JPH0311953B2 - - 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断変速
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） 上述の従来装置は、増速比を大きくするためラ
チエツトと爪による増速装置を二段に設けたもの
である。しかしながらこのラチエツトと爪による
伝動装置は増速比を大きくすることが困難である
ため、たとえ二段にしてもなお増速比が不足する
場合がある上に、増速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に、駆動ラチエ
ツトと被動爪の歯先間にギヤツプがあると、この
ギヤツプのため被動爪の交代時にシヨツクや騒音
が発生するが、この現象は特にこの伝動装置を二
段にした場合に一層増幅され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、この種の無断変速装置の増速比を大き
くすると共に、増速駆動時におけるリレーシヨツ
クや騒音を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
介して内歯ラチエツトリングを設け、この内歯ラ
チエツトに噛合する爪の基部を、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設けたキ
ヤリヤに枢支し、このキヤリヤと連動する歯車遊
星キヤリヤを前記中心軸に回転自在に設け、前記
駆動回転部材と一体に内歯々車を形成し、この内
歯々車と噛合する複数個の遊星歯車を前記歯車遊
星キヤリヤの片側に回転自在に枢支し、これらの
遊星歯車と噛合する太陽歯車を前記中心軸に回転
自在に設け、この太陽歯車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、ラチエツトと
爪による無段変速装置と、増速比をとり易い遊星
歯車式増速装置とを組み合わせたから、増速比の
大きな無段変速装置を得ることができる。

またラチエツトと爪による無段変速装置は、シ
ヨツクや騒音が発生し易く、特に上述した従来装
置のようにこれを二段にすると、そのシヨツクや
騒音が増幅されるおそれがあつたが、本発明によ
れば、二段目の増速装置を遊星歯車式増速装置に
したため、増速駆動時におけるリレーシヨツクや
騒音を大幅に減少させることができる。

（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、１ａ
は後爪、２は後爪１ａにロツクナツト３により固
定した後輪ハブ軸、４はベアリング５を介して回
転自在に嵌装した後輪ハブ、６はスポークであ
る。

本実施例においては、第１図における右側の後
輪ハブ軸２のねじ部２ａに内側偏心カム７を螺合
して固定し、この内側偏心カム７の外周にワイヤ
リール８と一体に形成した外側偏心カム９を回転
自在に嵌装する。１０はこのワイヤリール８に巻
きつけた操作ワイヤで、１０ａ（第２図参照）は
そのワイヤエンド、１１はそのアウターワイヤで
ある。

またフランジ付円筒部１２ａと歯車１２ｂとを
一体に結合してキヤリヤ１２を形成し、このキヤ
リヤ１２の円筒部１２ａをベアリング１３を介し
て外側偏心カム９の外周に嵌合する。

また１４は皿形状のケースで、このケース１４
を内側偏心カム７とロツクナツト３によつて後輪
ハブ軸２に対して固定する。１５は後輪用のスプ
ロケツト（入力側の駆動回転部材）で、１５ａは
このスプロケツト１５と一体に形成した円筒部で
あり、このスプロケツト１５はベアリング１６，
１７を介してケース１４と後輪ハブ４との間に回
転自在に設けられている。１８はチエンである。

またスプロケツト１５の円筒部１５ａの内周面
に一方向クラツチ１９を介して複数列（本実施例
では２列）のラチエツトリング２０，２１を並設
し、これら各ラチエツトリング２０，２１の内周
面にそれぞれラチエツト２０ａ，２１ａを設ける
と共に、ラチエツト２０ａ，２１ａ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２２，２３の基部を、前記キヤリヤ１２
の円筒部１２ａの外周部にピン２４（第３図参
照）を介して左右互い違いに配置して枢支する。
また２５は爪２２，２３の先端を常にラチエツト
２０ａ，２１ａに圧接させるためのばねである。

またキヤリヤ１２の歯車１２ｂと噛合する内
歯々車２６を有すると共に、この内歯々車２６と
同一の内歯々車２７を背中合わせに一体に形成し
た伝動歯車２８をベアリング２９を介して内側偏
心カム７と同心に回転自在に設け、内歯々車２７
と噛合する歯車３０をベアリング３１を介して後
輪ハブ軸２に回転自在に設けて無段変速装置を構
成する。

