JPH0757634B2 - 多段変速自転車の変速装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多段変速自転車の変速
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び解決すべき課題】従来、外径の異なる
段付き歯車ハブに歯車を装着する場合、内径の異なる少
なくとも二つの歯車を用意しなければならなかった。

【０００３】一方、このような問題点を考慮して、内径
が同一の歯車セットを使用することが１９８０年代から
行なわれている。この場合、歯車セットの回転方向の固
定は、ラチェット機構により行なわれるため、この部分
で機械的な騒音が発生する。

【０００４】この騒音を回避する目的で、ピン形のロー
ラクラッチを利用したものがある。しかしながらこのも
のは、入力側のハブカセット（歯車セットが接続され
る）と出力側のハブ（後輪軸に接続される）との間に形
成される間隙が小さいため、十分なトルク伝達が得られ
ないという問題があった。

【０００５】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、十分なトルク伝達
と瞬間的な推進力が得られ、かつ騒音の少ない多段変速
自転車の変速装置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の多段変速自転車
の変速装置は、中空円筒形状のカセットボディと、該カ
セットボディと相対回転可能に該カセットボディの内側
に同心状に配設され後輪軸に接続されるクラッチボール
レースと、該クラッチボールレースと前記カセットボデ
ィ間に配設される小径のボールと、円周方向に間隔を置
いて前記クラッチボールレースに対して略接線方向に前
記カセットボディに穿設され底面に球形面を有する複数
の孔部と、該各孔部に配設されスプリング及びセットス
クリュにより支持されるボールと、外径の異なる複数の
歯車から構成され前記カセットボディに対し周方向に固
定される変速用歯車セットを含むものである。

【０００７】そして、前記変速装置は更に、歯車アダプ
タを含み、前記歯車セットは、内径の大きな歯車と、内
径の小さな歯車と、それらの中間の内径を有する歯車を
有し、前記内径の小さい歯車は内周部にメネジを備える
と共に、残りの各歯車は内周部に突起を備え、前記歯車
アダプタは、前記各歯車が嵌合可能な段付き外周部を有
すると共に、該外周部に前記突起が係合する溝と前記歯
車が螺合するオネジを備え、また前記歯車アダプタは、
内周部に前記カセットボディの外周部に刻設されるオネ
ジに螺合するメネジを備えることが好ましい。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。図１は内径が同一の歯車からなる歯車セットを備
える変速装置の断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図で
ある。この変速装置は、中空円筒形状のカセットボディ
２６と、このカセットボディ２６の内側に同心状に配設
されているクラッチボールレース４３と、このクラッチ
ボールレース４３と前記カセットボディ２６の間に配設
されている小径のボール６１と、円周方向に所定の間隔
を置いて前記カセットボディ２６に穿設されている複数
（本実施例では５つ）の孔部６３と、これら各孔部６３
に配設され、スプリング７２及びセットスクリュ６２に
より支持されているボール６７と、そして外径の異なる
複数（本実施例では７つ）の歯車から構成されている変
速用歯車セット１４を含んでいる。

【０００９】クラッチボールレース４３は、図３に示す
ように、一端側にネジ４７が刻設され、他端側にボール
ベアリング５２が配設される大径部４６が形成され、ま
た中間部には複数本（本実施例では４本）の円周溝６８
〜７１が形成されている。このクラッチボールレース４
３は、カセットボディ２６と相対回転可能にされ、この
相対回転は後述するように一方向のみであり、またネジ
４７が後輪軸４９に刻設されているネジ４８と螺合して
出力側であるこの後輪軸４９に接続されている。

