(57)【要約】【課題】極めてコンパクトであると共に廉価であって、しかも、メンテナンスの少ない構造の自転車変速機を提供する。【解決手段】自転車変速機１が、自転車を駆動するために形成された出力軸２と、該出力軸２に相対回動不能に配置された第１の摩擦車３と、出力軸２に対して同軸的に支承された、ライダおよび／またはモータにより駆動可能な第２の摩擦車４と、出力軸２に対して偏心的に配置されて相対回動可能に支承された少なくとも１つのダブルコーン５とを有しており、トルク伝達のために、第１の摩擦車３と第２の摩擦車４とが、ダブルコーン５に接して摩擦接続的に転動するようになっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車変速機（１）において、該自転車変速機（１）が、自転車（３８）を駆動するために形成された出力軸（２）と、該出力軸（２）に相対回動不能に配置された第１の摩擦車（３）と、出力軸（２）に対して同軸的に支承された、ライダおよび／またはモータにより駆動可能な第２の摩擦車（４）と、出力軸（２）に対して偏心的に配置されて相対回動可能に支承された少なくとも１つのダブルコーン（５）とを有しており、トルク伝達のために、第１の摩擦車（３）と第２の摩擦車（４）とが、ダブルコーン（５）に接して摩擦接続的に転動するようになっていることを特徴とする、自転車変速機。
【請求項２】
ダブルコーン（５）が、第１のコーン（２１）と、該第１のコーン（２１）に剛性的に結合された第２のコーン（２２）とを有しており、両コーン（２１，２２）の底面が、互いに向かい合っており、第１の摩擦車（３）が、第１のコーン（２１）に接して転動するようになっており、第２の摩擦車（４）が、第２のコーン（２２）に接して転動するようになっている、請求項１記載の自転車変速機。
【請求項３】
第１の摩擦車（３）と第２の摩擦車（４）との間で変速比を変えるために、ダブルコーン（５）が移動可能である、請求項１または２記載の自転車変速機。
【請求項４】
第２の摩擦車（４）が中空車として形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の自転車変速機。
【請求項５】
第１の摩擦車（３）が、出力軸（２）に相対回動不能に配置された押圧シェル（６）と、該押圧シェル（６）に相対回動不能に結合された摩擦シェル（７）とを有しており、該摩擦シェル（７）が、押圧シェル（６）に対して出力軸（２）の長手方向に移動可能であり、摩擦シェル（７）が、ダブルコーン（５）に接して摩擦接続的に転動するようになっている、請求項１から４までのいずれか１項記載の自転車変速機。
【請求項６】
摩擦シェル（７）と押圧シェル（６）との間の形状接続的な伝達面（３５，３６）が、トルクの増加時に摩擦シェル（７）と押圧シェル（６）との間の間隔が増加させられて、ダブルコーン（５）への摩擦シェル（７）の圧着力が増加させられるように成形されている、請求項５記載の自転車変速機。
【請求項７】
摩擦シェル（７）に、第１の伝達面（３５）が形成されており、押圧シェル（６）に、第１の伝達面（３５）に面状に載置する第２の伝達面（３６）が形成されており、両伝達面（３５，３６）が、出力軸の長手方向軸線（３７）に対して０°よりは大きくて９０°よりは小さい角度、特に５０°〜８９°の角度を成して傾けられている、請求項５または６記載の自転車変速機。
【請求項８】
自転車変速機（１）が、出力軸（２）に対して偏心的に配置されて相対回動可能に支承された複数のダブルコーン（５）と、１つのコーン支持体（１６）とを有しており、該コーン支持体（１６）にダブルコーン（５）が相対回動可能に支承されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の自転車変速機。
【請求項９】
コーン支持体（１６）が、出力軸（２）に対して同軸的に支承されていて、第１の摩擦車（３）と第２の摩擦車（４）との間で変速比を変えるために、出力軸（２）の長手方向に移動可能である、請求項８記載の自転車変速機。
【請求項１０】
自転車（３８）において、該自転車（３８）が、請求項１から９までのいずれか１項記載の自転車変速機（１）と、ライダおよび／またはモータにより駆動されるクランク軸（４９）とを有しており、該クランク軸（４９）が、第２の摩擦車（４）を駆動するために配置されていることを特徴とする、自転車。
【請求項１１】
自転車（３８）が、クランク軸（４９）に対して同軸的に支承された伝達エレメント（４４）、特にスプロケットを有しており、出力軸（２）が、伝達エレメント（４４）を駆動するために配置されている、請求項１０記載の自転車。
【請求項１２】
自転車（３８）が、第２の摩擦車（４）を駆動するために配置された電動モータ（４２）を有している、請求項１０または１１記載の自転車。
【請求項１３】
自転車（３８）が、第２の摩擦車（４）の駆動のために、電動モータ（４２）のトルクとライダのトルクと合算することができる合算変速機（４６）を有している、請求項１２記載の自転車。
【請求項１４】
自転車変速機（１）の出力軸（２）の長手方向軸線（３７）が、クランク軸（４９）が位置する水平な平面（４５）の下方に配置されており、特に該平面（４５）の上方に電動モータ（４２）のアーマチュア軸（４７）の長手方向軸線が配置されている、請求項１０から１３までのいずれか１項記載の自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車変速機に関する。
