JP2014169073A - 信頼性が向上した自転車変速ギア装置、特に、フロント変速ギア装置 - Google Patents

Abstract

【課題】精度および応答時間の双方に関して優れた制御性能を長期にわたって発揮・維持することのできる自転車変速ギア装置（特にフロント変速ギア装置）を提供する。
【解決手段】自転車変速ギア装置１０は、ベース体１２および可動体１４を具備した４バー・リンク機構型の運動機構１１を備える。可動体は、チェーンガイド２１を保持している。チェーンガイドの変位を決める作動手段２８は、モータ式であり、モータケーシング３０およびモータケーシングから直接突出する出力シャフト２９を含む。本発明の自転車変速ギア装置は、作動手段が、モータケーシングに対する出力シャフトの軸方向並進をコマンドし、さらに、前記作動手段が、少なくとも１つの傾動インターフェース２６，３６を介して、運動機構の異なる構成品１２，１３，１４，１５間に取り付けられていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、信頼性が向上した自転車変速ギア装置（bicycle derailleur gear）、特に、フロント変速ギア装置に関する。

当該技術分野の業界用語として、自転車変速ギア装置とは、自転車用のフロントギアシフト装置（フロント変速装置）のことを意味する。したがって、本明細書における「自転車変速ギア装置」という用語は、自転車用のフロントギアシフト装置を指す。

自転車変速ギア装置とは、伝動チェーンが係合したチェーンガイドを移動させることにより、その伝動チェーンを異なる歯車又は異なるクラウン間で変位させる機械装置である。より具体的に述べると、自転車変速ギア装置は、ペダルクランクと連結した異なるクラウン間で伝動チェーンを移動させる。

通常、自転車変速ギア装置は、４バー・リンク機構型の運動機構を備えている。前記のような４バー・リンク機構型の運動機構は、ベース体および当該ベース体と向かい合って位置する可動体を具備する。前記ベース体と前記可動体とは、一対のコネクテイングロッドを介して互いに接続されており、前記一対のコネクテイングロッドは、４つのピン要素で、４つのヒンジ接続軸心に沿って上記ベース体および可動体にヒンジ接続される。ベース体は自転車のフレームに固定され、可動体はチェーンガイドに固定される。前記のような４バー・リンク機構が変形することにより、自転車のフレームに対するチェーンガイドの軸方向（クラウンを基準とした軸方向）変位が決まり、これにより、ギアシフト（ギアチェンジ）が行われる。

比較的最近になって、モータ作動型の自転車変速ギア装置の使用がますます普及してきた。モータ作動型の自転車変速ギア装置とは、モータ部材を適宜制御（典型的に、電気制御）することにより、４バー・リンク機構の様々な部品を相対的に運動させて当該４バー・リンク機構の変形を引き起こし、これによってチェーンガイドを移動させる、従来の手動型の代わりとなる変速ギア装置である。

モータ作動型の変速ギア装置を開発するにあたって、作動の質、すなわち、長期にわたってギアシフトを素早く、正確に、かつ、高い信頼性で行うことのできる能力を、少なくとも従来の手動型の変速ギア装置と同程度またはそれ以上に向上させることが重要視される。

ハイレベルな自転車競技に使用される変速ギア装置であるほど、前記要件の重要性が増すことは明白である。

既知の自転車用のフロント変速ギア装置には、一般的に、モータ部材のシャフトと噛合する歯付きセクタが設けられている。前記歯付きセクタが設けられたレバーは、ベース体および第１のコネクテイングロッドが共有するピン要素に拘束される。これにより、そのピン要素を中心とした第１のコネクテイングロッドの回転を、ねじが切られたモータシャフトから伝達される回転によって制御することができる。

出願人は、前記のような噛合カップリング構造では、路面での通常走行時、特に、オフロード走行時に、どうしても残りカスや泥や土が蓄積してしまうので、動作不良や精度制御低下が生じることに気付いた。

極端な場合には、噛合カップリング構造がロックしてしまう。いずれにせよ、噛合部分に蓄積した泥や土は、モータ部材によって加えられる動作の抵抗となり、運転者の指令に対する応答遅延や応答精度低下を引き起こす。前記のような状態に陥ると、モータ作動型の変速ギア装置の性能に対する運転者の印象が、手動型の変速ギア装置の性能と比べて悪化する恐れがある。

