JP2004237828A

JP2004237828A - 自転車の変速装置

Info

Publication number: JP2004237828A
Application number: JP2003027899A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Goto; 新太郎後藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】低速走行手段と通常走行手段の２つの変速機能を有し、低速走行手段の場合はトルクを増大して発進時又は向い風の走行を容易にした変速装置を提供すること。
【解決手段】ペダル軸７に自由に回転できるように駆動スプロケット８を設ける。ペダル軸７には自由に回転し駆動スプロケット８と一体に回転するように設けた第１駆動歯車２４と、該第１駆動歯車２４に対し一定の間隔をあけて自由に回転するように第２駆動歯車２５を設ける。ペダル軸７には駆動スプロケット８及び第２駆動歯車２５の間に当該ペダル軸と共に回転しかつ軸方向に移動可能にクラッチ金具２７を設ける。第２駆動歯車２５と常時噛合させた第１バック歯車４３と、第１バック歯車の歯車軸に設け第１駆動歯車２４と常時噛合させた第２バック歯車４４を設ける。駆動スプロケット８にチェーンを装着して後輪のスプロケットを回転駆動する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自転車の変速装置に関し、さらに詳しくは陸上を走行する自転車並びに双胴形式の船体を水上で航行させる水上自転車の変速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自転車の変速装置は、従来から各種のものが提案されており、本願発明者が提案した特開平１１−７９０５７号公開公報に記載の装置も知られている。
【０００３】
本願発明者が提案した変速装置は、それ以前の装置に比べて確実な変速効果を奏する利点があるが、トルクの増大にやや難点があることと構造が複雑となっている嫌いがあり改良されることが望まれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、低速走行手段と通常走行手段の２つの変速機能を有し、低速走行手段の場合はトルクを増大して発進時又は向い風の走行を容易にしたものであり、陸上を走行する自転車はもとより水上を航行する水上自転車の変速装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
解決手段は、変速装置が、ペダル軸に自由に回転できるように設けた駆動スプロケットと、該ペダル軸に自由に回転し上記駆動スプロケットと一体に回転するように設けた第１駆動歯車と、該第１駆動歯車に対し一定の間隔をあけて上記ペダル軸に自由に回転するように設けた第２駆動歯車と、上記ペダル軸の上記第１及び第２駆動歯車の間に当該ペダル軸と共に回転しかつ軸方向に移動可能に設けたクラッチ金具と、上記第２駆動歯車と常時噛合させた第１バック歯車と、該第１バック歯車の歯車軸に設け上記第１駆動歯車と常時噛合させた第２バック歯車とからなり、上記第１駆動歯車を上記第２駆動歯車よりも大径に形成し、上記第１バック歯車を上記第２バック歯車よりも大径に形成し、上記クラッチ金具を第１駆動歯車と噛合させて通常走行手段を形成し、上記クラッチ金具を第２駆動歯車と噛合させて低速走行手段を形成し、上記駆動スプロケットと後輪スプロケットにチェーンを装着したことを特徴とするものである。
上記解決手段において、クラッチ金具は胴部にＬ型レバーを結合し、該Ｌ型レバーの揺動によりペダル軸上を移動し、当該Ｌ型レバーに連結したフレキシブルシャフトを自転車の運転席の近傍に設けたクラッチ切換レバーにより切り換え操作することを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の変速装置を示す全体の断面図、図２は同正面図、図３はクラッチ金具の斜視図、図４は自転車を示す正面図である。
【０００７】
図４は陸上走行用の自転車を示している。自転車１は、前輪２及び後輪３を有しており、立パイプ４とダウンチューブ５の下部集結部に設けた円筒ケース６内に、ペダル軸７が本発明の変速装置と共に収容されているものである。円筒ケース６内には、ペダル軸７に軸架した駆動スプロケット８（本図では図示していない）が収容されており、ペダル９を操作すると、該駆動スプロケット８に装着したチェーン１０を介して後輪スプロケット１１を回転するようになっている。１２は自転車の運転席の近傍、具体的には、自転車のトップチューブ１３に設けたクラッチ切換レバーであり、フレキシブルシャフト１４が接続されており、該フレキシブルシャフト１４により本発明に係る変速装置のクラッチを切り換えるものである。
【０００８】
図１から図３において、円筒ケース６は、上記したように立パイプ４とダウンチューブ５の下部集結部に固定されている。又、円筒ケース６は中心部にペダル軸７が設けられており、該ペダル軸７はベアリングケース２０内に装着したベアリング２１を介して回転自在である。なお、ペダル軸７は両端がベアリングケース２０から突出しており、突出した部分にペダル９が設けられている。上記の駆動スプロケット８は円筒ケース６内にベアリング２２を介して回転自在であり、又、該駆動スプロケット８と後輪スプロケット１１にチェーン１０が装着されているので、当該円筒ケース６には、チェーン１０を通すための長穴形状に形成した第１の窓穴６ａを設けている。
【０００９】
上記のペダル軸７には、駆動スプロケット８に隣接され、キー２３により当該駆動スプロケット８と一体に回転するようにした第１駆動歯車２４が設けられている。さらにペダル軸７には、上記の第１駆動歯車２４と一定の間隔をあけて第２駆動歯車２５を回転自在に設けている。なお、第１駆動歯車２４は第２駆動歯車２５よりも大径に形成されている。第１駆動歯車２４はペダル軸７に対してベアリング２６を介して回転自在に設けられているので、駆動スプロケット８と共にペダル軸７に対して自由状態で回転し、又、第２駆動歯車２５もペダル軸７に対して自由状態で回転するので、該駆動スプロケット８の回転を後輪スプロケット１１に伝達するために、当該駆動スプロケット８と第２駆動歯車２５の間にクラッチ金具２７を設けている。
【００１０】
