CN1212225A

CN1212225A - 自行车用内装变速轮毂

Info

Publication number: CN1212225A
Application number: CN98116220.7A
Authority: CN
Inventors: 田部耕嗣
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 1997-08-08
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 1999-03-31
Anticipated expiration: 2018-08-07
Also published as: PL327892A1; EP0895928A3; JPH11192992A; RU2226475C2; DE69833837D1; EP0895928A2; JP3165673B2; CN1109622C; SK107698A3; US6010425A; TW404909B; CZ9802495A3; DE69833837T2; EP0895928B1

Abstract

本发明涉及一种内装变速轮毂,相对于配重部件的摆动其控制板的摆动量较大。它能够靠离心力切换变速比,具有轮毂轴21、驱动体22、从动体23、行星齿轮机构24、离合机构25以及离合切换机构26。其中离合切换机构具有:以一端进行摆动的配重部件77;可在使离合机构呈连结状态的连结位置与呈断开状态的断开位置之间转动的控制板75;以及与进行摆动的配重部件的另一端的动作相连动地使控制部件转动的连杆78。

Description

自行车用内装变速轮毂

本发明涉及内装变速轮毂、特别是对输入体的旋转以选定的变速比进行变速并传递给输出体、并且能够靠离心力对上述变速比进行切换的自行车用内装变速轮毂。

作为自行车用内装变速轮毂，不必进行变速操作而能够靠离心力自动切换变速比的轮毂已为特公昭49-20656号等所公开。这种内装变速轮毂具有：轮毂轴，可绕轮毂轴旋转的驱动体，轮毂壳，对旋转进行变速并从驱动体传递给轮毂壳的行星齿轮机构，将行星齿轮机构的输出向轮毂壳传递或中断传递的离合机构，靠离心力对离合机构进行切换的离合切换机构，以及配置在行星齿轮机构与轮毂壳之间的支承套。行星齿轮机构具有内齿齿轮、太阳齿轮、与内齿齿轮和太阳齿轮二者啮合的多个行星齿轮、以及支承多个行星齿轮的载体。载体与驱动体一体地形成，驱动体的旋转向载体传递。

离合机构具有配置在内齿齿轮与轮毂壳之间的棘爪，当棘爪与轮毂壳相配合时将二者连结起来，相脱离时则将二者断开。当离合机构将二者连结起来时，经行星齿轮机构使得轮毂壳被增速驱动，而断开时，轮毂壳与驱动体直结而受到驱动。

离合切换机构靠轮毂壳的旋转所产生的离心力将离合机构切换成连结状态和断开状态中的某一种状态。离合切换机构具有：可自如旋转地安装在轮毂轴周围的配重支承体，可自如摆动地安装在配重支承体上的配重部件，以及与配重部件的摆动相连动地绕轮毂轴旋转的控制部件。配重支承体与内齿齿轮不可旋转地连结。控制部件通过转动将离合机构的离合爪控制在配合位置或脱离位置上。在配重部件的摆动中心附近，竖立地设置有可与控制部件相配合的控制销，在控制部件上形成有与控制销配合的狭缝和对离合爪进行控制的控制孔。通过该控制销与狭缝的配合，将配重部件的摆动转换成控制部件的转动。支承套被支承在轮毂轴上而可自如旋转，与行星齿轮机构的载体之间通过细齿结合。支承套与轮毂壳之间安装有单向离合器。

作为上述现有的内装变速轮毂，在未达到配重部件不向外摆动的预定的旋转速度之前，离合机构的离合爪在控制孔的作用下保持在与轮毂壳脱离的位置上。因此，从链轮传递到驱动体的旋转将从载体经支承套、单向离合器向轮毂壳传递，对轮毂壳进行直结驱动。当达到预定的旋转速度、配重部件向外摆动时，控制销边相对于狭缝滑动边旋转而使控制部件旋转。于是，受控制孔的控制，离合爪在与轮毂壳相配合的位置处立起。因而，从链轮传递给驱动体的旋转从载体经行星齿轮向内齿齿轮作增速输出，进而经离合机构向轮毂壳传递，对轮毂壳进行增速驱动。

作为靠离心力切换离合机构而进行变速的结构，配重部件因容纳空间受到限定，故其摆动量很小。而按照上述现有技术的结构，在配重支承体的摆动中心附近配置有控制销，故相对于配重部件的摆动，控制销的旋转轨迹较短，因此，控制部件的转动量不可能很大，只能以较小的转动量将离合爪控制为连结姿态或断开姿态。

并且，由于配重部件的容纳空间受到限定，因而要得到大的离心力是困难的。为此，有必要提高离合切换机构中从摆动向转动转换的转换效率。但是，按照上述现有技术的结构，是通过驱动与狭缝相配合的控制销沿狭缝滑动而将配重部件的摆动转换为控制部件的转动的，因此，将摆动转换为转动的效率较低，相对于配重部件的摆动，控制部件的转动较难，使变速不易平滑地进行。

本发明的任务是，提供一种靠离心力进行变速的内装变速轮毂，该内装变速轮毂中，相对于配重部件的摆动，控制部件的转动量较大。

本发明的另一个任务是，提供一种靠离心力进行变速的内装变速轮毂，该内装变速轮毂中，将配重部件的摆动转换为控制部件的转动的效率高，能够平滑地进行变速。

发明1所涉及的自行车用内装变速轮毂，是对输入体的旋转以所选定的变速比进行变速后传递给输出体、并且能够靠离心力切换变速比的轮毂，具有轮毂轴、驱动体、从动体、动力传递机构、离合机构、以及离合切换机构。轮毂轴是能够固定在自行车车架上的轴。驱动体是可绕轮毂轴旋转的、能够与输入体连结的部件。从动体是可绕轮毂轴旋转的、能够与上述输出体相连结的部件。动力传递机构是配置在驱动体和从动体之间、将来自驱动体的旋转变速后传递给从动体的机构。离合机构是实现驱动体和从动体二者的连结或断开的机构。离合切换机构具有配重部件、控制部件和连动部件；所说配重部件在因旋转而产生的离心力的作用下，其一端侧能够从内周侧的第1位置向外周侧的第2位置摆动；所说控制部件能够在使离合机构呈连结状态的连结位置和呈断开状态的断开位置之间绕轮毂轴转动；所说连动部件可与摆动的配重部件的另一端的动作相连动地驱动控制部件转动。

作为这样一种内装变速轮毂，当安装配重部件的部分开始旋转、有预定的离心力作用于配重部件上时，位于第1位置的配重部件以其一端侧为中心向第2位置摆动。当配重部件处于第1位置时，控制部件被置于断开位置或连结位置上。当控制部件被置于断开位置上时，离合机构呈断开状态，驱动体与从动体二者之间断开，驱动体的旋转通过动力传递机构变速并向从动体输出。而当控制部件被配置于连结位置上时，离合机构呈连结状态，驱动体与从动体二者之间相连结，驱动体的旋转原原本本地向从动体输出。并且，当配重部件从第1位置摆动到第2位置时，通过连动部件使得控制部件与配重部件的另一端的动作相连动地从断开位置转动到连结位置或者从连结位置转动到断开位置。其结果，在控制部件被从断开位置被置于连结位置时，将从经由动力传递机构变速切换为直结状态，而当控制部件从连结位置被置于断开位置时，将从直结状态切换为经动力传递机构变速的状态。在这里，由于通过连动部件使得控制部件与配重部件的自一端侧的摆动中心离开的另一端侧的动作相连动地转动，故可使相对于配重部件摆动的连动部件的旋转轨迹增大，增大制动部件的转动量。

发明2所涉及的自行车用内装变速轮毂，与发明1同样地具有轮毂轴、驱动体、从动体、动力传递机构、离合机构、以及离合切换机构，而离合切换机构的结构与发明1不同。离合切换机构具有配重部件、控制部件和连动部件；所说配重部件被一端可自如摆动地安装在从动体上，能够在因从动体旋转而产生的离心力的作用下，从内周侧的第1位置向外周侧的第2位置摆动；所说控制部件能够在使离合机构呈连结状态的连结位置和呈断开状态的断开位置之间绕轮毂轴转动；所说连动部件与摆动的配重部件的另一端的动作相连动地驱动控制部件转动。

作为这样一种内装变速轮毂，当从动体开始旋转、有预定的离心力作用于配重部件时，处于第1位置的配重部件以其一端侧为中心向第2位置摆动。并且与发明1同样地，当配重部件从第1位置摆动到第2位置时，通过连动部件使得控制部件与配重部件的另一端的动作相连动地从断开位置转动到连结位置或者从连结位置转动到断开位置。其结果，在控制部件被从断开位置置于连结位置时，将从经由动力传递机构变速的状态切换为直结状态，而当控制部件从连结位置被置于断开位置时，将从直结状态切换为经动力传递机构变速的状态。在这里，与发明1同样地，由于通过连动部件使得控制部件与配重部件的从一端侧的摆动中心离开的另一端侧的动作相连动地转动，故可使相对于配重部件摆动的连动部件的旋转轨迹增大，可增大制动部件的转动量。另外，由于配重部件是随着从动体的旋转而进行摆动的，故能够实现与车速相应的变速。

