JP2019007616A - 自転車用ギアおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はまた、自転車用ギアの製造方法に関する。
本発明の自転車用ギアは、自転車のクランクセットの歯付きクラウン、または自転車のスプロケットアセンブリのスプロケットとすることが可能である。
したがって、出願人は、歯に高い耐摩耗性を与えるために適した表面処理を歯付きクラウンに施し、歯のプロファイルが長期間にわたって一定に保たれるようにする必要があると考えた。
そうした要件を完全に満足するために、出願人は、ギアにPEO処理を施し、その後、処理が施された当該ギアに潤滑物質を塗布することを着想した。
好ましくは、前記第2被覆層が防食物質(anticorrosive substance)を含む。
より好ましくは、前記潤滑物質が防食物質である。
好ましくは、前記潤滑物質が有機ポリマーを含む。
好ましくは、前記潤滑物質が、前記フルオロポリマーに対するバインダーとして作用する有機マトリックスをさらに含む。
好ましくは、前記有機マトリックスが有機ポリマーを含み、より好ましくはポリウレタンポリマーを含む。
好ましくは、前記歯付きクラウンの歯数が28〜44であり、極値を含む(28個以上44個以下である)。
好ましくは、前記非鉄金属材料は、アルミニウムまたはアルミニウム合金(好ましくは、AL 7075)を含み、所望の軽量性および所望の構造的強度の両方を実現する。
好ましくは、前記第2被覆層の厚さが約0.005mmから約0.1mmの間であり、より好ましくは、約0.015mmから0.040mmの間である。
好ましくは、前記スプロケットの歯数は20個以上である。
− 非鉄金属合金から歯付き環状エレメントを形成する工程と、
− 前記歯付き環状エレメントにプラズマ電解酸化処理を施す工程と、
− 前記処理が施された前記歯付き環状エレメントに潤滑物質を塗布する工程と
を含む自転車用ギアの製造方法に関する。
好ましくは、前記潤滑物質は、吹付け塗装または浸漬によって塗布される。
好ましくは、前記結合有機マトリックスは有機ポリマーを含み、より好ましくは、ポリウレタンポリマーを含む。
好ましくは、本発明の第2の態様の方法に従って処理された前記ギアが、本発明の第1の態様の前記ギアに言及して上述した構造的および形状的な特徴を全て有する。
好ましくは、歯数が28個から44個の間である。図1に示された特定の実施例において、歯付き環状エレメント11は、32個の歯を有する。
各歯21は、2つの歯20の間にそれぞれ配置される。その逆もまた然りである。
各歯20は、上記の対称面PS(図2)に対して、および回転軸Oが置かれた各中央平面P1(図1)に対して対称に延在する。
同様に、各歯21は、上記の対称面PS(図2)に対して、および回転軸Oが置かれた各中央平面P2(図1)に対して対称に延在する。
歯付き環状エレメント11には、プラズマ電解酸化(PEO)処理が施される。
PEO処理により、歯20および21を含む歯付き環状エレメント11上に第1被覆層110が形成される。図2には、歯20における第1被覆層110が示されている。
好ましくは、第1被覆層110の厚さS1が約0.010mmから約0.080mmの間であり、より好ましくは約0.020mmから約0.060mmの間である。
好ましくは、そうした潤滑物質が有機ポリマーを含み、より好ましくはフルオロポリマーを含む。
好ましくは、第2被覆層120の厚さS2が、約0.005mmから約0.10mmの間であり、より好ましくは、約0.015mmから0.040mmの間である。
溶媒相が水を含むことが好ましい。
溶媒相は、水の代わりに、炭化水素(ハイドロカーボン)類、アルコール類、エステル類、ケトン類からなる群から選択される有機溶媒を含むことができる。
活性相は、フルオロポリマーを固化(consolidate)させるように適合された結合有機マトリックス(binding organic matrix)も含むことがより好ましい。こうした有機マトリックスは、アクリル、エポキシ、ポリエステル、ポリウレタンからなる群から選択される有機ポリマーを含むことが好ましく、ポリウレタンが特に好適である。
