JPH068847U

JPH068847U - 変速装置

Info

Publication number: JPH068847U
Application number: JP30592U
Authority: JP
Inventors: 中傑楊
Original assignee: 中傑楊
Priority date: 1992-01-09
Filing date: 1992-01-09
Publication date: 1994-02-04
Anticipated expiration: 2005-08-09
Also published as: JPH0735152Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】自動変速の機能を有すると共に変速比の範囲も
制限されず、また、簡単な構造で占有体積も小さくコス
ト的にも優れ、更に、保守・修理に際しての利便性を達
成し得る変速装置を提供すること【構成】駆動側スプロケット１５の回転速度の変速を行
う第１変速装置１は、太陽歯車１３、１４１及び遊星歯
車１４を備え芯軸４１１に第１の回転速度を生じさせる
第１歯車列１２と、芯軸に第１の回転速度よりも速い第
２の回転速度を生じさせるラチェット手段１６と、ラチ
ェット手段を切り換えるクラッチ手段１７とを有する。
また、芯軸の回転速度の変速を行う第２変速装置３、３
´は、芯軸が所定の回転速度よりも速い速度で回転した
ときに遠心力により作動する遠心力クラッチ手段３２、
３２´と、太陽歯車３５、３６及び遊星歯車３４を備え
芯軸に第３、第４の回転速度を生じさせる第２歯車列と
を有する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、車両等における動力伝達機構に組み込まれる変速装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば、自転車で用いられる変速装置にあっては、異なった直径を有する多種類のスプロケットが後輪の車軸に設けられており、チェーンを掛け渡す後輪側のスプロケットを適宜選択することで多段変速の操作を行うことができるようになっている。この種の変速装置は、後輪側のスプロケットに掛け渡されたチェーンを軸方向に沿って移動させる変移手段と、バネ付勢された張力歯車とを有し、この張力歯車によって、スプロケットの径が異なることによるチェーンの弛みを吸収するようになっている。

【０００３】尚、内燃機関が搭載された車両にあっては自動変速装置が設けられているが、これらの自動変速装置は一般に油圧機構によって構成されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、従来使用されている変速機、例えば自転車の多段式変速装置にあっては、下記の欠点が見受けられる１．スプロケットが多数設けられているが、操作上で実際に使用されているものは２、３のスプロケットに過ぎず、多数のスプロケットは変速の緩衝となり、据付や使用の不便となり、保守や修理の際にも不便である。

【０００５】２．チェーンが別のスプロケットへ移動して変速するときには、スプロケットから離れなければならないので、ペダルを踏む動作と、自転車の運転に影響し、更に、チェーンが頻繁に脱落するという欠点もある。

【０００６】３．最高速と最低速は、スプロケットの最小直径と最大直径によって決まるが、最大のスプロケットと最小のスプロケットとの直径比は一定であり、かつ実用上制限があることから、自転車の変速比の範囲が制限されている。

【０００７】４．従来の自転車の変速装置は、手動操作の変速制御で、自動変速の機能がないため、変速操作にも注意力が分散されるため、自転車の走行としては不便である。

【０００８】尚、内燃機関が搭載された自動車等では自動変速装置が設けられているが、これらの自動変速装置は油圧機構によって構成されているため、構造が複雑で設置するための占有体積も大きく、またコスト的にも高価なものとなる。更に、保守・修理の点でも困難であるため、自転車等のように簡便な変速装置が要求されるものにあっては油圧機構による自動変速装置は適したものではない。

【０００９】本考案は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、入力軸の駆動力を出力軸に伝達する動力伝達機構に組み込まれる変速装置であって、自動変速の機能を有すると共に変速比の範囲も制限されず、また、簡単な構造で占有体積も小さくコスト的にも優れ、更に、保守・修理に際しての利便性を達成し得る変速装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するための本考案は、１．入力軸(10)に対して回転自在に取り付けられた入力軸側ホイル(15)と、出力軸(411) に設けられた出力軸側ホイル(21)とが動力伝達部材(2) を介して連結される動力伝達機構に組み込まれ、前記入力軸(10)と前記入力軸側ホイル(15)との間に設けられて前記入力軸側ホイル(15)の回転速度の変速を行う第１変速手段 (1) と、前記出力軸側ホイル(21)と前記出力軸(411) との間に設けられて前記出力軸(411) の回転速度の変速を行う少なくとも１つの第２変速手段(3) とを有する変速装置であって、前記第１変速手段(1) は、正回転(R1)する前記入力軸(10) に駆動されて正回転(R1)する太陽外歯歯車(13)と、この太陽外歯歯車(13)の外周を覆うように固定された太陽内歯歯車(141) と、これら太陽歯車(13,141)に噛み合うと共に前記入力軸側ホイル(15)に軸支された遊星歯車(14)とを介して前記入力軸側ホイル(15)を駆動して、前記出力軸(411) に第１の回転速度を生じさせる第１歯車列(12)と、正回転(R1)する前記入力軸(10)に駆動されて正回転(R1)すると共に前記入力軸側ホイル(15)の軸直交側面に噛み合い自在及び解除自在となるように前記入力軸(10)に摺動自在に設けられ、前記入力軸側ホイル(15)と噛み合って前記入力軸(10)に駆動されて正回転(R1)するときに前記入力軸側ホイル(15) を駆動して、前記出力軸(411) に前記第１の回転速度よりも速い第２の回転速度を生じさせるラチェット手段(16)と、前記入力軸側ホイル(15)の軸直交側面に対する前記ラチェット手段(16)の噛み合い及び解除を切り換えるクラッチ手段(17) とを有し、前記第２変速手段(3) は、前記出力軸(411) に回転自在に設けられたクラッチ盤(33)と、このクラッチ盤(33)と前記出力軸側ホイル(21)との間に設けられ、前記出力軸(411) が前記第２の回転速度よりも速い所定の速度で回転したときに、前記出力軸(411) の回転に伴う遠心力により前記出力軸側ホイル(21)と前記クラッチ盤(33)とを係合する遠心力クラッチ手段(32)と、この遠心力クラッチ手段(32)により前記出力軸側ホイル(21)と前記クラッチ盤(33)とが係合されたときに、前記出力軸(411) に設けられた太陽外歯歯車(35)と、この太陽外歯歯車 (35)の外周を覆うように固定された太陽内歯歯車(36)と、これら太陽歯車(35,36 ) に噛み合うと共に前記クラッチ盤(33)に軸支された遊星歯車(34)とを介して前記出力軸(411) を駆動して、当該出力軸(411) に前記第２の回転速度よりも速い第３の回転速度を生じさせる第２歯車列とを有してなる変速装置である。

