自行車用變速裝置的製作方法

2023-09-19 00:03:10

專利名稱：自行車用變速裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及自行車用變速裝置，其通過切換掛連環形傳動帶進行變速，該環形傳動帶掛連在驅動轉動體和多級式被動轉動體上，該被動轉動體設置在時常與自行車的驅動輪連動而轉動的輸出軸上。
背景技術：
在自行車上的時常與驅動輪連動轉動的輸出軸上設置單向離合器，這樣，在下坡路中當騎車者停止蹬腳蹬、曲軸不向正方向轉動時也能夠行進。例如，在專利文獻中公開的自行車具有卷掛在鏈輪曲軸上的大鏈輪和安裝在後輪轂上的多個小鏈輪上的鏈；安裝在後輪轂上的自由輪。自由輪具有外筒部，其與上述小鏈輪不能相對轉動地結合；內筒部，其配置在外筒部的內側能夠與外筒部相對地轉動，同時與後輪轂的輪轂體不能相對轉動地結合；單向離合器，其配置在外筒部和內筒部之間。
單向離合器將從鏈輪曲軸傳遞到小鏈輪的驅動力只在一個轉動方向由外筒部傳遞到內筒部。因此，當向前方蹬腳蹬時該驅動力通過大鏈輪、鏈及小鏈輪傳遞到自由輪的外筒部，再經由單向離合器和內筒部傳遞到輪轂體而轉動後輪。另外，在下坡中，當大鏈輪不轉動時通過單向離合器只有與後輪時常連動轉動的內筒部空轉而外筒部和小鏈輪不轉動，因而鏈也不轉動。
(專利文獻1)特開平9-89012號公報。
在上述現有技術中，當騎車者停止蹬腳蹬、自行車不通過鏈輪曲軸(相當於曲軸)的正向轉動驅動行進而是慣性行進時，因為鏈不轉動，所以不能夠通過在多個小鏈輪之間切換掛連鏈進行變速，這在自行車運行性能方面具有改進的餘地。
另外，為了變速要將卷掛在一個大鏈輪上的鏈在排列在轉動中心線方向上的多個小鏈輪之間切換掛連，但是當鏈卷掛在位於大鏈輪(或者小鏈輪)的轉動中心線方向的不同位置的大鏈輪和小鏈輪上時，鏈相對與轉動中心線垂直的平面傾斜可能會從大鏈輪或小鏈輪上脫落。而且，當大鏈輪和小鏈輪之間的距離較短時鏈對上述垂直平面的傾斜度會更大，因此鏈更容易脫落。
而且，與曲軸在正方向轉動行進時相比，在慣性行進時因為鏈的張力比較小，當相對上述垂直平面傾斜時鏈就處於容易從大鏈輪或者小鏈輪脫落的狀態。

發明內容
本發明是鑑於上述問題的發明，本發明第一～三方面目的是提供在自行車慣性行進時也能夠變速的自行車用變速裝置。進而，本發明第二方面的目的是不導致單向離合器的性能下降地配置單向離合器；本發明第三方面的目的是防止環形傳動帶從驅動轉動體或者被動轉動體脫落。
本發明第一方面是一種自行車用變速裝置，其具有驅動轉動體，其由曲軸驅動轉動；多級式被動轉動體，其由多個轉動體部件構成，該多個轉動體部件在時常與自行車的驅動輪連動轉動的輸出軸連接驅動；環形傳動帶，其掛連在上述驅動轉動體和上述被動轉動體上；變速切換機構，其在上述多個轉動體部件之間切換掛連上述環形傳動帶。上述被動轉動體與上述輸出軸時常成一體地轉動，往上述驅動轉動體傳遞上述曲軸正轉方向的轉動的單向離合器設置在從上述曲軸到上述驅動轉動體的動力傳遞路徑中。
由此，自行車在行進中即使曲軸停止或者向逆方向轉動而處於慣性行進時，與時常連動在驅動輪上轉動的輸出軸成一體轉動的被動轉動體以及通過卷掛在該被動轉動體上處於轉動狀態的環形傳動帶連接驅動的驅動轉動體仍處於轉動狀態，環形傳動帶也處於轉動狀態，因此能夠通過變速切換機構進行變速。
結果，根據本發明第一方面產生以下的效果，即由於在曲軸向正轉方向轉動時以及自行車慣性行進時都能夠變速，因此自行車在行進中在想變速時都能夠變速，提高了自行車的運轉性能。
本發明第二方面是在本發明第一方面的自行車用變速裝置中，上述驅動轉動體以及上述單向離合器與所述曲軸同軸並且在上述曲軸的轉動中心線方向的不重疊的位置上配置。
由此，與曲軸同軸配置的驅動轉動體以及單向離合器的徑向的大小不受曲軸以及驅動轉動體制約。另外，也沒有為了設置單向離合器而縮小曲軸軸徑的必要。
結果，根據本發明第二方面，除了本發明第一方面效果還產生如下的效果，即因為單向離合器的徑向大小不受曲軸以及驅動轉動體制約，所以容易保證離合器的容量等離合器性能，能夠不導致性能下降地配置單向離合器。另外，因為也沒有為了設置單向離合器而縮小曲軸軸徑的必要，所以容易保證曲軸需要的剛性。
本發明第三方面是在本發明第一、二方面自行車用變速裝置中，在上述動力傳遞徑路中設置滑動機構，其與上述驅動轉動體成一體地轉動，同時能夠在上述曲軸的轉動中心線方向移動上述驅動轉動體，以使上述環形傳動帶與上述曲軸的轉動中心線垂直的平面平行掛連在上述驅動轉動體和上述被動轉動體上。
這樣，當環形傳動帶卷掛在被動轉動體的多個轉動體部件中任意一個上時，驅動轉動體也都在轉動中心線方向移動，以使環形傳動帶沿著垂直於轉動中心線的平面掛連在驅動轉動體和被動轉動體上，因而能夠防止環形傳動帶與上述垂直平面傾斜。
結果，本發明第三方面，除了已經引用的以上各方面所述的效果之外，還產生如下的效果，即用於防止環形傳動帶與垂直於轉動中心線的平面傾斜，因此與驅動轉動體和被動轉動體之間的距離無關，從而在該距離短時，進而在鏈轉動著的慣性行進時都能防止環形傳動帶從驅動轉動體或者被動轉動體脫落。


