JP3306780B2 - 多速自転車の自動変速機 - Google Patents

多速自転車の自動変速機

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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は自転車の自動変速機に関するものである。更
に具体的には、本発明は多段スプロケットアセンブリに
関するものであり、そのディレイラーの操作が自動的に
遠心力により制御されるので、自転車の速度が増すにつ
れて駆動チェーンが自動的に高速ギヤへ移動する。
〔従来の技術〕
現在、様々なタイプの自転車の変速機がある。初期の
タイプの自転車の変速機は、内部のギヤ操作が従来ハン
ドルに配置されているセレクタレバーから後部ハブの内
部の可動性セレクタの車軸まで延びるセレクタのケーブ
ルにより手動で転換される３速のハブを有する後輪から
構成されていた。自転車を走らせている間、３速の自転
車はセレクタレバーを低い位置、中位の位置、または高
い位置へ動かすことにより低速ギヤ、中速ギヤまたは高
速ギヤへ簡単に変速できた。
次に、３速のハブで移動するギヤを自転車の速度に合
わせて完全に自動的にするために従来の３速自転車に色
々な改良がなされた。従って、３速のハブの自動変速機
は、休止から始まって、最初は低速ギヤにセットされ、
自転車を高速へと加速する際に自動的に中速ギヤへ、次
に高速ギヤへと移動する。この自動的なギヤの移動によ
り自転車に乗る人が手動セレクタレバーにより手動でギ
ヤを変える必要がなくなった。
米国特許第3,494,227号；同3,492,892号；同3,492,89
3号；同3,081,641号；同3,513,726号；同3,520,214号；
同3,546,970号；同3,546,971;同3,552,233号；同3,529,
081号；同3,600,974号；同3,603,178号；同3,608,398
号；同3,648,547号；同3,659,688号；同3,661,034号；
同3,696,690号；同3,701,292号；同3,830,521号；同4,2
29,997号は自動３速後部ハブの様々な実施態様を開示し
ている。上記先行特許のほとんどでは、自動変速は、自
転車の速度が増すにつれてハブの回転速度が増すと遠心
力が働いてギヤの位置を変える遠心力作用おもりをハブ
の内部に使用して行われている。
更に最近では、10速（またはそれ以上の）自転車が大
幅に３速の自転車に取って代わっている。更に具体的に
は、従来の10速の自転車は自転車のペダルの回転軸に配
置された直径の異なる１対の駆動スプロケットおよび自
転車の後輪のハブの回転軸に配置された直径の異なる５
個の駆動スプロケットから成る多段スプロケットアセン
ブリから成る。ペダル駆動スプロケットおよび後輪駆動
スプロケットは駆動チェーンにより相互に連結されて操
作される。“ディレイラー”として知られるメカニズム
は駆動チェーンを２個のペダルスプロケットの内の１個
から別のスプロケットへ移し換えさせそして５個の後部
スプロケットの１個のスプロケットから別のスプロケッ
トへ移し換えさせることによりギヤの比を変えるために
提供される。制御レバーは各ディレイラーへ制御ケーブ
ルにより連結されている。従って、それぞれのディレイ
ラーを制御する制御レバーの選択動作により自転車に乗
る人が10個のギヤの比のいずれかを選択することができ
て、“10変速”とすることができる。また、駆動チェー
ンの緩みを取るためにテンションホイールが提供され
て、駆動チェーンはどのギヤ速度でもぴーんと張ってい
ることができる。米国特許第4,895,553号；同3,661,021
号；同4,277,077号；同4,580,977号；同4,612,004号は
従来の10速の自転車で使用される様々なギヤ操作のメカ
ニズムについて開示している。更に最近になって、21速
の自転車が開発されており、これは３個のペダルスプロ
ケットと７個の後部スプロケットから構成されており、
それにより21速の速度の組み合わせが可能となる。
３速の自転車のハブの開発と同様に、最も最近開発さ
れた10速の自転車は遠心力作用おもりを使用することか
らなり、この重りは自転車の速度欠落で変速するギヤを
自動的に制御する機能を有する。例えば、米国特許第3,
513,725号では、10速の自転車の自動速度変換メカニズ
ムが開示されており、そこでは自動変換特性は多段式ブ
ラケットアセンブリの中に配置されている遠心力作用お
もりを使用して達成されている。米国特許第4,836,046
号では、自転車のペダルにより回転する関連車輪を含む
スプロケット車輪ペダルアセンブリから成る自動自転車
変速機が開示されている。１対の完全に対向するチェー
ンギヤスライダとチェーングライダが、ペダルで加えら
れる入力トルクに反応してスプロケット車輪アセンブリ
の放射状のスロットに沿って放射状に移動するために提
供されており、それによって前部スプロケットの効果的
な直径を変えて変速することができる。米国特許第4,74
3,041号では、自動的に自転車のギヤ比を変えられる駆
動のメカニズムについて開示されており、これは自転車
の速度がますにつれてプーリーの有効直径が減少するよ
うに遠心力作用おもりにより直径が変化して有効ギヤ比
を変える機能をするプーリーから構成されている。
同様に、米国特許第4,701,152号は多段式後部スプロ
ケットアセンブリを有する変速自転車の自動変速機につ
いて開示している。自動ギヤ変速は後部車輪のスポーク
上に滑るように配置されている複数の遠心力作用おもり
により達成される。遠心力作用おもりは自転車の後部ハ
ブに硬く連結されている延伸性のピストンにケーブルに
より連結されるように操作される。ピストンの延伸性の
ロッドは環状の支持体の円周辺に連結されていて、ピス
トンのロッドを延ばすと該支持体は外側に延びて多段式
スプロケットアセンブリのスプロケットの各平面に入
る。図11および図12に示される好ましい実施態様におい
て、ディレイラーは環状支持体の円周と縁と操作して連
