(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪が変速装置の出力軸に無端伝動帯を介して駆動連結された自転車に設けられて、前記駆動輪を正転方向に回転駆動するトルクを無端伝動帯から駆動輪に伝達する、自転車用クラッチにおいて、
前記無端伝動帯に駆動連結された被動側回転体と一体に回転するアウタレースと、前記駆動輪と一体に回転するインナレースと、前記アウタレースと前記インナレースとの間で周方向に間隔をおいて配置されて前記アウタレースと前記インナレースとを一体に回転させるロック状態および前記アウタレースと前記インナレースとを独立に回転可能に維持するロック解除状態をとり得る複数のローラと、周方向で隣接する前記ローラの間に位置するリテーナと、前記アウタレースの前記正転方向への回転時を除いて前記ローラが前記ロック解除状態になるように前記アウタレースと前記リテーナとの間で弾発力を作用させるクラッチスプリングと、前記正転方向への回転開始直後の前記アウタレースにより前記クラッチスプリングに弾性変形を生じさせて前記リテーナに対する前記アウタレースの前記正転方向への所定角度の回転を許容し、前記ローラが前記ロック状態になるように前記リテーナを保持する保持手段とを備え、
前記保持手段は、前記駆動輪を回転可能に支持する車軸に固定されたフリクションスプリングと、前記クラッチの開口部を覆うカバーとから構成され、前記カバーは、前記リテーナと一体回転可能に係合していると共に前記フリクションスプリングに摺動可能に接触しており、前記フリクションスプリングのセット荷重は、前記フリクションスプリングと前記カバーとの間の摩擦力が前記アウタレースに前記所定角度の回転を許容する大きさとなるように設定されることを特徴とする自転車用クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動輪が変速装置の出力軸に無端伝動帯を介して駆動連結された自転車に設けられて、駆動輪を正転方向に回転駆動するトルクを無端伝動帯から駆動輪に伝達するクラッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のクラッチとして、特開平９−２１０１０１号公報に開示されたラチェット機構（一方向クラッチ）が知られている。このラチェット機構は、自転車のリヤハブのハブ軸に回転可能に設けられたハブ胴の内孔に設けられたラチェット歯と、スプロケットと一体に回転すると共にハブ胴に回転可能に設けられたギヤ台と、ラチェット歯とギヤ台との間に設けられてラチェット歯に係合する爪と、該爪をラチェット歯と係合するように付勢するバネとを有する。このラチェット機構では、降車した状態で運転者が自転車を後進させると、ラチェット機構の爪とラチェット歯とが係合して、逆転方向に回転する後輪の回転がチェーンを通じてクランクアームに伝達されてしまう。
【０００３】
そこで、インナが逆回転する場合にも、インナからの回転の伝達を遮断するクラッチとして、特開平７−３５１６８号公報に開示されたクラッチがある。このクラッチでは、アウタとインナとの間にクラッチ用ローラとクラッチ用ローラよりも質量が大きいスイッチ用ローラとが配置され、両ローラを保持するリテーナとアウタとの間にアウタの回転を伝達する弾性部材が設けられ、両ローラをアウタのカム面に押し付けてインナとの間に間隙を形成するバネ部材が設けられる。そして、アウタと共にリテーナが回転して、設定回転速度に達すると、遠心力の分力によりスイッチ用ローラがカム面に沿って移動してリテーナを弾性部材の付勢力に抗して移動させ、アウタの回転速度がさらに上昇すると、遠心力の分力によりクラッチ用ローラがカム面とインナとに係合して、アウタの回転がインナに伝達される。それゆえ、このクラッチによれば、アウタとインナとの間に間隙を形成するバネ部材が設けられているので、アウタの停止時には、インナが逆回転する場合にも、その回転がアウタに伝達されることはない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特開平７−３５１６８号公報に開示されたクラッチを自転車に適用した場合、降車時での後進の際に後輪の回転がクランクアームに伝達されることは防止される。しかしながら、このクラッチでは、ローラに発生する遠心力を利用してクラッチを接続状態にするため、自転車のように低回転速度で車輪が駆動されるものにおいて、低速回転時に確実に、後輪の正転方向への回転開始直後にクラッチを接続状態にすることは困難である。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、駆動輪の逆転方向への回転を変速装置およびクランク軸に伝達することを防止すると共に、駆動輪の正転方向の回転により直ちに接続状態になる自転車用クラッチを提供すること、および簡単な構造により保持手段を構成することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１記載の発明は、駆動輪が変速装置の出力軸に無端伝動帯を介して駆動連結された自転車に設けられて、前記駆動輪を正転方向に回転駆動するトルクを無端伝動帯から駆動輪に伝達する、自転車用クラッチにおいて、前記無端伝動帯に駆動連結された被動側回転体と一体に回転するアウタレースと、前記駆動輪と一体に回転するインナレースと、前記アウタレースと前記インナレースとの間で周方向に間隔をおいて配置されて前記アウタレースと前記インナレースとを一体に回転させるロック状態および前記アウタレースと前記インナレースとを独立に回転可能に維持するロック解除状態をとり得る複数のローラと、周方向で隣接する前記ローラの間に位置するリテーナと、前記アウタレースの前記正転方向への回転時を除いて前記ローラが前記ロック解除状態になるように前記アウタレースと前記リテーナとの間で弾発力を作用させるクラッチスプリングと、前記正転方向への回転開始直後の前記アウタレースにより前記クラッチスプリングに弾性変形を生じさせて前記リテーナに対する前記アウタレースの前記正転方向への所定角度の回転を許容し、前記ローラが前記ロック状態になるように前記リテーナを保持する保持手段とを備え、前記保持手段は、前記駆動輪を回転可能に支持する車軸に固定されたフリクションスプリングと、前記クラッチの開口部を覆うカバーとから構成され、前記カバーは、前記リテーナと一体回転可能に係合していると共に前記フリクションスプリングに摺動可能に接触しており、前記フリクションスプリングのセット荷重は、前記フリクションスプリングと前記カバーとの間の摩擦力が前記アウタレースに前記所定角度の回転を許容する大きさとなるように設定される自転車用クラッチである。
【０００７】
これにより、停止していたアウタレースが正転方向に回転を開始した直後、保持手段はリテーナをその位置に保持して、アウタレースがクラッチスプリングを弾性変形させてリテーナに対して所定角度だけ回転してローラがロック状態となり、インナレース、さらにはリテーナがアウタレースと共に回転する。そして、降車した状態で運転者が自転車を後進させたときには、アウタレースの回転が停止し、インナレースは逆転方向に回転するが、クラッチスプリングの弾発力によりローラはロック解除状態にされているため、駆動輪の回転が変速装置さらにはクランク軸に伝達されない。
【０００８】
この結果、請求項１記載の発明によれば、次の効果が奏される。すなわち、クラッチが、アウタレースの正転方向への回転時を除いてローラをロック解除状態にするようにアウタレースとリテーナとの間で弾発力を作用させるクラッチスプリングと、正転方向への回転開始直後のアウタレースによりクラッチスプリングに弾性変形を生じさせてリテーナに対するアウタレースの正転方向への所定角度の回転を許容し、ローラがロック状態になるようにリテーナを保持する保持手段とを備えることにより、無端伝動帯により駆動されるアウタレースの停止時からの所定角度の回転後、直ちにクラッチが接続状態になり、また運転者が降車した状態での駆動輪の逆転方向への回転時は、クラッチは遮断状態になるので、駆動輪の回転がアウタレースに伝達されることがなく、さらに変速装置やクランク軸に伝達されることがないため、変速装置が保護される。
