きスピンドル４９とラック５１との形状カップリングは、作動ピン５０に遊着（idly mounted）したガイドシェル５２を介して維持される。

ガイドシェル５２には、筒部５２ａが設けられている。この筒部５２ａ内で、ラック５１が自由に並進することができる。

好ましくは、作動ピン５０は、互いに連結固定した２つの作動ハーフピン５０ａ，５０ｂで構成される。これら２つの作動ハーフピン５０ａ，５０ｂは、第１のコネクティングロッド１３およびベース体１２に対して自由に回転することができる。この目的のために、第１の作動ハーフピン（semi-actuation pin）５０ａは、スライドブッシュ（図示せず）を介してベース体１２に挿入される。

本発明において、第１の取付グループ２３は運動機構４５を含む。この運動機構４５は、４バーのリンク機構型の運動機構１１のベース体１２とフレーム２０との相対位置を、チェーンガイド２１の主変位に応じて変化させることで、チェーンガイド２１のセットアップの変化を決める。

この相対位置を変化させる手段４５は、少なくとも１つの歯付きセクタ４６ａが設けられた回転体４６、および少なくとも１つのピニオン４７を有する。回転体４６は、ピン体２４ａ，２４ｂに、前記回転体４６の回転によってそのピン体２４ａ，２４ｂとベース体１２との前記軸心Ｃ（ピン体２４ａ，２４ｂの軸心）を中心とした相対回転が決まるように接続している。少なくとも１つのピニオン４７は、歯付きセクタ４６ａに係合して前記歯付きセクタ４６ａに制御回転を伝達する。好ましくは、この少なくとも１つのピニオン４７は、円錐台の形状をしている。

より具体的に説明すると、回転体４６は、ピン体２４ａ，２４ｂの円筒ブッシュ２４ｂに、（任意で、衝撃吸収ばね２５を介して）接続固定している。

そのような好ましい一実施形態では、衝撃吸収ばね２５が、第１の端部２５ａで、回転体４６の歯付きセクタ４６ａに形成された孔４６ｂに係合している。

ピニオン４７は、ピン要素１６，５０またはハーフピン５０ｂに接続固定状態で取り付けられている。このピン要素１６，５０またはハーフピン５０ｂに制御回転が印加されると、それと併行するようにして、チェーンガイド２１の、少なくとも１つの軸方向成分を有する変位が決まる。

前記制御回転は、特定の実施形態に応じた様々な方法で、ピン要素１６，５０またはハーフピン５０ｂに印加することができる。

図３ａ及び図３ｂに示す第１の好ましい実施形態、ならびに図４ａ及び図４ｂに示す第２の好ましい実施形態において、初期相対位置を変化させる前記手段４５は、４バーのリンク機構型の運動機構１１のベース体１２と第１のコネクティングロッド１３との間の相対回転によって作動する。

このようなベース体１２と第１のコネクティングロッド１３との間の相対回転は、さらに、４バーのリンク機構型の運動機構１１の変形を決める結果、前記軸心Ａに沿ったチェーンガイド２１の主変位を決める。

ベース体１２とコネクティングロッド１３との間の相対回転は、さらに、第１のピン要素１６に接続固定されたピニオン４７の回転を定める。その第１のピン要素１６は、第１のコネクティングロッド１３に嵌め込まれている。

このようにして、第１のコネクティングロッド１３の運動により、第１のピン要素１６の運動が引き起こされ、この運動がピニオン４７の回転を決める結果、回転体４６の歯付きセクタ４６ａの回転およびピン体２４ａ，２４ｂの円筒ブッシュ２４ｂの回転が決まる。

これにより、ベース体１２と第１の取付グループ２３のピン体２４ａ，２４ｂとの間の相対回転と、チェーンガイド２１の軸方向変位とを相関させることができる。

図５ａ及び図５ｂに示す第３の好ましい実施形態において、初期相対位置を変化させる前記手段４５は、モータ３０によって減速段を介して引き起こされる作動ピン５０（具体例では、第１の作動ハーフピン５０ａ）の回転により作動する。

この場合、第１の作動ハーフピン５０ａに第２の作動ハーフピン５０ｂが連結固定しており、さらに、この第２の作動ハーフピン５０ｂにピニオン４７が接続固定状態で取り付けられているので、ピニオン４７の回転が生じ、前記ピニオン４７が形状カップリングする回転体４６の歯付きセクタ４６ａに回転動作が伝達される。

