JP3819396B2 - 自転車用リアディレーラ - Google Patents

Description

本発明は、ディレーラ、特に、自転車のフレームに装着され、後輪ハブ軸に装着された複数のスプロケットのいずれかに択一的にチェーンを架け渡すための自転車用リアディレーラに関する。

自転車、特に、スポーツタイプのロードレーサやマウンテンバイクには、外装変速装置を構成するリアディレーラが装着されている。リアディレーラは、フレームに装着されるベース部材と、ベース部材に一端が装着されたリンク機構と、リンク機構の他端に装着され前記ベース部材に対して相対移動可能な可動部材と、可動部材に揺動自在に装着されたチェーンガイドとを備えている。チェーンガイドは、チェーンをいずれかのスプロケットに架け渡すためにチェーンを移動させるものである。チェーンガイドは、可動部材に揺動自在に装着された外側プレート部材と、外側プレート部材に対向して配置された内側プレート部材と、両プレート部材の一端側で両プレート部材の間に回転自在に装着されチェーンに噛み合い可能なガイドプーリと、チェーンに噛み合い可能であり、両プレート部材の他端側で両プレート部材の間に回転自在に装着されたテンションプーリとを有している。

このような構成のリアディレーラにおいて、ガイドプーリを軸方向自在に両プレート部材に装着したものが知られている（特許文献１参照）。このようにガイドプーリを軸方向移動自在に装着すると、調整の不具合等によりガイドプーリがスプロケットの中心位置に合わない状態であっても、チェーンのテンションによりガイドプーリが適正位置に移動してチェーンの音鳴りや脱落がおこりにくくなる。
実公平２−１００７５号公報

前記従来の構成では、たとえば、リアディレーラが最も外側のトップ位置にあるときに、フロントディレーラがトップから中間位置へのシフトダウン又は中間位置からローへのシフトダウンを行うと、急激にチェーンの張力が減少する。それと同時に、フロントチェーンホイールからテンションプーリへ延びるチェーンラインが内側に傾くため、テンションプーリ近傍でチェーンが内側に外れるおそれがある。テンションプーリからチェーンから外れると、ライダは、自転車を止めてチェーンをテンションプーリに掛け直さなければならず、チェーンの掛け直し作業が煩わしい。特にレース中ではそのような作業は大幅なタイムロスにつながる
本発明の課題は、自転車リアディレーラにおいて、チェーンがテンションプーリから外れてもペダリングによりテンションプーリにチェーンを復帰させやすくすることにある。

発明１に係る自転車用リアディレーラは、自転車のフレームに装着され、後輪ハブ軸に装着された複数のスプロケットのいずれかに択一的にチェーンを架け渡すためのディレーラであって、ベース部材と、リンク機構と、可動部材と、外側プレート部材と、内側プレート部材と、ガイドプーリと、テンションプーリと、チェーン復帰部とを備えている。ベース部材は、フレームに装着される部材である。リンク機構は、ベース部材に一端が装着された機構である。可動部材は、リンク機構の他端に装着されベース部材に対して相対移動可能な部材である。外側プレート部材は、可動部材に前後に揺動自在に装着された部材である。内側プレート部材は、外側プレート部材に対向して配置された部材である。ガイドプーリは、両プレート部材の一端側で両プレート部材の間に回転自在かつ軸方向移動自在に装着されチェーンに噛み合い可能なプーリである。テンションプーリは、チェーンに噛み合い可能であり、両プレート部材の他端側で両プレート部材の間に回転自在に装着されたプーリである。チェーン復帰部は、内側プレート部材のテンションプーリの装着部分の近傍にチェーンとの隙間が他の部分より狭くなるように設けられたものである。

