JP3107317B2 - 自転車用変速装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入力側回転体の回動力
を出力側回転体に伝達する伝動爪を、前記入力側回転体
と前記出力側回転体の一方に対して係合する起立伝動状
態と、外れる倒伏非伝動状態とに起伏自在に前記入力側
回転体と前記出力側回転体の他方に付設し、前記伝動爪
に対する操作カムを、前記伝動爪を前記倒伏非伝動状態
に押圧操作する倒伏操作位置と、前記伝動爪を前記起立
伝動状態に操作する起立操作位置とに摺動自在に有し、
前記操作カムの摺動操作による前記伝動爪の起伏切換え
によって速度切換えする変速操作機構を備えた自転車用
変速装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記自転車用変速装置において、従来例
えば実公昭５７−４２７９２号公報に示されるように、
操作カムの伝動爪を倒伏操作するためのカム面が円錐面
で成っていた３すなわち、操作カムがその摺動方向に伝
動爪に対して移動することによるカム作用のみによって
伝動爪が倒伏変化するようになっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、変速に必要な操
作カムの摺動操作ストロークが比較的小で済むようにす
ると、操作カムの摺動操作ストロークの割には伝動爪が
大幅に倒伏変化するように、操作カムのカム面の操作カ
ム摺動軸芯に対する傾斜角を急角度にする必要が生じ、
この結果、伝動爪の倒伏操作時に操作カムに作用する操
作反力が大になり、変速に必要な操作力が重くなってい
た。また、駆動操作をしながら変速しようとしても、伝
動爪には駆動操作のために伝動負荷が作用して伝動爪の
回転体からの外れ抵抗が大になり、伝動爪自体の倒伏切
換えに必要な操作力も大になることに起因して操作カム
の摺動操作に必要な操作力が一層重くなり、変速操作が
不能になり易くなっていた。本発明の目的は、操作カム
を比較的小ストローク、摺動させるだけで、しかも、比
較的軽く変速操作できるようにすることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明による自転車用変
速装置にあっては、目的達成のために、冒頭に記したも
のにおいて、前記操作カムの前記伝動爪を倒伏操作する
カム面を、前記入力側回転体の回転軸芯方向及び回転方
向のいずれもの方向における前記操作カムと前記伝動爪
の相対摺動によって前記伝動爪が倒伏作動する傾斜面に
て形成してある。その作用及び効果は次の通りである。

【０００５】

【作用】操作カムがその摺動軸芯方向に摺動し、かつ、
伝動爪が回転体と共に回動することに起因して操作カム
のカム面が伝動爪に対して操作カムの軸芯方向及び周方
向のいずれにも摺接作用することと、カム面が前記傾斜
面でなることとのために、操作カムが摺動軸芯方向と周
方向のいずれもの方向のカム作用によって伝動爪を倒伏
切換えする。すなわち、伝動爪が起立伝動状態から所定
ストロークを倒伏側に切換わるに当たり、操作カムの摺
動操作によって付与する倒伏操作だけではなく、伝動爪
が回転体との共回りのために自ら備える作動及び動力が
操作カムを用いての姿勢切換えに必要な作動や操作力に
なって切換わる。

【０００６】

【発明の効果】伝動爪の回動を倒伏切換えに有効利用す
るから、操作カムを比較的わずかに摺動させるだけで、
かつ、伝動爪に作用する伝動負荷の割には、操作カムの
摺動操作に必要な操作力が小で済むとか、伝動爪の比較
的大きな外れ抵抗に抗しての倒伏切換えが可能になり、
操作カムに備えさせる必要のある摺動ストロークの面か
ら装置全体を比較的コンパクトにできるようになり、か
つ、軽操作力で楽に変速できるとか、駆動操作しながら
でも変速できるようにすることが可能になった。

【０００７】

【実施例】次に、例示図を参照しながら、本発明の第１
実施例を説明する。図１に示すように、本発明の内装変
速機は、大略、自転車フレームに固定される固定軸１に
対し、チエンホイール２ａをもった駆動体２とスポーク
を支持するハブ３ａ，３ａをもったハブ胴３とを枢支
し、駆動体２からハブ胴３に至る動力伝達系に増速用の
第１遊星ギヤ列４と減速用の第２遊星ギヤ列５を設け、
駆動体２とは反対側にコースターブレーキ６を設けてな
る。また、後述するように、動力伝達系を切り換えるク
ラッチ入切機構７の操作をし、且つ、太陽ギヤの回動可
否選択用の制御部を操作するための筒状の操作体８を、
前記固定軸１に回動自在に外嵌して設けてある。尚、本
実施例は、後述するように７段変速が可能である。

【０００８】前記各遊星ギヤ列４，５は互いに相対回転
不能に嵌合される第１、第２のギヤ枠４ａ，５ａを各別
に備え、第１ギヤ枠４ａにはコースターブレーキ６側か
ら中継体９を相対回転不能に嵌合してある。第１遊星ギ
ヤ列４の第１、第２太陽ギヤ１１ａ，１２ａ及び第２遊
星ギヤ列５の第３、第４太陽ギヤ１３ａ，１４ａは、固
定軸１に対し夫々が独立して回転自在且つ軸方向移動不
能となるように支持してあり、第１、第２太陽ギヤ１１
ａ，１２ａに各々噛合する第１、第２遊星ギヤ１１ｂ，
１２ｂは一体形成され、第３、第４太陽ギヤ１３ａ，１
４ａに各々噛合する第３、第４遊星ギヤ１３ｂ，１４ｂ
も同様に一体形成されている。また、第２遊星ギヤ１２
ｂには第１リングギヤ１５を、第４遊星ギヤ１４ｂには
第２リングギヤ１６を各別に噛合させてある。尚、固定
軸１に対する各太陽ギヤ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４
ａの回動可否は、後述の操作体８によって選択可能であ
る。

