(57)【要約】  フレームに回転しないように設置された中心軸と、中心軸に回転可能に同軸上に装着された入力部材と、中心軸に回転可能に同軸上に装着されたハブと、入力部材と結合してハブに装着され、中心軸に回転可能に同軸上に整列され、太陽ギアとリングギアと衛星キャリアと衛星ギアを有する遊星ギアを少なくとも２組有する遊星ギア組立体と、太陽ギアが周辺部材の中の少なくとも何れか一つと選択的に結合して分離することに関与する軸方向クラッチと、太陽ギアが中心軸と選択的に結合して分離することに関与する回転方向クラッチの中の少なくとも一つをそれぞれの太陽ギアに対応して配置するクラッチ組立体と、中空部と複数の半径方向貫通孔を有し、中心軸を囲んで回転して回転方向位置を選択することでクラッチ組立体の作動に関与する変速軸と；を含み、変速軸の回転方向位置によって入力部材とハブとの間に二つ以上のギア比を提供する。
2012528285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームに回転しないように設置された中心軸と；上記中心軸に回転可能に同軸上に装着された入力部材と；上記入力部材と結合して上記中心軸に回転可能に同軸上に整列され、太陽ギアとリングギアとキャリアと衛星ギアを有する遊星ギアを少なくとも２組有する遊星ギア組立体と；上記太陽ギアが周辺部材の中の少なくとも何れか一つと選択的に結合して分離することに関与する軸方向クラッチと、上記太陽ギアが上記中心軸と選択的に結合して分離することに関与する回転方向クラッチの中の少なくとも一つを上記それぞれの太陽ギアに対応して配置するクラッチ組立体と；中空部と複数の半径方向貫通孔を有し、上記中心軸を囲んで回転して回転方向位置を選択することで上記クラッチ組立体の作動に関与する変速軸と；上記遊星ギア組立体を上記中心軸に回転可能に同軸上に装着されたハブと；を含み、上記変速軸の回転方向位置によって上記入力部材と上記多段ギア変速装置の出力部材との間に二つ以上のギア比を提供する多段ギア変速装置。
【請求項２】
上記遊星ギア組立体は複数の凹まれた結合面を有して中心軸と選択的に連結されることができる複数の太陽ギアを有する遊星ギアが相互間に軸方向に互いに距離を隔てて配置され、上記中心軸の溝に支持されて上記太陽ギアに対応される複数のポールと複数の変速軸貫通孔は上記それぞれの太陽ギアに対応する軸方向の空間に配置される請求項１に記載の多段ギア変速装置。
【請求項３】
上記軸方向クラッチは軸方向結合突起を有する上記太陽ギアと上記太陽ギアの突起に対応する結合突起を有する周辺部材の中の少なくとも一つは上記変速軸と中心軸の回転方向位置によって軸方向に移動可能に構成されて、上記太陽ギアと上記周辺部材が相互結合または分離することができる請求項１に記載の多段ギア変速装置。
【請求項４】
上記太陽ギアまたは上記周辺部材を軸方向に移動可能に構成するため、上記中心軸に円周方向に掘られた溝に軸方向に掘られたカム面を有する案内溝と、上記変速軸の軸方向に掘られた貫通孔に沿って回転し、上記カム面に沿って軸方向に移動する案内ピンと、上記変速軸を囲んで上記案内ピンを収容して上記案内ピンに付いて移動し、上記太陽ギアまたは上記周辺部材をクラッチが分離される方向に支持する案内リングと、クラッチが結合する方向に加圧するスプリングとを有する請求項３に記載の多段ギア変速装置。
【請求項５】
上記軸方向クラッチを２つ以上有する請求項４に記載の多段ギア変速装置。
【請求項６】
上記軸方向に掘られたカム面は案内ピンに対応し、変速軸を回転させることで案内リングによって選択されることができるすべてのギア比が予め選択可能な連続した手順に選択されることができる方式で中心軸の円周上に予め選択されたプログラムに従って軸方向カムが配列される請求項４に記載の多段ギア変速装置。
【請求項７】
上記回転方向クラッチは上記太陽ギアが上記変速軸と接する内周面に凹まれた複数の結合面と、上記中心軸に支持されて上記結合面と選択的に結合したり分離されることができるポールと、上記ポールを制御することに関与する複数の半径方向貫通孔を有する上記変速軸とで構成された請求項１に記載の多段ギア変速装置。
【請求項８】
中心軸は円周方向に拡張され、ポールを収容できるように考案されたポール溝（ガイドスリット）を少なくとも一つ有し、且つ中心軸を横切るように配置したポール支持溝が形成されてポールは変速軸とポール溝内に位置し、ポール支持溝を中心に回転することができるように装着され、変速軸の貫通孔が開いた時ポールが太陽ギアの結合面と結合する請求項７に記載の多段ギア変速装置。
【請求項９】
中心軸と周辺部材との間で二つの中の一つと結合するために両側方向に軸方向結合突起を有する両方向部材と、上記両方向部材の突起に対向する結合突起を有し、中心軸に回転不可能に結合して軸方向に移動可能な２段変速クラッチと、上記両方向部材の突起に対向する結合突起を有し、軸方向に移動可能な２段直結クラッチとで構成され、上記２段変速クラッチと上記２段直結クラッチは上記変速軸と上記中心軸が成す回転方向位置に沿って軸方向に移動可能に構成され、両方向部材が２段変速クラッチと２段直結クラッチの中の何れか一つと結合する２段クラッチをさらに含む請求項１に記載の多段ギア変速装置。
