JP2008196696A - 自転車用内装多段変速ハブアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動体とリングギアとが異なる速度で回転する際の音を抑える。
【解決手段】この本発明に係るハブアセンブリは、ハブ軸２０と、駆動体４６と、ハブシェル２２と、動力伝達アセンブリ１４と、爪１８と、爪後退機構１６と、を備えている。駆動体４６及びハブシェル２２はハブ２０軸に回転可能に支持されている。動力伝達アセンブリ１４は、駆動体４６とハブシェル２２との間に配置されて、駆動体４６からの回転動力を、第１の動力伝達経路及び第２の動力伝達経路を介してハブシェル２２に伝達するものである。爪１８は、回転動力が第１の動力伝達経路に沿って伝達される際に、駆動体４６とハブシェル２２との間で回転動力を伝達する。爪後退機構１６は、回転動力が第２の動力伝達経路に沿って伝達される間、爪１８の動きを制限する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、爪付き一方向クラッチを備えた自転車用内装多段変速ハブアセンブリに関する。より具体的には、本発明は、回転動力、いわゆるトルクが爪で伝達される動力伝達経路と、回転動力が爪では伝達されないようになっている動力伝達経路とを有する内部動力伝達機構を含む自転車用内装多段変速ハブアセンブリに関する。

自転車の利用は、交通手段としてだけでなく、リクリエーションの一形態としてますます人気が高まっている。さらに、自転車競技も、プロアマを問わず大変人気のあるスポーツとなっている。自転車の利用目的がリクリエーション、交通、競技のいずれであれ、自転車業界はそのさまざまなコンポーネントをたえず改良している。中でも、盛んに再設計が行われているコンポーネントの１つが自転車用ハブアセンブリである。

数多くの自転車用ハブアセンブリが内部動力伝達機構を具備しており、その機構には２本またはそれ以上の動力伝達経路が設けられている。それぞれの経路は、固有のギアの組み合わせで構成され、回転動力が伝達される。こうした自転車用ハブアセンブリは従来技術に開示されている（例えば、特許文献１を参照）。ここに開示された自転車用ハブアセンブリの場合、内部動力伝達機構は、複数のギアの組み合わせ、すなわち複数の変速段（動力伝達経路）を定める複数枚の遊星ギアおよびリングギアを含んでおり、その変速段を乗り手が選択することで、回転動力が伝達されるようになっている。

回転動力は、１つの動力伝達経路に沿って、駆動体から爪（一方向クラッチ）を通って第１のリングギアへと伝達される。すると回転動力は、そのリングギアから、さまざまなギアの組む合わせごとに選択される遊星ギアおよびリングギアの１枚ずつを介して伝達される。

同様に、回転動力は、別の動力伝達経路に沿って、爪を使うことなく伝達される。通常、回転動力がこの２つの動力伝達経路のうち、後者に沿って伝達されている間、駆動体と第１のリングギアとは異なる速度で回転している。このため、回転動力が第２の動力伝達経路に沿って伝達される間、爪が駆動体と第１のリングギアとの間で移動（ラッチ）して音をたてる。

このように駆動体と第１のリングギアとの間を爪が移動して生じる音は、乗り手の多くにとって、ないほうがよいものである。乗り手によっては、こうしたラッチは抗力となって、エネルギーを浪費し、爪と第１のリングギアとの間を摩耗させると考える者もある。
米国特許第６，６４１，５００号 米国特許第６，６０７，４６５号

上記を鑑みると、当業者にはこの開示内容から、駆動体部材とリングギアとが異なる速度で回転する際、音をたてないように改良された爪構造が必要であることが明白であろう。本発明は、従来のこの必要性ならびに、本開示内容から明らかとなる他の必要性に対処するものである。

本発明は、駆動体とリングギアとの間で回転動力を伝達しない間、爪を後退させる爪後退機構を備えた自転車用ハブアセンブリの内部動力伝達機構を提供することを目的とする。

本発明に係る自転車用内装多段変速ハブアセンブリは、ハブ軸と、駆動体と、ハブシェルと、動力伝達機構と、爪と、爪後退部材と、を備えている。駆動体はハブ軸に回転可能に支持されている。ハブシェルも同じハブ軸に回転可能に支持されている。動力伝達機構は、駆動体とハブシェルとの間に配置されて、駆動体からの回転動力を、少なくとも第１の動力伝達経路および第２の動力伝達経路を介してハブシェルに伝達するものである。爪は、回転動力が第１の動力伝達経路に沿って伝達される際に、駆動体とハブシェルとの間で回転動力を伝達するように構成されている。爪後退部材は、回転動力が第２の動力伝達経路に沿って伝達される間、その爪の動きを制限するように構成されている。

