JPH11500981A

JPH11500981A - 自転車用動力方向変更装置

Info

Publication number: JPH11500981A
Application number: JP9521945A
Authority: JP
Inventors: ユー、ムーン―スー
Original assignee: ワールド・インダストリー・カンパニー、リミテッド
Priority date: 1995-12-08
Filing date: 1996-12-06
Publication date: 1999-01-26
Anticipated expiration: 2016-12-06
Also published as: EP0865375A1; JP2969378B2; RU2156204C2; KR970042078A; BR9611869A; CA2237112A1; KR19990071896A; WO1997021587A1; AU1072297A; TW385288B

Abstract

(57)【要約】自転車用動力方向変更装置が提供される。概略的には、シャフトハウジング（３０）と切換えリング（４０）とキャリア（５０）と太陽歯車（６０）とスプロケット・キャップ（７０）とを含む動力方向変更装置は、ペダルシャフト（２０）と駆動スプロケットとの間に配置される。シャフトハウジング（３０）は、回転するペダルシャフト（２０）を支持するとともに、ペダルが後向きに踏まれるときにシャフトハウジング（３０）の右キャップの縁部内側に形成される複数個の開口に挿脱される複数個のつめ（３２）を用いてキャリア（５０）を制御する。切換えリング（４０）は、ペダルが後向きに踏まれるときにシャフトハウジング（３０）につめ（３２）を挿脱させ、第１のラチェット（５１）および第２のラチェット（５２）をそれぞれ自身の左部分の外側および内側に、そして回転可能に配設される複数個の遊星歯車を右部分に有するキャリア（５０）は、ペダルシャフトからの動力の方向を維持または変更し、かくして、動力を駆動スプロケットに伝達する。

Description

【発明の詳細な説明】自転車用動力方向変更装置技術分野本発明は、自転車用動力方向変更装置に関し、特に、自転車のペダル軸ハブに取り付けられており、自転車のペダルを前向きまたは後向きに踏むときに切換えレバーを制御することによって自転車を常に前進走行させることができるとともに、従来式自転車のペダルを後向きに踏むとき等、自転車のペダルを後向きに踏むときに必要な場合に空転させることもできる動力方向変更装置に関する。背景技術一般に、自転車は、車枠の前および後ろに設けられる前輪および後輪と、２つの車輪の間に動力源として設けられる一対のペダルとを含む。自転車の駆動力はペダルを踏むことによって得られ、その後、この駆動力は駆動スプロケットとチェーンと被駆動スプロケットとを介して後輪に伝達される。このような一般的な自転車は、乗り手がペダルを前向きに踏むと前進走行し、ペダルを後向きに踏むと、自転車の後輪は後輪のハブの一方向ラチェットにより無負荷回転して、この後輪の無負荷回転を「空転」(idling)と呼ぶ。また、一方向にしかペダル駆動することができない一般的な自転車を双方向にペダル駆動することができるようにする新しい自転車部品の発明が開示された。特にMantzoutsosらの発明とFosterらの発明を以下に紹介する。 Mantzoutsosらの発明（欧州特許公告第0,369,925号）によると、２つの歯車がペダル軸上に取り付けられるとともに、補助歯車が２つの歯車の間に着脱可能に取り付けられる。これにより、この発明の自転車は、補助歯車を取り外した状態でペダルを踏むと一般の自転車と同様に走行しうる。しかし、補助歯車を取り付けた状態でペダルを後向きに踏むと、自転車は、補助歯車によりペダル軸の回転方向が変更されるため、前進走行しうる。一方、Fosterらの発明（米国特許第5,435,583号）によると、２つの歯車とこれらの歯車の間に配置される２つのクラッチと２つの歯車の歯の間に配置されるかさ歯車とを含む歯車箱がペダル軸上に取り付けられる。これにより、この発明の自転車は、クラッチが右歯車と連結されているときにペダルを踏むと一般の自転車と同様に走行しうる。しかし、クラッチが左歯車と連結されているときにペダルを後向きに踏むと、自転車は、かさ歯車によりペダル軸の回転方向が変更されるため、前進走行しうる。上記２つの発明は、中間歯車を採用することにより、ペダルを後向きに踏むときに自転車を前方に駆動しうる双方向ペダル駆動装置という点では意義深いものである。しかしながら、この双方向ペダル駆動装置の寿命は、動力の方向を変更するのに必要な力が加えられる特定の部分が摩耗するために短くなり、動力方向変更装置を操作する上で不便がある。