发明3所涉及的自行车用内装变速轮毂，具有与发明1同样的轮毂轴、驱动体、从动体、动力传递机构、离合机构、以及离合切换机构，而离合切换机构的结构与发明1和2不同。离合切换机构具有配重部件、控制部件和连动部件；所说配重部件被一端可自如摆动地安装在驱动体上，能够在因驱动体旋转而产生的离心力的作用下，从内周侧的第1位置向外周侧的第2位置摆动；所说控制部件能够在使离合机构呈连结状态的连结位置和呈断开状态的断开位置之间绕轮毂轴转动；所说连动部件与摆动的配重部件的另一端的动作相连动地驱动控制部件转动。

作为这样一种内装变速轮毂，当驱动体开始旋转而有预定的离心力作用于配重部件时，处于第1位置的配重部件以其一端侧为中心向第2位置摆动。并且与发明1同样地，当配重部件从第1位置摆动到第2位置时，通过连动部件使得控制部件与配重部件的另一端的动作相连动地从断开位置转动到连结位置或者从连结位置转动到断开位置。其结果，在控制部件被从断开位置置于连结位置时，将从经动力传递机构变速的状态切换为直结状态，而当控制部件被从连结位置置于断开位置时，将从直结状态切换为经动力传递机构变速的状态。在这里，与发明1和2同样地，由于是通过连动部件使得控制部件与配重部件的从一端侧的摆动中心离开的另一端侧的动作相连动地转动，故可使相对于配重部件摆动的连动部件的旋转轨迹增大，可增大制动部件的转动量。另外，由于配重部件是随着驱动体的旋转进行摆动的，故能够迅速实现符合骑车人意志的变速。

发明4所涉及的自行车用内装变速轮毂如发明1至3之一所说的轮毂，连动部件是将配重部件的另一端与控制部件二者拉开预定距离而进行连结的连杆部件。此时，由于连杆部件是随着配重部件的摆动而旋转并驱动控制部件转动的，因此，当控制部件转动时，两个部件不是滑动地而是滚动地移动的。其结果，配重部件的摆动转换为控制部件的转动的转换效率较滑动移动时要高，可使变速的切换变得平滑。

发明5所涉及的自行车用内装变速轮毂如发明1至4之一所说的轮毂，离心切换机构还具有使控制部件趋于断开位置或连结位置的第1施力部件。此时，即使无离心力作用而配重部件因重力欲从第1位置向第2位置摆动时，由于控制部件受力而趋于断开位置或连结位置，因此，配重部件不会发生摆动而保持在第1位置。而且，即使一个控制部件设有多个配重部件，也不必对各个配重部件施力而仅对控制部件施力即可将所有配重部件保持在第1位置。

发明6所涉及的自行车用内装变速轮毂如发明1至5之一所说的轮毂，从动体至少有一部分配置在驱动体的内周侧；离合机构具有连结爪、连结齿和第2施力部件，所说连结爪安装在从动体的外周面上可在连结姿态与断开姿态之间自如摆动，通过控制部件被控制成连结姿态或断开姿态，所说连结齿可将设在驱动体的内周面上的处于连结姿态的连结爪卡止，所说第2施力部件施力于连结爪使之趋向连结姿态侧。此时，当通过控制部件控制为断开姿态时，连结爪将呈断开姿态，驱动体的旋转不向从动体传递。当控制为连结姿态时，连结爪受第1施力部件的作用而趋向连结姿态侧，其端部卡止在连结齿上。因此，驱动体的旋转将直接传递给从动体。在这里，能够以连结爪摆动这样简单的结构获得可实现连结与断开状态的离合机构。

发明7所涉及的自行车用内装变速轮毂如发明6所说的轮毂，连结齿这样形成在驱动体上，即当驱动体向行进方向的反方向旋转时不将处于连结姿态的连结爪卡止。此时，能够以简单的结构实现具有在旋转过程中即使停止踏蹬车蹬而驱动体停止旋转时从动体仍旋转的自由轮毂功能的离合机构。

发明8所涉及的自行车用内装变速轮毂如发明1至7之一所说的轮毂，动力传递机构是这样一种行星齿轮机构，该行星齿轮机构具有：可与驱动体连结的内齿齿轮，设在轮毂轴外周面上的太阳齿轮，与内齿齿轮和太阳齿轮二者相啮合的多个行星齿轮，以及可绕轮毂轴旋转的、对行星齿轮进行支承而使行星齿轮能够旋转的、可与从动体连结的框体。此时，驱动体的旋转从内齿齿轮传递给行星齿轮机构而减速后从框体向从动体输出。因此，可通过使离合机构最初处于断开状态从而经行星齿轮机构将旋转减速后从驱动体传递给从动体。其结果，起动时，可使驱动体的旋转减速并通过从动体进行传递，故以较小的力踏蹬车蹬即可，能够实现快速起动。而在正常行驶时，靠离心力将离合机构切换为连结状态而使驱动体与从动体之间成直结状态，从而避免因行星齿轮机构导致传递效率降低而能够高效率地传递旋转。而且，由于采用行星齿轮机构而能够以较小的空间自如地获得从大变速比到小变速比的变速比。

发明9所涉及的自行车用内装变速轮毂如发明8所说的轮毂，内齿齿轮一体地形成在驱动体的内周面上，太阳齿轮一体地形成在轮毂轴的外周面上。此时，与需另外安装内齿齿轮和太阳齿轮的场合相比，组装要容易。

发明10所涉及的自行车用内装变速轮毂如发明1至7之一所说的轮毂，动力传递机构是这样一种行星齿轮机构，该行星齿轮机构具有：可与从动体连结的内齿齿轮，设在轮毂轴外周面上的太阳齿轮，与内齿齿轮和太阳齿轮二者相啮合的多个行星齿轮，以及可绕轮毂轴旋转的、对行星齿轮进行支承而使行星齿轮能够旋转的、可与驱动体连结的框体。此时，驱动体的旋转从框体传递给行星齿轮机构而增速后从内齿齿轮向从动体输出。因此，可通过使离合机构最初处于连结状态从而使驱动体与从动体之间呈直结状态，即可在起动时，使驱动体的旋转直接传递给从动体而高效率地传递旋转。而在正常行驶时，靠离心力将离合机构切换为断开状态而使离合机构呈直结状态，经行星齿轮机构增速而将旋转从驱动体传递给从动体。而且，由于采用行星齿轮机构而能够以较小的空间自如地获得从大变速比到小变速比的变速比。

发明11所涉及的自行车用内装变速轮毂如发明8至10之一所说的轮毂，行星齿轮具有：与内齿齿轮啮合的小直径的第1齿轮部，以及与第1齿轮部在轴向上邻接且同心配置的、与太阳齿轮啮合的大直径的第2齿轮部。此时，能够以较少的内齿齿轮的齿数获得非调和比的变速比。

发明12所涉及的自行车用内装变速轮毂如发明8至10之一所说的轮毂，行星齿轮具有与太阳齿轮啮合的小直径的第1齿轮部，以及与第1齿轮部在轴向上邻接且同心配置的、与内齿齿轮啮合的大直径的第2齿轮部。此时，能够以较少的内齿齿轮的齿数获得宽变比的变速比。

发明13所涉及的自行车用内装变速轮毂如发明1至12之一所说的轮毂，还具有设置在行星齿轮机构与从动体之间、与行星齿轮机构的行进方向的旋转相连动地使从动体向行进方向旋转的单向离合器。此时，不仅从行星齿轮机构只向从动体传递行进方向的旋转，而且，当从动体以比驱动体更高的速度向行进方向旋转时，不会将旋转从驱动体经单向离合器传递给从动体。

发明14所涉及的自行车用内装变速轮毂如发明13所说的轮毂，单向离合器配置在行星齿轮机构的框体与从动体之间。此时，与内齿齿轮输入还是框体输入无关，均能够只向一个方向传递。

发明15所涉及的自行车用内装变速轮毂如发明2所说的轮毂，配重部件配置在从动体外周侧，控制部件配置在从动体的内周侧，连结部件穿过从动体而将配重部件和控制部件二者连结起来。此时，由于配重部件是配置在从动体的外周侧，故即使是同样的转速，也可使作用于配重部件的离心力增大，使切换离合(变速)时的响应性提高。

发明16所涉及的自行车用内装变速轮毂如发明15所说的轮毂，驱动体具有：与输入体连结的第1驱动部件，以及沿轮毂轴方向与第1驱动部件并排配置的、不可旋转地连结在第1驱动部件上的第2驱动部件；从动体配置在第2驱动部件的外周侧。此时，通过将离合切换机构配置在第2驱动部件外周侧，可使轮毂的外径较小，可获得紧凑的轮毂。

