JP2019516601A - ハブギア - Google Patents

Abstract

多段変速ハブギアであって、回転に対して固定されるように構成されたアクスルと、ハブシェルと、複数の遊星ギアセットと、を備えており、複数の遊星ギアセットの各々が、アクスルに同心に固定された中央ギアと、中央ギアの中心の周りを回る少なくとも１つの回転ギアが装着された回転ギアキャリアと、少なくとも１つの回転ギアによって回転させられるリングギアと、を備えており、複数のセットのうちのそれぞれの１つのセットのリングギアが、複数のセットのうちのそれぞれの別の１つのセットの回転ギアキャリアに、複数のセットが共に回転するように、機械的に接続されており、多段変速ハブギアが、複数のセットの少なくとも１つをハブシェルに連結する一方で複数のセットの別の１つをハブシェルから解放するように構成されたギアシフタを更に備えている、多段変速ハブギア。【選択図】図２Ｂ

Description

本発明は、その一部の実施形態において、ハブギアに関し、更に詳しくは、しかしながら限定的ではなく、１つの遊星ギアセットを連結する一方で、共に回転している別の１つの遊星ギアセットを解放することによって伝達比を変更する多段変速ハブギアに関する。

従来の変速伝達ハブ（speed-changing transmission hub）は、リングギアと回転ギアと中央ギアとを備えた遊星ギア列（planetary gear train）を使用している。トルクが、クラッチによる制御に従って、リングギアを介して又は回転ギアのキャリアを介して遊星ギア列に入力されるが、その際、このクラッチは、リングギア又はキャリアと噛合して、従って、相異なる速度について、遊星ギア列内におけるトルクの経路とサンギアの自由度とを制御する。

本発明の一部の実施形態の一態様に従えば、多段変速ハブギアであって、回転に対して固定されるように構成されたアクスルと、ハブシェルと、複数の遊星ギアセットと、を備えており、複数の遊星ギアセットの各々が、アクスルに同心に固定された中央ギアと、中央ギアの中心の周りを回る少なくとも１つの回転ギアが装着された回転ギアキャリアと、少なくとも１つの回転ギアによって回転させられるリングギアと、を備えており、複数の遊星ギアセットのうちのそれぞれの１つの遊星ギアセットのリングギアが、複数の遊星ギアセットのうちのそれぞれの別の１つの遊星ギアセットの回転ギアキャリアに、複数の遊星ギアセットが共に回転するように、機械的に接続されており、多段変速ハブギアが、複数の遊星ギアセットの少なくとも１つをハブシェルに連結する一方で複数の遊星ギアセットの別の１つをハブシェルから解放するように構成されたギアシフタを更に備えている、多段変速ハブギアが提供される。各々の遊星ギアセットは相異なる速度で回転しており、従って、これは、負荷を、正しい速度で回転している遊星ギアセットに、移すことによって、その負荷の下でギアをシフトすることを可能にする。

オプションとして、ギアシフタは、アクスルに平行な運動軸を有する少なくとも１つの直線形アクチュエータを備えており、ハブシェルに対する複数の遊星ギアセットの連結及び解放は、運動軸に沿う少なくとも１つの直線形アクチュエータの直線的運動によって行われる。

更にオプションとして、少なくとも１つの直線形アクチュエータは複数の非直線形のスリットを備えており、各々のスリットは、ピンが遊星キャリアの１つをハブシェルに連結している位置と、ピンが遊星キャリアの１つをハブシェルから解放している位置と、にピンを水平方向に配置する。

オプションとして、連結と解放とには、複数の遊星ギアセットのうちの１つ遊星ギアセットの遊星キャリアを解放することと、複数の遊星ギアセットのうちの次の１つの遊星ギアセットの遊星キャリアを連結することと、を同時に行うことが含まれている。

オプションとして、複数の遊星ギアセットは、同じ伝達比を有する。

オプションとして、複数の遊星ギアセットは、相異なる伝達比を有する。

オプションとして、連結と解放には、複数の遊星ギアセットの少なくとも１つが、ハブシェルに対して、より低い速度で、遊離して回転するように、複数の遊星ギアセットの少なくとも１つを限定的に解放することが更に含まれている。

オプションとして、多段変速ハブギアは、各々がリングギアの１つとハブシェルとの間に同心に取り付けられた複数のロック可能ベアリングを更に備えており、連結と解放は、複数のロック可能ベアリングのうちの少なくとも１つのロック可能ベアリングの位置を、少なくとも１つのロック可能ベアリングの複数のローラがロックされるロック状態位置と、複数のローラがロックされずに遊離して回転する非ロック状態位置と、の間で切り替えることによって、行われる。

更にオプションとして、連結と解放には、複数のロック可能ベアリングのうちの少なくとも１つのロック可能ベアリングの位置を、該少なくとも１つのロック可能ベアリングの複数のローラが外側の一方向リングによってロックされ得て且つ該少なくとも１つのロック可能ベアリングが一方向ベアリングとして動作する限定的非ロック状態位置に、変更することによって、複数の遊星ギアセットの少なくとも１つを限定的に連結することが更に含まれている。

更にオプションとして、複数のロック可能ベアリングの各々は、外側の一方向リングと２つのリングケージプレートとを備えており、２つのリングケージプレートには、複数のローラを２つのリングケージプレート相互間で緩く保持する複数の窪みが含まれており、リングケージプレートは、一方向リングに対して回転して、複数のローラを、複数のローラが外側の一方向リングによってロックされるロック状態位置と、複数のローラが外側の一方向リングによってロックされない非ロック状態位置と、の間で動かす。

更にオプションとして、複数のローラの各々は、バネによって外側の一方向リングの傾斜面に対して押し付けられてロック状態位置に来る。

更にオプションとして、２つのリングケージプレートは、２つのリングケージプレートの一方に固定されたピンによって回転させられ、ピンは、少なくとも１つの直線形アクチュエータによって相異なる位置に水平方向にシフトされる。

オプションとして、ギアシフタは、ハブシェルの回転速度に従って、ガバナによって動作させられる。

更にオプションとして、ガバナには、ガバナの回転速度が高まると、ギアシフタを押す駆動プレートが備えられている。

更にオプションとして、ガバナには、ガバナの回転速度が低下すると、駆動プレートを初期位置に引き戻す戻しバネが備えられている。

更にオプションとして、ガバナは、アクスルに近い初期位置を有する少なくとも１つの釣合重りを備えており、該少なくとも１つの釣合重りは、ガバナの回転速度が高まると加えられる遠心力によって押されてアクスルから遠ざかる。

更にオプションとして、ガバナの回転速度が高まると、少なくとも１つの釣合重りが駆動プレートを押して、該駆動プレートがギアシフタを押す。

更にオプションとして、ガバナの回転速度が高まると、少なくとも１つの釣合重りが、該少なくとも１つの釣合重りに機械的に接続された少なくとも１つの押しフラップを押して、該少なくとも１つの押しフラップが駆動プレートを押して、該駆動プレートがギアシフタを押す。

更にオプションとして、ガバナはガバナ遊星ギアセットを備えており、該ガバナ遊星ギアセットは、アクスルに固定されており且つ少なくとも１つのガバナ回転ギアが装着されているガバナ回転ギアキャリアと、ハブシェルに同心に固定されたガバナリングギアと、ガバナベースがハブシェルよりも速く回転するように該ガバナベースに機械的に接続されているガバナ中央ギアと、を備えている。

更にオプションとして、ガバナは、少なくとも１つの速度センサと、該少なくとも１つの速度センサに電子的に接続されている少なくとも１つのモータと、を備えており、ギアシフタを動作させる。

オプションとして、多段変速ハブギアは、ハブシェルを駆動する二重一方向ベアリング機構を更に備えている。

更にオプションとして、二重一方向ベアリング機構は、スプロケットが複数の遊星ギアセットのうちの第１の遊星ギアセットを駆動するように、スプロケットを第１の遊星ギアセットの第１の回転ギアキャリアに接続する第１の一方向ベアリングと、スプロケットがハブシェルも駆動するように、第１の回転ギアキャリアをハブシェルに接続する第２の一方向ベアリングと、を備えている。

