JPS62502393A - 自転車用自動変速装置 - 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】 自転車用自動変速装置 発明の技術的背景 １、発明の技術分野 本発明は一般的には自転車の変速装置の分野に関し、２、従来技術 運転者によってペダルに加えられる力に応じて伸縮する大径スプロケットギヤを 介してギヤ比が自動的に変えられる自転車の変速装置は公知である。いわゆる１ ０段変速装置のために開発されたこのような装置において、駆動ギヤの有効径は それと共働する複数のスプロケットギヤを設けて、スプロケットギヤの径を変え ることによって変えられる。スプロケットギヤの径は加えられるトルクによって 自動的に決められ、トルクを増大させることによってスプロケットギヤの有効径 が１個又は複数のスプリングの偏倚力に抗して減、じられるように部品が構成さ れている。反対にペダルに加えられるトルクを減少させると、スプリングはスプ ロケットギヤの有効径を自動的に増大させるように機能する。このように、駆動 ギヤと被駆動ギヤとの間のギヤ比は自動的に変えられる。

可変大径スプロケットギヤ形変速装置においては、後部のディレイラーと共にそ の制御ケーブルも切離し、チェーンを常に後部のクラスタギヤのひとつを中心に 位置させることが慣例となっている。従って、変速装置における各ギヤ比を変え ることは、駆動ギヤの有効径を変えることによって行われる。しかし、従来のこ の形の自動変速装置は次の点において共通した問題を持っている。

つまり、スプロケットギヤの有効径を変えることは滑らかになされず、駆動ギヤ とチェーンの係合及びその係脱が常に望ましくない制御できない騒音或いは衝撃 を伴うことである。このような状態はどのような変速装置を操作する場合にも不 利益を生じ、特に自転車競争の場合にはなおさらのことである。さらに、従来の ほとんどの自転車の変速装置は構成が複雑であり操作が繁雑であり、その外観も 見栄えのよいものではない。

ギヤ変速のためにディレイラーを機能させるためにクラスタギヤ或いはその周辺 に特別の構成を設けることによってギヤ比を変える方法を改良することが従来技 術において試みられた。それらの改良のいくつかの構成には電気式変速装置、空 圧式変速装置及びディレイラーを遠隔操作する機械式装置が含まれる。しかし、 出願人の知る限りでは、このような従来技術による変速装置の大部分或いは全部 によれば、望ましい変速を達成するには運転者は意識的に努力しなければならな い。

従来技術による自動変速装置は構成が複雑で操作が繁雑になりがちであり、それ によって製造価格及び修理価格が上昇し、また変速装置の重合が増し、故障や摩 耗につながる複数の相互に影響し合う部品も増加した。従って、運転者が意識せ ずに容易に自転車の変速装置のギヤ比を変えることのできる簡単な構成で軽量で 自動操作による機構を提供する必要性は残されている。

発明の概要 本発明は一般的には自転車の自動変速装置に関し、特に変化する地形に対して最 適の操作効率を提供するために適切な大きさのクラスタギヤにチェーンを自動的 に係合させるためにチェーンに加えられた入力トルクに応動するディレイラー機 構を特徴とする改良されたギヤ比変更装置に関する。

本発明は自転車の組立工程で製造業者によって装備される場合にはオリジナルパ ーツとして、またいわゆる中古の自転車の場合には自転車の所有者或いは自転車 販売店によって改良として、実質上５段、１０段及び１２段変速のすべての自転 車に適用することができる。

本発明の自動変速装置は、最少数の相互に影響し合う部品からなり、一般的には 容易に後輪軸の近傍で自転車のフレームに取付けられる第１のフレーム接続アー ムを含む。可動シフトアームは第１のフレーム接続アームと相互に接続され、そ れを中心として回動する。可動シフトアームは入力トルクを感知するためのチェ ーンローラ或いは従動子を回転可能に担持する。従動子は自転車のチェーンの上 位置部分を下方向に押圧するように取付けられていて、チェーンが弛みを持って いる場合には十分にチェーンの上位置部分を押圧して第１の位置を設定する。こ の第１の位置においては、チェーンは最小のクラスタギヤと係合される位置にデ ィレイラーによって位置決めされ、この位置でギヤ比は最大になる。

可動シフトアームの一部分と通常のディレイラーのワイヤーコネクタの間は短い 可撓性のケーブルによって相互に接続され、そのケーブルはチェーンが弛んでい る状態でチェーンが最小のクラスタギヤと係合する位置にディレイラーを付勢す る。フレーム接続アームの一部と可動シフトアームとの間はスプリングによって 相互に接続され、これによって第１のチェーン抑圧位置の方に可動シフトアーム とチェーン従動子とを連続して偏倚させる。

