(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対回転しないように自転車フレーム上に固定的に装着可能であるシャフト（１）と、シャフト（１）に回転可能に取り付けられたアクチュエータ（７）と、シャフト（１）に回転可能に取り付けられたシェル（１２）と、シェル（１２）に配置され、アクチュエータ（７）とシェル（１２）をシャフト（１）に回転可能に取り付けられた少なくとも１つのサンホイール（１９、２０、２２、２３）に接続しているプラネタリホイール・ギヤシフト機構（１５、１６、３５）と、リングギヤ（２４、２５、３９）と、プラネタリキャリヤ（１７、３７）と、プラネタリキャリヤに回転可能に取り付けられたプラネタリホイール（１８、２１、３８）と、アクチュエータ（７）とシェル（１２）の間で少なくとも２つのギヤ比を提供するクラッチデバイス（２６、２７、２８、２９）とを備えている自転車用マルチスピード・ギヤシフト機構であって、クラッチデバイス（２６、２７、２８、２９）は歯状の構成部分（７７）と、セレクタラチェット（７４）と、セレクタラチェット（７４）の制御を目的として回転可能に取り付けられている作用部材（７６）とをもち、クラッチデバイスはギヤ比を選択するとき、セレクタラチェット（７４）を選択的に歯状の構成部分（７７）とかみ合わせたり、そのかみ合いから外したりできるように外部から操作可能であるような自転車用マルチスピード・ギヤシフト機構において、歯状の構成部分（７７）はサンホイール（１９、２０、２２、２３）に設けられ、シャフト（１）は中空体として設計され、作用部材（７６）を受け入れるセクション（１ｃ）をもち、セレクタラチェット（７４）は中空体との境界をなしていて、このセクションの外壁（８１）の開口（８３）に置かれていることを特徴とするマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項２】
セレクタラチェット（７４）はスプリング（８６）によって歯状の構成部分（７７）とかみ合う方向に付勢されていることを特徴とする請求項１に記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項３】
作用部材（７６）はセレクタラチェット（７４）を歯状の構成部分（７７）とのかみ合いから外すことを目的としたカム（７６ａ）を備えていることを特徴とする請求項２に記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項４】
プラネタリホイール・ギヤシフト機構（１５、１６、３５）は複数のサンホイール（１９、２０、２２、２３）を装備しており、これらのサンホイールは相互に対し軸方向に間隔が置かれていて、シャフト（１）に選択的に接続可能であり、歯状の構成部分（７７）をもち、対応する複数のセレクタラチェット（７４）は中空体として設計されたセクション（１ｃ）の外壁（８１）に置かれており、作用部材（７６）は対応する個数のカム（７６ａ）またはカムくぼみ（７６ｂ）をもち、セレクタラチェット（７４）とカム（７６ａ）またはカムくぼみ（７６ｂ）はサンホイール（１９、２０、２２、２３）間の間隔に対応する軸方向の間隔をもって配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項５】
少なくとも１つの別のギヤ比を得るために、少なくとも１つのクラッチ（３１、４１）を備え、プラネタリホイール・ギヤシフト機構（１５、１６、３５）の結合要素（４６、４８）を備えた２つのコンポーネント（１９、７）は前記クラッチによって相互にかみ合うこと、または相互のかみ合いから外すことが可能であり、結合要素の少なくとも一方（４８）は軸方向に移動可能に取り付けられており、シャフト（１）は中空体として設計され、開口をもつ外壁を備えた少なくとも１つの別セクションを含んでおり、移動可能な結合要素（４８）の制御を目的とした制御スライド（５０、５８）は前記開口に移動可能に置かれており、制御スライド（５０、５８）を移動させるための手段は前記別の中空体に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項６】
クラッチ（３１、４１）を複数個備えていることを特徴とする請求項５に記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項７】
制御スライド（５０、５８）は別の中空体に面する第１のセレクタ要素（５２、５９）をもち、前記手段は第２のセレクタ要素（９６、９７）からなり、第２のセレクタ要素は第１のセレクタ要素と一緒に作用し、別の中空体に回転可能に設置されている作用部材（７６）の周面に設けられ、シェル（１２）の外部から操作可能であることを特徴とする請求項５または６に記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項８】
カム（７６ａ）またはカムくぼみ（７６ｂ）はあらかじめ選択したプログラムに従って作用部材（７６）の周面に配置され、作用部材（７６）を回転させると、セレクタラチェット（７４）によって選択可能であるすべてのギヤ比があらかじめ選択可能なシーケンスで設定できるようになっていることを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項９】
第２のセレクタ要素（９６、９７）はあらかじめ選択したプログラムに従って作用部材（７６）の周面に配置され、作用部材（７６）を回転させると、セレクタラチェット（７４）によって選択可能であるすべてのギヤ比があらかじめ選択可能なシーケンスで設定できるようになっていることを特徴とする請求項７または８に記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項１０】
第１のセレクタ要素は中空体に突入しているセレクタピン（５２、５９）であり、第２のセレクタ要素はセレクタピン（５２、５９）に作用するセレクタ面（９６、９７）であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項１１】
シャフト（１）は連続中空シャフトとして実現され、作用部材はシャフト（１）に回転可能に設置されたセレクタ・カムシャフト（７６）を形成していることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項１２】
７速ギヤとして設計され、７ギヤ比がセレクタ・カムシャフト（７６）の一回転によって選択可能であることを特徴とする請求項１１に記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項１３】
１４速ギヤとして設計され、１４ギヤ比がセレクタ・カムシャフト（７６）の二回転によって選択可能であることを特徴とする請求項１１に記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項１４】
各セレクタラチェット（７４）のエリアにおいて、シャフト（１）は円周方向に延ばされ、セレクタラチェット（７４）を受け入れることを目的とした少なくとも１つの案内スリット（８３）と、案内スリットを横断するように配置された２つの支承溝（８４ａ、８４ｂ）とをもち、セレクタラチェット（７４）は案内スリット（８３）内に配置されていて、そこに形成され、それを横断するように延ばされた２つの支承ピン要素（７４ａ、７４ｂ）によってピボット回転可能に支承溝（８４ａ、８４ｂ）に置かれていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項１５】
