JP2003170885A - 変速機付き自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内装式変速機の変速機軸をクランク軸とは別
に設けることによって、車体フレームの設計自由度を向
上させること。 【解決手段】 変速機１０は内装多段式であり、変速機
軸１１はクランク軸７と別に設ける。後輪ＷＲを支持す
るスイングアーム２３はメインフレーム２１に対して揺
動自在に揺動軸２２で支持される。変速機１０を揺動軸
２２に近接させてあれば、チェーン１６の動揺を小さく
できる。つまり、揺動軸２２を必ずしもクランク軸７に
近接させる必要はないので設計の自由度が増す。変速機
軸１１を揺動軸２２よりも前方に配置することによって
もチェーン１６のばたつきを小さくしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変速機付き自転車
に係り、特に、車体フレームの設計の自由度を高めるの
に好適な変速機付き自転車に関する。

【０００２】

【従来の技術】クランク軸と同軸に配置された内装変速
機を備えた変速機付き自転車が知られる。例えば、特開
平６−４８３６８号公報に記載された自転車では、クラ
ンク軸上に配置された変速機の切換レバーにモータを連
結させ、このモータで変速機が切り換えられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記変速機付き自転車
には、次の解決課題がある。まず、踏力を後輪に伝達す
るための変速機の出力位置がクランク軸上またはその直
近に限定されるため、車体の設計自由度が小さい。例え
ば、後輪を支持するスイングアームを車体のメインフレ
ームに対して揺動自在に構成する場合、揺動軸（スイン
グアームピボット）と変速機の出力軸（以下、変速機軸
と表現する）とが離れていると、スイングアームの揺動
によってチェーンが振動しやすい（ばたつきまたは揺動
が大きい）ので、揺動軸と変速機の軸とはできるだけ近
接している方がよい。したがって、変速機の出力位置が
クランク軸上に限定されていると揺動軸の位置も限定さ
れて設計の自由度が小さくなる。

【０００４】また、クランク軸上に変速機を配置する
と、クランク軸の幅（車体左右方向寸法）が変速機の幅
によって制約を受けることから、左右のペダル間の距離
も制限される。

【０００５】本発明の目的は、上記従来の課題を解決
し、車体フレームの設計の自由度を向上させることがで
きるように部材を配置した変速機付き自転車を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、内装多段式の変速機を備える自転車にお
いて、前記変速機の変速機軸が、クランク軸とは別に設
けられ、クランク軸に平行に配置されている点に第１の
特徴がある。

【０００７】また、本発明は、後輪を支持するスイング
アームを備え、前記スイングアームが、前記後輪の軸と
平行に設けられる揺動軸によって車体のメインフレーム
に揺動自在に支持されているとともに、前記揺動軸およ
び前記変速機軸が互いに近接して配置されている点に第
２の特徴がある。また、本発明は、前記変速機軸が前記
揺動軸より車体前部寄りに配置されている点に第３の特
徴がある。

【０００８】さらに、本発明は、前記クランク軸の回転
を前記変速機に伝達するギヤ装置を備え、前記ギヤ装
置、前記変速機、および前記クランク軸が共通のケース
に支承されている点に第４の特徴があり、前記クランク
軸の回転を前記変速機に伝達するチェーン式伝達装置を
備えている点に第５の特徴がある。

【０００９】さらに、本発明は、前記変速機が、クラン
ク軸により回動される入力軸と、前記入力軸に偏心して
連結され、入力軸の回転角度に応じて揺動運動する少な
くとも一つのリンク機構と、前記リンク機構を前記変速
機軸に連結し、前記リンク機構の揺動運動に連動して前
記変速機軸を一方方向へ脈動させる一方向クラッチと、
入力軸の回転角度に対するリンク機構の揺動角度を調整
して、入力軸の回転角度に対する変速機軸の回転角度を
変更する変速操作手段とを含む点に第６の特徴がある。

【００１０】さらに、本発明は、リンク機構を複数備
え、各リンク機構が入力軸に対して周方向に等角度の間
隔で連結され、各リンク機構が入力軸の回転に同期して
異なる位相で揺動運動する点に第７の特徴がある。さら
に、クランク軸と入力軸とが増速機構を介して噛合され
た点に第８の特徴がある。さらに、クランク軸と入力軸
とが不等速回転伝達機構を介して噛合された点に第９の
特徴がある。

【００１１】第１〜第５の特徴によれば、変速機軸を、
クランク軸と同軸上に配置せず、車体の形状に応じて自
由な位置を選択することができる。特に第２の特徴によ
れば、スイングアームの揺動軸の位置が決定されると、
その位置に近接させて変速機軸を配置できる。したがっ
て、クランク軸と同軸上に変速機軸が配置されるのと違
い、揺動軸をクランク軸に近接しなくてもリヤディレー
ラを設けないで後輪に駆動力を伝達するチェーンの動揺
を小さくすることができる。

【００１２】第３の特徴によれば、変速機軸を揺動軸の
後方に配置するものよりも、スイングアームの揺動に伴
う前記チェーンの揺動を小さくすることができる。ま
た、第４の特徴によれば、変速機やギヤ装置をケース内
にコンパクトに収納することができる。さらに、第５の
特徴によれば、クランク軸と変速機との相対位置の選択
の自由度を高められる。

【００１３】第６の特徴によれば、クランク軸により回
転駆動される入力軸と変速機軸を連結する変速機機構
が、ギヤを使用しないリンク機構から構成されるので、
騒音の発生が抑制され、変速機構が軽量化される。第７
の特徴によれば、入力軸と変速機軸とが複数のリンク機
構を介して連結されるので、クランク軸や変速機軸の配
置自由度が大きくなる。

【００１４】第８の特徴によれば、クランク軸と入力軸
との間に増速機構が設けられるので、変速機軸の回転速
度の脈動の周期が短縮される。したがって、重量増およ
び大型化を抑制しつつ、運転者が回転速度の脈動を殆ど
感じることがないような快適な走行性を実現することが
できる。

【００１５】第９の特徴によれば、クランク軸と入力軸
との間に不等速回転伝達機構が配置されるので、各変速
比において、変速機軸の回転速度が最大となるタイミン
グで入力軸の回転速度が最小となり、変速機軸の回転速
度が最小となるタイミングで入力軸が回転速度が最大と
なるように各ギヤを組み合わせれば、変速機軸の回転速
度の脈動を一層低減することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係
る変速機付き自転車の側面図である。自転車１の車体フ
レーム２は、ヘッドパイプ２０およびヘッドパイプ２０
から斜め下後方に、左右二股に延びるメインフレーム２
１と、メインフレーム２１の後部に設けられる揺動軸２
２で上下に揺動自在に支持されるスイングアーム２３と
からなる。メインフレーム２１の下方には、補強パイプ
２４が設けられ、この補強パイプ２４とメインフレーム
２１との間はブラケット２５、２６で結合される。前記
スイングアーム２３は二股状のスイングアームとするこ
とができる。

【００１７】スイングアーム２３の後端には後輪ＷＲが
支持される。ヘッドパイプ２０には自転車１を操向可能
なようにフロントフォーク４が枢支される。フロントフ
ォーク４はアウタチューブとインナチューブとの組み合
わせからなり、かつアウタチューブがインナチューブの
上方に位置する倒立タイプである。フロントフォーク４
の上部には、操向ハンドル５が設けられ、下部には前輪
ＷＦが支持される。

【００１８】メインフレーム２１の下端には車体幅方向
に延びるクランク軸７が設けられ、クランク軸７には、
クランク８を介してペダル９が取り付けられる。クラン
ク８およびペダル９はクランク軸７に対して左右一対設
けられる。前記ブラケット２６には変速機軸（シャフ
ト）１１および該シャフト１１の周りに配置されたギヤ
の組立体（後述）を有する内装多段式の変速機１０が設
けられる。シャフト１１はクランク軸７と平行にかつ揺
動軸２２に近接して配置される。

【００１９】クランク軸７には原動スプロケット１２が
設けられ、変速機１０には入力スプロケット１３と出力
スプロケット１４とが設けられる。また、後輪ＷＲには
後輪スプロケット（図示せず）が設けられる。クランク
軸７のスプロケット１２と変速機１０の入力スプロケッ
ト１３とはチェーン１５で連結され、変速機１０の出力
スプロケット１４と後輪スプロケットとはチェーン１６
で連結される。

【００２０】スイングアーム２３にはブラケット２３１
が設けられ、メインフレーム２１にはブラケット２１１
が設けられ、これらブラケット２３１および２１１間に
は、スイングアーム２３が上方に回動されるときの衝撃
を緩和するクッション装置１８が設けられる。クッショ
ン装置１８にはリザーバタンク１９から作動流体が供給
される。

【００２１】メインフレーム２１にはリヤフェンダ３０
が取り付けられ、リヤフェンダ３０とメインフレーム２
１とにまたがってサドル３１が装着される。リヤフェン
ダ３０は炭素繊維等、軽量素材で形成できる。前輪ＷＦ
および後輪ＷＲにはそれぞれディスクブレーキ３２Ｆ，
３２Ｒが設けられる。また、操向ハンドル５に設けられ
る図示しない変速レバーから延びる変速機操作ケーブル
１０１が前記補強パイプ２４に沿って変速機１０に延び
ている。

