JPH0666352A

JPH0666352A - 無段変速装置

Info

Publication number: JPH0666352A
Application number: JP24555992A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Saito; 馨齋藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-08-20
Filing date: 1992-08-20
Publication date: 1994-03-08

Abstract

(57)【要約】【目的】チェーンに無用な応力をかけることなく、変
速を適宜無段階に円滑に行うことができ、しかも、変速
操作時の運転者への負担を低減することができる無段変
速装置を提供する。【構成】主軸（駆動軸１４）に回転可能に設置された
第１のガイド円盤３４と、この第１のガイド円盤３４に
軸受（軸受環４８、５０）を介して回転可能に取り付け
られるとともに前記軸受４８、５０に対して放射状に配
設された複数のねじ軸５２と、各ねじ軸５２の回転によ
って半径方向の位置が変更されるとともにチェーン４４
が懸け回される摺動歯（首振り一枚歯３２）と、前記ね
じ軸５２に取り付けられた歯車（小傘歯車５６）に回転
を伝達し各ねじ軸５２上の前記摺動歯３２の位置を変更
させるねじ軸回転機構（大傘歯車５８、星型把手７０）
と、このねじ軸回転機構５８、７０に歯車（大型平歯車
７６）を介して正逆の駆動力を伝達する駆動源（モータ
１１０Ａ〜１１０Ｃ）と、この駆動源１１０Ａ〜１１０
Ｃに正逆駆動の指令を選択的に与えるスイッチ３０２と
を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自転車等の変速装置等
に用いられる無段変速装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自転車の変速装置には多段式変速
装置が用いられているが、この多段変速装置は、図２０
に示すように、主歯車２に対して複数のチェーン歯車４
Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅを設置し、その歯車に対し
てチェーン６を掛け変える方法によって変速動作を行う
ものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、回転力の伝
達媒体であるチェーン６は、歯車に掛け回されて回転力
を伝達するため、回転方向の屈曲性を備えているが、回
転方向と直交する方向への屈曲性は低い。そのため、主
歯車２に対して一定の角度θを成してずれているチェー
ン歯車４Ａあるいは４Ｅへの懸け合わせ（変速）を選択
した場合に、その角度θがチェーン６に無用な応力を作
用させることになり、従って長期に渡っては歯に磨耗を
来たしたり、チェーン６自体が延びて外れる等といった
弊害が引き起こされることがある。そして、第２に、加
速時に変速比を増加させた場合に、変速比の増加自体に
伴う負荷に加えて、チェーン６に作用する応力までもが
負荷として加わるため、結果的に運転者に余分な荷重を
感じさせるという欠点を有している。

【０００４】このため、チェーン歯車の取り付け枚数を
多くするということは技術的に困難であり、あまり変速
範囲を広げることができず、しかも、限定された枚数の
チェーン歯車４Ａ〜４Ｅを用いて段階的に変更を実施す
るという変速方式では、変速時には段階的に急激に負荷
が変わるため、滑らかな変速状態を得られず、変速を行
う度に不快感が伴う。

【０００５】一方、チェーン６の懸け回しを目的のチェ
ーン歯車に移すことで変速を実施するためには、多くの
場合、ばね力に抗するワイヤを利用する等といった運転
者自身が手で操作する機械的な構成を用いているため、
この点でも運転者に余分な負担を強いている。

【０００６】そこで、本発明は、チェーンに無用な応力
をかけることなく、変速を適宜無段階に円滑に行うこと
ができ、しかも、変速操作時の運転者への負担を低減す
ることができる無段変速装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の無段変速装置
は、図１に例示するように、主軸（駆動軸１４）に回転
可能に設置された第１のガイド円盤３４と、この第１の
ガイド円盤３４に軸受（軸受環４８、５０）を介して回
転可能に取り付けられるとともに前記軸受４８、５０に
対して放射状に配設された複数のねじ軸５２と、各ねじ
軸５２の回転によって半径方向の位置が変更されるとと
もにチェーン４４が懸け回される摺動歯（首振り一枚歯
３２）と、前記ねじ軸５２に取り付けられた歯車（小傘
歯車５６）に回転を伝達し各ねじ軸５２上の前記摺動歯
３２の位置を変更させるねじ軸回転機構（大傘歯車５
８、星型把手７０）と、このねじ軸回転機構５８、７０
に歯車（大型平歯車７６）を介して正逆の駆動力を伝達
する駆動源（モータ１１０Ａ〜１１０Ｃ）と、この駆動
源１１０Ａ〜１１０Ｃに正逆駆動の指令を選択的に与え
るスイッチ３０２とを備えたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】選択的なスイッチ操作で正逆いずれかの方向に
駆動する駆動源は、その方向に応じてねじ軸回転機構を
作動させ、さらにガイド円盤に放射状に配設された各ね
じ軸を回転させ、各ねじ軸上の各摺動歯を移動させる。
例えば、各摺動歯の移動が主軸に近い位置からその半径
方向の外方の位置へ向かう場合には、各摺動歯の成す歯
先円の直径は拡大され、摺動歯の歯数が増加したことと
等価になり、ギヤ比が増加する。この結果、高速域に変
速される。各摺動歯の移動が逆に主軸へ向かう場合に
は、各摺動歯の成す歯先円の直径は縮小され、摺動歯の
歯数が減少したことと等価になり、ギヤ比が減少する。
この結果、低速域に変速される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を図面に示した実施例を参照し
て詳細に説明する。

