(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）上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）上に回転可能に取り付けられたシェル（１２）と、ギヤシフト機構とでなり、ギヤシフト機構は第１のプラネタリギヤと第２のプラネタリギヤ（１５、１６または８０、８１）を備え、シェル（１２）に配置され、アクチュエータ（７）とシェル（１２）に連結されて、アクチュエータ（７）とシェル（１２）の間で複数のギヤ比を利用できるようにした自転車用マルチスピード・ギヤシフト機構であって、プラネタリギヤ（１５、１６または８０、８１）は、少なくとも、それぞれがシャフト（１）に対して同軸になっている２つのサンホイール（１９、２０、２２、２３または８４、８５、８８、８９）と、適当な段付きのプラネタリホイール（１８、２１または８３、８７）を備えていて、サンホイール（１９、２０、２２、２３または８４、８５、８８、８９）とかみ合っている少なくとも１つのプラネタリキャリヤ（１７、８２、８６）と、プラネタリホイール（１８、２１または８３、８７）とかみ合っている少なくとも１つのリングギヤ（２４、２５または９４）とをもち、さらに、サンホイール（１９、２０、２２、２３または８４、８５、８８、８９）をシャフト（１）と選択的に接続することによってギヤ比を選択するシフティングデバイスを備えてい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、シフティングデバイスは第１および／または第２のプラネタリギヤ（１５、１６または８０、８１）のリングギヤ（２４、２５）またはプラネタリキャリヤ（８２、８６）を同一プラネタリギヤ（１５、１６または８０、８１）のサンホイール（１９、２２または８４、８８）と選択的に接続するための手段（３１、３２または９５、９６）を備えていることを特徴とする自転車用マルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項２】
手段（３１、３２または９５、９６）はフリーホイールデバイスをもつクラッチを含んで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】
２つのプラネタリギヤ（８０、８１）のリングギヤ（９４）は固定的に相互に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項４】
２つのリングギヤは一部品で作られたコンポーネントからなり、両方のプラネタリギヤ（８０、８１）に共通のリングギヤ（９４）を構成していることを特徴とする請求項３に記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項５】
２つのプラネタリギヤ（１５、１６）のプラネタリキャリヤは固定的に相互に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項６】
２つのプラネタリキャリヤは一部品で作られたコンポーネントからなり、両方のプラネタリギヤ（１５、１６）に共通のプラネタリキャリヤ（１７）を構成し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】
２つのプラネタリギヤ（１５、１６または８０、８１）は、それぞれ異なる径の２つのサンホイール（１９、２０、２２、２３または８４、８５、８８、８９）をもっていることを特徴とする請求項１乃至６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８】
各プラネタリギヤ（１５、１６または８０、８１）の２つのサンホイール（１９、２０、２２、２３または８４、８５、８８、８９）は同じペアの構成になっていることを特徴とする請求項７に記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項９】
プラネタリギヤ（８０、８１）の共通のリングギヤ（９４）は関連するプラネタリホイール（８３、８７）の径が小さい方のステージ（８３ｂ、８７ｂ）とかみ合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】
プラネタリギヤ（１５、１６）の２つのリングギヤ（２４、２５）は関連するプラネタリホイール（１８、２１）の径が小さい方のステージ（１８ａ、２１ａ）とかみ合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１１】
２つのプラネタリギヤ（１５、１６または８０、８１）は左右逆に構成され、配置されていることを特徴とする請求項７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】
