JP2018179046A - 自転車用スプロケットおよび自転車用スプロケットアッセンブリー - Google Patents
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Abstract
【課題】チェーン脱離を抑制可能なスプロケットを提供する。【解決手段】自転車用スプロケットは、回転中心軸心を有するスプロケット本体12と、回転中心軸心方向に第1の幅を有する第1の歯24、および回転中心軸心方向に第1の幅よりも小さい第2の幅を有する第2の歯を含む複数の歯14と、を備える。複数の歯14は、基体40、および、基体40の少なくとも一部を覆い、リンおよびホウ素の少なくとも一方を含有するニッケルめっき層42を含む。【選択図】図7
Description
本発明は、自転車用スプロケットおよびその自転車用スプロケットを備える自転車用スプロケットアッセンブリーに関する。
自転車用スプロケットとして、特許文献1に記載の技術が知られている。
特許文献1に記載の自転車用スプロケットは、スプロケット本体と、複数の歯とを含む。複数の歯は、回転中心軸心方向に第1の幅を有する第1の歯と、回転中心軸心方向に第1の幅より小さい第2の幅を有する第2の歯とを含む。
特許文献1に記載の自転車用スプロケットは、スプロケット本体と、複数の歯とを含む。複数の歯は、回転中心軸心方向に第1の幅を有する第1の歯と、回転中心軸心方向に第1の幅より小さい第2の幅を有する第2の歯とを含む。
ところで、自転車用スプロケットは、軽量化のため、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成される。アルミニウム製のスプロケットでは、チェーンとの摩擦で歯が擦り減り易い。歯の摩耗が大きくなると、チェーンの脱離頻度が高くなる虞がある。また、変速領域を含む自転車用スプロケットにおいては、変速領域以外に設けられた歯(駆動歯)の摩耗が進行すると、変速動作時に変速領域以外でのチェーンの脱線が起こりやすくなり、変速失敗によるチェーン落ちを引き起こす虞がある。
(1)本発明の第1側面に従う自転車用スプロケットの一形態は、回転中心軸心を有するスプロケット本体と、前記回転中心軸心方向に第1の幅を有する第1の歯、および前記回転中心軸心方向に前記第1の幅よりも小さい第2の幅を有する第2の歯を含む複数の歯と、を備える自転車のスプロケットであって、前記複数の歯は、基体、および、前記基体の少なくとも一部を覆い、リンおよびホウ素の少なくとも一方を含有するニッケルめっき層を含む。
この構成によれば、歯の耐摩耗性が向上し、駆動時におけるチェーンの保持力が向上し、長期間、チェーン脱離を抑制可能なスプロケットを提供できる。
(2)本発明の第2側面に従う自転車用スプロケットの一形態は、回転中心軸心を有するスプロケット本体と、前記回転中心軸心方向に第1の幅を有する第1の歯、および前記回転中心軸心方向に前記第1の幅よりも小さい第2の幅を有する第2の歯を含む複数の歯と、を備える自転車のスプロケットであって、前記複数の歯は、基体、および、前記基体の少なくとも一部を覆うように設けられかつ硬質粒子を有するニッケルめっき層を含む。
この構成によれば、歯の耐摩耗性が向上し、駆動時におけるチェーンの保持力が向上し、長期間、チェーン脱離を抑制可能なスプロケットを提供できる。
(3)本発明の第3側面に従う自転車用スプロケットの一形態は、回転中心軸心を有するスプロケット本体と、複数の歯と、少なくとも一つの変速領域と、を備える自転車のスプロケットであって、前記複数の歯は、基体、および、前記基体の少なくとも一部を覆うように設けられかつ硬質粒子を有するニッケルめっき層を含む。
この構成によれば、歯の耐摩耗性が向上し、駆動歯の摩耗が低減することで変速領域以外の駆動歯で意図しない変速が起こることを抑制できる。
(4)前記第3側面に従う第4側面の自転車用スプロケットにおいて、前記複数の歯は、前記変速領域に配置される変速歯と、前記変速領域と異なる領域に配置される駆動歯と、を有し、前記ニッケルめっき層は、少なくとも前記駆動歯に形成される。
この構成によれば、歯の耐摩耗性が向上し、駆動歯の摩耗が低減することで変速領域以外の駆動歯で意図しない変速が起こることを抑制できる。
(5)前記第1側面または前記第2側面に従う第5側面の自転車用スプロケットにおいて、前記複数の歯は、前記回転中心軸心方向に面する側面を含み、前記ニッケルめっき層は、前記第1の歯の側面に形成される。
この構成によれば、第1の歯(厚歯)の回転中心軸心方向の摩耗を低減できるので、チェーンの保持力を長期間に亘って維持できる。
(6)前記第1側面、前記第2側面、および前記第5側面に従う第6側面の自転車用スプロケットにおいて、前記複数の歯は、前記回転中心軸心方向に面する側面を含み、前記ニッケルめっき層は、前記第2の歯の側面に形成される。
この構成によれば、第2の歯(薄歯)の回転中心軸心方向の摩耗を低減できるので、さらにチェーンの保持力を長期間に亘って維持できる。
(7)前記第2側面、前記第3側面、および前記第4側面に従う第7側面の自転車用スプロケットにおいて、前記硬質粒子は、酸化アルミニウムおよび二酸化ジルコニウムの少なくとも一方を含む。
この構成によれば、比較的、硬質粒子の共析率が高いニッケルめっき層を形成することができる。
(8)前記第2側面、前記第3側面、前記第4側面、および前記第7側面に従う第8側面の自転車用スプロケットにおいて、前記硬質粒子の平均粒径は、0.8μm以上である。
この構成によれば、平均粒径を0.8μm以上とすることで摩耗量を大幅に低減することができる。
(9)前記第2側面、前記第3側面、前記第4側面、前記第7側面、および前記第8側面に従う第9側面の自転車用スプロケットにおいて、前記硬質粒子は、回転中心軸心方向と平行な前記ニッケルめっき層の断面に対して面積比10%以上30%以下で設けられる。
この構成によれば、面積比10〜30%とすることで摩耗量を大幅に低減することができる。
(10)前記第1側面〜前記第9側面のいずれか一つに従う第10側面の自転車用スプロケットにおいて、前記基体は、第1の材料を含む第1の層と、前記第1の材料とは比重が異なる第2の材料を含む第2の層と、を含む。
この構成によれば、強度を確保しながら軽量なスプロケットを提供できる。
(11)前記第10側面に従う第11側面の自転車用スプロケットにおいて、前記第2の材料は、前記第1の材料よりも比重が小さく、前記第1の層と第2の層とは、前記回転中心軸心方向に積層される。
この構成によれば、第1の材料を含む場合に比べて複数の歯を軽量化できる。
(12)前記第10側面または前記第11側面に従う第12側面の自転車用スプロケットにおいて、前記第1の材料は、鉄を含み、前記第2の材料は、アルミニウムを含む。
この構成によれば、鉄だけを含む場合に比べて、自転車用スプロケットを軽量化でき、アルミニウムだけを含む場合に比べて、複数の歯を高強度にすることができる。
(13)前記第10側面〜前記第12側面のいずれか一つに従う第13側面の自転車用スプロケットにおいて、前記ニッケルめっき層は、前記第2の層の外表面に形成される。
この構成によれば、第2の層の外表面の耐摩耗性を向上できる。
(14)前記第10側面〜前記第13側面のいずれか一つに従う第14側面の自転車用スプロケットにおいて、前記基体は、第1の材料よりも比重が小さい第3の材料を含む第3の層を含み、前記第1の層は、前記回転中心軸心方向において、前記第2の層と、前記第3の層の間に積層される。
この構成によれば、回転中心軸心方向において中間部分に重心があるため、自転車用スプロケットの回転を安定させることができる。
(15)前記第1側面〜前記第14側面のいずれか一つに従う第15側面の自転車用スプロケットにおいて、前記ニッケルめっき層は、ビッカース硬度が500Hv以上である。
この構成によれば、ニッケルめっき層のビッカース硬度が500Hv未満である場合に比べて、ニッケルめっき層の磨耗を抑制できる。
(16)前記第1側面〜前記第15側面のいずれか一つに従う第16側面の自転車用スプロケットにおいて、前記基体は、アルミニウムを含む。
この構成によれば、基体がアルミニウムよりも比重の高い金属または合金だけで形成される場合に比べて、複数の歯を軽量にできる。
この構成によれば、基体がアルミニウムよりも比重の高い金属または合金だけで形成される場合に比べて、複数の歯を軽量にできる。
(17)前記第1側面〜前記第16側面のいずれか一つに従う第17側面の自転車用スプロケットにおいて、前記複数の歯は、チェーンとの間で駆動力を伝達する駆動面を含み、前記ニッケルめっき層は、前記駆動面に形成される。
この構成によれば、複数の歯の駆動面の耐摩耗性を向上できる。
