(57)【要約】ユーザによる恣意的操作によらずに、予め定められた回転量に従って速度が自動的に変えられる自動変速装置が開示されている。本発明の自動変速装置は、太陽歯車が形成されているハブ軸と、太陽歯車を囲むハブシェルであって、ハブシェルの内周面に形成されている第１のラチェットリングと内側歯車とを有するハブシェルとを含むハブユニットと、ハブシェルの他方の側を閉じ、ハブシェルを回転させるドライバと、ドライブスプロケットからの力を受取ることによってドライバを回転させるドリブンスプロケットとを含む第１の走行ユニットと、ハブシェルの中に配置されている第１のキャリアであって、太陽歯車及び内側歯車と噛合ってハブシェルを高速で回転させる複数の遊星歯車が一方の側に取付けられている第１のキャリアと、第１のキャリアの他方の側からドライバまで延びる第２のキャリアとを含む第２の走行ユニットと、ドライバと第２のキャリアとの間に配置されている第２のラチェットリングであって、回転しているドライバからの回転力を、第２のキャリアと第１のキャリアの遊星歯車とに伝える第２のラチェットリングと、第１のキャリアと第２のキャリアとの間に配置されている変換ばねであって、自転車のペダルが操作されないとき及び自転車が停止するときに第２のラチェットリングを戻す変換ばねとを含む変換ユニットを具えている。
2007501157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動変速装置であって、
両端部がフレームによって支持されており、且つ、中心に太陽歯車が形成されているハブ軸と、前記太陽歯車を囲むハブシェルであって、前記ハブ軸に回転自在に固定されている前記ハブシェルの一方の側の内周面に形成されている第１のラチェットリングと内側歯車とを有する、前記ハブシェルとを含むハブユニットと、
前記ハブシェルの他方の側を閉じており、前記ハブ軸に回転自在に固定され、前記ハブシェルを回転させるドライバと、ドライブスプロケットからの力を受取ることによって前記ドライバを回転させるドリブンスプロケットとを含む第１の走行ユニットと、
前記ハブシェルの中に配置されている第１のキャリアであって、前記太陽歯車及び前記内側歯車と噛み合って前記ハブシェルを高速で回転させる複数の遊星歯車が一方の側に取付けられている、前記第１のキャリアと、前記第１のキャリアの他方の側から前記ドライバまで延びる第２のキャリアとを含む第２の走行ユニットと、
前記ドライバと前記第２のキャリアとの間に配置されている第２のラチェットリングであって、前記回転しているドライバからの回転力を、前記第２のキャリアと、前記第１のキャリアの前記遊星歯車とに伝える、前記第２のラチェットリングと、前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとの間に配置されている変換ばねであって、自転車のペダルが操作されないとき及び前記自転車が停止するときに前記第２のラチェットリングを戻す、前記変換ばねとを含む変換ユニットを具えた、
自動変速装置。
【請求項２】
自動変速装置であって、
両端部がフレームによって支持され、且つ、中心に太陽歯車が形成されているハブ軸と、前記太陽歯車を囲むハブシェルであり、前記ハブ軸に回転自在に固定されている前記ハブシェルの一方の側の内周面に形成されている第１のラチェットリング及び内側歯車を有する、前記ハブシェルと、
前記ハブシェルの他方の側を閉じており、前記ハブ軸に回転自在に固定され、前記ハブシェルを回転させるドライバと、ドライブスプロケットからの力を受取ることによって前記ドライバを回転させるドリブンスプロケットとを含む第１の走行ユニットと、
前記ハブシェルの中に配置されている第１のキャリアであって、前記太陽歯車及び前記内側歯車と噛み合って前記ハブシェルを高速で回転させる複数の遊星歯車が一方の側に取付けられている、前記第１のキャリアと、前記第１のキャリアの他方の側から前記ドライバまで延びる第２のキャリアとを含む第２の走行ユニットと、
前記ドライバと前記第２のキャリアとの間に配置されている第２のラチェットリングを含む変換ユニットであって、前記第２のラチェットリングが、前記回転しているドライバからの回転力を、前記第２のキャリアと、前記第１のキャリアの前記遊星歯車とに伝える、前記変換ユニットとを具えた、
自動変速装置。
【請求項３】
第１のばね結合くぼみが前記第１のキャリアの他方の側に形成され、第２のばね結合くぼみが前記第２のラチェットリングの一方の側に形成され、前記変換ばねの一方の端部が前記第１のばね結合くぼみに取付けられており、他方の端部が前記第２のばね結合くぼみに取付けられており、前記変換ばねが前記第２のキャリアを囲んで延びている、請求項１の自動変速装置。
【請求項４】
前記ハブシェルの両端が開端であり、前記ハブシェルの一方の側が第１の円錐ナットによって前記ハブ軸に回転自在に固定され、前記ハブシェルの前記内周面に沿って形成されている複数の第１のラチェットくぼみを有する前記第１のラチェットリングが前記ハブシェルの他方の側の内周面に一体に形成され、前記内側歯車が前記ハブシェルの前記内周面に沿って形成されている、請求項１又は２の自動変速装置。
【請求項５】
前記ドライバが第２の円錐ナットによって前記ハブ軸に回転自在に固定され、前記ドリブンスプロケットが、前記ハブシェルの外側に露出している前記ドライバの他方の側に取付けられており、環状の受け入れくぼみが、前記ハブシェルの中に延びる前記ドライバの一方の側の内側に形成され、前記第１のラチェットリングの前記第１のラチェットくぼみに選択的に密着状態となって前記ハブシェルを回転させる複数の第１の歯止めが、前記受け入れくぼみの外周面に取付けられており、前記第２のラチェットリングを選択的に回転させる複数の第２の歯止めが前記受け入れくぼみの内周面に取付けられている、請求項４の自動変速装置。
【請求項６】
前記第１のキャリアの内周面が前記太陽歯車を囲み、前記第１のキャリアの外周面が前記内側歯車の近くに位置し、前記複数の遊星歯車が前記第１のキャリアの前記外周面に回転自在に放射状に配置され、前記第２のキャリアが前記ハブ軸を囲みながら前記ドライバの前記受け入れくぼみの中に延びており、前記第２のキャリアよりも直径の小さい環状ガイドが前記第２のキャリアの末端部に形成され、第１のキー突起が前記ガイドの一部から半径方向に突出している、請求項５の自動変速装置。
【請求項７】
前記第２のラチェットリングが前記受け入れくぼみの中に配置され、前記第２の歯止めに選択的に密着状態となる複数の第２のラチェットくぼみが前記第２のラチェットリングの外周面に形成され、前記ガイドに沿って周回しながら前記第１のキー突起に選択的に密着状態となって前記第２のキャリアを回転させる第２のキー突起が前記第２のラチェットリングの内周面に形成されている、請求項６の自動変速装置。
【請求項８】
自動変速装置であって、
両端部がフレームによって支持され、且つ、中心に太陽歯車が形成されているハブ軸と、前記太陽歯車を囲むハブシェルであって、前記ハブ軸に回転自在に固定されている前記ハブシェルの一方の側の内周面に形成されている第１のラチェットリングを有する、前記ハブシェルと、前記第１のラチェットリングの一方の側に脱着自在に取付けられている環状のハブ駆動体であって、前記第１のラチェットリングの近くに内側歯車と第２のラチェットリングとが内周面に一体に形成されている前記環状のハブ駆動体とを含むハブユニットと、
前記ハブシェルの他方の側を閉じており、前記ハブ軸に回転自在に固定され、前記ハブシェルを回転させるドライバと、ドライブスプロケットからの力を受取ることによって前記ドライバを回転させるドリブンスプロケットとを含む第１の走行ユニットと、
