JPH1179057A - 変速切換自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 減速機構が構造的に簡潔となり、機構全体の
大きさが小形化し、軽量化させて負荷を軽減でき、クラ
ンク軸の駆動回転に余分な負荷が加わることがなく軽い
力で駆動回転することが可能であり、長時間の走行も容
易であり、減速切換の操作時に故障等が発生することも
ほとんどなく、メンテナンスのためのコストや時間が不
要である変速切換自転車を提供することを目的とする。 【構成】 自転車のハンガ部に回転自在に軸支されたク
ランク軸１４と、クランク軸に連動する減速手段１６
と、減速状態の切換手段と、減速手段に係合し、車輪ハ
ブ体へ回転力を伝達する伝達機構２２とを備え、減速手
段はクランク軸の駆動力で回転する少なくとも１個また
は複数の遊星歯車４０と、遊星歯車に咬合しつつ回転す
る少なくとも１個の従動歯車とを含む差動歯車機構４４
からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変速切換自転車に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】人力によって駆動走行する自転車は、各
種形状、寸法仕上げ等により多種類の形式がある。基本
的には、フレームと、このフレームに軸支された前後車
輪と、ペダルに加えた踏圧力で回転するクランク軸と、
このクランク軸の回転力を後部車輪のハブ体へ伝達させ
る無端チェーンとを備えている。また、後部車輪のハブ
体の端部側には、径の異なる３ないし５個程度の複数の
後部鎖歯車を備え、クランク軸に設けた前部鎖歯車から
任意径の後部鎖歯車へ前記無端チェーンが掛け廻され、
ハブ体側で任意径の後部鎖歯車へ無端チェーンを横移動
状に切換え調帯して変速させる変速機構が一般に利用さ
れている。この変速機構では、走行中にフレームに設け
た変速レバーを操作して無端チェーンを任意の後部鎖歯
車へ移動させ、前後鎖歯車のギヤ比を切換えながら、道
路の起伏、風向き、脚力等の諸条件に対応した変速操作
を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記変
速機構においては、後部車輪のハブ体に設けた複数の後
部鎖歯車や無端チェーンを任意の後部鎖歯車へ横移動さ
せる機構等が嵩張って形状が大型化し、これらが余分な
負荷となって大きな駆動回転力を要する欠点がある。ま
た、無端チェーンを径が異なる任意の後部鎖歯車へ横移
動状に減速切換えするときに、無端チェーンが後部鎖歯
車から離脱して故障を発生し易く、その保守点検、修理
等に時間や経費を要する欠点がある。更に、変速機構の
形状が大きく重量があるためハブ体への取付作業も手数
を要する等の問題点があった。

【０００４】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その一つの目的は減速のための機構が
構造的に簡潔であり、機構全体の大きさが小形化して減
速機構部分を軽量化させ、負荷を軽減させることができ
る変速切換自転車を提供することである。また、本発明
の他の目的は、クランク軸の駆動回転に余分な負荷が加
わることなく軽い力で駆動回転することが可能であり、
長時間の走行も容易である変速切換自転車を提供するこ
とである。また、本発明の他の目的は、減速切換の操作
時に故障等が発生することもほとんどなく、メンテナン
スのためのコストや時間が不要である変速切換自転車を
提供することである。更に、本発明の他の目的は、減速
のための機構が小形化してクランク軸への取付作業も容
易に行える変速切換自転車を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、自転車のハン
ガ部１２に回転自在に軸支され、入力されて回転するク
ランク軸１４と、このクランク軸１４に連動する減速手
段１６と、減速状態の切換手段１８と、この減速手段１
６に係合し、車輪ハブ体２０へ回転力を伝達する伝達機
構２２とを備え、前記減速手段１６は前記クランク軸１
４の駆動力を受けて回転する少なくとも１個または複数
の遊星歯車４０と、これらの遊星歯車４０に咬合しつつ
回転する少なくとも１個の従動歯車４２とを含む差動歯
車機構４４からなり、前記切換手段１８により前記差動
歯車機構４４の遊星歯車４０の遊星運動の切換を行ない
つつ減速・非減速運転を行なうことを特徴とする変速切
換自転車１０から構成される。

【０００６】また、前記差動歯車機構４４は、前記従動
歯車４２と、該従動歯車４２を中央にしてその両面側に
該従動歯車４２と咬合する１個または複数の遊星歯車４
０と、からなり、そのうちの１面側の遊星歯車４０が前
記クランク軸１４に連動されるように設けられてなるこ
ととしてもよい。

【０００７】また、前記差動歯車機構４４の従動歯車４
２は断面略Ｚ字状に形成されてなることとしてもよい。

【０００８】また、前記切換手段１８は、前記従動歯車
４２と前記クランク軸１４とを連結または遮断させるク
ラッチ部８２と、前記遊星歯車４０の枢支軸７２を非遊
星状態に制止、または遊星状態に切換させる遊星歯車切
換機構８４とを備えてなることとしてもよい。