この発明では、駆動体とリングギアとの間で回転動力を伝達しない間、爪を後退させるようにしているので、駆動体とリングギアとが異なる速度で回転する際、音を抑えることができる。また、爪とこの爪が接触する部材の摩耗を抑えることができる。

以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。本発明の実施形態に関する以下の説明は例示のみを目的としており、添付した請求の範囲およびその等価物により定められる本発明を何ら制限するものではない。

図１に本発明の一実施形態によるハブアセンブリ１２を備えた自転車１０を示す。図２に示すように、ハブアセンブリ１２は動力伝達アセンブリ１４を有しており、動力伝達アセンブリ１４には、以下で詳述するように、第１群の動力伝達経路（図１３〜図１６）のいずれかに沿って爪１８から回転動力を伝達させ、第２群の動力伝達経路（図１７〜図２０）のいずれかに沿って回転動力が伝達される間は爪１８を後退させる爪後退機構１６が設けられている。

図２に示すように、ハブアセンブリ１２は基本的に、固定軸２０、ハブシェル２２、および動力伝達アセンブリ１４を備えている。図３に示すように、軸２０には凹部２４および２６が形成されており、その寸法は、動力伝達アセンブリ１４のさまざまな部分の収容および保持ができるものとなっている。これについては以下で詳述する。

図２を参照すると、ハブシェル２２は、左カップ２８、右カップ３０、および軸受アセンブリ３４〜３６により軸２０を中心に回転可能に支持されている。ハブシェル２２はまた、スポークフランジ３８および４０を有している。このスポークフランジ３８および４０は、従来通り、スポークおよび外側の車輪リムを支持する構造となっている。軸受アセンブリ３４は、左カップ２８と軸２０との間に配置されている。右カップ３０はハブシェル２２に固定されており、ハブシェル２２の径方向内向き表面に沿って延出している。右カップ３０は、軸受アセンブリ３５により回転可能に支持されている。

動力伝達アセンブリ１４は、多段内装変速ハブである。動力伝達アセンブリ１４の基本構成要素として（他にもあるが）、駆動体４６、クラッチリング４８、切換補助機構５０、第１のサンギア５２、第２のサンギア５４、第３のサンギア５６、第４のサンギア５８、第２のサンギア用の爪６０、第３のサンギア用の爪６２、第４のサンギア用の爪６４、プラネタリキャリア６６、第１セットの遊星ギア６８、第２セットの遊星ギア７０、爪７２、第１のリングギア７４、第２のリングギア７６、制御アーム７８、爪後退機構１６、および爪１８が挙げられる。動力伝達機構１４は、駆動体４６とハブシェル２２との間で動作可能に配置されており、回転動力を駆動体４６から、第１群の動力伝達経路および第２群の動力伝達経路を介してハブシェル２２へと伝達する。この第１群および第２群の動力伝達経路については、以下で詳しく定義する。

２を参照すると、駆動体４６は、略環状部材であって、軸受アセンブリ３６により軸２０の周囲で回転可能に支持されている。この駆動体４６がさらに、図２に示すように、軸受アセンブリ３５を支持している。この駆動体４６はまた、チェーンスプロケット９２を駆動体４６自体に固着させて支持している。図６および７で最もよくわかるように、駆動体４６に内側ギア歯４６ａが設けられている。図１２で最もよくわかるように、この駆動体にはまた、１対の爪用凹部４６ｂが形成されている。チェーンスプロケット９２は、乗り手がペダルを漕ぐと発生する回転動力を受ける構造になっている。このチェーンスプロケット９２が駆動体４６に固定されているため、チェーンスプロケット９２からの回転動力は、駆動体４６に直接移動する。

図６および図７に最もわかりやすく示したように、クラッチリング４８は、径方向外向きに延出するギア歯４８ａを含み、このギア歯４８ａは、駆動体４６の径方向内向きに延出するギア歯４６ａと噛合する。クラッチリング４８はまた、スプライン９４を有している。クラッチリング４８は、図２、図６および図１３〜図１６に示す第１の位置から、図７および図１７〜図２０に示す第２の位置まで移動可能となっている。図２、図６および図１３〜図１６に示す第１の位置において、クラッチリング４８はアイドリング状態にあり、駆動体４６と共に回転する。したがって、クラッチリング４８が第１の位置にあると、駆動体４６からの回転動力は、第１の動力伝達経路に沿って爪１８を介して第１のリングギア７４に伝達される。これについては以下で詳述する。一方、図７および図１７〜図２０に示す第２の位置では、これについても以下で詳述するように、クラッチリング４８のスプライン９４がキャリア６６と係合するため、駆動体４６からの回転動力は、第２群の動力伝達経路に沿ってキャリア６６へと伝達される。クラッチリング４８のこのような第１の位置と第２の位置との間の動きは、従来と同様に切換補助機構５０により行われる。