【００１０】
さらに、保持手段はカバーとフリクションスプリングとを用いて、両者の間の摩擦力を利用することにより構成される。
この結果、次の効果が奏される。すなわち、駆動輪の逆転方向への回転を変速装置およびクランク軸に伝達することがなく、しかも駆動輪の正転方向の回転により直ちに接続状態になるようにするためのリテーナの保持手段が、クラッチの開口を覆うカバーを利用することにより、該カバーとフリクションスプリングとからなる簡単な構造により構成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１〜図１５を参照して説明する。
本発明の無段変速装置が装備された自転車の左側面図である図１を参照すると、自転車Ｂは、ダウンヒル用の自転車であり、起伏が著しい箇所がある林道などに高速コーナやジャンプセクションを設けた未舗装のコースを下ることによりタイムを競う競技に使用される。
【００１４】
自転車Ｂの車体フレームＲは、下端部で前輪WＦを軸支する左右１対のフロントフォーク５を操舵可能に支持するヘッドパイプ１と、ヘッドパイプ１から後方斜め下方に延びる左右１対のメインフレーム２と、両メインフレーム２の前端部からその下方において後方斜め下方に延びるダウンチューブ３と、各メインフレーム２の中央部から延びてサドル６を支持するサドルフレーム４とを備える。
【００１５】
両メインフレーム２の後部に取り付けられたピボット軸７には、後端部で後輪WＲを回転可能に支持する車軸９を支持する左右１対のスイングアーム８の前端部が回動可能に支持される。スイングアーム８は、サスペンション10を介してメインフレーム２の中央部に連結されることで、ピボット軸７を中心に上下方向に揺動可能である。また、前後方向で前輪WＦと後輪WＲとの間で、かつ両メインフレーム２の後部およびダウンチューブ３の後部の間には、それらに支持される無段変速装置Ｔが配置される。そして、無段変速装置Ｔは、前輪WＦの回転軸線および後輪WＲの回転軸線を含む仮想平面H2または該仮想平面H2の下方近傍よりも上方に配置されると共に、車体フレームＲの最下端であるダウンチューブ３の最下端3a1よりも上方に配置される。しかも、無段変速装置Ｔの下端は、車幅方向（左右方向）でその近傍に位置するダウンチューブ３の、最下端3a1を含む下端部3aにより覆われる。なお、前輪WＦおよび後輪WＲの回転軸線の位置は、運転者が乗車していない状態でのものである。
【００１６】
図２を併せて参照すると、無段変速装置Ｔの下部に配置されて、そのケース11内に収納された主軸12aと、該主軸12aの、ケース11外に突出した左右の端部にそれぞれ結合された１対のクランクアーム12bとを有するクランク軸12は、各クランクアーム12bにそれぞれ回転可能にペダル13が支持されることで、ペダル式クランク軸を構成する。
【００１７】
無段変速装置Ｔの上部に配置されて、ケース11内に収納された出力軸16は、ケース11外に突出した一端部である右端部を有し、ケース11の外側にある該右端部に、駆動側回転体である駆動スプロケット17が結合される。駆動スプロケット17と後輪WＲのリヤハブ80に一方向クラッチ82（図１０参照）を介して駆動連結された被動側回転体である被動スプロケット18との間には無端伝動帯であるチェーン19が掛け渡される。出力軸16は、ピボット軸７および車軸９の各中心軸線を含む仮想平面H1の近傍に位置するように、車体フレームＲに対して配置される。また、駆動スプロケット17は、仮想平面H2または該仮想平面H2の下方近傍よりも上方に配置されると共に、ダウンチューブ３の最下端3a1よりも上方に配置される。ここで、仮想平面H2の下方近傍よりも上方とは、例えば上下方向で、被動スプロケット18の下端の位置より上方である。
【００１８】
それゆえ、運転者により回転駆動されるクランク軸12のトルクは、無段変速装置Ｔの出力軸16を経て、駆動スプロケット17と被動スプロケット18とチェーン19とを備える伝動機構を介して出力軸16と駆動連結された駆動輪である後輪WＲに伝達されて、後輪WＲが回転駆動される。
【００１９】
図２，図３を参照して、無段変速装置Ｔについて説明する。ボルトにより結合される左右１対のケース部分11a，11bから構成されるケース11に、該ケース11に収納された主軸12aの両端部寄りの部分およびアイドル軸14の両端部および出力軸16の左端部と右端部寄りの部分が、両ケース部分11a，11bにそれぞれ保持される左右１対の軸受20a，20b；20c，20d；20e，20fを介して回転可能に支持される。ケース11内で、主軸12aには、一方の軸受である右軸受20b側から、第１駆動ギヤ22および第２被動ギヤ24が順次設けられる。第１駆動ギヤ22は、クランク軸12の正転方向A0（自転車Ｂを前進させる方向である。以下、クランク軸12が正転方向するときの各種の軸およびスプロケットの正転方向を符号A0で示す。）のトルクのみを第１駆動ギヤ22に伝達する一方向クラッチ28を介して主軸12aに駆動連結され、第２被動ギヤ24は軸受29を介して回転可能に主軸12aに支持される。
【００２０】
ケース11内で主軸12aに平行に配置されたアイドル軸14には、第１駆動ギヤ22と噛合する第１被動ギヤ23と、第２被動ギヤ24と噛合する第２駆動ギヤ25とが設けられる。第２被動ギヤ24には、第３駆動ギヤ26が第２被動ギヤ24に隣接して一体に固定されて設けられ、該第３駆動ギヤ26は、両ケース部分11a，11bに両端で軸受30a，30bを介して回転可能に支持される入力軸15にスプライン結合されて該入力軸15と一体に回転する第３被動ギヤ27と噛合する。
【００２１】
各駆動ギヤ22，25，26は、それに噛合する被動ギヤ23，24，27よりも大径のギヤとされて、これら相互に噛合する駆動ギヤ22，25，26および被動ギヤ23，24，27により、３つの増速段を持つと共にクランク軸12の回転速度を増速して入力軸15に伝達する増速ギヤ列が構成される。それゆえ、ケース11内に配置されたこの増速ギヤ列からなる増速機構M1を介してクランク軸12により回転駆動される入力軸15は、クランク軸12の回転速度よりも増速された回転速度、この実施例では約１１倍に増速された回転速度で回転する。
【００２２】
第３駆動ギヤ26および第３被動ギヤ27は、図４に示されるように、非円形ギヤから構成されて、出力軸16の回転速度の脈動を低減するタイミングで噛合し、入力軸15に不等速回転運動を行わせるための不等速回転伝達機構M2を構成する。具体的には、第３被動ギヤ27は、この実施例において無段変速装置Ｔに設けられる後述するリンクユニットU1〜U4の数と等しい数の山部27aおよび谷部27b、この実施例ではそれぞれ４つの山部27aおよび谷部27bを有するギヤとされ、第３駆動ギヤ26は、第３被動ギヤ27の山部27aおよび谷部27bのそれぞれの数の整数倍、この実施例では４倍の１６の山部26aおよび谷部26bを有するギヤとされる。そして、第３駆動ギヤ26の谷部26bと第３被動ギヤ27の山部27aとが噛合するタイミングおよび第３駆動ギヤ26の山部26aと第３被動ギヤ27の谷部27bとが噛合するタイミングは、後述するように、脈動する出力軸16の回転速度が最大となるタイミングおよび最小となるタイミングにそれぞれ合うように設定される。それゆえ、クランク軸12と入力軸15とは、増速機構M1に組み込まれて出力軸16の回転速度の脈動を低減するための不等速回転伝達機構M2を介して駆動連結される。
【００２３】
