(57)【要約】【課題】走行中か停車中か等にかかわらず、任意のタイミングでレバー操作を行うことによって確実に変速を行うことができるようにする。【解決手段】正転用と逆転用に２つの変速機７，９を別個に設け、それぞれが独立して動作し得るように構成することにより、ペダル５を踏んで前進しているときだけでなく、停車中などであっても、操作レバー１０を操作してクランク６を正転あるいは逆転させることにより、任意のタイミングで所望の段数にチェーン４を掛け換えて変速することができるようにする。また、各変速機７，９と操作レバー１０との間に、伸縮性を有する緩衝機構を備えることにより、クランク６を正転させて変速を行うときも、逆転用変速機９が邪魔して操作レバー１０が操作できなくなる不都合を回避する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
径の異なる複数枚のスプロケットホイールから成る多段フリーホイールと、上記多段フリーホイールを構成するスプロケットホイールの１つにチェーンを掛け換えるための変速機とを備えた自転車の変速装置であって、これを基礎的要素として、
上記多段フリーホイールの一方向回転時におけるチェーン喰み込み側およびチェーン離脱側の双方に、互いに独立して動作し得る正転用変速機および逆転用変速機を別々に設けるとともに、
上記逆転用変速機と変速指示を行うための操作レバーとの間に、正転による変速時に上記逆転用変速機により上記操作レバーにかけられる負荷を解放して上記操作レバーを操作するための余裕をつくり出す緩衝機構を設けたことを特徴とする自転車の変速装置。
【請求項２】
上記緩衝機構は、上記操作レバーの操作に応じて、上記逆転用変速機のチェーン案内板を上記多段フリーホイールの幅方向に広げる拡大機により構成されることを特徴とする請求項１に記載の自転車の変速装置。
【請求項３】
上記緩衝機構は、
自転車の所定位置に固定された外枠の中に備えられて摺動し、変速の各段数に対応する位置に同期して停止する機構を有し、上記逆転用変速機から伸びる伝導ワイヤの一端が固定される同期部材と、
上記同期部材の中に備えられ、上記操作レバーから伸びる伝導ワイヤの一端に設けられたクラッチ部材の移動に応じて伸縮し、上記同期部材を摺動させるための弾性体と、
を備えた摺動型拡大代行機により構成されることを特徴とする請求項１に記載の自転車の変速装置。
【請求項４】
上記緩衝機構は、
自転車の所定位置に固定された外枠の中に備えられ、上記逆転用変速機から伸びる伝導ワイヤの一端に設けられたクラッチ部材により上記逆転用変速機が連結される第１の変速機制御回転体と、
上記外枠の中に備えられ、上記操作レバーから伸びる伝導ワイヤの一端に設けられたクラッチ部材の移動に応じて回動し、変速の各段数に対応する位置に同期して停止する機構を有する第２の変速機制御回転体と、
上記第１および第２の変速機制御回転体の間に備えられ、上記第２の変速機制御回転体の回動に応じて伸縮し、上記第１の変速機制御回転体を回転させて上記第２の変速機制御回転体に対応する位置に同期して停止させるための弾性体と、を備えた回転型拡大代行機により構成されることを特徴とする請求項１に記載の自転車の変速装置。
【請求項５】
上記緩衝機構は、
自転車の所定位置に固定された外枠の中に備えられ、上記操作レバーから伸びる伝導ワイヤの一端に設けられたクラッチ部材の移動に応じて摺動し、変速の各段数に対応する位置に同期して停止する機構を有する同期部材と、
上記同期部材の中に独立して備えられた正転用および逆転用の弾性体であって、上記操作レバーから伸びる伝導ワイヤの一端に設けられたクラッチ部材および上記正転用変速機と上記逆転用変速機とから伸びる２本の伝導ワイヤの一端にそれぞれ設けられたクラッチ部材の移動に応じて伸縮する弾性体と、
を備えた摺動型拡大代行機により構成されることを特徴とする請求項１に記載の自転車の変速装置。
【請求項６】
上記緩衝機構は、
自転車の所定位置に固定された外枠の中に備えられ、上記逆転用変速機から伸びる伝導ワイヤの一端に設けられたクラッチ部材により上記逆転用変速機が連結される第１の変速制御回転体と、
上記外枠の中に備えられ、上記操作レバーから伸びる伝導ワイヤの一端に設けられたクラッチ部材の移動に応じて回動し、変速の各段数に対応する位置に同期して停止する機構を有する第２の変速機制御回転体と、
上記外枠の中に備えられ、上記正転用変速機から伸びる伝導ワイヤの一端に設けられたクラッチ部材により上記正転用変速機が連結される第３の変速機制御回転体と、
上記第１および第２の変速機制御回転体の間および上記第２および第３の変速機制御回転体の間に備えられ、上記第２の変速機制御回転体の回動に応じて伸縮し、上記第１および第３の変速機制御回転体を回転させて上記第２の変速機制御回転体に対応する位置に同期して停止させるための弾性体と、
を備えた回転型拡大代行機により構成されることを特徴とする請求項１に記載の自転車の変速装置。
【請求項７】
上記緩衝機構は、
自転車の所定位置に固定された外枠の中に備えられ、上記正転用変速機および上記逆転用変速機から伸びる上記２本の伝導ワイヤの一端にそれぞれ固定され、変速の各段数に相当する位置に停止する機構を有するクラッチ部材と、
上記外枠の中に備えられ、上記操作レバーから伸びる１本の伝導ワイヤが固定されて上記操作レバーの操作に応じて平行移動し、変速の各段数に対応する位置に同期して停止するとともに、上記クラッチ部材の移動に応じて天秤状に揺動する機構を有する同期部材と、
を備えた平衡型拡大代行機により構成されることを特徴とする請求項１に記載の自転車の変速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自転車の変速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、多段変速機構を備えた自転車における変速操作は、運転者による操作レバーの操作に応じて、外装変速機のディレーラを平行移動させることにより、当該平行移動したディレーラによりチェーンを誘導し、多段フリーホイールの所望するスプロケットホイールにチェーンを掛け換えることによって行われる。
【０００３】
従来、このようなチェーンの掛け換えは、クランクを正転させて動輪である後輪を進行方向に回転させない限り行うことができなかった。そのため、停車中などにおいては変速を行うことができなかった。よって、例えばチェーンがトップギヤに嵌合した状態で停車した場合には、その後再び発進するときに非常に大きな駆動力を要し、再発進に大変な労力を要することになる。
【０００４】
そこで、このような不便を解消するために、例えば特開昭５２−１２３０４０号公報、特開昭５２−１８３５号公報などに記載されているように、停車中においてもチェーンを進行方向と逆方向に回転させることによって変速を行えるようにした変速機構が提案されるに至っている。
【０００５】
上記特開昭５２−１２３０４０号公報に記載された変速機は、走行中に操作する正転用の変速レバーとそれに対応するシフター、および停車中に操作する逆転用のチェンジレバーとそれに対応する移行杵を設けることにより、チェーンを正転させる走行中だけでなく、停車中でもチェーンを逆転させることによって移動杵により変速を行えるようにしたものである。
【０００６】
また、上記特開昭５２−１８３５号公報に記載された変速機は、後輪のスプロケットホイールに備えた変速機と連動して動くチェーン案内体、およびクランクのあるフロントギアに備えた変速機と連動して動くチェーン案内体を設けることにより、停車中でもチェーンを逆転させることによってチェーン案内体により変速を行えるようにしたものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開昭５２−１２３０４０号公報に記載の技術では、走行中であるか停車中であるかによって、正転用の変速レバーと逆転用のチェンジレバーとの何れかを運転者が判断して操作しなければならず、非常に面倒であった。また、ここに記載された技術では、正転により変速しようとすると、逆転用の変速機構がその動きを抑制してしまうため、うまく変速できないという問題があった。
【０００８】
また、上記特開昭５２−１８３５号公報に記載された技術では、正転時にチェーンを掛け変えるための変速機と逆転時にチェーンを掛け換えるためのチェーン案内体とを互いに連動させて同じ方向に移動させるようにしている。そのため、正転用の変速機構と逆転用の変速機構とが一体として動いてしまい、実際にはうまく変速できず、実現性に欠けるものであった。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、外装変速機付の自転車において、走行中か停車中か等にかかわらず、任意のタイミングでレバー操作を行うことによって確実に変速を行うことができるようにすることを目的としている。
また、本発明は、走行中か停車中か等にかかわらず、一元的なレバー操作によって簡易に変速を行うことができるようにすることをも目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による自転車の変速装置は、径の異なる複数枚のスプロケットホイールから成る多段フリーホイールと、上記多段フリーホイールを構成するスプロケットホイールの１つにチェーンを掛け換えるための変速機とを備えた自転車の変速装置であって、上記多段フリーホイールの一方向回転時におけるチェーン喰み込み側およびチェーン離脱側の双方に、互いに独立して動作し得る正転用変速機および逆転用変速機を別々に設けるとともに、上記逆転用変速機と変速指示を行うための操作レバーとの間に、正転による変速時に上記逆転用変速機により上記操作レバーにかけられる負荷を解放して上記操作レバーを操作するための余裕をつくり出す緩衝機構を設けたことを特徴とする。
【００１１】
上記緩衝機構は、例えば、上記操作レバーの操作に応じて、上記逆転用変速機のチェーン案内板を上記多段フリーホイールの幅方向に広げる拡大機により構成される。
【００１２】
本発明の他の態様では、上記緩衝機構は、自転車の所定位置に固定された外枠の中に備えられて摺動し、変速の各段数に対応する位置に同期して停止する機構を有し、上記逆転用変速機から伸びる伝導ワイヤの一端が固定される同期部材と、上記同期部材の中に備えられ、上記操作レバーから伸びる伝導ワイヤの一端に設けられたクラッチ部材の移動に応じて伸縮し、上記同期部材を摺動させるための弾性体と、を備えた摺動型拡大代行機により構成される。
【００１３】
本発明のその他の態様では、上記緩衝機構は、自転車の所定位置に固定された外枠の中に備えられ、上記逆転用変速機から伸びる伝導ワイヤの一端に設けられたクラッチ部材により上記逆転用変速機が連結される第１の変速機制御回転体と、上記外枠の中に備えられ、上記操作レバーから伸びる伝導ワイヤの一端に設けられたクラッチ部材の移動に応じて回動し、変速の各段数に対応する位置に同期して停止する機構を有する第２の変速機制御回転体と、上記第１および第２の変速機制御回転体の間に備えられ、上記第２の変速機制御回転体の回動に応じて伸縮し、上記第１の変速機制御回転体を回転させて上記第２の変速機制御回転体に対応する位置に同期して停止させるための弾性体と、を備えた回転型拡大代行機により構成される。
【００１４】
本発明のその他の態様では、上記緩衝機構は、自転車の所定位置に固定された外枠の中に備えられ、上記操作レバーから伸びる伝導ワイヤの一端に設けられたクラッチ部材の移動に応じて摺動し、変速の各段数に対応する位置に同期して停止する機構を有する同期部材と、上記同期部材の中に独立して備えられた正転用および逆転用の弾性体であって、上記操作レバーから伸びる伝導ワイヤの一端に設けられたクラッチ部材および上記正転用変速機と上記逆転用変速機とから伸びる２本の伝導ワイヤの一端にそれぞれ設けられたクラッチ部材の移動に応じて伸縮する弾性体と、を備えた摺動型拡大代行機により構成される。
【００１５】
本発明のその他の態様では、上記緩衝機構は、自転車の所定位置に固定された外枠の中に備えられ、上記逆転用変速機から伸びる伝導ワイヤの一端に設けられたクラッチ部材により上記逆転用変速機が連結される第１の変速機制御回転体と、上記外枠の中に備えられ、上記操作レバーから伸びる伝導ワイヤの一端に設けられたクラッチ部材の移動に応じて回動し、変速の各段数に対応する位置に同期して停止する機構を有する第２の変速機制御回転体と、上記外枠の中に備えられ、上記正転用変速機から伸びる伝導ワイヤの一端に設けられたクラッチ部材により上記正転用変速機が連結される第３の変速機制御回転体と、上記第１および第２の変速機制御回転体の間および上記第２および第３の変速機制御回転体の間に備えられ、上記第２の変速機制御回転体の回動に応じて伸縮し、上記第１および第３の変速機制御回転体を回転させて上記第２の変速機制御回転体に対応する位置に同期して停止させるための弾性体と、を備えた回転型拡大代行機により構成されることを特徴とする。
【００１６】
本発明のその他の態様では、上記緩衝機構は、自転車の所定位置に固定された外枠の中に備えられ、上記正転用変速機および上記逆転用変速機から伸びる上記２本の伝導ワイヤの一端にそれぞれ固定され、変速の各段数に相当する位置に停止する機構を有するクラッチ部材と、上記外枠の中に備えられ、上記操作レバーから伸びる１本の伝導ワイヤが固定されて上記操作レバーの操作に応じて平行移動し、変速の各段数に対応する位置に同期して停止するとともに、上記クラッチ部材の移動に応じて天秤状に揺動する機構を有する同期部材と、を備えた平衡型拡大代行機により構成される。
【００１７】
自転車において優先すべき動作は前進であるから、本発明では変速も含め全て前進機能を優先させ、逆転に伴う諸機能は、チェーンの段違い（ｓｔａｇｇｅｒ）緩衝作動構造によって、正転用変速機と逆転用変速機の２者間の構造、機能の関係、作用の同時性（ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ）を自動的遅動装置（ｄｅｌａｙｅｒ）に変成している。
【００１８】
すなわち、正転（負荷前進）優先性を促進させようとしても、自転車は前進作用以上に優先作動させることは不可能である。したがって、本発明は、逆転作用を正転作用に対して遅動させ、相対的に、正転（負荷前進）作用に逆転作用に対する優先性を付与させたものである。つまり、本発明の本質は、逆転装置の遅動性にあるのではなく、相対的に実現した正転（負荷前進）作用の確保にあるのであり、本来の自転車に補助的／追加的に付加された逆転装置による諸障害を最低限に除去したことに新規性と進歩性とを実現したものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、第１の実施形態による変速装置を適用した自転車の全体構成を示す図である。