以上を踏まえて、本発明の根底をなす課題は、前述した欠点を解消すること、具体的には、精度および応答時間の双方に関して優れた制御性能を長期にわたって発揮・維持することのできる自転車変速ギア装置、特に、フロント変速ギア装置を提供することにより、そのような欠点を解消することである。

より具体的に説明すると、本発明の根底をなす課題は、モータ部材と４バー・リンク機構型の運動機構（four-bar linkage-kinematic mechanism）との間の動作伝達インターフェース(motion transfer interface)に泥や土や残りカスが蓄積することで、時間が経つにつれて作動制御性能が悪化するというようなことが全くない、自転車変速ギア装置を製造することである。

本発明は、請求項１に記載の自転車変速ギア装置に関する。前記自転車変速ギア装置の好適な構成は、従属請求項２〜１１に記載されている。

詳細には、本発明は、４バー・リンク機構型の運動機構を備える自転車変速ギア装置に関する。前記運動機構は、ベース体および可動体を具備しており、前記ベース体と前記可動体とは、一対のコネクテイングロッドを介して互いに接続されており、前記の一対のコネクテイングロッドは、４つのピン要素で、前記ベース体および前記可動体にヒンジ接続されている。前記可動体は、チェーンガイドを保持している。前記４バー・リンク機構型の運動機構には、前記４バー・リンク機構型の運動機構を変形させて、前記ベース体に対する前記可動体の変位を決める結果、前記チェーンガイドの変位を決める、変速ギア装置の作動手段が設けられている。前記変速ギア装置の作動手段は、モータ式であり、モータケーシングおよび当該モータケーシングから直接突出する出力シャフトを含む。前記のような自転車変速ギア装置は、前記作動手段が、前記モータケーシングに対する前記出力シャフトの軸方向並進（translation in the axial direction）をコマンドし、さらに、前記作動手段が、前記４つのピン要素と実質的に平行な第５のピン要素を中心として傾動（角度可変）するための少なくとも１つの傾動インターフェース（tilting interface）を介して、前記４バー・リンク機構型の運動機構の異なる構成品間に取り付けられていることを特徴とする。

出願人は、前記のような変速ギア装置とすることにより、モータの出力シャフトに泥や土が付いても、その泥や土により、出力シャフトの運動は勿論のこと、４バー・リンク機構型の運動機構への動作伝達が妨げられるようなことが全くないので、使用時の高い精度および高い信頼性の両方を長期にわたって提供できることに気付いた。事実、前記傾動インターフェースを加えることにより、シャフトの軸方向の並進運動を、前記４バー・リンク機構型の運動機構の構成品間の相対回転（mutual rotation）に変換することができる。前記のようにして、シャフトの軸方向並進による押圧／牽引により、４バー・リンク機構型の運動機構への動作伝達が行われる。

一方、噛合する部品同士は、相対運動を起こさない（互いの位置が移動しない）。これにより、噛合する部品同士が相対運動を起こす構成で典型的に発生する、泥や土によって摩擦が（大幅に）増大し、操作の精度が損なわれるといった状況（極端には、噛合する部分同士がロックしてしまうといった状況）を回避することができる。

上記実施形態の自転車変速ギア装置は、所望に複数組み合わせることのできる後述の付加的構成により、さらに改良可能である。

本発明の好ましい一実施形態において、前記作動手段は、前記ベース体と前記一対のコネクテイングロッドのうちの１つのコネクテイングロッドとの間に配置されており、前記出力シャフトの前記軸方向並進が、前記ベース体とその１つのコネクテイングロッドとの間の、これらベース体とその１つのコネクテイングロッドとの間に設けられたピン要素を中心とした相対回転を決める。

このようにして、構造的な観点からみて極めて簡素な構成（solution）により、具体的には、前記４バー・リンク機構のうちの最も近傍に位置した２つの構成品に働きかける構成により、前記出力シャフトの並進と前記４バー・リンク機構の変形とを高い信頼性で相関させることが可能となる。

前記作動手段は、前記出力シャフトの並進運動を直接作り出すことができるモータ要素を含むものであってもよい。しかしながら、好ましくは、前記作動手段は、ロータリー型のモータ要素を含む。

