JP3315352B2 - 自転車用変速動作装置及び自転車用変速切換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自転車用変速装置
に用いられる変速動作装置、特に、圧縮気体によって駆
動される変速動作装置に関する。また、本発明は前記変
速動作装置を含む自転車用変速切換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自転車で上り坂を軽く登るためや平地を
高速で走るために、複数の変速段を有する変速装置が用
いられている。変速装置は、一般に、変速操作を行うた
めの変速操作部と、変速操作部にケーブルで連結された
変速機構とを有している。変速操作部は、たとえば揺動
する２本の変速レバーと、この変速レバーの操作により
ラチェット機構を介して回転するケーブル巻取部とを有
している。また、変速機構には外装式のものと内装式の
ものとがある。外装式の変速機構は、歯数が異なる複数
の並設されたスプロケットと、スプロケットの並設方
向、すなわちスプロケットの軸方向（以下、変速方向と
いう）に往復移動してチェーンをいずれか一つのスプロ
ケットに案内するためのディレーラとを有している。デ
ィレーラは、自転車のフレームに装着される装着部と、
装着部に対して移動して変速方向にチェーンを案内する
チェーン案内部とを有している。内装式のものは、後輪
ハブ内に設けられた変速比が異なる複数の伝達機構と、
ハブ軸方向またはハブ軸回りに往復移動して複数の伝達
機構のうちの一つを選択する操作体とを有している。

【０００３】このような従来の変速装置では、一方の変
速レバーを操作することにより、ラチェット機構を介し
てケーブル巻取部が一方向に一変速段毎に回転させられ
る。これにより、ケーブル巻取部にケーブルが巻き取ら
れ、変速機構によりたとえば高速段から低速段への変速
が行われる。また、他方の変速レバーを操作することに
より、ラチェット機構が解除されてケーブル巻取部が他
方向に変速段毎に逆転させられる。これにより、ケーブ
ル巻取部に巻き取られたケーブルが繰り出され、変速機
構により逆方向への変速が行われる。

【０００４】ところで、特に競技中においては、走行中
のライダーはペダルを踏むことに労力の大半を使用して
いる。このため、変速レバーの操作に要するライダーの
労力をいかに軽減するかが変速装置にとって重要な課題
である。変速レバーの操作に要するライダーの労力を軽
減するためには、変速レバーのストロークを短くすると
ともに操作力を低減する必要がある。しかし、この２つ
の要求は二律背反的なものであり、操作ストロークを短
くすると操作力が増加し、操作力を低減すると操作スト
ロークが長くなる。このため、変速レバーによりケーブ
ルを巻き取って変速する方式では、両方の要求を同時に
満たすのは困難である。

【０００５】これを解決するものとして、電池から供給
される電力を利用してディレーラのチェーン案内部を移
動させる外装式の変速補助システムが知られている（特
開平５−３３８５８１号公報）。この変速補助システム
は変換機構と制御機構とインデックス機構とを備えてい
る。変換機構はチェーン案内部の内部に設けられたカム
等の部材を有している。変換機構は、チェーンにより回
転させられるプーリ等のチェーン案内部を構成する回転
部材の回転を変速方向の変位に、すなわち回転運動を直
線往復運動に変換するための機構である。制御機構は、
変換機構に連結されて往復移動する制御シャフトと、そ
れぞれのロッド先端が制御シャフトの両側面のいずれか
に係合する１対の電動ソレノイドとを有し、チェーン案
内部の変速方向を制御するための機構である。制御シャ
フトの両側面には、変速位置に対応して傾斜面と垂直面
とを有する凹所が形成されており、凹所において傾斜面
の位置が両側面で互いに逆側に形成されている。電動ソ
レノイドには、電池からハンドルバー等に装着された変
速操作用スイッチを介して電力が供給されており、変速
操作用スイッチにより電動ソレノイドは動作する。電動
ソレノイドが動作してロッド先端が凹所に係合される
と、制御シャフトとチェーン案内部とがいずれかの変速
方向に移動不能に係止される。インデックス機構は、制
御機構により変速方向が制御されて移動したチェーン案
内部を変速位置で保持するためのものであり、そこに
は、変速位置で保持したときに電動ソレノイドをオフす
るための相補型コンダクタが設けられている。

【０００６】この変速補助システムでは、ペダルを回転
させると、チェーンにより回転部材が回転し、その回転
により制御シャフトが変速方向に往復動する。そして変
速操作用スイッチを操作すると、そのスイッチに応じた
電動ソレノイドが動作し、この電動ソレノイドのロッド
先端が制御シャフトのいずれかの側面の凹所に係合す
る。これにより、制御シャフトとともにプーリを含むチ
ェーン案内部が変速方向の一方向に移動し、インデック
ス機構により変速位置で保持される。インデックス機構
でチェーン案内部が保持されると、電動ソレノイドは後
退し、変速が終了する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の変速補助シ
ステムでは、スイッチ操作により電動ソレノイドを動作
させて変速段を切り換えできるので、変速操作に要する
ライダーの労力は軽減される。しかし、電池を電源（駆
動源）として利用しているので、乾電池等の使い捨て形
の１次電池を用いると、電池が消耗する都度電池を交換
しなければならず、駆動源を確保するコストが高くな
る。また、ニッケル・カドミウム電池等の２次電池を用
いると、駆動源を確保するコストは低下するが、充電に
長時間を要するので電池が消耗すると充電が完了するま
で変速補助システムを動作させることができない。これ
を防止するためには、充電時間と電池の消耗時間とを考
慮して多くの電池を用意し、それを常に満充電状態に維
持しなければならず、電池（駆動源）のメンテナンスが
煩雑になる。

【０００８】また、マウンテンバイクレース使用時や雨
天使用時に泥水等が電動ソレノイドや相補型コンダクタ
等の電気部品に付着すると、絶縁不良により電動ソレノ
イドが誤動作を起こすおそれがある。このため、使用環
境が限定される。また、特開昭５９−１９９３８６号公
報、米国特許４，３５２，５０３号及び欧州特許１２
０，５７１には、圧縮気体を用いて操作されるディレー
ラが開示されている。ここでは、気体のポンピング機構
が自転車乗車中の車輪の回転によって駆動されるように
なっている。そして、ポンピング機構は、高速走行時に
は気体が高ガス圧となり、低速走行時には低ガス圧とな
るように作動する。さらにガス圧はピストンに伝達され
ており、ピストンはディレーラのコントロールケーブル
に連結されている。したがって、ディレーラの位置はポ
ンピング機構により発生されたガス圧によって決定され
る。

【０００９】このような装置の欠点は、ポンピング機構
が走行中において車輪や他の回転部材にドラグ（引きず
り）を引き起こし、したがってライダーの労力が増加す
ることである。さらに、ライダーがある特定の変速段を
選択したい場合、その変速段にするにはガス圧をどの程
度にするかを感覚的に知らなければならず、しかもディ
レーラが所望の変速段に到達する迄の時間、正確にバル
ブを操作することに集中しなければならない。したがっ
てライダーは気が散ってしまい、レース中等においては
問題が多い。

【００１０】本発明の課題は、より広い環境で使用で
き、しかもメンテナンスを簡単にすることにある。本発
明の別の課題は、変速段の選択をすばやくかつ確実にす
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の一見地に係る自
転車用変速動作装置は、複数の変速段を有する自転車用
変速装置のディレーラを動作させるための装置であっ
て、作動体と、動作機構とを備えている。作動体は圧縮
気体により動作する。動作機構は、作動体の動作により
ディレーラを１又は複数変速段ずつ動作させるための機
構である。

【００１２】この変速動作装置では、圧縮気体により作
動体が動作すると、その動作により動作機構がディレー
ラを１又は複数変速段ずつ動作させる。ここでは、圧縮
気体によりシリンダやアクチュエータ等の作動体が動作
して動作機構によりディレーラを動作させているので、
水がかかっても誤動作を起こしにくい。このため、使用
環境が限定されにくい。また、圧縮気体の圧力が下がっ
ても、空気入れやコンプレッサ等の圧縮手段により直ち
に圧縮気体を供給できるので、駆動源のメンテナンスが
容易である。さらに、動作機構によりディレーラが１又
は複数段ずつ動作させられるため、変速段の選択をすば
やくかつ確実に行うことができる。

【００１３】また、前記の装置において、前記動作機構
は、ディレーラを１又は複数変速段毎に変速方向の一方
向に位置決めする第１位置決め機構と、ディレーラを１
又は複数変速段毎に一方向と逆の他方向に位置決めする
第２位置決め機構とを有する。この場合には、第１位置
決め機構と第２位置決め機構とを作動体により動作させ
ることで、一方向に変速する際にも、また他方向に変速
する際にも、１又は複数の変速段毎に簡単に位置決めで
きる。

