(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車のペダル部の太陽歯車軸に加えられた踏段力により発生した回転力を遊星歯車部よりなるメイン変速部の変速レバーによる操作時に変速させた後、これをクラウンスプロケット歯車を介して後輪に動力として伝達するための変速駆動部と、
従動軸に設けられ、前記変速駆動部からフロントローラ歯車部を介して後輪ハブ軸のハブクラウンスプロケット歯車に伝わった回転力を補助変速部の２次操作により増速させ、この増速回転力をリアローラ歯車部を介して動力として伝達するための変速従動軸部と、を備えてなる自転車の動力伝達装置において、
（Ａ）前記変速駆動部は、
ペダルの踏段により回転自在に設けられる太陽歯車を有するペダル軸と、
このペダル軸の太陽歯車の外周面に噛合するように、一体型の多段キャリアにより、軸方向に対して多数列をなして支持された第１、２、３の遊星歯車群と、前記多段キャリアの外周にて第１、２、３の遊星歯車群を内周面において噛合自在に、それぞれ相異なる厚さをなして組み付けられ、かつ外周面にピン溝を有する第１、２、３のリングギアとよりなる遊星歯車部と、この遊星歯車部を内蔵すると共に、第１、２、３のリングギアのピン溝線上に位置するピン孔を介して固着されるハウジングと、を備えるメイン変速部と、
前記メイン変速部の遊星歯車部の多段キャリアの一側の内周面にスプライン結合すると共に、ペダル軸のラッチとラッチ歯車により一方向に回転自在に設けられるクラウンスプロケット歯車と、
前記ハウジングのピン孔に対して進退自在に一側に変速レバーの操作により連動する第１、２、３の変速ピンを有する変速ピン部と、を備え、
（Ｂ）前記変速従動軸部は、
変速駆動部のクラウンスプロケット歯車と噛合して回転自在に一定の角度に設けられるフロントローラ歯車と、
前記フロントローラ歯車に一定の長さに組み付けられる従動軸と、
前記従動軸の一部の外周面に形成された補助太陽歯車と、この補助太陽歯車に、互いに一定の間隔をあけて噛合するように補助キャリアにより支持されて回転し、かつ両側において軸受ストッパにより支持される多数の補助遊星歯車と、前記補助キャリアの外周面に補助遊星歯車と噛合して回転自在に組み付けられ、一縁部に突出する噛合爪を有する補助リングギアと、前記補助リングギアの補助変速部を内蔵するように従動軸に組み付けられ、補助変速孔が開かれた補助ハウジングの外周面に変速レバーの操作により回動して噛合爪と係合自在な補助変速棒と、を備える補助変速部と、
前記補助変速部の補助キャリアの一側にスプライン結合することにより、後輪ハブ軸のハブクラウンスプロケット歯車と噛合自在に設けられるリアローラ歯車と、を備えてなることを特徴とする自転車の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車の動力伝達装置に係り、より詳しくは、自転車において動力を伝えるチェーンの代わりに変速駆動部と変速従動軸部を取り付けることで、自転車を小さな踏力でも容易に駆動可能にする自転車の動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、自転車は、フレームの前後方に転がり自在に設けられる前後輪と、搭乗者の足により動力を生じさせるペダルと、このペダルの回転により後輪側に動力を伝える動力伝達材と、を備えてなる。
【０００３】
このとき、動力伝達材は、ペダル側に設けられた主動スプロケットと、後輪側に一方向にのみ動力が伝わるようにラチェット手段を有する従動スプロケットと、この主動スプロケットと従動スプロケットを連結するチェーンと、を備えてなる。
【０００４】
従動スプロケットには、後輪と一方向にのみ噛合を行うラチェット機構が設けられている。
【０００５】
このような構成を有する通常の自転車においては、ペダルを一方向、すなわち、前進方向に回動するとき、主動スプロケットと従動スプロケットを連結するチェーンにより後輪側に回転力が伝わり、自転車が前進方向にのみ走ることになる。
【０００６】
このため、必ずペダルを前進が行われる一方向にのみ回動する必要がある。特に、長時間走行するときには脚の筋肉発達にバラツキが生じる。
【０００７】
また、同じ運動を繰り返すためにうんざりし易く、疲労が溜まり易くなるだけではなく、走行中の筋肉の疲労を軽減することができない。
【０００８】
