JP2016117489A - 自転車のスプロケットアセンブリ - Google Patents

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Abstract

【課題】多数のスプロケットを備え、多数の変速比を確保でき、スプロケットの直径の増加による線形性を向上させる自転車のスプロケットアセンブリを提供する。【解決手段】本発明のスプロケットアセンブリは、少なくとも１１個のスプロケット（１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１）を備えた、自転車の後輪（５７）のスプロケットアセンブリ（１６）において、スプロケットアセンブリ（１６）が、４６ミリメートル以下の全体の軸方向寸法を有し、スプロケットアセンブリ（１６）の両端のスプロケット（１、１１）の間の距離である、スプロケットアセンブリ（１６）の前記両端のスプロケットにおける外側に向いた面（１ａ、１１ａ）の間の距離（Ｍ）が、４０．５ミリメートル以下であり、フリーホイール・ボディ（２２）に取り付けられるスプロケットの係合部が３９ｍｍ以下の長さ（Ｎ）を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、自転車の伝動システムに関する。
本明細書を通じて、および添付の特許請求の範囲において、自転車における「伝動システム」という用語は、運転者のペダル動作によって加わる動作を自転車のクランクアームから後輪に伝達させる少なくとも幾つかの構成品によるアセンブリを示すのに用いられる。
さらに、本発明は、前述の伝動システムを備える自転車に関する。
さらに、本発明は、自転車の後輪のハブのフリーホイール・ボディに取り付けられるスプロケットアセンブリにも関する。このようなスプロケットアセンブリは、前述の伝動システムに使用することができる。
さらに、本発明は、前述の伝動システムに使用することができる自転車のチェーンに関する。
既知のように、自転車の伝動システムは、運転者が推進押圧を加えるための一対のクランクアームと、クランクアームと直接接続していることにより回転する１つ以上の案内歯車と、チェーンを介して案内歯車によって回転される１つ以上の駆動される歯車とを備える。以後、これら駆動される歯車を「スプロケット」と称する。
スプロケットは、ハブを介して自転車の後輪に接続される。このハブは、スポークによって自転車のリムに固定接続される第１のボディと、スプロケットに固定接続され、かつ一方の回転方向には、第１のボディに対して自由に回転し、反対方向には、第１のボディを回転させることができ、駆動する歯車を前方に動作させることができる第２のボディとを備える。専門用語では、この第２のボディを「フリーホイール・ボディ」と呼ぶ。フリーホイール・ボディに取り付けられるスプロケットのセットは、一般に「スプロケットアセンブリ」と呼ばれる。
チェーンは連続するリンクからなり、各リンクは通常、歯車の歯を収容する空間を形成するために互いに対向し離間した一対のプレートからなる。リンクのプレートはリベットによって次のリンクのプレートに接続されており、リベットは、当該リベットに対して自由に回転することができるブッシュによって囲まれている。以後、このような形状を有するチェーンを従来形状のチェーンとして示す。
自転車は、筋力による推進を利用した移動手段であることから、運転者から駆動輪への伝動システムによる運転者の疲労が可能な限り最小であることが一般的に求められる。
既知のように、小径の案内歯車と大径のスプロケットとの組合せによって、辛い上り坂も容易に対処することができる。しかしながら、平坦な地面または下り坂を行く場合には、自転車は前方にゆっくりと移動するので、運転者が素早くペダル動作を行う必要があり、運転者のエネルギーが浪費されてしまい、この組合せは効果的でない。
走行する経路に応じて前述の組合せをより適切なものにするために、自転車に、適切なギアシフト装置を用いて必要条件に基づいて互いに組み合わすことができる複数の案内歯車および複数のスプロケットを装備させることが知られている。
過去数年間にわたって、利用可能な変速比の数は徐々に増加してきている。
しかしながら、自転車の構成品の規格化は高度に達しているので、フレーム、ギアシフト装置、フリーホイール・ボディまたはチェーン等の構成品の特有の寸法は、現在ではほぼ一定であり、よって従来技術では、規格寸法の自転車に搭載できる案内歯車およびスプロケットの最大数について厳密な限度が決まっている。詳細には、案内歯車を３つまで、およびスプロケットを１０個まで使用することができる。
フレームおよびフリーホイール・ボディの規格寸法を維持しながら、１０個を超える歯車を有するスプロケットアセンブリを設けたい場合、従来技術には、特殊な形状をした構成品を製造することが教示されている。
詳細には、特許文献１において、１４個のスプロケットを備えるスプロケットアセンブリが示されており、そのうちの最大のスプロケットは、一部が自転車の車輪のスポークを覆うようにして配置されている。これらのスプロケットは、チェーンとの係合部において最小の厚さ１．７６ミリメートル（ｍｍ）を有し、他方、隣接するスプロケット間の距離はスプロケットの最小の厚さよりも小さく、詳細には１．６６ミリメートル（ｍｍ）である。示されたスプロケットアセンブリが回転するためには、特殊な形状をしたチェーンを使用する必要がある。前述のチェーンは、スプロケットの歯との係合部を形成するために離間した２枚の平行なプレートからなる第１のリンクと、「橋」のような形状を有し、スプロケットの次の歯と結合するための座部を中央部に形成する単一のプレートからなる第２のリンクとを交互に連続して備えている。
前述のチェーンは、第２のリンクが単一のプレートで製造されていることにより、従来のチェーンよりも遙かに薄い最大厚さを有しているので、スプロケット間にスプロケットの厚さより小さい空間が存在する場合にも使用することができる。
米国特許第５９５４６０４号明細書
出願人は、特許文献１に記載された伝動システムが様々な欠点を有することに気付いた。
まず、前述のチェーンは、スプロケットの歯と、単一の成形されたプレートからなる第２のリンクとの間の連続的な摩擦によって急速に摩耗する。これにより、チェーンの構造は早期に変形する。
