(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受容部および円筒状外面を有する入力シャフトと、
前記入力シャフトに係合可能なスプロケットとを備え、
前記スプロケットは、各第１の面が径方向に弾性的変位可能であるように曲げビームに配置された少なくとも２つの第１の面を備え、前記２つの第１の面は前記外面に当接し、前記２つの第１の面はそれぞれ、前記外面の半径Ｄよりも小さい半径ｄを有し、
第１の面ほど径方向に変位可能ではない少なくとも１つの第２の面を備え、前記第２の面は前記受容部に係合して前記入力シャフトに対する前記スプロケットの相対回転を阻止し、
前記第２の面に対して協働関係にある第３の面を備え、前記第３の面は前記入力シャフトの前記外面に当接し、前記第３の面は前記外面にすき間嵌めされ、
前記曲げビームは片持ち梁であり、前記第１の面は前記片持ち梁の自由端に設けられ、前記第３の面は前記片持ち梁の固定端側に設けられる
弾性的センタリング要素を有する歯付きスプロケットハブ。
【請求項２】
各曲げビームが前記入力シャフトに対して接線方向に配置されることを特徴とする請求項１に記載の歯付きスプロケットハブ。
【請求項３】
前記受容部が前記外面に溝を備えることを特徴とする請求項１に記載の歯付きスプロケットハブ。
【請求項４】
少なくとも３つの第１の面と、少なくとも３つの第２の面と、少なくとも３つの第３の面とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の歯付きスプロケットハブ。
【請求項５】
前記第２の面が前記第１の面と前記第３の面の間に設けられることを特徴とする請求項１に記載の歯付きスプロケットハブ。
【請求項６】
前記スプロケットを前記入力シャフトに対して軸方向に固定するための保持部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の歯付きスプロケットハブ。
【請求項７】
前記第２の面が前記受容部に係合するための突起を備えることを特徴とする請求項１に記載の歯付きスプロケットハブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は歯付きスプロケットに関し、特に、曲げビームに設けられ径方向に変位可能である第１の面と、第１の面ほどは径方向に変位可能ではない第２の面と、第２の面に対して協働関係にある第３の面とを有し、第３の面が入力シャフトの外面に当接し、第３の面が外面にすき間嵌めされる、弾性的センタリング要素を有する歯付きスプロケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
チェーン駆動は、自転車のような２輪車における動力伝達の優れた手段である。チェーンはまた、数多くの機械において動力伝達のために利用される。しばしば、チェーンスプロケットはフォームフィッティング・シャフト／ハブ連結機構を介してシャフトに連結される。一般に、これらおよび他の連結機構は、円筒状連結面に対する部分的な凹凸により作用する。これらの連結の適切な機能のために、シャフトとハブの間の自由な遊びが重要である。しかし、負荷がかかり、シャフトとハブの間の公差が大きすぎると、２つの要素の間にふらつき（wobbling）が生じる。これは好ましくないと考えられる。一方、高品質の嵌め合いは、機械加工を使用して製造するために比較的高価である。これは、低コストの大量生産しなければならないときには不利である。
【０００３】
チェーンスプロケットは通常、ハブギアを有する手頃なバイクにおいて薄い。この要素は、典型的には、２〜３ミリ幅であって、鋼製の打抜き加工品であり、ハブギアの入力シャフトに設けられた溝に係合する歯を有する、３以上の駆動カムを有する。これら２つの要素の間の嵌め合いは通常、すき間嵌めである。これは、焼結、鋳造、打抜き加工のような低価格な製造方法を用いるために必要である。スプロケットが入力シャフトに対して軸方向に変位するのを阻止するために、通常、ロックワッシャやスナップリングによって位置決めされる。
【０００４】
近年、自動車の技術分野や一般の駆動機構の技術分野において多くのチェーン駆動が歯付きベルト駆動機構に取って代わられている。利点としては、軽荷重、長寿命、低騒音、および潤滑剤が不要な運転がある。ハブギアを有する自転車の分野では、特に、ＥＰ０００００２２８９７９２Ａ１、ＣＡ０００００２７４９２９３Ａ１およびＵＳ０００００７８５４４４１Ｂ２による歯付きベルト駆動がより普及してきている。
【０００５】
機能的な歯付きベルト駆動機構はベルトへの一定の予負荷を必要とするので、後方ハブ上の、ふらつく歯付きベルトのディスクは、一定の張力を維持することができない。歯付きベルトのディスクがセンタリングされず、後方ハブに強固に固定されないと、歯付きスプロケットが入力シャフトにおいて変位するので、作動による騒音が発生する。その結果はキーキー、ギシギシという軋み音である。
【０００６】
