JPH0355356B2 - - 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） しかしながら上述の従来装置は、偏心機構を中
心軸側に設けてあるため、その偏心操作機構の設
計が困難である上に、実用上変速操作範囲が大き
過ぎると共に、作動の確実性が乏しいという問題
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発明において
は、中心軸に対して外周縁部を偏心させた偏心カ
ム円板を前記中心軸に対して回転自在に設け、前
記偏心カム円板の外周縁部と嵌合すると共に、そ
の内周円を前記偏心カム円板の中心に対して偏心
させた偏心カムリングの前記内周円に駆動回転部
材を回転自在に嵌装し、この偏心カムリングと前
記偏心カム円板とを操作ワイヤを介して互いに反
対方向に回転操作することにより、前記中心軸に
対して偏心量調整自在にした前記駆動回転部材の
内周に内歯ラチエツトを設け、この内歯ラチエツ
トに噛合する爪の基部を、前記中心軸に嵌合した
従動回転体に枢支すると共に、この従動回転体を
後輪ハブに一体的に連結して自転車用無段変速装
置を構成する。

（作用） 本発明装置は上述のように、外側部材である駆
動回転部材を中心軸に対して偏心量調整自在にし
たから、偏心機構を中心軸側に設けてある従来装
置と比較して、偏心操作機構の設計が容易にな
る。

その結果本発明によれば、変速操作範囲を従来
装置より小さくすることができると共に、その変
速作動も確実にすることができる。

（実施例） 以下、図面について本発明の自転車用無段変速
装置の実施例を説明する。

図中１は自転車フレームのチエンステー、２
（第２図参照）はバツクホーク、３は後爪、４は
後爪３にロツクナツト５により固定した後輪ハブ
軸、６はベアリング７を介して回転自在に嵌装し
た後輪ハブ、８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４に略中空円筒形状の従動回転体９を嵌
合し、この従動回転体９と後輪ハブ６とをねじ１
０を介して一体に回転するようにしてある。１１
は従動回転体９と一体的に結合したリング部材
で、従動回転体９との結合部にボールベアリング
１２を支承するＶ溝が形成されている。１３は第
１図における従動回転体９の右側の後輪ハブ軸４
に嵌合したリングプレートで、１４はこのリング
プレート１３と従動回転体９との間に介装したボ
ールベアリングである。

また１５は前記ボールベアリング１２の外周に
回転自在に設けた中空円板状の偏心カム円板で、
１５ａはボールベアリング１２と回転接触する内
側リング部材、１５ｂは偏心カム円板１５の外周
部を折曲して円筒状に形成した外周縁部で、この
偏心カム円板１５の外周縁部１５ｂは第８図に示
すように、後輪ハブ軸４の中心O₁に対してO₂の
ようにl₁だけ偏心している。

また１６は偏心カム円板１５の外周縁部１５ｂ
の内周に一部を嵌入して回転自在に設けたリング
状の偏心カムリングで、この偏心カムリング１６
の内周円１６ａは第８図に示すように、カム円板
１５の外周縁部１５ｂの中心O₂に対してO₃のよ
うにl₂だけ偏心している。なお本実施例の場合l₁
＝l₂である。また１６ｂは偏心カムリング１６の
内周面にボールベアリング１７用のＶ溝を形成す
るためのリング部材、１６ｃは偏心カムリング１
６の外周面に設けた環状溝、１８はこの環状溝１
６ｃと係合して偏心カムリング１６の外れ止め作
用をする係合ピンで、外周縁部１５ｂの外側から
ねじ込んである。また１６ｄ（第７，８図参照）
は偏心カムリング１６の側面に約120゜の範囲にわ
たつて刻設した円弧状の溝で、１９はこの溝１６
ｄに嵌入するように偏心カム円板１５に突設した
ストツパーピンである。

２０は中空円筒形状の駆動回転部材で、前記ボ
ールベアリング１７を介して偏心カムリング１６
内に回転自在に設けられており、偏心カムリング
１６より突出している部分の外周にスプロケツト
２１が一体に形成されている。２２はスプロケツ
ト２１と前方のクランク軸に設けたスプロケツト
（図示せず）とにかけ渡されたチエンである。

