JP2000168380A - 自動変速機およびこれを用いた自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡素な構造の自動変速機およびこれを用いた
自転車を提供する。 【解決手段】 回転が入力される入力手段２７と、該入
力手段２７に入力された回転を所定の減速比で減速させ
るとともに一方向クラッチ２８ａが設けられた減速手段
２８と、該減速手段２８で減速された回転を出力させる
出力手段２９と、入力手段２７と出力手段２９とを減速
手段２８を介することなく接続させるとともに、これら
入力手段２７および出力手段２９のトルクに応じたすべ
りを生じる接続手段３０とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構造が簡単な自動
変速機およびこれを用いた自転車に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自転車の変速機は、主に運転者の
手動操作により変速が行なわれるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、手動操
作により変速をするのでは、一々操作が必要であるため
面倒であることは勿論のこと、例えば坂道を昇る時等、
変速に適正なタイミングで変速するのを忘れてしまうと
変速ができない場合があり、これらの点で改善が要望さ
れている。このような要望に答えるため、自動変速機を
自転車に取り付けることを考えたが、自動変速機の構造
はかなり複雑であり、その結果、重量増およびコスト増
が発生するとともにメンテナンスが煩雑になるおそれが
あった。したがって、本発明は、簡素な構造の自動変速
機およびこれを用いた自転車を提供することを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１記載の自動変速機は、回転が入力
される入力手段と、該入力手段に入力された回転を所定
の減速比で減速させるとともに一方向クラッチが設けら
れた減速手段と、該減速手段で減速された回転を出力さ
せる出力手段と、前記入力手段と前記出力手段とを前記
減速手段を介することなく接続させるとともに、これら
入力手段および出力手段のトルクに応じたすべりを生じ
る接続手段と、を有することを特徴としている。これに
より、入力手段および出力手段のトルクが大きい場合に
は、接続手段がすべりを生じることで、入力手段の回転
を減速手段により所定の減速比で減速させて出力手段に
出力させることになる。一方、入力手段および出力手段
のトルクが小さいと、接続手段により生じるすべりがな
くなって入力手段の回転をそのまま出力手段で出力させ
ることになる。なお、このとき減速手段は一方向クラッ
チによって駆動トルクとは無関係の空回り状態となる。
そして、入力手段および出力手段のトルクがこれらの間
の状態においては、接続手段が入力手段および出力手段
のトルクに応じて、すべりを生じて入力手段の回転を減
速させて出力手段に出力させる。

【０００５】また、本発明の請求項２記載の自動変速機
は、請求項１記載のものに関し、前記入力手段と前記出
力手段とが同軸配置されていることを特徴としている。
このように、入力手段と出力手段とが同軸配置されてい
るため、大型化を防ぐことができる。

【０００６】さらに、本発明の請求項３記載の自転車
は、請求項１または２に記載された自動変速機を用い、
前記入力手段をペダルに連結させ、前記出力手段を車輪
へ駆動力を伝達させる車輪駆動系に連結させてなること
を特徴としている。このように、入力手段をペダルに連
結させ、出力手段を車輪へ駆動力を伝達させる車輪駆動
系に連結させているため、走行開始時および登板時等、
ペダルおよび車輪のトルクが大きい場合には、接続手段
がすべりを生じることで、ペダルの回転を減速手段によ
り所定の減速比で減速させて車輪に出力させることにな
る。一方、平坦路の定速走行時等、ペダルおよび車輪の
トルクが小さい場合には、接続手段により生じるすべり
がなくなってペダルの回転をそのまま車輪駆動系に出力
させることになる。なお、このとき減速手段は一方向ク
ラッチによって駆動トルクとは無関係の空回り状態とな
る。そして、ペダルおよび車輪のトルクがこれらの間の
状態においては、接続手段がペダルおよび車輪のトルク
に応じて、すべりを生じてペダルの回転を適宜減速させ
て車輪に出力させる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の一の実施の形態を図面を
参照して以下に説明する。図１は、自動変速機１０の図
２におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図であり、図２は自動変
速機１０を図１におけるＹ方向から見た矢視図であり、
図３は自動変速機１０が設けられた自転車１１を示す斜
視図である。

