JP3588041B2 - 自転車のブレーキ兼用変速装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自転車の内ブレーキと内変速機構に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の自転車は使用目的によって、レース用、登山用、あるいは歩く代わりに使用するものなどがあり、設計上力を節約し速度を快速にしたり、または後車輪の軸の外側に外変速器(速度比が異なる変速チェーン車)を加設したりする。外変速器は全部の変速チェーン車が外に露出しているので、常にほこりで汚れが付いて、部分品の正常な作動に影響を及ぼし、使用寿命が短くなる。それで各国の業者は車輪ハブの内変速器の研究開発に重点を置いている。伝統のブレーキもハブ式で後車輪の一側に露出して手でブレーキの操作をする。それで同様にほこりに汚されてだんだんその性能が悪くなる。そのためにハブの中に作られる内変速器が発明されるようになった。
【0003】
それですでに知られているハブ内変速器と内ブレーキの間には内変速器の逆方向回転によりブレーキを連動させる方式でブレーキに車輪を止める効果を発生する。これらの技術に関しては米国の特許第4059028号、第4063469号、第419182号、第4147243号、第4147244号、第4160393号、第4179953号、第4240533号、第4323146号、第4651853号、第4721013号、などに公開されるものがある。
【0004】
それらの文献の中で一種のCOASTR BRAKEがあるが、大体内変速器の逆方向動力出力でブレーキを連動して自転車を止める。各発明が使用する技術と機構は設計理念の差異により相互に異なるが、その内変速器と内ブレーキの機構が複雑で理想的でないので、業者は絶えずその研究開発に従事している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
それで本発明は、内変速器と内ブレーキを手で操作できるとともに足で踏んで操作する二重コントロールできる自転車のブレーキ兼用変速装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための本発明に記載の自転車の内ブレーキと内変速機構は、車輪のハブの中に設置される内ブレーキに環状盤を設け、この環状盤の上に複数の柱が回転可能に設置され、また複数のブレーキ片が複数の柱と固定不動のブレーキハブとの間に設置され、平時ブレーキ片はブレーキハブと接触せず、また複数の柱とも接触しない。しかし足で踏んで逆方向の動力が動力入力具から入力されると逆方向動力出力滑り環を水平に逆方向に移動させ、環状盤は回転されて柱が動かされてブレーキ片をブレーキハブに押付けてブレーキの作用を発生させる。また内ブレーキの側端蓋の外部に手動ブレーキの連動板を付けて、手の操作で連動板を定位回転させて連動板の連動塊をして環状盤を回転させれば同じようにブレーキの作用を発生させるようにする。
【0007】
本発明の手動ブレーキの連動板が操作されると内ブレーキがブレーキの作用を発生して車輪を止めるので自転車も止められる。また足による逆方向の踏みにより、内ブレーキが同じくブレーキの作用を発生して車輪が止められるので自転車も止められる。それで本発明の自転車は両用の内ブレーキと内変速器の機構をもつ。
【0008】
これにより、次のような性能を有している。
(1)ブレーキをコントロールする効果が鋭敏である内ブレーキ。
(2)伝達が迅速で直接に内ブレーキと内変速動力を伝達する。
(3)足と手とで別々にブレーキを操作できる二種コントロールにする。
