(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブ軸(12)と、
前記ハブ軸(12)の外周に前記ハブ軸(12)に対して回転自在に設けられたスレーブ部材(18)と、
前記ハブ軸(12)の外周に前記ハブ軸(12)に対して回転自在に支持された駆動部材(16)と、
前記駆動部材(16)と前記スレーブ部材(18)との間に配設された遊星歯車機構(22)を含み、前記駆動部材(16)からの回転を第１ギア比で変速して前記スレーブ部材(18)に伝達する第１ギア伝達経路及び前記駆動部材(16)からの回転を前記第１ギア比よりも大きな変速比の第２ギア比で変速して前記スレーブ部材(18)に伝達する第２ギア伝達経路を有する動力伝達部と、
自転車の停止状態から前記駆動部材が駆動方向に所定の回転角度分だけ回転させられたときに、前記動力伝達部において第１ギア比から第２ギア比に自動的にシフトアップされるように制御する自動シフト制御機構（59)と、
を備えた自転車用内装変速装置。
【請求項２】
前記自動シフト制御機構（５９）は、
前記遊星歯車機構（２２）の回転を制御するための第１一方向クラッチ（６０）と、
前記第１一方向クラッチ（６０）と係合あるいは係合解除される第１当接部材（６２）と、
前記第１一方向クラッチと第１当接部材との係合／係合解除を制御するクラッチ制御部材（７２）と
を備える、請求項１に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項３】
前記第１当接部材（６２）は前記スレーブ部材（１８）の内周面に配設されている、請求項２に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項４】
前記自動シフト制御機構（５９）は、前記クラッチ制御部材（７２）に係合あるいは係合解除される第２当接部材（７６）をさらに備える、請求項２に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項５】
前記第１当接部材（６２）は前記第２当接部材（７６）と千鳥状に配置されている、請求項４に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項６】
前記自動シフト制御機構（５９）は、唯一の第１当接部材（６２）を備える、請求項２に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項７】
前記自動シフト制御機構（５９）は唯一の第２当接部材（７６）を備える、請求項４に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項８】
前記第１当接部材（６２）は前記第２当接部材（７６）に隣接している、請求項５に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項９】
前記クラッチ制御部材（７２）は前記第２当接部材（７６）と一列に配置されている、請求項４に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項１０】
前記第１一方向クラッチは第１爪（６０）を備える、請求項２に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項１１】
前記クラッチ制御部材はクラッチケージ（７２）を備える、請求項２に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項１２】
前記クラッチケージは爪ケージ（７２）を備える、請求項１１に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項１３】
前記クラッチ制御部材（７２）は前記遊星歯車機構（２２）に対して回転自在である、請求項２に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項１４】
前記クラッチ制御部材（７２）はスレーブ部材（１８）と共に回転自在である、請求項２に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項１５】
遊星歯車機構（２２）は、サンギア（３２）と、前記サンギア（３２）に噛み合う複数の遊星歯車（５０）と、前記複数の遊星歯車（５０）が噛み合うリングギア（４０）と、前記複数の遊星歯車（５０）を支持するキャリア（４８）とを備える、請求項１に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項１６】
前記クラッチ制御部材（７２）は前記リングギア（４０）に対して回転自在である、請求項１５に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項１７】
前記クラッチ制御部材（７２）は半径方向外方に屈曲された端部（７２ａ）を有する、請求項２に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項１８】
前記第１一方向クラッチ（６０）の先端部は駆動方向に対して逆方向に回転する、請求項２に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項１９】
前記第１一方向クラッチ（６０）は前記リングギア（４０）上に配設される、請求項１５に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項２０】
前記遊星キャリア（４８）に配設された第２一方向クラッチ（５６）をさらに備える、請求項１９に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項２１】
前記ハブ軸(12)の回りに回転自在にかつ軸方向に移動自在なクラッチ本体(104)をさらに備えた請求項１に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項２２】
前記クラッチ本体（１０４）はキー部材（１０２）を含み、
前記クラッチ本体（１０４）及び前記キー部材（１０２）はプッシュロッド（１０６）によって外部から操作可能である、請求項２１に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項２３】
前記自動シフト制御機構（５９）は、前記クラッチ本体（１０４）が第１位置に配置されると、駆動方向に回転する前記駆動部材の回転角度に応じて作動する、請求項２１に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項２４】
前記遊星歯車機構（２２）は前記スレーブ部材（１８）の半径方向内方に配設されている、請求項１に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項２５】
前記遊星歯車機構（２２）は前記駆動部材（１６）の半径方向内方に配設されている、請求項１に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項２６】
前記遊星歯車機構（２２）は前記スレーブ部材（１８）に隣接して側方に配設されている、請求項１に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項２７】
