張力調整装置、ベルト駆動式自転車及びチェーン駆動式自転車
【課題】駆動力を伝達する無端状部材と規制部材との間のずれの発生を抑制し、無端状部材の規制部材からの脱落や異音の発生を抑制する。
【解決手段】駆動プーリー１８の取付部１９Ａには、クランク１４の一端部１４Ａが連結され、駆動プーリー１８がクランク１４と一体で回転する。駆動プーリー１８の取付部１９Ａには、ベアリング４０を介して規制部材３０の連結部３０Ｃが揺動可能に連結されている。規制部材３０には、連結部３０Ｃから駆動プーリー１８の上方におけるベルト２４の張り側に延出された張り側アーム３０Ａが設けられている。張り側アーム３０Ａの先端には、ベルト２４の外周面に接触する張り側アイドラー３２が設けられている。
【解決手段】駆動プーリー１８の取付部１９Ａには、クランク１４の一端部１４Ａが連結され、駆動プーリー１８がクランク１４と一体で回転する。駆動プーリー１８の取付部１９Ａには、ベアリング４０を介して規制部材３０の連結部３０Ｃが揺動可能に連結されている。規制部材３０には、連結部３０Ｃから駆動プーリー１８の上方におけるベルト２４の張り側に延出された張り側アーム３０Ａが設けられている。張り側アーム３０Ａの先端には、ベルト２４の外周面に接触する張り側アイドラー３２が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、張力調整装置、ベルト駆動式自転車及びチェーン駆動式自転車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自転車のペダルが支持されるクランクの回転を後輪に伝達するための装置として、前後一対のプーリーに巻き掛けられた歯付のベルトを用いた駆動力伝達装置が知られている。
【０００３】
下記特許文献１には、自転車のクランクを回転可能に支持するフレームに規制部材を揺動可能に組み付けると共に、規制部材をベルトに接触させてベルトに張力を付与するようにした構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−４４５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１に記載の構成では、クランクを回転させるときの荷重等によりフレームやクランク軸などが撓むと、ベルトと規制部材との間にずれが生じ、ベルトの脱落や異音が発生する可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、駆動力を伝達する無端状部材と規制部材との間のずれの発生を抑制し、規制部材からの無端状部材の脱落や異音の発生を抑制することができる張力調整装置、ベルト駆動式自転車及びチェーン駆動式自転車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係る張力調整装置は、自転車のフレームに回転自在に取り付けられた駆動側回転部材と、前記駆動側回転部材の回転軸の両端に連結され、先端にペダルが取り付けられると共に、前記駆動側回転部材と一体に回転するクランクと、前記フレームに回転自在に取り付けられ、後輪を回転させる従動側回転部材と、前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材に巻き掛けられ、前記駆動側回転部材の回転によって周回移動し、前記従動側回転部材に駆動力を伝達する無端状部材と、前記駆動側回転部材又は前記クランクに揺動可能に取り付けられ、前記無端状部材に接触して前記無端状部材の緩みを規制する規制部材と、を有するものである。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、自転車のフレームに駆動側回転部材が回転自在に取り付けられ、駆動側回転部材の回転軸の両端にクランクが連結されており、クランクの先端のペダルをこぐことによって、クランクの回転軸が回転する。駆動側回転部材と従動側回転部材とに無端状部材が巻き掛けられており、駆動側回転部材の回転により無端状部材が周回移動し、従動側回転部材に駆動力が伝達される。従動側回転部材の回転により後輪が回転する。
【０００９】
駆動側回転部材又はクランクには、規制部材が揺動可能に取り付けられており、規制部材が無端状部材に接触することで無端状部材の緩みが規制される。このため、無端状部材の張力が不足することによる無端状部材の歯飛び等の発生が抑制される。
【００１０】
また、駆動側回転部材又はクランクに規制部材が揺動可能に取り付けられており、ペダルをこぐときの荷重等によりフレームやクランクの回転軸などが撓んでも、無端状部材と規制部材との間にずれが生じにくくなる。また、駆動側回転部材又はクランクに規制部材が揺動可能に取り付けられていることにより、無端状部材と規制部材との間の組み付け誤差が小さくなる。このため、規制部材からの無端状部材の脱落が抑制されると共に、異音の発生が抑制される。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の張力調整装置において、前記規制部材は、前記駆動側回転部材又は前記クランクに揺動可能に連結される連結部と、前記連結部から延出されたアームと、前記アームの先端部に設けられ、前記駆動側回転部材の巻き掛け部から離れた前記無端状部材の外周面と接触する接触部と、を備え、前記駆動側回転部材の回転軸方向において、前記接触部の幅方向の中心線が、前記連結部の幅方向の中心線とほぼ一致するように配置されているものである。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、駆動側回転部材の回転軸方向において、無端状部材の周面と接触する規制部材の接触部の幅方向の中心線が、駆動側回転部材又はクランクに揺動可能に連結される規制部材の連結部の幅方向の中心線とほぼ一致するように配置されており、無端状部材の張力が規制部材にかかる際に、連結部に作用する曲げモーメントが小さくなり、規制部材のずれの発生が抑制される。このため、規制部材からの無端状部材の脱落や異音の発生がよりいっそう少なくなる。また、連結部に作用する曲げモーメントが小さくなるため、規制部材がスムーズに揺動する。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の張力調整装置において、前記接触部が、前記アームの先端部に回転可能に設けられたアイドラーであるものとする。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、接触部がアームの先端部に回転可能に設けられたアイドラーであるので、無端状部材との接触抵抗がアイドラーの回転で軽減されると共に、無端状部材、アイドラー等の接触部分の磨耗を抑えることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の張力調整装置において、前記アームは、前記連結部から前記駆動側回転部材の上方における前記無端状部材の張り側へ延出される張り側アームと、前記連結部から前記駆動側回転部材の下方における前記無端状部材の緩み側へ延出される緩み側アームと、で構成され、前記接触部は、前記張り側アームに設けられ、前記無端状部材の外周面と接触する張り側接触部と、前記緩み側アームに設けられ、前記無端状部材の外周面と接触する緩み側接触部と、を備えているものである。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、規制部材の張り側アームに設けられた張り側接触部が駆動側回転部材の上方で無端状部材の外周面と接触し、規制部材の緩み側アームに設けられた緩み側接触部が駆動側回転部材の下方で無端状部材の外周面と接触する。クランクが回転し、従動側回転部材の抵抗により無端状部材の張り側の張力が上昇すると、無端状部材が張られるので、規制部材が揺動して張り側接触部が上方に移動する。このとき、無端状部材の緩み側は緩むことになるが、規制部材の揺動により緩み側接触部が無端状部材の外周面を押し付ける方向に移動し、無端状部材に対して張力を付加する。これによって、トルクの変動が発生した場合（停止からこぎ出しになった場合、平地から上り坂になった場合等）でも、素早く必要な張力を無端状部材に付加することが可能となる。このため、無端状部材の張力が不足することによる無端状部材の歯飛び等の発生を抑制することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載の張力調整装置において、前記連結部の揺動中心が前記回転軸と同軸上に設けられているものである。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、規制部材の連結部の揺動中心が回転軸と同軸上に設けられているので、取り付け誤差による性能差が発生しにくい。また、規制部材の連結部を駆動側回転部材又はクランクに揺動可能に連結する構造や部品構成がシンプルになり、低コスト化が可能である。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の張力調整装置において、前記規制部材は、前記回転軸に作用するトルクの変動による前記無端状部材の緩みを規制するものである。