发明17所涉及的自行车用内装变速轮毂如发明16所说的轮毂，动力传递机构配置在第2驱动部件的内周侧与轮毂轴之间。此时，由于动力传递机构配置在靠中心侧的第2驱动部件的内周侧与轮毂轴之间，因此可将动力传递机构配置在轮毂的中心侧。因此，猛烈的力不容易作用在轮毂轴上。

发明18所涉及的自行车用内装变速轮毂如发明17所说的轮毂，动力传递机构是这样一种行星齿轮机构，该行星齿轮机构具有：形成于第2驱动体的内周面上的内齿齿轮，形成于轮毂轴的外周面上并可与内齿齿轮相啮合的太阳齿轮，与内齿齿轮和太阳齿轮二者相啮合的多个行星齿轮，以及可绕轮毂轴旋转的、对行星齿轮进行支承而使行星齿轮能够旋转的、可与从动体连结的框体。此时，能够以结构紧凑的动力传递机构获得所希望的减速比。

发明19所涉及的自行车用内装变速轮毂，是对输入体的旋转以所选定的变速比进行变速后传递给输出体、并且能够靠离心力切换变速比的轮毂，具有轮毂轴、驱动体、从动体、动力传递机构、离合机构、以及离合切换机构。轮毂轴是可固定在自行车车架上的轴。驱动体是可绕轮毂轴旋转的、能够与输入体连结的部件。从动体是可绕轮毂轴旋转的、能够与上述输出体相连结的部件。动力传递机构是配置在驱动体和从动体之间、将来自驱动体的旋转变速后传递给从动体的机构。离合机构是使驱动体和从动体二者之间的连结或断开的机构。离合切换机构具有配重部件、控制部件和连动部件；所说配重部件在因轮毂轴旋转而产生的离心力的作用下，能够在从动体的外周侧从内周侧的第1位置向外周侧的第2位置摆动；所说控制部件能够在使离合机构呈连结状态的连结位置和呈断开状态的断开位置之间绕轮毂轴转动；所说连动部件可与配重部件的摆动相连动而驱使控制部件转动。

作为这样一种内装变速轮毂，当安装配重部件的部分开始旋转、有预定的离心力作用于配重部件上时，位于第1位置的配重部件以其一端侧为中心向第2位置摆动。当配重部件位于第1位置时，控制部件被置于断开位置或连结位置上。当控制部件被置于断开位置上时，离合机构成断开状态，驱动体与从动体二者之间断开，驱动体的旋转通过动力传递机构变速并向从动体输出。而当控制部件被置于连结位置上时，离合机构成连结状态，驱动体与从动体二者相连结，驱动体的旋转原原本本地向从动体输出。并且，当配重部件在离心力的作用下从第1位置摆动到第2位置时，通过连动部件使得控制部件与配重部件的另一端的动作相连动地从断开位置转动到连结位置或者从连结位置转动到断开位置。其结果，当控制部件被从断开位置置于连结位置上时，将从经动力传递机构变速的状态切换为直结状态；而当控制部件被从连结位置置于断开位置上时，将从直结状态切换为经动力传递机构变速的状态。在这里，由于配重部件配置在从动体的外周侧，因此，可增大作用于配重部件的离心力，使配重部件的摆动变得平滑，提高切换离合(变速)时的响应性。

本发明是通过连动部件使得控制部件与配重部件的自一端的摆动中心偏离开的另一端的动作相连动地转动的，因此，相对于配重部件的摆动，可使连动部件旋转的轨迹增大，控制部件的转动量增大。

图1是采用本发明一实施形式的自行车的侧视图。

图2是其内装变速轮毂的纵向剖视图。

图3是其主要部分的剖视图。

图4是行星齿轮机构的模式图。

图5是内装变速轮毂的主要部分的立体分解图。

图6是离合呈断开状态时的图3的Ⅳ-Ⅳ向剖视图。

图7是离合呈断开状态时的控制板的主视图。

图8是离合呈连结状态时的图3的Ⅳ-Ⅳ向剖视图。

图9是离合呈连结状态时的控制板的主视图。

图10是实施形式2的与图2相当的附图。

图11是其与图6和图8相当的附图。

图12是实施形式3的与图2相当的附图。

图13是其离合切换机构的立体分解图。

图14是其与图6和图8相当的附图。

图15是其控制板的主视图。

图16是图15的ⅩⅥ-ⅩⅥ向剖视图。

图17是实施形式4的与图2相当的附图。

图18是其离合切换机构的主要部分的立体分解图。

图19是其离合切换机构的主要部分的立体分解图。

图20是其与图6和图8相当的附图。

图21是其图20的离合爪附近的放大剖视图。

实施形式1

(总体结构)

图1中，采用本发明一实施形式的自行车是BMX车，具有：具有菱形架体2与前叉3的车架1，车把部分4，驱动部分5，前轮6，装有2级变速的内装变速轮毂10的后轮7，以及制动后轮7的横向牵拉式悬臂型后制动装置9。

车架1上安装有包括车座11、车把部分4、前轮6以及后轮7在内的各个部分。

车把部分4具有固定在前叉3的上部的车把轴杆14和固定在车把轴杆14上的车把15。车把15的右端装有构成后制动装置9的制动杠杆16与把手17。

驱动部分5具有设在架体2下部(悬架部)的轮盘18、挂在轮盘18上的链条19、以及装有链轮20的内装变速轮毂10。

(内装变速轮毂的结构)

内装变速轮毂10是具有减速与直结的动力传递路径的2级结构的轮毂。如图2所示，该内装变速轮毂10安装在自行车架体2的一对后叉杆2a之间。内装变速轮毂10具有：固定在后叉杆2a上的轮毂轴21，安装在轮毂轴21的一端外周上而能够围绕轮毂轴自由旋转的驱动体22，配置在轮毂轴21和驱动体22的更外周侧并与后轮7相连结的从动体23，配置在驱动体22的内周侧的行星齿轮机构24，可使驱动体22与从动体23二者或连结或断开的离合机构25，切换离合机构25的离合切换机构26，以及仅将行进方向的旋转从行星齿轮机构24向从动体23进行传递的单向离合器27。作为驱动体22，其图2中的右端和左端分别通过轴承部31和轴承部32被可自由旋转地支承在轮毂轴21和从动体23上。从动体23的两端通过轴承部33、34支承在轮毂轴21上而能够自由旋转。

轮毂轴21是固定在自行车架体2的后叉杆2a上的部件。在轮毂轴21的两端形成有起着在后叉杆2a上进行固定等作用的螺纹。轮毂轴21的比正中部位稍靠图2右侧处形成有大直径部分21a，在大直径部分21a的右侧形成有行星齿轮机构24的太阳齿轮50。在轮毂轴21在后叉杆2a的安装部位的内侧上，旋入具有分别构成轴承部31、34的碗形推珠面31a、34a的推珠部件37、38。

驱动体22是用来对链轮20的旋转进行传递的部件。如图3所示，驱动体22具有：其右端被轴承部31所支承而可自由旋转的第1筒部40，以及与第1筒部40不可旋转地相连结的、其左端被轴承部32所支承而可自由旋转的第2筒部41。

第1筒部40由图3右侧的小直径部分42和小直径部分42左侧的、直径扩大了的大直径部分43所构成。在第1筒部40的内部形成有容纳行星齿轮机构24的容纳空间44。小直径部分42的端部的外周面上形成有阳螺纹42a，在该阳螺纹42a上旋合用来固定链轮20的锁紧螺母45。与阳螺纹42a邻接的小直径部分42的外周面上形成有由细外齿构成的链轮安装部42b，将链轮20不可旋转地予以安装。小直径部分42的大直径部分43侧的内周面上形成有行星齿轮机构24的内齿齿轮51。小直径部分42的端部的内周面上形成有构成轴承部31的碗状受珠面31b。轴承部31是由该受珠面31b、推珠面31a、以及被夹持在受珠面31b与推珠面31a之间的多个珠子31c构成。

大直径部分43的端部的内周面上形成有阴螺纹41a，与形成于第2筒部41的端面上的阳螺纹41a旋合，将第2筒部41不可旋转地予以连结。大直径部分43的外周面上嵌入将与从动体23之间的间隙密封起来的密封环28。

第2筒部41是旋入第1筒部的内周面上的、直径比第1筒部40小的部件，其端部的外周面上形成有与阴螺纹43a旋合的阳螺纹41a。第2筒部41的外周面上形成有与阳螺纹41a邻接而与第1筒部40的大直径部分43的前端相抵触的抵触部41b。抵触部41b的外径与第1筒部40的大直径部分43的外径在实质上为相同的尺寸。第2筒部41的内周面上配置有轴承部32和离合机构25。因此，第2筒部41的内周面上形成有轴承部32的受珠面32b、离合机构25的棘爪70。轴承部32是由受珠面32b、从动体23的动力传递体61(后述)的端部的外周面上形成的推珠面32a、以及被夹持在受珠面32b与推珠面32a之间的多个珠子32c构成。

