JPH0942410A - 変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】被動ケースに作用する負荷と、入力手段の入力
とに応じて減速比を自動的に変化させる。 【解決手段】被動ケース２と、被動ケース２の回転中心
線ＣＬと平行な駆動軸４と、前記駆動軸４を偏位させる
偏位手段とを有し、被動ケース２内に、回転中心線ＣＬ
と直交する平面内を移動する対のラック歯１０を複数個
設け、駆動軸４は、ラック歯１０に噛み合う複数個のピ
ニオン１２と、前記スライド枠９の位置を定めるカム板
１３とを有し、駆動軸４の回転で、ラック歯１０がピニ
オンに順次噛み合い、被動ケース２を回転させると共
に、駆動軸４の偏位により、回転中心線から前記噛合位
置までの距離を変えて変速する変速装置であって、被動
ケース２の負荷と、入力手段２０の入力とを受けること
によって、揺動アーム２３が、駆動軸４を回転中心線か
ら離間偏位させる向きで離間揺動するとともに、抵抗手
段は、揺動アーム２３の前記離間揺動にのみ抵抗力を与
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力を変化させて
出力する変速装置に関する。この変速装置は、例えば自
転車用の減速機として好ましく採用することができる。

【０００２】

【従来の技術】本発明者は、既に、特公昭３７−５４６
２号公報に示されるような変速装置を提案している。こ
の変速装置は、図２７に示すように、回転自在な被動ケ
ースａと、この被動ケースａの回転中心線と平行に配さ
れた駆動軸ｃとを具えている。この駆動軸ｃは、偏位手
段ｂによって、前記被動ケースａの回転中心線ｃｌと直
交する向きに移動することができる。

【０００３】前記被動ケースａは、回転中心線ｃｌの回
りでのみ回転することができる。又被動ケースａは、前
記回転中心線ｃｌの両側で向き合って、互いに平行な２
つの対のレール部ｄ１、ｄ１及びｄ２、ｄ２を具える。
又、前記レール部ｄ１、ｄ２の各中間線ｒ１、ｒ２は、
９０゜の角度で交わる。

【０００４】前記レール部ｄ１、ｄ２には、それぞれ長
方形のスライド枠ｅ、ｆが移動可能に装着される。なお
各スライド枠ｅ、ｆは、互いに直交する向きで移動す
る。各スライド枠ｅ、ｆは、開口部ｇを形成している。
この開口部ｇの内側片には、ラックギヤｈと、このラッ
クギヤｈのピッチ線と平行なカム面ｉとを上下に並べて
形成している。なお、ラックギヤｈ、カム面ｉは、とも
に、前記各スライド枠ｅ、ｆの移動の向きで向き合う。

【０００５】前記駆動軸ｃは、前記開口部ｇを貫通して
配される。又、駆動軸ｃは、各スライド枠のラックギヤ
ｈに夫々噛み合う２つのピニオンｊ、ｊを固着してい
る。各ピニオンｊ、ｊは、前記向き合うラックギヤｈ、
ｈの両方に、同時に噛み合うことはできない。

【０００６】又駆動軸ｃは、偏心したカム板ｋを保持す
る。前記カム板ｋは、前記スライド枠ｅ、ｆのカム面
ｉ、ｉに挿入される。そして、カム板ｋは、向き合うカ
ム面ｉ、ｉに同時に接触することができる。

【０００７】前記偏位手段ｂは、ねじ軸ｍの回転によ
り、摺動軸ｏに沿って移動する摺動板ｐを有している。
この摺動板ｐは、前記駆動軸ｃを回転自在に保持する。
又前記カム板ｋは、ピンｎによって摺動板ｐに固定され
ている。従って、カム板ｋは、駆動軸ｃの回りを回転す
ることができない。

【０００８】この変速装置の変速原理は、次の通りであ
る。前記駆動軸ｃに入力トルクを与えると、ピニオンｊ
は回転しようとする。このピニオンｊは、噛み合ってい
るラックギヤｈを、ピッチ線方向に押す。この力による
トルクが、被動ケースａの負荷トルクよりも大きい場
合、スライド枠ｅ、ｆが被動ケースａを回転させること
ができる。

【０００９】なおカム板ｋは、回転せず、予め定められ
た位置を保持する。従って、被動ケースａの回転中、ラ
ックギヤｇと、ピニオンｊとの噛み合い位置は、あたか
も仮想の内歯車のピッチ円に相当した軌跡で移動する。

【００１０】ここで、変速装置の減速比は、ピニオンｊ
のピッチ円半径ＰＤと、被動ケースａの回転中心からラ
ックギヤと前記ピニオンｊの噛み合い位置までの距離Ｒ
Ｄの比（ＰＤ／ＲＤ）として表すことができる。

【００１１】又、前記偏位手段ｂのねじ軸ｍを回転させ
ることによって、カム板ｋの位置が変化する。このと
き、前記距離ＲＤが変わる。従って、前記減速比が変わ
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
変速装置は、減速比を変えるためには、前記偏位手段ｂ
のねじ軸ｍを回動させなければならという煩わしい動作
を必要としている。

【００１３】本発明の目的は、被動ケースに作用する負
荷と、入力手段の入力とに応じて減速比を自動的に変化
させることができる変速装置を提供することにある。

【００１４】また、本発明の他の目的は、自転車に好ま
しく採用することができ、しかも、入力が変化しても変
速動作が頻繁に行われることがない変速装置を提供する
ことにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明のうち、請求項１
記載の発明は、静止部材に回転自在に支持される被動ケ
ースと、前記被動ケースの回転中心線と平行に配される
駆動軸と、前記駆動軸を前記回転中心線と直交する向き
に偏位させる偏位手段とを有し、前記被動ケース内に
は、前記回転中心線方向に、複数個のスライド枠を並べ
て設け、前記各スライド枠は、前記駆動軸を通す開口部
と、歯を向き合わせた平行な対のラック歯と、前記ラッ
ク歯のピッチ線と平行な向き合うカム面とを有し、前記
被動ケース内に設けられたレール部により、前記ラック
歯のピッチ線と直交する向きで、しかも前記回転中心線
と直交する平面内を移動可能に案内され、前記駆動軸
は、前記ラック歯に噛み合う複数個のピニオンと、前記
向き合うカム面に接触して前記スライド枠の位置を定め
るカム板とを有し、前記各ラック歯が、回転する前記各
ピニオンに噛み合い、仮想の内歯車として機能すること
により、前記スライド枠が、前記レール部を介して前記
被動ケースを前記回転中心線回りに回転させるととも
に、前記駆動軸の前記偏位により、前記回転中心線から
前記噛み合い位置までの距離を変化させ変速比を変える
ようにした変速装置であって、前記偏位手段は、回動自
在な入力手段と、この入力手段と前記駆動軸との間で回
転力を伝達する回転力伝達手段と、前記回転力伝達手段
を前記回転中心線とは異なる位置で回転自在に軸支し、
かつ前記回転中心線廻りで一方向のみ回転可能な回転枠
と、この回転枠に前記回転力伝達手段と同芯で軸支され
て揺動し、かつ前記駆動軸を一端部で回転自在に支持す
る揺動アームと、揺動アームの揺動に抵抗力を与える抵
抗手段とを有し、前記回転力伝達手段は、被動ケースの
負荷による反力と、入力手段の入力とを受けることによ
って、前記駆動軸と一体的に回転し、前記揺動アーム
を、駆動軸が前記回転中心線から離間偏位する向きに離
間揺動させるとともに、前記抵抗手段は、揺動アームの
揺動で回転する第１回転体と、前記揺動アームの前記離
間揺動に基づく第１回転体の回転力のみを伝達しうる１
方向回転カムと、この１方向回転カムを介して前記第１
回転体の回転力を受ける第２回転体と、前記第２回転体
の回転に抵抗力を付与する摩擦クラッチとを具えたこと
を特徴とする変速装置である。