【００２０】
請求項６に記載の発明では、規制部材が無端状部材に接触することで、回転軸に作用するトルクの変動による無端状部材の緩みが規制される。
【００２１】
請求項７に記載の発明に係るベルト駆動式自転車は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の張力調整装置を備え、前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材がプーリーであり、前記無端状部材がベルトで構成されているものである。
【００２２】
請求項７に記載の発明では、駆動側のプーリーの駆動力をベルトによって従動側のプーリーに伝達するベルト駆動式自転車においても、ベルトと規制部材との間のずれの発生を抑制し、規制部材からのベルトの脱落や異音の発生を抑制することができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明に係るチェーン駆動式自転車は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の張力調整装置を備え、前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材がスプロケットであり、前記無端状部材がチェーンで構成されているものである。
【００２４】
請求項８に記載の発明では、駆動側のスプロケットの駆動力をチェーンによって従動側のスプロケットに伝達するチェーン駆動式自転車においても、チェーンと規制部材との間のずれの発生を抑制し、規制部材からのチェーンの脱落や異音の発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、駆動力を伝達する無端状部材と規制部材との間のずれの発生を抑制し、規制部材からの無端状部材の脱落や異音の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態である張力調整装置を示す構成図である。
【図２】図１に示す張力調整装置の主要部を示す側面図である。
【図３】図１に示す張力調整装置の主要部を示す分解斜視図である。
【図４】図２中のＡ−Ａ線における規制部材の駆動プーリーへの連結部付近を示す断面図である。
【図５】規制部材単体を示す側面図である。
【図６】規制部材単体を示す断面図である。
【図７】張り側アイドラーを示す断面図である。
【図８】回転軸に作用するトルクが最大となるときのクランク及び駆動プーリーの状態を示す構成図である。
【図９】クランクの１回転中に２回発生するトルクのピークを示すグラフである。
【図１０】本発明の第２実施形態である張力調整装置の主要部を示す構成図である。
【図１１】図１０に示す張力調整装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
図１は、本発明の第１実施形態である張力調整装置１０が適用される自転車２の主要部を示す側面図である。また、図２は、張力調整装置１０の駆動プーリー付近を示す側面図であり、図３は、張力調整装置１０の駆動プーリー付近の分解斜視図である。また、図４は、図２中のＡ−Ａ線における断面図である。
【００２９】
図１に示すように、この張力調整装置１０では、自転車２のシートパイプ４の下端のハンガーパイプ１３に回転軸１２が設けられており、回転軸１２の両端部に、それぞれ反対方向に伸びたクランク１４が連結されている。クランク１４の先端には、ペダル１６が回転可能に支持されている。左右のクランク１４の間には、クランク１４に連結される回転軸１２と一体となって回転する駆動側回転部材としての楕円状の駆動プーリー１８が取り付けられている（図２及び図３を参照）。回転軸１２は自転車２のチェーンステー６の一端に支持されており、チェーンステー６の他端には、従動側回転部材としての円形状の従動プーリー２０が設けられている。この従動プーリー２０に連動して後輪（図示省略）が回転する。
【００３０】
駆動プーリー１８と従動プーリー２０には、無端状部材としてのベルト２４が巻き掛けられている。すなわち、自転車２は、駆動プーリー１８の駆動力をベルト２４によって従動プーリー２０に伝達するベルト駆動式の自転車である。ベルト２４の内周面には、複数の歯（図示省略）が形成されており、これらの歯が駆動プーリー１８と従動プーリー２０の周面に形成された複数の歯２８（図３では、駆動プーリー１８のみ図示している）と噛合されている。そして、クランク１４を矢印Ａ方向（時計回り）に回転させると、回転軸１２と一体となった駆動プーリー１８が矢印Ｂ方向（時計回り）に回転し、ベルト２４が矢印Ｃ方向に周回移動する。ベルト２４の周回移動により従動プーリー２０が回転し、後輪（図示省略）に駆動力が伝達されるようになっている。
【００３１】
図３に示すように、ハンガーパイプ１３の内部には、回転軸１２が貫通するように配置されている。回転軸１２の幅方向両側には略矩形状の連結部１２Ａが形成されており、連結部１２Ａがクランク１４の一端部１４Ａ（ペダル１６と反対側の端部）に形成された略矩形状の開口１４Ｂに挿入される。そして、連結部１２Ａの幅方向外側に形成されたネジ部１２Ｂにナット４２が螺合されることで、回転軸１２の幅方向両側にクランク１４の一端部１４Ａが連結されている。回転軸１２は、自転車２のシートパイプ４の下端に固定支持されたハンガーパイプ１３内に、ベアリング（図示省略）を介して回転可能に支持されている（図１参照）。
【００３２】
図４に示すように、駆動プーリー１８は、左右一対のうちの一方（図３中の左側）のクランク１４の一端部１４Ａに取り付けられる取付部１９Ａと、取付部１９Ａの側部に固定支持されると共にベルト２４の歯（図示省略）と噛合される複数の歯２８を備えた環状部１９Ｂと、を備えている。取付部１９Ａの中心部には、円形状の開口１９Ｃが形成されている。取付部１９Ａにおける開口１９Ｃの内周面には、半径方向内側に突出する複数の突起１９Ｄが形成されている。また、一方（図３中の左側）のクランク１４の一端部１４Ａの外周面には、半径方向内側に窪んだ複数の凹部１４Ｃが形成されている。すなわち、駆動プーリー１８の取付部１９Ａの内周面に複数の突起１９Ｄが形成され、それに組み合わせ可能な複数の凹部１４Ｃがクランクの一端部１４Ａの外周面に形成され、それらを組み合わせた状態でクランクの一端部１４Ａの幅方向の縁部（図４の左側縁部）を加締めることでクランク１４が取り付けられている。
【００３３】
駆動プーリー１８の取付部１９Ａには、規制部材３０が揺動可能に連結されている。図１、図２及び図５に示すように、規制部材３０は、略Ｖ字状に形成されており、駆動プーリー１８の上方におけるベルト２４の張り側に延出する張り側アーム３０Ａと、駆動プーリー１８の下方におけるベルト２４の緩み側に延出する緩み側アーム３０Ｂと、略Ｖ字状に屈曲した部分に形成された連結部３０Ｃと、を備えている。規制部材３０は、連結部３０Ｃで駆動プーリー１８の取付部１９Ａに揺動可能（回動可能）に支持されている。
【００３４】
図４〜図６に示すように、規制部材３０の連結部３０Ｃには、幅方向に沿って円形状の開口３０Ｄが形成されており、連結部３０Ｃの内周面がベアリング４０を介して駆動プーリー１８の取付部１９Ａの外周面に揺動可能に連結されている。ベアリング４０は、取付部１９Ａの外周面に止め輪４６によって取り付けられている。規制部材３０の連結部３０Ｃの揺動中心は、回転軸１２（図３参照）と同軸上に設けられており、規制部材３０の連結部３０Ｃの揺動中心と駆動プーリー１８の取付部１９Ａの回転中心は同心となっている。これにより、規制部材３０の支持構造がシンプルとなり、コストを低減することができる。
