(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チェーンドライブを備えた自転車（１）であって、
下部ブラケット（３１）および水平リアフォーク（４０）を備えたフレーム（１４）と、
リアチェーンホイール（１２）および前記フレームに取り付けられるリア軸を備え、前記フレームに回転可能に取り付けられるリアホイール（３６）と、
フロントチェーンホイール（１１）を備え、前記フレームの前記下部ブラケット（３１）に回転可能に取り付けられるペダル（３５）及びクランク軸（３２）と、
前記フロントチェーンホイールと前記リアチェーンホイールとの間で延びる下部チェーン部と、前記フロントチェーンホイールと前記リアチェーンホイールとの間で延びる上部チェーン部と、を備え、前記フロントチェーンホイールおよび前記リアチェーンホイールを通り、それ自体で閉じられ、チェーン平面を画定するチェーンと、
前記下部チェーン部を引っ張られた状態に保つために、前記下部チェーン部に係合するチェーンテンショナ（１００）と、を有し、
前記水平リアフォーク（４０）が、前記リアホイールに隣接する少なくとも１つのフォーク脚（３４）を備え、
前記フォーク脚の前端が、前記下部ブラケット（３１）に接続され、
前記フォーク脚の後端が、前記リア軸の端部に接続される軸取付部を備え、
前記フォーク脚（３４）が、前記フロントチェーンホイールと前記リアチェーンホイールとの間、かつ、前記上部チェーン部と前記下部チェーン部との間のクロスポイント（S）で、前記チェーン平面と交差し、
前記チェーンテンショナ（１００）が、前記フレームに回転可能に取り付けられるキャリア（１３０）と、前記キャリア（１３０）に回転可能に取り付けられる前方のフロントガイドホイール（１１０）及び後方のリアガイドホイール（１２０）と、を備え、
前記キャリアの回転軸および前記ガイドホイール（１１０、１２０）の回転軸が、互いに実質的に平行であり、前記チェーン平面と実質的に垂直であり、
前記フロントチェーンホイール（１１）からくる前記下部チェーン部は、前記フロントガイドホイール（１１０）の下側に係合して、前記リアガイドホイール（１２０）の上側を通って、前記リアチェーンホイール（１２）の下側に係合し、
前記キャリア（１３０）には、前記リアガイドホイール（１２０）を上に動かすために、前記キャリア（１３０）に付勢力を加えるバイアス手段が設けられ、
前記チェーンテンショナ（１００）が、前記リアチェーンホイール（１２）と前記クロスポイント（S）との間のスペースに取り付けられ、
前記キャリア（１３０）の回転軸（１３１）および前記フロントガイドホイール（１１０）の回転軸（１１１）で画定される平面と、前記キャリア（１３０）の回転軸（１３１）および前記リアガイドホイール（１２０）の回転軸（１２１）で画定される平面と、が８０°〜１００°の範囲で角度をなし、
前記キャリア（１３０）の回転軸（１３１）と前記フロントガイドホイール（１１０）の回転軸（１１１）との間の相互距離は、前記フロントガイドホイール（１１０）が最も低くなる回転位置で、前記フロントガイドホイールに接しているチェーンにおける最低部分の高さが、初期の前記下部チェーンの輪郭と同じかそれよりも高くなるように設定される
ことを特徴とするチェーンドライブを備えた自転車（１）。
【請求項２】
前記キャリア（１３０）の回転軸（１３１）と前記フロントガイドホイール（１１０）の回転軸（１１１）との間の相互距離は、４０ｍｍ以下であり、
前記キャリア（１３０）の回転軸（１３１）と前記リアガイドホイール（１２０）との間の相互距離は、３０〜４０ｍｍの範囲である
ことを特徴とする請求項１に記載の自転車。
【請求項３】
前記キャリア（１３０）の回転軸（１３１）と前記リアホイールの回転軸（３３）との間の距離が、５０〜１５０ｍｍの範囲である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の自転車。
【請求項４】
前記キャリア（１３０）の回転軸（１３１）が、前記リアホイールの回転軸（３３）および前記クランク軸（３２）の回転軸によって画定される平面に位置する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の自転車。
【請求項５】
前記自転車には、前記チェーン（１３）を取り囲むチェーンガード（１６）が設けられ、
前記チェーン（１３）は、前記キャリア（１３０）の全位置で前記チェーンガード（１６）から離れている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の自転車。
【請求項６】
前記キャリア（１３０）は、前記リアガイドホイール（１２０）の回転軸（１２１）が前記リアホイールの回転軸（３３）および前記クランク軸（３２）の回転軸で画定される平面の下方に位置する第１端部回転位置と、前記リアガイドホイール（１２０）の回転軸が前記平面の上方に位置する第２端部回転位置と、の間で回転可能である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の自転車。
【請求項７】
前記第１端部回転位置と前記第２端部回転位置との間の前記キャリア（１３０）の各位置において、前記チェーンの下側が、新品チェーンの初期の低いチェーン輪郭よりも高く、または、ほぼ同じ高さで位置づけられる
ことを特徴とする請求項６に記載の自転車。
【請求項８】
前記フォーク脚（３４）が、前記チェーンにより画定されるチェーン平面に実質的に平行に配置されるリア脚セグメント（４３）を有し、
前記キャリア（１３０）が、前記リア脚セグメントに取り付けられる
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の自転車。
【請求項９】
前記キャリア（１３０）は、前記リア脚セグメントから距離を空けて位置付けられ、
前記フロントガイドホイール及び前記リアガイドホイール（１１０、１２０）は、前記リア脚セグメントに対向した前記キャリア（１３０）の側に位置付けられる
ことを特徴とする請求項８に記載の自転車。
【請求項１０】
前記ガイドホイール（１１０、１２０）の両方が歯ホイールであり、該歯ホイール（１１０、１２０）の各々において少なくとも１つの歯（１１３、１２３）が下げられているか欠いていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の自転車。