図２，図３を参照すると、入力軸15は、該入力軸15の回転運動を揺動運動に変換する、複数の、この実施例では４つのリンクユニットU1〜U4を有する変速機構M3と、各リンクユニットU1〜U4に連結されて該リンクユニットU1〜U4の揺動運動を出力軸16の正転方向A0での回転運動に変換する一方向クラッチ36とを介して出力軸16に駆動連結される。変速機構M3は、運転者が変速操作部材としての変速レバー（図示されず）を操作することにより動作する変速操作機構M4により操作され、この変速操作機構M4により、クランク軸12の回転速度に対する出力軸16の回転速度の比である変速比が無段階に変更される。
【００２４】
さらに図５，図６を併せて参照すると、各リンクユニットU1〜U4は、複数の、この実施例では３つの変速リンクから構成される。具体的には、入力軸15に偏心して枢着された駆動リンク31と、出力軸16に一方向クラッチ36を介して駆動連結された出力リンク33と、第１枢支部を構成する第１枢軸34で駆動リンク31に対して回動可能に支持、すなわち枢着されると共に第２枢支部を構成する第２枢軸35で出力リンク33に対して回動可能に支持、すなわち枢着された伝達リンク32とを備える。
【００２５】
駆動リンク31は、円環状の第１結合部31aと、第１結合部31aに連なると共に１対のプレート部31b1を有する二股状の第２結合部31bとから構成され、伝達リンク32は、一端部32aでリベット37により所定の間隔をおいて連結された１対のプレート32cから構成され、出力リンク33は、伝達リンク32の両プレート32cの間に挟まれて配置される第１結合部33aと、第１結合部33aに連なる円環状の第２結合部33bとから構成される。
【００２６】
第１結合部31aが、入力軸15とスプライン結合により一体に回転する偏心リング38の外周にすべり軸受39からなる軸受を介して枢支されることにより、駆動リンク31は入力軸15に対して偏心して枢着される。偏心リング38の中心軸線、すなわち駆動リンク31の回動軸線は、入力軸15の回転軸線に対して所定偏心量だけ偏心している。さらに、第１結合部31aには、図５，図６に示されるように、周方向に等間隔に複数の、例えば４つの油溝31cが径方向に延びて形成されて、ケース11内の潤滑油が油溝31cを通じてすべり軸受39に供給される。
【００２７】
第２結合部31bの両プレート部31b1に固定されて支持される第１枢軸34に、両プレート部31b1の間に配置されたニードル軸受40からなる軸受を介して、伝達リンク32が回動可能に支持される。ニードル軸受40は、第１枢軸34の外周に嵌合されて両プレート部31b1に挟圧されて固定される内輪40aと、内輪40aの径方向外方に配置されて両プレート32cの一端部32aに形成された孔に嵌合される外輪40bと、内輪40aと外輪40bとの間に配置される多数のニードル40cとから構成される。ニードル40cの軸線方向での移動は、ニードル軸受40の両端側に配置された１対のスラストワッシャ43を介して駆動リンク31の両プレート部31b1により阻止される。また、多数のニードル40cは周方向に隙間なく配置されているので、ニードル40cを保持するためのリテーナは不要である。それゆえ、ニードル軸受40は、リテーナを持たないリテーナレスニードル軸受である。さらに、外輪40bには、周方向に間隔をおいて複数、この実施例では周方向に等間隔に８つの油孔40dが形成される。
【００２８】
また、出力リンク33の第１結合部33aが両プレート32cの他端部32bに固定されて支持される第２枢軸35にニードル軸受41からなる軸受を介して回動可能に支持されることで、伝達リンク32は出力リンク33に相対回動可能に支持される。ニードル軸受41は、第２枢軸35の外周に配置されて出力リンク33の第１結合部33aに囲まれて保持される多数のニードル41aから構成される。ここでも、ニードル41aの軸線方向での移動は、ニードル41aの両端側に配置された１対のスラストワッシャ44を介して伝達リンク32の両プレート32cにより阻止され、多数のニードル41aは周方向に隙間なく配置される。それゆえ、ニードル軸受41は、ニードル軸受40と同様に、リテーナレスニードル軸受である。また、第１結合部33aの両側面には、図６に示されるように、周方向に間隔をおいて複数の、例えば３つの油溝33cが径方向に延びて形成されて、ケース11内の潤滑油が油溝33cを通じてニードル軸受41に供給される。
【００２９】
出力リンク33は、第２結合部33bにて、出力軸16の回転軸線を揺動軸線として揺動運動する出力リンク33から出力軸16を正転方向A0に回転させるトルクのみを伝達する一方向クラッチ36を介して、出力軸16に駆動連結される。それゆえ、一方向クラッチ36は、各出力リンク33が出力軸16の正転方向A0での角速度ω（図１３参照）、すなわち回転速度よりも大きな角速度で正転方向A0に揺動するときにのみ、出力リンク33から出力軸16にトルクを伝達する。ここで、一方向クラッチ36のアウタは、第２結合部33bにより構成され、そのインナは、出力軸16により構成されることで、一方向クラッチ36が、出力リンク33および出力軸16に駆動連結される。
【００３０】
そして、図２に示されるように、４つのリンクユニットU1〜U4は、互いに平行な入力軸15および出力軸16に対してそれらの回転軸線方向（車幅方向でもある。）で等間隔に並んで配列される。具体的には、入力軸15には、隣接するリンクユニットU2，U3；U3，U4の、前記回転軸線方向での間隔を保持する部材であるスペーサとしての２つの円環状のカラー46が駆動リンク31の第１結合部31aの側方で嵌合される。カラー46は、隣接するリンクユニットU2，U3および隣接するリンクユニットU3，U4の間に配置される一方で、入力軸15の一端部である右端部寄りの隣接するリンクユニットU1，U2の間隔を保持するために、両リンクユニットU1，U2の間に配置された第３被動ギヤ27が利用される。
【００３１】
すなわち、この無段変速装置Ｔにおいて、クランク軸12の回転軸線方向でもある車幅方向（左右方向と一致する。）での一方側である右側寄りに配置されるアイドル軸14に対応して、増速機構M1を構成する第１被動ギヤ23および第２駆動ギヤ25が装着されるアイドル軸14の車幅方向での長さを極力短くすると共に、主軸12aに装着される第２被動ギヤ24および第３駆動ギヤ26の軽量小型化のために、第３駆動ギヤ26と噛合する第３被動ギヤ27が、入力軸15を回転可能に支持する軸受30bに最も近い特定リンクユニットである右端のリンクユニットU1およびそれに隣接するリンクユニットU2の間で入力軸15に結合される。
【００３２】
さらに、図２，図３を参照すると、右端のリンクユニットU1の駆動リンク31が、車幅方向で第１駆動ギヤ22と第３駆動ギヤ26との間に配置され、しかもその往復運動により、主軸12aの径方向で第１駆動ギヤ22および第３駆動ギヤ26と重なり得る位置に配置される。
【００３３】
一方、出力軸16には、隣接するリンクユニットU1，U2；U2，U3；U3，U4の間隔を保持する部材であるスペーサとしての３つの円環状のカラー47が、出力リンク33の第２結合部33bの側方で嵌合される。
【００３４】
そして、図７に示されるように、４つのリンクユニットU1〜U4の駆動リンク31は、異なる位相で入力軸15に枢着されており、この実施例では、全ての駆動リンク31の回動軸線が入力軸15の周方向に９０°の等角度で分布するように入力軸15に枢着される。なお、図７には、後述する変速操作リンク54が最小変速比位置を占めているときの第３枢軸53、支持軸59、第４枢軸61および第２中間リンク62が示されている。
【００３５】
なお、図２に示されるように、各リンクユニットU1〜U4において、偏心リング38およびすべり軸受39の軸線方向での両端部側は、入力軸15にスプライン結合される１対の円板状の被覆プレート49により覆われる。そして、被覆プレート49は、カラー46，48および第３被動ギヤ27により、入力軸15上での軸線方向の移動が阻止される。
【００３６】
