JPS62143786A - 自転車用変速操作装置 - 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、自転車の変速装置の変速比を切り換えるため
の変速操作装置に関するものである。

（従来の技術） 従来の変速機の変速操作は、１本のワイヤのプッシュプ
ル方式か、または２本のワイヤでワイヤリールを回転さ
せる方式のもの等がある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら変速装置のタイプによっては、前記した従
来方式の変速操作装置では、変速操作が困難である場合
がある。

本発明はこのような従来型の変速操作装置では変速操作
が困難であるタイプの変速装置に適した自転車用変速操
作装置を提供することを目的とするものである。

（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、手動操作
レバーの回動を増速機構を介して出力軸に増速された回
転として伝え、この出力軸の回転により自転車の変速を
行うようにした装置において、前記増速機構中に渦巻き
ばねによる蓄勢機構を設けて自転車用変速操作装置を構
成する。

（作用） 上述のように本発明によれば、手動操作レバーの回動を
増速機構を介して出力軸に増速された回転として伝える
ようにすると共に、前記増速機構中に渦巻きばねによる
蓄勢機構を設けたから、変速装置の軽負荷時においては
、前記増速機構を介して増速された回転によって、例え
ばウオームとウオーム歯車を介して変速装置を変速操作
することができると共に、変速装置の重負荷時において
は、増速機構中に設けた蓄勢機構の渦巻きばねに一旦手
動操作レバーの回動による変位エネルギーを蓄えておき
、軽負荷になった時にその変位エネルギーを放出して一
気に所定の変速を行うことができる。

したがって本発明装置によれば、従来不可能で′あった
重負荷状態における変速操作を蓄勢機構によって許容す
ることができる上に、変操操作のプリセットを可能とし
、さらに無理な操作による装置の損傷を防止することが
できる。

また本発明装置は増速機構を有しているため、手動操作
レバーの回動角度が小さくても、増速回転によって大き
な変速操作量を得ることができるから、本発明によれば
、変速操作量の大きな変速装置に対しても、手動操作レ
バーの回動角度を適切な値に設定することができる。

（実施例） 以下、図面について本発明の一実施例を説明する。第９
図〜第１２図は本発明’Ａ”ｌｌを使用するのに適して
いる自転車用無段変速装置の一例を示すもので、図中１
は自転車フレームのチェノステー、２はバックホーク、
３は後つめ、４は後っめ３にロックナツト５により固定
した後輪ハブ軸、６はベアリング７を介して回転自在に
嵌装した後輪ハブ、８はスポークである。

ベアリング７の外側の後輪ハブ軸４のねじ部４ａには内
側偏心カム９を螺合して固定してあり、この内側偏心カ
ム９の外周にウオーム歯車１０と一体に形成した外側偏
心カム１１を回転自在に嵌装しである。１２はこのウオ
ーム歯車１０と噛合したウオーム、１２ａはその軸で、
インナーワイヤ１３の周端部１３ａ（第１０図参照）と
嵌合してケース１４に対して回転自在になっている。１
５は軸受、１６はカラー、１７はキャップである。

また１８は小径の円筒部１８ａと大径の円筒部１８ｂと
を一体に結合したキャリヤで、このキャリヤ１８の小径
の円筒部１８ａをベアリング１９を介して外側偏心カム
１１の外周に嵌合すると共に、大径の円筒部１８ｂを後
輪ハブ６と一体に形成した中空円筒状ケース６ａ内に位
置させである。

また２０は皿形状のケースで、前記ウオーム１２のケー
ス１４と一体に形成してあり、このケース２０を内側偏
心カム９とロックナツト５によって後輪ハブ軸４に対し
て固定しである。２１は後輪用のスプロケットで、２１
ａはこのスプロケット２１と一体に形成した円筒部であ
り、このスプロケット２１はベアリング２２　、２３を
介してケース２０と後輪ハブ６との間に回転自在に設け
られている。２４はチェノである。

