JP3080534B2 - 内装変速機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内装変速機、特に、自
転車等に用いられ、入力体からの動力を選択された所定
の変速比で変速して出力体に伝達する内装変速機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自転車に用いられる内装変速機は、後車
輪のハブシェル内部に設けられており、主に、自転車の
フレームに固定される固定軸と、遊星歯車機構と、ワン
ウェイクラッチと、操作体とを有している。例えば従来
の４段増幅方式の内装変速機に用いられる遊星歯車機構
は、固定軸外周に配置された３個の太陽ギアと、各太陽
ギアに噛み合う遊星ギアと、遊星ギアに噛み合うリング
ギアとから構成されている。各太陽ギアは操作体によっ
て固定軸と選択的に連結可能である。また、遊星ギア
は、固定軸外周に配置されたギア枠に支持されている。
そして、リングギアとハブシェルとの間及びギア枠とハ
ブシェルとの間にそれぞれワンウェイクラッチが配置さ
れている。

【０００３】ここでは、固定軸に連結される太陽ギアを
操作体によって選択することにより変速比が変更され
る。また、いずれの太陽ギアも固定軸に連結されない場
合は、ギア枠とハブシェルとが直結される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】内装変速機に用いられ
る従来のワンウェイクラッチは、例えばリングギアとハ
ブシェルとの間に配置された複数のラチェット爪部材を
有している。ラチェット爪部材は通常細長い部材であ
り、一端側を支点として回動する。そして、このラチェ
ット爪部材が回動してハブシェル側のラチェット歯に噛
み合うことによって一方向にのみ動力が伝達される。

【０００５】このように、従来のワンウェイクラッチで
は、ラチェット爪部材が回動することによってラチェッ
ト歯に噛み合ったり、あるいは噛み合いが解除されるの
で、噛み合い方向と逆方向に空転する場合、ラチェット
爪部材が回動してハブシェルへの衝突音が発生する。こ
のため騒音が比較的大きい。また、空転状態から噛み合
い状態に移行する際、遊びが比較的大きいのでラチェッ
ト爪部材がラチェット歯に噛み合うまでに時間がかか
り、しかも急激に両者の噛み合いが行われるのでスムー
ズな移行が行われず、ショックが大きい。これは変速時
においても同様であり、変速が行われる際は動力伝達の
ためのワンウェイクラッチが切り換えられるが、このワ
ンウェイクラッチの切り換えがスムーズに行えない。

【０００６】特に、減速時には、変速した後に変速前に
比較してペダルを速く回転させなければならないので、
遊びが大きい従来のワンウェイクラッチでは、変速比の
違い分だけその遊びが増幅されたような感覚を受け、変
速時のぎこちない感触が増大する。

【０００７】本発明の目的は、内装変速機において、空
転時の騒音を抑えることにある。本発明の他の目的は、
内装変速機において、空転状態から噛み合い状態へスム
ーズに移行させることにある。

【０００８】本発明のさらに他の目的は、内装変速機に
おいて、変速時のショックを緩和し、スムーズな変速を
可能とすることにある。本発明のさらに他の目的は、内
装変速機において、安価な構成で、空転状態から噛み合
い状態へのスムーズな移行及びスムーズな変速を可能に
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】発明１の内装変速機は、
入力体からの動力を選択された所定の変速比で変速して
出力体に伝達するものであり、固定軸と、駆動体と、筒
状の従動体と、遊星歯車機構と、切り換え手段と、１つ
以上のローラ型一方向クラッチとを備えている。

【００１０】駆動体は固定軸に回転自在に支持され、入
力体に連結可能である。筒状の従動体は、内部に収容空
間を有するとともに固定軸に回転自在に支持され、出力
体に連結可能である。遊星歯車機構は、従動体の収容空
間内に配置され、駆動体からの動力を変速して従動体に
伝達する。切り換え手段は遊星歯車機構での動力伝達経
路を切り換えるための手段である。ローラ型一方向クラ
ッチは、駆動体と従動体との間の動力伝達経路の途中に
配置され、一方向にのみ駆動体からの動力を従動体に伝
達するものである。

【００１１】そして、遊星歯車機構は、固定軸と同芯に
配置された太陽歯車と、固定軸の外周に配置され駆動体
と一体で形成された枠体と、枠体に回転自在に配置され
太陽歯車に噛み合う遊星歯車と、遊星歯車に噛み合う内
歯車とを含んでいる。また、切り換え手段は、太陽歯車
を固定軸に対して相対回転自在あるいは相対回転不能と
するためのクラッチ機構であり、ローラ型一方向クラッ
チは、枠体と従動体との間、および内歯車と従動体との
間にそれぞれ配置されている。

【００１２】発明２の内装変速機は、発明１の内装変速
機において、ローラ型一方向クラッチは、遊星歯車機構
に構成された複数の変速段の出力部のうちの、一定の入
力回転数に対して最大の出力回転数が得られる変速段の
出力部を除く各変速段の出力部に少なくとも配置されて
いる。

【００１３】発明３に係る内装変速機は、入力体からの
動力を選択された所定の変速比で変速して出力体に伝達
するものであり、固定軸と、駆動体と、筒状の従動体
と、遊星歯車機構と、切り換え手段と、１つ以上のロー
ラ型一方向クラッチとを備えている。

