(57)【要約】  一つの実施例では、トランスミッションは、回転の揺動軸に関する傾斜角を変えることのできる外周を有する揺動体と、互いに固定された関係で配置された１組のフリーホイーリングギアとを含んでいる。それぞれのギアは回転のギア軸を有しており、ギアはこのギア軸に関して回転することができ、このギア軸は他の複数のギアの各々の回転のギア軸とは異なっている。揺動体および１組のギアのうち１つまたは両方は、回転の揺動軸に関して互いに回転可能である。そして、それぞれのギアは、他の複数のギアと同時に、揺動体に動作可能に接続されている。揺動体が揺動する時または揺動体が他の部分に揺動を引き起こす時に、それぞれのギアがその回転軸の周りを回転するように、他の複数のギアの各々が動作可能に揺動体に接続された場所とは異なる揺動体の周囲の場所において、それぞれのギアは他の複数のギアと接続されている。
2010525257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転の揺動軸に関する傾斜角を変えることのできる外周を有する揺動体と、
前記回転の揺動軸周りに互いに固定された関係で配置された１組のフリーホイーリングギアとを備え、それぞれのギアは、他の複数のギアの各々の回転の前記ギア軸とは異なるように前記ギアが回転可能な回転のギア軸を有し、
前記揺動体および前記１組のギアのうち１つまたは両方は、前記回転の揺動軸に関して互いに回転可能であり、
それぞれのギアは、前記他の複数のギアと同時に、揺動体の周囲の場所において動作可能なように前記揺動体に接続されており、それぞれのギアが前記揺動体に接続される場所は、前記揺動体が揺動する時または前記揺動体が他の部分に揺動を引き起こす時に、それぞれのギアがその回転軸の周りを回転するように、他の複数のギアの各々が動作可能に前記揺動体に接続された場所とは異なっている、トランスミッション。
【請求項２】
前記１組のギアは前記回転の揺動軸に関して回転静止し、前記揺動体は、前記回転の揺動軸周りに回転する時に前記揺動体が揺動するように、前記回転の揺動軸周りに回転可能である、請求項１のトランスミッション。
【請求項３】
前記揺動体周りの回転を支持するためのフォロワをさらに備え、それぞれのギアは前記フォロワを通じて前記揺動体に動作可能に接続され、前記揺動体は前記回転の揺動軸に関して回転静止し、前記１組のギアは前記回転の揺動軸周りに回転可能であり、前記１組のギアが前記回転の揺動軸周りで回転する時に前記フォロワ内で揺動を引き起こす、請求項１のトランスミッション。
【請求項４】
前記揺動体の円形の外周上において、ベアリングを通じてその内周に関して支持された環状のフォロワをさらに備え、前記ベアリングは、前記揺動体および前記フォロワの一方または両方を互いに回転させることが可能であり、それぞれのギアは前記フォロワの外周上の場所を通じて前記揺動体に動作可能に接続される、請求項１のトランスミッション。
【請求項５】
前記揺動体はリングを備える、請求項４のトランスミッション。
【請求項６】
複数のフリーホイーリングクラッチをさらに備え、前記複数のフリーホイーリングクラッチの各々は前記複数のギアのそれぞれ１つずつを前記フォロワの前記外周へ動作可能に接続する、請求項４のトランスミッション。
【請求項７】
前記フォロワの前記外周の周囲に配置された複数のポストと、
複数のフリーホイーリングクラッチとをさらに備え、前記複数のフリーホイーリングクラッチの各々は前記複数のギアのそれぞれ１つずつを前記フォロワの前記外周上のポストへ動作可能に接続し、
それぞれのクラッチは、揺動サイクル全体を通して前記フォロワの前記外周上の対応する前記ポストに前記複数のギアのそれぞれ１つずつを駆動可能に接続するように構成され、それぞれのクラッチは、前記揺動とともに前後に動く前記ポストが辿った経路の実質的に全体に沿って前記ギアが前方へ駆動されるように構成される、請求項４のトランスミッション。
【請求項８】
それぞれのギアは、外側を向いた面上のギア歯と、内側を向いた面上ののこぎり歯とを含む環状のギアプレートを備え、
それぞれのクラッチは、
前記ギアプレートの前記内側を向いた面上の前記のこぎり歯と、
環状の内部クラッチプレートとを備え、前記内部クラッチプレートは、前記ギアプレート上の前記のこぎり歯と係合するための内側を向いた面上の内部のこぎり歯と、外側を向いた面上の外部のこぎり歯とを有し、前記内部クラッチプレート内部のこぎり歯は、前記のこぎり歯が第１の方向には互いに係合し、かつ前記第１の駆動方向とは反対の方向である第２の方向には互いに外れるように、前記ギアプレートのこぎり歯に関して傾斜しており、それぞれのクラッチはさらに、
前記内部クラッチプレート外部のこぎり歯と係合するための、内側を向いた面上ののこぎり歯を有する環状の外側クラッチプレートを備え、前記外部クラッチプレートのこぎり歯は、前記のこぎり歯が前記第２の方向には互いに係合し、かつ前記第１の方向には互いに外れるように、前記内部クラッチプレート外部のこぎり歯に関して傾斜しており、それぞれのクラッチはさらに、
概して円盤形状のドライバを備え、対応する前記ポストの後押しを受けて前記ドライバが前後に回転する時に、前記ドライバが交互に、前記外部クラッチプレート上の前記ギアプレートおよびフリーホイールと係合するために前記内部クラッチプレートを第１の方向に駆動し、次に前記ギアプレート上の前記外部クラッチプレートおよびフリーホイールと係合するために前記内部クラッチプレートを第２の方向に駆動するように、前記ドライバは、前記ドライバの面へ凹部として形成されたトラックに沿って前記複数のポストのうち１つと係合し、かつドライバの外周に沿って前記内部クラッチプレートと係合し、それぞれのクラッチはさらに、
前記外部クラッチプレートから前記ギアプレートへ回転を伝えるために前記外部クラッチプレートと前記ギアプレートとの間に動作可能に接続された複数のギアを備えた、請求項７のトランスミッション。
【請求項９】
それぞれが複数の嵌合い螺旋状溝の複数の組のうちそれぞれ１つに収まる複数のベアリングをさらに備え、ベアリングが、ドライバの回転の駆動力を内部クラッチプレートに伝えるのと同時に、前記内部クラッチプレートが前記ドライバに関して平行移動することを可能にするように、前記複数の嵌合い螺旋状溝の組は前記ドライバの前記外周および前記内部クラッチプレートの前記内周に沿って形成される、請求項８のトランスミッション。
【請求項１０】
それぞれのギアは、他のプラネタリギアの各々と同時にサンギアと係合するプラネタリギアを備える、請求項１のトランスミッション。
【請求項１１】
前記回転の揺動軸に関して前記揺動体の傾斜角度を変化するために前記揺動体に動作可能に接続されたシフタをさらに備える、請求項１のトランスミッション。
【請求項１２】
前記揺動体および前記１組のギアのうち１つまたは両方が前記回転の揺動軸に関して回転する時に前記傾斜角度が変化できるように、前記シフタは前記揺動体に動作可能に接続される、請求項１１のトランスミッション。
【請求項１３】
前記シフタと前記揺動体は、０°〜１．０°を含む傾斜角度範囲を通して前記傾斜角度が連続的に変化可能となるように構成される、請求項１１のトランスミッション。
【請求項１４】
前記１組のフリーホイーリングギアは、前記回転軸の周りに均一に間隔をあけて置かれた３つ以上のフリーホイーリングギアの組を備える、請求項１のトランスミッション。
【請求項１５】
トランスミッションであって、
静止したアクスル周りの回転のために支持された傾斜可能な揺動リングを備え、前記アクスルは回転の揺動軸に沿って前記揺動リングの内周を通って延在し、前記揺動リングは前記回転の揺動軸に関して前記アクスル上で傾斜可能であり、前記トランスミッションはさらに、
