JPH05503340A - 自動位置決め式ベルトテンショナ - 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】 （翻訳文） 自動位置決め式ベルトテンショナ 号である、１９８９年９月６日付にて出願された特許出願番号第０７７４０３， ５７１号の一部継続出願である。ここでは、本書にその全文を内含した「バネア センブリ」という題の１９８９年９月６日提出の私の同時係属出願第０７／４０ ３．６５７号に対する参照指示も行われる。

ｂ１発明の分野 本発明は、一般に駆動ベルトを使用する可変比の動力伝達装置又は駆動システム に関し、より詳細には、駆動ベルト上に最小限にされてはいるものの実質的に一 定のテンションを維持するためのメカニズムに関する。本発明は、特に自転車に 適用され、そして当該開示においては一般的にこの分野に関連づけをして述べら れている。しかしながら、本発明の原理は数多くの他の環境においても適用され つることから、このような紹介は本発明の一例であり本発明を限定する意味をも たないものとして理解されなくてはならない。

「ディレイラ」と呼ばれる鎖駆動の多連動力伝達装置を備えた自転車が、世界中 で人気を博している。ディレイラは、自転車に乗る人がさまざまな道路勾配のた めにさまざまな「速度」を選択して、強健なライダーと比較的弱いライダーの異 なるニーズに対応することを可能にする。自転車の動力伝達装置の選択された「 速度」は、ペダルクランクの回転数と、結果として得られる被動後輪の回転数と の比率を識別する。

強健なライダーは、適正な速度でのペダリングが自転車を急速に走行させるよう に下り坂又は平面道路に沿ったライディングのために高い速度又は変速比を選択 することになり、かつ同じライダーは、ゆっくりと登り坂を又は砂利道といった 悪い道路を走行する場合に異なる比率つまり低速を選択することになる。

１０速のディレイラが最も一般的である。しかしながら１０速を超えるディレイ ラは、１０速の動力伝達装置の速度の間での付加的な選択肢を提供することから 茫々一般的になってきているが、コスト、重量及びやっかいな複雑性の増大を含 む重大な欠点を有している。

自転車ライダーは軽量の自転車を重視するが、ディレイラは本来、金属製である そのチェーン及び数多くのギヤのため重いものである。同様に、ディレイラは、 ライダーにどの速度又は変速比が選定されたかを伝える表示器に欠けている。そ の上はとんどのディレイラはハウジングが無く、従ってメカニズムは雨、摩耗性 の汚れ及びその他の汚染物質にさらされ鯖、摩耗及びその他の損傷がひき起こさ れる。

最後に、自転車にディレイラが備わっている場合、タイヤの交換又は修理のため に自転車の後輪をとり外し再度組立てることが困難でかつ厄介である。同様に、 交換のため動力伝達装置全体をとり外すこともむずかしい。

自転車用の可変比動力伝達装置の代替的なタイプが、私が発明者である米国特許 第４，０３０，３７３号及び第４．５３０，６７８号に開示されている。これら の特許は両方共本書に参考として内含されている。このタイプの動力伝達装置は 、１本のベルトにより互いに連結された一対の調整可能な滑車を含んでいる。本 発明にはこのタイプの新規な動力伝達装置が含められている。

米国特許第４．０３０．３７３号においては、１組の滑車セグメントが２つの滑 車の各々の上で半径方向に連続的に調整可能であり、このためあらゆる調整を維 持するため、微細な止め歯が必要とされる。米国特許第４．５３０，８７８号に ある動力伝達装置においては、各々の滑車は同様に調整可能な一組の滑車セグメ ントを有する。゛３７３号特許に比べた１つの改良として、゛６７６特許での調 整は、離散的増分により異なっている。多数の離散的変速比を提供することがで き、°３７３号特許の場合に比べ、ベルトにより滑車セグメントに課せられるは るかに大きな力に耐えることのできる比較的大きな止め歯が用いられる。′６７ ６号特許における滑車のいずれでも動力伝達装置の一般的応用分野において駆動 滑車として用いることができる。

ベルトを用いたこのような動力伝達装置のいずれにおいても、設計の継続的目標 は、ベルト内のテンションを、最小限であれほぼ一定に維持することにある。ベ ルト内に発生する過度のテンションは、駆動比のシフティングの間といった一瞬 のものであっても、避けられなくてはならない。

私はこの目標を追求してさまざまな試みを行なってきた。

例えば゛３７３号特許において、私は、ベルトが一対の間隔どりされた遊び車と 係合し、１つの遊び車は固定され、もう一方の遊び車は可動でベルトに対して片 寄らされているような構造を開示した。°６７６号特許では、間隔どりされた一 対のガイドローラーが弾性アームのそれぞれの端部に回転可能な形でとりつけら れている幾分か異なる構造が開示されている。これらのガイドローラーは駆動ベ ルトと係合し、弾性アームは、駆動ベルトの平面に対して垂直な軸を中心にして 駆動ベルトの平面内で自由に旋回できる。

私が開発した、更なる動力伝達装置は、米国特許第４，８１６．００８号中及び その所産である出願番号第１４０．２３２号に紹介されている。これらの開示で 示された独特の概念の１つとして、駆動ベルトを係合させるのに独立して取りつ けられ移動可能な一対のガイドローラーを使用させているベルトテンショナがあ る。これらの開示は同様に、本書に参考として内含されている。

共同譲渡の特許第４．８２０．２４４号及び４．１＋３２．６８０号は、特に可 変比出力を可能にする滑車の製造に関する更にもう一つの動力伝達装置の開発を 開示しており、同様に本書に参考として内含されている。

本発明は、駆動ベルトにより互いに連結された２つの滑車を含む上述のタイプの 新規の改良型動力伝達装置と組合わせて用いることができる。この新規の動力伝 達装置は、その広義の態様において、多様な目的のために利用できるが、ある種 の属性及び付加的特徴がこの動力伝達装置を自転車の分野で特に役立つものにし ている。本発明のある種の態様において、新規の動力伝達装置は自転車の一部を 成している。

