JPS6328838B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多段自転車変速機、とくにペダルハブ
のところにあり、ペダルに応答する改良多段自転
車変速機に関する。

自転車は長期間にわたつて広く用いられてきた
が近年サイクリングが健康で楽しいレクリエーシ
ヨンとして、広く人気を博するとともに個々の地
方交通の安価な手段として自転車の実用性が見直
されてきた。それに伴つて、種々の型の土地で運
転効率を高めるためと、使用者の肉体的条件と能
力とのだんだん広がる大きな格差に適応するため
とに、自転車の多段変速装置の使用があらためて
強調されてきた。特許技術には多くの異なつた型
の多段変速装置があるが、経済上および実際上の
観点から、商業的に広く用いられるものは後輪ハ
ブに取り付けた２、３、および５段変速機と広く
用いられた「デラユール」（derailleur）型の10
段変速機とに限られてきた。これらのすべては通
常ケーブルで連結し手で操作するシフトレバーに
よつて作動し、手で操作するブレーキ装置が必要
である。また、これらほどではないが、たとえば
フイヒテル・ザツクス社（Fichtelu.Sachs A.G.）
の「トーピード」（Torpedo）変速機のような、
コースターブレーキ駆動装置と両立するもつと複
雑なペダル操作型の後輪ハブ多段変速機も用いら
れている。

特許文献に提案されている多くの多段自転車変
速装置の中には、たとえば米国特許第3648809号、
第3270589号、第3200699号、第3180181号、第
3147641号；第3022682号、第2993575号、第
2982384号、第2972908号、第2940339号；第
3354750号、第2993389号、第2903913号、第
2914152号に示されているようなペダル逆回転に
よつて駆動される多くのコースターブレーキと両
立した後輪ハブ変速機がある。他の提案された後
輪ハブ変速装置には米国特許第3351165号、第
3433097号、第3803947号、第3726156号に示され
たペダルの逆回転で駆動される遊星歯車式変速機
や米国特許第3653273号、第3886811号に示された
手で選択する後輪ハブ変速機がある。

後輪ハブ多段変速装置、とくにコースターブレ
ーキと両立するものは制限された空間に要求され
る小型部品の比較的複雑な構成のものである。そ
のためおよび後輪のハブに取り付けた多段変速機
に本性的な車輪の直径の長さのレバーアームのた
めに、誤用ははるかに少ないが正常な使用によつ
て不当にこわれやすく、その修理は通常比較的困
難であるとともに高価である。スターミ・アーチ
ヤー３段変速および「デラユール」型多段変速機
のような手動ブレーキ自転車に広く用いられてい
る簡単な後輪ハブ多段変速装置でさえハブ部品お
よびギヤシフトケーブルがこわれて比較的高価な
修理が必要であるとともに、手動シフトを行うと
きには乗り手の注意の転換が必要である。

最近自転車の多段変速機の部品の適当な位置と
してペダルハブが再び注目されてきた。１つの提
案された手段は後輪ハブコースターブレーキ組立
体と両立するペダルハブの近くの遊星歯車装置の
使用を含む。しかしこれはシフトを行うのに外部
の歯車シフトレバーの手動操作が必要である。こ
のような提案された構成は米国特許第3727484号、
第3766805号、第3842691号に示されている。他の
提案された手段は衝撃に応答するシフト機構と主
ペダルスプロケツトの直径を手で変化できる制御
装置を含む。このような手段の例は米国特許第
2600586号、第1608141号、第3506100号やデザイ
ンニユース、1974年12月16日、46〜47頁、プロダ
クトエンジニヤリング、1973年６月、13頁のよう
な種々の出版物に示されている。

本発明は、ペダルハブに取り付けられ、ゼロか
ら達成できる最高スピードまで自転車動作のすべ
ての条件のもとに限定された簡単なペダルの操作
によつて一様に動作できる改良多段自転車変速機
と要約できる。本発明の広い特徴においては、本
発明は自己完備した、ペダルハブに取り付けた、
インライン型の多段変速機を含み、複数の変速歯
車がペダル軸に軸支されて対応した姉妹歯車とつ
ねに走行係合し、ペダルハブ内のペダル応答シフ
ト機構が個々の変速歯車を選択的にペダル軸に駆
動係合させてペダル駆動スプロケツトのあらかじ
め選択された異なる変速比を与える。これより狭
い特徴においては、本発明はペダルハブに取り付
けたインライン型の変速機を含み、駆動応力がな
いときに個々の駆動歯車の選択的駆動係合は回転
変位の正常路の１対のあらかじめ選ばれた位置に
おけるペダル軸の限定された逆回転によつて行わ
れ、駆動歯車と駆動軸との間の駆動連結は駆動条
件下に圧縮応力だけを受けた部材によつて行われ
る。さらに他の特徴においては、本発明はインラ
イン型の多段変速機用改良シフト機構組立体を含
み、駆動歯車と駆動軸との間の駆動連結は駆動条
件下に圧縮応力だけを受けた部材によつて行われ
る。

すなわち、本発明によれば、駆動軸、駆動歯
車、変速歯車、及び駆動スプロケツトを有する多
段自転車変速機において、自転車のフレームの駆
動軸ハブ内に配置され、ペダルを回転するとその
回転に応じて回転される駆動軸、駆動軸に個別に
回転し得るように取付けられる複数個の駆動歯車
であつてその一に駆動スプロケツトが取付けられ
る駆動歯車、共通軸上に回転し得るように取付け
られ駆動歯車によつて一体に回転される複数個の
変速歯車、駆動軸と駆動歯車を駆動的に連結する
複数個の駆動つめ、駆動軸とともに回転し得るよ
うに駆動軸に取付けられて駆動軸に沿つて移動す
ることができ突起を有する円筒状のカラー装置、
細長い板ばね状の駆動部材であつて、その一端が
カラー装置に連結されその他端は駆動つめの一に
係合し、このように他端が、駆動つめの一に係合
すると、当該駆動つめが駆動歯車の任意の一を駆
動軸に連結する駆動部材、及びカラー装置の突起
が係合する突起を有するカラー移動装置が設けら
れ、カラー装置は駆動軸を逆回転する間にのみカ
ラー装置の突起がカラー移動装置の突起に係合す
ることにより、カラー装置が駆動軸に関して軸線
方向に移動することを特徴とする多段自転車変速
機が与えられる。