【０００９】また、前記遊星歯車４０の遊星状態のとき
には前記従動歯車４２と前記伝達機構２２とを連結状態
にさせるとともに、前記遊星歯車４０の非遊星状態のと
きにはこの連結を解く伝達機構連結遮断装置６２を備え
てなることとしてもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に係る変速切換自転車は、
自転車のハンガ部に回転自在に軸支され、入力されて回
転するクランク軸と、このクランク軸に連動する減速手
段と、減速状態の切換手段と、この減速手段に係合し、
車輪ハブ体へ回転力を伝達する伝達機構とを備え、前記
減速手段は、前記クランク軸の駆動力を受けて回転する
少なくとも１個または複数の遊星歯車と、これらの遊星
歯車に咬合しつつ回転する少なくとも１個の従動歯車と
を含む差動歯車機構からなり、切換手段により前記差動
歯車機構の遊星歯車の遊星運動の切換を行ないつつ減速
・非減速運転を行なうようにしている。

【００１１】差動歯車機構は、クランク軸の駆動力を受
けて回転する少なくとも１個または複数の遊星歯車と、
これらの遊星歯車に咬合しつつ回転する少なくとも１個
の従動歯車とを備えればよい。しかし、減速回転時にお
いてクランク軸の入力回転方向と逆方向に遊星歯車が回
転し、この遊星歯車と同一方向に回転する従動歯車によ
って逆回転する出力が取出される。従って、クランク軸
の入力回転と同一方向に回転する出力を取出す必要があ
る。このために、従動歯車を中央にしてその両側面側に
該従動歯車と咬合する１個または複数の遊星歯車を配置
し、そのうちの一方側面の遊星歯車をクランク軸と連動
させ、逆回転する従動歯車と連動する他方側面の遊星歯
車でクランク軸の入力回転と同一方向に回転する出力を
取出すものである。更に、従動歯車は断面略Ｚ字状に形
成することによって、従動歯車の両側面に対する遊星歯
車の組付けを簡潔で、コンパクト化に構成できることと
なる。

【００１２】差動歯車機構は、遊星歯車を切換手段で定
位置に保持した非遊星状態でクランク軸の駆動力で回転
させ、この遊星歯車に係合する従動歯車をクランク軸の
回転に対して減速回転させる。また、切換手段で遊星歯
車をクランク軸の周囲を遊転する遊転状態に保持し、こ
の状態で遊星歯車に係合する従動歯車をクランク軸と略
同一速度（ギヤー比略１：１程度）で非減速回転させ
る。最終段の回転出力をクランク軸と同一方向に回転さ
せるため、傘歯車等を用いた逆回転機構を設けてもよ
い。また複数の従動歯車を直列に配置して連動させても
よい。また、減速のための機構はクランク軸に設けてい
るが、これに限らず、後車輪のハブ体側にクランク軸と
連動するように設けてもよい。

【００１３】また、前記差動歯車機構は、前記従動歯車
と、該従動歯車を中央にしてその両面側に該従動歯車と
咬合する１個または複数の遊星歯車と、からなり、その
うちの１面側の遊星歯車が前記クランク軸に連動される
ように設けられてなることとそてもよい。他の側面に配
置した遊星歯車でクランク軸と同一方向へ回転する減速
出力を得ることとなる。また、他の側面に傘歯車や平歯
車を配置した逆回転機構を設けてもよい。

【００１４】また、前記差動歯車機構の従動歯車は断面
略Ｚ字状に形成されてなることとしてもよい。従動歯車
は断面略Ｚ字状に限ることなく、構成が簡略な断面コ字
状の従動歯車を配置してもよい。この断面コ字状の従動
歯車は、遊星歯車との噛合回転でクランク軸の回転方向
と逆回転する。従って、従動歯車の出力側に複数の傘歯
車等の逆回転機構を付設させ、クランク軸の回転と同一
方向へ減速回転力を出力し、伝達機構を介して後車輪の
車輪ハブ体へ伝達されるトルクを増大できるようにして
もよい。

【００１５】また、前記切換手段は、前記従動歯車と前
記クランク軸とを連結または遮断させるクラッチ部と、
前記遊星歯車の枢支軸を非遊星状態に制止、または遊星
状態に遊動切換させる遊星歯車切換機構とを備えてなる
こととしてもよい。クラッチ部としては、従動歯車と駆
動歯車とに相互に係合する凹凸部を設け、従動歯車また
は駆動歯車のいずれかをクランク軸に沿って相互に進退
させて係合、離脱させてもよい。また、遊星歯車切換機
構は、遊星歯車の枢支軸を固定した円環板をカバー体の
内壁に設けた円周溝内に配置させ、円環板の外周面に制
動片や制動帯を圧接、離開させて円環板を制止または解
放する機構を備えてもよい。クラッチ部でクランク軸と
従動歯車とが連結されたときには、遊星歯車切換機構に
よる円環板の制止を解放して遊星歯車は遊星状態に保持
されて従動歯車は非減速回転する。また、クラッチ部で
クランク軸と従動歯車との連結を遮断させた状態では、
遊星歯車切換機構で円環板を制止して遊星歯車は非遊星
状態に保持されて自転し、従動歯車は減速回転する。

