JP5531533B2 - Speed change pulley and bicycle drive device using the same - Google Patents
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Description
本発明は、変速プーリおよびこれを用いた自転車用駆動装置に関する。 The present invention relates to a transmission pulley and a bicycle drive device using the same.
従来から、回転速度比を変えて回転動力を伝達するために、ベルトの巻き掛け径を変化させる変速プーリが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a transmission pulley that changes a belt winding diameter in order to transmit rotational power by changing a rotational speed ratio.
例えば、特許文献1に記載されている変速プーリは、回転軸に固定された筒状のハブと、ハブに固定された固定プーリ片と、ハブに摺動可能に取り付けられ、固定プーリ片との間に、断面V字状のベルトを挟持する可動プーリ片と、トルクカムと、可動プーリ片を固定プーリ片側へ付勢する圧縮コイルスプリングとを備えている。トルクカムは、螺旋方向に延びるカム溝が形成され、可動プーリ片に固定された筒状体と、ハブに突設され、カム溝内に挿入されるカムピンとから構成されている。ベルトから力を受けて可動プーリがハブに対して相対的に回転すると、この回転力の一部はトルクカムによって軸方向の力に変換されて、可動プーリ片は固定プーリに近接する方向に軸方向移動するようになっている。 For example, a speed change pulley described in Patent Document 1 includes a cylindrical hub fixed to a rotating shaft, a fixed pulley piece fixed to the hub, a slidably attached to the hub, and a fixed pulley piece. There are provided a movable pulley piece that sandwiches a belt having a V-shaped cross section, a torque cam, and a compression coil spring that biases the movable pulley piece toward the fixed pulley piece. The torque cam has a cam groove formed in a spiral direction, and includes a cylindrical body fixed to the movable pulley piece, and a cam pin protruding from the hub and inserted into the cam groove. When the movable pulley is rotated relative to the hub by receiving the force from the belt, a part of this rotational force is converted into an axial force by the torque cam, and the movable pulley piece is axially moved in the direction close to the fixed pulley. It is supposed to move.
この変速プーリでは、可動プーリ片には、ベルトによる可動プーリ片と固定プーリ片との間を押し広げる方向の力と、圧縮コイルスプリングの付勢力と、トルクカムにより生じた固定プーリ片に近接する方向の力とが作用している。可動プーリ片に作用するこれらの力の大きさを変化させることによって、可動プーリ片を固定プーリ片に対して近接・離間させて、ベルトの巻き掛け径を変化させている。 In this speed change pulley, the movable pulley piece includes a force in a direction to spread between the movable pulley piece and the fixed pulley piece by the belt, a biasing force of the compression coil spring, and a direction close to the fixed pulley piece generated by the torque cam. The power of is acting. By changing the magnitude of these forces acting on the movable pulley piece, the movable pulley piece is moved closer to and away from the fixed pulley piece, and the belt winding diameter is changed.
しかしながら、特許文献1に記載の変速プーリでは、固定プーリ片はハブに固定されており、可動プーリ片のみを移動させることによって、2つのプーリ片の離間距離を変化させているため、2つのプーリ片の離間距離をスムーズに変化させることが困難であった。 However, in the transmission pulley described in Patent Document 1, the fixed pulley piece is fixed to the hub, and the distance between the two pulley pieces is changed by moving only the movable pulley piece. It was difficult to smoothly change the separation distance of the pieces.
そこで、本発明は、2つのプーリ片の離間距離をスムーズに変化させることのできる変速プーリ、及びこの変速プーリを用いた自転車用駆動装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a speed change pulley that can smoothly change the separation distance between two pulley pieces, and a bicycle drive device using the speed change pulley.
本発明の変速プーリは、一方向の回転のみが回転軸に伝達されるように回転軸に連結される筒状のハブと、それぞれが前記ハブの外周部に軸方向及び周方向に摺動可能に設けられるとともに、互いに対向する面の間に、断面V字状のベルトを挟持するためのV溝を形成する2つのプーリ片と、螺旋方向に移動可能に係合するとともに、前記ハブと前記プーリ片とにそれぞれ固定される2つのトルクカム片からなるトルクカムであって、前記2つのプーリ片にそれぞれ設けられている2つのトルクカムと、前記2つのプーリ片が離間する方向に前記プーリ片を付勢する付勢手段であって、前記2つのプーリ片にそれぞれ設けられている2つの付勢手段とを備えており、前記2つのトルクカムのうちの一方のトルクカムの前記2つのトルクカム片の係合部分の螺旋方向が、他方の前記トルクカムの前記2つのトルクカム片の係合部分の螺旋方向と逆方向であることを特徴とする(第1の発明)。 The speed change pulley of the present invention includes a cylindrical hub connected to the rotation shaft so that only rotation in one direction is transmitted to the rotation shaft, and each can slide in the axial direction and the circumferential direction on the outer peripheral portion of the hub. And two pulley pieces forming a V-groove for sandwiching a belt having a V-shaped cross section between surfaces facing each other, movably engaged in a spiral direction, and the hub and A torque cam comprising two torque cam pieces each fixed to the pulley piece, wherein the two torque cams respectively provided on the two pulley pieces and the pulley pieces are attached in a direction in which the two pulley pieces are separated from each other. a biasing means for energizing said provided with two urging means in two pulley piece are provided, said two torque cam pieces of one torque cam of said two torque cam Helical direction of the engagement portion, characterized in that a spiral direction opposite to the direction of the engagement portion of the two torque cam pieces of the other of the torque cam (first invention).
