JPS62103286A - 自転車用変速装置の変速切換装置 - 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、自転車のクランク軸部に設ける変速装置の変
速切換装置に関するものである。

（従来の技術） 自転車用変速装置として現在多用されているものは、多
段のスプロケット間にかけ渡したチェ７をディレーラ−
を介してかけ変える所謂外装変速機である。

この外、後輪のハブ内に変速機構を内蔵した所謂内装変
速機もあるが、多用されてはいない。

さらにクランク軸部に遊星歯車機構を組み込んだ変速装
置としては、例えば実公昭２８４９号公報に開示された
ものがある。

しかしながらこの実公昭２８−１９号の従来装置は、遊
星歯車の配設状態から見て、三段変速が限界である上に
、構造が複雑であるため、製品化に困難を伴うという問
題点があった。

上述の問題点を解決するため本出願人は先に、クランク
アームと一体のキャリヤの同一円周上に３個以上の軸を
配設し、これら各軸にそれぞれ歯数の異なる複数列の遊
星歯車を回転自在に嵌合し、これら各遊星歯車とそれぞ
れ噛合する複数列の内歯歯車を一体に形成すると共に、
その外周にスプロケットを形成した従動回転体を、前記
キャリヤに回転自在に設けると共に、この従動回転体と
キャリヤとの間に一方向クラッチを設け、前記各遊星歯
車とそれぞれ噛合する複数列の太陽歯車の内周部と、フ
レームと一体の固定軸部との間にそれぞれ一方向クラッ
チを設け、これら各一方向クラッチの一つを選択的に接
続できるようにした自転車用変速装置を出願した。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記の自転車用変速装置は、複数列の太陽
歯車の内周部と、フレームと一体の固定軸部との間にそ
れぞれ一方向クラッチを設け、これら各一方向クラッチ
の一つを選択的に接続することにより変速段の切り換え
を行うという特殊なものであるから、従来の変速切換装
置によっては変速操作ができないという問題点がある。

（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、ｖＡ数
の異なる複数列の太陽歯車の内周部にそれぞれラチェッ
トを形成し、フレームと一体の固定軸部の外周部に前記
各ラチェットとそれぞれ係脱自在な複数個の爪を並設し
、これらの爪をそれぞれ対応するラチェットに係合する
ように附勢するばねを設け、円筒部とワイヤリール部を
有する変速円筒の円筒部に、前記複数の爪の先端部をそ
れぞれ通過させ得る複数段の段部を有する段階状の開口
を設け、この変速円筒の円筒部を前記固定軸部を外包す
るように嵌装し、前記ワイヤリール部に変速操作ワイヤ
を巻きつけて自転車用変速装置の変速切換装置を構成す
る。

（作　用） 上述のように本発明装置は、階段状の開口を有する変速
円筒を回動させて変速操作を行うものであり、増変速は
３個の爪が１個づつ開口より外方へ突出してそれぞれ対
応するラチェットと順次噛合することによって行われ、
減速するための変速は開口より外方へ突出している３個
の爪が１個づつ開口の内方−・引き込むことによって行
われる。

すなわち本発明装置によれば、増減速共に、１個の爪を
出し入れするだけで増減速が行われ、従来のように１個
のクラッチを作動させる時に、もつ一つのクラッチを同
期して反対作動させる必要がないため、変速時において
空転や同時噛合が生じることなく、変速の移行がなめら
かに行われる。

しかも本発明装置は、操作が容易で、作動が確実に行わ
れるという利点もある。

（実施例） 以下、図面について本発明の一実施例を説明する。図中
１　（第２図参照）は自転車フレームのメインパイプ、
２は立パイプ、３はヂエンステー、４　（第１図参照）
はハンガパイプ、５はハンガパイプ４にねじ込んでフレ
ームと一体的に固定した軸受ワン兼用の固定軸部、６は
固定軸部５を貫通して回転自在に設けたクランク軸、７
はそのボールへアリング、８はクランク軸６に嵌着した
クランクアーム、９は座金、１０はナツトである。