更にオプションとして、第１の一方向ベアリングと第２の一方向ベアリングの少なくとも一方は、ローラをトラップする機構を備えている。

更にオプションとして、第１の一方向ベアリングと第２の一方向ベアリングの少なくとも一方は、スプラグクラッチ機構を備えている。

更にオプションとして、第１の一方向ベアリングと第２の一方向ベアリングの少なくとも一方は、ラチェット機構を備えている。

オプションとして、多段変速ハブギアは、車両において使用され、アクスルは、車両フレームの車輪ホルダにおける回転に対して固定されるように構成されており、ハブシェルは、車輪に機械的に接続されている。

本発明の一部の実施形態の一態様に従えば、多段変速ハブギアにおける伝達比を変更する方法であって、回転に対して固定されるように構成されたアクスルに対する多段変速ハブギアのハブシェルの回転速度をモニタするステップと、モニタされた速度に従ってギアシフタをシフトするステップと、複数の遊星ギアセットの少なくとも１つをハブシェルに連結するステップと、を備えており、複数の遊星ギアセットの各々が、アクスルに同心に固定された中央ギアと、中央ギアの中心の周りを回る少なくとも１つの回転ギアが装着された回転ギアキャリアと、少なくとも１つの回転ギアによって回転させられるリングギアと、を備えており、複数の遊星ギアセットのうちのそれぞれの１つの遊星ギアセットのリングギアが、複数の遊星ギアセットのうちのそれぞれの別の１つの遊星ギアセットの回転ギアキャリアに、複数の遊星ギアセットが共に回転するように、機械的に接続されており、本方法が、複数の遊星ギアセットの別の１つをハブシェルから解放するステップを更に備えている、本方法が提供される。

本発明の一部の実施形態の一態様に従えば、多段変速ハブギアであって、回転に対して固定されるように構成されたアクスルと、ハブシェルと、複数の遊星ギアセットと、を備えており、複数の遊星ギアセットの各々が、アクスルに同心に固定された中央ギアと、中央ギアの中心の周りを回る少なくとも１つの回転ギアが装着された回転ギアキャリアと、少なくとも１つの回転ギアによって回転させられるリングギアと、を備えており、多段変速ハブギアが、複数の遊星ギアセットの少なくとも１つをハブシェルに連結する一方で複数の遊星ギアセットの別の１つをハブシェルから解放するように構成されたギアシフタを更に備えており、ギアシフタが、アクスルに平行な運動軸を有する少なくとも１つの直線形アクチュエータを備えており、ハブシェルに対する複数の遊星ギアセットの連結及び解放が、運動軸に沿う少なくとも１つの直線形アクチュエータの直線的運動によって行われる、多段変速ハブギアが提供される。

本発明の一部の実施形態の一態様に従えば、多段変速ハブギアであって、回転に対して固定されるように構成されたアクスルと、ハブシェルと、複数の遊星ギアセットと、を備えており、複数の遊星ギアセットの各々が、アクスルに同心に固定された中央ギアと、中央ギアの中心の周りを回る少なくとも１つの回転ギアが装着された回転ギアキャリアと、少なくとも１つの回転ギアによって回転させられるリングギアと、を備えており、多段変速ハブギアが、各々が遊星キャリアの１つとハブシェルとの間に同心に取り付けられた複数のロック可能ベアリングを更に備えており、連結と解放が、複数のロック可能ベアリングのうちの少なくとも１つのロック可能ベアリングの位置を、少なくとも１つのロック可能ベアリングの複数のローラがロックされるロック状態位置と、複数のローラがロックされずに遊離して回転する非ロック状態位置と、の間で切り替えることによって、行われる、多段変速ハブギアが提供される。

本発明の一部の実施形態の一態様に従えば、多段変速ハブギアであって、回転に対して固定されるように構成されたアクスルと、ハブシェルと、複数の遊星ギアセットと、を備えており、複数の遊星ギアセットの各々が、アクスルに同心に固定された中央ギアと、中央ギアの中心の周りを回る少なくとも１つの回転ギアが装着された回転ギアキャリアと、少なくとも１つの回転ギアによって回転させられるリングギアと、を備えており、多段変速ハブギアが、複数の遊星ギアセットの少なくとも１つをハブシェルに連結する一方で複数の遊星ギアセットの別の１つをハブシェルから解放するように構成されたギアシフタと、ハブシェルの回転速度をモニタして、該回転速度に従ってギアシフタを動作させるガバナと、を更に備えた、多段変速ハブギアが提供される。

特に断りのない限り、ここに使用される全ての技術用語及び／又は科学用語は、本発明が属する分野の当業者によって普通に理解されているものと同じ意味を有する。ここに記載される方法と構成要素とに類似した又はそれらと等価なものが本発明の実施形態の実践又は検査に使用できるが、代表的な方法及び／又は構成要素を以下に記載する。紛争が生じた場合には、定義を含む特許明細書が統制するであろう。また、構成要素、方法及び例は、単なる説明用の例示であり、必ずしも本発明を限定するものではない。

ここに、添付図面を参照して、本発明の一部の実施形態を、単なる例として、説明する。次に、詳細な図面を具体的に細かく参照していくが、図示の詳細事項は、例に過ぎず、本発明の実施形態を例として説明するためのものであることを強調する。この点に関して、これらの図面を用いて為される説明により、本発明の実施形態がどのように実践され得るかが、当業者に明確になる。

本発明の一部の実施形態に従う、車両用の多段変速ハブギアの説明図である。 本発明の一部の実施形態に従う、図１の多段変速ハブギアの断面の説明図である。 本発明の一部の実施形態に従う、図１の多段変速ハブギアの断面の説明図である。 本発明の一部の実施形態に従う、図１の多段変速ハブギアの二重一方向ベアリング機構の断面の説明図である。 本発明の一部の実施形態に従う、遊星ギアセットが見える、図１の多段変速ハブギアの説明図である。 本発明の一部の実施形態に従う、図１の多段変速ハブギアの第１の遊星ギアセットの断面の説明図である。 本発明の一部の実施形態に従う、ローラを保持するロック可能ベアリングの２つのリングケージプレートの説明図である。 本発明の一部の実施形態に従う、バネが装着されたローラとリングケージプレートとの説明図である。 本発明の一部の実施形態に従う、直線形アクチュエータが見える、図１の多段変速ハブギアの説明図である。 本発明の一部の実施形態に従う、直線形アクチュエータの代表的な位置の側面図の説明図である。 本発明の一部の実施形態に従う、直線形アクチュエータの相異なる位置の側面図の説明図である。 本発明の一部の実施形態に従う、直線形アクチュエータの相異なる位置の側面図の説明図である。 本発明の一部の実施形態に従う、直線形アクチュエータの相異なる位置の側面図の説明図である。 本発明の一部の実施形態に従う、直線形アクチュエータの相異なる位置の側面図の説明図である。 それぞれ、本発明の一部の実施形態に従う、低い速度と高い速度における、図１の多段変速ハブギアのガバナの説明図である。 それぞれ、本発明の一部の実施形態に従う、低い速度と高い速度における、図１の多段変速ハブギアのガバナの説明図である。 本発明の一部の実施形態に従う、荷重調節機構を備えた、図１の多段変速ハブギアのガバナの説明図である。 本発明の一部の実施形態に従う、遊星ギアセットを備えた、図１の多段変速ハブギアのガバナの説明図である。 本発明の一部の実施形態に従う、駆動プレートを直接押している重り付きベアリングを備えた多段変速ハブギアのガバナの説明図である。 本発明の一部の実施形態に従う、駆動プレートを直接押している重り付きベアリングを備えた多段変速ハブギアのガバナの説明図である。 本発明の一部の実施形態に従う、駆動プレートを直接押している重り付きベアリングを備えた多段変速ハブギアのガバナの説明図である。 本発明の一部の実施形態に従う、低い速度での、図１４Ｃのガバナの断面の説明図である。 本発明の一部の実施形態に従う、高い速度での、図１４Ｃのガバナの断面の説明図である。 本発明の一部の実施形態に従う、多段変速ハブギア内の電気機械式ガバナの概略的な説明図である。 本発明の一部の実施形態に従う、多段変速ハブギアの概略的な説明図である。 本発明の一部の実施形態に従う、多段変速ハブギアにおける伝達比を変更するための方法を概略的に表すフローチャートである。

