JPH03502912A - 自転車ギヤシフティング方法及び装置 - Google Patents

自転車ギヤシフティング方法及び装置

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JPH03502912A JP1501639A JP50163989A JPH03502912A JP H03502912 A JPH03502912 A JP H03502912A JP 1501639 A JP1501639 A JP 1501639A JP 50163989 A JP50163989 A JP 50163989A JP H03502912 A JPH03502912 A JP H03502912A
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パターソン,サム エイチ.ザ セコンド
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 自転車ギヤシフティング方法及び装置 発明の背景 ↓−A班乃外艷 本発明は一般的には変速機型自転車シフティングシステムに関し、そして更に詳 細には前部及び後部変速機機構がそれぞれの回転可能なハンドグリップシフト作 動器によって正確に制御される、そのようなシステムに関する。
2、従来技術の説明 当技術には、手又は少くとも親指をシフト中にハンドルバーから外す必要がない 自転車変速機シフティングシステムに対する長年考えられ、しかも今までに実現 しなかった要求があった。多くの変速機シフティング装置は、フレームのダウン 、チューブに取付けたレバーによって作動され、一方いくつかの装置は、トップ チューブ及びハンドルバーの他の場所に取付けられている。ダウンチューブ又は トップチューブに取付けたそのようなレバーはすべて、シフト中、手をハンドル バーから完全に外す必要がある。ハンドルバーに取付けたいくつかの変速機シフ ティンダレバーは、親指をハンドルバーから放し、そして親指でレバーを押すこ とによって作動することができるが、これはまた自転車の制御を減少し、そして 厄介であり、従って多くの乗り手違は単に手をハンドルバーから放してシフトレ バーを動かしている。安全性及び便利さのためにも、両手を正しくハンドルバー 上に置いて変速機機構をシフトできるのが望ましい。
そのような変速機シフティングシステムに対する長年感じていた必要性にも拘わ らず、本出願人は、シフティング事象(作動)が両手をハンドルバー上に置いて 達成できるいかなる従来技術の変速機シフティングシステムをも知らない。
手、あるいは少くとも親指をハンドルバーから外す必要がある典型的な従来技術 の変速機シフティング機構が下記の米国特許に開示されている二ロスの第4,0 55,093号;へトリックの第4゜194.408号:サラミの第4,201 ,095号;ボナードの第4,384.864号;そしてストロングの第4,5 48,092号。
また本技術には、[オーバーシフティング(overshifting) J可 能であり、なおひどく複雑且つ高価でない自転車変速機シフティングシステムに 対する長年考えられ、しかし今までに実現しなかった要求があった。オーバーシ フティングというのは、目的(destination)スプロケットを超えて チェーンを動かし、それから目的スプロケットと整合するように戻すことである 。早い且つスムースなシフトのためにダウン・シフト事象(作動)中、そのよう なオーバーシフティングが望ましいことは当技術において古くから知られる。
殆どの変速機シフティングシステムはそのようなオーバーシフティングを達成す るいかなる内蔵の機構をも有しておらず、そして乗り手は慎重にシフティングレ バーを目的スプロケットの位置を超えて動かし、それから目的スプロケットに戻 している。これは2つの乗り手入力(input)を必要とする、1つはオーバ ーシフトの所望の程度の決定であり、もう1つはオーバーシフトの時間である。
この手段による満足すべきオーバーシフトにはかなりの技術を要する。
本出願人は、内蔵オーバーシフト特徴を有している自転車変速機シフティング装 置を開示している2つの従来技術の特許を知っている。これ等は、ヤマザキの米 国特許第4,267.744号と、ボナードの米国特許第4.384.864号 とである。これ等の特許の双方とも非常に複雑な機構である。これ等の装置の各 々は、内蔵したオーバーシフトトラベル量の決定装置を有しているが、それ等の いづれもオーバーシフトのタイミングを決定していない。これは乗り手にまかせ られており、乗り手は初めにレバーをオーバーシフト位置に動かし、それからレ バーを標準シフト位置に再び戻す。
ヤマザキ及びボナードのオーバーシフト機構の他の問題は、それ等の各々が、後 部変速機フリーホイールのスプロケットの各々に対して同じ量のオーバーシフト トラベルを備えていることである。この問題は、すべての変速機システムではな いが、最も有利なオーバーシフトトラベルの程度は、異なるフリーホイールスプ ロケットに対して変化するということである。変速機ガイドプーリーとフリーホ イールスプロケットとの間の[チェーンギャップ(chain gap) −1 またはチェーンスパンは、大きいスプロケット、即ち低ギヤフリーホイールスプ ロケットに対するよりも、小さいスプロケット、即ち高ギヤフリーホイールスプ ロケットに対してかなり太き(、そして一般的に比較的長いチェーンギャップは 、最適シフトのための比較的短いチェーンギャップよりも大きな量のオーバーシ フトを必要とする、ヤマザキ及びボナードの双方の内蔵オーバーシフト特徴のも つ他の問題は、他のフリーホイールスプロケットに対する最適量のオーバーシフ トが、一般的に#11即ち車輪に最も近い最低ギヤスプロケットに対し多すぎる ことである。他のフリーホイールスプロケットに対する最適量のオーバーシフト は多分#1からチェーンを外し、これが自転車の重大な損傷となることがある。
従って、オーバーシフト量がすべてのスプロケットに対して同じであるから、ヤ マザキ又はボナードのオーバーシフト機構のいづれも、最適ダウン・シフトに対 して十分なオーバーシフトトラベルを生じないという固有の特性を有している。
今まで解決されなかった当技術において長年考えられていた他の問題は、「平行 乗り(paral、tel riding) Jのみならず[交差乗り(cro ss−over riding) Jの操作も可能である正確な前部変速機シス テムの提供である。例えば、2・チェーンホイール前部変速機システムでは、平 行乗りのために、大きなチェーンホイールが小さい後部フリーホイールスプロケ ットに使用され、そして小さいチェーンホイールが大きいフリーホイールスプロ ケットに使用される。交差乗りでは、チェーンは大きいチェーンホイールから比 較的大きいフリーホイールスプロケットに交差されるか、あるいはチェーンは小 さいチェーンホイールから比較的小さいフリーホイールスプロケットに交差され る。そのような交差チェーン位置は、望ましくない「チェーンのこすり(cha in rasp)j  を生ずる傾向を有しており、そしてこの問題に対する従 来技術の解決方法は、単にケージプレート間に比較的広いギャップを存している 前部変速機チェーンケージを提供することであった。これはチェーンのこすりを 減少するが、これはシフトの不正確さ、及び頻繁なチェーンの外れという更に他 の問題を生ずる。
主として後部自転車変速機シフティングシステムに関する当技術における更に他 の問題は、変速機機構及びその作動ケーブルの双方に、多くのロストモーション 点があり、それは例えば約0.040インチ(約1.0mm)から0.070イ ンチ(約1.8111ffl)のような、かなりのロストモーシコン量にまで累 積的に加わる。本出願人は、正確な割出しく1ndex)シフトのため、隣接す るスプロケット間のトラベルの実際のシフト増分がダウン・シフト事象(作動) 中に加えられる前に、実質的にすべてのこの累積ロストモータ5ンを初めにシフ ト作動器において引き締め(take up)なければならないことに気付いた 。本出願人は、従来技術においてこの問題に特定の配慮をしいているもの、そし て詳細には現在人手可能な種々の型式の変速機及びケーブルシステムの各々に対 してそのような累積ロストモーションのいかなる特定の補償をも配慮しているも のを知らない。
回転ハンドグリップ装置が、車両機構、特にオートバイ、しかもまた自転車の制 御に有用であることは昔から当技術において認識されてきた。そのような装置の いくつかが、プラウマントルに対するフランス国特許第829,283号に開示 されている。しかし乍ら、本出願人は、今までに変速機自転車シフティング装置 と協働して使用されてきたいかなるそのような装置をも知らない、そしてそのよ うな装置はプラウマントルによって教示も示唆もされていない。
発明の膠! 当技術におけるこれ等の及び他の問題から見て、従来技術の自転車変速機シフテ ィングシステムに関連した問題を解決するのが、本発明の一般的目的(課題)で ある。
本発明の他の目的は、ハンドルバーの周りに好都合に回転可能に取付けられてお り、そして乗り手が手又は親指をハンドルバーから外す必要なくシフト事象(作 動)を行うように位置づけされているシフト作動器を具体化している自転車変速 機シフティングシステムを提供することであり、それにより改良したシフトの便 利さ及び安全性が与えられる。
本発明の他の目的は、特に構成が簡単であり、且つ経済的に製造でき、更に変速 機機構と組合わせて、すべての点で従来技術の変速機シフティングシステムに優 る改良した性能を有しているシフト作動器を具体化している自転車変速機シフテ ィングシステムを提供することである。
本発明の他の目的は、変速機機構の運動を規定する全体的に螺旋状のカムを具体 化しているハンドグリップシフト作動器を有している自転車変速機シフティング システムを提供することである。
本発明の他の目的は、変速機機構における多くのロストモーションを完全に考慮 し、且つ補償する自転車変速機シフティングシステムを提供し、それより正確な 割出しシフトを達成可能にすることである。
未発明の更に他の目的は、ケーブルハウジングの圧縮及び曲がりのようなケーブ ルロストモーションの要因が最小にされ、且つすべての累積ロストモーション要 因に対してそれを正確に決定し、そして補償するのを助けるのに非常に実用的に 作られている自転車変速機シフティングシステムを提供することである。
本発明の他の目的は、低ギヤ比の増加に対して変速機戻りスプリング荷重が漸進 的に増加するにも拘わらず、すべてのギヤに亘ってダウン・シフトのため乗り手 によって実質的に均等な回転操作によりダウン・シフトが容易に達成できるよう に、回転ハンドグリップシフト作動器が変速機機構と協働する自転車変速機シフ ティングシステムを提供することである。
本発明の更に他の目的は、チェーンギャップの長さの変化を補償するとき、回転 ハンドグリップシフト作動器が変速機機構と協働する自転車変速機シフティング システムを提供することである。
本発明の更に他の目的は、異なる後部フリーホイールスプロケット間に存在する 間隔の相異、及び異なるフリーホイールスプロケットに対するチェーンギャップ の相異にも拘わらず、各々のギヤにダウン・シフトのため最適量のオーバーシフ トを与えるとき、回転ハンドグリップシフト作動器が変速機機構と協働する自転 車変速機シフティングシステムを提供することである。
本発明の更に他の目的は、回転ハンドグリップシフト作動器が内蔵オーバーシフ ト能力を有し、更に構成が非常に簡単である自転車変速機シフティングシステム を提供することである。
本発明の更に他の目的は、内蔵オーバーシフト能力を有し、更にオーバーシフト 作動のすべて又は1部分を規定するのに人手を必要としない自転車変速機ンフテ ィングシステムを提供することである。
本発明の更に他の目的は、可能な最も確実且つ正確な割出しシフト事象(作動) のため、回転ハンドグリップシフト作動器が、各々の後部変速機フリーホイール スプロケットに対して最適量のオーバーシフト増分を行う自転車変速機シフティ ングシステムを提供することである。
本発明のなお更に他の目的は、後部変速機機構に対して最適且つ好ましい最小及 び最大シフト限界を規定し、そしてこれ等の限界がどのようにして回転カム作動 器手段の使用によって達成されるかを教示することである。
本発明の更に他の目的は、前部変速機機構が、交差乗りに適合するようにシフト 位置を微調整できる回転ハンドグリップシフト作動器によって作動される自転車 変速機シフティングシステムを提供することである。
本発明の他の目的は、オーバーシフトタイミングが、自然なシフト運動によって 自動的に確立され、そして別の乗り手の入力を必要としない内蔵オーバーシフト を有している自転車変速機シフティングシステムを提供することである。
本発明の他の目的は、ハンドルバーの端に回転可能に取付けたハンドグリップシ フト作動器を有している自転車変速機シフティングシステムを提供することであ る。
本発明のなお更に他の目的は、ハンドルバ一端の内側にハンドルバーに回転可能 に取付けられたハンドグリップシフト作動器を有している自転車変速機シフティ ングシステムを提供することである。
本発明によれば、前部及び後部変速機を装備している自転車は、ハンドルバー上 に回転可能に取付けた前部及び後部ハンドグリップシフト作動器を有し、前部ハ ンドグリップシフト作動器が、前部変速機をソフトするための前部変速機機構と 作動的に関連づけられており、そして後部シフト作動器が、後部変速機をシフト するための後部変速機機構に作動的に関連づけられている。後部変速機が前部変 速機よりも頻繁にシフトされるので、殆どの乗り手に適合するように、後部ハン ドグリップシフト作動器は好ましくはハンドルバーの右側に取付けられ、そして 前部ハンドグリップシフト作動器がハンドルバーの左側に取付けられている。各 々のハンドグリップシフト作動器は、複数の間隔をへだてたくぼみ又は谷と、各 対の隣接するくぼみの間のカムに山又は突出部とにより形造られた全天敵に螺旋 形の作動面を有している全体的にシリンダー状のカム部材を含んでいる。ハウジ ングはカバーされ、そしてカム部材にキー止めされている。従って、2つのチェ ーンリングを有する前部変速機と協働する前部ハンドグリップ作動器は、2つの 一次くぼみと、1つの中間の山とを有している。同様に、6−チェーンスプロケ ットフリーホイールを有している後部変速機と協働する後部ハンドグリップシフ ト作動器は、6つの連続のくぼみと、5つの中間の山とを有するカム作動面を有 している。
本発明によるI形式のハンドグリップシフト作動器は、従来のドロップ(dro p)バー・型ハンドルバーの端上のように、ハンドルバーの端」二に好都合に取 付けられている。この型式の/%ンドグリップシフト作動器では、カム作動面は 、ハンドルバ一端から遠ざかり内方に而していて、そしてハンドルバーにしっか りと直径方向に取付けられていて、作動端をハンドルバーから外方に突出してい るカムビンに係合している。変速機作動ケーブル及びケーブルジャケットは、適 切な開口を通りハンドルバーの内側に入り、そしてケーブルはビン内の穴を通過 し、それからカム部材の全体的に平らな外部端部分を通り、ケーブルの端でクリ ンプした又は鋳型した係合部分を有していて、これがカム部材の端部分の外方に 面する表面を押している。