【００２２】図２は、クランク軸７およびシャフト１１
を含む位置における自転車１の要部断面図である。同図
において、原動スプロケット１２が固定されるクランク
軸７は軸受３４，３５によりメインフレーム２１に対し
て回転自在に取り付けられる。一方、変速機１０のシャ
フト１１は両端に形成されるねじに螺着されるナット３
６，３７によってブラケット２６、２６に固定される。
変速機１０はシャフト１１に対して回転自在な入力駆動
体１０２を有し、この入力駆動体１０２に入力スプロケ
ット１３が結合される。

【００２３】さらに、シャフト１１にはハウジング１０
３が回動自在に設けられ、前記入力駆動体１０２の回転
は変速ギヤ部（後述）を介して変速され、ハウジング１
０３に伝達される。ハウジング１０３には出力スプロケ
ット１４が固定される。変速ギヤ部には、シャフト１１
に対してギヤを係合させるワンウェイクラッチ（後述）
が複数設けられ、このワンウェイクラッチを各変速段毎
に作動または非作動状態に切り換える。ワンウェイクラ
ッチを切り換える操作カム１０４が設けられる。操作カ
ム１０４は円筒状でシャフト１１と同軸に該シャフト１
１の外周に沿って設けられる。

【００２４】操作カム１０４は、前記操作ケーブル１０
１の操作によってシャフト１１に対して各変速段毎に設
定された予定の位置に回動させられる。そして、各変速
段に対応する位置において、複数のワンウェイクラッチ
のうち予定のものの係止部材（爪）が、該ワンウェイク
ラッチに対応するギヤとシャフト１１とに係合される。

【００２５】図３は、ワンウェイクラッチの操作カム１
０４の展開図であり、円周の１／３つまり中心角１２０
°の部分を示す。操作カム１０４には、ワンウェイクラ
ッチの爪が貫通できる貫通孔１０４ａが形成される。ワ
ンウェイクラッチの爪はその保持器に対して回動するよ
うに構成され、この爪の一端が貫通孔１０４ａを貫通し
てシャフト１１に係合すると、爪の他端は変速用のギヤ
に形成される溝に係合される。したがって、各変速段に
対応して貫通孔１０４ａの位置を設定しておくことによ
り、各変速段毎に予定の変速ギヤをシャフト１１に係合
させることができる。

【００２６】図３において、円筒状操作カム１０４に変
速段（１速〜７速）とワンウェイクラッチの番号を付し
て示したように、各変速段毎に、作動するワンウェイク
ラッチ、つまりシャフト１１と変速ギヤとの双方に係合
し得るワンウェイクラッチが設定される。例えば、第１
速では、シャフト１１と予定の変速ギヤとを係合させる
ワンウェイクラッチのうち第１のもののみが作動し得る
状態（以下、「オン」という）になっていて、他のワン
ウェイクラッチが作動し得ない状態（以下「オフ」とい
う）になっている。

【００２７】第２速では第１および第２のワンウェイク
ラッチがオン、第３速では第１と第３のワンウェイクラ
ッチがオンである。また、第４速では、第１，第２と第
４のワンウェイクラッチがオンであり、第５速では第１
〜第３のワンウェイクラッチがオンである。さらに、第
６速では、第４のワンウェイクラッチがオンであり、第
７速では第３のワンウェイクラッチがオンである。

【００２８】次に、上記操作カム１０４による変速ギヤ
の切り換えを図４を参照して説明する。この図におい
て、シャフト１１には、それぞれ第１のワンウェイクラ
ッチ４０を介して第１の太陽歯車（サンギヤ）５０が、
第２のワンウェイクラッチ４１を介して第２のサンギヤ
５１が、第３のワンウェイクラッチ４２を介して第３の
サンギヤ５２が、第４のワンウェイクラッチ４３を介し
て第４のサンギヤ５３設けられる。

【００２９】サンギヤ５０には遊星ギヤ（キャリヤ）５
４が噛み合わされ、サンギヤ５１にはキャリヤ５５が噛
み合わされる。キャリヤ５４とキャリヤ５５とは一体で
あり、小径のキャリヤ５４には内歯車（リングギヤ）５
８が噛み合わされる。

【００３０】入力スプロケット１３が外周に固定される
入力駆動体１０２は、一対の軸受３８によってシャフト
１１に支持される。前記リングギヤ５８はワンウェイク
ラッチ４４を介して入力駆動体１０２に連結される。

【００３１】サンギヤ５２にはキャリヤ５６が噛み合わ
され、サンギヤ５３にはキャリヤ５７が噛み合わされ
る。キャリヤ５６とキャリヤ５７とは一体であり、小径
のキャリヤ５６にはリングギヤ５９が噛み合わされる。
キャリヤ５４，５５はキャリヤプレート２７で枢支さ
れ、キャリヤ５６，５７はキャリヤプレート２８で枢支
される。これらキャリヤプレート２７，２８は互いに係
合し、シャフト１１を中心に、つまりサンギヤ５０，５
１，５２，５３の周囲に一体で回転できるように設けら
れる。

【００３２】さらに、キャリアプレート２７はワンウェ
イクラッチ４５を介して入力駆動体１０２に連結される
とともに、キャリアプレート２８はワンウェイクラッチ
４６を介してハウジング１０３に連結される。さらに、
ハウジング１０３は、キャリア５６に噛み合わされるリ
ングギヤ５９にワンウェイクラッチ４７を介して連結さ
れる。また、ハウジング１０３の外周には出力スプロケ
ット１４が固定されるとともに、該ハウジング１０３は
軸受３８でシャフト１１支持される。

【００３３】上記構成において、各変速段毎の動力（踏
力）の伝達動作を図４に従って説明する。第１速では、
ワンウェイクラッチ４０がオンで、ワンウェイクラッチ
４１〜４３がオフである。動力は、入力スプロケット１
３から入力駆動体１０２を介して入力され、ワンウェイ
クラッチ４４を介してリングギヤ５８に伝達される。さ
らにリングギヤ５８の回転はキャリア５４に伝達され
る。また、動力は、入力駆動体１０２からワンウェイク
ラッチ４５を介してキャリアプレート２７に伝達され
る。

【００３４】キャリヤ５４はリングギヤ５８の歯数Ｚ58
およびサンギヤ５０の歯数Ｚ50に従って、算出式｛Ｚ58
/（Ｚ58＋Ｚ50）｝で計算される回転数でシャフト１１
の周囲を周回し、この周回はキャリアプレート２７およ
び２８に伝達される。キャリアプレート２８の周回運動
はワンウェイクラッチ４６を介してさらにハウジング１
０３に伝達され、結果的に出力スプロケット１４の回転
に変換される。

【００３５】第２速では、ワンウェイクラッチ４０，４
１がオンで、ワンウェイクラッチ４２，４３がオフであ
る。この第２速では、入力駆動体１０２に入力された動
力が、第１速と同一経路で出力スプロケット１４に伝達
される。しかし、ワンウェイクラッチ４０，４１がオン
になっているので、キャリアプレート２７の周回回転数
はキャリア５４（歯数Ｚ54）およびキャリア５５（歯数
Ｚ55）に噛み合うサンギヤ５１（歯数Ｚ51）、ならびに
リングギヤ５８（歯数Ｚ58）の組み合わせから、算出式
｛（Ｚ58・Ｚ55）/（（Ｚ54・Ｚ51）＋（Ｚ58・Ｚ5
5））｝で算出され、第１速より減速比は小さい。な
お、第２速ではワンウェイクラッチ４０，４１がオンに
なっているが高速側に接続されるワンウェイクラッチ４
１のみが実質的にはオン状態として作用する。

【００３６】第３速では、ワンウェイクラッチ４０,４
２がオンで、ワンウェイクラッチ４１，４３がオフであ
る。第３速ではキャリアプレート２７に第１速と同じ減
速比で入力駆動体１０２の回転が伝達される。しかし、
この第３速ではワンウェイクラッチ４２がオンになって
いるのでキャリアプレート２８の周回は、ワンウェイク
ラッチ４６を介してではなく、キャリア５６およびリン
グギヤ５９の回転を通じてワンウェイクラッチ４７から
ハウジング１０３に伝達される。すなわち、キャリアプ
レート２８の周回は、リングギヤ５９（歯数Ｚ59）およ
びサンギヤ５２（歯数Ｚ52）の組み合わせから、算出式
｛（Ｚ59＋Ｚ52）/Ｚ59｝に従って増速されてリングギ
ヤ５９に伝達され、出力スプロケット１４に出力され
る。

【００３７】第４速では、ワンウェイクラッチ４０，４
１，４３がオンで、ワンウェイクラッチ４２がオフであ
る。第４速ではキャリアプレート２７に第２速と同じ減
速比で入力駆動体１０２の回転が伝達される。しかし、
この第４速ではワンウェイクラッチ４３がオンになって
いるのでキャリアプレート２８の周回は、ワンウェイク
ラッチ４６を介してではなく、キャリア５７、５６およ
びリングギヤ５９の回転を通じてワンウェイクラッチ４
７からハウジング１０３に伝達される。すなわち、キャ
リアプレート２８の周回は、リングギヤ５９（歯数Ｚ5
9）、キャリア５６（歯数Ｚ56）、キャリア５７（歯数
Ｚ57）およびサンギヤ５３（歯数Ｚ53）の組み合わせか
ら、算出式｛１＋（（Ｚ56・Ｚ53）/（Ｚ59・Ｚ5
7））｝に従って増速されてリングギヤ５９に伝達さ
れ、出力スプロケット１４に出力される。

