JP2021504639A - 変速操作助力装置及びそれを備えたハブ内蔵型の変速機 - Google Patents

Abstract

遊星歯車セットを備えた変速機において、変速制御が円滑に行われるようにするとともに、押圧摩擦力により、強制変速が適宜行われるようにすることにより、構成部品の損傷を予防して、耐久性を向上させ、また、大きな変速ショックを防止して、ユーザの使い勝手及び走行安定性を高め、変速機の商品性及び市場競争力を高めることができるようにする変速操作助力装置及びそれを備えたハブ内蔵型の変速機を提供すること。内周面は、回転角度に応じてシャフト１００に設けられている制御ポール５０１、５０２の倒れを制御し、外周面に回転制限突部５１１及び一方向傾斜凹溝５１２が形成されているポール制御リング５１０と、シャフト１００に支持され、回転力を入力されて回転するドライバ２００の内周側に設けられ、変速操作により回転し、円周方向の遊隔を有し、回転制限突部５１１を収容する回転制限凹部５２１が外周に形成された角度制御部材５２０と、球状または円柱状からなり、半径方向へ遊動可能に角度制御部材５２０に支持され、ポール制御リング５１０の一方向傾斜凹溝５１２とドライバ２００の内周面との間に設けられる押圧部材５３０と、ポール制御リング５１０と角度制御部材５２０との間に連結され、角度制御部材５２０に対してポール制御リング５１０が回転するように弾性支持する弾性連結体５４０と、シャフト１００に回転不能に位置固定され、ベアリング６０４を介してドライバ２００を回転可能に支持する固定支持部材５８０と、角度制御部材５２０と固定支持部材５８０との間に連結され、変速操作により一方向に回転する角度制御部材５２０を弾力的に逆方向回転させて復帰させる引き戻しばね５７０と、を備える。【選択図】 図５

Description

本発明は、変速操作助力装置及びそれを備えたハブ内蔵型の変速機に関し、より詳しくは、遊星歯車セットの変速のために太陽歯車の回転を選択的に制限するポール（ｐａｗｌ）の倒れを制御するにあたって、押圧摩擦力による強制変速が適宜行われるようにするとともに、このような変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機を提供するためのものであって、耐久性を向上させるとともに、ユーザの使い勝手及び走行安定性を高め、変速機の商品性及び市場競争力を高めることができる装置に関する。

一般に、車輪が設けられ、人力を伝達され、または電動力などの各種の駆動力によって走行する自転車、車いす、自動車及びスクーターなどの移動装置には、走行性能を向上させるための変速機が設けられる。

これらの変速機では、搭乗者やユーザの操作により、低速から高速に至るまで二つ以上の多い段数の変速を行い、走行環境に応じて求められるトルクまたは速度が適宜得られる。

特に、最近では、太陽歯車、遊星歯車、リングギア、そしてキャリアからなる遊星歯車セットをハブシェル内に組み込まれ、コンパクトな構成とし、これにより、多段に速度を変速させるとともに、歯車が外部に露出することを防止している。

しかしながら、遊星歯車セットを用いる従来の変速機は、負荷駆動の走行状態で、駆動負荷により、ポールが太陽歯車の内周面に形成されたラチェットに対して強固に拘束された状態であるので、変速操作の時、ポールが太陽歯車から解除されず、円滑な変速が行われないという、技術的な問題点があった。

しかも、強制変速の時、回転体と拘束体との相互間で発生する押圧摩擦力についての考察が行われず、あまりにも弱い押圧摩擦力により、強制変速機能が適宜行われず、或いはあまりにも過度な押圧摩擦力による強制変速により、構成部品の損傷や大きな変速ショックが生じるという従来技術上の問題点もあった。

韓国登録特許第１０‐１４２２１３５号公報

本発明は、前記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、遊星歯車セットを備えた変速機において、変速制御が円滑に行われるようにするとともに、押圧摩擦力により、強制変速が適宜行われるようにすることにより、構成部品の損傷を予防して、耐久性を向上させ、また、大きな変速ショックを防止して、ユーザの使い勝手及び走行安定性を高め、変速機の商品性及び市場競争力を極大化させることができるようにする変速操作助力装置及びそれを備えたハブ内蔵型の変速機を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明に係る変速操作助力装置は、内周面は、回転角度に応じてシャフトに設けられた制御ポールの倒れを制御し、外周面は、回転制限突部及び一方向傾斜凹溝が形成されているポール制御リングと、前記シャフトに支持され、回転力を入力されて回転するドライバの内周側に設けられ、変速操作により回転し、円周方向の遊隔を有し、前記回転制限突部を収容する回転制限凹部が外周に形成されている角度制御部材と、球状または円柱状からなり、半径方向へ遊動可能に前記角度制御部材に支持され、前記ポール制御リングの一方向傾斜凹溝と前記ドライバの内周面との間に設けられる押圧部材と、前記ポール制御リングと前記角度制御部材との間に連結され、前記角度制御部材に対して前記ポール制御リングが回転するように弾性支持する弾性連結体と、前記シャフトに回転不能に位置固定され、ベアリングを介して前記ドライバを回転可能に支持する固定支持部材と、前記角度制御部材と前記固定支持部材との間に連結され、変速操作により一方向に回転する前記角度制御部材を弾力的に逆方向回転させて復帰させる引き戻しばねと、を備えるが、前記角度制御部材と前記ポール制御リングとの間に円周方向への位相角差が発生することにより、前記押圧部材が前記一方向傾斜凹溝を伝って外側へ移動しながら、前記ドライバの内周面に押圧摩擦接触することにより、前記ドライバと前記押圧部材との間で発生する押圧摩擦力の大きさに応じて、前記ドライバの回転力が前記ポール制御リングに選択的に伝達され、前記制御ポールを強制的に倒すことが調節可能であることにより達成される。