ケーブルジャケットは、ビン穴の端ぐり穴で終わっている。ケーブルの他端は、 変速機機構の平行四辺形に取付けられており、そしてケーブルは、平行四辺形に 関連した変速機戻りスプリングによって張られている。■方向へのハンドグリッ プ作動器の回転がカム面を−L方に、即ちハンドルバ一端に対して外方に移動し て、カム面上のくぼみからくぼみにダウン・シフト増分のときケーブルを引っば る。反対方向へのハンドグリップ作動器の回転は、ケーブルの張力を解放してカ ム面上のくぼみからくぼみに移動して変速器機構をアップ・シフトせしめる。
特にマウンテンパイクに適している本発明による他の形式のノ1ンドグリップソ フト作動器は、ハンドルバーの端に近い固定ノλンドグリップに対して空間を残 すようにしてハンドルバーに内側にノ1ンドルバー上に取付けられている。この 形式のグリップシフト作動器では、管状の支持体がハンドルバーの外側の上を滑 り、そしてノ1ンドルバーにキー止めされている。カムフォロワープレートが管 状支持体内のスロット内を摺動し、そしてカムフォロワービンを支持している。
全体的にシリンダー状のカム部材は、支持体に回転可能に取付けられているが、 支持体及びハンドルバーに対して軸線方向に動かない;その代わり、ハンドルバ 一端の方に外方に面している全体的に螺旋状のカム作動面がカムフォロワービン 及びそのプレートを、カム面の形状に従ってシフト作動器及びハンドルバーに対 して全体的に軸線方向にソフトさせる。変速機作動器ケーブルはカムフォロワー に連続されていて、変速機機構の戻りスプリングからケーブルへの張力により、 カム作動面に対してフォロワーをバイアスしている。ケーブルジャケット端は、 作動器支持体内のへこみ内に座している。全体的にシリンダー状のハウジングが カム部材及び支持体の1部分を囲んでおり、カム部材にキー止めされているが、 支持体に対して回転可能である。一方向へのハウジング及びカム部材の回転が、 カムフォロワーをカム作動面上に上方に乗せるか又はハンドルバーの端の方に乗 せて、ケーブルを連続ダウン・シフト増分のときケーブルを引っ張り、そして反 対方向への作動器の回転が、ケーブルをカム面に沿ってくぼみからくぼみにアッ プ−シフト増分のときケーブルを解放する。
本発明の重要な観点は、回転ハンドグリップシフト作動器と、多数の異なる変速 機システムの任意のものとの間の共働である。種々の変速機システムの各々は、 本発明のハンドグリップカムにおいて考慮しなければならないそれ自身の特殊な 作動特性を有しており、これ等の特性は、変速機機構及びそのケーブルシステム の双方に種々のロストモーションを含み、それは異なるフリースプロケットに対 するチェーンギャップを変化し、フリーホイールスプロケット間の間隔、変速機 戻りスプリングの力及び変速機がチェーンを下方に大きなフリーホイールスプロ ケットにシフトするか、又は上方に小さいフリーホイールスプロケットの方にシ フトするときの力の変化率等によって変化する。本出願人は好ましくは、■方の フリーホイールスプロケットから他方への各シフトが、早い、確実且つ正確な整 合した割出しシフトであるようにするために、いかなる特定の変速機システムの すべてのこれ等の特殊な特徴をも考慮し、及び/又は補償するように特別に形造 られたカム面を有している特殊ハンドグリップカムを設けている。従って、本出 願人の後部シフト作動器カムは、変速機システム及びそのケーブルシステムのす べてのロストモーションの合計を補償し、チェーンギャップの長さ変化を補償し 、そして最適量のオーバーシフトをギヤへのダウン・シフトに与えるようにして 後部変速機システムと協働する。前部変速機機構の作動特性も同じように考慮さ れ補償されている。
内蔵オーバーシフトは、最適オーバーシフトを各々のダウン・シフト事象(作動 )に与えるように本出願人のノ\ンドグリップシフト作動器にプログラムされて いる。そのようなオーバーシフトは、オーバーシフトのタイミングのために別の 手動入力を必要としない;ハンドルバーシフト作動器の自然回転運動が自動的に オーバーシフトのタイミングを合わせる。
本発明の他の重要な部分は、後部変速機機構に対する最適、且つ好ましい最小及 び最大シフト限界の規定と、各々の利用可能な変速機システムに対するそのよう なシフティング限界を正確に達成するための本発明のハンドグリップシフト作動 器のカム作動面のプログラムとである。
前部ハンドグリップシフト作動器カムは、各々の前部変速機チェ−ンホイールに チェーンを整合するためのそれぞれの一次くぼみを有している。I形式のFf? E作動器カムはまた交差乗りに適合するチェーン整合を微調整するため、二次の 微調整を具体化している。これは、正確なシフトと、チェーン外れを防ぐための 比較的狭いチェーンケージの使用を可能にする。
図面の簡単な説明 本発明のこれ等の及び他の目的は以下の説明及び添付図面を参照して明らかとな るであろう。
第1図は、本発明を具体化している自転車の立面図である:第2図は、第1図の 2−2線に沿って部分的に破断した平面図である: 第3図は、第2図の3−3線で切断したときの断面図である;第4図は、第2図 の4−4線で切断したときの断面図である;第5図は、第3図の5−5線で切断 したときの断面図である:第6図は、第3図の6−6線で切断したときの断面図 である:第7図は、第5図の7−7線で切断したときの平面断面図である第8図 は、本発明の1つのカム断面を例示している第4図の8−8線で示された展開図 である: 第9図は、第5図の9−9線で切断したときの断面図である:第10図は、本発 明によるハンドグリップシフト作動器の分解斜視図である: 第11図は、本発明によるハンドグリップシフト作動器の取付けを例示している 分解斜視図である: 第12図は、本発明の前部ハンドグリップシフト作動器を示している第2図の1 2−12線で切断したときの断面図である:第13図は、前部シフト作動器の簡 単な2位置カム断面を例示している第12図の13−13線で示した展開図であ る;第14図は、微調整くぼみを有している他のカムを示している第12図に類 似した断面図である: 第15図は、カム断面を例示している第14図の15−15線で示した展開図で ある: 第16図は、カムとカムハウジングを組合せた他の実施例を例示している第4図 に類似した断面図である:第17図は、第16図の17−17線で切断したとき の断面図である: 第18図は、第16図の18−18線で切断したときの断面図である: 第19図は、他のカム断面を例示している第16図の19−19線で示した展開 図である: 第20図は、前部及び後部変速機を使用している他の自転車の部分側両立面図で ある: 第21図は、第20図の後部変速機の拡大部分立面図である:第22図は、第2 0図の22−22線で切断したときの更に他の拡大部分図である; 第23図は、第22図の21−23線で切断したときの部分図である: 第24図は、第21図の24−24線で切断したときの部分断面、部分立面の部 分図である。
第25図は、第2夏図の25−25線で切断した部分を有している立面図である ; 第26図は、第25図の26−26線で切断したときの断面図である: 第27図は、第21図の27−27線で切断した破断部分を有している部分立面 図である: 第28図は、第21図の後部変速機機構の調整特徴を例示している拡大部分立面 図である: 第29図は、第21図の29−29線で切断したときの部分断面図である: 第30図は、ロストモーションの種々の点を示している第21図に示した変速機 機構の1部分の斜視図である:第31図及び第32図は、チェーンギャップの変 化を例示している概略図である: 第33図は、オーバーシフトを例示している概略図である:第34図は、変速機 戻りスプリング力の変化を補償するカム面形状を例示している概略図である: 第35図は、単一ダウン・シフト作動の概略図である;第36図は、単一アップ ・シフト作動の概略図である:第37図は、異常に大きなギヤ比数に適合する細 長い、アンダーカットカムを例示している部分立面図である:第38図は、3チ 工−ンホイール群の前部変速機シフティングを制御するようになっている本発明 のカムの微調整くぼみを例示している展開図である: 第39図は、前部変速機機構の部分立面図である:第40図は、平行乗りを例示 している概略図である:第41図は、交差乗りを例示している概略図である:第 42図は、平行乗りを例示している部分平面図である:第43図は、交差乗りを 例示している第42図に類似の図である第44図は、微調整カムくぼみによって 第43図の交差の修正を例示している第42図及び第43図に類似の図である: 第45図は、マウンテンパイクの前部端の部分立面図である:第46図は、第5 図の46−46線で切断したときの断面図である: 第47図は、第46図の47−47線で切断したときの部分長手方向断面図であ る: 第48図は、第47図の48−48線で切断したときの断面図である; 第49図は、第47図に類似しているが、カムが異なる位置に回転したときの図 である; 第50図は、第49図の50−50線で切断したときの図である。
非奏履班 第1図及び第2図は、全体的に10で示されたI2速度自転車を例示しており、 これでは6スプロケツト後部変速機機構は、本発明によれば後部ハンドグリップ シフト作動器によって作動され、そして2チ工−ンホイール前部変速機機構は、 本発明によれば前部ハンドグリップシフト作動器により作動される。しかし乍ら 、本発明の原理は、3,5,6,7,10,12,14.18速度自転車等を含 む変速機型シフトを具体化しているいかなる多速度自転車にも同じように適用可 能であると理解されるべきである。自転車■0は、全体的に3角形状であって、 ヘッドチューブ14と、前端部においてヘッドチューブ14に連結した全体的に 水平なトップチューブ16と、ヘッドチューブI4から下方に、且つ後方に延び ているメインダウンチューブ18と、トップチューブI6の後端部に連結してお り、そこから下方に且つ前方に延びているシートチューブ20とを含んでいる一 次フレームを有している。メインダウンチューブ18及びシートチューブ20は 、それ等の下方端において、仮想線で示したボトムブラケット22に結合されて おり、その中にペダルクランクが水平に軸支されている。
前部フォーク24が前部車輪27の軸26を規定している。前部フォーク24の 上部端におけるステアリングチューブ(図示せず)が、ヘッドチューブ14内に 上方に延びており、そして全体的に28で示したハントルバーステムに楔止めさ れており、このステム28がヘッドデユープ14内のステアリングチューブ内に 下方に延びている。ハントルバーステム28は、その上方端に把持ハンドルバー 32のためのハンドルバークランプ30を含む。第1図及び第2図に例示されて いるハンドルバー32は従来のドロップバー型であるが、本発明はまたいかなる 型式の自転車ハンドルバーにも適用可能であると理解されるべきである。
左右のンートステイより成っているダウンフォーク34がシートチューブ20の 上部部分から下方且つ後方に延びており、そして左右のチェーンステイより成っ ているボトムフォーク36がボトムブラケット22から後方に延びている。
ダウンフォーク34及びボトムフォーク36の左側はそれ等の後部端で連結され ており、そして同様にダウンフォーク34及びダウンフォーク36の右側はそれ 等の後部端で連結されていて、そしてこれ等の後部端連結部が、後部車輪40の 軸38を規定している後部車輪ドロップアウトを支持している。
シートステム42は、シートチューブ20の上部端に係合されており、そしてシ ートクランプ44によって取外し可能に固定されている。全体的に46で示され ているペダルクランクはボトムブラケット22に回転可能に軸支されており、そ して左右のクランクアーム48を含む。全体的に50で示されたチェーンホイー ル群は、ペダルクランク46にしっかりと支持されており、そして前部変速機組 立体のスプロケット群を構成している。最も一般的に、チェーンホイール群は、 2つのチェーンホイールで具体化しているが、3つのチェーンホイールを備えた チェーンホイール群を有するのが普通である。第2図、第12図及び第13図に 示した前部ハンドグリップシフト作動器並びに第14図及び第15図に示した前 部ハンドグリップシフト作動器は双方とも2つのチェーンホイールで具体化され ているチェーンホイール群50に利用されるようになっている。無端駆動チェー ン52が、動力をチェーンホイール群50から多重フリーホイール54に伝導し 、このフリーホイール54が従来の方法で後部車輪ハブ機構に作動的に連結され ている。
全体的に56で示された前部変速機機構は、群50の2つのチェーンホイールの 間で横方向にチェーン52をシフトするためチェーンホイール群50と協働して 、小さいチェーンホイールから大きいチェーンホイールにダウン・シフトし、あ るいは大きいチェーンホイールから小さいチェーンホイールにアップ・シフトす る。後部変速機機構58は、チェーン52を小さいスプロケットから大きいスプ ロケットにダウン・シフトするか、あるいは大きいスプロケットから小さいスプ ロケットにアップ・シフトして、多重フリーホイール54をスプロケットからス プロケットに横にシフトするために、ダウンフォーク34及びボトムフォーク3 6の右側部分の合流点の近くでフレームに旋回可能に連結されている。前部ハン ドグリップシフト作動器62が前部変速機機構56と協働し、且つ変速機機構5 6のシフトを制御するように、前部制御ケーブル60が前部ハンドグリップシフ ト作動器62を前部変速機機構56に作動的に連結している。
同様Iこ、後部ハンドグリップシフト作動器66が後部変速機機構58と協働し 、且つ後部変速機機構58のシフトを制御するように、後部制御ケーブル64が 後部ハンドグリップシフト作動器66を後部変速機機構56に連結している。
第1図乃至第19図に例示した本発明のハンドグリップシフト作動器はすべて自 転車のハンドルパー32の端上に取付けられるようになっており、それぞれのケ ーブル60及び64の各々は、ハンドルパー32のそれぞれの端部分を通りそれ ぞれのシフト作動器62及び66に作動的に連結されている。従って、ケーブル 60及び64の各々は、それぞれのシフト作動器62及び66に結合するために ハンドルパー32の壁の外側から内側にハンドルパー32の壁内のそれぞれの開 口を通り挿入されている。
第り図及び第2図に示した従来のドロップバー型ハンドルバー32は、全体的に 直線の横の部分70と、U形状に下方に曲がり、全体的に直線に後方に向いた端 部部分72を有している側部部分とより成っており、その端部分72上に本発明 のハンドグリップシフト作動器62及び66が取付けられている。前部及び後部 変速機の双方を装備している自転車の標準運転では、後部変速機機構が前部変速 機機構よりもしばしばシフトされる。従って、殆どの乗り手に好都合なように、 後部シフト作動器66は好ましくはハンドルパーの右の端部分72に取付けられ 、そして前部シフト作動器62は、ハンドルパーの左の端部分72に取付けられ る。
シフトせずにサイクリング中、サイクリストは、通常ハンドグリップシフト作動 器62及び66の前方のハンドルパー32の下方端部分72を握っている。シフ ト作動器62及び66はハンドルバ一端部分72の標準グリップスペースの1f lB分を占めているから、従来のドロップバー型ハンドルバーにある端部分より も多少長い端部分72を有しているハンドルパー32を設けるのが好ましい。