圖1是表示本發明的實施例，適用本發明的自行車的左側示意圖；圖2是安裝在圖1的自行車上的變速裝置的從圖3的II-II箭頭方向看的剖面圖；圖3是在拆去安裝在圖1的自行車上的變速裝置的第二殼部分的狀態的從圖2的III-III箭頭方向看的視圖和剖面圖；圖4是從圖1的IV-IV箭頭方向看的剖面圖；圖5是從圖3的V-V箭頭方向看的剖面圖；
圖6是從圖3的VI-VI箭頭方向看的延遲器和張緊器的剖面圖；圖7是從圖5的VII箭頭方向看的圖；圖8是從圖2的VIII-VIII箭頭方向看的剖面圖；編號及符號說明1...前主管，2...主車架，3...下導管，4...座支架，5...前叉，6...座，7...樞軸，8...搖臂，9...車軸，10...懸架，11...曲軸，12...腳蹬，13...襯套，14...軸承，15...驅動鏈輪，16...被動鏈輪，17...鏈，18...軸套，20...殼，21、22...殼部分，23...通孔，24...輸出軸，25...蓋，30...驅動鏈輪體，31...驅動鏈輪，32...單向離合器，33...軸承，34...內筒，35...外筒，36...掛合機構，37...鏈導向器，40...被動鏈輪體，41～47...變速鏈輪，48...鏈，50...變速操作機構，51...變速操作部件，52...金屬繩，53...外套管，54...動作元件，55...固定螺釘，56...導管，57...蛇管，60...延遲器，61...延遲器軸，62...延遲器臂，63...導向滑輪，64...回位彈簧，65...銷，66...平衡彈簧，67、68...墊圈，69...擋圈，70...張緊器，71...保持器，72...張緊滑輪，73...張緊彈簧，B...自行車，F...車體架，WF...前輪，WR...後輪，T...變速裝置，L1...車體中心線，AO...正轉方向，A3、A4、A5...方向，L2...中心軸線(搖動中心線)，L3、L4、L6、L7...轉動中心線，L5...中心軸線，B1～B4...螺栓，H...假設平面，M1...變速機構，M2...變速切換機構，S...滑動機構，Ta...轉矩，Tb...平衡轉矩。
具體實施例方式
以下，參照圖1～圖8說明本發明的實施例。
參照圖1、圖2，使用本發明的變速裝置的自行車B是下坡用自行車，使用於在林間道中設置的具有急轉彎道和高跳臺的未鋪裝的路徑中進行下坡計時賽的比賽中。
自行車B車體架F包括前主管1，其可以轉向地支持在下端部用軸支持前輪WF的左右一對前叉5，主車架2，其從前主管1向後斜下方延伸分成左右兩根；下導管3，其在主車架2的下方從兩根主車架2的前端部向後斜下方延伸；座支架4，其從各主車架2的中央部延伸支持座6。
再有，在本說明書中「上下」、「前後」、「左右」是以自行車為基準而言，分別與自行車的「上下」、「前後」、「左右」一致；另外，側面看是指從左右方向看。
在設在兩根主車架2的後部2a的作為樞部的樞軸7上可以搖地支持著搖臂8的前端部8a，該左右一對搖臂8通過安裝在後端部上的車軸9軸支持後輪WR；因為兩根搖臂8通過具有壓縮彈簧10a和減震器10b的是懸架10連接在兩根主車架2上，所以能夠與後輪WR一起以樞軸7為中心在上下方向上搖動。
自行車B上安裝曲軸11和包括變速裝置T以及驅動力傳遞機構的傳動裝置。而且，如圖1所示，車體架F的下部，在兩主車架2的後部2a和位於該後部2a的前方的下導管3的後部3a之間配置曲軸11的主軸11a以及固定在上述後部2a、3a上的變速裝置T；從上下方向看，即俯視，在自行車B的寬度方向(與左右方向一致)相對車體中心線L1(參照圖2)以及變速裝置T是一側的右側配置上述驅動力傳遞機構。
結合參照圖3，變速裝置T具有金屬制的殼20，其由左右一對第一、第二殼部分21、22以及後述的蓋25構成，第一、第二殼部分21、22通過螺栓結合在周邊部形成的多個螺栓緊固部21a、22a；殼20在周邊部形成一對安裝部20a由作為固定裝置的螺栓B2固定在主車架2和下導管3上。
作為腳蹬式曲軸的曲軸11具有在左右方向貫通殼20的下部而配置的主軸11a和分別結合在該主軸11a的突出在殼20的外側的左右兩端部上的一對曲軸臂11b；而且，腳蹬12(參照圖1)能夠轉動地安裝在各曲軸臂11b上。
在曲軸11的主軸11a的上方，變速裝置T的輸出軸24以及延遲器軸61和樞軸7在左右方向延伸配置在殼20的上部，它們的轉動中心線L4以及中心軸線L5、L2互相平行，並且各線L4、L5、L2要平行於曲軸11的轉動中心線L3。而且，曲軸11、輸出軸24、延遲器軸61以及樞軸7在左右方向佔據重疊位置並且與在俯視的車體中心線L1交差。
樞軸7貫穿在各主車架2的後部2a的軸孔座2b形成的貫通孔2c和分別保持在由第一、第二殼部分21、22的筒狀部21b、22b形成的貫通孔23內的一對圓筒狀的襯套13的內側延伸並固定在各主車架2的後部2a上。而且位於殼20與主車架2的後部2a的左右方向之間的各搖臂8的前端部8a通過軸襯18和軸承14支持在突出在殼20的外側的樞軸7上，這樣，各搖臂8在殼20的左右側能夠搖動地支持在樞軸7上。