回転静止した環状のフォロワを備え、前記揺動リングが前記フォロワに関して回転可能であり、かつ前記揺動リングが揺動する時に前記フォロワの外周のそれぞれのポイントが前後に動くように、前記フォロワはベアリングを通じて前記揺動リングの外周上に前記フォロワの内周に沿って支持され、前記トランスミッションはさらに、
前記フォロワの前記外周の周囲に配置された３つ以上のポストと、
前記アクスル周りに前記揺動リングを回転させるために前記揺動リングに動作可能に接続されたドライブシャフトと、
３つ以上のプラネタリギアアセンブリを互いに固定された関係で保持する、静止したケージとを備え、それぞれのプラネタリギアアセンブリはフリーホイーリングクラッチとギアとを含み、前記ギアは、他のプラネタリギアアセンブリ内の複数の前記ギアの各々と接続されるのと同時に、前記フォロワの前記外周上の前記複数のポストのそれぞれ１つと前記クラッチを通じて接続され、それぞれのギアは回転のギア軸を有し、前記他のプラネタリギアアセンブリ内のそれぞれのギアの前記回転のギア軸とは異なる前記ギア軸周りに前記ギアは回転することができ、前記トランスミッションはさらに、
前記プラネタリギアの各々に係合するサンギアを備える、トランスミッション。
【請求項１６】
前記揺動軸または回転に関して、前記アクスル上の揺動リングの前記傾斜を変化させるために前記揺動リングに動作可能に接続されたシフタをさらに備える、請求項１５のトランスミッション。
【請求項１７】
前記シフタおよび前記揺動リングは、前記揺動リングの直径と前記回転の揺動軸との間で測定された０°〜３０°の傾斜角度を通して前記揺動リングの傾斜を連続的に変化させることができるように構成される、請求項１６のトランスミッション。
【請求項１８】
前記揺動リングは、前記ベアリングの外表面に沿った複数のアーチ型のリッジを有する概して環状のベアリングを通じて前記アクスル周りの回転のために支持され、
前記揺動リングは、揺動リングの内側表面に沿った複数のアーチ型のスロットを含み、前記揺動リングが前記アクスル周りに回転しているのと同時に前記揺動リングの前記傾斜が変化可能であるように、それぞれの前記複数のアーチ型のスロットは、前記ベアリング上の前記複数のアーチ型のリッジのうち対応する１つがカギとなる、請求項１５のトランスミッション。
【請求項１９】
前記ポストが前記揺動サイクルを通して前後に移動する時にポストがプラネタリギアを同じ方向に駆動するように、それぞれのクラッチが、前記揺動リングの揺動サイクルの実質的に全体を通して前記プラネタリギアを前記ポストに接続するように構成される、請求項１５のトランスミッション。
【請求項２０】
トランスミッションであって、
揺動体が前記アクスルに関して回転することができるように、揺動体／アクスルベアリングを通じて静止したアクスル周りの回転のために支持された揺動体を備え、前記アクスルは回転の揺動軸に沿って延在し、前記揺動体は前記回転の揺動軸に関して前記アクスル上で傾斜可能であり、前記トランスミッションはさらに、
前記回転の揺動軸に関して前記揺動体がアクスル上で傾斜する時に、前記揺動体が前記アクスルの周りを回転するように揺動するように、前記回転の揺動軸上のアクスルの周りで前記揺動体を駆動するためのドライブシャフトと、
前記揺動体が前記フォロワに関して回転することができ、かつ前記揺動体が揺動する時に前記フォロワが前後に動くように、フォロワ／揺動体ベアリングを通じて前記揺動体上に支持された回転静止したフォロワと、
サンギアと、
回転静止した１組のフリーホイーリングプラネタリギアとを備え、それぞれのフリーホイーリングプラネタリギアは、他のプラネタリギアの各々と同時にサンギアと係合し、前記プラネタリギアは互いに固定された関係で配置されており、それぞれのプラネタリギアは、他の複数のプラネタリギアの各々と同時に、前記フォロワ上の場所において動作可能なように前記フォロワに接続されており、前記揺動体が揺動する時に、前記フォロワがそれぞれのプラネタリギアをそのプラネタリギア自身の回転軸周りに回転させるように、それぞれのプラネタリギアが前記フォロワに接続される場所は、他の複数のプラネタリギアの各々が動作可能に前記フォロワに接続される場所とは異なっており、前記トランスミッションはさらに、
前記揺動軸に関する前記アクスル上の前記揺動リングの傾斜を変化させるため、または傾斜角度の範囲全体を通して連続的な回転のために、前記揺動リングに動作可能に接続されたシフタを備える、トランスミッション。
【請求項２１】
前記フォロワの外周の付近に配置された複数のポストと、
複数のクラッチとを備え、前記複数のクラッチの各々は、前記複数のプラネタリギアのそれぞれ１つを前記フォロワの前記外周上のポストへ動作可能に接続し、それぞれのクラッチはアーチ型の凹部のトラックを有し、前記揺動体が揺動する時に前記クラッチの少なくとも一部を前後に回転させるために、それぞれのポストは前記トラックのそれぞれ１つに収まる、請求項２０のトランスミッション。
【請求項２２】
前記アーチ型のトラックは円形のトラックを含む、請求項２１のトランスミッション。
【請求項２３】
前記アーチ型のトラックは涙の滴形状を含む、請求項２１のトランスミッション。
【請求項２４】
前記凹部のトラックの深さは、前記揺動体が揺動する時に前記ポストが辿る経路の中央よりも深い深さから、前記揺動体が揺動する時に前記ポストが辿る前記経路の各端部よりも浅い深さまで変化する、請求項２１のトランスミッション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
【０００２】
この出願は、２００７年４月１６日に出願された米国仮特許出願シリアル番号６０／９２３，８２９に開示された主題を主張し、参照によってその全体がここに挿入される。
【背景技術】
【０００３】
背景
【０００４】
電気モータ、内燃機関、および人間のようなパワー発生器は、ある狭い範囲の速度範囲内で操作する時には、典型的には最も効率的にパワーを発生する。一方、たとえば車輪の付いた乗り物のようなパワーのための特定のアプリケーションでは、広い範囲の速度が要求されるだろう。トランスミッションは、パワーアプリケーションの速度特性にパワー発生器の速度特性を適用するためにしばしば用いられる。多くのトランスミッションはたとえば回転変速機として機能する。トランスミッションはまた、ある種の動きを他の種の動きへ変換するために用いられ、たとえば回転の動きの入力を直線状の動きの出力に変換するために用いられる。トランスミッションは、入力から出力へ減速して、速い速度から遅いがより力強い出力へのトルク−速度変換を提供してもよく、また、入力から出力へ加速して、遅い速度のモータからより速いが力のない出力へのトルク−速度変換を提供してもよい。無段変速機（ＣＶＴ）は、入力と出力とのトルクおよび速度の比を与えられた範囲内で連続的に変化させることができ、その範囲内で無限の数の可能なトルク−速度比を提供するトランスミッションである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
説明
【０００６】
本発明の実施例は、入力と出力との間の必要とされるトルク−速度比を提供するための揺動リングを利用したトランスミッションに向けられている。実施例はたとえば、図面で示され、この説明で以下に述べられるような自転車のトランスミッションで実施されてもよい。しかし、新しいトランスミッションの実施例は、自転車のトランスミッションに限定されるものではなく、他の機器で実施されてもよく、また他のアプリケーションのために用いられてもよく、この発明は、図示され、述べられた特定のトランスミッションに限定されるものではない。図面に図示され、以下に述べられる例示の実施例は、発明の保護範囲を説明するが、発明の範囲を限定するものではない。