またスプロケット２１の円筒部２１ａの内周面には一方
向クラッチ２５を介して複数列のラチェットリング２６
　、２７　ヲｘ没し、これら各ラチェットリング２６　
、２７の内周面にそれぞれラチェット２６ａ　、２７ａ
を設けると共に、ラチェット２６ａ　、　２７ａとそれ
ぞれ噛合する復列で、かつ各列複数個（本実施例では５
個）の爪２８　、２９の基部を、前記キャリヤ１８−の
小径円筒部１８ａの外周部にピン３０を介して左右互い
違いに配置して枢支しである。なお２５ａは一方向クラ
ッチ２５を形成するボールで、２５ｂはその押し出しば
ねである。この一方向クラッチ２５は、例えばラチェッ
トと爪を使用した他の形式のものでも差し支えない。ま
た３１は爪２８　、２９の先端を常にラチェット２６ａ
　、　２７ａに圧接させるためのばねである。

またキャリヤ１８の大径円筒部１８ｂの内周面に前記と
同様の一方向クラッチ２５を介して複数列のラチェット
リング３２　、３３を並設し、これら各ラチェソリング
３２　、３３の内周面にそれぞれラチェット３２ａ　、
　３３ａを設けると共に、ラチェット３２ａ。

３３ａ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５個）の爪３４　、３５の基部を、前記後輪
ハブ６のケース６ａ内のボス部６ｂの外周部にピン３６
を介して左右互い違いに配置して枢支しである。なお、
３７は爪３４”；３５の先端を常にラチェット３２ａ　
、　３３ａに圧接させるためのばねである。

つぎに上述のように構成された無段変速装置の作用を説
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ヤが回転し、その回転がチ
ェノ２４によりスプロケソト２１に伝えられる。スプロ
ケット２１の回転は一方向クラッチ２５を介してラチェ
ットリング２６　、２７に伝えられ、さらにラチェット
２６ａ　、　２７ａより爪２８゜２９、ピン３０を介し
てキャリヤ１８に伝えられる。キャリヤ１８が回転する
と、一方向クラッチ２５を介してラチェットリング３２
　、３３が回転し、その結果爪３４　、３５　、ビン３
６を介して後輪ハブ６に回転が伝えられる。

すなわちこの装置では、爪２８　、２９による１段目の
変速装置と、爪３４　、３５による２段目の変速装置と
の２組の変速装置を介して伝動されることになる。

第９図〜第１２図は外側偏心カム１１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１３を回転さ
せることによりウオーム歯車１０を介して、外側偏心カ
ム１１を１８００回転させると、外側偏心カム１１の外
周面が後輪ハブ軸４と同心になる。外側偏心カム１１が
同心になると、駆動回転体２１ａ。

１８ｂ１および各ラチェットリング２６　、２７　、３
２　。

３３も後輪ハブ軸４と同心になるから、この状態で駆動
回転体が第１１．１２図において時計方向に回転すると
、一方向クラッチを介して各ラチェットリングおよび爪
が一体的に回転するため、この場合の変速比は１：１で
ある。

またインナーワイヤ１３の回転操作によって外側偏心カ
ム１１を偏心Ｏの状態から１８００回動させて第１１．
１２図に示すように最大偏心状態にすると、駆動回転体
２１ａ　、　１８ｂの矢印り方向の回転が一方向クラッ
チ２５を介してラチェットリング２６　、２７　。

３２　、３３に伝わり、ラチェットリング２６　、３２
は爪２８　、３４を介して従動回転体１８ａ、６に回転
を伝え、ラチェットリング２７　、３３は爪２９　、３
５を介して従動回転体１８ａ、６に回転を伝える。

そして外側偏心カム１１が偏心している場合は、第１１
図の駆動域Ｅ（この場合風が１０個あるため３６０゜の
１θ等分の角度３６°である。）内にある爪による増速
率が最大であるから従動回転体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の各ラチェット
に対して矢印りの方向にすべって回転することになる。