結されるが、その場合にディレイラーは遠心力作用おも
りによりピストンに加えられた遠心力で決定されるよう
な環状支持体によって、選ばれたスプロケットと強制的
に心合わせをするように連結される。残念ながら、それ
ぞれのスポーク上を滑る遠心力作用おもりのせいで、自
転車に乗る人がペダルを使わないで坂を滑り降りた後で
ペダルをこぎ始めるときにギヤが望ましくない下方に移
動することが判明した。更に、自転車に乗る人の中に
は、多段式変速自転車の最高速のギヤを望まないときで
さえも、使い心地がよいと感じる上部ギヤを選ぶことが
できるのが望ましいと考えた人もいる。特許第4,701,15
2号に開示されている自動変速機は、所望の最高速ギヤ
に対応して、その対応する環状支持体およびその最高ス
プロケットを選択するディレイラーの動きを限定するよ
うに遠心力作用おもりの動きを限定する手段を開示する
ことができなかった。米国特許第3,540,309号では、ペ
ダル変更スプロケットのギヤ変速を遠心力により行うと
いう同様の概念が用いられている。
〔発明の目的〕
従って、本発明の目的は前述の先行技術の装置の不適
当な点を克服し、自動車の自動変速機の進歩に有意に貢
献する改良を提供する装置を提供することである。
本発明の別の目的は、駆動チェーンの自動的移し換え
が自転車の速度を増すにつれてディレイラーを移動させ
るためにディレイラーに連結されるように操作される遠
心力作用おもりにより達成されることを特徴とする多段
後部スプロケットアセンブリおよびディレイラーを有す
る自転車用自動変速機を提供することである。
本発明の別の目的は遠心力作用おもりにより操作が制
御される多段後部スプロケットアセンブリおよびディレ
イラーを有する自転車用の自動変速機において、遠心力
作用おもりが自転車の後部車輪の回転にともなって回転
し、それによって自転車乗用車はペダルをこがないで坂
を滑り降りた後でもその前に使っていたと同じギヤでペ
ダルをこぎ始めることができる自動変速機を提供するこ
とである。
本発明の別の目的は遠心力作用おもりにより操作が制
御される多段後部スプロケットアセンブリおよびディレ
イラーを有する自転車用の自動変速機において、遠心力
作用おもりがスプロケットアセンブリのスプロケットの
回転にともなって回転し、それによって自転車乗用車は
坂を滑り降りた後でも低速でペダルをこぎ始めることが
できる自動変速機を提供することである。
本発明の別の目的は遠心力作用おもりにより操作が制
御される多段後部スプロケットアセンブリおよびディレ
イラーを有する自転車用の自動変速機において、自転車
乗用車があらゆる可能な変速の組み合わせを使ってみな
いでも変速範囲を選択することができるように遠心力作
用おもりの操作の範囲を選択する手段が提供される自動
変速機を提供することである。本発明の別の目的は遠心
力作用おもりにより操作が制御される多段後部スプロケ
ットアセンブリおよびディレイラーを有し、更に自転車
に乗る人が最高速可能なギヤではない上部限定ギヤを選
択できるように遠心力作用おもりがディレイラーを移動
させる最高速ギヤを限定する手段を有する自転車用の自
動変速機を提供することである。
本発明の別の目的は遠心力作用おもりにより操作が制
御される多段後部スプロケットアセンブリおよびディレ
イラーを有し、更にディレイラーが上方移動および下方
移動の間に正確に駆動チェーンをスプロケットからスプ
ロケットへ移動させて、チェーンがディレイラーにより
一つのスプロケットから別のスプロケットへ移し換えさ
れるにつれてチェーンの滑りを最小限に抑えることがで
きるようにディレイラーの動きを逐次割出す手段を有す
る自動車用の自動変速機を提供することである。
以上、本発明に関連する目的の幾つかを記載した。こ
れらの目的は本発明の更に顕著な特徴および応用の幾つ
かを単に明らかに示すためのものである。開示された発
明を様々な方法で応用することにより、または発明をそ
の開示内容の範囲内で変更することにより上記以外にも
多くの利点が得られる。従って、本発明の要約および好
ましい実施態様の詳細な説明、更に添付された図面と関
連する請求項により限定される発明の範囲を参照するこ
とにより本発明の別の目的が明らかにされ更に充分な理
解が得られるであろう。
〔発明の開示〕
本発明を要約する目的について、本発明は直径の異な
るスプロケットを有しかつ自転車の増加する速度に応答
してディレイラーに与えられる遠心力によって駆動チェ
ーンを一つのスプロケットから隣接するスプロケットへ
選択的に移し換えさせるためのディレイラーを有する多
段後部スプロケットアセンブリを用いる多速自転車のた
めの自動変速機を備えている。このように、本発明の遠
心作動されるディレイラーは自転車の速度の増加と共に
自転車を低速ギヤから高速のギヤへ逐次自動的に増速シ
フトするように作用する。次に自転車の速度が減少する
につれてディレイラーの付勢バネが遠心力に打勝ちそれ
によってディレイラーが駆動チェーンを一つのスプロケ
ットから隣接するスプロケットへ逐次減速シフトさせる
ようになる。
特にディレイラーの動きを生じさせるために用いられ
る遠心力はディレイラーの基部を通して位置する回転可
能な軸に結合された遠心力作用おもりによって生成され
る。多段スプロケットアセンブリの同芯的に配置された
対応する駆動ギヤに整合して回転可能な軸の端部にギヤ
が固着されている。回転可能な軸のまわりにはカラーが
設けられかつ軸の回転時に外方への遠心力作用おもりの
遠心回動が生じかつカラーが基部をはなれて軸に沿って
外側に押されるように各遠心力作用おもりに枢着されて
いる。カラーはヨークによってディレイラーのリンク部
材に対して回動する遠心力作用おもりによるカラーの外
側への動きの際にディレイラーのチェーンガイドが外側
に移動されて移動チェーンをより大径のスプロケットか
ら隣接するより小径のスプロケットに対して移し換えさ
せ、それによって自転車の速度の増加にともなってより
高速のギヤへの増速シフトが得られるように作動的に結
合されている。
本発明の重要な特色はディレイラーの基部を通して延
出する回転可能な軸に対する遠心力作用おもりの結合で