【０００９】第１リングギヤ１５は中継体９と選択的に
ハブ胴３への出力用として用いられ、また、第２リング
ギヤ１６は第２ギヤ枠５ａと選択的に駆動体２からの入
力用として用いられる。そして、これらの各部材間で動
力を伝達するために、ワンウエイクラッチを用いてあ
る。かかるワンウエイクラッチは、中継体９または第１
リングギヤ１５とハブ胴３との間に設けた出力伝達用の
第１、第２伝動クラッチ１７，１８と、第２ギヤ枠５ａ
または第２リングギヤ１６と駆動体２との間に設けた第
３、第４伝動クラッチ１９，２０とよりなる。これら各
クラッチはラチェット爪たる第１〜第４伝動爪１７ａ，
１８ａ，１９ａ，２０ａと複数のラチェット歯たる第１
〜第４伝動歯１７ｂ，１８ｂ，１９ｂ，２０ｂとよりな
り、各伝動爪１７ａ，１８ａ，１９ａ，２０ａは各伝動
歯１７ｂ，１８ｂ，１９ｂ，２０ｂ側にばねにより常時
付勢してある。第１〜第４伝動爪１７ａ，１８ａ，１９
ａ，２０ａは各々中継体９、第１リングギヤ１５、駆動
体２に取り付けてあり、各伝動爪１７ａ，１８ａ，１９
ａ，２０ａを取り付けた部材が駆動方向Ｋに回転する場
合にのみ、それぞれの爪に対応するハブ胴３、第２ギヤ
枠５ａまたは第２リングギヤ１６が従動する方向に爪を
配向してある。尚、第３伝動爪１９ａは前記第３伝動歯
１９ｂの前幅にわたって噛み合い、第３伝動クラッチ１
９は、後述するクラッチ入切機構７により入切可能であ
る。

【００１０】図１及び図９〜図１６に示すように、前記
第１〜第４太陽ギヤ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａと
固定軸１との間には、ワンウエイクラッチとしての第１
〜第４太陽クラッチ２１，２２，２３，２４を設けてあ
る。これら第１〜第４太陽クラッチ２１，２２，２３，
２４は、第１〜第４太陽ギヤ１１ａ，１２ａ，１３ａ，
１４ａの内周に取り付けた第１〜第４太陽爪２１ａ，２
２ａ，２３ａ，２４ａを固定軸１に向かって常時付勢す
る状態で設け、これら第１〜第３太陽爪２１ａ，２２
ａ，２３ａに係合して固定軸１に対する回動を一方向に
のみ規制する第１、第２規制突起２１ｂ，２２ｂを固定
軸１に一体形成してなる。これらのうち第２規制突起２
２ｂは、第２、第３太陽爪２２ａ，２３ａに共通して用
いてある。ここで、第１、第２太陽クラッチ２１，２２
は固定軸１に対する駆動方向Ｋとは反対回りの回転を許
容し、第３太陽クラッチ２３は固定軸１に対する駆動方
向Ｋ回りの回転を許容するように構成してある（図９〜
図１５を対比して参照すれば、その理由を容易に理解で
きる。）。尚、第１太陽ギヤ１１ａは小径であることか
ら、その一部を左側に延出させて第１太陽クラッチ２１
を設けてある。図中２４ｂは、図４に示す如き爪取付け
部材であり、固定軸１に回動不能に付設して、固定軸１
に第４太陽爪２４ａの取付け部を形成するものである。

【００１１】前記操作体８は、図１及び図４に示すよう
に、固定軸１に対してコースターブレーキ６側から順次
回転自在に外嵌される第１、第２スリーブ２５，２６
と、操作ワイヤＣのニップルを係止するための図６の如
きワイヤ掛け２７とよりなる。第１スリーブ２５は右側
に向かって延出する第１フォーク部２５ａを備え、第２
スリーブ２６は左右に向かって各々延出する第２、第３
フォーク部２６ａ，２６ｂを備えている。両スリーブ２
５，２６は，図８に示す如き第２フォーク部２６ａと２
６ａの間のスリーブ周方向隙間と、第１フォーク部２５
ａのスリーブ周方向太さとの差のために設定角Ｄだけは
相対回転し、それ以上は第１フォーク部２５ａと第２フ
ォーク部２６ａとの接当で一体に回転するように同芯状
に係合する状態に組付くように構成してある。第１フォ
ーク部２５ａに係合することのために第１スリーブ２５
と一体回動するように構成したカム体４１に、ばね取付
け孔４１ｂを利用して第１スプリングＳ１の一端側が係
止し、この第１スプリングＳ１の他端側が第２スリーブ
２６にばね取付け孔２６ｃを利用して係止しており、第
２スリーブ２６が駆動方向Ｋとは反対方向に回動する際
には第１スリーブ２５が第２スリーブ２６に追随回動す
るように、かつ、第１スリーブ２５に設定以上の回動抵
抗が作用する際には、第２スリーブ２６が第１スリーブ
２５に対して設定角Ｄだけ先行回動することを許容する
状態で、第１スプリングＳ１がスリーブ２５を２６に連
動させるように構成してある。さらに、第３フォーク部
先端部２６ｂは、ワイヤ掛け２７の中央部に向かって突
出する突出部２７ａに設けた溝２７ｂと嵌合しているこ
とにより、操作体８は全体として固定軸１に対し一体回
転可能となっている。前記爪取付け部材２４ｂにばね取
付け孔５３を利用して一端側を係止させた第２スプリン
グＳ２の他端側を、ばね受け板５４にばね取付け切欠き
５４ａを利用して係止させると共に、ばね受け板５４
は、これのばね取付け孔５４ｂに前記第１スプリングＳ
１が係止していることに起因して第１スプリングＳ１お
よびカム体４１を介してスリーブ２５に係止しているこ
とにより、第２スプリングＳ２は、操作体８が駆動方向
Ｋとは反対方向に回動するに伴ってスリーブ２５によっ
て巻上げ操作され、スリーブ２５を駆動方向Ｋと同一の
回転方向に復帰付勢するように構成してある。スプリン
グＳ１およびＳ２は、ねじりによる弾性復元力を付勢力
として発揮するようにねじりコイルスプリングに形成し
てあり、そして、変速装置の内部に位置するように固定
軸１に外嵌して配置してある。