そして駆動域Ｅ内の爪が駆動域Ｅから外れると共に、次
に駆動域Ｅ内に入る爪を介して増速駆動され、順次伝動
爪が交代する。

この場合の変速比（増速比）は、後輪ハブ軸４の中心Ｏ
Ｉを基点とする爪の駆動域である角度θ。

と、外側偏心カム１１の中心０３を基点とする爪の駆動
域である角度θ２との比となる。

上述の増速作用は第１２図に示す２段目の装置も同様で
あり、第１１図の１段目と第１２図の２段目の増速比を
掛は合わせたものが全体の増速比となる。

本発明は上述したような無段変速装置の変速操作装置に
適したものであり、以下第１図〜第８図に２いてその一
実施例を説明する。図中３８は自転車のフレームパイプ
、３９は変速操作装置のケース本体、４０はこのケース
本体３９をフレームパイプ３８に固定するため、ビス４
１によりケース本体３９に固定したバンドで、４２はバ
ンド４０をフレームパイプ３８に締結するねじである。

ケース本体３９はほぼ円盤状に形成されており、その中
心に主軸４３が貫通している。ケース本体３９の一側面
には、はぼ円盤状のレバ一本体４４が主軸４３を中心と
して回転自在に設けられている。４５は主軸４３の両突
出端部に嵌合した座金、４６はナツトである。

またレバ一本体４４にはレバー４７が一体に形成されて
おり、さらに円盤状のレバ一本体４４の内部に内歯々車
４８が形成されている。そしてケース本体３９とレバ一
本体４４によって形成される空間内部の主軸４３には軸
筒４９が回転自在に嵌装してあり、この軸筒４９の第２
図における右側端部には太陽歯車５０が形成してあり、
また左側端部には大径の平歯車５１が一体に形成しであ
る。５２は軸筒４９の両側端面と対向するケース本体３
９およびレバ一本体４４との間に介挿したカラーである
。

また５３は円板部５３ａの外周部の一個所に舌片状の突
部５３ｂを有すると共に、軸筒部５３ｃを有するキャリ
ヤで、このキャリヤ５３はその軸筒部５３ｃを介して前
記軸筒４９の外周に回転自在に嵌装されている。そして
このキャリヤ５３の円板部５３ａは太陽歯車５０側（第
２図における右側）に位置させておく。

また第７図に詳細に示すように、円板部５４ａと軸筒部
５４ｂを有すると共に、円板部５４ａの外周部の一個所
に、外方にわずかに突出する突部５４ｃを設け、この突
部５４ｃの外周部に、円板部５４ａの表裏にそれぞれ突
出する湾曲板状の突片５４ｄを存するばねホルダーＡ５
４を一体に形成し、このばねホルダーＡ５４を第２図に
示すように、キャリヤ５３に対して百円板部５３ａ　、
　５４ａが摺接するように嵌合する。

また第８図に詳細に示すように、円板部５５ａと軸筒部
５５ｂを有すると共に、円板部５５ａの外周部の一個所
に、外方にわずかに突出する突部５５ｃを設け、この突
部５５ｃの外周部に、円板部５５ａの表裏にそれぞれ突
出する湾曲板状の突片５５ｄを有し、さらに軸筒部５５
ｂにばね係止溝５５ｅを設けたばねホルダー８５５を一
体に形成し、このばねホルダーＢ５５を第２図に示すよ
うに、ばねホルダーＡ５４に対して百円板部５４ａ　、
　５５ａが摺接するように嵌合し、この場合第１．３．
４図に示すように、ばねホルダーＡ５４の突片５４ｄが
、キャリヤ５３の突部５３ｂの下方に位置するようにす
ると共に、ばねホルダー８５５の突片５５ｄが、キャリ
ヤ５３の突部５３ｂの上方に位置するようにする。

また第１．３．４図に示すように、各突片５４ｄ、５５
ｄが突部５３ｂの両側にそれぞれ係合した状態において
、それら２個の突片５４ｄ　、　５５ｄの隙間に先端部
５６ａが嵌入するス）７パー５６をケース本体３９にね
じ込んで設ける。