【請求項１０】
上記２段クラッチは、上記２段変速クラッチと２段直結クラッチが軸方向に移動可能に構成するため、上記中心軸に円周方向に２回転して掘られた溝を有する案内溝と、上記変速軸の軸方向に掘られた貫通孔に沿って回転し、上記案内溝に沿って軸方向に移動する案内ピンと、上記２段変速クラッチと２段直結クラッチとの間で二つの間隔を保持し、上記変速軸を囲み上記案内ピンを収容して上記案内ピンに付いて移動する案内リングと、上記２段変速クラッチと２段直結クラッチが両方向部材と結合する方向に加圧する２つのスプリングを有し、変速軸の１回転案内溝で上記両方向部材と２段直結クラッチが結合し、変速軸の２回転案内溝で両方向部材と２段変速クラッチが結合する請求項９に記載の多段ギア変速装置。
【請求項１１】
上記両方向部材は上記太陽ギアまたは衛星キャリアの中の何れか一つである請求項９に記載の多段ギア変速装置。
【請求項１２】
上記結合突起は一方が傾斜した鋸歯配列を有し、軸方向にスプリングによって圧縮応力を受けて一方向の回転に結合して一緒に回転し、反対側方向の回転に傾斜した鋸歯が滑りながら分離される鋸歯配列を有する請求項３または請求項９に記載の多段ギア変速装置。
【請求項１３】
上記多段ギア変速装置は９段変速機に考案され、９段ギア比は変速軸の１回転によって選択することができる請求項１に記載の多段ギア変速装置。
【請求項１４】
上記９段変速機は４組の遊星ギアと２つの軸方向クラッチと４つの回転方向クラッチで構成される請求項１３に記載の多段ギア変速装置。
【請求項１５】
上記多段ギア変速装置は、１８段変速機に考案され、１８段のギア比は中心軸の２回転案内溝と変速軸の２回転によって選択することができる請求項１に記載の多段ギア変速装置
【請求項１６】
上記１８段変速機は５組の遊星ギアと２つの軸方向クラッチと４つの回転方向クラッチと一つの２段クラッチで構成される請求項１５に記載の多段ギア変速装置。
【請求項１７】
上記中心軸は上記ポールを支持し、且つ回転可能に軸方向に形成されたポール支持溝と、上記ポールを中心軸内に没入させることができるように形成されたポール溝と、上記ポールが太陽ギアの結合面に向けて立つために圧縮応力を加えるスプリングを収容するためのスプリング溝とを有し、円周方向に掘られた溝に軸方向に掘られたカム面を有する案内溝が形成される請求項２に記載の多段ギア変速装置。
【請求項１８】
上記中心軸は円周方向に２回転して掘られた２回転案内溝がさらに形成された請求項１７に記載の多段ギア変速装置。
【請求項１９】
上記中心軸は回転軸を収容する軸方向貫通孔を有して、上記回転軸と入力部材がともに回転することができるように支持する請求項１７に記載の多段ギア変速装置。
【請求項２０】
上記変速軸は周面に形成された貫通孔がポールに対応し、変速軸を回転させることでポール（７４）と貫通孔が結合されて太陽ギアが固定され、それによって、選択できるすべてのギア比が予め選択可能な連続した手順に選択されることができる方式で変速軸の円周上に予め選択されたプログラムに従って貫通孔が配列される請求項１に記載の多段ギア変速装置。
【請求項２１】
上記変速軸は上記ポールが上記太陽ギアと結合する方向に回転を許容するポール貫通孔と上記軸方向クラッチを作動させる直結クラッチ案内ピンを案内するために軸方向に形成された直結クラッチ案内ピン案内溝が周面に形成された請求項２に記載の多段ギア変速装置。
【請求項２２】
上記ポール貫通孔の回転方向側壁一部はポールが太陽ギアの結合面と結合されている状態を解除するために、即ち分離させるために考案されたる請求項２１に記載の多段ギア変速装置。
【請求項２３】
上記２段クラッチを作動させる２回転案内ピンを案内するために軸方向に形成された２回転案内ピン貫通孔が周面にさらに形成された請求項２１に記載の多段ギア変速装置。
【請求項２４】
上記太陽ギアは環状の部品であり、変速軸の上に回転可能に装着され、その内周面に上記ポールと結合するために複数の凹まれた結合面が提供され、ポールの範囲で結合面でラチェットが分離されることを安全に確保する請求項２に記載の多段ギア変速装置。
【請求項２５】
上記太陽ギアは側面に一方が傾斜した鋸歯配列をし、軸方向にスプリングによって圧縮応力を受けて、一方向の回転に結合して一緒に回転し、反対側方向の回転に鋸歯が滑って分離される鋸歯配列を有する軸方向結合突起をさらに有する請求項２４に記載の多段ギア変速装置。
【請求項２６】
上記ポールの両側ショルダにはポールを支持し、ポールが自分の位置で離脱しないように突起が形成され、上記ポールが太陽ギアの結合面を向けて立つために圧縮応力を加えるスプリングを収容するためのスプリング溝を有する請求項７に記載の多段ギア変速装置。