歯付きセクタ４６ａの回転により、ベース体１２と第１の取付グループ２３のピン体２４ａ，２４ｂとの間の相対回転が決まる。

モータ３０によって引き起こされる作動ピン５０の回転は、歯付きスピンドル４９の回転を決める結果、その歯付きスピンドル４９とラック５１とのカップリングを経てシャフト２９の直線並進も決める。つまり、４バーのリンク機構型の運動機構１１の変形が同時に生じ、この同時に生じる変形が前記軸心Ａに沿ったチェーンガイド２１の主変位を決める。

したがって、この場合も、ベース体１２と第１の取付グループ２３のピン体２４ａ，２４ｂとの初期相対位置からの変化と、チェーンガイド２１の軸方向変位とを相関させることができる。

図示の好ましい実施形態において、４バーのリンク機構型の運動機構１１の変形が完了し、伝動チェーン２７とスプロケット３３との間で安定した係合状態が得られると、回転体４６の歯付きセクタ４６ａとピニオン４７との間で固定拘束（fixed constraint）が成立するので、この固定拘束を介して衝撃吸収ばね２５の働きがベース体１２に伝達されるようになる。

事実、上記の安定した状態では、ピニオン４７が、ベース体１２に接続固定された状態となったピン要素１６，５０またはハーフピン５０ｂに外嵌している。

以下では、本発明にかかる自転車用のギアシフト装置１０の動作を説明する。

ギアシフト装置１０が作動されると、チェーンガイド２１は、少なくとも１つの軸方向成分（すなわち、スプロケット３３の軸心Ａと平行な成分）を有する方向に沿って、伝動チェーン２７が引っ掛けられるスプロケット３３に達するまで移動される。

図６ａ、図６ｂには、それぞれ、一番前の位置（すなわち、最小径のスプロケット３３の位置）にある従来のギアシフト装置、一番前の位置にある本発明にかかるギアシフト装置が示されている。他方、図７ａ、図７ｂには、それぞれ、一番奥の位置（すなわち、最大径のスプロケット３３の位置）にある従来のギアシフト装置、一番奥の位置にある本発明にかかるギアシフト装置が示されている。

このような変位は、どの実施形態であるかにもよるが、メカニカルタイプの作動手段２８またはモータ式の作動手段２８を介して制御される４バーのリンク機構型の運動機構１１の変形で決まる。

関連手段２８（the relative means）による作動が始まると、ベース体１２と第１の取付グループ２３のピン体２４ａ，２４ｂの相対角度位置を変化させる運動機構４５の作動も始まる。

これにより、新たに均衡の取れたセットアップを得ることができる。さらに、大径側のスプロケットでは、そのような新たなセットアップを、最大限に高い位置で得ることができる。この場合、そのような最大限に高い位置で、チェーンガイド２１と大径側のスプロケットとの間の上下方向の距離が定められることになる。

そのため、前側の位置で新たにセットアップを得た際にチェーンガイド２１と小径側のスプロケットとの間の距離を短く維持できるように、ベース体１２と第１の取付グループ２３のピン体２４ａ，２４ｂの初期相対角度位置およびチェーンテンション調整ばね２５のプリロードを、自転車１００に組み付ける段階で調整することが可能となる。

本発明にかかるギアシフト装置１０で得られる形態変化効果は、図６ａ及び図６ｂと図７ａ及び図７ｂを比較すれば明らかである。

また、以上の説明から、本発明にかかる自転車用のギアシフト装置の各種特徴および異なる特徴間での相対的な利点も明らかである。

４バーのリンク機構型の運動機構のベース体と第１の取付グループのピン体との相対位置を上記のように初期相対位置から変化させることで得られるチェーンガイドとスプロケットとの相対的な位置により、制御の感度が、従来のギアシフト装置よりも向上し、さらに、チェーンガイドを最大径のスプロケットに近付け過ぎることに起因する障害を緩和することができる。

前述した実施形態のほかにも、さらなる変形例が想定され得る。そして、そのような変形例は、本発明の教示内容の範囲内に含まれる。

事実、前記ギアシフト作動手段は、前述した好ましい実施形態と異なる種類のものであってもよいし、前述した好ましい実施形態における４バーのリンク機構型の運動機構の対角線と異なる対角線に沿って動作するものであってもよい。なお、前述した好ましい実施形態は、本発明を限定するものではない。