本発明の種々の利点の１つは、乗り手の要求と
命令にしたがつてハンドブレーキのある自転車と
ともに用いることができ、広く用いられているス
ターミ・アーチヤー３段変速機のような、すでに
あるハンドブレーキの利く、ギヤシフトで動作す
る、コースターブレーキと両立しない後輪ハブ多
段変速機とともに用いることができて変速比の数
を便利に増大させる、改良多段自転車変速機が得
られることである。他の利点は、シフトおよび駆
動部品の応力の大きさが比較的小さく、歯車をあ
らかじめ選んで任意の所望の歯車比を得ることが
でき、必要なときにはいつでも歯車を容易に変換
して歯車比を変えることができる、ペダルハブに
取り付けたインライン変速機が得られることであ
る。他の利点は、駆動歯車と駆動軸との組み合わ
せのような決定的な応力を受ける駆動装置部品が
駆動係合したとき、圧縮応力だけを受けるインラ
イン多段変速機が一般に得られることである。他
の利点は、がんじようでもちがよく、したがつて
寿命が長く、保守と修理の必要のない、工場で組
み立てて密封したインライン型の多段自転車変速
機が得られることである。他の利点は、制御ケー
ブルの必要がない、シフト操作の間に乗り手がハ
ンドルバーから手を離したり自転車の走行路から
注意をそらす必要のない、緊急のばあいその他に
急速なギヤシフトを容易に行うためにペダルの回
転路の容易に決めることができる位置におけるペ
ダルの逆変位の限られた円弧内における簡単、容
易、急速なペダル操作によつて操作できる、ペダ
ルで駆動できるギヤシフト機構が得られることで
ある。他の利点は、シフトを静止を含む自転車の
速度に関係なく行うことができ、シフトを行つて
いるときすべての部品は自動的に応力のない状態
に置かれ、シフトの操作中でさえ１組の歯車がつ
ねに駆動係合されている、インライン型の改良多
段自転車変速機が得られることである。他の利点
は、シフトのためのすべての手動操作を避けるこ
とができ、つねにかじ取りとブレーキの手動制御
を続けることができるばかりでなく、走行路から
目を離す必要をなくして安全性を高めることであ
る。本発明のさらに他の利点は、ペダル操作から
起こる損傷を受けない、信頼性があつて経済的な
インライン型の多段自転車変速機が得られること
である。

本発明のおもな目的は改良多段自転車変速機を
得ることである。

本発明の他の目的はペダルハブに取り付けてペ
ダルで操作する改良多段自転車変速機を得ること
である。

本発明の他の目的は、乗り手の命令と願望によ
つてシフトを行う、ペダルハブに取り付け、ペダ
ルで操作する多段自転車変速機を得ることであ
る。

本発明の他の目的は、駆動歯車と駆動軸との間
の駆動連結が、駆動条件の下に、圧縮応力だけを
受ける部材によつて行われる、インライン型の改
良多段自転車変速機を得ることである。

本発明のさらに他の目的は、ハンドブレーキを
用いる自転車において単独にかまたはコースター
ブレーキと両立しない後輪ハブ変速機と組み合わ
せて安価に歯車比の数を増大させる、ペダルハブ
に取り付けてペダルで操作する改良多段自転車変
速機を得ることである。

本発明の他の目的と利点は、図を用いて以下に
説明する本発明のペダルで操作する多段自転車変
速装置の好ましい実施例から明らかになるであろ
う。

第１図にフレーム１４に取り付けたかじ取り前
輪１０と駆動後輪１２とを持つ自転車を示す。フ
レーム１４は通常の管状構成で、一般にほぼ鉛直
のシートポスト部材１６、水平上部部材１８、傾
斜した下部部材２０、２分枝前輪サポート２２、
２分枝後輪サポート２４、および１対の後方に延
びる下部部材２６を含む。シートポスト部材１
６、下部部材２０、および後方に延びる下部部材
２６は共通に横方向の円筒形駆動ペダル軸ハブ３
０に連結される。後述のようにハブ３０は本発明
の原理を取り入れた改良多段変速機用ハウジング
の一部をなす。しかし理解しやすくするために、
自転車の他の部分も列記しておく。横方向の駆動
軸、すなわちペダル軸３２がハブ３０に軸支さ
れ、軸３２の両端に通常の左右ペダルクランク３
４，３６が取り付けてある。クランク３４，３６
の先端にはそれぞれペダル３８，４０が回転可能
に取り付けてある。説明を明確にするために、
「右」と「左」の言葉は自転車に普通に乗つたと
きの右側と左側に一致させることにする。駆動後
輪１２にはハブ４６とハブ３０の右側に装着した
駆動スプロケツト５２に駆動チエーン５０で連結
したスプロケツト４８とがある。クランク３４，
３６を右から見て時計方向に回転すると、以下に
説明する変速機によつてスプロケツト５２は確実
に駆動される。ハンドルバーに取り付けたハンド
レバー５４は通常のホイールリムブレーキパツド
を作動させる。