さらに、車輪のスポークを覆うようにして配置されるスプロケットは大径であり、すなわち、極めて多数の歯を有する。現在、既知のスプロケットアセンブリの最小のスプロケットの歯数は規格化されており、約１１〜１２歯以下であることから、最小のスプロケットから最大のスプロケットへ移行する際には、直径および歯数の非線形的な増加が生じることになる。すなわち、運転者は、１つのスプロケットと、このスプロケットに比べて歯数が大きく異なる隣接するスプロケットとでは、ペダル動作に必要な力に大きな差があることに気付く。したがって、スプロケットがこのように多数ある場合であっても、運転者はスプロケットと案内歯車との最適な組合せを見つけることができないという可能性がある。
上記に加えて、スプロケットアセンブリの全体の寸法は自転車の車輪において極めて大きく、このためチェーンは、末端のスプロケットに係合すると案内歯車に対して極めて傾き、これにより、摩擦および摩耗にさらされ、張力がピークに達する。
本発明の基本的な技術的課題は、規格寸法のフレームを備え、製作がきわめて簡単で、かつ高い信頼性を有することを維持しながら、多数のスプロケットを備えることによって多数の変速比を確保でき、スプロケットアセンブリのスプロケットの直径の増加による線形性を向上させることができる、自転車の伝動システムを提供することであり、これにより、従来技術に関する前述の欠点を簡単かつ効率的な方法で克服することができる。
したがって、本発明の第１の構成は、自転車の伝動システムに関するものであり、自転車の後輪のハブのフリーホイール・ボディに取り付けられるスプロケットアセンブリと、スプロケットアセンブリのスプロケットに係合する自転車のチェーンとを備え、スプロケットアセンブリは、少なくとも１１個のスプロケットを備え、前記ハブは、回転軸を中心にして回転することができ、自転車の後輪のスポーク用の複数の取付け座部と自転車のフレームへの固定部とを備え、前記ハブにおける所定の軸方向距離が、前記回転軸に対してほぼ垂直な平面であって前記フリーホイール・ボディに最も近い前記スポーク用の取付け座部の先端を含む平面と、前記回転軸に対してほぼ垂直でありフレームへの固定部に形成される平面であって、フリーホイール・ボディに最も近い、フレームへの取付け先端を含む平面との間に画定されており、前記スプロケットアセンブリの全てのスプロケットが、フリーホイール・ボディに組み合わされた全体の軸方向寸法は前記所定の軸方向距離以下であり、前記回転軸の方向におけるチェーンの最大の厚さが４．６ミリメートル（ｍｍ）以上５．８ミリメートル（ｍｍ）以下であることを特徴とする。
有利なことに、出願人は、前述の軸方向寸法を有するスプロケットアセンブリと、前述の厚さを有するチェーンとを使用することによる相乗効果によって、驚くべきことに、少なくとも１１個のスプロケットを有する伝動システムの高強度が確保され、同時に、従来形状のチェーンおよびスプロケットを使用することができ、伝動システムの構造が単純になり、かつその信頼性が確保できるという利点が得られることに気付いた。詳細には、有利なことに、チェーンの寸法が、１０個のスプロケットを有するスプロケットアセンブリ用に現在使用されているチェーンよりも小さいことによって、幅が小さいスプロケットを使用すること、および／または従来のスプロケット間の距離を小さくすることが可能になり、伝動システムの軽量化を達成することができる。
より詳細には、チェーンの最大の厚さは、１０個のスプロケットを有するスプロケットアセンブリのチェーンに現在用いられている最大の厚さより薄いが、出願人は、有利なことに、チェーンの前述の厚さが、驚くほどの高強度を確実にし、詳細には、特殊な形状をしたチェーンを使用する特許文献１の教示内容から理解されるものとは反対に、十分に強固である従来形状のチェーンを使用できることに気付いた。さらに、従来のチェーンは、有利なことに、歯が係合するリンクにおいて自由に回転できるブッシュが設けられていることにより、歯とチェーンとの摩擦によって伝動システムのスムーズな動作が確実に制限されないようにする。
さらに、本発明の伝動システムは、スプロケットが自転車の車輪のスポークを覆うようにして配置されることのないスプロケットアセンブリを使用するので、有利なことに、１０番目のスプロケットの後に追加されるスプロケットは、中間の中径のスプロケットであり、特許文献１において生じるような大径を有する末端のスプロケットでない。これにより、例えば、歯数の差が僅か１つである隣接するスプロケットをより多く備えることができるので、スプロケットの直径の増加による線形性を大幅に向上することができる。
さらに、車輪のスポークを覆うようにして配置されることなく、ハブのフリーホイール・ボディに全体が収容されるような軸方向寸法を有するスプロケットアセンブリを使用することにより、このようなスプロケットアセンブリを適切に位置決めすることができ、これにより、チェーンは、末端のスプロケットに係合しても過剰に傾かないので、摩耗と張力がピークとならないように確実に抑えることができる。
好ましくは、前記チェーンは、各々の接続端で互いに接続される外側のリンクと内側のリンクとを交互に連続して備え、外側のリンクおよび内側のリンクの各リンクは、外側のプレートおよび内側のプレートを２枚ずつ備え、２枚の外側のプレートおよび２枚の内側のプレートはそれぞれ、平行に配置されてスプロケットの歯を収容する空間を形成している。有利なことに、本発明の伝動システムのチェーンの形状は従来のものであるので、伝動システムの製造の簡略化およびコスト低減に寄与する。
好ましくは、前記チェーンの最大の厚さは、４．８ミリメートル（ｍｍ）以上５．６ミリメートル（ｍｍ）以下である。より好ましくは、前記チェーンの最大の厚さは、５ミリメートル（ｍｍ）以上５．５ミリメートル（ｍｍ）以下である。有利なことに、出願人は、チェーンの前述の最大の厚さによって十分に高い信頼性を確保できることに気付いた。
好ましくは、前記スプロケットアセンブリの軸方向寸法は４６ミリメートル（ｍｍ）以下であり、より好ましくは、４３．５ミリメートル（ｍｍ）以下である。
このようにして、前述のスプロケットアセンブリは、規格寸法の車輪およびフレームを有する従来の自転車に収容することができる。