【００１６】また、前記遊星歯車の遊星状態のときには
前記従動歯車と前記伝達機構とを連結状態にさせるとと
もに、前記遊星歯車の非遊星状態のときにはこの連結を
解く伝達機構連結遮断装置を備えてなることとしてもよ
い。この伝達機構連結遮断装置としては、従動歯車の外
面に設けた付勢爪と、伝達機構側に設けた内面ラック歯
とを係合させる構成としてもよい。

【００１７】

【実施例】以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実
施例を説明する。図１には、本発明の実施例に係る変速
切換自転車のクランク軸に取付けた減速のための機構の
要部拡大側面説明図が示されている。図２には、図１の
Ａ−Ａ線一部断面説明図が示されている。図３には、減
速のための機構の要部を分解させた斜視説明図が示され
ている。本発明に係る変速切換自転車１０は、自転車の
ハンガ部１２に回転自在に軸支され、入力されて回転す
るクランク軸１４と、このクランク軸１４に連動する減
速手段１６と、減速状態の切換手段１８と、この減速手
段１６に係合し、車輪ハブ体２０へ回転力を伝達する伝
達機構２２とを備えている。

【００１８】図６、図７に示すように、変速切換自転車
１０は、金属パイプを素材として形成されたフレーム２
４と、このフレーム２４の中央上部位置に高さ調整自在
に設けられたサドル２６とを有している。このフレーム
２４の前部位置に設けた前ホーク２７にハンドル２８が
連結されると共に前車輪３０が組み付けられている。ま
た、フレーム２４の後端位置に後車輪３２の車輪ハブ体
２０が組み付けられ、更に、フレーム２４の中央下部の
ハンガ部１２にクランク軸１４が軸支されている。

【００１９】図１、図２に示すように、クランク軸１４
は、ハンガ部１２に両側方向へ向け固定された軸受３４
に回転自在に軸支されており、このクランク軸１４の両
端には、図６、図７に示すように、先端にペダル３６を
水平に枢支したクランクアーム３８、３８が略クランク
状に逆向きに連設されている。このクランク軸１４に設
けた減速手段１６から後車輪３２の車輪ハブ体２０へ伝
達機構２２が調帯されている。

【００２０】減速手段１６は、前記クランク軸１４の駆
動力を受けて回転する少なくとも２個の遊星歯車４０
と、これらの遊星歯車４０に咬合しつつ回転する少なく
とも１個の従動歯車４２とを含む差動歯車機構４４から
構成されている。切換手段１８により差動歯車機構４４
の遊星歯車４０の遊星運動の切換えを行って自転車走行
の減速・非減速運転を行うものである。このように、差
動歯車機構４４を減速のための機構として用いることに
より、機構が簡潔で、機構全体の大きさが小形化され、
減速機構部分が軽量化されて負荷を軽減できる。また、
クランク軸の駆動回転に余分な負荷が加わることがな
く、軽い力で駆動回転することが可能となる。

【００２１】図１、図２に示すように、減速手段１６
は、クランク軸１４を同軸とし、クランク軸１６の周方
向に拡径して設けられている。即ち、自転車フレームの
ハンガ部１２に設置した軸受３４の側部に、クランク軸
１４に駆動歯車４６が固定されている。この駆動歯車４
６の外周部に少なくとも２個の遊星歯車４０が配置され
て駆動歯車４６と相互に噛合されている。また、図２に
示すように、従動歯車４０は、駆動歯車４６側であっ
て、軸受３４の端部寄り外周位置に回転自在に軸支され
ている。

【００２２】また、これらのクランク軸１４、軸受３
４、駆動歯車４６、複数の遊星歯車４０、従動歯車４２
等は、図１の拡大側面図に示すように、クランク軸１４
を中心として同心円状に配置されている。実施例におい
て、差動歯車機構４４は、従動歯車４２と、この従動歯
車４２を中央にしてその両側面に配置され、従動歯車４
２と咬合する１個または複数の遊星歯車４０とで構成さ
れている。

