JPH04176788A - 自転車用変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、クランク軸回りに遊星歯車機構を配設してな
る自転車用変速袋！に関し、特に上記遊星歯車機構を構
成する内歯車が形成された従動回転体の形状、支持方法
等の改善に関する。

〔従来の技術〕

自転車用変速装置として、従来、例えば特開昭６３−７
４７９０号公報に記載されているように、クランクペダ
ルで駆動されるクランク軸回りに遊星歯車機構を配設し
てなる遊星歯車式変速装置がある。

これはクランクアームにキャリアを固着し、該キャリア
内に従動回転体を配置するとともに、該従動回転体を上
記キャリアに取り付けられたローラで回転自在に支持し
、上記キャリアで遊星歯車列を支持するとともに、上記
クランク軸回りに太陽歯車を配設し、上記従動回転体の
内周面に上記遊星歯車列の歯車と噛合する内歯車を形成
するとともに、外周面に後輪駆動用スプロケットを形成
した構造となっている。

この変速装置からの出力回転は、上記従動回転体の外周
に形成されたスプロケットからチェノを介して後輪に伝
達される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで上記公報記載の遊星歯車式変速装置は、後輪を
チェノで駆動する形式の自転車用のものである。従って
上記公報証載の変速装置を、シャフトドライブ式の自転
車にそのまま採用しようとすると各種の問題が生しる。

例えば、チェノ駆動式自転車用の場合、従動回転体に作
用する荷重は、主として上記スプロケットを介して回転
方向に作用する荷重だけであり、従ってこの従動回転体
はそれほど高剛性、高強度が要求されることはない、し
かしシャフトドライブ式自転車用の場合、上記従動回転
体には回転方向だけでなく、曲げ方向の荷重も作用する
から、従動回転体の剛性を高める必要がある。またこの
ような荷重が作用することから、従動回転体の支持剛性
も高める必要があり、しかも傘歯車によって出力回転を
取り出すことになるから、傘歯車同士の噛合を確実にす
るため、従動回転体の支持精度も高める必要がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、従動回転体
自体の剛性、及びその支持剛性、支持精度を高めること
ができ、しかも出力回転取出用の駆動側傘歯車、及び内
歯車の形成が容易で、シャフトドライブ式の自転車に適
した変速装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、両側のクランクアームで回転駆動されるクラ
ンク軸と、該クランク軸に固定されたキャリヤと、上記
クランク軸回りに回転自在に配設された従動回転体と、
上記キャリアに支持された複数の径の異なる歯車を有す
る遊星歯車列と、該遊星歯車列の各歯車と噛合し、上記
クランク軸回りに回転可能に配設された複数の太陽歯車
と、上記従動回転体に形成され、上記遊星歯車列の何れ
かの歯車と噛合する内歯車と、上記向れかの太陽歯車を
選択的に固定する変速機構と、上記キャリアから従動回
転体への回転力のみを伝達する一方向クラッチ機構とを
備え、上記クランク軸の入力回転を所定変速比で変速し
、上記従動回転体の出力回転として取り出し、該従動回
転体で後輪駆動用ドライブ軸を駆動するようにした自転
車用変速装置において、上記キャリヤに固定ボス部をク
ランク軸方向に延びる筒状に形成するとともに、該固定
ボス部内に上記クランク軸を挿入固定し、上記従動回転
体を略碗形状の本体部とこれの軸芯に位置する筒状の支
持ボス部とで構成するとともに、該支持ボス部を上記キ
ャリアの固定ボス部で回転自在に支持し、上記従動回転
体の本体部の内周面に上記内歯歯車を形成し、上記本体
部の外側面に上記ドライブ軸の従動側傘歯車と噛合する
駆動側傘歯車を一体形成したことを特徴としている。

〔作　用〕

本発明に係る自転車用変速装置によれば、従動回転体の
本体部を略碗形状にしたので、厚肉等にすることなく従
動回転体自体の剛性を向上できる。

また略碗形状の本体部の内周面に内歯車を、外側面に駆
動側傘歯車を形成したので、この内歯車。

及び傘歯車の形成が容易である。

また、キャリヤの固定ボス部で従動回転体の支持ボス部
を支持するとともに、該支持ボス部に続（本体部の外側
面に上記駆動側傘歯車を形成したので、この傘歯車とド
ライブ軸の傘歯車との噛合位置と、該従動回転体の支持
位置とが略一致することとなり、この支持部に作用する
曲げモーメントが小さくて済む。