最後に、上記した想定可能な自転車用のギアシフト装置には、様々な変更や変形が施されてもよく、かつ、そのような変更及び変形の全てが、本発明に包含されることは明らかである。また、細部を、技術的に等価な構成要素に置き換えることも想定される。事実、使用する材料や寸法等は、その時々の技術的要件に応じてどのように選択されてもよい。

Claims (12)

1. 自転車用のギアシフト装置（１０）であって、
   ４バーのリンク機構型の運動機構（１１）を備えており、
   前記運動機構（１１）は、ベース体（１２）および可動体（１４）を具備しており、前記ベース体（１２）と前記可動体（１４）とは、一対のコネクティングロッド（１３，１５）を介して互いに接続されており、前記一対のコネクティングロッド（１３，１５）は、４つのピン要素（１６，１７，１８，１９）で、前記ベース体（１２）および前記可動体（１４）に関節接続されており、
   前記４つのピン要素（１６，１７，１８，１９）のうちの、互いに反対側から向かい合うピン要素の各対（１６，１９；１７，１８）が、前記４バーのリンク機構型の運動機構（１１）の対角線を規定しており、
   前記自転車用のギアシフト装置（１０）は、さらに、自転車のフレーム（２０）に対して前記ベース体（１２）を取り付けるための第１の取付グループ（２３）を備えており、
   前記可動体（１４）は、第２の取付グループ（３４）でチェーンガイド（２１）に連結しており、
   前記４バーのリンク機構型の運動機構（１１）に、この４バーのリンク機構型の運動機構（１１）を変形させて、前記ベース体（１２）に対する前記可動体（１４）の変位を決める結果、前記チェーンガイド（２１）の、コグセット（３３）の軸心（Ａ）を基準とした軸方向の主変位を決める、ギアシフト作動手段（２８）が設けられている、自転車用のギアシフト装置（１０）において、
   前記第１の取付グループ（２３）が、前記４バーのリンク機構型の運動機構（１１）の前記ベース体（１２）と前記フレーム（２０）との相対角度位置を前記チェーンガイド（２１）の前記主変位に応じて変化させる運動機構（４５）を含むことを特徴とする、自転車用のギアシフト装置（１０）。
2. 請求項１に記載の自転車用のギアシフト装置（１０）において、前記第１の取付グループ（２３）が、前記ベース体（１２）を前記自転車のフレーム（２０）に取り付けるように意図された、軸心（Ｃ）を有するピン体（２４ａ，２４ｂ）を含み、前記ベース体（１２）と前記フレーム（２０）との相対角度位置を変化させる前記運動機構（４５）が、
   −回転体（４６）；
   −前記回転体（４６）に形成された歯付きセクタ（４６ａ）；および
   −前記歯付きセクタ（４６ａ）に係合して前記歯付きセクタ（４６ａ）に制御回転を伝達する少なくとも１つのピニオン（４７）；
   を有しており、前記回転体（４６）は、前記ピン体（２４ａ，２４ｂ）に、前記回転体（４６）の回転がそのピン体（２４ａ，２４ｂ）と前記ベース体（１２）との前記軸心（Ｃ）を中心とした相対回転を決めるように接続しており、前記ピニオン（４７）は、前記ギアシフト作動手段（２８）によって直接または間接的に回転される、自転車用のギアシフト装置（１０）。
3. 請求項２に記載の自転車用のギアシフト装置（１０）において、前記第１の取付グループ（２３）が、第１の端部（２５ａ）で前記回転体（４６）に係合し、第２の端部（２５ｂ）で前記ピン体（２４ａ，２４ｂ）に拘束されている、衝撃吸収ばね（２５）を含む、自転車用のギアシフト装置（１０）。
4. 請求項２または３に記載の自転車用のギアシフト装置（１０）において、前記第１の取付グループ（２３）が、前記ベース体（１２）と前記フレーム（２０）との相対角度位置を初期設定するためのインターフェース（２６，２６ａ）を含み、前記ベース体（１２）と前記フレーム（２０）との相対角度位置を初期設定するためのインターフェース（２６，２６ａ）は、前記ピン体（２４ａ，２４ｂ）が係合する取付要素（２６）、および前記取付要素（２６）に係合し前記フレーム（２０）に当接する調節ねじ（２６ａ）を有する、自転車用のギアシフト装置（１０）。