2つのプーリ片は、2つのトルクカムによってハブと連結されており、2つのプーリ片の回転力はトルクカムを介してハブに伝達される。ベルトの引張力が小さい場合には、2つの付勢手段の付勢力によって、2つのプーリ片は離間し、変速プーリにおけるベルトの巻き掛け径は小さくなる。このとき、プーリ片は、トルクカムによって案内されて螺旋方向に移動する。一方、ベルトの引張力が大きくなると、各プーリ片は、ベルトから受ける力によってハブに対して相対的に回転する。この回転力の一部がトルクカムによって軸方向の力に変換されることにより、2つのプーリ片は近接し、車輪用プーリにおけるベルトの巻き掛け径が大きくなる。
2つのプーリ片の離間距離を変化させる際、2つのプーリ片を共にハブに対して相対的に回転させるため、従来のように2つのプーリ片の一方のみをハブに対して相対的に回転させる場合に比べて、スムーズに変化させることができる。
The two pulley pieces are connected to the hub by two torque cams, and the rotational force of the two pulley pieces is transmitted to the hub via the torque cams. When the belt tension is small, the two pulley pieces are separated by the urging forces of the two urging means, and the belt winding diameter of the transmission pulley is reduced. At this time, the pulley piece is guided by the torque cam and moves in the spiral direction. On the other hand, when the tensile force of the belt increases, each pulley piece rotates relative to the hub by the force received from the belt. A part of this rotational force is converted into an axial force by the torque cam, so that the two pulley pieces are close to each other and the belt winding diameter of the wheel pulley is increased.
When changing the separation distance between the two pulley pieces, both of the two pulley pieces are rotated relative to the hub, so that only one of the two pulley pieces is rotated relative to the hub as in the prior art. Compared to the case, it can be changed smoothly.
第2の発明の変速プーリは、一方向の回転のみが回転軸に伝達されるように回転軸に連結される筒状のハブと、それぞれが前記ハブの外周部に軸方向及び周方向に摺動可能に設けられるとともに、互いに対向する面の間に、断面V字状のベルトを挟持するためのV溝を形成する2つのプーリ片と、螺旋方向に移動可能に係合するとともに、前記ハブと前記プーリ片とにそれぞれ固定される2つのトルクカム片からなるトルクカムであって、前記2つのプーリ片にそれぞれ設けられている2つのトルクカムとを備えており、前記2つのトルクカムのうちの一方のトルクカムの前記2つのトルクカム片の係合部分の螺旋方向が、他方の前記トルクカムの前記2つのトルクカム片の係合部分の螺旋方向と逆方向であって、前記2つのプーリ片が離間する方向にプーリ片を付勢する付勢手段を備えていないことを特徴とする。 A speed change pulley according to a second aspect of the present invention includes a cylindrical hub connected to a rotation shaft so that only rotation in one direction is transmitted to the rotation shaft, and each of which is slid axially and circumferentially on the outer periphery of the hub. The hub is movably engaged with two pulley pieces that form a V-groove for sandwiching a belt having a V-shaped cross section between surfaces facing each other, and is movably engaged in the spiral direction. And two torque cams respectively provided on the two pulley pieces, and one of the two torque cams. The helical direction of the engaging portion of the two torque cam pieces of the torque cam is opposite to the helical direction of the engaging portion of the two torque cam pieces of the other torque cam, and the two pulley pieces are separated from each other Characterized in that in that direction is not provided with a biasing means for biasing the pulley piece.
2つのプーリ片は、2つのトルクカムによってハブと連結されており、2つのプーリ片の回転力はトルクカムを介してハブに伝達される。ベルトの引張力が小さい場合、プーリ片のハブに対する相対回転力が小さくなり、ベルトの押圧力によって、2つのプーリ片は離間し、変速プーリにおけるベルトの巻き掛け径は小さくなる。このとき、プーリ片は、トルクカムによって案内されて螺旋方向に移動する。一方、ベルトの引張力が大きくなると、各プーリ片は、ベルトから受ける力によってハブに対して相対的に回転する。この回転力の一部がトルクカムによって軸方向の力に変換されることにより、2つのプーリ片は近接し、車輪用プーリにおけるベルトの巻き掛け径が大きくなる。2つのプーリ片の離間距離を変化させる際、2つのプーリ片を共にハブに対して相対的に回転させるため、従来のように2つのプーリ片の一方のみを回転させる場合に比べて、スムーズに変化させることができる。 The two pulley pieces are connected to the hub by two torque cams, and the rotational force of the two pulley pieces is transmitted to the hub via the torque cams. When the tension of the belt is small, the relative rotational force of the pulley piece to the hub is reduced, the two pulley pieces are separated by the pressing force of the belt, and the belt winding diameter in the transmission pulley is reduced. At this time, the pulley piece is guided by the torque cam and moves in the spiral direction. On the other hand, when the tensile force of the belt increases, each pulley piece rotates relative to the hub by the force received from the belt. A part of this rotational force is converted into an axial force by the torque cam, so that the two pulley pieces are close to each other and the belt winding diameter of the wheel pulley is increased. When changing the separation distance between two pulley pieces, both pulley pieces are rotated relative to the hub, so it is smoother than when only one of the two pulley pieces is rotated as in the prior art. Can be changed.
2つのプーリ片を離間させる付勢手段を設けていなくても、ベルトの引張力が小さい場合、ベルトの押圧力によって2つのプーリ片を離間させることができる。このとき、トルクカムは、カム溝にカムピンが挿通されて係合しており、係合状態が外れることがないため、上述したような付勢手段によらない2つのプーリ片の離間移動を確実に行うことができる。この構成によると、付勢手段を設けないため、変速プーリの部品点数が少なくなり、製造コストを低減できるとともに、変速プーリを小形化することができる。 Even if the biasing means for separating the two pulley pieces is not provided, the two pulley pieces can be separated by the pressing force of the belt when the tension of the belt is small. At this time, since the cam pin is inserted into the cam groove and engaged with the torque cam, and the engaged state is not released, the two pulley pieces that do not depend on the biasing means as described above are reliably moved apart. It can be carried out. According to this configuration, since the urging means is not provided, the number of parts of the transmission pulley is reduced, the manufacturing cost can be reduced, and the transmission pulley can be miniaturized.