由于如上所述地将驱动体22分割成第1筒部40和第2筒部41两个部分，因此，即使设有轴承部32也能够使得第2筒部41部分的外径不大于第1筒部40部分的外径而将行星齿轮机构24顺着轮毂轴21安装固定。因而，能够保持轮毂的总体外径紧凑。

从动体23如图2所示，是受驱动体22驱动而使后轮7旋转的筒状部件。从动体23具有：其一部分配置在驱动体22的外周侧的轮毂壳60、靠固定螺栓66固定在轮毂壳60上的、配置在驱动体22的内周侧的动力传递体61。该动力传递体61，除具有将动力从驱动体22和行星齿轮机构24传递给轮毂壳60的功能之外，还起着作为后述的离合切换机构26的配重支承体的功能。

轮毂壳60为例如铝制的筒形部件，具有容纳驱动体22、离合切换机构26等的大直径的机构容纳部62以及与机构容纳部62一体地形成的小直径的细筒部63。在机构容纳部62及细筒部63的外周面上分别一体地形成有卡止后轮7的辐条(未图示)的轮毂凸缘64、65。细筒部63的右端上，如图3所示，形成有用来卡止动力传递体61使其不能旋转的细外齿63a，内周面上形成有供固定螺栓66旋合的阴螺纹63b。细筒部63的图2左端上形成有容纳轴承部34的空间，在该处安装形成有构成轴承部34的受珠面34b的受珠部件35。轴承部34由推珠面34a、受珠面34b以及被夹持在受珠面34b与推珠面34a之间的多个珠子34c构成。在该轴承部34的外侧嵌入防尘盖36。

动力传递体61为例如以铬钼钢制成的具有台阶的筒形部件，如图3所示，左端内周面形成有与细筒部63的细外齿63a啮合的细内齿61a。在动力传递体61的右端外周面和右端内周面上分别形成有构成轴承部32的推珠面32a和构成单向离合器27的棘齿80。另外，与棘齿80邻接地在内周面上形成有构成轴承部33的受珠面33b。轴承部33由受珠面33b、在轮毂轴21的大直径部分21a的左端呈碗状形成的推珠面33a、以及被夹持在推珠面33a与受珠面33b之间的多个珠子33c构成。在动力传递体61的内周面上与受珠面33b的形成部邻接地形成有锥形部分61b。

固定螺栓66是如图2所示的中空筒形螺栓，将轮毂壳60和动力传递体61呈同心地紧密地加以紧固。固定螺栓66的头部66a上形成有与锥形部分61b配合的锥面66b，将动力传递体61和轮毂壳60定心而予以紧固。

行星齿轮机构24如图3所示，具有：在轮毂轴21上形成的太阳齿轮50，驱动体22的第1筒部40的小直径部分42上形成的内齿齿轮51，在轮毂轴21的大直径部分21a上可自由旋转地安装的载体52，以及被可自由旋转地支承于载体52上的三个行星齿轮53。载体52是内部贯穿轮毂轴21的凸缘状部件，在其外周面上沿周向隔开间隔形成有三个齿轮容纳部52a。在载体52上，固定有三根轴54用来支承行星齿轮53使之能够自由旋转。行星齿轮53具有与内齿齿轮51啮合的小直径的第1齿轮部53a、以及与太阳齿轮50啮合的大直径的第2齿轮部53b。第1齿轮部53a和第2齿轮部53b二者在轴向上相邻接而形成。由于行星齿轮53如上所述地由两个齿轮部53a、53b构成，故与具有一个齿轮部相比能够以较少的内齿齿轮的齿数获得非调和比的变速比。

若如图4(a)所示，太阳齿轮50的齿数为Zs、内齿齿轮51的齿数为Zr、行星齿轮53的第1齿轮部53a的齿数为Z_P1、第2齿轮部53b的齿数为Z_P2，则在内齿齿轮输入载体输出时变速比G_R可以下式表示。

G_R=1/(1+(Zs/Zr)×(Z_P2/Z_P1))

其中，若设太阳齿轮的齿数为Zs为15、内齿齿轮的齿数Zr为57、第1齿轮部的齿数Z_P1为28、第2齿轮部的齿数Z_P2为13，则

G_R=1/(1+(15/57)×(13/28))

=0.891

因此，变速比G_R为0.891，驱动体22的1转减速为0.891转传递给从动体23。

而行星齿轮机构24的变速比为0.8-0.95之间即可。在这种情况下，可快速起动，且即使以非调和比进行减速，也能够保持内装变速轮毂10的外径紧凑。

另外，在行星齿轮只有一个齿轮部进行减速的场合，变速比G_R以下式表示。

G_R=1/(1+(Zs/Zr))

此时，变速比G_R仅由内齿齿轮的齿数Zr和外齿齿轮的齿数Zs决定。此时，若太阳齿轮的齿数Zs定为15而要获得前述非调和比的变速比0.891，则只要求出方程式0.891=1/(1+(15/Zr))的解即可。其结果，内齿齿轮的齿数Zr将为123，驱动体22的外径将大到为具有两个齿轮部时的2倍以上。

离合机构25如图3、图5和图6所示，具有形成于驱动体22的第2筒部41的内周面上的棘齿70、可与棘齿70啮合的两个离合爪71、以及施力于离合爪71的弹簧部件72。棘齿70在第2筒部41的内周面上呈锯齿状形成。离合爪71这样安装，即可在动力传递体61的外周面上与棘齿70啮合的连结姿态和自棘齿70上脱离的断开姿态之间自由摆动。动力传递体61的外周面上设有两处容纳离合爪71的爪容纳部73。弹簧部件72卷绕在形成于动力传递体61的外周面上的槽74上，当离合爪71处于连结姿态时，仅在驱动体22向行进方向旋转时其旋转才能够传递给从动体23的动力传递体61。

离合切换机构26具有使离合爪71在连结姿态与断开姿态之间进行切换的控制板75、驱使控制板75绕轮毂轴往复移动的移动机构76、以及兼作动力传递体61的配重支承体。

控制板75如图7所示，为呈变形连杆状的板状部件，其中心部位被可自由转动地支承在动力传递体61上。控制板75的外缘部位形成有沿径向向外延伸的叉爪75a。另外，在内外周之间形成有用来控制离合爪71的两个控制窗75b。离合爪71从该控制窗75b向移动机构76侧突出地配置。控制窗75b形成有将离合爪71保持在断开姿态的断开框部75d、以及切换为连结姿态的连结框部75e。由于该连结框部75e自断开框部75d沿径向向外形成，故受到弹簧部件72作用的离合爪71能够呈连结姿态立起。而该叉爪75a和控制窗75b等均考虑了旋转平衡而与个数相应地隔开180度形成。另外，内外周之间还形成有供后述的配重保持体85的摆动轴87从中穿过的两个通孔75c。该控制板75平时在后述的弹簧机构79的作用下置于图6及图7所示的断开位置上。此时，离合爪71其前端受控制窗75b的断开框部75d卡止而保持在断开姿态。

移动机构76如图5所示，配置在控制板75的左侧，具有可摆动的两个配重部件77、将两个配重部件77与控制板之间分别进行连结的连杆78、以及作用于控制板75使其在图6中可顺时针旋转的弹簧机构79。

配重部件77具有可自由摆动地安装在动力传递体61的端面61c上的两个配重保持体85、以及安装在配重保持体85前端的配重86。两个配重保持体85例如以聚缩醛树脂制成。配重保持体85各自呈向动力传递体61迂回而弯曲地形成，在动力传递体61的周围隔开180度以相同的姿态配置。在配重保持体85的根部和端部分别一体地形成有凸起85a和由两个突出销构成的配重安装部85b，凸起85a中有摆动轴87穿过。摆动轴87自通孔75c中穿过，其前端固定在动力传递体61上。另外，在配重保持体85的前端处，与配重安装部85b相反一侧的面上一体地形成有连结销85d。连结销85d是用来将连杆78可自由旋转地进行安装的销子。配重86为例如以铅或钢铁制成的扇形部件，以配重安装部85b的两个销子予以固定。

连杆78是使控制部件75与以根部作摆动的配重部件78的前端的动作相连动地旋转的部件，以其两端将配重保持体85的前端和控制板75之间进行连结。连杆78为金属制成的片状部件，在其一端和另一端分别形成有可插入连杆连结销85d的圆孔和可插入与控制板75相连结的连结销78a的圆孔。

弹簧机构79如图6所示，具有一端被卡止在叉爪75a上的螺旋弹簧88、以及对螺旋弹簧88的弹力进行调整的弹力调整机构89。通过调整该螺旋弹簧88的弹力可调整变速应时。另外，更换配重86也能够改变变速应时。

