JP2001108049A - 変速機制御用カム機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変速機側の制御ロッドの位置を自転車の現在
速度に見合う位置にできるだけ正確に制御することの可
能な変速機制御用カム機構を提供する。 【解決手段】 制御ロッドに割り当てた複数箇所の移動
位置に応じて変速比が変化する変速機を制御するための
変速機制御用カム機構である。カム部２０と従動部８０
とを有する。カム部２０は、第１及び第２の一対のカム
面３０，４０と、それらのカム面３０，４０の相互間の
溝部５０とを有する。溝部５０に従動部８０を配備す
る。従動部８０の変位に連動して制御ロッドが複数箇所
の移動位置に移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変速機制御用カム
機構、特に、自転車の変速機を制御するのに好適に用い
得る変速機制御用カム機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平７−３０１２９２号公報に、チェ
ンホイルに連結されている入力軸の回転数と車輪に連結
されている出力軸の回転数との比（変速比）を多段に変
化させ得るようにした変速機についての記載がある。こ
の変速機では、プッシュロッドと称される制御ロッドを
その軸方向の複数箇所の移動位置に移動させると、その
制御ロッドの移動位置に応じて変速比が多段に変化する
ようになっている。

【０００３】従来、このような変速機を採用した自転車
変速システムにあっては、制御ロッドをその軸方向に移
動させて所望の変速比を得るための手段として、制御ロ
ッドに連結したワイヤーを押し引きすることによって制
御ロッドの移動位置を選択するようにしたものが一般的
に採用されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本出願人は図
７に概略図で示した変速機の制御に用いるカム機構の動
作について種々の調査を行った。このカム機構では、外
周面をカム面２として形成した回転部材１を回転軸３に
固着してある。また、長手方向中間部を軸６によって揺
動自在に支持させた揺動アーム５の一端部にローラでな
る従動部４を具備させ、その揺動アーム５の他端部に上
記した制御ロッド（不図示）に連結されているワイヤ７
の端部が連結されている。さらに、ワイヤ７には、図中
矢印ａで示した押し方向の弾発付勢力が常時付与されて
いる。

【０００５】このカム機構が正常に動作するときには、
カム面２に従動部４が常時係合していて、回転部材１が
図示していない電動モータによって回転駆動されると、
従動部４が、そのカム面２の形状に見合って、軸６を中
心とする円弧経路を左右に変位し、そのような従動部４
の変位が揺動アーム５を経てワイヤ７の押引き動作に変
換されて上記制御ロッドに伝達される。

【０００６】しかし、ワイヤ７に加わっている矢印ａ方
向の弾発付勢力によって揺動アーム５が図中半時計方向
に揺動されることもあり、そのような事態が起こると、
従動部４が図示のようにカム面２から離れてしまう。こ
のように、従動部４がカム面２から離れると、回転部材
１の回転によるカム面２の移動が従動部４の位置とは関
係なく行われるようになり、従動部４がカム面２の形状
に見合う変位動作を行わなくなり、そのことが、変速機
変速比の切換え動作を不正確にしてしまうということが
知見された。

【０００７】そこで、本発明は、上記制御ロッドの位置
を自転車の現在速度に見合う位置にできるだけ正確に制
御することの可能な変速機制御用カム機構を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】図面を参照して本発明の
変速機制御用カム機構を説明する。なお、この欄で図中
の符号を使用したのは、発明の内容の理解を助けるため
であって、内容を図例に限定する意図ではない。

【０００９】本発明に係る変速機制御用カム機構（以下
「カム機構」という）は、制御ロッドに割り当てられた
複数箇所の移動位置に応じて変速比が変化する変速機を
制御するために用いられる。上記変速機には、たとえ
ば、冒頭で説明した特開平７−３０１２９２号公報に記
載されている変速機が該当する。

【００１０】本発明に係る変速機制御用カム機構は、カ
ム部２０とそのカム部により一定経路での変位が案内さ
れる従動部８０とを有している。そして、上記カム部
が、相対向した状態で互いに沿って延びる第１及び第２
の一対のカム面３０，４０と、それらのカム面の相互間
に形成されて上記従動部が一対の上記カム面の少なくと
も一方に係合可能な状態で配備される溝部５０とを有
し、上記従動部の変位に連動して制御ロッドが複数箇所
の上記移動位置に移動されるようになっている。

