JP2019142504A - 自転車の変速装置 - Google Patents
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Abstract
Description
自転車の変速装置は、入力回転軸と、出力部と、前記入力回転軸から入力された回転を増速して、前記出力部に出力可能な変速機構と、前記変速機構を介して、前記出力部および前記入力回転軸を連結する第1状態と、前記変速機構を介さずに、前記出力部および前記入力回転軸を連結する第2状態とを切り替える切替機構とを備え、前記変速機構は、前記入力回転軸と一体に回転可能な第1回転体と、前記入力回転軸に対して位置が変わらない軸芯まわりに回転可能であり、第1回転体のトルクが伝達される第2回転体と、前記第2回転体と一体に回転可能な第3回転体と、前記第3回転体のトルクが伝達され、前記出力部と一体に回転可能な第4回転体とを備える。
前記自転車の変速装置によれば、前記変速軸は、前記第2回転体および前記第3回転体の少なくとも一方と一体に回転する。
図1および図2を参照して、第1実施形態の自転車の変速装置について説明する。
図1に示されるように、変速装置10は、クランク軸である入力回転軸14、回転が出力される出力部16、ハウジング18、入力回転軸14から入力された回転を出力部16に出力可能な変速機構20、切替機構22、および、アシスト機構24を備えている。
変速軸26は、入力回転軸14の径方向の外側に配置される。変速軸26は、入力回転軸14と平行に設けられる。変速軸26は、ハウジング18に回転可能に支持される。変速軸26の軸方向の一端部および他端部は、それぞれベアリング19Dを介してハウジング18に支持されている。変速軸26は、入力回転軸14に対して位置が変わらない軸芯Cまわりに回転可能である。
連結部材46は、変速軸26の外周に設けられる。連結部材46は、変速軸26と第3回転体34とを連結可能である。連結部材46は、変速軸26から第3回転体34の内周に向かって突出可能な爪46Aを備えている。爪46Aの内周部は、変速軸26に支持され、変速軸26に連結されている。
連結部材46は、入力回転軸14の回転が増速された後の変速軸26と第3回転体34との間に配置される。すなわち、連結部材46にかかるトルクは、入力回転軸14にかかるトルクよりも小さい。このため、変速機構20が第1状態にあって連結部材46の爪46Aが第3回転体34の溝34Bに嵌め込まれているときに爪46Aが溝34Bから抜けるための力を小さくできる。
(1)切替機構22は、入力回転軸14よりも回転速度が高く、トルクの小さい変速軸26と第3回転体34との間のトルクの伝達を切り替える。このため、入力回転軸14の回転が減速された後の部材間のトルクの伝達を切り替える場合と比較して、変速性能を向上できる。
図3を参照して、第2実施形態の自転車の変速装置について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
切替機構62は、第1状態では、入力回転軸14と第1回転体30との間、第1回転体30と第2回転体32との間、第2回転体32と第3回転体34との間、第3回転体34と第4回転体36との間、および、第4回転体36と出力部16との間の全てにおいてトルクを伝達させ、かつ、第2回転体32と第5回転体64との間においてトルクを伝達させない。切替機構62は、第2状態では、入力回転軸14と第1回転体30との間、第1回転体30と第2回転体32との間、第2回転体32と第5回転体64との間、第5回転体64と第6回転体66との間、および、第6回転体66と出力部16との間の全てにおいてトルクを伝達させ、かつ、第2回転体32と第3回転体34との間においてトルクを伝達させない。
ワンウェイクラッチ68は、ローラクラッチである。ワンウェイクラッチ68は、変速軸26および第2回転体32の一方向の回転速度が第5回転体64の一方向の回転速度以上のときに変速軸26と第5回転体64とを一体的に回転させる。ワンウェイクラッチ68は、変速軸26および第2回転体32の一方向の回転速度が第5回転体64の一方向の回転速度未満のときに変速軸26と第5回転体64との相対回転を許容する。なお、一方向の回転は、自転車(図示略)が前進するときの変速軸26および第2回転体32の回転方向に相当する。