【００１０】図１は、本発明の無段変速装置の一実施例
を示している。この無段変速装置は、フレーム１０の軸
受に回転自在に取り付けられる駆動軸に対して放射状に
配設された回転自在である複数のねじ軸５２、及び各ね
じ軸５２に設置されてチェーン４４が懸け回される摺動
歯としての複数の首振り一枚歯３２を備えた第１のガイ
ド円盤３４と、第１のガイド円盤３４に回転自在に設置
され、回転時に各ねじ軸５２を回転させるねじ軸回転機
構としての星型把手７０と、この星型把手７０に設置さ
れた大型平歯車７６に回転力を伝達する駆動源として正
逆転が可能なモータ１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃとを
有する駆動側無段変速機構ＨＫ１、並びに、リヤフレー
ム１６０の軸受に取り付けられる後車輪軸に対して放射
状に配設された回転自在である複数のねじ軸１９４、及
び各ねじ軸１９４に設置されて先のチェーン４４が懸け
回される摺動歯としての複数の首振り一枚歯１８６を備
えた第２のガイド円盤１７８と、この第２のガイド円盤
１７８に回転自在に設置され、回転時に各ねじ軸１９４
を回転させるねじ軸回転機構としての大傘歯車付星型把
手２０４と、この星型把手２０４に設置された大型平歯
車２０８に回転力を伝達するモータ２１６Ａ、２１６
Ｂ、２１６Ｃとを有する従動側無段変速機構ＨＫ２、さ
らに、チェーン４４の弛みを調整するテンション機構Ｔ
Ｋを備えて構成されている。

【００１１】この無段変速装置は自転車に設置されてお
り、この自転車の骨格を成すメインフレーム１０には、
図２に示すように、軸受１２に主軸としての駆動軸１４
が回転可能に取り付けられ、この駆動軸１４は軸受１２
の端面から左右に一定の長さだけ突出して取り付けられ
ている。図中左端側には左側クランクペダル１６が取り
付けられ、図中右端側には本発明に関わる無段変速装置
の駆動側無段変速機構ＨＫ１が取り付けられている。即
ち、駆動軸１４の右端側には軸受１２の端面との間に僅
かの間隔１８を設けてテーパ軸ブッシュ２０が被せら
れ、このテーパ軸ブッシュ２０は駆動軸１４に焼きばめ
等の固定手段によって固定され、さらに止めねじ２２を
以て固定されている。このテーパ軸ブッシュ２０には内
面側にテーパ軸ブッシュ２０のテーパに対応してテーパ
孔を備えた円筒状を成す装置本体２４が取り付けられて
おり、この装置本体２４とテーパ軸ブッシュ２０とは両
者間に設けられたキー溝にキー２６を嵌め込んで一体的
に固定されている。装置本体２４は径大部２８ａと径小
部２８ｂとを備え、径大部２８ａ側の端面にはフランジ
３０が形成され、径大部２８ａ側を軸受１２側にして取
り付けられている。

【００１２】装置本体２４には駆動軸１４を中心にして
その半径方向に移動すべき摺動歯としての複数の首振り
一枚歯３２が設置され、各首振り一枚歯３２は半径方向
への移動を案内する第１のガイド円盤３４及び外ガイド
３６の間隔内に取り付けられている。そして、第１のガ
イド円盤３４は右側クランクを兼用しており、図３に示
すように、ペダル取付台３８にペダル軸３９を以て右側
クランクペダル４０が取り付けられており、この右側ク
ランクペダル４０を踏み込むことによって駆動軸１４を
中心にして回転する。

【００１３】第１のガイド円盤３４には、図４に示すよ
うに、首振り一枚歯３２の移動を案内する複数のガイド
溝４２が放射状に形成され、各首振り一枚歯３２にはチ
ェーン４４が懸け回される。この第１のガイド円盤３４
の背面部には外ガイド３６が設置されており、この外ガ
イド３６には、図５に示すように、第１のガイド円盤３
４と同様のガイド溝４６が放射状に形成されている。従
って、この外ガイド３６は第１のガイド円盤３４と相俟
って首振り一枚歯３２の摺動を案内し、首振り一枚歯３
２に懸け回されたチェーン４４の離脱防止手段として機
能するものである。外ガイド３６は装置本体２４のフラ
ンジ３０の内側に固定されている。

【００１４】そして、第１のガイド円盤３４には、その
中心軸に軸受として小径の軸受環４８が取り付けられる
とともに、その周縁部に大径の軸受環５０が固定されて
いる。軸受環４８、５０の間には首振り一枚歯３２を回
転によって移動させる複数のねじ軸５２が放射状に取り
付けられている。

【００１５】各ねじ軸５２は軸受環４８の内側より突出
し、各ねじ軸５２のねじ軸回転機構５４の第１の歯車と
しての小傘歯車５６が同心円上に取り付けられている。
そして、装置本体２４の径小部２８ｂにはねじ軸回転機
構５４の第２の歯車として各小傘歯車５６に噛み合う大
傘歯車５８が回転可能に取り付けられている。即ち、ね
じ軸５２には、図６に示すように、首振り一枚歯３２を
支持する支持部材としてのスライドナット６０が取り付
けられ、このスライドナット６０には第１のガイド円盤
３４のガイド溝４２に挿入して案内させるスライド部６
２が一体に固定されている。このスライド部６２には首
振り一枚歯３２が支軸６４、６６を以て首振り可能に取
り付けられているとともに、外ガイド３６のガイド溝４
６に挿入して案内させる外スライド部６８が取り付けら
れている。

