(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブスピンドルと、
前記ハブスピンドル（１）上において直列に動作可能に接続された２以上のモジュール（Ａ，Ｂ及びＣ）とを具備し、
前記各モジュールが、太陽ギア（５）と、遊星ケージ（９）と、前記遊星ケージ内に装着されて前記太陽ギアと噛み合う複数の遊星ピニオン（６）と、前記複数の遊星ピニオンと噛み合うギアリング（８）とを有している多段変速ハブギアにおいて、
前記モジュールの数に応じた複数のギア比を提供するために、前記ハブスピンドルに対して前記各モジュールの前記太陽ギアを独立して選択的に非回転状態にロック及びロック解除し且つ常に確実伝動を行うようにする手段を具備することを特徴とする多段変速ハブギア。
【請求項２】
前記ハブギアへの入力が第１のモジュール（Ａ）を駆動し、前記第１のモジュールからの出力が隣の前記モジュール（Ｃ）を駆動する請求項１に記載の多段変速ハブギア。
【請求項３】
前記太陽ギア（５）を選択的にロック及びロック解除する前記手段（２９）は、対応する前記モジュール（Ａ）において、直列に並んだ隣の前記モジュールの回転速度を変えない直接駆動または直列に並んだ隣の前記モジュールの回転速度に影響を与えるギア比のどちらかを選択的に提供する請求項１または２に記載の多段変速ハブギア。
【請求項４】
連続する複数の前記モジュールのうち最後の前記モジュール（Ｃ）がハブシェルを駆動する請求項１，２または３に記載の多段変速ハブギア。
【請求項５】
前記ハブシェルは、前記ハブシェルアッセンブリ内に設けられたラチェット歯と協働可能であり、且つ前記モジュール（Ａ）内に備えられて径方向または軸線方向に可動な複数のつめ（２３）からなる手段によって駆動される請求項４に記載の多段変速ハブギア。
【請求項６】
前記各モジュール（Ａ，Ｂ及びＣ）は、前記遊星ケージ（９）が駆動または入力構成要素となり且つ一方向クラッチにより前記ギアリング（８）に結合されるように配置されて、前記太陽ピニオン（５）が前記ハブスピンドル（１）に対して回転可能な点でロック解除されたときに直列に並んだ隣の前記モジュールの回転速度を変えない直接駆動伝動が達成される請求項１〜５のいずれか１つに記載の多段変速ハブギア。
【請求項７】
前記モジュール（Ａ）は、ギア比が高くならないまたは低くなる状態で前記太陽ギア（５）が前記ハブスピンドルに対してロック解除されているときに前記隣のモジュール（Ｃ）を直接駆動する請求項６に記載の多段変速ハブギア。
【請求項８】
前記各モジュール（Ａ，Ｂ及びＣ）の前記ギア比は、前記多段変速ハブギアにいくつかの異なるギア比を提供するために、同じであるかまたは異なっている請求項１乃至７のいずれか１つに記載の多段変速ハブギア。
【請求項９】
前記ハブスピンドル（１）に対して前記太陽ギア（５）を非回転状態にロック及びロック解除する前記手段は、前記多段変速ハブギアのハブギアアッセンブリの順方向への回転と同じ方向にロックし且つ前記ハブギアアッセンブリの逆方向への回転を許容するように動作可能なラチェットつめ（２９）を具備する請求項１〜８のいずれか１つに記載の多段変速ハブギア。
【請求項１０】
前記各モジュール（Ａ，Ｂ及びＣ）は、ラチェットつめギアセレクタ（２８，４７，４８）により独立して選択できる請求項１〜９のいずれか１つに記載の多段変速ハブギア。
【請求項１１】
前記ラチェットつめギアセレクタ（２８）の一方の端部は、前記ハブスピンドル（１）に対して前記太陽ギア（５）を非回転状態にロックまたはロック解除するように働く請求項１０に記載の多段変速ハブギア。
【請求項１２】
前記ラチェットつめギアセレクタ（２８）の他方の端部（３０）は、内側にカム形状を有し外側にスプライン形状を有して前記ハブスピンドル（１）の周囲を囲むように配置されたリング形状のカムプレート（４１）の内側に位置して前記カムプレートが前記ハブスピンドル（１）に対して回転できるようになっている請求項１１に記載の多段変速ハブギア。
【請求項１３】
前記ラチェットつめギアセレクタ（２８）は、前記ハブスピンドル（１）内に位置し、前記太陽ギア（５）及び前記カムプレート（４１）に対して弾性的に付勢されて接触する請求項１２に記載の多段変速ハブギア。
【請求項１４】