このとき、従来の走行装置によれば、ペダルの回転を止めたり、逆に停止中のペダルを回転する場合には、主動スプロケット及びチェーンが逆転されるが、従動スプロケットの内部に設けられる一方向ラチェット手段により動力の伝達が抑えられた状態で従動スプロケットが逆空回転してしまう。
【０００９】
また、自転車の動力伝達装置を改善した速度切換装置が知られているが、これは、場合に応じて、車椅子、及びペダルを用いるおもちゃの自動車などにも取り付けられる。
【００１０】
近年に至り、前輪と後輪の軸に各種の直径を有する歯車を形成し、これら歯車の間において動力を伝えるチェーンの位置を変えて速度を切り換える通常の速度切換装置に加えて、自転車などの後輪ハブの内部に設けられるような速度切換装置が開発されて実用レベルに至っている。これは、ハブ内に多数の小歯車を配列し、歯車の歯数比により速度を切り換える方式のものである。
【００１１】
しかしながら、この種の自転車の速度切換装置は、その構成要素が複雑であるために大型化を招くという欠点があり、その結果、全体的な耐久性の側面でも問題を引き起こす恐れがある。
【００１２】
さらに、従来の自転車は、ほとんどチェーンにより動力を後輪に伝える方式を採用しているため、使用中に搭乗者のズボンやスカートを損傷するという欠点がある。
【００１３】
なおかつ、長い間使われてきた自転車においてはチェーンが剥がれる事故が頻繁に起こる。これにより、搭乗者は自らスプロケット歯車にチェーンを掛ける必要があるために手間がかかり、しかも手と衣服が汚れるという欠点もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、かかる従来の問題点を解決するためのもので、その目的は、自転車において動力を伝えるチェーンの代わりに変速駆動部と変速従動軸部を取り付けることで、自転車を小さな踏力でも容易に駆動可能にする自転車の動力伝達装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明は、自転車のペダル部の太陽歯車軸に加えられた踏力により発生した回転力を遊星歯車部よりなるメイン変速部の変速レバーによる操作時に変速させた後、これをクラウンスプロケット歯車を介して後輪に動力として伝達するための変速駆動部と、従動軸に設けられ、前記変速駆動部からフロントローラ歯車部を介して後輪ハブ軸のハブクラウンスプロケット歯車に伝わった回転力を補助変速部の２次操作により増速させ、この増速回転力をリアローラ歯車部を介して動力として伝達するための変速従動軸部と、を備えてなる自転車の動力伝達装置を提供する。
【００１６】
本発明においては、変速駆動部の自転車のペダルを踏み込んでペダル軸の太陽歯車を介して回転力を生じさせると、メイン変速部の遊星歯車の歯数差により変速され、その変速された回転力がクラウンスプロケット歯車及びフロントローラ歯車部を介して変速従動軸部に伝わる。
【００１７】
変速従動軸部に回転力が伝わると、従動軸上の補助変速部を選択的に変速した後、リアローラ歯車部及び後輪ハブ軸のハブクラウンスプロケット歯車を介して回転力を伝えることにより、簡単に自転車を走らせることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、搭乗者の意図通りに容易に変速操作を行うことができる。また、変速による速度比の拡張幅が広いことから、速度感を十分楽しむことができ、正確な変速により走行の安定性を図ることができる。
【００１９】
そして、遊星歯車により騒音が低減できることから、自転車を快適に使用することができ、搭乗者による小さな踏力でも走行性がアップする。この理由から、本発明は、レジャー産業や自転車の製造業に適用して好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付した図面に基づき、本発明の好適な一実施例を詳述する。
【００２１】
図１は、本発明に係る自転車の動力伝達装置を示す斜視図であり、図２は、本発明に係る自転車の動力伝達装置の変速駆動部と変速従動軸部を示す側断面図である。そして、図３は、本発明における遊星歯車部を示す図であり、図６は、本発明に係る自転車の動力伝達装置が自転車フレームに取り付けられる例を示す図である。
【００２２】
本発明に係る自転車の動力伝達装置２は、大きく変速駆動部４と、変速従動軸部６と、を備える。
【００２３】