參照圖1，輸出軸24和樞軸7要配置在曲軸臂11b的轉動軌跡內。而且，如下所述地對車體架F配置輸出軸24和樞軸7，即，要使輸出軸24的轉動中心線L4位於包括兩搖臂8的搖動中心線L2(與樞軸7的中心軸線一致)和後輪WR的轉動中心線L6(與車軸9的中心軸線一致)的假設平面H的假設搖動範圍內；也就是假設平面H對應於兩搖臂8的搖動範圍以搖動中心線b2為中心在上述假設搖動範圍搖動，而輸出軸24的轉動中心線L4位於該假設搖動範圍內。
參照圖2、圖3，收放在殼20內的輸出軸24具有從第二殼部分22向外突出的端部，即右端部24a；在右端部24a上結合作為輸出用驅動轉動體的驅動鏈輪15。結合參照圖1，在驅動鏈輪15和被動鏈輪17之間掛連撓性的作為輸出用環形傳動帶的鏈16，該被動鏈輪17連接在後輪WR上被驅動作為輸出用被動轉動體。在此，驅動鏈輪15、鏈16以及被動鏈輪17構成上述驅動力傳遞機構，其驅動作為驅動輪的後輪WR。而且，輸出軸24與後輪WR時常連動在正轉方向AO(是使自行車B前進的方向，以下把曲軸11在正轉方向AO轉動時的各種軸以及鏈輪的正轉方向用符號AO表示)以及與正轉AO相逆的逆轉方向轉動。
以下，以曲軸11和變速裝置T為中心作進一步說明。
參照圖2、圖3，變速裝置T具有殼20和全都被收放在殼20內的變速機構M1以及變速切換機構M2。而且，曲軸11的一部分收放在殼20內被殼20保持，安裝在殼20內將變速機構M1向理想的變速位置進行切換的變速切換機構M2與變速機構M1連接動作。另外，變速機構M1具有後述的單向離合器32、滑動機構S、驅動鏈輪30、被動鏈輪體40、鏈48和輸出軸24。
作為第一轉動軸的曲軸11通過左右一對軸承25能夠轉動地支持在殼20上。靠近主軸11a的兩端部設置的兩軸承25在殼20內分別保持在兩殼部分21、22。在主軸11a上驅動鏈輪體30作為第一轉動體或者驅動轉動體與主軸11a同軸地配置在兩軸承25之間。
驅動鏈輪31通過與主軸11a同軸地配置的單向離合器32和滑動機構S驅動連接在主軸11a上，被曲軸11驅動轉動。而且，如圖2所示，驅動鏈輪31和單向離合器32配置在曲軸11的轉動中心線L3的A3方向上互相不重疊的位置。
結合參照圖4，單向離合器32具有作為離合器元件的一對棘輪爪32c；由主軸11a的一部分構成的離合器內部32a；由後述的內筒34的一部分構成的離合器外部32b；保持在離合器內部32a上的彈簧圈32d。把基部32c1由在離合器內部32a的外周面上形成的凹部構成的支持部32d1，可以搖動支持的各離合爪32c其前端部32c2通過彈簧圈32d施加的彈力，能夠與在離合器外部32b的內周面上形成的多個爪部32b1掛合。
而且，離合器內部32a相對離合器外部32b在曲軸11的正轉方向AO轉動時，由於各棘輪爪32c的前端部32c2掛合在爪部32b1上，故離合器內部32a與離合器外部32b成一體地轉動；當離合器內部32a相對離合器外部32b在與曲軸11的正轉方向AO相反的反轉方向轉動時，各棘輪爪32c的前端部32c2不掛合在爪部32b1上，於是，離合器內部32a、離合器外部32b能夠互相獨立地轉動。因此，單向離合器32隻能把曲軸11在正轉方向的轉動傳遞到驅動鏈輪31。
參照圖2、圖3，在單向離合器32和驅動鏈輪31之間設置滑動機構S，其能夠沿轉動中心線方向A3相對主軸11a移動驅動鏈輪31，同時與單向離合器32的離合器外部32b成一體地轉動。滑動機構S具有內筒34，其一部分構成離合器外部32b，同時通過一對軸承33能夠轉動地、與主軸11a同軸地支持在主軸11a的外周上；外筒35，其與內筒34同軸地配置在內筒34的徑向外方；滾珠花鍵機構3b，其是設置在內筒34的外周面與外筒35的內周面之間的掛合機構。而且，在外筒35上驅動鏈輪31和鏈導向器37用螺栓B3結合成一體，驅動鏈輪31以及鏈導向器37與外筒35一體地轉動，並沿主軸11a在轉動中心線方向A3一體地移動。
滾珠花鍵機構3b的功能是使內筒34與驅動鏈輪31及外筒35一體地轉動，也就是使滑動機構S與驅動鏈輪31一體地轉動，同時能夠使驅動鏈輪31及外筒35相對內筒34以及主軸11a在轉動中心線方向A3上移動。滾珠花鍵機構36由以下部分構成一對收容槽36a、35b，其具有半圓形的剖面並在內筒34的外周面及外筒35的內周面上，在周方向的相等的角度位置，以互相在徑方向面對地方式分別形成；多個滾珠36c形成的滾珠列，其中的多個滾珠36c同時鑲入一對收容槽36a、36b內可以滾動，作為在周方向掛合內筒34及外筒35上的掛合元件。一對收容槽36a、36b如下所述地設定，即設置多組、在本實施例設置5組，各收容槽36a、36b在轉動中心線方向A3的寬度比上述滾珠列在轉動中心線方向A3的寬度大，並且要使驅動鏈輪31能夠在與後述的延遲器60的導向滑輪63的切換移動範圍的並進移動範圍相等的移動範圍在轉動中心線方向A3並進。而且，為規定驅動鏈輪31和外筒35的上述移動範圍及防止滾珠36c脫落，在內筒34和外筒35上設置第一限程器34a、35a以及第二限程器34b、35b，用於限制上述滾珠列在上述轉動中心方向A3上的移動。