【００１４】駆動体は固定軸に回転自在に支持され、入
力体に連結可能である。筒状の従動体は、内部に収容空
間を有するとともに固定軸に回転自在に支持され、出力
体に連結可能である。遊星歯車機構は、従動体の収容空
間内に配置され、駆動体からの動力を変速して従動体に
伝達する。切り換え手段は遊星歯車機構での動力伝達経
路を切り換えるための手段である。ローラ型一方向クラ
ッチは、駆動体と従動体との間の動力伝達経路の途中に
配置され、一方向にのみ駆動体からの動力を従動体に伝
達するものである。

【００１５】そして、遊星歯車機構は、固定軸と同芯に
配置され固定軸と一体的に回転する太陽歯車と、固定軸
の外周に配置された枠体と、枠体に回転自在に配置され
太陽歯車に噛み合う遊星歯車と、遊星歯車に噛み合う内
歯車とを含み、前記切り換え手段は駆動体と枠体とを連
結あるいは連結解除するクラッチ部材であり、前記ロー
ラ型一方向クラッチは、駆動体と内歯車との間、枠体と
従動体との間、および内歯車と従動体との間にそれぞれ
配置されている。

【００１６】発明４に係る内装変速機は、発明１から３
のいずれかの内装変速機において、前記ローラ型一方向
クラッチは、円周方向に傾斜する複数のカム面を有する
カム部と、複数のカム面上を転動する複数のローラと、
ローラをカム面との噛み合い方向に付勢する付勢機構と
を有している。

【００１７】発明５に係る内装変速機は、発明４の内装
変速機において、付勢機構は、複数のローラを保持し回
転自在な保持器と、保持器をローラがカム面と噛み合う
方向に付勢する付勢部材とを有している。

【００１８】発明６に係る内装変速機は、発明５の内装
変速機において、保持器は、複数のローラを保持した状
態で複数のローラが抜け落ちないように抜け止め部を有
している。

【００１９】発明７に係る内装変速機は、発明４から６
のいずれかの内装変速機において、枠体と従動体との間
に配置された一方向クラッチのカム部は枠体の外周部に
一体で形成されている。

【００２０】発明８に係る内装変速機は、発明４から６
のいずれかの内装変速機において、内歯車と従動体との
間に配置された一方向クラッチのカム部は内歯車の外周
部に一体で形成されている。

【００２１】

【作用】本発明に係る内装変速機では、入力体からの動
力は駆動体に伝達され、さらに駆動体から従動体に伝達
される。このとき、遊星歯車機構によって変速される。
駆動体からの動力は動力伝達経路の途中に配置されたロ
ーラ型一方向クラッチを介して従動体に伝達される。

【００２２】ここでは、駆動体からの動力はローラ型一
方向クラッチを介して従動体に伝達されるので、空転時
において従来のワンウェイクラッチで生じていたラチェ
ット爪部材の衝突音がなくなり、騒音が抑えられる。ま
た、ローラ型一方向クラッチを用いることにより変速時
のショックが少なくなる。

【００２３】前記ローラ型一方向クラッチが複数の変速
段の出力部のうちの、一定の入力回転数に対して最大の
出力回転数が得られる変速段の出力部を除く各変速段の
出力部に設けられている場合、すなわち、減速時におい
て、変速後に動力伝達に寄与する出力部にローラ型一方
向クラッチが設けられている場合は、従来装置において
減速時に感じられていた大きなショックをほとんど無く
すことができる。

【００２４】前記遊星歯車機構が、固定軸と同芯に配置
された太陽歯車と、固定軸の外周に配置され駆動体と一
体で形成された枠体と、枠体に回転自在に配置され太陽
歯車に噛み合う遊星歯車と、遊星歯車に噛み合う内歯車
とを含み、前記切り換え手段が太陽歯車を固定軸に対し
て相対回転自在あるいは相対回転不能とするためのクラ
ッチ機構であり、ローラ型一方向クラッチが枠体および
内歯車と従動体との間のそれぞれに配置されている場合
は、クラッチ機構によって太陽歯車と固定軸とが相対回
転不能に連結されると、駆動体からの回転は、遊星歯車
機構によって変速され、ローラ型一方向クラッチを介し
て従動体に伝達される。一方、太陽歯車と固定軸とが連
結されず相対回転自在の場合は、駆動体からの回転は枠
体およびローラ型一方向クラッチを介してそのまま従動
体に伝達される。ここでは、変速時及び直結時において
騒音が抑えられ、また変速時のショックが少なくなる。

【００２５】前記遊星歯車機構が、固定軸と同芯に配置
され固定軸とともに一体的に回転する太陽歯車と、固定
軸の外周に配置された枠体と、枠体に回転自在に配置さ
れ太陽歯車に噛み合う遊星歯車と、遊星歯車に噛み合う
内歯車とを含み、前記切り換え手段が駆動体と枠体とを
連結あるいは連結解除するクラッチ部材であり、さらに
前記ローラ型一方向クラッチが、駆動体と内歯車との
間、枠体と従動体との間、および内歯車と従動体との間
にそれぞれ配置されている場合は、クラッチ部材によっ
て駆動体と枠体とが連結されると、駆動体からの回転は
枠体に伝達される。そして、枠体に伝達された回転は、
遊星歯車機構の変速比の設定の仕方によって、複数の出
力部のうちのいずれかの出力部を介して従動体に伝達さ
れる。このとき、各出力部としての、駆動体と内歯車と
の間、枠体と従動体との間、および内歯車と従動体との
間にそれぞれローラ型一方向クラッチが配置されている
ので、前記同様に、変速時及び直結時において騒音が抑
えられ、また変速時のショックが少なくなる。