【００１１】このカム機構において、溝部に配備されて
いる従動部は、カム部と従動部とが相対的に移動したと
きに、第１カム面又は第２カム面のいずれかに係合して
一定経路での変位が案内される。そのため、たとえばカ
ム部が移動しているときに、従動部が第１カム面との係
合状態から解かれて第２カム面との係合状態に移行した
としても、カム部の移動に見合う従動部の変位が適正に
行われるようになり、従動部に連動して制御ロッドが複
数箇所の移動位置に移動される。このようなカム機構は
確動カムとも呼ばれることがあり、本発明ではこの確動
カムを変速機制御用カム機構として用いたことによっ
て、変速機の制御信頼性を顕著に向上させることができ
た。

【００１２】本発明のカム機構において、第１及び第２
の一対の上記カム面が無端状に形成されていると、カム
部に回転運動を行わせることによってカム部と従動部と
の相対位置を連続的に変化させることが可能になる。ま
た、無端状に形成されている一対のカム面が、上記従動
部の変位方向での位置レベルが互いに異なっている複数
の作用部３１〜３３，４１〜４３と相隣接して位置して
いる作用部同士を連続させる複数の案内部３４〜３６，
４４〜４６とに区画されていると、カム部に対する従動
部の係合箇所を、案内部の作用によって、相隣接する作
用部の相互間で円滑に変化させることが可能になる。さ
らに、上記制御ロッドに割り当てられた複数箇所の上記
移動位置と複数の上記作用部とが各別に対応されている
と、制御ロッドの移動位置が、従動部が係合しているい
ずれかの作用部の位置レベルに見合って定まる。したが
って、いずれかの作用部に従動部が係合しているときに
カム部の回転運動を停止させるような制御を行うと変速
比が多段に制御される。特に、このカム機構では、一対
のカム面のそれぞれが、複数の作用部と相隣接して位置
している作用部同士を連続させる複数の案内部とに区画
されているので、カム部の回転運動を正逆両方向に制御
することが可能になり、そのようにすることによって、
スピーディな変速比制御が可能になり、また、そのよう
な制御を行うことによって、カム面に必要な作用部の数
を少なくしてカム部自体を小さくすることができるよう
になる。

【００１３】複数の上記作用部のそれぞれは、上記カム
部が回転しても上記従動部を変位させずにその従動部が
係合したままの状態を維持し得る長さを持っていること
が望ましい。これによると、カム面のいずれかの作用部
に従動部が係合しているときに、電動モータの惰性回転
などにより回転部材が回転しても、その回転部材の回転
角度が一定範囲内であれば、電動モータの惰性回転によ
って従動部が変位するという事態が起こらない。したが
って、電動モータの停止タイミングが高精度に制御され
ていなくても、変速比の多段切換えを正確に行うことが
できるようになる。

【００１４】本発明のカム機構では、上記制御ロッドに
連結されたワイヤ９０が上記従動部に連結されていて、
上記従動部の変位がそのワイヤの押引き作用を介して制
御ロッドに伝達されることによりその制御ロッドが移動
されるようになっていてもよい。また、上記ワイヤが押
し方向又は引き方向に常時弾発付勢されていてもよい。

【００１５】本発明のカム機構では、上記ワイヤに付与
されている弾発付勢力によって上記従動部が第１又は第
２の一対のカム面のいずれかに係合するようになってお
り、上記弾発付勢力によって上記従動部が係合するカム
面に上記従動部が嵌まり込む凹所が具備され、上記電動
モータへの給電が停止したときのその電動モータの惰性
回転による上記カム部の回転が、上記凹所に上記従動部
が嵌まり込むことによって阻止されるようになっている
ことが望ましい。このようになっていると、電動モータ
の惰性回転が吸収されて従動部の位置が正確に決まるよ
うになり、そのことが、変速比を高精度に制御すること
に役立つ。

【００１６】本発明に係る変速機制御装置の好ましい構
成や作用効果は、以下の実施形態の説明によってさらに
明らかにされる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１〜図３は、本発明の実施形態
に係るカム機構の構成や作用を示した説明図である。

