JP7282356B2 - 自転車用ギアクランク - Google Patents

Description

本発明は、自転車用ギアクランク、およびこれを構成するチェーンリングに関する。

自転車は、前ギアとしてのギアクランクおよび後ギアとしてのフリーホイールを備え、ギアクランクのチェーンリングとフリーホイールのリアスプロケットとの間に無端チェーン（以下、単に「チェーン」という）が掛け回されて駆動機構が構成されている（例えば特許文献１を参照）。ギアクランクのチェーンリングは、クランクアームに固定支持されている。クランクアームの基端部には、フレームのボトムブラケットに回転自在に支持されるクランク軸を取り付けるボス部が設けられており、クランクアームの先端部には、ペダルが取り付けられている。ペダルを踏んでギアクランクを正方向に回転させると、この回転はチェーンを介してフリーホイールに正回転の回転として伝達され、後輪が正方向に回転して自転車は前進する。また、自転車は、その多くが変速機付きであり、この変速機を外装変速機とする場合、通常、フリーホイールを多段スプロケットにより構成し、場合によっては、ギアクランクも２枚以上（複数）のチェーンリングを備えて構成することがある。これにより、複数のチェーンリングの数に多段スプロケットの数を乗じた段数の変速が可能となる。

最近では、リアスプロケットの多段化が一層進み、例えば１０～１２段程度のリアスプロケットを備えた自転車が流通している。リアスプロケットの段数が増えるほど配列間隔（隣接するスプロケットの軸方向における歯先間隔）を狭くし、使用するチェーンについては幅を狭くすることで対応している。ギアクランクにおいて例えば２枚のチェーンリング（大径チェーンリングと小径チェーンリング）を具備する場合、リアスプロケットの多段化により狭くなったチェーンに対応する必要がある。ここで、大径チェーンリングと小径チェーンリングの歯先間隔を狭くすると、小径チェーンリングと小径リアスプロケットにチェーンが掛かった状態で大径チェーンリングにチェーンが接触する不都合（所謂チェーンタッチ）が生じ得る。

このようなチェーンタッチを解消するため、例えば図８に示すように、大径チェーンリング９２と小径チェーンリング９３の歯先間隔Ｌ１を所定以上確保しつつ、大径チェーンリング９２のリング状本体部９２１にプレス加工等により所定の段差を設けて、小径チェーンリング９３との隙間Ｌ２を狭める。このような構成により、チェーンタッチを回避しつつ、大径チェーンリング９２と小径チェーンリング９３の間でチェーンが掛け替わる際に両チェーンリング９２，９３の間に幅の狭いチェーンが嵌まり込むことを回避することができる。

しかしながら、例えばリアスプロケットの段数が１０段～１２段の範囲においては、各段毎に幅が異なる専用のチェーンが使用される。上記の図８に示した方法では、大径チェーンリング９２や小径チェーンリング９３については、歯先間隔Ｌ１を変更することなく、両チェーンリング９２，９３の隙間Ｌ２だけをチェーンの幅寸法に対応させた専用のものが必要となる。しかしながら、この方法では、リアスプロケットの段数が異なる毎にチェーンリング成形用のプレス金型等が必要となり、リアスプロケットの多段化に対応させるためにチェーンリング（ギアクランク）の製造コストの高騰化を招いていた。

特開２００６－１２３８９５号公報

本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、チェーンリングの形状変更を回避しつつ、スプロケットの多段化（例えば１０～１２段程度）に対応するのに適した自転車用ギアクランクを提供することを主たる課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明の第１の側面によって提供される自転車用ギアクランクは、基端部においてクランク軸を取り付けるためのボス部を有するクランクアームと、第１リング状本体部、および当該第１リング状本体部の外周において各々が第１歯間部を挟んで周方向に等ピッチで配列された複数の第１歯、を有し、上記クランクアームに支持される第１チェーンリングと、第２リング状本体部、および当該第２リング状本体部の外周において各々が第２歯間部を挟んで周方向に等ピッチで配列された複数の第２歯、を有し、上記第１チェーンリングと並んで上記クランクアームに支持され、かつ上記第１チェーンリングよりも歯数が少ない小径の第２チェーンリングと、を備えた自転車用ギアクランクであって、上記第１リング状本体部において上記第２チェーンリング側を向く側面には、クランク軸方向に見て上記第２チェーンリングのピッチ円直径よりも径方向外側に位置する、着脱可能な突起物、が取り付けられていることを特徴としている。

