自転車のベルト駆動

ベルト駆動

チェーンの代わりに、歯付ベルトを使って駆動する方式。スプロケットの代わりに、プーリに歯の付いた歯付プーリを使う。チェーンより質量が小さく、かつ注油や清掃がいらないので、シティ車、折りたたみ自転車及び通勤自転車などに使われる。

伝動効率は約98%で、チェーン駆動の伝動効率98～99%とほぼ等しい。変速機が必要な場合は、内装変速機を付ける。歯付ベルトと歯付プーリの適切な接触を保ち、スリップしないように初期張力が必要。張力設定には、ベルト引き又は偏心ボトムブラケットなどが使われる。

ベルト駆動の自転車は、ベルト駆動自転車という。

歯付プーリ

 円筒の外周に台形の歯がベルトの歯と同じピッチで付いたプーリー。離れた2個の歯付プーリー間に無端の歯付ベルトを掛け、一方の歯付プーリー軸(クランク軸)より他方の歯付プーリー軸(後輪ハブ軸)へ動力を伝達するベルト駆動に使う。ベルトが外れないよう、フランジが付いている。チェーンに対するスプロケットに対応する。

クランク用はスパイダーにスプロケットボルトで固定する。 ハブ用はフリーハブボディに取り付ける。フリーホイールの付いた歯付プーリーがある。クランクの歯付プーリーとハブの歯付プーリーは、ベルトラインを合わせる。 ギア比の計算式はスプロケットと同じ。

歯付ベルト

概要

平ベルトの内側に特殊台形の歯の付いたベルト。歯付プーリと組み合わせてベルト駆動するために使う。

ピッチ

ベルト駆動自転車に使われる歯付ベルトの歯のピッチは8～13mm程度。下表に一般の歯付ベルトのピッチの規格を示す。 Gates社 の歯付ベルトの歯のピッチは11mm。

特徴

注油が必要ないので保守の手間がかからない。伝動効率は潤滑の良好なチェーンとほぼ等しい。チェーンより軽い。チェーンのように伸びによる寿命がないので、寿命はチェーンより長い。

材質

ポリウレタンゴムまたはネオプレンゴムなど。動力伝達の多くは中に埋めたアラミド繊維などのコードで行う。

規格

「JIS K6372 一般歯付ベルト」、「JIS B1857-1 一般用円弧歯形歯付ベルト伝動-第1部:ベルト」及び「JIS B1857-2 一般用円弧歯形歯付ベルト伝動-第2部:プーリ」。

ベルトライン

ベルト駆動において、フレーム中心線から歯付ベルト中心線までの水平距離。

下表にシマノの内装変速機に対応したGates社のベルトラインを示す。

チェーンのチェーンラインに対応する。チェーンは横方向の曲げに対する余裕があるが、歯付ベルトにはないので、クランクの歯付プーリのベルトラインとハブの歯付プーリのベルトラインは正確に一致することがのぞましい。ベルトラインはハブの歯付プーリを取り付けるフリーハブボディの位置で決まる。

ベルト引き

フレームの両側の後つめに付けて、歯付ベルトの張りを調整する部品。つめの構造、厚さ、幅および軸径に合うものを選ぶ。フレームと一体構造とした形がある。ベルト引きの構成要素は、後輪軸の入るボス、ボスを引くねじおよびナットまたはボルト。

フレーム

チェーンと違ってベルトは分割できないので、ベルト取付のためにフレームにはベルトが入る隙間が必要。そのため、シートステイとチェーンステイは互いに分割することによってベルトを入れる隙間ができる構造となっている。

ベルト取付要領

歯付ベルトの取付手順を次の(1)～(5)に示す。

(1) つめ開口部よりベルトを入れる

(2) BBシェルにベルトを吊るす

(3) 後歯付プーリにベルトを掛ける

(4) つめに後輪を装着する

(5) 前歯付プーリにベルトを掛ける

ベルト張力計

歯付ベルトの張力を測定する計器。歯付ベルトは初期張力を設定することが必要。