JPH02164685A - 自転車用自動変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、タイヤにかかる回転抵抗の変化に応じて、
自動的にその変速比が切り換わる自転車用の自動変速装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来自転車に使用されている変速機は、いづれも手動に
よってその変速比を切り換えるようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明は、従来手動によってのみ可能であった自転車
の変速を、タイヤにかかる回転抵抗の大きさに応じて自
動的に適当な変速比を選択されるようにすることにより
、自転車を運転している際の操作の煩悩さを除きかつ走
行の安全性を高めようとするものである。

〔課題を解決するための手段および作用〕この発明は上
記の目的の達成するために、ペダルからチェーンまたは
ベルト等を介して伝達され駆動力を受けるチェーンホイ
ールまたはベルトプーリーの内側にスプリング等の付勢
手段によって回転中心方向に付勢されかつチェーンホイ
ールまたはベルトプーリーとともに回転される圧接係合
子と、その内側に配設されたリング状の回転体でその外
周に前記の圧接係合子が選択係止される複数個の係＋ｈ
部となるようにそれぞれ中心からの間隔が異なる段を持
つ段溝を待ちかつその段溝の底部のそれぞれの係止部位
に中心に向けて貫通する穴とその穴に嵌合して常時はス
プリング等の手段によって外側に付勢せられている複数
の爪状ピストンを有しいずれかの係止部が前記の圧接係
合子を係止しチェーンホイールまたはベルトプーリーと
ともに回転するクラッチリングと、そのさらに内側に配
設されその外周に鋸歯状の凹凸をもちその内周にギア歯
を持つ前記の爪状ピストンと同数のリングギアと、それ
ぞれのリングギアとハブとの間を連結するそれぞれギア
比の異なる複数組のギア機構とを具備することにより、
タイヤにかかる回転抵抗の変化に応じて圧接係合子の係
止位置が変化し嚢速比の異なるギア機構を自動的に選択
する変速動作が行われるようにしている。

〔実　　施　　例　　１〕 この発明を、３段変速の自動変速装置とした場合の実施
例について第１図および第２図を参照して説明する。

固定軸１２はその両端において後輪ホーンによって支持
せられており、この固定軸１２上にスポーク１４が取付
けられているハブ１３・が遊嵌されている。

ハブ１３は変速機ケース内に延長しその一端に固定した
サンギア１１を有する。

変速機ケース１５は固定軸１２に装着固定されている。

変速機ケース１５の内部にその外側から順次チェーンホ
イール１、クラッチリング４、リンクギア８ａ、８ｂ、
８ｃ、連結ギア機構９ａ−１、０ａ　、　　９　ｂ　−
１，Ｏｂ　、　　９　ｃ　−１０ｃ力（回転自在に装着
されている。

チェーンホイール１の内側にはスプリング３によって中
心方向に付勢される圧接係合子２が装着されいる。

クラッチリング４の外周には係止部７ａ、係止部７ｂ、
係止部７ｃを持っ段溝が設けられ、この段溝に前記の圧
接係合子が嵌合している。

さらにクラッチリング４には、それぞれの係止部にスプ
リング５ａ、５ｂ、５ｃによって外方に向かつて付勢さ
れる爪状ピストン６ａ、６ｂ。

６ｃが設けられている。

爪状ピストンは、クラッチリングの幅方向に位ｔ１１を
ずらして、６ａはリングギア８ａに、６ｂはリングギア
８ｂに、６ｃはリングギア８ｃにり・１応する位置に設
けられ、内方に突出された場合はそれぞれ対応した位置
のリングギアの外周に設けられた鋸状の凹凸に噛み合う
ようになっている。

リングギア８ａは、９ａ−１０ａのギア機（１４を介し
τサンギア１１に噛み合っている。同様にリングギア８
ｂは、ギアセット９ｂ−１０ｂを介して、リングギア８
ｃはギア機）Ｍ９ｃｍ１０Ｃを介してサンギア１１に噛
み合っている。