好ましい実施の形態においては、上記突起物は、上記第２チェーンリングのピッチ円直径から当該第２チェーンリングに掛け回されるチェーンのローラ径方向の最大寸法だけ上記径方向外側にシフトした位置よりも、径方向内側に位置する。

好ましい実施の形態においては、上記突起物は複数設けられており、上記第１チェーンリングの周方向における１８０°毎に少なくとも１つの上記突起物が設けられている。

好ましい実施の形態においては、上記各突起物は、上記第２チェーンリングの上記第２歯間部に対応する位置に設けられている。

好ましい実施の形態においては、上記各突起物は、上記第１リング状本体部に形成されたネジ孔に螺合されるネジ部材である。

好ましい実施の形態においては、上記ネジ孔は、上記各突起物に対応して複数ずつ形成されており、上記各突起物に対応する複数ずつの上記ネジ孔は、上記第１リング状本体部の径方向において互いに異なる位置にある。

本発明の第２の側面によって提供されるチェーンリングは、本発明の第１の側面に係る自転車用ギアクランクを構成し、当該自転車用ギアクランクにおいて上記第１チェーンリングに相当する。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明に係る自転車用ギアクランクの一例を示す正面図（クランク軸方向の一方側から見た図）である。 図１に示す自転車用ギアクランクの背面図（クランク軸方向の他方側から見た図）である。 図１に示す自転車用ギアクランクの側面図である。 図１のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。 図２のＶ－Ｖ線に沿う断面図である。 図２の部分拡大図である。 図５の部分拡大図である。 従来技術を説明するための断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１～図５は、本発明に係る自転車用ギア板を備えて構成された自転車用ギアクランクの一例を示している。本実施形態の自転車用ギアクランクＡ１は、クランクアーム１と、大径チェーンリング２と、小径チェーンリング３とを備えて構成されている。

図１、図２に表れているように、クランクアーム１は、基端部にクランク軸（図示略）を取り付けるためのボス部１１を有しており、先端部にペダル（図示略）のネジ軸を取り付けるためのペダル取付ネジ穴１２を有している。また、本実施形態において、クランクアーム１は、放射状に延びる複数（本実施形態では５つ）のステー部１３を有し、これらステー部１３に大径チェーンリング２および小径チェーンリング３が取り付けられる。

大径チェーンリング２は、例えば、所定板厚の板材料からプレス加工ないし切削加工により形成されたものであり、歯数が小径チェーンリング３よりも多い大径ギアである。本実施形態では、大径チェーンリング２は、真円ギアからなる。大径チェーンリング２は、リング状本体部２１と、当該リング状本体部２１の外周において形成された複数の歯２２と、複数の取付部２４とを有する。リング状本体部２１は、大略円環状のプレートであり、適宜、段差や内向きに延出する部分を有する。複数の歯２２は、各々が歯間部２３を挟んでリング状本体部２１の周方向に等ピッチで形成されている。大径チェーンリング２における歯２２の数は例えば４４～５４程度であり、図中の大径チェーンリング２は歯２２の数が４８の場合を示す。

複数（本実施形態では５つ）の取付部２４は、大径チェーンリング２をクランクアーム１に取り付けるための部位であり、各々がリング状本体部２１から径方向内方に延びている。大径チェーンリング２は、これら取付部２４がステー部１３と重合された状態でボルト締結（取付ボルト１４および取付ナット１５）によりステー部１３（クランクアーム１）に固定支持される。

本実施形態において、リング状本体部２１には複数のネジ部材４が取り付けられている。ネジ部材４等の詳細については後述する。なお、大径チェーンリング２、リング状本体部２１、歯２２、および歯間部２３は、それぞれ本発明でいう第１チェーンリング、第１リング状本体部、第１歯、および第１歯間部に相当する。

