JP2004291801A - 自転車用変速装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】自転車の惰性走行時においても変速が可能な自転車用変速装置を提供する。
【解決手段】自転車用変速装置Ｔは、クランク軸１１により回転駆動される駆動スプロケット体３０と、後輪と常時連動して回転する出力軸２４に駆動連結された多段式被動スプロケット体４０と、駆動スプロケット体３０と被動スプロケット体４０とに掛け渡されたチェーン４８と、複数の変速スプロケット４１〜４７の間でチェーン４８を掛け換える変速切換機構Ｍ２とを備える。被動スプロケット体４０は、出力軸２４と常時一体に回転するように設けられ、クランク軸１１の正転方向での回転を駆動スプロケット体３０へ伝達する一方向クラッチ３２が、クランク軸１１から駆動スプロケット体３０に至る動力伝達系路中に設けられる。
【選択図】 図２
【解決手段】自転車用変速装置Ｔは、クランク軸１１により回転駆動される駆動スプロケット体３０と、後輪と常時連動して回転する出力軸２４に駆動連結された多段式被動スプロケット体４０と、駆動スプロケット体３０と被動スプロケット体４０とに掛け渡されたチェーン４８と、複数の変速スプロケット４１〜４７の間でチェーン４８を掛け換える変速切換機構Ｍ２とを備える。被動スプロケット体４０は、出力軸２４と常時一体に回転するように設けられ、クランク軸１１の正転方向での回転を駆動スプロケット体３０へ伝達する一方向クラッチ３２が、クランク軸１１から駆動スプロケット体３０に至る動力伝達系路中に設けられる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動回転体と、自転車の駆動輪と常時連動して回転する出力軸に設けられる多段式被動回転体とに掛け渡される無端伝動帯を掛け換えることにより変速が行われる自転車用変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自転車には、下り坂などで運転者がペダルを漕ぐのを止めて、クランク軸が正転方向に回転しないときにも走行することができるように、駆動輪と常時連動して回転する出力軸に一方向クラッチが設けられる。例えば、特許文献１に開示された自転車では、ギヤクランクの大ギヤと後ハブに装着された複数の小ギヤとに巻き掛けられたチェーンと、後ハブに装着されたフリーホイールとを備える。フリーホイールは、前記小ギヤが相対回転不能に結合された外筒部と、外筒部の内側に相対回転可能に配置されると共に後ハブのハブ体に相対回転不能に結合された内筒部と、外筒部と内筒部との間に配置される一方向クラッチとを備える。
【０００３】
一方向クラッチは、小ギヤに伝達されたギヤクランクからの駆動力を外筒部から内筒部に一回転方向にのみ伝達する。そのため、ペダルが前方に踏み込まれたときは、その駆動力が、大ギヤ、チェーンおよび小ギヤを介してフリーホイールの外筒部に伝達され、さらに一方向クラッチおよび内筒部を経てハブ体に伝達されて、後輪が回転する。また、下り坂などで、大ギヤが回転しない状態にあるときには、一方向クラッチにより、後輪に常時連動して回転する内筒部は空転するのみで、外筒部および小ギヤは回転せず、したがってチェーンが走行することもない。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−８９０１２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術では、運転者がペダルを漕ぐのを止めたときなど、自転車が、ギヤクランク（クランク軸に相当）の正転方向での回転により駆動されていない状態で走行する惰性走行時には、チェーンが走行しないため、複数の小ギヤの間でチェーンを掛け換えることにより変速を行うことができず、自転車の走行性能の点で改善の余地があった。
【０００６】
また、１つの大ギヤに巻き掛けられたチェーンは、変速のために、回転中心線方向に配列された複数の小ギヤの間で掛け換えられるが、大ギヤ（または小ギヤ）の回転中心線方向で異なる位置にある大ギヤと小ギヤとにチェーンが掛け渡される場合には、チェーンが、回転中心線と直交する平面に対して傾斜することになって、大ギヤまたは小ギヤから外れることがある。そして、大ギヤと小ギヤとの間の距離が小さいときには、前記直交平面に対するチェーンの傾斜が一層大きくなるので、チェーンは一層外れやすくなる。
【０００７】
そのうえ、惰性運転時には、チェーンの張力が比較的小さくなっているため、チェーンが前記直交平面に対して傾斜していると、クランク軸が正転方向に回転している運転時に比べて、チェーンは大ギヤまたは小ギヤから外れやすい状態にある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、請求項１〜３記載の発明は、自転車の惰性走行時においても変速が可能な自転車用変速装置を提供することを目的とする。そして、請求項２記載の発明は、さらに、一方向クラッチの性能低下を招来することなく配置することを目的とし、請求項３記載の発明は、さらに、無端伝動帯が駆動回転体または被動回転体から外れることを防止することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１記載の発明は、クランク軸により回転駆動される駆動回転体と、自転車の駆動輪と常時連動して回転する出力軸に駆動連結された複数の回転体要素から構成される多段式被動回転体と、前記駆動回転体と前記被動回転体とに掛け渡された無端伝動帯と、前記複数の回転体要素の間で前記無端伝動帯を掛け換える変速切換機構とを備える自転車用変速装置において、前記被動回転体は、前記出力軸と常時一体に回転するように設けられ、前記クランク軸の正転方向での回転を前記駆動回転体へ伝達する一方向クラッチが、前記クランク軸から前記駆動回転体に至る動力伝達系路中に設けられる自転車用変速装置である。
【００１０】
これによれば、自転車の走行中にクランク軸が停止されまたは逆転方向に回転される惰性運転時にも、駆動輪に常時連動して回転する出力軸と一体に回転する被動回転体と、該被動回転体に巻き掛けられて走行状態にある無端伝動帯を介して駆動連結された駆動回転体とは回転状態にあり、無端伝動帯も走行状態にあるため、変速切換機構による変速ができる。
【００１１】
この結果、請求項１記載の発明によれば、次の効果が奏される。すなわち、クランク軸の正転方向への回転時および自転車の惰性運転時に変速が可能になるので、自転車が走行状態にあれば所望のときにいつでも変速ができて、自転車の走行性能が向上する。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の自転車用変速装置において、前記駆動回転体および前記一方向クラッチは、前記クランク軸に同軸に、かつ前記クランク軸の回転中心線方向で重ならない位置に配置されたものである。
【００１３】
これによれば、クランク軸に同軸に配置された駆動回転体および一方向クラッチは、その径方向の大きさがクランク軸および駆動回転体に制約されることがない。また、一方向クラッチを設けるためにクランク軸の軸径を小さくする必要もない。
【００１４】
この結果、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、一方向クラッチの径方向の大きさがクランク軸および駆動回転体に制約されることがないので、クラッチ容量などのクラッチ性能の確保が容易になって、一方向クラッチの性能低下を招来することなく配置することができる。また、一方向クラッチを設けるためにクランク軸の軸径を小さくする必要もないので、クランク軸の所要の剛性を確保することが容易になる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の自転車用変速装置において、前記動力伝達経路中には、前記駆動回転体と一体に回転すると共に前記無端伝動帯が前記クランク軸の回転中心線に直交する平面に平行に前記駆動回転体と前記被動回転体とに掛け渡されるように前記駆動回転体を前記クランク軸の回転中心線方向に移動可能にするスライド機構が設けられるものである。
【００１６】
これによれば、被動回転体の複数の回転体要素のいずれに無端伝動帯が巻き掛けられる場合にも、駆動回転体は、無端伝動帯が回転中心線に対する直交平面に沿って駆動回転体と被動回転体とに掛け渡されるように回転中心線方向に移動するので、無端伝動帯が前記直交平面に対して傾斜することが防止される。
【００１７】
この結果、請求項３記載の発明によれば、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、無端伝動帯が回転中心線に直交する平面に対して傾斜することが防止されるので、駆動回転体と被動回転体との間の距離とは無関係に、したがって該距離が小さいときにも、さらにチェーンが走行している惰性走行時においても、無端伝動帯が駆動回転体または被動回転体からから外れることが防止される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、図１〜図８を参照して説明する。
図１，図２を参照すると、本発明に係る変速装置が使用された自転車Ｂは、ダウンヒル用の自転車であり、林道などに高速コーナやジャンプセクションを設けた未舗装のコースを下ることによりタイムを競う競技に使用される。
【００１９】
自転車Ｂの車体フレームＦ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５を操舵可能に支持するヘッドパイプ１と、ヘッドパイプ１から後方斜め下方に延びる左右１対のメインフレーム２と、両メインフレーム２の前端部からその下方において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２の中央部から延びてサドル６を支持するサドルフレーム４とを備える。
【００２０】
なお、この明細書において、「上下」、「前後」および「左右」は、自転車を基準としたもので、それぞれ自転車の「上下」、「前後」および「左右」と一致する。また、側面視とは、左右方向から見ることを意味する。
【００２１】
両メインフレーム２の後部２ａに設けられたピボット部としてのピボット軸７には、後端部に取り付けられた車軸９を介して後輪ＷＲを軸支する左右１対のスイングアーム８の前端部８ａが揺動可能に支持される。両スイングアーム８は、圧縮スプリング１０ａとダンパ１０ｂとを有するサスペンション１０を介して両メインフレーム２に連結されることで、後輪ＷＲと共にピボット軸７を中心に上下方向に揺動可能である。
【００２２】
クランク軸１１と、変速装置Ｔおよび駆動力伝達機構を含む伝動装置とが、自転車Ｂに装備される。そして、図１に示されるように、車体フレームＦの下部であって、両メインフレーム２の後部２ａと該後部２ａの前方に位置するダウンチューブ３の後部３ａとの間に、クランク軸１１の主軸１１ａおよびそれら後部２ａ，３ａに固定される変速装置Ｔが配置され、上下方向から見て、すなわち平面視で、自転車Ｂの車幅方向（左右方向と一致する。）での車体の中心線である車体中心線Ｌ１（図２参照）および変速装置Ｔに対して一側方である右方に前記駆動力伝達機構が配置される。
【００２３】
図３を併せて参照すると、変速装置Ｔは、周縁部に形成された多数のボルト締付け部２１ａ，２２ａにおいてボルトＢ１により結合される左右１対の第１，第２ケース部分２１，２２と後述するキャップ２５とから構成される金属製のケース２０を有する。ケース２０は、周縁部に形成された１対の取付部２０ａにおいて固定手段としてのボルトＢ２によりメインフレーム２およびダウンチューブ３に固定される。
【００２４】
ペダル式クランク軸であるクランク軸１１は、ケース２０の下部を左右方向に貫通するように配置された主軸１１ａと、該主軸１１ａの、ケース２０の外側に突出した左右の両端部にそれぞれ結合された１対のクランクアーム１１ｂとを有する。そして、各クランクアーム１１ｂには、ペダル１２（図１参照）が回転可能に取り付けられる。
【００２５】
クランク軸１１の主軸１１ａの上方であって、ケース２０の上部には、変速装置Ｔの出力軸２４およびディレイラ軸６１と、ピボット軸７とが、それらの回転中心線Ｌ４および中心軸線Ｌ５，Ｌ２が互いに平行になるように、かつ各線Ｌ４，Ｌ５，Ｌ２がクランク軸１１の回転中心線Ｌ３に平行になるように、左右方向に延びて配置される。そして、クランク軸１１、出力軸２４、ディレイラ軸６１およびピボット軸７は、左右方向において重なる位置を占めると共に、平面視で車体中心線Ｌ１と交差する。
【００２６】
ピボット軸７は、各メインフレーム２の後部２ａのピボットボス２ｂに形成された貫通孔２ｃと、第１，第２ケース部分２１，２２の筒状部２１ｂ，２２ｂにより形成された貫通孔２３にそれぞれ保持される１対の円筒状のブッシュ１３の内側を貫通して延びて、各メインフレーム２の後部２ａに固定される。そして、各スイングアーム８は、ケース２０の左右の側方で、ケース２０と各メインフレーム２の後部２ａとの左右方向での間に位置する前端部８ａがケース２０の外側に突出するピボット軸７にカラー１８および軸受１４を介して支持されることで、ピボット軸７に揺動可能に支持される。
【００２７】
