JPH02392Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、自転車に装備する変速機として適し
ている自転車用無段変速装置に関するものであ
る。

（従来の技術） この種の無段変速装置としては、例えば特開昭
54−93754号公報に開示されたものがある。

（考案が解決しようとする問題点） この従来の無段変速装置は、本考案の揺動ピン
に相当するクランクピンが、リング状のカムフオ
ロアを介して、本考案の円形軌道に相当する円弧
状のスロツトに嵌合しているため、カムフオロア
とスロツトとの接触が、点または線接触になるか
ら、負荷がかかつた場合に、この接触部の面圧が
異常に高くなる結果、該部の損耗がはげしいた
め、無段変速機全体としての寿命も著しく短かく
なつて実用化が困難であるという問題点があつ
た。

（問題点を解決するための手段） 上述の問題点を解決するため本考案において
は、入力部材にキヤリヤを固定し、このキヤリヤ
に複数の遊星核を回転自在に枢支し、これらの各
遊星核に一方向クラツチを介して遊星歯車を一方
向にのみ回転できるように嵌装すると共に、前記
遊星核の偏心位置に突設した揺動ピンを案内する
円形軌道を中心軸に対して偏心量調整自在に設
け、前記各遊星歯車とそれぞれ噛合する太陽歯車
から出力を取り出すようにした装置において、前
記揺動ピンにほぼ角形ブロツク状の滑り子を嵌合
し、この滑り子を前記円形軌道の凹溝内に摺動自
在に嵌入して自転車用無段変速装置を構成する。

（作用） 上述のように本考案においては、揺動ピンにほ
ぼ角形ブロツク状の滑り子を嵌合し、この滑り子
を円形軌道の凹溝内に摺動自在に嵌入したから、
凹溝と滑り子との接触が面接触となる結果、負荷
がかかつた場合も、この接触部の面圧は従来のも
のと比較して著しく減少する。したがつて該部の
損耗も著しく軽減されるから、無段変速機全体と
しての寿命も長くなり、十分実用化することがで
きる。

（実施例） 以下図面について本考案の一実施例を説明す
る。図中１（第３，７図参照）は自転車フレーム
のメインパイプ、２は立パイプ、３はチエンステ
ー、４はハンガラツグ、５はクランク軸、６はク
ランク軸５に嵌着するクランクアーム、７はその
ロツクナツトである。また８は後輪、９は後輪ハ
ブ軸、１０は後輪用スプロケツト、１１はチエン
である。

本実施例においては、円盤形状のキヤリヤ１２
をランクアーム６を介してクランク軸５に固定
し、このキヤリヤ１２の同一円周上に複数（本実
施例では７個）の段付円筒形状の遊星核１３を軸
１４、ベアリング１５およびスリーブ１６を介し
て円周等分位置に回転自在に枢支する。

そしてこれら各遊星核１３の外周部に、一方向
クラツチ１７を介してリング形状の遊星歯車１８
を一方向にのみ回転できるように嵌装する。

一方向クラツチ１７はどのような形式のもので
もよいが、本実施例では第２図に示すように、リ
ング状の遊星歯車１８の内周面にラチエツト１７
ａを形成すると共に、遊星核１３にラチエツト１
７ａと噛合して一方向の回転のみを阻止する爪１
７ｂを設けて、図示しないばねによつて爪１７ｂ
がラチエツト１７ａと噛合するように付勢してあ
る。

また前記各遊星核１３の一側面（本実施例では
内側面）の軸１４に対する偏心位置に軸１４と平
行な揺動ピン１９を突設ておく。

また第１図および第２図に示すように、クラン
ク軸５にベアリング２０を介して回転自在に嵌合
する軸筒２１の一端部に小径の第２太陽歯車２２
を形成すると共に、軸筒２１の他端部にクランク
ギヤ２３を形成し、この軸筒２１の外周部にベア
リング２４を介して前記遊星歯車１８とそれぞれ
噛合する大径の第１太陽歯車２５を回転自在に設
け、この第１太陽歯車２５の外側面の同一円周上
に複数（本実施例では４個）の軸２６を円周等分
位置に突設すると共に、これらの軸２６にそれぞ
れ前記第２太陽歯車２２と噛合すると共に、キヤ
リヤ１２に設けた内歯歯車１２ａと噛合する遊星
歯車２７を回転自在に設ける。なお２８は軸２６
の外側端部を保持するために遊星歯車２７の外側
面とキヤリヤ１２の内側面との間に介挿したリン
グ状の円板である。またこの円板２８は第１太陽
歯車２５と一体に形成してもよい。