【請求項１１】
前記ガイドホイール（１１０、１２０）の両方が歯ホイールであり、該歯ホイール（１１０、１２０）の各々において少なくとも２つの隣接する歯（１１３、１２３）が下げられているか欠いていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の自転車。
【請求項１２】
前記フロントガイドホイールおよび前記リアガイドホイールのそれぞれには、両側に閉じ込めフランジ（１４１）が設けられ、
前記フロントガイドホイールおよび前記リアガイドホイールのそれぞれにおいて、前記閉じ込めフランジのセグメント形状部（１４２）が、常に除去されている
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の自転車。
【請求項１３】
前記チェーンテンショナ（１００）には、前記付勢力の反対方向に前記キャリア（１３０）の回転を停止する一方向のブロック（２００）が設けられている
ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の自転車。
【請求項１４】
前記一方向のブロック（２００）は、前記キャリア（１３０）の回転軸（１３１に隣接して配置される
ことを特徴とする請求項１３に記載の自転車。
【請求項１５】
前記一方向のブロック（２００）は、前記キャリア（１３０）と前記フレームとの間で結合され、互いに沿って伸縮自在な２つのばね脚部（２１０、２２０）を有する
ことを特徴とする請求項１３に記載の自転車。
【請求項１６】
前記一方向のブロック（２００）には、ばね手段（２３０）が設けられ、
前記ばね手段が、前記バイアス手段の全部または一部の機能を果たす
ことを特徴とする請求項１５に記載の自転車。
【請求項１７】
前記バイアス手段が、ねじりばね、および／または、引っ張りばね、および／または、押しばね、を有する
ことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の自転車。
【請求項１８】
前記キャリア（１３０）の回転軸（１３１）及び前記フロントガイドホイール（１１０）の回転軸（１１１）によって画定される前記平面、前記キャリア（１３０）の前記回転軸（１３１）及び前記リアガイドホイール（１２０）の回転軸（１２１）で画定される前記平面が互いに約９０°の角度を成すことを特徴とする請求項１に記載の自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チェーンテンショナ、特に、自転車用チェーンテンショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
自転車は、一般的に知られており、自転車の一般的な部品は、簡潔に説明することができる。自転車は、フレームで構成され、そのフレームは、フレームに回転可能に取り付けられるリアホイールと、フレームに回転可能に取り付けられるクランクセットと、を有する。クランクセットは、下部ブラケット軸と、その下部ブラケット軸の端部に取り付けられる２つのペダルと、を有する。サイクリストは、ペダルを踏んで自転車を動かす。クランクセットの回転動作をリアホイールの回転動作に伝達するために、クランクセットは、少なくとも１つのチェーンホイールを備える。リアホイールは、少なくとも１つのチェーンホイールを備え、そして、それらのチェーンホイールは、互いにチェーンで連結されている。
【０００３】
チェーンに対して共通の問題は、それらが損傷することである。磨耗による重要な形状が延長すること、すなわち、ベアリングピンの磨耗とチェーンに生じる疲れによって引き起こされる歪みである。使用中、チェーンの上部は、強く引っ張られ、起こり得る全ての歪みは、最終的には、チェーンの下部に緩やかに垂れ下がる。軸上のチェーンホイールは、正確に製造されておらず、その結果、偏心ずれを有する。この場合、それらの部品を使用する際に、チェーンに磨耗や歪みを悪化させる余分な高引張力が生じる。このため、大きな歪みは、駆動に影響を及ぼさない。しかしながら、歪みが増加した場合に、チェーンがチェーンホイールから外れる可能性が高くなる。
【０００４】
デザインに応じて、自転車のドライブシステムは、例えば、バックペダルブレーキ、フリーホイール、変速機、ハブギアシステムなど、いくつかの構成部品をさらに有することができる。このため、主に２つの異なる変形が、自転車のデザイン形状に対して開発されている。例えば、自転車は、チェーンガードに閉駆動（closed drive）を備えた自転車や、チェーンガードがないドライブと変速機とを備えた自転車などがある。
【０００５】
チェーンガードを備えた自転車の場合、緩んだチェーンの半分が、チェーンガードに対してガタつくので、騒音が発生する。特に、駆動がチェーンガードにしっかりと取り付けられたときに、大きなたるみを受け入れることができない。
【０００６】
多くの場合、変速機の駆動は、リアホイールの固定位置を使用している。この場合、変速機は、組み込みチェーンテンショナを有し、そのチェーンテンショナは、チェーンの磨耗を調整する。このため、チェーンの歪みは、システムの動作に不利な影響を与えない。この固定位置は、フレームに垂直な脱落を提供することによって、または、フレームに引張り軸の目的のための丸穴を提供することによって、実現することができる。
【０００７】
従来、閉駆動とチェーンガードとを有する自転車は、動かすことが可能なリアホイールを備えている。リアホイールの軸は、ほぼ水平に取り付けられており、フレームに溝が開口している。チェーンの延長は、チェーンが正しい設定になるまで、リアホイールを後ろに移動させることによって、補う。最終的には、長時間使用した後に、チェーンが磨耗により過剰な延長を有して、リアホイールを調整することはもはや不可能である場合には、いくつかのリンクの１つを削除するか、新しいチェーンを取り付ける必要がある。
【０００８】
上述の問題を解決するために、または、少なくとも減らすために、さまざまな弾力性のチェーンテンショナが、開発されており、チェーンガードで使用されている。多くの場合、チェーンの脱落のリスクを減らす目的がある。チェーンの力センサが、ペダル踏力支持電気モータを制御するために用いられる際、チェーンガードに対してチェーンのがたつきを防止し、偏心チェーンホイールで生じる大きな引張り力を防ぐ。しかしながら、既存の設計は、実際には大きな成功を収めていない。そもそも、さまざまな長さを収容する容量が、制限されているように思われる。比較的少量の歪みを収容することができるが、大きな歪みの場合には、上述の問題が生じ、上述の対策を取ることが依然として必要である。また、既存の設計では、機械的強度不足、騒音の発生、内部摩擦などの新たな問題が生じている。