全ての主な製造者から供給されるハブギアを有する後方ハブは、センタリング直径を有し、これは、低価格の製造方法のため、入力シャフトの領域において±０．１５ミリの代表的な公差を有する。焼結あるいはインベストメント鋳造により機械加工なしに安価な歯付きスプロケットを製造しようとするならば、その製造工程はまた、±０．１５ミリの範囲のボア公差を要求される。組立ての境界条件を考慮すると、両方の要素は、いくらかの遊びをもってのみ組み合わされる。これは、安価に入手できるハブギアと組み合わせたスプラインシャフト形状を有する歯付きスプロケットを用いるとき、不十分なセンタリングという問題となる。
【０００７】
歯付きスプロケットとハブギアの間に挿入される要素における過大な公差を吸収するために利用可能な手段がある。スプロケットは嵌め合い公差を吸収する曲げビームに依存する。その技術は、取付けられるハブよりも僅かに小さな直径を有する第１の径方向に変位可能な面を有するスプロケットを備える。第２の面は部品の相対回転を阻止する。この技術の代表は米国特許出願第２０１５００１６８８０号である。これは、車両のため、すなわち側面に凹凸を含む円筒状シャフト要素と、内側に凹凸を含むボアを有するハブ要素とを有する、駆動機構に用いられるシャフト／ハブ連結部を開示し、これによりシャフト要素はハブ要素のボアの内側に取付けられる。また、ハブ要素のボア内に少なくとも２つの面が径方向への弾性変形が可能であるように設けられ、ハブ要素のボア内に少なくとも２つの面が径方向への弾性変形が不可能であるように設けられることで、さらに差別化される。さらに、シャフト／ハブ連結部は、弾性変形可能な面が弾性的に変形し難い面に、材料的に結合する方法で連結されることに特徴がある。
【０００８】
必要とされるものは、曲げビームに設けられ径方向に変位可能である第１の面と、第１の面ほどは径方向に変位可能ではない第２の面と、第２の面に対して協働関係にある第３の面とを有し、第３の面が入力シャフトの外面に当接し、第３の面が外面の直径よりも大きな直径を有する歯付きスプロケットである。本発明はこの必要性に合致する。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の主な特徴は、曲げビームに設けられ径方向に変位可能である第１の面と、第１の面ほどは径方向に変位可能ではない第２の面と、第２の面に対して協働関係にある第３の面とを有し、第３の面が入力シャフトの外面に当接し、第３の面が外面の直径よりも大きな直径を有する歯付きスプロケットである。
【００１０】
本発明の他の特徴は、本発明の次の記述と添付した図面により説明され、明らかになる。
【００１１】
本発明は、受容部および円筒状外面を有する入力シャフトと、入力シャフトに係合可能なスプロケットとを備え、スプロケットは、各第１の面が径方向に弾性的変位可能であるように曲げビームに配置された少なくとも２つの第１の面を備え、２つの第１の面は外面に当接し、２つの第１の面はそれぞれ、外面の半径Ｄよりも小さい半径ｄを有し、第１の面ほど径方向に変位可能ではない少なくとも１つの第２の面を備え、第２の面は受容部に係合して入力シャフトに対するスプロケットの相対回転を阻止し、第２の面に対して協働関係にある第３の面を備え、第３の面は入力シャフトの外面に当接し、第３の面は外面にすき間嵌めされる、弾性的センタリング要素を有する歯付きスプロケットハブである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
この明細書に組み込まれその一部を構成する添付図面は、本発明の好ましい実施形態を示し、説明とともに本発明の原理を説明するために用いられる。
【図１】スポークまたはリムを除いた自転車の後側ハブを示す。
【図２】図１の分解図である。
【図３】歯付きスプロケットの実施形態の斜視図である。
【図４】歯付きスプロケットの側面図である。
【図５】入力軸に取付けられたスプロケットの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１はスポークまたはリムを除いた自転車の後方ハブ１を示す。トルクは、ペダルあるいはクランク（図示せず）を介して歯付きベルトに伝達される。歯付きベルトはトルクを歯付きスプロケット７に移し、これにより歯付きスプロケットは入力シャフト２を駆動する。
【００１４】
この機構により、トルクがシャフト／ハブ連結部４を介してハブ入力シャフトに伝達される。タイヤ（図示せず）を有する自転車リムは、スポーク穴３の中に取付けられたスポークを介して、後方ハブ１により駆動される。これは自転車のホイールにおいて公知の構造である。歯付きスプロケット７はスナップリング６を介して入力シャフト２に軸方向に保持される。
【００１５】
スプロケット７は、突起１０により係合される３つの受容部すなわち溝５を介してトルクを伝達する。円筒状外面１６は、入力シャフト２に対する歯付きスプロケット７の正確なセンタリングのために作用する。しかし正確なセンタリングは、歯付きスプロケット７のボア９が円筒状側面１６に対して遊びなく着座されてはじめて、可能になる。これは、弾性的に変形可能な曲げビーム１４、および各面１２により、径方向に達成される。各ビーム面１２は面１６に対して押圧し、このようにして製造誤差を吸収する。各曲げビーム１４は外面１６に対して略接線方向に延びる。
【００１６】
図２は図１の分解図である。入力シャフト２はシャフト要素１１とシャフト／ハブ連結部４を有し、この連結部は歯付きスプロケット７からハブ入力シャフト２へトルクを伝達する。ロックワッシャ６は非組立て状態で示される。入力シャフト２の溝５は、歯付きスプロケット７のボア９内の突起１０が的確に係合するように成形される。