前記ハブシェルの中に配置されている第１のキャリアであって、前記第１のラチェットリングと噛合う第３の歯止めと、前記太陽歯車及び前記内側歯車と噛み合って前記ハブシェルを高速で回転させる複数の遊星歯車とが、一方の側の外周面に取付けられている、前記第１のキャリアと、前記第１のキャリアの他方の側から前記ドライバまで延びる第２のキャリアとを含む第２の走行ユニットと、
前記ドライバと前記第２のキャリアとの間に配置されている第３のラチェットリングであって、前記回転しているドライバからの回転力を、前記第２のキャリアと、前記第１のキャリアの前記第３の歯止め及び前記遊星歯車とに伝える、前記第３のラチェットリングと、前記第１のキャリアと前記第３のラチェットリングとの間に配置されている変換ばねであって、自転車のペダルが操作されないとき及び前記自転車が停止するときに前記第３のラチェットリングを戻す前記変換ばねとを含む変換ユニットを具えた、
自動変速装置。
【請求項９】
自動変速装置であって、
両端部がフレームによって支持され、且つ、中心に太陽歯車が形成されているハブ軸と、前記太陽歯車を囲むハブシェルであって、前記ハブ軸に回転自在に固定されている前記ハブシェルの一方の側の内周面に形成されている第１のラチェットリングを有する、前記ハブシェルと、前記第１のラチェットリングの一方の側に脱着自在に取付けられている環状のハブ駆動体であり、前記第１のラチェットリングの近くに内側歯車と第２のラチェットリングとが内周面に一体に形成されている、前記環状のハブ駆動体と、を含むハブユニットと、
前記ハブシェルの他方の側を閉じており、前記ハブ軸に回転自在に固定され、前記ハブシェルを回転させるドライバと、ドライブスプロケットからの力を受取ることによって前記ドライバを回転させるドリブンスプロケットとを含む第１の走行ユニットと、
前記ハブシェルの中に配置されている第１のキャリアであって、前記第１のラチェットリングと噛合う第３の歯止めと、前記太陽歯車及び前記内側歯車と噛み合って前記ハブシェルを高速で回転させる複数の遊星歯車とが、一方の側の外周面に取付けられている、前記第１のキャリアと、前記第１のキャリアの他方の側から前記ドライバまで延びる第２のキャリアとを含む第２の走行ユニットと、
前記ドライバと前記第２のキャリアとの間に配置されている第３のラチェットリングを含む変換ユニットであって、前記第３のラチェットリングが、前記回転しているドライバからの回転力を、前記第２のキャリアと、前記第１のキャリアの前記第３の歯止め及び前記遊星歯車とに伝える前記変換ユニットを具えた、
自動変速装置。
【請求項１０】
第１のばね結合くぼみが前記第１のキャリアの他方の側に形成され、第２のばね結合くぼみが前記第２のラチェットリングの一方の側に形成され、前記変換ばねの一方の端部が前記第１のばね結合くぼみに取付けられており、他方の端部が前記第２のばね結合くぼみに取付けられており、前記変換ばねが前記第２のキャリアを囲んで延びる、請求項８の自動変速装置。
【請求項１１】
前記ハブシェルの両端が開端であり、前記ハブシェルの一方の側が第１の円錐ナットによって前記ハブ軸に回転自在に固定され、前記ハブシェルの前記内周面に沿って形成されている複数の第１のラチェットくぼみを有する前記第１のラチェットリングが、前記ハブシェルの他方の側の内周面に一体に形成され、前記ハブ駆動体の前記内側歯車及び前記第２のラチェットリングが段状であるように形成され、複数の第２のラチェットくぼみが前記第２のラチェットリングに形成され、前記第２のラチェットリングが固定リングによって前記ハブシェルに固定されている、請求項８又は９の自動変速装置。
【請求項１２】
前記ドライバが第２の円錐ナットによって前記ハブ軸に回転自在に固定され、前記ドリブンスプロケットが、前記ハブシェルの外側に露出している前記ドライバの他方の側に取付けられており、環状の受け入れくぼみが、前記ハブシェルの中に延びる前記ドライバの一方の側の内側に形成され、前記第２のラチェットリングの前記第２のラチェットくぼみに選択的に密着状態となって前記ハブシェルを回転させる複数の第１の歯止めが、前記受け入れくぼみの外周面に取付けられており、前記第３のラチェットリングを選択的に回転させる複数の第２の歯止めが、前記受け入れくぼみの内周面に取付けられている、請求項１１の自動変速装置。
【請求項１３】
前記第１のキャリアの内周面が前記太陽歯車を囲み、前記第１のキャリアの外周面が前記内側歯車の近くに位置し、前記複数の遊星歯車が前記第１のキャリアの前記外周面に回転自在に放射状に配置され、前記第１のラチェットリングに形成されている複数の第１のラチェットくぼみに前記回転力を選択的に伝える前記第３の歯止めが、前記複数の遊星歯車の一方の側に形成され、前記第２のキャリアが前記ハブ軸を囲みながら前記ドライバの前記受け入れくぼみの中に延びており、前記第２のキャリアよりも直径の小さい環状ガイドが前記第２のキャリアの末端部に形成され、第１のキー突起が前記ガイドの一部から半径方向に突出している、請求項１２の自動変速装置。
【請求項１４】
前記第３のラチェットリングが前記受け入れくぼみの中に配置され、前記第２の歯止めに選択的に密着状態となる複数の第３のラチェットくぼみが、前記第２のラチェットリングの外周面に形成され、前記ガイドに沿って周回しながら前記第１のキー突起に選択的に密着状態となって前記第２のキャリアを回転させる第２のキー突起が、前記第２のラチェットリングの内周面に形成されている、請求項１２の自動変速装置。
【請求項１５】
２つ以上の第１のキー突起が前記第２のキャリアの外周面に等間隔に形成され、２つ以上の第２のキー突起が前記第２のラチェットリングの内周面に等間隔に形成され、環状ブッシュが、前記第２のキャリアの前記外周面と前記第２のラチェットリングの前記内周面との間にさらに設けられており、前記環状ブッシュが、前記第１のキー突起に対応する内側キー突起と、前記第２のキー突起に対応する外側キー突起とを有し、前記内側キー突起と前記外側キー突起とが、それぞれ、前記ブッシュの内周面及び外周面に等間隔に形成されている、請求項１又は２の自動変速装置。
【請求項１６】
２つ以上の第１のキー突起が前記第２のキャリアの外周面に等間隔に形成され、２つ以上の第２のキー突起が前記第３のラチェットリングの内周面に等間隔に形成され、環状ブッシュが、前記第２のキャリアの前記外周面と前記第３のラチェットリングの前記内周面との間にさらに設けられており、前記環状ブッシュが、前記第１のキー突起に対応する内側キー突起と、前記第２のキー突起に対応する外側キー突起とを有し、前記内側キー突起と前記外側キー突起とが、それぞれ、前記ブッシュの内周面及び外周面に等間隔に形成されている、請求項８又は９の自動変速装置。
【請求項１７】
自動変速装置であって、
両端部がフレームによって支持され、且つ、中間部分に外側歯車を有するハブ軸と、前記外側歯車を囲むハブシェルであって、前記ハブ軸に回転自在に固定されている前記ハブシェルの一方の側の内周面に形成されている第３のラチェットリングと第２のキー突起とを有する、前記ハブシェルとを含むハブユニットと、  前記ハブ軸によって回転自在に支持され、前記ハブシェルの他方の側を閉じており、一方の側の外周面に第２の歯止めが形成されているドライバと、ドライブスプロケットからの力を受取ることによって前記ドライバを回転させるドリブンスプロケットとを含む第１の走行ユニットと、