(18)前記第1側面〜前記第17側面のいずれか一つに従う第18側面の自転車用スプロケットにおいて、前記ニッケルめっき層は、少なくともリンを含み、前記ニッケルめっき層中のリン含有量は、0.1質量%以上かつ10.0質量%以下である。
この構成によれば、ニッケルめっき層がニッケルだけを含む場合に比べて、ニッケルめっき層のビッカース硬度を高めることができる。
(19)前記第18側面に従う第19側面の自転車用スプロケットにおいて、前記ニッケルめっき層中のリン含有量は、1.0質量%以上かつ5.0質量%以下である。
この構成によれば、ニッケルめっき層中のリン含有量が1.0質量%未満である場合に比べて、ニッケルめっき層のビッカース硬度を高めることができる。ニッケルめっき層中のリン含有量が5.0質量%よりも大きい場合に比べて、ニッケルめっき層のビッカース硬度を高めることができる。
(20)前記第1側面〜前記第19側面のいずれか一つに従う第20側面の自転車用スプロケットにおいて、前記ニッケルめっき層は、少なくともホウ素を含み、前記ニッケルめっき層中のホウ素含有量は、0.1質量%以上かつ10.0質量%以下である。
この構成によれば、ニッケルめっき層がニッケルだけを含む場合に比べて、ニッケルめっき層のビッカース硬度を高めることができる。
(21)前記第20側面に従う第21側面の自転車用スプロケットにおいて、前記ニッケルめっき層中のホウ素含有量は、0.1質量%以上かつ2.0質量%以下である。
この構成によれば、ニッケルめっき層中のホウ素含有量が0.1質量%未満である場合に比べて、ニッケルめっき層のビッカース硬度を高めることができる。ニッケルめっき層中のホウ素含有量が2.0質量%よりも大きい場合に比べて、ニッケルめっき層のビッカース硬度を高めることができる。
(22)前記第1側面〜前記第21側面のいずれか一つに従う第22側面の自転車用スプロケットにおいて、前記ニッケルめっき層は、無電解ニッケルめっきを含む。
この構成によれば、ニッケルめっき層が緻密になり、ニッケルめっき層の耐摩耗性を向上できる。
(23)前記第1側面〜前記第22側面のいずれか一つに従う第23側面の自転車用スプロケットにおいて、前記ニッケルめっき層の厚さは、1.0μm以上かつ100μm以下である。
この構成によれば、ニッケルめっき層の厚さが1.0μm未満である場合に比べて、ニッケルめっき層の磨耗で基体が露出することを抑制できる。また、ニッケルめっき層の厚さが100μmよりも大きい場合に比べて、ニッケルめっき層の形成時間を短縮できる。
この構成によれば、ニッケルめっき層の厚さが1.0μm未満である場合に比べて、ニッケルめっき層の磨耗で基体が露出することを抑制できる。また、ニッケルめっき層の厚さが100μmよりも大きい場合に比べて、ニッケルめっき層の形成時間を短縮できる。
(24)前記第23側面に従う第24側面の自転車用スプロケットにおいて、前記ニッケルめっき層の厚さは、5.0μm以上かつ40.0μm以下である。
この構成によれば、ニッケルめっき層の厚さが5.0μm未満である場合に比べて、ニッケルめっき層の磨耗で基体が露出することを抑制できる。また、ニッケルめっき層の厚さが40.0μmよりも大きい場合に比べて、ニッケルめっき層の形成時間を短縮できる。
この構成によれば、ニッケルめっき層の厚さが5.0μm未満である場合に比べて、ニッケルめっき層の磨耗で基体が露出することを抑制できる。また、ニッケルめっき層の厚さが40.0μmよりも大きい場合に比べて、ニッケルめっき層の形成時間を短縮できる。
(25)前記第1側面〜前記第24側面のいずれか一つに従う第25側面の自転車用スプロケットにおいて、前記スプロケット本体は、アルミニウムを含有する基体と、前記基体の少なくとも一部を覆うアルマイト被膜を含む。
この構成によれば、基体がアルミニウムだけを含む場合に比べて自転車用スプロケットを軽量化できる。また、アルマイト被膜はアルミニウムの色とは別の色に染色可能であるため、アルマイト被膜を含まない自転車用スプロケットと、外観を異ならせることができる。
(26)前記第1側面〜前記第25側面のいずれか一つに従う第26側面の自転車用スプロケットにおいて、前記自転車用スプロケットは、シングルのフロントチェーンリングである。
この構成によれば、フロントチェーンリングの歯の耐摩耗性を向上できる。
(27)本発明の第27側面に従う自転車用スプロケットアッセンブリーにおいて、前記第1側面〜前記第26側面のいずれか一つに従う自転車用スプロケットを含む第1のチェーンリングと、前記自転車用スプロケットよりも小径の自転車用スプロケットを含む第2のチェーンリングと、を含む。
この構成によれば、第1のチェーンリングの歯の耐摩耗性を向上できる。
(28)前記第27側面に従う第28側面の自転車用スプロケットアッセンブリーにおいて、前記第2のチェーンリングは、前記回転中心軸心方向に第3の幅を有する第3の歯と、前記回転中心軸心方向に前記第3の歯の幅より小さい第4の幅を有する第4の歯と、を含む複数の歯を備える。
この構成によれば、第2のチェーンリングからチェーンが脱離することを抑制できる。
(29)前記第28側面に従う第29側面の自転車用スプロケットアッセンブリーにおいて、前記第3の歯および前記第4の歯は、アルミニウムを含有する基体と、前記基体の少なくとも一部を覆うアルマイト被膜と、を含む。
この構成によれば、基体がアルミニウムだけを含む場合に比べて第2のチェーンリングを軽量化できる。また、アルマイト被膜はアルミニウムの色とは別の色に染色可能であるため、アルマイト被膜を含まない第2のチェーンリングと、外観を異ならせることができる。
(30)前記第28側面または前記第29側面に従う第30側面の自転車用スプロケットアッセンブリーにおいて、前記第3の歯および前記第4の歯は、アルミニウムを含有する基体と、前記基体の少なくとも一部を覆ってリンおよびホウ素の少なくとも一方を含有する無電解ニッケルめっきと、を含む。
この構成によれば、第2のチェーンリングの第3の歯および第4の歯の耐摩耗性を向上できる。
上記自転車用スプロケットおよび自転車用スプロケットアッセンブリーは、耐摩耗性が高い。
<第1実施形態>
図1を参照して、自転車の変速時におけるチェーンの動作について説明する。図1は、自転車2を上からみた図であり、主として自転車のドライブトレインの模式図である。
自転車2は、少なくとも、自転車用スプロケットの一態様であるフロントスプロケット4と、自転車用スプロケットの一態様であるリアスプロケット6と、フロントスプロケット4とリアスプロケット6とに掛け渡されるチェーン8と、ディレーラ10とを備える。
図1を参照して、自転車の変速時におけるチェーンの動作について説明する。図1は、自転車2を上からみた図であり、主として自転車のドライブトレインの模式図である。
自転車2は、少なくとも、自転車用スプロケットの一態様であるフロントスプロケット4と、自転車用スプロケットの一態様であるリアスプロケット6と、フロントスプロケット4とリアスプロケット6とに掛け渡されるチェーン8と、ディレーラ10とを備える。
各実施形態の説明において、チェーン8が掛けられているリアスプロケット6が所定のリアスプロケット6から当該所定のリアスプロケット6よりも小径のリアスプロケット6に変更することを「第1シフト」という。チェーン8が掛けられているリアスプロケット6が、所定のリアスプロケット6から当該所定のリアスプロケット6よりも大径のリアスプロケット6に変更することを「第2シフト」という。
第1シフトおよび第2シフトのとき、ディレーラ10の動作により、チェーン8の後方部分がリアスプロケット6の回転中心軸心方向Drに移動する。具体的には、本実施形態では、第1シフトのとき、チェーン8の後方部は回転中心軸心方向Drの右方(自転車の中心面Pbに対して外側方向)(小径のリアスプロケット6)に移動する。第2シフトのとき、チェーン8の後方部は回転中心軸心方向Drの左方(大径のリアスプロケット6側)に移動する。
このため、チェーン8の傾斜角度AGは、チェーン8がいずれのリアスプロケット6に掛かるかによって相違する。チェーン8の傾斜角度AGとは、フロントスプロケット4の回転軌道を含む平面P1と、チェーン8が所定のリアスプロケット6に掛かっているときのチェーン8の軌道を含む平面P2とのなす角度を示す。なお、平面P1および平面P2は、自転車が直立した状態において水平面に対して直交する面である。
このため、チェーン8の傾斜角度AGは、チェーン8がいずれのリアスプロケット6に掛かるかによって相違する。チェーン8の傾斜角度AGとは、フロントスプロケット4の回転軌道を含む平面P1と、チェーン8が所定のリアスプロケット6に掛かっているときのチェーン8の軌道を含む平面P2とのなす角度を示す。なお、平面P1および平面P2は、自転車が直立した状態において水平面に対して直交する面である。