前記変速駆動部４は、太陽歯車８を有する自転車のペダル軸１０に加えられる踏力により発生した回転力を遊星歯車部１２よりなるメイン変速部１４の変速レバー１６による操作時に変速させ、これをクラウンスプロケット歯車１８を介して後輪に動力として伝える。
【００２４】
前記変速駆動部４は、メイン変速部１４、クラウンスプロケット歯車１８及び変速ピン部２０を備える。
【００２５】
メイン変速部１４は、ペダル（図示せず）のぺダリングにより回転自在に設けられる太陽歯車８を有するペダル軸１０と、このペダル軸１０の太陽歯車８の外周面に噛合自在に一体型の多段キャリア２２により多数配置され、軸方向に対して多数列に設けられた第１，２，３の遊星歯車群２４，２６，２８と、前記多段キャリア２２の外周面に第１，２，３の遊星歯車群２４，２６，２８を内周面において噛合自在に相異なる厚さにそれぞれ組み付けられ、外周面にピン溝３０を有する第１，２，３のリングギア３２，３４，３６よりなる遊星歯車部１２と、この遊星歯車部１２を内蔵すると共に、第１，２，３のリングギア３２，３４，３６のピン溝３０線上に位置するピン孔３８を介して固着されるハウジング４０と、を備える。
【００２６】
前記クラウンスプロケット歯車１８は、メイン変速部１４の遊星歯車部１２の多段キャリア２２の一側の内周面にスプライン結合し、低速時に一側のペダル軸１０に設けられたラッチ４２と内周面に形成されたラッチ歯車４４に噛合されて一方向に回転自在となる。
【００２７】
前記変速ピン部２０は、周知の技術により形成され、ハウジング４０のピン孔３８に対して進退自在に一側に変速レバー１６の操作により連動する第１，２，３変速ピン４６，４８，５０を備えてなる。
【００２８】
前記変速従動軸部６は従動軸６２に設けられ、変速駆動部４からフロントローラ歯車５２を介して後輪ハブ軸５４のハブクラウンスプロケット歯車５６に伝わった回転力を補助変速部５８の２次操作により増速させ、この増速回転力をリアローラ歯車６０を介して動力として伝える。
【００２９】
変速従動軸部６は、フロントローラ歯車５２、従動軸６２、補助変速部５８及びリアローラ歯車６０を備える。
【００３０】
前記フロントローラ歯車５２は、変速駆動部４のクラウンスプロケット歯車１８と噛合して回転自在に一定の角度に設けられる。
【００３１】
前記従動軸６２は、フロントローラ歯車５２に一定の長さに形成され、一部の外周面に補助太陽歯車６４が形成されている。
【００３２】
前記補助変速部５８は、従動軸６２の一部の外周面に形成された補助太陽歯車６４に一定の間隔をあけて多数噛合自在に両側において軸受ストッパ６６により支持される補助キャリア６８により配置されて回転する補助遊星歯車７０と、この補助キャリア６８の外周面に補助遊星歯車７０と噛合して回転自在に組み付けられ、一縁部に突出される噛合爪７２を有する補助リングギア７４と、この補助リングギア７４の補助変速部５８を内蔵するように従動軸６２に組み付けられ、補助変速孔７６が開かれた補助ハウジング７８の外周面に変速レバー１６の操作により回動して噛合爪７２と係合自在に補助変速棒８０と、を備えてなる。
【００３３】
リアローラ歯車６０は、補助変速部５８の補助キャリア６８の一側にスプライン結合して後輪ハブ軸５４のハブクラウンスプロケット歯車５６と噛合自在となる。
【００３４】
上記の自転車の動力伝達装置２はフレームＦに取り付けられる。このとき、フレームの形状には特に制限がなく、各種の形状に変更可能である。
【００３５】
そして、自転車の動力伝達装置２は、ハウジングや蓋体により内蔵されて外観がきれいに仕上げられるようにできるが、設計仕様に応じて各種に変更可能である。
【００３６】
以下、本発明に係る動力伝達装置の作用について述べる。先ず、変速がかかっていない状態で搭乗者がペダル（図示せず）を踏み込むと、ペダル軸１０の一側に一方向にのみ回転自在に設けられたラッチ４２がクラウンスプロケット歯車１８のラッチ歯車４４に係止され、踏力がこれを介して変速従動軸部６のフロントローラ歯車５２に１速で伝わって自転車を走らせる。
【００３７】
その後、搭乗者が変速レバー１６を操作して、変速ピン部２０の第１変速ピン４６をハウジング４０のピン孔３８を介して第１のリングギア３２のピン溝３０に係合すると、第１のリングギア３２が止まり、ペダル軸１０を介して伝わった回転力は、太陽歯車８を介して第１の遊星歯車群２４を回転させる。
【００３８】