【００１４】さらに、前記の装置において、前記作動体
は、第１位置決め機構を動作させる第１気体圧シリンダ
と、第２位置決め機構を動作させる第２気体圧シリンダ
とを有する。この場合には、気体圧で動作する作動体の
なかでも変換効率が高いエアシリンダ等の気体圧シリン
ダを用いるので、コンパクトで効率がよい変換動作を実
現できる。

【００１５】前記の装置において、例えば、前記動作機
構は、ディレーラに連結された制御部材を移動させるた
めの回転自在な回転体と、外周に位置決め用の複数の歯
を有し回転体とともに回転する位置決め体と、位置決め
体のそれぞれの歯に係止可能で位置決め体の回転位置を
保持する位置決め爪と、位置決め爪と歯の係止を解除す
るための解除部材と、回転体を初期位置側に付勢する付
勢部材とを有している。そして、前記第１位置決め機構
は前記位置決め体と前記位置決め爪とを含み、前記第２
位置決め機構は前記位置決め体と前記位置決め爪と前記
解除部材とを付勢部材とを含んでいる。

【００１６】前記の装置において、例えば、前記作動体
は、位置決め体を一方向に回転させるための第１気体圧
シリンダと、解除部材を作動させるための第２気体圧シ
リンダとを有している。前記の装置において、例えば、
前記制御部材はコントロールケーブルであり、前記回転
体はコントロールケーブルを巻取り及び繰り出しするケ
ーブル巻取体である。この場合は、動作機構がケーブル
を介して遠隔操作可能にディレーラに連結されるので、
動作機構の取付位置が制限されず、ディレーラから離れ
た汚れにくい場所に動作機構を配置できる。

【００１７】前記の装置において、例えば、前記動作機
構は、循環動作することで、ディレーラを変速方向の一
方向及び逆の他方向に位置決めする循環位置決め機構を
有する。この場合には、作動体により循環位置決め機構
を循環動作させることで、一方向の循環動作で２つの変
速方向において１又は複数の変速段毎に位置決めでき、
動作機構や作動体の構成が簡素になる。

【００１８】前記の装置において、例えば、前記作動体
は、循環位置決め機構を動作させる気体圧シリンダを有
する。この場合には、気体圧で動作する作動体のなかで
も変換効率が高いエアシリンダ等の気体圧シリンダを用
いるので、コンパクトで効率がよい変換動作を実現でき
る。本発明の別の見地に係る自転車用変速切換装置は、
複数の変速段を有する自転車用変速装置に用いられる装
置であって、前記の自転車用変速動作装置と、ディレー
ラとを備えている。ディレーラは、変速段を切り換える
ための機構である。

【００１９】ここでは、前記装置に加え、ディレーラを
有しているので、自転車ヘの取り付けが容易になる。本
発明のさらに別の見地に係る自転車用変速切換装置は、
複数の変速段を有する自転車用変速装置に用いられる変
速切換装置であって、ディレーラと変速動作装置とを備
えている。ディレーラは、ベース部材と、チェーンを案
内するチェーン案内部と、チェーン案内部を支持する可
動部材と、可動部材がベース部材に対して相対移動が可
能なようにベース部材と可動部材とを連結する連結機構
とを有している。変速動作装置は、可動部材をベース部
材に対して圧縮ガスによって相対的に移動させるための
装置であり、可動部材を複数の位置で位置決めしかつ保
持するためのインデックス機構を有している。そして、
変速動作装置は、可動部材をベース部材に対して相対的
に第１方向に移動させるための第１ガスアクチュエータ
と、可動部材をベース部材に対して第１方向とは逆の第
２方向に相対的に移動させるための第２ガスアクチュエ
ータとを有している。

【００２０】この場合は、ガスによりインデックス機構
を作動させて、変速段の選択をすばやくかつ確実に行う
ことができる。前記の装置において、例えば、前記連結
機構は、ベース部材及び可動部材に旋回自在に連結され
た第１リンク部材と、ベース部材及び可動部材に旋回自
在に連結された第２リンク部材とを有している。そし
て、第１リンク部材及び第２リンク部材はベース部材及
び可動部材とともに４節連結機構を構成している。

【００２１】前記の装置において、例えば、ベース部材
に連結された第１端部及び可動部材に連結された第２端
部を有する第１リターンスプリングと、ベース部材に連
結された第１端部及び可動部材に連結された第２端部を
有する第２リターンスプリングとをさらに備えている。
前記の装置において、例えば、第１リターンスプリング
は第１リンク部材の一方側に配置されており、第２リタ
ーンスプリングは第１リンク部材の逆側に配置されてい
る。

【００２２】前記の装置において、インデックス機構は
ベース部材内部に配置されている。

【００２３】前記の装置において、例えば、インデック
ス機構は制御部材と巻取り部材とラチェット・爪機構と
を有している。制御部材は連結機構に連結された第１端
部を有している。巻取り部材は制御部材の第２端部の引
き込み及び繰り出しを行う。ラチェット・爪機構は、巻
取り部材、第１ガスアクチュエータ及び第２ガスアクチ
ュエータに連結され、巻取り部材を選択された位置に移
動させかつその選択された位置に巻取り部材を保持す
る。

【００２４】前記の装置において、例えば、第１ガスア
クチュエータは、ガス圧の供給及び排気に応じて往復動
する第１往復動部材を有し、第２ガスアクチュエータは
ガス圧の供給及び排気によって往復動する第２往復動部
材を有している。前記の装置において、例えば、ラチェ
ット・爪機構は、巻取り部材とともに移動するように連
結されたラチェットホイールと、ラチェットホイールを
選択された位置に駆動するための第１往復動部材に連結
された駆動爪と、ラチェットホイールを所定の位置に保
持しあるいは選択された位置からラチェットホイールを
解除する位置決め爪とを有している。

【００２５】前記の装置において、例えば、制御部材は
コントロールケーブルであり、巻取り部材はコントロー
ルケーブルを巻き取りあるいは繰り出しするための巻取
りドラムである。前記の装置において、例えば、連結機
構は第１リンク部材と第２リンク部材とを有している。
第１リンク部材は、第１支持ピンを介してベース部材に
連結されるとともに、第２支持ピンを介して可動部材に
それぞれ旋回自在に連結されている。第２リンク部材
は、第３支持ピンを介してベース部材に、第４支持ピン
を介して可動部材にそれぞれ旋回自在に連結されてい
る。そして、第１リンク部材及び第２リンク部材はベー
ス部材及び可動部材とともに４節連結機構を構成してい
る。

【００２６】前記の装置において、例えば、ラチェット
ホイール及び巻取りドラムは第１支持ピンの周りに回転
自在に設けられている。前記の装置において、例えば、
位置決め爪は第３支持ピンの周りに回転自在に設けられ
ている。前記の装置において、例えば、連結機構は、第
１リンク部材及び第２リンク部材の一方から延びる作動
アームを有し、制御部材の第１端部は作動アームに連結
されている。

【００２７】前記の装置において、たとえば、制御部材
は第１リンク部材の中心線に一致するように配置されて
いる。

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】本発明のさらに別の見地に係る自転車用変
速動作装置は、複数の変速段を有する自転車用変速装置
のディレーラを動作させるための変速動作装置であっ
て、圧縮ガスに応じて移動する動作部材を有するガス作
動装置と、ディレーラを制御する制御部材を制御するた
めの制御部材コントローラと、作動部材及び制御部材コ
ントローラに連結され制御部材コントローラを複数の位
置で位置決めし保持するためのインデックス機構とを備
えている。そして、ガス作動装置は、ガス圧の供給及び
排気によって往復動する第１往復動部材を有する第１ガ
スアクチュエータと、ガス圧の供給及び排気によって往
復動する第２往復動部材を有する第２ガスアクチュエー
タとを有している。

【００３２】前記自転車用変速動作装置において、例え
ば、前記インデックス機構は、巻取り部材と、ラチェッ
ト・爪機構とを有している。巻取り部材は、制御部材の
引き込み及び繰り出しを行うための部材であって、制御
部材コントローラを構成する。ラチェット・爪機構は、
巻取り部材を選択された位置に移動し、その選択された
位置に巻取り部材を保持する。

【００３３】前記自転車用変速動作装置において、例え
ば、前記ラチェット・爪機構は、巻取り部材とともに回
転するように連結されたラチェットホイールと、第１往
復動部材に連結され選択された位置にラチェットホイー
ルを駆動するための駆動爪と、ラチェットホイールを選
択された位置に保持しかつその選択された位置からラチ
ェットホイールを解除するための位置決め爪とを備えて
いる。