本発明は、その一部の実施形態において、ハブギアに関し、更に詳しくは、しかしながら限定的ではなく、１つの遊星ギアセットを連結する一方で、共に回転している別の１つの遊星ギアセットを解放することによって伝達比を変更する多段変速ハブギアに関する。

本発明の一部の実施形態に従って、多段変速ハブギアを提供する。この多段変速ハブギアは、車両、例えば、ペダルを踏むことによって又は電気式発動機によって運転される自転車または三輪自転車に使用されてもよい。また、この多段変速ハブギアは、水力または風力タービン、施錠機構、生産機械類、及び／又は、小型で効率的なオートマチックギア（automatic gear）を要するその他の任意の用途にも使用されてもよい。この多段変速ハブギアには、複数の遊星ギアセットと、オプションとして、例えば遠心力のような力をギアシフタ（gear shifter）動作に変換するギアシフト機構（gear shifting mechanism）と、が含まれている。これらの遊星ギアセットは、互いに接続されており、一緒に回転するが、その際、各々が相異なる速度で回転する（各々の遊星ギアセットは、その前のものよりも速く回転する）。ギアシフト機構は、負荷を１つの遊星ギアセットから別の１つの遊星ギアセットに移すが、その際、この別の１つの遊星ギアセットをハブシェル（hub shell）に連結することによって、移す。

オプションとして、遊星ギアセットの各々には、ハブギアのアクスル（axle）に同心に固定された中央ギアと、例えば２つ又は３つの回転ギアが取り付けられた回転ギアキャリアと、これらの回転ギアによって回転させられるリングギアと、が含まれている。オプションとして、全ての遊星ギアセットは、相互間における一定の比率で、一緒に回転するように構成されている。例えば、１つの遊星ギアセットのリングギアが、別の１つの遊星ギアセットの回転ギアキャリアに機械的に接続されている。ハブギアの回転速度が高まると、ギアシフタが、例えば、アクスルと平行な運動軸を有する１つ又は複数の直線形アクチュエータが、１つ又は複数の遊星ギアセットをハブギアのハブシェルに連結する一方で別の１つの遊星ギアセットをハブシェルから解放する。オプションとして、ギアシフタは、遠心力に基づいて動かされる。

オプションとして、初期速度については、いずれの遊星ギアセットも連結されずに、スプロケットが、ハブシェルを直接駆動し、オプションとして第１の遊星ギアセットも駆動する二重一方向ベアリング機構（double one-way bearing mechanism）を介して駆動する。

より高い速度については、遊星ギアセットは、交互に連結されて、ハブシェルを駆動する。オプションとして、遊星ギアセットの各々は、その遊星ギアセットとハブシェルとの間に同心に取り付けられたロック可能ベアリングを介してハブシェルに接続される。各々のロック可能ベアリングは、遊星ギアセットがハブシェルを駆動するようにそのロック可能ベアリングのローラがロックされるロック状態位置と、遊星ギアセットがハブシェルを駆動しないようにそのロック可能ベアリングのローラがロックされずに遊離して回転する非ロック状態位置と、を備えている。オプションとして、ロック可能ベアリングは、一方向ベアリングであり、より低い速度の遊星ギアセットは、単に部分的に解放されているだけであり、依然としてハブシェルに接続されているが、ハブシェルを駆動しない。

オプションとして、ハブギアの回転速度をモニタすること、及び、ギアシフタをシフトすることはガバナ機構（governor mechanism：速度調節機構）によって行われる。このガバナ機構は、ハブギアの回転速度によって得られる遠心力によって動かせる釣合重りと、この釣合重りによって押される、ギアシフタをシフトする駆動プレートと、を備えていてもよい。

本発明の一部の実施形態に従う多段変速ハブギアは、完全自動内部ハブギアであり、負荷の下でシフトアップ及びシフトダウンされる。また、このハブギアは、電動車両と非電動車両の両方に使用されてもよく、シフティングは、手動式シフタ、電子式シフタ、及び／又は、その他の任意の内部または外部手段によって制御されてもよい。

本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明が、その適用に関して、必ずしも、以下の説明において述べる、及び／又は、図面及び／又は実施例において例示する構成の詳細と、構成要素及び／又は方法の構成と、には限定されないことを理解されたい。本発明は、その他の実施形態についても実施可能であり、あるいは、種々の態様で実践または実行できる。

次に、図面を参照すると、図１は、本発明の一部の実施形態に従う、例えば自転車のような車両用の多段変速ハブギア１００の説明図であり、この多段変速ハブギア１００は、共に回転する複数の遊星ギアセットと、１つのセットをハブシェルに連結する一方で別の１つのセットを解放するように構成されたギアシフタと、を備えている。多段変速ハブギア１００は、例えば、長さが（自転車産業における既存の様式に準拠したＯｖｅｒ Ｌｏｃｋｏｕｔ Ｄｉｓｔａｎｃｅに適合する）１３５ミリメートルであり、直径が１０５ミリメートルであってもよい。これは、そのような長さと水平方向のドロップアウト（horizontal dropout）とをサポートする任意の車両フレームに適合し得る。

多段変速ハブギア１００はアクスル１０１を備えており、このアクスル１０１は、その両端部の機械的な接続によって、車両フレームの車輪ホルダにおける回転に対して固定されるように構成されている。また、多段変速ハブギア１００は、車輪の複数のスポークを機械的に接続するスポークマウント１０３を有するハブシェル１０２も備えている。ハブシェル１０２は、アクスル１０１と同心であり、スポークに力を加えることによって車輪を回転させる。ハブシェル１０２は、アクスル１０１に同心に取り付けられたスプロケット１０４によって、ハブギアの内部ギア機構を介して、回転させられる。スプロケット１０４は、車両のペダル及び／又はモータによって駆動され得るチェーンによって駆動される。

次に、図２Ａと２Ｂを参照するが、これらは、本発明の一部の実施形態に従う多段変速ハブギア１００の断面の説明図である。

ハブギア１００は、複数の遊星ギアセットを備えている。これらの遊星ギアセットは、同じ伝達比を有していても、あるいは、相異なる伝達比を有していてもよい。図示の一部の実施形態に従えば、ハブギア１００は、３つの遊星ギアセット１０９を備えており、動作時に３つの相異なる伝達比を提供する。オプションとして、ハブギア１００は、任意の数の遊星ギアセット、例えば、４、５、１０又は１２個の遊星ギアセットを備えている。遊星ギアセット１０９は、アクスル１０１と同心に、互いに隣り合って配置されている。ハブギア１００の代表的な寸法は、例えば、直径が１２７ミリメートルであり、長さが１３４ミリメートルであってもよい。

スプロケット１０４が相異なる速度で駆動されると、スプロケット１０４とハブシェル１０２との間の伝達比が変更される。例えば、１つの遊星ギアセットから別の１つの遊星ギアセットにシフトすると、回転速度は、１５％〜３０％高まり得る。伝達比の変更は、ガバナ（governor：調速装置）１０６によって、１つの遊星ギアセットをハブシェルに連結する一方で別の１つの遊星ギアセットを解放するギアシフタをシフトすることによって、制御される。オプションとして、ギアシフタには、アクスル１０１と平行な運動軸を有しており、この運動軸に沿って移動して遊星ギアセット１０９を連結及び解放する直線形アクチュエータ１０７が備えられている。オプションとして、直線形アクチュエータ１０７は、ハブシェル１０２と共に回転させられる。