図２，図３，図８を参照すると、変速操作機構M4は、第１枢軸34寄りの位置で（図３には、後述する中心軸52が二点鎖線で示されている。）、両ケース部分11a，11bに軸受50を介して回動可能に支持される支持部材51と、第１枢軸34で各リンクユニットU1〜U4に枢着されると共に第３枢支部を構成する第３枢軸53で支持部材51に枢着される変速操作リンク54と、前記変速レバー（図示されず）に接続される操作ワイヤ55の端部が係止されたドラム56と一体に回動する操作軸57と、操作軸57に後述する突部58e3を介して駆動連結される支持軸59と、支持軸59と一体に回動する第１中間リンク60と、第３枢軸53で支持部材51に枢着されると共に第４枢支部を構成する第４枢軸61で第１中間リンク60に枢着される第２中間リンク62とを備える。ここで、第１中間リンク60および第２中間リンク62はリンク機構を構成する。
【００３７】
図２，図３，図５，図６を参照すると、変速操作リンク列を構成する４つの変速操作リンク54は、それぞれ、その一端部である円環状の先端部54aにて、ニードル軸受40の外周において伝達リンク32の両プレート32cの間で挟まれて配置されたニードル軸受63からなる軸受を介して回動可能に支持されることにより、各リンクユニットU1〜U4の第１枢軸34で、駆動リンク31および伝達リンク32に対して枢着される。ニードル軸受63は、外輪40bの外周に配置されて先端部54aにより囲まれて保持される多数のニードル63aから構成される。それゆえ、駆動リンク31の両プレート部31b1の、車幅方向での間には、第１枢軸34に対して径方向に積層されて同軸に設けられた二段のニードル軸受40，63が配置される。また、ニードル63aの軸線方向での移動は、ニードル63aの両端側に配置された１対のスラストワッシャ64を介して伝達リンク32の両プレート32cにより阻止され、多数のニードル40cは周方向に隙間なく配置される。それゆえ、ニードル軸受63は、ニードル軸受40と同様に、リテーナレスニードル軸受である。
【００３８】
図５，図６に示されるように、先端部54aの両側面には、それぞれ、周方向に間隔をおいて複数、この実施例では周方向に等間隔に４つの油溝54cが設けられる。そして、ケース11内に充填された潤滑油が、油溝54cを通ってニードル軸受63に供給され、さらに外輪40bの油孔40dを通ってニードル軸受40に供給される。なお、図３に示されるように、右ケース部分11bには、ブリーザ管65およびケース11内の潤滑油を排出するためのドレンボルト66が設けられる。
【００３９】
図２，図３，図８を参照すると、支持部材51は、Ｕ字形状に屈曲されて形成された板材からなる支持リンク51aと、支持リンク51aの両端部に嵌合されて車幅方向での間隔を保持するための部材であるスペーサとしての連結軸51bとを備える。支持リンク51aは、車幅方向で対面する互いに平行な１対の側部51a1と、両側部51a1に連なる連結部51a2とから構成される。各側部51a1には各ケース部分11a，11bに保持された軸受50に支持された中心軸52が固着されることで、支持部材51は、全てのリンクユニットU1〜U4を車幅方向で挟むように配置された１対の中心軸52と共にケース11に回動自在に支持される。それゆえ、支持部材51は、中心軸52を中心に揺動可能である。さらに、支持リンク51aの一方の側部である右側の側部51a1には、右ケース部分11bの内面に突出して形成された第１，第２ストッパ67，68（図３参照）にそれぞれ当接する１対の当接面51a3，51a4がそれぞれ形成される。第１，第２ストッパ67，68は、変速操作リンク54の最小変速比位置および最大変速比位置をそれぞれ規定する。
【００４０】
図８を参照すると、支持部材51の両側部51a1には、その連結部51a2付近に両側部51a1に渡って第３枢軸53が固定されて一体に支持される。その先端部54aにて４つのリンクユニットU1〜U4にそれぞれ枢着される４つの変速操作リンク54は、その他端部である円環状の基端部54bにて、多数のニードル69aを有する軸受69からなる軸受を介して第３枢軸53で枢着されることにより、支持部材51に枢着される。基端部54bの両側面には、それぞれ、周方向に間隔をおいて複数、この実施例では周方向に等間隔に４つの油溝54cが設けられる。そして、ケース11内に充填された潤滑油が、油溝54cを通ってニードル軸受69に供給される。
【００４１】
また、それら変速操作リンク54は、第３枢軸53に軸線方向（車幅方向）に等間隔に配列され、そのためにカラー70および第２中間リンク62が使用される。すなわち、中央で互いに隣接する変速操作リンク54（これら変速操作リンク54はリンクユニットU2，U3に枢着される。）の間にはスペーサとしてのカラー70が配置される。そして、両端部の変速操作リンク54（この変速操作リンク54はリンクユニットU1，U4にそれぞれ枢着される。）とそれに隣接する変速操作リンク54との間には、二股に分岐した第２中間リンク62の両先端部62aがそれぞれすべり軸受71からなる軸受を介して第３枢軸53に枢着される。それゆえ、支持部材51の両側部51a1の間に配置される両先端部62aが、カラー70と同様の機能を有するスペーサとして利用される。
【００４２】
図８，図９を参照すると、左ケース部分11aに軸受72を介して回動可能に支持される支持軸59は、各リンクユニットU1〜U4の駆動リンク31に作用する入力軸15からの駆動力の分力（図１４参照）が、第１枢軸34、変速操作リンク54、支持部材51、第３枢軸53、第２中間リンク62、第１中間リンク60および支持軸59を通じてドラム56を回動させることを阻止するための２つの一方向クラッチの機能を持つ二方向クラッチ58を介して右ケース部分11bに保持される。
【００４３】
二方向クラッチ58は、右ケース部分11bに固定されたアウタレース58aと、支持軸59と一体に回転する部材から構成されて、この実施例では支持軸59の一部から構成されるインナレース58bと、両レース58a，58bの径方向での間の収容空間に配置された偶数、この実施例では８つのローラ58cと、１対のローラ58cの周方向での間で前記収容空間に配置された圧縮スプリングからなるクラッチスプリング58dと、クラッチスプリング58dとは反対側で２つのローラ58cの周方向での間に配置されたリテーナ58eとから構成される。
【００４４】
操作軸57に一体形成されたリテーナ58eは、操作軸57がシフトアップをするための回動方向A2（以下、アップ方向A2という。）およびシフトダウンをするための回動方向A3（以下、ダウン方向A3という）へ回動したときにローラ58cと当接する。具体的には、リテーナ58eは、操作軸57の直径方向で対向してインナレース58bに形成された凹部58b1からなる係合部と係合可能な突部58e3からなる係合部を有する１対の第１保持部58e1と、周方向で両第１保持部58e1の間に位置する第２保持部58e2とを有する。
【００４５】
凹部58b1と突部58e3との間には、リテーナ58eとインナレース58bとの相対回動を可能とするための間隙58fが形成される。そして、凹部58b1と突部58e3とが係合するまでのこの相対回動により、第１，第２保持部58e1，58e2が、クラッチスプリング58dの弾発力に抗してローラ58cを押圧して、ローラ58cが、アウタレース58aとインナレース58bとの間に食い込むこと（すなわちロックすること）がない状態、すなわちロック解除状態になる。
【００４６】
また、インナレース58bの外周には、クラッチスプリング58dを介して互いに対向する１対のローラ58cのうち、アップ方向A2側のローラ58c1が、アップ方向A2への支持軸59の回動を許容する一方で、ダウン方向A3への支持軸59の回動を阻止し、ダウン方向A3側のローラ58c2が、ダウン方向A3への支持軸59の回動を許容する一方で、アップ方向A2への支持軸59の回動を阻止するように、前記収容空間の径方向での幅を周方向で異ならせるカム面58b2が形成される。