上記欠点を解消することによって得られた双方向ペダル駆動装置は、韓国特許出願第94-13391号に開示されている。この出願によれば、ペダル軸の一方の端部と駆動スプロケットとの間に所定の閉空間が形成され、２つの一方向ラチェットがこの空間の外側部分と内側部分とに取り付けられる。また、複数個の遊星歯車が回転可能に配設されたつめ車と、外側の一方向ラチェットの固定および固定解除を制御する切換えレバーとが前記空間内に設けられる。この双方向ペダル駆動装置における自転車の双方向ペダル駆動メカニズムは下記のとおりである。ペダルを前向きに踏むと、ペダルとつめ車と駆動スプロケットとが一体的に回転して自転車を前進走行させる。一方、ペダルを後向きに踏むと、切換えレバーにより、外側の一方向ラチェットが内側の一方向ラチェットの代わりに機能する。ここで、外側のラチェットが固定される場合と固定解除される場合の２つの場合がある。第１に、外側のラチェットが固定されているときにペダルを後向きに踏むと、複数個の遊星歯車は自身の軸のまわりで回転して、ペダル軸の回転方向が変更され、そのためにペダル軸からの動力が駆動スプロケットに伝達されて、自転車は前方に駆動されるようになる。第２に、外側のラチェットが固定解除されているときにペダルを後向きに踏むと、遊星歯車は自転しながら同時につめ車と協働してペダル軸のまわりを公転する。そのためにペダル軸からの動力は駆動スプロケットに伝達され得ず、その結果としてペダルは空転する。前記韓国特許出願第94-13391号によれば、動力の方向を変更することによる特定部分への力の集中は、複数個の遊星歯車を用いて力を分散させることにより防がれる。このため、双方向ペダル駆動装置の寿命は長くなり、ペダル軸の回転方向は、切換えレバーを使用することにより簡単に変更されうる。また、この双方向ペダル駆動装置は、小型精密部品を採用することにより能動的に動作しうる。しかしながら、前記韓国特許出願第94-13391号では、部品の大量生産と各部品の組立とが困難であり、かつこの双方向ペダル駆動装置は従来式自転車に直接取り付けることができないためにこの装置の部品を部分的に改良しなければならない。さらにまた、各構成部品は、自転車が後方に引かれたときに生じる逆負荷によって破損されうる。発明の開示韓国特許出願第94-13391号の発明を改良するものとして、本発明の目的は、各構成部品の形状を改良してこの部品の製造と組立との単純化に適したものとすることにより大規模な製造を可能にするとともに、部品の改良と補助手段の採用とにより従来式自転車に直接取り付けることができ、かつ同時に逆負荷によって引き起こされる部品の損傷を防ぐことができる自転車用動力方向変更装置を提供することにある。本発明の動力方向変更装置は、ペダル軸や後輪、ペダル軸上に形成されて該ペダル軸と一緒に回転する駆動スプロケット、該駆動スプロケットの駆動力を後輪に伝達する被駆動スプロケット、駆動スプロケットと被駆動スプロケットとを接続するチェーン等の基本的な自転車用構成要素を含む。本発明の基本的な特徴はペダル軸と駆動スプロケットとの間の閉空間に形成される「動力方向変更装置」である。ここで、この動力方向変更装置を構成するのに用いられる部品の形状は、中空円筒状または環状または歯車状である。本発明の動力方向変更装置は、ペダル軸と駆動スプロケットとの間に配設されており、大雑把に言うと軸ハウジングと切換えリングとキャリアと太陽歯車とスプロケット・キャップとを含む。各構成部品の機能は下記のとおりである。切換えリングとキャリアと太陽歯車とを受ける軸ハウジングは、回転するペダル軸を支持し、かつそれと同時にペダルを後向きに踏んだときに軸ハウジングの右側キャップの縁部内側に形成された複数個の開口に挿脱される複数個のつめを用いてキャリアを制御する。切換えリングは、ペダルを後向きに踏むときに前記つめを軸ハウジングに挿脱し、自身の左部分の外側および内側にそれぞれラチェットを、そして右部分に回転可能に配設される複数個の遊星歯車を有するキャリアは、ペダル軸からの動力の方向を維持または変更して、これによって動力を駆動スプロケットに伝達する。太陽歯車は、ペダル軸と結合されているときにペダル軸の駆動力をキャリアに伝達する。また、自身の縁部内側の右に歯車を有するスプロケット・キャップは、キャリアから動力を受けて、ペダルの駆動方向が後向きか前向きかにかかわりなく自転車を常に前進走行させる。従って、動力方向変更装置が自転車に取り付けられている状態でペダルを前向きおよび後向きに踏むと、自転車は前進走行する。「双方向ペダル駆動装置」の１つとしての本発明の動力方向変更装置は、構成部品および動作メカニズムにおいて従来の双方向ペダル駆動装置とは異なる。