JPS62234790A - 自転車用無段変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内歯ラチェットに噛合する重送りによって無
段階に変速伝動することができるところの、主に自転車
の変速装置に適している無段変速装置に関するものであ
る。

（従来の技術） この種の従来装置としては、例えば特公昭３４−１７２
２号公報に開示されたものがある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上述の従来装置は、偏心機構を中心軸側に
設けであるため、その偏心操作機構の設計が困難である
上に、実用上変速操作範囲が大き過ぎると共に、作動の
確実性が乏しいという問題点があった。

（問題点を解決するための手段） 上述の問題点を解決するため本発明においては、中心軸
に対して偏心量調整自在にした駆動回転部材の内周に内
歯ラチェットを設け、この内歯ラチェットに噛合する爪
の基部を、中心軸に嵌合した従動回転体に枢支すると共
に、この従動回転体を後輪ハブに一体的に連結した無段
変速装置において、前記駆動回転部材の外周に偏心カム
リングと偏心カム円板とをそれぞれ回転自在に設けると
共に、自転車フレームにリールを枢支して設け、前記偏
心カム円板および偏心カムリングに操作ワイヤを前記リ
ールを介して連続して巻き掛けることにより、前記偏心
カム円板と偏心カムリングとをそれぞれ反対方向に略同
量回転させるようにして自転車用無段変速装置を構成す
る。

（作　用） 本発明装置は上述のように、偏心カム円板と偏心カムリ
ングとを無段変速装置の外周部に設けたため、操作ワイ
ヤを前記偏心カム円板と偏心カムリングの外周部に巻き
掛けることができるから偏心操作機構の設計が容易にな
る。

また本発明装置は、偏心カム円板および偏心カムリング
に操作ワイヤをリールを介して連続して巻き掛けること
により、前記偏心カム円板と偏心カムリングとをそれぞ
れ反対方向に略同量回転させるようにしたから、一方の
偏心カムのみを操作する従来装置と比較して、変速操作
ワイヤの操作範囲を小さくすることができる。また、前
記した操作ワイヤの巻き掛は方式によって強い操作力を
得ることができる　共に、操作ワイヤのセルフロック機
能も向上するため変速作動を確実にすることができる。

（実施例） 以下、図面について本発明の自転車用無段変速装置の実
施例を説明する。

図中１は自転車フレームのチェノステー、２（第２図参
照）はバックホーク、３は後爪、４は後爪３にロックナ
ヅト５により固定した後輪ハブ軸、６はベアリング７を
介して回転自在に嵌装しり後輪ハブ、８はスポークであ
る。

本実施例においては、第１図における右側の後輪ハブ軸
４に略中空円筒形状の従動回転体９を嵌合し、この従動
回転体９と後輪ハブ６とをねじ１０を介して一体に回転
するようにしである。１１は従動回転体９と一体的に結
合したリング部材で、従動回転体９との接合部にボール
ベアリング１２を支承する■溝が形成されている。１３
は第１図における従動回転体９の右側の後輪ハブ軸４に
嵌合したリングプレートで、１４はこのリングプレート
１３と従動回転体９との間に介装したボールベアリング
である。

また１５は前記ボールベアリング１２の外周に回転自在
に設けた中空円板状の偏心カム円板で、１５ａはボール
ベアリング１２と回転接触する内側リング部材、１５ｂ
は偏心カム円板１５の外周部を折曲して円筒状に形成し
た外周縁部で、この偏心カム円板１５の外周縁部１５ｂ
は第８図に示すように、後輪ハブ軸４の中心Ｏ１に対し
て０□のように１＋　だけ偏心している。

また１６は偏心カム円板１５の外周縁部１５ｂの内周に
一部を嵌入して回転自在に設けたリング状の偏心カムリ
ングで、この偏心カムリング１６の内周円１６ａは第８
図に示すように、カム円板１５の外周縁部１５ｂの中心
０□に対して０３のように１２だけ偏心している。なお
本実施例の場合！！＋＝１２である。

また１６ｂは偏心カムリング１６の内周面にボーノーベ
アリング１フ用の■溝を形成するためのリング部材、１
６Ｃは偏心カムリング１６の外周面に設けた環状溝、１
８はこの環状溝１６ｃと係合して偏心カムリング１６の
外れ止め作用をする係合ピンで、外周縁部１５ｂの外側
からねじ込んである。また１６ｄ　　（第７．８図参照
〉は偏心カムリング１６の側面に約１２０°の範囲にわ
たって刻設した円弧状の溝で、１９はこの溝１６ｄに嵌
入するように偏心カム円板１５に突設したストッパーピ
ンである。