前記リングギア（４０）は前記駆動部材（１６）と一体化して形成されている、請求項１５に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項２８】
前記駆動方向での前記駆動部材の回転角度が３６０°未満である、請求項１に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項２９】
前記駆動方向での前記駆動部材の回転角度が７２０°未満である、請求項１に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項３０】
前記自動シフト制御機構（５９）は開始位置とシフトアップ位置とを取ることが可能であり、
前記開始位置での前記駆動部材（１６）と前記スレーブ部材（１８）の間のギア比が約１：０．７３であり、前記シフトアップ位置での前記駆動部材と前記スレーブ部材の間のギア比が約１：１である、請求項１に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項３１】
前記クラッチ本体（１０４）は、少なくとも第１位置、中間位置、及び第２位置に配置可能であり、
前記クラッチ本体が前記第１位置にあるときにはギア比はローギア比に固定され、前記中間位置では自動的に前記ローギア比からミドルギア比に変更され、前記第２位置では自動的に前記ミドルギア比からハイギア比に変更される、
請求項２１に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項３２】
前記スレーブ部材（１８）はハブシェルを備えている、請求項１に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項３３】
前記自動シフト制御機構（５９）は、前記リングギア（５４）と前記スレーブ部材（１８）の間の回転角度差により、駆動方向に回転する前記駆動部材（１６）の回転角度に応じて作動する、請求項１５に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項３４】
半径方向外方に屈曲された前記クラッチ制御部材（７２）の前記端部（７２ａ）には、前記第１一方向クラッチ（６０）を受け入れる切欠（７４）が形成されている、請求項１７に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項３５】
前記駆動部材（１６）に設けられた第３一方向クラッチ（６４）をさらに備えている、請求項２０に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項３６】
前記駆動部材（１６）及び前記スレーブ部材（１８）は、前記第１一方向クラッチ（６０）が前記第１当接部材（６２）に係合するときにほぼ同じ速度で回転し、前記スレーブ部材は、前記第１一方向クラッチが前記第１当接部材と係合しないときに前記駆動部材とは異なる速度で回転する、請求項２に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項３７】
前記駆動部材（１６）及び前記スレーブ部材（１８）は、前記第１一方向クラッチ（６０）が前記第１当接部材（６２）と係合するときに一体回転するように連結され、前記駆動部材及び前記スレーブ部材は、前記第１一方向クラッチが前記第１当接部材と係合しないときに互いに相対回転する、請求項２に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項３８】
半径方向外方に屈曲された前記クラッチ制御部材（７２）の前記端部（７２ａ）は、前記第２当接部材（７６）に係合するように設けられている、請求項１７に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項３９】
前記第１当接部材（６２）は前記リングギア（４０）の内周面に配設される、請求項２７に記載の自転車用内装変速装置。
【請求項４０】
サンギア(32)が一体に形成されたハブ軸(12)と、
前記ハブ軸(12)に回転自在に支持されるとともに、第１クラッチ爪(36)が係合位置と係合解除位置とで回動自在に設けられた駆動部材(16)と、
前記ハブ軸(12)に回転自在に支持されるとともに、前記駆動部材(16)と独立して回転可能であり、内周面に歯(58)を有するスレーブ部材(18)と、
前記駆動部材(16)と前記スレーブ部材(18)との間に配設された遊星歯車機構(22)を含み、前記駆動部材(16)からの回転を第１ギア比で変速して前記スレーブ部材(18)に伝達する第１ギア伝達経路及び前記駆動部材(16)からの回転を前記第１ギア比よりも大きな変速比の第２ギア比で変速して前記スレーブ部材(18)に伝達する第２ギア伝達経路を有する動力伝達部と、
自転車の停止状態から前記駆動部材が駆動方向に所定の回転角度分だけ回転させられたときに、前記動力伝達部において第１ギア比から第２ギア比に自動的にシフトアップされるように制御する自動シフト制御機構（59)とを備え、
前記遊星歯車機構(22)は、
第１及び第２の内歯(38)(54)を有するリングギア(40)と、
前記サンギア(32)と前記リングギア(40)の前記第２の内歯(54)の間に配設された遊星歯車(50)と、
前記ハブ軸(12)に回転自在に支持されるとともに前記遊星歯車(50)を支持し、前記スレーブ部材(18)の内周面の前記歯(58)と係合するように旋回自在に支持された第２クラッチ爪(56)を有するキャリア(48)とを有し、
前記自動シフト制御機構(59)は、
前記リングギア(40)の上に支持された第３クラッチ爪(60)と、
半径方向外方に屈曲され切欠(74)を含む端部(72a)を有するクラッチ制御部材(72)と、
前記スレーブ部材(18)の内周面に配設される第１当接部材(62)とを有する、
自転車用内装変速装置。
【請求項４１】
ハブ軸(12)と、
前記ハブ軸(12)に回転自在に支持されたスレーブ部材(18)と、
前記ハブ軸(12)に回転自在に支持され、動力をリングギア(40)に伝達するための駆動部材(16)と、
クラッチ制御部材(72)と、
キャリア(48)を含む遊星歯車機構(22)と、
前記リングギア(40)から前記キャリア(48)を介して前記スレーブ部材(18)に動力を伝達するように構成されたローギア伝達経路と、
前記リングギア(40)から前記スレーブ部材(18)に直接的に動力を伝達するように構成されたハイギア伝達経路と、
自転車の停止状態から前記駆動部材(16)が駆動方向に所定の回転角度分だけ回転させられたときに、前記ローギア伝達経路から前記ハイギア伝達経路に自動的に切り換える自動シフト制御機構(59)と、
を備えた自転車用内装変速装置。
【請求項４２】
駆動部材(16)と、
第１部分(152)を有するスレーブ部材(18)と、
前記駆動部材(16)と前記スレーブ部材(18)の前記第１部分(152)との間に配設される遊星歯車機構(22)を含み、前記駆動部材(16)からの回転を第１ギア比で変速して前記スレーブ部材(18)に伝達する第１ギア伝達経路及び前記駆動部材(16)からの回転を前記第１ギア比よりも大きな変速比の第２ギア比で変速して前記スレーブ部材(18)に伝達する第２ギア伝達経路を有する動力伝達部と、
