JP2599596B2 - 自転車用変速装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自転車用変速装置、詳しくは、遊星歯車機
構を備えた自転車用変速装置に関する。

（従来の技術） 一般に、自転車用変速装置には、自転車のフロント側
に装着するフロント変速装置と、リヤ側に装着するリヤ
変速装置とがある。

しかして、従来、フロント側変速装置として特開昭62
−99293号公報に見られるように、クランク軸の外周り
に筒状固定部材を設けて、この固定部材の外周りに複数
個の太陽歯車をそれぞれ独立して回転自由に支持し、こ
れら各太陽歯車と噛合する遊星歯車を、クランクアーム
に固定した円板状のキャリアに支持すると共に、前記遊
星歯車と噛合する内面歯をもったチェンギヤを回転自由
に設ける一方、前記各太陽歯車と前記固定部材との間
に、前記各太陽歯車の回転をロック及びロック解除する
複数個のロック爪をそれぞれ独立して揺動可能に設ける
と共に、これら各ロック爪の先端側を受入れる受入孔を
もった筒状操作体を設け、この操作体の回転操作により
前記各ロック爪を強制的にロック解除方向に作動させる
如く成したものが知られている。

（発明が解決しようとする問題点） 所が、この従来の変速装置は、各太陽歯車の回転をロ
ック及びロック解除するロック爪を、操作体の手動操作
でロック解除方向に強制的に作動させるものであるた
め、踏力により前記チェンギヤを駆動している状態で、
手動で変速操作する場合、前記操作体による変速操作が
非常に重くて、変速装置が行ないにくい問題があった。

即ち、前記太陽歯車の回転を、ロック爪で阻止してい
る状態で、踏力を、クランクアームからキャリア及び遊
星歯車を介してチェンギヤに伝達し、該チェギヤを駆動
している場合、前記ロック爪と太陽歯車との係合部に
は、前記遊星歯車の回転による反力が作用しているた
め、前記操作体を操作しても、前記ロック爪をロック解
除方向に作動させにくいのであり、従って、踏力により
チェンギヤを駆動している場合の変速操作が非常に行な
いにくかったのである。

本発明の目的は、浮力により駆動する駆動軸の回転を
利用して、太陽歯車の回転をロック及びロック解除する
ロック爪を、操作体の操作で作動するクラッチ爪を介し
て強制的にロック解除方向に作動させることにより、踏
力によりチェンギヤを駆動している場合であっても容易
に、かつ楽に変速操作することができるようにするもの
である。

（問題点を解決するための手段） 本発明の自転車用変速装置は、踏力により駆動するク
ランクアーム（12）および駆動軸（11）を固設した駆動
部材（１）と、前記駆動軸（11）の外周にそれぞれ独立
して回転自在に支持された歯数の異なる複数個の太陽歯
車（21,22,…）と、前記駆動部材（１）に支持され、前
記の各太陽歯車（21,22,…）と噛合する歯数の異なる歯
車を一体に設けた遊星歯車（31,32,…）と、前記遊星歯
車（31,32,…）の少なくとも一個の歯車と噛合する内面
歯（41）とチェンと噛合する外面歯とを有し、前記駆動
部材（１）に回転自在に支持されたチェンギヤ（４）
と、前記各太陽歯車（21,22,…）の内側の固定部材
（６）にそれぞれ独立して揺動可能に設けられ、前記各
太陽歯車（21,22,…）の回転を固定部材（６）に対して
ロックおよびロック解除する複数個のロック爪（71,72,
…）と、前記駆動軸（11）に対し移動可能に設けられ、
操作体（８）の操作により前記各ロック爪（71,72,…）
のロックを解除可能なロック解除可能位置と前記各ロッ
ク爪（71,72,…）のロックを解除不可能なロック解除不
可能位置とに移動される複数個のクラッチ爪（91,92,
…）と、前記駆動軸（11）の外周に設けられ、前記駆動
軸（11）の回転により前記各クラッチ爪（91,92,…）の
中で前記ロック解除可能位置にあるクラッチ爪（91,92,
…）を強制的に作動させて前記ロック爪（71,72,…）の
ロックを解除する伝動制御部（15）とを有するものであ
る。

