JP2001180564A - 自転車等のフリーギア前進駆動装置の後進切替装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ペダルを踏んでフリーギアを介して駆動する
通常の自転車等の駆動機構に、容易に適用、しかもシン
プルな機構でありながらも確実に駆動力を伝達すること
のできる後進駆動力伝達切替装置を提供する。 【解決手段】 フリーギア２のギア３とハブ本体２０の
ハブフランジ２１に固定ピン挿通透孔９と固定ピン挿通
透孔２４を設け、固定板３０に規制ピン挿通透孔３３を
設け、ギア３に規制ピン３７を立設し、固定板３０に固
定ピン３５を立設し、固定ピン３５をワイヤー作動手段
５０による押圧レバー４０で押圧力をかけて、固定ピン
３５をハブフランジ２１の固定ピン挿通透孔９に挿通係
合して、ギア３とハブフランジ２１を一体化してペダル
の逆回転によるチェーンの逆転でギア３を逆転して、フ
リーギア２のラチェット機構部１６を作動させることな
く、ハブフランジを逆転して自転車等を後進させる後進
切替装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自転車のペダルを
通常に正回転することで前進させることができ、ペダル
を逆回転させることにより後進させることができる自転
車に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の自転車では、人力による駆動力を
効率よく利用する機構として、ペダルを踏む力をクラン
クで回転力に変え、この回転力をクランクと一体的に回
転するスプロケットすなわち大ギアから噛み合うチェー
ンを介して牽引力を同じくチェーンに噛み合う後輪のス
プロケットすなわちフリーギアに与え、フリーギアによ
り再び回転力に変換する。次いで回転するフリーギア内
部に形成されたラチェットに掛かった爪によって中子に
回転力は伝達される。すなわち、自転車を前進させる方
向のいわゆる正回転の場合、中子に具備された爪は爪バ
ネの働きによって爪先端をフリーギアのラチェットに引
っ掛かって一体に回転するので、フリーギアと中子は共
に同一の正方向に回転する。そして中子はねじによりハ
ブ本体に固定され一体化されているので、中子の回転力
はそのまま後輪を回転させる力となり、自転車を前方に
推進させる。

【０００３】上記の構造で前進する自転車において、ペ
ダルを逆回転してフリーギアを逆転させると、爪バネに
よって押し上げられている爪の先端は、その背部がラチ
ェツトの傾斜部に押し下げられて滑るので、爪はラチェ
ットに引っ掛かることなく中子はフリーギアに対して空
転することとなり、例え、ペダルを逆回転させても自転
車は慣性で前進する。

【０００４】上記したとおり、フリーギアを有する従来
の自転車は、正回転させたペダルからの力を駆動力とし
て後輪に伝達するので、伝えられた後輪の駆動力により
前進することができる。しかし、逆回転させたペダルか
らの力は駆動力として後輪に伝達することができないた
め、後進することはできない。

【０００５】そこで、自転車を後進可能とする機構とし
て、実用新案登録第３００５９７２号に開示の考案が提
案されている。このものは、クランク軸上に、第１の嵌
脱機構によってクランク軸に着脱する第１スプロッケッ
トホイールと、第２の嵌脱機構によってクランク軸に着
脱するスプロケットホイールとを装着し、第１スプロケ
ットホイールを後輪のボス部上にラチェット機構を介し
て装着したスプロケットホイールとを連携させ、前記第
２スプロケットホイールを後輪のボス部上に直接定着し
たスプロケットホイールと連携させておき、第１の嵌脱
機構と第２の嵌脱機構とを選択的にセットすることによ
り自転車の前後進の両方向に選択して走行し得るように
したものである。ところが、このものでは二系統の動力
伝達手段を有するものであるため部品点数が多くなり、
全体の構成が複雑になると共に重量が重くなる欠点があ
った。

