JPS6280191A

JPS6280191A - 無段変速装置の逆入力許容装置

Info

Publication number: JPS6280191A
Application number: JP21919985A
Authority: JP
Inventors: 高宮　喜久三; 正和稲葉; 小栄　国敏; 田中　満男
Original assignee: Bridgestone Cycle Co Ltd
Current assignee: Bridgestone Cycle Co Ltd
Priority date: 1985-10-03
Filing date: 1985-10-03
Publication date: 1987-04-13

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の逆入力許容装置
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）上述の従来装置は、増速比を大きくするためラチェット
と爪による増速装置を二段に設けたものである。しかし
ながらこのラチェ’）トと爪による伝動装置は増速比を
太き（することが困難であるため、たとえ二段に１．で
もなお増速比が不足する場合がある上に、増速時の駆動
域において冬瓜にかかる荷重を順次リレーする場合に、
駆動ラチェットと被動爪の歯先間にギヤノブがあると、
このギャップのため被動爪の交代時にシヨ、りや騒音が
発生するが、この現象は特にこの伝動装置をニ段にした
場合に一層増幅されるという問題点があった。

本発明者等は上述の問題点を解決するために、この種の
無段変速装置の増速比を大きくすると共に、増速駆動時
におけるリレーショックや騒音を減少させることを目的
として、入力側の駆動回転部材の内周に一方向クラッチ
を介して内歯ラチェットリングを設け、この内歯ラチェ
ットに噛合する爪の基部を、中心軸に対して偏心量調整
自在な偏心カムに回転自在に設けたキャリヤに枢支して
なる無段変速装置と、遊星歯車式増速装置とを組み合わ
せた無段変速装置を発明した。

しかしながら上述の無段変速装置は逆入力が作用した場
合に、装置に無理がかかるという問題点がある。

（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入力（ｊ
Ｉ＋ｊの駆動回転部材の内周に一方向クラッチを介して
内歯ラチェットリングを設け、この内歯ラチェットに噛
合する爪の基部を、中心軸に対して偏心量調整自在な偏
心カムに回転自在に設けたキャリヤに枢支してなる無段
変速装置と、遊星歯車式増速装置とを組み合わせた無段
変速装置の出力側回転部材である太陽歯車と一体に円筒
状の爪キャリヤを形成し、この爪キャリヤの円筒部に切
欠部を設け、この切欠部内に爪を揺動自在に設け、この
爪の外方突出端と係合する内歯ラチェットを最終出力側
の回転部材に設け、前記中心軸に不可逆カムを一方向り
ランチを介して逆転しないように嵌合し、逆入力時この
不可逆カムに関連して前記爪と前記内歯ラチェットの保
合を解除するようにして無段変速装置の逆入力許容装置
を構成する。

（作用）上述のように本発明装置は、ラチェットと爪による無段
変速装置と、遊星歯車式増速装置とを組み合わせた特殊
な無段変速装置であるが、上述し、　　た構成の逆入力
許容装置を設けたから、最終出力側の回転部材が逆転し
てもその逆回転力が変速機構まで伝わらないため、装置
に無理な力が作用することなく安全である。

（実施例）以下、図面について本発明を自転車用無段変速装置に適
用した実施例を説明する。

図中１は自転車フレームのチェノステー、１ａは後爪、
２は後爪１ａにロックナツト３により固定した後輪ハブ
軸、４はヘアリング５を介して回転自在に嵌装した後輪
ハブ、６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
２のねじ部２ａに内側偏心カム７を螺合して固定し、こ
の内側偏心カム７の外周にウオームホイール８と一体に
形成した外側偏心カム９を回転自在に嵌装する。】０は
このウオームホイール８と噛合するウオーム、ｌｌａは
このウオーム８と固着したインナーワイヤ、Ｉｌｂはそ
のアウターワイヤである。

またフランジ付円筒部１２ａと歯車！２ｂとを一体に結
合してキャリヤ１２を形成し、このキャリヤ１２の円筒
部１２ａをヘアリング１３を介して外側偏心カム９の外
周に嵌合する。

また１４は皿形状のケースで、このケース１４を内側偏
心カム７とロックナツト３によって後輪ハブ軸２に対し
て固定する。１５は後輪用のスプロケ。

ト（入力側の駆動回転部材）で、１５ａはこのスプロケ
ット５と一体に形成した円筒部であり、このスプロケッ
ト（５はヘアリング１６．１７を介してケース１４と後
輪ハブ４との間に回転目在に設けられている。１８はチ
ェノである。