ある。一つの具体例においては、駆動ギヤが自転車の後
輪に対して固着され、したがって駆動ギヤは常に後輪と
共に回転している。この構成によって自転車の速度が明
らかに低下するまでは惰力走行中に減速シフトが起こら
ないようにされかつ通常のおよび高速の自転車ドライバ
のために特に適したものとなる。他の具体例において
は、駆動ギヤが摩擦板およびラチェットアセンブリによ
って自転車の後輪およびスプロケットアセンブリイのス
プロケットに対して夫々結合され、したがって、惰力走
行中の間には駆動ギヤは摩擦的に押圧されて後輪と共に
回転するが、より低い回転速度、したがってペダリング
中には駆動ギヤはスプロケットアセンブリイのスプロケ
ットに結合されてそれと共に回転する。この構成によっ
て自転車が惰力走行中に（ほとんど又は全くペダリング
なしに）減速シフトを開始するようになされ、これは迅
速な減速シフトが望ましいマウンティングバイクに特に
適している。
本発明の自動変速機は変速機をシフトさせることので
きるギヤの範囲を選択するためのレンジセレクタをさら
に有している。このレンジセレクタはディレイラーの基
部に延出するケーブルアセンブリイに対して結合され
て、自転車のハンドルもしくはその近傍に好ましく位置
しているコントロールレバーを有している。アセンブリ
内部の往復ケーブルはディレイラーの付勢バネに作動的
に結合されている。付勢バネの作用力を増大させるため
のコントロールレバーの操作によってリンク部材に与え
られるより大きな力が内方に残り、それによって駆動チ
ェーンが低速ギヤに対応するより大きな直径のスプロケ
ット中において所定の速度で移し換えさせる。逆に、付
勢バネの作用力を減少させるためのコントロールレバー
の操作によってはディレイラーのリンク部材に与えられ
る力が少なく、それによって高速のギヤに対応する小径
のスプロケットにおいて同一の所定速度で駆動チェーン
が移し換えされる。このように本発明のレンジセレクタ
によって自転車のドライバが所定の速度での低速ギヤ範
囲又は高速ギヤ範囲を選択できることが明らかであろ
う。
本発明の自動変速機はディレイラーがチェーンをそれ
に対して増速シフトさせることのできる最高速ギヤを制
限するギヤ制限器をさらに備えている。本発明のギヤ制
限器は自転車のハンドル又はその近傍に好ましく設けら
れて、ディレイラーの基部に延出するケーブルアセンブ
リに結合されたコントロールレバーを有する。ケーブル
アセンブリ中の往復ケーブルはリンク部材に枢着された
スリーブを通して蝶合されている。ケーブルの先端には
ストッパが固着されている。ケーブルを退出させるコン
トロールレバーの動作によってストッパがスリーブに係
合され、それによってリンク部材の外方への延出が制限
される。このようにギヤ制限器が最高値のギヤを制限す
るように作用して、ディレイラーが自転車の速度にかか
わらずチェーンを増速シフトさせることができることが
明らかである。より具体的には、多段後部スプロケット
アセンブリが直径の減少する６つのスプロケットからな
る場合には、自転車のドライバがギヤ制限器のコントロ
ールレバーを調節することによりスプロケットの一つを
選択し、それによって自転車が、そうでなければより高
速のギヤへの増大する速度シフトを生じさせるような自
転車の増加する速度にかかわりなく所望の最高速ギヤに
対応する選択されたスプロケットのみに対して増速シフ
トされるようにする。
最後に本発明の自動変速機はディレイラーがシフト中
にチェーンをスプロケットからスプロケットへ正確に移
動させるようにするためにディレイラーの動きを逐次割
出すための手段をさらに含んでいる。チェーンがスプロ
ケットアセンブリの夫々のスプロケットに整合してディ
レイラーによって逐次移動されるので、この割出し装置
によってより円滑なシフトが得られる。
以下に述べる本発明の詳細な説明がより良く理解され
て従来技術に対する本発明の寄与がより充分に認められ
るように、以上本発明のより詳細で重要な特色をかなり
簡潔に概説した。本発明の請求範囲の課題をなす本発明
の付加的な特色を以下説明する。開示されている概念お
よび具体的な態様が本発明の同一の目的を達成するため
の他の構成を改変又は設計するための基礎として容易に
利用できることは当業者によって理解されよう。またこ
のような均等な構成が添付した請求範囲に記載された本
発明の要旨および範囲から逸脱しないことも当事者によ
って認識されよう。
図面の幾つかの図中において同様な図面符号は同様な
部分を表す。
〔発明を実施するための最良の態様〕
図１において、従来形多速度自転車10は、前後フォー
クアセンブリ14及び16を設けたフレーム12を有してい
る。前後輪18及び20が、それぞれのフォーク14及び16間
に連結されている。ペダル24を設けた前部多段スプロケ
ットアセンブリ22が、フレーム12に回転可能に取着され
ている。多段後部スプロケットアセンブリ26が、後輪20
のハブに一体的に取り付けられており、多段スプロケッ
ト自体はラチェット機構を介して一方向のみに駆動チェ
ーン28から駆動力を後輪20に伝達可能と成っている。こ
れら前後スプロケットアセンブリ22及び26は、駆動チェ
ーン28によって相互連結されている。多段前後スプロケ
ットアセンブリ22及び26用に、それぞれ前後ディレイラ
ー30及び32が設けられており、その各々は駆動チェーン
28を１つのスプロケットから別のスプロケットへ移し、
それによって前後スプロケットアセンブリ22及び26間で
歯車比を変更して変速を行うことができる。図２〜５に
示されているように、多段後スプロケットアセンブリ26
は、順次小径になる６つのスプロケット34〜44を有して
いるように図示されている。しかし、多段後部スプロケ
ットアセンブリ26には、本発明の精神の範囲内において
幾つのスプロケット（例えば図12では７つ）を設けても
よいことに注意されたい。本発明の後部ディレイラー32
は、駆動チェーン28をそれと係合中のスプロケットから
隣接のスプロケットへ移し、それによって変速を行うこ
とができる。
本発明の後部ディレイラー32は、後輪20の回転軸線に
平行な位置にある長手方向軸線48を備えたベース部材46