【請求項２７】
上記ポールは上記太陽ギアの結合面と結合したポール結合面を向けて回転する変速軸貫通孔の側壁によってポールが上記ポール溝に没入されるように案内する没入カム面をさらに有する請求項７に記載の多段ギア変速装置。
【請求項２８】
上記ポールの没入カム面はポールが完全に立ち上がった時にカム面の最低点が変速軸の内周面を通らない凸出した曲面で、変速軸の側壁と変速軸の法線との角度が４５°以上である請求項２７に記載の多段ギア変速装置。
【請求項２９】
上記ポールが上記太陽ギアの結合面と結合する方向へ回転するための圧縮応力を提供するスプリング部材を有する請求項７に記載の多段ギア変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
多段遊星ギア式変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多段ギア変速装置は実生活や産業現場で適用される様々な実施例が知られている。一つの例として自転車においては、複数のスプロケットを重ねて後輪ハブとクランクにそれぞれ設置してチェーンで結合し、変速機を通じて変速段を選択することが一番一般的である。このような変速装置は２７段階の変速比を実現することが可能である。しかし、変速比が重なったり、各段から次の段に変速する時に所定の割合で変速されないという問題点がある。
【０００３】
また、他の形態として、ハブ内に遊星ギアを設置し、太陽ギアを中心軸と結合したり分離するように太陽ギアの回転を制御して変速する遊星ギア式ハブ変速機がある。
【０００４】
ハブ変速機の太陽ギアが中心軸に結合する一つの方法として、ラチェットポールを太陽ギアの内面に形成し、ポールが結合する結合溝を中心軸に形成して、変速軸で上記結合溝にポールが結合したり分離することを制御するように構成することで、８段階の変速比を有する変速機が知られている。この形態は変速のための変速軸と周辺部品の形状が複雑で且つその数が多くて製造することが困難で、変速段の間の増速比が一定しないという問題点がある。
【０００５】
また、他の方法として、ラチェットポールを中心軸の外周面に装着し、中心軸の中空部にカム面を有する変速軸を装着し、ポールが結合する結合溝を太陽ギアの内周面にラチェットを形成してポールがカム面に沿って起立するか没入されて太陽ギアと結合したり分離するように構成することで、１４段階の変速比を有する変速機が知られている。この形態は変速軸を中心軸に挿入するので、中心軸の半径を小さくすることができなくて変速機が大きくなり、それでも相対的に変速軸の外径が小さくて変速段の数が制限されるしかなく、変速軸を２回転させることで変速段の数を増やしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記形態の変速機を参照して、本発明の目的は構造が小型で且つ軽量であり、同時に多様な変速段を効果的に構成することができる多段ギア変速装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、走行中や停止中にも変速のために動力を遮断したり迂回させないで直ちに変速可能であり、変速機の各段は同じ変速比で次の段に転換される多段ギア変速装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の多段ギア変速装置は、フレームに回転しないように設置された中心軸と、上記中心軸に回転可能に同軸上に装着された入力部材と、上記入力部材と結合して上記ハブに装着され、上記中心軸に回転可能に同軸上に整列され、太陽ギアとリングギアと衛星キャリアと衛星ギアを有する遊星ギアを少なくとも２組有する遊星ギア組立体と；上記太陽ギアが周辺部材の中の少なくとも何れか一つと選択的に結合して分離されることに関与する軸方向クラッチと、上記太陽ギアが上記中心軸と選択的に結合して分離されることに関与する回転方向クラッチの中の少なくとも一つを上記それぞれの太陽ギアに対応して配置するクラッチ組立体と；中空部と複数の半径方向貫通孔を有し、上記中心軸を囲んで回転して回転方向位置を選択することで上記クラッチ組立体の作動に関与する変速軸と；上記遊星ギア組立体を上記中心軸に回転可能に同軸上に装着されたハブと；を含み、上記変速軸の回転方向位置によって上記入力部材と上記多段ギア変速装置の出力部材との間に二つ以上のギア比を提供する。
【０００９】
