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JP6560394B2 - 自動変速装置を備えた自転車 - Google Patents

自動変速装置を備えた自転車 Download PDF

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Description

本発明は自動変速装置を備えた自転車に関するもので、より詳しくは低速から高速へ又は高速から低速への変速が早くて円滑に成し得るようにするための自動変速装置を備えた自転車に関するものである。
一般に、自転車はペダル軸とペダル間のクランクシャフト距離が一定に固定されて、前記クランクシャフトに結合されたペダルの駆動力のみで走行力を提供するようになっている。
このような自転車は、ペダル軸を中心とするペダルの回転が一定の回転半径内で行われるから、特に上り坂などで当然より大きな駆動エネルギーを必要とする。
これを改善するために、より合理的な駆動エネルギーを得るために、変速ギアを取り付けて走行エネルギーを極大化するために広く使われている。
大韓民国登録特許第１０−０９８３９８５号公報（２０１０．０９．２７）にはこのような自転車用変速装置が開示されている。
しかし、このような従来の自転車用変速装置は、低速から高速へ又は高速から低速への変速を早くて円滑に行うことが難しいという問題点がある。
大韓民国登録特許第１０−０９８３９８５号公報（２０１０．０９．２７）‘自転車用変速装置’
本発明は上述した問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、低速から高速へ又は高速から低速への変速が早くて円滑に成し得るようにするための自動変速装置を備えた自転車を提供することである。
本発明の解決しようとする課題は以上で言及したものなどに限定されず、言及しなかった他の解決課題は下記の記載から当業者に明確に理解可能であろう。
上述した目的を達成するために、本発明は、変速のために車輪に備えられた自動変速装置を含む自転車であって、前記自動変速装置は、前記車輪に連結されて回転力を伝達し、変速をなす変速部；外部から伝達される回転力によって回転する駆動部；前記駆動部の回転力を前記変速部に伝達する連結部；及び前記連結部を制御して、前記変速部が変速をなすようにする調節部を含むことを特徴とする自動変速装置を備えた自転車を提供する。
本発明による前記変速部は、一側が開放したリングギア；前記リングギアの内側に収容されるサンギア；一端部が前記サンギアに連結され、他端部が前記リングギアの他側を貫く駆動軸；及び前記リングギアと前記サンギアの間に噛み合う複数の遊星ギアを含み、前記車輪は、外側に前記リングギア、前記サンギア及び前記駆動軸が回転可能に設けられる回転軸；及び前記車輪の他側に位置するように前記回転軸の外側に備えられ、前記回転軸と一緒に前記車輪に回転力を伝達し、外側に前記遊星ギアが回転可能に設けられる複数の回転突起が備えられる回転板を含むことができる。
本発明による前記駆動部は、前記駆動軸の外側に回転可能に設けられ、ペダルクランクと連結された駆動プーリーとベルトを介して連結される被動プーリーを含み、前記連結部は、前記被動プーリーの一側に位置するように前記駆動軸に設けられ、前記リングギアと一緒に回転するように連結されるリングギア連結部；及び前記被動プーリーの他側に位置するように前記駆動軸に設けられ、前記サンギアと一緒に回転するように前記駆動軸に連結されるサンギア連結部を含み、前記調節部は、前記リングギア連結部と前記サンギア連結部の少なくとも一方の連結部が回転するように制御して、前記リングギアと前記サンギアの少なくとも一方のギアが回転しながら変速するようにし、前記変速部は、前記サンギアが回転して１速に、前記リングギアが回転して２速にかつ前記リング及びサンギアが同時に回転して３速に変速して車輪に回転力を伝達することができる。
本発明による前記被動プーリーは、両側にそれぞれ内側に陷沒し、内周面に多数の一側及び他側ギア歯が形成される一側及び他側凹部が形成され、前記リングギア連結部は、前記リングギアの他側に備えられ、外周面に多数の回転防止突起が形成される固定リングと、前記固定リングの内周面から他側方向に伸びて前記一側凹部に挿入される挿入リングと、前記挿入リングの外側に回動可能に設けられ、前記一側ギア歯に係止されることによって前記リングギア連結部が前記被動プーリーと一緒に回転するようにしたり前記一側ギア歯から係止解除されることによって前記リングギア連結部が前記被動プーリーと一緒に回転しないようにしたりする複数の歯止めとを含む第１回転手段；及び前記調節部の制御によって前記歯止めが折り畳まれたり展開したりするようにする第１ロック手段を含み、前記サンギア連結部は、前記駆動軸の他側に備えられ、外周面に多数の回転防止突起が形成される固定リングと、前記固定リングの内周面から他側方向に伸びて前記一側凹部に挿入される挿入リングと、前記挿入リングの外側に回動可能に設けられ、前記他側ギア歯に係止されることによって前記サンギア連結部が前記被動プーリーと一緒に回転するようにしたり前記他側ギア歯から係止解除されることによって前記サンギア連結部が前記被動プーリーと一緒に回転しないようにしたりする複数の歯止めを含む第２回転手段；及び前記調節部の制御によって前記歯止めが折り畳まれたり展開したりするようにする第２ロック手段を含むことができる。