このリアディレーラでは、ペダリングを行うと、チェーンは、フロントチェーンホイールのいずれかのスプロケットからテンションプーリを経てガイドプーリに噛み合い、リアスプロケットのいずれかに架け渡される。チェーンが最も小径のトップのリアスプロケットに掛かった状態でフロントディレーラを小径側のスプロケットに向けてシフトダウンすると、チェーンの張力が急激に減少し、フロントスプロケットにより内側に引っ張られたチェーンがテンションプーリから脱落することがある。しかし、テンションプーリに近傍では、チェーン復帰部により他の部分より内側プレート部材とチェーンとの隙間が狭くなるように構成されているため、ペダリングによりチェーンを移動させた状態でチェーン復帰部にチェーンが接触すると、チェーンのリンク部材がチェーン復帰部に押圧され、チェーンの姿勢が外側に矯正されるため、チェーンがテンションプーリに復帰しやすくなる。ここでは、内側プレート部材のテンションプーリの近傍に他の部分よりチェーンとの隙間が狭くなるようにチェーン復帰部を設けたので、チェーンがテンションプーリから脱落しても、そのままペダリングによりチェーンを回すと、チェーンのリンク部材がチェーン復帰部により押圧されてテンションプーリに戻りやすくなる。このため、チェーンがテンションプーリから外れてもペダリングによりテンションプーリにチェーンを復帰させやすくなる。

発明２に係る自転車用リアディレーラは、発明１に記載のディレーラにおいて、チェーン復帰部は、内側プレート部材の前記近傍に他の部分より厚く形成された突出部を有する。この場合には、内側プレート部材に突出部を形成するだけでチェーンとの間隔を狭くしたチェーン復帰部を構成できるので、チェーン復帰部を安価に得ることができる。

発明３に係る自転車用リアディレーラは、発明１又は２に記載のディレーラにおいて、内側プレート部材は、テンションプーリの装着部分から延びる２つのアーム部と、アーム部を連結する円弧状のアーチ部とを有し、チェーン復帰部は、アーチ部に設けられている。この場合には、円弧状のアーチ部にチェーン復帰部を設けたので、チェーンとの接触面積を大きくすることができ、チェーンをテンションプーリにより復帰させやすくなる。

発明４に係る自転車用リアディレーラは、発明３に記載のディレーラにおいて、アーチ部は、テンションプーリの装着位置の下方から後方にかけて設けられ、チェーン復帰部は、チェーンがアーチ部に対向する位置において、ペダリングしたときに下流側となる位置に設けられている。この場合には、チェーンがテンションプーリから外れる場合には、テンションプーリの下部で外れることになる。ペダリングをすると、チェーン復帰部がアーチ部の下流側に設けられているので、外れた後にチェーン復帰部に接触する。このため、テンションプーリに向かって傾きやすくなり、テンションプーリに掛かりやすくなる。

発明５に係る自転車用リアディレーラは、発明１から４のいずれかに記載のディレーラにおいて、内側プレート部材は、外側プレート部材の方向に延びるチェーン脱落防止部をさらに有し、チェーン復帰部は、チェーン脱落防止部の近傍に設けられている。この場合には、チェーン脱落防止部がチェーン復帰部の近傍に設けられているので、チェーンがテンションプーリから脱落しにくくなるとともに、脱落してもチェーンをテンションプーリに復帰させやすくなる。

本発明によれば、内側プレート部材のテンションプーリの近傍に他の部分よりチェーンとの隙間が狭くなるようにチェーン復帰部を設けたので、チェーンがテンションプーリから脱落しても、そのままペダリングによりチェーンを回すと、チェーンのリンク部材がチェーン復帰部により押圧されてテンションプーリに戻りやすくなる。このため、チェーンがテンションプーリから外れてもペダリングによりテンションプーリにチェーンを復帰させやすくなる。

図１において、本発明の一実施形態を採用した自転車１０１は、ロードレーサであり、フロントフォーク９８を有するダイヤモンド形のフレーム１０２と、フロントフォーク９８に固定されたハンドル部１０４と、チェーン９５やペダルＰＤが装着されたクランク９６や前後のディレーラ９７ｆ，９７ｒや前後のスプロケット群９９ｆ，９９ｒ等からなる駆動部１０５と、フロントフォーク９８及びフレーム１０２後部に装着された前輪及び後輪１０６ｆ，１０６ｒと、前後のブレーキ装置１０７ｆ，１０７ｒと、前後のディレーラ９７ｆ，９７ｒを変速操作する変速操作部１１０ｆ，１１０ｒとを備えている。

