JPH034438B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内歯ラチエツトに噛合する爪送りに
よつて無段階に変速伝動することができるところ
の、主に自転車の変速装置に適している無段変速
装置に関するものである。

（従来の技術） この種の従来装置としては、例えば特公昭34−
1722号公報に開示されたものがある。

（発明が解決しようとする問題点） 上述の従来装置は、増速比を大きくするためラ
チエツトと爪による増速装置を二段に設けたもの
である。しかしながらこのラチエツトと爪による
伝動装置は増速比を大きくすることが困難である
ため、たとえ二段にしてもなお増速比が不足する
場合がある上に、増速時の駆動域において各爪に
かかる荷重を順次リレーする場合に、駆動ラチエ
ツトと被動爪の歯先間にギヤツプがあると、この
ギヤツプのため被動爪の交代時にシヨツクや騒音
が発生するが、この現象は特にこの伝動装置を二
段にした場合に一層増幅されるという問題点があ
つた。

本発明は上述の問題点を解決するためになされ
たもので、この種の無段変速装置の増速比を大き
くすると共に、増速駆動時におけるリレーシヨツ
クや騒音を減少させることを目的とするものであ
り、またこのリレーシヨツク防止機構を設けた場
合にも自転車特有のペダルの逆回転を各部に無理
を与えることなく許容できるようにしたものであ
る。

（問題点を解決するための手段） 上述の目的を達成するため本発明においては、
入力側の駆動回転部材の内周に一方向クラツチを
介して複数列の内歯ラチエツトリングを並設し、
前記駆動回転部材の円周複数個所にそれぞれ大径
部と小径部を有する遊星ローラを回転自在に遊嵌
し、フレームに固定した固定リングの内周部に一
方向クラツチを介して外側リングを嵌め込み、こ
の外側リングの内周面に前記遊星ローラの大径部
を圧接すると共に、この遊星ローラの小径部を前
記内歯ラチエツトリングの段部に嵌合した内側リ
ングの外周面に圧接して内側リングをそれぞれ前
記内歯ラチエツトリングと摩擦接合し、この内歯
ラチエツトに噛合する複数列の爪の基部を中心軸
に対して偏心量調整自在な偏心カムに回転自在に
設けたキヤリヤに枢支して無段変速装置を構成
し、前記キヤリヤによつて駆動される歯車を遊星
キヤリヤとして前記中心軸に回転自在に設け、こ
の遊星キヤリヤの片側に遊星歯車を回転自在に設
け、前記駆動回転部材と一体に形成した内歯歯車
に前記遊星歯車を噛合させると共に、この遊星歯
車と噛合する太陽歯車を前記中心軸に回転自在に
設けて遊星歯車式増速装置を構成し、この遊星歯
車式増速装置と前記無段変速装置とを組み合わせ
て、前記太陽歯車より出力を取り出すようにして
無段変速装置を構成する。

（作用） 上述のように本発明においては、ラチエツトと
爪による無段変速装置と、増速比をとり易い遊星
歯車式増速装置とを組み合わせたから、増速比の
大きな無段変速装置を得ることができる。

またラチエツトと爪による無段変速装置は、シ
ヨツクや騒音が発生し易く、特に上述した従来装
置のようにこれを二段にすると、そのシヨツクや
騒音が増幅されるおそれがあつたが、本発明によ
れば、一段目の無段変速装置に遊星ローラによる
リレーシヨツク防止機構を設けると共に、二段目
の増速装置を遊星歯車式増速装置にしたため、増
速駆動時におけるリレーシヨツクや騒音を大幅に
減少させることができる。

さらに本発明においては、固定リングの内周部
に一方向クラツチを介して外側リングを嵌め込
み、この外側リングの内周面に遊星ローラの大径
部を圧接するようにしたから、自転車のペダルを
逆転させた場合には前記の一方向クラツチの作用
によつて外側リングは自由に回転する。したがつ
て装置各部に無理がかかるおそれはない。

（実施例） 以下、図面について本発明を自転車用無段変速
装置に適用した実施例を説明する。

図中１は自転車フレームのチエンステー、１ａ
は後爪、２は後爪１ａにロツクナツト３により固
定した後輪ハブ軸、４はベアリング５を介して回
転自在に嵌合した後輪ハブ、６はスポークであ
る。

本実施例においては、第１図における右側の後
輪ハブ軸２のねじ部２ａに内先偏心カム７を螺合
して固定し、この内側偏心カム７の外周にウオー
ムホイール８と一体に形成した外側偏心カム９を
回転自在に嵌装する。１０はこのウオームホイー
ル８と噛合するウオーム、１１ａはこのウオーム
８と固着したインナーワイヤ、１１ｂはそのアウ
ターワイヤである。

