(57)【要約】あらゆる走行目的に適した駆動比の範囲を生成する被覆型自転車用動力伝達装置を提供する。単体のチェーンリングと、従来のリアディレーラのテンション機能およびチェーンガイド機能を分離する流線形リアディレーラとを用いる遊星駆動装置の相乗効果的協働によって、動力伝達装置を略全体的に覆うカバーを実現でき、リアディレーラ構成部品を自転車フレームの外周部の影の略内側に留めることができる。前記遊星駆動装置はユニークな複合爪を備え、爪を不安定化させる小さな力の作用によって、全走行負荷状態でも遊星ラチェット部材との係合から爪を容易に解除できる。ユニークなシフト緩衝機構がリアディレーラ装置と協働し、有効なシフトコマンドの全範囲をバッファおよび保存する。
2010540321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遊星駆動装置であって：
ａ）フレームに回転可能に取り付けられるリングギヤと；
ｂ）前記リングギヤと噛み合い、遊星キャリアに回転可能に取り付けられる遊星歯車であって、前記遊星キャリアが前記フレームに回転可能に取り付けられる、遊星歯車と；
ｃ）前記遊星歯車と噛み合い、前記フレームに回転可能に取り付けられる太陽歯車と；
ｄ）前記リングギヤ、前記遊星歯車、前記遊星キャリア、前記太陽歯車および前記フレームからなるグループから選択される第１の遊星部材と一体に設けられたラチェットと；
ｅ）前記第１の遊星部材と、前記リングギヤ、前記遊星歯車、前記遊星キャリア、前記太陽歯車および前記フレームからなるグループから選択される第２の遊星部材との間に移動可能に配設される複合爪とを備え；
前記複合爪はベース爪部材およびブロッカ爪部材を有し、
前記ブロッカ爪部材は、前記ラチェットと係合して前記第１の遊星部材および前記第２の遊星部材の被駆動相対回転を阻止するように構成され、
前記ベース爪部材は、ベース連結部で前記第２の遊星部材に移動可能に取り付けられ、前記ブロッカ爪部材は、連接接合部で前記ベース爪部材に対して移動可能に位置決めされるように構成され、
前記ブロッカ爪部材が前記ラチェットと係合し、前記連接接合部での前記ブロッカ爪部材と前記ベース爪部材との相対的構成が安定しているとき、前記複合爪は安定的に制止力を提供して、前記被駆動相対回転を発生させるように作用する荷重に対向することによって、前記被駆動相対回転を阻止するように構成され、
前記遊星駆動装置はさらに；
ｆ）遊星シフトアクチュエータを備え；
前記遊星シフトアクチュエータは、前記複合爪に力を作用させて、前記ブロッカ爪部材および前記ベース爪部材の前記相対的構成を前記連接接合部において不安定状態にさせることによって、実質的に前記制止力を緩め、前記被駆動相対回転を許容するように構成された、
遊星駆動装置。
【請求項２】
前記遊星シフトアクチュエータは、前記力を前記複合爪に伝達するように構成された遊星シフトアクチュエータリンクを備える、
請求項１に記載の遊星駆動装置。
【請求項３】
前記遊星シフトアクチュエータリンクは、前記ブロッカ爪部材に対して動作可能に接続され、枢動可能に取り付けられるケーブルクランプに保持された遊星シフトアクチュエータケーブルである、
請求項２に記載の遊星駆動装置。
【請求項４】
前記遊星シフトアクチュエータリンクは、前記ベース爪部材に対して動作可能に接続され、枢動可能に取り付けられるケーブルクランプに保持された遊星シフトアクチュエータケーブルである、
請求項２に記載の遊星駆動装置。
【請求項５】
チェーン駆動装置であって：
駆動スプロケットに近接して車両フレームに移動可能に取り付けられるチェーンテンショナと；
前記チェーンテンショナに回転可能に取り付けられるアイドラスプロケットと；
前記チェーンテンショナを付勢して、前記アイドラスプロケットと係合したチェーンに反して移動させることによって前記チェーンを引っ張るチェーンテンショナスプリングであって、前記チェーンは、前記駆動スプロケットと係合し、前記車両フレームに回転可能に取り付けられる複数の軸方向に離間した被駆動スプロケットのうちのいずれかと交互に係合可能である、チェーンテンショナスプリングと；
前記被駆動スプロケットに近接する前記チェーンの一部と連係し、前記被駆動スプロケットに対して横方向に移動可能なチェーンガイドとを備え；
前記チェーンガイドの横方向の移動によって前記チェーンを前記被駆動スプロケットのうちの１つとの係合から解除させ、隣接する被駆動スプロケットと係合させることによって、前記駆動スプロケットの回転に対する前記係合した被駆動スプロケットの回転のチェーン駆動比を変化させ、前記チェーンガイドを、前記チェーンの引っ張りに関連する力から実質的に隔離するように構成された、
チェーン駆動装置。
【請求項６】
前記チェーンガイドが前記チェーンテンショナに動作可能に接続されることによって、前記チェーンガイドは、前記チェーンテンショナがばねの付勢方向に枢動するときに前記被駆動スプロケットに向かって平行移動するとともに、前記チェーンテンショナがばねの反対方向に枢動するときに前記被駆動スプロケットから離間するように平行移動し、前記チェーンガイドと連係する前記チェーンの一部と、係合した前記被駆動スプロケットとの間のチェーンの長さを最小限にすると同時に、前記チェーンガイドと前記係合した前記被駆動スプロケットとのクリアランスを維持するように構成された、
請求項５に記載のチェーン駆動装置。
【請求項７】
前記チェーンガイドに動作可能に接続されるディレーラアクチュエータリンクと；
前記ディレーラアクチュエータリンクに動作可能に接続されるディレーラアクチュエータとをさらに備え；
前記ディレーラアクチュエータは：
ベースアクチュエータ部材と移動可能に接続される可動アクチュエータ部材と；
前記可動アクチュエータ部材と前記ベースアクチュエータ部材との間に圧縮配設されるデテントスプリングとを備え；
前記デテントスプリングは、前記ベースアクチュエータ部材および前記可動アクチュエータ部材のうちの一方と一体に設けられた複数の離間した雌係合特徴のいずれかと交互に係合するように構成された雄係合特徴を有し、
前記デテントスプリングの反対側端部が、前記ベースアクチュエータ部材および前記可動アクチュエータ部材のうちの他方と一体に設けられたスプリングキャビティの端壁と係合することによって、前記デテントスプリングの雄係合特徴が特定の雌係合特徴と係合しているとき、前記可動アクチュエータ部材および前記ベースアクチュエータ部材の偶発的な相対移動を実質的に阻止するように構成され、
前記可動アクチュエータ部材を前記ベースアクチュエータ部材に対して移動させるとき、前記反対側端部を強制的に前記端壁との係合から離間させることによって、前記デテントスプリングの雄係合特徴を自由にして早急に雌係合特徴と係合させるように構成された、
請求項５に記載のチェーン駆動装置。
【請求項８】
前記駆動スプロケットと連係する遊星駆動装置をさらに備え；
前記遊星駆動装置は：
前記駆動スプロケットと一体に設けられたリングギヤと；
前記リングギヤと噛み合い、スパイダ部材に回転可能に取り付けられる遊星歯車であって、前記スパイダ部材が前記車両フレームに回転可能に取り付けられる、遊星歯車と；
前記遊星歯車と噛み合い、前記車両フレームに回転可能に取り付けられる太陽歯車と；
前記リングギヤ、前記遊星歯車、前記遊星キャリア、前記太陽歯車および前記車両フレームからなるグループから選択される第１の遊星部材と一体に設けられたラチェットと；
前記リングギヤ、前記遊星歯車、前記遊星キャリア、前記太陽歯車および前記車両フレームからなるグループから選択される第２の遊星部材に移動可能に取り付けられる爪とを有し；
前記爪は、前記ラチェットと係合したときに前記第２の遊星部材に対する前記第１の遊星部材の時計回り方向の回転を阻止するとともに、前記ラチェットを係合から解除したときに前記第２の遊星部材に対する前記第１の遊星部材の時計回り方向の回転を許容するように構成され、
前記遊星駆動装置はさらに；
前記爪を前記ラチェットと係合させ、また解除させるように構成された爪アクチュエータを有し；
前記爪が前記ラチェットと係合しているときに、出力遊星部材の出力回転を、入力遊星部材の入力回転に第１の遊星駆動比を乗じたものと等しいか又はこれを超えるものとなるように拘束し、前記爪が前記ラチェットとの係合から外れているときに、出力遊星部材の前記出力回転を、入力遊星部材の入力回転に第２の遊星駆動比を乗じたものと等しいか又はこれを超えるものとなるように拘束するように構成され、
前記出力遊星部材および前記入力遊星部材は、前記リングギヤ、前記遊星歯車、前記遊星キャリア、前記太陽歯車および前記車両フレームからなるグループから選択されるように構成された、
請求項５に記載のチェーン駆動装置。
【請求項９】
人力車両用変速装置の駆動比制御リンクのインライン緩衝機構であって：
前記駆動比制御リンクを最大シフトアップ位置と最大シフトダウン位置との間の位置範囲内でシフトアップ方向およびシフトダウン方向に変位させるように構成されたシフトアクチュエータと；
前記駆動比制御リンクの変位に応じて移動するように構成された入力緩衝部材と；
前記入力緩衝部材の入力変位を出力緩衝部材に伝達するように予荷重を掛けられた緩衝スプリングとを備え；
前記駆動比制御リンクの、前記シフトアップ方向および前記シフトダウン方向のうちの少なくとも１つの方向における変位が前記入力緩衝部材に作用力を伝達し、前記入力緩衝部材に、前記出力緩衝部材に対する十分な変位を許容して、前記駆動比制御リンクの前記作用力の伝達方向における全範囲の変位を前記緩衝スプリングに吸収させるように構成された、
人力車両用変速装置の駆動比制御リンクのインライン緩衝機構。
【請求項１０】
前記入力緩衝部材の前記出力緩衝部材に対する前記入力変位は回転である、
請求項９に記載のインライン緩衝機構。
【請求項１１】
前記入力緩衝部材の前記出力緩衝部材に対する前記入力変位は直線的である、
請求項９に記載のインライン緩衝機構。
【請求項１２】
人力車両用被覆型チェーン駆動装置であって：
車両フレームに回転可能に取り付けられる複数の軸方向に離間した被駆動スプロケットと；
前記車両フレームに回転可能に取り付けられる駆動スプロケットと；
前記駆動スプロケットと係合して、前記被駆動スプロケットのいずれかと交互に係合可能な駆動チェーンと；
前記駆動スプロケットに近接し、駆動チェーンの引っ張り力を維持するように構成されたチェーンテンショナと；
前記被駆動スプロケットに近接する一部の前記駆動チェーンと連係するチェーンガイドと；
前記チェーンガイドを内側方向および外側方向に移動して、前記駆動チェーンを、前記複数の軸方向に離間したスプロケットのうちの１つとの係合から解除させ、また隣接するスプロケットと係合させることによって、前記駆動スプロケットの回転に対する前記係合した被駆動スプロケットの回転のチェーン駆動比を変化させるように構成されたディレーラアクチュエータと；
前記変速装置を実質的に覆うカバーアセンブリとを備え；
前記チェーンテンショナ、チェーンガイドおよびディレーラアクチュエータを前記車両フレームの略内側に配置するように構成された、
人力車両用被覆型チェーン駆動装置。
【請求項１３】
前記駆動スプロケットと連係する遊星駆動装置をさらに備え；
前記遊星駆動装置は：
前記駆動スプロケットと一体に設けられたリングギヤと；
前記リングギヤと噛み合い、スパイダ部材に回転可能に取り付けられる遊星歯車であって、前記スパイダ部材が前記車両フレームに回転可能に取り付けられる、遊星歯車と；
前記遊星歯車と噛み合い、前記車両フレームに回転可能に取り付けられる太陽歯車と；
前記リングギヤ、前記遊星歯車、前記遊星キャリア、前記太陽歯車および前記車両フレームからなるグループから選択される第１の遊星部材と一体に設けられたラチェットと；
前記リングギヤ、前記遊星歯車、前記遊星キャリア、前記太陽歯車および前記車両フレームからなるグループから選択される第２の遊星部材に移動可能に取り付けられる爪とを備え；
前記爪は、前記ラチェットと係合したときに前記第２の遊星部材に対する前記第１の遊星部材の時計回り方向の回転を阻止するように構成されるとともに、前記ラチェットを係合から解除したときに前記第２の遊星部材に対する前記第１の遊星部材の時計回り方向の回転を許容するように構成され、