図2および図3を参照して、本実施形態に係るフロントスプロケット4について説明する。
フロントスプロケット4は、本実施形態では、シングルのフロントチェーンリングである。
フロントスプロケット4は、回転中心軸心C1を有するスプロケット本体12と、複数の歯14とを含む。
スプロケット本体12は、フロントスプロケット4の回転中心軸心C1を有する第1リング部16と、第1リング部16の回転中心軸に関する径方向内側に設けられる第2リング部18とを有する。
例えば、スプロケット本体12は、アルミニウムを含有する基体20と、基体の少なくとも一部を覆うアルマイト被膜22を含む(図7、図8参照)。
フロントスプロケット4は、本実施形態では、シングルのフロントチェーンリングである。
フロントスプロケット4は、回転中心軸心C1を有するスプロケット本体12と、複数の歯14とを含む。
スプロケット本体12は、フロントスプロケット4の回転中心軸心C1を有する第1リング部16と、第1リング部16の回転中心軸に関する径方向内側に設けられる第2リング部18とを有する。
例えば、スプロケット本体12は、アルミニウムを含有する基体20と、基体の少なくとも一部を覆うアルマイト被膜22を含む(図7、図8参照)。
複数の歯14は、チェーン8と係合する。
複数の歯14は、第1リング部16の外周から、回転中心軸心C1に関する径方向外方に突出する。
図4に示されるように、複数の歯14は、少なくとも第1の歯24と、第2の歯26とを含む。本実施形態では、複数の歯14は、複数の第1の歯24および第1の歯24と同数の第2の歯26を含み、複数の歯14の合計は偶数(例えば32、34、36、38のいずれか)である。本実施形態では、第1の歯24と、第2の歯26とは、回転中心軸心C1を中心とする円周上に沿って交互に配列される。また、第1の歯24および第2の歯26は、等しいピッチで配列される。第1の歯24は、チェーン8の一対のアウターリンクプレート28の間の隙間と係合する。第2の歯26は、チェーン8の一対のインナーリンクプレート30の間の隙間と係合する。
複数の歯14は、第1リング部16の外周から、回転中心軸心C1に関する径方向外方に突出する。
図4に示されるように、複数の歯14は、少なくとも第1の歯24と、第2の歯26とを含む。本実施形態では、複数の歯14は、複数の第1の歯24および第1の歯24と同数の第2の歯26を含み、複数の歯14の合計は偶数(例えば32、34、36、38のいずれか)である。本実施形態では、第1の歯24と、第2の歯26とは、回転中心軸心C1を中心とする円周上に沿って交互に配列される。また、第1の歯24および第2の歯26は、等しいピッチで配列される。第1の歯24は、チェーン8の一対のアウターリンクプレート28の間の隙間と係合する。第2の歯26は、チェーン8の一対のインナーリンクプレート30の間の隙間と係合する。
図5に示されるように、第1の歯24は、回転中心軸心方向D1に第1の幅W1を有する。
図6に示されるように、第2の歯26は、回転中心軸心方向D1に第1の幅W1よりも小さい第2の幅W2を有する。
図6に示されるように、第2の歯26は、回転中心軸心方向D1に第1の幅W1よりも小さい第2の幅W2を有する。
第1の幅W1は、第1の歯24の回転中心軸心方向D1における最大幅を示す。第2の幅W2は、第2の歯26の回転中心軸心方向D1における最大幅を示す。
第1の幅W1は、一対のインナーリンクプレート30の隙間間隔よりも大きく、かつ、第1の幅W1は、一対のアウターリンクプレート28の隙間間隔よりも小さい。また、第2の幅W2は、一対のインナーリンクプレート30の隙間間隔よりも小さい。
第1の幅W1は、一対のインナーリンクプレート30の隙間間隔よりも大きく、かつ、第1の幅W1は、一対のアウターリンクプレート28の隙間間隔よりも小さい。また、第2の幅W2は、一対のインナーリンクプレート30の隙間間隔よりも小さい。
複数の歯14は、回転中心軸心方向D1に面する側面31を含む。
例えば、第1の歯24は、回転中心軸心方向D1に交差する一対の側面31,31と、チェーン8との間で駆動力を伝達する駆動面32と、駆動面32とは反対側の非駆動面33と、側面31と駆動面32との間に設けられる2つの面取り面34aと、側面31と非駆動面33との間に設けられる2つの面取り面34bとを有する。
例えば、第1の歯24は、回転中心軸心方向D1に交差する一対の側面31,31と、チェーン8との間で駆動力を伝達する駆動面32と、駆動面32とは反対側の非駆動面33と、側面31と駆動面32との間に設けられる2つの面取り面34aと、側面31と非駆動面33との間に設けられる2つの面取り面34bとを有する。
図7に示されるように、第1の歯24の側面31は、回転中心軸心C1を含む面で切った断面視において、第1リング部16から回転中心軸心C1に関する径方向外方に向かって中心面FCと平行に延び、途中から先端に向かって徐々に中心面FCに近づくように傾斜する。なお、中心面FCとは、スプロケット本体12の第1の歯24の回転中心軸心方向D1における最も内側の面と最も外側の面から等距離にある面を示す。
図6に示されるように、第2の歯26は、回転中心軸心方向D1に交差する一対の側面35と、チェーンとの間で駆動力を伝達する駆動面36と、駆動面36とは反対側の非駆動面37と、側面35と駆動面36との間に設けられる2つの面取り面38aと、側面35と非駆動面37との間に設けられる2つの面取り面38bと、を有する。
図8に示されるように、第2の歯26の側面35は、回転中心軸心C1を含む面で切った断面視において、第1リング部16から回転中心軸心C1に関する径方向外方に向かって中心面FCと平行に延び、途中から先端に向かって徐々に中心面FCに近づくように傾斜する。
図5および図6を参照して、第1の歯24と第2の歯26とチェーン8との係合状態を説明する。図5および図6において、チェーン8のローラピンの図視を省略する。
図5および図6に示されるように、チェーン8がフロントスプロケット4に係合するとき、チェーン8のインナーリンクプレート30は、回転中心軸心C1に関する周方向に隣接する2つの第1の歯24の間に位置する。そして、チェーン8のインナーリンクプレート30の内面は、回転中心軸心方向D1において、第1の歯24の最も厚みのある部位よりも中心面FCに近いところに位置する。さらに、第1の歯24の第1の幅W1は、一対のインナーリンクプレート30の隙間間隔よりも大きくなるように構成されているので、側面31,31は、アウターリンクプレート28の内面に近接する。このように、チェーン8と複数の歯14の間の軸方向の隙間が小さくなるように互いに係合するので、チェーン8は、駆動時においてフロントスプロケット4から脱離し難くなっている。
図5および図6に示されるように、チェーン8がフロントスプロケット4に係合するとき、チェーン8のインナーリンクプレート30は、回転中心軸心C1に関する周方向に隣接する2つの第1の歯24の間に位置する。そして、チェーン8のインナーリンクプレート30の内面は、回転中心軸心方向D1において、第1の歯24の最も厚みのある部位よりも中心面FCに近いところに位置する。さらに、第1の歯24の第1の幅W1は、一対のインナーリンクプレート30の隙間間隔よりも大きくなるように構成されているので、側面31,31は、アウターリンクプレート28の内面に近接する。このように、チェーン8と複数の歯14の間の軸方向の隙間が小さくなるように互いに係合するので、チェーン8は、駆動時においてフロントスプロケット4から脱離し難くなっている。
図1を参照して、複数の歯14を構成する物質に関連する事項として、複数の歯14の磨耗について説明する。
チェーン8のフロントスプロケット4に対する傾斜角度AGは、上述したようにチェーン8が係合するリアスプロケット6の位置によって変化する。チェーン8の傾斜角度AGが大きくなると、チェーン8のアウターリンクプレート28と第1の歯24との接触圧力およびチェーン8のインナーリンクプレート30と第2の歯26との接触圧力が増大し、第1の歯24および第2の歯26の磨耗が促進する虞がある。特に、第1の歯24の側面31がアウターリンクプレート28に接触するため、第1の歯24の側面31の磨耗が大きくなる虞がある。同様に、第2の歯26の側面35がインナーリンクプレート30に接触するため、第2の歯26の側面35の磨耗が大きくなる虞がある。また、自転車の軽量化のため、フロントスプロケットがアルミニウムまたはアルミニウム合金により形成される場合、鉄などの耐摩耗性が比較的高い材料と比べ、その磨耗が大きくなる。磨耗量が大きいとき、第1の歯24および第2の歯26とチェーン8の間の軸方向の隙間が大きくなるため、駆動時におけるチェーン8の保持力が低下し、チェーン脱離の頻度が高くなる虞がある。
