JP3388886B2 - 浮動式歯付きベルトプーリーを有する自転車の伝動装置 - Google Patents

浮動式歯付きベルトプーリーを有する自転車の伝動装置

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JP3388886B2
JP3388886B2 JP15880494A JP15880494A JP3388886B2 JP 3388886 B2 JP3388886 B2 JP 3388886B2 JP 15880494 A JP15880494 A JP 15880494A JP 15880494 A JP15880494 A JP 15880494A JP 3388886 B2 JP3388886 B2 JP 3388886B2
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善勝 江口
満男 田中
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ブリヂストンサイクル株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ベルト駆動式自転車の
浮動式歯付きベルトプーリーを有する伝動装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】この種の浮動式歯付きベルトプーリーを
有する自転車の伝動機構として本出願人は先に、特公昭
59−20905号等の浮動内接歯車組を提案したが、
それらの歯車の噛み合いは歯面と歯面を面当り(面接
触)にして力を伝えるようにしたものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の自
転車の伝動系のフロントの浮動歯車機構は、ギヤクラン
クのギヤがアルミ合金等の鋳物製で、プーリーが合成樹
脂の成形品で構成されているが、機械加工仕上げをして
いないため、歯車の形状寸法精度が高くないので、初期
におけるギヤとプーリーの歯車の噛み合いが悪く、その
ため、噛み合い音を発すると共に、踏み込み時における
フィーリングが悪いという問題点があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】以上のような従来の技術
の問題点を解決するため、本発明においては、歯付きベ
ルトによって伝動する駆動車を浮動式歯付きベルトプー
リーとし、このプーリーに内接して伝動する内側伝動車
を有する伝動系において、この浮動式歯付きベルトプー
リーの内歯歯車の歯先き端面と、内側伝動車の外歯歯車
の歯先き端面との間に、内側伝動車と結合したクランク
アーム側に向って拡開する相対傾き角度を設けて浮動式
歯付きベルトプーリーを有する自転車の伝動装置を構成
する。
【0005】また前記した装置の相対傾き角度は0.7 °
〜1.7 °が好適である。
【0006】
【作用】上述のように本発明においては、浮動式歯付き
ベルトプーリーの内歯歯車の歯先き端面と、内側伝動車
の外歯歯車の歯先き端面との間に、内側伝動車と結合し
たクランクアーム側に向って拡開する相対傾き角度を設
けたから、この伝動系の浮動式歯付きベルトプーリーの
内歯歯車と、内側伝動車である外歯歯車との使用初期に
おける噛み合い部が、真円度の高いプーリーの内歯歯車
の奥側で、線接触に近い部分接触となる。
【0007】このため歯車の噛み合いが、早期に滑らか
になると共に、歯の噛み合いによる振動や騒音がなくな
り、実走時におけるペダルの踏み込みのフィーリングも
よくなる。また歯の接触面積が小さいと、合成樹脂製の
プーリーの場合は接触面が圧潰されやすいから、歯の馴
染みが早期によくなり、また圧潰によって接触面が大き
くなれば、以後の摩耗が減速される。
【0008】また相対傾き角度は、0.7 °以下である
と、歯の接触面積が比較的に大きくなるため、噛み合い
を滑らかにする作用や、振動および騒音を減少させる効
果が有効でなくなる。したがって本発明の2番目の発明
としては、この相対傾き角度の下限値を0.7 °とした。
【0009】また相対傾き角度が1.7 °以上であると、
振動および騒音防止には十分な効果が得られるが、この
相対傾き角度が大きすぎると、歯車の歯の耐摩耗性が悪
くなって耐久性が劣化すると共に、歯車の歯の成形上か
らも相対傾き角度が1.7 °以上になると不都合が生ず
る。このため本発明の2番目の発明としては、この相対
傾き角度の上限値を1.7 °とした。
【0010】
【実施例】以下、図面について本発明の実施例を説明す
る。図中1(図1参照)は自転車フレームの立パイプ、
2は下パイプ、3(図2参照)はチェーンステー、4は
ハンガーパイプ、5はクランク軸、6はベアリング、7
はクランクアーム、8はクランクアーム7のボス部に嵌
着した内側伝動車で、9はその外歯歯車、10は浮動式歯
付きベルトプーリーで、11はその外周に形成した外歯歯
車、12はそのプーリーの内側に形成した内歯歯車であ