【００４７】
それゆえ、前記変速レバーに加えられた操作力が操作ワイヤ55を介してドラム56をアップ方向A2に回動させると、図９に二点鎖線で示されるように、第１，第２保持部58e1，58e2がアップ方向A2に相対回動してローラ58c2に当接して該ローラ58c2をロック解除状態にした後、突部58e3と凹部58b1とが係合することで第１保持部58e1が、インナレース58bに係合して、支持軸59と一緒にアップ方向A2に回動する。逆に、操作力が操作ワイヤ55を介してドラム56をダウン方向A3に回動させると、第１，第２保持部58e1，58e2がダウン方向A3に相対回動してローラ58c1に当接して該ローラ58c1をロック解除状態にした後、突部58e3と凹部58b1とが係合することで第１保持部58e1が、インナレース58bに係合して、支持軸59と一緒にダウン方向A3に回動する。
【００４８】
ところで、図１２を参照すると、クランク軸12の回転中、出力リンク33および一方向クラッチ36を介して出力軸16にトルクを伝達して、出力軸16を回転駆動しているリンクユニットU1〜U4についてみると、該リンクユニットU1〜U4の駆動リンク31を往復運動させる入力軸15からの駆動力は、その一方の分力が第１枢軸34から伝達リンク32を介して出力リンク33に作用する一方、その他方の分力Ｆが第１枢軸34から変速操作リンク54に作用する。分力Ｆは、入力軸15の回転軸線方向から見たとき、入力軸15の回転により往復運動する第１枢軸34の運動経路のほぼ中央に位置する中心軸52を中心としたモーメントを発生させる。（ここで、中心軸52、第１〜第３枢軸34，35，53および入力軸15は互いに平行に配置されている。）このモーメントは、第１枢軸34の位置に応じて、中心軸52を境に反転するモーメント、すなわち第３枢軸を時計方向に揺動させようとするモーメントmと、第３枢軸を反時計方向に揺動させようとするモーメントmである。そして、このモーメントは、第２中間リンク62および第１中間リンク60を介して支持軸59を、アップ方向A2またはダウン方向A3に回動させようとするトルクTa（図３参照）を発生する。このトルクTaは、図１４に示されるように、出力軸16を回転駆動しているリンクユニットU1〜U4の駆動リンク31に作用する駆動力の変化に対応する大きさおよび向きを有している。なお、図１４において、符号U1〜U4は出力軸16を回転駆動しているリンクユニットを示し、符号T０は、トルクTaの大きさ目安を示すための値を示している。このとき、操作ワイヤ55を通じて操作力がリテーナ58eに作用していなければ、トルクTaがアップ方向A2およびダウン方向A3のいずれの方向に支持軸59を回動させようとしても、ローラ58cがロック状態になって、支持軸59は回動しない。また、シフトアップ（シフトダウン。以下、括弧内には、シフトダウンに対応する説明を記す。）をさせる操作力がリテーナ58eに作用しているときに、トルクTaが支持軸59をアップ方向A2（ダウン方向A3）に回動させるように作用すると、トルクTaがアシスト力となって、操作力が軽減される一方、トルクTaが支持軸59をダウン方向A3（アップ方向A2）に回動させるように作用するときには、ローラ58cがロック状態になって、支持軸59がダウン方向A3（アップ方向A2）に回動することが阻止される。
【００４９】
それゆえ、操作軸57、二方向クラッチ58、支持軸59、第１中間リンク60、第４枢軸61および第２中間リンク62は、前記変速レバーによる操作力を第３枢軸53に伝達する伝達機構M5を構成する。
【００５０】
図１０，図１１を参照して、リヤハブ80および被動スプロケット18に関連して説明する。車軸９に軸受81を介して回転可能に支持されるリヤハブ80の一端部である右端部には、その径方向外方に一方向クラッチ82を介して被動スプロケット18が設けられる。そして、一方向クラッチ82の一端部である右端部は、被動スプロケット18と車軸９との間に設けられたカバー83により覆われる。
【００５１】
後輪WＲを正転方向A0に回転駆動するトルクをチェーン19から後輪WＲに伝達する一方向クラッチ82は、チェーン19に駆動連結された被動スプロケット18により構成されるアウタレース82aと、リヤハブ80にネジ結合されて後輪WＲと一体に回転するインナレース82bと、両レース82a，82bの径方向での間の収容空間Ｓに周方向に間隔をおいて配置された複数の、この実施例では１０個のローラ82cと、周方向で隣接するローラ82cの周方向での間隔を保持するリテーナ82dと、アウタレース82aとリテーナ82dとの間に配置された圧縮スプリングからなるクラッチスプリング82eとから構成される。
【００５２】
リテーナ82dは、車幅方向に離隔した円環状の大径リング82d1および小径リング82d2と、両リング82d1，82d2に連結されて車幅方向に延びて周方向で隣接するローラ82cの間に位置する複数、この実施例では１０個の保持部82d3と、直径方向で対向する位置にある１対の保持部82d3１に一体形成されて被動スプロケット18に形成された長孔18aを右方に貫通して突出する突起82d4からなる位置決め部とを有する。突起82d4がカバー83に形成された凹部83aからなる係合部と係合することで、カバー83とリテーナ82dとは一体に回転可能である。
【００５３】
ここで、各ローラ82cは、アウタレース82aの内周面に形成されたカム面82a1とインナレース82bとの間に食い込んで（すなわちロックして）、アウタレース82aとインナレース82bとを一体に回転させる状態（すなわち、ロック状態。図１１に二点鎖線で示される。）と、カム面82a1とインナレース82bとの間に食い込むことがなく、アウタレース82aとインナレース82bとを独立に回転可能に維持する状態（すなわち、ロック状態解除状態。）とをとり得る。また、長孔18aは、アウタレース82aがリテーナ82に対して後述する所定角度θ3だけ相対回転できるように、突起82d4との間に周方向の隙間を形成する形状を有する。
【００５４】
クラッチスプリング82eは、直径方向で対向する位置にある１対の保持部82d3とアウタレース82aとの間に配置されて、該１対の保持部82d3２を、その弾発力によりアウタレース82aに当接するように正転方向A0に付勢している。具体的には、１対の保持部82d3２に径方向で対向する位置でアウタレース82aの内周面に１対の凹部82fが形成され、保持部82d3２の外周面には凹部82f内にそれぞれ進入する突出部ｎが形成される。そして、クラッチスプリング82eは、凹部82f内に配置されて、正転方向A0とは反対側の端部でアウタレース82aに当接し、正転方向A0側の端部で突出部ｎと当接し、その弾発力により突出部ｎを正転方向A0に付勢してアウタレース82aに当接させている。
【００５５】
アウタレース82aと保持部82d3２との間で弾発力を作用させるクラッチスプリング82eにより、アウタレース82aとリテーナ82dとは、アウタレース82aの正転方向A0への回転時を除いて、突出部ｎが正転方向A0側でアウタレース82aに当接すると共に、ローラ82cがロック解除状態になる第１回転位置を占める（図１１に実線で示される。）。
【００５６】
一方向クラッチ82の開口部を覆って、収容空間Ｓ内の潤滑剤の漏出を防止すると共に、該収容空間Ｓへの水や塵埃等の異物の侵入を防止するカバー83は、カバー83の内側で、車軸９に嵌合されて固定された軸筒84に固定されることで車軸９に対して固定された線材からなる円環状のフリクションスプリング85の弾発力により径方向外方に付勢された状態で、摺動可能に接触している。また、一方向クラッチ82において、カバー83の外周とアウタレース82aとの間は、シール86により、カバー83の内周と軸筒84との間は、シール87により、カバー83とは反対側でインナレース82bとアウタレース82aとの間は、シール88により、それぞれ密封される。