【００３４】前記自転車用変速動作装置において、例え
ば、前記制御部材はコントロールケーブルであり、前記
巻取り部材はコントロールケーブルを巻取り及び繰り出
しする巻取りドラムである。

【００３５】前記自転車用変速動作装置において、例え
ば、前記インデックス機構は、巻取り部材と、ラチェッ
ト・爪機構とを備えている。巻取り部材は、制御部材を
引き込み及び繰り出しする部材であって、制御部材コン
トローラを構成する。ラチェット・爪機構は、巻取り部
材、第１ガスアクチュエータ及び第２ガスアクチュエー
タに連結され、巻取り部材を選択された位置に移動し、
かつその選択された位置に巻取り部材を維持する。

【００３６】

【発明の実施の形態】図１において、本発明の一実施形
態を採用したＭＴＢ型の自転車は、車体の骨格をなすダ
イヤモンド形のフレーム１を備えている。フレーム１
は、前三角及び後三角からなるフレーム体２と、フレー
ム体２の前部に斜め縦軸回りに回動自在に支持され下部
に２本のエア油圧式のサスペンション３ａを備えたフロ
ントフォーク３とを有している。また、自転車は、フロ
ントフォーク３に連結されたハンドル部４と、フレーム
体２の下部に取り付けられ踏み力を駆動力に変換する駆
動部５と、フロントフォーク３の下端に着脱自在に装着
された前輪６と、フレーム体２の後部に着脱自在に装着
された後輪７と、前後のブレーキ装置８，９とをさらに
備えている。

【００３７】フレーム体２は、図２に示すように、フロ
ントフォーク３を回動自在に支持するヘッド部１０と、
クランク軸（図示せず）を回転自在に支持するためのハ
ンガー部１１と、サドル（後述）を固定するためのサド
ル固定部１２と、前記各部１０〜１２を連結するパイプ
フレーム部材１３とを有している。これらの各部は、た
とえばアルミニウム、クロームモリブデン鋼又はチタン
合金等の材質からなる金属パイプを溶接して製造され
る。

【００３８】パイプフレーム部材１３は、下チューブ１
５と、上チューブ１６と、シートチューブ１７と、シー
トスティ１８と、チェーンスティ１９とを有している。
下チューブ１５はヘッド部１０から斜め下後方に延びて
おり、下チューブ１５の後端にハンガー部１１が設けら
れている。上チューブ１６は下チューブ１５の上方でヘ
ッド部１０から後方に延びている。シートチューブ１７
は上チューブ１６の後端と下チューブ１５の後端とを連
結している。シートチューブ１７の上端の後部に筒状の
サドル固定部１２が溶接固定されている。このサドル固
定部１２に、図１に示すように、サドル２９ｂを上端に
固定したシートポスト２９ａが上下位置を調節可能に固
定されている。シートスティ１８は、上チューブ１６の
後端から斜め下後方に２股に分かれて延びている。チェ
ーンスティ１９は、ハンガー部１１から後方に２股に分
かれて延びシートスティ１８の後端に中実のリアフォー
クエンド１９ａを介して連結されている。

【００３９】これらのパイプフレーム部材１３は、その
内部が外部と気密に封止され、かつ隣合う相互のチュー
ブ内の空間が連通しており、たとえば、最大１０ｋｇ／
ｃｍ2 未満程度の圧縮空気を貯蔵可能な気体充填部２０
を構成している。ここで、下チューブ１５と上チューブ
１６の内部空間は、ヘッド部１０の後側部分で連通して
おり、シートチューブ１７と上チューブ１６及び下チュ
ーブ１５の内部空間は、シートチューブ１７の上下端で
それぞれ連通している。また、上チューブ１６とシート
スティ１８の内部空間は、上チューブ１６の後部に形成
された連通孔１８ａを介して連通しており、下チューブ
１５とチェーンスティ１９の内部空間はハンガー部１１
の上部で連通している。

【００４０】上チューブ１６の上面には、気体充填部２
０に圧縮気体を充填するための気体充填口２１と、内部
に貯蔵された圧縮気体を外部に供給するための２つの気
体供給口２２，２２とが設けられている。気体充填口２
１は、上チューブ１６の後部に設けられている。気体充
填口２１には、たとえば、米式タイヤバルブが装着され
ており、自転車用空気入れや自動車用空気入れにより圧
縮空気を容易に充填できる構造となっている。２つの気
体供給口２２，２２は、上チューブ１６の前部に前後方
向に並設されており、一方の気体供給口２２には、気体
充填部２０内の元圧を表示して気体残量を表示するため
の圧力計２３が、他方の気体供給口２２には圧力計２４
付の圧力調整式レギュレータ２５がそれぞれ装着されて
いる。

【００４１】また、上チューブ１６からシートスティ１
８の下部にかけて、リング状の空気配管チューブ支持部
２６が適宜の間隔で設けられている。さらに、シートス
ティ１８の途中には後ブレーキ装置９を装着するための
台座２７が、シートチューブ１７の下端後部にはフロン
トディレーラ（後述）を装着するためのブラケット２８
がそれぞれ形成されている。

【００４２】図１に示すように、フロントフォーク３の
上部にはハンドル部４を構成するハンドルステム３０が
固定されている。ハンドルステム３０の上端には、左右
に延びるハンドルバー３１が固定されている。ハンドル
バー３１の両端にはエンドバー３２が装着されている。
また、エンドバー３２の内側にはグリップ（図示せず）
が装着されている。グリップの内側には、ブレーキレバ
ー３３が取り付けられている。ブレーキレバー３３の内
側には、フロントディレーラ３８及びリアディレーラ３
９をそれぞれ変速操作するための１対の変速バルブ３４
ａ，３４ｂが取り付けられている。この変速バルブ３４
ａ，３４ｂは、レバーを有する常閉形の手動弁であり、
入側ポートと出側ポートと排気ポートとの３つのポート
を有している。変速バルブ３４ａ，３４ｂは、レバー操
作したときだけ入側ポートから出側ポートに空気を通
し、レバー操作していないときには、出側ポートから排
気ポートに空気を排出するものである。

【００４３】また、変速バルブ３４ａ，３４ｂと同様な
１対の変速バルブ３４ｃ，３４ｄが、両端のエンドバー
３２の先端にも設けられている。なお、変速バルブ３４
ａ，３４ｃは、上り変速用のバルブであり、変速バルブ
３４ｂ，３４ｄは、下り変速用のバルブである。ここ
で、上り変速とは、小さいスプロケットから大きいスプ
ロケットへの変速方向を示し、下り変速とは大きいスプ
ロケットから小さいスプロケットへの変速方向を示して
いる。これにより、上り坂等でエンドバー３２を握った
状態でも、エンドバー３２から手を離すことなくフロン
トディレーラ３８及びリアディレーラ３９の変速動作を
行える。

【００４４】駆動部５は、ハンガー部１１に設けられた
ギヤクランク部３５と、後輪７のフリーハブに取り付け
られた小ギヤ部３６と、ギヤクランク部３５と小ギヤ部
３６との間に架け渡されたチェーン３７と、変速段切換
用のフロントディレーラ３８及びリアディレーラ３９
と、前後の変速動作装置４０ｆ，４０ｒとを有してい
る。前側の変速動作装置４０ｆは、コントロールケーブ
ル４９（図４）を介してフロントディレーラ３８に連結
され、フロントディレーラ３８をクランク軸方向に１変
速段ずつ往復移動させるための装置である。後側の変速
動作装置４０ｒは、コントロールケーブル４９（図３）
を介してリアディレーラ３９と連結され、リアディレー
ラ３９をハブ軸方向に１変速段ずつ往復移動させるため
の装置である。

【００４５】ギヤクランク部３５は、先端にペダル４１
が取り付けられた右ギヤクランク４２及び左クランク
（図示せず）を有している。右ギヤクランク４２と左ク
ランクとはクランク軸により連結されている。クランク
軸は、ハンガー部１１に装着されたボトムブラケット
（図示せず）に回転自在に支持されている。右ギヤクラ
ンク４２には、歯数が異なるたとえば３枚のギヤ板がク
ランク軸方向に並べて装着されている。小ギヤ部３６に
は、歯数が異なるたとえば８枚の小ギヤがハブ軸方向に
並べて装着されている。

【００４６】フロントディレーラ３８は、図４に示すよ
うに、チェーン３７をギヤ板の並設方向に案内するため
の１対の羽根板からなるチェーン案内部４３と、フレー
ム１に対してチェーン案内部４３をギヤ板並設方向に移
動自在に支持するためのリンク機構４４とを有してい
る。リンク機構４４は、シートチューブ１７に固定され
ており、チェーン案内部４３を下り変速側に移動させる
ようにスプリング（図示せず）により付勢されている。