【００２６】前記ローラ型一方向クラッチが、複数のカ
ム面を有するカム部と、カム面上を転動する複数のロー
ラと、ローラをカム面との噛み合い方向に付勢する付勢
機構とを有している場合は、複数のローラが常にカム面
と噛み合っており、変速時に速やかに回転が伝達され
る。また、ショックが少ない。前記付勢機構が、複数の
ローラを保持する保持器と、保持器を付勢する付勢部材
とを有している場合は、保持器が付勢部材によって噛み
合い方向に付勢され、これにより各ローラはカム面と常
に噛み合う方向に付勢される。ここでは、保持器を付勢
するだけで複数のローラを噛み合い方向に付勢でき、複
数のローラのそれぞれを付勢する必要がない。このため
構造が簡単になる。前記保持器が、複数のローラを保持
した状態で複数のローラが抜け落ちないように抜け止め
部を有している場合は、複数のローラを一体で取り扱う
ことができ、組立分解等の作業が容易になる。

【００２７】前記ローラ型一方向クラッチのカム部が枠
体や内歯車の外周部に一体で形成されている場合は、内
輪が不要になり、構造が簡単になるとともに安価にな
る。

【００２８】

〔構成〕

図１に示す内装変速機は、例えば自転車の後輪に装着さ
れるものであり、自転車のフレームに固定される固定軸
１と、固定軸１の一端側外周に配置された駆動体２と、
固定軸１及び駆動体２のさらに外周に配置されたハブシ
ェル３と、駆動体２とハブシェル３との間で動力を伝達
するための遊星歯車機構４とを主に有している。遊星歯
車機構４は、直結及び増速３段の計４段構成となってい
る。

【００２９】駆動体２はほぼ筒状の部材であり、一端が
ボール５及び玉押し６を介して固定軸１に回転自在に支
持されている。また一端部外周には、入力体としてのチ
ェーンホイール７が固定されている。さらに駆動体２に
は、中心部の空間から半径方向外方に拡がる切欠き部２
ａが形成されている。この切欠き部２ａは、円周方向に
等角度間隔で３か所形成されている。

【００３０】ハブシェル３は軸方向に複数の段部を有す
る筒状部材であり、その内周部の収容空間３ａに駆動体
２を収容している。そして、ハブシェル３の一端側はボ
ール１０を介して駆動体２の外周に、他端側はボール１
１及び玉押し１２を介して固定軸１にそれぞれ回転自在
に支持されている。また、ハブシェル３の外周部両端に
は、スポークを支持するためのハブ１３，１４が固定さ
れている。駆動体２の一端側の外方側壁にはカバー１５
が固定されており、カバー１５の先端はハブシェル３の
一端側の外周面を覆うように延びている。そして、カバ
ー１５の先端内周面とハブシェル３の外周面との間には
シール部材１６が配置されている。

【００３１】遊星歯車機構４はハブシェル３内部の収容
空間３ａに収容されており、第１、第２及び第３太陽ギ
ア２０，２１，２２と、これらに噛み合う３つの遊星ギ
ア２３（図では１つの遊星ギアのみを示している）と、
リングギア２４とを有している。各太陽ギア２０〜２２
は、固定軸１の外周で駆動体２の内周部に軸方向に並べ
て配置されており、しかも固定軸１に対して相対回転自
在となっている。遊星ギア２３は、駆動体２の切欠き部
２ａ内に支持ピン２５を介して回転自在に支持されてい
る。遊星ギア２３には、第１ギア２３ａ、第２ギア２３
ｂ及び第３ギア２３ｃが一体で形成されており、第１ギ
ア２３ａは第１太陽ギア２０に、第２ギア２３ｂは第２
太陽ギア２１に、第３ギア２３ｃは第３太陽ギア２２に
それぞれ噛み合っている。また、リングギア２４は遊星
ギア２３の外周側に配置されており、内周部に内歯が形
成されている。このリングギア２４は遊星ギア２３の第
２ギア２３ｂに噛み合っている。

【００３２】固定軸１と各太陽ギア２０〜２２の内周部
との間には、各太陽ギア２０〜２２を固定軸１に対して
相対回転自在あるいは相対回転不能とするための選択ク
ラッチ機構３０が配置されている。選択クラッチ機構３
０は、３つの太陽ギア２０〜２２のうちのいずれか１つ
を選択的に固定軸１に連結する機能、及びいずれの太陽
ギア２０〜２２も固定軸１に連結しない機能を有してい
る。選択クラッチ機構３０は、それぞれ各太陽ギア２０
〜２２の内周部に配置されて各太陽ギア２０〜２２の内
面に噛み合い可能な複数の爪３１，３２，３３と、各爪
３１〜３３を支持するためのリング状のワイヤスプリン
グ３４，３５，３６と、スリーブ３７とを有している。
スリーブ３７は固定軸１の外周に挿入されており、外周
部に複数の係止溝を有している。スリーブ３７の一端に
は操作体３８が固定されており、操作体３８の操作によ
ってスリーブ３７を回転させることが可能である。そし
て、スリーブ３７の回転によって、各太陽ギア２０〜２
２と固定軸１との連結が制御されるようになっている。