前記遊星駆動装置はさらに；
前記爪を前記ラチェットと係合させ、また解除するように構成された爪アクチュエータを備え；
前記爪が前記ラチェットと係合しているときに、出力遊星部材の出力回転を、入力遊星部材の入力回転に第１の遊星駆動比を乗じたものと等しいか又はこれを超えるものとなるように拘束し、前記爪が前記ラチェットとの係合から外れているときに、出力遊星部材の前記出力回転を、入力遊星部材の入力回転に第２の遊星駆動比を乗じたものと等しいか又はこれを超えるものとなるように拘束するように構成され、
前記出力遊星部材および前記入力遊星部材は、前記リングギヤ、前記遊星歯車、前記遊星キャリア、前記太陽歯車および前記車両フレームからなるグループから選択されるように構成された、
請求項１２に記載の人力車両用被覆型チェーン駆動装置。
【請求項１４】
前記爪は複合爪であって：
ベース部材と；
ブロッカ部材とを備え；
前記ブロッカ爪部材は、前記ラチェットと係合して前記第１の遊星部材および前記第２の遊星部材の被駆動相対回転を阻止するように構成され、
前記ベース爪部材は、ベース連結部で前記第２の遊星部材に移動可能に取り付けられ、前記ブロッカ爪部材は、連接接合部で前記ベース爪部材に対して移動可能に位置決めされるように構成され、
前記ブロッカ爪部材が前記ラチェットと係合し、前記連接接合部での前記ブロッカ爪部材と前記ベース爪部材との相対的構成が安定しているときに、前記複合爪は安定的に制止力を提供して、前記被駆動相対回転を発生させるように作用する荷重に対向することによって、前記被駆動相対回転を阻止するように構成され、
前記爪アクチュエータは、前記複合爪に力を作用させて、前記ブロッカ爪部材および前記ベース爪部材の前記相対的構成を前記連接接合部で不安定状態にさせることによって、実質的に前記制止力を緩め、前記被駆動相対回転を許容するように構成された、
請求項１３に記載の人力車両用被覆型チェーン駆動装置。
【請求項１５】
前記連接接合部での前記ブロッカ爪部材および前記ベース爪部材の前記相対的構成を、爪リセット機構によって安定構成側に付勢するように構成された、
請求項１４に記載の人力車両用被覆型チェーン駆動装置。
【請求項１６】
前記入力遊星部材の入力回転に対する前記係合した被駆動スプロケットの出力回転の最大総駆動比および最小総駆動比を提供し、
前記最大総駆動比は前記最小総駆動比の少なくとも４倍である、
請求項１３に記載の人力車両用被覆型チェーン駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願のクロスリファレンス］
本願は、２００７年９月２８日に出願された米国仮特許出願第６０／９９５，６３２号（その開示全体を参照により本願へ組み込む）の利益を主張する。
【０００２】
本発明は人力チェーン駆動車両の変速装置に関する。より詳細には、本発明はフロントプラネタリ・リアディレーラ自転車用変速装置に関する。さらに詳細には、本発明はフロントプラネタリ・リアディレーラ変速装置を含む被覆型自転車用動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
現代の自転車用動力伝達装置の分野において、外装（すなわち露出型）動力伝達装置および内装（すなわち被覆型）動力伝達装置は共に一般的である。通常、外装動力伝達装置は平行四辺形型ディレーラ、チェーンおよびスプロケットを採用している。平行四辺形型ディレーラは、様々な運動範囲で揺動するため、完全に覆うことは困難である。平行四辺形型リアディレーラは、後輪ハブ近傍の自転車フレームの外側にボルト締めされる。この位置から、リアディレーラの平行四辺形はさらに外側へも揺動可能である。
【０００４】
外装動力伝達装置が有する利点は、駆動比の数および全範囲が、機構が如何なるホイールハブまたはカバーの内側にも収まるという要件に制限を受けないことである。一般的に、外装動力伝達装置は、フロントディレーラと協働する２つまたは３つチェーンリング（フロントスプロケット）を採用する。フロントシフト装置は多くのギヤ範囲を与え、リアスプロケットと協働するリアディレーラは、駆動比シフト増分がより小さい微調整を提供する。リアディレーラは一般的に、後輪と連係する７つまたは８つのリアスプロケット間でチェーンの移動先を制御する。総駆動比差は一般的に４：１に近い。
【０００５】
内装動力伝達装置は通常、内装ギヤハブの形態をとる。内装ギヤハブは、副軸を用いてボトムブラケット近傍に取り付けてもよいが、通常は後輪ハブと一体化している。内装ギヤハブは一般的に遊星歯車機構を用い、通常３段速〜９段速を提供する。内装ギヤハブは、１２段速または１４段速もの多くの速度段を備えて生産されてきたが、後輪に絡んださらなる重量増で、これらの内装ギヤハブはとても理想的とは言えない。
【０００６】
内装歯車機構を備えた後部ハブの重量は、舗装道路走行では受け入れられるが、オフロード走行では望ましくない。これは、内装歯車機構を自転車の重心により近いボトムブラケット近傍の副軸に配置し直そうと試みるきっかけとなった。残念ながら、標準的な外装動力伝達装置と比較すると、遊星歯車機構および副軸軸受けが装置の効率性を低下させる。
【０００７】
外装動力伝達装置と内装動力伝達装置との間では、両立し得ない多くの点がある。外装動力伝達装置は良好なギヤ範囲および優れた効率性を有するが、水や泥に曝されることで、効率性を劇的に低下させ、動力伝達装置の磨耗を加速させることがある。また露出型動力伝達装置は、衝撃だけでなくチェーンに引っ掛かった小枝などの小さな物体にも起因する障害を受けやすいので、アイドラプーリを妨げ易く、リアディレーラが壊れる原因となることがある。
【０００８】
インデックスシフトならびにチェーンおよびスプロケットの特殊な特徴など、滑らかで迅速なシフトを促進するために外装動力伝達装置に施された改良によって、外装動力伝達装置は、ほとんどの状況において負荷状態でもシフト可能になっている。現代の一般的な外装動力伝達装置が円滑にシフトしない唯一の条件は、フロントディレーラが負荷状態でシフトされるときである。固有の問題は、チェーンの弛み側を操ることで概してリアシフトを非常に容易にするリアディレーラに対して、フロントディレーラがチェーンの負荷側をシフトするよう設定されていることである。
【０００９】
内装ギヤハブは当然ながら覆われており、機構は、ほとんど汚れていないオイルバスまたはグリースバスの中にある。
【００１０】
内装ギヤハブは、複数のスプロケット間でチェーン経路を変更する必要なく、ギヤ比を変更する。チェーンは、合理的にスリムなチェーンガードで容易に覆うことができる。このため、シフト機構、スプロケットおよびチェーンは、風雨および汚染物質から完全に保護される。これによって、これらの自転車は、あらゆる条件での通勤および屋外での保管に適したものとなる。
【００１１】
［最新のフロントシフト技術］
自転車用動力伝達装置は、外装動力伝達装置と内装外装動力伝達装置との両方を含む。外装動力伝達装置は一般的にディレーラを用いて駆動チェーンを１つのスプロケットから別のスプロケットへ移動させて様々な駆動比を達成する。内装動力伝達装置は、後輪ハブの内側に通常位置する遊星歯車機構を用いる。近年では、遊星歯車がフロントスプロケットのスペースにも配置されている。
【００１２】
最も一般的な自転車用歯車機構の形態は、後部ハブと連係する外装歯車機構である。使用可能な駆動比をさらに大きくしたいときは、フロントペダルクランクと連係する外装歯車機構を追加できる。これは通常、駆動側ペダルクランクにボルト締めされる２つまたは３つのスプロケットの形態をとる。フロントディレーラはフレームに固定される。駆動チェーンがフロントディレーラケージを通過する。フロントディレーラはケージを様々な位置に配置し、駆動チェーンを所望のチェーンリングまで移動させて、シフトを行う。フロントディレーラはまた、ハンドルバーで作動される制御ケーブルによって制御される。アクチュエータは「シフタ」と呼ばれ、通常レバーまたはツイストグリップ装置の形態をとる。
【００１３】
駆動側ペダルクランクにボルト締めされる３つのスプロケット（「チェーンリング」としても周知である）の編成は、「トリプルチェーンリング」と呼ばれる。一般的な「トリプルチェーンリング」によって提供される総駆動比差は、約２：１である。
【００１４】
［トリプルチェーンリング装置の課題］
幾つかの問題はトリプルチェーンリング装置に関連している。例えば、トリプルチェーンリング装置は覆うのが難しく、オフロード使用時には砂および泥で劣化する。
【００１５】
もう１つの問題は、トリプルチェーンリング装置がフロントディレーラに対して、チェーンのピンと張られた荷重支持部を強制的に動かすよう求めることである。従って、チェーンの弛み部分を操るリアディレーラをシフトする場合と比べて、フロントディレーラのシフトはより多くの労力を必要とし、信頼性にも欠ける。搭乗者は先を読み、全荷重が作用しないときにシフトしなくてはならない。搭乗者が負荷状態でシフトを試みると、チェーンはシフトできず、あるいはチェーンリングから完全に外れるかもしれない。
【００１６】
３つのチェーンリングの横方向間隔は、チェーンがチェーンリングを「横切って」載せられるときに、斜めのチェーンラインを生じさせる。これはチェーンに過度の負荷を加え、過度の磨耗および摩擦を引き起こす。
【００１７】
革新的な自転車設計者達は往々にして、フロントディレーラを支持するために、ずんぐりした退化したシートチューブを自己の判断でボトムブラケットに配置しなくてはならない。これは、フレーム設計がシートチューブなしでシートを支持する場合であっても当てはまる。
【００１８】
さらに別の問題は、チェーンリングと関連して、シートチューブ上でフロントディレーラの垂直方向および角度を調節しなくてはならない。また、フロントディレーラケージの運動範囲を制限する制限ねじも調節しなくてはならない。整備工は通常ペンチを用いて強制的にチェーンケージを、彼らがより良好に動作すると確信する形状に再構成する。
【００１９】
トリプルチェーンリング装置は、マウンテンバイクが誕生して間もない頃から進化を続け、広く使われるようになった。トリプルチェーンリング装置は比較的安価で軽量であるが、単純にペダルの踏み込み負荷状態で良好に動作しない。業界専門家は何年もの間、この問題を訴えてきた。不確実なフロントシフトは、この業界の最も恥ずべき点の１つである。これが自転車市場をより幅広い客層へと拡大することの障壁となっていた。
【００２０】
このため、過酷なアウトドア走行および保管条件に適するだけでなく、ロードバイクおよびマウンテンバイクを含むがこれに限定されない如何なる用途にも十分な実用的ギヤ範囲を提供する、信頼性のある自転車用動力伝達装置の必要性が存在する。
【発明の概要】
【００２１】
本発明の第一の態様においては、遊星駆動装置であって：フレームに回転可能に取り付けられるリングギヤと；当該リングギヤと噛み合い、遊星キャリアに回転可能に取り付けられる遊星歯車であって、当該遊星キャリアが当該フレームに回転可能に取り付けられる、遊星歯車と；当該遊星歯車と噛み合い、当該フレームに回転可能に取り付けられる太陽歯車と；当該リングギヤ、当該遊星歯車、当該遊星キャリア、当該太陽歯車および当該フレームからなるグループから選択される第１の遊星部材と一体に設けられたラチェットと；当該第１の遊星部材と、当該リングギヤ、当該遊星歯車、当該遊星キャリア、当該太陽歯車および当該フレームからなるグループから選択される第２の遊星部材との間に移動可能に配設される複合爪とを備え；当該複合爪はベース爪部材およびブロッカ爪部材を有し、当該ブロッカ爪部材は、当該ラチェットと係合して当該第１の遊星部材および当該第２の遊星部材の被駆動相対回転を阻止するように構成され、当該ベース爪部材は、ベース連結部で当該第２の遊星部材に移動可能に取り付けられ、当該ブロッカ爪部材は、連接接合部で当該ベース爪部材に対して移動可能に位置決めされるように構成され、当該ブロッカ爪部材が当該ラチェットと係合し、当該連接接合部での当該ブロッカ爪部材と当該ベース爪部材との相対的構成が安定しているとき、当該複合爪は安定的に制止力を提供して、当該被駆動相対回転を発生させるように作用する荷重に対向することによって、当該被駆動相対回転を阻止するように構成され、当該遊星駆動装置はさらに；遊星シフトアクチュエータを備え；当該遊星シフトアクチュエータは、当該複合爪に力を作用させて、当該ブロッカ爪部材および当該ベース爪部材の当該相対的構成を当該連接接合部において不安定状態にさせることによって、実質的に当該制止力を緩め、当該被駆動相対回転を許容するように構成される。