【００１８】図１〜図３のカム機構において、円盤状の
回転部材１０はその中心位置に回転軸１１を有し、この
回転軸１１が図示していない電動モータの回転軸に減速
歯車機構などの回転伝達手段を介して連結されている。
回転部材１０にはカム部２０が設けられている。カム部
２０は、相対向した状態で互いに沿って延びる無端状の
第１及び第２の一対のカム面３０，４０と、それらのカ
ム面３０，４０の相互間に形成された溝部５０とを有し
ている。

【００１９】図１に示したように、第１カム面３０は、
カム部２０の回転中心Ｐ（回転部材１０の回転中心に一
致している）からの距離が互いに異なる第１段、第２
段、第３段の円弧状の３つの作用部３１，３２，３３
と、第１段目作用部３１と第２段目作用部３２とを連続
させている湾曲した第１案内部３４と、第２段目作用部
３２と第３段目作用部３３とを連続させている湾曲した
第２案内部３５と、第３段目作用部３３と第１段目作用
部３１とを連続させている平坦な第３案内部３６とに区
画されていると共に、第３案内部３６と第１段目作用部
３１との間に段付状にストッパ部３７が区画形成されて
いる。これと同様に、第２カム面４０も、カム部２０の
回転中心Ｐからの距離が互いに異なる第１段、第２段、
第３段の円弧状の３つの作用部４１，４２，４３と、第
１段目作用部４１と第２段目作用部４２とを連続させて
いる湾曲した第１案内部４４と、第２段目作用部４２と
第３段目作用部４３とを連続させている湾曲した第２案
内部４５と、第３段目作用部４３と第１段目作用部４１
とを連続させている平坦な第３案内部４６とに区画され
ていると共に、第３案内部４６と第１段目作用部４１と
の間に段付状にストッパ部４７が区画形成されている。
第１カム面３０や第２カム面４０に形成されている第１
段目、第２断面、第３段目の各作用部３１〜３３，４１
〜４３は、図示していない変速機側の制御ロッドに割り
当てられた複数箇所の移動位置に各別に対応している。
すなわち、変速機側では、たとえば低速、中速、高速の
３段階の変速比の切換えが可能になっており、それらの
変速比のうちの低速段に第１段目作用部３１，４１が対
応し、中速段に第２段目作用部３２，４２が対応し、高
速段に第３段目作用部３３，４３が対応している。

【００２０】図１〜図３のカム機構では、長手方向中間
部を軸６０によって揺動自在に支持させた揺動アーム７
０の一端部にローラでなる従動部８０を具備させ、その
揺動アーム７０の他端部に上記した制御ロッドに連結さ
れているワイヤ９０の端部が連結されている。さらに、
ワイヤ９０には、図２に矢印ａで示した押し方向の弾発
付勢力が付与されている。この矢印ａ方向の弾発付勢力
は、常時付与されているものではなく、この弾発付勢力
が付与されていない状態のときもある。そして、従動部
８０が上記カム部２０の溝部５０に配備されている。

【００２１】このカム機構において、カム部２０が回転
すると、そのカム部２０により従動部８０が軸６０を中
心とする円弧軌跡を描いて案内されて左右に変位し、そ
のような従動部８０の変位に応じて揺動アーム７０が軸
６０を中心として揺動し、そのような揺動アーム７０の
揺動が、ワイヤ９０の押引き作用を介して図示していな
い制御ロッドに伝達されてその制御ロッドが移動する。
このため、上記した半径が異なっている３段の各作用部
３１〜３３，４１〜４３（図１参照）は、従動部８０の
変位方向での位置レベルが互いに異なっているともいえ
る。

【００２２】また、溝部５０の溝幅寸法は、従動部８０
を形成しているローラの直径寸法と同等であっても、そ
のローラの直径寸法よりも少し広い寸法になっていても
よい。しかし、双方の寸法が同等になっている場合に
は、カム部２０が回転するときに、従動部８０のローラ
が第１カム面３０と第２カム面４０との両方に接触して
摩擦抵抗を生じやすいため、双方の寸法を少し異ならせ
てそのような摩擦抵抗を生じないようにしておくことが
望まれる。