【０００９】
既存の設計のいくつかは、単一のポイントでチェーンへの押圧に基づいている。この押圧は、通常、張力をかけられた滑走シュー（gliding shoe）、または、押圧ローラーで行われる。この場合、滑走シューや押圧ローラーのずれが、ヒンジ運動を介して直線状をなす。テンション機構は、下部ブラケット軸とリアホイールとの間のほぼ中央の位置（図１Ａ）で、横たわるリアフォークに取り付けている。テンション機構は、リアホイール軸付近でフレームに取り付けられている。この場合には、滑走シューはヒンジで連結される（図１Ｂ）。テンション機構はペダルの近くに配置することも可能である。また、テンション機構をチェーンガード自体に取り付けることも知られている（図１Ｃ）。欠点は、チェーンの騒音がテンショナを通じてチェーンガードに送られることである。このため、チェーンガードは、サウンドボックスとして機能する。また、チェーンガードは、比較的弱い部分であり、バックペダルブレーキを使用するときに生じる力に抵抗することができない。また、それらのチェーンの力は、テンショナに加えられるので、その結果、プラスチックチェーンガードにも加えられる。それらすべてのシステムは、自転車のライフサイクル中に、自転車のチェーンの磨耗を受け入れるには不十分であることが共通している。図には、クランクセットのチェーンホイール１１、リアホイール軸のチェーンホイール１２、チェーン１３、フレーム１４、滑走シュー１５、チェーンガード１６が、それぞれ示されている。
【００１０】
既存のデザインのいくつかは、２つのポイントで反対方向にチェーンを押し付けることに基づいている。その押し付けは、チェーンホイール２１、２２の間の中央に位置づけられる回転ポイントで、キャリアの２つの整列アームに回転自在に取り付けられた２つの小さなチェーンホイール２１、２２によって行われる。そのキャリアは、フレームに対して回転可能に取り付けられている。図２では、公知の例が概略的に示されている。キャリアは、クランクチェーンホイール１１の近くに取り付けられている。明確にするために、チェーンホイール２１、２２は、適切な比率では示されていない。そのようなデザインの例は、特許文献１に示されている。この公知例では、キャリアの回転ポイントが、チェーンホイール２１，２２の回転ポイントと共に一列である。この例では、チェーンガードが存在しない場合において、クランクセットを非常に高いところに配置することにより、リアホイールの前にチェーンテンショナ用スペースを生成している。このため、下側水平フレームのチューブは、完全にチェーンの下に横たわっている。また、キャリアの回転ポイントは、最初のチェーンの輪郭に位置づけられている。このため、磨耗が進行した場合には、チェーンが、チェーンホイールの１つによってクランク軸とチェーンホイールのリアホイール軸の下部接線の下まで、常に引き下げられる。
【００１１】
このように、そのようなデザインは、図１Ａ〜図１Ｃのデザインよりも大きな容量を提供する。しかしながら、チェーンガードとチェーンステイの幾何学的な制限のために、その容量はまだ不十分である。また、キャリアは、チェーンガード２３に回転可能に取り付けられているが、望ましくないノイズの生成や限られた機械的強度の欠点を有する。また、このチェーンテンショナは、ペダルのデットストローク（dead stroke）が、ブレーキの信頼性動作を補償するために大きくなりすぎるので、バックペダルブレーキとの組み合わせで用いることはできない。また、破断した場合に、テンショナのチェーンによって及ぼされる力が非常に高いため、チェーンガードの整合性が危険にさらされる。
【００１２】
図２には、自転車チェーンの側面図だけでなく、自転車チェーンの概略平面図が示されている。平面図には、フレーム１４のいくつかの部品が示されている。また、その図には、クランク軸３２が回転する下部ブラケット３１と、リアホイール軸３３と、が示されている。リアフォークは、リアホイール３６（図４）の両側に下部ブラケット３１から後方に延びる２つのフレームチューブを有する。２つのフレームチューブのそれぞれの端部は、リアホイール軸３３の両端を支える。チェーン１３側（通常、右側）に位置するフレームチューブは、「チェーンステイ」として示されており、参照番号３４で示す。図２の平面図において、チェーンステイ３４が、示されている。チェーンステイ３４は、少なくとも良好な接近で、クランク軸とリアホイール軸により確定される実質的に水平な平面に位置づけられ、チェーン１３の垂直平面と交差する。このため、リアホイールのチェーンホイール１２は、チェーンステイ３４の内側に位置づけられており、その一方で、ペダルのチェーンホイール１１は、チェーンステイ３４の外側に位置づけられている。この文脈において、「内側」と「外側」は、自転車の垂直中央平面、または、その垂直中央平面からさらに取り除かれるまで水平方向により近付くことを意味する。チェーン１３の平面を備えたチェーンステイ３４の交差ポイントは、クランク軸３２よりもリアホイール軸３３に近い位置に配置される。また、リアホイールのチェーンホイール１２の直径は、ペダルのチェーンホイール１１の直径よりも小さい。これは、リアホイール部分でチェーン１３のエンベロープ内において、回転チェーンテンショナを配置するために、リアホイール３６のチェーンホイール１２の近くに比較的小さなスペースを設けるためであり、また、従来技術において、この回転チェーンテンショナをチェーン１３のエンベロープのフロント部分に配置するためである。この位置では、チェーンの上半分とチェーンの下半分との間の垂直距離が、比較的大きく、また、ペダルのチェーンホイール１１とチェーンステイ３４を備えた交差ポイントとの間の水平距離が、比較的大きい。しかしながら、チェーンテンショナの容量がまだ制限されており、そのため、細長くタイトな取付チェーンガードが望まれている。チェーン１３が歪むときに、チェーンテンショナは、図２において左側に曲がる。チェーンテンショナの収容能力は、チェーンテンショナの最大角回転によって決定される。ニュートラル状態では、上述のアームは、ほぼ水平に向けられている。