このとき、前記ポール制御リングの外周面に対する前記一方向傾斜凹溝の傾斜角が小さいほど、または前記引き戻しばねの弾性係数が大きいほど、前記ドライバと前記押圧部材との間で発生する押圧摩擦力を増大させ、前記ポール制御リングの外周面に対する前記一方向傾斜凹溝の傾斜角が大きいほど、または引き戻しばねの弾性係数が小さいほど、前記ドライバと前記押圧部材との間で発生する押圧摩擦力を低減させることが好ましい。

併せて、前記ポール制御リングの外周面に対する前記一方向傾斜凹溝の傾斜角は、１２〜２０°であることが好ましい。

また、本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機は、車体に固定されたシャフトと、前記シャフトの外周に回転可能に設けられ、回転力を入力されるドライバ及び回転力を出力させるハブシェルと、前記ハブシェルの内部に設けられ、太陽歯車、遊星歯車、リングギアからなる遊星歯車セットを有するが、前記ドライバは、前記遊星歯車を回転可能に支持してキャリアとして機能し、前記ドライバには、外側に向かって突出するように弾性支持される弾性ポールが設けられ、前記リングギアの内周面には、前記遊星歯車と噛み合うための第１の歯形と、前記弾性ポールと噛み合うための第２の歯形とがさらに形成され、前記ドライバに入力される回転力を変速させて、前記ハブシェルに出力させる変速部と、変速レバーの操作により、円周方向に回転しながら、前記シャフトの外周面に形成されたポール座部に設けられる制御ポールをコントロールして、前記太陽歯車の回転を選択的に制限することにより、前記変速部の変速を制御し、上述した変速操作助力装置を有する制御部と、を備えることにより達成される。

ここで、前記制御部は、変速レバーの操作により引き出されるケーブルが連結され、前記シャフトの外周面に回転可能に支持されるケーブル連結部材と、前記ケーブル連結部材の内周面と噛み合って一体で回転する中間連結部材と、を有し、前記角度制御部材は、回転干渉なしに、前記固定支持部材を貫通して、前記中間連結部材の内周面に組み立てられ、一方向に回転力を伝達することが好ましい。

さらに、前記遊星歯車は、１段または２段以上の多段遊星歯車からなり、前記制御ポール及び前記太陽歯車は、前記遊星歯車の段数に対応して追加して構成され、「遊星歯車の段数＋１」の変速段数で変速可能であることが好ましい。

本発明によると、遊星歯車セットを備えた変速機において、変速制御が円滑に行われるようにするとともに、押圧摩擦力を任意に調節することができ、強制変速が適宜行われるようにすることにより、構成部品の損傷を予防して、耐久性を向上させ、また、大きな変速ショックを防止して、ユーザの使い勝手及び走行安定性を高め、変速機の商品性及び市場競争力を高めることができる。

本発明に係る変速操作助力装置を示す左側斜視図である。 本発明に係る変速操作助力装置を示す右側斜視図である。 本発明に係る変速操作助力装置を示す左側分解斜視図である。 本発明に係る変速操作助力装置を示す右側分解斜視図である。 本発明に係る変速操作助力装置の動作を示す右側断面図である。 本発明に係る変速操作助力装置におけるポール制御リングを示す右側断面図である。 本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機を示す左側斜視図である。 本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機を示す右側斜視図である。 本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機を示す正面図である。 本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機を示す正断面図である。 本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、左側締付手段の左側分解斜視図である。 本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、左側締付手段の右側分解斜視図である。 本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、右側締付手段の左側分解斜視図である。 本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、右側締付手段の右側分解斜視図である。 本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、ハブシェルの左側分解斜視図である。 本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、ハブシェルの右側分解斜視図である。 本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、リングギアの左側分解斜視図である。 本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、リングギアの右側分解斜視図である。 本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、ドライバの左側分解斜視図である。 本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、ドライバの右側分解斜視図である。 本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、太陽歯車の左側分解斜視図である。 本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、太陽歯車の右側分解斜視図である。

図１は、本発明に係る変速操作助力装置を示す左側斜視図であり、図２は、本発明に係る変速操作助力装置を示す右側斜視図である。

また、図３は、本発明に係る変速操作助力装置を示す左側分解斜視図であり、図４は、本発明に係る変速操作助力装置を示す右側分解斜視図である。

また、図５は、本発明に係る変速操作助力装置の動作を示す右側断面図であり、図６は、本発明に係る変速操作助力装置におけるポール制御リングを示す右側断面図である。

さらに、図７は、本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機を示す左側斜視図であり、図８は、本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機を示す右側斜視図である。

また、図９は、本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機を示す正面図であり、図１０は、本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機を示す正断面図である。

さらに、図１１は、本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、左側締付手段の左側分解斜視図であり、図１２は、本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、左側締付手段の右側分解斜視図である。

また、図１３は、本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、右側締付手段の左側分解斜視図であり、図１４は、本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、右側締付手段の右側分解斜視図である。

さらに、図１５は、本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、ハブシェルの左側分解斜視図であり、図１６は、本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、ハブシェルの右側分解斜視図である。