第3の発明の変速プーリは、前記第1又は第2の発明において、前記2つのトルクカム片は、軸方向に並べて配置された2つの筒状体であって、前記2つの筒状体のうちの一方の軸方向端部には、螺旋方向に延びる縁部を有する切欠け部が形成され、他方の軸方向端部には、軸方向に突出し、前記切欠け部に対して螺旋方向に摺動可能に係合する突起部が形成されていることを特徴とする。 The speed change pulley according to a third aspect of the present invention is the transmission pulley according to the first or second aspect, wherein the two torque cam pieces are two cylindrical bodies arranged side by side in the axial direction, of the two cylindrical bodies. A notch portion having an edge extending in the spiral direction is formed at one axial end portion of the first projection, and the other axial end portion projects in the axial direction and slides in the spiral direction with respect to the notch portion. Protrusions that are movably engaged are formed.
この構成によると、トルクカム片は、端部に突起部又は切欠け部が形成された筒状体であって、簡易な形状であるため、製造が容易である。
また、1つのトルクカムを構成する2つのトルクカム片は、軸方向端部が係合しており、2つのトルクカム片同士の接触面積が大きいため、トルクカム片に局所的に大きな力が作用することがなく、変形や破損が生じにくい。そのため、2つのプーリ片の離接を長期間にわたってスムーズに行うことができる。
According to this configuration, the torque cam piece is a cylindrical body having a projecting portion or a notch portion formed at the end portion, and has a simple shape, and thus is easy to manufacture.
In addition, since the two torque cam pieces constituting one torque cam are engaged at the end portions in the axial direction and the contact area between the two torque cam pieces is large, a large force locally acts on the torque cam pieces. No deformation or breakage. For this reason, the two pulley pieces can be smoothly separated from each other over a long period of time.
第4の発明の変速プーリは、前記第1又は第2の発明において、前記2つのトルクカム片の一方が、螺旋方向に延びるカム溝が形成された筒状体であって、他方は、前記カム溝内に挿入され、前記カム溝に沿って移動可能なカムピンを有していることを特徴とする。 Variable speed pulley of the fourth invention, in the pre-Symbol first or second invention, wherein the one of the two torque cam piece, a cylindrical body cam groove extending in a helical direction is formed, while, the It has a cam pin inserted into the cam groove and movable along the cam groove.
この構成によると、カムピンはカム溝内に挿入され、カム溝内においてのみ移動可能となっているため、2つのトルクカム片は、係合状態が外れることがなく、係合状態を常に維持できる。そのため、2つのプーリ片の離接を安定して行うことができる。 According to this configuration, since the cam pin is inserted into the cam groove and can move only within the cam groove, the two torque cam pieces are not disengaged and can always maintain the engaged state. Therefore, the two pulley pieces can be stably separated and connected.
第5の発明の変速プーリは、前記第1発明において、前記付勢手段が、前記プーリ片を前記ハブに対して回動付勢する捩りコイルスプリングであることを特徴とする。 A speed change pulley according to a fifth invention is characterized in that, in the first invention, the urging means is a torsion coil spring that urges the pulley piece to rotate with respect to the hub.
プーリ片に作用する捩りコイルスプリングの周方向の付勢力は、このプーリ片とハブとにそれぞれ固定された2つのトルクカム片によって軸方向の力に変換され、これにより、プーリ片は、軸方向に関して2つのプーリ片が離間する方向に付勢される。上述した第2又は第3の発明のように、トルクカム片が螺旋方向に延びる切欠け部又はカム溝を有する場合、トルクカム片の切欠け部又はカム溝の螺旋方向の角度にもよるが、捩りコイルスプリングは、プーリ片を軸方向に同じ距離だけ移動させる引張コイルスプリングよりも、コイルの巻き数を少なくできるため、軸方向長さを短くできる。そのため、変速プーリを小形化することができる。 The urging force in the circumferential direction of the torsion coil spring acting on the pulley piece is converted into an axial force by two torque cam pieces fixed to the pulley piece and the hub, respectively. The two pulley pieces are biased in the direction of separating. When the torque cam piece has a notch or cam groove extending in the spiral direction as in the second or third invention described above, the torque cam piece may be twisted depending on the angle of the notch or cam groove in the spiral direction. Since the coil spring can reduce the number of turns of the coil compared to the tension coil spring that moves the pulley piece by the same distance in the axial direction, the length in the axial direction can be shortened. Therefore, the transmission pulley can be reduced in size.
本発明の自転車用駆動装置は、自転車のペダルの回転軸に連結される駆動プーリと、自転車の車輪の回転軸に連結される車輪用プーリと、前記駆動プーリと前記車輪用プーリとにわたって懸架されるベルトと、前記ベルトの緩み側部分に接触するテンションプーリと、このテンションプーリを前記ベルトの緩み側部分に押し付ける押圧手段とを備え、前記緩み側部分の張力を一定に維持する緩み側張力維持手段とを備える自転車用駆動装置であって、前記車輪用プーリとして、前記第1〜第5の何れかの発明の変速プーリを用いることを特徴とする。 A bicycle drive device according to the present invention is suspended over a drive pulley connected to a rotation shaft of a bicycle pedal, a wheel pulley connected to a rotation shaft of a bicycle wheel, the drive pulley, and the wheel pulley. And a tension pulley that contacts the slack side portion of the belt, and a pressing means that presses the tension pulley against the slack side portion of the belt, and maintains a slack side tension that maintains the tension of the slack side portion constant. A shift pulley according to any one of the first to fifth aspects is used as the wheel pulley.