さらにまた、キャリアのクランク軸方向に延びる筒状の
ボス部で従動回転体の筒状の支持ボス部を支持するよう
にしたので、従動回転体の支持剛性及び支持精廣を向上
できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第８図は本発明の一実施例による自転車用
変速装置を説明するための図であり、第１図は前部変速
装置の断面平面図、第２図、第３図は第１図の■−■線
、ｍ−ｍ線断面図、第４図は後部変速装置、副変速装置
の一部断面平面図、第５図は車軸支持パイプの正面図、
第６図は第５図のＶｌ−Ｖｌ線断面図、第７図は第４図
の■−■線断面図、第８図は該実施例自転車の右側面図
である。

図において、１は本実施例の変速装置を備えた自転車で
あり、該自転車１は車体フレーム２のヘンドパイブ２ａ
で、下端で前輪３を軸支する前フオーク４を左右に操向
自在に軸支し、該前フオーク４の上端に操向ハンドル８
を固着し、メインパイプ２ｂの後端位置に起立配置され
たシートパイプ２Ｃの上端にシート７を装着し、上記シ
ートパイプ２Ｃ，メインバイブ２ｂの下端に後輪駆動装
置９の前端部を接続固定し、該後輪駆動装置９の後端部
に後輪５を装着して構成されている。なお、２ｄは上記
ヘッドパイプ２ａと７−トバイブ２ｃとを接続する補強
パイプ、２ｅはソートパイプ２Ｃと後輪駆動装置９の後
部とを接続する支持パイプである。

上記後輪駆動装置９は、前部変速装置３２と、後部変速
装置６５と、該前部変速装置３２の出力回転を後部変速
装置６５に伝達する動力伝達機構６８と、該伝達機構６
８の途中に設けられた補助変速装置１２と、これらを支
持する駆動フレーム６２とから構成されている。

上記駆動フレーム６２は、前部ギヤケース３６と、後部
ギヤケース２６とを右リヤパイプｌｌａで連結するとと
もに、左リヤパイプ１ｌｂＯ前端を上記前部ギヤケース
３６にボルト３８で固着した構成となっている。上記前
部ギヤケース３６は左、右ケース３６ａ、３６ｂをボル
ト３７で締結してなる左、右分割式のものであり、右ケ
ース３６ｂの後面に上記右リヤパイプｌｌａの前端に固
着されたブラケット６２ａがボルト締め固定されている
。また上記後部ギヤケース２６はケース本体２６ａにケ
ースカバー２６ｂをボルト２９で締結してなるものであ
り、ケースカバー２６ｂに上記右リヤパイプｌｌａの後
端部が固着されている。

また上記ケース本体２６ａ内に挿入固定された車軸支持
パイプ３０と上記左リヤパイプ１ｌｂＯ後端との間に車
軸１０が架は渡されて固定されている。この車軸１０に
上記遊星歯車式の後部変速装置１６５（３段変速）が装
着されており、該装置６５のケーシングに上記後輪５の
ハブ５ａが固着されている。なお、３１は車軸支持パイ
プ３ｏの挿入孔を閉塞するカバーである。

上記動力伝達機構６８は、上記右リヤパイプ１１ａ内に
主ドライブ軸】３を、上記後部ケース２６内に副ドライ
ブ軸２２を同一直線をなすように挿入し、該主ドライブ
軸１３の前端に前部従動側傘歯車６０をスプライン嵌合
によって固定し、上記副ドライブ軸２２の後端に後部駆
動側傘歯車２３をスプライン嵌合により固定して構成さ
れている。上記前部従動側傘歯車６０は、上記右ケース
３６ｂの後部で軸受６１を介して軸支されており、また
上記後部駆動側傘歯車２３は上記後部ギヤケース２６の
ケース本体２６ａで軸受２４を介して軸支されている。

またこの傘歯車２３は上記後部変速装置６５の右端に固
着された後部従動側傘歯車２５に噛合している。なお、
２８はケース本体２６ａの後端部にボルト２９で固定さ
れたカバーであり、これは軸受２４の押さえ部材になっ
ている。

上記補助変速装置１２は、上記ケースカバー２６ｂ内に
収容されており、以下の構成になっている。上記主ドラ
イブ軸１３の後端に、内歯車１７ａを有するキャリア１
７が固着され、これの前側に太陽歯車１４が軸方向に摺
動可能に装着されており、上記キャリア１７により上記
太陽歯車１４に噛合する遊星歯車１８が支持されている
。また上記副ドライブ軸２２の前端に従動回転体２０が
固着され、該回転体２０の内周面には上記遊星歯車１８
に噛合する内歯車が形成されている。なお、この従動回
転体２０は、上記ケース本体２６ａの前端付近で軸受２
１を介して軸支されている。

