JPS6229485A - 無段変速装置の逆入力許容装置 - 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、内歯ラチェットに噛合する爪送りによって無
段階に変速伝動することができるところの、主に自転車
の変速装置に適している無段変速装置の逆入力許容装置
に関するものである。

（従来の技術） この種の従来装置としては、例えば特公昭３４−１７２
２号公報に開示されたものがある。

（発明が解決しようとする問題点） 上述の従来装置は、増速比を大きくするためラチェット
と爪による増速装置を二段に設けたものである。しかし
ながらこのラチェットと爪による伝動装置は増速比を大
きくすることが困難であるため、たとえ二段にしてもな
お増速比が不足する場合がある上に、増速時の駆動域に
おいて冬瓜にかかる荷重を順次リレーする場合に、駆動
ラチェットと被動爪の歯先間にギャップがあると、この
ギャップのため被動爪の交代時にショックや騒音が発生
するが、この現象は特にこの伝動装置を二段にした場合
に一層増幅されるという問題点があった。

本発明者等は上述の問題点を解決するために、この種の
無段変速装置の増速比を大きくすると共に、増速駆動時
におけるリレーショックや騒音を減少させることを目的
として、入力側の駆動回転部材の内周に一方向クラッチ
を介して内歯ラチェットリングを設け、この内歯ラチェ
ットに噛合する爪の基部を、中心軸に対して偏心量調整
自在な偏心カムに回転自在に設けたキャリヤに枢支して
なる無段変速装置と、遊星歯車式増速装置とを組み合わ
せた無段変速装置を発明した。

しかしながら上述の無段変速装置は逆入力が作用した場
合に、装置に無理がかかる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、入力側
の駆動回転部材の内周に一方向クラッチを介して内歯ラ
チェットリングを設け、この内歯ラチェットに噛合する
爪の基部を、中心軸に対して偏心量調整自在な偏心カム
に回転自在に設けたキャリヤに枢支してなる無段速装置
と、遊星歯車式増速装置とを組み合わせた無段変速装置
の出力側回転部材である太陽歯車と一体に円筒状の爪キ
ャリヤを形成し、この爪キャリヤの円筒部に切欠部を設
け、この切欠部内に爪を揺動自在に設け、この爪の外方
突出端と正転駆動時に係合する内歯ラチェットを最終出
力側の回転部材に設け、この回転部材が逆転した時前記
中心軸の軸方向に摺動する部材によって前記爪を回動さ
せて、この爪と最終出力側の回転部材との保合を解除す
るようにして無段変速装置の逆入力許容装置を構成する
。

（作　用） 上述のように本発明装置は、ラチェットと爪による無段
変速装置と、遊星歯車式増速装置とを組み合わせた特殊
な無段変速装置であるが、上述した構成の逆入力許容装
置を設けたから、最終出力側の回転部材が逆転してもそ
の逆回転力が変速機構まで伝わらないため、装置に無理
な力が作用することなく安全である。

（実施例） 以下、図面について本発明を自転車用無段変速装置の逆
入力許容装置に適用した実施例を説明する。

図中１は自転車フレームのチェノステー、１ａは後爪、
２は後爪１ａにロック千・ノド３により固定した後輪ハ
ブ軸、４はベアリング５を介して回転自在に嵌装した後
輪ハブ、６はスポークである。

本実施例においては、第１図における右側の後輪ハブ軸
２のねじ部２ａに内側偏心カム７を螺合して固定し、こ
の内側偏心力ム７の外周にワイヤリール８と一体に形成
した外側偏心カム９を回転自在に嵌装する。１０はこの
ワイヤリール８に巻きつけた操作ワイヤで、１０ａ（第
２図参照）はそのワイヤエンド、１１はそのアウターワ
イヤである。

またフランジ付円筒部１２ａと歯車１２ｂとを一体に３
＋’ｉ合してキャリヤ１２を形成し、このキャリヤ１２
の円筒部１２ａをベアリング１３を介して外側偏心カム
９の外周に嵌合する。