【０００６】この欠点を解消するために、特開平１０−
１６７１５８号公報に開示の構成のものが提案されてい
る。このものは、ペダル用クランク軸に設けた大径のギ
アと、後輪ハブ軸に設けた小径のギアと、該小径のギア
と大径のギア間に張設したチェーンとから動力伝達手段
を構成し、かつ後輪ハブには後進方向の回転のみに連動
するラチェット部材が設けられ、しかも帯ベルト等を使
用する帯ブレーキ機構を利用した切替手段が後輪ハブ軸
に設けたギアの側面に設けられており、該ラチェット部
材のラチェットスリーブに係脱自在な帯ベルト等の係合
部材からなるものである。このものは帯ベルトとラチェ
ットスリーブの外周面との圧接状態を保持することによ
り作用するものである。しかし、帯ベルトとラチェット
部材の外周面の間に、水、泥、油などが介在した場合に
は、その摩擦力が減少してしまいかつ制動力も減少して
しまい、その圧接状態を保持することができないため、
その結果、駆動力が効率よく伝達できないという不都合
がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、ペダルのクランクギアすなわちスプロケッ
トに噛み合うチェーンの牽引力により後輪のスプロケッ
トすなわちフリーギアを回転させ、この回転力により後
輪を回転駆動させるタイプの自転車等の駆動機構に適用
でき、しかもシンプルな機構でありながらも確実に駆動
力を伝達することのできる後進駆動力伝達切替装置を提
供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の手段は、請求項１の発明では、チェーンに
噛み合うスプロケット４を有するギア３とギア３により
ラチェット機構部１６で前進方向に駆動回転される中子
１０とからなるフリーギア２を、ハブ本体２０の螺合体
２５の雄ねじ２６を中子１０の雌ねじ孔１５に螺合する
ことにより、ハブ本体２０に一体化してなるフリーギア
前進駆動装置１において、フリーギア２に隣接して弾撥
方向に付勢したコイルバネ２７を介して離間方向に押圧
された固定板３０を同軸に設け、フリーギア２と反対側
の固定板３０の側面にフリーギア方向に押圧可能な押圧
レバー４０を設け、フリーギア２とハブ本体２０のハブ
フランジ２１のそれぞれの同一半径の円上に固定ピン挿
通透孔９と固定ピン挿通透孔２４を設け、固定板３０に
規制ピン挿通透孔３３を設け、フリーギア２に規制ピン
３７を立設して規制ピン長さを押圧レバー４０の押圧力
を解いたときにも固定板３０の規制ピン挿通透孔３３に
挿通状態にある長さとし、固定板３０に固定ピン３５を
立設して固定ピン３５の長さを押圧レバー４０の押圧力
を解いたときにはフリーギア２の固定ピン挿通透孔９の
みに挿通状態にありかつ押圧レバー４０を押圧したとき
にはハブフランジ２１の固定ピン挿通透孔２４に挿通状
態にある長さとし、押圧レバー４０を作動するワイヤー
作動手段５０を自転車等のフレームに付設したことを特
徴とする自転車等のフリーギア前進駆動装置１の後進切
替装置である。

【０００９】請求項２の発明では、押圧レバー４０は固
定板３０に当接する滑面４５のレバー先端部４３を有す
るレバー本体４１とレバー本体４１を支持して回動軸４
６に回動する腕４２からなることを特徴とする請求項１
の手段における自転車等のフリーギア前進駆動装置１の
後進切替装置である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。図１は本発明の後進切替装置を模式的に
示す組立図である。図２は本発明の後進切替装置を模式
的に示す分解図である。図３はペダル正転駆動状態にお
ける前進時のフリーギア作動状態を説明する一部破断図
である。図４はペダル非駆動状態における転がり前進時
のフリーギア作動状態を説明する一部破断図である。図
５はペダル後転駆動状態における後進時のフリーギア作
動状態を説明する一部破断図である。

