JPH02262487A - 自転車の変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野］ 本発明は、自転車の変速装置、特に後車輪にシャフトで
回転駆動力を伝達するシャフトドライブに適する自転車
の変速装置に関する。

［従来の技術Ｊ 従来の自転車の変速装置は、多くは、回転駆動力の伝達
機構も含めてチェーン及び鎖歯車の組み合わせで構成さ
れている。即ち、クランクを固設した駆動軸及び後車軸
に各々二枚乃至六枚の径の異なる鎖歯車を配設し、上記
駆動軸の鎖歯車と後車軸の鎖歯車との間にチェーンを掛
は渡し。

チェーンの掛は渡された駆動軸の鎖歯車と後車軸の鎖歯
車の組み合わせを変更するためのチェーンの掛替機構を
構成してなるものである。

変速比の小さい変速装置では、後車輪の車軸内にギヤの
みで構成した変速装置もある。この場合にもギヤ列の組
み合わせを変更する機構を組み込んでいることは言うま
でもない。

クランクで回転駆動される傘歯車とこれに直交する傘歯
車とで回転力を後車軸に伝達する構成の装置の場合には
、これに直接変速機構が構成されたものはな（、これに
、上記後車軸に内蔵したギヤ列で構成した変速装置が組
み合わせられているにとどまる。

［発明が解決しようとする課題〕 従来技術中、チェーンと前後の複数の鎖歯車とで構成さ
れる変速装置では、変速動操作中に、寸した誤操作があ
ると、簡単にチェーンが外れてしまう問題点がある。

また上記装置では、多数の変速段を有する変速装置も、
その構成上、最高速段と最低速段を除く変速段は減速比
が実質的にダブっている場合が殆どであり、実際は操作
が面倒になっているだけのことが多い。しかして上記の
ような構成では各変速段の減速比の間隔を一定にして無
駄のない多数の変速段を構成することは困難である。

また後車軸内にギヤのみで構成する上記変速装置は、多
段の減速や大きな減速比が得られ難い。

［課題を解決するための手段〕 本発明の―旨とするところは、 対面する一対の入力円板の一方のそれの内面に同心円状
に複数の固定原動体を構成し、上記一対の入力円板の間
に、それらの中心軸相当位置で直交する出力軸を配置し
、 上記出力軸に、上記入力円板の内面に構成したＰｉ数の
固定原動体の各々と各別に係合して回転力を伝達される
同数の非固定従動体を回転自在に外挿し。

かつ上記出力軸とこれに外挿した上記非固定従動体との
間に、前者に後者を択一的に固定するロック手段を設け
、 更に上記対面する一対の入力円板は、相互を同一回転さ
せるべく１回転伝達手段で接続した自転車の変速装置で
ある。

上記固定原動体は、多数の突起の並びとして構成すると
か、摩擦車として構成することが可能であるが、最も適
切なのは固定傘歯車として構成することである。また上
記非固定従動体も、上記固定原動体に対応するそれとし
て構成できる。したがって上記非固定従動体は、固定原
動体と同様に、なかでも非固定傘歯車として構成するの
が最も適切である。

しかして上記固定原動体を固定傘歯車として、非固定従
動体を非固定傘歯車として構成し、組み込んだ全体の構
成を述べると。

その構成は５ 対面する一対の入力円板の一方のそれの内面に同心円状
に複数の固定傘歯車を構成し、上記一対の入力円板の間
に、それらの中心軸相当位置で直交する出力軸を配置し
、 上記出力軸に、上記入力円板の内面に構成した複数の固
定傘歯車の各々と各別に噛み合う同数の非固定傘歯車を
回転自在に外挿し、 かつ上記出力軸とこれに外挿した上記非固定傘歯車との
間に、前者に後者を択一的に固定するロック手段を設け
、 ＼ 更に上記対面する一対の入力円板は、相互を同一回転さ
せるべく、回転伝達手段で接続した自転車の変速装置で
ある。

以下これを説明することで本発明を明らかにする。

上記対面する一対の入力円板は保持円筒の外縁内周に適
当なベアリングにより回転自在に配設するのが良い、ま
た上記入力円板の径は、上記固定傘歯車と非固定傘歯車
との最も大きなギヤ比をどの程度にするかを考慮して決
定する。もつとも上記入力円板の中心軸該当位置が自転
車の駆動用クランクを固定する駆動軸部になるので、こ
れを自転車にセットした際に不都合でない寸法に定める
。