好ましくは、このフルオロポリマーが、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、または代替的に、パーフルオロアルコキシ(perfluoroalkoxy;PFA)もしくはフッ素化エチレンプロピレン(FEP)である。
スプレー塗装工程は室温で行われ、歯付き環状エレメント11はその回転軸Oで吊り下げられた状態で行われる。
特に厚さに関して均一な処理を行うようにするために、スプレーは、PLCによって
操られるロボットによってコントロールされるガンによって行われる。
潤滑物質の適用は、二回コートで行われ、一回目と二回目との間に潤滑物質を2分間室温で乾燥させる。
その後、潤滑物質が塗布された歯付き環状エレメント11は、90℃から150℃の温度(好ましくは、120℃)のオーブンに約1時間入れられ、潤滑物質を乾燥させ、架橋させる。
歯付き環状エレメント11は、タンクに一定の低速度(完全に浸漬するのに約10秒)で浸漬され、約2分間浸漬されたままに保持され、この溶液から一定の極めて遅い速度(完全に取り出すのに約30秒)で取り出される。
その後、歯付き環状エレメント11は約5分間室温に置かれ、潤滑物質を乾燥させる。
その後、潤滑物質が塗布された歯付き環状エレメント11は、90℃から150℃の間の温度(好ましくは、120℃)のオーブンに約1時間入れられ、潤滑物質を乾燥させ、架橋させる。
自転車のクランクセットが2つ以上の歯付きクラウンを有する場合、クランクセットの全ての歯付きクラウンが、本発明に従って製造される。
歯付きクラウンに言及して上述した内容は、特に記載がない限り、上記のスプロケットにも適用される。
好ましくは、そうしたスプロケットの歯数が20個よりも多い。より好ましくは、歯数が20個よりも多いスプロケットアセンブリのスプロケットの全てを本発明に従って製造することが可能である。
試験1
出願人は、10個のスプロケットを備えるスプロケットアセンブリと組み合わせて使用する、52個の歯が設けられた歯付きクラウンに対して、一連の実験的な摩耗試験を行った。特に、無電解ニッケルで処理されたアルミニウム合金製の出願人の歯付きクラウン、硬質陽極酸化処理が施されたアルミニウム合金製の出願人の歯付きクラウン、およびPEO処理が施されたアルミニウム合金製の出願人の歯付きクラウンに対して、試験機において300,000サイクル(約1700kmの路上走行と同等)行った加速摩耗試験から得られた結果を比較した。
出願人は、11個のスプロケットを備えるスプロケットアセンブリと組み合わせて使用する、50個の歯が設けられた歯付きクラウンに対して、一連の実験的な摩耗試験を行った。特に、硬質陽極酸化処理が施されたアルミニウム合金製の出願人の歯付きクラウン、およびPEO処理が施されたアルミニウム合金製の出願人の歯付きクラウンに対して、試験機において1,000,000サイクル(約5500kmの路上走行と同等)行った加速摩耗試験から得られた結果を比較した。
出願人は、歯付きクラウンの歯数を減少させることによって、同じキロ数を走行するためには、歯付きクラウンの回転サイクル数が増大する(例えば、歯が52個のものから30個のもの移ることによって、回転サイクル数はほぼ二倍になる)ので、摩耗量が増大するということに気付いた。
この場合においても、試験が行われた他方の歯付きクラウンに対して、PEO処理が施されたクラウンと共に使用されたチェーンの内側リンクの摩耗量がより大きいということが判明した。しかしながら、スチール製の歯付きクラウンの歯は、基材に到達するまでチェーンの内側リンクのコーティングを摩耗させたということがわかった。
PEO処理が施された歯付きクラウンと共に使用されたチェーンの摩耗量がより大きいことに関連する課題は、この場合においても、例えば試験4において述べるように、本発明に従って、例えば、PEO処理が施された歯付きクラウンに上記の潤滑物質を塗布することで解決される。
出願人は、厚さが約0.040mmの第1被覆層110と、PEO処理の後に上記のとおり潤滑物質を塗布することで得られる第2被覆層120と、からなる特定の表面コーティングの性能を評価するために、本発明に係るアルミニウム合金(AL7075)製の歯付きクラウンに対して、一連の実験的な摩耗試験を行った。
この試験から、2,000,000サイクルを超えた後も、歯付きクラウンの歯は依然として被覆層110を保っていることが明らかになった。
チェーンの内側リンクの摩耗についても、5000kmの走行後にプロフィロメータ