切換補助機構５０は、従来技術にも詳述されているように、さまざまな歯数比間（ギアの組合わせ）の切換を補助する機構である（例えば、特許文献１参照。）。切換補助機構５０の操作やクラッチリング４８の動作は従来通りであるため、便宜上、ここではその説明を省略する。

第１のサンギア５２は、従来通り、軸２０周囲に回転不能に支持されている。この第１のサンギア５２には、径方向外向きに延出したギア歯５２ｂ（図２および図５に図示）が設けられている。

第２のサンギア５４、第３のサンギア５６、および第４のサンギア５８はすべて、軸２０に対して選択的に回転可能である。第２のサンギア５４、第３のサンギア５６、および第４のサンギア５８はそれぞれ、図３により明確に図示している内側の爪ラチェット歯５４ａ、５６ａ、５８ａと、外側ギア歯５４ｂ、５６ｂ、５８ｂとを有する。

第２のサンギア用の爪６０の一部は、軸２０の凹部２４内に回転不能に保持されて、ピボット動作すなわちラチェット動作をする。具体的には、第２のサンギア用の爪６０は、軸２０に対するある位置から動かず、第２のサンギア５４の内側ラチェット歯５４ａと選択的に係合する。この第２のサンギア用の爪６０は、従来通り、制御アーム７８の移動制御を介して選択的に動作可能である。主に、制御アーム７８の一部が、軸２０の凹部２６内での移動に限定されている。制御アーム７８の一部が第２のサンギア用の爪６０と係合および離脱することにより、第２のサンギア用の爪６０が第２のサンギア５４に対して動作可能な姿勢と動作不能な姿勢との間を移動する。第２のサンギア用の爪６０は、動作可能となっている間、第２のサンギア５４の内側ラチェット歯と係合して、第２のサンギア５４を一方向にのみ回転可能とする。言い換えれば、第２のサンギア用の爪６０は一方向クラッチとして機能する。また、第２のサンギア用の爪６０が制御アーム７８と係合して動作不能となれば、第２のサンギア５４は自由に回転できる、すなわち、いずれの回転方向にも動くことができる。

第３のサンギア用の爪６２の一部も、軸２０の凹部２４内に回転不能に保持されて、ピボット動作すなわちラチェット動作をする。第３のサンギア用の爪６２は、軸２０に対するある位置から動かず、第３のサンギア５６の内側ラチェット歯５６ａと選択的に係合する。この第３のサンギア用の爪６２は、従来通り、第２のサンギア用の爪６０の制御と同様に、制御アーム７８の移動制御を介して選択的に動作可能である。第３のサンギア用の爪６２は、動作可能となっている間、第３のサンギア５６の内側ラチェット歯と係合して、第３のサンギア５６を一方向にのみ回転可能とする。言い換えれば、第３のサンギア用の爪６２は一方向クラッチとして機能する。また、第３のサンギア用の爪６２が制御アーム７８の位置決めにより動作不能となれば、第３のサンギア５６は自由に回転できる、すなわち、いずれの回転方向にも動くことができる。

第４のサンギア用の爪６４の一部も、軸２０の凹部２４内に回転不能に保持されて、ピボット動作すなわちラチェット動作をする。具体的には、第４のサンギア用の爪６４は、軸２０に対するある位置から動かず、第４のサンギア５８の内側ラチェット歯５８ａと選択的に係合する。この第４のサンギア用の爪６４は、従来通り、制御アーム７８の移動制御を介して選択的に動作可能である。第４のサンギア用の爪６４は、動作可能となっている間、第４のサンギア５８の内側ラチェット歯と係合して、第４のサンギア５８を一方向にのみ回転可能とする。言い換えれば、第４のサンギア用の爪６４は一方向クラッチとして機能する。また、第４のサンギア用の爪６４が制御アーム７８と係合して動作不能となれば、第４のサンギア５８は自由に回転できる、すなわち、いずれの回転方向にも動くことができる。

