(57)【要約】【課題】  反対方向の回転が、駆動部材からクラッチ部材へ実質的に伝達されない変速ハブ等を提供する。【解決手段】  自転車用内装変速ハブはハブ軸２に回転可能に装着された駆動部材１１を備える。遊星ギア機構５は、駆動部材１１からハブ体４へ複数の動力伝達経路を介して回転動力を選択的に伝達するように連結される。爪支持体２２は駆動部材１１とクラッチ部材２６との間に配置される。爪支持体２２は、正方向の回転駆動力のみが駆動部材１１から爪支持体２２へ伝達されるようにワンウェイクラッチ２０を保持する。したがって、バックペダリングのとき、反対方向の回転運動が、駆動部材１１からクラッチ部材２６へ実質的に伝達されない。他の面において、駆動部材には複数のチェーンスプロケットを収容する軸方向に延長された外周が配置される。駆動部材への増加した機械的負荷に対応するために、付加的な軸受アッセンブリ４０が配置される。【選択図】      図４
2004262435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブ軸（２）回りに回転可能に装着された駆動部材（１１）と、
前記ハブ軸（２）回りに回転可能に装着されたハブ体（４）と、
前記ハブ軸（２）の回りを回転するように遊星ギアキャリア（５２）によって支持された遊星ギア（５１）および前記遊星ギア（５１）と噛み合うリングギア（３４）を有し、前記駆動部材（１１）から前記ハブ体（４）へ複数の動力伝達経路を介して回転動力を伝達する遊星ギア機構（５）と、
前記ハブ軸（２）の軸方向（Ｘ）に移動可能なクラッチ部材（２６）と、
前記駆動部材（１１）と前記クラッチ部材（２６）との間に配置された爪支持体（２２）と、
前記駆動部材（１１）から前記爪支持体（２２）へ正方向の回転駆動力を伝達するように配置された第１のワンウェイクラッチ（２０）と、
を備える自転車用内装変速ハブ。
【請求項２】
前記クラッチ部材（２６）は前記駆動部材（１１）側の端部の外周にセレーション歯（２６ａ）を有し、前記セレーション歯（２６ａ）は前記爪支持体（２２）の内周のセレーション歯（２２ａ）とスライド可能に係合する、請求項１に記載の自転車用内装変速ハブ。
【請求項３】
前記第１のワンウェイクラッチ（２０）は、前記爪支持体（２２）の外周に設けられた少なくとも１つの爪（２０ａ）と、前記駆動部材（１１）の内周に形成されたラチェット歯（１１ａ）とを有する、請求項１または２に記載の自転車用内装変速ハブ。
【請求項４】
前記少なくとも１つの爪（２０ａ）は、正方向の回転駆動力が前記駆動部材（１１）へ加えられたとき前記ラチェット歯（１１ａ）と係合するように、かつ、反対方向の回転駆動力が前記駆動部材（１１）へ加えられたとき前記ラチェット歯（１１ａ）から外れるように、揺動可能に装着されるとともにバネ付勢されている、請求項３に記載の自転車用内装変速ハブ。
【請求項５】
第２のワンウェイクラッチ（２３）が、前記爪支持体（２２）から前記リングギア（３４）へ正方向の回転駆動力のみが伝達されるように、前記爪支持体（２２）と前記リングギア（３４）との間に配置されている、請求項１から４のいずれかに記載の自転車用内装変速ハブ。
【請求項６】
前記第２のワンウェイクラッチ（２３）は、前記爪支持体（２２）の外周に揺動可能に装着された少なくとも２つの爪（２３ａ）を有し、前記少なくとも２つの爪（２３ａ）は前記リングギア（３４）の内周に形成されたラチェット歯（３４ａ）と係合するようにバネ付勢されている、請求項５に記載の自転車用内装変速ハブ。
【請求項７】
第３のワンウェイクラッチ（３５）が前記リングギア（３４）と前記ハブ体（４）との間に配置されており、
前記第３のワンウェイクラッチ（３５）は、前記リングギア（３４）に揺動可能に装着された少なくとも１つのクラッチ爪（３５ａ）と、前記ハブ体（４）の内周に設けられたラチェット歯（４ａ）とを有する、