（作用） 踏力により駆動する駆動軸（11）の回転時、操作体
（８）を操作し、クラッチ爪（91）（92）…を駆動軸
（11）に対し移動させると、前記駆動軸（11）の伝動制
御部（15）により前記クラッチ爪（91）（92）…が作動
し、更にこのクラッチ爪の作動に伴い前記ロック爪（7
1）（72）…がロック解除方向に作動することになり、
各太陽歯車（21）（22）…は、固定部材に対しフリー回
転可能となり、前記踏力は、前記駆動部材（１）から遊
星歯車（31）（32）…を介してチェンギヤ（４）に伝達
され、このチェンギヤ（４）を減速回転できるのであ
る。しかしてこの場合、前記操作体（８）は、各ロック
爪（71）（72）…と無関係に操作でき、しかも、各ロッ
ク爪（71）（72）…は、駆動軸（11）の回転を利用して
強制的にロック解除方向に作動させることができるた
め、前記操作体（８）による変速操作を容易に、かつ、
楽に行なうことができるのである。又、前記操作体
（８）を反対方向に操作すると、ロック爪（71）（72）
…のクラッチ爪（91）（92）…による拘束が解除され、
該ロック爪により前記太陽歯車（21）（22）……の回転
がロックされ、前記踏力は、駆動部材（１）から遊星歯
車を介してチェンギヤ（４）に伝達され、このチェンギ
ヤ（４）を増速回転できるのである。

（実施例） 図示した変速装置は、４段変速を行ない得るようにし
たものであって、（１）は自転車フレームのボトムブラ
ケット（Ｂ）に回転自由に支持する駆動軸（11）と、該
駆動軸（11）の両端に設ける１対のクランクアーム（1
2）と、このクランクアーム（12）のボス部に、取付け
る円板状の伝動体（13）とを備えた駆動部材であって、
この駆動部材（１）における前記駆動軸（11）の外周り
に、歯数の異なる３個の太陽歯車（21）（22）（23）を
それぞれ独立して回転自由に支持し、これら各太陽歯車
（21）〜（23）と噛合する歯数の異なる遊星歯車（31）
（32）（33）を前記伝動体（13）に枢支軸（14）を介し
て支持すると共に、前記遊星歯車（32）と噛合する内面
歯（41）をもったチェンギヤ（４）を、ローラ（５）を
介して前記伝動体（13）に回転自由に支持する一方、前
記各太陽歯車（21）〜（23）の内側に、前記ボトムブラ
ケット（Ｂ）の端部に回転不能に支持する筒状固定部材
（６）を設けて、この固定部材（６）に、前記各太陽歯
車（21）〜（23）の回転をロック及びロック解除する３
個のロック爪（71）（72）（73）をそれぞれ独立して揺
動可能に支持すると共に、前記固定部材（６）の内側
に、筒状操作体（８）を回転自由に設けて、この操作体
（８）に、該操作体（８）の操作で作動し、前記各ロッ
ク爪（71）〜（73）をロック位置とロック解除位置とに
制御する３個のクラッチ爪（91）（92）（93）を前記駆
動軸（11）に対し移動可能に設け、かつ、前記駆動軸
（11）の外周に、該駆動軸（11）の回転により前記各ク
ラッチ爪（91）〜（93）を強制的に作動させて、前記ロ
ック爪（71）〜（73）をロック解除方向に作動させる伝
動制御部（15）を設けたのである。

以上の構成において、前記伝動制御部（15）は、前記
駆動軸（11）の中間部外周面を断面５角形に形成して、
その各稜角部分を伝動制御部とするのであるが、この伝
動制御部（15）は、一つであってもよい。

又、前記各太陽歯車（21）〜（23）は、外周に多数の
歯をもち、内周面にラチェット（21a）（22a）（23a）
をもった円板から成り、前記固定部材（６）の外周面に
並列に支持している。

又、歯数の少ない低速用太陽歯車（21）の一端部外周
と前記伝動体（13）の内側面との間には、前記太陽歯車
（21）の伝動体（13）に対する第２図時計方向への相対
回転を阻止する逆転防止爪（10a）と該逆転防止爪（10
a）と係合するラチェット（10b）とを設けて、爪ばね
（10c）により前記逆転防止爪（10a）を前記ラチェット
（10b）方向に付勢している。

又、前記各遊星歯車（31）〜（33）は、一体に形成し
て、一つの枢支軸（14）を介して前記伝動体（13）に枢
支するのであって、図面では対称位置に２組設けてい
る。