またフランジ付円筒部１２ａと歯車１２ｂとを
一体に結合してキヤリヤ１２を形成し、このキヤ
リヤ１２の円筒部１２ａをベアリング１３を介し
て外側偏心カム９の外周に嵌合する。

また１４は皿形状のケースで、このケース１４
を内側偏心カム７とロツクナツト３によつて後輪
ハブ軸２に対して固定する。１５は後輪用のスプ
ロケツト（入力側の駆動回転部材）で、１５ａは
このスプロケツト１５と一体に形成した円筒部で
あり、このスプロケツト１５はベアリング１６，
１７を介してケース１４と後輪ハブ４との間に回
転自在に設けられている。１８はチエンである。

またスプロケツト１５の円筒部１５ａの内周面
に一方向クラツチ１９を介して複数列（本実施例
では２列）の内歯ラチエツトリング２０，２１を
並設し、これら各ラチエツトリング２０，２１の
内周面にそれぞれラチエツト２０ａ，２１ａを設
けると共に、ラチエツト２０ａ，２１ａとそれぞ
れ噛合する複列で、かつ各列複数個（本実施例で
は４個）の爪２２，２３の基部を、前記キヤリヤ
１２の円筒部１２ａの外周部にピン２４（第３図
ａ参照）を介して左右互い違いに配置して枢支す
る。また２５は爪２２，２３の先端を常にラチエ
ツト２０ａ，２１ａに圧接させるためのばねであ
る。

またキヤリヤ１２の歯車１２ｂと噛合する内歯
歯車２６を有すると共に、この内歯歯車２６と同
一の内歯歯車２７を背中合わせに一体に形成した
伝動歯車２８をベアリング２９を介して内側偏心
カム７と同心に回転自在に設け、内歯歯車２７と
噛合する歯車３０をベアリング３１を介して後輪
ハブ軸２に回転自在に設けて無段変速装置を構成
する。

また第１図および第３図に示すように、入力側
の駆動回転部材であるスプロケツト１５の円筒部
１５ａの円周複数個所（本実施例では円周３等分
位置の３個所）にそれぞれ切欠部１５ｂを設け、
大径部３２ａと、大径部３２ａの両側に同心で突
設した小径部３２ｂを有する遊星ローラ３２をそ
れぞれ前記切欠部１５ｂに回転自在に遊嵌し、こ
れらの遊星ローラ３２の大径部３２ａに外接する
外側リング３３を一方向クラツチ３４を介して固
定リング３５の内側に嵌め込み、この固定リング
３５を第２図に示すように固定板３５ａを介して
チエンステー１に固定して設ける。

第１図および第３図ａに示す一方向クラツチ３
４は、ばね鋼線を外側リング３３の外周部に複数
回（本実施例では２回）巻き付けると共に、その
一端部３４ａを固定リング３５に係止して一方向
クラツチばね３４ｂを形成したものである。

このようにすると、第３図ａにおいて外側リン
グ３３の矢印Ａ方向の回転を阻止し、矢印Ａと反
対方向の回転は許容するようになる。

また第３図ｂに示す一方向クラツチは、外側リ
ング３３の外周部にラチエツト３３ａを形成し、
このラチエツト３３ａと噛合する爪３４ｃを固定
リング３５に枢支し、ばね３４ｄにより爪３４ｃ
をラチエツト３３ａに押し付けるようにしたもの
である。

この場合も外側リング３３の矢印Ａ方向の回転
を阻止し、それと反対方向の回転を許容すること
ができる。

また第３図ｃに示すものは外側リング３３と固
定リング３５との間に、ゴム等の弾性物製の弾性
リング３４ｅを圧入したものである。この場合弾
性リング３４ｅは完全な一方向クラツチの作用は
しないが、外側リング３３の矢印Ａ方向の回転を
その摩擦力によりある程度阻止し、また矢印Ａと
反対方向の回転はある程度の抵抗はあるが、許容
することができる。したがつて場合によつては第
３図ｃのようにしてもよい。

また内側リング３６を、前記内歯ラチエツトリ
ング２０，２１の対向側に設けた段部にそれぞれ
嵌合して摩擦接合すると共に、各内歯リング３６
の外周面を前記遊星ローラ３２の小径部３２ｂに
圧接し、遊星ローラ３２の大径部３２ａも外側リ
ング３３の内周面に圧接してリレーシヨツク防止
装置を構成する。