油圧或いは他のシリンダー、または他の動作安定化手段も同様にフレーム接続ア ームと可動アームとの間で相互に接続され、第１のチェーン抑圧位置の方に時計 回り方向への可動アームの回動運動を制御し減速させる。安定化手段は実質」二 人気を博しているディレイラーで現存するものにおいて自動操作による滑らかな 機能を可能にしている。

応力がチェーンに加えられたとき、例えば、傾斜面や丘を登っている場合にはペ ダルに加えられる付加トルクはチェーンに付加的に張力を加えるように、そして 回動可能の従動子によって加えられたチェーンの抑圧量を減少させることによっ てチェーンの上位置部分を直線状になるように作用する。チェーン上位置部分を 直線状にすることによってチェーンローラ或いは従動子は自動シフトスプリング による偏倚力に抗して上方に付勢され、これによってローラに取付けられた可動 シフトアームがフレーム接続アームに対して反時計回り方向に回動される。

この可動シフトアームの反時計回り方向への回動は油圧シリンダー或いは安定化 手段によって完全に抵抗を受けないことは注目に値する。

システムのジオメトリ−は次のように決められている。

即ち、ペダルに加えられるトルクが増加したときに起こされる可動シフトアーム の反時計回り方向への回動によって短い可撓性のケーブルに引張り力が加えられ 、それによってディレイラーのパンタグラフ状の結合によってチェーンをシフト させるギヤ或いはスプロケットギヤを大径のクラスタギヤに向って内側横方向に 付勢する。丘や傾斜面の勾配が増すにつれて、勾配の上方に進むためには、付加 トルクが運転者によってペダルに加えられる必要があり、それによってチェーン の上位置部分が引っ張られて直線状になる傾向も増大していく。付加トルクによ ってチェーンの上位置部分を引っ張ることによって、チェーンが小さいクラスタ ギヤから大きいクラスタギヤに変えられるまでディレイラーによる位置決めは継 続しておこなわれる。この位置において複数段変速の機構的最大利益が自動的に 達成される。

上り傾斜面が過ぎて下りになったときには、もはや最大トルクはペダルに加えら れず、チェーンは最大限度に引っ張られない。このような場合には自動シフトス プリングがチェーンのトルク又は応力に打勝とうとし、チェーンの上位置部分を 押圧しはじめる。この抑圧によって従動子はしだいにチェーンの上位置部分を押 圧する傾向になるので、可動シフトアームが時計回り方向に回動される。チェー ンの上位置部分が押圧されると、フレーム接続アームに対して可動シフトアーム が時計回り方向に回動され、可撓性ケーブルをディレイラーの方に押すことによ ってこのケーブルの引っ張りが解かれる。ケーブルが緩められると、ディレイラ ーのスプリングの作用によってパンタグラフ結合体が機能してスプロケットギヤ が横方向にチェーンを移動させ、これによってチェーンは最小径のクラスタギヤ と係合される。この位置では最高速度のギヤ比が達成される。

丘の頂上を通過した直後にディレイラーの動作に変動が生じ、これによってチェ ーンが即座に引っ張られた状態から比較的緩められた状態に変えられることは評 価に値するだろう。そのような条件の下では、自動シフトスプリングが動作して フレーム接続アームを中心にして時計回り方向に可動シフトアームが即座に引っ 張られ、これによってディレイラーのスプロケット歯車による望ましくない速い 位置決め動作によって大径のクラスタギヤから小さい径のクラスタギヤにチェー ンが変えられる。

このような突発的で制御できない動きを防止するために、油圧シリンダー或いは 他の抑止又は安定化手段が装備され、可動シフトアームとフレーム接続アームと の中間に接続され、自動シフトスプリングの動作を制御するか又は円滑にする。

シリンダー内での油圧液体の流れは、′トルクがチェーンに加えらるれている間 、可動シフトアームが実質上制限されずに時計回り方向に回動され、またチェー ンからトルクが除かれたときに可動シフトアームの時計回り方向への回動が防止 されるようになっている。チェーンの弛ろが従動子によって感知された時に可動 シフトアームの時計回り方向への回動速度を減することによって、チェーンを大 径のクラスタギヤから小径のクラスタギヤに切換えるるためのディレイラーの位 置決め動作の速さは制御される。可動シフトアームの時計回り方向への回動速度 を減する手段は同時にペダルの通常の回転運動を通じて自動変速装置の動作を安 定させる役割をも果たす。その結果、自転車が動いているときの自転車の固有の 動作特性が安定しているというよりはむしろ周期的にチェーンにトルクが加えら れる。