【００１１】２．また、前記第１変速手段(1) の前記第１歯車列(12)は、前記入力軸(10)が正回転(R1)するときにこの入力軸(10)に固着された第１ラチェット(131) と係合する係合爪(132) が設けられた太陽外歯歯車(13)と、前記入力軸(10)を保持するボス部(10a) に前記太陽外歯歯車(13)の外周を覆うように固定された内歯歯車リング(141) と、これら太陽歯車(13,141)に噛み合う複数の遊星歯車(14)とを有し、前記入力軸側ホイル(15)は、動力伝達部材としてのチェーン(2) と噛み合うスプロケットから構成されると共に軸受(151) を介して入力軸(10)に対して回転自在に取り付けられ、この入力軸側ホイル(15)の軸直交両側面のうち前記太陽歯車 (13,141)に対向する一方の側面に前記遊星歯車(14)が軸支され、他方の軸直交側面に前記ラチェット手段(16)と噛み合う噛合部材(153) が形成され、前記ラチェット手段(16)は、前記入力軸(10)に摺動自在に設けられた第２ラチェット(161) と、前記入力軸(10)が正回転(R1)するときに前記第２ラチェット(161) と係合する係合爪(162) が設けられた輪盤(160) とを備え、この輪盤(160) の軸直交両側面のうち前記入力軸側ホイル(15)に対向する側面に前記入力軸側ホイル(15)の噛合部材(153) と噛み合う噛合部材(163) が形成され、前記クラッチ手段(17)は、前記入力軸(10)の軸方向に沿ってスライド自在に設けられ、前記輪盤(160) の外周縁部(164) に係合する係合凹部(171) を有している。

【００１２】３．また、前記入力軸側ホイル(15)の前記噛合部材(153) 、及び、前記ラチェット手段(16)の前記噛合部材(163) のそれぞれは、前記正回転(R1)の回転方向で相互に噛み合う平板状ラチェット歯より構成されている。

【００１３】４．また、前記入力軸(10)に形成したボール穴(168) 内に、前記入力軸(10)の径方向外方に向けてばね付勢されたボール(166) を収納し、前記ラチェット手段 (16)の基端部に、前記ボール(166) と係合するリング状を呈する２つの凹溝(165 ,165) を前記入力軸(10)の軸方向に沿って形成してある。

【００１４】５．また、前記第１ラチェット(131) は、前記入力軸(10)が正回転(R1)するときには前記太陽外歯歯車(13)の前記係合爪(132) と係合して前記太陽外歯歯車(1 3)を正回転方向(R1)に駆動する一方、前記太陽外歯歯車(13)が前記入力軸(10)の回転速度よりも速い速度で正回転方向(R1)に回転するときには前記係合爪(132) と係合しないことを特徴とする変速装置である。

【００１５】６．また、前記出力軸側ホイル(21)は、前記出力軸(411) に固着された内方ラチェット(25)と、正回転(R1)するときに前記内方ラチェット(25)と係合して前記出力軸(411) を正回転方向(R1)に回転駆動する係合爪(24)が設けられ、リング状に突出する支持リング(31)が軸直交側面に形成された外方ラチェット(23)と、正回転(R1)するときに前記外方ラチェット(23)と係合して当該外方ラチェット(23) を正回転方向(R1)に回転駆動する係合爪(22)が設けられ、動力伝達部材としてのチェーン(2) と噛み合うスプロケットとから構成され、前記クラッチ盤(33)は、その外周縁部に前記支持リング(31)に対向するように設けられると共にこの支持リング(31)との間に設けた前記遠心力クラッチ手段(32)が前記出力軸(411) の回転に伴う遠心力により係合するクラッチ凸片(331) を有し、前記クラッチ盤(33) と前記支持リング(31)との間に、前記クラッチ盤(33)が正回転(R1)したときのみに前記支持リング(31)と連結して前記外方ラチェット(23)を回転駆動するカップリング(30)を設け、前記第２変速手段(3) の前記第２歯車列は、正回転(R1)するときに前記出力軸(411) に固着されたラチェットと係合して前記出力軸(411) を正回転方向(R1)に回転駆動する係合爪(351) が設けられた太陽外歯歯車(35)と、固定された軸ケース(361) の内周面に前記太陽外歯歯車(35)の外周を覆うように設けられた内歯歯車(36)と、これら太陽歯車(35,36) に噛み合うと共に前記クラッチ盤(33)に軸支された複数の遊星歯車(34)とを有している。

【００１６】７．また、前記遠心力クラッチ手段(32)は、前記クラッチ凸片(331) の内周面に当接する弾性材料からなる摩擦シューライニング(324) の内面に金属板(323) を一体的に取り付けて構成され、円弧形状を呈する複数の膨張クラッチシュー(3 20) と、隣接する前記膨張クラッチシュー(320) を相互に連結する弾発手段(322 ) とを有している。

【００１７】８．また、前記各膨張クラッチシュー(320) の両端部に凹部(321) を形成すると共に、前記膨張クラッチシュー(320) の前記金属板(323) の内周面に形成した複数の外方ほぞ穴(323a)と、前記支持リング(31)の外周面に形成した複数の内方ほぞ穴(313) との間に支えほぞ(312) を配置し、隣接する前記膨張クラッチシュー(320) の前記凹部(321) の間に挿入される複数の突起支持ブロック(311) を前記支持リング(31)の外周面に形成し、前記支持リング(31)が正回転(R1)したときに、前記膨張クラッチシュー(320) の端部を押圧してこの膨張クラッチシュー(3 20) を径方向外方に向けて拡開する傾斜面を前記突起支持ブロック(311) に形成してある。

【００１８】９．また、前記カップリング(30)は、前記支持リング(31)の内周面(301) に対向するように設けられたクラッチ盤(33)の内環(306) の外周面に、前記内周面(3 01) との間の隙間が逆回転方向に沿って小さくなる複数の楔形部(303) を形成し、この楔形部(303) と前記内周面(301) との間にボール(304) を配置して構成されている。

【００１９】１０．また、前記第２変速手段(3) に連設される第２番目の第２変速手段(3') は、前記出力軸(411) に回転自在に設けられた第２クラッチ盤(33') と、この第２クラッチ盤(33') と前記太陽外歯歯車(35)との間に設けられ、前記出力軸(411 ) が前記第３の回転速度よりも速い所定の速度で回転したときに、前記出力軸(4 11) の回転に伴う遠心力により前記太陽外歯歯車(35)と前記第２クラッチ盤(33' ) とを係合する第２遠心力クラッチ手段(32') と、この第２遠心力クラッチ手段 (32') により前記太陽外歯歯車(35)と前記第２クラッチ盤(33') とが係合されたときに、前記出力軸(411) に設けられた第２太陽外歯歯車(35') と、この第２太陽外歯歯車(35') の外周を覆うように固定された第２太陽内歯歯車(36') と、これら第２太陽歯車(35',36') に噛み合うと共に前記第２クラッチ盤(33') に軸支された第２遊星歯車(34') とを介して前記出力軸(411) を駆動して、当該出力軸 (411) に前記第３の回転速度よりも速い第４の回転速度を生じさせる歯車列とを有している。

【００２０】１１．また、前記入力軸(10)は自転車のペダル(11)に連結され、前記出力軸(4 11) は自転車の後輪(4) の車軸である。

【００２１】

【作用】

入力軸が正回転すると、第１変速手段の太陽外歯歯車も入力軸に駆動されて正回転し、この太陽外歯歯車と太陽内歯歯車とに噛み合う遊星歯車は、太陽外歯歯車の回りを正回転方向に回転する。遊星歯車が回転することにより入力軸側ホイルは、入力軸の回転速度よりも低速に変速されて正回転方向に回転し、この入力軸側ホイルに動力伝達部材を介して連結された出力軸側ホイルも正回転方向に回転する。これにより、出力軸は第１の回転速度で正回転方向に回転する。また、正回転する入力軸に駆動されて正回転するラチェット手段を、クラッチ手段により入力軸側ホイルの軸直交側面に噛み合わせた場合には、入力軸側ホイルは入力軸の回転速度と同じ速度に変速されて正回転方向に回転する。これにより、出力軸は前記第１の回転速度よりも高速の第２の回転速度で正回転方向に回転する。また、出力軸が第２の回転速度よりも速い所定の速度で回転した場合には、第２変速手段の遠心力クラッチ手段が作動して、出力軸側ホイルとクラッチ盤とが係合される。クラッチ盤が回転することにより第２変速手段の遊星歯車が出力軸に設けられた太陽外歯歯車の回りを正回転方向に回転し、この太陽外歯歯車が出力軸を回転駆動する。これにより、出力軸は前記第２の回転速度よりも高速の第３の回転速度に変速され、正回転方向に回転する。