る。
【0011】また10a は浮動式歯付きベルトプーリー10
の一側に設けた側壁板、13は側壁板10a の対抗側に設け
た側板、14は側板13をプーリー10に固定するためのボル
ト、15はそのナットである。また16はハンガーパイプ4
の一側に設けた内側カバープレート、17は側板13の外側
に設けた外側カバープレート、18(図1,3参照)は歯
付きベルトである。
【0012】図3は、この伝動装置のペダル踏み込み時
におけ内側伝動車8の外歯歯車9と、プーリー10の内歯
歯車12との噛み合い点の変化を示すもので、O1 はクラ
ンク軸5および外歯歯車9の中心点であり、P1 はペダ
ル踏み込み前の外歯歯車9と内歯歯車12との噛み合い点
である。この状態でペダルを踏み込んで外歯歯車9を矢
印Fの方向へ回転させると、上方の歯付きベルト18に作
用する張力の増大に伴って、噛み合い点P1 が矢印Gの
方向に移動して、例えばP2 点に移る。O2 は噛み合い
点がP1 である場合のプーリー10の中心位置であり、O
3 は噛み合い点がP2 である場合のプーリー10の中心位
置である。
【0013】本発明においては、歯付きベルト18によっ
て伝動する駆動車を浮動式歯付きベルトプーリー10と
し、このプーリー10に内接して伝動する内側伝動車8を
有する伝動系において、この浮動式歯付きベルトプーリ
ー10の内歯歯車12の歯先き端面12a と、内側伝動車8の
外歯歯車9の歯先き端面9aとの間に、内側伝動車8と結
合したクランクアーム7側に向って拡開する相対傾き角
度α(図4(a) 参照)を設ける。
【0014】すなわち図4(b) に示すように、プーリー
10の内歯歯車12の歯先き端面12a を、クランク軸5の軸
線と平行な直線Lに対して角度β傾斜させ、図4(c) に
示すように、内側伝動車8の外歯歯車9の歯先き端面9a
を、クランク軸5の軸線と平行な直線Lに対して角度γ
傾斜させると、図4(a) に示す相対傾き角度αは、α=
β+γになる。
【0015】また図4(d) の角度γは、図4(c) の角度
γに対して負の値になる。この場合は初期の噛み合いが
プーリー10の内歯歯車12の開口側で行われることにな
る。図5の円12A は内歯歯車12の奥(側壁板10a 側)の
歯先き端面を含む円で、この円12A は側壁板10a に近接
しているため歪みが少なく真円に近い。図7はこの部分
の内歯歯車12と外歯歯車9との噛合状態を示すもので、
この場合は噛み合いの干渉はない。
【0016】これに対して図6の円12B は、内歯歯車12
の開口側に近い部分の歯先き端面を含む円で、この円12
B は特に負荷が作用した場合に図に示すように歪む傾向
がある。すなわち19は側板13をプーリー10に締結するた
めのボルト挿通孔であるが、この孔19に近い部分12B1
歪みは少ないが、孔19間の中間部分12B2の歪みは大き
く、全体として波打ち状態になっている。
【0017】図8はこの部分の内歯歯車12と外歯歯車9
との噛合状態を示すもので、この場合二点鎖線で示す円
a,b,cの部分で噛み合いの干渉を起こしている。し
たがって図4(d) に示すように角度γを負にした場合は
初期噛み合いがプーリー10の歪の大きい開口側で行われ
るから、角度γを負にすることは好ましくない。
【0018】図9はプーリー10の内歯歯車12と内側伝動
車8である外歯歯車9との噛み合い回転時におけるプー
リー10の横振れ状態を示すもので、(a) は側板13がある
場合であり、(b) は側板がない場合である。すなわち側
板付きの場合は、クランクアーム7と一体の内側伝動車
8に対して、本実施例の場合プーリー10はクリアランス
寸法上約0.5 °傾斜する。また側板なしの場合は、図6
に円12B で示したプーリー10の内歯歯車12の開放側歯部
の波打ち形状の影響によって約0.5 °プーリー10が揺動
する。
【0019】図10は、横座標にプーリー10の内歯歯車12
の歯先き端面12a と、内側伝動車8の外歯歯車9の歯先
き端面9aとの相対傾き角度α(内側伝動車8と結合した
クランクアーム7側に向って拡開するものを+とし、そ
の反対を−として表わしてある。)をとり、縦座標に異
音の程度(大、中、小、微、なし)をとって示した多く
の実験結果(○印)の分布を示すものである。これによ
りαが+0.7 °〜1.7°の範囲が騒音をなくす上で好適
であることがわかる。
【0020】
【発明の効果】上述のように本発明においては、浮動式
歯付きベルトプーリー10の内歯歯車12の歯先き端面12a
と、内側伝動車8の外歯歯車9の歯先き端面9aとの間
に、内側伝動車8と結合したクランクアーム7側に向っ
て拡開する相対傾き角度αを設けたから、この伝動系の
浮動式歯付きベルトプーリー10の内歯歯車12と、内側伝
動車8である外歯歯車9との使用初期における噛み合い
部が、真円度の高いプーリー10の内歯歯車12の奥側で、
線接触に近い部分接触となる。
【0021】このため本発明によれば、歯車の噛み合い
が、早期に滑らかになると共に、歯の噛み合いによる振
