JPH02164685A - Automatic speed change gear for bicycle - Google Patents
Automatic speed change gear for bicycleInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、タイヤにかかる回転抵抗の変化に応じて、
自動的にその変速比が切り換わる自転車用の自動変速装
置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] This invention provides a system that
The present invention relates to an automatic transmission device for a bicycle that automatically switches its gear ratio.
従来自転車に使用されている変速機は、いづれも手動に
よってその変速比を切り換えるようにしている。All transmissions conventionally used in bicycles have their gear ratios changed manually.
この発明は、従来手動によってのみ可能であった自転車
の変速を、タイヤにかかる回転抵抗の大きさに応じて自
動的に適当な変速比を選択されるようにすることにより
、自転車を運転している際の操作の煩悩さを除きかつ走
行の安全性を高めようとするものである。This invention enables bicycle shifting, which was conventionally only possible manually, to automatically select an appropriate gear ratio according to the amount of rotational resistance applied to the tires, thereby making it easier to drive the bicycle. The aim is to eliminate the hassle of operating the vehicle while driving, and to improve driving safety.
〔課題を解決するための手段および作用〕この発明は上
記の目的の達成するために、ペダルからチェーンまたは
ベルト等を介して伝達され駆動力を受けるチェーンホイ
ールまたはベルトプーリーの内側にスプリング等の付勢
手段によって回転中心方向に付勢されかつチェーンホイ
ールまたはベルトプーリーとともに回転される圧接係合
子と、その内側に配設されたリング状の回転体でその外
周に前記の圧接係合子が選択係止される複数個の係＋ｈ
部となるようにそれぞれ中心からの間隔が異なる段を持
つ段溝を待ちかつその段溝の底部のそれぞれの係止部位
に中心に向けて貫通する穴とその穴に嵌合して常時はス
プリング等の手段によって外側に付勢せられている複数
の爪状ピストンを有しいずれかの係止部が前記の圧接係
合子を係止しチェーンホイールまたはベルトプーリーと
ともに回転するクラッチリングと、そのさらに内側に配
設されその外周に鋸歯状の凹凸をもちその内周にギア歯
を持つ前記の爪状ピストンと同数のリングギアと、それ
ぞれのリングギアとハブとの間を連結するそれぞれギア
比の異なる複数組のギア機構とを具備することにより、
タイヤにかかる回転抵抗の変化に応じて圧接係合子の係
止位置が変化し嚢速比の異なるギア機構を自動的に選択
する変速動作が行われるようにしている。[Means and operations for solving the problems] In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a method for attaching a spring or the like to the inside of a chain wheel or belt pulley that receives driving force transmitted from a pedal via a chain or belt. A press-fitting engager is urged toward the center of rotation by a force means and rotated together with a chain wheel or a belt pulley, and a ring-shaped rotating body disposed inside the press-fitting engager selectively locks the press-fitting engager on its outer periphery. Multiple members + h
There is a step groove with steps at different distances from the center so that the grooves are separated from each other, and a hole penetrates toward the center at each locking site at the bottom of the step groove, and a spring that fits into the hole is always attached. a clutch ring having a plurality of claw-like pistons urged outward by means such as the above, and one of the locking portions locks the pressure engagement element and rotates together with a chain wheel or a belt pulley; The same number of ring gears as the above-mentioned claw-shaped pistons are disposed on the inside and have sawtooth-like unevenness on the outer periphery and gear teeth on the inner periphery, and each ring gear and the hub are connected with each other with respective gear ratios. By having multiple sets of different gear mechanisms,
The locking position of the press-fitting engager changes in accordance with changes in rotational resistance applied to the tire, so that a speed change operation is performed in which a gear mechanism with a different bag speed ratio is automatically selected.
〔実 施 例 １〕
この発明を、３段変速の自動変速装置とした場合の実施
例について第１図および第２図を参照して説明する。[Embodiment 1] An embodiment in which the present invention is applied to a three-speed automatic transmission will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
固定軸１２はその両端において後輪ホーンによって支持
せられており、この固定軸１２上にスポーク１４が取付
けられているハブ１３・が遊嵌されている。The fixed shaft 12 is supported at both ends by rear wheel horns, and a hub 13 on which spokes 14 are attached is loosely fitted onto the fixed shaft 12.
ハブ１３は変速機ケース内に延長しその一端に固定した
サンギア１１を有する。The hub 13 extends into the transmission case and has a sun gear 11 fixed to one end thereof.
変速機ケース１５は固定軸１２に装着固定されている。The transmission case 15 is attached and fixed to the fixed shaft 12.