【００１６】そして、大傘歯車５８には、この大傘歯車
５８を回転させるための操作手段として星型把手７０が
大傘歯車５８の内側からねじ７２を以て一体に取り付け
られている。星型把手７０には、本実施例では、運転者
が手で回せるための複数の把手部７４が放射状に形成さ
れているとともに、その端部は安全のために球形に形成
されている。この星型把手７０の内面側には、この星型
把手７０を自動的に回転させるための大型平歯車７６が
ねじ７８を以て一体に取り付けられている。星型把手７
０の外面側には、抑えボール８０を介在させてボール抑
え板８２が設けられ、その外面側から本体固定ボルト８
４がテーパ軸ブッシュ２０を経て駆動軸１４のねじ孔に
ねじ込まれて固定されている。即ち、大傘歯車５８及び
星型把手７０は、装置本体２４の径大部２８ａと径小部
２８ｂとで形成された段部とボール抑え板８２との間に
本体固定ボルト８４を以て回転可能に固定されている。

【００１７】また、図７の（Ａ）及び（Ｂ）は、首振り
一枚歯３２の具体的な構造を示す。首振り一枚歯３２に
はチェーン４４に噛み合う一つの歯８６が形成されてお
り、この歯８６の下部には支持部８８が形成されてい
る。この支持部８８は歯８６を頂部にして扇形状を成し
ており、その中間部には首振り一枚歯３２の首振り機構
９０が設けられている。即ち、円弧状を成す窓部９２が
形成され、その中心に支軸９４を貫通させるとともに、
その下部に支軸９６を貫通させている。窓部９２の相対
向する内壁部には係止凸部９８、１００が形成され、こ
れに対応する係止凸部１０２、１０４が支軸９６の壁面
部に形成されている。係止凸部９８、１０２間及び係止
凸部１００、１０４間にはそれぞれコイルスプリング１
０６、１０８が僅かに圧縮されて挿入されている。この
ため、首振り一枚歯３２はコイルスプリング１０６、１
０８の弾性的な平衡により、図８に示すように、駆動軸
１４を中心にして放射状方向に維持される。従って、首
振り一枚歯３２がスライドナット６０を通して第１のガ
イド円盤３４の周縁方向に移動してチェーン４４と係合
する場合には、図９に示すように、首振りによって首振
り一枚歯３２は最も近いチェーン４４の係合間隔に対応
して係合することが可能になる。

【００１８】一方、第１のガイド円盤３４の軸受環４
８、５０間には、第１のガイド円盤３４を等しく三等分
する位置であって隣合うガイド溝４２間にそれぞれ開口
が形成され、これら各開口のそれぞれにはフランジを有
するモータ１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃが挿入され、
各々フランジに対するねじ１１２を以て第１のガイド円
盤３４自体に一体に取り付けられている。そして、各モ
ータ１１０Ａ〜１１０Ｃの回転軸には各々小歯車１１４
が取り付けられており、各小歯車１１４は星型把手７０
の内面側に取り付けられた大型平歯車７６に噛み合わせ
られている。

【００１９】第１のガイド円盤３４の外ガイド３６の裏
側には、装置本体２４のフランジ３０の周縁の位置に各
モータ１１０Ａ〜１１０Ｃへの電力供給を中継するロー
タリー継電円盤１１６がねじ１１８を以て一体に取り付
けられている。図１０に示すように、ロータリー継電円
盤１１６は所定間隔を以て内輪及び外輪を成す二つのリ
ング状凹溝１２０、１２２が形成された絶縁材から構成
されており、各凹溝１２０、１２２にはリング状の接点
１２４、１２６が裏面からのねじ１２８、１３０により
装着されている。各ねじ１２８、１３０の頭部側は絶縁
材１３２で被覆されている。

【００２０】軸受１２の図中右側の端部付近には、後述
する電源からの電力をロータリー継電円盤１１６に供給
するブラシ保持器１３４がねじ１３６を以て一体に取り
付けられている。図１０に示すように、ブラシ保持器１
３４には外側面に、ロータリー継電円盤１１６の二つの
リング状凹溝１２０、１２２の間隔に対応する間隔を以
て突出する絶縁性の二つのブラシ支持筒１３８、１４０
が設けられており、各ブラシ支持筒１３８、１４０内か
ら例えば炭素質、黒鉛質等のブラシ１４２、１４４が突
出し、これら各ブラシ１４２、１４４はロータリー継電
円盤１１６の各凹溝１２０、１２２内のリング状の接点
１２４、１２６に接触している。図１１に示すように、
各ブラシ１４２、１４４はブラシ保持器１３４内におい
て径大部を有しており、運転走行時における磨耗対策と
してブラシ保持器１３４内のスプリング孔に設置された
スプリング１４６、１４８により常に径大部が押圧さ
れ、接点１２４、１２６側へと押し出されている。各ス
プリング孔の入口には調整ねじ１５０、１５２が螺入さ
れており、この調整ねじ１５０、１５２を調整すること
で各ブラシ１４２、１４４の押し出しを調整することが
可能となっている。

【００２１】一方、自転車の骨格を成す左右のリヤフレ
ーム１６０には、図１２に示すように、図示左側の径大
部１６２ａと図示右側の径小部１６２ｂから成る一本の
後車輪軸１６２が左右両側からの固定ナット１６４を以
て非回転に固定的に取り付けられている。そして、径大
部１６２ａには、左右一対のボールベアリング１６６、
１６８が打ち込み方式、あるいはねじ込み方式等により
取り付けられるとともに、一方の外側のボールベアリン
グ１６６との間にボールベアリング受金具１６９が介在
されつつ、双方のボールベアリング１６６、１６８の外
周上には図示しない後車輪を取り付けるための後車輪ハ
ブ１７０が回転自在に取り付けられており、径小部１６
２ｂには、ボールベアリング１７２が打ち込み方式、あ
るいはねじ込み方式等により取り付けられるとともに、
スリーブ１７４が介在されつつ、ボールベアリング１７
２の外周上には内側が正回転時にのみ駆動力を伝達する
フリーホイル１７６を介して後車輪ハブ１７０の側面に
も連結する本発明に関わる無段変速装置の従動側変速機
構ＨＫ２が回転自在に取り付けられている。

