JPH0134831B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 可変速度変速機を介して車輛に駆動的に連結
されているペダルと、変速機の比率を変えるため
の可動シフト部材と、車輛の速度に応答して変速
比を切替えるための該シフト部材にリンク連接さ
れた速度感知手段とを含む人から動力を受ける車
輛のための改良された自動変速機において、該変
速感知手段が： (a) 該車輛に設置された支持フレームと； (b) 該支持フレームにジヤーナル支持され、且つ
車輛の車輪に駆動的に連結された回転可能な軸
と； (c) 該回転可能な軸に固定されている複数の外方
へ延びているアームと； (d) 該アームの１つに沿つて各々滑動可能である
複数の重り部材と； (e) 該軸の部分に沿つて軸線方向に滑動可能であ
り、且つ該軸の軸線と鋭い角度をなしそして該
重りと係合する表面を有するスラスト部材と； (f) 該スラスト部材を該重りの方へ動かすための
偏倚手段と； (g) 該変速機の比率を切替えるための該スラスト
手段の軸線方向の移動に比例して該シフト手段
を動かすための該シフト手段及び該スラスト手
段に連接されているリンク手段とを 含むことを特徴とする自動変速機。

２ 該重り部材の各々が該外方へ延びているアー
ムの１つと滑動可能に係合する中央孔を有する軸
受部材と、該軸受部材に回転可能に設置され且つ
それ等の周囲で該スラスト部材に係合する一対の
ローラとを含んでいる請求の範囲１に記載の自動
変速機。

３ 該スラスト部材が、該アームの１つと各々関
連しており且つその上に形成されている該表面を
有する１対の脚を含んでおり、該脚の各々がその
外方端にスロツトを有していて、該軸が回転して
いないとき該アームが該スロツトを介して延びる
請求の範囲２に記載の自動変速機。

４ 該軸に固定され且つ該車輛の速度に比例する
角速度で該軸を回転するため該車輛の車輪に摩擦
的に係合している駆動ホイールを更に具備する請
求の範囲３に記載の自動変速機。

５ 角速度検知手段にして； (a) 支持フレームと； (b) 該支持フレームにジヤーナル支持された回転
可能な軸と； (c) 該回転可能な軸に固定されている複数の外方
へ延びているアームと； (d) 該アームの１つに沿つて各々滑動可能である
複数の重り部材と； (e) 該軸の部分に沿つて軸線方向に滑動可能であ
り、且つ該軸の軸線と鋭い角度をなし、そして
該重りに係合している表面を有しているスラス
ト部材と； (f) 該重りの方へ該スラスト部材を強制するため
の偏倚手段と； (g) 該回転可能な軸の角速度の関数である距離だ
け該スラスト部材の軸線方向への移動に応答し
て動くための該スラスト部材へ連接されている
リンク手段と を具備することを特徴とする角速度感知手段。

６ 可変速度変速機を介して車輪へ駆動的に連結
されているペダルと、変速機の比率を変えるため
の可動シフト部材と、車輪の速度に応答して変速
比を切替えるための該シフト部材に結接された速
度感知手段とを含む人から動力を受ける車輛のた
めの改良された自動変速機において、該変速度感
知手段が： (a) 車輛の速度の関数である割合で流体を送り出
すための車輛に駆動的に連結された流体ポンプ
と； (b) 送り出された流体を受け取るため該ポンプの
出口チエツクバルブを介して該ポンプに連結さ
れ且つベントを有するチヤンバを有する容器
と； (c) 該チヤンバと連通状態で連結され且つ流体圧
力に比例して移動するアクチユエータを有する
流体圧力応答手段と； (d) 変速機の比率を切替えるため該アクチユエー
タの移動に比例して該シフト部材を移動するた
め該シフト部材及び該アクチユエータに連接さ
れたリンク手段と； を含むことを特徴とする自動変速機。

７ 該ポンプが、往復運動するピストンと、軸受
部材内にて偏心的に回転することができ且つ上記
車輛の車輪に摩擦係合するローラと、該軸受部材
を該ピストンに連接するためのピストンロツド
と、該車輪に抗して該ローラを偏倚する手段とを
含む請求の範囲６に記載の自動変速機。