【００３８】第５速では、ワンウェイクラッチ４０，４
１，４２がオンで、ワンウェイクラッチ４３がオフであ
る。したがって、第５速ではキャリアプレート２７に第
２速と同じ減速比で入力駆動体１０２の回転が伝達され
る。そして、第３速と同様、キャリアプレート２８の周
回は、キャリア５６およびリングギヤ５９の回転を通じ
てワンウェイクラッチ４７からハウジング１０３に伝達
される。すなわち、第２速と同じ減速比に基づくキャリ
アプレート２８の周回は、リングギヤ５９（歯数Ｚ59）
およびサンギヤ５２（歯数Ｚ52）の組み合わせから、算
出式｛（Ｚ59＋Ｚ52）/Ｚ59｝に従って増速されてリン
グギヤ５９に伝達され、出力スプロケット１４に出力さ
れる。

【００３９】第６速では、ワンウェイクラッチ４３がオ
ンで、ワンウェイクラッチ４０〜４２がオフである。第
６速では、サンギヤ５０，５１はいずれも自由に回転で
きるので、キャリア５４，５５は空転する。したがっ
て、入力駆動体１０２の回転はワンウェイクラッチ４４
ではなく、ワンウェイクラッチ４５からキャリアプレー
ト２７に伝達される。すなわち、入力回転数は減速され
ることなくキャリアプレート２８に伝達され、それから
キャリア５６、リングギヤ５９を介して増速されてハウ
ジング１０３に伝達される。

【００４０】第７速では、ワンウェイクラッチ４２がオ
ンで、ワンウェイクラッチ４０，４１，４３がオフであ
る。第７速でも第６速と同様、サンギヤ５０，５１はい
ずれも自由に回転できるので、キャリア５４，５５は空
転する。したがって、入力駆動体１０２の回転はワンウ
ェイクラッチ４４ではなく、ワンウェイクラッチ４５か
らキャリアプレート２７に伝達される。すなわち、入力
回転数は減速されることなくキャリアプレート２８に伝
達され、それからキャリア５６、リングギヤ５９を介し
て増速されてハウジング１０３に伝達される。但し、サ
ンギヤ５２とキャリア５６との組み合わせにより、第６
速よりさらに増速される。

【００４１】上述の実施形態では、クランク軸７の回転
をチェーン１５で変速機１０の入力スプロケット１３に
伝達したが、この伝達機構は次のように変形し得る。す
なわち、クランク軸７に駆動ギヤを設けるとともに、前
記変速機１０の入力駆動体１０２にスプロケット１０３
に代えて従動ギヤを固定し、これら双方のギヤを直接ま
たはレイアウトの必要によってはアイドルギヤを介する
等して連結することによってクランク軸７から変速機１
０へ回転を伝達できる。

【００４２】図５は、ギヤによる動力伝達機構を適用し
た変速機付き自転車の要部側面図であり、図１と同符号
は同一または同等部分を示す。同図において、メインフ
レーム２１と補強パイプ２４とは連結部材３９によって
下部で連結され、この連結部材３９とメインフレーム２
１に設けられるブラケット９０とによって踏力伝達装置
９１が支持される。踏力伝達装置９１はクランク軸７の
回転を変速機１０に伝達するギヤ列（後述）と、変速機
１０の出力を後輪ＷＲに伝達する駆動スプロケットと、
変速機１０の出力を出力スプロケット９２に伝達するギ
ヤ列（後述）とからなる。

【００４３】図６は、クランク軸７、変速機１０のシャ
フト、および出力スプロケット９２を含む位置における
自転車１の要部断面図であり、図２と同符号は同一また
は同等部分である。同図において、踏力伝達装置９１に
含まれるクランク軸７には、原動ギヤ９３が固定され、
この原動ギヤ９３は変速機１０の入力駆動体１０２に固
定される入力ギヤ９４に噛み合わされる。伝達装置９１
のケース９１１には軸受９５，９６によって出力軸９７
が支持され、この出力軸９７には出力ギヤ４８が固定さ
れる。変速機１０のハウジング１０３には、中間ギヤ４
９が固定され、中間ギヤ４９は出力ギヤ４８と噛み合わ
される。出力軸９７はケース９１１から外方に突出され
ており、この突出端には出力スプロケット９２が固定さ
れる。

【００４４】この構成により、クランク軸７から入力さ
れる踏力は原動ギヤ９３および入力ギヤ９４に伝達され
る。入力ギヤ９４の回転は変速機１０で変速され、中間
ギヤ４９を介して出力ギヤ４８に伝達される。出力ギヤ
４８が回転すると、このギヤを支持する出力軸９７およ
び出力スプロケット９２が回転し、出力スプロケット９
２に掛けられるチェーン１６を介して後輪ＷＲに動力が
伝達される。

【００４５】図７は、本発明を適用した変速機付き自転
車の他の実施形態の側面図であり、前記と同一の符号は
同一または同等部分を表している。

【００４６】車体フレームは、下端部で前輪ＷＦを軸支
する左右１対のフロントフォーク４を操舵可能に支持す
るヘッドパイプ２０と、ヘッドパイプ２０から後方斜め
下方に延びる左右１対のメインフレーム２１と、両メイ
ンフレーム２１の前端部下方から後方斜め下方に延びる
ダウンチューブ３と、各メインフレーム２１の中央部か
ら延びてサドル３１を支持するサドルフレーム６とを備
える。

【００４７】両メインフレーム２１の後部に取り付けら
れた揺動軸２２には、後端部で後輪ＷＲを回転可能に支
持する左右１対のスイングアーム２３の前端部が揺動可
能に支持される。スイングアーム２３は、サスペンショ
ン１８を介してメインフレーム２１の中央部に連結さ
れ、揺動軸２２を中心に上下方向に揺動可能である。両
メインフレーム２１の後部およびダウンチューブ３の後
部の間には無段変速装置２９が配置される。

【００４８】図８を併せて参照すると、無段変速装置２
９のケース６１内に収納された変速機軸１７は、ケース
６１外に突出した右端部が駆動スプロケット３３と結合
され、この駆動スプロケット３３と後輪ＷＲの被動スプ
ロケット６０（図１６参照）との間にチェーン１６が掛
け渡される。無段変速装置２９は、揺動軸２２および後
輪軸６４の各中心軸線を含む仮想平面Ｈの近傍に変速機
軸１７が位置するように、車体フレームに対して配置さ
れる。

【００４９】クランク軸７に入力されたトルクは、無段
変速装置２９の変速機軸１７、駆動スプロケット３３、
チェーン１６および被動スプロケット６０を介して駆動
輪である後輪ＷＲに伝達され、これを回転駆動させる。

【００５０】図８，図９を参照して無段変速装置２９に
ついて説明する。ボルトにより結合される左右１対のケ
ース部分６１ａ，６１ｂから構成されるケース６１に、
クランク軸７の両端部寄りの部分、アイドル軸６２の両
端部および変速機軸１７の左端部と右端部寄りの部分
が、左右１対の軸受１２０ａ，１２０ｂ；１２０ｃ，１
２０ｄ；１２０ｅ，１２０ｆを介して回転可能に支持さ
れる。クランク軸７には、右軸受１２０ｂ側から順に第
１駆動ギヤ１２２および第２被動ギヤ１２４が設けられ
る。第１駆動ギヤ１２２は、クランク軸７が正転方向Ａ
０（自転車を前進させる方向。以下、クランク軸７が正
転するときの各軸およびスプロケットの回転方向を符号
Ａ０で示す）のトルクのみを第１駆動ギヤ１２２に伝達
する一方向クラッチ１２８を介してクランク軸７に駆動
連結される。一方向クラッチ１２８は、図示しないキー
部材によりクランク軸７に結合される。第２被動ギヤ１
２４は、軸受１２９を介してクランク軸７に回転可能に
支持される。

【００５１】アイドル軸６２には、第１駆動ギヤ１２２
と噛合する第１被動ギヤ１２３、および第２被動ギヤ１
２４と噛合する第２駆動ギヤ１２５が設けられる。第２
被動ギヤ１２４には、第３駆動ギヤ１２６が隣接して一
体に固定され、該第３駆動ギヤ１２６は、入力軸６３に
スプライン結合された第３被動ギヤ１２７と噛合する。
入力軸６３は、その両端を両ケース部分６１ａ，６１ｂ
に対して軸受１３０ａ，１３０ｂにより回転可能に支持
される。

【００５２】各駆動ギヤ１２２，１２５，１２６は、そ
れに噛合する被動ギヤ１２３，１２４，１２７よりも大
径なので、相互に噛合する駆動ギヤ１２２，１２５，１
２６および被動ギヤ１２３，１２４，１２７により３つ
の増速段が構成される。それゆえ、３つの増速段を有す
る増速機構Ｍ１を介してクランク軸７により回転駆動さ
れる入力軸６３は、クランク軸７の回転速度よりも増速
された回転速度、本実施形態では約１１倍に増速された
回転速度で回転する。