上記複数の固定傘歯車は、上記のように、一方の入力円
板の内面に５相互に同心円状に構成する。即ち、最大径
の歯数の多い固定傘歯車から最小径の歯数の少ない固定
傘歯車までを、概ね同一の径間隔で同心円状に構成する
ということである。

実際上の構成としては、多数の径の異なるリング状の傘
歯車を構成し、これを嵌め合わせて構成するのが容易で
ある。

一方上記各非固定傘歯車は、上記両入力円板の闇にその
中心軸相当位置と直交させた出力軸に外挿し、かつ各別
に上記各固定傘歯車と噛み合うものであるから、当然、
全て同一径である。またその径は、自由に定め得るが、
適当な減速比が得られる径に定めるべきである。少なく
とも最も内側、即ち最小径の固定傘歯車の径と同−若し
くはこれより小さな径とするのが適当である。

上記各非固定傘歯車は、例えば、出力軸上の位置をその
両端に配置したストッパ部材で保持し、各々の間及びス
トッパ部材との間は、適当なベアリングにより相互に回
転自在とする。

なお上記出力軸は、前記保持円筒の軸芯相当位置を通る
両側の周側部で各々適当なベアリングにより、回転自在
に保持する。

また前記ロック手段は、上記複数の非固定傘歯車を択一
的に前記出力軸に固定できるものであれば、その構成は
自由である。

例えば、上記出力軸の外周及びこれに外挿した全非固定
傘歯車の内周に各々キー溝を形成し、上記両キー溝に、
長くとも上記各非固定傘歯車の厚みを越えない長さのス
ライディングキーを装入し、上記スライディングキーに
、両キー満中を、非固定傘歯車のキー溝については、い
ずれかのそれに択一的に装入されるようにスライドさせ
るスライド操作手段を結合して構成することができる。

また上記スライド操作手段も当然自由な構成を採用し得
る。

例えば、上記出力軸に平行に案内軸を配設し、上記案内
軸にパイプ状のスライダをスライド自在に外挿し、上記
スライダに直角に作動片を突出させ、上記作動片の先端
に、上記スライディングキーから軸方向に延長した腕片
の端部を結合し、上記スライダに、これを案内軸上を適
宜位置にスライド操作する操作手段を結合することとす
れば良い。

上記操作手段は、例えば、上記スライダに結合した被覆
付きのワイヤと、これを接続した操作レバーとで構成し
、上記操作レバーを自転酸のパン１ニルその他に取付け
ることとすることができる。

または上記被覆付きのワイヤを、自転車の速度を検出し
かつ検出速度に応じてワイヤの引張り量を変化させるこ
とのできる速度検出手段に接続することとするのも適当
である。後者のように構成すれば、自動変速とすること
ができる。

なお上記案内軸は、前記保持円筒の軸芯相当位置を通る
両側の周側部で固定する。

また前記回転伝達手段は、これもまた、前記−対の入力
円板を常に同一回転させ得る構成であれば、特に限定さ
れない。

例えば、両入力円板の外縁の内面に各々補助傘歯車を構
成し、それらの内側に両補助傘歯車に噛み合う伝達傘歯
車を各別に配設し、かつ上記伝達傘歯車には各々同軸に
伝達歯車を構成し、上記両伝達歯車を相互に噛み合わせ
る構成とすることができる。

上記補助傘歯車は、各別に、前記出力軸及び案内軸の各
端部付近に回動自在に配設することとするのが適当であ
る。また上記補助傘歯車は、固定傘歯車を構成した側の
入力円板については、最大径の固定傘歯車を兼用させる
ことができる。

［作用〕 本発明は、以上のように構成したものであるので、次の
ように作用する。

入力円板の外周に各々ペダル付きのクランクを取付けて
、これにより、両入力円板を回転駆動すると、その一方
の内面に構成した複数の固定傘歯車に噛み合う各非固定
傘歯車は、各組み合わせに基づく回転比にしたがって回
転させられる。

なお両入力円板は、前記回転伝達手段により相互に加え
られた回転駆動力が相手方に伝達し、常に同一の回転を
するようになっている。上記回転伝達手段を、前記した
ように構成した場合には、例えば、一方の入力円板の回
転駆動力は、外縁の内面に構成した補助傘歯車から伝達
傘歯車に伝達し、該伝達傘歯車に同軸に構成した伝達歯
車からこれと噛み合う他の伝達歯車に伝達し、該伝達歯
車と同軸の伝達傘歯車を通じてこれに噛み合う補助傘歯
車に伝達する。こうして該補助傘歯車を構成した人力円
板に他の入力円板からの回転駆動力が伝達される。逆方
向の場合も全く同様である。

