KR20080101927A

KR20080101927A - 자전거용 변속 장치

Info

Publication number: KR20080101927A
Application number: KR1020087020422A
Authority: KR
Inventors: 히사오 후지와라
Original assignee: 후지와라 휠 인코포레이티드
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2008-11-21
Also published as: EP1982913A4; EP1982913A1; JP4134183B2; WO2007091414A1; CN101384473A; US20090062057A1; JP2007210520A

Abstract

본 발명은 구조가 간단하고, 범용적으로 여러 가지 자전거에 부착되는 내장식의 자전거용 변속 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 주축(51)의 외주에 갈고리 회전체(1)를 끼우고, 갈고리 회전체(1)의 외주에 변속 단수에 따른 복수의 주기어(2, 3, 4, 5)를 나란히 배치하며, 주축에 평행하게 마련한 부축(6)에 의해 각 주기어에 대하여 소정의 속도비로 연동하는 복수의 부기어(7, 8, 9, 10)를 일체 회전 가능하게 지지하고, 갈고리 회전체(1)에 각 주기어에 대응하는 래칫 갈고리(15, 16, 17, 18)를 배치하며, 래칫 갈고리가 맞물리는 래칫 톱니(19)를 각 주기어의 내주측에 형성하고, 갈고리 회전체(1)의 외주면으로부터 래칫 갈고리를 출몰시키는 전환 부재(20)의 조작에 따라, 래칫 갈고리(15, 16, 17, 18)를 래칫 톱니(19)에 착탈시켜, 부기어(7, 8, 9, 10)를 통해 구동력을 전달하는 주기어(2, 3, 4, 5)를 전환함으로써, 입력측과 출력측의 회전의 속도비를 변화시켜 변속한다.

Description

자전거용 변속 장치{TRANSMISSION FOR BICYCLE}

본 발명은, 구동력을 전달하는 기어의 전환에 의해 변속하는 내장식 자전거용 변속 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 주행하는 노면의 경사에 따라서 페달의 스텝핑 부하를 조정하는 자전거용 변속 장치로서, 스포츠용 자전거에는 다수 단의 스프로켓에 체인을 바꿔 거는 외장식인 것이 장착되지만, 일반 자전거에는 변속 조작을 용이하고 원활하게 행할 수 있는 유성 기어 기구를 사용한 내장식인 것이 장착되는 경우가 많다.

이 내장식 변속 장치로서, 하기 특허문헌 1에는, 프레임에 내장되는 기어 케이스와 페달을 밟는 힘에 의해 회전하는 크랭크축에 대하여 회전 운동 가능하게 종동 회전체를 설치하고, 그 일측에 스프로켓을 고정하며, 크랭크축과 일체로 회전하는 캐리어에 복수 단의 유성 기어를 피봇 지지하고, 유성 기어의 각 단 내측에 각각 회전 운동 가능한 태양 기어를 맞물리게 하며, 유성 기어 중 어느 하나의 단의 외측에 종동 회전체에 설치한 내부 톱니 기어를 맞물리게 하고, 캐리어와 종동 회전체 사이에 회전 속도차를 흡수하는 래칫 기구를 설치하며, 각 단의 태양 기어의 회전을 허용·저지하는 일방향 클러치의 전환 조작을 행함으로써, 크랭크축에 대하여 증속되는 내부 톱니 기어를 전환하여 변속을 행하는 것이 기재되어 있다.

또한, 하기 특허문헌 2에는, 프레임에 고정되는 기어 케이스와 페달을 밟는 힘에 의해 회전하는 크랭크축에 대하여 회전 운동 가능하게 스프로켓 및 대직경의 태양 기어를 일측 및 타측에 일체적으로 형성한 종동 회전체를 설치하고, 크랭크축과 일체로 회전하는 캐리어에 대소 2단의 유성 기어를 피봇 지지하며, 유성 기어의 대직경단 내측에 크랭크축에 대하여 상대 회전 가능한 소직경의 태양 기어를 맞물리게 하고, 유성 기어의 소직경단 내측에 대직경의 태양 기어를 맞물게 하며, 유성 기어의 각 단 외측에 각각 내부 톱니 기어를 맞물리게 하고, 소직경의 태양 기어와 종동 회전체 사이에 회전 속도차를 흡수하는 래칫 기구를 설치하며, 각 단의 내부 톱니 기어의 기어 케이스에 대한 회전을 허용·저지하는 일방향 클러치의 전환 조작을 행함으로써, 크랭크축에 대하여 증속되는 태양 기어를 전환하여 변속을 행하는 것이 기재되어 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 평6-263081호 공보