図１を参照すると、出力軸２４およびピボット軸７は、クランクアーム１１ｂの回転軌跡内に収まるように配置される。そして、出力軸２４およびピボット軸７は、出力軸２４の回転中心線Ｌ４が両スイングアーム８の揺動中心線Ｌ２（ピボット軸７の中心軸線Ｌ２と一致する。）と後輪ＷＲの回転中心線Ｌ６（車軸９の中心軸線と一致する。）とを含む仮想平面Ｈの仮想揺動範囲内に位置するように、車体フレームＦに対して配置される。すなわち、仮想平面Ｈは、両スイングアーム８の揺動範囲に対応して揺動中心線Ｌ２を中心に前記仮想揺動範囲で揺動するが、出力軸２４の回転中心線Ｌ４はこの仮想揺動範囲内に位置する。
【００２８】
図２，図３を参照すると、ケース２０内に収納された出力軸２４は、第２ケース部分２２から外部に突出した一端部である右端部２４ａを有し、右端部２４ａに出力用駆動回転体としての駆動スプロケット１５が結合される。図１を併せて参照すると、駆動スプロケット１５と後輪ＷＲに駆動連結された出力用被動回転体としての被動スプロケット１７との間には可撓性の出力用無端伝動帯としてのチェーン１６が掛け渡される。ここで、駆動スプロケット１５、チェーン１６および被動スプロケット１７は、駆動輪としての後輪ＷＲを駆動する前記駆動力伝達機構を構成する。そして、出力軸２４は後輪ＷＲと常時連動して正転方向Ａ０（自転車Ｂを前進させる回転方向である。以下、クランク軸１１が正転方向Ａ０に回転するときの各種の軸およびスプロケットの正転方向を符号Ａ０で示す。）および正転方向Ａ０とは逆の逆転方向に回転する。
【００２９】
以下、クランク軸１１、変速装置Ｔを中心にさらに説明する。
図２，図３を参照すると、変速装置Ｔは、ケース２０と、いずれもケース２０内に収納される変速機構Ｍ１および変速切換機構Ｍ２とを備える。そして、クランク軸１１はその一部がケース２０内に収納されてケース２０に保持され、ケース２０に装着されて変速機構Ｍ１を所望の変速位置への切換を行う変速切換機構Ｍ２が、変速機構Ｍ１に作動連結される。また、変速機構Ｍ１は、後述する一方向クラッチ３２、スライド機構Ｓ、駆動スプロケット３０、被動スプロケット体４０、チェーン４８および出力軸２４を備える。
【００３０】
第１回転軸としてのクランク軸１１は、左右１対の軸受２５を介してケース２０に回転可能に支持される。主軸１１ａの両端部寄りの部分に設けられる両軸受２５は、ケース２０内で両ケース部分２１，２２にそれぞれ保持される。主軸１１ａには、第１回転体または駆動回転体としての駆動スプロケット体３０が、両軸受２５の間に主軸１１ａと同軸に配置される。
【００３１】
駆動スプロケット３１は、主軸１１ａと同軸に配置された一方向クラッチ３２およびスライド機構Ｓを介して主軸１１ａに駆動連結されて、クランク軸１１により回転駆動される。そして、駆動スプロケット３１と一方向クラッチ３２とは、図２に示されるように、クランク軸１１の回転中心線Ｌ３の方向Ａ３で互いに重ならない位置に配置されている。
【００３２】
図４を併せて参照すると、一方向クラッチ３２は、クラッチ素子である１対のラチェット爪３２ｃと、主軸１１ａの一部から構成されるクラッチインナ３２ａと、後述する内筒３４の一部から構成されるクラッチアウタ３２ｂと、クラッチインナ３２ａに保持されるリングバネ３２ｄとを備える。基部３２ｃ１がクラッチインナ３２ａの外周面に形成された凹部からなる支持部３２ｄ１に揺動可能に支持される各ラチェット爪３２ｃは、その先端部３２ｃ２がクラッチアウタ３２ｂの内周面に形成された多数の爪部３２ｂ１と係合可能となるように、リングバネ３２ｄにより付勢されている。
【００３３】
そして、クラッチインナ３２ａがクラッチアウタ３２ｂに対して相対的にクランク軸１１の正転方向Ａ０に回転するとき、各クラッチ爪３２ｃの先端部３２ｃ２が爪部３２ｂ１に係合することにより、クラッチインナ３２ａとクラッチアウタ３２ｂとは一体に回転し、クラッチインナ３２ａがクラッチアウタ３２ｂに対して相対的に正転方向Ａ０とは逆の逆転方向に回転するとき、各クラッチ爪３２ｃの先端部３２ｃ２は爪部３２ｂ１に係合することなく、クラッチインナ３２ａがクラッチアウタ３２ｂは互いに独立に回転可能である。それゆえ、一方向クラッチ３２は、クランク軸１１の正転方向Ａ０での回転のみを駆動スプロケット３１に伝達する。
【００３４】
図２，図３を参照すると、一方向クラッチ３２と駆動スプロケット３１との間には、駆動スプロケット３１を主軸１１ａに対して回転中心線方向Ａ３に移動可能にすると共に一方向クラッチ３２のクラッチアウタ３２ｂと一体に回転するスライド機構Ｓが設けられる。スライド機構Ｓは、その一部がクラッチアウタ３２ｂを構成すると共に主軸１１ａの外周に１対の軸受３３を介して回転可能に主軸１１ａと同軸に支持された内筒３４と、内筒３４の径方向外方に内筒３４と同軸に配置された外筒３５と、内筒３４の外周面と外筒３５の内周面との間に設けられた係合機構としてのボールスプライン機構３６とを備える。そして、外筒３５には駆動スプロケット３１およびチェーンガイド３７がボルトＢ３により結合されて一体化され、駆動スプロケット３１およびチェーンガイド３７と外筒３５とが、一体に回転し、かつ主軸１１ａに沿って回転中心線方向Ａ３に一体に移動する。
【００３５】
内筒３４と駆動スプロケット３１および外筒３５とを一体に回転させる、すなわちスライド機構Ｓと駆動スプロケット３１とを一体に回転させると共に駆動スプロケット３１および外筒３５を内筒３４および主軸１１ａに対して回転中心線方向Ａ３に移動可能にするためのボールスプライン機構３６は、内筒３４の外周面および外筒３５の内周面に周方向での等しい角度位置で、互いに径方向で対面するようにそれぞれ形成された半円形断面の１対の収容溝３６ａ，３６ｂと、１対の収容溝３６ａ，３６ｂに跨って転動可能に収容されて周方向で内筒３４および外筒３５に係合する係合素子としての複数のボール３６ｃからなるボール列とから構成される。１対の収容溝３６ａ，３６ｂは、複数組、この実施例では５組設けられ、各収容溝３６ａ，３６ｂの回転中心線方向Ａ３での幅は、前記ボール列の回転中心線方向Ａ３での幅よりも大きく、かつ駆動スプロケット３１が後述するディレイラ６０のガイドプーリ６３の切換移動範囲の並進移動範囲に等しい移動範囲で回転中心線方向Ａ３に並進可能となるように設定される。そして、駆動スプロケット３１および外筒３５の前記移動範囲を規定するためおよびボール３６ｃの脱落防止のために、内筒３４および外筒３５には、回転中心線方向Ａ３での前記ボール列の移動を規制する第１ストッパ３４ａ，３５ａおよび第２ストッパ３４ｂ，３５ｂが設けられる。
【００３６】
第２回転軸としての出力軸２４は、ケース２０内で両ケース部分２１，２２にそれぞれ保持される左右１対の軸受３８を介してケース２０に回転可能に支持される。それゆえ、ケース２０は、車体フレームＦに固定されて設けられた部材であり、クランク軸１１および出力軸２４を回転可能に支持すると共に、それら軸１１，２４を介して変速機構Ｍ１の他の構成部材を支持し、さらに変速切換機構Ｍ２を支持する支持部材である。
【００３７】
出力軸２４には、駆動スプロケット体３０の回転体要素である駆動スプロケット３１の数よりも多い複数である所定数の第２回転体要素から構成される第２回転体としての変速用の多段式被動回転体が、平面視で車体中心線Ｌ１と交差する位置で、両軸受３８の間に出力軸２４と常時一体に回転するように駆動連結される。この実施例では、前記多段式被動回転体は、前記所定数が７であって、外径（すなわち歯先円径）が異なる７種類の変速用の第２回転体要素としての変速スプロケット４１〜４７から構成される多段式被動スプロケット体４０である。
【００３８】
そして、７つの変速スプロケット４１〜４７は、最小外径を有する最高速の７速用の変速スプロケット４７から最大外径をする最低速の１速用の変速スプロケット４１まで、駆動スプロケット１５側から順次低速になるよう被動スプロケット体４０の回転中心線でもある回転中心線Ｌ４の方向Ａ４に並んで配列されて、出力軸２４と同軸にその外周面でスプライン結合されて、該出力軸２４に駆動連結される。
【００３９】
駆動スプロケット体３０と被動スプロケット体４０とには、可撓性の変速用無端伝動帯としての変速用チェーン４８が掛け渡され、該チェーン４８によりクランク軸１１および出力軸２４の間で回転が伝達される。具体的には、変速切換機構Ｍ２は一群の変速スプロケット４１〜４７の間でチェーン４８を掛け換えることにより、駆動スプロケット３１と、変速スプロケット４１〜４７のなかから変速切換機構Ｍ２により択一的に選択されてチェーン４８が巻き掛けられる一つの変速スプロケットである作動回転体としての作動スプロケット（図２では変速スプロケット４７である。）との間にチェーン４８が掛け渡される。それゆえ、出力軸２４は、駆動スプロケット３１とチェーン４８を介して駆動連結された前記作動スプロケットとにより決定される変速比で、クランク軸１１により回転駆動される。そして、出力軸２４の動力は、駆動スプロケット１５、チェーン１６および被動スプロケット１７（図１参照）を介して後輪ＷＲに伝達される。
【００４０】
図３，図５，図６を参照すると、変速操作機構５０により作動される変速切換機構Ｍ２は、ガイドプーリ６３を有するディレイラ６０と、テンションプーリ７２を有するテンショナ７０とを備える。そして、チェーン４８は、駆動スプロケット３１と前記作動スプロケットと、さらにチェーン４８の弛み側に配置されるガイドプーリ６３とテンションプーリ７２とに巻き掛けられる。
【００４１】
図１を併せて参照すると、変速操作機構５０は、運転者により操作される変速レバーなどで構成される変速操作部材５１と、変速操作部材５１の動作をディレイラ６０に伝達するために変速操作部材５１とディレイラ６０とを作動連結するワイヤ５２と、ワイヤ５２を覆うアウタチューブ５３とを備える。そして、アウタチューブ５３よりも長く延びるワイヤ５２の、ケース２０寄りの部分は、防水用および防塵用の蛇腹５７で覆われる。
【００４２】
図２，図３，図５〜図７を参照すると、ディレイラ６０は、ケース２０に回転可能に支持されるディレイラ軸６１と、基端部６２ａ１，６２ｂ１がディレイラ軸６１に回転移動および中心軸線方向に並進移動が可能となるように摺動可能に嵌合して支持されるディレイラアーム６２と、ディレイラアーム６２の先端部６２ａ２，６２ｂ２に回転可能に支持されるガイド回転体としてのガイドプーリ６３と、変速操作機構５０による変速操作に応じてディレイラアーム６２をディレイラ軸６１に対して移動させる操作素子としてのピン６５と、ディレイラアーム６２からディレイラ軸６１に作用するトルクＴａと釣り合う釣合トルクＴｂをディレイラ軸６１に作用させる釣合ばね６６と、ディレイラアーム６２を後述する第１位置に復帰させるための戻しばね６４とを備える。
【００４３】
ディレイラ軸６１は、その中心軸線Ｌ５がガイドプーリ６３の回転中心線Ｌ７および従動スプロケット体４０の回転中心線Ｌ４に平行になるようにケース２０に支持される。具体的には、ディレイラ軸６１の一端部６１ａは、第１ケース部分２１にボルトＢ４により結合されたキャップ２５の筒部２５ａの保持孔２５ｃに嵌合することでキャップ２５を介して第１ケース部分２１に支持され、その他端部６１ｂは、第２ケース部分２２の保持孔２２ｃに嵌合して第２ケース部分２２に支持される。
【００４４】
そして、中心軸線方向Ａ５での一方（図２，５で左方）へのディレイラ軸６１の移動は、ディレイラ軸６１の外周面に形成された段部に嵌合されたワッシャ６７がキャップ２５において保持孔２５ｃが形成された筒部２５ａの先端部に当接することにより、また中心軸線方向Ａ５での他方（図２，５で右方）への移動は、一端部６１ａでキャップ２５から突出した部分の外周面に嵌合されたワッシャ６８に、外周面に形成された環状溝に嵌められた止め輪６９が当接することにより、ディレイラ軸６１の回転を許容する状態で、それぞれ規制される。
【００４５】
ワイヤ５２を案内するガイド管５６が固着されると共に、ワイヤ５２が挿入される挿入孔６１ｃが形成される一端部６１ａには、一端部６６ａがキャップ２５に係止された捩りコイルばねからなる釣合ばね６６の他端部６６ｂが係止される。そして、ディレイラ軸６１には、ディレイラアーム６２の回転に伴うディレイラ軸６１の回転により釣合ばね６６に生じるばね力に基づく釣合トルクＴｂが作用することにより、ディレイラ軸６１の回転方向での位置が規定されて、変速操作機構Ｍ２での変速操作に応じて、外径が異なる変速スプロケット４１〜４７間でのチェーン４８の掛け換えが可能となるように、ケース２０に回転可能に支持されるディレイラ軸６１上で、ディレイラアーム６２およびガイドプーリ６３が回転する。
【００４６】
ディレイラ軸６１には、ワイヤ５２を締め付ける止めネジ５５によりワイヤ５２と結合された円柱状の作動素子５４を中心軸線Ｌ５の方向Ａ５に移動可能に収容する収容孔６１ｄと、作動素子５４と係合することにより該作動素子５４により移動させられるピン６５を案内するための案内部である案内孔６１ｅとが形成される。収容孔６１ｄは、ディレイラ軸６１の中心軸線Ｌ５を中心軸線とする円柱状の孔である。案内孔６１ｅは、収容孔６１ｄに開放すると共に、ディレイラ軸６１の直径方向で対向して位置する１対の長孔から構成される。前記各長孔は、中心軸線方向Ａ５に延びると共に周方向に変位する螺旋状に形成される。
【００４７】
ピン６５は、案内孔６１ｅに挿入されてディレイラ軸６１と係合し（図２，図６参照）、変速操作機構Ｍ２による変速操作に応じて案内孔６１ｅに案内されつつ移動することにより、ディレイラアーム６２およびガイドプーリ６３を、後述する切換移動範囲内で、ディレイラ軸６１に対して回転させると共にディレイラ軸６１の中心軸線方向Ａ５へ並進させる。
