JPS6223174B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、自転車の駆動部に関し、ペダルクラ
ンクを正転させても、逆転させても、前進するこ
とができ、しかもペダルを止めて惰力走行をする
こともできる自転車を達成できるように新規に開
発されたものに関する。

【従来の技術およびその問題点】

従来の自転車の駆動部は、ペダルクランクに取
付られた前スプロケツトと、後ハブに取付られた
フリーホイールとの間の無端チエンを掛け回して
構成されている。フリーホイールは、スプロケツ
トが中子に対して相対逆点（通常、自転車右方か
らみて左回り、以下同じ）のみ可能としたもので
あるから、スプロケツトが正転（通常自転車右方
からみて右回り、以下同じ）するときのみその駆
動力がハブに伝達される。また、スプロケツトを
逆転させたときにはその回転力はハブには伝わら
ず、また、走行中スプロケツトを止めて惰力走行
することもできる。このようなことから、従来の
フリーホイール付き自転車はすべて、ペダルクラ
ンクを正転させたときのみ前進するようにその駆
動部が構成されており、ペダルクランクを逆転さ
せても、後車輪に前進駆動力を伝達することがで
きない。また、競走用自転車など、フリーホイー
ルのついていない自転車の場合は、ペダルクラン
クを逆転すると、後進駆動力が後車輪に伝達され
るが、これは、自転車の軽量化と、ペダルクラン
クから制動力をうることを狙つたものであり、し
たがつてペダルを止めて惰力走行することができ
ない。 この発明は、以上の事情のもとで考え出された
もので、ペダルクランクを正転させても、逆転さ
せても前進駆動力をうることができ、しかもペダ
ルクランクを止めて惰力走行することもでき、さ
らには自転車車体を後方に押し動かすこともでき
るように構成した自転車の駆動部を新たに提供す
ることをその課題とする。

【課題を達成するための手段】

上記の課題を達成するため、この発明では、次
の技術的手段を講じている。 すなわち、この発明の自転車の駆動部は、 ハブ軸と、 ハブ軸の一端部において回転可能に支持され、
外方にフリーホイール支持部を、内方に螺軸部を
もつ駆動体と、 ハブ軸の他端部と上記駆動体の外周とに、両端
部内周において回転可能に支持され、駆動体側内
周に、軸方向内方ほど拡径する円錐内面状のクラ
ツチ内面をもつハブ体と、 上記螺軸部に、螺軸部の正転時、上記クラツチ
内面方向にねじ送りされるように螺合され、上記
クラツチ内面と密着接合しうる円錐外面状クラツ
チ外面をもつクラツチコーンと、 を備え、上記ハブ体のクラツチ内面と、上記クラ
ツチコーンのクラツチ外面の双方に、互いに掛合
しうる、なめらかな頂部をもつ掛合突部を設ける
とともに、上記クラツチコーンを常時上記クラツ
チ内面から離れる方向へ弾力付勢し、かつ、上記
クラツチコーンのハブ軸に対する回転に一定の抵
抗を付与してなるユニツトハブを有し、 上記駆動体のフリーホイール支持部には、正転
時に上記駆動体に駆動力を伝達しうる２個のフリ
ーホイールが並設され、前スプロケツトに掛け回
された無端チエンのうちの、前スプロケツトの上
縁からのびる部分を一方のフリーホイールの上縁
から後部にかけて掛け回すとともに、前スプロケ
ツトの下縁からのびる部分を他方のフリーホイー
ルの上縁から後部にかけて掛け回し、かつ、両フ
リーホイールから下方にのびる部分を上記両フリ
ーホイールの下方に位置するプーリに掛け回して
構成されている。

【作用】

ペダルクランクを正転させると、前スプロケツ
トの上縁からのびるチエン部分が掛け回された方
のフリーホイール（以下、第一フリーホイールと
いう）が正転し、前スプロケツトの下縁からのび
