JP3233475U

JP3233475U - 自動シフトダウン可能な段階可変式変速駆動自転車

Info

Publication number: JP3233475U
Application number: JP2021002092U
Authority: JP
Inventors: 李守▲進▼
Original assignee: 李守▲進▼
Priority date: 2021-03-19
Filing date: 2021-06-01
Publication date: 2021-08-12
Anticipated expiration: 2031-06-01
Also published as: DE202021103133U1; CN112977709A; US20220297797A1; US11724774B2

Abstract

【課題】自動シフトダウン可能な段階可変式変速駆動自転車を提供する。【解決手段】自転車の後軸１５にフリーハブ１７が設けられており、フリーハブ１７にサンギアが固着されており、サンギアの一側に遊星枠が設けられており、遊星枠内に二連遊星歯車が取り付けられており、二連遊星歯車の軸方向の外側にギヤリングが嵌合設置される。遊星枠の軸方向の外側に爪車８が設けられ、爪車につめが嵌合設置されており、つめが自転車のフレームに取り付けられ、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る。ギヤリングの軸方向の外側にピンカップリングＡ１０が設けられており、ギヤリング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、主スプロケットの内部に一方向ベアリング１８が取り付けられ、主スプロケットにさらにピンカップリングＢ１１が設けられる。【選択図】図２

Description

本考案は、自転車技術分野に関し、詳しくは自動シフトダウン可能な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肝心な部分であり、その役割は、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て、自転車に運転できるパワーを発生させることである。

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よって、選ばれる駆動システムのタイプも一致していない。また、より高い速度を得るために、２段駆動又は多段駆動も現れている。従来技術の自転車の１段の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。普通の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、２段変速自転車にも属する。内装変速のもの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く、最低速度比も１：2以上であり、急な坂を登る場合、サイクリングも困難であり、すべての地形に適するものではないので、現在あまり使用されていない。従来技術における普通の自転車は、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、中国特許ＺＬ２０１９２２１２２９５．Ｘ（段階可変式変速駆動自転車）では、自転車を容易に始動できることと、高速運転できることとの矛盾を基本的に解決できるが、段階を切り替える過程における速段間変速（即ち、１段駆動状態から２段駆動状態に切り替えられる）で向上した変速比は１：３程度であり、これ以上低くなることは不可能である。このように、段階を切り替える過程で変速比の変化が大き過ぎることにより、体力が普通であるサイクリング者は良い体験を得ることができない。それに、停車して再始動する場合、変速システムが１段駆動状態となるまで減速するように、手動操作しなければならない。そうでなければ始動しにくいので、完璧なサイクリング体験をすることができない。

本考案は、現在の背景技術に存在するデメリットを解決するために、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自動シフトダウン可能な段階可変式変速駆動自転車を提供する。

具体的な技術的手段は下記の通りである。

自転車のフレームを備える自動シフトダウン可能な段階可変式変速駆動自転車において、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、大きさの異なる３つのチェーンプレートから構成されるボトムブラケットのスプロケットセットが取り付けられており、
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が固着されており、前記サンギアの一側に遊星枠が設けられており、前記遊星枠内に二連遊星歯車が取り付けられており、前記二連遊星歯車の軸方向の外側にギヤリングが嵌合設置されており、
前記遊星枠の軸方向の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、変速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まで牽引されて調整され、変速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、前記ギヤリングの軸方向の外側にピンカップリングＡが設けられており、前記ギヤリング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カップリングＢが設けられており、前記ギヤリングにおけるピンカップリングＡと主スプロケットにおけるピンカップリングＢとが嵌着されて、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、自動シフトダウン可能な段階可変式変速駆動自転車。

さらに、前記遊星枠に３組の二連遊星歯車が設けられており、前記二連遊星歯車が遊星枠内に嵌着され、前記遊星枠に二連遊星歯車を設ける目的として、ギヤリングに合わせて、ギヤリングによってドライブされて運転する自転車駆動システムのステアリングとサンギアのステアリングとを一致させることであり、前記ギヤリングがドライブする目的として、遊星変速機の変速比を低減して（変速比は、遊星枠がドライブする１：３程度から１：２程度まで低下し、１段駆動の場合ｉ１＝１．５と設定すれば、２段駆動の場合、遊星枠がドライブする自転車の速度比はｉ＝１．５＊３＝４．５であり、ギヤリングがドライブする速度比はｉ＝１．５＊２＝３であり、明らかに４．５の速度比はパワフルなサイクリング者に適し、３の速度比は普通の人に適する）、普通のサイクリング者の体験を向上することである。