またスプロケット１５の円筒部１５ａの内周面に一方向
クラッチ１９を介して複数列（本実施例では２列）の内
歯ラチェットリング２０．２１を並設し、これら各ラチ
ェットリング２０．２１の内周面にそれぞれラチェット
２０ａ、２１ａを設けると共に、ラチェノｔ−２０ａ、
２１ａとそれぞれ噛合する複列で、かつ各列複数個（本
実施例では４個）の爪２２．２３の基部を、前記キャリ
ヤ１２の円筒部１２ａの外周部にピン２４（第３図参照
）を介して左右互い違いに配置して枢支する。また２５
は爪２２．２３の先端を常にラチェット２０ａ、２１ａ
に圧接させるためのばねである。

またキャリヤ１２の歯車１２ｂと噛合する内歯歯車２６
を有すると共に、この内歯歯車２Ｇと同一の内歯歯車２
７を背中合わせに一体に形成した伝動歯車２８をベアリ
ング２９を介して内側偏心カム７と同心に回転自在に設
け、内歯歯車２７と噛合する歯車３０をヘアリング３１
を介して後輪ハブ軸２に回転自在に設けて無段変速装置
を構成する。

また第１図および第３図に示すように、入力側の駆動回
転部材であるスプロケット１５の円筒部１５ａの円周複
数個所（本実施例では円周３等分位置の３個所）にそれ
ぞれ切欠部１５ｂを設け、大径部３２ａと、大径部３２
ａの両側に同心で突設した小径部３２ｂを有する遊星ロ
ーラ３２をそれぞれ前記切欠部１５ｂに回転自在に遊嵌
し、これらの遊星ローラ３２の大径部３２ａに外接する
外側リング３３を一方向クラ・ノチ３４を介して固定リ
ング３５の内側に嵌め込み、この固定リング３５を第２
図に示すように固定板３５ａを介してチェノステ−１に
固定して設ける。

第１図および第３図に示す一方向クラッチ３４は、ばね
鋼線を外側リング３３の外周部に複数回（本実施例では
２回）巻き付けると共に、その一端部３４ａを固定リン
グ３５に係止して一方向クラッチばね３４ｂを形成した
ものである。

このようにすると、第３図において外側リング３３の矢
印Ａ方向の回転を阻止し、矢印Ａと反対方向の回転は許
容するようになる。なおこの一方向クラッチ３４は他の
形式のものでもよい。

また内側リング３６を、前記内歯ラチェットリング２０
．２１の対向側に設けた段部にそれぞれ嵌合して摩擦接
合すると共に、各内側リング３６の外周面を前記遊星ロ
ーラ３２の小径部３２ｂに圧接し、′ｔｌ星ローラ３２
の大径部３２ａも外側リング３３の内周面に圧接してリ
レーショック防止装置を構成する。

また第１図に示すように、入力側の回転部材であるスプ
ロケット１５の円筒部１５ａをさらに延長してその延長
円筒部１５ｃの端部に内歯歯車３７（第６図参照）を形
成し、この内歯歯車３７と噛合する複数個（本実施例で
は４個）のｔｉ星歯車３８を軸３９によりそれぞれ前記
歯車３０を遊星キャリヤとしてその片側に回転自在に枢
支し、これらの遊星歯車３８と噛合する太陽歯車４０を
ベアリング４１を介して後輪ハブ軸２に回転自在に設け
て遊星歯車式増速装置を構成する。

また第１．７．８図は上述した無段変速装置の逆入力許
容装置であって、これは円筒状の爪キャリヤ４２を前記
太陽歯車４０と一体に形成し、この爪キャリヤ４２の円
筒部に切欠部４２ａを設け、この切欠部４２ａ内に爪４
３をピン４４により揺動自在に枢支して設け、この爪４
３の外方突出端と自転車の正転時に係合する内歯ラチェ
ット４５ａを有するラチェットリング４５を後輪ハブ４
に固着して設け、さらに爪キャリヤ４２の外周面に設け
た環状溝４２ｂ内にリング状の爪ばね４６を嵌めこんで
爪４３の外側端が常に内歯ラチェノｈ　４５ａ　と係合
するように付勢する。

また第１図における太陽歯車４０の左側の後輪ハブ軸２
に一方向クラッチ４７を介して不可逆カム４８を嵌合し
、この不可逆カム４８の外周には凹陥部４８ａを設け、
この凹陥部４８ａにほぼＬ型のでこ爪４９の一端部４９
ａを係合させ、このてこ爪４９を軸５０を介して爪キャ
リヤ４０に枢支すると共に、てこ爪４９の他端部４９ｂ
を前記風４３の内側端部の内側に係合させで逆入力許容
装置を構成する。

つぎに上述のように構成した本発明の実施例の作用を説
明する。まず伝動１頭序を説明すると、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１８によりスプロケット１５に伝えられる。スプ
ロケソ１−１５の回転は一方向クラッチ１９を介して内
歯ラチェットリング２０．２１に伝えられ、さらにラチ
ェット２０ａ、２１ａより爪２２゜２３、ピン２４を介
してキャリヤ１２に伝えられる。キャリヤ１２が回転す
ると、歯車１２ｂが回転し、第４図に示すようにこれと
噛合する内歯歯車２６を介して伝動歯車２８が回転し、
さらに第５図に示すように、内歯歯車２７と歯車３０の
噛合によって歯車３０が後輪ハブ軸２を中心にして回転
する。

