JP2005324603A - Transmission for bicycle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、自転車のクランク軸部に設ける変速装置であって、傘歯車機構を使用したものに関する。 The present invention relates to a transmission provided on a crankshaft portion of a bicycle using a bevel gear mechanism.
一般に、走行する路面の勾配に応じてペダルの踏み込み負荷を調整する自転車用変速装置として、スポーツ用の自転車には、多数段のスプロケットにチェーンを掛け替える外装式のものが装備されるが、日常の街乗り用自転車には、変速操作を容易かつスムーズに行える遊星歯車機構を使用した内装式のものが装備される場合が多い。 In general, as a bicycle transmission that adjusts the pedal depression load according to the gradient of the road surface on which it travels, sports bicycles are equipped with exterior types that change chains on multiple stages of sprockets. In many cases, bicycles for street riding are equipped with an interior type using a planetary gear mechanism that can perform a shifting operation easily and smoothly.
この内装式変速装置として、下記特許文献1には、フレームに組み込まれるギヤケースとペダルの踏力により回転するクランク軸に対して回動自在に従動回転体を設け、その一側にスプロケットを固定し、クランク軸と一体に回転するキャリヤに複数段の遊星歯車を軸支し、遊星歯車の各段内側にそれぞれ回動可能な太陽歯車を噛合させると共に、遊星歯車のいずれかの段の外側に従動回転体に設けた内歯歯車を噛合させ、キャリヤと従動回転体の間に回転速度差を吸収するラチェット機構を設け、各段の太陽歯車の回転を許容・阻止する一方向クラッチの切替操作を行うことにより、クランク軸に対して増速される内歯歯車を切り替えて変速を行うものが記載されている。
As this interior transmission, the following
また、下記特許文献2には、フレームに固定されるギヤケースとペダルの踏力により回転するクランク軸に対して回動自在に、スプロケット及び大径の太陽歯車を一側及び他側に一体的に形成した従動回転体を設け、クランク軸と一体に回転するキャリヤに大小2段の遊星歯車を軸支し、遊星歯車の大径段内側にクランク軸に対して相対回転可能な小径の太陽歯車を噛合させ、遊星歯車の小径段内側に大径の太陽歯車を噛合させると共に、遊星歯車の各段外側にそれぞれ内歯歯車を噛合させ、小径の太陽歯車と従動回転体の間に回転速度差を吸収するラチェット機構を設け、各段の内歯歯車のギヤケースに対する回転を許容・阻止する一方向クラッチの切替操作を行うことにより、クランク軸に対して増速される太陽歯車を切り替えて変速を行うものが記載されている。
In
しかしながら、上記のような変速装置では、ラチェット機構や各段の太陽歯車又は内歯歯車に対応した一方向クラッチを構成する多数の部品が必要となり、構造が複雑になるという問題がある。 However, the transmission as described above has a problem that the structure is complicated because a large number of parts constituting a one-way clutch corresponding to the ratchet mechanism, the sun gear or the internal gear of each stage are required.
また、チェーンを掛けるスプロケットがギヤケースの側方に位置するので、変速装置のない自転車に後から取り付けることができないという問題もある。 Further, since the sprocket for hanging the chain is located on the side of the gear case, there is a problem that it cannot be attached later to a bicycle without a transmission.
そこで、この発明は、構造が簡単で、汎用的に様々な自転車に取り付けられる内装式の自転車用変速装置を提供することを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an internal bicycle transmission that has a simple structure and is universally attached to various bicycles.