また上記太陽歯車１４は、ばね１５で後方に付勢され、
上記キャリア１７の内歯車１７ａに噛合するようになっ
ており、かつ切り換えレバー１６で前方に移動させるこ
とにより上記内歯車１７ａから分離可能になっている。

また、前方に移動した場合はプレー）１４ａに噛合する
。この切り換えレバー１６が固定された切り換え軸６３
はケースカバー２６ｂの外方に突出し、該突出部に固着
された駆動レバー６４には切り換えケーブル（図示せず
）が接続されており、該ケーブルは上記操向ハンドル８
付近に配置された補助変速レバーまで延びている。

上記前部変速装置３２は、上記前部ギヤケース３６内に
収容されており、クランク軸３４に固定されたキャリア
５４と、クランク軸３４回りに回転可能に配設された従
動回転体５９と、上記キャリア５４に軸支された３＆ｕ
の遊星歯車列５３と、クランク軸３４の回りに配設され
た第１〜第３太陽歯車５０〜５２と、該太陽歯車の何れ
かを選択的に固定する変速機構６７と、上記キャリア５
４から従動回転体５９への回転力のみを伝達する一方面
クラッチ機構６６とから構成されている。

上記クランク軸３４は前部ケース３６内に挿入され、そ
の左、右端部が左、右ケース３６ａ、３６ｂによって軸
受４１，３９を介して軸支されており、その左、右突出
部に左、右のクランクアーム３３ａ、３３ｂが固定され
ている。なお、クランク軸３４とクランクアーム３３ａ
、３３ｂとの固定方法はナツト又はボルトによる固定方
法でも良い、４０は軸受押さえ、４２．４３はオイルシ
ール、４４はロックナツトである。

上記キャリア５４は、円盤状の本体部５４ｄの軸芯に筒
状の固定ボス部５４ａを一体形成してなり、該固定ボス
部り４ａ内に上記クランク軸３４が挿入され、スプライ
ン嵌合している。

上記３組の遊星歯車列５３は、上記クランク軸３４を中
心とする同一円周上に１２０度間隔て配設されており、
それぞれ径の異なる第１〜第３歯車５３ａ〜５３ｃを存
し、その中心軸の右端は上記キャリア５４の本体部５４
ｄで軸支され、左端はブラケット５５で軸支されている
。またこのブラケット５５は上記本体部５４ｄに一体形
成された支柱部５４ｅにボルト５６で固定されている。

上記第１〜第３太陽歯車５０〜５２は、クランク軸３４
回りに回転可能になっており、該第１〜第３太陽歯車５
０〜５２のそれぞれに上記各遊星歯車列５３の第１〜第
３歯車５３ａ〜５３ｃが噛合している。

上記変速機構６７は、上記左ケース３６ａに回り止めさ
れてクランク軸３４に装着された爪胴４５と、該爪胴４
５に回転可能に装着された変速円筒４７と、該変速円筒
４７と爪胴４５との間に配設された第１〜第３係止爪４
５ｂ〜４５ｄとから構成されている。上記爪胴４５は、
円筒状のもので、その一端に固着されたプレート４５ａ
がボルト４６で左ケース３６ａに固定されている。また
上記第１〜第３係止爪４５ｂ〜４５ｄは、それぞれ一対
づつ設けられ、第１〜第３太陽歯車５０〜５２の内周面
に形成されたラチェフ）５０ａ〜５２ａに係止可能に対
応して、起伏自在に配設され、かつ付勢ばね４７ｆで起
立状態に付勢されている。

上記変速円筒４７は、上記第１〜第３係止爪４５ｂ〜４
５ｄを外方に突出させ得る第１〜第３爪穴４７ｃ〜４７
ｅを有し、付勢ばね４８によって上記全ての係止爪が変
速円筒の内方に没入する位置に付勢されている。またこ
の変速円筒４７の一端に固定された変速アーム４７ａの
一端部４７ｂには変速ケーブル４９のインナケーブル４
９ａが接続されている。この変速ケーブル４９は上記操
向ハンドル８付近に配設された変速ハンドル（図示せず
）に接続されている。

上記従動回転体５９は、上記キャリア５４の本体部５４
ｄを囲む略碗形状の本体部５９ｄと、これの軸芯部分に
挿入固着された円筒状の支持ボス部５９ｅとからなり、
この支持ボス部５９ｅは軸受５７，５７を介して上記キ
ャリア５４の固定ボス部５４ａで軸支されている。なお
、上記本体部５９ｄと支持ボス部５９ｅとは一体形成し
ても良い。