本発明による前記第１及び第２ロック手段は、前記挿入リングの外側に設けられて前記固定リングと接し、展開状態の歯止めが挿入される歯止め収容溝が形成される円板リング；及び前記円板リングの外周面から一側方向に伸びて前記固定リングを取り囲む複数のロック突起を含み、内側で前記第１及び第２回転手段が回転するにつれて前記歯止めが前記歯止め収容溝から引き出されて前記円板リングの内周面と接して折り畳まれるようにすることができる。
本発明による前記リング及びサンギア連結部は、一端部が前記第１及び第２回転手段に連結され、他端部が前記第１及び第２ロック手段に連結され、前記第１及び第２回転手段の回転によって元の状態に復帰するようにする弾性リングをさらに含み、前記挿入リングは、内周面に一対のガイド溝が形成され、前記円板リングは、内周面前記ガイド溝に挿入される前記一対のガイド突起が形成され、前記第１及び第２ロック手段は、前記歯止めと隣り合うように前記円板リングに備えられ、前記第１及び第２回転手段が回転することによって前記歯止めを加圧して円滑に折り畳めるようにする一対の加圧部材をさらに含むことができる。
本発明による前記調節部は、前記連結部と隣り合うように配置される支持フレーム；前記支持フレームに回動可能に連結され、回動によって前記回転防止突起に係止されたり係止解除されたりすることによって前記リング及びサンギア連結部が前記被動プーリーと一緒に回転するようにしたり回転しないようにしたりする一対のストッパー；及び前記一対のストッパーの回動を調節する調節手段を含むことができる。
本発明による前記支持フレームは、前記連結部の他側に位置し、前記回転軸に結合される軸結合孔が形成される他側板；前記他側板と対向するように前記リングギアの他側に配置される一側板；及び前記両側板を連結し、前記リング及びサンギア連結部の外側に配置される連結板を含み、前記調節部は、前記両側板に連結され、前記一対の前記ストッパーが回動可能に連結される固定ピン；及び前記ストッパーと前記連結板の間に備えられるスプリングをさらに含み、前記一対のストッパーは、一端部に前記回転防止突起と対応する係止突起が形成され、両端部の間が前記固定リングと隣り合うように前記固定ピンに回動可能に連結され、他端部が前記調節手段によって加圧されたり加圧解除されたりすることにより、一端部が前記固定ピンを中心に回動して前記係止突起が前記回転防止突起に係止されたり係止解除されたりして前記固定リングの回転を制御し、前記リング及びサンギア連結部は、前記固定リングが固定される場合、前記挿入リングが一定角度だけ回転するにつれて前記歯止めが折り畳まれて前記被動プーリーの一側ギア歯又は他側ギア歯から係止解除されることによって前記被動プーリーと一緒に回転しなくなり、前記固定リングが固定されない場合、回動した状態の挿入リングが元の状態に復元するにつれて前記歯止めが前記被動プーリーの一側ギア歯又は他側ギア歯に係止されることによって前記被動プーリーと一緒に回転することができる。
また、本発明はハンドルに備えられる変速レバーをさらに含み、前記調節手段は、前記両側板に回転可能に連結され、回転によって前記一対のストッパーの他端部が加圧又は加圧解除されることによって一端部が前記固定リングに対して離隔するとか接するようにする調節軸；及び前記変速レバーとワイヤを介して連結され、前記変速レバーの操作によって回転して前記調節軸が正逆方向に回転するようにする巻取装置を含み、前記調節軸は、表面に前記一対のストッパーの他端部が挿入される一対の挿入溝が形成され、前記一対の挿入溝は、前記調節軸の長手方向に同一線上に形成されないとともに前記一対のストッパーの他端部が同時に挿入されないように形成され、前記一対のストッパーは、他端部が前記挿入溝に挿入されない場合、前記固定リングから離隔して前記リング及びサンギア連結部が前記被動プーリーと一緒に回転することができるようにし、前記一対のストッパーのいずれか一方のストッパーの他端部が前記挿入溝に挿入される場合、いずれか一方のストッパーが対応固定リングに係止されることにより、前記リング及びサンギア連結部のいずれか一方のギア連結部が前記被動プーリーと一緒に回転し、他方のギア連結部が前記被動プーリーと一緒に回動しないようにすることができる。
本発明によると、低速から高速へ又は高速から低速への変速が早くて円滑に成し得る効果がある。
本発明の効果は以上で言及したものなどに限定されず、言及しない他の解決課題は下記の記載から当業者に明確に理解可能であろう。
本発明による自動変速装置を示した正面図である。 本発明による自動変速装置が設けられた状態の自転車を示した側面図である。 本発明による自動変速装置を示した斜視図である。 本発明による自動変速装置を示した分解斜視図である。 本発明による自動変速装置を示した背面分解斜視図である。 本発明による自動変速装置においてリングギア連結部を示した分解斜視図である。 本発明による自動変速装置においてリングギア連結部を示した側面図である。 本発明による自動変速装置においてサンギア連結部を示した分解斜視図である。 本発明による自動変速装置において調節部を示した分解斜視図である。 本発明による自動変速装置において調節部を示した斜視図である。 本発明による自動変速装置においてリング及びサンギア連結部の作動状態を示した使用状態図である。