【０００７】
この文書で用いられる時に、
【０００８】
「ベアリング」は、他の部品がその上部または内部で回転またはスライドする部品を意味する。
【０００９】
「クラッチ」は、駆動部と被駆動部とを接続または切断するために用いられる結合を意味する。
【００１０】
「フリーホイール」または「フリーホイーリング」は、被駆動部が駆動部よりも速く回転する時に、駆動部から切断された被駆動部を参照する（たとえば「フリーホイーリングクラッチ」は、被駆動部が駆動部よりも速く回転する時に、被駆動部から駆動部を切断するクラッチを意味し、他の例として「フリーホイーリングギア」は、被駆動ギアが駆動部よりも速く回転する時に、たとえばフリーホイーリングクラッチを通じて駆動部から切断される被駆動ギアを意味する。被駆動部は、以下に述べられるプラネタリギアセンブリのように、被駆動部と駆動部との両方であってもよく、またしばしば被駆動部と駆動部との両方である）。
【００１１】
「ギア」は、動力を伝達し、またはスピードまたは方向を変えるために、他の部品とかみ合うさもなければ係合する部品を意味する。
【００１２】
複数の「プラネタリ」ギアおよび「サンギア」は、プラネタリギアがサンギアの周囲を循環するか否かにかかわらず、他のギア（サンギア）の周囲に位置づけられ、他のギアと係合する１組のギア（複数のプラネタリギア）を意味する。
【００１３】
「静止」は、トランスミッションの他の部品に関して静止することを意味する（たとえ、静止部品は、トランスミッションの他の部品とともに静止部品が取り付けられた車両と一緒に動いてもよい。）。
【００１４】
「揺動体」は、回転軸に対して傾斜した時に回転するように揺動する部品、または揺動体が回転軸に対して傾斜した時に、揺動体の周りを回転する部品の中で揺動を引き起こす部品を意味する。
【００１５】
クレーム中で使用される冠詞“ａ”または“ａｎ”は、１つまたはそれ以上を意味している。もし、請求項の中であるものの１つのみを必要とする場合、「単独の」または「１つのみの」と記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の１つの実施例に従う、車輪ハブがトランスミッションを収容する自転車の後輪の斜視図である。
【図２】図１に示された自転車の車輪からのハブおよびトランスミッションアセンブリの分解斜視図である。
【図３】図２に示されたトランスミッションの斜視図である。
【図４】図２に示されたトランスミッションの斜視図である。
【図５】図２〜図４に示されたトランスミッションの入力アセンブリの斜視図である。
【図６】図２〜図４に示されたトランスミッションの揺動アセンブリの斜視図である。
【図７】図２〜図４に示されたトランスミッションの入力アセンブリの分解斜視図である。
【図８】図２〜図４に示されたトランスミッションの入力アセンブリの分解斜視図である。
【図９】図２〜図４に示されたトランスミッション斜視図である。
【図１０】図２〜図４に示されたトランスミッション斜視図である。図９で見えていないいくつかの部材を示すために、トランスミッションが部分的に分解されている。
【図１１】図２〜図４に示されたトランスミッション斜視図である。図９で見えていないいくつかの部材を示すために、トランスミッションが部分的に分解されている。
【図１２】図９〜図１１に示されたトランスミッションの出力アセンブリの分解斜視図である。
【図１３】図９〜図１１に示されたトランスミッションの出力アセンブリにおける複数のプラネタリギアアセンブリのうち１つの分解斜視図である。
【図１４】０°の揺動リングの傾斜角度のための速度比設定を説明するための斜視図である。
【図１５】１０°の揺動リングの傾斜角度のための速度比設定を説明するための斜視図である。
【図１６】２０°の揺動リングの傾斜角度のための速度比設定を説明するための斜視図である。
【図１７】３０°の揺動リングの傾斜角度のための速度比設定を説明するための斜視図であって、１つの揺動サイクルを通じての３０°の傾斜角度での、図２〜図４に示されたトランスミッションにおける３つのプラネタリギアのうち１つを駆動する揺動リングおよびリングフォロワを説明する一連の斜視図である。
【図１８】１つの揺動サイクルを通じての３０°の傾斜角度での、図２〜図４に示されたトランスミッションにおける３つのプラネタリギアのうち１つを駆動する揺動リングおよびリングフォロワを説明する一連の斜視図である。
【図１９】１つの揺動サイクルを通じての３０°の傾斜角度での、図２〜図４に示されたトランスミッションにおける３つのプラネタリギアのうち１つを駆動する揺動リングおよびリングフォロワを説明する一連の斜視図である。
【図２０】１つの揺動サイクルを通じての３０°の傾斜角度での、図２〜図４に示されたトランスミッションにおける３つのプラネタリギアのうち１つを駆動する揺動リングおよびリングフォロワを説明する一連の斜視図である。
【図２１】１つの揺動サイクルを通じての３０°の傾斜角度での、図２〜図４に示されたトランスミッションにおける３つのプラネタリギアのうち１つを駆動する揺動リングおよびリングフォロワを説明する一連の斜視図である。
【図２２】涙の滴形状のドライブトラックを説明する平面図である。
【図２３】涙の滴形状のドライブトラックを説明する斜視図である。
【図２４】涙の滴形状のドライブトラックを説明する断面図である。
【図２５】本発明の第２の実施例に従う、トランスミッションを収納する自転車の後輪ハブの斜視図である。
【図２６】図２５に示されたハブおよびトランスミッションアセンブリの分解斜視図である。
【図２７】図２５および図２６に示されたトランスミッションの斜視図である。
【図２８】図２５〜図２７で見えていないいくつかの部材を示すために部分的に分解された、図２５〜図２７に示されたトランスミッションの斜視図である。
【図２９】図２５〜図２８に示されたトランスミッションの出力アセンブリにおける複数のプラネタリギアアセンブリのうち１つの分解斜視図である。
【図３０】図２５〜図２８のトランスミッションにおけるシフタを示す分解斜視図である。
【図３１】図３０に示されるシフタの操作を説明するための斜視図である。
【図３２】図３０に示されるシフタの操作を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
第１実施例−回転する揺動体および静止したケージ、２つのドライバ
【００１８】
図１は、本発明の１つの実施例に従って構成された、ハブおよびトランスミッションアセンブリ１２を含む自転車後部車輪１０の斜視図である。図２は、ハブおよびトランスミッションアセンブリ１２の分解斜視図である。図１および図２を参照して、アセンブリ１２は、ハブ１４と、トランスミッション１６とを含んでいる。ハブ１４は、サイドカバー２０および２２に取り付けられた円筒形状の本体１８を含んでいる。ハブ１４は、図２で最も良く分かるように、ハブ／アクスルベアリング２５を通じて、サイドカバー２２において、静止したアクスル２４周りの回転のために支持されている。ハブ１４は、図２で最も良く分かるように、ハブ／ドライブシャフトベアリング２７を通じて、サイドカバー２０において、ドライブシャフト周りの回転のために支持されている（ドライブシャフトとアクスル２４との間の相互接続は以下に述べる）。複数のスポーク２６は、図１に示されているように、ハブ１４をリム２８に接続している。脱落フォークの切断された部分（ｔｒｕｎｃａｔｅｄ  ｐｏｒｔｉｏｎ）２９は、図１において、アクスル２４の端部に示されており、自転車のフレームに車輪１０を搭載するためのものである。１組のアクスルナット３１は、車輪１０を自転車のフレームに固定するのを助ける。以下に詳細に述べられるように、トランスミッション１６は２つの主要なサブアセンブリ−入力アセンブリ３０および出力アセンブリ３２−を含んでいる。