チェーンテンショナが、比較的低く配置されて、左回転の場合には、左側のホイール２１は、下側に移動し、チェーンを下側に押して、チェーンがチェーンガードの下側に接触する。これは、下側にチェーンガードを大きくすることにより解決できるが、標準のチェーンガードを用いることが望ましい。一方、チェーンテンショナが、より高いところに配置される場合は、右側ホイール２２で持ち上げられるチェーンの右側部分が、チェーンステイ３４に接触するので、チェーンテンショナの最大角回転が減る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】実用新案登録第３０７６９９０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、上述の欠点を取り除く、または、少なくとも大幅に減らすことである。特に、本発明は、大きな長さ容量、つまり、チェーンの歪みを収容するための大容量を有するチェーンテンショナを提供することを目的とする。また、本発明は、少ないノイズのチェーンテンショナを提供することを目的とする。
【００１５】
具体的には、本発明は、チェーンの全ライフサイクル中に予想される歪みを吸収できる大きな長さ容量（格納することができるチェーンの長さ）を有するチェーンテンショナを提供することを目的とする。また、本発明は、チェーンホイールの組み合わせを変えることで生じる余分な長さを収容できることを目的としている。チェーンテンショナは、予想され得る可能な長さ変化を収容することかできる場合、リアホイールを後方に動かすことによって、チェーンを手動で引っ張る必要はない。また、リアホイールは、固定位置に取り付けられることができ、リアホイールの水平方向の調整を容易にするための手段を自転車フレームに提供する必要はない。これは、自転車設計において、いくつかの利点を提供する。リアブレーキの位置、リア泥よけ、チェーンガードは、リアホイールの調整を考慮する必要がなく、それぞれの部品の設計で固定される。また、何らかの理由でホイールを外す必要があった場合には、例えば、ギア機構を修理するためやリアタイヤを交換するために外す際に、ホイールは、簡単に、迅速かつ正確に、正しい配置で戻すことができるという利点が得られる。また、自転車のデザイナーが、リアホイール軸とクランク軸との間の中心に対応する中心を考慮せずに、任意のチェーンチェーンホイールの組み合わせを自由に選択することができるという利点がある。さらに、チェーンで一定の低い力となるので、駆動ラインに力センサを適用するための障害となるクランクチェーンホイールおよび／またはリアチェーンホイールの可能な大きな偏心がなく、より安価な構成要素を用いて自転車の製造価格を下げることができる。
【００１６】
２つの連続するリンクに対応する自転車チェーンの取付ピッチは、２５．４ｍｍである。自転車デザインの形状変化（軸の中心距離、チェーンホイールの直径の選択）は、２５．４ｍｍ以上のチェーンの長さでばらつきにつながる。この場合、チェーンから２つのリンク（複数のリンク）を追加する、または、除去することで、補うことができるが、より小さな長さのばらつきをチェーンテンショナに収容しなければならない。このため、デザインのばらつきを単独で受け入れるために、チェーンテンショナは、少なくとも２５．４ｍｍの容量を持つ必要がある。チェーンの歪みは、その上に生じる。チェーンガードで用いられるチェーンの一般的な許容の歪みは、約２％である。約１３００ｍｍの一般的なチェーンの長さの場合、２６ｍｍの通常許容可能なチェーンの歪みに変換できる。しかしながら、実際の自転車では、適切なメンテナンスをせずに長い間使用されており、摩耗が４％以上、すなわち、５２ｍｍ以上に増加する。このため、本発明は、少なくとも８０ｍｍの容量を有するチェーンテンショナを提供することを目的とする。このような場合、すべてのケースにおいて、チェーンが垂れ下がって、サイクリングが不可能となるチェーンホイールの脱落を防止するという利点が得られる。また、この場合に、そのようなチェーンテンショナを備えた自転車は、長時間使用して大きな摩耗があるのにもかかわらず、それでもなお乗り続けることができる非常に信頼性が高い自転車であると考えられる。
【００１７】
さらに、本発明は、バックペダルブレーキとの組み合わせで用途に適したチェーンテンショナを提供することを目的とする。
【００１８】
本発明の態様、特徴、利点は、同一の参照番号で同一または類似の構成要素を示した図面を参照して、１つ以上の実施形態の以下の説明でさらに明確にされるだろう。また、明細書において、「上／下」、「より高い／より低い」、「左／右」などは、図面に示されている方向に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】チェーンテンショナの公知の構造を示す概略図である。
【図１Ｂ】チェーンテンショナの公知の構造を示す概略図である。
【図１Ｃ】チェーンテンショナの公知の構造を示す概略図である。
【図２】チェーンテンショナの他の公知の構造を示す概略図である。
【図３】自転車のいくつかの構成要素を示す概略側面図である。
【図４】自転車の概略上面図である。
【図５】本発明に係る自転車の概略上面図である。
【図６】本発明に係るチェーンテンショナの実施形態の図である。
【図７Ａ】２つの異なる状態における本発明に係るチェーンテンショナの側面図である。
【図７Ｂ】２つの異なる状態における本発明に係るチェーンテンショナの側面図である。
【図８】チェーンステイのリアセグメントの斜視図である。
【図９】本発明に係るチェーンテンショナの斜視図である。
【図１０Ａ】閉じ込めフランジを有するガイドホイールの概略断面図である。
【図１０Ｂ】閉じ込めフランジを有するガイドホイールの概略断面図である。
【図１１】ブロック機構を示し、図７Ｂと同等の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図３は、自転車のいくつか構成部品を示す概略側面図である。
【００２１】
特に、図３は、図１〜図１ｃと同様に、クランク軸に取り付けられる第１チェーンホイール１１と、リアホイールに取り付けられる第２チェーンホイール１２と、チェーン１３と、横たわるフレーム部１４と、チェーンガード１５と、示す。横たわるフレーム部１４は、リア軸からクランク軸まで延びており、リア軸およびクランク軸によって画定される平面に実質的に位置する。
