JPS6243911B2 - - 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、こゝでの伝動効率が100％に近い方がよい
わけで、この無段変速の構成をそのまゝ自転車の
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、遊星歯車を軸支し
た回転子に、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、太陽
歯車に連結したハウジング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、上記太陽歯車と内歯歯車とを入出力部
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内歯歯車で、該内
歯歯車１には、複数個、例えば三個の遊星歯車３
が噛合されている。上記遊星歯車３を軸４によつ
て軸支した回転子５は二つのブロツク５ａ，５ｂ
より構成され、該ブロツク５ａ，５ｂ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、上記ボス部７ａの他端には、四枚のジスク形
ブロツク１１ａ，１１ｂ，１１ｃおよび１１ｄよ
りなるハウジング１１が装備されており、上記ブ
ロツク１１ａを貫通してハウジング１１内に延び
る回転子５のボス部５ｃには転ポンプ素子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１
９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２
０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１に対
して公転するのであるが、この時の公転は回転子
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（すなわち回転子５）を旋回す
る出力と、内歯歯車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
ト時には内歯歯車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を公転する
方に出力が費やされるが、遊星歯車３の公転が大
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、これが内歯歯車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１の回転との割合いが定まる。油室１
９、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）、内歯歯車１が回転する。遊星
歯車３の公転が大きければ、太陽歯車７の一回転
に対する内歯歯車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の公転は減少
し、太陽歯車７に対する内歯歯車１の減速比は小
さくなり、内歯歯車１は増速される。これは回転
子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に働く流通抵抗と内歯歯
車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。

回転子５の回転に対して内歯歯車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
は回転子５と内歯歯車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は内歯歯車１に追従して旋
回しようとする。これは遊星歯車３を公転させる
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の公転と内歯歯車１の加速とに分
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、内歯歯車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、内歯歯車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
ローターやサイコ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…内歯歯車、３…遊星歯車、４…軸、５…回
転子、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、上記回転子に、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、太陽歯車に連結した
   ハウジング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
   太陽歯車と内歯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。