好ましくは、前記スプロケットアセンブリの両端のスプロケットの間の距離である、前記スプロケットアセンブリの前記両端のスプロケットにおける外側に向いた各々の面の間の距離が、４２．５ミリメートル（ｍｍ）以下であり、より好ましくは４０．５ミリメートル（ｍｍ）以下である。
このようにして、チェーンは、有利なことに、自転車のフレームに摺接しないように十分な余裕を持って最小の直径を有するスプロケットと係合することができ、ギアシフトを行う場合でも、チェーンを、車輪のスポークの妨げになることなく、最大の直径を有するスプロケットに位置決めすることができる。
好ましくは、前記スプロケットは所定の位置にあり、かつ互いに離間している。
本発明の伝動システムの好ましい一実施形態において、前記スプロケットアセンブリの最小の直径を有するスプロケットは１１または１２個の歯を有し、最大の直径を有するスプロケットは２３〜２７個の歯を有する。
好ましくは、本発明の伝動システムは、１１個のスプロケットの下記から選択される組合せを有するスプロケットアセンブリを備える。各々１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２３個の歯を有するスプロケットによる第１の組合せ、各々１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１９、２１、２３、２５個の歯を有するスプロケットによる第２の組合せ、各々１１、１２、１３、１４、１５、１７、１９、２１、２３、２５、２７個の歯を有するスプロケットによる第３の組合せ、各々１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２３、２５個の歯を有するスプロケットによる第４の組合せ、各々１２、１３、１４、１５、１６、１７、１９、２１、２３、２５、２７個の歯を有するスプロケットによる第５の組合せ。
好ましい変形例において、本発明の伝動システムは、１２個のスプロケットの下記から選択される組合せを有するスプロケットアセンブリを備える。各々１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２３個の歯を有するスプロケットによる第１の組合せ、各々１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２３、２５個の歯を有するスプロケットによる第２の組合せ、各々１１、１２、１３、１４、１５、１７、１８、１９、２１、２３、２５、２７個の歯を有するスプロケットによる第３の組合せ、各々１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２３、２５個の歯を有するスプロケットによる第４の組合せ、各々１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２３、２５、２７個の歯を有するスプロケットによる第５の組合せ。
好ましくは、前記スプロケットの最大の厚さは、チェーンとの係合部において１．７ミリメートル（ｍｍ）以下であり、より好ましくは１．６ミリメートル（ｍｍ）以下である。
好ましくは、最小の直径を有するスプロケットのチェーンとの係合部と、隣接するスプロケットとの間の寸法である、前記スプロケットアセンブリの少なくとも２つの連続するスプロケット間の距離は、前記スプロケットの厚さ以上である。より好ましくは、前記スプロケットアセンブリの連続するスプロケット間の距離は全て、前記スプロケットの厚さ以上である。
好ましくは、連続するスプロケット間の前記距離は２．２ミリメートル（ｍｍ）以下である。
これにより、比較的大きい厚さを有し、よって十分に強固であるリンクのプレートを備えたチェーンを使用することができる。
好ましくは、小径のスプロケットは、大径のスプロケットよりも大きい離間距離で配置されている。より好ましくは、小径のスプロケットは２．５ミリメートル（ｍｍ）以下の距離で離間している。
スプロケット間にこれらのような距離を設けることにより、特に強固な部分を有する従来形状のチェーンを移動させることができる。
好ましくは、少なくとも６個の連続するスプロケットが、少なくとも１つ隣のスプロケットの歯数と１つ異なる歯数を有している。さらに、好ましくは、前記少なくとも６個のスプロケットのうちの１つは１８個の歯を有している。
より好ましくは、前記連続するスプロケットの数は少なくとも７個である。さらに好ましくは、前記連続するスプロケットの数は少なくとも８個または少なくとも９個である。
このようにして、１つのスプロケットから他のスプロケットにチェーンを移動する際において、運転者は、必要な作動力に大きい違いを感じない。
好ましくは、本発明の伝動システムは、少なくとも１つのクランクアームに組み合わされ、前記スプロケットアセンブリのスプロケットのうちの１つと同時にチェーンによって係合される少なくとも１つの案内歯車を備える。より好ましくは、前記少なくとも１つの案内歯車はアルミニウム合金からなり、その最大の厚さは、チェーンの係合部において１．７ミリメートル（ｍｍ）以下である。さらに好ましくは、前記少なくとも１つの案内歯車の最大の厚さと前記スプロケットの最大の厚さとは、チェーンとの各々の係合部において同一である。詳細には、好ましくは、前記少なくとも１つの案内歯車および前記スプロケットの前記最大の厚さは、１．６ミリメートル（ｍｍ）以下であり、チェーンの厚さが５．５ミリメートル（ｍｍ）以下である。
上述の寸法にすることによって、軽量かつ十分に強固な歯車（スプロケットおよび案内歯車）を製作することができる。
第２の構成において本発明は、少なくとも１１個のスプロケットを備えた、自転車の後輪に用いられるスプロケットアセンブリに関し、当該スプロケットアセンブリのスプロケットが、４６ミリメートル（ｍｍ）以下の全体の軸方向寸法を有することを特徴とする。
好ましくは、このようなスプロケットアセンブリは、本発明の伝動システムのスプロケットアセンブリについて上述したあらゆる構造的特性および機能的特性を、個別に、または組合せとして有しており、したがって、前述の利点を全て備えている。
詳細には、好ましくは、前記スプロケットアセンブリの前記軸方向寸法は、４３．５ミリメートル（ｍｍ）以下である。
好ましくは、前記スプロケットアセンブリの両端のスプロケットの間の距離である、スプロケットアセンブリの前記両端のスプロケットにおける外側に向いた面の間の距離は、４２．５ミリメートル（ｍｍ）以下であり、より好ましくは、４０．５ミリメートル（ｍｍ）以下である。
