JP3228734U - 段階可変式変速駆動自転車 - Google Patents

Abstract

【課題】始動しやすく、高速で運転でき、確実に運転でき、メンテナンスしやすく、コストが安価であり、省エネで環境に優しく、自転車を手軽に始動させ、坂道を登らせることができる段階可変式変速駆動自転車を提供する。【解決手段】自転車のフレーム１と、自転車の後軸１６とを備える段階可変式変速駆動自転車であって、自転車のフレーム１にボトムブラケット２が取り付けられており、ボトムブラケット２にボトムブラケットのスプロケットユニット３が取り付けられており、ボトムブラケットのスプロケットユニット３が大きさの異なる３つのチェーンプレートから構成され、後軸１６にフリーハブが取り付けられており、フリーハブにセントラルギアが固着されており、セントラルギアの一側に遊星枠が設けられており、遊星ギアの径方向外側にギアリングが嵌合設置されており、ギアリングの軸方向外側に爪車が設けられており、爪車につめが嵌合設置されている。【選択図】図１

Description

本考案は、自転車分野に関し、詳しくは段階可変式変速駆動自転車に関する。

自転車の駆動システムは自転車におけるキーポイントとなる部分であり、その役割は文字通りである。主として人体の力を自転車のホイールシステムに伝送し、自転車に運転できるパワーを生成させる。

現在、自転車駆動システムは主として２種類に分けられ、１種は変速可能な駆動システムであり、もう１種はシングルスピードの駆動システムである。異なる道路状況及び異なるサイクリング方式について、選ばれる駆動システムの種類も一致していない。また、より高い速度が得られるために現れる２段駆動又は多段駆動もある。従来技術の自転車の１段シングルスピードのデメリットは走行速度が遅いことである。変速可能な自転車はあくまでも１段駆動であり、速度も速くない。２段以上の自転車は速く走れるが、始動しにくい。さらに内装変速のものもあり、これは自動車のギアボックスの変速機のようであり、このような変速機は複雑で高価であるだけでなく、メンテナンスコストも高いので、現在あまり使用されていない。従来技術における通常の自転車は、シングルスピードのものでも、変速可能なものでも、何れも１段変速度比であるので、速度が速くなく、身体能力が通常を超えている自転車愛好者であれば、スピードによる楽しみを十分に味わうことができない。現在の２段又は多段駆動の自転車について、速度比が大きすぎると始動しにくく、坂道を登りにくく、速度比が小さすぎると、同様に自転車をより速く走らせる目的を達成することができない。

本考案が解決しようとする課題は、以上の問題に対して、自転車を始動させやすく、手軽に坂を登るだけでなく、高速でサイクリングすることもでき、かつ技術が簡単であり、確実に運転でき、メンテナンスしやすく、コストが安価であり、省エネで環境に優しい段階可変式変速駆動自転車を提供する。

上記技術的課題を解決するために、本考案は以下の技術的手段を提供する。

自転車のフレームと、自転車の後軸とを備える段階可変式変速駆動自転車であって、前記自転車のフレームにボトムブラケットが取り付けられており、前記ボトムブラケットにボトムブラケットのスプロケットユニットが取り付けられており、前記ボトムブラケットのスプロケットユニットが大きさの異なる３つのスプロケットから構成され、前記自転車の後軸にフリーハブが設けられており、前記フリーハブにサンギア（セントラルギアとも呼ばれる）が固着されており、前記セントラルギアの一側に遊星枠が設けられており、前記遊星枠に遊星ギアが取り付けられており、前記遊星ギアの径方向外側にギアリングが嵌合設置されており、前記ギアリングの軸方向外側に爪車が設けられており、前記爪車につめが嵌合設置されており、前記つめが自転車のフレームに取り付けられ、前記つめの制御として、ワイヤーから自転車のハンドルバーのそばのスピードコントローラに牽引されて調整され、ワイヤーの巻き戻し及び繰り出しを介して、つめと爪車とを分離又は結合させ、１段駆動状態と２段駆動状態を切り替え、前記遊星枠の軸方向外側にピンハーフカップリングＡが設けられており、前記遊星枠のそばにさらに並列して主スプロケットが取り付けられており、前記主スプロケットの内部に一方向ベアリングが取り付けられており、前記主スプロケットにさらにピンハーフカップリングＢが設けられており、前記遊星枠におけるピンハーフカップリングＡと主スプロケットにおけるハーフカップリングＢとが嵌合され取り付けられて、主スプロケットが効果的に遊星変速機にパワーを提供できることを特徴とする、段階可変式変速駆動自転車。