【０００２】
さらに、本発明は、自転車に関する。
【背景技術】
【０００３】
すでに公知の自転車変速機は複数のスプロケットを有している。これらのスプロケットは、後輪を駆動するために、所望の変速比に応じて選択的に使用される。択一的な変速機が、後輪のハブ内に直接配置されている。複数のスプロケットを備えた前者の形態は比較的大型の構造となる。なぜならば、特に後輪に、互いに平行に配置された多数のスプロケットが必要となるからである。ハブギヤとも呼ばれる内装変速機は、後輪のハブの極めて制限された構成スペース内に常に組み込まれなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の課題は、極めてコンパクトであると共に廉価であって、しかも、メンテナンスの少ない構造の自転車変速機と、このような自転車変速機を備えた自転車とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題を解決するために本発明に係る自転車変速機によれば、該自転車変速機が、自転車を駆動するために形成された出力軸と、該出力軸に相対回動不能に配置された第１の摩擦車と、出力軸に対して同軸的に支承された、ライダおよび／またはモータにより駆動可能な第２の摩擦車と、出力軸に対して偏心的に配置されて相対回動可能に支承された少なくとも１つのダブルコーンとを有しており、トルク伝達のために、第１の摩擦車と第２の摩擦車とが、ダブルコーンに接して摩擦接続的に転動するようになっている。
【０００６】
本発明に係る自転車変速機の有利な態様によれば、ダブルコーンが、第１のコーンと、該第１のコーンに剛性的に結合された第２のコーンとを有しており、両コーンの底面が、互いに向かい合っており、第１の摩擦車が、第１のコーンに接して転動するようになっており、第２の摩擦車が、第２のコーンに接して転動するようになっている。
【０００７】
本発明に係る自転車変速機の有利な態様によれば、第１の摩擦車と第２の摩擦車との間で変速比を変えるために、ダブルコーンが移動可能である。
【０００８】
本発明に係る自転車変速機の有利な態様によれば、第２の摩擦車が中空車として形成されている。
【０００９】
本発明に係る自転車変速機の有利な態様によれば、第１の摩擦車が、出力軸に相対回動不能に配置された押圧シェルと、該押圧シェルに相対回動不能に結合された摩擦シェルとを有しており、該摩擦シェルが、押圧シェルに対して出力軸の長手方向に移動可能であり、摩擦シェルが、ダブルコーンに接して摩擦接続的に転動するようになっている。
【００１０】
本発明に係る自転車変速機の有利な態様によれば、摩擦シェルと押圧シェルとの間の形状接続的な伝達面が、トルクの増加時に摩擦シェルと押圧シェルとの間の間隔が増加させられて、ダブルコーンへの摩擦シェルの圧着力が増加させられるように成形されている。
【００１１】
本発明に係る自転車変速機の有利な態様によれば、摩擦シェルに、第１の伝達面が形成されており、押圧シェルに、第１の伝達面に面状に載置する第２の伝達面が形成されており、両伝達面が、出力軸の長手方向軸線に対して０°よりは大きくて９０°よりは小さい角度、特に５０°〜８９°の角度を成して傾けられている。
【００１２】
本発明に係る自転車変速機の有利な態様によれば、自転車変速機が、出力軸に対して偏心的に配置されて相対回動可能に支承された複数のダブルコーンと、１つのコーン支持体とを有しており、該コーン支持体にダブルコーンが相対回動可能に支承されている。
【００１３】
本発明に係る自転車変速機の有利な態様によれば、コーン支持体が、出力軸に対して同軸的に支承されていて、第１の摩擦車と第２の摩擦車との間で変速比を変えるために、出力軸の長手方向に移動可能である。
【００１４】
さらに、前述した課題を解決するために本発明に係る自転車によれば、該自転車が、本発明に係る自転車変速機と、ライダおよび／またはモータにより駆動されるクランク軸とを有しており、該クランク軸が、第２の摩擦車を駆動するために配置されている。
【００１５】
本発明に係る自転車の有利な態様によれば、自転車が、クランク軸に対して同軸的に支承された伝達エレメント、特にスプロケットを有しており、出力軸が、伝達エレメントを駆動するために配置されている。
【００１６】
本発明に係る自転車の有利な態様によれば、自転車が、第２の摩擦車を駆動するために配置された電動モータを有している。
【００１７】
本発明に係る自転車の有利な態様によれば、自転車が、第２の摩擦車の駆動のために、電動モータのトルクとライダのトルクと合算することができる合算変速機を有している。
【００１８】