また、図１７は、本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、リングギアの左側分解斜視図であり、図１８は、本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、リングギアの右側分解斜視図である。

また、図１９は、本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、ドライバの左側分解斜視図であり、図２０は、本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、ドライバの右側分解斜視図である。

さらに、図２１は、本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、太陽歯車の左側分解斜視図であり、図２２は、本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、太陽歯車の右側分解斜視図である。

本発明に係る変速操作助力装置及びそれを備えたハブ内蔵型の変速機は、遊星歯車セット４１０を備えた変速機において、変速制御が円滑に行われるようにするとともに、押圧摩擦力を任意で調節することができ、強制変速が適宜行われるようにすることにより、構成部品の損傷を予防して、耐久性を向上させ、また、大きな変速ショックを防止して、ユーザの使い勝手及び走行安定性を高め、変速機の商品性及び市場競争力を高めることができることを、その技術上の基本特徴とする。

次に、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

先ず、本発明に係る変速操作助力装置は、図１乃至図６に示すように、内周面は、回転角度に応じてシャフト１００に設けられた制御ポール５０１、５０２の倒れを制御し、外周面は、回転制限突部５１１及び一方向傾斜凹溝５１２が形成されているポール制御リング５１０と、前記シャフト１００に支持され、回転力を入力されて回転するドライバ２００の内周側に設けられ、変速操作により回転し、円周方向の遊隔を有し、前記回転制限突部５１１を収容する回転制限凹部５２１が外周に形成されている角度制御部材５２０と、球状または円柱状からなり、半径方向へ遊動可能に前記角度制御部材５２０に支持され、前記ポール制御リング５１０の一方向傾斜凹溝５１２と前記ドライバ２００の内周面との間に設けられる押圧部材５３０と、前記ポール制御リング５１０と前記角度制御部材５２０との間に連結され、前記角度制御部材５２０に対して前記ポール制御リング５１０が回転するように弾性支持する弾性連結体５４０と、前記シャフト１００に回転不能に位置固定され、ベアリング６０４を介して前記ドライバ２００を回転可能に支持する固定支持部材５８０と、前記角度制御部材５２０と前記固定支持部材５８０との間に連結され、変速操作により一方向に回転する前記角度制御部材５２０を弾力的に逆方向回転させて復帰させる引き戻しばね５７０と、を備えることが好ましい。

すなわち、本発明に係る変速操作助力装置は、大別して、ポール制御リング５１０、角度制御部材５２０、押圧部材５３０、弾性連結体５４０、固定支持部材５８０、及び引き戻しばね５７０を備えている。

このような本発明に係る変速操作助力装置は、基本的に、遊星歯車セットを有する変速機に設けられ、変速レバー（図示せず）の操作により、円周方向に回転しながら、シャフト１００の外周面に設けられた複数の制御ポール５０１、５０２をコントロールし、太陽歯車の回転を選択的に制限することにより変速を行う変速制御機能を有している。

ここで、前記遊星歯車セットを構成する遊星歯車の段数を加減して設定することができ、以下、説明の便宜のため、２段の遊星歯車が設けられたものを例示として説明するが、これに限定されるものではなく、例えば、１段の遊星歯車が設けられ、または３段以上の遊星歯車が設けられてもよい。

また、負荷駆動状態で、このような制御ポール５０１、５０２は、太陽歯車の内周面に形成されたラチェットと強固に噛み合っているので、変速制御の時、制御ポール５０１、５０２が太陽歯車のラチェットから抜けなくて変速が円滑に行われない恐れがあるが、本発明の変速操作助力装置によれば、このような負荷駆動状態でも、ユーザは、強制変速機能を用いて変速制御を円滑に行うようになる。

特に、本発明によれば、強制変速の時、回転体であるドライバ２００と拘束体である押圧部材５３０との相互間で発生する押圧摩擦力を適宜加減して設定することができるので、強制変速機能が適宜行われるようになることが最大の特徴である。

すなわち、本発明に係る変速操作助力装置は、基本的に変速制御機能と強制変速機能を有しており、これに加えて、強制変速機能が行われ得る押圧摩擦力の大きさを適宜加減して調節することができることが最大の相違点である。

このような本発明に係る変速操作助力装置において、先ず、ポール制御リング５１０は、略リング状からなり、その内周面に溝部５１３、５１４が窪んで形成されている。

このため、前記ポール制御リング５１０の円周方向の回転角度に応じて、図５の（ｃ）に示すように、制御ポール５０１、５０２の外側に溝部５１３、５１４が形成されていると、当該制御ポール５０１、５０２が弾力的に立てられ、図５の（ａ）に示すように、溝部５１３、５１４が形成されていないと、当該制御ポール５０１、５０２が倒れてポール座部１０１内に位置されるようになる。

また、前記ポール制御リング５１０の外周面には、回転制限突部５１１及び一方向傾斜凹溝５１２が形成されている。

ここで、前記回転制限突部５１１は、円周方向に沿って、所定の角度で形成される突出部分であり、このような回転制限突部５１１は、後述する角度制御部材５２０の回転制限凹部５２１内に位置される。

また、一方向傾斜凹溝５１２は、前記ポール制御リング５１０の外周面に対して傾斜して形成される凹部であり、両方が異なる傾斜角からなって方向性を有するものであって、このような一方向傾斜凹溝５１２内には、後述する押圧部材５３０が設けられる。