【００３３】このような構成により、第１太陽ギア２０
が選択されたときは最も増速比の大きい大増速動力伝達
経路が構成され、第２太陽ギア２１が選択されたときは
２番目に大きい増速比の中増速動力伝達経路が構成さ
れ、第３太陽ギア２２が選択されたときは最も増速比の
小さい小増速動力伝達経路が構成される。また、いずれ
の太陽ギアも選択されなかった場合は、直結動力伝達経
路が構成される。

【００３４】駆動体２の他端側の外周面とハブシェル３
の内周面との間には第１ワンウェイクラッチ４０が設け
られている。また、リングギア２４の外周面とハブシェ
ル３の内周面との間には第２ワンウェイクラッチ４１が
設けられている。

【００３５】第１及び第２ワンウェイクラッチ４０，４
１は、図２に示すように、駆動体２の外周面あるいはリ
ングギア２４の外周面に一体形成されたカム部４２と、
カム部４２とハブシェル３との間に配置された複数のロ
ーラ４３と、複数のローラ４３を保持する保持器４４
と、保持器４４を図２において反時計回り（噛み合い方
向）に付勢する捩じりばね４５とを備えている。

【００３６】カム部４２は、円周方向に傾斜する複数の
カム面４２ａを有している。カム面４２ａは複数のロー
ラのそれぞれに対応して形成されている。このカム面４
２ａをローラ４３が転動する際、最も内周側に傾斜した
部分、すなわちハブシェル３の内周面から最も離れた部
分では、ローラ４３は自由に回転し得る。一方、カム面
４２ａの円周方向中間部分では、ハブシェル３とカム面
４２ａとの間に挟持されて、カム部４２からの回転をハ
ブシェル３側に伝達し得る。

【００３７】保持器４４は、図３〜図６に示すように、
断面Ｕ字状に形成されており、第１保持部４４ａ及び第
２保持部４４ｂを有している。各保持部４４ａ，４４ｂ
には円周方向に等角度間隔で保持用切欠き４４ｃが形成
されており、この切欠き４４ｃ内にローラ４３が保持さ
れている。各保持部４４ａ，４４ｂに形成された切欠き
４４ｃの開口寸法はローラ４３の直径より小さく設定さ
れている。このため、ローラ４３が保持器４４の外周方
向及び内周方向に抜け出ないようになっている。また、
図５に示すように、第１保持部４４ａの切欠き４４ｃ端
縁には、ローラ４３の端部に係止する１対の係止部４４
ｄが形成されている。この係止部４４ｄにより、ローラ
４３は保持器４４から軸方向に抜け出ない。

【００３８】捩じりばね４５は図２に示すように、コイ
ル径がカム面４２ａの直径とほぼ同様の２巻程度のコイ
ルばねであり、その一端はカム部４２に固定され、他端
は保持器４４に固定されている。このような構成によ
り、１つの捩じりばね４５によって複数のローラ４３の
全部を一方向に付勢することが可能である。

【００３９】〔動力伝達動作〕 変速は、操作体３８をワイヤにより操作し、スリーブ３
７を回転させることにより行う。

【００４０】操作体３８により第１太陽ギア２０が固定
軸１と連結された場合は、チェーンホイール７から駆動
体２に入力された回転は、第１太陽ギア２０、遊星ギア
２３の第１ギア２３ａ、第２ギア２３ｂ及びリングギア
２４の歯数によって決定される最も大きい増速比で増速
され、第２ワンウェイクラッチ４１を介してハブシェル
３に伝達される。また第２太陽ギア２１が選択されて固
定軸１と連結された場合は、駆動体２の回転は、第２太
陽ギア２１、遊星ギア２３の第２ギア２３ｂ及びリング
ギア２４の歯数によって決定される２番目に大きい中程
度の増速比で増速され、第２ワンウェイクラッチ４１を
介してハブシェル３に伝達される。さらに、第３太陽ギ
ア２２が選択されて固定軸１と連結された場合は、駆動
体２の回転は、第３太陽ギア２２、遊星ギア２３の第３
ギア２３ｃ、第２ギア２３ｂ及びリングギア２４の歯数
によって決定される最も小さい増速比で増速され、第２
ワンウェイクラッチ４１を介してハブシェル３に伝達さ
れる。また、いずれの太陽ギア２０〜２２も選択されな
かった場合は、駆動体２の回転はそのまま第１ワンウェ
イクラッチ４０を介してハブシェル３に伝達される。

【００４１】なお、選択されなかった太陽ギアは固定軸
１と相対回転している。また、いずれかの太陽ギアが選
択されて遊星歯車機構４により増速が行われている場合
は、駆動体２とハブシェル３とは第１ワンウェイクラッ
チ４０が噛み合い解除となる方向に相対回転している。

【００４２】〔ワンウェイクラッチの一般的作用〕 第１および第２ワンウェイクラッチ４０，４１において
は、ローラが常に噛み合い方向に付勢されているので、
クラッチが噛み合うまでのタイムラグが非常に少ない。
また、噛み合いがスムーズに行われるので、変速時のシ
ョックが少ない。さらに、従来のワンウェイクラッチの
ように爪が回動しないので、空転時の騒音が少なくな
る。

【００４３】〔変速時の動作−−増速時〕 増速時、すなわち、直結状態から小増速動力伝達経路に
変速する場合、および小増速または中増速から中増速ま
たは大増速動力伝達経路に変速する場合について説明す
る。