【００１６】又請求項２記載の発明は、前記揺動アーム
は、揺動によって、前記回転枠と同心に回転自在に保持
された補助板を回転させるとともに、この補助板は、前
記駆動軸の前記偏位を案内するガイド枠が形成され、し
かも回転によって、前記駆動軸の偏位を補助することを
特徴とする。

【００１７】又請求項３記載の発明は、前記回転枠が、
一方向噛合クラッチを介して前記静止部材に支承される
ことにより一方向にのみ回動しうることを特徴としてい
る。

【００１８】又請求項４記載の発明は、前記静止部材
が、自転車の車体に固定される固定軸であることを特徴
としている。

【００１９】又請求項５記載の発明は、前記スライド枠
が、前記回転中心線方向に並んで３個設けられるととも
に、前記レール部は、前記スライド枠を互いに１２０゜
の角度で異なる移動の向きに案内することを特徴として
いる。

【００２０】又請求項６記載の発明は、被動ケースが、
スポークでタイヤと一体的に回転するように、自転車の
後輪に組み込まれることを特徴としている。

【００２１】又請求項７記載の発明は、前記入力手段
が、自転車のペダルから回転力を付与されるとともに、
前記静止部材は自転車のフレームの一部であることを特
徴としている。

【００２２】又請求項８記載の発明は、前記カム面から
前記ラック歯のピッチ線の位置までの距離が、前記カム
板の輪郭をなす曲率半径Ｒ１の円弧からピニオンのピッ
チ線の位置までの距離と等しいことを特徴としている。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき説明する。本発明の変速装置１は、静止部材Ｓ
に、回転自在に支持される被動ケース２と、前記被動ケ
ース２の回転中心線ＣＬと平行に配される駆動軸４と、
前記駆動軸４を回転中心線ＣＬと直交する向きに偏位さ
せる偏位手段３とを有する。

【００２４】本実施例では、静止部材Ｓは、図２２に示
すように、自転車Ｍの車体フレームＦに固定される固定
軸２９である。又前記被動ケース２は、スポーク３１で
タイヤと一体的に取付けられ、自転車の後輪３２の一部
を形成する。従って、本実施例は、自転車用の変速装置
（減速機）について説明する。しかし、これに限定する
ものではなく、工作機械や自動車など種々の回転力伝達
機構の変速装置として用いうる。

【００２５】自転車Ｍを前進させる場合、ペタルＰは、
図２２において矢印方向の回転力を受ける。このときの
トルクは、図１に示す入力筒２０を、図の上から見て時
計方向の向きに回転させるものとする。なお本明細書に
おいて、特に指定がない場合、「時計方向」、「反時計
方向」とは、変速装置１を図１のスプロケット４３側か
ら回転中心線ＣＬに沿って見たときの時計回りの方向、
反時計回りの方向として定義する。

【００２６】前記被動ケース２は、図１、図２に示すよ
うに、例えば、密閉された円筒状に形成することができ
る。従って、外部からのほこり等の侵入を防ぐことがで
きる。被動ケース２は、筒部２Ａと、この筒部２Ａの両
端にネジ固定される円板状の蓋部２Ｂ、２Ｃとから構成
される。前記筒部２Ａは、外周面の両端部に、環状に突
出するつば部２Ｄ、２Ｄを形成している。このつば部２
Ｄには、例えば前記スポーク３１を取り付けることがで
きる。

【００２７】前記蓋部２Ｂは、入力筒２０を介して固定
軸２９に回転自在に支持される。又入力筒２０も、前記
固定軸２９に対して回転自在に支持される。前記蓋部２
Ｃは、固定軸２９に回転自在に支持される。又蓋部２Ｃ
には、例えば自転車のブレーキドラムＢＤを固定するこ
とができる。

【００２８】前記固定軸２９、２９は、軸の中心（回転
中心線ＣＬ）が互いに一致する。従って、被動ケース２
は、回転中心線ＣＬの回りでのみ回転することができ
る。

【００２９】又被動ケース２は、図１、図６に示すよう
に、レール部５を複数個設ける。前記レール部５は、例
えばレール金具１５を回転中心線ＣＬの両側で向き合わ
せて構成することができる。

【００３０】前記レール金具１５は、例えば、円弧片１
６の直線部を折り曲げて、レール面１４を形成すること
ができる。そして、このレール面１４は、互いに平行に
向き合っている。なお、前記円弧片１６は、筒部２Ａの
内周面と等しい円弧を有するものが好ましい。但し、こ
れに限定するものではない。

【００３１】前記レール部５は、回転中心線ＣＬの方向
に並ぶ、３個（５ａ、５ｂ、５ｃ）設けたものを例示し
ている。各レール部５ａ、５ｂ、５ｃは、回転中心線Ｃ
Ｌと直交する平面内に設けられる。

【００３２】又、各レール部５ａ、５ｂ、５ｃは、向き
合ったレール面１４、１４の中心線が、前記回転中心線
ＣＬと交わるように配置される。そして、各レール部５
ａ、５ｂ、５ｃは、前記中心線が、互いに等しい角度で
交わるように配置される。本例では、この交わり角度
は、１２０゜である。

【００３３】前記レール金具１５、１５は、例えば、筒
部２Ａの内周面に設けられた取付部Ｔ１、スペーサＴ２
にボルトで固定される。前記取付部Ｔ１、スペーサＴ２
は、６０度の等しい角度ピッチで筒部２Ａの内周面に設
けられている。

【００３４】さらに、各レール部５ａ、５ｂ、５ｃに
は、スライド枠９Ａ、９Ｂ、９Ｃがそれぞれ配される。
各スライド枠９Ａ、９Ｂ、９Ｃは、各レール部５ａ、５
ｂ、５ｃに案内されて、前記回転中心線ＣＬと直交する
平面内を移動する。従って、各スライド枠９Ａ、９Ｂ、
９Ｃの移動方向は、互いに１２０゜ずつ異なる。

【００３５】前記スライド枠９は、図６に示すごとく、
例えば、上下の枠板３３、３４の間に、ローラ３５を４
隅に設けて構成される。このローラ３５は、前記レール
面１４を滑らかに転がる。

【００３６】又前記枠板３３、３４には、後述する駆動
軸４を通す開口部６を形成している。これは、プレス等
による中抜き加工で行うことができる。前記枠板３３、
３４の間には、互いに向き合った対のラック歯１０、１
０を設ける。又、前記開口部６は、内側の辺に、ラック
歯１０のピッチ線と平行な対のカム面１１を形成してい
る。なお、前記ラック歯１０のピッチ線は、各スライド
枠９Ａ、９Ｂ、９Ｃが移動する向きと直交する向きであ
る。

【００３７】前記ラック歯１０は、例えば、上下に突出
する突部３７、３７を形成することができる。この突部
３７は、枠板３３、３４に形成された斜溝３９にスライ
ド自在に挿入される。

【００３８】又各ラック歯１０は、歯の反対側に、溝部
４０を形成している。この溝部４０には、環状バネ４１
が周回して挿入されている。従って、向き合ったラック
歯１０、１０は、常時、接近する向きに付勢される。こ
のとき、ラック歯１０の歯先は、前記カム面１１よりも
内側に突出する。

【００３９】本実施例では、ラック歯１０は、前記互い
に最も接近した状態において、ピッチ線の位置が、前記
カム面１１から内側に１．５mm突出している。なお、ラ
ック歯１０のピッチ線は、前記カム面１１と揃えても良
く、又、異ならせても良いのは言うまでもなく、あくま
で、後述するカム板１３、ピニオン１２との相対位置関
係で定めればよい。