を有している。後部ディレイラー32のベース部材46は、
自転車10のフレーム12の後フォーク16に固着されている
ブラケット50に連結されている。ベース部材46の突出端
部56に、１対のリンク部材52及び54が回動可能に連結さ
れている。リンク部材52及び54の他端側も同様に回転可
能にチェーンガイドアセンブリ58に連結されている。
チェーンガイドアセンブリ58は、プレート64に回転可
能に軸支されたチェーンガイドプーリ60及びアイドラテ
ンションプーリ62を有している。ボス66が、プレート64
から延出しており、それの突出端部68にリンク部材54の
端部が回動可能に連結されている。ボス66にバイアスば
ね（図示せず）が設けられており、これによってプレー
ト64が図４において時計回り方向に付勢されることによ
って、図４に仮想線で示されているようにプーリ60及び
62に掛けられている駆動チェーン28内に存在するすべて
のゆるみを取除く。
リンク部材52及び54が外向きに移動した時、両方のプ
ーリ60及び62の回転軸線がベース部材46の長手方同軸線
48に平行に維持されるようにするため、リンク部材54は
平行四辺形を形成していることに注意されたい。さら
に、ベース部材46は、一緒に回転可能に軸支されている
２つの部分46A及び46Bによって構成されていることに注
意されたい。外側部分46Bを後方へ押しつけるため、内
部バイアスばね72が設けられている。同様に、ローギヤ
に対応してリンク部材52及び54を内向きに押しつけるた
め、ベース部材46の突出端部56に連結された一方のリン
ク部材52の軸線を包囲するようにバイアスばね74が配置
されている。
以下に、本発明の自動シフト機構を説明する。すなわ
ち、大径の駆動ギヤ80が、多段スプロケットアセンブリ
26と同芯状に配置されている。回転軸82が、ベース部材
46に対して回転可能に軸支されている。ギヤ86が、回転
軸82の内側端部84に固着されて、駆動ギヤ80と噛合って
いるため、駆動ギヤ80の回転時に回転軸82を回転させる
ことができる。軸82がベース部材46内で回転する時、及
びベース部材46の部分46A及び46Bが相互回転する時の磨
耗を最小限に抑えるため、ジャーナル軸受88及び90が、
ねじ式に取外し可能なブッシュ92と共に設けられてい
る。
図２〜５と共に図９に示されているように、軸82の外
側端部96の周囲にカラーアセンブリ94が連結されてい
る。カラーアセンブリ94は、軸受98によって一緒に軸支
されている内側及び外側カラー部分94A及び94Bを有して
いる。カラーアセンブリ94の内側部分94Aは、軸82の外
側端部96の上に配置されたスリーブ100に固着されてい
る。
複数の遠心力作用おもり102（３つが図示されてい
る）が、互いに対して、またスリーブ100に一体状に形
成された星形カラー104に対して回動可能に連結されて
いる。すなわち、遠心力作用おもり102の各々は、星形
コネクタ106及び相互連結リンク108によって互いに回動
可能に連結されている。軸82の回転によって、遠心力作
用おもり102が星形コネクタ106を介して回転し、またこ
れが星形カラー104、スリーブ100、及び内側カラー部分
94Aを回転させる。軸82の回転速度が高くなると、図３
及び４に示されているように遠心力作用おもり102が外
向きに広がり、星形コネクタ106によって回転軸82の先
端部に圧力を加える。従って、カラーアセンブリ94が軸
82に沿って外向きに延出する。一端部でベース部材46
に、他端部で外側リンク部材54に回動可能に連結されて
いるヨーク110が、カラーアセンブリ94の外側カラー部
材94B上で回動して、バイアスばね72及び74の力に対向
して外側リンク部材54に外向きの張力を加える。従っ
て、チェーンガイドアセンブリ58が外向きに移動して、
駆動チェーン28を１つのスプロケットから隣接のスプロ
ケットへ移す。軸82の回転速度をさらに高くすると、カ
ラーアセンブリ94がさらに軸82に沿って外向きに延出
し、ヨーク110がカラーアセンブリ94上で回動して、さ
らに外向きに延出するため、それによってチェーンガイ
ドアセンブリ58がさらに外向きに移動して、駆動チェー
ン28を別のスプロケットへ移す。最終的に、遠心力作用
おもり102は、図３及び４に示されている最高位置まで
外向きに広がり、その時は駆動チェーン28は最小直径の
スプロケット44上にある。
図２〜５と共に図１に示されているように、本発明の
レンジセレクタ120が、外装部126と伸縮性の内側ケーブ
ル128とで構成されたケーブルアセンブリ124に連結され
たセレクタレバー122を有している。セレクタレバー122
は、自転車のハンドルバーまたはその付近に適宜配置さ
れ、ケーブルアセンブリ124がベース部材46と一体化し
た取付け部130まで延在している。外装部126から延出し
たケーブル128は、ばね74内に同芯状に配置されている
ばねテンショナ132に取付けられている。ばねテンショ
ナ132は、ケーブル128が外装部126内から延出した時、
ばねテンショナ132がばね74に対して回転してばね74の
ねじり張力を減少させることができる構造になってい
る。その結果、ばね74がリンク部材52及び54に加える付
勢力が小さくなり、それによってリンク部材52及び54を
遠心力作用おもり102によってさらに容易に外向きに押
しつけることができるようになる。このように、レンジ
セレクタ120は、自転車のユーザがある速度において高
い作動ギアレンジを定めて、自転車が高段のギヤへ容易
にアップシフトできるようにする。反対に、ケーブル12
8が外装部126内へ後退すると、ばねテンショナ132がば
ね74のねじり張力を増大させる。その結果、ばね74がリ
ンク部材52及び54に加える付勢力が大きくなり、それに
よって、アップシフトを行うためにリンク部材52及び54
を外向きに付勢するのに必要な遠心力が大きくなる。
図６及び11は、本発明の後部ディレイラー32の別の実
施例を示しており、これは、図２〜５に示されている第
１実施例と同様に、駆動チェーン28をそれが係合中のス