【００２２】即ち、径小部１６２ｂには、第２のガイド
円盤１７８が設置されており、この第２のガイド円盤１
７８には、図１３に示すように、首振り一枚歯１８６の
移動を案内する複数のガイド溝１８８が放射状に形成さ
れており、各首振り一枚歯１８６には先のチェーン４４
が懸け回されている。この第２のガイド円盤１７８の背
面側には、後述する首振り一枚歯１８６の横幅分の間隔
を維持するために中心側に複数のリベット１８０が介在
された外ガイド１８２が設置されており、この外ガイド
１８２には、図１４に示すように、第２のガイド円盤１
７８と同様の複数のガイド溝１８３が放射状に形成され
ている。従って、この外ガイド１８２も第２のガイド円
盤１７８と相俟って首振り一枚歯１８６の摺動を案内
し、首振り一枚歯１８６に懸け回されたチェーン４４の
離脱防止手段として機能する。そして、外ガイド１８２
の背面側には、フリーホイル１７６を回転させるための
フリーホイル固定盤１８４がねじ１８５を以て一体に取
り付けられている。

【００２３】そして、第２のガイド円盤１７８には、そ
の中心側に軸受として小径の小傘歯車支持金具１９０が
取り付けられるとともに、その周縁部には大径の軸受環
１９２が固定されている。小傘歯車支持金具１９０、及
び軸受環１９２の間には、首振り一枚歯１８６を回転に
よって移動させる複数のねじ軸１９４が放射状に取り付
けられている。

【００２４】各ねじ軸１９４は小傘歯車支持金具１９０
の内側より突出させられており、各ねじ軸１９４のねじ
軸回転機構１９６の第１の歯車としての小傘歯車１９８
が第１のガイド円盤３４側におけるねじ軸５２の小傘歯
車５６とは逆方向を向いて同心円状に取り付けられてい
る。そして、小傘歯車支持金具１９０には、円盤状の右
側抑え金具２００が複数の固定ねじ２０２を以て一体的
に取り付けられており、この右側抑え金具２００の内側
には、各ねじ軸１９４の小傘歯車１９８と噛み合う大傘
歯車を備えた大傘歯車付星型把手２０４が複数のボール
ベアリング２０６を介して回転自在に設置されている。
この大傘歯車付星型把手２０４の内側には、大傘歯車付
星型把手２０４自体を自動的に回転させるための大型平
歯車２０８がねじ２１０を以て一体的に取り付けられて
いる。

【００２５】各ねじ軸１９４には、図示は省略するが、
図６に示した首振り一枚歯３２を支持する支持部材と全
く同様の支持部材、即ち、スライドナット６０と同様の
スライドナットが螺合されており、さらに、このスライ
ドナットにはスライド部６２と同様のスライド部が取り
付けられ、このスライド部には支軸６４、６６及び外ス
ライド部６８と同様の支軸及び外スライド部が取り付け
られて首振り一枚歯１８６を首振り自在に支持してい
る。そして、首振り一枚歯１８６の具体的な構成、及び
その首振り機構の構成も、図７及び図８に示した構成と
全く同様の構成が用いられている。

【００２６】第２のガイド円盤１７８の小傘歯車支持金
具１９０と軸受環１９２との間には、第２のガイド円盤
１７８を等しく三等分する位置であって隣合うガイド溝
１８８間にそれぞれ開口が形成されており、これら各開
口のそれぞれにはフランジを有するモータ２１６Ａ、２
１６Ｂ、２１６Ｃが挿入され、各々フランジに対するね
じ２１８を以て第２のガイド円盤１７８自体に一体に取
り付けられている。そして、各モータ２１６Ａ〜２１６
Ｃの回転軸には各々小歯車２２０が取り付けられてお
り、各小歯車２２０は大傘歯車付星型把手２０４に備え
られた大型平歯車に噛み合わされている。

【００２７】小傘歯車支持金具１９０に取り付けられた
右側抑え金具２００の外側には、各モータ２１６Ａ〜２
１６Ｃへの電力供給を中継するロータリー継電円盤２２
２がねじ２２４を以て一体に取り付けられている。ロー
タリー継電円盤２２２は、図１５に示すように、所定間
隔を以て内輪及び外輪を成す二つのリング状凹溝２２
６、２２８が形成された絶縁材円盤、もしくは絶縁材を
被覆した導体円盤から構成されており、各凹溝２２６、
２２８にはリング状の接点２３０、２３２が裏面からの
ねじ２３４、２３６により装着されている。各ねじ２３
４、２３６の頭部側は絶縁材２３８で被覆されている。

【００２８】右側のリヤフレーム１６０には、後述する
電源からの電力をロータリー継電円盤２２２に供給する
ブラシ保持器２４０が固定ねじ２４２を以て一体に取り
付けられている。ブラシ保持器２４０は、図１５に示す
ように、内側の側面にロータリー継電円盤２２２の二つ
のリング状凹溝２２６、２２８の間隔に対応する間隔を
以て突出する絶縁性の二つのブラシ支持筒２４４、２４
６が設けられており、各ブラシ支持筒２４４、２４６内
から例えば炭素質あるいは黒鉛質等のブラシ２４８、２
５０が突出し、これら各ブラシ２４８、２５０はロータ
リー継電円盤２２２の各リング状凹溝２２６、２２８内
のリング状の接点２３０、２３２に接触している。各ブ
ラシ２４８、２５０はブラシ保持器２４０内において径
大部を有しており、運転走行時における磨耗対策として
ブラシ保持器２４０内のスプリング孔に設置されたスプ
リング２５２、２５４により常に径大部が押圧され、リ
ング状の接点２３０、２３２側へと押し出されている。
各スプリング孔の入口には調整ねじ２５６、２５８が螺
入されており、この調整ねじ２５６、２５８を調整する
ことで各ブラシ２４８、２５０の押し出しを調整するこ
とが可能になっている。