【００４０】前記斜溝３９は、ラック歯１０の歯先から
歯元側へ移動するにつれて、反時計方向の位置になるよ
うに傾けるのが良い。斜溝３９は、ラック歯１０のピッ
チ線に対して鋭角側で図ったとき、６０゜〜８５°程度
で傾けるのが好ましい。これによって、ラック歯１０
は、動力伝達時、逃げを最小とする。つまり、変速装置
１は、動力損失を低減する。

【００４１】前記ラック歯１０は、各ピニオン１２Ａ、
１２Ｂ、１２Ｃ（図５に示す）との噛み始めに、歯の衝
合、噛合ピッチ不良、噛込みなどが生じた場合、前記斜
溝３９に沿ってピニオンから逃げることができる。つま
り、ラック歯１０は、ピニオン１２と円滑に噛み合うこ
とができる。

【００４２】又、自転車Ｍが坂道を下るような場合、ペ
タルＰを停止させることがある。このとき、各ピニオン
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは停止している。しかし、被動
ケース２は、自転車のタイヤから時計方向の回転力を受
ける。

【００４３】このような場合でも、ラック歯１０は、停
止したピニオン１２と接触すると、前記斜溝３９に沿っ
て滑らかに逃げることができる。つまり、ラック歯１０
が、あたかも、ラチェットのように機能し、ピニオン１
２Ａ〜１２Ｃとの噛み合いを避けることができる。

【００４４】又、前記各枠板３３、３４は、スライド方
向の両端を、例えば、円弧で形成しているものを示す。
この円弧は、筒部２Ａの内径と、ほぼ等しい。なお、前
記両端に切欠部３６を形成しても良い。この場合、スラ
イド枠９Ａ、９Ｂ、９Ｃは、前記両端と、取付部Ｔ１と
の衝合が防止でき、大きなスライド量を確保できる点で
好ましい。

【００４５】又前記枠板３３、３４は、例えば、張出部
４２を形成することができる。張出部４２は、前記レー
ル面１４を超え、しかもレール面を上下から覆う。これ
により、各スライド枠９は、前記各レール部５からの離
脱を防ぎ、位置ずれをも防ぐ点で好ましい。

【００４６】次に、前記駆動軸４は、図１、図２、図５
に示すように、例えば、スプライン軸を用いることがで
きる。この駆動軸４は、駆動ギヤ５０、３つのピニオン
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを一体的に固着している。又各
ピニオン１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、前記向き合ったラ
ック歯１０の一方と噛合うとき、他方のラック歯１０と
は接触しない大きさである。

【００４７】又、各ピニオン１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ
は、図５に示すように、円形断面のボス部８６を形成し
ている。そして、このボス部８６には、カム板１３Ａ、
１３Ｂ、１３Ｃが回転自在に軸支されている。カム板１
３Ｄは、前記駆動軸４に軸受９３を介して軸支されてい
る。

【００４８】なお各カム板１３は、前記ボス部８６に玉
軸受などを介して取り付けても良い。さらに、ピニオン
のボス部８６を省略し、前記駆動軸４に軸受けを介して
取り付けることができる。このような場合には、カム板
の移動が円滑となる点で好ましい。

【００４９】前記カム板１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３
Ｄは、図５、図１１に示すように、この実施例では、オ
ムスビ状の輪郭を採用することができる。そして、この
オムスビ状の輪郭は、図１１に示すように、平行な２直
線が挟む長さＨが、常に等しいように設計されている。

【００５０】前記カム板１３は、具体的には、次のよう
にして定めている。図１１に示すように、先ず、基準と
なる頂点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を定める。この頂点は、一つ
の円周上に等間隔で配置される。この実施例の場合、頂
点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は正三角形の頂点をなす。

【００５１】次に、前記正三角形（Ｐ１−Ｐ２−Ｐ３）
の各頂点から、曲率半径Ｒ１、Ｒ２（Ｒ１＜Ｒ２で、Ｒ
２は、前記正三角形の１辺よりも大）で角度６０゜の大
円弧（曲率半径Ｒ２）と小円弧（曲率半径Ｒ１）を対角
の位置で描く。そして、これらを順次連ねて形成する。

【００５２】前記曲率半径Ｒ１は、前記ピニオン１２の
ピッチ円半径に近似させている。又前記曲率半径の合計
長さ（Ｒ１＋Ｒ２）＝Ｈを、スライド枠９の前記カム面
１１、１１間の距離と等しくする。

【００５３】カム板１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ
は、例えば、図５に示すように、軸穴８７を形成してい
る。この軸穴８７は、前記基準正三角形の一頂点を中心
とする。又この軸穴８７は、前記ピニオン１２Ａ、１２
Ｂ、１２Ｃのボス部８６を同心に挿入する。

【００５４】本例では、カム板１３に取り付けられたピ
ニオン１２は、ピッチ円の位置が、カム板の曲率半径Ｒ
１の円弧から１．５mm内側に引き込んで位置する。従っ
て、前記カム板１３の輪郭に、カム面１１、１１が案内
されて、スライド枠９を回転させる場合、ラック歯１０
のピッチ線は、ピニオン１２のピッチ線に常に接して移
動することができる。

【００５５】このように、スライド枠９がカム板１３に
案内されて回転する際、ピニオン１２とラック歯１０と
のピッチ線が接するよう夫々の相対位置関係を定めるこ
とにより、歯車の噛み合いが確実に、しかも滑らかに行
われる利点がある。従来の変速装置は、このような効果
を発揮できない。

【００５６】カム板１３Ａは、図１に示すように、前記
揺動アーム２３を回動自在に支持している。例えば、揺
動アーム２３の受筒部５４は、前記カム板１３Ａの軸穴
８６内に挿入される。なお、このとき、軸受を介在させ
ても良い。

【００５７】又、カム板１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３
Ｄは、夫々、同じ位置に孔部８９を形成している。そし
て、カム板１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄは、孔部８
９にボルト９０を通し、輪郭を揃えて一体的に固着され
る。

【００５８】カム板１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ
は、向き合うカム面１１に、ともに接触することによっ
て、各ピニオン１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃに対するラック
歯１０の移動軌跡を、前記レール部５と協働して定め
る。そして、前記スライド枠９は、被動ケース２の回転
とともに、レール部５を移動することができる。

【００５９】さらに、カム板１３Ａと１３Ｄとには、夫
々上下に膨出した膨出部９２を形成している。前記膨出
部９２は、互いに平行な偏平面９２Ａ、９２Ａと、この
偏平面９２Ａ、９２Ａの両端をつなぐ円弧面９２Ｂ、９
２Ｂとを有している。

【００６０】カム板１３の輪郭を前記のように定め、か
つ、前記ピニオン１２とラック歯１０のピッチ線が接す
るように相互の位置を定めた場合には、半径（Ｒ１＋Ｒ
２）の円板カムを用いた場合に比べ、次の利点がある。

【００６１】（ａ）ラック歯１０とピニオン１２との噛
合歯数が多くなる。 （ｂ）スライド枠９の回転中心は、前記正三角形の頂点
を順番に移動する。特に、カム板１３Ａ、１３Ｂ、１３
Ｃ、１３Ｄの中心が、前記回転中心線ＣＬと一致した状
態（図１７に示す）において、対のラック歯１０のう
ち、ピニオン１２に近づく側のラック歯は、周速度が低
下する。つまり、ラック歯１０は、滑らかにピニオン１
２に噛み合いを始める。 （ｃ）回転ムラも減じることができる。

【００６２】次に、前記偏位手段３は、図１、図２、図
３、図４、図７、図８、に示すように、回転自在な入力
筒２０（入力手段）と、カウンタギヤ２１（回転力伝達
手段）と、回転枠２２と、揺動アーム２３と、抵抗手段
２５とを有する。

【００６３】入力筒２０は、例えば、入力端側におい
て、軸受を介して前記固定軸２９に回転自在に支持され
ている。又、他端側は、クラッチケース１１０に回転自
在に取り付けられている。