【００５７】
フリクションスプリング85のセット荷重は、正転方向A0への回転開始直後のアウタレース82aによりクラッチスプリング82eに弾性変形を生じさせてリテーナ82dに対するアウタレース82aの正転方向A0への所定角度θ3の回転を許容する大きさであって、しかも、ローラ82cがロック状態になって一方向クラッチ82が接続状態になったとき、カバー83が、リテーナ82d、アウタレース82a（被動スプロケット18）およびインナレース82bと共に一体に回転することができるような大きさに設定される。
【００５８】
このカバー83とフリクションスプリング85との間の摩擦力により、アウタレース82aが正転方向A0への回転を開始した直後に、ローラ82cがロック解除状態にあって遮断状態にある一方向クラッチ82が接続状態に移行するとき、車軸９とリテーナ82dとの間では相対回転が生じないので、クラッチスプリング82eが、その弾発力に抗して正転する被動スプロケット18（アウタレース82a）により圧縮されて、アウタレース82aとリテーナ82dとが、アウタレース82aがリテーナ82dに対して所定角度θ3だけ回転した第２回転位置を占めて、ローラ82cがロック状態になるようにリテーナ82dが保持される。そして、一方向クラッチ82が接続状態になったとき、リテーナ82dとアウタレース82a（被動スプロケット18）とは、前記第２回転位置を維持して、カバー83およびインナレース82bと共に一体に回転する。それゆえ、フリクションスプリング85とカバー83とは、被動スプロケット18の正転方向A0への回転開始直後に、リテーナ82dに対するアウタレース82aの正転方向への所定角度θ3の回転を許容するようにリテーナ82dを保持する保持手段を構成する。
【００５９】
このような一方向クラッチ82により、被動スプロケット18が正転方向A0に回転するとき、ローラ82cがロック状態になって、被動スプロケット18とリヤハブ80とが一体に回転する。また、自転車Ｂの走行中に運転者がペダル13を漕ぐことを止めたとき、もしくは運転者が降車した状態で、自転車Ｂを前進させるときは、クラッチスプリング82eの弾発力により、チェーン19の弛み分だけ被動スプロケット18が正転方向A0とは逆方向に回転させられると同時に、リヤハブ80のみの正転方向A0への回転により、ローラ82cがロック解除状態になって、一方向クラッチ82が遮断状態になり、被動スプロケット18が停止した状態で、後輪WＲのみ、すなわちリヤハブ80のみが正転方向A0に回転する。さらに、例えば運転者が降車した状態で、自転車Ｂを後進させるときは、被動スプロケット18が、チェーン19の弛み分だけ、クラッチスプリング85の弾発力により正転方向A0とは逆方向に回転させられているため、ローラ82cは図１１に示されるロック解除状態になっていて、一方向クラッチ82が遮断状態になるため、被動スプロケット18が停止した状態で、後輪WＲ、すなわちリヤハブ80のみが逆転方向に回転する。
【００６０】
つぎに、この無段変速装置Ｔの動作について説明する。図３に示されるように、無段変速装置Ｔが最小変速比にある状態で自転車Ｂが走行しているとき、支持部材51が第１ストッパ67に当接した状態で第３枢軸53の位置が固定されている。このとき、入力軸15が１回転する間に、図１２（Ａ）で示されるように、入力軸15からの駆動力により、入力軸15の１回転あたり各駆動リンク31は図示される両位置P1，P2の間で往復運動し、各リンクユニットU1〜U4は、順次、揺動角度範囲θ1で出力リンク33を揺動させる。そして、各リンクユニットU1〜U4が一方向クラッチ36を介して出力軸16に駆動連結されていることから、４つのリンクユニットU1〜U4を有する無段変速装置Ｔにおいて、入力軸15の１回転の間に、出力軸16は、図１３（Ａ）に示されるように、４つのリンクユニットU1〜U4のうち、正転方向A0での最大角速度（回転速度）で出力軸16を回転駆動するリンクユニットU1〜U4により順次回転駆動される。
【００６１】
このとき、出力軸16の回転速度が最大となるタイミングでは、第３駆動ギヤ26および第３被動ギヤ27からなる非円形ギヤを使用した不等速回転伝達機構M2により入力軸15の回転速度が最小となり、例えばリンクユニットU1が出力軸16を駆動している状態から、リンクユニットU1に対して９０°の位相を有するリンクユニットU2が出力軸16を駆動する状態に移行するタイミング、すなわち出力軸16の回転速度が最小となるタイミングでは、不等速回転伝達機構M2により、入力軸15の回転速度が最大となって、出力軸16の回転速度の変動幅が減少して、その脈動が低減される。なお、図１３において、符号U1〜U4は出力軸16を回転駆動しているリンクユニットを示し、符号ω０は、出力軸16の角速度ωの大きさ目安を示すための値を示している。
【００６２】
この最小変速比での運転状態から、シフトアップするために運転者が前記変速レバーを操作すると、操作力が操作ワイヤ55、ドラム56および操作軸57を介して二方向クラッチ58（図９参照）のリテーナ58eをアップ方向A2に回動させる。このとき、図１４（Ａ）に示されるように、各リンクユニットU1〜U4に対する入力軸15からの駆動力により出力軸16が加速される方向の該駆動力の分力Ｆに基づいて発生するトルクTa（図１４においてプラス側のトルク）が、アシスト力として変速操作リンク54、第２中間リンク62および第１中間リンク60を介して支持軸59に作用する。そして、支持軸59の回動により、第３枢軸53および変速操作リンク54の基端部54bが、支持部材51を支持する中心軸52を中心とする円弧状の変速軌道上を、図１５に示される最大変速比での位置に向けて移動して、より大きな変速比で後輪WＲが回転駆動される。
【００６３】
図１２（Ｂ）を参照すると、変速操作リンク54および第３枢軸53が最大変速比にある状態（図１５参照）で、入力軸15が１回転する間に、入力軸15の１回転あたり各駆動リンク31は図示される両位置P3，P4の間で往復運動し、各リンクユニットU1〜U4は、最小変速比での揺動角度範囲θ1よりも大きい揺動角度範囲θ2で出力リンク33を揺動させる。そして、４つのリンクユニットU1〜U4により、入力軸15の１回転の間に、出力軸16は、図１３（Ｂ）に示されるように、正転方向A0での最大角速度（回転速度）で出力軸16を回転駆動するリンクユニットU1〜U4により順次回転駆動される。このときも、前述の最小変速比のときと同様に、不等速回転伝達機構M2により、出力軸16の回転速度の変動幅が減少して、その脈動が低減される。
【００６４】
この最大変速比での運転状態から、シフトダウンするために運転者が前記変速レバーを操作することにより、操作力が操作ワイヤ55、ドラム56および操作軸57を介して二方向クラッチ58（図９参照）のリテーナ58eをダウン方向A3に回動させる。このとき、図１４（Ｂ）に示されるように、各リンクユニットU1〜U4に対する入力軸15からの駆動力により出力軸16が減速される方向の該駆動力の分力Ｆに基づいて発生するトルクTa（図１４においてマイナス側のトルク）が、アシスト力として支持軸59に作用する。そして、支持軸59の回動により、第３枢軸53および基端部54bが、最大変速比での位置からから最小変速比での位置に向けて前記変速軌道上を移動して、より小さい変速比で後輪WＲが回転駆動される。
【００６５】
このようにして、変速操作機構M4による変速操作により、中心軸52を中心に揺動可能である第３枢軸53が、最小変速比での位置と最大変速比での位置との間の任意の位置を無段階に占めることができるので、クランク軸12の回転速度が無段階に変速されて後輪WＲに伝達される。
【００６６】
次に、前述のように構成された実施例の作用および効果について説明する。