駆動回転部材２０の内周部には一方向クラツチ
２３を介して２列の内歯ラチエツトリング２４が
嵌装されている。２３ａ（第３図参照）は一方向
クラツチ２３のボール、２３ｂはばねである。こ
の一方向クラツチ２３は他の形式のものでも差し
支えない。

２４ａは内歯ラチエツトリング２４の内歯ラチ
エツトで、この内歯ラチエツト２４ａとそれぞれ
噛合する複数個（本実施例では各列４個）の爪２
５の基部が前記従動回転体９にピン２６によつて
左右交互の円周等分位置に枢支されており、各ピ
ン２６に嵌装したばね２７（第３図参照）によつ
て各爪２５が常に内歯ラチエツト２４ａと噛合す
る方向に回動するように付勢されている。

また左右の内歯ラチエツトリング２４の間に、
駆動回転部材２０の内周と転接する複数個（本実
施例では５個）のローラ２８を介して２個一組み
の先送りリング２９を回転自在に設ける。２８ａ
はローラ２８を先送りリング２９に枢支する軸で
ある。

そしてこの先送りリング２９をそれぞれ内歯ラ
チエツトリング２４に摩擦接合する。その摩擦接
合手段の一例を説明すると、左右の内歯ラチエツ
トリング２４の対向側にそれぞれ環状の段部２４
ｂを形成し、これらの段部２４ｂにそれぞれリン
グばね３０を嵌め込むと共に、第１図に示すよう
に１個のローラ２８の軸２８ａを延長してリング
ばね３０と係止する。

またローラ２８を挟持する左右２個の先送りリ
ング２９間に複数個（本実施例では５個）の爪３
１の基部をそれぞれ円周等分割点に挿入すると共
に、ピン３２によつて先送りリング２９に枢支
し、ばね３３により爪３１の先端が常に内方へ回
動するように付勢する。そしてこれらの爪３１と
噛合するラチエツト３４を前記従動回転体９の中
間の外周部に設ける。

なおこの連動機構である爪３１とラチエツト３
４は逆に設けてもよい。すなわち従動回転体９側
に爪３１を枢支し、先送りリング２９側にラチエ
ツト３４を形成してもよい。また第５図に示す２
９ａは左右の先送りリング２９の連結部である。

なお構造を簡単にするために、上述した一方向
クラツチ２３および内歯ラチエツトリング２４の
先送り機構は設けずに、第９図に示すように駆動
回転部材２０の内周に直接内歯ラチエツト２４ａ
を形成してもよい。

つぎに上述のように構成した装置の変速操作機
構を説明する。第１図および第２図に示すよう
に、３５は後爪３とロツクナツト５との間の後輪
ハブ軸４に締結したリール支持腕で、３６，３７
はリール支持腕３５の先端部に軸３８によりそれ
ぞれ回転自在に枢支したリールである。リール３
６には二条の環状溝３６ａ，３６ｂが形成してあ
り、リール３７には一条の環状溝３７ａが設けて
ある。

また１５ｃは偏心カム円板１５の外周縁部１５
ｂの外周面に刻設した環状溝、１６ｅは偏心カム
リング１６の外周面に刻設した環状溝である。３
９はチエンステー１に固着した操作ワイヤ取り付
け用のブラケツトで、このブラケツト３９には二
条のアウターワイヤ４０の端部がねじ４０ａおよ
びナツト４０ｂにより固定されている。４１はア
ウターワイヤ４０の内部を摺動する操作ワイヤ
で、この操作ワイヤ４１は第６図に示すように、
まず右側の操作ワイヤ４１がリール３６の溝３６
ａを介して偏心カムリング１６の溝１６ｅに下か
ら上へ巻き掛けられ、ついでリール３６の溝３６
ｂに対して、上から下に巻き掛けられて反転して
から、偏心カム円板１５の溝１５ｃに対して上か
ら下に巻き掛けられ、さらにリール３７の溝３７
ａを介してもう一つの左側のアウターワイヤ４０
（第１図参照）に導かれている。

