JPH09286372A - 内装ハブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】全ての変速段においてペダルを逆回転すると伝
動爪とハブ胴との接触が解除され接触音を消すことが可
能な内装ハブを提供すること。 【解決手段】クラッチを軸芯方向に移動可能な分割型の
第１クラッチと第２クラッチで構成し、自転車を前進方
向に駆動する動力が伝達される状態においては伝動爪と
ハブ胴との係合状態にし、駆動力が発生しない状態ない
しは逆転動力の伝達開始時に、第２クラッチが軸芯方向
に移動し、伝動爪を伏臥状態とし、伝動爪とハブ胴との
係合を解除する状態とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハブ軸と、前記ハ
ブ軸に回転可能に支持されている駆動体と、ハブ胴と、
前記ハブ軸回りで回転可能な遊星ギヤと、前記遊星ギヤ
と係合可能に配置されたリングギヤと、前記駆動体より
前記ハブ胴との間の動力伝達の経路を切り替えるために
軸方向に移動可能なクラッチを備えた内装ハブに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】上述した内装ハブは、例えば、実用新案
公報昭５８−１０７１１に開示されたものがある。ここ
ではハブ軸と、ハブ軸に回転可能に支持された駆動体、
ハブ胴に動力伝達する伝達経路としてのリングギヤ、遊
星ギヤが開示されている。このハブは低速と高速回転と
２段階の変速切換用の内装ハブであって、変速経路の切
換装置の一部として、低速に切換るときに隆起状態とな
ることによりスプロケットを支持する駆動体よりハブ胴
へ駆動力を伝達する伝動爪が開示されている。ハブ軸の
軸芯方向に延設するピンが揺動可能に取り付けられてい
る。この伝動爪を隆起状態にしたり伏臥状態にしたりす
るための操作体が変速ロッドの軸方向の変位により操作
されるようになっている。この様に、一般的な内装変速
装置では駆動体よりハブ胴へ駆動力を伝達するために隆
起状態と伏臥状態の間で変位する伝動爪が設けられてい
る。また、ペダルを逆回転させることによりブレーキを
作動することができるコースターブレーキを備える内装
ハブも多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の内装ハブでは伝
動爪は駆動体に駆動力がかかっているか否かにかかわら
ず伝動爪が操作された状態に保持されていた。即ち、も
し、伝動爪が隆起状態に操作されれば、駆動体に駆動力
がかかっているか否かにかかわらず伝動爪は隆起状態に
あった。このような内装ハブで、コースターブレーキを
備えるものにおいては、逆回転時でも伝動爪が伏臥状態
にならない場合、次のような問題がおこる。即ち、コー
スターブレーキを作動させるために、ペダルを逆回転さ
せ、駆動体を逆回転させると、ブレーキがかかり、ハブ
胴が回転できない状態となる。この時伝動爪が起きあが
り状態にあり、ハブ胴と係合していると、ブレーキを解
除しようとしてペダルを正転方向へ踏み込もうとして
も、駆動体がハブ胴と係合しており、しかもハブ胴はブ
レーキのため回転できない状態になっているため、ペダ
ルを回転できない。従って、ブレーキを解除できないと
いう、いわゆるブレーキロックの問題が起こる。また、
コースターブレーキを備えない自転車においても、駆動
体の逆回転時に伝動爪がハブ胴と接当していると、伝動
爪がハブ胴と接当し、ノイズを発するという問題があ
る。上記の様な問題は、ペダルに駆動力が作用している
否かにかかわらず伝動爪がハブ胴の内周と係合している
ことに原因するものである。従って、本発明の目的は、
ペダルに駆動力が作用したときに、伝動爪が起き上がり
状態になるように伝動爪を操作可能な内装ハブを提供す
ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による内装ハブでは、ハブ軸と、前記ハブ軸
回りに回転可能に支持された駆動体と、前記ハブ軸回り
に回転可能なハブ胴と遊星ギヤと、前記遊星ギヤと係合
可能に設けられたリングギヤと、前記ハブ軸上で、その
軸芯方向に移動可能で、且つ、前記駆動体より前記ハブ
胴に伝達される動力伝達経路を切換操作可能なクラッチ
と、前記クラッチを操作する操作装置を備えており、前
記リングギヤには、前記リングギヤと前記ハブ胴との間
の動力伝達を可能にする第１位置と前記リングギヤと前
記ハブ胴との動力伝達を遮断する第２位置との間で切換
可能な伝動爪が設けられ、前記クラッチは前記ハブ軸の
軸芯方向に相対的に移動可能な第１クラッチと第２クラ
ッチによって構成され、前記駆動体により第１回転方向
の駆動力が伝達されると前記第１クラッチと前記第１ク
ラッチを相対的に移動させ、前記伝動爪の一部と接当
し、前記伝動爪を前記第１状態に切り換え操作すること
を特徴とする。

【０００５】この構成によれば、クラッチが第１クラッ
チと第２クラッチによって構成され、前記駆動体を第１
方向に駆動することによって前記第１クラッチと前記第
２クラッチを相対的に変位可能で、その相対変位によっ
て前記伝動爪の一部とハブ胴が接当することになる。本
発明の好適な実施形態において、前記第１クラッチは前
記駆動体に対して、周方向には相対変位不能で前記軸芯
方向に移動可能な状態に連動連結され、前記第１クラッ
チは係合部を備え、第２クラッチは被係合部を備え、前
記被係合部は前記係合部が摺動可能で前記係合部が摺動
可能で軸芯に対して傾斜する傾斜面を形成しており、前
記駆動体に前記第１回転方向の駆動力が作用し、前記第
１クラッチが回動されると前記係合部が前記傾斜面上を
摺動し、前記第１クラッチと前記第２クラッチが互いに
前記軸方向に変位するように構成している。この構成に
よって、前記駆動体に前記自転車の前進方向に対応する
回動力が作用すると前記第１クラッチが回動操作され、
この回動変位に伴い、前記第１クラッチの係合部が前記
第２クラッチに形成された斜面部を摺動移動するため
に、前記第１クラッチが前記第２クラッチに対して軸方
向に移動することが可能となる。この結果、自転車の前
進方向の駆動力がペダルに作用したときに、第１クラッ
チと第２クラッチが互に離間する状態となり、ペダルの
回転力をクラッチの軸方向の変位に変換可能となる。