本発明の多段ギア変速装置は、遊星ギア変速装置の変速制御部分に関し、変速軸が中心軸を囲んで回転し、ポールと軸方向に作動するクラッチを制御する。ここで、周辺部材とは、同じ遊星ギア内のリングギアまたは衛星キャリアまたは衛星ギアまたは隣接した遊星ギア内の太陽ギアである多段ギア変速装置を言う。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は多様な変速段を効果的に構成することができ、構造が小型で且つ軽量の変速装置を提供する。まは、走行中や停止中にも変速のために動力を遮断するか迂回させないで直ちに変速可能であり、変速機の各段は同じ変速比で次の段に転換される多段ギア変速装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による多段ギア変速装置の一例として自転車の後輪に設置されることができるように構成されたハブ変速機の断面図である。
【図２】図１による変速装置の略式記号図である。
【図３】本発明による多段ギア変速装置の一例として自転車クランク周辺に設置されることができるように構成された変速機の略式記号図である。
【図４】図１による変速装置の全体分解斜視図である。
【図５】図４の入力側遊星ギア対の分解斜視図である。
【図６】図４の出力側遊星ギア対の分解斜視図である。
【図７】図４の中心軸及び変速軸の分解斜視図である。
【図８】図４の出力側２段遊星ギアの分解斜視図である。
【図９】図１の５番目遊星ギア断面図である。
【図１０】図１による変速機のポール作動図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的で辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自分の発明を最も最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に即して、本発明の技術的思想に符合する意味と概念に解釈すべきである。
【００１３】
従って、本明細書に記載された実施例及び図面に図示された構成は、本発明の最も好ましい一実施形態に過ぎなく、本発明の技術的思想を代弁するものではないので、本出願時点においてこれらを代替することができる多様な均等物と変形例があり得ることを理解すべきである。
【００１４】
ここで、用語「軸方向」は変速機の中心軸に平行である軸に沿う方向または位置を現わすために用いられる。用語「半径」及び「半径方向」は変速機の中心軸に対して直角に延長された方向または位置を現わすために用いられる。明瞭化及び簡潔化のために、図面符号に付けられる類似する構成要素（例えば、歯留めスプリング６４ａ及びポールスプリング６４ｂは単一図面符号（例えば、制御ピストン５８２））で総称される。
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳しく説明する。本実施例が自転車に用いるための変速機０を説明しているが、本発明の変速装置は入力速度を変換して出力する全ての装置に適用されることができる。
【００１６】
図１及び図７によれば、本発明の多段ギア変速装置の中心軸６はフレーム（図示省略）に回転しないように設置されることができるように両端面に段差６ｅを有し、中空の貫通孔６ｆを有するシャフトである。中心軸の中央周面には周面に沿って形成された２つの直結クラッチ案内溝６ａが形成され、各溝の側面には直結クラッチのための凹まれたカム面６ｂが相手溝を向けて軸方向に形成されている。このカム面の凹溝は直結クラッチ２１、３１が作動するために予めプログラムされた凹溝で、変速段数が決められると適切な間隔に設定されるが、ここでは９段変速のために４０°の間隔にプログラムされている。
【００１７】
中心軸６の両方周面にはラチェットポール１５、２５、３５、４５を収容する凹まれたポール溝６ｃがそれぞれ２つずつ所定間隔を隔てて軸方向に形成され、それぞれのポール溝６ｃにはポール１５、２５、３５、４５が回転して立つことができるように弾性力を加えるポールスプリング６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄを収容するポールスプリング溝６ｇが形成されている。
【００１８】
また、一方には２段クラッチ５のための２回転のクラッチ案内溝６ｄが図７のような形態に形成されている。一番目の回転６ｄ１は軸方向に原位置を保持しながら０°から３２０°まで回転し、３２０°から３６０°までは軸方向に移動し、二番目の回転６ｄ２は３６０°から６８０°まで軸方向に原位置を保持する案内溝である。
【００１９】
変速軸７は中心軸６を囲んで回転することができる管状の部材であり、周面にラチェットポール１５、２５、３５、４５の作動に関与する複数のポール作動孔７ｂと２段クラッチ案内ピン５８ｃ及び直結クラッチ案内ピン５８ｂを回転方向に案内する案内溝が形成されている変速軸７と、変速軸の回転を外部で制御するために連結される変速ワイヤを固定する溝７ｆと変速ワイヤを巻くための螺旋７ｅを有する変速軸７ａとで構成され、互いに相対回転しないように凹凸の突起で結合されている。変速軸７は中心軸６の側壁６ｈと中心軸に固定されるスナップリング６５によって中心軸６に軸方向に搖れないように固定され、ベアリング８ａを軸方向に支持するための段差が形成されている。