この自転車用駆動装置では、ベルトの引張力に応じて車輪用プーリにおけるベルトの巻き掛け径を変化させることにより、駆動プーリと車輪用プーリとの回転速度比を変化させながら、駆動プーリの回転を車輪用プーリに伝達する。
また、変速プーリにおけるベルトの巻き掛け径が小さくなる際、ベルトの緩み側部分の張力が小さくなるが、このとき、ベルト緩み側張力維持手段の押圧手段によって、テンションプーリがベルトの緩み側部分に押し付けられるため、ベルトの緩み側部分の張力を一定に維持することができる。
また、車輪用プーリは、2つのプーリ片の離間距離をスムーズに変化させることができるため、自転車用駆動装置は、駆動プーリと車輪用プーリとの回転速度比をスムーズに変化させることができる。
In this bicycle drive device, by changing the belt winding diameter of the wheel pulley according to the tension of the belt, the rotation of the drive pulley is changed while changing the rotation speed ratio between the drive pulley and the wheel pulley. Transmit to wheel pulley.
In addition, when the belt winding diameter of the transmission pulley is reduced, the tension on the loose side portion of the belt is reduced. At this time, the tension pulley is moved to the loose side portion of the belt by the pressing means of the belt loose side tension maintaining means. Since it is pressed, the tension on the loose side of the belt can be kept constant.
Further, since the wheel pulley can smoothly change the separation distance between the two pulley pieces, the bicycle drive device can smoothly change the rotation speed ratio between the drive pulley and the wheel pulley.
<第1実施形態>
以下、本発明の第1の実施の形態について説明する。
本実施形態の自転車用駆動装置5は、自転車1に適用されている。図1及び図2に示すように、自転車1は、フレーム2と、ペダル3と、車輪(後輪)4と、ペダル3の回転を車輪4に伝達する自転車用駆動装置5とを備えている。ペダル3の回転軸3a(図2参照)と、車輪4の回転軸4a(図2参照)は、それぞれフレーム2に回転自在に取り付けられている。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described.
The
自転車用駆動装置5は、ペダル3の回転軸3aに連結された駆動プーリ6と、車輪4の回転軸4aに連結された車輪用プーリ(変速プーリ)10と、駆動プーリ6と車輪用プーリ10とにわたって巻き掛けられたベルト7と、緩み側張力維持手段30とを備えている。
The
図3に示すように、ベルト7は、内周側の部分ほどその幅が狭くなった断面V字状のいわゆるVベルトである。
As shown in FIG. 3, the
図1及び図2に示すように、駆動プーリ6は、ペダル3の回転軸3aに固定されており、ペダル3の回転に伴って、図1中の矢印の方向に回転する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the drive pulley 6 is fixed to the
車輪用プーリ(変速プーリ)10は、車輪4の回転軸4aに取り付けられており、図1中の矢印A方向に回転する。車輪用プーリ10には、ベルト7の巻き掛け径が可変な変速プーリが用いられている。図3及び図4に示すように、車輪用プーリ10は、ハブ11と、2つのプーリ片12、13と、2つのトルクカム14、15と、2つの捩りコイルスプリング(付勢手段)20、21と、2つのスプリングカバー22、23とを備えている。
なお、図3及び図4に示した矢印Aは、図1の矢印Aと同じく、車輪用プーリ10の回転方向である。
The wheel pulley (transmission pulley) 10 is attached to the
The arrow A shown in FIGS. 3 and 4 is the rotation direction of the
ハブ11は、不図示のワンウェイクラッチを介して回転軸4aに連結されている。ワンウェイクラッチによって、ハブ11の矢印A方向の回転のみが、車輪4の回転軸4aに伝達され、逆方向の回転は回転軸4aに伝達されないようになっている。
The
図3及び図4に示すように、プーリ片12、13は、短筒状の部材に、円錐状の環状部材が取り付けれられた形状に形成されている。プーリ片12、13は、ハブ11の外周面に軸方向及び周方向ともに摺動可能に取り付けられている。プーリ片12、13の対向する面の間にはV溝が形成されており、このV溝にベルト7が挟持される。プーリ片12、13を軸方向に離接させることにより、V溝の溝幅を変化させて、ベルト7の巻き掛け径を変化させるようになっている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
図3に示すように、2つのトルクカム14、15は、プーリ片12、13の軸方向両側に配置されており、図3中の左右方向に対称に形成されている。
As shown in FIG. 3, the two
図5に示すように、トルクカム14は、軸方向に並んだ略筒状の固定トルクカム片16と可動トルクカム片17とから構成されている。固定トルクカム片16は、ハブ11の外周部に固定され、可動トルクカム片17は、プーリ片12に固定されている。
As shown in FIG. 5, the
固定トルクカム片16の軸方向一端部には、3つの切欠け部16aが周方向に並んで形成されている。切欠け部16aは、螺旋方向に延びる縁部と、軸方向に平行に延びる縁部とを有している。この螺旋方向は、矢印A方向に向かうにつれて、車輪用プーリ10の軸方向中心に近づく方向である。可動トルクカム片17の軸方向一端部には、軸方向に突出する3つの突起部17aが周方向に並んで形成されている。突起部17aは、切欠け部16aに係合する形状に形成されている。突起部17aは、切欠け部16aの螺旋方向に延びる縁部に沿って摺動可能であり、これにより、可動トルクカム片17は、固定トルクカム片16に対して螺旋方向に移動可能に係合している。
Three