以下、添付図面について本発明の好適な実施例をより詳細に説明する。
図１〜図１１を参照すると、本発明による自動変速装置１は、設置対象物の車輪１１に連結され、回転力を伝達し、変速をなす変速部１００、外部から伝達される回転力によって回転する駆動部２００、前記駆動部２００の回転力を前記変速部１００に伝達する連結部３００及び前記連結部３００を制御して前記変速部１００で変速がなされるようにする調節部４００を含む。
設置対象物は、図２に示したように、車輪１１を有する自転車１０からなることが好ましく、前記自動変速装置１は自転車１０の車輪１１に連結され、変速によって車輪１１の回転速度、言い換えれば走行速度を変化させることができるようにする。
車輪１１は回転軸１１ａを含み、前記車輪１１の他側に位置するように前記回転軸１１ａの外側に設けられ、前記回転軸１１ａと一緒に前記車輪１１に回転力を伝達し、複数の回転突起１１ｃを備えた回転板１１ｂをさらに含むことができる。
ここで、前記車輪１１の他側は自転車１０を正面から見るとき、右側と見なすことができる。
前記回転板１１ｂは前記回転軸１１ａに一方向に一緒に回転することができるように連結されることが好ましい。
これにより、前記回転板１１ｂは正方向への回転時にのみ回転力を伝達しながら正方向への回転によって前記回転軸１１ａと一緒に回転するが、逆方向への回転によって前記回転軸１１ａと一緒に回転しない。ここで、前記回転板１１ｂの正方向回転は自転車１０が直進する方向への回転であり、逆方向回転はその反対方向への回転と見なすことができる。
回転軸１１ａは自転車１０を成す胴体フレーム１２に回転可能に設けられ、車輪１１が回転することができるようにする。
前記変速部１００は、図２又は図４に示したように、車輪１１の他側に設けられ、前記車輪１１に回転力を伝達する。
前記変速部１００は、図４及び図５に示したように、一側が開放し、内側に前記複数の回転突起１１ｃを収容するように前記回転軸１１ａの外側に嵌め合わせられるリングギア１１０、前記リングギア１１０の内側に収容されるサンギア１２０、一端部は前記サンギア１２０に連結され、他端部は前記リングギア１１０の他側に貫く駆動軸１３０及び前記リングギア１１０と前記サンギア１２０の間に噛み合う複数の遊星ギア１４０を含む。
前記リングギア１１０は内周に沿ってギア歯が形成され、前記サンギア１２０及び前記遊星ギア１４０は外周に沿ってギア歯が形成される一般的な形態を有する。
前記遊星ギア１４０は前記回転突起１１ｃの数と同数で備えられ、両側にギア固定孔１４１が貫設されて、前記回転突起１１ｃに回転可能に設けられる。
前記駆動軸１３０は長手方向に軸固定孔１３１が貫設されて、回転軸１１ａに回転可能に設けられる。
前記自動変速装置１は前記調節部４００の調節によって前記連結部３００を制御して前記リング及びサンギア１１０、１２０の少なくとも一つのギアが回転するように変速することによって車輪の回転速度を変化させることができるようにする。
すなわち、前記自動変速装置１は、前記サンギア１２０が回転して車輪１１に回転力を伝達する場合は１速、前記リングギア１１０が回転して車輪１１に回転力を伝達する場合は２速及び前記リング及びサンギア１１０、１２０が一緒に回転して車輪１１に回転力を伝達する場合は３速に変速するようにする。
前記駆動部２００は、図３〜図５に示したように、前記駆動軸１３０の外側に回転可能に設けられる被動プーリー２１０を含む。
前記被動プーリー２１０は、図２に示したように、自転車１０のペダル１３、言い換えればペダルクランク１６に連結される駆動プーリー１４とベルト１５を介して連結されて回転力を受ける。
前記ベルト１５はタイミングベルトからなることが最も好ましい。
前記連結部３００は、図１又は図３に示したように、前記被動プーリー２１０の一側に位置するように前記駆動軸１３０の外径側に設けられ、前記リングギア１１０と一緒に回転するように連結されるリングギア連結部３１０、及び、前記被動プーリー２１０の他側に位置するように前記駆動軸１３０の外径側に設けられ、前記サンギア１２０と一緒に回転するように前記駆動軸１３０に連結されるサンギア連結部３２０を含む。
前記被動プーリー２１０は、図４及び図５に示したように、両側からそれぞれ内側に陷沒し、内周面に多数の一側及び他側ギア歯２１１ａ、２１２ａが形成される一側及び他側凹部２１１、２１２が形成される。
前記リングギア連結部３１０は、前記リングギア１１０の他側に備えられ、外周面に多数の回転防止突起３１２ａが形成される固定リング３１２と、前記固定リング３１２の内周面から他側方向に伸びて前記一側凹部２１１に挿入される挿入リング３１３と、前記挿入リング３１３の外側に回動可能に設けられ、前記一側ギア歯２１１ａに係止されて前記リングギア連結部３１０が前記被動プーリー２１０と一緒に回転するようにしたり前記一側ギア歯２１１ａとの係止が解除されて前記リングギア連結部３１０が前記被動プーリー２１０と一緒に回転しないようにしたりする複数の歯止め３１４とを含む第１回転手段３１１、及び、前記調節部４００の制御によって前記歯止め３１４が折り畳み又は展開される第１ロック手段３１５を含む。
