JPS6280189A - 無段変速装置 - 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） しかしながら上述の従来装置は、偏心時の駆動域におい
て冬瓜にかかる荷重を順次リレーする場合に、駆動ラチ
ェットと次に荷重がかかる被動爪との間にある速度差か
ら、次に噛合しようとする駆動ラチェットと被動爪の歯
先間にギャップを生じ、このため被動爪の交代時にショ
ックが発生するという問題点があった。

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駆動時におけるリレーシ
ョックを大幅に減少させ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円筒形状の遊星ローラを回転自
在に遊嵌し、このＭ！ローラをフレームに固定した固定
リングの内周面と前記内歯ラチェットリングとの間に介
在させて摩擦伝動により公転すると共に自転するように
し、この遊星ローラの作動による摩擦伝動により前記内
歯ラチェットリングを回転させ、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従動回転体に枢支
して出力を取り出すようにして無段変速装置を構成する
。

（作　用） 本発明は上述のように構成したから、入力端の回転部材
が回転すると、それに伴って遊星ローラが公転するため
、遊星ローラと固定リングとの摩擦伝動によって遊星ロ
ーラが自転し、この遊星ローラの公転と自転による摩擦
伝動により内歯ラチェットリングが回転する。この場合
の内歯ラチェットリングの回転は入力側の回転部材の回
転に対して増速されるから、前記した被動爪の伝動リレ
一時にたとえラチェットと爪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の増速回転によっ
てラチェットが爪に直ぐ追いつくため、前記した歯先間
のギャップがなくなる。したがって本発明によれば、前
記した被動爪の交代時におけるショックの発生を゛防止
することができる。

（実施例） 以下、第１図〜第５図について本発明を自転車用無段変
速装置に適用した第１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、２はチェノス
テ−１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バブ軸
２のねじ部２ａに内側偏心カム７を螺合しで固定し、こ
の内側偏心カム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はそのアラクーワ
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をベアリング１３を介して外側偏心力　　　　
−ム９の外周に嵌合する。

また工４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５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−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
１２の円筒部１２ａの外周部にピン２４（第３図参照）
を介して左右圧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と噛合する内歯々車２６
を有すると共に、この内歯々車２６と同一の内歯々車２
７を背中合わせに一体に形成した伝動歯車２８をベアリ
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、内歯々車２７と噛合する歯車３０を後輪ハブ４と固
着すると共に、ベアリング３１を介して後輪ハブ軸２に
回転自在に設ける。

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１５ａ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、円筒形状の遊星ローラ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。

またばね鋼製の増速リング３４と、このリング３４の内
周に嵌合するＯリング３５とを組み合わせて、前記ラチ
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、各増速リング３４の外
周面を前記遊星ローラ３２に圧接し、この圧接力によっ
て遊星ローラ３２を固定リング３３の内周面に圧接する
。なお３６は内歯ラチェットリング２０　、２１間に介
挿したセパレートリングである。

つぎに上述のように構成した本発明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
１８によりスプロケット１５に伝えられる。スプロケッ
トエ５の回転は一方向クラッチ１９を介し内歯てラチェ
ットリング２０．２１に伝えられ、さらにラチェット２
０ａ、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
内歯々車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、内歯々車２７と歯車３０の噛合によ
って歯車３０と一体の後輪ハブ４が回転して自転車が走
行する。

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１０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−、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の中心鈷
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θ２
との比となる。

つぎに本発明装置の特徴点である遊星ローラ３２と増速
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５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■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を介し
て増速リング３４に伝えられ、この増速リング３４と共
にＯリング３５がほぼ一体的に回転する。この場合の増
速リング３４の回転は入力側のスプロケット１５の回転
に対して増速されるから、この増速リング３４と０リン
グ３５を介して摩擦接合している内歯ラチェットリング
２０゜２Ｉも増速回転する。したがって前記した被動爪
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
よってラチェノ）２０ａ、２１ａが爪２２．２３に直ぐ
追いつくため、前記した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。

第６図および第７図は本発明の第２実施例を示すもので
、図中前記符号と同一の符号は同等のものを示す。前記
第１実施例との相違点のみを説明すれば、これは第１実
施例の０リング３５の代りに一方向クラッチばね３７を
設けたものである。

すなわちこの一方向クラッチばね３７は、第７図に示す
ように、増速リング３４の内周と内歯ラチェットリング
２０　、２１の段部との間に、ばね鋼線を複数回（本実
施例では２回）巻き付けて介挿すると共に、その一端部
３７ａを内歯ラチェットリング２０　、２１にそれぞれ
係止したものである。

このようにすると、増速リング３４の第７図における矢
印Ｊ方向の回転は内歯ラチェットリング２０゜２１に伝
えられるが、内歯ラチェットリング２０゜２１に対する
矢印Ｊと反対方向の増速リング３４０回転は内歯ラチェ
ットリング２０　、２１には伝わらない。

したがってこの第２実施例の場合も作用は第１実、雄側
と同様であるから説明は省略する。

第８図および第９図は本発明の第３実施例を示すもので
あり、第１０図および第１１図は第４実施例を示すもの
である。図中前記符号と同一の符号は同等のものを示す
。これらの実施例は、各遊星ローラ３２に対する摩擦力
付与部材を固定リング３３の内面に設けたものである。