固定トルクカム片16と可動トルクカム片17とが係合していることにより、プーリ片12の回転力をトルクカム14を介してハブ11に伝達可能となっている。
また、可動トルクカム片17と固定トルクカム片16とは螺旋方向に移動可能に係合しているため、プーリ片12がハブ11に対して矢印A方向に相対回転すると、この回転力の一部はトルクカム14により軸方向の力に変換され、プーリ片12はプーリ片13に近接する方向に移動する。
Since the fixed
Since the movable
また、トルクカム15は、固定トルクカム片18と可動トルクカム片19とから構成されている。トルクカム15は、トルクカム14と図3中の左右方向に対称に形成されているため、トルクカム15の説明は省略する。
The
図3及び図4に示すように、2つのスプリングカバー22、23は、図3中の左右方向に対称に形成されている。スプリングカバー22、23は、筒部22a、23aと、この筒部22a、23aの一端から径方向内周側に延在する環状の側壁部22b、23bとを有している。スプリングカバー22、23の側壁部22b、23bは、不図示の連結部材によって、固定トルクカム片16、18にそれぞれ固定されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the two spring covers 22 and 23 are formed symmetrically in the left-right direction in FIG. 3. The spring covers 22 and 23 have
2つの捩りコイルスプリング(付勢手段)20、21は、図3中の左右方向に対称に形成されている。以下、捩りコイルスプリング20について説明し、捩りコイルスプリング21の説明は省略する。
The two torsion coil springs (biasing means) 20 and 21 are formed symmetrically in the left-right direction in FIG. Hereinafter, the
捩りコイルスプリング20は、スプリングカバー22の筒部22aの内周面と、トルクカム14の外周面との間の空間に配置されている。捩りコイルスプリング20は、周方向に引っ張られた状態で、その一端部が径方向外側に折り曲げられて、不図示の固定具によりプーリ片12に固定されており、また、他端部は径方向内側に折り曲げられて(図4参照)、不図示の固定具により固定トルクカム片16に固定されている。これにより、プーリ片12及びこのプーリ片12に固定されている可動トルクカム片17は、捩りコイルスプリング20によって、固定トルクカム片16に対して(ハブ11に対して)、矢印A方向と反対方向に付勢されている。この周方向の付勢力は、固定トルクカム片16と可動トルクカム片17によって軸方向の力に変換され、これにより、プーリ片12は、捩りコイルスプリング20によって、軸方向に関して2つのプーリ片12、13が離間する方向に付勢される。
The
この車輪用プーリ10では、ベルト7の引張力(詳細には、ベルト7のプーリ片12、13に挟持されている部分の回転力)が小さい場合、図6及び図7に示すように、捩りコイルスプリング20、21の付勢力によって、プーリ片12、13は回転しつつ離間する。そのため、車輪用プーリ10におけるベルト7の巻き掛け径は小さくなる。
In the
ベルト7の引張力が大きい場合、プーリ片12、13は、ベルト7の引張力によってハブ11に対して相対的に回転する。この回転力の一部がトルクカム14、15によって軸方向の力に変換されることにより、図1及び図3に示すように、プーリ片12、13は、捩りコイルスプリング20、21の付勢力に抗して近接する。そのため、車輪用プーリ10におけるベルト7の巻き掛け径は大きくなる。
When the tensile force of the
図1に示すように、緩み側張力維持手段30は、L字型アーム31と、テンションプーリ32と、テンションスプリング(押圧手段)33とから構成されている。緩み側張力維持手段30は、ベルト7の緩み側部分の張力を一定に保つためのものである。なお、ベルト7の緩み側部分とは、駆動プーリ6の回転によってベルト7が緩む側、即ち、駆動プーリ6よりもベルト走行方向に関して下流側の部分のことである。なお、図2では、テンションプーリ32と、テンションスプリング33の表示を省略している。
As shown in FIG. 1, the loose side
L字型アーム31は、その中心部(折れ曲がり部)が、ペダル3の回転軸3aに揺動可能に取り付けられている。
テンションプーリ32は、L字型アーム31の一方の先端部に回転自在に取り付けられている。テンションプーリ32は、ベルト7の緩み側部分の内周面に接触している。
テンションスプリング33は、L字型アーム31の他方の先端部とフレーム2との間に引張状態で取り付けられており、テンションプーリ32をベルト7の緩み側部分に押し付ける方向に付勢している。
The center portion (bent portion) of the L-shaped
The
The
この緩み側張力維持手段30では、ベルト7の緩み側部分の張力が小さくなると、テンションスプリング33の付勢力により、テンションプーリ32は、ペダル3の回転軸3aの軸心を中心にして揺動して、ベルト7の緩み側部分を外周側に押し広げる方向に押圧する。これにより、ベルト7の緩み側部分の張力が大きくなる。そのため、ベルト7の緩み側部分の張力を一定に維持することができる。
In the loose side
次に、自転車用駆動装置5の動作について説明する。
Next, the operation of the
自転車用駆動装置5は、駆動プーリ6の回転をベルト7と車輪用プーリ10を介して車輪4に伝達しており、その際、ベルト7の引張力に応じて車輪用プーリ10におけるベルト7の巻き掛け径を変化させることにより、駆動プーリ6と車輪用プーリ10との回転速度比(変速比)を変化させている。以下、具体的に説明する。
The
自転車1が下り坂や平坦路を走行している場合には、ベルト7の車輪用プーリ10に懸架されている部分の引張力は小さいため、図6及び図7に示すように、2つのプーリ片12、13は、捩りコイルスプリング20、21の付勢力によって離間しており、車輪用プーリ10におけるベルト7の巻き掛け径は小さくなっている。
When the bicycle 1 is traveling downhill or on a flat road, the pulling force of the portion of the
従って、下り坂や平坦路の走行時には、駆動プーリ6の回転量に対する車輪用プーリ10の回転量が大きいため、ペダル3の回転量を軽減することができる。
Accordingly, when the vehicle is traveling on a downhill or a flat road, the rotation amount of the
一方、自転車1が登り坂を走行している場合には、ベルト7の車輪用プーリ10に懸架されている部分の引張力は大きいため、図1及び図3に示すように、プーリ片12、13は、ベルト7の引張力によって、捩りコイルスプリング20、21の付勢力に抗して近接しており、車輪用プーリ10におけるベルト7の巻き掛け径は大きくなっている。