ギヤシフト機構の駆動は第１のプラネタリギヤ（８０）のプラネタリキャリヤ（８２）を介して行われ、ギヤシフト機構のパワー・テークオフは第２のプラネタリギヤ（８１）のプラネタリキャリヤ（８６）を介して行われることを特徴とする請求項３、４および７乃至１１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１３】
２つのプラネタリキャリヤ（８２、８６）は関連するプラネタリギヤ（８０、８１）のサンホイール（８４、８８）と選択的に接続可能であることを特徴とする請求項１２に記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項１４】
ギヤシフト機構の駆動は第１のプラネタリギヤ（１５）のリングギヤ（２４）を介して行われ、ギヤシフト機構のパワー・テークオフは第２のプラネタリギヤ（１６）のリングギヤ（２５）を介して行われることを特徴とする請求項５乃至１１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】
両方のリングギヤ（２４、２５）は関連するプラネタリギヤ（１５、１６）のサンホイール（１９、２２）と選択的に接続可能であ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】
７速ギヤとして構成されていることを特徴とする請求項１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】
２つのプラネタリギヤ（１５、１６または８０、８１）は直列に接続され、その場合に、一方のプラネタリギヤ（１６または８０）は１未満のギヤ比をもち、他方のプラネタリギヤ（１５または８１）は１より大のギヤ比をもっていることを特徴とする請求項１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】
第５のサンホイール（３６）と、少なくとも１つの第３のプラネタリホイール（３８）をもつ第３のプラネタリキャリヤ（３７）と、リングギヤ（３９）とを備えた第３のプラネタリギヤ（３５）は第２のプラネタリギヤ（１６または８１）の下流側に接続されていることを特徴とする請求項１乃至１７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】
第３のプラネタリギヤ（３７）はシェル（１２）に接続され、第２のリングギヤ（３９）はフリーホイールデバイス（４０）を介してシャフト（１）に接続され、第５のサンホイール（３６）は第２のプラネタリギヤ（１６または８１）の第２のプラネタリキャリヤ（８６）または第２のリングギヤ（２５）に接続されていることを特徴とする請求項１８に記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項２０】
シフティングデバイスは第２のプラネタリキャリヤ（８６）または第２のリングギヤ（２５）を第３のプラネタリギヤ（３５）のリングギヤ（３９）に選択的に接続する手段（４１）を備えていることを特徴とする請求項１９に記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項２１】
前記手段（４１）はフリーホイールデバイスをもつクラッチを含んでいることを特徴とする請求項２０に記載のマルチスピード・ギヤシフト機構。
【請求項２２】
マルチスピード・ギヤシャフトとして設計され、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２１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段までである。しかし、これには、個々のケースで必要とされる個々のギヤステップ間のインターバルをせいぜい最適に設計できるとしても、製造費が高価になり、ギヤステップ数が少数に限られるという問題があった。さらに、公知のギヤシフト機構には、歯数条件が好ましくなく、プラネタリホイールがスライドベアリングに取り付けられているために効率性が悪く、選択可能なギヤステップ数に対応するギヤシフト機構を製造するためには多数の異なる歯数をもつギヤホイールが必要になるという問題があった。
この種の公知マルチスピード・ギヤシフト機構ハブ（ＤＥ４３４２３４７Ｃ１）では、ギヤシフト機構は３つのプラネタリホイールギヤで構成されている。以下、これらのプラネタリホイールギヤは単にプラネタリギヤ（遊星歯車）と呼ぶことにする。このケースでは、第１プラネタリギヤと第２プラネタリギヤは共通のプラネタリホイールキャリヤ、あるいはそれぞれの、ストリップを備えている。以下では、前記共通のプラネタリホイールキャリヤあるいはそれぞれのストリップは単にプラネタリキャリヤと呼ぶことにする。他方、第３プラネタリギヤは差動ギヤとして設計され、そのプラネタリキャリヤは第１プラネタリギヤのリングギヤに接続されている。さらに、第１の変形例では、差動ギヤのリングギヤはハブシェルに接続され、差動ギヤのサンホイールは第２プラネタリギヤのリングギヤに連結されている。これとは逆にかつ対照的に、第２の変形例では、差動ギヤのサンホイールはハブシェルに接続され、差動ギヤのリングギヤは第２プラネタリギヤのリングギヤに連結されている。第１と第２プラネタリギアによって得られるギヤ比を組み合わせると、合計１２段のギヤステップを実現することが可能になっている。しかし、連結方式が特殊であるため相対的に高い反作用パワーフローが発生し、効率性が劣っている。さらに、差動ギヤの直径が大きいために構造上のハブ寸法が望ましくないサイズと重量になっている。