单向离合器27例如为爪式，如图6所示，具有形成于动力传递体61的内周面上的棘齿80、安装在行星齿轮机构24的载体52的外周面上而可自由地在连结姿态与断开姿态之间自由摆动的离合爪81、以及使离合爪81趋于呈连结姿态的弹簧部件(未图示)。该单向离合器27中，离合爪81总是立起而处于连结姿态，当载体52向行进方向旋转时，将该旋转传递给动力传递体61。但是，当动力传递体61比载体52更高速地向行进方向旋转时，旋转将不传递。

(变速动作)

由于具有上述行星齿轮机构24、离合机构25、离合切换机构26以及单向离合器27，该内装变速轮毂10具有：

由驱动体22-内齿齿轮50-行星齿轮机构24-载体52-从动体23所构成的减速动力传递路径、

以及由驱动体22-离合机构25-从动体23所构成的直结动力传递路径。

当骑车人在启动时踏蹬车蹬使自行车出发时，其旋转经由链轮20传递给驱动体22。此时，控制板75处于断开位置，在控制板75的作用下，离合爪71被保持在断开姿态。因此，驱动体22和动力传递体61之间未连结，驱动体22的旋转经由减速动力传递路径传递给动力传递体61。其结果，启动时，链轮20的旋转例如减速为0.891后传递给轮毂壳60。因此，启动时轻踏车蹬即可，能够决定启动加速性能。

当动力传递体61的旋转速度增大到大于由弹簧机构79的调整或配重质量的改变等所决定的预定旋转速度时，配重部件77将克服控制板75的螺旋弹簧88的作用力而如图8、9所示地向外摆动。配重部件77一摆动，经由连杆78使控制板75在图8中逆时针旋转至连结位置。当控制板75旋转到连结位置时，离合爪71的端部将位于控制窗75b的连结框部75e上，离合爪71在弹簧部件72的作用下立起而呈连结姿态。其结果，驱动体22的行进方向的旋转经由直结动力传递路径直接传递给动力传递体61，链轮20的旋转原原本本地传递给后轮7。因此，当达到高于预定旋转速度时，向高速变速。在上述正常行驶状态下，驱动体22与从动体23之间是直结的，故不存在行星齿轮机构24引起传递效率降低的问题。

而在转弯等情况下，当动力传递体61降低到预定转速以下时，配重部件77在螺旋弹簧88的作用下摆动到原来的断开姿态，驱动体22的旋转将经由减速动力传递路径传递给从动体23。在这里，由于在构成从动体23的动力传递体61上安装有配重部件77，故即使驱动体22未旋转，即未踏车蹬时，只要后轮7以不小于预定值的转速旋转，便总是变速为高速(直结位置)。因此，随时可以实现与车速相应的变速。因此，在诸如自行车赛道上需经常高速骑行的场合，在起动和转弯等处由低速加速到高速时，能够迅速变速，确定冲击的大小。

实施形式2

在上述实施形式1中，以为了实现非调和比的变速比而具有由两个齿轮部构成的行星齿轮的行星齿轮机构为例作了说明，然而，对于例如都市自行车那样不需要非调和比的自行车，行星齿轮的齿轮部也可以只有一个。这种情况下的实施形式2示于图10。在下面的说明中，对同一或同种部件赋以相同的编号，仅对结构有较大差异之处进行说明。

图10中，内装变速轮毂10与前述实施形式1同样地具有轮毂轴21、驱动体22、从动体23、行星齿轮机构24、离合机构25、离合切换机构26、以及单向离合器27。

驱动体22与前述实施形式不同，为单体结构。驱动体22的内部形成有容纳行星齿轮24的容纳空间44。在驱动体22的端部的外周面上形成有由阳螺纹构成的链轮安装部42b。驱动体22的内周面上形成有行星齿轮机构24的内齿齿轮51。而夹着内齿齿轮51分别形成有构成轴承部31、32的碗状受珠面31b、32b。轴承部31、32的其它结构与前述实施形式相同。驱动体22的左端内周面上有构成离合机构25的锯齿状棘齿70在周向上的例如4处等间隔地形成。

从动体23具有轮毂壳60与铆接固定在轮毂壳60上的动力传递体61。轮毂壳60具有筒部90、铆接固定在筒部90的图10右端的右轮毂凸缘91、铆接固定在筒部90的左端的凸缘凸起92、以及铆接固定在凸缘凸起92的外周面上的左轮毂凸缘93。这些部件为例如以一般结构用轧制钢材制成。另外，在筒部90的自右凸缘固定部靠正中侧，设有容纳离合切换机构26的配重部件77的、合成树脂制成的罩子94。

右轮毂凸缘91经压力成形加工制成带台阶的盘状，内部容纳有离合机构25和离合切换机构26的控制板75。

行星齿轮机构24除行星齿轮53的结构之外其余大致与前述实施形式相同。行星齿轮53仅由一个齿轮部构成。在此，例如设太阳齿轮50的齿数Zs为18、内齿齿轮51的齿数Zr为48、行星齿轮53的齿数Zp为14，则变速比G_R与行星齿轮53的齿数无关而为

G_R=1/(1+(Zs/Zr))

=1/(1+(18/48))

=0.727

离合机构25具有棘齿70、与棘齿70啮合的离合爪71、以及对离合爪71施力的弹簧部件72。离合爪71安装在动力传递体61的外周面上，可在与棘齿70啮合的连结姿态和自棘齿70脱离的断开姿态之间自如摆动。该离合爪71与前述实施形式同样地卡止在离合切换机构26的控制板75上。

离合切换机构26如图11所示，具有环状的控制板75、驱使控制板75绕轮毂轴转动的移动机构76。

控制板75被支承在动力传递体61上，可在图11(b)所示的连结位置和图11(a)所示的断开位置之间绕轮毂轴自如转动。控制板75的内外周之间形成有用来控制离合爪71的控制窗75b。该控制窗75b的结构与前述实施形式相同，离合爪71的一端插入其中。控制板75在未图示的弹簧机构的作用下，通常处于图11(a)所示的断开位置侧。

移动机构76具有可摆动的3个配重部件77、将配重部件77与控制板75二者连结起来的连杆78、以及使控制板75趋于在图11作顺时针旋转的未图示的弹簧机构。

配重部件77具有配重保持体85和安装在配重保持体85的前端上的配重86，该配重保持体85安装在动力传递体61的端面61c(图10)上，并能够在图11(a)所示第1位置和图11(b)所示的比第1位置更靠外的第2位置之间自如摆动。3个配重保持体85在动力传递体61的周围间隔120度以相同的姿态配置。在配重保持体85的根部和端部分别形成有作为摆动中心的凸起85a和内部可容纳配重86的配重安装部85b。在配重安装部85b的更前端侧还形成有连杆连结凸起85c。在凸起85a上安装有根端固定在动力传递体61的端面61c上的摆动轴87。连杆连结凸起85c上装有连结销85d。

连杆78是与将配重保持体85的前端和控制板75二者连结并摆动的配重部件77的前端的动作相连动、从而使控制板75绕轮毂轴转动的部件。连杆78其一端被可自如转动地支承在连结销85d上，另一端被可自如转动地支承在安装在控制板75上的连结销78a上。

其它结构和变速动作与前述实施形式相同，故省略说明。

即使是这样的结构，由于与前述实施形式同样，将控制板75通过连杆78连结到配重部件77的前端，因此，仍能够使相对于配重部件77的摆动量，控制板的转动量较大。另外，由于配重部件77是装在从动体23上的，故能够与车速相应地变速。

实施形式3

前述两个实施形式中，配重部件77是装在从动体23上的，但也可以如图12所示，将配重部件77装在驱动体22上。似这样靠驱动体22的旋转使配重部件77摆动，则不踏车蹬就不能变速，因此，能够忠实地按照骑车人的意志变速。在下面的说明中，也对同一或同种部件赋予相同的编号，仅对结构有较大差异之处进行说明。

图12中，内装变速轮毂10是与实施形式2同样主要用于都市自行车的轮毂，与前述实施形式2同样地具有轮毂轴21、驱动体22、从动体23、行星齿轮机构24、离合机构25、离合切换机构26、以及单向离合器27。

驱动体22与实施形式2同样为单体结构。驱动体22的内部形成有用来容纳行星齿轮机构24的容纳空间44。驱动体22的端部外周面上形成有由细齿构成的链轮安装部42b。在驱动体22的内周面上形成有行星齿轮机构24的内齿齿轮51。夹着内齿齿轮51分别形成有构成轴承部31、32的碗状受珠面31b、32b。轴承部31、32的其它结构与前述实施形式相同。驱动体22的左端内周面上，有构成离合机构25的锯齿状棘齿70在周向上的例如6处等间隔地形成。