プラネタリキャリア６６は、軸２０を中心に回転可能に支持された環状部材である。キャリア６６は、第１セットおよび第２セットの遊星ギア６８を従来通りに支持および保持するように構成されている。キャリア６６には、小径部分１００と大径部分１０２とがある。図２の左側に示すように、小径部分１００は、軸受アセンブリ３４に隣接して配置されている。キャリア６６の大径部分１０２は、複数本のシャフト１０４を有している（３本のシャフトを有することが好ましいが、図２では１本のみを図示）。シャフト１０４は、第１および第２の遊星ギア６８、７０がシャフト１０４の周囲を自由に回転するように、第１および第２の遊星ギア６８、７０のセットそれぞれを支持している。大径部分１０２にはまた、クラッチリング４８に隣接する凹部１１０が形成されている。具体的には、その凹部１１０は、クラッチリング４８が図８および図１４に示す第２の位置にきたら、クラッチリング４８のスプライン９４を係合するように構成されている。

キャリア６６が、第１セットの遊星ギア６８の３枚（図２では１つのみを図示）と第２セットの遊星ギア７０の３枚（図２では１つのみを図示）とを支持すると好ましい。第１セットの遊星ギア６８の各ギアに、小径であるギア歯セット６８ａと大径であるギア歯セット６８ｂとが設けられている。小径ギア歯セット６８ａは、第１のサンギア５２の外側ギア歯５２ｂと噛合する。一方、遊星ギア６８の大径ギア歯セット６８ｂは、第１のリングギア７４の内側ギア歯７４ａと噛合する。

第２セットの遊星ギア７０の各ギアに、小径であるギア歯セット７０ａと、中径であるギア歯セット７０ｂと、大径であるギア歯セット７０ｃとが設けられている。小径ギア歯セット７０ａは、第２のサンギア５４の外側ギア歯５４ｂおよび第２のリングギア７６の内側ギア歯７６ａと噛合する。中径ギア歯セット７０ｂは、第３のサンギア５６の外側ギア歯５６ｂと噛合する。一方、大径ギア歯セット７０ｃは、第４のサンギア５８の外側ギア歯５８ｂと噛合する。

爪７２は、従来通り、キャリア６６の小径部分１００の一部分内に保持される。この爪７２は、一方向クラッチとして作用して、回転動力をキャリア６６からハブシェル２２へと伝達する。

第１のリングギア７４は、第１の遊星ギア６８、キャリア６６の小径部分１００の一部分、および爪１８を取り囲む環状部材である。第１のリングギア７４は、軸２０、ハブシェル２２、およびキャリア６６に対して回転可能である。この第１のリングギア７４には、内側ギア歯７４ａと複数の内側ラチェット歯７４ｂが設けられている。内側ギア歯７４ａは、第１の遊星ギア６８の大径ギア歯６８ｂと噛合する。内側ラチェット歯７４ｂは、爪１８と係合するように構成されている。爪１８が動作可能な状態になると、爪１８は一方向クラッチとして作用して、第１のリングギア７４を駆動体４６に対して一方向のみに回転させる。これについては以下で説明する。

第２のリングギア７６は、複数の従来型ローラおよびカム表面を備えたローラクラッチ１１４の形態である一方向クラッチを介して、右カップ３０、そしてハブシェル２２に連結されている。

図３で最もよくわかるように、制御アーム７８は、３つのアーチ型制御部分７８ａ、７８ｂ、および７８ｃを有している。制御部分７８ａは、第２のサンギア用の爪６０の動作を制御するように構成されている。制御部分７８ｂは、第３のサンギア用の爪６２の動作を制御するように構成されている。制御部分７８ｃは、第４のサンギア用の爪６４の動作を制御するように構成されている。制御アーム７８およびサンギア用の爪６０、６２、６４の動作は従来通りである。制御アーム７８の動作については、さらに詳細に従来技術に記載されている（例えば、特許文献２参照）。簡略にするため、ここでは制御アーム７８の動作についてこれ以上の説明はしない。

爪後退機構１６について、図６〜図１２を具体的に参照しながら説明する。爪後退機構１６は基本的に、リング部材１４０とスライドスプリング１４２とを有する。リング部材１４０は、環状のリング形構成要素であり、１対の突起部１４４と凹部１４６とが形成されている。

スライドスプリング１４２は、ストレート状の端部１５０、ワイヤ部分１５２、および曲がり端部１５４を含む。ストレート端部１５０およびワイヤ部分１５２は、図１２に示すように、内側ラチェット歯７４ｂに隣り合う環状表面上で第１のリングギア７４に沿って延在し、これと当接する。曲がり端部１５４は、爪後退機構１６が含むリング部材１４０の凹部１４６内に挿入される。具体的には、スライドスプリング１４２の曲がり端部１５４は、凹部１４６によってリング部材１４０に固定される。