加えて、本発明の動力方向変更装置によれば、各々の構成要素の形状は最適化され、そのために特定部分への負荷の集中が防がれる。また、全ての構成部品は一体的に形成され、そのために構成部品の組立工程が簡素化される。この動力方向変更装置には、装置を容易に操作できるようにする切換えレバーと、従来式自転車を改良することなしに動力方向変更装置を従来式自転車に取り付けるための補助リングとが採用されている。図面の簡単な説明第１図は、本発明に係る自転車用動力方向変更装置の断面図。第２図は、本発明に係る動力方向変更装置の分解斜視図。第３図は、本発明に係る動力方向変更装置に用いられる太陽歯車の一例を示す右側面図。第４図Ａは、切換えリングが第１のつめを軸ハウジングの開口から脱却させているときの第１図の線Ａ−Ａにおける動力方向変更装置の動作線図であり、第４図Ｂは、切換えリングが第１のつめを軸ハウジングの開口から脱却阻止しているときの第１図の線Ａ−Ａにおける動力方向変更装置の動作線図。第５図は、第１図の線Ｂ−Ｂにおける動力方向変更装置の断面図。第６図は、本発明の好ましい具体例に係る動力方向変更装置の断面図。第７図は、第６図に示された動力方向変更装置に用いられる軸ハウジングの右側面図。第８図は、第６図に示された動力方向変更装置に用いられるキャリアの左側面図。第９図は、第６図に示された動力方向変更装置に用いられるスプロケット・キャップの左側面図。第１０図は、本発明の他の具体例に係る切換えリング制御手段の右側面図。第１１図は、本発明のさらに他の具体例に係る動力方向変更装置を従来式自転車に取り付けたときの断面図。発明を実施するための最良の形態第１〜５図を参照して、本発明を詳細に説明する。第１および２図に示されるように、シャフトハウジング３０と切換えリング４０とキャリア５０および太陽歯車６０とスプロケット・キャップ７０とは、スプロケット・キャップ７０の外側に固定ナット９０を取り付けることにより、自転車のペダルシャフト２０上において順次結合されて、一体的な動力方向変更装置を形成する。この装置の各部品の構造と機能とを順番に説明する。シャフトハウジング３０は、回転式ペダルシャフト２０を支持しており、シャフトハウジング３０の右キャップの縁部内側に複数個の開口３１を有し、これらの開口に複数個の第１のつめ３２が挿入される。また、切換えリング４０を制御する第１の歯車８１が嵌合する穴３３は、前記右キャップの側壁に形成される。前記構造を有するシャフトハウジング３０は、切換えリング４０とキャリア５０と太陽歯車６０とを順に保持するとともに、ペダルを後向きに踏むときにシャフトハウジング３０の縁部に配置される第１のつめ３２を用いることによってキャリア５０を回転させるか、またはキャリア５０の回転を防ぐ機能を有する。この場合、シャフトハウジングと第１のつめ３２との間にばねが挿入されて、第１のつめ３２を開口３１内に弾性的に保持する。切換えリング４０は、自身の一方の側部においてペダルシャフト寄りに第２の歯車４１を、そして自身の面部分に複数個の穴４２を有する。この第２の歯車４１は第１の歯車８１と係合して切換えリング４０を回転させ、前記穴４２は第１のつめ３２の突出または縮退を可能にするためのものである。キャリア５０は第１のつめ３２が穴４２内に嵌入しているときに回転不能となり、切換えリング４０が第１のつめ３２をシャフトハウジング３０の開口３１内に封じ込めているときにキャリア５０が回転可能となる。キャリア５０は、中空円筒状の形状を有しており、左部分の外側および内側にそれぞれ第１のラチェット５１および第２のラチェット５２を、そしてキャリア５０の右部分に複数個の穴を有するリング５３を有しており、この右部分は左部分と一体的に結合して、複数個の遊星歯車５４がリング５３内の遊星歯車シャフト５５により回転可能に配置されるようになっている。前記構造を有するキャリア５０の第１のラチェット５１はシャフトハウジング３０の第１のつめ３２と係合し、第２のラチェット５２は後述する第３の歯車６１の第２のつめ６２と係合する。他方、キャリア５０の遊星歯車５４の内側部分は太陽歯車６０の第３の歯車６１と係合し、前記遊星歯車の外側部分は後述するスプロケット・キャップ７０の内側に形成される第４の歯車７１と係合する。キャリア５０は、ペダルシャフト２０からの動力の方向を維持または変更することによってペダルシャフト２０からの動力をスプロケット・キャップ７０に伝達する機能を果たしており、このことが本発明において最も重要な点である。キャリア５０の遊星歯車５４は、動力の方向変更によって特定部分に集中する力を分散しており、好ましくは、遊星歯車の個数は８個とする。