次に第3図乃至第11図に関連して後部ハンドグリップシフト作動器66につい て詳細に説明する。全体的に螺旋形の作動面を存している回転カム部材74が、 後部ハンドグリップシフト作動器66の主要部であって、そしてダウン・シフト 方向及びアップ・シフト方向の双方に確実にスムースな、且つ容易なシフトを行 うように後部変速機機構58と協働する。現在市場で入手可能な約10の異なる 変速機機構があり、そして各々の変速機は、一般的に後部ギヤのすべてによって ダウン・シフト及びアップ・シフトに対して、そして詳細には各々の個々のギヤ のダウン・シフト及びアップ・シフトに対して異なるシフト特性を有している。
現在入手可能な各々の型式の後部変速機の正確な割出しく1ndex)シフティ ングには、カム部材の作動面が、各々のギヤに対して確実な割出しダウン・シフ ト及びアップ・シフトを行う型式の変速機と協働するように特定的に輪郭を作ら れているカム部材74を有しているのが好ましい。従って、入手可能な約10の 異なる後部変速機機構では、本発明の約lOのそれぞれ異なる輪郭のカム部材7 4を有するのが好ましい。にも拘わらず、後部ハンドグリップシフト作動器66 が構成される方法のため、ソフト作動器66のすべての他の部品は、種々の型式 の後部変速機機構に対して同じである。
同様に、現在入手可能な約IOの異なる前部変速機機構がまた異なる作動特性を 有しており、そして確実且つ容易な前部変速機の割出しシフトのために、各々の 異なる前部変速機機構と協働するように輪郭を作られた別のカムを有しているの が好ましい、前部ハンドグリップシフト作動器62に対するI型式のカムが第1 2図及び第13図に示されており、そして前部シフト作動器62に対する他の型 式のカムが第14図及び第15図に示されている。
以下に詳細に説明されているように、前部及び後部シフト作動器62及び66と 、それぞれの前部及び後部変速機機構56及び58との間の密接な協働は、本発 明がハンドグリップシフト作動器62又は66と、それぞれの変速機機構56又 は58との組合わせにあるということである。このことは、均等な、容易な、確 実な割出しシフトのために、それぞれの前部又は後部シフト作動器62又は66 のカム部材は、全ギヤに亘るチェーンギャップの変化、全ギヤに亘る作動比、全 ギヤに亘る戻りスプリングの強さ変化、ケーブルシステムのロストモーションの 引き締め、変速機ピボット、ガイドプーリー等のようないくつかの特定の前部又 は後部変速機機構の特有の特徴に適合するように構成されるのが好ましい、そし て正確に調整したシフ)・作動器の位置は、前部変速機ケージ(cage)内で チェーンの音もなく前部及び後部変速機スプロケット間のチェーン交差に適合す るように設けられる。
第3図及び第11図は、後部ハンドグリップシフト作動器66の構成の詳細を例 示している。シフト作動器66の一次作動部材は、それぞれのハンドルバ一端部 分72と同軸に配置されている全体的にシリンダー状のカム部分75と、ハンド ルバ一端部分72の軸線を横切っている全体的に平たい外部端部分76とを有し ている全体的にカップ形状のカム部材74である。カム部材74の全体的にシリ ンダー状の部分75は、内方に向けて内部端77で終わっており、これがまたハ ンドルバ一端部分72の軸線を横切っている。
カム部材74は全体的に相捕的なカムカバ一部材78内に収められており、この カムカバ一部材78は、カム部分75上に置かれている全体的にシリンダー状の 円筒部分79と、カム部分76の上に置かれる全体的に平らな横の端部部分80 とを有している。それぞれのカム及びカバ一部材74及び78の全体的にシリン ダー状の部分75及び79は、好ましくは図示したように段付きの形状であり、 シリンダー状のカム部分75の内部部分は、比較的広いカム作動面を提供し、且 つハンドトルク半径を増すため半径方向に厚くされており、そしてカバー円筒部 分79の内部部分は、更にハンドトルク半径のために厚くされている。カム部材 74がカバ一部材78内に組立てられた後、カバーブッシング82がカバ一部材 78の内部端に取付けられる、ブッシング82はスカート部分84を有しており 、これがカバ一部材78内に係合される。ブッシング82は、好ましくは超音波 溶接によって、あるいはまた接着手段によって永久的にカバ一部材78に接着さ れる。
カム部材74は、耐久性のある平滑なカム作動面並びにハンドルバ一端部分72 の周りにカム部材74の自由な回転を提供するデルリン500CLのような高強 度の、化学的に滑らかなプラスチック材料から成型される。カバ一部材78及び そのブッシング82は、紫外線の滲透に対して高い抵抗性を有しており、従って カム部材74を紫外線による劣化から防止するABSのようなプラスチック材料 から成型されるのが好ましい。
カム部材74、カバ一部材78及びブッシング82は、すべての3つの部材が一 緒に回転するように整合される。2つの整合システムが設けられている、1つが カム部材74をカバ一部材に整合し、そして他方がブッシングをカバ一部材に整 合する。第1O図がこれ等の整合システムを最もよく例示している。
カバ一部材78へのブッシング82の整合は、ブッシングスカート84上の全体 的に軸線方向に向いている外部キー8Gを含み、キー86は、カバー円筒部分7 9内の全体的に軸線方向に向いているキー溝のへこみ8g内に収容される。
カバ一部材78とカム部材74との間の整合システムは、カム端部分76の外側 に形成された1又はそれ以上の全体的に半径方向に向いているスロットと、カム カバ一端部分80の内側から突出している全体的に半径方向に向いているリブと より成っている。第3図乃至第11図に例示した実施例では、3つのそのような スロット90及びリブ92があり、そしてこれ等がカム部材74及びカバ一部材 78の中心軸線の周りに不規則に間隔をへだてられているので、それぞれカム及 びカバ一部材74及び78は、相対的回転のただ1つの位置においてのみ組立て られることができる。これは、カバーブッシング82の外側の触感センサー93 がまた、サイクリストに対して、係合されている特定のギヤの指示を与えるよう に、カム部材74に対する単一の、固定した回転位置を有しているようになって いる。触感センサー93は第5図及び第11図で最もよく判り、第5図では6時 の位置で示されている。成型の都合上、触感センサー93は、ブブシングキ−8 6によって軸線方向に心合わせされている。ギヤからギヤに変速機機構をシフト するためハンドグリップシフト作動器66が回転されると、センサー93が同じ 量だけ回転する、従ってサイクリストに選択したギヤ比の触感指示を提供する。
カム部材74の作動面は、ハンドルバ一端部分72に固定的に取付けられている カムビン94に係合し、その上に乗る。第3図、第4図、第7図及び第11図で 明らかなように、カムビン94は全体的にシリンダー状の形状であり、そして一 端に減少した直径部分95を有している。カムピン94はハンドルバ一端部分7 2内に取付けられており、その減少した直径部分95が、ハンドルバ一部分72 の外面を超えて延びないようにハンドルバ一部分72の壁を通り開口97内に置 かれている。カムビン94は、ハンドルバ一部分72の内側を横切って直径方向 に延びており、ハンドルバ一部分72の壁内の大きな開口97を通って外方に突 出している、カムビン94のカム作動端部分98がハンドルバ一部分72の外面 から半径方向外方に延びていて、固定した、滑らかな丸い保持部材を提供し、こ れに対してカム部材74の作動面又は表面99が乗っている。
カムビン94は2つの機能に役立っている。第1に、その外部部分98は、カム 作動面99によって係合される前述の保持面を提供する。第2に、カムビン94 は、ケーブルハウジング又はケーシングの端部のためのロケータ−(1ocat or)を提供する。穴100が、ハンドルバ一部分72内の半径方向に心を合わ され、且つハンドルバー72と軸線方向に整合した位置においてカムビン94を 通り直径方向に設けられている。後部変速機シフティングケーブル101がこの 穴100を通過する。穴100の端ぐり穴102がハンドルバ一端の内方に面し ている肩を提供する。整合中心開口!03及び+04がそれぞれカム及びカバ一 部材端部76及び80を通って延びており、そしてハンドルバ一端の外方の方向 に金属保持面を提供するように、環状保持プレート105がカム部材端76内に 成型されている。ケーブル101をカムビンの穴100を通り張った後、ケーブ ルはカム部材端の穴103及び保持プレート+05を通過し、そしてクリンプし たカラー又は鋳型した(cast−on)金属ビードlO6のいずれかで終わり 、そしてこれは鉛で作られている。ケーブル101のためのハウジング又はケー シング107は、その端をクリンプしたフェルール10Bを有しており、そして フェルール108はカムビンの端ぐり穴102内に座している、従ってケーブル I01に対するケーブルハウジング107のための固定位置を提供する。 後部 変速機機構58の戻りスプリングが絶えずケーブル101をぴんと張っている、 このケーブルが更に絶えずカム作動面99をカムピン作動端98に対してバイア スしている。ケーブル101が、カム作動面99によってハンドルバ一端に対し て外方に引かれると、ケーブル101の他端が後部変速機機構を車輪40に近い 大きいフリーホイールスプロケットの方にダウン・シフト運動を行いニ一方カム 作動面99によるケーブル101の解放によって後部変速機機構58の戻りスプ リングがケーブル101を変速機機構58の方に引き、そして変速機機構がチェ ーンを車輪40から離れて小さいスプロケットにアップ・シフトせしめる。カム 部材74の全体的に螺旋状の段のついた作動面99は、好ましくはハンドルバー の軸線方向外方に移動するように配置されていて、そしてサイクリストから見て 時計の針の方向に回されるとき、それによりケーブル101を外方に引き、そし て後部変速機機構58を大きいスプロケット、即ち大きいギヤ比にシフトする。
反対に、カム部材74がサイクリストによって反時計の針の方向に回されると、 ケーブルlot上の変速機戻りスプリング張力がカム部材74をハンドルバ一端 の内方に移動せしめ、変速機機構58を小さいスプロケットの方に上方にシフト 可能にする。
シフト作動器機構内にほこりの入るのを最小にするためブッシング82及びカラ ー109がパブフルとして協働するように、カバーブッシング82の一部分がハ ンドルバ一端部分72に固定して取付けたカラーの上に置かれるのが好ましい、 このシフト作動器機構はさもなくば機構の早期摩耗を生ずる。カラー109はそ の上にロケータ−ボタン110を有している、これがハンドルバー穴tit内に 座していて、カラー109をハンドルバ一端部分72に、に固定的に位置づけし ている。
第8図は、理解し易くするためlこ平面にレイアウトしたカム部材74の作動面 又は表面99の断面を例示している。カム作動面9は一連の山又は頂上!12と 中間のくぼんだ谷114とより成っている。作動面99は、第1図から明らかな ように、6スプロケット後部変速機フリーホイールに役立つため、6つのくぼみ と5つの中間の山とを有している。第8図から明らかなように、後部シフト作動 器66がその最高ギヤ、即ち最小スプロケット位置まで完全に回されると、カム ビン94は最上部、即ち第1のくぼみ114に置かれる。シフト作動器66が第 8図の位置から回転されるに従って、第1のカム傾斜面115がカムビン94に 対し上方に乗り、そして第1の山112が94ヒに乗るので、ピンはそれから第 2のくぼみ114に置かれるようになる。図示されている第1のくぼみ位置にお いて、後部変速機機構58はチェーン52を、フリホイール54の最小スプロケ ットであるスプロケット#6に実質的に整合する。くぼみ114において、後部 変速機機構58は、チェーン52を、フリホイール54の第2の最小スプロケッ トであるスプロケット#5に整合する。後部シフト作動器66が、第8図に示し たようにカム作動表面99を移動するため逐次回転されるに従って、次に続くく ぼみ114がピン94上に係合して、第8図に示したようにピン94が最下部の くぼみ114に位置を占めるまで、連続的に低いギヤ比の方に連続的に大きなフ リーホイールスプロケットに実質的に整合し、最下部のくぼみ114の位置では 、後部変速機機構58はチェーン52を最低ギヤ比であるフリホイール54のス プロケット#Iと実質的に整合関係に移動する。
後部シフト作動器66が、第8図に示したように最小スプロケット、即ち 最高 ギヤフリースプロケット位置から、連続的に大きいスプロケット、即ち低ギヤフ リーホイールスプロケットにシフトされると、それがケーブルlotを後部変速 機機構58の戻りスプリングに逆らって、第5図、第7図及び第8図に示したよ うに左に、そして第6図に示したように右に、ハンドルバ一端部分72に対して 外方に引く。後部シフト作動器66が他の方向に回転されて、第8図の最下部の くぼみ114がカムピン94上に係合されている最も大きいフリーホイールスプ ロケットから、連続的に小さいスプロケット、即ち高ギヤのフリーホイールスプ ロケットの方にシフトするに従って、後部変速機機構58の戻りスプリングがカ ム部材74を、そのカバ一部材78及びブッシング82と一緒に、増分的に第5 図、第7図及び第8図に示したように右に、そして第8図に示したように左に引 っばる。第5図乃至第8図に例示した位置は最小フリーホイールスプロケット、 即ち最高ギヤ比の位置であり、一方第5図及び第6図に例示した仮想線は、最大 フリーホイールスブロケット、即ち最低ギヤ比の位置を表している。カム部材7 4のすべての軸線方向の位置において、ブッシング82はハンドルバーカラーI 09の上に置かれていて、シフト作動器機構内にほこり又はごみの入るのを抑制 する機能に役立っている。
カム面のくぼんだ谷114の各々は2つの機能に役立っている。
第1に、それはカム部材74をハンドルバ一端部分72に対して軸線方向に位置 づけするのに役立っており、従って同様にケーブルIO■を軸線方向に位置づけ し、それにより駆動チェーン52をフリーホイール54のそれぞれのスプロケッ トに整合するように変速機機構58を位置づけする。カム面のくぼんだ谷114 の各々はまた確実に回転位置づけし、従ってハンドルバ一端部分72に対してカ ム部材74を割出しして、それにより確実な割出しシフトを行うためのくぼみと して役立っている。それにも拘わらず、カム作動面99の上り勾装置15及び下 り勾装置16の双方とも十分おだやかな勾配なので、山112の円みと共に、ダ ウン・シフト及びアップ・シフトが容易に且つスムースに行なわれる。
変速機機構及び関連したケーブル作動システムの詳細な例示と共に、以下に詳細 に説明されているように、本発明によれば、太きL1フリーホイールスプロケッ トの方へのカム部材74のダウン・シフト回転方向のため、先行のくぼみ114 上のカム面の山112の高さは、第1に、変速機機構及びケーブルシステム内の すべてのロストモーションを取除き、次に変速機機構を、チェーンが次の大きな スプロケットに整合されるシフト増分運動で作動し、それから更に変速機機構を オーバシフト増分運動で作動する。それから、カム部材74が次の高いくぼみ1 14の方へのそのようなダウン・シフトを終わったとき、最初はロストモーショ ンを引き締めていたバックラッシュが第1に解放され、それからオーバシフト増 分が解放される。この手段により、変速機機構及びケーブルの双方は、各々のダ ウン・シフト事象(作動)の終わりにアップ・シフトの方に移動する。これが、 ダウン・シフト事象の終わりに変速機機構及びケーブルシステム双方のロストモ ーション位置のすべてを、あたかも小さいスプロケットへのアップ・シフトが行 われたかのように、正確にそれ等の同じ位置に復帰し、そしてそれはまたアップ ・シフト事象のときと同じにケーブル摩擦方向に置き、それにより同じ正確な変 速機の位置づけ、従ってケーブル位置づけが、アップ・シフト又はダウン・シフ ト後、目的スプロケットに達したかどうか、任意のフリーホイールの目的スプロ ケットにおいて行なわれる。