【００２２】
チェーン１３は、図のように、完全にピンと張っている場合、チェーンは、２つのチェーンホイール１１、１２に対して２つの接線に従って向けられる。チェーンのこの形状は、タイトチェーン輪郭（tight chain contour）として示される。チェーン輪郭で包まれた空間は、チェーン平面として示されている。チェーンガード１６の輪郭のみが、タイトチェーン輪郭に対して若干の遊びを有することが示されている。本発明においては、特に２つのチェーンホイール１１、１２に対して下部接線１７が重要である。実際には、もちろん、チェーンの下部は、下部接線１７に従うようにタイトにすることは不可能である。新品の状態で十分に張られたチェーンであったとしても、常に、下向きの凸面を備えた湾曲形状を有する。チェーンと下部接線17との間の最大垂直距離は、チェーンのほぼ中央で生じ、「たるみ」として示される。これは、もちろん許容である。チェーンは、摩耗して歪むので、チェーンテンショナがない状態ではたるみが大きくなる。また、チェーンは、チェーンガードにすぐに接触することができる。新品の状態を有するチェーンのたるみは、初期のたるみとして示されている。下部チェーン半分がこのような状態である輪郭は、下部チェーン輪郭として示されている。初期のたるみは、通常１〜２ｃｍの範囲である。この初期のたるみと生じた歪みを考慮するために、チェーンガードの下縁は、従来技術において、チェーンホイールの接線よりも少なくとも３ｃｍ低くなる。本発明に係る自転車の場合では、このスペースは、１ｃｍよりも大きくする必要はない。
【００２３】
図４は、水平断面図と共に、自転車の断面の上面図を概略的に示す。図４では、下部ブラケット３１と、クランク軸３２と、第１チェーンホイール１１を備えたペダル３５と、が示されている。また、図４には、リアハブ３７を備えたリアホイール３６と、リア軸３３と、第２チェーンホイール１２と、が示されている。また、図４には、チェーン１３と、チェーンガード１６と、が示されている。さらに、図４には、横たわるリアフォーク４０が示されており、リアフォーク４０は、クランク軸３２およびリア軸３３で画定される平面に実質的に位置付けられている。明確にするために、長さと幅は、正しい比率で示されていないことに留意されたい。
【００２４】
横たわるリアフォーク４０は、中央の自転車面の両側とリアホイール３６の両側に、実質的に水平で細長く、通常チューブ状の２つのリアフォーク脚３４、４１を有する。前端のリアフォーク脚は、下部ブラケット３１に固定され、後端のリアフォーク脚は、リア軸３３の端部を支える。従来技術では通常であるように、それらリアフォーク脚は、直線として示されている。第２チェーンホイール１２は、リアハブ３７と右側リアフォーク脚３４との間でリアハブ３７の右側に位置付けられている。これは、特に、右側リアフォーク脚３４が水平方向に傾くことを意味し、第２チェーンホイール１２の前に比較的短い距離でチェーン平面と交差する。
【００２５】
図５は、図４と同様の図を概略的に示しており、本発明において適用される自転車を示す。図４の標準フレームに対して本質的な違いは、右側リアフォーク脚３４である。つまり、チェーンステイが、下部ブラケット３１からリア軸３３の右側端部まで直線で走れないが、互いに角度をなす少なくとも２つのセグメント４２、４３を有する屈曲フォーク脚である。具体的には、右側リアフォーク脚３４は、下部ブラケット３１に取り付けられるフロント脚セグメント４２と、リア軸３３の取付ポイントを含むリア脚セグメント４３と、を有する。リア脚セグメント４３は、実質的に自転車の長手方向に平行であり、チェーン平面に実質的に平行に方向づけられている。曲がったチェーンステイ３４は、１つの全体から作ることができるが、チェーンステイ３４を一緒に溶接される２つ以上のセグメントで構築することも可能である。この場合、チェーン平面を備えたチェーンステイ３４のクロスポイントＳは、図４の古典的な状況に対してこの設計により前方に移動させる。このため、このスペースは、本発明に係るチェーンテンショナを配置するために、このクロスポイントＳの後方に作られている。
【００２６】
本発明のさらなる様態によれば、チェーンテンショナは、右側リアフォーク脚３４のリア脚セグメント４３に取り付けられる。このため、反動力（reaction forces）がチェーンガード１６に作用しない。また、チェーンガード１６は、サウンドボックスのようには動作しない。
【００２７】
図６は、本発明に係るチェーンテンショナ１００の例示的な実施形態の図である。
【００２８】
図７Ａと図７Ｂは、２つの異なる状態のチェーンテンショナ１００の図である。チェーンテンショナ１００は、キャリア１３０に回転可能に取り付けられる２つの歯付きガイドホイール１１０、１２０を有する。キャリア１３０は、ホイール軸の一端が取り付けられる単一の板部で構成されている。あるいは、キャリアは、歯付きガイドホイールの両側に２つの板部で構成されている。このため、ホイール軸は、両端で支持されている。歯付きガイドホイール１１０、１２０の回転軸は、図面の平面に対して垂直に向けられており、参照番号１１１、１２１で示されている。キャリア１３０は、順に、チェーンステイ３４のリア脚セグメント４３に回転可能に取り付けられている。また、キャリア１３０の回転軸は、図面の平面に対して垂直に向けられており、参照番号１３１で示されている。図に示されているように、この回転軸１３１は、上述のクロスポイントＳ後のポイント近くのチェーンで画定される平面と交差する。実施形態に示されているように、回転軸１１１、１２１、１３１は、三角形の構成で配置されており、キャリア１３０は、三角形状または逆Ｔ状を有する。キャリア１３０は、キャリアの本体１３２の上端部でチェーンステイ１３４に取り付けられている。歯付きホイール１１０、１２０は、キャリアのそれぞれのクロスビーム（cross beams）１３３、１３４の端部に取り付けられている。クロスビーム１３３、１３４は、互いに離れて方向づけられており、本体１３２の下端部に取り付けられている。このため、キャリア１３０の回転軸１３１は、図７Ａに示す状況で、歯付きホイール１１０、１２０の回転軸１１１、１２１よりも高い位置に位置付けられる。この状況は、第１端部位置であり、新しいチェーンの場合で発生する。歯付きホイール１１０、１２０は、チェーンステイ３４より低く、かつ、下部接線の上で、ほぼ同じ高さに位置付けられていることがわかる。歯付きホイール１２０は、この状況では、リアホイールのチェーンホイール１２に最も近く、「リア歯ホイール」として示されている。その一方で、他の歯ホイール１１０は、「フロント歯ホイール」として示されている。