【０００８】自転車１１は、フレーム１３と、該フレー
ム１３に対し回動自在に支持されたフロントフォーク１
４と、フロントフォーク１４の上部に取り付けられたハ
ンドル１５と、フロントフォーク１４の下部に支持され
た前輪１６と、フレーム１３の上部に取り付けられたサ
ドル１７と、フレーム１３の下部のフロントフォーク１
４側に設けられたペダル１８と、フレーム１３の下部の
フロントフォーク１４に対し反対側に支持された後輪１
９と、ペダル１８に連結された自動変速機１０と、該自
動変速機１０と後輪１９とを連結させる車輪駆動系２０
とを有している。この場合、車輪駆動系２０としては、
自動変速機１０に取り付けられるフロントスプロケット
２２と、後輪１９に取り付けられるリアスプロケット２
３と、これらフロントスプロケット２２およびリアスプ
ロケット２３を連結させるチェーン２４とを有するチェ
ーン駆動型のものが採用されている。

【０００９】自動変速機１０は、フレーム１３の下部の
フロントフォーク１４側に回転自在に支持されるととも
にペダル１８が両側に取り付けられることにより該ペダ
ル１８を介して回転が入力される駆動軸２６と、該駆動
軸２６のフレーム１３から突出する部分に同軸をなして
設けられた駆動部材（入力手段）２７と、駆動部材２７
に入力された回転を所定かつ一定の減速比で減速させる
とともに一方向クラッチ２８ａが設けられた減速機構部
（減速手段）２８と、駆動部材２７の外側に回転自在と
なるよう同軸に支持されるとともに減速機構部２８で減
速された回転を出力させる伝達部材（出力手段）２９
と、駆動部材２７と伝達部材２９との間に介在すること
によりこれら駆動部材２７と伝達部材２９とを減速機構
部２８を介することなく接続させるとともに、これら駆
動部材２７および伝達部材２９のトルクに応じたすべり
を生じる接続機構部（接続手段）３０とで構成されてい
る。

【００１０】駆動部材２７は、フレーム１３に対し反対
側が小径の小径部３２とされるとともにフレーム１３側
が該小径部３２と同軸で該小径部３２より大径の大径部
３３とされた形状をなしており、大径部３３の外径側に
は、外歯３４が全周に形成されている。ここで、駆動軸
２６と駆動部材２７との間には一方向クラッチ３５が設
けられている。この一方向クラッチ３５は、自動変速機
１０を自転車１１に設けていることから必要とされるも
ので、駆動軸２６を駆動部材２７に対し正転（前進方向
に回転）させた場合に回転を伝達させ、駆動軸２６を駆
動部材２７に対し逆転させた場合に空回りして、駆動軸
２６すなわちペダル１８の逆転時に生じるトルクを逃
す。

【００１１】伝達部材２９は、穴部３７が中央に形成さ
れた円板部３８と、該円板部３８の外径縁部から該円板
部３８と同軸をなしてフレーム１３側に突出する円筒部
３９とを有しており、円筒部３９の内径側には内歯４０
が全周に形成されている。この伝達部材２９の穴部３７
には、駆動部材２７の小径部３２が回転可能に嵌合させ
られることになり、このとき、伝達部材２９は、駆動部
材２７に対し同軸をなすことになる。また、この伝達部
材２９の外径側にはフロントスプロケット２２が同軸を
なして固定されている。

【００１２】減速機構部２８は、上記した駆動部材２７
の大径部３３に形成された外歯３４および伝達部材２９
の円筒部３９に形成された内歯４０に加えて、フレーム
１３に固定された取付ブラケット４２と、該取付ブラケ
ット４２に、駆動軸２６の中心からの距離がほぼ同じと
なるように固定された２本の支持軸４３，４４と、一方
の支持軸４３に同軸をなして回転自在に支持されるとと
もに駆動部材２７の外歯３４に常時噛み合う外歯４６が
全周に形成された歯車４７と、他方の支持軸４４を内側
に挿通させることにより該支持軸４４に同軸をなして回
転自在に支持されたスリーブ４９と、該スリーブ４９に
同軸をなして固定されるとともに歯車４７の外歯４６に
常時噛み合う外歯５０が全周に形成された歯車５１と、
スリーブ４９に同軸をなして支持されるとともに伝達部
材２９の内歯４０に噛み合う外歯５３が全周に形成され
た歯車５４とで構成されている。