また１４は皿形状のケースで、このケース１４を内側偏
心カム７とロックナツト３によって後輪ハブ軸２に対し
て固定する。１５は後輪用のスプロケット　（入力側の
駆動回転部材）で、１５ａはこのスプロケット１５と一
体に形成した円筒部であり、このスプロケット１５はベ
アリング１６．１７を介してケース１４と後輪ハブ４と
の間に回転自在に設けられている。１８はチェノである
。

またスブロケ・ノド１５の円筒部１５ａの内周面に一方
向クラッチ１９を介して複数列（本実施例では２列）の
ラチェットリング２０．２１を並設し、これら各ラチェ
ットリング２０．２１の内周面にそれぞれラチェット２
０ａ、２１ａを設＆Ｊると共に、ラチェット２０ａ。

２１ａとそれぞれ噛合する複列で、かつ各列複数個（本
実施例では４個）の爪２２．２３の基部を、前記キャリ
ヤ１２の円筒部１２ａの外周部にピン２４（第３図参照
）を介して左右互い違いに配置して枢支する。また２５
は爪２２．２３の先端を常にラチェット２０ａ　。

２１ａに圧接させるためのばねである。

またキャリヤ１２の歯車１２ｂと噛合する内歯歯車２６
を有すると共に、この内歯歯車２６と同一の内歯歯車２
７を背中合わせに一体に形成した伝動歯車２８をヘアリ
ング２９を介して内側偏心カム７と同心に回転自在に設
け、内歯歯車２７と噛合する歯車３０をヘアリング３１
を介して後輪ハブ軸２に回転自在に設けて無段変速装置
を構成する。

また第１図および第３図に示すように、入力端の駆動回
転部材であるスプロケソ１５の円筒部１５ａの円周複数
個所（本実施例では円周３等分位置の３箇所）にそれぞ
れ切欠部１５ｂを設け、大径部３２ａと、大径部３２ａ
の両側に同心で突設した小径部３２ｂを有する′Ｍ星ロ
ーラ３２をそれぞれ前記切欠部１５ｂに回転自在に遊嵌
し、これらの遊星ローラ３２の大径部３２ａに外接する
固定リング３３を第２図に示すように固定板３３ａを介
してチェノステ−１に固定して設ける。

またばね鋼製のリング３４ａ　と、このリング３４ａの
内周に嵌合するＯリング３４ｂとを組み合わせた弾性リ
ング３４を、前記ラチェットリング２０．２１の対向側
にそれぞれ嵌合して摩擦接合すると共に、各弾性リング
３４の外周面を前記遊星ローラ３２の小径部３２ｂに圧
接し、この圧接力によって１ＪｆｆＨローラ３２の大径
部３２ａ　も固定リング３３の内周面に圧接してリレー
ショック防止装置を構成する。

なお本実施例では、弾性リング３４をばねｆ１製のリン
グ３４ａ　とＯリング３４ｂとの二部材で構成したが、
この弾性リング３４は弾性と適度の摩擦係数を有するも
のであれば、一部材で形成してもよく、また別の素材を
使用するものであってもよい。

また第１図に示すように、入力側の回転部材であるスプ
ロケット１５の円筒部１５ａをさらに延長してその延長
円筒部１５ｃの端部に内歯歯車３５（第６図参照）を形
成し、ごの内歯歯車３５と噛合する複数個（本実施例で
は４個）の遊星歯車３６を軸３７によりそれぞれ前記歯
車３０を’）ｊｆｌ’Ｅ１キャリヤとしてその片側に回
転自在に枢支し、これらのｔｌ星歯車３６と噛合する太
陽歯車３８をヘアリング３９を介して後輪ハブ軸２に回
転自在に設けて遊星山車式増速装置を構成する。