【００４７】リアディレーラ３９は、図３に示すよう
に、チェーン３７に張力を付与しつつチェーン３７を小
ギアの並設方向に案内する２つのプーリを有するチェー
ン案内部４５と、フレーム１に対してチェーン案内部４
５を小ギヤ並設方向に移動自在に支持するためのリンク
機構４６とを有している。リンク機構４６は、リアフォ
ークエンド１９ａにネジで固定されており、チェーン案
内部４５を下り変速側へ移動させるようにスプリング４
７により付勢されている。

【００４８】変速動作装置４０ｆ，４０ｒは同様な構造
であり、ここでは、変速動作装置４０ｒを例に説明す
る。変速動作装置４０ｒは、エア作動式のものであり、
図３に示すように、２つのエアシリンダ（作動体）５
０，５１と、エアシリンダ５０，５１により動作しリア
ディレーラ３９を動作させるための動作機構５２とを有
している。

【００４９】エアシリンダ５０，５１は、それぞれ内部
にリターンスプリングを有する単動形のシリンダであ
り、圧縮空気が供給口５０ａ，５１ａにそれぞれ供給さ
れると、所定ストローク前進し、供給が終わると元に戻
る。動作機構５２は、図５〜図９に示すように、エアシ
リンダ５０に連結され揺動する位置決めアーム５３と、
エアシリンダ５１に連結され揺動する解除アーム５４
と、それぞれケース６０内に収納されたケーブル巻取部
５５及びケーブル繰出部５６とを有している。ケーブル
巻取部５５は、位置決めアーム５３の揺動により１変速
段分ずつ一方向に回転し、コントロールケーブル４９の
インナーケーブル４９ａを巻き取るためのものである。
ケーブル繰出部５６は、解除アーム５４の揺動により１
変速段ずつ他方向に回転し、コントロールケーブル４９
のインナーケーブル４９ａをて繰り出すためのものであ
る。

【００５０】ケーブル巻取部５５は、送りラチェット５
７と、送りラチェット５７と一体に回動する位置決めラ
チェット５８と、位置決めラチェット５８と一体で回動
するケーブル巻取体５９とを有している。これらのラチ
ェット５７，５８及びケーブル巻取体５９は、ケース６
０に固定された回動軸６１に一体で回動自在に支持され
ており、ケース６０に一端が固定された渦巻きバネ６２
により図６及び図８の反時計回り（ケーブル繰出方向）
に付勢されている。

【００５１】送りラチェット５７の外周部には、図６
（Ａ）に示すように、たとえば、３０枚のラチェット歯
５７ａが等間隔に形成されている。このラチェット歯５
７ａに噛み合う送り爪５３ａが位置決めアーム５３に揺
動自在に設けられている。この送り爪５３ａは、ラチェ
ット歯５７ａ側に付勢されている。ここでは、エアシリ
ンダ５０を１ストローク動作させると、図６（Ｂ）に示
すように、位置決めアーム５３が揺動し、送り爪５３ａ
が送りラチェット５７をラチェット歯５７ａ１歯分時計
回りに回転させ、ケーブル巻取体５９を１２度回転させ
る。

【００５２】位置決めラチェット５８の外周部には、図
８に示すように、たとえば、１５枚のラチェット歯５８
ａが等間隔に形成されている。このラチェット歯５８ａ
に噛み合う位置決め爪６３ａ，６３ｂが、位置決めラチ
ェット５８の外方に周方向に６０度の間隔を隔てて配置
されている。この位置決め爪６３ａ，６３ｂは、ケース
６０に揺動自在に支持されており、ラチェット歯５８ａ
側に付勢されている。この位置決め爪６３ａ，６３ｂの
先端がラチェット歯５８ａに噛み合い、位置決めラチェ
ット５８の回動位置を保持する。位置決め爪６３ａ，６
３ｂは、いずれか一方が位置決めラチェット５８を保持
している間、他方を保持しない。つまり、位置決め爪６
３ａ，６３ｂは、交互に位置決めラチェット５８を保持
する。なお、位置決め爪６３ａ，６３ｂは、送りラチェ
ット５７を跨いで後述する解除カム６６（図９）の外側
にも延びている。

【００５３】以上のような位置決めラチェット５８及び
位置決め爪６３ａ，６３ｂ（循環位置決め機構）によっ
て、ディレーラを変速方向の一方向において各変速段毎
に位置決めする第１位置決め機構と、他方向において各
変速段毎に位置決めする第２位置決め機構とが構成され
ている。ケーブル繰出部５６は、図５に示すように、送
りラチェット６５と、送りラチェット６５と一体に回動
する解除カム６６とを有している。これらのラチェット
６５及び解除カム６６は、ケース６０に固定された回動
軸６１に一体で回動自在に支持されている。

【００５４】送りラチェット６５の外周部には、図７
（Ａ）に示すように、たとえば、１８枚のラチェット歯
６５ａが等間隔で形成されている。このラチェット歯６
５ａに噛み合う送り爪５４ａが解除アーム５４に揺動自
在に設けられている。この送り爪５４ａは、ラチェット
歯６５ａ側に付勢されている。ここでは、エアシリンダ
５１を１ストローク動作させると、図７（Ｂ）に示すよ
うに、解除アーム５４が揺動し、送り爪５４ａが送りラ
チェット６５をラチェット歯６５ａ１歯分時計回りに回
転させ、解除カム６６を２０度回転させる。

【００５５】解除カム６６の外周部には、図９に示すよ
うに、たとえば、９枚のカム歯６６ａが等間隔に形成さ
れている。このカム歯６６ａには、位置決めラチェット
５８を保持している一方の位置決め爪６３ａ又は６３ｂ
が当接している。このため、解除カム６６が回転する
と、保持している位置決め爪６３ａ又は６３ｂが外方に
揺動し、位置決めラチェット５８の保持状態が直ちに解
除される。なお、送り爪５３ａは解除カム６６の外周部
にも延びており、解除カム６６の回転により位置決め爪
６３ａ又は６３ｂと同時に外方に揺動する。これらの爪
が揺動すると、位置決めラチェット５８が渦巻きバネ６
２の付勢力によりケーブル繰出方向に直ちに回転する。
このため、ケーブル繰出方向への変速が瞬時に行われ
る。

【００５６】それぞれのエアシリンダ５０，５１と気体
充填部２０との間には、図３及び図４に示すように、空
気制御部７０ｆ，７０ｒが配置されている。空気制御部
７０ｆ，７０ｒは同一構成であるので、空気制御部７０
ｒについて説明する。空気制御部７０ｒは、前述した４
つの変速バルブ３４ａ〜３４ｄと、変速バルブ３４ａ，
３４ｃの出側ポートと変速バルブ３４ｂ，３４ｄの出側
ポートとにそれぞれ一括接続されたシャトル弁７１ａ，
７１ｂとを有している。４つの変速バルブ３４ａ〜３４
ｄは、前述したようにそれぞれ操作レバーを有する常時
閉の３ポートの手動弁であり、レバーを操作すると入側
ポートと出側ポートとが連通し、その間のみ空気が通過
する。また、レバーを離すと元に戻り出側ポートと排気
ポートとが連通し、出側ポート以降の配管の空気が抜け
る。

【００５７】変速バルブ３４ａ〜３４ｄの入側ポートは
レギュレータ２５に一括接続されており、排気ポートは
外部に開放されている。シャトル弁７１ａ（又は７１
ｂ）は、変速バルブ３４ａ，３４ｃ（又は３４ｂ，３４
ｄ）の一方が操作されたとき、他方の変速バルブ３４
ｃ，３４ａから空気が漏れないように設けられており、
いずれか一方の変速バルブ３４ａ，３４ｃ（又は３４
ｂ，３４ｄ）の操作を選択するために設けられている。
シャトル弁７１ａ，７１ｂの出側ポートは、エアシリン
ダ５０，５１の供給口５０ａ，５１ａにそれぞれ接続さ
れている。なお、各バルブ及びシリンダはエアチューブ
により接続されている。

【００５８】次に、気体充填部２０に貯蔵された圧縮空
気による自転車のリアディレーラ３９の変速動作につい
て説明する。自転車を使用する前に、気体充填部２０に
圧縮空気を充填する。この際には、たとえば、ガソリン
スタンド等で自動車のタイヤに空気を入れるコンプレッ
サに接続された米式タイヤバルブ用のアダプタを空気充
填口２１に装着する。そして、たとえば、５〜８ｋｇ／
ｃｍ2 程度の圧縮空気を気体充填部２０内に充填する。
そして、レギュレータ２５により２ｋｇ／ｃｍ2 程度に
供給圧力を調節する。なお、圧力計２３の圧力がたとえ
ば２ｋｇ／ｃｍ2 に下がり供給圧力と同等になると、気
体充填部２０から圧縮気体が出力されない。したがっ
て、この場合には、自転車用手動ポンプやコンプレッサ
を用いて再度圧縮空気を気体充填部２０に充填する必要
がある。しかし、この空気充填に要する時間は、数秒か
ら数分程度の短かい時間である。