【００５３】第３駆動ギヤ１２６および第３被動ギヤ１
２７は、図１０に示したように、非円形ギヤから構成さ
れ、入力軸６３に不等速回転運動を行わせるための不等
速回転伝達機構Ｍ２を構成する。具体的には、第３被動
ギヤ１２７は、本実施形態において無段変速装置２９に
設けられる後述するリンクユニットＵ１〜Ｕ４の数と等
しい数の山部１２７ａおよび谷部１２７ｂ、本実施形態
ではそれぞれ４つの山部１２７ａおよび谷部１２７ｂを
有するギヤである。第３駆動ギヤ１２６は、第３被動ギ
ヤ１２７の山部１２７ａおよび谷部１２７ｂのそれぞれ
の数の整数倍、本実施形態では４倍の１６の山部１２６
ａおよび谷部１２６ｂを有するギヤである。

【００５４】そして、第３駆動ギヤ１２６の谷部１２６
ｂと第３被動ギヤ１２７の山部１２７ａとが噛合するタ
イミングおよび第３駆動ギヤ１２６の山部１２６ａと第
３被動ギヤ１２７の谷部１２７ｂとが噛合するタイミン
グは、後述するように、脈動する変速機軸１７の回転速
度が最大となるタイミングおよび最小となるタイミング
にそれぞれ合うように設定される。すなわち、クランク
軸７と入力軸６３とは、増速機構Ｍ１に組み込まれて変
速機軸１７の回転速度の脈動を低減するための不等速回
転伝達機構Ｍ２を介して駆動連結される。

【００５５】図８，図９を参照し、入力軸６３は、変速
機構Ｍ３を構成する複数の、本実施形態では４つのリン
クユニットＵ１〜Ｕ４を介して変速機軸１７に連結され
る。変速機構Ｍ３は、運転者が変速操作部材としての変
速レバー（図示せず）を操作することにより動作する変
速操作機構Ｍ４により操作され、クランク軸７の回転速
度に対する変速機軸１７の回転速度の比である変速比を
無段階に変更する。

【００５６】さらに図１１，図１２を併せて参照する
と、各リンクユニットＵ１〜Ｕ４は、入力軸６３に偏心
して枢着された駆動リンク１３１と、変速機軸１７に一
方向クラッチ１３６を介して連結された揺動体１３３
と、第１枢支部を構成する第１枢軸１３４で駆動リンク
１３１に枢着されると共に第２枢支部を構成する第２枢
軸１３５で揺動体１３３に枢着された伝達リンク１３２
とを備える。

【００５７】駆動リンク１３１は、円環状の第１結合部
１３１ａと、第１結合部１３１ａに連なると共に１対の
プレート部１３１b1を有する二股状の第２結合部１３１
ｂとから構成される。伝達リンク１３２は、その一端部
１３２ａをリベット１３７により所定の間隔を保って連
結された１対のプレー卜１３２ｃから構成される。揺動
体１３３は、伝達リンク１３２の両プレート１３２ｃの
間に挟まれて配置される第１結合部１３３ａと、第１結
合部１３３ａに連なる円環状の第２結合部１３３ｂとか
ら構成される。

【００５８】駆動リンク１３１は、その第１結合部１３
１ａが、入力軸６３とスプライン結合されて一体に回転
する偏心リング１３８の外周にすべり軸受１３９を介し
て回転可能に支持されることにより、入力軸６３に対し
て偏心して枢着される。偏心リング１３８の回転軸線、
すなわち駆動リンク１３１の中心軸線は、入力軸６３の
回転軸線に対して所定量だけ偏心している。第１結合部
１３１ａには、図１１，図１２に示したように、周方向
に等間隔で複数の、例えば４つの油溝１３１ｃが径方向
に延びて形成され、ケース６１内の潤滑油が油溝１３１
ｃを通じてすべり軸受１３９に供給される。

【００５９】第２結合部１３１ｂの両プレート部１３１
b1に固定されて支持される第１枢軸１３４に、両プレー
ト部１３１b1の間に配置されたニードル軸受１４０を介
して、伝達リンク１３２が回動可能に支持される。ニー
ドル軸受１４０は、第１枢軸１３４の外周に嵌合される
内輪１４０ａと、内輪１４０ａの径方向外方に配置され
て両プレート１３２ｃの一端部１３２ａに形成された孔
にインローにて結合される外輪１４０ｂと、内輪４０ａ
と外輪４０ｂとの間に配置される多数の二ードル１４０
ｃとから構成される。

【００６０】ニードル１４０ｃの軸線方向への移動は、
ニードル軸受１４０の両端側に配置された１対のスラス
トワッシャ１４３により規制され、隙間無くニードル１
４０ｃをつめるのでリテーナは不要である。外輪４０ｂ
には、周方向に間隔をおいて複数、本実施形態では周方
向に等間隔に４つの油孔１４０ｄが形成される。

【００６１】伝達リンク１３２は、揺動体１３３の第１
結合部１３３ａが第２枢軸１３５により、ニードル軸受
１４１からなる軸受を介して回動可能に支持されること
で揺動体１３３に枢着される。ニードル軸受１４１は、
第２枢軸１３５の外周に配置されて揺動体１３３の第１
結合部１３３ａに囲まれて保持される多数のニードル１
４１ａから構成される。ニードル１４１ａの軸線方向で
の移動は、ニードル１４１ａの両端側に配置された１対
のスラストワッシャ１４４により規制され、隙間無くニ
ードル１４０ｃをつめるので、ニードル軸受１４１は、
前記ニードル軸受１４０と同様にリテーナを有していな
い。第１結合部１３３ａの両側面には、図１２に示した
ように、周方向に間隔をおいて複数の、例えば３つの油
溝１３３ｃが径方向に延びて形成されている。ケース６
１内の潤滑油は、油溝１３３ｃを通じてニードル軸受１
４１に供給される。

【００６２】揺動体１３３は、第２結合部１３３ｂにお
いて、変速機軸１７を正転方向Ａ０に回転させるトルク
のみを伝達する一方向クラッチ１３６を介して変速機軸
１７に連結される。したがって、一方向クラッチ１３６
は、揺動体１３３が変速機軸１７の正転方向Ａ０での角
速度ω（図２１参照）、すなわち回転速度よりも大きな
角速度で正転方向Ａ０に揺動するときにのみ、揺動体１
３３から変速機軸１７にトルクを伝達する。

【００６３】図８に示したように、４つのリンクユニッ
トＵ１〜Ｕ４は、入力軸６３および変速機軸１７に対し
て軸線方向（車幅方向でもある。）に等間隔で配列され
る。具体的には、入力軸６３には、隣接するリンクユニ
ットＵ２，Ｕ３；Ｕ３，Ｕ４の間隔を保持する２つの円
環状のカラー１４６が駆動リンク１３１の第１結合部１
３１の側方で嵌合される。入力軸６３の右端部近傍で隣
接するリンクユニットＵ１，Ｕ２の間隔は、両リンクユ
ニットＵ１，Ｕ２の間に配置された第３被動ギヤ１２７
により保持される。

【００６４】このように、本実施形態の無段変速装置２
９では、アイドル軸６２の車幅方向での長さを極力短く
すると共に、クランク軸７に装着される第２被動ギヤ１
２４および第３駆動ギヤ１２６の軽量小型化のために、
第３駆動ギヤ１２６と噛合する第３被動ギヤ１２７が、
右端のリンクユニットＵ１およびそれに隣接するリンク
ユニットＵ２の間で入力軸６３に装着される。

【００６５】さらに、図８，図９を参照すると、右端の
リンクユニットＵ１の駆動リンク１３１が、車幅方向で
第１駆動ギヤ１２２と第３駆動ギヤ１２６との間に配置
され、しかもその往復運動により、クランク軸７の径方
向で第１駆動ギヤ１２２および第３駆動ギヤ１２６と重
なり得る位置に配置される。

【００６６】一方、変速機軸１７には、隣接するリンク
ユニットＵ１，Ｕ２；Ｕ２，Ｕ３；Ｕ３，Ｕ４の間隔を
保持する部材であるスペーサとしての３つの円環状のカ
ラーが、揺動体１３３の第２結合部１３３ｂの側方で嵌
合される。

【００６７】そして、図１３に示したように、４つのリ
ンクユニットＵ１〜Ｕ４の駆動リンク１３１は、異なる
位相で入力軸６３に枢着されており、本実施形態では、
全ての駆動リンク１３１の回転軸線が入力軸６３の周方
向に９０°の等角度で分布するように入力軸６３に枢着
される。なお、図１３には、後述する変速リンク１５４
が最小変速比位置を占めているときの第３枢軸１５３、
支持軸１５９、第４枢軸１６１および中間リンク１６２
が示されている。

【００６８】なお、図８に示したように、各リンクユニ
ットＵ１〜Ｕ４において、偏心リング１３８およびすべ
り軸受１３９の軸線方向での両端部側は、入力軸６３に
スプライン結合される１対の円板状の被覆プレート１４
９により覆われる。そして、被覆プレート１４９は、カ
ラー１４６，１４８および第３被動ギヤ１２７により、
入力軸６３上での軸線方向の移動が阻止される。

