JPS6280190A

JPS6280190A - 無段変速装置

Info

Publication number: JPS6280190A
Application number: JP21919885A
Authority: JP
Inventors: 高宮　喜久三; 正和稲葉; 小栄　国敏; 田中　満男
Original assignee: Bridgestone Cycle Co Ltd
Current assignee: Bridgestone Cycle Co Ltd
Priority date: 1985-10-03
Filing date: 1985-10-03
Publication date: 1987-04-13
Also published as: JPH034438B2

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風送りによって無
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太
き（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、己の
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。

７　　本発明は上述の問題点を解決するためになされた
もので、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するものであり、またこのリレーシ
ョック防止機構を設けた場合にも自転車特有のペダルの
逆回転を各部に無理を与えることなく許容できるように
したものである。

（問題点を解決するための手段）上述の目的を達成するため本発明においては、入力端の
駆動回転部材の内周に一方向クラッチを介して複数列の
内歯ラチェットリングを並設し、前記駆動回転部材の円
周複数個所にそれぞれ大径部と小径部を有する遊星ロー
ラを回転自在に遊嵌し、フレームに固定した固定リング
の内周部に一方向クラッチを介して外側リングを嵌め込
み、この外側リングの内周面に前記遊星ローラの大径部
を圧接すると共に、この遊星ローラの小径部を前記内歯
ラチェットリングの段部に嵌合した内側リングの外周部
に圧接して内側リングをそれぞれ前記内歯ラチェットリ
ングと摩擦接合し、この内歯ラチェットに噛合する複数
列の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て無段変速
装置を構成する。

（作用）上述のように本発明においては、ラチェットと爪による
無段変速装置と、増速比をとり易い遊星歯車式増速装置
とを組み合わせたから、増速比の大きな無段変速装置を
得ることができる。

またラチェットと爪による無段変速装置は、ショックや
騒音が発生し易く、特に上述した従来装置のようにこれ
を二段にすると、そのショックや騒音が増幅されるおそ
れがあったが、本発明によれば、一段目の無段変速装置
に遊星ローラによるリレーショック防止機構を設けると
共に、二段目の増速装置を遊星歯車式増速装置にしたた
め、増速駆動時におけるリレーショックや騒音を大幅に
減少させることができる。

さらに本発明においては、固定リングの内周部に一方向
クラッチを介して外側リングを嵌め込み、この外側リン
グの内周面に’ｔ１Ｍローラの大径部を圧接するように
したから□、自転車のペダルを逆転させた場合には前記
の一方向クラッチの作用によって外側リングは自由に回
転する。したがって装置各部に無理がかかるおそれはな
い。

（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にロックナツト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
の内側偏心カム７の外周にウオームホイール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
このウオームホイール８と噛合するウオーム、Ｉｌａは
このウオーム８と固着したインナーワイヤ、ｌｌｂ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とを一体に結
合してキャリヤ１２を形成し、このキャリヤ１２の円筒
部１２ａをヘアリング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
。

またスプロケット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）の内
歯ラチェットリング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
２０ａ、２１ａを設けると共に、ラチェット２０ａ、２
１ａ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１
２の円筒部１２ａの外周部にビン２４（第３図（ａ）参
照）を介して左右互い違いに配置して枢支する。また２
５は爪２２．２３の先端を常にラチェット２０ａ、２１
ａ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２７を背中合わせに一
体に形成した伝動歯車２８を一、７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、入力側の駆動回
転部材であるスプロケット１５の円筒部１５の円周複数
個所（本実施例では円周３等分位置の３個所）にそれぞ
れ切欠部１５ｂを設け、大径部３２と、大径部３２ａの
両側に同心で突設した小径部３２ををする遊星ローラ３
２をそれぞれ前記切欠部１５ｂに回転自在に遊嵌し、こ
れらのＥｆ星ローラ３２の大径部３２ａに外接する外側
リング３３を一方向りラソ、　　チ３４を介して固定リ
ング３５の内側に嵌め込み、この固定リング３５を第２
図に示すように固定板３５ａを介してチェンステ−１に
固定して設ける。

第１図および第３図（ａ）に示す一方向クラ・ノチ。　
　３４は、ばね鋼線を外側リング３３の外周部に複数回
（本実施例では２回）巻き付けると共に、その一端部３
４ａを固定リング３５に係止して一方向クラッチばね３
４ｂを形成したものである。

このようにすると、第３図（ａ）において外側リング３
３の矢印Ａ方向の回転を阻止し、矢印Ａと反対方向の回
転は許容するようになる。

また第３図（ｂ）に示す一方向クラ・ノチは、外側リン
グ３３の外周部にラチェソ）　３３ａを形成し、こａ　
　のラチェット３３ａと噛合する爪３４ｃを固定リング
３５に枢支し、ばね３４ｄにより爪３４ｃをラチェット
ａ　　　３３ａに押し付けるようにしたものである。