なお４２は溝１６ｅに巻き掛けられた操作ワイ
ヤ４１を固定するための止めねじ、４３は溝１５
ｃに巻き掛けられた操作ワイヤ４１を固定するた
めの押え片で、この押え片４３は前記係合ピン１
８のねじ部によつて偏心カム円板１５に締結され
ている。

また第１図および第２図において、４４は従動
回転体９に嵌着したリングプレート状のカバー、
４５は駆動回転部材２０の内周に嵌着したリング
プレート状のカバーで、これらのカバー４４，４
５は駆動回転部材２０の偏心時に互いに摺動する
ようになつている。

つぎに上述のように構成した本発明装置の作用
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ヤが回転
し、その回転がチエン２２によりスプロケツト２
１に伝えられる。スプロケツト２１は駆動回転部
材２０と一体であるから、このスプロケツト２１
の回転は一方向クラツチ２３を介して内歯ラチエ
ツトリング２４に伝えられ、さらに内歯ラチエツ
ト２４ａより爪２５、ピン２６を介して従動回転
体９に伝えられる。従動回転体９が回転すると、
この従動回転体９と一体の後輪ハブ６が回転して
自転車が走行する。

第１，２，３，６，７，９図は駆動回転部材２
０が後輪ハブ軸４に対して偏心していない状態を
示しているが、この駆動回転部材２０が後輪ハブ
軸４と同心になると、内歯ラチエツトリング２４
も後輪ハブ軸４と同心になるから、この状態で駆
動回転部材２０と一体のスプロケツト２１が第３
図の矢印Ａの方向に回転すると、一方向クラツチ
２３を介して各内歯ラチエツトリング２４、爪２
５および従動回転体９がすべて一体的に回転する
ため、この場合の変速比は１：１となる。

また上述の同心状態から、変速操作レバー（図
示せず）を操作することにより、第６図に示すよ
うに操作ワイヤ４１を矢印Ｂ，Ｃの方向に移動さ
せると、偏心カムリング１６が矢印Ｄの方向に回
動すると共に、偏心カム円板１５が矢印Ｅの方向
に回動する結果、ストツパーピン１９が第７図の
位置から第８図の位置になると、駆動回転部材２
０が後輪ハブ軸４に対して第７図の同心状態から
第８図（第４，５図）の最大偏心状態となる。そ
してこの場合の駆動回転部材２０の中心O₃の軌
跡は第８図の矢印Ｆで示すように自転車の上下方
向に沿つて直線状になる。このため前方のクラン
クギヤと後輪のスプロケツト２１間の距離は殆ど
変化しないからチエン２２が弛んだり、過度に緊
張したりするおそれはない。

この第４，５，８図に示す最大偏心状態におい
て、スプロケツト２１が第４図の矢印Ａの方向に
回転すると、その回転が一方向クラツチ２３を介
して内歯ラチエツトリング２４に伝わり、ラチエ
ツトリング２４は爪２５を介して従動回転体９に
回転を伝える。

そして駆動回転部材２０が偏心している場合
は、第４図の駆動域Ｇ（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９はこの爪
によつて増速回転させられ、他の爪は内歯ラチエ
ツトリング２４の各ラチエツト２４ａに対して矢
印Ｈ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Ｇから外れると共に、つぎの
爪が駆動域Ｇ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４
の中心O₁を基点とする爪の駆動域である角度θ₁
と、従動回転体９の中心O₃を基点とする爪の駆
動域である角度θ₂との比となる。

つぎに第１図および第５図に示した先送りリン
グ２９の作用について説明する。

すなわち、入力側の駆動回転部材２０と一体の
スプロケツト２１が第３図の矢印Ａの方向に回転
すると、それに伴つて前述したように従動回転体
９が増速回転する。従動回転体９が回転すると、
これと一体のラチエツト３４も第５図の矢印Ｉの
方向に回転し、爪３１、ピン３２を介して先送り
リング２９を矢印Ｊのように増速して回転させ
る。

すなわち駆動回転体２０が偏心している場合
は、第５図の駆動域Ｋ（この場合爪が５個あるた
め360゜の５等分の角度72゜である。）内にある爪に
よる増速率が最大であるから従動回転体である先
送りリング２９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３４に対して矢印Ｉ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Ｋから外れると共に、つぎの
爪が駆動域Ｋ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。