また第１図に示すように、入力側の回転部材で
あるスプロケツト１５の円筒部１５ａをさらに延
長してその延長円筒部１５ｃの端部に内歯歯車３
７（第６図参照）を形成し、この内歯歯車３７と
噛合する複数個（本実施例では４個）の遊星歯車
３８を軸３９によりそれぞれ前記歯車３０を遊星
キヤリヤとしてその片側に回転自在に枢支し、こ
れらの遊星歯車３８と噛合する太陽歯車４０をベ
アリング４１を介して後輪ハブ軸２に回転自在に
設けて遊星歯車式増速装置を構成する。

また第１，７，８図は上述した無段変速装置の
逆入力許容装置であつて、これは円筒状の爪キヤ
リヤ４２を前記太陽歯車４０と一体に形成し、こ
の爪キヤリヤ４２の円筒部に切欠部４２ａを設
け、この切欠部４２ａ内に爪４３をピン４４によ
り揺動自在に枢支して設け、この爪４３の外方突
出端と自転車の正転時に係合するラチエツト４５
ａを有するラチエツトリング４５を後輪ハブ４に
固着して設け、さらに爪キヤリヤ４２の外周面に
設けた環状溝４２ｂ内にリング状の爪ばね４６を
嵌め込んで爪４３の外側端が常に内歯ラチエツト
４５ａと係合するように付勢する。

また第１図における太陽歯車４０の左側の後輪
ハブ軸２に一方向クラツチ４７を介して不可逆カ
ム４８を嵌合し、この不可逆カム４８の外周には
凹陥部４８ａを設け、この凹陥部４８ａにほぼＬ
型のてこ爪４９の一端部４９ａを係合させ、この
てこ爪４９を軸５０を介して爪キヤリヤ４０に枢
支すると共に、てこ爪４９の他端部４９ｂを前記
爪４３の内側端部の内側に係合させて逆入力許容
装置を構成してある。

つぎに上述のように構成した本発明の実施例の
作用を説明する。まず伝動順序を説明すると、図
示しないクランクペダルを介してクランクギアが
回転し、その回転がチエン１８によりスプロケツ
ト１５に伝えられる。スプロケツト１５の回転は
一方向クラツチ１９を介して内歯ラチエツトリン
グ２０，２１に伝えられ、さらにラチエツト２０
ａ，２１ａより爪２２，２３、ピン２４を介して
キヤリヤ１２に伝えられる。キヤリヤ１２が回転
すると、歯１２ｂが回転し、第４図に示すように
これと噛合する内歯歯車２６を介して伝動歯車２
８が回転し、さらに第５図に示すように、内歯歯
車２７と歯車３０の噛合によつて歯車３０が後輪
ハブ軸２を中心にして回転する。

第１図〜第５図は外側偏心カム９が最大偏心状
態にある場合を示しているが、インナーワイヤ１
１ａを介してウオーム１０を回転させることによ
り、これと噛合するウオームホイール８を介して
外側偏心カム９を180゜回転させると、外側偏心カ
ム９の外周面が後輪ハブ軸２と同心になる。外側
偏心カム９が同心になると、駆動回転体であるス
プロケツト１５、および各ラチエツトリング２
０，２１も後輪ハブ軸２と同心になるから、この
状態で駆動側回転体であるスプロケツト１５が第
２図の矢印Ｂの方向に回転すると、一方向クラツ
チ１９を介して各ラチエツトリング２０，２１お
よび爪２２，２３が一体的に回転するため、この
場合の変速比は１：１となる。

またインナーワイヤ１１ａの操作によつて外側
偏心カム９を図に示すように最大偏心状態にする
と、スプロケツト１５の矢印Ｂ方向の回転が一方
向クラツチ１９を介して内歯ラチエツトリング２
０，２１に伝わりラチエツトリング２０は爪２２
を介してキヤリヤ１２に回転を伝え、ラチエツト
リング２１は爪２３を介してキヤリヤ１２に回転
を伝える。

そして外側偏心カム９が偏心している場合は、
第３図ａの駆動域Ｃ（この場合爪が８個あるため
360゜の８等分の角度45゜である。）にある爪による
増速率が最大であるから従動回転体であるキヤリ
ヤ１２はこの爪によつて増速回転させられ、他の
爪はラチエツトリング２０，２１の各ラチエツト
２０ａ，２１ａに対して矢印Ｄの方向にすべつて
回転することになる。

そして爪が駆動域Ｃから外れると共に、つぎの
爪が駆動域Ｃ内に入ると、今度はその爪を介して
増速駆動され、順次後続の爪へと伝動爪が交代す
る。

この場合の変速比（増速比）は、後輪ハブ軸２
の中心O₁を基点とする爪の駆動域である角度θ₁
と、外側偏心カム９の中心O₂を基点とする爪の
駆動域である角度θ₂との比となる。