ｂ　　　この場合も外側リング３３の矢印Ａ方向の回転
を阻止し、それと反対方向の回転を許容することができ
る。

また第３図（ｃ）に示すものは外側リング３３と固定リ
ング３５との間に、ゴム等の弾性物製の弾性リング３４
ｅを圧入したものである。この場合弾性リング３４９は
完全な一方向クラッチの作用はしないが、外側リング３
３の矢印Ａ方向の回転をそのＦｊ擦力によりある程度阻
止し、また矢印Ａと反対方向の回転はある程度の抵抗は
゛あるが、許容することができる。したがって場合によ
っては第３図（ｃ）のようにしてもよい。

また内側リング３６を、前記内歯ラチェットリング２０
．２１の対向側に設けた段部にそれぞれ嵌合して摩擦接
合すると共に、各内歯リング３６の外周面を前記遊星ロ
ーラ３２の小径部３２ｂに圧接し、遊星ローラ３２の大
径部３２ａ　も外側リング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。

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１５０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３７（第６図参照）を形
成し、この内歯歯車３７と噛合する複数個（本実施例で
は４個）の遊星歯車３８を軸３９によりそれぞれ前記歯
車３０を′Ｍ星キャリヤとしてその片側に回転自在に枢
支し、これらの遊星歯車３８と噛合する太陽歯車４０を
ベアリング４１を介して後輪ハブ軸２に回転自在に設け
て遊星歯車式増速装置を構成する。

また第１．．７．８図は上述した無段変速装置の逆入力
許容装置であっｔ、これは円筒状の爪キャリヤ４２を前
記太陽歯車４０と一体に形成し、この爪キャリヤ４２０
円筒部に切欠部４２ａを設け、この切欠部４２ａ内に爪
４３をピン４４により揺動自在に枢支して設け、この爪
４３の外方突出端と自転車の正転時に係合する内歯ラチ
ェット４５ａを有するラチェットリング４５を後輪ハブ
４に固着して設け、さらに爪キャリヤ４２の外周面に設
けた環状溝４２ｂ内にリング状の爪ばね４６を嵌めこん
で爪４３の外側端が常に内歯ラチェット４５ａと係合す
るように付勢する。

また第１図におｔ、−Ｊる太陽歯車４０の左側の後輪ハ
ブ軸２に一方向クラッチ４７を介して不可逆カム４８を
嵌合し、この不可逆カム４８の外周には凹陥部４８ａを
設け、この凹陥部４８ａにほぼＬ型のでこ爪４９の一端
部４９ａを係合させ、このてこ爪４９を軸５０を介して
爪キャリヤ４０に枢支すると共に、てこ爪４９の他端部
４９ｂを前記爪４３の内側端部の内側に係合させて逆入
力許容装置を構成しである。

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・ノド１５の回転は一方向クラッチ１９を介して内歯
ラチＪ１．　’７トリング２０．２１に伝えられ、さら
にラチェット２０ａ、２１ａより爪２２゜２３、ピン２
４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が後輪ハブ軸２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、インナーワイヤｌｌａを介してウ
オーム１０を回転させることにより、これと噛合するウ
オームホイール８を介して外側偏心カム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Ｂ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
。

またインナーワイヤＩｌａ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Ｂ方向の回転が一方向クラッチ１９を介し
て内歯ラチェットリング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（
ａ）の駆動域Ｃ（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
り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Ｃから外れると共に、っぎの爪が駆動
域Ｃ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爪が交代する。

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ｏ２を基点とする′爪の駆動域である角度
θ２との比となる。

つぎにＮ星ローラ３２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５が第
２図の矢印Ｂ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Ａの方向に公転するため、遊星
ローラ３２の大径部３２ａと外側リング３３との圧接に
よる摩擦抵抗によってＭ星ローラ３２が矢印Ｅの方向に
自転する。この場合外側リング３３は一方向クラッチ３
４の作用によって固定リング３５に対して固定されてい
る。この遊星ローラ３２の公転と自転とが遊星ローラ３
２の小径部３２ｂを介して内側リング３６に伝えられる
。この場合の内側リング３６の回転は入力端のスプロケ
ット１５の回転に対して約１．５倍に増速されるから、
この内側リング３６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ット２０ａ、
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
く追いつくため、歯先間のギャップがなくなる。