可変比駆動機構は、駆動滑車機構、被動滑車機構及び滑車機構を互いに駆動連結 するエンドレス部材すなわち駆動ベルトを有する。滑車機構の少なくとも１つは 、１組の滑車セグメントを含み、各々の滑車セグメントは駆動ベルトにより係合 可能な支え面と、支え面が一連の同心円にて選択的に位置づけされうるようにこ の１つの滑車機構上に分布した一連の位置のいずれかで前記１つの滑車機構に対 し滑車セグメントを置き固定するための手段を有している。

駆動ベルトは、駆動ベルトが滑車セグメントから係合解除されている前記１つの 滑車機構の一調整ゾーンの中のものを除いて全ての滑車セグメントに対し圧力を 加える。同様に、選択された位置に滑車セグメントを調整するため前記１つの滑 車機構の調整ゾーン内には、ゲート手段も具備されている。

この機構のゲート調整手段は、制御手段及び起動手段を有することができ、機構 を作動させるための駆動手段は、離散的位置に対するゲートの移動を行なうため 同じ手段の中にあってよい。機構は、滑車機構のまわりでのエンドレス部材の巻 きつけ文いくつかの例では最大の巻きつけを維持するようエンドレス部材を位置 づけするため滑車機構に隣接する力又はテンション付加手段であってよいもの１ つを含む２つの駆動ベルト位置づけ手段を有していてよく、この駆動ベルト位置 づけ手段は、運動のため独立して支持されている。機構には、滑車セグメントの 位置を調整するため、解除された条件とロックされた条件の間で作動させられる 滑車セグメントに隣接したロック用レール手段がついていてもよい。この機構は さらに、被動滑車手段からの出力端の容易な結合解除を提供するため、自転車の 後輪といったような、被動滑車手段とその出力端の間の一方向クラッチを有して いてよい。無傷の状態で、交換のため自転車のフレームなどのフレームから容易 かつ迅速にとり外すことのできる機構は、可変的なサイズのフレームに適合でき るようにモジュール形式で作ることもできる。

数多くの速度を提供することがきわめて実用的であり、広く用いられているディ レイラの１０速に比べて特許第４゜８１８．００８号に記載されている例では、 ２１速が具備されている。動力伝達装置のコスト及び重量を比較的低いものにす るため成形プラスチック部品がほぼ全面的に用いられてもよい。機構全体は、雨 、汚れ及びその他の汚染物質に対する保護のためハウジングの中に容易に密閉さ れうるように設計されている。これは、ハウジングを具備することが実現不能で あり機構の露出によってその部品が錆びたり早期摩耗を受けることになるような ディレイラとよい対照を成している。

ライダ（又、その他の動力伝達装置応用分野においてはユーザー）に対しどの変 速比が選定されたかを示すための表示器を、この新規の動力伝達装置に備えつけ ることもできる。これとは対照的に、通常のディレイラの中に単体の速度表示器 を具備することは実現不可能である。

本発明が利用されている新しい動力伝達装置を備えた自転車においては、タイヤ を修理又は交換するための後輪の除去及び再組立ては単純な問題である。変速比 の変更用機構と後輪の間の一方向駆動クラッチは、ベルト駆動される滑車に固定 された駆動クラッチと自転車の後輪に固定された被動クラッチを含む。被動クラ ッチユニット及び後輪は１つの部品として自転車からとり外す二とのできる１つ のアセンブリを形成する。後輪がとり外されると、被動フランチユニットは駆動 クラッチユニットから無傷で単純に分離する。クラッチの駆動ユニット及び被動 ユニットは、後輪が自転車に再度組立てられた時点で、自動的に互いに対し結合 された状態になる。これは、ディレイラの鑵ゎった自転車の後輪をとり外すため のはるかにこみ入った手順と好対照を成している。

動力伝達装置の一般的な利用分野においては、いずれの滑車を駆動滑車として使 用してもよい。その上、駆動滑車の回転方向は、わずかな量のトルクしか必要と されない特殊な目的のためには、逆転させることさえ可能である。自転車に新規 の動力伝達装置が備わっている場合、その有効トルクは、逆転して作動させられ た場合、例えば平面道路を登り坂に向かって惰走している間、前向き又は後ろ向 きにペダリングすることによってライダーが変速比を変えることを可能にする。

キャリヤ部材のその長手方向軸を中心としての望ましくない回転運動を妨げるた めに、安定器機構を具備させてもよい、この機構はさらに、ローラーがいつでも 駆動ベルトと完全にかつ直角に係合するようにしている。

２つのベルト結合式滑車をもつ動力伝達装置においては、ベルトは、一方の滑車 から他方の滑車まで延びる駆動長を含んでいる：ベルトは各滑車のまわりに一部 分巻きつけられている；又、ベルトの戻り長がループを完成している。

しかしながら、今までのところ、ベルトの戻り長又は戻り行程の望ましくないゆ るみを吸収し、ベルト内のテンションをシフティングプロセス全体を通してほぼ 一定に維持することが困難であった。

上述のことに照らし合わせて本発明は考案され、今や実践に移されようとしてい る。

発明の概要 従って、本発明は、可変的動力伝達装置のための自動調整式テンシコン付加シス テムを目的とする。この目的のため、１本のエンドレスベルトが、縮小形態と拡 大形態の間で独立して移動でき、結果としてベルトは異なる径路をとることにな るような一対の離隔した可変的直径の滑車によって前送りされ、かつこの滑車の 上に支持されている。細長いキャリヤ部材の上には、一対のローラーが、一定の 間隔をとって存在する場所において回転可能な形でとりつけられている。ローラ ーのうちの１本は、圧縮バネアセンブリにより駆動ベルトと係合するように、積 極的に片寄っている。ローラーのうちのもう１本の近くにあるキャリヤ部材のカ ム面は、固定された支持表面に沿って滑動可能であり、ローラーのうちのもう１ 本の方と駆動ベルトとの係合を受動的に確保している。滑車の直径の変化に伴い 、動力伝達装置の変速比が変化し、かくして駆動ベルトが変更された径路をとる につれて、駆動ベルトは、自動的にローラーをそれに沿って移動させるべく有効 となり、駆動ベルト内のテンションをほぼ一定に維持する。