【００１２】前記各太陽クラッチ２１，２２，２３は前
記第１スリーブ２５の回転によって入切可能である。す
なわち、図４に示す如き第１スリーブ２５における第１
〜第３制御部３１，３２，３３は、図１０〜図１６に示
すように、前記第１、第２規制突起２１ｂ，２２ｂに符
合させることにより、第１〜第３太陽爪２１ａ，２２
ａ，２３ａを第１〜第３太陽ギヤ１１ａ，１２ａ，１３
ａ側に倒伏して固定軸１から離脱する状態に操作し、各
規制突起２１ｂ，２２ｂと前記第１〜第３太陽爪２１
ａ，２２ａ，２３ａとの係合を防いで、第１〜第３太陽
ギヤ１１ａ，１２ａ，１３ａの自由回転を許容する。そ
して、第１〜第３制御部３１，３２，３３は、第１、第
２規制突起２１ｂ，２２ｂとの符号を解除させることに
より、第１〜第３太陽爪２１ａ，２２ａ，２３ａをその
付勢力により起立して固定軸１に係合する状態に操作
し、各規制突起２１ｂ，２２ｂ，２３ｂと前記第１〜第
３太陽爪２１ａ，２２ａ，２３ａとを係合させて、第１
〜第３太陽ギヤ１１ａ，１２ａ，１３ａを回転不能にロ
ックする。尚、第４太陽クラッチ２４の制御は不要であ
る。

【００１３】ワイヤ掛け２７の左右には、図１に示すよ
うに、図５の如き玉押し３４と、前記突出部２７ａに接
当してその回動角度を所定範囲内に規制する図７の如き
回動規制体３５とを、各々固定軸１に対しこれに形成し
た固定溝１ａを介して回動不能に外嵌してある。尚、図
中３６は、各部材の抜け止め用ナットである。また、玉
押し３４と駆動体２との間、及び、駆動体２とハブ胴３
との間には回転を許容するためのボールをそれぞれ介装
してある。

【００１４】前記クラッチ入切機構７は、図１に示すよ
うに、大略、第３伝動爪１９ａを付勢力で起立してギヤ
枠５ａに係合する状態にすることによって第３伝動クラ
ッチ１９を入りにし、かつ、第３伝動爪１９ａを駆動体
２側に倒伏操作してギヤ枠５ａから離脱させることによ
って第３伝動クラッチ１９を切るためのクラッチ入切体
４０と、このクラッチ入切体４０を軸方向移動自在に支
持する固定板４２と、前記第１フォーク部２５ａに回動
不能に嵌合し、かつ、固定板４２に回転自由に内嵌する
前記カム体４１とよりなる。固定板４２は前記固定溝１
ａを介して固定軸１に回転不能に支持してあり、クラッ
チ入切体４０の内周部を嵌合させてクラッチ入切体４０
の固定軸１に対する回転を防止してある。カム体４１
は、図４の如きカムであり、フォーク部４１ａによりク
ラッチ入切体４０の固定板４２から内側に突出するピン
４３を鋏んでこのピン４３に操作体８の回動力を伝達す
ることによってクラッチ入切体４０を回動操作するよう
に構成してある。このカム体４１は、固定板４２を介し
て前記玉押し３４に接当することにより右方向への移動
を規制され、クラッチ入切体４０に圧入したピン４３の
頭部をカムフォロアとして押圧することによりクラッチ
入切体４１を左側へ移動させる。クラッチ入切体４０の
左側には、第３伝動爪１９ａに接当してこの爪１９ａを
倒伏状態になるようクラッチ入切体４０の外周部に持ち
上げるための図２２〜図２４の如きカム面４０Ｋを形成
してある。クラッチ入切体４０は圧縮ばね４４によって
右側に復帰付勢してある。

【００１５】前記コースターブレーキ６は、駆動体２の
逆転時、駆動体２と第２ギヤ枠５ａとの間に設けたワン
ウエイクラッチとしてのブレーキクラッチ４７を介して
前記ギヤ枠４ａ，５ａが逆転することにより作動する。
このコースターブレーキ６は、ハブ胴３内面の制動面３
ｂに対向して環状にブレーキシュー４８を配設し、ブレ
ーキシュー内面にローラー４９を複数個配設し、且つ、
逆転時にローラー４９を拡径方向に押し出すカム面５０
を前記第１ギヤ枠４ａに形成してなる。

【００１６】前記ブレーキクラッチ４７は、図１、図２
及び図３に示すように、ラチェットたるブレーキ爪４７
ａと前記第３伝動歯１９ｂとよりなり、ブレーキ爪４７
ａは第３伝動歯１９ｂ側にばねにより常時付勢すると共
に、前記第３伝動クラッチ１９とは反対側にブレーキ爪
４７ａを配向してある。第４伝動爪２０ａは、環状の爪
ケージ５１に形成した切欠部５１ａから第４伝動歯２０
ｂ側に突出させてあり、爪ケージ５１の一部をブレーキ
爪４７ａの基部側まで延出させてある。このブレーキ爪
４７ａは、第３伝動歯１９ｂとの係合時においてその基
部を駆動体２に対して移動可能に支持してあり、かかる
基部の移動によって爪ケージ５１の切欠部５１ａを駆動
体２に対し相対移動させ、前記第４伝動爪２０ａを倒伏
させて第４伝動クラッチ２０を切るように構成してあ
る。したがって、駆動体２の逆転時には、ブレーキクラ
ッチ４７及びギヤ枠４ａ，５ａを介してコースターブレ
ーキ６が作動し、第４伝動クラッチ２０とブレーキクラ
ッチ４７との干渉は防止される。尚、図中５２は、第４
伝動クラッチ２０が作動可能状態となる側に爪ケージ５
１を復帰付勢するための捩じりばねである。