On the other hand, when the bicycle 1 is traveling on an uphill, since the tensile force of the portion of the
従って、駆動プーリ6の回転量に対する車輪用プーリ10の回転量は小さい。登り坂走行時には、車輪4の走行抵抗が大きいため、ペダル3を回転させるためには大きな力が必要となるが、上述したように、駆動プーリ6の回転量に対する車輪用プーリ10の回転量が小さいため、ペダル3を回転させるために必要な力を軽減することができる。
Therefore, the rotation amount of the
また、車輪用プーリ10におけるベルト7の巻き掛け径が小さくなった際、ベルト7の緩み側部分の張力が小さくなる。このとき、テンションスプリング33の付勢力により、テンションプーリ32がベルト7の緩み側部分に押し付けられるため、ベルト7の緩み側部分の張力を一定に維持することができる。
Further, when the winding diameter of the
上述したように、車輪用プーリ10は、2つのプーリ片12、13の離間距離を変化させる際、2つのプーリ片12、13を共にハブ11に対して相対的に回転させているため、従来のように2つのプーリ片の一方のみをハブ11に対して相対的に回転させる場合に比べて、2つのプーリ片12、13の離間距離をスムーズに変化させることができる。従って、自転車用駆動装置5は、駆動プーリ6と車輪用プーリ10との回転速度比をスムーズに変化させることができる。
As described above, the
また、トルクカム片16、17、18、19は、端部に切欠け部又は突起部が形成された筒状体であって、簡易な形状であるため、製造が容易である。
また、1つのトルクカム14(15)を構成する2つのトルクカム片16、17(18、19)は、軸方向端部が係合しており、2つのトルクカム片同士の接触面積が大きいため、トルクカム片16、17(18、19)に局所的に大きな力が作用することがなく、変形や破損が生じにくい。そのため、2つのプーリ片12、13の離接を長期間にわたってスムーズに行うことができる。
Further, the
Further, the two
また、固定トルクカム片16(18)の切欠け部16a(18a)の縁部の螺旋方向の角度にもよるが、捩りコイルスプリング20(21)は、プーリ片12(13)を軸方向に同じ距離だけ移動させる引張コイルスプリングよりも、コイルの巻き数を少なくできるため、軸方向長さを短くできる。そのため、車輪用プーリ10を小形化することができる。
Further, the torsion coil spring 20 (21) is the same as the pulley piece 12 (13) in the axial direction, although it depends on the angle in the spiral direction of the edge of the
なお、本実施形態のトルクカム14は、固定トルクカム片16に切欠け部16aを形成し、可動トルクカム片17に突起部17aを設けたが、逆に、固定トルクカム片16に突起部を形成し、可動トルクカム片17に切欠け部を形成してもよい。トルクカム15についても同様である。
In the
また、1つのトルクカム14、15に設けられる切欠け部16a、18a(突起部17a、19a)の数は、3つに限定されるものではない。但し、切欠け部16aが2つ以下の場合、可動トルクカム片17を切欠け部16aに沿って安定して摺動させるが困難となるため、3つ以上が好ましい。
Further, the number of
また、切欠け部16a、18aの形状は、矢印A方向に向かうにつれて、車輪用プーリ10の軸方向中心に近づく螺旋方向の縁部を有する形状であれば、図4及び図5に示す形状に限定されるものではない。切欠け部16a、18aの螺旋方向に延びる縁部の、軸方向に対する傾斜角度を変えることにより、回転速度比を変化させる速さを変えることができる。
Moreover, if the shape of the
<第2実施形態>
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。但し、前記第1実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を用いて適宜その説明を省略する。本実施形態の自転車用駆動装置は、車輪用プーリ(変速プーリ)の構成が、第1実施形態と異なるものの、その他の構成は前記第1実施形態と同様である。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. However, about the thing which has the structure similar to the said 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted suitably using the same code | symbol. The bicycle drive device of the present embodiment is the same as the first embodiment except that the configuration of the wheel pulley (transmission pulley) is different from that of the first embodiment.
図8に示すように、本実施形態の車輪用プーリ110は、ハブ11と、2つのプーリ片112、113と、2つのトルクカム114、115と、2つの捩りコイルスプリング(付勢手段)20、21と、2つのスプリングカバー22、23とを備えている。
As shown in FIG. 8, the
2つのプーリ片112、113は、それぞれ円錐状の環状部材からなり、後述するトルクカム片117、119を介してハブ11に軸方向及び周方向に移動可能に取り付けられている。
The two
2つのトルクカム114、115は、プーリ片112、113の軸方向両側に配置されており、図8中の左右方向に対称に形成されている。
The two
トルクカム114は、径方向に並んで配置された筒状の固定トルクカム片116と可動トルクカム片117とから構成されている。可動トルクカム片117は、固定トルクカム片116の内側に配置されている。固定トルクカム片116は、ハブ11の外周部に固定されている。可動トルクカム片117は、ハブ11の外周部に軸方向及び周方向に摺動可能に取り付けられている。可動トルクカム片117の外周部には、プーリ片112が固定されている。これにより、プーリ片112は、ハブ11に対して、軸方向及び周方向に移動可能となっている。
The