【００２２】
本発明の第一の態様の遊星駆動装置の実施の形態においては、当該遊星シフトアクチュエータは、当該力を当該複合爪に伝達するように構成されている。当該遊星シフトアクチュエータリンクは、当該ベース爪部材に対して動作可能に接続され、枢動可能に取り付けられるケーブルクランプに保持された遊星シフトアクチュエータケーブルである。
【００２３】
本発明の第一の態様の遊星駆動装置の他の実施の形態においては、当該遊星シフトアクチュエータリンクは、当該ブロッカ爪部材に対して動作可能に接続され、枢動可能に取り付けられるケーブルクランプに保持された遊星シフトアクチュエータケーブルである。
【００２４】
本発明の第二の態様においては、チェーン駆動装置であって：駆動スプロケットに近接して車両フレームに移動可能に取り付けられるチェーンテンショナと；当該チェーンテンショナに回転可能に取り付けられるアイドラスプロケットと；当該チェーンテンショナを付勢して、当該アイドラスプロケットと係合したチェーンに反して移動させることによって当該チェーンを引っ張るチェーンテンショナスプリングであって、当該チェーンは、当該駆動スプロケットと係合し、当該車両フレームに回転可能に取り付けられる複数の軸方向に離間した被駆動スプロケットのうちのいずれかと交互に係合可能である、チェーンテンショナスプリングと；当該被駆動スプロケットに近接する当該チェーンの一部と連係し、当該被駆動スプロケットに対して横方向に移動可能なチェーンガイドとを備え；当該チェーンガイドの横方向の移動によって当該チェーンを当該被駆動スプロケットのうちの１つとの係合から解除させ、隣接する被駆動スプロケットと係合させることによって、当該駆動スプロケットの回転に対する当該係合した被駆動スプロケットの回転のチェーン駆動比を変化させ、当該チェーンガイドを、当該チェーンの引っ張りに関連する力から実質的に隔離するように構成される。
【００２５】
本発明の第二の態様のチェーン駆動装置の実施の形態においては、当該チェーンガイドが当該チェーンテンショナに動作可能に接続されることによって、当該チェーンガイドは、当該チェーンテンショナがばねの付勢方向に枢動するときに当該被駆動スプロケットに向かって平行移動するとともに、当該チェーンテンショナがばねの反対方向に枢動するときに当該被駆動スプロケットから離間するように平行移動し、当該チェーンガイドと連係する当該チェーンの一部と、係合した当該被駆動スプロケットとの間のチェーンの長さを最小限にすると同時に、当該チェーンガイドと当該係合した前記被駆動スプロケットとのクリアランスを維持するように構成される。
【００２６】
本発明の第二の態様のチェーン駆動装置の他の実施の形態においては、当該チェーンガイドに動作可能に接続されるディレーラアクチュエータリンクと；当該ディレーラアクチュエータリンクに動作可能に接続されるディレーラアクチュエータとをさらに備え；当該ディレーラアクチュエータは：ベースアクチュエータ部材と移動可能に接続される可動アクチュエータ部材と；当該可動アクチュエータ部材と当該ベースアクチュエータ部材との間に圧縮配設されるデテントスプリングとを備え；当該デテントスプリングは、当該ベースアクチュエータ部材および当該可動アクチュエータ部材のうちの一方と一体に設けられた複数の離間した雌係合特徴のいずれかと交互に係合するように構成された雄係合特徴を有し、当該デテントスプリングの反対側端部が、当該ベースアクチュエータ部材および当該可動アクチュエータ部材のうちの他方と一体に設けられたスプリングキャビティの端壁と係合することによって、当該デテントスプリングの雄係合特徴が特定の雌係合特徴と係合しているとき、当該可動アクチュエータ部材および当該ベースアクチュエータ部材の偶発的な相対移動を実質的に阻止するように構成され、当該可動アクチュエータ部材を当該ベースアクチュエータ部材に対して移動させるとき、当該反対側端部を強制的に当該端壁との係合から離間させることによって、当該デテントスプリングの雄係合特徴を自由にして早急に雌係合特徴と係合させるように構成される。
【００２７】
本発明の第二の態様のチェーン駆動装置のさらに他の実施の形態においては、当該駆動スプロケットと連係する遊星駆動装置をさらに備え；当該遊星駆動装置は：当該駆動スプロケットと一体に設けられたリングギヤと；当該リングギヤと噛み合い、スパイダ部材に回転可能に取り付けられる遊星歯車であって、当該スパイダ部材が当該車両フレームに回転可能に取り付けられる、遊星歯車と；当該遊星歯車と噛み合い、当該車両フレームに回転可能に取り付けられる太陽歯車と；当該リングギヤ、当該遊星歯車、当該遊星キャリア、当該太陽歯車および当該車両フレームからなるグループから選択される第１の遊星部材と一体に設けられたラチェットと；当該リングギヤ、当該遊星歯車、当該遊星キャリア、当該太陽歯車および当該車両フレームからなるグループから選択される第２の遊星部材に移動可能に取り付けられる爪とを有し；当該爪は、当該ラチェットと係合したときに当該第２の遊星部材に対する当該第１の遊星部材の時計回り方向の回転を阻止するとともに、当該ラチェットを係合から解除したときに当該第２の遊星部材に対する当該第１の遊星部材の時計回り方向の回転を許容するように構成され、当該遊星駆動装置はさらに；当該爪を当該ラチェットと係合させ、また解除させるように構成された爪アクチュエータを有し；当該爪が当該ラチェットと係合しているときに、出力遊星部材の出力回転を、入力遊星部材の入力回転に第１の遊星駆動比を乗じたものと等しいか又はこれを超えるものとなるように拘束し、当該爪が当該ラチェットとの係合から外れているときに、出力遊星部材の当該出力回転を、入力遊星部材の入力回転に第２の遊星駆動比を乗じたものと等しいか又はこれを超えるものとなるように拘束するように構成され、当該出力遊星部材および当該入力遊星部材は、当該リングギヤ、当該遊星歯車、当該遊星キャリア、当該太陽歯車および当該車両フレームからなるグループから選択されるように構成される。
【００２８】
本発明の第三の態様においては、人力車両用変速装置の駆動比制御リンクのインライン緩衝機構であって：当該駆動比制御リンクを最大シフトアップ位置と最大シフトダウン位置との間の位置範囲内でシフトアップ方向およびシフトダウン方向に変位させるように構成されたシフトアクチュエータと；当該駆動比制御リンクの変位に応じて移動するように構成された入力緩衝部材と；当該入力緩衝部材の入力変位を出力緩衝部材に伝達するように予荷重を掛けられた緩衝スプリングとを備え；当該駆動比制御リンクの、当該シフトアップ方向および当該シフトダウン方向のうちの少なくとも１つの方向における変位が当該入力緩衝部材に作用力を伝達し、当該入力緩衝部材に、当該出力緩衝部材に対する十分な変位を許容して、当該駆動比制御リンクの当該作用力の伝達方向における全範囲の変位を当該緩衝スプリングに吸収させるように構成される。
【００２９】
本発明の第三の態様の緩衝機構の実施の形態においては、当該入力緩衝部材の当該出力緩衝部材に対する当該入力変位は回転である。
【００３０】
本発明の第三の態様の緩衝機構の他の実施の形態においては、当該入力緩衝部材の当該出力緩衝部材に対する当該入力変位は直線的である。
【００３１】
本発明の第四の態様においては、人力車両用被覆型チェーン駆動装置であって：車両フレームに回転可能に取り付けられる複数の軸方向に離間した被駆動スプロケットと；当該車両フレームに回転可能に取り付けられる駆動スプロケットと；当該駆動スプロケットと係合して、当該被駆動スプロケットのいずれかと交互に係合可能な駆動チェーンと；当該駆動スプロケットに近接し、駆動チェーンの引っ張り力を維持するように構成されたチェーンテンショナと；当該被駆動スプロケットに近接する一部の当該駆動チェーンと連係するチェーンガイドと；当該チェーンガイドを内側方向および外側方向に移動して、当該駆動チェーンを、当該複数の軸方向に離間したスプロケットのうちの１つとの係合から解除させ、また隣接するスプロケットと係合させることによって、当該駆動スプロケットの回転に対する当該係合した被駆動スプロケットの回転のチェーン駆動比を変化させるように構成されたディレーラアクチュエータと；当該変速装置を実質的に覆うカバーアセンブリとを備え；当該チェーンテンショナ、チェーンガイドおよびディレーラアクチュエータを当該車両フレームの略内側に配置するように構成される。
【００３２】
本発明の第四の態様の実施の形態においては、前記駆動スプロケットと連係する遊星駆動装置をさらに備え；前記遊星駆動装置は：前記駆動スプロケットと一体に設けられたリングギヤと；前記リングギヤと噛み合い、スパイダ部材に回転可能に取り付けられる遊星歯車であって、前記スパイダ部材が前記車両フレームに回転可能に取り付けられる、遊星歯車と；前記遊星歯車と噛み合い、前記車両フレームに回転可能に取り付けられる太陽歯車と；前記リングギヤ、前記遊星歯車、前記遊星キャリア、前記太陽歯車および前記車両フレームからなるグループから選択される第１の遊星部材と一体に設けられたラチェットと；前記リングギヤ、前記遊星歯車、前記遊星キャリア、前記太陽歯車および前記車両フレームからなるグループから選択される第２の遊星部材に移動可能に取り付けられる爪とを備え；前記爪は、前記ラチェットと係合したときに前記第２の遊星部材に対する前記第１の遊星部材の時計回り方向の回転を阻止するように構成されるとともに、前記ラチェットを係合から解除したときに前記第２の遊星部材に対する前記第１の遊星部材の時計回り方向の回転を許容するように構成され、前記遊星駆動装置はさらに；前記爪を前記ラチェットと係合させ、また解除するように構成された爪アクチュエータを備え；前記爪が前記ラチェットと係合しているときに、出力遊星部材の出力回転を、入力遊星部材の入力回転に第１の遊星駆動比を乗じたものと等しいか又はこれを超えるものとなるように拘束し、前記爪が前記ラチェットとの係合から外れているときに、出力遊星部材の前記出力回転を、入力遊星部材の入力回転に第２の遊星駆動比を乗じたものと等しいか又はこれを超えるものとなるように拘束するように構成され、前記出力遊星部材および前記入力遊星部材は、前記リングギヤ、前記遊星歯車、前記遊星キャリア、前記太陽歯車および前記車両フレームからなるグループから選択されるように構成される。遊星駆動装置が提供する、入力遊星部材の入力回転に対する係合した被駆動スプロケットの出力回転の最大総駆動比を、その最小総駆動比の少なくとも約４倍とすることが好ましい。
【００３３】
好ましくは、前述の実施の形態においては、当該爪は複合爪であって：ベース部材と；ブロッカ部材とを備え；当該ブロッカ爪部材は、当該ラチェットと係合して当該第１の遊星部材および当該第２の遊星部材の被駆動相対回転を阻止するように構成され、当該ベース爪部材は、ベース連結部で当該第２の遊星部材に移動可能に取り付けられ、当該ブロッカ爪部材は、連接接合部で当該ベース爪部材に対して移動可能に位置決めされるように構成され、当該ブロッカ爪部材が当該ラチェットと係合し、当該連接接合部での当該ブロッカ爪部材と当該ベース爪部材との相対的構成が安定しているときに、当該複合爪は安定的に制止力を提供して、当該被駆動相対回転を発生させるように作用する荷重に対向することによって、当該被駆動相対回転を阻止するように構成され、当該爪アクチュエータは、当該複合爪に力を作用させて、当該ブロッカ爪部材および当該ベース爪部材の当該相対的構成を当該連接接合部で不安定状態にさせることによって、実質的に当該制止力を緩め、当該被駆動相対回転を許容するように構成される。当該連接接合部での当該ブロッカ爪部材および当該ベース爪部材の当該相対的構成を、爪リセット機構によって安定構成側に付勢するように構成するものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明に係る３段速遊星駆動装置１００の側面断面図である。
【００３５】
【図２ａ】図２ａは複合爪２８０の一実施の形態を示す平面図であり、ベース爪部材３２０は、ブロッカ爪部材３５０のそれぞれの側方にある２つのサイドリンクである。