少なくとも１つの前記モジュール（Ａ，Ｂ及びＣ）は、前記ギアリング（８）が駆動または入力構成要素となり、且つ前記遊星ケージ（９）が出力部材となるように、配置されている請求項１〜５のいずれか１つに記載の多段変速ハブギア。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、多段変速ハブギア(multi-speed hub gear)に関するものであり、これに限られるわけではないが、特にサイクル(cycle)用のハブギアに関するものである。
【０００２】
共通のギアリングとハブスピンドルに固定された太陽歯車即ち太陽ギア(sun gear)とに係合した遊星歯車即ち遊星ギア(planet gear)を利用する自転車用の３段速度遊星ギア(three speed epicyclic gear)を提供する技術が知られている。この遊星システムを用いた場合、高い１つのギア比と低い１つのギア比とが加わった直接駆動(direct drive)しか得ることができない。
【０００３】
また、駆動伝動モード(drive transmission mode)において、共通のギアリングと係合して、選択的に係合可能な太陽ギアとそれぞれ協働する遊星ギアの構成を利用する自転車用の５段及び７段の速度の遊星ギアハブを提供する技術も知られている。
【０００４】
前述した配置の遊星ケージ(planet cages)は、ハブの条件に応じて遊星ケージからハブシェルへの駆動伝動を提供するように、ハブシェル(hub shell)に接続可能であり、この接続は、遊星ケージに取り付けられて、ハブのエンドキャップに設けられたラチェット歯と協働する径方向または軸線方向に可動な複数のつめ(pawls)手段によるものである。ギアリングは、径方向のつめを介してハブシェルに接続可能である。
【０００５】
スピンドルに対して軸方向に固定され、しかも、太陽ギアをスピンドルに非回転状態に固定するために太陽ギアの各一つに選択的に係合するようにスピンドルの軸線方向に可動なギアセレクタキーを備えた太陽ギアが本出願人の名義によるＥＰ０６８６１１３及びＥＰ０７６２９６８により知られている。
【０００６】
また、ハブスピンドル及びスプールのそれぞれの孔内に配置された３つのボールを用いてハブスピンドルに非回転状態に固定される太陽ギアが本出願人の名義によるＥＰ０９２６０５７Ａ２により知られており、このスプールは、スピンドルに対して軸方向に動かすために配置されており、１つの位置における操作では、非ロック位置からから太陽ギアがスピンドルに対して非回転状態にロックされるロック位置にボールを置き換えるように作動する。
【０００７】
これらの太陽ギアロック手段(sun gear locking means)では、１つの太陽ギアが常にスピンドルにロックされることが重要であり、そうしなければ駆動伝動が失われてしまう。また、わずか１つの太陽ギアだけがハブスピンドルにどんなときもロックされることが重要であり、そうしなければ歯車列が損傷する結果を招く。この理由のために、種々の太陽ギア選択手段は、どんなときも駆動伝達が失われず、１以上の太陽ピニオンがスピンドルにロックされるのを確実にする機構を内蔵している。
【０００８】
遊星ギア構成要素を使用することにより、商業的には５速及び７速のギアハブの製造が可能になった。７つ以上のギアを備えたギアハブを製造するためにギア構成体の使用を拡げることは可能であるが、余剰なギア比が商業的な利益を生まない点で実用的ではなく、歯車列の全体的な機械的強度を低下させるかもしれない。
【０００９】
本発明の目的は、これらの障害を克服して、異なった数の複数のギア比と７つ以上のギアから構成できる可能性とを備えて、あるレンジ(range)のハブギアを商業的に製造できるようにすることである。
【００１０】
本発明によれば、多段変速ハブギアが提供できる。この多段変速ハブギアは、ハブスピンドルと、ハブスピンドル上において直列に動作可能に接続された２以上のモジュールとを具備している。この各モジュールは、太陽ギアと、遊星ケージと、ケージ内に装着されて太陽ギアと噛み合う複数の遊星ピニオンと、複数の遊星ピニオンと噛み合うギアリングとを有している。また、多段変速ハブギアは、モジュールの数に応じた複数のギア比を提供するために、ハブスピンドルに対して太陽ギアを選択的に非回転状態にロック及びロック解除する手段を具備している。