【００２０】
変速軸のポール作動孔８ｂは半径方向に貫通された孔で、ポールの立ちを許容するための空間を提供し、変速段数が決められると、ポール１５、２５、３５、４５が作動するために適切な間隔に予めプログラムされる。ここでは９段変速のために４０°の間隔にプログラムされている。案内ピン案内溝７ｃ、７ｄは軸方向に長く形成された貫通孔である。
【００２１】
ポール作動孔７ｂの回転方向側壁７ｅはポール１５、２５、３５、４５がそれぞれのポール溝６ｃに入ることに関与する。変速軸７が回転してポール１５、２５、３５、４５を制御する時にポール１５、２５、３５、４５からの回転抵抗を受けないようにポールカム２５ａ、２５ｂと協調してポール１５、２５、３５、４５がポールそれぞれの溝６ｃに円滑に入るように傾斜されている。
【００２２】
ポール１５、２５、３５、４５は中心軸６と変速軸７との間で中心軸６に支持点を有し、変速軸７の制御によって太陽ギア１５、２５、３５、４５に向けて立つか中心軸のポール溝６ｃに没入される回転部材である。ポールの両側ショルダにはポールを支持し、ポールが自分の位置から離脱しないように突起が形成されている。また、変速軸７の回転によってポール１５、２５、３５、４５がポール溝６ｃに入るように案内するポール案内カム２５ａ、２５ｂがポール１５、２５、３５、４５の一方に形成されて、変速軸７の時計回り回転や反時計回り方向の回転によってポール１５、２５、３５、４５がポール溝６ｃに円滑に入るように案内する。ポール１５、２５、３５、４５はポールを巻いているスプリング６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄによって立つための力を受け、変速軸の貫通孔７ｂがポール１５、２５、３５、４５の立ち上がりを許容する時太陽ギア１１、２１、３１、４１に向けて立つ。
【００２３】
ポール１５、２５、３５、４５は太陽ギア１１、２１、３１、４１の回転を阻止して変速されるようにするために、同じ遊星ギア対内では立つ方向が互いに反対になるように設置される。時計回り方向の回転で動力を伝達する実施例では、入力側遊星ギア対１、２の入力側ポール１５は太陽ギア１１の時計回り方向の回転を阻止するように配置され、出力側ポール２５は太陽ギア２１の反時計回り方向の回転を阻止するように配置されている。出力側遊星ギア対３、４も入力側ポール３５は太陽ギア３１の時計回り方向の回転を阻止するように配置され、出力側ポール４５は太陽ギア４１の反時計回り方向の回転を阻止するように配置されている。
【００２４】
直結クラッチ案内リング２６、３６は変速軸７を囲んで案内リング２６、３６を向けて加圧する太陽ギア２１、３１を軸方向に支持し、直結クラッチ案内ピン５８ａ、５８ｂと結合して案内ピン５８ａ、５８ｂに付いて軸方向に揺動されることができるように設置されている。直結クラッチ案内リング２６、３６と太陽ギア２１、３１との間にはベアリング６３が設置されて、太陽ギア２１、３１が回転する時発生する摩擦を減らす。直結クラッチ案内ピン５８ａ、５８ｂは直結クラッチ案内リング２６、３６と結合し、変速軸７の軸方向に長く形成された貫通孔７ｃを経て中心軸に形成された直結クラッチ案内溝のカム面６ｂに沿って変速軸７と一緒に回転して軸方向で揺動する。
【００２５】
２段クラッチ案内リング５７は変速軸７を囲んで２段クラッチ案内ピン５８ｃと結合して案内ピン５８ｃに付いて軸方向へ揺動されることができるように設置されている。２段クラッチ案内ピン５８ｃは２段クラッチ案内リング５７と結合して変速軸７の軸方向に長く形成された貫通孔である２段クラッチ案内ピン案内溝７ｄを経て中心軸６に形成された２段クラッチ案内溝６ｄのカム面に沿って変速軸と一緒に回転し、変速軸の１回転６ｄ１には軸方向に原位置を保持し、２回転６ｄ２に軸方向に移動して原位置を保持する。
【００２６】
２段クラッチ案内リング５７の両方には２段変速クラッチ５５と２段直結クラッチ５６が配置されている。２段変速クラッチ５５はスプリング６１の加圧力を受けて２段クラッチ案内リング５７と接し、中心軸６に回転しないように固定されて２段クラッチ案内リング５７に付いて軸方向に揺動し、時計回り方向の回転を阻止するように傾斜した段差が側面に２段直結クラッチ５６に向けて形成されている。２段直結クラッチ５６はスプリング６１ｃの加圧力を受けて２段クラッチ案内リング５７と接し、２段クラッチ太陽ギア５１と相対回転しないように結合して２段クラッチ案内リング５７に付いて軸方向に揺動し、反時計回り方向の回転を阻止するように傾斜した段差が側面に２段変速クラッチ５５に向けて形成されている。
【００２７】