【００６９】図８，図９，図１４を参照すると、両ケー
ス部分６１ａ，６１ｂに軸受１５０を介して回動可能に
支持される支持部材１５１と、第１枢軸１３４で各リン
クユニットＵ１〜Ｕ４に枢着されると共に第３枢支部を
構成する第３枢軸１５３で支持部材１５１に枢着される
変速リンク１５４とを備える。

【００７０】変速操作機構Ｍ４はさらに、前記変速レバ
ーに接続される操作ワイヤ１５５の端部が係止されたド
ラム１５６と、このドラム１５６と一体に回動する操作
軸１５７と、操作軸１５７にダボにより連結される支持
軸１５９と、支持軸１５９と一体に回動するレバー１６
０と、第３枢軸１５３で支持部材１５１に枢着されると
共に第４枢支部を構成する第４枢軸レバー１６０に枢着
される中間リンク１６２とを備える。

【００７１】図８，図９，図１１，図１２を参照する
と、変速リンク１５４は、その円環状の先端部１５４ａ
を、ニードル軸受１４０の外周において伝達リンク１３
２の両プレート１３２ｃの間で挟まれて配置されたニー
ドル軸受１６３を介して回動可能に支持されることによ
り、第１枢軸１３４で枢着される。ニードル軸受１６３
は、外輪１４０ｂの外周に配置されて先端部１５４ａに
より囲まれて保持される多数のニードル１６３ａから構
成される。それゆえ、駆動リンク１３１の両プレート部
１３１ｂ１の間には、第１枢軸１３４に対して径方向に
直列に配置された二段のニードル軸受１４０，１６３が
配置される。ニードル１６３ａの軸線方向での移動は、
ニードル１６３ａの両端側に配置された１対のスラスト
ワッシャ１６４により規制され、隙間無くニードルをつ
めるので、ニードル軸受１６３は、ニードル軸受１４０
と同様にリテーナを有していない。

【００７２】図１１，図１２に示したように、先端部１
５４ａの両側面にはそれぞれ、周方向に間隔をおいて複
数、本実施形態では周方向に等間隔に４つの油溝１５４
ｃが設けられる。ケース６１内に充填された潤滑油は、
油溝１５４ｃを通ってニードル軸受１６３に供給され、
さらに外輪１４０ｂの油孔１４０ｄを通ってニードル軸
受１４０に供給される。なお、図９に示したように、右
ケース部分６１ｂには，ブリーザ管１６５およびケース
６１内の潤滑油を排出するためのドレインボルト１６６
が設けられる。

【００７３】図８，図９，図１４を参照すると、支持部
材１５１は、Ｕ字形状に屈曲されて形成された板材から
なる支持リンク１５１ａと、支持リンク１５１ａの両端
部に結合されて車幅方向での間隔を保持するスペーサと
しての連結軸１５１ｂとを備える。支持リンク１５１ａ
は、車幅方向で対面する互いに平行な１対の側部１５１
a1と、両側部１５１a1に連なる連結部１５１a2とから構
成される。支持部材１５１は、各ケース部分６１ａ，６
１ｂに保持された軸受１５０に支持された中心軸１５２
が固着されるので、ケース６１に回動自在に支持され
る。さらに、支持リンク１５１ａの一方の側部である右
側の側部１５１a1には、右ケース部分６１ｂの内面に突
出して形成された第１，第２ストッパ１６７，１６８
（図９参照）にそれぞれ当接する１対の当接面１５１a
3，１５１a4がそれぞれ形成される。第１，第２ストッ
パ１６７，１６８は、変速リンク１５４の最小変速比位
置および最大変速比位置をそれぞれ規定する。

【００７４】図１４を参照すると、支持部材１５１の両
側部１５１a1には、その連結部１５１a2付近に両側部１
５１ａに渡って第３枢軸１５３が固定されて支持され
る。その先端部１５４ａにて４つのリンクユニットＵ１
〜Ｕ４にそれぞれ枢着される４つの変速リンク１５４
は、その円環状の基端部１５４ｂにて、多数のニードル
１６９ａを有するニードル軸受１６９を介して第３枢軸
１５３で枢着されることにより、支持部材１５１に枢着
される。基端部１５４ｂの両側面には、それぞれ、周方
向に間隔をおいて複数、本実施形態では周方向に等間隔
に４つの油溝１５４ｃが設けられる。ケース６１内に充
填された潤滑油は、油溝１５４ｃを通ってニードル軸受
１６９に供給される。

【００７５】変速リンク１５４は、第３枢軸１５３に軸
線方向（車幅方向）に等間隔で配列され、そのためにカ
ラー１７０および中間リンク１６２が使用される。すな
わち、中央で互いに隣接する変速リンク１５４（これら
変速リンク１５４はリンクユニットＵ２，Ｕ３に枢着さ
れる。）の間にはスペーサとしてのカラー１７０が配置
される。そして、両端部の変速リンク１５４（この変速
リンク１５４はリンクユニットＵ１，Ｕ４にそれぞれ枢
着される。）とそれに隣接する変速リンク１５４との間
には、二股に分岐した中間リンク１６２の両先端部１６
２ａがそれぞれすべり軸受１７１を介して第３枢軸１５
３に回動可能に支持される。それゆえ、支持部材１５１
の両側部１５１a1の間に配置される両先端部１６２ａ
が、カラー１７０と同様の機能を有するスペーサとして
利用される。

【００７６】図１４，図１５を参照すると、支持軸１５
９は、その一端を左ケース部分６１ａに軸受１７２を介
して回動可能に支持される。支持軸１５９の他端は、各
リンクユニットＵ１〜Ｕ４の駆動リンク１３１に作用す
る入力軸１６３からの駆動力の分力（図２０参照）が、
第１枢軸１３４、変速リンク１５４、支持部材１５１、
第３枢軸１５３、中間リンク１６２、レバー１６０およ
び支持軸１５９を通じてドラム１５６を回動させること
を阻止するための二方向クラッチ１５８を介して、右ケ
ース部分６１ｂに保持される。

【００７７】一方向クラッチ１５８は、右ケース部分６
１ｂに固定されたアウタレース１５８ａと、支持軸１５
９と一体に回転するインナレース１５８ｂと、両レース
１５８ａ，１５８ｂの径方向での間の収容空間に配置さ
れた偶数、本実施形態では８つのローラ１５８ｃと、１
対のローラ１５８ｃの周方向での間で前記収容空間に配
置された圧縮スプリングからなるクラッチスプリング１
５８ｄと、クラッチスプリング１５８ｄとは反対側で２
つのローラ１５８ｃの周方向での間に配置されたリテー
ナ１５８ｅとから構成される。

【００７８】操作軸１５７に一体形成されたリテーナ１
５８ｅは、操作軸１５７がシフトアップをするための回
動方向Ａ２（以下、アップ方向Ａ２）およびシフトダウ
ンをするための回動方向Ａ３（以下、ダウン方向Ａ３）
へ回動したときにローラ１５８ｃと当接する。リテーナ
１５８ｅは、操作軸１５７の直径方向で対向してインナ
レース１５８ｂに形成された凹部１５８b1からなる係合
部と係合可能な突部１５８e3からなる係合部を有する１
対の第１保持部１５８e1と、周方向で両第１保持部１５
８e1の間に位置する第２保持部１５８e2とを有する。

【００７９】凹部１５８b1と突部１５８e3との間には、
リテーナ１５８ｅとインナレース１５８ｂとの相対回動
を可能とするための間隙１５８ｆが形成される。そし
て、凹部１５８b1と突部１５８e3とが係合するまでの相
対回動により、第１，第２保持部１５８e1，１５８e2
が、クラッチスプリング１５８ｄの弾発力に抗してロー
ラ１５８ｃを押圧し、ローラ１５８ｃを、アウタレース
１５８ａとインナレース１５８ｂの間に食い込むこと
（すなわちロックすること）ことがない状態、すなわち
ロック解除状態にする。

【００８０】インナレース１５８ｂの外周にはカム面１
５８b2が形成される。このカム面１５８b2は、クラッチ
スプリング１５８ｄを介して互いに対向する１対のロー
ラ１５８ｃのうち、アップ方向Ａ２側のローラ１５８c1
は、アップ方向Ａ２への支持軸１５９の回動を許容する
一方でダウン方向Ａ３への支持軸１５９の回動を阻止す
る。ダウン方向Ａ３側のローラ１５８c2は、ダウン方向
Ａ３への支持軸１５９の回動を許容する一方で、アップ
方向Ａ２への支持軸１５９の回動を阻止するように、前
記収容空間の径方向での幅を周方向で異ならせるように
形成される。

【００８１】それゆえ、前記変速レバーに加えられた操
作力が操作ワイヤ１５５を介してドラム１５６をアップ
方向Ａ２に回動させると、図１５に二点鎖線で示したよ
うに、第１，第２保持部１５８e1，１５８e2がアップ方
向Ａ２に相対回動し、ローラ１５８ｃ２に当接して該ロ
ーラ１５８ｃ２をロック解除状態にした後、突部１５８
e3と凹部１５８b1とが係合することで第１保持部１５８
e1がインナレース１５８ｂに係合して、支持軸１５９と
一緒にアップ方向Ａ２に回動する。