(4)同時に足で踏んでブレーキする効能と手でブレーキする効能とをもつ内ブレーキを提供して、ブレーキで止めることを一種以上の方式でコントロールできるようにし、進んで二種相互に補助する安全な効果を得る。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施例による自転車の内ブレーキと内変速機構は図1に示すように、車輪ハブ1の中に設置され、内変速器の動力入力具11と、逆方向動力出力滑り環111と、出力選択環12と、遊星歯車13および遊星歯車枠131と、内歯歯車14と、太陽歯車組と、内ブレーキのブレーキハブ2と、複数のブレーキ片21と環状盤3と、柱4と、側面蓋5と、内変速器出力端と内ブレーキ環状盤3との間にある中間環6と固定軸7と、変速の操縦をする平面突出車8と、複数の変速制御桿と環とで構成される。
【0010】
動力入力具11の出力端には斜め歯110が設けられ、逆方向動力送出滑り環111と咬み合って連動する。動力入力具11が正回転の時は逆方向送出滑り環111は滑らず送出選択環12とのみ咬み合って連動する。
図6から図8に示すように、逆方向動力送出滑り環111の入力端には動力入力具11の斜め歯110と咬み合って連動する斜め歯112が設けられ、その出力端には出力選択環12と咬み合う歯113および内歯歯車14と咬み合う単方向歯114が設けられる。動力入力具11が逆回転する時は、滑り環111は水平に移動し、出力端の歯113および単方向歯114はそれぞれ出力選択環12および内歯歯車14と咬み合う。
【0011】
遊星歯車13は遊星歯車枠131の上に設置され、複数の太陽歯車15、太陽歯車151および太陽歯車152と咬み合わされ固定軸7の上で回転する。遊星歯車枠131の入力端には咬み合わせ部132が設けられ、出力選択環12の出力端咬み合わせ部121と咬み合う。出力選択環12の入力端にはもどり止め122が設けられ、選択により内歯歯車14の入力端に設けられている咬み合わせ部141と咬み合って連動する。内歯歯車14の入力端には別に滑り環111の歯114と咬み合う歯142を設ける。遊星歯車枠131の出力端には咬み合わせ部133が設けられ、中間環6の入力端内縁のもどり止め61と相対させ、内歯歯車14の出力端には咬み合わせ部143が設けられて、中間環6の入力端外縁の正方向もどり止め62と逆方向もどり止め65と相対させる。
【0012】
出力選択環12の出力端のもどり止め122は第1環Aに左右されてONあるいはOFFになり、第1環Aは第1制御桿A1に水平に移動されて連動する。第1制御桿A1は固定軸7の外周にある溝70の中に設置され、その別端はスプリングA2の弾力により変速制御機構80と連動し旋回する平面突出車8の第1環状面8Aに沿って移動し、第1制御桿A1をして第1環状面8Aの高低の起伏により水平に第1環8を移動させて、もどり止め122のONあるいはOFFを操作する。
【0013】
太陽歯車5、太陽歯車151、太陽歯車152をコントロールする第2環Bの上には別々にもどり止め153、もどり止め154、もどり止め155をコントロールするための三列の欠け口が設けられ、各列の欠け口の長さは異なり、それで太陽歯車のもどり止め153をOFFにする時は、もどり止め154、もどり止め155がONになり、またもどり止め153ともどり止め154がOFFになる時はもどり止め155はまだONになっているので第2環Bは水平移動する第2制御桿B1にコントロールされて定位旋回する。第2制御桿B1は第1制御桿A1と同じように固定軸7外周の溝70の中に設置され、その別端はスプリングB2の弾力により歯車B3および歯ざおB4との協力により平面突出車8の第2環状面8Bに沿って移動する。
【0014】
中間環6は車輪ハブ1の内側面と、遊星歯車枠131の出力端と内歯歯車14の出力端と内ブレーキ動力入力端との間に設置されている。
図9、図10に示すように、その入力端の内縁にもどり止め61をもち、遊星歯車枠131の出力端の咬み合わせ部に咬み合わされ、入力端の外縁に設けられている正方向もどり止め62と逆方向もどり止め65は選択により内歯歯車14の出力端の咬み合わせ部143と咬み合い可能で、中間環6の出力端には単方向もどり止め63が設けられ、車輪ハブ1と咬み合い連動し、出力端には雄ねじ付き筒64が連設されし、筒64の上には斜め歯641が設けられて連動滑り具9と咬み合い、連動滑り具9の移動により内ブレーキの環状盤3と連動して回転し、ブレーキをかける。