【００２９】次に、図１６は、本実施例の無段変速装置
に用いられるテンション機構ＴＫの一実施例を示す。自
転車では、左右のクランクペダル１６、４０の間に駆動
側無段変速機構ＨＫ１が設置され、後輪軸１６０に従動
側無段変速機構ＨＫ２が設置され、駆動側無段変速機構
ＨＫ１と従動側無段変速機構ＨＫ２との間にチェーン４
４が懸け回される。チェーン４４の全長を駆動側無段変
速機構ＨＫ１及び従動側無段変速機構ＨＫ２における首
振り一枚歯３２、１８６の最外周位置に設定するものと
すれば、いずれかの無段変速機構における首振り一枚歯
３２、１８６の位置が中心側方向に変更されると、その
位置に比例してチェーン４４は撓むことになる。このよ
うな撓みは双方の無段変速機構ＨＫ１、ＨＫ２の間の回
転伝達を損なうことになるので、チェーン４４の首振り
一枚歯３２、１８６の移動とは無関係に一定の張力を調
整する必要がある。

【００３０】そこで、本実施例の場合、駆動側無段変速
機構ＨＫ１と従動側無段変速機構ＨＫ２との間に、自転
車本体、例えば右側リヤフレーム１６０に固定されるレ
バー２６０が垂直に取り付けられ、このレバー２６０の
下端部には支軸２６２を以て可動するほぼＬ型の第１の
可動レバー２６４が取り付けられている。この第１の可
動レバー２６４は、駆動側無段変速機構ＨＫ１側を短
く、従動側無段変速機構ＨＫ２側を長く設定しており、
駆動側無段変速機構ＨＫ１側の先端には小径のチェーン
歯車２６６が回転自在に取り付けられ、従動側無段変速
機構ＨＫ２側の先端付近には後述する若干湾曲した軸部
材２６８を摺動自在に支持する支持部材２７０が取り付
けられている。第１の可動レバー２６４のチェーン歯車
２６６付近には、レバー２６０に設けられたアーム２７
２との間に引き延ばされたコイルスプリング２７４が取
り付けられており、第１の可動レバー２６４は常にアー
ム２７２側に引っ張られている。そして、レバー２６０
の下端部には支軸２６２を以て可動するＩ型の第２の可
動レバー２７６が取り付けられている。この第２の可動
レバー２７６の先端には小径のチェーン歯車２７８が回
転自在に取り付けられており、先端付近には軸部材２６
８が固定部材２８０を以て一体に取り付けられている。
支持部材２７０と固定部材２８０との間には軸部材２６
８が貫通されるコイルスプリング２８２が介在されてお
り、常に第１の可動レバー２６４から第２の可動レバー
２７６を突き離している。

【００３１】このテンション機構ＴＫでは、チェーン歯
車２６６はチェーン４４の下側、チェーン歯車２７８は
チェーン４４の上側にそれぞれ配置されており、コイル
スプリング２７４、２８２の復元力によってチェーン歯
車２６６、２７８を介してチェーン４４を矢印Ｆで示す
方向に常に張力を作用させ、以て駆動側無段変速機構Ｈ
Ｋ１と従動側無段変速機構ＨＫ２との間のチェーン４４
に一定の張力を作用させている。特に、復元力の異なる
二つのコイルスプリング２７４、２８２を用いたことに
より、微妙な変速操作から大きな変速操作に至るまで常
に安定した張力をチェーン４４に作用させることができ
る。

【００３２】図１７は、自転車本体に対する電源配置及
びスイッチ配置の具体例を示す。モータ１１０Ａ〜１１
０Ｃ、２１６Ａ〜２１６Ｃに電力を供給する電源として
は、車輪の回転を利用する発電機を用いる場合と、電池
あるいは蓄電器を用いる場合とが考えられる。本実施例
では、両者を同時に用いる場合について説明する。後車
輪側に位置する斜めのリヤフレーム２９４には例えば図
示しない専用の支持金具を以て発電機２９０が取り付け
られており、この発電機２９０からの図示しない銅線
は、例えば斜めのリヤフレーム２９４内から縦のメイン
フレーム１０内を通ってブラシ保持器１３４に接続さ
れ、さらに横のリヤフレーム１６０内を通ってブラシ保
持器２４０に接続されている。斜めのメインフレーム２
９８には例えば図示しない電池専用の収納箱が設置され
ており、この収納箱内に電池２９６が設置されている。
電池２９６からの図示しない銅線は、斜めのメインフレ
ーム２９８内を通ってブラシ保持器１３４に接続され、
さらに横のリヤフレーム１６０内を通ってブラシ保持器
２４０に接続されている。電池２９６の代わりに蓄電器
を用いた場合には、例えば家庭用電源、あるいは発電機
２９０が出力する電力を充電することが可能となる。な
お、３００は例えば電圧計等であっても良いが、本実施
例では、例えば電池２９６あるいは充電器が保有する電
圧量の所定値を下回る不足をブザーの鳴音、もしくは豆
電灯の発光等を以て知らせる充電量感知器である。