【００２２】

【実施例】

以下、本考案に係る一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、駆動軸側ホイルの回転速度の変速を行う第１変速装置を示す要部断面図、図６は、従動軸の回転速度の変速を行う第２変速装置を示す要部断面図である。

【００２３】本考案に係る変速装置は、駆動軸や他の駆動装置に連設されると共に駆動軸側ホイルの回転速度の一次変速を行う第１変速手段と、従動軸や他の従動装置に連設されると共に従動軸の回転速度の二次変速を行う第２変速手段とを有する。特に、図示する変速装置は、自転車に適用した場合を示しており、自転車は、図１に示すように、ペダル１１により駆動される駆動軸（入力軸に相当する）１０に取り付けられた駆動側スプロケット（入力軸側ホイルに相当する）１５と、図６に示すように、後輪４の車軸４２が挿通された芯軸（出力軸に相当する）４１１に取り付けられた従動側スプロケット（出力軸側ホイルに相当する）２１とを有し、両スプロケット１５、２１の間には、動力伝達部材としてのチェーン２が掛け渡されている。

【００２４】図１に示すように、駆動側スプロケット１５の回転速度を変速する第１変速装置１は、駆動側スプロケット１５に第１の回転速度を生じさせる第１歯車列１２と、第２の回転速度を生じさせるラチェット手段１６と、駆動側スプロケット１５における第１と第２の回転速度を切り換えるクラッチ手段１７とを有する。

【００２５】前記第１歯車列１２は、図１、図２に示すように、駆動軸１０に固着された第１ラチェット１３１と係合する複数の係合爪１３２が設けられた太陽外歯歯車１３と、この太陽外歯歯車１３の外周を覆うように設けられた内歯歯車リング１４１と、太陽外歯歯車１３と内歯歯車リング１４１とに噛み合う遊星歯車１４とを有している。係合爪１３２は、駆動軸１０と同心円上で太陽外歯歯車１３にばね付勢されて軸支され、太陽外歯歯車１３は、駆動軸１０が図２中矢印Ｒ1 で示す正回転方向に回転すると、係合爪１３２が第１ラチェット１３１と係合することによって、同じ正回転方向Ｒ1 に回転するようになっている。内歯歯車リング１４１は、駆動軸１０を保持するボス部１０ａに固定された円盤１４０の外周縁部に、太陽外歯歯車１３の外周を覆うように設けられている。また、遊星歯車１４は、両太陽歯車１３、１４１と噛み合って、駆動軸１０を中心に回転運動を行うようになっている。この遊星歯車１４は、駆動側スプロケット１５に設けられている。

【００２６】駆動側スプロケット１５は、図１、図３に示すように、ベアリング等からなる軸受１５１を介して駆動軸１０に対して回転自在に取り付けられ、外周にチェーンと噛み合うスプロケット歯１５２が形成されている。この駆動側スプロケット１５の軸直交両側面のうち前記太陽歯車１３、１４１に対向する図１中左側面に軸１４２が設けられ、この軸１４２に前記遊星歯車１４が軸支されている。また、駆動側スプロケット１５の図１中右側面には、ラチェット手段１６と噛み合うスプロケット側噛合部材１５３が形成されている。このスプロケット側噛合部材１５３は、図３に示すように、弧形又はサイクロイド形状に刻まれた平板状ラチェット歯より構成され、径方向に沿った壁部と、隣り合う壁部の間で正回転方向Ｒ1 に上り傾斜する傾斜面とが形成されている。

【００２７】前記ラチェット手段１６は、図１、図４に示すように、駆動軸１０に摺動自在に設けられた第２ラチェット１６１と、この第２ラチェット１６１と係合する複数の係合爪１６２が設けられた輪盤１６０とを有している。この輪盤１６０は駆動側スプロケット１５とほぼ同じ直径を有し、第２ラチェット１６１は輪盤１６０と同心円でその中央部分に配置されている。係合爪１６２は、駆動軸１０と同心円上で輪盤１６０にばね付勢されて軸支され、この輪盤１６０は、駆動軸１０が正回転方向Ｒ1 に回転すると、係合爪１６２が第２ラチェット１６１と係合することによって、同じ正回転方向Ｒ1 に回転するようになっている。一方、第２ラチェット１６１が逆回転する際には、第２ラチェット１６１と係合爪１６２との係合は解除される。また、輪盤１６０の軸直交両側面のうち前記駆動側スプロケット１５に対向する図１中左側面には、スプロケット側噛合部材１５３と噛み合う輪盤側噛合部材１６３が形成されている。この輪盤側噛合部材１６３は、図４に示すように、弧形又はサイクロイド形状に刻まれた平板状ラチェット歯より構成され、径方向に沿った壁部と、隣り合う壁部の間で正回転方向Ｒ1 に下り傾斜する傾斜面とが形成されている。これにより、ラチェット手段１６と駆動側スプロケット１５は、正回転方向Ｒ1 に回転する場合に両噛合部材１５３、１６３が係合することになる。ラチェット手段１６は、クラッチ手段１７によって駆動軸１０に沿って摺動され、駆動側スプロケット１５に対する両噛合部材１５３、１６３の噛み合い及びその解除が切り換えられるようになっている。

【００２８】前記クラッチ手段１７は、図１に示すように、駆動軸１０の軸方向に沿ってスライド自在に設けられ、前記輪盤１６０の外周縁部に形成された突縁１６４に係合する係合凹部１７１が設けられている。図５に示すように、駆動軸１０に形成したボール穴１６８内には、スプリング１６７により駆動軸１０の径方向外方に向けてばね付勢されたボール１６６が収納されており、ラチェット手段１６の基端部には、前記ボール１６６と係合するリング状の２つの凹溝１６５が軸方向に沿って形成されている。図５に示すように、ボール１６６が図中左側の凹溝１６５と係合することによって、ラチェット手段１６は、駆動側スプロケット１５との噛み合いを解除した状態で固定される。また、ボール１６６が図中右側の凹溝１６５と係合することによって、ラチェット手段１６は、駆動側スプロケット１５に噛み合った状態で固定されるようになっている。クラッチ手段１７は、例えば自転車ハンドル等に取り付けたレバー（図示せず）とワイヤー等を介して連結され、乗員がレバーを手動操作することによって、このクラッチ手段１７が作動するようになっている。