上記課題を解決するため、この発明は、ペダルの踏力により回転するクランク軸に固定した低速回転体と、クランク軸に対し自由に回転可能な中速回転体及び高速回転体とを順次並べて配置し、フレームに対し回転しない固定部材を設け、低速回転体にクランク軸と軸線が直交する傘歯車を軸着し、この傘歯車を高速回転体と固定部材とに形成した環状傘歯に噛合させ、また、中速回転体にクランク軸と軸線が直交する傘歯車を軸着し、この傘歯車を高速回転体と低速回転体とに形成した環状傘歯に噛合させ、低速回転体、中速回転体及び高速回転体の外周部にラチェット爪をそれぞれ設け、これらのラチェット爪が係合するラチェット歯をスプロケットと一体化された従動環体の内側に形成し、外部から操作可能な切替部材を設け、この切替部材の進退に伴い、高速回転体及び中速回転体のラチェット爪とラチェット歯との係脱を切り替えて変速するようにしたのである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention sequentially arranges a low-speed rotating body fixed to a crankshaft that is rotated by a pedaling force, a medium-speed rotating body that can freely rotate with respect to the crankshaft, and a high-speed rotating body. A fixing member that does not rotate with respect to the frame, a bevel gear whose axis is orthogonal to the crankshaft is axially attached to the low-speed rotating body, and the bevel gear is engaged with an annular bevel tooth formed on the high-speed rotating body and the fixing member. Also, a bevel gear whose axis is perpendicular to the crankshaft is axially attached to the medium-speed rotating body, and this bevel gear is meshed with an annular bevel formed on a high-speed rotating body and a low-speed rotating body. The ratchet pawl is provided on the outer periphery of the body and the high-speed rotating body, the ratchet teeth that engage with the ratchet pawl are formed inside the driven annulus integrated with the sprocket, and a switching member that can be operated from the outside is provided. , This cut The advance and retreat motions of the member, than it was to shift by switching engaging and disengaging the ratchet pawl and the ratchet teeth of the high speed rotation body and the medium-speed rotating body.
この発明に係る自転車用変速機では、低速回転体、中速回転体及び高速回転体は常時回転しており、切替部材の進退に伴い高速回転体及び中速回転体のラチェット爪を従動環体のラチェット歯に係脱させて変速するため、多段の遊星歯車、太陽歯車及び内歯歯車を設けてこれらの伝達経路を切り替える必要がなく、構造が簡素化されて製造コストが低減され、使用時における信頼性も向上し、コンパクトで様々な自転車に対応できる。 In the bicycle transmission according to the present invention, the low-speed rotator, the medium-speed rotator, and the high-speed rotator are always rotating, and the ratchet pawls of the high-speed rotator and the medium-speed rotator are driven by the switching member. Because the gears are engaged with and disengaged from the ratchet teeth, there is no need to provide multi-stage planetary gears, sun gears and internal gears to switch their transmission paths, simplifying the structure and reducing manufacturing costs, Reliability is improved, and it is compact and compatible with various bicycles.
以下、この発明の実施形態に係る自転車用変速装置を図1乃至図6に基づいて説明する。 A bicycle transmission according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
この変速装置は、図1乃至図4に示すように、自転車に取り付けた状態において、ペダルの踏力により回転するクランク軸51の周りに、円盤状の低速回転体1、中速回転体2及び高速回転体3をクランクアーム52側からフレーム53側へ順次並べて配置するように構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 4, the transmission includes a disk-shaped low-speed rotating
低速回転体1の内周側のボス部はフレーム53側へ延び、高速回転体3は、中間部及び内周部が階段状に低速回転体1側へ入り込んでいる。そして、低速回転体1は、クランク軸51にクランクアーム52のボス部を介して固定され、中速回転体2及び高速回転体3は、クランク軸51に対して自由に回転可能とされている。
The boss portion on the inner peripheral side of the low-speed rotating
低速回転体1、中速回転体2及び高速回転体3の外周側には、チェーンを掛けるスプロケット4の内径側にスプロケット4と一体化された従動環体5が設けられ、この従動環体5は、低速回転体1及び高速回転体3に対して周縁部のフランジで挟み込まれたベアリングを介し自由に回転可能に保持されている。また、フレーム53側には回転しない固定部材6が設けられている。