【００５９】リアディレーラ３９を高速段から低速段
（上り変速）に変速する際には、変速バルブ３４ａ又は
３４ｃのレバーを１回操作する。変速バルブ３４ａ又は
３４ｃが１回操作されると、レバーが操作されている
間、レギュレータ２５により２ｋｇ／ｃｍ2 程度に調圧
された圧縮空気が変速バルブ３４ａ又は３４ｃ、シャト
ル弁７１ａを介してエアシリンダ５０に供給される。こ
のとき、シャトル弁７１ａの内部の弁体７２ａは圧縮空
気により空気供給側と逆側に押され、逆側の変速バルブ
３４ｃ又は３４ａの出側ポートに圧縮空気が逆流しない
ようになる。

【００６０】エアシリンダ５０に空気が供給されると、
エアシリンダ５０のシリンダロッドが所定ストローク前
進し、位置決めアーム５３を一定角度揺動させる。図６
に示すように、送り爪５３ａはラチェット歯５７ａに噛
み合っているので、位置決めアーム５３が一定角度揺動
すると、送りラチェット５７は例えば１２度時計回りに
回転される。これに伴い、位置決めラチェット５８及び
ケーブル巻取体５９も一体で回転する。位置決めラチェ
ット５８が１２度回転すると、図８に示すように、回転
前に位置決め爪６３ａで保持されている場合にはそれに
よる保持が解除され、位置決め爪６３ｂで保持される。
この１２度の回転によりコントロールケーブル４９のイ
ンナーケーブル４９ａが図３の矢印Ａ方向に引っ張ら
れ、リアディレーラ３９が一変速段低速側に移動する。
そして、レバーの操作が解除されると、出側ポートと排
気ポートとが連通してエアシリンダ５０内部の空気の圧
力が抜け、そのシリンダロッドがスプリングにより元に
戻る。これにより位置決めアーム５３も元の位置に戻
る。このとき、位置決めアーム５３が戻っても、位置決
め爪６３ａ又は６３ｂにより位置決めラチェット５８が
保持されているので、ケーブル巻取体５９は回転後の位
置に保持される。

【００６１】一方、リアディレーラ３９を低速段から高
速段（下り変速）に変速する際には、変速バルブ３４ｂ
又は３４ｄのレバーを１回操作する。変速バルブ３４ｂ
又は３４ｄが１回操作されると、レバーが操作されてい
る間、圧縮空気が変速バルブ３４ｂ又は３４ｄ、シャト
ル弁７１ｂを介してエアシリンダ５１に供給される。こ
のとき、シャトル弁７１ｂの内部の弁体７２ｂは圧縮空
気により空気供給側と逆側に押され、逆側の変速バルブ
３４ｄ又は３４ｂの出側ポートに圧縮空気が逆流しない
ようになる。

【００６２】エアシリンダ５１に空気が供給されると、
エアシリンダ５１のシリンダロッドが所定ストローク前
進し、解除アーム５４を一定角度揺動させる。図７に示
すように、送り爪５４ａがラチェット歯６５ａと噛み合
っているので、送りラチェット６５は例えば２０度時計
回りに回転される。この結果、解除カム６６も一体で回
転する。解除カム６６が２０度回転すると、図１０
（Ａ）に示すように、回転前に位置決め爪６３ａで位置
決めラチェット５８が保持されている場合には、解除カ
ム６６が位置決め爪６３ａを蹴って外方に揺動させ、位
置決め爪６３ａによる位置決めラチェット５８の保持が
解除される（図１０（Ｂ））。また、送り爪５３ａも解
除カム６６により外方に揺動し、送り爪５３ａも解除さ
れる。この結果、それらの爪が揺動すると、位置決めラ
チェット５８が渦巻きバネ６２の付勢力により図１０反
時計回りに直ちに逆転する。そして、図１０（Ｃ）に示
すように、下側の位置決め爪６３ｂがラチェット歯５８
ａに噛み合うと、位置決めラチェット５８が位置決め爪
６３ｂに保持される。この結果、ケーブル巻取体５９が
一変速段分逆転し、コントロールケーブル４９のインナ
ーケーブル４９ａが図３の矢印Ｂ方向に繰り出され、リ
アディレーラ３９が一変速段高速側に移動する。

【００６３】フロントディレーラ３８も同様な手順で変
速するがその説明は省略する。このように、ディレーラ
３８，３９をコントロールケーブル４９を介してエア作
動式の変速動作装置４０ｆ，４０ｒで動作させているの
で、変速動作装置４０ｆ，４０ｒの取付位置が制限され
ない。また、圧縮気体により動作する作動体（エアシリ
ンダ５０，５１）により動作機構を動作させて変速して
いるので、電池を電源に用いる電動作動体を用いる場合
に比べて駆動源のメンテナンスが容易である。しかも、
泥道走行時や雨天走行時にエアシリンダ５０，５１や動
作機構５２が水に濡れても、誤動作するおそれが少な
い。

【００６４】〔他の実施形態〕 （ａ） ディレーラ３９をコントロールケーブル４９を
介して動作させる構成に代えて、図１１に示すように、
動作機構５２で直接リアディレーラ３９ａを動作させて
もよい。ここでは、フレーム体２を圧縮気体源として用
いる代わりにレギュレータ８１付の高圧ガスボンベ８０
を圧縮気体源として用いている。高圧ガスボンベ８０に
は、たとえば、６０ｋｇ／ｃｍ2 程度の圧力の液化炭酸
ガスが貯蔵されている。リアディレーラ３９ａは、チェ
ーン案内部４５ａと、フレームに対してチェーン案内部
４５ａを小ギヤ並設方向に移動自在に支持するためのリ
ンク機構４６ａとを有している。リンク機構４６ａは、
下り変速側へ移動させるようにスプリング４７ｒにより
付勢されている。このリンク機構４６ａのリンク軸は、
動作機構５２により位置決めされながら回動する。これ
により、リンク機構４６ａがチェーン案内部４５ａを１
変速段ずつギヤ並設方向に移動させる。このように、動
作機構５２をリアディレィラ３９ａに直接取り付けるこ
とで、コントロールケーブルの伸びの調整を行う必要が
なくなり、変速調整が容易になる。

【００６５】（ｂ） 外装式の変速機構に代えて、図１
２に示すように、内装式の変速機構にも本発明を適用で
きる。ここで、内装式の変速機構が内蔵された後輪ハブ
９０は、ハブ軸９１内を軸方向に往復移動する操作軸９
２により４段変速可能である。この操作軸９２は、変速
動作装置９３により往復移動させられる。変速動作装置
９３は、動作機構９４と、動作機構９４を動作させるた
めのエアシリンダ９５とを有している。動作機構９４
は、エアシリンダ９５に連結され揺動する位置決めアー
ム９６と、位置決めアーム９６の揺動により１変速段ず
つ一方向に回転する送りラチェット９７と、送りラチェ
ット９７と一体で回転する位置決めラチェット９８と、
これらを固定する回転軸９９とを有している。位置決め
アーム９６と、送りラチェット９７と、位置決めラチェ
ット９８の構成は前述したものと同様であり、説明を省
略する。

【００６６】回転軸９９は、操作軸９２に嵌め込まれて
操作軸９２を軸方向移動自在に支持する。回転軸９９の
操作軸９２はめ込み部分の外周面には、交差する螺旋溝
９９ａが形成されている。操作軸９２の端部には螺旋溝
９９ａに係合する係合部材９２ａが装着されている。こ
の係合部材９２ａが螺旋溝９９ａに係合することで、回
転軸９９が１変速段ずつ一方向に回転すると、操作軸９
２が１変速段ずつ軸方向に移動する。そして、４変速段
分移動すると移動端に達し、その後は１変速段ずつ逆方
向に戻る。つまり、操作軸９２は、回転軸９９が一方向
に回転すると、往復それぞれ３回移動して、変速機構を
変速する。この場合には、１つのエアシリンダで上下の
変速操作を行えるので、変速動作装置の構成が簡素にな
る。