そして渦巻きばね５７をばねホルダーＢ５５の軸筒部５
５ｂの外周に嵌装し、この渦巻きばね５７の内側端部５
７ａを第４図に示すように、ばねホルダーＢ５５のばね
係止溝５５ｅに係止すると共に、外側端部５７ｂをばね
ホルダーＡ５４の突片５４ｄに係止して、ばねホルダー
Ａ５４の突片５４ｄと、ばねホルダー８５５の突片５５
ｄが、常にキャリヤ５３の突部５３ｂとストッパー５６
を両側より挟圧するように付勢しておく。

また第１図に示すように、前記レバ一本体４４と一体の
内歯歯車４８の外周面に、はぼ半球状の凹部４８ａを多
数円周上に並設し、これら凹部４８ａと嵌合するボール
５８をケース本体３９に設けた孔３９ａに挿入すると共
に、この孔３９ａに押しピン５９を挿入し、この押しピ
ン５９の外方突出端部を板ばね６０により押圧′し、レ
バー４７を回動操作した際、ボール５８と凹部４８ａと
の嵌合による一時停止機能によりレバー４７を所望の位
置に保持できるようにする。

なお６１は板ばね６０の基部をケース本体３９に固定す
るためのビスである。

また前記レバ一本体４４と一体の内歯歯車４８と噛合す
ると共に、前記太陽歯車５０と噛合する複数個（本実施
例では３個）の遊星歯車６２を軸６３によりキャリヤ５
３に枢支して設ける（第３図参照）。

また第２図に示すように平歯車５１を配置した側のケー
ス本体３９の壁部に円形の開口３９ｂを設け、この間口
３９ｂに円板状の蓋６４をビス６５により固定し、この
蓋６４の内側と、対向するケース本体・３９の内方突部
３９ｃとの間に軸６６をかけ渡し、前記した大径の平歯
車５１と噛合する小径の平歯車６７を有すると共に、そ
の側面に傘歯車６８を一体に形成した中間歯車６９を前
記軸６６により回転自在に枢支する。

なお７０は軸６６に嵌装したカラーである。

また傘歯車６８と噛合する小径の傘歯車７１を出力軸７
２を介してケース本体３９に回転自在に設ける。

７３はその軸受用ブツシュである。

また出力軸７２の外方突出端部には、角穴７２ａが形成
されており、前記インナーワイヤ１３の角端部１３ａが
この角穴７２ａに嵌入している。７３はインナーワイヤ
１３のアウターワイヤで、７４はこのアウターワイヤ７
３の端部をケース本体３９に固定するためのキャップで
ある。

つぎに上述のように構成した本発明の変速操作装置の作
用を説明する。

まず前記した無段変速装置等の自転車の伝動系が無負荷
または軽負荷状態にあるため、本発明装置内の蓄勢機構
は作用せず、増速機構のみが作動する場合を説明する。

第１図および第３図においてレバー４７を矢印Ｆの方向
に回動させると、第１図に示すようにレバ一本体４４が
矢印Ｇの方向に回転し、それに伴って内歯歯車４８が第
３図の矢印Ｈの方向に回転する。

この場合キャリヤ５３は、渦巻きばね５７の付勢力によ
ってストッパー５６と突片５４ｄ　、　５５ｄおよび突
部５３ｂとの相互間の保合によって、はとんど動かない
状態にあるため、キャリヤ５３は静止しているものとす
る。キャリヤ５３が静止状態にあって、内歯歯車４８が
第３図の矢印Ｈの方向に回転すると、各遊星歯車６２が
第３図の矢印Ｉの方向にそれぞれ自転し、その結果太陽
歯車５０を第３図の矢印Ｊの方向に増速して回転する。

この伝動機構が第１段の増速機構である。

つぎに太陽歯車５０が回転すると、軸筒４９を介して大
径の平歯車５１が一体に回転し、これと噛合する小径の
平歯車６７を増速して回転する。この伝動機構が第２段
の増速機構である。