【００１９】
図３および図４はトランスミッション１６の斜視図である。次に図２〜図４を参照して、出力アセンブリ３２は、サンギア４０と係合し、かつサンギア４０を駆動する３つのプラネタリギアセンブリ３４、３６、および３８を含んでいる。プラネタリギアセンブリ３４〜３８はまた、便宜上ＰＧＡ３４〜３８として時おり参照される。サンギア４０は、ハブサイドカバー２２（図２）に圧入されさもなければ取り付けられ、サンギア／アクスルベアリング４２を通じてアクスル２４周りの回転のために支持される。あるいは、サンギア４０は、「フリーホイーリング」クラッチ、または一方向にトルクを伝達するが反対方向には空転させる他の適した一方向だけに作用する結合器を通じて、動作可能にハブ１４に結合されていてもよく、したがってサンギア４０を駆動することなく車輪１０が惰力で回転できるようになる。プラネタリギアセンブリ３４〜３８は、互いに固定された関係で保持されており、ケージ４３を通じてサンギア４０に保持されている。ケージ４３は、アクスル２４上に支持されており、アクスル２４に取り付けられている。したがって、プラネタリギアセンブリ３４〜３８は、アクスル２４に関して静止しており、互いに静止しており、そしてサンギア４０に関して静止している。
【００２０】
プラネタリ／サンギアの記述的な例示の使用は、古典的な意味でここでは厳密に正確でなくてもよい。なぜならば、プラネタリギアセンブリ３４〜３８は、サンギア４０の周りを（循環することは可能ではあるが）循環しないからである。むしろ、アセンブリ３４〜３８の各々のプラネタリギアもまた、サンギア４０の周りを循環することなく、プラネタリギア自体の軸周りのみを回転する。それでもやはり、プラネタリギアがサンギアの周りを循環するか否かにかかわらず、他のギア（サンギア）の周りに位置づけられ、他のギア（サンギア）と係合する１組のギア（プラネタリギア）を示す例示は、上述のように、その共通する使用法に従って有用である。
【００２１】
図５は入力アセンブリ３０の斜視図である。次に図３〜図５を参照して、入力アセンブリ３０は、ドライブシャフト４６に取り付けられた鎖歯車４４を含んでいる。ドライブシャフト４６は、揺動体アセンブリ４８を通じてそれぞれのプラネタリギアアセンブリ３４〜３８に動作可能に結合されている。以下に詳細に述べられるように、揺動体アセンブリ４８は、ドライビングハブ１４および車輪１０のパワーアプリケーションの必要とされる速度特性まで、この実施例における歯車４４を回転させるように自転車をこぐ人間であるパワー発生器の速度特性に適合するように、調節されてもよい。もちろん、トランスミッション１６の他の構成要素の特性はトルク速度変換比も決定するが、これらの特性は特定のトランスミッションに対して固定される。したがって、揺動体アセンブリ４８は、トランスミッション１６におけるトルク−速度比の変化量を操作するのに用いられる調節可能な要素である。トルク−速度比はまた、単に速度比として共通して参照される。
【００２２】
図６は、揺動体アセンブリ４８の斜視図であり、図７および図８は入力アセンブリ３０の分解斜視図である。次に図５〜図８を参照して、揺動体アセンブリ４８は、揺動リング／アクスルベアリング５２を通じてアクスル２４周りの回転のために支持された揺動体５０を含んでいる。示されたこの実施例では、揺動体５０はリングとして構成されている。従って、揺動体５０はまた、揺動リング５０として時々参照される。揺動リング５０の内側表面に沿った１組のアーチ型の溝５４は、ベアリング５２の外側表面に沿った１組のアーチ型のリッジ５６に対するカギとなり、リング５０をアクスル２４周りの回転のためのベアリング５２に結合する。一方でそれにもかかわらず、揺動リング５０は、ベアリング５２上で、アクスル２４の長手方向の軸５５に対して傾斜することが可能である。示されている本実施例では、ベアリング５２およびアクスル２４に関してリング５０が傾斜することを可能にする球状表面とかみ合うように、揺動リングの内部表面５８とベアリング５２の外部表面６０とが形成されているが、揺動リング５０をアクスル２４周りの回転のためのベアリング５２に結合し、一方でそれにもかかわらず、リング５０がベアリング５２上で、アクスル２４の長手方向の軸５５に対して傾斜する事が可能であるように、他の好適な配置が用いられてもよい。揺動体アセンブリ４８はまた、リング／フォロワベアリング６４を通じて揺動リング５０に搭載されたフォロワ６２を含んでいてもよい。ベアリング６４によってフォロワ６２は、フォロワ６２の内側のアクスル２４周りに揺動リング５０が回転するように、回転静止状態を維持することが可能である。すなわち、フォロワ６２は、揺動リング５０に追従してアクスル２４に関して回転しない。
【００２３】
フォロワドライブポスト６６は、フォロワ６２の外周に沿って搭載されている。以下に詳細に述べられるように、それぞれのドライブポスト６６は、プラネタリギアアセンブリ３４〜３８のうち対応する１つの中のドライブ機構と係合している。それぞれのポスト６６は、フォロワ６２の最外周を形成する突起部７２上のトラック７０の内部をスライドするスライドレール６８に取り付けられているか、一体となっている。もしポスト６６がフォロワ６２上で静止するならば、揺動する揺動リング５０の後押しを受けてフォロワ６２が揺動する時に、それぞれのポスト６６は三次元の転頭運動の経路を辿るであろう。転頭運動は回転する物体の揺動するような回転を参照している。しかし、トラック７０に沿ってスライドするポスト６６によって、それぞれのポスト６６は、フォロワ６２が揺動する時に、単一の平面において実質的に曲線をなす経路を前後に辿ることができる。
【００２４】
セグメント化されたドライブシャフト４６は、内側セグメント７４と外側セグメント７６とを含んでいる。セグメント７４および７６は、セグメント７４および７６が相対的に旋回可能であるように共にピン留めさもなければジンバル化（ｇｉｍｂａｌｅｄ）されている。揺動リング５０は、リング５０および内側セグメント７４が相対的に旋回することができ、かつリング５０がアクスルベアリング５２を旋回することができるように、ドライブシャフト内側セグメント７４にピン留めさもなければジンバル化されている。したがって、ドライブシャフト４６は揺動リング５０を駆動する。歯車４４は、ドライブシャフト外側セグメント７６の外側部分７７に取り付けられている（ドライブシャフト外側セグメント７６の内側部分７９は、図２に示されているハブ／ドライブシャフトベアリング２７のための内輪として機能する）。外部にネジ山が形成されたシフトスリーブ７８は、アクスル２４に取り付けられているか、アクスル２４と一体化されている。分離したシフトスリーブ７８は、アクスル２４上にねじ山が形成され、たとえばセットスクリュー（図示しない）の位置に固定されてもよい。内側にねじ山が形成されたシフトリング８０は、スリーブ７８上を回転し、アクスル２４の内部および外部へ動く。シフトリング８０は、シフトケーブル８４（図５）を受ける大径の外側部分８２と、アクスル２４およびシフトリング８０に関する回転のためのドライブシャフト４６（内側セグメント７４）を支持するベアリング８８のための内輪として機能する小径の内側部分８６とを含んでいる。シフトリング８０は、歯車４４および／または（ドライブシャフト／アクスルベアリング８８を通じて）ドライブシャフト内側セグメント７４の荷重を担う。シフトリング８０は、アクスル２４に沿って長手方向におけるドライブシャフト４６の位置を調節し、したがって以下により詳細に説明するように、揺動リング５０の傾きを調節するように、スリーブ７８上を回転し、前後に移動する。