チェーン8のフロントスプロケット4に対する傾斜角度AGは、上述したようにチェーン8が係合するリアスプロケット6の位置によって変化する。チェーン8の傾斜角度AGが大きくなると、チェーン8のアウターリンクプレート28と第1の歯24との接触圧力およびチェーン8のインナーリンクプレート30と第2の歯26との接触圧力が増大し、第1の歯24および第2の歯26の磨耗が促進する虞がある。特に、第1の歯24の側面31がアウターリンクプレート28に接触するため、第1の歯24の側面31の磨耗が大きくなる虞がある。同様に、第2の歯26の側面35がインナーリンクプレート30に接触するため、第2の歯26の側面35の磨耗が大きくなる虞がある。また、自転車の軽量化のため、フロントスプロケットがアルミニウムまたはアルミニウム合金により形成される場合、鉄などの耐摩耗性が比較的高い材料と比べ、その磨耗が大きくなる。磨耗量が大きいとき、第1の歯24および第2の歯26とチェーン8の間の軸方向の隙間が大きくなるため、駆動時におけるチェーン8の保持力が低下し、チェーン脱離の頻度が高くなる虞がある。
このようなことから、本実施形態では、複数の歯14は、以下のような構造(以下、「第1構造」)を備える。
図7及び図8に示されるように、複数の歯14は、基体40、および、基体40の少なくとも一部を覆い、リンおよびホウ素の少なくとも一方を含有するニッケルめっき層42を含む。好ましくは、基体40は、アルミニウムを含む。例えば、基体40の材質は、アルミニウム合金である。複数の歯14とは、フロントスプロケット4にある複数の第1の歯24および複数の第2の歯26からなる群から選択される2つ以上の歯を示す。
図7及び図8に示されるように、複数の歯14は、基体40、および、基体40の少なくとも一部を覆い、リンおよびホウ素の少なくとも一方を含有するニッケルめっき層42を含む。好ましくは、基体40は、アルミニウムを含む。例えば、基体40の材質は、アルミニウム合金である。複数の歯14とは、フロントスプロケット4にある複数の第1の歯24および複数の第2の歯26からなる群から選択される2つ以上の歯を示す。
ニッケルめっき層42は、第1の歯24および第2の歯の表面の一部または全部に形成される。例えば、ニッケルめっき層42は、第1の歯24の側面31に形成される。また、例えば、ニッケルめっき層42は、第2の歯26の側面35に形成される。また、ニッケルめっき層42は、第1の歯24の駆動面32に形成されてもよい。また、ニッケルめっき層42は、第2の歯26の駆動面36に形成されてもよい。また、ニッケルめっき層42は、第1の歯24の面取り面34a,34bに形成されてもよい。また、ニッケルめっき層42は、第2の歯26の面取り面38a,38bに形成されてもよい。
ニッケルめっき層42は、リンおよびホウ素の少なくとも一方を含む。これにより、これら元素を含まない場合に比べてビッカース硬度が高くなる。ニッケルめっき層42は、ビッカース硬度が500Hv以上であることが好ましい。
例えば、ニッケルめっき層42中にリンが含まれる場合、ニッケルめっき層42中のリン含有量は、0.1質量%以上かつ10.0質量%以下である。さらに好ましくは、ニッケルめっき層42中のリン含有量は、1.0質量%以上かつ5.0質量%以下である。
また、ニッケルめっき層42中にホウ素が含まれる場合、ニッケルめっき層42中のホウ素含有量は、0.1質量%以上かつ10.0質量%以下であることが好ましい。さらに好ましくは、ニッケルめっき層42中のホウ素含有量は、0.1質量%以上かつ2.0質量%以下である。
また、ニッケルめっき層42中にホウ素が含まれる場合、ニッケルめっき層42中のホウ素含有量は、0.1質量%以上かつ10.0質量%以下であることが好ましい。さらに好ましくは、ニッケルめっき層42中のホウ素含有量は、0.1質量%以上かつ2.0質量%以下である。
これらのニッケルめっき層42は、無電解ニッケルめっきを含むことがこの好ましい。
ニッケルめっき層42の厚さは、1.0μm以上かつ100μm以下である。より好ましくは、ニッケルめっき層42の厚さは、5.0μm以上かつ40.0μm以下である。
ニッケルめっき層42の厚さは、1.0μm以上かつ100μm以下である。より好ましくは、ニッケルめっき層42の厚さは、5.0μm以上かつ40.0μm以下である。
以下、第1構造の作用を説明する。
フロントスプロケット4は、第1の歯24、および第2の歯26を有する。第2の歯26の第2の幅W2は、第1の歯24の第1の幅W1よりも小さい。このようなフロントスプロケット4は、第2の歯26とチェーン8のインナーリンクプレート30とが接触し易い。また、第1の歯24とチェーン8のアウターリンクプレート28とが接触し易い。特に、チェーン8の傾斜角度が大きくなると、接触頻度および接触圧力が高くなる。接触頻度および接触圧力が高い場合、第1の歯24および第2の歯26の磨耗量が増加する。第1の歯24および第2の歯26の磨耗が進行すると、第1の歯24と一対のアウターリンクプレート28との間の隙間が大きくなり、チェーン脱離が生じ易くなる。同様に、第2の歯26と一対のインナーリンクプレート30との間の隙間が大きくなり、チェーン脱離が生じ易くなる。
フロントスプロケット4は、第1の歯24、および第2の歯26を有する。第2の歯26の第2の幅W2は、第1の歯24の第1の幅W1よりも小さい。このようなフロントスプロケット4は、第2の歯26とチェーン8のインナーリンクプレート30とが接触し易い。また、第1の歯24とチェーン8のアウターリンクプレート28とが接触し易い。特に、チェーン8の傾斜角度が大きくなると、接触頻度および接触圧力が高くなる。接触頻度および接触圧力が高い場合、第1の歯24および第2の歯26の磨耗量が増加する。第1の歯24および第2の歯26の磨耗が進行すると、第1の歯24と一対のアウターリンクプレート28との間の隙間が大きくなり、チェーン脱離が生じ易くなる。同様に、第2の歯26と一対のインナーリンクプレート30との間の隙間が大きくなり、チェーン脱離が生じ易くなる。
本実施形態に係るフロントスプロケット4の歯は、第1構造を備える。
上記第1構造によれば、第1の歯24および第2の歯26を含む複数の歯14の群のうちの少なくとも2つ(複数の歯14)は、基体40、および、基体40の少なくとも一部を覆うニッケルめっき層42を含む。ニッケルめっき層42は、リンおよびホウ素の少なくとも一方を含有する。リンは、ニッケルめっき層42の硬度向上に寄与する。また、ホウ素は、ニッケルめっき層42の硬度向上に寄与する。したがって、上記構成によれば、複数の歯14の耐摩耗性が向上し、駆動時におけるチェーン8の保持力が向上し、長期間、チェーン脱離を抑制可能になる。
上記第1構造によれば、第1の歯24および第2の歯26を含む複数の歯14の群のうちの少なくとも2つ(複数の歯14)は、基体40、および、基体40の少なくとも一部を覆うニッケルめっき層42を含む。ニッケルめっき層42は、リンおよびホウ素の少なくとも一方を含有する。リンは、ニッケルめっき層42の硬度向上に寄与する。また、ホウ素は、ニッケルめっき層42の硬度向上に寄与する。したがって、上記構成によれば、複数の歯14の耐摩耗性が向上し、駆動時におけるチェーン8の保持力が向上し、長期間、チェーン脱離を抑制可能になる。
図9及び図10を参照して、第1の歯24を構成する物質について、他の構造(以下、「第2構造」)を説明する。
複数の歯14は、基体40、および、基体40の少なくとも一部を覆うように設けられかつ硬質粒子43を有するニッケルめっき層44を含む。好ましくは、基体40は、アルミニウムを含む。例えば、基体40の材質は、アルミニウム合金である。硬質粒子43は、ニッケルめっき中に分散されている。複数の歯14とは、フロントスプロケット4にある複数の第1の歯24および複数の第2の歯26からなる群から選択される2つ以上の歯を示す。
複数の歯14は、基体40、および、基体40の少なくとも一部を覆うように設けられかつ硬質粒子43を有するニッケルめっき層44を含む。好ましくは、基体40は、アルミニウムを含む。例えば、基体40の材質は、アルミニウム合金である。硬質粒子43は、ニッケルめっき中に分散されている。複数の歯14とは、フロントスプロケット4にある複数の第1の歯24および複数の第2の歯26からなる群から選択される2つ以上の歯を示す。