つぎに遊星ローラ３２の作用について説明す
る。

すなわち、入力側の回転部材であるスプロケツ
ト１５が第２図の矢印Ｂの方向に回転すると、そ
れに伴つて遊星ローラ３２が第３図の矢印Ａの方
向に公転するため、遊星ローラ３２の大径部３２
ａと外側リング３３との圧接による摩擦抵抗によ
つて遊星ローラ３２が矢印Ｅの方向に自転する。
この場合外側リング３３は一方向クラツチ３４の
作用によつて固定リング３５に対して固定されて
いる。この遊星ローラ３２の公転と自転とが遊星
ローラ３２の小径部３２ｂを介して内側リング３
６に伝えられる。この場合の内側リング３６の回
転は入力側のスプロケツト１５の回転に対して約
1.5倍に増速されるから、この内側リング３６と
摩擦接合している内歯ラチエツトリング２０，２
１も増速回転する。したがつて被動爪２２，２３
の伝動リレー時にたとえラチエツト２０ａ，２１
ａと爪２２，２３の歯先間にギヤツプがあつて
も、前記した内歯ラチエツトリング２０，２１の
増速回転によつてラチエツト２０ａ，２１ａが爪
２２，２３に直ぐ追いつくため、歯先間のギヤツ
プがなくなる。

なおラチエツト２０ａ，２１ａと爪２２，２３
が完全噛合して駆動されている間は、遊星ローラ
３２が各接触部材と適度にスリツプして各部材間
の速度差を吸収することになる。

つぎに前記したように遊星キヤリヤである歯車
３０が、第５図の矢印Ｆの方向に回転すると、軸
３９を介して各遊星歯車３８が第６図の矢印Ｇの
方向に公転する。この時内歯歯車３７もスプロケ
ツト１５と一体に矢印Ｇの公転速度よりもおそい
矢印Ｈ方向の回転をしているため、遊星歯車３８
は矢印Ｉの方向に自転する。したがつて太陽歯車
４０は遊星歯車３８の矢印Ｇ方向の公転と、矢印
Ｉ方向の自転によつて矢印Ｊのように増速して回
転する。太陽歯車４０が回転すると、これと一体
の爪キヤリヤ４２が第７図の矢印Ｋの方向に回転
するから、ピン４４、爪４３、内歯ラチエツト４
５ａ、ラチエツトリング４５を介して後輪ハブ４
を同じく矢印Ｌの方向に回転させることにより自
転車が走行する。

なおこの場合、爪キヤリヤ４０が矢印Ｋの方向
に回転すると、てこ爪４９を介して不可逆カム４
８も共に矢印Ｍの方向に回転するが、この回転は
一方向クラツチ４７の作用によつて許容される。

これに対して自転車が後退することにより後輪
ハブ４が第７図の矢印Ｎの方向に回転すると、す
なわち逆入力が作用した時は、ラチエツトリング
４５も矢印Ｎの方向に回転するから、爪４３、ピ
ン４４を介して爪キヤリヤ４０も矢印Ｎの方向に
回転しようとする。このためてこ爪４９を介して
不可逆カム４８が矢印Ｏの方向へ逆転しようとす
るが、この不可逆カム４８は一方向クラツチ４７
の作用によつて回転しないから、不可逆カム４８
の凹陥部４８ａと一端部４９ａが係合しているて
こ爪４９が第８図の矢印Ｐの方向に回転する結
果、てこ爪４９の他端部４９ｂが爪４３の内側端
部を爪ばね４６に抗して押し出すから、爪４３の
外側端部が第８図の矢印Ｑのように回動して内歯
ラチエツト４５ａから外れる。このため後輪ハブ
４は第８図の矢印Ｎの方向に自由に回転すること
ができる。したがつて逆入力は増速および変速の
伝動装置には伝わらなくなる。

なお自転車においては、乗員がしばしばペダル
を逆回転させることがあるが、本発明装置では、
固定リング３５の内周部に一方向クラツチ３４を
介して外側リング３３を嵌め込み、この外側リン
グ３３の内周面に遊星ローラ３２の大径部３２ａ
を圧接してあるから、ペダルを回転させて、スプ
ロケツト１５およびその円筒部１５ａが第２図お
よび第３図の矢印Ｒの方向に回転しても、外側リ
ング３３は一方向クラツチ３４の作用によつて矢
印Ｒの方向の回転は自由であるから、遊星ローラ
３２と無理なく連動する。このため本発明装置で
は、たとえペダルを逆転させても、大きな抵抗は
発生せず、装置各部に無理を与えないから、耐久
性も向上する。