自転車の停止状態から前記駆動部材(16)が駆動方向に所定の回転角度分だけ回転させられたときに、前記動力伝達部において第１ギア比から第２ギア比に自動的にシフトアップされるように制御する自動シフト制御機構（59)とを備え、
前記自動シフト制御機構(59)は、第１一方向クラッチ(60)、クラッチ制御部材(72)及び第１当接部材(62)を有し、前記クラッチ制御部材(72)が前記スレーブ部材(18)の前記第１部分(152)と独立して回転可能でかつ前記第１部分(152)を部分的に取り囲んでいる、
自転車用内装変速装置。
【請求項４３】
ハブ軸(12)と、
前記ハブ軸(12)に回転自在に支持されたスレーブ部材(18)と、
前記ハブ軸(12)に回転自在に支持された駆動部材(16)と、
前記駆動部材(16)と前記スレーブ部材(18)との間に配設された遊星歯車機構(22)を含み、前記駆動部材(16)からの回転をローギア比で変速して前記スレーブ部材(18)に伝達するローギア伝達路と、前記駆動部材(16)から回転を前記ローギア比よりも大きな変速比のミドルギア比で変速して前記スレーブ部材(18)に伝達するミドルギア伝達経路と、前記駆動部材(16)から回転を前記ミドルギア比よりも大きな変速比のハイギア比で変速して前記スレーブ部材(18)に伝達するハイギア伝達経路とを有する動力伝達部と、
前記ハブ軸に沿った方向で移動可能であり、少なくとも第１位置、中間位置及び第２位置を取り得るクラッチ本体(104)と、
自転車の停止状態から前記駆動部材(16)が駆動方向に所定の回転角度分だけ回転させられたときに、前記動力伝達部において所定のギア比から前記所定のギア比よりも大きな変速比のギア比に自動的にシフトアップされるように制御可能な自動シフト制御機構(59)とを備え、
前記自動シフト制御機構(59)は、
前記クラッチ本体(104)が前記第１位置にあるときには作動せず、
前記クラッチ本体(104)が前記中間位置にあるときに、前記動力伝達部をローギア比とミドルギア比の間でシフト制御し、
前記クラッチ本体(104)が第２位置にあるときに、前記動力伝達部をミドルギア比とハイギア比の間でシフト制御する、
自転車用内装変速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自転車用内装変速装置、特に、ハブ構成部品の回転に従って自動的にギアをシフトする内装変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自転車を駐車する際、ライダーは、ローギアにシフトすることなくハイギアのまま放置することが多い。このため、この状態から再び自転車のペダルをこぎ始めるときに、重く、こぐのが困難な場合がある。この問題を解決するために、２つの解決策が提案されている。第１は電気的な解決策であり、第２は機械的な解決策である。
【０００３】
第１の電気的な解決策では、一般的に、モータ、電気回路構成要素、電池及びシフト機構付き制御装置を設け、制御装置によって、自転車が停止されると、電気的にローギアにシフトするようにしている。しかし、この解決策は高価であり、ライダーは電池を頻繁に交換しなくてはならない。
一方、第２の機械的な解決策の一例として、自転車が停止されるときにローギアに設定し、所定のホイール速度に達するとギア比を変更する遠心力機構をハブ内に設けるようにしたものがある。この種の機構として、米国特許第３，６０３，１７８号がある。ここに示された自転車は、内装シフトハブを有しており、ここでは、回転するホイールによって生じる遠心力に従ってギア比が自動的にシフトされるようになっている。このような内装シフトハブは、ハブ軸、ハブ軸の回りに回転する駆動部材、ハブシェル、駆動部材の回転速度を変更してハブシェルに伝達するための遊星歯車機構、遊星歯車機構の出力を伝達あるいは遮断するためのクラッチ機構、クラッチ機構を遠心力によって切り替えるための切り替え機構、及び遊星歯車機構とハブシェルの間に配設されたサポートスリーブを備えている。
【０００４】
遊星歯車機構は、リングギア、サンギア、リングギアとサンギアを噛み合わせるための複数の遊星歯車、及び遊星歯車をサポートするためのキャリアを備える。キャリアは駆動部材と一体化して形成されている。サポートスリーブは、ハブ軸に回転自在に支持され、キャリアとスプラインにより結合されている。一方向クラッチは、サポートスリーブとハブシェルの間に設けられる。
【０００５】
クラッチ機構は、リングギアとハブシェルの間に配設されたラチェット爪を有し、ラチェット爪が係合された位置にあるときにリングギアとハブシェルとを連結し、ラチェット爪の係合が解除された位置にあるときにリングギアとハブシェルとの連結が解除される。ハブシェルは、クラッチ機構が係合された位置の場合には、遊星歯車機構を介してアップシフトモードで駆動され、ラチェット爪の係合が解除された位置にある場合には、駆動部材に直接的に連結されながら駆動される。
【０００６】
クラッチ切り替え機構は、遠心力により移動する遠心子、及び遠心子の移動により回転する制御部材を備えている。遠心子及び制御部材は、サポートスリーブに回転自在に設けられた支持部材に取り付けられる。この支持部材はリングギアに相対回転不能に連結される。
制御部材は、クラッチ機構のラチェット爪を切り替えるために係合位置と係合解除位置との間で円移動する。制御部材と連動させるための直立制御ピンには、制御ピンと連動させるため、及びクラッチ爪を制御するための制御穴と連動させるためのスリットが形成されている。制御ピン及びスリットの連動が、遠心子の搖動移動を制御部材の円移動に変換する。
【０００７】
このような従来の内装シフトハブでは、クラッチ機構のラチェット爪は、遠心子の外向きの揺れを促進する回転速度に達するまで、制御部材の制御穴によってハブシェルから離れた位置に維持される。この間においては、スプロケットから駆動部材に伝達される回転は、サポートスリーブ及び一方向クラッチを介してキャリアからハブシェルに伝達され、ハブシェルは直結モードで駆動される。そして、一定の回転速度に到達し、遠心子が外方に振れると、制御ピンは、スリットに沿ってスライドする間に回転し、制御部材を回転させる。これにより、制御穴によって制御されるラチェット爪は、ハブシェルと連動される係合位置まで上昇する。この状態で、スプロケットから駆動部材に伝達される回転は、シフトアップされ、遊星歯車を介してキャリアからリングギアに出力され、さらにクラッチ機構を介してハブシェルに伝達され、このようにしてハブシェルはアップシフトモードで駆動される。
【０００８】
このような構成においては、クラッチ機構が切り替えられ、遠心力を使用して速度が変更されるが、ここでは、ハウジング内の空間が限られているために、遠心子の搖動の程度は非常に小さい。さらに、制御ピンは、遠心子サポートの搖動中心の近傍に配設されるため、遠心子の搖動のための回転経路が短い。したがって、この制御部材は、あまり回転することができず、ラチェット爪を、少量の円移動の中で、係合位置と係合解除位置との間で切り替えることが必要となる。
【０００９】