また第１．７．８図は本発明に係る無段変速装置の逆入
力許容装置であって、これは円筒状の爪キャリヤ４０を
前記太陽歯車３８と一体に形成し、この爪キャリヤ４０
の円筒部の複数個所（本実施例では２箇所）に切欠部４
０ａを設け、この切欠部４０ａ内に爪４１をピン４２に
より揺動自在に枢支して設け、この爪４１の外方突出端
と自転車の駆動時に係合する内歯ラチェット４３ａを有
するラチェットリング４３を最終出力側の回転部材であ
る後輪ハブ４に固着して設け、さらに爪キャリヤ４０の
外周面に設けた環状？Ｈ４０ｂ内にリング状の爪ばね４
４を嵌めこんで爪４１の外側端が常に内歯ラチェソ）　
４３ａと保合するように付勢し、また爪４１の内側端部
には第１図に示すように傾斜面４１ａを形成する。

また第１図における太陽歯車３８の左側の後輪ハブ軸２
に一方向クラッチ４５を介して軸筒４６を嵌合し、この
軸筒４６の外周にはスプライン４６ａを設け、このスプ
ライン４６ａの外周にすべり噛合クラッチ４７を摺動自
在に嵌合し、このクラッチ４７の円板部４７ａ　と前記
爪キャリヤ４０の円板部４０ｃ間に圧縮ばね４８を介装
してクラッチ４７を第１図において常に左方に押すよう
にすると共に、クラッチ４７の円板部４７ａの外側面に
第８図に示すように連続山形歯４７ｂを放射状に形成し
、この連続山形歯４７ｂと噛合する連続山形歯４９ａを
有するリング４９を後輪ハブ４に固定して設け、自転車
の前進時には後輪ハブ４と共にすべり噛合クラッチ４７
がリング４９と噛合した状態で回転し、自転車の後退時
にはリング４９とクラッチ４７の噛合が外れてクラッチ
４７が圧縮ばね４８に抗して第１図の右方に移動するこ
とにより、クラッチ４７の円板部４７ａの肩部４７ｃが
爪４１の傾斜面４１ａを押して、爪４１をピン４２を中
心に第７図において時計回りに回動させることにより内
歯ラチェット４３ａから外すように構成する。

つぎに上述のように構成した本発明の実施例の作用を説
明する。まず伝動順序を説明すると、図示しないクラン
クペダルを介してクランクギアが回転し、その回転がチ
ェノ１８によりスプロケット１５に伝えられる。スプロ
ケット５の回転は一方向クラッチ１９を介してラチェッ
トリング２０．２１に伝えられ、さらにラチェット２０
ａ、２１ａより爪２２．２３、ピン２４を介してキャリ
ヤ１２に伝えられる。キャリヤ１２が回転すると、歯車
１２ｂが回転し、第４図に示すようにこれと噛合する内
歯歯車２６を介して伝動歯車２８が回転し、さらに第５
図に示すように、内歯歯車２７と歯車３０の噛合によっ
て歯車３０が後輪ハブ４を中心にして回転する。

第１図〜第５図は外側偏心カム９が最大偏心状態にある
場合を示しているが、操作ワイヤ１０を操作して、外側
偏心カム９を１８０゛回転させると、外側偏心カム９の
外周面が後輪ハブ軸２と同心になる。外側偏心カム９が
同心になると、駆動回転体であるスプロケット１５、お
よび各ラチェットリング２０．２１　も後輪ハブ軸２と
同心になるから、この状態で駆動側回転体であるスプロ
ケット１５が第２図の矢印Ｅの方向に回転すると、一方
向クラッチ１９を介して各ラチェットリング２０．２１
および爪２２．２３が一体的に回転するため、この場合
の変速比は１：１となる。

また操作ワイヤＸＯの操作によって外側偏心カム９を図
に示すように最大偏心状態にすると、スプロケット１５
の矢印Ｅ方向の回転が一方向クラッチ１９を介してラチ
ェットリング２０．２１に伝わりラチェットリング２０
は爪２２を介してキャリヤ１２に回転を伝え、ラチェッ
トリング２１は爪２３を介してキャリヤ１２に回転を伝
える。