サンホイール（１９、２０、２２、２３）は環状コンポーネントであり、このコンポーネントはシャフト（１）上に回転可能に取り付けられ、その内面に歯状の構成部分（７７）を備え、セレクタラチェット（７４）のエリアでシャフト（１）を取り巻き、セレクタラチェット（７４）をシャフト（１）から落ちないように固定していることを特徴とする請求項１４に記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項１６】
結合要素の一方は結合リング（４７）を含んでおり、この結合リングはシャフト（１）上を移動可能であり、一方の前面に歯状の構成部分（４８）を備え、スプリング（４９）によって付勢されており、コンポーネント（７、２４）の一方と相対回転しないように固定的に接続され、制御スライド（５０、５８）を作用させると、前面に対応する歯状の構成部分（４６）をもつ関連するコンポーネントの他方（１９）に接続可能であることを特徴とする請求項５乃至１５のいずれかに記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項１７】
セレクタ・カムシャフト（７６）は、相互に独立に制御可能である複数の要素からなることを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれかに記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項１８】
セレクタ・カムシャフト（７６）は、一部品で作られたコンポーネントからなることを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれかに記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項１９】
マルチスピード・ギヤハブとして実現され、シャフト（１）はハブシャフトであり、シェル（１２）はハブシェルであることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれかに記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【発明の詳細な説明】
本発明は請求項１の前文に記載の種類のマルチスピード・ギヤシフト機構に関する。
自転車用マルチスピード・ギヤシフト機構、具体的には、マルチスピード・ギヤシフト機構ハブの形体をしたものは多くの実現形態のものが知られている。ディレーラと同じように、これらは複数の選択可能なギヤステップ、あるいはそれぞれのギヤ比を得るために使用されている。現時点では、この種のギヤで実現できるギヤステップは１２段までであり、これは、原則として、少なくとも２つのプラネタリホイールギヤ（以下では、単にプラネタリギヤと呼ぶことにする）を直列に設けることによって達成されていた（ＤＥ４２０３５０９  Ａ１、ＤＥ４３４２３４７  Ｃ１）。
種々のギヤステップをかみ合わせるためには、このようなギヤで通常行われていることは、少なくとも１つのサンホイールを相対回転しないように固定的にハブシャフトに選択的に接続することであり、ここで「相対回転しないように固定的に」接続するとは、サンホイールが、選択した一方の回転方向にだけはハブシャフトに固定的に接続されるのに対して、反対の回転方向では、フリーホイールデバイスのようにハブシャフト上で回転可能であることを意味する。歯とかみ合い、そのかみ合いから選択的に外すことができるセレクタラチェットはこの状態を得るために使用されている。
冒頭に引用した種類の公知マルチスピード・ギヤ（ＥＰ０３８３３５０Ｂ１、ＤＥ４１４２８６７  Ａ１）では、歯構成はハブシャフトの外側ジャケットに設けられた半径方向に突出した歯から構成されているのに対し、セレクタラチェットはピボットレバーからなり、このピボットレバーは弾性的に付勢されていて、サンホイール上にピボット回転可能に装着されている。セレクタラチェットが歯構成とかみ合うのを防止するために、あるいはすでにかみ合っているセレクタラチェットをこのかみ合いから解放するために、ハブシャフト上に回転可能に取り付けられ、ロック用の舌片をもつセレクタスリーブが別に設けられている。このセレクタスリーブはハブシャフト上で回転可能で、ラチェットが歯と歯の間のギャップ内に落ち込むのを防止し、あるいはすでに落ち込んでいるセレクタラチェットが適当な傾斜面上を走行することによってかみ合いから解放されるようになっている。
このようなシフティングデバイスには、すべてのシフト可能要素がハブシャフトを取り巻くセレクタスリーブの実効範囲内に置かれていなければならないので、径が少なからず大きくなり、従って、ハブシャフトの重量も増加するという問題がある。さらに、セレクタスリーブは追加のセレクタデバイス、具体的には、軸方向に移動可能な制御スライドによって操作されるデバイスの使用を妨げているため（ＤＥ４２０３５０９  Ａ１）、マルチスピードハブの設計が大になり、従って重量も重くならざる得ないか、あるいはスイッチ機構全体を小さくて、脆弱な寸法のコンポーネントで組み立てる必要があるため故障発生率が大になっている。
これに対して、本発明の目的は冒頭に引用した種類のマルチスピード・ギヤであって、セレクタデバイスがギヤの径を大幅に大きくすることなく、しかも十分な動作信頼性が保証されるように設計されたマルチスピード・ギヤを提供することである。
上記目的は、請求項１に記載されている本発明の特徴事項によって達成されている。
本発明のその他の有利な特徴は従属請求項に記載されている通りである。
以下では、添付図面に図示の実施例を例にして本発明を詳しく説明する。添付図面において、
図１は本発明によるマルチスピード・ギヤを示す縦断断面図である。
図２乃至図４はギヤハブのプラネタリギヤを図１中のＩＩ−ＩＩ線乃至ＩＶ−ＩＶ線に沿って切断して示す拡大断面図である。
図５は図１に示すギヤの基本的スケッチ図である。
図６は図１に示すマルチスピード・ギヤのクラッチを示す拡大側面図である。
図７と図８は、それぞれ図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線およびＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線の断面図である。
図９はセレクタデバイスを備えた本発明によるハブシャフトを拡大し、別々に描いて示す断面図である。
図１０はハブシャフトに装着されたサンホイールを示す、図９と同じ図である。
図１１乃至図１３は、それぞれセレクタラチェットが異なる３つの位置にあるときの、図１０に示す本発明による構成を示す断面図である。
図１４は図１に示す発明によるギヤのシャフトを上方から見た縮小図である。
図１５は、図１に示すギヤのセレクタ・カムシャフトを上方から見た図である。
図１６は図１５に示すセレクタ・カムシャフトが挿入されている図１４に示すハブシャフトの、図１４と図１５中の断面線Ａ−Ａ乃至Ｆ−Ｆの断面図である。
図１７は図７に示すセレクタ・カムシャフトのカムと案内スロットの相対位置を示す概略展開図である。