２０は中空円筒形状の駆動回転部材で、前記ボールベア
リング１７を介して偏心カムリング１６内に回転自在に
設けられており、偏心カムリング１６より突出している
部分の外周にスプロケット２１が一体に形成されている
。２２はスプロケット２１と前方のクランク軸に設けた
スプロケット（図示せず）とにかけ渡されたチェノであ
る。

駆動回転部材２０の内周部には一方向クラッチ２３を介
して２列の内歯ラチェットリング２４が嵌装されている
。２３ａ（第３図参照）は一方向クラッチ２３０ボール
、２３ｂはばねである。この一方向クラッチ２３は他の
形式のものでも差し支えない。

２４ａは内歯ラチェットリング２４の内歯ラチェットで
、この内歯ラチェット２４ａとそれぞれ噛合する複数個
（本実施例では各列４個）の爪２５の基部が前記従動回
転体９にピン２６によって左右交互の円周等分位置に枢
支されており、各ピン２６に嵌装したばね２７（第３図
参照）によって冬瓜２５が常に内歯ラチェット２４ａと
噛合する方向に回動するように付勢されている。

また左右の内歯ラチェットリング２４の間に、駆動回転
部材２０の内周と転接する複数個（本実施例では５個）
のローラ２８を介して２個一組みの先送りリング２９を
回転自在に設ける。２８ａはローラ２８を先送りリング
２９に枢支する軸である。

そしてこの先送りリング２９をそれぞれ内歯ラチェット
リング２４に摩擦接合する。その摩擦接合手段の一例を
説明すると、左右の内歯ラチェツ）　ＩＪソング４の対
向側にそれぞれ環状の段部２４ｂを形成し、これらの段
部２４ｂにそれぞれリングばね３０を嵌め込むと共に、
第１図に示すように１個のローラ２８の軸２８ａを延長
してリングばね３０と係止する。

またローラ２８を挟持する左右２個の先送りリング２９
間に複数個（本実施例では５個）の爪３１の基部をそれ
ぞれ円周等分割点に挿入すると共に、ピン３２によって
先送りリング２９に枢支し、ばね３３により爪３１の先
端が常に内方へ回動するように付勢する。そしてこれら
の爪３１と噛合するラチェット３４を前記従動回転体９
の中間の外周部に設ける。

なおこの連動機構である爪３１とラチェット３４は逆に
設けてもよい。すなわち従動回転体９側に爪３１を枢支
し、先送りリング２９側にラチェ”）ト３４を形成して
もよい。また第５図に示す２９ａは左右の先送りリング
２９の連結部である。

なお構造を簡単にするために、上述した一方向クラッチ
２３および内歯ラチェットリング２４の先送り機構は設
けずに、第９図に示すように駆動回転部材２０の内周に
直接内歯ラチェツ）２４ａを形成してもよい。

つぎに上述のように構成した装置の変速操作機構を説明
する。第１図および第２図に示すように、３５は後爪３
とロックナツト５との間の後輪ノ＼ブ軸４に締結したリ
ール支持腕で、３６．３７はリール支持腕３５の先端部
に軸３８によりそれぞれ回転自在に枢支したリールであ
る。リール３６には二条の環状溝３６ａ、　３６ｂが形
成してあり、リール３７には一条の環状溝３７ａが設け
である。

また１５Ｃは偏心カム円板１５の外周縁部１５ｂの外周
面に刻設した環状溝、１６ｅは偏心カムリング１６の外
周面に刻設した環状溝である。３９はチェノステ−１に
固着した操作ワイヤ取り付は用のブラケットで、このブ
ラケット３９には二条のアウターワイヤ４０の端部がね
じ４０ａおよびナツト４０ｂにより固定されている。４
１はアウターワイヤ４０の内部を摺動する操作ワイヤで
、この操作ワイヤ４１は第６図に示すように、まず右側
の操作ワイヤ４１がリール３６の溝３６ａを介して偏心
カムリング１６の溝１６ｅに下から上へ巻き掛けられ、
ついでリール３６の溝３６ｂに対して、上から下に巻き
掛けられて反転してから、偏心カム円板１５の溝１５Ｃ
に対して上から下に巻き掛けられ、さらにリール３７の
溝３７ａを介してもう一つの左側のアウターワイヤ４０
（第１図参照）に導かれている。

なお４２は溝１６ｅに巻き掛けられた操作ワイヤ４１を
固定するための止めねじ、４３は溝１５ｃに巻き掛けら
れた操作ワイヤ４１を固定するための押え片で、この押
え片４３は前記係合ピン１８のねじ部によって偏心カム
円板１５に締結されている。