さらに、前記サンギアが自転車の後軸のフリーハブに固定され、前記ギヤリングと遊星枠がそれぞれ、サンギアの両側に位置する。

さらに、前記ボトムブラケットのスプロケットセ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、前記爪車とつめとが分離する場合、爪車が主スプロケットとともに回転し、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から一方向ベアリングを介して直接フリーハブに伝送され、自転車を動かして前進させるので、自転車の１段駆動システムを構成する。

さらに、前記ボトムブラケットのスプロケットセ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する。前記遊星枠の爪車とつめとが結合する場合、遊星枠が主スプロケットとともに回転することができない。この際にパワーが主スプロケットからピンカップリングを介してギヤリングに伝送される。遊星枠が固定されるので、ギヤリングが二連遊星歯車を動かしてから、サンギアを動かし、そしてフリーハブを動かし、最終的に、自転車を動かして前進させ、自転車の２段駆動システムを構成する。この場合、フリーハブの回転数が主スプロケットの入力回転数よりも高い。一方向ベアリングを用いたことで、同軸の２つの部材の回転数が異なるという矛盾は解決される。

さらに、前記つめの動きとして、変速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まで牽引され、変速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。

さらに、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。

さらに、前記変速ワイヤーの走向がリヤブレーキワイヤーと平行し、２本のワイヤーの中間位置に連動装置（図４を参照）を追加して取り付ける。前記ブレーキ連動装置は、変速ワイヤーと、変速ワイヤーのハンガーと、ブレーキワイヤーと、連接棒と、変速ワイヤーのハンガーサポートと、を備える。リヤブレーキ装置がブレーキをかける過程で、段階切替装置を作動させ、１級駆動に切り替えられ、自動的にシフトダウンする過程を完成した。前記変速ワイヤーのハンガーにより、変速ワイヤーは変速システムが２段駆動状態に切り替えられる場合、一方向に移動することしかできず、このようにして２段駆動の状態を安定して保持することができる。前記変速ワイヤーのハンガーの前端（サイズの小さな一端）が内へ移動する時に、リターンスプリングの作用により変速ワイヤーは逆方向に移動し、このように、爪車とつめとの分離を引き起こし、自転車の２段駆動状態が１段駆動状態に調整される。自転車のブレーキワイヤーと変速ワイヤーのハンガーとを連動させることで、ブレーキをかける時に自動的にシフトダウンすることを実現し、自転車が停車後に再始動する際に、ギアの段数が高すぎて始動しにくいという問題を解決し、サイクリング体験を向上することができる。

前記技術的手段を用いることで、下記の効果を有する。

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だけでなく、高速でサイクリングすることもできることをうまく解決した。サイクリングが遅くなる状態と停車状態で２段駆動状態を自動的に１段駆動状態に切り替えることにより、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ことができる。

自動シフトダウン可能な段階可変式変速駆動自転車のボトムブラケットの概略構成図である。自動シフトダウン可能な段階可変式変速駆動自転車の遊星変速機の概略構成図である。自動シフトダウン可能な段階可変式変速駆動自転車の後軸の概略構成図である。自動シフトダウン可能な段階可変式変速駆動自転車のブレーキシフトダウン連動装置の概略構成図である。

以下に添付図面に基づき、本考案をさらに説明する。

実施例１
図１〜図４に示す通りである。自転車のフレーム１を備える自動シフトダウン可能な段階可変式変速駆動自転車において、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、大きさの異なる３つのチェーンプレートから構成されるボトムブラケットのスプロケットセット３が取り付けられており、
自転車の後軸１5にフリーハブ１7が設けられており、前記フリーハブ１7にサンギアが固着されており、前記サンギアの一側に遊星枠が設けられており、前記遊星枠内に二連遊星歯車が取り付けられており、前記二連遊星歯車の軸方向の外側にギヤリングが嵌合設置されており、
前記遊星枠の軸方向の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１に取り付けられ、前記つめの制御として、変速ワイヤー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まで牽引されて調整され、変速ワイヤー１３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、前記ギヤリングの軸方向の外側にピンカップリングＡ１０が設けられており、前記ギヤリング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１8が取り付けられており、前記主スプロケット１２にさらにピンカップリングＢ１１が設けられており、前記ギヤリングにおけるピンカップリングＡ１０と主スプロケット１２におけるピンカップリングＢ１１とが嵌着されて、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、自動シフトダウン可能な段階可変式変速駆動自転車。