本実施例の変速装置は、第２図に示すように５木の放射
状のアームＩｌａを有するホイール状のキャリヤ１１を
クランクアーム８のボス部８ａに嵌着し、キャリヤ１１
の同一円周上に３個以上（本実施例では５個）の軸１２
を円周等分位置に配設する。すなわち本実施例では、キ
ャリヤ１１の各アームｌｌａに挿通したビス１３によっ
て軸１２を固定している。なお１４はキャリヤ１１の外
側面に当てがってビス１３により固定したカバープレー
トで、１５はビス１３の座金である。

またそれぞれ歯数の異なる複数列（本実施例では３個）
のｉ星歯車１６．１７．１８を、カラー１９を介して軸
１２に回転自在に並べて嵌合し、これら各遊星歯車１６
．１７．１８とそれぞれ噛合する３列の内歯歯車２０．
２Ｌ　２２を一体に形成すると共に、その外周にスプロ
ケット２３を形成した従動回転体２４を、前記キャリヤ
１１に軸受２５を介して回転自在に設ける。

またキャリヤ１１には第１図に示すように、アームｌｌ
ａ間の５個所にそれぞれ突部１１ｂを突設し、これらの
突部１１ｂと前記軸１２の端面に、ドーナツ状のリング
プレーＨ１ｃを当てがって第３図に示すように１０個の
ビス１３によって固定する。

また従動回転体２４の内側面側に同じくリングプレート
２４ａを嵌着し、この従動回転体２４と一体のリングプ
レート２４ａの内周と、キャリヤ１１と一体のリングプ
レー目１ｃの外周との間に一方向クラッチ２６を設ける
。すなわち第３図の２６ａはリングプレート２４ａの内
周に形成したラチェット、２６ｂはこのラチェット２６
ａ　と係脱自在にリングプレー１〜ｌｌｃの外縁部に設
けた爪、２６ｃはこの爪２６ｂをラチェット２６ａと係
合するように付勢するばねである。すなわちこれらのラ
チェット２６ａ、　　爪２６ｂ。

ばね２６ｃによって一方向クラッチ２６が形成されるが
、この一方向クラッチは他の形式のものでもよい。

また前記遊星歯車１６．１７．１８とそれぞれ噛合する
３個の太陽歯車２７．２８．２９を前記フレームと一体
の固定軸部５に遊嵌して設け、この固定軸部５の外周部
と太陽歯車２７．２８．２９の各内周部との間にそれぞ
れ一方向クラッチ３０を設ける。すなわち第４図におい
て３０ａは各太陽歯車２７．２８．２９の内周に形成し
たラチェット、３０ｂはこれらのラチェノｌ−３０ａと
係脱自在に固定軸部５に並設した３個の爪、３０ｃはこ
れらの爪３０ｂをそれぞれ対応するラチェット３０ａに
係合するように付勢するリング状のばねである。これら
のラチェット３０ａ、爪３０ｂ、ばね３０ｃによって一
方向クラッチ３０が形成されている。

そして本発明においては、上述した複数組（本実施例で
は３組）の一方向クラッチ３０の一つを選択的に接続で
きるようにする。

具体的には本実施例に示すように、爪３０ｂを有する固
定軸部５の外周部に回動自在に嵌合する小径円筒部３１
ａと、ハンガパイプ４の外径よりも大径の大径円筒部３
１ｂとを一体に形成すると共に、この大径円筒部３１ｂ
にワイヤリール部３１ｃを設けて変速円筒３１を形成し
、この変速円筒３１の小径円筒部３１ａに前記複数（本
実施例では３個）の爪３０ｂの先端部をそれぞれ通過さ
せ得る複数段（本実施例では３段）の段部３２ａ、３２
ｂ、３２ｃ（第５，６図参照）を有する階段状の開口３
２を形成する。