【００１０】各孔部６３は、図２に示すように、クラッ
チボールレース４３の略接線方向に穿設され、底面に球
形面６３ａが形成され、またそれと反対側にネジ部６６
が設けられている。これら孔部６３は円周方向に等間隔
に５つ穿設され、また図３に示すように円周溝６８〜７
１に対応する位置に４列配置され、かつ隣接する列の孔
部を互に円周方向にずらせて設けられている。ボール６
７は、前記円周溝６８〜７１と孔部６３間に介装され、
スプリング７２により球形面６３ａ側に押圧されてい
る。このボール６７と孔部６３によりワンウェイクラッ
チ（一方向クラッチ）を構成している。すなわち、カセ
ットボディ２６がクラッチボールレース４３に対して図
２に示す矢印Ａの方向に相対回転する（カセットボディ
２６の回転速度＞クラッチボールレース４３の回転速
度）ときはトルクを後輪軸４９に伝えることができ、反
対方向に回転する（カセットボディ２６の回転速度＜ク
ラッチボールレース４３の回転速度）ときは空転する。
このように構成されたボールクラッチは、カセットボデ
ィ２６とクラッチボールレース４３間で、ペダルを踏む
ときは小さな力で済みまた従来よりも大きなトルクを伝
達することができ、ペダルを踏まないときは摩擦が小さ
いため後輪が静かに回転することができ、また再度ペダ
ルを踏むときには滑りがないから瞬時に対応してトルク
を伝達することができる。

【００１１】歯車セット１４は、外径の異なる７つの歯
車、すなわち径の大きい順に歯車１６、歯車１７、歯車
１８、歯車１９、歯車２０、歯車２１、及び歯車２２か
ら構成されている。これら歯車は全て同一の内径を有
し、また各歯車はそれぞれ別体に構成されている。従っ
て、各歯車を必要に応じて自由に選択することができ
る。カセットボディ２６は、図３に示すように、その外
周部に数条のキー溝２８が形成され、また一端側にはオ
ネジ８５が刻設されている。各歯車１６〜２１の内周部
には前記キー溝２８にはまり合うような歯２９（図２）
が形成され、このようにして各歯車１６〜２１は、カセ
ットボディ２６にスプライン係合し、またストップ手段
３２と歯車２２間に挟持され、カセットボディ２６に対
し周方向（回転方向）に固定されている。また、歯車２
２の内周部にはメネジが刻設され、前記オネジ８５と螺
合してカセットボディ２６に螺着している。オネジ８５
が刻設される一端側に隣接してナット締結部３４が設け
られ、その外周部にナット３３が螺合するオネジ部４２
と、平坦な底面を有する溝３８が形成されている。この
溝３８は、各歯車１６〜２１をカセットボディ２６に組
み付ける際に、各歯車のスプライン歯の通過を許容して
軸方向からの組み付けを可能にする。

【００１２】後輪軸４９とクラッチボールレース４３
は、左右両側のボールベアリング５２によりアクスル５
３上に回転可能に支持されている。ボールベアリング５
２はキャップ５４及びストッパ５６により軸方向に固定
されている。

【００１３】図４は、自転車後部の側面図を示す。手動
による切替レバー（図示せず）に接続されたデレーラワ
イヤ１３と、このデレーラワイヤ１３により作動される
リアデレーラ１１により、歯車セット１４における各歯
車とチェーン１２との噛み合いの切替が行なわれ、これ
により各段の変速が達成されるようになっている。

【００１４】ペダル（図示せず）からチェーン１２に伝
達されたトルクは、チェーン１２と噛み合う歯車に伝達
され、更にカセットボディ２６に伝えられる。カセット
ボディ２６に伝えられたトルクは、ボールクラッチ（ワ
ンウェイクラッチ）を介してクラッチボールレース４３
に伝えられ更に、クラッチボールレース４３に接続する
後輪軸４９に伝えられ後輪（図示せず）を回転するよう
になっている。また、チェーン１２にトルクが伝達され
ないときは、後輪は歯車に対して空転するようになって
いる。

【００１５】図５〜７は、本発明の別の実施例の変速装
置を示し、この変速装置は歯車アダプタ７４を含んでい
る。この歯車アダプタ７４は、内径の異なる歯車より構
成された歯車セットをカセットボディ２６に装着できる
ように構成したものである。