太陽ギア１１、４１は内周面にラチェットポール１５、４５の溝を提供するために傾斜した溝が形成され、ギアの一側辺には側壁が形成されている。この側壁は、キャリア１３、４３と衛星ギア１２、４２との間に位置して、太陽ギア１１、４１が軸方向に移動しないようにする。それぞれの太陽ギア１１、４１はそれぞれ対応するポール１５、４５と結合する軸方向位置に配置され、太陽ギア１１は時計回り方向の回転を阻止するように内歯傾斜が配置され、太陽ギア４１は反時計回り方向の回転を阻止するように内歯傾斜が配置されている。
【００２８】
太陽ギア２１、３１は内周面にラチェットポール２５、３５の溝を提供するために傾斜した溝が形成され、太陽ギア２１、３１の一側辺には一方向の回転を阻止するための傾斜した段差が形成されている。それぞれの太陽ギア２１、３１はそれぞれ対となるポール２５、３５と結合する軸方向位置に配置され、太陽ギア２１は反時計回り方向の回転を阻止するように内歯傾斜が配置され、側面の傾斜した段差は太陽ギア３１を向けて突出して反時計回り方向の回転を阻止するように配置され、太陽ギア３１は反時計回り方向の回転を阻止するように内歯傾斜が配置され、側面の傾斜した段差は太陽ギア２１を向けて突出して時計回り方向の回転を阻止するように配置されている。
【００２９】
また、太陽ギア２１、３１はスプリング６１ａ、６１ｂによって加圧されて直結クラッチ案内リング２６、３６を囲んで接し、直結クラッチ案内リング２６、３６が軸方向に揺動することによって簡易軸方向に揺動して直結クラッチリング３８と結合するか分離される。
【００３０】
直結クラッチリング３８は二つの太陽ギア３１、２１の間で遊星ギアのキャリア３３と回転不可能に結合し、太陽ギア２１、３１の側面突起と結合して太陽ギア２１、３１の回転を阻止するための軸方向傾斜段差が両側方向に形成されている。太陽ギア２１と接する側面には太陽ギア２１の反時計回り方向の回転を阻止するための軸方向傾斜段差が形成され、太陽ギア３１と接する側面には太陽ギア３１の時計回り方向の回転を阻止するための軸方向傾斜段差が形成されている。
【００３１】
直結クラッチ案内カム面６ｂが平らで直結クラッチが分離されている時には直結クラッチ案内リング２６が太陽ギア２１を加圧して太陽ギア２１が直結クラッチリング３８と結合しない位置に案内し、直結クラッチ案内カム面７ｂが凹まれた位置ではスプリング６１ａの加圧力によって直結クラッチ案内リング２６が太陽ギア２１と一緒に前進し、その結果直結クラッチリング３８と太陽ギア２１が結合する。
【００３２】
直結クラッチ案内カム面６ｂが平らで直結クラッチが分離されている時には直結クラッチ案内リング３６が太陽ギア３１を加圧して太陽ギア３１が直結クラッチリング３８と結合しない位置に案内し、直結クラッチ案内カム面７ｂが凹まれた位置ではスプリング６１ｂの加圧力によって直結クラッチ案内リング３６が太陽ギア３１と一緒に前進し、その結果直結クラッチリング３８と太陽ギア３１が結合する。
【００３３】
遊星ギア組立体は、一つの遊星ギア対を基盤に３段、６段、９段、１２段、１８段など多様な段数を作ることができ、一実施例として入力側遊星ギア対１−２と出力側遊星ギア対３−４及び２段遊星ギア５が直列に結合されると１８段の変速段数を提供する遊星ギア変速機を提供することができる。
【００３４】
遊星ギア対１−２、３−４は２つの遊星ギア１、２または３、４で構成され、一方の遊星ギアは遊星ギア対の入力側に作動し、他方の遊星ギアは遊星ギア対の出力側に作動する。遊星ギア対の太陽ギアは変速制御要素で使われ、リングギアと一体で結合したキャリアは遊星ギア対の入力側及び出力側に作動する。
【００３５】
図５で入力側遊星ギア対１−２の入力キャリア１３は太陽ギア１１を支持し且つ収容するための段差がある貫通孔を有し、３つの衛星ギア１２を収容するための溝と衛星ギア軸２９を支持する軸方向貫通孔がそれぞれ３つずつ形成され、キャリア１３の一側面で突出された外周面にはスプロケットが結合するためのねじが形成され、内周面にはベアリングを収容する貫通孔を有する円筒状部材が形成されている。反対側側面にはスラストベアリング２７を収容するための溝が形成されている。
【００３６】
衛星ギア１２はスナップリング３９でキャリアの３つの貫通孔に固定される衛星ギア軸２９によってキャリア１３に固定されて、キャリア１３と一緒に回転するように設置され、太陽ギア１１は太陽ギアの側壁がキャリアの支持突起に支持され、衛星ギア１２と噛み合ってキャリアに軸方向に固定されて回転する。
【００３７】
入力側遊星ギア対の出力キャリア２３は太陽ギア２１を収容するための貫通孔を有し、３つの衛星ギア２２を収容するための溝と衛星ギア軸２９を支持する軸方向貫通孔がそれぞれ３つずつ形成され、一側面には出力側遊星ギア対３−４の入力キャリア３３と結合するために突出された突起が形成されている。反対側側面にはスラストベアリング２７を収容するための溝が形成されている。
【００３８】
衛星ギア２２はスナップリング３９でキャリアの３つの貫通孔に固定される衛星ギア軸２９によってキャリア２３に固定されてキャリア２３と一緒に回転するように設置され、太陽ギア２１は太陽ギアの側壁がスラストベアリング２７に支持されるスプリング６１ａによって軸方向に支持されて衛星ギア２２と噛み合って回転する。