プロケットから隣接のスプロケットへ移し、それによっ
て変速を行うことができる。しかし、この実施例では、
事故の際に遠心力作用おもり102が破損しないようにす
るため、拡張状態にある遠心力作用おもり102がボス66
の突出端部68とほぼ同一平面となるように、後部ディレ
イラー32のリンク部材52及び54、ベース部材46の突出端
部56及びボス66の突出端部68の寸法及び形状が定められ
ている。さらに、図６〜11に示されているこの実施例に
は、リンク52及び54の外向き移動を制限する機能を持っ
たギヤ制限器150が設けられている。すなわち、本発明
のギヤ制限器150は、外装部156と伸縮性の内側ケーブル
158とで構成されたケーブルアセンブリ154に連結された
セレクタレバー152を有している。セレクタレバー152
は、自転車のハンドルバーまたはその付近に適宜配置さ
れ、ケーブルアセンブリ154がベース部材46の突出端部5
6に回動可能に取付けられた取付け部46まで延在してい
る。ケーブルアセンブリ154の外装部156から延出したケ
ーブル158は、外側リンク部材54に回動可能に連結され
たスリーブ162内に摺動可能に挿通されている。ストッ
パ164が、ケーブル158の先端部に固着されている。最後
になるが、図１に示されているように、レンジセレクタ
120及びギヤ制限器の両方は、本発明の同ディレイラー
に組込むこともできる。
作用を説明すると、ディレイラー26のリンク52及び54
が外向きに延出すると、ケーブル158がスリーブ162内を
自由に摺動できるようになる。しかし、図11に示されて
いるように、ストッパ164がスリーブ162に係合した時、
リンク部材52及び54の外向き移動が制限されるように、
外装部156から突出したケーブル158の長さをレバー152
で調節することができる。このようにリンク部材52及び
54の外向き移動が制限されるため、自転車のユーザは、
自転車の速度に無関係に、ディレイラー26をシフトする
最高段のギヤを選択できることが、容易に理解されるで
あろう。
前述したように、大径の駆動ギヤ80が、多段スプロケ
ットアセンブリ26と同芯状に配置されている。図１〜11
に示されているように、駆動ギヤ80は、自転車10の後輪
20に固着されて、常に後輪20と共に回転するようになっ
ている。この構造によって、回転軸82の回転速度が、後
輪20の回転速度と比例的に同じものである。従って、惰
力走行中には自転車10の速度が相当に減速するまで、即
時ダウンシフトは行われない。これは、惰力走行中に即
時ダウンシフトを望まない通常のユーザに特に適してい
る。また、旋回中等の惰力走行中にほぼ一定の速度を維
持することが多い高速運転ユーザにも望ましい。
図12、13及び14は、駆動ギヤ80の変更実施例を示して
おり、この駆動ギヤ80は、摩擦受け板200及びラチェッ
トアセンブリ202によって自転車10の後輪20に対して連
結されているため、惰力走行中、駆動ギヤ80が摩擦力で
後輪20と、それより低速であるが、共に回転させられ、
またペダルを漕いでいる間、駆動ギヤ80はスプロケット
アセンブリ26のスプロケットに対して固定連結されて、
それと共に回転する。駆動ギヤ80は、惰力走行中は後輪
20よりも低速で回転するので、この構造によって自転車
10は、自転車10の速度が十分に減速していない場合で
も、惰力走行中には直ちにダウンシフトを開始する。従
って、この構造は、迅速なダウンシフトを望むマウンテ
ンバイクのユーザに適している。
図13に示されているように、摩擦受け板200は、ほぼ
ワッシャ形であり、中央穴204が後輪20のハブ208の外側
フランジ206にはめ付けられている。摩擦受け板200は、
駆動ギヤ80の内側に形成された対応の溝部210に緊密状
態にはめ付けられて、それと摩擦係合する大きさになっ
ている。摩擦力の大きさは、スプロケットアセンブリ26
を後輪20の後車軸に同芯状に固定するナット212によっ
て調節可能である。また、摩擦受け板200は、所望の滑
り及び磨耗特性を与える様々な適当な素材で形成するこ
とができる。
好ましくは、ラチェットアセンブリ202は、スプロケ
ットアセンブリ26の玉軸受レース220にはめ込まれてい
る複数の玉軸受218を収容する玉受けレース216を外側環
状表面に形成した環状部材214を有している。図14に示
されているように、環状部材218にはさらに、最内側環
状縁部上にラチェット歯224を形成した小径部分が設け
られている。ラチェット歯224含む最内側環状縁部の直
径は、スプロケットアセンブリ26から延出している環状
ボス226を収容できる適当な大きさである。環状ボス226
内には１対の溝部228が直径方向に向き合わせて形成さ
れており、ばね232によって外向きに付勢された回動可
能なラチェット230を収容できる形状になっている。ラ
チェット歯224が図14に示されている方向に形成されて
いるので、スプロケットアセンブリ26のスプロケットの
回転時、駆動ギヤ80は前進方向へ回転するが、惰力走行
中はスプロケットアセンブリ26に対して自由に前方回転
できることが容易にわかるであろう。このように、惰力
走行中は、摩擦受け板200が駆動ギヤ80を後輪20より低
速で前方へゆっくり回転させるため、惰力走行中に迅速
なダウンシフトが得られる。
図15及び16に示されているように、カラーアセンブリ
94に割出し機構250を設けて、カラーアセンブリ94を軸8
2の長手方向に目盛り増分毎に移動させることができ
る。すなわち、割出し機構250には、スリーブ100に一体
化された星形カラー104の肩部254に孔252が形成されて
いる。孔252は、玉軸受256、ばね258及び止めねじ260を
受取ることができる大きさである。
割出し機構250の孔に長手方向に整合させて、軸82の
外表面に沿って複数のへこみ262が形成されている。へ
こみ262の数は、スプロケットアセンブリ26のスプロケ
ットの数に一致している（７つのスプロケットのスプロ
ケットアセンブリに合わせて７つが図示されている）。
さらに、図16に示されているように、へこみ262の間の