固定トルクカム片116には、螺旋方向に延びる複数のカム溝116aが周方向に並んで形成されている。この螺旋方向は、矢印A方向に向かうにつれて、車輪用プーリ110の軸方向中心に近づく方向である。可動トルクカム片117の外周面には、径方向に突出する複数のカムピン117aが、周方向に並んで形成されている。カムピン117aは、カム溝116a内に挿通され、カム溝116aに沿って移動可能となっている。このカム溝116aとカムピン117aによって、2つのトルクカム片116、117は、螺旋方向に移動可能に係合している。
In the fixed
固定トルクカム片116と可動トルクカム片117とが係合していることにより、プーリ片12の回転力をトルクカム14を介してハブ11に伝達可能となっている。
また、可動トルクカム片117と固定トルクカム片116とは螺旋方向に移動可能に係合しているため、プーリ片112がハブ11に対して矢印A方向に相対回転すると、この回転力の一部はトルクカム114により軸方向の力に変換され、プーリ片112はプーリ片113に近接する方向に移動する。
Since the fixed
Further, since the movable
また、トルクカム115は、固定トルクカム片118と可動トルクカム片119とから構成されている。トルクカム115は、トルクカム114と図8中の左右方向に対称に形成されているため、トルクカム115の説明は省略する。
The
この車輪用プーリ110では、ベルト7の引張力が小さい場合、捩りコイルスプリング20、21の付勢力によって、プーリ片112、113は離間する。そのため、車輪用プーリ110におけるベルト7の巻き掛け径は小さくなる。
In the
ベルト7の引張力が大きい場合、プーリ片112、113は、ベルト7の引張力によってハブ11に対して相対的に回転する。この回転力の一部がトルクカム114、115によって軸方向の力に変換されることにより、図8に示すように、プーリ片112、113は、捩りコイルスプリング20、21の付勢力に抗して近接する。そのため、車輪用プーリ10におけるベルト7の巻き掛け径は大きくなる。
When the tensile force of the
このように車輪用プーリ110は、2つのプーリ片112、113の離間距離を変化させる際、2つのプーリ片112、13を共にハブ11に対して相対的に回転させているため、従来のように2つのプーリ片の一方のみをハブ11に対して相対的に回転させる場合に比べて、2つのプーリ片112、113の離間距離をスムーズに変化させることができる。従って、本実施形態の自転車用駆動装置は、駆動プーリ6と車輪用プーリ110との回転速度比をスムーズに変化させることができる。
As described above, the
また、カムピン117a(119a)はカム溝116a(118a)内に挿入され、カム溝116a(118a)内おいてのみ移動可能となっているため、2つのトルクカム片116、117(118、119)は、係合状態が外れることがなく、係合状態を常に維持できる。そのため、2つのプーリ片112、113の離接を安定して行うことができる。
Further, since the
なお、本実施形態のトルクカム114は、固定トルクカム片116にカム溝116aを形成し、可動トルクカム片117にカムピン117aを設けたが、逆に、固定トルクカム片116にカムピンを設けて、可動トルクカム片117にカム溝を形成してもよい。
In the
<第3実施形態>
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。但し、前記第1実施形態又は第2実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を用いて適宜その説明を省略する。本実施形態の自転車用駆動装置は、車輪用プーリ(変速プーリ)の構成が、第1実施形態と異なるものの、その他の構成は前記第1実施形態と同様である。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. However, about the thing which has the structure similar to the said 1st Embodiment or 2nd Embodiment, the description is abbreviate | omitted suitably using the same code | symbol. The bicycle drive device of the present embodiment is the same as the first embodiment except that the configuration of the wheel pulley (transmission pulley) is different from that of the first embodiment.
図9に示すように、本実施形態の車輪用プーリ210は、ハブ11と、2つのプーリ片112、113と、2つのトルクカム114、115とから構成されている。車輪用プーリ210は、2つの捩りコイルスプリング20、21と、2つのスプリングカバー22、23を設けない点以外は、前記第2実施形態の車輪用プーリ110と同様の構成を有する。
As shown in FIG. 9, the
この車輪用プーリ10では、ベルト7の引張力が小さい場合、プーリ片112、113のハブ11に対する相対回転力が小さくなり、ベルト7の押圧力(即ち、ベルト7が可動プーリ片と固定プーリ片との間を押し広げる力)によって、プーリ片12、13は離間する。そのため、本実施形態の車輪用プーリ210は、2つのプーリ片112、113を離間させる付勢手段を設けていなくても、2つのプーリ片112、113を離間させることができる。
In the
このとき、トルクカム114、115は、カム溝116a、118a内にカムピン117a、119aが挿通されて係合しており、第1実施形態のトルクカム14、15のように係合状態が外れることがないため、上述したような付勢手段によらない2つのプーリ片の離間移動を確実に行うことができる。
At this time, the
一方、ベルト7の引張力が大きい場合、、プーリ片112、113は、ベルト7の引張力によってハブ11に対して相対的に回転する。この回転力の一部がトルクカム114、115によって軸方向の力に変換されることにより、図9に示すように、プーリ片112、113は近接する。
On the other hand, when the tensile force of the
本実施形態の車輪用プーリ210では、2つのプーリ片112、113を離間させる付勢手段を設けていないため、車輪用プーリ210の部品点数が少なくなり、製造コストを低減できる。また、車輪用プーリ210を小形化することができる。
In the
以上、本発明の好適な実施形態として、第1〜第3実施形態を説明したが、上記の実施形態は以下のように変更して実施することができる。 As mentioned above, although 1st-3rd embodiment was described as a suitable embodiment of this invention, said embodiment can be changed and implemented as follows.
