JP5700341B2 - チェンなし自転車 - Google Patents

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機械工学
遊星ギアと変速機構
機械工学便覧等
遊星増速機（特許出願平９−４７９８４） 遊星減速／増速機構…（特許出願平１１−１０６４５２） 遊星増速機（特許出願平２００９−３２６１６）
新聞記事 産経新聞平成１４年５月５日（折畳み自転車開発）
自転車のチェンをなくし、後輪の軸中心に増速と変速の可能な駆動部を設けその両端にペダルを取り付けたチェンなし自転車。
［後輪とペダルがチェンで連結されていると自転車の全長が長く、折畳む時に煩雑でコンパクトに出来ない上にチェンの油等で手や周辺が汚れ易い課題があった。］
［駆動部に遊星ギア増速機とペダルと連結するクランク軸を設け、その間にスライダーを配置して増速機を使う場合とクランク軸を使う場合の二段もしくは数段の増速可変速で後輪が駆動可能な構造とした。］
［自転車の後輪と前輪の距離を短く出来、コンパクトで油汚れの少ない自転車が出来る。また、自転車を折畳む構造にもし易く、折畳む必要がないほどに短尺化出来る。］
チェンなし自転車の全体図を示す、前輪と後輪の間にはフレームがあるだけで、一般の自転車の如くペダルと後輪の間にあるチェンはない。 斜め上後方から見た鳥瞰図を示す、左ペダルと右ペダルの間にフレームがあり、そのフレームの間に駆動部があることを左から右順に拡大図で示す。 駆動部の断面図を示す。各部品には符号をつけ、図の右側には断面図では見えない部品等の側面図を示す。スライダー▲２▼は太陽ギア▲３▼と噛み合う位置にあり遊星増速で高速走行を行う場合の断面図である。 図３と比べ、スライダー▲２▼は左に移動してクランク軸▲１▼と噛み合う位置にあり低速走行を行う場合の断面図である。 遊星増速機の断面図を示す。ギアホルダー▲１４▼を回転すると遊星ギア▲４▼が内歯▲５▼の内周を回転しながら太陽ギア▲３▼も回転させる。内歯▲５▼（歯数７２）は固定されておりギアホルダー▲１４▼が一回転すると太陽ギア▲３▼（歯数３６）は遊星ギア▲４▼（歯数１８）と噛み合いながら二回転（＝７２／３６）すると同時に内歯▲５▼の廻りを一周するから合計三回転（このギア構成の場合）して増速機の役目を果たす。 ペダルを踏んだ場合に車輪が駆動される場合と踏まない場合に車輪が惰性で回転する場合の仕組みを示すための図で、リム内軸Ｍ▲８▼と爪▲１１▼やリム内軸Ｆ▲９▼との関係を示す断面図である。 高速と低速駆動の切り替え（シフト）の仕組みを示すための側面図と断面図である。
［図▲１▼でチェンなしの自転車の構成を示し、図▲２▼でその駆動部が後輪に設けられていることを示し、その駆動部の断面を図▲３▼に示し、それを構成する部品に符号つけた。それで低速走行と高速走行がどのように行われるかを以下に述べる。
図４においてクランク軸▲１▼を回転させるとスライダー▲２▼がスプラインの歯を通じてリム内軸Ｆ▲９▼を回転させる。リム内軸Ｍ▲８▼の中の爪▲１１▼（図６参照）にリム内軸Ｆ▲９▼の歯がかかってリム内軸Ｍ▲８▼をまわし、図４のリム内軸Ｍ▲８▼とボルトで接合されたリム▲１３▼が回転する。
リムは後輪とスポーク等でつながり後輪がクランク一回転と同じ一回転で駆動される。その結果、坂道等を登るときに向いた低速回転駆動が可能となる。