【００１１】本発明の自転車は、通常の自転車と同様に
ペダル踏んでペダルクランクサイドの大径のギアを回転
し、この大径のギアに噛み合うチェーンにより牽引力を
後部車輪に与えて走行する自転車を基本とする。すなわ
ち、通常の自転車と同様に本発明の自転車も、後部車輪
はチェーンに噛み合うスプロケット４を有する小径のギ
ア３を有する。このギア３はラチェット機構部１６で前
進方向に駆動回転する駆動力を中子１０に伝達し、これ
らからフリーギア２が形成されている。フリーギア２
は、タイヤを装着したリムを支持するスポークが取り付
けられたハブ本体２０と一体化されている。すなわち、
ハブ本体２０に一体化して設けた円筒状の螺合体２５の
表面にねじを切って形成の雄ねじ２６にフリーギア２の
中子１０の中心部に貫通の雌ねじ孔１５を螺合すること
により、ハブ本体２０をフリーギア２と一体化してフリ
ーギア前進駆動装置１を形成している。

【００１２】上記のラチェット機構部１６の構造を示す
と、図３に示すように、外周にスプロケット４を有する
ギア３はその内周全域に多数の係合縦壁６とそれに続く
傾斜部７からなるラチェット５を有する。一方、このギ
ア３のラチェット５の内周内に存在する円筒状の中子１
０は爪１１を有する。この爪１１は中子１０に設けられ
た爪バネ１３で弾撥的に遠心方向へ付勢されている。そ
して爪１１の一端は中子１０の表面部に軸支されて遠心
方向に先端部１２を回動自在に取り付けられている。そ
こで、ギア３のスプロケット４がチェーンに牽引されて
自転車が前進する方向の矢印６０の方向に正回転すると
き、爪バネ１３で押された爪１１の先端部１２がギア３
のラチェット５の係合縦壁６に引っ掛かって係合し、係
合縦壁６に押されてギア３の回転力が中子１０に伝達さ
れ、中子１０は矢印６１方向に回する。そして中子１０
とハブ本体の螺合体２５はねじ螺合されているのでハブ
フランジ２１に伝達されることによって車輪の前進回転
により自転車は前進することとなる。

【００１３】以上に示すハブ本体２０とフリーギア２か
らなる構造において、本発明の手段は、図１または図２
に示すように、さらにフリーギア２のハブ本体２０と反
対側のハブ軸２２に固定板３０を同軸に嵌合している。
そしてフリーギア２の中子１０に螺合した螺合体２５の
側面と固定板３０の間にハブ軸に同軸にコイルバネ２７
を弾撥的に装着している。従って固定板３０は常にコイ
ルバネ２７によりフリーギア２から離間する方向に押圧
されている。さらに固定板３０のフリーギア２と反対側
の側面に押圧レバー４０を設ける。押圧レバー４０は、
自転車の図示しないチェーンステーまたはシートステー
に適宜取付具で固定した回動軸４６に回動する腕４２と
腕４２と角度を設けて延びるレバー本体４１とレバー本
体４１の先端部４３から形成する。先端部４３は二股に
なり股間の空間をハブ軸２２の挿通部４４を設けてい
る。先端部４３が常に固定板３０に当接する面を滑面４
５とする。押圧レバー４０のレバー本体４１との境界近
くの腕４２にワイヤー係止具４７を設けてインナーワイ
ヤー５１を係止する。従ってインナーワイヤー５１を引
くと腕４２は回動軸４６を中心に回動してレバー本体５
１の先端部４３は固定板３０へ押圧するように移動す
る。

【００１４】さらに、ギア３の同一半径の円上に固定ピ
ンを自由に挿通することのできる複数の固定ピン挿通透
孔９を設け、同じくハブ本体２０のハブフランジ２１の
それぞれの同一半径の円上に固定ピンを挿通する固定ピ
ン挿通透孔２４を設ける。この場合、ギア３の固定ピン
挿通孔９を形成した位置の円の大きさとハブフランジ２
１の固定ピン挿通孔２４を形成した位置の円の大きさは
同一の半径とし、さらに固定ピン挿通孔９と固定ピン挿
通孔２４はそれぞれ等間隔で複数個を同一半径の円上に
形成するものとする。そしてハブフランジ２１に形成し
た固定ピン挿通孔２４の個数は、ギア３に形成した固定
ピン挿通孔９の倍数、例えば、固定ピン挿通孔２４の個
数が３個であれば、ギア３に形成した固定ピン挿通孔９
は６個、とする。このように固定ピン２４の数を倍数と
することで、使用時に速やかに固定ピン３５が固定ピン
挿通孔２４に挿通することとなる。さらに固定板３０の
同一半径の円上に固定ピン挿通孔９と同数の複数の、例
えば３個の、規制ピン３７を自由に挿通することのでき
る規制ピン挿通透孔３３を等間隔にあけて設ける。