【００１７】
ボア９内には３つの面１２が設けられ、これらの面は径方向に弾性的に変位できるように配置される。これらの面１２の弾性変位は３つの曲げビーム１４により達成され、３つの曲げビームは、半径ｄを有するボア９を形成するように成形される。この実施形態において、入力シャフト２から解放された歯付きスプロケット７の半径ｄは常に、面１６のシャフト半径Ｄより小さい。歯付きスプロケット７の３つの面１２のそれぞれは組立て時、径方向の外方に弾性的に変形し、これにより入力シャフト２に対するスプロケット７の正確なセンタリングを生じる。各曲げビーム１４は径方向に弾性変形する面１２と、面１３とを備える。面１３は、フォームフィッティングトルク伝達のために設けられ、径方向に弾性変形しない。弾性変形可能な面１２を有する曲げビーム１４は、本発明のスプロケットの弾性的なセンタリング要素を構成する。
【００１８】
図３は歯付きスプロケット７の実施形態の斜視図である。図１から、ボア９は面１６と溝５を面１２、面１３および面１７に接触させる。面１３を有する径方向突起１０だけが図２の入力シャフト２に対してすき間嵌めされる。面１２は径方向の変形性の点において変位可能であると考えられる。面１２は、曲げビーム１４を介して歯付きスプロケット７の他の剛体部分に接続されるからである。ボア９の弾性変形可能な面１２は弾性的に非変形な面１３に接続される。弾性変形可能な面１２は剛体の面１３に接続される。弾性変形可能な面１２と弾性的に剛体の面１３は面１６において入力シャフト２に接触され、面１６の直径よりも常に小さい。
【００１９】
各面１７は面１６に当接する。各面１７は各面１３に近接する。各面１３は面１７と面１２の間に配置される。各面１７は、通常の嵌合と製造誤差範囲を維持しつつ、入力されるトルクによって生じる負荷を支持する。そうすることによって、面１７は各曲げビーム１４における応力を減少させ、これにより各曲げビーム１４と歯付きスプロケット７の耐久性を高める。面１７は溝５に係合せず、外面１６に直接係合する。
【００２０】
図４は歯付きスプロケット７の側面図を示す。ボア９の面１３は径方向突起１０として設計され、入力シャフト２の溝５に対してすき間嵌めするように製造される。スプラインシャフト形状１５は点線により示される。図２から、ボア９の全面は円筒状側面１６に接触しない。ボアの外周長はシャフトの面よりも約２５％大きい。径方向の変形性の点において、面１３は剛体であり、比較的非弾性であると考えられる。ここでは、面１３の径方向変位が矢印Ｂにより示される。面１２は径方向の変形性の点において弾性であると考えられる。それらは曲げビーム１４を介して歯付きスプロケット７に接続されるからである。弾性面１２の径方向変位は矢印Ｃにより示される。
【００２１】
弾性センタリング要素を有する歯付きスプロケットハブは、受容部および円筒状外面を有する入力シャフトと、入力シャフトに係合可能なスプロケットとを備える。スプロケットは、各第１の面が径方向に弾性的変位可能であるように曲げビームに配置された少なくとも２つの第１の面を備える。２つの第１の面は前記外面に当接し、２つの第１の面はそれぞれ、前記外面の直径よりも小さい直径を有する。スプロケットハブは、第１の面ほど径方向に変位可能ではない少なくとも１つの第２の面を備え、第２の面は受容部に係合して入力シャフトに対するスプロケットの相対回転を阻止する。スプロケットハブは、第２の面に対して協働関係にある第３の面を備え、第３の面は入力シャフトの前記外面に当接し、第３の面は前記外面の直径よりも大きい。
【００２２】
図５は入力シャフトに取付けられたスプロケットの側面図である。この図において、スナップリング６は簡単のため除かれている。各突起１０は受容部５に係合する。各突起１０はスプロケット７が入力シャフト２に対して回転することを阻止する。面１２および面１７はそれぞれ、入力シャフト２の外面１６に係合する。面１２および面１７は入力シャフト２に対してスプロケット７を適切に位置決めする。各面１２は各曲げビーム１４の可撓性により、径方向の内方および外方に変位可能である。この実施形態は、非限定的な例として、３つのビーム１４を示している。この実施形態は、非限定的な例として３つの面１７を示している。この実施形態は、非限定的な例として、３つの受容部５および３つの突起１０を示している。
【００２３】
本発明のシステムは、製造時に狭い許容誤差を制御する必要性と費用を減少させることとなる、より少ない受容部５に依存するのでスプラインよりも有益である。面１２および面１７は入力シャフト２に対するセンタリング調整のために使用される。これは延いては、この技術分野において容易に達成される、外面１６の精度に依存する。各曲げビーム１４の可撓性は、より大きく、したがってより安価な製造誤差を吸収することができる。
【００２４】
本発明の１つの形態が説明されたが、当業者がここに記載された発明の精神と範囲から逸脱することなく、構成と部分の関係と方法において変形を施すことは自明である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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