作為第二轉動軸的輸出軸24通過在殼20內分別保持在兩殼部分21、22上的左右一對軸承38能夠轉動地支持在殼20內。因此，殼20是固定設置在車體架F上的部件，也是支持部件，其能夠轉動地支持曲軸11和輸出軸24，同時通過曲軸11和輸出的24支持變速機構M1的其他的構成部件，進而支持變速切換機構M2。
變速用多級式被動轉動體作為第二轉動體由規定數量的多個第二轉動體部件構成，該第二轉動體部件數量比驅動鏈輪體30的轉動體部件的驅動鏈輪31的數量多。在輸出軸24上，俯視時變速用多級式被動轉動體驅動連接在與車體中心線L1交叉的位置，以在兩軸承38之間與輸出軸24時常成一體地轉動。該實施例，上述多級式被動轉動體是多級式被動鏈輪體40，其由規定數量7個、外徑(即齒尖的圓直徑)不同的7種變速用第二轉動體部件、即變速鏈輪41～47構成。
而且，7個變速鏈輪41～47，從外徑最小最高速7連用的變速鏈輪47到外徑最大最低速1速用的變速鏈輪41，從驅動鏈輪15側依次速度遞減地在被動鏈輪體40的轉動中心線亦即轉動中心線L4的方向A4上並列配置，與輸出軸24同軸地在其外周面上花鍵結合，與該輸出軸24驅動連接。
在驅動鏈輪體30和被動鏈輪體40上掛連作為撓性變速用環形傳動帶的變速用鏈48，通過該鏈48在曲軸11和輸出軸24之間傳遞轉動。具體來說，變速切換機構M2通過在一組變速鏈輪41～47之間切換掛連鏈48而在驅動鏈輪31和動作鏈輪(圖2中是變速鏈輪47)之間掛連鏈48。上述動作鏈輪作為工作轉動體是通過變速切換機構M2從變速鏈輪41～47之中選擇的，並卷掛鏈48的一個變速鏈輪。因此，輸出軸24按照由驅動鏈輪31與通過鏈48驅動連接的上述動作鏈輪決定的變速比被曲軸11驅動轉動。而且，輸出軸24的動力通過驅動鏈輪15、鏈16以及被動鏈輪17(參照圖1)傳遞到後輪WR。
參照圖3、圖5、圖6，由變速操作機構50操縱的變速切換機構M2具有延遲器60，其具有導向滑輪63；張緊器70，其有張緊滑輪72。而且，鏈48卷掛在驅動鏈輪31和上述動作鏈輪，還卷掛在配置在鏈48的鬆弛側的導向滑輪63、張緊滑輪72上。
結合參照圖1，變速操作機構50具有變速操作部件51，其由騎行者操作的變速杆等構成；金屬繩52，其連接變速操作部件51和延遲器60並使其動作，將變速操作部件51的動作傳遞到延遲器60；套住金屬繩52的外套管52。而且，延長出外套管53之外的金屬繩52的靠近殼20的部分用蛇形管57套住，用於防水、防塵。
參照圖2、圖3、圖5～圖7，延遲器60具有延遲器軸61，其能夠轉動地支持在殼20上；延遲器臂62，其基端部62a1、62b1可滑動動地嵌合支持在延遲器軸61上，能夠轉動移動以及在中心軸線並進移動；導向滑輪63，其作為導向轉動體能夠轉動地支持在延遲器臂62的前端部62a2、62b2上；銷65，其是按照變速操作機構50的變速操作使延遲器臂62相對延遲器軸61移動的操作元件；平衡彈簧66，其使平衡轉矩Tb作用在延遲器軸61上，用於平衡從延遲器臂62作用在延遲器軸61的轉矩Ta；回位彈簧64，其使延遲器臂62返回到後述的第一位置。
延遲器軸61支持在殼20上，使其中心軸線L5平行於導向滑輪63的轉動中心線L7及從動鏈輪體40的轉動中心線L4。具體地說，延遲器軸61的一端部61a通過嵌合進蓋25的筒部25a的保持孔25c內，而蓋25用螺栓B4結合在第一殼部分21上，這樣，一端部61a通過蓋25支持在第一殼部分21上；其另一端部61b嵌合進第二殼部分22的保持孔22c內而支持在第二殼部分22上。
而且，延遲器軸61在以下兩種容許轉動的狀態分別受到限制，即延遲器軸61向中心軸線方向A5的一方(圖2、5的左方)的移動，通過嵌合在延遲器軸61的外周面上形成的臺階部的墊圈67觸接蓋25中形成保持孔25c的筒部25a的端部而被限制；另外，向中心線方向A5的另一方(圖2、5右方)的移動，通過在一端部61a從蓋25突出的部分的外周面上形成的環狀槽內鑲嵌的擋圈69觸接在上述外周面上嵌合的墊圈68而受到限制。
由扭轉螺旋彈簧形成的平衡彈簧66的一端部66a掛在蓋25上，另一端部66b掛在一端部61a上，該端部61a固定連接著引導金屬繩52的導管56，同時形成插入金屬繩52的插入孔61c。而且基於通過延遲器軸61伴隨著延遲器臂62轉動在平衡彈簧66產生彈力產生的平衡轉矩Tb作用在延遲器軸61上，延遲器軸61在轉動方向的位置被確定；按照變速操作機構M2的變速操作，在能夠轉動地支持在殼20上的延遲器軸61上延遲器臂62以及導向滑輪63轉動，以使在不同外徑的變速鏈輪41～47之間切換掛連鏈48。