本発明に係る自転車の有利な態様によれば、自転車変速機の出力軸の長手方向軸線が、クランク軸が位置する水平な平面の下方に配置されており、特に該平面の上方に電動モータのアーマチュア軸の長手方向軸線が配置されている。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の特徴を備えた自転車変速機によって、極めてコンパクトであると共に廉価であって、しかも、メンテナンスの少ない構造が可能となる。さらに、本発明に係る自転車変速機は、電気式の駆動装置または付加駆動装置と極めて良好に組み合わせることができる。本発明に係る自転車変速機の位置決めは、有利にはクランク軸に対して行われる。したがって、クランク軸と、電動モータと、自転車変速機とから成る１つの共通のアッセンブリを形成することができる。さらに、自転車変速機によって、無段調整可能な変速が可能となる。変速比の選択は自動的に制御することができる。これら全ての利点は、自転車を駆動するために形成された出力軸と、この出力軸に相対回動不能に配置された第１の摩擦車と、出力軸に対して同軸的に支承された、ライダおよび／またはモータにより駆動可能な第２の摩擦車とを有する自転車変速機によって達成される。さらに、出力軸に対して偏心的に配置されて相対回動可能に支承された少なくとも１つのダブルコーンが設けられている。トルク伝達のためには、第１の摩擦車と第２の摩擦車とが、ダブルコーンに接して摩擦接続的に転動する。このダブルコーンの位置および構成に応じて、第１の摩擦車と第２の摩擦車との間の変速比が調整可能となる。
【００２０】
従属請求項には、本発明の有利な改良態様が示してある。
【００２１】
有利には、ダブルコーンが、第１のコーンと、この第１のコーンに剛性的に結合された第２のコーンとを有していることが提案されている。この態様では、両コーンの底面が互いに向かい合っている。第１の摩擦車は第１のコーンに接して転動し、第２の摩擦車は第２のコーンに接して転動する。特に有利には、ダブルコーンが移動可能に配置されている。このダブルコーンの移動によって、第１の摩擦車と第２の摩擦車との間の変速比が変えられる。
【００２２】
特に有利には、第２の摩擦車が中空車として形成されている。これによって、自転車変速機のコンパクトな構造が可能となる。
【００２３】
さらに、有利には、第１の摩擦車が、出力軸に相対回動不能に配置された押圧シェルと、この押圧シェルに相対回動不能に結合された摩擦シェルとを有していることが提案されている。この態様では、この摩擦シェルが、押圧シェルに対して出力軸の長手方向に移動可能に配置されている。摩擦シェルはダブルコーンに接して摩擦接続的に転動する。特に有利には、押圧シェルに摩擦シェルの方向で、特に皿ばねによってばね荷重が加えられている。さらに、有利には、摩擦シェルと押圧シェルとの間の形状接続的な伝達面、つまり、摩擦シェルと押圧シェルとの互いに対応する部分の形状に基づき係合する伝達面が、トルクの増加時に摩擦シェルと押圧シェルとの間の間隔が増加させられて、ダブルコーンへの摩擦シェルの圧着力が増加させられるように成形されていることが提案されている。特にこれは、摩擦シェルに、第１の伝達面が形成されており、押圧シェルに、第１の伝達面に面状に載置する、つまり、面接触する第２の伝達面が形成されていることによって達成される。両伝達面は、出力軸の長手方向軸線に対して０°よりは大きくて９０°よりは小さい角度を有している。特にこの角度は５０°〜８９°の間に設定されている。両伝達面の構成によって、トルクの増加時に押圧シェルが摩擦シェルを出力軸の長手方向に押し離す。その際に摩擦シェルとダブルコーンとの間の圧着力が増加させられる。第１の摩擦車のこの構成は、「トルクアクチュエータ」と呼ぶこともできる。このトルクアクチュエータは、自転車変速機への入力トルクの増加時に、ダブルコーンに加えられる圧着力を増加させて、摩擦接続が十分な伝達を可能にするという機能を引き受けている。傾けられた伝達面を備えた押圧シェルと摩擦シェルとの間の結合は、接線方向で形状接続的な結合とも呼ばれる。
【００２４】
さらに、有利には、自転車変速機が１つのコーン支持体を有している。このコーン支持体には、複数のダブルコーンが出力軸に対して偏心的に相対回動可能に支承されている。コーン支持体は、有利には、出力軸に対して同軸的に配置されていて、この出力軸の長手方向に移動可能である。これによって、第１の摩擦車と第２の摩擦車との間の変速比を変えることができる。コーン支持体は出力軸と一緒に回動させられない。ダブルコーンが第１の摩擦車および第２の摩擦車に対して相対的に移動させられることにより、円錐面に対する摩擦接触点の半径ひいては変速比が変えられる。コーン支持体の移動のために、有利には調整スリーブが働く。この調整スリーブは、その固有の軸線を中心とした回動時にねじ山によって、出力軸の軸方向に向けられた調整力を発生させる。支承は、一方では、出力軸と調整スリーブとの間に装着された、可動軸受けとして使用される針状ころ環列を介して行われ、他方では、固定された状態に組み込まれた転がり軸受け、特に深溝玉軸受けを介して行われる。この転がり軸受けの組込みは、外部からハウジングカバーと位置固定リングとを介して行われる。
【００２５】
有利には、ダブルコーンと、第１の摩擦車と、第２の摩擦車とが、自転車変速機のハウジング内に流体密に収容されている。このハウジングの内室には、トラクション流体を充填することができる。相応の開口は外部に対して密封される。
【００２６】
本発明は、さらに、前述した自転車変速機と、ライダおよび／またはモータにより駆動されるクランク軸とを備えた自転車を含む。本発明では、クランク軸が、自転車変速機の第２の摩擦車を駆動するために配置されている。本発明に係る自転車変速機の範囲内で説明した有利な態様は、本発明に係る自転車に相応に有利に使用される。