【0015】
中間環6の入力端外縁のもどり止め62は第3環Cにコントロールされて内歯歯車14の出力端咬み合わせ部143の所でONあるいはOFFになる。第3環Cは水平移動する第3制御桿C1と連動して水平移動可能で、第3制御桿C1は固定軸7外周の溝70の中に定位され、その別端はスプリングC2の弾力により平面突出車8の第3環状面8Cに沿って移動する。
【0016】
中間環6の出力端は雄ねじ付き筒64により連動滑り具9と連動され、逆方向に回転させた時は水平移動で内ブレーキの環状盤3と咬み合い連動して回転し、ブレーキの作用を発生する。図11から図17に示すように、内ブレーキの環状盤3の一側に設けられた咬み合わせ部30は連動滑り具9の咬み合わせ部91と咬み合って連動する。環状盤3の上には複数の可動柱4(図1および図22に示す)が設けられ、環状盤3の外側端には少なくともひとつの連結孔31を設けられる。手動ブレーキ連動柱3Aの移動回転時は環状盤3を連動させて回転させ、手によるブレーキ動作を施行する。環状盤3の外周囲には固定不動のブレーキハブ2が設けられ、ブレーキハブ2と環状盤3に設けられた柱4との間に複数のブレーキ片21が設けられる。ブレーキ片21は図21に示すようにその一端が定位され、他端は柱4に押されて外に移動しブレーキハブ2と摩擦を生じる。環状盤3には復位スプリング22が設けられて環状盤3が回転してブレーキしたあと、自動的に原位に復位させる。ブレーキ片21は内ブレーキに設けられている定位塊23に接して定位し、平時は柱4とは接触しない。さらにブレーキ片21の一端には定位孔211が設けられる。ブレーキ片21の一端は内ブレーキ側面蓋5に設けた定位柱24に定位され、ブレーキ片の内縁には曲面212が設けられて柱4に押すように作用する。
【0017】
車輪ハブ1に設けられている内ブレーキの側端には側端蓋5が設置され、図18から図20に示すように、側端蓋5には少なくとも二組の組付孔51が設けられて、ブレーキ片の定位柱24をその中に設置し、少なくとも二個の貫通口52が設けられて、手動ブレーキ連動板3Aの連動塊3Bに貫通させてから、環状盤3の連結孔31の中に伸び入らせて設置される。(図1の中にそれを示す。)
【0018】
図1と図22に示すように足で逆方向に踏んだら逆方向動力が動力入力具11を経由して、逆方向に逆方向動力出力滑り環111を水平に押し動かして、内歯歯車14の入力端の歯142と咬み合って連動し、内歯歯車14の出力端の咬み合わせ部143と中間環6の入力端外縁の逆方向もどり止め65を経由して逆方向動力を連動滑り環9に伝達し、連動滑り環9は中間環6の逆回転により水平に押し動かされて環状盤3の咬み合わせ部30と咬み合って、環状盤3は旋回させられ、柱4はブレーキ片21を押してブレーキの作用を発生する。逆方向動力が消失した時環状盤3は復位スプリング32に弾動かされて原の位置にもどり、ブレーキの作用がなくなる。
【0019】
さらに、内ブレーキ側端蓋5の外部に手動ブレーキ連動板3Aを設置すれば、手動ブレーキ連動板3Aが定位回転し、連動板3Aの連動塊3Bが環状盤3を連動させて回転し、同じブレーキの作用を発生する。
【0020】
【発明の効果】
本発明は足踏みブレーキの逆方向動力入力と手動ブレーキの二種類のブレーキ作用をもち、足踏みブレーキは逆方向動力入力経路に動力入力具11が逆方向に水平に逆方向出力滑り環111を押して直接内歯歯車14と咬み合って連動させ、さらに内歯歯車14の出力端の咬み合わせ部と中間環6の入力端外縁の逆方向もどり止め65の作用により、中間環6をして連動滑り環9を水平に押し動かして、環状盤3と咬み合ってそれを回転させてブレーキの作用を発止させる。それで本発明は全体の機構と動力伝達経路が極めて精密簡単にして迅速にブレーキの作用を発生する効果がある。それで二種のブレーキ操作ができる便利があり、実用的且つ安全である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による自転車の内ブレーキおよび内変速機構を示す断面図である。