【０００６】さらに、前記第１クラッチは前記伝動爪と
接当した状態で、前記伝動爪を前記第２状態に維持する
ための第１接当面を有し、前記第２クラッチは前記伝動
爪と接当した状態で、前記伝動爪を前記第２状態に維持
するための第２接当面を有し、前記第１クラッチと第２
クラッチは前記駆動体に前記第１回転方向への駆動力が
作用していない場合、前記伝動爪が前記第１或いは第２
接当面と接当するように付勢されており、前記内装ハブ
が前記トップ位置に変速操作された状態で、前記駆動体
に前記第１回転方向に対応する駆動力が作用した場合、
前記第１接当面及び前記第２接当面が前記伝動部材に対
して非接触の状態となり、前記伝動爪を前記第１状態と
するようにクラッチと伝動爪を構成することが可能であ
る。このように構成することによって、前記第１クラッ
チ及び前記第２クラッチの軸方向の移動によって、それ
ぞれに形成された前記第１接当面と前記第２接当面と前
記伝動爪とが接当状態になると、前記伝動爪を前記ハブ
胴と非接当の第２状態に操作し、前記内装ハブのトップ
位置への変速段の状態で自転車の前進方向への駆動力が
作用したときに、前記第２クラッチの前記第２接当面が
前記伝動爪と非接当の状態であり、前記第１クラッチの
前記係合部が前記第２クラッチに形成された傾斜面を摺
動移動し、前記第１クラッチの前記第１接当面が前記伝
動爪と非接当の状態になる。尚、前記内装ハブがトップ
位置に変速された状態で、前記駆動体に自転車の前進方
向に対応する駆動力が作用していない状態においては、
前記第１クラッチの前記第１接当面は前記伝動爪と接当
している状態なので、前記伝動爪は前記ハブ胴に動力伝
達が可能な第２状態となる。この結果、前記内装ハブが
前記トップ位置に変速された状態で、且つ、自転車の前
進方向の駆動力が作用したときにおいてのみ前記伝動爪
がハブ胴とリングギヤとの間の動力伝達状態を現出する
ために、自転車がトップ位置に変速されていても、ペダ
ルに前進方向の駆動力が作用しない限りは伝動爪は前記
ハブ胴と非接当の状態であるために、その状態でペダル
を逆回転しても伝動爪とハブ胴との接触音を除去するこ
とが可能となる。

【０００７】又、逆転ブレーキを備える内装ハブの場
合、次の様な問題がある。もし、駆動体に駆動力がかか
っていない状態においても、伝動爪がハブ胴に係合して
いると、自転車が上り坂などで、後ろ向きに坂を下るよ
うな状態になるとブレーキがかからなくなってしまうの
である。すなわち、車輪が後転する状態で伝動爪がハブ
胴と係合していると、ハブ胴の逆回転がリングギヤを介
して遊星ギヤに伝達される。この回転は遊星ギヤにより
減速されて、ギヤ枠に伝えられる。通常、逆転ブレーキ
はブレーキシューとこのブレーキシューに対し内側より
圧力を加えるローラと、このローラを径方向外側に押す
ためのカム面が備えられており、このカム面はギヤ枠に
設けられている。従って、ハブ胴が逆転している場合、
ハブ胴の回転が減速されてカム面に伝達されてしまう。
すなわち、相対的には、ハブ胴に対しカム面は正転方向
に回転していることになりブレーキがかからない。しか
し、上記の構造により、駆動力がかからない状態では、
伝動爪がハブ胴とは係合していないため、この問題は起
こらない。

【０００８】なお、本発明の好適実施形態においては、
前記伝動爪は、前記リングギヤに枢支状態で設けられて
おり、前記第１状態において前記ハブ胴の内周面に形成
されたラチェットと係合可能な爪部をその一端に有し、
前記第１クラッチ及び前記第２クラッチの第１接当面及
び第２接当面と係合することによって前記第２状態に変
位する複数の被接当面をその他端に有し、前記伝動爪は
付勢バネによって前記第１状態の方に付勢されている。
このように構成することによって、前記伝動爪の前記他
端が前記第１クラッチの前記第１接当面及び前記第２ク
ラッチの前記第２接当面のいづれかと接当することによ
って、前記第１状態の方へ付勢する付勢バネの付勢力に
打ち勝って、前記伝動爪は前記第２状態に操作される。
この結果、第１クラッチと第２クラッチのそれぞれ前記
第１接当面と前記第２接当面と前記伝動爪の他端との接
当又は非接当によって伝動爪を前記第１状態と前記第２
状態との間で切換操作可能となるために内装ハブの構造
を比較的簡単に構成することが可能となる。さらに、前
記駆動体を前記第１回転と逆方向に回転することによっ
て前記第１クラッチを前記第２クラッチに対して軸方向
に変位させ、前記第１クラッチの前記第１接当面が前記
伝動爪の前記被接当面と接当し、前記伝動爪を前記第２
状態にする。この事により、駆動体が逆回転された際に
は伝動爪がハブ胴に対し、非係合状態になり、ブレーキ
ロックあるいはノイズの問題が解消する。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１に本発明の内装ハブ９が搭載
される自転車１の外観を示す。ここで、２は前輪、３は
後輪、４はハンドル、５は内装ハブ９を変速操作する変
速装置を示し、５ａは変速装置５によって引っ張り操作
されるケーブル５ａを示す。尚、６はペダルであり、ペ
ダル６に生じる駆動力は、フロントチェインホイール７
と、チェイン８と、後車輪３のスプロケット２０を介し
て内装ハブ９に動力が伝達される。以下の説明では、自
転車１の前進方向に対応するペダルやその他の回転可能
部品の回転方向を第１回転方向或いは正転方向と呼び、
その逆の方向を第２方向或いは逆転方向と呼ぶ。尚、ペ
ダル６を第１回転方向に回動操作すると、その駆動力は
変速装置５によって設定された変速段に対応する減速或
いは増速比によって後車輪３に伝達される。尚、本第１
実施例においては変速段は３段であり、それぞれ、第１
変速位置（トップ位置）、第２変速位置（ニュートラル
位置）、第３変速位置（ロー位置）との間で切換操作可
能である。さらに、ペダル６を逆方向に回動操作すると
内装ハブ９に内在するブレーキ機構が作動し、後車輪３
の制動力が作用する。

