JPH07301292A - 内装変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 変速時のショック及び空転時の騒音を抑え
る。 【構成】 この内装変速機は、固定軸１と駆動体２とハ
ブシェル３と遊星歯車機構４と選択クラッチ機構３０と
第１及び第２ローラクラッチ４０，４１とを備えてい
る。駆動体２は固定軸１に回転自在に支持されている。
ハブシェル３は内部に収容空間を有するとともに固定軸
１に回転自在に支持されている。遊星歯車機構４は、ハ
ブシェル３の収容空間内に配置され、駆動体２からの動
力を変速してハブシェル３に伝達する。選択クラッチ機
構３０は、太陽ギアを固定軸１に連結するための機構で
ある。第１ローラクラッチ４０は一方向にのみ駆動体２
からの動力をハブシェル３に伝達する。第２ローラクラ
ッチ４１は一方向にのみ遊星歯車列４からの動力をハブ
シェル３に伝達する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内装変速機、特に、自
転車等に用いられ、入力体からの動力を選択された所定
の変速比で変速して出力体に伝達する内装変速機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自転車に用いられる内装変速機は、後車
輪のハブシェル内部に設けられており、主に、自転車の
フレームに固定される固定軸と、遊星歯車機構と、ワン
ウェイクラッチと、操作体とを有している。例えば従来
の４段増幅方式の内装変速機に用いられる遊星歯車機構
は、固定軸外周に配置された３個の太陽ギアと、各太陽
ギアに噛み合う遊星ギアと、遊星ギアに噛み合うリング
ギアとから構成されている。各太陽ギアは操作体によっ
て固定軸と選択的に連結可能である。また、遊星ギア
は、固定軸外周に配置されたギア枠に支持されている。
そして、リングギアとハブシェルとの間及びギア枠とハ
ブシェルとの間にそれぞれワンウェイクラッチが配置さ
れている。

【０００３】ここでは、固定軸に連結される太陽ギアを
操作体によって選択することにより変速比が変更され
る。また、いずれの太陽ギアも固定軸に連結されない場
合は、ギア枠とハブシェルとが直結される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】内装変速機に用いられ
る従来のワンウェイクラッチは、例えばリングギアとハ
ブシェルとの間に配置された複数のラチェット爪部材を
有している。ラチェット爪部材は通常細長い部材であ
り、一端側を支点として回動する。そして、このラチェ
ット爪部材が回動してハブシェル側のラチェット歯に噛
み合うことによって一方向にのみ動力が伝達される。

【０００５】このように、従来のワンウェイクラッチで
は、ラチェット爪部材が回動することによってラチェッ
ト歯に噛み合ったり、あるいは噛み合いが解除されるの
で、噛み合い方向と逆方向に空転する場合、ラチェット
爪部材が回動してハブシェルへの衝突音が発生する。こ
のため騒音が比較的大きい。また、空転状態から噛み合
い状態に移行する際、遊びが比較的大きいのでラチェッ
ト爪部材がラチェット歯に噛み合うまでに時間がかか
り、しかも急激に両者の噛み合いが行われるのでスムー
ズな移行が行われず、ショックが大きい。これは変速時
においても同様であり、変速が行われる際は動力伝達の
ためのワンウェイクラッチが切り換えられるが、このワ
ンウェイクラッチの切り換えがスムーズに行えない。

【０００６】特に、減速時には、変速した後に変速前に
比較してペダルを速く回転させなければならないので、
遊びが大きい従来のワンウェイクラッチでは、変速比の
違い分だけその遊びが増幅されたような感覚を受け、変
速時のぎこちない感触が増大する。本発明の目的は、内
装変速機において、空転時の騒音を抑えることにある。

【０００７】本発明の他の目的は、内装変速機におい
て、空転状態から噛み合い状態へスムーズに移行させる
ことにある。本発明のさらに他の目的は、内装変速機に
おいて、変速時のショックを緩和し、スムーズな変速を
可能とすることにある。本発明のさらに他の目的は、内
装変速機において、安価な構成で、空転状態から噛み合
い状態へのスムーズな移行及びスムーズな変速を可能に
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る内装変速機
は、入力体からの動力を選択された所定の変速比で変速
して出力体に伝達するものであり、固定軸と、駆動体
と、筒状の従動体と、遊星歯車機構と、切り換え手段
と、１つ以上のローラ型一方向クラッチとを備えてい
る。

【０００９】駆動体は固定軸に回転自在に支持され、入
力体に連結可能である。筒状の従動体は、内部に収容空
間を有するとともに固定軸に回転自在に支持され、出力
体に連結可能である。遊星歯車機構は、従動体の収容空
間内に配置され、駆動体からの動力を変速して従動体に
伝達する。切り換え手段は遊星歯車機構での動力伝達経
路を切り換えるための手段である。ローラ型一方向クラ
ッチは、駆動体と従動体との間の動力伝達経路の途中に
配置され、一方向にのみ駆動体からの動力を従動体に伝
達するものである。

【００１０】なお、ローラ型一方向クラッチは、遊星歯
車機構に構成された複数の変速段の出力部のうちの、一
定の入力回転数に対して最大の出力回転数が得られる変
速段の出力部を除く各変速段の出力部に少なくとも配置
されているのが好ましい。また、前記ローラ型一方向ク
ラッチは、少なくとも前記遊星歯車機構の出力部に配置
されていてもよい。