【００３６】
【図２ｂ】図２ｂは図２ａで示す複合爪２８０の一実施の形態の側面図であり、ブロッカ爪部材３５０とサンラチェット歯２６２のうちの１つとの係合を示す。
【００３７】
【図３】図３は、図２ａおよび図２ｂで示す複合爪２８０にサンラチェット２６０が制止された状態の遊星駆動装置１００の部分正面図である。
【００３８】
【図４】図４は、一般的なボトムブラケットに取り付けられた遊星駆動装置１００の斜視図であり、図からリングギヤ１９０、遊星キャリア１３０および遊星歯車２００を取り除いた状態で、シフト力Ｆ（ｓ）が最初に爪制御ケーブル３９０に作用するときに負荷安定制止位置にある複合爪２８０の好ましい実施の形態を示す。
【００３９】
【図５】図５は遊星駆動装置１００の斜視図であり、複合爪２８０がその負荷安定オーバーセンター状態から引き出されており、それによって、ブロッカ接点３６０での接点力が、サンラチェット２６０の行く手を阻むことがないように複合爪２８０の連接（関節）を曲げ続ける。
【００４０】
【図６】図６は遊星駆動装置１００の斜視図であり、ブロッカ爪部材３５０がサンラチェット歯２６２との接触を失ったところで、ケーブルクランプ３７０とブロッカ爪部材３５０との間のクランプピボット３５２が視界に現れている。
【００４１】
【図７】図７は遊星駆動装置１００の斜視図であり、複合爪２８０がサンラチェット２６０から完全に外れ、連接スプリング３１０によって強制的にその負荷安定オーバーセンター状態へ戻されている。
【００４２】
【図８】図８は２段速遊星駆動装置１００の斜視図であり、チェーンリング１５０がリングギヤ１９０から取り外されている。
【００４３】
【図９】図９は、駆動側からパネルを外した状態の被覆型動力伝達装置１０の駆動側を示す図である。
【００４４】
【図１０】図１０は、被駆動側から見た本発明の流線形リアディレーラ装置の斜視図である。
【００４５】
【図１０ａ】図１０ａは、チェーンガイド５１０および駆動チェーン１５２の一部を示す底面図である。
【００４６】
【図１１】図１１は、リアスプロケットクラスタ１０４と関係し、一般的な自転車フレームに取り付けられる際のチェーンガイド５１０の構成要素を被駆動側から示す斜視図である。
【００４７】
【図１２】図１２は、駆動側の下から見上げたときのチェーンガイド５１０およびリアスプロケットクラスタ１０４の斜視図である。
【００４８】
【図１３】図１３は、チェーンガイド５１０、ベルクランクピボット支持部材６２０およびリアスプロケットクラスタ１０４の斜視図であり、主ベルクランクピボット支持部材ボルト６２２により一般的な自転車フレームに装着されるベルクランクピボット支持部材６２０を示す。
【００４９】
【図１４ａ】図１４ａはチェーンガイド５１０の側面斜視図であり、その外形および特徴を示すために動力伝達装置１０から取り外され拡大されている。
【００５０】
【図１４ｂ】図１４ｂは、駆動チェーン１５２が貫通しているチェーンガイド５１０の正面図である。
【００５１】
【図１５】図１５は、被駆動側の下から見た緩衝機構６４０の斜視図である。
【００５２】
【図１６】図１６は、入力スプール６８０を取り外した状態の緩衝機構６４０の斜視図である。
【００５３】
【図１７】図１７は緩衝機構６４０の斜視図であり、出力フォーク６５２と入力スプール６８０の穴６８２との関係を示す。
【００５４】
【図１８ａ】図１８ａは、自転車のハンドルバーから取り外したツイストシフタ７１１の斜視図である。
【００５５】
【図１８ｂ】図１８ｂは、ツイストシフタ７１１のデテント機構を示す側面断面図である。
【００５６】
【図１９】図１９は、被覆型動力伝達装置１０を被駆動側から見た図である。
【００５７】
【図２０】図２０は、被覆型動力伝達装置１０を駆動側から見た図である。
【００５８】
【図２１】図２１は、後部バックプレート６０およびスポークディスク７０の背面図であり、スポークディスク７０がどのように、後部バックプレート６０と一体のスポークディスク受け溝７２に嵌合するかを示す。
【００５９】
【図２２】図２２（ａ）〜図２２（ｆ）は、本発明の複合爪２８０を好適に組み込める代替の遊星駆動装置８００における多くの可能な負荷経路方法のうちの幾つかを概略的に示す。
【００６０】
【図２３】図２３は被覆型動力伝達装置１０の後側を示す平面図であり、上部外側カバープレート４０の外縁の影がどのように、チェーンステイ９００の外縁に密接して追従するかを隠線で示す。
【００６１】
【図２４Ａ】図２４Ａは、本発明の爪の原理を取り入れた爪の代替の実施の形態を示す側面図である。
【００６２】
【図２４Ｂ】図２４Ｂは、本発明の爪の原理を取り入れた爪の代替の実施の形態を示す側面図である。
【００６３】
【図２４Ｃ】図２４Ｃは、本発明の爪の原理を取り入れた爪の代替の実施の形態を示す側面図である。
【００６４】
【図２４Ｄ】図２４Ｄは、本発明の爪の原理を取り入れた爪の代替の実施の形態を示す側面図である。
【００６５】
【図２４Ｅ】図２４Ｅは、本発明の爪の原理を取り入れた爪の代替の実施の形態を示す側面図である。
【００６６】
【図２４Ｆ】図２４Ｆは、本発明の爪の原理を図示により例示したものである。
【００６７】
【図２４Ｇ】図２４Ｇは、本発明の爪の原理を図示により例示したものである。
【００６８】
【図２５】図２５は、本発明に係るデテントスプリング機構の３つの代替の実施の形態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
［発明の詳細な説明］
本セクションでは、添付の図、特には図９、図１９および図２０を参照して、フロントの遊星駆動装置１００と、別体のチェーンテンショナ５００およびチェーンガイド５１０を有するコンパクトな複数スプロケットリアディレーラ装置と、保護カバーとを備える被覆型自転車用動力伝達装置１０について説明する。
【００７０】
本発明では、２段速以上の遊星駆動装置１００を用いてより広範囲の駆動比を生成する。遊星駆動装置１００は、自転車のペダルクランク１１０およびボトムブラケットと連係する。遊星駆動装置１００は全踏み込み（フルペダリング）負荷状態でシフト可能である。
【００７１】
本発明は、チェーンテンション機能を、従来のリアディレーラのチェーン配置機能から分離する。リアディレーラから、そのチェーンテンション機能による負担をなくすことによって、リアディレーラをシフトするときの精度を向上させ、労力を軽減する。これは、従来のリアディレーラの平行四辺形には、アイドラケージと平行四辺形との間にあるテンションピボットスプリングによって負荷が掛かるからである。従って、移動先のスプロケットへチェーンを精確に配置するように動く平行四辺形には、常にアイドラケージテンションスプリングの負荷が掛かる。このねじり負荷が追加されることによって、平行四辺形の４つのピボットで摩擦および摩耗が生じる。
【００７２】
図９および図１０で示すように、内装遊星駆動装置１００に単一のチェーンリング１５０を用いることで、単一のチェーンリング１５０と近接する故にリアスプロケット１０２から離間するチェーンテンショナ５００によってチェーンテンション機能が達成される。従来のフロントディレーラを用いてチェーンを２つまたは３つのチェーンリングの中へ導くと、チェーンリングに近接する如何なるチェーンテンショナも、チェーンがシフトされると、それに追従するため横方向に追跡する必要があろう。このような横方向の追跡の必要性が、現代の部品設計者たちを、単純にチェーンテンショナをリアディレーラに配置することでチェーンテンショナが自動的にチェーンを追跡する方向へと導いた。
【００７３】
内装歯車機構との併用に拘わらず、単一のチェーンリングを用いることで、チェーンリングの近傍に固定チェーンテンショナを配置することが実現可能となる。当然ながら、テンショナはチェーンの弛み側で動作する。
【００７４】
本発明は、これまでのチェーンテンション機能を持たないリアディレーラを用いる。これによって機構を、労力の要らない応答性に優れた精確なチェーンシフトおよび配置により特化させることができる。またシンプルな新規リアディレーラは流線形で、フレームまたはチェーンステイに対して略内側に容易に収まる。
【００７５】
フロントディレーラがないことや、リアディレーラの小型化および複雑さの低下によって、動力伝達装置１０全体をカバーの内側に収容できる。通常のギヤ範囲とカバー性とのトレードオフは回避される。本発明の装置は、最も要求の多いオフロード用途に対して全ギヤ範囲を提供すると同時に、完全被覆型動力伝達装置の利点も保持する。皮肉にも、泥、砂および水濡れに最も苦しんできたのは、オフロード全ギヤ範囲動力伝達装置であった。
【００７６】
［発明の説明］
本発明は、相乗的に相互関連および協働して本発明を完成することが可能な３つのサブシステムからなる。第１に遊星駆動装置１００およびそれに関連するシフト機構が挙げられる。第２に再構成された流線形リアディレーラ装置が挙げられる。流線形リアディレーラ装置は別体のチェーンテンショナ５００、チェーンガイド５１０およびそれに関連するシフト機構を有する。第３にカバー装置が挙げられる。カバー装置は、後輪を素早く取り外すことを可能としたまま動力伝達装置１０を水や泥から略完全に隔離する。
【００７７】
遊星駆動装置を用いて、単一のチェーンリングを１対１の比だけでなく、様々なオーバードライブ比およびアンダードライブ比で回転させられることで、単一のチェーンリング編成を備えた全変速比範囲の変速機を構築する機会を創出する。これによって単純な機構で、固定テンショナ装置によってチェーンの弛んだ被駆動側の引張力を維持することが実現可能となる。
【００７８】
［遊星駆動装置］
多くの方式の遊星歯車機構が自転車に用いられてきた。それらの主要な問題は、太陽歯車、遊星キャリアまたはリングギヤと一体のラチェット歯にラチェットを落下させ、その遊星部材の回転を阻止するのは容易である一方、負荷状態にあるラチェット爪を解放するのは困難なことである。
【００７９】
図１を参照すると、遊星歯車機構は：太陽歯車２５０ａおよび２５０ｂと、遊星キャリア１３０に回転可能に支持される遊星歯車２００ａおよび２００ｂと、リングギヤ１９０とからなる。低速ギヤでは、遊星歯車２００と遊星キャリア１３０との間の一方向クラッチが、段付き遊星歯車が遊星キャリア１３０に対して反対方向に回転しないようにする。このため、ペダルおよびクランクを正方向に回転させると、歯車機構が全体的に回転する。
【００８０】
第１のオーバードライブ状態では、以下で詳述する複合爪２８０ａは、太陽歯車２５０ａと一体のサンラチェット２６０ａと係合して揺動することが許容される。複合爪２８０ａは、太陽歯車２５０ａを正方向に回転させない。このため、遊星歯車２００ａは必ず太陽歯車の周りを回転する。これによって、チェーンリング１５０と一体のリングギヤ１９０に運動速度ゲインを与える。
【００８１】
同様に、複合爪２８０ｂをサンラチェット２６０ｂと係合させることで、強制的に変速機をさらに高出力速度状態にする。
【００８２】
課題は、変速機が負荷状態の間に、その工程を逆にたどることである。
【００８３】
本発明の新規な態様は、それが連接（関節でつながれた）ラチェット爪、つまり複合爪２８０を用いるという事実に帰する。複合爪２８０は、全負荷状態の間に、太陽歯車２５０と一体のサンラチェット２６０との係合から容易に解除されるよう、精巧に連接される（関節でつながれている）。
【００８４】
図４を参照すると、爪制御ケーブル３９０の役目を行う標準的な自転車ケーブルは、ベースピボット３３０と連接ピボット３４０との間でベース爪部材、つまり部材３２０に装着される。連接ピボット３４０は、ボトムブラケット、つまり変速機が搭載されるフレーム部材に対して固定される。複合爪は、２つの連接部品からなる。ブロッカ爪部材３５０は、連接ピボット３４０で枢動させられ、連接ピボット３４０の一方側に、サンラチェット２６０のラチェット歯２６２と係合して太陽歯車２５０を制止する指部を有する。ブロッカ爪部材３５０はまた、連接ピボット３４０の他方側にケーブル装着部を有する。連接ピボット３４０は、連接リターンスプリング３１０によりばね荷重されるため、ブロッカ爪部材３５０はベース爪部材３２０を基準にして「オーバーセンター」状態に付勢される。ベースピボット３３０は、サンラチェット歯２６２との係合を複合爪２８０に促すよう付勢される。一実施の形態では、図２ａおよび図２ｂで示すように、ベース爪部材３２０は一対のサイドリンクであり、ピボット３３０および３４０を、サイドリンクの役目を行うベース爪部材３２０を貫通するピンとして形成してもよい。
