JPH0258151B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車のクランク軸部に設ける変速
装置の変速切換装置に関するものである。

（従来の技術） 自動車用変換装置として現在多用されているも
のは、多段のスプロケツト間にかけ渡したチエン
をデイレーラーを介してかけ変える所謂外装変速
機である。

この外、後輪のハブ内に変速機構を内蔵した所
謂外装変速機もあるが、多用されてはいない。

さらにクランク軸部に遊星歯車機構を組み込ん
だ変速装置としては、例えば実公昭28−19号公報
に開示されたものがある。

しかしながらこの実公昭28−19号の従来装置
は、遊星歯車の配設状態から見て、三段変速が限
界である上に、構造が複雑であるため、製品化に
困難を伴うという問題があつた。

上述の問題点を解決するため本出願人は先に、
クランクアームと一体のキヤリヤの同一円筒上に
３個以上の軸を配設し、これら各軸にそれぞれ歯
数の異なる複数列の遊星歯車を回転自在に嵌合
し、これら各遊星歯車とそれぞれ噛合する複数列
の内歯歯車を一体に形成すると共に、その外周に
スプロケツトを形成した従動回転体を、前記キヤ
リヤに回転自在に設けると共に、この従動回転体
とキヤリヤとの間に一方向クラツチを設け、前記
各遊星歯車とそれぞれ噛合する複数列の太陽歯車
の内周部と、フレームと一体の固定車軸部との間
にそれぞれ一方向クラツチを設け、これら各一方
向クラツチの一つを選択的に接続できるようにし
た自転車用変換装置を出願した。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記の自動車用変換装置は、複数
列の太陽歯車の内周部と、フレームと一体の固定
軸部との間にそれぞれ一方向クラツチを設け、こ
れら各一方向クラツチの一つを選択的に接続する
ことにより変速段の切り換えを行うという特殊な
ものであるから、従来の変速切換装置によつては
変速操作ができないという問題点がある。

（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発明において
は、歯数の異なる複数列の太陽歯車の内周部にそ
れぞれラチエツトを形成し、フレームと一体の固
定軸部の外周部に前記各ラチエツトとそれぞれ係
脱自在な複数個の爪を並設し、これらの爪をそれ
ぞれ対応するラチエツトに係合するように附勢す
るばねを設け、円筒部とワイヤリール部を有する
変速円筒の円筒部に、前記複数の爪の先端部をそ
れぞれ通過させ得る複数段の段部を有する段階状
の開口を設け、この変速円筒の円筒部を前記固定
軸部を外包するように嵌装し、前記ワイヤリール
部に変速操作ワイヤを巻きつけて自転車用変換装
置の変速切換装置を構成する。

（作用） 上述のように本発明装置は、階段状の開口を有
する変速円筒を回転させて変速操作を行うもので
あり、増変速は３個の爪が１個づつ開口より外方
へ突出してそれぞれ対応するラチエツトと順次噛
合することによつて行われ、減速するための変速
は開口より外方へ突出している３個の爪が１個づ
つ開口の内方へ引き込むことによつて行われる。

すなわち本発明装置によれば、増減速共に、１
個の爪を出し入れするだけで増減速が行われ、従
来のように１個のクラツチを作動させる時に、も
う一つのクラツチを同期して反対作動させる必要
がないため、変速時において空転や同時噛合が生
じることなく、変速の移行がなめらかに行われ
る。しかも本発明装置は、操作が容易で、作動が
確実に行われるという利点もある。

（実施例） 以下、図面について本発明の一実施例を説明す
る。図中１（第２図参照）は自動車フレームのメ
インパイプ、２は立パイプ、３はチエンステー、
４（第１図参照）はハンガパイプ、５はハンガパ
イプ４にねじ込んでフレームと一体的に固定した
軸受ワン兼用の固定軸部、６は固定軸部５を貫通
して回転自在に設けたクランク軸、７はそのボー
ルベアリング、８はクランク軸６に嵌着したクラ
ンクアーム、９は座金、１０はナツトである。

本実施例の変速装置は、第２図に示すように５
本の放射状のアーム１１ａを有するホイール状の
キヤリヤ１１をクランクアーム８のボス部８ａに
嵌着し、キヤリヤ１１の同一円周上に３個以上
（本実施例では５個）の軸１２を円周等分位置に
配設する。すなわち本実施例では、キヤリヤ１１
の各アーム１１ａに挿通したビス１３によつて軸
１２を固定している。なお１４はキヤリヤ１１の
外側面に当てがつてビス１３により固定したカバ
ープレートで、１５はビス１３の座金である。