특허문헌 2: 일본 특허 공개 평6-298153호 공보

그러나, 상술한 바와 같은 변속 장치에서는, 래칫 기구나 각 단의 태양 기어 또는 내부 톱니 기어에 대응한 일방향 클러치를 구성하는 다수의 부품이 필요하게 되어, 구조가 복잡해진다는 문제가 있는 것 외에, 외경이나 폭이 커지고, 범용의 부품을 사용한 자전거에 부착할 수 없다는 문제도 있다.

따라서, 본 발명은 구조가 간단하고, 범용적으로 여러 가지 자전거에 부착되는 내장식의 자전거용 변속 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 주축의 외주에 갈고리(claw) 회전체를 끼우고, 갈고리 회전체의 외주에 변속 단수에 따른 복수의 주기어를 나란히 배치하며, 주축에 평행하게 마련한 부축에 의해 각 주기어에 대하여 소정의 속도비로 연동하는 복수의 부기어를 일체 회전 가능하게 지지하고, 갈고리 회전체에 각 주기어에 대응하는 래칫 갈고리를 배치하며, 래칫 갈고리가 맞물리는 래칫 톱니를 각 주기어의 내주측에 형성하고, 갈고리 회전체의 외주면으로부터 래칫 갈고리를 출몰시키는 전환 부재의 조작에 따라, 래칫 갈고리를 래칫 톱니에 착탈시켜, 부기어를 통해 구동력을 전달하는 주기어를 전환함으로써, 입력측과 출력측의 회전의 속도비를 변화시켜 변속하도록 한 것이다.

또한, 상기 변속 장치에 있어서, 전환 부재를 갈고리 회전체의 내주측에 마련하고, 전환 부재의 외주에 각 주기어마다 위상을 어긋나게 하여 복수의 오목부를 형성하고, 갈고리 회전체에 대하여 전환 부재를 상대 회전시켜, 래칫 갈고리를 전환 부재의 외주에 미끄럽 접촉시킴으로써, 래칫 갈고리가 갈고리 회전체로부터 출몰하도록 한 것이다.

그리고, 회전하지 않는 고정 부재와 조작용 와이어의 되돌림에 따라 회전하는 조작 부재에 각각 차동 기어를 피봇 지지하고, 각 차동 기어를 전환 부재 및 갈고리 회전체에 형성한 외부 톱니에 각각 맞물리게 하고 그 외측에 배치한 링체의 내부 톱니에 각각 맞물리게 하여, 조작 부재의 회전 운동에 따르는 전환 부재와 갈고리 회전체와의 차동에 의해 변속하도록 한 것이다.

또한, 이 변속 장치는 자전거에의 적용에서, 페달을 밟는 힘에 의해 회전하는 크랭크축을 주축으로 하고, 입력측이 되는 크랭크축으로부터 출력측이 되는 프론트측의 스프로켓에 회전이 전달되도록 할 수 있다.

또한, 후륜을 지지하는 차축을 주축으로 하고, 입력측이 되는 리어측의 스프로켓으로부터 출력측이 되는 외측 케이스에 회전이 전달되도록 할 수도 있다.

본 발명에 따른 자전거용 변속 장치에서는, 변속 단수에 따른 복수의 주기어와 부기어를 소정의 속도비로 연동시켜 두고, 전환 부재의 조작에 따라, 래칫 갈고리를 래칫 톱니에 착탈시키며, 구동력을 부기어에 전달하는 주기어를 전환하여 변속하기 때문에, 다단의 유성 기어나 태양 기어, 내부 톱니 등을 배치하여 이들의 전달 경로를 전환할 필요가 없고, 구조가 간소화되어 제조 비용이 저감되는 것 외에, 사용시에 신뢰성도 향상한다. 또한, 조밀하게 설계할 수 있고, 범용의 부품을 사용한 자전거에의 부착도 용이해지며, 다단의 변속으로 하여도, 변속비의 단계를 위화감이 없도록 적절히 설정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 변속 장치의 4속의 상태를 도시하는 축방향 단면도.