【００８５】
図４〜図７を参照すると、低出力速度へシフトダウンするために、ケーブル力によってケーブル装着部で複合爪２８０を引っ張る。このてこ作用が、複合爪２８０がオーバーセンター状態を越えるように働き、複合爪２８０がサンラチェット歯２６２から外れるように強制され、サンラチェット歯２６２がサンラチェット２６０に作用する駆動負荷トルクによりブロッカ爪部材３５０に向かって回り込むように押しやられる。
【００８６】
ケーブルを緩めると、この工程が逆をたどり、複合爪２８０が再度サンラチェット２６０を制止することを許容する。連接リターンスプリング３１０は、シフトアップ中、好ましくはシフトアップの前に、ブロッカ爪部材３５０およびベース爪部材３２０をオーバーセンター状態に維持する。
【００８７】
負荷状態でシフトダウンする利点は、操縦者が負荷の掛かった爪をてこ作用で動かして係合から解除するまでの全ての（物理的）仕事をする必要がなく、複合爪２８０をそのオーバーセンター負荷安定状態を越えた状態にする（物理的）仕事だけを行えばよいことである。
【００８８】
また、複合ラチェットの本発明の好ましい実施の形態では、図４〜図７で示すように、ブロッカ爪部材３５０にピボット接続するケーブルクランプ３７０を採用する。ピボットを追加する利点は、負荷状態でのシフトダウン時にケーブルが、ブロッカ爪部材３５０から約９０度回転して隔離され、その結果、ケーブル疲労が生じにくい。ピボットおよび構成部品の追加によって、爪制御ケーブルをシフタ７１１にソケット付けし、変速機に従来の方向で締め付けることが可能である。これは、シフタ７１１をできるだけ小型軽量に維持するのに望ましい。
【００８９】
図４〜図７は、２段速遊星駆動装置１００の実施の形態に適用されるような、連接爪サンブロッカの好ましい実施の形態を４段階の機械的サイクルで示す。図４は、連接爪３２０に制止された太陽歯車を示す。上述のように、ブロッカ爪部材３５０は複合爪２８０の一部であり、サンラチェット歯２６２と係合し、ベース爪部材３２０に対して連接ピボット３４０で枢動する。連接リターンスプリング３１０は、ブロッカ爪部材３５０とベース爪部材３２０との間で反応し、ブロッカ爪部材３５０がサンラチェット２６０に当接する接点３６０とベースピボット３３０との間を結ぶ線を基準にして、ピボット３４０をオーバーセンター（中心線超え）に維持する。
【００９０】
図４に示す装置では、サンラチェット２６０が制止され、オーバードライブ係合されている。爪制御ケーブル３９０は繰り出された状態である。ベクトル線Ｆ（ｓ）は、爪制御ケーブル３９０で引っ張られたシフト力の方向を示す。図４は、作用するシフト力Ｆ（ｓ）によるシフト開始直前の複合爪２８０の負荷安定オーバーセンター構成を示す。この構成では、図４の反時計回りの矢印で示すように、連接ピボット３４０からベースピボット３３０へ延びる中心線が、ブロッカ接点３６０から連接ピボット３４０へ延びる中心線の上を通る。
【００９１】
図５〜図７で示すように、爪制御ケーブル３９０を引っ張ると、図５および図６の上記中心線間の角度を示す反時計回りの矢印が示すように、複合爪２８０がてこ作用で動きオーバーセンター構成を越え、その後、オーバードライブからカチッと外れることで、変速機を略瞬時に、図９で示すスプラグクラッチ１４０によって遊星キャリア１３０に接続される遊星歯車２００が提供するような、それ以前の負荷経路および対応した駆動比に戻す。
【００９２】
主リターンスプリング３００は、複合爪２８０をサンラチェット２６０側に付勢する。図４で示すように、複合爪２８０はスプリング３００および３１０によって所定位置に留まるよう付勢される。連接ピボット３４０は、その運動範囲の限界に直面している。ブロッカ爪部材３５０は、ベース爪部材３２０の上部に当たる止め具３４２によって、主爪３２０に対してさらに時計回りに回転することを阻止される。
【００９３】
ケーブル力の作用方向は、レバーアームに略垂直で寄生摩擦力を最小限にする。このため、中程度のケーブル力でも非常に高いスルートルクによって装置をシフトダウンできる。例えば、ペダルクランク１１０が水平「９時」位置にあるペダルスピンドル１２０に２００ｌｂの静荷重を掛け、ツイストグリップ７２０を用いて容易に装置をシフトダウンできる。
【００９４】
本発明の好ましい実施の形態では、シフタ７１１としてシンプルなスプールツイストシフタを用いる。これらのシフタはシンプルで効率的である。しかしながら、シフト力が中程度であるため、如何なる形態のケーブル作動装置でも容認できるであろう。
【００９５】
図５は、爪制御ケーブル３９０が引っ張られている際の装置を示す。ケーブルクランプ３７０が爪制御ケーブル３９０の作用を受けると、ケーブルクランプ３７０によって図６で見えるクランプピボット３５２にケーブル力が作用し、そのケーブル力によってブロッカ爪部材３５０が反時計回りに回転させられている。負荷点３６０、ピボット３４０およびピボット３３０に対するオーバーセンター状態が覆されて、ブロッカ爪部材３５０は、太陽歯車２５０と連係するラチェット歯２６０との係合から外れて動作している。遊星駆動装置に踏力よる負荷が掛かると、これらの踏力は強制的に太陽歯車２５０を時計回りに回転させ、図６で示すように、ブロッカ爪部材３５０をラチェット歯２６２から離間させるようさらに変位させる。ブロッカ爪部材３５０はラチェット歯２６２から自由になると、図７で示すように、ベース爪部材３２０に対して、そのシフト前オーバーセンター位置まではじき戻る。この時点で、太陽歯車２５０は、強制的に遊星歯車２００をその周りで回転させるのではなく、ペダルクランク１１０と共に自由に回転するため、装置は非オーバードライブ状態にある。
【００９６】
本分野における従来のプラクティスでは、本発明の複合爪について教示していない。通常、２つ以上の互いに対称な位置に設けられたブロック爪を用いて、遊星歯車、遊星キャリア、リングギヤまたは太陽歯車の回転を阻止する。これは同心度を維持することを目的とする。一般的にそれが非常に優れた発想であるのは、一方向だけに負荷を掛けると、過度のギヤの振れ、摩擦および磨耗が発生し得るところ、複合機構では、複数のクリアランスが一体となって機能することとなるためである。しかしながら、本発明の２段速構成では、１つのクリアランスであること、究極にシンプルであること、そして接触面積が大きいことが組み合わさり単一の爪を実現可能にする。単一の爪であることの利点の１つは、第２の爪を連係させるためのエネルギー消費ピボットおよびリンクが必要ないことである。
【００９７】
本発明の好ましい実施の形態は、サーボ機構ではないが、複合爪２８０のブロッカ爪部材３５０を解放するのに効率的な機構である。本発明の装置では、手動で生成したケーブル力を用いて、太陽歯車２５０の回転を阻止するサンラチェット２６０を制止する複合爪２８０をオーバーセンター状態からてこ作用で動かす。従って、本発明の更なる利点は、搭乗者が装置をオーバーセンター状態から脱出させる（物理的）仕事をしさえすればよいことである。装置がオーバーセンター状態を越えた後、踏力は、道程途中の複合爪２８０を次のシフトアップのためのセット位置まではじき戻す傾向にある。従って、手動で生成された力でシフトダウンが開始されるものの、装置はシフトダウンを完了するための部分的なサーボ機構である。
【００９８】
スループットトルクが大きくなり、その結果により大きなオーバーセンター力が生じ、シフトダウンに必要なシフト力Ｆ（ｓ）が過大になると、回転中のペダルクランク１１０と複合爪２８０との間にサーボ作用が生じる可能性がある。ケーブルの引張によって、複合爪２８０と遊星キャリアの突起部とが相互作用を生じ、カム作用を生じて複合爪２８０をサンラチェット歯２６２との係合から解除するであろう。
【００９９】
ここで図９を参照すると、カバーを部分的に除去した遊星駆動装置１００が示されている。チェーンファンネル１７０を用いて、急激なシフトアップまたはよくある乱暴な運転に因るチェーン波で駆動チェーン１５２が単一のチェーンリング１５０からはじかれないようにする。図３で示すように、チェーンリング１５０はリングギヤ１９０と一体化して、チェーンリング軸受け１６０によって遊星キャリア１３０に支持される。
【０１００】
オーバードライブ状態で太陽歯車２５０を制止すると、それは単一の複合爪２８０の作用を受ける。図８で示すように、その結果生じた不均衡な力つまり偏心力は、サンラチェット２６０下部の支持体の２７０の幅広基部で均衡がとられる。２段速構成の場合、制止された太陽歯車２５０とフレームとの間の相対運動が不要である。制止された太陽歯車２５０は静止しているが、強制的にその周りで運動を起こさせる。このため、幅広支持体２７０は無摩擦である必要がない。シンプルなブッシュが妥当である。太陽歯車２５０が回転するとき、それには負荷が掛からない。従って、シンプルなスリップ嵌合で十分である。
【０１０１】
図８は２段速構成の歯車およびラチェットを示す。上述のように、表面２７０は、太陽歯車２５０が複合爪２８０でピン止めされるときに、広範に支持される表面である。ラチェット歯２６０は太陽歯車２５０と一体化している。遊星歯車２００は、自由にスタッド２２０の周りを回転する。図９で示すように、特殊遊星歯車２３０は、スプラグクラッチ１４０の作用を受ける活軸２４０に支持される。図９で示すように、スプラグクラッチ１４０は強制的に、特殊遊星歯車２３０、遊星歯車２００およびリングギヤ１９０をキャリア１３０に対して正方向にのみ回転させる。
【０１０２】
本セクションで説明した図示の実施の形態では、入力回転が遊星キャリア１３０に作用してリングギヤ１９０に出力回転を与える遊星駆動装置１００を組み込むが、図示の遊星駆動装置１００を負荷状態でシフト可能にする複合爪２８０も同等に、代替の負荷経路方式を用いる遊星駆動装置に適用可能である。図２２ａ〜図２２ｆで代替の遊星駆動装置８００の例を幾つか概略的に示す。図２２ａで示すように、遊星キャリア８０４をフレーム（図示せず）に固定することで、太陽歯車８０６の入力回転がリングギヤ８０８に反対方向の出力回転を与え、その逆もまた同様である。同様に、図２２ｂでは、太陽歯車８０６がフレームに固定され、リングギヤ８０８または遊星歯車８０２が入力または出力部材でもよい負荷経路を示す一方、図２２ｃでは、リングギヤ８０８がフレームに固定され、太陽歯車８０６または遊星キャリア８０４が入力または出力部材でもよい負荷経路を示す。図２２ｄ〜図２２ｆでは、遊星歯車８０２、リングギヤ８０８または太陽歯車８０６のいずれかが遊星キャリア８０４にそれぞれ固定される構成を示す。上記構成のそれぞれにおいて、遊星駆動装置８００が全体的に回転し、出力回転と入力回転との割合はいずれの負荷経路に関しても１：１である。
【０１０３】
さらに多くの順列および組み合わせも当然ながら可能である。また、複数の太陽歯車、段付き遊星歯車および１つ以上のリングギヤの使用は、遊星駆動装置の使用に対して無限の可能性を与え、そしてそれらの使用を車両、ウインチ、釣り用リールその他の装置に適用してもよい。上記装置のいずれもが、制限なく、好適に本発明の複合爪２８０をそれらの遊星駆動装置に組み込んでもよい。
【０１０４】
いずれの場合も、従来のラチェット爪を配して少なくとも一方向のラチェット歯の相対運動を制止し、典型的には反対方向の相対運動を許容することは、歴史的に容易であった。複合爪を、遊星駆動装置の部材（ハウジングつまりフレーム、太陽歯車、遊星歯車、遊星歯車キャリアまたはリングギヤ）のうちのいずれとも連係させてもよい。同様に、ラチェット歯も、先に列挙した遊星駆動装置の構成部材のうちのいずれとも連係または一体化してもよい。
【０１０５】
