JP2000168671A - 変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷の変動に応じて円滑かつ確実に無段階で
変速することできるができ、しかも、安価に製作するこ
とができる変速機を提供する。 【解決手段】 半径方向移動ギア３０、７６はそれぞれ
中間ギア取付板２０、駆動側ギア列６５の中心に向けて
公転しながら移動し、一方、半径方向移動ギア３０、７
６を変速リングギア２２、７７の偏心位置に設けた内歯
２４、７９に噛合させるようにしたので、半径方向移動
ギア３０、７６と変速リングギア２２、７７とは、変速
リングギア２２、７７の半径より小さい半径を有する仮
想ギア６０によって回転されるのと同じことになり、半
径比で減速され、負荷を軽減できる。また、内歯２６、
８１を常時、確実に半径方向移動ギア３０、７６に噛合
させることができるので、円滑に変速が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一定の変速範囲で
無段階に回転速度を変化させることができる変速機、例
えば、別途、補助駆動源を必要とすることなく、自転車
にかかる負荷の量に合わせて速度を自動的に変えること
ができ、坂道等においても軽快に自転車を走行できるよ
うにした自転車の負荷軽減装置として用いることができ
る変速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明者は、先に、特開平８−１２９５
６８号公報において、図１３及び図１４に示すように、
踏力によって回転される回転入力軸１１０と、回転入力
軸１１０に同心円的にかつ回転自在に装着される円板本
体１１１と、円板本体１１１の一側面に半径方向に移動
可能に取付けられる３つの小径の半径方向移動ギア１１
２と、円板本体１１１の回転入力軸側をなす他側面に隣
接された状態で、回転入力軸１１０に固着される中心ギ
ア１１３と、中心ギア１１３の回りに配設される３つの
ピニオンギア１１４と、各ピニオンギア１１４の偏心部
分と各半径方向移動ギア１１２の中心とを連絡する動力
伝達軸１１５と、円板本体１１１の一側面と対向する状
態で、回転入力軸１１０に取付けられ、外周縁に内歯１
１６を具備すると共に、内周縁に３つのカム係合爪１１
７を有するリングギア１１８と、リングギア１１８の上
方に配設されるリングギア押圧手段の一例としての板ば
ね１１９と、一側面をリングギア１１８の他側面と対向
する状態で、回転入力軸１１０に取付けられ、かつ、一
側面の中央部にカム係合爪１１７と係合可能な三角形状
カム面を有するカム１２０を有する駆動側スプロケット
１２１と、回転入力軸１１０に、円板本体１１１と共に
中心ギア１１３とピニオンギア１１４とを軸線方向に挟
む状態で取付けられる走行モード切換板１２２と、円板
本体１１１と走行モード切換板１２２とを連結・解除可
能な係合ピン１２３と、円板本体１１１と走行モード切
換板１２２との間に介設される引き戻しばね１２４と、
自転車本体フレーム１２５に取付けられ、図示しない操
作ハンドルの操作によって、走行モード切換板１２２を
軸線方向に移動して、円板本体１１１と走行モード切換
板１２２との連結・解除を行う走行モード切換板シフト
手段の一例としてのボーデンケーブル１２６とを具備す
る。

【０００３】上記した構成によって、円板本体１１１を
走行モード切換板１２２から切り離すと、円板本体１１
１は、回転入力軸１１０の回転によって一体的に回転す
る中心ギア１１３→ピニオンギア１１４からのみ伝達す
べき回転力を受けることになるが、駆動側スプロケット
側からの走行抵抗によって円板本体１１１が受ける反力
によって、ピニオンギア１１４と動力伝達軸１１５を介
して連結されている半径方向移動ギア１１２は自転しつ
つセクターギア１３４に沿って公転し、円板本体１１１
の中心に向けて半径方向に移動することになり、一方、
リングギア１１８は板ばね１１９によって下方に押圧さ
れているので、ピニオンギア１１４とリングギア１１８
とは、リングギア１１８の半径より小さい半径を有する
仮想ギアによって回転されるのと同じことになる。従っ
て、ピニオンギア１１４を装着している円板本体１１１
が１回転すると、リングギア１１８は、半径比で減速さ
れることになり、駆動側スプロケット１２１も減速され
ることになる。従って、自転車にかかる負荷は軽減され
ることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の自転車の負荷軽減装置は、未だ、以下の解決すべき課
題を有していた。即ち、リングギア１１８を下方に押圧
する板ばね１１９の力が弱すぎると、路面からの衝撃を
受けて、ピニオンギア１１４とリングギア１１８の噛合
がはずれ回転力を駆動側スプロケット１２１に伝達でき
なくなったり、噛合が不十分となって円滑な動力伝達が
阻害され騒音を発生することになる。一方、リングギア
１１８を下方に押圧する板ばね１１９の力が強すぎる
と、リングギア１１８の内周縁に設けた３つのカム係合
爪１１７と、カム１２０の三角形状カム面が強力に係合
して摩擦抵抗が大きくなり、カム係合爪１１７がカム１
２０に沿って円滑に移動しなくなり、円滑な変速動作を
図ることができなくなるおそれがある。本発明は、この
ような事情に鑑みなされたものであり、負荷の変動に応
じて円滑かつ確実に無段階で変速することができ、しか
も、安価に製作することができる変速機を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う第１の発
明に係る変速機は、支持軸に回転自在に支持された筒状
の回転入力軸と回転出力軸との間に介設され、一定の変
速範囲で無段階に回転速度を変化させることができる変
速機であって、端部が回転入力軸に一体的に連動連結さ
れると共に、外周部に第１の内歯が形成されている駆動
側リングギアと、支持軸に駆動側リングギアの出力側面
に接した状態で回転自在に取付けられ、外周縁部に円周
方向に等間隔をあけて３つ以上のギア取付穴を設けた中
間ギア取付板と、支持軸に中間ギア取付板の出力側面に
接した状態で遊嵌状態に取付けられ、外周部に第２の内
歯が形成され、ギア中心位置から偏心した位置に中心を
有する偏心円穴が設けられると共に、偏心円穴の内周面
に第３の内歯が形成されている変速リングギアと、回転
出力軸の外周部に一体的に取付けられ、第３の内歯に沿
って転動可能な被駆動側ギアと、中間ギア取付板の各ギ
ア取付穴にそれぞれ回転自在に枢支され、一端にギア取
付穴の軸線と同軸をなし駆動側リングギアの第１の内歯
と噛合するピニオンギアを一体的に取付けると共に、他
端にギア取付穴の軸線から偏心した位置で半径方向移動
ギアを一体的に取付け、半径方向移動ギアを変速リング
ギアの第２の内歯と噛合可能とした３つ以上のギア取付
ピンと、支持軸に駆動側リングギアの入力側面に接した
状態で取付けられ、支持軸の軸線と同一方向に移動し
て、駆動側リングギアと中間ギア取付板を一体的に連結
したり、その連結を解除する走行モード切換板と、駆動
側リングギアと中間ギア取付板との間に介設される引き
戻しばねとを具備する。