図１を参照して説明すると、マルチスピード・ギヤハブとして特に設計されたマルチスピード・ギヤは中空に形成されたハブシャフト１を備え、その両端１ａはトラニオン（trunnion）のように形成され、概略図で示されているフレーム要素２の同じように設計された出力端に置かれており、例えば、従来の急動締め付け手段、ナット、その他の方法で相対回転しないようにそこに固定的に取り付けられている。駆動側では、ハブシャフト１はローラベアリング３を備え、ローラベアリング３はクランプリング４によってそこに軸方向に取り付けられている。チェイン６などの駆動ピニオン５に固定的に接続されたアクチュエータ７は、ローラベアリング３を介してハブシャフト１に回転可能に取り付けられている。ハーブシャフト１はパワー・テークオフ側に半径方向のフランジ１ｂをもち、このフランジはクランプリング４からあらかじめ選択した距離だけ離れており、クランプリング４には、ハブシャフト１上に軸方向に絞り加工された固定リング９が軸方向に移動不能にねじ８で締め付けられ、相対回転しないように固定されている。ハブシェル１２はベアリング１０と１１を介してアクチュエータ７と固定リング９に回転可能に取り付けられている。このケースでは、駆動ピニオン５、アクる。そのほかに、相対回転しないように固定的に固定リング９とフランジ１ｂに接続され、フレーム要素２の１つに接続されるサポート１４を設けることが可能であり、このサポート１４はアクチュエータ７によってギヤハブに導入されるトルクとハブシェル１２を通して自転車のリヤホイール（後輪）に伝えられるトルクとの差を支えるために使用され、そこではリヤホイール（図示せず）は従来のようにスポークなどによってハブシェル１２に接続されている。ギヤハブがブレーキ（図示せず）を備えていれば、このサポート１４は制動モーメントを支持する働きもする。
ギヤシフト機構はハブシェル１２に固定され、２つのプラネタリギヤ１５、１６を収めており、これらはハブシャフト１上に一方が他方の背後になるように配置され、好ましくは一部品で作られた共通のプラネタリキャリヤ１７を備えている。第１のプラネタリギヤ１５は駆動側でアクチュエータ７の近くに位置し、特に図２、３、５および６に示すように、少なくとも１つの第１のプラネタリホイール１８をもつプラネタリキャリヤ・セクションを含み、第１のプラネタリホイール１８は径が異なる少なくとも２つのステージ１８ａ、１８ｂをもち、ステージ１８ａは小径で、比較的大径の第１のサンホイール１９とかみ合い、他方、ステージ１８ｂは大径で、これに対応して径が小さくなった第２のサンホイール２０とかみ合っている。第２のプラネタリギヤ１６はアクチュエータ７から軸方向に更に離れた位置にあり、少なくとも１つの第２のプラネタリホイール２１をもつプラネタリキャリヤ・セクションを含み、第２のプラネタリホイール２１も径が異なる少なくとも２つのステージ２１ａ、２１ｂをもち、径が小さい方のステージ２１ａは比較的大径の第３のサンホイール２２とかみ合い、径が大きい方のステージ２１ｂは、これに対応して径が小さくなっている第４のサンホイール２３とかみ合ってている。このケースでは、上述したプラネタリホイールとサンホイールは、プラネタリキャリヤと共に、通常通りにハブシャフト１の周りを回転可能であることはもちろんである。
最後に、プラネタリギヤ１５、１６は各々が第１または第の２リングギヤ２４、２５をもち、これらはハブシャフト１に対し同軸になっており、そこではリングギヤ２４は第１のプラネタリホイール１８のステージ１８ａとかみ合い、リングギヤ２５は第２のプラネタリホイール２１のステージ２１ａとかみ合っている。
ギヤシフト機構の別の目的はアクチュエータ７とハブシェル１２の間で複数のギヤ比を提供し、選択できるようにすることであり、図２乃至図６に概略図で示すように、好ましくはクラッチの形体をした手段２６、２７、２８および２９を備え、これらの手段によってサンホイール１９、２０、２２および２３がハブシャフト１に選択的に接続できるようになっている。好ましくはクラッチの形体をした手段２６乃至２９は、例えば、フリーホイールラチェット・デバイスで実現され、通常のセレクタレバーなどによってギヤハブの外部から制御可能になっている。
自転車用を目的としたこのタイプのマルチスピード・ギヤハブは一般的にこの分野の精通者に公知であるので、これ以上詳しく説明することは省略する。反復を避けるために、ここでは、例えば、特許公報ＤＥ４１４２６８７Ａ１およびＤＥ４３４２３４７Ｃ１を引用することにするが、これらの開示内容は反復を避けるために引用によって本発明の開示内容の主題を構成するものである。
本発明の特徴によれば、プラネタリギヤ１５はそのリングギヤ２４で駆動されるが、この目的のためにリングギヤ２４は相対回転しないようにかつ軸方向に移動しないように固定的にアクチュエータ７に接続されている。さらに、本発明の好ましい実施例によれば、両方のプラネタリギヤ１５、１６はその間に延びる想像上の左右対称面に対して左右逆に、ハブシャフト１に対して垂直方向に構築、配置され、そこでは、例えば、径が大きい方の２つのプラネタリホイール・ステージ１８ｂ、２１ｂは近接して相互に向き合い（図１と図５）、他方、径が小さい方の２つのプラネタリホイール・ステージ１８ａ、２１ａは想像上の左右対称面から離れた位置に置かれている。このケースでは、ステージ１８ｂ、２１ｂは好ましくは同径で、歯数が同じであり、このことはステージ１８ａ、２１ａの径と歯数についても同様である。この左右逆の設計にすると、製造費と保管費が大幅に削減されることになる。同じように、サンホイール２０、２３または１９、２２のそれぞれおよびリングギヤ２４、２５を同一のペアで実現することが可能になる。従って、コンポーネント２１、２２、２３および２５はコンポーネント１８、１９、２０および２４に同一に対応しているので、４つの異なるコンポーネント１８、１９、２０および２４に取り付ける歯の数は５つだけにしなければならない。
上述したギヤシフト機構が７速ギヤとしてのみ使用される場合は、プラネタリギヤ１６の第２のリングギヤ２５はパワー・テークオフ用に使用されるが、このケースでは、図１、５および６とは異なり、ハブシェル１２に直接にかつ固定的に接続することが可能である。このケースにおいて、ハブシェル１２用にフリーホイールデバイスが望ましければ、リングギヤ２５は、例えば、フリーホイールラチェットをもつラチェットホイールキャリヤに接続することが可能であり、フリーホイールラチェットはハブシェル１２の適当な歯と一緒に働いてトルク伝達を一方向だけに行うようにすることができる。
上記のような変形例では、４つのクラッチ２６乃至２９は初期に異なるギヤを得るために使用されている。ここでは、アクチュエータ７は第１のリングギヤ２４に固定的に接続され、第２のリングギヤ２５はハブシェル１２に固定的に接続されているので、第１および第３のサンホイール１９、２３は、例えば、クラッチ２６と２８を介してハブシャフト１（図５）に接続され、他方、サンホイール２０、２２は自由回転可能になっている。このために、第１のプラネタリギヤ１５はプラネタリキャリヤ１７の速度（以下、簡単にｒｐｍと呼ぶ）を決定し、プラネタリキャリヤ１７の方はプラネタリホイール２１を駆動している。後者は固定されている第３のサンホイール２３上を転動し、この転動によって第２のリングギヤ２５のｒｐｍが決定され、従ってハブシェル１２のｒｐｍが決定される。別の総ギヤ比はクラッチ２７、２９がかみ合い、クラッチ２６、２８がかみ合いから外れることによって得られるので、そのときハブシャフト１に接続されているサンホイール２０、２２は総ギヤ比を決定することになる。さらに別のギヤ比はサンホイール１９、２２または２０、２３のそれぞれがハブシャフト１に接続されることによって得ることができる。しかし、２つのプラネタリギヤ１５、１６が左右逆の設計では、それぞれ得られる総ギヤ比は１：１、つまり、ダイレクトギヤステップが得られることになる。