特に、このような一方向傾斜凹溝５１２において、一方の傾斜面は、単に、後述する押圧部材５３０を移動させるための移動傾斜面に該当し、他方の傾斜面は、押圧部材５３０を一方向傾斜凹溝５１２内で拘束させるための拘束傾斜面に該当する。

すなわち、後述する一方向傾斜凹溝５１２の傾斜角とは、図６に示す拘束傾斜面の形成角度を称する。

次に、角度制御部材５２０は、変速操作により回転し、その回転力を上述したポール制御リング５１０に伝達する構成であって、回転不能に固定されているシャフト１００の外周面上において回転可能に支持され、外部から回転力を入力されて回転するドライバ２００の内周側に位置する。

このような角度制御部材５２０には、円周方向の遊隔を有し、前記ポール制御リング５１０の回転制限突部５１１を収容する回転制限凹部５２１が外周に形成されている。

ここで、前記回転制限凹部５２１が円周方向の遊隔を有し、前記回転制限突部５１１を収容するために、前記回転制限凹部５２１の形成角度は、前記回転制限突部５１１の形成角度よりもやや幅広く形成されている。

また、上述したポール制御リング５１０の一方向傾斜凹溝５１２内には、押圧部材５３０が設けられ、図面には、例示として、１つの角度制御部材５２０に４つの押圧部材５３０が設けられている。

前記押圧部材５３０は、球状または円柱状からなり、半径方向に遊動可能に、前記角度制御部材５２０に支持され、前記ポール制御リング５１０の一方向傾斜凹溝５１２と前記ドライバ２００の内周面との間に設けられる。

次に、前記ポール制御リング５１０と前記角度制御部材５２０との間には、図３に示す弾性連結体５４０が連結される。

ここで、前記弾性連結体５４０の両端が直角に折り曲げられ、その折り曲げ部位が、前記ポール制御リング５１０に形成された係止溝５１５と、前記角度制御部材５２０に形成された組立孔５２２とにそれぞれ挿入されて掛け渡されるように組み立てられる。

これにより、前記角度制御部材５２０に対して、前記ポール制御リング５１０が、図５及び図６に示すように、時計方向に回転するように弾性支持される。

このように、前記ポール制御リング５１０の外周面に突設された回転制限突部５１１は、その幅が前記角度制御部材５２０に形成された回転制限凹部５２１よりもやや狭く形成されているので、前記ポール制御リング５１０と前記角度制御部材５２０との間には、図５の（ｄ）及び（ｅ）に示すように、円周方向に所定の位相角度差が発生する。

これにより、前記ポール制御リング５１０は、前記角度制御部材５２０に対して、図の右側からみて、いつも時計方向に回転するように弾性支持され、前記回転制限突部５１１は、前記回転制限凹部５２１内に位置するが、別の外力が作用しない限り、いつも時計方向に回転し、互いに接触した状態を維持する。

このような状態で、低速から高速への変速のために、ユーザが変速レバーを操作すれば、図５の（ａ）から（ｂ）へ、または図５の（ｂ）から（ｃ）へ、前記角度制御部材５２０が反時計方向に回転し、これにより、前記ポール制御リング５１０も、一緒に反時計方向に回転する。

その結果、前記ポール制御リング５１０の溝部５１３、５１４に位置する当該制御ポール５０１、５０２が、弾力的に立てられながら、加速変速が行われる。

図５において、（ａ）は、制御ポール５０１、５０２の両方が倒れた状態であり、図５の（ｂ）は、第１の制御ポール５０１は立てられ、第２の制御ポール５０２は倒れた状態であり、図５の（ｃ）は、制御ポール５０１、５０２の両方が立てられた状態である。

これに対して、高速から低速への変速のために、ユーザが変速レバーを減速操作すれば、前記角度制御部材５２０が時計方向に回転し、このような角度制御部材５２０の時計方向回転は、後述する固定支持部材５８０及び引き戻しばね５７０によるものである。

これにより、前記角度制御部材５２０と前記ポール制御リング５１０との間に連結された弾性連結体５４０により、前記ポール制御リング５１０も時計方向に回転する。

その結果、前記ポール制御リング５１０の溝部５１３、５１４に位置していた制御ポール５０１、５０２が、図５の（ｃ）から（ｂ）へ、または図５の（ｂ）から（ａ）へ倒れながら、減速変速が行われる。

しかし、負荷駆動状態のように、制御ポール５０１、５０２が太陽歯車のラチェットと強固に噛み合っていると、前記ポール制御リング５１０が弾性連結体５４０の弾性復元力により、前記角度制御部材５２０と一緒に時計方向に回転せず、図５の（ｄ）に示すように、円周方向に所定の位相角度差が発生する。

この場合は、前記押圧部材５３０が前記一方向傾斜凹溝５１２の傾斜面に接触して、外側に突出され、その外側で回転しているドライバ２００の内周面に押圧摩擦接触するようになる。

これにより、前記ドライバ２００と前記押圧部材５３０との間で発生する押圧摩擦力により、前記ドライバ２００の回転力が、前記押圧部材５３０を介して前記ポール制御リング５１０に伝達される。

したがって、前記弾性連結体５４０の弾性復元力にのみ依存せず、前記ポール制御リング５１０には、図５の（ｅ）に示すように、時計方向へドライバ２００の強い回転力が伝達され、前記ポール制御リング５１０を強制的に回転させる。

その結果、前記ポール制御リング５１０が時計方向に回転し、太陽歯車のラチェットと強固に噛み合った当該制御ポール５０１、５０２を強制的に倒すことにより、減速変速が完了する。