【００２３】即ち、図２の断面図に示すように、従動歯
車４２は、軸受３４に軸支され、駆動歯車４６より径が
大きな円形本体４８と、駆動歯車４６に隣接する円形本
体４８の一方側面の周縁部に同駆動歯車４６の上方側へ
突出形成された内歯５０と、該円形本体４８の他方側面
の中央部において、軸受３４を周回するように突出形成
された外歯５２とを有している。これらの内歯５０から
円形本体４８を経由して外歯５２へ向かう断面は略Ｚ字
状に形成されている。この内歯５０と駆動歯車４６とに
円形本体４８の一方側面に配置された遊星歯車４０ａが
噛合し、また、他方側面に配置された遊星歯車４０ｂが
外歯５２に噛合しつつ連動する。これにより、減速のた
めの構造のコンパクト化の実効性を確保できる。また、
従動歯車４２の両側に遊星歯車４０ａ、４０ｂが配置さ
れているのでバランスがよく、よって、円滑に動作し、
減速作動の正確性及び信頼性が高くなる。また、差動歯
車機構４４を円滑に作動させて故障等が発生することが
ない。

【００２４】図１、図２に示すように、従動歯車４２の
外周面には、クランク軸１４の回転力を後車輪３２の車
輪ハブ体２０へ伝達させる伝達機構２２が設けられてい
る。この伝達機構２２は、従動歯車４２の外周面を包含
するように係合された伝達歯車５４と、この伝達歯車５
４の外周面に掛け廻された無端チェーン６０とを備えて
いる。この伝達歯車５４は中空円筒形に形成され、その
外周面を周回して鎖歯５６が植設されている。この鎖歯
５６と車輪ハブ体２０の端部寄り位置に設置された鎖歯
車５８とに無端チェーン６０が周回状に掛け廻されてい
る。伝達機構２２としては、タイミングベルト、その他
の伝達ロープ等を利用してもよく、この場合には伝達歯
車５４や車輪ハブ体２０側に、これらのベルトやロープ
に係合する溝歯を設ける。

【００２５】従動歯車４２と伝達歯車５４とを連動回転
させるため、従動歯車４２の外周面と伝達歯車５４の内
周面とには伝達機構連結遮断装置６２が設けられてい
る。この伝達機構連結遮断装置６２は、クランク軸１４
と同一方向へ従動歯車４２が回転（以下、これを正回転
という）するときに従動歯車４２と伝達歯車５４とを係
合させ、また、従動歯車４２が逆回転するときに、従動
歯車４２を伝達歯車５４に対して空滑りさせて係合を解
放させる。

【００２６】即ち、図１、図２に示すように、伝達機構
連結遮断装置６２は、従動車輪４２の外周面側に伝達歯
車５４を正回転させるために配置された１個または複数
の付勢送り爪６４と、伝達歯車５４の内周面の略中央位
置を周回して刻設され、付勢送り爪６４に係合して伝達
歯車５４を連動回転させる第１内歯６６と、を備えてい
る。また、従動車輪４２の外歯５２と対応して伝達歯車
５４の内周面の側端側には第２内歯６８が設けられてい
る。

【００２７】クランク軸１４の駆動歯車４６と従動歯車
４２とが後述する切換手段１８で直接連結され、遊星歯
車４０ａ、４０ｂが遊星状態で従動歯車４２がクランク
軸１４と同一方向へ正回転する非減速運転のときに、伝
達歯車５２の内面の第１内歯６６に従動歯車４２の付勢
送り爪６４が係合して伝達歯車４２はクランク軸１４と
同一方向へ正回転する。この非減速運転の走行状態にお
いて、クランク軸１４の回転を停止して従動歯車４２の
回転を停止させても、従動歯車４２側の付勢送り爪６４
に対して第１内歯６６は空滑りして伝達歯車４２は後車
輪３２と連動して惰性で空転する。

【００２８】また、切換手段１８で駆動歯車４６と従動
歯車４２との連結を解除させて遊星歯車４０ａ、４０ｂ
が非遊星状態で、駆動歯車４６が遊星歯車４０ａと噛合
し、更に遊星歯車４０ａと従動歯車４２の内歯５０との
噛合で従動歯車４２がクランク軸１４の回転と逆回転す
る減速運転のときに、従動歯車４２の付勢送り爪６４は
伝達歯車５４の内面の第１内歯６６に対して空滑りす
る。このとき、クランク軸１４と逆回転する従動歯車４
２の外歯５２に他方側面の遊転歯車４０ｂが噛合し、こ
の遊転歯車４０ｂと伝達歯車５４の第２内歯６８とが噛
合して伝達歯車５４はクランク軸１４と同一方向へ減速
回転する。

【００２９】このように、従動歯車４２と伝達歯車５４
との相互に伝達機構連結遮断装置６２を設けたことによ
り、遊星歯車４０ａ、４０ｂの遊星状態による非減速運
転と、遊星歯車４０ａ、４０ｂの非遊星状態のときの減
速運転とに確実に変速切換えることができる。また、従
動歯車４２と伝達機構２２との連結状態と非連結状態と
の切換えを簡単な構造で確実に行える。