【００２０】
図１に示す自転車では、動輪である後輪１側に、径の異なる複数枚（例えば５枚）のスプロケットホイール（変速ギヤ）から成る多段フリーホイール２を設けている。また、これらのスプロケットホイールの１つとクランクギヤ３とにチェーン４を張設している。そして、運転者がペダル５を踏み込むことによってクランク６を回転させ、更にこのクランク６の回転によってクランクギヤ３およびチェーン４を介して多段フリーホイール２を回転させることにより、前進方向への動力を得るようになっている。
【００２１】
ここで、多段フリーホイール２は、その内部に図示しない一方向回転伝導機構を備えており、多段フリーホイール２の正方向および逆方向の回転のうち、前進方向への正転のみを後述するハブに伝導するようになっている。これによって前進方向への動力が得られる。一方、多段フリーホイール２を逆方向へ回転させたときには、その回転はハブに伝導されず、多段フリーホイール２がチェーン４と共に空転するようになっている。
【００２２】
また、本実施形態による自転車の変速装置は、多段フリーホイール２の前進回転（正転）時におけるチェーン喰み込み側に、当該多段フリーホイール２を構成するスプロケットホイールの１つにチェーン４を掛け換えるための変速機（ディレーラ）７と、変速によって径の異なるスプロケットホイールにチェーン４が掛け換えられるために生じるチェーン４の弛みを調整する１組のテンション輪８とを備えている。この変速機７を設けることにより、クランク６を正転してチェーン４を前進方向に移動させるときに、当該チェーン４の掛け換えを行えるようにしている。以下、この変速機７を「正転変速機」と呼ぶ。
【００２３】
さらに、本実施形態では、多段フリーホイール２の前進回転時におけるチェーン離脱側に、正転用変速機７と同様に複数のスプロケットホイールの１つにチェーン４を掛け換えるための変速機９を備えている。多段フリーホイール２の前進回転時におけるチェーン離脱側は、逆転時においてはチェーン喰み込み側になるため、ここに変速機９を設けることにより、クランク６を逆転してチェーン４を進行方向の逆方向に移動させるとき、すなわち、ペダル５の逆踏み時においても、当該チェーン４の掛け換えを行えるようにしている。以下、この変速機９を「逆転用変速機」と呼ぶ。
【００２４】
上記正転用変速機７および逆転用変速機９には、後述する伝導ワイヤの一端がそれぞれ接続されている。また、これら２本の伝導ワイヤの他端は、運転者の手元付近に配置された操作レバー１０に接続されている。この操作レバー１０は、正転用および逆転用に１つずつのレバーを備えている。
【００２５】
運転者がペダル５を踏んでクランク６を正転方向に回転させているときは、チェーン４は正方向に移動しているので、正転用の操作レバー１０を操作すれば、正転用変速機７によってチェーン４が径の異なるスプロケットホイールに掛け換えられ、変速される。一方、運転者がペダル５を逆踏みしてクランク６を逆転方向に回転させているときには、逆転用の操作レバー１０を操作すれば、逆方向に移動しているチェーン４が逆転用変速機９によって径の異なるスプロケットホイールに掛け換えられ、変速される。
【００２６】
図２は、正転用変速機７の構成例を示す図である。図２に示すように、多段フリーホイール２は、チェーン４を掛合する径の異なる５枚のスプロケットホイール２ａ〜２ｅを備えている。この多段フリーホイール２はまた、図示しない一方向回転伝導機構を備えており、これによって多段フリーホイール２の正転のみをハブ１１に伝導し、前進方向への動力を得るようになっている。
【００２７】
本実施形態の正転用変速機７は、最も径の大きいスプロケットホイール２ａの円周端部（自転車の前方側の端部）から自転車の前方寄りの任意の位置に設けられている。この正転用変速機７は、互いに平行に配置された２個のリンク１２，１３を備えている。このうち一方のリンク１２は、その一端が戻しバネ１４を介して上記ハブ１１に付設された固定部材１５に連結されるとともに、他端が可動部材１６に連結されている。
【００２８】
また、他方のリンク１３は、その一端が固定部材１５に連結されるとともに、他端が可動部材１６に連結されている。すなわち、これら２つのリンク１２，１３によって固定部材１５と可動部材１６とが連結され、これによってハブ１１の軸方向（図２の上下方向）に平行に移動可能な平行リンク（テトラグラフ）１９が形成されている。
【００２９】
上記可動部材１６には、多段フリーホイール２を構成する複数のスプロケットホイール２ａ〜２ｅの何れか１つにチェーン４が進入するのを両側から誘導するためのチェーン案内板１７が設けられている。また、上記平行リンク１９を構成するリンク１３には、伝導ワイヤ１８のインナーケーブルが接続されており、当該伝導ワイヤ１８が接続された操作レバー１０の操作によって上記リンク１３が作動されるようになっている。
【００３０】
すなわち、運転者が操作レバー１０を操作すると、その操作状態が伝導ワイヤ１８を介して平行リンク１９に伝えられ、当該平行リンク１９がハブ１１の軸方向に平行に移動する。このようにして平行リンク１９が平行移動すると、当該平行リンク１９を構成する可動部材１６に固定されたチェーン案内板１７もハブ１１の軸方向に平行に移動する。これにより、チェーン４がこのチェーン案内板１７に誘導されて、操作レバー１０の操作状態に応じたスプロケットホイールに掛け換えられる。
【００３１】
上述したように、平行リンク１９には戻しバネ１４が備えられており、操作レバー１０を操作して伝導ワイヤ１８のインナーケーブルを緩めると、平行リンク１９が図２に示す元の状態、すなわち、最も径の小さいスプロケットホイール２ｅにチェーン４が掛合されたトップギヤの状態に戻るようになっている。なお、このような構成の正転用変速機７において、図１のテンション輪８にチェーン案内板１７の機能を兼用させるようにしても良い。
【００３２】
図３は、逆転用変速機９の構成例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は自転車前方から見た正面図を示す。図３に示すように、本実施形態の逆転用変速機９は、互いに平行に配置された２個のチェーン案内板２１Ｌ，２１Ｒを備えている。自転車前方から見て左側のチェーン案内板２１Ｌの両端にはアーム２３Ｌ１，２３Ｌ２が連結され、右側のチェーン案内板２１Ｒの両端にはアーム２３Ｒ１，２３Ｒ２が連結されている。各アーム２３Ｌ１，２３Ｌ２，２３Ｒ１，２３Ｒ２は、略Ｌ字状に形成されている。
【００３３】
左側のチェーン案内板２１Ｌとアーム２３Ｌ１，２３Ｌ２との連結および右側のチェーン案内板２１Ｒとアーム２３Ｒ１，２３Ｒ２との連結は、チェーン案内板２１Ｌ，２１Ｒの端部とＬ字状アーム２３Ｌ１，２３Ｌ２，２３Ｒ１，２３Ｒ２の長辺側端部とにおいて軸棒２４を用いた軸支によって成されている。これにより、当該軸棒２４を介して、チェーン案内板２１Ｌ，２１Ｒとアーム２３Ｌ１，２３Ｌ２，２３Ｒ１，２３Ｒとの連結角度を自由に変えられるようになっている。
【００３４】
また、自転車前方側の２本のアーム２３Ｌ１，２３Ｒ１は、その短辺側端部が軸棒２５により基板２２に軸支されており、当該軸棒２５を中心として互いに独立して回動可能なように連結されている。後方側の２本のアーム２３Ｌ２，２３Ｒ２も、その短辺側端部が軸棒２７により基板２２に軸支されており、当該軸棒２７を中心として互いに独立して回動可能なように連結されている。軸棒２５，２７には、それぞれ戻しバネ２６，２８が付設されている。
【００３５】
以上の構成により、チェーン案内板２１Ｌ，２１Ｒは平行に移動可能なようになっており、４本のアーム２３Ｌ１，２３Ｌ２，２３Ｒ１，２３Ｒ２と共にテトラグラフが形成されている。このテトラグラフが連結される基板２２は、図示しないもう１つのテトラグラフを介して操作レバー１０に連結されている。操作レバー１０を操作すると、上記図示しないもう１つのテトラグラフが変形し、その力によって基板２２が横方向に移動することにより、チェーン案内板２１Ｌ，２１Ｒが横方向に平行移動する。
【００３６】
図３は、前方から見て右側のチェーン案内板２１Ｒが変速前の元の位置にあり、左側のチェーン案内板２１Ｌのみが平行移動することによって、チェーン案内板２１Ｌ，２１Ｒの間隔が広がった状態を示している。正転時に操作レバー１０の操作で、大きなスプロケットホイール２ａから小さなスプロケットホイール２ｅの方向へ基板２２を移動させた場合、チェーン４がスプロケットホイール２ａに噛み合っているため、右側のチェーン案内板２１Ｒはチェーン４に阻止されてスプロケットホイール２ａから２ｅの方向へ移動できない。概略元の位置に停止したままである。その結果、左右のチェーン案内板２１Ｌ，２１Ｒの間隔が広がった状態となる。
【００３７】
次に、多段フリーホイール２のスプロケットが回転（正転）することにより、スプロケットホイール２ａから２ｅの方向にチェーン４自体から掛け換えが行われ、チェーン４が漸次移動してくる。そのため、右側のチェーン案内板２１Ｒはチェーン４の動きに沿って、戻しバネ２６，２８の復元力によって左側のチェーン案内板２１Ｌおよびスプロケットホイール２ｅの方向に移動してくる。
【００３８】
逆に、正転時に操作レバー１０の操作で、小さなスプロケットホイール２ｅから大きなスプロケットホイール２ａの方向へ基板２２を移動させた場合、チェーン４がスプロケットホイール２ｅに噛み合っているため、左側のチェーン案内板２１Ｌはチェーン４に阻止されてスプロケットホイール２ｅから２ａの方向へ移動できない。概略元の位置に停止したままである。その結果、左右のチェーン案内板２１Ｌ，２１Ｒの間隔が広がった状態となる。
【００３９】
次に、多段フリーホイール２のスプロケットが回転（正転）することにより、スプロケットホイール２ｅから２ａの方向にチェーン４自体から掛け換えが行われ、チェーン４が漸次移動してくる。そのため、左側のチェーン案内板２１Ｌはチェーン４の動きに沿って、戻しバネ２６，２８の復元力によって右側のチェーン案内板２１Ｒおよびスプロケットホイール２ａの方向に移動してくる。
【００４０】
次に、以上のように構成した正転用変速機７および逆転用変速機９の動作について説明する。運転者がペダル５を踏んでクランク６を正転方向に回転させ、これによって変速しようとするときは、操作レバー１０の操作に応じて、正転用変速機７が上述の動作によってチェーン４を径の異なるスプロケットホイールに掛け換えようとする。これにより、まずチェーン４の喰み込み側（正転用変速機７が設けられている多段フリーホイール２の下側）から先導してチェーン４が掛け換えられていき、これに追随してチェーン４の離脱側（逆転用変速機９が設けられている多段フリーホイール２の上側）までチェーン４が掛け換えられていく。
【００４１】
ところが、本実施形態では多段フリーホイール２の上下に正転用変速機７および逆転用変速機９が設けられており、それぞれのチェーン案内板１７，２１Ｌ，２１Ｒによってチェーン４の動きが抑制されている。しかも、クランク６の正転時には、チェーン４は空回りすることなく、自転車の前後方向に大きな張力が働いた緊張状態になっているため、横方向に対する力は加えにくくなっている。
【００４２】
したがって、仮に逆転用変速機９のチェーン案内板２１Ｌ，２１Ｒが固定されたままであると、正転用変速機７のチェーン案内板１７が動いてチェーン４を掛け換えようとしても、逆転用変速機９のチェーン案内板２１Ｌ，２１Ｒによってチェーン４の動きが抑制されて、チェーン４を掛け換えることができない。つまり、操作レバー１０を動かそうとしても、全く動かない状態になってしまう。
【００４３】
これに対し、本実施形態では、図３のように、チェーン案内板２１Ｌ，２１Ｒが幅方向に広がるようにしているので、操作レバー１０を操作するとチェーン案内板２１Ｌ，２１Ｒが広がり、負荷が解放される。これにより、チェーン４の動く余裕が生じ、多段フリーホイール２の下側に追随して上側も掛け換えられていく。つまり、大きな力を加えなくても操作レバー１０を操作することができ、これによって変速を行うことができる。
【００４４】
なお、逆転用変速機９のチェーン案内板２１Ｌ，２１Ｒが平行移動可能な最大幅は、多段フリーホイール２の幅（最も径の大きいスプロケットホイール２ａから最も径の小さいスプロケットホイール２ｅまでの幅）と略等しくすれば、正転時に問題なくチェーン４の掛け換えを行うことができる。ただし、実際にはこれほど大きな開き幅は必要でなく、例えば１段分の変速時に必要な隣接スプロケットホイール間の開き幅があれば十分である。
【００４５】
一方、運転者がペダル５を逆踏みしてクランク６を逆転方向に回転させ、これによって変速しようとするときは、操作レバー１０の操作に応じて、逆転用変速機９がチェーン４を径の異なるスプロケットホイールに掛け換えようとする。これにより、まずチェーン４の喰み込み側（逆転用変速機９が設けられている多段フリーホイール２の上側）から先導してチェーン４が掛け換えられていき、これに追随してチェーン４の離脱側（正転用変速機７が設けられている多段フリーホイール２の下側）までチェーン４が掛け換えられていく。
【００４６】
クランク６の逆転時には、チェーン４は空回りするため、自転車の前後方向にはほとんど張力が働かず、チェーン４が横方向に比較的自由に移動し得る状態となっている。したがって、正転用変速機７のチェーン案内板１７が固定されたままであっても、操作レバー１０を動かすことは可能であり、問題なく変速を行うことができる。
【００４７】
以上詳しく説明したように、第１の実施形態によれば、正転用および逆転用に２つの変速機７，９を別個に設け、それぞれが独立して動作できるようにしているので、ペダル５を踏んでクランク６を前進方向に回転させることによって走行しているときだけでなく、停車中であってもクランク６を逆転させることによって、任意のタイミングで所望の段数にチェーン４を掛け換えて変速することができる。また、坂道を登っているときなどに、クランク６を逆転させて素早く変速することができる。
【００４８】
また、逆転用変速機９のチェーン案内板２１Ｌ，２１Ｒを変速時に幅方向に広げられる構造としたので、正転による変速か逆転による変速かにかかわらず、操作レバー１０を操作して確実に変速を行うことができる。
【００４９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、逆転用変速機９のチェーン案内板２１Ｌ，２１Ｒを幅方向に開くことによって負荷を解放し、操作レバー１０を操作可能な状態とする例について述べた。これに対して第２の実施形態では、逆転用変速機９のチェーン案内板を正転用変速機７と同様に固定し、案内板間隔の拡大に代わる緩衝機構を逆転用変速機９のテトラグラフと操作レバー１０との間の任意の位置に取り付けるものである。