【００６４】前記クラッチケース１１０は、例えば、図
７に示すように、円筒部１１１と、フランジ部１１２と
を具える。円筒部１１１は、一方向噛合クラッチ３０を
介して前記固定軸２９に取り付けられている。そして、
本実施例では、クラッチケース１１０は、固定軸２９に
対して時計方向にのみ回転することができる。従って、
反時計方向には、回転することができない。

【００６５】又、入力筒２０は、スプロケット４３を一
端に固着している。このスプロケット４３は、被動ケー
ス２の外部へ露出する。スプロケット４３は、例えば、
自転車のペダルＰにより周回するチェーンＣなどが装着
される。

【００６６】又、前記入力筒２０は、図７に示すよう
に、一端側にギヤ部４５を形成している。このギヤ部４
５は、前記回転枠２２のカウンタギヤ２１（後述）と噛
み合うように形成されている。

【００６７】前記回転枠２２は、図１に示すように、外
蓋４６と内蓋４７とを一体的に固着して形成されてい
る。前記外蓋４６は、前記蓋体２Ｂに回転自在に軸受さ
れている。さらに、外蓋４６は、取付部４６Ｂ（図７に
示す）を前記クラッチケース１１０のフランジ１１２に
固定している。

【００６８】従って、回転枠２２は、時計方向にのみ回
転することができる。なお回転枠２２の時計方向への回
転は、変速装置の故障時、自転車の前進を許容し、ロッ
クを防ぐのにも役立つ点で好ましい。

【００６９】又内蓋４７は、図３に示すように、例え
ば、円環体５９として形成されている。内蓋４７は、内
部に開口円部６０を形成する。又、この内蓋４７は、外
蓋４６側に向けて突出するピン４９、取付座６５（３箇
所）、支軸６９などを設けている。

【００７０】又、外蓋４６は、前記ピン４９を支持する
孔、前記取付座６５に挿入される取付軸６６（図１に示
す）などを適宜設けている。

【００７１】さらに、内蓋４７は、図３に示すように、
前記開口円部６０に、凸部６１を設けている。この凸部
６１は、前記開口円部６０の内周円から内へ突出してい
る。又、内蓋４７の外周部は、円弧面６２Ａを有した係
合凹部６２を形成している。この円弧面６２Ａは、前記
ピン４９を中心とする円弧である。

【００７２】前記揺動アーム２３は、図１、図３、図４
に示すように、揺動の支点となるボス部５７を有する。
このボス部５７は、前記内蓋４７のピン４９に回動自在
に支持される。前記ボス部５７の一端側には、アーム体
５３を形成している。なお、図４は、筒部２Ａの断面
を、ブレーキドラムＢＤ側から見た断面図である。

【００７３】アーム体５３の端部には、内蓋４７側へ係
合ピン５６を突設している。又、アーム体５３の端部に
は、例えば、外蓋４６側へ支持ピン６７を突設してい
る。

【００７４】前記係合ピン５６は、円弧面６２Ａに沿っ
て移動し、前記係合凹部６２に係合する。このとき、揺
動アーム２３は、離間揺動（後述）を停止する。又揺動
アーム２３の係合ピン５６は、図３に示すように、補助
板２７の長孔９９に挿入されている。

【００７５】前記支持ピン６７は、小さいバネ定数のバ
ネ６７の一端を支持する。このバネ６７の他端は、前記
支軸６９に支持される。従って、揺動アーム２３が、ボ
ス部５７を支点として反時計方向に回転すると、このバ
ネ６７は、のび、弱い復元力を生じる。なお、このバネ
６７は、省略することができる。

【００７６】前記ボス部５７の他端側には、端部に歯車
部２６を設けた扇状部材２４が設けられている。又この
扇状部材２４は、受筒部５４を形成している。この受筒
部５４は、駆動軸４を回動自在に支持する。

【００７７】前記歯車部２６は、前記ボス部５７を中心
とするピッチ円で形成される。なお、ボス部５７、受筒
部５４は、軸中心が前記回転中心線ＣＬに平行である。
従って、前記駆動軸４は、被動ケース２の回転中心線Ｃ
Ｌと平行に配置される。

【００７８】前記補助板２７は、例えば、前記内蓋４７
と同芯に回動する環状体９５である。補助板２７は、周
囲に設けた環状の突起９６を、内蓋４７の環状溝６３に
案内させる。なお前記長孔９９は、張出片９７に形成さ
れている。

【００７９】前記補助板２７は、略長方形状の開口１０
１を形成するガイド枠１００を具える。ガイド枠１００
は、互いに平行な案内片１０２と、その両端をつなぐ円
弧片１０３とから構成されている。

【００８０】円弧片１０３、１０３の最大外面寸法は、
前記内蓋４７の前記開口円部６０に挿入可能な寸法であ
る。本例では、円弧片１０３、１０３の最大外面寸法
を、前記開口円部６０の径とほぼ一致させている。

【００８１】従って、補助板２７は、開口円部６０に案
内されて、しかも回転枠２２と同心で滑らかに回転する
ことができる。又、案内片１０２、１０２は、前記カム
板１３Ａの膨出部９２（図５に示す）を案内することが
できる。

【００８２】具体的には、前記補助板２７の案内片１０
２、１０２間で、前記膨出部９２の偏平面９２Ａ、９２
Ａを支持する。従って、駆動軸４は、この案内片１０２
に沿って所定の範囲でスライドすることができる。

【００８３】又カム板１３Ｄの膨出部９２は、図６に示
すように、取付板１７のガイド枠１０４に移動自在に支
持されている。なお、取付板１７は、蓋部２Ｃに対して
回動自在に枢支される。しかし、取付板１７は、一方向
噛合クラッチ３０により、回転枠２２と同様、反時計方
向には回転することができない。

【００８４】取付板１７のガイド枠１０４は、互いに平
行な案内片１０５と、この間をつなぐ円弧片１０６とを
具えている。そして、ガイド枠１０４は、内部に空所１
０９を形成し、前記カム板１３Ｄの膨出部９２をスライ
ド可能に支持している。

【００８５】カム板１３Ａの膨出部９２は、前記補助板
２７のガイド枠１０１により支持される。又カム板１３
Ｄの膨出部９２は、前記取付板１７のガイド枠１０４に
より支持される。これらのガイド枠により、駆動軸４
は、被動ケース２の回転中心線ＣＬと直角の向きに移動
することができる。この移動は、揺動アーム２３の揺動
（後述）により行われる。

【００８６】前記カウンタギヤ２１は、入力筒２０と駆
動軸４との間で、回転力を伝達することができる。カウ
ンタギヤ２１は、例えば、図１に示すように、外蓋４６
と内蓋４７との間に、前記ピン４９にて回動自在に支持
される。又、カウンタギヤ２１は、図３、図７に示すよ
うに、第１ギヤ部５１と第２ギヤ部５２とを一体的に形
成している。

【００８７】前記第１ギヤ部５１は、前記入力筒２０の
ギヤ部４５と噛み合う（図７参照）。なお、前記外蓋４
６は、切り欠き部４６Ａを形成し、前記噛み合いを可能
にしている。又前記第２ギヤ部５２は、駆動軸４の駆動
ギヤ５０に噛み合う。

【００８８】前記抵抗手段２５は、図３、図８、図１０
ように、第１回転体７０と、１方向回転カム７１と、第
２回転体７２と、摩擦クラッチ７３とを有し、例えば、
前記回転枠２２に設けられる。

【００８９】第１回転体７０は、例えば、図４に示すよ
うに、揺動アームの歯車部２６と噛み合う歯車からな
る。従って、揺動アーム２３の揺動で回転する。なお、
この第１回転体７０は、図８に示すように、軸７４にブ
ュシュなどを装着し、回転自在に設けられる。そして、
第１回転体７０には、歯車７５が噛み合っている。この
歯車７５は、回転軸７６にキー等で一体的に設けられ
る。