本発明のさらに別の具体的な基本的特徴によれば、シフティング・デバイスは共通のプラネタリキャリヤ１７の使用にもかかわらずギヤステップ数を増加するための、さらに２つのクラッチ３１および３２を備え（図５）、そのうちクラッチ３１は第１のリングギヤ２４を第１のサンホイール１９と選択的に接続するために使用され、第２のリングギヤ２５の方は第２のクラッチ３２によって第４のサンホイール２２と選択的に結合可能になっている。これによって、第１のクラッチ３１が接続されると、第１のプラネタリギヤ１５は阻止され、第２のクラッチ３２が接続されると、第２のプラネタリギヤ１６は阻止される。つまり、プラネタリキャリヤ１７はクラッチ３１が接続されるとアクチュエータ７のｒｐｍで常に回転し、クラッチ３２が接続されると、第２のリングギヤ２５は共通のプラネタリキャリヤ１７のｒｐｍで常に回転する。好ましくは、２つのクラッチ３１、３２は上述のクラッチ２６乃至２９と同じ設計になっている。以下では、代替実施例について詳しく説明する。
プラネタリギヤ１５、１６を左右逆の構造にすると、以下に説明するように、上述した２つのギヤステップに加えてクラッチ３１、３２によって別のギヤステップを設定することが可能である。クラッチ３１がかみ合い、クラッチ３２がかみ合いから外れると、サンホイール２３またはサンホイール２２をクラッチ２８、２９によって選択的にハブシャフト１に接続し、それぞれ他方のサンホイールを解放することができ、その結果、第１のプラネタリギヤ１５のギヤ比が１：１であるので、プラネタリキャリヤ１７とハブシェル１２の間の第２のプラネタリギヤ１６によって決定される２つのギヤ比が得られる。しかし、クラッチ３２がかみ合い、クラッチ３１がかみ合いから外れると（図６）、第２のプラネタリギヤ１６のギヤ比は１：１に固定され、アクチュエータ７とプラネタリキャリヤ１７の間の第１のプラネタリギヤ１５によって決定されるギヤ比は、サンホイール１９、２０の一方がクラッチ２６、２７によってハブシャフト１と選択的に接続されるので調節可能である。最後に、両方のクラッチ３１、３２をかみ合わせると、アクチェータ７とハブシェル１２の間のギヤ比を１：１にすることも可能である。従って、上述したマルチスピード・ハブは７速ギヤハブである。
特に２つのクラッチ３１、３２の特徴は、これらのクラッチによってサンホイール１９、２２が関連するリングギヤ２４または２５に加えてアクチュエータ７あるいはハブシェル１２に接続され、これらに代わって接続されるのではない点にある。従って、クラッチ３１、３２を作用させると、アクチュエータ７から得られる、あるいはハブシェル１２に加えられる駆動力またはパワー・テークオフ力の一部だけが常にシフトされ、このシフティングはそれぞれのプラネタリギヤを阻止すること、またはその阻止を打ち消すことだけを目的としている。上述したギヤシフト機構は特殊な構造をしているので、例えば、総力のほぼ５０％だけをシフトさせることを達成することが可能である。これとは対照的に、従来技術によれば、原則として駆動力およびパワー・テークオフ力の１００％がリングギヤおよび関連するプラネタリキャリヤの間であるいはその逆の間でシフトされ、このようにして別の力伝達が得られるようにしている。従って、本発明によるギヤシフト機構には、大幅に減少した力をクラッチおよびシフト要素に加えるだけでよく、従って、その設計を小型化、軽量化することが可能であり、あるいはより大きな駆動力またはパワー・テークオフ力を同一クラッチ力で伝達できるという利点がある。これは、荷重状態でシフトするときクラッチ３１、３２を動作するために加える必要のある力にもプラスの効果をもたらしている。
上述した７速ギヤシフト機構は単純なアドオンセット（add-on set）によって１４速ギヤシフト機構に変換することが可能である。図１および図５に示すように、第５のサンホイール３６をもつ第３のプラネタリギヤ３５、少なくとも第３のプラネタリホイール３８をもつ第２のプラネタリキャリヤ３７、および第２のリングギヤ３９はこの目的のために設けられている。プラネタリホイール３８は異なる径の２つのステージ３８ａ、３８ｂをもっている（図４および図５）。径が小さい方のステージ３８ａは第５のサンホイール３６とかみ合い、径が大きい方のステージ３８ｂは第２のリングギヤ３９とかみ合い、第２のリングギヤ３９は、さらに、ハブシャフト１上に支えられたフリーホイールデバイス４０（図５）によって逆回転しないように固定されている。さらに、第５のサンホイール３６は第２のリングギヤ２５に固定的に接続されており、例えば、第２のリングギヤと一体に一部品で作られている（図１）。最後に、この例では、第３のプラネタリキャリヤ３７はハブシェル１２に固定的に接続され、他方、第５のサンホイール３６をもつ第２のリングギヤ２５は、フリーホイールデバイスをもつ別のクラッチ４１によって第３のリングギヤ３９に選択的に一体に接続することも、それから切り離すことも可能になっている。図５に示すクラッチ４１がかみ合うと、第３のプラネタリキャリヤ３７は第２のリングギヤ２５のｒｐｍで回転する。つまり、第３のプラネタリギヤ３５はギヤ比１：１で阻止されるので、不作用になり、上述したギヤステップが実現される。しかし、クラッチ４１が切り離されると、第２のリングギヤ２５のパワー・テークオフｒｐｍは、リングギヤ３９がフリーホイールデバイス４０を介してハブシャフト１上に支持され、相対回転しないように固定されているので、第３のプラネタリキャリヤ３７上の第５のサンホイール３６を介して伝達され、従って、サンホイール３６によって駆動されるプラネタリホイール３８はプラネタリキャリヤ３７を一緒に伴っていく。この場合、第３のプラネタリギヤ３５は、例えば、ギヤ比が２：１より小さい減速ギヤの働きをするので、上述した７ギヤステップはダイレクトギヤ比１：１でまたは下流側に接続された減速ギヤで選択的に効力をもたせることができる。さらに、クラッチ４１に関しては、クラッチ３１、３２に関連して上述した利点が得られる結果、常に、第２のリングギヤ２５によって伝達される駆動力の一部をシフトするだけで十分である。
上述したギヤシフト機構は、例えば、表１に示す歯数で動作する。
0004078433.tif 000002
上述した歯の数の結果として、第１のプラネタリギヤ１５はアクチュエータ７とプラネタリキャリヤ１７の間のギヤ比が、クラッチ２６がかみ合っているときはほぼ１．４６７：１で、クラッチ２７がかみ合っているときはほぼ１．２９２：１で動作する。しかし、プラネタリキャリヤ１７と第２のリングギヤ２５の間のギヤ比は、クラッチ２８がかみ合っているときはほぼ１：１．２９２に、クラッチ２９がかみ合っているときは１：１．４６７に逆転される。このために、プラネタリギヤ１５は常に減速ギヤとして動作するが、プラネタリギヤ１６は常にステップアップギヤとして動作する。最後に、この実施例におけるアドオンセットのギヤ比はほぼ２．４４８：１であるので、クラッチ４１がかみ合いから外れたときは全体的に減速が起こり、クラッチ４１がかみ合ったときは１：１になる。