【図2】本発明の一実施例による自転車の内ブレーキおよび内変速機構内の平面突出車部分を示す上面から見た図である。
【図3】本発明の一実施例による自転車の内ブレーキおよび内変速機構内の第1制御桿A1と第1環Aを示す側面図である。
【図4】本発明の一実施例による自転車の内ブレーキおよび内変速機構内の第2制御桿B1と第2環Bを示す側面図である。
【図5】本発明の一実施例による自転車の内ブレーキおよび内変速機構内の第三制御桿C1と第三環Cを示す側面図である。
【図6】本発明の一実施例による自転車の内ブレーキおよび内変速機構内の動力出力滑り環を示す正面図である。
【図7】図6に示した動出力滑り環の裏面を示す図である。
【図8】図6のa―a線で切断した断面図である。
【図9】本発明の一実施例による自転車の内ブレーキおよび内変速機構内の中間環6を示す正面図である。
【図10】図9のb―b線で切断した断面図である。
【図11】本発明の一実施例による自転車の内ブレーキおよび内変速機構内の連動滑り環9を示す正面図である。
【図12】図11のc―c線で切断した断面図である。
【図13】本発明の一実施例による自転車の内ブレーキおよび内変速機構内のブレーキ環状盤を示す正面図である。
【図14】図13のd―d線で切断した断面図である。
【図15】図13のe―e線で切断した断面図である。
【図16】図13のf―f線で切断した断面図である。
【図17】図13のg―g線で切断した断面図である。
【図18】本発明の一実施例による自転車の内ブレーキおよび内変速機構内の側端蓋を示す正面図である。
【図19】図18のh―h線で切断した断面図である。
【図20】図18のj―j線で切断した断面図である。
【図21】本発明の一実施例による自転車の内ブレーキおよび内変速機構内のブレーキ片を示す正面図である。
【図22】本発明の一実施例による自転車の内ブレーキおよび内変速機構内の内ブレーキを示す断面図である。
【符号の説明】
1 車輪ハブ
2 ブレーキハブ
3 環状盤
4 柱
5 側端蓋
6 中間環
7 固定軸
8 平面突出車
9 連動滑り環
11 動力入力具
12 出力選択環
13 遊星歯車
14 内歯歯車
15 太陽歯車
21 ブレーキ片
22 スプリング
23 定位具
24 定位柱
30 咬み合わせ部
31 連結孔
32 スプリング
51 組み付け孔
52 貫通孔
61 もどり止め
62 もどり止め
63 もどり止め
64 雄ねじ付け筒
65 逆方向もどり止め
70 溝
80 変速制御機構
91 咬み合わせ部
110 斜め歯
111 逆方向動力出力滑り環
112 斜め歯
113 歯
121 咬み合わせ部
122 もどり止め
131 遊星歯車枠
132 咬み合わせ部
133 咬み合わせ部
141 咬み合わせ部
142 歯
143 咬み合わせ部
151 太陽歯車
152 太陽歯車
153 もどり止め
154 もどり止め
155 もどり止め
211 定位孔
212 曲面

Claims (10)

  1. 車輪ハブの中に設置され、
    動力入力具と、逆方向動力出力滑り環と、出力選択環と、遊星歯車と、遊星歯車枠と、内歯歯車と、太陽歯車組と、ブレーキハブと、複数のブレーキ片と、環状盤と、複数の柱と、側端蓋と、内ブレーキ出力端と前記環状盤の間に設置される中間環と、固定軸と、変速の操縦をする平面突出車と、複数の制御桿と環とで構成される自転車のブレーキ兼用変速装置において、
    前記動力入力具の出力端には斜め歯が設けられ、
    前記逆方向動力出力滑り環の入力端には斜め歯が設けられ、前記動力入力具の斜め歯と咬み合い連動可能で、