도 2는 도 1의 우측 단면도.

도 3은 도 1의 전환 기구의 좌측 단면도.

도 4는 도 1의 전환 기구의 우측 단면도.

도 5는 도 1의 변속 장치의 3속의 상태를 도시하는 축방향 단면도.

도 6은 도 1의 변속 장치의 2속의 상태를 도시하는 축방향 단면도.

도 7은 도 1의 변속 장치의 1속의 상태를 도시하는 축방향 단면도.

도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 변속 장치의 4속의 상태를 도시하는 축방향 단면도.

도 9는 도 8의 우측 단면도.

도 10은 도 8의 전환 기구의 좌측 단면도.

도 11은 도 8의 전환 기구의 우측 단면도.

도 12는 도 8의 변속 장치의 3속의 상태를 도시하는 축방향 단면도.

도 13은 도 8의 변속 장치의 2속의 상태를 도시하는 축방향 단면도.

도 14는 도 8의 변속 장치의 1속의 상태를 도시하는 축방향 단면도.

<도면 부호의 설명>

1: 갈고리 회전체 2, 3, 4, 5: 주기어

6: 부축 7, 8, 9, 10: 부기어

11: 기어 케이스 12: 체결 볼트

13: 베어링 14: 스프로켓(프론트측)

15, 16, 17, 18: 래칫 갈고리 19: 래칫 톱니

20: 전환 부재 21: 오목부

22: 조작 부재 23: 전환 축

24: 전환 기어 25: 와이어

26: 코일 스프링 27: 차동 기어

28: 링체 29: 칸막이 판

30: 지지 너트 31: 중간 지지 링

32: 전환 링 33, 34: 베어링 지지부

35: 베어링 36: 베어링 지지부

37: 베어링 38, 39: 너트

40: 부착판 51: 크랭크축

52: 크랭크 아암 53: 크랭크 케이스

54: 크랭크 보스 55: 베어링

56: 체인 케이스 57: 지지판

58: 회전 방지 기구 59: 체인

61: 차축 62: 스프로켓(리어측)

63: 외측 케이스 64: 플랜지

65: 지지 기구

우선, 본 발명의 제1 실시형태로서, 자전거의 크랭크축측에 부착되는 내장 4단식인 것을 도 1 내지 도 7에 기초하여 설명한다.

이 변속 장치는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 주축이 되는 크랭크축(51)에 삽입 관통하고, 크랭크 아암(52)과 일체가 된 크랭크 케이스(53)의 보스를 끼워져 고정된다. 크랭크축(51)은 프레임의 크랭크 보스(54)에 베어링(55)을 통해 지지되어, 크랭크 아암(52)의 선단의 페달을 밟는 힘에 의해 회전한다.

크랭크축(51)의 외주에는, 갈고리 회전체(1)가 끼워져 나사 결합하고, 크랭 크축(51)에 일체로 회전 가능하게 고정되어 있다. 갈고리 회전체(1)의 외주에는 변속 단수의 4단에 대응하여 4속, 3속, 1속 및 2속의 주기어(2, 3, 4, 5)가 우측으로부터 좌측으로 순차 나열되어 서로 상대 회전 가능하게 배치되어 있다.

크랭크축(51) 둘레에는 3개의 부축(6)이 120˚의 간격을 두고 크랭크축(51)에 평행하게 마련되고, 이 부축(6)에 의해 주기어(2, 3, 4, 5)에 맞물려 소정의 속도비로 연동하는 부기어(7, 8, 9, 10)가 보스부에서 일체화되어 회전 가능하게 지지되어 있다.