またそれぞれ歯数の異なる複数列（本実施例で
は３個）の遊星歯車１６，１７，１８をカラー１
９を介して軸１２に回転自在に並べて嵌合し、こ
れら各遊星歯車１６，１７，１８とそれぞれ噛合
する３列の内歯車２０，２１，２２を一体に形成
すると共に、その外周にスプロケツト２３を形成
した従動回転体２４を、前記キヤリヤ１１に軸受
２５を介して回転自在に設ける。

またキヤリヤ１１には第１図に示すように、ア
ーム１１ａ間の５個にそれぞれ突部１１ａを突設
し、これらの突部１１ｂと前記軸１２の端面に、
ドーナツ状のリングプレート１１ｃを当てがつて
第３図に示すように10個のビス１３によつて固定
する。

また従動回転体２４の内側面側に同じくリング
プレート２４ａを嵌着し、この従動回転体２４と
一体のリングプレート２４ａの内周と、キヤリヤ
１１と一体のリングプレーート１１ｃの外周との
間に一方向クラツチ２６を設ける。すなわち第３
図の２６ａはリングプレート２４ａの内周に形成
したラチエツト、２６ｂはこのラチエツト２６ａ
と係脱自在にリングプレート１１ｃの外縁部に設
けた爪、２６ｃはこの爪２６ｂをラチエツト２６
ａと係合するように付勢するばねである。すなわ
ちこれらのラチエツト２６ａ、爪２６ｂ、ばね２
６ｃによつて一方向クラツチ２６が形成される
が、この一方向クラツチは他の形式のものでもよ
い。

また前記遊星歯車１６，１７，１８とそれぞれ
噛合する３個の太陽歯車２７，２８，２９を前記
フレームと一体の固定軸部５に遊嵌して設け、こ
の固定軸部５の外周部と太陽歯車２７，２８，２
９の各内周部との間にそれぞれ一方向クラツチ３
０を設ける。すなわち第４図において３０ａは各
太陽歯車２７，２８，２９の内周に形成したラチ
エツト、３０ｂはこれらのラチエツト３０ａと係
脱自在に固定軸部５に並設した３個の爪、３０ｃ
はこれらの爪３０ｂをそれぞれ対応するラチエツ
ト３０ａに係合するように付勢するリング状のば
ねである。これらのラチエツト３０ａ、爪３０
ｂ、ばね３０ｃによつて一方向クラツチ３０が形
成されている。

そして本発明においては、上述した複数組（本
実施例では３組）の一方向クラツチ３０の一つを
選択的に接続できるようにする。

具体的には本実施例に示すように、爪３０ｂを
有する固定軸部５の外周部に回転自在に嵌合する
小径円筒部３１ａと、ハンガパイプ４の外径より
も大径の大径円筒部３１ｂとを一体に形成すると
共に、この大径円筒部３１ｂにワイヤリール部３
１ｃを設けて変速円筒３１に形成し、この変速円
筒３１の小径円筒部３１ａに前記複数（本実施例
では３個）の爪３０ｂの先端部をそれぞれ通過さ
せ得る複数段（本実施例では３段）の段部３２
ａ，３２ｂ，３２ｃ（第５，６図参照）を有する
階段状の開口３２を形成する。

そしてこの変速円筒３１は第１図に示すよう
に、その小径円筒部３１ａが固定軸部５を外包す
るように嵌装し、この嵌装状態において、開口３
２の三つの段部３２ａ，３２ｂ，３２ｃを固定軸
部５に設けた３個の爪３０ｂの各円周方向線にそ
れぞれ合致させるようにすると共に、各爪３０ｂ
の先端部が開口３２内に位置した時、爪３０ｂが
ばね３０ｃの作用により外方に突出して対応する
ラチエツト３０ａと係合して一方向クラツチ３０
を接続するようにする。

そしてこの変速円筒３１を回動させるには、ワ
イヤリール部３１に巻き掛けした操作ワイヤ３３
を第２図の矢印Ａ，Ｂのように操作することによ
つて行う。第２図に示す３３ａは操作ワイヤ３３
をワイヤリール部３１ｃに固定するためのワイヤ
エンドである。

また第１図に示す３４は、変速円筒３１を第２
図において常に時計方向に回動させるように付勢
するためのコイルばねで、その一端部３４ａは変
速円筒３１の大径部３１ｂに係止してあり、他端
部３４ｂはハンガパイプ４の突起部４ａに係止し
てある。なお図中３５はスプロケツト２３に巻き
掛けしたチエンである。

つぎに上述のように構成した変速装置と本発明
の変速切換装置の作用を説明する。変速操作装置
（図示せず）を操作して、操作ワイヤ３３を第２
図の矢印Ａの方向に引張ることにより、ワイヤリ
ール部３１ｃを介して変速円筒３１をコイルばね
３４に抗して第２図において反時計方向に最大限
まで回動させると、変速円筒３１の小径円筒部３
１ａに設けた開口３２と、固定軸部５に設けた３
個の爪３０ｂとの関係は第７図ａの状態になる。
すなわちこの場合、爪３０ｂはすべて小径円筒部
３１ａ内にあるため、ラチエツト３０ａと係合す
る爪３０ｂは一つもない。したがつてこの場合太
陽歯車２７，２８，２９はすべて自由に回転する
ことができる。