【００１５】次いで、ギア３に形成した複数個の固定ピ
ン挿通透孔９の中間には雌ねじ８を形成して、先端に雄
ねじ３９を有し後端をつば広のピン頭部３８とした規制
ピン３７をこの雌ねじ８に螺合により立設する。この場
合、規制ピン３７は固定板３０に形成した規制ピン挿通
孔３３に通してからギア３の雌ねじ８に立設する。そし
てこの規制ピン３７の長さは押圧レバー４０の押圧力を
解いてコイルバネ２７で弾撥して最も離間した状態に規
制する長さで、そのとき固定板３０の規制ピン挿通透孔
３３に挿通した状態のピン頭部３８が存在することが可
能な長さである。さらに、固定板３０には隣合う規制ピ
ン挿通透孔３３の中間位置に先端に雄ねじを有するねじ
３４を挿通するねじ孔３２を設け、このねじ孔３２にね
じ３４を挿通し、一方、雌ねじ３６を後端に有する固定
ピン３５の先端をギア３の固定ピン挿通孔９に挿通した
状態で、固定ピン３５をねじ３４に螺合して固定板３０
に立設する。この場合、固定ピン３５の長さは、押圧レ
バー４０の押圧力を解いたときにはフリーギア２のギア
３の固定ピン挿通透孔９のみに挿通状態にあり、かつ押
圧レバー４０を押圧したときにはハブフランジ２１の固
定ピン挿通透孔２４に挿通状態になる長さとする。

【００１６】押圧レバー４０を作動するワイヤー作動手
段５０について説明する。ワイヤー作動手段５０は、例
えば、自転車のハンドルの立パイプ５５に適宜手段で固
定した軸ピン５７で矢印の回転方向６４に示すように上
下回転自在な切替レバー５６を設ける。そして押圧レバ
ー４０のワイヤー係止具４７に両端部に下部止着部５３
と上部止着部５４を有する適宜長さのアウターワイヤー
５２に挿通したインナーワイヤー５１の一端を係止す
る。インナーワイヤー５１の他端を切替えレバー５６の
先端部を通し、さらにプリセット用コイルバネ５８に通
してワイヤー止具５９でプリセット用コイルバネ５８を
インナーワイヤー５１を押圧してインナーワイヤー５１
を上方に付勢する力をプリセットして係止する。アウタ
ーワイヤー５２の下部止着部５３はチェーンステーに適
宜手段で固定し、上部止着部５４は切替レバー５６の下
方の立パイプ５５に適宜手段で固定する。

【００１７】上記のワイヤー作動手段５０において、初
期状態において予めプリセットしたプリセット用コイル
バネ５８でインナーワイヤー５１を上に引き上げる方向
に引張っているが、一方インナーワイヤー５１は一定長
であるので、切替レバー５６はプリセット用コイルバネ
５８で押されてワイヤー側が上部止着部５４側へ回動し
ている。そしてこの状態で、押圧レバー４０は固定板３
０に対する押圧力が解かれている。したがって、固定板
３０はコイルバネ２７に押されてフリーギア２から離間
する方向に移動し、固定ピン３５がハブフランジ２１の
固定ピン挿通透孔２４から抜けた状態となっている。す
なわちインナーワイヤー５１の長さは初期状態で上記の
状態になるように設定されている。なお、この初期状態
において、押圧レバー４０の先端部４３の滑面４５は常
に固定板３０から離間している。

