JPH0251793B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内歯ラチエツトに噛合する爪送りに
よつて無段階に変速伝動することができるところ
の、主に自転車の変速装置に適している無段変速
装置に関するものである。

（従来の技術） この種の従来装置としては、例えば特公昭34−
1722号公報に開示されたものがある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上述の従来装置は、その爪送り機
構が単列であるため、爪の装着個数に限界があつ
て、その結果、脈動の消去が不十分であるという
問題点があつた。

また従来装置は、偏心時の駆動域において各爪
にかかる荷重を順次リレーする場合、駆動ラチエ
ツトと次に荷重がかかる被動爪との間にある速度
差から、次に噛合しようとする駆動ラチエツトと
被動爪の歯先間にギヤツプを生じ、このため被動
爪の交代時にシヨツクが発生するという問題点が
あつた。

本発明は上述の問題点を解決するためになされ
たもので、この種の自転車用無段変速装置の増速
駆動時における脈動とシヨツクを大巾に減少させ
ることを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上述の目的を達成するため本発明においては、
入力側の駆動回転部材の内周に一方向クラツチを
介して複数列の内歯ラチエツトリングを並設する
と共に、これら複数列の内歯ラチエツトリングの
間に、前記駆動回転部材の内周と転接する複数個
のローラを介して先送りリングを回転自在に設
け、この先送りリングをそれぞれ前記内歯ラチエ
ツトリングに摩擦接合し、この内歯ラチエツトに
噛合する複数列の爪の基部を、中心軸に対して偏
心量調整自在な偏心カムに回転自在に嵌合した従
動回転体に枢支すると共に、この従動回転体と前
記先送りリングとの間に連動機構を設け、前記従
動回転体より出力を取り出すようにして無段変速
装置を構成する。

（作用） 上述のように本発明においては、内歯ラチエツ
トリングおよび爪を複数列に設けるようにしたか
ら、単列のものと比較して装着可能な爪の個数を
大幅に増加することができる。このため伝動力の
脈動を著しく減少させることができる。

また複数列の内歯ラチエツトリングはそれぞれ
一方向クラツチを介して駆動回転部材の内周に一
方向にのみ回転自在に設け、複数列の爪は前記内
歯ラチエツトリングのラチエツトと噛合すると共
に、その基部を中心軸に対して偏心量調整自在な
偏心カムに回転自在に嵌合した従動回転体に枢支
したから、この従動回転体を前記駆動回転部材に
対して増速させることができる。また複数列の内
歯ラチエツトリングの間に回転自在に設けた先送
りリングと前記従動回転体との間にも連動機構を
設けたから、この先送りリングを従動回転体より
さらに増速させ、この先送りリングと摩擦接合し
た内歯ラチエツトリングを爪との噛合前にそれぞ
れ先送りすることができる。

したがつて前記した被動爪の伝動リレー時にた
とえラチエツトと爪の歯先間にギラツプがあつて
も、前記した内歯ラチエツトリングの増速回転に
よつてラチエツトが爪に直ぐ追いつくため、前記
した歯先間のギラツプがなくなる。したがつて本
発明によれば、前記した被動爪の交代時における
シヨツクの発生を防止することができる。

（実施例） 以下、図面について本発明を自転車用無段変速
装置に適用した実施例を説明する。

図中１は自転車フレームのチエンステー、２は
バークホール、３は後爪、４は後爪３にロツクナ
ツト５により固定した後輪ハブ軸で、この後輪ハ
ブ軸４は偏心軸６と一体に形成されている。この
偏心軸６には偏心カム７が回転自在に嵌合してお
り、偏心軸６を中心とするウオームホイール８が
偏心カム７と一体的に結合されている。９はウオ
ームホイール８の側面を覆うケースで、偏心軸６
の端面とロツクナツト５との間で挟持されると共
に、第２図に示すようにその延長部９ａがチエン
ステー１に固定したバンド金具１０にビス１１に
より固定されている。１２はウオームホイール８
と噛合するウオームで、ケース９に回転自在に装
着されている。１３はウオーム１２を回転させる
ためのインナーワイヤで、１４はそのアウターワ
イヤである。