太陽歯車６０は段付きの中空円筒状の形状を有しており、太陽歯車６０の小直径の左部分は、第２のつめ６２が配置される複数個の開口６３をその外側に有し、左部分の内側は、左部分がペダルシャフト２０に一体的に固定されるような六角形のスプライン状の中央開口を有する。また、太陽歯車６０の大直径の右部分は、第３の歯車６１をその外側に有する。前記構造を有する太陽歯車６０において、第２のつめ６２はキャリア５０の第２のラチェット５２と係合し、第３の歯車６１はキャリア５０の遊星歯車５４と係合する。ここで、第２のつめの個数は４個であることが好ましい。この場合、下記の方法により、第１および第２のつめ３２および６２に弾性を付与することができる。第１に、つめの下にコイルばねまたは重ね板ばねを挿入する。第２に、第３図に示されるように各々のつめに所定の角度で段を形成し、次に各つめを環状ばね６５で接続して線形の張力を付与する。さらに、本発明によれば、第１のつめ３２と切換えリング４０とは、キャリア５０の外側に配置されて、ペダルシャフト２０が逆回転するときにのみキャリア５０を制御する。また、第２のつめ６２は太陽歯車６０の外側に配置されて、順回転時にキャリア５０を一方向に回転させる。太陽歯車６０はペダルシャフト２０と一体的に係合するため、太陽歯車６０はペダルシャフト２０の回転方向と同じ方向に回転しながらペダルシャフト２０からの動力をキャリア５０に伝達する。スプロケット・キャップ７０は、第１図の右に自身の縁部内側の第４の歯車７１を、そして縁部外側に複数個のねじまたはブラケット７２を有しており、多数の段を有する駆動スプロケット７３が前記ブラケットに結合されるようになっている。また、軸受７４がスプロケット・キャップ７０の中央に固定されて、スプロケット・キャップ７０はペダルシャフト２０から独立して自由回転しうるようになっている。前記構造を有するスプロケット・キャップ７０の第４の歯車７１は、遊星歯車５４と係合し、かくして、ペダルシャフト２０からの動力をキャリア５０を介して受ける。スプロケット・キャップ７０は、ペダルシャフト２０の回転方向にかかわりなく常に順方向に回転する。さらにまた、上記で説明されていない第１図の参照符号１０、１１、２１および２２は、それぞれ、車枠、ペダルシャフトハブ、軸受およびワッシャを表す。シャフトハウジング３０を自転車のペダルシャフト２０上でスプロケット・キャップ７０と結合させると、両者間に閉空間が形成されて、切換えリング４０とキャリア５０と太陽歯車６０とがこの閉空間内において互いに係合して組み合わされ、固定ナット９０がスプロケット・キャップ７０の外側に取り付けられ、かくして、一体的な動力方向変更装置が形成される。この一体的な動力変更装置は、下記の手順で組み立てられる。第１に、ペダルシャフト２０がシャフトハウジング３０内に回転可能に配設され、次に切換えリング４０とキャリア５０と太陽歯車６０とスプロケット・キャップ７０とがシャフトハウジング３０内においてペダルシャフト２０を中心にして順番に組み付けられる。その後、固定ナット９０がスプロケット・キャップ７０の外側に取り付けられて、以て一体的な動力方向変更装置が得られる。さらに、切換えリング４０を制御する切換えレバー８０がシャフトハウジング３０の側壁に配設されて、第１の歯車８１に接続される。これにより、切換えレバー８０は、第１の歯車８１の動きを利用して切換えリング４０を移動させる。前記構造を有する本発明に係る動力方向変更装置の作用と効果とを以下に説明する。説明上の便宜のために、操作方法を「ペダルを前向きに踏むことによる前進走行」と「ペダルを後向きに踏むことによる前進走行」と「ペダルを後向きに踏むことによる空転」とに分類して本発明の作用を説明する。第１に、「ペダルを前向きに踏むことによる前進走行」とは、第４および５図に示されるように、ペダルシャフト２０を時計回りに駆動したときに（この方向は、自転車を自転車の走行方向に対して右から見た場合の方向であり、このことは以下の説明にも当てはまる）、自転車が前進走行することを意味する。この場合、ペダルシャフト２０からの動力は下記のように伝達される。ペダルシャフト２０を時計回りに駆動すると、太陽歯車６０はペダルシャフト２０と協働して時計回りに回転する。ここで、第２のつめ６２は第２のラッチ５２と係合しているため、キャリア５０はペダルシャフト２０と同じ方向に回転する。従って、遊星歯車５４そのものは回転せずに、遊星歯車５４と係合しているスプロケット・キャップ７０の第４の歯車７１が時計回りに回転する。このようにして、ペダルシャフト２０とスプロケット・キャップ７０とが互いに同じ方向に回転し、そのために自転車は前進走行する。第２に、「ペダルを後向きに踏むことによる前進走行」とは、ペダルシャフト２０を反時計回りに駆動したときに自転車が前進走行することを意味する。