【００３５】
張り側アーム３０Ａの先端部側には、緩み側アーム３０Ｂと反対側に延出された延出部３０Ｅが形成されており、張り側アーム３０Ａの先端部には、ベルト２４の外周面と接触する張り側接触部としての略円柱状の張り側アイドラー３２が回転可能に支持されている。緩み側アーム３０Ｂの先端部側は、張り側アーム３０Ａと反対側に若干突出するように屈曲する屈曲部３０Ｆが形成されており、緩み側アーム３０Ｂの先端部には、ベルト２４の外周面と接触する緩み側接触部としての略円柱状の緩み側アイドラー３４が回転可能に支持されている。
【００３６】
図１に示すように、クランク１４を矢印Ａ方向に回転させると、駆動プーリー１８の回転によりトルクが上昇すると駆動プーリー１８の上方におけるベルト２４の上方側は張るが、そのベルト２４の上方側（張り側）の駆動プーリー１８と近接対向する位置に、張り側アイドラー３２が接触している。一方、ベルト２４の上方側が張ることにより駆動プーリー１８の下方におけるベルト２４の下方側は緩むが、そのベルト２４の下方側（緩み側）の駆動プーリー１８と近接対向する位置に、緩み側アイドラー３４が接触している。
【００３７】
また、規制部材３０の揺動中心と緩み側アイドラー３４との距離は、規制部材３０の揺動中心と張り側アイドラー３２との距離より大きく設定されている。これによって、ベルト２４が張ったときの張り側アイドラー３２の少ない移動により、緩み側アイドラー３４を大きく移動することができ、ベルト２４の緩み側にすばやく大きな張力を付加することができる。
【００３８】
図７に示すように、規制部材３０の張り側アーム３０Ａの先端には、幅方向に沿って雌ネジ３１が形成されており、雌ネジ３１に張り側アイドラー３２を支持するための雄ネジ５２が螺合されている。雄ネジ５２の円柱部５２Ａには、幅方向両側にダストカバー５４、５６が外挿されている。ダストカバー５４、５６は、円柱部５２Ａの周囲の断面が略Ｕ字状に形成されており、このＵ字状の部分が対向するように配置されている。ダストカバー５４、５６のＵ字状の部分の間には、環状のカラー５８が挟持されている。張り側アイドラー３２の中心部には、円形状の開口部３２Ａが形成されており、張り側アイドラー３２の開口部３２Ａがカラー５８の外周面と当接するように外挿されている。雄ネジ５２の円柱部５２Ａの抜け出たネジ部には、緩み止めとしてナット５０が螺合されている。
【００３９】
張り側アイドラー３２は、カラー５８に対して回転するが、ダストカバー５４、５６により張り側アイドラー３２とカラー５８の回転接触部となる張り側アイドラー３２の開口部３２Ａに粉塵等が浸入することが防止される。
【００４０】
また、張り側アイドラー３２の両端部には、フランジ部６１が形成されており、フランジ部６１によってベルト２４が外れないように保持されている。張り側アイドラー３２のフランジ部６１の間の外周面には、ベルト２４の巾より小さい凹部６２が形成されている。張り側アイドラー３２は、この凹部６２の両側の水平面でベルト２４の外周面と接触する。なお、緩み側アイドラー３４も張り側アイドラー３２と同じ構成である。
【００４１】
図６に示されるように、張力調整装置１０の正面視（自転車２の正面視）にて、張り側アイドラー３２のベルト２４との接触部（フランジ部６１の間）の幅方向における中心線４４は、規制部材３０の連結部３０Ｃがベアリング４０を介して駆動プーリー１８の取付部１９Ａに揺動可能に連結されている位置の幅方向の中心線（ベアリング４０の中心を通る線）とほぼ一致しており、幅方向にずれていない。この構成は、緩み側アイドラー３４のベルト２４との接触部（フランジ部６１の間）の幅方向における中心線４４についても同じである。これによって、ベルト２４の張力が規制部材３０にかかる際に、規制部材３０の連結部３０Ｃに作用する曲げモーメントが小さくなり、ベルト２４と規制部材３０の張り側アイドラー３２（緩み側アイドラー３４）との間にずれが生じることが抑制される。
【００４２】
図１及び図８に示すように、駆動プーリー１８は楕円状であり、長径部１８Ａとこの長径部１８Ａと直交する方向の短径部１８Ｂとを備えている。図８に示すように、クランク１４が鉛直方向に対して時計方向に約７０°まで回転したときに、駆動プーリー１８の長径部１８Ａが、駆動プーリー１８と従動プーリー２０との軸間方向に対して直角となるように、駆動プーリー１８が回転軸１２に連結されている。
【００４３】
図９に示すように、自転車２は、クランク１４の１回転中、左右のペダル１６を踏み降ろすときにトルクのピーク７０が２回発生する。そのピーク値は、平地や坂道等の走行状態によって大きく変動し、坂道やこぎ出し時は特にピーク値が大きくなる。一般的にはクランク１４が鉛直方向に対して時計方向に約７０°まで回転したとき、回転軸１２に作用するトルクが最大（図９のピーク７０）となり、この時、本実施形態では回転軸１２に設けられた駆動プーリー１８の長径部１８Ａが、駆動プーリー１８と従動プーリー２０との軸間方向に対して直角となる。左右のクランク１４は、１８０°位相がずれているので、片側のクランク１４が７０°の位置にあれば、逆側のクランク１４も鉛直方向に対して逆側に７０°の位置にある。
【００４４】
ここで、駆動プーリー１８の歯数は、５０Ｔに設定されており、駆動プーリー１８の扁平率は、約０．０４７２に設定されている。ここで、扁平率とは、長径部１８Ａの半径をａとし、短径部１８Ｂの半径をｂとしたとき、（ａ−ｂ）／ａで示される値をいう。
【００４５】
次に、張力調整装置１０の作用について説明する。
【００４６】
図８に示すように、自転車２に乗ったライダーがペダル１６を踏んで、クランク１４を矢印Ａ方向に回転させると、回転軸１２の回転により駆動プーリー１８が矢印Ｂ方向に回転する。駆動プーリー１８の回転により、ベルト２４が矢印Ｃ方向に周回移動し、従動プーリー２０が回転する。そして、従動プーリー２０の回転により後輪（図示省略）に駆動力が伝達される。
【００４７】
その際、ベルト２４の上方側（張り側）の駆動プーリー１８との近接対向位置では、ベルト２４の外周面に張り側アイドラー３２が接触している。これによって、クランク１４が矢印Ａ方向に回転し、従動プーリー２０の抵抗により張り側のベルト２４の張力が上昇すると、張り側のベルト２４が張られるので、張り側アイドラー３２は上方向（矢印Ｄ方向）へ移動する。このとき、下方側（緩み側）のベルト２４は緩むことになるが、規制部材３０の緩み側アーム３０Ｂが上方向に揺動し、これにともない、緩み側アーム３０Ｂに支持された緩み側アイドラー３４が上方向（矢印Ｅ方向）に移動する。これによって、緩み側アイドラー３４がベルト２４の外周面を押圧し、ベルト２４の緩み側に張力が付加される。
【００４８】
また、楕円状の駆動プーリー１８の長径部１８Ａが駆動プーリー１８と従動プーリー２０の軸間方向と直角になっているときは、短径部１８Ｂが駆動プーリー１８と従動プーリー２０の軸間方向と直角になっているときよりも、行路差が生じてベルト２４に大きな予備張力が付加される。
【００４９】
駆動プーリー１８は、クランク１４が鉛直方向に対して矢印Ａ方向に約７０°の位置にあるときに、長径部１８Ａが駆動プーリー１８と従動プーリー２０との軸間方向に対して直角となるように支持されている。このため、坂道やこぎ出し時など、回転軸１２に作用するトルクが最大（図９のピーク７０）となるときに、ベルト２４に予備張力を付加することができるので応答性が良い。
【００５０】
また、張り側アイドラー３２の移動に連動する緩み側アイドラー３４を設けることで、駆動プーリー１８の長径部１８Ａと短径部１８Ｂによる行路差を拡大することができる。このため、ベルト２４の張力が不足することによるベルト２４の歯飛びの発生を抑制することができる。ここで、歯飛びとは、張力が弱いときに、ベルト２４の歯が駆動プーリー１８又は従動プーリー２０の歯に乗り上げ、飛び越してしまう現象をいう。
【００５１】
また、規制部材３０の連結部３０Ｃがベアリング４０を介して駆動プーリー１８の取付部１９Ａに揺動可能に連結されており、ペダル１６をこぐときの荷重等によりハンガーパイプ１３やクランク１４の回転軸１２などが撓んでも、規制部材３０の位置変動が生じにくく、ベルト２４と規制部材３０の張り側アイドラー３２及び緩み側アイドラー３４との間のずれの発生が抑制される。さらに、規制部材３０の連結部３０Ｃがベアリング４０を介して駆動プーリー１８の取付部１９Ａに揺動可能に連結されていることにより、ベルト２４と規制部材３０の張り側アイドラー３２及び緩み側アイドラー３４との間の組み付け誤差が小さくなる。このため、張り側アイドラー３２又は緩み側アイドラー３４からのベルト２４の脱落が抑制されると共に、異音の発生が抑制される。