【００１１】
本発明の好ましい実施例では、入力が第１のモジュールを駆動し、第１のモジュールからの出力が隣のモジュール等を駆動する。各モジュールを選択的にロックまたはロック解除することによる操作においては、各モジュールは、直接駆動またはギア比のどちらかを選択的に提供する。連続する複数のモジュールのうち最後のモジュールからの出力は、ハブシェルアッセンブリ内に設けられたラチェット歯と協働可能であり、且つギアモジュール内に備えられて径方向または軸線方向に可動な複数のつめからなる手段により、都合よくハブシェルを駆動する。
【００１２】
各遊星ギアモジュールは、遊星ケージが駆動または入力構成要素となり且つ一方向クラッチによりギアリングに結合されるように配置されて、太陽ピニオンがハブスピンドルに対して回転可能な点(rotational sense)でロック解除されたときに直接駆動伝動が達成される。遊星ギアモジュールの太陽ギアがスピンドルに対してロック解除されているときに、遊星ギアモジュールは、ギア比が高くならないまたは低くなる状態で隣の遊星ギアモジュールを直接駆動する。
【００１３】
遊星ギアモジュールの太陽ギアがハブスピンドルに対してロックされているときに、ギアリングは遊星ケージより早く回転する。この遊星ケージは遊星ケージとギアリングとの間で作動する一方向クラッチを無効にし(override)、これにより、ギアモジュールからの出力は、駆動ギアモジュールの入力速度に対してより速い回転速度で隣のギアモジュールを駆動することになる。
【００１４】
前述したように、各ギアモジュールは直接駆動またはギア比のどちらかを提供するために選択可能である。直列に互いに結合されている複数のギアモジュールを用いて、直接駆動するギアハブアッセンブリは、ギアモジュール毎にハブスピンドルに対して太陽ギアをロック解除することにより達成できる。これは、いかなるギア条件でも駆動伝動が失われないことを確かなものとする。
【００１５】
ギアモジュールの太陽ギアがロックされると、このモジュールの出力は入力に対して異なった速度で回転し、これにより、完全なハブ(complete hub)のための最終ギア比が変わる。もし、各ギアモジュールのギア比が異なっていれば、多くの異なるギア比を有するギアハブを得ることができる。
【００１６】
ギアモジュール内の太陽ギアのロック解除及びロックの動作は、ギアモジュールを直接駆動モードからギア比モードに効果的に切り換える。直接駆動に設定されたギアモジュールが直列に並んだ隣のギアモジュールの回転速度を変えないときは、オフ状態に切り換えられていると考えられる。ギア比モードに設定されたギアモジュールが直列に並んだ隣のギアモジュールの回転速度に影響を与えるときは、オン状態に切り換えられていると考えられる。
【００１７】
この類推(analogy)により、一連のギア選択を表の形で表わすことができる。
【００１８】
例えば、もしギアハブユニットが異なるギア比（Ａ及びＢ）を持つ２つのギアモジュールを有していれば、このユニットは、以下のような４速ハブギアを提供するように直接駆動と３つのその他のギア比を備えたものとして作ることができる。
【００１９】
【表１】
0004588284.tif 000002
ギアモジュールの数を３つに増やすことにより、以下のように、８速ハブを構成することが可能である。
【００２０】
【表２】
0004588284.tif 000003
更にギアモジュールを増やせば、更に多くのギア比を得ることができることが分かる。しかしながら、複数のギアモジュールが一緒に組み合わされた場合に得られるギア比は、レンジ内において他の比と似たものになるため、興味(interest)がでる場合もあれば、興味(interest)がでない場合もある。
【００２１】
そのレンジ内でそれぞれの個々のギアモジュールのギア比を慎重に選択することにより、所望の数のギアを有し且つギア間で所望のステップ増のあるハブギアを作ることが可能になる。
【００２２】
もし、両端で大きなステップを有するレンジの中間におけるギア間でほぼ等しいステップを備える８つのギアを求めるならば、このようなギアは、以下のようにして作ることができる。
【００２３】
【表３】
0004588284.tif 000004