【０００６】上記した構成によって、半径方向移動ギア
は変速リングギアの外周部に設けた第２の内歯に沿って
中間ギア取付板の中心に向けて公転しながら移動し、一
方、被駆動側ギアを変速リングギアの偏心位置に設けた
第３の内歯に噛合させるようにしたので、変速リングギ
アは、変速リングギアの半径より小さい半径を有する仮
想ギアによって回転されるのと同じことになり、半径比
で減速され、負荷を軽減できる。また、被駆動側ギアを
変速リングギアの偏心位置に設けた第３の内歯に噛合さ
せるようにしたので、第２の内歯を常時、確実に半径方
向移動ギアに噛合させることができ、円滑な変速が可能
となる。

【０００７】このような変速機において、回転入力軸に
自転車の後方動力伝達チェンが巻回される後輪側の被駆
動側スプロケットを固着し、回転出力軸に自転車の後輪
を直接連結することによって、変速機を自転車の負荷軽
減装置として好適に用いることができる。

【０００８】前記目的に沿う第２の発明に係る変速機
は、回転入力軸に筒状の回転出力軸が回転自在に取付け
られ、回転入力軸と前記回転出力軸との間に介設され、
一定の変速範囲で無段階に回転速度を変化させることが
できる変速機であって、回転入力軸に同心円的に固着さ
れる中心ギアと、中心ギアの外歯に沿って配設されると
共に噛合する３つ以上のピニオンとからなる駆動側ギア
列と、駆動側ギア列の入力側面に隣接した状態で回転入
力軸に回転自在に取付けられ、周縁部にピニオンの枢軸
を回転自在にかつ同軸的に枢支する３つ以上のピニオン
取付孔を有するギア取付板と、駆動側ギア列の出力側で
回転入力軸に同心円的にかつ回転自在に装着されると共
に、外周部に円周方向に等間隔をあけて３つ以上の半径
方向移動ギア取付孔が設けられ、各半径方向移動ギア取
付孔の内周面の一部にセクターギアが形成されている変
速用円板と、各ピニオンの出力側面にピニオンの軸線か
ら偏心した位置で取付けられ、変速用円板のセクターギ
アと噛合して半径方向に移動可能で、かつ、その先部が
半径方向移動ギア取付孔より外部に突出する３つ以上の
半径方向移動ギアと、変速用円板の出力側面に接した状
態で回転出力軸に遊嵌状態に取付けられ、外周部に半径
方向移動ギアと噛合する第１の内歯が形成され、ギア中
心位置から偏心した位置に中心を有する偏心円穴が設け
られると共に、偏心円穴の内周面に第２の内歯が形成さ
れている変速リングギアと、回転出力軸の外周部に一体
的に取付けられ、第２の内歯に沿って転動可能な被駆動
側ギアと、回転入力軸にギア取付板の入力側面に接した
状態で、かつ相対回転はできないが軸線方向に移動自在
に取付けられ、回転入力軸の軸線と同一方向に移動し
て、ギア取付板を固定したり、固定を解除する走行モー
ド切換板と、ギア取付板と走行モード切換板との間に介
設される引き戻しばねとを具備する。