したがって、前記角度制御部材５２０と前記ポール制御リング５１０との間に円周方向に位相角度差が発生することにより、前記押圧部材５３０が前記一方向傾斜凹溝５１２を伝って外側へ移動しながら、前記ドライバ２００の内周面に押圧摩擦接触することで、前記ポール制御リング５１０を押圧回転させて、制御ポール５０１、５０２を強制的に倒すことが可能となる。

次に、固定支持部材５８０は、略コーン状からなるものであり、前記シャフト１００に回転不能に位置固定される。

このため、前記固定支持部材５８０の内周面には、図３及び図４に示すように、凹凸５８２が形成され、このような凹凸５８２は、シャフト１００に形成された凹凸１０２に軸方向に組み立てられることにより、前記固定支持部材５８０がシャフト１００に回転不能に設けられる。

これとともに、前記固定支持部材５８０の外周には、ベアリング６０４が設けられ、外部から回転力を入力されて回転するドライバ２００が、前記シャフト１００から独立して回転可能に支持される。

最後に、引き戻しばね５７０は、前記角度制御部材５２０と前記固定支持部材５８０との間に連結され、加速変速操作により、上述のように、反時計方向に回転していた前記角度制御部材５２０を、減速変速操作の時、弾力的に時計方向に回転させて復帰させる役割をする。

このため、前記引き戻しばね５７０の両端も直角に折り曲げられ、その折り曲げ部位が、図３及び図４に示すように、前記角度制御部材５２０に形成された組立孔５２４と、前記固定支持部材５８０に形成された組立孔５８１とにそれぞれ挿入されて掛け渡されるように組み立てられる。

その結果、上述のように、加速変速操作により、前記角度制御部材５２０と前記ポール制御リング５１０が反時計方向に回転し、減速変速操作により、前記引き戻しばね５７０が、前記角度制御部材５２０を時計方向に弾性復帰させる。

これにより、本発明に係る変速操作助力装置は、変速レバーによる加速及び減速変速に対する変速制御機能とともに、負荷駆動の時、強制変速機能を基本的に行うことになる。

上述のように、強制変速機能は、回転体であるドライバ２００と拘束体である押圧部材５３０との相互間で発生する押圧摩擦力により行われる。

本出願人は、上述のように、強制変速機能を有した変速機をさらに開発する過程で、ドライバ２００と押圧部材５３０との相互間で発生する押圧摩擦力の調節が、変速機において重要な要因になることが分かった。

例えば、ドライバ２００と押圧部材５３０との相互間で発生する押圧摩擦力を、単に高く設定しておけば、作用する負荷が大きな状態で、強制変速が行われる場合は、制御ポール５０１、５０２が損傷し、或いは大きな変速ショックにより安全事故が発生する危険性が高くなる。

これとは逆に、ドライバ２００と押圧部材５３０との相互間で発生する押圧摩擦力を、単に低く設定しておけば、ドライバ２００と押圧部材５３０との間に所望の押圧摩擦力が発生せず、その接触面が滑り、所望の強制変速が行われないという現象が生じる。

これにより、本発明では、前記ポール制御リング５１０の外周面に対する前記一方向傾斜凹溝５１２の傾斜角や、前記引き戻しばね５７０の弾性係数を適宜に選定することによって、前記ドライバ２００と前記押圧部材５３０との相互間に作用する押圧摩擦力を適宜調整可能であることが分かった。

ここで、一方向傾斜凹溝５１２の傾斜角とは、上述のように、拘束傾斜面とポール制御リング５１０の外周面との形成する角度のことを言う。

すなわち、ポール制御リング５１０において、一方向傾斜凹溝５１２の傾斜角と、引き戻しばね５７０の弾性係数とを適宜設定することにより、ドライバ２００と押圧部材５３０との間で発生する押圧摩擦力を適宜調節することができる。

言い換えれば、本発明では、前記ポール制御リング５１０の外周面に対する前記一方向傾斜凹溝５１２の傾斜角が小さいほど、または前記引き戻しばね５７０の弾性係数が大きいほど、前記ドライバ２００と前記押圧部材５３０との間で発生する押圧摩擦力を増大させ、前記ポール制御リング５１０の外周面に対する前記一方向傾斜凹溝５１２の傾斜角が大きいほど、または前記引き戻しばね５７０の弾性係数が小さいほど、前記ドライバ２００と前記押圧部材５３０との間で発生する押圧摩擦力を低減させることが好ましい。

これによれば、例えば、所定角度以上の高い傾斜路を走行することにより、回転負荷が大きく作用する状態では、ドライバ２００と押圧部材５３０との相互間で発生する押圧摩擦力が一定の水準以上であるとき、滑るように導くことにより、強制変速を行わないようにして、構成部品の損傷を予防するとともに、大きな変速ショックによる安全事故を防止することができる。

これだけでなく、回転負荷が比較的に小さく作用する状態でも、ドライバ２００と押圧部材５３０との相互間の押圧摩擦力を導き、強制変速が行われ易くすることにより、円滑な変速が行われるように導くことができる。

これとともに、本出願人は、前記ポール制御リング５１０の外周面に対する前記一方向傾斜凹溝５１２の傾斜角を様々に変更させながら試験してみたところ、特に、本発明において、前記ポール制御リング５１０の外周面に対する前記一方向傾斜凹溝５１２の傾斜角は、１２〜２０°であることが最も好ましいと確認された。