るチエン部分が掛け回された方のフリーホイール
（以下、第二フリーホイールという）が逆転す
る。フリーホイールは、そのスプロケツトの正転
駆動力のみ伝達できるようになつているから、第
一フリーホイールのスプロケツトの正転力のみが
中子を介して駆動体に伝達され、かつ、第二フリ
ーホイールのスプロケツトはフリー逆転する。こ
れとは逆に、ペダルクランクを逆転させると、上
記第二フリーホイールが正転し、上記第一フリー
ホイールは逆転する。したがつてこの場合、第二
フリーホイールのスプロケツトの正転駆動力のみ
がその中子を介して駆動体に伝達される。したが
つて、ペダルクランクを正転させても、逆転させ
ても、駆動体に正転駆動力が伝達される。また、
このことは、駆動体は、第一フリーホイールまた
は第二フリーホイールによつて正転はさせられる
が、逆転はしないことをも意味する。 そうして、駆動体が正転すると、クラツチコー
ンはハブ体に対して相対的に回転しにくくなつて
いるから、駆動体の螺軸部によつてクラツチ内面
の方へ送られ、かつ、クラツチ外面とクラツチ内
面が接合して、駆動体からクラツチコーンを介し
てハブ体への動力伝達経路が成立する。クラツチ
コーンのクラツチ外面とハブ体のクラツチ内面と
が接合すると、クラツチコーンはそれ以上移動す
ることができないから、駆動体と共回りしてハブ
体を回転させる。しかも、両クラツチ面には、互
いに掛合突部が設けられているから、クラツチ外
面の正転力が掛合突部同士の掛合関係を介してス
リツプすることなく確実にクラツチ内面ないしハ
ブ体に伝達され、自転車は前進する。 一方、走行状態においてペダルクランクおよび
双方のフリーホイールの回転が止まると、ハブ体
ないしクラツチ内面が正転するが、このとき、ク
ラツチ内面の掛合突部がクラツチコーンの掛合突
部を引つ掛けて強制的に正転させるので、このク
ラツチコーンは、止まつていようとする駆動体の
螺軸上を、上記クラツチ内面から離れる方向に動
く。しかも、クラツチコーンは、定常クラツチ内
面から離れる方向に弾性付勢されているので、上
記螺軸上を正転螺回する抵抗が非常に小さくなつ
ており、すみやかにクラツチ内面から離れる方向
に移動し、やがて両クラツチ面の掛合突部同士の
掛合関係が解除されて、クラツチは完全に切れ
る。また、上記のようにクラツチコーンは、常時
クラツチ内面から離れる方向に弾力付勢されてい
るから、このクラツチコーンが不用意にクラツチ
内面の方へ戻ることはない。 したがつてこのとき、ハブ体はハブ軸に対して
正方向にフリー回転することができるのみなら
ず、逆方向にもフリー回転することができる。し
たがつて、駆動体が逆転することができないにも
かかわらず、自転車を押してバツクさせることが
できることとなる。また、クラツチ外面およびク
ラツチ内面に設けるべき掛合突部は、それぞれな
めらかな頂部をもつているので、たとえ上記のよ
うにクラツチが切れているべき状態において不用
意にクラツチコーンがクラツチ内面に近づいて
も、双方のクラツチ面の掛合突部の屋根同士がこ
すり合うだけで、これらが掛合するには至らな
い。

【効果】

以上のことから、本発明によれば、ペダルクラ
ツチを正転させても、また逆転させても、自転車
を前進させることができ、かつ、ペダルを止めて
惰力走行することもでき、さらには問題なく自転
車を押してバツクされることもできるという、非
常にユニークな自転車が実現される。

【実施例の説明】

以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照し
つつ具体的に説明する。 第２図および第３図において、１１はハブ体、
１２は外方部のフリーホイール取付部に歯数の異