前記遊星枠に３つの遊星ギアが設けられており、前記遊星ギアが遊星枠内に嵌合され取り付けられる。

前記セントラルギアが自転車の後軸のフリーハブに固定され、ギアリングと遊星枠がそれぞれセントラルギアの両側に位置する。

前記ボトムブラケットのスプロケットユニットがチェーンを介して主スプロケットに連結されてパワー入力システムを構成し、前記ギアリングの爪車とつめとが分離する場合、遊星変速機が主スプロケットとともに回転し、ギアリングが拘束されず、遊星変速機が空転し、この際にパワーが主スプロケットから一方向ベアリングを介して直接フリーハブを駆動し自転車を動かして、自転車の１段駆動システムが構成される。

前記ボトムブラケットのスプロケットユニットがチェーンを介して主スプロケットに連結されてパワー入力システムが構成される。前記ギアリングの爪車とつめとが結合される場合、ギアリングが主スプロケットとともに回転できず、この際に主スプロケットがピンカップリングを介して遊星変速機の遊星枠を動かして一緒に回転させる。ギアリングが固定されるので、遊星枠はセントラルギアを動かして同方向に回転させることしかできない。遊星変速機は駆動システムの稼働に関与し、自転車の２段駆動システムが構成される。この際にフリーハブの回転数が主スプロケットの回転数よりも高く、一方向ベアリングを用いることで、同軸の２部材の回転数が異なるという問題を解決した。

前記つめの動きとして、ワイヤーから自転車のハンドルバーのそばの変速機に牽引され、ワイヤーの巻き戻し及び繰り出しを介して、爪車との分離及び結合を調整する。

前記主スプロケットの内部に一方向ベアリングが取り付けられている。

本考案は、従来技術に比べ、以下のメリットがある。
本考案は、始動しやすく、高速で運転でき、機能が多様であり、確実に運転でき、メンテナンスしやすく、コストが安価であり、省エネで環境に優しく、良い市場見通しを有し、自転車に乗る人に大きな便利をもたらす。本考案は１段駆動装置と２段駆動装置の特徴を統合したものであり、自転車を手軽に始動させ、坂道を登らせることができることをうまく解決するだけでなく、高速でサイクリングすることもでき、サイクリング状態と停車状態で１段駆動状態と２段駆動状態を任意に切り替えることができることにより、自転車が良いサイクリング体験を有することを確保する。

本考案のボトムブラケットの概略構成図である。 本考案の遊星変速機の概略構成図である。 本考案の後軸の概略構成図である。

以下に添付図面を参照しながら本考案をさらに詳述する。

自転車のフレーム１と、自転車の後軸１６とを備える段階可変式変速駆動自転車であって、前記自転車のフレーム１にボトムブラケット２が取り付けられており、前記ボトムブラケット２にボトムブラケットのスプロケットユニット３が取り付けられており、前記ボトムブラケットのスプロケットユニット３が大きさの異なる３つのスプロケットから構成され、前記自転車の後軸１６にフリーハブ１８が設けられており、前記フリーハブ１８にサンギア４（セントラルギアとも呼ばれる）が固着されており、前記セントラルギア４の一側に遊星枠５が設けられており、前記遊星枠５に遊星ギア６が取り付けられており、前記遊星ギア６の径方向外側にギアリング７が嵌合設置されており、前記ギアリング７の軸方向外側に爪車８が設けられており、前記爪車８につめ９が嵌合設置されており、前記つめ９が自転車のフレーム１に取り付けられ、前記つめ９の制御として、ワイヤー１３から自転車のハンドルバーのそばのスピードコントローラ１４に牽引されて調整され、ワイヤー１３の巻き戻し及び繰り出しを介して、爪車８との分離及び結合を実現させ、１段駆動状態と２段駆動状態を切り替え、前記遊星枠５の軸方向外側にピンハーフカップリングＡ１０が設けられており、前記遊星枠５のそばにさらに並列して主スプロケット１２が取り付けられており、前記主スプロケット１２の内部に一方向ベアリング１９が取り付けられており、前記主スプロケット１２にピンハーフカップリングＢ１１がさらに設けられており、前記遊星枠５におけるピンハーフカップリングＡ１０と主スプロケットにおけるピンハーフカップリングＢ１１とが嵌合され取り付けられて、主スプロケット１２が効果的に遊星変速機１７にパワーを提供できることを特徴とする、段階可変式変速駆動自転車。