上記のように、カム作動面又は表面99の特定の断面は、使用される特定の変速 機機構の作動特性によって決定される。第8図に例示したカム作動面又は表面9 9の断面は、シマノのモデル第RD=7401と協働して使用されるようになっ ている。
第8図に最もよく例示したように、最下部ギヤくぼみ114に隣接してストップ 突起+17が設けられている。これはシフト作動器66の更にそれ以上の回転を 阻止し、それによりピン94がカム面99から離れて、最高のギヤくぼみ+14 にジャンプするのを回避する目的のためである。第8図で最もよく判るように、 ノツチ又は切込み118がブッシング82の内部縁に設けられている。これは、 カム部材74が次の最下部ギヤくぼみ114から最下部のギヤくぼみ114にシ フトされるとき、カムピン94のための間隙を与えるためである。
カム表面のくぼんだ谷+14のくぼみ機能は、ハンドグリップシフト作動器66 の作動の容易さを減少することなく各々のギヤ位置におけるカム部材74の自己 −ロッキングを提供する。例えば、ボールと、スリッププレートとを具備するく ぼみ機構を含むいくつかの公知の割出しシフティングシステムでは、ロッキング 特性は、ボールとスリッププレートとの間の張力を増加することによってシステ ムに加えられ、これがシフティング機構の作動を比較的困難にする。本発明では 、自己−ロッキング特性は、システムの構成部品のどれにもいかなる張力の増加 をも必要とせず、それによりシフト作動器66の作動の容易さを減することなく 自己−ロッキングを提供する。
第12図及び第13図は、全体的に120で示した2位置カム部材を使用してい る前部ハンドグリップシフト作動器62の1形式を例示している。カム部材12 0を存する前部シフト作動器62は、前部変速機55と協働して、2チ工−ンホ イール前部スプロケット群50の2つのチェーンホイール間のシフトを制御する 。前部ハンドグリップシフト作動機62は、カム120の作動面又は表面122 の断面を除けば、前述の後部ハンドグリップシフト作動器66に類似している。
第13図は、シリンダー状のカム部材120は、理解を容易にするために平たい 面に展開されている図であるが、第13図では、カム作動面122は、カム作動 面99が第8図に示されている方向と全体的に反対に面して示されている。
カム作動面又は表面122は、群50の小さい、高ギヤ比のチェーンホイールの ための第1のくぼんだ谷124と、群50の大きい、低ギヤ比のチェーンホイー ルのための第2のくぼんだ谷126とを有している。カム作動面122は、2つ のくぼみ124と126との間に単一の丸い山128を有し、カムの上り傾斜面 130が小さいチェーンホイールのくぼみ124と山128との間に延びており 、そして下り勾装置31が、山128と大きいチェーンホイールのくぼみ126 との間に配置されている。カムストップ面132及び134がそれぞれのくぼみ 124及び126に隣接して設けられていて、前部シフト作動器62の不注意な オーバー作動を防止している。
第13図のカム120は、所望により、シマノハイパーグリッド変速機システム のように、3チ工−ンホイール群を有する変速機システムに適合するように変更 してもよい。これは、2つのくぼみ124及び126と単一の中間の山128の 代わりに、2つの中間の山を有する3つの連続のくぼみを具体化することによっ て行うことができる。
カム作動面+22の断面は、利用される特定の変速機機構によって変えられる。
後部シフト作動器66と同様、前部シフト作動器62は、その作動モードにおい て、前部制御ケーブル60を介して、作動器62がそのために構成されている特 定の前部変速機機構58と協働し、そしてそれが本発明の前部変速機アスペクト を構成しているこの全組合わせである。前部ハンドグリップシフト作動器62は 、後部ハンドグリップシフト作動器66が後部変速機機構58の確実な割出しシ フトを提供するのと実質的に同じ方法で、而部変速機機構56の確実な割出しシ フトを提供する。
第14図及び第15図は、−次のカムの山144とカム上り傾斜面+46とによ って分けられた2つの一次くぼみ140及び142を有している作動面138を 備えたカム部材136を有している他の前部ハンドグリップシフト作動器62′ を例示している。−次くぼみ140は、群50の小さい、高ギヤ比のチェーンホ イールのためにあり、そして−次くぼみ142は、[平行乗り(paralle l riding) J、例えば、−次くぼみ140及び142がカム136の 平行な乗った位置である群50の大きいチェーンホイールのためにある。平行な 乗っている位置というのは、小さいチェーンホイールが後部多重フリーホイール 54の大きなスプロケットを駆動しているとき、あるいは群50の大きいチェー ンホイールが多重フリーホイールの小さいスプロケットを駆動しているときのこ とである。
乗り手が[交差乗り(riding cross over)J  をしている とき、例えば、群50の小さいチェーンホイールが多重フリーホイール54の小 さいスプロケットを駆動しているとき、あるいは群50の大きいチェーンホイー ルが多重フリーホイール54の大きいスプロケットを駆動しているとき、前部変 速機ケージの側部プレートに対してチェーン52をこする傾向がある。そのよう なこすりを防止する従来の手段は、望ましくない広い前部変速機ケージを設ける ことによるものであり、これは2つのチェーンホイール群の間のシフトを不正確 にし、且つ困難にするので望ましくなく、頻繁な変速となる。
カム部材+36は完全にこの問題を解決し、そして−次くぼみ140及び142 の各々に隣接する二次くぼみを設けることによって、比較的狭い、従って正確な 前部変速機ケージの使用を可能にする。
従って、二次くぼみ148は、小さいチェーンホイール−次くぼみ140に隣接 して、くぼみ140と148との間に山150を備えており、そして同様に二次 くぼみ152が、大きなチェーンホイールくぼみ142に隣接して、くぼみ14 2と152との間に中間の山を備えている。
チェーン52が群50の小さいチェーンホイール上に係合しているライディング クロスオーバーのとき、チェーンは、後部フリーホイール54の小さいスプロケ ットの方に後方に、且つ外方に小さいチェーンホイールからある角度にある。小 さいチェーンホイールの二次くぼみ148がカムピン94上に係合されると、カ ム136は、大きなチェーンホイールの横の方に前部変速機ケージを引くため持 上げられ、それによりチェーン52に対する前部変速機ケージの係合を解放し、 そしてこするのを防止する。反対に、チェーン52が、群50の大きいチェーン ホイール上にクロスオーバー位置に係合されると、チェーン52はフリーホイー ル54の大きなスプロケットの方に後方に、且つ内方にある角度をなし、再びf f;′i部変速機ケージに対してこする傾向がある。この状態では、大きいチェ ーンホイールの二次くぼみ152がカムビン94上に係合されるようにカム部材 138をシフトすることにより、前部変速機ケージは、その戻りスプリングによ って群50の小さいチェーンホイールの方に引いて戻され、それにより再びチェ ーンケージに対してチェーン52のこすりを解放する。
平行及びクロスオーバーライディング位置は、これ等のライディング位置を例示 している第40図乃至第43図に関連して更に以下に説明する。
二次くぼみ14g及び!52は、「微調整(rine tune) Jカム位置 を構成しており、これは前部チェーンホイール群及び後部フリーホイール−Hの チェーン52の相対スプロケット位置に関係なく前Ill変速機ケージの微調整 を可能にし、チェーンのこすりをなくし、そして変速の可能性なしに正確、確実 な割出しシフトのために比較的狭い前部変速機ケージを使用可能にする。
カム作動面138内の微調整くぼみ148及び152が一次前部変速機シフトの ためのカム面範囲の外側にあることに注目すべきである、この範囲は、小さいチ ェーンホイール−次くぼみ140からカム傾斜面146を上り、そして山144 を通り一次の大きなチェーンホイールくぼみ142に及んでいる。従って、第1 5図に示したように、小さいチェーンホイールのための微調整くぼみ148は、 小さいチェーンホイールのための一次くぼみ上に位置づけされており、一方大き いチェーンホイールのための微調整くぼみ152は、そのチェーンホイールのた めの一次くぼみ142の下方に位置づけされている。微調整二次くぼみ148及 び152がそのように位置づけされているとき、カム部材136は、−次シフト が2つの一次くぼみ140と142との間で上方又は下方のいずれかに行なわれ るとき、微調整くぼみのいずれも「トリップ−バー(trip over) J しない、従って機構が微調整をトリブプオーバーしがちであり、そして実際のf pi部変速機シフト位置に関して乗り手に誤った指示を与える場合に、従来技術 の前部変速機の微調整の試みのとき起こりがちである乗り手の混乱を回避する。
第16図乃至第19図は、全体的に160で示されている他の後部ハンドグリッ プシフト作動器を例示している、これではシフト作動器のカム部分74′及びカ バ一部分78゛は、単一の成型構造体として結合されている。カバーブッシング 82′は、好ましくは超音波溶接により、あるいはまた接着手段によってカバ一 部分78′の中に固定されている。ハンドルバーカラー109が、カム部分74 ′の領域内へのごみ又はほこりの入るのを防止する助けとしてシステム内に残さ れている。組合わせたカム及びカバ一部分74′及び78′を存しているこの実 施例は、第3図乃至第11図に詳細に示した形式よりも簡単であり、且つ経済的 に製造できるが、カバ一部材78及びブッシング82が種々の変速機機構のいか なるカムにも万能に使用するようになっているので、第3図乃至第11図の実施 例が現在好まれている。従って、万能的に使用可能なカバ一部材及びブッシング はあまり注文成型を必要としない。更に、第3図乃至第11図の実施例はまた、 カバ一部材78に使用されるプラスチックに望ましい機能的特性がカム部材74 が作られるプラスチックに望まれる機能的特性と異なるので好ましい。特に、第 3図乃至第11図の実施例では、デルリン(Delrin) 500 CLのよ うな高強度の化学的に滑らかにしたプラスチックがカム部材74に好ましい。
しかし乍ら、そのようなプラスチックは、いくつかの理由からカバ一部材78又 はブッシング82に使用するのに最らよく適してはいない。それは美的に好まし い外観を与えず、良好な紫外線抵抗を有しておらず、そしてつかんだときよく滑 る傾向がある。従って、ABSのような異なる形式のプラスチックが第3図乃至 第11図の実施例のカバ一部材78に使用される、このABSは容易に成型され 、そして美的に好ましい外観及び良好な紫外線抵抗の双方を備えている。
それにも拘わらず、カム及びカバ一部材が単一の構造体+60に結合されている 第16図乃至第19図の実施例が、本発明の範囲で考えられている。さて第16 図乃至第49図を参照すると、第3図乃至第11図の実施例の部分に対応してい る部分に対しては、同様の参照番号はプライム符号が使用されている。限定では ない実施例では、カム部分74′は5位置カムであり、これではカム作動面99 ′は、4つの丸い山f 12’により分けられている5つのくぼんだ谷114’ を有している。第16図及び第19図で最もよく判るように、カム作動面99′ はピン94′とに乗っている。5位置カム作動而99′は、制御ケーブル101 ′を経て、5スプロケット多重フリーホイールを具体化している変速機機構(図 示せず)と協働する。5速度システムの中間速度に対する中間フリーホイールス プロケットとの駆動チェーンの係合に対応しているカムピン上に係合した中間く ぼみ114′が示されている。
第16図乃至第19図に示された後部ハンドグリップシフト作動器66′ は、 結合したカム及びカバーユニット160の回転が、変速機機構に作動的に連結さ れた制御ケーブル101’の軸線方向の変位を生ずるように、ハンドルバ一端部 分72′に回転可能に取付けられている。制御ケーブル101’ は、カムピン 94′の直径方向の穴!00′を通り、それから結合したカム及びカバー160 の端部分を通って延びており、クリンプしたカラー又は鋳型した金属ビード10 6′のような端部分の外で終わっており、このビード106′が結合したカム及 びカバー160の端部分内に鋳型した保持プレート105’を押している。制御 ケーブル101′のためのハウジング又はケーシング107′はその端にクリン プしたフェルール108′を有しており、これがカムピン穴100’の端ぐり穴 内に位置づけされている。
再び第19図を参照すると、連続フリーホイールスプロケット位置に対応する連 続くぼみ114間の軸線方向の段又は間隔は、カム部分74′のカム面断面99 ′に対してほぼ同じである。これは、カム部分74′が全後部変速システムに合 わされているという事実によって可能である、その場合ケーブル101′は最小 の伸びを有している、そしてケーブルハウジングの長さは長さを最小にされ、そ してケーブルの張力の下で最小の圧縮性及び曲がりを有する形式に作られる。そ のようなケーブルシステムが第20図乃至第26図に示されており、そしてこれ 等の図と共に詳細に説明する。第19図に示されているように、カムピン94′ 上に係合されている最上部のくぼみ114’ の位置から(この位置では変速機 機構の戻りスプリングはその最小荷重を有している)、最下部のくぼみ114’ がカムピン94′上に係合されている位置まで(ここでは変速機機構の戻りスプ リングはその最大荷重を有している)、くぼみ114′は、ケーブルの伸び及び /又はケーブルハウジングの圧縮及び曲がりに適合するため逐次大きくなる増分 だけ軸線方向に分離される必要はない、それにより連続くぼみ114’間の実質 的に等しい軸線方向の増分は、連続フリーホイールスプロケットとチェーンの整 合を与えるのに適している。
反対に、第8図に示したようにカム74のカム面のくぼみ114は、最上部のく ぼみ114がカムピン94上に係合されている図示の位置から連続的に下方に最 下部の谷14がカムビン94上に係合されるところまで、増加する軸線方向の増 分又は分離を有しており、変速機機構の戻りスプリングの力が、カムビン94上 に係合されているこの連続のくぼみ114に対して増加するに従って、ケーブル lO1の伸び及び/又はケーブルハウジング107の圧縮及び曲がりによって生 じたケーブル内のかなりの多孔質(sponginess)を有するケーブルシ ステムに適合するようになっている。
第20図乃至第30図は、全体的に10aで示した他の変速機を装備した自転車 を例示しており、これは、変速機装置と、現在好ましい変速機作動ケーブルシス テムとを示しており、且つ本発明において正確に説明されている変速機及びケー ブルシステムのから動き(ロストモーシタン)又は「スロップ(slop) J の位置を規定している。