このため、本発明では、直列に一緒につながった一連のギアモジュールで作られた自転車において好適に用いるハブギアを作ることが可能になり、これにおいて、ギア選択は、個々のギアモジュールの太陽ギアをロック解除またはロックすることにより達成できる。
【００２４】
これは以下の理由による効果である。
【００２５】
−全てのギア選択がスピンドルアッセンブリ内で行われる。従来から知られている３速、５速及び７速ハブで用いられる１つのクラッチを持つ必要がない。
【００２６】
−ハブギアは常に確実伝動(positive drive)であり、即ち、ニュートラル位置ではない。
【００２７】
−損傷を発生させることなく、１以上の太陽ピニオンをいつでも同時に選択することができる。これはハブギアにとって正常な状態の場合である。
【００２８】
−モジュールの構成は、より製造が容易であり、異なった複数のギアハブで用いることができる共通部品を増やすことを可能にしている。例えば、４速ハブは、前述した８速の例からギアモジュール′Ａ′及び ′Ｃ′を用いて構成することができる。
【００２９】
【表４】
0004588284.tif 000005
前述した遊星ギアモジュールの配置は、直接駆動伝動またはより高いギアを得るために選択することができる。ある種の好ましいギア比が、この配置では達成することができなければ、直接駆動伝動またはより低いギアを得るために選択できる複数の遊星ギアモジュールを用いる必要がある。このケースでは、ギアリングが入力部材になり、遊星ケージが出力部材になる。この配置では、太陽ギアは、一方向クラッチでハブスピンドルに結合する。直接駆動伝動を選択するためには、ギアリングと遊星ケージまたはギアリングと太陽ギアまたは太陽ギアと遊星ケージを一緒に結合する必要がある。直接駆動が選択されたときは、太陽ピニオンは、太陽ギアとハブスピンドルとの間の一方向クラッチを無効にして軸に対して回転する。しかしながら、自転車が逆向きに動かされるときは、自転車のハブギアがロックアップされるのを防ぐために一方または他方のロック手段の係合を解除するために、ギアモジュール内にある機構を内蔵する必要がある。これは前述したものよりもより複雑な配置であり、そのため、商業的な興味は少なく、要求されたギア比を達成するために、絶対的な必要性がある場合にだけに用いられる。
【００３０】
ここまでは、多段変速自転車の製造を目的とする直列に一緒に結合されたギアモジュールの配置について述べてきたが、実際にどのようにしてギア変換を達成するかについての詳細は述べていない。
【００３１】
本発明の一実施例では、ハブギアアッセンブリの順方向への回転と同じ方向にハブスピンドルに対して太陽ギアを非回転状態にロックするために、遊星ギアモジュールの太陽ギアは、ラチェットつめを用いてハブスピンドルに対して非回転状態にロック及びロック解除される。もし太陽ギアが逆方向に回転させられると、ラチェットつめは無効となり、これによりこのタイプのハブギアは、逆方向に動かされる自転車と同様に逆方向への回転が許容される。
【００３２】
各遊星ギアモジュールは、ラチェットギアセレクタにより独立して選択できる。このセレクタの一方の端部は、既に述べた態様でハブスピンドルに対して太陽ギアを非回転状態にロックまたはロック解除するように働く。セレクタの他方の端部は、内側にカム形状を有し外側にスプライン形状を有してハブスピンドルの周囲を囲んで配置されたリング形状のカムプレートの内側に位置しており、これにより、カムプレートは、ハブスピンドルに対して回転できる。ラチェットつめギアセレクタは、ハブスピンドルの適当な凹部内に位置し、太陽ギア及びカムプレートに対して弾性的に力を付勢されて(urged into)接触する。
【００３３】
各遊星モジュールは、それ自身のラチェットつめギアセレクタ及びカムプレートを有している。このラチェットつめギアセレクタは、直列に並ぶギアモジュールの配置に適した異なる長さを有している。
【００３４】
本発明をより深く理解するために、その一実施例を添付した図面を参照した例だけにより説明する。
【００３５】
図１は、直列に一緒に結合された３つの遊星ギアモジュールを具備する多段変速ギアを概略的に表したものである。
【００３６】
図１ａは、図１のハブギアの一部を形成する１つの遊星ギアモジュールを概略的に示している。