そして外側偏心カム９が偏心している場合は、第３図の
駆動域Ｆ　（この場合爪が８個あるため３６０゛の８等
分の角度４５°である。）にある爪による増速率が最大
であるから従動回転体であるキャリヤ１２はこの爪によ
って増速回転させられ、他の爪はラチェットリング２０
．２１　の各ラチェット２０ａ。

２１ａに対して矢印Ｇの方向にすべって回転することに
なる。

そして爪が駆動域Ｆから外れると共に、つぎの爪が駆動
域Ｆ内に入ると、今度はその爪を介して増速駆動され、
順次後続の爪へと伝動酸が交代する。

この場合の変速比（増速比）は、後輪ハブ軸２の中心Ｏ
０を基点とする爪の駆動域である角度θ１と、外側偏心
カム９の中心０２を基点とする爪の駆動域である角度θ
２との比となる。

つぎに遊星ローラ３２と弾性リング３４の作用について
説明する。

すなわち、入力側の回転部材であるスプロケット１５が
第２図の矢印Ｅの方向に回転すると、それに伴って遊星
ローラ３２が第３図の矢印Ｈの方向に公転するため、遊
星ローラ３２の大径部３２ａと固定リング３３との圧接
による摩擦抵抗によって遊星ローラ３２が矢印Ｉの方向
に自転する。この遊星ローラ３２の公転と自転とが遊星
ローラ３２の小径部３２ｂを介して弾性リング３４のリ
ング３４ａに伝えられ、このリング３４ａ　と共にＯリ
ング３４ｂがほぼ一体的に回転する。この場合の弾性リ
ング３４の回転は入ツノ側のスプロケット１５の回転に
対して約１．５倍に増速されるから、この弾性リング３
４と摩擦接合している内歯ラチェットリング２０．２１
　も増速回転する。したがって被動爪２２，２３の伝動
リレ一時にたとえラチェソｈ２０ａ、２１ａと爪２２．
２３の歯先間にギャップがあっても、前記した内歯ラチ
ェットリング２０．２１の増速回転によってラチェット
２０ａ、　２１ａが爪２２．２３に直ぐ追いつくため、
歯先間のギャップがなくなる。

なおラチェット２０ａ、　２１ａと爪２２．２３が完全
噛合して駆動されている間は、遊星ローラ３２が各接触
部材と適度にスリップして各部材間の速度差を吸収する
ことになる。

つぎに前記したように遊星キャリヤである歯車３０が、
第５図の矢印Ｊの方向に回転すると、軸３７を介して各
遊星歯車３６が第６図の矢印Ｊの方向に公転する。この
時内歯歯車３５もスプロケット１５と一体に矢印Ｊの公
転速度よりもおそい矢印Ｅ方向の回転をしているため、
ａ星歯車３６は矢印にの方向に自転する。したがって太
陽歯車３８は′ｔｌ星歯車３６の矢印Ｊ方向の公転と、
矢印に方向の自転によって矢印りのように増速して回転
する。太陽歯車３８が回転すると、これと一体の爪キャ
リヤ４０が第７図の矢印りの方向に回転するから、ビン
４２．爪４１、内歯ラチェット４３ａ、ラチェットリン
グ４３を介して後輪ハブ４を同じく矢印りの方向に回転
させることにより自転車が走行する。

なおこの場合、後輪ハブ４が矢印Ｉ−の方向に回転する
と、ハブ４内に固定したリング４９も共乙こ回転するか
ら、連続山形歯４９ａ、４７ｂを介してすべり噛合クラ
ッチ４７も同方向に回転し、これとスプライン嵌合して
いる軸筒４６も第７図の矢印りの方向に回転するが、こ
の回転は一方向クラッチ４５の作用によって許容される
。