また平歯車６７が回転すると、それと一体の傘歯車６８
が回転するから、その傘歯車６８と噛合している小径の
傘歯車７１が増速回転する。これが第３段の増速機構で
、本実施例の場合、全体としては約３８倍の増速回転が
得られる。

そしてこの増速された回転がインナーワイヤ１３を介し
て第９図および第１０図に示すウオーム１２に伝えられ
るから、このウオーム１２と噛合するウオーム歯車１０
を介して外側偏心カム１１を内側偏心カム９に対して回
転させて、カム全体の偏心量を変えることができる。す
なわち変速比をレバー４７の操作量に応じて変えること
ができる。

なお第１図に示すレバー４７を前とは逆に矢印にの方向
に回動させれば、上述した作動と反対の作動をして偏心
カムを元に戻すことができる。

つぎに自転車の伝動系に負荷がかかっている状態で変速
操作をすると、場合によっては変速操作装置に無理な力
が作用して装置を損傷したり、あるいはレバー４７が動
かない場合がある。

しかしながら本発明装置によれば、蓄勢機構があるため
、上述のような場合においても、変速操作を可能とし、
その変速操作による変位エネルギーを一旦蓄勢機構の渦
巻きばねに蓄えておき、例えばペダルの踏み込みをゆる
めたり、一旦中止した場合等における伝動系の軽負荷ま
たは無負荷時に、前記蓄勢力を放出して一気に変速操作
を行うことができる。以下にその作用を説明する。

すなわち自転車の伝動系に重負荷が作用している時に、
レバー４７を第１．３．４．５図に示すように矢印Ｆの
方向の回動させると、（第４．５゜６図は第１，３図の
裏側から見た図であるから矢印方向が反対である。）内
歯歯車４８も矢印Ｈ方向′に回動するがこの場合太陽歯
車５０は回転しないから、遊星歯車６２は第３図の矢印
Ｉの方向に自転しながら、矢印りのように公転する。こ
のため軸６３を介してキャリヤ５３も矢印りの方向に回
転する。

キャリヤ５３が、矢印りの方向に回転すると、キャリヤ
５３の突部５３ｂが第４図のストッパー５６の位置から
、第５図の位置まで移動するため、突部５３ｂと係合し
ている突片５５ｄを介してばねホルダーＢ５５を矢印り
の方向に回動させ、それに伴って渦巻きばね５７の内側
端部５７ａを第４図の位置から、第５図の位置まで回動
させる。この場合渦巻きばね５７の外側端部５７ｂは不
動であるため、渦巻きばね５７は矢印りの回動骨だけ蓄
勢されたことになる。

なおこの状態でレバー４７を放しても、第１図に示すボ
ール５８と凹部４８ａとの嵌合によってレバー４７はそ
の変速位置に保持されている。そしてこの変速操作のプ
リセット状態で例えばペダルの踏み込みを一旦中止して
伝動系が軽負荷または無負荷状態になると、伝動系中の
抵抗が急減するため、ばねホルダーＢ５５が第５図の状
態から第４図の状態に矢印Ｍのように回動すると共に、
突部５３ｂを介してキャリヤ５３も矢印Ｍの方向に回動
する。キャリヤ５３が第３図において矢印Ｍの方向に回
動すると、この場合静止している内歯歯車４８との噛合
によって遊星歯車６２が矢印Ｎの方向に回転し、その結
果太陽歯車５０を遊星歯車６２の矢印Ｍ方向の公転と矢
印Ｎ方向の自転によって矢印Ｊ方向に回転させて、前述
したように所定の変速操作を行うことができる。