この場合、ペダルシャフト２０からの動力は下記のように伝達される。この動作のためには、第４図Ａに示されるように切換えリング４０を制御することにより、第１のつめ３２と第１のラッチ５１とを互いに係合させなければならない。ペダルシャフト２０を反時計回りに駆動すると、太陽歯車６０はペダルシャフト２０と協働して反時計回りに回転する。ここで、第２のつめ６２は第２のラッチ５２を乗り越えて摺動するため、キャリア５０に動力を伝達することは不可能となる。その一方で、第５図に示されるように、太陽歯車６０の第３の歯車６１は、太陽歯車６０と係合している遊星歯車５４に動力を伝達し、そのために遊星歯車５４は時計回りに回転する。この場合、遊星歯車５４の前記回転は、遊星歯車５４と一体的に結合されているキャリア５０を回転させる力をもたらす。しかしながら、キャリア５０は、第４図Ａに示されたように第１のつめ３２がキャリア５０の第１のラチェット５１と係合しているために反時計回りに回転することができない。このため、遊星歯車５４と係合しているスプロケット・キャップ７０が時計回りに回転する一方で、遊星歯車５４だけが第５図に示されるように回転する。この動作により、ペダルシャフト２０に反時計回りに加えられる駆動力の方向は、本発明の動力方向変更装置により変更され、かくして、スプロケット・キャップ７０が時計回りに回転する。第３に、「ペダルを後向きに踏むことによる空転」とは、ペダルシャフト２０を反時計回りに駆動したときに、動力がスプロケット・キャップ７０に伝達されないために自転車は走行できずに空転するだけになることを意味する。この動作のためには、第４図Ｂに示されるように切換えリング４０を制御することによりシャフトハウジング３０の第１のつめ３２とキャリア５０の第１のラチェット５１とを非係合状態にしなければならない。この場合、前記動作のための動力伝達過程は、キャリア５０そのものがペダルシャフト２０のまわりで回転する一方で、遊星歯車５４は、第１のつめ３２が第１のラチェット５１と係合しないため、自転するという点を除いて、「ペダルを後向きに踏むことによる前進走行」の過程と、遊星歯車５４により反時計回りの力がキャリア５０に加えられる段階までは同じである。このように、ペダルシャフト２０からの動力は、キャリア５０のみに伝達されて、スプロケット・キャップ７０には伝達されないために、自転車は走行できないのである。一般的な自転車におけるペダルを後向きに踏むことによる空転は、本発明の動力方向変更装置による「ペダルを後向きに踏むことによる空転」とは下記の点で異なる。すなわち、一般的な自転車におけるペダルを後向きに踏むことによる空転では、駆動スプロケットおよびチェーンは、ペダルシャフトと協働して逆回転する。しかしながら、本発明においては、駆動スプロケットおよびチェーンは回転しない。前記のように、「双方向前進走行装置」のひとつとしての本発明の装置は、新しい部品を採用することにより従来の装置とは異なる態様で動力を伝達する。また、各構成部品の形状が最適化されるため、特定部分への負荷の集中が防がれる。さらにまた、各部品は一体化されるため、組立を簡単に行なうことができる。加えて、本発明の以下の具体例で説明するように、レバーが取り付けられて装置の操作が簡便化され、かつ、シャフトハウジングの構造が改良されて従来式自転車に直接取付可能とされている。前記の本発明に基づいて、以下に本発明の第１、第２および第３の具体例を説明する。第１の具体例では、順回転に用いられる一方向ラチェットと逆回転を制御するラチェットとの位置は互いに変更される。第２の具体例では、切換えレバーは針金に置き換えられる。さらに、第３の具体例では、シャフトハウジングの形状は、動力方向変更装置が従来式自転車を改変することなしに直接取り付けられるように改良される。〈実施形態１〉第６〜９図を参照すると、この具体例の基本的な特徴は、順回転に用いられる一方向ラチェットと逆回転を制御するラチェットとの位置が移動されるところにある。すなわち、順回転に用いられるラチェットの位置は、キャリアの内側からその外側に移動される一方で、逆回転を制御するのに用いられるラチェットの位置はそれと反対に移動される。前記２つのラチェットの位置を移動するために、各々の構成部品は、上述の本発明のものとは異なる形状を有して製造される。しかしながら、部品の個数は前記本発明と同じであり、その作用も前記発明と同様である。改良された部品の形状を以下に説明する。第６および７図に示されるように、シャフトハウジング１３０は、自身の右に中空円筒状の突起を、そして自身の外側に複数個の開口１３１を有しており、これらの開口に複数個の第３のつめ１３２が挿入される。