【００５０】
よって、第２の実施形態において、自転車の全体構成は図１と同様である。また、正転用変速機７の構成は図２と同様であり、逆転用変速機９も図２と同様に構成されている。なお、このことは、後で述べる第３〜第６の実施形態においても同様である。
【００５１】
図４は、第２の実施形態による緩衝機構（以下、摺動型拡大代行機と呼ぶ）の構成例を示す図である。図４において、三角形状の凹凸はネジ山およびネジ溝を示している。同じハッチングが付されてネジ山とネジ溝とで螺合した部材どうしで１つの機能構成が形成されている。
【００５２】
本実施形態の摺動型拡大代行機３０は、当該摺動型拡大代行機３０を自転車の所定の位置に固定させるための外筒３１と、この外筒３１の中に備えられて摺動し、１段〜５段のそれぞれの段数に相当する位置で同期して停止する機構を有する同期内筒３２と、この同期内筒３２の中に更に備えられて摺動するクラッチ筒３３とを備えている。
【００５３】
同期内筒３２の内側には、押しスプリング３５が設けられている。押しスプリング３５の一端は、同期内筒３２の変速機側の底部３２ａに近い位置にあるクラッチ筒３３の一端に設けられた固定板３６に圧接され、もう一端は、同期内筒３２の操作レバー側の底部３２ｂに近い位置に設けられた固定板３７に圧接されている。なお、図４では説明の都合上、押しスプリング３５の中間部の図示を省略している。
【００５４】
同期内筒３２の長さ（押しスプリング３５の最大伸び長）は、位置調整固定用ナット３４によって調整が可能である。ここでは、逆転用変速機９に設けられたテトラグラフが持つスプリングによる張力よりも、押しスプリング３５の張力の方が大きくなるように同期内筒３２の長さを調整する。
【００５５】
逆転用変速機９に繋がれた伝導ワイヤ３８は、同期内筒３２の一方の底部３２ａに圧着固定ボルト３９によって固定されている。一方、操作レバー１０に繋がれた伝導ワイヤ４０は、同期内筒３２の他方の底部３２ｂに設けられた貫通孔（図示せず）およびクラッチ筒３３に設けられた貫通孔４１を通ってクラッチ筒３３の内部まで導かれている。
【００５６】
また、操作レバー伝導ワイヤ４０の先端には、クラッチ４２が設けられている。クラッチ４２は貫通孔４１よりも大きく、クラッチ４２はクラッチ筒３３の内部で自由に移動可能なようになっている。図４は、無変速時の安定状態を示している。すなわち、逆転用変速機９に設けられたテトラグラフが持つスプリングによって同期内筒３２が図の左側に引かれ、それをクラッチ筒３３とクラッチ４２との係止により支えている状態である。
【００５７】
次に、このように構成した摺動型拡大代行機３０の動作を説明する。例えば、所望の段数に変速するために、その段数の分だけ操作レバー１０を操作して伝導ワイヤ４０を図の右側に向かって引くと、クラッチ４２によりクラッチ筒３３が引かれ、クラッチ筒３３が当該段数の分だけ図の右側に移動する。このとき、同期内筒３２はまだ止まった状態にあるため、押しスプリング３５が移動距離の分だけ縮む。これにより、同期内筒３２の一方の底部３２ａとクラッチ筒３３の固定板３６との間のギャップ４３は広がっていく。
【００５８】
そして、縮んだ押しスプリング３５の弾性力を固定板３７が受けて、当該固定板３７により同期内筒３２の他方の底部３２ｂが押される。このとき、同期内筒３２の他方の底部３２ｂが押しスプリング３５により図の右側に押される力は、同期内筒３２の一方の底部３２ａが逆転用変速機９のテトラグラフのスプリングにより図の左側に引かれる力よりも大きくなるように位置調整固定用ナット３４の位置を決めている。したがって、同期内筒３２が押しスプリング３５の弾性力により図の右側に向かって摺動を始める。そして、同期内筒３２の一方の底部３２ａとクラッチ筒３３の固定板３６とが再び当接する位置（ギャップ４３が元の状態に戻った位置）で同期内筒３２が停止する。この同期内筒３２の摺動により、変速機伝導ワイヤ３８が引かれ、変速が行われる。
【００５９】
また、所望の段数に変速するために、その段数の分だけ操作レバー１０を操作して伝導ワイヤ４０を図の左側に向かって緩めると、同期内筒３２は、緩めた操作レバー伝導ワイヤ４０の先端に設けられたクラッチ４２によってクラッチ筒３３が係止する位置まで、逆転用変速機９に設けられたテトラグラフが持つスプリングの弾性力に引かれて左側に移動する。この同期内筒３２の移動により，変速機伝導ワイヤ３８が変速段数に応じた距離だけ緩み、変速が行われる。
【００６０】
このように、第２の実施形態では、押しスプリング３５を用いた緩衝機構を設けることにより、正転用変速機７および逆転用変速機９のチェーン案内板が共に固定されていても、走行中か停車中か等にかかわらず、任意のタイミングで操作レバー１０を操作して確実に変速を行うことができる。
【００６１】
なお、ここでは緩衝機構として押しスプリング３５を用いているが、これに限定されるものではない。図５は、押しスプリング３５の代わりに引きスプリング４５を用いたものであり、図４に示した構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付している。
【００６２】
図５に示す摺動型拡大代行機３０’は、当該摺動型拡大代行機３０’を自転車の所定の位置に固定させるための外筒３１と、この外筒３１の中に備えられて摺動し、１段〜５段のそれぞれの段数に相当する位置で同期して停止する機構を有する同期内筒３２−１，３２−２とを備えている。
【００６３】
図５に示すように、同期内筒を構成する２つの部材３２−１，３２−２はネジで螺合しておらず、互いに独立して摺動可能なようになっている。第１の同期内筒部材３２−１と第２の同期内筒部材３２−２とが最も接近する位置、すなわち、同期内筒の最短の長さ（引きスプリング４５の最短縮み長）は、位置調整固定用ナット３４によって調整が可能である（第１の同期内筒部材３２−１の一端が位置調整固定用ナット３４に当接して止まる）。
【００６４】
同期内筒３２−１，３２−２の内側には、引きスプリング４５が設けられている。引きスプリング４５の一端は、第１の同期内筒部材３２−１の底部３２ａに固定され、もう一端は、第２の同期内筒部材３２−２の底部３２ｂに固定されている。なお、図５では説明の都合上、引きスプリング４５の中間部の図示を省略している。
【００６５】
逆転用変速機９に繋がれた伝導ワイヤ３８は、第１の同期内筒部材３２−１の底部３２ａに圧着固定ボルト３９によって固定されている。一方、操作レバー１０に繋がれた伝導ワイヤ４０は、第２の同期内筒部材３２−２の底部３２ｂに設けられた貫通孔（図示せず）を通って同期内筒３２−１，３２−２の内部まで導かれている。
【００６６】
また、操作レバー伝導ワイヤ４０の先端には、クラッチ４２が設けられている。クラッチ４２は第２の同期内筒部材３２−２の図示しない貫通孔の径よりも大きく，クラッチ４２は同期内筒３２−１，３２−２の内部で自由に移動可能なようになっている。図５は、無変速時の安定状態を示している。
【００６７】
次に、このように構成した摺動型拡大代行機３０’の動作を説明する。例えば、所望の段数に変速するために、その段数の分だけ操作レバー１０を操作して伝導ワイヤ４０を図の右側に向かって引くと、第２の同期内筒部材３２−２が、クラッチ４２に引かれて当該段数の分だけ図の右側に移動する。このとき、第１の同期内筒部材３２−１はまだ止まった状態にあるため、引きスプリング４５が移動距離の分だけ伸びる。
【００６８】
そして、伸びた引きスプリング４５の弾性力を第１の同期内筒部材３２−１が受けて、当該第１の同期内筒部材３２−１が図の右側に向かって摺動を始める。そして、第１の同期内筒部材３２−１の一端と位置調整固定用ナット３４とが再び当接する位置（所望の段数分だけ移動した位置）で第１の同期内筒部材３２−１が停止する。この第１の同期内筒部材３２−１の摺動により、変速機伝導ワイヤ３８が引かれ、変速が行われる。
【００６９】
また、所望の段数に変速するために、その段数の分だけ操作レバー１０を操作して伝導ワイヤ４０を図の左側に向かって緩めると、同期内筒３２−１，３２−２は、緩めた操作レバー伝導ワイヤ４０の先端に設けられたクラッチ４２によって係止する位置まで、逆転用変速機９に設けられたテトラグラフが持つスプリングの弾性力に引かれて左側に移動する。この同期内筒３２−１，３２−２の移動により、変速機伝導ワイヤ３８が変速段数に応じた距離だけ緩み、変速が行われる。
【００７０】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態で述べた案内板間隔の拡大に代わる緩衝機構として、摺動型拡大代行機を用いる例について説明した。これに対して、第３の実施形態では、案内板間隔の拡大に代わる緩衝機構として回転型の拡大代行機を用いるものである。
【００７１】
図６は、第３の実施形態による回転型拡大代行機５０の構成例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は下面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は背面図を示す。図６に示すように、本実施形態の回転型拡大代行機５０は、当該回転型拡大代行機５０を自転車の所定の位置に固定させるための外筒５１と、この外筒５１の中に備えられて回転し、１段〜５段のそれぞれの段数に相当する位置で同期して停止する機構を有する第１および第２の変速機制御回転体５２−１，５２−２とを備えている。
【００７２】
第１および第２の変速機制御回転体５２−１，５２−２は、軸棒５３により軸支されており、これを中心として互いに独立して回転可能なように構成されている。第１の変速機制御回転体５２−１と第２の変速機制御回転体５２−２との間には、図示しないコイルスプリングが張設されている。コイルスプリングの一端は、第１の変速機制御回転体５２−１に設けられた複数の掛止孔５４−１の１つに固定され、もう一端は、第２の変速機制御回転体５２−２に設けられた複数の掛止孔５４−２の１つに固定されている。
【００７３】
掛止孔５４−１，５４−２を複数設けているのは、コイルスプリングの力を調節できるようにするためである。ここでは、逆転用変速機９に設けられたテトラグラフが持つスプリングによる張力よりも、コイルスプリングの張力の方が大きくなるように、使用する掛止孔５４−１，５４−２を決定する。
【００７４】
逆転用変速機９に繋がれた伝導ワイヤ３８は、クラッチ杵５５−１の反対側まで導かれ、その先端にクラッチ５６−１が設けられている。操作レバー１０に繋がれた伝導ワイヤ４０も、クラッチ杵５５−２の反対側まで導かれ、その先端にクラッチ５６−２が設けられている。クラッチ５６−１，５６−２は、クラッチ杵５５−１，５５−２に係止されるようになっており、クラッチ杵５５−１，５５−２により規制される範囲内で自由に移動可能なようになっている。
【００７５】
第１および第２の変速機制御回転体５２−１，５２−２のクラッチ杵５５−１，５５−２が設けられている円周面のほぼ反対側には、変速位置同期用のストッパ５７−１，５７−２が設けられている。変速を行わない通常の状態では、図６に示すように、これらのストッパ５７−１，５７−２が互いに係合して静止状態を保つようになっている。
【００７６】
次に、このように構成した回転型拡大代行機５０の動作を説明する。例えば、所望の段数に変速するために、その段数の分だけ操作レバー１０を操作して伝導ワイヤ４０を図６（ｂ）の右側に向かって引くと、クラッチ５６−２によりクラッチ杵５５−２が引かれ、第２の変速機制御回転体５２−２が図６（ｂ）で時計回りに当該段数の分だけ回転する。このとき、第１の変速機制御回転体５２−１はまだ止まった状態にあるため、図示しないコイルスプリングが回転距離の分だけ縮むとともに、ストッパ５７−１，５７−２の掛合状態が解かれる。
【００７７】
そして、縮んだコイルスプリングの弾性力を第１の変速機制御回転体５２−１が受けて、当該第１の変速機制御回転体５２−１が図６（ａ）で反時計回りに回転を始める。そして、第１の変速機制御回転体５２−１のストッパ５７−１が、第２の変速機制御回転体５２−２のストッパ５７−２に再び当接する位置で第１の変速機制御回転体５２−１が停止する。この第１の変速機制御回転体５２−１の回転により、クラッチ５６−１およびクラッチ杵５５−１の係止により変速機伝導ワイヤ３８が引かれ、変速が行われる。
【００７８】
また、所望の段数に変速するために、その段数の分だけ操作レバー１０を操作して伝導ワイヤ４０を図６（ｂ）の左側に向かって緩めると、２つの変速機制御回転体５２−１，５２−２は、緩めた操作レバー伝導ワイヤ４０の先端に設けられたクラッチ５６−２によってクラッチ杵５５−２が係止する位置まで、逆転用変速機９に設けられたテトラグラフが持つスプリングの弾性力に引かれて回転する。このときの第１の変速機制御回転体５２−１の回転により、変速機伝導ワイヤ３８が緩み、変速が行われる。
【００７９】
このように、第３の実施形態では、変速機制御回転体５２−１，５２−２の内部にコイルスプリングを用いた緩衝機構を設けることにより、正転用変速機７および逆転用変速機９のチェーン案内板が共に固定されていても、走行中か停車中か等にかかわらず、任意のタイミングで操作レバー１０を操作して確実に変速を行うことができる。
【００８０】
なお、コイルスプリングの掛止機構として、変速機制御回転体５２−１，５２−２の双方共に掛止孔５４−１，５４−２を用いているが、これに代わる微調整機構を設けても良い。図７〜図９は、コイルスプリングの強さを微妙に調整するための機構を備えた回転型拡大代行機の構成を示す図であり、図６に示した構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付している。
【００８１】
図７に示す回転型拡大代行機５０’では、変速機制御回転体５２−１’，５２−２を軸支する軸棒５３’は頭部が例えば六角のナット状になっている。このナット５３’を六角スパナなどで締めることにより、コイルスプリングを巻き上げることが可能である。その構造を図８に詳しく示す。
【００８２】
図８において、７０，７１は掛止孔であり、コイルスプリング６７の両端がここに掛止される。掛止孔７０が形成された円板６４は、ドラム６６の中に挿入される。この円板６４は、ナット５３’が形成された円板と一体的に動くように固定される。よって、ナット５３’を締めると、円板６４が回転し、それによってコイルスプリング６７が巻き上げられる。