第1図に示した自転車lOと同様、自転車10aはへラドチューブ14aと、ト ップチューブ16aと、メインダウンチューブ18λと、シートチューブ202 Lと、ボトムブラケット22aと、前部フォーク24aと、ハントルバーステム 28aと、端部分72aを有するハンドルパー32aと、ダウンフォーク34a と、ボトムフォーク362Lとを含むフレーム12aを有している。ダウンフォ ーク34a及びボトムフォーク36aの後部端は1対の間隔をへだてたドロップ アウト(drop out)に連結されており、この中に後部軸ボルト172が 、後部車輪40aを支持するために固定して取付けられている。車輪ハブは軸ボ ルト172の周りのボールベアリング上を回転し、そして車輪ハブの横の延長部 がその外側で変速機のフリーホイールを支持し、その間にラチェット手段があっ て、これは、チェーン動力がフリーホイールに加えられたときに係合し、そして 変速機のフリーホイールに対して後部車輪の自由回転を許容するため係合を外さ れる。変速機ハンガー174はドロップアウト170と一体に形成されており、 そこから下方に延びている。
全体的に461で示されているペダルクランクはボトムブラケット22&に軸支 されており、そしてフレーム12&の両側の1対のペダルアーム48aと、右の ペダルクランク46aの内側、フレーム12aの右側のチェーンホイール群5ユ とを含む。図示のチェーンホイール群は2つのチェーンホイールを有し、本発明 に関連するその作動を以下に詳細に論述する。2つのチェーンホイールの大きい 方に係合しており、且つそこから後方に延びていて、後部車輪40aに動力を加 える変速機の多重フリーホイール54aに係合している駆動チェーン52aが示 されている。図示の多重フリーホイール54aは6スプロケツト群である。
前部変速機機構は全体的に56aで示されており、そして後部変速機機構が全体 的に58aで示されている。面部制御ケーブル176が前部変速機機構56aを 、第2図及び第12図又は第13図に示した前部ハンドグリップシフト作動器6 2に接続しており、ケーブル101が第3図乃至第11図に詳細に示したように 後部シフト作動器66に接続しているのと同じ方法で接続している。前部ケーブ ル176のハウジング、サポート及び調整の特徴は、後部制御ケーブルに類似し ているが、多少簡略化されており、そして後部変速機ケーブルシステムの説明と 共に詳細に説明する。
後部変速機ケーブルシステムは全体的に178で示されており、そして後部制御 ケーブル180を含み、このケーブル180は、後部変速機機構58aから、ハ ンドルバ一端部分72aに取付けられている後部ハンドグリップシフト作動器6 6に延びている。後部シフト作動器66への後部制御ケーブル180の接続は、 第3図乃至第11図に示したのと同様であり、そしてこれ等の図に関連して詳述 されている。
後部変速機機構 後部変速機機構58aの装置は第21図及び第27図乃至第30図に最もよく例 示されている。後部ハンドグリップシフト作動器66と、後部ケーブルシステム 178と、後部変速機機構58aとの作動の新規な協働モードが、第31図乃至 第36図に例示されており、そしてそれに関連して詳細に説明する。
後部変速機機構58aの主要部における平行四辺形が全体的に182で示されて おり、これは、ハンガー174に旋回可能に、しかも横に固定して連結された後 部サポートボディと、サポートボディから前方に延びている1対の平行なリンク と、リンクの前部端に取付けられたシフターボディとを有しており、このシフタ ーボディは、ケーブルの張力の作用の下で自転車フレーム12aの方に横に内方 にシフト可能であり、且つ平行四辺形内に含まれている変速機戻りスプリングの 作用の下でフレーム12aから離れて横に外方にシフト可能である。
後部サポート又は取付ボディは184で示されており、そして第27図で最もよ く判るようにハンガー174にねじで連結されている取付ボルト186に旋回可 能に取付けられている。ピボットボルト186の周りの螺旋形のピボットスプリ ング188が支持ボディ184内に収容されていて、そしてサポートボディ18 4をボルト186の周りに時計の針の方向又は前方にバイアスしている。スプリ ング188の一端がボディ184を押しており、モして他端が、第27図及び第 28図で最もよく判るようにプレート190を押している。プレート190上の サポートボディ角度調整ねじ191が、スプリング188の有効トルクを調整す るためにハンガー174上の肩192を押している。
平行四辺形182の前方シフトボディ194は、平行四辺形リンク装置によって サポートボディ184に平行に保たれており、そしてフレーム12aに対して、 詳細には多重フリーホイール54aに対して横に内方及び外方にシフトする。外 部平行四辺形リンク196は、それぞれのピボットピン198及び200によっ てサポートボディ184とシフターボディ194とを連結しており、そして内部 平行四辺形リンク202が、それぞれのピボットピン204及び206によって サポートボディ184とシフターボディ194とを連結している。
変速機戻りスプリング208は、第29図で最もよく判り、そしてピボットピン 206の周りに配置されたそのコイルを有している螺旋スプリングであって、平 らな、より密接な状態に平行四辺形182をバイアスするようにシフターボディ 194を押しているそれぞれのアームを存し、それによりシフターボディ194 をフレーム12a及びフリーホイール54aに対して横に外方にバイアスしてい る。第21図、第27図及び第29図に見られるケーブルクランプ210が、ケ ーブル180の端をクランプするため外部平行四辺形リンク196に取付けられ ている。ケーブル180への張力増加が、平行四辺形182を、より開いた長方 形形状の方に引き、それによりシフターボディ194をフレーム12a及びフリ ーホイール54aに対し内方に移動する。
プーリーケージ212がシフターボディ194の内部端に旋回可能に支持されて いて、そこから下方に延びている。上部ガイド又はジョッキイブーリー214は 、シフターボディ194に隣接したプーリケージ212の上部部分に自由に回転 可能に支持されており、そして下部テンションプーリー216が、プーリーケー ジ212の下部部分に自由に回転可能に取付けられている。ケージ212は、そ れぞれ外部及び内部ケージプレート21g及び220より成っており、外部ケー ジプレート218は、シフターボディ194から突出しているケージピボットボ ルト222に取付けられている。プーリーケージ212は、シフターボディ19 4の内側にあって、ボディ194及び外部ケージプレート218に対して作用す るケージピボット引張りスプリング224によって時計の針の方向又は後方にバ イアスされている。
チェーン52aは、チェーンホイール群50aの2つのチェーンホイールの一方 から多重フリーホイール54aの6つのスプロケットの1つを通り後方に延びて おり、それからガイドプーリー214の前方を通って下方に且つ前方に延び、次 にテンションプーリー216の後方を通り下方、且つ後方に延び、そしてチェー ンホイールの方に前方に戻っている。ガイドプーリー214は、フリーホイール 542Lのスプロケットからスプロケットにチェーン52aを上方又は下方にシ フトするため、後部ハンドグリップシフト作動器66によって指示されたように 後部制御ケーブル180の作用の下でシフターボディ194の横の運動に従って 横にシフトする。チェーン52aがフリーホイール54a上の大きいスプロケッ トから小さいスプロケットにシフトするとき、より多くのチェーンが全チェーン ループに利用可能となり、そしてテンシロンプーリー216は、このクルミを締 めるためケージテンションスプリング224の作用の下で後方に移動される。反 対に、チェーン52aが、フリーホイール54aの小さいスプロケットから大き いスプロケットにシフトされるとき、テンションプーリー216は、大きいフリ ーホイールスプロケットの追加の情況に必要な追加のチェーン長さを与えるため に、テンションスプリング224の力に逆らって前方に移動する。
後部変速機ケーブルシステム 後部変速機ケーブルシステムは、通常自転車シフトケーブルに見られるから動き (ロストモーション)又は「スロップ(slop) Jを最小にし、且つ厳密に 制限されるよに構成されており、そして当然予測できるいかなるロストモーショ ンでも、それ等が正確に締められ、そしてハンドグリップシフト作動器66のカ ム74によって補償されるように作られている。その上うなロストモーションは 、ケーブルハウジングの周りのダウン・シフトケーブル張力を受けているケーブ ルハウジングの湾曲、そのハウジング内のケーブルの緩み、ケーブルハウジング の圧縮、ケーブルの伸び及びケーブル調整円筒内のロストモーションから通常生 ずる。ケーブルシステム178はまた、更にケーブルハウジングの湾曲を減少し てケーブルとそのハウジングとの間の摩擦を減少し、そしてケーブルダウン・シ フト運動、詳細にはダウン・シフトに必要であるケーブルに作用する比較的高い 引張りの力により、妨げられるハウジングとケーブルとの間の摩擦ベクトルを実 質的に減少することによってダウン・シフトを容易にするように構成されている 。
これ等の要因に留意して、後部ケーブルハウジングは、第5図乃至第7図に示し たように、ハンドルバ一端部分72内に延びており、且つシフト作動器66に作 動的に連結されている前部ケーブルハウジング部分226と、ボトムフォーク3 6aの後方位置から後部変速機機構58aに延びている後方ケーブルハウジング 部分228との2つの比較的短い部分Iこ設けられている。従って後部制御ケー ブル180の殆どの長さは、ハウジングがなく、そして第22図及び第23図に 関連して以下に論述するボトムブラケット22aの下のガイドに対して僅かな最 小の摩擦を有している。ケーブルハウジング部分226及び228の短さは、ケ ーブルの圧縮ロストモーションを非常に減少し、そしてそれを非常に予測可能に する。
ケーブルの圧縮は、第25図及び第26図に関連して以下に説明する実質的に軸 線方向に無圧縮のケーブルハウジング又はケーシングを使用することによって更 に大きく減少される。そのような実質的に無圧縮のケーブルハウジングの構成は またケーブルダウン・シフト張力によるケーブルハウジングの湾曲を大きく減少 し、そしてそのような湾曲、従ってロストモーションを非常に予測可能にする。
第20図を参照すると、前方ケーブルハウジング部分226は、スプリング荷重 を受けている前部ケーブルハウジング調整円筒230で終わっており、この円筒 を通りケーブル180が延びていて、そしてこの円筒は、ダウンチューブ18a の上部端近くに右のブレシン(brazon)に固定されている前部ブラケット 232に調整可能にねじに係合されている。後方ケーブルハウジング部分228 は、後部ハウジング調整円筒234で終わっており、これを通りケーブル180 が通過しており、且つこの円筒234は、変速機サポートボディ184に固定さ れている後部ブラケット236内にねじで調整可能に係合されている。第24図 で最もよく判るように、調整円筒234の減少したねじ部分238は、螺旋状の 圧縮スプリング240を保持しており、これが、そのブラケット236に対する 円筒234の不注意な回転を防いでいる。円筒とブラケットねじとの間に不可避 的な間隙があり、スプリング240は、シフトが行われないとき、ケーブル18 0が比較的小さい張力下にあれば、ブラケット236に対して僅かに左に円筒2 34をシフトする。しかし乍ら、ダウン・シフト中、ケーブル180が比較的大 きな張力下にあれば、円筒234はそのようなねじ間隙によってブラケット23 6の方に移動し、そしてこれがケーブルシステムのロストモーションを表してい る。類似のロストモーションが、前部調整円筒230とそのブラケッl−232 との間に生ずる。フェルール242が後方ハウジング部分228の端の上にクリ ンプされており、そして調整円筒234内の軸線方向のへこみ内に係合されてい る。
さて第22図及び第23図を参照すると、ケーブルガイドブラケット244がボ トムブラケット22aの下に取付けられていて、そして1対の溝付の、アーチ状 のケーブルガイド246及び248を支持しており、その下でそれぞれの前部及 び後部ケーブル176及び180が自由に摺動する。ケーブル176を含んでい る前部変速機ケーブルシステムは、後部変速ケーブルシステム178の前方部分 と同じである。従って、前部ケーブル176は、メインダウンチューブ18aに 沿って上方、前方に延びており、左のブレシン(brazon)に取付けたブラ ケット232のようなブラケットにねじ込まれている円筒230のような調整円 筒を通過している、前部ケーブル176は、後部ケーブルシステム178の部分 226のようなケーブルハウジング部分を有し、これが調整円筒からハンドルバ 一端部分内に延びていて、そして第5図乃至第7図に最もよく示された方法で前 部ハンドグリップシフト作動器62に連結している。後部ケーブルは、調整円筒 230から出て、メインダウンチューブ18aに沿って後方に延び、そのガイド 248の下を通り、それからボトムフォーク部材36!Lに沿って後方に、後部 ハウジング調整円筒234にまで延びている。
第25図及び第26図は、ケーブル176及び180の双方に使用される、25 0で示された実質的に軸線方向に非圧縮のケーブルハウジングを例示しているが 、その中の後部ケーブル180の場合を示している。ハウジング250のコアは 、スチールのような丈夫な金属で作られており、環状の、数シリーズの密接して 詰められた主として軸線方向に向いたワイヤ252である。ワイヤ252は、例 えば長さ約3インチ(約76.2mm)毎に1回転のような非常におそい又は長 い螺旋に配置されている。環状アレイのワイヤ252は、外部プラスチックジャ ケット254と内部プラスチックガイドチューブ又はライン256との間に円形 形状に保持されている。内部ガイドチューブ256は、デルリン(Delrin )のような丈夫な非摩擦性のプラスチック材料で作られており、これはケーブル 部分226及び228の短い長さのケーブル250と共に、ハウジング内のケー ブル摩擦をかなり最小限にする。内部ガイドチューブ256は、密接し、しかも 自由にケーブル180の周りに取付けられていて、ハウジング部分226及び2 28のカーブした部分のロストモーションを最小にする。
本出願人は、実質的に無圧縮型のケーブル250が、ロストモーション要因とし てのケーブルの圧縮を実質的に完全に除去するのみならず、それは丸くなろうと する又は「モンキー運動(monkey 5otion)J  をしようとする 従来のケーブルの傾向を実質的に最小にし、それにより2つの今までの重大なロ ストモーション源を実質的に除くことを確認した。
後部 速機機構のロストモーション源 好ましくは本発明の一部分として使用されている前述のケーブルシステムは最小 の、且つ非常に予測できるロストモーションのみを仔しているが、すべての変速 機システムは、ケーブルの接続点21Oにおいて実質的なロストモーションの量 に累積的に加算する多くのロストモーション源を有しており、そしてこの累積ロ ストモーションは、殆どすべての異なる変速機システムに対して、約0.040 インチ(約1.02mm)から約0.070インチ(約1.8Il+m)までの 範囲に亘って変化する。出願人のハンドグリップシフト作動器66jこよる確実 な割出しシフトでは、各々の変速機機構の累積ロストモーションを考慮して確実 に引き締めるたぬ、各々の型式の変速機機構に対して好ましくは別々のカム部材 74が設けられている。
これに関するカム部材74の作動モードを、第35図及び第36図に関連して以 下に詳述する。