【００１１】前記遊星歯車機構は、固定軸と同芯に配置
された太陽歯車と、固定軸の外周に配置され駆動体と一
体で形成された枠体と、枠体に回転自在に配置され太陽
歯車に噛み合う遊星歯車と、遊星歯車に噛み合う内歯車
とを含み、前記切り換え手段は太陽歯車を固定軸に対し
て相対回転自在あるいは相対回転不能とするためのクラ
ッチ機構である場合は、前記ローラ型一方向クラッチは
枠体および内歯車と従動体との間のそれぞれに配置され
ているのが好ましい。

【００１２】また、前記遊星歯車機構は、固定軸と同芯
に配置され固定軸と一体的に回転する太陽歯車と、固定
軸の外周に配置された枠体と、枠体に回転自在に配置さ
れ太陽歯車に噛み合う遊星歯車と、遊星歯車に噛み合う
内歯車とを含み、前記切り換え手段は駆動体と枠体とを
連結あるいは連結解除するクラッチ部材である場合は、
前記ローラ型一方向クラッチは、駆動体と内歯車との
間、枠体と従動体との間、および内歯車と従動体との間
にそれぞれ配置されているのが好ましい。

【００１３】前記ローラ型一方向クラッチは、円周方向
に傾斜する複数のカム面を有するカム部と、複数のカム
面上を転動する複数のローラと、ローラをカム面との噛
み合い方向に付勢する付勢機構とを有しているのが好ま
しい。前記付勢機構は、複数のローラを保持し回転自在
な保持器と、保持器をローラがカム面と噛み合う方向に
付勢する付勢部材とを有しているのが好ましい。前記保
持器は、複数のローラを保持した状態で複数のローラが
抜け落ちないように抜け止め部を有しているのが好まし
い。前記枠体と従動体との間に配置された一方向クラッ
チのカム部は枠体の外周部に一体で形成されているのが
好ましい。前記内歯車と従動体との間に配置された一方
向クラッチのカム部は内歯車の外周部に一体で形成され
ているのが好ましい。

【００１４】

【作用】本発明に係る内装変速機では、入力体からの動
力は駆動体に伝達され、さらに駆動体から従動体に伝達
される。このとき、遊星歯車機構によって変速される。
駆動体からの動力は動力伝達経路の途中に配置されたロ
ーラ型一方向クラッチを介して従動体に伝達される。

【００１５】ここでは、駆動体からの動力はローラ型一
方向クラッチを介して従動体に伝達されるので、空転時
において従来のワンウェイクラッチで生じていたラチェ
ット爪部材の衝突音がなくなり、騒音が抑えられる。ま
た、ローラ型一方向クラッチを用いることにより変速時
のショックが少なくなる。前記ローラ型一方向クラッチ
が複数の変速段の出力部のうちの、一定の入力回転数に
対して最大の出力回転数が得られる変速段の出力部を除
く各変速段の出力部に設けられている場合、すなわち、
減速時において、変速後に動力伝達に寄与する出力部に
ローラ型一方向クラッチが設けられている場合は、従来
装置において減速時に感じられていた大きなショックを
ほとんど無くすことができる。

【００１６】前記ローラ型一方向クラッチが、少なくと
も前記遊星歯車機構の出力部に配置されている場合に
も、前記同様の作用を奏する。前記遊星歯車機構が、固
定軸と同芯に配置された太陽歯車と、固定軸の外周に配
置され駆動体と一体で形成された枠体と、枠体に回転自
在に配置され太陽歯車に噛み合う遊星歯車と、遊星歯車
に噛み合う内歯車とを含み、前記切り換え手段が太陽歯
車を固定軸に対して相対回転自在あるいは相対回転不能
とするためのクラッチ機構であり、ローラ型一方向クラ
ッチが枠体および内歯車と従動体との間のそれぞれに配
置されている場合は、クラッチ機構によって太陽歯車と
固定軸とが相対回転不能に連結されると、駆動体からの
回転は、遊星歯車機構によって変速され、ローラ型一方
向クラッチを介して従動体に伝達される。一方、太陽歯
車と固定軸とが連結されず相対回転自在の場合は、駆動
体からの回転は枠体およびローラ型一方向クラッチを介
してそのまま従動体に伝達される。ここでは、変速時及
び直結時において騒音が抑えられ、また変速時のショッ
クが少なくなる。

【００１７】前記遊星歯車機構が、固定軸と同芯に配置
され固定軸とともに一体的に回転する太陽歯車と、固定
軸の外周に配置された枠体と、枠体に回転自在に配置さ
れ太陽歯車に噛み合う遊星歯車と、遊星歯車に噛み合う
内歯車とを含み、前記切り換え手段が駆動体と枠体とを
連結あるいは連結解除するクラッチ部材であり、さらに
前記ローラ型一方向クラッチが、駆動体と内歯車との
間、枠体と従動体との間、および内歯車と従動体との間
にそれぞれ配置されている場合は、クラッチ部材によっ
て駆動体と枠体とが連結されると、駆動体からの回転は
枠体に伝達される。そして、枠体に伝達された回転は、
遊星歯車機構の変速比の設定の仕方によって、複数の出
力部のうちのいずれかの出力部を介して従動体に伝達さ
れる。このとき、各出力部としての、駆動体と内歯車と
の間、枠体と従動体との間、および内歯車と従動体との
間にそれぞれローラ型一方向クラッチが配置されている
ので、前記同様に、変速時及び直結時において騒音が抑
えられ、また変速時のショックが少なくなる。