【００２９】
キャリア１３０の回転軸１３１からフロント歯ホイール１１０の回転軸１１１までの接続線は、それらの軸に垂直であり、フロントアーム１１２として示される。また、キャリア１３０の回転軸１３１からリア歯ホイール１２０の回転軸１２１までの接続線は、それらの軸に垂直であり、リアアーム１２２として示される。これらのアームは、８０°〜１００°の範囲、好ましくは、約９０°で互いに角度をなす。チェーンテンショナ１００は、対称であってもよいが、これは必須ではない。図の実施形態では、フロントアーム１１２が、リアアーム１２２よりも長い。
【００３０】
チェーン１３は、フロント歯ホイール１１０の下で、かつ、リア歯ホイール１２０の上を通る。実施形態では、第１端部位置のキャリア１３０が、さらに右に回転させることが可能である。この場合には、リア歯ホイール１２０が、その後、前方に動かされ、フロント歯ホイール１１０が、上に動かされる。そして、チェーンは、さらに引っ張られる。フロント歯ホイール１１０がチェーンステイ３４に接触することを防止するために、チェーンステイ３４のリア脚セグメント４３は、その後、フロントの比較的遠くに延ばさなければならない。このため、ユーザの右側足のかかとが、サイクリング中、リア脚セグメント４３に接触するかもしれない。これを避けるために、チェーンステイ３４のリア脚セグメント４３は、必要以上に長くない。キャリア１３０の回転ポイント１３１（取付ポイント）は、リア脚セグメント４３のフロント端部に位置付けられる。停止部（簡略化のため図示せず）は、キャリア１３０がさらに右に回転することから防ぐ。
【００３１】
キャリア１３０には、例えば、キャリア１３０に作用するねじりバネ、チェーンステイ３４に対するトルク（図中反時計回り）など、バイアス部材（簡略化のため図示せず）が設けられている。これは、チェーンの下部をしっかり保持する。チェーンは、より多くの遊びを有するので、すなわち、チェーンのより多くの摩耗があるので、キャリア１３０は、チェーンによって停止される前に、反時計回りにさらに回転する。その動作と共に、フロント歯ホイール１１０は、後方や下方に動かされ、その後さらに回転し、フロント歯ホイール１１０が、上方に再度動かされる。キャリア１３０の回転ポイント１３１の位置は、フロントアーム２の長さに関連して、次のように選択される。フロント歯ホイール１１０の最も低い位置、またはそれ以上で、フロントアーム１１２が、下部接線１７に対してほぼ垂直である場合に、チェーンが、チェーンガード１６に接触することを防ぐため、フロント歯ホイール１１０の下のチェーンは、初期の下部チェーン輪郭までよりも下方にさらに変位しない、または、初期の下部チェーン輪郭をこえてごくわずかに変位するように、回転ポイント１３１の位置が選択される。この最も低い位置で、チェーンの最低ポイントが、せいぜい１ｃｍで、チェーンホイールに対し最も低い接線の下に存在する。左のこの回転では、リア歯ホイール１２０は、前方と上方に動き、キャリア１３０の回転ポイント１３１の位置、リアアーム１２２の長さに関連して、そのように選択される。リア歯ホイール１２０の回転軸１２１が、キャリア１３０の回転軸１３１およびリアホイールの回転軸１３３で画定される平面に位置する場合、リア歯ホイール１２０が、まだ、リアホイールのチェーンホイール１２から自由に動ける。
【００３２】
摩耗の進行と共に、キャリア１３０は、常にさらに反時計回りで回転するようになる。そして、最終的にフロント歯ホイール１１０の周りを通るチェーン部品が、リア歯ホイール１２０とリアホイールのチェーンホイールとの間のチェーン部品に押し付けられる。正確な寸法に応じて、リア歯ホイール１２０の周りを通るチェーン部品は、チェーン１３の上部水平部品にもうすでに接している。両方の接触は、明らかに望ましくないので、チェーンテンショナ１００には、第２停止部（簡略化のため図示せず）が設けられている。第２停止部は、接触が生じる前に、さらにキャリアの反時計回りの回転をブロックする。このため、この第２停止部は、図７Ｂに示されているように、キャリア１３０の第２端部回転位置を画定する。この第２端部回転位置では、リア歯ホイール１２０の回転軸１２１が、チェーンステイ３４より高い位置で位置付けられる。あるいは、キャリア１３の回転軸１３１およびリアホイールの回転軸１３０で画定される平面上でいずれの場合にも、高い位置で位置付けられることに留意されたい。しかしながら、キャリアの回転ポイント１３１とチェーン平面と交差するチェーンステイ３４の一部との間に位置付けられるフロント歯ホイール１１０が、キャリア１３０の回転軸１３１およびリアホイールの回転軸３３で画定される面を通ることがないので、チェーンがチェーンの面と交差するチェーンステイ３４の一部に触れることはできない。両方の端部位置間の角度は、フロント歯ホイール１１０およびリア歯ホイール１２０の直径に関連して、チェーンテンショナ１００の収容能力を決定する。
【００３３】
チェーンテンショナ１００の寸法と配置が重要であることが、上述の記載から明らかである。この点で、重要なパラメータは、歯の数に対応する歯ホイール１１０、１２０の寸法である。この歯の数は、例えば、９個であってもよいが、好ましい実施形態では、歯の数は１０個である。ピッチ円は、約４０．４ｍｍの直径を有し、外側接線の円の半径は、約２５ｍｍである。フロントアーム１１２の長さに対して適したサイズは、約３７ｍｍである。リアアーム１２２の長さに対して適したサイズは、約３２ｍｍである。キャリア１３０の回転軸１３１は、リアホイールの回転軸３３およびペダル３５の回転軸３２で画定される平面に位置付けられることが好ましい。キャリア１３０の回転軸１３１とリアホイールの回転軸３３との間のこの平面で測定された距離は、５０〜１５０ｍｍの範囲である。実施例の試作品の場合、この距離は１００ｍｍである。その一方で、キャリア１３の回転軸１３１とリアホイールの回転軸３３およびペダル３５の回転軸３２で画定される平面との間のある程度の距離は、許容である。
【００３４】