前記歯止め３１４は一対からなり、前記挿入リング３１３は外周面に前記歯止め３１４が挿入される一対の歯止め挿入溝３１３ａが形成される。
前記歯止め３１４は、図７に示したように、弾性部材３１４ａによって前記歯止め挿入溝３１３ａに回動可能に収容されながら折り畳まれることによって前記挿入リング３１３の外周面から外側に突出しなくなったり展開することによって前記挿入リング３１３の外周面から外側に突出したりする形態を成す。
すなわち、前記歯止め３１４は、普段は展開状態で前記被動プーリー２１０が正方向に回転するとき、前記一側ギア歯２１１ａに係止されて前記リングギア連結部３１０が一緒に回転することができるようにする。
また、前記歯止め３１４は、展開状態で前記被動プーリー２１０が逆方向に回転するとき、前記一側ギア歯２１１ａとの接触によって折り畳まれることにより、前記リングギア連結部３１０が一緒に回転しないようにする。
ここで、前記被動プーリー２１０の正方向回転は自転車１０が直進する方向への回転であり、逆方向回転はその反対方向への回転と見なすことができる。
これにより、前記歯止め３１４は前記リングギア連結部３１０が逆方向に回転しないようにすることができる。
このような歯止めは既に公知となって使われているので、それについてのもっと具体的な説明は省略する。
前記第１ロック手段３１５は、図４〜図７に示したように、前記挿入リング３１３の外側に設けられ、前記固定リング３１２と接し、展開状態の歯止め３１４が挿入される歯止め収容溝３１６ａが形成される円板リング３１６と、前記円板リング３１６の外周面から一側方向に延設されて前記固定リング３１２を取り囲む複数のロック突起３１７を含む。
前記第１ロック手段３１５は、内側に前記第１回転手段３１１が回転するにつれて前記歯止め３１４が前記歯止め収容溝３１６ａから引き出されて前記円板リング３１６の内周面と接して折り畳まれるようにする。
前記リングギア連結部３１０は、一端部が前記第１回転手段３１１に連結され、他端部が前記第１ロック手段３１５に連結され、前記第１回転手段３１１の回転によって元の状態に復帰するようにする弾性リング３１８をさらに含む。
前記第１回転手段３１１は、回転の際、前記歯止め３１４が前記歯止め収容溝３１６ａに挿入された展開状態を基準に前記歯止め収容溝３１６ａから引き出されて折り畳まれる程度で回転が停止することが好ましい。ここで、前記第１回転手段３１１の回転は、反対に、前記第１回転手段３１１が固定された状態で前記第１ロック手段３１５が前記円板リング３１６の内周面に沿って回転するものと見なすことができるのは言うまでもない。
このために、前記挿入リング３１３は内周面に一対のガイド溝３１３ｂが形成され、前記円板リング３１６は内周面に前記ガイド溝３１３ｂに挿入される前記一対のガイド突起３１６ｂが形成されることができる。
前記ガイド突起３１６ｂは前記ガイド溝３１３ｂの長手方向に移動して、前記第１回転手段３１１が一定角度だけ回転するようにする。
前記弾性リング３１８はワイヤからなり、両端部が離隔したリング状を成す。
前記固定リング３１２は前記弾性リング３１８の一端部が挿合される第１挿合ホール３１２ｂが形成され、前記円板リング３１６は前記弾性リング３１８の一端部が挿合される第２挿合ホール３１６ｃが形成される。
前記弾性リング３１８は両端部が互いに反対方向に折り曲げられて前記第１及び第２挿合ホール３１２ｂ、３１６ｃに連結される。
前記第１ロック手段３１５は前記歯止め３１４と隣り合うように前記円板リング３１６に備えられ、前記第１回転手段３１１が回転するにつれて前記歯止め３１４を加圧して円滑に折り畳めるようにする一対の加圧部材３１９をさらに含むことができる。
前記円板リング３１６は内部と連通するように内周面に一対の埋込溝３１６ｄが形成され、これに前記加圧部材３１９が挿合されることができる。
前記埋込溝３１６ｄは、図７に示したように、‘Ｌ’字形を成し、前記加圧部材３１９はリーフスプリングからなり、前記埋込溝３１６ｄと同様に略‘Ｌ’字形を成し、前記埋込溝３１６ｄに配置される。
前記加圧部材３１９は一端部が前記埋込溝３１６ｄを通じて前記円板リング３１６の内側に突出し、前記歯止め３１４との接触によって引っ込み、前記歯止め３１４が折り畳まれるようにする。
前記加圧部材３１９は他端部が円形に形成されることによって前記埋込溝３１６ｄから離脱することを防止することができ、両端部の間が複数回折り曲げられて弾性力を発揮することができる。
すなわち、前記リングギア連結部３１０は、前記調節部４００の制御によって前記歯止め３１４が前記被動プーリー２１０の一側ギア歯２１１ａに係止されたり係止解除されたりすることにより、前記リングギア１１０が前記被動プーリー２１０と一緒に回転するようにしたり回転しないようにしたりする。
これにより、前記リングギア連結部３１０は、前記調節部４００の制御によって、前記駆動部２００の回転力が前記リングギア１１０に伝達されるようにしたり伝達されないようにしたりすることができる。