冒頭に引用した種類の別の公知マルチスピード・ギヤ（ＤＥ４１４２８６７Ａ１）によれば、直列に接続され、共通のプラネタリキャリヤをもつ２つのプラネタリギヤが設けられており、そこでは第１プラネタリギヤから得られるギヤ比は１より大きく、つまり、減速になっており、第２プラネタリギヤから得られるギヤ比は１より小さくなっている。駆動側ではアクチュエータが第１プラネタリギヤのリングギヤまたはプラネタリキャリヤに選択的に接続可能であり、パワー・テークオフ(power take-off)側ではハブシェルが第２プラネタリギヤのプラネタリキャリヤまたはリングギヤに選択的に接続可能であるため、７段または９段のギヤステップが実現可能になっている。しかし、その過程では、全駆動力またはパワー・テークオフ力をそれぞれシフトする必要があるので、それに対応して安定し、従って大きく重い結合要素が必要であった。さらに、２つのシフト可能リングギヤを使用しているため、ハブ構成の構造上のサイズと重量が増加している。最後に、この公知ギヤシフト機構は荷重を受けるとシフトが難しくなっている。
これらのサンホイールとプラネタリホイールがそれぞれ単一のプラネタリギヤに結合されているマルチスピード・ギヤでは、複数のサンホイールとこれに対応する段付きプラネタリホイールも備えているが、上記と同じような問題が起こっている（ＤＥ４２０３５０９Ａ１、ＥＰ０３８３３５０Ａ１）。
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、駆動過程でのシフト作用の場合に、全駆動力またはパワー・テークオフ力を必要とせず、構造上のサイズを縮小化し、重量を軽量化し、その場合でも連続するギヤステップ間で同じジャンプが得られることを可能にす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、特許請求の範囲の請求項１の特徴付け部分に記載した内容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のＩＩ−ＩＩ線乃至ＩＶ−ＩＶ線に切断して示す拡大断面図であり、そこでは図面を明確化するためにプラネタリホイールとサンホイールの断面陰影線は一部が省略されている。
図５と図６はそれぞれ、図１に示すギヤがそのシフティング・デバイスの２つの異なる位置にあるときの基本的スケッチ図である。
図７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８と図９は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線とＩＸ−ＩＸ線の断面図である。
図１０は本発明によるマルチスピード・ギヤの第２実施例を示す、図５および図６と同じ基本的スケッチ図である。
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、アクチュエータ７およびハブシェル１２はハブシャフト１に対して同軸に置かれている。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と噛み合っている。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２のリングギヤ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。
クラッチ２６乃至２９の特殊な設計には多数の可能性がある。しかし、ここで問題としているタイプのクラッチは好ましくはシフト可能なラチェットまたは類似手段およびフリーホイールデバイスを備えているので、それぞれのサンホイール１９、２０、２２および２３は一方の回転方向にだけ停止するが、反対の回転方向に回転可能になっている。このようにすると、クラッチは荷重を受けているときも容易にシフトできるという利点が得られる。すなわち、新しいギヤにしたとき、その時点までに作用していたサンホイールが、例えば、短時間の間接続されたままであり、従って、力の流れの中断が起こらない。この新しいギヤが高速ギヤであれば、その時点までに作用していたサンホイールはそれが接続されている限りフリーホイールデバイスによって走行を続けるので、これは即時に効力をもつことになる。しかし、新しいギヤが低速ギヤであれば、その時点までに作用していたサンホイールはそれがオフにされるまで作用したままであるが、これはこのケースでは新しく選択されたサンホイールがフリーホイールデバイスを介して通過できるためである。このタイプのクラッチは一般に公知であるので（ＤＥ４１４２８６７Ａ１）、ここで詳しく説明することは省略する。上記とは別の例では、当然に固定かみ合いクラッチを採用することも可能であり、その場合には、古いギヤのかみ合いが外れてから新しいギヤがかみ合うまでの間に短期間のアイドル走行または力の流れの中断が必要になる。以下、好ましい実施例について詳しく説明する。