【００１７】次に、表１と各図を参照しながら、動力伝
達系の切換及び太陽ギヤ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４
ａの制御について、第１遊星ギヤ列４と第２遊星ギヤ列
５とに分けて基本的な動作を説明した後、１〜７段位の
切換について説明する。尚、表１において、「−」はワ
ンウエイクラッチ１７〜２０，２１〜２４が作動せずそ
の相対回転が許容される状態を示し、以下、「非作動状
態」と称する。「〇」はワンウエイクラッチが作動して
その相対回転が阻止された状態を示し、以下、「入り状
態」と称する。「×」はワンウエイクラッチの係合を強
制的に阻止してその相対回転を許容する状態を示し、以
下、「切り状態」と称する。「×」の無いクラッチは、
制御が不要であることを意味している。また、理解の容
易のために、図１６に上記構成を簡略化した線図を示
す。

【００１８】

【表１】

【００１９】増速用の第１遊星ギヤ列４において、第
１、第２太陽クラッチ２１，２２のいずれかが入り状態
となった場合には、第１リングギヤ１５の角速度は中継
体９の角速度よりも必ず大となるため、第２伝動クラッ
チ１８は入り状態となる一方、第１伝動クラッチ１７は
非作動状態となり、動力伝達系は第１リングギヤ１５か
ら第２伝動クラッチ１８を介してハブ胴３に至る増速系
となる。これに対し、第１、第２太陽クラッチ２１，２
２の双方を切り状態とした場合には、第２伝動クラッチ
１８は非作動状態となり、動力伝達系は中継体９から第
１伝動クラッチ１７を介してハブ胴３に至る等速系とな
る。したがって、第１遊星ギヤ列４においては、第１、
第２太陽クラッチ２１，２２の制御のみによって動力伝
達系を切り換えることができ、表１の第１、第２伝動ク
ラッチ１７，１８欄に「×」が無いことからわかるよう
に、これら第１、第２伝動クラッチ１７，１８の制御は
不要である。

【００２０】減速用の第２遊星ギヤ列５において、第３
伝動クラッチ１９が入り状態となっている場合には、動
力伝達系は、駆動体２、第３伝動クラッチ１９を介して
ギヤ枠５ａに至る等速系となる。これに対し、前記クラ
ッチ入切機構７を介して第３伝動クラッチ１９を切り状
態とした場合には、動力伝達系は、駆動体２、第４伝動
クラッチ２０及び第２リングギヤ１６を介してギヤ枠５
ａに至る減速系となる。したがって、第２遊星ギヤ列５
においては、クラッチ入切機構７の操作によって動力伝
達系を切り換えることができる。

【００２１】変速操作を行うために前記操作ワイヤＣを
牽引し、操作体８を駆動方向Ｋとは反対方向にステップ
的に所定角度ずつ回転させると、前記第１〜第３制御部
３１〜３３、及びクラッチ入切機構７の作動に伴う各太
陽クラッチ２１，２２，２３及び第３伝動爪１９ａの制
御を行うことができる。そして上記規則に基づいて、最
低速の低速３段Ｌ３から最高速の高速３段Ｈ３まで順次
７段階にわたって、増速側の変速操作をすることができ
る。これに対し、操作ワイヤＣを弛緩させることによっ
て、前記第２スプリングＳ２の復原力により操作体８は
駆動方向Ｆと同一方向に復動し、最高速の高速３段Ｈ３
から最低速の低速３段Ｌ３に至るまでの減速側の変速操
作をすることができる。最高速の高速３段Ｈ３から最低
速の低速３段Ｌ３に至るまでのそれぞれの状態に対応す
る第１〜第３太陽クラッチ２１，２２，２３の状態を、
図９〜１５に示す。

【００２２】つまり、変速操作装置Ｒの揺動レバー式の
人為変速操作具６０による操作ワイヤＣを介しての操作
体８の回動操作と、この回動操作によるクラッチ入切体
４０の摺動操作とにより、第３伝動クラッチ１９および
第２太陽クラッチ２２を入りで、第１および３太陽クラ
ッチ２１，２３を非作動状態に操作すると、第４太陽ク
ラッチ２４、第１および４伝動クラッチ１７，２０が非
作動状態で、第２伝動クラッチ１８が入りになって、高
速３段Ｈ３になり、駆動体２の回動力が第３伝動クラッ
チ１９、ギヤ枠５ａ、ギヤ枠４ａ、第１リングギヤ１
５、第２伝動クラッチ１８を介してハブ胴３に伝達する
のである。第３伝動クラッチ１９および第１太陽クラッ
チ２１を入りで、第２太陽クラッチ２２を切りで、第３
太陽クラッチ２３を非作動状態に操作すると、第４太陽
クラッチ２４、第１および４伝動クラッチ１７、２０が
非作動状態で、第２伝動クラッチ１８が入りになって、
高速２段Ｈ２になり、駆動体２の回動力が第３伝動クラ
ッチ１９、ギヤ枠５ａ、ギヤ枠４ａ、第１リングギヤ１
５、第２伝動クラッチ１８を介してハブ胴３に伝達する
のである。第３伝動クラッチ１９を切りで、第２および
３太陽クラッチ２２、２３を入りで、第１太陽クラッチ
２１を非作動状態に操作すると、第４太陽クラッチ２
４、第１伝動クラッチ１７が非作動状態で、第２および
４伝動クラッチ１８、２０が入りになって、高速１段Ｈ
１になり、駆動体２の回動力が第４伝動クラッチ２０、
第２リングギヤ１６、ギヤ枠５ａ、ギヤ枠４ａ、第１リ
ングギヤ１５、第２伝動クラッチ１８を介してハブ胴３
に伝達するのである。第３伝動クラッチ１９および第３
太陽クラッチ２３を切りで、第１太陽クラッチ２１を非
作動状態で、第２太陽クラッチ２２を入りに操作する
と、第４太陽クラッチ２４、第２および４伝動クラッチ
１８，２０が入りで、第１伝動クラッチ１７が非作動状
態になって、中速段位Ｍになり、駆動体２の回動力が第
４伝動クラッチ２０、ギヤ枠５ａ、ギヤ枠４ａ、第２伝
動クラッチ１８を介してハブ胴３に伝達するのである。
第３伝動クラッチ１９、第２および３太陽クラッチ２
２，２３を切りで、第１太陽クラッチ２１を入りに操作
すると、第４太陽クラッチ２４、第２および４伝動クラ
ッチ１８，２０が入りで、第１伝動クラッチ１７が非作
動状態になって、低速１段Ｌ１になり、駆動体２の回動
力が第４伝動クラッチ２０、第２リングギヤ１６、ギヤ
枠５ａ、ギヤ枠４ａ、第１リングギヤ１５、第２伝動ク
ラッチ１８を介してハブ胴３に伝達するのである。第３
伝動クラッチ１９、第１および２太陽クラッチ２１，２
２を切りで、第３太陽クラッチ２３を入りに操作する
と、第４太陽クラッチ２４、第２伝動クラッチ１８が非
作動状態で、第１および４伝動クラッチ１７，２０が入
りになって、低速２段Ｌ２になり、駆動体２の回動力が
第４伝動クラッチ２０、第２リングギヤ１６、ギヤ枠５
ａ、ギヤ枠４ａ、中継体９、第１伝動クラッチ１７を介
してハブ胴３に伝達するのである。第３伝動クラッチ１
９、第１，２および３太陽クラッチ２１，２２，２３を
切りに操作すると、第４太陽クラッチ２４、第１および
４伝動クラッチ１７、２０が入りで、第２伝動クラッチ
１８が非作動状態になって、低速３段Ｌ３になり、駆動
体２の回動力が第４伝動クラッチ２０、第２リングギヤ
１６、ギヤ枠５ａ、ギヤ枠４ａ、中継体９、第１伝動ク
ラッチ１７を介してハブ胴３に伝達するのである。