本発明の複合爪２８０における新規かつ有益な態様の１つは、遊星駆動装置１００が全負荷状態で操作される間でも、最小限の労力で複合爪２８０をラチェット歯２６２から外せることである。これによって、複合爪２８０を配して変更した負荷経路よりも以前の状態に負荷経路を回復させることが可能である。それに対し従来の爪は、新たにサーボ機構を採用して強制的にそれをラチェット歯との係合から解除しない限り、変速機が負荷を受けている間は、爪を外すことは、不可能でないとしても、難しい。通常サーボ機構は、強制的に爪を係合から解除させるために用いられるが、欠点はサーボ機構が、変速機自体からエネルギーを得て強制的にラチェットを係合から解除させるための新たな機構を必要とすることである。既知の例では、ハンドルバーシフタからコマンドを受けるパイロット機構を用いて、爪とペダルスピンドルと一体のカムとの間の位置までカムフォロワを移動させ、爪を強制的に、太陽歯車の内径に形成されるラチェット歯との係合から解除させる。新たな機構によって、シフト装置に重量および複雑さが加わる。また、上述のように、パイロット機構を用いて追従サーボ機構を制御することで、シフトコマンドとその結果なされたシフトとの間に遅れが生じる。
【０１０６】
本発明の複合爪２８０は、サーボ機構に関連する複雑化および遅れを回避する。
【０１０７】
好ましい実施の形態では、複合爪２８０は、その連接が安定構成で保持されるコック位置から配される。複合爪２８０が配されると、それは、先に列挙した遊星駆動装置の部材のうちの１つから別の部材へ制止力を伝達する位置まで移動する。複合爪２８０は従って、圧縮制止力を伝達するのに十分安定した構成で保持される。複合爪２８０を解放して制止状態を終えたいとき、爪制御ケーブル３９０にとっては単に、複合爪２８０が圧縮負荷下で倒れるようそれを不安定化させる必要があるだけである。爪制御ケーブル３９０は、複合爪の連接ピボット３４０を安定平衡状態からまさに不安定平衡状態へと転化するのに十分な仕事エネルギー：（力×変位量）を入力する必要があるだけである。このとき、変速機自体がもたらすエネルギーがブロッカ爪部材３５０をその移動パターンが完了するように強制することで、ブロッカ爪部材３５０がラチェット歯２６２から離れた位置に強制的に移動される。上記機構は、負荷状態でのシフトを許容する機構の中でも、シフトの開始が、上述のカムパイロット機構のようにシフトコマンドの後ではなく、シフトコマンドと同時に起こるという点でユニークである。
【０１０８】
［複合爪］
図示の好ましい実施の形態では、複合爪２８０の２つの構造部材、つまりブロッカ爪部材３５０およびベース爪部材３２０が制止時では圧縮負荷状態にある。しかしながら、本発明を具現化する多くの代替の複合爪構成が可能である。
【０１０９】
図２４Ａ〜図２４Ｅは、本発明の根底にある原理を同様に採用する代替の構造を示す。図２４Ｆおよび図２４Ｇは以下の説明を行うためのグラフ表示である。
【０１１０】
図２４Ｆは、凹凸を有するベース部材９５４に対して４つの位置にある円形部材９５０を示す。図中、制止力Ｆ（Ｂ）は垂直下方向に作用してベース部材９５４に対して円形部材９５０を押し込む。図中、作動力Ｆ（Ａ）は水平方向右側に作用する。安定制止状態では、円形部材９５０を安定位置Ｐから不安定位置Ｑへ押す力は生じない。円形部材９５０は位置Ｐに安定的に配置されたままで、遊星駆動装置の２つの部材間の相対回転を制止する位置にある。位置Ｐの円形部材９５０は制止力Ｆ（Ｂ）に対して安定平衡状態にある。
【０１１１】
制止状態を解除したいときは、作動力Ｆ（Ａ）を円形部材９５０に作用させ、強制的にそれを位置Ｐをやや越えた通過直後位置Ｑまで移動させる。位置Ｑにおいて、円形部材９５０は制止力Ｆ（Ｂ）に対してわずかに高い位置エネルギー状態にあり、また制止力Ｆ（Ｂ）に対して不安定平衡状態にある。作動力Ｆ（Ａ）が円形部材９５０を通過直後位置Ｑからさらに移動させると、制止力Ｆ（Ｂ）が自動的に円形部材９５０を、位置Ｒを経由して位置Ｓまで連続移動させる。位置Ｒは制止境界である。円形部材９５０が制止境界を下ると、円形部材９５０がそれ以前に制止していた部材から完全に離れる。
【０１１２】
小さな実作動力が短い変位量の間、円形部材９５０に作用することによって移動、つまり自動的に非制止状態となって完了する平衡状態の変更、が始まる。制止力Ｆ（Ｂ）の支援によって、位置Ｑを越えて一旦開始した移動を完了する。小さな作動力と、小さな変位量すなわち位置Ｐから位置Ｑまでの距離とを掛け合わせると、シフトを達成する少量のエネルギーまたは労力と等しくなる。
【０１１３】
従来の爪に該当する状況を図２４Ｇで表す。円形部材９５０が矩形部材９５６に取って替わる。これは、従来のラチェット爪がラチェット歯から略離れるまで、ラチェット爪と歯との間の接触角度があまり変わらないという事実を示す意味がある。
【０１１４】
再び位置Ｐが制止力Ｆ（Ｂ）に対する安定平衡位置を表す。この場合、シフトを発生させるために、作動力Ｆ（Ａ）は、はるかに長い距離の間、矩形部材９５６に作用して、矩形部材９５６を、それが最終的に不安定になり制止境界である位置Ｒを経由して落下し、そして最終的には解除位置である位置Ｓに留まる位置Ｑまで動かさなくてはならない。作動力Ｆ（Ａ）は、制止力Ｆ（Ｂ）によって生成されたかなり大きな摩擦力に対向して単独で作用し、位置Ｒと略一致する不安定位置Ｑまでラチェットを動かさなくてはならない。制止力Ｆ（Ｂ）はこの移動が大方完了するまで、この移動に逆らう。作動力Ｆ（Ａ）が比較的長い距離に渡って作用する結果、シフトを完了するのに比較的多量のエネルギーが消費される。これは、制止力が早期に優勢となりシフトの完了を支援する本発明とは対照的である。
【０１１５】
本発明では、安定構成と不安定構成との間の遷移点である位置Ｑが、できるだけ位置Ｐに近いことが好ましい。従来の装置では、位置Ｑが実質的に変位経路上のはるか遠くにある。本発明によれば、制止力Ｆ（Ｂ）を採用して、制御力Ｆ（Ａ）によって一旦開始されたシフトを支援する。従来の装置では、制御力Ｆ（Ａ）が実質的に単独で作用し、爪を歯から離れた状態にしなくてはならない。
【０１１６】
構造が遊星部材に対して制止位置から非制止位置へ倒れたり屈曲したりする不安定平衡状態とほとんど幾何学的には相違しない安定平衡状態を用いる。代替の実施の形態では、位置Ｐおよび位置Ｑは幾何学的に一致し、安定から不安定への転化は、制御ケーブルおよびリターンスプリングによって爪に作用する実際の力の変化によって起こる。これについては図２４Ｅを参照して以下で説明する。
【０１１７】
制止状態を回復させたいときは、ラチェット歯のうちの１つを制止しさえすればよい。複合爪または円形部材と連係する遊星部材のさらなる回転を制止するよう、複合爪または円形部材を進行方向の歯の行く手を阻むように配置しさえすればよい。複合爪または円形部材を制止位置に再配置するためのエネルギー経路は、複合爪が所定制止位置に行くまでは、制止力に逆らう必要がない。制止の開始時に大きな力が作用するが実質的に変位しない。図２４Ｆではこれを、ベース部材９５４の裏側を「密かに」回って、垂直経路を移動して再び安定制止位置である位置Ｐに留まる円形部材９５０によって表わす。これを図２４Ｆの点線で示す。円形部材９５０は所定位置に密かに戻ると同時に、それが次の進行方向のラチェット歯を係止および制止する安定位置にくるまで、制止力Ｆ（Ｂ）を回避する。ラチェット歯間の空間が、これを発生させる時間を提供する。
【０１１８】
ここで、これらの根底原理について図２４Ａ〜図２４Ｅで示す様々な可能な構造と関連させて説明する。
【０１１９】
図２４Ａは、ブロッカ爪部材１００２が圧縮されている代替の複合爪１０００を示す。ベース爪部材１００４はブロッカ爪部材１００２を支持し、フレームに軸支される。ベース爪部材とブロッカ爪部材との間の連接は転がり接触である。図示のように、スプリングクリップ１００６は、ブロッカ爪部材１００２をベース爪部材１００４に対して所定位置で弾性的に保持する。制御ケーブル１００８がブロッカ爪部材１００２を引き上げると、ブロッカ爪部材１００２は反時計回りに回転する。これは、位置Ｐから通過直後位置Ｑへ移動する図２４Ｆの円形部材９５０に例えられる。装置が位置Ｐから位置Ｑへ移動すると、ラチェットホイール１０１０は強制的にわずかに反時計回り方向に回転させられる。これは図２４Ｆの位置Ｐと位置Ｑとの間の凸部に例えられる。これは、制止力Ｆ（Ｂ）に対する装置の位置エネルギーの増加に相当する。ブロッカ爪部材１００２が、ラチェットホイール１０１０に時計回り方向の回転を開始させようとするのに十分なほど先まで反時計回りに回転するとき、装置は図２４Ｆの通過直後位置Ｑにあり、その後、進行方向のラチェット歯１０１２が行く手を阻まれないよう複合爪１０００を押し出すため、位置Ｓまで駆動されるであろう。一旦、ブロッカ爪部材１００２が行く手を阻むことなく、制止力から離れると、スプリングクリップ１００６はブロッカ爪部材１００２をベース爪部材１００４に対して安定構成へと再配置できる。制御ケーブル１００８が緩められると、複合爪１０００は進行方向のラチェット歯１０１２の行く手を阻んで落下し、その移動を制止できる。これは図２４Ｆの点線で示す経路に相当する。
【０１２０】
図２４Ｂは、本発明に係る別の可能な複合爪１０２０を示す。各ラチェット歯１０２２は、スプリングクリップ１０２６によって歯１０２２の曲面に対向して保持されたローラ１０２４を備える。ベース爪部材はフレームに軸支される。装置は、図２４Ｆの位置Ｐに相当する安定制止位置にあることが示されている。装置が制止力に対して安定平衡状態であるためには、制御ケーブル１０２９がベース爪部材を上方向に引っ張り始めて装置を不安定平衡状態にする際に、接触角度およびピボットの組み合わせによって、制止力に対する装置のエネルギー状態の増加を小さくすることが必要である。これは図２４Ｆの位置Ｐから位置Ｑへ移動する円形部材９５０に相当する。またそれは、ラチェットホイール１０３０の反時計回り方向のわずかな回転にも相当する。次にケーブルの上方向への運動が少し増加すれば、装置が倒れてラチェットホイール１０３０を自由に時計回り方向に回転させるであろう。曲面状の各ラチェット歯１０２２とそれに対応するローラ１０２４との間の接触角度は、ローラ１０２４が上方向に回転させられるのに応じて変化する。これは力の方向を変化させて装置を不安定化させるため、装置が倒れる。
【０１２１】
複合爪１０２０がラチェットホイール１０３０から自由になると、スプリングクリップ１０２６はローラ１０２４をラチェット歯１０２２の面に対して安定構成へと戻す。ここで、制御ケーブル１０２９を再度緩めると、回転を安定的に制止する準備が整えられる。
【０１２２】
本発明に係る複合爪は、非制止位置にあるとき、どの連接部で分離してもよいことに留意されたい。遊星部材の相対回転を制止するよう装置を配備したときに限って、安定した連係が起こる必要がある。
【０１２３】
図２４Ｃは、本発明に係るさらに別の可能な爪１０４０を示す。爪１０４０は単一要素であり、その「複合」性は、爪およびラチェット歯の丸みを帯びた接触面同士が相互作用して図２４Ｆで示す動作原理を生み出すという事実にある。図中、爪１０４０はラチェット１０４４の歯１０４２に対して安定制止位置にある。爪１０４０および歯１０４２の曲面間の接触角度によって、ケーブル１０４６が爪１０４０を上方向に引っ張り装置を図２４Ｆの位置Ｐから位置Ｑまで動かすときに、制止力に対する装置の位置エネルギーがわずかしか増加しない、という効果を生み出す。それに応じて、これはラチェット１０４４のわずかな反時計回り回転を伴うはずである。この初期回転は裸眼では確認できないかもしれないが、測定は可能である。ラチェットホイールの初期の反対方向回転は、図２４Ｆの位置Ｐと位置Ｑとの間の凸部に相当する。言い換えれば、安定制止状態での接触角度は、ラチェットホイール１０４４の中心から曲面間の接点１０４８を結ぶ半径線ＲＬに対してわずかに時計回りに回転させられる。ケーブル１０４６が爪１０４０を上方向に引っ張ると、曲面同士は異なる点で接触し、接触角度が反時計回りにシフトする。接触角度が半径線ＲＬを通過すると、装置が倒れてラチェットホイール１０４４の時計回り方向の回転を許容する。
【０１２４】
制御ケーブル１０４６が再度緩められると、爪１０４０はラチェット歯１０４２の行く手を阻むように落下する。遊星部材の回転を安定的に制止するには、初期接触時の接触角度を半径に対してわずかに時計回りにしさえすればよい。
【０１２５】