【００３０】図２、図３に示すように、従動歯車４２の
両側に配置された１個または複数の遊星歯車４０ａ、４
０ｂは、縦形で左右対向に配置されたドーナツ状の円環
板７０ａ、７０ｂの対向した内面に枢支軸７２ａ、７２
ｂが垂直に固定され、この枢支軸７２ａ、７２ｂに遊星
歯車４０ａ、４０ｂが回転自在に枢着されている。

【００３１】図２、図３に示すように、フレーム２４の
ハンガ部１２には、減速手段１４の軸受３４、クランク
軸１４に固定した駆動歯車４６、軸受３４の外周に回転
自在に軸支させた従動歯車４２、この従動歯車４２に係
合連結された伝達歯車５４等を遮蔽した二段円筒状のカ
バー体７４が設置されている。このカバー体７４の円周
方向へ突出した両側壁体７６ａ、７６ｂの内面側には、
クランク軸１４を中心として周回するようにドーナツ状
の円環板７０ａ、７０ｂを回転摺動自在に係合させるた
めの円周溝７８ａ、７８ｂが開溝されている。この円周
溝７８ａ、７８ｂ内に円環板７０ａ、７０ｂが係合され
ると共に、一方の円環板７０ａに枢支した遊星歯車４０
ａが駆動歯車４６と従動歯車４２の内歯５０とに噛合さ
れ、他方の円環板７０ｂに枢支した遊星歯車４０ｂが従
動歯車４２の外歯５２と伝達歯車５４の第２内歯６８と
に噛合されている。尚、図中において、８０、８０はカ
バー体７４に開口されたチェーン出入用孔である。

【００３２】変速切換自転車１０の走行運転において
は、減速手段を１６を、例えば平坦部の走行のための非
減速運転と、登坂部の走行のための減速回転とのいずれ
かに切換えて走行する。この切換えのために切換手段１
８は、従動歯車４２とクランク軸１４とを連結または遮
断させるクラッチ部８２と、遊星歯車４０ａ、４０ｂの
枢支軸７０ａ、７０ｂを非遊星状態に制止、または遊星
状態に遊動切換させる遊星歯車切換機構８４とを備えて
いる。

【００３３】図２、図３に示すように、クラッチ部８２
は、カバー体７４内の軸受３４の外周面に、その軸芯方
向へ摺動及び回転自在に嵌装された作動筒８６と、この
作動筒８６の一端側に従動歯車４２へ向け突出された複
数の爪８８と、駆動歯車４６及び従動歯車４２の胴側部
に複数の爪８８が進退して係合、離脱し得るように連通
開孔された爪孔９０ａ、９０ｂとを備えている。

【００３４】作動筒８６を駆動歯車４６へ向け前進させ
ると複数の爪８８が従動歯車４２の爪孔９０ｂから駆動
歯車４６の爪孔９０ａへ係合して従動歯車４２と駆動歯
車４６とは一体的に連結される。この結果、従動歯車４
２は駆動歯車４６を介してクランク軸１４と連結され
る。また、作動筒８６が後退すると複数の爪８８の先端
部が駆動歯車４６の爪孔９０ａ内から離脱され、従動歯
車４２の爪孔９０ｂ内に係合保持され、従動歯車４２は
駆動歯車４６との連結が解除され、作動筒８６は従動歯
車４２と共に軸受３４に自由回転状に保持される。この
複数の爪８８は従動歯車４２の爪孔９０ｂから後退させ
てもよいが、従動歯車４２と駆動歯車４６との爪孔への
前進係合が複雑になるため、従動歯車４２の爪孔９０ｂ
内に待機させた方が好ましく、爪８８による連結、解放
の作動が簡単となる。

【００３５】図２、図７に示すように、作動筒８６を進
退操作させるため、該作動筒８６の端部寄りの外周面に
は円周溝９２が開溝されている。この円周溝９２と対向
してカバー体７４の両胴側部に作動筒８６の進退方向へ
向けて長孔９４、９４が開孔されている。この長孔９
４、９４の外周を周回するようにカバー体７４の外周に
は略長円状の操作レバー９６が配置されている。この操
作レバー９６は、カバー体７４の下面側に設けたヒンジ
９７に長孔９４方向へ揺動し得るように枢着されてい
る。この操作レバー９６には長孔９４、９４を貫通して
作動筒８６の円周溝９２に係着したガイドピン９８、９
８が固定されている。