一変形例において、前記ロータリー型のモータ要素には、一次（モータ）出力シャフトが設けられており、前記一次（モータ）出力シャフトは、前記出力シャフトの前記軸方向並進を決めるように前記一次モータシャフトと前記出力シャフトとの間に運動学的（kinematically）に設けられたトランスミッションに接続し、前記ロータリー型のモータ要素、前記一次モータシャフトおよび前記トランスミッションが、前記モータケーシング内に収容されている。

前記のように、ケーシング内に、前記モータ要素、前記一次モータシャフト、および（前記モータ要素の回転動作を前記出力シャフトの直線動作に変換する）前記トランスミッションが収容されていることにより、一般的に互いに噛合するように構成されるこれらの部品を、泥や土の付着から確実に保護することができる。

ロータリー型のモータ要素を使用する他の変形例では、前記一次モータシャフトが、ねじが切られたものとされて前記出力シャフトにカップリングしており、前記一次モータシャフトおよび当該一次モータシャフトおよび前記出力シャフトとの噛合インターフェースが、前記モータケーシング内に完全に収容されており、これにより、これらの部品を確実に保護している。前記変形例における詳細な一構成では、前記出力シャフトが、前記一次モータシャフトのねじの対となる雌ねじが切られた中空ブッシュのように形成される。

ロータリー型のモータ要素を使用するさらなる他の変形例では、前記出力シャフトが、ねじが切られたものとされてナットねじと伝動カップリング（geared coupling）しており、前記ロータリー型のモータ要素および前記ナットねじが、前記モータケーシング内に完全に収容されており、これにより、前記出力シャフトと前記ナットねじとの噛合インターフェースに泥や土や残りカスが侵入するのを防ぐことができる。

これらの構成は、いずれも、泥や土や残りカスの蓄積からの確実かつ有効な保護対策であるだけでなく、簡素な構成、信頼性および低コストの面からみて好適な、ロータリー型のモータ要素（例えば、回転電気式のモータ要素）を使用することを可能にする。

好ましくは、前記出力シャフトは、前記モータケーシングに対して回転不能（immobile in rotation) である。この場合、前記出力シャフトのフリーエンドを、前記コネクテイングロッドに直接接続させることができる。例えば、前記出力シャフトのフリーエンドを、前記コネクテイングロッドに、当該コネクテイングロッドが前記４バー・リンク機構の前記ピン要素と実質的に平行な第６のピン要素を中心として回転できるように接続することができる。

有利なことに、前記のような実施形態では、前記出力シャフトによる押圧／牽引を、前記コネクテイングロッドに確実に伝達することができるので、前記４バー・リンク機構型の運動機構を元々の形状に配置し直すための例えば戻しばねのような特殊な手段を設ける必要がなくなる。

本発明の特に有利な一実施形態において、前記傾動インターフェースは、前記第５のピン要素で前記ベース体に傾動可能に拘束された、前記モータケーシングの支持シェルを含む。

前記目的のために、好ましくは、前記第５のピン要素は、前記支持シェルのうちの互いに反対側に位置する２つの座部に自由に回転可能に係合する、２つのハーフピン（half-pin）で構成される。

前記のような実施形態は、前記出力シャフトを前記コネクテイングロッドに対して直接働きかけさせられると共に、当該コネクテイングロッドに対する前記出力シャフトの傾きを、動作を伝達するうえで最適な傾きに維持することができるので、極めて高い融通性と信頼性の両方を有する。

一変形例において、前記少なくとも１つの傾動インターフェースは、前記出力シャフトのフリーエンドと前記コネクテイングロッドとの間に設けられている。

前記変形例における特に好ましい一構成では、前記少なくとも１つの傾動インターフェースが、前記第５のピン要素で前記出力シャフトの前記フリーエンドにヒンジ接続されてかつ、第６のピン要素で前記コネクテイングロッドにヒンジ接続された介在関節要素（intermediate articulation element）を含む。

前記のような実施形態は、前記モータケーシングの前記支持シェルと、自転車のフレームに拘束可能な前記ベース体とを一体品とすることができるので、極めて堅牢である。前記構成により、前記ケーシング内に収容されたモータ部材に過剰な応力が加わるのを防ぐことができる。