【００９０】なお、前記各回転体は、ベルト、チェーン
などと溝車、スプロケットなどの組み合わせによる回転
力伝達機構に置換することができる。

【００９１】次に、第２回転体７２は、例えば、１方向
回転カム７１を経由して前記第１回転体７０の回転力を
受ける歯車である。そして、この第２回転体７２は、前
記回転軸７６に、１方向回転カム７１を介して取り付け
られている。

【００９２】１方向回転カム７１は、例えば、内輪７１
Ａと外輪７１Ｃとの間に、カム７１Ｂを介在させたもの
を示している。しかし、これに限定するものではなく、
回転軸に直接カムを設けても良い。そして、１方向回転
カム７１は、本実施例では、回転軸７６の反時計方向の
回転力のみを第２回転体７２に伝達する。

【００９３】従って、回転軸７６の時計方向の回転力
は、第２回転体７２に伝達されることなく空回りする。
この作用は、揺動アームの離間揺動（後述）に基づく第
１回転体７０の回転のみを前記第２回転体７２に伝える
ことである。前記第２回転体７２には、第１回転体７０
の回転数を増す歯車列が噛み合っている。そして、この
歯車列の最終段には、摩擦クラッチ７３が連係してい
る。

【００９４】歯車列は、第１回転体７０と同軸の歯車７
７、上下に歯車を一体形成したアイドル歯車７９、前記
歯車７７と同軸上に支持される歯車８０、前記第２回転
体７２に回転自在に支持される歯車８１（最終歯車）で
ある。この歯車列は、揺動アーム２３の微小な揺動も、
増幅して前記摩擦クラッチ７３に伝えることができる。
なお、これらの歯車列は省略しても良く、又段数を変え
ることなど適宜変更してもよい。

【００９５】摩擦クラッチ７３は、図８、図１０に示す
ように、例えば、固定軸１１４と、２種類の摩擦板１１
５、１１６と、回転ケース１１７とから構成される乾式
のものを示す。

【００９６】固定軸１１４の断面は、非円形である。こ
の固定軸１１４は、前記内蓋４７の止め穴１１９に挿入
される。この止め穴１１９は、固定軸１１４とほぼ同一
の断面で形成される。従って、固定軸１１４は、回転す
ることができない。また、固定軸１１４は、ボルト穴１
１４Ａを形成している。

【００９７】前記固定軸１１４には、バネ１０７を介し
て２種の摩擦板１１５、１１６が交互に挿入されてい
る。摩擦板は、前記固定摩擦板１１５と回転摩擦板１１
６とをそれぞれ複数枚用いている。

【００９８】固定摩擦板１１５は、固定軸１１４の断面
と同形の開口１１５Ａを有している。従って、固定摩擦
板１１５は、前記固定軸１１４に対して回転できない。

【００９９】回転摩擦板１１６は、固定軸１１４に対し
て回転可能な円形の開口１１６Ａを有している。そし
て、両側に突片１１６Ｂ、１１６Ｂを形成している。

【０１００】回転ケース１１７は、歯車部１１９を有し
ている。この歯車部１１９は、前記歯車列の最終の歯車
８１に噛み合っている。又、回転ケース１１７は、前記
突片１１６Ｂを挿入しうる２つの溝１２０、１２０を形
成している。従って、回転摩擦板１１６は、回転ケース
１１７と一体となる。

【０１０１】回転ケース１１７は、ボルト１２１で前記
固定軸１１４に取り付けることができる。固定摩擦板１
１５、回転摩擦板１１６は、バネ１０７と回転ケース１
１７により、互いに強く押しつけられる。この摩擦クラ
ッチ７３の動作は次の通りである。

【０１０２】歯車部１１９に回転力が入力されると、回
転ケース１１７は、回転摩擦板１１６と共に回転しよう
とする。しかし、回転摩擦板１１６は、固定摩擦板１１
５との間の摩擦力によって、容易には回転することがで
きない。

【０１０３】前記入力が、摩擦力よりも小さいと、回転
ケース１１７は静止を保つ。つまり、摩擦クラッチ７３
は、入力に対する抵抗として作用する。入力が、摩擦力
を超えた場合、２種類の摩擦板１１５、１１６は、互い
にスリップし始め、回転ケース１１７は、固定軸１１４
に対して回転する。

【０１０４】前記摩擦力は、ボルト１２１の締め付け量
を調節することによって、変えることができる。このた
め、前記外蓋４６及び蓋体２Ｂにも調節穴１２２が設け
られている。従って、好みに応じた抵抗力に調節でき、
又、その作業性を容易としている。なお、蓋体２Ｂに形
成された調節穴１２２は、通常、キャップなどで閉じら
れ、被動ケース２を密閉しうる。

【０１０５】図９には、前記抵抗手段２５の他の実施例
を示している。この実施例では、第１回転体７０は、揺
動アーム２３の歯車部２６と直接噛み合う歯車からな
る。又、第１回転体７０は、回転軸７６と一体的に回転
する。

【０１０６】第２回転体７２は、前記回転軸７６に、１
方向回転カム７１を介して装着されている歯車からな
る。そして、第２回転体７２は、その歯車部を、直接、
摩擦クラッチ７３の歯車部１１９に噛み合わせている。

【０１０７】さらに、１方向回転カム７１は、回転軸７
６の時計方向の回転力のみを前記第２回転体７２に伝え
ることができる。１方向回転カム７１は、前記回転軸７
６の反時計方向の回転力は、前記第２回転体７２には伝
えることができない。即ち、前記実施例とは逆向きであ
る。

【０１０８】又、この実施例では、第１回転体の回転数
を増す別の歯車列を設けていない。従って、第２回転体
７２の歯車部は、摩擦クラッチ７３の歯車部１１９より
も大きなピッチ円のものを採用し、増速の働きをする。
この実施例では、増速用の歯車列がないため、装置の小
型化、低価格化、構造容易化を達成する。

【０１０９】なお、摩擦クラッチ７３は、前記乾式の場
合、単板式でも良く、又摩擦面の形式には円錐面などに
変形することができる。そして、前記乾式の他、湿式の
ものを用いることもできる。

【０１１０】以上のように構成された本実施例の変速装
置１の動作について説明する。自転車Ｍの停車中、揺動
アーム２３は、スプロケット４３側から見ると、図１２
に示すような位置にあるものとする。この状態では、駆
動軸４の中心と、被動ケース２の回転中心軸ＣＬとは同
軸上に位置する。

【０１１１】自転車Ｍを前進させるために、ペダルＰの
回転操作を行う。ペダルＰに加えられたトルクは、チェ
ーンＣを介してスプロケット４３に伝達される。その入
力トルクは、スプロケット４３を時計方向に回転させよ
うに作用する。

【０１１２】また入力トルクは、カウンターギヤ２１に
伝達される。しかし、自転車Ｍの停車状態から、駆動ギ
ヤ５０を回転させるには大きなトルクが必要である。

【０１１３】前記カウンターギヤ２１は、駆動ギヤ５０
の大きな負荷による反力を受け、回転枠２２を反時計方
向に回転させようとする。しかし、回転枠２２は、１方
向噛合クラッチ３０によって、反時計方向には回転する
ことができない。

【０１１４】前記摩擦クラッチ７３は、揺動アーム２３
の揺動に抵抗を与えるが、その抵抗力は、駆動ギヤ５０
を始動回転させるためのトルク（以下、負荷トルクとい
う）よりも小さく設定している。

【０１１５】従って、入力トルクに基づく回転力が、摩
擦クラッチ７３の抵抗に打ち勝った場合、カウンターギ
ヤ２１は、停止した回転枠２２上で、前記駆動ギヤ５０
（駆動軸４）と一体的に回転する。この回転の方向は、
ピン４９を支点とした反時計方向である。