【００２９】前記第１ラチェット１３１は、図２に示したように、径方向に沿ったラチェット歯と、隣り合うラチェット歯の間で正回転方向Ｒ1 に上り傾斜する傾斜面とが形成されており、この第１ラチェット１３１は、駆動軸１０が正回転Ｒ1 すると、太陽外歯歯車１３の係合爪１３２と係合し、太陽外歯歯車１３を正回転方向Ｒ 1 に回転駆動することになる。一方、駆動軸１０が逆回転するとき、あるいは、太陽外歯歯車１３の正回転方向Ｒ1 の回転速度が第１ラチェット１３１の正回転方向Ｒ1 の回転速度よりも速い場合には、第１ラチェット１３１と係合爪１３２との係合が解除されるため、太陽外歯歯車１３の係合爪１３２が駆動軸１０を回転駆動することはない。このような第１ラチェット１３１と係合爪１３２との関係により、駆動軸１０が正回転方向にのみ駆動作用を行い、ラチェット手段１６の輪盤１６０が駆動側スプロケット１５と噛み合って高速回転したときには、駆動軸１０及び輪盤１６０の回転は、太陽外歯歯車１３と駆動軸１０との回転関係を干渉することはない。

【００３０】そして、駆動軸１０が正回転Ｒ1 すると、太陽歯車１３、１４１と遊星歯車１４とを備えた第１歯車列１２を介して、駆動側スプロケット１５は、駆動軸１０の回転速度よりも低速に変速されて正回転Ｒ1 し、この駆動側スプロケット１５にチェーン２を介して連結された従動側スプロケット２１も正回転方向に回転する。これにより、芯軸４１１は第１の回転速度で正回転方向に回転する。また、クラッチ手段によりラチェット手段１６を駆動側スプロケット１５の軸直交側面に噛み合わせた場合には、駆動側スプロケット１５は駆動軸１０の回転速度と同じ速度に変速されて正回転Ｒ1 する。これにより、芯軸４１１は前記第１の回転速度よりも高速の第２の回転速度で正回転方向に回転する。このとき、第１歯車列１２を介して太陽外歯歯車１３の回転速度が駆動軸１０の回転速度よりも速くなるため、第１ラチェット１３１は空転するようになっている。

【００３１】図６、７に示すように、駆動側スプロケット１５に噛み合ったチェーン２は、後輪４の車軸４２に設けられた従動側スプロケット２１に掛け渡されている。この従動側スプロケット２１は、図７に示すように、車軸４２が挿通された中空の芯軸４１１に固着された内方ラチェット２５と、正回転方向で前記内方ラチェット２５と係合する係合爪２４が設けられた外方ラチェット２３と、この外方ラチェット２３と正回転方向で係合する係合爪２２が設けられた外側リングとを有する。前記芯軸４１１は、後部車輪４の車軸４２の軸ボス部４１に連設して設けられている。また、外側リング、両ラチェット２３、２５は、同心円上に設けられ、外側リングの外周には、チェーン２と噛み合うスプロケット歯２１１が形成されている。各係合爪２２、２４のそれぞれは、車軸４２と同心円上で外側リング、外方ラチェット２３にばね付勢されて軸支されている。外方ラチェット２３、内方ラチェット２５のそれぞれは、径方向に沿ったラチェット歯と、隣り合うラチェット歯の間で図中時計回りの正回転方向に沿って下り傾斜する傾斜面とが形成されている。従って、従動側スプロケット２１が図中時計回りの正回転方向に回転すると、外方ラチェット２３は、外側リングの係合爪２２が係合することによって、同じ正回転方向に回転する。また、外方ラチェット２３が正回転方向に回転することにより、内方ラチェット２５は、外方ラチェット２３の係合爪２４が係合して同じ正回転方向に回転し、これに伴い車軸４２が正回転方向に回転することになる。一方、各ラチェット２３、２５と各係合爪２２、２４との関係により、従動側スプロケット２１とこれに噛み合ったチェーン２とは、図中反時計回り方向に自由に逆回転できるようになっている。また、従動側スプロケット２１の外方ラチェット２３は、図６に示すように、その軸直交側面にリング状に突出する支持リング３１が形成されている。

【００３２】図６に示すように、芯軸４１１の回転速度を変速する第２変速装置３は、芯軸４１１に回転自在に設けられたクラッチ盤３３と、車軸４２の回転に伴う遠心力により従動側スプロケット２１とクラッチ盤３３とを係合する遠心力クラッチ手段３２と、従動側スプロケット２１に第３の回転速度を生じさせる第２歯車列３４、３５、３６とを有している。

【００３３】前記クラッチ盤３３は、図６〜図９に示すように、ベアリング等の軸受を介して芯軸４１１に対して回転自在に取り付けられており、その外周縁部には、外方ラチェット２３に設けた支持リング３１に対向するようにクラッチ凸片３３１が形成されている。このクラッチ凸片３３１と支持リング３１との間に遠心力クラッチ手段３２が配置されている。この遠心力クラッチ手段３２は、芯軸４１１が前記第２の回転速度よりも速い所定の速度で回転したときに芯軸４１１の回転に伴う遠心力によって作動し、クラッチ凸片３３１の内周面に係合して、従動側スプロケット２１とクラッチ盤３３とを係合するようになっている。また、クラッチ盤３３は、支持リング３１よりも内方の部位で、この支持リング３１の内周面３０１（図１０参照）に対向する内環３０６が形成されている。この内環３０６と支持リング３１との間にカップリング３０が配置されており、このカップリング３０は、クラッチ盤３３が図９中で矢印で示される正回転方向に回転したときのみ作動し、支持リング３１と連結して外方ラチェット２３を回転駆動するようになっている。

【００３４】前記第２歯車列は、図６に示すように、芯軸４１１に固着された芯軸ラチェットと係合する複数の係合爪３５１が設けられた太陽外歯歯車３５と、この太陽外歯歯車３５の外周を覆うように設けられた内歯歯車３６と、太陽外歯歯車３５と内歯歯車３６とに噛み合う遊星歯車３４とを有している。内歯歯車３６は、車体側に固定された軸ケース３６１の内周面に、太陽外歯歯車３５の外周を覆うように設けられている。また、遊星歯車３４は、両太陽歯車３５、３６と噛み合って、芯軸４１１を中心に回転運動を行うようになっている。この遊星歯車３４は、クラッチ盤３３に設けた軸３４１に軸支されている。係合爪３５１は、芯軸４１１と同心円上で太陽外歯歯車３５にばね付勢されて軸支されている。そして、クラッチ盤３３が正回転してこれに軸支された遊星歯車３４によって太陽外歯歯車３５が正回転方向に駆動されると、係合爪３５１が芯軸ラチェットと係合して、芯軸４１１が正回転方向Ｒ1 に回転駆動されるようになっている。

【００３５】前記遠心力クラッチ手段３２は、図８、図１０に示すように、遠心力により拡開してクラッチ凸片３３１の内周面に当接する複数の膨張クラッチシュー３２０を有し、各膨張クラッチシュー３２０は、弾性材料からなる摩擦シューライニング３２４の内面に、金属板３２３を一体的に取り付けて構成されている。各膨張クラッチシュー３２０は円弧形状を呈し、隣接する膨張クラッチシュー３２０は弾発手段としての引張スプリング３２２によって相互に連結されている。また、各膨張クラッチシュー３２０の両端部には凹部３２１が形成され、隣接する膨張クラッチシュー３２０の凹部３２１の間に挿入される突起支持ブロック３１１が支持リング３１の外周面に複数個形成されている。また、膨張クラッチシュー３２０の金属板３２３の内周面には複数の外方ほぞ穴３２３ａが形成され、支持リング３１の外周面には複数の内方ほぞ穴３１３が形成されている。両ほぞ穴３２３ａ、３１３の間には、拡開した膨張クラッチシュー３２０を支持リング３１上に支持する支えほぞ３１２が配置されている。