【００５２】
さらに、図６に示されるように、張力調整装置１０の正面視（自転車２の正面視）にて、張り側アイドラー３２のベルト２４との接触部（フランジ部６１の間）の幅方向における中心線４４は、規制部材３０の連結部３０Ｃがベアリング４０を介して駆動プーリー１８の取付部１９Ａに揺動可能に連結されている位置の幅方向の中心線（ベアリング４０の中心を通る線）とほぼ一致している。これによって、ベルト２４の張力が規制部材３０にかかる際に、規制部材３０の連結部３０Ｃに作用する曲げモーメントが小さくなり、ベルト２４と規制部材３０の張り側アイドラー３２（緩み側アイドラー３４）との間にずれが生じることが抑制される。このため、張り側アイドラー３２（緩み側アイドラー３４）からのベルト２４の脱落や異音の発生がよりいっそう少なくなる。また、規制部材３０の連結部３０Ｃに作用する曲げモーメントが小さくなるため、規制部材３０の連結部３０Ｃが駆動プーリー１８の取付部１９Ａに対してスムーズに揺動する。
【００５３】
次に、本発明の第２実施形態である張力調整装置について説明する。なお、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００５４】
図１０及び図１１に示すように、本実施形態の張力調整装置８０では、クランク８２の一端部に形成された取付部８２Ａと、駆動プーリー８４を構成する支持部８２Ｂとが一体に形成されている。すなわち、クランク８２の取付部８２Ａから半径方向外側に当該取付部８２Ａと一体で支持部８２Ｂが延設されており、支持部８２Ｂの側方（クランク８２と反対側）には、ベルト２４（図１参照）の歯と噛合される複数の歯２８を備えた環状部８４Ａが加締締結具８６により取り付けられている。すなわち、駆動プーリー８４は、支持部８２Ｂと環状部８４Ａとを備えており、支持部８２Ｂと取付部８２Ａとが一体で形成されていることにより、クランク８２と駆動プーリー８４とが一体で回転する。駆動プーリー８４の環状部８４Ａは、第１実施形態と同様に、長径部とこの長径部と直交する方向の短径部とを備えた楕円状に形成されている。
【００５５】
取付部８２Ａの支持部８２Ｂを挟んでクランク８２と反対側の外周面には、ベアリング４０を介して規制部材３０の連結部３０Ｃが揺動可能に連結されている。ベアリング４０は、取付部８２Ａの外周面に止め輪４６によって取り付けられている。
【００５６】
このような張力調整装置８０では、規制部材３０の連結部３０Ｃがベアリング４０を介してクランク８２の取付部８２Ａに揺動可能に連結されており、ペダル１６（図１参照）をこぐときの荷重等によりハンガーパイプ１３や回転軸１２（図１参照）などが撓んでも、規制部材３０の位置変動が生じにくく、ベルト２４と規制部材３０の張り側アイドラー３２及び緩み側アイドラー３４との間のずれの発生が抑制される。また、規制部材３０の連結部３０Ｃがベアリング４０を介してクランク８２の取付部８２Ａに揺動可能に連結されていることにより、ベルト２４と規制部材３０の張り側アイドラー３２及び緩み側アイドラー３４との間の組み付け誤差が小さくなる。このため、張り側アイドラー３２又は緩み側アイドラー３４からのベルト２４の脱落が抑制されると共に、異音の発生が抑制される。
【００５７】
なお、第１及び第２実施形態の張力調整装置１０、８０は、駆動プーリー１８、８４の駆動力をベルト２４によって従動プーリー２０に伝達するベルト駆動式の自転車２に適用したが、これに限定されるものではない。例えば、駆動スプロケットと従動スプロケットに無端状のチェーンを巻き掛け、駆動スプロケットの回転によりチェーンを周回移動させて従動スプロケットに駆動力を伝達するチェーン駆動式の自転車に本発明の張力調整装置を適用してもよい。
【００５８】
なお、第１及び第２実施形態では、駆動プーリー１８、８４は、楕円状であるが、この形状に限定するものではなく、例えば円形としてもよい。
【００５９】
なお、第１及び第２実施形態では、規制部材３０は、張り側アーム３０Ａと緩み側アーム３０Ｂを備え、張り側アーム３０Ａの先端部の張り側アイドラー３２がベルト２４の周面に接触し、緩み側アーム３０Ｂの先端部の緩み側アイドラー３４がベルト２４の周面に接触する構成であるが、この構成に限定されるものではない。例えば、規制部材が張り側アーム３０Ａのみを備え、張り側アーム３０Ａの先端部のアイドラー（接触部）がベルト２４の周面に接触する構成でもよい。
【００６０】
また、第１及び第２実施形態では、規制部材３０のアームに対して張り側アイドラー３２と緩み側アイドラー３４を設けたが、これに限定されず、ベルト２４に接触する接触部が規制部材３０のアームに対して回転しない構成でもよい。
【符号の説明】
【００６１】
２ 自転車（ベルト駆動式自転車）
１０ 張力調整装置
１２ 回転軸
１３ ハンガーパイプ（フレーム）
１４ クランク
１４Ａ 一端部
１６ ペダル
１８ 駆動プーリー（駆動側回転部材）
１８Ｂ 短径部
１８Ａ 長径部
２０ 従動プーリー（従動側回転部材）
２４ ベルト（無端状部材）
３０ 規制部材
３０Ａ 張り側アーム
３０Ｂ 緩み側アーム
３０Ｃ 連結部
３２ 張り側アイドラー（張り側接触部）
３４ 緩み側アイドラー（緩み側接触部）
４０ ベアリング
４４ 中心線
８０ 張力調整装置
８２ クランク
８２Ａ 取付部
８２Ｂ 支持部
８４ 駆動プーリー（従動側回転部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、張力調整装置、ベルト駆動式自転車及びチェーン駆動式自転車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自転車のペダルが支持されるクランクの回転を後輪に伝達するための装置として、前後一対のプーリーに巻き掛けられた歯付のベルトを用いた駆動力伝達装置が知られている。
【０００３】
下記特許文献１には、自転車のクランクを回転可能に支持するフレームに規制部材を揺動可能に組み付けると共に、規制部材をベルトに接触させてベルトに張力を付与するようにした構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−４４５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１に記載の構成では、クランクを回転させるときの荷重等によりフレームやクランク軸などが撓むと、ベルトと規制部材との間にずれが生じ、ベルトの脱落や異音が発生する可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、駆動力を伝達する無端状部材と規制部材との間のずれの発生を抑制し、規制部材からの無端状部材の脱落や異音の発生を抑制することができる張力調整装置、ベルト駆動式自転車及びチェーン駆動式自転車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係る張力調整装置は、自転車のフレームに回転自在に取り付けられた駆動側回転部材と、前記駆動側回転部材の回転軸の両端に連結され、先端にペダルが取り付けられると共に、前記駆動側回転部材と一体に回転するクランクと、前記フレームに回転自在に取り付けられ、後輪を回転させる従動側回転部材と、前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材に巻き掛けられ、前記駆動側回転部材の回転によって周回移動し、前記従動側回転部材に駆動力を伝達する無端状部材と、前記駆動側回転部材又は前記クランクに揺動可能に取り付けられ、前記無端状部材に接触して前記無端状部材の緩みを規制する規制部材と、を有するものである。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、自転車のフレームに駆動側回転部材が回転自在に取り付けられ、駆動側回転部材の回転軸の両端にクランクが連結されており、クランクの先端のペダルをこぐことによって、クランクの回転軸が回転する。駆動側回転部材と従動側回転部材とに無端状部材が巻き掛けられており、駆動側回転部材の回転により無端状部材が周回移動し、従動側回転部材に駆動力が伝達される。従動側回転部材の回転により後輪が回転する。