【００３７】
図２は、図１のハブギアの一部を形成するギアセレクターの等大の分解図を示している。
【００３８】
図２ａは、図２のギアセレクターの一部を詳細に表した等大の分解図において、図２のシステムの一部を形成するラチェットつめセレクター、ハブスピンドル及びラチェットつめギアセレクタースプリングを示している。
【００３９】
図３は、図１に対応する３つのモジュールの多段変速ハブギアの断面を示している。
【００４０】
図４は、２つの作動条件のためのギア伝動路を有する図３のハブギアの断面を示している。
【００４１】
図５は、一つの特殊なギア内の３つのカムプレートの作動と、図３のハブギアの一部を形成する３つのラチェットつめギアセレクターの配置とを示している。
【００４２】
図６は、太陽ギアを非回転状態にロック作動して、図３のハブギアの一部を形成するラチェットつめギアセレクターの断面を示している。
【００４３】
図１，２及び３を参照すると、同図には、８つの異なるギア比を提供することができ、周知のケーブル操作式ドラムブレーキアッセンブリ(cable operated drum brake assembly)４２に結合された多段変速ハブギアが示されている。このハブギアはハブスピンドル１を有しており、このスピンドルの少なくとも一方の端部には、スピンドルを適宜なワッシャ及びナットで自転車のフレームに非回転状態に固定するための平坦部が設けられており、また、ハブスピンドル１は、後に詳細に説明する３つの遊星ギアモジュールＡ，Ｂ及びＣを備えている。これらは、ギア比が高くなる順で特定(identified)されている。
【００４４】
３つのギアモジュールＡ，Ｃ及びＢは、ハブスピンドル１に対して非回転状態にロックされたりロック解除されたりする３つの太陽ギア５，１６，１９をそれぞれ具備している。図３は、モジュールＡの太陽ギア５のために非回転ロック手段(non-rotatable locking means)を達成する一つの方法であるモジュールＡのラチェットつめセレクター(ratchet pawl gear selector)２８を更に示している。ラチェットつめセレクター２８は、太陽ギアロック用つめ２９とカムプレートつめ３０を備えた２つ作動端部を有しており、ハブスピンドル凹部３３内に備えられている。太陽ギアロック用つめ２９は、モジュールＡの太陽ギア５をハブスピンドル１に対して非回転状態にロックしたりロック解除するように働き、これは、図６に示すように、太陽ギアロック用つめ２９が孔３１ａ内に備えられたラチェットつめギアセレクタースプリング３１によって太陽ギア５の内側ラチェット形成部に接触するように弾性的に付勢されて働くものである。カムプレートつめ３０は、所望のギア選択を達成するように、適宜な位置に太陽ギアロック用つめ２９を動かすために、カムプレート４１の内側カム形成部で働く。図５は、セレクタースプリング３１の作動下で、カムプレートつめ３０が時計回り方向に回転される位置におけるカムプレート４１を示している。
【００４５】
図示された例には、ハブスピンドル１に対して嵌合された３つのラチェットつめギアセレクター２８，４７及び４８が示されている。図３には、一つのラチェットつめギアセレクター２８だけが示されている。これは、カムプレート４１の作動下において、ハブスピンドル１に対してモジュールＡ内で太陽ギア５を非回転状態にロックするように働く。他の２つのラチェットつめギアセレクターは、図３には示されていないが、長さが異なり、図５に示すように、ハブスピンドルの周囲を囲むように配置されている。ラチェットつめギアセレクター４７は、カムプレート３９の作動下において、ハブスピンドル１に対してモジュールＢの太陽ギア１９を非回転状態にロックするように働く。ラチェットつめギアセレクター４８は、カムプレート４０の作動下において、ハブスピンドル１に対して太陽ギア１６を非回転状態にロックするように働く。
【００４６】
