JPS6243910B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、内歯歯車に回転子に軸支した遊星
歯車を噛合し、該遊星歯車に太陽歯車を噛合させ
た遊星歯車機構を具備する自転車の伝動装置に関
するものである。

こゝで採用されているような遊星歯車機構付の
自転車の伝動装置としては、実公昭28−5710号公
報所載のものが知られているが、高速と低速との
設定しかできない上、走行中に切換えると、構造
上、無理な負担がかゝり、衝撃による損傷、操作
ミスなどが起り実用性に欠ける。

また、遊星歯車機構をポンプ構造と組み合わせ
て、変速比コントロールするものが知られている
が（実公昭18−9141号公報参照）、この構成にお
ける最大の欠陥は、高速性能を得る時点で、遊星
歯車の自転・公転が最大となり、ギヤ音が烈し
く、伝動効率が低いという点である。とくに、自
転車など、高速状態での走行頻度が一番高いもの
では、ここでの伝動効率が100％に近い方がよい
わけで、この無段変速の構成をそのまま自転車の
伝動装置に採用することは、実用性の上で具合が
わるい。

そこで、本発明は、高速状態で、最も伝動効率
のよい伝動性を発揮し、しかも、入力回転速度に
比例して増速性（加速比を上げる）を無段階に変
更して行ける自転車の伝動装置を提供しようとす
るものである。

この目的のため、本発明は、内歯歯車に、回転
方向にポンプ室を仕切るように構成した回転ポン
プ素子を連結すると共に、回転子内部にポンプ室
およびその吐出側と流入側とを連通する循環流路
を形成し、上記循環流路に、所望の開度を保つオ
リフイスを設け、上記回転子と太陽歯車とを入出
力部とすることを特徴とするものである。

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
内歯歯車５が噛合されている。また回転子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７ａ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、四枚のジスク形ブロツク１１ａ，１１ｂ，１
１ｃおよび１１ｄよりなるハウジング１１が装着
されており、上記ブロツク１１ａを貫通してハウ
ジング１１内に延びる内歯歯車５のボス部５ａ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７と同軸心の円盤
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を摺動自在に嵌挿したもので、該回
転ポンプ素子１２を収容するポンプ室１７はブロ
ツク１１ａ，１１ｃ間においてブロツク１１ｂ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１１ｃおよび１１ｄ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１１ｃ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を嵌挿し、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１１ｄを貫通して外方に突出させ、こ
の頭部２０ｅをブロツク１１ｄ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が足踏みペタ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は内歯歯車５に対
して自転するのであるが、この時の自転は内歯歯
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、充分に行つて置く
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（すなわち内歯歯車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
とバランスするところで、遊星歯車３の公転と内
歯歯車５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、理想的にはペタルを踏んだ瞬間
に、この割合で遊星歯車３が自転し（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、こゝに大き
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
行抵抗力が減少し、一方、足踏みペタルに加わる
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。これは内歯歯車
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。

内歯歯車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
は内歯歯車５と回転子１との回転比は１：１に近
づく。これ以上の加速を必要とする時には、足踏
みペタ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、ペタ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
７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。これには遊星歯車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、
次の段階でペタ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、ペタ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動効果を発揮
する。

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、遊星歯車機
構の全てが回転部分であり、その回転部分に、そ
れ自体が回転される状態でポンプ構造を組込んだ
ので、最大速度比を得る時に、最高の伝動効率を
得ることができ、しかも、入力側の回転速度を上
げるほど、増速性（加速比が上がる）を向上で
き、自転車の走行性に最適な性能を発揮できるも
のである。

【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…内歯
歯車、７…太陽歯車、１２…回転ポンプ素子、１
３…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、２０…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 内歯歯車に回転子に軸支した遊星歯車を噛合
   し、該遊星歯車に太陽歯車を噛合させた遊星歯車
   機構を具備するものにおいて、上記内歯歯車に、
   回転方向にポンプ室を仕切るように構成した回転
   ポンプ素子を連結すると共に、回転子内部にポン
   プ室およびその吐出側と流入側とを連通する循環
   流路を形成し、上記循環流路に、所望の開度を保
   つオリフイスを設け、上記回転子と太陽歯車とを
   入出力部とすることを特徴とする自転車の伝動装
   置。