JPH0331636B2

JPH0331636B2 -

Info

Publication number: JPH0331636B2
Application number: JP30179786A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Inaba; Mitsuo Tanaka
Original assignee: Bridgestone Cycle Co Ltd
Current assignee: Bridgestone Cycle Co Ltd
Priority date: 1986-12-19
Filing date: 1986-12-19
Publication date: 1991-05-07
Also published as: JPS63154489A

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）本出願人は先に、自転車用無段変速装置とし
て、特願昭61−77557，77558，77559号を出願し
た。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら上述した先願の装置の内歯ラチエ
ツトリングに対する先送り機構は、数個の爪とラ
チエツトとの噛合による増速機構であるため、構
造が複雑であるから製造コストが嵩む上に、前記
爪とラチエツトとの噛合による起因する騒音およ
び振動が増大するという問題点があつた。

（問題点を解決するための手段）上述の問題点を解決するため本発明において
は、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設け、これら
各内歯ラチエツトリングの内歯ラチエツトに噛合
する爪の基部を従動回転体に枢支し、この従動回
転体を前記駆動回転部材に対して偏心量調整自在
にすると共に、この従動回転体により後輪を駆動
するようにした装置において、前記内歯ラチエツ
トリング間に先送りリングを前記駆動回転部材に
対して回転自在に設けると共に、この先送りリン
グを前記内歯ラチエツトリングに対して摩擦接合
し、前記従動回転体と前記先送りリングとを両者
間の偏心を許容する連結部材により連結して自転
車用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、従来のように
爪とラチエツトによる先送り機構を設けず、伝動
増速機構による従動回転体の増速を、従動回転体
と先送りリング間の偏心を許容する簡単な連結部
材によつて先送りリングに伝えるようにしたか
ら、構造が簡単となつて製造コストが低下する上
に、従来の先送り用爪とラチエツトとの噛合に起
因する騒音および振動がなくなる。

（実施例）以下、図面について本発明の自転車用無段変速
装置の実施例を説明する。

図中１は自転車フレームのチエンステー、２
（第２図参照）はバツクホーク、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、６はベアリング７を介して回転自在に嵌装し
た後輪ハブ、８はスポークである。

本実施例においては、第１図における下側の後
輪ハブ軸４に略中空円筒形状の従動回転体９を嵌
合し、この従動回転体９と後輪ハブ６とをねじ１
０を介して一体に回転するようにしてある。１１
は従動回転体９と一体的に螺合したリング部材
で、ボールベアリング１２を支承する溝が形成さ
れている。１３は第１図における従動回転体９の
下側の後輪ハブ軸４に嵌合したリングプレート
で、１４はこのリングプレート１３と従動回転体
９との間に介装したボールベアリング、１５はリ
ングプレート１３とロツクナツト５との間に介挿
した円板状のカバーである。

また１６は前記ボールベアリング１２および従
動回転体９の外周に設けたボールベアリング１７
を介して回転自在に設けた軸筒で、１８はこの軸
筒と一体的に結合した中空円板状の偏心カム円板
で、１８ａは偏心カム円板１８の外周部を折曲し
て円筒状に形成した外周縁部で、この偏心カム円
板１８の外周縁部１８ａは第５図に示すように、
後輪ハブ軸４の中心O₁に対してO₂のようにl₁だけ
偏心している。

また１９は偏心カム円板１８の外周縁部１８ａ
の内周に一部を嵌入して回転自在に設けたリング
状の偏心カムリングで、この偏心カムリング１９
の内周に嵌着した軸受用リング部材１９ａの内周
面１９ｂによつて形成する円の中心は第５図に示
すように、カム円板１８の外周縁部１８ａの中心
O₂に対してO₃のようにl₂だけ偏心している。なお
本実施例の場合l₁＝l₂である。また１９ｃは偏心
カムリング１９の外周面に設けた環状溝、２０は
この環状溝１９ｃと係合している偏心カムリング
１９の外れ止め作用をする係合ピンで、外周縁部
１８ａの外側からねじ込んである。また１９ｄ
（第１，４，５図参照）は偏心カムリング１９の
側面に約120゜の範囲にわたつて刻設した円弧状の
溝で、２１はこの溝１９ｄに嵌入するように偏心
カム円板１８に突設したストツパーピンである。

２２は中空円筒形状の駆動回転部材で、ボール
ベアリング２３を介して偏心カムリング１９内に
回転自在に設けられている。２２ａはボールベア
リング２３の押えリングで駆動回転部材２２に螺
合したものである。駆動回転部材２２より突出し
ている部分の外周にスプロケツト２４が一体的に
嵌着されている。２５はスプロケツト２４と前方
のクランク軸に設けたスプロケツト（図示せず）
とにかけ渡されたチエンである。