又、前記チェンギヤ（４）は、外周に多数の歯をも
ち、一端側内周面に前記内面歯（41）をもったリング状
に形成して、他端側内周面部分を、前記遊星歯車（33）
の両側に設ける１対の前記ローラ（５）及び枢支軸（1
6）を介して前記伝動体（13）に回転自由に支持してい
る。

又、前記各ロック爪（71）〜（73）は、前記ラチェッ
ト（21a）〜（23a）と係合する係合部と前記各クラッチ
爪（91）〜（93）と当接する当接部とを備え、前記固定
部材（６）に設ける貫通孔（61）内に収容するのであっ
て、各ロック爪（71）〜（73）の中間を、一本の枢支軸
（62）により揺動自由に支持しており、又、爪ばね（7
4）（75）（76）により前記ラチェット（21a）〜（23
a）方向に付勢している。

又、前記操作体（８）は、前記各クラッチ爪（91）〜
（93）を収容する貫通孔（81）と、前記固定部材（６）
の一端から外方に突出する腕片（82）とを備え、この腕
片（82）に支持する操作ワイヤ（図示せず）の牽引装置
により回転し、前記各クラッチ爪（91）〜（93）を前記
ロック爪（71）〜（73）に対し近接移動させるようにし
ている。又、前記操作体（８）と固定部材（６）との間
には、前記操作体（８）を復帰方向に付勢するリターン
ばね（図示せず）を設けて、前記操作ワイヤを弛緩方向
に操作した場合、前記操作体（８）を、前記リターンば
ねの作用力により第２図反時計方向に復帰させるように
している。

又、前記各クラッチ爪（91）〜（93）は、長さを異な
らせて、爪ばね（94）（95）（96）により常時前記伝動
制御部（15）側に付勢し、爪先部を前記伝動制御部（1
5）と接触させるのであって、前記駆動軸（11）の回転
により爪ばね（94）〜（96）に抗して前記ロック爪（7
1）〜（73）方向に揺動するようになっている。又、前
記各クラッチ爪（91）〜（93）は、前記操作体（８）の
貫通孔（81）内に並列に収容して一本の枢支軸（83）に
より揺動自由に支持している。

尚、図中（２）は前記枢支軸（14）（16）を介して前
記伝動体（13）に取付ける円板状のカバー体、（３）
（７）はシール環、（17）は前記逆転防止爪（10a）を
伝動体（13）に保持する保持体である。

本発明は以上の如く構成するもので、第２図に示した
状態は、最高速の４段変速体制の状態であって、前記各
クラッチ爪（91）〜（93）は、ロック爪（71）〜（73）
に対し後退位置にあって、前記駆動軸（11）が回転して
も前記各ロック爪（71）〜（73）をロック解除方向に作
動させないようになっており、前記各クロック爪（71）
〜（73）は、ラチェット（21a）〜（23a）と係合して、
各太陽歯車（21）〜（23）の固定部材（６）に対する回
転をロックしている。従って、ペダルの踏込みによる踏
力は、クランクアーム（12）、伝動体（13）及び枢支軸
（14）を介して高速用遊星歯車（33）に伝わり、該遊星
歯車（33）の高速回転がチェンギヤ（４）に伝達され、
該チェンギヤ（４）を高速に回転するのである。

次に、４段変速体制から３段変速体制に変速する場
合、操作ワイヤの牽引操作により操作体（８）を第２図
時計方向に回転し、最長のクラッチ爪（93）を、ロック
爪（73）に対し一定量以上近接移動させるのであって、
前記駆動軸（11）の回転に伴ない、第６図の如く前記ク
ラッチ爪（93）のみが伝動制御部（15）により一定量以
上前記ロック爪（73）側に作動し、このクラッチ爪（9
3）に対応する前記ロック爪（73）は、ロック解除方向
に揺動し、高速用太陽歯車（23）のみが固定部材（６）
に対しフリー回転可能となる。従って、ペダルの踏込み
による踏力は、クランクアーム（12）、伝動体（13）及
び枢支軸（14）を介して中途用遊星歯車（32）に伝わ
り、該遊星歯車（32）が中速用太陽歯車（22）に対し相
対回転し、この遊星歯車（32）の回転がチェンギヤ
（４）に伝達され、該チェンギヤ（４）を中高速に回転
するのである。