【００４８】
ディレイラアーム６２は、ディレイラ軸６１の外周に中心軸線方向Ａ５に並進および回転するように摺動可能に嵌合する円筒状のボス６２ｃと、基端部６２ａ１，６２ｂ１がボス６２ｃの外周に圧入されて固定される１対の第１，第２アーム部分６２ａ，６２ｂと、両アーム部分６２ａ，６２ｂの先端部に設けられて両アーム部分６２ａ，６２ｂの間隔を規定するカラー６２ｄの内側に挿入されて該カラー６２ｄを挟んで両アーム部分６２ａ，６２ｂを結合する結合部材としてのリベット６２ｅと、リベット６２ｅの外周に嵌合されたカラー６２ｄの外周に回転可能に支持されると共に第１，第２アーム部分６２ａ，６２ｂの間でガイドプーリ６３を回転可能に支持する支持軸６２ｆとを有する。
【００４９】
そして、チェーン４８が巻き掛けられたガイドプーリ６３は、従動スプロケット体４０および出力軸２４の回転中心線Ｌ４に平行な中心線を回転中心線Ｌ７として、支持軸６２ｆの周りで回転する。
【００５０】
図８を併せて参照すると、ディレイラアーム６２が、変速操作部材５１（図１参照）の操作に基づく変速操作に応じて移動するピン６５に駆動されて、ディレイラ軸６１上で、中心軸線方向Ａ５の並進およびディレイラ軸６１の周方向に回転するように、案内孔６１ｅに挿入されたピン６５がディレイラアーム６２に固定される。そのために、案内孔６１ｅおよびボス６２ｃの１対の貫通孔６２ｃ１を貫通して延びるピン６５の両端部が、第２アーム部分６２ｂの基端部６２ｂ１に形成された１対の貫通孔６２ｂ１に圧入されて固定される。また、第２アーム部分６２ｂの先端部には、後述するテンショナ７０のテンションばね７３を収容するばね収容部６２ｂ２が形成され、該収容部６２ｂ２内でテンションばね７３がリベット６２ｅを囲むように配置される。
【００５１】
図５を参照すると、圧縮コイルばねからなる戻しばね６４は、その一端部がキャップ２５のばね受け部に当接し、その他端部が第１アーム部分６２ａの基端部６２ａ１に当接するようにケース２０内に配置される。そして、戻しばね６４は、チェーン４８が変速スプロケット４７に巻き掛けられる最高速の変速位置である第１位置をディレイラアーム６２が占めるとき、第２アーム部分６２ｂの基端部６２ｂ１が第２ケース２２に形成されて保持孔２２ｃが形成されたストッパ２２ｄに当接するように、ディレイラアーム６２を付勢する。このとき、ピン６５が案内孔６１ｅの一端部に位置してその一方の縁部６１ｆとの間に僅かな隙間が形成される。
【００５２】
図３，図４を参照すると、テンショナ７０は、第１，第２アーム部分６２ａ，６２ｂの間でディレイラアーム６２のカラー６２ｄに回転可能に支持されるホルダ７１と、ホルダ７１に回転可能に支持されるテンション回転体としてのテンションプーリ７２と、テンションばね７３とを備える。ホルダ７１は、基端部が支持軸６２ｆの外周に圧入されて固定された１対の第１，第２アーム７１ａ，７１ｂと、両アーム７１ａ，７１ｂの先端部に設けられて両アーム７１ａ，７１ｂの間隔を規定すると共にテンションプーリ７２の支持軸としてのカラー７１ｃと、カラー７１ｃの内側に挿入されてカラー７１ｃを挟んで両アーム７１ａ，７１ｂを結合する結合部材としてのリベット７１ｄと、カラー７１ｃの外周に嵌合される軸受７１ｅとを備える。
【００５３】
テンションプーリ７２は、第１，第２アーム７１ａ，７１ｂの間でカラー７１ｃに軸受７１ｅを介して回転可能に支持される。そして、第１，第２アーム７１ａ，７１ｂをチェーンガイドとして、チェーン４８が、ガイドプーリ６３およびテンションプーリ７２に巻き掛けられる。
【００５４】
捩りコイルばねからなるテンションばね７３は、図３に示されるように、その一端部７３ａが第２アーム部分６２ｂに係止され、その他端部７３ｂがテンショナ７０の第２アーム７１ｂに係止されて、そのばね力によりホルダ７１、ひいてはテンションプーリ７２を付勢して、チェーン４８に適度な大きさの張力を付与して、チェーン４８のたるみを防止する。
【００５５】
ここで、図２，図３，図５を参照して、ガイドプーリ６３により案内されるチェーン４８の、各変速スプロケット４１〜４７への掛け換えを可能とするための、ガイドプーリ６３の切換移動範囲と該切換移動範囲内でのガイドプーリ６３の移動経路とについて説明する。
【００５６】
変速操作機構５０の変速操作によるガイドプーリ６３の前記切換移動範囲は、戻しばね６４のばね力によりディレイラアーム６２がストッパ２２ｄに当接する第１位置と、ピン６５が一方向（図２，５で左方）に移動して、ディレイラアーム６２がキャップ２５の筒部２５ａにより中心軸線方向Ａ５での位置が設定されるストッパとしてのワッシャ６７に当接する第２位置とにより規定される。
【００５７】
前記切換移動範囲のうち、中心軸線方向Ａ５での移動範囲である並進移動範囲は、ガイドプーリ６３が、従動スプロケット体４０の中心軸線方向Ａ４での両端部に位置する変速スプロケットである最小外径の変速スプロケット４７および最大外径の変速スプロケット４１と同じ中心軸線方向Ａ５での位置を占めることができるように設定され、ここでは、前記第１位置でのストッパ２２ｄの位置と、前記第２位置でのワッシャ６７の中心軸線方向Ａ５での位置とにより決められる。
【００５８】
一方、前記切換移動範囲のうち、回転方向での移動範囲である回転移動範囲は、最小外径の変速スプロケット４７および最大外径の変速スプロケット４１に対応して、ガイドプーリ６３がそれら変速スプロケット４７，４１から径方向で外方に所定距離をおいた位置を占めるように設定される。
【００５９】
ここで、ディレイラ軸６１は、ケース２０に対して、回転可能である一方で、中心軸線方向Ａ５での移動が実質的に阻止された状態で支持されているために、前記回転移動範囲は、案内孔６１ｅの形状と、ディレイラアーム６２に作用するテンションばね７３のばね力により生じて、ピン６５を介してディレイラ軸６１に作用するトルクＴａと、釣合ばね６６のばね力により生じてトルクＴａと釣り合うようにディレイラ軸６１に作用する釣合トルクＴｂとに依存して、前記第１位置および前記第２位置において、トルクＴａと釣合トルクＴｂとが釣り合うときの回転方向でのディレイラ軸６１の位置である釣合位置より決められる。
【００６０】
これらトルクＴａ，Ｔｂの向きおよび大きさには、テンションばね７３のばね定数、釣合ばね６６のばね定数、各ばね７３，６６のばね力の作用位置、そしてディレイラ軸６１、ディレイラアーム６２および案内孔６１ｅのそれぞれの形状などの要因が関与する。そこで、以下では、一例として、テンションばね７３および釣合ばね６６のばね力により前記回転移動範囲および前記移動経路を設定する場合を説明する。
【００６１】
図２，図３に実線で示されるように、ディレイラアーム６２、したがってガイドプーリ６３が前記第１位置を占めるとき、ディレイラ軸６１に作用する両トルクＴａ，Ｔｂ、すなわち一端部７３ａが第２アーム部分６２ｂに係止されるテンションばね７３のばね力により生じるトルクＴａと、釣合トルクＴｂとが釣り合った状態にある。ガイドプーリ６３が設定された前記第１位置を占めるようにするための前記釣合位置の調整は、前記第１位置での釣合ばね６６のばね力である初期荷重を調整することにより行われる。具体的には、図７に示されるように、キャップ２５には、１対のボルトＢ４がそれぞれ挿通される円弧状の長孔からなる１対の挿通孔２５ｂが形成されており、これら挿通孔２５ｂに沿ってキャップ２５の周方向での位置を調整することにより、釣合ばね６６の初期荷重が調整される。
【００６２】
また、図２，図３に二点鎖線で示されるように、ディレイラアーム６２、したがってガイドプーリ６３が前記第２位置を占めるときも、ディレイラ軸６１に作用するトルクＴａと釣合トルクＴｂとは釣り合った状態にある。そして、ガイドプーリ６３が設定された前記第２位置を占めるようにするために、釣合ばね６６のばね定数が設定される。具体的には、変速操作機構５０を通じてピン６５に作用する操作力により、図３に示されるように、ディレイラアーム６２が前記第１位置に対して時計方向に回転した前記第２位置を占めるときは、ディレイラアーム６２とテンショナ７０のホルダ７１とで挟まれる角度が大きくなることにより、テンションばね７３のばね力が大きくなって、ディレイラ軸６１に作用するトルクＴａも大きくなる。このようにディレイラアーム６２の回転に伴って増大したトルクＴａにより、ディレイラ軸６１は、前記第１位置での回転方向での位置から反時計方向に所定角度だけ回転するため、釣合ばね６６は、前記所定角度に比例して大きくなったばね力を発生する。そして、そのばね力に基づく増大した釣合トルクＴｂと増大したトルクＴａとが、ガイドプーリ６３が設定された前記第２位置を占めるような前記釣合位置で釣り合うように釣合ばね６６のばね定数が設定される。
【００６３】
それゆえ、前記第２位置での前記釣合位置において、前記第１位置からのガイドプーリ６３の回転角度は、ディレイラ軸６１が回転しないと仮定した場合の案内孔６１ｅの形状により決定される回転角度（例えば４０°）から前記所定角度（例えば１０°）だけ小さい角度となる。
【００６４】
そして、このようなテンションばね７３および釣合ばね６６のばね力の設定により、前記第１位置と前記第２位置を除く前記切換移動範囲内で、ガイドプーリ６３は、ディレイラ軸６１が前記釣合位置を占めるときに、各変速位置において、各変速スプロケット４２〜４６に対して中心軸線方向Ａ５で同じ位置を占め、径方向外方で所定距離をおいた位置を占めるように前記移動経路上を移動する。
【００６５】
それゆえ、変速操作部材５１が操作されて、低速側への掛け換えを行うために、ワイヤ５２に結合された操作素子５４が収容孔６１ｄ内で一端部６１ａに向かうように中心軸線方向Ａ５の一方（図２，５の左方）に移動すると、ディレイラアーム６２は、移動する作動素子５４を通じて作用する操作力により、案内孔６１ｅにより案内されるピン６５と一緒に、前記切換移動範囲内で、釣合ばね６６のばね力に抗して回転するディレイラ軸６１上で、戻しばね６４のばね力に抗して中心軸線方向Ａ５に並進すると同時に、ディレイラ軸６１を中心にして回転する。
【００６６】
そして、変速操作部材５１の操作量により決定される変速位置を占めるディレイラアーム６２と共に移動するガイドプーリ６３に案内されたチェーン４８が、変速位置に応じて、一群の変速スプロケット４１〜４７のなかから択一的に選択された前記作動スプロケットに巻き掛けられ、チェーン４８により駆動スプロケット３１と前記作動スプロケットとが駆動連結される。
【００６７】
次に、前述のように構成された実施例の作用および効果について説明する。
図２，図３に示されるように、前記第１位置にあるディレイラアーム６２を有するディレイラ６０により、一群の変速スプロケット４１〜４７のなかから前記作動スプロケットとして変速スプロケット４７が選択されている状態、すなわち変速位置として７速位置が選択されている状態において、運転者がペダル１２を漕ぐことにより正転方向Ａ０に回転するクランク軸１１は、一方向クラッチ３２およびスライド機構Ｓを介して駆動スプロケット３１を回転駆動する。それゆえ、一方向クラッチ３２およびスライド機構Ｓは、クランク軸１１から駆動スプロケット３１に至る動力伝達経路中に設けられている。
【００６８】
駆動スプロケット３１はチェーン４８を介して変速スプロケット４７、出力軸２４および駆動スプロケット１５を、両スプロケット３１，４７により決定される変速比で回転駆動する。駆動スプロケット１５は、チェーン１６を介して被動スプロケット１７（図１参照）および後輪ＷＲを回転駆動する。このようにして、運転者により回転駆動されるクランク軸１１の動力は、駆動スプロケット３１、チェーン４８および変速スプロケット４７を介して出力軸２４に伝達され、出力軸２４の動力が、前記駆動力伝達機構を介して後輪ＷＲに伝達されて、自転車Ｂが７速位置で走行する。
【００６９】
前記第１位置にある状態から、ディレイラ６０により変速位置を切り換えるために、前記作動スプロケットとして、より低速側の変速スプロケット４１〜４６、例えば変速スプロケット４１を選択するように変速操作部材５１が操作されると、ワイヤ５２により図２で中心軸線方向Ａ５で左方に移動する作動素子５４が、ピン６５を押圧して、案内孔６１ｅに案内されたピン６５を案内孔６１ｅの他方の縁部６１ｇに向けて移動させる。このとき、ピン６５と一体に移動するディレイラアーム６２およびガイドプーリ６３は、ディレイラ軸６１上を中心軸線方向Ａ５で図２において左方に並進すると共にディレイラ軸６１を中心に図３において時計方向に回転して、ディレイラアーム６２がワッシャ６７に当接した時点で、図２，図３に二点鎖線で示される変速位置である１速位置（この１速位置は、前記第２位置でもある。）を占める。このときのピン６１ｐの状態が図５に二点鎖線で示されている。
【００７０】
そして、ガイドプーリ６３と共に図２で左方に移動するチェーン４８が、変速スプロケット４７から変速スプロケット４１に掛け換えられて、チェーン４８を介して駆動スプロケット３１と駆動連結される。このとき、スライド機構Ｓにより回転中心線方向Ａ３に移動可能な駆動スプロケット３１は、チェーン４８の張力の回転中心線方向Ａ３の分力により、主軸１１ａ上で回転中心線方向Ａ３に移動して、図２に二点鎖線で示される位置を占める。また、テンションプーリ７２は、テンションばね７３によりチェーン４８に適度な大きさの張力を付与する位置を占める。
【００７１】