変速機ケース１５の内部にその外側から順次チェーンホ
イール１、クラッチリング４、リンクギア８ａ、８ｂ、
８ｃ、連結ギア機構９ａ−１、０ａ 、 ９ ｂ −
１，Ｏｂ 、 ９ ｃ −１０ｃ力（回転自在に装着
されている。Inside the transmission case 15, from the outside, a chain wheel 1, a clutch ring 4, link gears 8a, 8b,
8c, connection gear mechanism 9a-1, 0a, 9b-
1, Ob, 9c -10c force (rotatably mounted.
チェーンホイール１の内側にはスプリング３によって中
心方向に付勢される圧接係合子２が装着されいる。A press-fitting engager 2 is mounted inside the chainwheel 1 and is biased toward the center by a spring 3.
クラッチリング４の外周には係止部７ａ、係止部７ｂ、
係止部７ｃを持っ段溝が設けられ、この段溝に前記の圧
接係合子が嵌合している。The outer periphery of the clutch ring 4 includes a locking portion 7a, a locking portion 7b,
A stepped groove is provided with the locking portion 7c, and the above-mentioned press-fitting engager is fitted into this stepped groove.
さらにクラッチリング４には、それぞれの係止部にスプ
リング５ａ、５ｂ、５ｃによって外方に向かつて付勢さ
れる爪状ピストン６ａ、６ｂ。Furthermore, the clutch ring 4 has claw-shaped pistons 6a, 6b in their respective locking portions, which are urged outward by springs 5a, 5b, 5c.
６ｃが設けられている。6c is provided.
爪状ピストンは、クラッチリングの幅方向に位ｔ１１を
ずらして、６ａはリングギア８ａに、６ｂはリングギア
８ｂに、６ｃはリングギア８ｃにり・１応する位置に設
けられ、内方に突出された場合はそれぞれ対応した位置
のリングギアの外周に設けられた鋸状の凹凸に噛み合う
ようになっている。The claw-shaped pistons are provided at positions corresponding to the ring gear 8a, 6b and 8c, respectively, with the claw-shaped pistons being shifted by a position t11 in the width direction of the clutch ring, and are provided inwardly. When protruding, they engage with saw-shaped irregularities provided on the outer periphery of the ring gear at corresponding positions.
リングギア８ａは、９ａ−１０ａのギア機（１４を介し
τサンギア１１に噛み合っている。同様にリングギア８
ｂは、ギアセット９ｂ−１０ｂを介して、リングギア８
ｃはギア機）Ｍ９ｃｍ１０Ｃを介してサンギア１１に噛
み合っている。The ring gear 8a meshes with the τ sun gear 11 through gears 9a-10a (14).
b is the ring gear 8 via the gear set 9b-10b.
(c is gear mechanism) M9cm10C meshes with sun gear 11.
サンギア１１は、ハブ１３と一体に中心固定軸１２の周
囲に回転自在に装むされている。The sun gear 11 is rotatably mounted around a central fixed shaft 12 integrally with a hub 13.
ハブ１３には、スポーク１４によってタイヤが装着され
る。A tire is attached to the hub 13 by spokes 14.
次に上記構成された自転車用自動変速装置の作用を説明
すると、通常走行時にはチェーンホイール１に取りつけ
られた圧接係合子２はスプリング３によってクラッチリ
ング４の最も深い係止部７ａに係止され、クラッチリン
グ４はチェーンホイール１と連結して矢印方向に回転す
る。Next, the operation of the bicycle automatic transmission device configured as described above will be explained. During normal running, the press-fitting engager 2 attached to the chain wheel 1 is locked by the spring 3 to the deepest locking portion 7a of the clutch ring 4. The clutch ring 4 is connected to the chain wheel 1 and rotates in the direction of the arrow.
圧接係合子２が係止部７ａに係止されている状態では爪
状ピストン６ａはスプリング５ａに抗して内側方向へ突
出されリングギア８ａの外周に設けられた鋸状の凹凸に
噛み合ってリングギア８ａを矢印方向に回転せしめる。When the press-fitting engager 2 is locked in the locking portion 7a, the claw-shaped piston 6a is projected inward against the spring 5a, and engages with the saw-shaped irregularities provided on the outer periphery of the ring gear 8a, thereby locking the ring. Rotate the gear 8a in the direction of the arrow.
リングギア８ａは最も増速比の大きいギア機構９ａ−１
０ａを介してサンギア１１を矢印方向に駆動し、サンギ
ア１１と一体に取りつけられているハブ１３、スポーク
１４を介してタイヤを高速で駆動する。The ring gear 8a is a gear mechanism 9a-1 with the largest speed increase ratio.