また上記従動回転体５９の本体部５９ｄの内周面の先端
部には、内歯車５９ａが一体形成されており、これは上
記遊星歯車列５３の第３歯車５３Ｃに噛合している。

上記キャリア５４の本体部５４ｄの外周面には、一対の
係止爪５４Ｃが起伏自在に、かつ起立状態に付勢ばね５
４ｂで付勢されて配設されている。

この係止爪５４ｃは、上記従動回転体５９の本体部５９
ｄの内歯車５９ａより軸方向内方に形成されたラチェッ
ト５９ｃに係止可能になっており、これによりキャリア
５４から従動回転体５９への回転力のみを伝達する上記
一方向クラッチ機構６６が構成されている。

また上記従動回転体５９の本体部５９ｄの外側面には前
部駆動側傘歯車５９ｂが一体形成されており、これは上
記主ドライブ軸１３の前端に固着された前部従動側傘歯
車６０に噛合している。この雨傘歯車同士の噛合点は、
上記キャリア５４の固定ボス部５４ａによる軸支部の半
径方向外方に位置している。

次に本実施例の作用効果について説明する。

本実施例装置では、クランク軸３４の回転は、従動回転
体５９に直接、又は遊星歯車列５３を介して伝達され、
該従動回転体５９の回転が伝動機構６８を介して後輪５
に伝達される。

第１速で走行する場合は、上記変速レバーを第１速の位
置に回動させる。すると変速円筒４７が第１〜第３係止
爪４５ｂ〜４５ｄを変速円筒４７内に没入させる位置に
回動し、そのため全ての太陽歯車５０〜５２が回転可能
となる。その結果、クランク軸３４の回転は、上記キャ
リヤ５４から、これの外周に配設されている係止爪５４
ｃを介して従動回転体５９に直接伝達され、該従動回転
体５９から主ドライブ軸１３に伝達される。

第２速で走行する場合は、上記変速レバーを第２速の位
置に回動させる。すると変速円筒４７が、これの第３爪
穴４７ｇが第３係止爪４５ｄと一致する位置に回動し、
これにより該第３係止爪４５ｄが第３爪穴４７ｅから外
方に突出して第３太陽歯車５２のラチェット５２ａに係
止し、この第３太陽歯車５２を固定する。これにより上
記キャリヤ５４に配設されている遊星歯車列５３は第３
歯車５３ｃが第３太陽歯車５２と噛合した状態でこの第
３太陽歯車５２上を転動することとなる。従って、クラ
ンク軸３４の回転は、キャリア５４から遊星歯車列５３
を介して従動回転体５９に伝達され、これにより該従動
回転体５９は第１速の場合より速く回転する。なお、こ
のとき、従動回転体５９の回転速度がキャリア５４の回
転速度より速いので、キャリヤ５４に装着された係止爪
５４Ｃは従動回転体５９のラチェッ）５９ｃに係止する
ことはない。

第３速で走行する場合は、上記変速レバーを第３速の位
置に回動させる。すると変速円筒４７が、これの第２爪
穴４７ｄが第２係止爪４５ｃと一致する位置に回動し、
これにより該第２係止爪４５Ｃが第２爪穴４７ｄから外
方に突出して第２太陽歯車５１のラチェット５１ａに係
止し、この第２太陽歯車５１を固定する。これにより上
記遊星歯車列５３は第２歯車５３ｂが第２太陽歯車５１
と噛合した状態でこの第２太陽歯車５１上を転動し、上
記２速の場合より高速で回転することとなる。

この場合も、クランク軸３４の回転は、キャリア５４か
ら遊星歯車列５３を介して従動回転体５９に伝達される
のであるが、この遊星歯車列５３の回転速度が第２速の
場合より速いことから、従動回転体５９は第２速の場合
よりさらに速く回転する。なお、この第３速の状態では
、第３係止爪４５ｄは第３爪穴４７ｅから突出したまま
になっているが、変速円筒４７内に没入させるようにし
てもよい。

なお第４速で走行する場合は、第１係止爪４５ｂが第１
太陽歯車５０を固定することから、遊星歯車列５３がさ
らに高速で回転し、その結果従動回転体５９の回転がよ
り速くなる。

次に補助変速装置１２の動作について第４図を参照して
説明する。

補助変速レバーを直結位置に回動させると、太陽歯車１
４がキャリア１７の内歯車１７ａに噛合し、従って主ド
ライブ軸１３の回転は、主ドライブ軸、遊星歯車１８．
従動回転体２０が一体化した状態で回転することによっ
て副ドライブ軸２２に伝達される。

補助変速レバーを増速位置に回動させると、太陽歯車１
４が前進し、上記噛合が外れるとともにプレート１４ａ
に噛合して固定され、回転しなくなることから遊星歯車
１８は自転しながら太陽歯車１４上を転動し、これによ
り主ドライブ軸１３の回転は増速されて副ドライブ軸２
２に伝達される。