初期速度については、いずれの遊星ギアセット１０９も連結されずに、スプロケット１０４が、ハブシェル１０２を直接駆動し、オプションとして二重一方向ベアリング機構１０８を介して駆動する。第２、第３及び第４の速度については、遊星ギアセット１０９が交互に連結されて、ハブシェル１０２を駆動する。

次に、図３を参照するが、これは、本発明の一部の実施形態に従う、多段変速ハブギア１００の二重一方向ベアリング機構１０８の断面の説明図である。スプロケット１０４は、スプロケットスリーブ１１０に機械的に接続されており、このスプロケットスリーブ１１０もアクスル１０１と同心に配置されている。スプロケットスリーブ１１０の外側表面には、一方向ベアリング機構の内側部分の役割を果たしている、傾斜面（angled surface）１１１が含まれている。傾斜面１１１の角度は、例えば７度であってもよい。

一方向ベアリング機構はローラ１１２を備えており、これらのローラ１１２は、スプロケットスリーブ１１０の傾斜面１１１と、第１の遊星ギアセットの第１の回転ギアキャリア１１３であるホイールエレメント（wheel element）の内側表面と、の間に配置されている。一方向ベアリング機構は、ハブギア１００の直径に従って、例えば、６個、１８個、３０個及び／又は任意の数のローラを備えている。スプロケット１０４とスプロケットスリーブ１１０とが第１の回転ギアキャリア１１３よりも速く回転させられると、ローラ１１２が傾斜面１１１と第１の回転ギアキャリア１１３との間の狭いスペースに押しやられて、スプロケットスリーブ１１０が第１の回転ギアキャリア１１３にロックされてこれを回転させる。スプロケット１０４とスプロケットスリーブ１１０とが第１の回転ギアキャリア１１３よりも遅く又はこれと逆方向に回転させられると、ローラ１１２が傾斜面１１１と第１の回転ギアキャリア１１３との間の広いスペースに押しやられて、その際、ローラ１１２が遊離して回転して、スプロケットスリーブ１１０のフリーホイール運動（freewheel motion）を可能にする。

第１の回転ギアキャリア１１３の外側表面にも、傾斜面１１１と類似した傾斜面が含まれており、これらは、第２の一方向ベアリング機構の内側部分の役割を果たしている。第２の一方向ベアリング機構もまたローラ１１４を備えており、これらのローラ１１４は、第１の回転ギアキャリア１１３とハブシェル１０２との間に配置されている。第２の一方向ベアリング機構も同様に動作し、従って、第１の回転ギアキャリア１１３がハブシェル１０２よりも速く回転させられると、ローラ１１４がロックされて、第１の回転ギアキャリア１１３がハブシェル１０２を駆動する。従って、スプロケット１０４の第１の速度において、スプロケットスリーブ１１０が第１の回転ギアキャリア１１３を駆動して、第１の回転ギアキャリア１１３がハブシェル１０２と第１の遊星ギアセットの両方を駆動する。

一方、二重一方向ベアリング機構１０８の各々の一方向ベアリング用のトラップ（trap）されるローラに代わるものとして、その他の機構、例えば、スプラグクラッチ（sprag clutch）機構及び／又はラチェット（ratchet）機構が使用されてもよい。

次に、図４を参照するが、これは、本発明の一部の実施形態に従う多段変速ハブギア１００の説明図であり、遊星ギアセット１０９が見えている。遊星ギアセット１０９は、第１の遊星ギアセット１１５、第２の遊星ギアセット１１６及び第３の遊星ギアセット１１７を備えている。また、図５も参照するが、これは、本発明の一部の実施形態に従う多段変速ハブギア１００の第１の遊星ギアセット１１５の断面の説明図である。第２の遊星ギアセット１１６と第３の遊星ギアセット１１７は、同様の構造を備えている。

第１の遊星ギアセット１１５は、アクスル１０１に同心に固定された中央ギア１１８と、この中央ギア１１８の中心の周りを回る複数の回転ギア１１９が取り付けられた第１の回転ギアキャリア１１３と、回転ギア１１９によって回転させられるリングギア１２０と、を備えている。リングギア１２０は、第２の遊星ギアセット１１６の第２の回転ギアキャリア１２１に機械的に接続されている。同様に、第２の遊星ギアセット１１６の第２のリングギアが、第３の遊星ギアセット１１７の第３の回転ギアキャリアに機械的に接続されている。従って、これらの遊星ギアセット１０９は一緒に回転している。各々のリングギアが次の回転ギアキャリアに機械的に接続されているので、運動がこれらの遊星ギアセットを通じて伝えられて、各々の遊星ギアセットが、次の遊星ギアセットの回転速度を増大する。この増大は、例えば、１０％、２５％、２０％及び／又はその他の任意の増大であってもよい。

オプションとして、遊星ギアセット１０９の各々は、その遊星ギアセットとハブシェル１０２との間に同心に取り付けられたロック可能ベアリングを介して、ハブシェル１０２に接続されている。各々の遊星ギアセットの回転ギアキャリアの外側表面は、それぞれのロック可能ベアリングの内側表面として動作している。各々のロック可能ベアリングは、そのロック可能ベアリングのローラがロックされるロック状態位置と、そのロック可能ベアリングのローラがロックされずに遊離して回転する非ロック状態位置と、を備えている。ロック可能ベアリングは、ハブギア１００の直径に従って、例えば、６個、１８個、３０個及び／又は任意の数のローラを備えていてもよい。オプションとして、各々のロック可能ベアリングは、そのロック可能ベアリングのローラが、限定的に非ロック状態であり、そのロック可能ベアリングが一方向ベアリングとして動作する限定的非ロック状態位置を備えている。ロック可能ベアリングがロック状態位置にある時、それぞれの遊星ギアセットは連結されており、それぞれの回転ギアキャリアがハブシェル１０２を駆動する。ロック可能ベアリングが非ロック状態位置にある時、それぞれの遊星ギアセットは解放されており、それぞれの回転ギアキャリアは、ハブシェル１０２に対して遊離して回転している。ロック可能ベアリングが限定的非ロック状態位置にある時、それぞれの遊星ギアセットは限定的に連結されており、従って、ロック可能ベアリングは、二重一方向ベアリング機構１０８の第１と第２の一方向ベアリングと同様に動作する。それぞれの遊星ギアセットがハブシェル１０２よりも速く回転している時、それぞれの回転ギアキャリアはハブシェル１０２を駆動し、ハブシェル１０２がそれぞれの遊星ギアセットよりも速く回転している時、それぞれの回転ギアキャリアはハブシェル１０２に対して遊離して回転している。

オプションとして、ロック可能ベアリングの各々は、例えば、第１の遊星ギアセット１１５をハブシェル１０２に接続する第１のロック可能ベアリングは、外側の一方向リング１２２と２つのリングケージプレート１２３とを備えている。外側の一方向リング１２２の内側表面には、傾斜面１１１に類似した傾斜面１２４が含まれている。傾斜面１２４の角度は、例えば７度であってもよい。リングケージプレート１２３には、これらの２つのリングケージプレート１２３相互間に複数のローラ１２６を緩く保持する複数の窪み１２５が含まれている。次に、図６を参照するが、これは、本発明の一部の実施形態に従う、ローラ１２６を保持するロック可能ベアリングの２つのリングケージプレート１２３の説明図である。窪み１２５の直径はローラ１２６の直径よりも少しだけ大きく、従って、ローラ１２６は緩く保持されている。例えば、窪み１２５の直径は６ミリメートルであり、ローラ１２６の直径は５ミリメートルである。

リングケージプレート１２３が外側の一方向リング１２２に対して反時計回りに動かされると、ローラ１２６は、ロック状態位置にあり、外側の一方向リング１２２によってロックされる。この位置において、第１の遊星ギアセット１１５は、ハブシェル１０２に連結される。リングケージプレート１２３が外側の一方向リング１２２に対して時計回りに動かされると、ローラ１２６は非ロック状態位置にあり、第１の遊星ギアセット１１５はハブシェル１０２から解放される。リングケージプレート１２３が外側の一方向リング１２２に対して時計回りに少しだけ動かされると、ローラ１２６は限定的非ロック状態位置にあり、第１の遊星ギアセット１１５は、一方向ベアリング機構を介して、ハブシェル１０２に限定的に連結される。