【００８２】これとは逆に、操作力が操作ワイヤ１５５
を介してドラム１５６をダウン方向Ａ３に回動させる
と、第１，第２保持部１５８e1，１５８e2がダウン方向
Ａ３に相対回動してローラ１５８c1に当接して該ローラ
１５８c1をロック解除状態にした後、突部１５８c3と凹
部１５８b1とが係合することで第１保持部１５８e1が、
インナレース１５８ｂに係合し、支持軸１５９と一緒に
ダウン方向Ａ３に回動する。

【００８３】ところで、図９を参照すると、クランク軸
７の回転中、揺動体１３３および一方向クラッチ１３６
を介して変速機軸１７にトルクを伝達し、変速機軸１７
を回転駆動しているリンクユニットＵ１〜Ｕ４について
みると、リンクユニットＵ１〜Ｕ４の駆動リンク１３１
を往復運動させる入力軸６３からの駆動力は、伝達リン
ク１３２を介して揺動体１３３に作用する一方、変速リ
ンク１５４を介して第３枢軸１５３の方向に作用する。

【００８４】この第３枢軸１５３に作用する駆動力の分
力Ｆにより、リンクを介して支持軸１５９に発生するト
ルクＴは、図２０に示したように、変速機軸１７を回転
駆動してしいるリンクユニットＵ１〜Ｕ４の駆動リンク
１３１に作用する駆動力の変化に対応する大きさおよび
向きを有しており、第４リンクおよびレバー１６０を介
して支持軸１５９を回動させようとする。なお、図２０
において、符号Ｕ１〜Ｕ４は変速機軸１７を回転駆動し
ているリンクユニットを示し、符号Ｆ0は、該分力Ｆの
大きさ目安を示すための値を示している。

【００８５】このとき、操作ワイヤ１５５を通じて操作
力がリテーナ１５８ｅに作用していなければ、トルクＴ
がアップ方向Ａ２およびダウン方向Ａ３のいずれの方向
に支持軸１５９を回動させようとしても、ローラ１５８
ｃがロック状態になって支持軸１５９は回動しない。ま
た、シフトアップ（シフトダウン。以下、括弧内には、
シフトダウンに対応する説明を記す。）をさせる操作力
がリテーナ１５８ｅに作用しているときに、トルクＴが
支持軸１５９をアップ方向Ａ２（ダウン方向Ａ３）に回
動させるように作用すると、トルクＴがアシスト力とな
って操作力が軽減される。一方、分力Ｆが支持軸１５９
をダウン方向Ａ３（アップ方向Ａ２）に回動させるよう
に作用するときには、ローラ１５８ｃがロック状態にな
って、支持軸１５９がダウン方向Ａ３（アップ方向Ａ
２）に回動することが阻止される。

【００８６】それゆえ、操作軸１５７、二方向クラッチ
１５８、支持軸１５９、レバー１６０、第４枢軸１６１
および中間リンク１６２は、前記操作レバーによる操作
力を第３枢軸１５３に伝達する伝達機構Ｍ５を構成す
る。

【００８７】図１６，図１７を参照して、リヤハブ８０
および被動スプロケット６０に関連して説明する。後輪
軸６４に軸受８１を介して回転可能に支持されるリヤハ
ブ８０の右端部には、一方向クラッチ８２を介して被動
スプロケット６０が設けられる。そして、一方向クラッ
チ８２の右端部は、被動スプロケット６０と後輪軸６４
との間に設けられたカバー８３により覆われる。

【００８８】一方向クラッチ８２は、被動スプロケット
６０により構成されるアウタレース８２ａと、リヤハブ
８０にネジ結合されたインナレース８２ｂと、両レース
８２ａ，８２ｂの径方向での間の収容空間に配置された
複数のローラ８２ｃと、前記複数のローラ８２ｃの周方
向での間隔を保持するリテーナ８２ｄと、アウタレース
８２ａとリテーナ８２ｄとの間に配置された圧縮スプリ
ングからなるクラッチスプリング８２ｅとから構成され
る。

【００８９】リテーナ８２ｄは、車幅方向に離隔した円
環状の大径リング８２d1および小径リング８２d2と、両
リング８２d1，８２d2に連結されて車幅方向に延びて周
方向で隣接するローラ８２ｃの間に位置する保持部８２
d3と、直径方向で対向する位置にある１対の保持部８２
d3に一体形成されて被動スプロケット６０に形成された
長孔６０ａを右方に貫通して突出する突起８２d4からな
る位置決め部とを有する。突起８２d4がカバー８３に形
成された凹部８３ａからなる係合部と係合することによ
り、カバー８３とリテーナ８２ｄとが一体に回転可能に
なる。

【００９０】クラッチスプリング８２ｅは、直径方向で
対向する位置にある１対の保持部８２d3とアウタレース
８２ａとの間に配置されて、該１対の保持部８２d3を、
その弾発力により正転方向Ａ０に付勢している。

【００９１】カバー８３は、後輪軸６４に嵌合されて固
定された車筒８４に固定された線材からなる円環状のフ
リクションスプリング８５の弾発力により径方向外方に
付勢される。また、カバー８３の外周とアウタレース８
２ａとの間は、シール８５により、カバー８３の内周と
車筒８４との間は、シール８６により、それぞれ密閉に
される。

【００９２】フリクションスプリング８５のセット荷重
は、遮断状態にある一方向クラッチ８２が接続状態に移
行するとき、クラッチスプリング８２ｅが正転する被動
スプロケット６０により圧縮されて、ローラ８２ｃがア
ウタレース８２ａ（被動スプロケット６０）の内周面に
形成されたカム面８２a1とインナレース８２ｂとの間で
ロック状態になる（図１７に二点鎖線で示される。）よ
うに、後輪軸６４とリテーナ８２ｄとの間で相対回転が
生じさせない摩擦力をカバー８３とフリクションスプリ
ング８５との間に生じさせる大きさであって、しかも、
一方向クラッチ８２が接続状態になったとき、カバー８
３がリテーナ８２ｄ、被動スプロケット６０（アウタレ
ース８２ａ）およびインナレース８２ｂと共に回転する
ことができるような大きさに設定される。

【００９３】このような一方向クラッチ８２により、被
動スプロケット６０が正転方向Ａ０に回転するとき、ロ
ーラ８２ｃがロック状態になって、被動スプロケット６
０とリヤハブ８０とが一体に回転する。また、自転車の
走行中に運転者がペダル９を漕ぐことを止めたとき、も
しくは運転者が降車した状態で、自転車を前進させると
きは、クラッチスプリング８２ｅの弾発力によりチェー
ンの弛み分だけ被動スプロケットが正転方向Ａ０と逆の
方向に回転し、ローラ８２ｃがロック解除状態になっ
て、一方向クラッチ８２が遮断状態になり、被動スプロ
ケット６０が停止した状態で、後輪ＷＲのみ、すなわち
リヤハブ８０のみが正転方向Ａ０に回転する。さらに、
例えば運転者が降車した状態で、自転車を後進させると
きは、クラッチスプリング８５の弾発力により、ローラ
８２ｃは図１７に示したロック解除状態にあって、一方
向クラッチ８２が遮断状態になるため、被動スプロケッ
ト６０が停止した状態で、後輪ＷＲ、すなわちリヤハブ
８０のみが逆転方向に回転する。

【００９４】つぎに、この無段変速装置２９の動作につ
いて説明する。図９に示したように、無段変速装置２９
が最小変速比にある状態で自転車が走行しているとき、
支持部材１５１が第１ストッパ１６７に当接した状態で
第３枢軸１５３の位置が固定されている。このとき、入
力軸６３が１回転する間に、図１８（Ａ）で示したよう
に、入力軸６３からの駆動力により、入力軸６３の１回
転あたり各駆動リンク１３１は図示される両位置Ｐ１，
Ｐ２の間で往復運動し、各リンクユニットＵ１〜Ｕ４
は、順次、揺動角度範囲θ１で揺動体１３３を揺動させ
る。そして、各リンクユニットＵ１〜Ｕ４が一方向クラ
ッチ１３６を介して変速機軸１７に連結されていること
から、４つのリンクユニットＵ１〜Ｕ４を有する無段変
速装置２９において、入力軸６３の１回転の間に、変速
機軸１７は、図１３（Ａ）に示したように、４つのリン
クユニットＵ１〜Ｕ４のうち、正転方向Ａ０での最大角
速度（回転速度）で変速機軸１７を回転駆動するリンク
ユニットＵ１〜Ｕ４により順次回転駆動される。

【００９５】このとき、変速機軸１７の回転速度が最大
となるタイミングでは、第３駆動ギヤ２６および第３被
動ギヤ１２７からなる非円形ギヤを使用した不等速回転
伝達機構Ｍ２により入力軸６３の回転速度が最小とな
り、例えばリンクユニットＵ１が変速機軸１７を駆動し
ている状態から、リンクユニットＵ１に対して９０°の
位相を有するリンクユニットＵ２が変速機軸１７を駆動
する状態に移行するタイミング、すなわち変速機軸１７
の回転速度が最小となるタイミングでは、不等速回転伝
達機構Ｍ２により、入力軸６３の回転速度が最大となっ
て、変速機軸１７の回転速度の変動幅が減少して、その
脈動が低減される。なお、図１９において、符号Ｕ１〜
Ｕ４は変速機軸１７を回転駆動しているリンクユニット
を示し、符号ω0は、変速機軸１７の角速度ωの大きさ
目安を示すための値を示している。