なる一対のフリーホイール２，３が取付けられ、
ハブ体１１の内部に延入する右ねじの送りねじ１
３を有する駆動体、１４は駆動体１２の内方部に
形成された螺合部１３に螺合され、かつ駆動体１
２が回転することによりハブ軸１５方向に往復移
動可能なクラツチコーンをそれぞれ示す。前記一
対のフリーホイール２，３は、駆動体１２の外方
部に形成したねじ状取付部１６に軸方向にならべ
てその中子１７，１８をねじ付けるとよいが、本
実施例においては、フリーホイール３の中子１８
の軸方向長さを駆動体１２の取付部１６より長く
し、まず、取付部１６にフリーホイール３をねじ
付けた後前記取付部１６とおなじ径の螺軸を形成
したアタツチメント１９をフリーホイール３の中
子１８のねじ穴にねじ付け、さらにこのアタツチ
メント１９にフリーホイール２の中子１７をねじ
付けるようにして、フリーホイール２をフリーホ
イール３の外側に適宜つなげうるように構成して
ある。これらのフリーホイール２，３はラチエツ
ト機構を介装することにより中子に対してスプロ
ケツトが逆転方向にのみ回転可能に支持させた公
知の構造のものを利用することができる。 駆動体１２は、その外方内周に形成されたワン
２０と、ハブ軸１５にねじ付けられた玉押し２１
との間に転動可能な複数の鋼球２２を介装するこ
とにより、ハブ軸１５に対して回転可能となつて
いる。また、ハブ体１１は、これの左端部内周に
設けられたワン２３とハブ軸１５の左方部にねじ
付けられた玉受け部材２４との間、および、ハブ
体１１の右端部内周に形成した玉受け２５と駆動
体１２のフリーホイールより内側の肩部に形成し
た玉受け面２６との間にそれぞれ転動可能な複数
個の鋼球２７，２８を介装することにより、ハブ
軸１５に対しても駆動体１２に対しても相対回転
可能となつている。上記ハブ体１１は、次に説明
する自動クラツチ機構２９により、駆動体１２が
正転駆動しようとするときはこの駆動力により確
実に正方向に回転させられ、一方、駆動体１２の
駆動力が解条されたとき、または駆動体１２が停
止しているときは、正方向のみならず逆方向にも
自由回転することができるようになつている。 前記自動チラツチ機構２９は、前記ハブ体１１
の右方内周面になめらかな頂部を有する掛合突部
３０を有する内方拡開コーン状のクラツチ内面３
１を形成するとともに、駆動体１２の螺軸部１３
にねじ付けられたクラツチコーン１４の外周に前
記クラツチ内面３１と接合しうる、なめらかな尾
根をもつ掛合突部３２を有するコーン状のクラツ
チ外面３３を形成し、前記クラツチコーン１４と
ハブ軸１５との間に摩擦部材を介在させることに
よりこのクラツチコーン１４のハブ軸１５に対す
る相対回転に一定の摩擦抵抗を付与し、さらに前
記クラツチコーン１４を常時前記クラツチ内面３
１から離れる方向に弾力的に付勢することによ
り、基本的に構成される。 前記クラツチ内面３１およびクラツチ外面３３
に設ける掛合突部３０および３２は、たとえば、
第６図に詳細に示されているように、ゆるやかな
のぼり斜面３４とやや急なくだり斜面３５とをな
めらかな頂部でつないだような断面形状を有する
ラチエツト歯に似たものとすることができる。た
だしラチエツト歯のような歯先が鋭角状に切り立
つたものは不可で、あくまでもその山形状は鈍角
状のなだらかなものとすることが肝要である。第
６図に示ささているように、クラツチ内面３１の
掛合突部３０とクラツチ外面３３の掛合突部３２
は同様の形状に形成すればよいが、互いにほぼ密
着しうるようにその向きが逆となつている。ま
た、クラツチコーン１４がハブ体１１に駆動力を
伝達するときは互いの急なくだり斜面３５同志が
接合する。これらの掛合突部３０および３２は、
図示例のように形成しなければならないことは必