【００３９】
出力側リングギア２４は半径方向に拡張して入力キャリア１３と回転不可能に結合し、入力側リングギア１４は軸方向に拡張されて出力側リングギア２４を囲んで回転して出力キャリア２３で拡張された出力キャリアアダプター２３ａと凹凸の突起で回転不可能に結合する。
【００４０】
スラストベアリング２７は入力キャリア１３と出力キャリア２３との間に設置されて、二つの間の間隔を保持して太陽ギア２１を加圧するスプリングを支持する。
【００４１】
入力側遊星ギア対１−２と回転不可能に結合する出力側遊星ギア対３−４の入力キャリア３３は太陽ギア３１を収容するための貫通孔を有し、３つの衛星ギア３２を収容するための溝と衛星ギア軸２９を支持する軸方向貫通孔がそれぞれ３つずつ形成され、一方側面には入力側遊星ギア対１−２の出力キャリア２３及び直結クラッチリング３８と結合するために突出された突起が形成されている。反対側側面にはスラストベアリング３７を収容するための溝が形成されている。
【００４２】
衛星ギア３２はスナップリング３９でキャリアの３つの貫通孔に固定される衛星ギア軸２９によってキャリア３３に固定されてキャリア３３と一緒に回転するように設置され、太陽ギア３１は太陽ギアの側壁がスラストベアリング３７に支持されるスプリング６１ｂによって軸方向に支持されて衛星ギア３２と噛み合って回転する。
【００４３】
出力側遊星ギア対３−４の出力キャリア４３は太陽ギア４１を支持して収容するための段差を有する貫通孔を有し、３つの衛星ギア４２を収容するための溝と衛星ギア軸２９を支持する軸方向貫通孔がそれぞれ３つずつ形成され、キャリア４３の一側面には２段クラッチ太陽ギア５１と結合するために突出された突起が形成されている。反対側側面にはスラストベアリング３７を収容するための溝が形成されている。
【００４４】
衛星ギア４２はスナップリング３９でキャリア４３の３つの貫通孔に固定される衛星ギア軸２９によってキャリアに固定されてキャリア４３と一緒に回転するように設置され、太陽ギア４１は太陽ギアの側壁がキャリア４３の支持突起に支持されて衛星ギア４２と噛み合ってキャリア４３に軸方向に固定されて回転する。
【００４５】
入力側リングギア３４は半径方向に拡張して出力キャリア４３と回転不可能に結合し、出力側リングギア４４は軸方向に拡張されて入力側リングギア３４を囲んで回転して入力キャリア３３で拡張された入力キャリアアダプター３３ａと凹凸の突起で回転不可能に結合される。
【００４６】
スラストベアリング３７は入力キャリア３３と出力キャリア４３との間に設置されて、二つの間の間隔を保持して太陽ギア３１を加圧するスプリングを支持する。
【００４７】
２段変速遊星ギア５は太陽ギア５１とキャリア５３の中の一つを固定要素で使うことができ、入力要素は太陽ギア、キャリア、リングギアを使うことができ、出力要素はリングギアとキャリアを使うことができる。太陽ギアを固定要素として使う場合に減速と直結、加速と直結の中の一つを選択して構成することができ、キャリアを固定要素として使う場合には、減速と直結変速が可能である。減速の場合ダブル衛星ギアを使う。
【００４８】
図２を参照して説明すれば、キャリア５３を固定要素として使用して減速と直結変速を構成し、キャリア５３が両方クラッチで作動する。キャリア５３は２段変速クラッチ５５と２段直結クラッチ５６との間で２段クラッチ案内リング５７を囲み、衛星ギア５２を収容するための溝を有し、衛星ギア５２をキャリア５３に固定するための軸方向貫通孔を６つ有している。また、ハウジング１０と対向するキャリア５３の側壁には２段変速クラッチ５５と結合してキャリアの反時計回り方向の回転を阻止する傾斜段差が形成され、出力側遊星ギア対３−４と対向する側壁には２段直結クラッチ５６と結合して２段直結クラッチ５６の時計回り方向の回転に結合して一緒に回転するように傾斜段差が形成されている。また、キャリア５３はハウジング１０から支持されるスラストベアリング５９と２段クラッチ太陽ギア５１によって軸方向位置が固定されて保持される。
【００４９】
衛星ギア５２はキャリア５３に衛星ギア軸２９で固定されて２段クラッチ太陽ギア５１とリングギア５４と噛み合ってキャリアと一緒に回転する。
【００５０】
２段クラッチ太陽ギア５１は出力側遊星ギア対３−４の出力キャリア４３と相対回転不可能に結合してキャリア５３の側壁を支持し、２段直結クラッチ５６を囲んで相対回転不可能に結合して一緒に回転する。
【００５１】
２段クラッチ案内リング５７が変速軸７の回転によって軸方向に移動すると、２段変速クラッチ５５と２段直結クラッチ５６は一緒に軸方向に移動して、キャリア５３の傾斜段差と結合する。２段クラッチ案内ピン５８ｃが１回転案内溝６ｄ１にある場合には２段直結クラッチ５６がキャリア５３方へ前進して２段直結クラッチ５６と結合するようになって、キャリア５３が太陽ギア５１と結合して一体に作動するようになるので直結伝達され、２段クラッチ案内ピン５８ｃが２回転案内溝６ｄ２にある場合には２段変速クラッチ５５がキャリア５３方へ前進して２段変速クラッチ５５と結合するようになってキャリア５３が中心軸６に固定されながら変速される。