【００２３】以上のように構成されたカム機構におい
て、回転部材１０と共にカム部２０が回転しているとき
に、図１のように従動部８０が第１カム面３０に係合し
た状態が保たれると、その第１カム面３０の形状に見合
って従動部８０が変位する。また、図２のように従動部
８０が第２カム面４０に係合した状態が保たれると、そ
の第２カム面４０の形状に見合って従動部８０が変位す
る。ここで、第１カム面３０と第２カム面４０とは、い
ずれも無端状に形成されていて、相対向した状態で互い
に沿って延びているで、従動部８０が第１カム面３０に
係合しているときの従動部８０の変位軌跡と従動部８０
が第２カム面４０に係合しているときの従動部８０の変
位軌跡とは同一になる。したがって、カム部２０が回転
しているときに、従動部８０が第１カム面３０との係合
状態から解かれて第２カム面４０との係合状態に移行し
たとしても、あるいは、従動部８０が第２カム面４０と
の係合状態から解かれて第１カム面３０との係合状態に
移行したとしても、カム部２０の移動に見合う従動部８
０の変位が適正に行われるようになり、従動部８０に連
動して制御ロッドが複数箇所の移動位置に移動される。

【００２４】このような作用は、この実施形態のよう
に、ワイヤ９０が矢印ａ方向に常時弾発付勢されてワイ
ヤＷの引張り力を補助している場合に特に有効に作用す
る。すなわち、ワイヤ９０の引張り力を補助するため
に、ワイヤ９０の引き方向とは逆向きに弾発付勢力が働
いているような場合には、揺動アーム７０がその弾発付
勢方向（矢印ａ方向）に引かれることがあり、その際
に、図７で説明したような片側だけにカム面２が設けら
れているに過ぎないものでは、従動部４がカム面２から
離れてしまうけれども、図１〜図３のように従動部８０
の両側にカム面３０，４０が配備されておれば、従動部
８０が少なくとも一方のカム面３０又は４０に係合する
ようになるので、正常な変速位置に制御ロッドを移動さ
せるような制御が可能になる。

【００２５】この実施形態のカム機構では、第１及び第
２のカム面３０，４０が無端状に形成されているため、
カム部２０の回転運動によってカム部２０に対する従動
部８０の係合位置が連続的に変化する。そのため、変速
機変速比が無理なく多段に制御される。また、カム部８
０の回転運動を正逆両方向に制御してスピーディな変速
比制御を行わせることも可能である。

【００２６】ところで、第１カム面３０や第２カム面４
０に備わっている３つの作用部３１〜３３，４１〜４３
のそれぞれは、回転部材１０が回転しても従動部８０を
変位させずにその従動部８０が係合したままの状態を維
持し得る長さを持っている。そのため、３つの作用部３
１〜３３，４１〜４３のうちのいずれかに従動部８０が
係合しているときに、電動モータの惰性回転などにより
回転部材１０が少し回転するだけでは、その回転部材１
０の回転角度が一定範囲内であれば、電動モータの惰性
回転によって従動部８０が変位するという事態が起こら
ない。したがって、電動モータの停止タイミングが高精
度に制御されていなくても、変速比の多段切換えを正確
に行うことができる。

【００２７】図４は変形例を示している。同図のカム機
構では、第１カム３０の第２段目作用部３２を凹入状に
して凹所３８を形成してある。この凹所３８は、電動モ
ータへの給電が停止したときに従動部８０が嵌まり込む
と、その電動モータの惰性回転による回転部材１０の回
転を阻止する働きを持っている。そのため、図４のカム
機構では、電動モータの惰性回転が吸収されて従動部８
０の位置が正確に決まるようになって変速比が高精度に
制御されるようになる。

【００２８】図１〜図３又は図４で説明したカム機構で
は、カム部２０が円盤状の回転部材１０に設けられてい
るけれども、カム部２０は、円筒ないし円柱状の回転部
材に設けておくことも可能である。そのようにした実施
形態を図５を参照して説明する。

【００２９】図５は本発明の他の実施形態に係るカム機
構を示しており、円筒状又は円柱状の回転部材１０の外
周にカム部２０を形成してある。カム部２０は相対向し
た状態で互いに沿って延びる無端状の第１及び第２の一
対のカム面３０，４０とそれらの相互間の溝部５０とを
有しており、溝部５０に従動部８０が配備されている。
このカム機構において、回転部材１０がその軸線回りで
回転してカム部２０が回転すると、従動部８０が一対の
上記カム面３０，４０の少なくとも一方に係合した状態
を保つ。そのため、従動部８０の変位に連動して図示し
ていない制御ロッドが複数箇所の移動位置に移動されて
変速機変速比が制御される。