また、前記作動スプロケットが、変速スプロケット４１よりも、より高速側の変速スプロケット４２〜４７から選択されるように変速操作部材５１が操作されてワイヤ５２が緩められると、戻しばね６４がディレイラアーム６２を前記第１位置に向けて移動させて、ガイドプーリ６３が前記作動スプロケットとしてより高速側の変速スプロケット４２〜４７を選択し、チェーン４８が該作動スプロケットに掛け換えられる。このときも、ディレイラアーム６２の移動と同時に、チェーン４８が駆動スプロケット３１を、新たな変速位置に対応する位置まで回転中心線方向Ａ３に移動させる。そして、新たな変速位置での変速比で自転車Ｂが走行する。
【００７２】
同様にして、変速位置を切り換える際には、変速操作部材５１の操作に応じて、ディレイラアーム６２、ガイドプーリ６３およびテンションプーリ７２が所望の変速位置に向けて移動すると同時に、駆動スプロケット３１がチェーン４８の張力の回転中心線方向Ａ３の分力により主軸１１ａ上を回転中心線方向Ａ３に移動する。そして、ディレイラ６０により、一群のスプロケット４１〜４７のなかから所望に変速位置に対応する１つの前記作動スプロケットが選択されて、駆動スプロケット３１と該作動スプロケットとがチェーン４８を介して駆動連結される。
【００７３】
このように、変速位置を切り換えるためのディレイラアーム６２の移動に追随して、駆動スプロケット３１が、前記切換移動範囲においてディレイラアーム６２の並進する方向と同じ方向に移動するため、チェーン４８はクランク軸１１の回転中心線Ｌ３に直交する平面（この直交平面は、図２においては、車体中心線Ｌ１と平行になる。）に沿って、すなわち該直交平面と平行に、駆動スプロケット３１と被動スプロケット体４０の前記作動スプロケットとに掛け渡される。
【００７４】
それゆえ、クランク軸１１に駆動連結された駆動スプロケット体３０と、クランク軸１１に平行に配置された出力軸２４に駆動連結されると共に回転中心線方向Ａ４に配列されて駆動スプロケット３１よりも多い所定数の変速スプロケット４１〜４７から構成される被動スプロケット体ととに掛け渡されたチェーン４８が、変速切換機構Ｍ２により掛け換えられる変速装置Ｔにおいて、駆動スプロケット体３０の駆動スプロケット３１は、チェーン４８が回転中心線Ｌ３に直交する前記直交平面に沿って駆動スプロケット体３０の駆動スプロケット３１と被動スプロケット体４０の各変速スプロケット４１〜４７、すなわち前記作動スプロケットとに掛け渡されるように、クランク軸１１に回転中心線方向Ａ３に移動可能に支持されることにより、変速スプロケット４１〜４７のいずれにチェーン４８が巻き掛けられる場合にも、駆動スプロケット体３０は、チェーン４８が回転中心線Ｌ３に対する前記直交平面に沿って駆動スプロケット体３０と被動スプロケット体４０とに掛け渡されるように回転中心線方向Ａ３に移動するので、チェーン４８が前記直交平面に対して傾斜することが防止され、クランク軸１１と出力軸２４との軸間距離（この軸間距離は、回転中心線Ｌ３と回転中心線Ｌ４との間の距離に対応する。）とは無関係に、したがって該軸間距離が小さいときにも、チェーン４８が駆動スプロケット３１または変速スプロケット４１〜４７から外れることが防止される。さらにチェーン４８が走行している惰性走行時、自転車Ｂの走行中に運転者がペダル１２を漕ぐのを止めてクランク軸１１が停止されまたは逆転方向に回転されている状態での走行時においても、チェーン４８が駆動スプロケット３１または変速スプロケット４１〜４から外れることが防止される。
【００７５】
さらに、駆動スプロケット体３０は１つの駆動スプロケット３１から構成され、駆動スプロケット体３０は、クランク軸１１と駆動スプロケット体３０との間に設けられるスライド機構Ｓにより回転中心線方向Ａ３に移動可能にされると共にクランク軸１１に駆動連結されたことにより、駆動スプロケット体３０の回転中心線方向Ａ３での幅が最小化されるので、駆動スプロケット体３０の回転中心線方向Ａ３での移動範囲が最小化されて、変速装置Ｔが回転中心線方向Ａ３で小型化される。
【００７６】
前記動力伝達経路中に設けられる一方向クラッチ３２およびスライド機構Ｓにおいて、スライド機構Ｓは、一方向クラッチ３２と駆動スプロケット体３０との間に配置されることにより、スライド機構Ｓと駆動スプロケット体３０との間に中間部材、例えば一方向クラッチが介在する場合に比べて、駆動スプロケット体３０が回転中心線方向Ａ３に移動するときの慣性が小さくなるので、変速時の駆動スプロケット体３０の移動が迅速化されて、チェーン４８の外れ防止効果が一層向上する。
【００７７】
駆動スプロケット体３０と複数の変速スプロケット４１〜４７から構成される多段式被動スプロケット体４０とに掛け渡されたチェーン４８が、変速切換機構Ｍ２により複数の変速スプロケット４１〜４７の間で掛け換える変速装置Ｔにおいて、後輪ＷＲと常時連動して回転する出力軸２４に駆動連結された被動スプロケット体４０は、出力軸２４と常時一体に回転するように設けられ、クランク軸１１の正転方向Ａ０での回転を駆動スプロケット体３０へ伝達する一方向クラッチ３２が、クランク軸１１から駆動スプロケット体３０に至る前記動力伝達系路中に設けられることにより、自転車Ｂの惰性運転時にも、後輪ＷＲに常時連動して回転する出力軸２４と一体に回転する被動スプロケット体４０と、被動スプロケット体４０に巻き掛けられて走行状態にあるチェーン４８を介して駆動連結された駆動スプロケット体３０とは回転状態にあり、チェーン４８も走行状態にあるため、変速切換機構Ｍ２による変速ができるので、自転車Ｂが走行状態にあれば所望のときにいつでも変速ができて、自転車Ｂの走行性能が向上する。
【００７８】
駆動スプロケット体３０および一方向クラッチ３２は、クランク軸１１に同軸に、かつクランク軸１１の回転中心線方向Ａ３で重ならない位置に配置されたことにより、クランク軸１１に同軸に配置された駆動スプロケット体３０および一方向クラッチ３２は、その径方向の大きさがクランク軸１１および駆動スプロケット体３０に制約されることがないので、クラッチ容量などのクラッチ性能の確保が容易になって、一方向クラッチ３２の性能低下を招来することなく配置することができる。また、一方向クラッチ３２を設けるためにクランク軸１１の軸部１１ａの軸径を小さくする必要もないので、クランク軸１１の所要の剛性を確保することが容易になる。
【００７９】
被動スプロケット体４０を構成する複数の変速スプロケット４１〜４７の間で掛け換えられるチェーン４８が巻き掛けられたガイドプーリ６３を回転可能に支持するディレイラアーム６２を、回転可能および中心軸線方向Ａ５へ並進可能に支持するディレイラ軸６１は、その中心軸線Ｌ５がガイドプーリ６３の回転中心線Ｌ７および被動スプロケット体４０の回転中心線Ｌ４に平行になるようにケース２０に支持されることにより、ディレイラアーム６２は、被動スプロケット体４０およびガイドプーリ６３の回転中心線Ｌ７と平行な中心軸線Ｌ４を中心にして回転するので、ディレイラアーム６２を支持するディレイラ軸６１以外に、ガイドプーリ６３の回転中心線Ｌ７と被動スプロケット体４０の回転中心線Ｌ４と平行関係を維持するための特別な部材は不要である。この結果、ディレイラ６０の構造が簡単化されるうえ部品点数が削減され、ひいてはコストが削減される。
【００８０】
さらに、ディレイラ軸６１はケース２０に回転可能に支持され、ディレイラ６０には、ディレイラアーム６２からピン６５を介してディレイラ軸６１に作用するトルクＴａと釣り合うように、変速操作機構５０の変速操作に応じて案内孔６１ｅに案内されつつ移動するピン６５によるディレイラアーム６２の回転に伴うディレイラ軸６１の回転により生じるばね力に基づてディレイラ軸６１に作用する釣合トルクＴｂを発生させる釣合ばね６６が設けられることにより、複数の変速スプロケット４１〜４７の間でのチェーン４８の掛け換えの際に、ピン６５によりディレイラアーム６２がディレイラ軸６１に対して回転および並進すると同時に、ディレイラ軸６１は、ディレイラアーム６２からピン６５を介してディレイラ軸６１に作用するトルクＴａにより回転するものの、該回転に対応して発生する釣合ばね６６のばね力により生じる釣合トルクＴｂが該トルクＴａと釣り合うことで、ガイドプーリ６３が所定の掛け換え位置を占める。このとき、ディレイラ軸６１は、ケース２０に固定されることなく、釣合ばね６６により回転が規制されているだけであるので、通常、ディレイラアーム６２に作用する外力を越える過大な外力、例えば、降車した状態で自転車Ｂをバックさせている途中に変速操作を行った際にチェーン４８が噛み込まれてロック状態のまま被動スプロケット体４０と共に回転するときに発生する過大な張力により、ディレイラアーム６２に過大トルクが生じて、該過大トルクがピン６１ｅおよびディレイラ軸６１に作用するとき、ディレイラ軸６１は釣合ばね６６を変形させて回転するため、過大トルクが緩和されるので、ディレイラアーム６２、ピン６５およびディレイラ軸６１に作用する過大トルクが小さくなって、過大トルクによりそれら部材に変形が生じることが防止されて、ディレイラ６０、ひいては変速装置Ｔの耐久性が向上する。
【００８１】
チェーン１６が駆動連結された出力軸２４に駆動連結された前記作動スプロケットと駆動スプロケット３１とを駆動連結するためにチェーン４８が使用されるので、車体フレームＦやピボット軸７の位置などの変更に対応させるために、変速装置Ｔにおける出力軸２４の配置の変更が容易であり、しかもその配置の自由度も大きくなる。
【００８２】
以下、前述した実施例の一部の構成を変更した実施例について、変更した構成に関して説明する。
変速装置Ｔのケース２０は合成樹脂製であってもよい。さらに、変速装置Ｔはケース２０を備えていなくてもよく、その場合は、クランク軸１１、出力軸２４およびディレイラ６０は、車体フレームＦに取り付けられるかまたは車体フレームＦに一体成形されるブラケットなどの支持部材を介して車体フレームＦに支持される。
【００８３】
変速用無端伝動帯としてベルトが使用され、駆動回転体および被動回転体としてプーリが使用されてもよい。また、後輪ＷＲへの出力用無端伝動帯としての無端ベルトが使用され、出力用駆動回転体および出力用被動回転体としてプーリが使用されてもよい。
【００８４】
駆動スプロケット３０は、前記実施例では、１つの回転体要素である駆動スプロケット３１から構成されたが、回転中心線方向Ａ３に配列されると共に歯先円径が異なる複数の駆動スプロケットから構成されてもよい。
【００８５】
スライド機構Ｓに設けられる前記係合機構は、内筒３４の外周面および外筒３５の内周面に形成される多数条の突条およびそれら突条がそれぞれ嵌合する多数条の溝から構成されるスプラインであってもよい。
【００８６】
駆動スプロケット体が、クランク軸１１とは別体であり伝動機構を介してクランク軸１１により回転駆動される中間回転軸に同軸に配置される場合には、一方向クラッチ３２は、クランク軸１１から前記駆動スプロケット体に至る動力伝達経路中、例えば前記中間軸と駆動スプロケット体との間に設けられもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示し、本発明が適用された自転車の概略の左側面図である。
【図２】図１の自転車に装備された変速装置における図３のＩＩ−ＩＩ矢視での断面図である。
【図３】図１の自転車に装備された変速装置の第２ケース部分を外した状態での、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視での矢視図および断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ矢視での断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ矢視での断面図である。
【図６】図３のＶＩ−ＶＩ矢視でのディレイラおよびテンショナの断面図である。
【図７】図５のＶＩＩ矢視図である。
【図８】図２のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視での断面図である。
【符号の説明】
１…ヘッドパイプ、２…メインフレーム、３…ダウンチューブ、４…サドルフレーム、５…フロントフォーク、６…サドル、７…ピボット軸、８…スイングアーム、９…車軸、１０…サスペンション、１１…クランク軸、１２…ペダル、１３…ブッシュ、１４…軸受、１５…駆動スプロケット、１６…被動スプロケット、１７…チェーン、１８…カラー、
２０…ケース、２１，２２…ケース部分、２３…貫通孔、２４…出力軸、２５…キャップ、
３０…駆動スプロケット体、３１…駆動スプロケット、３２…一方向クラッチ、３３…軸受、３４…内筒、３５…外筒、３６…係合機構、３７…チェーンガイド、４０…被動スプロケット体、４１〜４７…変速スプロケット、４８…チェーン、
５０…変速操作機構、５１…変速操作部材、５２…ワイヤ、５３…アウタチューブ、５４…作動素子、５５…止めネジ、５６…ガイド管、５７…蛇腹、
６０…ディレイラ、６１…ディレイラ軸、６２…ディレイラアーム、６３…ガイドプーリ、６４…戻しばね、６５…ピン、６６…釣合ばね、６７，６８…ワッシャ、６９…止め輪、７０…テンショナ、７１…ホルダ、７２…テンションプーリ、７３…テンションばね、
Ｂ…自転車、Ｆ…車体フレーム、ＷＦ…前輪、ＷＲ…後輪、Ｔ…変速装置、Ｌ１…車体中心線、Ａ０…正転方向、Ａ３，Ａ４，Ａ５…方向、Ｌ２…中心軸線（揺動中心線）Ｌ３，Ｌ４，Ｌ６，Ｌ７…回転中心線、Ｌ５…中心軸線、Ｂ１〜Ｂ４…ボルト、Ｈ…仮想平面、Ｍ１…変速機構、Ｍ２…変速切換機構、Ｓ…スライド機構，Ｔａ…トルク、Ｔｂ…釣合トルク。