上述した構成によれば、表１に示す歯の数によると、表２に示すギヤステップを実現することができる。この場合、種々クラッチの下の”ｘ”の文字はどのクラッチがそれぞれのギヤステップでかみ合い状態にあるかを示し、”ｘ”の文字がない個所はそれぞれのクラッチがかみ合いから外れていることを示している。上記の説明と同じように、「ギヤ比」とは駆動ｒｐｍとパワー・テークオフｒｐｍとの比率のことである。
0004078433.tif 000003
上記から明らかなように、あるギヤステップの比とそれぞれ高速のギヤステップの比との関係をギヤジャンプと呼ぶとすると、ほぼ１３．５％と１３．８％の間で比較的一定のステップジャンプが得られ、表中の任意のギヤについて示されているギヤジャンプはそのギヤからそれぞれ次のギヤへ移ることを示している。
さらに、上述したギヤシフト機構によると、総ギヤ比、つまり、最大ギヤ比と最小ギヤ比との関係を変更することが可能である。この実施例では、総ギヤ比はほぼ５２６％であるので、比率関係は非常に幅広い範囲にわたっている。
現時点で最良と考えられる上述したギヤ機構の別の基本的利点は、プラネタリホイールの異なるステージの歯の数を２０、２４、２６および３２で比較的大きくできることである。このようにすると、プラネタリホイール１８、２１および３８を図１乃至図４に示すようにロールベアリング、具体的にはニードルローラベアリングによってプラネタリキャリヤ１７、３７に回転可能に装着させることが可能であり、この場合、各ローラベアリングは２つのディスク形状のプラネタリキャリヤ要素の間を案内されるベアリングケージ４２と、ケージ内に配置された複数のベアリングニードル４３とから構成され、ベアリングニードルの中心軸はプラネタリホイール１８、２１および３８の回転軸に対して平行に設けられている。このようにすると、摩擦損失を小さく保つことが可能であり、このことは総効率性の面で利点となっている。最後に、それぞれがかみ合うサンホイールとプラネタリホイールの歯の数の差が比較的小さいことも、効率性の面で利点となっている。
現時点で最良と考えられるクラッチ３１の好ましい実施例は、図１および図６乃至図８に示されている。この実施例によれば、サンホイール１９はアクチュエータ７に面する側に歯状の構成部分４６を備えており、この歯状の構成部分４６は結合リング４７に向き合うように配置され、結合リング４７はハブシャフト１に対して同軸に配置され、サンホイール１９に面する側に対応する歯状の構成部分４８をもち、この歯状の構成部分４８は歯状の構成部分４６にはめ込まれている。結合リング４７は圧縮スプリング４９によって付勢されており、圧縮スプリング４９はハブシャフト１に対して同軸で、ヘリカルスプリングとして実現されている。圧縮スプリング４９の一端はアクチュエータ（図１）上に支持され、他端は結合リング４７上に支持され、結合リングをサンホイール１９側の方向に押し付けている。例えば、少なくとも１つの制御スライド５０は結合過程を制御するために設けられ、これは矢印ｗの方向に移動可能にハブシャフト１の軸に平行な案内スリット内に収められ、戻り止め歯５１を備え、この戻り止め歯によって制御スライド５０は、例えば、歯状の構成部分４８をもつ結合リング４７の前面を押し付けるように置かれている。さらに、制御スライド５０は半径方向に内側に突出したセレクタ要素をもち、これは、例えば、セレクタピン５２の形体になっており、以下で詳しく説明するように制御スライド５０を作用するために使用される。この場合、構成は制御スライド５０が図１に示す位置にあるとき、結合リング４７は圧縮スプリング４９の力に抗してサンホイール１９から軸方向に離れた位置に保たれ、２つの歯状の構成部分４６、４８がかみ合わないようになっている。しかし、制御スライド５０がハブシャフト１内でさらに前方に押し付けられると、つまり、図１と図７中の左側に移動すると、圧縮スプリング４９は２つの歯状の構成部分４６、４８がかみ合うまで結合リング４７をサンホイール１９側の方向に前方に徐々に押し付けていく。この場合、歯状の構成部分４６、４８の傾斜縁は回転方向に中心合わせされ、これらの歯がかみ合ったとき、サンホイール１９が結合リング４７を介してアクチュエータ７によって駆動方向に回転できるようになっている。しかし、アクチュエータ７が反対方向に回転したときは、歯状の構成部分４６、４８は、結合リング４７が圧縮スプリング４９のために軸方向に押されるように置かれているので、フリーホイールデバイスのように相互に対してスライド可能になっている。このフリーホイール作用は、サンホイール１９がアクチュエータ７よりも高速に回転し、その過程でアクチュエータを通過したときにも発生する。結合を切り離すときは、制御スライド５０を再び元に戻るように引っ張るだけでよく、そうすると、制御スライド５０は図１および図６乃至図８に示す位置を再び占めることになる。
結合リング４７を載置することは、接続チューブ５５（図１）によって行うと好都合である。この接続チューブ５５はハブシャフト１と同軸に設けられ、アクチュエータ７に固定的に接続され、そこには第１のリングギヤ２４の前面５６も固定されている。その内面側には、接続チューブ５５はキー溝をもち、これは軸方向に並列に設けられ、舌片５７（図１、７、８）をインターロック方式で受け入れるようになっており、舌片５７は結合リング４７の外面に取り付けられている。このようにすると、結合リング４７はばち形（ダブテール）接続のように軸方向に移動することができるが、接続チューブ５５にも載置されているので、その結果、すべての回転運動が、アクチュエータ７によって接続チューブ５５にほとんど遊びがなく加えられることになる。
結合リング４７が軸方向に均等に移動し、その過程で傾かないようにするために、制御スライド５０に対応し、その制御スライド５０と同じように制御される第２の制御スライド５８（図７）が、好ましくは、ハブシャフト１の円周方向に１８０度だけ片寄った個所に設けられており、この第２の制御スライド５８は、例えばセレクタピン５９として現されているセレクタ要素を備えている。
クラッチ４１（図１および５）は図６乃至図８に示すクラッチ３１と同じ構造になっている。この場合、リングギヤ３９は前面に歯６２をもつハブ６１（図１）を備え、このハブは図６乃至図８の結合リング４７に対応する結合リング６３に向き合う位置に置かれ、図４にも示すように、対応する歯状の構成部分６４を備え、圧縮スプリング６５の作用を受けている。このケースでは、結合リング６３はばち形（ドブテール）コネクタ６３ａ（図４）によって第５のサンホイール３６内で軸方向に移動可能になっているが、ホイールに対して相対回転しないように固定載置されている。結合リング６３を軸方向に移動するために、一方では圧縮スプリング６５が使用され、他方では、図６乃至図８に示す制御スライド５０、５８に対応する少なくとも１つの制御スライド６６と制御ロッド５４に対応する制御ロッド（図示せず）が使用されている。従って、かみ合い状態にあるとき、サンホイール３６は駆動方向にリングギヤ３９を一緒に伴っていき、サンホイール３６の逆回転運動とリングギヤ３９の通過運動は、図６乃至図８を参照して上述したフリーホイール作用に基づいて可能になる。しかし、結合リング６３がリングギヤ３９から切り離されると、リングギヤ３９は上述したようにプラネタリキャリヤ３７を駆動し、リングギヤ３９はフリーホイールデバイス４０（図５）を介してハブシャフト１に支持されることになる。この場合、フリーホイールデバイス４０は、例えば、図６乃至図８に類似した結合リング６７として表わされており、結合リング６７は、軸方向に移動可能に取り付けリング９に取り付けられているが、この取り付けリングに対して相対回転しないように固定されていて、リングに支持されている少なくとも一つの圧縮スプリング６８によってハブ６１の方向に付勢されている。ハブ６１と結合リング６７が相互に向き合う前面は図６乃至図８に示す相互に作用する歯状の構成部分６９をもち、そこでは歯の設計は上述したフリーホイール作用が得られるか、あるいはリングギヤ３９の逆回転が防止されるように選択されている。