サンギア１１は、ハブ１３と一体に中心固定軸１２の周
囲に回転自在に装むされている。

ハブ１３には、スポーク１４によってタイヤが装着され
る。

次に上記構成された自転車用自動変速装置の作用を説明
すると、通常走行時にはチェーンホイール１に取りつけ
られた圧接係合子２はスプリング３によってクラッチリ
ング４の最も深い係止部７ａに係止され、クラッチリン
グ４はチェーンホイール１と連結して矢印方向に回転す
る。

圧接係合子２が係止部７ａに係止されている状態では爪
状ピストン６ａはスプリング５ａに抗して内側方向へ突
出されリングギア８ａの外周に設けられた鋸状の凹凸に
噛み合ってリングギア８ａを矢印方向に回転せしめる。

リングギア８ａは最も増速比の大きいギア機構９ａ−１
０ａを介してサンギア１１を矢印方向に駆動し、サンギ
ア１１と一体に取りつけられているハブ１３、スポーク
１４を介してタイヤを高速で駆動する。

また坂道あるいは悪路等の回転抵抗の大きい場所にさし
かかって、圧接係合子２の圧接力が係止部７ａに於ての
あらかじめ設定されたスプリング３の第１のバネ圧の設
定値（スプリング３のバネ力で決まる）に達すると、圧
接係合子２は係止部７ａを乗り越えて係止部７ｂまで移
動する。

この状態では爪状ピストン６ａはリングギア８ａとの係
合が切れ、爪状ピストン６ｂが内側方向へ突出されてリ
ングギア８ｂの外周凹凸に噛み合いリングギア８ｂを矢
印方向に回転せしめる。

リングギア８ｂは中位の増速比のギア機ｔｕｂ−１０ｂ
を介してサンギア１１を駆動しタイヤは中速で駆動され
る。

さらに回転抵抗が大き（なると、前述の中速の場合と同
様の動作でリングギア８Ｃに駆動力が伝わり最も小さい
増速比のギア機構９ｃｍ１０ｃ１サンギア１１を介して
タイヤを低速で駆動する。

いずれの場合も、リングギアはいずれか一つのみがクラ
ラ・チリングから駆動されて他のリングギアは空転する
。

以上説明したギア機構の切り換わりのプロセスは、自転
車の運転を開始した際には逆のプロセスをたどる。即ち
、当初は回転抵抗が一番大きいため、圧接係合子２と係
止部との関係は増速比を一番小さくする係止部７ｃに落
ちつくが、回転抵抗が減少する程に、タイヤの回転慣性
は増すからペダルつまりはチェーンホイールによる駆動
の関与に打ち勝ちクラッチリングは回転慣性による回転
をなし、圧接係合子２は次位の係止部７ｂに至る。同じ
ようにこの位置での駆動による回転抵抗が減少すると圧
接係合子２は通常走行時の係止部７ａに至ることになる
。

なお、リングギア８の外周凹凸と爪状ピストンとの組み
合わせはチェーンホイール１の回転が止まったときのフ
リーホイール装置を兼ねている。

〔実　　施　　例　　２〕 この発明の自動変速装置において異なるギア機構を採用
した実施例について第３図、第４図、第５図、第６図を
参照して説明する。

リングギアより外側部分の機構および作用は実施例１と
同様である。

リングギアの外周には実施例１と同様の凹凸が設けられ
ており、内周の直径は８ａ、８ｂ。

８ｃの順に段階的に小さく設定され、またそれぞれのリ
ングギアに対応して段階的に大きく設定された直径をも
つサンギアが中心固定軸に固定されて設けられている。

リングギア８ａ、８ｂ、８ｃとサンギア１８ａ　。

１８ｂ、１８ｃとの間には、ハブ１３と一体構造の軸受
はキャリア１６に支承された軸にａ［された遊星ギア１
７ａ、１７ｂ、１７ｃがそれぞれ３組設けられたそれぞ
れに対応するリングギアおよびサンギアと噛み合ってい
る。