【００４４】直結状態では、前述のように第１ワンウェ
イクラッチ４０が噛み合っている。この状態から小増速
に移行する場合は、第３太陽ギア２２が固定軸１に固定
される。第３太陽ギア２２が固定された後は動力は第２
ワンウェイクラッチ４１を介して出力される。ここで
は、変速時において第１ワンウェイクラッチ４０の噛み
合い状態から第２ワンウェイクラッチ４１の噛み合い状
態に移行し、空転状態がないので特に大きなショックは
ない。

【００４５】小増速または中増速から中増速または大増
速に移行する場合は、第２ワンウェイクラッチ４１の噛
み合い状態が維持されたまま太陽ギアの切り換えがなさ
れる。このため、前記同様に空転状態がなく特に大きな
ショックは発生しない。

【００４６】また、従来のラチェット爪部材を用いた内
装変速機では、爪が噛み合うと急激に動力が伝達される
ので、増速時には大きなショックが急激に作用し、ペダ
リングをスムーズに行えない。しかしローラ型のワンウ
ェイクラッチでは、ローラがカム部材に徐々に噛み合い
ながら動力が伝達されるので、従来のラチェット爪を用
いた変速機に比較して動力が徐々に伝達される。このた
めペダルに急激に力がかかることはなく、ショックが緩
和され、増速時のペダリングをスムーズに行える。

【００４７】〔変速時の動作−−減速時〕 減速時、すなわち、大増速、中増速または小増速から中
増速、小増速または直結状態に変速する場合について説
明する。

【００４８】大増速から中増速に変速する場合は、固定
軸１に連結する太陽ギアを、第１太陽ギア２０から第２
太陽ギア２１に切り換える。このとき、仮に第１ワンウ
ェイクラッチ４０が設けられていないとすると、第１太
陽ギア２０の固定軸１に対する連結が解除された時点か
ら第２太陽ギア２１が連結されるまでの間に空転状態が
生じる。しかし、この実施例では、第１ワンウェイクラ
ッチ４０が常に遊びの無い状態で待機しているので、第
１太陽ギア２０の連結が解除されると即座に第１ワンウ
ェイクラッチ４０が噛み合い状態となる。そして、第２
太陽ギア２１が固定軸１に連結されると第２ワンウェイ
クラッチ４１が噛み合い状態となり、動力は第２ワンウ
ェイクラッチ４１を介してハブシェル３に伝達される。
すなわち、変速時においていずれの太陽ギアも固定軸１
に連結されていない状態では直結状態となる。

【００４９】他の減速時も同様であり、変速時における
太陽ギアの切り換え時に常に直結状態を介して減速側に
移行するので、空転状態が存在する場合に比較してショ
ックが少なくなる。

【００５０】さらに減速時においては、ワンウェイクラ
ッチの遊びが増幅されるような感覚を受け、ショックが
大きくなる傾向があるが、この実施例ではそのような傾
向を抑えることができる。以下、このことをより詳細に
説明する。

【００５１】変速の前後においても、タイヤは通常ほぼ
同回転速度で回転するので、ペダリングを続けている場
合、減速後においてはペダルは変速前よりも減速比分だ
け速い回転速度で回転させなければ駆動をかけることが
できない。ここで、遊星歯車機構４の出力部に設けられ
たワンウェイクラッチの遊びは、ペダルの空転距離に対
応する。したがって、従来のラチェット爪部材を用いた
ワンウェイクラッチのように大きな遊びが存在すると、
ペダルの空転距離は大きくなる。そしてさらに減速側に
変速する場合は、前述のように変速後において減速比分
だけ速い回転速度でペダルを回転させる必要があるの
で、等速度でペダリングをしていると空転距離が長くな
る。すなわち、遊びが減速比に相当する分だけ増幅され
たことになる。このため、駆動がかかる時点でショック
が大きくなる。

【００５２】これに対してローラ型のワンウェイクラッ
チを用いた場合は、ワンウェイクラッチ部分での遊びが
実質的にないので、変速時の前後の回転速度差が大きい
場合でも遊びが増幅されるということはない。このた
め、変速時のペダル操作をスムーズに行える。

【００５３】実施例２ 〔構成〕 図７に示す内装変速機は、直結、増速及び減速の伝達経
路を含む計３段構成であり、前記同様に自転車の後輪に
装着されるものである。この内装変速機は、基本的には
前記実施例と同様の構成であり、自転車のフレームに固
定される固定軸５１と、固定軸５１の一端側外周に配置
された駆動体５２と、固定軸５１及び駆動体５２のさら
に外周に配置されたハブシェル５３と、遊星歯車機構５
４とを主に有している。

【００５４】駆動体５２は、一端がボール５５及び玉押
し５６を介して固定軸５１に回転自在に支持されてお
り、一端部外周にはチェーンホイール５７が固定されて
いる。さらに駆動体５２の他端側内周部には、複数のガ
イド溝５２ａが軸方向に沿って形成されている。

【００５５】ハブシェル５３は筒状部材であり、その内
周部の収容空間５３ａに駆動体５２および遊星歯車機構
５４を収容している。ハブシェル５３は、ボール６０，
６１および玉押し６２を介して固定軸５１に回転自在に
支持されている。また、ハブシェル５３の外周部両端に
は、スポークを支持するためのハブ６３，６４が固定さ
れている。