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動回転体と、自転車の駆動輪と常時連動して回転する出力軸に設けられる多段式被動回転体とに掛け渡される無端伝動帯を掛け換えることにより変速が行われる自転車用変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自転車には、下り坂などで運転者がペダルを漕ぐのを止めて、クランク軸が正転方向に回転しないときにも走行することができるように、駆動輪と常時連動して回転する出力軸に一方向クラッチが設けられる。例えば、特許文献１に開示された自転車では、ギヤクランクの大ギヤと後ハブに装着された複数の小ギヤとに巻き掛けられたチェーンと、後ハブに装着されたフリーホイールとを備える。フリーホイールは、前記小ギヤが相対回転不能に結合された外筒部と、外筒部の内側に相対回転可能に配置されると共に後ハブのハブ体に相対回転不能に結合された内筒部と、外筒部と内筒部との間に配置される一方向クラッチとを備える。
【０００３】
一方向クラッチは、小ギヤに伝達されたギヤクランクからの駆動力を外筒部から内筒部に一回転方向にのみ伝達する。そのため、ペダルが前方に踏み込まれたときは、その駆動力が、大ギヤ、チェーンおよび小ギヤを介してフリーホイールの外筒部に伝達され、さらに一方向クラッチおよび内筒部を経てハブ体に伝達されて、後輪が回転する。また、下り坂などで、大ギヤが回転しない状態にあるときには、一方向クラッチにより、後輪に常時連動して回転する内筒部は空転するのみで、外筒部および小ギヤは回転せず、したがってチェーンが走行することもない。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−８９０１２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術では、運転者がペダルを漕ぐのを止めたときなど、自転車が、ギヤクランク（クランク軸に相当）の正転方向での回転により駆動されていない状態で走行する惰性走行時には、チェーンが走行しないため、複数の小ギヤの間でチェーンを掛け換えることにより変速を行うことができず、自転車の走行性能の点で改善の余地があった。
【０００６】
また、１つの大ギヤに巻き掛けられたチェーンは、変速のために、回転中心線方向に配列された複数の小ギヤの間で掛け換えられるが、大ギヤ（または小ギヤ）の回転中心線方向で異なる位置にある大ギヤと小ギヤとにチェーンが掛け渡される場合には、チェーンが、回転中心線と直交する平面に対して傾斜することになって、大ギヤまたは小ギヤから外れることがある。そして、大ギヤと小ギヤとの間の距離が小さいときには、前記直交平面に対するチェーンの傾斜が一層大きくなるので、チェーンは一層外れやすくなる。
【０００７】
そのうえ、惰性運転時には、チェーンの張力が比較的小さくなっているため、チェーンが前記直交平面に対して傾斜していると、クランク軸が正転方向に回転している運転時に比べて、チェーンは大ギヤまたは小ギヤから外れやすい状態にある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、請求項１〜３記載の発明は、自転車の惰性走行時においても変速が可能な自転車用変速装置を提供することを目的とする。そして、請求項２記載の発明は、さらに、一方向クラッチの性能低下を招来することなく配置することを目的とし、請求項３記載の発明は、さらに、無端伝動帯が駆動回転体または被動回転体から外れることを防止することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１記載の発明は、クランク軸により回転駆動される駆動回転体と、自転車の駆動輪と常時連動して回転する出力軸に駆動連結された複数の回転体要素から構成される多段式被動回転体と、前記駆動回転体と前記被動回転体とに掛け渡された無端伝動帯と、前記複数の回転体要素の間で前記無端伝動帯を掛け換える変速切換機構とを備える自転車用変速装置において、前記被動回転体は、前記出力軸と常時一体に回転するように設けられ、前記クランク軸の正転方向での回転を前記駆動回転体へ伝達する一方向クラッチが、前記クランク軸から前記駆動回転体に至る動力伝達系路中に設けられる自転車用変速装置である。
【００１０】
これによれば、自転車の走行中にクランク軸が停止されまたは逆転方向に回転される惰性運転時にも、駆動輪に常時連動して回転する出力軸と一体に回転する被動回転体と、該被動回転体に巻き掛けられて走行状態にある無端伝動帯を介して駆動連結された駆動回転体とは回転状態にあり、無端伝動帯も走行状態にあるため、変速切換機構による変速ができる。
【００１１】
この結果、請求項１記載の発明によれば、次の効果が奏される。すなわち、クランク軸の正転方向への回転時および自転車の惰性運転時に変速が可能になるので、自転車が走行状態にあれば所望のときにいつでも変速ができて、自転車の走行性能が向上する。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の自転車用変速装置において、前記駆動回転体および前記一方向クラッチは、前記クランク軸に同軸に、かつ前記クランク軸の回転中心線方向で重ならない位置に配置されたものである。
【００１３】
これによれば、クランク軸に同軸に配置された駆動回転体および一方向クラッチは、その径方向の大きさがクランク軸および駆動回転体に制約されることがない。また、一方向クラッチを設けるためにクランク軸の軸径を小さくする必要もない。
【００１４】
この結果、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、一方向クラッチの径方向の大きさがクランク軸および駆動回転体に制約されることがないので、クラッチ容量などのクラッチ性能の確保が容易になって、一方向クラッチの性能低下を招来することなく配置することができる。また、一方向クラッチを設けるためにクランク軸の軸径を小さくする必要もないので、クランク軸の所要の剛性を確保することが容易になる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の自転車用変速装置において、前記動力伝達経路中には、前記駆動回転体と一体に回転すると共に前記無端伝動帯が前記クランク軸の回転中心線に直交する平面に平行に前記駆動回転体と前記被動回転体とに掛け渡されるように前記駆動回転体を前記クランク軸の回転中心線方向に移動可能にするスライド機構が設けられるものである。
【００１６】
これによれば、被動回転体の複数の回転体要素のいずれに無端伝動帯が巻き掛けられる場合にも、駆動回転体は、無端伝動帯が回転中心線に対する直交平面に沿って駆動回転体と被動回転体とに掛け渡されるように回転中心線方向に移動するので、無端伝動帯が前記直交平面に対して傾斜することが防止される。
【００１７】
この結果、請求項３記載の発明によれば、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、無端伝動帯が回転中心線に直交する平面に対して傾斜することが防止されるので、駆動回転体と被動回転体との間の距離とは無関係に、したがって該距離が小さいときにも、さらにチェーンが走行している惰性走行時においても、無端伝動帯が駆動回転体または被動回転体からから外れることが防止される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、図１〜図８を参照して説明する。
図１，図２を参照すると、本発明に係る変速装置が使用された自転車Ｂは、ダウンヒル用の自転車であり、林道などに高速コーナやジャンプセクションを設けた未舗装のコースを下ることによりタイムを競う競技に使用される。
【００１９】
自転車Ｂの車体フレームＦ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５を操舵可能に支持するヘッドパイプ１と、ヘッドパイプ１から後方斜め下方に延びる左右１対のメインフレーム２と、両メインフレーム２の前端部からその下方において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２の中央部から延びてサドル６を支持するサドルフレーム４とを備える。
【００２０】
なお、この明細書において、「上下」、「前後」および「左右」は、自転車を基準としたもので、それぞれ自転車の「上下」、「前後」および「左右」と一致する。また、側面視とは、左右方向から見ることを意味する。
【００２１】
両メインフレーム２の後部２ａに設けられたピボット部としてのピボット軸７には、後端部に取り付けられた車軸９を介して後輪ＷＲを軸支する左右１対のスイングアーム８の前端部８ａが揺動可能に支持される。両スイングアーム８は、圧縮スプリング１０ａとダンパ１０ｂとを有するサスペンション１０を介して両メインフレーム２に連結されることで、後輪ＷＲと共にピボット軸７を中心に上下方向に揺動可能である。
【００２２】
クランク軸１１と、変速装置Ｔおよび駆動力伝達機構を含む伝動装置とが、自転車Ｂに装備される。そして、図１に示されるように、車体フレームＦの下部であって、両メインフレーム２の後部２ａと該後部２ａの前方に位置するダウンチューブ３の後部３ａとの間に、クランク軸１１の主軸１１ａおよびそれら後部２ａ，３ａに固定される変速装置Ｔが配置され、上下方向から見て、すなわち平面視で、自転車Ｂの車幅方向（左右方向と一致する。）での車体の中心線である車体中心線Ｌ１（図２参照）および変速装置Ｔに対して一側方である右方に前記駆動力伝達機構が配置される。
【００２３】
図３を併せて参照すると、変速装置Ｔは、周縁部に形成された多数のボルト締付け部２１ａ，２２ａにおいてボルトＢ１により結合される左右１対の第１，第２ケース部分２１，２２と後述するキャップ２５とから構成される金属製のケース２０を有する。ケース２０は、周縁部に形成された１対の取付部２０ａにおいて固定手段としてのボルトＢ２によりメインフレーム２およびダウンチューブ３に固定される。
【００２４】
ペダル式クランク軸であるクランク軸１１は、ケース２０の下部を左右方向に貫通するように配置された主軸１１ａと、該主軸１１ａの、ケース２０の外側に突出した左右の両端部にそれぞれ結合された１対のクランクアーム１１ｂとを有する。そして、各クランクアーム１１ｂには、ペダル１２（図１参照）が回転可能に取り付けられる。
【００２５】
クランク軸１１の主軸１１ａの上方であって、ケース２０の上部には、変速装置Ｔの出力軸２４およびディレイラ軸６１と、ピボット軸７とが、それらの回転中心線Ｌ４および中心軸線Ｌ５，Ｌ２が互いに平行になるように、かつ各線Ｌ４，Ｌ５，Ｌ２がクランク軸１１の回転中心線Ｌ３に平行になるように、左右方向に延びて配置される。そして、クランク軸１１、出力軸２４、ディレイラ軸６１およびピボット軸７は、左右方向において重なる位置を占めると共に、平面視で車体中心線Ｌ１と交差する。
【００２６】
ピボット軸７は、各メインフレーム２の後部２ａのピボットボス２ｂに形成された貫通孔２ｃと、第１，第２ケース部分２１，２２の筒状部２１ｂ，２２ｂにより形成された貫通孔２３にそれぞれ保持される１対の円筒状のブッシュ１３の内側を貫通して延びて、各メインフレーム２の後部２ａに固定される。そして、各スイングアーム８は、ケース２０の左右の側方で、ケース２０と各メインフレーム２の後部２ａとの左右方向での間に位置する前端部８ａがケース２０の外側に突出するピボット軸７にカラー１８および軸受１４を介して支持されることで、ピボット軸７に揺動可能に支持される。
【００２７】
図１を参照すると、出力軸２４およびピボット軸７は、クランクアーム１１ｂの回転軌跡内に収まるように配置される。そして、出力軸２４およびピボット軸７は、出力軸２４の回転中心線Ｌ４が両スイングアーム８の揺動中心線Ｌ２（ピボット軸７の中心軸線Ｌ２と一致する。）と後輪ＷＲの回転中心線Ｌ６（車軸９の中心軸線と一致する。）とを含む仮想平面Ｈの仮想揺動範囲内に位置するように、車体フレームＦに対して配置される。すなわち、仮想平面Ｈは、両スイングアーム８の揺動範囲に対応して揺動中心線Ｌ２を中心に前記仮想揺動範囲で揺動するが、出力軸２４の回転中心線Ｌ４はこの仮想揺動範囲内に位置する。
【００２８】
図２，図３を参照すると、ケース２０内に収納された出力軸２４は、第２ケース部分２２から外部に突出した一端部である右端部２４ａを有し、右端部２４ａに出力用駆動回転体としての駆動スプロケット１５が結合される。図１を併せて参照すると、駆動スプロケット１５と後輪ＷＲに駆動連結された出力用被動回転体としての被動スプロケット１７との間には可撓性の出力用無端伝動帯としてのチェーン１６が掛け渡される。ここで、駆動スプロケット１５、チェーン１６および被動スプロケット１７は、駆動輪としての後輪ＷＲを駆動する前記駆動力伝達機構を構成する。そして、出力軸２４は後輪ＷＲと常時連動して正転方向Ａ０（自転車Ｂを前進させる回転方向である。以下、クランク軸１１が正転方向Ａ０に回転するときの各種の軸およびスプロケットの正転方向を符号Ａ０で示す。）および正転方向Ａ０とは逆の逆転方向に回転する。
【００２９】
以下、クランク軸１１、変速装置Ｔを中心にさらに説明する。