また第１太陽歯車２５とクランクギヤ２３との
間の軸筒２１にベアリング２９を介して固定偏心
カム３０を軸筒２１に対して回転自在に嵌装し、
この固定偏心カム３０と一体的に後方へ向けて突
設したブラケツト３１の後端部を第３図に示すよ
うにチエンステー３に固定する。そしてこの固定
偏心カム３０の外周部に偏心シフター３２を回動
自在に嵌装すると共に、この偏心シフター３２の
外周部にボールベアリング３３を介して円環状の
凹溝３４ａを有するリング状の円形軌道３４を回
転自在に嵌装し、この凹溝３４ａ内に前記各遊星
核１３に突設した揺動ピン１９を滑り子３５を介
してそれぞれ摺動自在に嵌合する。この滑り子３
５は、ほぼ角形のブロツク状に形成し、中心部に
揺動ピン１９が嵌入する孔３５ａ（第３図参照）
を設けると共に、その外側面３５ｂおよび内側面
３５ｃをそれぞれ凹溝３４ａの外周面および内周
面と密接するように形成する。また偏心シフター
３２と一体的にリール３６を形成し、このリール
３６に操作ワイヤー３７を巻きつけて、この操作
ワイヤー３７を操作することにより偏心シフター
３２を約180゜回動できるようにする。

なお本実施例の場合、第３図に示すように固定
偏心カム３０の中心O₂はクランク軸５の中心O₁
に対してl₁だけ偏心しており、また偏心シフター
３２の中心O₃は、固定偏心カム３０の中心O₂に
対してl₂だけ偏心しており、l₁＝l₂になつている。

つぎに上述のように構成した本考案装置の作用
を説明する。第１〜４図は偏心シフター３２のク
ランク軸５に対する偏心量ｌが、l₁＋l₂で最大偏
心量の状態である。そしてこの状態から、操作ワ
イヤー３７を操作して偏心シフター３２を約180゜
回転させると、第５図に示すように円形軌道３４
のクランク軸５に対する偏心量はＯになる。すな
わち偏心シフター３２を第４図と第５図に示す範
囲内で任意に操作することによつて、円形軌道３
４のクランク軸５に対する偏心量を任意の量に無
段階に設定することができる。

つぎに無段変速機構の作用を第４図および第５
図について説明する。

第５図の偏心量Ｏの状態でクランクアーム６を
介してクランク軸５が矢印Ｐの方向に回転する
と、第１図に示すようにクランクアーム６と結合
したキヤリヤ１２がクランク軸５と一体に回転
し、その結果軸１４を介して各遊星核１３および
遊星歯車１８もキヤリヤ１２と共に回動する。し
かしてこの場合遊星核１３に突設した揺動ピン１
９は滑り子３５を介して軸５と同心の円形軌道３
４内に嵌合した状態で回動するから、クランク軸
５の中心O₁と軸１４の中心O₄と、揺動ピン１９
の中心O₅とのなす角θは不変である。したがつ
て遊星核１３はキヤリヤ１２に対しては全く回転
しない。

しかしながら各遊星歯車１８は第１太陽歯車２
５とそれぞれ噛合しているため、この太陽歯車２
５の負荷抵抗によつて各遊星歯車１８は第２，５
図において矢印Ｑの方向に回転しようとするが、
この回転は第２図に示すようにラチエツト１７ａ
と爪１７ｂから成る一方向クラツチ１７の作用に
よつて阻止される。したがつて第１太陽歯車２５
はキヤリヤ１２と一体的に回動する遊星歯車１８
によつて第５図の矢印Ｒのようにクランク軸５と
一体的に同方向に回転する。したがつてこの場合
のクランク軸５に対する第１太陽歯車２５の変変
比は１：１である。

しかして第１太陽歯車２５が回転すれば軸２６
を介して４個の遊星歯車２７が第２図の矢印Ｒの
ように第１太陽歯車２５と共に公転する。この場
合各遊星歯車２７はキヤリヤ１２に形成した内歯
歯車１２ａと噛合しているが、この時キヤリヤ１
２も第１太陽歯車２５と一体的に回転しているた
め、結局遊星歯車２７は自転せず、公転するのみ
であるから、この各遊星歯車２７と噛合している
第２太陽歯車２２もクランク軸５と共に回転する
ことになる。したがつてこの場合のクランク軸５
に対する第２太陽歯車２２の変速比も１：１であ
る。そして第２太陽歯車２２が回転すれば、軸筒
２１を介してクランクギヤ２３も共に回転するか
ら、チエン１１、後輪用スプロケツト１０を介し
て後輪８が駆動される。（第７図参照） つぎに変速操作によつて偏心シフター３２を第
３，４図に示す偏心状態にした場合は、クランク
軸５の矢印Ｐ方向の回転にともなつて、前述した
ようにキヤリヤ１２が軸５と一体的に回転し、そ
の結果各遊星核１３も軸１４と共に回動するが、
この場合各揺動ピン１９が滑り子３５を介して嵌
合している円形軌道３４は軸５に対して偏心して
いるから、前記した角θは、第４図に示すように
θ₁〜θ₇のように変化する。したがつて各遊星核１
３はキヤリヤ１２に対しても時々刻々回動する。