このような前記傾斜角の角度を１２°未満に設計すれば、ドライバ２００と押圧部材５３０との間で発生する押圧摩擦力の大きさが大きくなり過ぎ、構成部品の損傷や変速ショックが激しく発生することが確認された。

また、前記傾斜角の角度を２０°超過に設計すれば、一方向傾斜凹溝５１２とドライバ２００の内周面との間に滑りが生じ易くなり過ぎ、押圧摩擦力による押圧部材５３０の拘束が円滑に行われないという現象が生じた。

すなわち、本発明では、前記ポール制御リング５１０の外周面に対する前記一方向傾斜凹溝５１２の傾斜角を１２〜２０°に限定することが最も好ましいと分かった。

以下、上述した本発明に係る変速操作助力装置が、実際に、ハブ内蔵型の変速機に用いられる例について説明する。

すなわち、本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機は、図７乃至図１０に示すように、車体に固定されたシャフト１００と、前記シャフト１００の外周に回転可能に設けられ、回転力を入力されるドライバ２００及び回転力を出力させるハブシェル３００と、前記ハブシェル３００の内部に設けられ、太陽歯車４１１ａ、４１１ｂ、遊星歯車４１２、リングギア４１３からなる遊星歯車セット４１０を有するが、前記ドライバ２００は、前記遊星歯車４１２を回転可能に支持してキャリアとして機能し、前記ドライバ２００には、外側に向かって突出するように弾性支持される弾性ポール２２０が設けられ、前記リングギア４１３の内周面には、前記遊星歯車４１２と噛み合うための第１の歯形４１３ａと、前記弾性ポール２２０と噛み合うための第２の歯形４１３ｂとがさらに形成され、前記ドライバ２００に入力される回転力を変速させ、前記ハブシェル３００に出力させる変速部４００と、変速レバーの操作により、円周方向に回転しながら、前記シャフト１００の外周面に形成されたポール座部１０１に位置する制御ポール５０１、５０２をコントロールして、前記太陽歯車４１１ａ、４１１ｂの回転を選択的に制限することにより、前記変速部４００の変速を制御し、上述した変速操作助力装置を有する制御部５００と、を備えることが好ましい。

したがって、本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機は、大別して、シャフト１００、ドライバ２００、ハブシェル３００、変速部４００、及び上述した変速操作助力装置を有する制御部５００で構成される。

先ず、前記シャフト１００は、変速が求められるスクーター、自転車、人力車など（以下「走行装置」という）の胴体に、その両端が固定ナットなどの締付手段により回転不能に固定支持される。

このとき、前記シャフト１００は、図２１及び図２２に示すように、部位に応じて、それぞれ異なる直径に形成され、特に、前記シャフト１００の中央外周面には、制御ポール５０１、５０２の個数に対応して、ポール座部１０１が所定の位相角差をおいて窪んで形成されており、制御ポール５０１、５０２がそれぞれ前記ポール座部１０１内に位置する。

このようなシャフト１００は、本発明の骨組みを構成するものであって、後述する構成要素はいずれも、前記シャフト１００の外周に回転可能にまたは回転不能に設けられるものである。

次に、ドライバ２００は、走行装置から人力または電動力などの回転力を、本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機に入力される構成であって、前記シャフト１００の一側に回転可能に設けられる。

上述のように、ドライバ２００の図示右側の内周面には、図１７及び図１８に示すように、前記シャフト１００に回転不能に結合された固定支持部材５８０と、この固定支持部材５８０の外周にベアリング６０４とが設けられ、前記ドライバ２００は、前記シャフト１００から独立して回転可能に支持される。

特に、前記ドライバ２００には、スプロケット２１０が一体で回転可能に固定され、前記スプロケット２１０は、例えば、チェーンのような動力伝達手段を介して外部から駆動力を入力され、前記ドライバ２００を一体で回転させるようになる。

また、ハブシェル３００は、前記シャフト１００の最も外側に設けられ、変速された従動力を走行装置の車輪などに出力する構成である。

このようなハブシェル３００は、略円筒状からなるものであって、その外周にスポークを差し込む多数の孔３０１が形成され、その内部に各種の構成要素を挿入して組み立てられる。

ここで、前記ハブシェル３００の左側の内周面には、図１１及び図１２に示すように、前記シャフト１００に結合したコーンナット６０１とベアリング６０３が設けられ、前記ハブシェル３００は、前記シャフト１００から独立して回転可能に支持される。

次に、変速部４００は、前記ハブシェル３００内に設けられ、前記ドライバ２００を介して入力される回転を多段に変速してから、前記ハブシェル３００から出力させるものであって、遊星歯車セット４１０を含む。

本発明では、前記遊星歯車セット４１０により、実質的な変速が行われ、以降、変速された回転力がハブシェル３００に出力される。

このとき、前記遊星歯車セット４１０は、太陽歯車４１１ａ、４１１ｂ、遊星歯車４１２、リングギア４１３からなるものであって、特に、本発明では、別途のキャリアが設けられず、上述したドライバ２００が前記遊星歯車４１２を回転可能に支持し、キャリアとして機能するようになる。

図１９及び図２０において、図面符号２０１は、遊星歯車４１２をドライバ２００に回転可能に支持するための支持軸であり、図面には、１つのドライバ２００に３つの遊星歯車４１２が設けられたものが例示されているが、このような遊星歯車４１２の個数を適宜増減させることができる。

