JPS6128548B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、加速性のよい自転車の伝動装置に
関するもので、その目的とするところは、自転車
が低速から高速へと加速されて行く時の、ペタル
踏み込みの速度が一定でよく、この時、過剰抵抗
がなく、また、加速時の入力が比較的リニヤーに
加えられる運転性の優れた自転車の伝動装置を提
供しようとするにある。

すでに、特願昭52−71890号において上記のよ
うな無段変速装置が提唱されているが、こゝでは
その実施例でみるように、回転ポンプ素子が遊星
歯車に直結される構造なので、複数組の回転ポン
プ素子、ポンプ室、循環流路、オリフイスが必要
である。こゝで問題になるのは、製作精度の関係
で、全ての組につき、流通抵抗が同じになるよう
に、オリフイスを制御するような整合性が得難い
ことである。換言すれば、流通抵抗の一番大きい
組について負荷が集中し、全組について負荷の分
配がバランスしない。このため、負荷の集中した
組に対して、無理が生じ、摩耗、損耗がはげしく
なるのである。

そこで、この発明では、遊星歯車の動作を一つ
の回転ポンプ素子に集約して、単一組で減速制御
を行なえるようにし、無理が生じない構成にして
いる。

以下、この発明を図示の実施例にもとづいて具
体的に説明する。図において、符号１は自転車の
後車輪２に一体的に装備された回転子で、該回転
子１には、複数個、例えば三個の遊星歯車３が軸
４によつて軸支されている。上記遊星歯車３には
大径の遊星歯車３′が連設されていて、この遊星
歯車３′は太陽歯車５に噛合されている。上記回
転子１は二つのブロツク１ａ，１ｂより構成さ
れ、該ブロツク１ａ，１ｂはボルト６で互いに連
着され、上記軸４を両持ちしている。上記遊星歯
車３に噛合する別の太陽歯車７は固定軸８に対し
て回転自在に支承されており、また長いボス部７
ａを具備している。上記ボス部７ａの一端には一
方向クラツチ９を介して、自転車の従動側スプロ
ケツトホイール１０が嵌装されている。また、上
記後車輪２には、三枚のジスク形ブロツク１１
ａ，１１ｂおよび１１ｃよりなるハウジング１１
が装着されており、上記ブロツク１ｂを貫通して
ハウジング１１内に延びる太陽歯車５のボス部５
ａには回転ポンプ素子１２が装着されている。上
記回転ポンプ素子１２は、太陽歯車５と同軸心の
円壁状回転体１３に放射方向に向けてスライド溝
１４を複数個、例えば12個形成し、該スライド溝
１４内にスプリング１５によつて遠心方向に弾持
されたベーン１６を摺動自在に嵌装したもので、
該回転ポンプ素子１２を収容するポンプ室１７は
ブロツク１ｂ，１１ｂ間においてブロツク１１ａ
内に形成されている。このポンプ室１７は長円形
をなし、互いに四等分角で、通口１８を備え、該
通口１８を介して、ブロツク１１ｂおよび１１ｃ
の間に形成された油室１９に連通している。上記
ポンプ室１７を経由して互いに連通されない油室
相互は、オリイフイス２０を介して互いに連通さ
れ、全体としてハウジング１１内に循環流路を形
成している。そして、この循環流路には制御オイ
ルが充填されている。

該オリイフイス２０は、回転ポンプ素子１２の
回転の軸線に平行な方向に延びる制御室２０ａを
上記ブロツク１１ｂ内に形成し、該制御室２０ａ
に対して上記油室１９を連通する通口２０ｂを備
えると共に、上記制御室２０ａ内に軸方向移動で
きる筒状制御素子２０ｃを嵌装し、該制御素子２
０ｃに環状通路２０ｄを形成し、かつ頭部２０ｅ
をブロツク１１ｃを貫通して外方に突出させ、こ
の頭部２０ｅをブロツク１１ｃに調節可能に螺装
したものである。

また、ボス部７ａの端にはブレーキドラム２１
が固着してあり、これにはブレーキバンド２２が
巻回してあり、該ブレーキバンド２２を緊張した
り、弛めたりするブレーキ制御素子（図示せず）
が用意されている。

このような構成では、スプロケツトホイール１
０が足踏みペダルの回転操作で回転される時、一
方向クラツチ９を介して回転力が太陽歯車７に伝
達される。そこで、遊星歯車３は太陽歯車７に対
して自転するのであるが、この時の自転は太陽歯
車５を介して回転ポンプ素子１２に伝達され、該
ポンプ素子１２の回転でポンプ作用がなされ、一
方の油室１９から通口１８を介してポンプ室１７
へ、更にポンプ室１７から他方の通口１８を介し
て油室１９へと制御オイルを流通させる。この時
のオリイフイス２０の流通抵抗は、その通路２０
ｄと通口２０ｂとの相対位置によつて設定される
流通断面で定まる。このため、制御素子２０ｃの
螺込み量の調整をあらかじめ、充分に行つておく
必要がある。太陽歯車７に加えられた入力は、回
転ポンプ素子１２（すなわち太陽歯車５）を旋回
する出力と、回転子１（すなわち車輪２）を旋回
させるための出力とに分配されるわけで、スター
ト時には回転子１にかゝる走行抵抗は大きいか
ら、これを旋回するよりも遊星歯車３を自転する
方に出力が費やされるが、遊星歯車３の自転が大
きくなれば、オリイフイス２０に流れる単位時間
当りの流量が増し、その流通抵抗が増大されるの
であるから、これが回転子１を旋回する初動抵抗
とバヤランスするところで、遊星歯車３の自転と
回転子１の回転との割合いが定まる。油室１９、
ポンプ室１７など、循環流路が制御オイルで満さ
れているため、理想的にはペダルを踏んだ瞬間
に、この割合いで遊星歯車３が自転および公転し
（回転ポンプ素子１２にはオリイフイス２０の流
通抵抗が直ちに加わるから）、回転子１が回転す
る。遊星歯車３の自転が大きければ、太陽歯車７
の一回転に対する回転子１の回転量は小さくな
り、ここに大きな減速比が得られる。