また、介在関節要素を設けることにより、４バー・リンク機構型の運動機構に一般的に存在するクリアランス復元ばね（clearance recovery spring）に加えて、追加のさらなるクリアランス復元ばねを収容することが可能になる。

好ましくは、前記さらなるクリアランス復元ばねが、前記出力シャフトと前記介在関節要素との間に設けられている。

前記のようなクリアランス復元ばねは、他方のクリアランス復元ばねと拮抗して動作するように装着・プリロード設定される。これにより、システムの柔軟性および復元能力が向上する。

さらに好ましくは、前記第６のピン要素は、前記コネクテイングロッドに接続固定（fixedly connected）された、そのコネクテイングロッドの作動アームに形成されている。

これにより、前記変速ギア装置の作動手段の前記出力シャフトの動作を、前記コネクテイングロッドへとダイレクトに且つ高い信頼性で伝達することができる。

本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面を参照しながら行う、好ましい実施形態についての以下の詳細な説明から明らかになる。また、同じ態様のなかでも、異なる構成同士を、そのような組合せによって生じる利点を得たい場合に、上記の説明にならって所望に組み合わせることも可能である。

本発明にかかる自転車変速ギア装置が、自転車のフレームに接続されると共に歯車に対して位置決めされている様子を示す図である。 本発明の第１の実施形態の自転車変速ギア装置の取付形態を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態の自転車変速ギア装置の分解図である。 本発明の第１の実施形態の自転車変速ギア装置の、図２ａの線Ａ−Ａに沿った断面図である。 本発明の第２の実施形態の自転車変速ギア装置の取付形態を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態の自転車変速ギア装置の分解図である。 本発明の第２の実施形態の自転車変速ギア装置の、図３ａの線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。 本発明の第３の実施形態の自転車変速ギア装置の分解斜視図である。

以下の説明では、同じ機能を有する構成要素には、同じ符号を付している。

図面では、自転車変速ギア装置の全体を、符号１０で示す。

自転車変速ギア装置１０は、自転車１００のペダルクランク３７に連結した複数の歯車３３間で閉ループ状の伝動チェーン（図示せず）を移動させる、自転車用のフロントギアシフト装置である。

自転車変速ギア装置１０は、４バー・リンク機構型の運動機構１１を備える。前記運動機構１１は、ベース体１２および可動体１４を具備しており、前記ベース体１２と前記可動体１４とは、一対のコネクテイングロッド１３，１５を介して互いに接続されている。これらのうち、第１のコネクテイングロッド１３は、第１のピン要素１６によって第１のヒンジ接続軸心でベース体１２にヒンジ接続されると共に、第２のピン要素１７によって第２のヒンジ接続軸心で可動体１４にヒンジ接続される。他方の第２のコネクテイングロッド１５は、第３のピン要素１８によって第３のヒンジ接続軸心でベース体１２にヒンジ接続されると共に、第４のピン要素１９によって第４のヒンジ接続軸心で可動体１４にヒンジ接続される。

好ましくは、第２のコネクテイングロッド１５は、自転車１００のフレーム２０側に面するコネクテイングロッドであり、内側のコネクテイングロッドとも称される。この場合、第１のコネクテイングロッド１３は、内側のコネクテイングロッド１５の反対側に位置する外側のコネクテイングロッドとなる。

ベース体１２は、自転車１００のフレーム２０に固定されるように意図されている。可動体１４は、４バー・リンク機構１１においてベース体１２の反対側に位置し、チェーンガイド２１を保持する。図示の実施形態において、可動体１４は、チェーンガイド２１との一体品とされる。

図示しない他の実施形態において、可動体１４およびチェーンガイド２１は、それぞれ別体の構成品であり、互いに接続固定されて拘束し合うものとされる。

チェーンガイド２１は、底が開いた凹形ボディ２１ａで構成される。前記凹形ボディ２１ａには、チェーンガイド２１の第１の端部２１ｃに向かって互いに平行に延びて、その第１の端部２１ｃで互いに結合する２つのアーム２１ｂが設けられている。

前記のようにして、歯車３３に係合した状態の伝動チェーンは、干渉なく通過することができ、さらに、ギアシフト時には、伝動チェーンを支持すると同時にこれを持ち上げて、別の歯車３３に係合させることができる。