从动体23具有轮毂壳60和旋入而固定在轮毂壳60上的动力传递机构61。轮毂壳60具有筒部100、铆接固定在筒部100的图12右端上的右轮毂凸缘101、以及铆接固定在筒部100的左端外周面上的左轮毂凸缘103。这些部件为例如以一般结构用轧制钢材制成。右轮毂凸缘101为带台阶的筒形部件，其内部具有容纳离合机构25和离合切换机构26的空间。

行星齿轮机构24大致与实施形式2相同，行星齿轮53仅由一个齿轮部构成。在此，例如设太阳齿轮50的齿数Zs为18、内齿齿轮51的齿数Zr为48、行星齿轮53的齿数Zp为14，则与实施形式2同样，变速比G_R为0.727。

离合切换机构26如图13所示，具有环状的控制板75、驱使控制板75绕轮毂轴转动的移动机构76。

控制板75被支承在动力传递体61上而可在图14(b)所示的连结位置和图14(a)所示的断开位置之间绕轮毂轴自如转动。如图15和图16所示，控制板75的右侧面上形成有用来控制离合爪71的控制凹部75b。该控制凹部75b具有在控制板75的右侧面上凹陷而形成的圆形的断开凹部75f，以及在断开凹部75f上沿周向隔着间隔形成于六处的大直径的连结凹部75g。连结凹部75g形成在当控制板75被置于连结位置时与棘齿70成同相位的位置上。因此，当控制板75被置于连结位置、离合爪71的一端与控制凹部75b的连结凹部75g相抵触时，离合爪71将与棘齿70中的某一个齿啮合，仅将行进方向的旋转从驱动体22直接传递给动力传递体61。而当控制板75被置于断开位置、离合爪71与断开凹部75f相抵触时，控制板75与动力传递体61之间断开，经行星齿轮机构24减速的旋转从载体52经单向离合器27向动力传递体61传递。

控制板75的左侧面上有3根连结销78a沿周向等间隔地竖立设置。连结销78a上有后述的连杆78的一端可自如旋转地与之连结。控制板75在图13所示的弹簧机构79的作用下，通常处于图14(a)所示的断开位置侧。

移动机构76如图13所示，具有可摆动的3个配重部件77、将配重部件77与控制板75二者连结起来的3个连杆78、以及使控制板75趋于在图14作顺时针旋转的弹簧机构79、以及配置在控制板75与配重部件之间的圆片状配重支承体82。

配重部件77具有例如以锌制成的配重保持体85和在配重保持体85的前端上以一端形成的配重86，该配重保持体85安装在配重支承体82上，并能够在图14(a)所示第1位置和图14(b)所示的比第1位置更靠外的第2位置之间自如摆动。3个配重保持体85在动力传递体61的周围间隔120度以相同的姿态配置。在配重保持体85的根部和端部分别形成有作为摆动中心的凸起85a和连杆连结凸起85c。在凸起85a上装有其前端固定在配重支承体82的左侧面82a上的摆动轴87。连杆连结凸起85c上装有连结销85d。

连杆78是与将配重保持体85的前端和控制板75二者连结而摆动的配重部件77的前端的动作相连动、从而使控制板75绕轮毂轴转动的部件。连杆78的一端被可自如转动地支承在连结销85d上，另一端被可自如转动地支承在竖立设置在控制板75上的连结销78a上。

配重支承体82是通过竖立设置在驱动体22左端面上的3根固定销83沿轮毂轴21的轴向隔开间隔固定在驱动体22上的。驱动体22与配重支承体82之间配置有控制板75，为此，在控制板75上，沿周向隔开间隔在3处形成有供固定销83穿过的长孔75i。另外，由于配重支承体82是配置在控制板75与配重部件77之间的，因此，沿周向隔开间隔在3处形成有供连结连杆78与控制板75二者的连结销78a穿过的通孔82b。

弹簧机构79具有一端卡止在控制板75上、另一端通过卡止销84卡止在配重支承体82上而呈压缩状配置的螺旋弹簧88。控制板75上形成有弹簧卡止部88a，配重支承体82上形成有3个卡止孔82c。通过在该卡止孔82c的某一个中安装卡止销84，可对配重部件77的摆动起始时间进行3级调整。

此时，由于配重部件77是通过配重支承体82安装在驱动体22上的，因此，在驱动体22未旋转时，通过弹簧机构79将控制板75置于断开位置而总是处于减速状态。而当骑车人踏车蹬使驱动体22旋转、并且该旋转的转速超过由弹簧机构的作用力和配重86的质量等因素所决定的预定转速时，配重部件77将向外摆动，从而成为直结状态。因此，能够按照骑车人的意志忠实地实现变速。特别是对于像都市自行车那样以较低的速度骑行的自行车，如果以从动体23的旋转实现变速，则在停止踏车蹬后再度踏蹬时呈直结状态，故踏蹬起来较费力而容易疲劳。但是，如果配重部件77装在驱动体22上，则能够克服上述缺点。然而，由于变速应时将滞后，故对于高速行驶的比赛用自行车，将配重部件77装在从动体23上为宜。其它结构及变速动作与前述实施形式相同，省略其说明。

作为这种结构，也与前述实施形式同样，控制板75通过连杆78连结在配重部件77的前端，因此，相对于配重部件77的摆动量，控制板的转动量能够较大。

实施形式4

实施形式4如图17所示，与实施形式1和2同样地将配重部件77装在从动体23上，但配重部件77配置在从动体23的更外侧，以增大作用于配重部件77的离心力。另外，与实施形式1～3相比，将行星齿轮机构24配置在图17左侧，以减小作用于轮毂轴21的力矩。下面的说明中，对同一或同种的部件赋予相同的编号，仅对结构有较大差异之处进行说明。

图17中，内装变速轮毂10是主要用于都市自行车的轮毂，具有轮毂轴21、驱动体22、从动体23、行星齿轮机构24、离合机构25、离合切换机构26、以及单向离合器27。

轮毂轴21是固定在自行车架体2的后叉杆2a上的部件。轮毂轴21的比正中部位稍靠图16右侧形成有大直径部分21a，在大直径部分21a左侧的与小直径部分21b的边界部分形成有行星齿轮机构24的太阳齿轮50。在轮毂轴21在后叉杆2a的安装部位的内侧上，旋入具有分别构成轴承部31、34的碗形推珠面31a、34a的推珠部件37、38。

驱动体22是用来对链轮20的旋转进行传递的部件。驱动体22具有：其右端被轴承部31所支承而可自由旋转的第1筒部40，以及与第1筒部40不可旋转地相连结的、被轮毂轴21所支承而可自由旋转的第2筒部41。

第1筒部40的右端部外周面上形成有由细外齿构成的链轮安装部42b，在该链轮安装部42b上卡止有固定链轮20的止轮45。第1筒部40的左端部外周面上形成有构成轴承部33的推珠面33a。第1筒部40的右端内周面和左端内周面上分别形成有构成轴承部31的受珠面31b和细内齿40a。轴承部31、33、34由推珠面31a、33a、34a、受珠面31b、33b、34b、以及从两面受到夹持的多个珠子31c、33c、34c构成。受珠面33b、34b分别形成于从动体23的右端和左端内周面上。

第2筒部41是不可旋转地连结在第1筒部40的内周面上的、轴向上较长的部件。在第2筒部41的外周侧配置有离合机构25和离合切换机构26。第2筒部41的右端外周面的直径小于左端外周面，此处形成有可卡止在第1筒部40的细内齿40a上的细外齿41a。而大直径部分的外周面上形成有容纳构成离合机构25的离合爪71的容纳凹部41b(图18、19)。大直径部分的左端内周面上形成有行星齿轮机构24的内齿齿轮51。

由于如上所述地将驱动体22分割成第1筒部40和第2筒部41两个部分，因此，不仅能够将行星齿轮机构24安装在轮毂轴21的正中部位更左侧，而且，能够在它们之间紧凑地配置离合机构25和离合切换机构26。因此，可使轮毂的总体外径保持紧凑。

从动体23是受驱动体22驱动而使后轮7旋转的筒状部件。从动体23具有：配置在驱动体22的外周侧的轮毂壳60，以及在轮毂壳60的外周侧沿轴向隔开间隔不可旋转地固定的、用来卡止辐条的一对轮毂凸缘64、65。

轮毂壳60是例如以铬钼钢制成的、向左端逐渐径缩的带台阶的筒形部件，内部容纳有驱动体22、离合机构25、以及离合切换机构26等。在轮毂壳60的内周面上，有构成离合机构25的棘齿70和构成单向离合器27的棘齿80隔开间隔形成。在轮毂壳60上，有供后述的离合切换机构26的连杆78穿过的开口60a在周向的3处形成。

