JPS6241917Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本願考案は、複数個の単位スプロケツトを並設
し、これらの単位スプロケツトのうちの選択した
１個にチエーンを掛け換えて自転車の変速を行な
いうるように構成された多段スプロケツトホイー
ルの改良に関する。

自転車の変速機は、３個ないし７個の異径のス
プロケツトを並設した多段スプロケツトからなる
後ギヤに掛けられたチエーンを、前記ギヤへの進
入側においてリヤデイレーラ（後変速機）を操作
してハブ軸方向に移動させることにより、所望の
スプロケツトに掛け換えて変速を行なうように構
成されている。また、上記のように後ギヤのチエ
ーンを掛け換えるようにすることに加えて、ペダ
ルクランクに直結した前ギヤを２個ないし４個の
異径スプロケツトにより構成するとともにフロン
トデイレーラ（前変速機）を操作してこの前ギヤ
に掛けられたチエーンを所望のスプロケツトに掛
け換えるように構成し、後ギヤのスプロケツトの
個数と前ギヤのスプロケツトの個数を乗じた数に
相当する段数の変速を行ないうるように構成され
たものもある。

ところで、後ギヤのスプロケツトの個数および
前ギヤのスプロケツトの個数が多数に及ぶと、た
とえばチエーンが後ギヤのトツプ側スプロケツト
と前ギヤのロー側のスプロケツトに噛合している
場合、または、チエーンが後ギヤのロー側スプロ
ケツトと前ギヤのトツプ側に噛合している場合に
おいては、第１図に示すようにチエーンの走行ラ
イン、すなわち、前ギヤおよび後ギヤのいずれに
も噛合していない部分ａの走行線は、前後のギヤ
の各スプロケツトのなす平行な面ｂに対して相当
大きな角度αを有する斜状となる。

このようなチエーン走行ラインの傾斜現象は、
チエーンの各スプロケツトへの噛合および離脱に
重大な影響を及ぼしている。

第１図において、今、チエーンＣが正方向、す
なわち、矢印Ｐ方向に走行しているとすると、チ
エーンＣは、自転車の内側方向に向け引つ張られ
ているので、スプロケツトｅの歯ｆを挟むように
位置する２枚の左右一対の内リンクプレートg₁，
g₂のうち、右のリンクプレートg₂の下縁角部ｈ
（第２図参照）が前記歯ｆの頂部後方寄りの右側
角部ｉを引つ掛けながら連続的に離脱し（第３ａ
図参照）このとき不快なギヤ鳴りが発生する。

ここで注目すべきことは、前にも述べたように
前記リンクプレートg₂は、第３ａ図に詳示するよ
うに、スプロケツトｅの歯ｆの頂部前後方向全域
（稜線）を引つ掛けながら離脱するのではなく、
頂部後方寄りの右側角部ｉのみを引つ掛けながら
離脱することである。このことは、第２図におい
て示されているように、右リンクプレートg₂の下
縁部ｈと歯ｆの頂部後端ｉとの距離が前記下縁部
ｈと歯ｆの頂部前端ｊとの距離より短かくなつて
いることより、１個の歯ｆとチエーンＣのリンク
プレートg₂とが離脱する場合、前記後端ｉが最後
に離脱するということが理解される筈である。な
お、上記の説明は、内リンクプレートg₂が歯ｆか
ら離脱する場合における現象について述べたもの
であるが、歯ｆを挟むように位置する左右一対の
外リンクプレートk₁，k₂のうちの右側の外リンク
プレートk₂が前記歯ｆから離脱する場合において
も同様の現象が生じるのである。また、第１図に
おいては、チエーンＣが後ギヤのトツプ側のスプ
ロケツトと前ギヤのロー側のスプロケツトに噛合
している場合について述べたが、これとは逆に、
チエーンＣが後ギヤのロー側スプロケツトと前ギ
ヤのトツプ側スプロケツトに噛合している場合に
おいて、正方向に走行するチエーンＣが歯から離
脱する場合においても上記と同様の現象が生じる
ことはいうまでもない。

上述のギヤ鳴り現象は、チエーンＣがスプロケ
ツトｅの歯ｆから離脱するとき発生するものであ
り、チエーンＣが正方向に走行している限り、こ
のチエーンＣが隣りのスプロケツトに掛け換わる
程の不都合は起こりえないため、これまでは格別
手当てされることもなく放置されてきた。