シャフトハウジング１３０は、円板状側壁と、シャフトハウジング３０の縁部を取り除くことによってシャフトハウジング１３０が得られるため、前記本発明の穴３３と比べてペダルシャフト１２０に近い位置に前記本発明の第１の歯車８１を受ける穴１３３とを有する。本具体例の切換えリング１４０は、第５の歯車１４１がその一方の側部においてペダルシャフト１２０の外側寄りに形成されるという点で前記本発明の切換えリング４０とは異なる。切換えリング１４０は第３のつめ１３２とキャリア１５０の第３のラチェット１５１との間に配置される。第６および８図に示されるように、本具体例のキャリア１５０は、複数個の第４のつめ１５２が挿入される複数個の開口１５３をキャリア１５０の左部分外側に、そして第３のラチェット１５１を左部分内側に有する。また、キャリア１５０の右部分は、前記本発明のキャリア５０のものと同じである。前記構造を有するキャリア１５０において、第４のつめ１５２はスプロケット・キャップ１７０の第４のラチェット１７２と係合し、第３のラチェットはシャフトハウジング１３０の第３のつめ１３２と係合する。本具体例の太陽歯車１６０は、ペダルシャフト１６０に固定される内側と、複数個の遊星歯車１５４とのみ係合する第６の歯車１６１を有する外側とを有する。さらにまた、第６および９図に示されるように、スプロケット・キャップ１７０は、第６図の縁部内側の右に第７の歯車１７１を、そしてその左に第４のラチェット１７２を有する。このため、第７の歯車１７１はキャリア１５０の遊星歯車１５４と係合し、第４のラチェット１７２はキャリア１５０の第４のつめ１５２と係合する。その他の部分は前記本発明のものと同じである。また、第６〜９図において、参照符号１１０は車枠を表し、参照符号１１１はペダルシャフトハブを表し、参照符号１５３はキャリア・リングを表し、参照符号１５５は遊星歯車のシャフトを表し、参照符号１７３はスプロケット・ブラケットを表す。前記構造を有する本具体例の作用と効果とを以下に説明する。第１に、「ペダルを前向きに踏むことによる前進走行」は、下記のメカニズムで行なわれる。ペダルシャフト１２０が時計回りに回転すると、太陽歯車１６０はペダルシャフト１２０と同じ方向に回転し、遊星歯車１５４は反時計回りに回転する。しかし、キャリア１５０そのものはペダルシャフト１２０の回転速度とはる異なる回転速度で時計回りに回転し、キャリア１５０の第４のつめ１５２はスプロケット・キャップ１７０の第４のラチェット１７２と係合して、以てスプロケット・キャップ１７０を時計回りに回転させる。次に、「ペダルを後向きに踏むことによる前進走行」は、切換えリング１４０により第３のつめ１３２が切換えリング１４０の穴から解放された後に、シャフトハウジング１３０の第３のつめ１３２がキャリア１５０の第３のラチェット１５１と係合する場合に行なわれる。すなわち、ペダルを後向きに踏むことによる前進走行は、キャリア１５０が固定されているときに行なわれるのである。このため、遊星歯車１５４は、自身のシャフトのまわりを回転しながら太陽歯車１６０からの動力の方向を変更し、以てスプロケット・キャップ１７０に時計回りに動力を供給する。最後に、「ペダルを後向きに踏むことによる空転」は、下記のメカニズムで行なわれる。切換えリング１４０が第３のつめ１３２がシャフトハウジングの開口から解放されるのを阻止して、キャリア１５０をペダルシャフト１２０と同じ方向に回転させるようにする。その結果として、太陽歯車１６０からの動力はスプロケット・キャップ１７０には伝達され得ない。〈実施形態２〉本発明の第２の具体例は切換えリング４０の制御に関する。前記本発明の切換えリング４０は、シャフトハウジング３０の側壁に形成される第１の歯車８１（第１および２図参照）を用いることによって第１のつめ３２を解放および解放阻止する。シャフトハウジング３０に形成される第１の歯車８１を制御するためには、シャフトハウジング３０を穿孔して穴３３を形成し、この穴を介して切換えレバー８０を外側から取り付けるべきである。切換えレバー８０を前後に回転させると、第１の歯車８１は切換えレバーと協働して回転し、第１の歯車８１に係合する切換えリング４０は切換えレバー８０と同じ方向に回転して、以て第１のつめ３２の解放および解放阻止が行なわれる。前記切換えレバー８０はシャフトハウジング３０の外側に張り出しており、この張り出した切換えレバー８０が動力方向変更装置と従来式自転車との結合達成を妨害している。このため、第２の具体例は、前記欠点を改良するものである。ここでは、鋼線を切換えレバーの代わりに採用することで動力方向変更装置を従来式自転車に容易に接続して、以て切換えリングを制御する。第１０図に示されるように、第２の具体例の切換えリング４３を制御する手段は、複数個の穴４５を持つ切換えリング４３の一方の端部に輪４４を有する。