前記遊星枠に３組の二連遊星歯車が設けられており、前記二連遊星歯車が遊星枠内に嵌着され、前記遊星枠に二連遊星歯車を設ける目的として、ギヤリングに合わせて、ギヤリングによってドライブされて運転する自転車駆動システムのステアリングとサンギアのステアリングとを一致させることであり、前記ギヤリングがドライブする目的として、遊星変速機１6の変速比を低減して（変速比は遊星枠がドライブする１：３程度から１：２程度まで低下して）、普通のサイクリング者の体験を向上することである。

前記サンギア４が自転車の後軸１5のフリーハブ１7に固定され、前記ギヤリング７と遊星枠５がそれぞれ、サンギア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セット３がチェーン１4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、ギヤリング７が主スプロケット１２とともに回転し、遊星変速機１6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１8を介して直接フリーハブ１7に伝送され、自転車を動かして前進させるので、自転車の１段駆動システムを構成する。ボトムブラケットのスプロケットセット３に３つの大きさの異なるスプロケットがあるので、１段駆動システムに３種類の異なる速度比がある。

前記つめ９と変速ワイヤー１３との中間に変速ワイヤーのハンガー19を追加して取り付け、前記変速ワイヤーのハンガー19により、変速ワイヤー１３は一方向に移動することしかできない。前記変速ワイヤーのハンガー19の前端（サイズの小さな一端）が内へ移動する時に、変速ワイヤー１３は逆方向に移動でき、爪車８とつめ９との分離を引き起こし、自転車の２段駆動状態が１段駆動状態に調整される。自転車のブレーキワイヤーと変速ワイヤーのハンガーとを連動させることで、ブレーキをかける時に自動的にシフトダウンすることを実現し、自転車が停車後に再始動する際に、ギアの段数が高すぎて始動しにくいという問題を解決し、サイクリング体験を向上することができる。

前記ボトムブラケットのスプロケットセット３がチェーン１4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する。前記爪車８とつめ９とが結合する場合、遊星枠５が主スプロケット１２とともに回転することができない。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１6のギヤリング７を動かして回転させる。遊星枠５が固定されるので、ギヤリング７は二連遊星歯車６を介してサンギア４を動かして同じ方向で回転させることしかできず、遊星変速機１6が駆動システムの運転に関与し、自転車の２段駆動システムを構成する。この場合、フリーハブ１7の回転数が主スプロケット１２の回転数よりも高い。一方向ベアリング１8を用いたことで、同軸の２つの部材の回転数が異なるという矛盾は解決される。前記爪車８が一方向で遊星枠５を固定することしかできないので、２段駆動状態で、自転車は依然としてチェーンを戻すことができる。

ボトムブラケットのスプロケットセット３に３つの大きさの異なるスプロケットがあるので、２段駆動システムに３種類の異なる速度比があり、前記自転車はサイクリング中に合計６種類の異なる速度比を選択することができる。

前記つめ９の運動として、変速ワイヤー１３から自転車のハンドルバーのそばの変速機まで牽引されて調整される。

前記つめ９と、変速ワイヤー１３との中間に変速ワイヤーのハンガー19を追加して取り付けており、自転車のリヤブレーキ装置にブレーキシフトダウン連動装置を追加して取り付けている。図４に示すように、前記ブレーキ連動装置は、変速ワイヤーのハンガー19と、ブレーキワイヤー２0と、連接棒２1と、変速ワイヤーのハンガーサポート２2と、を備える。リヤブレーキ装置がブレーキをかける過程で、段階切替装置を作動させ、１級駆動に切り替えられ、自動的にシフトダウンする過程を完成した。前記変速ワイヤーのハンガー19により、変速ワイヤー１３は一方向に移動することしかできない。前記変速ワイヤーのハンガー19の前端（サイズの小さな一端）が内へ移動する時に、変速ワイヤー１３は逆方向に移動でき、爪車８とつめ９との分離を引き起こし、自転車の２段駆動状態が１段駆動状態に調整される。自転車のブレーキワイヤー２0と変速ワイヤーのハンガー19とを連動させることで、ブレーキをかける時に自動的にシフトダウンすることを実現し、自転車が停車後に再始動する際に、ギアの段数が高すぎて始動しにくいという問題を解決し、サイクリング体験を向上することができる。

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だけでなく、高速でサイクリングすることもできることをうまく解決した。ブレーキ変速連動装置を設けることで、制動状態と停車状態で自動的に１段駆動状態に戻り、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ことができる。

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ているので、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。

自転車の後軸１６のフリーハブ１7にサンギア４が固着されており、前記サンギア４の一側に遊星枠５が設けられており、前記遊星枠５に二連遊星歯車６が取り付けられており、前記二連遊星歯車６の径方向の外側にギヤリング７が嵌合設置されており、前記遊星枠５の軸方向の外側に爪車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、変速ワイヤー１３から自転車のハンドルバーのそばの変速機まで牽引され、変速ワイヤー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。前記ギヤリング７の軸方向の外側にピンカップリングＡ１０が設けられており、自転車の後軸１5のフリーハブ１7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内に一方向ベアリング１8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１7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とギヤリング７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。