また１５は第１段増速機構の従動回転体となる
小径円筒部１５ａと、第２段増速機構の駆動回転
部材となる大径円筒部１５ｂとを一体に形成した
キヤリヤで、その小径円筒部１５ａを偏心カム７
に嵌合すると共に、その両側に設けた軸受１６，
１７により回転自在に支持されている。１８は大
径円筒部１５ｂ内の後輪ハブ軸４に軸受１９，２
０を介して回転自在に嵌装した第２段増速機構の
従動回転体であり、前記キヤリヤ１５を外包する
中空円筒形状の後輪ハブ２１が従動回転体１８と
一体的に固着されている。２２はこの後輪ハブ２
１に連結したスポークである。

また２３は前記ケース９と後輪ハブ２１との間
に軸受２６を介して回転自在に設けた第１段増速
機構の入力側の駆動回転部材で、２４はこの駆動
回転部材２３と一体に形成したスプロケツト、２
５はチエンである。

第１段増速機構は、駆動回転部材２３とキヤリ
ヤ１５の小径円筒部１５ａとの間に設けられるも
ので、その構成は次の通りである。

すなわち駆動回転部材２３の内周に一方向クラ
ツチ２７を介して複数列（本実施例では２列）の
内歯ラチエツトリング２８，２９を並設し、これ
ら各ラチエツトリング２８，２９の内周面にそれ
ぞれラチエツト２８ａ，２９ａを設けると共に、
ラチエツト２８ａ，２９ａとそれぞれ噛合する複
数列で、かつ各列複数個（本実施例では４個）の
爪３０，３１の基部を、前記キヤリヤ１５の小径
円筒部１５ａの外周部にピン３２を介して左右互
い違いに配置して枢支する。なお第３図中２７ａ
は一方向クラツチ２７を形成するボールで、２７
ｂはその押し出しばねである。この一方向クラツ
チ２７は、例えばラチエツトと爪を使用した他の
形式のものでも差し支えない。また３３は爪３
０，３１の先端を常にラチエツト２８ａ，２９ａ
に圧接させるためのばねである。

また内歯ラチエツトリング２８，２９の間に、
駆動回転部材２３の内周と転接する複数個（本実
施例では５個）ローラ３４を介して２個一組の先
送りリング３５を回転自在に設ける。３６はロー
ラ３４を先送りリング３５に枢支する軸である。

そしてこの先送りリング３５をそれぞれ内歯ラ
チエツトリング２８，２９に摩擦接合する。その
摩擦接合手段の一例を説明すると、内歯ラチエツ
トリング２８，２９の対向側にそれぞれの段部２
８ｂ，２９ｂを形成し、これらの段部２８ｂ，２
９ｂにそれぞれリングばね３７を嵌め込むと共
に、第３図に示すようにリングばね３７の開口端
部３７ａをそれぞれ外方に折り曲げて、これら開
口端部３７ａ間に前記ローラ３４の軸３６の一つ
を挟むようにする。

またローラ３４を挟持する左右２個の先送りリ
ング３５間に複数個（本実施例では５個）の爪３
８の基部をそれぞれ円周等分割点に挿入すると共
に、ピン３９によつて先送りリング３５に枢支
し、ばね４０により爪３８の先端が常に内方へ回
動するように付勢する。そしてこれらの爪３８と
噛合するラチエツト４１を前記キヤリヤ１５の小
径円筒部１５ａの中間の外周部にキヤリヤ１５と
一体的に設ける。

なおこの連動機構である爪３８とラチエツト４
１は逆に設けてもよい。すなわちキヤリヤ１５側
に爪３８を枢支し、先送りリング３５側にラチエ
ツト４１を形成してもよい。