好ましくは、ベース体１２は、直接的に、またはストラップ２７（図１）を介して、ねじカップリング（screwed coupling）で自転車１００のフレーム２０に連結される。前記目的のために、ベース体１２は、フレーム２０に当接する形状部２３を有し、ねじ（threaded screw）２２が形状部２３から突出しており、適切なナット２４で前記ねじ２２をフレーム２０に留めることができる。

好ましくは、４バー・リンク機構型の運動機構１１に、第１のクリアランス復元ばね３４が設けられている。

好ましくは、第１のクリアランス復元ばね３４は、可動体１４と一対のコネクテイングロッド１３，１５のうちの１つのコネクテイングロッド１３，１５との間に設けられている。

第１のクリアランス復元ばね３４は、第１の端部がその１つのコネクテイングロッド１３，１５に留められており、他方の端部が可動体１４に留められている。

第１のクリアランス復元ばね３４は、その１つのコネクテイングロッド１３，１５と可動体１４との間のクリアランス、概して言えば、４バー・リンク機構型の運動機構１１のクリアランスを復元するように、それら１つのコネクテイングロッド１３，１５と可動体１４との間に力を印加する。

図示の実施形態では、第１のクリアランス復元ばね３４が、可動体１４と一対のコネクテイングロッド１３，１５のうちの第２のコネクテイングロッド１５（すなわち、内側のコネクテイングロッド）との間に設けられている。

さらに、４バー・リンク機構型の運動機構１１には、前記４バー・リンク機構型の運動機構１１を変形させて、可動体１４とベース体１２との相対的な変位を決める結果、自転車１００のフレーム２０に対するチェーンガイド２１の変位を決める、変速ギア装置の作動手段２８が設けられている。

前記作動手段２８は、モータ式であり、モータケーシング３０および前記モータケーシング３０から直接突出する出力シャフト２９を含む。

本発明では、作動手段２８が、モータケーシング３０に対する出力シャフト２９の軸方向並進をコマンドし、さらに、４バー・リンク機構型の運動機構１１の４つのピン要素１６，１７，１８，１９と実質的に平行な第５のピン要素２５を中心として傾動するための少なくとも１つの傾動インターフェース２６，３６を介して、前記４バー・リンク機構型の運動機構１１の異なる構成品１２，１３，１４，１５間に取り付けられる。

このようにして、出力シャフト２９の軸方向並進により、４バー・リンク機構型の運動機構１１の構成品１２，１３，１４，１５間の相対回転を決めることができる。

好ましくは、変速ギア装置の作動手段２８は、ベース体１２と一対のコネクテイングロッド１３，１５のうちの１つのコネクテイングロッド１３，１５とを接続するピン要素１６，１８を中心としてこれら２つの構成品間で相対回転が生じるように、ベース体１２とその１つのコネクテイングロッド１３，１５との間に配置されている。

図示の実施形態では、作動手段２８が、ベース体１２と第１のコネクテイングロッド１３（すなわち、外側のコネクテイングロッド１３）との間に配置されている。しかしながら、これとまったく等価的な様式で、作動手段２８を、ベース体１２と内側のコネクテイングロッド１５との間に配置することも可能である。

また、作動手段２８は、出力シャフト２９の軸方向並進をコマンドするために、前記出力シャフト２９の並進変位を直接作り出すことができるモータ要素（図示せず）を含む。あるいは、作動手段２８は、ロータリー型のモータ要素を含む。

後者の場合、作動手段２８の構成として、様々な構成が考えられる。

作動手段２８の第１の実施例（図示せず）では、ロータリー型のモータ要素の一次出力シャフトが、そのモータ要素によって回転されると、出力シャフト２９の前記軸方向並進を決めるように、前記一次モータシャフトと出力シャフト２９との間に運動学的（kinematically）に設けられたトランスミッションが始動する。前記ロータリー型のモータ要素、前記一次モータシャフトおよび前記トランスミッションは、モータケーシング３０内に完全に収容されている。これにより、泥や土や残りカスの侵入を防ぐことができる。

前記トランスミッションの構成についても、様々なものが考えられる。好ましい一変形例（詳細な構造は図示せず）において、前記トランスミッションは、二次モータシャフト、一次モータシャフトと二次モータシャフトとの間に設けられた回転減速用のギア列、および二次モータシャフトに一体回転可能に取り付けられており且つ出力シャフト２９に形成されたラックに係合するピニオンを具備している。