【００６７】（ｃ） 内装式の変速機構においても、動
作機構からコントロールケーブルを介して変速機構を動
作させてもよく、２つのエアシリンダにより位置決めと
位置決め解除とを行って変速動作させてもよい。 （ｄ） 図１３〜１５は、リアディレーラ及びそれを駆
動する変速動作装置の側面図、背面図及び底面図であ
る。変速動作装置を含むリアディレーラ、すなわち変速
切換装置１００は、ベース部材１０４と、ガイドプーリ
１１６及びテンションプーリ１２０を有するチェーン案
内部１１２を支持する可動部材１０８と、可動部材１０
８がベース部材１０４に対して相対的に移動可能なよう
にベース部材１０４を可動部材１０８に連結する連結機
構１２４と、ベース部材１０４に対して可動部材１０８
を相対移動させるための圧縮ガスによって作動する変速
動作装置１３０とを有している。

【００６８】連結機構１２４は、図１５〜図１７に示す
ように、第１リンク部材１３４と第２リンク部材１３８
とを有している。第１リンク部材１３４は、支持ピン１
０１を介してベース部材１０４に旋回自在に連結され、
さらに支持ピン１０２を介して可動部材１０８に旋回自
在に連結されている。第２リンク部材１３８は、図１７
に示すように、支持ピン１０３及び軸受２３０を介して
ベース部材１０４に旋回自在に連結され、さらに支持ピ
ン１０５（図１６）を介して可動部材１０８に旋回自在
に連結されている。また、作動アーム１３７が第２リン
ク部材１３８に対してほぼ垂直に延びており、低速側調
整ネジ１３５が第２リンク部材１３８に設けられてい
る。第１リンク部材１３４と第２リンク部材１３８とは
ベース部材１０４及び可動部材１０８とともに４節の連
結機構を構成している。第２リンク部材１３８の一方側
には第１リターンスプリング１３９（図１３）が設けら
れており、この一端１４０はベース部材１０４に連結さ
れ、他端１４１は可動部材１０８に連結されている。ま
た、第２リンク部材１３８の他方側には第２リターンス
プリング１４２が設けられており、この一端１４３はベ
ース部材１０４に連結され、他端１４４は可動部材１０
８に連結されている。これらのリターンスプリング１３
９，１４２は可動部材１０８を下り変速方向、すなわち
一般的には自転車後輪から横方向外側に付勢している。

【００６９】変速動作装置１３０は、下り変速用のガス
アクチュエータ１５０と、上り変速用のガスアクチュエ
ータ１５４と、インデックス機構１５８とを有してい
る。図３に示すエアシリンダ５０，５１と同様に、両ガ
スアクチュエータ１５０，１５４はそれぞれ内部にリタ
ーンスプリングを有する単動型である。図２３に示すよ
うに、下り変速用ガスアクチュエータ１５０はガス圧の
連続的な供給及び排気によって往復動する第１往復動部
材１６２を有している。さらに詳しくは、圧縮ガスがガ
スアクチュエータ１５０に供給されると、往復動部材１
６２は所定のストローク突出する。また圧縮ガスが排気
されると、往復動部材１６２は初期位置に戻る。動作中
においては、下り変速用ガスアクチュエータ１５０は可
動部材１０８をベース部材１０４に対して相対的に下り
変速方向に移動させる。

【００７０】同様に、図１８に示すように、上り変速用
ガスアクチュエータ１５４はガス圧の連続的な供給及び
排気によって往復動する第２往復動部材１６６を有して
いる。そして、圧縮ガスがガスアクチュエータ１５４に
供給されると、往復動部材１６６は所定のストローク突
出する。また圧縮ガスが排気されると、往復動部材１６
６は初期位置に戻る。動作中においては、上り変速用ガ
スアクチュエータ１５４は可動部材１０８をベース部材
１０４に対して相対的に上り変速方向に移動させる。

【００７１】インデックス機構１５８は、後車輪に支持
されたスプロケットに対して可動部材１０８を複数の位
置に位置決めしかつ保持するために、下り変速用ガスア
クチュエータ１５０、上り変速用ガスアクチュエータ１
５４及び連結機構１２４に連結されている。また、この
インデックス機構１５８は、リアディレーラを含む変速
切換装置１００の全体サイズを小型化するために、図１
７に示すように、ベース部材ブラケット１７２，１７４
間のベース部材１０４内に設けられている。

【００７２】さらに詳細に説明すると、図１６及び図１
７に示すように、インデックス機構１５８は、制御部材
１８０と、巻取り部材１８８と、ラチェット・爪機構１
９６とを有している。制御部材１８０は、ケーブルであ
り、その第１端部１８４は作動アーム１３７を介して連
結機構１２４に連結されている。巻取り部材１８８は、
支持ピン１０１の回りに回転自在に支持された巻取りド
ラムであり、制御部材（ケーブル）１８０の第２端部１
９２の巻き上げ及び繰り出しを行うためのものである。
ラチェット・爪機構１９６は、巻取り部材１８８、下り
変速用ガスアクチュエータ１５０及び上り変速用ガスア
クチュエータ１５４に連結されており、巻取り部材１８
８を選択された位置に移動させるとともにその位置で保
持するためのものである。

【００７３】リンク機構を構成する軸を磨耗させたり、
効率を低下させる有害な曲げ力を避けるために、制御部
材１８０はリンク部材１３４の中心線にほぼ一致するよ
うに配置されている。このような構成により、２つのリ
ターンスプリング１３９，１４２の各構成部材に対する
スプリング力をバランスさせている。本装置のデザイン
によっては、各構成部材に対する力をよりバランスさせ
るために、２つのリターンスプリング１３９，１４２の
バネ常数を変えてもよい。

【００７４】ラチェットホイール２００は巻取り部材１
８８と一体回転するように巻取り部材１８８の軸２０１
の回りに装着されている。ラチェットホイール２００の
各歯２１５間の間隔は、各歯が１つのスプロケットの位
置に対応するように設定されている。解除カム２０２
は、解除カムアーム２０３（図２３参照）を介して下り
変速用ガスアクチュエータ１５０の往復動部材１６２に
連結されており、さらに解除カム２０２が巻取り部材１
８８に対して相対回転可能なように巻取り部材１８８の
軸２０１の回りに装着されている。駆動爪２０４は、ラ
チェットホイール２００を選択位置に駆動するために、
駆動爪アーム２０８（図１８）を介して上り変速用ガス
アクチュエータ１５４の往復動部材１６６に連結されて
いる。駆動爪２０４は軸２１１（図１７）の回りに回転
自在に支持されており、軸２１１は駆動爪アーム２０８
に支持されている。爪スプリング２１３は、駆動爪２０
４と駆動爪アーム２０８との間に設けられており、駆動
爪２０４の爪２１４がラチェットホイール２００の歯２
１５の１つに係止するように駆動爪２０４を付勢してい
る。位置決め爪２１２は、支持ピン１０３の回りに回転
自在に設けられており、ラチェットホイール２００を選
択された位置に保持し、また選択された位置からの解除
を選択的に行っている。この位置決め爪２１２は爪２１
８，２２０を有している。位置決め爪２１２とリンク部
材１３８との間には、図１６において位置決め爪２１２
を時計回りに付勢するための爪スプリング２２４が設け
られている。位置決め爪２１２は解除カム２０２のカム
面２２１に噛み合うカムフォロアアーム２２８を有して
いる。カムフォロアアーム２２８の機能については後述
する。

【００７５】図１８〜図２２は上り変速操作におけるイ
ンデックス機構１５８の動作を示している。まず、位置
決め爪２１２の爪２２０がラチェットホイール２００の
歯２１５Ａに係止することによって、ラチェットホイー
ル２００はある位置で保持されている。

【００７６】圧縮ガスが上り変速用ガスアクチュエータ
１５４に供給されると、往復動部材１６６（図１８）は
右に移動し、これにより駆動爪アーム２０８が時計回り
に回転させられる。そして、駆動爪２０４の爪２１４が
ラチェットホイール２００の歯２１５Ｂを押し、これに
よりラチェットホイール２００は時計回りに回転する。
このような動作によって、制御部材１８０は巻取り部材
１８８の回りに巻き上げられ、制御部材１８０は作動ア
ーム１３７を引っ張り、これにより可動部材１０８が上
り変速方向に移動させられる。ラチェットホイール２０
０が回転すると、ラチェットホイール２００の歯２１５
Ｃが位置決め爪２１２の爪２２０を押し、位置決め爪２
１２を図１９において反時計回りに回転させる。ラチェ
ットホイール２００が時計回りに回転し続けると、位置
決め爪２１２の爪２２０はラチェットホイール２００の
歯２１５Ｃの先端を超え、歯２１５Ｃの左側の凹部に移
動する。この状態を図２０に示している。