それ故、本発明の目的は自転車の複数段形の変速装置のための改良された自転車 用自動変速装置を提供することである。

本発明の他の目的は自転車のフレームに接続されたアームと、このフレーム接続 アームに対して動き、チェーンと回動可能に係合している従動子を担持している シフトアームと、これら２つのアーム間に偏倚力を加えて従動子を付勢してチェ ーンを押圧するスプリング手段と、可動シフトアームとディレイラーの間を相互 に連結し従動子によって感知されたチェーンの張力の変化に応じてディレイラー を自動的にシフトさせるケーブルとからなる。

本発明のさらに他の目的は、チェーンにおける張力を感知するローラ手段と、こ のローラ手段を支持しローラ手段によって感知されたチェーンの張力の変化に応 じて回動運動する可動アーム手段と、この可動アーム手段とディレイラーの間を 接続し、可動アームが回動運動したときにディレイラーを動かせるケーブル手段 と、通常はチェーンに対してローラ手段を付勢するスプリングと、可動アームの 時計回り方向への動きの速度を減じてローラ手段をチェーンの方に付勢するスプ リングとを含む新規な自転車用自動変速装置を提供することである。

添付した図面を参照して以下の実施例の記述と特許請求の範囲とを読めば、本発 明及び他の目的は理解されるであろう。図面中、同じ参照各号は図を通じて同一 の部品を示す。

図面の簡単な説明 第１図は本発明による自転車用自動変速装置の部分側面図であり、チェーンが押 圧されている状態を示す。

第２図は第１図に類似した部分側面図であり、チェーンにトルクが加えられてチ ェーンの上位置部分が実質上直線状になっている場合の部品の配置を示す。

第３図はディレイラーに接続された変速装置の一部破断された拡大斜視図である 。

第４図はディレイラーに接続された本発明の変速装置の拡大斜視図である。

第５図は安定化シリンダーの拡大横断面図である。

第６図は第５図に示した安定化シリンダーの破断して示す斜視図である。

第７Ａ図及び第７Ｂ図はそれぞれ自動変速装置の拡大部分正面図であり、チェー ンが第１図に示した押圧された状態にある場合における部品の配置を示し、クラ スタギヤも概略的に示されている。

第８Ａ図及び第８Ｂ図はそれぞれ第７Ａ図及び第７Ｂ図に類似した自動変速装置 の拡大部分正面図であり、チェーンが第２図に示した実質上直線状態にある場合 における部品の配置と共にクラスタギヤも概略的に示されている。

第９図は本発明の自転車用自動変速装置の動作部品を概略的に示す図である。

第１０ａ図は可動シフトアームが反［ＩＪ計回り方向に付勢されている場合にお ける油圧シリンダーの動作を示す拡大部分概略図である。

第１０ｂ図は可動シフトアームが時計回り方向に付勢されている場合における油 圧シリンダーの動作を示す拡大部分概略図である。

発明の好ましい実施例 図面を参照して、第１図及び第２図には、自転車１０の一部分が示されていて、 その部分はフレーム３８と１個又は２個以上の大径の駆動ギヤ１６によって駆動 されるチェーン１４とからなる。一対の左右のペダル２０及び１８は通常の方法 によってチェーンを駆動させるために駆動ギヤ１６の回動力を提供するようにな っている。

図示された実施例においては、一対の大径駆動ギヤが従来の方法によって１０段 或いは１２段変速装置を提供するために用いられている。しかし、後述するよう に、１個の駆動ギヤ１６の場合にも本発明の自転車用自動変速装置を機能させる ことができることは評価に値するだろう。

周知の方法によって複数の小径クラスタギヤ２２，２４．２６．２８及び３０は 通常のディレイラー３２の位置決め機能によって制御されチェーン１４と選択的 に係合するため後輪軸３４に回転可能に担持され、ディレイラー３２は通常の方 法によって後輪軸３４に隣接して取付けられている。

さらに第１図及び第２図を参照し、そして第３図及び第４図を考慮にいれて、本 発明のディレイラーを用いた自動変速装置は一般的にフレームに接続されたアー ム４２からなり、このフレーム接続アーム４２は自転車１０のフレーム３８に固 定される。第３図及び第４図に最もよく示されているように、フレーム接続アー ム４２はフレーム３８の後部に設けられた支柱に接続されるための曲折された接 続用フィンガーからなる。フレーム接続アーム４２は後方に伸び、後輪軸３４に 固定されるのに適した径を有する後方に開口したスロット４８で終わっている。

フレーム接続アーム４２は、まず後輪軸のナツト３６を緩めて後輪軸３４をスロ ット４８内に位置させることによってフレーム３８に容易に固定される。後輪軸 ３４をスロット４８内に位置させて接続用フィンガー４６をフレーム３８の一部 と係合させた後、ナツト３６を締めて自動変速装置を固定する。