最後に、クラッチ３２（図５）は図６乃至図８と同じ設計にすることも可能である。しかし、これとは別に、図１に示す結合リング７０を設けることも可能であり、この場合、その一方の前面は結合リング６３から離れて面する側の圧縮スプリング６５の端に設けられているが、その他方の前面はサンホイール２２に面し、さもなければ、結合リング６３と同じように第５のサンホイール３６内に移動可能に載置されているが、相対回転しないように固定されている。サンホイール２２と結合リング７０が相互に面する前面は歯状の構成部分７１をもち、サンホイール２２またはリングギヤ２５が結合リング７０、従ってサンホイール３６も一緒に駆動方向に伴っていくことができるようになっている。このことが常に必要になるのは、サンホイール２２がリングギヤ２５または第５のサンホイール３６よりも高速に回転しようとするときである。つまり、２つのクラッチ２８、２９のどちらもがかみ合っていないときは、結合リング７０用に別の制御スライドを設ける必要がない。サンホイール２２がサンホイール３６よりも高速に回転しようとすると、サンホイール２２は、圧縮スプリング６５の作用と結合リング７０のためにサンホイール３６を一緒に自動的に伴っていく。しかし、サンホイール２２が低速回転するか、あるいはまったく回転しない場合は、サンホイール自身またはサンホイール２３がハブシャフト１に結合されているので、なんども説明したフリーホイール作用が発生する。
現時点で本件出願人が最良と考えているクラッチ２６乃至２９の実施例は、クラッチ２６と２７について図２と図３に概略図で示されている。この実施例によれば、ハブシャフト１は連続中空シャフトとして設計され、セレクタラチェット７４は中空ハブシャフト１のシェルにピボット回転可能に装着され、ハブシャフト１に平行に突出しているピボットピン７５を中心に回転可能になっている。セレクタラチェット７４は２つのアームレバーから構成され、ハブシャフト１に突入しているレバーアーム７４ａは、この例では、セレクタ・カムシャフト７６として設計されている作用要素と一緒に作用し、このセレクタ・カムシャフト７６はハブシャフト１に回転可能に取り付けられ、その円周方向に少なくとも１つのカム７６ａまたはカムくぼみ７６ｂをもっている。さらに、サンホイール１９または２０はその内周に歯状の構成部分７７を備え、セレクタラチェット７４のレバーアーム７４ｂが図２に示すように歯内に落ち込むようになっている。このケースでは、その構成は、レバーアーム７４ａがセレクタ・カムシャフト７６のカム７６ａ上を走行すると、セレクタラチェット７４がピボット回転し、歯状の構成部分７７内にスナップインしていたレバーアーム７４ｂ（図３）がピボット回転して歯状の構成部分から外れ、他方、レバーアーム７４ａがカムくぼみ７６ｂ（図２）に入り込むと、レバーアーム７４ｂがスプリング（図示せず）によって再びサンホイールの歯状の構成部分７７とかみ合い、従ってサンホイール１９または２０が図２に例示するように矢印ｖで示すプラネタリキャリヤ１７の駆動方向とは反対に停止されるような構成になっている。サンホイール１９、２０は反対方向に自由回転可能（フリーホイール）である。図１から理解されるように、制御スライド５０、５８、６６が存在するにもかかわらず、セレクタ・カムシャフト７６自体が中空シャフトとして設計され、急動締め付け手段７８が、図１に例示するように、そのシャフトに通されている場合であっても、セレクタ・カムシャフト７６を収容するだけの十分なスペースがハブシャフト１の内部に残されている。
図９乃至図１３は、図２および図３にも示されているセレクタラチェット７４の好ましい実施例とその取り付け状態を示している。ここでは、図９と図１０はそれぞれハブシャフト１の短セクション１ｃを示している。このセクション１ｃは円筒形の中空体として実現されており、基本的に中空室８０を取り囲む円筒外壁８１からなっている。ハブシェル１２（図１）の幾何学的中心軸８２に直交するように設けられ、外壁８１を通り抜ける案内スリットまたは開口８３と、開口の両側に設けられ、中心軸８２に平行に延びていて、ほぼ半円筒断面になっているが、その底部にスリットを設けることも可能である２つの支承溝８４ａ、８４ｂとが、その外壁８１に切り込まれている。セレクタラチェット７４は２つのピン要素７５ａ、７５ｂを備え（図９）、これらのピン要素はラチェットの側面に形成され、図２と図３に示すように支承ピン７５を構成している。図１０に示すように、セレクタラチェット７４が案内スリット８３内に入り込んでいれば、その支承座面が少なくとも円筒形に設計されているピン要素７５ａ、７５ｂは、支承溝８４ａと８４ｂ内にぴったりと収まるので、セレクタラチェット７４全体が外壁８１にピボット回転可能に置かれることになる。
特に図１０に示すように、例えば、図１に示すサンホイール１９は概略図で示され、ほぼ円形の形状になっているが、これはセクション１ｃ上にほとんど遊びなしで回転可能に設置されている。その内側面に、サンホイール１９は円周状の歯状の構成部分７７をもち、組み立てた状態ではセレクタラチェット７４と外壁８１を取り巻き、セレクタラチェット７４がハブシャフト１から落下しないように固定されている。この場合、セレクタラチェット７４の背面８５は、好ましくは、外壁８１の外周面と同一平面で終わっているので、ほぼ遊びのない状態で旋回可能に支承されることになる。
上述した取り付け方法の特別な利点は、外壁８１の厚さおよびセレクタラチェット７４の高さとほぼ等しい径をもつ支承ピン要素７５ａ、７５ｂを設計できることである。このベアリングは、穴に置かれたピボットが使用されている従来のベアリングに比べて非常に小さく作ることができ、そのために、このことは、中心軸８２（図１）の近くに位置する外壁８１のエリアのスペースが限られている点で非常に有利であり、座面圧力を小さくすることができる。
図１１乃至図１３はサンホイール１９とその関連するセレクタラチェット７４の、図２および図３と類似のセクションを示す図である。セレクタ・カムシャフト７６の相対的回転位置の関係で、レバーアーム７４ａは案内スリット８３内をカムくぼみ７６ｂまで到達しているために、レバーアーム７４ｂは、図９に示すように、外壁８１とピン要素７５ｂの間に支持されているトーションスプリング８６の作用によってサンホイール１９の歯状の構成部分７７のギャップに入り込んでいる。このケースでは、例えば、トーションスプリング８６の端部８６ａまたは８６ｂはセクション１ｃまたはセレクタラチェット７４の関連する穴に支持されている。これによって、サンホイール１９は図１１乃至図１３に示す矢印とは反対の回転方向にハブシャフト１またはセクション１ｃに固定的に接続され、フリーホイール作用によって図示の矢印方向に回転することが可能になっている。