動や騒音がなくなり、実走時におけるペダルの踏み込み
のフィーリングもよくなる。また歯の接触面積が小さい
と、合成樹脂製のプーリーの場合は接触面が圧潰されや
すいから、歯の馴染みが早期によくなり、また圧潰によ
って接触面が大きくなれば、以後の摩耗が減速されると
いう効果が得られる。
【0022】また相対傾き角度αは、0.7 °以下である
と、歯の接触面積が比較的に大きくなるため、噛み合い
を滑らかにする作用や、振動および騒音を減少させる効
果が有効でなくなる。したがって本発明の2番目の発明
としては、この相対傾き角度の下限値を0.7 °とした。
【0023】また相対傾き角度αが1.7 °以上である
と、振動および騒音防止には十分な効果が得られるが、
この相対傾き角度αが大きすぎると、歯車の歯の耐摩耗
性が悪くなって耐久性が劣化すると共に、歯車の歯の成
形上からも相対傾き角度αが1.7 °以上になると不都合
が生ずる。このため本発明の2番目の発明としては、こ
の相対傾き角度αの上限値を1.7 °とした。そして図10
によれば、相対傾き角度αが0.7 °〜1.7 °では騒音が
ない状態になるから、この2番目の発明も有効であるこ
とがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明装置の一部を断面で示す立面図である。
【図2】図1のA−A線による横断平面図である。
【図3】内側伝動車と浮動式歯付きベルトプーリーの作
用説明図である。
【図4】(a) は、相対傾き角度の説明図であり、(b)
は、プーリーの内歯歯車の歯先き端面の傾き角度を示す
説明図であり、(c) は、内側伝動車の外歯歯車の歯先き
端面の傾き角度を示す説明図であり、(d) は、内側伝動
車の外歯歯車の歯先き端面の負の傾き角度を示す説明図
である。
【図5】浮動式歯付きベルトプーリーの内歯歯車の奥の
歯先き端面を含む円の説明図である。
【図6】図5のプーリーの内歯歯車の開放側の歯先き端
面を含む円の説明図である。
【図7】図5の位置における歯車の噛合状態を示す部分
拡大図である。
【図8】図6の位置における歯車の噛合状態を示す部分
拡大図である。
【図9】(a) は、側板付きプーリーの振れ状態を示す説
明図であり、(b) は、側板なしプーリーの振れ状態を示
す説明図である。
【図10】相対傾き角度と異音の程度の関係を実験結果
で示すグラフである。
【符号の説明】
1 自転車フレームの立パイプ 2 下パイプ 3 チェーンステー 4 ハンガーパイプ 5 クランク軸 6 ベアリング 7 クランクアーム 8 内側伝動車 9 外歯歯車 9a 歯先き端面 10 浮動式歯付きベルトプーリー 10a 側壁板 11 外歯歯車 12 内歯歯車 12a 歯付き端面 13 側板 14 ボルト 15 ナット 16 内側カバープレート 17 外側カバープレート 18 歯付きベルト α 相対傾き角度 19 ボルト挿通孔
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−203052(JP,A) 特開 平7−332438(JP,A) 特開 平4−138049(JP,A) 特公 昭59−20905(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16H 33/00 - 37/16 F16H 7/00 - 7/24 F16H 1/00 - 1/26 F16H 55/00 - 55/56 B62M 9/00 - 9/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 歯付きベルトによって伝動する駆動車を
    浮動式歯付きベルトプーリーとし、このプーリーに内接
    して伝動する内側伝動車を有する伝動系において、この
    浮動式歯付きベルトプーリーの内歯歯車の歯先き端面
    と、内側伝動車の外歯歯車の歯先き端面との間に、内側
    伝動車と結合したクランクアーム側に向って拡開する相
    対傾き角度を設けたことを特徴とする浮動式歯付きベル
    トプーリーを有する自転車の伝動装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の相対傾き角度を0.7 °〜
    1.7 °にしたことを特徴とする浮動式歯付きベルトプー
    リーを有する自転車の伝動装置。
JP15880494A 1994-07-11 1994-07-11 浮動式歯付きベルトプーリーを有する自転車の伝動装置 Expired - Lifetime JP3388886B2 (ja)

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CN102852997A (zh) * 2011-06-29 2013-01-02 侯伟亮 一种新型骑式油电混合动力摩托车的动力转换节能器

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