【００９６】この最小変速比での運転状態から、シフト
アップするために運転者が前記変速レバーを操作する
と、操作力が操作ワイヤ１５５、ドラム１５６および操
作軸１５７を介して二方向クラッチ１５８（図１５参
照）のリテーナ１５８ｅをアップ方向Ａ２に回動させ
る。このとき、図２０（Ａ）に示したように、各リンク
ユニットＵ１〜Ｕ４に対する入力軸６３からの駆動力に
より変速機軸１７が加速されるときの該駆動力の分力Ｆ
（図２０においてプラス側の分力）によりリンクを介し
て支持軸１５９に発生するトルクＴが、アシスト力とし
て変速リンク１５４、中間リンク１６２およびレバー１
６０を介して支持軸１５９に作用する。そして、支持軸
１５９の回動により、第３枢軸１５３が、支持部材１５
１を支持する中心軸１５２を中心とする円形の変速軌道
上を、図２１に示される最大変速比での位置に向けて移
動して、より大きな変速比で後輪ＷＲが回転駆動され
る。

【００９７】図１８（Ｂ）を参照すると、変速リンク１
５４および第３枢軸１５３が最大変速比にある状態（図
２１参照）で、入力軸６３が１回転する間に、入力軸６
３の１回転あたり各駆動リンク１３１は図示される両位
置Ｐ３，Ｐ４の間で往復運動し、各リンクユニットＵ１
〜Ｕ４は、最小変速比での揺動角度範囲θ１よりも大き
い揺動角度範囲θ２で揺動体１３３を揺動させる。そし
て、４つのリンクユニットＵ１〜Ｕ４により、入力軸６
３の１回転の間に、変速機軸１７は、図１９（Ｂ）に示
したように、正転方向Ａ０での最大角速度（回転速度）
で変速機軸１７を回転駆動するリンクユニットＵ１〜Ｕ
４により順次回転駆動される。このときも、前述の最小
変速比のときと同様に、不等速回転伝達機構Ｍ２によ
り、変速機軸１７の回転速度の変動幅が減少して、その
脈動が低減される。

【００９８】この最大速度比での運転状態から、シフト
ダウンするために運転者が前記操作レバーを操作するこ
とにより、操作力が操作ワイヤ１５５、ドラム１５６お
よび操作軸１５７を介して一方向クラッチ１５８（図１
４参照）のリテーナ１５８ｅをダウン方向Ａ３に回動さ
せる。このとき、図２０（Ｂ）に示したように、各リン
クユニットＵ１〜Ｕ４に対する入力軸６３からの駆動力
により変速機軸１７が減速される方向の該駆動力の分力
Ｆ（図２０においてマイナス側の分力）によりリンクを
介して支持軸１５９に発生するトルクＴが、アシスト力
として支持軸１５９に作用する。そして、支持軸１５９
の回動により、第３枢軸１５３が、最大変速比での位置
から最小変速比での位置に向けて前記変速軌道上を移動
して、より小さい変速比で後輪ＷＲが回転駆動される。

【００９９】このようにして、変速操作機構Ｍ４での変
速操作により、第３枢軸１５３が、最小変速比での位置
と最大変速比での位置との間の任意の位置を無段階に占
めることかできるので、クランク軸７の回転が無段階に
変速されて後輪ＷＲに伝達される。

【０１００】次に、前述のように構成された実施形態の
作用および効果について説明する。クランク軸７により
回転駆動される入力軸６３と変速機軸１７を駆動連結す
る変速機機構Ｍ３は、ギヤを使用しない複数のリンクユ
ニットＵ１〜Ｕ４から構成されるので、前記従来技術と
は異なり、騒音の発生が抑制され、変速機構Ｍ３が計量
化される。また、入力軸６３と変速機軸１７とが複数の
リンクから構成されるリンクユニットＵ１〜Ｕ４を介し
て駆動連結されるので、クランク軸７、ひいては車体フ
レームに対する変速機軸１７の配置の自由度が大きくな
る。そのため、後輪ＷＲが上下方向に揺動可能なスイン
グアーム２３により支持される場合にも、車体フレーム
に対して揺動軸２２を含む仮想平面Ｈの近傍に変速機軸
１７を配置することかできる。

【０１０１】クランク軸７と入力軸６３との間に増速機
構Ｍ１が設けられることにより、変速機軸１７の回転速
度の脈動の周期が短縮されるので、重量増および大型化
を抑制しつつ、運転者が回転速度の脈動を感じることが
少ない快適な走行性を実現することができる。

【０１０２】また、クランク軸７と入力軸６３との間
に、非円形ギヤである第３駆動ギヤ１２６および第３被
動ギヤ１２７から構成される不等速回転伝達機構Ｍ２が
配置されて、各変速比において、変速機軸１７の回転速
度が最大となるタイミングで入力軸６３の回転速度が最
小となり、変速機軸１７の回転速度が最小となるタイミ
ングで入力軸６３が回転速度が最大となるよう両ギヤ１
２６，１２７を噛合させることにより、変速機軸１７の
回転速度の脈動を一層低減することができる。

【０１０３】変速操作のための操作力を第３枢軸１５３
に伝達する伝達機構Ｍ５により、変速リンク１５４を介
して伝達される、リンクユニットＵ１〜Ｕ４を駆動する
駆動力の分力Ｆが操作力のアシスト力とされるので、ク
ランク軸７により入力軸６３が回転駆動されて、その駆
動力により駆動される駆動リンク１３１の往復運動を利
用することにより、運転者がペダル９を漕いでクランク
軸７を回転させているときの変速操作の操作力が軽減さ
れて、軽快な変速操作が可能になる。

【０１０４】しかも、伝達機構Ｍ５には、変速機構Ｍ３
側から作用する力による支持軸１５９の回動を阻止し、
前記操作レバーから作用する操作力による支持軸１５９
の回動を許容する二方向クラッチ１５８が設けられるの
で、自転車の停止時はもちろん、走行中であっても確実
に変速操作ができる。

【０１０５】入力軸６３に枢着される駆動リンク１３１
の一つである右端のリンクユニットＵ１の駆動リンク１
３１が、車幅方向で、増速機構Ｍ１の１対の増速段をそ
れぞれ構成するギヤである第１駆動ギヤ１２２と第３駆
動ギヤ１２６との間に配置され、しかも第１駆動ギヤ１
２２および第３駆動ギヤ１２６とクランク軸７の径方向
で重なり得る位置に配置されることにより、車幅方向で
無段変速装置２９を小型化でき、さらにクランク軸７と
入力軸６３との軸間距離を小さくすることができて、こ
の点でも無段変速装置２９の小型化に寄与できる。

【０１０６】また、増速機構Ｍ１の最終ギヤである第３
被動ギヤ１２７は、両端がケース６１に支持された入力
軸６３の一端部寄りに装着されることにより、第３駆動
ギヤ１２６から第３被動ギヤ１２７を通じて入力軸６３
が受ける荷重による入力軸６３のたわみを極力抑制する
ことができると共に、第３被動ギヤ１２７を、入力軸６
３に等間隔に配列されるリンクユニットＵ１〜Ｕ４のス
ペーサとして利用できることにより、入力軸６３の車幅
方向での長さを抑制でき、無段変速装置２９を車幅方向
で小型化できる。

【０１０７】駆動リンク１３１と伝達リンク１３２とを
枢着し、各リンクユニットＵ１〜Ｕ４に変速リンク１５
４を枢着するために、第１枢軸１３４に対して径方向に
直列に二段のニードル軸受１４０，１６３が配置され、
各ニードル軸受１４０，１６３がリテーナレスの軸受と
されることにより、ニードル軸受１４０，１６３の摩擦
が低減される。しかも、ニードル軸受１４０，１６３の
第１枢軸１３４の軸線方向でのそれらリンク１３１，１
３２，１５４の幅を減少させることができるので、変速
機構Ｍ３、ひいては無段変速装置２９を車幅方向で小型
化できる。

【０１０８】変速リンク１５４を回動自在に支持する第
３枢軸１５３は、支持部材１５１の、対面する互いに平
行な１対の側部１５１ａ１により支持される。しかも、
各側部１５１a1がケース６１に支持されることにより、
伝達機構Ｍ５および第３枢軸１５３を通じてそれぞれの
側部１５１a1に作用する変速操作のための操作力に基づ
く荷重が小さくなることと相まって、各側部１５１a1の
変形や倒れが抑制され、しかも軽量化ができる。さら
に、両側部１５１a1において第３枢軸１５３が支持され
る部分付近は、連結部１５１a2により連結されることに
より、支持部材１５１の剛性が高められるので、側部１
５１a1の変形や倒れが一層少なくなる。