小径チェーンリング３は、例えば、所定板厚の板材料からプレス加工ないし切削加工により形成されたものであり、歯数が大径チェーンリング２よりも少ない小径ギアである。本実施形態では、小径チェーンリング３は、真円ギアからなる。小径チェーンリング３は、リング状本体部３１と、当該リング状本体部３１の外周において形成された複数の歯３２と、複数の取付部３４とを有する。複数の歯３２は、各々が歯間部３３を挟んでリング状本体部３１の周方向に等ピッチで形成されている。小径チェーンリング３における歯３２の数は例えば３０～４２程度であり、図中の小径チェーンリング３は歯３２の数が３４の場合を示す。

複数（本実施形態では５つ）の取付部３４は、小径チェーンリング３をクランクアーム１に取り付けるための部位であり、各々がリング状本体部３１から径方向内方に延びている。小径チェーンリング３は、これら取付部３４がステー部１３と重合された状態でボルト締結（取付ボルト１４および取付ナット１５）によりステー部１３（クランクアーム１）に固定支持される。なお、小径チェーンリング３、リング状本体部３１、歯３２、および歯間部３３は、それぞれ本発明でいう第２チェーンリング、第２リング状本体部、第２歯、および第２歯間部に相当する。

図２、図５に示すように、複数のネジ部材４は、リング状本体部２１において小径チェーンリング３側を向く内側面２１Ａに取り付けられている。ネジ部材４は、リング状本体部２１に形成されたネジ孔２１１に螺合されており、リング状本体部２１に着脱可能に取り付けられている。ネジ部材４は、ネジ孔２１１に螺合されるネジ軸部および内側面２１Ａから突出する頭部を有する。

図２、図６に示すように、ネジ部材４は、クランク軸方向に見て、小径チェーンリング３のピッチ円直径Ｃ１（図中仮想線で示す）よりも当該小径チェーンリング３の径方向外側に位置する。ここで、「小径チェーンリング３のピッチ円直径Ｃ１よりも径方向外側に位置する」とは、小径チェーンリング３のピッチ円直径Ｃ１よりも外側に、ネジ部材４の少なくとも一部（ネジ部材４の頭部の一部）が位置することである。図示した例は、ネジ部材４のすべてがピッチ円直径Ｃ１よりも径方向外側に位置する。ネジ部材４は、本発明でいう突起物の一例である。

また、図２、図６に示すように、本実施形態において、ネジ部材４は、小径チェーンリング３に掛け回されるチェーン５（図中仮想線で示す）との関係で規定される円Ｃ２（図中仮想線で示す）よりも径方向内側に位置する。円Ｃ２は、小径チェーンリング３のピッチ円直径Ｃ１から、チェーン５のローラ径方向の最大寸法だけ小径チェーンリング３の径方向外側にシフトした位置をつなげたものである。ここで、「円Ｃ２よりも径方向内側に位置する」とは、上記のように規定された円Ｃ２よりも内側に、ネジ部材４の少なくとも一部（ネジ部材４の頭部の一部）が位置することである。図示した例は、ネジ部材４のすべてが上記の円Ｃ２よりも径方向内側に位置する。なお、図２において、上記ピッチ円直径Ｃ１よりも径方向外側、かつ上記円Ｃ２よりも径方向内側の領域に、斜線を付している。

複数のネジ部材４は、リング状本体部２１の周方向において適宜間隔を隔てて取り付けられている。リング状本体部２１には、周方向における１８０°毎に少なくとも１つのネジ部材４が設けられている。本実施形態において、リング状本体部２１には４つのネジ部材４が約９０°毎に設けられている。

図２、図６に示すように、本実施形態において、各ネジ部材４は、小径チェーンリング３の歯間部３３に対応する位置に設けられている。具体的には、クランク軸方向に見て、ネジ部材４の中心が隣接する歯３２の双方の歯先部の間に位置する。例えば、ネジ部材４の中心は、リング状本体部３１の周方向において、歯間部３３の底部から当該底部と隣接する歯３２の歯先部との間の距離の１／２の範囲、好ましくは１／４の範囲にある。

図１、図５等に示すように、本実施形態では、ネジ部材４を取り付けるためのネジ孔２１１は、各ネジ部材４に対応して複数ずつ（本実施形態では２つずつ）形成されている。各ネジ部材４に対応する複数ずつのネジ孔２１１は、リング状本体部２１の径方向において互いに異なる位置にある。図中のネジ部材４は、上記複数のネジ孔２１１のうち小径側に位置するネジ孔２１１に取り付けられている。