もちろん、別途のキャリアを構成し、それをドライバ２００と一体で回転させるようにしてもよい。

これにより、前記遊星歯車４１２は、前記ドライバ２００に自転可能に支持され、前記ドライバ２００の内側には、太陽歯車４１１ａ、４１１ｂが設けられ、前記遊星歯車４１２の内側と噛み合い、前記ドライバ２００の外側には、リングギア４１３が設けられ、前記遊星歯車４１２の外側と噛み合う。

特に、本発明において、前記ドライバ２００には、外側に向かって突出するように弾性支持される弾性ポール２２０が設けられている。

このような弾性ポール２２０は、支持軸２２１を介してドライバ２００に回転可能に支持され、これとともに、別途のコイルばね２２２により、前記弾性ポール２２０は、一方向に回転するように弾性支持される。

これにより、前記弾性ポール２２０は、周知の一方クラッチと類似した機能を行い、図面には、１つのドライバ２００に３つの弾性ポール２２０が設けられたものが例示されている。

これとともに、前記リングギア４１３の内周面には、図１７及び図１８に示すように、前記遊星歯車４１２と噛み合うための第１の歯形４１３ａと、前記弾性ポール２２０と噛み合うための第２の歯形４１３ｂとがさらに形成されている。

その結果、遊星歯車セット４１０で変速された回転力は、前記遊星歯車４１２を介して前記リングギア４１３の第１の歯形４１３ａに伝達される。

これとともに、前記ドライバ２００に入力される回転力は、別途の変速なしに、前記弾性ポール２２０を介して前記リングギア４１３の第２の歯形４１３ｂに伝達されてもよい。

すなわち、前記遊星歯車セット４１０で加速変速が行われないときは、ドライバ２００の回転力が、弾性ポール２２０を介して直ちにリングギア４１３に出力され、前記遊星歯車セット４１０で加速変速が行われるときは、ドライバ２００の回転速度よりも遊星歯車４１２を介して変速されて伝達される回転速度がさらに速いので、前記弾性ポール２２０による回転力の伝達はない。

このようにリングギア４１３に伝達される回転力は、その外周に設けられるハブシェル３００にそのまま伝達され、このため、前記リングギア４１３の外周面と前記ハブシェル３００の内周面とは、互いに噛み合っている。

したがって、前記ドライバ２００の回転力は、加速なしにそのままハブシェル３００に伝達され、または遊星歯車セット４１０で加速変速され、ハブシェル３００に伝達され得る。

このとき、前記ドライバ２００から回転力を入力され、遊星歯車４１２を経てリングギア４１３に出力させるとき、加速が行われる。

すなわち、本発明において、前記遊星歯車セット４１０の変速の有無は、太陽歯車４１１ａ、４１１ｂが回転可能か否かにより決定され、このため、後述する制御部５００により、太陽歯車４１１ａ、４１１ｂが回転可能か否かが決定される。

このような、前記太陽歯車４１１ａ、４１１ｂが回転可能か否かを決定する制御ポール５０１、５０２の制御については、上述したが、以降、制御部５００において再び説明する。

これにより、前記変速部４００で加速された回転力は、前記遊星歯車４１２を介してリングギア４１３を経てハブシェル３００に出力され、直結された回転力は、前記ドライバ２００の弾性ポール２２０を介してリングギア４１３を経てハブシェル３００に出力される。

また、前記リングギア４１３の内周面と前記ドライバ２００の外周面との間には、ベアリング６０５が設けられ、互いに独立して回転可能であり、図１５及び図１６に示したダストカバー３１０により、その間の空間から異物が侵入することが防止される。

上述したベアリング６０３、６０４、６０５は、転がり軸受を例示しているが、滑り軸受などでもよく、その種類に制限されない。

最後に、前記変速部４００の変速を制御する制御部５００は、上述した変速操作助力装置を含む。

前記変速操作助力装置は、変速レバー（図示せず）の操作により、基本的に、前記シャフト１００の外周面に設けられた複数の制御ポール５０１、５０２をコントロールして、前記太陽歯車４１１ａ、４１１ｂの回転を選択的に制限する変速制御機能と、上述した強制変速機能とを行う。

本発明は、上述のように、運転者の変速レバーの操作により、変速操作助力装置が、シャフト１００のポール座部１０１に設けられた制御ポール５０１、５０２を制御することにより、遊星歯車セット４１０における変速の有無が決定され、ドライバ２００による変速のない直結出力、または遊星歯車セット４１０による加速出力のうち、さらに速く回転する回転力を選択的にハブシェル３００に出力させる。

特に、本発明において、前記遊星歯車４１２は、１段または２段以上の多段遊星歯車４１２からなり、前記制御ポール５０１、５０２及び前記太陽歯車４１１ａ、４１１ｂは、前記遊星歯車４１２の段数に対応して追加して構成され、「遊星歯車の段数＋１」の変速段数で変速可能であることが好ましい。

すなわち、前記遊星歯車セット４１０に設けられる遊星歯車を、図示していないが、１つだけの直径からなる１段遊星歯車で構成してもよく、図示のように、大径部４１２ａと小径部４１２ｂを有する２段遊星歯車４１２で構成してもよく、図示していないが、３つの直径で形成された３段遊星歯車で構成してもよいだけでなく、４段以上の遊星歯車を採用することもできる。

例えば、１段遊星歯車を採用するときは、シャフトのポール座部に１つの制御ポールが設けられ、１つだけの太陽歯車を有し、直結と加速の２段変速比を実現することができる。

また、図示のように、２段遊星歯車４１２を採用すれば、シャフト１００に２つのポール座部１０１が形成され、ポール座部１０１のそれぞれには、制御ポール５０１、５０２が設けられ、遊星歯車４１２の大径部４１２ａと小径部４１２ｂに対応して、２つの太陽歯車４１１ａ、４１１ｂを有し、直結と加速２段の全体として３段変速比を実現することができる。