さらに第３図及び第４図を参照すると、可動シフトアーム４４は頑丈で平面状で 比較的軽量の材料、例えば薄鋼板又はアルミニウムからできていて、ピボットビ ン５０を介してフレーム接続アーム４２に偏い可能に接続されている。フレーム 接続アーム４２にはピボット穴５４が形成されていて、このピボット穴５４は中 間ワッシャ５２を介してピボットビン５０を担持する。これによって、可動シフ トアーム４４はフレーム接続アーム４２に対して時計回り方向及び反時計回り方 向に回動される。

ワッシャ５２とピボットビン５０はカバー５６によって覆われてもよい。或いは 自動シフトスプリングはカバー５６内に収まるようにすることもでき、そしてフ レーム接続アーム４２に対して時計回り方向の偏倚力を可動アーム４４に付勢す ることもできる。

可動シフトアーム４４は前側部においてローラシャフト６０を担持し、このロー ラシャフト６０にはチェーンローラ或いは従動子５８が回転可能に支持されてい る。

好ましくは、ローラシャフト６０は長さにおいて従動子５８の幅よりも長く、こ れによって従動子５８は後述するディレイラー３２のチェーン位置決め動作に応 じてローラシャフト６０に沿う動きが制限される。好ましくは、従動子のチェー ンと接する部分は頑丈で耐摩耗性を存する弾性材料でできていて、チェーンを摩 耗させることなく長期間の使用に適している。好ましい（１Ｍ成においては、従 来の固定クリップ６２はローラシャフトの端部溝６３内に周知の方法によって若 座され、これによって従動子５８がローラシャフト６０に容易に交換できる方法 によって支持されている。第１図及び第２図に示されているように、チェーンロ ーラ或いは従動子５８は後述するトルク感知のために無端チェーンの上位置部分 に対して通常下方向に付勢するように位置される。

ピボットビン５０に対して一定の間隔をおいて可動シフトアーム４４にはスプリ ング６４の一端部７０を支持するための穴７２が設けられている。第３図及び第 ４図に最もよく示されているように、スプリング６４の他端部６６は穴７２から 一定の間隔をおい、てフレーム接続アーム４２によって固定的に支持されたピン ６８と係合している。或いは、上述したように、図示しないスプリングがピボッ トビン５０の周囲に設けられて、フレーム接続アーム４２に対して可動シフトア ームを付勢することもできる。システムのジオメトリ−は次のようになっている 。即ち、コイルスプリング６４は継続してピボットビン５０を中心に時計回り方 向に可動シフトアーム４４を付勢し、これによって通常、チェーン１４の上位置 部分と係合するように従動子５８を付勢する。チェーン１４が比較的緊張されて いない場合、例えば、自転車が水平面或いは下り斜面を走行しているときには、 スプリング６４はチェーン１４の上位置部分に対して従動子５８を付勢するよう に作用し、これによって、チェーンは押圧され、システムにおけるチェーンの弛 みが取除かれる。

第１図を参照せよ。

自転車１０が上り坂を走行していて運転者（図示せず）がペダル１８及び２０に さらに力を加える必要がある場合、加えられたトルクは直接チェーン１４に伝え られ、この加えられたトルクのためにチェーンの上位置部分の弛みが取除かれる 。これによって付加トルクがペダル１８．２０に加えられると、チェーンの上位 置部分が伸長され直線状に近付く傾向が起こされる。付加トルクによってチェー ンの上位置部分は直線状に近付くので、これによってコイルスプリング６４の付 勢に抗して従動子５８が引上げられる。このように従動子５８がチェーンに加え られた付加トルクによって引上げられたとき、それと同時に可動シフトアーム４ ４もフレーム接続アーム４２を中心にして反時計回り方向に回動される。

第３図、第４図、第５図及び第６図を参照して安定化手段或いはシリンダー８８ を説明する。実施例では安定化手段８８としては油圧シリンダーが採用されてい る。

しかし、安定化手段は油圧シリンダーに限定されず、フレーム３８に対する可動 アーム４４の時計回り方向への回動を防止するように設計されていれば他の手段 も採用できる。

図示されているように、油圧シリンダー８８は一般的に中空の円筒状の本体１１ ６．からなり、この本体１１６は下方向に伸び従来のねじ溝の設けられた端部９ ３を有する曲折状の下部固定コネクター９２内で終わっている。

端部９３はフレーム接続アーム４２に形成された穴１００を介して支持され、こ れによってシリンダー８８の下端部は従来のナツト９δと適宜のスペーサ９７を 用いてフレーム接続アーム４２に固定されている。