第２段増速機構は、キヤリヤ１５の大径円筒部
１５ｂと従動回転体１８との間に設けられるもの
で、その構成は次の通りである。

すなわちキヤリヤ１５の大径円筒部１５ｂの内
周面に前記と同様の一方向クラツチ２７を介して
複数列（本実施例では２列）の内歯ラチエツトリ
ング２８，２９を並設し、これら各ラチエツトリ
ング２８，２９の内周面にそれぞれラチエツト２
８ａ，２９ａを設けると共に、ラチエツト２８
ａ，２９ａとそれぞれ噛合する複列で、かつ各列
複数個（本実施例では４個）の爪３０，３１の基
部を、前記後輪ハブ２１と一体の出力側の従動回
転体１８の外周部にピン３２を介して左右互い違
いに配置して枢支する。なお第５図中の３３は爪
３０，３１の先端を常にラチエツト２８ａ，２９
ａに圧接させるためのばねである。

また内歯ラチエツトリング２８，２９の間に、
キヤリヤ１５の大径円筒部１５ｂの内周と転接す
る複数個（本実施例では５個）のローラ３４を介
して２個一組の先送りリング３５を回転自在に設
ける。３６はローラ３４を先送りリング３５に枢
支する軸である。

そしてこの先送りリング３５をそれぞれ内歯ラ
チエツトリング２８，２９に摩擦接合する。その
摩擦接合手段の一例を説明すると、内歯ラチエツ
トリング２８，２９の対向側にそれぞれ環状の段
部２８ｂ，２９ｂを形成し、これらの段部２８
ｂ，２９ｂにそれぞれリングばね３７を嵌め込む
と共に、第５図に示すようにリングばね３７の開
口端部３７ａをそれぞれ外方に折り曲げて、これ
ら開口端部３７ａ間に前記ローラ３４の軸３６の
一つを挟むようにする。

またローラ３４を挟持する左右２個の先送りリ
ング３５間に複数個（本実施例では５個）の爪３
８の基部をそれぞれ円周等分割点に挿入すると共
に、ピン３９によつて先送りリング３５に枢支
し、ばね４０により爪３８の先端が常に内方へ回
動するように付勢する。そしてこれらの爪３８と
噛合するラチエツト４１を前記従動回転体１８の
中間の外周部に従動回転体１８と一体的に設け
る。

なおこの連動機構である爪３８とラチエツト４
１は逆に設けてもよい。すなわち従動回転体１８
側に爪３８を枢支し、先送りリング３５側にラチ
エツト４１を形成してもよい。

つぎに上述のように構成した本発明装置の作用
を説明する。まず伝動順序を説明すると、図示し
ないクランクペダルを介してクランクギヤが回転
し、その回転がチエン２５によりスプロケツト２
４に伝えられる。スプロケツト２４は駆動回転部
材２３と一体であるから、スプロケツト２４の回
転は一方向クラツチ２７を介して第１段増速機構
の内歯ラチエツトリング２８，２９に伝えられ、
さらにラチエツト２８ａ，２９ａより爪３０，３
１、ピン３２を介してキヤリヤ１５に伝えられ
る。キヤリヤ１５が回動すると、その大径円筒部
１５ｂと従動回転体１８との間に設けた第２段増
速機構の内歯ラチエツトリング２８，２９が一方
向クラツチ２７を介して回転し、そのラチエツト
２８ａ，２９ａと噛合する爪３０，３１、ピン３
２を介して従動回転体１８が回転するから、この
従動回転体１８と一体の後輪ハブ２１が回転して
自転車が走行する。

第１図〜第６図は偏心カム７が最大偏心状態に
ある場合を示しているが、第２図のインナーワイ
ヤ１３を回転操作することによりウオーム１２お
よびウオームホイール８を介して偏心カム７を
180゜回転させると、偏心カム７の外周面が後輪ハ
ブ軸４と同心になる。偏心カム７が同心になる
と、キヤリヤ１５、および各ラチエツトリング２
８，２９も後輪ハブ軸４同心になるから、この状
態で駆動回転部材２３と一体のスプロケツト２４
が第２図の矢印Ａの方向に回転すると、一方向ク
ラツチ２７を介して各ラチエツトリング２８，２
９、爪３０，３１、キヤリヤ１５および従動回転
体１８がすべて一体的に回転するため、この場合
の変速比は１：１となる。