好ましくは、前記スプロケットは所定の位置にあり、互いに離間している。
本発明のスプロケットアセンブリの好ましい一実施形態において、最小の直径を有するスプロケットは１１または１２個の歯を有し、最大の直径を有するスプロケットは２３〜２７個の歯数を有する。
好ましくは、前述のスプロケットアセンブリは、１１個のスプロケットの下記から選択される組合せを有する。各々１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２３個の歯を有するスプロケットによる第１の組合せ、各々１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１９、２１、２３、２５個の歯を有するスプロケットによる第２の組合せ、各々１１、１２、１３、１４、１５、１７、１９、２１、２３、２５、２７個の歯を有するスプロケットによる第３の組合せ、各々１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２３、２５個の歯を有するスプロケットによる第４の組合せ、各々１２、１３、１４、１５、１６、１７、１９、２１、２３、２５、２７個の歯を有するスプロケットによる第５の組合せ。
好ましい変形例において、本発明のスプロケットアセンブリは、１２個のスプロケットの下記から選択される組合せを含む。各々１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２３個の歯を有するスプロケットによる第１の組合せ、各々１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２３、２５個の歯を有するスプロケットによる第２の組合せ、各々１１、１２、１３、１４、１５、１７、１８、１９、２１、２３、２５、２７個の歯を有するスプロケットによる第３の組合せ、各々１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２３、２５個の歯を有するスプロケットによる第４の組合せ、各々１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２３、２５、２７個の歯を有するスプロケットによる第５の組合せ。
好ましくは、前記スプロケットの最大の厚さは、自転車のチェーンとの係合部において１．７ミリメートル（ｍｍ）以下であり、より好ましくは１．６ミリメートル（ｍｍ）以下である。
好ましくは、最小の直径を有するスプロケットの自転車のチェーンとの係合部と、隣接するスプロケットとの間の寸法である、前記スプロケットアセンブリの少なくとも２つの連続するスプロケット間の距離は、前記スプロケットの厚さ以上である。
より好ましくは、前記スプロケットアセンブリの連続するスプロケット間の距離は全て、前記スプロケットの厚さ以上である。
好ましくは、連続するスプロケット間の前記距離は２．２ミリメートル（ｍｍ）以下である。
本発明のスプロケットアセンブリの好ましい一実施形態において、小径のスプロケットは、大径のスプロケットよりも大きい離間距離で配置される。好ましくは、小径のスプロケットは２．５ミリメートル（ｍｍ）以下の距離で離間している。
好ましくは、少なくとも６個の連続するスプロケットが、少なくとも１つの隣接するスプロケットの歯数と１つ異なる歯数を有している。さらに、好ましくは、前記少なくとも６個のスプロケットのうちの１つは１８個の歯を有している。
より好ましくは、前記連続するスプロケットの数は少なくとも７個である。さらに好ましくは、前記連続するスプロケットの数は少なくとも８個または少なくとも９個である。
本発明の第３の構成は、自転車のチェーンに関するものであり、各々の接続端で互いに接続される外側のリンクと内側のリンクとを交互に連続して備え、外側のリンクおよび内側のリンクの各リンクは、平行に配置され、かつ自転車の後輪のスプロケットアセンブリのスプロケットの歯を収容する空間を形成するために離間された、対応する外側のプレートおよび内側のプレートを２枚備えており、当該チェーンの最大厚さが、４．６ミリメートル（ｍｍ）以上５．８ミリメートル（ｍｍ）以下であることを特徴とする。
好ましくは、このような自転車チェーンは、本発明の伝動システムのチェーンについて上述したあらゆる構造的特性および機能的特性を、個別に、または組合せとして有しており、したがって、前述の利点を全て備えている。
詳細には、前記最大厚さは、４．８ミリメートル（ｍｍ）以上５．６ミリメートル（ｍｍ）以下であり、より好ましくは、５ミリメートル（ｍｍ）以上５．５ミリメートル（ｍｍ）以下である。
本発明の第４の構成は、上述の型の伝動システム、上述の型のスプロケットアセンブリ、および上述の型のチェーンのうち少なくとも１つを備える自転車に関する。
好ましくは、このような自転車は、前述の伝動システム、前述のスプロケットアセンブリ、および前述のチェーンのうち少なくとも１つについて上述したあらゆる構造的特性および機能的特性を、個別に、または組合せとして有しており、したがって、前述の利点を全て備えている。
本発明の第５の構成は、少なくとも１１個のスプロケットを備えるスプロケットアセンブリを備えた自転車に関するものであり、最小の直径を有するスプロケットの、前記自転車のチェーンラインからの距離と、最大の直径を有するスプロケットの前記チェーンラインからの距離との差が絶対値で４ミリメートル（ｍｍ）以下であるように、前記スプロケットアセンブリが位置決めされていることを特徴とする。
有利なことに、このような自転車においてチェーンは、末端のスプロケットの係合位置にあるときに過剰に傾かず、摩耗にさらされたり、張力がピークに達したりしない。
好ましくは、最小の直径を有するスプロケットのチェーンラインからの距離は、最大の直径を有するスプロケットのチェーンラインからの距離に等しい。
本発明のさらなる特徴および利点は、例示的なものであって限定的なものでなく、添付の図面を用いて行う、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。