【００１０】以下、図を参照して、本発明による内装変
速装置に関して詳しく説明する。大まかには図２に示さ
れるとおり、この内装変速装置は、ハブ軸１０と、これ
に回転可能に支持され、スプロケット２０を固定する駆
動体２５と、自転車の車輪のスポークを固定し、ハブ軸
と、駆動体２５に対して回転可能に支持されるハブ胴
と、駆動体２５とハブ胴７０の間に介在し、駆動体２５
からの駆動力を複数の駆動経路を通して、ハブ胴７０に
伝達するための遊星ギヤを含むギヤ機構、また、複数の
駆動経路を選択するためのクラッチ手段等を備えてい
る。

【００１１】次に、これらの各部分について詳しく説明
する。以下の説明においては、軸方向とはハブ軸１０の
軸芯Ｘと同方向を示す。軸方向の第１端とは図３で示さ
れる右側のハブ軸端部１０ｃを示し、第２端とは、この
反対側で、ハブ軸１０の左側端部１０ｄを示す。径方向
或いは、周方向とはハブ軸１０を基準とした径方向ある
いは周方向である。ハブ軸１０が自転車のフレームフォ
ーク部１ａに対して固定されている。駆動体２５はベア
リング機構を介してハブ軸１０に対して回動自在に支持
されている。このベアリング機構はハブ軸１０の一端側
領域に設けられ、ハブ軸１０の大径部を形成する玉受け
１０ａと、ハブ軸１０の周方向に複数備えられているベ
アリング１１と、駆動体２５の径方向内側であり、か
つ、ハブ軸１０の軸方向の外側に向けて設けられた軸受
け面２５ａにより構成されている。従って、複数のベア
リング１１は玉受け１０ａの径方向外側であり、軸方向
内側に面している軸受け面１０ｂと、駆動体２５の軸受
け面２５ａにより挟まれている。

【００１２】駆動体２５は全体的に軸方向に延びる筒状
をしており、チェン８と係合するスプロケット２０を軸
方向第１端（１０ｃ）側に固定している。駆動体２５と
ハブ軸１０の間には、ごみ、砂等を内装変速装置の内部
に入らせないためのリング状カバー１２が設けられてい
る。このカバー１２の径方向内側の部分がハブ軸１０に
固定されており、径方向外側の部分が駆動体２５に接当
することでハブ軸１０と駆動体２５の間にできた隙間を
塞いでいる。駆動体２５の径方向外側の面には、ハブ胴
７０を回転可能に支持するためのベアリング２６と接当
し、玉押しの役目を有する軸受け面２５ｂが設けられて
いる。駆動体２５の径方向内側で、軸受け面２５ａの軸
方向内側には後述されるクラッチ３０と係合するための
スプライン部２５ｃが設けられている。このスプライン
部２５ｃは駆動体の軸方向内側端部２５ｅより軸方向に
沿って延び、その長さは、駆動体２５の軸方向の長さの
半分以上にわたる。

【００１３】ハブ胴７０は全体的にハブ軸１０の長さの
ほぼ全域をカバーする筒状をしており、軸方向第１端側
では駆動体１０に対して、ベアリング２６ａにより回転
可能に支持されている。ハブ胴７０と駆動体２５の間に
はこの２つの部材の間に形成された隙間をカバーするた
めのカバー２７が設けられ、これは駆動体２５に対して
固定されている。ハブ胴７０の第２端側にも同様のベア
リング機構が備えられ、ベアリング２６ｂによりハブ軸
１０に回転可能に支持されている。

【００１４】次に、駆動体２５よりハブ胴７０に駆動力
を複数の駆動経路を介して伝達するためのギヤ機構につ
いて説明する。このギヤ機構は、駆動体２５と係合する
クラッチ３０と、クラッチ３０を操作するための後述さ
れる操作装置と、ハブ軸１０の外周に設けられた太陽ギ
ヤ１１とこの太陽ギヤ１１と係合し、ハブ軸１０周りで
自転しながら回動する遊星ギヤ４１と、この遊星ギヤ４
１を支持する遊星ギヤ枠４０と、遊星ギヤの径方向外側
に位置するリングギア５０と、このリングギア５０に対
し揺動可能に枢支され、ハブ胴７０に対し、駆動力を伝
達することが可能の伝動爪５５等で構成されている。ギ
ヤ機構の各部分について詳しく説明する前に、簡単に各
部分の大まかな説明を行う。クラッチ３０は２つの部
分、即ち第１クラッチ３１とこれとは別体の第２クラッ
チ３２により構成され、この２つの部分は一体的に軸方
向及び周方向に移動可能であり、相対的にも軸方向に変
位可能である。このクラッチ３０を移動させて操作を行
うのが第１変速キー１００を含むクラッチ操作装置であ
る。この第１クラッチ３１は駆動体２５と係合してい
る。第１クラッチは伝動爪５５とも接当可能で、この伝
動爪５５の端部５５ａと接当する事によりこの伝動爪５
５を倒し、伝動爪５５のハブ胴７０との係合を解除する
ことができる。第２クラッチは遊星ギヤ枠４０とも、リ
ングギヤ５０とも係合可能であり、第２クラッチが軸方
向に移動することによりギヤ枠４０かリングギヤ５０の
いずれかに係合する。遊星ギヤ４０はリングギヤ５０と
係合しており、クラッチ３０を通して伝達された駆動力
をリングギヤ５０に伝達し、更に、伝動爪５５を通して
ハブ胴７０に伝達したり、或いは、リングギヤ５０から
の駆動力を受け、ギヤ枠４０とローラクラッチ６５を介
してハブ胴７０に伝達したりする。