The sun gear 11 is driven in the direction of the arrow through the sun gear 0a, and the tires are driven at high speed through the hub 13 and spokes 14 that are integrally attached to the sun gear 11.
また坂道あるいは悪路等の回転抵抗の大きい場所にさし
かかって、圧接係合子２の圧接力が係止部７ａに於ての
あらかじめ設定されたスプリング３の第１のバネ圧の設
定値（スプリング３のバネ力で決まる）に達すると、圧
接係合子２は係止部７ａを乗り越えて係止部７ｂまで移
動する。Further, when approaching a place with high rotational resistance such as a slope or a rough road, the pressure contact force of the pressure contact element 2 increases the preset value of the first spring pressure of the spring 3 (spring 3 (determined by the spring force of), the press-fitting engager 2 moves over the locking portion 7a to the locking portion 7b.
この状態では爪状ピストン６ａはリングギア８ａとの係
合が切れ、爪状ピストン６ｂが内側方向へ突出されてリ
ングギア８ｂの外周凹凸に噛み合いリングギア８ｂを矢
印方向に回転せしめる。In this state, the claw-like piston 6a is disengaged from the ring gear 8a, and the claw-like piston 6b is projected inward and engages with the irregularities on the outer periphery of the ring gear 8b, causing the ring gear 8b to rotate in the direction of the arrow.
リングギア８ｂは中位の増速比のギア機ｔｕｂ−１０ｂ
を介してサンギア１１を駆動しタイヤは中速で駆動され
る。Ring gear 8b is a gear machine tub-10b with a medium speed increase ratio.
The sun gear 11 is driven through the sun gear 11, and the tires are driven at medium speed.
さらに回転抵抗が大き（なると、前述の中速の場合と同
様の動作でリングギア８Ｃに駆動力が伝わり最も小さい
増速比のギア機構９ｃｍ１０ｃ１サンギア１１を介して
タイヤを低速で駆動する。If the rotational resistance becomes even greater (as described above), the driving force is transmitted to the ring gear 8C in the same manner as in the case of the medium speed described above, and the tire is driven at a low speed via the gear mechanism 9cm10c1 sun gear 11 with the smallest speed increase ratio.
いずれの場合も、リングギアはいずれか一つのみがクラ
ラ・チリングから駆動されて他のリングギアは空転する
。In either case, only one of the ring gears is driven by the Clara Chilling, and the other ring gears idle.
以上説明したギア機構の切り換わりのプロセスは、自転
車の運転を開始した際には逆のプロセスをたどる。即ち
、当初は回転抵抗が一番大きいため、圧接係合子２と係
止部との関係は増速比を一番小さくする係止部７ｃに落
ちつくが、回転抵抗が減少する程に、タイヤの回転慣性
は増すからペダルつまりはチェーンホイールによる駆動
の関与に打ち勝ちクラッチリングは回転慣性による回転
をなし、圧接係合子２は次位の係止部７ｂに至る。同じ
ようにこの位置での駆動による回転抵抗が減少すると圧
接係合子２は通常走行時の係止部７ａに至ることになる
。The process of switching the gear mechanism described above is reversed when the user starts riding the bicycle. That is, since the rotational resistance is initially the largest, the relationship between the press-fitting engager 2 and the locking portion settles down to the locking portion 7c that minimizes the speed increase ratio, but as the rotational resistance decreases, the tire Since the rotational inertia increases, the clutch ring overcomes the involvement of the drive by the pedal or chain wheel, and the clutch ring rotates due to the rotational inertia, and the press-fitting engager 2 reaches the next locking portion 7b. Similarly, when the rotational resistance due to driving at this position decreases, the press-fitting engager 2 reaches the locking portion 7a during normal running.
なお、リングギア８の外周凹凸と爪状ピストンとの組み
合わせはチェーンホイール１の回転が止まったときのフ
リーホイール装置を兼ねている。Incidentally, the combination of the outer periphery unevenness of the ring gear 8 and the claw-shaped piston also serves as a freewheel device when the chain wheel 1 stops rotating.
〔実 施 例 ２〕
この発明の自動変速装置において異なるギア機構を採用
した実施例について第３図、第４図、第５図、第６図を
参照して説明する。[Embodiment 2] An embodiment in which different gear mechanisms are employed in the automatic transmission of the present invention will be described with reference to FIGS. 3, 4, 5, and 6.
リングギアより外側部分の機構および作用は実施例１と
同様である。The mechanism and operation of the portion outside the ring gear are the same as in the first embodiment.