【００１８】前記ローラ型一方向クラッチが、複数のカ
ム面を有するカム部と、カム面上を転動する複数のロー
ラと、ローラをカム面との噛み合い方向に付勢する付勢
機構とを有している場合は、複数のローラが常にカム面
と噛み合っており、変速時に速やかに回転が伝達され
る。また、ショックが少ない。前記付勢機構が、複数の
ローラを保持する保持器と、保持器を付勢する付勢部材
とを有している場合は、保持器が付勢部材によって噛み
合い方向に付勢され、これにより各ローラはカム面と常
に噛み合う方向に付勢される。ここでは、保持器を付勢
するだけで複数のローラを噛み合い方向に付勢でき、複
数のローラのそれぞれを付勢する必要がない。このため
構造が簡単になる。前記保持器が、複数のローラを保持
した状態で複数のローラが抜け落ちないように抜け止め
部を有している場合は、複数のローラを一体で取り扱う
ことができ、組立分解等の作業が容易になる。

【００１９】前記ローラ型一方向クラッチのカム部が枠
体や内歯車の外周部に一体で形成されている場合は、内
輪が不要になり、構造が簡単になるとともに安価にな
る。

【００２０】

【実施例】実施例１ 〔構成〕図１に示す内装変速機は、例えば自転車の後輪
に装着されるものであり、自転車のフレームに固定され
る固定軸１と、固定軸１の一端側外周に配置された駆動
体２と、固定軸１及び駆動体２のさらに外周に配置され
たハブシェル３と、駆動体２とハブシェル３との間で動
力を伝達するための遊星歯車機構４とを主に有してい
る。遊星歯車機構４は、直結及び増速３段の計４段構成
となっている。

【００２１】駆動体２はほぼ筒状の部材であり、一端が
ボール５及び玉押し６を介して固定軸１に回転自在に支
持されている。また一端部外周には、入力体としてのチ
ェーンホイール７が固定されている。さらに駆動体２に
は、中心部の空間から半径方向外方に拡がる切欠き部２
ａが形成されている。この切欠き部２ａは、円周方向に
等角度間隔で３か所形成されている。

【００２２】ハブシェル３は軸方向に複数の段部を有す
る筒状部材であり、その内周部の収容空間３ａに駆動体
２を収容している。そして、ハブシェル３の一端側はボ
ール１０を介して駆動体２の外周に、他端側はボール１
１及び玉押し１２を介して固定軸１にそれぞれ回転自在
に支持されている。また、ハブシェル３の外周部両端に
は、スポークを支持するためのハブ１３，１４が固定さ
れている。駆動体２の一端側の外方側壁にはカバー１５
が固定されており、カバー１５の先端はハブシェル３の
一端側の外周面を覆うように延びている。そして、カバ
ー１５の先端内周面とハブシェル３の外周面との間には
シール部材１６が配置されている。

【００２３】遊星歯車機構４はハブシェル３内部の収容
空間３ａに収容されており、第１、第２及び第３太陽ギ
ア２０，２１，２２と、これらに噛み合う３つの遊星ギ
ア２３（図では１つの遊星ギアのみを示している）と、
リングギア２４とを有している。各太陽ギア２０〜２２
は、固定軸１の外周で駆動体２の内周部に軸方向に並べ
て配置されており、しかも固定軸１に対して相対回転自
在となっている。遊星ギア２３は、駆動体２の切欠き２
ａ内に支持ピン２５を介して回転自在に支持されてい
る。遊星ギア２３には、第１ギア２３ａ、第２ギア２３
ｂ及び第３ギア２３ｃが一体で形成されており、第１ギ
ア２３ａは第１太陽ギア２０に、第２ギア２３ｂは第２
太陽ギア２１に、第３ギア２３ｃは第３太陽ギア２２に
それぞれ噛み合っている。また、リングギア２４は遊星
ギア２３の外周側に配置されており、内周部に内歯が形
成されている。このリングギア２４は遊星ギア２３の第
２ギア２３ｂに噛み合っている。

【００２４】固定軸１と各太陽ギア２０〜２２の内周部
との間には、各太陽ギア２０〜２２を固定軸１に対して
相対回転自在あるいは相対回転不能とするための選択ク
ラッチ機構３０が配置されている。選択クラッチ機構３
０は、３つの太陽ギア２０〜２２のうちのいずれか１つ
を選択的に固定軸１に連結する機能、及びいずれの太陽
ギア２０〜２２も固定軸１に連結しない機能を有してい
る。選択クラッチ機構３０は、それぞれ各太陽ギア２０
〜２２の内周部に配置されて各太陽ギア２０〜２２の内
面に噛み合い可能な複数の爪３１，３２，３３と、各爪
３１〜３３を支持するためのリング状のワイヤスプリン
グ３４，３５，３６と、スリーブ３７とを有している。
スリーブ３７は固定軸１の外周に挿入されており、外周
部に複数の係止溝を有している。スリーブ３７の一端に
は操作体３８が固定されており、操作体３８の操作によ
ってスリーブ３７を回転させることが可能である。そし
て、スリーブ３７の回転によって、各太陽ギア２０〜２
２と固定軸１との連結が制御されるようになっている。