次に、本実施形態の作用について説明する。

自転車の後輪（フリーホイール）に設けられるリアスプロケットが１０～１２段程度の多段スプロケットの場合、使用するチェーンの幅が狭く、また、各段毎に幅が異なる専用のチェーンが使用される。

大径チェーンリング２のリング状本体部２１には、突起物としてのネジ部材４が着脱可能に設けられている。ネジ部材４は、リング状本体部２１において小径チェーンリング３側を向く内側面２１Ａに取り付けられており、クランク軸方向に見て小径チェーンリング３のピッチ円直径Ｃ１よりも径方向外側に位置する。このような構成の自転車用ギアクランクＡ１によれば、図７に示すように、大径チェーンリング２と小径チェーンリング３の歯先間隔Ｌ１、あるいは大径チェーンリング２（リング状本体部２１）と小径チェーンリング３との隙間Ｌ２は何ら変更することなく、ネジ部材４と小径チェーンリング３との間の寸法Ｌ３を適宜狭めることが可能である。したがって、ネジ部材４を取り付けるという簡易な手段によって上記寸法Ｌ３を適宜狭めることで、大径チェーンリング２等を形状変更せずに、細い幅のチェーンが大径チェーンリング２と小径チェーンリング３の間で掛け替わる際にこれらチェーンリング２，３の間に嵌まり込むのを防止することができる。

本実施形態において、ネジ部材４は、小径チェーンリング３のピッチ円直径Ｃ１から小径チェーンリング３に掛け回されるチェーン５のローラ径方向の最大寸法だけ径方向外側にシフトした位置（円Ｃ２）よりも、径方向内側に位置する（図２、図６参照）。このように、小径チェーンリング３および当該小径チェーンリング３に掛け回されるチェーン５との関係でネジ部材４の取付位置を規定することにより、チェーンリング２，３の間にチェーン５が嵌まり込むことを適切に防止することができる。

着脱可能な突起物としてネジ部材４を用いれば、当該ネジ部材４の頭部の厚さ寸法を適宜選択することで上記寸法Ｌ３を所望の寸法に調整することが可能である。したがって、自転車用ギアクランクＡ１に掛け回されるチェーンの幅寸法が異なるのに応じて、使用するネジ部材４を変更するだけで適切に対応させることが可能である。

ネジ部材４（突起物）は、リング状本体部２１の周方向における１８０°毎に少なくとも１つ以上設けられている。このような構成によれば、自転車用ギアクランクＡ１（大径チェーンリング２あるいは小径チェーンリング３）の約半周に渡って掛け回されるチェーンに対してネジ部材４（突起物）を適切に機能させることができる。

例えば図６に示すように、自転車用ギアクランクＡ１においてチェーン５（仮想線で示す）が大径チェーンリング２から小径チェーンリング３に掛け替わる際、チェーン５のローラ５３が歯間部３３に嵌まる。チェーン５は、対をなす外プレート５１と、対をなす内プレート５２と、これら外プレート５１および内プレート５２が連結されるローラ５３とを有する。詳細な図示説明は省略するが、チェーン５の幅寸法は、内プレート５２部分が最小で、外プレート５１部分、ローラ５３部分の順に大きくなる。本実施形態において、各ネジ部材４は、小径チェーンリング３の歯間部３３に対応する位置に設けられている。このような構成によれば、チェーン５が掛け替わる際、チェーン５の最大幅であるローラ５３が歯間部３３に嵌まるときにネジ部材４に確実に接触する。したがって、ネジ部材４が適切に機能し、チェーン５の掛け替えが適切に行われる。

本実施形態において、ネジ部材４を取り付けるためのネジ孔２１１は、各ネジ部材４に対応して複数ずつ形成されている。各ネジ部材４に対応する複数ずつのネジ孔２１１は、リング状本体部２１の径方向において互いに異なる位置にある。例えば自転車用ギアクランクＡ１において使用する小径チェーンリング３について歯３２の数が異なるものに付け替える場合、当該小径チェーンリング３の径方向寸法が変わり得る。上記のように各ネジ部材４について複数ずつのネジ孔２１１を有する構成によれば、小径チェーンリング３の径方向寸法に応じて適切なネジ孔２１１を選択し、当該ネジ孔２１１にネジ部材４を螺合することで、ネジ部材４を適切な位置に取り付けることが可能である。