第30図は、従来の変速機システムのロストモーション又はスロップ(slop )のこれ等の点のいくつかを例示している。第1に、第30図のAで示したピボ ットボルト186上の支持体184の動搗型のロストモーションがある。支持体 184は、チェーンが大きいフリーホイールスプロケットの方に内方にシフトさ れるか、あるいは小さいフリーホイールスプロケットの方に外方にシフトされる かによって、下方に又は上方にトルクを与える。次に、4つのリンクピボットビ ン198.200.204及び206の各々にロストモーションがある。支持体 184がAにおけるように下方にトルクを与えるか又はねじるとき、シフターボ ディ194は上方にねじれ、そして支持体184が上方にトルクを与えるか又は ねじるとき、シフターボディ94は下方にねじれる、これ等の運動は第30図の Bで示されている。シフターボディ194がねじれるとき、平行四辺形リンク1 96及び220もまた第30図のCで示したようにねじれる。更に、ケージピボ ットボルト222とシフターボディ194との間にロストモーションがあり、こ れが第30図のDで示したようにブーリーケージ212とシフターボディ194 との間のロストモーションに転換する。更に、ピボット軸上のガイドプーリー2 14の横のロストモーションがある。
オーバーシフト シフト作動器のカム部材74は、その作動面99において上述の累積ロストモー ションを考慮し、補償するように形造られているのみならず、大きなフリーホイ ールスプロケットの方へのダウン・シフト方向のオーバーシフトの増加をも考慮 し、補償するように形造られている。このオーバーシフト増分はいくつかの機能 に役立っている。それは、ガイドプーリー214がチェーンを次の大きなフリー ホイールに調整して、大きなスプロケットの歯にチェーンを噛み合わせる側面角 (lateral angle)である。チェーンが実際に大きなスプロケット の歯を斜めに横切るように、ガイドプーリー214を次の大きなスプロケットを 多少超えて内方に移動することによって、スプロケットの歯がより容易にチェー ンプレートに引っかかり、より早い、より確実なシフトを与える。オーバーシフ トの増分はまた、次の大きなスプロケットの方向から目的スプロケットの方への ダウン・シフト作動中、チェーンにその最終運動を行なわしめ、それによってダ ウン・シフト作動中、チェーンはアップ・シフト(高速)作動に対すると同じ方 向に目的スプロケットの方にその最終アプローチを行なう。アップ−シフト作動 中、チェーンが小さい目的スプロケットに接近するに従って、累積ロストモーシ ョンが緩められるか、バックラッシュを生ずるようにケーブルの張りが緩められ 、そして最終の目的スプロケットへのケーブルの運動を妨げるベクトルの力は、 ケーブルハウジングに対する横の低いケーブルの力により、小さく、且つ安定し ている。オーバーシフトが使用されるとき、同じ要因が大きなスプロケットへの ダウン・シフトのときにも言えるので、アップ−シフトの方向への最終目的が達 成される。
従って、同じフリースプロケットへのダウン・シフトもアップ−シフト作動も、 チェーンとスプロケットとの同じ正確な整合となる。
アップ・シフト中、各々のフリーホイールスプロケットに対して好都合にもくろ まれている最初の整合はそれによってまた各々のスプロケットへのダウン・シフ トに対しての正しいチェーンの位置づけを行なう。
本出願人のシフト作動器のカム部材74のカム作動面99において変化し、且つ 考慮され、補償されている要因は、[チェーンギャップ(chain gap) J  である。チェーンギャップというのは、特定のフリーホイールスプロケッ トと変速機ガイドプーリー214との間のチェーンの長さのことである。この説 明のため、チェーンギャップはここでは、ガイドプーリー214と、シフト作動 中係合される又は係合されることになっているフリーホイールスプロケットとの 接線方向の接触間のチェーンの長さと定義づけられる。第31図及び第32図を 参照すると、第31図は、フリーホイール541の最小スプロケット258に係 合したチェーン52aを示している。これは最高ギヤ比を表わしている#6スプ ロケツトである。259で示されたチェーンギャップが比較的長いことが判るで あろう。第32図は、フリーホイール54aの最大スプロケット260に係合し たチェーン52aを示しており、そしてチェーンギャップ261が比較的短いこ とが判るであろう。6つのフリーホイールスプロケットに対するチェーンギャッ プは、小さいフリーホイールスプロケットに対する比較的長いギャップから、大 きいフリーホイールスプロケットに対する比較的短いギャップまで連続的に変化 する。
ダウン・シフト中、ガイドプーリー214の同じ横の増分運動が、比較的大きい フリーホイールスプロケットよりもはるかに浅い側面角で比較的小さいフリーホ イールスプロケットにチェーンを接近せしめ、これが、チェーンを引っかける比 較的小さいスプロケットの歯に対しては、比較的大きいスプロケットに対するよ りも難かしくなっている。従って、確実な、早いシフトのために、比較的大きな フリーホイールスプロケットに必要であるよりも大きなオーバーシフトを比較的 小さいフリーホイールスプロケットに対して設けるのが望ましい。比較的小さい スプロケットに対して、これは、スプロケットへのチェーンの接近の急な側面角 を提供するので、スプロケットの歯はより容易にチェーンに引っかかり、そして 早い且つ確実なシフトを行なう。
第33図は、「オーバーシフト(overshift)の意味を例示している。
第33図のA、B、Cの各々は、後部変速機フリーホイール54及びフリーホイ ールスプロケット#6、即ち最小スプロケットから、フリーホイール#5、即ち 次の小さいスプロケットへのダウン・シフト中のガイドプーリー214及びチェ ーン52aと後部変速機フリーホイール54との関係を例示している。ホイール ハブに重なっているフリーホイールハブは概略的に262として例示されている 。フリーホイールスプロケットは、それ等の従来の順序で1から6まで番号が付 けられている。第33A図では、ガイドプーリー214及びチェーン52aは、 #6のフリーホイールスプロケットに作動的に整合されている。ダウン・シフト はスプロケット#6からスプロケット#5に行なわれ、そして第33B図がオー バーシフト増分を例示している。ガイドプーリー214は、このオーバーシフト 位置にチェーン52aを移動し、目的スプロケット#5との整合を実質的に超え るダウン・シフト方向に移動又はオーバーシフトされる。それからガイドプーリ ー214は、第29図に示した変速機戻りスプリング208の作用により移動さ れて目的スプロケット#5と整合するように戻されて、第33C図に示したよう にチェーン52aを目的スプロケット#5と正確に整合に保持する。第33C図 のガイドプーリー214とチェーン52aの最終的な整合位置は、スプロケット #4からスプロケット#5へのアップ・シフトに対する整合位置と同じであり、 目的スプロケットは、累積ロストモーションが解放される、又はバックラッシュ される方向から接近され、そしてケーブルに対するケーブルハウジングの摩擦ベ クトルは同じである。
艮連舞戻りスプリング力変化の補償 第34図は、前記のケーブルシステム178を具体化している変速機システムと 協働するように形造られたカム作動面266ををしている出願人の後部ハンドグ リップシフト作動器66を平らに展開した6位置カム部材264を示している。
最小スプロケット、即ちギヤ位置から、最大スプロケット、即ち最低ギヤ位置ま での連続的カムのくぼんだ谷が、268,270,272,274.276゜2 78で示されている。。これ等の連続的くぼみ間の軸線方向の間隔280は実質 的に同じである、というのはケーブルシステム178では、従来のケーブルシス テムのロストモーションに対しカム面266のいかなる材料の補償も必要としな いからである。
しかし乍ら、最小スプロケット位置268から最大スプロケット位置278への ダウン・シフトは、フリーホイールのスプロケットからスプロケットへのシフト 中、変速機戻りスプリング20Bにかかる荷重を連続的に増加する。戻りスプリ ング荷重のこの漸進的増加を保証するため、最小スプロケットくぼみ268から 最大スプロケットくぼみ278への連続的カム突出部のカム傾斜面281は、漸 進的に増加する機械的利点のため漸進的に平らになっており、それにより連続的 ダウン・シフト増加がハンドグリップシフト作動器66に加える実質的に同じ量 のトルクで行なうことができる。従って、カム作動面266の形状は、連続シフ ト位置間の回転アークが漸進的に増加するようになっており、これ等の連続アー クが282゜284.286.288及び290で示されている。
ダウン・シフト作動(事象) 第35図は、本発明による後部ハンドグリップシフト作動器66で具体化された カム292により制御されるダウン・シフト作動を概略的に例示している。カム 292は、一連のシフト増加を生ずるように形造られている作動面293を有し 、これは確実、且つ繰返し、確実な割出しダウン・シフト作動を生ずる。図示の ように、実際のシフト作動中、カムビン94は、水平な回転方向に静止しており 、そしてカム292によって垂直に軸線方向に可動であり、一方カム292は水 平回転方向に左に可動である。しかし乍ら、それはシフト作動を行なうカム29 2とカムビン94との間の相対回転位置であり、そして図示の便宜上カムは静止 して示されており、そしてカム292に対して連続位置に右に移動しているカム ビン94が示されている。
シフト作動中、カムビン94は、高ギヤ比のくぼみ294から目的の低ギヤ比の くぼみ296の方に移動される、カムビン94は谷294からカム傾斜面298 を上方に登り、下り勾配302を下って谷296に入る。カム作動面293は、 特定的にはシマノのハイバーブリード(hiperglide)後部変速機機構 の最も確実な割出しシフトに形造られており、そして第35図に例示したカム作 動面293の部分は、くぼみ294におけるフリーホイールスプロケット#4か ら、くぼみ296におけるフリーホイールスプロケット#3へのダウン・シフト 作動に寸法を合わされている。カム292に対するカムビン94の連続軸線方向 の位置がカムビン94の中心で示され、モしてl乃至6で示されている。ハンド グリップシフト作動器66の実際の機構では、これ等の6つの位置がカム292 の連続軸線方向の位置を表わす。
シマノのハイバーブリード後部変速機機構58aと本出願人の後部変速機ケーブ ルシステム178との組合せは約0.040インチ(約1.02m■)の累積ロ ストモーションを有しており、そしてカム292は最初に位flから位置2への その運動のとき二〇ロストモーションを引き締める。この後部変速機機構58a は、フリーホイールスプロケット4の中心からフリーホイールスプロケット3ま で0.112インチ(約2.8mm)のシフトスパンを有している。
従って、位置2から位置3へのカム292の次の運動の増分は、変速機機構58 aのこの0.112インチの横のシフト運動を生ずる。
本出願人のテストでは、変速機機構58aの0.058オーバーシフト運動が、 この特定の変速機機構のときスプロケット#4からスプロケット#3に最適の早 い、且つ確実な割出しシフトを生ずることを確認した、従って、カム作動面29 3は、第35図における位置3から位置4に0.058インチ(約1.5mm) のオーバーシフト増分を与えるように形造られる。位置4において、カムの山3 00はカムビン94と軸線方向に整合される。
このシフト作動(事象)が下り勾配302を下り進行するに従って、0.040 インチの引き締めが最初に位置4と5との間のバックラッシュとして解放され、 それから0.058インチのオーバーシフト増分が位置5と6との間で解放され 、位置6は、チェーンがフリースプロケット#3と整合される目的位置である。
第35図に示したシフト作動における重要なファクターは、実質的に0.040 インチの全引き締め(take up)増分のカム下り勾配302のバックラッ シュレリーズである。これは、変速機機構58a及びケーブルシステム178が 同じ状態に実質的に完全に緩められるのを保証し、それ等がアップ・シフト作動 の終わりにあって、同じ目的フリーホイールスプロケットに対してダウン・シフ ト作動でもアップ・シフト作動に対してもチェーンとスプロケットの同じ整合を 保証す累積ロストモーション(本実施例では0.040インチ)プラスソフト増 分(本実施例では0.l112)の引き締め(take up)増分は、本出願 人によれば、各ダウン・シフト作動中のカム部材の軸線方向運動に対する最小限 界であると考えられる。カムのこの最小軸線方向ダウン・シフト運動は、カム突 出部の高さによって最もよく表わされる、これは第35図では、くぼみ294と 山300との間の高さ、又は位置lと位W4との間の高さである。従って、本発 明による最小カム突出部の高さはここでは、変速機及びケーブルシステム(引き 締め)における双方のロストモーションを実質的に考慮するのに十分なカム突出 部の高さ及び元のフリーホイールスプロケットと目的フリーホイールスプロケッ ト(シフト)との間の中心間距離と定義づけられる。
現在好ましいカム突出部の高さは、変速機機構によってダウン・シフト作動のと きチェーンを目的フリーホイールスプロケットを超えて十分な量移動するのに十 分であり、従ってチェーンがアップ・シフト作動のときと同じ方向に目的スプロ ケットに接近することであり、そのようなカム突出部の高さは、第1に、カム突 出部の下り勾配302のバックラッシュを解放するのに十分であり、従って目的 スプロケットの方へのいくらかの逆チェーン運動を可能にする。
そのようなチェーンの反転は観察可能現象である。従来のケーブルシステムでは 、ケーブルハウジングの圧縮及び曲がりは、ダウン・シフトケーブルの連動を妨 げるケーブル張力の摩擦ベクトルが、ケーブル摩擦ベクトルの少ないアップ・シ フトケーブル運動に反転するときのみ、実質的に完全に解放又はバックラッシュ を与えられる。
カム突出部の高さは、変速機システムの累積ロストモーションを増加する摩耗を 考慮するため、これ等の最小、且つ好ましい下部限界を超えるのが好まI7い。
本出願人は、カム突出部が変速機システム178によって、ダブルシフトを生じ 、即ち目的スプロケットを超えて次のスプロケットに飛ばすのに十分な程チェー ンを遠くに横方向に内方に移動させないようにするためのスプロケット#Iへの 最終シフトを除き、各ダウン・シフト作動に対する出願人のカムロープの高さの 最大限度と考える。スプロケット#lに対して、出願人は、変速機機構によって チェーンをスプロケット#lから外すのに十分な程横方向内方に移動せしめない ようにするためのそれぞれのカム突出部の高さの上部限界と考える。出願人は、 これ等がカム突出部の高さの最高限度と考えるが、カム突出部の高さは、変速機 機構によっていかなるダウン・シフト中でも、目的スプロケットの内側で次のフ リーホイールスプロケットに対してチェーンのこすりを生ずるのに十分なチェー ンの横のシフトをさせないのが現在では好ましい。それにも拘わらず、最も確実 な割出しシフトのため、出願人は、各々のカム突出部を、チェーンが次のスプロ ケットにこすることなく出来る限り次のフリーホイールスプロケットに接近する のに十分な高さとするようにした。これ等の最高及び好ましい限界は、観測可能 な現象である。