本発明は、はとんどの部品がきわめて強靭でしかも軽量な材料、特にプラスチッ クを用いていることからきわめて単純な設計のものであり、容易に組立てとメン テナンスがなされる。

本発明のその他の特徴、利点及び利益は、添付図面と合わせて考慮する以下の説 明から明らかになることだろう。

以上の一般的記述及び以下の詳細な記述は、説明的な一例にすぎず、本発明を制 限するものではないということに留意されたい。本発明に内含されその一部を成 している添付図面は、本発明の実施態様の１つを示し、記述と合わせて本発明の 原則を一般的な形で説明するのに役立つものである。開示全体を通して同じ番号 は同じ部品を表わしている。

図面の簡単な説明 図１は、本発明のさまざまな態様での１実施例として、新規の自動調整駆動ベル トテンション付加システムを用いた動力伝達装置の備わった自転車の右側立面図 である；図２は、車輪の一部が破断された状態の、図１の自転車の拡大上面図で ある； 図３は、図１及び２に示されたフィンガ制御装置のかなり拡大された側面図であ り、図３は、図１及び図２に比べて、より一層拡大されている； 図４は、概して図３のライン４−４に沿って切りとられた図３のフィンガ制御装 置の断面図である；図５は、本発明の自動調整式ベルトテンション付加システム が内蔵されている動力伝達装置の２つの極限形態を示す概略的側面図である； 図６は、本発明の自動調整駆動ベルトテンション付加システムを内蔵する動力伝 達装置の一部を示す、いくつかの部品を切りとった状態の拡大詳細側面図である ：図７は、いくつかのコンポーネントを切りとり、明確にするため断面で示した 、本発明の詳細側面図である；図７Ａは、図示されたいくつかのコンポーネント のもう１つの位置を示す、図７の一部分の詳細側面図である；図８は、本発明の 分解斜視図である； 図９は、図７の概してライン９−９に沿って切りとられた断面図である； 図１０は、図６．７及び８に示されているいくつかのコンポーネントの平面図で ある。

図１１は、図６，７及び８に示されている１つのコンポーネントつまりケーシン グの上面図である：図１２は、図１１に示されているケーシングの底面図である ： 図１３は、図１１及び１２に示されているケーシングの側面図である： 図１４及び１５は、図１１乃至図１３に示されているケーシングのそれぞれ反対 側の端部からとられた端面図である： 図１６は、本発明が中に内蔵された動力伝達装置の、本発明の作動説明を目的と した概略的側面図である；図１７は、本発明の一部である動力伝達装置駆動ベル トとローラーの連続的位置を示す、詳細な概略的側面図である； 図１８は、変形された自動調整駆動ベルトテンシジン付加システムを内蔵する動 力伝達装置の一部を示す、いくつかの部分が切りとられた状態の、図６と類似の 拡大詳細側面図である； 図１９は、図１８に示されている変形例の駆動ベルトテンション付加システムの コンポーネントを示す分解斜視図である： 図２０は、図１９に示されているコンポーネントの１つの一部分を示す詳細な斜 視図である； 図２１は、もう１つのコンポーネントの一部分を伴う図２０に示されたコンポー ネントの概してライン２１−２１に沿って切り取った断面図である； 図２２は、図２０に示されたコンポーネントの上面図である； 図２３は、中のいくつかのコンポーネントの異なる位置を示す、図１８に示され た部品の詳細な側面図である１図２４は、概して図１８のライン２４−２４に沿 って切りとった詳細断面図である； 図２５は、概して図１８のライン２５−２５に沿って切りとった詳細断面図であ る。

好適な実施態様の詳細な説明 ここで図面、最初に、本発明の新規な補償機構を用いた動力伝達装置を内含すべ く変更された自転車２０を描いている図１を参照しよう。図１には、右側面から 見た自転車（自転車ライダーの右手側）が示されている。

自転車２０は、１つの三角形として統合された水平上パイプ２２、下パイプ２４ 及び立てバイブ２６を有する１本のフレーム、及び後輪３０の各側面に１つずつ の二対の後輪サポートを含んでいてよく　（図１及び２）、ここで一対のサポー トは垂直サポート２８でありもう一対のサポートは水平サポート２９である。前 輪３２は、バイブ２２と２４を相互連結するヘッドバイブ３６内で回転するフォ ーク３４内で支持されている。ハンドルパー３８（図１及び２）はフォークを操 作する。ペダルクランク４２のシャフト４０は下パイプ２４と立てバイブ２６の 接合部に軸受４４（図２）を冑する。

調整可能な変速比の動力伝達装置つまり駆動機構４６が、ペダルクランク４２と 後輪３０の間の駆動結合を提供している。手動式の変速比制御装置４８（図２， ３及び４を参照）は、自転車に乗る人が便利に操作できる旋回型指起動部材５０ を含んでいる。この機構の詳細な記述は、前述の米国特許第４．８Ｌ６．００８ 号に示されている。ブラケット５２が手動式＃Ｉ御装置４８をヘッドバイブ３６ から直立したハンドルステム５４に固定している。この制御装置は、動力伝達装 置ユニット４６により操作されこのユニットまで延びる一対の外装されたケーブ ル５６をも含んでいる。

制御装置４８の指で起動される部材５０がセンタリングされると（図４参照）、 最後に設定された比率が有効状態にとどまる。一方向又は他の方向に部材５０を シフティングすると、ペダルクランクにより提供された応力を用いて漸進的な段 階を経て独自の比率を変えるべく動力伝達装置を条件づけするという効果が得ら れる。部材５０が心外れの状態にとどまっているかぎり、ペダルの連続操作によ り、設計限界内で動力伝達装置の比率の連続的かつ段階的変化がひき起されるこ とになる。