８ 該圧力応答手段が、 (a) 該チヤンバを形成する一端を備えた嵌合シリ
ンダ内に往復運動可能に設置されたピストン
と、 (b) 該一端の方に該ピストンを偏倚する手段と、 (c) 該ピストンに連結され且つ該アクチユエータ
を形成するピストンロツドと を具備する請求の範囲７に記載の自動変速機。

９ 調整可能なバルブが該チヤンバからの流体排
出の割合を制御するために設けられている請求の
範囲８に記載の自動変速機。

１０ 該速度感知手段が上記車輛の車輪のリムの
半径方向内側に設置されており、該ローラが該リ
ムに係合する請求の範囲８に記載された自動変速
機。

技術分野 本発明は自転車の如き人から動力を受ける車輛
に関し、更に詳細には自転車の可変速度変速機を
切替えるための自動切替手段に関する。

背景の技術 多くの自転車及び他の人から動力を受ける車輛
は可変速度変速機が装備されている。これ等の車
輛の変速機は車輛の運転者が人間に快適であるペ
ダル速度及びペダルトルフ運転範囲でペダルを踏
むことが出来るように車輪トルク及びギヤー速度
比を変化できるように切替られる。

このような可変速度変速機を手動で切替ること
を楽しんでいる多くの人々がいるけれども、これ
等の作動理論を理解せずそしてギヤ切替決定にわ
ずらわされることなく車に乗ることを楽しみ及び
運動のみを楽しみたい他の人々がいる。これ等の
人々は不適当に切替え、これにより機構を損傷し
且つ荒い、快適でない乗り方を起していることが
ある。

自転車は典型的には２型式の多段速度変速機の
１つを備えている。いくらかは２、３及び５速度
様式になつている内部的に噛み合つている後部ハ
ブを有している。これ等はペダル踏みが停止して
いる間の任意の時に切替えられ得る。他の自転車
は多数のスプロケツト及びチエーン掛替装置を有
しており、この中で自転車のチエーンは自転車の
ペダル踏みが続いている間一方のスプロケツトか
ら他方のスプロケツトへ動かされる。

いくつかの先行特許は３速度型の変速器を自動
的に切替るための速度感知装置を有している。そ
の他は特定の発明者によつて設計された特殊な変
速機を使用している自動切替変速機を示してい
る。

しかし乍ら、現在の、従来の、手動シフト機構
のいかなる変更をも必要とせず従来の自転車に付
け加えられることが出来、且つ増加された効率及
び改良された切替特性を備えている改良された自
動シフト機構のための必要性がある。

本発明の他の目的はより少い重りが車輛に加え
られるように先行の装置よりもより少い質量を有
する自動変速機を提供することである。

本発明のなお他の目的は早い加速及び減速中に
その部品に加えられるトルクによりよく耐えるよ
う設計されている自動変速機のための速度検知器
を提供することである。

先行技術の特許は米国特許第3830521号、第
3969948号、第3926020号等に見出される。

発明の概要 本発明は車輛のシフト機構を自動的に制御する
ため特に有益である人から動力を受ける車輛の速
度を検知するための装置を含む。

１つの実施例において、回転可能な軸は車輛の
車輪に駆動的に連結されており、且つ軸に固定さ
れている複数の外方へ延びているアームを備えて
いる。重り部材はアームの各々に沿つて滑動可能
である。各々の重り部材は回転可能な軸の軸線に
対して鋭く傾斜している表面を有するスラスト部
材の表面に係合し、且つ軸に沿つて軸線方向に滑
動可能である。スラスト部材は車輛のシフト部材
に取付けられている。重り部材は速度の関数であ
る距離だけ遠心力によつて外方へ押される。重り
部材は車輛のシフト部材を制御するため軸線方向
の移動でスラスト部材を動かす。