爪１８は、スプリング１６０により径方向外向きに付勢される、従来型爪部材である。この爪１８およびスプリング１６０は、駆動体４６の凹部４６ｂ内に配置される。

以下、爪後退機構１６の動作について、図６〜図１２を参照しながら説明する。上述したように、回転動力は、第１群の動力伝達経路または第２群の動力伝達経路のいずれか一方に沿って伝達される。爪１８は、回転動力を駆動体４６とハブシェル２２との間で移動させて、第１群の動力伝達経路の各経路の基本特性を画定するように構成されている。リング部材１４０（爪後退部材）は、回転動力が第２群の動力伝達経路を通って伝達される間、爪１８を後退させる（第１のリングギア７４と係合させない）ように構成されている。具体的には、リング部材１４０（爪後退部材）は、回転動力が第２群の動力伝達経路のいずれかを通って伝達される間、リング部材１４０を爪１８と強制的に係合させるように構成されたスライドスプリング１４２を含む。スライドスプリング１４２は駆動体４６と第１のリングギア７４との間に配置されており、スライドスプリング１４２の第２の端部１５４はリング部材１４０に接続されている。具体的に言えば、スライドスプリング１４２は、第１のリングギア７４とリング部材１４０との間に挟持されている。

図２、図６および図１３〜１６に示すように、クラッチリング４８がキャリア６６から離脱すると（第１群の動力伝達経路）、爪１８は、図６、図８および図１０に示すように、スプリング１６０に付勢されて第１のリングギア７４の内側ラチェット歯７４ｂと係合する。これにより、回転動力が、駆動体４６から爪１８を通って第１のリングギア７４へと伝達される。

クラッチリング４８が、図７および図１７〜図２０に示すように、キャリア６６の大径部分１０２に設けられた凹部１１０と係合すると（第２群の動力伝達経路）、キャリア６６と駆動体４６とは単一体として一緒に回転する。すると、遊星ギア６８がキャリア６６と回転する。遊星ギア６８がキャリア６６と回転するため、ギア歯６８ｂがギア歯７４ａと係合して、第１のリングギア７４を駆動体４６より速い回転速度で回転させる。これにより、スライドスプリング１４２は、第１のリングギア７４と当接していることによる摩擦で引っ張られているため、図７、図９および図１１に示すように、リング部材１４０を移動させてその突起部１４４を爪１８に当接させる。この結果、爪１８は後退位置へと移動し、第１のリングギア７４の内側ラチェット歯７４ｂから完全に離脱する。こうして、爪１８の動きはこの後退位置で抑止される。

ハブアセンブリ１２および動力伝達アセンブリ１４の動作をさらによく理解するため、特に図１３〜図２０を参照しながら、さらに説明する。動力伝達アセンブリ１４には、回転動力をチェーンスプロケット９２からハブシェル２２へと伝達することのできる８種類の変速段（歯数比）すなわち動力伝達経路がある。乗り手が望む変速段は、従来通り、ギアセレクタ（図示せず）をケーブルやその他の機構により制御アーム７８および切換補助機構５０と接続することにより選択される。制御アーム７８が移動すると、１つまたはそれ以上の爪６０、６２または６４が従来通りに作動、すなわち係合する。そして切換補助機構５０は、従来通り、クラッチリング４８と係合および離脱する。

図１３〜図１６は、動力伝達アセンブリ１４のさまざまなコンポーネントを示す図２と同様の図である。図１３〜図１６ではさらに、回転動力を伝達する際にとることのできる変速段すなわち歯数比の４つの例を示している。図１３〜図１６のそれぞれにおいて、回転動力伝達に使用される動力伝達アセンブリ１４の部材全体に太い黒線を引いて、その動力伝達経路を特定している。図１３〜図１６に図示した変速段が第１の動力伝達経路である。第１の動力伝達経路の定義は、回転動力が爪１８を介して駆動体４６から第１のリングギア７４へと伝達される変速段すなわち歯数比である。この第１の動力伝達経路、すなわち１段、２段、３段および４段については以下で説明する。

図１７〜図２０は、動力伝達アセンブリ１４のさまざまなコンポーネントを示す図２と同様の図である。図１７〜図２０のそれぞれにおいて、回転動力伝達に使用される動力伝達アセンブリ１４全体に太い黒線を引いて、その動力伝達経路を特定している。図１７〜図２０では、クラッチリング４８がキャリア６６の凹部１１０と係合して、駆動体４６とキャリア６６とを一体に回転させる。図１７〜図２０に示した変速段が第２の動力伝達経路であり、回転動力が、クラッチリング４８を介して駆動体４６から直接キャリア６６へと伝達される変速段すなわち歯数比に相当する。この第２の動力伝達経路、すなわち５段、６段、７段および８段については以下で説明する。