【００２５】このような構成により、第１太陽ギア２０
が選択されたときは最も増速比の大きい大増速動力伝達
経路が構成され、第２太陽ギア２１が選択されたときは
２番目に大きい増速比の中増速動力伝達経路が構成さ
れ、第３太陽ギア２２が選択されたときは最も増速比の
小さい小増速動力伝達経路が構成される。また、いずれ
の太陽ギアも選択されなかった場合は、直結動力伝達経
路が構成される。

【００２６】駆動体２の他端側の外周面とハブシェル３
の内周面との間には第１ワンウェイクラッチ４０が設け
られている。また、リングギア２４の外周面とハブシェ
ル３の内周面との間には第２ワンウェイクラッチ４１が
設けられている。第１及び第２ワンウェイクラッチ４
０，４１は、図２に示すように、駆動体２の外周面ある
いはリングギア２４の外周面に一体形成されたカム部４
２と、カム部４２とハブシェル３との間に配置された複
数のローラ４３と、複数のローラ４３を保持する保持器
４４と、保持器４４を図２において反時計回り（噛み合
い方向）に付勢する捩じりばね４５とを備えている。

【００２７】カム部４２は、円周方向に傾斜する複数の
カム面４２ａを有している。カム面４２ａは複数のロー
ラのそれぞれに対応して形成されている。このカム面４
２ａをローラ４３が転動する際、最も内周側に傾斜した
部分、すなわちハブシェル３の内周面から最も離れた部
分では、ローラ４３は自由に回転し得る。一方、カム面
４２ａの円周方向中間部分では、ハブシェル３とカム面
４２ａとの間に挟持されて、カム部４２からの回転をハ
ブシェル３側に伝達し得る。

【００２８】保持器４４は、図３〜図６に示すように、
断面Ｕ字状に形成されており、第１保持部４４ａ及び第
２保持部４４ｂを有している。各保持部４４ａ，４４ｂ
には円周方向に等角度間隔で保持用切欠き４４ｃが形成
されており、この切欠き４４ｃ内にローラ４３が保持さ
れている。各保持部４４ａ，４４ｂに形成された切欠き
４４ｃの開口寸法はローラ４３の直径より小さく設定さ
れている。このため、ローラ４３が保持器４４の外周方
向及び内周方向に抜け出ないようになっている。また、
図５に示すように、第１保持部４４ａの切欠き４４ｃ端
縁には、ローラ４３の端部に係止する１対の係止部４４
ｄが形成されている。この係止部４４ｄにより、ローラ
４３は保持器４４から軸方向に抜け出ない。

【００２９】捩じりばね４５は図２に示すように、コイ
ル径がカム面４２ａの直径とほぼ同様の２巻程度のコイ
ルばねであり、その一端はカム部４２に固定され、他端
は保持器４４に固定されている。このような構成によ
り、１つの捩じりばね４５によって複数のローラ４３の
全部を一方向に付勢することが可能である。 〔動力伝達動作〕変速は、操作体３８をワイヤにより操
作し、スリーブ３７を回転させることにより行う。

【００３０】操作体３８により第１太陽ギア２０が固定
軸１と連結された場合は、チェーンホイール７から駆動
体２に入力された回転は、第１太陽ギア２０、遊星ギア
２３の第１ギア２３ａ、第２ギア２３ｂ及びリングギア
２４の歯数によって決定される最も大きい増速比で増速
され、第２ワンウェイクラッチ４１を介してハブシェル
３に伝達される。また第２太陽ギア２１が選択されて固
定軸１と連結された場合は、駆動体２の回転は、第２太
陽ギア２１、遊星ギア２３の第２ギア２３ｂ及びリング
ギア２４の歯数によって決定される２番目に大きい中程
度の増速比で増速され、第２ワンウェイクラッチ４１を
介してハブシェル３に伝達される。さらに、第３太陽ギ
ア２２が選択されて固定軸１と連結された場合は、駆動
体２の回転は、第３太陽ギア２１、遊星ギア２３の第３
ギア２３ｃ、第２ギア２３ｂ及びリングギア２４の歯数
によって決定される最も小さい増速比で増速され、第２
ワンウェイクラッチ４１を介してハブシェル３に伝達さ
れる。また、いずれの太陽ギア２０〜２２も選択されな
かった場合は、駆動体２の回転はそのまま第１ワンウェ
イクラッチ４０を介してハブシェル３に伝達される。

【００３１】なお、選択されなかった太陽ギアは固定軸
１と相対回転している。また、いずれかの太陽ギアが選
択されて遊星歯車機構４により増速が行われている場合
は、駆動体２とハブシェル３とは第１ワンウェイクラッ
チ４０が噛み合い解除となる方向に相対回転している。 〔ワンウェイクラッチの一般的作用〕第１および第２ワ
ンウェイクラッチ４０，４１においては、ローラが常に
噛み合い方向に付勢されているので、クラッチが噛み合
うまでのタイムラグが非常に少ない。また、噛み合いが
スムーズに行われるので、変速時のショックが少ない。
さらに、従来のワンウェイクラッチのように爪が回動し
ないので、空転時の騒音が少なくなる。

