JP3568292B2 - 自転車用変速操作装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、変速ケーブルを介して変速装置を操作する自転車用変速操作装置に関し、この変速操作装置は、前記変速ケーブルを巻き取るために軸芯回りに回転可能な巻取体と、前記巻取体を一方方向に回転させるために前記軸芯方向に変位操作される操作手段とを備えている。
【0002】
【従来の技術】
上述した形態に類似する自転車用変速操作装置としては、例えば特開平2ー270693に示されたような巻取体の回転軸芯回りに回転操作される操作レバーによって巻取体を回転させる構造をもつものがある。この装置では、増速・減速の両変速操作は揺動式の操作レバーで行われる。これとは異なり、巻取体の回転軸芯に沿ってスライド操作される操作手段によって巻取体を一方方向に回転させる構造を採用しているものもある。このような構造をもつ変速操作装置は、特開昭61ー222889から知られており、これによれば、リング体として形成された巻取体の両端面の外縁領域にはそれぞれ変速位置を決定するラチェット歯と一時的に巻取体の位置保持を行う切り欠き部が形成されており、このラチェット歯と切り欠き部の一部を挟み込むように配置された上側ラチェットと下側ラチェットを設けた操作手段が巻取体の回転軸芯に沿ってスライド可能に備えられている。この巻取体の変速時の一方方向の回転は揺動式の操作レバーによって行われるが、巻取体の変速時の他方方向への回転は、操作手段を押し下げることにより上側ラチェットを切り欠き部内に侵入させるとともに下側ラチェットを変速位置決め用ラチェットから外し、リターンバネによる作用により上側ラチェットが切り欠き部のストッパ壁に接当するまで巻取体を戻し回転させ、その後操作手段の上昇移動により下側ラチェットを変速位置決め用ラチェット歯に侵入させるとともに上側ラチェットを切り欠き部内から退避させることで実現する。
【0003】
このような従来の変速操作装置では、操作手段の上側ラチェットと下側ラチェットとは同一の部材に設けられているためそれらの位置関係は固定されることとなり、一時的な巻取体の位置保持のための噛み合いとその解除及び変速位置決めのための噛み合いとその解除のタイミングが必ずしも満足できるものではなく、そのことはスムーズな変速操作プロセスに対してマイナスの要因となっている。
【0004】
さらに、上述の操作手段は上側ラチェットと下側ラチェットとが巻取体の径方向外方から挟み込むような形態を採用しているため、変速操作装置全体の構造は、巻取体の回転軸芯から局部的に側方に突き出すような形となり、デザイン的にも取付の自由度に関しても問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、巻取体の少なくとも一方方向の回転を巻取体の回転軸芯方向の操作変位によって実現する構造をもった変速操作装置において、巻取体の位置を一時的に保持しながら次の変速段に対応する位置へ巻取体を回転させる一連の変速操作プロセスがスムーズに行われる構造を提供することである。
【0006】
本発明のもう1つの課題は、巻取体の側方に局部的に突出する部材がないような構造を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明による自転車用変速操作装置は、変速ケーブルを巻き取るために軸芯回りに回転可能な巻取体を一方方向に回転させるために前記軸芯方向に変位操作される操作手段が、前記軸芯方向に第1位置と第2位置との間で変位可能でかつ前記軸芯回りに変位可能なアイドラーと、前記アイドラーと連動して前記軸芯方向に変位可能なスライド操作体とから構成され、かつ
【0008】
前記アイドラーの第1位置において前記アイドラーと前記巻取体を係合させるとともに第2位置において離脱させるため前記巻取体とアイドラーとの間に噛み合い手段が形成され、前記アイドラーの第2位置において前記スライド操作体の軸芯方向の変位を前記アイドラーの前記軸芯回りの変位に変換するため前記スライド操作体と前記アイドラーとの間にカム手段が形成されている。
【0009】
〔作用〕
上記変速操作装置によれば、操作手段は軸芯に沿ってスライド操作されるスライド操作体と、噛み合い手段を介して巻取体と係合・離脱可能なアイドラーとの2分割に構成されており、スライド操作体による軸方向に沿った変位により第2位置に移動したアイドラーは巻取体から離脱し、さらにスライド操作体の軸方向変位をアイドラーの回転変位へ変換するカム手段の作用によりこのアイドラーは次の変速位置に対応する巻取体との噛み合い領域に前記軸芯回りに回転させられ、続いて巻取体とアイドラーとが完全に噛み合い結合するまで相対回転することにより巻取体は新しい変速段位置となる。