リングギアの外周には実施例１と同様の凹凸が設けられ
ており、内周の直径は８ａ、８ｂ。The outer periphery of the ring gear is provided with irregularities similar to those in Example 1, and the inner periphery has diameters of 8a and 8b.
８ｃの順に段階的に小さく設定され、またそれぞれのリ
ングギアに対応して段階的に大きく設定された直径をも
つサンギアが中心固定軸に固定されて設けられている。A sun gear having a diameter set to be gradually smaller in the order of 8c and set larger stepwise in correspondence with each ring gear is provided fixed to the central fixed shaft.
リングギア８ａ、８ｂ、８ｃとサンギア１８ａ 。Ring gears 8a, 8b, 8c and sun gear 18a.
１８ｂ、１８ｃとの間には、ハブ１３と一体構造の軸受
はキャリア１６に支承された軸にａ［された遊星ギア１
７ａ、１７ｂ、１７ｃがそれぞれ３組設けられたそれぞ
れに対応するリングギアおよびサンギアと噛み合ってい
る。18b and 18c, a bearing integrally constructed with the hub 13 is connected to the planetary gear 1 which is attached to the shaft supported by the carrier 16.
7a, 17b, and 17c are each meshed with three sets of corresponding ring gears and sun gears.
遊星ギアの軸受はキャリアー１６と一体で回転するハブ
１３にはスポーク１４を介してタイヤが増りつけられて
いる。The bearing of the planetary gear rotates integrally with a carrier 16, and a tire is attached to the hub 13 via spokes 14.
次に作用を説明すると、実施例１と同様の作用でタイヤ
の回転抵抗に応じてリングギア３ａ。Next, the operation will be explained. The ring gear 3a operates in the same manner as in the first embodiment, depending on the rotational resistance of the tire.
８ｂ、８ｃのいずれかが選択される。Either 8b or 8c is selected.
リングギア８ａが選択された高速の場合は、リングギア
８ａは大径の遊星ギア１７ａと小径とサンギア１８ａの
組合せに噛み合い、リングギア８ａが矢印方向に駆動さ
れるとサンギア１８ａが固定されているため遊星ギア１
７ａは矢印方向に自転するとともに同一方向に公転し、
遊星ギアの軸受はキャリアー１６は矢印方向に回転する
。When the ring gear 8a is selected at high speed, the ring gear 8a meshes with the combination of the large diameter planetary gear 17a, the small diameter and the sun gear 18a, and when the ring gear 8a is driven in the direction of the arrow, the sun gear 18a is fixed. planetary gear 1
7a rotates in the direction of the arrow and also revolves in the same direction,
The planetary gear bearing rotates the carrier 16 in the direction of the arrow.
ハブ１３は遊星ギアの軸受はキャリアー１６に固定され
ているので、ハブ１３もまた矢印方向に駆動されタイヤ
は高速で回転する。Since the bearing of the planetary gear in the hub 13 is fixed to the carrier 16, the hub 13 is also driven in the direction of the arrow, and the tire rotates at high speed.
リングギア８ｂが選択された場合は中径の遊星ギア１７
ｂと中径のサンギア１８ｂの組合せに噛み合い、リング
ギア８ａが選択された場合と同様の動作でタイヤは中速
で軽く駆動される。If ring gear 8b is selected, medium diameter planetary gear 17
b and medium-diameter sun gear 18b, and the tire is lightly driven at a medium speed in the same manner as when ring gear 8a is selected.
同様にリングギア８Ｃの場合は、小径の遊星ギア１７ｃ
と大径のサンギア１８ｃの組合せに噛み合いタイヤは低
速でより軽く駆動される。Similarly, in the case of ring gear 8C, small diameter planetary gear 17c
This meshes with the combination of the large-diameter sun gear 18c and the tire is driven more lightly at low speeds.
駆動されていないギアセットの動作およびリングギアと
爪状ピストンの組み合わせによるフリーホイール効果は
実施例１の場合と同様である。The operation of the undriven gear set and the freewheel effect due to the ring gear and claw piston combination are similar to those in the first embodiment.
この発明は以上詳細に説明したように、路面上でのタイ
ヤの回転抵抗に応じて変速比が自動的に選択されること
によって、従来のように走行中に変速レバーを操作する
ことによって変速する必要がなく、煩雑な操作から解放
されると共に、走行の安全を図ることができる。As explained in detail above, this invention automatically selects the gear ratio according to the rotational resistance of the tires on the road surface, so that the gear can be changed by operating the gear lever while driving, unlike the conventional method. There is no need to do so, and you can be freed from complicated operations and can improve driving safety.