オプションとして、ローラ１２６は、バネによって押されている。次に、図７を参照するが、これは、本発明の一部の実施形態に従う、バネが装着されたローラとリングケージプレートとの説明図である。バネ１５４は、常時、ローラ１２６を外側の一方向リング１２２の傾斜面に対して押し付けている。この目的は、ローラ１２６が常にロック状態位置に到達していることを確実にするためである。

オプションとして、２つのリングケージプレート１２３は、一方のリングケージプレート１２３に固定されたピン１２７によって、回転させられる。ピン１２７は、直線形アクチュエータ１０７の１つによって、相異なる位置に水平方向にシフトされる。

次に、図８を参照するが、これは、本発明の一部の実施形態に従う多段変速ハブギア１００の説明図であり、直線形アクチュエータ１０７が見えている。直線形アクチュエータ１０７には、１個、２個、４個、あるいは、任意の個数の直線形アクチュエータが含まれていてもよい。オプションとして、同様の直線形アクチュエータが、ハブシェル１０２の互いに反対側に配置されており、従って、動作時の機構のバランスが保たれる。直線形アクチュエータ１０７は、ガバナ１０６の駆動プレート１２８によって、直線形アクチュエータ１０７の運動軸に沿って押したり引いたりすることによって、動かされる。直線形アクチュエータ１０７は、ハブシェル１０２に隣接しており、ハブシェル１０２と共に、アクスル１０１の周りを回転させられる。直線形アクチュエータ１０７は、非直線形スリット１２９を備えており、各々の非直線形スリット１２９は、ピンを、そのピンが遊星ギアセット１０９の１つをハブシェル１０２に連結している位置と、そのピンが遊星ギアセット１０９のその同じ１つをハブシェル１０２から解放している位置と、の間で、水平方向に配置する。

次に、図９を参照するが、これは、本発明の一部の実施形態に従う、直線形アクチュエータ１０７の代表的な位置の側面図の説明図である。直線形アクチュエータ１０７の位置は、９０１に示されている。この例では、直線形アクチュエータ１０７は、第１の遊星ギアセット１１５のピン１２７がスリット１２９によって中間位置に配置されるように、配置されており、従って、リングケージプレート１２３は、９０２に示されているように外側の一方向リング１２２に対して時計回りに少しだけ動かされている。オプションとして、この例に示されているように、この位置において、第１の遊星ギアセット１１５は、限定的に連結されている。第２の遊星ギアセット１１６の第２のピンは、９０３に示されているように、スリット１２９によって左寄りの位置に配置されており、従って、第２のリングケージプレートは、第２の外側の一方向リングに対して反時計回りに動かされており、第２の遊星ギアセット１１６はハブシェル１０２に連結されている。第３の遊星ギアセット１１７の第３のピンは、８０４に示されているように、スリット１２９によって右寄りの位置に配置されており、従って、第３のリングケージプレートは、第３の外側の一方向リングに対して時計回りに動かされており、第３の遊星ギアセット１１７はハブシェル１０２から解放されている。

次に、図１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び１０Ｄを参照するが、これらは、本発明の一部の実施形態に従う、直線形アクチュエータ１０７の相異なる位置の側面図の説明図である。ハブギア１００の各々の速度について、次の遊星ギアセットが連結され、その前のものが限定的に連結されたままであり、残りの遊星ギアセットが解放されている。直前の遊星ギアセットを限定的に連結されたままにしておくことは、動作中のギアハブ１００の摩擦とノイズの低減に役立つ。

図１０Ａは、ハブギア１００の第１の速度についての直線形アクチュエータ１０７の位置を示している。この位置において、全てのピンが右寄りの位置に在り、従って、遊星ギアセット１０９は全て解放されており、スプロケット１０４がハブシェル１０２を直接駆動する。

図１０Ｂは、ハブギア１００の第２の速度についての直線形アクチュエータ１０７の位置を示している。この位置において、ピン１２７が左寄りの位置に在り、従って、第１の遊星ギアセット１１５が連結されており、ハブシェル１０２を駆動し、その一方で、その他の遊星ギアセットは解放されている。

図１０Ｃは、ハブギア１００の第３の速度についての直線形アクチュエータ１０７の位置を示している。この位置において、第２のピンが左寄りの位置に在り、従って、第２の遊星ギアセット１１６が連結されており、ハブシェル１０２を駆動する。ピン１２７は中間位置に在り、従って、第１の遊星ギアセット１１５は、限定的に連結されており、ハブシェル１０２がリングギア１２０よりも遅い速度で回転させられる時に、ハブシェル１０２を駆動する。

図１０Ｄは、ハブギア１００の第４の速度についての直線形アクチュエータ１０７の位置を示している。この位置において、第３のピンが左寄りの位置に在り、従って、第３の遊星ギアセット１１７が連結されており、ハブシェル１０２を駆動する。第２のピンは中間位置に在り、従って、第２の遊星ギアセット１１６は限定的に連結されており、ピン１２７は右寄りの位置に在り、従って、第１の遊星ギアセット１１５は解放されている。

次に、図１１Ａと図１１Ｂを参照するが、これらは、それぞれ、本発明の一部の実施形態に従う、低い速度と高い速度における、多段変速ハブギア１００のガバナ１０６の説明図である。ガバナ１０６は、該ガバナ１０６によってモニタされたハブシェル１０１の回転速度に従って、直線形アクチュエータ１０７を動作させる。オプションとして、ハブシェル１０１の回転速度のモニタリングは、回転によって生じる遠心力によって行われる。

オプションとして、ガバナ１０６は、遠心力に応じて、アクスル１０１からハブシェル１０２に外向きに動き得る釣合重り１３５を備えている。ガバナ１０６は、１個、２個、４個あるいは任意の個数の釣合重り１３５を備えていてもよい。オプションとして、同様の釣合重りがガバナ１０６の互いに反対側に配置されており、従って、動作時の機構のバランスが保たれる。図１１Ａに示されているように、速度なし又は低い速度では、釣合重り１３５は、アクスル１０１に接近して配置されている。回転速度が高められると、遠心力が生じて、図１１Ｂに示されているように、釣合重り１３５をアクスル１０１からハブシェル１０２まで外向きに押す。

オプションとして、釣合重り１３５は、重り付きベアリング１３６に機械的に接続されており、これらの重り付きベアリング１３６は、速度が高まると、釣合重り１３５と共に外向きに動かされる。重り付きベアリング１３６はフラップ１３７を押しており、その時、フラップ１３７は、駆動プレート１２８をアクスル１０１の軸に沿って押している。

オプションとして、ガバナ１０６は、押しフラップ１３７とガバナベース１３４とに機械的に接続されたバネ１３８を備えている。バネ１３８によって、押しフラップ１３７についての個別的な位置が得られ、従って、駆動プレート１２８についての個別的な位置が得られる。これらの個別的な位置は、直線形アクチュエータ１０７のスリットの位置に対応している。

オプションとして、ガバナ１０６は、押しフラップ１３７の初期張力を調節するための予荷重調節機構（pre-load adjustment mechanism）を備えている。次に、図１２を参照するが、これは、本発明の一部の実施形態に従う、予荷重調節機構を備えた多段変速ハブギア１００のガバナ１０６の説明図である。この予荷重調節機構は調節バネ１３９を備えており、この調節バネ１３９は、押しフラップ１３７と調節可能バネホルダ１４０とに機械的に接続された張力バネである。バネホルダ１４０はベアリング１４１に取り付けられており、このベアリング１４１は、ガバナ１０６と共に動くバネホルダ１４０の速度とアクスル１０１の速度との間のブリッジの役割を果たす。調節バネ１３９の張力によって、押しフラップ１３７は閉じた状態に保たれ、駆動プレート１２８は初期位置に保たれる。オプションとして、調節バネ１３９の張力の量は、バネホルダ１４０の位置によって判定され、また、調節バネ１３９を押し引きする調節ネジ１４２によって制御される。オプションとして、調節ネジ１４２は、機械的な構成要素を介してバネホルダ１４０及び／又はベアリング１４１に接続されており、上記機械的な構成要素は、例えば、調節管１４３、アクスル１０１のスロット１４５に挿入された調節ピン１４４、及び／又は、アジャスタナット（adjuster nut）１４６であり、これら全てはアクスル１０１と同じ速度で回転する。