【０１０９】第３枢軸１５３に支持される全ての変速リ
ンク１５４を車幅方向に等間隔に配列するために、カラ
ー１７０のほかに第３枢軸１５３に支持される中間リン
ク１６２を利用して隣接する変速リンク１５４の間隔を
保持していることにより、同様に、入力軸６３に枢着さ
れる全てのリンクユニットＵ１〜Ｖ４を車幅方向に等間
隔に配列するために、カラー１４６のほかに第３被動ギ
ヤ１２７を利用して隣接するリンクユニットＵ１〜Ｕ４
の間隔を保持していることにより、スペーサとしてのカ
ラーの個数を削減できると共に、第３枢軸１５３を支持
する支持部材１５１および入力軸６３の車幅方向での幅
を減少させて、支持部材１５１および入力軸６３ひいて
は無段変速装置２９を車幅方向で小型化できる。

【０１１０】以下、前述した実施形態の一部の構成を変
更した実施形態について、変更した構成に関して説明す
る。前記実施形態では、不等速回転伝達機構Ｍ２は非円
形ギヤから構成されたが、不等速回転伝達機構Ｍ２は、
偏心ギヤ等の他の不等速回転を生じさせる部材で構成さ
れてもよい。増速機構Ｍ１は、３を除く複数の増速段ま
たは１つの増速段を有するものであってもよい。さら
に、自転車はダウンヒル用以外の自転車であってもよ
く、また、２輪車あるいは３輪車であってもよい。

【０１１１】支持リンク１５１ａは、前記実施形態では
１対の側部１５１a1および連結部１５１a2を構成する単
一の部材から構成されたが、１対の側部および連結部を
別個の３つの部材として、それら部材を結合することに
より構成することもできる。

【０１１２】

【発明の効果】本発明によれば、以下のような高価が達
成される。 (1)請求項１〜５の発明によれば、変速機軸を、クラン
ク軸と同軸上に配置しないことにより、車体の形状に応
じて変速機とクランク軸との位置を自由に設定すること
ができる。 (2)請求項２の発明によれば、スイングアームの揺動軸
に近接させて変速機軸を配置できる。したがって、クラ
ンク軸と同軸上に変速機軸が配置されるのと違い、揺動
軸をクランク軸に近接しなくても、リヤディレーラを設
けないで後輪に駆動力を伝達するチェーンの動揺を小さ
くすることができる。 (3)請求項３の発明によれば、変速機軸を揺動軸の後方
に配置するよりも、スイングアームの揺動に伴う前記チ
ェーンの動揺を小さくすることができる。 (4)請求項４の発明によれば、変速機やギヤ装置をケー
ス内にコンパクトに収納することができる。 (5)請求項５の発明によれば、クランク軸と変速機との
相対位置の選択の自由度を高められる。 (6)請求項６の発明によれば、クランク軸により回転駆
動される入力軸と出力軸としての変速機軸とが、ギヤを
使用しないリンクユニットを介して連結されるので、騒
音の発生が抑制され、変速機構が軽量化される。 (7)請求項７の発明によれば、入力軸と変速機軸とが複
数のリンク機構を介して連結されるので、クランク軸や
変速機軸の配置自由度が大きくなる。 (8)請求項８の発明によれば、クランク軸と入力軸との
間に増速機構が設けられるので、変速機軸の回転速度の
脈動の周期が短縮されると共に、その変動幅が減少する
ので、重量増および大型化を抑制しつつ、簡単な構造に
より脈動が低減されて、運転者が回転速度の脈動を殆ど
感じることがないような快適な走行性を実現することが
できる。 (9)請求項９の発明によれば、クランク軸と入力軸との
間に不等速回転伝達機構が配置されるので、各変速比に
おいて、変速機軸の回転速度が最大となるタイミングで
入力軸の回転速度が最小となり、変速機軸の回転速度が
最小となるタイミングで入力軸が回転速度が最大となる
ように各ギヤを組み合わせれば、変速機軸の回転速度の
脈動を一層低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る変速機付き自転車の
側面図である。

【図２】踏力の伝達装置を示す自転車の要部断面図であ
る。

【図３】ワンウェイクラッチ用操作カムの展開図であ
る。

【図４】内装多段式変速機の構成を示す模式図である。

【図５】第２実施形態に係る自転車の要部側面図であ
る。

【図６】第２実施形態に係る踏力伝達装置の要部断面図
である。

【図７】本発明を適用した変速機付き自転車の他の実施
形態の左側面図である。

【図８】図９のＸ１−Ｘ１線およびＸ２−Ｘ２線での断
面図である。

【図９】最小変速比の状態にあるときの図７の無段変速
装置について、右ケース部分を外し、各種の軸を断面と
したときの右側面図である。

【図１０】図７の無段変速装置の不等速回転伝達機構を
構成するギヤの正面図である。

【図１１】図１２のＸ４−Ｘ４線での断面図である。

【図１２】図７の無段変速装置の変速機構を構成するリ
ンクユニットの右側面図である。

【図１３】図７の無段変速装置の変速機構を構成する４
つのリンクユニットの入力軸への枢着の形態を説明する
模式図である。

【図１４】図９のＸ３−Ｘ３線およびＸ５−Ｘ５線での
断面図である。

【図１５】図１４のＸ６−Ｘ６線での断面図である。

【図１６】図７の自転車のリヤハブおよび被動スプロケ
ットについて、図１７のＸ−Ｘ線での断面図である。

【図１７】図１６のＸ７−Ｘ７線での断面図である。

【図１８】図７の無段変速装置の揺動体の揺動角度範囲
を説明する模式図であり、（Ａ）は最小変速比でのもの
であり、（Ｂ）は最大変速比でのものである。

【図１９】図７の無段変速装置の変速機軸の角速度を説
明する図であり、（Ａ）は最小変速比でのものであり、
（Ｂ）は最大変速比でのものである。

【図２０】図７の無段変速装置の入力軸の１回転におけ
る駆動力の分力を説明する図であり、（Ａ）は最小変速
比でのものであり、（Ｂ）は最大変速比でのものであ
る。

【図２１】図９と同様の右側面図であり、無段変速装置
が最小変速比の状態にあるときのものである。

【符号の説明】

１…自転車、２…車体フレーム、７…クランク軸、１０
…変速機、１１…シャフト（変速機軸）、１６…チェー
ン、１７…変速機軸、２１…メインフレーム、２２…揺
動軸、２３…スイングアーム、２９…無段変速装置、３
３…駆動スプロケット、６１…ケース、６３…入力軸、
１０４…操作カム、Ｍ１…増速機構、Ｍ２…不等速回転
伝達機構、Ｍ３…変速機構、Ｍ４…変速操作機構、Ｕ１
〜Ｕ４…リンクユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 直樹 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 塚田 善昭 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3D014 DF07 DF12 3J062 AA09 AC02 BA11 BA12 BA25 CB02 CB06 CB12 CB18 CB27 CB32

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内装多段式の変速機を備える自転車にお
   いて、 前記変速機の変速機軸が、クランク軸とは別に設けら
   れ、クランク軸に平行に配置されていることを特徴とす
   る変速機付き自転車。
2. 【請求項２】 後輪を支持するスイングアームを備え、 前記スイングアームが、前記後輪の軸と平行に設けられ
   る揺動軸によって車体のメインフレームに揺動自在に支
   持されるとともに、 前記揺動軸および前記変速機軸が互いに近接して配置さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の変速機付き自
   転車。
3. 【請求項３】 前記変速機軸が前記揺動軸より車体前部
   寄りに配置されていることを特徴とする請求項２記載の
   変速機付き自転車。
4. 【請求項４】 前記クランク軸の回転を前記変速機に伝
   達するギヤ装置を備え、 前記ギヤ装置、前記変速機、および前記クランク軸が共
   通のケースに支承されていることを特徴とする請求項３
   に記載の変速機付き自転車。
5. 【請求項５】 前記クランク軸の回転を前記変速機に伝
   達するチェーン式伝達装置を備えていることを特徴とす
   る請求項１に記載の変速機付き自転車。
6. 【請求項６】 前記変速機は、 クランク軸により回動される入力軸と、 前記入力軸に偏心して連結され、入力軸の回転角度に応
   じて揺動運動する少なくとも一つのリンク機構と、 前記リンク機構を前記変速機軸に連結し、前記リンク機
   構の揺動運動に連動して前記変速機軸を一方方向へ脈動
   させる一方向クラッチと、 入力軸の回転角度に対するリンク機構の揺動角度を調整
   して、入力軸の回転角度に対する変速機軸の回転角度を
   変更する変速操作手段とを含むことを特徴とする請求項
   １に記載の変速機付き自転車。
7. 【請求項７】 複数のリンク機構を備え、 前記各リンク機構が入力軸に対して周方向に等角度の間
   隔で連結され、各リンク機構が入力軸の回転に同期して
   異なる位相で揺動運動することを特徴とする請求項６に
   記載の変速機付き自転車。
8. 【請求項８】 前記クランク軸と入力軸とが増速機構を
   介して噛合されたことを特徴とする請求項６または７に
   記載の変速機付き自転車。
9. 【請求項９】 前記クランク軸と入力軸とが不等速回転
   伝達機構を介して噛合されたことを特徴とする請求項６
   ないし８のいずれかに記載の変速機付き自転車。