在延遲器軸61上形成收容孔61d，其收容圓柱狀的通過緊固固定金屬繩52的螺釘與金屬繩52結合的動作元件54並且使其能夠在中心軸線L5的方向A5上移動；導向孔61e，其作為通過與動作元件54掛合由動作元件54驅動的引導銷65的引導部，收容孔61d是以延遲器軸61的中心軸線L5為中心的圓柱狀的孔。導向孔61e由對著收容孔61d開放並且位於延遲器軸61的直徑方向相對向的一對長孔構成。上述各長孔形成在中心軸線方向A5延伸並在周方向變位的螺旋狀。
銷65插入導向孔61e內與延遲器軸61掛合(參照圖2、圖6)，通過按照變速操作機構M2的變速操作在導向孔61e內被引導著移動，在後述的切換移動範圍內使延遲器臂62以及導向滑輪63相對延遲器軸61轉動同時向延遲器軸61的中心軸線方向A5並進。
延遲器臂62具有圓筒狀轂62c，其能夠滑動地嵌合在延遲器軸61的外周上，能夠在中心軸線方向A5上並進及轉動；一對第一、第二臂部分62a、62b，其基端部62a1、62b1壓入固定在轂62c的外周；鉚釘62e，其設置在兩臂部分62a、62b的前端部，插入規定兩臂部分62a、62b之間間隔的套管62d的內側，隔著該套管62d，成為結合兩臂部分62a、62b的結合件；支持軸62f，其能夠轉動地支持在嵌合在鉚釘62e的外周的套管62d的外周上，同時在第一、第二臂部分62a、62b之間能夠轉動地支持導向滑輪63。
而且，卷掛鏈48的導向滑輪63以平行於從動鏈輪體40和輸出軸24的轉動中心線L4的中心線作為轉動中心線L7在支持軸62f的外周轉動。
結合參照圖8，插入導向孔61e的銷65固定在延遲器臂62上，以使延遲器臂62按照變速操作部件51(參照圖1)的變速操作移動的銷65驅動，在延遲器軸61上沿中心軸線方向A5並進以及在延遲器軸61的周方向轉動；為此，貫通導向孔61e和轂62c的一對貫通孔62c1並延伸出的銷65的兩端部壓入在第二臂部分62b的基端部62b1上形成的一對貫通孔62b1並且固定。另外，在第二臂部分62b的前端部形成彈簧收容部62b2，其收容後述的張緊器70的張緊彈簧73，在該收容部62b2內圍住鉚釘62e配置張緊彈簧73。
參照圖5，由壓縮螺旋彈簧形成的回位彈簧64配置在殼20內，其一端部觸接蓋25的彈簧接收部，另一端觸接第一臂部分62a的基端部62a1。而且，在延遲器臂62處於鏈48卷掛在變速鏈輪47上的最高速的變速位置即第一位置時回位彈簧64對延遲器臂62施加彈力，使第二臂部分62b的基端部62b1觸接在第二殼22形成並且形成了保持孔22c的限程器22d。此時，銷65位於導向孔61e的一端部並且與其一方的邊緣部61f之間形成微小的間隙。
參照圖3、圖4，張緊器70具有保持器71，其在第一、第二臂部分62a、62b之間能夠轉動地支持在延遲器臂62的套管62d上；張緊滑輪72，其作為張緊轉動體能夠轉動地支持在保持器71上；張緊彈簧73。保持器71具有1對第一、第二臂71a、71b，其基端部壓入固定在支持軸62f的外周；套管71c，其設置在兩臂71a、71b的前端部，確定兩臂71a、71b之間的間隔，同時作為張緊滑輪72的支持軸；鉚釘71d，其作為結合兩臂71a、71b的結合部件插入套管71c的內側、隔著套管71c；軸承71e，其嵌合在套管71c的外周。
張緊輪72在第一、第二臂71a、71b之間通過軸承71e能夠轉動地支持在套管71c上。而且，以第一、第二臂71a、71b為鏈導向器，鏈48卷掛在導向滑輪63和張緊滑輪72上。
如圖3所示，由扭轉螺旋彈簧形成的張緊彈簧73其一端部73a掛合在第二臂部分62b上，其另一端部73b掛合在張緊器70的第二臂71b上。通過彈力靠壓保持器71進而靠壓張緊輪72而付與鏈48適度大小的張力從而防止鏈48的鬆弛。
在此，參照圖2、圖3、圖5說明為了由導向滑輪63引導的鏈48能夠進行向各變速鏈輪41～47切換掛連的導向滑輪63的切換移動範圍和在該切換移動範圍內的導向滑輪63的移動路徑。
由變速操作機構50的變速操作而移動的導向滑輪63的上述移動範圍通過第一位置和第二位置確定；第一位置是通過回位彈簧64的彈力使延遲器臂62觸接限程器22d的位置；第二位置是銷65向一方(圖2、圖5中的左方)移動，延遲器臂62觸接作為限程器的墊圈67的位置，該墊圈67由蓋25的筒部25a在中心線方向A5設定位置。
上述切換移動範圍中，設定作為在中心軸線方向A5的移動範圍的並進移動範圍，以使導向滑輪63能夠處於與位於從動鏈輪體40的中心軸線方向A4的兩端部的作為變速鏈輪的最小外徑的變速鏈輪47以及最大外徑的變速鏈輪41相同的中心軸線方向A5位置上。在此，取決於在上述第一位置的限程器22d和在第二位置的墊圈67的在中心軸線方向A5的位置。
上述切換移動範圍中，設定作為在轉動方向的移動範圍的轉動移動範圍，以使導向滑輪63對應最小外徑的變速鏈輪47和最大外徑的變速鏈輪41處於從這些變速鏈輪47、41在徑方向向外方間隔規定距離的位置。
在此，為了延遲器軸61相對殼20能夠轉動並且以在中心軸線方向A5的移動實際上被阻止的狀態支持著，上述的轉動移動範圍與以下因素相關導向孔61e的形狀；由作用在延遲器臂62上的張緊彈簧73彈力產生的通過銷65作用在延遲器軸61上的轉矩Ta；由平衡彈簧66的彈力產生的與轉矩Ta取得平衡地作用在延遲器軸61上的平衡轉矩Tb。並取決於在上述第一位置和第二位置，作為在轉矩Ta和平衡轉矩Tb平衡時的轉動方向的延遲器軸61的位置的平衡位置。