請求項１から６のいずれかに記載の自転車用内装変速ハブ。
【請求項８】
前記少なくとも１つのクラッチ爪（３５ａ）は、前記少なくとも１つのクラッチ爪（３５ａ）が起立し正方向の回転駆動力を伝達するように前記ハブ体（４）のラチェット歯（４ａ）と係合する動力伝達状態と、前記少なくとも１つのクラッチ爪（３５ａ）が倒れて前記ハブ体（４）のラチェット歯（４ａ）と係合しない動力遮断状態とに切り換え可能である、請求項７に記載の自転車用内装変速ハブ。
【請求項９】
前記クラッチ部材（２６）は、前記ハブ軸（２）の前記クラッチ部材（２６）の軸方向位置に応じて前記少なくとも１つのクラッチ爪（３５ａ）の動力伝達状態と動力遮断状態を切り換える切り換え部（２６ｃ）を有する、請求項８に記載の自転車用内装変速ハブ。
【請求項１０】
前記クラッチ部材（２６）は、前記駆動部材（１１）と反対側の端部にセレーション歯（２６ｂ）を有し、前記セレーション歯（２６ｂ）は前記遊星ギアキャリア（５２）の周囲に配置されたセレーション歯（５２ａ）と係合する、請求項１から９のいずれかに記載の自転車用内装変速ハブ。
【請求項１１】
前記駆動部材（１１）の軸部（Ｓ）は少なくとも１つのスプロケットを装着する外周を有し、前記駆動部材（１１）は少なくとも２つの軸受アッセンブリ（８，４０）によって前記ハブ軸（２）に回転可能に支持される、請求項１から１０のいずれかに記載の自転車用内装変速ハブ。
【請求項１２】
前記２つの軸受アッセンブリのうちの一方（４０）は、前記ハブ軸（２）へ圧入によって装着された内輪（４０ｂ）と、前記駆動部材（１１）の内周へ圧入によって装着された外輪（４０ａ）とを有する、請求項１１に記載の自転車用内装変速ハブ。
【請求項１３】
前記一方の軸受アッセンブリ（４０）は前記軸部（Ｓ）のほぼ中央領域に配置されている、請求項１２に記載の自転車用内装変速ハブ。
【請求項１４】
前記少なくとも２つの軸受アッセンブリは前記軸部（Ｓ）の所定位置に配置されている、請求項１１から１３のいずれかに記載の自転車用内装変速ハブ。
【請求項１５】
ハブ軸（２）回りに回転可能に装着された駆動部材（１１）およびハブ体（４）と、
前記駆動部材（１１）から前記ハブ体（４）へ複数の動力伝達経路を介して回転動力を伝達する遊星ギア機構（５）と、
それぞれの動力伝達経路を選択するために前記ハブ軸（２）の軸方向（Ｘ）に移動可能なクラッチ部材（２６）とを備え、
前記駆動部材（１１）の軸部（Ｓ）は少なくとも１つのチェーンスプロケットを支持する外周を有しており、
前記駆動部材（１１）は第１および第２の軸受アッセンブリ（８，４０）によって前記ハブ軸（２）に回転可能に装着され、前記第２の軸受アッセンブリ（４０）は前記ハブ軸（２）へ圧入によって装着された内輪（４０ｂ）と前記駆動部材（１１）の内周へ圧入によって装着された外輪（４０ａ）とを有している、
自転車用内装変速ハブ。
【請求項１６】
前記第１および第２の軸受アッセンブリ（８，４０）は前記軸部（Ｓ）の所定位置に配置されている、請求項１５に記載の自転車用内装変速ハブ。
【請求項１７】
前記第１の軸受アッセンブリ（８）は前記軸部（Ｓ）の外側端部（１１ａ）の領域に配置され、前記第２の軸受アッセンブリ（４０）は前記第１の軸受アッセンブリ（８）の軸方向内側に配置されている、請求項１５または１６に記載の自転車用内装変速ハブ。
【請求項１８】
前記第２の軸受アッセンブリ（４０）は前記軸部（Ｓ）のほぼ中央領域に配置されている、請求項１７に記載の自転車用内装変速ハブ。
【請求項１９】
前記駆動部材（１１）の外周に装着された多段スプロケットアッセンブリを有する、請求項１から１８のいずれかに記載の変速ハブを備える自転車用変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車用変速ハブ（内装変速ハブともいう）に関する。より詳細には、変速ハブは、ギアスピードを選択するように作動される移動可能なクラッチ部材を備える。