この状態で、クランクペダル（図示せず）を介
してクランクアーム８を第２図の矢印Ｃの方向に
回動させると、クランクアーム８に固着したキヤ
リヤ１１および１ｉと一体的に結合したキヤリヤ
１１のリングプレート１１ｃが第３図の矢印Ｄの
方向に回転する。したがつて一方向クラツチ２６
の爪２６ｂとラチエツト２６ａとの係合によつ
て、従動回転体２４と一体的に結合したリングプ
レート２４ａが第３図の矢印Ｅの方向に回転す
る。このため従動回転体２４およびスプロケツト
２３も第２図の矢印Ｃの方向にクランクアーム８
と一体的に回転するから、チエン３５が第２図の
矢印Ｆの方向に移動して後輪（図示せず）を駆動
することにより自転車が走行する。この場合のク
ランク軸６とスプロケツト２３との変速比は１：
１である。

なおこの時キヤリヤ１１と従動回転体２４とは
一体的に回転するため、各遊星歯車１６，１７，
１８もそれぞれ噛合している内歯歯車２０，２
１，２２と一体的に回転するから、この遊星歯車
１６，１７，１８とそれぞれ噛合している太陽歯
車２７，２８，２９もクランクアーム８と一体的
に回転するが、この回転は一方向クラツチ３０が
いずれも断の状態にあるため何等支障はない。

また太陽歯車２７，２８，２９は変速円筒３１
の小径円筒部３１ａの外周部に対して遊嵌されて
いるが、本発明では３個以上（本実施例において
は５個）の遊星歯車に各太陽歯車が内接して噛合
しているため、太陽歯車は中心軸によつて枢支す
る必要はない。

つぎに前記した第７図ａの状態から操作ワイヤ
３３を第２図の矢印Ｂの方向に一段ゆるめると、
変速円筒３１がコイルばね３４の作用によつて第
２図において時計方向に回動する結果、開口３２
が第７図ａの状態から同図ｂの位置に移動する。
このため開口３２の段部３２ａ内に一つの爪３２
ｂの先端部が露出する結果、この爪３２ｂがばね
３２ｃの作用によつて対応するラチエツト３２ａ
と係合する。したがつて太陽歯車２７と固定軸部
５との間の一方向クラツチ３２が接続する。

この状態でクランクアーム８を第２図の矢印Ｃ
の方向に回動させると、キヤリヤ１１、軸１２、
カラー１９を介して各遊星歯車１６，１７，１８
が第４図の矢印Ｇの方向に公転する。しかしなが
らこの場合太陽歯車２７のみが一方向クラツチ３
０によつて矢印Ｇ方向の回転を阻止されているた
め、この太陽歯車２７と噛合している遊星歯車１
６が第４図の矢印Ｈの方向に自転する。したがつ
て遊星歯車１６と噛合する内歯歯車２０が矢印Ｇ
方向の公転と、矢印Ｈ方向の自転によつて第４図
の矢印で示す方向に増速されて回転する。この
回転によつて従動回転体２４およびスプロケツト
２３が共に回転するから、前述したように自転車
が走行する。この場合のクランクアーム８に対す
る従動回転体２４の増速比は本実施例の場合約
１：1.3である。

なおこの場合他の遊星歯車１７，１８も内歯歯
車２１，２２とそれぞれ噛合しているため、公転
および自転する結果、太陽歯車２８，２９もある
程度回転するが、これらの太陽歯車２８，２９は
それぞれ一方向クラツチ３０がフリー状態にある
ため、何等支障は生じない。

またこの場合は、第３図においてリングプレー
ト１１ｃの矢印Ｄ方向の回転より、リングプレー
ト２４ａの矢印Ｅ方向の回転の方が早くなるが、
この回転速度差は一方向クラツチ２６によつて許
容される。

つぎに前記した第７図ｂの状態から操作ワイヤ
３３を第２図の矢印Ｂの方向にもう一段ゆるめる
と、変速円筒３１がさらに回動して開口３２が第
７図ｂの状態から同図ｃの位置に移動する。この
ため開口３２の段部３２ｂからも二番目の爪３０
ｂが露出するため、この爪３０ｂによる一方向ク
ラツチ３０も接続する。