【００１５】次に、クラッチ３０の詳しい構造と、その
操作装置について説明する。この実施例では、クラッチ
３０をハブ軸１０上の軸芯Ｘ方向に間隔をおいた第１と
第２と第３位置に移動させることにより第１変速段であ
るトップと、第２変速段であるニュートラルと、第３変
速段であるローの３段変速が可能になっている。このク
ラッチ３０全体は第１付勢バネ１３によりハブ軸１０の
第２端方向、即ち第１変速キー１００の方向に付勢され
ている。第１クラッチ３１は全体的に軸方向に延びる筒
状をしており、第１軸端方向の外周面には駆動体２５と
係合する複数の歯３１ａが設けられている。第２クラッ
チ３２は第２軸端部方向の外周面に遊星ギヤ枠４０或い
は、リングギヤ５０と係合する係合爪３２ａを有する。
この第２クラッチ３２が第１クラッチ３１と共にハブ軸
１０上を軸方向に移動することで、係合爪３２ａがギヤ
枠４０と係合したり、リングギヤ５０と係合したりす
る。この第２クラッチ３２を移動させることによりクラ
ッチ３０全体を移動操作するのが第１変速キー１００で
ある。図３で示されるとおり、この第１変速キー１００
は、ハブ軸１０にその軸芯Ｘを径方向に貫通して設けら
れた溝１２を貫通しており、ハブ軸１０を軸芯Ｘ方向に
貫通する穴１０ｄに配置されている操作棒１０１と接当
することにより内装変速装置の外側から操作されるので
ある。この操作棒１０１は図３に示されるとおり、第１
変速キーの長手方向の中央部において、第１変速キー１
００と第２端側の端部において接当するのみであり、連
結はされていない。従って、操作棒１０１は第１変速キ
ーを第２端方向へ押し操作することはできるが、第１変
速キー１００を第１端方向へ引っ張ることはできない。
従って、第１端方向への移動は以下に述べられる第３付
勢バネ１５の付勢力により行われるのである。第１変速
キー１００の長手方向の長さはハブ軸１０の直径より大
きく、ハブ軸１０の溝１２に挿入した際に、ハブ軸１０
の外周面より突出部分１００ａだけ突出する。この突出
部分１００ａが、第２クラッチと接当するのである。ク
ラッチ３０は第１付勢バネ１３により第１変速キー１０
０の方向へ付勢されている。この第１付勢バネ１３の一
端はハブ軸１０の前記大径部１０ａの側面と接当し、他
端は第１クランク３１の第１端側の内径面に設けられた
第１バネ係止用溝３１ｆに接当している。

【００１６】図３に示されるとおり、ハブ軸１０の外周
で、第１変速キー１００と第２クラッチ３２の間の位置
には第２付勢バネ１４が設けられている。この第２付勢
バネ１４は、第１変速キー１００が第２クラッチ３２の
方向に移動した際に、第２クラッチ３２よりも先に接当
するような設定長さになるようにバネセット座金により
長さを設定されている。又、第１変速キー１００を第２
クラッチの方向に付勢する第３付勢バネがハブ軸１０上
に設けられている。第１付勢バネ１３と第２付勢バネ１
４のバネ係数はほぼ等しくなるように設定されており、
第３付勢バネ１５のバネ係数はこれらより大きく設定し
てある。従って、ハンドルに取り付けられた変速操作装
置５を操作し、インナーケーブルを引っ張り操作する
と、操作棒１０１を介して第１変速キー１００が第３付
勢バネの付勢力に対抗して第２端方向に移動するのであ
る。反対に、インナーケーブルをゆるむ方向へ操作する
と、第３付勢バネの付勢力により第１変速キー１００は
第２クランクの方向へ移動する。

【００１７】クラッチ３０の構成要素である第１と第２
クラッチは軸方向に相対回転が可能であるが、これは変
速操作装置５により第１変速段に変速する際にのみ、後
に述べられる伝動爪５５をハブ胴に対して係合させるこ
とにより、駆動体２５よりの駆動力を伝動爪５５を介し
てハブ胴７０に伝達するためである。図４を参照しなが
ら、クラッチ３０の構成要素である第１クラッチ３１と
第２クラッチ３２の連結に関して詳しく説明する。ここ
で、第１クラッチ３１の内周面には径方向に突出する係
合部３１ｅが複数個形成されている。この係合部３１ｅ
は軸芯Ｘ方向に平行に延設する概略直方体形状の突出部
であり、その両側に平面３１ｂ、３１ｃを形成してい
る。第２クラッチ３２の第１端部側には第１クラッチ３
１の第２端部側の内周に挿入され、そして前記係合部３
１ｅが摺動可能な被係合部３２ｅが形成されている。こ
こで、前記被係合部３２ｅの第１端部側には複数の脚部
３２ｋを形成しており、前記脚部３２ｋの各々は軸方向
に平行に延設する平面部３２ｆと軸方向に傾斜する傾斜
面３２ｇとこの傾斜面からさらに軸芯Ｘ方向に平行に延
設する延設面３２ｈを形成している。

【００１８】図４に示されるとおり、第１クラッチ３１
の第２端側の端面３１ｔは側面視においてシリンダー上
の外周面３１ｋの方に傾斜する第１接当面に相当する段
差部３１ｄによってシリンダー部３１ｋに連続してい
る。第２クラッチ３２についても同様のことが言える。
すなわち第２クラッチ３２の外周面のほぼ中間部に軸芯
Ｘ方向に傾斜する第２接当面に相当する段差部３２ｄが
形成されている。ここで、本発明の内装ハブ９が自転車
１に装着された状態で、ペダルに駆動力が生じていない
状態においては、第１クラッチ３１が第１付勢バネ（図
３参照）によって第２端部側に付勢されており、第１ク
ラッチ３１の第２端側の端面３１ｔが第２クラッチ３２
の脚部３２ｋの基部３２ｔに接当する状態で、クラッチ
３０が軸芯Ｘ方向で最も短くなる状態で維持されてい
る。次に、この状態からペダルに自転車を前進させる方
向の駆動力が作用すると、駆動体２５が第１方向である
正転方向に回動され、それと連動連結された第１クラッ
チ３１が同方向に回動される。第１クラッチ３１に正転
方向の駆動力が伝達されると、係合部３１ｅの平面部３
１ｂ側が、第２クラッチ３２の傾斜面３２ｇに接当する
状態となり、同方向の駆動力が継続的に付与されること
によって、前記係合部３１ｅの第２端側が前記傾斜面３
２ｇを摺動移動するために、その結果、第１クラッチ３
１が第２クラッチ３２に対して第１端の方へ相対移動す
る。係合部３１ｅの平面３１ｂが第２クラッチ３２の延
設面３２ｈに接当すると平面３１ｂと延設面３２ｈとの
間で軸方向に互いを離間するような力成分が発生しない
ために第１クラッチ３１の第２クラッチ３２に対する軸
方向の移動が停止し、第１クラッチ３１に伝達された駆
動力が第２クラッチ３２に伝搬される状態となる。