【０００９】
駆動側回転部材又はクランクには、規制部材が揺動可能に取り付けられており、規制部材が無端状部材に接触することで無端状部材の緩みが規制される。このため、無端状部材の張力が不足することによる無端状部材の歯飛び等の発生が抑制される。
【００１０】
また、駆動側回転部材又はクランクに規制部材が揺動可能に取り付けられており、ペダルをこぐときの荷重等によりフレームやクランクの回転軸などが撓んでも、無端状部材と規制部材との間にずれが生じにくくなる。また、駆動側回転部材又はクランクに規制部材が揺動可能に取り付けられていることにより、無端状部材と規制部材との間の組み付け誤差が小さくなる。このため、規制部材からの無端状部材の脱落が抑制されると共に、異音の発生が抑制される。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の張力調整装置において、前記規制部材は、前記駆動側回転部材又は前記クランクに揺動可能に連結される連結部と、前記連結部から延出されたアームと、前記アームの先端部に設けられ、前記駆動側回転部材の巻き掛け部から離れた前記無端状部材の外周面と接触する接触部と、を備え、前記駆動側回転部材の回転軸方向において、前記接触部の幅方向の中心線が、前記連結部の幅方向の中心線とほぼ一致するように配置されているものである。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、駆動側回転部材の回転軸方向において、無端状部材の周面と接触する規制部材の接触部の幅方向の中心線が、駆動側回転部材又はクランクに揺動可能に連結される規制部材の連結部の幅方向の中心線とほぼ一致するように配置されており、無端状部材の張力が規制部材にかかる際に、連結部に作用する曲げモーメントが小さくなり、規制部材のずれの発生が抑制される。このため、規制部材からの無端状部材の脱落や異音の発生がよりいっそう少なくなる。また、連結部に作用する曲げモーメントが小さくなるため、規制部材がスムーズに揺動する。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の張力調整装置において、前記接触部が、前記アームの先端部に回転可能に設けられたアイドラーであるものとする。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、接触部がアームの先端部に回転可能に設けられたアイドラーであるので、無端状部材との接触抵抗がアイドラーの回転で軽減されると共に、無端状部材、アイドラー等の接触部分の磨耗を抑えることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の張力調整装置において、前記アームは、前記連結部から前記駆動側回転部材の上方における前記無端状部材の張り側へ延出される張り側アームと、前記連結部から前記駆動側回転部材の下方における前記無端状部材の緩み側へ延出される緩み側アームと、で構成され、前記接触部は、前記張り側アームに設けられ、前記無端状部材の外周面と接触する張り側接触部と、前記緩み側アームに設けられ、前記無端状部材の外周面と接触する緩み側接触部と、を備えているものである。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、規制部材の張り側アームに設けられた張り側接触部が駆動側回転部材の上方で無端状部材の外周面と接触し、規制部材の緩み側アームに設けられた緩み側接触部が駆動側回転部材の下方で無端状部材の外周面と接触する。クランクが回転し、従動側回転部材の抵抗により無端状部材の張り側の張力が上昇すると、無端状部材が張られるので、規制部材が揺動して張り側接触部が上方に移動する。このとき、無端状部材の緩み側は緩むことになるが、規制部材の揺動により緩み側接触部が無端状部材の外周面を押し付ける方向に移動し、無端状部材に対して張力を付加する。これによって、トルクの変動が発生した場合（停止からこぎ出しになった場合、平地から上り坂になった場合等）でも、素早く必要な張力を無端状部材に付加することが可能となる。このため、無端状部材の張力が不足することによる無端状部材の歯飛び等の発生を抑制することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載の張力調整装置において、前記連結部の揺動中心が前記回転軸と同軸上に設けられているものである。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、規制部材の連結部の揺動中心が回転軸と同軸上に設けられているので、取り付け誤差による性能差が発生しにくい。また、規制部材の連結部を駆動側回転部材又はクランクに揺動可能に連結する構造や部品構成がシンプルになり、低コスト化が可能である。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の張力調整装置において、前記規制部材は、前記回転軸に作用するトルクの変動による前記無端状部材の緩みを規制するものである。
【００２０】
請求項６に記載の発明では、規制部材が無端状部材に接触することで、回転軸に作用するトルクの変動による無端状部材の緩みが規制される。
【００２１】
請求項７に記載の発明に係るベルト駆動式自転車は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の張力調整装置を備え、前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材がプーリーであり、前記無端状部材がベルトで構成されているものである。
【００２２】
請求項７に記載の発明では、駆動側のプーリーの駆動力をベルトによって従動側のプーリーに伝達するベルト駆動式自転車においても、ベルトと規制部材との間のずれの発生を抑制し、規制部材からのベルトの脱落や異音の発生を抑制することができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明に係るチェーン駆動式自転車は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の張力調整装置を備え、前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材がスプロケットであり、前記無端状部材がチェーンで構成されているものである。
【００２４】
請求項８に記載の発明では、駆動側のスプロケットの駆動力をチェーンによって従動側のスプロケットに伝達するチェーン駆動式自転車においても、チェーンと規制部材との間のずれの発生を抑制し、規制部材からのチェーンの脱落や異音の発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、駆動力を伝達する無端状部材と規制部材との間のずれの発生を抑制し、規制部材からの無端状部材の脱落や異音の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態である張力調整装置を示す構成図である。
【図２】図１に示す張力調整装置の主要部を示す側面図である。
【図３】図１に示す張力調整装置の主要部を示す分解斜視図である。
【図４】図２中のＡ−Ａ線における規制部材の駆動プーリーへの連結部付近を示す断面図である。
【図５】規制部材単体を示す側面図である。
【図６】規制部材単体を示す断面図である。
【図７】張り側アイドラーを示す断面図である。
【図８】回転軸に作用するトルクが最大となるときのクランク及び駆動プーリーの状態を示す構成図である。
【図９】クランクの１回転中に２回発生するトルクのピークを示すグラフである。
【図１０】本発明の第２実施形態である張力調整装置の主要部を示す構成図である。
【図１１】図１０に示す張力調整装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
図１は、本発明の第１実施形態である張力調整装置１０が適用される自転車２の主要部を示す側面図である。また、図２は、張力調整装置１０の駆動プーリー付近を示す側面図であり、図３は、張力調整装置１０の駆動プーリー付近の分解斜視図である。また、図４は、図２中のＡ−Ａ線における断面図である。
【００２９】