【００３６】また、図９に示されるように、突起支持ブロック３１１の両端面のうち、矢印で示す正回転方向側の端面は傾斜面に形成されている。支持リング３１が正回転したときには、突起支持ブロック３１１の前記傾斜面が膨張クラッチシュー３２０の端部を押圧して、この膨張クラッチシュー３２０を径方向外方に向けて拡開するようになっている。また、自転車の速度が加速されて遠心力クラッチ手段３２に所定以上の遠心力が作用すると、拡開した膨張クラッチシュー３２０が支えほぞ３１２によって支持リング３１上に支持されることから、遠心力クラッチ手段３２とクラッチ凸片３３１の内周面との係合が一層強められることになる。

【００３７】前記カップリング３０は、図８、図１０に示すように、支持リング３１の内周面３０１に対向する複数のカム輪３０２と、前記内周面３０１との間の隙間が変化する複数の楔形部３０３とを有し、これらカム輪３０２、楔形部３０３は、クラッチ盤３３の中央部に設けられた内環３０６の外周面にそれぞれ形成されている。楔形部３０３は、図９の矢印で示される正回転方向とは逆方向に沿って前記内周面３０１との間の隙間を小さくするように傾斜している。そして、カップリング３０は、この隙間内に、スプリング３０５により保持されたボール３０４を配置することにより構成されている。

【００３８】このカップリング３０は、クラッチ盤３３が正回転して内環３０６も駆動されると、ボール３０４を介して支持リング３１に係合して、この支持リング３１を正回転するが、外部から支持リング３１を駆動することによりカップリング３０を介して内環３０６を連動させようとしても、楔形部３０３の斜面とボール３０４との関係で外部の支持リング３１は直接内環３０６を連動させることができない。この点については自転車が走行中においてペダル１１を踏む足を休めた場合に特に重要なことであり、内環３０６、カム輪３０２と支持リング３１と車輪が回転した慣性力によって引き続き係合しあって回転し、再びペダル１１を踏んでチェーン２と従動側スプロケット２１を駆動させたときも、従動側スプロケット２１は直ちに駆動されることになる。従って、従来の変速装置でチェーンが掛けられるスプロケットの位置を移動する際に良く見受けられるいわゆる「空踏み」の不快感が生じることはない。

【００３９】そして、芯軸４１１が第２の回転速度よりも速い所定の速度で正回転した場合には、第２変速手段３の遠心力クラッチ手段３２が作動し、クラッチ盤３３が正回転する。クラッチ盤３３が回転することにより、太陽歯車３５、３６と遊星歯車３４とを備えた第２歯車列を介して、芯軸４１１は、前記第２の回転速度よりも高速の第３の回転速度に変速され、正回転方向に回転駆動される。このように第２歯車列を介して芯軸４１１の回転速度が外方ラチェット２３の回転速度よりも速くなるため、内方ラチェット２５は空転するようになっている。

【００４０】前記第２変速手段３に連設される別の１組である第２番目の第２変速手段３´ は、前述したものと相似したものであり、図６に示すように、太陽外歯歯車３５に連設された支持盤３５２には、その軸直交側面にリング状に突出する第２支持リング３１´が形成されており、芯軸４１１に回転自在に設けられた第２クラッチ盤３３´と、車軸４２の回転に伴う遠心力により太陽外歯歯車３５と第２クラッチ盤３３´とを係合する第２遠心力クラッチ手段３２´と、歯車列３４´、３５´、３６´とを有している。

【００４１】第２クラッチ盤３３´は、芯軸４１１に対して回転自在に取り付けられ、その外周縁部には、第２支持リング３１´に対向するようにクラッチ凸片３３１´が形成されている。このクラッチ凸片３３１´と第２支持リング３１´との間に第２遠心力クラッチ手段３２´が配置されており、この第２遠心力クラッチ手段３２´は、芯軸４１１が前記第３の回転速度よりも速い所定の速度で回転したときに回転に伴う遠心力によって作動し、クラッチ凸片３３１´の内周面に係合するようになっている。また、第２クラッチ盤３３´は、第２支持リング３１´よりも内方の部位でこの支持リング３１´に対向する内環が形成されている。この内環と第２支持リング３１´との間に第２カップリング３０´が配置されており、この第２カップリング３０´は、第２クラッチ盤３３´が正回転したときのみ作動し、第２支持リング３１´を駆動するようになっている。

【００４２】歯車列は、芯軸４１１に固着された第２太陽外歯歯車３５´と、この第２太陽外歯歯車３５´の外周を覆うように設けられた第２内歯歯車３６´と、これらに噛み合って回転すると共に第２クラッチ盤３３´に軸支された第２遊星歯車３４ ´とを有している。

【００４３】そして、芯軸４１１が第３の回転速度よりも速い所定の速度で正回転した場合には、第２遠心力クラッチ手段３２´が作動し、第２クラッチ盤３３´が正回転する。第２クラッチ盤３３´が回転することにより、太陽歯車３５´、３６´と遊星歯車３４´とを備えた歯車列を介して、芯軸４１１は、前記第３の回転速度よりも高速の第４の回転速度に変速され、正回転方向に回転駆動される。このように歯車列を介して芯軸４１１の回転速度が太陽歯車３５の回転速度よりも速くなるため、太陽外歯歯車３５は空転するようになっている。

【００４４】第２太陽外歯歯車３５´は、芯軸４１１に固着されていることから、自転車が走行中に乗員がペダル１１を踏まないときには、自転車はその慣性力で第２太陽外歯歯車３５´を連動し、２組の変速装置３、３´が係合しあって回転する。この場合、ペダル１１を踏んでチェーン２とスプロケット２１とを働かせると、直ちに駆動されるため、「空踏み」が生じることはない。

【００４５】従動側スプロケット２１の直径は、クラッチ盤３３、３３´の直径とほぼ同じであり、後輪４側に設けられた遊星歯車装置を回転させると自転車の走行速度が自動的に増加されることになる。

【００４６】次に、本実施例の作用を説明する。

【００４７】先ず、図１に示されるように、ラチェット手段１６が駆動側スプロケット１５から離間した状態を説明する。この場合、ペダル１１を踏んで駆動軸１０を回転させると、図２に示すように、第１ラチェット１３１が太陽外歯歯車１３の係合爪１３２に係合し、太陽外歯歯車１３は正回転方向Ｒ1 に回転する。太陽外歯歯車１３の回転に伴って遊星歯車１４が内歯歯車リング１４１との間で回転し、遊星歯車１４を軸支する駆動側スプロケット１５も正回転方向Ｒ1 に回転する。そして、駆動側スプロケット１５の回転は、チェーン２を介して従動側スプロケット２１に伝達される。図７に示すように、従動側スプロケット２１が図中時計回り方向の正回転方向に回転すると、外側リングの係合爪２２が外方ラチェット２３に係合し、更に外方ラチェット２３の係合爪２４が内方ラチェット２５に係合して、車軸４２が正回転方向に回転する。これにより、後輪４が回転して自転車は、低速（第１の速度）で走行することになる。