前記ハブシェルの中に設けられている第２の走行ユニットであって、前記第３のラチェットリングと噛合いながら前記ハブシェルを選択的に回転させる、一方の側における第３の歯止めと、前記外側歯車と噛み合って回転する複数の遊星歯車が取付けられているキャリアとを含む前記第２の走行ユニットと、
前記第１の走行ユニットと前記第２の走行ユニットとの間に配置されている変換ユニットであって、前記遊星歯車と噛合う一方の側における内側歯車と、他方の側における第１のキー突起とを有するリング歯車と、前記第１のキー突起と前記第２のキー突起との間に設けられており、前記ドライバからの回転力を前記キャリア又は前記ハブシェルに選択的に伝えるブッシュとを含む前記変換ユニットを具えた、
自動変速装置。
【請求項１８】
２つ以上の第１のキー突起が前記リング歯車の外周面に等間隔に形成され、２つ以上の第２のキー突起が前記ハブシェルの内周面に等間隔に形成され、前記リング歯車の前記外周面と前記ハブシェルの前記内周面との間に配置されている前記ブッシュが、前記第１のキー突起に対応する内側キー突起と、前記第２のキー突起に対応する外側キー突起とを有し、前記内側キー突起と前記外側キー突起とが、それぞれ、前記ブッシュの内周面及び外周面に等間隔に形成されている、請求項１７の自動変速装置。
【請求項１９】
前記ドリブンスプロケットの内周面に沿って形成されている複数の第１のラチェットくぼみを有する第１のラチェットリングが、前記ドリブンスプロケットの内周面に形成され、前記第１のラチェットリングの前記第１のラチェットくぼみに選択的に密着状態となって前記ドライバを回転させる複数の第１の歯止めが、前記ハブシェルの外側まで延びる前記ドライバの外周面に取付けられている、請求項１７の自動変速装置。
【請求項２０】
前記ハブシェルの両端が開端であり、前記ハブシェルの一方の側が第１の円錐ナットによって前記ハブ軸に回転自在に固定され、前記ハブシェルの前記内周面に沿って形成されている複数の第３のラチェットくぼみを有する前記第３のラチェットリングが、前記ハブシェルの中間部分の内周面に一体に形成され、内側に突出している前記第２のキー突起が前記ハブシェルの他方の側の内周面に形成されている、請求項１７の自動変速装置。
【請求項２１】
前記ドライバが第２の円錐ナットによって前記ハブ軸に回転自在に固定され、前記ドリブンスプロケットが、前記ハブシェルの外側に露出している前記ドライバの他方の側に取付けられており、前記リング歯車を回転させる複数の第２の歯止めが、前記ハブシェルの中に延びる前記ドライバの外周面に取付けられている、請求項２０の自動変速装置。
【請求項２２】
前記キャリアの内周面が前記外側歯車を囲み、前記キャリアの外周面が前記内側歯車の近くに位置し、前記複数の遊星歯車が、前記キャリアの前記外周面に放射状に配置され前記外側歯車及び前記内側歯車と噛み合って回転し、前記第３のラチェットリングの前記第３のラチェットくぼみに選択的に密着状態となって前記ハブシェルを回転させる前記複数の第３の歯止めが前記キャリアの一方の側の外周面に取付けられている、請求項２１の自動変速装置。
【請求項２３】
前記第２の歯止めに選択的に密着状態となる複数の第２のラチェットくぼみを有する第２のラチェットリングが、前記リング歯車の一方の側の内周面に一体に形成され、予め定められた回転量回転した後に周回して前記回転力を前記ブッシュを介して前記第２のキー突起に伝える前記第１のキー突起が、前記リング歯車の外周面に形成されている、請求項２１の自動変速装置。
【請求項２４】
前記ドリブンスプロケットが予め定められた回転量を超えて回転することによる高速走行状態の場合に、前記ドリブンスプロケットが停止すると、前記ハブシェルが回転を続ける一方で前記第１のキー突起が周回し、それによって、低速走行状態への自動的な変換が行われる、請求項７の自動変速装置。
【請求項２５】
前記ドリブンスプロケットが予め定められた回転量を超えて回転することによる高速走行状態の場合に、前記ドリブンスプロケットがたとえ停止した場合にも、前記ハブシェルが回転を続けて高速走行状態を維持し、前記ハブシェルが停止したときに低速走行状態への自動的な変換が行われる、請求項１４の自動変速装置。
【請求項２６】
前記ドリブンスプロケットが予め定められた回転量を超えて回転することによる高速走行状態の場合に、前記ドリブンスプロケットが停止すると、前記ハブシェルが回転を続ける一方で前記第２のキー突起が周回し、それによって、低速走行状態への自動的な変換が行われる、請求項２３の自動変速装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、自動変速装置に関し、より詳細には、ユーザによる恣意的な操作によらずに、予め定められた回転量に従って速度が自動的に変化する自動変速装置に関する。
【発明の背景】
【０００２】
一般的に、自転車には変速装置が取付けられており、場合によっては、車椅子、ペダルを使用する玩具の自動車、釣り糸のリール、その他にも取付けられている。例えば、自転車用の最近の変速装置に関しては、自転車の前輪の軸と後輪の軸とに設けられている直径の異なる歯車の間で力を伝えるチェーンの位置を変化させることによって変速が達成される一般的な変速装置、或いは、自転車の後輪のハブの中に取付けられており、ハブシェルの中に配置されている小さな歯車の歯の比によって変速が達成される変速装置が開発されている。
【０００３】
しかしながら、上述した装置は、変速するための予め定められた変速操作をユーザが行ったときにのみ変速を完了することができるため、このことはユーザにとって不便であって、さらに、操作に慣れていないユーザが走行中にスムーズに変速することができず事故につながりうるという問題がある。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、先行技術における上述した問題を解決することを目的として着想された。本発明の目的は、ユーザによる恣意的操作によらないで、予め定められた回転量に従って速度が自動的に変化する自動変速装置を提供することである。
【０００５】
この目的を達成する本発明の１つの側面によると、自動変速装置であって、両端部がフレームによって支持され、且つ、中心に太陽歯車が形成されているハブ軸と、太陽歯車を囲むハブシェルであって、ハブ軸に回転自在に固定されているハブシェルの一方の側の内周面に形成されている第１のラチェットリングと内側歯車とを有するハブシェルとを含むハブユニットと、ハブシェルの他方の側を閉じており、ハブ軸に回転自在に固定され、ハブシェルを回転させるドライバと、ドライブスプロケットからの力を受取ることによってドライバを回転させるドリブンスプロケットとを含む第１の走行ユニットと、ハブシェルの中に配置されている第１のキャリアであって、太陽歯車及び内側歯車と噛合ってハブシェルを高速で回転させる複数の遊星歯車が一方の側に取付けられている第１のキャリアと、第１のキャリアの他方の側からドライバまで延びる第２のキャリアとを含む第２の走行ユニットと、ドライバと第２のキャリアとの間に配置されている第２のラチェットリングであって、回転しているドライバからの回転力を、第２のキャリアと第１のキャリアの遊星歯車とに伝える第２のラチェットリングと、第１のキャリアと第２のキャリアとの間に配置されている変換ばねであって、自転車のペダルが操作されないとき及び自転車が停止するときに第２のラチェットリングを戻す変換ばねとを含む変換ユニットを具えた自動変速装置が提供される。
【０００６】