ハンドル部１０４は、ハンドルステム１１１と、ハンドルステム１１１の上端で嵌合固定されたハンドルバー１１２とで構成されている。ハンドルステム１１１は、フロントフォーク９８の上部に嵌合固定されている。ハンドルバー１１２は、ドロップハンドル型のものであり、左右１対のブレーキレバー１１３ｆ，１１３ｒを備えている。このブレーキレバー１１３ｆ，１１３ｒに変速操作部１１０ｆ，１１０ｒが設けられている。変速操作部１１０ｆ，１１０ｒは、変速ケーブル１１５ｆ，１１５ｒを介して前後のディレーラ９７ｆ，９７ｒに連結されている。

駆動部１０５は、前述したようにチェーン９５と、チェーン９５の架け換えを行う前後のディレーラ９７ｆ，９７ｒと、前後のスプロケット群９９ｆ，９９ｒとを含んでいる。フロントディレーラ９７ｆは、フレーム１０２のシートチューブ１０２ａに設けられ、変速操作部１１０ｆにより２つの変速位置に位置決めされチェーン９５を案内する。リアディレーラ９７ｒは、フレーム１０２の後部の後爪部１０２ｂに設けられ、変速操作部１１０ｒにより１０個の変速位置に位置決めされチェーン９５を案内する。

前スプロケット群９９ｆは、図２に示すように、クランク軸の軸方向に並べて配置された歯数が異なる２枚のスプロケットＦ１，Ｆ２を有している。後スプロケット群９９ｒは、後輪のハブ軸１０６ａに沿った軸方向に並べて配置された歯数が異なる１０枚のスプロケットＲ１〜Ｒ１０を有している。ここでは、内側にあるスプロケットＦ１が外側にあるスプロケットＦ２より歯数の少ない。また、最も内側にあるスプロケットＲ１から順に歯数が少なくなり、最も外側にあるトップのスプロケットＲ１０が最も歯数が少ない。前後のディレーラ９７ｆ，９７ｒは、チェーン９５を複数のスプロケットＦ１，Ｆ２，Ｒ１〜Ｒ１０のいずれかに移動させて変速動作を行う。この変速操作は、ブレーキレバー１１３ｆ，１１３ｒを利用した変速操作部１１０ｆ，１１０ｒにより行われる。

〔リアディレーラの構成〕
リアディレーラ９７ｒは、自転車のフレーム後部の設けられた後爪部１０２ｂに装着され、後スプロケット群９９ｒの複数のスプロケットＲ１〜Ｒ１０のいずれかに択一的にチェーン９５を架け渡す。リアディレーラ９７ｒは、図３及び図４に示すように、後爪部１０２ｂにねじ込み装着されるベース部材１０と、ベース部材１０に一端が装着されたリンク機構１１と、リンク機構１１の他端に装着されベース部材１０に対して相対移動可能な可動部材１２と、可動部材１２に揺動自在に装着されたチェーンガイド１３とを備えている。チェーンガイド１３は、チェーン９５をいずれかのスプロケットＲ１〜Ｒ１０に架け渡すためにチェーン９５を移動させるものである。

ベース部材１０は、図３及び図４に示すように、フレーム１０２の後爪部１０２ｂにねじ込まれる筒状のボス部１０ａと、ボス部１０ａから径方向に延びるアーム部１０ｂとを有している。アーム部１０ｂの先端には、リンク機構１１を装着するためのリンク支持部１０ｃが形成されている。また、アーム部１０ｂの先端には、変速ケーブル１１５ｒのアウターケーシング１１５ｂを係止するアウター係止部１０ｄが設けられている。

リンク機構１１は、可動部材１２がベース部材１０に対して相対的に移動するように可動部材１２をベース部材１０に連結する４点リンク機構である。リンク機構１１はベース部材１０の下端でリンク支持部１０ｃを介して一端が揺動自在に装着された外側リンク部材１１ａおよび内側リンク部材１１ｂを有している。両リンク部材１１ａ，１１ｂの他端は、後述する可動部材１２のリンク支持部１２ａに揺動自在に装着されている。両リンク部材１１ａ，１１ｂは対角に配置されたコイルばね（図示せず）により、小径側のスプロケットＲ１０に向けて付勢されている。外側リンク部材１１ａには、変速ケーブル１１５ｒのインナーケーブル１１５ａを係止するインナー係止部１１ｃが設けられている。