【００８３】
６３は調整爪であり、円板６４上に設けられたストッパ６９と調整爪６３の背中（爪がない側）との間に挿入される戻しバネ６２によって、ドラム６６の内周に形成された調整歯７２に圧接され、当該調整歯７２と掛合して所望の巻き上げ位置にコイルスプリング６７を固定する。この調整爪６３は、コイルスプリング６７を巻き上げるときに逆回転を防止する機能も兼ねている。
【００８４】
６０は力量調節リリース孔であり、その中心は六角棒用の六角穴になっていて、ナット５３’を巻き過ぎてコイルスプリング６７の力を強くし過ぎたときに、それを緩めるために使用する。この力量調節リリース孔６０は、調整爪６３の中心部と円板６４の所定位置を貫通し、末端部材６５で終端するようになっている。
【００８５】
６１は調整爪固定用孔であり、コイルスプリング６７の巻き上げ量を調整した後、この中にボルトなどの棒状部材を通して調整爪６３を固定する。この調整爪固定用孔６１は、調整爪６３の端部と円板６４の所定位置を貫通している。調整爪６３と調整歯７２は、互いが掛合してコイルスプリング６７の弾性力を支えているため，ここには絶えず大きな力が働く。そこで、調整爪６３や調整歯７２が磨耗してしまうことを抑止するために、あるいは、振動などによって調整爪６３が調整歯７２から外れてしまうことを避けるためなどに、調整爪固定用孔６１にボルト等を通して調整爪６３を固定する。
【００８６】
上述のように、力量調節リリース孔６０は、調節爪６３上においてはその中心部に形成されている。力量調節リリース孔６０の末端部材６５に示すように、力量調節リリース孔６０の六角穴の周りは円柱状に形成されており、調整爪６３がこれを軸の中心として水平方向に回動可能なようになっている。
【００８７】
図９は、上記調整爪６３および調整歯７２の構成例を示す図であり、（ａ）は基本型を示し，（ｂ）（ｃ）は応用型を示す。図９（ａ）に示すように、調整爪６３は、その両端に２つの爪７３，７４を有している。また、力量調節リリース孔６０の回転軸には戻しバネ７５が付設されている。この戻しバネ７５の弾性力により、通常の状態では、図に示すように第１の爪７３と調整歯７２とが掛合するようになっている。
【００８８】
当該第１の爪７３は、調整歯７２と掛合して所望の巻き上げ位置にコイルスプリング６７を固定するためのものであり、この掛合状態で、調整爪固定用孔６１にボルト等を通す。力量調節リリース孔６０を用いてコイルスプリング６７を緩めるときは、調整爪固定用孔６１からボルト等を取り外し、力量調節リリース孔６０の六角穴に六角棒レンチを通して調整爪６３を矢印Ａの方向に動かす。
【００８９】
すると、第１の爪７３と調整歯７２との掛合が外れ、今度は第２の爪７４と調整歯７２とが掛合する。これにより、コイルスプリング６７が調整歯７２の歯１枚分だけ緩む。その後、戻しバネ７５の弾性力によって調整爪６３は再び図のような元の状態に戻り、第１の爪７３と調整歯７２とが再び掛合する。このように、調整爪６３の両端に２つの爪７３，７４を設けることにより、コイルスプリング６７の力によってこれが一気に緩んでしまう不都合を回避し、コイルスプリング６７の力量の微調整を容易に行うことができる。
【００９０】
次に、図９（ｂ）の例について説明する。この例では、調整爪６３が上方から見て略Ｚ字状に形成されており、２つの爪７３，７４が段違い構造になっている。また、調整歯７２は、２つの形状の歯７６，７７を有している。実線で示す第１の歯７６は第１の爪７３と掛合するようになっており、点線で示す第２の歯７７は第２の爪７４と掛合するようになっている。第２の歯７７は、第１の歯７６に比べて溝が深く形成されている。
【００９１】
調整爪６３と調整歯７２とが掛合状態にあるとき、コイルスプリング６７の力は調整歯７２を通じて調整爪６３に対し、ドラム６６の円周方向（図９（ｂ）の左右方向）に働く。このような力を調整爪６３が効率よく受け止めるためには、力のベクトル関係ができるだけ一直線に近くなるようにすべく、調整爪６３の回転軸となる力量調節リリース孔６０をできるだけ調整歯７２に近い位置に設けることが望ましい。
【００９２】
しかし、あまり近づけ過ぎると、調整爪６３を矢印Ａの方向に回転させたときに、第２の爪７４の先端が調整歯７２に先に当たって、第１の爪７３の先端が調整歯７２の刃先に引っ掛かって抜けなくなってしまう。これに対して、図９（ｂ）の例では、第２の爪７４と掛合する第２の歯７７の溝を深く形成しているので、力量調節リリース孔６０を調整歯７２に近づけても、第１の爪７３の先端が調整歯７２の刃先に引っ掛かって抜けなくなってしまう不都合を回避することができる。
【００９３】
図９（ｃ）の例も、第１の爪７３の先端が調整歯７２の刃先に引っ掛かって抜けなくなってしまう不都合を回避するための構成を示したものである。この例では、図９（ａ）の基本型と同様に、調整歯７２は１枚の歯のみを有している。その代わりに、第１の爪７３と第２の爪７４とがそれぞれ異なる部材により構成され，それらが共に力量調節リリース孔６０の回転軸に連結されている。第１の爪７３用の戻しバネ７５と第２の爪７４用の戻しバネ７８も別個に設けられている。
【００９４】
第１の爪７３と第２の爪７４は、それぞれ独立して力量調節リリース孔６０を中心として回動可能であるが、第２の爪７４は、第１の爪７３の端部に設けられたストッパ７９により、それより下には回転できないように動きが制限されている。つまり、図の状態から矢印Ｂの方向には回動可能であるが、その逆の方向には回動できない。
【００９５】
このように構成した場合、調整爪６３を矢印Ａの方向に回転させたときに、第２の爪７４の先端が調整歯７２に先に当たって、第１の爪７３の先端が調整歯７２の刃先に引っ掛かったとしても、第２の爪７４が矢印Ｂの方向に逆回転するため、第１の爪７３の先端が調整歯７２の刃先に引っ掛かって抜けなくなってしまう不都合を回避することができる。
【００９６】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は、第２の実施形態による摺動型拡大代行機を応用したものであり、正転用変速機７と逆転用変速機９に接続される２本の変速機伝導ワイヤを、操作レバー１０に接続される１本の伝導ワイヤに一元的に連結することにより、正転時の変速と逆転時の変速とを１つの操作レバー１０で行えるようにしたものである。
【００９７】
図１０は、第４の実施形態による摺動型拡大代行機８０の構成例を示す図である。本実施形態の摺動型拡大代行機８０は、当該摺動型拡大代行機８０を自転車の所定の位置に固定させるための外筒８１と、この外筒８１の中に備えられて摺動し、１段〜５段のそれぞれの段数に相当する位置で同期して停止する機構を有する同期内筒８２とを備えている。同期内筒８２の中は、正転用スプリング室８３と逆転用スプリング室８４とが備えられている。
【００９８】
正転用スプリング室８３および逆転用スプリング室８４の各両端にはスプリング止め８７が設けられ、その内側に正転用押しスプリング８５および逆転用押しスプリング８６が挿設されている。これら押しスプリング８５，８６の一端はスプリング止め８７によって止められており、他端は、各スプリング室８３，８４内で摺動可能なクラッチ筒９３，９４に固定されている。スプリング止め８７はナット等により成り、押しスプリング８５，８６の張力を調整するために位置が可変である。ここでは、変速機のテトラグラフが備えているスプリングより張力が強くなるように調整する。
【００９９】
正転用変速機７に繋がれた伝導ワイヤ８８は、同期内筒８２に設けられた貫通孔（図示せず）を通って正転用スプリング室８３の内部まで導かれ、更にクラッチ筒９３に設けられた貫通孔（図示せず）を貫通している。そして、その伝導ワイヤ８８の先端にクラッチ９０が設けられている。逆転用変速機９に繋がれた伝導ワイヤ３８も同様に、同期内筒８２に設けられた貫通孔（図示せず）を通って逆転用スプリング室８４の内部まで導かれ、更にクラッチ筒９４に設けられた貫通孔（図示せず）を貫通している。そして、その伝導ワイヤ３８の先端にクラッチ９１が設けられている。また、操作レバー１０に繋がれた伝導ワイヤ４０は、同期内筒８２に設けられた貫通孔（図示せず）を通って同期内筒８２を貫通し、その先端にクラッチ９２が設けられている。
【０１００】
変速機伝導ワイヤ８８，３８に設けられたクラッチ９０，９１はクラッチ筒９３，９４の貫通孔よりも大きく、クラッチ９０，９１は当該貫通孔により規制される範囲内で外筒８１の中を各スプリング室８３，８４に沿って自由に移動可能なようになっている。また、操作レバー伝導ワイヤ４０に設けられたクラッチ９２は同期内筒８２の貫通孔よりも大きく、クラッチ９２は当該貫通孔により規制される範囲内で外筒８１の中を自由に移動可能なようになっている。
【０１０１】
これらのクラッチ９０〜９２は、同期内筒８２と同様に、１段〜５段のそれぞれの段数に相当する位置で停止する機構を有している。図１０は、正転用押しスプリング８５が無変速時の安定状態を示し、逆転用押しスプリング８６が変速時の状態を示している。
【０１０２】
次に、このように構成した摺動型拡大代行機８０の動作を、図１１および図１２を参照しながら説明する。図１１は、摺動型拡大代行機８０を用いて多段フリーホイール２の正転時にトップギヤ（５段）からロウギヤ（１段）にチェーン４を掛け換える際の動作を示す図である。
【０１０３】
図１１（ａ）は、操作レバー伝導ワイヤ４０を緩めてトップギヤ（５段）に入れた状態を示している。すなわち、同期内筒８２がトップギヤの５段に相当する位置で停止するとともに、クラッチ９０，９１もトップギヤの５段に相当する位置で停止している。また、この状態では、正転用のチェーン案内板１７および逆転用のチェーン案内板１７’が共に、最も径の小さいスプロケットホイール２ｅの位置に配されている。これらのチェーン案内板１７，１７’が固定されたそれぞれの平行リンク１９，１９’は、図に示すような元の状態に収まっている。
【０１０４】
この図１１（ａ）のようにトップギヤ（５段）にある状態において、例えばロウギヤ（１段）に切り替えるべく、操作レバー１０を操作して伝導ワイヤ４０を所定量だけ引いたとする。このときの状態を示したのが図１１（ｂ）である。この状態では、操作レバー伝導ワイヤ４０の先端に固定されたクラッチ９２に引かれて、同期内筒８２が１段に相当する位置まで移動する。
【０１０５】
しかし、この状態ではまだ操作レバー１０を引いただけで、チェーン案内板１７，１７’は依然として５段に相当する位置に止まっており、そのため２つのクラッチ９０，９１も、５段に相当する位置に止まっている。したがって、各スプリング室８３，８４内に備えられた押しスプリング８５，８６が共に図のように縮められる。
【０１０６】
このようにして縮められた押しスプリング８５，８６は、その弾性力によって元の状態に伸びようとする。このとき、クランク６を前進方向に回転させ、多段フリーホイール２を正転させると、当該多段フリーホイール２の下側（チェーン喰み込み側）においてチェーン４が緩み、上側（チェーン離脱側）においてはチェーン４に大きなテンションが掛かる。
【０１０７】
そのため、図１１（ｃ）に示すように、上側のチェーン案内板１７’は平行移動できず、押しスプリング８６は伸びることができない。よって、まず先に正転用スプリング室８３内の押しスプリング８５が図に示したように元の状態まで伸び、これに伴って正転用のクラッチ９０が１段に相当する位置まで移動する。このとき、正転用変速機７により下側のチェーン案内板１７が平行移動し、１段に相当するスプロケットホイール２ａの位置で止まる。
【０１０８】
このようにして正転用チェーン案内板１７が先に移動して、多段フリーホイール２の下側においてチェーン４の掛け換えが行われると、それに追従して、図１１（ｄ）に示すように多段フリーホイール２の上側の逆転用チェーン案内板１７’も平行移動し、１段に相当するスプロケットホイール２ａの位置で止まる。このとき、逆転用スプリング室８４内の押しスプリング８６が図に示したように元の状態まで伸び、これに伴って逆転用のクラッチ９１が１段に相当する位置まで移動する。これにより、トップギヤからロウギヤへの変速が完了する。
【０１０９】
図１２は、摺動型拡大代行機８０を用いて、多段フリーホイール２の正転時にロウギヤ（１段）からトップギヤ（５段）にチェーン４を掛け換える際の動作を示す図である。
【０１１０】
図１２（ａ）は、操作レバー伝導ワイヤ４０を引いてロウギヤ（１段）に入れた状態、すなわち、図１１（ｄ）と同じ状態を示している。この状態では、正転用のチェーン案内板１７および逆転用のチェーン案内板１７’が共に、最も径の大きいスプロケットホイール２ａの位置に配されている。また、同期内筒８２がロウギヤの１段に相当する位置で停止するとともに、変速機伝導ワイヤ８８，３８に固定されたクラッチ９０，９１もロウギヤの１段に相当する位置で停止している。また、押しスプリング８５，８６は、それぞれスプリング室８３，８４の中で伸びた状態となっている。
【０１１１】
この図１２（ａ）のようにロウギヤ（１段）にある状態において、例えばトップギヤ（５段）に切り替えるべく、操作レバー１０を操作して伝導ワイヤ４０を所定量だけ緩めたとする。このときの状態を示したのが図１２（ｂ）である。この状態では、操作レバー伝導ワイヤ４０の先端に固定されたクラッチ９２が、同期内筒８２と離れて単独で５段に相当する位置まで移動する。このとき同期内筒８２は、１段に相当する位置で停止したままであり、外力が加えられていないニュートラルの状態となっている。
【０１１２】
この図１２（ｂ）に示す状態では、まだ操作レバー１０を緩めただけで、正転用および逆転用のチェーン案内板１７，１７’は共に、依然として１段に相当する位置に止まっている。そのため、２つのクラッチ９０，９１も１段に相当する位置に止まっている。
【０１１３】
その後、図１２（ｃ）に示すように、クランク６を前進方向に回転して多段フリーホイール２を正転させると、正転用変速機７によってチェーン案内板１７が先に平行移動し、５段に相当するスプロケットホイール２ｅの位置で止まる。このとき、平行リンク１９内の戻しバネ１４の力によって正転用のクラッチ９０が５段に相当する位置まで移動するとともに、ニュートラル状態となっていた同期内筒８２が正転用のクラッチ９０に引かれて５段に相当する位置まで移動する。この場合でも、逆転用のクラッチ９１は１段に相当する位置に停止したままである。
【０１１４】
このようにして正転用チェーン案内板１７が先に移動して、多段フリーホイール２の下側においてチェーン４の掛け換えが行われると、それに追従して、図１２（ｄ）に示すように多段フリーホイール２の上側の逆転用チェーン案内板１７’も平行移動し、５段に相当するスプロケットホイール２ｅの位置で止まる。このとき、逆転用のクラッチ９１が５段に相当する位置まで移動する。これにより、ロウギヤからトップギヤへの変速が完了する。