ところで前記のように固定傘歯車と噛み合って回転させ
られている非固定傘歯車は、ロック手段により、いずれ
かのそれが出力軸に固定され、出力軸に該当する固定傘
歯車と非固定傘歯車による回転比の回転駆動出力が得ら
れる。

当然ロック手段により固定されていない残りの非固定傘
歯車はこのとき空回りしている訳である。

なお上記ロック手段を、前記したように構成した場合に
は、ハンドル付近その他に設置した操作レバーを操作す
ることにより、スライダをスライド移動させ、これによ
りキー溝中のスライディングキーな出力軸の軸方向に移
動させることができる。したがってこの操作により所望
の減速比を選択することができる。上記操作レバーに代
えて、前記したように、前記被覆付きのワイヤを前記自
転車の速度検出手段に結合すれば、自転車の速度に応じ
て適切な非固定傘歯車を選択して、出力軸に固定し、適
切な減速比の出力を得ることができるものである。

［実施例］ 以下図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。

第１図に示したように、対面する一対の入力円板１ａ、
１ｂを各々保持円筒２の周側の外縁内周に各々ボールベ
アリング３を介して回転自在に取付ける。

上記一方の人力円板１ａの内面には同心円状に十三の径
の異なる固定傘歯車４ａ、４ｂ・・・４ｎ、４ｏを構成
する。これらは各々対応する径のリング状傘歯車を構成
しておき、それらを第１図のように相互に嵌め合わせて
構成したものである。

一方上記一対の人力円板１ａ、ｌｂの間に出力軸５と案
内軸６とを配置する。いずれも上記人力円板！ａ、ｌｂ
の軸芯相当位置を通過して両端を上記保持円筒２の周側
に取付ける。それらのうち上記出力軸５は、入力円板１
ａに近い方に配設するものとし、その両端の取付けは、
各々ボールベアリング７による回転自在なものとする。

上記案内軸６の両端の取付けは、保持円筒２の周側に穿
設した孔に固定したものとする。

また上記出力軸５には、上記入力円板１ａの内面に構成
した十三の固定傘歯車４ａ、４ｂ・・・４ｎ、４ｏの各
々と各別に噛み合う同数、即ち十三の非固定傘歯車８ａ
、８ｂ・・・８ｎ　、８ｏを回転自在に外挿する。そし
てその両端にはストッパ鍔９．９を固設し、上記非固定
傘歯車８ａ、８ｂ・・・８ｎ、８ｏが上記の位置を保持
し得るようにする。

ところで上記非固定傘歯車８ａ、８ｂ・・・８ｎ、８ｏ
と上記出力軸５間には、上記出力軸５と上記非固定傘歯
車８ａ、８ｂ・・−８ｎ、８６のいずれかとを択一的に
固定するロック機構を構成する。

上記出力＃Ｔｏ５の外周及びこれに外挿した全非固定傘
歯車８ａ、８ｂ・・・８ｎ、８ｏの内周に、第３図に示
したように、前者には１８０°の角度間隔で二条のキー
溝１０．１０を、後者には４５°の角度間隔で八条のキ
ー溝１１．１１・・・を構成し、上記出力軸５のキー溝
１Ｏ１１０及び非固定傘歯車８ａ　、８ｂ　−＝８ｎ　
、８ｏのいずれかのキー溝１１．１１・・・であって、
更にそのうちの相互に１８０ｍの角度間隔の二条に各々
スライディングキー１２．１２を挿入する（非固定傘歯
車８ａ、８ｂ・・・８ｎ、８ｏの他のキー溝１１．１１
・・・にも当然挿入し得る）。上記スライディングキー
１２．１．２は上記各非固定傘歯車８ａ、８ｂ・・・８
ｎ、８ｏの厚み以下の長さで、外周方向に向かってほぼ
半円形の舌片状に構成したものである。更に上記スライ
ディングキー１２．１２の外端には、第１図及び第２図
に示したように、上記全非固定傘歯車８ａ、８ｂ−・・
８ｎ、８ｏの厚みのトータルに相当する長さの腕片１３
を構成し、その外端をスライダ１４の作動片１５の先端
と結合する。なお上記スライダ１４は、前記案内軸６に
スライド自在に外挿したパイプ状部材であり、上記作動
片１５は、上記パイプ状のスライダ１４の外周から直角
に突設構成したものである。