下記のチャートは、出願人の後部ハンドグリップシフト作動器66及び後部ケー ブルシステム178を利用しているシマノのハイバーブリード後部変速器機構5 8aに対するダウン・シフトデータを提供している。このチャートは実施例とし てのみ記されているのであって、限定ではない。このチャートは、第35図に関 連して今までに説明したような本発明の作動を例示している。第1の欄、「スプ ロケット」は、最初の、目的フリーホイールスプロケットを示し、最小スプロケ ット#7から下方に最大スプロケット#1までのダウン・シフトを列挙している 。第2の欄「引き締め(take up)Jは、変速機及びケーブルシステムの ロストモーションを考慮したときの第35図の位置lから位置5への運動を表わ している。第3欄、「シフト」は、第35図の位置2から位置3へのシフト増分 によって表わされている、最初のスプロケットの中心と目的スプロケットに中心 との間の横の間隔である。第4欄、「オーバーシフト」は、第35図の位置3か ら位置4にカム292によって与えられたオーバーシフト増分を列挙している。
第5欄は「オーバートラベル」を列挙している、これは「引き締め」と「オーバ ーシフト」との合計あるいは最初のスプロケット中心と目的スプロケットの中心 との間の「シフト」間隔よりも大きい軸線方向のカムトラベル量である。第6s はオーバートラベルの量を列挙しており、これは、フリースプロケット6.5, 4.3及び2の方に下方にシフトのときダブルシフトを生じ、そしてスプロケッ トlへの最終ダウン・シフトのときチェーンが外れる。各々のダウン・シフト作 動に必要な引き締め(takeup)flは同じであり、システムにおける同じ 量の累積ロストモーションを示している。シフト増分は、フリーホイールスプロ ケット間隔の変化によって異なるダウン・シフト作動に対して変化する。オーバ ーシフト量は一般的に、主としてチェーンギャップの連続的減少のため、小さい スプロケットから下方に大きいスプロケットの方に減少する。スプロケット2か らスプロケットlへのシフトでは、オーバーシフトは、チェーン外れ(dera iling)のいかなる可能性をも防ぐために小さくされ、そしてその位置にお ける最短のチェーンギャップのとき、比較的小さいオーバーシフト量のみで確実 な割出しシフトが達成される。オーバートラベルとダブルシフトの図を比較する と、小さいスプロケットの領域において、チェーンをダブルシフトに最も接近す るようにカムが形造られていることがわかる。
これは、小さいスプロケットの領域における長いチェーンギャップにもかかわら ず、早い、且つ確実な割出しシフトを生ずるためである。
入faり1J−」    スーL−ト   ドパ−シフト    オーバートラ ベル   !11t’J7 L(take  up)                                       又はfイレイル最初/ 目的 7−6     .040     .106      .074        .114      .1206−5     .040     .10 7      .067       .107      .1105−4      .040     .103      .066       .1 06      .1104−3     .040     .112       .05g        、09g       、1103−2      .040     .126      .058       .09g        、1202−1     .040     .133       .019       .059      .120アップ−シフト 小さいスプロケットへのアップ−シフトは、目的スプロケット上へのチェーンの 正確な心合せのためにオーバーシフトする必要がなく、そして変速機及びケーブ ルシステムのロストモーションの解放は自動的である。それにもかかわらず、出 願人のハンドグリップシフト作動器システムでは、ダウン・シフトのとき、第1 にロストモーションの引き締め、次にシフト増分運動、そして最後にオーバーシ フトの増分を行なう、小さいスプロケットの方に再びシフトするため、シフト作 動器の運動がそのダウン・シフト位置から逆にされるとき、カムの山を越えるた め、下り勾配302を登り、ダウン・シフト後桟されたロストモーションの引き 締めを行ない、プラス、次の下のカムくぼみがカムピンの方に移動するとき、カ ム傾斜面がカムビンの下に摺動する前に、オーバーシフト量の引き締めを行なう 。このアップ・シフト作動が第36図に例示されており、これはカム292の運 動が反対の回転方向であることを除いて第35図と同じである。便宜上、カム作 動面293に対して移動しているときのカムビン94を参照すると、ビン94は 高いくぼみ296においてスタートし、それから下り勾配302を登り、山30 0を越えて、それからカム傾斜面298を下り、そして目的の高ギア比のくぼみ 294に入る。カム作動面293に対するビン94の連続する位置が番号I乃至 6によって示されている。#Iの最初の位置では、ピン94は高いくぼみ、即ち 低ギヤ比のくぼみ296内にある。ピン94に対する右へのカム292の最初の 増分運動が、前のダウン・シフト又はアップ・シフト作動後に緩み又はバックラ ッシュして残された累積ロストモーションを引き締める。実施例では、この引き 締め(take up)は約0.040インチである。次に、下り勾配302が 、くぼみ294からくぼみ296までダウン・シフトに対してプログラムしたオ ーバーシフト量を引き締める、それは実施例では0.058インチ(約1.5@ m)である。これは点2から点3までの運動であり、点3は山300におけるビ ン94の位置を表わしている。それからカムビン94は、カム傾斜面298を下 り、そして下り勾配32における引き締めは、最初に位置3と4との間のバック ラッシュとして解放される、これは実施例では約0.040インチである。それ からオーバーシフトが点4と点5との間で解放される、これは0.058インチ である。最後に、小さいフリーホイールスプロケットへのアップ・シフトが点5 と点6との間で行なわれ、これは実施例では0.112インチ(約2.8−m) である。
アンダーカットカム 第4図乃至第1O図に示した本出願人のカム部材74は、実質的に360°以下 、例えば約325°のようなアークを占めるため、その作動面99に対して十分 な円形の広さを有しており、作動面の低ギヤ端にストップ突起117のため残さ れた空間があり、約7ギヤ比のカム位置まであり、カム傾斜面はダウン・シフト を容易にするため十分なだらかである。しかし乍ら、約7のギヤ比位置以上では 、カム傾斜面はシフトを行なうのに必要な軸線方向の変位に適応するため残念乍 ら急にしなければならない、そしてその結果生じた機械的利点の損失が、ダウン ・シフトに回す労力を望ましくない程大きくする。第37図は、全体的に304 で示した変更した、アンダーカット形式のシリンダー状カムを例示しており、こ れは8つのシフト位置を有しており、一方間時に8つのスプロケットフリーホイ ールに容易にシフトするためのなだらかなカム傾斜面を有している広い作動面3 06を有している。最小スプロケットに対する最高ギヤ比くぼみが308で示さ れており、そして第37図の立面図では、それがシリンダー状カム部材304の 前部に見られる。低ギヤ比、即ち大きなスプロケット位置の方に作動面306を 横切って、それぞれ第2及び第3のくぼみ310及び312があり、これ等は双 方とも第37図に示されたようにカム部材304の前部から見える。しかし乍ら 、第4のくぼみ314は、第37図に示したようにカム部材304の背面にある が、カム部材304のアンダーカット領域316を通り見える、このアンダーカ ット領域316はカム作動面306と螺旋エツジとの間に規定された細長い、全 体的に螺旋形のスロットであり、このスロットはカムビンの寸法厚さに適合する のに十分な軸線方向の寸法を存している。次の2つの連続するくぼみ318及び 319は、カム部材304の背後にあるが、アンダーカット領域316を通り見 えない、従って点線で示されている。
最低の2つのギヤに対する最後の2つのくぼみ320及び322は、第37図に 示したように再びカム部材304の前部にある。
3チ工−ンホイール群を存する前部変速機の微調整くぼみ第14図及び第15図 では、2チ工−ンホイール前部変速機群の2つの一次くぼみと、クロスオーバー ライディング(riding)を妨げるため一次くぼみの各々の外側の二次微調 整くぼみとを有しているカム136が示された。第38図は、第15図と類似の 図であって、小、中、大直径の3つのチェーンホイールで具体化している前部変 速機システムのチェーンホイール間のチェーンをシフトするため作動し、小及び 大直径チェーンホイールに関連した微調整二次くぼみを有しているカム324を 示している。前部変速機群の3つのチェーンホイールでは、小さい及び大きいチ ェーンホイールは、2チ工−ンホイール群におけるよりも更に間隔をへだてられ ていてもよいので、第15図に関連して説明したクロスオーバー問題は、3チ工 −ンホイール群に対してより厳しい。
カム324のカム面326は、それぞれの小、中、大のチェーンホイールに対す る3つの一次くぼみ328,330及び332を有している。チェーンが小さい 一エンホイール上に係合されるとき、交差するチェーンのこすり(cross− over chain rasp)を防ぐため、ピン94が二次微調整くぼみ3 34に係合され、これが前部変速機ケージを中間チェーンホイールくぼみ330 の方に移動せしめ、それにより交差したチェーンに乗っているとき変速機ケージ 上のチェーンのこすりを防止又は最小にする。同様に、微調整二次くぼみ336 が大きいチェーンホイールくぼみ332の外側に設けられており、そしてくぼみ 336内のカムビン94の係合が、変速機ケージを中間チェーンくぼみ330の 位置の方に移動して、交差したチェーンに乗っているとき変速機ケージに対する チェーンのこすりを防止又は最小にする。
前部変速機 第39図及び第42図乃至第44図は、第1図に全体的に示した前部変速機機構 56aの構成の詳細を例示している。平行四辺形が全体的に338で示されてお り、そして第39図で最もよく判る。
平行四辺形338の固定部材は、クランプ342によってシートチューブ20a にクランプされている支持体340である。変速機ケ−ジは全体的に344で示 されており、そしてそれぞれ外部及び内部ケージプレート34G及び348とよ り成っており、これ等は第39図に見られる」二部ブリッジ部材350によって 接続されており、そして下部ブリッジ部材351は第42図、第43図及び第4 4図に見える。外部の上部平行四辺形リンク352は、その端部において支持体 340及びケージ344に、それぞれのピボットビン354及び356によって 、旋回可能に接続されている。内部の、下部平行四辺形リンク358もまたその 端部において支持体340及びケージ344に旋回可能に接続されている。ケー ジ接続ビンは360で示されているが、支持体接続ビンは図示のように支持体の 一部分の陰にかくされている。
第39図及び第42図で最もよく判る螺旋スプリング362は、リンク354の 外部ピボットビン360の周りに係合されており、そして平行四辺形338をバ イアスするように、従ってケージ344をフレーム部材20aの方に内方に及び 小さいチェーンホイールの方に内方にバイアスするように、リンク354及びケ ージ344を押している。スプリング362はスプリングハウジング364によ ってカバーされている。
作動器アーム366は上方の外部リンク352の延長部分としてフレームの方に 上方且つ内方に延びている。前部変速機ケーブル176は、その自由端の近くを 作動器アーム366上のケーブルクランプ368によって作動器アーム366に 取付けられている。
前部変速機機構56aは、ケーブル176を介して前部ハンドグリップシフト作 動器62によって制御される。後部変速機システムに関して前に論述したロスト モーションの要因は、前部変速機システムでは機構の簡単さとケーブルの短かさ によって最小にされる。
それにも拘わらず、ロストモーションの要因は、後部変速機システム及び関連す るハンドグリップシフト作動器に関して詳細に論述したと同じ方法でカム突出部 の高さで考慮されている。
第40図は、自転車の乗り手が「平行(parallel) Jで乗っていると きチェーン52aの位置を概略的に例示している。チェーンホイール群50aは 、大きなチェーンホイール370と、小さいチェーンホイール372との2つの チェーンホイールを存している。後部チェーンホイール54aは1乃至6の番号 を付けたスプロケットを含んでいる6−スプロケット群である。第40図におい て、チェーンケージ344は大きなチェーンホイール370と長手方向に整合さ れており、且つまた実質的にフリーホイールスプロケット#5と整合されている 。チェーンが大きなチェーンホイール370上に係合されているときの標準の平 行乗りでは、後部変速機機構は、単に、番号6.5及び4の3つの小さいフリー ホイールスプロケット間にチェーン52aをシフトするために作動される、そし てこれ等の3つのフリーホイールスプロケットのどれとも、チェーン52aは十 分ケージ344と整合を保って、外部又は内部ケージプレート346及び348 のいづれに対してもこすりを防止している。同様に、ケージ344が小さいチェ ーンホイール372に整合されている標準平行乗りでは、後部変速機は単に番号 1.2及び3の3つの大きなフリーホイールスプロケットの1つにチェーンを位 置づけするため作動され、そしてチェーンのこすりは防止される。
第41図は、交差乗り状態を例示している、これではチェーン52aは大きいチ ェーンホイール370に係合されており、しかも後部変速機は番号1.2又は3 の3つの大きなフリーホイールスプロケットの1つにチェーンを位置づけするた め作動される。これは、望ましくない広いチェーンケージ344が設けられなけ れば、内部ケージプレート348に対してチェーンのこすりを生じる。そのよう に大きなチェーンケージは、交差乗りに適応するため一般に行なわれているが、 容品にチェーンが外れる。なお第41図を参照すると、チェーンが小さいチェー ンホイール372上に位置づけされていて、そして3つの小さいフリーホイール スプロケット4.5又は6の1つに位置づけされていれば、逆の交差状態が生じ 、これではチェーンは外部ケージプレート346に対してこすられる。
第42図は第40図の平行乗り状態を示しており、これではチェーン52aは大 きいチェーンホイール370に係合されており、そしてチェーンは一般的にケー ジ344によって心合せされている。
第43図は第41図の交差状態を示しており、チェーンは前部において大きいチ ェーン370に係合しており、そして後部において3つの大きなフリーホイール スプロケット1.2又は3の1つに係合されている。チェーンがチェーンケージ 344の前部において内部ケージプレート348に対してこすっているのが判る 。第44図は、微調整が第14図及び第15図に示したカム136により行われ た後、再びチェーンケージ344内に正しく整合されたチェーン521を示して おり、カムは、第43図の結果を生ずるカム136内のくぼみ142のような位 置から、第44図に見られるように、チェーンをケージ344と整合させる微調 整くぼみ152に移動される。
内側ハンドグリップシフト作動器 第45図乃至第50図は、本発明による他のハンドグリップシフト作動器を例示 しており、これはハンドルバ一端部の内側、好ましくは従来のハンドグリップの すぐ内側に配置されている。本発明のこの形式は、マウンテンパイクの乗り手違 が、最もよい制御のためにハンドルパーの端に固定したハンドグリップを好むの で、「マウンテンパイク」に特に適している。