【０１１６】明らかなように、揺動アーム２３も、前記
ピン４９を支点として反時計方向に揺動する（図１２か
ら図１３へと変化する）。又この揺動は、駆動軸４を前
記回転中心線ＣＬから離間偏位させる離間揺動である。
そして、揺動アーム２３は、係合ピン５６によって、補
助板２７を反時計方向に回転させる。さらに、揺動アー
ム２３は、前記バネ６８を伸ばす。

【０１１７】又、図１２、図１３に示されるように、駆
動軸４は、回転する補助板２７のガイド枠１００（及び
取付板１７のガイド枠１０４）に、案内されて回転中心
線ＣＬと直交する向きに距離Ｖを移動する。つまり、駆
動軸４は、前記回転中心軸ＣＬから偏心する。そして、
補助板２７、取付板１７は、この偏心動作を円滑に行う
ために補助する。

【０１１８】このとき、補助板２７は、図１３に示すよ
うに、前記ガイド枠１００が、前記開口円部６０の係合
凸部６１に当接することにより、前記回転を停止させ
る。又、各カム板１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄは、
前記補助板２７、取付板１７のガイド枠１００、１０９
に沿って、被動ケース２のほぼ中心に移動する。

【０１１９】さらに、前記揺動アーム２３の揺動は、第
１回転体７０を時計方向に回転させる。この回転力は、
図８に示すように、歯車７５により、回転軸７６を反時
計方向に回転させる。

【０１２０】１方向回転カム７１は、この回転を第２回
転体７２に伝える。又、第２回転体７２の回転力は摩擦
クラッチ７３へと伝わる。従って、揺動アーム２３の前
記離間揺動には、抵抗力が作用する。この抵抗力は、小
さな入力、又は、入力の変動などによって、揺動アーム
２３が、頻繁に離間揺動するのを防ぐことができる点で
好ましい。

【０１２１】入力トルクが、前記負荷トルクより大きく
なると、駆動ギヤ５０（駆動軸４）は、前記偏心した位
置で時計方向に回転する。これによって、ピニオン１２
Ａは、対をなすラック歯１０の一方のみと噛み合うこと
ができる。

【０１２２】時計方向に回転するピニオン１２Ａは、図
１４に示すように、噛み合うラック歯１０を、ピッチ線
方向（図示）に押す。スライド枠９Ａは、レール部５ａ
により、ラック歯１０のピッチ線方向には移動できな
い。又、スライド枠９Ａは、カム板１３Ａにより、ピッ
チ線と直交する向きにも移動できない。従って、ラック
歯１０は、スライド枠９を、カム板１３Ａの回りに回転
させる。

【０１２３】前記スライド枠９Ａは、レール部５ａを介
して被動ケース２に回転中心線ＣＬ回りの時計方向（図
示）のトルクを与える。これにより、後輪３２が回転
し、自転車Ｍが前進する。

【０１２４】自転車Ｍの始動時、被動ケース２の回転数
は、ほぼ駆動軸４の回転数を減速比Ｒｒで減速したもの
となる。このときの減速比Ｒｒは、以下の式（１）で表
される。 Ｒｒ＝ＰＤ／ＲＭ …（１） （ただし、ＰＤは、ピニオン１２のピッチ円半径、ＲＭ
は、回転中心軸ＣＬからピニオン１２とラック歯１０と
の噛み合い位置までの距離である。）

【０１２５】このように、自転車Ｍの始動前進時、変速
装置１は、駆動軸４が偏位し、自動的に変速する。又、
この変速は、前記距離ＲＭを大きくし、入力トルクを大
きなトルクで出力する。このような変速は、自転車の始
動に最も好ましい。

【０１２６】このとき、一つのラック歯１０は、本例で
は、被動ケース２の約６０゜の回転角度の間、連続して
互いのピッチ線で噛み合うことができる。この噛み合い
が終了した後、被動ケース２が１２０゜回転したとき
に、対をなすもう一方のラック歯１０が、ピニオン１２
Ａに噛み合いを始める。

【０１２７】従って、対をなすラック歯１０は、それぞ
れ、被動ケース２の１８０゜毎に、ピニオン１２Ａと噛
み合いを始める。対のラック歯１０は、被動ケース２の
１回転当たり噛み合い角度の合計が１２０°となる。

【０１２８】対のラック歯１０は、本実施例では、３対
（合計６個）設けられている。そして、３対のラック歯
１０は、それぞれ１２０゜毎に角度を変えて設けられて
いる。従って、被動ケース２が、６０゜回転する毎に、
これらのピニオン１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、順次ラッ
ク歯１０と噛み合う。

【０１２９】つまり、被動ケース２の１回転中に、少な
くとも、１組のピニオン１２とラック歯１０との噛み合
いが行われている。又、各ラック歯は、本例では、被動
ケース２の約６０゜の回転毎に分担する。この動作は、
あたかも１つの仮想の内歯車が存在するのと同様であ
る。

【０１３０】このような、変速装置１は、回転ムラがな
く、しかもトルクを確実に伝達することができるため有
利である。

【０１３１】図１４、図１５、図１６には、始動位置に
おける、ピニオン１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃとラック歯１
０のそれぞれの相対位置関係を示す。又図１７は、これ
らを重ね合わせた状態を仮想線で示す。そして、各ラッ
ク歯１０には、取り付けられているスライド枠９Ａ、９
Ｂ、９Ｃに応じ、Ａ、Ｂ、Ｃのアルファベットを付して
区別している。

【０１３２】図１７から明らかなように、平面に重ね合
わせて見た場合、各ラック歯１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ
は、停止したカム板１３の外周に沿って、あたかも、回
転中心軸ＣＬを中心とした１つの仮想の内歯車として機
能している。そして、各ラック歯１０Ａ、１０Ｂ、１０
Ｃは、順次、各ピニオン１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃに噛み
合いを始めようとしているのが理解できる。又各ラック
歯１０のピッチ線は、互いに１２０°の角度で交差する
（交差角度は大きい方で測定する）。

【０１３３】次に、自転車Ｍの始動後、被動ケース２の
回転数が、前記駆動軸４の回転数を超える場合がある。
例えば、自転車Ｍが、後輪３２を空転させ坂道を下るよ
うな場合である。このとき、被動ケース２は、負荷トル
クが減少し、最小で０になる。

【０１３４】被動ケース２の負荷が減少すると、駆動ギ
ヤ５０は、負荷の減少、回転数差に応じて前記カウンタ
ーギヤ２１の回りを時計方向に回転する。そして、この
駆動ギヤ５０の動きは、ピン４９を支点とした揺動アー
ム２３の時計方向の揺動を伴う。以下、揺動アーム２３
のこのような揺動を「復帰揺動」という。

【０１３５】この復帰揺動は、前記バネ６８が縮もうと
する弱い復元力の補助を受けながら、軸受等の機械的摩
擦に何等影響されることなく円滑に行われる。なお、バ
ネ６８の補助力は、特に設けなくとも復帰揺動ができ
る。又、前記復帰揺動は、ペダルＰからの入力には左右
されず、あくまで、被動ケース２の負荷に基づく。

【０１３６】前記駆動軸４は、前記駆動ギヤ５０、前記
揺動アーム２３の復帰揺動により、前記偏心を元に戻す
向きに移動する。本実施例では、被動ケース２の負荷ト
ルクが０になると、図１２に示すように、駆動軸４と回
転中心線ＣＬとが一致する。

【０１３７】前記復帰揺動は、第１回転体７０を反時計
方向に回転させる。第１回転体７０は、歯車７５を介し
て回転軸７６を時計方向に回転させる。回転軸７６の時
計方向の回転力は、１方向回転カム７１により、第２回
転体７２に伝達されることはなく空回りする。