本発明の別の側面によると、自動変速装置であって、両端部がフレームによって支持され、且つ、中心に太陽歯車が形成されているハブ軸と、太陽歯車を囲んでいるハブシェルであって、ハブ軸に回転自在に固定されているハブシェルの一方の側の内周面に形成されている第１のラチェットリングを有するハブシェルと、第１のラチェットリングの一方の側に脱着自在に取付けられている環状のハブ駆動体であって、第１のラチェットリングの近くに内側歯車と第２のラチェットリングとが内周面に一体に形成されている環状のハブ駆動体とを含むハブユニットと、ハブシェルの他方の側を閉じ、ハブ軸に回転自在に固定され、ハブシェルを回転させるドライバと、ドライブスプロケットからの力を受取ることによってドライバを回転させるドリブンスプロケットとを含む第１の走行ユニットと、ハブシェルの中に配置されている第１のキャリアであって、第１のラチェットリングと噛合う第３の歯止めと、太陽歯車及び内側歯車と噛合ってハブシェルを高速で回転させる複数の遊星歯車とが、一方の側の外周面に取付けられている第１のキャリアと、第１のキャリアの他方の側からドライバまで延びる第２のキャリアとを含む第２の走行ユニットと、ドライバと第２のキャリアとの間に配置されている第３のラチェットリングであって、回転しているドライバからの回転力を、第２のキャリアと第１のキャリアの第３の歯止め及び遊星歯車とに伝える第３のラチェットリングと、第１のキャリアと第３のラチェットリングとの間に配置されている変換ばねであって、自転車のペダルが操作されないとき及び自転車が停止するときに第３のラチェットリングを戻す変換ばねとを含む変換ユニットを具えた自動変速装置が提供される。
【０００７】
本発明のさらなる側面によると、自動変速装置であって、両端部がフレームによって支持され、且つ、中間部分に外側歯車を有するハブ軸と、外側歯車を囲んでいるハブシェルであって、ハブ軸に回転自在に固定されているハブシェルの一方の側の内周面に形成されている第３のラチェットリングと第２のキー突起とを有するハブシェルとを含むハブユニットと、ハブ軸によって回転自在に支持され、ハブシェルの他方の側を閉じ、一方の側の外周面に第２の歯止めが形成されているドライバと、ドライブスプロケットからの力を受取ることによってドライバを回転させるドリブンスプロケットとを含む第１の走行ユニットと、ハブシェルの中に設けられている第２の走行ユニットであって、第３のラチェットリングと噛合いながらハブシェルを選択的に回転させる、一方の側における第３の歯止めと、外側歯車と噛合って回転する複数の遊星歯車が取付けられているキャリアとを含む第２の走行ユニットと、第１の走行ユニットと第２の走行ユニットとの間に配置されている変換ユニットであって、遊星歯車と噛合う一方の側における内側歯車と、他方の側における第１のキー突起とを有するリング歯車と、第１のキー突起と第２のキー突起との間に設けられており、ドライバからの回転力をキャリア又はハブシェルに選択的に伝えるブッシュとを含む変換ユニットを具えた自動変速装置が提供される。
【０００８】
上述したように、本発明の第１の実施形態と第３の実施形態においては、ユーザによる恣意的操作なしに予め定められた回転量に従って速度を自動的に変化させることができる。
【詳細な説明】
【０００９】
以下では、本発明の自動変速装置の好ましい実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１は、本発明の第１の実施形態による自動変速装置の内部を概略的に示している断面図である。図２は、図１に示した第２の走行ユニットと変換ユニットとを示す分解斜視図である。
【００１１】
図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施形態による自動変速装置１００は、ハブユニット１１０と、第１の走行ユニット１３０と、第２の走行ユニット１５０と、変換ユニット１７０とを具えている。
【００１２】
最初に、ハブユニット１１０はハブ軸１１２とハブシェル１１４とを具えている。ハブ軸１１２は、両端がフレーム（図示せず。）によって支持され、その中央に太陽歯車１１６が形成されている。このように形成されているハブ軸１１２及び太陽歯車１１６は、ハブシェル１１４によって囲まれている。ハブシェル１１４は両端が開端である。ハブシェル１１４の一方の側は、第１の円錐ナット１１８によってハブ軸１１２に回転自在に固定されている。ハブシェル１１４の他方の側の内周面には、第１のラチェットリング１２２が一体に形成され、第１のラチェットリング１２２は、ハブシェル１１４の内周面に沿って半径方向に形成されている複数の第１のラチェットくぼみ１２０を有する。第１のラチェットリング１２２の内側には、ハブシェル１１４の内周面に沿って半径方向に内側歯車１２４が形成されている。このような構造のハブユニット１１０の中には、第１及び第２の走行ユニット１３０，１５０と変換ユニット１７０とが配置されている。
【００１３】
第１の走行ユニット１３０は、ドライバ１３２とドリブンスプロケット１３４とを具えている。ドライバ１３２は第２の円錐ナット１３６によってハブ軸１１２に回転自在に固定され、ハブシェル１１４の他方の側を閉じている。このとき、ドライブスプロケット（図示せず。）からの力を受取るドリブンスプロケット１３４は、ハブシェル１１４の外側に露出しているドライバ１３２の他方の側の外周面に取付けられている。ハブシェル１１４の内部の方に延びるドライバ１３２の一方の側の内側には、環状の受け入れくぼみ１３８が形成されている。同時に、受け入れくぼみ１３８の外周面には、第１のラチェットリング１２２の第１のラチェットくぼみ１２０に選択的に密着状態となってハブシェル１１４を回転させる複数の第１の歯止め１４０が取付けられており、受け入れくぼみ１３８の内周面には、複数の第２の歯止め１４２が取付けられている。第１及び第２の歯止め１４０，１４２は、その中心に形成されているくぼみに嵌込まれているスナップリングによって弾性的に突出していることが好ましい。一方向の回転力が第１及び第２の歯止め１４０，１４２に伝えられると、第１及び第２の歯止め１４０，１４２は、それぞれの突出した状態を維持しながらその回転力を伝えることができる。これに対して、逆の回転力が第１及び第２の歯止め１４０，１４２に伝えられると、第１及び第２の歯止め１４０，１４２は、それぞれ、第１及び第２のラチェットくぼみ１２０，１７６において滑り、ドライバ１３２の外周面と内周面とに形成されているくぼみに弾性によって入り、従って、第１及び第２の歯止め１４０，１４２は回転力を伝えることができない。
【００１４】
第２の走行ユニット１５０は、第１のキャリア１５２と、第１のキャリア１５２に一体に形成されている第２のキャリア１５４とを具えている。第１のキャリア１５２はハブシェル１１４の中に配置され、第１のキャリアの内周面は太陽歯車１１６を囲んでいる。第１のキャリア１５２の外周面は内側歯車１２４の近くに位置している。すなわち、第１のキャリア１５２は環形状である。第１のキャリア１５２の外周面には、複数の遊星歯車１５６が回転自在に放射状に配置されている。複数の遊星歯車１５６の他方の側、第１のキャリア１５２の他方の側の面には、第１のばね結合くぼみ１５８が形成されている。このとき、遊星歯車１５６の外周面のうち半径方向内側の部分が太陽歯車１１６と噛合い、遊星歯車１５６の外周面のうち半径方向外側の部分が内側歯車１２４と噛合う。第２のキャリア１５４は、第１のキャリア１５２の他方の側の面から、ドライバ１３２の受け入れくぼみ１３８の内側の方に延びており、ハブ軸１１２を囲んでいる。第２のキャリア１５４の末端部には、第２のキャリア１５４よりも直径の小さい環状ガイド１６０が形成されている。ガイド１６０の一部から、第１のキー突起１６２が半径方向に突出している。
