JPS623033B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、内歯歯車に回転子に軸支した遊星
歯車を噛合し、該遊星歯車に太陽歯車を噛合させ
た遊星歯車機構を具備する自転車の伝動装置に関
するものである。

こで採用されているような遊星歯車機構付の自
転車の伝動装置としては、実公昭28−5710号公報
所載のものが知られているが、高速と低速との設
定しかできない上、走行中に切換えると、構造
上、無理な負担がかゝり、衝撃による損傷、操作
ミスなどが起り実用性に欠ける。

また、遊星歯車機構をポンプ構造と組み合わせ
て、変速比コントロールするものが知られている
が（実公昭18−9141号公報参照）、この構成にお
ける最大の欠陥は、高速性能を得る時点で、遊星
歯車の自転・公転が最大となり、ギヤ音が烈し
く、伝動効率が低いという点である。とくに、自
転車など、高速状態での走行頻度が一番高いもの
では、ここでの伝動効率が100％に近い方がよい
わけで、この無段変速の構成をそのまま自転車の
伝動装置に採用することは、実用性の上で具合が
わるい。

そこで、本発明は、高速状態で、最も伝動効率
のよい伝動性を発揮し、しかも、入力回転速度に
比例して増速性（加速比を上げる）を無段階に変
更して行ける自転車の伝動装置を提供しようとす
るものである。

この目的のため、本発明は、内歯歯車に、回転
方向にポンプ室を仕切るように構成した回転ポン
プ素子を連結すると共に、太陽歯車に連結したハ
ウジング内部にポンプ室およびその吐出側と流入
側とを連通する循環流路を形成し、上記循環流路
に、所望の開度を保つオリフイスを設け、上記太
陽歯車を入力部とし、回転子を出力部とすること
を特徴とするものである。

以下、この発明を図示の実施例にもとづいて具
体的に説明する。図において、符号１は自転車の
後車輪２に一体的に装備された回転子で、該回転
子１には、複数個、例えば三個の遊星歯車３が軸
４を介して噛合されている。上記回転子１は二つ
のブロツク１ａ，１ｂより構成され、該ブロツク
１ａ，１ｂはボルト５で互いに連着され、上記軸
４を両持ちしている。また、上記遊星歯車３には
内歯歯車６が噛合されている。上記遊星歯車３に
噛合する太陽歯車７は固定軸８に対して回転自在
に支承されており、また長いボス部７ａを具備し
ている。上記ボス部７ａの一端には一方向クラツ
チ９を介して、自転車の従動側スプロケツトホイ
ール１０が嵌装されている。また、上記ボス部７
ａの他端には、四枚のジスク形ブロツク１１ａ，
１１ｂ，１１ｃおよび１１ｄよりなるハウジング
１１が装着されており、上記ブロツク１１ａを貫
通してハウジング１１内に延びる内歯歯車６のボ
ス部６ａには回転ポンプ素子１２が装着されてい
る。上記回転ポンプ素子１２は、太陽歯車７と同
軸心の円盤状回転体１３に放射方向に向けてスラ
イド溝１４内にスプリング１５によつて遠心方向
に弾持されたベーン１６を摺動自在に嵌挿したも
ので、該回転ポンプ素子１２を収容するポンプ室
１７はブロツク１１ａ，１１ｃ間においてブロツ
ク１１ｂ内に形成されている。このポンプ室１７
は長円形をなし、互いに四等分角で、通口１８を
備え、該通口１８を介して、ブロツク１１ｃおよ
び１１ｄの間に形成された油室１９に連通してい
る。上記ポンプ室１７を経由して互いに連通され
ない油室相互は、オリイフイス２０を介して互い
に連通され、全体としてハウジング１１内に循環
流路を形成しいる。そして、この循環流路には制
御オイルが充填されている。

該オリイフイス２０は、回転ポンプ素子１２の
回転の軸線に平行な方向に延びる制御室２０ａを
上記ブロツク１１ｃ内に形成し、該制御室２０ａ
に対して上記油室１９を連通する通口２０ｂを備
えると共に、上記制御室２０ａ内に軸方向移動で
きる筒状制御素子２０ｃを嵌挿し、該制御素子２
０ｃに環状通路２０ｄを形成し、かつ頭部２０ｅ
をブロツク１１ｄを貫通して外方に突出させ、こ
の頭部２０ｅをブロツク１１ｄに調節可能に螺装
したものである。

また、ボス部７ａの端にはブレーキドラム２１
が固着してあり、これにはブレーキバンド２２が
巻回してあり、該ブレーキバンド２２を緊張した
り弛めたりするブレーキ制御素子（図示せず）が
用意されている。

このような構成では、スプロケツトホイール１
０が足踏みペタルの回転操作で回転される時、一
方向クラツチ９を介して回転力が太陽歯車７に伝
達される。そこで、遊星歯車３は自転するのであ
るが、この時の自転は内歯歯車６を介して回転ポ
ンプ素子１２に伝達され、該ポンプ素子１２の回
転でポンプ作用がなされ、一方の油室１９から通
口１８を介してポンプ室１７へ、更にポンプ室１
７から他方の通口１８を介して油室１９へと制御
オイルを流通させる。この時のオリイフイス２０
の流通抵抗は、その通路２０ｄと通口２０ｂとの
相対位置によつて設定される流通断面で定まる。
このため、制御素子２０ｃの螺込み量の調整をあ
らかじめ、充分に行つて置く必要がある。太陽歯
車７に加えられた入力は、回転ポンプ素子１２
（すなわち内歯歯車６）を旋回する出力と、回転
子１（すなわち車輪２）を旋回させるための出力
とに分配されるわけで、スタート時には回転子１
にかゝる走行抵抗は大きいから、これを旋回する
よりも遊星歯車３を自転する方に出力が費やされ
るが、遊星歯車３の自転が大きくなれば、オリイ
フイス２０に流れる単位時間当りの流量が増し、
その流通抵抗が増大されるのであるから、これが
回転子１を旋回する初動抵抗とバランスするとこ
ろで、遊星歯車３の自転と回転子１の回転（遊星
歯車３の公転）との割合いが定まる。油室１９、
ポンプ室１７など、循環流路が制御オイルで満さ
れているため、理想的にはペタルを踏んだ瞬間
に、この割合で遊星歯車３が自転し（回転ポンプ
素子１２にはオリイフイス２０の流通抵抗が直ち
に加わるから）、回転子１が回転する。遊星歯車
３の自転が大きければ、太陽歯車７の一回転に対
する回転子１の回転量は小さくなり、こゝに大き
な減速比が得られる。