前記サンギア連結部３２０は、図４、図５及び図８に示したように、前記駆動軸１３０の他側に備えられ、外周面に多数の回転防止突起３２２ａが形成される固定リング３２２と、前記固定リング３２２の内周面から他側方向に延設されて前記一側凹部２１１に挿入される挿入リング３２３と、前記挿入リング３２３の外側に回動可能に設けられ、前記ギア歯２１２ａに係止されて前記サンギア連結部３２０が前記被動プーリー２１０と一緒に回転するようにしたり前記ギア歯２１２ａから係止解除されて前記サンギア連結部３２０が前記被動プーリー２１０と一緒に回転しないようにしたりする複数の歯止め３２４とを含む第２回転手段３２１、及び、前記調節部４００の制御によって前記歯止め３２４が折り畳まれたり展開したりするようにする第２ロック手段３２５を含む。
このような第２回転手段３２１及び前記第２ロック手段３２５は前述した第１回転手段３１１及び前記第１ロック手段３１５と同一の形態を有するので、それについての具体的な説明は省略する。
すなわち、前記サンギア連結部３２０は前記被動プーリー２１０を中心に前記リングギア連結部３１０の反対位置に配置され、前記調節部４００の制御によって、前記歯止め３２４が前記被動プーリー２１０のギア歯２１２ａに係止されたり係止解除されたりして、前記サンギア１２０が前記被動プーリー２１０と一緒に回転するようにしたり回転しないようにしたりする。
これにより、前記サンギア連結部３２０は、前記調節部４００の制御によって、前記駆動部２００の回転力が前記サンギア１２０に伝達されるようにしたり伝達されないようにしたりすることができる。
前記調節部４００は、図１１に示したように、前記歯止め３１４、３２４の折り畳み及び展開によって前記リング及びサンギア連結部３１０、３２０の少なくとも一方のギア連結部が前記被動プーリー２１０と一緒に回転することができるように制御することで、前記リングギア１１０又は前記サンギア１２０が回転するようにしたり前記リング及びサンギア１１０、１２０が一緒に回転するようにしたりし、それによって変速をなすようにする。
このために、前記調節部４００は、図９及び図１０に示したように、前記連結部３００と隣り合うように回転軸１１ａに結合される支持フレーム４１０、前記支持フレーム４１０に回動可能に連結され、回動によって前記回転防止突起３１２ａ、３２２ａに係止されたり係止解除されたりすることにより、前記リング及びサンギア連結部３１０、３２０が前記被動プーリー２１０と一緒に回転するようにしたり回転しないようにしたりする一対のストッパー４２０及び前記一対のストッパー４２０の回動を調節する調節手段４３０を含む。
前記支持フレーム４１０は、図１、図４及び図５に示したように、前記連結部３００の他側に位置し、回転軸１１ａに結合される軸結合孔４１１ａが形成される他側板４１１、前記他側板４１１と対向するように前記リングギア１１０の他側に配置される一側板４１２、及び前記両側板４１１、４１２を連結する連結板４１３を含む。
前記連結板４１３は前記連結部３００に沿って伸びる曲面板状を成し、前記一側板４１２は前記連結部３００の外側に位置し、前記連結部３００と隣り合う内側面が曲面を成す。
したがって、前記支持フレーム４１０は前記両側板４１１、４１２及び前記連結板４１３が一体に連結されて前記連結部３００の後方を取り囲む‘コ’字形を成す。
前記調節部４００は、前記両側板４１１、４１２に連結され、前記一対の前記ストッパー４２０が回動可能に連結される固定ピン４４０をさらに含む。
前記一対のストッパー４２０は、図１及び図１１に示したように、前記固定リング３１２、３２２と隣り合うように前記固定ピン４４０に回動可能に連結される。
前記ストッパー４２０は、図９〜図１１に示したように、両端部を有し、一端部に前記回転防止突起３１２ａ、３２２ａと対応する係止突起４２１が形成され、両端部の間に前記固定ピン４４０に結合されるピン結合孔４２２が形成され、他端部が前記調節手段４３０によって加圧又は加圧解除されることによって回動して、前記係止突起４２１が前記回転防止突起３１２ａ、３２２ａに係止されたり係止解除されたりするように構成される。
前記ストッパー４２０は一端部が前記複数のロック突起３１７の間に挿入され、前記係止突起４２１と回転防止突起３１２ａ、３２２ａが噛み合って係止される。
前記調節部４００は、前記ストッパー４２０と前記連結板４１３の間に備えられるスプリング４５０をさらに含むことができる。
前記スプリング４５０は一対からなって前記一対のストッパー４２０にそれぞれ備えられ、前記ストッパー４２０の一端部を前記固定リング３１２、３２２の方向に加圧して他端部が前記調節手段と接した状態で維持されるようにするとともに、前記調節手段４３０の加圧時に前記係止突起４２１が前記回転防止突起３１２ａ、３２２ａに円滑に係止されるようにする。
前記調節手段４３０は、前記両側板４１１、４１２に回転可能に連結され、回転によって前記一対のストッパー４２０の他端部を加圧又は加圧解除することで、前記一対のストッパー４２０の一端部が前記固定リング３１２、３２２に対して離隔したり接したりするようにする調節軸４３１、及び、外部からの加圧又は加圧解除によって前記調節軸４３１が正逆方向に回転することができるようにする巻取装置４３２を含む。
ここで、前記一対のストッパー４２０は他端部が前記スプリング４５０の加圧によって前記調節軸４３１と接した状態を維持するものとして理解しなければならない。
前記巻取装置４３２は自転車１０のハンドル１７に配置される変速レバー１８とワイヤ１９を介して連結され、変速レバー１８の操作によるワイヤ１９の引張り又は緩みによって前記調節軸４３１が正逆方向に回転することができるようにする。