図4を参照して、第3実施形態の自転車の変速装置について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
第1回転体74は、円筒形状を有し、軸方向の一端が伝達体28に嵌め込まれている。すなわち、伝達体28は、入力回転軸14と第1回転体74とを結合する。第1回転体74の外周には歯車74Aが形成されている。
連結部材84は、出力部16の外周に設けられる。連結部材84は、出力部16と第1回転体74とを連結可能である。連結部材84は、出力部16から第1回転体74の内周に向かって突出可能な爪84Aを備えている。
自転車の変速装置が取り得る具体的な形態は、上記実施形態に例示された形態に限定されない。自転車の変速装置は、上記実施形態とは異なる各種の形態を取り得る。以下に示される上記実施形態の変形例は、自転車の変速装置が取り得る各種の形態の一例である。
入力回転軸と、
出力部と、
前記入力回転軸から入力された回転を変速して、前記出力部に出力可能な変速機構と、
切替機構とを備え、
前記変速機構は、
前記入力回転軸と一体に回転可能な第1回転体と、
前記入力回転軸に対して位置が変わらない軸芯まわりに回転可能であり、第1回転体の回転が増速して伝達される第2回転体と、
前記第2回転体と一体に回転可能な第3回転体と、
前記第3回転体のトルクが所定の変速比で減速して伝達され、前記出力部と一体に回転可能な第4回転体とを備え、
前記第2回転体と一体に回転可能な第5回転体と、
前記第5回転体のトルクが前記所定の変速比とは異なる変速比で減速して伝達され、前記出力部と一体に回転可能な第6回転体とを備え、
前記切替機構は、前記入力回転軸と前記第1回転体との間、前記第1回転体と前記第2回転体との間、前記第2回転体と前記第3回転体との間、前記第3回転体と前記第4回転体との間、および、前記第4回転体と出力部との間の全てにおいてトルクを伝達させ、かつ、第2回転体と第5回転体との間においてトルクを伝達させない第1状態と、前記入力回転軸と前記第1回転体との間、前記第1回転体と前記第2回転体との間、前記第2回転体と前記第5回転体との間、前記第5回転体と前記第6回転体との間、および、前記第6回転体と出力部との間の全てにおいてトルクを伝達させ、かつ、前記第2の回転体と前記第3の回転体との間においてトルクを伝達させない第2状態とを切り替える、自転車の変速装置。
入力回転軸と、
出力部と、
前記入力回転軸から入力された回転を減速して、前記出力部に出力可能な変速機構と、
前記変速機構を介して、前記出力部および前記入力回転軸を連結する第1状態と、前記変速機構を介さずに、前記出力部および前記入力回転軸を連結する第2状態とを切り替える切替機構とを備え、
前記変速機構は、
前記入力回転軸と一体に回転可能な第1回転体と、
前記入力回転軸に対して位置が変わらない軸芯まわりに回転可能であり、第1回転体の回転が所定倍に増速して伝達される第2回転体と、
前記第2回転体と一体に回転可能な第3回転体と、
前記第3回転体のトルクが前記所定倍よりも大きく減速して伝達され、前記出力部と一体に回転可能な第4回転体とを備え、
前記切替機構は、前記第1状態では、前記入力回転軸と前記第1回転体との間、前記第1回転体と前記第2回転体との間、前記第2回転体と前記第3回転体との間、前記第3回転体と前記第4回転体との間、および、前記第4回転体と出力部との間の全てにおいてトルクを伝達させ、前記第2状態では、前記第2回転体と前記第3回転体との間、または、前記第3回転体と前記第4回転体との間において前記トルクを伝達させない、自転車の変速装置。
Claims (15)
- 入力回転軸と、
出力部と、
前記入力回転軸の回転が伝達されるように構成される第1回転体と、前記入力回転軸の回転が伝達されるように構成され、前記第1回転体とは異なる第4回転体とを含む変速機構と、
