JPS63195087A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は自転車用自動変速装置に関し、特にスプロケッ
トに加わるチェーンの張力によって偏心量を変化させ、
この偏心量に応じて自動的に無段階に変速させるように
した自転車用自動変速装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来のこの種のものとして特公昭５７−３４１５０号公
報が提案されている。これは駆動用スプロケットと一体
になった円板の周囲に複数の放射状ラチェットアームを
設け、本アームに対し車輪の回転に伴う不断の揺動運動
を与えると共にそのアームの揺動角を任意に変化させる
ことにより、そのアームの揺動による増速角度成分を車
輪のハブと一体になったバブバウシングに固定された被
駆動ラチェット車の固有角速度に附加して前記スプロケ
ットに対する車輪の回転比を無段階に変化させるように
なし、前記ラチェットアームは、前記スプロケットを等
角放射状に貫く軸孔に遊嵌されたクランク軸の一端に取
り付けられ、軸の他端には、先端にガイドビンを備えた
クランクアームが取り付けられ、そのガイドビンは任意
に偏心量を変化できるように回動自在の軸受リングに同
心円状に刻まれた環状グループ内に遊嵌してなり、さら
に車体に固定されたエンドプレートにはカム板が枢支さ
れ、そのカム板内には軸受リングが回動自在に枢支され
、カム板はその一端に常時駆動用チェーンと接触するア
イドラを備え、アイドラがチェーンのデンション変化に
伴い上下動して前記カム板を揺動させることにより、軸
受リングの偏心量を自動的に変化させ、軸受リングの偏
心量の変化に伴いアームの揺動角が変化して、アームの
揺動による増速角度成分を車輪のハブに固定されたラチ
ェット車の固有角速度に附加してスプロケットに対する
車輪の回転比を自動的に変化させるようにしたものであ
る。

［発明が解決しようとする問題点コ 上記従来技術においては、軸受リングの偏心量が０の場
合にはクランク軸はグループに沿ってハブ軸の周囲を公
転するだけで揺動運動は行わないなめ、全ての爪はイン
ナーラチェットと噛み合い、スプロケットとラチェット
輪の回転角度は同じである。そして軸受リングの偏心量
がｅの場合にはガイドビンはグループに沿って動くので
、クランク軸は公転と同時に一定の角度で揺動を反復し
、爪はラチェット輪を増速させる方向にのみラチェット
と係合するのでラチェット輪はスプロケットより早く回
転する。しかし、８本以上のラチェットアームの爪は常
時インナーラチェットと接触しており、各アームの中で
揺動速度の最も早いものがラチェットに噛み合いこれを
推進するとき他のアームの爪がインナーラチェットと接
触しながら擦動するため爪とインナーラチェットとの摩
擦が生じ易いと共に、好ましくない衝撃音が発生し易い
という間Ｅ点を有していた。

そこで本発明は摩擦が少ないと共に衝撃音の発生を可及
的に予防できる自転車用自動変速装置を提供することを
目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明はスプロケットに加わる駆動力によって伝動側と
なるラチェットギヤを推進させるラチェット爪に大きな
負荷が加わり、この負荷の大きさによってラチェット爪
が支軸を支点としてラチェットギヤ側に向かってくい込
み、これによってラチェット爪が立ち上がる作用をなし
、この作用によって車体側に枢着されたアームを移動し
、このアームの移動によりラチェット爪の傾斜角を変化
させて、スプロケットに対する車輪の回転比を自動的に
変化させるようにしたものにおいて、ハブ軸側に、常時
駆動域内のラチェット爪のみが前記ラチェットギヤと噛
合するように形成したカム面を有するカムを固定し、前
記カム面に前記各ラチェット爪に設けられた案内部材を
前記バネの付勢に上り摺動可能に圧接させて構成する。

［作　用］ 本発明は駆動域内のラチェット爪の他はラチェット爪が
ラチェットギヤから離脱した状態で無段階に変速される
ようにして、各ラチェット爪はカムによって案内される
。

［発明の実施例］ 以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して説明する
。

第１図〜第６図において、１は自転車フレ−ムのチェー
ンステーであり、後輪ハブ軸２が受板ＩＡを介してロッ
クナツト３により固定され、その後輪ハブ軸２には図示
しないベアリングを介して後輪ハブ４が＠転回ｔｒｉ、
　ｌ：嵌装され、後輪ハブ４にはスポーク５が連結され
ている。６は一方のチェーンステー１の内側に一端が枢
着部７により回動可能に連結されたアームであり、この
アーム６の内面には複数の円板８がとス９により固定さ
れている。