【００２５】
図９〜図１１は、トランスミッション１６の斜視図である。トランスミッション１６は、図９において見えていない構成部品を示すために、図１０および図１１の各々において部分的に分解されている。図１２は、トランスミッション１６における出力アセンブリ３２の分解斜視図であり、図１３は、出力アセンブリ３２におけるプラネタリギアアセンブリ３４、３６、３８の分解斜視図である。図９〜図１３を参照して、プラネタリギアアセンブリ３４〜３８の各々は、他のプラネタリギアアセンブリに関して固定された関係で保持されており、ケージ４３を通じてサンギア４０に保持されている。ケージ４３は、それぞれのプラネタリギアアセンブリを適切な位置で支持し、固定する一連のこれらの相互接続された部品、すなわち中央ハウジング９０、固定器具９２、およびコネクタ９４を含んでいる。それぞれのクモ状の固定器具９２は、各コネクタ９４を通じてケージハウジング９０に取り付けられている。ケージハウジング９０は、図１０で最も良く見えるように、サンギア４０に隣接する一端でアクスル２４上に支持されている。ケージハウジング９０の側部９８から突出する３つのリム９６は、プラネタリギアアセンブリ３４〜３８と係合するように延在する揺動ドライブポストが通る開口を定義する。
【００２６】
次に図１３の分解図を主に参照して、それぞれのギアアセンブリ３４〜３８は、ＰＧＡ／ケージベアリング１０２を通じてケージリム９６（図１０〜図１２）上のＰＧＡ軸１０１に関する回転のために支持されたプラネタリギア１００を含んでいる。示された実施例では、プラネタリギア１００は複合部品であり、サンギア４０と９０°に係合した、外側を向いたベベルギア部分１０４と、内側を向いたのこぎり歯部分１０６とを含んでいる。（のこぎり歯部分１０６は以下に述べるように、クラッチ１０８の機能的な部分である。）他の配置は可能である。たとえばそれぞれのプラネタリギア１００は、運動をプラネタリギア１００からサンギア４０に移動させるために、他の角度でサンギア４０と係合することができ、および／または噛合い歯以外の手段を用いてサンギア４０と係合することができる。
【００２７】
フリーホイールＰＧＡクラッチ１０８はプラネタリギア１００をドライブポスト６６へ接続する（そしてプラネタリギア１００をドライブポスト６６から切断する）。オーバーランニングクラッチ、単一方向のクラッチ、または片道のクラッチとしても共通して参照される、フリーホイーリングクラッチは、駆動部よりも被駆動部が速く回転する時に被駆動部から駆動部を切断する。図９〜図１３に示される実施例および以下に述べられる実施例では、クラッチ１０８は２組の環状ののこぎり歯プレートを含んでおり、それぞれの組は、歯が設けられた側部を用いて互いに圧迫し合う。一方向に回転する時、駆動プレートののこぎり歯は被駆動部プレートののこぎり歯によってロックされ、被駆動プレートののこぎり歯は駆動プレートののこぎり歯を同じ速度で回転させる。仮に、駆動プレートの速度が遅くなるまたは回転を停止する（または被駆動プレートの速度が速くなる）と、被駆動プレートの歯が駆動プレートの歯の上を滑り、回転し続ける。示された実施例では、クラッチ１０８はまた、駆動ポスト６６の前後する揺動サイクル全体を通してプラネタリギアが前方へ駆動されることを可能にするという意味で、「ダブル」クラッチとして特徴付けられてもよい。
【００２８】
ＰＧＡクラッチ１０８はドライバ１１０を含んでおり、ドライバ１１０は、ドライバ１１０のカップ状の内側面１１３の中へ凹部として形成されたアーチ型のドライブトラック１１２に沿ってドライブポスト６６と係合している。ドライブトラック１１２は、ＰＧＡ３８のための図１２、より明確には図１４〜図２４で分かるかもしれない。クラッチ１０８はまた、両面のこぎり歯の環状内側プレート１１４と、片面のこぎり歯の環状の外側プレート１１６とを含んでいる。両面内側プレート１１４は、「駆動」のこぎり歯１１８および１２０を両側に有している。片面外側プレート１１６は、内側プレート１１４側を向いた面に「被駆動」のこぎり歯１２２を有している。トランスファギア１２４は、外側プレート１１６およびプラネタリギア１００を動作可能に結合し、外側プレート１１６の時計回りの回転をプラネタリギア１００の時計回りの回転へ移動させる。どのような好適な機構が用いられてもよい。たとえば、図面に示されているように、ギア１００の内側部品１０６と外側クラッチプレート１１６との相補的な表面の間で圧迫された、１組の円錐台形（丸みを帯びたくさび状の）摩擦ローラ１２４が用いられてもよい。他の例としては、内側部品１０６および外側クラッチ部分１１６のべベルギアに係合した１組のベベルギアが用いられて、プレート１１６の回転をプラネタリギア１００に移動させてもよい。「ギア」という文言は、他の部品とかみ合いさもなければ係合し、動きを伝えまたは速度または方向を変化させるようなあらゆる部品を含めるために、利便のためここで具体的に定義されている。この文言は、互いにかみ合う歯の形成されたギア、および上述のローラ１２４のような相補的な表面の間に圧迫された摩擦ローラを含んでいるが、これらに限定されない。
【００２９】
内側クラッチプレート１１４は、たとえば、一連の嵌合い切頂螺旋状溝（ｍａｔｉｎｇ  ｔｒｕｎｃａｔｅｄ  ｈｅｌｉｃａｌ  ｇｒｏｏｖｅｓ）１２８および１３０にそれぞれ収まるベアリングボール１２６によって、ドライバ１１０に動作可能に結合されており、これらの溝は、ドライバ１１０の外径およびプレート１１４の内径に沿って形成されている。ボール１２６はドライバ１１０の回転の駆動力をプレート１１４に伝達し、ドライビングプレート１１４は、ドライブポスト６６の揺動サイクルに従って内側プレート１０６および外側プレート１１６と交互に係合する。一方で、同時に、プレート１１４は、プラネタリギア内側部品１０６および外側部品１１６から切断されることができ、それによってプラネタリギア内側部品１０６および外側部品１１６上でフリーホイールとなる。従って、たとえば、自転車が惰力で進んでおり、サンギア４０がプラネタリギア１００を駆動している時、内側クラッチプレート１１４は、ギア１００と外側クラッチプレート１１６との間のギャップの中に押し上げられ、ギア１００はドライバ１１０から外され、自由に回転する（すなわちフリーホイールとなる）ことができる。外側クラッチプレート１１６は環状のキャップ１３２に固定されている。プレート１１６／キャップ１３２アセンブリは、プレート／キャップベアリング１３４上でＰＧＡ軸１０１に関する回転のために支持されている。ドライバ１１０は、ドライバ／キャップベアリング１３６上でＰＧＡ軸１０１に関する回転のために支持されている。
【００３０】
図１４〜図１７は、揺動リング５０のための速度比設定、従って傾斜角度θがそれぞれ０°、１０°、２０°、および３０°のリングフォロワを説明する斜視図である。図１４〜図１７の各々において、トランスミッション１００は、１つのプラネタリギアアセンブリの入力アセンブリ３０およびＰＧＡクラッチ１０８へ分解されている。フォロワ６２上の複数のドライブポスト６６のうち一つはクラッチ１０８内のドライバ１１０のトラック１１２内に係合している。傾斜角度θは、アクスル２４の長手方向の軸５５に垂直な参照線１４０と、揺動リング５０を通って直径方向に延在する「傾斜」線１４２との間の角度であり、線１４０および１４２の両方は同一平面に存在している。傾斜角度は、アクスル２４に関して揺動リング５０の傾きを適切に反映するように他の方法によって定義されてもよいが、参照線１４０は、傾斜角度０°が速度比ゼロ（０．０）に対応するように選択される。