第１図〜第５図は外側偏心カム９が最大偏心状態にある
場合を示しているが、インナーワイヤｌｌａを介してウ
オーム１０を回転させることにより、これと噛合するウ
オームホイール８を介して外側偏心カム９を１８０°回
転させると、外側偏心カム９の外周面が後輪ハブ軸２と
同心になる。外側偏心カム９が同心になると、駆動回転
体であるスプロケット５、および各ラチェットリング２
０．２１　も後輪ハブ軸２と同心になるから、この状態
で駆動側回転体であるスプロケット５か第２図の矢印Ｂ
の方向に回転すると、一方向クラッチ１９を介して各ラ
チェットリング２０．２１および爪２２．２３が一体的
に回転するため、この場合の変速比は１：１となる。

またインナーワイヤｌｌａの操作によって外側偏心カム
９を図に示すように最大偏心状態にすると、スプロケッ
ト５の矢印Ｂ方向の回転が一方向クラッチ１９を介して
内歯ラチェットリング２０．２１に伝わりラチェットリ
ング２０は爪２２を介してキャリヤ１２に回転を伝え、
ラチェットリング２■は爪２３を介してキャリヤＩ２に
回転を伝える。

そして外側偏心カム９が偏心している場合は、第３図の
駆動域Ｃ（この場合風が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であるキャリヤ１２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リング２０．
２１　の各ラチェット２０ａ、２１ａに対して矢印りの
方向にすべって回転することになる。

そして爪が駆動域Ｃから外れると共に、つぎの爪が駆動
域Ｃ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爪が交代する。

この場合の変速比（増速比）は、後輪ハブ軸２の中心０
＋を基点とする爪の駆動域である角度θ。

と、外側偏心カム９の中心０□を基点とする爪の駆動域
である角度θ２との比となる。

つぎに遊星ローラ３２の作用について説明する。

すなわち、入力側の回転部材であるスプロケット１５が
第２図の矢印Ｂの方向に回転すると、それに伴って遊星
ローラ３２が第３図の矢印への方向に公転するため、遊
星ローラ３２の大径部３２ａと外側リング３３との圧接
による摩擦抵抗によって遊星ローラ３２が矢印Ｅの方向
に自転する。この場合外側４　リング３３は一方向クラ
ッチ３４の作用によって固定リング３５に対して固定さ
れている。この遊星ローラ３２の公転と自転とが遊星ロ
ーラ３２の小径部３２ｂを介して内側リング３６に伝え
られる。この場合の内側リング３６の回転は入力側のス
プロケット１５の回転に対して約１．５倍に増速される
から、この内側リング３６とＩＴ擦接合している内歯ラ
チェ・ノドリング２０．２１　も増速回転する。したが
って被動爪２２゜２３の伝動リレ一時にたとえラチェッ
ト２Ｑａ、２１ａ　と爪２２．２３の歯先間にギャップ
があっても、前記した内歯ラチェットリング２０．２１
の増速回転によってラチェット２０ａ、２１ａが爪２２
．２３に直く追いつくため、歯先間のギャップがなくな
る。

なおラチェｙ　ト２０ａ、２１ａと爪２２．２３が完全
噛合して駆動されている間は、遊星ローラ３２が各接触
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。

つぎに前記したように遊星キャリヤである歯車３０が、
第５図の矢印Ｆの方向に回転すると、軸３９を介して各
遊星歯車３８が第６図の矢印Ｇの方向に公転する。この
時内歯歯車３７もスプロケット１５と一体に矢印Ｇの公
転速度よりもおそい矢印Ｈ方向の回転をしているため、
遊星歯車３８は矢印Ｉの方向に自転する。したがって太
陽歯車４０は′ｉｉ星歯車３８の矢印Ｇ方向の公転と、
矢印１方向の自転によって矢印Ｊのように増速して回転
する。太陽歯車４０が回転すると、これと一体の爪キャ
リヤ４２が第７図の矢印にの方向に回転するから、ピン
４４．爪４３、内歯ラチェット４５ａ、ラチェットリン
グ４５を介して後輪ハブ４を同じく矢印りの方向に回転
させることにより自転車が走行する。

なおこの場合、爪キャリヤ４０が矢印にの方向に回転す
ると、てこ爪４９を介して不可逆カム４８も共に矢印Ｍ
の方向に回転するが、この回転は一方向クラッチ４７の
作用によって許容される。