また第１図および第３図に示すように、入力側
の駆動回転部材であるスプロケツト１５の円筒部
１５ａの円周複数個所（本実施例では円周３等分
位置の３個所）にそれぞれ切欠部１５ｂを設け、
大径部３２ａと、大径部３２ａの両側に同心で突
設した小径部３２ｂを有する遊星ローラ３２をそ
れぞれ前記切欠部１５ｂに回転自在に遊嵌し、こ
れらの遊星ローラ３２の大径部３２ａに外接する
固定リング３３を第２図に示すように固定板３３
ａを介してチエンステー１に固定して設ける。

またばね鋼製のリング３４ａと、このリング３
４ａの内周に嵌合するＯリング３４ｂとを組み合
わせた弾性リング３４を、前記ラチエツトリング
２０，２１の対抗側にそれぞれ嵌合して摩擦接合
すると共に、各弾性リング３４の外周面を前記遊
星ローラ３２の小径部３２ｂに圧接し、この圧接
力によつて遊星ローラ３２の大径部３２ａも固定
リング３３の内周面に圧接してリレーシヨツク防
止装置を構成する。

なお本実施例では、弾性リング３４をばね鋼製
のリング３４ａとＯリング３４ｂとの二部材で構
成したが、この弾性リング３４は弾性と適度の摩
擦係数を有するものであれば、一部材で形成して
もよく、また別の素材を使用するものであつても
よい。

また第１図に示すように、入力側の回転部材で
あるスプロケツト１５の円筒部１５ａをさらに延
長して、その延長円筒部１５ｃの端部に内歯々車
３５（第６図参照）を形成し、この内歯々車３５
と噛合する複数個（本実施例では４個）の遊星歯
車３６を軸３７によりそれぞれ前記歯車３０を遊
星キヤリヤとしてその片側に回転自在に枢支し、
これらの遊星歯車３６と噛合する太陽歯車３８を
ベアリング３９を介して後輪ハブ軸２に回転自在
に設けて遊星歯車式増速装置を構成する。

また第１，７，８図は、上述した無段変速装置
の逆入力許容装置であつて、これは、円筒状の爪
キヤリヤ４０を前記太陽歯車３８と一体に形成
し、この爪キヤリヤ４０の円筒部の複数個所（本
実施例では２個所）に切欠部４０ａを設け、この
切欠部４０ａ内に爪４１をピン４２により揺動自
在に枢支して設け、この爪４１の外方突出端と自
転車の駆動時に係合する内歯ラチエツト４３ａを
有するラチエツトリング４３を後輪ハブ４に固着
して設け、さらに爪キヤリヤ４０の外周面に設け
た環状溝４０ｂ内にリング状の爪ばね４４を嵌め
こんで爪４１の外側端が常に内歯ラチエツト４３
ａと係合するように付勢し、また爪４１の内側端
部には第１図に示すように傾斜面４１ａを形成す
る。

また第１図における太陽歯車３８の差側の後輪
ハブ軸２に一方向クラツチ４５を介して軸筒４６
を嵌合し、この軸筒４６の外周にはスプライン４
６ａを設け、このスプライン４６ａの外周にすべ
り噛合クラツチ４７を摺動自在に嵌合し、このク
ラツチ４７の円板部４７と前記爪キヤリヤ４０の
円板部４０ｃ間に圧縮ばね４８を介装してクラツ
チ４７を第１図において常に左方に押すようにす
ると共に、クラツチ４７の円板部４７ａの外側面
に第８図に示すように連続山形歯４７ｂを放射状
に形成し、この連続山形歯４７ｂと噛合する連続
山形歯４９ａを有するリング４９を後輪ハブ４に
固定して設け、自転車の前進時には後輪ハブ４と
共にすべり噛合クラツチ４７がリング４９と噛合
した状態で回転し、自転車の後退時にはリング４
９とクラツチ４７の噛合が外れてクラツチ４７が
圧縮ばね４８に抗して第１図の右方に移動するこ
とにより、クラツチ４７の円板部４７ａの肩部４
７ｃが爪４１の傾斜面４１ａを押して、爪４１を
ピン４２を中心に第７図において時計回りに回動
させることにより内歯ラチエツト４３ａから外す
ように構成する。