セレクタ・カムシャフト７６が矢印の方向に回転している過程で、レバーアーム７４ａはカム７６ａ上をさらに走行するので、レバーアーム７４ｂは最終的にスプリング８６（図１３）の力に抗してピボット回転して歯状の構成部分７７から外れ、サンホイール１９は両方向に自由に回転することが可能になる。これによって、図１１乃至図１３に示すように、セレクタ・カムシャフト７６を一方または他方の方向に回転することで、サンホイール１９を選択的に歯状の構成部分７７に接触させたり、サンホイール１９をそのかみ合いから外したりすることが可能になる。
図１１乃至図１３に詳しく示すように、歯状の構成部分７７とレバーアーム７４ａ、７４ｂの寸法は、セレクタラチェット７４のピン要素７５ａ、７５ｂがカム７６ａ（図１１）上を走行する時でも、上方が開いている支承溝８４ａ、８４ｂ内に確実に留まっているように相互に合致させることが可能である。このようにすると、歯状の構成部分７７の歯先端が、例えば、レバーアーム７４ａ、７４ｂに対して上方からピボット軸の両サイドに支えられるためマルチポイントでの支承が得られるからである。これにより、セレクタラチェット７４が不必要にかみ合い位置に入り込むことが確実に防止される。
対応するセレクタラチェット機構は、好ましくは、図１乃至図５に示す残りのサンホイール２０、２２、２３と関連づけられており、その目的のために、ハブシャフト１は少なくとも各サンホイールのエリアにおいてセクション１ｃに対応する中空体セクションをもっている。ここでは、セクション１ｃはサンホイールが占めているエリア全体にわたって軸方向に適当に延びているので、対応する数のセレクタラチェット７４を対応する軸方向の間隔で共通の周壁に実現することが可能であり、エリア全体にわたって延びているセレクタ・カムシャフト７６は対応する数のカム７６ａとカムくぼみ７６ｂを備えることができるが、これらは相互に対して軸方向に対応する間隔が置かれたトラック（通路）に配置されている。その過程では、案内スリット８３と支承溝８４ａ、８４ｂは、サンホイールからサンホイールまで、例えば１８０度だけハブシャフト１の円周方向に相互に適当に片寄らされているので、サンホイールは、セレクタラチェット７４が相互に邪魔することなく、短い軸方向の間隔で配置することが可能である。
本発明の別の好ましい実施例によれば、ハブシャフト１は、サンホイールが占めているエリアの外側に中空体として設計された別のセクションをもち、これらのセクションは外壁８１に対応する外壁によって区切られており、回転軸８２（図１）に平行に延びた案内スリットまたは開口をもち、そこに制御スライド５０、５８、６６などが軸方向に移動可能に置かれている。そのために、ここではセレクタシャフトとして設計され、これらの中空体を通り抜けている作用要素はこれらの制御スライドを移動するように設計された手段を備えることができるので、この手段によって制御スライド５０、５８、６６の制御を、外壁または周壁８１に形成された開口を通してハブシャフト１の内部から行うことも可能である。
セレクタラチェット７４と制御スライド５０、５８、６６の上述した制御は基本的には、ハブシャフト１に配置され、例えば、各々がカム通路７６ａ、７６ｂをもつ複数の作用部材または作用要素によって相互に独立して行うことができるが、最良と考えられる実施例の作用部材と作用要素は単一のセレクタ・カムシャフト７６に結合されており、これは図１４乃至図１７を参照して以下で説明するように、すべての選択可能ギヤ比を設定するのに適している。ここでは、図１４は連続中空ハブシャフト１の外面を示し、図１５はすべてのシフト操作に共通するセレクタ・カムシャフト７６を示し、図１６はＡ−Ａ線乃至Ｆ−Ｆ線の断面を示しており、これらは図１に示す組み立てた状態を目的としている。
図１４に示すように、ハブシャフト１は断面線Ａ−Ａのエリアに１８０度偏心された２つの軸方向案内スリット８７、８８をもち、そこに制御スライド５０、５８（（図１、６および８）が軸方向に移動可能に置かれている。断面線Ｂ−Ｂ乃至Ｅ−Ｅに対応するセクションには、それぞれサンホイール１９、２０または２２、２３の１つのセレクタラチェット７４を受け入れるための１つの案内スリット８３が設けられており、そこでは図１６に示すように、隣り合うセレクタラチェット７４はそれぞれ円周方向に１８０度だけ偏心され、サンホイールの選択した回転方向に従って相反方向に向き合うように配置されている。最後に、ハブシャフト１は断面線Ｆ−Ｆのエリアに直径方向に対立する２つの別の軸方向案内スリット８９、９０（図１４）をもち、そこには、制御スライド６６および同じ目的のために使用される制御スライド９１（図１および図１６）が移動可能に置かれている。
図２、３および図１１乃至図１３に示すようにカム７６ａをもつセレクタ・カムシャフト７６の中央セクションは案内スリット８７、８８または８９、９０のエリアにおいてセレクタラチェット７４に割り当てられているが、セレクタ・カムシャフト７６はそれぞれ２つの案内通路９２、９３または９４、９５をもち、これらの通路は軸８２に交差するように延びており、例えば、溝として設計され、図１７に展開図で示されている。
図７に示すように、制御スライド５０、５８は各々がセレクタピン５２、５９を備え、このセレクタピンは中空体に突入し、関連する案内通路９２または９３に入り込んでいるが、図１５にはその半分だけが示されている。案内通路９２、９３はスイッチングカムまたは案内溝のように設計され、戻り止め面を有し、この戻り止め面によってセレクタピン５２、５９は結合リング４７に作用する圧縮スプリング４９によって案内通路との接触が保たれている。これらの戻り止め面の各々は２つのセレクタ要素（図１７も参照）をもち、これらは軸８２に対して斜めになっており、ここではセレクタ面９６または９７として実現され、セレクタ・カムシャフト７６を回転するとセレクタピン５２、５９を通過するようになっている。このケースでは、これらのセレクタ面９６、９７は回転方向に応じて、制御スライド５０、５８がセレクタ面９６の制御のもとで一方向に、セレクタ面９７の制御のもとで反対方向に軸方向に移動し、これによって制御スライドは結合要素として働く歯状の構成部分４６、４８を図６乃至図８を参照して説明したように、かみ合わせるか、そのかみ合いから外すようにしている。
セレクタ・カムシャフト７６は断面線Ｂ−Ｂ乃至Ｅ−Ｅのエリアに図２、３および図９乃至１３を参照して上述したカム通路を備えており、これらのカム通路はカム７６ａとカムくぼみ７６ｂをもち、これらは図１５と１７に概略図で示すように、セレクタラチェット７４の位置に応じて円周方向にそれぞれ偏心した位置にある。
カム７６ａとカムくぼみ７６ｂおよびセレクタ面９６、９７は、好ましくは、あらかじめ選択したプログラムに従ってセレクタ・カムシャフト７６上に配置され、セレクタ・カムシャフト７６を一方向および／または反対方向に回転すると、クラッチ２６乃至２９および３１、３２（図５）によって得ることができるすべてのギヤ比率条件があらかじめ選択したシーケンスで横断されるようになっている。ギヤハブが７速ギヤハブとして設計されている場合には、本発明による構成は、可能とされるすべての７ギヤ比１乃至７が表２に示すシーケンスで設定できるようになっている。