【００１５】
その一方で、変換ユニット１７０は、第２のラチェットリング１７２と変換ばね１７４とを具えている。第２のラチェットリング１７２の外周面には、第２の歯止め１４２に選択的に密着状態となる複数の第２のラチェットくぼみ１７６が形成され、第２のラチェットリングの内周面は、第２のキャリア１５４の外周面の周りに嵌まっている。このとき、第２のラチェットリング１７２の内周面には、ガイド１６０に沿って周回しながら第１のキー突起１６２に選択的に密着状態となる第２のキー突起１７８が形成されている。第２のラチェットリング１７２の一方の側の面には、第１のばね結合くぼみ１５８に対応する第２のばね結合くぼみ１８０が形成されている。その一方で、変換ばね１７４の一方の端部が第１のばね結合くぼみ１５８に取付けられており、他方の端部が第２のばね結合くぼみ１８０に取付けられており、従って、変換ばね１７４は第２のキャリア１５４を囲むことができる。すなわち、回転しているドライバ１３２の第２の歯止め１４２によって第２のラチェットリング１７２が回転し、回転している第２のラチェットリング１７２の第２のキー突起１７８がガイド１６０の周囲を周回して第１のキー突起１６２に密着状態となり、これによって、第２及び第１のキャリア１５４，１５２が回転する。この結果、内側歯車１２４が形成されているハブシェル１１４が、遊星歯車１５６によって、太陽歯車１１６を中心として高速で回転する。
【００１６】
以下では、上述した構造の本発明の第１の実施形態による変速装置１００の動作について、簡潔に説明する。
【００１７】
図３ａは、図１に示した変速装置の低速走行状態を概略的に示している図であって、図３ｂは、図１に示した変速装置の高速走行状態を概略的に示している図であって、図３ｃは、図１に示した変速装置の遊星歯車と内側歯車とを概略的に示している図である。
【００１８】
図３ａ〜図３ｃを参照して、自転車のペダル（図示せず。）を操作してドライブスプロケット（図示せず。）を駆動すると、チェーン（図示せず。）を通じて連結されているドリブンスプロケット１３４及びドライバ１３２が、ドライブスプロケットによって回転する。このような方式でドライバ１３２が回転すると、ドライバ１３２の第１の歯止め１４０が、第１のラチェットリング１２２の第１のラチェットくぼみ１２０に密着状態となり、これによって、ハブシェル１１４が回転する。結果的に、自転車は低速で走行する。
【００１９】
その一方で、第１の歯止め１４０が第１のラチェットリング１２２に密着状態となっている一方で、第２の歯止め１４２が第２のラチェットリング１７２の第２のラチェットくぼみ１７６に密着状態となり、これによって、第２のラチェットリング１７２が回転する。このような方式で第２のラチェットリング１７２が回転すると、第２のラチェットリング１７２の内周面に形成されている第２のキー突起１７８が、ガイド１６０に沿って周回し、変換ばね１７４が一方向に圧縮される。このとき、ガイド１６０に沿って周回する第２のキー突起１７８は、左回りに周回して第１のキー突起１６２に密着状態となり、第２のキャリア１５４と第１のキャリア１５２とを回転させる。このような方式で第１のキャリア１５２が回転すると、第１のキャリア１５２に取付けられている遊星歯車１５６によって、ハブシェル１１４の内側歯車１２４が高速で回転し、ハブシェル１１４が太陽歯車１１６を中心として回転する。この場合、遊星歯車１５６によってハブシェル１１４が回転しているときには、第１の歯止め１４０は第１のラチェットくぼみ１２０において滑る。
【００２０】
これに対して、ペダルが操作されない、又は自転車が停止すると、ドリブンスプロケット１３４及びドライバ１３２の回転が止まる。それに応じて、第２のラチェットリング１７２の回転も止まる。このとき、圧縮されている変換ばね１７４が解放され、第２のラチェットリング１７２が右回りに回転する。第２のラチェットリング１７２によって、高速で回転している第２及び第１のキャリア１５４，１５２が停止する。
【００２１】
図４は、本発明の第２の実施形態による自動変速装置の内部を概略的に示している断面図である。図５は、図４に示した第２の走行ユニットと変換ユニットとを示している分解斜視図である。
【００２２】
図４及び図５を参照して、本発明の第２の実施形態による自動変速装置２００は、ハブユニット２１０と、第１の走行ユニット２３０と、第２の走行ユニット２５０と、変換ユニット２７０とを具えている。
【００２３】
最初に、ハブユニット２１０は、ハブ軸２１２と、ハブシェル２１４と、ハブ駆動体２１６とを具えている。ハブ軸２１２は、両端がフレーム（図示せず。）によって支持され、その中央に太陽歯車２１８が形成されている。このように形成されているハブ軸２１２及び太陽歯車２１８は、ハブシェル２１４によって囲まれている。ハブシェル２１４は、両端が開端である。ハブシェル２１４の一方の側は、第１の円錐ナット２２０によってハブ軸２１２に回転自在に固定されている。ハブシェルの他方の側の内周面には、第１のラチェットリング２２４が一体に形成され、第１のラチェットリング２２４は、ハブシェルの内周面に沿って半径方向に形成されている複数の第１のラチェットくぼみ２２２を有する。その一方で、ハブ駆動体２１６は、環状リングの形状を有し、ハブシェル２１４の内周面に形成されている第１のラチェットリング２２４の一方の側に脱着自在に取付けられている。ハブ駆動体２１６の内周面には、第１のラチェットリング２２４の近くに内側歯車２２６が形成されている。内側歯車２２６の一方の側には、第２のラチェットリング２２８と複数の第２のラチェットくぼみ２２７とが一体に形成されている。このとき、ハブ駆動体２１６は、固定リング２２９によってハブシェル２１４の内周面に固定されている。内側歯車２２６と第２のラチェットリング２２８は、段状であるように形成されている。このような構造のハブユニット２１０の中には、第１及び第２の走行ユニット２３０，２５０と変換ユニット２７０が配置されている。
【００２４】
第１の走行ユニット２３０は、ドライバ２３２と、ドリブンスプロケット２３４とを具えている。ドライバ２３２は、第２の円錐ナット２３６によってハブ軸２１２に回転自在に固定され、ハブシェル２１４の他方の側を閉じている。このとき、ドライブスプロケット（図示せず。）からの力を受取るドリブンスプロケット２３４は、ハブシェル２１４の外側に露出しているドライバ２３２の他方の側の外周面に取付けられている。ハブシェル２１４の内部の方に延びるドライバ２３２の一方の側の内側には、環状の受け入れくぼみ２３８が形成されている。同時に、受け入れくぼみ２３８の外周面には、ハブ駆動体２１６の第２のラチェットリング２２８の第２のラチェットくぼみ２２７に選択的に密着状態となってハブシェル２１４を回転させる複数の第１の歯止め２４０が取付けられており、受け入れくぼみ２３８の内周面には、複数の第２の歯止め２４２が取付けられている。第１及び第２の歯止め２４０，２４２は、その中心に形成されているくぼみに嵌込まれているスナップリングによって弾性的に突出していることが好ましい。一方向の回転力が第１及び第２の歯止め２４０，２４２に伝えられると、第１及び第２の歯止め２４０，２４２は、それぞれの突出した状態を維持しながら、その回転力を伝えることができる。これに対して、逆の回転力が第１及び第２の歯止め２４０，２４２に伝えられると、第１及び第２の歯止め２４０，２４２は、それぞれ、第２のラチェットくぼみ２２７及び第３のラチェットくぼみ２７６においてすべり、ドライバ２３２の外周面及び内周面に形成されているくぼみに弾性によって入り、従って、第１及び第２の歯止め２４０，２４２は回転力を伝えることができない。