図５は、実線によって最低速度形態において、又一点鎖線によりその最高速度形 態において、動力伝達装置４６、特にそのための駆動ベルト５８を概略的に示し ている。動力伝達装置４６は、汚染物質に対してカバー６１を用いて密封されつ るハウジング６０の中で支持され、現在市販されている自転車のほぼ全てのマー クに使用できるようにするためモジュール式部品で構成されている。

特に図５及び図６を参照すると、動力伝達装置４６は、ペダルクランク４２と同 軸でこのクランクにより操作される調整可能な前方滑車機構６２を含み、さらに 、後輪を操作する後方滑車機構６４を含む。滑車機構６２は一連の半径方向に調 整可能な滑車セグメント６６を含み、滑車機構６４は一連の半径方向に調整可能 な滑車セグメント６８を含む。エンドレス駆動ベルト５８は、滑車セグメントの 各組のまわりのほぼ全体にわたり両方の滑車機構６２及び６４の滑車セグメント と駆動又は波動摩擦接触状態にある。

１つの選択された変速比が有効である場合、滑車セグメント６６は１つの共通の 半径でロックされ、滑車セグメント６８も同様に１つの共通半径でロックされる 。

この動力伝達装置４６を構成する全ての材料についてそうであるように、駆動ベ ルト５８はきわめて強く、軽量の材料で構成されている。例えば、このベルトは 、上にネオブレン又はポリウレタンの牽引部材が備わった状態で、ＫＥＶＬＡＲ Ｒブランドのプラスチック材料で作られた４筋入りのＪ形断面の多溝Ｖベルトで あってよい。これまで動力伝達装置ベルトのために用いられてきた材料としては 、ガラス又はポリエステルがあるが、これらは残念なことに動力伝達装置といっ た１つの応用分野に必要な剛性及び強度の組合わさった特性を有していない。

図５の一点鎖線の駆動ベルト５８で示されているように滑車セグメント６８がそ の最大半径位置にあり、滑車セグメント６６がその最小半径位置にある場合、動 力伝達装置はその最低速度調整状態にある。このことはすなわち、ペダルクラン クの各回転に対して後輪が最も少なく回転することを意味している。逆に図５で 実線の駆動ベルト５８により描かれているように、滑車セグメント６６がその最 大半径調整にあり、滑車セグメントがその最小半径位置にある場合、動力伝達装 置はペダルクランクの各回転について後輪の最も多い回転にセットされる。図５ におけるそのサイズとその関係は単なる一例にすぎず、特定の規模を表わすもの ではない。

前述の米国特許第４．８１Ｂ、００８号に完全に開示されているものの本開示の 一部を成すものではない調整機構が、調整可能な滑車セグメントの両方のセット の半径方向のセツティングを決定するために具備されている。前方又はペダル駆 動された滑車機構６２及び後方滑車機構６４は両方共調整の連続的段階を通して 進む上で反対の方向に徐々に調整される。調整機構は、１つの滑車機構の半径を １段階増加させ、同時にもう１つの滑車機構の半径を１段階減少させる。−変形 態様としては、前方滑車機構及び後方滑車機構を、調整機構の連続する調整段階 に応じて交互に（同時にではなく）調整することが可能である。

調整プロセス全体を通して、駆動ベルト５８内のゆるみを巻きとり、これを行な いながら駆動ベルト内のテンションをほぼ一定の値に維持することが必要である 。この望ましい目標は、図６−８及び図１０に全体的に示されているような独特 の補償装置７０により達成される。この場合、自転車のフレーム、特に後輪サポ ートの水平方向の行程２９上に細長いケーシング７２（図１１〜１５も参照のこ と）が取りつけられている。図７及び図９を見れば良くわかるように、ケーシン グ７２には、クランプ７８締めつけのため相ネジ７６を受け入れるべく削孔され ネジ立てされている、中央に配置された下向きに延びるボス７４が具備されてい る。クランプは、自転車のフレーム、特に水平方向後輪サポート２９に対してし っかりとケーシング７２の底部に沿って長手方向に延びるリブ８０を保持するの に役立つ。

かくしてケーシング７２は、概して駆動ベルト５８の下部行程に沿って前後に延 びている（特に図７を参照のこと）。

キャリヤ８２は一般にケーシング７２と同一の広がりをもち、相対する平行な壁 により構成された溝路８４内をケーシングとの関係において前後に移動可能であ る。さらに具体的に言うと、キャリヤ８２は、ケーシング７２の下向きに突出す る延長部分９４及び９６の中に形成された、かみ合う前後のスロット、それぞれ ９０．９２と滑動可能な形で係合させられる前後のフィン、それぞれ８６及び８ ８で形成されている。従って、キャリヤ８２はケーシング７２との関係において 前後方向に自由に移動可能である一方、これはスロット９０．９２を用いて側面 方向にほぼ拘束されている。フィン８６．８８の各々には、アクスルビン１００ を回転可能な形で受け入れる横方向穴９８が備わっている。フィン８６及び８８ の反対側面に位置づけられるべく（図８及び１０）、ローラー１０２がアクスル ビンの相対する端部に固定されている。

ローラー１０２は駆動ベルト５８の下部行程と係合可能であるが、それでも、ロ ーラーを駆動ベルトと係合状態に保つ方法についての記載はこれまでに全く無い 。さらにローラーは駆動ベルト内にほぼ一定のテンションが維持されるようにし ている。

このため、下向きに延びる脚部１０４は、前方突出部９４から延びている。脚部 １０４の端部には軸受用切欠き１０６が形成され、これは、以前に参照指示した 特許出願第□号（代理人事件整理番号１３９−８９２８２５−ＮＡ）に開示され た構造を一般に有していてよい圧縮バネアセンブリ１０１１の片端を受け入れる のに役立つ。圧縮バネアセシブ１月０８の反対側の端部は、キャリヤ８２の前方 フィン８６の中に形成された軸受用切欠き１１０の中にかみ合わさるように受入 れられている。