つぎに上述のように構成した本発明の実施例の
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１８によりスプロケツ
ト１５に伝えられる。スプロケツト１５の回転は
一方向クラツチ１９を介してラチエツトリング２
０，２１に伝えられ、さらにラチエツト２０ａ，
２１ａより爪２２，２３、ピン２４を介してキヤ
リヤ１２に伝えられる。キヤリヤ１２が回転する
と、歯車１２ｂが回転し、第４図に示すようにこ
れと噛合する内歯々車２６を介して伝動歯車２８
が回転し、さらに第５図に示すように、内歯々車
２７と歯車３０の噛合によつて歯車３０が後輪ハ
ブ４を中心にして回転する。

第１図〜第５図は外側偏心カム９が最大偏心状
態にある場合を示しているが、操作ワイヤ１０を
操作して、外側偏心カム９を180°回転させると、
外側偏心カム９の外周面が後輪ハブ軸２と同心に
なる。外側偏心カム９が同心になると、駆動回転
体であるスプロケツト１５、および各ラチエツト
リング２０，２１も後輪ハブ軸２と同心になるか
ら、この状態で駆動側回転体であるスプロケツト
１５が第２図の矢印Ｅの方向に回転すると、一方
向クラツチ１９を介して各ラチエツトリング２
０，２１および爪２２，２３が一体的に回転する
ため、この場合の変速比は１：１となる。

また操作ワイヤ１０の操作によつて外側偏心カ
ム９を図に示すように最大偏心状態にすると、ス
プロケツト１５の矢印Ｅ方向の回転が一方向クラ
ツチ１９を介してラチエツトリング２０，２１に
伝わりラチエツトリング２０は爪２２を介してキ
ヤリヤ１２に回転を伝え、ラチエツトリング２１
は爪２３を介してキヤリヤ１２に回転を伝える。

そして外側偏心カム９が偏心している場合は、
第３図の駆動域Ｆ（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１２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２０，２１の各ラチエツト
２０ａ，２１ａに対して矢印Ｇ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、後輪ハブ軸２
の中心0₁を基点とする爪の駆動域である角度θ₁
と、外側偏心カム９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。

つぎに遊星ローラ３２と弾性リング３４の作用
について説明する。

すなわち、入力側の回転部材であるスプロケツ
ト１５が第２図の矢印Ｅの方向に回転すると、そ
れに伴つて遊星ローラ３２が第３図の矢印Ｈの方
向に公転するため、遊星ローラ３２の大径部３２
ａと固定リング３３との圧接による摩擦抵抗によ
つて遊星ローラ３２が矢印Ｉの方向に自転する。
この遊星ローラ３２の公転と自転とが遊星ローラ
３２の小径部３２ｂを介して弾性リング３４のリ
ング３４ａに伝えられ、このリング３４ａと共に
Ｏリング３４ｂがほぼ一体的に回転する。この場
合の弾性リング３４の回転は入力側のスプロケツ
ト１５の回転に対して約1.5倍に増速されるから、
この弾性リング３４と摩擦接合している内歯ラチ
エツトリング２０，２１も増速回転する。したが
つて被動爪２２，２３の伝動リレー時にたとえラ
チエツト２０ａ，２１ａと爪２２，２３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２０，２１の増速回転によつてラチエツト
２０ａ，２１ａが爪２２，２３に直ぐ追いつくた
め、歯先間のギヤツプがなくなる。

なおラチエツト２０ａ，２１ａと爪２２，２３
が完全噛合して駆動されている間は、遊星ローラ
３２が各接触部材と適度にスリツプして各部材間
の速度差を吸収することになる。