オプションとして、ガバナ１０６は、ガバナ遊星ギアセットを備えている。次に、図１３を参照するが、これは、本発明の一部の実施形態に従う、遊星ギアセットを備えた多段変速ハブギア１００のガバナ１０６の説明図である。このガバナ遊星ギアセットには、アクスル１０１と同心に回転するガバナ中央ギア１３０と、ハブシェル１０２に同心に固定されたガバナリングギア１３１と、アクスル１０１に固定され且つガバナ回転ギア１３３が装着されたガバナ回転ギアキャリア１３２と、が含まれている。ガバナ中央ギア１３０はガバナベース１３４に機械的に接続されており、その結果、ガバナベース１３４と、従ってガバナ１０６とは、ガバナ中央ギア１３０によって駆動されて、ガバナ遊星ギアセットの伝達比に従って、ハブシェル１０１よりも速く、これと反対方向に、回転する。ガバナ１０６がより速く回転することによって、より大きい遠心力が得られて、従って、回転速度のモニタリングの精度が高まる。また、ガバナ１０６がハブシェル１０１とは逆方向に回転しているので、これは、ジャイロスコピックフォース（gyroscopic force：ジャイロ力）を打ち消すことに役立ち、車両の安定性を増すことになる。

オプションとして、重り付きベアリングが直接駆動プレートを押している。次に、図１４Ａ、図１４Ｂ及び図１４Ｃを参照するが、これらは、本発明の一部の実施形態に従う、駆動プレートを直接押している重り付きベアリングを備えた多段変速ハブギア１００のガバナ１４７の説明図である。ガバナ１４７は、例えば１：３.９の速度比を有して、ガバナベース１４９を駆動するガバナ遊星ギアセット１４８を備えている。ガバナベース１４９は、駆動プレート１５１を保持するためのガイド１５０を備えている。重り付きベアリング１５２、例えば６個のベアリングが、ガバナベース１４９と駆動プレート１５１との間に配置されている。

次に、図１５Ａを参照するが、これは、本発明の一部の実施形態に従う、低い速度でのガバナ１４７の断面の説明図である。また、図１５Ｂも参照するが、これは、本発明の一部の実施形態に従う、高い速度でのガバナ１４７の断面の説明図である。ガバナ１４７が回転している時、重り付きベアリング１５２は、速度が増すにつれて、遠心力によって外向きに動かされる。重り付きベアリング１５２は、外向きに動かされると、ガイド１５０によってガバナベース１４９に保持された駆動プレート１５１を押して、従って、この駆動プレート１５１はガイド１５０に沿って滑動する。速度が低下すると、駆動プレート１５１は、ガイド１５０上に保持された戻しバネ１５３によって、押し戻される。オプションとして、戻しバネ１５３の各々の予荷重は、調節可能である。

オプションとして、重り付きベアリング１５２は、多段変速ハブギア１００の個別的な速度に従って駆動プレート１５１の個別的な位置が得られるように設計された曲線上を動く。

オプションとして、ハブシェル１０１の回転速度は、直線形アクチュエータ１０７を電子的に動作させるモータに電子的に接続された、速度センサのような電子装置によってモニタされる。次に、図１６を参照するが、これは、本発明の一部の実施形態に従う、多段変速ハブギア内の電気機械式ガバナの概略的な説明図である。この電気機械式ガバナは、内側のシャーシ１６０上のアクスル１０１に固定された部品から構成されていてもよい。これらの部品には、再充電可能電力源１６１、電子コントローラ１６２及び小型電気モータ１６３が含まれていてもよく、これらは、回転直線形アクチュエータインタフェース１６４によってハブシェル１０１に接続されている。ハブシェル１０２は、ハブ内に埋設された磁石１６５と共に回転する。コントローラ上のセンサが、モータ１６３を動作させて直線形アクチュエータ１０７を動かしてギアを変更する速度を判定する。

次に、図１７を参照するが、これは、本発明の一部の実施形態に従う、多段変速ハブギアの概略的な説明図である。ハブアクスル２０１が、自転車フレームに固定されている。動力が、チェーンによって駆動されるスプロケット２０２を介して入力され、更に二重一方向ベアリング２０４を介してハブシェル２０３に出力される。第１の遊星キャリア２０５が、遊星ギアセット２０６を回転させる。遊星ギアセット２０６の各々は、その前のものよりも速く回転する。各遊星ギアセット相互間には、直線形アクチュエータ２０８によってハブシェル２０３に連結されるロック可能一方向ベアリング２０７が設けられている。直線形アクチュエータ２０８は、オプションとして遠心ガバナ（centrifugal governor：遠心調速装置）であるガバナ２０９によって押し引きされる。ガバナ２０９は、ハブの回転速度に従って、どの遊星ギアセット２０６をハブシェル２０３に連結するかを制御する。各々の一方向ベアリング２０７の機能は、それが最も速く動いている構成要素である時にはハブシェル２０３を押し進めることであり、それよりも速く動いている構成要素がある時には遊離して回転できることである。

次に、図１８を参照するが、これは、本発明の一部の実施形態に従う、多段変速ハブギアにおける伝達比を変更するための方法を概略的に表すフローチャートである。

先ず、３０１に示されているように、ハブシェル１０２の回転速度が、例えば、ガバナ１０６の釣合重り１３５によって、前述の如く、モニタされる。

次に、３０２に示されているように、例えばアクチュエータ１０７を備えたギアシフタが、ハブシェル１０１のモニタされた回転速度に従って、シフトされる。これは、例えば、ガバナ１０６の駆動プレート１２８によって、前述の如く、行われる。

次に、３０３に示されているように、遊星ギアセット１０９の１つが、ハブシェル１０２に連結されて、３０４に示されているように、遊星ギアセット１０９の別の１つが、ハブシェル１０２から解放される。これは、例えば、ロック可能ギアによって、前述の如く、行われる。

以上、本発明の種々の実施形態を例示目的で説明したが、これらの説明が網羅的であること、あるいは、ここに開示した実施形態に限定されることを意図するものではない。ここに説明した実施形態の適用範囲と精神とから逸脱することのない多数の修正形態及び変形形態が当業者に明らかであろう。ここに使用した専門用語は、実施形態の原理、実用的な応用形態、あるいは、市場において用いられている技術についての技術的改良を最適に説明するように、又は、当業者が、ここに開示した実施形態を理解できるように、選択した。

本願から得られる特許の有効期間中に、実際的な価値を有する多くの多段変速ハブギアが開発されることを期待し、そして、このハブギアという用語の適用範囲が普遍的に（a priori）そのような全ての新しい技術を含むことを意図する。

尚、「備える（comprises）」、「備えている（comprising）」、「含む（includes）」、「含んでいる（including）」、「有する（having）」という語句とそれらの同語源の語句とは、「〜を含むが、これには又はこれらには限定しない」という意味である。この語句は、「〜から構成されている（consisting of）」及び「本質的に〜から構成されている（consisting essentially of）」という語句を包含する。

また、「本質的に〜から構成されている（consisting essentially of）」という表現は、当該構成又は方法がその他の構成要素及び／又はステップを含み得るという意味であり、但し、これは、上記その他の構成要素及び／又はステップが、特許請求の範囲に記載された構成又は方法の基本的な且つ新規な特徴を実質的に変えない場合に限られる。