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、６）、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、６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乃至図６）。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が図６に示すように切り離されると、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。
0004033244.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。
0004033244.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。
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。
クラッチ３１の好ましい実施例は、図１および図７乃至図９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の軸には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シフトピン５２をもち、これは、例えば、案内溝をもつドラムコントローラ（詳細は図示せず）によって制御されているか、あるいは制御ロッド５４（詳細は図示せず）に接続された舌片５３を押し付けており、制御ロッド５４はハブシャフト１に移動可能に収められている。この場合、構成は制御ロッド５４が図８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、制御ロッド５４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８中の左側に移動すると、圧縮スプリング４９は２つ歯状の構成部分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、これらの歯状の構成部分がかみ合ったとき、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、制御ロッド５４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も、図１および図７乃至図９に示す位置になるまで、舌片５３、シフトピン５２および戻り止め歯５１を介して引っ張られて元に戻されることになる。
制御リング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、８、９）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、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８）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いる。
クラッチ４１（図５、６および７）は図７乃至図９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７乃至図９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７乃至図９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７乃至図９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、６）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７乃至図９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７乃至図９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、６）は図７乃至図９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。
クラッチ２６乃至２９の実施例はクラッチ２６と２７によって図１乃至図３に概略図示されている。この実施例によれば、制御レバー７４は中空のハブシャフト１のシェルにピボット回転可能に設けられ、ハブシャフト１に平行に突出したピボットピン７５を中心に回転可能になっている。制御レバー７４は２つのアームレバーからなり、ハブシャフト１に突入している一方のレバーアーム７４ａはカムシャフト７６と一緒に作用し、カムシャフト７６はハブシャフト１内に回転可能に取り付けられ、少なくとも１つのカム７６ａとカムくぼみ７６ｂを備えている。さらに、サンホイール１９または２０は、その内周に歯７７を備え、シフトラチェットとして実現されている制御レバー７４のレバーアーム７４ｂは図２に示すように前記歯７７に入り込むことが可能になっている。このケースでは、その構成はレバーアーム７４ａがカムシャフト７６のカム７６ａ上を走行するとき、制御レバー７４がピボット回転し、歯７７に入り込んでいるレバーアーム７４ｂ（図３）がピボット回転して歯から出て、サンホイール１９または２０がこれによって解放され、他方、レバーアーム７４ａがカムくぼみ７６ｂ（図２）に入ったとき、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７７に入り込んで、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の駆動方向に対して停止されるようになっている。サンホイール１９または２０は反対方向に自由回転可能（フリーホイール）になっている。ここで図１から明らかなように、制御スライド５０、５８および６６にもかかわらず、ハブシャフト１の内部にはカムシャフト７６を収容するためのスペースが十分に残っている。
図１０に示す実施例が図１乃至図９に示す実施例と異なるのは一部分だけであり、これは現時点では最良の実施例と考えられているので、類似部品は可能な限り同一参照符号を付けて示されている。
この実施例の場合も、ギヤシフト機構はハブシェル１２内に置かれており、そこにはハブシャフト１上に一方が他方の背後になるように配置された２つのプラネタリギヤ８０、８１が収容されている。駆動側に位置し、アクチュエータ７の付近に置かれた第１のプラネタリギヤ８０は異なる径の２つのステージ８３ａ、８３ｂをもつ少なくとも１つの第１のプラネタリホイール８３を備えた第１のプラネタリキャリヤ８２を含んでおり、そこではステージ８３ａの方は径が大で、比較的小径の第１のサンホイール８４とかみ合っており、ステージ８３ｂの方は径が小さく、これに対応して比較的大径の第２のサンホイール８５とかみ合っている。第２のプラネタリギヤ８１はアクチュエータ７から軸方向に遠くに離れており、少なくとも１つの第２のプラネタリホイール８７をもつ第２のプラネタリキャリヤ８６を含み、第２のプラネタリホイール８７も異なる径の少なくとも２つのステージ８７ａ、８７ｂをもっており、そこでは径が大きい方のステージ８７ａは比較的小径の第３のサンホイール８８とかみ合っており、径が小さい方のステージ８７ｂはこれに対応して大径の第４のサンホイール８９にかみ合っている。
第１のプラネタリキャリヤ８２は駆動のために使用され、その目的のためにアクチュエータ７に固定的に接続されているのに対し、第２のプラネタリキャリヤ８６はパワー・テークオフのために設けられ、その目的のために図１乃至図９とは異なり、７速ギヤを実現するのか１４速ギヤを実現するのかに応じてハブシェル１２に直接に接続されているか、アドオンセットに接続されており、このアドオンセットは第３のプラネタリギヤ３５を含み、その詳細は図１乃至図９を参照して説明したとおりである。図１乃至図９と同様に、ギヤシフト機構はアクチュエータ７とハブシェル１２間で複数のギヤ比を提供し、選択するために設けられ、好ましくはクラッチの形体の手段９０、９１、９２および９３を備え、これによってサンホイール８４、８５、８８および８９をハブシャフト１に選択的に接続することを可能にしている。そのほかに、ハブシェル１２用のフリーホイールデバイスが必要であれば、適当なラチェットホイールサポートなどによってそのデバイスをプラネタリキャリヤ８６に接続することが可能である。
本発明の特別な特徴によれば、２つのプラネタリギヤ８０と８１は図１乃至図９のように共通ストリップによってではなく、共通のリングギヤ９４によって結合されており、この共通のリングギヤ９４はハブシャフト１に対して同軸に設けられ、２つのステージをもち、これらのステージは相互に固定的に接続されると共に、第１または第２のプラネタリホイール８３または８７のそれぞれのステージ８３ａ、８３ｂまたは８７ａ、８７ｂとかみ合っている。本発明の特に好ましい実施例によれば、２つのプラネタリギヤ８０、８１は、この場合も、その間に広がる左右対称の想像上の平面に対して左右逆に構成され、ハブシャフト１に対して垂直方向に配置され、この実施例では、リングギヤ９４の２つのステージはプラネタリホイール・ステージ８３ｂ、８７ｂとかみ合っている。その他については、その構成は、特に各種クラッチの実施例に関しては、図１乃至図９と同じである。