この場合の従動回転体９に対する先送りリング
２９の変速比（増速比）は、駆動回転部材２０の
中心O₃を基点とする爪の駆動域である角度θ₃と、
後輪ハブ軸４の中心O₁を基点とする爪の駆動域
である角度θ₄との比となる。

すなわち先送りリング２９は増速された従動回
転体９よりもさらに増速されることになる。そし
て先送りリング２９はローラ２８およびリングば
ね３０を介して各内歯ラチエツトリング２４とそ
れぞれ摩擦接合しているため、左右の爪２５のい
ずれか一方と噛合して伝動している内歯ラチエツ
トリング２４のいずれか一方のラチエツトリング
は先送りリング２９と差動状態にあるが、遊んで
いる内歯ラチエツトリング２４は先送りリング２
９の摩擦接合によつてさらに増速して先送りされ
る。したがつて爪２５の伝動リレー時にたとえラ
チエツト２４ａと爪２５の歯先間にギヤツプがあ
つても、先送りリング２９の増速回転による内歯
ラチエツトリング２４の先送りによつてラチエツ
ト２４ａが爪２５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２４ａと爪２５が完全噛合して
駆動されている間は、リングばね３０が各部材と
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。

なお第９図に示す実施例では上述した先送り機
構がないため、スプロケツト２１の回転は、それ
と一体に形成した内歯ラチエツト２４ａを介して
直接爪２５を伝えられることになる。その伝動作
用および増速作用は前述したものと同様であるか
ら説明は省略する。

また上述の説明は偏心量ゼロの場合と最大偏心
時の場合を説明したが、この偏心量はゼロから最
大までの間で自由に設定することができるから、
本装置が無段変速可能であることは云うまでもな
い。

（発明の効果） 本発明装置は上述のように、外側部材である駆
動回転部材２０を中心軸である後輪ハブ軸４に対
して偏心量調整自在にしたから、偏心機構を中心
軸側に設けてある従来装置と比較して、操作ワイ
ヤ４１による偏心操作機構の設計が容易になる。

その結果本発明によれば、変速操作範囲を従来
装置より小さくすることができると共に、その変
速作動も確実に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図は本発明装置の横断平面図、第２図は第
１図の側面図、第３図は第１図の−断面図、
第４図はその最大偏心状態を示す断面図、第５図
は第１図の−線による断面の最大偏心状態を
示す断面図、第６図は操作ワイヤの掛け方を示す
斜視図、第７図および第８図は一部を断面で示す
作用説明図、第９図は本発明装置の他の実施例を
示す横断平面図である。 ４……後輪ハブ軸（中心軸）、６……後輪ハブ、
９……従動回転体、１５……偏心カム円板、１５
ｂ……外周縁部、１６……偏心カムリング、２０
……駆動回転部材、２１……スプロケツト、２２
……チエン、２３……一方向クラツチ、２４……
内歯ラチエツトリング、２４ａ……内歯ラチエツ
ト、２５……爪、２９……先送りリング、３５…
…リール支持腕、３６，３７……リール、３９…
…ブラケツト、４０……アウターワイヤ、４１…
…操作ワイヤ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 中心軸に対して外周縁部を偏心させた偏心カ
   ム円板を前記中心軸に対して回転自在に設け、前
   記偏心カム円板の外周縁部と嵌合すると共に、そ
   の内周円を前記偏心カム円板の中心に対して偏心
   させた偏心カムリングの前記内周円に駆動回転部
   材を回転自在に嵌装し、この偏心カムリングと前
   記偏心カム円板とを操作ワイヤを介して互いに反
   対方向に回転操作することにより、前記中心軸に
   対して偏心量調整自在にした前記駆動回転部材の
   内周に内歯ラチエツトを設け、この内歯ラチエツ
   トに噛合する爪の基部を、前記中心軸に嵌合した
   従動回転体に枢支すると共に、この従動回転体を
   後輪ハブに一体的に連結したことを特徴とする自
   転車用無段変速装置。