別の欠点は、ハウジング空間が限られているために、遠心子に対して大きな遠心力を得ることが困難であるという点である。したがって、クラッチ切り替え機構で揺動運動から円運動動に変換される際の効率を高めることが必要である。しかしながら、前述された従来の機構を用いると、搖動移動が円移動に変換される際の効率は低く、制御部材の円移動は遠心子の搖動に対して遅らされ、スリットに連動する制御ピンが、遠心子の搖動移動を制御部材の回転移動に変換するためにスリットに沿ってスライドしなければならないため、円滑なシフトを達成するのは困難である。
【００１０】
本発明の課題は、構造が簡略で、軽量であり、従来技術の不利な点を克服する自転車用の内部シフト装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の一見地に係る自転車用の内装変速装置は、ハブ軸、スレーブ部材、駆動部材、駆動部材とスレーブ部材の間に配設された遊星歯車機構を含む動力伝達部、及び駆動方向で駆動部材の回転角度に応じて作動する自動シフト制御機構を含む。動力伝達部は、駆動部材とスレーブ部材との間に配設された遊星歯車機構を含み、駆動部材からの回転を第１ギア比で変速してスレーブ部材に伝達する第１ギア伝達経路及び駆動部材からの回転を第１ギア比よりも大きな変速比の第２ギア比で変速してスレーブ部材に伝達する第２ギア伝達経路を有する。自動シフト制御機構は、自転車の停止状態から駆動部材が駆動方向に所定の回転角度分だけ回転させられたときに、動力伝達部が第１ギア比から第２ギア比に自動的にシフトアップされるように制御する。なお、自動シフト制御機構は、第１一方向クラッチ、クラッチ制御部材、及びスレーブ部材の内周面に配設された第１当接部材を含むのが好ましい。
【００１２】
好ましい実施形態では、自動シフト制御機構は、スレーブ部材の内周面に配設された第２当接部材も含む。第２当接部材は、好ましくは、第１当接部材に隣接し、千鳥状に配置される。第１当接部材は、第１一方向クラッチに係合するように配置され、第２当接部材はクラッチ制御部材に係合するように配置される。好ましい実施形態では、クラッチ制御部材は、爪ケージのようなクラッチケージを備え、遊星歯車機構に対して回転自在であり、スレーブ部材とも回転自在である。好ましくは、クラッチ制御部材は、半径方向外方に屈曲された端部を有する。動作中、第１一方向クラッチの先端部は、好ましくは、駆動方向とは反対の方向に回転する。遊星歯車機構は、スレーブ部材または駆動部材／リングギアから半径方向内方に配設されるか、あるいはスレーブ部材に隣接して側方に配設されてもよい。
【００１３】
別の好ましい実施形態では、装置は、軸、及び軸の回りに回転自在かつ軸方向に移動自在であるクラッチ本体を含む。クラッチ本体は、キー部材を含み、プッシュロッドによって外部で操作され、少なくとも第１位置、中間位置、及び第２位置に配置可能であり、ギア比は、クラッチ本体が第１位置にあるときに固定され、中間位置では、ギア比は自動的にローギア比からミドルギア比に変更され、第２位置ではギア比は自動的にミドルギア比からハイギア比に変更される。
【００１４】
自動シフト制御部材は、リングギアとスレーブ部材間のさまざまな回転角度で、駆動方向の駆動部材の回転角度に応じて操作可能である。
本発明の別の見地に係る自転車用の内装変速装置は、サンギアが一体形成されたハブ軸、駆動体、ハブ軸に回転自在にかつ駆動部材とは独立して回転自在に支持されたスレーブ部材、遊星歯車機構、及びスレーブ部材が駆動部材に対して所定の回転角度θ回転したときに作動する自動シフト制御機構を含む。駆動部材は、係合位置と係合解除位置との間で旋回するように支持された第１クラッチ爪を含む。スレーブ部材は、その内周面に歯を有している。遊星歯車機構は、第１及び第２の内歯を有するリングギア、遊星歯車、及びハブ軸に回転自在に設けられ遊星歯車を支持するキャリアを有している。遊星歯車は、サンギアとリングギアの第２の内歯との間に配置され、キャリアは、スレーブ部材の内周面の歯に係合するように旋回自在に設けられた第２クラッチ爪を有する。自動シフト制御機構は、リングギアに支持された第３クラッチ爪、半径方向外方に屈曲され切欠を含む端部を有するクラッチ制御部材、及びスレーブ部材の内周面に配設された第１当接部材を含む。
【００１５】
本発明のさらに別の見地に係る自転車用内装変速装置は、軸、軸に回転自在に支持されたスレーブ部材、軸に回転自在に支持されリングギアに動力を伝達するための駆動部材、クラッチ制御部材、キャリアを含む遊星歯車機構、駆動方向に回転する駆動部材の回転角度に応じて作動する自動シフト制御機構、リングギアからキャリアを介してスレーブ部材に動力を伝達するように構成されたローギア伝達経路、及びリングギアからスレーブ部材に直接的に動力を伝達するように構成されたハイギア伝達経路構成を含む。
【００１６】
本発明のさらに別の見地に係る自転車用内装変速装置は、駆動部材、第１部分を有するスレーブ部材、駆動部材とスレーブ部材の第１部分との間に配設された遊星歯車機構、及び駆動方向に回転する駆動部材の回転角度に応じて作動する自動シフト制御機構を含む。自動シフト制御機構は、第１一方向クラッチ、クラッチ制御部材、及び第１当接部材を含む。クラッチ制御部材は、部分的にスレーブ部材の第１部を取り囲み、スレーブ部材の第１部分と独立して回転可能である。
【００１７】
本発明のさらに別の見地に係る自転車用内装変速装置は、軸、軸に回転自在に支持されたスレーブ部材、軸に回転自在に支持された駆動部材、駆動部材とスレーブ部材との間に配設された遊星歯車機構、クラッチ本体、及び駆動方向に回転する駆動部材の回転角度に応じて作動する自動シフト制御機構を備える。そして、クラッチ本体は、軸に沿った方向で移動自在であり、少なくとも第１位置、中間位置、及び第２位置に配置可能である。また、自動シフト制御機構は、第１一方向クラッチ、クラッチ制御部材、及び第１当接部材を備える。自動シフト制御機構は、クラッチ本体が第１位置にあるときに作動せず、クラッチ本体が中間位置にあるときにローギア比とミドルギア比の間でシフトする。また、自動シフト制御機構は、クラッチ本体が第２位置にあるときに、ミドルギア比とハイギア比の間でシフトする。
【００１８】
本発明のさらに別の見地に係る自転車の動力伝達方法は、  この方法は以下のステップを含んでいる。
ａ）回転により駆動部材に動力を供給するステップ。
ｂ）前記駆動部材が回転によりリングギアに動力を供給するステップ。
ｃ）前記リングギアが回転によりキャリアに動力を供給するステップ。
【００１９】
ｄ）前記キャリアが回転によりスレーブ部材に動力を供給するステップ。
ｅ）前記リングギア上の第１一方向クラッチを前記スレーブ部材と係合することによって、自動シフト制御機構を作動し、前記自動シフト制御機構が、前記駆動方向で前記駆動部材の回転角度に応じて作動するステップ。
ｆ）前記第１一方向クラッチが、前記キャリアとは独立して、前記スレーブ部材に、回転により動力を供給するステップ。
【００２０】
前記方法において、前記駆動部材及び前記リングギアが、互いに一体化して形成されていてもよい。
前記方法において、前記自動シフト制御機構が、半径方向外方に屈曲された端部を有するクラッチ制御部材を含み、前記端部が切欠を有していてもよい。
前記方法において、前記自動シフト制御機構が、前記スレーブ部材の内面に配設された第１当接部材を含み、ステップ（ａ）の前に、前記第１一方向クラッチが前記切欠内に受け入れられるが、前記第１当接部材と係合されていなくてもよい。
【００２１】