【００２５】
第２の走行ユニット２５０は、第１のキャリア２５２と、第１のキャリア２５２に一体に形成されている第２のキャリア２５４とを具えている。第１のキャリア２５２は、ハブシェル２１４の中に配置され、第１のキャリアの内周面は、太陽歯車２１８を囲んでいる。第１のキャリア２５２の外周面は、内側歯車２２６の近くに位置している。すなわち、第１のキャリア２５２は、環形状であって、ハブ駆動体２１６の内周面に配置されている。第１のキャリア２５２の外周面には、複数の遊星歯車２５６が回転自在に放射状に配置されている。第１のキャリア２５２の外周面のうち、複数の遊星歯車２５６の一方の側には、第１のラチェットリング２２４の第１のラチェットくぼみ２２２に選択的に密着状態となる第３の歯止め２５８が形成されている。複数の遊星歯車２５８の他方の側、第１のキャリア２５２の他方の側の面には、第１のばね結合くぼみ２６０が形成されている。このとき、遊星歯車２５６の外周面のうち半径方向内側の部分が太陽歯車２１８と噛合い、遊星歯車２５６の外周面のうち半径方向外側の部分が、ハブ駆動体２１６の内側歯車２２６と噛合う。第２のキャリア２５４は、第１のキャリア２５２の他方の側の面から、ドライバ２３２の受け入れくぼみ２３８の内側の方に延びており、ハブ軸２１２を囲んでいる。第２のキャリア２５４の末端部には、第２のキャリア２５４よりも直径の小さい環状ガイド２６２が形成されている。ガイド２６２の一部から、第１のキー突起２６４が径方向に突出している。
【００２６】
その一方で、変換ユニット２７０は、第３のラチェットリング２７２と変換ばね２７４とを具えている。第３のラチェットリング２７２の外周面には、第３の歯止め２４２に選択的に密着状態となる複数の第３のラチェットくぼみ２７６が形成され、第３のラチェットリングの内周面は、第２のキャリア２５４の外周面の周りに嵌まっている。このとき、第３のラチェットリング２７の内周面には、ガイド２６２に沿って周回しながら第１のキー突起２６４に選択的に密着状態となる第２のキー突起２７８が形成されている。第３のラチェットリング２７２の一方の側の面には、第１のばね結合くぼみ２６０に対応する第２のばね結合くぼみ２８０が形成されている。その一方で、変換ばね２７４の一方の端部が第１のばね結合くぼみ２６０に取付けられており、他方の端部が第２のばね結合くぼみ２８０に取付けられており、従って、変換ばね２７４は、第２のキャリア２５４を囲むことができる。すなわち、回転しているドライバ２３２の第２の歯止め２４２によって第３のラチェットリング２７２が回転し、回転している第３のラチェットリング２７２の第２のキー突起２７８がガイド２６２の周囲を周回して第１のキー突起２６４に密着状態となり、これによって、第２及び第１のキャリア２５４，２５２が回転する。この結果、遊星歯車２５６が太陽歯車２１８を中心として内側歯車２２６と噛合い、第３の歯止め２５８が第１のラチェットリング２２４と噛合い、これによって、ハブシェル２１４が高速で回転する。
【００２７】
以下では、上述した構造の本発明の第２の実施形態による変速装置２００の動作について、簡潔に説明する。
【００２８】
自転車のペダル（図示せず。）を操作してドライブスプロケット（図示せず。）を駆動すると、チェーン（図示せず。）を通じて連結されているドリブンスプロケット２３４とドライバ２３２が、ドライブスプロケットによって回転する。このような方式でドライバ２３２が回転すると、ドライバ２３２の第１の歯止め２４０が、第２のラチェットリング２２８の第２のラチェットくぼみ２２７に密着状態となり、これによって、ハブシェル２１４の内周面のハブ駆動体２１６が回転する。従って、ハブ駆動体２１６に一体に形成されている内側歯車２２６が、第１のキャリア２５２の遊星歯車２５６の外周面と噛合いながら回転し、これによって、第１のキャリア２５２が回転する。従って、第１のキャリア２５２に設けられている第３の歯止め２５８によって、ハブシェル２１４が回転する。結果的に、自転車は低速で走行する。
【００２９】
その一方で、第１の歯止め２４０が第２のラチェットリング２２８に密着状態となっている一方で、第２の歯止め２４２が、第３のラチェットリング２７２の第３のラチェットくぼみ２７６に密着状態となり、これによって、第３のラチェットリング２７２が回転する。このような方式で第３のラチェットリング２７２が回転すると、第３のラチェットリング２７２の内周面に形成されている第２のキー突起２７８が、ガイド２６２に沿って周回し、変換ばね２７４が一方向に圧縮される。このとき、ガイド２６２に沿って周回する第２のキー突起２７８は、左回りに回転して第１のキー突起２６４に密着状態となり、第２のキャリア２５４と第１のキャリア２５２とを回転させる。このような方式で第１のキャリア２５２が回転すると、第１のキャリア２５２に設けられている第３の歯止め２５８によって、ハブシェル２１４がさらに高速で回転する。この場合、第１の歯止め２４０は、第２のラチェットくぼみ２２７において滑る。
【００３０】
これに対して、ペダルが操作されない、又は自転車が停止すると、ドリブンスプロケット２３４及びドライバ２３２の回転が止まる。それに応じて、第３のラチェットリング２７２の回転も止まる。このとき、圧縮されている変換ばね２７４が解放され、第３のラチェットリング２７２が右回りに回転する。第３のラチェットリング２７２によって、高速で回転している第２及び第１のキャリア２５４，２５２が停止する。
【００３１】
上述した本発明の第１及び第２の実施形態においては、変換ばね１７４，２７４を支持する第１のばね結合くぼみ１５８，２６０と第２のばね結合くぼみ１８０，２８０を、図６に示したように使用しないことができる。
【００３２】
図６は、本発明の第１の実施形態による自動変速装置の第２の走行ユニットの別の例と変換ユニットとを示している分解斜視図である。
【００３３】
第１の実施形態においては、第２のラチェットリング１７２を初期位置に戻す変換ばね１７４がない場合、ドリブンスプロケット１３４とドライバ１３２とによって回転していた第２のラチェットリング１７２が停止したとき、第２のキャリア１５４は慣性力のためすぐには停止せずに回転する。従って、第２のラチェットリング１７２が駆動され始める初期状態に戻ることにより、低速走行状態への変換と同じ効果を得ることが可能である。
【００３４】
しかしながら、第２の実施形態においては、第３のラチェットリング２７２を初期位置に戻す変換ばね２７４がない場合、ドリブンスプロケット２３４とドライバ２３２とによって回転していた第３のラチェットリング２７２が停止したとき、高速走行状態が引き続き維持される。ハブシェル２１４の回転が最終的に停止したときにのみ、第３のラチェットリング２７２が駆動され始める初期状態に戻ることによって、低速走行状態への変換と同じ効果を得ることが可能である。
【００３５】
図７ａ及び図７ｂは、本発明の自動変速装置の低速走行状態及び高速走行状態の別の例を概略的に示している図である。
【００３６】
図６、図７ａ、及び図７ｂに示したように、本発明の第１の実施形態においては、第２のキャリア１５４の外周面に、２つ以上の第１のキー突起１６２を等間隔に形成することができ、第２のラチェットリング１７２の内周面に、２つ以上の第２のキー突起１７８を等間隔に形成することができる。さらに、第２のキャリア１５４の外周面と第２のラチェットリング１７２の内周面との間に、環状ブッシュ１９０を設けることができる。ブッシュ１９０は、第１のキー突起１６２に対応する内側キー突起１９１と、第２のキー突起１７８に対応する外側キー突起１９２とを有し、これら内側及び外側キー突起は、それぞれ、ブッシュの内周面及び外周面に等間隔に形成されている。