図１０に示す実施例の利点は、共通のリングギヤ９４をステップまたはステージのない、連続的に可変の内部の歯の構成をもつオーバハング（はずみ装着）回転歯付きリングとして設計できることであり、従って、その構成を非常に軽量化し、一部品で作ることができることである。従って、大径のギヤ要素としてのリングギヤ９４は実際には歯の存在個所まで縮小され、壁要素とそこに固着される結合要素を不要とするので、アクチュエータ７または別のギヤ要素と選択的に結合することが可能になる。
最初に、４つのクラッチ９０乃至９３は異なるギヤステップを得るために使用される。アクチュエータ７は第１のプラネタリキャリヤ８２に固定的に接続され、第２のプラネタリキャリヤ８６はパワー・テークオフを構成しているので、例えば、第１および第３のサンホイール８４、８９はクラッチ９０と９２によってハブシャフト１に接続されるのに対し、サンホイール８５、８８は自由回転可能になっている。このようにして、第１のプラネタリギヤ８０はリングギヤ９４のｒｐｍを決定し、リングギヤ９４の方はプラネタリホイール８７を駆動する。プラネタリホイール８７は固定されている第３のサンホイール８９上を転動し、この第３のサンホイール８９はこれによって第２のプラネタリキャリヤ８６のｒｐｍを決定する。別の総ギヤ比は、クラッチ９１、９３がかみ合い、クラッチ９０、９２がかみ合いから外れることによって得られ、その結果、サンホイール８５、８８がハブシャフト１に接続されることによって総ギヤ比が決定される。さらに別のギヤ比はサンホイール８４、８８または８５、８９がハブシャフト１に接続されることによって得られる。しかし、これらの２つのプラネタリギヤ８０、８１が左右逆の設計では、この結果得られるギヤ比は１：１に、つまり、ダイレクトギヤステップになる。
本発明のさらに別の特に基本的特徴によれば、図１乃至図９と同じように、シフティングデバイスは共通のリングギヤ９４の使用にもかかわらずギヤステップの数を増加するための、さらに２つのクラッチ９５、９６をもち、そのうちクラッチ９５は第１のプラネタリキャリヤ８２を第１のサンホイール８４に選択的に接続するために使用され、第２のプラネタリキャリヤ８６は第２のクラッチ９６（図１０）によって第４のサンホイール８８に選択的に結合可能になっている。このようにすると、クラッチ９５が接続されたときは、第１のプラネタリギヤ８０は阻止され、クラッチ９６が接続されたときは、第２のプラネタリギヤ８１が阻止される。つまり、リングギヤ９４は、クラッチ９５が接続されたとき常にアクチュエータ７のｒｐｍで回転し、他方、クラッチ９６が接続されたときは、第２のプラネタリキャリヤ８６は常にリングギヤ９４のｒｐｍで回転する。好ましくは、これらの２つのクラッチ９５、９６は上述したクラッチ３１乃至３２（図１乃至図９）と同じ設計になっている。
プラネタリギヤ８０、８１が左右逆の構造では、上述した２つのギヤステップに加えてさらに別のギヤステップを、以下に説明するようにクラッチ９５、９６によってセットすることが可能である。すなわち、クラッチ９５がかみ合っていて、クラッチ９６がかみ合いから外れているときは、サンホイール８９またはサンホイール８８をクラッチ９２、９３によって選択的にハブシャフト１に接続し、他のサンホイールを解放することが可能であり、その結果、第１のプラネタリギヤ８０のギヤ比は１：１であるので、リングギヤ９４とプラネタリキャリヤ８６の間の、第２のプラネタリギヤ８１によって決定される２つのギヤ比が得られることになる。しかし、クラッチ９６がかみ合っていて、クラッチ９５がかみ合いから外れているときは、第２のプラネタリギヤ８１のギヤ比は１：１に固定され、他方、アクチュエータ７とリングギヤ９４の間の、第１のプラネタリギヤ８０によって決定される２つのギヤ比は、サンホイール８４、８５の一方をクラッチ９０、９１によってハブシャフト１に選択的に接続することによって調節可能になっている。最後に、両方のクラッチ９５、９６をかみ合わせると、アクチュエータ７とプラネタリキャリヤ８６の間のギヤ比を１：１にすることも可能である。従って、プラネタリギヤ８０、８１によって構成されるマルチスピード・ハブは７速ギヤハブである。
クラッチ９５、９６の特別な特徴は、これらのクラッチによってサンホイール８４、８８が、関連するプラネタリキャリヤ８２または８６の代わりでなく、それに加えて、アクチュエータ７またはハブシェル１２またはアドオンセットに接続される点にある。従って、クラッチ９５、９６を作用させたとき、アクチュエータ７から得られる駆動力またはハブシェル１２に加えられるパワー・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か、あるいはその阻止をキャンセルすることだけを目的としている。図１０に示す上述のギヤシフト機構は特殊な構成をしているので、例えば、総力のほぼ３５％だけをシフトさせることを達成することが可能である。