図３においてペダル▲７▼を回転するとギアホルダー軸押さえ▲１７▼の溝に右ペダルのアームが当り、ギアホルダー軸押さえ▲１７▼に回転を伝える（図３の断面ＢＢ−ＢＢ参照）。このときクランク軸▲１▼も回転するがスライダー▲２▼のスプライン歯とは噛み合ってないので左ペダルの回転力はクランク軸▲１▼を通じてギアホルダー軸押さえ▲１７▼に伝わり、左右のペダル回転力をギアホルダー軸押さえ▲１７▼に伝えることとなる。ギアホルダー軸押さえ▲１７▼はギアホルダー▲１４▼とボルトで接合され、ギアホルダー▲１４▼に取り付けられた遊星ギア▲４▼を回転させる。遊星ギア▲４▼は、遊星ギア軸▲６▼上と内歯▲５▼の内面を回転しながら、太陽ギア▲３▼を回転駆動する。（図５参照）
太陽ギア▲３▼はその内径に設けられたスプラインの歯を通じてスライダー▲２▼を回転させ、ペダル回転数の数倍（図５の場合は３倍）の増速比でスライダー▲２▼経由リム内軸Ｆ▲９▼、爪▲１１▼、リム内軸Ｍ▲８▼，リム▲１３▼をえて後輪（図１参照）を回転駆動する。その結果、平地を走行するときの高速回転駆動が可能となる。
なお、内歯▲５▼は内歯フランジ▲１５▼と内歯対フランジ▲１８▼に内蔵固定され自転車フレームに固定されている（図２参照）。爪バネ▲１１▼はペダル回転を停めた時に後輪が惰性で回転する様に爪▲１１▼をリム内軸Ｍ▲８▼に内包する為の物である。（図６参照）
図７において、スライダー▲２▼の軸方向の移動はクラッチ内筒▲１２▼の先端の爪（図７断面ＧＧ参照）がスライダー▲２▼の内径側の溝に嵌っており、クラッチ内筒▲１２▼の鍔をシフトレバーで左右に動かして行う。シフトレバーの左右動はハンドルに設けたレバーとワイヤ等で一般の自転車と同様に行う。］
［図３はペダル回転一に対して車輪一回転と車輪三回転の駆動部を示すが、歯車の歯数を各種組み合わせると車輪一回転と車輪四回転等も可能である。
遊星ギア、太陽ギア、内歯のセットをＮセット軸方向に設ければ車輪一回転と車輪回転Ｎ段の増速駆動部が可能である。］
［本発明は二輪自転車に重きをなすが、前二輪後輪一の三輪自転車の後輪等の荷物運搬手段にも利用可能。］
▲１▼ クランク軸 ▲２▼ スライダー ▲３▼ 太陽ギア ▲４▼ 遊星ギア
▲５▼ 内歯 ▲６▼ 遊星ギア軸 ▲７▼ ペダル ▲８▼ リム内軸Ｍ
▲９▼ リム内軸Ｆ ▲１０▼ 爪バネ ▲１１▼ 爪 ▲１２▼ クラッチ内筒
▲１３▼ リム ▲１４▼ ギアホルダー ▲１５▼ 内歯フランジ
▲１６▼ リム左フランジ ▲１７▼ ギアホルダー軸押さえ
▲１８▼ 内歯フランジ対

Claims (2)

  1. 一般のチェン駆動の自転車と異なり、後輪の軸芯にペダルと連結するクランク軸を設け、遊星ギア機構の内歯を自転車のフレームに固定して遊星ギアのホルダーを回転して太陽ギアを増速駆動する場合は高速走行ができ、低速（クランク一回転で車輪一回転）走行するときは太陽ギアからクランク軸に切り替えるスライダーを内蔵する切り替え機構を有する高速と低速の変速切り替えが可能な駆動部を持つ低速と高速の変速走行が可能なチェンなし二輪自転車。
  2. 後輪駆動二輪自転車、後輪駆動三輪自転車、前輪駆動三輪自転車、一輪車において、駆動輪の軸芯にペダルと連結するクランク軸を設け、遊星ギア機構の内歯を自転車のフレームに固定して遊星ギアのホルダーを回転して太陽ギアを増速駆動する場合は高速走行ができ、低速（クランク一回転で車輪一回転）走行するときは太陽ギアからクランク軸に切り替えるスライダーを内蔵する切り替え機構を有する高速と低速の変速切り替えが可能な駆動部。
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