しかしながら、チエーンＣが正方向（矢印Ｐ方
向）に走行している場合においては若干のギヤ鳴
りが発生するのみで、変速機能には何ら不都合が
ないとはいえ、第１図に示すようなチエーン走行
ラインの傾斜はチエーンＣが逆方向、すなわち、
第１図矢印Ｑ方向に走行する場合においては、チ
エーンＣが乗者の意志とは無関係に隣りのスプロ
ケツトに掛け換わつてしまうという重大かつ不都
合な現象を惹起させてしまうのである。

上記のようなチエーンＣの逆走行は、自転車の
停止時、乗者が次のペダル踏込み動作に都合が良
くなるようにペダルの位置を調節するために、ペ
ダルを、ペダルクランクないし前ギヤが逆転する
方向に蹴つた時に起こる。フリーホイールは後ギ
ヤがハブ軸に対して逆転方向のみに自由回転する
ように構成されているため、自転車停止時におい
ては前ギヤを逆転させるしかペダルの位置を調整
する方法がないのである。ここで第１図および第
２図に基づき、前記チエーンＣが逆方向に走行す
る場合に起こるチエンＣの掛け換わり現象を説明
する。

第１図において、今、チエーンＣは逆方向、す
なわち、矢印Ｑ方向に走行しているとすると、チ
エーンＣは前記平行面ｂに対して傾斜しつつトツ
プ側スプロケツトｅに噛み合おうとすべくこのス
プロケツトｅに近づくのであるが、第１図から分
かるように、チエーンＣは前記スプロケツトｅに
対して第１図上方に振れているため、一対の外リ
ンクプレートｋのうち、左側のリンクプレートk₁
に注目すると、このリンクプレートk₁の軌道が前
記スプロケツトｅの隣りのスプロケツトｄと重な
るようになるのである。この結果、左側の外リン
クプレートk₁の下縁ｍ（第３ｂ図参照）が前記ス
プロケツトｄの歯ｎと干渉し、さらにはこの歯ｎ
の頂部Ｓに乗り上げるようになる。いつたんチエ
ーンＣの一部が上記のように隣りのスプロケツト
ｄの歯ｎに乗り上げてしまうと、このチエーンＣ
には第１図上方に引つ張る力が作用しているの
で、再びスプロケツトｄより下方、すなわち、ト
ツプ側のスプロケツトｅの方へ落下することはな
く、チエーンＣはそのローラピンｔと前記スプロ
ケツトｄの歯底の位置が一致した時点で完全に前
記スプロケツトｄに噛合してしまい、結果として
チエーンＣは最高速スプロケツトｅからその隣り
のスプロケツトｄに掛け換わつてしまうのであ
る。

ここで注目すべき点は、上記のように左側の外
リンクプレートk₁の下縁ｍが歯ｎの頂部に乗り上
げる際、第３ｂ図に詳示するようにこの歯ｎの頂
部の最も後方寄りの右側角部ｕが最も先に前記外
リンクプレートk₁の下縁ｍに当接するということ
である。このことは、第２図において、歯ｎに近
づきつつある外リンクプレートk₁と歯ｎの後端部
ｕとの距離が、歯ｎの前端部ｖとの距離より短か
くなつていることから容易に理解される筈であ
る。

なお、上記においては、チエーンＣがトツプ側
スプロケツトｅに噛合している場合においてチエ
ーンＣを逆方向に走行させたときに生じるチエー
ンＣの掛け換わり現象について述べたが、チエー
ンＣがロー側のスプロケツトに噛合している場合
においても、チエーンＣを逆方向に走行させると
同様の傾向を示し、最低速スプロケツトの隣りの
スプロケツトに落下することがある。

上述のように、チエーンＣの走行ラインが傾斜
している場合において、チエーンＣが正方向に走
行していてこのチエーンＣがスプロケツトから離
脱する際に生じるギヤ鳴り現象も、チエーンＣが
逆方向に走行していてこのチエーンＣがスプロケ
ツトに噛合する際に生じるチエーンの掛け換わり
現象も、ともにスプロケツトの歯ｆ，ｎの頂部の
最も後部寄りの側角部ｉ，ｕが内リンクプレート
ｇまたは外リンクプレートｋの下縁部ｈ，ｍと干
渉することに起因することが見出されたのであ
る。