ここで使用される単数形の「（a）」「（an）」及び「（the）」は、その前後の文脈で特に明確な断りのない限り、複数の意味も含んでいる。例えば、「化合物（a compound）」又は「少なくとも１つの化合物（at least one compound）」という語句は、それらの組み合わせも含めて、複数の化合物を含み得る。

また、「代表的な（exemplary）」という語は、ここでは、「一例、具体例あるいは実例として役立つ」という意味で使用されている。「代表的な（exemplary）」と記載された任意の実施形態は、必ずしも、その他の実施形態よりも好ましい又は有益であると解されるべきではなく、及び／又は、その他の実施形態から得られる特徴を組み込むことを排除している訳ではない。

また、「オプションとして（optionally）」という語は、ここでは、「実施形態によっては規定されることもあれば、規定されないこともある」という意味で使用されている。本発明の任意の個別の実施形態には、複数の「オプションとしての（optional）」特徴が、互いに対立・矛盾しなければ、含まれ得る。

本願全体を通じて、本発明の種々の実施形態が、範囲形式で提示されているかもしれない。範囲形式での記載は、単に便宜上及び簡略化のためであり、本発明の適応範囲についての確固たる限定として解釈されるべきではないことを理解されたい。従って、範囲の記載は、その範囲内の個別の数値のみならず全ての使用可能な部分領域をも具体的に開示していると見なされるべきである。例えば、１から６までのような範囲の記載は、その範囲内の個別の数値、例えば、１、２、３、４、５及び６のみならず、例えば、１から３まで、１から４まで、１から５まで、２から４まで、２から６まで、３から６まで、などのような部分領域をも具体的に開示していると見なされるべきである。これは、その範囲の幅にかかわらず、当てはまる。

ここで数値範囲が示された場合、それは、必ず、その示された範囲内の任意の引用数字（分数又は整数）を含むことを意味している。最初に示された数値「と」次に示された数値「との間の範囲」と、最初に示された数値「から」次に示された数値「までの範囲」とは、ここでは互いに交換可能に使用されており、最初及び次に示された数値と、それら相互間の全ての分数及び整数と、を含むことを意味している。

また、明瞭性のために別々の実施形態の文脈で記載された本発明の幾つかの特徴は単一の実施形態において組み合わされて規定されてもよいことを理解されたい。逆に、簡潔さのために単一の実施形態の文脈で記載された本発明の種々の特徴は、別々に、あるいは、任意の好適な部分的組み合わせで、あるいは、本発明のその他の任意の記載済み実施形態において好適に、規定されてもよい。種々の実施形態の文脈において記載された幾つかの特徴は、その実施形態がそれらの要素なしでは機能しない場合を除き、その実施形態の本質的な特徴であると解釈されるべきではない。

また、本発明をその具体的な実施形態と共に説明したが、多くの代替形態、修正形態及び変形形態が当業者に容易に分かることは明白である。従って、ここに追記する特許請求の範囲の請求項の精神と広い適用範囲とから外れないような全ての代替形態、修正形態及び変形形態を包含することを意図する。

本明細書において言及された全ての刊行物、特許及び特許出願は、あたかも、その個々の刊行物、特許又は特許出願が明確に且つ個別に示された上でここに参考として組み込まれた如くの場合と同じ程度にまで、本明細書中に、参考として、そのままここに組み込まれている。更に、本願におけるあらゆる参考文献の引用又は識別表示は、そのような参考文献が本発明の先行技術として利用可能であることの承認として解釈されるべきではない。また、欄の見出しが使用されている場合には、必ずしも、それらが限定的であると解釈すべきではない。

Claims (30)