【００１８】切替えレバー５６を矢印６４の回転方向に
回動すると、インナーワイヤー５１はプリセット用コイ
ルバネ５８でその上部止着部５４が上方に押し上げら
れ、結果的にインナーワイヤー５１が引っ張られる。そ
こで、押圧レバー４０はワイヤー係止具４７で引っ張ら
れて回動軸４６で回動して先端部４３がコイルバネ２７
の弾撥力に抗して固定板３０を押圧することとなる。そ
のため固定板３０はフリーギア２の方に移動する。この
結果、固定板３０に立設した固定ピン３５の先端がハブ
フランジ２１に形成した固定ピン挿通透孔２４に挿通さ
れることとなり、フリーギア２のギア３とハブフランジ
２１が一体化されることとなる。

【００１９】なお、ワイヤー作動手段５０は、上記の手
段の他に通常の自転車におけるブレーキの作動手段のハ
ンドル部での取付け構造を利用することができること
は、いうまでもない。

【００２０】次に、本発明の操作方法を自転車の例で説
明する。通常の自転車としてペダルを踏んで前進し、ペ
ダルを踏むことを止めて慣性で前進走行する場合は、切
替えレバー５６は全く触らないで上記初期状態にしてお
く。この場合は、ペダルは逆転して踏んでも、フリーギ
ア２は、図４に示すように、ギア３のラチェット５の傾
斜部７に中子１０の爪１１は滑り、係合縦壁６に係合す
ることなく、中子１０はギア３に対して自由になってい
る。従って、自転車の慣性による走行のハブフランジ２
１の矢印６６の回転方向につれて中子は矢印６１の同方
向に回転する。しかし、ギア３は爪１１が滑って移動す
るので回転しないかあるいは自由に回転する。

【００２１】次いで、自転車をペダルを逆転して後進さ
せる操作方法について説明すると、切替レバー５６をプ
リセットコイルバネ５８に抗して矢印６４の方向に回動
すると、押圧レバー４０の先端部４３が固定板３０をフ
リーギア２方向に押圧して移動させる。この状態で、後
輪すなわちハブフランジ２１を少し回転させるとハブフ
ランジ２１に形成した固定ピン挿通透孔９が回転し、固
定板３０に立設した固定ピン３５に合致する位置とな
り、ギア３の固定ピン挿通孔９に挿通された固定ピン３
５がハブフランジ２１の固定ピン挿通透孔２４に挿通状
態となる。そこで、この状態でペダルを逆回転して踏む
と、チェーンの逆転によりギア３が、図５に示すよう
に、矢印６７の方向に逆転される。この場合、爪１１は
ラチェット５に係止することなくラチェット５の傾斜部
７を滑り得る状態にあるが、ギア３とハブフランジ２１
は固定ピン３５で係合されているので、ハブフランジ２
１は中子１０を経由することなく回転力がギア３から伝
達されて両者は一体に矢印６９の方向に逆回転すること
となり、自転車は後進することとなる。このとき中子１
０はハブ本体２０と螺合体２５で一体化されているので
中子１０の回転方向も矢印６８の逆方向に回転する。こ
の後進駆動を中止するには、切替レバー５６を初期状態
に復帰させると、固定板３０を押圧していた押圧レバー
４０の先端部４３が固定板３０より離間し、同時にコイ
ルバネ２７の弾撥力により固定板３０がフリーギア２か
ら離間する方向に移動することにより、固定ピン３５の
先端がハブフランジ２１の固定ピン挿通透孔２４から抜
けて、ギア３とハブフランジ２１の一体化が解かれるの
で、フリーギア２が通常の働きにもどり、ペダルを前進
方向に踏んだときのみ自転車は前進することとなり、前
進中にペダルを踏むことを止めれば、ラチェット５の爪
１１が外れて慣性で前進走行する。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明は、簡単な
構造の後進切替装置を従来に構造の自転車などのフリー
ギアで駆動する装置に付加することにより、容易に、コ
ストをかけることなく、確実に駆動力を伝達することの
できる後進駆動力伝達切替装置をうることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の後進駆動力伝達装置を模式的に示す組
立図である。