주기어(2, 3, 4, 5) 및 부기어(7, 8, 9, 10)는 원통형의 기어 케이스(11)에 수납되고, 부축(6)의 단부는 기어 케이스(11)로 지지되어 있다. 기어 케이스(11)는 좌우의 부재가 3개의 체결 볼트(12)에 의해 고정되고, 체인 케이스(56)의 지지판(57)에 대하여 회전 방지 기구(58)에 의해 회전이 방지되어 있다.

주기어(5)는, 베어링(13)을 통해 갈고리 회전체(1)에 회전 가능하게 지지되고, 주기어(5)의 좌측은 기어 케이스(11)로부터 돌출되며, 그 돌출부에 후륜 구동용 체인(59)이 걸리는 스프로켓(14)이 부착되어 있다. 기어 케이스(11)의 외경은, 스프로켓(14)의 오목부에 끼워 넣어지는 크기로 되어 있다.

갈고리 회전체(1)에는, 각 주기어(2, 3, 4, 5)에 대응하여 돌출 방향으로 압박된 래칫 갈고리(15, 16, 17, 18)가 배치되고, 그 선단부가 주기어(2, 3, 4, 5)의 내주측에 형성된 래칫 톱니(19)에 각각 결합하도록 되어 있다.

갈고리 회전체(1)의 내주측에는, 원통형의 전환 부재(20)가 크랭크축(51) 및 갈고리 회전체(1)에 대하여 상대 회전 가능하게 배치되고, 전환 부재(20)의 외주에 는 각 주기어(2, 3, 4, 5)마다 위상을 어긋나게 하여 복수의 오목부(21)가 관통 구멍으로서 형성되어 있다. 래칫 갈고리(15, 16, 17, 18)의 기단부는 전환 부재(20)의 외주에 미끄럼 접촉하고 있다.

갈고리 회전체(1)의 우측 외주에는, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 외주에 120˚의 범위에만 외부 톱니를 갖는 조작 부재(22)가 갈고리 회전체(1)에 대하여 상대 회전 가능하게 배치되고, 기어 케이스(11)에 지지된 전환 축(23)에는, 조작 부재(22)의 톱니부에 맞물리는 전환 기어(24)가 전환 축(23)과 함께 회전하도록 배치되어 있다.

전환 축(23)에는 핸들측에 배치된 조작 레바로부터 연장되는 와이어(25)의 코어선과 코일 스프링(26)이 감겨져 연결되고, 변속 조작에 따라 와이어(25)의 코어선이 당겨져 전환 기어(24)가 일방향으로 회전하며, 또한 코일 스프링(26)의 탄성에 의해 전환 기어(24)가 다른 방향으로 회전하여 와이어(25)의 코어선이 복귀된다.

조작 부재(22)에는, 4개의 차동 기어(27)가 90˚의 간격을 두고 회전 가능하게 피봇 지지되고, 각 차동 기어(27)는 갈고리 회전체(1)에 형성된 외부 톱니에 맞물리며, 그 외측에 배치된 링체(28)의 내부 톱니에 맞물려 있다.

또한, 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 회전하지 않는 고정 부재인 기어 케이스(11)의 우측에도 4개의 차동 기어(27)가 90˚의 간격을 두고 회전 가능하게 피봇 지지되고, 각 차동 기어(27)는 전환 부재(20)에 형성된 외부 톱니에 맞물리며, 링체(28)의 내부 톱니에 맞물려 있다.

조작 부재(22)의 차동 기어(27)와, 기어 케이스(11)의 차동 기어(27) 사이에는, 서로의 접촉을 방지하기 위해 링형의 칸막이 판(29)이 삽입되어 있다.

상술한 바와 같은 변속 장치에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 예컨대 최고속인 4속의 상태에서, 래칫 갈고리(15)의 기단부가 전환 부재(20)의 오목부(21)에 끼워 넣어 지고, 래칫 갈고리(15)의 선단부가 주기어(2)의 내부 톱니(19)에 맞물리며, 다른 래칫 갈고리(16, 17, 18)는 주기어(3, 4, 5)의 내부 톱니(19)와의 맞물림이 해제된 상태가 된다.