この状態でクランクアーム８を第２図の矢印Ｃ
の方向に回動させると、この場合は遊星歯車１７
の第４図における矢印Ｇ方向の公転と、矢印Ｈ方
向の自転によつて内歯歯車２１が矢印の方向に
回転する。しかしてこの場合の遊星歯車１７の矢
印Ｈ方向の自転速度は、前記した遊星歯車１６の
自転速度よりも、その歯数差分だけ早くなるか
ら、結局この場合の増速比は前回の増速比より大
きくなる。本実施例におけるこの場合の増速比は
約１：1.5である。

なおこの場合、開口３２の段部３２ａ内の爪３
０ｂもラチエツト３０ａと係合する状態にある
が、この場合は太陽歯車２７のラチエツト３０ａ
が爪３０ｂを乗り越える方向に回動するため支障
は生じない。

つぎに前記した第７図または第５図ａ，ｂの状
態から操作ワイヤ３３をさらにもう一段ゆるめる
と、開口３２が第７図ｄまたは第６図ａ，ｂの状
態になつて、開口３２の段部３２ｃからも三番目
の爪３０ｂが露出して第６図ｂに示すように太陽
歯車２９のラチエツト３０ａと係合する。

その結果クランクアーム８が矢印Ｃの方向に回
動すると、この場合は遊星歯車１８の第４図にお
ける矢印Ｇ方向の公転と、矢印Ｈ方向の自転によ
つて内歯歯車２２が矢印の方向に回転する。そ
してこの場合の遊星歯車１８の矢印Ｈ方向の自転
速度は、前記した遊星歯車１７の自転速度より
も、その歯数差分だけ早くなるから、結局この場
合の増速比は前回の増速比よりもさらに大きくな
る。本実施例におけるこの場合の増速比は約１：
1.6である。

また減速する場合には、上述した増速操作とは
逆に、操作ワイヤ３３を第２図の矢印Ａの方向に
引張つて、変速円筒３１を第７図ｄの状態から順
次第７図ｃ，ｂ，ａの状態にすることによつて変
速段を４→３→２→１と移行させることができ
る。

（発明の効果） 上述のように本発明の変速切換装置は、階段状
の開口３２を有する変速円筒３１を回動させて変
速操作を行うものであり、増速するための変速は
３個の爪３０ｂが１個づつ開口３２より外方へ突
出してそれぞれ対応するラチエツト３０ａと順次
噛合することによつて行われ、減速するための変
速は開口３２より外方へ突出している３個の爪３
０ｂが１個づつ開口３２の内方へ引き込むことに
よつて行われる。

すなわち本発明装置によれば、増減速共に、１
個の爪を出し入れするだけで増減速が行われ、従
来のように１個のクラツチを作動させる時に、も
う一つのクラツチを同期して反対作動させる必要
がないため、変速時において空転や同時噛合が生
じることなく、変速の移行がなめらかに行われる
というすぐれた効果が得られる。また本発明装置
は、操作が容易で、作動が確実に行われるという
利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を付した自転車用変速装置
の縦断面図、第２図はその側面図、第３図は第１
図の−断面図、第４図は同−断面図、第
５図ａは変速円筒部の一部を切欠して示す平面
図、同図ｂはその一部を断面で示す立面図、第６
図ａはその変速円筒部が変位した状態を示す立面
図、同図ｂはその一部を断面で示す立面図、第７
図ａ〜ｄは変速円筒の各変速段における状態を示
す平面図である。 ４……ハンガパイプ、５……固定軸部、６……
クランク軸、８……クランクアーム、１１……キ
ヤリヤ、１２……軸、１４……カバープレート、
１６，１７，１８……遊星歯車、２０，２１，２
２……内歯歯車、２３……スプロケツト、２４…
…従動回転体、２６……一方向クラツチ、２７，
２８，２９……太陽歯車、３０……一方向クラツ
チ、３０ａ……ラチエツト、３０ｂ……爪、３０
ｃ……バネ、３１……変速円筒、３１ａ……小径
円筒部（円筒部）、３１ｃ……ワイヤリール部、
３２……開口、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ……段
部、３３……操作ワイヤ、３４……コイルばね、
３５……チエン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 歯数の異なる複数列の太陽歯車の内周部にそ
   れぞれラチエツトを形成し、フレームと一体の固
   定軸部の外周部に前記各ラチエツトとそれぞれ係
   脱自在な複数個の爪を並設し、これらの爪をそれ
   ぞれ対応するラチエツトに係合するように附勢す
   るばねを設け、円筒部とワイヤリール部を有する
   変速円筒の円筒部に、前記複数の爪の先端部をそ
   れぞれ通過させ得る複数段の段部を有する段階状
   の開口を設け、この変速円筒の円筒部を前記固定
   軸部を外包するように嵌装し、前記ワイヤリール
   部に変速操作ワイヤを巻きつけてなる自転車用変
   速装置の変速切換装置。