駆動回転部材２２の内周部には一方向クラツチ
２６を介して２列の内歯ラチエツトリング２７が
嵌装されている。２６ａ（第４図参照）は一方向
クラツチ２６のボール、２６ｂはばねである。こ
の一方向クラツチ２６は他の形式のものでも差し
支えない。

２７ａは内歯ラチエツトリング２７の内歯ラチ
エツトで、２７ｂは内歯ラチエツト２７ａの中間
に設けた環状溝である。この内歯ラチエツト２７
ａとそれぞれ噛合する複数個（本実施例では各列
３個）の爪２８の基部が前記従動回転体９にピン
２９によつて左右交互の円周等分位置に枢支され
ており、各ピン２９に嵌装したばね３０（第３図
参照）によつて各爪２８が常に内歯ラチエツト２
７ａと噛合する方向に回動するように付勢されて
いる。また第３，４，５図に示すように、爪２８
の先端部を分岐した突起２８ａを設けると共に、
この突起２８ａの先端部にピン３１を介してロー
ラ３２を回転自在に設け、駆動回転部材２２と従
動回転体９とが偏心している変速伝動時における
爪２８と内歯ラチエツト２７ａとの伝動域（本実
施例では爪２８が合計６個あるため、各爪２８の
伝動域は、360゜÷６＝60゜であるから約60゜の範囲
である。）内の噛合状態の後において、ローラ３
２が内歯ラチエツトリング２７の環状溝２７ｂと
転接することにより、爪２８と内歯ラチエツト２
７ａとの噛合状態を解除するように構成する。す
なわち爪２８は伝動域内においては内歯ラチエツ
ト２７ａと噛合するが、その後においてはローラ
３２が環状溝２７ｂと接触することにより、爪２
８を内歯ラチエツト２７ａから浮き上がらせるよ
うにする。

なお第７図は他の実施例を示すもので、この場
合は内歯ラチエツトリング２７の側部に複数個
（本実施例では６個）のコロ３３を介してリング
プレート３４を駆動回転部材２２に対して回転自
在に設け、ローラ３２を設けない突起２８ａの先
端部が直接リングプレート３４の内周面３４ａと
接触するようにしたものである。

また第１，３，６図に示すように左右の内歯ラ
チエツトリング２７の間に、駆動回転部材２２の
内周と転接する複数個（本実施例では５個）のロ
ーラ３５を介して２個一組みの先送りリング３６
を回転自在に設ける。３７はローラ３５を先送り
リン３６の枢支する軸である。

そしてこの先送りリング３６をそれぞれ内歯ラ
チエツトリング２７に摩擦接合する。その摩擦接
合手段の一例を説明すると、左右の内歯ラチエツ
トリング２７の対向側にそれぞれ環状の段部２７
ｃを形成し、これらの段部２７ｃにそれぞれリン
グばね３８を嵌め込むと共に、１個のローラ３５
の軸３７を延長してリングばね３８と係止する。

またローラ３５を挾持する左右２個の先送りリ
ング３６間に２枚一組みの連結リング３９の一端
部をピン４０により連結し、他方従動回転体９に
設けた環状のスリツト内に基部を挿入すると共
に、前記ピン２９によつて従動回転体９と結合し
た連結金具４１の突部４１ａに、中間連結金具４
２を２本のビス４３により固定して設け、この中
間連結金具４２の突部４２ａを前記２枚の連結リ
ング３９の他端部間に介挿してピン４４により連
結することにより先送り機構を構成する。

また第８図は先送り機構の他の実施例を示すも
ので、これは先送りリング３６と従動回転体９と
の間を複数個（本実施例では６個）のコイルばね
４５によつて連結したものである。図中４６はコ
イルばね４５の内側端部を従動回転体９に連結す
るためのピン、４７はコイルばね４５の外側端部
を先送りリング３６に連結するための連結杆であ
る。

また第１，２図において、４８は駆動回転部材
２２の外側端部に嵌装した環状のカバー、４９は
前記円板状のカバー１５と環状のカバー４８との
隙間をシールするために設けた弾性物製のシール
リングである。

つぎに上述のように構成した装置の変速操作機
構を説明する。第１図および第２図に示すよう
に、５０は後爪３とロツクナツト５との間の後輪
ハブ軸４に締結したリール支持腕で、５１はリー
ル支持腕５０の中間部に突設したブラケツト５２
に軸５３により回転自在に枢支したリールであ
る。リール５１には環状溝５１ａが形成してあ
る。