収容能力が低くなってしまうが、フロントアーム１１２をより短い長さにすることも可能である。この場合、回転軸１３１、１１１は、フロント歯ホイール１０の下を通るチェーンの一部が、初期の低いチェーン輪郭と一致する位置、または、チェーンの輪郭より上の位置で、リアホイールの回転軸３３およびペダル３５の回転軸３２で画定される平面の下に位置づけられることが好ましい。このような構成の利点は、リアホイールをより簡単に取り外すことができることである。
【００３５】
図８は、上側および右側から見た、チェーンステイ３４のリアセグメント４３の斜視図である。この実施形態では、このセグメントは、電気的にサポートされている自転車の電気モータを制御するために、または、ディスプレイ上にこれを表示するために、サイクリストのペダル力を測定するために、利用することが可能なチェーン力センサを有する。図において、キャリア１３０は、第２端部位置にほぼ到達しており、第２歯ホイール１２０は、比較的高い位置に位置づけられている。このリアセグメント４３とチェーン平面との間である程度の水平距離があることがわかる。このため、リアセグメント４３と歯ホイール１１０、１２０との間にも水平距離がある。この水平距離は、リアホイールのハブ３７に収容されるギア機構用制御ケーブル３８のためのスペースを提供する。制御ケーブル３８は、この図では見えないが、ギア機構の制御レバーのスペースを介して水平方向にチェーン１３に隣接して延びている。ケーブル停止部は、制御レバーが取り付けられたギア機構に取り付けられている。リアセグメント４３には、制御ケーブル３８のためのガイド３９が設けられている。
【００３６】
可能な限り効率的に利用可能なスペースを使用するためには、歯ホイール１１０、１２０が可能な限り互いに近くに配置されていることが望ましい。近いので、それらの歯ホイール１１０、１２０の歯は、互いにほぼ接触している。最小距離は、２つのガイドホイールのピッチ円直径に等しいが、チェーン３をチェーンテンショナ１００に配置すること、または、そこからチェーン３を取り外すことは難しい。可能なことは、その後、チェーンを開くことである。図９は、チェーンテンショナの斜視図であり、本発明に係るデザインを詳細に示す。本発明では、チェーンを開く必要なく、チェーンを案内することが可能である。本発明によれば、下げられた歯が互いに向けられるように、歯ホイール１１０、１２０が手動で回転する場合、下げられた歯の間の相互距離が、チェーンが十分に通過できるような大きさである距離にわたって、各歯ホイール１１０、１２０の２つの隣接する歯１１３、１２３が、常に下げられている。
【００３７】
実施例で示すように、歯は、完全に取り外せる、すなわち、チェーンの高さに関連して歯の高さに応じて、１００％以上に下げられる。しかしながら、これは必須ではない。
【００３８】
それ以外の場合は、歯付きガイドホイール１１０、１２０の代わりのチェーンテンショナ１００が、歯が無いガイドホイールであってもよいことに留意されたい。歯は、チェーンがガイドホイールから緩みが生じないように防止するのに役立つが、図１０Ａの断面で概略的に示されているように、ガイドホイールの両側の再度ガイダンスとして閉じ込めフランジ（confinement flanges）を使用することによって達成することもできる。図１０Ｂは、そのようなホイール１４０の概略的な断面図であり、閉じ込めフランジ１４１のセグメント形状部１４２を取り除くことにより、図９に関連して歯ホイールについて記載されている同様の方法で、チェーンを側部から案内することが可能である。
【００３９】
上述では、チェーンの使用が、通常の動作条件下で記載されている。すなわち、自転車を動かすために、または、自転車の運転を維持するために、サイクリストのペダルを進める。この場合、大きな張力が、チェーン１３の上部に生じる。チェーンテンショナが存在しない場合には、チェーン１３の下部には実質的に張力が生じない。しかしながら、これは、バックペダルブレーキを使用した場合では適用されない。その場合、この自転車のペダルは、ブレーキを作動させるために、後ろに動かす。この場合の張力は、チェーンの下部に存在するだけである。その一方で、チェーンの上部には実質的に張力が生じない。チェーンが非常に長い場合、例えば、発生した歪みにより生じた際には、余分な長さは、チェーン部品の下側からチェーン部品の上側まで、最初に送られなければならない。それは、サイクリストが、ブレーキ力を発揮する前に、一定の角度距離（無反跳、dead stroke）をこえて、最初にペダルを後ろに回転させなければならないことを意味する。余分な長さが比較的小さい場合には、この無反跳は、比較的小さい。しかしながら、上述したように、本発明に係るチェーンテンショナは、比較的多くの余分なチェーンの長さ（歪み）を収容することが可能であるが、無反跳が比較的大きくなってしまう。このため、サイクリストの反応速度に影響を与えるという欠点があり、また、ペダルが適切なブレーキの力を発揮するために、不適切な位置に立つようになることを意味するので、それは望ましくない。本発明の更なる詳細では、この欠点は、チェーンテンショナ１００にリセットブロック機構２００を設けることにより、克服される。
【００４０】
図１１は、図７Ｂと同等の概略側面図である。チェーンテンショナ１００およびブロック機構２００のみが、示されており、チェーン、フレーム、リアホイールは、概観のために離れたままである。キャリア１３０は、第２端部位置にほぼ到達しており、リア歯ホイール１２０の回転軸１２１は、キャリア１３０の回転軸１３１よりも高く位置づけられている。この図面では、歯ホイール１１０、１２０のそれぞれは、２つの低い歯を有する。高さの減少は、１００％未満である。
【００４１】
矢印Ｐは、サイクリストがバックペダルブレーキを行うために、ペダルを後方に回すときの歯ホイール１１０、１２０に働くブレーキ力を示す。これらのブレーキ力の結果として、キャリア１３０は、時計回りに回転し、第１端部位置（図７Ｂを参照）に戻ろうとするが、ブロック機構２００によって、防止される。
【００４２】
ブロック機構２００は、一方向にブロックし、発生した歪みを収容することができるように、第１端部位置から第２端部位置までキャリアの回転を可能にする。その一方で、第２端部位置から第１端部位置までキャリアの回転をブロックする。図示されている実施形態において、ブロック機構２００は、２つのばね脚部２１０、２２０を有する。そのばね脚部２１０、２２０は、互いに沿って、または、互いの範囲内で伸縮自在に変化する。第１ばね脚部２１０の自由端は、キャリア１３０にヒンジ結合され、また、第２ばね脚部２２０の自由端は、チェーンステイ３４（あるいは、フレームの他の部分）にヒンジ結合されている。