可動部材１２は、チェーンガイド１３を後輪１０６ｒのハブ軸１０６ａと実質的に平行な軸回りに揺動自在に連結するものである。可動部材１２は、リンク機構１１の両リンク部材１１ａ，１１ｂが揺動自在に装着されるリンク支持部１２ａを有している。また、チェーンガイド１３が揺動自在に装着されるガイド装着部１２ｂを有している。ガイド装着部１２ｂの内部には、捩じりコイルばね（図示せず）が装着されており、捩じりコイルばねによりチェーンガイド１３は外方から見て時計回りに付勢されている。このことにより、チェーン９５に張力が作用してチェーン９５がスプロケットＲ１〜Ｒ１０から脱落しにくくなる。

チェーンガイド１３は、図５に示すように、可動部材１２に揺動自在に装着された外側プレート部材２０と、外側プレート部材２０に対向して配置された内側プレート部材２１と、両プレート部材２０，２１の一端側で両プレート部材の間に回転自在に装着されチェーンに噛み合い可能なガイドプーリ２２と、チェーン９５に噛み合い可能であり、両プレート部材２０，２１の他端側で両プレート部材２０，２１の間に回転自在に装着されたテンションプーリ２３とを有している。

外側プレート部材２０は、図６、図７及び図１０に示すように、たとえばアルミニウム合金等の軽量金属板をプレス成形して形成された部材である。なお、図６は外側プレート部材２０を内側から見ている。外側プレート部材２０は、一端側に比べて下方の他端側が僅かに外側に湾曲している。外側プレート部材２０の一端には、可動部材１２に揺動自在に装着される揺動支持部２０ａが形成されている。また、揺動支持部２０ａに隣接してガイドプーリ２２を回転自在に支持するための第１ボス部２０ｂが形成されている。第１ボス部２０ｂには、ガイドプーリ２２の支持軸３０がねじ込まれる雌ねじ部２０ｃが形成されている。外側プレート部材２０の他端には、テンションプーリ２３を回転自在に支持するための第２ボス部２０ｄが形成されている。第２ボス２０ｄには、テンションプーリ２３が支持される支持軸３１が貫通する貫通孔２０ｅが形成されている。第１ボス部２０ｂに対して第２ボス部２０ｄは外側に距離Ｌ１だけオフセットして配置されている。この距離Ｌ１は、１ｍｍ〜１．５ｍｍ程度、好ましくは１．２５ｍｍ程度である。

内側プレート部材２１は、図８及び図９に示すように、たとえばアルミニウム合金等の軽量金属板をプレス成形して形成された部材である。なお図８は内側プレート部材２１を外側から見ている。内側プレート部材２１の一端には、外側プレート部材２０の第１ボス部２０ｂに対向する位置に第１ボス部２１ａが形成されている。第１ボス部２１ａには、ガイドプーリ２２の支持軸３０が貫通する貫通孔２１ｂが形成されている。内側プレート部材２１の他端には、テンションプーリ２３を回転自在に支持するための第２ボス部２１ｃが形成されている。第２ボス部２１ｃには、テンションプーリ２３が支持される支持軸３１がねじ込まれる雌ねじ部２１ｄが形成されている。第１ボス部２１ａと第２ボス部２１ｃとは同じ平面上に配置されるように形成されている。

内側プレート部材２１の第２ボス部２１ｃの周囲には、第２ボス部２１ｃから延びる２つのアーム部２１ｅ，２１ｆと、アーム部２１ｅ，２１ｆを連結する円弧状のアーチ部２１ｇとが形成されている。アーチ部２１ｇは、第２ボス部２１ｃの下方から後方にかけて設けられている。