1. 多段変速ハブギアであって、
   回転に対して固定されるように構成されたアクスルと、
   ハブシェルと、
   複数の遊星ギアセットと、
   を備えており、前記複数の遊星ギアセットの各々が、
   前記アクスルに同心に固定された中央ギアと、
   前記中央ギアの中心の周りを回る少なくとも１つの回転ギアが装着された回転ギアキャリアと、
   前記少なくとも１つの回転ギアによって回転させられるリングギアと、
   を備えており、
   前記複数の遊星ギアセットのうちの１つの遊星ギアセットの前記リングギアが、前記複数の遊星ギアセットのうちの別の１つの遊星ギアセットの前記回転ギアキャリアに、前記複数の遊星ギアセットが共に回転するように、それぞれ機械的に接続されており、
   前記多段変速ハブギアが、前記複数の遊星ギアセットの少なくとも１つを前記ハブシェルに連結する一方で前記複数の遊星ギアセットの別の１つを前記ハブシェルから解放するように構成されたギアシフタを更に備えている、前記多段変速ハブギア。
2. 前記ギアシフタが、前記アクスルに平行な運動軸を有する少なくとも１つの直線形アクチュエータを備えており、前記ハブシェルに対する前記複数の遊星ギアセットの前記連結及び前記解放が、前記運動軸に沿う前記少なくとも１つの直線形アクチュエータの直線的運動によって行われる、請求項１に記載の多段変速ハブギア。
3. 前記少なくとも１つの直線形アクチュエータが複数の非直線形のスリットを備えており、各々の前記スリットが、ピンが前記遊星キャリアの１つを前記ハブシェルに連結している位置と、前記ピンが前記遊星キャリアの前記１つを前記ハブシェルから解放している位置と、に前記ピンを横方向に配置する、請求項２に記載の多段変速ハブギア。
4. 前記連結と前記解放とには、前記複数の遊星ギアセットのうちの１つ遊星ギアセットの遊星キャリアを解放することと、前記複数の遊星ギアセットのうちの次の１つの遊星ギアセットの遊星キャリアを連結することと、を同時に行うことが含まれている、請求項１に記載の多段変速ハブギア。
5. 前記複数の遊星ギアセットが同じ伝達比を有する、請求項１に記載の多段変速ハブギア。
6. 前記複数の遊星ギアセットが相異なる伝達比を有する、請求項１に記載の多段変速ハブギア。
7. 前記連結と前記解放には、前記複数の遊星ギアセットの少なくとも１つが、前記ハブシェルに対して、より低い速度で、遊離して回転するように、前記複数の遊星ギアセットの前記少なくとも１つを限定的に解放することが更に含まれている、請求項１に記載の多段変速ハブギア。
8. 各々が前記リングギアの１つと前記ハブシェルとの間に同心に取り付けられた複数のロック可能ベアリングを更に備えており、前記連結と前記解放が、前記複数のロック可能ベアリングのうちの少なくとも１つのロック可能ベアリングの位置を、前記少なくとも１つのロック可能ベアリングの複数のローラがロックされるロック状態位置と、前記複数のローラがロックされずに遊離して回転する非ロック状態位置と、の間で切り替えることによって、行われる、請求項１に記載の多段変速ハブギア。
9. 前記連結と前記解放には、前記複数のロック可能ベアリングのうちの少なくとも１つのロック可能ベアリングの位置を、該少なくとも１つのロック可能ベアリングの複数のローラが前記外側の一方向リングによってロックされ得て且つ該少なくとも１つのロック可能ベアリングが一方向ベアリングとして動作する限定的非ロック状態位置に、変更することによって、前記複数の遊星ギアセットの少なくとも１つを限定的に連結することが更に含まれている、請求項８に記載の多段変速ハブギア。
10. 前記複数のロック可能ベアリングの各々が、外側の一方向リングと２つのリングケージプレートとを備えており、前記２つのリングケージプレートには、前記複数のローラを前記２つのリングケージプレート相互間で緩く保持する複数の窪みが含まれており、前記リングケージプレートが、前記一方向リングに対して回転して、前記複数のローラを、前記複数のローラが前記外側の一方向リングによってロックされる前記ロック状態位置と、前記複数のローラが前記外側の一方向リングによってロックされない前記非ロック状態位置と、の間で動かす、請求項８に記載の多段変速ハブギア。
11. 前記複数のローラの各々が、バネによって前記外側の一方向リングの傾斜面に対して押し付けられてロック状態位置に来る、請求項１０に記載の多段変速ハブギア。
12. 前記２つのリングケージプレートが、前記２つのリングケージプレートの一方に固定されたピンによって回転させられ、前記ピンが、前記少なくとも１つの直線形アクチュエータによって相異なる位置に横方向にシフトされる、請求項１０に記載の多段変速ハブギア。
13. 前記ギアシフタが、前記ハブシェルの回転速度に従って、ガバナによって動作させられる、請求項１に記載の多段変速ハブギア。
14. 前記ガバナには、前記ガバナの回転速度が高まると、前記ギアシフタを押す駆動プレートが備えられている、請求項１３に記載の多段変速ハブギア。
15. 前記ガバナには、前記ガバナの回転速度が低下すると、前記駆動プレートを初期位置に引き戻す戻しバネが備えられている、請求項１３に記載の多段変速ハブギア。
16. 前記ガバナが、前記アクスルに近い初期位置を有する少なくとも１つの釣合重りを備えており、該少なくとも１つの釣合重りが、前記ガバナの回転速度が高まると加えられる遠心力によって押されて前記アクスルから遠ざかる、請求項１３に記載の多段変速ハブギア。
17. 前記ガバナの回転速度が高まると、前記少なくとも１つの釣合重りが駆動プレートを押して、該駆動プレートが前記ギアシフタを押す、請求項１６に記載の多段変速ハブギア。
18. 前記ガバナの回転速度が高まると、前記少なくとも１つの釣合重りが、該少なくとも１つの釣合重りに機械的に接続された少なくとも１つの押しフラップを押して、該少なくとも１つの押しフラップが駆動プレートを押して、該駆動プレートが前記ギアシフタを押す、請求項１６に記載の多段変速ハブギア。
19. 前記ガバナがガバナ遊星ギアセットを備えており、該ガバナ遊星ギアセットが、
    前記アクスルに固定されており且つ少なくとも１つのガバナ回転ギアが装着されているガバナ回転ギアキャリアと、
    前記ハブシェルに同心に固定されたガバナリングギアと、
    ガバナベースが前記ハブシェルよりも速く回転するように該ガバナベースに機械的に接続されているガバナ中央ギアと、
    を備えている、請求項１３に記載の多段変速ハブギア。
20. 前記ガバナが、少なくとも１つの速度センサと、該少なくとも１つの速度センサに電子的に接続されている少なくとも１つのモータと、を備えており、前記ギアシフタを動作させる、請求項１３に記載の多段変速ハブギア。
21. 前記ハブシェルを駆動する二重一方向ベアリング機構を更に備えている、請求項１に記載の多段変速ハブギア。
22. 前記二重一方向ベアリング機構が、
    スプロケットが前記複数の遊星ギアセットのうちの第１の遊星ギアセットを駆動するように、前記スプロケットを前記第１の遊星ギアセットの第１の回転ギアキャリアに接続する第１の一方向ベアリングと、
    スプロケットが前記ハブシェルも駆動するように、前記第１の回転ギアキャリアを前記ハブシェルに接続する第２の一方向ベアリングと、
    を備えている、請求項２１に記載の多段変速ハブギア。
23. 前記第１の一方向ベアリングと前記第２の一方向ベアリングの少なくとも一方が、ローラをトラップする機構を備えている、請求項２２に記載の多段変速ハブギア。
24. 前記第１の一方向ベアリングと前記第２の一方向ベアリングの少なくとも一方が、スプラグクラッチ機構を備えている、請求項２２に記載の多段変速ハブギア。
25. 前記第１の一方向ベアリングと前記第２の一方向ベアリングの前記少なくとも一方が、ラチェット機構を備えている、請求項２２に記載の多段変速ハブギア。
26. 車両において使用され、前記アクスルが車両フレームの車輪ホルダにおける回転に対して固定されるように構成されており、前記ハブシェルが車輪に機械的に接続されている、請求項１に記載の多段変速ハブギア。
27. 多段変速ハブギアにおける伝達比を変更する方法であって、
    回転に対して固定されるように構成されたアクスルに対する前記多段変速ハブギアのハブシェルの回転速度をモニタするステップと、
    前記モニタされた速度に従ってギアシフタをシフトするステップと、
    複数の遊星ギアセットの少なくとも１つを前記ハブシェルに連結するステップと、
    を備えており、前記複数の遊星ギアセットの各々が、
    前記アクスルに同心に固定された中央ギアと、
    前記中央ギアの中心の周りを回る少なくとも１つの回転ギアが装着された回転ギアキャリアと、
    前記少なくとも１つの回転ギアによって回転させられるリングギアと、
    を備えており、
    前記複数の遊星ギアセットのうちの１つの遊星ギアセットの前記リングギアが、前記複数の遊星ギアセットのうちの別の１つの遊星ギアセットの前記回転ギアキャリアに、前記複数の遊星ギアセットが共に回転するように、それぞれ機械的に接続されており、
    前記方法が、前記複数の遊星ギアセットの別の１つを前記ハブシェルから解放するステップを更に備えている、前記方法。
28. 多段変速ハブギアであって、
    回転に対して固定されるように構成されたアクスルと、
    ハブシェルと、
    複数の遊星ギアセットと、
    を備えており、前記複数の遊星ギアセットの各々が、
    前記アクスルに同心に固定された中央ギアと、
    前記中央ギアの中心の周りを回る少なくとも１つの回転ギアが装着された回転ギアキャリアと、
    前記少なくとも１つの回転ギアによって回転させられるリングギアと、
    を備えており、
    前記多段変速ハブギアが、前記複数の遊星ギアセットの少なくとも１つを前記ハブシェルに連結する一方で前記複数の遊星ギアセットの別の１つを前記ハブシェルから解放するように構成されたギアシフタを更に備えており、
    前記ギアシフタが、前記アクスルに平行な運動軸を有する少なくとも１つの直線形アクチュエータを備えており、前記ハブシェルに対する前記複数の遊星ギアセットの前記連結及び前記解放が、前記運動軸に沿う前記少なくとも１つの直線形アクチュエータの直線的運動によって行われる、前記多段変速ハブギア。
29. 多段変速ハブギアであって、
    回転に対して固定されるように構成されたアクスルと、
    ハブシェルと、
    複数の遊星ギアセットと、
    を備えており、前記複数の遊星ギアセットの各々が、
    前記アクスルに同心に固定された中央ギアと、
    前記中央ギアの中心の周りを回る少なくとも１つの回転ギアが装着された回転ギアキャリアと、
    前記少なくとも１つの回転ギアによって回転させられるリングギアと、
    を備えており、
    前記多段変速ハブギアが、各々が前記遊星キャリアの１つと前記ハブシェルとの間に同心に取り付けられた複数のロック可能ベアリングを更に備えており、前記連結と前記解放が、前記複数のロック可能ベアリングのうちの少なくとも１つのロック可能ベアリングの位置を、前記少なくとも１つのロック可能ベアリングの複数のローラがロックされるロック状態位置と、前記複数のローラがロックされずに遊離して回転する非ロック状態位置と、の間で切り替えることによって、行われる、前記多段変速ハブギア。
30. 多段変速ハブギアであって、
    回転に対して固定されるように構成されたアクスルと、
    ハブシェルと、
    複数の遊星ギアセットと、
    を備えており、前記複数の遊星ギアセットの各々が、
    前記アクスルに同心に固定された中央ギアと、
    前記中央ギアの中心の周りを回る少なくとも１つの回転ギアが装着された回転ギアキャリアと、
    前記少なくとも１つの回転ギアによって回転させられるリングギアと、
    を備えており、
    前記多段変速ハブギアが、
    前記複数の遊星ギアセットの少なくとも１つを前記ハブシェルに連結する一方で前記複数の遊星ギアセットの別の１つを前記ハブシェルから解放するように構成されたギアシフタと、
    前記ハブシェルの回転速度をモニタして、該回転速度に従って前記ギアシフタを動作させるガバナと、
    を更に備えた、前記多段変速ハブギア。