【００５６】遊星歯車機構５４は、固定軸５１と同芯で
かつ一体に形成された太陽ギア７０と、固定軸５１の外
周に配置された枠体７１と、太陽ギア７０に噛み合う３
つの遊星ギア７２（図では１つの遊星ギアのみを示して
いる）と、リングギア７３とを有している。枠体７１
は、筒状の部材であり、固定軸５１に対して回転自在に
支持されている。枠体７１には円周方向に３つの切欠き
７１ａが形成されており、この各切欠き７１ａに遊星ギ
ア７２がピン７４により回転自在に支持されている。ま
た枠体７１の一端内周部には複数の係合凹部７１ｂが形
成されている。リングギア７３は、ほぼ円筒状に形成さ
れており、枠体７１の外周に軸方向に移動自在に配置さ
れている。リングギア７３の内周部において、その軸方
向中央部には内周方向に突出する内周フランジ部７３ａ
が形成されており、さらに他端側には内歯７３ｂが形成
されている。遊星ギア７２は、前述のように太陽ギア７
０に噛み合うと同時に、リングギア７３の内歯７３ｂに
も噛み合っている。

【００５７】固定軸５１の外周には、クラッチ部材７５
が軸方向に移動自在に配置されている。クラッチ部材７
５はばね７６によって常に枠体７１側に付勢されてい
る。クラッチ部材７５の一端側の外周部にはガイド突起
７５ａが形成されており、ガイド突起７５ａはガイド溝
５２ａにスライド自在に係合している。また、クラッチ
部材７５の他端側の外周部には複数の爪部７５ｂが形成
されており、爪部７５ｂは枠体７１の係合凹部７１ｂに
係合可能である。クラッチ部材７５は、固定軸５１の中
心部に軸方向に移動自在に配置されたプッシュロッド７
７により駆動体５２側に移動させられるようになってい
る。すなわち、プッシュロッド７７の操作によって、ク
ラッチ部材７５は枠体７１と連結されたり、あるいは連
結が解除される。

【００５８】なお、クラッチ部材７５のガイド突起７５
ａとリングギア７３の内周フランジ部７３ａとの間には
ばね７８が配置されており、リングギア７３はばね７８
により枠体７１側に付勢されている。

【００５９】駆動体５２の枠体７１側の外周面とリング
ギア７３の内周面との間には第３ワンウェイクラッチ８
０が設けられている。また、枠体７１の他端側の外周面
とハブシェル５３の内周面との間には第４ワンウェイク
ラッチ８１が、リングギア７３の外周面とハブシェル５
３の内周面との間には第５ワンウェイクラッチ８２がそ
れぞれ配置されている。また、リングギア７３が駆動体
５２側に移動してハブシェル５３の内周面と接触しなく
なった位置には、空転リング８３が配置されている。こ
の空転リング８３は、第５ワンウェイクラッチ８２と噛
み合っても、第５ワンウェイクラッチ８２からの動力を
ハブシェル５３側に伝達しないようにするためのもので
ある。

【００６０】なお、各ワンウェイクラッチ８０，８１，
８２は、前記実施例と同様の構成であり、各カム部は、
それぞれ駆動体５２、枠体７１、リングギア７３の外周
面に一体形成されている。

【００６１】このような遊星歯車機構５４およびワンウ
ェイクラッチ８０〜８２により、この内装変速機は、駆
動体５２−クラッチ部材７５−枠体７１−遊星歯車機構
５４−リングギア７３−ハブシェル５３で構成される増
速動力伝達経路と、駆動体５２−リングギア７３−ハブ
シェル５３で構成される直結動力伝達経路と、駆動体５
２−リングギア７３−遊星歯車機構５４−枠体７１−ハ
ブシェル５３で構成される減速動力伝達経路とを有して
いる。

【００６２】〔動力伝達動作〕 変速は、プッシュロッド７７を操作することにより行
う。プッシュロッド７７が押し込まれていない図７に示
す状態では、駆動体５２からの回転は増速動力伝達経路
を介して増速され、ハブシェル５３に伝達される。すな
わち、駆動体５２に入力された回転は、クラッチ部材７
５を介して枠体７１に伝達される。枠体７１に伝達され
た回転は、太陽ギア７０、遊星ギア７２およびリングギ
ア７３の歯数によって決定される変速比で増速され、第
５ワンウェイクラッチ８２を介してハブシェル５３に伝
達される。

【００６３】一方プッシュロッド７７が押し込まれる
と、固定軸５１のフランジ部５１ａを介してクラッチ部
材７５も駆動体５２側に移動させられる。これにより、
クラッチ部材７５の爪部７５ｂが枠体７１の係合凹部７
１ｂから外れる。この状態では、駆動体５２からの回転
は直結動力伝達経路を介してそのままハブシェル５３に
伝達される。すなわち、駆動体５２に入力された回転
は、第３ワンウェイクラッチ８０を介してリングギア７
３に伝達され、さらに第５ワンウェイクラッチ８２を介
してハブシェル５３に伝達される。

【００６４】直結状態からさらにプッシュロッド７７が
押し込まれると、クラッチ部材７５はさらに駆動体５２
側に押され、その爪部７５ｂがリングギア７３の内周フ
ランジ部７３ａを押すことによってリングギア７３が駆
動体５２側に移動させられる。すると、リングギア７３
の外周に配置された第５ワンウェイクラッチ８２は空転
リング８３と噛み合う。この状態では、第５ワンウェイ
クラッチ８２は動力を伝達しないので、駆動体５２から
の回転は、減速動力伝達経路を介して減速され、ハブシ
ェル５３に伝達される。すなわち、駆動体５２に入力さ
れた回転は、第３ワンウェイクラッチ８０を介してリン
グギア７３に伝達され、さらに遊星歯車機構５４、枠体
７１および第４ワンウェイクラッチ８１を介してハブシ
ェル５３に伝達される。この場合は、太陽ギア７０、遊
星ギア７２およびリングギア７３の歯数によって決定さ
れる変速比によって、入力回転は減速される。