本考案は、多段スプロケツトを構成する単位ス
プロケツトの歯の形状に簡単な改良を施こすこと
により上記した従来の不都合を回避することを目
的とする。

すなわち、本考案の自転車用多段スプロケツト
ホイールは、少くとも２個の異径単位スプロケツ
トを並設し、これらのスプロケツトの１個にチエ
ーンを選択的に掛け換えて自転車の変速を行なう
ように構成された自転車用多段スプロケツトホイ
ールにおいて、 上記単位スプロケツトのうち、スプロケツトホ
イールの幅方向外側寄りのスプロケツトの歯にお
ける、スプロケツトホイールの幅方向外側の面
に、歯の前部に対して後部が漸次薄肉となり、か
つ、歯の後部頂部が後部基部より漸次薄肉となる
ように傾斜面を形成したことを特徴とする。な
お、ここで多段スプロケツトホイールの幅方向外
側寄りのスプロケツトとは、多段スプロケツトホ
イールの幅方向中央部に対して両側に寄つている
ことを指す。

本考案は、従来の多段スプロケツトホイールに
おけるその幅方向外側寄りのスプロケツトの歯で
さえその前部から後部にわたつて同一の肉厚に構
成されていたためにチエーン走行ラインの傾斜に
起因して前述したようなギヤ鳴りおよびチエーン
の掛け換わり現象が生じていたことを見出し、ス
プロケツトホイールの幅方向外側寄り、すわな
ち、トツプギヤまたはローギヤあるいはそれに近
い単位スプロケツトにおけるチエーンの傾斜方向
と反対方向の側面、すなわち、スプロケツトホイ
ールの幅方向外側の面の後方寄りの部位を削除
し、歯の前部に対して後部が漸次薄肉となるとと
もに歯の後部頂部が後部基部より薄肉となる傾斜
面を形成することにより、チエーンが正方向に走
行している場合におけるチエーン（特に内リンク
プレート）下縁と歯の頂部後方寄り角部との引つ
掛かり離脱現象、および、チエーンが逆方向に走
行している場合におけるチエーン（特に外リンク
プレート）の下縁のチエーンが振れている側に隣
り合うスプロケツトの歯の頂部後方寄り角部への
乗り上げ現象、さらには、これに起因するチエー
ンの掛け換わり現象を回避するように構成したも
のである。

また本考案は、歯の側面を前部から後部にかけ
て均一に削り込むのではなく、前部の歯厚さを従
来と同等に残し、歯の後部の歯厚を漸次薄くする
ようにしているので、リヤデイレーラまたはフロ
ントデイレーラによりチエーンを所望のスプロケ
ツトに掛け換える本来の変速操作におけるチエー
ンの掛け換わり易さを減ずることは全くないので
ある。

以下、本考案の好ましい実施例を図面を参照し
つつ具体的に説明する。

第４図は、多段スプロケツトホイールとしての
フリーホイール１を構成する単位スプロケツト群
２ａ，２ｂのすべての歯３に本考案を適用した例
を示す。第５ａ図および第５ｂ図は本考案を適用
した歯３の詳細を示す。なお、図に示す実施例で
は、歯３の両側面に、歯の前部４に対して後部５
が漸次薄肉となるとともに歯３の後部５の基部か
ら頂部に向かうにつれ薄肉となる傾斜面７ａ，７
ｂを設けてある。さらに、図に示す例では、歯の
頂部８に長手方向のＶ溝９を刻設するとともに、
歯の前方部における頂部の近傍に傾斜状の面取り
１０，１０を施してある。歯３の頂部８にＶ溝を
設けると、歯３の頂部８の前端部に左右一対の尖
鋭端１１，１１が形成され、この尖端部１１，１
１が掛け換わろうとするチエーンの内リンクプレ
ートまたは外リンクプレートの下縁を確実に捉
え、かつ、前記Ｖ溝９内に前記リンクプレートが
入り込むようにして歯先上に乗り、不用意に歯３
の側面を滑り落ちることがないので高い変速性能
が維持される。