【００４８】次いで、クラッチ手段１７を作動させてラチェット手段１６を駆動軸１０に沿って摺動させ、ラチェット手段１６の輪盤側噛合部材１６３を駆動側スプロケット１５のスプロケット側噛合部材１５３に噛み合わせる。ラチェット手段１６が駆動側スプロケット１５に噛み合った状態は、駆動軸１０のボール穴１６８内に収納したボール１６６が図５中右側の凹溝１６５と係合することによって固定されている。これにより、駆動軸１０の回転が駆動側スプロケット１５にそのまま伝達されてチェーン２が駆動されることになり、自転車の速度が加速されることになる。このようにラチェット手段１６で駆動側スプロケット１５を駆動するときには、第１歯車列１２を介して、太陽外歯歯車１３の回転速度が駆動軸１０の回転速度よりも速くなるため、第１ラチェット１３１は空転する。

【００４９】例えば坂道を登るときには、クラッチ手段１７を作動させてラチェット手段１６を図１に示される右側まで移動し、ラチェット手段１６と駆動側スプロケット１５との噛み合いを解除する。ペダル１１を踏んで駆動軸１０を回転させると、第１ラチェット１３１が太陽外歯歯車１３の係合爪１３２に係合して、太陽外歯歯車１３が駆動軸１０により回転駆動され、この太陽外歯歯車１３が遊星歯車１４を回転駆動する。そして、自転車は、駆動側スプロケット１５が遊星歯車１４を介して駆動されて走行することになる。このとき、駆動側スプロケット１５の回転速度が太陽外歯歯車１３及び駆動軸１０の回転速度よりも遥かに遅くなるため、駆動側スプロケット１５を駆動する力つまりペダルを踏む力は非常に軽くなる。

【００５０】次ぎに、第２変速装置３、３´の作用を説明する。

【００５１】従動側スプロケット２１が未だクラッチ盤３３に係合しておらず、遊星歯車３４や太陽外歯歯車３５が従動側スプロケット２１と連動しない場合を説明する。この場合には、図７に示すように、従動側スプロケット２１が図中時計回り方向の正回転方向に回転しており、外側リングの係合爪２２が外方ラチェット２３に係合し、更に外方ラチェット２３の係合爪２４が内方ラチェット２５に係合して、芯軸４１１が正回転方向に回転する。これにより、芯軸４１１に連設された軸ボス部４１に取り付けられた後輪４が回転して、自転車が走行する。このときの速度は、第２変速装置３による「第１速度（低速）」に相当する。

【００５２】次いで、自転車の速度が前記「第１速度（低速）」よりも更に加速されて遠心力クラッチ手段３２に所定以上の遠心力が作用すると、図９に示すように、第２変速装置３の遠心力クラッチ手段３２が作動し、膨張クラッチシュー３２０が拡開してクラッチ凸片３３１の内周面に当接すると共に支えほぞ３１２によって支持され、従動側スプロケット２１の外方ラチェット２３に連設した支持リング３１と、クラッチ盤３３とが係合する。これにより、クラッチ盤３３が従動側スプロケット２１によって回転駆動され、クラッチ盤３３に軸支された遊星歯車３４は、これに噛み合う太陽外歯歯車３５を加速して回転駆動する。この太陽外歯歯車３５の回転は、係合爪３５１が芯軸ラチェットと係合することによって芯軸４１１に伝達され、自転車の速度が加速されることになる。このときの速度は、第２変速装置３、３´による「第２速度」に相当する。このように、遊星歯車３４及び太陽外歯歯車３５等を介して芯軸４１１を駆動するときには、内方ラチェット２５の回転速度が外方ラチェット２３の回転速度よりも早くなるため、外方ラチェット２３の係合爪２４は内方ラチェット２５と係合せず、内方ラチェット２５は空転することになる。

【００５３】自転車の速度が更に加速されると、２つ目の第２変速装置３´が働くことになる。この場合も前述した１つ目の第２変速装置３と同様にして作動する。つまり、所定以上の遠心力が作用すると遠心力クラッチ手段３２´が作動して、太陽外歯歯車３５に連設された支持盤３５２に設けた支持リング３１´と、クラッチ盤３３´とが係合する。これにより、クラッチ盤３３´が太陽外歯歯車３５によって回転駆動され、クラッチ盤３３´に軸支された遊星歯車３４´は、これに噛み合う太陽外歯歯車３５´を加速して回転駆動する。太陽外歯歯車３５´は芯軸４１１に固着されていることから、太陽外歯歯車３５´の回転は芯軸４１１にそのまま伝達され、自転車の速度が更に加速されることになる。このときの速度は、第２変速装置３、３´による「第３速度」に相当する。このように、遊星歯車３４´及び太陽外歯歯車３５´を介して芯軸４１１を駆動するときには、芯軸４１１の回転速度が太陽外歯歯車３５の回転速度よりも早くなるため、太陽外歯歯車３５の係合爪３５１は芯軸ラチェットと係合せず、太陽外歯歯車３５は空転することになる。

【００５４】上述したように、従動側スプロケット２１が図７中時計回り方向の正回転方向に回転する場合には、各係合爪２２、２４が各ラチェット２３、２５に係合して、芯軸４１１を正回転方向に回転駆動し得るが、逆に、芯軸４１１が正回転方向に回転する場合には、各ラチェット２３、２５は各係合爪２２、２４と係合せずに空転するので、従動側スプロケット２１を回転駆動することはできない。このことより、第２変速装置３、３´のそれぞれが作動して芯軸４１１の回転速度が自動的に変速され加速されたときには、各ラチェット２３、２５が空転することになり、従動側スプロケット２１とチェーン２との回転動に芯軸４１１の回転動が影響を及ぼすことはない。

【００５５】本実施例における第１変速装置１の変速比は、次式で与えられる。Ｎ＝Ｂ／Ｐ −１ここに、Ｂは固定された内歯歯車リング１４の歯数、Ｐは太陽外歯歯車１３の歯数である。

【００５６】例えば、内歯歯車リング１４の歯数Ｂ＝４８、太陽外歯歯車１３の歯数Ｐ＝３６の場合には、Ｎ＝１／３となる。これは、駆動側スプロケット１５の回転速度が１／３減じることを示しており、それだけ自転車の速度が遅くなる。

【００５７】また、ラチェット手段１６と駆動側スプロケット１５とが係合したときには、駆動側スプロケット１５の回転速度（Ｎ15）は、ラチェット手段１６の回転速度（Ｎ16）と同じ、つまり、Ｎ15＝Ｎ16であるので、駆動側スプロケット１５から出力される回転速度は減速されない。

【００５８】また、同様に、遊星歯車装置の変速原理の応用により、第２変速装置３、３´ の太陽外歯歯車３５、３５´は、スプロケット１５、２１によって駆動される遊星歯車３４、３４´の回転動によって加速される。

【００５９】従って、仮に第１変速装置１の変速比が２で、第２変速装置３、３´の変速比が３であるならば、本実施例における変速比の合計は、２×３＝６となる。

【００６０】尚、上述した実施例では、第２変速装置による速度を「第１速度」、「第２速度」及び「第３速度」に自動変速すべく第２変速装置３、３´を２組設けた場合を図示したが、自転車に応用する場合にあっては、少なくとも１つの第２変速装置３で「第１速度」、「第２速度」の自動変速を実現する程度で十分である。