上記スライダ１４にはワイヤ１６を接続し、これに被覆
をして図示しない操作レバーに結合する。上記操作レバ
ーは自転車のハンドルその他に取付けることとする。

なお前記対面する一対の入力円板１ａ、ｌｂは相互を常
時同一回転するように接続する。

第１図に示したように、入力円板ｔｂの外縁の内面に補
助傘歯車１７を構成し、上記案内軸６には、上記補助傘
歯車１７と噛み合う伝達傘歯車１８ｂをボールベアリン
グ１９ｂを介して回転自在に取付け、上記出力軸５には
、入力円板ｌａの最外周の固定傘歯車４ａと噛み合う伝
達傘歯車１８ａをボールベアリング１９ａを介して取付
ける。また上記伝達傘歯車１８ａ、１８ｂには各々同軸
に伝達歯車２０ａ、２０ｂを固設し、相互を噛み合わせ
る。上記伝達歯車２０ａ、２０ｂは、各々ボールベアリ
ング２１ａ、２１ｂで、出力軸５又は案内軸６に回転自
在に取付けられている。

なお出力軸５の一方の軸端にはユニバーサルジヨイント
２２によりドライブシャフト２３を接続し、自転車の後
輪を駆動することができるようになっている。

この実施例では、以上のように構成したので５次のよう
に作用する。

先ずこの装置を自転車のフレームの所定位置にセットし
、入力円！ｆｉ　ｌ　ａ、１ｂの外周には各々ペダル付
きのクランクを取付ける。また出力軸５の端部にはユニ
バーサルジヨイント２２を介して後輪を駆動するドライ
ブシャフト２３を接続する。

また前記スライダ１４に接続したワイヤ１６の末端はハ
ンドルに配設した操作レバーに接続する。

こうして自転車を使用すると、容易にスムーズに変速操
作が行ない得られ、快適に自転車走行をすることができ
る。

先ず上記操作レバーを操作して、所望の固定傘歯車４ｆ
　　（４ｏ　、４ｎ　、４１・・・）と非固定傘歯車８
ｆ　　（ｇｏ　、８ｎ　、８１・・・）の組み合わせを
選択し、後者と出力軸５とを固定する。即ち、操作レバ
ーを動かすと、ワイヤ１６が動き、スライダ１４に案内
軸６上をスライド移動させることができる。上記スライ
ダ１４の移動に伴って作動片１５が移動し、腕片１３．
１３に所望の位置への移動をさせる。こうして上記腕片
１３．１３に結合しているスライディングキー１２．１
２は所望の位置、例えば、上記非固定傘歯車８ｆの八条
のキー溝１１．１１・−・のうち該当する位置にあった
１８０°の角度間隔の二条に装入係合する。しかして上
記非固定傘歯車８ｆと出力軸５とが固定される。勿論こ
のとき、伯の十四個の非固定傘歯車８ａ、８ｂ・・・８
ｎ、８ｏは出力軸５との間で空回りをすることになる。

こうして自転車に乗り、クランクのペダルを踏むと、両
入力円板１ａ、ｌｂが回転駆動され、前者の内面に構成
した固定傘歯車４ｆと噛み合う非固定傘歯車８ｆの回転
伝達が有効に機能し、その組み合わせに基づく回転比に
したがって出力軸５が回転させられ、ドライブシャフト
２３を回転駆動する。かくして自転車は選択された所望
の回転比で走行する。

走行中に徐々に高速走行にする場合は、操作レバーを動
かして、上記のようにして、スライディングキー１２．
１２と非固定傘歯車８ａ、８ｂ・・・８ｎ、８ｏのキー
溝１１．１．　］との係合を高速側、即ち非固定傘歯車
８ａ側に移動させていけば良い。

なお以上に於いて、両入力円扱１ａ、１ｂの同時回転は
、次のようにして確保される。

上記人力円板１ａの回転駆動力は、最大径の固定傘歯車
４ａからこれに噛み合う伝達傘歯車１．８ａに伝達し、
該伝達傘歯車１８ａに同軸に構成した伝達歯車２０ａか
らこれと噛み合う他の伝達歯車２０ｂに伝達し、該伝達
歯車２０ｂと同軸の伝達傘歯車１８ｂを通じてこれに噛
み合う補助傘歯車１７に伝達する。こうして入力円板１
ｂに人力円板１ａからの回転駆動力が伝達される６逆方
向の場合も全く同様である。