他の実施例では、速度検知手段は、車輛に駆動
的に連結され且つ連結されているチヤンバ内へ流
体を送り出す流体ポンプを有する。チヤンバはベ
ントを有しており、且つまたチヤンバ内の圧力に
比例する距離だけ移動するアクチユエータを有し
ている流体圧力応答手段に連結されている。この
アクチユエータは車輛のシフト部材に連接されて
いる。車輛の運動により、車輛の速度の関数であ
る割合で流体をチヤンバ内に送り出しそしてベン
トのオリフイスの大きさに比例する割合でチヤン
バから排出する。チヤンバ内の圧力の変化がアク
チユエータの位置を制御し、これが更に車輛のシ
フト機構を制御する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化している、自転車上に
取付けられている自動変速機を有している十速自
転車の部分の斜視図である。

第２図は回転可能な軸に沿つて切断したときの
縦断面でありそして本発明の実施例を図示してい
る図である。

第３図は第２図に図示されている実施例の縦方
向立面の側面図である。

第４図は本発明のその他の流体送り出し実施例
を図示している縦断面の概略図である。

本発明を実施するための好適実施例の説明 第１図は、ハウジング１０に囲まれ且つ後方車
軸１６にボルトで連結された支持ブレース１２及
び１４によつて十速自転車の後部に設置された本
発明の実施例を示す。従来のチエーン掛替装置１
８が手動シフトケーブル２０によつて自転車のハ
ンドルバーに従来の通りに設置されているシフト
レバー（図示せず）に連結されている。

自動シフトケーブル２２もチエーン掛替装置に
連結されており、この自動シフトケーブル２２は
チエーン掛替装置の同じ位置に手動ケーブル２０
の端に沿つて単に締付けられている。従つて、従
来の自転車に対する修正はブレース１２及び１４
の車軸１６への取付具並びに自動切替ケーブル２
２のチエーン掛替装置への手動シフトケーブル２
０の取付具の点における付加的な連結のみであ
る。

次に第２図及び第３図を参照すると、ブレース
１２及び１４がねじ２４，２６，２８及び３０に
よつて軸受３２に取付けられており、同様なねじ
によつて軸受３４に取付けられている。クロスブ
レース３５がブレース１２及び１４に連結されて
いるので、ブレース及び軸受が共に車輛に設置さ
れた支持フレームを提供する。回転可能な軸３６
がこれらの軸受内にジヤーナル支持されており、
その両端はねじが切られている。駆動ホイール３
８が軸受３２及び３４の中間にてこれらと共に回
転できるようにキー４０によつて回転可能な軸３
６に固定されている。駆動ホイール３８が環状外
側周囲表面を有し、この表面が車輛タイヤ４２の
外周にほぼ一致するように形成された湾曲を有
し、タイヤ４２が車輛の速度に比例した回転で軸
３６を駆動するように摩擦係合する。

１つのねじ付き端４２にて、スラスト軸受４４
及びナツト４６が所定位置に軸３６をボルト留め
するようになつており、それを軸受３２から引き
出されるのに対して抗して、保持する。

同様なスラスト軸受４８が他の軸受３４の外側
で軸３６上にある。スラスト軸受４８の外側に、
中央孔５２が形成されているアーム部材５０があ
り、中央孔５２を介して回転可能な軸３６が延び
ており、中央孔５２はキー５４によつて軸３６に
キー留めされている。アーム部材５０は対抗して
半径方向に向けられたアーム５６及び５８が形成
されている。

重り部材６０が半径方向アーム５６に設置され
ており、同様な重り部材６２が半径方向アーム５
８に設置されている。これらの等しい重り部材が
アームに滑動可能に設置されているので、これら
は、半径方向外側に、回転可能な軸３６の角速度
に比例する、従つて車輛の速度に比例する距離だ
け滑動できる。

重り部材６０の如き重り部材の各々は、中央孔
６６を有する軸受部材６４を有し、軸受部材６４
は外側に延びている半径方向アーム５６に沿つて
滑動可能である。一対の回転可能なローラ７０が
軸受部材６４に設置されている。