各変速段におけるそれぞれのコンポーネントの状態（離脱／係合、遊離して回転／ある位置に係止）を表１に示し、その変速段におけるコンポーネントの組み合わせを表２に示す。

ここで、表２に示した変速段について、さらに詳しく説明する。第１の速度（１段、第１の回転動力伝達経路の１つ）では、チェーンスプロケット９２から駆動体４６へ移動する回転動力は、爪１８により第１のリングギア７４に伝達される。すると、第１のリングギア７４が第１の遊星ギア６８を固定された第１のサンギア５２を中心に回転させるため、さらにキャリア６６が回転することになる。このキャリア６６の回転が爪７２を介して伝わり、ハブシェル２２が回転する。

第１の回転動力伝達経路の第２の速度（２段、第１の回転動力伝達経路の１つ）では、チェーンスプロケット９２から駆動体４６へ移動する回転動力は、爪１８により第１のリングギア７４に伝達される。すると、第１のリングギア７４が第１の遊星ギア６８を固定された第１のサンギア５２を中心に回転させるため、さらにキャリア６６が回転することになる。ところが、ここで第４のサンギア５８は、第４のサンギア用の爪６４（一方向回転）によりある位置に係止されている。そこで、この第２の遊星ギア７０が第４のサンギア５８を中心に回転する。そして、第２の遊星ギア７０により第２のリングギア７６の回転が始まる。この第２のリングギア７６の回転がローラクラッチ１１４を介して伝わり、ハブシェル２２が回転する。

第３の速度（３段、第１の回転動力伝達経路の１つ）では、チェーンスプロケット９２から駆動体４６へ移動する回転動力は、爪１８により第１のリングギア７４に伝達される。すると、第１のリングギア７４が第１の遊星ギア６８を固定された第１のサンギア５２を中心に回転させるため、さらにキャリア６６が回転することになる。ここで第２の遊星ギア７０が、第３のサンギア用の爪６２によりある位置に係止されている第３のサンギア５６を中心に回転する。そしてこの第２の遊星ギア７０の回転により、この場合も第２のリングギア７６が回転する。この第２のリングギア７６の回転がローラクラッチ１１４を介して伝わり、ハブシェル２２が回転する。

第４の速度（４段、第１の回転動力伝達経路の１つ）では、チェーンスプロケット９２から駆動体４６へ移動する回転動力は、爪１８により第１のリングギア７４に伝達される。すると、第１のリングギア７４が第１の遊星ギア６８を固定された第１のサンギア５２を中心に回転させるため、さらにキャリア６６が回転することになる。ここで第２の遊星ギア７０が、第２のサンギア用の爪６０によりある位置に係止されている第２のサンギア５４を中心に回転する。そしてこの第２の遊星ギア７０の回転により、この場合も第２のリングギア７６が回転する。この第２のリングギア７６の回転がローラクラッチ１１４を介して伝わり、ハブシェル２２が回転する。

第５の速度（５段、第２の回転動力伝達経路の１つ）では、クラッチリング４８が、キャリア６６へ続く駆動体４６と直接連結されている。第１のリングギア７４が駆動体４６より速い速度で回転すると、爪後退機構１６が爪１８を後退させる。この第５の速度の場合、キャリア６６の回転は爪７２を介して伝わり、ハブシェル２２が回転する。

第６の速度（６段、第２の回転動力伝達経路の１つ）では、回転動力が、クラッチリング４８を介して駆動体４６からキャリア６６へと伝達される。第４のサンギア５８は、第４のサンギア用の爪６４（一方向回転）によりある位置に係止されている。そこで、第２の遊星ギア７０が第４のサンギア５８を中心に回転する。そして、この第２の遊星ギア７０により第２のリングギア７６の回転が始まる。この第２のリングギア７６の回転がローラクラッチ１１４を介して伝わり、ハブシェル２２が回転する。

第７の速度（７段、第２の回転動力伝達経路の１つ）では、回転動力が、クラッチリング４８を介して駆動体４６からキャリア６６へと伝達される。第２の遊星ギア７０が、第３のサンギア用の爪６２によりある位置に係止されている第３のサンギア５６を中心に回転する。そしてこの第２の遊星ギア７０の回転により、この場合も第２のリングギア７６が回転する。この第２のリングギア７６の回転がローラクラッチ１１４を介して伝わり、ハブシェル２２が回転する。

第８の速度（８段、第２の回転動力伝達経路の１つ）では、回転動力が、クラッチリング４８を介して駆動体４６からキャリア６６へと伝達される。第２の遊星ギア７０が、第２のサンギア用の爪６０によりある位置に係止されている第２のサンギア５４を中心に回転する。そしてこの第２の遊星ギア７０の回転により、この場合も第２のリングギア７６が回転する。この第２のリングギア７６の回転がローラクラッチ１１４を介して伝わり、ハブシェル２２が回転する。