この場合、輪４４は、鋼線４６をシャフトハウジング３０の外側から穴３３を介して接続して、以て切換えリング４３を制御するためのものである。すなわち、切換えリング４３は、鋼線が引かれると、第１のつめ３２を解放阻止するとともに、切換えリング４３は、鋼線４６が押されると、第１のつめ３２を解放するのである。〈実施形態３〉第３の具体例は、シャフトハウジング３０に関しており、シャフトハウジング３０の形状は、本発明の動力方向変更装置を従来式自転車に従来式自転車を改良することなしに直接取り付けるのに適した形状に改良される。第１１図は、本発明の動力方向変更装置が従来式自転車に取り付けられた状態を示す。第３の具体例では、中空円筒状の形状を有するシャフトハウジング３０の外観が改良される。本具体例のシャフトハウジング３４は、多数の段を有する外観である。すなわち、円筒状シャフトハウジング３４は、左側に順番に多数の段を有しており、シャフトハウジング３４の左側の直径は右側の直径より小さくなっている。また、接続管１５が採用されて、動力方向変更装置を従来式自転車のペダル・ハブ１１に接続する場合に互換性を提供する。右ねじ３５は、接続管１５の外側に形成される。さらにまた、接続管３５の外径はペダル・ハブ１１の外径と同じであり、その内径はシャフトハウジング３４の外径と同じである。他方、付加的なナット３６は、下記のように製造される。左ねじ３７がナット３６の外側に形成され、ナット３６の左内側は勾配３８を有して加工される。従って、シャフトハウジング３４は以下の手順により従来式自転車に取り付けられる。第１に、右ねじ３５を用いて接続管をペダル・ハブ１１と結合させ、スプライン結合により接続管１１をシャフトハウジング３４と結合させる。次に、左ねじ３７による左螺合によりナット３６を反対側に螺合させ、その後、ワッシャ３９を用いて組立を完了させる。本具体例の動力方向変更装置を従来式自転車に接続すると、シャフトハウジング３４は、自転車を後ろに引くことによって引き起こされる逆負荷が駆動スプロケットを介して本発明の動力方向変更装置に加わっても、ペダル・ハブ１１にはるかに緊密に接続される。すなわち、動力方向変更装置に加えられる逆負荷が増大すると、シャフトハウジング３４は、接続管１５の右ねじ３５とナット３６の左ねじ３７とが互いに反対方向に結合しているため、ナット３６の内側に形成された勾配３８によりペダル・ハブ１１にはるかに緊密に接続されるのである。また、シャフトハウジング３０およびペダル・ハブ１１の側部間の接触部分を山谷形に加工することによってシャフトハウジング３０とペダル・ハブ１１とを互いに緊密に結合させてもよい。産業上の利用可能性従って、この動力方向変更装置が自転車に取り付けられている状態において、自転車は、ペダルを前向きに踏んでも後向きに踏んでも前進走行する。また、動力方向変更装置が自転車に取り付けられている状態においてペダルを後向きに踏むと、必要な場合に空転させることができる。「双方向ペダル駆動装置」の１つとしての本発明の動力方向変更装置は、従来の双方向ペダル駆動装置とは構成部品および動作メカニズムにおいて異なる。加えて、本発明の動力方向変更装置によれば、各々の構成要素の形状が最適化され、そのために特定部分への負荷の集中が防がれる。さらにまた、全ての構成部品は一体的に形成され、それ故、組立工程が簡単になる。この動力方向変更装置は、同装置を容易に操作できるようにするための切換えレバーと、動力方向変更装置を従来式自転車に従来式自転車を改良することなしに取り付けるための補助リングとを採用している。

Claims

【特許請求の範囲】１．ペダルシャフトに結合された太陽歯車と、複数個の遊星歯車が回転可能に固定されたキャリアと内歯車を有する駆動スプロケットとを含む双方向ペダル駆動装置としての自転車用動力方向変更装置であって：回転するペダルシャフトを支持し、少なくとも１個以上の開口をその右キャップの縁部内側に、そして穴をその側壁に有し、複数個の第１のつめが前記開口に挿入され、切換えリングを制御する手段が前記穴に挿入され、かつ前記第１のつめがキャリアの第１のラチェットと係合するシャフトハウジングと；前記シャフトハウジングとキャリアの第１のラチェットとの間に配置され、前記切換えリング制御手段と結合される第２の歯車をその一方の側部において前記ペダルシャフト寄りに、そして前記第１のつめを突出または縮退させる少なくとも１個以上の穴をその表面部分に有する切換えリングと；中空円筒状の形状を有し、第１のラチェットおよび第２のラチェットをそれぞれその左部分の外側および内側に、そして少なくとも１個以上の穴を有するリングをその右部分に有し、前記右部分が前記左部分と一体的に結合されて、少なくとも１個以上の遊星歯車が遊星歯車シャフトにより回転可能に配設されるようになっており