以上、本発明の具体的な実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の思想から逸脱しない範囲で種々な変更が可能である。本発明に係る自転車用ギアクランクの各部の具体的な形状なども、上記実施形態に限定されるものではない。

上記実施形態では、リング状本体部２１（第１リング状本体部）にネジ孔２１１を形成して当該ネジ孔２１１に突起物としてのネジ部材４を螺合する構成であったが、突起物の構成はこれに限定されない。例えば圧入や嵌合などの適宜手段によって、第１リング状本体部に突起物を着脱可能に取り付ける構成としてもよい。また、突起物の具体的態様は種々変更可能であり、例えば突起物をリング状に構成してもよい。

上記実施形態において、自転車用ギアクランクＡ１が大径チェーンリング２および小径チェーンリング３の２枚のチェーンリングを具備する場合について説明したが、本発明は３枚以上のチェーンリングを具備する自転車用ギアクランクにも適用可能である。３枚以上のチェーンリングを具備する自転車用ギアクランクの場合、隣り合う一対のチェーンリングのうち大径側が本発明でいう第１チェーンリングに該当し、当該第１チェーンリングの適所に着脱可能な突起物を取り付ければよい。

Ａ１ 自転車用ギアクランク
Ｃ１ ピッチ円直径
１ クランクアーム
１１ ボス部
１２ ペダル取付ネジ穴
１３ ステー部
１４ 取付ボルト
１５ 取付ナット
２ 大径チェーンリング（第１チェーンリング）
２１ リング状本体部（第１リング状本体部）
２１Ａ 内側面（第１リング状本体部において第２チェーンリング側を向く側面）
２１１ ネジ孔
２２ 歯（第１歯）
２３ 歯間部（第１歯間部）
２４ 取付部
３ 小径チェーンリング（第２チェーンリング）
３１ リング状本体部（第２リング状本体部）
３２ 歯（第２歯）
３３ 歯間部（第２歯間部）
３４ 取付部
４ ネジ部材（突起物）
５ チェーン
５１ 外プレート
５２ 内プレート
５３ ローラ

Claims (4)

1. 基端部においてクランク軸を取り付けるためのボス部を有するクランクアームと、
   第１リング状本体部、および当該第１リング状本体部の外周において各々が第１歯間部を挟んで周方向に等ピッチで配列された複数の第１歯、を有し、上記クランクアームに支持される第１チェーンリングと、
   第２リング状本体部、および当該第２リング状本体部の外周において各々が第２歯間部を挟んで周方向に等ピッチで配列された複数の第２歯、を有し、上記第１チェーンリングと並んで上記クランクアームに支持され、かつ上記第１チェーンリングよりも歯数が少ない小径の第２チェーンリングと、を備えた自転車用ギアクランクであって、
   上記第１リング状本体部において上記第２チェーンリング側を向く側面には、クランク軸方向に見て上記第２チェーンリングのピッチ円直径よりも径方向外側に位置する、着脱可能な複数の突起物、が取り付けられており、
   上記第１チェーンリングの周方向における１８０°毎に少なくとも１つの上記突起物が設けられており、
   上記各突起物は、上記第２チェーンリングの上記第２歯間部に対応する位置に設けられている、自転車用ギアクランク。
2. 上記突起物は、上記第２チェーンリングのピッチ円直径から当該第２チェーンリングに掛け回されるチェーンのローラ径方向の最大寸法だけ上記径方向外側にシフトした位置よりも、径方向内側に位置する、請求項１に記載の自転車用ギアクランク。
3. 上記各突起物は、上記第１リング状本体部に形成されたネジ孔に螺合されるネジ部材である、請求項１または２に記載の自転車用ギアクランク。
4. 上記ネジ孔は、上記各突起物に対応して複数ずつ形成されており、
   上記各突起物に対応する複数ずつの上記ネジ孔は、上記第１リング状本体部の径方向において互いに異なる位置にある、請求項３に記載の自転車用ギアクランク。

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