図２，図３を参照すると、変速装置Ｔは、ケース２０と、いずれもケース２０内に収納される変速機構Ｍ１および変速切換機構Ｍ２とを備える。そして、クランク軸１１はその一部がケース２０内に収納されてケース２０に保持され、ケース２０に装着されて変速機構Ｍ１を所望の変速位置への切換を行う変速切換機構Ｍ２が、変速機構Ｍ１に作動連結される。また、変速機構Ｍ１は、後述する一方向クラッチ３２、スライド機構Ｓ、駆動スプロケット３０、被動スプロケット体４０、チェーン４８および出力軸２４を備える。
【００３０】
第１回転軸としてのクランク軸１１は、左右１対の軸受２５を介してケース２０に回転可能に支持される。主軸１１ａの両端部寄りの部分に設けられる両軸受２５は、ケース２０内で両ケース部分２１，２２にそれぞれ保持される。主軸１１ａには、第１回転体または駆動回転体としての駆動スプロケット体３０が、両軸受２５の間に主軸１１ａと同軸に配置される。
【００３１】
駆動スプロケット３１は、主軸１１ａと同軸に配置された一方向クラッチ３２およびスライド機構Ｓを介して主軸１１ａに駆動連結されて、クランク軸１１により回転駆動される。そして、駆動スプロケット３１と一方向クラッチ３２とは、図２に示されるように、クランク軸１１の回転中心線Ｌ３の方向Ａ３で互いに重ならない位置に配置されている。
【００３２】
図４を併せて参照すると、一方向クラッチ３２は、クラッチ素子である１対のラチェット爪３２ｃと、主軸１１ａの一部から構成されるクラッチインナ３２ａと、後述する内筒３４の一部から構成されるクラッチアウタ３２ｂと、クラッチインナ３２ａに保持されるリングバネ３２ｄとを備える。基部３２ｃ１がクラッチインナ３２ａの外周面に形成された凹部からなる支持部３２ｄ１に揺動可能に支持される各ラチェット爪３２ｃは、その先端部３２ｃ２がクラッチアウタ３２ｂの内周面に形成された多数の爪部３２ｂ１と係合可能となるように、リングバネ３２ｄにより付勢されている。
【００３３】
そして、クラッチインナ３２ａがクラッチアウタ３２ｂに対して相対的にクランク軸１１の正転方向Ａ０に回転するとき、各クラッチ爪３２ｃの先端部３２ｃ２が爪部３２ｂ１に係合することにより、クラッチインナ３２ａとクラッチアウタ３２ｂとは一体に回転し、クラッチインナ３２ａがクラッチアウタ３２ｂに対して相対的に正転方向Ａ０とは逆の逆転方向に回転するとき、各クラッチ爪３２ｃの先端部３２ｃ２は爪部３２ｂ１に係合することなく、クラッチインナ３２ａがクラッチアウタ３２ｂは互いに独立に回転可能である。それゆえ、一方向クラッチ３２は、クランク軸１１の正転方向Ａ０での回転のみを駆動スプロケット３１に伝達する。
【００３４】
図２，図３を参照すると、一方向クラッチ３２と駆動スプロケット３１との間には、駆動スプロケット３１を主軸１１ａに対して回転中心線方向Ａ３に移動可能にすると共に一方向クラッチ３２のクラッチアウタ３２ｂと一体に回転するスライド機構Ｓが設けられる。スライド機構Ｓは、その一部がクラッチアウタ３２ｂを構成すると共に主軸１１ａの外周に１対の軸受３３を介して回転可能に主軸１１ａと同軸に支持された内筒３４と、内筒３４の径方向外方に内筒３４と同軸に配置された外筒３５と、内筒３４の外周面と外筒３５の内周面との間に設けられた係合機構としてのボールスプライン機構３６とを備える。そして、外筒３５には駆動スプロケット３１およびチェーンガイド３７がボルトＢ３により結合されて一体化され、駆動スプロケット３１およびチェーンガイド３７と外筒３５とが、一体に回転し、かつ主軸１１ａに沿って回転中心線方向Ａ３に一体に移動する。
【００３５】
内筒３４と駆動スプロケット３１および外筒３５とを一体に回転させる、すなわちスライド機構Ｓと駆動スプロケット３１とを一体に回転させると共に駆動スプロケット３１および外筒３５を内筒３４および主軸１１ａに対して回転中心線方向Ａ３に移動可能にするためのボールスプライン機構３６は、内筒３４の外周面および外筒３５の内周面に周方向での等しい角度位置で、互いに径方向で対面するようにそれぞれ形成された半円形断面の１対の収容溝３６ａ，３６ｂと、１対の収容溝３６ａ，３６ｂに跨って転動可能に収容されて周方向で内筒３４および外筒３５に係合する係合素子としての複数のボール３６ｃからなるボール列とから構成される。１対の収容溝３６ａ，３６ｂは、複数組、この実施例では５組設けられ、各収容溝３６ａ，３６ｂの回転中心線方向Ａ３での幅は、前記ボール列の回転中心線方向Ａ３での幅よりも大きく、かつ駆動スプロケット３１が後述するディレイラ６０のガイドプーリ６３の切換移動範囲の並進移動範囲に等しい移動範囲で回転中心線方向Ａ３に並進可能となるように設定される。そして、駆動スプロケット３１および外筒３５の前記移動範囲を規定するためおよびボール３６ｃの脱落防止のために、内筒３４および外筒３５には、回転中心線方向Ａ３での前記ボール列の移動を規制する第１ストッパ３４ａ，３５ａおよび第２ストッパ３４ｂ，３５ｂが設けられる。
【００３６】
第２回転軸としての出力軸２４は、ケース２０内で両ケース部分２１，２２にそれぞれ保持される左右１対の軸受３８を介してケース２０に回転可能に支持される。それゆえ、ケース２０は、車体フレームＦに固定されて設けられた部材であり、クランク軸１１および出力軸２４を回転可能に支持すると共に、それら軸１１，２４を介して変速機構Ｍ１の他の構成部材を支持し、さらに変速切換機構Ｍ２を支持する支持部材である。
【００３７】
出力軸２４には、駆動スプロケット体３０の回転体要素である駆動スプロケット３１の数よりも多い複数である所定数の第２回転体要素から構成される第２回転体としての変速用の多段式被動回転体が、平面視で車体中心線Ｌ１と交差する位置で、両軸受３８の間に出力軸２４と常時一体に回転するように駆動連結される。この実施例では、前記多段式被動回転体は、前記所定数が７であって、外径（すなわち歯先円径）が異なる７種類の変速用の第２回転体要素としての変速スプロケット４１〜４７から構成される多段式被動スプロケット体４０である。
【００３８】
そして、７つの変速スプロケット４１〜４７は、最小外径を有する最高速の７速用の変速スプロケット４７から最大外径をする最低速の１速用の変速スプロケット４１まで、駆動スプロケット１５側から順次低速になるよう被動スプロケット体４０の回転中心線でもある回転中心線Ｌ４の方向Ａ４に並んで配列されて、出力軸２４と同軸にその外周面でスプライン結合されて、該出力軸２４に駆動連結される。
【００３９】
駆動スプロケット体３０と被動スプロケット体４０とには、可撓性の変速用無端伝動帯としての変速用チェーン４８が掛け渡され、該チェーン４８によりクランク軸１１および出力軸２４の間で回転が伝達される。具体的には、変速切換機構Ｍ２は一群の変速スプロケット４１〜４７の間でチェーン４８を掛け換えることにより、駆動スプロケット３１と、変速スプロケット４１〜４７のなかから変速切換機構Ｍ２により択一的に選択されてチェーン４８が巻き掛けられる一つの変速スプロケットである作動回転体としての作動スプロケット（図２では変速スプロケット４７である。）との間にチェーン４８が掛け渡される。それゆえ、出力軸２４は、駆動スプロケット３１とチェーン４８を介して駆動連結された前記作動スプロケットとにより決定される変速比で、クランク軸１１により回転駆動される。そして、出力軸２４の動力は、駆動スプロケット１５、チェーン１６および被動スプロケット１７（図１参照）を介して後輪ＷＲに伝達される。
【００４０】
図３，図５，図６を参照すると、変速操作機構５０により作動される変速切換機構Ｍ２は、ガイドプーリ６３を有するディレイラ６０と、テンションプーリ７２を有するテンショナ７０とを備える。そして、チェーン４８は、駆動スプロケット３１と前記作動スプロケットと、さらにチェーン４８の弛み側に配置されるガイドプーリ６３とテンションプーリ７２とに巻き掛けられる。
【００４１】
図１を併せて参照すると、変速操作機構５０は、運転者により操作される変速レバーなどで構成される変速操作部材５１と、変速操作部材５１の動作をディレイラ６０に伝達するために変速操作部材５１とディレイラ６０とを作動連結するワイヤ５２と、ワイヤ５２を覆うアウタチューブ５３とを備える。そして、アウタチューブ５３よりも長く延びるワイヤ５２の、ケース２０寄りの部分は、防水用および防塵用の蛇腹５７で覆われる。
【００４２】
図２，図３，図５〜図７を参照すると、ディレイラ６０は、ケース２０に回転可能に支持されるディレイラ軸６１と、基端部６２ａ１，６２ｂ１がディレイラ軸６１に回転移動および中心軸線方向に並進移動が可能となるように摺動可能に嵌合して支持されるディレイラアーム６２と、ディレイラアーム６２の先端部６２ａ２，６２ｂ２に回転可能に支持されるガイド回転体としてのガイドプーリ６３と、変速操作機構５０による変速操作に応じてディレイラアーム６２をディレイラ軸６１に対して移動させる操作素子としてのピン６５と、ディレイラアーム６２からディレイラ軸６１に作用するトルクＴａと釣り合う釣合トルクＴｂをディレイラ軸６１に作用させる釣合ばね６６と、ディレイラアーム６２を後述する第１位置に復帰させるための戻しばね６４とを備える。
【００４３】
ディレイラ軸６１は、その中心軸線Ｌ５がガイドプーリ６３の回転中心線Ｌ７および従動スプロケット体４０の回転中心線Ｌ４に平行になるようにケース２０に支持される。具体的には、ディレイラ軸６１の一端部６１ａは、第１ケース部分２１にボルトＢ４により結合されたキャップ２５の筒部２５ａの保持孔２５ｃに嵌合することでキャップ２５を介して第１ケース部分２１に支持され、その他端部６１ｂは、第２ケース部分２２の保持孔２２ｃに嵌合して第２ケース部分２２に支持される。
【００４４】
そして、中心軸線方向Ａ５での一方（図２，５で左方）へのディレイラ軸６１の移動は、ディレイラ軸６１の外周面に形成された段部に嵌合されたワッシャ６７がキャップ２５において保持孔２５ｃが形成された筒部２５ａの先端部に当接することにより、また中心軸線方向Ａ５での他方（図２，５で右方）への移動は、一端部６１ａでキャップ２５から突出した部分の外周面に嵌合されたワッシャ６８に、外周面に形成された環状溝に嵌められた止め輪６９が当接することにより、ディレイラ軸６１の回転を許容する状態で、それぞれ規制される。
【００４５】
ワイヤ５２を案内するガイド管５６が固着されると共に、ワイヤ５２が挿入される挿入孔６１ｃが形成される一端部６１ａには、一端部６６ａがキャップ２５に係止された捩りコイルばねからなる釣合ばね６６の他端部６６ｂが係止される。そして、ディレイラ軸６１には、ディレイラアーム６２の回転に伴うディレイラ軸６１の回転により釣合ばね６６に生じるばね力に基づく釣合トルクＴｂが作用することにより、ディレイラ軸６１の回転方向での位置が規定されて、変速操作機構Ｍ２での変速操作に応じて、外径が異なる変速スプロケット４１〜４７間でのチェーン４８の掛け換えが可能となるように、ケース２０に回転可能に支持されるディレイラ軸６１上で、ディレイラアーム６２およびガイドプーリ６３が回転する。
【００４６】
ディレイラ軸６１には、ワイヤ５２を締め付ける止めネジ５５によりワイヤ５２と結合された円柱状の作動素子５４を中心軸線Ｌ５の方向Ａ５に移動可能に収容する収容孔６１ｄと、作動素子５４と係合することにより該作動素子５４により移動させられるピン６５を案内するための案内部である案内孔６１ｅとが形成される。収容孔６１ｄは、ディレイラ軸６１の中心軸線Ｌ５を中心軸線とする円柱状の孔である。案内孔６１ｅは、収容孔６１ｄに開放すると共に、ディレイラ軸６１の直径方向で対向して位置する１対の長孔から構成される。前記各長孔は、中心軸線方向Ａ５に延びると共に周方向に変位する螺旋状に形成される。
【００４７】
ピン６５は、案内孔６１ｅに挿入されてディレイラ軸６１と係合し（図２，図６参照）、変速操作機構Ｍ２による変速操作に応じて案内孔６１ｅに案内されつつ移動することにより、ディレイラアーム６２およびガイドプーリ６３を、後述する切換移動範囲内で、ディレイラ軸６１に対して回転させると共にディレイラ軸６１の中心軸線方向Ａ５へ並進させる。
【００４８】
ディレイラアーム６２は、ディレイラ軸６１の外周に中心軸線方向Ａ５に並進および回転するように摺動可能に嵌合する円筒状のボス６２ｃと、基端部６２ａ１，６２ｂ１がボス６２ｃの外周に圧入されて固定される１対の第１，第２アーム部分６２ａ，６２ｂと、両アーム部分６２ａ，６２ｂの先端部に設けられて両アーム部分６２ａ，６２ｂの間隔を規定するカラー６２ｄの内側に挿入されて該カラー６２ｄを挟んで両アーム部分６２ａ，６２ｂを結合する結合部材としてのリベット６２ｅと、リベット６２ｅの外周に嵌合されたカラー６２ｄの外周に回転可能に支持されると共に第１，第２アーム部分６２ａ，６２ｂの間でガイドプーリ６３を回転可能に支持する支持軸６２ｆとを有する。
【００４９】
そして、チェーン４８が巻き掛けられたガイドプーリ６３は、従動スプロケット体４０および出力軸２４の回転中心線Ｌ４に平行な中心線を回転中心線Ｌ７として、支持軸６２ｆの周りで回転する。
【００５０】
図８を併せて参照すると、ディレイラアーム６２が、変速操作部材５１（図１参照）の操作に基づく変速操作に応じて移動するピン６５に駆動されて、ディレイラ軸６１上で、中心軸線方向Ａ５の並進およびディレイラ軸６１の周方向に回転するように、案内孔６１ｅに挿入されたピン６５がディレイラアーム６２に固定される。そのために、案内孔６１ｅおよびボス６２ｃの１対の貫通孔６２ｃ１を貫通して延びるピン６５の両端部が、第２アーム部分６２ｂの基端部６２ｂ１に形成された１対の貫通孔６２ｂ１に圧入されて固定される。また、第２アーム部分６２ｂの先端部には、後述するテンショナ７０のテンションばね７３を収容するばね収容部６２ｂ２が形成され、該収容部６２ｂ２内でテンションばね７３がリベット６２ｅを囲むように配置される。