中空の本体１１６の上端部はキャップ１１８によって閉じられていて、このキャ ップ１１８を通ってピストンロッド１２０が往復回動する。適宜の上部取付物或 いはブッシング１３４が内部のねじ山１３８と係合していて、ピストンロッド１ ２０をガイドする。複数の０リング１３６はブッシング１３４において或いはそ の周りで油圧シリンダー内の油圧液体１４０が漏れるのを防ぐために用いられて いる。ピストンロッド１２０は上方に伸び、ねじ山を有する曲折状の上部コネク ター９０内で終わっている。上部コネクター９０はナツト９４と適宜のスペーサ ９５とによって穴９８において可動シフトアーム４４に取付けられている。この ように、シリンダー８８は可動シフトアーム４４とフレーム接続アームとの間で 相互に接続されていて、後述する方法によって可動シフトアームの時計回り方向 への回動速度を減する作用がある。

さらに第５図及び第６図を参照すると、ピストンロッド１２０は下方向に伸び、 その下端部１３０にはねじ溝が形成され、ナツト１３２と固定用ワッシャ１３１ をそのねじ溝に係合させて支持されている。ピストン１２２はピストンロッド１ ２０の下端部に固着され、中空の本体１１６内に比較的緩くはまり込むような径 寸法に作られている。これによって、一定の量の油圧液体１４０がピストン１２ ２が動かされたときにピストンの外周とシリンダーの中空本体１１６の内周面の 間に設けられた空間１２４内においてその周囲に流れる。油圧ポート１２６はピ ストン１２２を通ってドリル或いは他の手段にょって形成され、ピストンが上方 に動かされているときに油圧液体１４０がこの油圧ポテト１２６を通って流れる 。

シール用ワッシャ１２８は固定ワッシャ１３１とピストン１２２の底部との間に 比較的緩く取付けられ、これによってシリンダ一本体１１６に対してピストン１ ２２とピストンアーム１２０とが上方に動かされているときに、ワッシャ１２８ は油圧液体が自由に流れることを許す。

第１０ａ図を参照せよ。中空の本体１１６内でピストンアーム１２０及びピスト ン１２２が下方向に付勢されているときには、シール用ワッシャ１２８は油圧ポ ート１２６の下方終端部に対して上方に付勢され、これによってポートを密閉し 油圧液体がそこを通って流れるのを防止する。第１０ｂ図を参照せよ。

第１図乃至第４図を参照すると、従来のディレイラー３２は周知の方法、例えば 、ねじ溝を有する留め金具１５０を用いて後輪軸３４に隣接してフレーム３８に 取付けられる。ディレイラー３２は周知の構成原理に従って構成され、一般的な 軸連結された平行四辺形結合体１４６及び１４８を含み、これらの平行四辺形結 合体１４６及び１４８にチェーンガイド１５２が回転可能に取付けられている。

チェーンガイド１５２は従来技術の従事者にはよく知られた方法によってチェー ンの切換え及びチェーンの弛みを取除くためにチェーンと接触する上下のスプロ ケット１４２及び１４４を回転可能に支持している。ディレイラー３２の構成は 従来技術によるものであり、ディレイラー３２は本発明を構成しない。むしろ、 本発明の自動変速装置１２は実質上評判の高くて現在使用されているすべてのデ ィレイラー３２と共に用いられ、複数のクラスタギヤ或いは肢駆動スプロケット ギヤ２２．２４．２６．２８及び３０の間でチェーンを切換えるために手動によ りディレイラーを機能させるために用いられていた図示しないコントロールケー ブル及び手動掃作レバーに代って自動操作を提供することを意図したものである 。

図示されているように、通常のケーブルシース７８に納められたコントロールケ ーブル７４は可動シフトアーム４４とディレイラー３２との間で相互に接続され 、これによってフレーム接続アーム４２に対して可動シフトアーム４４が回動さ れたときに自動的にディレイラーによるチェーンの位置決めのための横方向への 移動が始められる。

図示しない現在使用されているディレイラーを制御するケーブルを取除くと、可 撓性コントロールケーブル７４の一端部７７はターミナルコネクター７９を用い てディレイラー３２のケーブルターミナルに固定され得る。

その結果、可撓性ケーブル７４が軸方向に移動されると、シフトアーム４４の回 動運動によって制御されているのテ、ディレイラ−３２は従来見込まれていたよ うに機能する。ケーブルシース７８の他端はシースコネクターのブロック８２に 従来の方法によって取付けられる。シースコネクターのブロック８２はフレーム 接続アーム４２に固定されている。好ましくは、シースを付勢するスブリング８ ０はシース管７８の端部とコネクターブロック８２との間に配設され、ディレイ ラー３２が段数のクラスタギヤを横切って横方向に付勢されているときにシース 管７８とコントロールケーブル７４との間の長さを調節する。