【００１３】この減速機構部２８は、駆動軸２６の回転
を一方向クラッチ３５、駆動部材２７および減速機構部
２８を介して伝達部材２９に伝達させる際には、所定の
減速比（具体的には、２程度）で減速を行なうようにな
っている。ここで、スリーブ４９と歯車５４との間には
一方向クラッチ２８ａが介装されている。この一方向ク
ラッチ２８ａは、ペダル１８を前進側に回転させたと
き、駆動軸２６および駆動部材２７の回転が減速機構部
２８の所定の減速比で伝達部材２９を回転させようとす
る際に駆動力を伝達させるもので、該回転より高速で伝
達部材２９が駆動軸２６および駆動部材２７に対し回転
する際には、空回りするようになっている。

【００１４】接続機構部３０は、駆動部材２７の小径部
３２の伝達部材２９より外側（フレーム１３に対し反対
側）の部分に同軸をなして固定された円板部材５８と、
該円板部材５８の伝達部材２９側の外径側に全周にわた
って固着される高摩擦部材５９と、伝達部材２９と駆動
部材２７の大径部３３との間に、該駆動部材２７の小径
部３２を挿通させるように設けられた皿バネ６０とを有
している。これにより、皿バネ６０の付勢力で伝達部材
２９が高摩擦部材５９に常に接触する。

【００１５】以上に述べたこの実施の形態によれば、自
動変速機１０の駆動部材２７を駆動軸２６を介してペダ
ル１８に連結させ、伝達部材２９を後輪１９へ駆動力を
伝達させるフロントスプロケット２２に連結させている
ため、走行開始時および登板時等、ペダル１８および後
輪１９のトルクが大きい場合には、接続機構部３０が皿
バネ６０の付勢力で高摩擦部材５９と伝達部材２９との
間に摩擦力を発生させていても、伝達部材２９と、高摩
擦部材５９が固着された円板部材５８すなわち駆動部材
２７との間にすべりを生じることになる。すると、これ
らの減速比が減速機構部２８の減速比になった時点で、
ペダル１８の回転が減速機構部２８により減速されてフ
ロントスプロケット２２を回転させることになる。具体
的には、ペダル１８の回転で駆動軸２６、一方向クラッ
チ３５および駆動部材２７が一体回転し、該駆動部材２
７の外歯３４に噛み合う歯車４７と、該歯車４７に噛み
合う歯車５１と、該歯車５１と同じスリーブ４９に設け
られた歯車５４とが回転し、該歯車５４に噛み合う内歯
４０を有する伝達部材２９およびフロントスプロケット
２２を駆動軸２６と同じ方向に、減速させて回転させ
る。そして、このフロントスプロケット２２からチェー
ン２４を介してリアスプロケット２４および後輪１９を
ペダル１８と同じ方向に回転させることになる。

【００１６】一方、平坦路の定速走行時等、ペダル１８
および後輪１９のトルクが小さい場合には、接続機構部
３０が皿バネ６０の付勢力で高摩擦部材５９と伝達部材
２９との間に摩擦力を発生させているため、この摩擦力
で、伝達部材２９と、高摩擦部材５９が固着された円板
部材５８すなわち駆動部材２７との間に生じるすべりが
なくなることになる。すると、ペダル１８の回転をその
まま（すなわち減速比が１の状態）でフロントスプロケ
ット２２に伝達し、該フロントスプロケット２２から後
輪１９に出力させることになる。具体的には、ペダル１
８の回転で駆動軸２６、一方向クラッチ３５および駆動
部材２７が一体回転し、駆動部材２７と伝達部材２９と
が摩擦力で一体に回転し、伝達部材２９と一体化された
フロントスプロケット２２、チェーン２４およびリアス
プロケット２３を介して後輪１９をペダル１８と同じ方
向に回転させることになる。なお、このとき減速機構部
２８は一方向クラッチ２８ａによって駆動トルクとは無
関係の空回り状態となる。

【００１７】そして、ペダル１８および後輪１９のトル
クがこれらの間の状態においては、接続機構部３０がペ
ダル１８および後輪１９のトルクに応じたすべりを生じ
て、ペダル１８の回転を適宜無段で減速させて後輪１９
に伝達させる。

