JPS5967189A

JPS5967189A - 自転車用フロントチエンギヤ装置

Info

Publication number: JPS5967189A
Application number: JP17782882A
Authority: JP
Inventors: 正士長野
Original assignee: Shimano Industrial Co Ltd
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 1982-10-09
Filing date: 1982-10-09
Publication date: 1984-04-16
Also published as: JPS6243908B2

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】本発明は自転車用フロントチエンギヤ装置、詳しくは、
クランクと歯数の異なる複数のチェンギャとから成り、
これらチェンギャを、異なるギヤ径をもった楕円形に近
い非円形とした自転車用フロントチエンギヤ装置に関す
る。

本願発明者は、先に、フロントチエンギヤ装置における
チェンギャを楕円形又は楕円形に近い非円形として、前
記ギヤを、クランクの回転操作において、最大トルクが
得られる位置ではギヤ径が最小又は最小近くとなり、最
小トルクしか得られない位置では、ギヤ径か最大又は最
大近くとなるように、前記クランクに組合わせ、最大ト
ルクが得られる領域ではギヤ径を小さくしてペダリング
の周速を増大し、前記領域にあける足の動きがもつパタ
ーンにマツチさせると共に、最小トルクしか得られない
領域では、ギヤ径を大きくしてペダリングの周速を遅（
し、前記領域における足の動きがもつパターンにマツチ
させて、ペダリング１周期における仕事量に対する筋出
方量（エネルギー消費Ｎ）を減少し、運転者に与える肉
体的な負担を軽減できながら、ぎくしゃく感のない円滑
なペダリングを可能にしたものを提案した。（特願昭５
７−９４３９６号）本発明は、先に提案した発明を、歯数の異なる複数のチ
ェンギャを備えた多数のフロントチエンギヤ装置に適用
したもので、前記各チェンギャの使用条件の相違に対応
し、これら各チェンギャを最適に用いることのできるフ
ロントチエンギヤ装置を提供しようとするものである。

即ち、本発明は、多段のフロントチエンギヤ装置におい
て、小径側ギヤは、例えば登り坂や悪路など速度が遅く
、トルクが要求される場合に用いられ、逆に大径側ギヤ
は、平地や下り坂など速度が早（、パワーが要求される
場合に用いられていること、そして、ドロップハンドル
の自転車に適用される場合、ｎ汀記小径側ギヤを用いて
運転する際には直立に近い姿勢となり、前記大径側ギヤ
を用いて運転する際には、前傾姿勢となることが多いこ
とに着目し、前記各チェンギャの使用条件の相違に対応
して、これら各チェンギャがそれぞれ最適に用いられる
ようにしたもので、歯数の少ない小径側ギヤの最大ギヤ
径部分を、歯数の多い大径側ギヤの最大ギヤ径部分に対
し、前記クランクの前進回転方向前方に変位させたこと
を特徴とするものである。

更に詳記すると、前記小径側チェンギャを用いるときの
直立姿勢では、クランクの回転操作、即ちペダリングに
おいて、クランク上死点を癌〜：ときの上半身と脚の成
す角度は、大径側チェンギャを用いるときの前傾姿勢に
比べて太き（、そのため足のトルク即ち筋肉の収縮・伸
長による関節の動きで出力する関節トルクは、直立姿勢
で運転している場合の方が早く最大となり、前傾姿勢で
運転している場合、直立姿勢で運転する場合に比較して
足のトルクが最大となる位置が遅れるのであって、前記
各チェンギャでは、足のトルクが最大となる位相がその
前進回転方向にずれることに着目し、歯数の少ない小径
側ギヤの最大ギヤ径部分を、歯数の多い大径側ギヤの最
大ギヤ径部分に対し、クランクの前進回転方向前方に、
前記位相ずれに相当する角度、主として５°〜１５°好
ましくは１０°変位させたのでアル。

尚、前記各チェンギャにおける最大ギヤ径部分と最小ギ
ヤ径部分との長さ比は、１．０６〜１．２０とするので
あるが、大径側チェンギャと小径側チェンギャとの前記
最大・最小ギヤ径部分の長さ比を変え、大径側チェンギ
ャでは１．０６とし、小径側チェンギャでは１．０９と
するのが好ましい。