【００３０】図６には、第１カム面３０と第２カム面４
０とに平坦な作用部３９，４９を区画形成した事例を示
している。その他の構成は図５のものと同様である。

【００３１】なお、図４〜図６では、説明の重複を避け
るために同一又は相応する部分に同一符号を付してあ
る。

【００３２】

【発明の効果】本発明に係る変速機制御用カム機構によ
れば、当該カム機構の動作が正確に変速機側の制御ロッ
ドの動作に反映されるので、制御ロッドの位置制御が高
精度で行われるようになる。また、電動モータが惰性回
転したような場合でも、そのような惰性回転に伴う制御
精度の低下が起こりにくい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るカム機構の従動部が第１カム面に
係合している状態の説明図である。

【図２】上記従動部が第２カム面に係合している状態の
説明図である。

【図３】上記従動部が第１カム面に係合している状態の
説明図である。

【図４】本発明に係るカム機構の変形例の説明図であ
る。

【図５】本発明に係るカム機構の他の実施形態の説明図
である。

【図６】本発明に係るカム機構のさらに他の実施形態の
説明図である。

【図７】従来のカム機構の説明図である。

【符号の説明】

２０ カム部 ３０ 第１カム面 ３１，３２，３３ 作用部 ３４，３５，３６ 案内部 ３８ 凹所 ４０ 第２カム面 ４１，４２，４３ 作用部 ４４，４５，４６ 案内部 ５０ 溝部 ８０ 従動部 ９０ ワイヤ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御ロッドに割り当てられた複数箇所の
   移動位置に応じて変速比が変化する変速機を制御するた
   めの変速機制御用カム機構であって、 カム部とそのカム部により一定経路での変位が案内され
   る従動部とを有し、上記カム部が、相対向した状態で互
   いに沿って延びる第１及び第２の一対のカム面と、それ
   らのカム面の相互間に形成されて上記従動部が一対の上
   記カム面の少なくとも一方に係合可能な状態で配備され
   る溝部とを有し、上記従動部の変位に連動して制御ロッ
   ドが複数箇所の上記移動位置に移動されるようになって
   いることを特徴とする変速機制御用カム機構。
2. 【請求項２】 第１及び第２の一対の上記カム面が無端
   状に形成されており、それらの各カム面が、上記従動部
   の変位方向での位置レベルが互いに異なっている複数の
   作用部と相隣接して位置している作用部同士を連続させ
   る複数の案内部とに区画されており、上記制御ロッドに
   割り当てられた複数箇所の上記移動位置と複数の上記作
   用部とが各別に対応されている請求項１に記載した変速
   機制御用カム機構。
3. 【請求項３】 複数の上記作用部のそれぞれは、上記カ
   ム部が回転しても上記従動部を変位させずにその従動部
   が係合したままの状態を維持し得る長さを持っている請
   求項２に記載した変速機制御用カム機構。
4. 【請求項４】 上記制御ロッドに連結されたワイヤが上
   記従動部に連結されていて、上記従動部の変位がそのワ
   イヤの押引き作用を介して制御ロッドに伝達されること
   によりその制御ロッドが移動されるようになっている請
   求項１ないし請求項３のいずれかに記載した変速機制御
   用カム機構。
5. 【請求項５】 上記ワイヤが押し方向又は引き方向に常
   時弾発付勢されている請求項４に記載した変速機制御用
   カム機構。
6. 【請求項６】 上記ワイヤに付与されている弾発付勢力
   によって上記従動部が第１又は第２の一対のカム面のい
   ずれかに係合するようになっており、上記従動部が係合
   するカム面に上記従動部が嵌まり込む凹所が具備され、
   上記電動モータへの給電が停止したときのその電動モー
   タの惰性回転による上記カム部の回転が、上記凹所に上
   記従動部が嵌まり込むことによって阻止されるようにな
   っている請求項５に記載した変速機制御用カム機構。