【背景技術】
【０００２】
内装変速ハブは、一般に、自転車フレームに固定されるハブ軸と、ハブ軸回りに回転可能なハブ体を備える。遊星ギア機構は、ハブ体から遊星ギア機構によって規定される複数の伝達経路を介してハブ体へ回転駆動力が伝達されるように、ハブ体内に収容される。クラッチ部材を有するクラッチ機構は、例えばプッシュロッドにより、クラッチ部材の軸方向移動が選択されることによって、伝達経路を選択するように配置される。
【０００３】
クラッチ部材の作動を円滑化する追加手段が配置された上記タイプの変速ハブが、欧州特許公開公報０８７６９５３に開示されている。
【特許文献１】欧州特許公開公報０８７６９５３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この従来の変速ハブにおいて、例えば高速、中速、低速といった変速段に関わらず、駆動部材は常にクラッチ部材と係合している。したがって、反対にペダルを漕ぐとき（バックペダリングのとき）、駆動部材の反対方向の回転に伴って常にクラッチ部材の反対方向の回転も引き起こされる。さらに、高速ギアが選択された場合に、バックペダリングのときクラッチ部材のみならず遊星ギアキャリアも反対側に回転する。こうして、クラッチ部材、ある場合においては遊星ギア機構のパーツもまた反対方向に回転するとき、反対方向の回転はスムーズではなく、多少重くなる。
【０００５】
そこで、本発明は、バックペダリングのときの伝達による駆動部材の反対方向の運動をスムーズかつ軽くできる改良された変速ハブを提供することを目的とする。
【０００６】
欧州特許公開公報ＥＰ０８７６９５３における既知の変速ハブは、駆動部材の正方向回転駆動のための一つのチェーンスプロケットを受ける駆動部材を備える。例えば、一以上の多数のチェーンスプロケットを装着できるようにするためには、軸方向長さが延ばされた外周を有する駆動部材を備えることが好ましい。しかしながら、いくつかのスプロケットを外周に収容するためにハブを軸方向に延長すると、駆動部材に対してさらなる機械的負荷を引き起こす。シートに座る自転車のライダーの体重は後輪を介して上向きの力によって反対に作用する。ハブの軸方向の延長の程度が大きい場合、結果として駆動部材のスムーズな動きを妨げる曲げモーメントが駆動部材にもたらされる。つまり、駆動部材の抵抗が生じたり、動きが重くなったりする。
【０００７】
そこで、本発明は、外装変速手段を追加できる内装ギア変速手段を備える変速ハブを提供することをさらなる目的とする。さらにまた、本発明は、駆動部材へのさらなる負荷による悪影響を取り除くように、そのような複合ハブにおける信頼性の高い駆動部材の装着手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は請求項１に記載の変速ハブを提供し、また、請求項１５に記載の変速ハブを提供する。駆動部材はハブ軸の回りに回転可能に装着される。ハブ体もまたハブ軸の回りに回転可能に装着される。駆動部材からハブ体へ複数の動力伝達経路を介して正方向の回転動力を伝達する遊星ギア機構が配置される。遊星ギア機構は、ハブ軸の回りを回転するように遊星ギアキャリアによって支持された遊星ギアと、遊星ギアに噛み合うリングギアとを有する。クラッチ部材はハブ軸の軸方向に移動可能に配置される。さらに、爪支持体が駆動部材とクラッチ部材の間に配置される。ワンウェイクラッチは駆動部材から爪支持体へ正方向の回転駆動力を伝達するように配置される。
【０００９】