これは、前記各チェンギャにおける常用回転数が異なり
、一般に、小径側チェンギャは６０〜８０　ｒｐｍ　、
大径側チェンギャは７０〜９０　ｒｐｍで常用されてお
り、そして、仕事率が同じであれば、回転数が小さい低
速では最大トルクが太き（、回転数が大きい高速では最
大トルクが小さくなり、しかもクランクの上下死点近く
でのトルクは０に近くなるので、最大・最小のトルク比
は、小径側ギヤの方が大きく、大径側ギヤの方が小さく
なることから、これら各チェンギャを用いるときのトル
クの出方に合わせて、前記した長さの比を変化させた方
が関節に動きを与える筋力を効率よく取り出して、運転
者の肉体的な負担を軽減できるのである。

次に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

図面に示したものは、クランク軸（図示せず）と１対の
クランクアーム（１１）、（１２）とをもつクランク（
１）と、歯数の異なる２枚のチエンギヤ（２）、（３）
とから成るもので、前記チェンギャ（２）、（ろ）を、
長軸（ＸＩ）、（ん）及び短軸（Ｙｌ）ｔ（Ｙｌ）をも
ち、異なるギヤ径を形成した楕円形とし、前記クランク
アーム（１１）、（１２）の回転操作即ちペダリングに
おいて、足のトルクが最大のとき、つまり、前記クラン
クアーム（１１）又は（１２）が上死点を越えて最大ト
ルクが得られる領域（ろＯ０〜１２０°）に位置すると
き、前記チェンギャ（２）、（３）のギヤ径かはゾ最小
となり、前記領域での角速度を早くできるようにすると
共に、足のトルクが最小のとき、つまり、前記クランク
アーム（１１）又は（１２）が上死点近くに位置し７、
小さなトルりしか得られない領域にあるときには、前記
チェンギャ（２）、（３）のギヤ径かはゾ最大となり、
前記領域での角速度を遅くなるように、前記チェンギャ
（２）、（３）をクランク（１）に装着し、しかも、前
記小径側チェンギャ（２）の最大ギヤ径部分、即ち長軸
（Ｘ、）を大径側チェンギャ（６）の最大ギヤ径部分、
即ち長軸（−）に対し、前記クランク（１）の前進回転
方向前方に１０゜変位させたものである。

更に詳記すると、前記ペダリングにおける足のトルクは
、第２図実線及び鎖線に示したごと（変化する。

即ち、小径側ギヤ（２）を用いて直立姿勢で運転する場
合は、第２図実線のごとく変化し、第２図鎖線で示した
ように、大径側ギヤ（３）を用いて前傾裟勢で運転する
場合に比、較して、足のトルクが最大となる位相が、前
記クランク（１）の前進回転方向前方に５〜１５°通常
は１０°ずれることになる。

従って、前記大径側ギヤ（３）の長軸（ｘ２）を、前記
クランクアーム（１１）、（１２）に対し、その前進回
転方向前方に、所定角度（ｅ２）例えば５°回転した位
置に装着した場合、前記小径側ギヤ（２）の長軸（Ｘ、
）は、第１図のごとく、前記クランクアーム（１１）、
（１２）に対し、その前進回転方向前方に前記角度（θ
２）に位相のずれ角を加算した所定角度（θ１）例えば
１０°−２０゜回転した位置、好ましくは１５°回転し
た位置に装着するのである。

しかして、前記各チェンギャ（２）、（３）は、第２図
及び第３図から明らかな通り、その何れが用いられる場
合でも、最大トルクが得られる領域ではギヤ径をはゾ最
小としてペダリングの角速度を早（でき、足の動きがも
つ速度パターンにマツチさせられ、その仕事率を向上で
きるのであり、また小さなトルクしか得られない領域で
は、ギヤ径をはゾ最大きして、ペダリングの角速度を遅
くし、もともと出力が出ないのに速度を早くすることに
よる筋肉への負担を少なくし、運転者に与える肉体的な
負担を少なくできるのである。尚、第６図において実線
は小径側チェンギャ（２）の、また鎖線は大径側チェン
ギャ（３）の回転角に対するギヤ径の変化を示している
。