【００３６】自転車のサドル２６の近傍位置でフレーム
２４に取付けた手元レバー１００から延長した操作ワイ
ヤ１０２が操作レバー９６に連結されている。この手元
レバー１００で操作レバー９６を牽引することにより、
作動筒８６が前進して爪８８の先端が駆動歯車４６の爪
孔９０ａへ係合して従動歯車４２と駆動歯車４６とは一
体的に連結される。操作レバー９６の牽引を解除すると
操作ワイヤ１０２に設けた付勢ばねで操作レバー９６は
作動筒８６と共に後退し、爪８８の先端が駆動歯車４６
の爪孔９０ａから離脱し、従動歯車４２と駆動歯車４６
との連結が解除される。

【００３７】図２、図７に示すように、遊星歯車切換機
構８４は、カバー体７４の突出した両側壁体７６ａ、７
６ｂの外面側から、内面側に配置した遊星歯車の円環体
７０ａ、７０ｂに当接するように螺合され、左右ねじか
らなる制動ねじ１０４、１０４と、この制動ねじ１０
４、１０４の頭部から斜め上方へ突設された締付け腕１
０６、１０６とを有している。この締付け腕１０６、１
０６に連設された操作レバー１０８に、サドル２６の近
傍位置でフレーム２４に取り付けた手元レバー１１０か
ら延長した操作ワイヤ１１２が連結されている。手元レ
バー１１０により操作ワイヤ１１２を牽引して締付け腕
１０６、１０６を上方へ引き上げると制動ねじ１０４、
１０４が壁体内へねじ込まれ、円環板７０ａ、７０ｂは
制動ねじ１０４、１０４で制止される。手元レバー１１
０による操作ワイヤ１１２の牽引を解除すると、操作ワ
イヤ１１２に設けた付勢ばねで締付け腕１０６、１０６
が下降し、制動ねじ１０４、１０４による円環板７０
ａ、７０ｂの制止が解放されて円環板７０ａ、７０ｂは
遊動する。

【００３８】これにより、非減速運転のときにはクラッ
チ部８２の作動筒８６の前進作動で従動歯車４２と駆動
歯車４６が連結され、クランク軸１４の回転力が減速さ
れることなく従動歯車４２に伝達される。更に、伝達機
構連結遮断装置６２の従動歯車４２側の付勢送り爪６４
が伝達歯車５４の第１内歯６６と係合して伝達歯車５４
が駆動歯車４６と同一方向へ同一速度で回転し、無端チ
ェーン６０により後車輪３２のハブ体へ回転力が伝達さ
れて自転車は非減速運転する。このとき、遊星歯車切換
機構８４の手元レバー１１０で操作ワイヤ１１２を牽引
することなく、円環体７０ａ、７０ｂを自由状態に保持
し、駆動歯車４６及び従動歯車４２で係止された遊星歯
車４０ａ、４０ｂは円環体７０ａ、７０ｂと共に遊星運
動する。

【００３９】また、減速運転のときには、クラッチ部８
２の作動筒８６を後退作動させて従動歯車４２と駆動歯
車４６との連結を解除させる。同時に遊星歯車切換機構
８４を操作して円環体７０ａ、７０ｂを制動ねじ１０
４、１０４で制止して遊星歯車４０ａ、４０ｂを非遊星
状態に枢支保持する。これにより、クランク軸１４の回
転力は、駆動歯車４６と遊星歯車４０ａ及び遊星歯車４
０ａと従動歯車４２の内歯５０との噛合で従動歯車４２
がクランク軸１４と逆方向へ減速回転する。このとき、
伝達機構連結遮断装置６２の従動歯車４２側の付勢送り
爪６４は伝達歯車５４の第１内歯６６に対して空滑り状
に逆回動する。更に、従動歯車４２の他方側面の外歯５
２と遊星歯車４０ｂ及び遊星歯車４０ｂと伝達歯車５４
の第２内歯６８との噛合で伝達歯車５４は、駆動歯車４
６と同一方向へ低速度で減速回転され、無端チェーン６
０により後車輪３２の車輪ハブ体２０へ減速した回転力
が伝達されて自転車は減速運転する。

【００４０】従って、自転車のサドル２６の近傍位置に
設けた手元レバー１００、１１０を交互に操作してクラ
ッチ部８２と遊星歯車切換機構８４とを選択的に動作さ
せ、非減速運転による平坦部の走行と減速運転による登
坂部の走行の実効を確保できることとなる。

【００４１】次に、本発明の実施例に係る変速切換自転
車の作用を説明する。図６、図７に示すように、変速切
換自転車１０を走行開始したり、或は登坂部の走行にお
いては、後車輪３２に大きなトルクが負荷されるため減
速手段１６は減速運転に切換えて走行し、平坦部で速度
が上昇した後では小さなトルクで走行できるため減速手
段１６は非減速運転に切換えて走行する。従って、サド
ル２６に乗架した運転者は、走行開始の減速運転のとき
には、一方の手元レバー１００は前方へ倒したままでク
ラッチ部８２の作動筒８６を軸受３４の端部側へ後退さ
せて駆動歯車４６と従動歯車４２の連結を解除した状態
に保持する。