この配置により、駆動部材は、常に、すなわちいずれの変速段においても、クラッチ部材への正方向の回転運動を伝達する第１のワンウェイクラッチを介してクラッチ部材と係合する。一方、バックペダリングによって反対方向の回転運動が駆動部材に加えられるとき、第１のワンウェイクラッチはクラッチ部材から駆動部材を切り離す。本発明では、爪支持体を駆動部材とクラッチ部材との間に配置し、第１のワンウェイクラッチを、好ましくは、爪支持体上に配置することにより、このような利点が達成される。したがって、変速ハブの内装部材は実質的に駆動部材から切り離されているので、バックペダリングのときも駆動部材はスムーズかつ軽く動く。例えば、従来より使用されている、ディレーラを有するフリーホイールとほとんど同じように軽い変速ハブの反対方向のスムーズな動きが得られる。
【００１０】
一例として、クラッチ部材は、爪支持体の内周のセレーションとスライド可能に係合するように配置された外周の歯あるいはスプラインを有している。これによれば、クラッチ部材は、クラッチ部材の軸方向位置に関わらず、爪支持体との関係を維持できる。
【００１１】
さらなる例として、第１のワンウェイクラッチは爪支持体の外周に装着された少なくとも１つの爪を備え、対応するラチェット歯が駆動部材の内周に形成される。好ましくは、その少なくとも１つの爪は、正方向の回転駆動力が駆動部材へ加えられたとき、ラチェット歯と係合するように揺動可能に装着されるとともにバネ付勢される。ラチェット歯は、反対方向の回転駆動力が駆動部材へ加えられたとき、その少なくとも１つの爪から外れるように配置される。こうして、駆動部材の反対方向のフリー回転が、比較的シンプルな構造の爪支持体および関連する第１のワンウェイクラッチによって達成される。
【００１２】
さらなる例として、第２のワンウェイクラッチは、リングギアへ正方向の回転駆動力のみが伝達されるように、爪支持体と遊星ギア機構のリングギアとの間に配置される。好ましくは、第２のワンウェイクラッチは、爪支持体の外周に揺動可能に装着された少なくとも２つの爪を有する。これらの爪は、好ましくは、リングギアの内周に形成されたラチェット歯と係合するようにバネ付勢される。この配置が、構造的に駆動部材から爪支持体を介してリングギアへの正方向の回転駆動力の効率よい伝達を可能にし、それと同時に反対方向の回転駆動力はリングギアへ伝達されない。
【００１３】
他の例として、第３のワンウェイクラッチがリングギアとハブ体との間に配置されており、第３のワンウェイクラッチは、第３のワンウェイクラッチがハブ体のラチェット歯と係合する動力伝達状態と、第３のワンウェイクラッチがハブ体のラチェット歯から外れる動力遮断状態とに切り換え可能である。好ましくは、クラッチ部材は、クラッチ部材の軸方向位置に応じて第３のワンウェイクラッチの動力伝達状態と動力遮断状態とを切り換える切り換え部を有する。
【００１４】
さらなる好ましい例として、クラッチ部材は、クラッチ部材を介して遊星ギアキャリアへの高速変速経路を規定する遊星ギアキャリアと係合することもできる。好ましくは、駆動部材と反対側のクラッチ部材の端部には、遊星ギアキャリアの周囲のセレーション歯と係合する係合歯が設けられる。
【００１５】
本発明の他の一面において、駆動部材は少なくとも１つのチェーンスプロケットを装着する外周を有する。好ましくは、外周は複数のチェーンスプロケットを装着可能なように軸方向に延長されている。この例では、本変速ハブは、外装変速を行うよう１つのスプロケットから他のスプロケットへシフトされるチェーンと組み合わせて用いることができる。ギア変速は本変速ハブの内部でも行うことができる。このような多段変速スプロケットアッセンブリとの組み合わせは汎用性の高い自転車用変速装置を提供する。
【００１６】