【００３２】〔変速時の動作−−増速時〕増速時、すな
わち、直結状態から小増速動力伝達経路に変速する場
合、および小増速または中増速から中増速または大増速
動力伝達経路に変速する場合について説明する。直結状
態では、前述のように第１ワンウェイクラッチ４０が噛
み合っている。この状態から小増速に移行する場合は、
第３太陽ギア２２が固定軸１に固定される。第３太陽ギ
ア２２が固定された後は動力は第２ワンウェイクラッチ
４１を介して出力される。ここでは、変速時において第
１ワンウェイクラッチ４０の噛み合い状態から第２ワン
ウェイクラッチ４１の噛み合い状態に移行し、空転状態
がないので特に大きなショックはない。

【００３３】小増速または中増速から中増速または大増
速に移行する場合は、第２ワンウェイクラッチ４１の噛
み合い状態が維持されたまま太陽ギアの切り換えがなさ
れる。このため、前記同様に空転状態がなく特に大きな
ショックは発生しない。また、従来のラチェット爪部材
を用いた内装変速機では、爪が噛み合うと急激に動力が
伝達されるので、増速時には大きなショックが急激に作
用し、ペダリングをスムーズに行えない。しかしローラ
型のワンウェイクラッチでは、ローラがカム部材に徐々
に噛み合いながら動力が伝達されるので、従来のラチェ
ット爪を用いた変速機に比較して動力が徐々に伝達され
る。このためペダルに急激に力がかかることはなく、シ
ョックが緩和され、増速時のペダリングをスムーズに行
える。

【００３４】〔変速時の動作−−減速時〕減速時、すな
わち、大増速、中増速または小増速から中増速、小増速
または直結状態に変速する場合について説明する。大増
速から中増速に変速する場合は、固定軸１に連結する太
陽ギアを、第１太陽ギア２０から第２太陽ギア２１に切
り換える。このとき、仮に第１ワンウェイクラッチ４０
が設けられていないとすると、第１太陽ギア２０の固定
軸１に対する連結が解除された時点から第２太陽ギア２
１が連結されるまでの間に空転状態が生じる。しかし、
この実施例では、第１ワンウェイクラッチ４０が常に遊
びの無い状態で待機しているので、第１太陽ギア２０の
連結が解除されると即座に第１ワンウェイクラッチ４０
が噛み合い状態となる。そして、第２太陽ギア２１が固
定軸１に連結されると第２ワンウェイクラッチ４１が噛
み合い状態となり、動力は第２ワンウェイクラッチ４１
を介してハブシェル３に伝達される。すなわち、変速時
においていずれの太陽ギアも固定軸１に連結されていな
い状態では直結状態となる。

【００３５】他の減速時も同様であり、変速時における
太陽ギアの切り換え時に常に直結状態を介して減速側に
移行するので、空転状態が存在する場合に比較してショ
ックが少なくなる。さらに減速時においては、ワンウェ
イクラッチの遊びが増幅されるような感覚を受け、ショ
ックが大きくなる傾向があるが、この実施例ではそのよ
うな傾向を抑えることができる。以下、このことをより
詳細に説明する。

【００３６】変速の前後においても、タイヤは通常ほぼ
同回転速度で回転するので、ペダリングを続けている場
合、減速後においてはペダルは変速前よりも減速比分だ
け速い回転速度で回転させなければ駆動をかけることが
できない。ここで、遊星歯車機構４の出力部に設けられ
たワンウェイクラッチの遊びは、ペダルの空転距離に対
応する。したがって、従来のラチェット爪部材を用いた
ワンウェイクラッチのように大きな遊びが存在すると、
ペダルの空転距離は大きくなる。そしてさらに減速側に
変速する場合は、前述のように変速後において減速比分
だけ速い回転速度でペダルを回転させる必要があるの
で、等速度でペダリングをしていると空転距離が長くな
る。すなわち、遊びが減速比に相当する分だけ増幅され
たことになる。このため、駆動がかかる時点でショック
が大きくなる。

【００３７】これに対してローラ型のワンウェイクラッ
チを用いた場合は、ワンウェイクラッチ部分での遊びが
実質的にないので、変速時の前後の回転速度差が大きい
場合でも遊びが増幅されるということはない。このた
め、変速時のペダル操作をスムーズに行える。実施例２ 〔構成〕図７に示す内装変速機は、直結、増速及び減速
の伝達経路を含む計３段構成であり、前記同様に自転車
の後輪に装着されるものである。この内装変速機は、基
本的には前記実施例と同様の構成であり、自転車のフレ
ームに固定される固定軸５１と、固定軸５１の一端側外
周に配置された駆動体５２と、固定軸５１及び駆動体５
２のさらに外周に配置されたハブシェル５３と、遊星歯
車機構５４とを主に有している。

【００３８】駆動体５２は、一端がボール５５及び玉押
し５６を介して固定軸５１に回転自在に支持されてお
り、一端部外周にはチェーンホイール５７が固定されて
いる。さらに駆動体５２の他端側内周部には、複数のガ
イド溝５２ａが軸方向に沿って形成されている。ハブシ
ェル５３は筒状部材であり、その内周部の収容空間５３
ａに駆動体５２および遊星歯車機構５４を収容してい
る。ハブシェル５３は、ボール６０，６１および玉押し
６２を介して固定軸５１に回転自在に支持されている。
また、ハブシェル５３の外周部両端には、スポークを支
持するためのハブ６３，６４が固定されている。