つぎに前記したように遊星キヤリヤである歯車
３０が第５図の矢印Ｊの方向に回転すると、軸３
７を介して各遊星歯車３６が第６図の矢印Ｊの方
向に公転する。この時内歯々車３５もスプロケツ
ト１５と一体に矢印Ｊの公転速度よりもおそい矢
印Ｅ方向の回転をしているため、遊星歯車３６は
矢印Ｋの方向に自転する。したがつて太陽歯車３
８は遊星歯車３６の矢印Ｊ方向の公転と、矢印Ｋ
方向の自転によつて矢印Ｌのように増速して回転
する。太陽歯車３８が回転すると、これと一体の
爪キヤリヤ４０が第７図の矢印Ｌの方向に回転す
るから、ピン４２，４１、内歯ラチエツト４３
ａ、ラチエツトリング４３を介して後輪ハブ４を
同じく矢印Ｌの方向に回転させることにより自転
車が走行する。

なおこの場合、後輪ハブ４が矢印Ｌの方向に回
転すると、ハブ４に固定したリング４９も共に回
転するから、連続山形歯４９ａ，４７ｂを介して
すべり噛合クラツチ４７も同方向に回転し、これ
とスプライン嵌合している軸筒４６も第７図の矢
印Ｌの方向に回転するが、この回転は一方向クラ
ツチ４５の作用によつて許容される。

これに対して自転車が後退することにより後輪
ハブ４が第７図の矢印Ｍの方向に回転すると、す
なわち逆入力が作用した時は、リング４９は矢印
Ｍ方向に回転するが、軸筒４６は一方向クラツチ
４５の作用によつて回転しないから、連続山形歯
４９ａ，４７ｂの斜面の作用によつてすべり噛合
クラツチ４７が圧縮ばね４８に抗して第８図の矢
印Ｎの方向に摺動する結果、第１図に示すように
クラツチ４７の肩部４７ｃが爪４１の傾斜面４１
ａを押して、爪４１を第７図においてピン４２を
中心に時計回りに回動させることにより、爪４１
と内歯ラチエツト４３ａとの係合を外す。このた
め逆入力は変速装置に伝わらなくなる。

（発明の効果） 上述のように本発明においては、ラチエツトと
爪による無段変速装置と、増速比をとり易い遊星
歯車式増速装置とを組み合わせたから、増速比の
大きな無段変速装置を得ることができるというす
ぐれた効果が得られる。

またラチエツトと爪による無段変速装置は、シ
ヨツクや騒音が発生し易く、特に上述した従来装
置のようにこれを二段にすると、そのシヨツクや
騒音が増幅されるおそれがあつたが、本発明によ
れば、二段目の増速装置を遊星歯車式増速装置に
したため、増速駆動時におけるリレーシヨツクや
騒音を大幅に減少させることができるという効果
も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の横断平面図、第２図は第
１図の一部を−断面で示す側面図、第３図は
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、第７図は第１図の−
断面図、第８図は第１図の矢視図である。 １……チエンステー、２……後輪ハブ軸（中心
軸）、３……ロツクナツト、４……後輪ハブ、７
……内側偏心カム、９……外側偏心カム、１０…
…操作ワイヤ、１２……キヤリヤ、１５……スプ
ロケツト（入力側の駆動回転部材）、１８……チ
エン、１９……一方向クラツチ、２０，２１……
ラチエツトリング、２２，２３……爪、２８……
伝動歯車、３０……歯車（遊星キヤリヤ）、３２
……遊星ローラ、３２ａ……大径部、３２ｂ……
小径部、３３……固定リング、３４……弾性リン
グ、３４ａ……リング、３４ｂ……Ｏリング。

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
   チを介して内歯ラチエツトリングを設け、この内
   歯ラチエツトに噛合する爪の基部を、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設け
   たキヤリヤに枢支し、このキヤリヤと連動する歯
   車遊星キヤリヤを前記中心軸に回転自在に設け、
   前記駆動回転部材と一体に内歯々車を形成し、こ
   の内歯々車と噛合する複数個の遊星歯車を前記歯
   車遊星キヤリヤの片側に回転自在に枢支し、これ
   らの遊星歯車と噛合する太陽歯車を前記中心軸に
   回転自在に設け、この太陽歯車より出力を取り出
   すようにしたことを特徴とする無段変速装置。