【００１６】図５において、歯車セット１４′は、内径
の大きな歯車７５、７６、７７と、内径の小さな歯車８
１と、それらの中間の内径を有する歯車７８、７９、８
０を有している。歯車７５〜８０は、図６に示すよう
に、一体にされ、また歯車８１はこれとは別体にされて
いる。歯車８１は内周部にメネジ９５を備えると共に、
歯車７５〜８０は内周部に突起８３を備えている。この
突起８３は、内径の大きな歯車７５、７６、７７用の突
起８３ａと、中間の内径を有する歯車７８、７９、８０
用の突起８３ｂとに分れ、これらは互に周方向に位置を
ずらせて形成されている。

【００１７】歯車アダプタ７４は、前記各歯車が嵌合可
能な段付き外周部を有すると共に、この外周部に前記各
突起８３ａ及び８３ｂが係合する溝８２ａ及び８２ｂ
と、前記歯車８１のメネジ９５が螺合するオネジ８６を
備えている。またこの歯車アダプタ７４は、その内周部
にメネジ８４を備えている。図６に、他側端部が省略さ
れたカセットボディ２６の斜視図が示してある。このカ
セットボディ２６の外周部にオネジ８５が刻設され、こ
のオネジ８５に前記メネジ８４が螺合するようになつて
いる。カセットボディ２６に歯車アダプタ７４が螺着さ
れ、この歯車アダプタ７４に一体の歯車７５〜８０が嵌
合して回転方向に固定され、更に歯車８１が螺着され、
このようにして内径の異なる歯車セットを変速装置に組
込むことが可能となる。

【００１８】

【発明の効果】本発明の変速装置は、以上述べた通りに
構成されているので、カセットボディ（入力側）とクラ
ッチボールレース（出力側）間において、小さな力でト
ルクを伝達することができまた従来よりも大きなトルク
を伝達することができ、また瞬間的な推進力が得られ、
かつ騒音の少ない多段変速自転車の変速装置が実現でき
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の変速装置の断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。

【図３】図１に示す変速装置の主要部分解図。

【図４】多段変速自転車後部の側面図。

【図５】本発明の別の実施例を示す変速装置の断面図。

【図６】図５に示す変速装置の主要部分解図。

【図７】歯車アダプタの正面図。

【符号の説明】

１４ 歯車セット ２６ カセットボディ ４３ クラッチボールレース ４９ 後輪軸 ６３ 孔部 ６３ａ 球形面 ６７ ボール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中空円筒形状のカセットボディ（２６）
   と、該カセットボディ（２６）と相対回転可能に該カセ
   ットボディ（２６）の内側に同心状に配設され後輪軸
   （４９）に接続されるクラッチボールレース（４３）
   と、該クラッチボールレース（４３）と前記カセットボ
   ディ（２６）間に配設される小径のボール（６１）と、
   円周方向に間隔を置いて前記クラッチボールレース（４
   ３）に対して略接線方向に前記カセットボディ（２６）
   に穿設され底面に球形面（６３ａ）を有する複数の孔部
   （６３）と、該各孔部（６３）に配設されスプリング及
   びセットスクリュにより支持されるボール（６７）と、
   外径の異なる複数の歯車から構成され前記カセットボデ
   ィ（２６）に対し周方向に固定される変速用歯車セット
   （１４）を含む多段変速自転車の変速装置。
2. 【請求項２】前記変速装置は更に、歯車アダプタ（７
   ４）を含み、前記歯車セット（１４）は、内径の大きな
   歯車（７５）、（７６）、（７７）と、内径の小さな歯
   車（８１）と、それらの中間の内径を有する歯車（７
   ８）、（７９）、（８０）を有し、前記歯車（８１）は
   内周部にメネジ（９５）を備えると共に、残りの各歯車
   は内周部に突起（８３）を備え、前記歯車アダプタ（７
   ４）は、前記各歯車が嵌合可能な段付き外周部を有する
   と共に、該外周部に前記突起（８３）が係合する溝（８
   ２ａ）、（８２ｂ）と前記歯車（８１）が螺合するオネ
   ジ（８６）を備え、また前記歯車アダプタ（７４）は、
   内周部に前記カセットボディ（２６）の外周部に刻設さ
   れるオネジ（８５）に螺合するメネジ（８４）を備える
   請求項１記載の多段変速自転車の変速装置。