    前記逆方向動力出力滑り環の出力端には前記出力選択環と咬み合う歯および内歯歯車と咬み合う単方向歯が設けられ、前記動力入力具の正回転時は前記逆方向出力滑り環と前記出力選択環とが咬み合い連動可能で、前記動力入力具の逆回転時、前記滑り環は水平に移動し、前記出力端の歯はそれぞれ前記選択環および前記内歯歯車と咬み合い連動可能で、
    前記遊星歯車は前記遊星歯車枠の上に設置され、前記太陽歯車組と咬み合わされて、前記固定軸上で回転可能であり、前記遊星歯車枠の入力端には咬み合わせ部が設けられ、前記出力選択環の出力端の咬み合わせ部と咬み合い、前記出力選択環の入力端にはもどり止めが設けられ、選択により前記内歯歯車の入力端の咬み合わせ部と咬み合い連動可能であり、前記内歯歯車の入力端には別に前記滑り環の歯と咬み合う歯が設けられ、
    前記遊星歯車枠の出力端には咬み合わせ部が設けられ、前記中間環の入力端内縁のもどり止めと相対し、内歯歯車の出力端には咬み合わせ部が設けられ、前記中間環の入出端の外縁に設けられている正方向もどり止めおよび逆方向もどり止めと相対し、
    前記選択環の出力端に設けられているもどり止めは第1環によりコントロール可能であり、前記第1環は第1制御桿によりコントロール可能で水平に移動し、
    前記第1制御桿は前記固定軸外周の溝の中に設置され、前記第1制御桿の一端はスプリングにより変速制御機構と連動回転可能な平面突出車の第1環状面に連結され沿って移動し、前記第1制御桿により前記第1環状面の平面の高低起伏に従って水平に前記第1環を移動可能であり、
    前記太陽歯車は第2環によりコントロール可能であり、
    前記第2環にはそれぞれもどり止めをコントロール可能な三列の欠け口が設けられ、前記第2環は水平移動する第2制御桿によりコントロールされて定位回転可能であり、前記第2制御桿は前記固定軸の中に設置され、前記第2桿の一端はスプリングと歯車および歯ざおとにより前記平面突出車の第2環状面に連結され移動可能であり、
    前記中間環は前記ハブの内側面、前記遊星歯車枠の出力端、前記内歯歯車の出力端および動力入力端の間に位置し、内縁にはもどり止めが設けられ、前記遊星歯車枠の出力端咬み合わせ部と咬み合い、入力端外縁には正方向もどり止めおよびと逆方向もどり止めが設けられ、前記内歯歯車の出力端咬み合わせ部との咬み合いが選択可能であり、前記中間環の出力端には前記ハブと咬み合う単方向出力もどり止めが設けられ、雄ねじ付き筒と連設可能であり、前記筒には斜め歯が設けられ、連動滑り環と咬み合い連動可能で、前記連動滑り環の移動により前記環状盤を回転させてブレーキの作用をさせ、
    前記中間環の出力端は前記雄ねじ付き筒の作用により前記連動滑り環が逆方向回転の時に外向きに水平移動して内ブレーキの前記環状盤と咬み合い回転可能となりブレーキの作用をさせ、前記内ブレーキの前記環状盤に設けられている咬み合わせ部と前記連動滑り環の咬み合わせ部とを咬み合わせ、前記環状盤には複数の可動柱が設けられ、
    前記環状盤の外側端には少なくとも一個以上の連結孔が設けられ、手動ブレーキの連動板と連結され、前記連動板が移動回転する時前記環状盤を回転させて手動によるブレーキの操作が可能であり、
    前記環状盤の外周囲には固定され連動しないブレーキハブ2が設けられ、前記ブレーキハブ2と前記環状盤の前記柱との間には前記複数のブレーキ片が設けられ、前記ブレーキ片の一端には定位孔が設けられ定位され、前記ブレーキ片の内縁は曲面を有し前記柱に押され、
    前記側端蓋は少なくとも二組の組付孔を有し、前記ブレーキ片の定位柱が前記組付孔に組み付けられ、少なくとも二つの貫通口が設けられて、前記手動ブレーキの前記連動板の連動塊に貫通され、前記環状盤の連結孔の中に伸び入って設置されることを特徴とする自転車のブレーキ兼用変速装置。