すなわち第８図および第９図のものは、ゴム等の弾性物
製の弾性リング３ｇを固定リング３３の内面に嵌め込む
と共に、その弾性リング３８の内周部にばね鋼製の外側
リング３９を圧入し、この外側リング３９の内面と内歯
ラチェットリング２０．２１の段部との間に円筒形状の
遊星ローラ３２を介挿し、入力端の駆動回転部材である
スプロケット１５の回転により、遊星ローラ３２を公転
させると共に自転させ、この作動により内歯ラチェ”／
トリフグ２０　、２１に増速回転を伝えるようにしたも
のである。そしてその作用は前記実施例と同様であるか
ら詳細な説明は省略する。

また第１０図および第１１図は、前記実施例の弾性リン
グ３８の代りに、一方向クラッチばね４０を設けたもの
である。

すなわらこの一方向クラッチばね４０は、第１１図に示
すように、固定リング３３の内周と外側リング３９の外
周との間に、ばね鋼線を複数回（本実施例では２回）巻
き付けて介挿すると共に、その一端部４０ａを固定リン
グ３３に係止したものである。

このようにすると、外側リング３９の第１１図における
矢印Ｍ方向の回転は阻止されるが、矢印Ｍと反対方向の
回転は許容されるようになる。

したがってこの場合も、入力側の駆動回転部材であるス
プロケット１５の矢印Ｍ方向の回転により、遊星ローラ
３２を公転させると共に自転させて、各内歯ラチェット
リング２０　、２１に増速回転を伝えることができる。

その他の作用は前記実施例と同様であるから、説明は省
略する。

（発明の効果） 本発明装置は上述のように、摩擦伝動により公転すると
共に自転する円筒形状の遊星ローラの７擦伝動により各
内歯ラチェットリングを増速回転させるようにしたから
、前記した被動爪の交代時におけるリレーショックの発
生を防止することができる。したがって本発明によれば
、リレーショックの少ない平滑な回転が得られる無段変
速装置を提供できるというすぐれた効果が得られる。

【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Ａ−Ａ断面で示す側面図、第３図
は第１図のＢ−Ｂ断面図、 第４図は第１図のＣ−Ｃ断面図、 第５図は第１図のＤ−Ｄ断面図、 第６図は第２実施例の横断平面図、 第７図はそのに−に断面図、 第８図は第３実施例の横断平面図、 第９図はそのＬ−Ｌ断面図、 第１０図は第４実施例の横断平面図、 第１１図はそのＮ−Ｎ断面図である。 １−チェンステ−２−後輪ハブ軸 ３−・−ロックナツト　　　　４−後輪ハプアー内側偏
心カム　　　９−・−外側偏心カム１〇−操作ワイヤ　
　　　１２−・−キャリヤ１５−　スプロケット　　　
１８−・チェ７１９−一一一方向クラッチ ２０．２１・−内歯ラチェットリング ２２．２３・−爪　　　　　　２８−・伝動歯車３０・
−歯車　　　　　　　３２−・遊星ローラ３２ａ　−大
径部　　　　　３２ｂ−小径部３３−・固定リング　　
　　３４・−増速リング３５・・・Ｏリンク３６・・・
セパレートリング３７・・・一方向クラッチばね ３８・・・弾性リング　　　　３９・・・外側リング４
０・・・一方向クラッチばね 第１図 ＩＱ（４ｒ向クラブ＋２ 第２図 第３図 第５図 第６図 第７図 第８図 第１０国

Claims (1)

1. 【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円筒形状の遊星ロー
   ラを回転自在に遊嵌し、この遊星ローラをフレームに固
   定した固定リングの内周面と前記内歯ラチェットリング
   との間に介在させて摩擦伝動により公転すると共に自転
   するようにし、この遊星ローラの作動による摩擦伝動に
   より前記内歯ラチェットリングを回転させ、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従動回
   転体に枢支して出力を取り出すようにした無段変速装置
   。 ２、内歯ラチェットリングの段部にＯリングを嵌合し、
   このＯリングの外周部に増速リングを嵌合し、この増速
   リングの外周に円筒形状の遊星ローラを圧接させるよう
   にした特許請求の範囲第１項記載の無断変速装置。 ３、内歯ラチェットリングの段部に、ばね鋼線を複数回
   巻き付けて、その一端を内歯ラチェットリングに係止し
   て一方向クラッチばねを形成し、この一方向クラッチば
   ねの外周部に増速リングを嵌合し、この増速リングの外
   周に円筒形状の遊星ローラを圧接させるようにした特許
   請求の範囲第１項記載の無段変速装置。 ４、固定リングの内周部に弾性物製の弾性リングを嵌め
   込み、この弾性リングの内周部に外側リングを嵌め込み
   、この外側リングの内周に円筒形状の遊星ローラを圧接
   させるようにした特許請求の範囲第１項記載の無段変速
   装置。 ５、外側リングの外周部に、ばね鋼線を複数回巻き付け
   て、その一端部を固定リングに係止して一方向クラッチ
   ばねを形成し、前記外側リングの内周に円筒形状の遊星
   ローラを圧接させるようにした特許請求の範囲第１項記
   載の無段変速装置。