スペースは、玉軸受256がそれぞれのへこみ262にはまっ
た時、後部ディレイラー32がスプロケットアセンブリ26
のそれぞれのスプロケットと正確に整合するように定め
られている。このように、軸82が回転すると、遠心力作
用おもり102が星形コネクタ106を介して回転し、これが
星形カラー104、スリーブ100及び内側カラー部分94Aを
回転させる。軸の回転速度が増大すると、遠心力作用お
もり102が外向きに広がり、星形コネクタ106によって回
転軸82の先端部に圧力を加える。従って、カラーアセン
ブリ94が軸82に沿って外向きに延出する。しかし、ばね
付勢された玉軸受256がへこみ262に係合していることに
よって、玉軸受256は隣接のへこみ262間に形成された隆
起部分ではなく、へこみ262の１つにはまるため、カラ
ーアセンブリ94は軸82に沿って目盛り増分毎に移動す
る。後部ディレイラー32の移動に対してへこみ262のス
ペースが適切に定められているため、後部ディレイラー
32は、スプロケットアセンブリ26の１つのスプロケット
から別のものへ整合状態で移動させられる。後部ディレ
イラー32がこのように増分インデックスされる、すなわ
ち「ジャンプ」することによって、後部ディレイラー32
がシフト中に１つのスプロケットから別のものへより迅
速に移動するため、なめらかなシフトが得られる。従っ
て、シフト中の動力の損失及び／またはチェーン28の滑
りが最小限に抑えられる。
本発明の開示内容は、上記説明のものと共に、添付の
請求項に包含されるものも含む。以上に本発明をある程
度特定化した好適な形式のもので説明してきたが、好適
な実施例の開示は例示のためのものであって、本発明の
精神の範囲内において様々な変更を加えることができる
ことを理解されたい。
図面の簡単な説明 図１は本発明のディレイラーを用いる多速自転車の側
面図である。
図２はギヤレンジセレクタを有する本発明の自動変速
機を用いる多段後部スプロケットアセンブリについて、
その遠心力作用おもりを最低速ギヤに対応して完全に収
縮させた後面図である。
図３はギヤレンジセレクタを有する本発明の自動変速
機を用いる多段後部スプロケットアセンブリについて、
その遠心力作用おもりを最高速ギヤに対応して完全に拡
張させた後面図である。
図４は図３の側面図である。
図５は図２の分解図である。
図６はギヤレンジ制限器を有する本発明の自動変速機
を用いる多段後部スプロケットアセンブリについて、そ
の遠心力作用おもりを最低限ギヤに対応して完全に収縮
させた後面図である。
図７はギヤ制限器を有する本発明の自動変速機を用い
る多段後部スプロケットアセンブリについて、その遠心
力作用おもりを最高速ギヤに対応して完全に拡張させた
後面図である。
図８は図６の側面図である。
図９はスリーブ付のカラーを部分的に切除して示す本
発明の自動変速機の部分図である。
図10はスリーブ付のカラー及びディレイラーのリンク
部材に対してヨークが枢着されている状態を示す図６の
部分的な頂面図である。
図11はディレイラーの外方への動きを制限しそれによ
ってディレイラーがシフトする最高速ギヤを制限するギ
ヤ制限器のコントロールワイヤを示す図６の部分的な上
面図である。
図12は摩擦板によって後輪に結合されかつラチェット
アセンブリによってスプロケットアセンブリに結合され
る駆動ギヤの別の具体例を示す本発明の自動変速器を用
いる多段後部スプロケットアセンブリの部分的な上面図
である。
図13は駆動ギヤを後輪およびスプロケットアセンブリ
に夫々結合させる摩擦板及びラチェットアセンブリを示
す図12の分解図である。
図14はラチェットアセンブリを示す図12の線14−14に
沿って示す断面図である。
図15は軸に対して長手方向に摺動するカラー内に含ま
れる逐次割出し機構を示す本発明の自動変速機を部分的
に断面として示す拡大後面図である。
図16はスプロケットアセンブリの個々のスプロケット
に整合したディレイラーの逐次割り出しを示すようにス
プロケットアセンブリと組合わされた図15に示す本発明
の別の自動変速器の一部断面後面図である。
〔符号の説明〕
10…多速度自転車、 12…フレーム、 14…前フォークアセンブリ、 16…後フォークアセンブリ、 18…前輪、 20…後輪、 22…多段前部スプロケットアセンブリ、 24…ペダル、 26…多段後部スプロケットアセンブリ、 28…駆動チェーン、 30…前部ディレイラー、 32…後部ディレイラー、 34〜44…スプロケット、 46…ベース部材、 48…長手方向軸線、 50…ブラケット、 52…リンク部材、 54…リンク部材、 56…突出端部、 58…チェーンガイドアセンブリ、 60…チェーンガイドプーリ、 62…アイドラテンションプーリ、 64…プレート、 66…ボス、 68…突出端部、 46A…部分、 46B…部分、 66…ボス、 68…突出端部、 72…内部バイアスばね、 74…バイアスばね、 80…駆動ギヤ、 82…回転軸、 84…内側端部、 86…ギヤ、 88…ジャーナル軸受、 90…ジャーナル軸受、 92…ブッシュ、 94…カラーアセンブリ、 94A…内側カラー部分、 94B…外側カラー部分、 96…外側端部、 98…軸受、 100…スリーブ、 102…遠心力作用おもり、 104…星形カラー、 106…星形コネクタ、 108…相互連結リンク、 120…レンジセレクタ、 122…セレクタレバー、 124…ケーブルアセンブリ、 126…外装部、 128…内側ケーブル、 130…取付け部、 132…ばねテンショナ、 150…ギヤ制限器、 152…セレクタレバー、 154…ケーブルアセンブリ、 156…外装部、 158…内側ケーブル、 162…スリーブ、 164…ストッパ、 200…摩擦受け板、 202…ラチェットアセンブリ、 204…中央孔、 206…外側フランジ、 208…ハブ、 210…溝部、 212…ナット、 214…環状部材、 218…玉軸受、 216…玉受けレース、 220…玉軸受レース、 224…ラチェット歯、 226…環状ボス、 228…溝部、 232…ばね、 230…ラチェット、 250…割出し機構、 254…肩部、 252…孔、 256…玉軸受、 258…ばね、 260…止めねじ、 262…へこみ。