また第１図および第２図において、４４は従動回転体９
に嵌着したリングプレート状のカバー、４５は駆動回転
部材２０の内周に嵌着したリングプレート状のカバーで
、これらのカバー４４．４５は駆動回転部材２０の偏心
時に互いに摺動するようになっている。

つぎに上述のように構成した本発明装置の作用を説明す
る。まず伝動順序を説明すると、図示しないクランクペ
ダルを介してクランクギヤが回転し、その回転がチェノ
２２によりスプロケット２１に伝えられる。スプロケッ
ト２１は駆動回転部材２０と一体であるから、このスプ
ロケット２１の回転は−方向クラッチ２３を介して内歯
ラチェツ）　ＩＪソング４に伝えられ、さらに内歯ラチ
ェット２４ａより爪２５、ピン２６を介して従動回転体
９に伝えられる。従動回転体９が回転すると、この従動
回転体９と一体の後輪ハブ６が回転して自転車が走行す
る。

第１．２．３，６．７．９図は駆動回転部材２０が後輪
ハブ軸４に対して偏心していない状態を示しているが、
この駆動回転部材２０が後輪ハブ軸４と同心になると、
内歯ラチェットリング２４も後輪ハブ軸４と同心になる
から、この状態で駆動回転部材２０と一体のスプロケッ
ト２１が第３図の矢印Ａの方向に回転すると、一方向ク
ラッチ２３を介して各内歯ラチェットリング２４、爪２
５および従動回転体９がすべて一体的に回転するため、
この場合の変速比は１：１となる。

また上述の同心状態から、変速操作レバー（図示せず）
を操作することにより、第６図に示すように操作ワイヤ
４１を矢印Ｂ、Ｃの方向に移動させると、偏心カムリン
グ１６が矢印りの方向に回動すると共に、偏心カム円板
１５が矢印Ｅの方向に回動する結果、ストッパーピン１
９が第７図の位置から第、８図の位置になると、駆動回
転部材２０が後輪ハブ軸４に対して第７図の同心状態か
ら第８図（第４．５図）の最大偏心状態となる。そして
この場合の駆動回転部材２０の中心０３の軌跡は第８図
の矢印Ｆで示すように自転車の上下方向に沿って直線状
になる。このため前方のクランクギヤと後輪のスプロケ
ット２１間の距離は殆ど変化しないからチェノ２２が弛
んだり、過度に緊張したりするおそれはない。

この第４．５．８図に示す最大偏心状態において、スプ
ロケット２１が第４図の矢印Ａの方向に回転すると、そ
の回転が一方向クラッチ２３を介して内歯ラチェットリ
ング２４に伝わり、ラチニットリング２４は爪２５を介
して従動回転体９に回転を伝える。

そして駆動回転部材２０が偏心している場合は、第４図
の駆動域Ｇ（この場合爪が８個あるため３６０°の８等
分の角度４５°である。）にある爪による増速率が最大
であるから従動回転体９はこの爪によって増速回転させ
られ、他の爪は内歯ラチェットリング２４の各ラチェッ
ト２４ａに対して矢印Ｈの方向にすべって回転すること
になる。

そして爪が駆動域Ｇから外れると共に、つぎの爪が駆動
域Ｇ内に入ると、今度はその爪を介して増速駆動され、
順次後続の爪へと伝動風が交代する。

この場合の変速比（増速比）は、後輪ハブ軸４の中心Ｄ
Ｉを基点とする爪の駆動域である角度θ１と、従動回転
体９の中心０３を基点とする爪の駆動域である角度θ２
との比となる。

つぎに第１図および第５図に示した先送りリング２９の
作用について説明する。

すなわち、入力側の駆動回転部材２０と一体のスプロケ
ット２１が第３図の矢印への方向に回転すると、それに
伴って前述したように従動回転体９が増速回転する。従
動回転体９が回転すると、これと一体のラチェット３４
も第５図の矢印Ｉの方向に回転し、爪３Ｌピン３２を介
して先送りリング２９を矢印Ｊのように増速しで回転さ
せる。

すなわち駆動回転体２０が偏心している場合は、第５図
の駆動域Ｋ（この場合爪が５個あるため３６０°の５等
分の角度７２°である。）内にある爪による増速率が最
大であるから従動回転体である先送りリング２９はこの
爪によって増速回転させられ、他の爪はラチェット３４
に対して矢印Ｉの方向にすべって回転することになる。

そして爪が駆動域Ｋから外れると共に、つぎの爪が駆動
域に内に入ると、今度はその爪を介して増速駆動され、
順次後続の爪へと伝動風が交代する。

この場合の従動回転体９に対する先送りリング２９の変
速比（増速比〉は、駆動回転部材２０の中心０３を基点
とする爪の駆動域である角度θ３と、後輪ハブ軸４の中
心Ｏ１を基点とする爪の駆動域である角度θ、との比と
なる。