自転車に慣性力が加わつて、車輪２にかゝる走
行抵抗がが減少し、一方、足踏みペダルに加わる
入力が同じであれば、遊星歯車３の自転は減少
し、太陽歯車７に対する回転子１の減速比は小さ
くなり、回転子１は増速される。これは太陽歯車
５に加わる抵抗がポンプ素子１２に加わる流通抵
抗であつて、その回転数に比例しているのに対
し、車輪２に加わる走行抵抗は加速度に比例して
いるからで、要するに太陽歯車７の入力は、前述
のようにポンプ素子１２に働く流通抵抗と回転子
１に加わる走行抵抗のバランスするところで分配
されるからである。

太陽歯車５の回転に対して回転子１の回転が近
づいて行くに従つて、この伝動装置における自動
変速は高変速比側に定着する。すなわち理想値で
は太陽歯車５と回転子１との回転比は１：１に近
づき、一体的に回転する傾向を示す。これ以上の
加速を必要とする時には、足踏みペダルの踏み込
みを早くして、太陽歯車７の回転速度の絶対値を
上げなければならない。この点は、従来の自転車
の伝動系と何等相違しない。

なお、ペダルの踏み込みをやめても、一方向ク
ラツチ９が従動側スプロケツトホイール１０と太
陽歯車７との間に介在されているので、太陽歯車
から上記スプロケツトホイール１０には回転が伝
わらない。しかも、この状態で慣性走行を行つて
いる時、太陽歯車７は回転子１に追従して旋回し
ようとする。これは遊星歯車３を自転させるには
流通抵抗が加わるからで、負荷のない太陽歯車７
は自づから旋回するようになる。このため、次の
段階でペダルを踏み込みをした場合、通常の自転
車の伝動系と同じ感触で直ちに動力伝達がなされ
る。しかも、加速のための入力は、前述のように
遊星歯車３の自転と回転子１の加速とに分配され
るので、低変速比側から再び加速されるから、足
踏みの時、ペダルに強い抵抗が感じられない。

また、慣性走行の時、ブレーキ制御素子を操作
してブレーキバンド２２を緊張すると、ブレーキ
ドラム２１に摩擦接触して、太陽歯車７の回転が
停止されるので、回転子１の回転により、遊星歯
車３は公転、自転し、回転ポンプ素子１２を働か
せる。しかして、オリイフイス２０の流通抵抗が
増大し、回転子１を停止させるように働き、あた
かもエンジンブレーキのような制御効果を発揮す
る。その上、回転ポンプ素子が回転子と同軸心で
回転するようになつていて、これに設けた歯車が
各遊星歯車に噛合する構成になつているので、ポ
ンプ構造が単一化され、負荷のかゝり具合に無理
がないという製作上の利点が得られる。

なお、この実施例では回転ポンプ素子としてベ
ーン式のポンプ構造を採用したが、トロコイドロ
ーターやサイクロイドギヤポンプの構造を採用し
てもよいこと勿論である。また、上記実施例で
は、ポンプ作用の時の流通抵抗にオリフイスを用
いたが、その開度が全閉から全開まで調節できる
絞り弁機構を用いてもよい。この場合、絞り弁機
構を、走行状態において、外部から随時、開度調
節できるように構成してもよい。これによつて流
通抵抗がかわり、これによる減速比調節も達成で
きる。このことは、本発明の技術的範囲に属する
ものである。

この発明は、以上詳述したようになり、自転車
の加速が大きい時には減速比が大きくなり、同じ
ペダルの踏み込み速度で、自動変速する能力があ
り、この時、過剰抵抗がなく、加速時の入力が比
較的リニヤーに加えられるなどの優れた運転性が
えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す縦断側面
図、第２図は第１図のＡ−Ａ線矢視図、第３図は
第１図のＢ−Ｂ線矢視図、第４図は第１図のＣ−
Ｃ線矢視図、第５図は自転車の走行状態における
回転子、遊星歯車、太陽歯車の速度関係を示した
グラフである。 １……回転子、３……遊星歯車、４……軸、５
……太陽歯車、７……太陽歯車、１２……回転ポ
ンプ素子、１３……回転体、１４……スライド
溝、１５……スプリング、１６……ベーン、１７
……ポンプ室、１８……通口、１９……油室、２
０……オリイフイス、２０ｂ……通口、２０ｃ…
…制御素子、２０ｄ……環状通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 太陽歯車に遊星歯車を噛合し、該遊星歯車を
   回転子に軸支し、上記遊星歯車と同軸の遊星歯車
   を、上記回転子と同軸心で回転する回転ポンプ素
   子に設けた歯車に噛合し、上記回転ポンプ素子
   を、上記回転子に連動するハウジング内に配設
   し、該ハウジング内に、上記回転ポンプ素子を経
   由する循環流路を形成し、該循環流路にオリフイ
   スを設け、上記回転子および太陽歯車のいづれか
   一方を出力側、他方を入力側に連繋したことを特
   徴とする無段変速装置。