【００２３】図１７〜図１９に示すように、前記クラッ
チ入切体４０の第３伝動爪１９ａを操作するカム面４０
Ｋは、伝動爪１９ａの倒伏切換えをすると共にクラッチ
入切体４０の周方向に並ぶ複数個の第１カム面４０ａ
と、伝動爪１９ａの倒伏維持をすると共にクラッチ入切
体４０の周方向に連なる第２カム面４０ｂとによって構
成してある。前記第１カム面４０ａは、クラッチ入切体
４０の摺動軸芯Ｘに対する図１８の如き第１傾斜角Ａ、
及び図１７の如き第２傾斜角Ｂを有することに起因し、
駆動体２の回転軸芯方向及び回転方向のいずれもの方向
におけるクラッチ入切体４０と伝動爪１９ａの相対摺動
によって伝動爪１９ａが倒伏作動することになる平坦な
傾斜面によって形成してある。すなわち、クラッチ入切
体４０が起立操作位置から摺動して伝動爪１９ａに接触
するに伴い、第１傾斜角Ａによるカム作用による倒伏作
用、伝動爪１９ａが駆動回転体２と共に回動してクラッ
チ入切体４０に対して回動していることと、第２傾斜角
Ｂによるカム作用とに起因する倒伏作用の両倒伏作用に
よって伝動爪１９ａが倒伏作動し、クラッチ入切体４０
の摺動ストローク及び摺動操作力の割には伝動爪１９ａ
が迅速に倒伏非伝動状態に切換わるように配慮してあ
る。

【００２４】〔別実施例〕次に本発明の第２実施例を説
明する。図２０に示すように、車体フレーム（図示せ
ず）に回動不能に締付固定するように構成した筒車軸６
１に、ボール押え６２及びボール６３を介して駆動体２
およびハブ胴３を回動自在に取付けると共に、駆動体２
にチェンホイル２ａによって駆動力を導入し、駆動体２
の回動力を、第１〜第４伝動爪６６〜６９及び遊星ギア
７０等を備える変速装置本体により高・中・低速の３段
階に変速してハブ胴３に伝達するように構成して、３段
変速が可能な自転車用の内装変速装置を構成してある。
この変速装置は、第１操作カム７１、第２操作カム７２
及び操作ロッド７３等を備える変速操作機構Ｅによる変
速装置本体の切換え操作によって変速操作するように構
成してあり、詳しくは次の如く構成してある。