また１８ｂは偏心カム円板１８の外周縁部１８
ａの外周面に刻設した環状溝、１９ｅは偏心カム
リング１９の外周面に刻設した環状溝である。リ
ール支持腕５０の先端側はチエンステー１に突設
したブラケツト５４にボルト５５およびナツト５
６を介して固定すると共に、その先端部を折り曲
げて操作ワイヤ取り付け用のブラケツト５０ａを
形成し、このブラケツト５０ａに二条のアウター
ワイヤ５７の端部をねじ５７ａおよびナツト５７
ｂにより固定する。５８はアウターワイヤ５７の
内部を摺動する操作ワイヤで、５９はリール支持
腕５０の内側に突設したワイヤガイドである。操
作ワイヤ５８は第９図に示すように、まず右側の
操作ワイヤ５８がワイヤガイド５９を介して偏心
カムリング１９の溝１９ｅに下から上へ巻き掛け
られ、ついでリール５１の溝５１ａに対して、上
から下に巻き掛けられて反転してから、偏心カム
円板１８の溝１８ｂに対して上から下に巻き掛け
られ、さらにワイヤガイド５９を介してもう一つ
のアウターワイヤ５７（第１図参照）に導かれて
いる。

なお６０は溝１９ｅに巻き掛けられた操作ワイ
ヤ５８を固定するための止めねじ、６１は溝１８
ｂに巻き掛けられた操作ワイヤ５８を固定するた
めの押え片で、この押え片６１は前記係合ピン２
０のねじ部によつて偏心カム円板１８に締結され
ている。

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２２と一体的に結合されているから、このスプ
ロケツト２４の回転は一方向クラツチ２６を介し
て内歯ラチエツトリング２７に伝えられ、さらに
内歯ラチエツト２７ａより爪２８、ピン２９を介
して従動回転体９に伝えられる。従動回転体９が
回転すると、この従動回転体９と一体的に結合し
ている後輪ハブ軸６が回転して自転車が走行す
る。

第１，２，３，４図は駆動回転部材２２が後録
ハブ軸４に対して偏心していない状態を示してい
るが、この駆動回転部材２２が後輪ハブ軸４と同
心になると、内歯ラチエツトリング２７も後輪ハ
ブ軸４と同心になるから、この状態で駆動回転部
材２２と一体のスプロケツト２４が第３図の矢印
Ａの方向に回転すると、一方向クラツチ２６を介
して各内歯ラチエツトリング２７、爪２８および
従動回転体９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である。

また上述の同心状態から、変速操作レバー（図
示せず）を操作することにより、第９図に示すよ
うに操作ワイヤ５８を矢印Ｂ，Ｃの方向に移動さ
せると、偏心カムリング１９が矢印Ｄの方向に回
動すると共に、偏心カム円板１８が矢印Ｅの方向
に回動する結果、ストツパーピン２１が第４図の
位置から第５図の位置になると、駆動回転部材２
２が後輪ハブ軸に対して第４図の同心状態から第
５図（第６，７，８図）の最大偏心状態となる。
そしてこの場合の駆動回転部材２２の中心O₃（第
５図参照）の軌跡は第６図の矢印Ｆで示すように
自転車の上下方向に沿つて直線状になる。このた
め前方のクランクギヤと後輪のスプロケツト２４
間の距離は殆ど変化しないからチエン２５が弛ん
だり、過度に緊張したりするおそれはない。

この第５，６，７，８図に示す最大偏心状態に
おいて、スプロケツト２４が第５図の矢印Ａの方
向に回転すると、その回転が一方向クラツチ２６
を介して内歯ラチエツトリング２７に伝わり、ラ
チエツトリング２７は爪２８を介して従動回転体
９に回転を伝える。

そして駆動回転部材２２が偏心している場合
は、第７図の伝動域Ｇ（この場合爪６個あるため
360゜の６等分の角度約60゜である。）内にピン２９
が位置する爪２８による増速率が最大であるから
従動回転体９はこの爪２８によつて増速回転させ
られ、この伝動爪２８のピン２９が伝動域Ｇを外
れる時には、ローラ３２または突起２８ａが環状
溝２７ｂと接触して爪２８と内歯ラチエツト２７
ａとの噛合を解除させる。

そして爪２８のピン２９が伝動域Ｇから外れる
と共に、つぎの爪２８のピン２９が伝動域Ｇ内に
入ると、今度はその爪２８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O₁を基点とする伝動域である角度θ₁と、
従動回転体９の中心O₃を基点とする伝動域であ
る角度θ₂との比となる。