以上に本考案の基本原理及び主な特徴を説明したが、本考案は前記実施例によって制限されず、前記実施例と明細書に説明されるのは本考案の原理を説明するものに過ぎず、本考案の趣旨と範囲を逸脱することなく、さらに種々の変化と改善があり、これらの変化及び改善は全て保護する必要がある本考案の範囲にあり、考案に要求される保護範囲が、添付される特許請求の範囲及びその等価物によって定められることは、当業者にとって自明である。

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セット
４サンギア
５遊星枠
６二連遊星歯車
７ギヤリング
８爪車
９つめ
１０ピンカップリングＡ
１１ピンカップリングＢ
１２主スプロケット
１３変速ワイヤー
１4 チェーン
１5 後軸
１6 遊星変速機
１7 フリーハブ
１8 一方向ベアリング
19 変速ワイヤーのハンガー
２0 ブレーキワイヤー
２1 連接棒
２2 変速ワイヤーのハンガーサポート

Claims

自転車のフレームを備える自動シフトダウン可能な段階可変式変速駆動自転車において、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、大きさの異なる３つのチェーンプレートから構成されるボトムブラケットのスプロケットセットが取り付けられており、
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が固着されており、前記サンギアの一側に遊星枠が設けられており、前記遊星枠内に二連遊星歯車が取り付けられており、前記二連遊星歯車の軸方向の外側にギヤリングが嵌合設置されており、
前記遊星枠の軸方向の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、変速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まで牽引されて調整され、変速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、前記ギヤリングの軸方向の外側にピンカップリングＡが設けられており、前記ギヤリング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カップリングＢが設けられており、前記ギヤリングにおけるピンカップリングＡと主スプロケットにおけるピンカップリングＢとが嵌着されて、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、自動シフトダウン可能な段階可変式変速駆動自転車。
前記遊星枠に３組又は複数組の二連遊星歯車が設けられており、前記二連遊星歯車が遊星枠内に嵌着され、前記遊星枠に二連遊星歯車を設ける目的として、ギヤリングに合わせて、ギヤリングによってドライブされて運転する自転車駆動システムのステアリングとサンギアのステアリングとを一致させることであり、前記ギヤリングがドライブする目的として、遊星変速機の変速比を低減して（２段駆動の変速比は遊星枠がドライブする１：３程度から１：２程度まで低下して）、自転車の２段駆動の場合における最低変速比を低減し、普通のサイクリング者の体験を向上することであることを特徴とする、請求項１に記載の自動シフトダウン可能な段階可変式変速駆動自転車。
前記サンギアが自転車の後軸のフリーハブに固定され、前記ギヤリングと遊星枠がそれぞれ、サンギアの両側に位置することを特徴とする、請求項１に記載の自動シフトダウン可能な段階可変式変速駆動自転車。
前記ボトムブラケットのスプロケットセ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、前記爪車とつめとが分離する場合、爪車が主スプロケットとともに回転し、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から一方向ベアリングを介して直接フリーハブに伝送され、自転車を動かして前進させるので、自転車の１段駆動システムを構成することを特徴とする、請求項１に記載の自動シフトダウン可能な段階可変式変速駆動自転車。
前記ボトムブラケットのスプロケットセ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することを特徴とする、請求項１に記載の自動シフトダウン可能な段階可変式変速駆動自転車。
前記つめの動きとして、変速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まで牽引され、変速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ことを特徴とする、請求項１に記載の自動シフトダウン可能な段階可変式変速駆動自転車。
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ことを特徴とする、請求項１に記載の自動シフトダウン可能な段階可変式変速駆動自転車。
前記つめの動きが変速ワイヤーによって完成され、変速ワイヤーの走向がリヤブレーキワイヤーと平行し、変速ワイヤーとブレーキワイヤーとの中間にブレーキ連動装置を追加して取り付け、前記ブレーキ連動装置が、変速ワイヤーと、変速ワイヤーのハンガーと、ブレーキワイヤーと、連接棒と、変速ワイヤーのハンガーサポートと、を備え、リヤブレーキ装置がブレーキをかける過程で、段階切替装置を作動させ、１級駆動に切り替えられ、自動的にシフトダウンする過程を完成したことを特徴とする、請求項１に記載の自動シフトダウン可能な段階可変式変速駆動自転車。