上述したように、１段〜４段が、第１群の動力伝達経路の変速段である。ただし、別の構成として、第１群の動力伝達経路に含める変速段を１種類（１歯数比）あるいは数種類とすることができる。同様に、５段〜８段が、第２群の動力伝達経路の変速段である。ただし、別の構成として、第２群の動力伝達経路に含める変速段を１種類（１歯数比）にも数種類にもすることができる。

動力伝達アセンブリ１４に、一方で回転動力が爪により伝達され、もう一方では、回転動力は爪を介さず、その爪は後退してその動きを抑止されるという少なくとも２変速段が設けられていれば、実際の変速段数は変更可能である。

図示した実施形態において、爪後退機構１６は、上述した動力伝達アセンブリ１４をはじめとするさまざまな動力伝達アセンブリのいずれにも取り付け可能である。また、第１の動力伝達経路において、爪１８は回転動力のハブシェル２２への伝達に使用される。一方、第２の動力伝達経路では、爪１８は回転動力の伝達に使用されず、爪後退機構１６により後退させられる。回転動力が第２の動力伝達経路に沿って伝達される間、第１のリングギア７４が駆動体４６より速い速度で回転するため、爪１８は後退して動くことはない。

用語の一般的な解釈
本発明の範囲を理解する上で、本明細書で装置のコンポーネント、部、または部分を説明するために用いている用語「構成」とは、所望の機能を実行するために構成かつ／またはプログラムされたハードウェアおよび／またはソフトウェアを含む語として使用するものである。また、本明細書における用語「含む」およびこの派生語は、記載した特徴、構成要素、コンポーネント、群、整数、および／またはステップの含有を条件とし、かつ、記載していない特徴、構成要素、コンポーネント、群、整数、および／またはステップをも包括する開放用語として使用したものである。このことは、「具備する」「有する」およびこの派生語などの、「含む」と同様の意味を有する言葉にも当てはまる。また、用語「部」、「部分」、「部材」や「構成要素」は、単数として使用されている場合であっても、単一部分または複数部分という２つの意味として解釈可能である。本明細書で言う方向を示す用語「前方、後方、上方、下向き、垂直、水平、下方、および横方向」とは、方向を示す他のいずれの用語と同様に、本発明を装備した自転車の方向を指している。したがって、これらの用語は、本明細書を説明するために用いられている場合、通常の乗車位置の場合と同様に、本発明を装備した自転車に対するものとして解釈されたい。最後に、本明細書で言う「実質的に」「約」および「およそ」などの程度を示す用語は、最終結果が大幅に変化しない程度に、こうした用語に修飾された条件に妥当量の偏差を含むことを意味している。

以上、選択した実施形態のみを用いて本発明を例示してきたが、当業者には本開示内容から、請求の範囲に定められた本発明の範囲を逸脱することなく、さまざまな変更および修正を本明細書に加えられることが明白であろう。さらに、本発明による実施形態に関する上述は、例示のみを目的とするものであり、添付の請求の範囲およびその等価物によって定められた本発明を何ら制限するものではない。