【００３９】遊星歯車機構５４は、固定軸５１と同芯で
かつ一体に形成された太陽ギア７０と、固定軸５１の外
周に配置された枠体７１と、太陽ギア７０に噛み合う３
つの遊星ギア７２（図では１つの遊星ギアのみを示して
いる）と、リングギア７３とを有している。枠体７１
は、筒状の部材であり、固定軸５１に対して回転自在に
支持されている。枠体７１には円周方向に３つの切欠き
７１ａが形成されており、この各切欠き７１ａに遊星ギ
ア７２がピン７４により回転自在に支持されている。ま
た枠体７１の一端内周部には複数の係合凹部７１ｂが形
成されている。リングギア７３は、ほぼ円筒状に形成さ
れており、枠体７１の外周に軸方向に移動自在に配置さ
れている。リングギア７３の内周部において、その軸方
向中央部には内周方向に突出する内周フランジ部７３ａ
が形成されており、さらに他端側には内歯７３ｂが形成
されている。遊星ギア７２は、前述のように太陽ギア７
０に噛み合うと同時に、リングギア７３の内歯７３ｂに
も噛み合っている。

【００４０】固定軸５１の外周には、クラッチ部材７５
が軸方向に移動自在に配置されている。クラッチ部材７
５はばね７６によって常に枠体７１側に付勢されてい
る。クラッチ部材７５の一端側の外周部にはガイド突起
７５ａが形成されており、ガイド突起７５ａはガイド溝
５２ａにスライド自在に係合している。また、クラッチ
部材７５の他端側の外周部には複数の爪部７５ｂが形成
されており、爪部７５ｂは枠体７１の係合凹部７１ｂに
係合可能である。クラッチ部材７５は、固定軸５１の中
心部に軸方向に移動自在に配置されたプッシュロッド７
７により駆動体５２側に移動させられるようになってい
る。すなわち、プッシュロッド７７の操作によって、ク
ラッチ部材７５は枠体７１と連結されたり、あるいは連
結が解除される。

【００４１】なお、クラッチ部材７５のガイド突起７５
ａとリングギア７３の内周フランジ部７３ａとの間には
ばね７８が配置されており、リングギア７３はばね７８
により枠体７１側に付勢されている。駆動体５２の枠体
７１側の外周面とリングギア７３の内周面との間には第
３ワンウェイクラッチ８０が設けられている。また、枠
体７１の他端側の外周面とハブシェル５３の内周面との
間には第４ワンウェイクラッチ８１が、リングギア７３
の外周面とハブシェル５３の内周面との間には第５ワン
ウェイクラッチ８２がそれぞれ配置されている。また、
リングギア７３が駆動体５２側に移動してハブシェル５
３の内周面と接触しなくなった位置には、空転リング８
３が配置されている。この空転リング８３は、第５ワン
ウェイクラッチ８２と噛み合っても、第５ワンウェイク
ラッチ８２からの動力をハブシェル５３側に伝達しない
ようにするためのものである。

【００４２】なお、各ワンウェイクラッチ８０，８１，
８２は、前記実施例と同様の構成であり、各カム部は、
それぞれ駆動体５２、枠体７１、リングギア７３の外周
面に一体形成されている。このような遊星歯車機構５４
およびワンウェイクラッチ８０〜８２により、この内装
変速機は、駆動体５２−クラッチ部材７５−枠体７１−
遊星歯車機構５４−リングギア７３−ハブシェル５３で
構成される増速動力伝達経路と、駆動体５２−リングギ
ア７３−ハブシェル５３で構成される直結動力伝達経路
と、駆動体５２−リングギア７３−遊星歯車機構５４−
枠体７１−ハブシェル５３で構成される減速動力伝達経
路とを有している。

【００４３】〔動力伝達動作〕変速は、プッシュロッド
７７を操作することにより行う。プッシュロッド７７が
押し込まれていない図７に示す状態では、駆動体５２か
らの回転は増速動力伝達経路を介して増速され、ハブシ
ェル５３に伝達される。すなわち、駆動体５２に入力さ
れた回転は、クラッチ部材７５を介して枠体７１に伝達
される。枠体７１に伝達された回転は、太陽ギア７０、
遊星ギア７２およびリングギア７３の歯数によって決定
される変速比で増速され、第５ワンウェイクラッチ８２
を介してハブシェル５３に伝達される。

【００４４】一方プッシュロッド７７が押し込まれる
と、固定軸５１のフランジ部５１ａを介してクラッチ部
材７５も駆動体５２側に移動させられる。これにより、
クラッチ部材７５の爪部７５ｂが枠体７１の係合凹部７
１ｂから外れる。この状態では、駆動体５２からの回転
は直結動力伝達経路を介してそのままハブシェル５３に
伝達される。すなわち、駆動体５２に入力された回転
は、第３ワンウェイクラッチ８０を介してリングギア７
３に伝達され、さらに第５ワンウェイクラッチ８２を介
してハブシェル５３に伝達される。