つぎに第１，３，６，８図に示した先送りリン
グ３６の作用について説明する。

第１，３，６図に示す実施例では、従動回転体
９と先送りリング３６とをリンク式の連結部材
（４１，４２，３９）によつて連結し、第８図に
示す実施例では、従動回転体９と先送りリング３
６とを、連結部材として放射状に配置した６個の
コイルばね４５により連結してあるから、駆動回
転部材２２と従動回転体９とが同心である場合
は、前記したように従動回転体９が駆動回転部材
２２と等速で回転するため、先送りリング３６も
駆動回転部材２２および内歯ラチエツトリング２
７と等速で回転する。すなわちこの場合は内歯ラ
チエツト２７ａに対して先送りリング３６は先送
りされないが、この偏心量ゼロの時はすべての爪
２８が内歯ラチエツト２７ａと噛合したままであ
るから先送りの必要はない。

従動回転体９が駆動回転部材２２に対して偏心
した変速（増速）時には、前記したように従動回
転体９が増速駆動されるため、これと連結した先
送りリング３６も内歯ラチエツト２７ａより増速
されて回転する。そして先送りリング３６はロー
ラ３５およびリングばね３８を介して各内歯ラチ
エツトリング２７とそれぞれ摩擦接合しているた
め、左右の爪２８のいずれか一方と噛合して伝動
している内歯ラチエツトリング２７のいずれか一
方のラチエツトリングは先送りリング３６と差動
状態にあるが、遊んでいる内歯ラチエツトリング
２７は先送りリング３６の摩擦接合によつてさら
に増速して先送りされる。したがつて爪２８の伝
動リレー時にたとえラチエツト２７ａと爪２８の
歯先間にギヤツプがあつても、先送りリング３６
の増速回転による内歯ラチエツトリング２７の先
送りによつてラチエツト２７ａが爪２８に直ぐ追
いつくため、歯先間のギヤップがなくなる。

なおラチエツト２７ａと爪２８が完全噛合して
駆動されている間は、リングばね３８が各部材と
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。

また上述の説明は偏心量ゼロの場合と最大偏心
時の場合を説明したが、この偏心量はゼロから最
大までの間で自由に設定することができるから、
本装置が無段変速可能であることは言うまでもな
い。

（発明の効果）上述のように本発明においては、従来のように
爪とラチエツトによる先送り機構を設けず、伝動
増速機構による従動回転体９の増速を、従動回転
体９と先送りリング３６間の偏心を許容する簡単
な連結部材３９，４５によつて先送りリング３６
に伝えるようにしたから本発明装置は、構造が簡
単となつて製造コストが低下する上に、従来の先
送り用爪とラチエツトとの噛合に起因する騒音お
よび振動がなくなるというすぐれた効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の横断平面図、第２図は第
１図の側面図、第３図は第２図の一部を断面で示
す側面図、第４図は爪の配置状態を示す部分断面
図、第５図はその最大偏心状態を示す部分断面
図、第６図は最大偏心状態時における先送り機構
を示す部分断面図、第７図および第８図は他の実
施例を示す部分断面図、第９図は操作ワイヤの掛
け方を示す斜視図である。４……後輪ハブ軸、６……後輪ハブ、９……従
動回転体、１８……偏心カム円板、１８ａ……外
周縁部、１９……偏心カムリング、２２……駆動
回転部材、２４……スプロケツト、２５……チエ
ン、２６……一方向クラツチ、２７……内歯ラチ
エツトリング、２７ａ……内歯ラチエツト、２８
……爪、２８ａ……突起、３２，３５……ロー
ラ、３６……先送りリング、３９……連結リンク
（連結部材）、４５……コイルばね（連結部材）、
５０……リール支持腕、５１……リール、５７…
…アウターワイヤ、５８……操作ワイヤ。

Claims

【特許請求の範囲】

１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設け、これら
各内歯ラチエツトリングの内歯ラチエツトに噛合
する爪の基部を従動回転体に枢支し、この従動回
転体を前記駆動回転部材に対して偏心量調整自在
にすると共に、この従動回転体により後輪を駆動
するようにした装置において、前記内歯ラチエツ
トリング間に先送りリングを前記駆動回転部材に
対して回転自在に設けると共に、この先送りリン
グを前記内歯ラチエツトリングに対して摩擦接合
し、前記従動回転体と前記先送りリングとを両者
間の偏心を許容する連結部材により連結したこと
を特徴とする自転車用無段変速装置。