次に、３段変速体制から２段変速体制に変速する場
合、操作ワイヤの牽引操作により操作体（８）を第６図
時計方向に回転し、中間長さのクラッチ爪（92）を、ロ
ック爪（72）に対し一定量以上近接移動させるのであっ
て、前記駆動軸（11）の回転に伴ない、第７図の如く前
記クラッチ爪（92）（93）が伝動制御部（15）により一
定量以上前記ロック爪（72）（73）側に作動し、これら
クラッチ爪（92）（93）に対応する前記ロック爪（72）
（73）は、ロック解除方向に揺動し、高速用及び中速用
太陽歯車（22）（23）が固定部材（６）に対しフリー回
転可能となる。従って、踏力は、クランクアーム（1
2）、伝動体（13）及び枢支軸（14）を介して低速用遊
星歯車（31）に伝わり、該遊星歯車（31）が低速用太陽
歯車（21）に対し相対回転し、この遊星歯車（31）の回
転がチェンギヤ（４）に伝達され、該チェンギヤ（４）
を中低速に回転するのである。

次に、２段変速体制から最低速の１段変速体制に変速
する場合、操作ワイヤの牽引操作により操作体（８）を
第７図時計方向に回転し、最短クラッチ爪（91）を、ロ
ック爪（71）に対し一定量以上近接移動させるのであっ
て、前記駆動軸（11）の回転に伴ない、第８図の如く前
記クラッチ爪（91）〜（93）が伝動制御部（15）により
一定量以上前記ロック爪（71）〜（73）側に作動し、こ
れらクラッチ爪（91）〜（93）に対応する前記ロック爪
（71）〜（73）は、ロック解除方向に揺動し、各太陽歯
車（21）〜（23）が固定部材（６）に対してフリー回転
可能となる。又、前記太陽歯車（21）と伝動体（13）と
の間に設けた逆転防止爪（10a）とラチェット（10b）と
が係合して、前記チェンギヤ（４）に掛設するチェンの
張力により前記太陽歯車（21）が伝動体（13）に対し相
対回転しないようになっている。即ち、前記太陽歯車
（21）かフリー回転可能となった場合、前記チェンの張
力が、前記チェンギヤ（４）から遊星歯車（32）（31）
を経て太陽歯車（21）に伝わり、該太陽歯車（21）が伝
動体（13）に対し第８図時計方向に相対回転することが
あるため、前記逆転防止爪（10a）とラチェット（10b）
とを設けて、前記太陽歯車（21）の伝動体（13）に対す
る相対回転を阻止するのである。従って、踏力はクラン
クアーム（12）、伝動体（13）、枢支軸（14）及び遊星
歯車（31）（32）を介してチェンギヤ（４）に伝達さ
れ、このチェンギヤ（４）が駆動部材（11）と1:1の関
係で変速されずに回転するのである。

しかして、以上の如く高速体制から低速体制に変速す
る場合、ロック爪（71）〜（73）と無関係に、操作体
（８）の操作によりクラッチ爪（91）〜（93）を移動さ
せ、このクラッチ爪（91）〜（93）を、駆動軸（11）の
回転を利用して伝動制御部（15）により作動させて前記
ロック爪（71）〜（73）を強制的にロック解除方向に作
動させるのであるから、踏力によりチェンギヤ（４）を
駆動している場合であっても、前記操作体（８）を容易
に、かつ楽に操作することができるのである。

又、低速体制から高速体制に変速する場合、操作ワイ
ヤを弛緩操作し、前記操作体（８）を、リターンばねの
作用力により所定量復帰させるのであって、この操作体
（８）の復帰によりクラッチ爪（91）〜（93）が各ロッ
ク爪（71）〜（73）に対し後退し、駆動軸（11）が回転
してもクラッチ爪（91）〜（93）は一定量以上前記ロッ
ク爪方向に揺動しなくなるのである。従って、ロック爪
（71）〜（73）のクラッチ爪（91）〜（93）による拘束
が解除され、ロック爪（71）〜（73）は、爪ばね（74）
〜（76）によりラチェット（21a）〜（23a）と係合し、
太陽歯車（21）〜（23）の回転はロックされるのであ
る。従って、前記踏力は、ロックされた太陽歯車と噛合
する遊星歯車を介してチェンギヤ（４）に伝達され、該
チェンギヤ（４）が、２段、３段又は４段変速体制で回
転するのである。

尚、以上の実施例では、各ロック爪（71）〜（73）及
び各クラッチ爪（91）〜（93）をそれぞれ一本の枢支軸
（62）（83）に支持したが、その他各別に支持してもよ
い。この場合、前記各クラッチ爪（91）〜（93）は、同
じ長さに形成してもよい。