この例の爪は単一要素であり、ラチェット歯との複雑な相互作用を有することによって、装置を、ラチェットホイールが強制的に爪をさらに変位させてラチェット歯の経路から完全に離れる不安定状態にするのに、少量の入力エネルギーしか必要としない。言い換えれば、シフト中に曲面同士が相互作用して、位置Ｐおよび位置Ｑをできる限り互いに近づける。
【０１２６】
図２４Ｄは本発明のさらに別の可能な構成を示す。位置Ｐおよび位置Ｑを互いに近づけるための曲面同士の相互作用は、爪１０５０の裏面と遊星駆動装置のフレームに固定された曲面状支持体１０５２との間で発生する。これらの図示で、斜線は、該当する特徴が固定されていることを示す。安定制止状態の複合爪装置を再度示す。ケーブル１０５４を上方向に微量だけ引っ張り、装置を不安定状態にして、ラチェット１０５６を時計回り方向に回転させる。爪１０５０が持ち上げられると、曲面同士の接触角度は反時計回りに回転する。
【０１２７】
図２４Ｅは本発明のさらに別の可能な構成を示す。この構成では、爪１０６０に掛かるばね付勢力が逆向きである。爪１０６０とラチェット１０６４の歯１０６２との間の曲面は、安定構成である位置Ｐと不安定構成である位置Ｑとをできる限り互いに近づける役割を果たす。事実、それらは略一致する。ケーブル１０６６の一定した引っ張り力が爪１０６０を安定平衡状態に維持する。ラチェット歯１０６２と爪１０６０との接触角度は、それ自体で制止力Ｆ（ｂ）を安定して支持するには十分ではない。ケーブルの引っ張りを緩めると、爪１０６０のピボット１０６８、ラチェット歯１０６２との接点１０７０およびケーブルリターンスプリング１０７２に作用する力の実効果が結合し、爪１０６０を時計回りに回転させてラチェット歯１０６２との係合からそれを解除する。この構成では、位置Ｐおよび位置Ｑは幾何学的に略一致する。安定位置Ｐと不安定位置Ｑとの違いは、位置Ｐではケーブル力が爪１０６０を安定化させるよう作用し、位置Ｑでは爪を不安定化させるようケーブル力が緩められる点である。不安定位置Ｑから装置が倒れると、制止力Ｆ（Ｂ）を採用して位置Ｒを経由する位置Ｓまでの移動を完了させる。
【０１２８】
再度制止状態を回復させたいときは、制御ケーブル１０６６を上方向に引っ張り爪１０６０を安定位置Ｐまで揺動させる。位置Ｐを維持するには一定のケーブル引っ張り力を要する。
【０１２９】
本発明に係る遊星駆動装置の部材を制止するために採用できる機構の別の一例は、「ボールペン」型機構であろう（図示せず）。通常のボールペンは、筆記ボールの反対側端部にあるボタンを押すことに反応して、交互に展開したり格納されたりする。この例では、筆記のためにボールペンを展開し、筆記中に筆記ボールに掛かる圧縮力に堪えるため、安定平衡状態に維持する。再度ボタンをわずかに押すと、伸縮機構が不安定平衡状態をやや越えた状態となり、その後リターンスプリングが筆記ボールを引っ張り、ペン本体の中まで戻す。このボールペンと類似する機構を構成して本発明に係る遊星部材を制止できる。例えば、ピボット支持体を「ペン」の「ボタン」端部近傍に配置することによって、ペンの筆記ボール端部をラチェット歯の経路中および経路外に揺動させることができる。「ペン」をラチェット歯との係合から解除して揺動させるとき、「ボタン」を押して「筆記ボール」を展開させる。これは配備に備えたコック位置である。「ペン」を配備すると、「ペン」は、圧縮力をラチェット歯からピボットへ伝達するような位置まで枢動する。負荷状態のラチェット歯を解放するには、「ペン」を安定平衡状態から不安定平衡状態をやや越えた状態とするのに必要なだけ「ボタン」を短く押す。その時点で、「ペン」が短くなり、ラチェット歯がその移動を再開してピボットを通過するため、「ペン」が倒れる。その後「ペン」を揺動させてコック位置まで戻し、「ボタン」をより長押して再度「筆記ボール」を展開させ、次の配備に備えた安定平衡状態にそれをロックする。
【０１３０】
これらの例は、本発明の可能な実施の形態を限定するために提供されるのではなく、発明者が主張する根底の機構が遊星駆動装置の制御に適用された場合に、新規かつ有益であることを示すためである。これらの例では、連接制止機構は、最初に配備されたときに従来の爪の機能を果たし、遊星駆動装置の部材を制止する。連接制止機構は配備されると安定平衡配置に保たれる。遊星駆動装置を制止したくないときは、連接制止機構にエネルギーを加えて、不安定平衡状態をやや越えた状態にすることによって、連接制止機構が倒れるか、または解放される。一旦、制止荷重を緩めると、付勢装置が連接制止機構を、次の配備に備えた安定構成まで連接を回復させた状態でコック位置まで戻す。
【０１３１】
［リアディレーラ］
チェーンガイド５１０とチェーンテンショナ５００との間の引棒５７０によって、チェーンガイドと特定の移動先のスプロケット１０２との間のチェーン隙間５７４を相対的に一定にできる。
【０１３２】
［リアディレーラ］
チェーンテンショナ５００およびチェーンガイド５１０を有するリアディレーラを図９〜図１４に示す。チェーンテンショナ５００はスプリングキャビティ５０１を中心に枢動する。スプリングキャビティ５０１はボトムブラケット内側プレート６２に固定される。テンショナアイドラケージ５０４は、ガード板５０２でガードされるガードされたアイドラスプロケット５０３を支持する。ガード板５０２は、チェーンをアイドラスプロケット５０３上に維持するために配置される。図１０の隠線で示すチェーンテンショナスプリング５０５は、アイドラケージ５０４を付勢してチェーンリング１５０から離間して回転させる。図９で示すように、これらの部材は協働してアイドラスプロケット５０３をチェーンリング１５０から引き離し、駆動チェーン１５２の引っ張り力を維持する。
【０１３３】
図９および図１０で示すように、チェーンテンショナ５００は、主アイドラスプロケット５０２を副アイドラスプロケット（図９で示すように副アイドラスプロケットカバー５０８で覆われている）に対して変位させるよう回転して、チェーン１５２の弛み側を引っ張る。リアスプロケットクラスタ１０４のそれぞれのリアスプロケット１０２の周りに巻き付けるチェーン量が多かったり少なかったりすることに対応して、この弛みは分配され、あるいは巻き取られるように設けられている。
【０１３４】
テンショナ５００を配置することで、それが、引っ張られたチェーンをそれぞれのリアスプロケット１０２のピックアップ接点側に略分配するのであれば、流線型ディレーラには、様々なフリーホイールまたはカセットスプロケットにチェーンが接近する際のチェーンの横方向変位を制御する役割のみが残り、その役割をチェーンガイド５１０が実行する。横方向変位の制御は重要であるが、垂直方向変位は、円滑なシフトおよび円滑な走行にとって比較的重要でないチェーンの引っ張り効果および慣性効果の結果であるため、変動が許容される。
【０１３５】
チェーンガイド５１０の前後方向位置は、ピボット５７によってアイドラケージ５０４に接続された引棒５７０に簡便に制御される。チェーンガイド５１０と移動先のスプロケット１０２との間に延在する駆動チェーン１５２の一部について言及すると、アイドラケージ５０４によって生じる動きを利用して自動的に最小「チェーン隙間」５７４を維持する。
【０１３６】
チェーンガイド５１０の横方向移動は、制御ケーブル６００の作用を受けるベルクランク５８０によって与えられる。ベルクランクリターンスプリング５８２は、ケーブル６００に反して引っ張るようにベルクランク５８０を付勢する。すなわち、図１０のように、ベルクランク５８０は下側に見た状態で反時計回りに回転するように付勢される。図９、図１１および図１３で示すように、ベルクランクピボット軸６０２は、主ベルクランク支持部材ボルト６２２によって自転車フレームに固定されたベルクランク支持部材６２０と一体のブッシュを備える。ベルクランク制御アーム５３０がチェーンガイド５１０のチェーンガイドスロット５４０内を摺動する。ケーブルの引っ張りによってベルクランク５８０を回転させる。今度はこれが制御アーム５３０を変位させる。チェーンガイド５１０の横方向位置は、制御アーム５３０とチェーンガイドスロット５４０との間のすべり接触によって精密に制御される。チェーンガイド５１０の前後方向位置は、チェーンガイド５１０の前端部にボルト締めされ、そしてピボット５７２を介してアイドラケージ５０４に枢動可能に取り付けられた、引棒５７０を介して有利に制御される。引棒５７０は、アイドラケージ５０４によって協調的に前後方向に動かされ、チェーンガイド５１０のチェーン出口端部と移動先のスプロケット１０２との間の最小チェーン隙間を維持すると同時に、より小型のスプロケット１０２からシフトダウンする最中にチェーンガイド５１０がより大型のスプロケットに衝突するのを防ぐ。
【０１３７】
このチェーン位置決め装置によって駆動チェーン１５２は垂直方向に浮動できる。これは、シフト中に駆動チェーン１５２を新たな移動先のスプロケット１０２まで変位させるのに必要な力以外の力がチェーンガイド５１０に掛からないようにする、つまり、円滑な走行のために選択したスプロケット１０２上にあるチェーンの現在の精確な配置を簡単に維持する、さらなるステップである。この装置の目標は、シフトを絶対最小値まで作動する力を低減すると同時に、チェーン配置の精確性を確保することである。垂直方向の浮動がチェーンの十分な巻き付けを妨げかねない状況では、チェーンが移動先のスプロケット１０２へ接近する際にチェーンをより高く持ち上げるための駆動チェーンフェアリングまたはプーリをチェーンガイド５１０に備えることができる。ベルクランク制御アーム５３０の下端部のロックナットと、チェーンガイドスロット部５４０の下側表面とに対して装着された圧縮スプリングは、チェーンの巻き付けを強くするのに必要な持ち上げを柔軟に提供するであろう。しかしながら、これはベルクランク支持体６２０とベルクランク５８０との間のブッシュで負荷を増加させ、それによってシフタ７１１からシフトを行う労力を増加させるだけかもしれない。従って、本発明の好ましい実施の形態ではこれを回避する。
【０１３８】
シンプルなスプールツイストシフタ７１１（図１８）をハンドルバーアクチュエータとして用いて、それぞれのスプロケット中心に対応する様々な制御ケーブル位置の中で制御ケーブルを変位させたり維持したりする。入力ディレーラ制御ケーブル６０４は、入力ディレーラ制御ケーブル６０４から出力ディレーラ制御ケーブル６００への移動を伝達する緩衝機構６４０と共にリアシフトを制御し、そして、爪制御ケーブル３９０は遊星駆動装置１００のシフトを制御する。
【０１３９】
図１８は、リアシフトケーブル６００を制御する７位置インデックスツイストシフタ７１１を示す。２つの切欠きを有する同様の編成で爪制御ケーブル３９０を制御する。制御ケーブル端部６０１をツイストグリップ７２０にソケット付けすることによってツイストグリップ７２０に固定する。ツイストグリップ７２０は、ツイストグリップ７２０をケーブル６００の引っ張り方向に回転させる際にケーブル６００を巻くためのスプールまたは溝を備える。柔軟にインデックス位置を維持するために、デテントスプリングマンドレル７１０をデテントスプリングキャビティ７１４で囲む。マンドレル７１０およびスプリングキャビティはシフタハウジングと一体化し、単体としてハンドルバーにクランプで締め付けられる。このクランプはスチールボルト（図示せず）を備えたアルミニウム製であることが好ましい。複数のデテント切欠き７４０は、ツイストグリップおよびスプールと一体である。デテントスプリング７３０は、デテントスプリングキャビティ７１４に嵌合し、かつデテント切欠き７４０と相互作用するような形状をなし、金属製リーフスプリングであってもよい。デテントスプリング７３０とデテント切欠き７４０との接触角度は、制御ケーブル６０４を緩める方がベルクランクリターンスプリング５８２に反して引っ張るよりも容易であるという事実を部分的に補うよう付勢される。またデテントスプリング７３０は、以下のパラグラフで説明するように、スプリングキャビティ７１４の特徴と特殊な方法で相互作用するような形状をなす。
【０１４０】
ディレーラと併用される従来のインデックスシフタは、アクチュエータに「オーバーシフト」（すなわち、アクチュエータケーブルをその最終移動先を越えて引っ張ること）を採用し、アクチュエータと（マスタ）とディレーラ（スレーブ）との間のバックラッシュまたは空動きを打ち消す。
【０１４１】