【０１１５】
以上に示した図１１および図１２は、多段フリーホイール２の正転時における動作を示したものであるが、逆転時の動作は、図１１（ｃ）および図１２（ｃ）において多段フリーホイール２の下側のチェーン案内板１７が先に移動していたのに対して、上側のチェーン案内板１７’が先に移動すること以外は全て正転時における動作と同様である。したがって、ここでは詳細な説明は省略する。
【０１１６】
なお、ここで説明した摺動型拡大代行機８０は、平行リンク１９，１９’と操作レバー１０との間であればどこに固定しても良いが、運転者がペダル５を踏むときに邪魔にならない位置に固定するのが好ましい。例えば、後輪１の車軸よりも自転車の後方寄りの位置に設けることが考えられる。
【０１１７】
また、ここでは押しスプリング８５，８６を用いる例について説明したが、引きスプリングを用いて摺動型拡大代行機を構成することも可能である。図１３は、押しスプリング８５，８６の代わりに引きスプリングを用いたものであり、図５および図１０に示した構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付している。
【０１１８】
図１３に示す摺動型拡大代行機８０’では、正転用スプリング室８３と逆転用スプリング室８４に、正転用引きスプリング９５と逆転用引きスプリング９６とが挿設されている。これらの引きスプリング９５，９６も、変速機の平行リンク１９が備えている戻しバネ１４より張力が強くなるように位置調整固定用ナット３４の位置を調整する。これら引きスプリング９５，９６の両端は、各スプリング室８３，８４の両底部に固定されている。
【０１１９】
正転用変速機７に繋がれた伝導ワイヤ８８は、正転用スプリング室８３に設けられた貫通孔（図示せず）を通って正転用スプリング室８３の内部まで導かれ、その先端にクラッチ（図示せず）が設けられている。逆転用変速機９に繋がれた伝導ワイヤ３８も同様に、逆転用スプリング室８４に設けられた貫通孔（図示せず）を通って逆転用スプリング室８４の内部まで導かれ、その先端にクラッチ９１が設けられている。一方、操作レバー１０に繋がれた伝導ワイヤ４０は、同期内筒８２に設けられた貫通孔（図示せず）を通って同期内筒８２の内部まで導かれ、その先端にクラッチ９２が設けられている。
【０１２０】
各クラッチ９０〜９２の径は貫通孔の径よりも大きく、クラッチ９０〜９２はそれぞれの貫通孔により規制される範囲内で自由に移動可能なようになっている。また、これらのクラッチ９０〜９２は、同期内筒８２と同様に、１段〜５段のそれぞれの段数に相当する位置で停止する機構を有している。
【０１２１】
以上のように、第４の実施形態によれば、正転用および逆転用に２つの変速機７，９を別個に設け、それぞれが独立して動作できるようにしているので、ペダル５を踏んでクランク６を前進方向に回転させることによって走行しているときだけでなく、停車中であってもクランク６を逆転させることによって、任意のタイミングで所望の段数にチェーン４を掛け換えて変速することができる。また、坂道を登っているときなどに、クランク６を逆転させて素早く変速することができる。
【０１２２】
また、第４の実施形態では、上記２つの変速機７，９と操作レバー１０との間に摺動型拡大代行機８０を設けたので、正転か逆転かによらず変速のための操作を一元化することができ、しかも、正転用および逆転用のチェーン案内板１７，１７’の何れか一方を先行して移動させることによって確実に変速を行うことができる。
【０１２３】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。第５の実施形態は、第３の実施形態による回転型拡大代行機を応用したものであり、正転用変速機７と逆転用変速機９に接続される２本の変速機伝導ワイヤを、操作レバー１０に接続される１本の伝導ワイヤに一元的に連結することにより、正転時の変速と逆転時の変速とを１つの操作レバー１０で行えるようにしたものである。
【０１２４】
図１４は、第５の実施形態による回転型拡大代行機１００の構成例を示す図であり、図６に示した構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付している。このうち（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は下面図を示す。
【０１２５】
図１４に示す回転型拡大代行機１００では、図６に示した上下２段の変速機制御回転体５２−１，５２−２（逆転用変速機９および操作レバー１０に接続される）に加え、正転用変速機７に接続される変速機制御回転体５２−３を設け、変速機制御回転体を３段構成としている。
【０１２６】
すなわち、図１４に示すように、本実施形態の回転型拡大代行機１００は、当該回転型拡大代行機１００を自転車の所定の位置に固定させるための外筒５１と、この外筒５１の中に備えられた第１〜第３の変速機制御回転体５２−１，５２−２，５２−３とを備えている。図１５は、これら３つの変速機制御回転体５２−１〜５２−３の構成を示す図である。
【０１２７】
第１〜第３の変速機制御回転体５２−１〜５２−３は、軸棒５３により軸支されており、これを中心として互いに独立して回転可能なように構成されている。ここで、変速機７，９に接続される第１および第３の変速機制御回転体５２−１，５２−３は連動して動き、操作レバー１０に接続される第２の変速機制御回転体５２−２はこれと独立して動くことができるようになっている。
【０１２８】
第１の変速機制御回転体５２−１と第２の変速機制御回転体５２−２との間、第２の変速機制御回転体５２−２と第３の変速機制御回転体５２−３との間には、それぞれ図示しないコイルスプリングが張設されている。コイルスプリングの両端は、各変速機制御回転体５２−１〜５２−３に設けられた複数の掛止孔５４−１〜５４−３の１つに固定されている。
【０１２９】
逆転用変速機９に繋がれた伝導ワイヤ３８は、クラッチ杵５５−１の反対側まで導かれ、その先端にクラッチ５６−１が設けられている。操作レバー１０に繋がれた伝導ワイヤ４０も、クラッチ杵５５−２に反対側まで導かれ、その先端にクラッチ５６−２が設けられている。さらに、正転用変速機７に繋がれた伝導ワイヤ８８も、クラッチ杵５５−３の反対側まで導かれ、その先端にクラッチ５６−３が設けられている。クラッチ５６−１〜５６−３は、クラッチ杵５５−１〜５５−３により係止されるようになっており、クラッチ５６−１〜５６−３はクラッチ杵５５−１〜５５−３により規制される範囲内で自由に移動可能なようになっている。
【０１３０】
第１〜第３の変速機制御回転体５２−１〜５２−３のクラッチ杵５５−１〜５５−３が設けられている円周面とほぼ同位置には、変速位置同期用のストッパ５７−１〜５７−３が設けられている。変速を行わない通常の状態では、図１４に示すように、ストッパ５７−１と５７−２、ストッパ５７−２と５７−３が互いに係合して静止状態を保つようになっている。
【０１３１】
次に、このように構成した回転型拡大代行機１００の動作を説明する。例えば、所望の段数に変速するために、その段数の分だけ操作レバー１０を操作して伝導ワイヤ４０を図１４（ａ）の右側に向かって引くと、クラッチ５６−２によりクラッチ杵５５−２が引かれ、第２の変速機制御回転体５２−２が図１４（ａ）で反時計回りに当該段数の分だけ回転する。このとき、第１および第３の変速機制御回転体５２−１，５２−３はまだ止まった状態にあるため、図示しないコイルスプリングが回転距離の分だけ縮むとともに、ストッパ５７−１〜５７−３の掛合状態が解かれる。
【０１３２】
そして、縮んだコイルスプリングの弾性力を第１および第３の変速機制御回転体５２−１，５２−３が受けて、当該第１の変速機制御回転体５２−１が図１４（ａ）で反時計回りに、第３の変速機制御回転体５２−３が図１４（ｃ）で時計回りに回転を始めようとする。このとき、クランク６を前進方向に回転させ、多段フリーホイール２を正転させると、当該多段フリーホイール２の下側（チェーン喰み込み側）においてチェーン４が緩み、上側（チェーン離脱側）においてはチェーン４に大きなテンションが掛かる。
【０１３３】
そのため、上側のチェーン案内板は平行移動できず、第１の変速機制御回転体５２−１は回転することができない。よって、まず先に第３の変速機制御回転体５２−３が回転する。そして、第３の変速機制御回転体５２−３に設けられたストッパ５７−３が、第２の変速機制御回転体５２−２に設けられたストッパ５７−２に再び当接する位置で第３の変速機制御回転体５２−３が停止する。
【０１３４】
この第３の変速機制御回転体５２−３の回転により、クラッチ５６−３およびクラッチ杵５５−３の係止により正転変速機伝導ワイヤ８８が引かれ、所望の段数に相当する位置で停止する。このとき、正転用変速機７により下側のチェーン案内板が平行移動し、当該所望の段数に相当するスプロケットホイールの位置で止まる。
【０１３５】
このようにして正転用チェーン案内板が先に移動して、多段フリーホイール２の下側においてチェーン４の掛け換えが行われると、それに追従して、多段フリーホイール２の上側の逆転用チェーン案内板も平行移動し、所望の段数に相当するスプロケットホイールの位置で止まる。このとき、第１の変速機制御回転体５２−１が回転を始め、当該第１の変速機制御回転体５２−１に設けられたストッパ５７−１が第２の変速機制御回転体５２−２に設けられたストッパ５７−２に再び当接する位置で停止する。これにより変速が完了する。
【０１３６】
また、所望の段数に変速するために、その段数の分だけ操作レバー１０を操作して伝導ワイヤ４０を図１４（ａ）の左側に向かって緩めると、３つの変速機制御回転体５２−１〜５２−３は、緩めた操作レバー伝導ワイヤ４０の先端に設けられたクラッチ５６−２によってクラッチ杵５５−２が係止する位置まで、変速機に設けられたテトラグラフが持つスプリングの弾性力に引かれて回転する。このときの第１および第３の変速機制御回転体５２−１，５２−３の回転により、変速機伝導ワイヤ８８，３８が緩み、変速が行われる。
【０１３７】
以上に説明した動作は、多段フリーホイール２の正転時における変速動作であるが、逆転時の変速動作は、多段フリーホイール２の下側のチェーン案内板が先に移動していたのに対して、上側のチェーン案内板が先に移動すること以外は全て正転時における動作と同様である。したがって、ここでは詳細な説明は省略する。
【０１３８】
以上のように、第５の実施形態によれば、ペダル５を踏んでクランク６を前進方向に回転させることによって走行しているときだけでなく、停車中であってもクランク６を逆転させることによって、任意のタイミングで所望の段数にチェーン４を掛け換えて変速することができる。また、坂道を登っているときなどに、クランク６を逆転させて素早く変速することができる。
【０１３９】
また、第５の実施形態では、上記２つの変速機７，９と操作レバー１０との間に回転型拡大代行機１００を設けたので、正転か逆転かによらず変速のための操作を一元化することができ、しかも、正転用および逆転用のチェーン案内板の何れか一方を先行して移動させることによって確実に変速を行うことができる。
【０１４０】
なお、この図１４および図１５では、コイルスプリングの掛止機構として、変速機制御回転体５２−１〜５２−３の全てに掛止孔５４−１〜５４−３を用いているが、コイルスプリングの強さを微妙に調整するための機構を備えた変速機制御回転体を用いても良い。この場合の正転用および逆転用の微調整機構は、それぞれ図７〜図９と同様に構成することが可能である。
【０１４１】
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。第６の実施形態は、正転用変速機７と逆転用変速機９に接続される２本の変速機伝導ワイヤ８８，３８を、操作レバー１０に接続される１本の伝導ワイヤ４０に一元的に連結することにより、正転時の変速と逆転時の変速とを１つの操作レバー１０で行えるようにしたものである。この点では第４および第５の実施形態と共通するが、本実施形態では、摺動型でも回転型でもない別の例、すなわち、平衡型拡大代行機の構成を示すものである。
【０１４２】
図１６は、第６の実施形態による平衡型拡大代行機１１０の構成例を示す図であり、（ａ）は平衡型拡大代行機１１０の背面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図を示し、（ｄ）は回転体の取り付け構成例を示す。図１６に示すように、本実施形態の平衡型拡大代行機１１０は、当該平衡型拡大代行機１１０を自転車の所定の位置に固定させるための外筒１１１と、この外筒１１１の中に備えられて移動し、１段〜５段のそれぞれの段数に相当する位置で同期して停止する機構を有する略くの字型の同期天秤１１２とを備えている。
【０１４３】
正転用変速機７および逆転用変速機９に接続された２本の伝導ワイヤ８８，３８の先端は、同期天秤１１２の端付近に設けられた穴（図示せず）を通して、当該穴より大きいクラッチ１１３，１１４がそれぞれ固定されている。一方、操作レバー１０に接続された１本の伝導ワイヤ４０は、同期天秤１１２の中心付近に設けられた貫通孔（図示せず）を通り、更に変速操作制御アーム１１８の中を通って、ボルト１１７により圧着されている。
【０１４４】
同期天秤１１２とクラッチ１１３，１１４とは固定されておらず、同期天秤１１２と各クラッチ１１３，１１４とがそれぞれ独立して移動できるようになっている。このとき、各クラッチ１１３，１１４は、同期天秤１１２の穴により規制される範囲内で自由に移動することが可能である。また、これらのクラッチ１１３，１１４は、同期天秤１１２と同様に、１段〜５段のそれぞれの段数に相当する位置で停止する機構を有している。
【０１４５】
同期天秤１１２の内部には、同期天秤１１２の外形に沿って形成された略くの字状の空隙１１６が存在し、その空隙１１６にベアリング回転子１１５が挿設されている。ベアリング回転子１１５は、変速操作制御アーム１１８に取り付けられており、当該変速操作制御アーム１１８と共に、その中に通っている操作レバー伝導ワイヤ４０を伴って空隙１１６の中をその形状に沿って摺動または回転移動可能なようになっている。
【０１４６】
次に、このように構成した平衡型拡大代行機１１０の動作を、図１７および図１８を参照しながら説明する。図１７は、平衡型拡大代行機１１０を用いて多段フリーホイール２の正転時に１段から３段にチェーン４を掛け換える際の動作を示す図である。
【０１４７】