【０００９】上記した構成によって、半径方向移動ギア
は変速リングギアの外周部に設けた第１の内歯に沿って
駆動側ギア列の中心に向けて公転しながら移動し、一
方、被駆動側ギアを変速リングギアの偏心位置に設けた
第２の内歯に噛合させるようにしたので、変速リングギ
アは、変速リングギアの半径より小さい半径を有する仮
想ギアによって回転されるのと同じことになり、半径比
で減速され、負荷を軽減できる。また、被駆動側ギアを
変速リングギアの偏心位置に設けた第２の内歯に噛合さ
せるようにしたので、第１の内歯を常時、確実に半径方
向移動ギアに噛合させることができ、円滑な変速が可能
となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１〜図１
０を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る変速機
について具体的に説明する。なお、本実施の形態は、変
速機が自転車の負荷軽減装置Ａの場合である。

【００１１】まず、図１、図２及び図９を参照して、自
転車の負荷軽減装置Ａの全体構成を説明する。図１に示
すように、自転車の後輪１０を、以下に説明する自転車
の負荷軽減装置Ａを介して回転自在に支持する支持軸１
２の両端は、自転車フレームの後部に設けた軸固定部１
３、１４によって支承されている。ここで、自転車の負
荷軽減装置Ａは、支持軸１２に回転自在に支持された筒
状の回転入力軸１５と、支持軸１２に同様に回転自在に
支持された回転出力軸１６との間に介設されており、後
輪１０の回転速度を一定の変速範囲で無段階に変化させ
ることができる。

【００１２】図１、図２及び図９に示すように、支持軸
１２の略中央部には駆動側リングギア１７の内周部が同
心円的かつ回転自在に取付けられており、その外周部に
設けた鍔部１８の裏面には第１の内歯１９が形成されて
いる。また、駆動側リングギア１７の端部には回転入力
軸１５が一体的に連動連結されている。この駆動側リン
グギア１７の出力側面に接した状態で、支持軸１２に中
間ギア取付板２０が回転自在に取付けられており、その
外周縁部には、円周方向に等間隔をあけて３つのギア取
付穴２１が設けられている。

【００１３】一方、中間ギア取付板２０の出力側面に接
した状態で、支持軸１２に変速リングギア２２が遊嵌状
態に取付けられている。即ち、変速リングギア２２は、
その中央部に、そのギア中心位置から偏心した位置に中
心を有する大径の偏心円穴２３を設けており、この偏心
円穴２３を通して回転出力軸１６が遊嵌状態に挿通して
いる。また、偏心円穴２３の内周面には第３の内歯２４
が形成されている。さらに、変速リングギア２２の外周
部に設けた鍔部２５の裏面には第２の内歯２６が形成さ
れている。回転出力軸１６の変速リングギア側端部の外
周部には、後述するように第３の内歯２４に沿って噛合
しながら転動可能な被駆動側ギア２７が一体的に取付け
られている。

【００１４】中間ギア取付板２０の各ギア取付穴２１に
は、ギア取付ピン２８がそれぞれ回転自在に枢支されて
いる。そして、ギア取付ピン２８の駆動側リングギア側
端部（一端）にはギア取付穴２１の軸線と同軸をなし駆
動側リングギア１７の第１の内歯１９と噛合するピニオ
ンギア２９が一体的に取付けられており、その変速リン
グギア側端部（他端）にはギア取付穴２１の軸線から偏
心した位置で半径方向移動ギア３０が一体的に取付けら
れている。そして、半径方向移動ギア３０は変速リング
ギア２２の第２の内歯２６に噛合している。

【００１５】また、駆動側リングギア１７の入力側面に
接した状態で、支持軸１２に走行モード切換板３１が取
付けられており、走行モード切換板３１を支持軸１２の
軸線と同一方向に移動することによって、係合ピン３２
によって、駆動側リングギア１７と中間ギア取付板２０
を一体的に連結したり、その連結を解除することができ
るように構成されている。さらに、駆動側リングギア１
７と中間ギア取付板２０との間には引き戻しばね３３が
介設されている。

【００１６】次に、上記した全体構成を有する自転車の
負荷軽減装置Ａの各部の構成について具体的に説明す
る。図１及び図２に示すように、回転入力軸１５の外周
面には、自転車の後方動力伝達チェン３４が巻回される
後輪側の被駆動側スプロケット３５が固着されている。
一方、回転出力軸１６の外周面には、自転車の後輪１０
のスポーク３６の基部が直接固着されている。

【００１７】回転入力軸１５と駆動側リングギア１７と
の連結は、駆動側リングギア１７のボス部３７の端部と
回転入力軸１５の端部との間に介設された一方向クラッ
チ３８を介して行われる。また、回転入力軸１５の支持
軸固定部側端部及び回転出力軸１６の支持軸固定部側端
部には、それぞれ、軸受３９、４０と、ダブルナット４
１、４２が取付けられている。図２〜図５に示すよう
に、駆動側リングギア１７と変速リングギア２２は同一
外径を有しており、また、これらに設けた第１の内歯１
９と第２の内歯２６も実質的に同一のピッチ径を有す
る。

【００１８】図２、図４及び図５に示すように、ギア取
付ピン２８の他端に、半径方向移動ギア３０が、ギア取
付穴２１（又はピニオンギア２９）の軸線４３から距離
ａだけ偏心した位置で、固定ボルト４４によって固着さ
れている。従って、駆動側リングギア１７に設けた第１
の内歯１９の回転によってギア取付ピン２８の一端に取
付けられたピニオンギア２９がその軸線周りに回転する
と、半径方向移動ギア３０は、ギア取付穴２１（又はピ
ニオンギア２９）の軸線周りに公転しながら、中間ギア
取付板２０の中心に向かって距離２ａだけ半径方向に移
動することになる。そして、この半径方向移動ギア３０
の半径方向への移動によって、図１０を参照して後述す
る坂道走行時等において後輪１０の変速動作を容易に行
うことができる。図２に示すように、変速リングギア２
２の外面には固定カバー２２ａが取付けられている。