張緊彈簧73的彈性常數、平衡彈簧66的彈性常數、各彈簧73、66的彈力作用位置、及延遲器軸61、延遲器臂62和導向孔61e的各自形狀等主要因素影響這些轉矩Ta、Tb的方向和大小。在此，以下作為一例，說明根據張緊彈簧73和平衡彈簧66的彈力設定上述轉動移動範圍和上述移動路徑的情況。
如圖2、圖3中實線所示，當延遲器臂62、隨之導向滑輪63處於上述第一位置時，作用在延遲器軸61上的兩轉矩Ta、Tb，也就是由一端部73a掛住在第二臂部分62b上的張緊彈簧73的彈力產生的轉矩Ta與平衡轉矩Tb平衡。為了使導向滑輪63處於設定的上述第一位置的所述平衡位置調整，通過調整在上述第一位置的平衡彈簧66的彈力亦即初期荷重進行。具體地講，如圖7所示，在蓋25上形成一對通孔25b，其內分別插入一對螺栓B4，是由弧形長孔形成；通過沿著這些通孔25b調整蓋25在周方向的位置而調整平衡彈簧66的初期荷重。
另外，如圖2、圖3中雙點劃線所示，當延遲器臂62，隨之導向滑輪63處於上述第二位置時，作用在延遲器軸61上的轉矩Ta與平衡轉矩Tb也成為平衡狀態。而且，為了使導向滑輪63處於設定的上述第二位置要設定平衡彈簧66的彈性常數。具體地講，如圖3所示，由於通過變速操作機構50作用在銷65上的操作力，當延遲器臂62處於相對上述第一位置向順時針方向轉動的上述第二位置時，通過延遲器臂62與張緊器70的保持器71的夾角增大，故張緊彈簧73的彈力增大，作用在延遲器軸61上的轉矩Ta也增大。因為如此地隨著延遲器臂62的轉動增大的轉矩Ta，延遲器軸61從在上述第一位置的轉動方向的位置向反時針方向轉動規定的角度，所以平衡彈簧66產生與上述規定角度成比例增大的彈力。而且，以使基於該彈力增大的平衡轉矩Tb與增大的轉矩Ta在導向滑輪63處於設定的上述第二位置這樣的上述平衡位置達到平衡的方式，設定平衡彈簧66的彈性常數。
因此，在上述第二位置的上述平衡位置，導向滑輪63從上述第一位置轉動的角度是小角度(例如10°)，該小角度是由假定延遲器軸61不轉動時導向孔61e的形狀決定的轉動角度(例如40°)而確定的上述規定角度。
而且，通過這樣地設定張緊彈簧73以及平衡彈簧66的彈力，在除去上述第一位置和第二位置的上述切換移動範圍，導向滑輪63就會在延遲器軸61處於上述平衡位置時，在各個變速位置在上述移動徑路上移動，相對各變速鏈輪42～46處於與中心軸線方向A5的相同位置，並且處於在徑方向的外方間隔規定距離的位置。
因此，當為了向低速側切換而操作變速操作部件51時，以使金屬線52連接的操作元件54在收容孔61d內向著一端部61a的方式向中心軸線方向A5的一方(圖2、圖5中左方)移動時，延遲器臂62通過移動的動作元件54而產生的操作力的作用，與被導向孔61e引導的銷65一起在上述切換移動範圍內在抵抗平衡彈簧66的彈力而轉動的延遲器軸61上抵抗復位彈簧64的彈力，在中心軸線方向A5並行，同時以延遲器軸61為中心轉動。
而且，鏈輪48被導向滑輪63引導，導向滑輪63與處於由變速操作部件51的操作量決定的變速位置的延遲器臂62一起移動，鏈48卷掛在從一組變速鏈輪41～47中選擇的一個上述工作鏈輪上，驅動鏈輪31與上述工作鏈輪由鏈輪48驅動連接。
以下說明前面所述構成的實施例的作用和效果。
如圖2、圖3所示，在通過具有處於上述第一位置的延遲器臂62的延遲器60從一組變速鏈輪41～47中選擇作為上述工作鏈輪的變速鏈輪47的狀態、也就是在選擇7速位置作為變速位置的狀態中，由驅車者蹬腳蹬12向正轉方向AO轉動的曲軸11通過單向離合器32和滑動機構S驅動驅動鏈輪31轉動。因此，單向離合器32和滑動機構S設置在從曲軸11到驅動鏈輪31的動力傳遞路徑中。
驅動鏈輪31通過鏈48以由兩鏈輪31、47決定的變速比驅動變速鏈輪47、輸出軸24以及驅動鏈輪15轉動。驅動鏈輪15通過鏈16驅動被動鏈輪17(參照圖1)和後輪WR轉動。這樣，由騎車者驅動轉動的曲軸11的動力通過驅動鏈輪31、鏈48和變速鏈輪47傳遞到輸出軸24，輸出軸24的動力通過上述驅動力傳遞機構傳遞到後輪WR，自行車B以7速行進。
為了從處於上述第一位置的狀態通過延遲器60切換變速位置，作為上述工作鏈輪操作變速操作部件51以選擇較低速側的鏈輪41～46，例如，選擇變速鏈輪41時，通過金屬繩52在圖2中的中心軸線方向A5向左方移動的動作元件54按壓銷45，使被導向孔61e引導的銷65嚮導向孔61e的另一方的邊緣部61g移動。此時，與銷65一體地移動的延遲器臂62和導向滑輪63在延遲器軸61上在中心軸線方向A5在圖2中向左方並進，同時以延遲器軸61為中心在圖3中的順時針方向轉動，當延遲器臂62觸接墊圈67時，處在圖2、圖3中用雙點劃線表示的變速位置為1速位置(該1速位置也是上述的第二位置)。此時的銷61p的狀態在圖5中用雙點劃線表示。