【００５１】
図５を参照すると、圧縮コイルばねからなる戻しばね６４は、その一端部がキャップ２５のばね受け部に当接し、その他端部が第１アーム部分６２ａの基端部６２ａ１に当接するようにケース２０内に配置される。そして、戻しばね６４は、チェーン４８が変速スプロケット４７に巻き掛けられる最高速の変速位置である第１位置をディレイラアーム６２が占めるとき、第２アーム部分６２ｂの基端部６２ｂ１が第２ケース２２に形成されて保持孔２２ｃが形成されたストッパ２２ｄに当接するように、ディレイラアーム６２を付勢する。このとき、ピン６５が案内孔６１ｅの一端部に位置してその一方の縁部６１ｆとの間に僅かな隙間が形成される。
【００５２】
図３，図４を参照すると、テンショナ７０は、第１，第２アーム部分６２ａ，６２ｂの間でディレイラアーム６２のカラー６２ｄに回転可能に支持されるホルダ７１と、ホルダ７１に回転可能に支持されるテンション回転体としてのテンションプーリ７２と、テンションばね７３とを備える。ホルダ７１は、基端部が支持軸６２ｆの外周に圧入されて固定された１対の第１，第２アーム７１ａ，７１ｂと、両アーム７１ａ，７１ｂの先端部に設けられて両アーム７１ａ，７１ｂの間隔を規定すると共にテンションプーリ７２の支持軸としてのカラー７１ｃと、カラー７１ｃの内側に挿入されてカラー７１ｃを挟んで両アーム７１ａ，７１ｂを結合する結合部材としてのリベット７１ｄと、カラー７１ｃの外周に嵌合される軸受７１ｅとを備える。
【００５３】
テンションプーリ７２は、第１，第２アーム７１ａ，７１ｂの間でカラー７１ｃに軸受７１ｅを介して回転可能に支持される。そして、第１，第２アーム７１ａ，７１ｂをチェーンガイドとして、チェーン４８が、ガイドプーリ６３およびテンションプーリ７２に巻き掛けられる。
【００５４】
捩りコイルばねからなるテンションばね７３は、図３に示されるように、その一端部７３ａが第２アーム部分６２ｂに係止され、その他端部７３ｂがテンショナ７０の第２アーム７１ｂに係止されて、そのばね力によりホルダ７１、ひいてはテンションプーリ７２を付勢して、チェーン４８に適度な大きさの張力を付与して、チェーン４８のたるみを防止する。
【００５５】
ここで、図２，図３，図５を参照して、ガイドプーリ６３により案内されるチェーン４８の、各変速スプロケット４１〜４７への掛け換えを可能とするための、ガイドプーリ６３の切換移動範囲と該切換移動範囲内でのガイドプーリ６３の移動経路とについて説明する。
【００５６】
変速操作機構５０の変速操作によるガイドプーリ６３の前記切換移動範囲は、戻しばね６４のばね力によりディレイラアーム６２がストッパ２２ｄに当接する第１位置と、ピン６５が一方向（図２，５で左方）に移動して、ディレイラアーム６２がキャップ２５の筒部２５ａにより中心軸線方向Ａ５での位置が設定されるストッパとしてのワッシャ６７に当接する第２位置とにより規定される。
【００５７】
前記切換移動範囲のうち、中心軸線方向Ａ５での移動範囲である並進移動範囲は、ガイドプーリ６３が、従動スプロケット体４０の中心軸線方向Ａ４での両端部に位置する変速スプロケットである最小外径の変速スプロケット４７および最大外径の変速スプロケット４１と同じ中心軸線方向Ａ５での位置を占めることができるように設定され、ここでは、前記第１位置でのストッパ２２ｄの位置と、前記第２位置でのワッシャ６７の中心軸線方向Ａ５での位置とにより決められる。
【００５８】
一方、前記切換移動範囲のうち、回転方向での移動範囲である回転移動範囲は、最小外径の変速スプロケット４７および最大外径の変速スプロケット４１に対応して、ガイドプーリ６３がそれら変速スプロケット４７，４１から径方向で外方に所定距離をおいた位置を占めるように設定される。
【００５９】
ここで、ディレイラ軸６１は、ケース２０に対して、回転可能である一方で、中心軸線方向Ａ５での移動が実質的に阻止された状態で支持されているために、前記回転移動範囲は、案内孔６１ｅの形状と、ディレイラアーム６２に作用するテンションばね７３のばね力により生じて、ピン６５を介してディレイラ軸６１に作用するトルクＴａと、釣合ばね６６のばね力により生じてトルクＴａと釣り合うようにディレイラ軸６１に作用する釣合トルクＴｂとに依存して、前記第１位置および前記第２位置において、トルクＴａと釣合トルクＴｂとが釣り合うときの回転方向でのディレイラ軸６１の位置である釣合位置より決められる。
【００６０】
これらトルクＴａ，Ｔｂの向きおよび大きさには、テンションばね７３のばね定数、釣合ばね６６のばね定数、各ばね７３，６６のばね力の作用位置、そしてディレイラ軸６１、ディレイラアーム６２および案内孔６１ｅのそれぞれの形状などの要因が関与する。そこで、以下では、一例として、テンションばね７３および釣合ばね６６のばね力により前記回転移動範囲および前記移動経路を設定する場合を説明する。
【００６１】
図２，図３に実線で示されるように、ディレイラアーム６２、したがってガイドプーリ６３が前記第１位置を占めるとき、ディレイラ軸６１に作用する両トルクＴａ，Ｔｂ、すなわち一端部７３ａが第２アーム部分６２ｂに係止されるテンションばね７３のばね力により生じるトルクＴａと、釣合トルクＴｂとが釣り合った状態にある。ガイドプーリ６３が設定された前記第１位置を占めるようにするための前記釣合位置の調整は、前記第１位置での釣合ばね６６のばね力である初期荷重を調整することにより行われる。具体的には、図７に示されるように、キャップ２５には、１対のボルトＢ４がそれぞれ挿通される円弧状の長孔からなる１対の挿通孔２５ｂが形成されており、これら挿通孔２５ｂに沿ってキャップ２５の周方向での位置を調整することにより、釣合ばね６６の初期荷重が調整される。
【００６２】
また、図２，図３に二点鎖線で示されるように、ディレイラアーム６２、したがってガイドプーリ６３が前記第２位置を占めるときも、ディレイラ軸６１に作用するトルクＴａと釣合トルクＴｂとは釣り合った状態にある。そして、ガイドプーリ６３が設定された前記第２位置を占めるようにするために、釣合ばね６６のばね定数が設定される。具体的には、変速操作機構５０を通じてピン６５に作用する操作力により、図３に示されるように、ディレイラアーム６２が前記第１位置に対して時計方向に回転した前記第２位置を占めるときは、ディレイラアーム６２とテンショナ７０のホルダ７１とで挟まれる角度が大きくなることにより、テンションばね７３のばね力が大きくなって、ディレイラ軸６１に作用するトルクＴａも大きくなる。このようにディレイラアーム６２の回転に伴って増大したトルクＴａにより、ディレイラ軸６１は、前記第１位置での回転方向での位置から反時計方向に所定角度だけ回転するため、釣合ばね６６は、前記所定角度に比例して大きくなったばね力を発生する。そして、そのばね力に基づく増大した釣合トルクＴｂと増大したトルクＴａとが、ガイドプーリ６３が設定された前記第２位置を占めるような前記釣合位置で釣り合うように釣合ばね６６のばね定数が設定される。
【００６３】
それゆえ、前記第２位置での前記釣合位置において、前記第１位置からのガイドプーリ６３の回転角度は、ディレイラ軸６１が回転しないと仮定した場合の案内孔６１ｅの形状により決定される回転角度（例えば４０°）から前記所定角度（例えば１０°）だけ小さい角度となる。
【００６４】
そして、このようなテンションばね７３および釣合ばね６６のばね力の設定により、前記第１位置と前記第２位置を除く前記切換移動範囲内で、ガイドプーリ６３は、ディレイラ軸６１が前記釣合位置を占めるときに、各変速位置において、各変速スプロケット４２〜４６に対して中心軸線方向Ａ５で同じ位置を占め、径方向外方で所定距離をおいた位置を占めるように前記移動経路上を移動する。
【００６５】
それゆえ、変速操作部材５１が操作されて、低速側への掛け換えを行うために、ワイヤ５２に結合された操作素子５４が収容孔６１ｄ内で一端部６１ａに向かうように中心軸線方向Ａ５の一方（図２，５の左方）に移動すると、ディレイラアーム６２は、移動する作動素子５４を通じて作用する操作力により、案内孔６１ｅにより案内されるピン６５と一緒に、前記切換移動範囲内で、釣合ばね６６のばね力に抗して回転するディレイラ軸６１上で、戻しばね６４のばね力に抗して中心軸線方向Ａ５に並進すると同時に、ディレイラ軸６１を中心にして回転する。
【００６６】
そして、変速操作部材５１の操作量により決定される変速位置を占めるディレイラアーム６２と共に移動するガイドプーリ６３に案内されたチェーン４８が、変速位置に応じて、一群の変速スプロケット４１〜４７のなかから択一的に選択された前記作動スプロケットに巻き掛けられ、チェーン４８により駆動スプロケット３１と前記作動スプロケットとが駆動連結される。
【００６７】
次に、前述のように構成された実施例の作用および効果について説明する。
図２，図３に示されるように、前記第１位置にあるディレイラアーム６２を有するディレイラ６０により、一群の変速スプロケット４１〜４７のなかから前記作動スプロケットとして変速スプロケット４７が選択されている状態、すなわち変速位置として７速位置が選択されている状態において、運転者がペダル１２を漕ぐことにより正転方向Ａ０に回転するクランク軸１１は、一方向クラッチ３２およびスライド機構Ｓを介して駆動スプロケット３１を回転駆動する。それゆえ、一方向クラッチ３２およびスライド機構Ｓは、クランク軸１１から駆動スプロケット３１に至る動力伝達経路中に設けられている。
【００６８】
駆動スプロケット３１はチェーン４８を介して変速スプロケット４７、出力軸２４および駆動スプロケット１５を、両スプロケット３１，４７により決定される変速比で回転駆動する。駆動スプロケット１５は、チェーン１６を介して被動スプロケット１７（図１参照）および後輪ＷＲを回転駆動する。このようにして、運転者により回転駆動されるクランク軸１１の動力は、駆動スプロケット３１、チェーン４８および変速スプロケット４７を介して出力軸２４に伝達され、出力軸２４の動力が、前記駆動力伝達機構を介して後輪ＷＲに伝達されて、自転車Ｂが７速位置で走行する。
【００６９】
前記第１位置にある状態から、ディレイラ６０により変速位置を切り換えるために、前記作動スプロケットとして、より低速側の変速スプロケット４１〜４６、例えば変速スプロケット４１を選択するように変速操作部材５１が操作されると、ワイヤ５２により図２で中心軸線方向Ａ５で左方に移動する作動素子５４が、ピン６５を押圧して、案内孔６１ｅに案内されたピン６５を案内孔６１ｅの他方の縁部６１ｇに向けて移動させる。このとき、ピン６５と一体に移動するディレイラアーム６２およびガイドプーリ６３は、ディレイラ軸６１上を中心軸線方向Ａ５で図２において左方に並進すると共にディレイラ軸６１を中心に図３において時計方向に回転して、ディレイラアーム６２がワッシャ６７に当接した時点で、図２，図３に二点鎖線で示される変速位置である１速位置（この１速位置は、前記第２位置でもある。）を占める。このときのピン６１ｐの状態が図５に二点鎖線で示されている。
【００７０】
そして、ガイドプーリ６３と共に図２で左方に移動するチェーン４８が、変速スプロケット４７から変速スプロケット４１に掛け換えられて、チェーン４８を介して駆動スプロケット３１と駆動連結される。このとき、スライド機構Ｓにより回転中心線方向Ａ３に移動可能な駆動スプロケット３１は、チェーン４８の張力の回転中心線方向Ａ３の分力により、主軸１１ａ上で回転中心線方向Ａ３に移動して、図２に二点鎖線で示される位置を占める。また、テンションプーリ７２は、テンションばね７３によりチェーン４８に適度な大きさの張力を付与する位置を占める。
【００７１】
また、前記作動スプロケットが、変速スプロケット４１よりも、より高速側の変速スプロケット４２〜４７から選択されるように変速操作部材５１が操作されてワイヤ５２が緩められると、戻しばね６４がディレイラアーム６２を前記第１位置に向けて移動させて、ガイドプーリ６３が前記作動スプロケットとしてより高速側の変速スプロケット４２〜４７を選択し、チェーン４８が該作動スプロケットに掛け換えられる。このときも、ディレイラアーム６２の移動と同時に、チェーン４８が駆動スプロケット３１を、新たな変速位置に対応する位置まで回転中心線方向Ａ３に移動させる。そして、新たな変速位置での変速比で自転車Ｂが走行する。
【００７２】
同様にして、変速位置を切り換える際には、変速操作部材５１の操作に応じて、ディレイラアーム６２、ガイドプーリ６３およびテンションプーリ７２が所望の変速位置に向けて移動すると同時に、駆動スプロケット３１がチェーン４８の張力の回転中心線方向Ａ３の分力により主軸１１ａ上を回転中心線方向Ａ３に移動する。そして、ディレイラ６０により、一群のスプロケット４１〜４７のなかから所望に変速位置に対応する１つの前記作動スプロケットが選択されて、駆動スプロケット３１と該作動スプロケットとがチェーン４８を介して駆動連結される。
【００７３】
このように、変速位置を切り換えるためのディレイラアーム６２の移動に追随して、駆動スプロケット３１が、前記切換移動範囲においてディレイラアーム６２の並進する方向と同じ方向に移動するため、チェーン４８はクランク軸１１の回転中心線Ｌ３に直交する平面（この直交平面は、図２においては、車体中心線Ｌ１と平行になる。）に沿って、すなわち該直交平面と平行に、駆動スプロケット３１と被動スプロケット体４０の前記作動スプロケットとに掛け渡される。