図１に示すように、この張力調整装置１０では、自転車２のシートパイプ４の下端のハンガーパイプ１３に回転軸１２が設けられており、回転軸１２の両端部に、それぞれ反対方向に伸びたクランク１４が連結されている。クランク１４の先端には、ペダル１６が回転可能に支持されている。左右のクランク１４の間には、クランク１４に連結される回転軸１２と一体となって回転する駆動側回転部材としての楕円状の駆動プーリー１８が取り付けられている（図２及び図３を参照）。回転軸１２は自転車２のチェーンステー６の一端に支持されており、チェーンステー６の他端には、従動側回転部材としての円形状の従動プーリー２０が設けられている。この従動プーリー２０に連動して後輪（図示省略）が回転する。
【００３０】
駆動プーリー１８と従動プーリー２０には、無端状部材としてのベルト２４が巻き掛けられている。すなわち、自転車２は、駆動プーリー１８の駆動力をベルト２４によって従動プーリー２０に伝達するベルト駆動式の自転車である。ベルト２４の内周面には、複数の歯（図示省略）が形成されており、これらの歯が駆動プーリー１８と従動プーリー２０の周面に形成された複数の歯２８（図３では、駆動プーリー１８のみ図示している）と噛合されている。そして、クランク１４を矢印Ａ方向（時計回り）に回転させると、回転軸１２と一体となった駆動プーリー１８が矢印Ｂ方向（時計回り）に回転し、ベルト２４が矢印Ｃ方向に周回移動する。ベルト２４の周回移動により従動プーリー２０が回転し、後輪（図示省略）に駆動力が伝達されるようになっている。
【００３１】
図３に示すように、ハンガーパイプ１３の内部には、回転軸１２が貫通するように配置されている。回転軸１２の幅方向両側には略矩形状の連結部１２Ａが形成されており、連結部１２Ａがクランク１４の一端部１４Ａ（ペダル１６と反対側の端部）に形成された略矩形状の開口１４Ｂに挿入される。そして、連結部１２Ａの幅方向外側に形成されたネジ部１２Ｂにナット４２が螺合されることで、回転軸１２の幅方向両側にクランク１４の一端部１４Ａが連結されている。回転軸１２は、自転車２のシートパイプ４の下端に固定支持されたハンガーパイプ１３内に、ベアリング（図示省略）を介して回転可能に支持されている（図１参照）。
【００３２】
図４に示すように、駆動プーリー１８は、左右一対のうちの一方（図３中の左側）のクランク１４の一端部１４Ａに取り付けられる取付部１９Ａと、取付部１９Ａの側部に固定支持されると共にベルト２４の歯（図示省略）と噛合される複数の歯２８を備えた環状部１９Ｂと、を備えている。取付部１９Ａの中心部には、円形状の開口１９Ｃが形成されている。取付部１９Ａにおける開口１９Ｃの内周面には、半径方向内側に突出する複数の突起１９Ｄが形成されている。また、一方（図３中の左側）のクランク１４の一端部１４Ａの外周面には、半径方向内側に窪んだ複数の凹部１４Ｃが形成されている。すなわち、駆動プーリー１８の取付部１９Ａの内周面に複数の突起１９Ｄが形成され、それに組み合わせ可能な複数の凹部１４Ｃがクランクの一端部１４Ａの外周面に形成され、それらを組み合わせた状態でクランクの一端部１４Ａの幅方向の縁部（図４の左側縁部）を加締めることでクランク１４が取り付けられている。
【００３３】
駆動プーリー１８の取付部１９Ａには、規制部材３０が揺動可能に連結されている。図１、図２及び図５に示すように、規制部材３０は、略Ｖ字状に形成されており、駆動プーリー１８の上方におけるベルト２４の張り側に延出する張り側アーム３０Ａと、駆動プーリー１８の下方におけるベルト２４の緩み側に延出する緩み側アーム３０Ｂと、略Ｖ字状に屈曲した部分に形成された連結部３０Ｃと、を備えている。規制部材３０は、連結部３０Ｃで駆動プーリー１８の取付部１９Ａに揺動可能（回動可能）に支持されている。
【００３４】
図４〜図６に示すように、規制部材３０の連結部３０Ｃには、幅方向に沿って円形状の開口３０Ｄが形成されており、連結部３０Ｃの内周面がベアリング４０を介して駆動プーリー１８の取付部１９Ａの外周面に揺動可能に連結されている。ベアリング４０は、取付部１９Ａの外周面に止め輪４６によって取り付けられている。規制部材３０の連結部３０Ｃの揺動中心は、回転軸１２（図３参照）と同軸上に設けられており、規制部材３０の連結部３０Ｃの揺動中心と駆動プーリー１８の取付部１９Ａの回転中心は同心となっている。これにより、規制部材３０の支持構造がシンプルとなり、コストを低減することができる。
【００３５】
張り側アーム３０Ａの先端部側には、緩み側アーム３０Ｂと反対側に延出された延出部３０Ｅが形成されており、張り側アーム３０Ａの先端部には、ベルト２４の外周面と接触する張り側接触部としての略円柱状の張り側アイドラー３２が回転可能に支持されている。緩み側アーム３０Ｂの先端部側は、張り側アーム３０Ａと反対側に若干突出するように屈曲する屈曲部３０Ｆが形成されており、緩み側アーム３０Ｂの先端部には、ベルト２４の外周面と接触する緩み側接触部としての略円柱状の緩み側アイドラー３４が回転可能に支持されている。
【００３６】
図１に示すように、クランク１４を矢印Ａ方向に回転させると、駆動プーリー１８の回転によりトルクが上昇すると駆動プーリー１８の上方におけるベルト２４の上方側は張るが、そのベルト２４の上方側（張り側）の駆動プーリー１８と近接対向する位置に、張り側アイドラー３２が接触している。一方、ベルト２４の上方側が張ることにより駆動プーリー１８の下方におけるベルト２４の下方側は緩むが、そのベルト２４の下方側（緩み側）の駆動プーリー１８と近接対向する位置に、緩み側アイドラー３４が接触している。
【００３７】
また、規制部材３０の揺動中心と緩み側アイドラー３４との距離は、規制部材３０の揺動中心と張り側アイドラー３２との距離より大きく設定されている。これによって、ベルト２４が張ったときの張り側アイドラー３２の少ない移動により、緩み側アイドラー３４を大きく移動することができ、ベルト２４の緩み側にすばやく大きな張力を付加することができる。
【００３８】
図７に示すように、規制部材３０の張り側アーム３０Ａの先端には、幅方向に沿って雌ネジ３１が形成されており、雌ネジ３１に張り側アイドラー３２を支持するための雄ネジ５２が螺合されている。雄ネジ５２の円柱部５２Ａには、幅方向両側にダストカバー５４、５６が外挿されている。ダストカバー５４、５６は、円柱部５２Ａの周囲の断面が略Ｕ字状に形成されており、このＵ字状の部分が対向するように配置されている。ダストカバー５４、５６のＵ字状の部分の間には、環状のカラー５８が挟持されている。張り側アイドラー３２の中心部には、円形状の開口部３２Ａが形成されており、張り側アイドラー３２の開口部３２Ａがカラー５８の外周面と当接するように外挿されている。雄ネジ５２の円柱部５２Ａの抜け出たネジ部には、緩み止めとしてナット５０が螺合されている。
【００３９】
張り側アイドラー３２は、カラー５８に対して回転するが、ダストカバー５４、５６により張り側アイドラー３２とカラー５８の回転接触部となる張り側アイドラー３２の開口部３２Ａに粉塵等が浸入することが防止される。
【００４０】
また、張り側アイドラー３２の両端部には、フランジ部６１が形成されており、フランジ部６１によってベルト２４が外れないように保持されている。張り側アイドラー３２のフランジ部６１の間の外周面には、ベルト２４の巾より小さい凹部６２が形成されている。張り側アイドラー３２は、この凹部６２の両側の水平面でベルト２４の外周面と接触する。なお、緩み側アイドラー３４も張り側アイドラー３２と同じ構成である。
【００４１】
図６に示されるように、張力調整装置１０の正面視（自転車２の正面視）にて、張り側アイドラー３２のベルト２４との接触部（フランジ部６１の間）の幅方向における中心線４４は、規制部材３０の連結部３０Ｃがベアリング４０を介して駆動プーリー１８の取付部１９Ａに揺動可能に連結されている位置の幅方向の中心線（ベアリング４０の中心を通る線）とほぼ一致しており、幅方向にずれていない。この構成は、緩み側アイドラー３４のベルト２４との接触部（フランジ部６１の間）の幅方向における中心線４４についても同じである。これによって、ベルト２４の張力が規制部材３０にかかる際に、規制部材３０の連結部３０Ｃに作用する曲げモーメントが小さくなり、ベルト２４と規制部材３０の張り側アイドラー３２（緩み側アイドラー３４）との間にずれが生じることが抑制される。
【００４２】