なおラチェ７　）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Ｆの方向に回転すると、軸３９を介して各
遊星歯車３８が第６図の矢印Ｇの方向に公転する。この
時内歯歯車３７もスプロケット１５と一体に矢印Ｇの公
転速度よりもおそい矢印Ｈ方向の回転をしているため、
遊星歯車３８は矢印■の方向に自転する。したがって太
陽歯車４０は遊星歯車３８の矢印Ｇ方向の公転と、矢印
■方向の自転によって矢印Ｊのように増速して回転する
。太陽歯車４０が回転すると、これと一体の爪キャリヤ
４２が第７図の矢印にの方向に回転するから、ピン４４
．爪４３、内歯ラチェット４５ａ、ラチェットリング４
５を介して後輪ハブ４を同し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、爪キャリヤ４０が矢印にの方向に回転す
ると、てこ爪４９を介して不可逆カム４８も共に矢印Ｍ
の方向に回転するが、この回転は一方向クラッチ４７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Ｎの方向に回転すると、すなわち逆入力が
作用した時は、ラチェットリング４５も矢印Ｎの方向に
回転するから、爪４３、ピン４４を介して爪キャリヤ４
０も矢印Ｎの方向に回転しようとする。このためてこ爪
４９を介して不可逆カム４８が矢印０の方向へ逆転しよ
うとするが、この不可逆カム４８は一方向クラッチ４７
の作用によって回転しないから、不可逆カム４８の凹陥
部４８ａと一端部４９ａが係合しているでこ爪４９が第
８図の矢印Ｐの方向に回動する結果、てこ爪４９の他端
部４９ｂが爪４３の内側端部を爪ばね４６に抗して押し
出すから、爪４３の外側端部が第８図の矢印Ｑのように
回動して内歯ラチェット４５ａから外れる。このため後
輪ハブ４は第８図の矢印Ｎの方向に自由に回転すること
ができる。したがって逆入力は増速および変速の伝動装
置には伝わらなくなる。

なお自転車においては、乗員がしばしばペダルを逆回転
させることがあるが、本発明装置では、固定リング３５
の内周部に一方向クラッチ３４を介して外側リング３３
を嵌め込み、この外側リング３３の内周面に遊星ローラ
３２の大径部３２ａを圧接しであるから、ペダルを逆転
させて、スプロケット１５およびその円筒部１５ａが第
２図および第３図の矢印Ｒの方向に回転しても、外側リ
ング３３は一方向クラッチ３４の作用によって矢印Ｒの
方向の回転は自由であるから、遊星ローラ３２と無理な
く連動する。

このため本発明装置では、たとえペダルを逆転させても
、大きな抵抗は発生せず、装置各部に無理を与えないか
ら、耐久性も向上する。

（発明の効果）上述のように本発明においては、ラチェットと爪による
無段変速装置と、増速比をとり易い遊星歯車式増速装置
とを組み合わせたから、増速比の大きな無段変速装置を
得ることとができるというすぐれた効果が得られる。

またラチェットと爪による無段変速装置は、ショックや
騒音が発生し易く、特に上述した従来装置のようにこれ
を二段にすると、そのショックや騒音が増幅されるおそ
れがあったが、本発明によれば、一段目の無段変速装置
にｔｌ星ローラによるリレーショック防止機構を設ける
と共に、二段目の増速装置を遊星歯車式増速装置にした
ため、増速駆動時におけるリレーショックや騒音を大幅
に減少させることができるという効果も得られる。

また本発明装置によれば、自転車のペダルを逆回転させ
ても、大きな抵抗を発生しない上に、装置各部に無理を
与えないから、装置の耐久性も向上するという効果が得
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（ａ）は第１図のｌｌｌ−■断面図、第３図（ｂ
）および（ｃ）は一方向クラッチの他の実施例を示す部
分断面図、第４図は第１図のＩＶ−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■−ｖｒ断面図、第７図は第１図の■−■断面図、第８図は第７図の作動説明Ｖである。１・・・チェンステ−２・・・後輪ハブ軸（中心軸）３
・・・ロックナノｌ−４・・・４１　輪／Ｓ　７’７・
・・内側偏心カム　　　　９・・・外側偏心カム１２・
・・キャリヤ１５・・・スプロケット（入力端の駆動回転部材）１８
・・・チェ７　　　　　１９・・・一方向クラッチ２０
．２１　・・・内歯ラチェットリング２２．２３・・・
爪　　　　　　２８・・・伝動歯車３０・・・歯車（遊
星キャリヤ）３２・・・遊星ローラ　　　　３２ａ・・・大径部３２
ｂ・・・小径部　　　　　３３・・・外側リンク゛３４
・・・一方向クラッチ　　３５・・・固定リンク゛３６
・・・内側リング　　　　３７・・・内歯歯車３８・・
・＆星歯車　　　　　４０・・・太陽歯車第３図（ｂ）（Ｃ）２０（内瞼う４工ｙＦす／クツ第１図第２図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

１、入力側の駆動回転部材の内周に一方向クラッチを介
して複数列の内歯ラチェットリングを並設し、前記駆動
回転部材の円周複数個所にそれぞれ大径部と小径部を有
する遊星ローラを回転自在に遊嵌し、フレームに固定し
た固定リングの内周部に一方向クラッチを介して外側リ
ングを嵌め込み、この外側リングの内周面に前記遊星ロ
ーラの大径部を圧接すると共に、この遊星ローラの小径
部を前記内歯ラチェットリングの段部に嵌合した内側リ
ングの外周面に圧接して内側リングをそれぞれ前記内歯
ラチェットリングと摩擦接合し、この内歯ラチェットに
噛合する複数列の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
せたことを特徴とする無段変速装置。