また、前記遊星枠５に３つの遊星ギア６が設けられており、前記遊星ギア６が遊星枠５に嵌合され取り付けられる。

前記セントラルギア４が自転車の後軸１６のフリーハブ１８に固定され、ギアリング７と遊星枠５がそれぞれセントラルギア４の両側に位置する。

前記ボトムブラケットのスプロケットユニット３がチェーン１５を介して主スプロケット１２に連結されてパワー入力システムを構成し、前記爪車８とつめ９とが分離する場合、遊星変速機１７が主スプロケット１２とともに回転し、ギアリング７が拘束されないので、遊星変速機１７が空転し、この際にパワーが主スプロケット１２から一方向ベアリング１９を介して直接フリーハブ１８を駆動し自転車を動かして、自転車の１段駆動システムが構成される。ボトムブラケットのスプロケットユニット３に大きさの異なる３つのスプロケットがあるので、１段駆動システムが３種類の異なる速度比を有する。

本考案中の遊星変速機構造は、爪車８、ピンハーフカップリングＡ１０、ピンハーフカップリングＢ１１、主スプロケット１２、後軸１６、遊星変速機１７等の図２に示す部材を備えて構成される。

前記ボトムブラケットのスプロケットユニット３がチェーン１５を介して主スプロケット１２に連結されてパワー入力システムが構成される。前記爪車８とつめ９とが結合される場合、ギアリング７が主スプロケット１２とともに回転できず、この際に主スプロケット１２がピンカップリングを介して遊星変速機１７の遊星枠５を動かして一緒に回転させる。ギアリング７が固定されるので、遊星枠５はセントラルギア４を動かして同方向に回転させることしかできない。遊星変速機１７は駆動システムの稼働に関与し、自転車の２段駆動システムが構成される。この際にフリーハブ１８の回転数が主スプロケット１２の回転数よりも高く、一方向ベアリング１９を用いることで、同軸の２部材の回転数が異なるという問題を解決した。前記爪車８は一方向にギアリング７を固定することしかできないので、２段駆動状態で自転車はチェーンを回すことができる。

ボトムブラケットのスプロケットユニット３に大きさの異なる３つのスプロケットがあるので、２段駆動システムが３種類の異なる速度比を有する。当該自転車はサイクリング中に合計で６種類の異なる速度比を選択することが可能である。

前記つめ９の動きとして、ワイヤー１３から自転車のハンドルバーのそばの変速機１４に牽引されて調整される。

本考案は、１段駆動装置と２段駆動装置の特徴を統合したものであり、自転車を手軽に始動させ、坂道を登らせることができることをうまく解決するだけでなく、高速でサイクリングすることもでき、サイクリング状態と停車状態で１段駆動状態と２段駆動状態を任意に切り替えることができることにより、自転車が良いサイクリング体験を有することを確保する。

本考案は１段駆動システムを残しているので、自転車の駆動効率をできる限り向上し、最低速度比が約１：１．５又はその以下であってもよい。始動及び坂登り能力を向上するだけでなく、自転車の高駆動効率も確保した。２段駆動システムを用いるので、最高速度比が１：７以上に達することができ、速度設定が５０ｋｍ／時間余り以上になってもよく、さらにより高くなってもよい。