圧縮バネアセンブリ１０８から離れた補償装置７０の端部では、キャリヤ８２の 後部フィン８８にフィン縁部１１４と１１６の接合点で明確なカム領域１１２が あることがわかる（特に図７Ａを見るとわかる）。かくして、キャリヤ８２が図 ７に示されている位置から図７Ａに示されている位置（図７にも点線で示されて いる）まで右に向かって移動するにつれて、カム領域１１２は、後部スロット９ ２の底面であるカム面１１ｇと係合しその上に載るのがわかる。

この作業の間、このときバネアセンブリ１０１１１は、これらのローラーを駆動 ベルト５８と係合した状態にしつかり保持する補償装置７０の前方端部で（図７ を見ながら右手側）ローラー１０２上の有効バイアスとして役立つ。このような 積極的な推進は、それでも、補償装置７０の後方端部においてローラー１０２に 付与されない。むしろ、バネアセンブリ１０８の付近で発生する駆動ベルト５８ のテンション付加は、駆動ベルトを、キャリヤ８２の後端部においてローラーと 係合すべく引き込む。カム領域１１２はカム面１１Ｂと係合するため、ローラー は受動的に駆動ベルトと係合させられ、これと係合状態にとどまる。

補償装置７０は、ベルト駆動機構に固有の数多くの潜在的問題点を満足させてい る。例えば、図１６を見ると、直径が小さい方の滑車ｍ構つまり図中の機構６４ は、直径が大きい方の滑車機構つまり図中の機構６２よりも急速に移動（シフト ）することがわかるだろう。すなわち、シフティングオペレーションの間、小さ い方の滑車機構は大きい方の滑車機構に比べてその定常状態条件により急速に、 つまり早く達する。駆動ベルト５８は、滑車機構６４において小さい方の軌道Ｂ から大きい方の軌道Ａまで移動するにつれて、大きい方の滑車機構６２において 大きい軌道Ｂから小さい方の軌道Ａまで反対に移動する。しかしながら２つの滑 車機構の間の実際のシフティングオペレーションの時間的経過のため、滑車機構 ６４が必要としているのと同じように速く滑車６２が一定長のベルトを「渡すｊ ことはないことがわかるだろう。これにより、滑車機構６２に隣接するローラー １０２は、「Ａ」に示されているもののようなもう１つの位置を瞬間的に（シフ ト中間点で）とらされることになる。シフティングが完了し、定常状態条件が再 び達せられた時点で滑車機構６２に隣接するローラー１０２は位置Ｂまで戻る。

「Ｃ」という文字は上述の作業と反対の作業、すなわち滑車機構６４が、滑車機 構６４が受けとることのできる速さよりも速くベルトを「渡す」場合を表わす。

これら全てのケースにおいて、補償装置７０は、発生する駆動ベルト内のゆるみ を瞬間的に巻きとり、ベルト内のテンションをほぼ一定に保つのに有効である。

図１７は、前方及び後方のローラー１０２の極限位置を表わしており、前者は「 Ｘ」という文字で示され、後者はｒＹＪという文字で示され、定常状態又は非シ フティング条件の間、滑車機構６２及び６４の様々な比率について中間位置が点 線で示されている。滑車機構の各比率について平面ｎ内にバネアセンブリ１０８ に隣接するローラー１０２の軸を維持することが重要である（図１７）。この関 係により、バネアセン、ブリ１０８は常に駆動ベルト５８上のテンションをほぼ 一定に維持することになる。位置Ｘ及びＹの間を移動するにつれての滑車機構６ ４に近いローラー１０２についての軸軌跡である平面２（図１７）に従って輪郭 どりされたカム面１１８を用いることにより、前部ローラー１０２は、バネ１０ １１に対して最小限の長さだけの調整を要求し、従って駆動ベルト５８にバネが ほぼ均等な合力を課すという結果をもたらすようなほぼ平面の位置づけを維持す る。

勾配をもつカム面１１８のために達成できるもう１つの利点は、許容可能な量だ け水平後輪サポート２９をクリアする間に選択された変速比の如何に関わらず、 考えられる最低の径路を動力伝達装置４６がとることができる、という点にある 。さらに、これは前方滑車槻購６２及び後方滑車機構６４の両方において駆動ベ ルト５８の最大限の巻きつけを確保する。

当該動力伝達装置の設計におけるもう１つの考慮事項は、ベルトと滑車セグメン トの間のスリップを減少又は除去することにある。ここで開示されている動力伝 達装置の中での補償装置７０の動き、支持及び設置は、この目的を達成するのに きわめて重要である。ペダルクランク４２に力が加わると、クランクは滑車セグ メント６６と共に滑車機構６２を回転させることになる。滑車セグメント６６は 、回転するにつれてベルト５８上に力を加え、このベルトは滑車機構６４に対し てそのセグメント６８を通して動きを伝達する。セグメント６６との関係におけ るベルトのスリップが無くペダルクランクに加えられつる力の量は、下記の酸二 Ｔ　２　／Ｔ　１　＝　Ｏ” に従ってペダルクランクが滑車機構６２の「張り側」と「ゆるみ側」でベルトに 対して加える引張り力の関数として表わすことができる。但し、式中、Ｔ２はベ ルトの「張り側」　（前進ペダリングで図５の上部ベルト経路）上のテンション を表わし：Ｔ１はベルトの「ゆるみ側」　（前進ペダリングで図５の下部ベルト 経路）上のテンションを表わし：ｅは、底部ｅに対する自然対数（ｌｏｇ　Ｔ　 ２　／　Ｔ　＋　）　：ｆはベルトと滑車セグメントの間の摩擦係数であり−Ｂ は、滑車セグメントのまわりのベルト接触（又は巻きつき）の合計角度（ラジア ン単位）である。上記の式かられかるように、Ｔ２　／Ｔ、の比率は、一定の与 えられたシステムの中でのベルトの巻きつきの範囲によって左右され、さらにベ ルト巻きつきＢはこの式の中で指数因子であり摩擦係数ｆにより乗じられること から、ベルトの巻きつきの範囲における小さい増分の増加は、スリップ又はスリ ップ切迫が発生しないうちにペダルクランクに対して加えることのできる力の量 の過度に大きな増加を生成することになる。