【図２】本発明の本発明の後進駆動力伝達装置を模式的
に示す分解図である。

【図３】ペダル正転駆動状態における前進時のフリーギ
ア作動状態を説明する一部破断図である。

【図４】ペダル非駆動状態における転がり前進時のフリ
ーギア作動状態を説明する一部破断図である。

【図５】ペダル後転駆動状態における後進時のフリーギ
ア作動状態を説明する一部破断図である。

【符号の説明】

１ フリーギア前進駆動装置 ２ フリーギア ３ ギア ４ スプロケット ５ ラチェット ６ 係合縦壁 ７ 傾斜部 ８ 雌ねじ ９ 固定ピン挿通透孔 １０ 中子 １１ 爪 １２ 先端部 １３ 爪バネ １４ 中子内孔 １５ 雌ねじ孔 １６ ラチェット機
構部 ２０ ハブ本体 ２１ ハブフランジ ２２ ハブ軸 ２３ スポーク孔 ２４ 固定ピン挿通透孔 ２５ 螺合体 ２６ 雄ねじ ２７ コイルバネ ３０ 固定板 ３１ シャフト挿通
孔 ３２ ねじ孔 ３３ 規制ピン挿通
透孔 ３４ ねじ ３５ 固定ピン ３６ 雌ねじ ３７ 規制ピン ３８ ピン頭部 ３９ 雄ねじ ４０ 押圧レバー ４１ レバー本体 ４２ 腕 ４３ 先端部 ４４ シャフト挿通部 ４５ 滑面 ４６ 回動軸 ４７ ワイヤー係止
具 ５０ ワイヤー作動手段 ５１ インナーワイ
ヤー ５２ アウターワイヤー ５３ 下部止着部 ５４ 上部止着部 ５５ 立パイプ ５６ 切替レバー ５７ 軸ピン ５８ プリセットバネ ５９ ワイヤー止具 ６０ 矢印 ６１ 矢印 ６２ 矢印 ６３ 矢印 ６４ 矢印 ６５ 矢印 ６６ 矢印 ６７ 矢印 ６８ 矢印 ６９ 矢印

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チェーンに噛み合うスプロケットを有す
   るギアとギアによりラチェット機構部で前進方向に駆動
   回転される中子とからなるフリーギアを、ハブ本体に一
   体化してなるフリーギア前進駆動装置において、フリー
   ギアに隣接して弾撥方向に付勢したコイルバネを介して
   離間方向に押圧された固定板を同軸に設け、フリーギア
   と反対側の固定板の側面にフリーギア方向に押圧可能な
   押圧レバーを設け、フリーギアとハブ本体のハブフラン
   ジのそれぞれの同一半径の円上に固定ピン挿通透孔を設
   け、固定板に規制ピン挿通透孔を設け、フリーギアに規
   制ピンを立設して規制ピン長さを押圧レバーの押圧力を
   解いたときに固定板の規制ピン挿通透孔に挿通状態にあ
   る長さとし、固定板に固定ピンを立設して固定ピンの長
   さを押圧レバーの押圧力を解いたときにはフリーギアの
   固定ピン挿通透孔のみに挿通状態にありかつ押圧レバー
   を押圧したときにはハブフランジの固定ピン挿通透孔に
   挿通状態にある長さとし、押圧レバーを作動するワイヤ
   ー作動手段を自転車等のフレームに付設したことを特徴
   とする自転車等のフリーギア前進駆動装置の後進切替装
   置。
2. 【請求項２】 押圧レバーは固定板に当接する滑面のレ
   バー先端部を有するレバー本体とレバー本体を支持して
   回動軸で回動する腕からなることを特徴とする請求項１
   の手段における自転車等のフリーギア前進駆動装置の後
   進切替装置。