図１７（ａ）は、操作レバー伝導ワイヤ４０を引いてギヤを１段に入れた状態を示している。すなわち、この状態では、正転用のチェーン案内板１７および逆転用のチェーン案内板１７’が共に、最も径の大きいスプロケットホイール２ａの位置に配されている。また、同期天秤１１２がロウギヤの１段に相当する位置で停止するとともに、各クラッチ１１３，１１４もロウギヤの１段に相当する位置で停止している。よって、同期天秤１１２は平衡状態に保たれている。
【０１４８】
この図１７（ａ）のようにギヤが１段にある状態において、例えば３段に切り替えるべく、操作レバー１０を操作して伝導ワイヤ４０を所定量だけ緩めたとする。このときの状態を示したのが図１７（ｂ）である。この状態では、操作レバー伝導ワイヤ４０に引かれて、同期天秤１１２が３段に相当する位置まで平行移動する。しかし、この状態ではまだ操作レバー１０を緩めただけで、チェーン案内板１７，１７’は依然として１段に相当する位置に止まっており、そのため２つのクラッチ１１３，１１４も、１段に相当する位置に止まっている。
【０１４９】
その後、図１７（ｃ）に示すように、クランク６を前進方向に回転して多段フリーホイール２を正転させると、正転用変速機７によってチェーン案内板１７が先に平行移動し、３段に相当するスプロケットホイール２ｃの位置まで移動しようとする。ところが、当該チェーン案内板１７が３段に相当するスプロケットホイール２ｃの位置で止まらず、４段に相当するスプロケットホイール２ｄの位置まで余計に移動してしまうことがある。
【０１５０】
この場合は、図１７（ｃ）のように、正転用のクラッチ１１３が４段に相当する位置まで余計に移動してしまい、それに伴って同期天秤１１２内のベアリング回転子１１５が逆転側（上側）に移動する。これにより、略くの字状の同期天秤１１２が、３段の位置にある中心の折れ部を軸として図のように傾いた状態となってしまう。この場合でも、逆転用のクラッチ１１４は１段に相当する位置に停止したままである。
【０１５１】
このようにして正転用チェーン案内板１７が先に移動して、多段フリーホイール２の下側においてチェーン４の掛け換えが行われると、それに追従して、図１７（ｄ）に示すように多段フリーホイール２の上側の逆転用チェーン案内板１７’も平行移動し、３段に相当するスプロケットホイール２ｃの位置で止まる。このとき、逆転用のクラッチ１１４が３段に相当する位置まで移動し、これに伴ってオーバーアクションしていた正転用のクラッチ１１３も３段に相当する位置まで戻る。これにより、１段から３段への変速が完了する。
【０１５２】
図１８は、平衡型拡大代行機１１０を用いて、多段フリーホイール２の正転時に５段から３段にチェーン４を掛け換える際の動作を示す図である。図１８（ａ）は、操作レバー伝導ワイヤ４０を緩めてギヤを５段に入れた状態を示している。この状態では、正転用のチェーン案内板１７および逆転用のチェーン案内板１７’が共に、最も径の小さいスプロケットホイール２ｅの位置に配されている。また、同期天秤１１２とその中のベアリング回転子１１５とがトップギヤの５段に相当する位置で停止するとともに、変速機伝導ワイヤ８８，３８に固定された各クラッチ１１３，１１４もトップギヤの５段に相当する位置で停止している。
【０１５３】
この図１８（ａ）のように５段にある状態において、例えば３段に切り替えるべく、クランク６を前進方向に回転して多段フリーホイール２を正転させながら、操作レバー１０を操作して伝導ワイヤ４０を所定量だけ引いたとする。この場合、操作レバー伝導ワイヤ４０を引いても、各クラッチ１１３，１１４は直ちには動けない状態にあるので、同期天秤１１２はそのまま５段の位置に停止している。すなわち、平衡型拡大代行機１１０を用いた場合、図１０の摺動型拡大代行機８０を用いた場合と異なり、図１１（ｂ）に相当する状態は存在しない。
【０１５４】
その後、図１８（ｂ）に示すように、正転用変速機７によってチェーン案内板１７が先に平行移動し、３段に相当するスプロケットホイール２ｃの位置まで移動しようとする。ところが、当該チェーン案内板１７が３段に相当するスプロケットホイール２ｃの位置で止まらず、２段に相当するスプロケットホイール２ｂの位置まで余計に移動してしまうことがある。
【０１５５】
この場合は、図１８（ｂ）のように、正転用のクラッチ１１３が２段に相当する位置まで余計に移動してしまい、それに伴って同期天秤１１２内のベアリング回転子１１５が正転側（下側）に移動する。これにより、略くの字状の同期天秤１１２が、３段の位置にある中心の折れ部を軸として図のように傾いた状態となってしまう。この場合、逆転用のクラッチ１１４は、４段に相当する位置に移動してしまい、逆転用のチェーン案内板１７’が４段に相当するスプロケットホイール２ｄの位置まで移動してしまうこともある。
【０１５６】
このようにして正転用チェーン案内板１７が先に移動して、多段フリーホイール２の下側においてチェーン４の掛け換えが行われると、それに追従して、図１８（ｃ）に示すように多段フリーホイール２の上側の逆転用チェーン案内板１７’も平行移動し、３段に相当するスプロケットホイール２ｃの位置で止まる。このとき、逆転用のクラッチ１１４が３段に相当する位置まで移動し、これに伴ってオーバーアクションしていた正転用のクラッチ１１３も３段に相当する位置まで戻る。これにより、５段から３段への変速が完了する。
【０１５７】
以上に示した図１７および図１８は、多段フリーホイール２の正転時における動作を示したものであるが、逆転時の動作は、図１７（ｃ）および図１８（ｂ）において多段フリーホイール２の下側のチェーン案内板１７が先に移動していたのに対して、上側のチェーン案内板１７’が先に移動すること以外は全て正転時における動作と同様である。したがって、ここでは詳細な説明は省略する。
【０１５８】
なお、ここで説明した平衡型拡大代行機１１０も、平行リンク１９，１９’と操作レバー１０との間であればどこに固定しても良いが、運転者がペダル５を踏むときに邪魔にならない位置に固定するのが好ましい。例えば、後輪１の車軸よりも自転車の後方寄りの位置に設けることが考えられる。
【０１５９】
以上のように、平衡型拡大代行機１１０を用いた場合も、ペダル５を踏んでクランク６を前進方向に回転させることによって走行しているときだけでなく、停車中であってもクランク６を逆転させることによって、任意のタイミングで所望の段数にチェーン４を掛け換えて変速することができる。また、坂道を登っているときなどに、クランク６を逆転させて素早く変速することができる。
【０１６０】
また、正転か逆転かによらず変速のための操作を一元化することができ、しかも、正転用および逆転用のチェーン案内板１７，１７’の何れか一方を先行して移動させることによって確実に変速を行うことができる。さらに、平衡型拡大代行機１１０の方が、摺動型拡大代行機８０や回転型拡大代行機１００に比べて構成が簡単であり、コストを低減することができるというメリットも有する。
【０１６１】
なお、ここでは同期天秤１１２の構造として図１６のようなものを用いる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図１９のように構成しても良い。図１９は、変形例に係る平衡型拡大代行機１２０の構成を示す図であり、（ａ）は平衡型拡大代行機１２０の背面図、（ｂ）は側面図を示し、（ｃ）は回転体の取り付け構成例を示す。
【０１６２】
図１９に示す平衡型拡大代行機１２０は、当該平衡型拡大代行機１２０を自転車の所定の位置に固定させるための外筒１１１と、この外筒１１１の中に備えられて移動し、１段〜５段のそれぞれの段数に相当する位置で同期して停止する機構を有する略くの字型の同期天秤１２２とを備えている。
【０１６３】
正転用変速機７および逆転用変速機９に接続された２本の伝導ワイヤ８８，３８の先端は、同期天秤１２２の端付近に設けられた穴（図示せず）を通して、当該穴より大きいクラッチ１１３，１１４がそれぞれ固定されている。一方、操作レバー１０に接続された１本の伝導ワイヤ４０は、変速操作制御アーム１２８に設けられた貫通孔（図示せず）を通り、ボルト１１７により圧着されている。
【０１６４】
同期天秤１２２とクラッチ１１３，１１４とは固定されておらず、同期天秤１２２と各クラッチ１１３，１１４とがそれぞれ独立して移動できるようになっている。このとき、各クラッチ１１３，１１４は、同期天秤１２２の穴により規制される範囲内で自由に移動することが可能である。また、これらのクラッチ１１３，１１４は、同期天秤１２２と同様に、１段〜５段のそれぞれの段数に相当する位置で停止する機構を有している。
【０１６５】
同期天秤１２２は、変速操作制御アーム１２８の内部に設けられた空隙１２９の中に挿設されている。空隙１２９の端部（圧着されたボルト１１７から見て同期天秤１２２の反対側）には、ベアリング回転子１２５が挿設されている。ベアリング回転子１２５は、変速操作制御アーム１２８と共に、その中に通っている操作レバー伝導ワイヤ４０を伴って同期天秤１２２の外形に沿って摺動または回転移動可能なようになっている。
【０１６６】
このように構成した平衡型拡大代行機１２０の動作も、図１７および図１８にて説明したのと同様である。
【０１６７】
上記図１６および図１９では、同期天秤１１２，１２２の構造として、略くの字状のものを用いる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図２０に示すように、全体が滑らかに湾曲した半月状の構造を用いても良い。
【０１６８】
また、上記図１６、図１９および図２０では、同期天秤の内部あるいは外部において、その両端の支点と中央の支点との間をベアリング回転子１１５，１２５が摺動または回転移動する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、同期天秤の中心に摺動および回転移動しない回転子を設け、当該回転子を中心として同期天秤を揺動させるようにしても良い。
【０１６９】
図２１は、中心支点無摺動型の平衡型拡大代行機１３０の構成例を示す図であり、（ａ）は平衡型拡大代行機１３０の背面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は回転軸の背面図、（ｄ）はその側面図を示す。図２１に示す平衡型拡大代行機１３０は、当該平衡型拡大代行機１３０を自転車の所定の位置に固定させるための外筒１１１と、この外筒１１１の中に備えられて移動し、１段〜５段のそれぞれの段数に相当する位置で同期して停止する機構を有する略くの字型の同期天秤１３２とを備えている。
【０１７０】
同期天秤１３２は、図２１（ａ）に示すように、２枚の略くの字状部材を抱き合わせ、これをボルトとナット１３７で圧着することによって形成されている。２枚の略くの字部材に挟まれた中心部には空隙が存在し、そこに回転軸１３５が挿設されている。同期天秤１３２および回転軸１３５には貫通孔（図示せず）が開けられており、そこに操作レバー伝導ワイヤ４０が通されている。この操作レバー伝導ワイヤ４０は、ボルト１１７により圧着されている。
【０１７１】
正転用変速機７および逆転用変速機９に接続された伝導ワイヤ８８，３８の先端には、クラッチ１１３，１１４がそれぞれ固定されている。これらのクラッチ１１３，１１４は、同期天秤１３２と同様に、１段〜５段のそれぞれの段数に相当する位置で停止する機構を有している。
【０１７２】
上記クラッチ１１３，１１４は、同期天秤１３２の端付近に設けられたクラッチ収納室１３８，１３９に収納されている。クラッチ収納室１３８，１３９の大きさは、クラッチ１１３，１１４よりも若干大きい程度である。これにより、クラッチ１１３，１１４が図２１（ｂ）の左右方向に移動すると、それにつられて同期天秤１３２が中央の回転軸１３５を中心として揺動するようになっている。
【０１７３】
このように構成した平衡型拡大代行機１３０の動作も、図１７および図１８にて説明したのと同様である。
【０１７４】
また、中心支点無摺動型の平衡型拡大代行機１３０に用いる同期天秤の他の構成例として、図２２に示すようなものを用いても良い。図２２の例では、同期天秤１３２’の端部がクラッチ収納室とはなっておらず、一方が開口されている。そのため、各クラッチ１１３，１１４は、同期天秤１３２の端部により規制される範囲内（図の例では端部より右側）で自由に移動することが可能である。
【０１７５】
図２３は、中心支点無摺動型の平衡型拡大代行機の更に別の構成例を示す図であり、（ａ）は平衡型拡大代行機の背面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は回転軸の背面図、（ｄ）はその側面図を示す。なお、この図２３において、図２１に示した符号と同一の符号を付したものは同一の機能を有するものであるので、ここでは重複する説明を省略する。
【０１７６】
図２３に示す平衡型拡大代行機１３０’は、図２１に示した平衡型拡大代行機１３０とほぼ同様のものである。違いは、操作レバー伝導ワイヤ４０の圧着機構である。すなわち、上記図２１の例では、回転軸１３５の内部においてボルト１１７を使って操作レバー伝導ワイヤ４０を直接的に圧着していた。これに対して、図２３の例では、回転軸１３５および同期天秤１３２”の外部において、ボルト１４０および圧着板１４１を使って当該圧着板１４１により操作レバー伝導ワイヤ４０を圧着する。
【０１７７】
このように、図２１の例では同期天秤１３２と操作レバー伝導ワイヤ４０とがボルト１１７により一体的に圧着されていたのに対して、図２３の例では同期天秤１３２”と操作レバー伝導ワイヤ４０とが互いに圧着されていない。そのため、同期天秤１３２”は操作レバー伝導ワイヤ４０と独立して移動することが可能である。
【０１７８】
また、上記図１６、図１９および図２０では、同期天秤の両端の支点と中央の支点との間を、ベアリング回転子１１５，１２５が中央の操作レバー伝導ワイヤ４０を伴って摺動または回転移動する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、同期天秤の両端のクラッチ１１３，１１４に対してベアリング回転子を設け、当該両端のベアリング回転子が両端の変速機伝導ワイヤ８８，３８を伴って摺動するようにしても良い。
【０１７９】
図２４は、両端支点摺動型の平衡型拡大代行機１５０の構成例を示す図であり、（ａ）は平衡型拡大代行機１５０の背面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）はベアリング回転子の背面図、（ｄ）はその側面図、（ｅ）は操作レバー伝導ワイヤ４０の圧着機構を示す。
【０１８０】
