CeramicSpeed はロッカー ジョイント ローラー チェーンを備えた高効率ドライブトレインを開発していますか?

Oct 30, 2023

CeramicSpeed は、特に現代の自転車ドライブトレインのニーズに適合した「ロッカー ジョイント ローラー チェーン」の特許を申請しました。 従来の自転車チェーンに見られるピンとブッシングの伝統的な滑り面を利用する代わりに、CeramicSpeed のコンセプト チェーンは 3 つの「ロッカー ピン」を利用しています。 これらは文字通り互いに揺れ動き、チェーンの関節運動に必要なピボットジョイントを生成します。

CeramicSpeed の特許 (US 11608874 B2) で提示されているロッカー ジョイント チェーンの設計は、チェーン ピンが「揺れる」ときの独自の可変チェーン ピッチに基づいて、量産ドライブトレインのコグ、カセット、およびディレイラー プーリーと互換性があるようには見えません (さらに詳しい説明については読み続けてください)。 これは、このブランドがまったく新しいドライブトレインを開発中である可能性があることを示唆しています。

私たちは CeramicSpeed にコメントを求めましたが、彼はその可能性を否定せず、驚くべきことに興味深い洞察を与えてくれました...

ロッカージョイントローラーチェーンに関するCeramicSpeedの特許の詳細に入る前に（上で私たちが色を付けています）、今日すべてのサイクリング分野で使用されている伝統的なローラーチェーンを見てみるのが適切です。 CeramicSpeed が新しいデザインに置き換えることを検討するほど、その問題点は何でしょうか?

CeramicSpeed は、摩擦を軽減するドライブトレイン潤滑剤、そしてもちろん OSPW ディレーラー ケージでよく知られています。 後者は、特大のプーリーホイールのおかげで、特定のドライブトレイン内の全体的な摩擦を軽減します。 これは、チェーンのリンク間に必要な関節角度を減らし、構成部品、つまりピン、ローラー、内プレートと外プレートの間の滑り量を減らすことによって実現されます。

実際、ローラチェーンは、ピンの外面とローラの内面、ローラの外面と内プレートの内面の摺動面のおかげで、望ましくない摩擦を発生させます。 摩擦の増加はシステム内の抗力の増加に相当し、前進推進に充てられるはずの貴重なワットの損失につながります。 CeramicSpeed ロッカー ジョイント ローラー チェーンは、これらの摺動面のほとんどを取り除き、摩擦損失の少ない自転車チェーンを作成します。

リンク間にロッカージョイントを使用するチェーンは、何も目新しいものではありません。 これらは高負荷の産業用途、特に自動車産業で広く使用されていますが、現代の自転車ドライブトレインの要件を満たしていないという事実により、自転車での使用は妨げられてきました。

では、現代の自転車ドライブトレインのチェーン要件は正確には何でしょうか? チェーンの主な機能である荷重を伝達するだけでなく、次の機能も備えている必要があります。

マルチスピード自転車ドライブトレイン用のロッカー ジョイント チェーンの低摩擦の利点を活用するために、CeramicSpeed は、まったく新しいドライブトレインで日の目を見ることができる新しいチェーン設計を考案しました。 私たちは、CeramicSpeed のシニア プロダクト マネージャー、Paul Sollenberger に連絡を取りました。 以下は、彼の痛快で洞察力に富んだ返答であり、誰も本当に驚くべきことではありませんが、摩擦と摩耗の減少について言及しています。

「当社の研究開発チームが開発したこのロッカー チェーンのコンセプトは、ドライブトレインの摩擦と、可能な限り非効率をさらに削減する方法についての継続的な研究から生まれました。実際には、従来のローラー チェーンは、その機械的機能に関して転動面の恩恵を受けていません。ローラー レストは歯の谷に対して滑り、ピンと内側のチェーンプレートに対して滑り、外側のチェーンプレートに対しても滑ります。」

「私たちは、さまざまな液体または固体の潤滑材がこれらの滑り面を通じて効率や摩耗にどのような影響を与える可能性があるかをよく知っています。当社の UFO ドリップ チェーン コーティングは、さまざまな環境下で非常に優れた性能を発揮し、摩擦と抗力を最小限に抑えます。ただし、測定可能な摩擦がある限り、 」

「ロッカー スタイル チェーンは、産業用および自動車用アプリケーションで一般的に使用されており、追加の抗力を最小限に抑えて荷重を伝達することに優れているだけでなく、スライド ピボット ポイントではなくロッキング ピボット ポイントを使用しているため、優れた耐久性を示しています。」

「これらの利点を認識して、私たちのチームは、既存のロッカースタイルのチェーンをサイクリング用途に適応させることを妨げる設計上の制限を克服するという課題に取り組みました。主に、より小さなギア/歯車に必要なチェーンの関節の量、逆関節の必要性（必須）ディレーラーのガイドプーリーによる）、変化するチェーンライン、およびチェーン全体の幅が制限されます。

「CeramicSpeed R&D チームによる特許に関する新しい発明は、これらの制限に答え、可能な限り最も効率的なドライブトレイン ソリューションの開発を推進しました。」