【００３３】モータ１１０Ａ〜１１０Ｃ、２１６Ａ〜２
１６Ｃの操作手段であるスイッチ３０２は、操作性を考
慮する観点から前後の照明灯３０４、３０６のスイッチ
３０８類とともにハンドル３１０に取り付けられてい
る。スイッチ３０２は、図１８に示すように、一種類で
はなく、変速停止を指令する停止スイッチ３０２Ａ、高
速域への変速を指令する高速スイッチ３０２Ｂ、及び駆
動力の大きい低速域への変速を指令する低速スイッチ３
０２Ｃへと分担配備する方法が一例として考えられる。
停止スイッチ３０２Ａを用いる場合には高速スイッチ３
０２Ｂあるいは低速スイッチ３０２Ｃを押圧操作し続け
る必要がなく、操作がより簡単になるという利点があ
る。また、本実施例では、付加機能として、蓄電器充電
入スイッチ３０２Ｄ、蓄電器充電切スイッチ３０２Ｅを
も配備している。

【００３４】モータ１１０Ａ〜１１０Ｃ、２１６Ａ〜２
１６Ｃの切換手段であるスイッチ３０２には他の一例と
して切換つまみを用いて切り換えられるスイッチを適用
することが可能である。この場合、例えば、切換つまみ
の中立は変速停止、左側への傾倒は高速変速切換、右側
への傾倒は低速変速切換等とすることができる。

【００３５】図１９は、スイッチ３０２に切換つまみに
よって切り換えられるスイッチを適用した場合の切換回
路の具体例を示す。図１９に示すように、基盤３１２上
には、一つの同心円上の上下対象の位置に互いに所定間
隔を以て二つずつの固定接点３１４Ａ、３１４Ｂ及び３
１６Ａ、３１６Ｂが設けられており、このうち、上側の
固定接点３１４Ａはモータ１１０Ａ〜１１０Ｃの一方の
同一電極に、固定接点３１４Ｂはモータ１１０Ａ〜１１
０Ｃの他方の同一電極にそれぞれ同時に接続されてお
り、下側の固定接点３１６Ａはモータ２１６Ａ〜２１６
Ｃの逆向きとなる一方の同一電極に、固定接点３１６Ｂ
はモータ２１６Ａ〜２１６Ｃの他方の同一電極にそれぞ
れ同時に接続されている。この接続関係は、変速幅をよ
り有効に広域にするために各モータ１１０Ａ〜１１０
Ｃ、及び２１６Ａ〜２１６Ｃの回転時には双方共に常に
逆向きの回転とすべきことを意図して成されたものであ
る。そして、基盤３１２上の一つの同心円上の中心軸に
は、点線に示すスイッチ３１８に一体に連結されるとと
もに、このスイッチ３１８とともにその中心軸を支点と
して左右へ回動可能となる絶縁盤３２０が配置されてい
る。この絶縁盤３２０の底面側の同じく一つの同心円上
には上下対象の位置に同じく所定間隔を以て三つずつの
可動接点３２２Ａ、３２２Ｂ、３２２Ｃ及び３２４Ａ、
３２４Ｂ、３２４Ｃが設けられており、このうち、上下
ともに左右の可動接点３２２Ａ、３２２Ｃ及び３２４
Ａ、３２４Ｃは発電機２９０の例えばプラス側電極に同
時に接続されており、上下ともに中間の可動接点３２２
Ｂ、３２４Ｂは発電機２９０の例えばマイナス側電極に
同時に接続されている。また、発電機２９０のプラス側
電極及びマイナス側電極は上記と同様の切換原理を用い
たスイッチ３２６を介して蓄電器にも接続可能となって
いる。

【００３６】この切換回路では、スイッチ３１８を中立
にした場合には、各固定接点３１４Ａ、３１４Ｂ及び３
１６Ａ、３１６Ｂに対して各可動接点３２２Ａ〜３２２
Ｃ及び３２４Ａ〜３２４Ｃは全て非接触の状態を保つた
め、双方の各モータ１１０Ａ〜１１０Ｃ及び２１６Ａ〜
２１６Ｃは共に停止を維持する。スイッチ３１８を左側
へ傾倒した場合には、固定接点３１４Ａに対しては可動
接点３２２Ｂが、固定接点３１４Ｂに対しては可動接点
３２２Ｃがそれぞれ接触されるため、モータ１１０Ａ〜
１１０Ｃには共に例えば左回転方向に電流が流れ、以て
左回転を開始し、また同時に、固定接点３１６Ａに対し
ては可動接点３２４Ａが、固定接点３１６Ｂに対しては
可動接点３２４Ｂがそれぞれ接触されるため、モータ２
１６Ａ〜２１６Ｃにはともに例えば逆向きの右回転方向
に電流が流れ、以て右回転を開始する。スイッチ３１８
を右側へ傾倒した場合には、固定接点３１４Ａに対して
は可動接点３２２Ａが、固定接点３１４Ｂに対しては可
動接点３２２Ｂがそれぞれ接触されるため、モータ１１
０Ａ〜１１０Ｃには共に例えば右回転方向に電流が流
れ、以て右回転を開始し、また同時に、固定接点３１６
Ａに対しては可動接点３２４Ｂが、固定接点３１６Ｂに
対しては可動接点３２４Ｃがそれぞれ接触されるため、
モータ２１６Ａ〜２１６Ｃにはともに例えば逆向きの左
回転方向に電流が流れ、以て左回転を開始する。