그리고, 입력측이 되는 크랭크축(51)의 회전은, 갈고리 회전체(1)를 경유하여 최대 직경의 주기어(2)에 전달되고, 주기어(2)의 주속에 의해 부기어(7)가 회전하며, 이것과 일체로 회전하는 부기어(10)를 통해 주기어(5)에 회전이 전달되고, 출력측이 되는 스프로켓(14)의 회전에 의해 후륜이 최고속으로 구동된다.

이 때, 갈고리 회전체(1)의 회전이 조작 부재(22)의 차동 기어(27)를 통해 링체(28)에 전달되고, 역회전하는 링체(28)로부터 기어 케이스(11)의 차동 기어(27)를 통해 전환 부재(20)에 회전이 전달되기 때문에, 전환 부재(20)는 갈고리 회전체(1)와 동기하여 회전한다.

다음에, 3속으로의 변속 조작에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이, 와이어(25)의 코어선이 당겨져 전환 기어(24)와 함께 조작 부재(22)가 1단계 회전하면, 차동 기어(27)의 축이 크랭크축(51)의 둘레 방향으로 이동하여, 링체(28)와 갈고리 회전체(1)에 위상의 어긋남이 발생하고, 전환 부재(20)가 갈고리 회전체(1)에 대하여 상대 회전한다.

이것에 의해, 래칫 갈고리(16)의 기단부가 전환 부재(20)의 오목부(21)에 끼워 넣어지고, 래칫 갈고리(16)의 선단부가 갈고리 회전체(1)로부터 돌출되어 주기어(3)의 내부 톱니(19)에 맞물리며, 래칫 갈고리(15)는 갈고리 회전체(1)에 몰입하여, 래칫 갈고리(15, 17, 18)와 주기어(2, 4, 5)의 내부 톱니(19)와의 맞물림이 해제된 상태가 된다.

그리고, 크랭크축(51)의 회전은, 갈고리 회전체(1)를 경유하여 주기어(2)보다 외경이 1단 작은 주기어(3)에 전달되고, 주기어(3)의 주속에 의해 부기어(8)가 회전하며, 이것과 일체로 회전하는 부기어(10)를 통해 주기어(5)에 회전이 전달되고, 스프로켓(14)의 회전에 의해 후륜이 1단 감속되어 구동된다.

또한, 2속으로의 변속 조작에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, 조작 부재(22)가 2단계 회전하면, 상술한 바와 마찬가지로, 전환 부재(20)가 갈고리 회전체(1)에 대하여 상대 회전하고, 래칫 갈고리(18)가 갈고리 회전체(1)로부터 돌출되어 주기어(5)의 내부 톱니(19)에 맞물리며, 래칫 갈고리(15, 16, 17)와 주기어(2, 3, 4)의 내부 톱니(19)와의 맞물림이 해제되고, 주기어(5)와 일체의 스프로켓(14)의 회전에 의해 후륜이 2단 감속되어 구동된다.

계속해서, 1속으로의 변속 조작에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이, 조작 부재(22)가 3단계 회전하면, 상술한 바와 마찬가지로, 전환 부재(20)가 갈고리 회전체(1)에 대하여 상대 회전하고, 래칫 갈고리(17)가 갈고리 회전체(1)로부터 돌출되어, 최소 직경의 주기어(4)의 내부 톱니(19)에 맞물리고, 래칫 갈고리(15, 16, 18)와 주기어(2, 3, 5)의 내부 톱니(19)와의 맞물림이 해제되며, 부기어(9)와 일체로 회전하는 부기어(10)를 통해 주기어(5)에 회전이 전달되고, 스프로켓(14)의 회전에 의해 후륜이 3단 감속되어 최저속으로 구동된다.

또한, 이 상태로부터 반대의 변속 조작을 행하면, 코일 스프링(26)의 압박력에 의해 전환 축(23) 및 전환 기어(24)가 역회전하고, 조작 부재(22)의 회전에 따라 전환 부재(20)가 순차 복귀 방향으로 회전하여, 갈고리 회전체(1)로부터의 래칫 갈고리(15, 16, 17, 18)의 출몰이 전환되며, 감속시와는 반대의 순서로 구동력의 전달 경로가 전환되어 증속측으로 변속된다.