【００４３】
第２ばね脚部２２０において、歯止めトラック（ratchet track）２４０には、のこぎり歯状突起２４１が形成されている。第１ばね脚部２１０には、歯止めノッチ２４２が配置されている。歯止めノッチ２４２は、バネの影響を受け、のこぎり歯状突起２４１に係合する。キャリア１３０が反時計回りに回転する場合、ブロック機構２００は、２つのばね脚部２１０、２２０が互いに離れること、歯止めノッチ２４２が、のこぎり歯状突起２４１に沿って通過すること、を可能にする。キャリア１３０が時計回りに回転する場合、ブロック機構２００は、わずかな距離で、歯止めノッチ２４２が第１ののこぎり歯状突起２４１に係合するまで、２つのばね脚部２１０、２２０が互いに移動することを可能にする。その後、ブロック機構２００は、ブロックし、サイクリストは、ブレーキ力を発揮することができる。ペダルの無反跳は、小さな角度のみであり、最悪の場合、のこぎり歯状突起２４１のピッチに相当する。
【００４４】
上述したように、チェーンテンショナ１００には、バイアス部材が設けられている。バイアス部材は、チェーンステイ３４に対してキャリア１３０における反時計回りのトルクを発揮する。このため、このバイアス部材は、チェーンテンショナ１００が拡大チェーンをピンと張って保持することを確実に行う。また、このバイアス部材は、例えば、キャリア１３０の回転ポイントで取り付けられるトルクばねや、互いに離れる２つのねじ脚部２１０、２２０を押すらせん状のスクリューばね、を有していてもよい。
【００４５】
下部ブラケット軸に取り付けられるチェーンホイール１１、または、リアホイールに取り付けられるチェーンホイール１２、または、その両方が、小さな偏心量を有する。これは、下部チェーン半分の長さである程度のばらつきとなり、結果として、チェーンテンショナ１１０のばらつきとなる。ブロック機構２００の一方向の動作なので、キャリア１３０が、小さな角度をこえて反時計回りに回転することができる。歯止めノッチ２４２が、次ののこぎり歯状突起２４１に係合して、その方法で、反時計回りの回転がブロックされる。これは、望ましくない高いチェーン力につながる。
【００４６】
これを防ぐために、ブロック機構２００は、図に示すように、ばね付き遊び（spring-loaded play）を有することが好ましい。歯止めノッチ２４２は、遊びを備え、第１ばね脚部２１０に取り付けられた容器２４３に収容される。このため、第１ばね脚部２１０に対する歯止めノッチは、２つのばね脚部２１０、２２０の相互の移動方向に平行な方向で動きの自由度を有している。この動きの自由度の大きさは、予想される偏心量との関係で選択され、数ｍｍ程度が一般的である。歯止めバイアスばね２４４は、のこぎり歯状突起２４１に対して歯止めノッチ２４２を押す。
【００４７】
ブレーキする場合、大きな力がチェーンに作用する。ブレーキ力の増加中、２つのばね脚部２１０、２２０は、歯止めノッチ２４２がのこぎり歯状突起２４１に係合するまで、互いに押される。その後、歯止めノッチ２４２が、停止部に達して、歯止めノッチ２４２を備えた遊びが除去されるまで、歯止めノッチ２４２は、圧縮された歯止めバイアスばね２４４を備えたのこぎり歯状突起２４１で、その容器２４３に後方に押される。ブロック機構２００は、ブロックし、ブレーキ力を十分に発展させることができる。反対に、ブレーキ力を緩和する場合には、歯止めノッチ２４２が、歯止めバイアスばね２４４で、歯止めバイアスばね２４２の最も緩和した位置に向かって、前方に押される。
【００４８】
歯止めバイアスばね２４２は、バイアス部材２３０よりも大きな付勢力を有することが望ましい。
【００４９】
したがって、本発明は、最も下部のチェーン部品を引っ張られた状態に保持するために、チェーン部に係合するチェーンテンショナが設けられたチェーンドライブを備えた自転車を提供する。チェーンテンショナは、キャリアと、キャリアに回転可能に取り付けられた２つのガイドホイールと、を有する。キャリアの回転軸およびガイドホイールの回転軸は、チェーンで画定されるチェーン平面に対して実質的に垂直である。ペダルからくる下部チェーン部は、フロントガイドホイールの下側に係合し、リアガイドホイールの上側を通り、そして、リアホイールのチェーンホイールの下側に係合する。キャリアには、ガイドホイールの後方の１つを上に動かすために、キャリアに付勢力を及ぼすバイアス手段が設けられている。チェーンテンショナは、リアチェーンホイールと横たわるリアフォークとの間のスペースに取り付けられる。このチェーンテンショナの試作品では、最大能力１５０ｍｍが、典型的な標準のチェーンガードで達成された。
【００５０】
本発明は、明細書で説明した実施形態に限定されるものではないことは、当業者において明らかである。添付の特許請求の範囲で定義されるように、骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、リアフォークは、一方向に実施される。また、２つ以上の機能が、単一の実体で実現してもよい。特定の特徴が、異なる従属項に記載されている場合でも、本発明は、それらの特徴を一緒に有する実施形態に関連する。さらに、本質的なものとして記載されていない機能は省略することもできる。請求項で使用可能な参照番号は、その請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１Ａ】
0006541681.tif 000002
【図１Ｂ】
0006541681.tif 000003
【図１Ｃ】
0006541681.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0006541681.tif 000008
【図６】
0006541681.tif 000009
【図７Ａ】
0006541681.tif 000010
【図７Ｂ】
0006541681.tif 000011
【図８】
0006541681.tif 000012
【図９】
0006541681.tif 000013
【図１０Ａ】
0006541681.tif 000014
【図１０Ｂ】
0006541681.tif 000015
【図１１】
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