前記方法において、ステップ（ｄ）と（ｅ）の間で、前記第１一方向クラッチが前記第１当接部材と係合するようにしてもよい。
前記方法において、前記自動シフト制御機構が、前記スレーブ部材の内面に配設された第１当接部材と第２当接部材とを含み、ステップ（ａ）の前に、前記第１一方向クラッチが、前記切欠から係合解除され、前記第１当接部材から係合解除されていてもよい。
【００２２】
前記方法において、ステップ（ｄ）とステップ（ｅ）の間で、半径方向外方に屈曲された前記クラッチ制御部材の前記端部が前記第２当接部材と係合し、それにより前記第１一方向クラッチが前記第１当接部材と係合するまで、前記クラッチ制御部材及び前記スレーブ部材をほぼ同期して回転させるようにしてもよい。前記方法において、前記駆動部材から前記リングギアに回転動力を伝達するために、第２一方向クラッチが、前記駆動部材と前記リングギアの間に配設されるようにしてもよい。
【００２３】
前記方法において、前記遊星キャリアから前記スレーブ部材に回転動力を伝達するために、第３一方向クラッチが、前記遊星キャリアと前記スレーブ部材の間に配設されるようにしてもよい。
前記方法において、前記リングギアが回転動力を遊星歯車に伝達し、前記遊星歯車が回転動力を前記遊星キャリアに伝達するようにしてもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明は、自転車がスタート又は駐車状態にあるときに、リア側のハブ等をローギア比にするためのものである。そして、ライダーが所定の回数（典型的には数回）駆動方向にスプロケットを回転すると、ギア比は自動的にさらに高いギア比にシフトされる。
【００２５】
［第１実施形態］
図１及び図２に、本発明の第１実施形態による自転車用内装変速用ハブ１０を示す。
図１に示すように、内装変速用ハブ１０は、リヤフォーク端部１４に固定されたハブ軸１２と、ハブ軸１２の一端の外周側に回転自在に取り付けられる駆動部材１６と、スレーブ部材１８と、遊星歯車機構２２と、駆動部材１６に結合されたスプロケット２４とを備えている。スレーブ部材１８は、ハブ軸１２と後輪（図示せず）に連結された駆動部材１６の外周側に配置されており、内部空間２０を構成している。遊星歯車機構２２は内部空間２０内に配置されている。なお、スレーブ部材１８はハブシェル１９を含む。スレーブ部材１８の右端部は、駆動部材１６上に設けられた軸受２５によって回転自在に支持され、スレーブ部材１８の左端部は、ハブ軸１２に固定される円錐部材３０ａの上に設けられた軸受２６によって回転自在に支持される。また、駆動部材１６は、ハブ軸１２に取り付けられる円錐部材３０ｂ上に設けられた軸受２７により回転自在に支持される。
【００２６】
前述のように、ハブ軸１２は自転車フレーム本体（図示せず）のリヤフォーク端部１４に取り付けられる。遊星歯車機構２２（後述する）のサンギア３２は、ハブ軸１２上に設けられ、好ましくはハブ軸１２と一体化して形成される。ハブ円錐部材３０ａ及び３０ｂは、それぞれ軸受２６及び２７のためのアーム状のハブ円錐シート２６ａ及び２７ａを有しており、リヤフォーク端部１４より内方においてハブ軸１２にネジで固定されている。軸受２５は、ボールレース表面２５ａ及び２５ｂ、及びボールレース表面２５ａと２５ｂの間に挟まれる複数のボール２５ｃを有している。軸受２６は、ハブ円錐表面２６ａ、ボールレース表面２６ｂ、及びボールレース表面２６ｂとハブ円錐表面２６ａの間に挟まれた複数のボール２６ｃを有している。軸受２７は、ハブ円錐表面２７ａ、ボールレース表面２７ｂ、及びボールレース表面２７ｂとハブ円錐表面２７ａの間に挟まれる複数のボール２７ｃを有している。
【００２７】
駆動部材１６は、スプロケット２４の回転を伝達するための部材である。図１に示すように、駆動部材１６は、スプロケット２４が回転不能に固着される第１部分１６ａ、及び一方向クラッチ（好ましくはクラッチ爪３６）が固着される第２部分１６ｂを備える。クラッチ爪３６は、後述するクラッチ機構６４の一部である。クラッチ爪３６は、遊星歯車機構２２（後述する）のリングギア４０右側にある歯３８と係合するように構成されている。駆動部材１６の第１部分１６ａの右端部は、軸受２７によって回転自在に支持されている。
【００２８】
シール４２は、埃、水分等の異物がスレーブ部材内部２０に入り込まないように駆動部材１６、円錐３０ｂ及びスプロケット２４の回りの外側領域を取り囲むように設けられている。
スレーブ部材１８は、鋼またはその他の硬い材料からなる円筒形部材であり、好ましくはより大きな直径の端部１８ａ及びより小さな直径の端部１８ｂを有する段のある形状を有する。駆動部材１６は、好ましくはより大きな直径の端部１８ａに収容され、遊星歯車機構２２は、より大きな直径の端部１８ａからより小さな直径の端部１８ｂに延びて設けられている。なお、スレーブ部材１８は、長さ方向の全体において一定の直径を有するように構成してもよい。後輪（図示せず）のスポーク（図示せず）を固定するためのハブフランジ４４ａおよび４４ｂは、機構ハウジング４６の外周面上に形成される。
【００２９】
遊星歯車機構２２は、ハブ軸１２に形成されるサンギア３２、リングギア４０、ハブ軸１２に回転自在に取り付けられるキャリア４８、及びキャリア４８上に回転自在に支持される少なくとも１つの遊星歯車５０を備えている。好ましくは、遊星歯車機構２２は、サンギア３２の回りに円周方向に配設される３つの遊星歯車５０を含む。キャリア４８は、好ましくはそれを通過するハブ軸１２付のカラーフランジとして成形される。遊星歯車５０を回転自在に支持するためのギア軸５２は、キャリア４８に取り付けられる。遊星歯車５０は、リングギア４０及びサンギア３２左側にある内歯５４と噛み合う。キャリア４８は、スレーブ部材１８の内周面に位置するラチェット歯５８と選択的に噛み合う一方向クラッチ（好ましくはクラッチ爪５６）を含む。クラッチ爪５６は、後述するクラッチ機構６８の一部である。
【００３０】
図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、自動シフト制御機構５９はスレーブ部材１８の半径方向内方に設けられている。自動シフト制御機構５９は、好ましくは一方向クラッチ（好ましくはクラッチ爪６０）、スレーブ部材１８の内周面に設けられた当接部材６２（第１ラチェット歯）、及びクラッチ制御部材またはクラッチケージ７２を含む。図１に示すばね部材７０も、クラッチ爪６０を付勢するために設けられている。クラッチ爪６０は、図６（ａ）に示す係合状態と、図７（ａ）に示す係合解除状態とを交互に取り得る。なお、ここで、「係合状態」とは、クラッチ爪６０が第１ラチェット歯６２を係合する位置にあることを意味するが、それは、図６（ａ）から明らかなように、必ずしもクラッチ爪６０が第１ラチェット歯６２に係合していることを意味しない。クラッチ爪６０は、係合状態の側に付勢されている。自動シフト制御機構５９の要素の動作については、以下に詳述する。
【００３１】
好ましい実施形態では、クラッチ爪６０はリングギア４０に配設される。好ましくは、クラッチ爪６０は、リングギア４０の軸４０ａに旋回自在に設けられており、スレーブ部材１８の内周面に設けられた当接部材６２と選択的に噛み合いが可能である。好ましくは、当接部材６２は第１ラチェット歯６２である。
【００３２】