상술한 바와 같은 변속 장치에서는, 맞물린 2축의 기어의 톱니 수에 의해 변속비가 결정되는 구성으로 하였기 때문에, 일반적인 3단 변속의 것보다 다단인 4단 이상의 변속으로 하여도, 유성 기어식의 것보다 조밀하면서, 여러 가지 주행 상태에 대응하여, 변속비의 단계를 위화감이 없도록 적절히 설정할 수 있다.

또한, 각 단의 구동 상태에서, 래칫 갈고리(15, 16, 17, 18) 중, 구동력을 전달하는 것만이 래칫 톱니(19)에 맞물리고, 다른 것과 래칫 톱니(19)와의 맞물림이 해제되기 때문에, 래칫의 소리가 나지 않아 쾌적하게 주행할 수 있다.

또한, 변속 장치가 없는 기존의 자전거에도, 뒤로부터 간단히 부착할 수 있고, 자전거에 부착한 상태에서, 전환 기구가 축 방향으로 짧아져 있기 때문에, 페달을 밟을 때, 위화감을 느낄 정도로 크랭크 아암이 외측으로 돌출되지 않고, 변속 장치의 중량이 자전거의 중앙 부분에 작용하기 때문에, 자전거를 들어 올려 이동시키는 경우 등에서 중량 밸런스가 악화되지도 않는다.

다음으로, 본 발명의 제2 실시형태로서, 자전거의 후륜측에 부착되는 내장 4 단식의 것을 도 8 내지 도 14에 기초하여 설명한다. 또한, 여기서는 상기 제1 실시형태와 기능적으로 공통되는 부분에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

이 변속 장치는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 후륜의 차축(61)을 주축으로 하고, 입력측이 되는 리어측의 스프로켓(62)으로부터 출력측이 되는 외측 케이스(63)로 회전이 전달되도록 한 것이다. 외측 케이스(63)의 외주에는, 2개의 플랜지(64)가 간격을 두고 부착되고, 각 플랜지(64)에는 후륜의 스포크를 거는 걸림 구멍이 둘레 방향으로 등간격으로 배치되어 마련되어 있다.

차축(61)의 우측 단으로부터 넣은 지지 너트(30)에는 중간 지지 링(31)이 끼워지고, 그 외측에 전환 링(32)이 상대 회전 가능하게 끼워지며, 베어링 지지부(33)가 끼워져 있다. 전환 링(32)에는 지지 기구(65)로 지지된 와이어(25)의 코어선이 감겨져 연결되고, 변속 조작에 따라, 전환 링(32)이 회전하도록 되어 있다.

차축(61)의 외주에 느슨하게 끼워진 갈고리 회전체(1)의 우측 단부는, 그 외주에 넣어진 베어링 지지부(34)와 베어링 지지부(33) 사이의 베어링(35)을 통해 회전 운동 가능하게 지지되고, 스프로켓(62)은 베어링 지지부(34)와 일체화되어 있다.

외측 케이스(63)의 우측 단부는, 덮개 부분을 통해 주기어(5)에 일체 회전 가능하게 연결되고, 외측 케이스(63)의 좌측 단부는 차축(61)에 끼워진 베어링 지지부(36)에 의해 베어링(37)을 통해 회전 운동 가능하게 지지되어 있다. 베어링 지지부(36)와 기어 케이스(11)는 차축(61)의 좌측 단으로부터 넣어진 너트(38, 39)에 의해 차축(61)에 고정되어 있다.

조작 부재(22)는, 차축(61)과 전환 부재(20) 사이에 상대 회전 가능하게 삽입된 통형부를 가지며, 그 우측 단부가 전환 링(32)에 결합되어, 전환 링(32)과 조작 부재(22)가 일체로 회전하도록 되어 있다. 조작 부재(22)를 복귀 회전시키는 코일 스프링(26)은 조작 부재(22)의 좌측 단과 너트(38)에 연결되어 있다.