【００３７】次に、以上の構成において動作を説明する
と、駆動側無段変速機構ＨＫ１における各首振り一枚歯
３２と従動側無段変速機構ＨＫ２における各首振り一枚
歯１８６との間にチェーン４４を懸け回し、駆動側無段
変速機構ＨＫ１における第１のガイド円盤３４に取り付
けられている左側クランクペダル１６又は右側クランク
ペダル４０を以て前進向きの回転力を作用させると、首
振り一枚歯３２からチェーン４４を通して回転力が首振
り一枚歯１８６に伝達される結果、従動側無段変速機構
ＨＫ２における第２のガイド円盤１７８が回転する。自
転車では、第２のガイド円盤１７８と後車輪を取り付け
る後車輪ハブ１７０とは同一の後車輪軸１６２に設置さ
れるとともに、両者共にフリーホイル１７６を介して互
いに連結されているから、後車輪ハブ１７０には左右両
側のクランクペダル１６、４０に作用させた回転力の大
きさに従いつつ、首振り一枚歯３２と首振り一枚歯１８
６とのギヤ比に応じた回転数が得られ、以て後車輪がそ
の回転数で回転することになる。

【００３８】ところで、駆動側無段変速機構ＨＫ１にお
ける首振り一枚歯３２及び従動側無段変速機構ＨＫ２に
おける首振り一枚歯１８６は、星型把手７０及び大傘歯
車付星型把手２０４の手動操作によってもその位置を変
更することができるが、スイッチ３１８の切換操作によ
って自動的にその位置を任意に変更することができる。
即ち、スイッチ３１８を左側に傾倒すると、既に述べた
通り、一方では、駆動側無段変速機構ＨＫ１におけるモ
ータ１１０Ａ〜１１０Ｃが左回転を開始するため、その
小歯車１１４が共に左回転を開始して大型平歯車１７６
とともに星型把手７０及び大傘歯車５８を右回転させ、
さらに、大傘歯車５８の回転は小傘歯車５６に伝達され
て一体であるねじ軸５２を同時に右回転させる。この結
果、首振り一枚歯３２はスライドナット６０とともに増
速方向（図４の矢印Ｖ_H）に移動し、歯数が増加された
ことと等価になる。他方では、従動側無段変速機構ＨＫ
２におけるモータ２１６Ａ〜２１６Ｃが逆に右回転を開
始するため、その小歯車２２０が共に右回転を開始して
大型平歯車２０８とともに大傘歯車付星型把手２０４を
左回転させ、さらに、大傘歯車付星型把手２０４の回転
は小傘歯車１９８に伝達されて一体であるねじ軸１９４
を同時に左回転させる。この結果、首振り一枚歯１８６
は各専用のスライドナットとともに減速方向（図１３の
矢印Ｖ_L）に移動し、歯数が減少されたことと等価にな
る。

【００３９】このことは、駆動側無段変速機構ＨＫ１に
おける各首振り一枚歯３２の回転数に対して、従動側無
段変速機構ＨＫ２における各首振り一枚歯１８６の回転
数の方が多くなることになるため、高速域に変速された
ことになるが、逆に、スイッチ３１８を右側に傾倒し、
モータ１１０Ａ〜１１０Ｃを右回転させるとともにモー
タ２１６Ａ〜２１６Ｃを左回転させた場合には、上述の
動作とは全く逆の動作が行われることになり、駆動側無
段変速機構ＨＫ１における首振り一枚歯３２の回転数に
対して、従動側無段変速機構ＨＫ２における首振り一枚
歯１８６の回転数の方が少なくなって低速域に変速され
ることになる。

【００４０】本実施例の無段変速装置では、複数の首振
り一枚歯３２、１８６の回転半径を複数のモータ１１０
Ａ〜１１０Ｃ、及び２１６Ａ〜２１６Ｃの回転で制御し
て等価的なギヤ比を変更しており、各首振り一枚歯３
２、１８６の移動位置がそのギヤ比に対応している。従
来のチェーン歯車では、大輪のチェーン歯車と小輪のチ
ェーン歯車とのギヤ比で増速または減速を行っている
が、各首振り一枚歯３２、１８６の位置をモータ１１０
Ａ〜１１０Ｃ、２１６Ａ〜２１６Ｃの回転で変更するこ
とにより、大輪側のチェーン歯車の歯数を変更すること
と等価的なギヤ比の変更を連続的に行うことができる。
即ち、この無段変速装置では、運転者がモータ１１０Ａ
〜１１０Ｃ、２１６Ａ〜２１６Ｃの駆動を制御するスイ
ッチ３０２あるいはスイッチ３１８を運転中に自由に選
択操作し、例えば、平坦路を走行する場合には、高速変
速切換にしてギヤ比を増加させる方向に首振り一枚歯３
２、１８６を移動させて増速し、また、傾斜路を登る場
合には、低速変速切換にしてギヤ比を減少させる方向に
首振り一枚歯３２、１８６を移動させて減速することに
より、無理のない走行状態が得られる。即ち、ハンドル
３１０から手を離さずに軽く指でスイッチ３０２あるい
はスイッチ３１８を操作するだけで煩わしい負担を感じ
ることなく簡単に所望の変速を行うことができる。しか
も、この変速操作は、各モータ１１０Ａ〜１１０Ｃ、２
１６Ａ〜２１６Ｃの回転に比例したギヤ比の変更を連続
的に行うことができ、従来のような段階的なギヤ比の変
更がないため、急激な負荷の変動がなく、自然な増速な
いし減速状態が得られる。

【００４１】そして、この無段変速装置では、駆動側無
段変速機構ＨＫ１、従動側無段変速機構ＨＫ２を共に略
同様の構成のガイド円盤３４、１７８及び外ガイド３
６、１８４を用いて構成しているので、全体形状が等し
く偏平化されているため、従来の主チェーン歯車と略同
様の厚さ内に収容することが可能となり、円滑な変速動
作に加えて変速構造の小型化及び偏平化をも図ることが
できる。しかも、各首振り一枚歯３２、１８６を移動さ
せるモータ１１０Ａ〜１１０Ｃ、２１６Ａ〜２１６Ｃに
ついては、第１及び第２のガイド円盤３４、１７８内に
おいて等間隔を以て三等分する位置に埋め込んで設置し
たため、非常にバランスが良く、運転に支障を来すこと
はない。