またインナーワイヤ１３の回転操作によつて偏
心カム７を図に示すように最大偏心状態にする
と、スプロケツト２４の矢印Ａ方向の回転が第１
段増速機構の一方向クラツチ２７を介してラチエ
ツトリング２８，２９に伝わりラチエツトリング
２８は爪３０を介してキヤリヤ１５に回転を伝
え、ラチエツトリング２９は爪３１を介してキヤ
リヤ１５に回転を伝える。

そして偏心カム７が偏心している場合は、第３
図の駆動域Ｂ（この場合爪が８個あるため360゜の
８等分の角度45゜である。）にある爪による増速率
が最大であるから従動回転体であるキヤリヤ１５
はこの爪によつて増速回転させられ、他の爪はラ
チエツトリング２８，２９の各ラチエツト２８
ａ，２９ａに対して矢印Ｃの方向にすべつて回転
することになる。

そして爪が駆動域Ｂから外れると共に、つぎの
爪が駆動域Ｂ内に入ると、今度はその爪を介して
増速駆動され、順次後続の爪へと伝動爪が交代す
る。

この場合の変速比（増速比）は、後輪ハブ軸４
の中心０₁を基点とする爪の駆動域である角度θ₁
と、偏心カム７の中心０₂を基点とする爪の駆動
域である角度θ₂との比となる。

つぎに本発明装置の特徴点である先送りリング
３５の作用について説明する。

すなわち、入力側の回転体２３と一体のスプロ
ケツト２４が第２図の矢印Ａの方向に回転する
と、それに伴つて前述したようにキヤリヤ１５が
増速回転する。キヤリヤ１５が回転すると、これ
と一体のラチエツト４１も第４図の矢印Ｄの方向
に回転し、爪３８、ピン３９を介して先送りリン
グ３５を矢印Ｅのように増速して回転させる。

すなわち偏心カム７が偏心している場合は、第
４図の駆動域Ｆ（この場合爪が５個あるため360゜
の５等分の角度72゜である。）にある爪による増速
率が最大であるから従動回転体である先送りリン
グ３５はこの爪によつて増速回転させられ、他の
爪はラチエツト４１に対して矢印Ｄの方向にすべ
つて回転することになる。

そして爪が駆動域Ｆから外れると共に、つぎの
爪が駆動域Ｆ内に入ると、今度はその爪を介して
増速駆動され、順次後続の爪へと伝動爪が交代す
る。

この場合の変速比（増速比）は、偏心カム７の
中心０₂を基点とする爪の駆動域である角度θ₄と、
後輪ハブ軸４の中心０₁を基部とする爪の駆動域
である角度θ₃との比となる。

すなわちリング３５は増速されたキヤリヤ１５
よりもさらに増速されることになる。そして先送
りリング３５はリングばね３７を介してラチエツ
トリング２８，２９とそれぞれ摩擦接合している
ため、爪３０，３１のいずれか一方と噛合して伝
動しているラチエツトリング２８，２９のいずれ
か一方のラチエツトリングはリングばね３７と滑
べつているが、遊んでいるラチエツトリングはリ
ングばね３７の摩擦接合によつてさらに増速して
先送りされる。したがつて前記した被動爪３０，
３１の伝動リレー時にたとえラチエツト２８ａ，
２９ａと爪３０，３１の歯先間にギヤツプがあつ
ても、前記した先送りリング３５の増速回転によ
る内歯ラチエツトリング２８，２９の先送りによ
つてラチエツト２８ａ，２９ａが爪３０，３１に
直ぐ追いつくため、前記した歯先間のギヤツプが
なくなる。

なおラチエツト２８ａ，２９ａと爪３０，３１
が完全噛合して駆動されている間は、リングばね
３７が各段部２８ｂ，２９ｂと適度にスリツプし
て各部材間の速度間の速度差を吸収することにな
る。

以上は第１段増速機構の説明であるが、本実施
例は第２段増速機構が連設してあるため、前述し
たように第１段増速機構によつて増速されたキヤ
リヤ１５の回転が、さらに第２段増速機構によつ
て増速され、その回転が従動回転体１８を介して
後輪ハブ２１に伝えられる。