【００１８】以上により、自動変速機１０が、駆動部材
２７と減速機構部２８と伝達部材２９と接続機構部３０
とで構成されるため、簡素な構造にできる。その結果、
重量増およびコスト増を抑えることができるとともに、
メンテナンスも容易に行なうことができる。

【００１９】また、上記のように、駆動部材２７と伝達
部材２９とが同軸配置されているため、大型化を防ぐこ
とができ、フロントスプロケット２２に組み込むことが
できる。

【００２０】なお、以上においては、自動変速機１０を
人力式の自転車１１に適用する場合を例にとり説明した
が、自転車１１に限定されることなく、例えば、人力を
電動で補助する電動アシスト自転車や、洗濯機等の家電
製品、さらには工作機械等にも適用可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
記載の自動変速機によれば、入力手段および出力手段の
トルクが大きい場合には、接続手段がすべりを生じるこ
とで、入力手段の回転を減速手段により所定の減速比で
減速させて出力手段に出力させることになる。一方、入
力手段および出力手段のトルクが小さいと、接続手段に
より生じるすべりがなくなって入力手段の回転をそのま
ま出力手段で出力させることになる。なお、このとき減
速手段は一方向クラッチによって駆動力とは無関係の空
回り状態となる。そして、入力手段および出力手段のト
ルクがこれらの間の状態においては、接続手段が入力手
段および出力手段のトルクに応じて、すべりを生じて入
力手段の回転を減速させて出力手段に出力させる。した
がって、上記のように、入力手段と減速手段と出力手段
と接続手段とで構成されるため、簡素な構造にできる。
その結果、重量増およびコスト増を抑えることができる
とともに、メンテナンスも容易に行なうことができる。

【００２２】また、本発明の請求項２記載の自動変速機
によれば、入力手段と出力手段とが同軸配置されている
ため、大型化を防ぐことができる。

【００２３】さらに、本発明の請求項３記載の自転車に
よれば、入力手段をペダルに連結させ、出力手段を車輪
へ駆動力を伝達させる車輪駆動系に連結させているた
め、走行開始時および登板時等、ペダルおよび車輪のト
ルクが大きい場合には、接続手段がすべりを生じること
で、ペダルの回転を減速手段により所定の減速比で減速
させて車輪に出力させることになる。一方、平坦路の定
速走行時等、ペダルおよび車輪のトルクが小さい場合に
は、接続手段により生じるすべりがなくなってペダルの
回転をそのまま車輪駆動系に出力させることになる。な
お、このとき減速手段は一方向クラッチによって駆動力
とは無関係の空回り状態となる。そして、ペダルおよび
車輪のトルクがこれらの間の状態においては、接続手段
がペダルおよび車輪のトルクに応じて、すべりを生じて
ペダルの回転を適宜減速させて車輪に出力させる。した
がって、上記のように自動変速機が、入力手段と減速手
段と出力手段と接続手段とで構成されるため、簡素な構
造にできる。その結果、重量増およびコスト増を抑える
ことができるとともに、メンテナンスも容易に行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一の実施の形態の要部を示す図２に
おけるＸ−Ｘ線に沿う断面図。

【図２】 本発明の一の実施の形態の要部を示す図１に
おけるＹ方向矢視図。

【図３】 本発明の一の実施の形態の全体を示す斜視
図。

【符号の説明】

１０ 自動変速機 １１ 自転車 ２７ 駆動部材（入力手段） ２８ 減速機構部（減速手段） ２８ａ 一方向クラッチ ２９ 伝達部材（出力手段） ３０ 接続機構部（接続手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転が入力される入力手段と、 該入力手段に入力された回転を所定の減速比で減速させ
   るとともに一方向クラッチが設けられた減速手段と、 該減速手段で減速された回転を出力させる出力手段と、 前記入力手段と前記出力手段とを前記減速手段を介する
   ことなく接続させるとともに、これら入力手段および出
   力手段のトルクに応じたすべりを生じる接続手段と、を
   有することを特徴とする自動変速機。
2. 【請求項２】 前記入力手段と前記出力手段とが同軸配
   置されていることを特徴とする請求項１記載の自動変速
   機。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載された自動変速
   機を用い、前記入力手段をペダルに連結させ、前記出力
   手段を車輪へ駆動力を伝達させる車輪駆動系に連結させ
   てなることを特徴とする自転車。