自転車の後輪ハブ１６のフリーハブ１８にセントラルギア４が固着されており、前記セントラルギア４の一側に遊星枠５が設けられており、前記遊星枠５に遊星ギア６が取り付けられており、前記遊星ギア６の径方向外側にギアリング７が嵌合設置されており、前記ギアリング７の軸方向外側に爪車８が設けられており、前記爪車８にさらにつめ９が嵌合設置されており、前記つめ９がフレーム１に取り付けられる。前記つめ９の動きとして、ワイヤー１３から自転車のハンドルバーのそばの変速機１４に牽引され、ワイヤー１３の巻き戻し及び繰り出しを介して、爪車８との分離及び結合を制御し、１段駆動状態と２段駆動状態の切り替えを完成させる。前記遊星枠５の軸方向外側にピンハーフカップリングＡ１０が設けられており、自転車の後軸１６のフリーハブ１８にさらに主スプロケット１２が取り付けられており、前記主スプロケット１２に一方向ベアリングが取り付けられており、１段駆動を実現することと、２段駆動の稼動状態で主スプロケット１２とフリーハブ１８の回転数が一致しないという問題を解決することに用いられる。前記主スプロケット１２にさらにピンハーフカップリングＢ１１が設けられており、前記主スプロケット１２と遊星枠５がピンカップリングを介して接続され、主スプロケット１２のパワーを伝送することに用いられる。

なお、「第１」、「第２」は説明の便宜のためにのみ使用され、相対的な重要性を指示したり、暗示するものではなく、又は所定の技術的特徴の数量を暗示するものではないことが理解されるべきである。そのため、「第１」、「第２」で限定した特徴は、１つ以上の前記特徴を含んでいることを明示又は暗示することが可能である。本考案の説明において、明確且つ具体的に限定しない限り、「複数」とは２つ以上を意味する。

本考案において、明確に規定及び限定しない限り、「取り付ける」、「連結」、「接続」、「固定」とは広い意味で理解すべきである。例えば、固定して接続されてもよく、着脱可能に接続されてもよく、又は一体に接続されてもよい。機械的に接続されてもよく、電気的に接続されてもよい。直接連結されてもよく、中間部材を介して間接的に連結されてもよく、２つの構成要素の内部が連通してもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて、上記用語の本考案における具体的な意味を理解することができる。

本考案において、明確に規定及び限定しない限り、第１特徴が第２特徴の「上」又はの「下」に位置するとは、第１特徴と第２特徴とが直接接触することを含んでもよく、第１特徴と第２特徴とが直接接触することなく、これら間の別の特徴を介して接触することを含んでもよい。そして、第１特徴が第２特徴の「上」、「上方」及び「上面」に位置するとは、第１特徴が第２特徴の真上及び斜め上方に位置することを含み、又は単に第１特徴の高さが第２特徴の高さよりも高いことを意味する。第１特徴が第２特徴の「下」、「下方」及び「下面」に位置するとは、第１特徴が第２特徴の真下及び斜め下方に位置することを含み、又は単に第１特徴の高さが第２特徴の高さよりも低いことを意味する。

本明細書の説明において、「１つの実施例」、「いくつかの実施例」、「例」、「具体的な例」、又は「いくつかの例」等の説明とは、当該実施例又は例により説明される具体的な特徴、構造、材料又は特性が本考案の少なくとも１つの実施例又は例に含まれることを意味する。本明細書において、上記用語に対する概略的な説明は同じ実施例又は例を示すとは限らない。そして、説明される具体的な特徴、構造、材料又は特性は、何れか１つ又は複数の実施例又は例において、適当な方式で結合されてもよい。

以上に本考案の実施例を開示及び説明したが、上記実施例は例示的なものであり、本考案を限定するものではないと理解すべきである。当業者は、本考案の原理及び趣旨を逸脱することなく、本考案の範囲において上記実施例を変更、修飾、置換及び変形することができる。