【００４２】そこで、遊星歯車切換機構８４側の他方の
手元レバー１１０を手前へ倒して操作ワイヤ１１２を牽
引し、連結されている操作レバー１０８で締付け腕１０
６、１０６を上方へ引き上げて制動ねじ１０４、１０４
を円環板７０ａ、７０ｂへねじ込んで係止し、遊星歯車
４０ａ、４０ｂを非遊星状態に枢支保持する。これによ
り、クランク軸１４の回転力は、駆動歯車４６と遊星歯
車４０ａ及び遊星歯車４０ａと従動歯車４２の内歯５０
との噛合で従動歯車４２がクランク軸１４と逆方向へ減
速回転され、伝達機構連結遮断装置６２の従動歯車４２
側の付勢送り爪６４は伝達歯車５４の第１内歯６６に対
して空滑り状に回動する。更に、従動歯車４２の他方側
面の外歯５２と遊星歯車４０ｂ及び遊星歯車４０ｂと伝
達歯車５４の第２内歯６８との噛合で伝達歯車５４は、
駆動歯車４６と同一方向へ低速度で減速回転され、無端
チェーン６０により後車輪のハブ体へ減速した回転力が
伝達されて自転車は減速運転される。

【００４３】自転車の速度が上昇したら、減速手段１６
を非減速運転に切換える。このときには、遊星歯車切換
機構８４の手元レバー１１０を前方へ倒して締付け腕１
０６、１０６を下降させて制動ねじ１０４、１０４によ
る円環板７０ａ、７０ｂの係止を解除して遊星歯車４０
ａ、４０ｂを遊星状態に保持する。更に、手元レバー１
００を手前へ倒して操作ワイヤ１１２を牽引してクラッ
チ部８２の作動筒８６を前進作動させ、従動歯車４２の
爪孔９０ｂに係合している複数の爪８８を駆動歯車４６
の爪孔９０ａへ係合させて従動歯車４２と駆動歯車４６
とを直接連結させる。これにより、クランク軸１４の回
転力は減速される駆動歯車４６から従動歯車４２へ伝達
される。

【００４４】更に、伝達機構連結遮断装置６２の従動歯
車４２側の付勢送り爪６４が伝達歯車５４の第１内歯６
６と係合して伝達歯車５４が駆動歯車４６と同一方向へ
同一速度で回転し無端チェーン６０により後車輪のハブ
体へ回転力が伝達されて自転車は非減速運転する。この
ときに、遊星歯車切換機構８４の円環体７０ａ、７０ｂ
は係止されることがなく自由状態に保持されているた
め、従動歯車４２の両側の遊星歯車４０ａ、４０ｂは駆
動歯車４６及び従動歯車４２に係止された状態で自転す
ることなく遊星運動する。

【００４５】このように、差動歯車機構４４を減速のた
めの機構として用いることにより、機構が簡潔で、機構
全体の大きさが小形化され、減速機構部分が軽量化され
て負荷を軽減できる。また、クランク軸１４の駆動回転
に余分な負荷が加わることがなく、軽い力で駆動回転す
ることが可能となる。したがって、長時間の走行も容易
となる。また、減速切換の操作時に故障等が発生するこ
ともほとんどなく、メンテナンスのためのコストや時間
が不要となる。更に、減速手段の構造が小形化するの
で、クランク軸への取付作業も容易に行える。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る変速
切換自転車によれば、自転車のハンガ部に回転自在に軸
支され、入力されて回転するクランク軸と、このクラン
ク軸に連動する減速手段と、減速状態の切換手段と、こ
の減速手段に係合し、車輪ハブ体へ回転力を伝達する伝
達機構とを備え、前記減速手段は、前記クランク軸の駆
動力を受けて回転する少なくとも１個または複数の遊星
歯車と、これらの遊星歯車に咬合しつつ回転する少なく
とも１個の従動歯車とを含む差動歯車機構からなり、前
記切換手段により前記差動歯車機構の遊星歯車の遊星運
動の切換を行ないつつ減速・非減速運転を行なうことを
特徴とすることにより、減速のための機構が構造的に簡
潔なものとなり、機構全体の大きさが小形化し、自転車
の減速機構部分についてスッキリした意匠感を保持させ
ると共に同減速機構部分を軽量化させ、負荷を軽減させ
ることができる。また、クランク軸の駆動回転に余分な
負荷が加わるこもなく軽い力で駆動回転することが可能
である。したがって、長時間の走行も容易となる。ま
た、減速切換の操作時に故障等が発生することもほとん
どなく、メンテナンスのためのコストや時間が不要とな
る。更に、減速手段の構造が小形化するので、クランク
軸への取付作業も容易に行える。