そしてこの変速円筒３１は第１図に示すように、その小
径円筒部３１ａが固定軸部５を外包するように嵌装し、
この嵌装状態において、開口３２の三つの段部３２ａ、
　３２ｂ、　３２ｃを固定軸部５に設けた３個の爪３０
ｂの各円周方向線にそれぞれ合致させるようにすると共
に、冬瓜３０ｂの先端部が開口３２内に位置した時、爪
３０ｂがばね３０ｃの作用により外方に突出して対応す
るラチェット３０ａと係合して一方向クラッチ３０を接
続するようにする。

そしてこの変速円筒３１を回動させるには、ワイヤリー
ル部３１に巻き掛けした操作ワイヤ３３を第２図の矢印
Ａ、Ｂのように操作することによって行う。第２図に示
す３３ａは操作ワイヤ３３をワイヤリール部３１ｃに固
定するためのワイヤエンドである。

また第１図に示す３４は、変速円筒３１を第２図におい
て常に時計方向に回動させるように付勢するためのコイ
ルばねで、その一端部３４ａは変速円筒３１の大径部３
１ｂに係止してあり、他端部３４ｂはハンガパイプ４の
突起部４ａに係止しである。なお図中３５はスプロケッ
ト２３に巻き掛けしたチェノである。

つぎに上述のように構成した変速装置と本発明の変速切
換装置の作用を説明する。変速操作装置（図示せず）を
操作して、操作ワイヤ３３を第２図の矢印Ａの方向に引
張ることにより、ワイヤリール部３１ｃを介して変速円
筒３１をコイルばね３４に抗して第２図において反時計
方向に最大限まで回動させると、変速円筒３１の小径円
筒部３１ａに設けた開口３２と、固定軸部５に設けた３
個の爪３０ｂとの関係は第７図（ａ）の状態になる。す
なわちこの場合、爪３０ｂはすべて小径円筒部３１ａ内
にあるため、ラチェット３０ａと係合する爪３０ｂは一
つもない。

したがってこの場合太陽歯車２７．２８．２９はすべて
自由に回転することができる。

この状態で、クランクペダル（図示せず）を介してクラ
ンクアーム８を第２図の矢印Ｃの方向に回動させると、
タラゾクアーム８に固着したキャリヤ１１およびキャリ
ヤ１１と一体的に結合したキャリヤ１１のリングプレー
トｌｌｃが第３図の矢印りの方向に回転する。したがっ
て一方向クラッチ２６の爪２６ｂとラチェソ）　２６ａ
との保合によって、従動回転体２４と一体的に結合した
リングプレート２４ａが第３図の矢印Ｅの方向に回転す
る。このため従動回転体２４およびスプロケット２３も
第２図の矢印Ｃの方向にクランクアーム８と一体的に回
転するから、チェノ３５が第２図の矢印Ｆの方向に移動
して後輪（図示せず）を駆動することにより自転車が走
行する。この場合のクランク軸６とスプロケット２３と
の変速比は１：１である。

なおこの時キャリヤ１１と従動回転体２４とは一体的に
回転するため、各遊星歯車１６．１７．１８もそれぞれ
噛合している内歯歯車２０．２１２２と一体的に回転す
るから、この遊星歯車１６．１７．１８とそれぞれ噛合
している太陽歯車２７．２８．２９もクランクアーム８
と一体的に回転するが、この回転は一方向クラッチ３０
がいずれも断の状態にあるため何等支障はない。

また太陽歯車２７．２８．２９は変速円筒３１の小径円
筒部３１ａの外周部に対して遊嵌されているが、本発明
では３個以上（本実施例においては５個）の遊星歯車に
各太陽歯車が内接して噛合しているため、太陽歯車は中
心軸によって枢支する必要はない。

つぎに前記した第７図（ａ）の状態から操作ワイヤ３３
を第２図の矢印Ｂの方向に一段ゆるめると、変速円筒３
１がコイルばね３４の作用によって第２図　　゛におい
て時計方向に回動する結果、開口３２が第７図（ａ）の
状態から、同図（ｂ）の位置に移動する。