【００２５】変速装置本体は、筒車軸６１や駆動体２に
回動可能に外嵌する第１伝動回転体７４、キャリア７５
及び第２伝動回転体７６、前記駆動体２と第１伝動回転
体７４の間に位置する前記第１伝動爪６６、駆動体２と
第２伝動回転体６６の間に位置する前記第２伝動爪６
７、第１伝動回転体７４とハブ胴３の間に位置する前記
第３伝動爪６８、キャリア７５に付設の前記遊星ギア７
０、キャリア７５とハブ胴３の間に位置する前記第４伝
動爪６９等によって構成してある。第１伝動爪６６は、
図２３に明示する如く駆動体２の外周側に駆動体２と一
体に回動するように、かつ、起伏揺動するように取付け
てあるとともに、爪先部が第１伝動回転体７４の受動用
ラチェット歯部７４ａに係合するように爪ばね６６ａに
よって起立付勢したラチェット爪に構成してある。すな
わち、駆動体２と第１伝動回転体７４との回転速度差に
よって、第１伝動爪６６が起立付勢のためにラチェット
歯部７４ａに係合して駆動体２の回動力を第１伝動回転
体７４に伝達する起立伝動状態と、ラチェット歯部７４
ａによる押圧揺動操作のために第１伝動回転体７４から
退避して第１伝動回転体７４の駆動体２に対する先行回
動を許容する倒伏非伝動状態とに自動的に切換わるよう
に構成してある。第２伝動爪６７は、図２３に明示する
如く駆動体２の内周側に駆動体２と一体回動し、かつ、
起伏揺動するように取付けてあり、起伏することによ
り、爪先部が第２伝動回転体７６の受動歯部７６ａに係
合して駆動体２の回転動力を第２伝動回転体７６に伝達
する起立伝動状態と、爪先部が第２伝動回転体７６から
外れて駆動体２から第２伝動回転体７６への伝動を断つ
倒伏非伝動状態とに切換わるように構成してあると共
に、起立伝動状態に自動復帰できるように爪ばね６７ａ
によって起立付勢してある。第２伝動回転体７６は筒車
軸６１に回動可能に外嵌してあり、かつ、前記受動歯部
７６ａが位置する方とは反対側の端部に備える伝動歯部
７６ｂによって前記キャリア７５に一体回動可能に係合
させてある。遊星ギア７０はキャリア７５の回動に伴っ
て取付軸７７の軸芯周りで自転回動しながらキャリア７
５の回動軸芯周りで公転回動するように、キャリア７５
に枢着してあると共に筒車軸６１の太陽ギア部７ａに咬
合させてある。第１伝動回転体７４は前記ラチェット歯
部７４ａが位置する方とは反対側の端部に備える内歯式
ギア部７４ｂによって前記遊星ギア７０に咬合させてあ
る。つまり、第２伝動爪６７が起立伝動状態になると、
駆動体２の回動力が第２伝動回転体７６によってキャリ
ア７５に伝わり、キャリア７５が回動すると共に、キャ
リア７５の回動力が遊星ギア７０により増速されて第１
伝動回転体７４に伝わるように構成してある。この時、
遊星ギア７０による増速作用と、第１伝動爪６６による
先行回動許容とのために、第１伝動回転体７４が駆動体
２に対して先行回動するように構成してある。第２伝動
爪６７が倒伏非伝動状態になると、駆動体２の回動力が
第１伝動爪６６によって第１伝動回転体７４に伝わり、
第１伝動回転体７４の回動力が遊星ギア７０により減速
されてキャリア７５に伝わるように構成してある。第３
伝動爪６８は、図２４に明示する如く第１伝動回転体７
４を枢着軸７８によって一体回動し、かつ、起伏揺動す
るように取付けてあり、起伏することにより、爪先部が
ハブ胴３の受動歯部３ａに係合して第１伝動回転体７４
の回動力をハブ胴３に伝達する起立伝動状態と、爪先部
がハブ胴３から外れて第１伝動回転体７４からハブ胴３
への伝動を断つ倒伏非伝動状態とに切換わるように構成
してあると共に、起立伝動状態に自動復帰できるように
爪ばね６８ａによって起立付勢してある。第３伝動爪６
９は、キャリア７５に一体回動するように、かつ、起伏
揺動するように取付けてあると共に、爪先部がハブ胴３
の受動用ラチェット歯部３ｂに係合するように爪ばね６
９ａによって起立付勢したラチェット爪に構成してあ
る。すなわち、キャリア７５とハブ胴３との回転速度差
によって、第４伝動爪６９が起立付勢のためにラチェッ
ト歯部３ｂに係合してキャリア７５の回動力をハブ胴３
に伝達する起立伝動状態と、ラチェット歯部３ｂによる
押圧揺動操作のためにハブ胴３から退避してハブ胴３の
キャリア７５に対する先行回動を許容する倒伏非伝動状
態とに自動的に切換わるように構成してある。つまり、
第２伝動爪６７と第３伝動爪６８の起伏切換えをするこ
とにより、第１及び第４伝動爪６６，６９の伝動や先行
回動を可能にする作用と、遊星ギア７０の変速作用とに
起因して駆動体２からハブ胴３への伝動状態が次の表２
に示す如く高・中・低速の３段階に切換わるのである。
すなわち、第２伝動爪６７及び第３伝動爪６８のいずれ
もが起立伝動状態になると、駆動体２の回動力が第２伝
動爪６７、第２伝動回転体７６、キャリア７５、遊星ギ
ア７０、第１伝動回転体７４及び第１伝動爪６８を介し
てハブ胴３に伝わり、高速状態になるのである。第２伝
動爪６７が倒伏非伝動状態で第３伝動爪６８が起立伝動
状態になると、駆動体２の回動力が第１伝動爪６６、第
１伝動回転体７４及び第３伝動爪６８を介してハブ胴３
に伝わり、中速状態になるのである。第２伝動爪６７及
び第３伝動爪６８のいずれもが倒伏非伝動状態になる
と、駆動体２の回動力が第１伝動爪６６、第１伝動回転
体７４、遊星ギア７０、キャリア７５及び第４伝動爪６
９を介してハブ胴３に伝わり、低速状態になるのであ
る。