【００１９】図５に示すように、変速リングギア２２に
設けた偏心円穴２３の軸線４５も、変速リングギア２２
の軸線４６（支持軸１２、駆動側リングギア１７、中間
ギア取付板２０の軸線でもある。）から上記した距離ａ
だけ離れた位置に設けられている。従って、後述する坂
道走行時等において、常時第３の内歯２４に被駆動側ギ
ア２７を噛み合わせた状態で、後輪１０の変速動作を容
易かつ確実に行うことができる。

【００２０】図２に示すように、駆動側リングギア１７
のボス部３７の外周面には走行モード切換板３１が軸線
方向に摺動自在に取付けられている。そして、走行モー
ド切換板３１に基部が固着されている係合ピン３２は、
駆動側リングギア１７に設けた貫通孔４７を通して、中
間ギア取付板２０に設けたピン挿通孔４８に抜き差し自
在に挿通されている。図６及び図７に示すように、走行
モード切換板３１のボス部４９は、駆動側リングギア１
７のボス部３７に軸線方向に摺動自在に取付けられてい
る。そして、ボス部４９には、先部がボス部３７に設け
た軸線方向に延びる長孔５１を通して支持軸１２の軸線
に向けて半径方向に延びる係合ピン５２の基部が取付け
られている。一方、支持軸１２内に設けた貫通孔５３内
にはボーデンケーブル５４が挿通されており、ボーデン
ケーブル５４の先部は、軸線方向に延びる長孔５５内に
軸線方向に摺動自在に配設されかつ支持軸１２の直径よ
り大きい長さを有する駆動ピン５６の中央部に連結され
ている。そして、上記した係合ピン５２と駆動ピン５６
間をなす支持軸１２上に摺動係合板５７が取付けられて
おり、摺動係合板５７の一面は係合ピン５２に当接する
と共に、他面は駆動ピン５６に当接している。さらに、
長孔５１の端面５８と走行モード切換板３１のボス部４
９に固着されている係合ピン５２との間には常時、係合
ピン３２を、駆動側リングギア１７に設けた貫通孔４７
を通して中間ギア取付板２０に設けたピン挿通孔４８に
抜き差し自在に挿通する方向に付勢する戻しばね５９が
取付けられている。

【００２１】従って、後述するように、通常走行時に
は、係合ピン３２の先部はピン挿通孔４８内に嵌入され
ているので、中間ギア取付板２０は駆動側リングギア１
７と一体的に連結されることになる。一方、坂道走行時
には、走行モード切換板３１を中間ギア取付板２０から
軸線方向にシフトして離隔することによって、係合ピン
３２の先部はピン挿通孔４８から離脱することになるの
で、中間ギア取付板２０は駆動側リングギア１７との連
結から解除されることになる。図２〜図４、図６及び図
９に示すように、中間ギア取付板２０と駆動側リングギ
ア１７との間に介設されている引き戻しばね３３は、駆
動側リングギア１７を囲む１本のループ状のばね鋼線か
ら形成されており、その一端は駆動側リングギア１７に
連結されると共に、他端は中間ギア取付板２０に連結さ
れている。図８に示すように、ボーデンケーブル５４の
他端は、自転車のハンドル５９ａに取付けられると共
に、戻しばね５９ｂを具備する切換レバー５９ｃに連結
されている。

【００２２】次に、上記した自転車の負荷軽減装置Ａを
用いた自転車の走行動作について説明する。 （通常走行時の場合） （１）図８に示す切換レバー５９ｃを操作せず、図２に
示すように、係合ピン３２によって駆動側リングギア１
７と中間ギア取付板２０とを一体的に連結した状態で、
ペダルをこぎ、回転入力軸１５を回転する。 （２）回転入力軸１５と共に、駆動側リングギア１７
と、中間ギア取付板２０と、ピニオンギア２９と、半径
方向移動ギア３０と、変速リングギア２２と、被駆動側
ギア２７を具備する回転出力軸１６とは一体的に固定さ
れた状態で回転する。即ち、回転入力軸１５と回転出力
軸１６とは、回転数の比率が１：１の関係で回転し、こ
の回転によって後輪１０を回転して、通常走行が可能と
なる。

【００２３】（坂道等の走行時の場合） （１）一方、坂道等を走行する場合には、回転出力軸１
６に大きな負荷がかかり、その結果、被駆動側ギア２７
を変速リングギア２２に設けた第３の内歯２４に噛合さ
せながら周回させようとする力が生じる。しかし、係合
ピン３２によって駆動側リングギア１７と中間ギア取付
板２０とは一体的に連結されている限り、半径方向移動
ギア３０は変速リングギア２２に設けた第２の内歯２６
に沿って噛合しながら半径方向に移動することができな
いので、被駆動側ギア２７と第３の内歯２４はそのまま
の状態（一点で噛み合った状態）を保持して、一体的に
回転されることになる。 （２）この状態で、係合ピン３２をピン挿通孔４８から
離脱させると、駆動側リングギア１７と中間ギア取付板
２０との結合が解除され、中間ギア取付板２０は回転入
力軸１５に対して自由支持状態になる。