アーチ部２１ｇのチェーン９５が対向する位置において、正転方向（進行方向）にペダリングしたときに下流側となる位置には、チェーン復帰部３２が設けられている。チェーン復帰部３２は、チェーン９５に作用する張力が弱くなった状態でチェーン９５が脱落してもペダリングによりテンションプーリ２３に戻りやすくするために設けられている。チェーン復帰部３２は、テンションプーリ２３の装着部分である第２ボス部２１ｃの近傍にチェーン９５との隙間が他の部分より狭くなるように形成されている。具体的には、チェーン復帰部３２は、図９に示すように、アーチ部２１ｇにおいて他の部分より厚く形成された突出部で構成されている。

チェーン復帰部３２の後方には、外側に折り曲げられて形成されたチェーン脱落防止部３３が設けられている。チェーン脱落防止部３３は、テンションプーリ２３からチェーン９５が脱落しにくくなるように設けられている。具体的には、チェーン９５の後方への脱落を防止している。チェーン復帰部３２の前方には、内側プレート部材２１が前方に揺動したとき時に後輪１０６ｒのスポークなどに接触しないようにするための接触防止部３４が設けられている。

ガイドプーリ２２は、チェーン９５の噛み合い中心がスプロケットＲ１〜Ｒ１０のいずれかの噛み合い中心に位置決め可能なものであり、チェーン９５をスプロケットＲ１〜Ｒ１０のいずれかに案内するために設けられている。ガイドプーリ２２は、支持軸３０に図示しない玉軸受を介して回転自在に装着されている。ガイドプーリは、図１０に模式的に示すように、第１ボス部２０ｂ，２１ａの間に装着されている。両ボス部２０ｂ，２１ａの隙間Ｌ４はガイドプーリ２２の最大幅より１ｍｍ〜１．５ｍｍ広く設定されている。このため、ガイドプーリ２２は、支持軸３０に最大１．５ｍｍ軸方向移動自在に装着されている。

テンションプーリ２３は、チェーン９５に張力を作用させるために設けられている。テンションプーリ２３は、支持軸３１に図示しない玉軸受を介して回転自在に装着されている。テンションプーリ２３は、第２ボス部２０ｄと第２ボス部２１ｃとの間で第２ボス部２０ｄに偏倚して軸方向移動不能に配置されている。このため、第２ボス部２１ｃとテンションプーリ２３との間にはたとえば２枚のワッシャ３５，３６が装着されている。テンションプーリ２３の噛み合い中心は、ガイドプーリ２２が外側プレート部材２０に最も接近した位置（図１０に二点鎖線のガイドプーリ２２ｂで示す位置）にあるとき、ガイドプーリ２２の噛み合い中心より外側プレート部材２０に接近する方向に０．５ｍｍ以上オフセットしている。図１０ではそのときのオフセット量を距離Ｌ３で表している。また、ガイドプーリ２２が内側プレート部材２１に最も接近した位置（図１０に二点鎖線のガイドプーリ２２ａで示す位置）にあるとき、ガイドプーリ２２の噛み合い中心より外側プレート部材２０に接近する方向に２．０ｍｍ以下オフセットしている。図１０ではそのときのオフセット量を距離Ｌ２で示している。

〔リアディレーラの動作〕
このように構成されたリアディレーラ９７ｒでは、変速操作部１１０ｒの操作により変速ケーブル１１５ｒのインナーケーブル１１５ａが引っ張られると、リンク機構１１の作用によりチェーンガイド１３が内側であるロー側すなわちスプロケットＲ１側に移動し、緩められると外側であるトップ側すなわちスプロケットＲ１０側に移動する。

チェーン９５がフロント側でトップのスプロケットＦ２に掛かりリア側でトップのスプロケットＲ１０に掛かった状態で、変速操作部１１０ｆでシフトダウンの変速を行うと、チェーンガイド１３が急激に前方に揺動し、チェーン９５に作用する張力が弱くなることがある。このようなとき、チェーン９５が内側に引っ張られる上に張力が弱くなるため、チェーン９５がテンションプーリ２３から外れることがある。変速用のチェーンは、変速しやすくするためにたわむように設計されているため、このような状況で外れることがある。このとき、チェーン復帰部３２が他の部分よりチェーン９５との間隔が狭くなるように突出して設けられているので、ペダリングによりチェーン９５がガイドプーリ２２に向かって移動するときに、チェーン９５がチェーン復帰部３２により押圧される。このため、チェーン９５の姿勢が外側に矯正され、テンションプーリ２３に向かって傾き、テンションプーリ２３に引っかかりやすくなる。この結果、自転車１０１を止めることなくテンションプーリ２３から脱落したチェーン９５を復帰させやすくなる。