【００２６】変速操作機構Ｅは、第２伝動爪６７の操作
のための前記第１操作カム７１、第３伝動爪６８の操作
のための前記第２操作カム７２、第１操作カム７１とボ
ール押え６２の間に位置するコイル式の送りスプリング
７９、第２操作カム７２と前記太陽ギア部６１ａとの間
に位置するコイル式の戻しスプリング８０、筒車軸６１
の内部に位置する前記操作ロッド７３、この操作ロッド
７３に連動機構８１及び変速ワイヤ８２を介して連動す
る変速操作部８３によって成り、変速操作部８３が備え
る変速レバー８４の揺動操作による操作ロッド７３の摺
動操作により、所定段階の速度状態を現出するように構
成してある。すなわち、第１操作カム７１は、筒車軸６
１に対して回止め具８５によって回止めされながら車軸
芯方向に摺動するように筒車軸６１に外嵌してあると共
に、この摺動により、図２０に示す如く駆動体２のスト
ッパー部２ｂに接当し、図２６の如きカム面８６が第２
伝動爪６７から離れて第２伝動爪６７の爪ばね６７ａに
よる起立作動を許容することによって第２伝動爪６７を
起立伝動状態に操作する起立操作位置と、図２１及び図
２２に示す如く起立操作位置から第２伝動爪６７の方に
移動し、前記カム面８６をして第２伝動爪６７を倒伏非
伝動状態に押圧操作する倒伏操作位置とに切換わるよう
に構成してある。回止め具８５は筒車軸６１の回止め具
挿通孔６１ｂの長孔形状の作用によって筒車軸６１に対
して摺動することにより、第１操作カム７１の摺動を可
能にするように構成してある。第２操作カム７２は、第
２伝動回転体７６の大径部によって形成してあり、第２
伝動回転体７６のキャリア７５に係合しながらの筒車軸
６１に対する摺動のために筒車軸６１に対して車軸芯方
向に摺動するように構成すると共に、この摺動により、
図２０及び図２１に示す如く筒車軸６１のストッパーリ
ング８８に接当し、図２９の如きカム面８７が第３伝動
爪６８から離れて第３伝動爪６８の爪ばね６８ａによる
起立作動を許容することによって第３伝動爪６８を起立
伝動状態に操作する起立操作位置と、図２２に示す如く
起立操作位置から第３伝動爪６８の方に移動し、前記カ
ム面８７をして第３伝動爪６８を倒伏非伝動状態に押圧
操作する倒伏操作位置とに切換わるように構成してあ
る。戻しスプリング８０は、第２操作カム７２を起立操
作位置に切換え付勢することによって第２操作カム７２
の起立操作位置への自動復帰を可能にするように構成す
ると共に、送りスプリング７９は、変速装置本体が高速
状態から中速状態に切換わるまでは第１操作カム７１の
みを倒伏操作位置に切換え付勢し、変速装置本体が中速
状態に切換わってからは、第２操作カム７２に接当する
第１操作カム７１を介して第２操作カム７２を起立操作
位置から倒伏操作位置に切換え付勢するように構成して
ある。図２０ないし図２２に示すように、変速レバー８
４を揺動操作するに伴い、レバー操作力が変速ワイヤ８
２及び連動機構８１を介して操作ロッド７３に伝わり、
操作ロッド７３が筒車軸１に対して突入側に摺動して回
止め具８５を送りスプリング７９に抗して押し摺動操作
することにより、第１操作カム７１を切換え操作した
り、第２操作カム７２を戻しスプリング８０による付勢
力によって切換え操作するとか、あるいは、操作ロッド
７３が筒車軸６１に対して突出側に摺動して送りスプリ
ング７９による切換え操作を許容することにより、第１
操作カム７１及び第２操作カム７２の切換え操作をする
ように構成してある。操作ロッド７３は変速操作部８３
の変速レバー保持作用のために所定の摺動位置に保持さ
れて第１操作カム７１を倒伏操作位置や起立操作位置に
送りスプリング７９に抗して受止め保持するように構成
してある。つまり、変速レバー８４を高速位置Ｈに操作
すると、操作ロッド７３が図２０に示す操作位置になり
第１操作カム７１が操作ロッド７３の操作力により起立
操作位置になって第２伝動爪６７を起立伝動状態に操作
し、第２操作カム７２が戻しスプリング８０の操作力に
より起立操作位置になって第３伝動爪６８を起立伝動状
態に操作することにより、高速状態を現出するのであ
る。変速レバー８４を中速位置Ｍに操作すると、操作ロ
ッド７３が図２１に示す操作位置になり、第１操作カム
７１が送りスプリング７９の弾性復元力による摺動操作
と操作ロッド７３のストッパー作用とのために倒伏位置
になって第２伝動爪６７を倒伏非伝動状態に操作し、第
２操作カム７２が戻しスプリング８０の操作力により起
立操作位置になって第３伝動爪６８を起立伝動状態に操
作することにより、中速状態を現出するのである。変速
レバー８４を低速位置Ｌに操作すると、操作ロッド７３
が図２２に示す操作位置になり、第１操作カム７１が送
りスプリング７９の弾性復元力による摺動操作と第２操
作カム７２のストッパー作用のために倒伏操作位置にな
って第２伝動爪６７を倒伏非伝動状態に操作し、第２操
作カム７２が送りスプリング７９の弾性復元力による摺
動操作力によって倒伏操作位置になって第３伝動爪６８
を倒伏非伝動状態に操作することにより、低速状態を現
出するのである。

【００２７】

【表２】

【００２８】前記第１操作カム７１の前記カム面８６、
及び、前記第２操作カム７２の前記カム面８７は、伝動
爪６７または６８の倒伏切換えをすると共に操作カム７
１または７２の周方向に並ぶ複数個の第１カム面８６ａ
または８７ａと、伝動爪６７または６８の倒伏維持をす
ると共に操作カム７１または７２の周方向に連なる第２
カム面８６ｂまたは８７ｂとによって構成してある。前
記第１カム面８６ａまたは８７ａは、操作カム７１また
は７２の摺動軸芯Ｈに対する図２６または図２９の如き
第１傾斜角Ａ、及び図２５または図２８の如き第２傾斜
角Ｂを有することに起因し、駆動体２または第１伝動回
転体７４の回転軸芯方向及び回転方向のいずれもの方向
における操作カム７１または７２と伝動爪６７または６
８の相対摺動によって伝動爪６７または６８が倒伏作動
することになる平坦な傾斜面によって形成してある。す
なわち、第１操作カム７１及び第２操作カム７２が起立
操作位置から摺動して伝動爪６７または６８に接触する
に伴い、第１傾斜角Ａによるカム作用による倒伏作用、
伝動爪６７または６８が駆動体２または第１伝動回転体
７４と共に回動して操作カム７１または７２に対して回
動していることと、第２傾斜角Ｂによるカム作用とに起
因する倒伏作用の両倒伏作用によって伝動爪６７または
６８が倒伏作動し、操作カム７１または７２の摺動スト
ローク及び摺動操作力の割には伝動爪６７または６８が
迅速に倒伏非伝動状態に切換わるように配慮してある。
第１操作カム７１の第１カム面８６ａ、及び、第２操作
カム７２の第１カム面８７ａ夫々の前記第１傾斜角Ａ及
び前記第２傾斜角Ｂを次の表３の如く形成することによ
り、第１操作カム７１の摺動力が第２伝動爪６７に対し
て倒伏操作力として作用する効率と、第２操作カム７２
の摺動力が第３伝動爪６８に対して倒伏操作力として作
用する効率とが相違するように、第１カム面８６ａと８
７ａの形状を相違させ、走行駆動操作をしながら変速操
作をしても、クランク（図示せず）が上死点や下死点ま
たはその付近に位置するところの低駆動負荷箇所に位置
することによってのみ変速が実行されるように構成して
ある。