図面をわかりやすくするために左右のクランク
３４，３６とペダル３８，４０を省略した第２図
乃至第４図に、駆動スプロケツト５２とペダル軸
３２の右端３２Ｒとの間にだいたい長方形の歯車
ハウジング６２を示す。ハウジング６２はねじ６
８で組み立てた半ケース６４，６６でつくるのが
便利で、後方に延びる下部部材２６の１つにＵ形
ブラケツト６０によつて取り付けることができ
る。ハウジング６２内には米国特許第3812735号
に示された普通型の多要素インライン変速機があ
る。図示した変速機は３段変速機であるが、任意
段の変速機も本発明の範囲にはいることは当業者
には明白であろう。

半ケース６４，６６の内面には１対の内向きの
スタブ軸７０，７２がつくられていて、固定軸受
スリーブ７４を支持している。固定軸受スリーブ
７４には自由に回転できる軸受スリーブ７６が装
着してあつて、それに第１換え平歯車８０の円筒
形のハブ７８が固定してある。第１換え平歯車８
０のハブ７８には、任意の数の換え平歯車、たと
えば図示の３段変速機のばあいには第２、第３の
換え平歯車８４，８６をハブ７８と同時に回転さ
せるために、指示番号８２で示すようにスプライ
ン装着してある。以上の説明から明らかなよう
に、３つの歯車８０，８４，８６とスリーブ７６
とは軸支されてスリーブ７４のまわりに自由に同
時に回転する。３つの歯車８０，８４，８６は変
速歯車を構成している。

３つの駆動歯車９２，９４，９６が一定の回転
をするように３つの換え歯車８０，８４，８６と
それぞれかみ合つている。駆動歯車９２，９４，
９６は駆動軸、すなわちペダル軸３２の直径の増
大したハブ部１０６のまわりに独立に個々に自由
に回転できるように軸支されていて、後述のよう
に変速歯車、すなわち換え平歯車８０，８４，８
６と個々に選択的に駆動係合するようになつてい
る。最内方の駆動歯車９２は左半ケース６４の適
当な穴１０２を貫通する寸法の軸方向に延びた円
筒形フランジすなわちスカート部１００を持つ形
になつていて、駆動スプロケツト５２が駆動歯車
９２とともに回転し得るようにスカート部１００
にキー止めされている。

駆動歯車９２，９４，９６の穴１２８はペダル
軸３２の拡大したハブ部１０６で回転支持される
寸法になつており、各穴１２８には駆動つめ１１
６が係合するようになつた複数のだいたい長方形
のへこみ１０８がある。第２図乃至第４図、また
第７Ａ図、第７Ｂ図の拡大図に示すように、ペダ
ル軸３２の拡大したハブ部１０６には、ペダル軸
３２に沿つて延び、細長い移動できる板ばね型駆
動部材１１４を収容するようになつた内方の小さ
くて細長い縦方向のチヤンネル１１２がある。チ
ヤンネル１１２の上側には後に詳述する駆動つめ
を収容する細長い縦方向のへこみ１１０がある。
駆動歯車９２，９４，９６に機能的に関連した駆
動部材１１４の先端に角形のカム面１２４があつ
て、そのカム面は通常ペダル軸３２の軸線から放
射方向に外方にへこみ１１０内に偏圧されてい
る。各駆動歯車９２，９４，９６に１つずつ割当
てられた複数の離れた適当な形状の駆動つめ１１
６がへこみ１１０内に配置される。各つめ１１６
は、ハブ部１０６の円周上のへこみ１２０内のリ
ング形偏圧ばね１１８の作用によつて、へこみ１
１０内で通常下向きに、すなわち各つめと係合で
きるように駆動歯車９２，９４，９６の穴１２８
に形成されたへこみ１０８との駆動係合がはずれ
る方向に偏圧されている。

つめ１１６はすべて似た形状で、高い圧縮抵抗
力を持つ金属から成るだいたい長方形のブロツク
である。第８Ａ、第８Ｂ図に最もよく、第４図、
第７Ａ図、第７Ｂ図には概略的に示してあるよう
に、各つめ１１６は前部１２６を有し、前部には
へこみ１１０の底を形成するシヨルダ２５２上に
載つてシヨルダに支持される平らな下面２５０が
ある。前壁部２５４にはへこみ２５６と傾斜した
壁１３０がある。つめの前部の上面には２つの反
対方向の傾斜面２５８，２６０と頂陵の峰２６２
とがある。傾斜面２６０の後ろに横方向のスロツ
トすなわちへこみ２６４があり、その中央にリン
グ形の偏圧ばねのはまる穴２６６がある。穴２６
６のところで縦方向のチヤンネル２６８が横方向
のスロツト２６４と交わつていて、チヤンネルは
偏圧ばね１１８の端部を収容する寸法になつてい
る。つめ１１６の下面には支承面２７２を限る中
間へこみ２７０、へこみ１１０の底および側壁の
交線に位置するようになつたピボツト１４０に終
わる後方かかと部２７４とがある。ピボツト１４
０から傾斜壁１３４が上向きに延びている。

以下に指摘するように、前傾斜壁１３０および
後傾斜壁１３４はつめ１１６の負荷支承面をな
し、両傾斜壁は実質的に互いに平行関係にある。

上述のつめの形状により、リング形偏圧ばね１
１８は通常つめ１１６をへこみ１１０の床を形成
するシヨルダ２５２に載せ、チヤンネル１１２を
またぐ位置に偏圧することができる。ばね１１８
はまたピボツト１４０をへこみ１１０の鉛直壁１
３６とシヨルダ２５２とによつてつくられる角の
頂点１４２のところに保持し、このようにピボツ
トを定位置に保持したままつめ１１６の前端部を
放射方向に外方に選択的に回動させる。