自動変速装置に隣接するコントロールケーブル７４の端部には従来の索端金具７ ６が取付けられていて、この金具はピボットビン５０から一定の間隔をおいて設 けられた可動シフトアーム４４の一部分に設けられたケーブルコネクター８４に 形成された穴８６にはめ込まれている。第３図及び第４図を参照せよ。このよう に可動シフトアーム４４はチェーンローラ或いは従動子５８によって感知された チェーンの張力の変化に応じてピボットビン５０を中心にしてフレーム接続アー ム４２に対して回動される。可動シフトアーム４４の回動によってコントロール ケーブル７４が軸方向に動かされ、これによって可動シフトアーム４４の回動に 応じてディレイラーが直接横方向に動かされる。

第３図に最もよく示されているように、好ましい（１′１％成においては、可動 シフトアーム４４は前側に延びる調節用端部或いはカム面１０２とともに位置し 、このカム面１０２は従動子５８の後方直近に設けられている。強度調節用ピス トン１０３はその後方端に形成された調節用のノツチ１０４ををし、フレーム接 続アーム４２によって支持された固定筒１０６内で往復移動する。コントロール スプリング１１０は第３図に示されているように、通常調節用ピストン１０３を 後方或いは左側に付勢する。

図示されているように、中空の筒１０６は前側に延び、ねじ溝が形成された端部 １０８で終わっている。この端部１０８によって５！ｊ整用ノブ１１２が係合さ れてそれを支持する。このノブ１１２はねじ込み動作による調整を可能にするた めに刻みが付けられた部分１１４を含む。

調整用ノブ１１２を回すと、コイルスプリング１１０が圧縮され、ピストン１０ ３に加えられる偏倚力が増大され、ピストン１０３が可動アーム４４のカム面１ ０２と摩擦係合される。好ましくは、調節用ノブ１０４は動作する部品の確実な 係合を意図して用いられている。スプリング１１０の偏倚力を増大させるか減少 させるかによって、調整用ピストン１０３とカム面１（）２との摩擦係合の程度 は変化される。これによってフレーム接続アーム４２に対する可動シフトアーム ４４のピボットビン５０を中心としだ回動の容易さは増減される。このように、 自動変速装置１２は運転者の力の強さ、体重、個人的感情等のような運転者の特 質や好みを補償するのに必要なたけ微調整される。

第７Ａ図、第７Ｂ図、第８Ａ図、第８Ｂ図、第９図、第１０ａ図及び第１０ｂ図 を参照して本発明の自動変速装置の作用について述べる。チェーン１４が比較的 緩いとき、通常スプリング６４によってピボット５０を中心とした可動シフトア ーム４４の時計回り方向への回動が引き起こされ、従動子５８がチェーン１４に 対して付勢される。これによって第１図及び第９図に示されているようにチェー ンの上位置部分が押圧される。可動シフトアーム４４の時計回り方向への回動と 同時に、コントロールケーブル７４がディレイラー３２の方向に軸に沿って動か され、これによってディレイラーは左位置方向への切換えを許され、ディレイラ ーの上部スプロケット１４２を最小のクラスタギヤ２２と一直線上に配置させる ことによって自転車のトランスミッションが最大速度位置に切換えられる。これ によって実質上水平或いは下り坂の道路状態に対して最大ギヤ比と最高速度が提 供される。第７Ａ図及び第７Ｂ図を参照せよ。

道路が上り坂になり運転者がペダル１８及び２０に付加力を加える必要がある場 合には、チェーン１４はさらに緊張され、チェーン１４の上位置部分は第２図に 示されているように直線状に近付けられる。このチェーンが緊張された状態では 、従動子５８が付勢されて可動シフトアーム４４がピボット５０を中心にして反 時計回り方向に回動される。第９図に最もよく示されているように、可動シフト アーム４４の反時計回り方向への回動によってコントロールケーブル７４が軸方 向に引っ張られる。

これによってディレイラーが機能してクラスタギヤ２２．２４．２６．２８及び ３０に対するチェーン１４の位置決め動作が引き起こされる。ディレイラーの偏 向が増大されると、ディレイラーの上部スプロケット１４２が第８Ａ図及び第８ Ｂ図に示された方法で複数のクラスタギヤのうちの最大ギヤ３０と一直線上に位 置される。これによってギヤシステムによって最大機械的利点が提供される。

チェーン１４に加えられるトルクが取除かれるならば、例えば、自転車が丘の頂 上に至った場合には、スプリング６４が即座に機能して可動シフトアーム４４が ピボット５０を中心にして時計回り方向に引張られる。この可動シフトアーム４ ４が動かされるときにスプリングのカが突然加えられるので、ディレイラーの上 部スプロヶッ１−１４２が最大クラスタギヤ３ｏと一直線上に並んだ状態から最 小のクラスタギヤ２２と一直線上に並んだ状態へと制御されない州法によって動 がされる。このようなディレイラーの上部スプロケット１４２の速い横方向への 動きによってトランスミッションには相当な量の衝撃と騒音が引き起こされる。