又、以上の如く構成する前記各チェンギャ（２）、（ろ
）の最大ギヤ径部分（ｘ＋　）ｙ　（Ｘｘ　）と最小ギ
ヤ径部分（Ｙ、　）　−（Ｙｗ　）との長さ、即ち長軸
と短軸との比は１．０６〜１．２０　：　１とするので
あるが、前記各チェンギャ（２）、（３）の常用回転数
は異なり、例えば大径側チェンギャ（６）においては、
通常７０〜９０　ｒｐｍであるのに対し小径側チェンギ
ャ（２）においては通常６０〜８Ｑ　ｒｐｍであり、ま
た、上下死点近くのトルクはＯに近くなるため、最大・
最小トルクの比は、同じ仕事率においては早い回転数で
用いられる大径側チェンギャ（５）の方が遅い回転数で
用いられる小径側チェンギャ（２）に比較して小さくな
ることから、前記小径側ギヤ（２）における長短軸比（
Ｘｌ：Ｙｌ）は、大径側ギヤ（ろ）における長短軸比（
Ｘ、：Ｙ、）より大きくするのが好ましい。具体的には
、前記小径側チェンギャ（２）の長短軸比（Ｘ、：Ｙ、
）ハ１．０９：　１．！：し、大径側チェンキャ（３）
の長短軸比’（Ｘｔ　’　Ｙｗ　）は１．ｏ６：ｉとす
るのが好ましい。

斯くすることにより、筋力を効率Ｊ：り取り出すことが
でき、運転者の肉体的負担を少なくできるのである。

以上説明した実施例のチェンギャ（２）、（’６）は、
互に直交する長軸と短軸とをもち、これら長軸及び短軸
を中心とする線対称の異なるギヤ径を形成した楕円形を
用いたが、楕円形でなくともよいのであって、楕円形に
近い非円形であればよい。又、前記チェンギャ（２）、
（３）は２枚としたが６枚以上でも同様に構成できる。

以上の如く本発明は、複数のチェンギャを備えたフロン
トチエンギヤ装置において、前記各チェンギャをそれぞ
れ楕円形に近い非円形として、大きなトルクが得られる
領域では角速度を早くし、小さなトルクが得られない領
域では角速度を遅くなるごとくクランクに装着したから
、ペダリングにおいて仕事率を向上でき、足の動きがも
つ速度パターンにマツチしたペダリングが可能となるの
であって、運転者に与える負担を軽減し、きくしやく感
のないペダリングが行なえるのである。

その上、複数用いる前記チェンギャのうち、小径側チェ
ンギャの最大ギヤ径部分を、大径側チェンギャの最大ギ
ヤ径部分に対し、クランクの前進回転方向前方に変位さ
せたのであるから、前記各ギヤを用いるときの使用条件
が異なっても、これら各ギヤを、これら各ギヤがもつ特
性を有効に利用した用い方ができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す１部省略側面図、第２図
はクランクアームの回転角と足のトルりとの関係を示す
説明図、第３図はチェンギャの回転角とギヤ径との関係
を示す説明図である。（１）・・・クランク（１１）、（１２）・・・クランクアーム（２）・・・
小径側チェンギャ（ろ）・・・大径側チェンギャ代理人　弁理士　津　１）直　久

Claims

【特許請求の範囲】（１）　　クランクと、歯数の異なる複数のチェンギャ
とから成る自転車用フロントチエンギヤ装置であって、
前記各チェンギャを、異なるギヤ径をもった楕円形に近
い非円形とし、前記クランクの回転操作において、足の
トルクが最大のとき、前記チェンギャのギヤ径かはゾ最
小となり、足のトルクが最小のとき、前記ギヤ径かはゾ
最大となるごとく、前記各チェンギャをクランクに装着
すると共に、歯数の少ない小径側ギヤの最大ギヤ径部分
を、歯数の多い大径側ギヤの最大ギヤ径部分に対し、前
記クランクの前進回転方向前方に変位させたことを特徴
とする自転車用フロントチエンギヤ装置。（２）　　小径側ギヤの最大ギヤ径部分の、大径側ギヤ
の最大ギヤ径部分に対する変位角を５〜１５゜とした特
許請求の範囲第１項記載の自転車用フロントチエンギヤ
装置。（６）小径側チェンギャの最大ギヤ径部分と最小ギヤ径
部分との長さの比を、大径側チェンギャの最大ギヤ径部
分と最小ギヤ径部分との長さの比より大きくした特許請
求の範囲第１項又は第２項記載の自転車用フロントチエ
ンギヤ装置。（４）小径側チェンギャの最大ギヤ径部分と最小ギヤ径
部分との長さの比を１．０９　：　１とし、大径側チェ
ンギャの最大ギヤ径部分と最小ギヤ径部分との長さの比
を１．０６　：　１とした特許請求の範囲第６項記載の
自転車用フロントチエンギヤ装置。