本明細書において開示している動力伝達装置の環境において、望ましくないスリ ップを減少させるのに充分な程度のベルトの巻きつきは滑車の周囲近くのきわめ て小さい空間つまりシステム全体のその他の要素もいくつか含む空間内で達成さ れなくてはならない。さらに、補償装置の位置は、米国特許第４，８１６，００ ８号に記されているような動力伝達装置における２１の離散的比率といった数多 くの比率に対応しなくてはならない。これを達成するため、補償装置７０は、望 ましい巻きつき度を得るために動くよう支持されている。ここで補償装置７０を 支持し、移動させる為に提供されている構造は、ベルトが、選択された全ての比 率について先行技術のものよりも大きい量だけ滑車セグメント６６及び６８と接 触する、即ち巻きつくことを可能にしている。しかも、機構のその他の部分のた めになおも充分な余地を提供しながらである。

ここで、本発明のもう１つの実施態様を示す図１８〜２４を参照する。図１８は 前述のとおり、図６に似た図である。図６の動力伝達装置４６と同様の要領で、 図１８の動力伝達装置２４６は、１本のペダルクランクと同軸でこのクランクに より作動させられる調整可能な前方滑車機構２６２を含み、さらに後輪を作動さ せる後方滑車機構２６４を含んでいる。滑車機構２６２は半径方向に調整可能な 一連の滑車セグメント２６Ｂを含み、滑車機構２６４は一連の半径方向に調整可 能な滑車セグメント２ＢＢを含む。前方滑車機１１２Ｂ２は一対の平行な離隔し た共通境界のディスク２Ｂ２Ａ、２６２Ｂを用い、同様に後方滑車機構２６４は 、一対の平行な離隔した共通境界のディスク２６４Ａ、２６４Ｂを用いる。エン ドレス駆動ベルト２５８は、各滑車セグメント組のまわりのほぼ全体にわたり滑 車機構２６２及び２６４の両方の滑車セグメントと駆動又は被動接触状態にある 。

選択された変速比が有効状態にあるとき、滑車セグメント２６６は共通の１つの 半径においてロックされ、滑車セグメント２５８　も同様に共通の１半径にてロ ックされる。動力伝達装置４６に関して同様に以前に説明したとおり、この動力 伝達装置２４６に関しても、駆動ベルト２５８のゆるみを巻きとることか必要で あり、又これを行なう間、駆動ベルト内のテンションはほぼ一定の値に維持する 必要がある。

この望ましい目標は、図１８に全体的に示されているような補償装置２７０によ って達成される。前述の実施態様に関して図７で示した要領で自転車のフレーム に対し細長いケーシング２７２がとりつけられており、これは本実施態様に関し て記述されている全てのコンポーネントを包み込むのに役立つ。

キャリヤ２８２（図１８．１９及び２３）は一般に、ケーシング２７２と同一の 広がりをもち、ケーシングとの関係において前後に移動可能であるが、その要領 は前述の実施態様のものと幾分か異なる。以下、更に詳細な説明を行う。

キャリヤ８２の場合と同様に、キャリヤ２８２は、前後のフィン、それぞれ２８ ６及び２８８（図１９）で形成されている。

フィン２１１８，２８８の各々にはローラー２０２を回転可能な形で受け入れる べく横方向の穴２９８が備わっている。一対のローラー２０２がフィン２８６及 び２８８の反対側に位置づけされている。ローラー２０２は駆動ベルト２５８の 下部行程と係合可能である。ローラー２０２の各々は、２０３においてのように 中心にアパーチャを有し、各ローラー対はハブキャップ２１６．２１８のはめ合 い対を用いてキャリヤ２８２にとりつけられている。図１９、さらに詳細には図 ２５を見ればわかるように、各々のハブキャップは、その結びつｊすられたロー ラー２０２の中心アパーチャ２０３の中へと回転式に受け入れられるよう、環状 肩部、それぞれ２１８Ａ、２１８Ａを有している。

１本のアクスルピン３１４が肩部２１６Ａを超えて突出し、フィン２８６内の横 方向穴２９８の中を干渉する形で延び、ハブキャップ２１８の中央中ぐり３１６ の中にはめ込まれた形で受け入れられる。フィン２８８においても同じ構造が具 備されている。

図１８及び２３を見ればわかるように、ケーシング２７２の前進領域内には軸受 用切欠き２０６が形成され、ここでも以前に参照指示された１９８９年９月６日 付けの特許出願番号節０７７４０３，６５７号の中で開示されている構造のもの であってよい圧縮バネアセンブリ２０８の片端を受け入れるのに役立つ。圧縮バ ネアセンブリ２０８の反対側の端部は、キャリヤ２８２の前部フィン２８６の中 に形成された軸受用切欠き２１０の中にかみ合う形で受け入れられる。

圧縮バネアセンブリ２０８から遠く離れた補償装置２７０の片端では、キャリヤ ２８２の後部フィン２８８には概して下向きに面する凸状のジャーナル軸受２１ ２がついているのがわかる（特に図１９及び２１を参照）。この軸受２１２は、 長手方向軸を中心としたキャリヤ２８２の回転運動を打ち消すのに役立つ安定器 機構３００の重要な部分である。図１８及び２３においては、キャリヤ２８２の 長手方向軸は、ローラー２０２か係合されている駆動ベルト２５８の行程に対し て概して平行であることがわかる。

安定器機構３００のもう１つの主要なコンポーネントとしては、ケーシング２７ ２内に適当に形成された軸受用切欠き３０２、及びキャリヤ２８２の後端部２１ ４においてジャーナル軸受２１２と軸受用切欠き３０２の間に延びるピボットア ーム３０４がある。ピボットアーム３０４の最も低い端部にある同点３０６は、 ケーシング２７２の軸受用切欠き３０２の中に旋回可能な形で受け入れられる。

ピボットアーム３０４の最上端はリセスを有し、キャリヤ２８２の後端部におい て凸状ジャーナル軸受２１２とかみ合い係合するように形作られた凹状ジャーナ ル軸受３０８が備わっている。さらに、ジャーナル軸受３０８を作り上げたリセ スにより構成された左右のフランジ３１０．３１２は、キャリヤ２８２の後端部 ２１４の側壁とぴったり係合する。