【００３１】
図１４を参照して、傾斜角度が０°では、揺動リング５２の外周上のすべての点は、ドライブシャフト４６が揺動リング５２をアクスル２４周りに回転させる時に同一平面内を動き、その結果、揺動リング５０は揺動しない。従って、リングフォロワ６２もまた揺動せず、ドライブポスト６６も静止する−車輪１０は乗り手がどれだけ速くペダルをこいでも回転しない。このため、出力速度の入力速度に対する比（速度比）は０．０である。図１５を参照して、シフトリング８０は、図１４および図１５でリング８０とケーブル８４の位置を比較することによって最も良く分かるように、シフトケーブル８４を引っ張ることによって時計回りに回転し、ドライブシャフト４６を圧迫し、短くする。ダブルジョイントされたドライブシャフト４６は、図１４および図１５でドライブシャフト内側セグメント７４、揺動リング５０、およびフォロワ６２の位置を比較することによって最も良く分かるように、ドライブシャフト４６が短くなるように揺動リング５０を傾斜させる。シフトケーブル８４を引っ張り続けると、シフトリング８０がシフトスリーブ７８の方にさらに緩まり、ドライブシャフトをさらに短くし、傾斜角度θが図１５の約１０°から図１６の約２０°へ増加し、図１７の約３０°へ増加する。傾斜角度θが増加すると、リング５０およびフォロワ６２の揺動の振幅が増加し、従って、それぞれのドライブポスト６６の走行の長さが伸びる。その結果、それぞれのポスト６６が、それぞれの揺動サイクルの中でより大きな角度を通じて、対応するプラネタリギア１００を駆動する。これにより、傾斜角度が増加するとギア１００がより速く回転し、トランスミッション１６によってもたらされた速度比は、傾斜角度の増加に応じて０．０から増加する。
【００３２】
上述のように、ドライブシャフト４６は、揺動リング５０を通じて揺動アセンブリ４８を駆動する。フォロワ６２はリング／フォロワベアリング６４を通じて揺動リング５０に搭載されており、その結果、揺動リング５０がフォロワ６２の内部でアクスル２４周りに回転する時に、フォロワ６２は回転静止したままであってもよい−フォロワ６２はアクスル２４に関して回転せず、揺動リング５０に追従する。この配置によって、たとえパワーがドライブシャフト４６に加えられ、ポスト６６がドライバ１１０を駆動している時であっても、揺動リング５０が回転しているのと同時に傾斜角度θを容易に調節することができる。この「シフトアンドスピン」の特徴によって、たとえ乗り手が最急勾配の丘を激しくペダルをこいで上る間でも、乗り手は容易かつスムーズに「ギアを変更」することができる。従来の変速機をシフトする時には、チェーンは、実際のトランスミッションシフトが起こる前に後部鎖歯車の周り全体を移動しなければならない。対照的にトランスミッション１６では、シフトは直ちに起こる−傾斜角度が変化するやいなや速度比が変化する。
【００３３】
ドライブシャフト４６の１回の旋回を通じての揺動アセンブリ４８の駆動動作が、図１７〜図２１を参照して次に述べられる。図１７〜図２１の各々において、トランスミッション１６は、示されている１つのみのプラネタリギアアセンブリクラッチ１０８を持つ入力アセンブリ３０に分解されている。プラネタリギア１００は、プラネタリギアアセンブリ３４〜３８のうち１つの入力アセンブリ３０と出力アセンブリ３２との間の作動的結合を表すために、図１７〜図２１において取り除かれている。しかし、ＰＧＡ３４〜３８の各々が他のＰＧＡ３４〜３８と同時に同様の方法で駆動されていることを覚えておくべきである。図１７〜図２１を参照して、フォロワ６２上の複数のドライブポスト６６のうち１つは、ＰＧＡアセンブリ３４内のドライバ１１０のトラック１１２に係合している。傾斜角度は約３０°である。ドライブシャフト４６は、図１７から図１８で約９０°回転し、図１８から図１９で約９０°回転して図１７から約１８０°の回転位置となり、図１９から図２０で約７０°回転して図１７から約２５０°の回転位置となり、図２０から図２１で約８０°回転して図１７から約３３０°の回転位置となり、図１７の開始位置である０°に戻り、ドライブシャフト４６の１回の旋回が完了し、従って揺動アセンブリ４８の１つの揺動サイクルが完了する。
【００３４】
ドライブポスト６６は、図１８中に矢印方向１４４で示されるように（そして図１７、図１８、および図１９を比較することで最も良く分かるように）、ドライブシャフト４６および揺動リング５０における１８０°という揺動サイクルの最初の半分を通じて、一の方向にアーチをたどる。そして、図２０および図２１中に矢印方向１４６で示されるように（そして図１９、２０、２１，および図１７を比較することで最も良く分かるように）、揺動サイクルの次の半分を通じて、反対の方向に戻る。したがって、トラック１１２を通じて動作するポスト６６は、図１８の矢印方向１４８で示されるように、サイクルの最初の半分を通じてドライバ１１０を時計回りに駆動し、図２０および図２１の矢印方向１５０で示されるように、サイクルの次の半分を通じてドライバ１１０を反時計回りに駆動する。
【００３５】
図１３を再び参照して、内側クラッチプレート１１４の底部ののこぎり歯１１８がプラネタリギア１００の内側のこぎり歯部分１０６と係合するので、揺動サイクルの最初の半分を通じてのドライバ１１０の時計回りの回転は、プラネタリギア１００に伝達される。一方、プレート１１４上ののこぎり歯１２０は、外側クラッチプレート１１６上ののこぎり歯１２０に対してフリーホイールとなる。従って、プラネタリギア１００は時計回りに駆動される。ドライバ１１０上の螺旋状溝１２８および１３０と、内側クラッチプレート１１４とは、プレート１１４と１１６との間のフリーホイーリングを可能にするだけではなく、これらはまた、完全な係合を確かにすることを助けるために、ドライブプレート１１４を内側部品１０６へ駆動する。揺動サイクルの次の半分では、ドライバ１１０が反時計回りの回転に反転する時に、内側クラッチプレート１１４がプラネタリギア内側部品１０６から押し上げられ、外部プレート１１６と係合し、プレート１１４上ののこぎり歯１１８が内部の内側部品１０６に対してフリーホイールとなる。この場合もやはり、ドライバ１１０上の螺旋状溝１２８および１３０と、内側クラッチプレート１１４とは、内側部品１０６とプレート１１４との間のフリーホイーリングを可能にするだけではなく、これらはまた、完全な係合を確かにすることを助けるために、ドライブプレート１１４を外側プレート１１６へ駆動する。
【００３６】
外側プレート１１６の反時計回りの回転は、トランスファギア１２４を通じてプラネタリギア１００に伝達され、ドライブ／回転ギア１００を時計回りに回転させ続ける。従って、ギア１００は、ドライバ１１０がポスト６６の揺動経路の各端部で方向を変える時の瞬間的な切断を除いて、揺動サイクル全体を通じて同じ方向（時計回り）に駆動される。しかし、サンギア４０は３つのＰＧＡアセンブリ３４〜３８の各々でプラネタリギア１００によって同時に駆動されているので、サンギア４０はそれぞれのアセンブリ３４〜３８における瞬間的な切断の影響を受けない。すなわち、トランスミッション１６はスムーズかつ連続的に、歯車４４およびドライブシャフト４６から車輪１０へパワーを伝達することができる。
【００３７】