【００２７】
特にクランク軸に対して同軸的に支承された１つの伝達エレメント、特に１つのスプロケットが設けられている。この伝達エレメントは、後輪を駆動するために働く。自転車変速機の出力軸は、伝達エレメントを駆動するために配置されている。
【００２８】
有利には、自転車が、第２の摩擦車を駆動するために配置された電動モータを有している。この電動モータは、特に補助駆動装置または付加駆動装置として働く。したがって、有利には、自転車が、第２の摩擦車を駆動するために、電動モータのトルクとライダのトルクとを合算することができる合算変速機を有している。
【００２９】
有利には、コアとなる３つの構成要素、つまり、電動モータと、合算変速機と、自転車変速機とは、中心のクランク軸を取り囲むように半径方向に分配されている。合算変速機は、特にクランク軸に同軸的に装着されている。パワーフローは、クランク軸から合算変速機を介して自転車変速機に延びていて、そこから、伝達エレメント、特にスプロケットに延びている。付加的な電動モータの使用時には、パワーフローが、電動モータから合算変速機に延びていて、そこから、自転車変速機に延びている。システム全体におけるパワーフローは、まず、２つの力源、つまり、ライダと電動モータとに分割される。両系統は、自転車変速機への進入直前に１つに纏められ、したがって、次いで、伝達エレメント、特にスプロケットに一緒に作用する。
【００３０】
可能な限り大きな最低地上高を有する極めてコンパクトな配置のためには、自転車変速機の出力軸の長手方向軸線が、水平な平面の下方に配置されていることが提案されている。この水平な平面はクランク軸に位置している。さらに、特に有利には、水平な平面の上方に電動モータのアーマチュア軸の長手方向軸線が配置されている。個々の構成要素の位置決めは、最大の最低地上高が提供されるように選択されている。この場合、自転車変速機は、駆動アッセンブリ全体の最下点を成していて、したがって、地面に対する間隔を規定している。こうして、自転車において、自転車変速機を備えた型式と自転車変速機を備えていない型式との間で最低地上高を相応に適合させることができる。このことは、本発明に係る自転車の有利な使用にも対応している。なぜならば、本発明に係る自転車変速機が、とりわけ快適性指向の自転車のために考えられているのに対して、本発明に係る自転車変速機を備えていない自転車は、有利にはスポーツ目的で使用されるからである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態に係る自転車変速機を示す図である。
【図２】回動方向を記入した本発明の実施の形態に係る自転車変速機を示す図である。
【図３】最大の減速を伴った位置における本発明の実施の形態に係る自転車変速機を示す図である。
【図４】最大の増速を伴った位置における本発明の実施の形態に係る自転車変速機を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る自転車変速機の第１の摩擦車を示す図である。
【図６】本発明に係る自転車変速機を備えた本発明の実施の形態に係る自転車を示す図である。
【図７】図６の詳細図である。
【図８】本発明に係る自転車変速機を備えた本発明に係る自転車の駆動装置全体の実施の形態の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に、本発明を実施するための形態を図面につき詳しく説明する。
【００３３】
図１には、本発明の実施の形態に係る自転車変速機１の断面図が示してある。
【００３４】
この自転車変速機１は出力軸２を有している。この出力軸２には、第１の摩擦車３が相対回動不能に支承されている。さらに、自転車変速機１は、第２の摩擦車４と、複数のダブルコーン５とを有している。
【００３５】
第１の摩擦車３は、押圧シェル６と、摩擦シェル７と、嵌合キー８と、皿ばね９とから形成されている。押圧シェル６は、嵌合キー８によって出力軸２に相対回動不能に装着されている。摩擦シェル７は、出力軸２もしくは押圧シェル６に相対回動可能に装着されている。この押圧シェル６には、皿ばね９によってダブルコーン５の方向にばね荷重が加えられている。摩擦シェル７の外周面は、ダブルコーン５に接して摩擦接続的に転動する、つまり、摩擦伝動しながら転がる。第１の摩擦車３の詳しい構造については、図５に基づき説明することにする。
【００３６】
第２の摩擦車４を介して、自転車変速機１にトルクが導入される。第２の摩擦車４は、支持体１０と、この支持体１０に剛性的に結合された摩擦リング１１とから形成されている。支持体１０と摩擦リング１１との構成によって、第２の摩擦車４は中空車として形成されている。摩擦リング１１の、内側に向けられた面は、ダブルコーン５に接して摩擦接続的に転動する。
【００３７】
ダブルコーン５は１つのコーン支持体１６に配置されている。このコーン支持体１６は出力軸２に対して同軸的に配置されている。コーン支持体１６には、出力軸２に対して９０°よりは小さくて０°よりは大きい角度を成して、複数のコーン軸１７が配置されている。これらのコーン軸１７には、それぞれ１つのダブルコーン５が相対回動可能に支承されている。このためには、ダブルコーン５とコーン軸１７との間に、それぞれ１つの第１の転がり軸受け１８が位置している。