又、前記各クラッチ爪（91）〜（93）は、駆動軸（1
1）に対し周方向に移動させる他、軸方向に移動させる
如く構成してもよい。

尚、以上の実施例では、４段変速の変速装置について
説明したが、その他、２段、３段変速或いは５段変速以
上の変速装置であっても同様に構成することができるの
である。

（発明の効果） 以上の如く本発明は、踏力により駆動する駆動軸（1
1）をもった駆動部材（１）における前記駆動軸（11）
の外周りに、複数個の太陽歯車（21）（22）…をそれぞ
れ独立して回転自由に支持し、これら各太陽歯車（21）
（22）…と噛合する遊星歯車（31）（32）…を前記駆動
部材（１）に支持すると共に、前記遊星歯車（31）（3
2）…の少なくとも一個と噛合する内面歯（41）をもっ
たチェンギヤ（４）を回転自由に設ける一方、前記各太
陽歯車（21）（22）…の内側に、これら各太陽歯車（2
1）（22）…の回転をロック及びロック解除する複数個
のロック爪（71）（72）…をそれぞれ独立して揺動可能
に設けると共に、操作体（８）の操作で作動し、前記各
ロック爪（71）（72）…をロック位置とロック解除位置
とに制御する複数個のクラッチ爪（91）（92）…を前記
駆動軸（11）に対し移動可能に設け、かつ、前記駆動軸
（11）の外周に、該駆動軸（11）の回転により前記各ク
ラッチ爪（91）（92）…を強制的に作動させて前記ロッ
ク爪（71）（72）…をロック解除方向に作動させる伝動
制御部（15）を設けたから、前記操作体（８）を、前記
ロック爪（71）（72）…と無関係に操作できて、しか
も、前記駆動軸（11）の回転を利用して前記ロック爪
（71）（72）……を強制的にロック解除方向に作動させ
ることができるのであり、従って、踏力によりチェンギ
ヤ（４）を駆動している場合であっても、前記操作体
（８）による変速操作を容易に、かつ楽に行なうことが
できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明変速装置の一実施例を示す縦断正面図、
第２図は縦断側面図、第３図は操作体にクラッチ爪を支
持した状態の断面図、第４図は固定部材のみの縦断正面
図、第５図は同側面図、第６図〜第８図は作動状態を示
す説明図である。 （１）……駆動部材 （11）……駆動軸 （21）（22）（23）……太陽歯車 （31）（32）（33）……遊星歯車 （４）……チェンギヤ （71）（72）（73）……ロック爪 （８）……操作体 （91）（92）（93）……クラッチ爪 （15）……伝動制御部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】踏力により駆動するクランクアーム（12）
   および駆動軸（11）を固設した駆動部材（１）と、 前記駆動軸（11）の外周にそれぞれ独立して回転自在に
   支持された歯数の異なる複数個の太陽歯車（21,22,…）
   と、 前記駆動部材（１）に支持され、前記の各太陽歯車（2
   1,22,…）と噛合する歯数の異なる歯車を一体に設けた
   遊星歯車（31,32,…）と、 前記遊星歯車（31,32,…）の少なくとも一個の歯車と噛
   合する内面歯（41）とチェンと噛合する外面歯とを有
   し、前記駆動部材（１）に回転自在に支持されたチェン
   ギヤ（４）と、 前記各太陽歯車（21,22,…）の内側の固定部材（６）に
   それぞれ独立して揺動可能に設けられ、前記各太陽歯車
   （21,22,…）の回転を固定部材（６）に対してロックお
   よびロック解除する複数個のロック爪（71,72,…）と、 前記駆動軸（11）に対し移動可能に設けられ、操作体
   （８）の操作により前記各ロック爪（71,72,…）のロッ
   クを解除可能なロック解除可能位置と前記各ロック爪
   （71,72,…）のロックを解除不可能なロック解除不可能
   位置とに移動される複数個のクラッチ爪（91,92,…）
   と、 前記駆動軸（11）の外周に設けられ、前記駆動軸（11）
   の回転により前記各クラッチ爪（91,92,…）の中で前記
   ロック解除可能位置にあるクラッチ爪（91,92,…）を強
   制的に作動させて前記ロック爪（71,72,…）のロックを
   解除する伝動制御部（15）とを有する自転車用変速装
   置。