ニッケルめっき層44は、第1の歯24および第2の歯26の表面の一部または全部に形成される。例えば、ニッケルめっき層44は、第1の歯24の側面31に形成される。また、例えば、ニッケルめっき層44は、第2の歯26の側面35に形成される。また、ニッケルめっき層44は、第1の歯24の駆動面32に形成されてもよい。また、ニッケルめっき層44は、第2の歯26の駆動面36に形成されてもよい。また、ニッケルめっき層44は、第1の歯24の面取り面34a,34bに形成されてもよい。また、ニッケルめっき層44は、第2の歯26の面取り面38a,38bに形成されてもよい。
ニッケルめっき層44は、硬質粒子43を含む。硬質粒子43は、ニッケルめっきにより形成されるニッケルめっき層44よりも、ビッカース硬度が高い。
硬質粒子43は、酸化アルミニウムおよび二酸化ジルコニウムの少なくとも一方を含む。また、硬質粒子43は、シリコンカーバイド、シリコンナイトライドなどの他のセラミックスを含んでいても良い。硬質粒子43のビッカース硬度は、1000Hv以上であることが好ましい。
硬質粒子43の平均粒径は、0.8μm以上であることが好ましい。硬質粒子43の平均粒径は、さらに、好ましくは、0.8μm以上3.0μm以下であり、さらに、好ましくは、0.8μm以上2.0μm以下である。平均粒径は、メディアン径D50を示す。図9に示されるニッケルめっき層44は、D50において1.2μmの酸化アルミニウムの硬質粒子43を含む例である。図10に示されるニッケルめっき層44は、D50において3.0μmの酸化アルミニウムの硬質粒子43を含む例である。
硬質粒子43は、酸化アルミニウムおよび二酸化ジルコニウムの少なくとも一方を含む。また、硬質粒子43は、シリコンカーバイド、シリコンナイトライドなどの他のセラミックスを含んでいても良い。硬質粒子43のビッカース硬度は、1000Hv以上であることが好ましい。
硬質粒子43の平均粒径は、0.8μm以上であることが好ましい。硬質粒子43の平均粒径は、さらに、好ましくは、0.8μm以上3.0μm以下であり、さらに、好ましくは、0.8μm以上2.0μm以下である。平均粒径は、メディアン径D50を示す。図9に示されるニッケルめっき層44は、D50において1.2μmの酸化アルミニウムの硬質粒子43を含む例である。図10に示されるニッケルめっき層44は、D50において3.0μmの酸化アルミニウムの硬質粒子43を含む例である。
硬質粒子43は、回転中心軸心方向D1と平行なニッケルめっき層44の断面に対して面積比10%以上30%以下で設けられることが好ましい。さらに、好ましくは、面積比は、10%以上15%以下である。上記面積比は、ニッケルめっき層44の断面の所定領域の面積に対する硬質粒子43が占める面積の比を示す。
このようなニッケルめっき層44は、ビッカース硬度が500Hv以上であることが好ましい。さらに、ニッケルめっき層44は、リンおよびホウ素の少なくとも一方を含み得る。
例えば、ニッケルめっき層44中にリンが含まれる場合、ニッケルめっき層44中のリン含有量は、0.1質量%以上かつ10.0質量%以下である。さらに好ましくは、ニッケルめっき層44中のリン含有量は、1.0質量%以上かつ5.0質量%以下である。
例えば、ニッケルめっき層44中にリンが含まれる場合、ニッケルめっき層44中のリン含有量は、0.1質量%以上かつ10.0質量%以下である。さらに好ましくは、ニッケルめっき層44中のリン含有量は、1.0質量%以上かつ5.0質量%以下である。
また、ニッケルめっき層44中にホウ素が含まれる場合、ニッケルめっき層44中のホウ素含有量は、0.1質量%以上かつ10.0質量%以下であることが好ましい。さらに好ましくは、ニッケルめっき層44中のホウ素含有量は、0.1質量%以上かつ2.0質量%以下である。
これらのニッケルめっき層44は、無電解ニッケルめっきを含むことがこの好ましい。
ニッケルめっき層44の厚さは、1.0μm以上かつ100μm以下である。より好ましくは、ニッケルめっき層44の厚さは、5.0μm以上かつ40.0μm以下である。
ニッケルめっき層44の厚さは、1.0μm以上かつ100μm以下である。より好ましくは、ニッケルめっき層44の厚さは、5.0μm以上かつ40.0μm以下である。
以下、第2構造の作用を説明する。
フロントスプロケット4が、回転中心軸心方向D1の幅が異なる第1の歯24および第2の歯26を有する場合、上述のように磨耗し、チェーン脱離が生じ易くなる虞がある。この点について、上述のとおりである。
フロントスプロケット4が、回転中心軸心方向D1の幅が異なる第1の歯24および第2の歯26を有する場合、上述のように磨耗し、チェーン脱離が生じ易くなる虞がある。この点について、上述のとおりである。
第2構造によれば、第1の歯24および第2の歯26を含む複数の歯14の群のうちの少なくとも2つ(複数の歯14)は、基体40、および、ニッケルめっき層44を含む。ニッケルめっき層44は、基体40の少なくとも一部を覆うように設けられ、かつ硬質粒子43を有する。硬質粒子43は、ニッケルめっき層44の硬度向上に寄与する。したがって、上記構成によれば、歯の耐摩耗性が向上し、駆動時におけるチェーン8の保持力が向上し、長期間、チェーン脱離を抑制可能なスプロケットを提供できる。
<第2実施形態>
図11〜図14を参照して、本実施形態に係るリアスプロケット50について説明する。
リアスプロケット50は、自転車用スプロケットの一態様である。
リアスプロケット50(自転車用スプロケット)は、回転中心軸心を有するスプロケット本体51と、複数の歯52と、少なくとも一つの変速領域とを備える。スプロケット本体51の基体は、アルミニウムを含み得る。
図14に示されるように、複数の歯52は、基体55、および、ニッケルめっき層56を含む。ニッケルめっき層56は、基体55の少なくとも一部を覆うように設けられかつ硬質粒子57を有する。好ましくは、基体55は、アルミニウムを含む。例えば、基体55の材質は、アルミニウム合金である。硬質粒子57は、上記実施形態に挙げたものが用いられ得る。
図11〜図14を参照して、本実施形態に係るリアスプロケット50について説明する。
リアスプロケット50は、自転車用スプロケットの一態様である。
リアスプロケット50(自転車用スプロケット)は、回転中心軸心を有するスプロケット本体51と、複数の歯52と、少なくとも一つの変速領域とを備える。スプロケット本体51の基体は、アルミニウムを含み得る。
図14に示されるように、複数の歯52は、基体55、および、ニッケルめっき層56を含む。ニッケルめっき層56は、基体55の少なくとも一部を覆うように設けられかつ硬質粒子57を有する。好ましくは、基体55は、アルミニウムを含む。例えば、基体55の材質は、アルミニウム合金である。硬質粒子57は、上記実施形態に挙げたものが用いられ得る。
複数の歯52は、第1変速歯52aと、第2変速歯(図示省略)と、それ以外の歯52bとを含む。変速領域は、少なくとも第1変速歯52aおよび第2変速歯(図示省略)を含む。第1変速歯52aは、チェーン8の第1シフトを促進するための形状(面取りや凹部)を含む。第2変速歯は、チェーン8の第2シフトを促進するための形状を含む。
図12及び図13に示されるように、第1変速歯52aは、変速を促進するための形状として、凹部53を有する。また、第1変速歯52aは、回転中心軸心方向D2における中心面FCxは、リアスプロケット50の回転中心軸心方向D2における外側(小径スプロケット側)にシフトされている。また、第1変速歯52aにおいて、凹部53は、複数のリアスプロケット50の並び方向における大径スプロケット側(ハブ側)に配置にされている。凹部53は、チェーン8のインナーリンクプレート30が挿通可能な空間を構成する。
このような構造によれば、ディレーラ10によって小径スプロケット側の力がチェーン8に加えられる場合、チェーン8のインナーリンクプレート30が凹部53に入り込み小径スプロケット側に寄った第1変速歯52aによってチェーン8が小径スプロケット側に寄せられる。また、このとき、インナーリンクプレート30が凹部53に接触し、チェーン8が小径スプロケット側にアシストされる。これにより、チェーン8が円滑に第1シフトする。
図14を参照して、第1変速歯52aおよび第2変速歯(図示省略)以外の歯52b(以下、駆動歯)を構成する物質について説明する。
駆動歯52bは、チェーン8を駆動する駆動歯として機能する。
第1変速歯52aの凹部53は、チェーン8のインナーリンクプレート30との接触により、チェーン8のインナーリンクプレート30を小径スプロケット側に案内する。一方、駆動歯52bは、チェーン8に力を伝達する。駆動歯52bにおいて磨耗が生じると、変速領域に含まれる歯(例えば、第1変速歯52a)以外の領域で変速が生じる虞が高まる。
駆動歯52bは、チェーン8を駆動する駆動歯として機能する。