조작 부재(22)의 좌측 단에 형성된 원판부에는, 도 8 및 도 10에 도시된 바와 같이, 3개의 차동 기어(27)가 120˚의 간격을 두고 회전 가능하게 피봇 지지되고, 각 차동 기어(27)는 전환 부재(20)에 형성된 외부 톱니에 맞물리며, 그 외측에 배치된 링체(28)의 내부 톱니에 맞물려 있다.

또한, 도 8 및 도 11에 도시된 바와 같이, 기어 케이스(11)의 내부 좌측에 부착된 회전하지 않는 고정 부재인 부착판(40)에도 3개의 차동 기어(27)가 120˚의 간격을 두고 회전 가능하게 피봇 지지되고, 각 차동 기어(27)는 갈고리 회전체(1)에 형성된 외부 톱니에 맞물리며, 링체(28)의 내부 톱니에 맞물려 있다.

상술한 바와 같은 변속 장치에서는, 도 8에 도시된 바와 같이, 예컨대 최고속인 4속의 상태에서, 입력측이 되는 스프로켓(62)의 회전이 갈고리 회전체(1)를 경유하여 최대 직경의 주기어(2)에 전달되고, 주기어(2)의 주속에 의해 부기어(7)가 회전하며, 이것과 일체로 회전하는 부기어(10)를 통해 주기어(5)에 회전이 전달되고, 출력측이 되는 외측 케이스(63)의 회전에 의해 플랜지(64)에 부착된 후륜이 최고속으로 구동된다.

다음으로, 3속으로의 변속 조작에 따라, 도 12에 도시된 바와 같이, 와이어(25)의 코어선이 당겨져 전환 링(32)과 함께 조작 부재(22)가 1단계 회전하면, 차동 기어(27)의 축이 차축(61)의 둘레 방향으로 이동하여, 링체(28)와 갈고리 회전체(1)에 위상의 어긋남이 생기고, 전환 부재(20)가 갈고리 회전체(1)에 대하여 상대 회전한다.

그리고, 스프로켓(62)의 회전은 갈고리 회전체(1)를 경유하여 주기어(2)보다 외경이 1단 작은 주기어(3)에 전달되고, 주기어(3)의 주속에 의해 부기어(8)가 회전하며, 이것과 일체로 회전하는 부기어(10)를 통해 주기어(5)에 회전이 전달되며, 외측 케이스(63)의 회전에 의해 후륜이 1단 감속되어 구동된다.

또한, 2속으로의 변속 조작에 따라, 도 13에 도시된 바와 같이, 조작 부재(22)가 2단계 회전하면, 상술한 바와 마찬가지로, 전환 부재(20)가 갈고리 회전체(1)에 대하여 상대 회전하고, 래칫 갈고리(18)가 갈고리 회전체(1)로부터 돌출되어 주기어(5)의 내부 톱니(19)에 맞물리며, 래칫 갈고리(15, 16, 17)와 주기어(2, 3, 4)의 내부 톱니(19)와의 맞물림이 해제되고, 주기어(5)와 일체의 외측 케이스(63)의 회전에 의해, 후륜이 2단 감속되어 구동된다.

계속해서, 1속으로의 변속 조작에 따라, 도 14에 도시된 바와 같이, 조작 부재(22)가 3단계 회전하면, 상술한 바와 마찬가지로, 전환 부재(20)가 갈고리 회전 체(1)에 대하여 상대 회전하고, 래칫 갈고리(17)가 갈고리 회전체(1)로부터 돌출되어 최소 직경의 주기어(4)의 내부 톱니(19)에 맞물리며, 래칫 갈고리(15, 16, 18)와 주기어(2, 3, 5)의 내부 톱니(19)와의 맞물림이 해제되고, 부기어(9)와 일체로 회전하는 부기어(10)를 통해 주기어(5)에 회전이 전달되며, 외측 케이스(63)의 회전에 의해 후륜이 3단 감속되어 최저속으로 구동된다.

또한, 이 상태로부터 반대의 변속 조작을 행하면, 코일 스프링(26)의 압박력에 의해 조작 부재(22)가 역회전하고, 전환 부재(20)가 순차 복귀 방향으로 회전하여, 갈고리 회전체(1)로부터의 래칫 갈고리(15, 16, 17, 18)의 출몰이 상기 감속시와는 반대의 순서로 전환되고, 구동력의 전달 경로가 전환되어 증속측으로 변속된다.