5. 請求項２から４のいずれか一項に記載の自転車用のギアシフト装置（１０）において、前記ピニオン（４７）が、前記４つのピン要素（１６，１７，１８，１９）のうちの、前記コネクティングロッド（１３，１５）のうちの１つに接続固定されたピン要素（１６）に、接続固定状態で取り付けられている、自転車用のギアシフト装置（１０）。
6. 請求項２から４のいずれか一項に記載の自転車用のギアシフト装置（１０）において、前記ピニオン（４７）が、前記ギアシフト作動手段（２８）によって回転される作動ピン（５０）に接続固定状態で取り付けられており、前記作動ピン（５０）は、前記ピン要素（１６，１７，１８，１９）と実質的に平行である、自転車用のギアシフト装置（１０）。
7. 請求項１から５のいずれか一項に記載の自転車用のギアシフト装置（１０）において、前記ギアシフト作動手段（２８）は、メカニカルタイプであり、
   −外側のシースに対して内側のケーブルコアが自由にスライドすることができる制御ケーブルを支持し、前記内側のコアがスライドできるように前記外側のシースを定位置に固定する、シース座部（４２）、
   −前記内側のコアの端部の保持クリップ（４３）、および
   −前記４バーのリンク機構型の運動機構（１１）を、前記制御ケーブルの前記外側のシースと前記内側のコアとの間の相対並進によって生じる牽引に抗して変形させるように前記ピン要素のうちの１つのピン要素（１９）に設けられた、戻しばね（４４）、
   を含み、前記シース座部（４２）および前記クリップ（４３）は、前記４バーのリンク機構型の運動機構（１１）の、互いに対角に位置するピン要素（１８，１７）に実質的に配置されている、自転車用のギアシフト装置（１０）。
8. 請求項１から６のいずれか一項に記載の自転車用のギアシフト装置（１０）において、前記ギアシフト作動手段（２８）は、モータ式であり、前記４バーのリンク機構型の運動機構（１１）の対角線に沿ってシャフト（２９）を駆動変位するモータ（３０）を含む、自転車用のギアシフト装置（１０）。
9. 請求項６に従属する場合の請求項８に記載の自転車用のギアシフト装置（１０）において、前記モータ（３０）は、前記シャフト（２９）と直交する出力軸心を有しており、また、前記モータ（３０）は、前記作動ピン（５０）を駆動回転し、前記作動ピン（５０）は、前記作動ピン（５０）と一体回転可能であり且つ前記シャフト（２９）に形成されたラック（５１）と形状カップリングする、歯付きスピンドル（４９）を保持しており、これにより、前記作動ピン（５０）は、前記シャフト（２９）の並進変位を決める、自転車用のギアシフト装置（１０）。
10. 請求項９に記載の自転車用のギアシフト装置（１０）において、前記ラック（５１）は、前記作動ピン（５０）に遊着したガイドシェル（５２）の筒部（５２ａ）内で並進案内され、前記ガイドシェル（５２）は、前記歯付きスピンドル（４９）と前記ラック（５１）との形状カップリングを維持するように前記歯付きスピンドル（４９）を収容している、自転車用のギアシフト装置（１０）。
11. 請求項２から１０のいずれか一項に記載の自転車用のギアシフト装置（１０）において、前記第１の取付グループ（２３）の前記ピン体が、円筒ブッシュ（２４ｂ）、および前記ベース体（１２）と係合する拡幅ヘッドが設けられた閉塞ねじ（２４ａ）を具備しており、前記円筒ブッシュ（２４ｂ）と前記閉塞ねじ（２４ａ）とは、前記ベース体（１２）を前記ピン体（２４ａ，２４ｂ）の前記軸心（Ｃ）方向で保持するように互いにねじ連結され、前記ベース体（１２）と前記ピン体（２４ａ，２４ｂ）との間には、回転用スライド手段（３１，３２）が設けられている、自転車用のギアシフト装置（１０）。
12. 請求項２から１１のいずれか一項に記載の自転車用のギアシフト装置（１０）において、前記第２の取付グループ（３４）は、第５のピン要素（３６）を含み、前記第５のピン要素（３６）は、第１の端部（３６ａ）で、前記チェーンガイド（２１）に固定状態で連結しており、また、前記第５のピン要素（３６）には、前記第１の端部（３６ａ）と反対側の第２の端部（３６ｂ）に、前記可動体（１４）に対する連結インターフェースが設けられており、前記第２の取付グループ（３４）は、さらに、チェーンテンション調整ばね（３５）を含み、前記第５のピン要素（３６）は、前記チェーンテンション調整ばね（３５）の支持体としての役割を果たす、自転車用のギアシフト装置（１０）。

Images