上述の説明から明らかなように、各駆動歯車９
２，９４，９６はペダル軸３２のハブ部１０６上
で自由に回転することができ、各つめ１１６はそ
れぞれのリング形偏圧ばね１１８の作用によつて
へこみ１１０内で通常下向きに偏圧されている。
第７Ａ図に最もよく示してあるように、つめ１１
６がこのように下向きに偏圧されているときは、
つめ１１６は関連の駆動歯車から離れてペダル軸
３２の拡大したハブ部１０６と前記つめと連合し
た駆動歯車との間には駆動係合はない。選択した
つめ１１６の前部１２６を上方にへこみ１１０か
ら突出させるには、ペダル軸３２のチヤンネル１
１２内の細長い板ばね形の駆動部材１１４を縦方
向に変位させて行う。第４図、第７Ｂ図に示すよ
うに、駆動部材１１４の偏圧作用によつてその角
形のカム面１２４をつめ１１６の下側に選択的に
係合させると、つめ１１６はリング形偏圧ばね１
１８の作用に打ち勝つてつめ１１６の前部１２６
がへこみ１１０から放射方向に外向きに回動して
へこみ１１０から突出する。駆動部材１１４のカ
ム面１２４のつめ１１６の下側に対する外方に向
いた偏圧作用とそれに連合したリング状ばね１１
８の制止作用との相互作用により、つめはピボツ
ト１４０を中心にへこみ１１０の頂点１４２内で
回転する。このようなつめの回動変位によつてつ
め１１６の頂部の峰２６２は選択された駆動歯車
の穴１２８の面と圧縮係合する。自転車のペダル
が前進方向に踏まれているときには、ペダル軸３
２は自転車の左側から見て通常第７Ａ図、第７Ｂ
図の矢印の方向に回転しているので、上向きに偏
圧されたつめ１１６は間もなくへこみ１０８の１
つに達し、駆動部材１１４を引き続き偏圧すると
つめ１１６はさらに上向きに変位してそのへこみ
１０８の中にはいる。つめ１１６がへこみ１０８
の中にはいり、ペダル軸を第７Ａ図、第７Ｂ図の
矢印で示す自転車を前進させる方向に回転しつづ
けると、つめの前部の傾斜壁１３０はこのへこみ
１０８の壁１３２と圧縮面係合し、つめの後部の
傾斜壁１３４はへこみ１１０の壁１３６と圧縮面
係合する。第７Ｂ図に示すように、つめがこのよ
うに置かれて壁１３６と係合したとき、前向きに
回転するペダル軸３２のハブ部１０６と選択され
た駆動歯車、たとえば歯車９２との間の直接的な
駆動連結が成立する。そしてこの駆動連結は、駆
動部材１１４がチヤンネル１１２内で縦方向に変
位して歯車９２用の駆動つめ１１６との係合がは
ずれるまで有効に維持される。また係合を解除し
ても容易に再係合できる。

ペダル軸３２の前進回転が止められるか、また
は逆転されたときには、係合していた駆動歯車
は、つめ１１６の傾斜上面２６０があることによ
り、ペダル軸３２に対して容易に前進することが
できる。このようなペダル軸３２の停止、または
逆回転によつて、駆動的に係合していたつめは歯
車穴１２８のへこみ１０８から自動的にはずれて
ハブ部１０６のへこみ１１０内に再び戻る。こう
して細長いばね形の駆動部材１１４のカム面１２
４を作動すると、つめ１１６を再び上方に偏圧す
ることができる。このようにつめを駆動歯車から
分離してくぼみ１１０内に引つ込めることによつ
て、乗り手はペダル軸３２と駆動スプロケツト５
２との間のすべての駆動連結を一時的にはずして
惰走することができる。外方に偏圧されたつめ１
１６と駆動歯車の穴１２８のへこみ１０８との間
の上述の駆動連結は、乗り手が自転車の進行方向
にペダル軸３２を回転させると自動的に再樹立さ
れる。

上述のように、また第４図、第７Ａ図、第７Ｂ
図に示すように、つめ１１６は、つめの面１３０
とへこみ１０８の側壁１３２との間、およびつめ
の面１３４とへこみ１１０の側壁１３６との間で
平行な面係合をするような形にして、駆動歯車と
ペダル軸３２との間に駆動係合が存在するときに
常に確実につめが圧縮されるようにする。

以上の説明から明らかなように、説明した組の
駆動歯車および換え平歯車は駆動スプロケツト５
２に３つの速度比を与えるようになつている。た
とえば、駆動部材１１４の先端のカム面１２４が
つめ１１６を押し上げて駆動歯車９２の穴１２８
のへこみ１０８に駆動係合するように駆動部材１
１４をペダル軸３２のチヤンネル１１２内で移動
すると、駆動歯車９２はペダル軸３２の回転によ
つて直接駆動される。このとき、駆動スプロケツ
ト５２はスカート部１００を介して歯車９２によ
つて直接駆動され、ペダル軸３２の回転と１対１
の比率で前進させられる。この条件の下では歯車
９２はその姉妹歯車８０を直接駆動し、歯車８０
はそれとともに換え平歯車８４，８６を回転させ
る。換え平歯車８４，８６は今はペダル軸３２の
ハブ部１０６から離された自由に回転できる駆動
歯車９４，９６を種々の歯車比で決まる速度で駆
動する。この条件の下で駆動部材１１４がチヤン
ネル１１２内で縦方向に変位して歯車９２用のつ
め１１６からはずれて駆動歯車９４用のつめ１１
６を持ち上げるように係合すると、駆動歯車９２
はつめ１１６がへこみ１１０内に引つ込むことに
よつてペダル軸３２との駆動係合がはずれ、歯車
９４の下にあるつめ１１６が持ち上げられて駆動
歯車９４の穴１２８のへこみ１０８と駆動係合す
る。この条件の下では歯車９４はペダル軸３２の
回転によつて直接駆動される。しかしこの場合は
駆動歯車９４は姉妹歯車８４をそれらの間の歯車
比で決まる速度W₁rpmで直接駆動する。姉妹歯
車８４は換え平歯車８６，８０を同じ速度
W₁rpmで回転する。しかし換え平歯車８０は今
は自由に回転できる駆動歯車９２をそれらの間の
歯車比で決まる速度W₂rpmで駆動し、したがつ
てもちろん駆動スプロケツト５２を同じ速度
W₂rpmで駆動する。同時に、換え平歯車８６も
また自由に回転できる駆動歯車９６をそれらの間
の歯車比で決まる速度で駆動する。上述の説明か
ら明らかなように、歯車９６がペダル軸３２と駆
動係合すると、同様の動作が行われる。