【００７７】圧縮ガスが上り変速用ガスアクチュエータ
１５４から排気されると、往復動部材１６６は左に移動
する。これにより、駆動爪２０４は図２１において反時
計回りに回転させられる。ラチェットホイール２００は
この時点では反時計回りに回転しない。なぜなら位置決
め爪２１２の爪２２０とラチェットホイール２００の歯
２１５Ｃとが係止し、その位置を保持しているからであ
る。この結果、駆動爪２０４の爪２１４はラチェットホ
イール２００の歯２１５Ｄの先端を乗り越え、歯２１５
Ｄの左側に移動する。駆動爪２０４はこの時点ではホー
ムポジションに位置しており、このようにして上り方向
の１段の変速が終了する。

【００７８】図２３〜図２７は下り変速操作におけるイ
ンデックス機構１５８の動作を示している。ここで、ま
ずラチェットホイール２００は、位置決め爪２１２の爪
２２０がラチェットホイール２００の歯２１５Ａに噛み
合うことによって、ある位置で保持されていると仮定す
る。

【００７９】このような状態で圧縮ガスが下り変速用ガ
スアクチュエータ１５０に供給されると、図２３に示す
ように、往復動部材１６２が右に移動する。これにより
解除カムアーム２０３が時計回りに回転させられる。解
除カムアーム２０３は解除カム２０２に連結されている
ので、解除カム２０２は時計回りに回転する。図２４に
示すように、解除カム２０２の時計回りの回転によって
解除カム２０２のカム面２５０が駆動爪２０４の爪２１
４を押圧し、これにより駆動爪２０４が反時計回りに回
転し、かつ爪２１４がラチェットホイール２００の歯２
１５に噛み合うのを防止している。同時に、解除カム２
０２のカム面２２１はカムフォロワアーム２２８を押圧
し、位置決め爪２１２を反時計回りに回転させる。これ
により、位置決め爪２１２の爪２２０はラチェットホイ
ール２００の歯２１５Ａの側面を乗り上げ、爪２１８は
ラチェットホイール２００の歯２１５Ｅと歯２１５Ｆと
の間に入り込む。解除カム２０２がさらに時計回りに回
転すると、爪２２０がラチェットホイール２００の歯２
１５Ａの先端を乗り越えるまで位置決め爪２１２の反時
計回りの回転が生じ、爪２１８はラチェットホイール２
００の歯２１５Ｅと歯２１５Ｆとの間の底部に位置する
こととなる。この状態を図２５に示している。爪２２０
がラチェットホイール２００の歯２１５Ａの先端を乗り
越えると、ラチェットホイール２００は直ちにリターン
スプリング１３９，１４２の付勢力によって反時計回り
に回転を始め、巻取り部材１８８から制御部材１８０が
繰り出される。ラチェットホイール２００の回転は図２
６に示されるように、ラチェットホイール２００の歯２
１５Ｆが位置決め爪２１２の爪２１８に当たると停止す
る。

【００８０】圧縮ガスが下り変速用ガスアクチュエータ
１５０から排気されると、往復動部材１６２は左に移動
し、解除カム２０２は図２７に示されるように反時計回
りに回転させられる。これにより、解除カム２０２のカ
ム面２５０は、駆動爪２０４の爪２１４がホームポジシ
ョンに戻ることを許容する。また、解除カム２０２のカ
ム面２２１は位置決め爪２１２が爪スプリング２２４の
付勢力によって時計回りに回転することを許容する。そ
して、位置決め爪２１２の爪２１８はラチェットホイー
ル２００の歯２１５Ｆの側面を昇っていき、同時に爪２
２０はラチェットホイールの歯２１５Ａと歯２１５Ｇと
の間に入り込む。爪２１８がラチェットホイール２００
の歯２１５Ｆの先端を乗り越えると、ラチェットホイー
ル２００は再び爪スプリング２２４の付勢力によって反
時計回りに回転を始める。そして、位置決め爪２１２の
爪２２０がラチェットホイール２００の歯２１５Ｇの底
部に当接するまで巻取り部材１８８から制御部材１８０
が繰り出される。ラチェットホイール２００すなわち巻
取り部材１８８は、位置決め爪２１２の爪２２０とラチ
ェットホイール２００の歯２１５Ｇとが噛み合うことに
よってこの位置で保持され、これにより下り変速方向へ
の１段の変速操作が終了する。

【００８１】

【発明の効果】本発明に係る自転車用変速動作装置及び
自転車用変速切換装置では、圧縮気体によりシリンダや
アクチュエータ等の作動体が動作して動作機構により変
速段切換機構を動作させているので、水がかかっても誤
動作を起こしにくい。このため、使用環境が限定されに
くい。また、圧縮気体の圧力が下がっても、空気入れや
コンプレッサ等の圧縮手段により直ちに圧縮気体を供給
でき、駆動源のメンテナンスが容易である。さらに、動
作機構によりディレーラが１又は複数段ずつ動作させら
れるため、変速段の選択をすばやくかつ確実に行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態が採用された自転車の側面
図。

【図２】フレームの一部切欠き側面図。

【図３】リアディレーラの変速機構の空気回路図。

【図４】フロントディレーラの変速機構の空気回路図。

【図５】動作機構の断面図。

【図６】送りラチェットの正面図。

【図７】送りラチェットの正面図。

【図８】位置決めラチェットの正面図。

【図９】解除カムの正面図。

【図１０】解除時の動作を示す図。

【図１１】他の実施形態の図３に相当する図。

【図１２】他の実施形態による変速機構の一部切欠き側
面図。

【図１３】他の実施形態による変速動作装置を含む変速
切換装置の側面図。

【図１４】図１３に示した装置の背面図。

【図１５】図１３に示した装置の底面図。

【図１６】図１３に示した装置の部分断面図。

【図１７】図１６に示した装置のXVII−XVII断面図。

【図１８】前記装置の上り変速操作用のインデックス機
構の部分断面図。

【図１９】前記インデックス機構の上り変速操作を説明
するための図。

【図２０】前記インデックス機構の上り変速操作を説明
するための図。

【図２１】前記インデックス機構の上り変速操作を説明
するための図。

【図２２】前記インデックス機構の上り変速操作を説明
するための図。

【図２３】前記装置の下り変速操作用のインデックス機
構の部分断面図。

【図２４】前記インデックス機構の下り変速操作を説明
するための図。

【図２５】前記インデックス機構の下り変速操作を説明
するための図。

【図２６】前記インデックス機構の下り変速操作を説明
するための図。

【図２７】前記インデックス機構の下り変速操作を説明
するための図。

【符号の説明】

３８ フロントディレーラ ３９ リアディレーラ ４０，９３，１３０ 変速動作装置 ５０，５１，９５ エアシリンダ ５２，５２，９４ 動作機構 ５３，９６ 位置決めアーム ５４ 解除アーム ５５ ケーブル巻取部 ５６ ケーブル繰出部 ５８ 位置決めラチェット ６３ａ，６３ｂ 位置決め爪 ６６ 解除カム ９０ 後輪ハブ ９２ 操作軸 １００ 変速切換装置 １０４ ベース部材 １０８ 可動部材 １１２ チェーン案内部 １２４ 連結機構 １３４ 第１リンク部材 １３８ 第２リンク部材 １３９，１４２ リターンスプリング １５０，１５４ ガスアクチュエータ １５８ インデックス機構 １６２，１６６ 往復動部材 １８０ 制御部材（ケーブル） １８８ 巻取り部材（巻取りドラム） １９６ ラチェット・爪機構 ２００ ラチェットホイール ２０２ 解除カム ２０４ 駆動爪 ２１２ 位置決め爪