【００６５】〔変速時の動作−−減速時〕 増速から直結に、または直結から減速に変速する場合
は、前記実施例同様に、空転状態が発生せず直結状態と
なるので、ショックが少なくなる。

【００６６】すなわち、増速から直結に変速する場合
は、クラッチ部材７５の枠体７１に対する係合が外れ
る。この場合、第４ワンウェイクラッチ８１の噛み合い
から第５ワンウェイクラッチ８２の噛み合いに移行す
る。このとき、クラッチ部材７５が枠体７１から外れる
と、遊びのない待機状態となっている第３ワンウェイク
ラッチ８０が即座に噛み合う。そして、駆動体５２から
の動力はリングギア７３および第５ワンウェイクラッチ
８２を介してハブシェル５３に伝達される。

【００６７】また、直結から減速に変速する場合は、第
５ワンウェイクラッチ８２のハブシェル５３との噛み合
いが外れ、第４ワンウェイクラッチ８１の噛み合いに移
行する。この場合、第５ワンウェイクラッチ８２の噛み
合いが外れても、第４ワンウェイクラッチ８１が常に遊
びのない待機状態となっているので即座に噛み合い、空
転状態が発生しない。

【００６８】以上のように、この実施例においても、減
速時の移行時に空転状態の生ずるのを各ワンウェイクラ
ッチで防止でき、空転状態が存在する場合に比較してシ
ョックが少なくなる。なお、増速時の効果は前記実施例
と同様である。

【００６９】また、本実施例においても、他の効果も前
記実施例同様に得られる。 〔他の実施例〕 なお、切り換え手段の構成は前記各実施例に限定される
ものではなく、種々の変形が可能である。

【００７０】また、遊星歯車機構の構成についても同様
に各種の構成が可能である。たとえば、遊星歯車機構
を、２つの左右に並列された遊星歯車ユニットで構成
し、これらの遊星歯車ユニットの間にローラ型のワンウ
ェイクラッチを配置してもよい。なお、遊星歯車ユニッ
トのそれぞれは、前記実施例同様に、太陽ギアと遊星ギ
アとリングギアとから構成される。

【００７１】

【発明の効果】以上のように本発明に係る内装変速機で
は、駆動体から遊星歯車機構に伝達された回転はローラ
型一方向クラッチを介して従動体に伝達されるので、空
転時において従来のワンウェイクラッチで生じていたラ
チェット爪部材の衝突音がなくなり、騒音が抑えられ
る。また、特に減速側へ変速する際のショックが少なく
なる。さらに増速側へ変速する場合は、ショックが緩和
される。

【００７２】ローラ型一方向クラッチが、減速時におい
て、変速後に動力伝達に寄与する出力部に設けられてい
る場合は、従来装置において減速時に感じられていた大
きなショックをほとんど無くすことができる。また、ロ
ーラ型一方向クラッチが遊星歯車機構の出力部に配置さ
れている場合も、同様に変速時のショックを緩和でき
る。

【００７３】前記遊星歯車機構が太陽歯車と遊星歯車と
内歯車とを含み、枠体と駆動体とを一体とし、太陽歯車
と固定軸とを相対回転自在あるいは不能とするクラッチ
機構を設けた場合は、変速時及び直結時において騒音が
抑えられ、また変速時のショックが少なくなる。

【００７４】また、太陽歯車と固定軸とを一体とし、駆
動体と枠体とを連結あるいは連結解除するクラッチ部材
を設け、ローラ型一方向クラッチが、駆動体と内歯車と
の間、枠体と従動体との間、および内歯車と従動体との
間にそれぞれ配置されている場合は、クラッチ部材の操
作によって簡単に変速が可能であり、各出力部にローラ
型一方向クラッチが配置されているので、前記同様に、
変速時及び直結時において騒音が抑えられ、また変速時
のショックが少なくなる。

【００７５】ローラ型一方向クラッチが、複数のカム面
を有するカム部と、複数のローラと、ローラを噛み合い
方向に付勢する付勢機構とを有している場合は、複数の
ローラが常にカム面と噛み合うので、変速時に速やかに
回転が伝達される。また、ショックが少ない。付勢機構
が、ローラを保持する保持器と、保持器を付勢する付勢
部材とを有している場合は、保持器を介して全てのロー
ラを噛み合い方向に付勢でき、複数のローラのそれぞれ
を付勢する必要がなく、構造が簡単になる。

【００７６】保持器が、ローラが抜け落ちないように抜
け止め部を有している場合は、複数のローラを一体で取
り扱うことができ、組立分解等の作業が容易になる。ロ
ーラ型一方向クラッチのカム部が駆動体、枠体あるいは
内歯車の外周部に一体で形成されている場合は、内輪が
不要になり、構造が簡単になるとともに安価になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による内装変速機の縦断面構
成図。