クラッチ金具２７は、円筒形状に形成した金具本体２８を有し、該金具本体２８がペダル軸７に一体に設けたガイド軸２９にキー３０を介して軸方向に移動可能であり、円筒体の一端に第１伝達歯体３１が形成され、又、他端に第２伝達歯体３２が形成されている。駆動スプロケット８及び第２駆動歯車２５はクラッチ金具２７を挟んで対向して設けられており、それぞれクラッチ金具２７と対向する部分に、駆動スプロケット８には第１受け歯体３３が形成されており、又、第２駆動歯車２５には第２受け歯体３４が形成されている。さらに、クラッチ金具２７の胴部は歯体部分に比べて小径に形成された小径係合部３５が設けられており、該小径係合部３５に、正面視がＬ型で途中から二股形状になっているＬ型レバー３６の二股部３６ａを係合している。
【００１１】
Ｌ型レバー３６は、円筒ケース６内に設けたブラケット３７に対し、支軸３８によって揺動自在に設けられており、該Ｌ型レバー３６の自由端に上記した切換レバー１２のフレキシブルシャフト１４が接続されている。図１に示すクラッチ金具２７は、ニュートラルの位置であって、第１及び第２駆動歯車２４，２５のいずれにも係合していないが、切換レバー１２を操作することにより当該クラッチ金具２７はどちらかの駆動歯車（２４，２５）と係合するようになっている。
【００１２】
円筒ケース６には、ペダル軸７と軸方向に平行するバック歯車軸４０が設けられており、該バック歯車軸４０は歯車軸受け４１にベアリング４２を介して軸架されており、さらに該バック歯車軸４０は両端を歯車軸受け４１から突出して回転自在に設けられている。バック歯車軸４０の一端には上記した第２駆動歯車２５と常時噛み合わせた第１バック歯車４３を設け、他端には第１駆動歯車２５と常時噛み合わせた第２バック歯車４４を設けている。実施形態は、第１バック歯車４３が第２バック歯車４４より大径に形成されている。又、第１及び第２バック歯車４３，４４の周縁部は円筒ケース６に形成した第２の窓穴６ｂ並びに第３の窓穴６ｃから突出させている。
【００１３】
ただし、円筒ケース６に設けた第２及び第３の窓孔６ｂ，６ｃは、別途形成した図示しないカバーを被せることができる。
【００１４】
実施形態において、第１駆動歯車２４と第２バック歯車４４の歯車比は「４２ｔ：１２ｔ」であり、また、第２駆動歯車２５と第１バック歯車４３の歯車比は「２０ｔ：３５ｔ」である。
【００１５】
本発明は上記の構成からなり、図１は、クラッチ金具２７がニュートラルの位置にいるときを示している。この状態でペダル９を漕いでもペダル軸７は回転せず自転車を走行させることはできない。ただし、クラッチ金具２７を第１又は第２駆動歯車２４，２５のいずれかと噛合させた自転車走行中において、クラッチ切換レバー１２を操作してクラッチ金具２７を切ると全ての歯車が自由状態で回転する。すなわち、第１及び第２駆動歯車２４，２５、並びに第１及び第２バック歯車４３，４４は共に駆動スプロケット８と連動して回転する。このためクラッチ金具２７を切った後は、これらの歯車群、特に第１バック歯車４３がフライホイールとして作用し自転車の走行を補助する。
【００１６】
次に、クラッチ金具２７を左側に移動して第２伝達歯体３２を第２駆動歯車２５の第２回転受け歯体３４と噛合させ変速装置を低速走行手段とする。これにより、ペダル軸７の回転駆動力がクラッチ金具２７から第２駆動歯車２５、第１バック歯車４３、第２バック歯車４４を経て第１駆動歯車２４に伝達され、第１駆動歯車２４と共に回転する駆動スプロケット８が回転し、さらにチェーン９を介して後輪スプロケット１１が回転して自転車を走行させる。ペダル軸７の回転を第２駆動歯車２５から第１及び第２バック歯車４３，４４を経て駆動スプロケット８に伝達した時は、ペダル軸７の回転トルクが増加して伝達されるので、駆動スプロケット８の回転数は低下するがトルクが増加した分後輪スプロケット１１に強い力が伝えられるので、発進時又は向い風の走行時に乗車姿勢を変えることなく走行持続が可能となるものである。
【００１７】
又、クラッチ金具２７を右側に移動して第１伝達歯体３１を駆動スプロケット８の第１受け歯体３３に噛合して変速装置を通常走行手段とする。通常走行手段では、ペダル軸７の回転がそのまま駆動スプロケット８に伝達され、通常の自転車と同じ走行状態が得られることになる。なお、自転車を発進させる時からクラッチ金具２７を駆動スプロケット８と噛合させていると、発進時はクラッチ金具２７及び駆動スプロケット８を回転させる分だけペダル９の踏込み力を要して重みを感じるが、ペダル軸７の回転数が上がると第１バック歯車４３をはじめとする歯車群がフライホイールの役目を果たすので逆に走行が容易になる。
【００１８】
実施形態は陸上を走行する自転車について説明したが、本発明は何らの変更をしないで双胴形式の船体を水上で航行させる水上自転車の変速装置に適用できるものである。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の変速装置は、ペダル軸に設けた駆動スプロケットを自由状態で回転できるようにすると共に該ペダル軸にクラッチ金具を設け、ペダル軸の回転を駆動スプロケットに伝達するに際し、ペダル軸の回転をクラッチ金具からバック歯車を経て駆動スプロケットに伝達する低速走行手段と、クラッチ金具と駆動スプロケットを直結してペダル軸の回転を駆動スプロケットに直に伝達する通常走行手段の２つの変速手段を有しており、これらの変速手段を選択的に操作することにより、低速走行手段の場合は、駆動スプロケットの回転数を落としてトルクを増加させるものであるから発進時又は向い風の走行が容易となるものである。
【００２０】
又、本発明の変速装置は、ペダル軸を中心に機構を集約してコンパクトに円筒ケースに収容したものであるから、自転車に体裁よく搭載することができ、さらには構造も簡単なので廉価にて提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の変速装置を示す全体の断面図。
【図２】図１の正面図。
【図３】クラッチ金具を示す斜視図。
【図４】自転車を示す正面図。
【符号の説明】
１自転車
２前輪
３後輪
４立パイプ
５ダウンチューブ
６立パイプ
７ペダル軸
８駆動スプロケット
９ペダル
１０チェーン
１１後輪スプロケット
１２クラッチ切換えレバー
１３トップチューブ
１４フレキシブルシャフト
２０ベアリングケース
２１ベアリング
２２ベアリング
２３キー
２４第１駆動歯車
２５第２駆動歯車
２６ベアリング
２７クラッチ金具
２８金具本体
２９ガイド軸
３０キー
３１第１伝達歯体
３２第２伝達歯体
３３第１受け歯体
３４第２受け歯体
３５小径係合部
３６Ｌ型レバー
３７ブラケット
３８支持軸
４０バック歯車軸
４１歯車軸受け
４２ベアリング
４３第１バック歯車
４４第２バック歯車