なお、本例では、スプロケツトの製作の便宜
上、すべての単位スプロケツト２ａ，２ｂにおけ
る歯３の両側に上記の傾斜面７ａ，７ｂを設けて
いるが、前に説明した本考案の目的からして、あ
るいはその目的を達成するための手段からして、
トツプ側スプロケツト２ａおよびその近傍のスプ
ロケツトの歯には、右側の傾斜面７ａを設け、ロ
ー側のスプロケツト２ｅおよびその近傍のスプロ
ケツトの歯には左側の傾斜面７ｂを設けておけれ
ばよいことは容易に理解される筈である。なお、
図示例に見られるＶ溝９および傾斜状の面取り１
０，１０は本考案の必須構成要件ではないので、
省略してもよい。

また、傾斜面７ａ，７ｂは平面状でなくともよ
く、膨出曲面状あるいは凹状曲面状であつてもよ
い。

次に、本考案の作用効果について説明する。

第６図は第１図と同様、チエーンＣが前ギヤの
ロー側スプロケツト１２ｂと後ギヤのトツプ側ス
プロケツト２ａに噛合している場合において、各
スプロケツト２ａ，２ｂ…の歯３を第５ａ図およ
び第５ｂ図に示すように形成した場合を示す。
今、チエーンＣが正方向、すなわち矢印Ｐ方向に
走行しているとすると、チエーンＣの歯３を挟む
ように位置する左右一対の内リンクプレートg₁，
g₂が前記歯３から離脱しようとするとき、その右
側の内リンクプレートg₂の下縁が歯３の右側側面
を押圧滑動しながら上昇するが、この側面は傾斜
面７ａとなつているので、前記内リンクプレート
g₂の下縁ｈが歯３の頂部後端部に至る前に傾斜面
７ａを滑らかに離れ（第８ａ図参照）、従来例に
おける、第１図および第３ａ図において説明した
ようなチエーンＣの歯の頂部後端角部からの引つ
掛かり離脱現象は起こらず、その結果、チエーン
Ｃはスプロケツト２ａから円滑に離脱し、ギヤ鳴
りもなくなるとともにチエーンＣおよびスプロケ
ツト２ａの歯の寿命も延長される。

一方、第６図において、チエーンＣが逆方向、
すなわち矢印Ｑ方向に走行しているとすると、チ
エーンＣの傾斜のため、一対の外リンクプレート
k₁，k₂のうち左側の外リンクプレートk₁の軌道が
トツプ側スプロケツト２ａとロー側に隣り合うス
プロケツト２ｂと干渉するのであるが、このスプ
ロケツト２ｂの歯３の右側側面は第５ａ図に示す
ような傾斜状となつており、かつ歯３の頂部後端
部は薄肉状となつているので、前記外リンクプレ
ートk₁の下縁部ｍは第３ｂ図の従来例のように前
記歯３の頂部後端部に乗り上げることはなく、第
９ａ図に示すように傾斜面７ａ上を滑動して本来
噛合すべきトツプ側スプロケツト２ａの方へ誘導
される。このように外リンクプレートk₁の隣り合
うスプロケツト２ｂの歯への乗り上げが起こりえ
ない以上、これに続くチエーンＣの掛け換わり現
象も起こりえないのである。なお、チエーンＣが
ロー側スプロケツト２ｅに噛合している場合にお
いては歯３の左側の傾斜面７ｂが上記右側の傾斜
面７ａと同様の作用を営むのである。

第７図、第８ｂ図および第９ｂ図は、リヤデイ
レーラまたはフロントデイレーラによりチエーン
Ｃを選択したスプロケツトに積極的に掛け換えて
変速操作しようとする場合において、本考案に係
るスプロケツトの歯の形状が、かかる変速操作の
変速製性を減ずることは全くないことを示す説明
図である。

第７図は後ギヤすなわち多段フリーホイールの
トツプ側スプロケツト２ａに噛合されたチエーン
Ｃを隣りのスプロケツト２ｂに掛け換えようとす
る状況を自転車後方から観察した図であり、前記
チエーンＣは正方向、すなわち矢印Ｐ方向に走行
している。図から明らかなようにリヤデイレーラ
（図示略）により下方を強制的にハブ軸方向内方
に押しやられたチエーンＣは第７図左下から右上
方へ傾斜するようになり、このためまずチエーン
の一対の外リンクプレートk₁，k₂のうち左側の外
リンクプレートk₁の軌道が前記隣りのスプロケツ
ト２ｂと干渉する（この場合積極的に干渉させ
る）本考案に係るスプロケツトのハブ３は第５ａ
図および第５ｂ図に示すようにその頂部前端部４
は従来例と同様に一定の肉厚を有しているので、
前記リンクプレートk₁の下縁部ｍはハブの頂部前
端部に乗り上げる（第８ｂ図および第９ｂ図参
照）。いつたん前記リンクプレートk₁が歯先に乗
り上げると、チエーンＣはハブ軸方向内方に引つ
張る力が加えられているので、リンクプレートk₁
は歯先を乗り越え、チエーンＣのローラピンｔも
歯先に乗り上げるようになり、ローラピンｔの位
置とスプロケツト２ｂの歯底の位置が一致したと
ころでローラピンｔが前記歯底に落ち込み、チエ
ーンＣの掛け換えが完了する。