【００４５】直結状態からさらにプッシュロッド７７が
押し込まれると、クラッチ部材７５はさらに駆動体５２
側に押され、その爪部７５ｂがリングギア７３の内周フ
ランジ部７３ａを押すことによってリングギア７３が駆
動体５２側に移動させられる。すると、リングギア７３
の外周に配置された第５ワンウェイクラッチ８２は空転
リング８３と噛み合う。この状態では、第５ワンウェイ
クラッチ８２は動力を伝達しないので、駆動体５２から
の回転は、減速動力伝達経路を介して減速され、ハブシ
ェル５３に伝達される。すなわち、駆動体５２に入力さ
れた回転は、第３ワンウェイクラッチ８０を介してリン
グギア７３に伝達され、さらに遊星歯車機構５４、枠体
７１および第４ワンウェイクラッチ８１を介してハブシ
ェル５３に伝達される。この場合は、太陽ギア７０、遊
星ギア７２およびリングギア７３の歯数によって決定さ
れる変速比によって、入力回転は減速される。

【００４６】〔変速時の動作−−減速時〕増速から直結
に、または直結から減速に変速する場合は、前記実施例
同様に、空転状態が発生せず直結状態となるので、ショ
ックが少なくなる。すなわち、増速から直結に変速する
場合は、クラッチ部材７５の枠体７１に対する係合が外
れる。この場合、第４ワンウェイクラッチ８１の噛み合
いから第５ワンウェイクラッチ８２の噛み合いに移行す
る。このとき、クラッチ部材７５が枠体７１から外れる
と、遊びのない待機状態となっている第３ワンウェイク
ラッチ８０が即座に噛み合う。そして、駆動体５２から
の動力はリングギア７３および第５ワンウェイクラッチ
８２を介してハブシェル５３に伝達される。

【００４７】また、直結から減速に変速する場合は、第
５ワンウェイクラッチ８２のハブシェル５３との噛み合
いが外れ、第４ワンウェイクラッチ８１の噛み合いに移
行する。この場合、第５ワンウェイクラッチ８２の噛み
合いが外れても、第４ワンウェイクラッチ８１が常に遊
びのない待機状態となっているので即座に噛み合い、空
転状態が発生しない。

【００４８】以上のように、この実施例においても、減
速時の移行時に空転状態の生ずるのを各ワンウェイクラ
ッチで防止でき、空転状態が存在する場合に比較してシ
ョックが少なくなる。なお、増速時の効果は前記実施例
と同様である。また、本実施例においても、他の効果も
前記実施例同様に得られる。 〔他の実施例〕なお、切り換え手段の構成は前記各実施
例に限定されるものではなく、種々の変形が可能であ
る。

【００４９】また、遊星歯車機構の構成についても同様
に各種の構成が可能である。たとえば、遊星歯車機構
を、２つの左右に並列された遊星歯車ユニットで構成
し、これらの遊星歯車ユニットの間にローラ型のワンウ
ェイクラッチを配置してもよい。なお、遊星歯車ユニッ
トのそれぞれは、前記実施例同様に、太陽ギアと遊星ギ
アとリングギアとから構成される。

【００５０】

【発明の効果】以上のように本発明に係る内装変速機で
は、駆動体から遊星歯車機構に伝達された回転はローラ
型一方向クラッチを介して従動体に伝達されるので、空
転時において従来のワンウェイクラッチで生じていたラ
チェット爪部材の衝突音がなくなり、騒音が抑えられ
る。また、特に減速側へ変速する際のショックが少なく
なる。さらに増速側へ変速する場合は、ショックが緩和
される。

【００５１】ローラ型一方向クラッチが、減速時におい
て、変速後に動力伝達に寄与する出力部に設けられてい
る場合は、従来装置において減速時に感じられていた大
きなショックをほとんど無くすことができる。また、ロ
ーラ型一方向クラッチが遊星歯車機構の出力部に配置さ
れている場合も、同様に変速時のショックを緩和でき
る。

【００５２】前記遊星歯車機構が太陽歯車と遊星歯車と
内歯車とを含み、枠体と駆動体とを一体とし、太陽歯車
と固定軸とを相対回転自在あるいは不能とするクラッチ
機構を設けた場合は、変速時及び直結時において騒音が
抑えられ、また変速時のショックが少なくなる。また、
太陽歯車と固定軸とを一体とし、駆動体と枠体とを連結
あるいは連結解除するクラッチ部材を設け、ローラ型一
方向クラッチが、駆動体と内歯車との間、枠体と従動体
との間、および内歯車と従動体との間にそれぞれ配置さ
れている場合は、クラッチ部材の操作によって簡単に変
速が可能であり、各出力部にローラ型一方向クラッチが
配置されているので、前記同様に、変速時及び直結時に
おいて騒音が抑えられ、また変速時のショックが少なく
なる。

【００５３】ローラ型一方向クラッチが、複数のカム面
を有するカム部と、複数のローラと、ローラを噛み合い
方向に付勢する付勢機構とを有している場合は、複数の
ローラが常にカム面と噛み合うので、変速時に速やかに
回転が伝達される。また、ショックが少ない。付勢機構
が、ローラを保持する保持器と、保持器を付勢する付勢
部材とを有している場合は、保持器を介して全てのロー
ラを噛み合い方向に付勢でき、複数のローラのそれぞれ
を付勢する必要がなく、構造が簡単になる。