第1変速歯52aの凹部53は、チェーン8のインナーリンクプレート30との接触により、チェーン8のインナーリンクプレート30を小径スプロケット側に案内する。一方、駆動歯52bは、チェーン8に力を伝達する。駆動歯52bにおいて磨耗が生じると、変速領域に含まれる歯(例えば、第1変速歯52a)以外の領域で変速が生じる虞が高まる。
本実施形態では、少なくとも駆動歯52bにニッケルめっき層56が設けられる。しかし、第1変速歯52aおよび駆動歯52bを含む全ての複数の歯52にニッケルめっき層56を設けてもよい。ニッケルめっき層56は、第1実施形態に説明された第2構造を含むが、第1構造を含むように構成しても良い。これにより、チェーン8の接触による複数の歯52b(駆動歯)の磨耗が抑制される。よって、歯52b(駆動歯)の耐摩耗性が向上し、第1変速歯52aおよび第2変速歯以外の複数の歯52b(駆動歯)の摩耗が低減することで変速領域以外に設けられる歯52b(駆動歯)で意図しない変速が起こることを抑制できる。
<第3実施形態>
図15を参照して、本実施形態に係るフロントスプロケットアッセンブリーについて説明する。フロントスプロケットアッセンブリーは、自転車用スプロケットアッセンブリーの一例である。
図15を参照して、本実施形態に係るフロントスプロケットアッセンブリーについて説明する。フロントスプロケットアッセンブリーは、自転車用スプロケットアッセンブリーの一例である。
フロントスプロケットアッセンブリー60は、第1のチェーンリング61と、第1のチェーンリング61よりも小径の第2のチェーンリング62とを備える。第2のチェーンリング62と第1のチェーンリング61とは共通の回転中心軸心C3を有する。
第1のチェーンリング61は、回転中心軸心C3を有するスプロケット本体63と、第1の歯64、および回転中心軸心方向に第1の幅よりも小さい第2の幅を有する第2の歯65を含む複数の歯70とを備える。
第1の歯64は、第1実施形態の構成に準ずる。第2の歯65は、第1実施形態の構成に準ずる。例えば、第1の歯64は、上記の第1構造または第2構造を含む。また、第2の歯65は、上記の第1構造または第2構造を含む。
第1の歯64は、第1実施形態の構成に準ずる。第2の歯65は、第1実施形態の構成に準ずる。例えば、第1の歯64は、上記の第1構造または第2構造を含む。また、第2の歯65は、上記の第1構造または第2構造を含む。
第2のチェーンリング62は、スプロケット本体66と、回転中心軸心方向に第3の幅を有する第3の歯67と、回転中心軸心方向に第3の歯67の幅より小さい第4の幅を有する第4の歯68と、を含む複数の歯69を備える。
第3の歯67および第4の歯68は、アルミニウムを含有する基体と、基体の少なくとも一部を覆うアルマイト被膜(図示省略)と、を含む。
または、第3の歯67および第4の歯68は、アルミニウムを含有する基体と、基体の少なくとも一部を覆ってリンおよびホウ素の少なくとも一方を含有する無電解ニッケルめっきとを含み得る。例えば、第3の歯67および第4の歯68の基体の材質は、アルミニウム合金である。
第3の歯67および第4の歯68は、アルミニウムを含有する基体と、基体の少なくとも一部を覆うアルマイト被膜(図示省略)と、を含む。
または、第3の歯67および第4の歯68は、アルミニウムを含有する基体と、基体の少なくとも一部を覆ってリンおよびホウ素の少なくとも一方を含有する無電解ニッケルめっきとを含み得る。例えば、第3の歯67および第4の歯68の基体の材質は、アルミニウム合金である。
第3の歯67および第4の歯68の少なくとも一方が、アルマイト被膜と、リンおよびホウ素の少なくとも一方を含有する無電解ニッケルめっきとを含む場合、アルマイト被膜と無電解ニッケルめっきとは、基体において別のところに設けられる。例えば、アルマイト被膜は、第3の歯67の側面および第4の歯68の側面に設けられる。リンおよびホウ素の少なくとも一方を含有する無電解ニッケルめっきは、第3の歯67の駆動面および第4の歯68の駆動面に設けられる。
図15〜図17に示されるように、第1のチェーンリング61は、回転中心軸心C3を有するスプロケット本体63と、複数の歯70と、少なくとも一つの変速領域71と、を備えてもよい。
複数の歯70は、変速領域71に配置される変速歯75と、変速領域71と異なる領域に配置される駆動歯76と、を有する。
変速歯75は、回転中心軸心C3に関する周方向において第2のスパイクピン74と同じ位置およびその後方に配置される3つの歯を示す。変速歯75は、チェーン8が第2のチェーンリング62から第1のチェーンリング61へシフトする変速時に、チェーン8が最初に掛かる歯を含む。
ニッケルめっき層78は、少なくとも駆動歯76に形成される。好ましくは、駆動歯76の基体は、アルミニウムを含む。駆動歯76の基体の材質は、アルミニウム合金である。ニッケルめっき層78の構造は、第1実施形態に示された例に準ずる。例えば、ニッケルめっき層78は、第1構造または第2構造をとり得る。
例えば、図16に示されるように、複数の駆動歯76は、基体77、および、ニッケルめっき層78を含む。ニッケルめっき層78は、基体77の少なくとも一部を覆うように設けられかつ硬質粒子79を有する。
変速歯75は、回転中心軸心C3に関する周方向において第2のスパイクピン74と同じ位置およびその後方に配置される3つの歯を示す。変速歯75は、チェーン8が第2のチェーンリング62から第1のチェーンリング61へシフトする変速時に、チェーン8が最初に掛かる歯を含む。
ニッケルめっき層78は、少なくとも駆動歯76に形成される。好ましくは、駆動歯76の基体は、アルミニウムを含む。駆動歯76の基体の材質は、アルミニウム合金である。ニッケルめっき層78の構造は、第1実施形態に示された例に準ずる。例えば、ニッケルめっき層78は、第1構造または第2構造をとり得る。
例えば、図16に示されるように、複数の駆動歯76は、基体77、および、ニッケルめっき層78を含む。ニッケルめっき層78は、基体77の少なくとも一部を覆うように設けられかつ硬質粒子79を有する。
第1のチェーンリング61は、2つの変速用のスパイクピン(以下、第1のスパイクピン73及び第2のスパイクピン74)を含む。第1のスパイクピン73及び第2のスパイクピン74は変速領域に含まれる。
第1のスパイクピン73は円柱として構成される。チェーン8が第2のチェーンリング62から第1のチェーンリング61へシフトする変速時において、第1のスパイクピン73の側面がチェーン8を支持する。
第1のスパイクピン73は円柱として構成される。チェーン8が第2のチェーンリング62から第1のチェーンリング61へシフトする変速時において、第1のスパイクピン73の側面がチェーン8を支持する。
図17に示されるように、第2のスパイクピン74は長円柱として構成される。チェーン8が第2のチェーンリング62から第1のチェーンリング61へシフトする変速時において、第2のスパイクピン74の側面の湾曲面がチェーン8を支持する。
第1のチェーンリング61において、回転中心軸心C3に関する径方向で第2のチェーンリング62の外周よりも外方のところに、第1のスパイクピン73が設けられる。第2のスパイクピン74は、回転中心軸心C3に関する径方向で第1のスパイクピン73よりも外側の位置に配置される。第1のスパイクピン73および第2のスパイクピン74は、回転中心軸心C3において外側(第2のチェーンリング62側)に配置される。第1のスパイクピン73及び第2のスパイクピン74は、変速時、チェーン8を第2のチェーンリング62から第1のチェーンリング61へのシフトをアシストする。
以下、本実施形態のフロントスプロケットアッセンブリー60の作用を説明する。
第1のチェーンリング61の駆動歯76が磨耗すると、磨耗したところでチェーン8が引っ掛かり易くなることや、脱線することがあり、変速領域71以外の部分で意図しない変速(第1シフトまたは第2シフト)が起こる虞や、チェーンがフロントスプロケットアッセンブリー60から脱落する虞がある。
第1のチェーンリング61の駆動歯76が磨耗すると、磨耗したところでチェーン8が引っ掛かり易くなることや、脱線することがあり、変速領域71以外の部分で意図しない変速(第1シフトまたは第2シフト)が起こる虞や、チェーンがフロントスプロケットアッセンブリー60から脱落する虞がある。
本実施形態に係る駆動歯76は、少なくとも一部がニッケルめっき層78により覆われる。ニッケルめっき層78は、硬質粒子79を含む。ニッケルめっき層78は、少なくとも駆動歯76に形成されるが、全ての複数の歯70に形成されるように構成してもよい。硬質粒子79は、ニッケルめっき層78の硬度向上に寄与する。したがって、上記構成によれば、駆動歯76の耐摩耗性が向上し、駆動歯76の摩耗が低減することで変速領域71以外の駆動歯76で意図しない変速が起こることを抑制できる。