Claims (29)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】多段スプロケットアセンブリにおける１つ
    のスプロケットから隣接するスプロケットに、駆動チェ
    ーンを移し換える変速器において、 長手方向軸線を備えたベース部材と、 後輪の一部を形成している多段スプロケットアセンブリ
    に対して、前記ベース部材を接続するための手段と、 駆動チェーンを移動させて、多段スプロケットアセンブ
    リにおける１つのスプロケットから隣接するスプロケッ
    トに、駆動チェーンを移し換えるためのチェーンガイド
    アセンブリと、 前記チェーンガイドアセンブリを旋回可能に前記ベース
    部材に連結し、前記チェーンガイドアセンブリの移動を
    可能にするための手段と、 前記ベース部材によって前記長手方向軸線を中心に回転
    可能に軸支されるシャフトと、 後輪の回転と共に多段スプロケットアセンブリが回転す
    ると、前記シャフトを回転する前記シャフトと前記多段
    スプロケットアセンブリを相互接続する手段と、 遠心力作用おもりと、 前記遠心力作用おもりと前記シャフト及び前記チェーン
    ガイドアセンブリを相互接続することによって、前記シ
    ャフトの回転速度に応答して前記遠心力作用おもりが移
    動し、かかる移動によって前記チェーンガイドアセンブ
    リを前記長手方向軸線に沿って移動するようにするため
    の手段と、 から成ることを特徴とするディレイラー。
  2. 【請求項２】前記長手方同軸線が、前記多段スプロケッ
    トアセンブリの回転軸と平行に位置することを特徴とす
    る、請求の範囲第１項に記載のディレイラー。
  3. 【請求項３】前記シャフトと前記多段スプロケットアセ
    ンブリを相互接続するための手段が駆動ギヤで構成され
    ており、前記シャフトに固定されたギヤと噛み合いかつ
    前記多段スプロケットアセンブリに前記後輪と共に相対
    回転不能に結合されて、該多段スプロケットアセンブリ
    の回転を前記シャフトに伝達していることを特徴とす
    る、請求の範囲第２項に記載のディレイラー。
  4. 【請求項４】前記遠心力作用おもりと前記シャフト及び
    前記チェーンガイドアセンブリを相互接続するための手
    段が、前記遠心力作用おもりと前記シャフト及び前記チ
    ェーンガイドアセンブリを相互接続するヨークから構成
    され、前記遠心力作用おもりが移動すると、相応じて、
    前記ヨーク及び前記チェーンガイドアセンブリが移動す
    るようになっていることを特徴とする、請求の範囲第１
    項に記載のディレイラー。
  5. 【請求項５】前記遠心力作用おもりと前記シャフト及び
    前記チェーンガイドアセンブリを相互接続するための手
    段に、さらに、前記シャフトに回転及びスライド可能に
    接続されたカラーが設けられていて、前記ヨークが前記
    カラーに旋回可能に接続されていることと、前記遠心力
    作用おもりと前記カラーを相互接続する手段が設けられ
    ていて、前記シャフトが回転すると、前記遠心力作用お
    もりによって、前記カラーが前記シャフトに沿って縦方
    向に移動し、前記ヨークを移動させるようになっている
    ことを特徴とする、請求の範囲第４項に記載のディレイ
    ラー。
  6. 【請求項６】前記ヨークの一方の端部が、前記連結手段
    に旋回可能に接続され、前記ヨークのもう一方の端部
    が、前記ベース部材に対して旋回可能に接続され、前記
    両端部間において、前記ヨークが、前記カラーに旋回可
    能に接続されることを特徴とする、請求の範囲第５項に
    記載のディレイラー。
  7. 【請求項７】さらに、複数の前記遠心力作用おもりが設
    けられていることを特徴とする、請求の範囲第１項に記
    載のディレイラー。
  8. 【請求項８】さらに、前記駆動チェーンガイドアセンブ
    リーに対して時計回り方向へのバイアスをかける手段が
    設けられていることを特徴とする、請求の範囲第１項に
    記載のディレイラー。
  9. 【請求項９】さらに、前記駆動チェーンガイドアセンブ
    リを移動させるために、前記バイアス手段によって加え
    られる力の量を調整するための手段が設けられているこ
    とを特徴とする、請求の範囲第８項に記載のディレイラ
    ー。
  10. 【請求項１０】前記調整するための手段が、制御レバー
    によって操作可能な制御ワイヤから成ることを特徴とす
    る、請求の範囲第９項に記載のディレイラー。
  11. 【請求項１１】さらに、前記駆動チェーンアセンブリの
    移動を制限するための手段が設けられていることを特徴
    とする、請求の範囲第８項に記載のディレイラー。
  12. 【請求項１２】前記制限するための手段が、制御レバー
    によって操作可能な制御ワイヤから成ることを特徴とす
    る、請求の範囲第11項に記載のディレイラー。
  13. 【請求項１３】多段スプロケットアセンブリにおける１
    つのスプロケットから隣接するスプロケットに、駆動チ
    ェーンを移し換える変速器において、 長手方向軸線を備えたベース部材と、 後輪の一部を形成している多段スプロケットアセンブリ
    に対して、前記ベース部材を接続するための手段と、 駆動チェーンを移動させて、多段スプロケットアセンブ
    リにおける１つのスプロケットから隣接するスプロケッ
    トに、駆動チェーンを移し換えるためのチェーンガイド
    アセンブリと、 前記チェーンガイドアセンブリを旋回可能に前記ベース
    部材に連結し、前記チェーンガイドアセンブリの移動を
    可能にするための手段と、 前記ベース部材によって前記長手方向軸線を中心に回転
    可能に軸支されるシャフトと、 多段スプロケットアセンブリのスプロケットが回転する