Claims

ペダル軸（７）に自由に回転できるように設けた駆動スプロケット（８）と、該ペダル軸に自由に回転し上記駆動スプロケットと一体に回転するように設けた第１駆動歯車（２４）と、該第１駆動歯車に対し一定の間隔をあけて上記ペダル軸に自由に回転するように設けた第２駆動歯車（２５）と、上記ペダル軸の上記第１及び第２駆動歯車の間に当該ペダル軸と共に回転しかつ軸方向に移動可能に設けたクラッチ金具（２７）と、上記第２駆動歯車と常時噛合させた第１バック歯車（４３）と、該第１バック歯車の歯車軸に設け上記第１駆動歯車と常時噛合させた第２バック歯車（４４）とからなり、上記第１駆動歯車を上記第２駆動歯車よりも大径に形成し、上記第１バック歯車を上記第２バック歯車よりも大径に形成し、上記クラッチ金具を第１駆動歯車と噛合させて通常走行手段を形成し、上記クラッチ金具を第２駆動歯車と噛合させて低速走行手段を形成し、上記駆動スプロケットと後輪スプロケットにチェーンを装着したことを特徴とする自転車の変速装置。
クラッチ金具（２７）は、胴部にＬ型レバー（３６）を結合し、該Ｌ型レバーの揺動によりペダル軸（７）上を移動し、当該Ｌ型レバーに連結したフレキシブルシャフトを自転車の運転席の近傍に設けたクラッチ切換レバー（１２）により切り換え操作することを特徴とする請求項１に記載の自転車の変速装置。