<第4実施形態>
図18および図19を参照して、本実施形態に係るフロントスプロケット80について説明する。
フロントスプロケット80は、スプロケット本体81と、複数の歯82とを含む。複数の歯82は、第1の歯83と第2の歯84を含む。第1の歯83の形状は、第1実施形態に示した第1の歯24の形状に準ずる。第2の歯84の形状は、第1実施形態に示した第2の歯26の形状に準ずる。
図18および図19を参照して、本実施形態に係るフロントスプロケット80について説明する。
フロントスプロケット80は、スプロケット本体81と、複数の歯82とを含む。複数の歯82は、第1の歯83と第2の歯84を含む。第1の歯83の形状は、第1実施形態に示した第1の歯24の形状に準ずる。第2の歯84の形状は、第1実施形態に示した第2の歯26の形状に準ずる。
複数の歯82は、基体85と、ニッケルめっき層86とを含む。ニッケルめっき層86は、上記第1実施形態で示した第1構造または第2構造をとり得る。基体85は、第1の材料を含む第1の層87と、第1の材料とは比重が異なる第2の材料を含む第2の層88と、第1の材料よりも比重が小さい第3の材料を含む第3の層89とを含む。好ましくは、第2の材料は、第1の材料よりも比重が小さい。
第1の層87と第2の層88とは、回転中心軸心方向D4に積層される。第2の層88と第3の層89とは、回転中心軸心方向D4に積層される。第1の層87は、回転中心軸心方向において、第2の層88と、第3の層89の間に積層される。
例えば、第1の材料は、鉄を含む。例えば、第1の材料は、各種の鋼材、ステンレス等である。また、第2の材料は、アルミニウムを含む。第3の材料は、アルミニウムを含む。ニッケルめっき層86は、第2の層88の外表面に形成される。また、ニッケルめっき層86は、第3の層89の外表面にも形成されてもよい。この構成の場合、複数の歯82が軽量化され、かつアルミニウムを含む層の磨耗が抑制される。
<第5実施形態>
図20および図21を参照して、本実施形態に係るフロントスプロケット90について説明する。
フロントスプロケット90は、スプロケット本体91と、複数の歯92とを含む。複数の歯92は、第1の歯93と第2の歯94を含む。第1の歯93の形状は、第1実施形態に示した第1の歯24の形状に準ずる。第2の歯94の形状は、第1実施形態に示した第2の歯26の形状に準ずる。
図20および図21を参照して、本実施形態に係るフロントスプロケット90について説明する。
フロントスプロケット90は、スプロケット本体91と、複数の歯92とを含む。複数の歯92は、第1の歯93と第2の歯94を含む。第1の歯93の形状は、第1実施形態に示した第1の歯24の形状に準ずる。第2の歯94の形状は、第1実施形態に示した第2の歯26の形状に準ずる。
複数の歯92は、基体95と、ニッケルめっき層96とを含む。ニッケルめっき層96は、上記第1実施形態で示した第1構造または第2構造をとり得る。基体95は、第1の材料を含む第1の層97と、第1の材料とは比重が異なる第2の材料を含む第2の層98とを含む。好ましくは、第2の材料は、第1の材料よりも比重が小さい。
第1の層97と第2の層98とは、回転中心軸心方向D5に積層される。例えば、第1の材料は、鉄を含む。例えば、第1の材料は、各種の鋼材、ステンレス等である。また、第2の材料は、アルミニウムを含む。ニッケルめっき層96は、第2の層98の外表面に形成される。この構成の場合、複数の歯92の軽量化され、かつアルミニウムを含む層の磨耗が抑制される。
(変形例)
上記各実施形態に関する説明は、自転車用スプロケットが取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明は、上記各実施形態以外に例えば以下に示される各実施形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも2つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。
上記各実施形態に関する説明は、自転車用スプロケットが取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明は、上記各実施形態以外に例えば以下に示される各実施形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも2つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。
・各実施形態におけるニッケルめっき層において、リンおよびホウ素以外の元素が含まれてもよい。リンおよびホウ素以外の元素の量は、ニッケルめっき層の硬度を低下させることがない範囲、好ましくは、500Hv以下とならない範囲で、含め得る。
・各実施形態におけるニッケルめっき層と基体との間に接着層を設けてもよい。接着層は、基体とニッケルめっき層との両者に密着力のある金属層であることが好ましい。
・図22に示されるように、各実施形態におけるニッケルめっき層100は、2層構造にされ得る。例えば、ニッケルめっき層100は、基体101に積層される第1ニッケルめっき層102と、第1ニッケルめっき層102に積層される第2ニッケルめっき層103とを含む。さらに、第2ニッケルめっき層103の外表面に、無電解ニッケルめっき層、他の金属のめっき層を設けてもよい。
例えば、第1ニッケルめっき層102は、リンおよびホウ素を含まない層である。第2ニッケルめっき層103は、第1構造を有する。
また、例えば、第1ニッケルめっき層102は、リンおよびホウ素を含まない層である。第2ニッケルめっき層103は、第2構造を有する。
また、例えば、第1ニッケルめっき層102は、第1構造を有する。第2ニッケルめっき層103は、第2構造を有する。
また、例えば、第1ニッケルめっき層102は、第2構造を有する。第2ニッケルめっき層103は、第1構造を有する。
また、例えば、第1ニッケルめっき層102は、無電解ニッケルめっき層である。第2ニッケルめっき層103は、第1構造を有する。
また、例えば、第1ニッケルめっき層102は、無電解ニッケルめっき層である。第2ニッケルめっき層103は、第2構造を有する。
また、例えば、第1ニッケルめっき層102は、リンおよびホウ素を含まない層である。第2ニッケルめっき層103は、第2構造を有する。
また、例えば、第1ニッケルめっき層102は、第1構造を有する。第2ニッケルめっき層103は、第2構造を有する。
また、例えば、第1ニッケルめっき層102は、第2構造を有する。第2ニッケルめっき層103は、第1構造を有する。
また、例えば、第1ニッケルめっき層102は、無電解ニッケルめっき層である。第2ニッケルめっき層103は、第1構造を有する。
また、例えば、第1ニッケルめっき層102は、無電解ニッケルめっき層である。第2ニッケルめっき層103は、第2構造を有する。
・図23に示されるように、ニッケルめっき層105は、3層構造にされ得る。すなわち、ニッケルめっき層105は、基体106に積層される第1ニッケルめっき層107と、第1ニッケルめっき層107に積層される第2ニッケルめっき層108と、第2ニッケルめっき層108に積層される第3ニッケルめっき層109とを含む。さらに、第3ニッケルめっき層109の外表面に、無電解ニッケルめっき層、または他の金属のめっき層を設けてもよい。
例えば、第1ニッケルめっき層107は、無電解ニッケルめっき層である。第2ニッケルめっき層108は、第1構造を有する。第3ニッケルめっき層109は、第2構造を有する。
また、例えば、第1ニッケルめっき層107は、無電解ニッケルめっき層である。第2ニッケルめっき層108は、第2構造を有する。第3ニッケルめっき層109は、第1構造を有する。
また、例えば、第1ニッケルめっき層107は、無電解ニッケルめっき層である。第2ニッケルめっき層108は、第2構造を有する。第3ニッケルめっき層109は、第1構造を有する。
・上記第3実施形態において、変速領域71に配置される変速歯75として、チェーン8が第2のチェーンリング62から第1のチェーンリング61へシフトする変速時に、チェーン8が最初に掛かる歯を例示している。変速歯75の他の例として、チェーン8が第1のチェーンリング61から第2のチェーンリング62へシフトする変速時に、チェーン8が最初に掛かる歯を挙げることができる。
・上記実施形態で示されるフロントスプロケット4,80,90を含むアッセンブリとして、例えば、クランクアッセンブリが挙げられる。クランクアッセンブリは、少なくとも1つのフロントスプロケット4,80,90と、クランクアームと、クランク軸とを含む。