本発明の伝動システムを備える自転車を示す概略側面図である。 図１の伝動システムの一部、すなわち自転車の後輪のハブのフリーホイール・ボディに取り付けられたスプロケットアセンブリを示す概略縦断面図であって、スプロケットアセンブリが自転車のチェーンと係合している図である。 自転車のフレームに取り付けられた図２のスプロケットアセンブリを示す概略平面図である。 自転車のフレームに取り付けられた本発明の伝動システムの全体を示す概略平面図であって、図３よりも縮小された図である。 図２のチェーンを示す概略平面図である。 図２のチェーンを示す概略側面図である。 図５および図６のチェーンの一部を示す、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
まず、図１において、全体が符号５９で示される本発明の伝動システムが装備された自転車５１が示されている。
図１の自転車５１は、前輪５５と駆動用の後輪５７とが接続されるフレーム５３を備える。
前輪５５が駆動用の後輪５７と相違する点は、駆動用の後輪５７が自転車５１の伝動システム５９からの運動を受け取ることにある。この伝動システムは、１つ以上の案内歯車１２に直接接続された一対のクランクアーム５０を備える。クランクアーム５０は、シャフトおよび幾つかの軸受を備えるボトムブラケットアセンブリ１４によってフレーム５３に回転自在に支持されている。案内歯車１２はチェーン１５に係合し、運転者によってクランクアーム５０に加えられるトルクを、駆動用の後輪５７に接続されたスプロケットアセンブリ１６に伝達する。
詳細には、駆動用の後輪５７は、リム５８と、幾つかのスポーク１８と、ハブ２０とを備えている。ハブ２０は、公知のものであるので、概略的にしか示していない。このハブ２０は、スポーク１８によってリム５８に接続される第１のボディ５６（図３）と、スプロケットアセンブリ１６と一体で回転する第２のボディとを備えている。第２のボディは、図２において符号２２で示されており、一方の回転方向では、第１のボディ５６に対して自由に回転し、反対方向では、第１のボディ５６を回転させることからフリーホイール・ボディとして知られている。回転軸は、図２において符号Ｘで示されている。
ハブ２０の第１のボディ５６には、スポーク１８をハブ２０に取り付けるための座部５４（図３）がある。ハブ２０は、座部５４に対して軸方向反対側に、自転車５１のフレーム５３に取り付けられるための固定部５４０を備えている。
スプロケットアセンブリ１６は、互いに異なる外径を有する、スプロケットとして知られる複数の駆動される歯車を備えている。図２〜図４に示されている例では、１１個のスプロケットがあり、最大の外径を有するスプロケット１から最小の外径を有するスプロケット１１まで、符号１〜１１で示されている。
図１に示すギアシフト装置２４は、チェーン１５を、あるスプロケットとの係合状態から他のスプロケットとの係合状態に移動させることができる。２つ以上の案内歯車１２がある場合には、同様の装置を、クランクアーム５０の領域にさらに設けてもよい。このようにして、スプロケットと案内歯車とを、チェーン１５によって複数の組合せで互いに接続することができる。
図２および図３において、スプロケットアセンブリ１６は、自転車５１のフレーム５３に取り付けられるための固定部５４０と、座部５４が設けられる第１のボディ５６の部位との間にある、ハブ２０の空間に全体が収容されるような寸法を有している。詳細には、スプロケットアセンブリ１６は、平面Ｚと平面Ｙとの間の空間Ｅ内に収容できるような寸法であり、平面Ｚは、ハブ２０の軸Ｘに対して垂直であって、フリーホイール・ボディ２２に最も近い座部５４の先端を通る平面であり、平面Ｙは、軸Ｘに対して垂直であり、かつハブ２０をフレーム５３に取り付けるための固定部に形成される平面であって、フレーム５３への取付けが行われ、かつフリーホイール・ボディ２２に最も近いハブ２０の先端を通る平面である。
詳細には、車輪が一般に固定されるフレーム５３の部位は、スプロケットアセンブリ１６の方向に向いた、図２および図３において符号１５９で示される面を有するフォークのような形状をしており、フレーム５３への取付が行われる、フリーホイール・ボディ２２に最も近いハブ２０の先端が、前記面１５９で形成される平面で画定されている。
好ましくは、空間Ｅは４６ミリメートル（ｍｍ）以上の所定の軸方向距離を有しており、スプロケットアセンブリ１６は４６ミリメートル（ｍｍ）以下、好ましくは４３．５０ミリメートル（ｍｍ）以下の軸方向寸法を有している。さらに好ましくは、最小の直径を有するスプロケット１１の、フレーム５３の面１５９からの距離Ｆが少なくとも２ミリメートル（ｍｍ）であるか、またはチェーン１５がこのスプロケット１１に係合した際のチェーン１５のフレーム５３からの距離Ｇが、少なくとも０．５ミリメートル（ｍｍ）である。
さらに好ましくは、スプロケットアセンブリ１６の互いに外側に向いたスプロケット１の面１ａとスプロケット１１の面１１ａとの間の距離Ｍが４２．５ミリメートル（ｍｍ）以下、好ましくは４０．５ミリメートル（ｍｍ）以下であり、これに対して、フリーホイール・ボディ２２に形成されるスプロケットの係合部の長さＮは３９ミリメートル（ｍｍ）以下である。
図３に示すように、本発明のスプロケットアセンブリ１６の寸法によれば、スプロケットアセンブリ１６を、規格化の規則により従来定められているように自転車５１の中央平面ＭＤから所定の距離Ｗのところに自転車５１のチェーンラインＬＣに対してほぼ対称に位置決めできる（クランクアームに組み合わされる一対の案内歯車を用いる場合、チェーンラインＬＣは、２つの案内歯車間の距離のほぼ半分のところに設けられる）。これは、最大の直径を有するスプロケット１の面１ａのチェーンラインＬＣからの距離ＤＳ’と、最小の直径を有するスプロケット１１の面１１ａのチェーンラインＬＣからの距離ＤＳ’’とが、ほぼ等しいか、または４ミリメートル（ｍｍ）未満の差を有することを意味する。
これは、チェーン１５が、最大の直径を有するスプロケット１および最小の直径を有するスプロケット１１に係合すると、図４に示すように、それぞれ、チェーンラインＬＣに対してほぼ等しい鋭角α’およびα”で傾くことを意味する。好ましくは、角度α’およびα”は２．２５゜〜３．７５゜である。