本発明の一実施形態による後輪およびハブアセンブリを示す、自転車の側面図である。 本発明の一実施形態による爪後退機構を含む動力伝達アセンブリを示す、ハブアセンブリの横断面図である。 本発明の一実施形態による軸、数枚のサンギア、および制御アームを示す、ハブアセンブリの一部分の分解斜視図である。 本発明の一実施形態による軸周囲に組み立てられたサンギアおよび制御アームを示す、図３に示したハブアセンブリ部分の斜視図である。 本発明の一実施形態による軸周囲に取り付けられたサンギア、制御アーム、および切換補助機構の一部分を示す、図３および図４に示したハブアセンブリ部分の斜視図である。 本発明の一実施形態による、離脱位置にあるクラッチ部材と、離脱位置にある爪後退機構と、回転動力を駆動体部材と第１のリングギアとの間で伝達するために回転動力伝達位置にある爪とを示す、図２に示した動力伝達アセンブリの一部分の側断面図である。 本発明の一実施形態による、係合位置にあるクラッチ部材と、係合位置にある爪後退機構と、駆動体部材と第１のリングギアとの間で爪により回転動力が伝達されることのない後退位置にある爪とを示す、図６と同様の側断面図である。 本発明の一実施形態による、図６に対応した離脱位置にある爪後退機構と回転動力伝達位置にある爪と示す、動力伝達アセンブリの一部分の斜視図である。 本発明の一実施形態による、図７に対応した係合位置にある爪後退機構と後退位置にある爪とを示す、動力伝達アセンブリの一部分の斜視図である。 本発明の一実施形態による、図６および図８に対応した離脱位置にある爪後退機構と回転動力伝達位置にある爪とを示す、図６の線分１０−１０から見た動力伝達アセンブリの一部分の横断面図である。 本発明の一実施形態による、図７および図９に対応した係合位置にある爪後退機構と後退位置にある爪とを示す、図７の線分１１−１１から見た動力伝達アセンブリの一部分の横断面図である。 本発明の一実施形態による爪後退機構の一部、第１のリングギア、爪、および駆動体部材を示す、動力伝達アセンブリの一部分の分解図である。 本発明の一実施形態による、第１のギア段が選択された場合の第１のギア伝達経路を示す、図２と同様の横断面図である。 本発明の一実施形態による、第２のギア段が選択された場合の第２のギア伝達経路を示す、図１３と同様の横断面図である。 本発明の一実施形態による、第３のギア段が選択された場合の第３のギア伝達経路を示す、図１３と同様の横断面図である。 本発明の一実施形態による、第４のギア段が選択された場合の第４のギア伝達経路を示す、図１３と同様の横断面図である。 本発明の一実施形態による、第５のギア段が選択された場合の第５のギア伝達経路を示す、図２と同様の横断面図である。 本発明の一実施形態による、第６のギア段が選択された場合の第６のギア伝達経路を示す、図１７と同様の横断面図である。 本発明の一実施形態による、第７のギア段が選択された場合の第７のギア伝達経路を示す、図１７と同様の横断面図である。 本発明の一実施形態による、第８のギア段が選択された場合の第８のギア伝達経路を示す、図１７と同様の横断面図である。

符号の説明

１２ ハブアセンブリ
１４ 動力伝達アセンブリ
１６ 爪後退機構
１８ 爪
２０ 固定軸
２２ ハブシェル
４６ 駆動体
４８ クラッチリング
５２，５４，５６，５８ サンギア
６６ プラネタリキャリア
６８，７０ 遊星ギア
７４，７６ リングギア
１４２ スライドスプリング

Claims (6)

1. ハブ軸と、
   前記ハブ軸に回転可能に支持された駆動体と、
   前記ハブ軸に回転可能に支持されたハブシェルと、
   前記駆動体と前記ハブシェルとの間に配置されて、回転動力を少なくとも第１の動力伝達経路および第２の動力伝達経路を介して前記駆動体から前記ハブシェルへと伝達する動力伝達機構と、
   回転動力が前記第１の動力伝達経路に沿って伝達される際、その回転動力を前記駆動体と前記ハブシェルとの間で伝達させる爪と、
   回転動力が前記第２の動力伝達経路に沿って伝達される際、前記爪の動きを制限するように構成された爪後退部材と、
   を含む自転車用内装多段変速ハブアセンブリ。
2. 回転動力が前記第２の動力伝達経路に沿って伝達される際、前記爪後退部材が前記爪に強制的に係合させるように構成されたスライドスプリングを含む、請求項１に記載の自転車用内装多段変速ハブアセンブリ。
3. 前記動力伝達機構が、サンギアと、前記ハブ軸を中心に回転自在に支持されラチェット歯を有するリングギアと、前記ハブ軸を中心に回転自在に支持されたプラネタリキャリアと、前記プラネタリキャリアに回転自在に支持され前記サンギアおよび前記リングギアと噛合する複数の遊星ギアと、をさらに備え、
   前記爪は、前記駆動体と前記リングギアとの間に配置されている、
   請求項１に記載の自転車用内装多段変速ハブアセンブリ。
4. 回転動力が前記第１の動力伝達経路に沿って伝達される際、前記爪を介して前記駆動体から前記リングギアへと伝達され、
   回転動力が前記第２の動力伝達経路に沿って伝達される際、前記駆動体から前記プラネタリキャリアへと伝達される、
   請求項３に記載の自転車用内装多段変速ハブアセンブリ。
5. 回転動力が前記第２の動力伝達経路に沿って伝達される際、前記爪後退部材が前記爪に強制的に係合させるように構成されたスライドスプリングを含む、請求項４に記載の自転車用内装多段変速ハブアセンブリ。
6. 前記スライドスプリングが、前記駆動体と前記リングギアとの間に配置され、前記スライドスプリングの一端部が前記爪後退部材に連結されている、請求項５に記載の自転車用内装多段変速ハブアセンブリ。
   

Images