【0010】
〔効果〕
上述した操作手段の2分割構成により、巻取体との噛み合いの離脱のための軸方向変位、次の変速段に対応する領域への回転変位、そして巻取体との再噛み合いのための逆の軸方向変位といった変速操作プロセスが正確かつスムーズに行われる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施態様に1つとして、図1から明らかなように、前記巻取体10と前記スライド操作体20と前記アイドラー30はリング体として構成されており、前記巻取体10と前記スライド操作体20と前記アイドラー30は前記軸芯Xに対して同芯配置されているものがある。この構成によれば、巻取体10とスライド操作体20とアイドラー30は、共通の、例えば筒軸体70に外嵌支持されることができ、変速操作装置全体の構成が簡単でかつ組立易いものとなる。
【0012】
前記巻取体10と前記アイドラー30との離脱状態において前記巻取体10が、例えば対象となる変速装置等のリターンバネ等の作用で一気に回転してしまうことを防止するため巻取体保持手段60を設けることが好ましいが、この巻取体保持手段60は、図7と9に示すように前記巻取体10の内周面に形成されたインナースプライン部11とスライド操作体20の外周面に形成されたアウタースプライン部21とから構成することができる。図9で示されたスライド操作体20の形態では、そのアウタースプライン部21は8個の歯を備えており、周方向に45度のピッチで分布している。図7で示された巻取体10の形態では、そのインナースプライン部11は24個の歯もしくは凹部を備えており、周方向に15度のピッチで分布している。スライド操作体20は筒軸体70の外周面に設けられたスプライン部71(図11)に噛み合う溝つまりインナースプライン部23を設けており、軸方向には移動可能であるが筒軸体70回りの回転は不能となっている。さらに巻取体10の筒軸体70回りの回転は、後で説明するアイドラー30の作用により所定のピッチ、ここでは15度単位となるように限定されている。従って、前記巻取体10のインナースプライン部11とスライド操作体20のアウタースプライン部21は、スライド操作体20が前記巻取体10とアイドラー30との係合を離脱させるため前記巻取体10のインナースプライン部11に向かって軸方向移動する際常に噛み合うように位置することになる。
【0013】
前記噛み合い手段40は、図8に示すように前記巻取体10の軸芯Xに垂直な面に周方向に並んで形成された24個の係合歯部12と、図10に示すように前記アイドラー30の軸芯Xに垂直な面に周方向に並んで形成された24個の被係合歯部31とから構成されており、この係合・被係合歯部は、図2(ロ)と図8と図10の組み合わせからから良く理解できるように、手動操作体によって与えられた巻取体10の変速ケーブル巻取り方向の回転変位が前記第1位置におけるアイドラー30を前記第2位置の方へ変位させるような傾斜面12aと31aを形成している。つまり、巻取体10を巻取方向に回転操作する際はその回転力は係合歯部12の傾斜面12aからアイドラー30の被係合歯部の傾斜面31aに伝達され、アイドラー30を第2位置の方へ押しやり、噛み合い手段40により連結を解除する。アイドラー30は好ましくはリングばね4によって第1位置に付勢するように構成すると、巻取体10の巻取方向への回転操作は、15度単位でクリック感を伴いながら行われる。
【0014】
前記カム手段50は、図2(ロ)と図9と図10の組み合わせからから良く理解できるように、前記スライド操作体20のアイドラー30側端部の外周面に周方向に並んで形成された、ここでは12個の傾斜カム面22とこの傾斜カム面に適合するように前記アイドラー30のスライド操作体20側の内周面に周方向に並んで形成された、ここでは12個の傾斜カムフォロア面32とから構成されている。この両傾斜面の形状は、前記アイドラー30を前記第2位置の方に移動操作することで傾斜カム面22と接当した傾斜カムフォロア面32を介してさらに前記アイドラー30を前記第2位置まで移動させ、さらなる前記スライド操作体20の移動操作は軸方向停止位置にあるアイドラー30を巻取方向に回転させるように設定されている。アイドラー30のこの回転により、前記巻取体10の係合歯部12は前記アイドラー30の次の被係合歯部31の領域と対応する位置にくる。次に、スライド操作体20を前記第1位置の方へ戻すと、巻取体30は巻き戻し方向に、係合歯部12と次の被係合歯部31とが噛み合うまで回転する。巻取体30この巻き戻し方向の回転は、前述した巻取体保持手段60の働きにより確実に噛み合い手段40の1ピッチづつ行うことが可能となる。前記アイドラー30の所定の回転を許すために、図10に示すように、前記アイドラー30の内周面に形成された内側スプライン部71の各凹入部は、筒軸体70の外周面に設けられたスプライン部71の1つの歯の幅に対して周方向で5度程度の回転遊びを備えている。