【００２４】（３）従って、中間ギア取付板２０は、回
転入力軸１５の回転によって一体的に回転する駆動側リ
ングギア１７及びピニオンギア２９を通して回転力を受
けると共に、回転出力軸１６側からの走行抵抗による反
力を受けることになる。その結果、図４に示すように、
ギア取付穴２１の軸線４３周りに半径方向移動ギア３０
が公転し、中間ギア取付板２０の中心に向けて半径方向
に移動することになり、一方、回転出力軸１６からの反
力によって被駆動側ギア２７は変速リングギア２２に設
けた第３の内歯２４に噛合しながら周回することができ
るので、半径方向移動ギア３０と変速リングギア２２に
設けた第２の内歯２６は、図１０の仮想線で示す状態で
相互に噛合することになる。これは、図１０において、
半径ｒ₁ の仮想ギア６０によって、半径ｒ₂ の第２の内
歯２６を回転するのと同じことになり、従って、駆動側
リングギア１７が１回転すると、変速リングギア２２
は、ｒ₁ ／ｒ₂ の比率で減速されることになる。

【００２５】（４）また、変速リングギア２２が減速比
ｒ₁ ／ｒ₂ で回転すると、第３の内歯２４と被駆動側ギ
ア２７の噛合によって回転出力軸１６も減速比ｒ₁ ／ｒ
₂ で回転されることになり、逆に、後輪１０が地面と接
する接線力は増大することになる。従って、坂道走行時
においても、自転車を軽快に走行することができる。し
かも、坂道の勾配等によって変化する自転車にかかる負
荷の変動に応じて上記した減速比ｒ₁ ／ｒ₂ は自動的に
変わるので、従来の切換レバーのように、自転車にかか
る負荷が変動する毎にいちいち変速切換操作を行う必要
がなく、自転車を快適に走行できる。さらに、引き戻し
ばね３３によって、常時、駆動側リングギア１７には、
駆動側リングギア１７及び半径方向移動ギア３０を反対
方向に回転させようとする力が作用するので、自転車の
負荷軽減装置Ａによる急激な変速操作も防止することが
できる。

【００２６】（５）その後、平坦な道を再度走行する場
合は、切換レバー５９ｃに取付けられた戻しばね５９ｂ
の弾性力によってボーデンケーブル５４は既に緩んでい
るので、引き戻しばね３３の弾性力によって、走行モー
ド切換板３１が軸線方向に逆シフトして、係合ピン３２
がピン挿通孔４８に挿通され、被駆動側ギア１７と中間
ギア取付板２０が結合され、回転出力軸１６は回転入力
軸１５と一体的に回転し、通常走行が可能となる。

【００２７】（第２の実施の形態）図１１及び図１２を
参照して、本発明の第２の実施の形態に係る変速機につ
いて説明する。図１１に示すように、回転入力軸６１の
基部が軸受６２によって回転自在に支持されており、そ
の出力側の外周面には筒状の回転出力軸６３が回転自在
に取付けられいる。そして、変速機Ａ１が回転入力軸６
１と回転出力軸６３との間に介設されており、回転出力
軸６３の回転数（回転速度）を一定の変速範囲で無段階
に変化させることができる。

【００２８】図１１及び図１２に示すように、回転入力
軸６１に駆動側ギア列６５が取付けられている。駆動側
ギア列６５は、回転入力軸６１の中央部に同心円的にキ
ー６６によって固定された中心ギア６７と、中心ギア６
７の外歯に沿って配設されると共に噛合する３つ以上の
ピニオン６８から構成されている。駆動側ギア列６５の
入力側面に隣接した状態で、ギア取付板６９が回転入力
軸６１に回転自在に取付けられており、その周縁部に
は、上記したピニオン６８の枢軸７０を回転自在にかつ
同軸的に枢支するピニオン取付孔７１が設けられてい
る。

【００２９】駆動側ギア列６５の出力側面に隣接した状
態で変速用円板７２が回転入力軸６１に回転自在にかつ
同心円的に取付けられている。この変速用円板７２の外
周部には、円周方向に等間隔をあけて３つ以上の半径方
向移動ギア取付孔７３が設けられており、各半径方向移
動ギア取付孔７３の内周面の一部にはセクターギア（部
分ギア）７４が形成されている。各ピニオン６８の出力
側面には、ピニオン６８の軸線７５から偏心した位置に
軸線７５ａを有する小径の半径方向移動ギア７６が取付
けられており、これらの半径方向移動ギア７６は、変速
用円板７２の半径方向移動ギア取付孔７３内に形成され
ているセクターギア７４と噛合して半径方向に移動する
ことができる。また、半径方向移動ギア７６の先部は、
半径方向移動ギア取付孔７３の出力側開口より外部に突
出している。