これに対して自転車が後退することにより後輪ハブ４が
第７図の矢印Ｍの方向に回転すると、すなわち逆入力が
作用した時は、リング４９は矢印Ｍ方向に回転するが、
軸筒４６は一方向クラッチ４５の作用によって回転しな
いから連続山形歯４９ａ、４７ｂの斜面の作用によって
すべり噛合クラッチ４７が圧縮ばね４８に抗して第８図
の矢印Ｎの方向に摺動する結果、第１図に示すようにク
ラッチ４７の肩部４７ｃが爪４１の傾斜面４１ａを押し
て、爪４１を第７図においてビン４２を中心に時計回り
に回動させることにより、爪４１と内歯ラチェット４３
ａとの保合を外す。

このため逆入力は変速装置に伝わらなくなる。

（発明の効果） 上述のように本発明装置は、ラチェットと爪による無段
変速装置と、遊星歯車式増速装置とを絹み合わせた特殊
な無段変速装置であるが、上述した構成の逆入力許容装
置を設けたから、最終出力側の回転部材が逆転しても、
その逆回転力が変速機構まで伝わらないため、装置に無
理な力が作用することなく安全であるという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を有する無段変速装置の横断平面図
、 第２図は第１図の一部を■−■断面で示す側面図、 第３図は第１図のｍ−ｍ断面図、 第４図は第１図のＴＶ−ＩＶ断面図、 第５図は第１図のＶ−Ｖ断面図、 第６図は第１図のｌ／Ｉ−Ｖｌ断面図、第７図は第１図
の■−■断面図、 第８図は第１図の■矢視図である。 １・・・チェノステ−２・・・後輪ハブ軸（中心軸）３
・・・ロックナツト ４・・・後輪ハブ（最終出力側の回転部材）７・・・内
側偏心カム　　　９・・・外側偏心カム１０・・・操作
ワイヤ　　　　　１２・・・キャリヤ１５・・・スプロ
ケット　（入力側の駆動回転部材）１８・・・チェノ　
　　　　　１９・・・一方向クラッチ２０．２１　・・
・ラチェットリング ２２．２３・・・爪　　　　　　２８・・・伝動歯車３
０・・・歯車（Ｍ、星キャリヤ） ３２・・・遊星ローラ　　　　３２ａ・・・大径部３２
ｂ・・・小径部　　　　　３３・・・画定リング３４・
・・弾性リング　　　　　３４ａ・・・リング３４１）
・・・Ｏリング　　　　３５・・・内歯歯車３６・・・
′ｆｌ星歯車　　　　　３８・・・太陽歯車４０・・・
爪キャリヤ　　　　４１・・・爪４１ａ・・・（頃斜面
　　　　　　４３・・・ラチェットリング４４・・・爪
ばね　　　　　　４５・・・一方向クラッチ４６・・・
軸筒 ４７・・・すべり噛合クラッチ ４８・・・圧縮ばね　　　　　４９・・・リング第３図 Ｑ（ｆｆ−９１偏ＣｈＡン 第１図 第２図 第４図 第５図 第６図 第７図　　　　　第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、入力側の駆動回転部材の内周に一方向クラッチを介
   して内歯ラチェットリングを設け、この内歯ラチェット
   に噛合する爪の基部を、中心軸に対して偏心量調整自在
   な偏心カムに回転自在に設けたキャリヤに枢支してなる
   無段変速装置と、遊星歯車式増速装置とを組み合わせた
   無段変速装置の出力側回転部材である太陽歯車と一体に
   円筒状の爪キャリヤを形成し、この爪キャリヤの円筒部
   に切欠部を設け、この切欠部内に爪を揺動自在に設け、
   この爪の外方突出端と正転駆動時に係合する内歯ラチェ
   ットを最終出力側の回転部材に設け、この回転部材が逆
   転した時前記中心軸の軸方向に摺動する部材によって前
   記爪を回動させて、この爪と最終出力側の回転部材との
   係合を解除するようにしたことを特徴とする無段変速装
   置の逆入力許容装置。