On the outer peripheral side of the low-speed rotating
低速回転体1の内周側のボス部には、クランク軸51と軸線が直交する傘歯車11が対向して2個軸着され、この傘歯車11は、高速回転体3の内周部と固定部材6の端壁部とにそれぞれ形成された環状傘歯12,13に噛合している。
Two
中速回転体2の内周部にも、クランク軸51と軸線が直交する傘歯車14が対向して2個軸着され、この傘歯車14は、高速回転体3の中間部と低速回転体1の中間部とにそれぞれ形成された環状傘歯15,16に噛合している。
Two
低速回転体1、中速回転体2及び高速回転体3の外周部には、各4個のラチェット爪21,22,23が設けられ、これらのラチェット爪21,22,23の先端部が従動環体5の内径側に形成されたラチェット歯24に係合するようになっている。
Four
高速回転体3の中速回転体2側には、ラチェット爪23,22に対して進退する切替部材25が設けられ、その脚部は高速回転体3の貫通穴を介して内周側へ突出している。切替部材25はスプリングによりラチェット爪23から離反する方向に付勢され、切替部材25の先端に設けられた環状部26は、ラチェット爪23に向かって傾斜している。
A switching
固定部材6の外周にはリードの大きい切替ねじ27が刻設され、この切替ねじ27に螺合する切替リング28は、ハンドル又はペダル付近に取り付けた操作レバーからのワイヤ操作により固定部材6の外周に沿って回転し、クランク軸51の軸方向に移動して、切替部材25を進退させる。
A
このような変速装置では、クランク軸51を回転させると、低速回転体1は、クランク軸51と同一の速度で回転し、高速回転体3は、傘歯車11の作用により、クランク軸51の2倍の速度に増速されて回転し、中速回転体2は、傘歯車14の作用により、クランク軸51の1.5倍の速度に増速されて回転する。
In such a transmission, when the
そして、図1に示すように、切替部材25が最も後退した位置にあるときには、切替部材25は高速回転体3のラチェット爪23から離れているので、突出方向に付勢されたラチェット爪23とラチェット歯24との係合状態が維持され、高速回転体3の回転がラチェット爪23を介してスプロケット4へ伝達される。
As shown in FIG. 1, when the switching
このとき、ラチェット爪22,21のラチェット歯24に対する滑動作用により、中速回転体2及び低速回転体1と従動環体5との相対回転が許容されるので、中速回転体2及び低速回転体1は、動力の伝達とは関係なく、それぞれ高速回転体3より低速の固有の速度で回転している。
At this time, relative rotation of the medium-speed rotating
一方、変速操作に伴い、図5に示すように、切替リング28を1段階回転させて、切替部材25を中間位置まで前進させると、切替部材25が高速回転体3のラチェット爪23を押圧して揺動させ、ラチェット爪23とラチェット歯24との係合が解除されるので、高速回転体3からの回転伝達は遮断され、中速回転体2の回転がラチェット爪22を介してスプロケット4へ伝達される。
On the other hand, as shown in FIG. 5, when the
さらに、図6に示すように、切替リング28を2段階回転させて、切替部材25を最も前進した位置まで押し込むと、切替部材25の環状部26が中速回転体2のラチェット爪22を押圧して揺動させ、ラチェット爪22とラチェット歯24との係合も解除されるので、中速回転体2からの回転伝達も遮断され、クランク軸51の回転が低速回転体1のラチェット爪21を介して増速されることなくスプロケット4へ伝達される。
Further, as shown in FIG. 6, when the
なお、切替部材25は、高速回転体3と同一の速度で回転しているので、中速回転体2との間に回転速度の差が生じるが、切替部材25の先端に環状部26を設けているので、いずれの位相においても、中速回転体2のラチェット爪22を押圧することができる。
Since the
また、この状態から逆の変速操作を行うと、スプリングの付勢力により切替リング28が逆回転し、切替部材25がラチェット爪22,23から離反するように後退して、ラチェット爪22,23とラチェット歯24とが再度係合するので、クランク軸51の回転が増速される状態となる。
When the reverse speed change operation is performed from this state, the
1 低速回転体
2 中速回転体
3 高速回転体
4 スプロケット
5 従動環体
6 固定部材
11 傘歯車
12,13 環状傘歯
14 傘歯車
15,16 環状傘歯
21,22,23 ラチェット爪
24 ラチェット歯
25 切替部材
26 環状部
27 切替ねじ
28 切替リング
51 クランク軸
52 クランクアーム
53 フレーム
DESCRIPTION OF
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JP2004142696A JP2005324603A (en) | 2004-05-12 | 2004-05-12 | Transmission for bicycle |
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JP2004142696A Pending JP2005324603A (en) | 2004-05-12 | 2004-05-12 | Transmission for bicycle |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014003395A1 (en) * | 2012-06-25 | 2014-01-03 | 주식회사 드림앤첼린지 | Transmission for bicycle |
GB2513959A (en) * | 2013-04-04 | 2014-11-12 | Jeremy M Garnet | Universal low-friction bicycle hub transmission |
WO2020257907A1 (en) * | 2019-06-26 | 2020-12-30 | Garnet Jeremy | Multi-speed bevel-planetary hub transmission |
-
2004
- 2004-05-12 JP JP2004142696A patent/JP2005324603A/en active Pending
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US9139254B2 (en) | 2013-04-04 | 2015-09-22 | Jeremy M. Garnet | Universal low-friction bicycle hub transmission |
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