【００３７】
すなわち、低速走行状態の場合には、ハブシェル１１４は複数の第１の歯止め１４０によって回転する。これに対して、高速走行状態の場合には、回転力は、図３ｂに示したように、第２のラチェットリング１７２に形成されている１つの第２のキー突起１７８と、第２のキャリア１５４に形成されている１つの第１のキー突起１６２のみによって伝えられる。従って、第１及び第２のキー突起１６２，１７８に大きな回転力がかかるため、第１及び第２のキー突起１６２，１７８は容易に損傷する。
【００３８】
そのような現象を防ぐ目的で、２つ以上の第１及び第２のキー突起１６２，１７８を第２のキャリア１５４と第２のラチェットリング１７２とに単純に形成すると、変速のタイミングは、１つの第１のキー突起１６２と１つの第２のキー突起１７８とが形成されている場合に得られる変速のタイミングの約半分以下に短くなる。
【００３９】
これを克服するため、図８〜図１０に示したように、第２のキャリア１５４の外周面と第２のラチェットリング１７２の内周面との間に、ブッシュ１９０がさらに設けられており、このブッシュ１９０は、第１のキー突起１６２に対応する、内周面の２つの内側キー突起１９１と、第２のキー突起１７８に対応する、外周面の２つの外側キー突起１９２とを有している。従って、回転力が分散し、２つ以上の第１及び第２のキー突起１６２，１７８によって伝えられる。従って、第１及び第２のキー突起１６２，１７８の損傷を事前に防止することができる。
【００４０】
さらに、ブッシュ１９０に形成される内側及び外側キー突起１９１，１９２の間隔及び数を適切に調整することによって、低速走行状態から高速走行状態への変速タイミング（すなわち、第２のキャリアが第２のラチェットリングによって回転し始めるとき。）を容易にコントロールできるという優れた利点を得ることができる。
【００４１】
同様に、本発明の第２の実施形態においても、第２のキャリア２５４の外周面に２つ以上の第１のキー突起２６４を等間隔に形成することができ、第３のラチェットリング２７２の内周面に２つ以上の第２のキー突起２７８を等間隔に形成することができる。さらに、第２のキャリア２５４の外周面と第３のラチェットリング２７２の内周面との間に、環状ブッシュ１９０を設けることができる。ブッシュ１９０は、第１のキー突起２６４に対応する内側キー突起１９１と、第２のキー突起２７８に対応する外側キー突起１９２とを有し、これらの内側及び外側キー突起は、それぞれ、ブッシュの内周面及び外周面に等間隔に形成されている。従って、上述した第１の実施形態と同じ効果を得ることが可能である。
【００４２】
図８は、本発明の第３の実施形態による自動変速装置の内部を概略的に示している断面図である。図９は、図８の線Ａ−Ａに沿って切断した断面図であって、図１０は、図８の線Ｂ−Ｂに沿って切断した断面図であって、図１１は、図８の線Ｃ−Ｃに沿って切断した断面図であって、図１２は、図８の線Ｄ−Ｄに沿って切断した断面図である。
【００４３】
図８〜図１２を参照して、本発明の第３の実施形態による自動変速装置３００は、ハブユニット３１０と、第１の走行ユニット３３０と、第２の走行ユニット３５０と、変換ユニット３７０とを具えている。
【００４４】
最初に、ハブユニット３１０は、ハブ軸３１２とハブシェル３１４とを具えている。ハブ軸３１２は、両端がフレーム（図示せず。）によって支持され、その中央部分に外側歯車３２４が形成されている。このように形成されているハブ軸３１２及び外側歯車３２４は、ハブシェル３１４によって囲まれている。ハブシェル３１４は、両端が開端である。ハブシェル３１４の一方の側は、第１の円錐ナット３１８によってハブ軸３１２に回転自在に固定されている。ハブシェル３１４の中間部分の内周面には、第３のラチェットリング３７２が一体に形成され、第３のラチェットリング３７２は、ハブシェル３１４の内周面に沿って半径方向に形成されている複数の第３のラチェットくぼみ３７６を有する。ハブシェル３１４の他方の側の内周面には、ハブシェル３１４の内周面に沿って２つ以上の第２のキー突起３７８が半径方向に形成されている。このような構造のハブユニット３１０の中には、第１及び第２の走行ユニット３３０，３５０と、変換ユニット３７０とが配置されている。
【００４５】
第１の走行ユニット３３０は、ドライバ３３２と、ドリブンスプロケット３３４とを具えている。ドライバ３３２は、第２の円錐ナット３３６によってハブ軸３１２に回転自在に固定され、ハブシェル３１４の他方の側を閉じている。このとき、ドライブスプロケット（図示せず。）からの力を受取るドリブンスプロケット３３４は、ハブシェル３１４の外側に露出しているドライバ３３２の他方の側の外周面に取付けられている。ハブシェル３１４の中に延びるドライバ３３２の外周面には、第２のラチェットリング３２８の第２のラチェットくぼみ３２７に選択的に密着状態となってリング歯車３５４を回転させる複数の第２の歯止め３４２が取付けられている。このとき、ドリブンスプロケット３３４の内周面には、内周面に沿って形成されている複数の第１のラチェットくぼみ３２２を有する第１のラチェットリング３２４が一体に形成されている。ハブシェル３１４の外側まで延びるドライバ３３２の外周面には、第１のラチェットリング３２４の第１のラチェットくぼみ３２２に選択的に密着状態となってドライバ３３２を回転させる複数の第１の歯止め３４０が取付けられている。第１及び第２の歯止め３４０，３４２は、その中心に形成されているくぼみに嵌込まれているスナップリングによって、ドライバ３３２の外周面よりも弾性的に突出していることが好ましい。一方向の回転力が第１及び第２の歯止め３４０，３４２に伝えられると、第１の歯止め３４０及び第２の歯止め３４２は、それぞれの突出した状態を維持しながら、それぞれ、ドライバ３３２及びリング歯車３５４に、その回転力を伝えることができる。これに対して、逆の回転力が第１及び第２の歯止め３４０，３４２に伝えられると、第１の歯止め３４０又は第２の歯止め３４２は、それぞれ、第１のラチェットくぼみ３２２又は第２のラチェットくぼみ３２７においてすべり、ドライバ３３２の外周面に形成されているくぼみに弾性によって入り、従って、第１の歯止め３４０又は第２の歯止め３４２は、回転力を伝えることができない。
【００４６】
第２の走行ユニット３５０は、複数の第３の歯止め３５８と遊星歯車３５６とが設けられている環状キャリア３５２を具えている。このキャリア３５２は、ハブシェル３１４の中に配置され、キャリア３５２の内周面は外側歯車３２４を囲んでいる。キャリア３５２の外周面は、内側歯車３２６の近くに位置している。キャリア３５２の一方の側の外周面には、第３のラチェットリング３７２の第３のラチェットくぼみ３７６に選択的に密着状態となってハブシェル３１４を回転させる複数の第３の歯止め３５８が形成されている。キャリア３５２の他方の側の外周面には、複数の遊星歯車３５６が回転自在に放射状に配置され、従って、遊星歯車３５６の外周面のうち半径方向内側の部分が外側歯車３２４と噛合い、遊星歯車３５６の外周面のうち半径方向外側の部分が内側歯車３２６と噛合う。このとき、第３の歯止め３５８も、その中心に形成されているくぼみに嵌込まれているスナップリングによって、キャリア３５２の外周面よりも弾性的に突出している。一方向の回転力が第３の歯止め３５８に伝えられると、第３の歯止め３５８は、それぞれの突出した状態を維持しながら、その回転力をハブシェル３１４に伝えることができる。これに対して、逆の回転力が第３の歯止め３５８に伝えられると、第３の歯止め３５８は、第３のラチェットくぼみ３７６においてすべり、キャリア３５２の外周面に形成されているくぼみに弾性によって入り、従って、第３の歯止め３５８は回転力を伝えることができない。