1]前記第1〜第3実施形態では、駆動プーリ6は、ベルト7の巻き掛け径が一定のプーリが用いられているが、ベルト7の巻き掛け径が可変なプーリを用いてもよい。
1] In the first to third embodiments, the driving pulley 6 is a pulley having a constant winding diameter of the
2]ハブ11に固定される固定トルクカム片と、プーリ片に固定される可動トルクカム片は、螺旋方向に移動可能に係合可能であればよく、前記第1〜第3実施形態で述べた形状に限定されない。
2] The fixed torque cam piece fixed to the
3]第1及び第2実施形態では、2つのプーリ片12、13(112、113)が離間する方向にプーリ片を付勢する付勢手段として、捩りコイルスプリングが用いられているが、付勢手段はこれに限定されるものではない。例えば、引張コイルスプリングであってもよく、板バネであってもよい。
3] In the first and second embodiments, a torsion coil spring is used as the biasing means for biasing the pulley pieces in the direction in which the two
1 自転車
2 フレーム
3 ペダル
3a 回転軸
4 車輪
4a 回転軸
5 自転車用駆動装置
6 駆動プーリ
7 ベルト
10 車輪用プーリ(変速プーリ)
11 ハブ
12、13 プーリ片
14、15 トルクカム
16、18 固定トルクカム片
16a、18a 切欠け部
17、19 可動トルクカム片
17a、19a 突起部
20、21 捩りコイルスプリング(付勢手段)
22、23 スプリングカバー
30 緩み側張力調整手段
31 L字型アーム
32 テンションプーリ
33 テンションスプリング
110、210 車輪用プーリ(変速プーリ)
112、113 プーリ片
114、115 トルクカム
116、118 固定トルクカム片
116a、118a カム溝
117、119 可動トルクカム片
117a、119a カムピン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
11
22, 23
112, 113
Claims (6)
それぞれが前記ハブの外周部に軸方向及び周方向に摺動可能に設けられるとともに、互いに対向する面の間に、断面V字状のベルトを挟持するためのV溝を形成する2つのプーリ片と、
螺旋方向に移動可能に係合するとともに、前記ハブと前記プーリ片とにそれぞれ固定される2つのトルクカム片からなるトルクカムであって、前記2つのプーリ片にそれぞれ設けられている2つのトルクカムと、
前記2つのプーリ片が離間する方向に前記プーリ片を付勢する付勢手段であって、前記2つのプーリ片にそれぞれ設けられている2つの付勢手段と
を備えており、
前記2つのトルクカムのうちの一方のトルクカムの前記2つのトルクカム片の係合部分の螺旋方向が、他方の前記トルクカムの前記2つのトルクカム片の係合部分の螺旋方向と逆方向であることを特徴とする変速プーリ。 A cylindrical hub coupled to the rotating shaft so that only rotation in one direction is transmitted to the rotating shaft;
Two pulley pieces, each of which is provided on the outer peripheral portion of the hub so as to be slidable in the axial direction and the circumferential direction, and which forms a V-groove for sandwiching a belt having a V-shaped cross section between the opposed surfaces. When,
A torque cam comprising two torque cam pieces that are movably engaged in a spiral direction and fixed to the hub and the pulley piece, respectively, and two torque cams provided on the two pulley pieces,
Urging means for urging the pulley piece in a direction in which the two pulley pieces are separated from each other, and comprising two urging means respectively provided on the two pulley pieces ;
The spiral direction of the engagement portion of the two torque cam pieces of the other torque cam is opposite to the spiral direction of the engagement portion of the two torque cam pieces of the other torque cam. A transmission pulley.
それぞれが前記ハブの外周部に軸方向及び周方向に摺動可能に設けられるとともに、互いに対向する面の間に、断面V字状のベルトを挟持するためのV溝を形成する2つのプーリ片と、 Two pulley pieces, each of which is provided on the outer peripheral portion of the hub so as to be slidable in the axial direction and the circumferential direction, and which forms a V-groove for sandwiching a belt having a V-shaped cross section between the opposed surfaces. When,
螺旋方向に移動可能に係合するとともに、前記ハブと前記プーリ片とにそれぞれ固定される2つのトルクカム片からなるトルクカムであって、前記2つのプーリ片にそれぞれ設けられている2つのトルクカムと Two torque cams which are engaged with each other in a spiral direction and are composed of two torque cam pieces fixed to the hub and the pulley piece, respectively, and two torque cams respectively provided on the two pulley pieces;
を備えており、With
前記2つのトルクカムのうちの一方のトルクカムの前記2つのトルクカム片の係合部分の螺旋方向が、他方の前記トルクカムの前記2つのトルクカム片の係合部分の螺旋方向と逆方向であって、 The spiral direction of the engagement portion of the two torque cam pieces of one torque cam of the two torque cams is opposite to the spiral direction of the engagement portion of the two torque cam pieces of the other torque cam,
前記2つのプーリ片が離間する方向にプーリ片を付勢する付勢手段を備えていないことを特徴とする変速プーリ。 A speed change pulley, comprising no urging means for urging the pulley piece in a direction in which the two pulley pieces are separated from each other.
前記2つの筒状体のうちの一方の軸方向端部には、螺旋方向に延びる縁部を有する切欠け部が形成され、
他方の軸方向端部には、軸方向に突出し、前記切欠け部に対して螺旋方向に摺動可能に係合する突起部が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の変速プーリ。 The two torque cam pieces are two cylindrical bodies arranged side by side in the axial direction,
A notch portion having an edge extending in the spiral direction is formed at one axial end of the two cylindrical bodies,
The protrusion part which protrudes in an axial direction and engages with the said notch part so that a slide in a spiral direction is formed in the other axial direction edge part is formed in Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. Shifting pulley.
他方は、前記カム溝内に挿入され、前記カム溝に沿って移動可能なカムピンを有していることを特徴とする請求項1又は2に記載の変速プーリ。 One of the two torque cam pieces is a cylindrical body in which a cam groove extending in a spiral direction is formed,
The speed change pulley according to claim 1 or 2 , wherein the other has a cam pin inserted into the cam groove and movable along the cam groove.
自転車の車輪の回転軸に連結される車輪用プーリと、
前記駆動プーリと前記車輪用プーリとにわたって懸架されるベルトと、
前記ベルトの緩み側部分に接触するテンションプーリと、このテンションプーリを前記ベルトの緩み側部分に押し付ける押圧手段とを備え、前記緩み側部分の張力を一定に維持する緩み側張力維持手段と
を備える自転車用駆動装置であって、
前記車輪用プーリとして、請求項1〜5の何れかに記載の変速プーリを用いることを特徴とする自転車用駆動装置。 A drive pulley coupled to the rotating shaft of the bicycle pedal;
A wheel pulley coupled to a rotating shaft of a bicycle wheel;
A belt suspended over the drive pulley and the wheel pulley;
A tension pulley that contacts the slack side portion of the belt; and a pressing means that presses the tension pulley against the slack side portion of the belt; and a slack side tension maintaining means that maintains a constant tension of the slack side portion. A bicycle drive device,
A bicycle drive device using the speed change pulley according to any one of claims 1 to 5 as the wheel pulley.
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