最後に、セレクタ・カムシャフト７６は断面線Ｆ−Ｆのエリアにさらに２つの案内通路９４、９５を備え、これらはセレクタピン９８、９９（図１）を受け入れるために使用される。これらのセレクタピン９８、９９はセレクタピン５２、５９に対応しているが、制御スライド６６、９１に取り付けられている。制御スライド６６、９１はクラッチ４１（図５）に割り当てられ、このクラッチ４１は表２に示すように、第７ギヤから第８ギヤに（またはその逆に）変更されるとき、一方の状態から他方の状態にスイッチされるだけになっているので、案内通路９４、９５はこれらの変更を可能にし、ここでは別のセレクタ面１００、１０１として設計されているセレクタ要素を備えているが、その機能はセレクタ面９４、９５のそれと同じである。ギヤハブが１４速ギヤハブとして設計されている場合には、図１７の案内通路９４、９５は、例えば、セレクタ・カムシャフト７６の周囲をほぼ６６０度延長し、その中心にセレクタ面１００、１０１を備えるように実現されており、この中心は３３０度の位置に対応している。このような理由から、これらの案内通路９４、９５と関連づけられ、スプリング６５によって案内通路との接触が保たれているセレクタピン９８、９９は、まず、セレクタ・カムシャフト９６が一方の回転方向に回転したときほぼ一回転の間一方のセレクタ位置に保たれ、次に、セレクタ面１００、１０１によってそれぞれ他方のセレクタ位置にスイッチされ、その後、ほぼ一回転の間このセレクタ位置に保たれる。セレクタ・カムシャフト７６を逆に回転すると、同じセレクタ動作が反対方向に行われる。この場合、カム７６ａとカムくぼみ７６ｂおよびセレクタ面９６、９７はセレクタ・カムシャフト７６の周面に配置すると、表２に示すように、最初の７ギヤは最初の回転時に順番にランされ、次に、クラッチ４１のスイッチングが行われ、その後２回目のセレクタ・カムシャフトの回転時にギヤ８乃至１４のランが行われるので好都合である。セレクタ・カムシャフト７６が２回転だけ反対方向に戻り回転する過程で、最初の位置（第１ギヤ）に最終的に到達する。
カム７６ａとカムくぼみ７６ｂの位置は、好ましくは回転方向に一致されているので、種々のセレクタデバイスは荷重を受けているときでも容易にスイッチングできるようになっている。これは、例えば、新しいギヤを選択するとき、そのときまで作用していたサンホイールが関連するカムくぼみ７６ｂと交差するか、あるいは重なり合うことによって瞬時の間かみ合ったままになっており、従って、力の流れの中断が起こらないためである。この新しいギヤが高速ギヤであれば、そのときまで作用していたサンホイールはスイッチオンされている限りフリーホイールによって継続できるので、そのギヤは即時に効力を持つことになる。しかし、新しいギヤが低速ギヤである場合は、そのときまで作用していたサンホイールは、このケースでは、新しく選択したサンホイールがフリーホイールデバイスによってそれをパスできるので、スイッチオフされるまで作用したままになっている。２つのスピードの間の望ましくないアイドリング位置はこれによって防止される。さらに、上述した構成には、アクチュエータ７および／またはハブシェル１２が停止されたときでも、すべての利用可能なスピードを容易に事前選択できるという利点があるが、これは、セレクタラチェット７４およびその他のセレクタ要素の各々をスプリングによって作用させることができ、セレクタ・カムシャフト７６を種々要素が停止されたときも、回転させることができるためである。この回転の終了時に、セレクタラチェット７４および歯状の構成部分７７（図１１乃至図１３）の歯または歯状の構成部分４６、４８（図８）の２つの歯が偶然に相互に直接に向き合った場合には、関連するコンポーネントの周面の歯の数が比較的大きく選択できるので、アクチュエータ７をさらに若干回転させると望ましい結合位置に到達することになる。
セレクタ・カムシャフト７６を作用させるために、図１に示すハブシャフト１はアクチュエータ７の反対側の端にくぼみ１０２（図１４）をもち、セレクタ・カムシャフト７６の対応する端に取り付けられたピニオン１０３（図１５も参照）がそのくぼみを通して外部からアクセス可能になっている。例えば、ギヤホイール１０４はこのピニオン１０３とかみ合っており、スケッチ図で示すボーデンケーブル（Bowden cable）１０５で一方向または他方向に回転可能になっている。
本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、種々態様に変更することが可能である。このことは特にセレクタ・カムシャフト７６の設計に適用され、これは複数の部品からなる設計にすることも可能である。さらに、カム７６ａ、７６ｂおよびセレクタ面９６、９７または１００、１０１のために蓄積されたプログラムは、２つ以上のセレクタレバー、セレクタホイールなどを操作するために個別スピードを通過するために必要になるように選択することも可能である。また、３つ以上のサンホイールを２つのプラネタリギヤ１５、１６に、これに対応して３つ以上のステージを関連するプラネタリホイールに割り当てて、追加のギア比が得られるようにすることも可能であるが、この場合には、セレクタ・カムシャフトは対応する追加カム通路を備えている必要がある。また、上述した制御は、サンホイールおよび関連するプラネタリホイール・ステージが左右対称に配置されていないとき、またはサンホイールがハブシャフトの別の固定要素に接続されているときにも採用することが可能である。さらに、上述した制御は個々のケースで選択される歯の数とは無関係であるが、これらのケースは単なる例示である。上述した構成は、さらに、例えば、ブレーキなどの追加機能を動作させる追加コンポーネントがハブシャフトの内部に置かれているかどうかとは無関係である。また、本発明は上述したアドオンセット（プラネタリギヤ３５）にも限定されるものではなく、その構成は図５において、クラッチ４１がリングギヤ２５とプラネタリキャリヤ３７の間に置かれるようにすることも可能である。その場合も、プラネタリギヤ３５はクラッチ４１がかみ合いから外されたときは減速ギヤの働きをし、クラッチ４１がかみ合ったときはダイレクトギヤ（１：１）の働きをすることになる。さらに、プラネタリギヤ３５を重ね合わせセットとして使用し、それをアクチュエータ７と第１のプラネタリギヤ１５の間に配置することも可能である。これとは別に、本発明によるマルチスピード・ギヤはホイールのハブ内で使用されることに限定されるものではない。このギヤは、例えば、特に中間シャフトギヤとして使用することも可能であり、この目的のために、例えば、底部ブラケットベアリングと自転車の２つのホイールの一方のハブの間の個所に配置することが可能であるが、この場合には、これは適当なギヤホイール、チェーンなどを介して駆動側では底部ブラケットベアリングに、パワー・テークオフ側ではホイールに接続することが可能である。ギヤシフト機構を底部ブラケットベアリング内に使用することさえも可能である。最後に、種々特徴は上述し、図面に図示の組み合わせ以外の組み合わせで採用することも可能である。
【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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