１０は円板８の外周にベアリング１１を介して回転可能
に設けられた入力側回転部材である中空円筒状ケースで
あり、この中空円筒状ケース１０の外周にはスプロケッ
ト１２が同心状に一体的に螺着されている。前記アーム
６と円板８にはその円板８の中心から下端近傍まで延び
る長孔１３がそれぞれ設けられ、この長孔１３に後輪ハ
ブ軸２が挿通していると共に、アーム６とチェーンステ
ー１とが引張スプリング１４により連結され、アーム６
が上方に付勢されてハブ軸２側が前記長孔１３の上端に
係止した状態で保持されている。この場合長孔１３の下
端と後輪ハブ軸２側との保合により最大偏心位置に保持
し、長孔１３の上端と後輪ハブ軸２側との係合により偏
心Ｏ位置に保持している。１５は複数の内歯１６を有す
るラチェット爪であり、８個のラチェット爪１５が前記
中空円筒状ケース１０の円筒部１０Ａ内の内面側に並列
配置され、各ラチェット爪１５が基端の枢軸１７及び枢
軸１７に外装したカラー１７Ａにより回動可能に設けら
れ、枢軸１７に巻装されたバネ１８により中空円筒状ケ
ース１０の中心方向に向って付勢されている。また各ラ
チェット爪１５の先部側には前記中空円筒状ケース１０
の内面側に位置するようにして、案内部材であるローラ
１９が枢軸２０により回転可能に設けられている。前記
チェーンステー１の外側には前記受板ＩＡがビス２１に
より固定され、前記受板ＩＡの内面側にはハブ軸２を外
装する外筒２２が一体形成され、前記外筒２２内には内
筒２３が設けられ、前記外筒２２の先端にはカム２４が
螺子部２５により螺着され、かつ、リング２６により締
結されている。前記カム２４のカム面２４Ａには各ラチ
ェット爪１５のローラ１９が前記バネ１８の付勢により
摺動可能に圧接されている。前記カム面２４Ａはハブ軸
２に対して偏心内部２７に形成され、かつ、駆動域Ａ側
には凹部２７Ａを有している。２８は中央円筒状ケース
１０内に位置して前記後輪ハブ４に形成された一対の雄
螺子部２９の一方に螺着された出力側回転部材であるラ
チェットギヤであり、ラチェット爪１５とで一方向性ク
ラッチ構造をなしている。

次に上述のように楢成された本実施例装置の作用を説明
する。先ず第６図で示すように、クランクペダル３０を
介してクランクギヤ３１が回転し、このクランクギヤ３
１の回転がチェーン３２によりスプロケット１２に伝え
られる。スズロケット１２はベアリング１１を介し中空
円筒状ケース１０と一体的に回転し、中空円筒状ケース
１斡こ装着されたラチェット爪１５を介しラチェットギ
ヤ２８を回転し、ラチェットギヤ２８から後輪ハブ４に
回転が伝えられる。

第５図は中空円筒状ケース１０の中心にラチェットギヤ
２８が位置した偏心量０の場合を示しており、駆動域Ａ
内のラチェット爪１５Ａ。

１５Ｂはそのローラ１９がカム面２４Ａの凹部２７Ａか
ら離間した状態でラチェットギヤ２８と噛合し、他のラ
チェット爪１５は全てそのローラ１９がカム面２４Ａの
偏心内部２７に圧接した状態でラチェットギヤ２８から
離間し、上側位置のラチェット爪１５はカム面２４Ａの
接線方向に近い傾斜状態に位置して他のラチェット爪１
５に比してラチェットギヤ２８から大きく離間している
。この場合スプロケット１２とラチェットギヤ２８の変
速比は１：１である。

第４図はラチェットギヤ２８に対する中空円筒状ケース
１０の偏心量が最大偏心状態にある場合を示しており、
ラチェットギヤ２８は駆動域Ａ内のラチェット爪１５Ａ
、１５Ｂを、カム２４は下部側のラチェット爪１５をそ
れぞれ押動し、ｙＪ！、動域Ａ内のラチェット爪１５Ａ
、　１５Ｂがそのローラ１９がカム面２４Ａの凹部２７
Ａから離間した状態でラチェットギヤ２８と噛合し、他
のラチェット爪１５は全てそのローラ１９がカム面２４
Ａの偏心内部２７に圧接した状態でラチェットギヤ２８
から離間している点では第５［２！Ｉと同様であるが、
第５図とは逆に下部側位置のラチェット爪１５．１５Ａ
、　１５Ｂがカム面２４Ａの接線方向に近い傾斜状態に
位置している。しかし上部側位置のラチェット爪１５が
他のラチェット爪１５より大きく離間しているのはカム
２４の偏心構造により第５図と同様である。