（ＰＧＡが直径に関して互いに反対の位置に無い限り）「デッドスポット」として参照される個々のＰＧＡのそれぞれの瞬間的な切断をカバーするためには２つのＰＧＡのみが必要であるが、個々のＰＧＡのパルス状の影響をよりうまく隠すためには、多くのアプリケーションで３つ以上のＰＧＡが必要であるだろうと予測される。たとえば２つのＰＧＡでは、他のＰＧＡのデッドスポットの間中１つのみのＰＧＡがサンギアを駆動する。しかし、３つのＰＧＡでは、それぞれ他のＰＧＡのデッドスポットの間中２つのＰＧＡがサンギアを駆動する。ゆえに３つのＰＧＡの配置によって、それぞれのデッドスポットがサンギアに対して目立たないものとなるだけでなく、トランスミッションの出力／負荷のキャパシティを増加させる。自転車のトランスミッションのようなより小さいトランスミッションでは、サンギアの周囲に３つより多くのＰＧＡを適合することは実現可能でない、あるいは実用的でないかもしれない。しかし、より大きなトランスミッションでは、３つより多くのＰＧＡを利用することは望ましいことであり、実現可能であるかもしれない。
【００３８】
それぞれのＰＧＡ３４〜３８でのフリーホイールクラッチ１０８を使用することは、それぞれのプラネタリギア１００をフリーホイールとすることができ、この使用は、ハブ１４が、たとえ可能であるとしても、サンギア４０上でフリーホイールとなる必要がなくなることを意味している。また、それぞれのプラネタリギア１００がフリーホイールとなってもよいので、３つのプラネタリギア１００のすべてが同じ速度で回転する。理想的には、歯車４４およびドライブシャフト４６にパワーが適用された時にそれぞれのプラネタリギア１００が同じ速度で駆動されるが、プラネタリギア１００同士の間での駆動速度の瞬間的な変化はサンギア４０の妨げとはならないだろう。なぜならば、クラッチ１０８は速いギア１００をドライバ１１０から自動的に外し、ドライバ１１０と再び係合するのに十分に遅くなるまで、速いギアをフリーホイールにすることができるからである。
【００３９】
図２２〜図２４は、ドライバ１１０のカップ状の面１５２の中へ凹部として形成された涙の滴形状のドライブトラック１１２を説明するそれぞれ平面図、斜視図、および断面図である。図２２〜図２４を参照して、ドライブポスト６６は、図２２において点線で描かれたように、それぞれの揺動サイクルにおいてトラック１１２内を前後に走行する。涙の滴形状のトラック１１２はより均一な回転速度をドライバ１１０に供給し、従ってより均一な回転速度をプラネタリギア１００に供給する。涙の滴形状は、ドライバ１１０が揺動サイクル全体を通じて前後に回転する時に、揺動サイクルを通して前後するドライブポスト６６が辿る経路に沿った距離の変化が、ドライバ１１０の外周に沿った距離の対応する変化に絶えず比例するような形状である。円形状のトラック１１２では、ポスト６６が走行経路の各端部の方へ走行し、再び戻ってくる時に、ドライバ１１０の回転速度が変化する。対照的に、涙の滴形状のトラック１１２では、ポスト６６が走行経路の各端部の方へ走行し、再び戻ってくる時に、ドライバ１１０の回転速度がより一定になり、より均一で同期した走行が、ドライバ１１０からプラネタリギア１００へ供給される。
【００４０】
上述のように、リング５０およびフォロワ６２が揺動する時に、それぞれのドライブポスト６６はアーチを前後に辿る。従って、ポスト６６が辿るアーチに従ってトラック１１２の深さを変化させて、ポスト６６の走行範囲全体を通じてポスト６６がトラック１１２に完全に係合し続けることが必要である。故に、図２４の断面図に示されているように、トラック１１２は、ポスト６６がアクスル２４から最も遠くまで延在するポスト６６の経路の中央部分１１５においてより深くなっていてもよく、トラック１１２は、ポスト６６がアクスル２４により近いポスト６６の経路の外部部分１１７でより浅くなっていてもよい。また、いくつかのアプリケーションでは、それぞれの揺動サイクルを通じてドライバ１１０の回転の程度を最大化するために、リムに関して実用可能な限り、ドライバ１１０の中央からトラック１１２を半径方向に外方にオフセットさせることが必要であってもよい。
【００４１】
第２の実施例−回転するケージを持った静止した揺動体、単一のドライバ
【００４２】
新たなトランスミッションの第２の実施例が次に図２５〜図３２を参照して述べられるであろう。第２の実施例では、プラネタリギアアセンブリは回転静止した揺動体の周りを回転され、１回半のみの揺動サイクルを通してそれぞれのプラネタリギアが駆動される。図２５は、本発明の第２の実施例に従う、自転車後輪ハブおよびトランスミッションアセンブリ１５４の斜視図である。図２５および図２６を参照して、アセンブリ１５４は、ハブ１５６およびトランスミッション１５８を含んでいる。ハブ１５６は、サイドカバー１６２および１６４に取り付けられた円筒状本体１６０を含んでいる。ハブ１５６は、サイドカバー１６２において１組のベアリング１６８および１７０を通じて、またサイドカバー１６４においてハブ／アクスルベアリング１７２を通じて、静止したアクスル１６６周りの回転のために支持されている。
【００４３】
図２７は、トランスミッションアセンブリ１５８の斜視図である。図２８は、図２５〜図２７の図で見えない部材のいくつかを示すために部分的に分解されたトランスミッション１５８の斜視図である。次に図２６〜図２８を参照して、トランスミッション１５８は、サンギア１８０に係合し、かつサンギア１８０を駆動する３つのプラネタリギアアセンブリ１７４、１７６、および１７８（複数のＰＧＡ）を含んでいる。サンギア１８０は、サンギア１８０の後押しを受けてハブ１５６を駆動する、１組のバネ負荷を受けたドライブ歯止め１８２を通じて、ハブ１５６に動作可能に結合されている。一方で、サンギア１８０は、サンギア１８０上でハブ１５６がフリーホイールすることを可能にする。サンギア１８０は、サンギア／アクスルベアリング１７３を通じてアクスル１６６周りの回転のために支持されている。プラネタリギアアセンブリ１７４〜１７８は、互いに固定された関係で保持されており、ケージ１８４を通じてサンギア１８０に保持されている。ケージ１８４は、ケージ／アクスルベアリング１７０を通じてアクスル１６６周りの回転のために支持されている。従って、プラネタリギアアセンブリ１７４〜１７８はアクスル１６６に関して回転してもよい。ハブ１５６は、サンギア１８０によって駆動され、車輪と共に惰力で進むが、このハブ１５６は、ハブ／ケージベアリング１６８を通じてケージ１１８とともに回転してもよい。
【００４４】
トランスミッション１５８はまた、ケージ１８４に取り付けられたチェーン歯１８６と、アクスル１６６に支持されたおよび揺動体アセンブリ１８８とを含んでいる。次に図２９の分解図もまた参照して、揺動体アセンブリ１８８は、アクスル１６６にピン止めさもなければ固定された揺動リング１９０を含んでおり、その結果、揺動リング１８８はアクスル１６６の長手方向の軸に関して傾斜していてもよい。揺動体アセンブリ１８８はまた、リング／フォロワベアリング１９４を通じて揺動リング１９０に搭載されたフォロワ１９２を含んでいる。ベアリング１９４によって、フォロワ１９２がケージ１８４と共に回転する時に、揺動リング１９０がフォロワ１９２の内側で回転静止し続けることが可能になる。すなわち、回転するフォロワ１９２の内部で揺動リング１９０が揺動を誘起する時に、揺動リング１９０は回転しない。フォロワドライブポスト１９６は、フォロワ１９２の外周に沿って搭載される。以下により詳細に述べられているように、それぞれのドライブポスト１９６は、プラネタリギアアセンブリ１７４〜１７８のうち対応する一つの中のドライブ機構と係合する。
【００４５】