図１及び図８に示すように、駆動プーリー１８は楕円状であり、長径部１８Ａとこの長径部１８Ａと直交する方向の短径部１８Ｂとを備えている。図８に示すように、クランク１４が鉛直方向に対して時計方向に約７０°まで回転したときに、駆動プーリー１８の長径部１８Ａが、駆動プーリー１８と従動プーリー２０との軸間方向に対して直角となるように、駆動プーリー１８が回転軸１２に連結されている。
【００４３】
図９に示すように、自転車２は、クランク１４の１回転中、左右のペダル１６を踏み降ろすときにトルクのピーク７０が２回発生する。そのピーク値は、平地や坂道等の走行状態によって大きく変動し、坂道やこぎ出し時は特にピーク値が大きくなる。一般的にはクランク１４が鉛直方向に対して時計方向に約７０°まで回転したとき、回転軸１２に作用するトルクが最大（図９のピーク７０）となり、この時、本実施形態では回転軸１２に設けられた駆動プーリー１８の長径部１８Ａが、駆動プーリー１８と従動プーリー２０との軸間方向に対して直角となる。左右のクランク１４は、１８０°位相がずれているので、片側のクランク１４が７０°の位置にあれば、逆側のクランク１４も鉛直方向に対して逆側に７０°の位置にある。
【００４４】
ここで、駆動プーリー１８の歯数は、５０Ｔに設定されており、駆動プーリー１８の扁平率は、約０．０４７２に設定されている。ここで、扁平率とは、長径部１８Ａの半径をａとし、短径部１８Ｂの半径をｂとしたとき、（ａ−ｂ）／ａで示される値をいう。
【００４５】
次に、張力調整装置１０の作用について説明する。
【００４６】
図８に示すように、自転車２に乗ったライダーがペダル１６を踏んで、クランク１４を矢印Ａ方向に回転させると、回転軸１２の回転により駆動プーリー１８が矢印Ｂ方向に回転する。駆動プーリー１８の回転により、ベルト２４が矢印Ｃ方向に周回移動し、従動プーリー２０が回転する。そして、従動プーリー２０の回転により後輪（図示省略）に駆動力が伝達される。
【００４７】
その際、ベルト２４の上方側（張り側）の駆動プーリー１８との近接対向位置では、ベルト２４の外周面に張り側アイドラー３２が接触している。これによって、クランク１４が矢印Ａ方向に回転し、従動プーリー２０の抵抗により張り側のベルト２４の張力が上昇すると、張り側のベルト２４が張られるので、張り側アイドラー３２は上方向（矢印Ｄ方向）へ移動する。このとき、下方側（緩み側）のベルト２４は緩むことになるが、規制部材３０の緩み側アーム３０Ｂが上方向に揺動し、これにともない、緩み側アーム３０Ｂに支持された緩み側アイドラー３４が上方向（矢印Ｅ方向）に移動する。これによって、緩み側アイドラー３４がベルト２４の外周面を押圧し、ベルト２４の緩み側に張力が付加される。
【００４８】
また、楕円状の駆動プーリー１８の長径部１８Ａが駆動プーリー１８と従動プーリー２０の軸間方向と直角になっているときは、短径部１８Ｂが駆動プーリー１８と従動プーリー２０の軸間方向と直角になっているときよりも、行路差が生じてベルト２４に大きな予備張力が付加される。
【００４９】
駆動プーリー１８は、クランク１４が鉛直方向に対して矢印Ａ方向に約７０°の位置にあるときに、長径部１８Ａが駆動プーリー１８と従動プーリー２０との軸間方向に対して直角となるように支持されている。このため、坂道やこぎ出し時など、回転軸１２に作用するトルクが最大（図９のピーク７０）となるときに、ベルト２４に予備張力を付加することができるので応答性が良い。
【００５０】
また、張り側アイドラー３２の移動に連動する緩み側アイドラー３４を設けることで、駆動プーリー１８の長径部１８Ａと短径部１８Ｂによる行路差を拡大することができる。このため、ベルト２４の張力が不足することによるベルト２４の歯飛びの発生を抑制することができる。ここで、歯飛びとは、張力が弱いときに、ベルト２４の歯が駆動プーリー１８又は従動プーリー２０の歯に乗り上げ、飛び越してしまう現象をいう。
【００５１】
また、規制部材３０の連結部３０Ｃがベアリング４０を介して駆動プーリー１８の取付部１９Ａに揺動可能に連結されており、ペダル１６をこぐときの荷重等によりハンガーパイプ１３やクランク１４の回転軸１２などが撓んでも、規制部材３０の位置変動が生じにくく、ベルト２４と規制部材３０の張り側アイドラー３２及び緩み側アイドラー３４との間のずれの発生が抑制される。さらに、規制部材３０の連結部３０Ｃがベアリング４０を介して駆動プーリー１８の取付部１９Ａに揺動可能に連結されていることにより、ベルト２４と規制部材３０の張り側アイドラー３２及び緩み側アイドラー３４との間の組み付け誤差が小さくなる。このため、張り側アイドラー３２又は緩み側アイドラー３４からのベルト２４の脱落が抑制されると共に、異音の発生が抑制される。
【００５２】
さらに、図６に示されるように、張力調整装置１０の正面視（自転車２の正面視）にて、張り側アイドラー３２のベルト２４との接触部（フランジ部６１の間）の幅方向における中心線４４は、規制部材３０の連結部３０Ｃがベアリング４０を介して駆動プーリー１８の取付部１９Ａに揺動可能に連結されている位置の幅方向の中心線（ベアリング４０の中心を通る線）とほぼ一致している。これによって、ベルト２４の張力が規制部材３０にかかる際に、規制部材３０の連結部３０Ｃに作用する曲げモーメントが小さくなり、ベルト２４と規制部材３０の張り側アイドラー３２（緩み側アイドラー３４）との間にずれが生じることが抑制される。このため、張り側アイドラー３２（緩み側アイドラー３４）からのベルト２４の脱落や異音の発生がよりいっそう少なくなる。また、規制部材３０の連結部３０Ｃに作用する曲げモーメントが小さくなるため、規制部材３０の連結部３０Ｃが駆動プーリー１８の取付部１９Ａに対してスムーズに揺動する。
【００５３】
次に、本発明の第２実施形態である張力調整装置について説明する。なお、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００５４】
図１０及び図１１に示すように、本実施形態の張力調整装置８０では、クランク８２の一端部に形成された取付部８２Ａと、駆動プーリー８４を構成する支持部８２Ｂとが一体に形成されている。すなわち、クランク８２の取付部８２Ａから半径方向外側に当該取付部８２Ａと一体で支持部８２Ｂが延設されており、支持部８２Ｂの側方（クランク８２と反対側）には、ベルト２４（図１参照）の歯と噛合される複数の歯２８を備えた環状部８４Ａが加締締結具８６により取り付けられている。すなわち、駆動プーリー８４は、支持部８２Ｂと環状部８４Ａとを備えており、支持部８２Ｂと取付部８２Ａとが一体で形成されていることにより、クランク８２と駆動プーリー８４とが一体で回転する。駆動プーリー８４の環状部８４Ａは、第１実施形態と同様に、長径部とこの長径部と直交する方向の短径部とを備えた楕円状に形成されている。
【００５５】
取付部８２Ａの支持部８２Ｂを挟んでクランク８２と反対側の外周面には、ベアリング４０を介して規制部材３０の連結部３０Ｃが揺動可能に連結されている。ベアリング４０は、取付部８２Ａの外周面に止め輪４６によって取り付けられている。
【００５６】
このような張力調整装置８０では、規制部材３０の連結部３０Ｃがベアリング４０を介してクランク８２の取付部８２Ａに揺動可能に連結されており、ペダル１６（図１参照）をこぐときの荷重等によりハンガーパイプ１３や回転軸１２（図１参照）などが撓んでも、規制部材３０の位置変動が生じにくく、ベルト２４と規制部材３０の張り側アイドラー３２及び緩み側アイドラー３４との間のずれの発生が抑制される。また、規制部材３０の連結部３０Ｃがベアリング４０を介してクランク８２の取付部８２Ａに揺動可能に連結されていることにより、ベルト２４と規制部材３０の張り側アイドラー３２及び緩み側アイドラー３４との間の組み付け誤差が小さくなる。このため、張り側アイドラー３２又は緩み側アイドラー３４からのベルト２４の脱落が抑制されると共に、異音の発生が抑制される。
【００５７】
なお、第１及び第２実施形態の張力調整装置１０、８０は、駆動プーリー１８、８４の駆動力をベルト２４によって従動プーリー２０に伝達するベルト駆動式の自転車２に適用したが、これに限定されるものではない。例えば、駆動スプロケットと従動スプロケットに無端状のチェーンを巻き掛け、駆動スプロケットの回転によりチェーンを周回移動させて従動スプロケットに駆動力を伝達するチェーン駆動式の自転車に本発明の張力調整装置を適用してもよい。
【００５８】
なお、第１及び第２実施形態では、駆動プーリー１８、８４は、楕円状であるが、この形状に限定するものではなく、例えば円形としてもよい。
【００５９】