    と、前記シャフトを回転する前記シャフトと前記多段ス
    プロケットアセンブリを相互接続する手段と、 遠心力作用おもりと、 前記遠心力作用おもりと前記シャフト及び前記チェーン
    ガイドアセンブリを相互接続することによって、前記シ
    ャフトの回転速度に応答して前記遠心力作用おもりが移
    動し、かかる移動によって前記チェーンガイドアセンブ
    リを前記長手方向軸線に沿って移動するようにするため
    の手段と、 から成ることを特徴とするディレイラー。
  14. 【請求項１４】前記長手方向軸線が、前記多段スプロケ
    ットアセンブリの回転軸と平行に位置することを特徴と
    する、請求の範囲第13項に記載のディレイラー。
  15. 【請求項１５】前記シャフトと前記多段スプロケットア
    センブリのスプロケットを相互接続するための手段が、
    多段スプロケットアセンブリのラチェットアセンブリを
    介して設けられたスプロケットに接続された駆動ギヤか
    ら成り、前記駆動ギヤが前記シャフトに固定されたギヤ
    と噛み合っており、 多段スプロケットアセンブリのスプロケットの回転によ
    って、前記シャフトを回転させるように成したことを特
    徴とする、請求の範囲第14項に記載のディレイラー。
  16. 【請求項１６】さらに、前記駆動ギヤとホイールを相互
    接続して、前記車軸が回転すると、前記シャフトが回転
    するように、前記シャフトの内端に固定されたギヤが含
    まれることを特徴とする、請求の範囲第15項に記載のデ
    ィレイラー。
  17. 【請求項１７】前記駆動ギヤと前記車軸を相互接続する
    ための前記手段が、前記車軸と前記駆動ギヤの間に配置
    された摩擦すり板から構成され、前記摩擦すり板と前記
    駆動ギヤとの摩擦量を増すことによって、前記駆動ギヤ
    の回転が、前記車軸の回転速度まで上がるようになって
    いることを特徴とする、請求の範囲第16項に記載のディ
    レイラー。
  18. 【請求項１８】前記遠心力作用おもりと前記シャフト及
    び前記チェーンガイドアセンブリを相互接続するための
    手段が、前記遠心力作用おもりと前記シャフト及び前記
    チェーンガイドアセンブリを相互接続するヨークから構
    成され、前記遠心力作用おもりが移動すると、相応じ
    て、前記ヨーク及び前記チェーンガイドアセンブリが移
    動するようになっていることを特徴とする、請求の範囲
    第13項に記載のディレイラー。
  19. 【請求項１９】前記遠心力作用おもりと前記シャフト及
    び前記チェーンガイドアセンブリを相互接続するための
    手段に、さらに、前記シャフトに回転及びスライド可能
    に接続されたカラーが設けられていて、前記ヨークが前
    記カラーに旋回可能に接続されていることと、前記遠心
    力作用おもりと前記カラーを相互接続する手段が設けら
    れていて、前記シャフトが回転すると、前記遠心力作用
    おもりによって、前記カラーが前記シャフトに沿って縦
    方向に移動し、前記ヨークを移動させるようになってい
    ることを特徴とする、請求の範囲第18項に記載のディレ
    イラー。
  20. 【請求項２０】前記カラーが、前記シャフトに沿った、
    その長手方向軸線移動を逐次割り出すための手段から構
    成されることを特徴とする、請求の範囲第19項に記載の
    ディレイラー。
  21. 【請求項２１】前記シャフトに沿った、その長手方向軸
    線移動を逐次割り出すための手段が、前記シャフトに沿
    って形成されたくぼみに解放可能に係合する、前記カラ
    ー内に配置されたバネ式部材から成ることを特徴とす
    る、請求の範囲第20項に記載のディレイラー。
  22. 【請求項２２】前記くぼみの数が、スプロケットアセン
    ブリのスプロケットの数に対応することと、前記くぼみ
    間の距離が、前記チェーンガイドアセンブリと前記スプ
    ロケットアセンブリのそれぞれのスプロケットとのアラ
    イメントがとれるような寸法になっていることを特徴と
    する、請求の範囲第21項に記載のディレイラー。
  23. 【請求項２３】前記ヨークの一方の端部が、前記連結手
    段に旋回可能に接続され、前記ヨークのもう一方の端部
    が、前記ベース部材に対して旋回可能に接続され、前記
    両端部間において、前記ヨークが、前記カラーに旋回可
    能に接続されることを特徴とする、請求の範囲第19項に
    記載のディレイラー。
  24. 【請求項２４】さらに、複数の前記遠心力作用おもりが
    設けられていることを特徴とする、請求の範囲第13項に
    記載のディレイラー。
  25. 【請求項２５】さらに、前記駆動チェーンアセンブリに
    対してある方向へのバイアスをかける手段が設けられて
    いることを特徴とする、請求の範囲第13項に記載のディ
    レイラー。
  26. 【請求項２６】さらに、前記駆動チェーンアセンブリを
    移動させるために、前記バイアス手段によって加えられ
    る力の量を調整するための手段が設けられていることを
    特徴とする、請求の範囲第25項に記載のディレイラー。
  27. 【請求項２７】前記調整するための手段が、前記レバー
    によって操作可能な制御ワイヤから成ることを特徴とす
    る、請求の範囲第26項に記載のディレイラー。
  28. 【請求項２８】さらに、前記駆動チェーンアセンブリの
    移動を制限するための手段が設けられていることを特徴
    とする、請求の範囲第25項に記載のディレイラー。
  29. 【請求項２９】前記制限するための手段が、制御レバー
    によって操作可能な制御ワイヤから成ることを特徴とす
    る、請求の範囲第28項に記載のディレイラー。
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