この例において、駆動部材の軸部は、少なくとも１つのチェーンスプロケット、好ましくは複数のチェーンスプロケットを支持する外周を有する。ハブの軸方向長さの増加による駆動部材にかかる機械的負荷の増加を取り除くために、第１および第２の軸受アッセンブリがハブ軸上の駆動部材を堅固に支持するように配置される。一方の軸受アッセンブリは内輪と外輪とを備え、それぞれがハブ軸と駆動部材の内部とに圧入される。この圧入による軸受アッセンブリとの堅固な挿入が、増加した曲げモーメントを効果的に受け止め、その結果、スムーズな動きを可能とするよう駆動部材の抵抗の発生を防止する。
【００１７】
本発明のさらなる利点は、図面を参照した以下の実施の形態の説明から明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１８】
以上のような本発明では、バックペダリングの際の駆動部材の運動がスムーズかつ軽くなる。また、外装変速手段を追加できる内装変速手段を備える変速ハブが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［構成］
図１を参照して、自転車のフレーム本体のリア・ドロップアウト（図示せず）へ固定されるハブ軸２とともに、リア変速ハブの実施形態を示す。駆動部材１１は、ハブ軸２の一端の外周の周りに、回転可能に装着される。ハブ体４はハブ軸２に回転可能に装着される。遊星ギア機構５はハブ体４内に収容される。クラッチコントロール機構２５はクラッチ部材２６の軸調整を介して動力伝達経路を選択する手段に相当する。
【００２０】
図１〜図３に示す通り、ハブ軸２は中央の径が大きく両端の径が小さい円筒部材である。軸２の中心にはコントロールロッド３を配置する穴が形成される。コントロールロッド３は、シフトコントロールケーブル（図示せず）によって制御される作動手段を介して、図１の右端において作動される。コントロールロッド３の軸方向の動きは、ハブ軸の軸方向溝に沿って延設されるシフトキー７を介して伝達される。シフトキー７は、動力伝達経路を選択するクラッチ部材２６の軸方向の位置決めが行われるように、クラッチ部材２６と係合する。
【００２１】
駆動部材１１は、第１の軸受アッセンブリ８、本実施形態においてはハブコーン４１を有する玉軸受アッセンブリによって、ハブ軸２上に回転可能に支持される。ハブ体４は、駆動部材１１の内側端部の軸受９を介して、さらに、ハブ軸２上に装着された他のハブコーンと係合する軸受１０によって回転可能に支持される。本実施形態において、ハブキャップ５６はハブ体４に固定される。図４に示す通り、駆動部材は、少なくとも一つのチェーンスプロケット、好ましくは複数のチェーンスプロケットを支持する外周を有する軸部Ｓを備える。外周の軸方向長さの増加に伴い、後述する第２の軸受アッセンブリ４０が、軸２上の駆動部材１１の追加的な支持を行う。
【００２２】
遊星ギア機構５は、ハブ軸上に形成された太陽ギアと、ハブ軸２の外周に回転可能に装着された遊星ギアキャリア５２と、通常３つの遊星ギア５１（図１では１つの遊星ギアのみが示されている）とを備える。遊星ギア５１は、リングギア３４および太陽ギアに噛み合う。また、遊星ギアキャリア５２は、遊星ギアキャリア５２の駆動部材側の端部周辺、好ましくは内周に、セレーション歯５２ａによって配置される。後述するように、セレーション歯５２ａは対応するクラッチ部材２６の係合セレーション歯２６ｂと係合するように配置される。
【００２３】
再び図１を参照して、第１のワンウェイクラッチ２０は駆動部材１１と爪支持体２２との間に配置される。第１のワンウェイクラッチ２０は、爪支持体２２の外周に装着される少なくとも１つの爪２０ａを備える。１つの爪は回転力を十分に伝達するが、所望により２つ以上の爪を備えていてもよい。爪２０ａは、駆動部材１１の内周のラチェット歯１１ａと係合するように、爪支持体２２の外周に揺動可能に装着され、バネ付勢される。反対方向の回転力が駆動部材にかかったとき、たとえばバックペダリングのとき、爪２０ａがラチェット歯１１ａから外れるのに対して、ラチェット歯１１ａは駆動部材１１に印加された正方向の回転駆動力が爪支持体２２に伝達されるように形成される。