、前記第２のラチェットは太陽歯車の第２のつめと係合し、前記遊星歯車の内側部分は太陽歯車の第３の歯車と係合し、その外側部分はスプロケット・キャップの内側に形成される第４の歯車と係合するキャリアと；段付き中空円筒状の形状を有し、前記第２のつめが嵌合する少なくとも１個以上の開口をその小直径の左部分の外側に、前記ペダルシャフトと結合される中央開口を前記左部分の内側に、そして第３の歯車を大直径の右部分の外側に有する太陽歯車と；第４の歯車を自身の縁部の内側の右に有し、前記ペダルシャフトから独立して自由回転するとともに、前記ペダルシャフトに固定ナットにより固定されるスプロケット・キャップとを有してなる、自転車用動力方向変更装置。２．８個の第１のつめが前記シャフトハウジングの前記開口に配置されている、請求項１の自転車用動力方向変更装置。３．前記切換えリングを制御する前記手段が第１の歯車である、請求項１の自転車用動力方向変更装置。４．前記第１の歯車が切換えレバーを前記シャフトハウジングの外側に取り付けることによって制御される、請求項３の自転車用動力方向変更装置。５．前記シャフトハウジングの前記切換えリングを制御する前記手段が鋼線を用いて切換えリングを制御し、前記切換えリングの一方の端部に輪が形成されて、前記鋼線が前記シャフトハウジングの穴を介して前記輪に外側から挿入される、請求項３の自転車用動力方向変更装置。６．前記切換えリングの前記穴の個数が８個である、請求項１の自転車用動力方向変更装置。７．前記キャリアの前記遊星歯車の個数が８個である、請求項１の自転車用動力方向変更装置。８．４個の第２のつめが前記太陽歯車の前記開口に挿入されている、請求項１の自転車用動力方向変更装置。９．ばね装置が前記開口と前記つめとの間に挿入されている、請求項２または８の自転車用動力方向変更装置。１０．前記ばね装置がつめの段を接続する１個の円形ばねである、請求項９の自転車用動力方向変更装置。１１．前記太陽歯車が六角形の中央開口を有する、請求項１の自転車用動力方向変更装置。１２．前記太陽歯車がスプライン状の形状の中央開口を有する、請求項１の自転車用動力方向変更装置。１３．前記スプロケット・キャップがその縁部の左部分外側にねじを、そしてその右部分外側に少なくとも１個以上のブラケットを有し、多数の段を有する１個以上の駆動スプロケットが前記スプロケット・キャップに結合されるようになっている、請求項１の自転車用動力方向変更装置。１４．前記スプロケット・キャップの中央に軸受が固定されている、請求項１３の自転車用動力方向変更装置。１５．ペダルシャフトに結合された太陽歯車と、複数個の遊星歯車が回転可能に固定されるキャリアと、内歯車を有する駆動スプロケットとを含む双方向ペダル駆動装置としての自転車用動力方向変更装置であって：円板状の側壁を具え、回転するペダルシャフトを支持し、中空円筒状の突起をその右側に、そして少なくとも１個以上の第３のつめをその外側に有するとともに、切換えリングを制御する手段を受ける穴を有するシャフトハウジングと；前記第３のつめとキャリアの第３のラチェットとの間に配置され、前記切換えリング制御手段と結合される第５の歯車をその一方の側部において前記ペダルシャフト寄りに、そして少なくとも１個の穴をその表面部分に有し、前記第３のつめが制御される切換えリングと；少なくとも１個以上の第４のつめおよび前記第３のラチェットをそれぞれその左部分の外側および内側に、そして少なくとも１個以上の穴を有するリングをその右部分に有し、前記右部分が前記左部分と一体的に結合されて、少なくとも１個以上の遊星歯車が遊星歯車シャフトにより前記リング内に回転可能に配設されるようになっており、前記第４のつめがスプロケット・キャップの第４のラチェットと係合し、前記第３のラチェットが前記シャフトハウジングの前記第３のつめと係合し、前記遊星歯車の内側部分が太陽歯車の第６の歯車と係合し、その外側部分がスプロケット・キャップの内側に形成される第７の歯車と係合するキャリアと；前記ペダルシャフトに固定される内側と第６の歯車を持つ外側とを有する太陽歯車と；第７の歯車を自身の縁部内側に、そして第４のラチェットをその外側に有し、前記ペダルシャフトから独立して自由に回転するとともに、前記ペダルシャフトに固定ナットにより固定されるスプロケット・キャップとを有してなる、自転車用動力方向変更装置。１６．前記シャフトハウジングの外側において左側に多数の段を順に形成し、前記ペダル・ハブの直径と同じ外径および前記シャフトハウジングの内径と同じ内径を有する右ねじを外側に有する接続管と、外側に左ねじを、そして内側左にテーパ加工を有するナットとを用いることにより、前記シャフトハウジングが自転車のペダル・ハブに互換的に取り付けられる、請求項１または１５の装置。