すなわちこの場合θ₁が最小で、θ₄が最大であ
り、θ₁〜θ₄の間では、θ₁＜θ₂＜θ₃＜θ₄の関係があ
るから、このθ₁〜θ₄までの間の遊星歯車１８には
第４図に示す矢印Ｓ方向の回転が生ずるため、こ
の矢印Ｓ方向の回転と、軸５を中心とする遊星歯
車１８の矢印Ｐ方向の公転によつて、これと噛合
する第１太陽歯車２５を第４図の矢印Ｔで示すよ
うに軸５より増速して回転させる。なおこの場合
本実施例では遊星歯車１８が７個あるため、回転
増速域にない歯車１８は増速されないが、前記し
た一方向クラツチ１７の作用によつて７個の遊星
歯車１８の中、その時最高の増速域にある１個の
遊星歯車１８のみが第１太陽歯車２５を駆動し、
残りの６個の遊星歯車１８は、逆にその太陽歯車
２５によつて回転させられるようになる。すなわ
ちこの時その歯車１８のラチエツト１７ａは爪１
７ｂに対してすべつて回転することになる。

第８図は縦座標に増速変速比をとり、横座標に
第１太陽歯車２５の回転角度をとつて示した本実
施例の１組の増速遊星歯車による増速特性を示す
ものである。

これからわかるように、変速比の変動をできる
だけ小さくするためには、遊星歯車１８の使用個
数を多くするのがよい。本実施例では７個の遊星
歯車１８を使用しているため、各遊星歯車１８の
第１太陽歯車２５に対する駆動角度範囲は約51゜
となる。したがつて第８図からみても本実施例に
おいては、増速中もほとんど脈動のない回転駆動
力を得ることができる。

そして上述のように第１太陽歯車２５が第４図
の矢印Ｔのように増速回転すれば、前記した第２
図の遊星歯車２７の矢印Ｒ方向の公転速度が、キ
ヤリヤ１２と一体の内歯歯車１２ａの矢印Ｐ方向
の回転速度より大きくなるため、各遊星歯車２７
は矢印Ｕ方向の自転を生じる結果、これと噛合し
ている第２太陽歯車２２を矢印Ｖ方向に、第１太
陽歯車２５よりもさらに増速して回転させること
になる。したがつて増速比がさらに増大する。そ
してこの回転が軸筒２１、クランクギヤ２３、チ
エン１１、後輪用スプロケツト１０（第７図参
照）を介して後輪８に伝えられる。

また上述の説明では、最小増速比の場合と最大
増速比の場合を説明したが、偏心シフター３２の
回動操作量を、中間の任意量に設定することによ
つて、本実施例によれば、無段階で任意の速度比
が得られることは説明するまでもなく明らかであ
る。

（考案の効果） 上述のように本考案においては、揺動ピン１９
にほぼ角形ブロツク状の滑り子３５を嵌合し、こ
の滑り子３５を円形軌道３４の凹溝３４ａ内に摺
動自在に嵌入したから、凹溝３４ａと滑り子３５
との接触が滑り子３５の外側面３５ｂと内側面３
５ｃにおいて面接触となる結果、負荷がかかつた
場合も、この接触部の面圧は従来のものと比較し
て著しく減少する。したがつて本考案によれば、
該部の損耗も著しく軽減されるから、無段変速機
全体としての寿命も長くなり、十分実用化するこ
とができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置の縦断面図、第２図は第１
図のＡ−Ａ線による一部断面で示す正面図、第３
図は第１図のＢ−Ｂ線による一部断面で示す正面
図、第４図および第５図はその作用説明図、第６
図ａ，ｂ，ｃは遊星歯車と太陽歯車の各種組み合
わせ状態を示す説明図、第７図は本考案装置を付
した自転車の側面図、第８図は本考案装置による
増速特性図である。 ５……クランク軸（入力部材、中心軸）、６…
…クランクアーム、１２……キヤリヤ、１３……
遊星核、１４……軸、１７……一方向クラツチ、
１８……遊星歯車、１９……揺動ピン、２２……
第２太陽歯車、２３……クランクギヤ、２５……
第１太陽歯車、２７……遊星歯車、３０……固定
偏心カム、３２……偏心シフター、３４……円形
軌道、３５……滑り子、３６……リール、３７…
…操作ワイヤー。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 入力部材にキヤリヤを固定し、このキヤリヤに
   複数の遊星核を回転自在に枢支し、これらの各遊
   星核に一方向クラツチを介して遊星歯車を一方向
   にのみ回転できるように嵌装すると共に、前記遊
   星核の偏心位置に突設した揺動ピンを案内する円
   形軌道を中心軸に対して偏心量調整自在に設け、
   前記各遊星歯車とそれぞれ噛合する太陽歯車から
   出力を取り出すようにした装置において、前記揺
   動ピンにほぼ角形ブロツク状の滑り子を嵌合し、
   この滑り子を前記円形軌道の凹溝内に摺動自在に
   嵌入してなる自転車用無段変速装置。