第45図は、全体的に370で示したマウンテンパイクの前部端部分を例示して おり、これは僅かに後方に曲がっている広がったハンドルパー372を有してい る。それぞれ従来の左右のグリップ374及び376は、ハンドルパー372の 端に位置づけされている。
前部ハンドグリップシフト作動器378は、左のグリップ374のすぐ内側にハ ンドルパー372上に係合されており、そして後部ハンドグリップシフト作動器 380は右のハンドグリップ376のすぐ内側にハンドルパー372上に係合さ れている。
前部変速機ケーブルシステムは全体的に382で示されており、そして前部制御 ケーブル384と、ケーブルハウジング又はケーシング386とを含んでいる。
マウンテンパイク370の前部ケーブルシステム382は、好ましくは第20図 に示した自転車10aに使用されているのと同じシステムであり、ケーブルハウ ジング386は第24図に示したような調整円筒装置で終わっており、ケーブル 384はメインダウンチューブ388に沿って下方に延びており、そして第22 図及び第23図に示したように底部ブラケットの下に乗っており、そして第25 図及び第26図に示したような実質的に無圧縮のケーブルハウジングを有してい る。
後部変速機ケーブルシステムは全体的に390で示されており、そして後部制御 ケーブル392と、第20図及び第21図に見られるような、前方ケーブルハウ ジング又はケーシング394と、後方ケーブルハウジング(図示せず)とを含ん でいる。後部ケーブルシステム390は好ましくは第20図乃至第26図に示さ れており、且つこれ等の図に関連して詳述した後部ケーブルシステム178と同 じである。
第46図乃至第50図は前部ハンドグリップシフト作動器378の構成の詳細を 例示している。作動器378は、シリンダー状の外面400を有している細長い 内部部分398と、半径方向に拡大した外部カラ一部分402とを具備する管状 の支持体396を有している。内部部分398は、カラ一部分402からハンド ルバ一端の方向に延びている。カラ一部分402はシリンダー状の外面404を 存し、これは支持体内部部分398のシリンダー状外面400と同軸である。シ リンダー状の穴406は、支持体396の長さを通り延びており、且つシリンダ ー状の外面400及び404から横にオフセットした、又はそれ等に対して偏心 したその軸線を有していて、カム作動機構を入れ、且つケーブルハウジング端を 収容し、一方向時にシフト作動器378の最小直径寸法を維持するため、支持体 396の比較的厚い側部を提供している。
軸線方向に向いたカムフォロワースロット408が内部ボディ部分398の外側 に設けられていて、内部部分398の長さに亘って延びている。支持体396は ハンドルパー372上に係合しており、そして第46図に示したセットスクリュ ー410によってハンドル/(−372に対して固定位置にロックされている。
シリンダー状のカム部材412は、全体的にシリンダー状のハウジング414内 に取付けられており、第47図及び第50図に示した環状アレイのビン416に よってハウジング414にロックされている。カム部材412は、ボディカラ一 部分402に対して回転可能に座している環状の内側端部418と、その外側端 に形成された全体的に螺旋状のカム作動面420とを有している。前部変速機′ 機構と協働するように形造られているカム作動面420は、第13図、第15図 及び第38図に示した断面のいづれかに類似の断面を有していればよい。
後部ハンドグリップシフト作動器380は、後部変速機システムと協働するよう になっているカム面の形状を除き、前部作動器378と同じ方法で構成される。
後部シフト作動器380のカム部材は、今までに詳述した特徴を具体化しており 、そして第8図、第19図、第34図又は第35図に例示した断面のどれかと類 似の断面を有していればよい。
シリンダー状ハウジング414は、その外側端に、ボディ内部部分398の外側 端に一致している半径方向、内方に向いたフランジ422を有していて、シフト 作動器378の機構内へのごみ及びほこりが入るのを防ぐ障壁を提供している。
作動器378の内側端において、ハウジング414はボディカラ一部分402に オーバーラツプしていて、同様に作動器機構内へのごみ及びほこりの入るのを防 ぐ障壁を提供している。
カムフォロワープレート424は、フォロワースロット408内に全体的に軸線 方向に乗っており、そ1.てそれにしつかり固定された、半径方向外方に向いた フォロワービン426を存している。カムフォロワービン426は、第47図、 第48図及び第49図から明らかなように、カム作動面420に対して乗ってい て、カム面420の形状に追従する。鉛で作られている金属ビード428が、前 部制御ケーブル384の端に鋳型されており、そしてカムフォロワープレート4 27の相補的へこみ430内に座している。ケーブルハウジング366の端にク リンプされたフェルール432がボディ396のカラ一部分402内のへこみ4 34内に座していて、シフト作動器378とのケーブル接続を完成している。
ハンドグリップシフト作動器358及び360は、それぞれのシフト作動器62 及び66に対して今までに詳述したと同じ方法でそれぞれの前部及び後部変速機 システムと協働し、そしてすべての同じ利点を有している。
本出願人のハンドグリップ作動器は好ましくは、螺旋に沿ってくぼみ及び山を有 している全体的に螺旋状の形状であるカム作動面で具体化しているけれども、螺 旋上に位置づけされているくぼみ及び山のない他の形状が提供されてもよいと理 解されるべきである。例えば、くぼみ及び山を有するカム作動面が、全体的に円 形であって、カム部材を前進及び後退するリードスクリューを有するもの、ある いは前進及び後退機能を行なう簡単な螺旋状カム勾配を有している別々のカムを 有するものでもよい。
本発明は、最も実用的であり、且つ好ましい実施例であると思われるものについ て本願に図示し、説明したが、本発明の範囲内でそれから逸脱が行なわれること ができ、従って本発明は本願に開示した詳細に限定されるものではなく、添付し た請求の範囲の全範囲を含むと理解されるべきである。
第12図            第14図第13図             第15図第22図              第23図!lθ 第38図 第49図 手続補正書防式) %式% 2、発明の名称 自転車ギヤシフティング方法及び装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称 スラム コーポレーション 4、代理人 〒104 東京都中央区明石町1番29号 液済会ビル平成3年3月12日 6、補正の対象 (1)特許法第184条の5第1項の規定による書面の

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.自転車変速機ギヤシフティングシステムにおいて、戻りスプリング手段を有 し、自転車の後部車輪と作動的に関連している変速機シフティング手段と: 全体的にハンドルバーと同軸に、自転車ハンドルバーに回転可能に取付けたハン ドグリップシフト作動器カム手段と:前記カム手段に作動的に関連した1方の端 と、前記変速機シフティング手段に作動的に接続した他端とを有し、前記戻りス プリング手段により前記変速機シフティング手段の方にバイアスされている制御 ケーブル手段とを具備し、 1方向への前記カム手段の回転運動が、前記カム手段によって前記スプリング手 段のバイアス力に抗して前記ケーブル手段を引張り、前記シフティング手段のダ ウン・シフトを行ない、そして反対方向への前記カム手段の回転が、前記ケーブ ル手段を前記スプリング手段のバイアス力の方向に解放し、前記シフティング手 段のアップ・シフトを行なうように前記カム手段が形造られていることを特徴と する自転車変速機ギヤシフティングシステム。 2.前記カム手段が、ハンドルパーの端の近くにハンドルバーの外側上に係合さ れている請求の範囲1に記載の自転車変速機ギヤシフティングシステム。 3.前記カム手段が、ハンドルバー端の実質的に内側にハンドルバーの外側上に 係合されている請求項1に記載の自転車変速機ギヤシフティングシステム。 4.前記カム手段が、前記変速機シフティング手段のダウン・シフト方向のとき 、前記戻りスプリング手段の増加する力を実質的に補償するように形造られてい る請求の範囲1に記載の自転車変速機ギヤシフティングシステム。 5.前記カム手段が、前記変速機シフティング手段及び前記ケーブル手段のロス トモーションを実質的に補償するように形造られている請求項1に記載の自転車 変速機ギヤシフティングシステム。 6.前記ケーブル手段が、実質的に無圧縮であるハウジング手段を含み、それに より前記ケーブル手段内のロストモーションを少なくし、且つ実質的に予測可能 にする請求項5に記載の自転車変速機ギヤシフティングシステム。 7.前記変速機シフティング手段が後部変速シフティング手段であり、そして前 記ケーブル手段が、前記カム手段の近くに第1の比較的短いケーブルハウジング 部分と、前記変速機シフティング手段の近くに第2の比較的短いケーブルハウジ ング部分とを具備し、前記ケーブル手段の比較的長いハウジングに入っていない 長さが、前記第1及び第2のケーブルハウジングの間に延びている請求項5に記 載の自転車変速機ギヤシフティングシステム。 8.前記変速機シフティング手段が、前部変速機シフティング手段であり、そし て前記ケーブル手段が、前記カム手段の近くに比較的短いケーブルハウジング部 分を具備し、比較的長いハウジングに入っていない前記ケーブル手段の長さが、 前記ケーブルハウジング部分と前記変速機シフティング手段との間に延びている 請求項5に記載の自転車変速機ギヤシフティングシステム。 9.前記カム手段が、前記変速機シフティング手段のチェーンギャッブ変化を実 質的に補償するように形造られている請求項1に記載の自転車変速機ギヤシフテ ィングシステム。 10.前記変速機シフティング手段が後部変速機シフティング手段であり、そし てチェーンが、アップ・シフト作動におけると同じ方向に目的スブロケットに接 近するようにダウン・シフト作動において前記変速機シフティング手段の目的フ リーホイールスブロケットを超えて十分な量、自転車チェーンを前記変速機シフ ティング手段が移動せしめるように、前記カム手段が形造られている請求項1に 記載の自転車変速機ギヤシフティングシステム。 11.前記目的スブロケットを超える自転車チェーンの前記運動が、ダブルシフ トを生ずるには不十分であるように前記カム手段が形造られている請求項10に 記載の自転車変速機ギヤシフティングシステム。 12.前記目的スブロケットが最大フリーホイールスブロケットであり、そして 前記目的スブロケットを超える自転車チェーンの運動が、前記目的スブロケット からチェーンを外させるのには不十分であるように、前記カム手段が形造られて いる請求項10に記載の自転車変速機ギヤシフティングシステム。 13.前記目的スブロケットを超える自転車チェーンの前記連動が、前記目的ス ブロケットを超えて次のスブロケットに対しチェーンをこすらせるのに不十分で あるように、前記カム手段が形造られている請求項10に記載の自転車変速機ギ ヤシフティングシステム。 14.前記変速機シフティング手段が前部変速機シフティング手段であり、そし て平行乗り中に、前記変速機シフティング手段が自転車チェーンをそれぞれ第1 及び第2の変速機チェーンホイールに実質的に整合せしめる第1及び第2の位置 と、前記変速機シフティング手段が、交差乗り中、チェーンを前記チェーンホイ ールの1方と整合せしめる第3の位置とを有するように、前記カム手段が形造ら れている請求項1に記載の自転車変速機ギヤシフティングシステム。 15.前記変速機シフティング手段が、交差乗り中に、チェーンを他方の前記チ ェーンホイールに実質的に整合せしめる第4の位置を有するように前記カム手段 が形造られている請求項14に記載の自転車変速機ギヤシフティングシステム。 16.後部変速機シフティング機構と、シフト作動器と、前記作動器を前記シフ ティング機構に作動的に接続している制御ケーブル手段とを有している自転車変 速機ギヤシフティングシステムにおいて、比較的小さい初めのフリーホイールス ブロケットから比較的大きい目的フリーホイールスブロケットにダウン・シフト 作動を行なう方法が、 最初に、前記変速器機構及び前記ケーブル手段内の実質的にすべての累積ロスト モーションを引き締めるのに十分な量だけ前記シフト作動器を動かし、 それから、自転車チェーンを少くとも実質的に、前記初めのスブロケットと目的 スブロケットの中心間の距離だけ移動するように前記シフト作動器を更にそれ以 上の量動かすことを含むことを特徴とする方法。 17,前記累積ロストモーションを最小にすること、実質的に無圧縮であるハウ ジング手段を前記ケーブル手段に設けることによって前記ロストモーションをよ り予測可能にすることとを含む請求項16に記載の方法。 18.比較的短いケーブルハウジング手段と、ハウジングに入れられていない比 較的長いケーブル部分とを前記ケーブル手段に設けることによって、前記累積ロ ストモーションを更に最小にすることを含む請求項17に記載の方法。 19.前記変速機シフティング手段のチェーンギャップ変化を実質的に補償する のに十分な量だけ前記シフト作動器を動かすことを含む請求項16に記載の方法 。 20.自転車チェーンを初めに前記目的スブロケットを超えて移動するのに十分 な量だけ前記シフト作動器を最初動かすこと、それからチェーンを前記目的スブ ロケットと実質的に整合するように戻すため前記シフト作動器を戻すこととを含 み、それによりチェーンが、アップ・シフト作動におけると同じ方向に目的スブ ロケットに接近する請求項16に記載の方法。 21.自転車チェーンが、ダブルシフトを生ずるのに十分な量だげ前記目的スブ ロケットを超えて動かされない請求項20に記載の方法。 22.前記目的スブロケットが最大のフリーホイールスブロケットであり、そし て自転車チェーンが、前記目的スブロケットからチェーン外させるのに十分な量 だけ前記目的チェーンを超えて動かされない請求項20に記載の方法。 23.自転車チェーンが、前記目的スブロケットを超えて次のスブロケットとチ ェーンがこすり合うのに十分な量だけ前記目的スブロケットを超えて動かされな い請求項20に記載の方法。 24.前記シフト作動器が、全体的にハンドルバーと同軸に自転車ハンドルバー に回転可能に取付けたカム手段を含む請求項16に記載の方法。 25.チェーンケージを有している前部変速機シフティング機構と、シフト作動 器と、前記作動器を前記シフティング機構に作動的に接続している制御ケーブル 手段とを有している自転車変速機ギヤシフティングシステムにおいて、交差乗り 中にチェーン不整合を補償する方法が、 最初に、平行乗り中に前部変速機チェーンホイールの1つに自転車チェーンを実 質的に整合するのに十分な量だけ前記作動器を動かすこと、 次に、交差乗りを補償し、且つ前記ケージとチェーンがこすり合うのを最小にす るため前記チェーンホイールの他方の方にチェーンを動かすため前記作動器を更 にそれ以上の量動かすこと、とを含むことを特徴とする方法。 26.前記シフト作動器が、ハンドルバーと全体的に同軸に自転車ハンドルバー に回転可能に取付けたカム手段を含む請求項25に記載の方法。
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