このため開口３２の段部３２ａ内に一つの爪３２ｂの先
端部が露出する結果、この爪３２ｂがばね３２ｃの作用
によって対応するラチェット３２ａと係合する。

したがって太陽歯車２７と固定軸部５との間の一方向ク
ラッチ３２が接続する。

この状態でクランクアーム８を第２図の矢印Ｃの方向に
回動させると、キャリヤ１１、軸１２、カラー１９を介
して各遊星歯車１６．１７．１８が第４図の矢印Ｇの方
向に公転する。しかしながらこの場合太陽歯車２７のみ
が一方向うクッチ３０によって矢印Ｇ方向の回転を阻止
されているため、この太陽歯車２７と噛合している遊星
歯車１６が第４図の矢印Ｈの方向に自転する。したがっ
て遊星歯車１６と噛合する内歯歯車２０が矢印Ｇ方向の
公転と、矢印Ｈ方向の自転によって第４図の矢印Ｉで示
す方向に増速゛されて回転する。この回転によって従動
回転体２４およびスプロケット２３が共に回転するから
、前述したように自転車が走行する。この場合のクラン
クアーム８に対する従動回転体２４の増速比は本実施例
の場合約１　　：１．３である。

なおこの場合他の遊星歯車１７．１８も内歯歯車２１゜
２２とそれぞれ噛合しているため、公転および自転する
結果、太陽歯車２８．２９もある程度回転するが、これ
らの太陽歯車２８．２９はそれぞれの一方向クラッチ３
０がフリー状態にあるため、何等支障は生じない。

またこの場合は、第３図においてリングプレート１１ｃ
の矢印り方向の回転より、リングプレート２４ａの矢印
Ｅ方向の回転の方が早くなるが、この回転速度差は一方
向クラッチ２６によって許容される。

つぎに前記した第７図（ｂ）の状態から繰作ワイヤ３３
を第２図の矢印Ｂの方向にもう一段ゆるめると、変速円
筒３１がさらに回動して開口３２が第７図（ｂ）の状態
から同図（ｃ）の位置に移動する。このため開口３２の
段部３２ｂからも二番目の爪３０ｂが露出するため、こ
の爪３０ｂによる一方向クラッチ３０も接続する。

この状態でクランクアーム８を第２図の矢印Ｃの方向に
回動させると、この場合は遊星歯車１７の第４図におけ
る矢印Ｇ方向の公転と、矢印Ｈ方向の自転によって内歯
歯車２１が矢印Ｉの方向に回転する。しかしてこの場合
の遊星歯車１７の矢印１１方向の自転速度は、前記した
遊星歯車１６の自転速度よりも、その歯数差分だけ早く
なるから、結局この場合の増速比は前回の増速比より大
きくなる。

本実施例におけるこの場合の増速比は約１：１．５であ
る。

なおこの場合、開口３２の段部３２ａ内の爪３０ｂもラ
チェット３０ａと係合する状態にあるが、この場合は太
陽歯車２７のラチェット３０ａが爪３０ｂを乗り越える
方向に回動するため支障は生じない。

つぎに前記した第７図（ｃ）または第５図（ａ）　（ｂ
）の状態から操作ワイヤ３３をさらにもう一段ゆるめる
と、開口３２が第７図（ｄ）または第６図（ａ）　（ｂ
）の状態になって、開口３２の段部３２ｃからも三番目
の爪３０ｂが露出して第６図（ｂ）に示すように太陽歯
車２９のラチ、１７ト３０ａと係合する。

その結果クランクアーム８が矢印Ｃの方向に回動すると
、この場合は遊星歯車１８の第４図における矢印Ｇ方向
の公転と、矢印Ｈ方向の自転によって内歯歯車２２が矢
印■の方向に回転する。そしてこの場合の遊星歯車１８
の矢印■１方向の自転速度は、前記した遊星歯車１７の
自転速度よりも、その歯数差分だけ早くなるから、結局
この場合の増速比は前回の増速比よりもさらに大きくな
る。本実施例におけるこの場合の増速比は約１：１．６
である。