なお第６図は同じく伝動系の重負荷時において、レバー
４７を矢印０のように変速操作する場合の説明図である
。レバー４７を矢印Ｏのように操作すると、内歯歯車４
８も矢印Ｐの方向に回転するため、遊星歯車６２が矢印
Ｑの方向に自転すると共に矢印Ｒの方向に公転する。（
太陽歯車５０が回転しないため）したがって軸６３を介
してキャリヤ５３も矢印Ｒのように回転するから、突部
５３ｂおよび突片５４ｄを介してばねホルダーＡ５４も
矢印Ｒの方向に回動し、その結果渦巻きばね５７の外側
端部５７ｂを第４図の位置から第６図の位置に変位させ
ることにより渦巻きばね５７に蓄勢する。この状態で伝
動系の抵抗が減少すれば、渦巻きばね５７の作用によっ
て変速操作が行われることは前述した通りである。

（発明の効果） 上述のように本発明によれば、手動操作レバー４７の回
動を増速機構を介して出力軸７２に増速された回転とし
て伝えるようにすると共に、前記増速機構中に渦巻きば
ね５７による蓄勢機構を設けたから、変速装置の軽負荷
時においては、前記増速機構を介して増速された回転に
よって、例えばウオーム１２とウオーム歯車１０を介し
て変速装置を変速操作することができると共に、変速装
置の重負荷時においては、増速機構中に設けた蓄勢機構
の渦巻きばね５７に、一旦手動操作レバー４７の回動に
よる変位エネルギーを蓄えておき、軽負荷になった時に
その変位エネルギーを放出して一気に所定の変速を行う
ことができる。

したがって本発明装置によれば、従来不可能であった重
負荷状態における変速操作を蓄勢機構によって許容する
ことができる上に、変速操作のプリセットを可能とし、
さらに無理な操作による装置の損傷を防止することがで
きるという効果が得られる。

また本発明装置は増速機構を有しているため、手動操作
レバー４７の回動角度が小さくても、増速回転によって
大きな変速操作量を得ることができるから、本発明によ
れば、変速操作量の大きな変速装置に対しても、手動操
作レバー４７の回動角度を適切な値に設定することがで
きるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明変速操作装置の一部を断面で示す正面図
、 第２図は第１図のｎ−Ｉｆ矢視断面面、第３図は第２図
のｍ−ｍ断面図、 第４図は第２図のＩＶ−ＩＶ断面図、 第５図および第６図は第４図の作用説明図、第７図（ａ
）ばばねホルダーＡの正面図、同図（ｂ）はその側面図
、 第８図（ａ）ばばねホルダーＢの正面図、同図（ｂ）は
その側面図、 第９図は無段変速装置の縦断面図、 第１Ｏ図はその一部を断面で示す側面図、第１１図は第
９図の）Ｇ−ＸＩ断面図、第１２図は同刈−刈断面図で
ある。 １０・・・ウオーム歯車　　１２・・・ウオーム１３・
・・インナーワイヤ　３９・・・ケース本体４３・・・
主軸　　　　　　４４・・・レバ一本体４７・・・レバ
ー（手動ｆｉ−作レバー）４８・・・内歯歯車　　　　
５０・・・太陽歯車５１・・・平歯車　　　　　５３・
・・キャリヤ５３ｂ・・・突部　　　　　５４・・・ば
ねホルダーＡ３４ｄ・・・突片　　　　　５５・・・ば
ねホルダーＢ５５ｄ・・・突片５６・・・ストッパー５
７・・・渦巻きばね　　　５７ａ・・・内側端部５７ｂ
・・・外側端部　　　６２・・・遊星歯車６７・・・平
歯車　　　　　６８・・・傘歯車７２・・・出力軸 特　許　出　願人　ブリデストンサイクル株式会社第１
図 第２図 り。 第４図 ６２（遊星歯釦 第７図 ’　ａ　）　　　　　　　（ｂ＞ 第８図 （ａ”：（ｂ） ５５（ｔｒｔｕ、ルｑ−Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、手動操作レバーの回動を増速機構を介して出力軸に
   増速された回転として伝え、この出力軸の回転により自
   転車の変速を行うようにした装置において、前記増速機
   構中に渦巻きばねによる蓄勢機構を設けたことを特徴と
   する自転車用変速操作装置。