【００６１】また、自転車に適用した場合を示したが、本考案はこの場合に限定されるものではなく、その他の車両や動力伝達装置に適宜改変を加えて応用することが可能である。

【００６２】上述したように、本実施例によれば以下の利点がある。

【００６３】１．車の走行速度によって自動的に変速し得るので変速が便利でチェーンの入れ替えや移動によらず、チェーンが外れる虞がなく、自転車の走行効率が高められる。

【００６４】２．太陽外歯歯車１３、遊星歯車１４及び駆動側スプロケット１５の操作により、坂道を登るときには、低速で駆動力が軽くなる。また、ラチェット手段１６を駆動側スプロケット１５に噛み合わせたときには速度が増し、更に第２変速装置３、３´を組み合わせることによって一層速度が増すことになり、低速から高速にわたる広範囲の制御が自在となる。

【００６５】３．遊星歯車と太陽歯車との間の歯数比を適宜変更することにより、変速し得る範囲が大きく変更できるため、最高速と最低速の変速比が大幅に高められ、スプロケット等の直径の制限を受けることはない。

【００６６】４．遠心力を利用して変速を行うため、変速に伴う振動や機械応力による瞬間的に負荷が増大することが軽減される。また、拡開した膨張クラッチシュー３２０が支えほぞ３１２によって支持リング３１上に支持されることから、遠心力クラッチ手段３２とクラッチ凸片３３１の内周面との係合が一層強められ、高速運転時の係合状態が極めて安定することになる。

【００６７】５．従来の変速ギア・ボックス等に応用されるような油圧システムを用いることなく変速できるため、構造が簡単で占有する体積も小さくコスト的にも優れ、保守・修理がし易くなり、また動力を伝達する際の損失が小さくなる。

【００６８】６．自動変速と手動変速とが互いに補い合って操作の選択の幅と利便性とが増すため、レジャー活動が多くなった現今に適した変速装置となり、変速の選択幅が増し、趣味に富み、また品位も高くなる。

【００６９】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、入力軸の駆動力を出力軸に伝達する動力伝達機構に組み込まれる変速装置であって、自動変速の機能を有すると共に変速比の範囲も制限されず、また、簡単な構造で占有体積も小さくコスト的にも優れ、更に、保守・修理に際しての利便性を達成し得る変速装置を提供することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る変速装置における第１変速手段
を示す要部断面図

【図２】図１の矢印２−２線に沿う矢視側面図

【図３】図１の矢印３−３線に沿う矢視側面図

【図４】図１の矢印４−４線に沿う矢視側面図

【図５】駆動軸へのラチェット手段の取り付け構造を
示す要部拡大断面図

【図６】本考案に係る変速装置における第２変速手段
を示す要部断面図

【図７】図６に示される従動側スプロケットを示す断
面図

【図８】図６に示される遠心力クラッチ手段を示す図
であり、特に、この遠心力クラッチ手段が作動する前の
状態を示す断面図

【図９】図６に示される遠心力クラッチ手段を示す図
であり、特に、この遠心力クラッチ手段が作動した状態
を示す断面図

【図１０】図６に示される遠心力クラッチ手段及び支持
リングの一部を示す分解斜視図

【符号の説明】

１…第１変速装置（第１変速手段）２…チェーン
（動力伝達部材）３…第２変速装置（第２変速手段）１０…駆動軸
（入力軸）１２…第１歯車列１３…太陽外
歯歯車１４…遊星歯車１５…駆動側スプロケット
（入力軸側ホイル）１６…ラチェット手段１７…クラッ
チ手段２１…従動側スプロケット（出力軸側ホイル）３２…
遠心力クラッチ手段３３…クラッチ盤３４…遊星歯
車３５…太陽外歯歯車３６…内歯歯
車（太陽内歯歯車）１４１…内歯歯車リング（太陽内歯歯車）４１１…
芯軸（出力軸）