轮毂凸缘64被不可旋转地铆接固定在轮毂壳60的外周面上。轮毂凸缘64具有：固定在轮毂壳60上的第1环64a，从第1环64a的外缘部分向轴向外方延伸的筒部64b，以及从筒部64b向径向外方延伸的第2环64c。在轮毂凸缘64的筒部64b的内周侧，形成有容纳离合切换机构26的配重部件77(后述)的空间。该空间用合成树脂制成的罩子94盖住。轮毂凸缘65为环状部件，被不可旋转地铆接固定在轮毂壳60的左端。

行星齿轮机构24具有：轮毂轴21上形成的太阳齿轮50，驱动体22的第2筒部41上形成的内齿齿轮51，在轮毂轴21的小直径部分21b上可自由旋转地安装的载体52，以及被可自由旋转地支承于载体52上的三个行星齿轮53。载体52是内部贯穿轮毂轴21的带翻边的凸缘状部件，在其外周面上，沿周向隔开间隔形成有三个齿轮容纳部52a。在载体52上，固定有三根轴54用来支承行星齿轮53使之能够自由旋转。行星齿轮53与内齿齿轮51啮合。

离合机构25如图17所示，具有：形成于轮毂壳60的内周面上的棘齿70，配置于驱动体22的第2筒部41的外周面上、可与棘齿70啮合的离合爪71、以及施力于离合爪71的弹簧部件72。棘齿70在轮毂壳60的内周面上呈锯齿状形成。离合爪71这样安装，即可在与棘齿70啮合的连结姿态和自棘齿70上脱离的断开姿态之间自由摆动。弹簧部件72卷绕在形成于第2筒部41外周面上的槽上，使离合爪71趋于连结姿态侧。作为这样的离合机构25，当离合爪71处于连结姿态时，仅在驱动体22向行进方向旋转时将旋转向从动体23的轮毂壳60传递。

离合切换机构26如图17-图20所示，具有使离合爪71在连结姿态与断开姿态之间进行切换的控制板75、驱使控制板75绕轮毂轴往复移动的移动机构76、以及配重支承体68。

控制板75为连杆状的板状部件，其中心部位被可自由转动地支承在第2筒部41的小直径部分上。在控制板75的外缘部位上，有多个向轴向突出的控制离合用的控制凸起75j沿周向隔开间隔形成。控制凸起75j的形成间隔与形成于轮毂壳60上的棘齿70的间隔相同。离合爪71的移动机构76侧的前端可与该控制凸起75j的内周侧相接触。控制凸起75j是用来使离合爪71保持断开姿态的凸起，当离合爪71如图21(b)所示地被置于控制凸起75j之间时，切换为连结姿态。另外，控制板75的控制凸起75j形成部分与相反一侧的面的外缘部分上，形成有可自如旋转地安装后述移动机构76的连杆78的连杆安装部75f。这样，以控制凸起75j及其之间的间隙控制离合爪71的姿态，故容易构成可对离合爪71进行控制的结构。另外，由于控制凸起75j配置有多个，故即使离合爪71与控制板75二者之间发生相对旋转，也能够使变速迅速实现。

配重支承体68在轮毂壳60的外周面上不可旋转地安装在轮毂凸缘64的右侧。配重支承体68具有：固定在轮毂壳60的外周面上的筒部68a，以及在筒部68的外周面上沿周向隔开间隔配置的、沿径向突出的3个两叉的铰链部68b。筒部68a上形成有供连杆78穿过的开口68c。铰链部68b上可自如摆动地支承着移动机构76的配重部件77。

移动机构76配置在控制板75的图17右侧，具有可摆动的3个配重部件77、分别将3个配重部件77与控制板75连结的连杆78、以及使配重部件77趋于在图19作反时针旋转的弹簧机构79。

配重部件77可自如摆动地装在配重支承体68的铰链部68b上。配重部件77呈各自沿配重支承体68的筒部68a迂回而弯曲地形成，在配重支承体68的周围隔开120度以相同的姿态配置。在配重部件77的根端和前端分别一体地形成有凸起77a和连杆安装部77b，凸起77a中有摆动轴87穿过。摆动轴87贯穿凸起77a，其两端固定在凸起68b上。连杆安装部77b上固定有连结销85d。连结销85d是用来可自如转动地安装连杆78的销钉。

连杆78是与以根端进行摆动的配重部件77的前端的动作相连动地驱使制动部件75转动的部件，以其两端将配重部件77的前端和控制板75二者连结起来。连杆78是金属制成的片状部件，一端上形成有可插入连结销85d的圆孔，另一端上形成有供用来实现与控制板75连结的连结销78a插入的圆孔。连杆78从与配重部件77相连结的位置处穿过开口60a、68c而沿径向向内延伸并连结在控制板75上。

弹簧机构79具有一端卡止在配重部件77的前端上、另一端卡止在凸起68b上的3个螺旋弹簧88。该螺旋弹簧88作用于配重部件77使之趋于断开姿态，通过改变其弹力可对变速应时进行调整。

单向离合器27例如为爪式，如图17所示，具有形成于轮毂壳60的内周面上的棘齿80、安装在行星齿轮机构24的载体52的外周面上而可自由地在连结姿态与断开姿态之间自由摆动的离合爪81、以及使离合爪81趋于呈连结姿态的弹簧部件(未图示)。该单向离合器27中，离合爪81总是呈连结姿态而立起，当载体52向行进方向旋转时，将该旋转传递给轮毂壳60。但是，当轮毂壳60比载体52更高速地向行进方向旋转时，旋转将不传递。

这样构成的实施形式4与实施形式1同样，内装变速轮毂10具有：

由驱动体22-内齿齿轮51-行星齿轮机构24-载体52-从动体23所构成的减速动力传递路径；

当骑车人在启动时踏蹬车蹬使自行车出发时，其旋转经由链轮20传递给驱动体22。此时，控制板75处于图20(a)所示的断开位置，在控制板75的作用下，离合爪71保持在断开姿态。处于该断开位置时，如图21(a)所示，控制凸起75j与棘齿70二者交互配置，且离合爪71受到控制凸起75j的制约而维持断开姿态。因此，驱动体22与轮毂壳60二者未连结，驱动体22的旋转经减速动力传递路径向轮毂壳60传递。其结果，起动时，链轮20的旋转经减速传递给轮毂壳60。因此，起动时轻踏车蹬即可。

当轮毂壳60旋转速度超过由弹簧机构79的弹力特性和配重部件77的质量所决定的预定的旋转速度时，配重部件77克服螺旋弹簧88的作用力从断开位置向外朝图20(b)所示的连结位置摆动。于是，控制板75通过连杆78从图20(a)所示的断开位置顺时针旋转到图20(b)所示的连结位置。当控制板75旋转到连结位置时，将如图21(b)所示，控制凸起75j与棘齿70二者置于同相位上。并且，当离合爪71被置于控制凸起75j之间时，控制凸起75j所形成的制约被消除，离合爪71的前端自控制凸起75j处脱离，离合爪71在弹簧部件72的作用下趋向连结姿态而立起。其结果，离合爪71前端卡止在棘齿70上，驱动体22的行进方向的旋转经直结动力传递路径直接传递给轮毂壳60，链轮20的旋转原原本本地传递给后轮7。因此，当超过预定的旋转速度时变速为高速。进行这种正常行驶时，驱动体22与从动体23二者相连结，故不存在经行星齿轮机构24传递时的传递效率降低的问题。此时，由于配重部件77位于轮毂壳60的外侧，因此，即使在低转速下也有较大的离心力作用于配重部件77。因而，可提高变速时的响应性，能够迅速变速。

而在转弯等情况下，当轮毂壳60的转速降低到预定转速以下时，配重部件77在螺旋弹簧88的作用下，摆动到原来的断开姿态，通过控制凸起75j将离合爪71控制在断开姿态，经减速动力传递路径将驱动体22的旋转传递给从动体23。

在这里，由于配重部件77是装在轮毂壳60的外周侧，故有更大的离心力作用于配重部件77。因此，能够瞬时实现与车速相应的变速。

作为这样的结构，仍与前述实施形式同样地将控制板75经连杆78连结在配重部件77的前端，因此，相对于配重部件77的摆动量，可增大控制板的转动量。

其它实施形式

(a)动力传递机构的构成并不限于行星齿轮机构，也可以使用CYCLO变速器(商标名)等其它结构紧凑的变速机构。

(b)使控制部件与配重部件相连动的连动部件的结构不限于连杆，只要是能够与配重部件的摆动中心相反一侧的端部的动作相连动地驱使控制板转动的结构，也可以是如销钉和狭缝那样利用滑动的或使用凸轮的等任何结构。

(c)在前述实施形式中，是从减速变速为直结的，但也可从直结变速为增速。在这种情况下，只要如图4(b)所示，使驱动体22与载体52连结，将动力从载体52传递给内齿齿轮51即可。此时，只要使两个齿轮部53a、53b中的大直径的第2齿轮部53b与内齿齿轮51啮合，小直径的第1齿轮部53a与太阳齿轮50啮合，即能够以比采用一个齿轮部时更小的内齿齿轮外径获得宽变比的变速比。另外，若想获得非调和比的变速比，只要按图4(a)的结构将载体52与驱动体22二者进行连结即可。