図２４に示す平衡型拡大代行機１５０は、当該平衡型拡大代行機１５０を自転車の所定の位置に固定させるための外筒１１１と、この外筒１１１の中に備えられて移動し、１段〜５段のそれぞれの段数に相当する位置で同期して停止する機構を有する略Ｔの字型の同期天秤１５２とを備えている。
【０１８１】
同期天秤１５２は、図２４（ａ）に示すように、２枚の略Ｔの字状部材を抱き合わせ、これを軸棒１５７で固着することによって形成されている。２枚の略Ｔの字部材に挟まれた部分には、同期天秤１５２の中心部に設けられた分割部材１６５を境として両側に２つ空隙１６６，１６７が存在する。これらの空隙１６６，１６７内には、支点アーム１６３，１６４がそれぞれ挿設されている。
【０１８２】
正転用変速機７および逆転用変速機９に接続された２本の伝導ワイヤ８８，３８の先端は、支点アーム１６３，１６４に設けられた貫通孔を通り、当該貫通孔より大きいクラッチ１１３，１１４がそれぞれ固定されている。これらのクラッチ１１３，１１４は、同期天秤１５２と同様に、１段〜５段のそれぞれの段数に相当する位置で停止する機構を有している。
【０１８３】
支点アーム１６３，１６４とクラッチ１１３，１１４とは固定されておらず、支点アーム１６３，１６４とクラッチ１１３，１１４とがそれぞれ独立して移動できるようになっている。このとき、各クラッチ１１３，１１４は、支点アーム１６３，１６４の貫通孔により規制される範囲内（図２４（ｂ）の例で支点アーム１６３，１６４の右側）で自由に移動することが可能である。
【０１８４】
上記支点アーム１６３，１６４は略円柱形状をしており、その一端に軸棒を介してベアリング回転子１６１，１６２が取り付けられている。同期天秤１５２と支点アーム１６３，１６４とは固定されておらず、ベアリング回転子１６１，１６２は、支点アーム１６３，１６４と共に、その中に通っている変速機伝導ワイヤ８８，３８を伴って同期天秤１５２の外形に沿って摺動または回転移動可能なようになっている。なお、Ｔ字形状をした同期天秤１５２の腕部分の傾斜により、無変速時の安定状態においてベアリング回転子１６１，１６２は、図２４（ｂ）に示す位置（同期天秤１５２の端部）に収まっている。
【０１８５】
また、同期天秤１５２の中心部には、変速操作制御アーム１６８が付設されている。この同期天秤１５２と変速操作制御アーム１６８とは、軸棒１７０によって軸支されている。これにより、同期天秤１５２は、当該軸棒１７０を中心として回動できるようになっている。
【０１８６】
変速操作制御アーム１６８の一端側には貫通孔（図示せず）が開けられており、そこに操作レバー伝導ワイヤ４０が通されている。この操作レバー伝導ワイヤ４０は、ボルト１１７により圧着されている。
【０１８７】
このように構成した平衡型拡大代行機１５０の動作も、図１７および図１８にて説明したのとほぼ同様である。ただし、同期天秤１５２の両端側に設けたベアリング回転子１６１，１６２が両端の変速機伝導ワイヤ８８，３８を伴って摺動または回転移動する点で異なっている。
【０１８８】
図２５は、両端支点摺動型の平衡型拡大代行機の更に別の構成例を示す図である。この図２５において、図２４に示した符号と同一の符号を付したものは同一の機能を有するものであるので、ここでは重複する説明を省略する。
【０１８９】
図２４に示した平衡型拡大代行機１５０では、無変速時の平衡状態（図２４のように、ベアリング回転子１６１，１６２によって支点アーム１６３，１６４が摺動または回転移動していない状態）のときに、支点アーム１６３，１６４は同期天秤１５２の両端側に位置していた。これに対して、図２５の例では、平衡状態において支点アーム１６３，１６４は、同期天秤１７２の中央付近に寄っているものである。また、同期天秤１７２は略くの字形状を有し、無変速時にベアリング回転子１６１，１６２はそのくの字形状の折れ部辺りに収まるようになっている。
【０１９０】
このように構成した場合、無変速時の平衡状態において、支点アーム１６３，１６４およびベアリング回転子１６１，１６２がコントロール用の操作レバー伝導ワイヤ４０に近い位置にあり、くの字形状の折れ部辺りに収まっているため、不意の振動などによってベアリング回転子１６１，１６２が意図に反して摺動または回転移動し、勝手に変速してしまうことが少なくなり、通常走行時の安定性を向上させることができる。
【０１９１】
（第７の実施形態）
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。第７の実施形態は、ディレーラ（正転用変速機７および逆転用変速機９）の変速位置制御構造として油圧式の構成を用いるものである。図２６は、油圧式による変速位置制御機２００の構成を示す図であり、（ａ）は制御機２００の上面図、（ｂ）は制御機２００の側断面図、（ｃ）は補強材２０４、（ｄ）はディレーラを構成するテトラグラフ２１７を示している。
【０１９２】
図２６に示すように、本実施形態の油圧式変速位置制御機２００は、当該変速位置制御機２００を自転車の所定の位置に固定させるための外輪２０１と、この外輪２０１の中に備えられた上輪２０２と、この上輪２０２の下部に位置し、補強材２０４と共に矢印Ａの方向に回転する下輪２０３とを備えている。外輪２０１の上部は開閉可能な蓋２０５で閉じられている。
【０１９３】
また、上輪２０２の内部から外輪２０１の一部側壁を貫通して外部に通じるパイプ溝２０６と、下輪２０３の内部から補強材２０４の内部を通って外部に通じるパイプ溝２０７とが存在し、それぞれのパイプ溝２０６，２０７の中には、端部にネジ山を有するパイプ２０８，２０９が挿入されている。
【０１９４】
パイプ２０８とパイプ２０９との間は、上輪２０２および下輪２０３に設けられた管状の穴２１０，２１１によって接続されている。パイプ溝２０６と穴２１０との間、上輪２０２の穴２１０と下輪２０３の穴２１１との間、穴２１１とパイプ溝２０７との間には、オイル漏れを防ぐために摺動シール２１２が設けられている。
【０１９５】
パイプ２０８，２０９の位置は、位置調整固定用ナット２１３によって調整が可能である。また、一方のパイプ２０８は、圧着用ナット２１４によって圧着される。他方のパイプ２０９が挿入される補強材２０４は、ボルト２１５によって下輪２０３に固定される。パイプ２０９の内部には、テトラグラフ２１７との連結部材２１６が挿入されており、パイプ２０９の内部を摺動可能なようになっている。
【０１９６】
上記のような構成において、一方のパイプ２０８の左方向からオイルが流入すると、それが穴２１０，２１１を通って他方のパイプ２０９へと伝えられる。このとき、当該他方のパイプ２０９の内部にある連結部材２１６がオイルの流力によって摺動し、矢印Ｂの方向に伸びる。これによってテトラグラフ２１７が変形し、変速が行われる。テトラグラフ２１７が変形するときには、補強材２０４は下輪２０３と共に多少回転する。
【０１９７】
図２７は、油量調整機構２２０の構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面から見た断面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は可変流路部２２６の設定パターン例を示す。この油量調整機構２２０は、図２６に示した変速位置制御機２００から緩衝機構（後述する）までの間または、緩衝機構から操作レバー１０までの間の任意の位置に設けられる。ここでは、前者の位置に設けた場合を例にとって説明する。
【０１９８】
図２７において、オイルタンク２２１の中にはオイルが入っている。このオイルタンク２２１は、内蓋２３２および外蓋２３３によって閉じられており、内蓋２３２の位置はボルト２３１によって調整可能となっている。オイルタンク２２１は、変速位置制御機２００と油量調整機構２２０との間に繋がれたパイプ２２２と、油量調整機構２２０と緩衝機構との間に繋がれたパイプ２２３とに対して、連結パイプ２２４を介して連結されている。この連結パイプ２２４の途中に油量調整操作部２２５が設けられている。
【０１９９】
油量調整操作部２２５は、（ｄ）に示すようにＴ字路状に流路が形成された可変流路部２２６を備えており、溝２２７にマイナスドライバを挿入して回転することにより、パターン１〜４のように流路を変更できるように成されている。
【０２００】
パターン１のように可変流路部２２６の向きを設定した場合は、オイル注入口２２８からオイルタンク２２１およびパイプ２２２，２２３の双方にオイルを注入することが可能となる。この場合は、ボルト２３０を緩めて貫通孔２２９がオイル注入口２２８の位置にくるようにし、その貫通孔２２９を通してオイルを注入する。なお、オイルを注入しないときは、ボルト２３０を締めてオイル注入口２２８をボルト２３０によって塞いでおく。
【０２０１】
パターン２のように可変流路部２２６の向きを設定した場合は、オイル注入口２２８からオイルタンク２２１に対してのみオイルを注入することが可能となる。パターン３のように可変流路部２２６の向きを設定した場合は、オイルタンク２２１からパイプ２２２，２２３に対してオイルを供給することが可能となる。パターン４のように可変流路部２２６の向きを設定した場合は、オイル注入口２２８からパイプ２２２，２２３に対してオイルを注入することが可能となる。
【０２０２】
例えば、自転車を普段使用しているときはパターン２のように可変流路部２２６の向きを設定する。これにより、パイプ２２２，２２３とオイルタンク２２１およびオイル注入口２２８との間は遮断された状態となり、パイプ２２２，２２３に充填されているオイルによって変速が行われる。
【０２０３】
このような使用状態をしばらく続けた結果、多少オイル漏れが生じたような場合には、例えばパターン３のように可変流路部２２６の向きを設定する。そして、ボルト２３１を締めて内蓋２３２を押し下げることにより、オイルタンク２２１に溜まっているオイルをパイプ２２２，２２３に供給する。これにより、パイプ２２２，２２３内にオイルを増量する。もちろん、パターン１あるいはパターン２のように設定してオイル注入口２２８からパイプ２２２，２２３にオイルを直接供給するようにしても良い。
【０２０４】
図２８は、油圧式の緩衝機構の構成例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）および（ｃ）は使用部品の正面図を示す。この図２８に例示する緩衝機構２４０は、図４に示した摺動型拡大代行機３０と同様の摺動型で構成されるものであり、図４に示した構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付している。
【０２０５】
図２８に示すように、クラッチ筒３３の内側にクラッチ４２が設けられ、当該クラッチ４２にロット２４１が接続されている。このロット２４１は、貫通孔４１を通ってクラッチ筒３３の外部に導かれている。クラッチ筒３３の外部では、ロット２４１はオイルのパイプ２２３の中に挿入されている。
【０２０６】
パイプ２２３は、全体がネジ構造になっている外筒２４２および一部がネジ構造になっているシリンダ２４３によって被覆されている。シリンダ２４３は、ネジ構造の部分にナット２４４を締め付けることにより、クラッチ筒３３に固定される。ロット２４１の外周にはリング部材２４５が付設されており、ナット２４４の締め付け過ぎによりロット２４１が自由に動けなくなるのを防いでいる。
【０２０７】
上述のロット２４１は、パイプ２２３の中を流れるオイルの力によって、パイプ２２３の中を摺動する。このときロット２４１がパイプ２２３から抜けないように、シリンダ２４３の所定箇所にストッパ２４６が設けられている。以上、本実施形態の緩衝機構２４０でこの図２８に図示していない部分は、図４に示したのと同様に構成されている。つまり、伝導ワイヤがオイルに代わったことを除けば、全体としての仕組みはほぼ同じであり、動作も同様である。
【０２０８】
図２９は、緩衝機構２４０の他の構成例を示す図である。この図２９では、図２８において用いていたロット２４１の代わりに、ベルト状（ゼンマイ状）スプリング２４７を用いている。このベルト状スプリング２４７はピストンロット２４９に固定されている。この場合、貫通孔４１の形状は図２８の場合のそれと異なり、ベルトの形に合わせて平面状になっている。シリンダ２４３の締め付けに使うナット２４８の中心部にある穴も平面状である。
【０２０９】
図３０は、ハンドルの中心付近に設置される回転機２５０の構成例を示す図である。この回転機２５０は、ハンドルより下方に設置された緩衝機構２４０から接続されているパイプ２２３と、操作レバー１０に接続されるフレキシブルホース２５１とを連結する役目を果たす。その内部構造は、図２６とほぼ同様である。ただ、図２６では２つのパイプ２０８，２０９が共に水平方向に取り付けられたが、回転機２５０の場合は、パイプ２２３が自転車の下方に向けて取り付けられる。
【０２１０】
ところで、ハンドルは左右に回転するので、その回転軸となるハンドル中央付近に回転機２５０を設置するのが好ましい。ただし、回転機２５０は図２６とほぼ同様の構造を持つため、ある程度の大きさになる。よって、ハンドルの構造によっては、邪魔にならないようにハンドル中央付近から少し外れた位置に回転機２５０を設置する場合もある。そのような場合のために、回転機２５０と操作レバー１０との間は、柔軟に屈曲が可能なフレキシブルホース２５１を用いる。
【０２１１】
図３１および図３２は、操作レバー１０を含む変速操作機構２６０の構成例を示す図であり、図３１の（ａ）は正面から見た断面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）および（ｄ）は左右側面図である。また、図３２は変速操作機構２６０の内部構成を示す。
【０２１２】
図３１および図３２に示すように、オイルが内部を流れるフレキシブルホース２５１は、変速操作機構２６０で終端する。この変速操作機構２６０は、取付金具２６１によってハンドルパイプ２６２に取り付けられる。変速操作機構２６０の内部には、径の大きい円柱２６３とそれより径の小さい円柱２６４とが重なったような形状を有する（正面から見て逆凸字状の）回転体２６５を備えている。
【０２１３】
小円柱２６４の外周には、ベルト状スプリング２６６が巻き付けられている。さらに、このベルト状スプリング２６６はピストンロット２６７に固定されている。ピストンロット２６７は、操作レバー１０の操作によって摺動し、フレキシブルホース２５１内のオイルをピストン運動によって圧縮または伸張する。
【０２１４】