［発明の効果］ 本発明によれば、ｆｍ記チェーンと鎖歯車による変速装
置のように、−寸した誤操作により。

チェーンが外れるような問題は全くな（、操作が容易で
ある。

また各変速段間の変速比の間隔を容易に一定に定め得、
中間に実質的にダブルことになる多数の変速段ができる
ことはない。無意味に多数の変速段ができることはない
ので、迅速に必要な変速操作ができることになる。また
各変速段間の変速比の間隔を容易に一定適切に定め得る
ので、変速時の変速比の差によるショックを少なく滑ら
かにすることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示したもので、第１図は平面
説明図、第２図は固定傘歯車を構成した入力円板側を内
側から見た状態の説明図、第３図は非固定傘歯車を外挿
した出力軸の断面図である。 １ａ、１ｂ・・・入力円板、２・・・保持円筒、３．７
．１９ａ、１９ｂ、２１ａ、２１ｂ−ボールベアリング
、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ。 ４ｇ、　　４ｈ、　　４ｉ、　　４ｊ、　　４に、　　
４１．　４ｍ　　、４ｎ、４ｏ・・・固定傘歯車、５・
・・出力軸、６・・・案内軸、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ
、８ｅ、８１’。 ８ｇ、　　８ｈ、　　８ｉ、　　８ｊ、　　８に、　　
８１　　、　８＋１　。 ８ｎ、８ｏ・・・非固定傘歯車、９・・・ストッパ鍔、
１０．１１・・・キー溝、１２・・・スライディングキ
ー、１３・・・腕片、１４・・・スライダ、１５・・・
作動片、１６・・・ワイヤ、１７・・・補助傘歯車、１
８ａ、１８ｂ・・・伝達傘歯車、２０ａ、２０ｂ・・・
伝達山車、２２・・・ユニバーサルジヨイント、２３・
・−ドライブシャフト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、対面する一対の入力円板の一方のそれの内面に同心
   円状に複数の固定原動体を構成し、 上記一対の入力円板の間に、それらの中心軸相当位置で
   直交する出力軸を配置し、 上記出力軸に、上記入力円板の内面に構成した複数の固
   定原動体の各々と各別に係合して回転力を伝達される同
   数の非固定従動体を回転自在に外挿し、 かつ上記出力軸とこれに外挿した上記非固定従動体との
   間に、前者に後者を択一的に固定するロック手段を設け
   、 更に上記対面する一対の入力円板は、相互を同一回転さ
   せるべく、回転伝達手段で接続した自転車の変速装置。 ２、上記固定原動体として固定傘歯車を構成し、かつ上
   記非固定従動体として非固定傘歯車を構成した請求項１
   記載の自転車の変速装置。 ３、上記対面する一対の入力円板の回転伝達手段として
   、両入力円板の外縁の内面に各々補助傘歯車を構成し、
   それらの内側に両補助傘歯車に噛み合う伝達傘歯車を各
   別に配設し、かつ上記伝達傘歯車には各々同軸に伝達歯
   車を構成し、上記両伝達歯車を相互に噛み合わせた請求
   項１又は２記載の自転車の変速装置。 ４、上記ロック手段として、上記出力軸の外周及びこれ
   に外挿した全非固定傘歯車の内周に各々キー溝を形成し
   、上記各キー溝に、長くとも上記非固定傘歯車の厚みを
   越えない長さのスライディングキーを装入し、上記スラ
   イディングキーに、両キー溝中を、非固定傘歯車のキー
   溝については、いずれかのそれに択一的に装入されるよ
   うにスライドさせるスライド操作手段を構成した請求項
   ２記載の自転車の変速装置。 ５、上記スライド操作手段として、上記出力軸に平行に
   案内軸を配設し、上記案内軸にパイプ状のスライダをス
   ライド自在に外挿し、上記スライダに直角に作動片を突
   出させ、上記作動片の先端に、上記スライディングキー
   から軸方向に延長した腕片の端部を結合し、上記スライ
   ダに、これを案内軸上を適宜位置にスライド操作する操
   作手段を結合することとした請求項４記載の自転車の変
   速装置。