상술한 바와 같은 변속 장치에서는, 일반적인 3단 변속의 것보다 다단인 4단 이상의 변속으로 하여도, 둘레 방향 및 축 방향 모두 내장 3단식의 것과 같은 크기로 할 수 있기 때문에, 새롭게 제조되는 자전거에 내장할 때, 후륜의 부착 부분을 전용 설계로 할 필요가 없고 범용의 부품을 사용할 수 있어, 비용을 억제하면서, 노면의 경사 등에 따라서 적절한 변속비를 선택하여 쾌적하게 주행할 수 있도록 할 수 있다.

Claims

주축(51, 61)의 외주에 갈고리 회전체(1)를 끼우고, 갈고리 회전체(1)의 외주에 변속 단수에 따른 복수의 주기어(2, 3, 4, 5)를 나란히 배치하며, 주축(51, 61)에 평행하게 마련한 부축(6)에 의해 각 주기어(2, 3, 4, 5)에 대하여 소정의 속도비로 연동하는 복수의 부기어(7, 8, 9, 10)를 일체 회전 가능하게 지지하고, 갈고리 회전체(1)에 각 주기어(2, 3, 4, 5)에 대응하는 래칫 갈고리(15, 16, 17, 18)를 배치하며, 래칫 갈고리(15, 16, 17, 18)가 맞물리는 래칫 톱니(19)를 각 주기어(2, 3, 4, 5)의 내주측에 형성하고, 갈고리 회전체(1)의 외주면으로부터 래칫 갈고리(15, 16, 17, 18)를 출몰시키는 전환 부재(20)의 조작에 따라, 래칫 갈고리(15, 16, 17, 18)를 래칫 톱니(19)에 착탈시켜, 부기어(7, 8, 9, 10)를 통해 구동력을 전달하는 주기어(2, 3, 4, 5)를 전환함으로써, 입력측과 출력측의 회전의 속도비를 변화시켜 변속하는 것인 자전거용 변속 장치.
제1항에 있어서, 전환 부재(20)를 갈고리 회전체(1)의 내주측에 마련하고, 전환 부재(20)의 외주에 각 주기어(2, 3, 4, 5)마다 위상을 어긋나게 하여 복수의 오목부(21)를 형성하고, 갈고리 회전체(1)에 대하여 전환 부재(20)를 상대 회전시켜, 래칫 갈고리(15, 16, 17, 18)를 전환 부재(20)의 외주에 미끄럼 접촉시킴으로써, 래칫 갈고리(15, 16, 17, 18)가 갈고리 회전체(1)로부터 출몰하도록 한 것을 특징으로 하는 자전거용 변속 장치.
제2항에 있어서, 회전하지 않는 고정 부재(11, 40)와 조작용 와이어(25)의 되돌림에 따라 회전하는 조작 부재(22)에 각각 차동 기어(27)를 피봇 지지하고, 각 차동 기어(27)를 전환 부재(20) 및 갈고리 회전체(1)에 형성한 외부 톱니에 각각 맞물리게 하고 그 외측에 배치한 링체(28)의 내부 톱니에 각각 맞물리게 하여, 조작 부재(22)의 회전 운동에 따르는 전환 부재(20)와 갈고리 회전체(1)와의 차동에 의해 변속하도록 한 것을 특징으로 하는 자전거용 변속 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 페달을 밟는 힘에 의해 회전하는 크랭크축(51)을 주축으로 하고, 입력측이 되는 크랭크축(51)으로부터 출력측이 되는 프론트측의 스프로켓(14)으로 회전이 전달되도록 한 것을 특징으로 하는 자전거용 변속 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 후륜을 지지하는 차축을 주축(61)으로 하고, 입력측이 되는 리어측의 스프로켓(62)으로부터 출력측이 되는 외측 케이스(63)로 회전이 전달되도록 한 것을 특징으로 하는 자전거용 변속 장치.