而且，與導向滑輪63一起向圖2中左方移動的鏈48從變速鏈輪47切換掛連在變速鏈輪41上，通過鏈48與驅動鏈輪31驅動連接。此時，通過滑動機構S能夠在轉動中心線方向A3上移動的驅動鏈輪31，通過鏈48的張力在轉動中心線方向A3的分力在主軸11a上沿轉動中心線方向A3移動，處在圖2中用兩點劃線表示的位置。另外，張緊滑輪72處於通過張緊彈簧73對鏈48施加適度大小的張力的位置。
另外，當從高於變速鏈輪41的較高速側的變速鏈輪42～47中選擇上述工作鏈輪，操作變速操作部件51放鬆金屬繩52時，回位彈簧64向上述第一位置移動延遲器臂62，導向滑輪63選擇較高速側的變速鏈輪42～47作為上述工作鏈輪，鏈48切換掛連在該工作鏈輪上。此時，鏈48在延時器62移動的同時在轉動中心線方向A3上移動驅動鏈輪31到達對應新的變速位置的位置。然後，自行車B以新的變速位置的變速比行進。
同樣，當切換變速位置時，延遲器臂62、導向滑輪63和張緊滑輪72按照變速操作部件51的操作向所希望的變速位置移動，同時，驅動鏈輪31通過鏈48的張力在轉動中心線方向A3的分力使主軸11a上沿轉動中心線方向A3移動。而且，通過延遲器60，從一組鏈輪41～47中選擇對應所希望的變速位置的一個上述工作鏈輪，通過鏈48驅動連接驅動鏈輪31和該工作鏈輪。
因為驅動鏈輪31如此地追隨切換變速位置的延遲器臂62的移動，在上述切換移動範圍中沿著與延遲器臂62的並行方向相同的方向移動，所以鏈48沿著與曲軸11的轉動中心線L3垂直的平面(該垂直平面在圖2中平行於車體中心線L1)，也就是，與該垂直平面平行地掛連在驅動鏈輪31與被動鏈輪體40的上述工作鏈輪上。
因此，在通過變速切換機構M2切換掛連鏈48的變速裝置T中，鏈48掛連在驅動連接在曲軸11上的驅動鏈輪體30和由規定數量的變速鏈輪41～47構成的被動鏈輪體上，該上述變速鏈輪41～47驅動連接在平行於曲軸11配置的輸出軸24上同時沿轉動中心線方向A4配列，數量多於驅動鏈輪31，在該變速裝置T中，驅動鏈輪體30的驅動鏈輪31支持在曲軸11上能夠沿轉動中心線方向A3移動，以使鏈48能夠沿著與轉動中心線L3垂直的上述垂直平面掛連在驅動鏈輪30的驅動鏈輪31和被動鏈輪體40的各變速鏈輪41～47、亦即上述工作鏈輪上。於是，當鏈48卷掛在變速鏈輪41～47中的任意一個上時，驅動鏈輪體30，為使鏈48能沿著上述與轉動中心線13垂直的平面掛連在驅動鏈輪體30和被動鏈輪體40上，在轉動中心線方向A3移動，因而能防止鏈48相對上述垂直平面傾斜，與曲軸11和輸出軸24的軸間距離(該軸間距離對應轉動中心線L3和轉動中心線L4之間的距離。)無關。因而，即使該軸間距離小時，也能防止鏈48從驅動鏈輪31或者變速鏈輪41～47上脫落。進而，當鏈48轉動著的慣性行進時，即使在自行車B的行進中騎車者停止蹬腳蹬而停止曲軸11轉動或者在反方向轉動的狀態行進時，也都能防止鏈48從驅動鏈輪31或者變速鏈輪41～47上脫落。
再有，驅動鏈輪體30由1個驅動鏈輪31構成，驅動鏈輪體30通過設置在曲軸11和驅動鏈輪體30之間的滑動機構S能夠在轉動中心線方向A3移動，同時被曲軸11連接驅動，由此，驅動鏈輪體30的在轉動中心線方向A3的寬度最小化，因而，驅動鏈輪體30的在轉動中心方向A3的移動範圍最小，變速裝置T在轉動中心線方向A3實現小型化。
關於在上述動力傳遞路徑中設置的單向離合器32和滑動機構S，由於滑動機構S配置在單向離合器32和驅動鏈輪體30之間，這與在滑動機構S和驅動鏈輪體30之間插入中間部件，例如將單向離合器設置於中間的場合相比，驅動鏈輪體30在轉動中心線方向A3移動時的慣性小，因而變速時驅動鏈輪體30的移動迅速，進一步提高了防止鏈48脫落的效果。
在通過變速切換機構M2在多個變速鏈輪41～47之間切換掛連鏈48的變速裝置T，鏈48掛連在驅動鏈輪體30和由多個變速鏈輪41～47構成的多級式被動鏈輪體40上，在與後輪WR時常連動轉動的輸出軸24上驅動連接的被動鏈輪體40設置成與輸出軸24時常成一體地轉動，將曲軸11在正方向AO的轉動向驅動鏈輪體30傳遞的單向離合器32設置在從曲軸11到驅動鏈輪體30的上述動力傳遞路徑中，由此，在自行車B慣性行進時，與時常連動在後輪WR轉動的輸出軸24成一體地轉動的被動鏈輪體40和通過卷掛在被動鏈輪體40上處於運行狀態的鏈48驅動連接的驅動鏈輪體30處於轉動狀態，鏈48也處於轉動狀態，所以，能夠通過變速切換機構M2進行變速，因而，在自行車B行進狀態，在希望時無論何時也都能夠變速，提高自行車B的運行性。
由於驅動鏈輪體30和單向離合器32與曲軸11同軸且配置在曲軸11的轉動中心線方向A3不重疊的位置上，因此，在曲軸11上同軸配置的驅動鏈輪體30和單向離合器32其徑向的大小不受曲軸11和驅動鏈輪體30制約，所以，容易保證離合器容量等離合離性能，能夠不導致性能下降地配置單向離合器32，另外，也沒有必要因為設置單向離合器32而縮小曲軸11的軸部11a的軸徑，所以，容易保證曲軸11所必要的剛性。