【００５４】保持器が、ローラが抜け落ちないように抜
け止め部を有している場合は、複数のローラを一体で取
り扱うことができ、組立分解等の作業が容易になる。ロ
ーラ型一方向クラッチのカム部が駆動体、枠体あるいは
内歯車の外周部に一体で形成されている場合は、内輪が
不要になり、構造が簡単になるとともに安価になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による内装変速機の縦断面構
成図。

【図２】前記内装変速機のローラクラッチの断面部分
図。

【図３】前記ローラクラッチの拡大部分図。

【図４】図３のIV−IV断面図。

【図５】前記ローラクラッチの平面部分図。

【図６】前記ローラクラッチを内周方向から見た部分
図。

【図７】本発明の実施例２による内装変速機の縦断面構
成図。

【符号の説明】

１ 固定軸 ２，５２ 駆動体 ３，５３ ハブシェル ４，５４ 遊星歯車機構 ７，５７ チェーンホイール ２０，２１，２２，７０ 太陽ギア ２３，７２ 遊星ギア ２４，７３ リングギア ３０ 選択クラッチ機構 ４０，４１，８０，８１，８２ ローラクラッチ ４２ カム部 ４２ａ カム面 ４３ ローラ ４４ 保持器 ４４ｄ 係止部 ７５ クラッチ部材

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力体からの動力を選択された所定の変速
   比で変速して出力体に伝達する内装変速機であって、 固定軸と、 前記固定軸に回転自在に支持され、前記入力体に連結可
   能な駆動体と、 内部に収容空間を有するとともに前記固定軸に回転自在
   に支持され、前記出力体に連結可能な筒状の従動体と、 前記従動体の収容空間内に配置され、前記駆動体からの
   動力を変速して前記従動体に伝達する遊星歯車機構と、 前記遊星歯車機構での動力伝達経路を切り換えるための
   切り換え手段と、 前記駆動体と従動体との間の動力伝達経路の途中に配置
   され、一方向にのみ前記駆動体からの動力を前記従動体
   に伝達する１つ以上のローラ型一方向クラッチと、を備
   えた内装変速機。
2. 【請求項２】前記ローラ型一方向クラッチは、前記遊星
   歯車機構に構成された複数の変速段の出力部のうちの、
   一定の入力回転数に対して最大の出力回転数が得られる
   変速段の出力部を除く各変速段の出力部に少なくとも配
   置されている、請求項１又は２に記載の内装変速機。
3. 【請求項３】前記ローラ型一方向クラッチは、少なくと
   も前記遊星歯車機構の出力部に配置されている、請求項
   １又は２に記載の内装変速機。
4. 【請求項４】前記遊星歯車機構は、前記固定軸と同芯に
   配置された太陽歯車と、前記固定軸の外周に配置され前
   記駆動体と一体で形成された枠体と、前記枠体に回転自
   在に配置され前記太陽歯車に噛み合う遊星歯車と、前記
   遊星歯車に噛み合う内歯車とを含み、 前記切り換え手段は、前記太陽歯車を前記固定軸に対し
   て相対回転自在あるいは相対回転不能とするためのクラ
   ッチ機構であり、 前記ローラ型一方向クラッチは前記枠体および内歯車と
   従動体との間のそれぞれに配置されている、請求項１な
   いし３のいずれかに記載の内装変速機。
5. 【請求項５】前記遊星歯車機構は、前記固定軸と同芯に
   配置され前記固定軸と一体的に回転する太陽歯車と、前
   記固定軸の外周に配置された枠体と、前記枠体に回転自
   在に配置され前記太陽歯車に噛み合う遊星歯車と、前記
   遊星歯車に噛み合う内歯車とを含み、 前記切り換え手段は、前記駆動体と枠体とを連結あるい
   は連結解除するクラッチ部材であり、 前記ローラ型一方向クラッチは、前記駆動体と内歯車と
   の間、前記枠体と従動体との間、および前記内歯車と従
   動体との間にそれぞれ配置されている、請求項１ないし
   ３のいずれかに記載の内装変速機。
6. 【請求項６】前記ローラ型一方向クラッチは、円周方向
   に傾斜する複数のカム面を有するカム部と、前記複数の
   カム面上を転動する複数のローラと、前記ローラを前記
   カム面との噛み合い方向に付勢する付勢機構とを有して
   いる、請求項１ないし５のいずれかに記載の内装変速
   機。
7. 【請求項７】前記付勢機構は、前記複数のローラを保持
   し回転自在な保持器と、前記保持器を前記ローラが前記
   カム面と噛み合う方向に付勢する付勢部材とを有してい
   る、請求項６に記載の内装変速機。
8. 【請求項８】前記保持器は、前記複数のローラを保持し
   た状態で前記複数のローラが抜け落ちないように抜け止
   め部を有している、請求項７に記載の内装変速機。
9. 【請求項９】前記枠体と従動体との間に配置された一方
   向クラッチのカム部は、前記枠体の外周部に一体で形成
   されている、請求項６ないし８のいずれかに記載の内装
   変速機。
10. 【請求項１０】前記内歯車と従動体との間に配置された
    一方向クラッチのカム部は、前記内歯車の外周部に一体
    で形成されている、請求項６ないし９のいずれかに記載
    の内装変速機。