重り部材の全てからのローラがスラスト部材７
４に係合する。スラスト部材７４は一対の脚７５
及び７７を有し、その各々はアーム部材５０の外
側に延びている半径方向アームと協働する。スラ
スト部材７４がカラー７６にろう付け又は他の方
法によつて固定されており、カラー７６は回転可
能な軸３６にそれと共に回転するようにキー留め
されている。スラスト部材７４の脚７５及び７７
がテーパ付形状を有して外側に延びているので、
それらの内側表面が回転軸３６と共に鋭い角度を
形成し、重り部材６０及び６２のローラに係合す
る。スラスト部材の脚７５及び７７の外側端はス
ロツト８０及び８２が形成されているので、半径
方向アーム５６及び５８は第２図に示した位置で
スラスト部材の脚を越えて延びることができ、こ
の位置は回転可能な軸が回転していない位置であ
る。

圧縮ばね８４及び８６が、回転可能な軸３６の
ねじ付き端９２にねじ係合しているナツト９０及
びワツシヤー８８によつて、回転可能な軸３６に
保持される。ばね８４及び８６はスラスト部材７
４のカラー７６に対して力を加えて、スラスト部
材を重り部材の方に強制する。

スラスト部材のカラー７６を取り囲んで、ケー
ブル引張りプレート９８によつて分離された一対
のスラスト軸受９４及び９６があり、これらの対
のスラスト軸受９４及び９６の全てはワツシヤ１
００によつてブツシユ７４に保持される。

ケーブル引張りプレート９８はスラスト部材７
４と共には回転しないが、それと共に軸線方向に
移動する。それはシフトケーブル２２に連結さ
れ、シフトケーブルはチエーン掛替装置のシフト
部材をスラスト部材に連接するリンク仕掛手段を
形成して、変速機の比率を切替えるためにスラス
ト部材の軸線方向の移動に比例して、シフト部材
を移動する。

作動において、自転車が道路に沿つて推進され
る際、スピン軸部材３６が、重り部材６０及び６
２を、車輛の速度の関数である距離だけばね８４
及び８６の力に抗して外側に動かされる。重り部
材６０及び６２の外側への動きが力を重り部材の
ローラを介してスラスト部材７４の脚７５及び７
７に対して加えて、全スラスト部材をばね８４及
び８６の方に移動し、ケーブルを等しい距離移動
する。

ばね力及び重りは特定の自転と同様に乗る人の
適切な範囲の特性によつて決定される。ばね力は
設計者又は乗る人によつて選択でき、これらは従
来のばね力調整機構によつて又はナツト９０の軸
線方向位置を調整することによつて調整可能にで
きる。

ばね８４及び８６は、スラスト部材によつてこ
れらに加わる力に釣り合わせるために使用され
る。スラスト部材によつて加えられる力は、車輛
速度の二乗の関数であるので、この装置の理想的
なばねは、その圧縮の二乗の関数である力を加え
る。実際上、これは２つのばね８４及び８６の使
用によつて近似できる。代りのものとして、もし
チエーン掛替装置のケーブルばねが7.6ポンド／
インチであるならば、ばね常数が約74ポンド／イ
ンチの単一のばねを使用できる。従つて、本発明
の１つの利点は、速度の線型関数である切替器変
位を与えることであることがわかる。これは、全
ての自転車速度に対して一定のペダル速度を維持
するのを助けることにある。

第４図は、本発明の好適実施例の線図で示した
ものである。それは管状ハウジング１１０を有
し、ハウジング１１０は自転車のフレームに適切
なブラケツト又はブレースによつて設置できる。
この具体例の１つの利点は、これを、タイヤから
外側に突出している所ではなくタイヤから半径方
向内側にある所に設置できることである。従つ
て、フエンダを全く修正する必要なしに、フエン
ダを有する型の自転車に容易に設置できる。

シリンダ１１２がハウジング１１０内に形成さ
れており、嵌合ピストン１１４がシリンダ１１２
内に往復運動可能に設置されている。ピストン１
１４は、端部プラグ１１７を介してカムフロワ１
１８に延びている連結ロツド１１６を介して連結
されている。カムフロワ１１８はカム１１９によ
つて制御され、カム１１９は後車輪ハブ１２０に
取付けられている。圧縮ばね１２２はカムフロワ
１１８を自転車車輪のカム１１９に対して係合状
態に偏倚する。