図１及び図２に示すように、内装変速用ハブ１０はクラッチ機構６４および６８を有している。クラッチ機構６４は、リングギア４０の内周面に形成されたラチェット歯３８と、クラッチ爪３６と、クラッチ爪３６を付勢するためのばね部材７０とを有している。クラッチ爪３６は、駆動部材１６の第２部分１６ｂの外周面に支持されており、ラチェット歯３８と噛み合う係合状態と、ラチェット歯３８から離れた係合解除状態とを取り得る。そして、クラッチ爪３６は係合状態側に付勢されている。
【００３３】
クラッチ機構６８は、スレーブ部材１８の内周面に形成されたラチェット歯５８と、クラッチ爪５６と、クラッチ爪５６を付勢するためのばね部材７０とを有している。クラッチ爪５６は、キャリア４８の外周面に設けられ、ラチェット歯５８と噛み合う係合状態と、ラチェット歯５８から離れた係合解除状態とを取り得る。このクラッチ機構６８では、クラッチ爪５６は、通常、係合状態側に持ち上げられ、キャリア４８は、駆動方向に回転するときに回転がスレーブ部材１８に伝達される。また、スレーブ部材１８が、後述されるようにクラッチ爪６０によって動力が伝達される結果として、スレーブ部材１８がキャリア４８の回転より高速で駆動方向に回転するときには、回転は伝達されない。
【００３４】
図１、図２及び図６〜８に示すように、クラッチケージ７２はリングギア４０の一部外周側に設けられている。クラッチケージ７２は、間にギアップ７２ｂを有する環状に形成されている。一端部７２ａは、半径方向外方に屈曲され、その中に形成される切欠７４を有する。図８（ａ）に示されるように、クラッチ爪６０は、切欠７４に係合可能である。なお、クラッチケージ７２は、リングギア４０とは無関係に回転可能である。
【００３５】
図１、図２、図６（ａ）及び（ｂ）に示されるように、この第１実施形態の内装変速用ハブは、２速自動シフト機構である。図１は、第１ラチェット歯６２から係合解除されたクラッチ爪６０を示す。この状態では、内装変速用ハブ１０はローギア比である。図２は、第１ラチェット歯６２にクラッチ爪６０が係合した状態を示している。この状態では、内装変速用ハブ１０はハイギア比である。
【００３６】
図６（ａ）に示すように、スレーブ部材１８の内周面は、第１ラチェット歯６２に隣接する第２ラチェット歯７６を有している。前述したように、第１ラチェット歯６２はクラッチ爪６０に円周方向で係合する。第２ラチェット歯７６はクラッチケージ７２の端部７２ａに円周方向で係合する。そして、自転車が停止すると、常に、第２ラチェット歯７６がクラッチケージ７２の端部７２ａに係合する間、スレーブ部材１８が自由に回転し、これによりクラッチケージ７２が時計回りで回転し、その結果、クラッチケージ７２は図６（ａ）に示すように位置する（第１開始位置）。ここでは、クラッチ爪６０が第２ラチェット歯７６に係止している。
【００３７】
ライダーがペダルをこぎ始めると、この回転はスプロケット２４を介して駆動部材１６に伝達される。この時点では、内装変速用ハブ１０はローギア比である。ここでは、クラッチ爪３６はリングギア４０の歯３８に係合しているため、駆動部材１６はリングギア４０に動力を伝達する。リングギア４０は、遊星歯車５０すなわちキャリア４８に回転を伝達する。キャリア４８の回転は、クラッチ爪５６を介して、スレーブ部材１８を回転させる。図６（ａ）に示す状態では、クラッチ爪６０は第１ラチェット歯６２と係合していない。したがって、リングギア４０はスレーブ部材１８に連結されない。
【００３８】
このローギア比に設定された状態では、駆動部材１６及びリングギア４０は、スレーブ部材１８より高速で回転している。したがって、ライダーがクランク（すなわち駆動部材１６及びリングギア４０）を所定回数ほど駆動方向に回転すると、スレーブ部材は、クラッチ爪６０が第１ラチェット歯６２と係合するまで、リングギア４０、クラッチケージ７２、及びクラッチ爪６０に対して反時計回り（図６（ａ）の矢印Ｄ方向）に移動する。スレーブ部材１８は、実際には反時計回りには移動していないが、リングギア４０はスレーブ部材１８より高速に時計回りで回転するため、スレーブ部材１８は相対的に反時計回りにリングギア４０に対して回転することになる。
【００３９】
いったんクラッチ爪６０が第１ラチェット歯６２と係合すると、リングギア４０は回転によりスレーブ部材１８に動力を供給し、それにより自動的にハイギア比（シフトアップ位置）にシフトされる。したがって、スレーブ部材１８はキャリア４８より高速で回転することとなり、クラッチ爪５６は、スレーブ部材１８の一部であるラチェット歯５８に対する係合が解除され、したがってリングギア４０の速度で回転する。
【００４０】
適切なギア比を設定するために、遊星歯車機構２２の各構成要素の歯数が適切に設定されている。例えば、典型的なローギア比として、１：０．７３が選択される。すなわち、駆動部材１６及びリングギア４０の１回転ごとに、スレーブ部材１８は０．７３回転する。サンギア３２の歯数を１６個とし、リングギア４０左側の歯５４の歯数を４４個とし、遊星歯車５０の歯数を１３個とし、スレーブ部材１８の歯５８の歯数を１６個とすれば、前述のようなローギア比を提供することができる。
【００４１】
自転車が第１開始位置からスタートすると、このときのギア比は１：０．７３である。したがって、リングギア４０及び駆動部材１６は駆動方向に回転するが、スレーブ部材１８はリングギア４０より相対的に低速で回転する。この例では、図６（ｂ）に示されるように、スレーブ部材１８が第１ラチェット歯６２に係合するまで、開始位置（図６（ａ））からリングギア４０に対して移動しなければならない距離を、約３３５°（より詳細には３３５°１８’２３”）となるように設定する。リングギア４０が１回転すると、スレーブ部材１８は０．７３回転するので、リングギア４０を基準にした場合、反時計回りにはスレーブ部材１８は０．２６６６回転することになる。すなわち、０．２６６６×３６０°＝９６°である。言い換えると、スレーブ部材１８は、リングギア４０の１回転ごとに、リングギア４０より９６°少なく回転する。３３５°／９６°＝３．４９である。したがって、この例では、第１開始位置から、リングギアは、第１ラチェット歯６２が、クラッチ爪６０が第１ラチェット歯６２に係合するために必要な３３５°、リングギアに対して回転する前に３．４９回転しなければならない。典型的な自転車では、フロントチェーンホイールとリヤスプロケット２４の間のギア比は約２：１である。したがって、３．４９／２＝１．７５となり、フロントチェーンホイールの１．７５回転は、リヤスプロケット２４の３．４９回転を提供する。言い換えると、いったんライダーがペダルをこぎ始めると、内装変速用ハブ１０は、クランクの１．７５回転の後にローギアからハイギアにシフトする。
前記の数値は、単に例示であり、用途に応じて種々のギア比及びギアサイズを選択可能である。
【００４２】