自転車に慣性力が加わつて、車輪２にかゝる走
行抵抗が減少し、一方、足踏みペタルに加わる入
力が同じであれば、遊星歯車３の自転は減少し、
太陽歯車７に対する回転子１の減速比は小さくな
り、回転子１は増速される。これは内歯歯車１に
加わる抵抗がポンプ素子１２に加わる流通抵抗で
あつて、その回転数に比例しているのに対し、車
輪２に加わる走行抵抗は加速度に比例しているか
らで、要するに太陽歯車７の入力は、前述のよう
にポンプ素子１２に働く流通抵抗と回転子１に加
わる走行抵抗のバランスするところで分配される
からである。

内歯歯車６の回転に対して回転子１の回転が近
づいて行くに従つて、この伝動装置における自動
変速は高変速比側に定着する。すなわち理想値で
は、回転子１と内歯歯車６との回転比は１：１に
近づく。これ以上の加速を必要とする時には、足
踏みペタルの踏み込みを早くして、太陽歯車７の
回転速度の絶対値を上げなければならない。この
点は、従来の自転車の伝動系と何等相違しない。

なお、ペタルの踏み込みをやめても、一方向ク
ラツチ９が従動側スプロケツトホイール１０と太
陽歯車７との間に介在されているので、太陽歯車
７から上記スプロケツトホイール１０には回転が
伝わらない。しかも、この状態で慣性走行を行つ
ている時、太陽歯車７は回転子１に追従して旋回
しようとする。これは遊星歯車３を自転させるに
は流通抵抗が加わるからで、負荷のない太陽歯車
７は自づから旋回するようになる。このため、次
の段階でペタルの踏み込みをした場合、通常の自
転車の伝動系と同じ感触で直ちに動力伝達がなさ
れる。しかも、加速のための入力は、前述のよう
に遊星歯車３の自転と回転子１の加速とに分配さ
れるので、低変速比側から再び加速されるから、
足踏みの時、ペタルに強い抵抗が感じられない。

また、慣性走行の時、ブレーキ制御素子を操作
して、ブレーキバンド２２を緊張すると、ブレー
キドラム２１に摩擦接触して、太陽歯車７の回転
が停止されるので、回転子１の回転により、遊星
歯車３は公転、自転し、回転ポンプ素子１２を働
かせる。しかして、オリイフイス２０の流通抵抗
が増大し、回転子１を停止させるように働き、あ
たかもエンジンブレーキのような制動効果を発揮
する。

なお、この実施例では、回転ポンプ素子として
ベーン式のポンプ構造を採用したが、トロコイド
ローターやサイクロイドギヤポンプの構造を採用
してもよいこと勿論である。

以上詳述したように、この発明は、内歯歯車に
回転子に軸支した遊星歯車を噛合し、該遊星歯車
に太陽歯車を噛合させた遊星歯車機構を具備する
自転車の伝動装置において、上記内歯歯車に、回
転方向にポンプ室を仕切るように構成した回転ポ
ンプ素子を連結すると共に、上記太陽歯車に連結
したハウジング内部にポンプ室およびその吐出側
と流入側とを連通する循環流路を形成し、上記循
環流路に、所望の開度を保つオリフイスを設け、
上記太陽歯車を入力部とし、回転子を出力部とし
たので、ペダルの駆動力を太陽歯車に伝達させ、
回転子に自転車の車輪を一体に取り付けて使用す
る場合には最大速度比を得る時に最高の伝動効率
を得ることができ、しかも、入力側の回転速度を
上げるほど、増速性（加速比が上がる）を向上で
き自転車の走行性に最適な性能を発揮できるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す縦断側面
図、第２図は第１図のＡ−Ａ線矢視図、第３図は
第１図のＢ−Ｂ線矢視図、第４図は第１図のＣ−
Ｃ線矢視図、である。 １……回転子、３……遊星歯車、４……軸、６
……内歯歯車、７……太陽歯車、１２……回転ポ
ンプ素子、１３……回転体、１４……スライド
溝、１５……スプリング、１６……ベーン、１７
……ポンプ室、１８……通口、１９……油室、２
０……オリイフイス、２０ｂ……通口、２０ｃ…
…制御素子、２０ｄ……環状通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内歯歯車に回転子に軸支した遊星歯車を噛合
   し、該遊星歯車に太陽歯車を噛合させた遊星歯車
   機構を具備するものにおいて、上記内歯歯車に、
   回転方向にポンプ室を仕切るように構成した回転
   ポンプ素子を連結すると共に、上記太陽歯車に連
   結したハウジング内部にポンプ室およびその吐出
   側と流入側とを連通する循環流路を形成し、上記
   循環流路に、所望の開度を保つオリフイスを設
   け、上記太陽歯車を入力部とし、回転子を出力部
   とすることを特徴とする自転車の伝動装置。