「チームは目標を達成し、従来のディレーラードライブトレインの設計内でロッカーチェーンリンクインターフェースを利用するというコンセプトを証明することができました。ただし、ロッカー チェーンのピッチは関節の全範囲にわたって増減するため、このロッカー チェーンの設計を採用するには特別な歯車とギアが必要になります。特定の設計上の課題を解決すると、探求すべき新しいコンセプトが生まれることがよくあります。 そのため、ロッカースタイルのドライブトレインに関して共有できるスケジュールはありません。」

「当社の研究開発チームは、ドライブトレインの効率性と耐久性に関して現状を打ち破る可能性のあるさまざまなコンセプトをテストし続けています。当社の一連のUFO製品と手作りのハイブリッドセラミックベアリングを備えたCeramicSpeedコンポーネントが、次のことを目指すすべてのライダーにとって現在利用できる最良のソリューションであると確信しています。」彼らのライディング努力を最大限に活用してください。」

ロッカー ジョイント ローラー ピンの設計は、2 つのロッカー ピンの使用を中心としています (7&8) 「フローティング」センターピンを挟み込みます (6) ローラー付き (22 ）「接続ピンアセンブリ」と呼ばれる配置でそれらを包含する。 ロッカー ピンの表面円弧の半径によって、隣接するリンク間の最大関節角度が決まります。 特許には次のように書かれています。

「特に、ここで説明する自転車チェーンの場合、各ロッカーピンの転がり接触角 θ7、8センターピンのない従来のロッカージョイントチェーンの2倍の関節角度が可能です。 これにより、より大きな半径のロッカーピン表面の円弧を維持しながら、より大きな関節角度を生成することができ、より大きな半径のロッカーピン表面により、より大きな関節角度での滑りが少なくなります (したがって、摩耗と摩擦損失が少なくなります)。 いくつかの実施形態では、関節角度θは、水平軸に対して−４０°〜＋４０°（例えば、合計関節角度８０°）、例えば、−３６°〜＋３６°である。」

ご想像のとおり、設計の複数の実施形態が説明されています。 ロッカーピンの 1 つがアウタープレートに一体化されているか、または圧入されているため、アウタープレートに固定されているものもあります。 いずれにしても、ロッカーピンは内側プレートの開口部を通って伸びています。 一部のシナリオでは、構成内の 2 番目のロッカー ピンが一対の内側プレートに固定されていますが、特許では、内側プレートと 2 番目のロッカー ピンがより緩く結合されている方が全体としてより有益であることが認められています。 次のように書かれています。

「さらに、本明細書に記載の自転車チェーンは、チェーンの横方向の屈曲を許容する場合がある。非限定的な例として、ロッカーピンが関連する一対の内側プレートにしっかりと固定されていない場合があり、内側リンクが旋回（ヨー）する可能性がある」強制的なチェーンの歪みに応じて、ロッカーピンの接触点に関連して、ロッカーピンの接触点でいくらか傾き、それによって、横方向のチェーンの曲げ能力を増加させることができる。インナープレートの厚みが増し、最終的にチェーンの横方向のフレックスが増加します。」

考えられる個別の解決策のすべてにおいて、センター ピン (6 ）各ロッカーピンが揺動することは「浮いている」と表現されます。 ローラー（22) アセンブリ全体を囲むものは、少なくとも、破片が揺動面にアクセスするのを防ぐために不可欠であると思われ、潤滑を抑えるのに役立つ可能性があります。

Paul Sollenberger 氏が述べたように、ピボットの設計により、実際には関節角度に応じてチェーンのピッチがわずかに変化します。これにより、通常の従来のローラー チェーンで使用するように設計された従来のカセットやチェーンリングでこのチェーンを使用することができなくなります。 これは小さいですが、正確な寸法ではおそらく非常に重大な違いです。 ただし、特許には互換性に関する次の記述が含まれています。

「ローラーは22チェーンを現代の自転車スプロケットの標準的な歯形と適合させるために利用することができる。さらに、「非限定的な一実施形態では、ローラーの内径は、22楕円形かもしれない。」

CeramicSpeed のロッカー ジョイント ローラー チェーンがオフロードを運命づけられたバイクに搭載される可能性はかなり低いように思えます。 ロッカーピンとセンターピンの間の空間にゴミが入り込むと、リンクの関節運動が制限され、チェーンの安定した動作が妨げられる可能性があります。 私たちには、提案されている低摩擦の利点が実現するには、非常にきれいな道路状況が必要であるように思えます。

しかし、CeramicSpeed は大の潤滑マニアでもあるので、破片の侵入を防ぎ、XC レーサーやエッジを高めるための処理を設計できるかもしれませんし、そうするのではないでしょうか?

いずれにせよ、この（小さな）スペースでさらなるイノベーションが見られるのは素晴らしいことです。 CeramicSpeed には、ドライブトレインの効率を高める製品への確かな投資の歴史があるため、いつかそれを次のレベルに引き上げ、可能な限り最も効率的な自転車ドライブトレインの設計を試みるのは当然のように思えます。 実際、彼らはしばらくの間それに取り組んできました – CeramicSpeed DriveShaft を誰が忘れるでしょうか?

このロッカー ジョイント ローラー チェーンは、よりおいしい代替品となる可能性があります。

セラミックスピードコム