【００３８】
個々のダブルコーン５は、それぞれ第１のコーン２１と第２のコーン２２とから形成されている。両コーン２１，２２は互いに剛性的に結合されている。各コーン軸１７の外側は、保持器２０によって互いに結合されている。第１の摩擦車３は第１のコーン２１に接して転動する。第２の摩擦車４は第２のコーン２２に接して転動する。
【００３９】
複数のダブルコーン５を備えたコーン支持体１６と、第１の摩擦車３と、第２の摩擦車４とは、ハウジング内に流体密に収容されている。このハウジングは鐘状シールケース１２を有している。この鐘状シールケース１２は、ハウジングプレート２４とハウジングカバー２５とを介して閉鎖されている。ハウジング内には、ダブルコーン５と両摩擦車３，４との間の摩擦を改善するためのトラクション流体が存在している。
【００４０】
鐘状シールケース１２には、第２の転がり軸受け１３を介して調整スリーブ１４が相対回動可能に支承されている。この調整スリーブ１４は出力軸２に対して同軸的に配置されている。さらに、この出力軸２は第３の転がり軸受け１５を介して調整スリーブ１４に支承されている。この調整スリーブ１４は鐘状シールケース１２を越えて突出している。これによって、調整スリーブ１４が外部から調整可能、特にねじり可能となる。コーン支持体１６は調整スリーブ１４に装着されている。コーン支持体１６と調整スリーブ１４との間には、ねじ山が形成されている。これによって、調整スリーブ１４をねじることにより、コーン支持体１６を出力軸２の長手方向に移動させることができる。図１には、符号２３でコーン支持体移動方向が記入してある。コーン支持体１６の位置に応じて、ダブルコーン５の位置も変えられる。これによって、両摩擦車３，４の間の変速比が調整される。
【００４１】
第２の摩擦車４、特に支持体１０は、第４の転がり軸受け２６と第５の転がり軸受け２７とを介して出力軸２に支承されている。この出力軸２は支持体１０を貫いて延びている。この支持体１０は外側で第６の転がり軸受け２８を介してハウジング、特にハウジングプレート２４に支承されている。
【００４２】
出力軸２には、相対回動不能な出力車２９が配置されている。自転車変速機１からの出力は、出力車２９と、この出力車２９に設けられたベルトまたはチェーン３０とを介して行われる。
【００４３】
第２の摩擦車４、特に支持体１０には、入力車３１が相対回動不能に配置されている。この入力車３１は、特に歯車として形成されていて、合算変速機４６（図７参照）の合算車３２に係合している。
【００４４】
折り曲げられた赤色の矢印によって、自転車変速機１内の力伝達経路が記入してある。トルクは入力車３１を介して支持体１０と摩擦リング１１とに導入される。この摩擦リング１１はダブルコーン５に接して転動する。これによって、このダブルコーン５が回転させられる。このダブルコーン５は第１の摩擦車３に接して転動する。この第１の摩擦車３を介して、トルクは出力軸２ひいては出力車２９に伝達される。
【００４５】
自転車変速機１内には、特に６つのダブルコーン５が配置されている。
【００４６】
図２には、自転車変速機１の内部の回動方向が示してある。自転車への自転車変速機１の使用時には、有利には、スプロケット４４（図６参照）の連結がフリーホイールによって行われる。これによって、後方へのペダル操作（クランク回転）時に自転車変速機１が運動させられないようになっている。したがって、個々の構成要素の図２に記入した回動運動しか生じないようになっている。支持体１０からの摩擦リング１１のねじり外れを阻止するためには、支持体１０と摩擦リング１１とが、左ねじ山を介して互いに螺合されている。
【００４７】
さらに、図１および図２に認めることができるように、コーン軸１７の外側の端部は、環状の保持器２０によって互いに結合されている。
【００４８】
図３には、第２の摩擦車４と第１の摩擦車３との間の最大の減速に対するダブルコーン５の位置ひいてはコーン支持体１６の位置が示してある。黒色の桁によって、ダブルコーン５と第１の摩擦車３もしくは第２の摩擦車４との間の相応の仮想の梃子３４が記入してある。この梃子３４は、コーン軸１７を基準として、ダブルコーン５の外周面に沿った接触点によって規定されている。
【００４９】
図４には、最大の増速に対する位置におけるダブルコーン５とコーン支持体１６とが示してある。図４には、相応の梃子３４が再度記入してある。図３に示した最大の減速と、図４に示した最大の増速との間では、コーン支持体１６の移動によって、変速比の絶対的に無段階の調整が行われる。
【００５０】
図５には、第１の摩擦車３が詳細に示してある。図５には、押圧シェル６と摩擦シェル７とが示してある。さらに、出力軸２の中心軸線もしくは長手方向軸線３７が記入してある。摩擦シェル７には、第１の伝達面３５が形成されている。押圧シェル６には、第２の伝達面３６が形成されている。両伝達面３５，３６は互いに接触し合っていて、長手方向軸線３７に対して０°よりは大きくて９０°よりは小さい角度だけ傾けられている。すでに上述したように、押圧シェル６は出力軸２に相対回動不能に結合されている。摩擦シェル７は出力軸２に対して回動させることができる。摩擦シェル７に接して、ダブルコーン５が転動する。自転車変速機１への入力トルクが増加させられると、押圧シェル６に対して摩擦シェル７がより強く回動させられる。これによって、摩擦シェル７とダブルコーン５との間の圧着力が高められる。しかし、傾けられた伝達面３５，３６の構成によって、摩擦シェル７と押圧シェル６との間でのトルクの確実な伝達が同時に行われる。第１の摩擦車３のこの構成は、トルクアクチュエータとも呼ばれる。伝達面３５，３６はＶ字形の急傾斜の面である。