【図２】前記内装変速機のローラクラッチの断面部分
図。

【図３】前記ローラクラッチの拡大部分図。

【図４】図３のIV−IV断面図。

【図５】前記ローラクラッチの平面部分図。

【図６】前記ローラクラッチを内周方向から見た部分
図。

【図７】本発明の実施例２による内装変速機の縦断面構
成図。

【符号の説明】

１ 固定軸 ２，５２ 駆動体 ３，５３ ハブシェル ４，５４ 遊星歯車機構 ７，５７ チェーンホイール ２０，２１，２２，７０ 太陽ギア ２３，７２ 遊星ギア ２４，７３ リングギア ３０ 選択クラッチ機構 ４０，４１，８０，８１，８２ ローラクラッチ ４２ カム部 ４２ａ カム面 ４３ ローラ ４４ 保持器 ４４ｄ 係止部 ７５ クラッチ部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−288025（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−18548（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−18550（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−265715（ＪＰ，Ａ) 実公 昭57−42792（ＪＰ，Ｙ２) 特公 昭44−11688（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭42−2525（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭40−7454（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭38−19907（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭38−10560（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62M 11/16 F16D 41/07 F16H 3/44 - 3/78

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力体からの動力を選択された所定の変速
   比で変速して出力体に伝達する内装変速機であって、 固定軸と、 前記固定軸に回転自在に支持され、前記入力体に連結可
   能な駆動体と、 内部に収容空間を有するとともに前記固定軸に回転自在
   に支持され、前記出力体に連結可能な筒状の従動体と、 前記従動体の収容空間内に配置され、前記駆動体からの
   動力を変速して前記従動体に伝達する遊星歯車機構と、 前記遊星歯車機構での動力伝達経路を切り換えるための
   切り換え手段と、 前記駆動体と従動体との間の動力伝達経路の途中に配置
   され、一方向にのみ前記駆動体からの動力を前記従動体
   に伝達する１つ以上のローラ型一方向クラッチとを備
   え、前記遊星歯車機構は、前記固定軸と同芯に配置された太
   陽歯車と、前記固定軸の外周に配置され前記駆動体と一
   体で形成された枠体と、前記枠体に回転自在に配置され
   前記太陽歯車に噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車に噛
   み合う内歯車とを含み、 前記切り換え手段は、前記太陽歯車を前記固定軸に対し
   て相対回転自在あるいは相対回転不能とするためのクラ
   ッチ機構であり、 前記ローラ型一方向クラッチは、前記枠体と従動体との
   間、および前記内歯車と従動体との間にそれぞれ配置さ
   れている、 内装変速機。
2. 【請求項２】前記ローラ型一方向クラッチは、前記遊星
   歯車機構に構成された複数の変速段の出力部のうちの、
   一定の入力回転数に対して最大の出力回転数が得られる
   変速段の出力部を除く各変速段の出力部に少なくとも配
   置されている、請求項１に記載の内装変速機。
3. 【請求項３】入力体からの動力を選択された所定の変速
   比で変速して出力体に伝達する内装変速機であって、 固定軸と、 前記固定軸に回転自在に支持され、前記入力体に連結可
   能な駆動体と、 内部に収容空間を有するとともに前記固定軸に回転自在
   に支持され、前記出力体に連結可能な筒状の従動体と、 前記従動体の収容空間内に配置され、前記駆動体からの
   動力を変速して前記従動体に伝達する遊星歯車機構と、 前記遊星歯車機構での動力伝達経路を切り換えるための
   切り換え手段と、 前記駆動体と従動体との間の動力伝達経路の途中に配置
   され、一方向にのみ前記駆動体からの動力を前記従動体
   に伝達する１つ以上のローラ型一方向クラッチとを備
   え、 前記遊星歯車機構は、前記固定軸と同芯に配置され前記
   固定軸と一体的に回転する太陽歯車と、前記固定軸の外
   周に配置された枠体と、前記枠体に回転自在に配置され
   前記太陽歯車に噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車に噛
   み合う内歯車とを含み、 前記切り換え手段は、前記駆動体と枠体とを連結あるい
   は連結解除するクラッチ部材であり、 前記ローラ型一方向クラッチは、前記駆動体と内歯車と
   の間、前記枠体と従動体との間、および前記内歯車と従
   動体との間にそれぞれ配置されている、 内装変速機。
4. 【請求項４】前記ローラ型一方向クラッチは、円周方向
   に傾斜する複数のカム面を有するカム部と、前記複数の
   カム面上を転動する複数のローラと、前記ローラを前記
   カム面との噛み合い方向に付勢する付勢機構とを有して
   いる、請求項１ないし３のいずれかに記載の内装変速
   機。
5. 【請求項５】前記付勢機構は、前記複数のローラを保持
   し回転自在な保持器と、前記保持器を前記ローラが前記
   カム面と噛み合う方向に付勢する付勢部材とを有してい
   る、請求項４に記載の内装変速機。
6. 【請求項６】前記保持器は、前記複数のローラを保持し
   た状態で前記複数のローラが抜け落ちないように抜け止
   め部を有している、請求項５に記載の内装変速機。
7. 【請求項７】前記枠体と従動体との間に配置された一方
   向クラッチのカム部は、前記枠体の外周部に一体で形成
   されている、請求項４ないし６のいずれかに記載の内装
   変速機。
8. 【請求項８】前記内歯車と従動体との間に配置された一
   方向クラッチのカム部は、前記内歯車の外周部に一体で
   形成されている、請求項４ないし７のいずれかに記載の
   内装変速機。