JPS62238188A - 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風送りによって無
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
に対して外周縁部を偏心させて偏心カム円板を形成し、
前記外周縁部と嵌合すると共に、その内周円を前記偏心
カム円板の中心に対して偏心させた偏心カムリングの前
記内周円に駆動回転部材を回転自在に嵌装し、この偏心
カムリングと前記偏心カム円板とを互いに反対方向に回
転操作することにより、前記中心軸に対して偏心ｌ調整
自在にした前記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、前記
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、中心軸に対して外周縁部を
偏心させて偏心カム円板を形成し、前記外周ｉｉ部と嵌
合すると共に、その内周円を前記偏心カム円板の中心に
対して偏心させた偏心カムリングの前記内周円に駆動回
転部材を回転自在に嵌装し、この偏心カムリングと前記
偏心カム円板とを互いに反対方向に回転操作することに
より、外側部材である駆動回転部材を中心軸に対して偏
心量調整自在にしたから、偏心機構を中心軸側に設けで
ある従来装置と比較して、偏心操作機構の設計が容易に
なる。

また偏心カムリングと偏心カム円板とを互に反対方向に
操作するようにしたから、本発明によれば、変速操作範
囲を従来装置より小さくすることができると共に、前記
偏心カムリングと偏心カム円板との合成カムの中心の移
動軌跡を、自転車の上下方向に沿って略直線的に移動す
るように設定することができる。したがってこのように
すればクランク軸のスプロケットと後輪のスプロケット
間にかけ渡したチェノが緊張したり弛緩したりすること
がなくなる。

（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
ブト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た後輪ハブ、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０．に対し
て０□のように！、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
０２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１＝−１２である。

また１６ｂは偏心カムリング１６の内周面にボールベア
リング１７用の■溝を形成するためのリング部材、１６
ｃは偏心カムリング１６の外周面に設けた環状溝、１８
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ビン
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
部分の外周にスブロケッ１−２１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２３のボーノ
ペ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）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が常に内歯ラチェツ）　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ニットリング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）
　ＩＪソング４に摩擦接合する。その摩擦接合手段の一
例を説明すると、左右の内歯ラチェットリング２４０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側にラチェット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２
９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および内歯ラチニットリング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
直接内歯ラチェッ）　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との間の後輪ハブ軸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）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がり一ル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２１０回転は一方向クラッチ２３を介して内歯
ラチェットリング２４に伝えられ、さらに内歯ラチェツ
）　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ツ）　＋Ｊソング４、
爪２５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、ストヅパーピン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０．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、ラチェットリング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の各ラチェツ
）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０
１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■の方向に回転し、爪３１、ビン３２を
介して先送りリング２９を矢印Ｊのように増速して回転
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３
４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０□を基点とする爪の駆動域である角度θ４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
ラチェットリング２４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
内歯ラチェツ）　ＩＪソング４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）　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
た内歯ラチェツ）　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量ゼロの場合と最大偏心時の場合
を説明したが、この偏心量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、中心軸４に対して外周縁部
１５ｂを偏心させて偏心カム円板１５を形成し、前記外
周縁部１５ｂと嵌合すると共に、その内周円１６ａを前
記偏心カム円板１５の中心０２に対して偏心させた偏心
カムリング１６の前記内周円１６ａに駆動回転部材２０
を回転自在に嵌装し、この偏心カムリング１６と前記偏
心カム円板１５とを互いに反対方向に回転操作すること
により、外側部材である駆動回転部材２０を中心軸４に
対して偏心量調整自在にしたから、偏心機構を中心軸側
に設けである従来装置と比較して、偏心操作機構の設計
が容易になる。また偏心カムリング１６と偏心カム円板
１５とを互に反対方向に操作するようにしたから、本発
明によれば、変速操作範囲を従来装置より小さくするこ
とができると共に、前記偏心カムリング１６と偏心カム
円板１５との合成カムの中心０３の移動軌跡を、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略直
線的に移動するように設定することができる。したがっ
てこのようにすれば、クランク軸のスプロケット（図示
せず）と後輪のスプロケット２１間にかけ渡したチェノ
２２が過度に緊張したり弛緩したりすることがなくなる
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 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 ４３　　　１Ｂ（４系台ビン） 第７図 第８図 ／？（スと７）（−こ°ンノ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、中心軸に対して外周縁部を偏心させて偏心カム円板
   を形成し、前記外周縁部と嵌合すると共に、その内周円
   を前記偏心カム円板の中心に対して偏心させた偏心カム
   リングの前記内周円に駆動回転部材を回転自在に嵌装し
   、この偏心カムリングと前記偏心カム円板とを互いに反
   対方向に回転操作することにより、前記中心軸に対して
   偏心量調整自在にした前記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、前記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こと
   を特徴とする自転車用無段変速装置。