一方向クラッチ82が、アウタレース82aの正転方向A0への回転時を除いてローラ82cがロック解除状態になるようにアウタレース82aとリテーナ82dとの間で弾発力を作用させるクラッチスプリング82eと、正転方向A0への回転開始直後のアウタレース82aによりクラッチスプリング82eに弾性変形を生じさせてリテーナ82dに対するアウタレース82aの正転方向A0への所定角度θ3の回転を許容し、ローラ82cがロック状態になるようにリテーナ82dを保持する前記保持手段とを備えることにより、チェーン19を介して伝達されるトルクにより駆動されるアウタレース82aの停止時から正転方向A0への所定角度θ3の回転直後に一方向クラッチ82が接続状態になり、インナレース82b、さらにはリテーナ82dがアウタレース82aと共に正転方向A0に回転する。そして、アウタレース82aの正転方向A0への回転が止まると、クラッチスプリング82eの弾発力により、チェーン19の弛み分だけ被動スプロケット18が正転方向A0とは逆方向に回転させられると同時に、リヤハブ80のみの正転方向への回転により、ローラ82cがロック解除状態になる。また、運転者が降車した状態で自転車Ｂを後進させたとき、後輪WＲは逆転方向へ回転するが、クラッチスプリング82eの弾発力によりローラ82cはロック解除状態になっているため、一方向クラッチ82は遮断状態になるので、後輪WＲの回転がアウタレース82aに伝達されることがなく、さらに無段変速装置Ｔやクランク軸12に伝達されることがないため、無段変速装置Ｔが保護される。
【００６７】
後輪WＲの逆転方向への回転を無段変速装置Ｔおよびクランク軸12に伝達することがなく、しかも被動スプロケット18の正転方向A0の回転により直ちに一方向クラッチ82が接続状態になるようにするためのリテーナ82dの保持手段が、一方向クラッチ82の開口を覆うカバー83とフリクションスプリング85とを用いて、両者の間の摩擦力を利用することにより、簡単な構造で構成することができる。
【００６８】
一方向クラッチ82のアウタレース82aの内周面に形成された凹部82fに、リテーナ82dの突出部ｎおよびクラッチスプリング82eが収容されるので、クラッチスプリング82eを設けたことによる一方向クラッチ82の大型化が回避される。
【００６９】
無段変速装置Ｔは、前輪WＦと後輪WＲとの間で、前輪WＦおよび後輪WＲのそれぞれの回転軸線を含む仮想平面H2または該仮想平面H2の下方近傍よりも上方に配置されることにより、前記従来技術に比べて、車体の重心近い位置に配置されると共に、地面から離れた位置に配置されるので、自転車Ｂの操縦性が良好になると共に、無段変速装置Ｔは、地面と接触することが殆どない。さらに、各リンクユニットU1〜U4の駆動リンク31が、入力軸15と結合された偏心リング38に枢支されることにより、機種に対応してまたは仕様の変更により、駆動リンク31の揺動範囲を変更して変速比の範囲を変更する場合にも、偏心リング38を交換することで、駆動リンク31の揺動範囲を変更して、変速比の範囲を容易に変更することができるうえ、入力軸15は共通の部品として使用できるので、無段変速装置Ｔのコストを削減することができる。
【００７０】
出力軸16の端部に無段変速装置Ｔのケース11の外側で結合された駆動スプロケット17および無段変速装置Ｔは、ダウンチューブ３の最下端3a1よりも上方に配置されることにより、無段変速装置Ｔの外側に位置する駆動スプロケット17および無段変速装置Ｔが地面と接触することを、より下方に位置するダウンチューブ３の最下端3a1により防止することができるので、無段変速装置Ｔおよび駆動スプロケット17の地面との接触を、一層回避することができる。
【００７１】
クランク軸12およびアイドル軸14に設けられてクランク軸12の回転速度を増速して入力軸15に伝達する前記増速ギヤ列が、無段変速装置Ｔのケース11内に配置されたことにより、クランク軸12の回転速度を増速して入力軸15に伝達する増速機構M1が、無段変速装置Ｔのケース11内で、クランク軸12とアイドル軸14とを利用して設けられた前記増速ギヤ列から構成されるので、増速機構M1をコンパクトにすることができると共に、車体フレームＲに対する配置の自由度、ひいては車体フレームＲに対する無段変速装置Ｔの配置の自由度が大きくなる。
【００７２】
また、入力軸15と出力軸16とが複数のリンクから構成されるリンクユニットU1〜U4を介して駆動連結されるので、クランク軸12、ひいては車体フレームＲに対する出力軸16の配置の自由度が大きくなる。そのため、後輪WＲが上下方向に揺動可能なスイングアーム８により支持される場合にも、車体フレームＲに対してピボット軸７を含む仮想平面H1の近傍に出力軸16を配置することができる。
【００７３】
クランク軸12と入力軸15との間に設けられた増速機構M1が不等速回転伝達機構M2を含むことにより、出力軸16の回転速度の脈動が低減されて、快適な走行性を得ることができる。しかも、脈動を低減するために、増速機構M1を利用しているので、無段変速装置Ｔの重量増が防止され、脈動低減のために入力軸15がその回転軸線方向で長くなることがなく、該回転軸線方向での無段変速装置Ｔの大型化が防止される。
【００７４】
不等速回転伝達機構M2が、１対の非円形ギヤからなる駆動ギヤ26および被動ギヤ27を有する増速ギヤ列からなることにより、簡単な構成で出力軸16の回転速度の脈動が低減される。また、被動ギヤ27は、入力軸15を回転可能に支持する軸受30bに最も近いリンクユニットU1と該リンクユニットU1に隣接するリンクユニットU2との間で入力軸15に結合されて、それらリンクユニットU1，U2の前記回転軸線方向での間隔を保持することにより、被動ギヤ27が、リンクユニットU1，U2を入力軸15に配列するためのスペーサを兼ねるので、スペーサを削減できて、無段変速装置Ｔの重量増が防止され、しかも増速機構M1の最終ギヤが１つの被動ギヤ27であるにも拘わらず被動ギヤ27に加わる荷重による入力軸15の撓みが小さくなるので、各リンクユニットU1〜U4の動作が円滑になると共に、入力軸15の剛性を高めるために入力軸15が大径化することが回避されて無段変速装置Ｔの重量増が防止される。
【００７５】
入力軸15にその回転軸線方向に並んで配列された複数のリンクユニットU1〜U4の第１，第２枢軸34，35は、入力軸15に平行に配置され、該第１，第２枢軸34，35にはリテーナを持たないニードル軸受40，41，63が設けられ、駆動リンク31、伝達リンク32、出力リンク33および変速操作リンク54のうちの２つのリンクがニードル軸受40，41，63により相対回動可能に支持されたことにより、ニードル軸受40，41，63により支持されたそれらリンク31，32，33，54の回動が円滑になるので、変速動作が円滑になり、しかもニードル軸受40，41，63が設けられた第１，第２枢軸34，35では、リテーナがない分、ニードル40c，41a，63aの軸線方向、すなわち入力軸15の回転軸線方向（車幅方向）での幅を小さくすることができるので、複数のリンクユニットU1〜U4が前記回転軸線方向で占める幅も小さくなり、無段変速装置Ｔを小型化できる。
【００７６】
第１枢軸34では、リテーナを持たない２つのニードル軸受40，63が径方向に積層されて同軸に設けられ、駆動リンク31、伝達リンク32および変速操作リンク54が相互に回動可能に支持されることにより、１つの枢支部に、２つの軸受が設けられて、３つのリンクが支持されるにも拘わらず、第１枢軸34では、２つのニードル軸受40，63がリテーナを持たないこと、および両軸受40，63が径方向に積層されることで、駆動リンク31、伝達リンク32および変速操作リンク54が支持される第１枢軸34での、前記回転軸線方向での幅を小さくすることができる。
【００７７】
ニードル軸受40，41，63を構成するニードル40c，41a，63aの軸線方向での移動が、ニードル軸受40，41，63が設けられた第１，第２枢軸34，35に支持された駆動リンク31または伝達リンク32を利用して阻止されるので、部品点数を増加させることなく、確実にニードル40c，41a，63aの抜け出しを防止することができる。