【００１９】このように、第１クラッチ３１と第２クラ
ッチ３２を構成することによって、スプロケット２０に
伝達される第１回転方向の駆動力によって第１クラッチ
３１は第２クラッチ３２に対し軸方向の第１端方向に離
間するように移動する。ここで、スプロケット２０に前
記第１方向とは逆方向の駆動力が生じた場合について考
えてみる。この場合には第１クラッチ３１の係合部３１
ｅの図４の逆転方向回り側の平面部３１ｃが第２クラッ
チ３２の平面部３２ｆ側に接当することとなり、第１ク
ラッチ３１が第２クラッチ３２を前記正転方向とは逆の
逆転方向に駆動することになる。もし、第１クラッチ３
１の平面部３１ｂが第２クラッチ３２の延設平面部３２
ｈに接当した状態で、ペダルに逆転方向の駆動力が作用
すると、接当状態にあった第１クラッチの平面３１ｂは
延設平面部３２ｈから直ちに離間するために第１付勢バ
ネの第２端部方向への付勢力によって、第１クラッチ３
１が第２クラッチ３２の方へに移動する。このように、
ペダル６に逆方向（第２回転方向）の駆動力が作用する
と、第１クラッチ３１が第２クラッチ３２の第２端部の
方へ移動するために、クラッチ３０は軸芯Ｘ方向におい
てその全長が最も収縮した状態に変位する。

【００２０】次に、クラッチ３０による伝動爪５５の操
作について説明する。遊星ギヤ枠４０の第１端側部分４
０ａの径方向内側には軸方向に延びたセレーション４０
ｂが設けられている。クラッチ３０が第１変速段に対応
する第１位置と、第２変速段に対応する第２位置にある
際に、第２クラッチ３２の径方向外側に設けられた係合
爪３２ａはこのセレーション４０ｂと係合する。従っ
て、このセレーション４０ｂは第１と第２変速段におけ
るクラッチ３０の軸方向への変位量とほぼ同じであるか
少し大きい軸方向の長さを有している。このギヤ枠４０
の軸４０ｃには遊星ギヤ４１が回転自在に支持されてい
る。このギヤ枠４０自体は、ハブ軸１０に対して自由回
転可能に外嵌されている。リングギヤ部材５０は全体的
に軸方向に延びる筒状であり、遊星ギヤ４１と係合する
シリンダ部５０ａと、伝動爪５５を支持する支持部５０
ｂで構成される。シリンダ部５０ａの径方向内側には遊
星ギヤ４１と係合するギヤ部が設けられており、支持部
５０ｂには伝動爪５５を揺動可能に支持する支持軸であ
るピン５５ｐが固定される窓が２つ設けられてある。こ
の支持部５０ｂの径方向内側にはクラッチが第３変速段
に対応する第３位置にある際に、第２クラッチの係合歯
３２ａと係合するためのセレーション５０ｃが設けられ
ている。

【００２１】伝動爪５５はリングギヤ部材５０の支持部
５０ｂに設けられたピン５５ｐ周りに取り付けられた付
勢バネによりハブ胴７０に設けられた係合歯７０ａとの
係合方向に付勢されているワンウエイ機構として作用
し、ハブ胴７０と係合している立ち上がり状態と、係合
が解除される伏臥状態の間で変位可能である。この伝動
爪５５はハブ胴７０の係合歯７０ａと係合する爪部５５
ａと、第１クラッチ３１と接当する第１被接当部５５ｂ
や、第２クラッチ３２と接当するカム面として形成され
た第２被接当部５５ｃを有し、第１クラッチ３１や第２
クラッチが、伝動爪５５と接当すると、この接当部分が
径方向外側に押し上げられ、伝動爪５５が伏臥状態にな
る。

【００２２】図９から１４を参照して具体的に説明する
と、第１クラッチの段差部３１ｄは前述の伝動爪５５の
第１被接当部５５ｂと接当可能である。内装ハブ９に組
み付けられた状態で、第１クラッチ３１が軸方向で移動
し、その段差部３１ｄが前記伝動爪５５の第１被係合部
５５ｃに第１端側から接当すると、伝動爪５５をその枢
支軸５５ｐ周りに揺動するように作動する。尚、図１４
に詳細に示すように伝動爪５５の第１被係合部５５ｂは
第１クラッチ３１の段差部３１ｄと接当することによっ
て、その軸方向の力を軸芯Ｘ方向の回動力に変換するた
めの傾斜面５５ｂ１、５５ｂ２を有する。即ち、この傾
斜面５５ｂ１、５５ｂ２に軸芯Ｘ方向の力が作用すると
この傾斜面５５ｂ１に垂直な方向の分力が生じるため
に、この垂直分力は伝動爪５５を枢支軸５５ｐ周りに揺
動する方向の力成分を有する。従って、この枢支軸５５
ｐ周りの力成分によって伝動爪５５は揺動される。