これに対して自転車が後退することにより後輪ハブ４が
第７図の矢印Ｎの方向に逆回転すると、すなわち逆入力
が作用した時は、ラチェットリング４５も矢印Ｎの方向
に回転するから、爪４３、ピン４４を介して爪キャリヤ
４０も矢印Ｎの方向に回転しようとする。このためてこ
爪４９を介して不可逆カム４８が矢印０の方向へ逆転し
ようとするが、この不可逆カム４８は一方向クラッチ４
７の作用によって回転しないから、不可逆カム４８の凹
陥部４８ａと一端部４９ａが係合しているでこ爪４９が
第８図の矢印Ｐの方向に回動する結果、てこ爪４９の他
端部４９ｂが爪４３の内側端部を爪ばね４６に抗して押
し出すから、爪４３の外側端部が第８図の矢印Ｑのよう
に回動して内歯ラチェソ）　４５ａから外れる。このた
め後輪ハブ４は第８図の矢印Ｎの方向に自由に回転する
ことができる。したがって逆入力は増速および変速の伝
動装置には伝わらなくなる。

なお自転車においては、乗員がしばしばペダルを逆回転
させることがあるが、本装置では、固定リング３５の内
周部に一方向クラッチ３４を介して外側リング３３を嵌
め込み、この外側リング３３の内周面に遊星ローラ３２
の大径部３２ａを圧接しであるから、ペダルを逆転させ
て、スプロケット１５およびその円筒部１５ａが第２図
および第３図の矢印Ｒの方向に回転しても、外側リング
３３は一方向クラッチ３４の作用によって矢印Ｒの方向
の回転は自由であるから、遊星ローラ３２と無理なく連
動する。このため本装置では、たとえペダルを逆転させ
ても、大きな抵抗は発生せず、装置各部に無理を与えな
いから、耐久性も向上する。

（発明の効果）上述のように本発明装置は、ラチェットと爪による無段
変速装置と、遊星歯車式増速装置とを組み合わせた特殊
な無段変速装置であるが、上述した構成の逆入力許容装
置を設けたから、最終出力側の回転部材が逆転しても、
その逆回転力が変速機構まで伝わらないため、装置に無
理な力が作用することなく安全であるという効果が得ら
れる上に、特に本発明の逆入力許容装置は構造が簡単で
あるから製造が容易であるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を有する無段変速装置の横断平面図
、第２図は第１図の一部をｎ−ｎ断面で示す側面図、第３図は第１図のＩＩ［−ＩＩＩ断面図、第４図は第１
図のＩＶ−ｒＶ断面図、第５図は第１図のＶ−Ｖ断面図、第６図は第１図のＶｌ−ＶＩ断面図、第７図は第１図の■−■断面図、第８図は第７図の作動説明図である。１・・・チェノステ−２・・・後輪ハブ軸（中心軸）３
・・・ロックナツト４・・・後輪ハブ（最終出力側の回転部材）７・・・内
側偏心カム　　　　９・・・外側偏心カム１２・・・キ
ャリヤ１５・・・スプロケット　（入力側の駆動回転部材）１
８・・・チェノ　　　　　　１９・・・一方向クラッチ
２０．２１　・・・内歯ラチェットリング２２．２３・
・・爪　　　　　　２８・・・伝動歯車３０・・・歯車
（遊星キャリヤ）３２・・・遊星ローラ　　　　３２ａ・・・大径部３２
ｂ・・・小径部　　　　　３３・・・外側リング３４・
・・一方向クラッチ　　３５・・・固定リング３６・・
・内側リング　　　　３７・・・内歯歯車３８・・・遊
星歯車　　　　　４０・・・太陽歯車４２・・・爪キャ
リヤ　　　　　４３・・・爪４５・・・ラチェットリン
グ　４６・・・爪ばね４７・・・一方向クラッチ　　４
８・・・不可逆カム４９・・・てこ爪特　許　出　願　人　　ブリデストンサイクル株式会社
ゴニ代理人弁理士　杉　　村　　暁　　秀：″−第１図第２図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

１、入力側の駆動回転部材の内周に一方向クラッチを介
して内歯ラチェットリングを設け、この内歯ラチェット
に噛合する爪の基部を、中心軸に対して偏心量調整自在
な偏心カムに回転自在に設けたキャリヤに枢支してなる
無段変速装置と、遊星歯車式増速装置とを組み合わせた
無段変速装置の出力側回転部材である太陽歯車と一体に
円筒状の爪キャリヤを形成し、この爪キャリヤの円筒部
に切欠部を設け、この切欠部内に爪を揺動自在に設け、
この爪の外方突出端と係合する内歯ラチェットを最終出
力側の回転部材に設け、前記中心軸に不可逆カムを一方
向クラッチを介して逆転しないように嵌合し、逆入力時
この不可逆カムに関連して前記爪と前記内歯ラチェット
の係合を解除するようにしたことを特徴とする無段変速
装置の逆入力許容装置。