作動手段２８の他の実施例（図示せず）では、前記一次モータシャフトが、ねじが切られたものとされて出力シャフト２９にカップリングしている。前記実施例における詳細な一構成では、出力シャフト２９が、前記一次モータシャフトのねじの対となる雌ねじが切られた中空ブッシュのように形成されている。このようにして、前記一次モータシャフトと出力シャフト２９との間の相対回転が、これら２種類のシャフト間の相対的なスライドを決め、前記相対的なスライドにより、モータケーシング３０に対する出力シャフト２９の純粋な並進が決まる。

上記の詳細な一構成では、さらに、前記一次モータシャフトおよび当該一次モータシャフトと出力シャフト２９との噛合インターフェース（meshing interface）が、モータケーシング３０内に完全に収容されている。これにより、噛合部分に泥や土が蓄積するのを防ぐことができる。

作動手段２８のさらなる他の実施例（図示せず）では、出力シャフト２９が、ねじが切られたものとされてナットねじと噛合カップリング（meshed coupling）しており、前記ロータリー型のモータ要素および前記ナットねじが、モータケーシング３０内に完全に収容されている。これにより、出力シャフト２９と前記ナットねじとの噛合インターフェースに泥や土や残りカスが侵入するのを防ぐことができる。このようにして、さらに出力シャフト２９と前記ナットねじとの間の相対回転により、出力シャフト２９の、モータケーシング３０外へのスライドが決まる。

図２ａ、図２ｂ及び図２ｃに示す第１の実施形態では、出力シャフト２９のフリーエンドがループ状の形状をしており、さらに、前記コネクテイングロッド１３，１５に、前記コネクテイングロッド１３，１５と出力シャフト２９との間でピン要素１６，１７，１８，１９と平行な第６のピン要素３１を中心とした相対回転が可能となるように直接接続している。これにより、出力シャフト２９は、モータケーシング３０に対して回転運動せずに済む。

第６のピン要素３１は、コネクテイングロッド１３，１５の作動アーム３２に形成されている。前記作動アーム３２は、そのコネクテイングロッド１３，１５に固定的に接続され且つそのコネクテイングロッド１３，１５から４バー・リンク機構型の運動機構１１の内部に向かって突出する一部分のような形状をしている。

前記実施形態において、前記傾動インターフェースは、モータ３０の支持シェル２６の形態に形成されて、ベース体１２にヒンジ接続される。前記目的のために、第５のピン要素２５は、支持シェル２６のうちの互いに反対側に位置する２つの座部２５ｂに自由に回転可能に係合する、２つのハーフピン２５ａで構成される。

図３ａ、図３ｂ及び図３ｃに示す第２の実施形態、ならびに図４に示す第３の実施形態では、出力シャフト２９のフリーエンドと前記出力シャフト２９が働きかけるコネクテイングロッド１３，１５との間に設けられる前記傾動インターフェースとして、異なる構成のものを採用している。

これらの実施形態では、前記傾動インターフェースが、介在関節要素３６の形態に形成されている。

前記介在関節要素３６は、一方の側が、出力シャフト２９のフリーエンドにヒンジ接続されている。これにより、出力シャフト２９による押圧／牽引（push/pull）が、介在関節要素３６に加わり、前記介在関節要素３６に加わる押圧／牽引により、第５のピン要素２５を中心とする前記介在関節要素３６の回転が決まる。

好ましくは、出力シャフト２９のフリーエンドは、ループ状の形状をしており、介在関節要素３６の第１の端部に配置される第５のピン要素２５に係合する。この場合も、出力シャフト２９は、モータケーシング３０に対して回転運動しない。

介在関節要素３６の第２の端部は、コネクテイングロッド１３，１５に、前記コネクテイングロッド１３，１５と介在関節要素３６との間で第６のピン要素３１を中心とした相対回転が可能となるようにヒンジ接続している。第１の実施形態の説明で既述したものと同じく、第６のピン要素３１は、コネクテイングロッド１３，１５の作動アーム３２に形成されている。