そして駆動域Ａ内にあるラチェット爪１５Ａ。

１５Ｂによる増速率が最大であるからラチェットギヤ２
８はラチェット爪１５Ａ、１５Ｂによって増速回転され
、他のラチェット爪１５は全てラチェットギヤ２８から
離脱することになる。また、ラチェット爪１５Ａ、　１
５Ｂが駆動域Ａから外れると共に隣在するラチェット爪
１５が駆動域Ａ内に入ってラチェットギヤ２８を増速駆
動するというように順次増速駆動するラチェット爪１５
が交代する。また第４図は中空円筒状ケース１０の最大
偏心状態を示しているが中空円筒状ケース１０の偏心量
に応じて駆動域Ａ内のラチェット爪１５Ａ　、　１５Ｂ
の傾斜角が変化し、これに伴い変速比（増速比）も変化
する。

すなわち、中空円筒状ケース１０内にはラチェット爪１
５Ａ、　１５Ｂによって仮想的に内歯ギヤが形成され、
この内歯ギヤの径がラチェット爪１５Ａ、　１５Ｂの傾
斜角の変化に応じて変化し、ラチェットギヤ２８の変速
比（増速比）が無段階で変化する。

このようにして、スタート時、昇り坂時あるいは悪路走
行時などには自然にペダルに大きな力が加わりチェーン
３２の張力が強くなってラチェットギヤ２８を推進させ
るラチェット爪ＩＳＡ、　１５Ｂに大きな負荷が加わり
、この負荷の大きさによってラチェット爪１５Ａ、　１
５Ｂが枢軸１７を支点としてラチェットギヤ２８側に向
かつてくい込み、これによってラチェット爪１５Ａ、１
５Ｂが立ち上がる作用をなし、この作用によってアーム
６は枢着部７を支点としてスプリング１４の力に抗して
下方に移動し、この実施例ではハブ軸２側の内筒２３が
長孔１３の上端に係合することによって第５図で示すよ
うにラチェットギヤ２８と中空円筒状ケース１０とが同
心である偏心量が０の状態に自動的に保持され、スプロ
ケット１２と車輪３３の回転比が１＝１となる０次にペ
ダルに加わる力が軽減されるとチェーン３２の張力が次
第に弱くなってアーム６はスプリング１４の復元力によ
り枢着部７を支点として上方へ移動するため、ラチェッ
トギヤ２８に対して中空円筒状ケース１０が次第に偏心
状態となって変速（増速）され、ハブ軸２側の内筒２３
が長孔１３の下端に係合することによって第４図のよう
に中空円筒状ケース１０の最大偏心状態となり、最大変
速比（増速比）で自動的に変速される。

またカム面２４Ａの駆動域Ａ側には四部２７Ａが偏心内
部２７と連続して設けられているため、ラチェット爪１
５は駆動域へに近づくにしたがい偏心内部２７によって
次第にラチェットギヤ２８との離間間隙が小さくなりな
がら駆動域Ａ内でラチェットギヤ２８と噛合するためラ
チェット爪１５とラチェットギヤ２８との噛合が円滑に
行われる。さらに、駆動域Ａから離れるにしたがい先ず
四部２７Ａによって少しづつラチェットギヤ２８から離
脱し、その後偏心内部２７に案内されるなめラチェット
爪１５とラチェットギヤ２８との離脱が円滑に行われる
。