AG…傾斜角度、C1…回転中心軸心、C3…回転中心軸心、D1…回転中心軸心方向、D2…回転中心軸心方向、D4…回転中心軸心方向、D5…回転中心軸心方向、Dr…回転中心軸心方向、FC…中心面、FCx…中心面、P1…平面、P2…平面、Pb…中心面、W1…第1の幅、W2…第2の幅、2…自転車、4…フロントスプロケット、6…リアスプロケット、8…チェーン、10…ディレーラ、12…スプロケット本体、14…歯、16…第1リング部、18…第2リング部、20…基体、22…アルマイト被膜、24…第1の歯、26…第2の歯、28…アウターリンクプレート、30…インナーリンクプレート、31…側面、32…駆動面、33…非駆動面、34a…面取り面、34b…面取り面、35…側面、36…駆動面、37…非駆動面、38a…面取り面、38b…面取り面、40…基体、42…ニッケルめっき層、43…硬質粒子、44…ニッケルめっき層、50…リアスプロケット、51…スプロケット本体、52…歯、52a…第1変速歯、52b…駆動歯、53…凹部、55…基体、56…ニッケルめっき層、57…硬質粒子、60…フロントスプロケットアッセンブリー、61…第1のチェーンリング、62…第2のチェーンリング、63…スプロケット本体、64…第1の歯、65…第2の歯、66…スプロケット本体、67…第3の歯、68…第4の歯、70…歯、71…変速領域、75…変速歯、73…第1のスパイクピン、74…第2のスパイクピン、76…駆動歯、77…基体、78…ニッケルめっき層、79…硬質粒子、80…フロントスプロケット、81…スプロケット本体、82…歯、83…第1の歯、84…第2の歯、85…基体、86…ニッケルめっき層、87…第1の層、88…第2の層、89…第3の層、90…フロントスプロケット、91…スプロケット本体、92…歯、93…第1の歯、94…第2の歯、95…基体、96…ニッケルめっき層、97…第1の層、98…第2の層、100…ニッケルめっき層、101…基体、102…第1ニッケルめっき層、103…第2ニッケルめっき層、105…ニッケルめっき層、106…基体、107…第1ニッケルめっき層、108…第2ニッケルめっき層、109…第3ニッケルめっき層。
Claims (30)
- 回転中心軸心を有するスプロケット本体と、
前記回転中心軸心方向に第1の幅を有する第1の歯、および前記回転中心軸心方向に前記第1の幅よりも小さい第2の幅を有する第2の歯を含む複数の歯と、を備える自転車のスプロケットであって、
前記複数の歯は、基体、および、前記基体の少なくとも一部を覆い、リンおよびホウ素の少なくとも一方を含有するニッケルめっき層を含む、自転車用スプロケット。 - 回転中心軸心を有するスプロケット本体と、
前記回転中心軸心方向に第1の幅を有する第1の歯、および前記回転中心軸心方向に前記第1の幅よりも小さい第2の幅を有する第2の歯を含む複数の歯と、を備える自転車のスプロケットであって、
前記複数の歯は、基体、および、前記基体の少なくとも一部を覆うように設けられかつ硬質粒子を有するニッケルめっき層を含む、自転車用スプロケット。 - 回転中心軸心を有するスプロケット本体と、
複数の歯と、
少なくとも一つの変速領域と、を備える自転車のスプロケットであって、
前記複数の歯は、基体、および、前記基体の少なくとも一部を覆うように設けられかつ硬質粒子を有するニッケルめっき層を含む、自転車用スプロケット。 - 前記複数の歯は、前記変速領域に配置される変速歯と、前記変速領域と異なる領域に配置される駆動歯と、を有し、
前記ニッケルめっき層は、少なくとも前記駆動歯に形成される請求項3に記載の自転車用スプロケット。 - 前記複数の歯は、前記回転中心軸心方向に面する側面を含み、
前記ニッケルめっき層は、前記第1の歯の側面に形成される、請求項1または2に記載の自転車用スプロケット。 - 前記複数の歯は、前記回転中心軸心方向に面する側面を含み、
前記ニッケルめっき層は、前記第2の歯の側面に形成される、請求項1、2、および5のいずれか一項に記載の自転車用スプロケット。 - 前記硬質粒子は、酸化アルミニウムおよび二酸化ジルコニウムの少なくとも一方を含む、請求項2、3、および4のいずれか一項に記載の自転車用スプロケット。
- 前記硬質粒子の平均粒径は、0.8μm以上である、請求項2、3、4、および7のいずれか一項に記載の自転車用スプロケット。
- 前記硬質粒子は、回転中心軸心方向と平行な前記ニッケルめっき層の断面に対して面積比10%以上30%以下で設けられる、請求項2、3、4、7、および8のいずれか一項に記載の自転車用スプロケット。
- 前記基体は、第1の材料を含む第1の層と、前記第1の材料とは比重が異なる第2の材料を含む第2の層と、を含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の自転車用スプロケット。
- 前記第2の材料は、前記第1の材料よりも比重が小さく、
前記第1の層と第2の層とは、前記回転中心軸心方向に積層される、請求項10に記載の自転車用スプロケット。 - 前記第1の材料は、鉄を含み、
前記第2の材料は、アルミニウムを含む、請求項10または11に記載の自転車用スプロケット。 - 前記ニッケルめっき層は、前記第2の層の外表面に形成される、請求項10〜12のいずれか一項に記載の自転車用スプロケット。
- 前記基体は、第1の材料よりも比重が小さい第3の材料を含む第3の層を含み、
前記第1の層は、前記回転中心軸心方向において、前記第2の層と、前記第3の層の間に積層される、請求項10〜13のいずれか一項に記載の自転車用スプロケット。 - 前記ニッケルめっき層は、ビッカース硬度が500Hv以上である
請求項1〜14のいずれか一項に記載の自転車用スプロケット。 - 前記基体は、アルミニウムを含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載の自転車用スプロケット。
- 前記複数の歯は、チェーンとの間で駆動力を伝達する駆動面を含み、
前記ニッケルめっき層は、前記駆動面に形成される、請求項1〜16のいずれか一項に記載の自転車用スプロケット。 - 前記ニッケルめっき層は、少なくともリンを含み、
前記ニッケルめっき層中のリン含有量は、0.1質量%以上かつ10.0質量%以下である、請求項1〜17のいずれか一項に記載の自転車用スプロケット。 - 前記ニッケルめっき層中のリン含有量は、1.0質量%以上かつ5.0質量%以下である、請求項18に記載の自転車用スプロケット。
- 前記ニッケルめっき層は、少なくともホウ素を含み、
前記ニッケルめっき層中のホウ素含有量は、0.1質量%以上かつ10.0質量%以下である、請求項1〜19のいずれか一項に記載の自転車用スプロケット。 - 前記ニッケルめっき層中のホウ素含有量は、0.1質量%以上かつ2.0質量%以下である、請求項20に記載の自転車用スプロケット。
- 前記ニッケルめっき層は、無電解ニッケルめっきを含む、請求項1〜21のいずれか一項に記載の自転車用スプロケット。
- 前記ニッケルめっき層の厚さは、1.0μm以上かつ100μm以下である、請求項1〜22のいずれか一項に記載の自転車用スプロケット。
- 前記ニッケルめっき層の厚さは、5.0μm以上かつ40.0μm以下である、請求項23に記載の自転車用スプロケット。
- 前記スプロケット本体は、アルミニウムを含有する基体と、前記基体の少なくとも一部を覆うアルマイト被膜を含む、請求項1〜24のいずれか一項に記載の自転車用スプロケット。
- 前記自転車用スプロケットは、シングルのフロントチェーンリングである、請求項1〜25のいずれか一項に記載の自転車用スプロケット。
- 請求項1〜26のいずれか一項に記載の自転車用スプロケットを含む第1のチェーンリングと、
前記自転車用スプロケットよりも小径の自転車用スプロケットを含む第2のチェーンリングと、を含む、自転車用スプロケットアッセンブリー。 - 前記第2のチェーンリングは、前記回転中心軸心方向に第3の幅を有する第3の歯と、前記回転中心軸心方向に前記第3の歯の幅より小さい第4の幅を有する第4の歯と、を含む複数の歯を備える、請求項27に記載の自転車用スプロケットアッセンブリー。
- 前記第3の歯および前記第4の歯は、アルミニウムを含有する基体と、前記基体の少なくとも一部を覆うアルマイト被膜と、を含む、請求項28に記載の自転車用スプロケットアッセンブリー。
- 前記第3の歯および前記第4の歯は、アルミニウムを含有する基体と、前記基体の少なくとも一部を覆ってリンおよびホウ素の少なくとも一方を含有する無電解ニッケルめっきと、を含む、請求項28または29に記載の自転車用スプロケットアッセンブリー。
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