ずしもなく、たとえば断面が三角山、台形山ある
いは丸状山、さらにはこれらを組み合せたもの等
種々の形態とすることができる。また、図示例に
おいては、クラツチ内面３１の掛合突部３０を連
続的に形成し、クラツチ外面３３の掛合突部３２
を間欠的に形成してあるが、これとは逆に、掛合
突部３２を連続的に形成するとともに掛合突部３
０を間欠的に形成すること、あるいは、双方を連
続的に形成し、または間欠的に形成することもで
きる。 また、上記自動クラツチ機構２９において、前
記クラツチコーン１４を常時クラツチ内面３１か
ら離れる方向、すなわち、図示例においては第２
図Ｑ方向に向け弾力付勢するのであるが、これ
は、たとえば次のように構成することができる。 駆動体１２の送りねじ１３部における軸方向の
内孔３６とハブ軸１５との間に空間３７を形成す
るとともに、この空間３７に、ハブ軸１５に套挿
するようにして圧縮コイルバネ３８を介装し、こ
の圧縮コイルバネを利用して前記クラツチコーン
１４を弾力付勢するのである。この圧縮コイルバ
ネ３８の外端部は、たとえば玉押し２１の内端壁
に当接させるとともに若干縮径させてハブ軸１５
に巻付くようにする一方、内端部３８ａはハブ軸
１５に摺動自在にはめこまれたドーナツ円板状の
係止板３９の係合部に係合させてある。さらに、
この係止板３９の外周部内壁は、クラツチコーン
１４の内周にはめ込んだ止め輪４０の外側壁に当
接させてある。かくして前記圧縮コイルバネ３８
の弾力により、第２図矢印Ｑ方向に常時押しやら
れる前記の係止板３９が止め輪４０を第２図矢印
Ｑ方向に押すこととなるので、結果的にクラツチ
コーン１４は常時第２図矢印Ｑ方向に弾力的に付
勢されることとなる。この圧縮コイルバネ３８の
外端部は上記のようにハブ軸１５に巻付くように
するほか、玉押し２１に適当な係合部を設けてこ
れに係合させるなどしてもよい。また、クラツチ
コーンを弾力付勢するための手段として、図示例
においては係止板３９の右側に圧縮コイルバネを
介装して、この係止板を第２図Ｑ方向に押すよう
にしているが、係止板３９の左側に引張バネ（図
示略）を介装することにより、係止板３９を第２
図Ｑ方向に引つ張るようにしてもよいことは勿論
である。 さらに、この自動クラツチ機構においては、ク
ラツチコーン１４のハブ軸１５に対する相対回転
に一定の摩擦抵抗を付与するのであるが、図示例
においてはこれを、内周部がハブ軸１５に対して
固定状の玉受け２４の内方部に形成した軸部４１
に取付けられ、かつ、外周部がクラツチコーン１
４の内周面に弾性的に摺接する渦巻きバネ４２を
介装することにより構成している。なお、前記の
圧縮コイルバネ３８の弾力をある程度大きくする
と、前記係止板３９と前記止め輪４０との間にあ
る程度の摺動抵抗を得ることができるので、この
ようにした場合上記の渦巻きバネ４２を省略する
ことができる。なお、クラツチコーンのハブ軸に
対する相対回転に抵抗を付与するための手段とし
ては、そのほか、クラツチコーン１４とハブ軸１
５との間隙に樹脂製の摩擦ブロツク（図示略）を
充填するなど種々の手段が考えられる。 なお、前記クラツチコーン１４のねじ部および
駆動体の螺軸部１３の一方または双方には、クラ
ツチコーン１４のおくりを円滑にするため、たと
えばフツ素樹脂コーテイングを施す等摩擦抵抗を
低減するための手段を講じておくことが好ましい
い。 そうして、上記駆動体１２に取付られた一対の
フリーホイール２，３、およびペダルクランクに
取付られる前スプロケツトには、第１図のように
してチエンＣが掛け回される。すなわち、大径ス
プロケツトを備える外方部の第一フリーホイール
２には、前スプロケツトの上縁から延びるチエン
部分が上縁から後部にかけて掛け回され、小径ス