【００２４】
図１、図２および図３に示す通り、駆動部材１１に対する爪支持体２２の軸方向位置は変速ハブの高速、通常速度、低速に応じて変化することはない。つまり、駆動部材１１と爪支持体２２の間には軸方向の相対移動はない。
【００２５】
この配置の結果、正方向の回転駆動力のみが駆動部材１１から変速ハブの内部構成要素に伝達される一方、駆動部材が反対方向に回転するとき、反対方向の回転駆動力が全くあるいは実質的に伝達されない。このように、バックペダリングのときであっても、本変速ハブにより極めて動きがスムーズで軽い状態が得られる。駆動部材のみが反対方向に動く一方、クラッチ部材はワンウェイクラッチ２０によって駆動部材１１から切り離される。特に、図１に示す高速状態において、クラッチ部材だけではでなく、クラッチ部材２６と係合する遊星ギアキャリア５１もまた駆動部材から切り離される。複数のチェーンスプロケットが駆動部材に外装的に装着される場合、この駆動部材の動きの軽さは重要である。
【００２６】
本実施形態においては、図１に示す通り、第２のワンウェイクラッチ２３が爪支持体２２とリングギア３４との間に配置される。第２のワンウェイクラッチ２３は、爪支持体２２の外周に揺動可能に装着された少なくとも２つの爪２３ａを有する。爪２３ａはリングギア３４の外周に形成されたラチェット歯３４ａと係合するようにバネ付勢される。本実施の態において、２つの爪２３ａが用いられているが、実際には、４つ以上の爪を状況に応じて、つまり伝達される動力に応じて用いることができる。
【００２７】
図１、図２および図３に示す通り、リングギア３４は、軸２の周りに回転可能に装着されるとともに、軸方向に固定される。リングギア３４は、遊星ギア５１の一端（図１の左側）から駆動部材１１の一端に隣接する位置まで延設される。リングギア３４の一端の歯の内周は遊星ギア５１と噛み合うように配置される。リングギア３４にもまた、コイルバネによって起立位置に付勢された少なくとも１つの爪３５ａを有する第３のワンウェイクラッチ３５が配置されている。クラッチ爪３５ａはハブ体４の内周のラチェット歯４ａと係合する。リングギアが正方向に回転するとき、クラッチ爪３５ａはラチェット爪４ａと噛み合う。ところが、後述するように、この第３のワンウェイクラッチでは、クラッチ爪３５ａは動力伝達状態と動力遮断状態とに切り換えられる。動力伝達状態において、正方向の駆動回転はリングギアから爪３５ａへ、およびラチェット歯４ａからハブ体４へ伝達される。一方、図３に示すように、動力遮断状態においては、クラッチ爪３５ａはクラッチ部材２６の切り換え部２６ｃによって倒される。この動力遮断状態においては、正方向も反対方向も回転駆動力はハブ体のラチェット歯４ａへ伝達されることはない。
【００２８】
［動作］
３つの正方向スピードに関する本実施形態にかかる変速ハブの作用について説明する。しかしながら、駆動部材１１と爪支持体２２との間に配置される本ワンウェイクラッチはいかなる段数のスピードの変速ハブにも適用できることは当業者にはあきらかであろう。
【００２９】
(i)  高速段
図１は高速伝達経路を示す。駆動部材１１に加えられる正方向回転力は、順次、ワンウェイクラッチ２０を介して爪支持体２２に伝達され、さらにセレーションを介してクラッチ部材２６へ伝達される。クラッチ部材２６は、クラッチコントロール機構２５によってその軸方向位置は図１の左側に位置している。この位置では、クラッチ部材２６の係合セレーション歯２６ｂは遊星ギアキャリア５２上のセレーション歯５２ａと係合する。そして、回転は遊星ギアキャリア５２から遊星ギア機構５を介してリングギア３４へ伝達され、さらに、起立状態、つまり動力伝達状態にある第３のワンウェイクラッチ３５へと伝達される。最終的に、ワンウェイクラッチ３５が正方向の駆動力をハブ体４へ伝達する。