駆動および換え平歯車の特定の歯車比は自転車
製造業者の好みにしたがつてあらかじめ適当に選
択することができる。

上述の動作のとき、少なくとも１つの駆動歯車
はつねにペダル軸３２と駆動係合していることに
注意されたい。すなわち、駆動部材１１４のカム
面１２４はつめ１１６の少なくとも１つとつねに
機能的に偏圧係合している。

つめ１１６を上述のように選択的に持ち上げる
ことによつて駆動歯車９２，９４，９６をペダル
軸３２に選択的に駆動係合させるために、標準の
自転車フレーム１４と通常一体になつているペダ
ルハブ３０内の駆動ペダルに応答するシフト機構
によつて、駆動部材１１４にペダル軸３２のチヤ
ンネル１１２内で制御された縦方向変位を行わせ
る。この目的のために、ペダル軸３２はペダルハ
ブ３０のだいたい円筒形の外殻１４８内で間隔を
とつた球軸受１５０，１５２によつて軸支されて
いる。球軸受１５０，１５２の間で外殻１４８内
に固定した円筒形スリーブ１５４がある。図示の
実施例ではスリーブ１５４は一体に形成される
が、カラー移動装置１５６を受承する長方形の穴
が円周方向にあけられている（第３図）。すなわ
ち穴１４６内には選択的に変位できる長方形のカ
ラー移動装置、すなわち制御部材１５６が配置さ
れる。制御部材１５６はピン１５８によつて回動
可能にスリーブ１５４に装着され、ヒンジ止めさ
れたシフト制御部材として作用する。この制御部
材１５６はたとえばリング形偏圧ばね１６０によ
つて第５図の１６２に示すように通常その前進し
た位置、すなわちペダル軸３２の方向に偏圧され
た閉じた位置に保持される。このように制御部材
が偏圧されているときは同部材の内面は固定スリ
ーブ１５４の内面と実質的に同じ面になる。

第５図、第９図に示すように、制御部材１５６
はその自由端１６４に取り付けた１対の間隔をと
つた内向きの１対の突起、すなわちピン１６６，
１６８（図示の３つの駆動歯車の変速機に対し
て）を持つ円弧の回動できるフラツプ状部材であ
る。後で明らかになるように、ピン１６６，１６
８は駆動歯車９２，９４，９６の中心線の間隔と
実質的に等しい距離だけ離れている。制御部材１
５６の厚さは、後述するように偏圧ばね１６０の
制止作用に抗して自由端１６４を放射方向に外方
に回動させるためにピン１５８からその自由端１
６４までだんだん薄くなつている。

スリーブ１５４内のペダル軸３２は指示番号１
７６，１７８の部分で平坦になつている。円筒形
の外面を持つ縦方向に変位できるカラー装置１８
０がペダル軸の平らな部分にかぶせてあつて、ペ
ダル軸に沿つてすべり変位できるとともにペダル
軸とともに回転できるようになつている。カラー
装置１８０は駆動部材１１４を有する。カラー装
置は駆動部材が収容されているチヤンネル１１２
の端部にかぶさつている。第２図、第３図に明示
するように、駆動部材１１４はばね鋼等の細長い
ストリツプで形成するのが好ましく、その一端１
８４はカラー部材１８０に固定され、中間本体部
１８６はチヤンネル１１２内に収容される。チヤ
ンネルの長さは、ペダル軸３２の平らな面１７
６，１７８上でカラー装置１８０を縦方向に選択
的に位置決めして、駆動部材１１４のカム面１２
４を駆動歯車９２，９４，９６用のつめ１１６の
下側に選択的に偏圧係合させる程度に設定され
る。第６図に示すように、ペダル軸３２の縦方向
の３つの離れた位置へのカラー部材１８０の選択
的位置決めは、上述のように駆動部材１１４のカ
ム面１２４を各つめ１１６と選択的に係合させ、
つめを上向きに変位して駆動歯車９２，９４，９
６の１つと駆動係合させるように、駆動軸、すな
わちペダル軸３２の穴２０２の中のばねによつて
カラー装置１８０の内面の３つのへこみ１９６，
１９８，２００の１つに押し付けられた１対のボ
ールもどり止め１９０，１９２によつてなされ
る。カラー１８０をへこみ１９６，２００で画定
される限界位置のいずれかからへこみ１９８で画
定される中間位置へ変位させる作用はボールもど
り止め１９２の案内面となる傾斜面１７２，１７
４によつて行われる。へこみ１９６，１９８，２
００、ボールもどり止め１９０，１９２、ばねは
カラー１８０を任意の位置に停止するための錠止
装置を構成している。

第５図、第１０Ａ図、第１０Ｂ図に示すよう
に、１対の傾けた第１および第２の突起、すなわ
ちカム作用峰２０６，２０８をカラー装置１８０
の円筒形外面上の直径的に対向する位置に設け
る。各カム作用峰は１つの垂直なカム面２１０と
１つの傾斜したカム面２１２とを持つ。これらの
カム面はピン１５８で取り付けた制御部材１５６
のピン１６６，１６８と機能的に関係し、ペダル
軸３２を逆方向に回転して垂直カム面２１０をピ
ン１６６，１６８に係合すると、カラー部材１８
０がペダル軸３２に対して軸方向に変位し、ペダ
ル軸３２を前進方向に回転すると傾斜カム面２１
２がピン１６６，１６８に係合するが、制御部材
１５６は外方に回動してカラー装置１８０はペダ
ル軸３２に対して変位しない。