このような巻取装置は公知の一般的な形態のぜんまい装置などからなることができるので、それについての具体的な説明は省略する。
また、変速レバーは自転車の速度が低速から高速に又は高速から低速に変速されるように作動するもので、公知の一般的な形態を有することができる。
前記調節軸４３１は表面に前記一対のストッパー４２０の他端部が挿入される一対の挿入溝４３１ａが形成される。
前記一対の挿入溝４３１ａは前記調節軸４３１の長手方向に同一線上に形成されないとともに前記一対のストッパー４２０の他端部が同時に挿入されないようにする。
すなわち、前記一対のストッパー４２０は、図１１に示したように、他端部が前記調節軸４３１と接した状態で変速レバー１８の作動によって調節軸４３１が回転するとき、前記一対の挿入溝４３１ａに同時に挿入されなかったり、一方のストッパーは対応挿入溝に挿入されるが他方のストッパーが対応挿入溝に挿入されなかったりする。
前記一対のストッパー４２０は、他端部が前記挿入溝４３１ａに挿入されない場合、一端部が前記固定ピン４４０を中心に前記スプリング４５０の方向に回動して前記スプリング４５０を加圧するとともに前記固定リング３１２、３２２から離隔する。この時、前記リング及びサンギア連結部３１０、３２０は前記被動プーリー２１０と一緒に回転することができる。
また、変速レバー１８の作動による前記調節軸４３１の回転によって前記一対のストッパー４２０のいずれか一方のストッパーの他端部が前記挿入溝４３１ａに挿入される場合、一端部が前記固定ピン４４０を中心に前記スプリング４５０の反対方向に回動して収縮状態のスプリング４５０が弛緩するとともに、他方のストッパーの係止突起４２１が対応固定リングの回転防止突起に係止される。
この時、前記リング及びサンギア連結部３１０、３２０のいずれか一方のギア連結部は前記被動プーリー２１０と一緒に回転し、他方のギア連結部は前記被動プーリー２１０と一緒に回動しない。
これにより、前記調節部４００は前記連結部３００を制御して変速することができる。
図１〜図１１に基づいて前記自動変速装置１の変速方法を具体的に説明すると、変速レバー１８の作動による１速への調節時、前記調節軸４３１が回転するにつれて前記一対のストッパー４２０のいずれか一方のストッパーの他端部が対応挿入溝４３１ａに挿入されるとともに一端部に形成された係止突起４２１が前記固定リング３１２に形成された回転防止突起３１２ａに係止される。
前記固定リング３１２が固定されるとともに内部に設けられた挿入リング３１３がずっと回転しようとする力によってガイド溝３１３ｂの長さだけ回転し、歯止め３１４が折り畳まれて被動プーリー２１０の一側ギア歯２１１ａから係止解除される。
この時、回動した状態の挿入リング３２３の場合、元の状態に復元するにつれて前記歯止め３２４が前記被動プーリー２１０の他側ギア歯２１２ａに係止されるものとして理解することができる。
前記歯止め３１４が前記被動プーリー２１０の一側ギア歯２１１ａから係止解除されるとき、前記リングギア連結部３１０は前記被動プーリー２１０と一緒に回転しないが、前記サンギア連結部３２０は前記被動プーリー２１０と一緒に回転して前記サンギア１２０が回転するようにする。
これにより、前記自動変速装置１は車輪１１に１速の回転力を伝達することができる。
また、２速への調節時、前記調節軸４３１が回転するにつれて前記一対のストッパー４２０のいずれか一方のストッパーの他端部が対応挿入溝４３１ａに挿入されるとともに一端部に形成された係止突起４２１が前記固定リング３２２に形成された回転防止突起３２２ａに係止される。
前記固定リング３２２が固定されるとともに前記挿入リング３２３がガイド溝３１３ｂの長さだけ回転し、歯止め３２４が折り畳まれて被動プーリー２１０の他側ギア歯２１２ａから係止解除される。ここで、前記挿入リング３２３は前記挿入リング３１３と同一の形態を有するので、前記ガイド溝３１３ｂは前記挿入リングにも形成されるものとして理解しなければならない。
この時、回動した状態の挿入リング３１３の場合、元の状態に復元するにつれて前記歯止め３１４が前記被動プーリー２１０の一側ギア歯２１１ａに係止されるものとして理解することができる。
前記歯止め３２４が前記被動プーリー２１０の他側ギア歯２１２ａから係止解除されるとき、前記サンギア連結部３２０は前記被動プーリー２１０と一緒に回転しないが、前記リングギア連結部３１０は前記被動プーリー２１０と一緒に回転して前記リングギア１１０が回転するようにする。
これにより、前記自動変速装置１は車輪１１に２速の回転力を伝達することができる。
そして、３速への調節時、前記調節軸４３１の回転につれて前記一対のストッパー４２０の他端部が同時に前記挿入溝４３１ａに挿入されず、一端部が前記固定リング３１２、３２２から離隔する。
前記一対のストッパー４２０が前記固定リング３１２、３２２から離隔することにより、回動した状態の挿入リング３１３、３２３が元の状態に復元し、前記歯止め３１４、３２４が前記被動プーリー２１０の一側及び他側ギア歯２１１ａ、２１２ａに係止される。
前記歯止め３１４、３２４が前記被動プーリー２１０の一側及び他側ギア歯２１１ａ、２１２ａに係止されることにより、前記リング及びサンギア連結部３１０、３２０は前記被動プーリー２１０と一緒に回転することができる。