太陽ギアロック用つめ２９とカムプレートつめ３０との間の距離及び角度は、モジュールＡのラチェットつめギアセレクター２８の一部として相互に固定されて(fixed)いる。このことは、カムプレートつめ３０の動きが、太陽ギア用つめ２９を直接的に動かすことを意味する。図示された例は、太陽ギアロック用つめ２９及びカムプレートつめ３０に弾性的に負荷を与える２つのラチェットつめギアセレクタースプリング３１を示しているが、複数のつめがセレクター２８の一体部分である場合には、太陽ギアロック用つめまたはカムプレートつめを弾性的に負荷することだけが必要になる。複数のつめは、離れていてもよいが、つながっていて別々に弾性的な負荷が与えられてもよい。
【００４７】
図示された例では、歯車列構成要素(gear train components)の組付け前に、３つのラチェットつめギアセレクター及び弾性手段がハブスピンドル１に対して組み付けられる。
【００４８】
再び図３を参照すると、ハブギアは、４つの遊星ケージプレートと３つのギアリングとを更に有している；
遊星ケージプレート入力部材４
モジュールＡの遊星ケージプレート９
モジュールＢの遊星ケージプレート２０
モジュールＣの遊星ケージプレート１７
モジュールＡのギアリング８
モジュールＢのギアリング２１
モジュールＣのギアリング１８
図示された例では、遊星ケージプレート入力部材４とモジュールＡの遊星ケージプレート９とは、設定距離だけ分離されてリベット１４で一緒に固定されており、この設定距離は、遊星ピニオンピン７により調整される。
【００４９】
複数の遊星ケージプレートが一緒に固定されるのと同時に、遊星ギアモジュール′Ａ′を形成するために、図３に示すように、太陽ギア５，複数の遊星ピニオン６，複数の遊星ケージつめ１２及び複数の遊星ケージつめスプリング１１が配置されている。ギアモジュールのアッセンブリ内のスペースを節約する(save space)ために、遊星ピニオンピン７は、遊星ピニオン６用のスピンドルと複数の遊星ケージプレートを分離して保持するスペーサとの両方の役割を果たしている。
【００５０】
モジュールＡのための遊星歯車列を完全に完成するために、ギアリング８が必要である。ここに説明する例では、これは、隣の遊星ギアモジュールＣの一部も形成している。
【００５１】
ギアリング８は、複数の遊星ピニオン６と噛み合う内側ギア歯を有しており、本例では、一方向型ギアリングポケット(unidirectional gear ring pockets)１３を備えた軸方向ラチェット面(axial ratchet face)を有し、この一方向型ギアリングポケット１３は、遊星ケージつめ１２と共に働いて前方駆動伝動を提供し、または、ギア選択によって無効になる(over-ridden)ように動作する。
【００５２】
複数の遊星ギアモジュールが連続して現れる順番は、最終のギア比に影響を与えるものではない。遊星ギアモジュール′Ｃ′は、遊星ギアモジュール′Ａ′  に隣接している。なぜなら、この配置により小さい包囲部(envelope)を備えたハブシェルを用いることができるからである。モジュールＡは物理的寸法に関して最大のモジュールであり、モジュールＣは次に大きく、モジュールＢは最小である。
【００５３】
再び図３を参照すると、遊星ギアモジュール′Ｃ′は遊星ギアモジュール′Ａ′と同様な方法で形成されている。
【００５４】
ギアリング８及び遊星ケージプレート１７は、複数のリベット及び遊星ピニオンピン（両方とも図示せず）を用いて、前述と同様の方法で設定距離を隔てて一緒に固定されている。
【００５５】
前述のように、ギアリング８と遊星ケージプレート１７とが一緒に留められるのと同時に、遊星ギアモジュール′Ｃ′を形成するために、図３に示すように、太陽ギア１６，複数の遊星ピニオン１５，複数の遊星ケージつめ１２ｃ及び複数の遊星ケージつめスプリング１１ｃが配置されている。
【００５６】
前に説明したように、モジュールＣの遊星歯車列を完全に完成するために、ギアリングが必要である。ここに説明する例では、これは、隣の遊星ギアモジュールＢの一部も形成している。遊星ギアモジュール′Ｃ′の構成においては、遊星ピニオンスペーサは遊星ケージプレートを離して保持しているが、遊星ピニオン１５のためのスピンドルの一部は形成していない。図示された例では、遊星ピニオンピンは遊星ピニオン１５との一体の部分である。
【００５７】
ギアリング１８は、複数の遊星ピニオン１５と噛み合う内側ギア歯を有しており、本例では、一方向型ギアリングポケット(unidirectional gear ring pockets)１３ｃを備えた軸方向ラチェット面を有し、この一方向型ギアリングポケット１３ｃは、遊星ケージつめ１２ｃと共に働いて前方駆動伝動を提供する、または、ギア選択に応じて無効になる(over-ridden)ように動作する。