すなわち先送りリング２９は増速された従動回転体９よ
りもさらに増速されることになる。そして先送りリング
２９はローラ２８およびリングばね３０を介して各内歯
ラチェツ）　ＩＪソング４とそれぞれ摩擦接合している
ため、左右の爪２５のいずれか一方と噛合して伝動して
いる内歯ラチェットリング２４のいずれか一方のラチェ
ットリングは先送りリング２９と差動状態にあるが、遊
んでいる内歯ラチェットリング２４は先送りリング２９
の摩擦接合によってさらに増速しで先送りされる。した
がって爪２５の伝動リレ一時にたとえラチェット２４ａ
と爪２５の歯先間にギャップがあっても、先送りリング
２９の増速回転による内歯ラチェットリング２４の先送
りによってラチェツ）　２４ａが爪２５に直ぐ追いつく
ため、歯先間のギャップがなくなる。

なおラチェット２４ａと爪２５が完全噛合して駆動され
ている間は、リングばね３０が各部材と適度にスリップ
して各部材間の速度差を吸収することになる。

なお第９図に示す実施例では上述した先送り機構がない
ため、スプロケット２１の回転は、それと一体に形成し
た内歯ラチェット２４ａを介して直接型２５を伝えられ
ることになる。その伝動作用および増速作用は前述した
ものと同様であるから説明は省略する。

また上述の説明は偏心遣ゼロの場合と最大偏心時の場合
を説明したが、この偏心ｌはゼロから最大までの間で自
由に設定することができるから、本装置が無段変速可能
であることは云うまでもない。

（発明の効果） 本発明装置は上述のように、偏心カム円板１５と偏心カ
ムリング１６とを無段変速装置の外周部に設けたため、
操作ワイヤ４１を前記偏心カム円板１５と偏心カムリン
グ１６の外周部に巻き掛けることができるから偏心操作
機構の設計が容易になる。

また本発明装置は、偏心カム円板１５および偏心カムリ
ング１６に操作ワイヤ４１をリール３６を介して連続し
て巻き掛けることにより、前記偏心カム円板１５と偏心
カムリング１６とをそれぞれ反対方向に略同量回転させ
るようにしたから、一方の偏心カムのみを操作する従来
装置と比較して、変速操作ワイヤ４１の操作範囲を小さ
くすることができる。

また前記した操作ワイヤ４１の巻き掛は方式によって強
い操作力を得ることができると共に、操作ワイヤ４１の
セルフロック機能も向上するため、本発明装置によれば
、無段変速装置の変速作動を確実にすることができると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の横断平面図、 第２図は第１図の側面図、 第３図は第１図の■−■断面図、 第４図はその最大偏心状態を示す断面図、第５図は第１
図の■−■線による断面の最大偏心状態を示す断面図、 第６図は操作ワイヤの掛は方を示す斜視図、第７図およ
び第８図は一部を断面で示す作用説明図、 第９図は本発明装置の他の実施例を示す横断平面図であ
る。 ４・・・後輪ハブ軸（中心軸） ６・・・後輪ハブ　　　　９・・・従動回転体１５・・
・偏心カム円板　　１５ｂ・・・外周縁部１６・・・偏
心カムリング ２０・・・駆動回転部材　　２１・・・スプロケット２
２・・・チェノ　　　　　２３・・・一方向クラッチ２
４・・・内歯ラチェットリング ２４ａ・・・内歯ラチェット ２５・・・爪　　　　　　　２９・・・先送りリング３
５・・・リール支持腕　　３６．３７・・・リール３９
・・・ブラケット　　　４０・・・アウターワイヤ４１
・・・操作ワイヤ 特許出願人　　　ブリデストンサイクル株式会社第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第７図 第８図 ｔｑｔスＦ・ｙ／ｌ−ピリ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、中心軸に対して偏心量調整自在にした駆動回転部材
   の内周に内歯ラチェットを設け、この内歯ラチェットに
   噛合する爪の基部を、中心軸に嵌合した従動回転体に枢
   支すると共に、この従動回転体を後輪ハブに一体的に連
   結した無段変速装置において、前記駆動回転部材の外周
   に偏心カムリングと偏心カム円板とをそれぞれ回転自在
   に設けると共に、自転車フレームにリールを枢支して設
   け、前記偏心カム円板および偏心カムリングに操作ワイ
   ヤを前記リールを介して連続して巻き掛けることにより
   、前記偏心カム円板と偏心カムリングとをそれぞれ反対
   方向に略同量回転させるようにしたことを特徴とする自
   転車用無段変速装置。