上記のように本実施例においては、全ラチェット爪１５
．１５Ａ、　１５Ｂの基部が中空円筒状ケース１０の円
筒部１０Ａ内に枢軸１７により回動可能に設けられると
共に、枢軸１７に巻装されたバネ１８によって中空円筒
状ケース１０の中心方向に向って付勢され、さらにハブ
軸２側には、常時駆動域Ａ内のラチェット爪１５Ａ、　
１５Ｂのみが前記ラチェットギヤ２８と噛合するように
形成したカム面２４Ａを有するカム２４を固定し、前記
カム面２４Ａに前記各ラチェット爪１５、　ｉ５Ａ、　
１５Ｂに設けられたローラ１９を前記バネ１８の付勢に
より摺動可能に圧接するように構成しているため、変速
の途上にあっても、常に全ラチェット爪１５．１５Ａ、
　１５Ｂのうち駆動域Ａ内のラチェット爪１５Ａ、　１
５Ｂのみがラチェットギヤ２８と噛合し、他の全てのラ
チェット爪１５がラチェットギヤ２８から離脱するよう
にしてカム２４により案内される。これにより、従来の
ように駆動域Ａ外のラチェット爪１５がラチェットギヤ
２８と接触しながら擦動することによる摩擦および衝撃
音の発音を可及的に予防できる。さらにカム面２４Ａは
偏心内部２７と凹部２７Ａとで形成されているなめラチ
ェット爪１５が駆動域Ａに入ってラチェットギヤ２８に
噛合し始めることが円滑であると共に駆動域Ａから出て
ラチェットギヤ２８から離脱し始めることが円滑に行な
われ、自動変速が円滑に行われる。さらに、各ラチェッ
ト爪１５゜１５Ａ、　１５Ｂには複数の内歯１６が形成
されているため駆動域Ａ内のラチェット爪１５Ａ、　１
５Ｂとラチェットギヤ２８との噛合が確実になり回転力
の伝達が円滑に行われる。

なお本発明は上記実施例に限定されるものではなく本発
明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である
０例えば上記実施例においては自動変速装置を後輪側に
装着した場合を示したが前輪側に装着してもよい、また
ラチェット爪の数またはラチェット爪の歯数は適宜選定
すればよい、また第７図（Ａ）（Ｂ）に示すように平板
状カム２４の側壁面に溝状カム２４Ｂを形成し、この渭
状カム２４Ｂの両壁カム面２４Ａの間に前記ラチェット
爪１５のローラ１９を挿入し、前記カム面２４Ａに沿っ
てラチェット爪１５のローラ１９を移動するようにして
いる。

従って外部振動が加わったとしても駆動域Ａ内において
ラチェット爪１５がラチェットギヤ２８と離脱する虞れ
もなく円滑に駆動伝達することができる。

また第８図に示すようにラチェット爪１５の案内部材を
彎曲面１９Ａを有する案内片１９Ｂとし、この案内片１
９Ｂをラチェット爪１５と一体的に設け、この案内片１
９Ｂの彎曲面１９Ａとカム２４のカム面２４Ａとを圧接
状態で摺動するようにしている。また駆動域Ａ内のラチ
ェット爪が２個の場合を示したがその数は１個又は２個
以上でもよい、またカムの形状、＃ｌ造は本発明の要旨
の範囲内で適宜変更すればよい。

［発明の効果］ 本発明は駆動域のラチェット爪のみが常にラチェットギ
ヤと噛合しながら自動変速するようにカムにより案内し
たため、Ｍ擦及び衝撃音の発生を可及的に予防できる自
転車用自動変速装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は斜視
図、第３図は分解斜視図、第４図は最大偏心状態を示す
第１図のＡ−ＡｌｌＩｉＲ面図、第５図は偏心０状態を
示す同断面図、第６図は使用状態図、第７図（Ａ）（Ｂ
）。 第８図は本発明のそれぞれの他の実施例を示し、第７図
（Ａ）（Ｂ）は断面図、第８図は要部の斜視図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 車体側に枢着されたアームと、このアーム に回転可能に枢着され、スプロケットと一体的に形成さ
   れた入力側回転部材と、この入力側回転部材の内周に複
   数列配設され、各基部側が入力側回転部材に枢着すると
   共に、入力側回転部材の中心側に付勢するバネを有する
   ラチェット爪と、車輪のハブに固定され前記入力側回転
   部材の中央側に位置するラチェットギヤからなる出力側
   回転部材とを備え、前記スプロケットに加わる駆動力に
   よって前記アームを枢着部を支点として移動することに
   より、前記スプロケットに対する車輪の回転比を自動的
   に変化させるようにした自動変速装置において、前記ハ
   ブが回転可能に嵌装されたハブ軸側には前記出力側回転
   部材に隣接してカムが固定され、このカムのカム面には
   前記各ラチェット爪に設けられた案内部材が前記バネの
   付勢により摺動可能に圧接して構成され、前記カム面は
   常時駆動域内のラチェット爪のみが前記ラチェットギヤ
   と噛合するように形成されていることを特徴とする自転
   車用自動変速装置。