【００３０】
この場合、入力回転は、太陽ギア、遊星ギア５１、およびリングギア３４の歯数によって規定されるギア比に応じて、スピードが増加され、出力される。図１に示す状態では、駆動部材１１の正方向の回転は第２のワンウェイクラッチ２３へもまた伝達される。しかしながら、リングギア３４の回転は駆動部材１１よりも速いので、第２のワンウェイクラッチ２３を介してリングギア３４へ回転が伝達されることはない。
【００３１】
(ii)  中速段（通常速度）
通常速度の動作状態を図２に示す。ここでは、クラッチ部材２６はクラッチコントロール機構２５によって軸方向の中間位置に配置される。駆動部材１１からの正方向駆動回転はワンウェイクラッチ２０を介して爪支持体２２へ伝達され、そして、第２のワンウェイクラッチ２３を介してリングギア３４へ直接伝達される。第３のワンウェイクラッチ３５は動力伝達状態にあり、リングギア３４の正方向の回転駆動力は直接ハブ体４に伝達される。この状態において、リングギア３４の正方向の回転駆動力は遊星ギア５１を介して遊星ギアキャリア５２へも伝達され、そして、そこからハブキャップ５６と係合するローラ５７へ伝達される。ハブキャップ５６はハブ体４に固定されており、ハブ体４への回転力伝達手段としても機能する。しかしながら、遊星ギアキャリア５２の回転速度は、ローラ５７およびハブキャップ５６を介した回転伝達が第３のワンウェイクラッチ３５の速い回転運動によってオーバーランするよう、遊星ギア５１により減速される。
【００３２】
(iii)  低速段
図３は、クラッチ部材２６が駆動部材１１の方向において右側に軸方向に配置された低速伝達経路を示す。この位置では、クラッチ部材２６の切り換え部２６ｃは、クラッチ爪３５ａを倒すように、つまり第３のワンウェイクラッチ３５が動力遮断状態となるようにクラッチ爪３５ａと係合している。駆動部材１１からの正方向駆動回転はワンウェイクラッチ２０を介して爪支持体２２へ伝達され、そして、そこから第２のワンウェイクラッチ２３を介してリングギア３４へ直接伝達される。駆動部材１１の正方向の回転はワンウェイクラッチ２０を介して爪支持体２２へと伝達され、そこから第２のワンウェイクラッチ２３を介してリングギア３４へと伝達される。上述の通り、ワンウェイクラッチ３５が倒されているので、この位置においてハブ体へ回転が伝達されることはない。そして、リングギアの正方向の回転は遊星ギア機構５を介して遊星ギアキャリア５２へと伝達され、そこからローラ５７およびハブキャップ５６を介してハブ体４へと伝達される。リングギア３４の回転速度は、低速伝達状態をもたらす遊星ギア５１によって減速される。
【００３３】
［第２の軸受アッセンブリ］
図４を参照して、他の面における本発明を説明する。駆動部材１１の外周には１以上のチェーンスプロケット（図示せず）を収容する軸部Ｓが配置される。典型的には、駆動部材の外周には、対応するスプロケットのスプラインと係合するようにスプラインが配置される。多段スプロケットアッセンブリはこの技術分野では公知であり、いわゆるスプロケットカセットの態様で配置される。この実施の形態において、内装変速ハブのギアシフト手段に加えて、ディレーラの態様のチェーンシフト手段が、一つのスプロケットから他のスプロケットへシフトさせて変速を行うために配置される。
【００３４】
図４の実施形態において、複数のチェーンスプロケットを配置可能な大きな軸部Ｓによって、さらなる力が、追加的な軸受アッセンブリ、すなわち第２の軸受アッセンブリ４０が配置される駆動部材に作用する。例えば、駆動部材１１の軸部Ｓが長い場合、軸が自転車のフレームに取り付けられる点の間のハブ軸２に沿った距離が増加する。フレームの２点にかけられるサイクリストの体重は、スポークを介してハブへと伝達されるホイルの上向きの力によって反対に作用し、駆動部材へと伝達される。これは、結果的に駆動部材に駆動部材１１の抵抗あるいはスムーズさに欠ける動きの原因となる曲げモーメントおよび歪みを引き起こす。正方向の回転動力がないフリー運動状態であっても、駆動部材の運動は重くなる。