【０１３８】従って、揺動アーム２３の復帰揺動には、
摩擦クラッチ７３の抵抗力は作用しない。このように、
揺動アーム２３は、バネ６８の弱い補助力を受けつつ、
滑らかに初期の位置へ向けて移動する。

【０１３９】駆動軸４は、前記偏心量Ｖが小さくなる
と、回転中心線ＣＬから、ラック歯１０とピニオン１２
との噛み合い位置までの距離ＲＭも小さくなる。ここ
で、ピニオン１２のピッチ円半径ＰＤは一定である。従
って、前記距離ＲＭが小さくなると、式（１）で示した
減速比Ｒｒは小さくなる。従って、自転車Ｍの後輪３２
は、回転数が増し、速度が上昇する好ましい変速が行え
る。

【０１４０】従来、自転車の変速機は、運転者が意図的
にレバーを操作し、歯車の噛み合わせを機械的に変える
動作が必要である。これに対し、本発明の変速装置１
は、後輪３２の前記負荷トルクの変化に応じ、自動的に
減速比を変えることができる。

【０１４１】前記駆動軸４は、偏心量Ｖを最小で０とす
る。このとき、前記半径方向距離ＲＭは、ピニオン１２
のピッチ円半径ＲＤと等しくなるため、減速比Ｒｒは、
ほぼ「１」となる。このとき、ピニオン１２とカム板１
３とは、回転中心軸ＣＬの回りを一体となって時計方向
に回転する。

【０１４２】図１８、図１９、図２０には、最も高速側
へ変速した位置における、ピニオン１２Ａ、１２Ｂ、１
２Ｃとラック歯１０のそれぞれの相対位置関係を示す。
又図２１は、これらを重ね合わせた状態を仮想線で示
す。そして、各ラック歯１０には、取り付けられている
スライド枠９Ａ、９Ｂ、９Ｃに応じ、Ａ、Ｂ、Ｃのアル
ファベットを付して区別している。

【０１４３】図２１から明らかなように、ラック歯１０
Ａは、ピニオン１２Ａと噛み合ったまま、一体となって
回転している。このとき、回転枠２２も時計方向に回転
する。カム板１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄは、補助
板２７に案内されて同様に回転する。

【０１４４】本実施例では、全体で６個のラック歯１０
を有する。ピニオン１２と、これらのラック歯１０と
は、滑らかに噛み合う。そして、６個のラック歯１０
は、あたかも１つの仮想の内歯車として機能する。又、
この仮想の内歯車は、前記駆動軸４の偏位によって、あ
たかもピッチ円を変化するように機能するのは上述の説
明で明らかになろう。

【０１４５】本実施例では、ピニオン１２の歯数を２４
Ｔ、モジュールを１としたとき、前記仮想の内歯車の最
大ピッチ円のときに相当する歯数は、およそ５４Ｔであ
る。このとき、ピニオン１２と、より滑らかに噛み合う
仮想の内歯車の歯数は、６の倍数で減少する。そして、
前記偏心量Ｖを括弧内に記載する。

【０１４６】仮想の内歯車の歯数：ピニオンの歯数 ５４Ｔ：２４Ｔ（Ｖ＝１５mm） ４８Ｔ：２４Ｔ（Ｖ＝１２mm） ４２Ｔ：２４Ｔ（Ｖ＝ ９mm） ３６Ｔ：２４Ｔ（Ｖ＝ ６mm） ３０Ｔ：２４Ｔ（Ｖ＝ ３mm） ２４Ｔ：２４Ｔ（Ｖ＝ ０mm）

【０１４７】又、本例の場合、減速比Ｒｒは、０．４４
４〜１．０００の範囲内で変化することができるが、好
ましいのは次の通りである。 Ｒｒ≒０．４４４ Ｒｒ＝０．５００ Ｒｒ≒０．５７１ Ｒｒ≒０．６６７ Ｒｒ＝０．８００ Ｒｒ＝１．０００

【０１４８】次に、本発明の他の実施の形態について図
２３、図２４に基づき説明する。この実施例は、図２３
において駆動軸４の下方側に、補助揺動アーム１４６、
補助板２７を追加している点に特徴を有する。なお補助
板２７の構成は、前記実施例とほぼ同様である。従っ
て、ここでの説明は省略する。

【０１４９】前記補助揺動アーム１４６は、図２３、図
２４に示すように、揺動の支点となるボス部１５０を有
する。このボス部１５０は、取付板１４９のピン１４７
に回動自在に支持される。このピン１４７は、前記揺動
アーム２３を支持するピン４９と同心の位置に設けられ
ている。

【０１５０】前記ボス部１５０からアームの一端側に
は、前記駆動軸４を回転自在に支持する受筒部１５２を
形成している。前記受筒部１５２は、例えば、玉軸受１
５１を内蔵している。

【０１５１】又、前記ボス部１５０からアームの他端側
には、前記補助板２７側へ係合ピン１５３を突設してい
る。前記係合ピン１５３は、前記補助板２７の長孔９９
に挿入されている。

【０１５２】取付板１４９は、本例では、前記補助板２
７を同心で保持する筒壁１５５を具える。又、取付板１
４９は、クラッチケース部１５６を一体的に形成してい
る。クラッチケース部１５６は、前記一方向噛合クラッ
チ３０を内部に有している。従って、取付板１４９は、
反時計方向には回転できない。なお、取付板１４９は、
前記補助板２７の回転を許容する切り欠き部１５７を形
成する。

【０１５３】この実施例の作用は、次の通りである。前
記駆動軸４の前記離間揺動、復帰揺動は、補助揺動アー
ム１４６の揺動を伴わせる。又、この補助揺動アーム１
４６の揺動は、前記補助板２７の回転をも伴う。

【０１５４】従って、駆動軸４は、同心で揺動する２つ
のアームによって両端を支持されるため、軸方向のたわ
みや位置ずれが殆ど無く、前記回転中心線ＣＬと常に平
行な状態で偏位することができる。又、補助揺動アーム
１４６側にも補助板２７を設けているため、上下で駆動
軸４の偏位を補助することができ、カムの移動をも滑ら
かにする。

【０１５５】この作用は、軸方向に並ぶ各ピニオン１２
Ａ、１２Ｂ、１２Ｃと、各ラック歯１０との間でこじれ
や、噛み合い不良を防ぐ点で特に優れた好ましいものと
なる。

【０１５６】本発明は、スライド枠９を３以上の奇数個
設けることができる。そして、対のラック歯１０もこれ
に合わせて３個以上（合計６個以上）設けることができ
る。このとき、ラック歯１０の個数は、スライド枠９の
個数の２倍となる。好ましいのは、スライド枠９を３
個、５個、７個、９個、１１個設けるものである。中で
も、好ましいのは、３個、５個、７個、９個、さらに好
ましいのは３個、５個、７個である。最も好ましいの
は、前記実施例の３の場合である。

【０１５７】カム板１３の輪郭は、これに応じて変える
ことが必要である。スライド枠９が５個、７個の場合、
カム板１３の輪郭は、図２５、図２６に示すようにな
る。

【０１５８】図２５に示すカム板１３は、大円弧、小円
弧は、それぞれ３６°の角度で交互に連なる。又、図２
６に示すカム板１３は、大円弧、小円弧は、それぞれ約
２５．７１°の角度で交互に連なる。カム板１３は、一
般に、スライド枠９の数が多いほど円に近づく。なおピ
ニオン１２は、円弧の中心と同心に設ける。

【０１５９】従って、仮想的に重ね合わせた各ラック歯
１０のピッチ線の交差角度は大きくなり、ピニオン１２
との噛み合いが滑らかになる。例えば、スライド枠９が
５個の場合、ラック歯１０のピッチ線の交差角度は、１
４４°、スライド枠９が７個の場合、ラック歯１０のピ
ッチ線の交差角度は、約１５４．３°になる。