【００４２】なお、本実施例では、スイッチ操作に応じ
る駆動側無段変速機構のモータ及び従動側無段変速装置
のモータの駆動については、切換回路を介して互いに連
動しつつ、常時互いに逆向きの回転となるように制御し
ているが、この他、両者の駆動を正逆共に互いに独立し
て制御するようにしても良い。

【００４３】また、本実施例では、自転車を例に取って
説明したが、本発明の無段変速装置はチェーンコンベア
等の回転系統の変速装置にも利用することができ、実施
例の自転車に限定されるものではない。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次の効果が得られる。ａ．スイッチ操作を介するモータ等の駆動源の駆動を以
てガイド円盤の直径方向に摺動歯を移動させることによ
り、摺動歯の直径を連続的に無段階に拡大あるいは縮小
させて変速を行うことができ、これを自転車に適用すれ
ば、変速時における運転者の体力的な負担や操作上の負
担を軽減することができるとともに、チェーンの外れ等
を防止することができる。ｂ．摺動歯を移動させる時、常に確実なるチェーンとの
係合関係を維持することができるとともに、円滑なる変
速操作を実現することができ、しかも、少ない部材でよ
り広範囲な変速を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無段変速装置の一実施例を示す正面図
である。

【図２】図１に示した駆動側無段変速機構のＵ−Ｕ線断
面図である。

【図３】図２に示した駆動側無段変速機構のペダル部分
を示す図である。

【図４】図２に示した駆動側無段変速機構のＶ−Ｖ線断
面図である。

【図５】図２に示した駆動側無段変速機構のＷ−Ｗ線断
面図である。

【図６】駆動側無段変速機構におけるねじ軸回転機構を
示す図である。

【図７】首振り一枚歯の具体的な構造を示し、（Ａ）は
その一部を切り欠いた正面図であり、（Ｂ）はその側面
図である。

【図８】無段変速装置における首振り一枚歯の配置を示
す図である。

【図９】無段変速装置における首振り一枚歯の首振り状
態を示す図である。

【図１０】駆動側無段変速機構におけるロータリー継電
円盤及びブラシ支持器の構成を示す拡大図である。

【図１１】駆動側無段変速機構におけるブラシ支持器の
内部構造を示す断面図である。

【図１２】図１に示した従動側無段変速機構のＸ−Ｘ線
断面図である。

【図１３】図１２に示した従動側無段変速機構のＹ−Ｙ
線断面図である。

【図１４】図１２に示した従動側無段変速機構のＺ−Ｚ
線断面図である。

【図１５】従動側無段変速機構におけるロータリー継電
円盤及びブラシ支持器の構成を示す一部破断拡大図であ
る。

【図１６】図１に示す無段変速装置を適用した自転車に
おけるチェーンのテンション機構を示す正面図である。

【図１７】図１に示した無段変速装置を適用した自転車
における電源及びスイッチの配置例を示す図である。

【図１８】図１に示した無段変速装置を適用した自転車
におけるスイッチ配列の一例を示す図である。

【図１９】図１に示した無段変速装置における切換回路
の具体例を示す回路図である。

【図２０】自転車に設置されている従来の変速装置を示
す図である。

【符号の説明】

１４駆動軸（主軸）３２首振り一枚歯（摺動歯）３４第１のガイド円盤４４チェーン４８小径の軸受環（軸受）５０大径の軸受環（軸受）５２ねじ軸５６小傘歯車５８大傘歯車（ねじ軸回転機構）７０星型把手（ねじ軸回転機構）７６大型平歯車（歯車）１１０Ａ〜１１０Ｃモータ（駆動源）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主軸に回転可能に設置されたガイド円盤
と、このガイド円盤に軸受を介して回転可能に取り付けられ
るとともに前記軸受に対して放射状に配設された複数の
ねじ軸と、各ねじ軸の回転によって半径方向の位置が変更されると
ともにチェーンが懸け回される摺動歯と、前記ねじ軸に取り付けられた歯車に回転を伝達して各ね
じ軸上の前記摺動歯の位置を変更させるねじ軸回転機構
と、このねじ軸回転機構に歯車を介して正逆の駆動力を伝達
する駆動源と、この駆動源に正逆駆動の指令を選択的に与えるスイッチ
とを備えたことを特徴とする無段変速装置。
【請求項２】主軸に回転可能に設置された第１のガイ
ド円盤と、この第１のガイド円盤に軸受を介して回転可能に取り付
けられるとともに前記軸受に対して放射状に配設された
複数のねじ軸と、各ねじ軸の回転によって半径方向の位置が変更されると
ともにチェーンが懸け回される摺動歯と、前記ねじ軸に取り付けられた歯車に回転を伝達して各ね
じ軸上の前記摺動歯の位置を変更させるねじ軸回転機構
と、このねじ軸回転機構に正逆の駆動力を伝達する駆動源
と、従動側主軸ないし従動回転体に回転可能に設置された第
２のガイド円盤と、この第２のガイド円盤に軸受を介して回転可能に取り付
けられるとともに前記軸受に対して放射状に配設された
複数のねじ軸と、各ねじ軸の回転によって半径方向の位置が変更されると
ともに前記チェーンが懸け回される摺動歯と、前記ねじ軸に取り付けられた歯車を伝達して各ねじ軸上
の前記摺動歯の位置を変更させるねじ軸回転機構と、このねじ軸回転機構の正逆の駆動力を伝達する駆動源
と、前記双方の駆動源に切換回路を介して互いに逆向きの正
逆駆動の指令を選択的に与えるスイッチと、を備えたことを特徴とする無段変速装置。