【0015】
本発明の好適な実施形態では、一方ではスライド操作体20に形成された前記カム手段50のための傾斜カム面22と前記筒軸体70のスプライン部71に噛み合うインナースプライン部23は軸芯Xに垂直なほぼ同じ面に位置しており、他方ではアイドラー30に形成された噛み合い手段40のための被係合歯部31と前記カム手段50のために形成された傾斜カム面32が軸芯Xに垂直なほぼ同じ面に位置しており、このことはスライド操作体20とアイドラー30の軸方向の寸法を小さくすることに貢献する。さらに、前記巻取体保持手段60のためのインナースプライン部11や噛み合い手段40のための係合歯部12も筒状に形成された巻取体10の内周側に設けられている場合、図1から明らかなように、巻取体10とスライド操作体20とアイドラー30の共通の支軸としての筒軸体70と巻取体10によって形成されるリング空間内にアイドラー30の全体とスライド操作体20の少なくとも一部を収納するすることができる。この目的のため、図11に示されているように、筒軸体70の一端には径方向外方に延びた鍔部72が設けられており、この鍔部72には前記スライド操作体20の軸方向に延びた延長部24を挿通させるための貫通孔73が周方向で90度ピッチで分布して形成されている。さらに巻取体10も、スライド操作体20から離れた方の端部には径方向内方に延びた底壁13が設けられており、この底壁13には筒軸体70が挿通する中央貫通孔14が設けられている。なお、この巻取体10は、組立上の理由から、前記底壁13と操作ケーブル3との連結部を含む第1部材10aと、インナースプライン部11や噛み合い手段40を形成している第2部材10bとの2分割に構成されており、第1部材10aと第2部材10bとの連結のためのスプライン16が設けられている。これにより、この変速操作装置は、基体となる筒軸体70に対して巻取体10の第1部材10aと第2部材10b、スライド操作体20、アイドラー30を順に軸方向に差し込むことによって容易に組み立てることができる。
【0016】
【実施例】
図1に本発明による自転車用変速操作装置1が示されており、一点鎖線でその断面が示されている自転車のハンドルバー100にバンド体2を用いて締め付け固定されている。この変速操作装置1は、基本的には、巻取体10、スライド操作体20、アイドラー30、筒軸体70から構成されている。筒軸体70は、バンド体2に設けられた径方向の段付き孔に係合するとともにこの段付き孔内を延びているシャフト2aに外嵌装着されるように軸芯Xを有する内周面を有し、締め付けナット2bによって固定されており、この筒軸体70の軸芯Xを有する外周面にスライド操作体20、アイドラー30、巻取体10が外嵌装着されている。その際、スライド操作体20とアイドラー30は、スライド操作体20に設けられたインナースプライン部23と筒軸体70に設けられたアウタースプライン部71の係合により相対回転は不能で軸方向に変位可能に連結されている。これに対して、図10から理解できるように、アイドラー30と筒軸体70は、アイドラー30に設けられたインナースプライン部33と筒軸体70に設けられたアウタースプライン部71の係合によって連結されているが、その係合には周方向に5度程度の遊びを設けているため、アイドラー30は筒軸体70に対してり軸芯X回りで5度程度の回転は許されるとともに軸方向に変位可能である。巻取体10は、筒軸体70の外周面に沿って、つまり軸芯X回りに回転可能である。
巻取体10は、操作ケーブル3によってここでは図示されていないディレーラと連結されており、操作体10を操作ケーブル3の巻き取り方向へ回転させることにより操作ケーブル3が引っ張られ、ディレーラは例えば増速方向に切り換えられる。逆に、操作体10を操作ケーブル3の巻き戻し方向へ回転させることにより操作ケーブル3がゆるみ、リターンばね等の作用によりディレーラは例えば減速方向に切り換えられる。
【0017】
巻取体10の巻き取り方向への回転は、バンド体2の側方から前記シャフト2aに対して直角に突き出したピン2cに回転可能に支持された円盤状のダイヤル5の回転操作によって行われる。この目的のために、ダイヤル5と筒軸体10との間にベベルギヤ機構80が設けられている。
【0018】