第１０Ａ図に示すように、ペダル軸３２を矢印
２１６のように正常な方向に、すなわち自転車を
前進させる方向に回転すると、カム作用峰２０
６，２０８の傾斜カム面２１２は制御部材１５６
のピン１６６，１６８のいずれか１つと繰り返し
係合する。このように傾斜カム面がピンと係合す
る度に、係合したピン１６６，１６８は傾斜カム
面２１２上に乗り、制御部材１５６の自由端１６
４は偏圧ばね１６０の内方偏圧作用に抗して外方
に変位して引つ込んだ位置に達する。ひとたびカ
ム作用峰がピン１６６，１６８を越えて進むと偏
圧ばね１６０は制御部材１５６をスリーブ１５４
の内面と同じ面の、すなわちペダル軸に近接する
方の位置にもどす。したがつて、ペダル軸３２が
通常の前進方向に回転する間は、カラー装置１８
０はペダル軸３２の軸方向に変位することなくペ
ダル軸とともに回転する。

それに対して第１０Ｂ図に示すように、ペダル
軸３２とカラー装置１８０とを矢印２１４で示す
ように逆方向に回転すると、ペダルの１つの特定
の、容易に決められる点で第１のカム作用峰２０
６の垂直面２１０がピン１６６またはピン１６８
の側面に係合する。図面から明らかなように、第
２のカム作用峰２０８の垂直面２１０が上記の第
１係合点から180゜回転すると、同垂直面はピン１
６６またはピン１６８の側面と係合する。このよ
うに両カム作用峰の垂直面２１０がピン１６６ま
たはピン１６８に係合したときには、ピン１５８
で止められている制御部材はその内面がスリーブ
１５４の内面と同じ面に置かれた前進した位置、
すなわちばね１６０によつてスリーブ１５４の半
径方向に偏圧された位置にとどまつている。

カラー装置１８０の円筒形面の展開平面図であ
る第１１Ａ図乃至第１１Ｄ図を参照して垂直カム
面２１０と制御部材１５６のピン１６６，１６８
との係合によつて行われる上下シフト作用（カラ
ー装置のペダル軸に沿つた変位）を説明する。第
１１Ａ図では、カム作用峰２０６の垂直面２１０
はたとえば右のペダルクランク３６と右のペダル
４０を回転路の第１所定点の位置にするとピン１
６６と接触する。この位置では駆動部材１１４は
最外駆動歯車９６の駆動つめ１１６と係合する最
も進出した位置にあり、該歯車９６はペダル軸３
２と駆動係合している。部品をそのような位置に
したとき、カラー装置１８０を矢印２１４で示す
ようにカム作用峰２０６の長さとピツチで決まる
限定された円弧だけ連続して逆回転させると、同
時にカラー装置１８０が矢印２１８で示すように
ペダル軸３２の軸方向に直線変位をして峰２０６
がピン１６６を越えて変位すると第１１Ｂ図の位
置になる。カラー装置１８０のこの変位にともな
つて駆動部材１１４がその進出していた位置から
中間の駆動歯車９４のつめ１１６と係合する中間
位置まで変位する。中間歯車９４はペダル軸３２
を再び前進方向に回転するとペダル軸３２と係合
する。

第１１Ａ図、第１１Ｂ図、第１１Ｃ図の比較か
ら明らかなように、右のペダルクランク３６と右
のペダル４０が第１１Ｃ図のように上述の回転路
の第１所定点に再びきたときはいつでも、上述の
カラー装置変位によつてカム作用峰２０６の垂直
面２１０は選択的に所定位置にきて制御部材１５
６の第２ピン１６８と機能的に係合する。部品が
この位置にあるとき、矢印２１４で示すように、
峰２０６の長さとピツチで決まる限定された円弧
にわたつてカラー装置１８０を引き続いて逆回転
すると、カラー装置１８０が矢印２１８で示すよ
うにペダル軸３２の軸方向に直線変位して、カム
作用峰がピン１６８を越えて変位したとき第１１
Ｄ図に示した位置にくる。カラー１８０のこの変
位にともなつて駆動部材１１４が上述のその中間
位置から駆動歯車９２の駆動つめと係合する一ぱ
いに引つ込んだ位置に変位する。駆動歯車９２は
ペダル軸３２が前進回転を再開するとペダル軸３
２と駆動係合する。

また第１１Ｄ図に示すように、カラー装置１８
０がこのように変位すると第１のカム作用峰２０
６とは直径的に反対側に位置する第２のカム作用
峰２０８が、左のペダルクランク３４と左のペダ
ル３８が回転路において上述の第１所定点から
180゜離隔した第２所定点に達すると、カム作用峰
２０８垂直面２１０が第２ピン１６８と機能的に
係合するように選択的に位置する。部品がこのよ
うに位置しているとき、矢印２１４で示すよう
に、カラー装置１８０をカム作用峰２０８の長さ
とピツチで決まる限定された円弧だけ引き続いて
逆回転すると、カラー装置１８０が矢印２２０で
示すようにペダル軸３２の軸方向に直線変位を
し、カム作用峰２０８がピン１６８を越えて変位
すると第１１Ｃ図、及び第１１Ｂ図に示す位置に
くる。カラー装置１８０がこのように変位するの
にともなつて、駆動部材１１４もその引つ込んだ
位置から中間の駆動歯車９４のつめ１１６と係合
する中間位置に移動する。ペダル軸を再び前進回
転すると、中間歯車９４はペダル軸と駆動係合す
る。