【００３５】
この問題を避けるために、駆動部材１１をハブ軸へ広い軸方向範囲にわたって取り付けるという本発明のこの面から、第２の軸受アッセンブリ４０が配置される。
【００３６】
本発明において、概ね、少なくとも二つの軸受アッセンブリが軸部Ｓと対応する位置に配置される。図４の実施形態において、第１の軸受アッセンブリ８は駆動部材１１の外側端部領域に配置される、一方、第２の軸受アッセンブリ４０は第１の軸受アッセンブリ８の軸方向内側に配置される。厳密な位置は軸長さＳ、最終的には応用事例に応じて決められよう。図４において、駆動部材１１は７あるいは８速スプロケットアッセンブリに適しており、第２の軸受アッセンブリ４０はおよそ軸部Ｓの中心部に配置される。第２の軸受アッセンブリ４０の位置は、第１のワンウェイクラッチ２０が爪支持体２２と確実に係合できるようなスペースとする。
【００３７】
図４に示す通り、第２の軸受アッセンブリ４０は、ハブ軸２に装着される内輪４０ｂと、駆動部材１１の内周に装着される外輪４０ａとを備える。内輪４０ｂはハブ軸にできるだけ堅固に、好ましくは圧入によって取り付けられる。これによって、起こりうる上述のねじれおよび曲げモーメントが可能な限り効果的に打ち消される。外輪４０ａは駆動部材１１の内面にできるだけしっかりと、好ましくは圧入によって取り付けられる。これにより、ねじれあるいは曲げモーメントによる悪影響を実質的に除去できる。第２の軸受アッセンブリ４０は一般には玉軸受であるが、この技術において他の既知の軸受アッセンブリを用いることもできる。
【００３８】
本変速ハブの構造は駆動部材１１が多段スプロケットアッセンブリを収容するように軸方向長さを延ばすことを可能にする。このように、上述のさらなるねじれおよび曲げの力は、駆動部材１１の軸部Ｓ間に配置された少なくとも二つの軸受アッセンブリによって効果的に除去できる。その結果、駆動部材のスムーズな運動性能を維持しつつ、多段スプロケットアッセンブリを本変速ハブに組み合わせることができ、本変速ハブと多段スプロケットアッセンブリとの組み合わせは、フリーホイルアッセンブリに匹敵するスムーズな運動特性を達成する自転車用変速装置をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は高速伝達経路を選択するように係合されたクラッチ部材を有する本変速ハブの実施形態を示す。
【図２】図２は、クラッチ部材が通常速度伝達経路の係合に対応して軸方向に位置する図１の実施形態の変速ハブを示す。
【図３】図３は、クラッチ部材が低速伝達経路の係合に対応して軸方向に位置する図１の実施形態の変速ハブを示す。
【図４】図４は、駆動部材の特徴をより詳細に示した図１の実施形態の変速ハブを示す。
【符号の説明】
【００４０】
２  ハブ軸
３  コントロールロッド
４  ハブ体
５  遊星ギア機構
７  シフトキー
８  第１の軸受アッセンブリ
９，１０  軸受
１１  駆動部材
２２  爪支持体
２０  第１のワンウェイクラッチ
２３  第２のワンウェイクラッチ
２６  クラッチ部材
３４  リングギア
３５  第３のワンウェイクラッチ
４０  第２の軸受アッセンブリ
５１  遊星ギア
５２  遊星ギアキャリア
Ｓ  軸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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