【００５１】
図６には、自転車変速機１を備えた自転車３８が示してある。この自転車３８は、フレーム３９と、前輪４０と、後輪４１とを有している。さらに、電動モータ４２が設けられている。乗り手であるライダは、トルクを２つのクランク４３（一方のクランクしか図示していない）を介してクランク軸４９に導入することができる。電動モータ４２からのトルクと、ライダにより導入されたトルクとが、スプロケット４４（伝達エレメント）とチェーン（図示せず）とを介して後輪４１に伝達される。
【００５２】
図７には、図６の詳細が示してある。図７には、自転車３８が他方の側から示してある。クランク軸４９を認めることができる。このクランク軸４９には、合算変速機４６が配置されている。この合算変速機４６では、電動モータ４２からのトルクとライダからのトルクとが合算され、自転車変速機１に導入される。
【００５３】
さらに、図７には、水平な平面４５が記入してある。この水平な平面４５はクランク軸４９に位置している。有利には、水平な平面４５の上方に電動モータ４２のアーマチュア軸４７（図８参照）が位置している。自転車変速機１の出力軸２、特に長手方向軸線３７は、有利には、水平な平面４５の下方に位置している。
【００５４】
図８には、電動モータ４２と、クランク軸４９と、合算変速機４６と、自転車変速機１とを備えた自転車３８の部分の断面図が示してある。電動モータ４２はアーマチュア軸４７を有している。
【００５５】
このアーマチュア軸４７には、小車４８が装着されている。この小車４８は合算車３２に係合している。さらに、クランク軸４９に同軸的にスプロケット４４が配置されている。このスプロケット４４には、トルクが出力車２９からベルトまたはチェーン伝動装置３０を介して伝達される。
【００５６】
合算変速機４６は、クランク軸４９に配置された１つのスリーブ５１と、複数の歯車段５０とを有している。このスリーブ５１と歯車段５０とを介して、クランク４３から導入されたトルクと、電動モータ４２から導入されたトルクとが合算され、合算車３２を介して自転車変速機１の入力車３１に伝達される。
【００５７】
自転車変速機１の組立ては、以下のように行われる：
１．コーン軸１７と、ダブルコーン５と、保持器２０とを備えたコーン支持体１６をユニットとして組み立てる。
２．皿ばね９と、嵌合キー８と、押圧シェル６と、摩擦シェル７とを出力軸２に左側（図１参照）から挿嵌する。これに続いて、コーン支持体１６を出力軸２に挿嵌する。
３．第３の転がり軸受け１５と調整スリーブ１４とを出力軸２に挿嵌する。
４．摩擦リング１１、第４の転がり軸受け２６および第５の転がり軸受け２７と共に支持体１０を出力軸２に右側（図１参照）から挿嵌する。
５．ハウジングプレート２４と支持体１０との間への相応のシール部材の挿入後、摩擦リング１１を支持体１０に螺合する。
６．これに続いて、第６の転がり軸受け２８を挿入し、相応の回転軸用シール部材とハウジングプレート２４とを組み付ける。
７．ハウジングプレート２４にハウジングカバー２５をねじ締結する。さらに、出力車２９と入力車３１とを組み付ける。
８．調整スリーブ１４と鐘状シールケース１２との間に回転軸用シール部材を挿入する。
９．鐘状シールケース１２を、圧入されたガイドピンと共にハウジングプレート２４に螺着する。
１０．第２の転がり軸受け１３を挿入して、位置固定リングによって位置固定する。
１１．出力車２９と入力車３１とをライニングによって覆う。
【００５８】
本発明に係る自転車変速機１ならびに本発明に係る自転車３８の利点は、入力装置と出力装置とが自転車変速機１の同一の側に位置しており、既存の構造へのフランジ接続が促進されることにある。入力装置／出力装置と反対の側は、調整スリーブ１４の調整機構のために解放されたままである。また、摩擦性のエレメントの圧着力が、第１の摩擦車３によって極めてシンプルになり、中央の位置でトルクに関連して発生させられる。自転車変速機１は、電動自転車に用いられる既存の構造に極めて良好に組み付けることができる。自転車変速機１を駆動するためには、既存の入力装置構成部材、たとえば合算車３２が使用される。その他にさらに、クランク軸４９とスプロケット４４とに対する自転車変速機１の著しく高められた回転数に言及する必要がある。このことは、変速機内部の力と所要の構成スペースとを最小限に抑えるために役立つ。
【符号の説明】
【００５９】
１  自転車変速機
２  出力軸
３  第１の摩擦車
４  第２の摩擦車
５  ダブルコーン
６  押圧シェル
７  摩擦シェル
８  嵌合キー
９  皿ばね
１０  支持体
１１  摩擦リング
１２  鐘状シールケース
１３  第２の転がり軸受け
１４  調整スリーブ
１５  第３の転がり軸受け
１６  コーン支持体
１７  コーン軸
１８  第１の転がり軸受け
２０  保持器
２１  第１のコーン
２２  第２のコーン
２３  コーン支持体移動方向
２４  ハウジングプレート
２５  ハウジングカバー