また減速する場合には、上述した増速操作とは逆に、操
作ワイヤ３３を第２図の矢印Ａの方向に引張って、変速
円筒３１を第７図（ｄ）の状態から順次第７図（ｃ）　
、　（ｂ）　、　（ａ）の状態にすることによって変速
段を４−３−２−１と移行さゼることができる。

（発明の効果） 上述のように本発明の変速切換装置は、階段状の開口３
２を有する変速円筒３１を回動させて変速操作を行うも
のであり、増速するための変速は３個の爪３０ｂが１個
づつ開口３２より外方へ突出してそれぞれ対応するラチ
ェッｌ−３０ａと順次噛合することによって行われ、減
速するための変速は開口３２より外方へ突出している３
個の爪３０ｂが１個づつ開口３２の内方へ引き込むこと
によって行われる。

すなわち本発明装置によれば、増減速共に、１個の爪を
出し入れするだけで増減速が行われ、従来のように１個
のクラッチを作動させる時に、もう一つのクラッチを同
期して反対作動させる必要がないため、変速時において
空転や同時噛合が生じることなく、変速の移行がなめら
かに行われるというすぐれた効果が得られる。また本発
明装置は、操作が容易で、作動が確実に行われるという
利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を付した自転車用変速装置の縦断面
図、 第２図はその側面図、 第３図は第１図のｍ−ｍ断面図、 第４図は同ＴＶ−ＴＶ断面図、 第５図（ａ）は変速円筒部の一部を切欠して示す平面図
、 同図（ｂ）はその一部を断面で示す立面図、第６図（ａ
）はその変速円筒部が変位した状態を示す立面図、 同図（ｂ）はその一部を断面で示す立面図、第７図（ａ
）〜（ｄ）は変速円筒の各変速段における状態を示す平
面図である。 ４・・・ハンガパイプ　　　５・・・固定軸部６・・・
クランク軸８−・・クランクアーム１１・・・キャリヤ
　　　　　１２・・・軸１４・・・カバープレート１６
．１７．１８・・・遊星歯車２０、２１．２２・・・内
歯歯車　２３・・・スプロケット２４・・・従動回転体
　　　　２６・・・一方向クラッチ２７、２８．２９・
・・太陽歯車　３０・・・一方向クラッチ３０ａ・・・
ラチェット　　　３０ｂ・・・爪３０ｃ・・・バネ　　
　　　　３１・・・変速円筒３１ａ・・・小径円筒部（
円筒部） ３１ｃ・・・ワイヤリール部　３２・・・開口３２ａ　
、　３２ｂ　、　３２ｃ・・・段部　　３３・・・操作
ワイヤ３４・・・コイルばね　　　　３５・・・チェン
特　許　出　願　人　　ブリデストンサイクル株式会社
第４図 ３０（−ｈ向りラブ＋ン 第５図 （ａ） （ｂ＞ 第６図 （ａ） （ｂ） 第７図 （ａ）（ｂ） （Ｃ）（ｄ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、歯数の異なる複数列の太陽歯車の内周部にそれぞれ
   ラチェットを形成し、フレームと一体の固定軸部の外周
   部に前記各ラチェットとそれぞれ係脱自在な複数個の爪
   を並設し、これらの爪をそれぞれ対応するラチェットに
   係合するように附勢するばねを設け、円筒部とワイヤリ
   ール部を有する変速円筒の円筒部に、前記複数の爪の先
   端部をそれぞれ通過させ得る複数段の段部を有する段階
   状の開口を設け、この変速円筒の円筒部を前記固定軸部
   を外包するように嵌装し、前記ワイヤリール部に変速操
   作ワイヤを巻きつけてなる自転車用変速装置の変速切換
   装置。