【００２３】尚、第２クラッチ３２についても同様のこ
とが言える。即ち、第２クラッチ３２の外周面のほぼ中
央部に軸芯Ｘ方向に傾斜する段差部３２ｄ（第２接当面
に相当する）が形成されている。第２クラッチ３２が軸
芯Ｘ方向で第２端部側から第１端部側に移動することに
よって、この段差部３２ｄが伝動爪５５の第２被接当部
５５ｃと接触すると、第２被接当部５５ｃの複数の傾斜
面５５ｃ１、５５ｃ２によって伝動爪５５を枢支軸５５
ｐ周りに揺動する力が生じるために、伝動爪５５を揺動
する。ここで、傾斜面５５ｃ１、５５ｃ２も前記傾斜面
５５ｂ１、５５ｂ２と同様に、軸芯Ｘ方向の力を伝動爪
５５を枢支軸５５ｐ周りに揺動する力成分に分解できる
ような形状に形成されている。このようにして、第１ク
ラッチ３１と第２クラッチ３２が軸方向でどの位置にあ
るかで伝動爪５５を立ち上がり状態と伏臥状態との間で
切り換え操作可能である。但し、伝動爪５５の被接当部
側の端部が、第１クラッチ３１のシリンダー部３１ｋ又
は第２クラッチ３２のシリンダー部３２ｋに乗り上げて
いるかぎりは、第１クラッチ３１及び第２クラッチ３２
を軸芯Ｘ方向に移動しても伝動爪５５は伏臥状態を維持
したままとなる。

【００２４】図３に示されるとおり、リングギヤ部材５
０と駆動体の間にはリングギヤ部材５０を第２端方向で
の位置に固定するための押しバネ１６が設けられてい
る。遊星ギヤ枠４０はハブ胴７０に直接駆動力を伝達す
るためのローラクラッチ機構６５を支持している。この
ローラクラッチ機構６５は複数のローラ６１と、このロ
ーラ６１を径方向外側に押し上げるためのギヤ枠４０の
外周面に設けられたローラ用カム面４０ｄと、ギヤ枠４
０とは別体で、相対回転可能のローラケース６０からな
る。このローラクラッチ機構６５は遊星ギヤ枠４０がハ
ブ胴に対して先に正転方向に回転している場合は、遊星
ギヤ枠４０からハブ胴に回転駆動力を伝達するが、ハブ
胴７０が遊星ギヤ枠４０より先に正転方向に回転してい
る場合はローラは空回りして、回転力はギヤ枠４０に伝
達されない。ローラケース６０はローラ６０の他に、コ
ースターブレーキ８０用のローラ８１も支持している。
このコースターブレーキ８０は公知であるのでここでは
詳しい説明は避けるが、ローラ８１と駆動体２５が逆方
向に回転した際にローラ８１を径方向外側に押し操作す
るためのギヤ枠４０の外周面に設けられたカム面４０ｄ
と、ハブ胴７０の内面７０ｂに対して制動作用するブレ
ーキシュー８２を備える。

【００２５】次に、図３と５から１３を参照しながら各
変速段におけるそれぞれの部品の位置関係と各部品の状
態を説明する。この実施例では、クラッチ３０をハブ軸
１０上の軸芯Ｘ方向に間隔をおいた第１と第２と第３位
置に移動させることにより第１変速段であるトップと、
第２変速段であるニュートラルと、第３変速段であるロ
ーの３段変速が可能になっている。変速操作装置５を操
作し、インナーケーブルを引っ張り操作すると操作棒１
０１を介して変速キー１００が第３付勢バネ１５の付勢
力に対抗して図３及び図５及び図６に示される第１位置
（トップ位置に対応する）に移動する。このとき、第１
付勢バネ１３の付勢力により、第１クラッチ３１と第２
クラッチ３０は一体的に変速キー１００の方向へ、第２
付勢バネ１４が変速キー１００に接当し、第１付勢バネ
のバネ力と釣り合うまで移動する。クラッチ３０が、第
１位置にある状態を図５、及び図６に示す。ここで、図
５ではクラッチ３０の第１クラッチ３１に正転方向に対
応する駆動力が作用していない状態を、図６では第１ク
ラッチ３１に正転方向に対応する駆動力が作用している
状態を示す。即ち、図５の状態においては、図９（ａ）
と（ｂ）に示されるとおり、第１クラッチ３１が第１付
勢バネ１３によって第２クラッチ３２の方へ付勢されて
おり、第１クラッチ３１の第１接当面３１ｄによって伝
動爪５５の被接当部５５ｂが押し上げ状態となり、伝動
爪５５がその連結ピン５５ｐ回りに揺動し、伝動爪５０
の爪部５５ａがハブ胴７０の係合歯７０ａと非接当の状
態になる。

【００２６】次に、ペダル６に第１回転方向である正転
方向の駆動力が生じると、上述したように、第１クラッ
チ３１の係合部３１ｅの端部が第２クラッチ３２の傾斜
面３２ｇを摺動してゆき、図６及び図１０（ａ），
（ｂ）に示すように、第１クラッチ３１と第２クラッチ
３２が軸方向に離間した状態になる。この状態において
は伝動爪５５の被接当側の端部が第１クラッチ３１と第
２クラッチ３２と非接触の状態となるために、伝動爪５
５の枢支軸５５ｐに設けられた付勢バネ５５ｄによって
起き上がり状態になる。従って、この状態になったとき
に伝動爪５５の爪部５５ａとハブ胴７０の係合歯７０ａ
とが噛み合い状態となるためにリングギヤ５０とハブ胴
７０との動力伝達が可能となる。

【００２７】この状態におけるペダル６からの駆動力伝
達経路は、ペダル６からの正転方向である第１回転方向
の動力が、スプロケット２０に伝達され、スプロケット
２０が固定された駆動体２５を回動する。そして、図６
に示されるとおり、駆動体２５のスプライン部２５ｃ及
び第１クラッチ３１の複数の係合爪３１ａを介して第１
クラッチ３１に動力が伝達される。その後、第１クラッ
チ３１の内周面に形成された係合突起部３１ｅの平面部
３１ｂと第２クラッチ３２の延設平面部３２ｈとの接当
によって第２クラッチ３２が駆動される。そして、第２
クラッチ３２の係合爪３２ａと遊星ギヤ４０のセレーシ
ョン４０ｂとの係合によって駆動力は遊星ギヤ枠４０に
伝達される。そして、遊星ギヤ枠４０に枢支状態で支持
された遊星ギヤ４１とリングギヤ５０ｄとの噛み合いに
よってリングギヤ部材５０に駆動力が伝達され、リング
ギヤ部材５０に連結された伝動爪５５が起きあがり状態
にあるためにリングギヤ部材５０の駆動力はハブ胴７０
の内周の係合歯（ラチェット）７０ａを介してハブ胴７
０に伝達される。