【００３０】変速用円板７２の出力側面に接した状態
で、回転出力軸６３に変速リングギア７７が遊嵌状態に
取付けられている。即ち、変速リングギア７７は、その
中央部に、そのギア中心位置から偏心した位置に中心を
有する大径の偏心円穴７８を設けており、この偏心円穴
７８を通して回転出力軸６３が挿通している。また、偏
心円穴７８の内周面には第２の内歯７９が形成されてい
る。さらに、変速リングギア７７の外周部に設けた鍔部
８０の裏面には半径方向移動ギア７６と噛合する第１の
内歯８１が形成されている。そして、回転出力軸６３の
変速リングギア側端部（外周部）には、後述するよう
に、第２の内歯７９に沿って噛合しながら転動可能な被
駆動側ギア８２が一体的に取付けられている。

【００３１】ギア取付板６９の入力側面に接した状態
で、キー８４によって、動作モード切換板８３が回転入
力軸６１に相対回転はできないが軸線方向に移動自在に
取付けられている。そして、動作モード切換板８３を回
転入力軸６１の軸線と同一方向に移動することによっ
て、係合ピン８５を用いて、ギア取付板６９と動作モー
ド切換板８３を一体的に連結したり、その連結を解除す
ることができる。また、ギア取付板６９と動作モード切
換板８３との間には切換ヨーク８６の半円弧状操作端８
７が介設されており、切換ヨーク８６を、図示しないボ
ーデンケーブルを用いて支軸８８周りに揺動して、動作
モード切換板８３をギア取付板６９から接離することが
できる。さらに、ギア取付板６９と動作モード切換板８
３との間には引き戻しばね８９が介設されている。

【００３２】次に、上記した変速機Ａ１の動作につい
て、図１１及び図１２を参照して説明する。 （通常動作時の場合） （１）切換ヨーク８６を操作せず、図１１に示すよう
に、係合ピン８５によって動作モード切換板８３とギア
取付板６９とを一体的に連結した状態で回転入力軸６１
を回転する。 （２）回転入力軸６１と共に、動作モード切換板８３
と、ギア取付板６９と、駆動側ギア列６５と、変速リン
グギア７７と、被駆動側ギア８２を具備する回転出力軸
６３とは一体的に固定された状態で回転する。即ち、回
転入力軸６１と回転出力軸６３とは、回転数の比率が
１：１の関係で回転し、通常動作が可能となる。

【００３３】（重負荷動作時の場合） （１）重負荷で動作する場合には、回転出力軸６３に大
きな負荷がかかり、その結果、被駆動側ギア８２を変速
リングギア７７に設けた第２の内歯７９に噛合させなが
ら周回させようとする力が生じる。しかし、係合ピン８
５によって動作モード切換板８３とギア取付板６９とは
一体的に連結されている限り、半径方向移動ギア７６は
変速リングギア７７に設けた第１の内歯８１に沿って噛
合しながら半径方向に移動することができないので、被
駆動側ギア８２と第２の内歯７９はそのままの状態（一
点で噛み合った状態）を保持して、一体的に回転される
ことになる。 （２）この状態で、切換ヨーク８６を操作して動作モー
ド切換板８３を軸線方向にシフトして、係合ピン８５を
ピン挿通孔９０から離脱させると、動作モード切換板８
３とギア取付板６９との結合が解除され、ギア取付板６
９は回転入力軸６１に対して自由支持状態になる。

【００３４】（３）従って、ギア取付板６９は、回転入
力軸６１の回転によって一体的に回転する駆動側ギア列
６５を通して回転力を受けると共に、回転出力軸６３側
からの抵抗による反力を受けることになる。その結果、
ピニオン６８がその軸線７５周りに回転し、この回転に
伴い、半径方向移動ギア７６が軸線７５周りに公転し、
変速用円板７２の中心に向けて半径方向に移動すること
になる。一方、回転出力軸６３からの反力によって被駆
動側ギア８２は変速リングギア７７に設けた第２の内歯
７９に噛合しながら周回することができるので、半径方
向移動ギア７６と変速リングギア７７に設けた第１の内
歯８１は、第１の実施の形態で説明したと同様に相互に
確実に噛合することになる。従って、同様に、第１の実
施の形態で図１０を参照して説明したように、半径ｒ₁
の仮想ギア６０によって、半径ｒ₂ の第１の内歯８１を
回転するのと同じことになり、従って、駆動側ギア列６
５が１回転すると、変速リングギア７７は、ｒ₁ ／ｒ₂
の比率で減速されることになる。

【００３５】（４）また、変速リングギア７７が減速比
ｒ₁ ／ｒ₂ で回転すると、第２の内歯７９と被駆動側ギ
ア８２の噛合によって回転出力軸６３も減速比ｒ₁ ／ｒ
₂ で回転されることになり、逆に、トルクは増大するこ
とになる。しかも、負荷の変動に応じて上記した減速比
ｒ₁ ／ｒ₂ は自動的に変わるので、負荷が変動する毎に
いちいち変速切換操作を行う必要がなく、この変速機Ａ
１を具備する各種装置の円滑な変速動作を図ることがで
きる。さらに、引き戻しばね８９によって、常時、駆動
側ギア列６５には、駆動側ギア列６５及び半径方向移動
ギア７６を反対方向に回転させようとする力が作用する
ので、変速機Ａ１による急激な変速操作も防止すること
ができる。