Claims (26)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の変速段を有する自転車用変速装置の
   ディレーラを動作させるための変速動作装置であって、 圧縮気体により動作する作動体と、 前記作動体の動作により前記ディレーラを１又は複数変
   速段ずつ動作させるための動作機構とを備え、前記動作機構は、前記ディレーラを１又は複数変速段毎
   に変速方向の一方向に位置決めする第１位置決め機構
   と、前記ディレーラを１又は複数変速段毎に前記一方向
   と逆の他方向に位置決めする第２位置決め機構とを有
   し、 前記作動体は、前記第１位置決め機構を動作させる第１
   気体圧シリンダと、前記第２位置決め機構を動作させる
   第２気体圧シリンダとを有する、 自転車用変速動作装置。
2. 【請求項２】前記動作機構は、前記ディレーラに連結さ
   れた制御部材を移動させるための回転自在な回転体と、
   外周に位置決め用の複数の歯を有し前記回転体とともに
   回転する位置決め体と、前記位置決め体のそれぞれの歯
   に係止可能で前記位置決め体の回転位置を保持する位置
   決め爪と、前記位置決め爪と前記歯の係止を解除するた
   めの解除部材と、前記回転体を初期位置側に付勢する付
   勢部材とを有し、 前記第１位置決め機構は前記位置決め体と前記位置決め
   爪とを含み、 前記第２位置決め機構は前記位置決め体と前記位置決め
   爪と前記解除部材とを付勢部材とを含んでいる、 請求項１に記載の自転車用変速動作装置。
3. 【請求項３】前記作動体は、前記位置決め体を一方向に
   回転させるための第１気体圧シリンダと、前記解除部材
   を作動させるための第２気体圧シリンダとを有する、請
   求項２に記載の自転車用変速動作装置。
4. 【請求項４】前記制御部材はコントロールケーブルであ
   り、 前記回転体は前記コントロールケーブルを巻取り及び繰
   り出しするケーブル巻取体である、 請求項２に記載の自転車用変速動作装置。
5. 【請求項５】前記動作機構は、循環動作することで、前
   記ディレーラを変速方向の一方向及び逆の他方向に位置
   決めする循環位置決め機構を有する、請求項１に記載の
   自転車用変速動作装置。
6. 【請求項６】前記作動体は、前記循環位置決め機構を動
   作させる気体圧シリンダを有する、請求項５に記載の自
   転車用変速動作装置。
7. 【請求項７】複数の変速段を有する自転車用変速装置に
   用いられる変速切換装置であって、請求項１から６に記載の自転車用変速動作装置と、 前記変速段を切り換えるためのディレーラと、 を 備えた自転車用変速切換装置。
8. 【請求項８】複数の変速段を有する自転車用変速装置に
   用いられる変速切換装置であって、 ベース部材と、チェーンを案内するチェーン案内部と、
   前記チェーン案内部を支持する可動部材と、前記可動部
   材が前記ベース部材に対して相対移動が可能なように前
   記ベース部材と可動部材とを連結する連結機構とを有す
   るディレーラと、 前記可動部材を前記ベース部材に対して圧縮ガスによっ
   て相対的に移動させるための変速動作装置とを備え、 前記変速動作装置は前記可動部材を複数の位置で位置決
   めしかつ保持するためのインデックス機構を有し、 前記変速動作装置は、前記可動部材を前記ベース部材に
   対して相対的に第１方向に移動させるための第１ガスア
   クチュエータと、前記可動部材を前記ベース部材に対し
   て前記第１方向とは逆の第２方向に相対的に移動させる
   ための第２ガスアクチュエータとを有している、 自転車用変速切換装置。
9. 【請求項９】前記連結機構は、前記ベース部材及び可動
   部材に旋回自在に連結された第１リンク部材と、前記ベ
   ース部材及び可動部材に旋回自在に連結された第２リン
   ク部材とを有し、 前記第１リンク部材及び第２リンク部材は前記ベース部
   材及び可動部材とともに４節連結機構を構成している、 請求項８に記載の自転車用変速切換装置。
10. 【請求項１０】前記ベース部材に連結された第１端部及
    び前記可動部材に連結された第２端部を有する第１リタ
    ーンスプリングと、 前記ベース部材に連結された第１端部及び前記可動部材
    に連結された第２端部を有する第２リターンスプリング
    とをさらに備えた、請求項９に記載の自転車用変速切換
    装置。
11. 【請求項１１】前記第１リターンスプリングは前記第１
    リンク部材の一方側に配置されており、前記第２リター
    ンスプリングは前記第１リンク部材の逆側に配置されて
    いる、請求項１０に記載の自転車用変速切換装置。
12. 【請求項１２】前記インデックス機構は前記ベース部材
    内部に配置されている、請求項８から１１のいずれかに
    記載の自転車用変速切換装置。
13. 【請求項１３】前記インデックス機構は、 前記連結機構に連結された第１端部を有する制御部材
    と、 前記制御部材の第２端部の引き込み及び繰り出しを行う
    ための巻取り部材と、 前記巻取り部材、前記第１ガスアクチュエータ及び前記
    第２ガスアクチュエータに連結され、前記巻取り部材を
    選択された位置に移動させかつその選択された位置に前
    記巻取り部材を保持するためのラチェット・爪機構と、 を有している請求項８に記載の自転車用変速切換装置。
14. 【請求項１４】前記第１ガスアクチュエータは、ガス圧
    の供給及び排気に応じて往復動する第１往復動部材を有
    し、前記第２ガスアクチュエータはガス圧の供給及び排
    気によって往復動する第２往復動部材を有している、請
    求項１３に記載の自転車用変速切換装置。
15. 【請求項１５】前記ラチェット・爪機構は、 前記巻取り部材とともに移動するように連結されたラチ
    ェットホイールと、 前記ラチェットホイールを選択された位置に駆動するた
    めの、前記第１往復動部材に連結された駆動爪と、 前記ラチェットホイールを所定の位置に保持し、あるい
    は前記選択された位置から前記ラチェットホイールを解
    除する位置決め爪と、 を有している請求項１４に記載の自転車用変速切換装
    置。
16. 【請求項１６】前記制御部材はコントロールケーブルで
    あり、前記巻取り部材は前記コントロールケーブルを巻
    き取りあるいは繰り出しするための巻取りドラムであ
    る、請求項１５に記載の自転車用変速切換装置。
17. 【請求項１７】前記連結機構は、 第１支持ピンを介して前記ベース部材に連結されるとと
    もに、第２支持ピンを介して前記可動部材にそれぞれ旋
    回自在に連結された第１リンク部材と、 第３支持ピンを介して前記ベース部材に、第４支持ピン
    を介して前記可動部材にそれぞれ旋回自在に連結された
    第２リンク部材とを有し、 前記第１リンク部材及び第２リンク部材は前記ベース部
    材及び可動部材とともに４節連結機構を構成している、 請求項１６に記載の自転車用変速切換装置。
18. 【請求項１８】前記ラチェットホイール及び巻取りドラ
    ムは前記第１支持ピンの周りに回転自在に設けられてい
    る、請求項１７に記載の自転車用変速切換装置。
19. 【請求項１９】前記位置決め爪は前記第３支持ピンの周
    りに回転自在に設けられている、請求項１８に記載の自
    転車用変速切換装置。
20. 【請求項２０】前記連結機構は、前記第１リンク部材及
    び第２リンク部材の一方から延びる作動アームを有し、 前記制御部材の第１端部は前記作動アームに連結されて
    いる、請求項１９に記載の自転車用変速切換装置。
21. 【請求項２１】前記制御部材は前記第１リンク部材の中
    心線に一致するように配置されている、請求項２０に記
    載の自転車用変速切換装置。
22. 【請求項２２】複数の変速段を有する自転車用変速装置
    のディレーラを動作させるための変速動作装置であっ
    て、 圧縮ガスに応じて移動する動作部材を有するガス作動装
    置と、 前記ディレーラを制御する制御部材を制御するための制
    御部材コントローラと、 前記作動部材及び制御部材コントローラに連結され、前
    記制御部材コントローラを複数の位置で位置決めし保持
    するためのインデックス機構とを備え、前記ガス作動装置は、 ガス圧の供給及び排気によって往復動する第１往復動部
    材を有する第１ガスアクチュエータと、 ガス圧の供給及び排気によって往復動する第２往復動部
    材を有する第２ガスアクチュエータとを有している、 自転車用変速動作装置。
23. 【請求項２３】前記インデックス機構は、 前記制御部材の引き込み及び繰り出しを行うための部材
    であって、前記制御部材コントローラを構成する巻取り
    部材と、 前記巻取り部材を選択された位置に移動し、その選択さ
    れた位置に前記巻取り部材を保持するためのラチェット
    ・爪機構と、 を備えている請求項２２に記載の自転車用変速動作装
    置。
24. 【請求項２４】前記ラチェット・爪機構は、 前記巻取り部材とともに回転するように連結されたラチ
    ェットホイールと、 第１往復動部材に連結され、選択された位置に前記ラチ
    ェットホイールを駆動するための駆動爪と、 前記ラチェットホイールを選択された位置に保持しかつ
    その選択された位置から前記ラチェットホイールを解除
    するための位置決め爪と、 を備えている請求項２３に記載の自転車用変速動作装
    置。
25. 【請求項２５】前記制御部材はコントロールケーブルで
    あり、 前記巻取り部材は前記コントロールケーブルを巻取り及
    び繰り出しする巻取りドラムである、請求項２４に記載
    の自転車用変速動作装置。
26. 【請求項２６】前記インデックス機構は、 前記制御部材を引き込み及び繰り出しする部材であっ
    て、前記制御部材コントローラを構成する巻取り部材
    と、 前記巻取り部材、第１ガスアクチュエータ及び第２ガス
    アクチュエータに連結され、前記巻取り部材を選択され
    た位置に移動し、かつその選択された位置に前記巻取り
    部材を維持するためのラチェット・爪機構と、 を有している請求項２２に記載の自転車用変速動作装
    置。