自転車が停止すると、スレーブ部材１８が自由な回転をした後であっても、クラッチ爪６０は、必ずしも図６（ａ）に示すようには位置しないが、代わりに、図７（ａ）に示すように、クラッチ爪６０がクラッチケージ７２から半径方向内向きの位置（第２開始位置）に位置する場合がある。この状況では、駆動部材１６及びリングギア４０は、３．４９回転した後、スレーブ部材が図７（ｂ）に示す位置に達する。しかしながら、この位置では、クラッチ爪６０は、クラッチケージ７２（図８（ｂ）参照）から半径方向内方に依然として配置される。クラッチケージ７２及びリングギア４０は同じ回転速度で回転し続けると、クラッチ爪６０は第１ラチェット歯６２と係合せず、ハイギアにシフトされない。したがって、スレーブ部材１８が図７（ｂ）に示す位置に達した後、クラッチケージの屈曲端部７２ａは、第２ラチェット歯（図７（ｂ）参照）を捕まえ、係合する。これにより、クラッチケージ７２は、スレーブ部材１８と同時に回転する。したがって、リングギア４０と同じ回転速度で回転していたクラッチケージ７２は、スレーブ部材１８と同じ回転速度で回転し始めることになる。ここでは、リングギア４０の１回転あたり、クラッチケージ７２は０．７３回転となる。
【００４３】
スレーブ部材１８がクラッチケージ７２と共に回転した結果、クラッチ爪６０がクラッチケージ７２の隙間７２ｂに達する。ここで、クラッチ爪６０は、係合位置に向かって付勢されているため、隙間７２ｂの中に進入し、それによってスレーブ部材１８の内側表面に接触する。それから、クラッチ爪は、切欠７４内に受け入れられ、第１ラチェット歯６２（図７（ｃ）参照）に係合するまでスレーブ部材１８の内側表面に沿ってスライドし、これによりハイギアへのシフトを生じさせる。
【００４４】
図７（ｃ）に示すように、前述のように、クラッチケージ７２及びスレーブ部材１８は、クラッチ爪６０が第１ラチェット歯６２に係合し、シフトが発生する前に、リングギア４０に対して３５５°移動しなければならない。このことから、ライダーがローギアからハイギアにシフトするのにクランクをどの程度回転させなければならないかを計算することができる。すなわち、（第２開始位置から図７（ｂ）に示す位置に移動するための３３５°）＋（図７（ｂ）に示す位置からシフトアップ位置へ移動するための３５５°）＝６９０°である。したがって、シフトするには、リングギア４０に対してスレーブ部材１８を６９０°回転させなければならない（その回転３５５°はクラッチケージ７２による）。そして、（６９０°／９６°）＝７．２回転が、リングギア４０、駆動部材１６及びスプロケット２４の回転である。したがって、自動シフト制御機構５９により、第２開始位置からスタートしてローギアからハイギアにシフトさせるには、クランクの３．６回転を要する。
【００４５】
内装変速用ハブ１０において、駆動部材１６、遊星歯車機構２２、自動シフト制御機構５９及びスレーブ部材１８の動力伝達経路は以下の通りである。
＜シフトダウンされた動力伝達経路（ローギア伝達経路）＞
スプロケット２４、駆動部材１６、クラッチ機構６４、リングギア４０、遊星歯車５０、キャリア４８、クラッチ機構６８及びスレーブ部材１８から構成される。
＜直結状態の動力伝達経路（ハイギア伝達経路）＞
スプロケット２４、駆動部材１６、クラッチ機構６４、リングギア４０、一方向クラッチ６０、及びスレーブ部材１８から構成される。
【００４６】
［第２実施形態］
図３及び図４に、本発明の第２実施形態による自転車用内装変速用ハブ１００を示す。
この実施形態は、第１実施形態と同様に動作するが、ローギア伝達経路、ミドルギア伝達経路、及びハイギア伝達経路を含む。ハブ１００は、キー１０２及びクラッチ本体１０４を有しており、これは、クラッチ操作部材１０６により、軸１２に沿った方向で、第１位置（図３）、中間位置（図４）、及び第２位置（図５）に設定可能である。クラッチ本体１０４は、軸Ａに沿って移動可能で、かつハブ軸１２の回りに回転可能である。クラッチ本体１０４には外側スプライン１０８が設けられており、この外側スプライン１０８は駆動部材の内周面に形成される内側スプライン１１０と噛み合うようになっている。これにより、クラッチ本体１０４は、駆動部材１６と一体となって回転し、駆動部材１６に対して軸Ａの方向にスライド可能である。
【００４７】
少なくとも１つ（好ましくは複数）の係合部１１２が、クラッチ本体１０４の左端部から外方（図３において左方）に突出して形成されている。係合部１１２は、クラッチ本体１０４が第１位置にあるときにクラッチ爪６０と係合し、クラッチ本体１０４が第２位置にあるときにキャリア４８内に形成された凹部１１６と係合する。クラッチ本体１０４はキーストップ１１４を有しており、このキーストップ１１４はクラッチ本体１０４が第１位置、中間位置及び第２位置にあるときにキー１０２が当接するようになっている。また、一対のばね１１８及び１２０はキー１０２を反対方向に付勢している。
【００４８】
クラッチ操作部材１０６は軸１２の開口部内を延びて設けられたプッシュロッドであり、このクラッチ操作部材１０６がライダーによって押されるか、あるいは引かれることにより、キー１０２及びクラッチ本体１０４が操作される。この押したりあるいは引いたりする操作の際には、ばね１２０，１１８の付勢力に抗して操作を行うことになり、これによりキーが操作される。
【００４９】
クラッチ本体１０４が第１位置に配置されると、係合部１１２はクラッチ爪６０のテーパ凹部６０ａ（図６（ａ）参照）に係合し、これによりクラッチ爪６０は係合解除位置に旋回し、クラッチ爪６０が第１ラチェット歯６２と非接触となる。この状態では、クラッチ爪６０は第１ラチェット歯６２と係合しない。したがって、自動シフト制御機構５９はシフトアップ位置にはなく、ハブ１００はローギア比（前記例では１：０．７３）に維持される。
【００５０】
クラッチ本体１０４が、図４に示すように、中間位置に配置されると、係合部１１２はどれとも接触せず、したがってトランスミッション１００は、第１実施形態と同様に動作する。
クラッチ本体１０４が、図５に示すように、第２位置に配置されるとき、係合部１１２はキャリア４８の凹部１１６に接触し、駆動部材１６の前方回転動力はキャリア４８に伝達される。したがって、トランスミッション１００が開始位置（図６（ａ））にあるとき、クラッチ爪６０が第１ラチェット歯６２と係合しておらず、クラッチ機構６８を介してキャリア４８がスレーブ部材１８と噛み合い、これにより駆動部材とスレーブ部材１８とは１：１の同じ回転数で回転する（ミドルギア比）。
【００５１】
第２位置では、駆動部材１６が（クラッチ本体１０４を介して）キャリア４８を駆動する一方で、キャリア４８はその結果としてリングギア４０を回転させ、クラッチ爪６０を回転させる。前述したように、自動シフト制御機構５９が係合解除状態（図６（ａ））にあるとき、クラッチ爪６０は、スレーブ部材１８を回転させていない。しかしながら、自動シフト機構５９がシフトアップ位置（図６（ｂ））に達し、クラッチ爪６０が第１ラチェット歯６２に係合すると、スレーブ部材１８は、１：１より高いギア比でリングギア４０と同期して回転する。この状態では、スプロケット２４及びチェーンを介して駆動部材１６に伝達された前方回転動力は、前述したように、クラッチ本体１０４を介してキャリア４８に伝達される。クラッチ爪６０が第１ラチェット歯６２と係合されるので、キャリア４８に伝達された前方回転動力は、リングギア４０に伝達される前に遊星歯車５０及びサンギア３２の作用により増速されてから、クラッチ爪６０を通してスレーブ部材１８に伝達される。前述の例では、ハイギア比は１：１．３６である。この場合は、リングギア４０及びスレーブ部材１８は、駆動部材１６及びキャリア４８より高速で回転するため、クラッチ爪３６及び５６は、それぞれ歯３８及び５８から係合が解除されてオーバランすることになる。
【００５２】