【００２８】即ち、トップ位置における動力の伝達経路
を簡略化すると次のようになる：ペダル６→チェイン８
→スプロケット２０→駆動体２５→第１クラッチ３１→
第２クラッチ３２→遊星ギヤ枠４０→遊星ギヤ４１→リ
ングギヤ枠５０→伝動爪５５→ハブ胴７０→後車輪３の
順となる。このようにして、ペダル６から入力される駆
動力は遊星ギヤ枠４０まで伝動され、遊星ギヤ４１のハ
ブ軸１０回りの公転と遊星ギヤ４１の枢支軸回りの自転
によってリングギヤ部材５０に増速されて伝達される。

【００２９】次に、図７及び図１１（ａ），（ｂ）に基
づき、変速操作装置５を操作し、クラッチ３０を第２位
置（ニュートラルの状態）に移動したときの動力の伝達
経路を説明する。即ち、動力の伝達経路は次のようにな
る：ペダル６→チェイン８→スプロケット２０→駆動体
２５→駆動体２５のスプライン部２５ｃ→第１クラッチ
３１の係合爪３１ａ→第１クラッチ３１→第１クラッチ
３１の係合部３１ｅ→第２クラッチ３２の脚部３２ｋ→
第２クラッチ３２→第２クラッチ３２の係合爪３２ａ→
遊星ギヤ枠４０のセレーション４０ｂ→遊星ギヤ枠４０
→遊星ギヤ枠４０の係合面４０ｅ→ローラークラッチ機
構６５→ハブ胴７０の内周被係合面７０ｃ→ハブ胴７０
→後車輪３の順となる。このようにして、ペダル６に入
力される駆動力はクラッチ３０を介して遊星ギヤ枠４０
まで直結で伝動され、ローラークラッチ機構６５を介し
てハブ胴７０に伝達される。即ち、駆動体２５の回転数
とハブ胴７０との回転数は実質的に同じとなる。

【００３０】次に、図８及び図１３（ａ）に基づき変速
操作装置５を操作し、クラッチ３０を第３位置（ローの
状態）に移動したときの動力の伝達経路を説明する。即
ち、動力の伝達経路は次のようになる：ペダル６→チェ
イン８→スプロケット２０→駆動体２５→駆動体２５の
スプライン部２５ｃ→第１クラッチ３１の係合爪３１ａ
→第１クラッチ３１→第１クラッチ３１の係合部３１ｅ
→第２クラッチ３２の脚部３２ｋ→第２クラッチ３２→
第２クラッチ３２の係合爪３２ａ→リングギヤ部材５０
のセレーション５０ｃ→リングギヤ部材５０→リングギ
ヤ５０ｄ→遊星ギヤ４１→遊星ギヤ４０の枢支軸４０ｃ
→遊星ギヤ枠４０→遊星ギヤ枠４０の係合面４０ｅ→ロ
ーラークラッチ６５→ハブ胴７０の内周被係合面７０ｃ
→ハブ胴７０→後車輪３の順となる。このようにして、
ペダル６を介して入力される駆動力はクラッチ３０を介
してリングギヤ部材５０まで減速されることなしに伝達
され、その後、リングギヤ５０と遊星ギヤ４１との噛み
合いによって遊星ギヤ４１が自転する分だけ減速されて
遊星ギヤ枠４０に回転力が伝達される。そして遊星ギヤ
枠４０の回転力はローラークラッチ機構６５を介してハ
ブ胴７０に直結の形で伝達される。このようにして、変
速装置５を操作し、クラッチ３０を３つの位置で移動さ
せることによって所望の変速段に変速が実行可能とな
る。尚、上記説明で明らかなように、本実施例において
は第１位置に対応するトップ位置に変速されているとき
にのみ、第１クラッチ３１を第２クラッチ３２に対して
軸芯Ｘ方向に変位させることによって伝動爪５５を起き
あがり状態と伏臥状態との間で切換操作が可能となる。
特に本実施例では駆動体２５の逆回転時には伝動爪５５
は、伏臥状態になるよう構成されている。

【００３１】もし、逆回転時でも伝動爪５５が伏臥状態
にならないような構造であると次のような問題がおこ
る。即ち、コースターブレーキを作動させるために、ペ
ダル６を逆回転させ、駆動体２０を逆回転させると、ブ
レーキがかかり、ハブ胴７０が回転できない状態とな
る。この時伝動爪５５が起きあがり状態にあり、ハブ胴
７０と係合していると、ブレーキを解除しようとしてペ
ダル６を正転方向へ回転させようとしても、駆動体２５
がハブ胴７０と係合しており、しかもハブ胴７０はブレ
ーキのため回転できない状態になっている。従って、ブ
レーキが解除できない、いわゆるブレーキロックの問題
が起こる。また、コースターブレーキを備えない自転車
においても、駆動体２５の逆回転時に伝動爪５５がハブ
胴７０と接当していると、伝動爪５５がハブ胴７０と接
当し、ノイズを発するという問題がある。ところが本実
施例による内装変速装置では、トップ位置において第１
回転方向に相当する駆動力が作用しておらず第１付勢バ
ネ１３によって第１クラッチ３１が第２クラッチ３２の
方に押されている状態、即ち、クラッチ３０が軸芯Ｘ方
向に短縮した状態においては伝動爪５５が伏臥状態とな
るためにこの状態でペダル６を逆回転したとしても伝動
爪５５とハブ胴７０との接触がないためにブレーキロッ
クの問題が起こらない。又、トップ位置において第１回
転方向に相当する駆動力が作用しており、第１クラッチ
３１が第２クラッチ３２に対して軸方向に離間する状
態、即ち、クラッチ３０の延設状態にあっても、ペダル
６に逆方向の駆動力が作用すると第１クラッチ３１が第
２クラッチ３２の方向へ移動するために伝動爪５５が伏
臥状態に変化する。 従って、この状態でペダル６を逆
回転したとしてもブレーキロックの問題が起こらない。
更に、コースターブレーキを備えない自転車においても
ノイズの問題が起こらない。