また、張力が弱くなるとガイドプーリ２２の軸方向の移動が阻害されることがある。しかし、本実施形態では、テンションプーリ２３の噛み合い中心がガイドプーリ２２の噛み合い中心より外側プレート部材２０に接近する方向に配置されているので、チェーン９５により外側に引っ張られやすくなり、チェーン９５の張力が弱くてもガイドプーリ２２が外側に移動しやすくなる。このため、チェーン９５をスプロケットＲ１〜Ｒ１０のいずれかにスムーズに案内できるようになる。

〔他の実施形態〕
（ａ）前記実施形態では、ロードレーサ用の手動のリアディレーラについて説明したが、本発明はこれに限定されず、ガイドプーリとテンションプーリとを有するリアディレーラであればどのようなものでもよく電動であってもよい。

（ｂ）前記実施形態では、チェーン復帰部を内側プレート部材に形成した突出部で構成したが、別体のものをチェーンに接触可能に内側プレート部材に固定してもよい。

本発明の一実施形態を採用した自転車の側面図。 そのスプロケットの配置の一例を示す模式図。 本発明の一実施形態によるリアディレーラの側面図。 その背面図。 チェーンガイドの背面図。 外側プレート部材の右側面図。 その背面図。 内側プレート部材の左側面図。 図８のIX−IX断面図。 チェーンガイドの模式的背面一部破断図。

符号の説明

１０ ベース部材
１１ リンク機構
１２ 可動部材
１３ チェーンガイド
２０ 外側プレート部材
２１ 内側プレート部材
２１ｅ，２１ｆ アーム部
２１ｇ アーチ部
２２ ガイドプーリ
２３ テンションプーリ
３２ チェーン復帰部
３３ チェーン脱落防止部

Claims (5)

1. 自転車のフレームに装着され、後輪ハブ軸に装着された複数のスプロケットのいずれかに択一的にチェーンを架け渡すための自転車用リアディレーラであって、
   前記フレームに装着されるベース部材と、
   前記ベース部材に一端が装着されたリンク機構と、
   前記リンク機構の他端に装着され前記ベース部材に対して相対移動可能な可動部材と、
   前記可動部材に前後に揺動自在に装着された外側プレート部材と、
   前記外側プレート部材に対向して配置された内側プレート部材と、
   前記両プレート部材の一端側で前記両プレート部材の間に回転自在かつ軸方向移動自在に装着され前記チェーンに噛み合い可能なガイドプーリと、
   前記チェーンに噛み合い可能であり、前記両プレート部材の他端側で前記両プレート部材の間に回転自在に装着されたテンションプーリと、
   前記内側プレート部材の前記テンションプーリの装着部分の近傍に前記チェーンとの隙間が他の部分より狭くなるように設けられたチェーン復帰部と、
   を備えた自転車リアディレーラ。
2. 前記チェーン復帰部は、前記内側プレート部材の前記近傍に他の部分より厚く形成された突出部を有する、請求項１に記載の自転車用リアディレーラ。
3. 前記内側プレート部材は、前記テンションプーリの装着部分から延びる２つのアーム部と、前記アーム部を連結する円弧状のアーチ部とを有し、
   前記チェーン復帰部は、前記円弧状のアーチ部に設けられている、請求項１又は２に記載の自転車用リアディレーラ。
4. 前記アーチ部は、前記テンションプーリの装着位置の下方から後方にかけて設けられ、
   前記チェーン復帰部は、前記チェーンが前記アーチ部に対向する位置において、ペダリングしたときに下流側となる位置に設けられている、請求項３に記載の自転車用リアディレーラ。
5. 前記内側プレート部材は、前記外側プレート部材の方向に延びるチェーン脱落防止部をさらに有し、
   前記チェーン復帰部は、前記チェーン脱落防止部の近傍に設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載の自転車用リアディレーラ。

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