第１１Ｄ図、第１１Ｃ図、第１１Ｂ図の比較か
ら明らかなように、左のペダルクランク３４と左
のペダル３８が再び回転路の上述の第２所定点に
あるときはいつでも、上述のカラー変位によつて
カム作用峰２０８の垂直面２１０は選択的に所定
位置となつて制御部材１５６のピン１６６と機能
的に係合する。また第１１Ｂ図、第１１Ｃ図から
明らかなように、カラー装置１８０がその中間位
置にあるとき、両カム作用峰２０６，２０８は選
択的にピンと係合しているので、乗り手は自由に
カラー装置を進出位置に移動し（上へのシフト）、
又はカラー装置を引込み位置に移動する（下への
シフト）ことができる。

カム作用峰２０８の垂直面２１０がピン１６６
に対して第１１Ｂ図に示すように位置するとき、
カラー装置１８０の矢印２１４で示すような峰２
０８の長さとピツチで決まる限定された円弧だけ
の引き続く逆回転にともなつてカラー装置１８０
がペダル軸３２の軸方向に矢印２２０で示す方向
に第１１Ａ図に示す位置まで直線変位する。上述
のようにしてカラー装置の変位にともなつて駆動
部材１１４がその中間位置からその一ぱいに進出
した位置まで変位し、ペダル軸３２を再び前進方
向に回転すると駆動歯車９６はペダル軸３２と駆
動係合する。

上述の構成においてはシフトは上述の進出した
位置と引つ込んだ位置の間で行われる。したがつ
て、ひとたび上へのシフトまたは下へのシフトを
行うと、カム作用峰がピンの動作範囲からはずれ
るのでもはや単一方向へのシフトは行われない。

以上の説明から明らかなように、カム作用峰２
０６，２０８を直径的に離して対向位置に置く
と、右および左のペダル４０，３８に対して２つ
の所定位置を有効に決め、カム作用峰２０６，２
０８の長さとピツチで決まる小さな円弧にわたる
逆回転によつて変速の“上へのシフト”または
“下へのシフト”が行われる。たとえば上へのシ
フトは限られた逆回転、たとえば右のペダル４０
がその最下位置にあるとき右のペダルの約30゜の
逆回転によつて行われ、下へのシフトは左のペダ
ル３８がその最下位置にあるときに左ペダルを同
様に限定された範囲で逆回転することによつて行
われる。

上述のように、歯車のシフトを行うには、２つ
の決められた位置のいずれかでペダル軸３２を所
定の最小量だけ逆回転しなければならない。ペダ
ル軸３２をこのように最小程度に逆回転を行つた
とき、ばねの作用を受けたもどり止めボール１９
０の作用によつて所望のギヤシフトを行うのに必
要なカラー装置１８０の変位がもどり止めボール
１９０が隣りのロツク用へこみ１９０，１９６，
２００に移ることによつて完結する。しかし逆回
転を適正な位置で開始しても乗り手がペダル軸３
２を十分に逆回転しなければ、すなわちボールも
どり止め１９０が十分にへこみ１９６、又はへこ
み２００内に押し込められなければ、傾斜面１７
２，１７４の作用によつてばねで偏圧されている
ボールもどり止め１９２は、傾斜面１７２，１７
４を下方に滑つて両傾斜面１７２，１７４間の平
担区域に達するので、ボールもどり止め１９０は
中間のへこみ１９８内に位置するようになる。

以上の説明から当業者には明らかなように、上
記の実施例は現在好ましいものであるが、ペダル
軸を逆回転してカラー装置１８０を軸方向に変位
するために、カム作用峰をスリーブ１５４に設
け、ピン１６６，１６８をカラー装置１８０に設
けることによつても同様に行うことができる。た
とえば、180゜離した１対のシフト制御部材にカム
作用峰を設け、ピン１６６，１６８をカラー装置
に設けることもできる。同様に、カム作用峰をス
リーブ１５４と一体にし、ピン１６６，１６８を
カラー装置１８０の一部をなす回動変位できる制
御部材上に設けることもできる。