巻取体10の巻き戻し方向への回転は、後で詳しく説明されるが、スライド操作体20を、これの先端部に装着されたキャップ6でもって押し下げ操作することにより行われるが、その際スライド操作体20の軸方向変位はアイドラー30を介して回転変位に変換されて巻取体10に伝達される。この目的のために、スライド操作体20とアイドラー30との間にカム手段50が設けられている。さらに、変速操作の際巻取体10がリターンばね等の作用により一気に終端位置まで回転することを防止する、いわゆる一気変速防止機構として、巻取体10を一時的に保持する巻取体保持手段60がスライド操作体20と巻取体10の間に設けられている。
【0019】
所望の変速位置での巻取体10の筒軸体70に対する固定は、アイドラー30を介して行われ、この目的のために巻取体10とアイドラー30との間に噛み合い手段40が設けられている。
【0020】
図1から明らかなように、前述した噛み合い手段40、カム手段50、巻取体保持手段60は、径方向に内方に延びた底壁13を備えた巻取体10と、径方向外方に延びた鍔部72を備えた筒軸体70の組み付け構造から生じる実質的に閉鎖されたリング空間内に位置することになり、防塵上の観点から好都合な構造となる。
【0021】
以下図2から図6を用いて、この変速操作装置1のスライド操作体20による変速操作時の作用を説明する;
なお、図2から図6の各図において(イ)は巻取体10、スライド操作体20、アイドラー30の各作用段階における状態を断面図で示しており、(ロ)は噛み合い手段40、カム手段50、巻取体保持手段60の各作用段階における状態を展開模式図で示している。
【0022】
第2図は変速操作前の段階を示しており、巻取体10はアイドラー30により噛み合い手段40を介してリターンばね等による矢印R方向への回転力に抗して所定の位置に位置決めされている。スライド操作体20は、ばね7の付勢力によりホームポジションとしての第1位置に位置している。
【0023】
第3図は、キャップ6を押し込むことによってスライド操作体20を軸方向(図面において下方に)に移動させ、位置保持手段60のインナースプライン部11とアウタースプライン部21が噛み合い始めるとともにカム手段50の傾斜カム面22と傾斜カムフォロア面32とが接当する段階を示している。
【0024】
第4図は、さらにキャップ6を押し込むことによってスライド操作体20をさらに軸方向に移動させ、その際傾斜カム面22と傾斜カムフォロア面32との接当状態下においてアイドラー30をばね4の付勢力に抗して軸方向(図面において下方に)に終端位置(第2位置)まで移動させ、噛み合い手段40の係合歯部12と被係合歯部31との係合が離脱している段階を示している。この段階において、つまり噛み合い手段40の係合歯部12と被係合歯部31との係合が離脱しているにもかかわらず、位置保持手段60のインナースプライン部11とアウタースプライン部21との噛み合いを介して、巻取体10は一時的にスライド操作体20によって保持されている。
【0025】
第5図は、さらにキャップ6を押し込むことによってスライド操作体20に伝達された軸方向変位力の一部がカム手段50の傾斜カム面22と傾斜カムフォロア面32によりアイドラー30の軸芯X回りで矢印F方向の回転力に変換されることによりアイドラー30が矢印F方向に回転している段階を示している。このアイドラー30の回転により、噛み合い手段40の係合歯部12と被係合歯部31は互いに次の歯の領域に変位することになる。
【0026】
第6図は、キャップ6に対する押し込みを解除することによりスライド操作体20を第1位置の方へ移動させ、これにより位置保持手段60のインナースプライン部11とアウタースプライン部21との噛み合いが外れると同時にばね4によってアイドラー30が軸方向でスライド操作体20の方に(図面において上方に)移動する段階を示している。この段階において実現する、位置保持手段60の噛み合いが外れることにより巻取体10が矢印Rの方向に回転すること、及びアイドラー30の軸方向で左方への移動により係合歯部12に被係合歯部31が噛み合い進入することとにより、最終的には、巻取体10は矢印R方向での1段の変速、例えば減速変速が完了する。
【0027】
逆方向の変速、例えば増速変速は、ダイヤル5を回転操作して巻取体10を矢印F方向に回転させることによって行われるが、その際アイドラー30は軸方向右方、つまり噛み合い手段40の噛み合い離脱方向へばね4の付勢力に抗して移動することから、ラチェット機構の如く1歯づつの段階的な巻取体10の回転が実現する。この目的のために、噛み合い手段40の係合歯部12と被係合歯部31は、巻取体10の矢印F方向の回転をアイドラー30の噛み合い離脱する軸方向変位をもたらすように傾斜面と垂直面とが交互の繰り返す形状に形成されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による変速操作装置の実施例を示す部分断面側面図