【００４７】
その一方で、変換ユニット３７０は、リング歯車３５４とブッシュ３９０とを具えており、第１の走行ユニット３３０と第２の走行ユニット３５０との間に配置されている。リング歯車３５４の一方の側の内周面には、遊星歯車３５６と噛合う内側歯車３２６が形成され、リング歯車３５４の他方の側の内周面には、第２の歯止め３４２に選択的に密着状態となる複数の第２のラチェットくぼみ３２７が形成されている第２のラチェットリング３２８が、一体に形成されている。リング歯車３５４の他方の側の外周面には、２つ以上の第１のキー突起３６４が等間隔に形成され、第１のキー突起３６４と第２のキー突起３７８との間には、ブッシュ３９０が嵌まっている。このとき、ブッシュ３９０は、第１のキー突起３６４に対応する内側キー突起３９１と、第２のキー突起３７８に対応する外側キー突起３９２とを有し、これらの内側及び外側キー突起は、それぞれ、ブッシュの内周面及びブッシュの外周面に等間隔に形成されている。第１のキー突起３６４がリング歯車３５４と一緒に回転すると、第１のキー突起３６４によってブッシュ３９０の内側キー突起３９１が回転し、予め定められた量だけ回転する。次いで、ブッシュ３９０の外側キー突起３９２によって、第２のキー突起３７８が回転する。結果的に、ハブシェル３１４が高速で回転する。
【００４８】
以下では、上述した構造の本発明の第３の実施形態による変速装置３００の動作について、簡潔に説明する。
【００４９】
図８〜図１２を参照して、自転車のペダル（図示せず。）を操作してドライブスプロケット（図示せず。）を駆動すると、チェーン（図示せず。）を通じて連結されているドリブンスプロケット３３４がドライブスプロケットによって回転する。ドライバ３３２の第１の歯止め３４０が、ドリブンスプロケット３３４の第１のラチェットリング３２４に形成されている第１のラチェットくぼみ３２２に密着状態となり、これによってドライバ３３２が回転する。このような状態において逆の回転力がドリブンスプロケット３３４に伝えられると、第１の歯止め３４０が第１のラチェットくぼみ３２２において滑り、従って、逆の回転力はドライバに伝わらない。このような方式でドライバ３３２が回転すると、ドライバ３３２の第２の歯止め３４２が第２のラチェットリング３２８の第２のラチェットくぼみ３２７に密着状態となり、これによって、リング歯車３５４が回転する。それに応じて、リング歯車３５４の内側歯車３２６が、外側歯車３２４と噛合っている遊星歯車３５６を回転させ、従って、キャリア３５２がハブ軸３１２を中心に回転する。キャリア３５２に設けられている第３の歯止め３５８が、ハブシェル３１４の第３のラチェットリング３７２に形成されている第３のラチェットくぼみ３７６に密着状態となり、これによって、ハブシェル３１４が回転する。結果的に、自転車は低速で走行する。
【００５０】
その一方で、リング歯車３５４が回転すると、遊星歯車３５６が回転し、それと同時に、リング歯車３５４に形成されている第１のキー突起３６４が周回する。第１のキー突起３６４は、予め定められた角度だけ回転した後、ブッシュ３９０の内側キー突起３９１に密着状態となり、これによって、ブッシュ３９０が回転する。第１のキー突起３６４がブッシュ３９０と一緒にさらに予め定められた角度だけ周回を続けた後、ブッシュ３９０の外側キー突起３７８がハブシェル３１４の第２のキー突起３７８に密着状態となり、これによって、ハブシェル３１４が高速で回転する。このとき、リング歯車３５４によってハブシェル３１４が高速で回転する場合、第３の歯止め３５８は第３のラチェットくぼみ３７６において滑る。
【００５１】
これに対して、ペダルが操作されないと、ドリブンスプロケット３３４及びドライバ３３２の回転が止まるが、ハブシェル３１４は、自転車が停止するまで回転を続ける。従って、第１のキー突起３６４と第２のキー突起３７８との間に配置されているブッシュ３９０が、最初の駆動状態の前の状態である低速走行状態に戻る。
【００５２】
このとき、ブッシュ３９０に形成される内側及び外側キー突起３９１，３９２の間隔及び数を適切に調整することによって、第１及び第２のキー突起３６４，３７８に大きな回転力が局所的にかかることがなくなり、部品の損傷の発生が防止されるという利点と、低速走行状態から高速走行状態への変速タイミング（すなわち、ハブシェルがリング歯車によって高速で回転し始めるとき。）を容易にコントロールできるという優れた利点を得ることができる。
【００５３】
本発明の第１〜第３の実施形態を自転車に関連して説明したが、これらの実施形態は、車椅子、ペダルを使用する玩具の自動車、釣り糸のリールなどの一般的な機械、或いは、産業機械のほか、変速が行われるガスバルブ、錠、その他にも容易に適用することができる。
【００５４】
従って、本発明の自動変速装置は、太陽歯車及び遊星歯車と、歯止め及びラチェット等の機械的な要素を使用し、予め定められた回転量に従って、追加的操作なしに確実に変速を行うことができる。ブッシュに形成されるキー突起の数及び位置によって変速タイミングを容易にコントロールできるため、本発明の自動変速装置は、あらゆる種類の動力伝達機構に広く適用して都合よく使用することができる。
【００５５】
上述したように、本発明の第１〜第３の実施形態による自動変速装置では、レバーの操作を通じた従来の変速ではなく、自転車の走行中に自動的に変速することができる。従って、ユーザの利便性を最大にできる、製造コストを低減できる、構造が単純であるため保守を容易に実施できる、という利点がある。
【００５６】
本発明は、その好ましい実施形態に関連して説明したが、添付の請求項によって定められる本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、さまざまな変形及び変更を行うことができることが、当業者には容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施形態による自動変速装置の内部を概略的に示す断面図。
【図２】図１の第２の走行ユニットと変換ユニットの分解斜視図。
【図３ａ】図１の変速装置の低速走行状態を概略的に示している図。
【図３ｂ】図１の変速装置の高速走行状態を概略的に示している図。
【図３ｃ】図１の変速装置の遊星歯車と内側歯車とを概略的に示す図。
【図４】本発明の第２の実施形態による自動変速装置の内部を概略的に示す断面図。
【図５】図４の第２の走行ユニットと変換ユニットとを示す分解斜視図。
【図６】本発明の自動変速装置の第２の走行ユニットの別の例と変換ユニットとを示す分解斜視図。
【図７ａ】本発明の自動変速装置の低速走行状態及び高速走行状態の別の例を概略的に示す図。
【図７ｂ】本発明の自動変速装置の低速走行状態及び高速走行状態の別の例を概略的に示す図。
【図８】本発明の第３の実施形態の自動変速装置の内部を概略的に示す断面図。
【図９】図８の線Ａ−Ａに沿って切断した断面図。
【図１０】図８の線Ｂ−Ｂに沿って切断した断面図。
【図１１】図８の線Ｃ−Ｃに沿って切断した断面図。
【図１２】図８の線Ｄ−Ｄに沿って切断した断面図。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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