【００５８】
再び図３を参照すると、遊星ギアモジュール′Ｂ′は遊星ギアモジュール′Ａ′及び′Ｃ′と同様な方法で形成されている。
【００５９】
ギアリング１８及び遊星ケージプレート２０は、複数のリベット１４ｂ及び遊星ピニオンピン７ｂを用いて、前述と同様の方法で設定距離を隔てて一緒に固定されている。
【００６０】
前述したように、ギアリング１８と遊星ケージプレート２０とが一緒に留められるのと同時に、遊星ギアモジュール′Ｂ′を形成するために、図３に示すように、太陽ギア１９，複数の遊星ピニオン２２，複数の遊星ケージつめ１２ｂ及び複数の遊星ケージつめスプリング１１ｂが配置されている。
【００６１】
前に説明したように、この遊星歯車列を完全に完成するために、ギアリングが必要である。ここに説明する例では、これは、歯車列の出力部分を形成している。ギアリング２１はギアリングつめキャリア２５に固く取り付けられている。このギアリングつめキャリアは一方向クラッチを備えたハブシェルアッセンブリに結合している。図示された例では、これは少なくとも一つのギアリングつめ２３及びギアリングつめスプリング２４を具備している。
【００６２】
ギアリング８は、複数の遊星ピニオン６と噛み合う内側ギア歯を有しており、本例では、一方向型ギアリングポケット(unidirectional gear ring pockets)１３ｂを備えた軸方向ラチェット面を有し、この一方向型ギアリングポケット１３ｂは、遊星ケージつめ１２ｂと共に働いて前方駆動伝動を提供する、または、ギア選択によって無効になる(over-ridden)ように動作する。
【００６３】
再び図３を参照すると、説明した遊星ギアモジュールＡ，Ｂ，Ｃは全て、被固定スピンドルフランジ３２に対して並んで配置された状態でハブスピンドル１上に組み立てられる。本例では、次に、遊星ギアモジュールのハブスピンドル１上における自由な回転を許容する軸線方向の小さなクリアランスを提供するように設定された２つのロックナット２７で遊星ギアモジュールは適所に固定される。ロックナット２７の嵌合により、ハブアッセンブリの歯車列部分が完成する。
【００６４】
多段変速ハブギアを通る駆動伝動路を図３及び４を参照して説明する。図４は、最高段ギア状態及び直接駆動のためのハブを通る駆動路を示している。これらはＨＧ及びＤＤでそれぞれ参照されている。最高段ギアでは遊星ギアモジュールは「オン状態」であり、直接駆動では「オフ状態」である。直列のギアモジュールを通るハブシェルアッセンブリ２６への駆動伝動路は、本明細書で前述した。自転車のチェーンから第１の遊星ギアモジュール′Ａ′への駆動伝動路は、図３を参照して説明することができる。自転車のチェーンからの駆動は、ドライバ(driver)３にしっかりと固定されたスプロケット２を通して多段変速ギアハブに伝動される。ドライバ３は、ドライバ／遊星ケージカップリング１０を備えた遊星ギアモジュール′Ａ′の遊星ケージプレート入力部材４に接続されている。ドライバ／遊星ケージカップリング１０は、「噛み合いクラッチ(dog clutch)」の形状であり、ドライバ３から遊星ケージプレート入力部材４へ駆動伝動を伝達するように働く。
【００６５】
各ギアモジュールのギア条件を選択する方法は、図３を参照して説明する。ハブでのギア変換は、ケーブルドラム４５の回転により達成できる。このケーブルドラムは、自転車用に広く用いられている他のタイプのギアハブと同様の方法における調整及びケーブルの組合せによる一連のステップで回転する。ケーブルドラム４５はギアチェンジコーン(gear change cone)３６にしっかりと固定されている。ギアチェンジコーン３６は、自転車ギアハブを製造する技術で知られた周知の態様における三角接触ボールベアリング(angular contact ball bearings)の補助の下に、支持コーン４６上に支持され支持コーン４６上を自由に回転できる。また、ギアチェンジコーン３６は、自転車ギアハブを製造する技術で知られた周知の態様における三角接触ボールベアリング(angular contact ball bearings)上に同様の方法でドライバ３を支持している。