【００７８】
変速操作のための操作力を第３枢軸53に伝達する伝達機構M5により、変速操作リンク54を介して伝達されるリンクユニットU1〜U4を駆動する駆動力の分力Ｆに基づいて発生するトルクTaが操作力のアシスト力とされるので、クランク軸12により入力軸15が回転駆動されて、その駆動力により駆動される駆動リンク31の往復運動を利用することにより、運転者がペダル13を漕いでクランク軸12を回転させているときの変速操作の操作力が軽減されて、軽快な変速操作が可能になる。
【００７９】
しかも、伝達機構M5には、変速機構M3側から作用する力による支持軸59の回動を阻止し、前記変速レバーから作用する操作力による支持軸59の回動を許容する二方向クラッチ58が設けられるので、自転車Ｂの停止時はもちろん、走行中であっても確実に変速操作ができる。
【００８０】
入力軸15に枢着される駆動リンク31のうちの一つである、右端のリンクユニットU1の駆動リンク31が、車幅方向で、増速機構M1の１対の増速段をそれぞれ構成するギヤである第１駆動ギヤ22と第３駆動ギヤ26との間に配置され、しかも第１駆動ギヤ22および第３駆動ギヤ26とクランク軸12の主軸12aの径方向で重なり得る位置に配置されることにより、車幅方向で無段変速装置Ｔを小型化でき、さらにクランク軸12と入力軸15との軸間距離を小さくすることができて、この点でも無段変速装置Ｔの小型化に寄与できる。
【００８１】
出力軸16の回転速度を無段階に変速するための操作力は、支持部材51に設けられて変速操作リンク54が枢着される枢軸53に、該枢軸53に枢着された前記リンク機構の第２中間リンク62を介して伝達されることにより、変速操作リンク54を枢着するための枢軸53を利用して、枢軸53を揺動させる操作力が枢軸53に直接加えられて、中心軸52を中心に支持部材51と共に枢軸53を揺動させるので、支持部材51自体には操作力を受ける部分を形成する必要がない分、支持部材51を小型軽量化でき、ひいては無段変速装置Ｔを小型軽量化できる。しかも、前記リンク機構を構成する第１，第２中間リンク60，62の長さを適宜設定することにより、変速比が広い範囲に渡って変更される場合にも、支持部材51の大型化および重量増を招来することがないうえに、枢軸53の揺動範囲を容易に大きく設定でき、しかも揺動速度を大きくすることができて、変速比を迅速に変更することができる。
【００８２】
第３枢軸53に支持される全ての変速操作リンク54を車幅方向に等間隔に配列するために、カラー70のほかに第３枢軸53に支持される第２中間リンク62を利用して隣接する変速操作リンク54の間隔を保持していることにより、スペーサとしてのカラーの個数を削減できると共に、第３枢軸53を支持する支持部材51および入力軸15の車幅方向での幅を減少させて、支持部材51および入力軸15ひいては無段変速装置Ｔを車幅方向で小型化できる。
【００８３】
以下、前述した実施例の一部の構成を変更した実施例について、変更した構成に関して説明する。
前記実施例では、不等速回転伝達機構M2は非円形ギヤから構成されたが、不等速回転伝達機構M2は、偏心ギヤ等の他の不等速回転を生じさせる部材で構成されてもよい。増速機構M1は、３を除く複数の増速段または１つの増速段を有するものであってもよい。さらに、自転車は、ダウンヒル用以外の自転車であってもよく、また３輪車であってもよい。また、前記伝動機構を構成する無端伝動帯および駆動側・被動側回転体は、それぞれベルトおよびプーリであってもよい。
【００８４】
支持リンク51aは、前記実施例では１対の側部51a1および連結部51a2を構成する単一の部材から構成されたが、１対の側部および連結部を別個の３つの部材として、それら部材を結合することにより構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示し、本発明の無段変速装置が装備された自転車の左側面図である。
【図２】図１の無段変速装置の変速機構を構成するリンクユニット毎の展開断面図であり、例えば図３のＩＩＡ−ＩＩＡ線で示されるように、各リンクユニットについての回転軸の回転軸線および枢軸の中心軸線を通る断面での断面図、および一部分、図３のＩＩＢ−ＩＩＢ線での断面図である。
【図３】最小変速比の状態にあるときの図１の無段変速装置について、右ケース部分を外し、各種の軸を断面としたときの右側面図である。
【図４】図１の無段変速装置の不等速回転伝達機構を構成するギヤの正面図である。
【図５】図６のＶ−Ｖ線での断面図である。
【図６】図１の無段変速装置の変速機構を構成するリンクユニットの右側面図である。
【図７】図１の無段変速装置の変速機構を構成する４つのリンクユニットの入力軸への枢着の形態を説明する模式図である。
【図８】図３のＶＩＩＩＡ−ＶＩＩＩＡ線およびＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線での断面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線での断面図である。
【図１０】図１の自転車のリヤハブおよび被動スプロケットについて、図１１のＸ−Ｘ線での断面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線での断面図である。
【図１２】図１の無段変速装置の出力リンクの揺動角度範囲を説明する模式図であり、（Ａ）は最小変速比でのものであり、（Ｂ）は最大変速比でのものである。
【図１３】図１の無段変速装置の出力軸の角速度を説明する図であり、（Ａ）は最小変速比でのものであり、（Ｂ）は最大変速比でのものである。
【図１４】図１の無段変速装置の入力軸の１回転における駆動力の分力に基づいて発生するトルクを説明する図であり、（Ａ）は最小変速比でのものであり、（Ｂ）は最大変速比でのものである。
【図１５】図３と同様の右側面図であり、無段変速装置が最小変速比の状態にあるときものである。
【符号の説明】
１…ヘッドパイプ、２…メインフレーム、３…ダウンチューブ、４…サドルフレーム、５…フロントフォーク、６…サドル、７…ピボット軸、８…スイングアーム、９…車軸、10…サスペンション、11…ケース、12…クランク軸、13…ペダル、14…アイドル軸、15…入力軸、16…出力軸、17…駆動スプロケット、18…被動スプロケット、19…チェーン、20a〜20f…軸受、
22〜27…ギヤ、28…一方向クラッチ、29，30a，30b…軸受、31…駆動リンク、32…伝達リンク、33…出力リンク、34，35…枢軸、36…一方向クラッチ、37…リベット、38…偏心リング、39〜41…軸受、43，44…スラストワッシャ、46〜48…カラー、49…被覆プレート、50…軸受、51…支持部材、52…中心軸、53…枢軸、54…変速操作リンク、55…操作ワイヤ、56…ドラム、57…操作軸、58…二方向クラッチ、59…支持軸、60…中間リンク、61…枢軸、62…中間リンク、63…軸受、64…ラストワッシャ、65…ブリーザ管、66…ドレンボルト、67，68…ストッパ、69…軸受、70…カラー、71，72…軸受、
80…リヤハブ、81…軸受、82…一方向クラッチ、83…カバー、84…軸筒、85…フリクションスプリング、86，87，88…シール、
Ｂ…自転車、Ｒ…車体フレーム、WＦ…前輪、WＲ…後輪、Ｔ…無段変速装置、H1，H2…仮想平面、M1…増速機構、M2…不等速回転伝達機構、M3…変速機構、M4…変速操作機構、M5…伝達機構、U1〜U4…リンクユニット、A2，A3…回動方向、P1〜P4…位置、Ｆ…分力、Ta…トルク、ｎ…突出部、ω…角速度。
【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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