上述した突発的で制御されないディレイラーの動きを防止するために、安定化或 いは妨害手段８８が設けられて、可動シフトアーム４４のピボット５ｏを中心に した時計回り方向への回動速度を減する。

特に第１０ａ図を参照すると、チェーン１４に加えられた張力が従動子５８に可 動シフトアーム４４をピボット５０を中心にして反時計回り方向に回動させるの に十分である場合には、ピストンアーム１２０も同時にシリンダーの本体１１６ に対して上方向に引張られ、これによってピストン１２２はシリンダー内で矢印 １５４で示した方向に上方に付勢される。ピストン１２２が上方向に動かされる と、シール用ワッシャ１２８が油圧ポート１２６から離れるように付勢され下部 ワッシャ１３１と係合される。ピストン１２２の上方向への動きにともなって油 圧液体１４０は油圧ポート１２６及びピストン１２２の外周とシリンダ一本体１ １６の内周との間に形成された隙間１２４を通って流れる。これによって可動シ フトアーム４４の反時計回り方向への回動に対して最小の抑制が提供される。

チェーン１４に加えられた張力が取除かれる場合、例えば自転車が丘の頂上に至 ったときには、従動子５８がスプリング６４の偏倚力によって付勢されてチェー ンの上位置部分が押圧される。これによって可動シフトアーム４４が時計回り方 向に回動される。この可動シフトアーム４４のピボット５０を中心にした時計方 向への回動と同時に、ピストンロッド１２０が矢印１５６で示されているように 下方向に動かされる。第１０ｂ図を参照せよ。ピストンロッド１２０及びそれに 固定されたピストン１２２の下方向への動きによってシール用ワッシャ１２８が 油圧ポート１２６の下部端部と係合し密封する。

これによって油圧液体１４０の通路に対してポートは効果的に閉じられる。

このように油圧ポート１２６がシール用ワッシャ１２８によって覆われると、油 圧液体はピストン１２２の外周とシリンダ一本体の１１６の内周表面との間に形 成された隙間１２４を通ってのみ流れることができる。この限られた油圧通路は シリンダ一本体１１６に対するピストン１２２の上方向への動きを抑制し、これ によって可動シフトアーム４４のピボット５０を中心にした時計回り方向への回 動速度は安定されるか又は減じられる。この可動シフトアーム４４の回動速度の 抑制効果によってディレイラーは第８Ｂ図に示された位置から第７Ｂ図に示され た位置に複数のクラスタギヤを横切ってゆっくりと動かされ、これによって動作 が泪らかで完全自動のディレイラーを用いた変速装置構成が提供される。

さらに、上述したように、ペダル１８及び２０に運転者によって駆動されている ときには力はペダル１８及び２０に等しく加えられていないことは正しく評価さ れるだろう。むしろ、各ペダルはその円弧状の回転軌道の頂上部を過ぎた位置か ら軌道の底部位置に回転駆動されるので、ペダルに力を加えることは循環して行 われる。ペダル１８及び２０の回転によってチェーン１４にもトルクが周期的に 加えられるために、チェーンに加えられるトルクに急速な変動を生じさせる傾向 があり、チェーントルクにおけるこの変動が従動子５８によって感知されり時に 、このトルク変動によって可動シフトアーム４４がピボット５０を中心にして急 速度で円弧状に往復運動する可能性がある。たとえチェーンの張力が急速に変動 しても隙間１２４内に限定された油圧液体１４０の動きはさらに上述した可動シ フトアームの望ましくない動きを防止する作用がある。