  2. ブレーキを逆方向に踏んだ時、逆方向の動力は前記動力入力具を経由して前記逆方向動力出力滑り環を逆方向に水平に押し動かし、前記内歯歯車の入力端の歯と咬み合い連動し、前記内歯歯車の出力端の咬み合わせ部および前記中間環の入力端外縁の逆方向もどり止めを経由して、逆方向動力を前記連動滑り環に伝達し、前記中間環の逆方向回転のために前記連動滑り環は水平移動して前記環状盤の咬み合わせ部と咬み合い、前記環状盤は動かされて回転し、前記柱は前記ブレーキ片を押してブレーキの作用を発生することを特徴とする請求項1記載の自転車のブレーキ兼用変速装置。
  3. 前記内ブレーキの前記側面蓋の外部にブレーキの連動板が加設され、手動によるブレーキ操作で前記連動板を定位回転させ、前記連動板の連動塊も連動し、前記内ブレーキの前記環状盤は回転可能となり、ブレーキの作用を発生することを特徴とする請求項1記載の自転車のブレーキ兼用変速装置。
  4. 前記内ブレーキの前記柱は足による逆方向に踏むブレーキの逆方向動力の入力と手によるブレーキ操作の二種のブレーキ作用を施行可能であることを特徴とする請求項1記載の自転車のブレーキ兼用変速装置。
  5. 車輪ハブの中に設置されている内変速機と、前記内変速機の出力端と内ブレーキの環状盤の間には中間環が設けられ、前記中間環は前記車輪ハブの内側面、前記内変速機の遊星歯車枠の出力端、内歯歯車の出力端および前記内ブレーキの動力入力端に位置し、前記中間環の入力端内縁にもどり止めが設けられ、前記遊星歯車枠の出力端咬み合わせ部と咬み合い、前記中間環の入力端外縁に正方向もどり止めと逆方向もどり止めを有し、選択により前記内歯歯車の出力端咬み合わせ部と咬み合い、前記中間環の出力端には前記車輪ハブと咬み合う単方向出力もどり止めが設けられ、前記出力端には雄ねじ付き筒が連設され、前記筒は斜め歯を有し連動滑り環と咬み合い、前記連動滑り環の移動により前記内ブレーキの環状盤を回転させてブレーキとして作用し、
    前記内ブレーキの環状盤の一側は前記連動滑り環の咬み合わせ部と咬み合い連動する咬み合わせ部をもち、さらに前記環状盤の上には複数の可動の柱が設けられ、
    前記環状盤の外周囲は固定され連動しないブレーキハブが設けられ、前記ブレーキハブと前記環状盤に設けた前記柱との間には複数のブレーキ片が設けられ、前記ブレーキ片の一端には定位孔が設けられ前記ブレーキ片の一端を定位させ、前記ブレーキの内縁には曲面が形成され前記柱に押されることを特徴とする自転車のブレーキ兼用変速装置。
  6. 前記内ブレーキが設置されている前記車輪ハブの一端に側端蓋が設けられ、前記側端蓋は少なくとも二組の組付孔を有し、前記ブレーキ片の定位柱が組み付けられ、ほかに少なくとも二個の貫通口をもち、手ブレーキの連動板の連動塊に貫通させて前記環状盤の連結孔の中に伸び入って設置されることを特徴とする請求項5記載の自転車のブレーキ兼用変速装置。
  7. 前記中間環の出力端は前記雄ねじ付き筒により前記連動滑り環と連動され、逆方向回転時、外向きに水平移動し、前記内ブレーキの前記環状盤を回転させブレーキの作用を発生させることを特徴とする請求項5記載の自転車のブレーキ兼用変速装置。
  8. 前記環状盤の外側端に少なくとも一個以上の連結孔を有し、手動ブレーキの前記連動板を移動回転時、前記環状盤が回転し、手によるブレーキ動作を施行可能であることを特徴とする請求項5記載の自転車のブレーキ兼用変速装置。
  9. 前記内変速機の前記内歯歯車の入力端には逆方向回転動力入力を受ける咬み合わせ部が設けられ、前記内歯の出力端から前記内ブレーキに動力が伝達されることを特徴とする請求項5記載の自転車のブレーキ兼用変速装置。
  10. 前記内ブレーキの前記柱枠は足踏みによるブレーキの逆方向動力入力と手の操作によるブレーキ方式の二種のブレーキを操作可能であることを特徴とする請求項5記載のブレーキ兼用変速装置。
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