２６  第４の転がり軸受け
２７  第５の転がり軸受け
２８  第６の転がり軸受け
２９  出力車
３０  ベルトまたはシェーン
３１  入力車
３２  合算車
３４  梃子
３５  第１の伝達面
３６  第２の伝達面
３７  長手方向軸線
３８  自転車
３９  フレーム
４０  前輪
４１  後輪
４２  電動モータ
４３  クランク
４４  スプロケット
４５  水平な平面
４６  合算変速機
４７  アーマチュア軸
４８  小車
４９  クランク軸
５０  歯車段
５１  スリーブ
【図１】
2013249060.tif 000003
【図２】
2013249060.tif 000004
【図３】
2013249060.tif 000005
【図４】
2013249060.tif 000006
【図５】
2013249060.tif 000007
【図６】
2013249060.tif 000008
【図７】
2013249060.tif 000009
【図８】
2013249060.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成25年5月30日(2013.5.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車変速機（１）において、該自転車変速機（１）が、自転車（３８）を駆動するために形成された出力軸（２）と、該出力軸（２）に相対回動不能に配置された第１の摩擦車（３）と、出力軸（２）に対して同軸的に支承された、ライダおよび／またはモータにより駆動可能な第２の摩擦車（４）と、出力軸（２）に対して偏心的に配置されて相対回動可能に支承された少なくとも１つのダブルコーン（５）とを有しており、トルク伝達のために、第１の摩擦車（３）と第２の摩擦車（４）とが、ダブルコーン（５）に接して摩擦接続的に転動するようになっていることを特徴とする、自転車変速機。
【請求項２】
ダブルコーン（５）が、第１のコーン（２１）と、該第１のコーン（２１）に剛性的に結合された第２のコーン（２２）とを有しており、両コーン（２１，２２）の底面が、互いに向かい合っており、第１の摩擦車（３）が、第１のコーン（２１）に接して転動するようになっており、第２の摩擦車（４）が、第２のコーン（２２）に接して転動するようになっている、請求項１記載の自転車変速機。
【請求項３】
第１の摩擦車（３）と第２の摩擦車（４）との間で変速比を変えるために、ダブルコーン（５）が移動可能である、請求項１または２記載の自転車変速機。
【請求項４】
第２の摩擦車（４）が中空車として形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の自転車変速機。
【請求項５】
第１の摩擦車（３）が、出力軸（２）に相対回動不能に配置された押圧シェル（６）と、該押圧シェル（６）に相対回動可能に装着された摩擦シェル（７）とを有しており、該摩擦シェル（７）が、押圧シェル（６）に対して出力軸（２）の長手方向に移動可能であり、摩擦シェル（７）が、ダブルコーン（５）に接して摩擦接続的に転動するようになっている、請求項１から４までのいずれか１項記載の自転車変速機。
【請求項６】
摩擦シェル（７）と押圧シェル（６）との間の形状接続的な伝達面（３５，３６）が、トルクの増加時に摩擦シェル（７）と押圧シェル（６）との間の間隔が増加させられて、ダブルコーン（５）への摩擦シェル（７）の圧着力が増加させられるように成形されている、請求項５記載の自転車変速機。
【請求項７】
摩擦シェル（７）に、第１の伝達面（３５）が形成されており、押圧シェル（６）に、第１の伝達面（３５）に面接触する第２の伝達面（３６）が形成されており、両伝達面（３５，３６）が、出力軸（２）の長手方向軸線（３７）に対して０°よりは大きくて９０°よりは小さい角度を成して傾けられている、請求項５または６記載の自転車変速機。
【請求項８】
両伝達面（３５，３６）が、出力軸（２）の長手方向軸線（３７）に対して５０°〜８９°の角度を成して傾けられている、請求項７記載の自転車変速機。
【請求項９】
自転車変速機（１）が、出力軸（２）に対して偏心的に配置されて相対回動可能に支承された複数のダブルコーン（５）と、１つのコーン支持体（１６）とを有しており、該コーン支持体（１６）にダブルコーン（５）が相対回動可能に支承されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の自転車変速機。
【請求項１０】
コーン支持体（１６）が、出力軸（２）に対して同軸的に支承されていて、第１の摩擦車（３）と第２の摩擦車（４）との間で変速比を変えるために、出力軸（２）の長手方向に移動可能である、請求項９記載の自転車変速機。
【請求項１１】
自転車（３８）において、該自転車（３８）が、請求項１から１０までのいずれか１項記載の自転車変速機（１）と、ライダおよび／またはモータにより駆動されるクランク軸（４９）とを有しており、該クランク軸（４９）が、第２の摩擦車（４）を駆動するために配置されていることを特徴とする、自転車。
【請求項１２】
自転車（３８）が、クランク軸（４９）に対して同軸的に支承された伝達エレメント（４４）を有しており、出力軸（２）が、伝達エレメント（４４）を駆動するために配置されている、請求項１１記載の自転車。