【図2】図1による変速操作装置の作動状態を示し、(イ)は断面側面図で、(ロ)は噛み合い手段、カム手段、巻取体保持手段の展開模式図
【図3】図1による変速操作装置の作動状態を示し、(イ)は断面側面図で、(ロ)は噛み合い手段、カム手段、巻取体保持手段の展開模式図
【図4】図1による変速操作装置の作動状態を示し、(イ)は断面側面図で、(ロ)は噛み合い手段、カム手段、巻取体保持手段の展開模式図
【図5】図1による変速操作装置の作動状態を示し、(イ)は断面側面図で、(ロ)は噛み合い手段、カム手段、巻取体保持手段の展開模式図
【図6】図1による変速操作装置の作動状態を示し、(イ)は断面側面図で、(ロ)は噛み合い手段、カム手段、巻取体保持手段の展開模式図
【図7】図1の矢視Aからみた巻取体の第2部材の正面図
【図8】図1の矢視Bからみた巻取体の第2部材の正面図
【図9】図1の矢視Cからみたスライド操作体の正面図
【図10】図2の矢視Dからみた筒軸体の断面を含むアイドラーの正面図
【図11】筒軸体の部分断面側面図
【符号の説明】
10 巻取体
20 スライド操作体
30 アイドラー
40 噛み合い手段
50 カム手段
60 巻取体保持手段
Claims (8)
- 変速ケーブルを介して変速装置を操作するため、
前記変速ケーブルを巻き取るために軸芯(X)回りに回転可能な巻取体(10)と、 前記巻取体(10)を一方方向に回転させるために前記軸芯(X)方向に変位操作される操作手段とを備えた自転車用変速操作装置において、
前記操作手段は、前記軸芯(X)方向に第1位置と第2位置との間で変位可能でかつ前記軸芯(X)回りに変位可能なアイドラー(30)と、前記アイドラー(30)と連動して前記軸芯(X)方向に変位可能なスライド操作体(20)とから構成され、かつ 前記アイドラー(30)の第1位置において前記アイドラー(30)と前記巻取体(10)を係合させるとともに第2位置において離脱させるため前記巻取体(10)とアイドラー(30)との間に噛み合い手段(40)が形成され、前記アイドラー(30)の第2位置において前記スライド操作体(20)の軸芯(X)方向の変位を前記アイドラー(30)の前記軸芯(X)回りの変位に変換するため前記スライド操作体(20)と前記アイドラー(30)との間にカム手段(50)が形成されている自転車用変速操作装置。 - 前記巻取体(10)と前記スライド操作体(20)と前記アイドラー(30)はリング体として構成されており、前記巻取体(10)と前記スライド操作体(20)と前記アイドラー(30)は前記軸芯(X)に対して同芯配置されている請求項1に記載の自転車用変速操作装置。
- 前記巻取体(10)と前記アイドラー(30)との離脱状態において前記巻取体(10)の回転を防止する巻取体保持手段(60)が設けられている請求項1又は2に記載の自転車用変速操作装置。
- 前記巻取体保持手段(60)は、前記巻取体(10)の内周面に形成されたインナースプライン部(11)と前記スライド操作体(20)の外周面に形成されたアウタースプライン部(21)とから構成されている請求項3に記載の自転車用変速操作装置。
- 前記カム手段(50)は前記スライド操作体(20)に周方向に並んで形成された複数の傾斜カム面(22)と前記傾斜カム面(22)に適合するように前記アイドラー(30)に周方向に並んで形成された複数の傾斜カムフォロア面(32)とから構成されている請求項1〜4のいずれか1項に記載の自転車用変速操作装置。
- 前記噛み合い手段(40)は前記巻取体(10)に周方向に並んで形成された複数の係合歯部(12)と前記アイドラー(30)に周方向に並んで形成された複数の被係合歯部(31)とから構成されており、前記係合・被係合歯部は前記巻取体(10)の前記変速ケーブル巻取り方向の回転変位が前記第1位置における前記アイドラー(30)を前記第2位置の方へ変位させるように形成されている請求項1〜5のいずれか1項に記載の自転車用変速操作装置。
- 前記巻取体(10)と前記スライド操作体(20)と前記アイドラー(30)は共通の筒軸体(70)に支持されている請求項1〜6のいずれか1項に記載の自転車用変速操作装置。
- 前記アイドラー(30)を前記第1位置に付勢する付勢手段(4)が備えられている請求項1〜7のいずれか1項に記載の自転車用変速操作装置。
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