【０１６０】なお、スライド枠９の個数に応じて、前記
ピニオン１２の個数も増す。図示していないが、スライ
ド枠９が９個の場合、大円弧と小円弧とはそれぞれ２０
°の角度で交互に並ぶ。

【０１６１】以上詳述したが、本発明は上記実施例に限
定されるものではなく、前記したように、各種の工作機
械や、自動車、自動二輪車用などに種々採用することが
できる。

【０１６２】

【発明の効果】本発明は、駆動軸を、負荷トルクに応じ
て被動ケースの回転中心線から偏位させることができ、
変速の自動化が図れる。又、抵抗手段により、低速側へ
の変速に抵抗力を与えることができ、入力の変化、微小
な入力などによって、頻繁にギヤダウンされるのを防止
できる。さらに、高速側への変速は、抵抗手段の抵抗力
を受けることなく、駆動軸の負荷に応じて行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】本発明の一実施例を示す断面図である。

【図３】本発明の一実施例の部分斜視図である。

【図４】筒部２Ａの断面を、ブレーキドラム側から見た
断面図である。

【図５】駆動軸の分解斜視図である。

【図６】レール部、スライド枠の拡大斜視図である。

【図７】入力筒を説明するため斜視図である。

【図８】抵抗手段を説明するための断面図である。

【図９】抵抗手段の他の実施例を説明するための断面図
である。

【図１０】摩擦クラッチを説明するための斜視図であ
る。

【図１１】カム板の輪郭を説明するための平面図であ
る。

【図１２】駆動軸の偏位を説明するための断面図であ
る。

【図１３】駆動軸の偏位を説明するための断面図であ
る。

【図１４】ピニオン１２Ａとスライド枠９Ａとの相対関
係を示す断面図である。

【図１５】ピニオン１２Ｂとスライド枠９Ｂとの相対関
係を示す断面図である。

【図１６】ピニオン１２Ｃとスライド枠９Ｃとの相対関
係を示す断面図である。

【図１７】図１３〜図１５を重ね合わせた仮想の線図で
ある。

【図１８】ピニオン１２Ａとスライド枠９Ａとの相対関
係を示す断面図である。

【図１９】ピニオン１２Ａとスライド枠９Ａとの相対関
係を示す断面図である。

【図２０】ピニオン１２Ａとスライド枠９Ａとの相対関
係を示す断面図である。

【図２１】図１７〜図１９を重ね合わせた仮想の線図で
ある。

【図２２】本発明が自転車に採用された場合の実施例を
示す線図である。

【図２３】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【図２４】本発明の他の実施例を示す斜視図である。

【図２５】カム板の他の輪郭を示す平面図である。

【図２６】カム板の他の輪郭を示す平面図である。

【図２７】従来の変速装置を説明するための斜視図であ
る。

【符号の説明】

２ 被動ケース ３ 偏位手段 ４ 駆動軸 ５ レール部 ６ 開口部 ７ 内辺 ９ スライド枠 １０ ラック歯 １１ カム面 １２ ピニオン １３ カム板 ２０ 入力筒（入力手段） ２１ カウンターギヤ（回転力伝達手段） ２２ 回転枠 ２３ 揺動アーム ２５ 抵抗手段 ２７ 補助板 ２９ 固定軸 ３０ 一方向噛合クラッチ ３２ 後輪 ７０ 第１回転体 ７１ １方向回転カム ７２ 第２回転体 ７３ 摩擦クラッチ １４６ 補助揺動アーム Ｍ 自転車 Ｓ 静止部材

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静止部材に回転自在に支持される被動ケー
   スと、前記被動ケースの回転中心線と平行に配される駆
   動軸と、前記駆動軸を前記回転中心線と直交する向きに
   偏位させる偏位手段とを有し、 前記被動ケース内には、前記回転中心線方向に、複数個
   のスライド枠を並べて設け、 前記各スライド枠は、前記駆動軸を通す開口部と、歯を
   向き合わせた平行な対のラック歯と、前記ラック歯のピ
   ッチ線と平行な向き合うカム面とを有し、前記被動ケー
   ス内に設けられたレール部により、前記ラック歯のピッ
   チ線と直交する向きで、しかも前記回転中心線と直交す
   る平面内を移動可能に案内され、 前記駆動軸は、前記ラック歯に噛み合う複数個のピニオ
   ンと、前記向き合うカム面に接触して前記スライド枠の
   位置を定めるカム板とを有し、 前記各ラック歯が、回転する前記各ピニオンに噛み合
   い、１つの仮想の内歯車として機能することにより、前
   記スライド枠が、前記レール部を介して前記被動ケース
   を前記回転中心線回りに回転させるとともに、 前記駆動軸の前記偏位により、前記回転中心線から前記
   噛み合い位置までの距離を変化させ変速比を変えるよう
   にした変速装置であって、 前記偏位手段は、回動自在な入力手段と、この入力手段
   と前記駆動軸との間で回転力を伝達する回転力伝達手段
   と、前記回転力伝達手段を前記回転中心線とは異なる位
   置で回転自在に軸支し、かつ前記回転中心線廻りで一方
   向のみ回転可能な回転枠と、この回転枠に前記回転力伝
   達手段と同芯で軸支されて揺動し、かつ前記駆動軸を一
   端部で回転自在に支持する揺動アームと、揺動アームの
   揺動に抵抗力を与える抵抗手段とを有し、 前記回転力伝達手段は、被動ケースの負荷による反力
   と、入力手段の入力とを受けることによって、前記駆動
   軸と一体的に回転し、前記揺動アームを、駆動軸が前記
   回転中心線から離間偏位する向きに離間揺動させるとと
   もに、 前記抵抗手段は、揺動アームの揺動で回転する第１回転
   体と、前記揺動アームの前記離間揺動に基づく第１回転
   体の回転力のみを伝達しうる１方向回転カムと、この１
   方向回転カムを介して前記第１回転体の回転力を受ける
   第２回転体と、前記第２回転体の回転に抵抗力を付与す
   る摩擦クラッチとを具えたことを特徴とする変速装置。
2. 【請求項２】前記揺動アームは、揺動によって、前記回
   転枠と同心に回転自在に保持された補助板を回転させる
   とともに、 この補助板は、前記駆動軸の前記偏位を案内するガイド
   枠が形成され、しかも回転によって、前記駆動軸の偏位
   を補助することを特徴とする請求項１記載の変速装置。
3. 【請求項３】前記回転枠は、一方向噛合クラッチを介し
   て前記静止部材に支承されることにより、前記一方向に
   のみ回動しうることを特徴とする請求項１〜２記載の変
   速装置。
4. 【請求項４】前記静止部材は、自転車の車体に固定され
   る固定軸であることを特徴とする請求項１〜３記載の変
   速装置。
5. 【請求項５】前記スライド枠は、前記回転中心線方向に
   並んで３個設けられるとともに、前記各レール部は、前
   記スライド枠を互いに１２０゜の角度で異なる移動の向
   きに案内することを特徴とする請求項１〜４記載の変速
   装置。
6. 【請求項６】被動ケースは、スポークでタイヤと一体的
   に回転するように、自転車の後輪に組み込まれたことを
   特徴とする請求項１〜５記載の変速装置。
7. 【請求項７】前記入力手段は、自転車のペダルから回転
   力を付与されるとともに、前記静止部材は自転車のフレ
   ームの一部である請求項６記載の変速装置。
8. 【請求項８】前記カム面から前記ラック歯のピッチ線の
   位置までの距離が、前記カム板の輪郭をなす曲率半径Ｒ
   １の円弧から前記ピニオンのピッチ線の位置までの距離
   と等しいことを特徴とする請求項１〜７記載の変速装
   置。