これにより、前記自動変速装置１は車輪１１に３速の回転力を伝達することができる。
これにより、前記自動変速装置１は低速から高速へ又は高速から低速への変速が早くて円滑になすことができる。
以上で説明したものは本発明による自動変速装置及びこれを備えた自転車を実施するための実施例に過ぎないもので、本発明は前述した実施例に限定されず、以下の特許請求範囲で請求するような本発明の要旨を逸脱しない範疇内で本発明が属する分野で通常の知識を有する者であれば誰でも多様な変更実施が可能な範囲まで本発明の技術的精神があると言える。
１ 自動変速装置
１０ 自転車
１１ 車輪
１１ａ 回転軸
１１ｂ 回転板
１１ｃ 回転突起
１２ 胴体フレーム
１３ ペダル
１４ 駆動ローラー
１５ ベルト
１６ ペダルクランク
１７ ハンドル
１８ 変速レバー
１９ ワイヤ
１００ 変速部
１１０ リングギア
１２０ サンギア
１３０ 駆動軸
１３１ 軸固定孔
１４０ 遊星ギア
１４１ ギア固定孔
２００ 駆動部
２１０ 被動プーリー
２１１ 一側凹部
２１２ 他側凹部
３００ 連結部
３１０ リングギア連結部
３１１ 第１回転手段
３１２ 固定リング
３１３ 挿入リング
３１４ 歯止め
３１５ 第１ロック手段
３１６ 円板リング
３１７ ロック突起
３１８ 弾性リング
３１９ 加圧部材
３２０ サンギア連結部
３２１ 第２回転手段
３２２ 固定リング
３２３ 挿入リング
３２４ 歯止め
３２５ 第２ロック手段
４００ 調節部
４１０ 支持フレーム
４１１ 他側板
４１２ 一側板
４１３ 連結板
４２０ ストッパー
４２１ 係止突起
４２２ ピン結合孔
４３０ 調節手段
４３１ 調節軸
４３２ 巻取装置
４４０ 固定ピン
４５０ スプリング

Claims (7)

  1. 変速のために車輪に備えられた変速装置を含む自転車であって、
    前記変速装置は、
    前記車輪に連結されて回転力を伝達し、変速をなす変速部；
    外部から伝達される回転力によって回転する駆動部；
    前記駆動部の回転力を前記変速部に伝達する連結部；及び
    前記連結部を制御して、前記変速部が変速をなすようにする調節部を含み、
    さらに、
    前記変速部は、
    一側が開放したリングギア；
    前記リングギアの内側に収容されるサンギア；
    一端部が前記サンギアに連結され、他端部が前記リングギアの他側を貫く駆動軸；及び
    前記リングギアと前記サンギアの間に噛み合う複数の遊星ギアを含み、
    前記車輪は、
    外側に前記リングギア、前記サンギア及び前記駆動軸が回転可能に設けられる回転軸；及び
    前記車輪の他側に位置するように前記回転軸の外側に備えられ、前記回転軸と一緒に前記車輪に回転力を伝達し、外側に前記遊星ギアが回転可能に設けられる複数の回転突起が備えられる回転板を含み、
    さらに、
    前記駆動部は、
    前記駆動軸の外側に回転可能に設けられ、ペダルクランクと連結された駆動プーリーとベルトを介して連結される被動プーリーを含み、
    前記連結部は、
    前記被動プーリーの一側に位置するように前記駆動軸に設けられ、前記リングギアと一緒に回転するように連結されるリングギア連結部；及び
    前記被動プーリーの他側に位置するように前記駆動軸に設けられ、前記サンギアと一緒に回転するように前記駆動軸に連結されるサンギア連結部を含み、
    前記調節部は、
    前記リングギア連結部と前記サンギア連結部の少なくとも一方の連結部が回転するように制御して、前記リングギアと前記サンギアの少なくとも一方のギアが回転しながら変速するようにし、
    前記変速部は、
    前記サンギアが回転して１速に、前記リングギアが回転して２速にかつ前記リング及びサンギアが同時に回転して３速に変速して車輪に回転力を伝達することを特徴とする、変速装置を備えた自転車。
  2. 前記被動プーリーは、
    両側にそれぞれ内側に陷沒し、内周面に多数の一側及び他側ギア歯が形成される一側及び他側凹部が形成され、
    前記リングギア連結部は、
    前記リングギアの他側に備えられ、外周面に多数の回転防止突起が形成される固定リングと、前記固定リングの内周面から他側方向に伸びて前記一側凹部に挿入される挿入リングと、前記挿入リングの外側に回動可能に設けられ、前記一側ギア歯に係止されることによって前記リングギア連結部が前記被動プーリーと一緒に回転するようにしたり前記一側ギア歯から係止解除されることによって前記リングギア連結部が前記被動プーリーと一緒に回転しないようにしたりする複数の歯止めとを含む第１回転手段；及び
    前記調節部の制御によって前記歯止めが折り畳まれたり展開したりするようにする第１ロック手段を含み、
    前記サンギア連結部は、
    前記駆動軸の他側に備えられ、外周面に多数の回転防止突起が形成される固定リングと、前記固定リングの内周面から他側方向に伸びて前記一側凹部に挿入される挿入リングと、前記挿入リングの外側に回動可能に設けられ、前記他側ギア歯に係止されることによって前記サンギア連結部が前記被動プーリーと一緒に回転するようにしたり前記他側ギア歯から係止解除されることによって前記サンギア連結部が前記被動プーリーと一緒に回転しないようにしたりする複数の歯止めとを含む第２回転手段；及び