第２の実施形態および第３の実施形態では、モータ３０の支持シェル２６が、ベース体１２に接続固定されている。

図４に示す第３の好ましい実施形態について詳細に述べる。前記実施形態では、モータ３０の出力シャフト２９と介在関節要素３６との間に、第２のクリアランス復元ばね３５が設けられている。第２のクリアランス復元ばね３５は、第１の端部が出力シャフト２９に留められており、他方の端部が介在関節要素３６に留められている。

第２のクリアランス復元ばね３５は、第１のクリアランス復元ばね３４と拮抗して動作するように装着・プリロード設定される。

具体的には、４バー・リンク機構型の運動機構１１が変形すると、第１のクリアランス復元ばね３４の荷重が増加すると共に第２のクリアランス復元ばね３５の荷重が減少するか、あるいは、これとは逆に第１のクリアランス復元ばね３４の荷重が減少すると共に第２のクリアランス復元ばね３５の荷重が増加する。

以下では、本発明にかかる自転車変速ギア装置１０の動作を説明する。

運転者が、変速ギア装置の作動手段２８を作動させることにより、出力シャフトの、モータケーシング３０から突出する部分の長さの増加／減少が決まる。

特定の実施態様に応じて、出力シャフト２９の端部がコネクテイングロッド１３，１５のうちの１つのコネクテイングロッドに、直接又は間接的に働きかけることにより、作動アーム３２に押圧／牽引動作が加わり、前記作動アーム３２に加わった押圧／牽引動作により、前記作動アーム３２が設けられたコネクテイングロッド１３，１５が回転する。これにより、４バー・リンク機構型の運動機構１１が変形する。

出力シャフト２９の端部が作動アーム３２に拘束されずに単に当接しているだけの場合、前記出力シャフト２９は、押圧動作しか加えることができない。それゆえ、ばねのような適切な復帰手段（図示せず）により、４バー・リンク機構型の運動機構１１を元の配置に戻す。

以上の説明から、本発明にかかる自転車変速ギア装置の各種特徴および異なる特徴間での相対的な利点は明らかである。

事実、本発明にかかる自転車変速ギア装置は、泥や土によって摩擦・変化する恐れのある部品が全くないか、あるいは、そのような部品を閉じたケーシング内で収容・保護するので、精度および応答時間の双方に関して優れた指令性能を長期にわたって維持することができる。

前述した実施形態のほかにも、さらなる変形例が想定され得る。そして、そのような変形例は、本発明の教示内容の範囲内に含まれる。

事実、その時々の実施要件に応じて、前記出力シャフトを、並進タイプとしても、回転・並進タイプ（rototranslating type）としてもよい。

また、前記変速ギア装置の作動手段は、前述した好ましい実施形態と異なる種類のものであってもよいし、４バー・リンク機構型の運動機構のうちの、前述した好ましい実施形態とは異なる構成品間に設けられてもよい。なお、前述した好ましい実施形態は、本発明を限定するものではない。

最後に、上記した想定可能な自転車変速ギア装置には、様々な変更や変形が施されてもよく、かつ、そのような変更及び変形の全てが、本発明に包含されることは明らかである。また、細部を、技術的に等価な構成要素に置き換えることも想定される。事実、使用する材料や寸法等は、その時々の技術的要件に応じてどのように選択されてもよい。

Claims (11)