【請求項１３】
伝達エレメント（４４）がスプロケットである、請求項１２記載の自転車。
【請求項１４】
自転車（３８）が、第２の摩擦車（４）を駆動するために配置された電動モータ（４２）を有している、請求項１１から１３までのいずれか１項記載の自転車。
【請求項１５】
自転車（３８）が、第２の摩擦車（４）の駆動のために、電動モータ（４２）のトルクとライダのトルクと合算する合算変速機（４６）を有している、請求項１４記載の自転車。
【請求項１６】
自転車変速機（１）の出力軸（２）の長手方向軸線（３７）が、クランク軸（４９）が位置する水平な平面（４５）の下方に配置されており、該平面（４５）の上方に電動モータ（４２）のアーマチュア軸（４７）の長手方向軸線が配置されている、請求項１１から１５までのいずれか１項記載の自転車。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
図１における折り曲げられた矢印によって、自転車変速機１内の力伝達経路が記入してある。トルクは入力車３１を介して支持体１０と摩擦リング１１とに導入される。この摩擦リング１１はダブルコーン５に接して転動する。これによって、このダブルコーン５が回転させられる。このダブルコーン５は第１の摩擦車３に接して転動する。この第１の摩擦車３を介して、トルクは出力軸２ひいては出力車２９に伝達される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
図２には、自転車変速機１の内部の回動方向が示してある。自転車への自転車変速機１の使用時には、有利には、スプロケット４４（図６参照）の連結がフリーホイールによって行われる。これによって、後方へのペダル操作（クランク回転）時に自転車変速機１が運動させられないようになっている。したがって、個々の構成要素の図２に記入した回動運動しか生じないようになっている。支持体１０からの摩擦リング１１のねじり外れを阻止するためには、支持体１０と摩擦リング１１とが、左ねじ山３３を介して互いに螺合されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
図３には、第２の摩擦車４と第１の摩擦車３との間の最大の減速に対するダブルコーン５の位置ひいてはコーン支持体１６の位置が示してある。図３においては太線によって、ダブルコーン５と第１の摩擦車３もしくは第２の摩擦車４との間の相応の仮想の梃子３４が記入してある。この梃子３４は、コーン軸１７を基準として、ダブルコーン５の外周面に沿った接触点によって規定されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
自転車変速機１の組立ては、以下のように行われる：
１．コーン軸１７と、ダブルコーン５と、保持器２０とを備えたコーン支持体１６をユニットとして組み立てる。
２．皿ばね９と、嵌合キー８と、押圧シェル６と、摩擦シェル７とを出力軸２に左側（図１参照）から挿嵌する。これに続いて、コーン支持体１６を出力軸２に挿嵌する。
３．第３の転がり軸受け１５と調整スリーブ１４とを出力軸２に挿嵌する。
４．摩擦リング１１、相応の回転軸用シール部材、第４の転がり軸受け２６および第５の転がり軸受け２７と共に支持体１０を出力軸２に右側（図１参照）から挿嵌する。
５．摩擦リング１１と支持体１０との結合後、相応のシール部材を支持体１０に装着する。
６．これに続いて、第６の転がり軸受け２８を支持体１０に装着し、ハウジングプレート２４を組み付ける。
７．ハウジングプレート２４にハウジングカバー２５をねじ締結する。さらに、出力車２９と入力車３１とを組み付ける。
８．調整スリーブ１４と鐘状シールケース１２との間に回転軸用シール部材を挿入する。
９．鐘状シールケース１２を、相応のシール部材を介在させてハウジングプレート２４に結合する。
１０．第２の転がり軸受け１３を挿入して、位置固定リングによって位置固定する。
１１．出力車２９と入力車３１とをライニングによって覆う。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
１  自転車変速機
２  出力軸
３  第１の摩擦車
４  第２の摩擦車
５  ダブルコーン
６  押圧シェル
７  摩擦シェル
８  嵌合キー
９  皿ばね
１０  支持体
１１  摩擦リング
１２  鐘状シールケース
１３  第２の転がり軸受け
１４  調整スリーブ
１５  第３の転がり軸受け
１６  コーン支持体
１７  コーン軸
１８  第１の転がり軸受け
２０  保持器
２１  第１のコーン
２２  第２のコーン
２３  コーン支持体移動方向
２４  ハウジングプレート
２５  ハウジングカバー
２６  第４の転がり軸受け
２７  第５の転がり軸受け
２８  第６の転がり軸受け
２９  出力車
３０  ベルトまたはシェーン
３１  入力車
３２  合算車
３３ 左ねじ山
３４  梃子
３５  第１の伝達面
３６  第２の伝達面
３７  長手方向軸線
３８  自転車
３９  フレーム
４０  前輪
４１  後輪
４２  電動モータ
４３  クランク
４４  スプロケット
４５  水平な平面
４６  合算変速機
４７  アーマチュア軸
４８  小車
４９  クランク軸
５０  歯車段
５１  スリーブ