なお、第１及び第２実施形態では、規制部材３０は、張り側アーム３０Ａと緩み側アーム３０Ｂを備え、張り側アーム３０Ａの先端部の張り側アイドラー３２がベルト２４の周面に接触し、緩み側アーム３０Ｂの先端部の緩み側アイドラー３４がベルト２４の周面に接触する構成であるが、この構成に限定されるものではない。例えば、規制部材が張り側アーム３０Ａのみを備え、張り側アーム３０Ａの先端部のアイドラー（接触部）がベルト２４の周面に接触する構成でもよい。
【００６０】
また、第１及び第２実施形態では、規制部材３０のアームに対して張り側アイドラー３２と緩み側アイドラー３４を設けたが、これに限定されず、ベルト２４に接触する接触部が規制部材３０のアームに対して回転しない構成でもよい。
【符号の説明】
【００６１】
２ 自転車（ベルト駆動式自転車）
１０ 張力調整装置
１２ 回転軸
１３ ハンガーパイプ（フレーム）
１４ クランク
１４Ａ 一端部
１６ ペダル
１８ 駆動プーリー（駆動側回転部材）
１８Ｂ 短径部
１８Ａ 長径部
２０ 従動プーリー（従動側回転部材）
２４ ベルト（無端状部材）
３０ 規制部材
３０Ａ 張り側アーム
３０Ｂ 緩み側アーム
３０Ｃ 連結部
３２ 張り側アイドラー（張り側接触部）
３４ 緩み側アイドラー（緩み側接触部）
４０ ベアリング
４４ 中心線
８０ 張力調整装置
８２ クランク
８２Ａ 取付部
８２Ｂ 支持部
８４ 駆動プーリー（従動側回転部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車のフレームに回転自在に取り付けられた駆動側回転部材と、
前記駆動側回転部材の回転軸の両端に連結され、先端にペダルが取り付けられると共に、前記駆動側回転部材と一体に回転するクランクと、
前記フレームに回転自在に取り付けられ、後輪を回転させる従動側回転部材と、
前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材に巻き掛けられ、前記駆動側回転部材の回転によって周回移動し、前記従動側回転部材に駆動力を伝達する無端状部材と、
前記駆動側回転部材又は前記クランクに揺動可能に取り付けられ、前記無端状部材に接触して前記無端状部材の緩みを規制する規制部材と、
を有する張力調整装置。
【請求項２】
前記規制部材は、
前記駆動側回転部材又は前記クランクに揺動可能に連結される連結部と、
前記連結部から延出されたアームと、
前記アームの先端部に設けられ、前記駆動側回転部材の巻き掛け部から離れた前記無端状部材の外周面と接触する接触部と、を備え、
前記駆動側回転部材の回転軸方向において、前記接触部の幅方向の中心線が、前記連結部の幅方向の中心線とほぼ一致するように配置されている請求項１に記載の張力調整装置。
【請求項３】
前記接触部が、前記アームの先端部に回転可能に設けられたアイドラーである請求項２に記載の張力調整装置。
【請求項４】
前記アームは、
前記連結部から前記駆動側回転部材の上方における前記無端状部材の張り側へ延出される張り側アームと、
前記連結部から前記駆動側回転部材の下方における前記無端状部材の緩み側へ延出される緩み側アームと、で構成され、
前記接触部は、
前記張り側アームに設けられ、前記無端状部材の外周面と接触する張り側接触部と、
前記緩み側アームに設けられ、前記無端状部材の外周面と接触する緩み側接触部と、を備えている請求項２又は請求項３に記載の張力調整装置。
【請求項５】
前記連結部の揺動中心が前記回転軸と同軸上に設けられている請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載の張力調整装置。
【請求項６】
前記規制部材は、前記回転軸に作用するトルクの変動による前記無端状部材の緩みを規制する請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の張力調整装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の張力調整装置を備え、
前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材がプーリーであり、前記無端状部材がベルトで構成されているベルト駆動式自転車。
【請求項８】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の張力調整装置を備え、
前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材がスプロケットであり、前記無端状部材がチェーンで構成されているチェーン駆動式自転車。
【請求項１】
自転車のフレームに回転自在に取り付けられた駆動側回転部材と、
前記駆動側回転部材の回転軸の両端に連結され、先端にペダルが取り付けられると共に、前記駆動側回転部材と一体に回転するクランクと、
前記フレームに回転自在に取り付けられ、後輪を回転させる従動側回転部材と、
前記駆動側回転部材と前記従動側回転部材に巻き掛けられ、前記駆動側回転部材の回転によって周回移動し、前記従動側回転部材に駆動力を伝達する無端状部材と、
前記駆動側回転部材又は前記クランクに揺動可能に取り付けられ、前記無端状部材に接触して前記無端状部材の緩みを規制する規制部材と、
を有する張力調整装置。
【請求項２】
前記規制部材は、
前記駆動側回転部材又は前記クランクに揺動可能に連結される連結部と、
前記連結部から延出されたアームと、
前記アームの先端部に設けられ、前記駆動側回転部材の巻き掛け部から離れた前記無端状部材の外周面と接触する接触部と、を備え、
前記駆動側回転部材の回転軸方向において、前記接触部の幅方向の中心線が、前記連結部の幅方向の中心線とほぼ一致するように配置されている請求項１に記載の張力調整装置。
【請求項３】
前記接触部が、前記アームの先端部に回転可能に設けられたアイドラーである請求項２に記載の張力調整装置。
【請求項４】
前記アームは、
前記連結部から前記駆動側回転部材の上方における前記無端状部材の張り側へ延出される張り側アームと、
前記連結部から前記駆動側回転部材の下方における前記無端状部材の緩み側へ延出される緩み側アームと、で構成され、
前記接触部は、
前記張り側アームに設けられ、前記無端状部材の外周面と接触する張り側接触部と、
前記緩み側アームに設けられ、前記無端状部材の外周面と接触する緩み側接触部と、を備えている請求項２又は請求項３に記載の張力調整装置。
【請求項５】
前記連結部の揺動中心が前記回転軸と同軸上に設けられている請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載の張力調整装置。
【請求項６】
前記規制部材は、前記回転軸に作用するトルクの変動による前記無端状部材の緩みを規制する請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の張力調整装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の張力調整装置を備え、
前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材がプーリーであり、前記無端状部材がベルトで構成されているベルト駆動式自転車。
【請求項８】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の張力調整装置を備え、
前記駆動側回転部材及び前記従動側回転部材がスプロケットであり、前記無端状部材がチェーンで構成されているチェーン駆動式自転車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−５６３８５（Ｐ２０１２−５６３８５Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９９８１１（Ｐ２０１０−１９９８１１）
【出願日】平成２２年９月７日（２０１０．９．７）
【出願人】（０００１１２９７８）ブリヂストンサイクル株式会社 (78)
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月７日（２０１０．９．７）
【出願人】（０００１１２９７８）ブリヂストンサイクル株式会社 (78)
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