１ 自転車のフレーム
２ ボトムブラケット
３ ボトムブラケットのスプロケットユニット
４ セントラルギア
５ 遊星枠
６ 遊星ギア
７ ギアリング
８ 爪車
９ つめ
１０ ピンハーフカップリングＡ
１１ ピンハーフカップリングＢ
１２ 主スプロケット
１３ ワイヤー
１４ スピードコントローラ
１５ チェーン
１６ 後軸
１７ 遊星変速機
１８ フリーハブ
１９ 一方向ベアリング

Claims (7)

1. 自転車のフレーム１と、自転車の後軸１６とを備える段階可変式変速駆動自転車であって、前記自転車のフレーム１にボトムブラケット２が取り付けられており、前記ボトムブラケット２にボトムブラケットのスプロケットユニット３が取り付けられており、前記ボトムブラケットのスプロケットユニット３が大きさの異なる３つのチェーンプレートから構成され、前記自転車の後軸１６にフリーハブ１８が設けられており、前記フリーハブ１８にセントラルギア４が固着されており、前記セントラルギア４の一側に遊星枠５が設けられており、前記遊星枠５に遊星ギア６が取り付けられており、前記遊星ギア６の径方向外側にギアリング７が嵌合設置されており、前記ギアリング７の軸方向外側に爪車８が設けられており、前記爪車８につめ９が嵌合設置されており、前記つめ９が自転車のフレーム１に取り付けられ、前記つめ９の制御として、ワイヤー１３から自転車のハンドルバーのそばのスピードコントローラに牽引されて調整され、ワイヤー１３の巻き戻し及び繰り出しを介して、つめ９と爪車８の分離及び結合を制御し、前記遊星枠５の軸方向外側にピンハーフカップリングＡ１０が設けられており、前記遊星枠５のそばにさらに並列して主スプロケット１２が取り付けられており、前記主スプロケット１２の内部に一方向ベアリング１９が取り付けられており、前記主スプロケット１２にピンハーフカップリングＢ１１がさらに設けられており、前記遊星枠５におけるピンハーフカップリングＡ１０と主スプロケットにおけるハーフカップリングＢ１１とが嵌合され取り付けられて、主スプロケット１２が効果的に遊星変速機１７にパワーを提供できることを特徴とする、段階可変式変速駆動自転車。
2. 前記遊星枠５に３つの遊星ギア６が設けられており、前記遊星ギア６が遊星枠５に嵌合され取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載の段階可変式変速駆動自転車。
3. 前記セントラルギア４が自転車の後軸１６のフリーハブ１８に固定され、ギアリング７と遊星枠５がそれぞれセントラルギア４の両側に位置することを特徴とする、請求項１に記載の段階可変式変速駆動自転車。
4. 前記ボトムブラケットのスプロケットユニット３がチェーン１５を介して主スプロケット１２に連結されてパワー入力システムを構成し、前記爪車８とつめ９とが分離する場合、ギアリング７が主スプロケット１２とともに回転し、遊星変速機が運転に関与せず、この際にパワーが主スプロケット１２から一方向ベアリング１９を介して直接フリーハブ１８に伝送され自転車を動かして前進させることを特徴とする、請求項１に記載の段階可変式変速駆動自転車。
5. 前記ボトムブラケットのスプロケットユニット３がチェーンを介して主スプロケット１２に連結されてパワー入力システムを構成し、前記ギアリングの爪車８とつめ９とが結合される場合、ギアリング７が主スプロケット１２とともに回転できず、この際にパワーが主スプロケット１２からピンカップリングを介して遊星枠５に伝送され、ギアリング７が固定されるので、遊星枠５がセントラルギア４を動かし、さらにフリーハブ１８を動かし、最終的に自転車を動かして前進させ、自転車の２段駆動システムが構成されることを特徴とする、請求項１に記載の段階可変式変速駆動自転車。
6. 前記つめ９の動きとして、ワイヤー１３から自転車のハンドルバーのそばの変速機１４に牽引されて調整されることを特徴とする、請求項１に記載の段階可変式変速駆動自転車。
7. 前記主スプロケット１２の内部に一方向ベアリング１９が取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載の段階可変式変速駆動自転車。