このように、本考案においては通常のチエーン
掛け換え操作において、チエーンＣの外リンクプ
レートk₁が最先に接触する歯３の前端部４の肉厚
を従来と同等に形成しているから、変速性は全く
減殺されないのである。

第７図はトツプ側スプロケツト２ａからこれに
低速側に隣り合うスプロケツト２ｂにチエーンＣ
を掛け換える場合について示しているが、たとえ
ば、ロー側スプロケツトからこれにトツプ側に隣
り合うスプロケツトに掛け換える場合についても
同様である。また、前ギヤにおいてフロントデイ
レーラによりチエーンＣを掛け換える場合につい
ても同様のことがいえる。

以上述べたように、本考案に係る自転車用多段
スプロケツトホイールにおいては、これを構成す
る単位スプロケツトのうち、スプロケツトホイー
ルの幅方向外側寄りのスプロケツトの歯における
スプロケツトホイールの幅方向外側の面に、歯の
前部に対して後部が漸次薄肉となり、かつ歯の後
部頂部が後部基部より漸次薄肉となるように傾斜
面を形成したから、多段フリーホイール（後ギ
ヤ）のトツプ側スプロケツトと多段チエーンホイ
ール（前ギヤ）のロー側スプロケツトにチエーン
が噛合している場合に見られるようなチエーンの
斜行時において、チエーンが正方向に走行する場
合におけるチエーンの後ギヤのスプロケツトから
の引つ掛かり離脱現象やチエーンが逆方向に走行
する場合におけるチエーンの掛け換わり現象を、
変速性能を減殺することなく有効に回避すること
ができ、不快なギヤ鳴りを最小限に抑制すること
ができるとともに、チエーンおよびスプロケツト
の寿命を飛躍的に延長することができるという優
れた効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の歯形状を有する多段フリーホイ
ールのスプロケツトにチエーンが噛合している状
態を示す平面図、第２図は第１図の側面図、第３
ａ図はチエーンの内リンクプレートが従来の歯の
頂部に引つ掛かりながら離脱しようとしている状
態を示す拡大斜視図、第３ｂ図はチエーンの外リ
ンクプレートが従来の歯に乗り上げている状態を
示す拡大斜視図、第４図は本考案を適用した歯を
有する多段フリーホイールの一例を示す側面図、
第５図は本考案を適用したスプロケツトの歯を詳
示する拡大斜視図、第６図は本考案を適用した歯
を有する多段フリーホイールにチエーンが噛合し
ている状態を示す平面図、第７図は本考案を適用
した歯を有する多段フリーホイールにおいて、チ
エーンを掛け換えている状態を示す後面図、第８
ａ図、第８ｂ図、第９ａ図および第９ｂ図は本考
案の作用説明図である。 １……多段フリーホイール、２，２ａ，２ｂ…
…単位スプロケツト、３……歯、４……前部、５
……後部、７ａ，７ｂ……傾斜面、８……頂部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 少くとも２個の単位スプロケツトを並設し、こ
   れらのスプロケツトの１個にチエーンを選択的に
   掛け換えて自転車の変速を行なうように構成され
   た自転車用多段スプロケツトホイールにおいて、 上記単位スプロケツトのうち、多段スプロケツ
   トホイールの幅方向外側寄りのスプロケツトの歯
   における多段スプロケツトホイールの幅方向外側
   の面に、歯の前部に対して後部が漸次薄肉とな
   り、かつ歯の後部頂部が後部基部より漸次薄肉と
   なるように傾斜面を形成したことを特徴とする、
   自転車用多段スプロケツトホイール。