本発明では、流線形でより妨げとならないディレーラ装置を用い、シフタではリンクのヒステリシスを克服するための「オーバーシフト」を必要としない。また「オーバーシフト」およびその結果生じるアクチュエータまたはツイストグリップのルーズな感覚を無くすのが望ましい。本発明では、デテントスプリング７３０とマンドレルスプリングキャビティ７１４との間の特殊な相互作用を利用することでこれを達成する。デテントスプリング７３０は、デテントスプリング７３０の先端部が特定のデテント切欠き７４０まで完全に到達すると、そのスプリングキャビティ７１４との接触をきつくするように構成される。具体的には、このような非シフト段階では、デテントスプリング７３０がボス７１２をその２つのグリップ端の間でつかむ。このため、ツイストグリップ７２０がシフトとシフトとの間でチェーン１５２の位置を維持しているときに、ツイストグリップ７２０には顕著な「ルーズさ」はない。すなわち、ツイストグリップ７２０は、デテントスプリング７３０のデテント切欠き７４０とボス７１２との連係によって１箇所にしっかりと保持される。これによって、不注意でツイストグリップ７２０を動かしてしまった結果生じる偶発的なシフトを実質的に防ぐ。シフトを行うためにツイストグリップ７２０を回転させると、スプリング７３０は最初に横方向にトラップされ、径方向に圧縮することしかできない。その後、径方向の圧縮は、デテントスプリング７３０のグリップ端同士を強制的に離すことでスプリングキャビティ７１４内のデテントスプリング７３０の急な横方向移動に対する自由を一時的にもたらし、デテントスプリング７３０の先端が次の切欠き７４０にカチッと嵌ることができる。デテントスプリング７３０の先端部が移動先の切欠き７４０まで完全に到達すると、そのグリップ端同士が再度ボス７１２をつかみ、しっかりとツイストグリップ７２０を所定位置に保持する。これによって、シフトとシフトとの間での精確で強固な感覚をツイストシフタ７１１に与えると同時に、ユーザが好む応答性にすぐれた機敏なシフトを保持する。
【０１４２】
切欠き７４０がツイストグリップ７２０と一体である構成に関する実施の形態を図示する一方、図２５の部分図（Ｂ）で示すように、切欠き７４０はマンドレル７１０と一体化することにも同様に適している。また、図２５（Ａ）のようにボス７１２を省略してもよい。重要なことは、デテントスプリング７３０がシフト中に圧縮されたときのその「遊び」すなわち「ルーズさ」を増やし、そして切欠き７４０または相当する特徴に留まっているときの遊びを最小限にして、ケーブル変位量を精確に維持するよう、デテントスプリング７３０を構成することである。
【０１４３】
［緩衝機構］
リアシフトは緩衝機構６４０によって緩衝される。この緩衝装置には幾つかの利点がある。第１に、ケーブル引っ張り力を変えて、それを緩衝スプリング６６０の予荷重によって制限する。また、アクチュエータプルケーブルからのシフトコマンドを緩衝機構６４０が記憶することによって、後輪回転に同期してシフトコマンドを実行できる。駆動チェーンは、専用のピックアップによる設定に従ってスプロケットからスプロケットへシフトし、リアスプロケットクラスタ１０４のそれぞれのスプロケット１０２に配置された歯を解放する。１つのスプロケット１０２から別のスプロケットへのチェーンシフトを行うのに、スプロケットクラスタ１０４は最小限の回転量しか要求されない。自転車のペダルをゆっくりとこぐとき、または停止時に、チェーンはアクチュエータからのコマンドに追随できない。本発明の装置は、動かなくなったり、制御ケーブルの張りにスパイクが発生したりするのではなく、コマンドをバッファ（すなわち保存）し、スプロケットクラスタ１０４が十分に回転してコマンドが実行可能になったら即実行する。
【０１４４】
緩衝スプリング６６０に、ベルクランクリターンスプリング５８２における最高荷重よりもわずかに高い予荷重を掛ける。通常の高速走行状態では、緩衝機構６４０は単にケーブル変位を伝達するだけである。入力スプール６８０は出力スプール６７０と共に回転する。シフトコマンドをバッファする必要があるとき、入力スプール６８０はケーブルが引っ張られる方向に出力フォーク６５２を巻き上げる。出力フォーク６５２は入力スプール６８０を貫通する穴６８２に挿入されることによって、図１７で示すように、それが固定されて入力スプール６８０と共に回転し、そして図１６で示すように、出力スプール６７０のスロット６７１にトラップされているフォーク６５２によって回転が制限される。通常、緩衝スプリング６６０の予荷重がフォーク６５２をスロット６７１の一端に保つことによって、入力スプール６８０および出力スプール６７０が全体的に回転する。
【０１４５】
特に、緩衝スプリング６６０は、シフトを試みる間に制御ケーブル６００の引っ張り力が緩衝スプリング６６０の予荷重以上であるときに限り、スプール６７０とスプール６８０との間の相対回転を許容するため、シフトコマンドをバッファする必要がある。そのような場合、フォーク６５２を溝６７１の一端から引き離すことで、入力スプール６８０を出力スプール６７０よりも先まで回転させる。スプロケットクラスタ１０４の回転が許せば、その後、フォーク６５２が再度スロット６７１の一端に接触して留まるまで、緩衝スプリング６６０の予荷重毎にコマンドを実行する。緩衝機構６４０が入力スプール６８０と出力スプール６７０との間の相対回転を十分に許容することによって、ケーブルの引っ張り方向における全シフト範囲（最小のスプロケット１０２から最大のスプロケットまでのシフトに相当する）をバッファでき、スプロケットクラスタ１０４の回転が許すときに実行できる。これは、例えば、自転車ショップを訪れた顧客が展示バイクのツイストグリップ７２０をひねることで動かなくなったり、過度に負荷を掛けられたりすることからシフト装置を保護する。また緩衝装置は、過度に速いシフトの最中にディレーラで発生する荒々しい衝撃波からシフタ７１１を隔離する。また緩衝装置によって、駆動チェーン１５２は、スプロケット間に提供された専用のシフトゲートを通ってスプロケットクラスタ１０４全体にわたって円滑に移動するようになる。
【０１４６】
図１５は緩衝スプリング６６０の編成を示す。緩衝スプリング６６０の下側タング６６２ｂは緩衝スプリングマンドレル６５０に係合する。緩衝スプリングマンドレル６５０はフォーク６５２と一体である。緩衝スプリング６６０の上側タング６６２ａは出力スプール６７０に係合する。これによってフォーク６５２がスロット６７１の端部に押し付けられたまま維持される。スロット６７１は出力スプール６７０と一体である。
【０１４７】
入力スプール６８０は、シフタ７１１から繰り出される制御ケーブル６０４を固定するケーブルクランプ６９０を備える。出力スプール６７０は、制御ケーブル６０４のうちの、ベルクランク５８０に繰り出され、最終的にはケーブルクランプ５８４によってベルクランク５８０に固定される、第２の長さ部分をトラップするソケット７００を備える。
【０１４８】
図示の実施の形態の緩衝機構６４０は、予荷重下のねじり緩衝スプリング６６０の入力スプール６８０および出力スプール６７０の相対回転変位を記憶することによってシフトコマンドをバッファするが、本発明の範囲または精神から逸脱しない限り、圧縮または引っ張りで予荷重を掛けられたスプリングの入力緩衝部材および出力緩衝部材の相対直線変位を同様に記憶することによって、または次の伝達に備えて相対変位を記憶するその他の適切な機構によってシフトコマンドをバッファしてもよいことに留意されたい。
【０１４９】
［カバー］
上述したように、単一のチェーンリング１５０を用いることで、チェーンテンショナ５００をチェーンリング１５０に近接して取り付けることを許容し、スプロケットクラスタ１０４に近接する別体のチェーンガイド５１０のためのスペースを残している。チェーンガイド５１０がシンプルであるゆえ、従来のリアディレーラの平行四辺形よりもコンパクトであり、それによって動力伝達装置１０全体を覆うことが実施可能であるという相乗効果的な結果を生み出す。特に図２３で示すように、本発明の流線形リアディレーラ装置の構成部品はチェーンステイ９００の外縁の略内側に在るので、被覆型動力伝達装置１０の外縁が、隠図で示すチェーンステイ９００の外縁を密接に追従することが可能である。
【０１５０】
図１９〜図２１を参照すると、本発明のカバーアセンブリの構造が示されている。ボトムブラケット後部プレート６２は、後部プレート６２をボトムブラケットのシェルの外側に固定するクランプ装置６３を備える。後部プレート６２は、遊星駆動装置１００の内側を覆うのに加え、複合爪２８０、緩衝機構６４０およびチェーンテンション装置５００に構造的な支持も提供する。一旦、ボトムブラケット後部プレート６２をボトムブラケットにクランプ締めしてしまえば、上述のサブシステムを支持する同一の構造的特徴によってチェーンステイにも回転可能にトラップされる。こうして後部プレート６２を自転車フレームに対して固定する。
【０１５１】
後部バックプレート６０を後部プレート６２にボルト締めまたはスナップ締めする。後部バックプレート６０は、出力制御ケーブル６００を緩衝機構６４０からベルクランク５８０へと配線するケーブル経路トンネル６６を備える。
【０１５２】
次に図２０ではカバーアセンブリの前部プレートを示す。前方外側プレート２０を、後部プレート６２から外側に突出するフランジに締着する。同様に、下側外側カバープレート３０および上側外側カバープレート４０をそれぞれ後部プレート６０から外側に突出するフランジに固定する。最後に、スプロケットカバープレート５０を外側カバープレート３０および４０にクリップ留めし、取り外しを容易にする。
【０１５３】
本発明については、当業者に理解されるように、特定の好ましい実施の形態に基づき説明しているが、言うまでもなく、本発明は多くの変更、変形および再編成が可能であり、それらの変更、変形および再編成も以下の特許請求の範囲によって含まれることを意図する。
【図１】
2010540321.tif 000003
【図２ａ】
2010540321.tif 000004
【図２ｂ】
2010540321.tif 000005
【図３】
2010540321.tif 000006
【図４】
2010540321.tif 000007
【図５】
2010540321.tif 000008
【図６】
2010540321.tif 000009
【図７】
2010540321.tif 000010
【図８】
2010540321.tif 000011
【図９】
2010540321.tif 000012
【図１０】
2010540321.tif 000013
【図１０ａ】
2010540321.tif 000014
【図１１】
2010540321.tif 000015
【図１２】
2010540321.tif 000016
【図１３】
2010540321.tif 000017
【図１４ａ】
2010540321.tif 000018
【図１４ｂ】
2010540321.tif 000019
【図１５】
2010540321.tif 000020
【図１６】
2010540321.tif 000021
【図１７】
2010540321.tif 000022
【図１８ａ】
2010540321.tif 000023
【図１８ｂ】
2010540321.tif 000024
【図１９】
2010540321.tif 000025
【図２０】
2010540321.tif 000026
【図２１】
2010540321.tif 000027
【図２２】
2010540321.tif 000028
【図２３】
2010540321.tif 000029
【図２４Ａ】
2010540321.tif 000030
【図２４Ｂ】
2010540321.tif 000031
【図２４Ｃ】
2010540321.tif 000032
【図２４Ｄ】
2010540321.tif 000033
【図２４Ｅ】
2010540321.tif 000034
【図２４Ｆ】
2010540321.tif 000035
【図２４Ｇ】
2010540321.tif 000036
【図２５】
2010540321.tif 000037
【国際調査報告】
2010540321.tif 000038
2010540321.tif 000039