【００３６】（５）その後、通常動作する場合は、動作
モード切換板８３が軸線方向に逆シフトして、係合ピン
８５がピン挿通孔９０に挿通され、動作モード切換板８
３とギア取付板６９が結合され、回転出力軸６３は回転
入力軸６１と一体的に回転し、通常動作が可能となる。

【００３７】以上、本発明を、幾つかの実施の形態を参
照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形
態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の
範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他
の実施の形態や変形例も含むものである。

【００３８】

【発明の効果】請求項１及び２記載の変速機において
は、半径方向移動ギアは変速リングギアに外周部に設け
た第２の内歯に沿って中間ギア取付板の中心に向けて公
転しながら移動し、一方、被駆動側ギアを変速リングギ
アの偏心位置に設けた第３の内歯に噛合させるようにし
たので、変速リングギアは、変速リングギアの半径より
小さい半径を有する仮想ギアによって回転されるのと同
じことになり、半径比で減速され、負荷を軽減できる。
また、被駆動側ギアを変速リングギアの偏心位置に設け
た第３の内歯に噛合させるようにしたので、第２の内歯
を常時、確実に半径方向移動ギアに噛合させることがで
き、一定の変速範囲で円滑な無段階の変速が可能とな
る。かつ、補助力付与用モータ等の動力を必要とせず構
造も簡単なので安価に製造できる。

【００３９】請求項２記載の変速機においては、回転入
力軸に自転車の後方動力伝達チェンが巻回される後輪側
の被駆動側スプロケットを固着し、回転出力軸に自転車
の後輪を直接連結することによって、変速機を自転車の
負荷軽減装置として好適に用いることができる。

【００４０】請求項３記載の変速機においては、半径方
向移動ギアは変速リングギアに外周部に設けた第１の内
歯に沿って駆動側ギア列の中心に向けて公転しながら移
動し、一方、被駆動側ギアを変速リングギアの偏心位置
に設けた第２の内歯に噛合させるようにしたので、変速
リングギアは、変速リングギアの半径より小さい半径を
有する仮想ギアによって回転されるのと同じことにな
り、半径比で減速され、負荷を軽減できる。また、被駆
動側ギアを変速リングギアの偏心位置に設けた第２の内
歯に噛合させるようにしたので、第１の内歯を常時、確
実に半径方向移動ギアに噛合させることができ、一定の
変速範囲で円滑な無段階の変速が可能となる。かつ、補
助力付与用モータ等の動力を必要とせず構造も簡単なの
で安価に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る変速機を自転
車の負荷軽減装置として用いた場合の後輪への取付状態
説明図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る変速機を自転
車の負荷軽減装置として用いた場合の自転車の負荷軽減
装置の要部正断面図である。

【図３】図２のＩ─Ｉ線による断面図である。

【図４】図２のＩＩ−ＩＩ線による断面図である。

【図５】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態に係る変速機を自転
車の負荷軽減装置として用いた場合の自転車の要部拡大
正断面図である。

【図７】図６のＩＶ−ＩＶ線による断面図である。

【図８】本発明の第１の実施の形態に係る変速機を自転
車の負荷軽減装置として用いた場合の自転車のハンドル
部の斜視図である。

【図９】本発明の第１の実施の形態に係る変速機を自転
車の負荷軽減装置として用いた場合の自転車の負荷軽減
装置の分解斜視図である。

【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る変速機を自
転車の負荷軽減装置として用いた場合の自転車の負荷軽
減装置の減速原理の説明図である。