国際調査報告

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．以下の要素ａ）〜ｆ）から構成される、大径の駆動ギヤと、無端駆動チェー ンと、後輪軸及び被駆動クラスタギヤを有する形の自転車のフレームに取付けら れる自転車用自動変速装置、 ａ）ディレイラーから一定の距離をおいてフレームに固定された回動支持アーム 手段、 ｂ）前記回動支持アーム手段に取付けられ、フレームに対して相対運動するシフ トアーム手段、ｃ）前記シフトアーム手段に取付けられると共に無端駆動チェー ンと接して配置されチェーンの張力の変化に応じてシフトアーム手段を回動させ る従動子、 ｄ）前記回動支持アーム手段とシフトアーム手段との間に相互に接続され前記従 動子手段を駆動チェーンと接するように継続して付勢するバイアス手段、 ｅ）前記回動支持アーム手段とシフトアーム手段との間に相互に接続され前記バ イアス手段の偏倚力を抑制する安定化手段、 ｆ）前記シフトアーム手段の一部分とディレイラーとの間に相互に接続されディ レイラーを動かして前記シフトアーム手段の回動連動に応じて被駆動クラスタギ ヤを横切ってチェーンの位置決めを行なうケーブル手段。
2. ２．前記回動支持アーム手段がフレームに固定的に取付けられたフレーム接続ア ームからなり、該フレーム接続アームは後方に開口したスロットを有し、該スロ ットは後輪軸を支持するようになっている特許請求の範囲第１項に記載された自 転車用自動変速装置。
3. ３．前記回動支持アーム手段がフレームに取付けられたフレーム接続アームから なり、該フレーム接続アームがさらに前記シフトアーム手段に接している調節用 ピストンからなる特許請求の範囲第１項に記載された自転車用自動変速装置。
4. ４．前記シフトアーム手段がカム面からなり、前記ピストンがカム面に摩擦係合 している特許請求の範囲第３項に記載された自転車用自動変速装置。
5. ５．摩擦係合の力を変化させるための調節手段を含む特許請求の範囲第４項に記 載された自転車用自動変速装置。
6. ６．前記従動子手段がチェーンに接しているローラからなる特許請求の範囲第１ 項に記載された自転車用自動変速装置。
7. ７．前記ローラが耐摩耗性で弾性を有する材料からできている本体からなる特許 請求の範囲第６項に記載された自転車用自動変速装置。
8. ８．前記従動子手段が前記シフトアーム手段に取付けられたローラシャフトから なり、該ローラシャフトは前記ローラの幅よりも長く、これによって前記ローラ が前記ローラシャフトに沿って軸方向に限定的に動く特許請求の範囲第６項に記 載された自転車用自動変速装置。
9. ９．前記バイアス手段がコイルスプリングからなる特許請求の範囲第１項に記載 された自転車用自動変速装置。
10. １０．前記安定化手段がシリンダーからなる特許請求の範囲第１項に記載された 自転車用自動変速装置。
11. １１．前記シリンダーが本体と、本体内に配設された可動ピストンと、本体に充 填された油圧液体と、ピストンの一方向の動きを油圧液体を介して制限するため の手段とからなる特許請求の範囲第１０項に記載された自転車用自動変速装置。
12. １２．ピストンの動きを制限する手段がピストンに形成された油圧ポートと該油 圧ポートを密閉するために移動可能な密閉用ワッシャとからなる特許請求の範囲 第１１項に記載された自転車用自動変速装置。
13. １３．以下の工程ａ）〜ｇ）からなる、自転車のトランスミッションのディレイ ラーを自動的に切換えて複数段変速の自転車の駆動チェーンを横方向に動かせて 複数のクラスタギヤのひとつと選択的に係合させる方法、ａ）ディレイラーから 一定の距離をおいて回動支持アームを自転車に取付ける工程、 ｂ）可動シフトアームを回動支持アーム手段に回動可能に取付ける工程、 ｃ）チェーン従動子を可動シフトアームに取付けてチェーンに対してチェーン従 動子をあてがう工程、 ｄ）チェーンの一部を押圧するために一方向にチェーン従動子をチェーンに対し て継続的に付勢している間にトルクを加えてチェーンを回転させる工程、 ｅ）チェーンに加えられるトルクの変化に応じてチェーンによって可動シフトア ームを回動運動させる工程、 ｆ）可動シフトアームがチェーンを押圧する方向に回動支持アーム手段に対して 回動する速度を減じる工程、 ｇ）可撓性のケーブルを可動シフトアームとディレイラーとの間に相互に接続さ せ、ディレイラーにチェーン従動子によって感知されたチェーンの張力の変化に 応じてクラスタギヤを横切ってチェーンの位置決めをさせる工程。
14. １４．チェーン従動子を継続的に付勢する工程がチェーン従動子をチェーンに対 してスプリングで偏倚させる工程からなる特許請求の範囲第１３項に記載された 方法。
15. １５．チェーン従動子を継続的に付勢する工程がさらに回動支持アーム手段と可 動シフトアーム手段との間にスプリングを相互に接続する工程からなる特許請求 の範囲第１４項に記載された方法。
16. １６．チェーンを回転させる工程が従動子を回転させることからなる特許請求の 範囲第１３項に記載された方法。
17. １７．可動シフトアームの運動速度を減じる工程が回動支持アーム手段と可動シ フトアームの中間に妨害手段を相互に接続することからなる特許請求の範囲第１ ３項に記載された方法。
18. １８．前記妨害手段が油圧シリンダーからなり、可動シフトアームの運動速度を 減じる工程がさらに油圧液体の流れを一方向に限定することからなる特許請求の 範囲第１７項に記載された方法。
19. １９．可動シフトアームを回動支持アーム手段の一部と摩擦的に係合させる工程 を含む特許請求の範囲第１３項に記載された方法。
20. ２０．可動シフトアームと回動支持アーム手段の一部との摩擦的係合を変化させ る工程を含む特許請求の範囲第１９項に記載された方法。