前記第１の遊星歯車群２４の回転により、回転力は太陽歯車８の回転力よりも増速された状態で太陽歯車８を軸に回転するが、この増速回転力は、多段キャリア２２に伝わることにより、多段キャリア２２を回転させる。
【００３９】
これにより、多段キャリア２２を介して伝わった回転力は、一側にスプライン結合しているクラウンスプロケット歯車１８に伝わる。
【００４０】
一方、第１の遊星歯車群２４の回転力は、クラウンスプロケット歯車１８を介して変速従動軸部６のフロントローラ歯車５２に伝わることにより、従動軸６２が回転する。
【００４１】
上述した如き増速回転力は、搭乗者が変速レバー１６を操作して補助変速棒８０を選択的に動作させることができるが、補助変速棒８０が動作されれば、補助リングギア７４の噛合爪７２と係合して補助リングギア７４を固定する。
【００４２】
これにより、補助遊星歯車７０が補助太陽歯車６４を軸として回転し、これに伴い、補助キャリア６８も回転する。また、スプライン結合されたリアローラ歯車６０には第１の遊星歯車群２４の１次増速回転力と補助遊星歯車７０による２次増速回転力が伝わる。
【００４３】
上述したように、１，２次に亘っての増速回転力がリアローラ歯車６０を介して後輪ハブ軸５４のハブクラウンスプロケット歯車５６に最終的に伝わることにより自転車は走り、搭乗者は大きな踏力を与えなくても速度感を感じることができ、しかも安定的に走行を行うことができる。
【００４４】
図４は、本発明に係る変速従動軸部の他の実施例を示す図である。これを参照すれば、本発明に係る変速従動軸部は、従動軸６２への補助変速部５８の取り付けを省く代わりに、両端にフロントローラ歯車５２及びリアローラ歯車６０のみを取り付けて回転力を伝える仕組みである。
【００４５】
そして、図５は、本発明の変速駆動部にチェーンを取り付けた状態図である。これを参照すれば、変速駆動部４のクラウンスプロケット歯車１８を改善してチェーンスプロケット歯車８２を採用し、後輪ハブ軸５４にもチェーンスプロケット歯車８４を採用することにより、チェーン８６を介して自転車の後輪に回転力を伝えることができる。
【００４６】
上述したように、従動軸６２にフロントローラ歯車５２及びリアローラ歯車６０のみを取り付けたり、チェーンスプロケット歯車８２，８４を採用してチェーン８６を介して回転力を伝えることにより走行を行う技術は周知の通りであるため、ここではその詳細な説明は省く。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る自転車の動力伝達装置を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る自転車の動力伝達装置の変速駆動部と変速従動軸部を示す側断面図である。
【図３】本発明における遊星歯車部を示す図である。
【図４】本発明における変速従動軸部の他の実施の形態を示す図である。
【図５】本発明における変速駆動部にチェーンを組み付けた状態図である。
【図６】本発明に係る自転車の動力伝達装置が自転車フレームに取り付けられる例を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
２    自転車の動力伝達装置
４    変速駆動部
６    変速従動軸部
８    太陽歯車
１０    ペダル軸
１２    遊星歯車部
１４    メイン変速部
１６    変速レバー
１８    クラウンスプロケット歯車
２０    変速ピン部
２２    多段キャリア
２４，２６，２８    １，２，３の遊星歯車群
３０    ピン溝
３２，３４，３６    第１，２，３のリングギア
３８    ピン孔
４０    ハウジング
４２    ラッチ
４４    ラッチ歯車
４６，４８，５０    第１，２，３変速ピン
５２    フロントローラ歯車
５４    後輪ハブ軸
５６    ハブクラウンスプロケット歯車
５８    補助変速部
６０    リアローラ歯車
６２    従動軸
６４    補助太陽歯車
６６    軸受ストッパ
６８    補助キャリア
７０    補助遊星歯車
７２    噛合爪
７４    補助リングギア
７６    補助変速孔
７８    補助ハウジング
８０    補助変速棒
【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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