【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る変速機の要
部正断面図である。

【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る変速機の分
解斜視図である。

【図１３】従来の自転車の負荷軽減装置の要部正断面図
である。

【図１４】従来の自転車の負荷軽減装置の分解斜視図で
ある。

【符号の説明】

Ａ 自転車の負荷軽減装置 Ａ１ 変速機 １０ 後輪 １２ 支持軸 １３ 軸固定部 １４ 軸固定部 １５ 回転入力軸 １６ 回転出力
軸 １７ 駆動側リングギア １８ 鍔部 １９ 第１の内歯 ２０ 中間ギア
取付板 ２１ ギア取付穴 ２２ 変速リン
グギア ２２ａ 固定カバー ２３ 偏心円穴 ２４ 第３の内歯 ２５ 鍔部 ２６ 第２の内歯 ２７ 被駆動側
ギア ２８ ギア取付ピン ２９ ピニオン
ギア ３０ 半径方向移動ギア ３１ 走行モー
ド切換板 ３２ 係合ピン ３３ 引き戻し
ばね ３４ 後方動力伝達チェン ３５ 被駆動側
スプロケット ３６ スポーク ３７ ボス部 ３８ 一方向クラッチ ３９ 軸受 ４０ 軸受 ４１ ダブルナ
ット ４２ ダブルナット ４３ 軸線 ４４ 固定ボルト ４５ 軸線 ４６ 軸線 ４７ 貫通孔 ４８ ピン挿通孔 ４９ ボス部 ５１ 長孔 ５２ 係合ピン ５３ 貫通孔 ５４ ボーデン
ケーブル ５５ 長孔 ５６ 駆動ピン ５７ 摺動係合板 ５８ 端面 ５９ 戻しばね ５９ａ ハンド
ル ５９ｂ 戻しばね ５９ｃ 切換レ
バー ６０ 仮想ギア ６１ 回転入力
軸 ６２ 軸受 ６３ 回転出力
軸 ６５ 駆動側ギア列 ６６ キー ６７ 中心ギア ６８ ピニオン ６９ ギア取付板 ７０ 枢軸 ７１ ピニオン取付孔 ７２ 変速用円
板 ７３ 半径方向移動ギア取付孔 ７４ セクター
ギア ７５ 軸線 ７５ａ 軸線 ７６ 半径方向移動ギア ７７ 変速リン
グギア ７８ 偏心円穴 ７９ 第２の内
歯 ８０ 鍔部 ８１ 第１の内
歯 ８２ 被駆動側ギア ８３ 動作モー
ド切換板 ８４ キー ８５ 係合ピン ８６ 切換ヨーク ８７ 半円弧状
操作端 ８８ 支軸 ８９ 引き戻し
ばね ９０ ピン挿通孔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持軸に回転自在に支持された筒状の回
   転入力軸と回転出力軸との間に介設され、一定の変速範
   囲で無段階に回転速度を変化させることができる変速機
   であって、 端部が前記回転入力軸に一体的に連動連結されると共
   に、外周部に第１の内歯が形成されている駆動側リング
   ギアと、 前記支持軸に前記駆動側リングギアの出力側面に接した
   状態で回転自在に取付けられ、外周縁部に円周方向に等
   間隔をあけて３つ以上のギア取付穴を設けた中間ギア取
   付板と、 前記支持軸に前記中間ギア取付板の出力側面に接した状
   態で遊嵌状態に取付けられ、外周部に第２の内歯が形成
   され、ギア中心位置から偏心した位置に中心を有する偏
   心円穴が設けられると共に、該偏心円穴の内周面に第３
   の内歯が形成されている変速リングギアと、 前記回転出力軸の外周部に一体的に取付けられ、前記第
   ３の内歯に沿って転動可能な被駆動側ギアと、 前記中間ギア取付板の各ギア取付穴にそれぞれ回転自在
   に枢支され、一端に前記ギア取付穴の軸線と同軸をなし
   前記駆動側リングギアの第１の内歯と噛合するピニオン
   ギアを一体的に取付けると共に、他端に前記ギア取付穴
   の軸線から偏心した位置で半径方向移動ギアを一体的に
   取付け、該半径方向移動ギアを前記変速リングギアの第
   ２の内歯と噛合可能とした３つ以上のギア取付ピンと、 前記支持軸に前記駆動側リングギアの入力側面に接した
   状態で取付けられ、前記支持軸の軸線と同一方向に移動
   して、前記駆動側リングギアと前記中間ギア取付板を一
   体的に連結したり、該連結を解除する走行モード切換板
   と、 前記駆動側リングギアと前記中間ギア取付板との間に介
   設される引き戻しばねとを具備する変速機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の変速機において、前記回
   転入力軸に自転車の後方動力伝達チェンが巻回される後
   輪側の被駆動側スプロケットが固着されると共に、前記
   回転出力軸に前記自転車の後輪が直接連結されているこ
   とを特徴とする変速機。
3. 【請求項３】 回転入力軸に筒状の回転出力軸が回転自
   在に取付けられ、前記回転入力軸と前記回転出力軸との
   間に介設され、一定の変速範囲で無段階に回転速度を変
   化させることができる変速機であって、 前記回転入力軸に同心円的に固着される中心ギアと、該
   中心ギアの外歯に沿って配設されると共に噛合する３つ
   以上のピニオンとからなる駆動側ギア列と、 前記駆動側ギア列の入力側面に隣接した状態で前記回転
   入力軸に回転自在に取付けられ、周縁部に前記ピニオン
   の枢軸を回転自在にかつ同軸的に枢支する３つ以上のピ
   ニオン取付孔を有するギア取付板と、 前記駆動側ギア列の出力側で前記回転入力軸に同心円的
   にかつ回転自在に装着されると共に、外周部に円周方向
   に等間隔をあけて３つ以上の半径方向移動ギア取付孔が
   設けられ、該各半径方向移動ギア取付孔の内周面の一部
   にセクターギアが形成されている変速用円板と、 前記各ピニオンの出力側面に該ピニオンの軸線から偏心
   した位置で取付けられ、前記変速用円板のセクターギア
   と噛合して半径方向に移動可能で、かつ、その先部が前
   記半径方向移動ギア取付孔より外部に突出する３つ以上
   の半径方向移動ギアと、 前記変速用円板の出力側面に接した状態で前記回転出力
   軸に遊嵌状態に取付けられ、外周部に前記半径方向移動
   ギアと噛合する第１の内歯が形成され、ギア中心位置か
   ら偏心した位置に中心を有する偏心円穴が設けられると
   共に、該偏心円穴の内周面に第２の内歯が形成されてい
   る変速リングギアと、 前記回転出力軸の外周部に一体的に取付けられ、前記第
   ２の内歯に沿って転動可能な被駆動側ギアと、 前記回転入力軸に、前記ギア取付板の入力側面に接した
   状態で、かつ相対回転はできないが軸線方向に移動自在
   に取付けられ、前記回転入力軸の軸線と同一方向に移動
   して、前記ギア取付板を固定したり、固定を解除する走
   行モード切換板と、 前記ギア取付板と前記走行モード切換板との間に介設さ
   れる引き戻しばねとを具備する変速機。