図２３を見ると、キャリヤ２８２が順方向に、つまり点線のピボットアーム３０ ４により示された位置から実線の位置まで右に向かって移動するにつれて、後端 部２１４、後部フィン２８８及び付随するローラー２０２は、軸受用切欠き３０ ２をその中心とする弧に従い、凸状ジャーナル軸受２１２は凹状ジャーナル軸受 ３０８と滑動できる形で係合している。ここの運動全体を通して、キャリヤ２８ ２、ピボットアーム３０４及びバネアセンブリ２０８は全て、あらゆる位置でほ ぼ同一平面内にとどまり、ローラー２０２は、ディスク２Ｂ２＾、２６２Ｂ及び ２６４Ａ、２８４Ｂの影響内にほぼとどまっている。特に図２４を見ればよくわ かるように、動力伝達装置２４６の後部においてローラー２０２はディスク２６ ４＾、２８４Ｂにより側面方向運動に対して制限されている。同様に、ローラー ２０２は、動力伝達装置２４６の前進領域において、ディスク２８２Ａ、２６２ Ｂにより側面方向運動に対して制限されている。ピボットアーム３０４の下部同 点は、ケーシング２７２との関係における側面方向及び長手方向の運動の両方に 対して保持され、バネアセンブリ２０Ｂの下端部は同様にケーシングとの関係に おいて側面方向及び長手方向の動きに対して保持されている。その結果、ローラ ー２０２は駆動ベルト２５８のウェブと直角に係合状態にとどまり、ピボットア ーム３０４の長さのため、キャリヤ２８２はその長手方向軸を中心とした回転を 抑止されている。同様に、補償装置２７０のための一次構造サポートとして、ピ ボットアーム３０４は、望ましくない片持ち力がキャリヤ２８２上に加わること が全く無しにケーシング２７２に対して直接応力を付与する。

本発明の好ましい実施態様が詳細に開示されてきたが、当業者は、明細書に記述 されクレームに規定されている本発明の範囲から逸脱することなく、実施例に対 しさまざまな変更を加えることができるということが理解できるはずである。例 えば、本発明は可変比動力伝達装置の状況内で開示されてきたものの、従来の固 定比の固定心ベルト動力伝達装置にも有利に適用することが可能である。このよ うな場合、本発明のため達成されるベルトの巻きつけの規模の結果、可変比動力 伝達装置の場合に生じた前述の利点の数多くが得られる。かくして、本発明を用 いた駆動ベルトは、私の知るかぎりのこれまでのいかなる設計よりも低コストで 、さらに大きい生産量を達成するのに用いることができる。