切換掛連構成被動鏈輪體40的多個鏈輪41～47之間的鏈48被卷掛在導向滑輪63上，延遲器臂62能夠轉動地支持導向滑輪63，延遲器軸61支持延遲器臂62，使延遲器臂62能夠轉動以及能夠向中心軸線方向A5並行。由於延遲器軸61以使其中心線L5平行於導向滑輪63的轉動中心線L7和被動鏈輪體40的轉動中心線L4的方式支持在殼20上，由此，延遲器臂62以與被動鏈輪體40和導向滑輪63的轉動中心L7平行的中心軸線L4為中心轉動，因而，除支持延遲器臂62的延遲器軸61之外，不需要特別的部件來保持導向滑輪63的轉動中心線L7和被動鏈輪體40的轉動中心線L4的平行關係。結果，不僅實現延遲器60的結構簡單化而且減少零件數量，進而降低成本。
再有，延遲器軸61能夠轉動地支持在殼20上，在延遲器60中設置平衡彈簧66，其產生作用在延遲器軸61上的平衡轉矩Tb，與從延遲器臂62通過銷65作用在延遲器軸61上的轉矩Ta平衡。按照變速操作機構50的變速操作被導向孔61e引導著移動的銷65帶動延遲器臂62轉動，伴隨著延遲器臂62的轉動延遲器軸61轉動，由此，彈簧66產生彈力，基於該彈力產生上述平衡轉矩Tb。這樣，當鏈48在多個鏈輪41～47之間切換掛連時，通過銷65，延遲器臂62相對延遲器軸61轉動和並行，同時，延遲器軸61由於從延遲器臂62通過銷65作用於延遲器軸61上的轉矩Ta而轉動，對應此轉動，平衡彈簧66產生彈力，因而產生平衡轉矩Tb，平衡轉矩Tb與上述轉矩Ta平衡，因此，導向滑輪63處於規定的切換掛連位置。此時，延遲器軸61不固定在殼20上，而只是被平衡彈簧66限制轉動，因而，由於超過通常作用在延遲器臂62上的外力的過大的外力，(例如，在下坡狀態使自行車B減速進行變速操作時，鏈48被咬住處於鎖定狀態，在該狀態，與被動鏈輪體40一起轉動時發生的過大的張力。)在延遲器臂62上產生過大的轉矩，當該過大的轉矩作用在銷61e和延遲器軸61上時，延時器軸61轉動使平衡彈簧66變形，因此，緩和了過大的轉矩，因而，作用在延遲器臂62、銷65和延遲器軸61上的過大轉矩變小，防止因過大轉矩造成上述部件的變形，提高了延遲器60進而變速裝置T的耐久性。
為了驅動連接上述工作鏈輪(其驅動連接在鏈16驅動連接的輸出軸24上)，和驅動鏈輪31使用了鏈48，因而，為了對應改變車體架F或樞軸7等位置而容易改變變速裝置T的輸出軸24的配置，而且，該配置的自由度也增大。
以下說明變更了前述的實施例的一部分的結構的實施例中已變更的結構。
變速裝置T的殼20也可以是合成樹脂制。再有，變速裝置T也可以不配備殼20，此時，曲軸11、輸出軸24和延遲器60或者安裝在車體架F上或者通過與車體架F一體地形成的託架等支持部件支持在車體架F上。
變速用環形傳動帶也可以使用皮帶，驅動轉動體和被動轉動體也可以使用滑輪。另外，也可以使用環形皮帶作為傳動後輪WR用的環形傳動帶，也可以使用滑輪作為輸出用驅動轉動體和輸出用被動轉動體。
在上述的實施例中，驅動鏈輪體30由一個轉動體部件，即驅動鏈輪31構成，但是，也可以由排列在轉動中心線方向A3並且齒尖圓直徑各不同的多個驅動鏈輪構成。
設置在滑動機構S內的上述掛合機構也可以是由形成於內筒34的外周面和外筒35的內周面的多條凸條和這些凸條分別嵌合的多條槽構成的花鍵。
驅動鏈輪體與曲軸11是分體結構，在通過傳動機構配置與由曲軸11驅動轉動的中間轉動軸同軸時，單向離合器32也可以設置在從曲軸11到上述驅動鏈輪體的動力傳遞路徑中，例如，設置在上述中間軸和驅動鏈輪體之間。
權利要求
1.一種自行車用變速裝置，其具有驅動轉動體，其由曲軸驅動轉動；多級式被動轉動體，其由在由時常與自行車的驅動輪連動轉動的輸出軸連接驅動的多個轉動體部件構成；環形傳動帶，其掛連在上述驅動轉動體和上述被動轉動體上；變速切換機構，其在上述多個轉動體部件之間切換掛連上述環形傳動帶，其特徵在於，設置上被動轉動體與上述輸出軸時常成一體地轉動；往上述驅動轉動體傳遞上述曲軸正轉方向的轉動的單向離合器設置在從上述曲軸到上述驅動轉動件的動力傳遞路徑中。
2.如權利要求1所述的自行車用變速裝置，其特徵在於，上述驅動轉動體和上述單向離合器與所述曲軸同軸並且在上述曲軸的轉動中心線方向的不重疊的位置上配置。
3.如權利要求1或2所述的自行車用變速裝置，其特徵在於，在上述動力傳遞徑路中設置滑動機構，其與上述驅動轉動體成一體地轉動，同時能夠在上述曲軸的轉動中心線方向移動上述驅動轉動體，以使上述環形傳動帶與上述曲軸的轉動中心線垂直的平面平行掛連在上述驅動轉動體和上述被動轉動體上。
全文摘要
一種在自行車慣性行進時也能夠變速的自行車用變速裝置。該自行車用變速裝置(T)具有驅動鏈輪體(30)，其由曲軸(11)驅動轉動；多級式被動鏈輪體(40)，其由與後輪時常連動轉動的輸出軸(24)驅動連接；鏈(48)，其掛連在驅動鏈輪體(30)和被動鏈輪體(40)上；變速切換機構(M
文檔編號B62K25/28GK1532114SQ200410030209
公開日2004年9月29日 申請日期2004年3月22日 優先權日2003年3月26日
發明者松本真也, 塚田善昭, 橋本剛, 昭 申請人:本田技研工業株式會社