ハブ１００は、以下のギア比（括弧内の比は、前記の例の数値を採用したときの値である）を提供する。
0003604136.tif 000002
【００５３】
クラッチ本体１０４が第１位置にあるとき、内装変速用ハブ１００は、駆動部材１６、遊星歯車機構２２、クラッチ本体１０４及びスレーブ部材１８の存在のために、唯一の動力伝達経路を有する。この１つの伝達経路は、以下のとおりである。
スプロケット２４、駆動部材１６、クラッチ機構６４、リングギア４０、遊星歯車５０、キャリア４０、クラッチ機構６８及びスレーブ部材１８（１：０．７３）から構成されるローギア動力伝達経路（ローギア）
【００５４】
クラッチ本体１０４が中間位置にあるとき、内装変速用ハブ１００は、駆動部材１６、自動シフト制御機構５９、遊星歯車機構２２、クラッチ本体１０４及びスレーブ部材１８の存在のために以下の動力伝達経路を有する。
スプロケット２４、駆動部材１６、クラッチ機構６４、リングギア４０、遊星歯車５０、キャリア４８、クラッチ機構６８及びスレーブ部材１８から構成されるローギア動力伝達経路（ローギア）（１：０．７３）、及び
スプロケット２４、駆動部材１６、クラッチ機構６４、リングギア４０、自動シフト制御機構５９、及びスレーブ部材１８から構成されるミドルギア伝達経路（１：１）
【００５５】
クラッチ本体１０４が第２位置にあるとき、内装変速用ハブ１００は、駆動部材１６、自動シフト制御機構５９、遊星歯車機構２２、クラッチ本体１０４、及びスレーブ部材１８の存在のために、以下の動力伝達経路を有する。
スプロケット２４、駆動部材１６、クラッチ本体１０４、キャリア４８、クラッチ機構６８、及びスレーブ部材１８から構成されるミドルギア伝達経路（１：１）、及び
スプロケット２４、駆動部材１６、クラッチ本体１０４、キャリア４８、遊星歯車５０、リングギア４０、自動シフト制御手段５９、クラッチ機構６８、及びスレーブ部材１８から構成されるハイギア伝達経路。
【００５６】
［第３実施形態］
図９及び図１０に、本発明の第３実施形態による自転車用の内装変速用ハブ１５０を示す。この実施形態では、第１実施形態のリングギア４０及び駆動部材１６が一体で形成されている。すなわち、駆動部材１６は、その内面に歯５４が形成されており、これにより駆動部材１６はリングギアとして機能する。リングギア及び駆動部材が互いに一体化されているため、クラッチ機構６４は省略される。遊星歯車機構２２は、図においてスレーブ部材１８の右側に隣接して配置されるため、内装変速用ハブ１５０内の構成部品は少なくなる。第３実施形態の構成部品（トランスミッション１５０）の大部分は、第１実施形態（トランスミッション１０）の構成部品と同じである。したがって、同様の構成部品は同じ符号が付されている。また、図６（ａ）〜図７（ｂ）の構成についても、第１実施形態及び第２実施形態と同様に第３実施形態にも適用される。
【００５７】
リングギア４０の内周側でハブ軸１２の回りに、スレーブ部材１８の第１部分１５２が回転自在に取り付けられている。第１部分１５２は、軸受１５４及び１５６によってハブ軸１２に回転自在に取り付けられる。軸受１５４は、ハブ円錐表面２６ａ、ボールレース表面１５４ａ、及びハブ円錐表面２６ａとボールレース表面１５４ａの間に挟まれる複数のボール１５４ｂを備える。軸受１５６は、ボールレース表面１５６ａ及び１５６ｂ、及びボールレース表面１５６ａ及び１５６ｂの間に挟まれる複数のボール１５６ｃを備える。第１部分１５２はさらに、ボールレース表面１５８ａ及び１５８ｂ、及びボールレース表面１５８ａ及び１５８ｂの間に挟まれる複数のボール１５８ｃを備える軸受１５８によって駆動部材１６と回転自在に連結されている。
【００５８】
自動シフト制御機構５９は、図９及び図１０に示すように、第１部分１５２とリングギア４０の間に配設される。第１ラチェット歯及び第２ラチェット歯６２，７６は、駆動部材１６（リングギア４０）の内面に配設される。一方向クラッチ爪６０は、スレーブ１８の第１部分１５２に取り付けられる。クラッチケージ７２は、第１部分１５２の一部外周に、第１部分１５２とともに回転可能に配置されている。クラッチ機構６８は、キャリア４８と第１部分１５２の間に配設される。第１部分１５２は、スレーブ部材１８の一部に直接的に連結される。したがって、スレーブ部材１８は、つねに第１部分１５２と同期して回転する。
【００５９】
内装変速用ハブ１５０は、以下の動力伝達経路を有する。
スプロケット２４、駆動部材１６（リングギア４０）、遊星歯車５０、キャリア４８、クラッチ機構６８及びスレーブ部材１８（第１部分１５２）から構成されるシフトダウンされた動力伝達経路（ローギア）、及び
スプロケット２４、駆動部材１６（リングギア４０）、自動シフト制御機構５９、及びスレーブ部材１８（第１部分１５２）から構成される直接結合動力伝達経路（ハイギア）。
【発明の効果】
以上のような本発明では、停車状態からペダルをこぎ始める際にはローギア比で、その後自動的にシフトアップされるように構成した装置において、簡単な構成で、確実にかつ円滑にシフトすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態において、係合解除位置にあるクラッチ爪を示す内装変速用ハブの部分断面側面図。
【図２】係合位置にあるクラッチ爪を示す図１の内装変速用ハブの部分断面側面図。
【図３】本発明の第２実施形態において、第１位置にあるクラッチ本体を示す内装変速用ハブの部分断面側面図。
【図４】中間位置にあるクラッチ本体を示す図３の内装変速用ハブの部分断面側面図。
【図５】第２位置にあるクラッチ本体を示す図３の内装変速用ハブの部分断面側面図。
【図６】第１開始位置にある自動シフト制御機構の側面図、及びシフトアップ位置にある自動シフト制御機構の側面図。
【図７】第２位置にある自動シフト制御機構の側面図。
【図８】クラッチケージと係合されるクラッチ爪及びクラッチケージから係合解除されたクラッチ爪の部分透視図。
【図９】本発明の第３実施形態において係合解除された位置にあるクラッチ爪を示す内装変速用ハブの部分断面側面図。
【図１０】係合位置にあるクラッチ爪を示す図９の内装変速用ハブの部分断面側面図。
【符号の説明】
１０      内装変速用ハブ
１２      ハブ軸
１６      駆動部材
１８      スレーブ部材
１９      ハブシェル
２２      遊星歯車機構
３２      サンギア
３６      クラッチ爪（一方向クラッチ）
３８      内歯
４０      リングギア
４８      キャリア
５０      遊星歯車
５４      内歯
５９      自動シフト制御機構
６０      クラッチ爪（一方向クラッチ）
６２      当接部材（第１当接部、第１ラチェット歯）
６４，６８    クラッチ機構
７２      クラッチ制御部材（クラッチケージ）
７２ａ    一端部
７４      切欠
７６      第２ラチェット歯（第２当接部）
１０２      キー
１０４      クラッチ本体
１０６      クラッチ操作部材
１５２      第１部分
【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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