【００７４】
それゆえ、クランク軸１１に駆動連結された駆動スプロケット体３０と、クランク軸１１に平行に配置された出力軸２４に駆動連結されると共に回転中心線方向Ａ４に配列されて駆動スプロケット３１よりも多い所定数の変速スプロケット４１〜４７から構成される被動スプロケット体ととに掛け渡されたチェーン４８が、変速切換機構Ｍ２により掛け換えられる変速装置Ｔにおいて、駆動スプロケット体３０の駆動スプロケット３１は、チェーン４８が回転中心線Ｌ３に直交する前記直交平面に沿って駆動スプロケット体３０の駆動スプロケット３１と被動スプロケット体４０の各変速スプロケット４１〜４７、すなわち前記作動スプロケットとに掛け渡されるように、クランク軸１１に回転中心線方向Ａ３に移動可能に支持されることにより、変速スプロケット４１〜４７のいずれにチェーン４８が巻き掛けられる場合にも、駆動スプロケット体３０は、チェーン４８が回転中心線Ｌ３に対する前記直交平面に沿って駆動スプロケット体３０と被動スプロケット体４０とに掛け渡されるように回転中心線方向Ａ３に移動するので、チェーン４８が前記直交平面に対して傾斜することが防止され、クランク軸１１と出力軸２４との軸間距離（この軸間距離は、回転中心線Ｌ３と回転中心線Ｌ４との間の距離に対応する。）とは無関係に、したがって該軸間距離が小さいときにも、チェーン４８が駆動スプロケット３１または変速スプロケット４１〜４７から外れることが防止される。さらにチェーン４８が走行している惰性走行時、自転車Ｂの走行中に運転者がペダル１２を漕ぐのを止めてクランク軸１１が停止されまたは逆転方向に回転されている状態での走行時においても、チェーン４８が駆動スプロケット３１または変速スプロケット４１〜４から外れることが防止される。
【００７５】
さらに、駆動スプロケット体３０は１つの駆動スプロケット３１から構成され、駆動スプロケット体３０は、クランク軸１１と駆動スプロケット体３０との間に設けられるスライド機構Ｓにより回転中心線方向Ａ３に移動可能にされると共にクランク軸１１に駆動連結されたことにより、駆動スプロケット体３０の回転中心線方向Ａ３での幅が最小化されるので、駆動スプロケット体３０の回転中心線方向Ａ３での移動範囲が最小化されて、変速装置Ｔが回転中心線方向Ａ３で小型化される。
【００７６】
前記動力伝達経路中に設けられる一方向クラッチ３２およびスライド機構Ｓにおいて、スライド機構Ｓは、一方向クラッチ３２と駆動スプロケット体３０との間に配置されることにより、スライド機構Ｓと駆動スプロケット体３０との間に中間部材、例えば一方向クラッチが介在する場合に比べて、駆動スプロケット体３０が回転中心線方向Ａ３に移動するときの慣性が小さくなるので、変速時の駆動スプロケット体３０の移動が迅速化されて、チェーン４８の外れ防止効果が一層向上する。
【００７７】
駆動スプロケット体３０と複数の変速スプロケット４１〜４７から構成される多段式被動スプロケット体４０とに掛け渡されたチェーン４８が、変速切換機構Ｍ２により複数の変速スプロケット４１〜４７の間で掛け換える変速装置Ｔにおいて、後輪ＷＲと常時連動して回転する出力軸２４に駆動連結された被動スプロケット体４０は、出力軸２４と常時一体に回転するように設けられ、クランク軸１１の正転方向Ａ０での回転を駆動スプロケット体３０へ伝達する一方向クラッチ３２が、クランク軸１１から駆動スプロケット体３０に至る前記動力伝達系路中に設けられることにより、自転車Ｂの惰性運転時にも、後輪ＷＲに常時連動して回転する出力軸２４と一体に回転する被動スプロケット体４０と、被動スプロケット体４０に巻き掛けられて走行状態にあるチェーン４８を介して駆動連結された駆動スプロケット体３０とは回転状態にあり、チェーン４８も走行状態にあるため、変速切換機構Ｍ２による変速ができるので、自転車Ｂが走行状態にあれば所望のときにいつでも変速ができて、自転車Ｂの走行性能が向上する。
【００７８】
駆動スプロケット体３０および一方向クラッチ３２は、クランク軸１１に同軸に、かつクランク軸１１の回転中心線方向Ａ３で重ならない位置に配置されたことにより、クランク軸１１に同軸に配置された駆動スプロケット体３０および一方向クラッチ３２は、その径方向の大きさがクランク軸１１および駆動スプロケット体３０に制約されることがないので、クラッチ容量などのクラッチ性能の確保が容易になって、一方向クラッチ３２の性能低下を招来することなく配置することができる。また、一方向クラッチ３２を設けるためにクランク軸１１の軸部１１ａの軸径を小さくする必要もないので、クランク軸１１の所要の剛性を確保することが容易になる。
【００７９】
被動スプロケット体４０を構成する複数の変速スプロケット４１〜４７の間で掛け換えられるチェーン４８が巻き掛けられたガイドプーリ６３を回転可能に支持するディレイラアーム６２を、回転可能および中心軸線方向Ａ５へ並進可能に支持するディレイラ軸６１は、その中心軸線Ｌ５がガイドプーリ６３の回転中心線Ｌ７および被動スプロケット体４０の回転中心線Ｌ４に平行になるようにケース２０に支持されることにより、ディレイラアーム６２は、被動スプロケット体４０およびガイドプーリ６３の回転中心線Ｌ７と平行な中心軸線Ｌ４を中心にして回転するので、ディレイラアーム６２を支持するディレイラ軸６１以外に、ガイドプーリ６３の回転中心線Ｌ７と被動スプロケット体４０の回転中心線Ｌ４と平行関係を維持するための特別な部材は不要である。この結果、ディレイラ６０の構造が簡単化されるうえ部品点数が削減され、ひいてはコストが削減される。
【００８０】
さらに、ディレイラ軸６１はケース２０に回転可能に支持され、ディレイラ６０には、ディレイラアーム６２からピン６５を介してディレイラ軸６１に作用するトルクＴａと釣り合うように、変速操作機構５０の変速操作に応じて案内孔６１ｅに案内されつつ移動するピン６５によるディレイラアーム６２の回転に伴うディレイラ軸６１の回転により生じるばね力に基づてディレイラ軸６１に作用する釣合トルクＴｂを発生させる釣合ばね６６が設けられることにより、複数の変速スプロケット４１〜４７の間でのチェーン４８の掛け換えの際に、ピン６５によりディレイラアーム６２がディレイラ軸６１に対して回転および並進すると同時に、ディレイラ軸６１は、ディレイラアーム６２からピン６５を介してディレイラ軸６１に作用するトルクＴａにより回転するものの、該回転に対応して発生する釣合ばね６６のばね力により生じる釣合トルクＴｂが該トルクＴａと釣り合うことで、ガイドプーリ６３が所定の掛け換え位置を占める。このとき、ディレイラ軸６１は、ケース２０に固定されることなく、釣合ばね６６により回転が規制されているだけであるので、通常、ディレイラアーム６２に作用する外力を越える過大な外力、例えば、降車した状態で自転車Ｂをバックさせている途中に変速操作を行った際にチェーン４８が噛み込まれてロック状態のまま被動スプロケット体４０と共に回転するときに発生する過大な張力により、ディレイラアーム６２に過大トルクが生じて、該過大トルクがピン６１ｅおよびディレイラ軸６１に作用するとき、ディレイラ軸６１は釣合ばね６６を変形させて回転するため、過大トルクが緩和されるので、ディレイラアーム６２、ピン６５およびディレイラ軸６１に作用する過大トルクが小さくなって、過大トルクによりそれら部材に変形が生じることが防止されて、ディレイラ６０、ひいては変速装置Ｔの耐久性が向上する。
【００８１】
チェーン１６が駆動連結された出力軸２４に駆動連結された前記作動スプロケットと駆動スプロケット３１とを駆動連結するためにチェーン４８が使用されるので、車体フレームＦやピボット軸７の位置などの変更に対応させるために、変速装置Ｔにおける出力軸２４の配置の変更が容易であり、しかもその配置の自由度も大きくなる。
【００８２】
以下、前述した実施例の一部の構成を変更した実施例について、変更した構成に関して説明する。
変速装置Ｔのケース２０は合成樹脂製であってもよい。さらに、変速装置Ｔはケース２０を備えていなくてもよく、その場合は、クランク軸１１、出力軸２４およびディレイラ６０は、車体フレームＦに取り付けられるかまたは車体フレームＦに一体成形されるブラケットなどの支持部材を介して車体フレームＦに支持される。
【００８３】
変速用無端伝動帯としてベルトが使用され、駆動回転体および被動回転体としてプーリが使用されてもよい。また、後輪ＷＲへの出力用無端伝動帯としての無端ベルトが使用され、出力用駆動回転体および出力用被動回転体としてプーリが使用されてもよい。
【００８４】
駆動スプロケット３０は、前記実施例では、１つの回転体要素である駆動スプロケット３１から構成されたが、回転中心線方向Ａ３に配列されると共に歯先円径が異なる複数の駆動スプロケットから構成されてもよい。
【００８５】
スライド機構Ｓに設けられる前記係合機構は、内筒３４の外周面および外筒３５の内周面に形成される多数条の突条およびそれら突条がそれぞれ嵌合する多数条の溝から構成されるスプラインであってもよい。
【００８６】
駆動スプロケット体が、クランク軸１１とは別体であり伝動機構を介してクランク軸１１により回転駆動される中間回転軸に同軸に配置される場合には、一方向クラッチ３２は、クランク軸１１から前記駆動スプロケット体に至る動力伝達経路中、例えば前記中間軸と駆動スプロケット体との間に設けられもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示し、本発明が適用された自転車の概略の左側面図である。
【図２】図１の自転車に装備された変速装置における図３のＩＩ−ＩＩ矢視での断面図である。
【図３】図１の自転車に装備された変速装置の第２ケース部分を外した状態での、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視での矢視図および断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ矢視での断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ矢視での断面図である。
【図６】図３のＶＩ−ＶＩ矢視でのディレイラおよびテンショナの断面図である。
【図７】図５のＶＩＩ矢視図である。
【図８】図２のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視での断面図である。
【符号の説明】
１…ヘッドパイプ、２…メインフレーム、３…ダウンチューブ、４…サドルフレーム、５…フロントフォーク、６…サドル、７…ピボット軸、８…スイングアーム、９…車軸、１０…サスペンション、１１…クランク軸、１２…ペダル、１３…ブッシュ、１４…軸受、１５…駆動スプロケット、１６…被動スプロケット、１７…チェーン、１８…カラー、
２０…ケース、２１，２２…ケース部分、２３…貫通孔、２４…出力軸、２５…キャップ、
３０…駆動スプロケット体、３１…駆動スプロケット、３２…一方向クラッチ、３３…軸受、３４…内筒、３５…外筒、３６…係合機構、３７…チェーンガイド、４０…被動スプロケット体、４１〜４７…変速スプロケット、４８…チェーン、
５０…変速操作機構、５１…変速操作部材、５２…ワイヤ、５３…アウタチューブ、５４…作動素子、５５…止めネジ、５６…ガイド管、５７…蛇腹、
６０…ディレイラ、６１…ディレイラ軸、６２…ディレイラアーム、６３…ガイドプーリ、６４…戻しばね、６５…ピン、６６…釣合ばね、６７，６８…ワッシャ、６９…止め輪、７０…テンショナ、７１…ホルダ、７２…テンションプーリ、７３…テンションばね、
Ｂ…自転車、Ｆ…車体フレーム、ＷＦ…前輪、ＷＲ…後輪、Ｔ…変速装置、Ｌ１…車体中心線、Ａ０…正転方向、Ａ３，Ａ４，Ａ５…方向、Ｌ２…中心軸線（揺動中心線）Ｌ３，Ｌ４，Ｌ６，Ｌ７…回転中心線、Ｌ５…中心軸線、Ｂ１〜Ｂ４…ボルト、Ｈ…仮想平面、Ｍ１…変速機構、Ｍ２…変速切換機構、Ｓ…スライド機構，Ｔａ…トルク、Ｔｂ…釣合トルク。
Claims (3)
- クランク軸により回転駆動される駆動回転体と、自転車の駆動輪と常時連動して回転する出力軸に駆動連結された複数の回転体要素から構成される多段式被動回転体と、前記駆動回転体と前記被動回転体とに掛け渡された無端伝動帯と、前記複数の回転体要素の間で前記無端伝動帯を掛け換える変速切換機構とを備える自転車用変速装置において、
前記被動回転体は、前記出力軸と常時一体に回転するように設けられ、前記クランク軸の正転方向での回転を前記駆動回転体へ伝達する一方向クラッチが、前記クランク軸から前記駆動回転体に至る動力伝達系路中に設けられることを特徴とする自転車用変速装置。 - 前記駆動回転体および前記一方向クラッチは、前記クランク軸に同軸に、かつ前記クランク軸の回転中心線方向で重ならない位置に配置されたことを特徴とする請求項１記載の自転車用変速装置。
- 前記動力伝達経路中には、前記駆動回転体と一体に回転すると共に前記無端伝動帯が前記クランク軸の回転中心線に直交する平面に平行に前記駆動回転体と前記被動回転体とに掛け渡されるように前記駆動回転体を前記クランク軸の回転中心線方向に移動可能にするスライド機構が設けられることを特徴とする請求項１または請求項２記載の自転車用変速装置。
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