【００５２】
リングギア５４は変速機のハブであるハウジング１０に相対回転不可能に結合して衛星ギア５２の回転力が伝達されるとハウジング１０は回転する。
【００５３】
ハウジング１０は遊星ギア組立体を囲んでリングギア５４と結合し、動力を車輪に伝達するためのフランジを有するハウジングと遊星ギア組立体を外部と隔離するために、物質から遮断するためにハウジングを密封する蓋１０ａで構成されている。
【００５４】
ハウジング１０は中心軸６に固定ナット１７ａで固定されているベアリング１８ａに支持され、蓋１０ａは入力キャリア１３にスプロケット９で固定されて回転するベアリング８ｃに支持されてハウジング１０と蓋１０ａは一緒に回転する。
【００５５】
図３は自転車のクランク周辺に設置されることができるように構成された変速機を示す。変速機のハウジング１０’はクランクに近く設置され、フレームに対して回転しないように設置される。クランクの回転力はチェーンやベルト６０を通じて変速機の入力側９’に伝達される。第５遊星ギアは太陽ギア５１’を固定要素として使って太陽ギア５１’が両方クラッチとして作動し、単一衛星ギアを使って加速と直結変速されるように構成される。変速機の出力側１９ではスプロケットまたはベルト６１を通じて後輪に動力を伝達する。
【００５６】
実施例１
４つの遊星ギアを使って表１のようなギアの構成で遊星ギア組立体を構成した。変速軸は表２のクラッチ番号１５、２５、３５、４５列のように周面に貫通孔を形成してそれぞれの段は４０°の間隔に配置され、各段は５０°の幅に開放した。重畳される部分は共有するのでポールの作動には問題が発生しない。中心軸は表２のクラッチ番号２６、３６列のように中心軸の周面に軸方向カム溝を形成して、それぞれの段は４０°の間隔に配置されている。入力遊星ギア対は表２のクラッチ番号１５、２５、２６を一対にし、出力遊星ギア対は３６、３５、４５を一対に配置して構成すれば各段の変速増加量は２段から８段までは１３．３％から１３．８％に比較的均一に増加し、両端部では２９％と比較的たくさん増加し、変速幅は３５６％である。
【００５７】
【表１】
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【００５８】
【表２】
2012528285.tif 000004
【００５９】
実施例２
実施例１に基づいて均一な変速幅を有する変速機を設計した。表１と表２の構成に変速幅の大きい両端部を除いて２段遊星ギアを追加して表３のようなギアの構成で表４のように変速軸が２回転して１４段の変速をする変速機を構成した。
【００６０】
１回転に７段の構成であるので、各段の間隔は５１．４°に配置され、２段クラッチ減速比は０．４１３に設定した時、各段の変速増加量は１３．３％から１３．８％に比較的に均一で、変速幅は５１９％と広い変速領域に達した。
【００６１】
【表３】
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【００６２】
【表４】
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【００６３】
実施例３
変速増加量がさらに稠密で変速幅の広い変速機を設計するために、表５及び表６のように９段の変速機に基づいて１８段の変速機を表７のように設計した。
【００６４】
表６の両端部を含みながらも変速増加量を一定にするために２段クラッチの減速比を０．３６３に設定した時、両端部を除くと変速増加量は１１．４％から１２．３％に比較的均一に増加し、変速幅は５３８％と広い変速領域に達した。また両端部を含めば変速幅は８４１％と広い変速領域に達した。この実施例で、実際作動する９段と１０段は手順が変わることに留意すべきである。
【００６５】
【表５】
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【００６６】
【表６】
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【００６７】
【表７】
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【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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【国際調査報告】
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