スプロケットアセンブリ１６は上述の寸法を満たすことができる。というのも、スプロケット１〜１１の厚さＯは径方向に沿ってほぼ一定であって１．７ミリメートル（ｍｍ）以下であり、さらに、隣接するほとんどのスプロケット間の距離Ｐはスプロケットの厚さより大きく、２．３ミリメートル（ｍｍ）以下であるからである。
実際には、スプロケットの厚さは径方向に沿って変化するものであってもよいが、チェーン１５との係合部においては、スプロケット１〜１１の最大の厚さは１．７ミリメートル（ｍｍ）以下、好ましくは１．６ミリメートル（ｍｍ）以下でなくてはならない。
好ましくは、さらに、全てのスプロケットは、２．２ミリメートル（ｍｍ）以下の離間距離Ｐで配置されている。
変形例として、幾つかのスプロケットは、２．２ミリメートル（ｍｍ）を超える距離で離間している。図２に示された好ましい実施形態によると、スプロケット９、１０および１１は、２．４ミリメートル（ｍｍ）に等しい距離Ｐ’および２．５ミリメートル（ｍｍ）に等しい距離Ｐ”で離間している。
チェーン１５は図５〜図７に詳細に示されており、従来の形状を有している。チェーン１５は、各々の接続端６０ａおよび６１ａで互いに接続される外側のリンク６０と内側のリンク６１とを交互に連続して備えている。
外側の各リンクは２枚の外側のプレート１５ａを備え、内側の各リンク６１は２枚の内側のプレート１５ｂを備えている。各リンクのプレートは平行に配置され、スプロケットの歯を収容する空間を形成するために離間している。外側のプレート１５ａは、内側のプレート１５ｂよりもさらに離間しており、前記各々の接続端６０ａおよび６１ａにおいて一部が重なり合っている。リベット１５ｃは、前記各々の接続端６０ａおよび６１ａにおいて内側のプレート１５ｂを外側のプレート１５ａに回転自在に接続している。
詳細には、外側のプレート１５ａの接続端６０ａは対応する孔６０ｂを有し、内側のプレート１５ｂの接続端６１ａは対応する孔６１ｂを有しており、孔６０ｂおよび６１ｂは、ほぼ同一の直径を有しリベット１５ｃを収容するため、一列に並んでいる。リベット１５ｃの周りにおいて、２枚の内側のプレート１５ｂ間に、リベットの軸を中心にして自由に回転することができるブッシュ１５ｄが設けられている（図７）。リベット１５ｃとブッシュ１５ｄとの間には、内側のプレート１５ｂのフランジ部６１ｃが設けられており、孔６１ｂの周りに位置し、リンク６１の内部に向かって延出している。
チェーン１５の最大の厚さＲは５．８ミリメートル（ｍｍ）以下であり、好ましくは５．５ミリメートル（ｍｍ）以下である。
いずれにせよ、チェーンの最小の厚さは、４．６ミリメートル（ｍｍ）以上であり、好ましくは４．８ミリメートル（ｍｍ）以上、さらに好ましくは５ミリメートル（ｍｍ）以上である。出願人は、これらの数値によって現在の技術規格を満たすのに十分な構造強度を確保できることを認識している。クランクアーム５０に組み合わされた案内歯車１２の、少なくともチェーン１５に係合する部分が、アルミニウム合金からなる場合、好ましくは、チェーン１５の厚さは、５〜５．７ミリメートル（ｍｍ）である。
上述した寸法において、従来技術では１０個のスプロケットの組合せが収容される空間に実質的に収容することができる１１個のスプロケットの組合せの幾つかは、下記の通りである。各々１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２３個の歯を有するスプロケットによる第１の組合せ、各々１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１９、２１、２３、２５個の歯を有するスプロケットによる第２の組合せ、各々１１、１２、１３、１４、１５、１７、１９、２１、２３、２５、２７個の歯を有するスプロケットによる第３の組合せ、各々１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２３、２５個の歯を有するスプロケットによる第４の組合せ、各々１２、１３、１４、１５、１６、１７、１９、２１、２３、２５、２７個の歯を有するスプロケットによる第５の組合せ。
１２個のスプロケットによる幾つかの好ましい組合せは、下記の通りである。各々１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２３個の歯を有するスプロケットによる第１の組合せ、各々１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２３、２５個の歯を有するスプロケットによる第２の組合せ、各々１１、１２、１３、１４、１５、１７、１８、１９、２１、２３、２５、２７個の歯を有するスプロケットによる第３の組合せ、各々１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２３、２５個の歯を有するスプロケットによる第４の組合せ、各々１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２３、２５、２７個の歯を有するスプロケットによる第５の組合せ。
当然ながら、当業者であれば、偶発的な要件および特定の要件を満たすために上述の自転車の伝動システムに多数の変更および変形を施すことができ、いずれにせよ、これらの要件は全て、添付の特許請求の範囲により定められた本発明の保護範囲に包含されている。
当然ながら、当業者であれば、偶発的な要件および特定の要件を満たすために上述の自転車の伝動システムに多数の変更および変形を施すことができ、いずれにせよ、これらの要件は全て、添付の特許請求の範囲により定められた本発明の保護範囲に包含されている。
なお、本発明は実施の態様として以下の内容を含む。
[態様１］
少なくとも１１個のスプロケット（１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１）を備えた、自転車の後輪（５７）のスプロケットアセンブリ（１６）において、
当該スプロケットアセンブリ（１６）が、４６ミリメートル以下の全体の軸方向寸法を有し、
前記各スプロケットにおける係合部を有する左右の面のうち直径が小さい方の面と、隣接するスプロケットの係合部との間の寸法である、前記スプロケットアセンブリ（１６）の２つの連続するスプロケット間の距離（Ｐ）が、前記少なくとも１１個のスプロケットのいずれのスプロケットの厚さ（Ｏ）よりも大きく、