【００４７】また、前記差動歯車機構は、前記従動歯車
と、該従動歯車を中央にしてその両面側に該従動歯車と
咬合する１個または複数の遊星歯車と、からなり、その
うちの１面側の遊星歯車が前記クランク軸に連動される
ように設けられてなることにより、減速手段の構造のコ
ンパクト化の実効性を確保できる。また、従動歯車の両
側に遊星歯車が配置されているのでバランスがよく、よ
って、円滑に動作し、減速作動の正確性及び信頼性が高
くなる。

【００４８】また、前記差動歯車機構の従動歯車は断面
略Ｚ字状に形成されてなることにより、差動歯車機構の
コンパクト化の実効性を確保できる。また、従動歯車の
両側に遊星歯車をバランスよく配置でき、差動歯車機構
を円滑に作動させて故障等が発生することがない。

【００４９】また、前記切換手段は、前記従動歯車と前
記クランク軸とを連結または遮断させるクラッチ部と、
前記遊星歯車の枢支軸を非遊星状態に制止、または遊星
状態に遊動切換させる遊星歯車切換機構とを備えてなる
ことにより、クラッチ部と遊星歯車切換機構とを選択的
に動作させ、非減速運転による平坦部の走行と減速運転
による登坂部の走行の実効を確保できる。

【００５０】また、前記遊星歯車の遊星状態のときには
前記従動歯車と前記伝達機構とを連結状態にさせるとと
もに、前記遊星歯車の非遊星状態のときにはこの連結を
解く伝達機構連結遮断装置を備えてなることにより、伝
達機構連結遮断装置により、遊星歯車の遊星状態による
非減速運転と、遊星歯車の非遊星状態のときの減速運転
とに確実に変速切換えることができる。また、従動歯車
と伝達機構との連結状態と非連結状態との切換えを、簡
単な構造で確実に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る変速切換自動車のクラン
ク軸に取付けた減速のための機構の要部拡大側面説明図
である。

【図２】図１のＡ−Ａ線一部断面説明図である。

【図３】減速機構の要部を分解させた斜視説明図であ
る。

【図４】非減速運転状態における減速機構の要部の回転
方向の説明図である。

【図５】減速運転状態における減速機構の要部の回転方
向の説明図である。

【図６】本発明の実施例に係る変速切換自転車の側面図
である。

【図７】減速のための機構を取り付けたハンガ部の斜視
説明図である。

【符号の説明】 １０ 変速切換自転車 １２ ハンガ部 １４ クランク軸 １６ 減速手段 １８ 切換手段 ２０ 車輪ハブ体 ２２ 伝達機構 ４０ 遊星歯車 ４２ 従動歯車 ４４ 差動機構 ６２ 伝達機構連結遮断装置 ７２ 枢支軸 ８２ クラッチ部 ８４ 遊星歯車切換機構

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自転車のハンガ部に回転自在に軸支さ
   れ、入力されて回転するクランク軸と、 このクランク軸に連動する減速手段と、 減速状態の切換手段と、 この減速手段に係合し、車輪ハブ体へ回転力を伝達する
   伝達機構と、を備え、 前記減速手段は、前記クランク軸の駆動力を受けて回転
   する少なくとも１個または複数の遊星歯車と、これらの
   遊星歯車に咬合しつつ回転する少なくとも１個の従動歯
   車と、を含む差動歯車機構からなり、 前記切換手段により前記差動歯車機構の遊星歯車の遊星
   運動の切換を行ないつつ減速・非減速運転を行なうこと
   を特徴とする変速切換自転車。
2. 【請求項２】 前記差動歯車機構は、前記従動歯車と、
   該従動歯車を中央にしてその両面側に該従動歯車と咬合
   する１個または複数の遊星歯車と、からなり、そのうち
   の１面側の遊星歯車が前記クランク軸に連動されるよう
   に設けられてなる請求項１記載の変速切換自転車。
3. 【請求項３】 前記差動歯車機構の従動歯車は断面略Ｚ
   字状に形成されてなる請求項１または２記載の変速切換
   自転車。
4. 【請求項４】 前記切換手段は、前記従動歯車と前記ク
   ランク軸とを連結または遮断させるクラッチ部と、 前記遊星歯車の枢支軸を非遊星状態に制止、または遊星
   状態に遊動切換させる遊星歯車切換機構と、 を備えてなる請求項１ないし３のいずれかに記載の変速
   切換自転車。
5. 【請求項５】 前記遊星歯車の遊星状態のときには前記
   従動歯車と前記伝達機構とを連結状態にさせるととも
   に、前記遊星歯車の非遊星状態のときにはこの連結を解
   く伝達機構連結遮断装置を備えてなる請求項１ないし４
   のいずれかに記載の変速切換自転車。