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】入力軸(10)に対して回転自在に取り付けら
れた入力軸側ホイル(15)と、出力軸(411) に設けられた
出力軸側ホイル(21)とが動力伝達部材(2) を介して連結
される動力伝達機構に組み込まれ、前記入力軸(10)と前
記入力軸側ホイル(15)との間に設けられて前記入力軸側
ホイル(15)の回転速度の変速を行う第１変速手段(1)
と、前記出力軸側ホイル(21)と前記出力軸(411) との間
に設けられて前記出力軸(411) の回転速度の変速を行う
少なくとも１つの第２変速手段(3) とを有する変速装置
であって、前記第１変速手段(1) は、正回転(R1)する前記入力軸(10)に駆動されて正回転(R1)
する太陽外歯歯車(13)と、この太陽外歯歯車(13)の外周
を覆うように固定された太陽内歯歯車(141) と、これら
太陽歯車(13,141)に噛み合うと共に前記入力軸側ホイル
(15)に軸支された遊星歯車(14)とを介して前記入力軸側
ホイル(15)を駆動して、前記出力軸(411) に第１の回転
速度を生じさせる第１歯車列(12)と、正回転(R1)する前記入力軸(10)に駆動されて正回転(R1)
すると共に前記入力軸側ホイル(15)の軸直交側面に噛み
合い自在及び解除自在となるように前記入力軸(10)に摺
動自在に設けられ、前記入力軸側ホイル(15)と噛み合っ
て前記入力軸(10)に駆動されて正回転(R1)するときに前
記入力軸側ホイル(15)を駆動して、前記出力軸(411) に
前記第１の回転速度よりも速い第２の回転速度を生じさ
せるラチェット手段(16)と、前記入力軸側ホイル(15)の軸直交側面に対する前記ラチ
ェット手段(16)の噛み合い及び解除を切り換えるクラッ
チ手段(17)とを有し、前記第２変速手段(3) は、前記出力軸(411) に回転自在に設けられたクラッチ盤(3
3)と、このクラッチ盤(33)と前記出力軸側ホイル(21)との間に
設けられ、前記出力軸(411) が前記第２の回転速度より
も速い所定の速度で回転したときに、前記出力軸(411)
の回転に伴う遠心力により前記出力軸側ホイル(21)と前
記クラッチ盤(33)とを係合する遠心力クラッチ手段(32)
と、この遠心力クラッチ手段(32)により前記出力軸側ホイル
(21)と前記クラッチ盤(33)とが係合されたときに、前記
出力軸(411) に設けられた太陽外歯歯車(35)と、この太
陽外歯歯車(35)の外周を覆うように固定された太陽内歯
歯車(36)と、これら太陽歯車(35,36) に噛み合うと共に
前記クラッチ盤(33)に軸支された遊星歯車(34)とを介し
て前記出力軸(411) を駆動して、当該出力軸(411) に前
記第２の回転速度よりも速い第３の回転速度を生じさせ
る第２歯車列とを有してなる変速装置。
【請求項２】前記第１変速手段(1) の前記第１歯車列(1
2)は、前記入力軸(10)が正回転(R1)するときにこの入力軸(10)
に固着された第１ラチェット(131) と係合する係合爪(1
32) が設けられた太陽外歯歯車(13)と、前記入力軸(10)を保持するボス部(10a) に前記太陽外歯
歯車(13)の外周を覆うように固定された内歯歯車リング
(141) と、これら太陽歯車(13,141)に噛み合う複数の遊星歯車(14)
とを有し、前記入力軸側ホイル(15)は、動力伝達部材としてのチェーン(2) と噛み合うスプロケ
ットから構成されると共に軸受(151) を介して入力軸(1
0)に対して回転自在に取り付けられ、この入力軸側ホイ
ル(15)の軸直交両側面のうち前記太陽歯車(13,141)に対
向する一方の側面に前記遊星歯車(14)が軸支され、他方
の軸直交側面に前記ラチェット手段(16)と噛み合う噛合
部材(153) が形成され、前記ラチェット手段(16)は、前記入力軸(10)に摺動自在に設けられた第２ラチェット
(161) と、前記入力軸(10)が正回転(R1)するときに前記第２ラチェ
ット(161) と係合する係合爪(162) が設けられた輪盤(1
60) とを備え、この輪盤(160) の軸直交両側面のうち前記入力軸側ホイ
ル(15)に対向する側面に前記入力軸側ホイル(15)の噛合
部材(153) と噛み合う噛合部材(163) が形成され、前記クラッチ手段(17)は、前記入力軸(10)の軸方向に沿ってスライド自在に設けら
れ、前記輪盤(160) の外周縁部(164) に係合する係合凹
部(171) を有してなる請求項１記載の変速装置。
【請求項３】前記入力軸側ホイル(15)の前記噛合部材(1
53) 、及び、前記ラチェット手段(16)の前記噛合部材(1
63) のそれぞれは、前記正回転(R1)の回転方向で相互に
噛み合う平板状ラチェット歯より構成してなる請求項２
記載の変速装置。
【請求項４】前記入力軸(10)に形成したボール穴(168)
内に、前記入力軸(10)の径方向外方に向けてばね付勢さ
れたボール(166) を収納し、前記ラチェット手段(16)の基端部に、前記ボール(166)
と係合するリング状を呈する２つの凹溝(165,165) を前
記入力軸(10)の軸方向に沿って形成してなる請求項２記
載の変速装置。
【請求項５】前記第１ラチェット(131) は、前記入力軸
(10)が正回転(R1)するときには前記太陽外歯歯車(13)の
前記係合爪(132) と係合して前記太陽外歯歯車(13)を正
回転方向(R1)に駆動する一方、前記太陽外歯歯車(13)が
前記入力軸(10)の回転速度よりも速い速度で正回転方向
(R1)に回転するときには前記係合爪(132) と係合しない
ことを特徴とする請求項２記載の変速装置。
【請求項６】前記出力軸側ホイル(21)は、前記出力軸(411) に固着された内方ラチェット(25)と、正回転(R1)するときに前記内方ラチェット(25)と係合し
て前記出力軸(411) を正回転方向(R1)に回転駆動する係
合爪(24)が設けられ、リング状に突出する支持リング(3
1)が軸直交側面に形成された外方ラチェット(23)と、正回転(R1)するときに前記外方ラチェット(23)と係合し
て当該外方ラチェット(23)を正回転方向(R1)に回転駆動
する係合爪(22)が設けられ、動力伝達部材としてのチェ
ーン(2) と噛み合うスプロケットとから構成され、前記クラッチ盤(33)は、その外周縁部に前記支持リング(31)に対向するように設
けられると共にこの支持リング(31)との間に設けた前記
遠心力クラッチ手段(32)が前記出力軸(411) の回転に伴
う遠心力により係合するクラッチ凸片(331) を有し、前記クラッチ盤(33)と前記支持リング(31)との間に、前
記クラッチ盤(33)が正回転(R1)したときのみに前記支持
リング(31)と連結して前記外方ラチェット(23)を回転駆
動するカップリング(30)を設け、前記第２変速手段(3) の前記第２歯車列は、正回転(R1)するときに前記出力軸(411) に固着されたラ
チェットと係合して前記出力軸(411) を正回転方向(R1)
に回転駆動する係合爪(351) が設けられた太陽外歯歯車
(35)と、固定された軸ケース(361) の内周面に前記太陽外歯歯車
(35)の外周を覆うように設けられた内歯歯車(36)と、これら太陽歯車(35,36) に噛み合うと共に前記クラッチ
盤(33)に軸支された複数の遊星歯車(34)とを有してなる
請求項１記載の変速装置。
【請求項７】前記遠心力クラッチ手段(32)は、前記クラッチ凸片(331) の内周面に当接する弾性材料か
らなる摩擦シューライニング(324) の内面に金属板(32
3) を一体的に取り付けて構成され、円弧形状を呈する
複数の膨張クラッチシュー(320) と、隣接する前記膨張クラッチシュー(320) を相互に連結す
る弾発手段(322) とを有してなる請求項６記載の変速装
置。
【請求項８】前記各膨張クラッチシュー(320) の両端部
に凹部(321) を形成すると共に、前記膨張クラッチシュ
ー(320) の前記金属板(323) の内周面に形成した複数の
外方ほぞ穴(323a)と、前記支持リング(31)の外周面に形
成した複数の内方ほぞ穴(313) との間に支えほぞ(312)
を配置し、隣接する前記膨張クラッチシュー(320) の前記凹部(32
1) の間に挿入される複数の突起支持ブロック(311) を
前記支持リング(31)の外周面に形成し、前記支持リング(31)が正回転(R1)したときに、前記膨張
クラッチシュー(320)の端部を押圧してこの膨張クラッ
チシュー(320) を径方向外方に向けて拡開する傾斜面を
前記突起支持ブロック(311) に形成してなる請求項６記
載の変速装置。
【請求項９】前記カップリング(30)は、前記支持リング(31)の内周面(301) に対向するように設
けられたクラッチ盤(33)の内環(306) の外周面に、前記
内周面(301) との間の隙間が逆回転方向に沿って小さく
なる複数の楔形部(303) を形成し、この楔形部(303) と前記内周面(301) との間にボール(3
04) を配置して構成されてなる請求項６記載の変速装
置。
【請求項１０】前記第２変速手段(3) に連設される第２
番目の第２変速手段(3')は、前記出力軸(411) に回転自在に設けられた第２クラッチ
盤(33') と、この第２クラッチ盤(33') と前記太陽外歯歯車(35)との
間に設けられ、前記出力軸(411) が前記第３の回転速度
よりも速い所定の速度で回転したときに、前記出力軸(4
11) の回転に伴う遠心力により前記太陽外歯歯車(35)と
前記第２クラッチ盤(33') とを係合する第２遠心力クラ
ッチ手段(32') と、この第２遠心力クラッチ手段(32') により前記太陽外歯
歯車(35)と前記第２クラッチ盤(33') とが係合されたと
きに、前記出力軸(411) に設けられた第２太陽外歯歯車
(35') と、この第２太陽外歯歯車(35') の外周を覆うよ
うに固定された第２太陽内歯歯車(36') と、これら第２
太陽歯車(35',36') に噛み合うと共に前記第２クラッチ
盤(33') に軸支された第２遊星歯車(34') とを介して前
記出力軸(411) を駆動して、当該出力軸(411) に前記第
３の回転速度よりも速い第４の回転速度を生じさせる歯
車列とを有してなる請求項１記載の変速装置。
【請求項１１】前記入力軸(10)は自転車のペダル(11)に
連結され、前記出力軸(411) は自転車の後輪(4) の車軸
である請求項１記載の変速装置。