(d)前述实施形式4中，是使配重部件77与从动体23连动，但也可以与实施形式3同样地采用使配重部件77与驱动体连动的结构。

Claims

1．一种能够以所选定的变速比将输入体的旋转变速并传递给输出体、且能够靠离心力对上述变速比进行切换的自行车用内装变速轮毂，其特征是具有：

可固定在自行车车架上的轮毂轴；

可绕上述轮毂轴旋转的、可与上述输入体连结的驱动体；

可绕上述轮毂轴旋转的、可与上述输出体连结的从动体；

配置在上述驱动体与从动体之间、用来将来自上述驱动体的旋转变速并传递给上述从动体的动力传递机构；

可使上述从动体与驱动体二者相连结或断开的离合机构；

以及离合切换机构，该离合切换机构具有下述部件：靠因上述轮毂轴旋转而产生的离心力以其一端侧从内周侧的第1位置摆动到外周侧的第2位置的配重部件；可在使上述离合机构呈连结状态的连结位置与呈断开状态的断开位置之间绕上述轮毂轴转动的控制部件；以及与上述进行摆动的配重部件的另一端的动作相连动而使上述控制部件转动的连动部件。

2．一种能够以所选定的变速比将输入体的旋转变速并传递给输出体、且能够靠离心力对上述变速比进行切换的自行车用内装变速轮毂，其特征是具有：

可固定在自行车车架上的轮毂轴；

可绕上述轮毂轴旋转的、可与上述输入体连结的驱动体；

可绕上述轮毂轴旋转的、可与上述输出体连结的从动体；

可使上述从动体与驱动体二者相连结或断开的离合机构；

以及离合切换机构，该离合切换机构具有下述部件：一端被可自如摆动地装接在上述从动体上、靠由于上述从动体的旋转而产生的离心力可从内周侧的第1位置摆动到外周侧的第2位置的配重部件；可在使上述离合机构呈连结状态的连结位置与呈断开状态的断开位置之间绕上述轮毂轴转动的控制部件；以及与上述进行摆动的配重部件的另一端的动作相连动而使上述控制部件转动的连动部件。

3．一种能够以所选定的变速比将输入体的旋转变速并传递给输出体、且能够靠离心力对上述变速比进行切换的自行车用内装变速轮毂，其特征是具有：

可固定在自行车车架上的轮毂轴；

可绕上述轮毂轴旋转的、可与上述输入体连结的驱动体；

可绕上述轮毂轴旋转的、可与上述输出体连结的从动体；

可使上述从动体与驱动体二者相连结或断开的离合机构；

以及离合切换机构，该离合切换机构具有下述部件：一端被可自如摆动地装接在上述驱动体上、靠由于上述驱动体的旋转而产生的离心力可从内周侧的第1位置摆动到外周侧的第2位置的配重部件；可在使上述离合机构呈连结状态的连结位置与呈断开状态的断开位置之间绕上述轮毂轴转动的控制部件；以及与上述进行摆动的配重部件的另一端的动作相连动而使上述控制部件转动的连动部件。

4．如权利要求1至3之一所述的自行车用内装变速轮毂，其特征是，上述连动部件是将上述配重部件的另一端与上述控制部件二者拉开预定距离进行连结的连杆部件。

5．如权利要求1至4之一所述的自行车用内装变速轮毂，其特征是，上述离合切换机构还具有施力于上述控制部件使之趋向上述断开位置或连结位置的第1施力部件。

6．如权利要求1至5之一所述的自行车用内装变速轮毂，其特征是，

上述从动体其一部分配置在上述驱动体的内周侧，

上述离合机构具有：

安装在上述从动体的外周面上而可在连结姿态与断开姿态之间自如摆动、且可被上述控制部件控制在上述连结姿态或断开姿态的连结爪；

设在上述驱动体的内周面上、可将处于上述连结姿态的连结爪卡止的连结齿；

以及对上述连结爪施力而使之趋向上述连结姿态侧的第2施力部件。

7．如权利要求6所述的自行车用内装变速轮毂，其特征是，上述连结齿这样形成在上述驱动体上，即当上述驱动体向行进方向的反方向旋转时，不卡止处于上述连结姿态的上述连结爪。

8．如权利要求1至7之一所述的自行车用内装变速轮毂，其特征是，上述动力传递机构是这样一种行星齿轮机构，该行星齿轮机构具有：可与上述驱动体连结的内齿齿轮，设在上述轮毂轴外周面上的太阳齿轮，与上述内齿齿轮和太阳齿轮二者啮合的多个行星齿轮，以及可绕上述轮毂轴旋转的、对上述行星齿轮进行支承而使该行星齿轮能够旋转的、可与上述从动体连结的框体。

9．如权利要求8所述的自行车用内装变速轮毂，其特征是，上述内齿齿轮在上述驱动体的内周面上一体地形成，上述太阳齿轮在上述轮毂轴的外周面上一体地形成。

10．如权利要求1至7之一所述的自行车用内装变速轮毂，其特征是，上述动力传递机构是这样一种行星齿轮机构，该行星齿轮机构具有：可与上述从动体连结的内齿齿轮，设在上述轮毂轴的外周面上的太阳齿轮，与上述内齿齿轮和太阳齿轮二者相啮合的多个行星齿轮，以及可绕上述轮毂轴旋转的、对上述行星齿轮进行支承使该行星齿轮能够旋转的、可与上述驱动体连结的框体。

11．如权利要求8至10之一所述的自行车用内装变速轮毂，其特征是，

上述行星齿轮具有：

与上述内齿齿轮啮合的小直径的第1齿轮部；

以及与上述第1齿轮部在轴向上邻接且同心配置的、与上述太阳齿轮啮合的大直径的第2齿轮部。

12．如权利要求8至10之一所述的自行车用内装变速轮毂，其特征是，

上述行星齿轮具有：

与上述太阳齿轮啮合的小直径的第1齿轮部；

以及与上述第1齿轮部在轴向上邻接且同心配置的、与上述内齿齿轮啮合的大直径的第2齿轮部。

13．如权利要求1至12之一所述的自行车用内装变速轮毂，其特征是，还具有设在上述行星齿轮机构与上述从动体之间、与上述行星齿轮机构的行进方向的旋转相连动而使上述从动体向行进方向旋转的单向离合器。

14．如权利要求13所述的自行车用内装变速轮毂，其特征是，上述单向离合器配置在上述行星齿轮机构的框体与上述从动体之间。

15．如权利要求2所述的自行车用内装变速轮毂，其特征是，

上述配重部件配置在上述从动体的外周侧，

上述控制部件配置在上述从动体的内周侧，

上述连结部件穿过上述从动体而将上述配重部件与上述控制部件二者连结。

16．如权利要求15所述的自行车用内装变速轮毂，其特征是，

上述驱动体具有与上述输入体连结的第1驱动部件，以及沿上述轮毂轴方向与上述第1驱动部件并排配置的、不可旋转地连结在上述第1驱动部件上的第2驱动部件，

上述从动体配置在上述第2驱动部件的外周侧。

17．如权利要求16所述的自行车用内装变速轮毂，其特征是，上述动力传递机构配置在上述第2驱动部件的内周侧与上述轮毂轴之间。

18．如权利要求17所述的自行车用内装变速轮毂，其特征是，上述动力传递机构是这样一种行星齿轮机构，该行星齿轮机构具有：形成于上述第2驱动体的内周面上的内齿齿轮，形成于上述轮毂轴的外周面上而可与上述内齿齿轮啮合的太阳齿轮，与上述内齿齿轮和太阳齿轮二者啮合的多个行星齿轮，以及可绕上述轮毂轴旋转的、对上述行星齿轮进行支承使该行星齿轮能够旋转的、可与上述从动体连结的框体。

19．一种能够以所选定的变速比将输入体的旋转变速并传递给输出体、且能够靠离心力对上述变速比进行切换的自行车用内装变速轮毂，其特征是具有：

可固定在自行车车架上的轮毂轴；

可绕上述轮毂轴旋转的、可与上述输入体连结的驱动体；

可绕上述轮毂轴旋转的、可与上述输出体连结的从动体；

可使上述从动体与驱动体二者相连结或断开的离合机构；

以及具有配重部件、控制部件和连动部件的离合切换机构；所说配重部件靠由于上述轮毂轴的旋转而产生的离心力能够在上述从动体的外周侧从内周侧的第1位置向外周侧的第2位置摆动；所说控制部件能够在使上述离合机构呈连结状态的连结位置和呈断开状态的断开位置之间绕上述轮毂轴转动；所说连动部件可与上述配重部件的摆动相连动而驱使上述控制部件转动。