図２９は、プラネタリギアアセンブリ１７４の分解斜視図である。図２７〜図２９を参照して、それぞれのプラネタリギア１７４〜１７８は、他のプラネタリギアアセンブリと互いに固定された関係で保持されており、ケージ１８４を通じてサンギア１８０に保持されている。示されている実施例では、ケージ１８４は、適切な位置でそれぞれのプラネタリギアアセンブリを支持および保持する２つの相互接続部品２０２を含んでいる。それぞれのプラネタリギアアセンブリ１７４〜１７８は、ＰＧＡフリーホイーリングクラッチ２０４を通じてドライブポスト１９６に接続されたプラネタリギア２０２を含んでいる。示されている実施例では、プラネタリギア１００は環状の複合体部品であり、サンギア１８０と係合する外方を向いたベベルギア部品２０６と、内側のこぎり歯部品２０８とを含んでいる。（内側のこぎり歯部品２０８は、以下に述べるようにクラッチ２０４の機能的な部分である。）クラッチ２０４は、ドライバ２１０と、１組のばね負荷を受けた（歯止めバネ２１４を持つ）歯止め２１２とを含んでおり、歯止め２１２はドライバ２１０の外周に搭載されている。歯止め２１２は、ギア２０２を前方に駆動するためにギア２０２の内側に沿ったのこぎり歯に係合しており、一方で歯止め２１２は、ドライバ２１０上でギア２０２をフリーホイールさせることができる。ドライバ２１０はアーチ型のドライブトラック２１６に沿ってドライブポスト１９６と係合しており、ドライブポスト１９６は、ドライバ２１０のカップ状の内側を向いた面２１８の中へ凹部として形成されている。
【００４６】
図３０は、トランスミッション１５８のためのシフタ２２０を示す分解斜視図である。図３１および図３２はシフタ２２０の操作を説明している。図３０〜図３２を参照して、シフタ２２０は、空洞のアクスル１６６の内部に収容されたセグメント化されたシフトロッド２２２を含んでいる。シフトロッド２２２は、内側セグメント２２４および外側セグメント２２６を含んでいる。セグメント２２２および２２４は、共にピン留めされるかさもなければジンバル化されており、その結果、セグメント２２２および２２４は相対的に旋回してもよい。揺動リング１９０は、クロスバー２２５でドライブシャフト内側セグメント２２４にピン留めされるかさもなければジンバル化されており、その結果、クロスバー２２５が回転する時にリング１９０および内部セグメント２２４が相対的に旋回可能であり、シフトロッド２２２が短くされるまたは長くされる時にアクスル１６６に対して揺動リング１９０を傾斜させてもよい。シフタ２２０はまた、シフトロッド外側セグメント２２６の端部上のＴハンドル２３０に係合するケーブルダイヤル２２８を含んでいる。ハンドル２３０は、アクスル１６６のスロット２３２を通ってダイヤル２２８の内径にあるねじ山２３８の中へ延在している。回転するダイヤル２２８は、アクスル１６６に沿ってＴハンドル２３０を中または外に「ねじり」、揺動リング１９０の角度を調節するためにシフトロッド２２２を短くするまたは長くする。ブッシュ２３８によって支えられた付勢されたバネ２３６は、シフトケーブル（示されていない）からの張力が解放された時に、ダイヤル２２８を元の位置へ促す。
【００４７】
この第２の実施例におけるドライブトラック２１６中のそれぞれのポスト１９６の駆動動作は、第１の実施例に関する上記詳細と同様である。どちらの実施例でも、駆動動作は、揺動体または揺動体フォロワの回転の揺動軸周りの回転によって生じる。第１の実施例では、揺動体を揺動させるための回転の揺動軸上のアクスルの周りで揺動体は駆動される。第２実施例では、フォロワはアクスル周りに駆動され、揺動体は回転の揺動軸上で駆動され、その結果、静止した揺動体が回転するフォロワに揺動を生じさせる。他の形態も可能である。たとえば、ケージに入った複数のＰＧＡと揺動体との両方が回転の揺動軸の周りで駆動され、揺動体とＰＧＡとの間で揺動駆動動作を生じてもよい。
【００４８】
揺動リング５０が回転し、一方で複数のＰＧＡを保持するケージ４３が静止した、第１の実施例とは異なり、第２の実施例の駆動動作は、回転するケージ１８４によって生じており、一方で揺動リング１９０は回転静止したままである。従って、乗り手が自転車をこいだ時、鎖歯車１８６はそれぞれのＰＧＡ１７４〜１７８とともに、特に複数のクラッチドライバ２１０を含むケージ１８４を回転させる。トラック２１６を通じてポスト１９６に作用する複数の回転するクラッチドライバ２１０は、揺動リング１９０の周りにフォロワ１９２を回転させる。揺動リング１９０がアクスル１６６に対して傾斜した時、ポスト１９６は、揺動リング１９０の周りを回転して代わりにドライバ２１０を前方および後方に回転させるように、前後に振動する。それぞれのドライバ２１０は、揺動サイクルの前方部分の間、対応するプラネタリギア２０２に係合し、プラネタリギア２０２を前方に駆動する。そして、揺動サイクルの後方部分の間、ギア２０２から外れ、フリーホイールとなる。第２の実施例では、０．０よりも大きい値から１．０未満を通じての速度比の損失が１つの不利になり得る。ケージに入れられた複数のＰＧＡ１７４〜１７８内のプラネタリギア２０２は、サンギア１８０と連続的に係合する。従って、ドライバ２１０が、ポスト１６６の動きを通じてプラネタリギア２０２を一旦駆動し始めると、ギア２０２は１．０以上の速度比でサンギア１８０を直接駆動する。
【００４９】
揺動リング１９０の周囲のフォロワ１９２上の複数の駆動ポスト１９６、およびサンギア１８０を駆動する対応する複数のプラネタリギア２０２は、個々のプラネタリギア２０２のパルス状の断続的な駆動にもかかわらず、サンギア１８０に一定の駆動力を与える。もちろん、単一のＰＧＡのパルス状の断続的な駆動を利用するのに必要な、トランスミッション１５８のためのアプリケーションが存在していてもよい。
【００５０】
いくつかのアプリケーションにおけるトランスミッションの定義の境界は、歯車４４やドライブシャフト４６などの駆動要素、またはサンギア４０などの被駆動要素を含んでいると見なされてもよいし、これらを含んでいないと見なされてもよいのではあるが、便宜のために、トランスミッション１６は、入力および出力アセンブリ３０および３２の全ての構成要素を含むものとして示されており、述べられている。故に、図示され、上述されたトランスミッション１６の構成要素は、この説明で説明されたような特定の実施例を説明しており、さらなる構成要素を要求するように解釈されるべきではなく、あるいはクレームに記載された「トランスミッション」の範囲を制限するべきではない。
【００５１】
この説明の始めに記したように、図示され、上述された例示の実施例は、開示を説明するものであるが、開示を制限するものではない。他の形式、内容、および実施例が作り出され、実施されてもよい。たとえば、揺動体が回転する時に転頭経路全体を通じてそれぞれのドライブポストが揺動するように、複数のドライブポストは揺動体に固定されてもよい。この実施例では、ケージと複数のＰＧＡとがユニットとして回転することが可能であり、その結果、回転する揺動体が、それぞれのプラネタリギアをそのギアの回転軸の周りで駆動するのと同時に、回転の揺動軸上のアクスルの周りでケージに入れられた複数のＰＧＡを駆動する傾向にある。他の例として、ケージに入れられた複数のＰＧＡと揺動体との両方が、回転の揺動軸上のアクスルの周りで、同じ速度または異なる速度で、同じ方向または反対方向に駆動されてもよい。故に、前述の記載は、開示の範囲を制限するように解釈されるべきではなく、次の請求項によって定義される。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【国際調査報告】
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