図８ 図２１　図２２ ．ｆｌ　い 国際調査報告

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．　可変式動力伝達装置用の自動調整式駆動手段テンション付加システムにお いて、 −フレーム手段； −前記フレーム手段上に載置された一対の離隔した可変的直径の滑車； −前記滑車の一方から他方へ回転力を伝達するための前記滑車の各々のまわりに 少なくとも部分的に巻きつけられたエンドレス駆動手段；及び、 −前記駆動手段に対して前記ガイドを通して力を加え、かくしてこのガイドがこ の駆動手段を前記滑車の全直径にわたり最適な駆動関係でこの滑車のまわりに維 持するようにするための、前記駆動手段に隣接して少なくとも２つの離隔したガ イドを含む前記駆動手段のためのテンション付加手段、 を含み、前記ガイドは、任意の与えられた変速比についてこの滑車の直径に応じ て前記駆動手段の幾何形状により決定されるような非回転径路内の動きのため前 記フレーム手段により支持されており、かくして変速比が変わり前記駆動手段が 前記滑車の変化する直径に応答して新しい幾何形状を達するにつれて前記駆動手 段は自動的に前記テンション付加手段の位置を調整するようになっている、可変 式動力伝達装置用の自動調整式駆動手段テンション付加システム。
2. ２．　前記駆動手段が少なくとも部分的に２つの滑車のまわりに巻きつき、少な くとも１つの滑車の直径が変化して変速比の変更を行ない、この駆動手段が各々 の選択された変速比について異なる幾何形状をとる、可変比式動力伝達システム のエンドレス駆動手段にテンションを付加する方法において、 （ａ）選択された比率のための特定の幾何形状に駆動手段を維持するための前記 駆動手段に隣接して少なくとも２つの離隔したガイドをもつ駆動手段用のテンシ ョン付加手段を非回転連動のために支持する段階； （ｂ）少なくとも１つの滑車の直径を変える新しい比を選択する段階；及び （ｃ）新しい比と結びつけられた新しい幾何形状に駆動手段を維持するため滑車 の直径の変化に応えて非回転運動径路に沿ってテンション付加手段を位置づけし 直す段階を含むテンション付加方法。
3. ３．　段階（ｃ）が駆動手段のシフティングにより自動的に行なわれ、駆動手段 のこのシフティングにより駆動手段はテンション付加手段に力を加えこれを動か して新しい幾何形状に駆動手段を支持する、請求の範囲第２項に記載のテンショ ン付加方法。
4. ４．　駆動手段の方ヘテンション付加手段を片寄らせる段階を含む、請求の範囲 第２項に記載のテンション付加方法。
5. ５．　フレームによって支持されている少なくとも２つの滑車のまわりに少なく とも部分的に巻きつけられこれらの滑車により運動のために支持されているエン ドレス駆動手段のためのテンション付加システムにおいて、−駆動手段を案内す るための少なくとも２つの離隔したガイド部材を含むテンション付加手段、 −前記ガイド部材のうちの一方の部材に比べ他方の部材の方に近い前記フレーム 上の前記テンション付加手段のための支持手段、及び −前記テンション付加手段及び前記駆動手段上にカを加える前記駆動手段に向か って前記テンション付加手段を片寄らせることを目的とし、このバイアスカの適 用点は前記他方のガイド部材に比べもう一方のガイド部材の方に近い、バイアス 手段を含む、テンション付加システム。
6. ６．　相対する行程に沿ってベルトを案内する一対の離隔した滑車手段により前 送りされ、これらの上の支持されてているエンドレスベルトと連携的に係合可能 な補償装置において、これらの滑車手段は、縮小形態と拡大形態の間で独立して 移動でき、かくしてベルトの径路を変化させ、この補償装置には、 −ベルトの行程の一方と係合可能でかつ一定の距離だけ話しておかれた第１及び 第２の離隔したガイド部材；−ベルトと係合するように前記第１のガイド部材を 片寄らせる手段；及び −前記第２のガイド部材によるベルトの受動的係合を確実に行なうべく前記第２ のガイド部材を自由に支持するための、前記バイヤス手段から離れた手段、が含 まれており、さらに前記ガイド部材はベルトがとる径路に応答してベルトに沿っ て一斉に移動でき、かくしてベルトがとった径路の如何に関わらずベルトのテン ションをほぼ一定に維持するようになっている補償装置。
7. ７．一概して、ベルトの行程の一方に沿って前後に延びる定置型の細長いケーシ ング手段； 一概して前記ケーシング手段と同一の広がりをもち、かつこのケーシング手段と の関係において前後に移動でき、しかも前記ガイド部材を上に載置する手段を含 むキャリヤ手段； を含み −前記バイアス手段には、前記ケーシング手段と前記キャリヤ手段の間に伸びる 圧縮バネ手段が含まれ、−前記支持手段には、前記バイアス手段から離れた前記 ケーシング手段上に支持表面が含まれ、 −前記キャリヤ手段には、前記支持表面と係合可能で前記支持表面に沿って滑動 可能であるカム部材が含まれている、請求の範囲第６項に記載の補償装置。
8. ８．　前記第１及び第２のガイド手段がローラーであり、前記キャリヤ手段が前 記ローラーを上に回転可能な形で載置するための手段を含む、請求の範囲第７項 に記載の補償装置。
9. ９．　前記ケーシング手段には、ベルトの行程の１つから離れた端部まで延びる 脚部部材が含まれ、前記圧縮バネ手段が前記端部と前記キャリヤ手段の間に伸び る、請求の範囲第８項に記載の補償装置。
10. １０．前記圧縮バネ手段には、 −圧縮バネ、及び −この圧縮バネを上に捕獲した形で受け入れるための第１及び第２の反対側に配 置されたガイド部材が含まれ、 これらのガイド部材の各々には、 一支え面と肩部の間に延びる頭部及び −外表面をもち、前記支え面から離れる方向に前記肩部から延び先端にて終結す る、前記頭部と一体化された細長い脚部手段、 が含まれ、 前記ガイド部材は相互に、かみ合う形でかつ滑動可能な形で係合でき、そのため 完全に係合した時点で前記第１のガイド部材の前記先端部は第２のガイド部材の 前記頭部近くにあり前記第２のガイド部材の前記先端部は前記第１のガイド部材 の頭部の近くにくることになり、−前記圧縮バネは前記肩部の間に延び前記脚部 手段の上に重なる前記ガイド部材の上に係合可能な形でかつ滑動できる形で受け 入れられている、 請求の範囲第９項に記載の補償装置。
11. １１．少なくとも前記ガイド部材のうちの一方の部材の前記頭部と前記先端部に 近い前記ガイド部材のもう一方の部材の前記脚部手段は、前記反対側に配置され た肩部に支えられ、前記圧縮バネが圧縮状態にある状態で前記バネアセンブリを 収縮条件下に維持するべく、相互に心合せされた時点でかみ合いキー部材を一時 的に受け入れるため中に形成された連動する横方向に延びたキー溝を有し、かく してキー溝からキー部材がとり除かれた時点で、前記バネアセンブリは、前記肩 部に対し作用する前記圧縮バネのバイアスの下で拡張状態になり、このとき前記 ガイド部材の１つの前記頭部は前記フレーム手段の前記端部と係合し、前記ガイ ド部材のもう一方の部材の前記頭部は前記カム部材から離れた前記キャリヤ手段 と係合する、請求の範囲第１０項に記載の補償装置。
12. １２．前記長手方向軸を中心にした前記キャリヤの打ち消し用回転運動のため前 記フレーム手段と前記キャリヤの間に延びる安定器手段を含む、請求の範囲第１ 項に記載のテンション付加システム。
13. １３．フレームにより支持された少なくとも２つの滑車のまわりに少なくとも部 分的に巻きつけられ、これらの滑車により運動のために支持されているエンドレ ス駆動手段のためのテンション付加システムにおいて、−駆動手段を案内するた めの少なくとも２つの離隔したガイド部材を含み、一般に駆動手段に対し平行な 長手方向軸を有する、 テンション付加手段、 −前記ガイド部材のうちの一方の部材に比べ他方の部材の方に近い前記フレーム 上の前記テンション付加手段のための支持手段、及び −前記テンション付加手段及び前記駆動手段上に力を加える前記駆動手段に向か って前記デンション付加手段を片寄らせることを目的とし、このバイアスカの適 用点は前記他方のガイド部材に比べ一方のガイド部材の方に近い、バイアス手段 、及び −前記テンション付加手段の前記長手方向軸を中心にした打ち消し用回転運動の ためフレームと前記テンション付加手段の間に延びる安定器手段、 を含むテンション付加システム。
14. １４．−前記ガイド部材の一方に隣接する後尾端を有する、前記ガイド部材を支 持するためのキャリヤ、を含み、 −前記安定器手段には、概して前記キャリヤと同一平面内にあるピボットアーム が含まれ、このピボットアームは前記フレーム手段と旋回する形で係合した第１ の端部と前記後尾端をぴったりとただし滑動できる形で受け入れるためのりセス をもつ第２の端部を有し； −かくして、このキャリヤとピボットアームがその相互に規定された平面内で単 体として動いた時点で、前記長手方向軸を中心とした前記キャリヤの同時回転は 抑制されることになる、請求の範囲第１３項に記載のテンション付加システム。