また操作に油圧や電気等の動力を一切必要とせず、装置
自体を小型軽量に構成でき、自転ｄＬに容易に搭載でき
ると共に、安価に提供できる。Furthermore, the device does not require any power such as hydraulic pressure or electricity for operation, and the device itself can be configured to be small and lightweight, and can be easily mounted on the rotating dL and provided at low cost.
図面はこの発明の実施例を示し、第１図は実施例１の一
部切り欠き側面図であり、第２図は第１図のＡ−Ａ線に
沿う断面図である。
第３図は実施例２の正面切り欠き断面図、第４図は第３
図のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、第５図は第３図のＣ
−Ｃ線に沿うギア部分の断面図・第６図はＤ−Ｄ線に沿
うギア部分の断面図であり、第５図・第６図はリングギ
アの外側部分を省略しである。
１・・・チェーンホイール
２・・・圧接係合子
３・・・圧接係合子付勢用スプリング
４・・・クラッチリング
５・・・爪状ピストン付勢用スプリング６・・・爪状ピ
ストン ７・・・係止部８・・・リングギア ９・・
・ギア
１０・・・ギア １１・・・サンギア１２・・・
中心固定軸 １３・・・ハブ１４・・・スポーク １
５・・・変速機ケース１６・・・１ｔ１ｒｉ１ギア軸の
軸受はキャリアー１７・・・遊星ギア １８・・・サ
ンギア「Ａ
第１図
Ａ
第
図
第
図The drawings show an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a partially cutaway side view of the first embodiment, and FIG. 2 is a sectional view taken along line A--A in FIG. 1. Fig. 3 is a front cutaway sectional view of the second embodiment, and Fig. 4 is a cross-sectional view of the third embodiment.
5 is a sectional view taken along line B-B in the figure, and FIG.
6 is a sectional view of the gear portion taken along the line D-D, and the outer portion of the ring gear is omitted from FIGS. 5 and 6. 1... Chain wheel 2... Pressure engaging element 3... Pressure engaging element biasing spring 4... Clutch ring 5... Claw-shaped piston biasing spring 6... Claw-shaped piston 7. ...Locking part 8...Ring gear 9...
・Gear 10...Gear 11...Sun gear 12...
Center fixed shaft 13...Hub 14...Spoke 1
5...Transmission case 16...1t1ri1 Gear shaft bearing is carrier 17...Planetary gear 18...Sun gear "A"
Claims (1)
の外周外側で該ハブの巾方向に間隔をもつて配置され、
かつ該ハブと、各々異なる回転比を持つ伝動関係とされ
ており、外周部には鋸歯状の凹凸が設けられた複数のリ
ングギヤ、前記複数のリングギヤの外周外側に配置され
ており、その外周部には円周方向に深さが複数段変化し
た溝が設けられていると共に、各深さの変化部近傍に１
個ずつ配置され前記の溝の巾方向にみてそれぞれ異なっ
た位置に半径方向に貫通して遊嵌され常時はスプリング
で外側に付勢されている爪状ピストンを有するクラッチ
リング、 ペダルに連携した駆動ホィールに支承され常時前記クラ
ッチリングに圧接するよう付勢された圧接係合子 とからなる自転車用自動変速装置。(1) a hub loosely fitted onto the rear wheel axle of the bicycle, disposed at intervals in the width direction of the hub on the outside of the outer periphery of the hub;
and a plurality of ring gears having a transmission relationship with the hub, each having a different rotation ratio, and having sawtooth-like unevenness on the outer periphery, arranged outside the outer periphery of the plurality of ring gears, and the outer periphery of the plurality of ring gears. is provided with a groove whose depth changes in multiple stages in the circumferential direction, and one groove is provided near each depth change part.
A clutch ring having claw-shaped pistons which are individually arranged and loosely fitted through the groove in a radial direction at different positions as viewed in the width direction of the groove, and which are normally biased outwardly by a spring, and a drive unit linked to the pedal. An automatic transmission device for a bicycle, comprising a pressure engagement element supported by a wheel and always urged to be in pressure contact with the clutch ring.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63319571A JPH02164685A (en) | 1988-12-20 | 1988-12-20 | Automatic speed change gear for bicycle |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP63319571A JPH02164685A (en) | 1988-12-20 | 1988-12-20 | Automatic speed change gear for bicycle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02164685A true JPH02164685A (en) | 1990-06-25 |
Family
ID=18111750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63319571A Pending JPH02164685A (en) | 1988-12-20 | 1988-12-20 | Automatic speed change gear for bicycle |
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