上述のように動作する本実施例によれば４段変速の前部
変速装置３２と、３段変速の後部変速装置６５と、２段
変速の補助変速装置１２を設けたので、合計２４段変速
という多段化を容易に実現できる。

また本実施例の前部変速装置３２によれば、従動回転体
５９の本体部５９ｄを略碗形状にしたので、厚肉等にす
ることな（該従動回転体５９自体の剛性を向上できる。

また上記略碗形状の本体部５９ｄの内周面に内歯車５９
ａを、外側面に駆動側傘歯車５９ｂを形成するようにし
たので、この内歯歯車５９ａ、及び駆動側傘歯車５９．
ｂの形成加工が容易である。

また、キャリヤ５４の固定ボス部５４ａで従動回転体５
９の支持ボス部５９ｅを支持するとともに、該支持ボス
部５９ｅに続く本体部５９ｄの外側面に上記駆動側傘歯
車５９ｂを形成したので、雨傘歯車６０，５９ｂ同士の
噛合位置と、該支持位置とが略一致することとなる。そ
のため上記支持部に作用する曲げモーメントが小さくて
済み、該部分に無理な応力が発生することがない。

さらにまた、キャリア５４のクランク軸方向に延びる円
筒状の固定ボス部５４ａで、従動回転体５９の同じく円
筒状の支持ボス部５９ｅを支持するようにしたので、従
動回転体５９の支持剛性及び支持精度を向上できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る自転車用変速装置によれば、
従動回転体の本体部を略碗形状にしたので、該従動回転
体自体の剛性を向上できるとともに、内歯歯車及び駆動
用傘歯車の形成加工が容易となる効果があり、またキャ
リヤの固定ボス部の外周で上記従動回転体を支承したの
で、駆動用傘歯車の噛合位置を支持位置に近接させて無
理な応力の発生を抑制できるとともに、従動回転体の支
持剛性、及び支持精度を向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は本発明の一実施例による自転車用
変速装置を説明するための図であり、第１図は前部変速
装置の断面平面図、第２図、第３図は第１図の「−■線
９■−厘線断面図、第４図は後部変速装置、補助変速装
置の一部断面平面図、第５図は車軸支持パイプの正面図
、第６図は第５図のｖｔ−ｖｔ線断面図、第７図は第４
図の■−■線断面図、第８図は該実施例自転車の右側面
図である。 図において、１３は主ドライブ軸、３２は前部変速装置
、３３ａ、３３ｂはクランクアーム、３４はクランク軸
、５０〜５２は太陽歯車と、５３は遊星歯車列、５３２
〜５３ｃは径の異なる歯車、５４はキャリヤ、５４ａは
固定ボス部、５９は従動回転体、５９ａは内歯車、５９
ｂは駆動側傘歯車、５９ｄは本体部、５９ｅは支持ボス
部、６０は従動側傘歯車、６６は一方向クラッチ機構、
６７は変速機構、である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）両側のクランクアームで回転駆動されるクランク
   軸と、該クランク軸に固定されたキャリヤと、上記クラ
   ンク軸回りに回転自在に配設された従動回転体と、上記
   キャリアに支持された複数の径の異なる歯車を有する遊
   星歯車列と、該遊星歯車列の各歯車と噛合し、上記クラ
   ンク軸回りに回転可能に配設された複数の太陽歯車と、
   上記従動回転体に形成され、上記遊星歯車列の何れかの
   歯車と噛合する内歯車と、上記何れかの太陽歯車を選択
   的に固定する変速機構と、上記キャリアから従動回転体
   への回転力のみを伝達する一方向クラッチ機構とを備え
   、上記クランク軸の入力回転を所定変速比で変速し、上
   記従動回転体の出力回転として取り出し、該従動回転体
   で後輪駆動用ドライブ軸を駆動するようにした自転車用
   変速装置において、上記キャリヤに固定ボス部をクラン
   ク軸方向に延びる筒状に形成するとともに、該固定ボス
   部内に上記クランク軸を挿入固定し、上記従動回転体を
   略碗形状の本体部とこれの軸芯に位置する筒状の支持ボ
   ス部とで構成するとともに、該支持ボス部を上記キャリ
   アの固定ボス部で回転自在に支持し、上記従動回転体の
   本体部の内周面に上記内歯車を形成し、上記本体部の外
   側面に上記ドライブ軸の従動側傘歯車と噛合する駆動側
   傘歯車を一体形成したことを特徴とする自転車用変速装
   置。