図１０に示すギヤシフト機構は図５および図６に示すギヤシフト機構と同数の歯で動作させることが可能であり、そこでは大きなまたは小さなプラネタリホイールステージ８３ａ、８７ａまたは８３ｂ、８７ｂは、大きなまたは小さなプラネタリホイールステージ１８ｂ、２１ｂまたは１８ａ、２１ａと歯数が同じになっている。このことは、関連するサンホイールの場合も同様である。唯一の違いは、ここでは第１のプラネタリギヤ８０が常にステップアップギヤとしてのみ動作し、第２のプラネタリギヤ８１が減速ギヤとしてのみ動作することである。その結果、プラネタリギヤ８０のギヤ比はクラッチ９０がかみ合っているときは、ほぼ０．７７４で、クラッチ９１がかみ合っているときは、ほぼ０．６８２であるのに対し、プラネタリギヤ８１のギヤ比はクラッチ９２がかみ合っているときは、ほぼ１．４６７で、クラッチ９３がかみ合っているときは、ほぼ１．２９２となっている。このようにすると、または異なるクラッチを同じように適用すると、図１乃至図９に示すギヤシフト機構に関して表２を参照して詳述したもとの同じギヤステップとギヤジャンプを、下の表３に示すように得ることが可能である。
0004033244.tif 000004
上記以外の場合は、図１乃至図９に示すギヤシフト機構を使用したときと同じ利点が得られる。
本発明は上述してき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。具体的には、２つのプラネタリギヤ１５、１６または８０、８１に２つ以上のサンホイールを割り当て、同じように関連するプラネタリホイールに２つ以上のステージを割り当てることにより、さらに追加のギヤ比を得ることが可能である。さらに、アクチュエータ７とリングギヤ２４またはプラネタリキャリヤ８２を一部品で作り、可能ならば、リングギヤ２５またはプラネタリキャリヤ８６とサンホイール３６も一部品で作ることが可能である。さらに、サンホイールと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ような場合には、２つのプラネタリギヤ１５、１６または８０、８１をクラッチ３１、３２または９５、９６によってブリッジすることも可能である。さらに、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はハブシャフト１の別の固定要素に接続することが可能である。さらに、単なる例示として上述したものとは異なる歯数を選択することが可能である。上述してきた利点の大部分は、リングギヤ２４、２５または８２、８６を関連するサンホイールに接続するために、どのようなタイプのシフティングデバイスが使用されるかに関係なく得られる。具体的には、歯クラッチ、つめクラッチ、フリーホイールラチェットデバイス、グリップローラフリーホイールデバイスおよび／またはグリップボディフリーホイールデバイスを採用することが可能であり、これらは、例えば、ブレーキのように、追加の機能をもつコンポーネントがギヤハブの内部にあっても効果的である。さらに、本発明はプラネタリギヤ３５をもつ上述したアドオンセットに限定されるものではなく、図５または図１０において、クラッチ４１がリングギヤ２５またはプラネタリキャリヤ８６と、プラネタリギヤ３５のプラネタリキャリヤ３７の間に配置されるような構成にすることも可能である。その場合には、プラネタリギヤ３５はクラッチ４１がかみ合いから外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比（１：１）の働きをすることになる。さらに、プラネタリギヤ３５をアドオンセットとして採用し、それをアクチュエータ７と第１のプラネタリギヤ１５または８０の間に介在させることも可能である。上記とは別に、マルチスピードギヤシフト機構はホイールのハブ内で使用されることに限定されない。具体的には、ギヤシフト機構は、例えば、中間シャフト機構として使用することが可能であり、その目的のために自転車の２つのホイールの一方の底部ブラケットベアリングとハブの中間の個所に設けることが可能であり、そのような場合には、これは駆動側では適当なギヤホイール、チェインまたは類似手段を介して底部ブラケットベアリングに接続し、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採用するようにした設計にすることも可能である。最後に、種々の特徴は上述し、図面に図示したものとは異なる組み合わせで採用することも可能である。
【図１】
0004033244.tif 000005
【図２】
0004033244.tif 000006
【図３】
0004033244.tif 000007
【図４】
0004033244.tif 000008
【図５】
0004033244.tif 000009
【図６】
0004033244.tif 000010
【図７】
0004033244.tif 000011
【図８】
0004033244.tif 000012
【図９】
0004033244.tif 000013
【図１０】
0004033244.tif 000014