1. 自転車変速ギア装置（１０）であって、
   ４バー・リンク機構型の運動機構（１１）を備えており、
   前記運動機構（１１）は、ベース体（１２）および可動体（１４）を具備しており、前記ベース体（１２）と前記可動体（１４）とは、一対のコネクテイングロッド（１３，１５）を介して互いに接続されており、前記の一対のコネクテイングロッド（１３，１５）は、４つのピン要素（１６，１７，１８，１９）で、前記ベース体（１２）および前記可動体（１４）にヒンジ接続されており、
   前記可動体（１４）は、チェーンガイド（２１）を保持しており、
   前記４バー・リンク機構型の運動機構（１１）には、前記４バー・リンク機構型の運動機構（１１）を変形させて、前記ベース体（１２）に対する前記可動体（１４）の変位を決める結果、前記チェーンガイド（２１）の変位を決める、変速ギア装置の作動手段（２８）が設けられており、
   前記変速ギア装置の作動手段（２８）は、モータ式であり、モータケーシング（３０）および前記モータケーシング（３０）から直接突出する出力シャフト（２９）を含む、自転車変速ギア装置（１０）において、
   −前記作動手段（２８）は、前記モータケーシング（３０）に対する前記出力シャフト（２９）の軸方向並進をコマンドし、
   −前記作動手段（２８）は、前記ピン要素（１６，１７，１８，１９）と実質的に平行な第５のピン要素（２５）を中心として傾動するための少なくとも１つの傾動インターフェース（２６，３６）を介して、前記４バー・リンク機構型の運動機構（１１）の異なる構成品（１２，１３，１４，１５）間に取り付けられていることを特徴とする、自転車変速ギア装置（１０）。
2. 請求項１に記載の自転車変速ギア装置（１０）において、前記作動手段（２８）が、前記ベース体（１２）と前記一対のコネクテイングロッド（１３，１５）のうちの１つのコネクテイングロッド（１３，１５）との間に配置されており、前記出力シャフト（２９）の前記軸方向並進が、前記ベース体（１２）とその１つのコネクテイングロッド（１３，１５）との間の、前記４つのピン要素（１６，１７，１８，１９）のうちの前記ベース体（１２）とその１つのコネクテイングロッド（１３，１５）との間に設けられたピン要素（１６，１８）を中心とした相対回転を決める、自転車変速ギア装置（１０）。
3. 請求項１または２に記載の自転車変速ギア装置（１０）において、前記作動手段（２８）が、前記出力シャフト（２９）の並進変位を直接作り出すことができるモータ要素を含む、自転車変速ギア装置（１０）。
4. 請求項１または２に記載の自転車変速ギア装置（１０）において、前記作動手段（２８）が、ロータリー型のモータ要素を含み、前記ロータリー型のモータ要素には、一次出力シャフトが設けられており、前記一次出力シャフトは、前記出力シャフト（２９）の前記軸方向並進を決めるように前記一次モータシャフトと前記出力シャフト（２９）との間に運動学的に設けられたトランスミッションに接続し、前記ロータリー型のモータ要素、前記一次モータシャフトおよび前記トランスミッションが、前記モータケーシング（３０）内に収容されている、自転車変速ギア装置（１０）。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の自転車変速ギア装置（１０）において、前記出力シャフト（２９）が、前記モータケーシング（３０）に対して回転不能である、自転車変速ギア装置（１０）。
6. 請求項５に記載の自転車変速ギア装置（１０）において、前記出力シャフト（２９）のフリーエンドが、前記コネクテイングロッド（１３，１５）に、前記コネクテイングロッド（１３，１５）が前記ピン要素（１６，１７，１８，１９）と実質的に平行な第６のピン要素（３１）を中心として回転できるように接続している、自転車変速ギア装置（１０）。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の自転車変速ギア装置（１０）において、前記少なくとも１つの傾動インターフェース（２６，３６）が、前記第５のピン要素（２５）で前記ベース体（１２）に傾動可能に拘束された、前記モータケーシング（３０）の支持シェル（２６）を含む、自転車変速ギア装置（１０）。
8. 請求項１から６のいずれか一項に記載の自転車変速ギア装置（１０）において、前記少なくとも１つの傾動インターフェース（２６，３６）が、前記出力シャフト（２９）のフリーエンドと前記コネクテイングロッド（１３，１５）との間に設けられている、自転車変速ギア装置（１０）。
9. 請求項８に記載の自転車変速ギア装置（１０）において、前記少なくとも１つの傾動インターフェース（２６，３６）が、前記第５のピン要素（２５）で前記出力シャフト（２９）の前記フリーエンドにヒンジ接続されて第６のピン要素（３１）で前記コネクテイングロッド（１３，１５）にヒンジ接続された介在関節要素（３６）を含む、自転車変速ギア装置（１０）。
10. 請求項６から９のいずれか一項に記載の自転車変速ギア装置（１０）において、前記第６のピン要素（３１）が、前記コネクテイングロッド（１３，１５）の作動アーム（３２）に形成されており、前記作動アームは前記コネクテイングロッド（１３，１５）に接続固定されている、自転車変速ギア装置（１０）。
11. 請求項９または１０に記載の自転車変速ギア装置（１０）において、前記出力シャフト（２９）と前記介在関節要素（３６）との間に、クリアランス復元ばね（３５）が設けられている、自転車変速ギア装置（１０）。
    

Images