一方、大円柱２６３には操作レバー１０が付設されている。このように径の大きい大円柱２６３の方に操作レバー１０を設けることにより、より少ない力で操作レバー１０を操作することが可能となる。また、この大円柱２６３の側面外周の一部には、１段から５段の各段数の位置で操作レバー１０が止まるように５個の凹部２６８が一定の間隔で設けられている。この凹部２６８には、スプリング２７０の力によって凸状の係止ピン２６９が係合するようになっている。スプリング２７０の強さは、力量調整機構２７１のボルト２７２の締め具合によって任意に調整することが可能である。
【０２１５】
以上説明した第７の実施形態においても他の実施形態と同様に、走行中か停車中か等にかかわらず、任意のタイミングで操作レバー１０を操作して確実に変速を行うことができる。
【０２１６】
（第８の実施形態）
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。上述した第１〜第６の実施形態では、伝導ワイヤのインナーケーブルそのものに対する緩衝機構について説明した。これに対して第８の実施形態は、インナーケーブルを覆う外カバーに対する緩衝機構を構成するものである。
【０２１７】
図３３は、本実施形態による緩衝機構の基本原理を説明するための図である。図３３に示すように、変速機を構成するテトラグラフ２８０と操作レバー１０との間に伝導ワイヤが接続されている。伝導ワイヤは、インナーケーブル２８４とそれを覆う外カバー２８１，２８２，２８３とにより構成される。外カバー２８１，２８２，２８３は３つに分断されており、その合計長はインナーケーブル２８４の長さよりも短くなっている。その短い長さの分だけ、外カバーにはギャップ２８５が存在している。
【０２１８】
例えば、図３３（ａ）のようにギャップ２８５がある状態で、所望の段数に変速するために、その段数の分だけ操作レバー１０を操作して伝導ワイヤを図の右側に向かって引くと、中央の外カバー２８２が移動して、図３３（ｂ）のようにギャップ２８５が狭くなる。このとき、テトラグラフ２８０はまだ変形していない状態にある。このように外カバーにギャップ２８５を設けておくことにより、テトラグラフ２８０が変形しなくても伝導ワイヤを引くことが可能である。
【０２１９】
その後、図３３（ｃ）のようにテトラグラフ２８０が変形して変速が行われる。このとき、図３３（ｂ）の位置に移動していた外カバー２８２が図示しないスプリングの弾性力を受けて元の位置に戻り、ギャップ２８５は元の状態となる。
【０２２０】
逆に、所望の段数に変速するために、その段数の分だけ操作レバー１０を操作して伝導ワイヤを図の左側に向かって緩める場合は、操作レバー１０に強いテンションはかからないので、自由に操作することが可能であり、伝導ワイヤを緩めた分に応じた段数だけ変速が行われる。
【０２２１】
図３４は、第８の実施形態による緩衝機構（以下、外カバー伸縮型拡大代行機３１０と呼ぶ）の構成例を示す図である。なお、この図３４において、図４および図３３に示した構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付している。
【０２２２】
この図３４に示す外カバー伸縮型拡大代行機２９０は、図３３の外カバー２８１と２８２との間、外カバー２８２と２８３との間に１個ずつ設けられる。ここでは、外カバー２８１と２８２との間に設ける外カバー伸縮型拡大代行機２９０の構成を示している。
【０２２３】
図４に示した摺動型拡大代行機３０では、分断されているインナーケーブルの各端部をそれぞれ同期内筒３２の底部３２ａ，３２ｂに固定していたが、本実施形態の外カバー伸縮型拡大代行機３１０では、インナーケーブル２８４は１本で外カバー伸縮型拡大代行機３１０の内部を貫通しており、分断されている外カバー２８１，２８２の端部が同期内筒３２の底部３２ａ，３２ｂに固定される。その他の点は図４の摺動型拡大代行機３０とほぼ同様である。このような構成では、押しスプリング３５が伸縮する範囲を限度として、外カバー２８１，２８２のギャップ２８５の長さが可変する。
【０２２４】
図３５は、押しスプリング３５の代わりに引きスプリング４５を用いて構成した外カバー伸縮型拡大代行機２９０’の構成を示す図であり、図５および図３３に示した構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付している。この図３５の例でも、インナーケーブル２８４ではなく、外カバー２８１，２８２が同期内筒３２の底部３２ａ，３２ｂに固定される。
【０２２５】
図３６は、正転用と逆転用とを連結させた押しスプリング式の外カバー伸縮型拡大代行機３００の構成例を示す図であり、図１０および図３３に示した構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付している。図３６に示す外カバー伸縮型拡大代行機３００も正転用スプリング室８３と逆転用スプリング室８４とを備えており、それぞれの中には図１０と同様の押しスプリング（図示せず）が設けられている。
【０２２６】
操作レバー１０側に接続するインナーケーブル２８４は、分岐部材３０１にボルト３０２によって圧着される。また、この分岐部材３０１には、正転用変速機７および逆転用変速機９に繋がる２本のインナーケーブル２８４−１，２８４−２が接続されている。
【０２２７】
分岐部材３０１は、外筒８１の中を自由に摺動可能なようになっている。すなわち、インナーケーブル２８４−１，２８４−２，２８４は、変速機側が正転用と逆転用とに分岐されていることを除けば、図３４と同様の状態であり、外カバー伸縮型拡大代行機３００のどこにも固定されていない。外カバー伸縮型拡大代行機３００に固定されるのは、インナーケーブル２８４−１，２８４−２，２８４を覆っている外カバー２８１−１，２８１−２，２８２である。このような構成では、スプリング室８３，８４内にある押しスプリングが伸縮する範囲で、外カバー２８１−１，２８１−２と外カバー２８２との間のギャップ２８５の長さが可変する。
【０２２８】
図３７は、正転用と逆転用とを連結させた引きスプリング式の外カバー伸縮型拡大代行機３００’の構成例を示す図であり、図１３および図３６に示した構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付している。この図３７に示す外カバー伸縮型拡大代行機３００’の場合も、外カバー伸縮型拡大代行機３００’に固定されるのはインナーケーブル２８４−１，２８４−２，２８４ではなく、これらを覆っている外カバー２８１−１，２８１−２，２８２である。
【０２２９】
図３８は、コイルスプリングの回転力を利用した外カバー伸縮型拡大代行機３１０の構成例を示す図である。図３８に示す外カバー伸縮型拡大代行機３１０は、コイルスプリング３１１によって元の形に復元する力を有するテトラグラフ３１２を備えている。コイルスプリング３１１の力量を調整するための力量調整ネジ３１３や、テトラグラフ３１２の変形の程度を抑制するための変形限度調整ネジ３１４が設けられている。
【０２３０】
この外カバー伸縮型拡大代行機３１０においても、インナーケーブル２８４は１本で外カバー伸縮型拡大代行機３１０の内部を貫通している。これに対して、操作レバー１０側の外カバー２８２は外カバー伸縮型拡大代行機３１０の外筒３１６に固定される。一方、変速機側の外カバー２８１は、テトラグラフ３１２に付設されたクラッチ杵３１５に係止する。このような構成では、テトラグラフ３１２が変形してクラッチ杵３１５が移動する範囲で、外カバー２８１，２８２のギャップ２８５の長さが可変する。
【０２３１】
図３９は、正転用と逆転用とを連結させた外カバー伸縮型拡大代行機３１０’の構成例を示す図であり、図３８および図３６に示した構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付している。図３９に示す外カバー伸縮型拡大代行機３１０’は、正転用テトラグラフ３１２−１と逆転用テトラグラフ３１２−２とを備えており、これらのテトラグラフ３１２−１，３１２−２が変形してクラッチ杵３１５−１，３１５−２が移動する範囲で、外カバー２８１−１，２８１−２，２８２のギャップ２８５の長さが可変する。
【０２３２】
以上説明した第８の実施形態においても他の実施形態と同様に、走行中か停車中か等にかかわらず、任意のタイミングで操作レバー１０を操作して確実に変速を行うことができる。
【０２３３】
以上のように、各種実施形態について説明してきたが、これらの実施形態において示した各部の形状および構造は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【０２３４】
例えば、上記実施形態では、後輪１側にのみ多段フリーホイール２を設け、後輪１側でのみチェーン４の掛け換えを行う変速装置について説明したが、クランクギヤ３側にも径の異なる複数枚のスプロケットホイールから成る多段フリーホイールを設け、このクランクギヤ３側でもチェーン４の掛け換えを行うようにしても良い。この場合は、図１の多段フリーホイール２の前進回転時におけるチェーン離脱側に設けた逆転用変速機９と同様の構成を、クランクギヤ３の前進回転時におけるチェーン離脱側に設ければ良い。
【０２３５】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば、ペダルを踏んで前進しているときだけでなく、停車中などであっても、操作レバーを操作してクランクを正転あるいは逆転させることにより、任意のタイミングで所望の段数にチェーンを掛け換えて変速することができる。
また、正転用変速機および逆転用変速機から接続される２本の伝導ワイヤを１つにまとめて操作レバーに接続することにより、クランクを正転させて変速を行うときも、逆転させて変速を行うときも１つの同じ操作レバーを操作すれば良く、変速の操作を一元化することができる。
また、本発明によれば、緩衝機構を設けたので、正転による変速時および逆転による変速時の何れにおいても、変速機構が動きを抑制して操作レバーを操作できなくなる不都合をなくし、任意のタイミングでレバー操作を行うことによって確実に変速を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態による変速装置を適用した自転車の全体構成を示す図である。
【図２】正転用変速機の構成例を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る逆転用変速機の構成例を示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る摺動型拡大代行機の一構成例を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る摺動型拡大代行機の他の構成例を示す図である。
【図６】第３の実施形態に係る回転型拡大代行機の一構成例を示す図である。
【図７】第３の実施形態に係る回転型拡大代行機の他の構成例を示す図である。
【図８】図７に示した回転型拡大代行機に用いる変速機制御回転体の構成例を示す図である。
【図９】図８に示した変速機制御回転体に用いる調整爪および調整歯の構成例を示す図である。
【図１０】第４の実施形態に係る摺動型拡大代行機の一構成例を示す図である。
【図１１】図１０に示した摺動型拡大代行機を用いて多段フリーホイールの正転時に５段から１段にチェーンを掛け換える際の動作を示す図である。
【図１２】図１０に示した摺動型拡大代行機を用いて多段フリーホイールの正転時に１段から５段にチェーンを掛け換える際の動作を示す図である。
【図１３】第４の実施形態に係る摺動型拡大代行機の他の構成例を示す図である。
【図１４】第５の実施形態に係る回転型拡大代行機の一構成例を示す図である。
【図１５】図１４に示した回転型拡大代行機に用いる変速機制御回転体の構成例を示す図である。
【図１６】第６の実施形態に係る平衡型拡大代行機の一構成例を示す図である。
【図１７】図１６に示した平衡型拡大代行機を用いて多段フリーホイールの正転時に５段から３段にチェーンを掛け換える際の動作を示す図である。
【図１８】図１６に示した平衡型拡大代行機を用いて多段フリーホイールの正転時に１段から３段にチェーンを掛け換える際の動作を示す図である。
【図１９】第６の実施形態に係る平衡型拡大代行機の他の構成例を示す図である。
【図２０】第６の実施形態に係る平衡型拡大代行機の他の構成例を示す図である。
【図２１】第６の実施形態に係る平衡型拡大代行機の他の構成例を示す図である。
【図２２】第６の実施形態に係る平衡型拡大代行機の他の構成例を示す図である。
【図２３】第６の実施形態に係る平衡型拡大代行機の他の構成例を示す図である。
【図２４】第６の実施形態に係る平衡型拡大代行機の他の構成例を示す図である。
【図２５】第６の実施形態に係る平衡型拡大代行機の他の構成例を示す図である。
【図２６】第７の実施形態に係る油圧式の変速位置制御機の構成例を示す図である。
【図２７】第７の実施形態に係る油量調整機構の構成例を示す図である。
【図２８】第７の実施形態に係る緩衝機構の構成例を示す図である。
【図２９】第７の実施形態に係る緩衝機構の他の構成例を示す図である。
【図３０】第７の実施形態に係る回転機の構成例を示す図である。
【図３１】第７の実施形態に係る変速操作機構の構成例を示す図である。
【図３２】第７の実施形態に係る変速操作機構の構成例を示す図である。
【図３３】第８の実施形態に係る緩衝機構の基本原理を説明するための図である。
【図３４】第８の実施形態に係る外カバー伸縮型拡大代行機の構成例を示す図である。
【図３５】第８の実施形態に係る外カバー伸縮型拡大代行機の他の構成例を示す図である。
【図３６】第８の実施形態に係る外カバー伸縮型拡大代行機の他の構成例を示す図である。
【図３７】第８の実施形態に係る外カバー伸縮型拡大代行機の他の構成例を示す図である。
【図３８】第８の実施形態に係る外カバー伸縮型拡大代行機の他の構成例を示す図である。
【図３９】第８の実施形態に係る外カバー伸縮型拡大代行機の他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１　後輪
２　多段フリーホイール
２ａ〜２ｅ　スプロケットホイール
３　クランクギヤ
４　チェーン
５　ペダル
６　クランク
７　正転用変速機
８　テンション輪
９　逆転用変速機
１０　操作レバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年7月15日(2003.7.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
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