上述のペダルではたらかす多段変速機は、乗り
手がハンドルから手を離す必要も、変速時間を最
小にする操作の速さとは全く別にシフト操作の間
走行路から目をそらす必要もないので、乗り手の
安全性を高める。どれかのつめ部材偏圧ばねが不
調でそのつめ１１６がそれに連合した駆動歯車と
駆動係合すると、その歯車は、他の慎重に係合さ
せた駆動歯車がたまたま自転車をより高速で駆動
するものでないかぎり、機能的に自転車を駆動す
るので、上述の装置はまた本質的に安全である。
したがつて、偏圧ばねの不調によつて１つより多
くの駆動歯車が回転しているペダル軸３２と駆動
係合すると、最高速度を出す駆動歯車が駆動を行
い、他の歯車は駆動つめ１１６の傾斜上面によつ
てはずされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の多段自転車変速機を取付けた
自転車の概略側面図である。第２図は本発明のペ
ダルハブに取り付ける、ペダルで操作する多段自
転車変速機の一部破断斜視図で、理解しやすくす
るために諸要素を第３図に示す正常の位置から回
転させた状態で示す図面である。第３図は本発明
のペダルハブに取り付けた多段自転車変速機の水
平断面図である。第４図は第３図の線４−４に沿
つた断面図である。第５図は第３図の部分断面図
である。第６図は第５図の線６−６に沿つた断面
図である。第７Ａ図、第７Ｂ図は第２図の拡大部
分断面図で、ペダル軸と駆動歯車との駆動連結を
示す。第８Ａ図、第８Ｂ図はペダル軸と駆動歯車
との駆動連結をさせるつめ部材のそれぞれ平面お
よび鉛直断面図である。第９図は制御部材の斜視
図である。第１０Ａ図、第１０Ｂ図は第５図と類
似の断面図でペダル軸が回転する間にカム作用峰
とピン部材が係合する状態を示す図面である。第
１１Ａ図乃至第１１Ｄ図はカラー装置の面、カム
作用峰、制御部材のピンの展開図で、ペダル軸の
変位によるシフト動作の間のカム作用峰とピンと
の機能的係合を示す。 ３０……駆動軸ハブ、３２……駆動軸、５２…
…駆動スプロケツト、８０，８４，８６……換え
平歯車（変速歯車）、９２，９４，９６……駆動
歯車、１０２……穴、１１０……へこみ、１１２
……チヤンネル、１１４……駆動部材、１１６…
…つめ、１２０……へこみ、１２４……カム面、
１２８……穴、１４６……穴、１５８……ピン、
１６０……偏圧ばね、１６６，１６８……ピン、
１８０……カラー装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 駆動軸、駆動歯車、変速歯車、及び駆動スプ
   ロケツトを有する多段自転車変速機において、 自転車のフレームの駆動軸ハブ内に配置され、
   ペダルを回転するとその回転に応じて回転される
   駆動軸３２、 前記駆動軸に個別に回転し得るように取付けら
   れる複数個の駆動歯車であつてその一に駆動スプ
   ロケツト５２が取付けられる駆動歯車９２，９
   ４，９６、 共通軸上に回転し得るように取付けられ前記駆
   動歯車によつて一体に回転される複数個の変速歯
   車８０，８４，８６、 前記駆動軸と前記駆動歯車を駆動的に連結する
   複数個の駆動つめ１１６、 前記駆動軸とともに回転し得るように前記駆動
   軸に取付けられて前記駆動軸に沿つて移動するこ
   とができ突起２０６，２０８を有する円筒状のカ
   ラー装置１８０、 細長い板ばね状の駆動部材であつて、その一端
   が前記カラー装置に連結されその他端は前記駆動
   つめの一に係合し、このように前記他端が、駆動
   つめの一に係合すると、当該駆動つめが前記駆動
   歯車の任意の一を前記駆動軸に連結する駆動部材
   １１４、及び 前記カラー装置の突起２０６，２０８が係合す
   る突起１６６，１６８を有するカラー移動装置１
   ５６が設けられ、前記カラー装置は前記駆動軸を
   逆回転する間にのみ前記突起２０６，２０８が前
   記突起１６６，１６８に係合することにより、前
   記カラー装置が前記駆動軸に関して軸線方向に移
   動することを特徴とする多段自転車変速機。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の多段自転車変速
   機において、前記駆動つめは前記駆動軸が前進方
   向に回転する間に前記駆動軸から前記駆動歯車に
   動力を伝達する多段自転車変速機。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の多段自転車変速
   機において、前記駆動つめが平行する前傾斜壁１
   ３０と後傾斜壁１３４を有するブロツクである多
   段自転車変速機。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の多段自転車変速
   機において、前記駆動部材１１４の前記他端は前
   記駆動つめの下面に係合して通常前記駆動つめを
   持上げるように偏圧する多段自転車変速機。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の多段自転車変速
   機において、前記駆動スプロケツトと自転車の後
   輪間に駆動チエーンが張架される多段自転車変速
   機。 ６ 特許請求の範囲第１項記載の多段自転車変速
   機において、前記駆動つめを前記駆動軸に設けた
   へこみ１１０内に配置し、前記板ばね状の駆動部
   材を前記駆動軸に設けたチヤンネル１１２内に配
   置することによつて、前記駆動つめと前記駆動部
   材１１４は前記カラー装置が移動する間に応力を
   受けない多段自転車変速機。 ７ 特許請求の範囲第１項記載の多段自転車変速
   機において、前記駆動部材１１４はカム面１２４
   を有し、前記駆動つめが変位する際に前記カム面
   が前記駆動つめを徐々に押し上げる多段自転車変
   速機。 ８ 特許請求の範囲第１項記載の多段自転車変速
   機において、前記駆動つめは通常前記駆動軸に設
   けたへこみ１１０内で引つ込み位置に偏圧されて
   おり、前記駆動軸が回転すると、それに応じて前
   記駆動つめは前記駆動歯車を選択的に回転し得る
   ように、前記駆動部材１１４によつて前記引つ込
   み位置から突出される多段自転車変速機。 ９ 特許請求の範囲第８項記載の多段自転車変速
   機において、前記駆動軸内の引つ込み位置から突
   出して前記駆動軸と駆動係合した前記駆動つめ
   は、圧縮力を受けるようになつている多段自転車
   変速機。 １０ 特許請求の範囲第８項記載の多段自転車変
   速機において、前記駆動つめが突出位置に向けて
   回転した上、前記駆動軸が単一方向に回転する
   と、これに応じて前記駆動つめは前記駆動歯車と
   係合する多段自転車変速機。 １１ 特許請求の範囲第１項記載の多段自転車変
   速機において、前記カラー装置内にばねで偏圧さ
   れた錠止部材が設けられることにより、前記カラ
   ー装置を前記駆動軸の縦方向に沿つた複数個の予
   定位置に任意に配置することができる多段自転車
   変速機。 １２ 特許請求の範囲第１項記載の多段自転車変
   速機において、前記突起２０６，２０８が前記カ
   ラー装置の外面上の直径線上の対向位置に設けら
   れる多段自転車変速機。 １３ 特許請求の範囲第１項記載の多段自転車変
   速機において、前記カラー移動装置１５６は前記
   駆動軸ハブ３０内に設けられた固定スリーブ１５
   ４に回転し得るように取付けられることにより、
   前記カラー移動装置１５６は前記スリーブから離
   隔して位置する前記駆動軸に関して半径方向に回
   転し得るとともに前記カラー装置に係合し得る多
   段自転車変速機。