入口ポート１２４がハウジング１１０の壁を介
して形成され入口チエツクバルブ１２６を収容し
ている。同様に、出口ポート１２８がシリンダ１
１２と連通し、出口チエツクバルブ１３０を収容
している。

ハウジング１１０は入口及び出口ポート並びに
それらのそれぞれのチエツクバルブと共に、車輛
車輪に駆動的に連結された流体ポンプを形成す
る。これは、ホイール１２０が回転すると往復運
動形態で駆動されて、流体例えば空気を、車輛速
度の関数である割合でハウジング１１０内に形成
されたチヤンバ１３２に送り出す。

チヤンバ１３２はニードルバルブ１３６を有す
るベント１３４を備えていて、この排気ベントの
オリフイス寸法を調整することができるようにす
る。従つて、流体は車輛速度の関数である割合で
チヤンバ１３２内に送り出され、同時に、流体は
チヤンバの圧力及びオリフイスの寸法の双方の関
数である割合で、チヤンバ１３２から排出され
る。

流体圧力応答手段がチヤンバ１３２と連通する
ように形成されている。それはシリンダ１３８を
具備し、シリンダ１３８はチヤンバ１３２の壁と
等しく形成されたシリンダ壁を有し且つシリンダ
１３８内に往復運動可能に設置された嵌合ピスト
ン１４０を内容している。ピストン１４０は圧縮
ばね１４０によつてチヤンバ１３２の方に偏倚せ
しめられている。ピストンロツド１４４が、ピス
トン１４０に固定されていて、チヤンバ１３２内
の圧力に比例する距離だけばね１４２に抗して直
線的な移動形態でアクチユエータが運動する際に
作動する。ピストンロツドアクチユエータ１４４
がケーブル１４６の如きリンク手段を介してチエ
ーン掛替装置のシフト部材１４８又は他の可変速
度変速機に連結される。

作動において、車輛の地上速度が早くなればな
る程、チヤンバ１３２内に送り出される流体の割
合が大きくなる。流体はより大きな割合で送り出
されるので、圧力がピストン１４０の移動を増大
させ、そのアクチユエータピストンロツド１４４
が自転車の速度の関数である距離だけシフトレバ
ー１４８を移動する。一定の速度にて、釣合が流
体の送り出しの割合と排気ベント１３４を介する
排気の率との間で起つて、チヤンバ１３２内を一
定圧力に維持し、これによつて、ピストンロツド
アクチユエータ１４４を一定位置に維持する。ニ
ードルバルブは、車輛を特定の乗り手のための最
大の好ましく且つ便利な速度に自動的に切替える
ように調整することができる。

第４図の実施例の主要な利点は、自動切替器を
手動シフトケーブルの乗り手の作動によつて容易
に無視できることである。

好ましい実施例においては、シリンダ１１２は
１平方インチの面積を有し、ニードルバルブオリ
フイスは公称0.010インチの直径を有し、ピスト
ン１１２の行程は3/16インチの偏心を備えたカム
１１９を形成することによつて、望ましくは3/8
インチにせしめられている。

第４図は線図であり、本発明のこの実施例はか
なり質量を減少せしめ慣性を減少せしめることを
理解すべきである。代りに、他の型の流体ポン
プ、例えば、ベロー又はダイヤフラムシステム、
あるいは、ローブ、羽根又は歯車型ポンプを用い
ることができる。

全ての具体例は、車輪からの直接的なものの代
りに車輛の駆動列の任意の部分から代りに駆動で
きる。従つて、“車輛車輪に駆動的に連結される”
との記述等は、直接的に連結されることに限定さ
れるものではなく、駆動列への同等の連結を含む
ものである。

本発明の好適実施例を修正するための代りの機
能的に同等の構成の大きな変形が従来技術におい
て入手可能であり、下記の請求の範囲によつて規
定される本発明の精神内に留まるものであること
を、理解すべきである。