プロケツトを備える内方部の第二フリーホイール
３には、前スプロケツトの下縁から延びるチエン
部分が上縁から後部にかけて掛け回され、両フリ
ーホイールから下方にのびる部分は、両フリーホ
イールの下方に配置されたプーリに掛け回され
る。ペダルクランクを正転させると、第一フリー
ホイール２にかかるチエンが矢印Ａ方向に走行す
るから、第一フリーホイール２が正転し、第二フ
リーホイール３が逆転する。逆に、ペダルクラン
クを逆転させると、第二フリーホイール１にかか
るチエンＣが矢印Ｂ方向に走行するから、第二フ
リーホイール３が正転し、第一フリーホイール２
が逆転する。したがつて、ペダルクランクを正転
させても、逆転させても、駆動体１２は正転させ
られることとなる。 次に、本例の動作を説明する。 上述したように、ペダルクランクを正転方向に
こぐと、外側の第一フリーホイール２が駆動体１
２を正方向に回転させる。このとき内側の第二フ
リーホイール３は、逆方向にフリー回転してカチ
ヤカチヤというラチエツト音を発生させている。
駆動体１２が正転すると、クラツチコーン１４
は、ハブ軸１５に対して相対回転しにくくなつて
いるから、回転しないまま駆動体１２の送りねじ
１３に送られて第２図矢印Ｐ方向に移動し、その
クラツチ外面３３がハブ体１１のクラツチ内面３
１に接合する。クラツチ外面３３がクラツチ内面
３１に接合するとこのクラツチコーン１４はそれ
以上矢印Ｐ方向に移行することができないから、
駆動体１２と共回りを始め、この駆動体１２の正
転がハブ体１１に伝達される。したがつてペダル
をこぐ力がハブ体１１の正転に伝達され、自転車
は前進する。このときのクラツチ外面３３および
クラツチ内面３１の接合状態を第５図ａに示して
ある。両クラツチ面の掛合突部３０，３２が相互
に掛合しあうので、相対的にすべりが発生するこ
とが全くなく、したがつて駆動体１２の回転駆動
力を確実にハブ体１１に伝達することができるの
である。 ペダルクランクを逆転方向にこぐと内側の第二
フリーホイール３が正転し、これが駆動体１２を
正転させる。このとき外側のフリーホイール２は
逆方向にフリー回転し、ラチエツト音を発生させ
ている。この場合においても駆動体１２は正転駆
動されるので、上記と同様にハブ体１１が正転さ
せられる。ただし、図示例の場合、外側のフリー
ホイール２の方が内側のフリーホイール３より径
が大きいので、ペダルを正方向にこぐ場合の方が
大きなハブ体１１に伝えることができる。 一方、走行中ペダル回転を停止すると、駆動体
１２の回転も停止する。しかし自転車は惰力によ
り前方に走行しているからハブ体１１は正方向に
回転している。クラツチコーン１２はそのクラツ
チ外面３３の掛合突部３２がハブ体１１側のクラ
ツチ内面３１の掛合突部３０に引つ掛けられて強
制的に正方向に連れ回りさせられ、したがつて送
りねじ１３上を第２図矢印Ｑ方向に移動させられ
る。このときの状況を第５図ｂおよびｃに示して
ある。このクラツチコーン１２がある程度矢印Ｑ
方向に移行させられるとやがて両クラツチ面３
１，３３の掛合突部３０，３２の引つ掛かりもな
くなり、ハブ体１１のクラツチコーン１４ないし
駆動体１２との連繋は完全に遮断され、したがつ
てハブ体１１は正方向のみならず逆方向にも自由
回転することができるようになる。このことは、
自転車のペダルを止めた状態での惰力走行ができ
るとともに、自転車をバツクすることができると
いうことを意味する。 第１図に示す自転車においては駆動体１２が逆
転することができない、ということは前にも説明
した。したがつて、バツクさせる場合などにおい
てハブ体１１が逆転しているとき、不用意にこの
ハブ体１１の逆回転がクラツチコーンないし駆動