【００２９】

【表３】

【００３０】すなわち、変速操作をして第１操作カム７
１や第２操作カム７２に送りスプリング７９による摺動
操作力が作用しても、クランクが前記低駆動負荷箇所以
外に位置して第２伝動爪６７や第３伝動爪６８に作用す
る伝動負荷が設定負荷より大であると、この伝動負荷に
よる第２伝動爪６７や第３伝動爪６８の第２操作カム７
２またはハブ胴３からの外れ抵抗のために送りスプリン
グ７９が所定位置まで弾性復元せず、第１操作カム７１
や第２操作カム７２が倒伏操作位置に切換わらないので
ある。そして、クランクが前記低駆動負荷箇所に位置
し、第２伝動爪６７や第３伝動爪６８に作用する伝動負
荷が前記設定負荷に低下して第２伝動爪６７や第３伝動
爪６８の第２操作カム７２またはハブ胴３からの外れ抵
抗が低下するに伴い、送りスプリング７９が所定どおり
弾性復元して第１操作カム７１また第２操作カム７２が
倒伏操作位置に切換わるのである。

【００３１】操作カムによる起伏切換え自在な伝動爪を
更に付加したり、複数個の太陽ギアを択一的に作用状態
に切換え操作することによって伝動変速する遊星ギア式
変速部を更に付加し、５段や８段等、４段階以上の速度
切換えを可能に構成する変速装置にも本発明は適用でき
る。また、伝動爪を連動させる一対の回転体のうち、伝
動下手側に位置する方の回転体に起伏自在に取付けて構
成してもよい。さらに、伝動爪の配置箇所は入力回転体
やハブ胴から離れた箇所にしてもよい。したがって、駆
動体２、第１伝動回転体７４を入力側回転体２，７４と
称し、ギヤ枠５ａ、第２伝動回転体７６、ハブ胴３を出
力側回転体５ａ，７６，３と称する。変速操作を可能に
するに、操作カム７１及び７２を摺動操作するカム筒を
車軸に回動自在に取付けると共に、このカム筒をスプリ
ングを介して変速レバーに連動させ、変速レバーを操作
すると、スプリングが弾性変形してこの変形に伴う弾性
復元力によりカム筒を回動操作することにより、操作カ
ムの摺動操作を行うように、かつ、伝動爪の外れ抵抗に
起因するスプリングの変形による操作カムの一次停止を
可能にする構成を採用して実施してもよい。また、変速
レバーの操作力を、スプリング等、弾性変形可能な伝動
部材を介しないで操作カムに剛的に伝達する構成を採用
して実施してもよい。

【００３２】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】７段内装変速機の縦断面図

【図２】ブレーキクラッチと第４伝動爪との関係を示す
固定軸直交方向断面図

【図３】第４伝動爪と爪ケージとの関係を示す固定軸直
交方向断面図

【図４】操作体およびスプリングの斜視図

【図５】玉押しの斜視図

【図６】ワイヤ掛けの斜視図

【図７】回動規制体の斜視図

【図８】操作体の断面図

【図９】各太陽クラッチの高速３段状態を示す固定軸直
交方向断面図

【図１０】各太陽クラッチの高速２段状態を示す固定軸
直交方向断面図

【図１１】各太陽クラッチの高速１段状態を示す固定軸
直交方向断面図

【図１２】各太陽クラッチの中速段位状態を示す固定軸
直交方向断面図

【図１３】各太陽クラッチの低速１段状態を示す固定軸
直交方向断面図

【図１４】各太陽クラッチの低速２段状態を示す固定軸
直交方向断面図

【図１５】各太陽クラッチの低速３段状態を示す固定軸
直交方向断面図

【図１６】７段内装変速機の線図

【図１７】クラッチ入切体の正面図

【図１８】クラッチ入切体の側面図

【図１９】クラッチ入切体の段面図

【図２０】３段変速装置高速状態の断面図

【図２１】３段変速装置中速状態の断面図

【図２２】３段変速装置低速状態の断面図

【図２３】第２伝動爪配設部の断面図

【図２４】第３伝動爪配設部の断面図

【図２５】第１操作カムの正面図

【図２６】第１操作カムの平面図

【図２７】第１操作カムの断面図

【図２８】第２操作カムの正面図

【図２９】第２操作カムの一部切欠き平面図

【図３０】スプリング付勢力の説明図

【符号の説明】

２，７４ 入力側回転体 ５ａ，７２，３ 出力側回転体 １９ａ，６７，６８ 伝動爪 ４０，７１，７２ 操作カム ４０ａ，８６ａ，８７ａ カム面 Ｅ 操作機構

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力側回転体（２),（７４）の回動力を
   出力側回転体（５ａ),（７２),（３）に伝達する伝動爪
   （１９ａ),（６７),（６８）を、前記入力側回転体
   （２),（７４）と前記出力側回転体（５ａ),（７２),
   （３）の一方に対して係合する起立伝動状態と、外れる
   倒伏非伝動状態とに起伏自在に前記入力側回転体（２),
   （７４）と前記出力側回転体（５ａ),（７２),（３）の
   他方に付設し、 前記伝動爪（１９ａ),（６７),（６８）に対する操作カ
   ム（４０),（７１),（７２）を、前記伝動爪（１９ａ),
   （６７),（６８）を前記倒伏非伝動状態に押圧操作する
   倒伏操作位置と、前記伝動爪（１９ａ),（６７),（６
   ８）を前記起立伝動状態に操作する起立操作位置とに摺
   動自在に有し、前記操作カム（４０),（７１),（７２）
   の摺動操作による前記伝動爪（１９ａ),（６７),（６
   ８）の起伏切換えによって速度切換えをする変速操作機
   構（Ｅ）を備えた自転車用変速装置であって、 前記操作カム（４０),（７１),（７２）の前記伝動爪
   （１９ａ),（６７),（６８）を倒伏操作するカム面（４
   ０ａ),（８６ａ),（８７ａ）を、前記入力側回転体
   （２),（７４）の回転軸芯方向及び回転方向のいずれも
   の方向における前記操作カム（４０),（７１),（７２）
   と前記伝動爪（１９ａ),（６７),（６８）の相対摺動に
   よって前記伝動爪（１９ａ),（６７),（６８）が倒伏作
   動する傾斜面にて形成してある自転車用変速装置。