この第２段増速機構の作用は前述した第１段増
速機構の作用と同様であるから説明は省略する。

（発明の効果） 上述のように駆動域内の爪を介して伝えられる
増速率は駆動域の全範囲にわたつて均一ではない
ため、これが伝動力の脈動となつて表われるか
ら、この駆動域は小さい程脈動が小さくなる。す
なわち爪の個数が多い程脈動を小さくすることが
できるが、本発明ではラチエツトリングおよび爪
を複数列に並設するようにしたから、従来の単列
のものに比較して爪の装着個数を倍以上にするこ
とができる。したがつて本発明によれば伝動系中
に発生する脈動を著しく減少させることができる
という効果が得られる。

また従来の装置では、駆動域内の爪が交代する
時に、その交代する爪の先端面とラチエツトの歯
面間に隙間があると、この隙間によつてシヨツク
が発生するという問題点があつた。

これに対して本発明においては複数列の内歯ラ
チエツトリングをそれぞれ一方向クラツチを介し
て駆動側部材に一方向にのみ回転自在に設けると
共に、複数列の爪を互い違いに前記内歯ラチエツ
トリングのラチエツトと噛合するように配置する
と共に、その基部を中心軸に対して偏心量調整自
在な偏心カムに回転自在に嵌合した従動回転体
（キヤリヤ）に枢支したから、この従動回転体を
前記駆動回転部材に対して増速させることができ
る。また複数列の内歯ラチエツトリングの間に回
転自在に設けた先送りリングと前記従動回転体と
の間にも連動機構を設けたから、この先送りリン
グを従動回転体よりさらに増速させ、この先送り
リングと摩擦接合した内歯ラチエツトリングを爪
との噛合前にそれぞれ先送りすることができる。

したがつて前記した被動爪の伝動リレー時にた
とえラチエツトと爪の歯先間にギヤツプがあつて
も、前記した内歯ラチエツトリングの先送り回転
によつてラチエツトが爪に直ぐ追いつくため、前
記した歯光間のギヤツプがなくなる。したがつて
本発明によれば、前記した被動爪の交代時におけ
るシヨツクの発生を防止することができるという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の縦断立面図、第２図は第
１図の一部−断面で示す側面図、第３図は部
分切欠部を含む第１図の−断面図、第４図は
第１図の−断面図、第５図は第１図の−
断面図、第６図は第１図の−断面図である。 ４……後輪ハブ軸、６……偏心軸、７……偏心
カム、８……ウオームホイール、９……ケース、
１２……ウオーム、１５……キヤリヤ、１５ａ…
…小径円筒部（第１段増速機構の従動回転体）、
１５ｂ……大径円筒部（第２段増速機構の駆動回
転部材）、１８……第２段増速機構の従動回転体、
２１……後輪ハブ、２３……第１段増速機構の駆
動回転部材、２４……スプロケツト、２５……チ
エン、２７……一方向クラツチ、２８，２９……
内歯ラチエツトリング、２８ａ，２９ａ……ラチ
エツト、３０，３１……爪、３２……ピン、３３
……ばね、３４……ローラ、３５……先送りリン
グ、３６……軸、３７……リングばね、３８……
爪、３９……ピン、４０……ばね、４１……ラチ
エツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 入力側の駆動回転部材の内周に一方向クラツ
   チを介して複数列の内歯ラチエツトリングを並設
   すると共に、これら複数列の内歯ラチエツトリン
   グの間に、前記駆動回転部材の内周と転接する複
   数個のローラを介して先送りリングを回転自在に
   設け、この先送りリングをそれぞれ前記内歯ラチ
   エツトリングに摩擦接合し、この内歯ラチエツト
   に噛合する複数列の爪の基部を、中心軸に対して
   偏心量調整自在な偏心カムに回転自在に嵌合した
   従動回転体に枢支すると共に、この従動回転体と
   前記先送りリングとの間に連動機構を設け、前記
   従動回転体より出力を取り出すようにしたことを
   特徴とする無段変速装置。