(profilometer)を用いて分析することで調査した。この分析から、チェーンの内側リンクの表面の最大摩耗は0.05mmであることが明らかになった。
2本のチェーンに対して引張状態で試験を行い、最低限の法定要件および出願人の要件を満たすかどうかを検証した。両方の場合において、肯定的な結果が得られた。
11 歯付き環状エレメント
15 カップリング部
20 歯
21 歯
110 第1被覆層
120 第2被覆層
O 回転軸
P1 中央平面
P2 中央平面
PS 対称面
S1 (第1被覆層の)厚さ
S2 (第2被覆層の)厚さ
A−A 断面
Claims (15)
- 歯付き環状エレメント(11)を備える自転車用ギア(10)であって、前記歯付き環状エレメント(11)にプラズマ電解酸化処理を施すことで得られる第1被覆層(110)を有する自転車用ギア(10)において、前記歯付き環状エレメント(11)が、前記第1被覆層(110)に積層された、潤滑物質を含む第2被覆層(120)を備えることを特徴とする自転車用ギア(10)。
- 請求項1に記載の自転車用ギア(10)において、前記第2被覆層(120)が防食物質を含む自転車用ギア(10)。
- 請求項2に記載の自転車用ギア(10)において、前記潤滑物質が防食物質である自転車用ギア(10)。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載の自転車用ギア(10)において、前記潤滑物質が有機ポリマーを含む自転車用ギア(10)。
- 請求項4に記載の自転車用ギア(10)において、前記有機ポリマーがフルオロポリマーを含む自転車用ギア(10)。
- 請求項4に記載の自転車用ギア(10)において、前記潤滑物質が、前記フルオロポリマーに対するバインダーとして作用する有機マトリックスを含む自転車用ギア(10)。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載の自転車用ギア(10)において、前記ギア(10)が自転車のクランクセットの歯付きクラウンである自転車用ギア(10)。
- 請求項7に記載の自転車用ギア(10)において、前記歯付きクラウンは非鉄金属材料製である自転車用ギア(10)。
- 請求項1から8のいずれか一項に記載の自転車用ギア(10)において、前記第1被覆層(110)の厚さ(S1)が約0.010mmから約0.080mmの間にある自転車用ギア(10)。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の自転車用ギア(10)において、前記第2被覆層(120)の厚さ(S2)が約0.005mmから約0.10mmの間にある自転車用ギア(10)。
- 請求項1から10のいずれか一項に記載の自転車用ギア(10)において、前記歯付き環状エレメント(11)が、複数の互いに同一の第1の歯(20)と、前記第1の歯(20)の形状および/またはサイズとは異なる形状および/またはサイズを有する複数の互いに同一の第2の歯(21)と、を備え、各第2の歯(21)は、それぞれ2つの第1の歯(20)の間に配置されている自転車用ギア(10)。
- 自転車用ギア(10)の製造方法であって、
− 非鉄金属合金から歯付き環状エレメント(11)を形成する工程と、
− 前記歯付き環状エレメント(11)にプラズマ電解酸化処理を施す工程と、
− 前記処理が施された前記歯付き環状エレメント(11)に潤滑物質を塗布する工程と、を含む自転車用ギア(10)の製造方法。 - 請求項12に記載の自転車用ギア(10)の製造方法において、前記潤滑物質は、スプレー塗装または浸漬によって適用される自転車用ギア(10)の製造方法。
- 請求項12または13に記載の自転車用ギア(10)の製造方法において、前記潤滑物質が、前記歯付き環状エレメント(11)に適用される前に、溶媒相と、前記溶媒相に分散された活性相とを含み、前記活性相は、有機ポリマーと、結合有機マトリックスとを含む自転車用ギア(10)の製造方法。
- 請求項14に記載の自転車用ギア(10)の製造方法において、前記有機ポリマーがフルオロポリマーを含み、前記結合有機マトリックスがポリウレタンポリマーを含む自転車用ギア(10)の製造方法。
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