当該スプロケットアセンブリ（１６）の両端のスプロケット（１、１１）の間の距離である、当該スプロケットアセンブリ（１６）の前記両端のスプロケットにおける外側に向いた面（１ａ、１１ａ）の間の距離（Ｍ）が、４０．５ミリメートル以下であり、
前記自転車の後輪（５７）のハブ（２０）のフリーホイール・ボディ（２２）に取り付けられる前記スプロケット（１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１）の係合部が３９ｍｍ以下の長さ（Ｎ）を有することを特徴とするスプロケットアセンブリ（１６）。
[態様２］
態様１に記載のスプロケットアセンブリにおいて、前記スプロケット（１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１）が所定の位置にあり、離間しているスプロケットアセンブリ（１６）。
[態様３］
態様１または２に記載のスプロケットアセンブリにおいて、最小の直径を有するスプロケット（１１）が１１または１２個の歯を有し、最大の直径を有するスプロケット（１）が２３〜２７個の歯数を有するスプロケットアセンブリ（１６）。
[態様４］
態様３に記載のスプロケットアセンブリにおいて、
各々１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２３個の歯を有するスプロケットによる第１の組合せ、
各々１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１９、２１、２３、２５個の歯を有するスプロケットによる第２の組合せ、
各々１１、１２、１３、１４、１５、１７、１９、２１、２３、２５、２７個の歯を有するスプロケットによる第３の組合せ、
各々１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２３、２５個の歯を有するスプロケットによる第４の組合せ、および
各々１２、１３、１４、１５、１６、１７、１９、２１、２３、２５、２７個の歯を有するスプロケットによる第５の組合せ、
から選択される１１個のスプロケット（１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１）の組合せを有するスプロケットアセンブリ（１６）。
[態様５］
態様３に記載のスプロケットアセンブリにおいて、
各々１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２３個の歯を有するスプロケットによる第１の組合せ、
各々１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２３、２５個の歯を有するスプロケットによる第２の組合せ、
各々１１、１２、１３、１４、１５、１７、１８、１９、２１、２３、２５、２７個の歯を有するスプロケットによる第３の組合せ、
各々１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２３、２５個の歯を有するスプロケットによる第４の組合せ、および
各々１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２３、２５、２７個の歯を有するスプロケットによる第５の組合せ、
から選択される１２個のスプロケットの組合せを有するスプロケットアセンブリ（１６）。
[態様６］
態様１〜５のいずれか一態様に記載のスプロケットアセンブリにおいて、前記スプロケット（１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１）の最大の厚さ（Ｏ）が、自転車のチェーン（１５）との係合部において１．７ミリメートル以下であるスプロケットアセンブリ（１６）。
[態様７］
態様６に記載のスプロケットアセンブリにおいて、前記スプロケット（１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１）の前記最大の厚さ（Ｏ）が、１．６ミリメートル以下であるスプロケットアセンブリ（１６）。
[態様８］
態様１〜７のいずれか一態様に記載のスプロケットアセンブリにおいて、前記スプロケットアセンブリ（１６）の２つの連続するスプロケット間の距離（Ｐ）が全て、前記少なくとも１１個のスプロケットのいずれのスプロケットの前記厚さ（Ｏ）よりも大きいスプロケットアセンブリ（１６）。
[態様９］
態様１〜８のいずれか一態様に記載のスプロケットアセンブリにおいて、２つの連続するスプロケット間の前記距離（Ｐ）が、２．２ミリメートル以下であるスプロケットアセンブリ（１６）。
[態様１０］
態様１〜８のいずれか一態様に記載のスプロケットアセンブリにおいて、最小の直径を有するスプロケットが、最大の直径を有するスプロケットより大きい離間距離（Ｐ’、Ｐ”）で配置されているスプロケットアセンブリ（１６）。
[態様１１］
態様１０に記載のスプロケットアセンブリにおいて、最小の直径を有するスプロケット（９、１０、１１）が、２．５ミリメートル以下の距離（Ｐ’、Ｐ”）で離間しているスプロケットアセンブリ（１６）。
[態様１２］
態様１〜４のいずれか一態様に記載のスプロケットアセンブリにおいて、少なくとも６個の連続するスプロケットが、少なくとも１つの隣接するスプロケットの歯数と１つ異なる歯数を有しているスプロケットアセンブリ（１６）。
[態様１３］
態様１２に記載のスプロケットアセンブリにおいて、前記連続するスプロケットの数が少なくとも７個であるスプロケットアセンブリ（１６）。
[態様１４］
態様１３に記載のスプロケットアセンブリにおいて、前記連続するスプロケットの数が少なくとも８個であるスプロケットアセンブリ（１６）。
[態様１５］
態様１４に記載のスプロケットアセンブリにおいて、前記連続するスプロケットの数が少なくとも９個であるスプロケットアセンブリ（１６）。
[態様１６］
態様１２〜１５のいずれか一態様に記載のスプロケットアセンブリにおいて、前記少なくとも６個のスプロケットのうちの１つが、１８個の歯を有しているスプロケットアセンブリ（１６）。

Claims (16)

  1. 少なくとも１１個のスプロケット（１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１）を備えた、自転車の後輪（５７）のスプロケットアセンブリ（１６）において、