（発明の効果） 上述のように本発明においては、ラチエツトと
爪による無段変速装置と、増速比をとり易い遊星
歯車式増速装置とを組み合わせたから、増速比の
大きな無段変速装置を得ることとができるという
すぐれた効果が得られる。

またラチエツトと爪による無段変速装置は、シ
ヨツクや騒音が発生し易く、特に上述した従来装
置のようにこれを二段にすると、そのシヨツクや
騒音が増幅されるおそれがあつたが、本発明によ
れば、一段目の無段変速装置に遊星ローラによる
リレーシヨツク防止機構を設けると共に、二段目
の増速装置を遊星歯車式増速装置にしたため、増
速駆動時におけるリレーシヨツクや騒音を大幅に
減少させることができるという効果も得られる。

また本発明装置によれば、自転車のペダルを逆
回転させても、大きな抵抗を発生しない上に、装
置各部に無理を与えないから、装置の耐久性も向
上するという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の横断平面図、第２図は第
１図の一部を−断面で示す側面図、第３図ａ
は第１図の−断面図、第３図ｂおよびｃは一
方向クラツチの他の実施例を示す部分断面図、第
４図は第１図の−断面図、第５図は第１図の
−断面図、第６図は第１図の−断面図、
第７図は第１図の−断面図、第８図は第７図
の作動説明図である。 １……チエンステー、２……後輪ハブ軸（中心
軸）、３……ロツクナツト、４……後輪ハブ（最
終出力側の回転部材）、７……内側偏心カム、９
……外側偏心カム、１２……キヤリヤ、１５……
スプロケツト（入力側の駆動回転部材）、１８…
…チエン、１９……一方向クラツチ、２０，２１
……内歯ラチエツトリング、２２，２３……爪、
２８……伝動歯車、３０……歯車（遊星キヤリ
ヤ）、３２……遊星ローラ、３２ａ……大径部、
３２ｂ……小径部、３３……外側リング、３４…
…一方向クラツチ、３５……固定リング、３６…
…内側リング、３７……内歯歯車、３８……遊星
歯車、４０……太陽歯車、４２……爪キヤリヤ、
４３……爪、４５……ラチエツトリング、４６…
…爪ばね、４７……一方向クラツチ、４８……不
可逆カム、４９……てこ爪。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力側の駆動回転部材の内周に一方向クラツ
   チを介して複数列の内歯ラチエツトリングを並設
   し、前記駆動回転部材の円周複数個所にそれぞれ
   大径部と小径部を有する遊星ローラを回転自在に
   遊嵌し、フレームに固定した固定リングの内周部
   に一方向クラツチを介して外側リングを嵌め込
   み、この外側リングの内周面に前記遊星ローラの
   大径部を圧接すると共に、この遊星ローラの小径
   部を前記内歯ラチエツトリングの段部に嵌合した
   内側リングの外周面に圧接して内側リングをそれ
   ぞれ前記内歯ラチエツトリングと摩擦接合し、こ
   の内歯ラチエツトに噛合する複数列の爪の基部を
   中心軸に対して偏心量調整自在な偏心カムに回転
   自在に設けたキヤリヤに枢支して無段変速装置を
   構成し、前記キヤリヤによつて駆動される歯車を
   遊星キヤリヤとして前記中心軸に回転自在に設
   け、この遊星キヤリヤの片側に遊星歯車を回転自
   在に設け、前記駆動回転部材と一体に形成した内
   歯歯車に前記遊星歯車を噛合させると共に、この
   遊星歯車と噛合する太陽歯車を前記中心軸に回転
   自在に設けて遊星歯車式増速装置を構成し、この
   遊星歯車式増速装置と前記無段変速装置とを組み
   合わせて、前記太陽歯車より出力を取り出すよう
   にしたことを特徴とする無段変速装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の無段変速装置の
   出力側回転部材である太陽歯車と一体に円筒状の
   爪キヤリヤを形成し、この爪キヤリヤの円筒部に
   切欠部を設け、この切欠部内に爪を揺動自在に設
   け、この爪の外方突出端と係合する内歯ラチエツ
   トを最終出力側の回転部材に設け、前記中心軸に
   不可逆カムを一方向クラツチを介して逆転しない
   ように嵌合し、逆入力時この不可逆カムに関連し
   て前記爪と前記内歯ラチエツトの係合を解除する
   ようにしたことを特徴とする無段変速装置。