【図面の簡単な説明】

【図１】自転車の側面図

【図２】本願に開示される発明による内装ハブの一部断
面図

【図３】内装ハブの断面図

【図４】本発明によるクラッチの形状を示す斜視図

【図５】内装ハブのトップ位置における各部品の位置関
係を示す模式図

【図６】内装ハブのトップ位置における各部品の位置関
係を示す模式図

【図７】内装ハブのニュートラル位置における各部品の
位置関係を示す模式図

【図８】内装ハブのロー位置における各部品の位置関係
を示す模式図

【図９】図５に示される状態におけるクラッチと伝動爪
の位置関係を示した一部断面図

【図１０】図６に示される状態におけるクラッチと伝動
爪の位置関係を示した一部断面図

【図１１】図７に示される状態におけるクラッチと伝動
爪の位置関係を示した一部断面図

【図１２】図８に示される状態におけるクラッチと伝動
爪の位置関係を示した一部断面図

【図１３】伝動爪の断面図と側面図

【符号の説明】

１０ ハブ軸 ２０ スプロケット ２５ 駆動体 ３０ クラッチ ３１ 第１クラッチ ３１ｅ 係合部 ３１ｔ 第１接当面 ３２ 第２クラッチ ３２ｄ 第２接当面 ３２ｋ 被係合部 ３２ｇ 傾斜面 ４０ 遊星ギヤ枠 ４１ 遊星ギヤ ５０ リングギヤ ５５ 伝動爪 ５５ａ 爪部 ５５ｂ 被接当面 ５５ｃ 被接当面 ５５ｓ 付勢バネ ７０ ハブ胴 ７０ａ ラチェット

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハブ軸と、スプロケットを固定し、前記ハ
   ブ軸周りに回転可能な駆動体と、前記ハブ軸周りで回転
   可能なハブ胴と、前記ハブ軸周りで回転可能の遊星ギヤ
   と、前記遊星ギヤを支持する遊星ギヤ枠と、前記遊星ギ
   ヤと係合可能に配置されたリングギヤと、前記ハブ軸上
   でその軸芯に沿って移動可能であり、複数の変速段の内
   のトップ位置と対応する位置と、それ以外の少なくとも
   一つの変速段に対応する位置の間で選択的に切り換え操
   作可能なクラッチと、前記クラッチを操作する操作装置
   を備える内装ハブであって、前記リングギヤには、前記
   リングギヤと前記ハブ胴との間の動力伝達を可能にする
   ために前記ハブ胴と接当状態に対応する第１状態と前記
   リングギヤと前記ハブ胴との動力伝達を遮断するために
   前記ハブ胴との非接当状態に対応する第２状態との間で
   変位可能な伝動爪が設けられ、前記クラッチは前記ハブ
   軸の軸芯方向に相対的に移動可能で前記伝動爪と接当可
   能な第１クラッチと第２クラッチによって構成され、前
   記駆動体により第１回転方向の駆動力が伝達されると前
   記第１クラッチと前記第２クラッチが相対的に移動し、
   前記伝動爪を前記第１状態に切り換え操作することを特
   徴とする内装ハブ。
2. 【請求項２】前記第１回転方向は前記内装ハブが搭載さ
   れる自転車の前進方向に対応する回転方向であることを
   特徴とする請求項１記載の内装ハブ。
3. 【請求項３】前記第１クラッチは前記駆動体に対して、
   周方向には相対変位不能で前記軸芯方向に移動可能な状
   態に連動連結され、前記第１クラッチには係合部が設け
   られ、前記第２クラッチには被係合部が設けられ、前記
   被係合部は前記係合部が摺動可能で前記軸方向に傾斜す
   る傾斜面を形成し、前記駆動体に前記第１回転方向の駆
   動力が作用し、前記第１クラッチが回動されると前記係
   合部が前記傾斜面上を摺動し、前記第１クラッチと前記
   第２クラッチが相対的に前記軸方向に変位することを特
   徴とする請求項１記載の内装ハブ。
4. 【請求項４】前記第１クラッチは前記伝動爪と接当した
   状態で、前記伝動爪を前記第２状態に維持するための第
   １接当面を有し、前記第２クラッチは前記伝動爪と接当
   した状態で、前記伝動爪を前記第２状態に維持するため
   の第２接当面を有し、前記第１クラッチと第２クラッチ
   は前記駆動体に前記第１回転方向への駆動力が作用して
   いない場合、前記伝動爪が前記第１或いは第２接当面と
   接当するように付勢されており、前記内装ハブが前記ト
   ップ位置に変速操作された状態で、前記駆動体に前記第
   １方向に対応する駆動力が作用した際に、前記第１接当
   面及び前記第２接当面が前記伝動爪に対して非接当状態
   となり、前記伝動爪を前記第１状態とすることを特徴と
   する請求項２または３記載の内装ハブ。
5. 【請求項５】前記伝動爪は、前記第１状態において前記
   ハブ胴の内周面に形成されたラチェット歯と係合可能な
   爪部をその一端に有し、前記第１クラッチ及び前記第２
   クラッチの第１接当面及び第２接当面と係合することに
   よって前記第２状態に変位する複数の被接当面をその他
   端に有し、前記伝動爪は付勢バネによって前記第１状態
   の方に付勢されていることを特徴とする請求項４記載の
   内装ハブ。
6. 【請求項６】前記駆動体を前記第１回転と逆方向に回転
   することによって前記第１クラッチを前記第２クラッチ
   に対して軸方向に変位させ、前記第１クラッチの前記第
   １接当面が前記伝動爪の前記被接当面と接当し、前記伝
   動爪を前記第２状態にすることを特徴とする請求項５記
   載の内装ハブ。