体１２に伝達されるようなことがあつてはならな
いことが理解されるであろう。本発明において
は、クラツチコーン１４をクラツチ内面３１から
離れる方向、すなわち、第２図矢印Ｑ方向に弾性
付勢するとともに両クラツチ面３１，３３の掛合
突部３０，３２をなめらかな形状とすることによ
り、上記のような不都合が生じることを効果的に
回避しているのである。すなわち、クラツチコー
ン１４を矢印Ｑ方向に付勢することにより、この
クラツチコーン１４は螺軸部１３上を正転してＱ
方向に移行し易くなつているため、上記のように
ハブ体１１の掛合突部３０に引つ掛けられて連れ
回りさせられるとき、自身の惰力回転により前記
掛合突部３０に対する引つ掛りの可能性が完全に
なくなつて若干オーバーランするまで矢印Ｑ方向
に移行するのである。また、仮に両掛合突部３
０，３２が接触してもこの突部の頂部はなめらか
な形状となつているため、掛合には至らず、ハブ
体１１の逆転力がクラツチコーン１４に伝達され
ることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の自転車駆動部におけるチエ
ンの掛け回し方を示す概略構成図、第２図は、本
発明の一実施例の縦断面図、第３図は、第２図の
ものの構成部品を分解した状態で示す斜視図、第
４図ａは、クラツチコーンの一部断面図、第４図
ｂは、ハブ体の一部断面図、第４図ｃは、駆動体
の一部断面図、第５図ａは、第２図の−線断
面図、第５図ｂは、自動クラツチ機構が切れたと
きの第５図ａに相当する図、第６図ａ，ｂ，ｃは
クラツチ内面およびクラツチ外面の作動説明図で
ある。 ２，３……フリーホイール、１１……ハブ体、
１２……駆動体、１３……螺軸部、１４……クラ
ツチコーン、１５……ハブ軸、３０……掛合突
部、３１……クラツチ内面、３２……掛合突部、
３３……クラツチ外面、３８……圧縮コイルバ
ネ、Ｃ……チエン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハブ軸と、 ハブ軸の一端部において回転可能に支持され、
   外方にフリーホイール支持部を、内方に螺軸部を
   もつ駆動体と、 ハブ軸の他端部と上記駆動体の外周とに、両端
   部内周において回転可能に支持され、駆動体側内
   周に、軸方向内方ほど拡径する円錐内面状のクラ
   ツチ内面をもつハブ体と、 上記螺軸部に、螺軸部の正転時、すなわちこの
   螺軸部が、駆動力を伝達された駆動体の回転方向
   と同方向に回転する時、上記クラツチ内面方向に
   ねじ送りされるように螺合され、上記クラツチ内
   面と密着接合しうる円錐外面状のクラツチ外面を
   もつクラツチコーンと、 を備え、上記ハブ体のクラツチ内面と、上記クラ
   ツチコーンのクラツチ外面の双方に、互いに掛合
   しうる、なめらかな頂部をもつ掛合突部を設ける
   とともに、上記クラツチコーンを常時上記クラツ
   チ内面から離れる方向へ弾力付勢し、かつ、上記
   クラツチコーンのハブ軸に対する回転に一定の抵
   抗を付与してなるユニツトハブを有し、 上記駆動体のフリーホイール支持部には、正転
   時に上記駆動体に駆動力を伝達しうる２個のフリ
   ーホイールが並設され、前スプロケツトに掛け回
   された無端チエンのうちの、前スプロケツトの上
   縁からのびる部分を一方のフリーホイールの上縁
   から後部にかけて掛け回すとともに、前スプロケ
   ツトの下縁からのびる部分を他方のフリーホイー
   ルの上縁から後部にかけて掛け回し、かつ、両フ
   リーホイールから下方にのびる部分を上記両フリ
   ーホイールの下方に位置するプーリに掛け回した
   ことを特徴とする、自転車の駆動部。