このベアリングの配置によりギアチェンジコーン３６は、支持コーン４６とドライバ３との間で自由に回転することができる。ギアチェンジコーン３６は、カムプレートハウジング３８に結合されて孔内に形成されたギアチェンジコーン／カムハウジングカップリング３７を有しており、そのため、ギアチェンジコーン３６の回転は、カムプレートハウジング３８に直接伝達できる。カムプレートハウジング３８はスプライン形状を有しており、その内部に接合ラチェットつめギアセレクタ(mating ratchet pawl gear selectors)２８，４７及び４８に合わせる(match)ために、カムプレートハウジング３８内にカムプレート３９，４０及び４１が組立てられる穴を有している。このスプライン形状は、カムプレートハウジングの回転をカムプレート３９，４０及び４１に伝動する。カムプレートハウジング３８並びにカムプレート３９，４０及び４１は、ハブスピンドル上を自由に回転し、これらの部品の軸線上の位置は、スピンドルフランジ３２により調整される。そのため、前述した方法において、ケーブルドラム４５からの回転は、カムプレート３９，４０及び４１に伝動される。
【００６６】
図５は、一つの特殊ギア(particular gear)であるカムプレート３９，４０及び４１の動作中の断面を示している。カムプレート３９及び４０の内側カム形状または形成部(internal cam forms)は、各ラチェットつめギアセレクタ４７及び４８をハブスピンドル１の外周部内に押し込むためにこのような位置にある。これにより、作動していないラチェットつめギアセレクタ４７及び４８が太陽ギア１９及び１６をそれぞれハブスピンドル１上で自由に回転させる。カムプレート４１の内側カム形成部は、カムプレートつめがハブスピンドル１の中心から外側に延びることにより、ラチェットつめギアセレクタースプリング３１の動作の下でラチェットつめギアセレクタ２８を時計回り方向に回転させる。これにより、太陽ギアロック用つめ２９は、図６に示すように、太陽ピニオン５をハブスプリング１に対してロックする。
【００６７】
カムプレートハウジング３８（図３参照）の回転は、３つのカムプレート全てを一緒に回転させ、これは、動作条件を変えるラチェットつめギアセレクタに対する内側カム形成部の関係を変える。これは、一連のステップにおいて調整及びケーブルの組合せ動作の下で遊星ギアモジュールのギア条件をケーブルドラム４５の回転がどのように変えるのかを説明している。
【００６８】
調整及びケーブルの組合せは、一方向のみにケーブルドラム４５を回転させることができる。ケーブルドラム４５の戻りを確かなものにするため、トーションスプリング(torsion spring)３４が置かれており、このトーションスプリング(torsion spring)３４は、トーションスプリングカップ(torsion spring cup)３５と共にハブスピンドル１上に固定されて、ギアチェンジコーン３６上で作動し、その結果、ケーブルがケーブルドラム４５を動かしたときにトーションスプリング３４が引っ張られ、これにより、ケーブルが引張りから解放されたときにトーションスプリングに蓄えられた引張力がケーブルドラムを戻すように作用する。そのため、ギアチェンジング機構のツーウエイ(two way)操作が達成される。ロックナット４３によりハブスピンドル１に固定された調整カバー４４が備えられており、これは、調整及びケーブルの組合せの出発位置(starting position)がケーブルドラムの出発位置(starting position)に合致するように調整している。
上述した３つのモジュールの配置により、既に述べたように８速を提供することができる。
【００６９】
上記の実施例は、例として述べているにすぎず、多くの変更が本発明の範囲から離れることなく可能であることが理解できるであろう。
【図１−１Ａ】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図６】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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