前記第1回転体から前記出力部に回転が伝達されない第3状態と、前記第1回転体から前記出力部に回転が伝達される第4状態とを切り替えるように構成されるワンウェイクラッチと、前記第4回転体から前記出力部に回転が伝達される第5状態と、前記第4回転体から前記出力部に回転が伝達されない第6状態とを切り替えるように構成される切替部とを含み、前記入力回転軸の回転速度に対する前記出力部の回転速度の比率が第1比率になる第1状態と、前記比率が前記第1比率とは異なる第2比率になる第2状態とを切り替えるように構成される切替機構とを備え、
前記第1状態は、前記第3状態と前記第5状態とを含み、
前記第2状態は、前記第4状態と前記第6状態とを含む、自転車の変速装置。 - 前記ワンウェイクラッチは、前記入力回転軸の一方向の回転速度が前記出力部の一方向の回転速度未満のときに、前記第3状態になるように前記第1回転体と前記出力部との相対回転を許容し、前記入力回転軸の一方向の回転速度が前記出力部の一方向の回転速度以上のときに、前記第4状態になるように前記第1回転体と前記出力部とを一体回転させるように構成される、請求項1に記載の自転車の変速装置。
- 前記ワンウェイクラッチは、前記入力回転軸の径方向において、前記第1回転体と前記出力部との間に設けられる、請求項1または2に記載の自転車の変速装置。
- 前記ワンウェイクラッチは、前記入力回転軸の径方向における前記入力回転軸との距離が、前記入力回転軸の径方向における前記切替部と前記入力回転軸との距離よりも短くなるように構成される、請求項1から3のいずれか一項に記載の自転車の変速装置。
- 前記変速機構は、前記入力回転軸の回転を前記第1回転体に伝達するように構成される伝達体をさらに備え、
前記ワンウェイクラッチは、前記入力回転軸の中心軸心に沿う方向において、前記伝達体と前記第4回転体との間に設けられる、請求項1から4のいずれか一項に記載の自転車の変速装置。 - 前記伝達体に設けられるトルクセンサをさらに備える、請求項5に記載の自転車の変速装置。
- 前記出力部は、前記入力回転軸の中心軸心に沿う方向において、スプロケットが取り付けられるように構成される取付部が設けられる第1端部と、前記第1端部とは異なる第2端部とを含み、
前記ワンウェイクラッチは、前記第2端部に設けられる、請求項1から6のいずれか一項に記載の自転車の変速装置。 - 前記第1回転体は、前記入力回転軸の中心軸心まわりに回転するように構成され、
前記第4回転体は、前記出力部の中心軸心まわりに回転するように構成される、請求項1から7のいずれか一項に記載の自転車の変速装置。 - 前記第1回転体は、第1歯車を含み、
前記第4回転体は、第4歯車を含み、
前記第4歯車の歯数は、前記第1歯車の歯数よりも少ない、請求項1から8のいずれか一項に記載の自転車の変速装置。 - 前記切替部は、前記第4回転体と前記出力部との間に少なくとも一部が配置されるように構成される、請求項1から9のいずれか一項に記載の自転車の変速装置。
- 前記変速機構は、前記第1回転体の回転を前記第4回転体に伝達するように構成される変速軸をさらに備える、請求項1から10のいずれか一項に記載の自転車の変速装置。
- 前記変速機構は、前記変速軸と前記第1回転体との間に設けられ、前記変速軸の中心軸心まわりに回転するように構成される第2回転体と、前記変速軸と前記第4回転体との間に設けられ、前記変速軸の中心軸心まわりに回転するように構成される第3回転体とをさらに含む、請求項11に記載の自転車の変速装置。
- モータをさらに備え、
前記変速機構は、前記変速軸を介して前記モータのトルクを前記出力部に伝達するように構成される、請求項11または12に記載の自転車の変速装置。 - 前記変速機構は、前記第1状態では、前記モータのトルクを前記変速軸および前記第4回転体を介して前記出力部に伝達し、前記第2状態では、前記モータのトルクを前記変速軸および前記第1回転体を介して前記出力部に伝達するように構成される、請求項13に記載の自転車の変速装置。
- 前記第1比率は、前記第2比率よりも大きい、請求項1から14のいずれか一項に記載の自転車の変速装置。
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