    当該スプロケットアセンブリ（１６）が、４６ミリメートル以下の全体の軸方向寸法を有し、
    前記各スプロケットにおける係合部を有する左右の面のうち直径が小さい方の面と、隣接するスプロケットの係合部との間の寸法である、前記スプロケットアセンブリ（１６）の２つの連続するスプロケット間の距離（Ｐ）が、前記少なくとも１１個のスプロケットのいずれのスプロケットの厚さ（Ｏ）よりも大きく、
    当該スプロケットアセンブリ（１６）の両端のスプロケット（１、１１）の間の距離である、当該スプロケットアセンブリ（１６）の前記両端のスプロケットにおける外側に向いた面（１ａ、１１ａ）の間の距離（Ｍ）が、４０．５ミリメートル以下であり、
    前記自転車の後輪（５７）のハブ（２０）のフリーホイール・ボディ（２２）に取り付けられる前記スプロケット（１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１）の係合部が３９ｍｍ以下の長さ（Ｎ）を有することを特徴とするスプロケットアセンブリ（１６）。
  2. 請求項１において、前記スプロケット（１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１）が所定の位置にあり、離間しているスプロケットアセンブリ（１６）。
  3. 請求項１または２において、最小の直径を有するスプロケット（１１）が１１または１２個の歯を有し、最大の直径を有するスプロケット（１）が２３〜２７個の歯数を有するスプロケットアセンブリ（１６）。
  4. 請求項３において、
    各々１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２３個の歯を有するスプロケットによる第１の組合せ、
    各々１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１９、２１、２３、２５個の歯を有するスプロケットによる第２の組合せ、
    各々１１、１２、１３、１４、１５、１７、１９、２１、２３、２５、２７個の歯を有するスプロケットによる第３の組合せ、
    各々１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２３、２５個の歯を有するスプロケットによる第４の組合せ、および
    各々１２、１３、１４、１５、１６、１７、１９、２１、２３、２５、２７個の歯を有するスプロケットによる第５の組合せ、
    から選択される１１個のスプロケット（１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１）の組合せを有するスプロケットアセンブリ（１６）。
  5. 請求項３において、
    各々１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２３個の歯を有するスプロケットによる第１の組合せ、
    各々１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２３、２５個の歯を有するスプロケットによる第２の組合せ、
    各々１１、１２、１３、１４、１５、１７、１８、１９、２１、２３、２５、２７個の歯を有するスプロケットによる第３の組合せ、
    各々１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２３、２５個の歯を有するスプロケットによる第４の組合せ、および
    各々１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２３、２５、２７個の歯を有するスプロケットによる第５の組合せ、
    から選択される１２個のスプロケットの組合せを有するスプロケットアセンブリ（１６）。
  6. 請求項１〜５のいずれか一項において、前記スプロケット（１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１）の最大の厚さ（Ｏ）が、自転車のチェーン（１５）との係合部において１．７ミリメートル以下であるスプロケットアセンブリ（１６）。
  7. 請求項６において、前記スプロケット（１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１）の前記最大の厚さ（Ｏ）が、１．６ミリメートル以下であるスプロケットアセンブリ（１６）。
  8. 請求項１〜７のいずれか一項において、前記スプロケットアセンブリ（１６）の２つの連続するスプロケット間の距離（Ｐ）が全て、前記少なくとも１１個のスプロケットのいずれのスプロケットの前記厚さ（Ｏ）よりも大きいスプロケットアセンブリ（１６）。
  9. 請求項１〜８のいずれか一項において、２つの連続するスプロケット間の前記距離（Ｐ）が、２．２ミリメートル以下であるスプロケットアセンブリ（１６）。
  10. 請求項１〜８のいずれか一項において、最小の直径を有するスプロケットが、最大の直径を有するスプロケットより大きい離間距離（Ｐ’、Ｐ”）で配置されているスプロケットアセンブリ（１６）。
  11. 請求項１０において、最小の直径を有するスプロケット（９、１０、１１）が、２．５ミリメートル以下の距離（Ｐ’、Ｐ”）で離間しているスプロケットアセンブリ（１６）。
  12. 請求項１〜４のいずれか一項において、少なくとも６個の連続するスプロケットが、少なくとも１つの隣接するスプロケットの歯数と１つ異なる歯数を有しているスプロケットアセンブリ（１６）。
  13. 請求項１２において、前記連続するスプロケットの数が少なくとも７個であるスプロケットアセンブリ（１６）。
  14. 請求項１３において、前記連続するスプロケットの数が少なくとも８個であるスプロケットアセンブリ（１６）。
  15. 請求項１４において、前記連続するスプロケットの数が少なくとも９個であるスプロケットアセンブリ（１６）。
  16. 請求項１２〜１５のいずれか一項において、前記少なくとも６個のスプロケットのうちの１つが、１８個の歯を有しているスプロケットアセンブリ（１６）。
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