    前記調節部の制御によって前記歯止めが折り畳まれたり展開したりするようにする第２ロック手段を含むことを特徴とする、請求項１に記載の変速装置を備えた自転車。
  3. 前記第１及び第２ロック手段は、
    前記挿入リングの外側に設けられて前記固定リングと接し、展開状態の歯止めが挿入される歯止め収容溝が形成される円板リング；及び
    前記円板リングの外周面から一側方向に伸びて前記固定リングを取り囲む複数のロック突起を含み、内側で前記第１及び第２回転手段が回転するにつれて前記歯止めが前記歯止め収容溝から引き出されて前記円板リングの内周面と接して折り畳まれるようにすることを特徴とする、請求項２に記載の変速装置を備えた自転車。
  4. 前記リング及びサンギア連結部は、
    一端部が前記第１及び第２回転手段に連結され、他端部が前記第１及び第２ロック手段に連結され、前記第１及び第２回転手段の回転によって元の状態に復帰するようにする弾性リングをさらに含み、
    前記挿入リングは、
    内周面に一対のガイド溝が形成され、
    前記円板リングは、
    内周面前記ガイド溝に挿入される前記一対のガイド突起が形成され、
    前記第１及び第２ロック手段は、
    前記歯止めと隣り合うように前記円板リングに備えられ、前記第１及び第２回転手段が回転することによって前記歯止めを加圧して円滑に折り畳めるようにする一対の加圧部材をさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載の変速装置を備えた自転車。
  5. 前記調節部は、
    前記連結部と隣り合うように配置される支持フレーム；
    前記支持フレームに回動可能に連結され、回動によって前記回転防止突起に係止されたり係止解除されたりすることによって前記リング及びサンギア連結部が前記被動プーリーと一緒に回転するようにしたり回転しないようにしたりする一対のストッパー；及び
    前記一対のストッパーの回動を調節する調節手段を含むことを特徴とする、請求項２に記載の変速装置を備えた自転車。
  6. 前記支持フレームは、
    前記連結部の他側に位置し、前記回転軸に結合される軸結合孔が形成される他側板；
    前記他側板と対向するように前記リングギアの他側に配置される一側板；及び
    前記両側板を連結し、前記リング及びサンギア連結部の外側に配置される連結板を含み、
    前記調節部は、
    前記両側板に連結され、前記一対の前記ストッパーが回動可能に連結される固定ピン；及び
    前記ストッパーと前記連結板の間に備えられるスプリングをさらに含み、
    前記一対のストッパーは、
    一端部に前記回転防止突起と対応する係止突起が形成され、両端部の間が前記固定リングと隣り合うように前記固定ピンに回動可能に連結され、他端部が前記調節手段によって加圧されたり加圧解除されたりすることにより、一端部が前記固定ピンを中心に回動して前記係止突起が前記回転防止突起に係止されたり係止解除されたりして前記固定リングの回転を制御し、
    前記リング及びサンギア連結部は、
    前記固定リングが固定される場合、前記挿入リングが一定角度だけ回転するにつれて前記歯止めが折り畳まれて前記被動プーリーの一側ギア歯又は他側ギア歯から係止解除されることによって前記被動プーリーと一緒に回転しなくなり、前記固定リングが固定されない場合、回動した状態の挿入リングが元の状態に復元するにつれて前記歯止めが前記被動プーリーの一側ギア歯又は他側ギア歯に係止されることによって前記被動プーリーと一緒に回転することを特徴とする、請求項５に記載の変速装置を備えた自転車。
  7. ハンドルに備えられる変速レバーをさらに含み、
    前記調節手段は、
    前記両側板に回転可能に連結され、回転によって前記一対のストッパーの他端部が加圧又は加圧解除されることによって一端部が前記固定リングに対して離隔するとか接するようにする調節軸；及び
    前記変速レバーとワイヤを介して連結され、前記変速レバーの操作によって回転して前記調節軸が正逆方向に回転するようにする巻取装置を含み、
    前記調節軸は、
    表面に前記一対のストッパーの他端部が挿入される一対の挿入溝が形成され、
    前記一対の挿入溝は、
    前記調節軸の長手方向に同一線上に形成されないとともに前記一対のストッパーの他端部が同時に挿入されないように形成され、
    前記一対のストッパーは、
    他端部が前記挿入溝に挿入されない場合、前記固定リングから離隔して前記リング及びサンギア連結部が前記被動プーリーと一緒に回転することができるようにし、
    前記一対のストッパーのいずれか一方のストッパーの他端部が前記挿入溝に挿入される場合、いずれか一方のストッパーが対応固定リングに係止されることにより、前記リング及びサンギア連結部のいずれか一方のギア連結部が前記被動プーリーと一緒に回転し、他方のギア連結部が前記被動プーリーと一緒に回動しないようにすることを特徴とする、請求項６に記載の変速装置を備えた自転車。
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