遊星ギアの軸受はキャリアー１６と一体で回転するハブ
１３にはスポーク１４を介してタイヤが増りつけられて
いる。

次に作用を説明すると、実施例１と同様の作用でタイヤ
の回転抵抗に応じてリングギア３ａ。

８ｂ、８ｃのいずれかが選択される。

リングギア８ａが選択された高速の場合は、リングギア
８ａは大径の遊星ギア１７ａと小径とサンギア１８ａの
組合せに噛み合い、リングギア８ａが矢印方向に駆動さ
れるとサンギア１８ａが固定されているため遊星ギア１
７ａは矢印方向に自転するとともに同一方向に公転し、
遊星ギアの軸受はキャリアー１６は矢印方向に回転する
。

ハブ１３は遊星ギアの軸受はキャリアー１６に固定され
ているので、ハブ１３もまた矢印方向に駆動されタイヤ
は高速で回転する。

リングギア８ｂが選択された場合は中径の遊星ギア１７
ｂと中径のサンギア１８ｂの組合せに噛み合い、リング
ギア８ａが選択された場合と同様の動作でタイヤは中速
で軽く駆動される。

同様にリングギア８Ｃの場合は、小径の遊星ギア１７ｃ
と大径のサンギア１８ｃの組合せに噛み合いタイヤは低
速でより軽く駆動される。

駆動されていないギアセットの動作およびリングギアと
爪状ピストンの組み合わせによるフリーホイール効果は
実施例１の場合と同様である。

〔発明の効果〕

この発明は以上詳細に説明したように、路面上でのタイ
ヤの回転抵抗に応じて変速比が自動的に選択されること
によって、従来のように走行中に変速レバーを操作する
ことによって変速する必要がなく、煩雑な操作から解放
されると共に、走行の安全を図ることができる。

また操作に油圧や電気等の動力を一切必要とせず、装置
自体を小型軽量に構成でき、自転ｄＬに容易に搭載でき
ると共に、安価に提供できる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示し、第１図は実施例１の一
部切り欠き側面図であり、第２図は第１図のＡ−Ａ線に
沿う断面図である。 第３図は実施例２の正面切り欠き断面図、第４図は第３
図のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、第５図は第３図のＣ
−Ｃ線に沿うギア部分の断面図・第６図はＤ−Ｄ線に沿
うギア部分の断面図であり、第５図・第６図はリングギ
アの外側部分を省略しである。 １・・・チェーンホイール ２・・・圧接係合子 ３・・・圧接係合子付勢用スプリング ４・・・クラッチリング ５・・・爪状ピストン付勢用スプリング６・・・爪状ピ
ストン　７・・・係止部８・・・リングギア　　９・・
・ギア １０・・・ギア　　　　１１・・・サンギア１２・・・
中心固定軸　１３・・・ハブ１４・・・スポーク　　１
５・・・変速機ケース１６・・・１ｔ１ｒｉ１ギア軸の
軸受はキャリアー１７・・・遊星ギア　　１８・・・サ
ンギア「Ａ 第１図 Ａ 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）自転車の後車輪軸上に遊嵌されたハブ、前記ハブ
   の外周外側で該ハブの巾方向に間隔をもつて配置され、
   かつ該ハブと、各々異なる回転比を持つ伝動関係とされ
   ており、外周部には鋸歯状の凹凸が設けられた複数のリ
   ングギヤ、前記複数のリングギヤの外周外側に配置され
   ており、その外周部には円周方向に深さが複数段変化し
   た溝が設けられていると共に、各深さの変化部近傍に１
   個ずつ配置され前記の溝の巾方向にみてそれぞれ異なっ
   た位置に半径方向に貫通して遊嵌され常時はスプリング
   で外側に付勢されている爪状ピストンを有するクラッチ
   リング、 ペダルに連携した駆動ホィールに支承され常時前記クラ
   ッチリングに圧接するよう付勢された圧接係合子 とからなる自転車用自動変速装置。