このとき、前記遊星歯車４１２の大径部４１２ａに対応する第１の太陽歯車４１１ａは、前記遊星歯車４１２の小径部４１２ｂに対応する第２の太陽歯車４１１ｂの直径よりも小さく形成される。

もちろん、図示してはいないが、３段の遊星歯車を採用し、これにより、制御ポールの個数と太陽歯車の個数を、それぞれ３つに増加させることにより、直結と加速３段の全体として４段変速比を実現することもでき、これと同じ形態で、４段以上の多段遊星歯車を適用することもできる。

すなわち、遊星歯車セット４１０に１段を含めて、２段以上の多段遊星歯車４１２を適用することにより、直結と加速に対して、それぞれ多段の異なる加速変速比が得られるようになる。

以下、説明の便宜のため、大径部４１２ａと小径部４１２ｂの２段遊星歯車４１２が適用された遊星歯車セット４１０を基準として、図面を参照して、変速部４００と制御部５００の詳細な構成及び作用について説明し、１段遊星歯車や３段以上の遊星歯車が適用された実施例における重複する説明を省略する。

したがって、本発明の一実施例において、２段遊星歯車４１２を採用することにより、前記太陽歯車が、前記遊星歯車４１２の大径部４１２ａと噛み合う第１の太陽歯車４１１ａと、前記遊星歯車４１２の小径部４１２ｂと噛み合う第２の太陽歯車４１１ｂとからなり、シャフト１００には、第１の制御ポール５０１及び第２の制御ポール５０２が設けられる。

このうち、前記第１の太陽歯車４１１ａは、第１の制御ポール５０１により回転が選択的に制限され、前記第２の太陽歯車４１１ｂは、第２の制御ポール５０２により回転が選択的に制限される。

すなわち、前記シャフト１００には、図２１及び図２２に示すように、第１の制御ポール５０１及び第２の制御ポール５０２が、ポール座部１０１内にそれぞれ設けられ、このような制御ポール５０１、５０２は、両方にそれぞれ設けられるリングばね５０３により、ポール座部１０１内において弾力的に立設される。

このように設けられた制御ポール５０１、５０２の外側には、その内周縁に溝部５１３、５１４が窪んで形成されたポール制御リング５１０が設けられ、図５に示すように、前記ポール制御リング５１０の円周方向の回転角度に応じて、制御ポール５０１、５０２の外側に当該溝部５１３、５１４が形成されていると、制御ポール５０１、５０２が立てられ、溝部５１３、５１４が形成されていなければ、制御ポール５０１、５０２が倒れ、ポール座部１０１内に位置する。

前記溝部５１３、５１４は、図５及び図６において、ポール制御リング５１０を反時計方向に回転させるとき、制御ポール５０１、５０２がリングばね５０３により自由に立てられるようにする余裕空間と、ポール制御リング５１０を時計方向に回転させるとき、制御ポール５０１、５０２を制圧して倒れる傾斜面と、からなる。

また、前記制御ポール５０１、５０２が立てられるとき、その外側に設けられる太陽歯車４１１ａ、４１１ｂのラチェットと噛み合い、当該太陽歯車４１１ａ、４１１ｂの回転を制限して、変速制御が行われる。

このとき、前記ポール制御リング５１０により制御されるそれぞれの第１の制御ポール５０１及び第２の制御ポール５０２には、制御部位と係止部位が異なる間隔をおいて突設されるものであって、図３に示すように、第１の制御ポール５０１及び第２の制御ポール５０２の図示右側には、制御部位が形成されており、この制御部位の外側に前記ポール制御リング５１０が設けられる。

また、このような制御部位から所定の間隔だけ、図示左側へ離隔し、制御ポール５０１、５０２の係止部位が形成されている。

このとき、前記第２の制御ポール５０２は、制御部位と係止部位が隣接しているのに対して、前記第１の制御ポール５０１は、制御部位と係止部位が、前記第２の制御ポール５０２に比べて、やや間隔をおいて離れて形成される。

ここで、前記第１の制御ポール５０１の係止部位の外側に、前記第１の太陽歯車４１１ａが設けられるが、前記ポール制御リング５１０からやや離隔して設けられ、前記第２の制御ポール５０２の係止部位の外側に、前記第２の太陽歯車４１１ｂが設けられるが、前記ポール制御リング５１０に隣接して設けられる。

図２１及び図２２において、図面符号４０１は、太陽歯車４１１ａ、４１１ｂが分離されないようにするスナップリングであり、図面符号４０２は、太陽歯車４１１ａ、４１１ｂの相互間の間隙を維持するためのスペーサである。

すなわち、前記第１の制御ポール５０１と前記第２の制御ポール５０２は、ほぼ互いに対向して、前記シャフト１００のポール座部１０１内にそれぞれ設けられる。

これにより、それぞれの制御ポール５０１、５０２に形成された制御部位の外側には、前記ポール制御リング５１０が設けられ、それぞれの制御ポール５０１、５０２に形成された係止部位の外側には、前記第１の太陽歯車４１１ａまたは第２の太陽歯車４１１ｂがそれぞれ設けられる。

これにより、前記ポール制御リング５１０の回転角度に応じて、弾力的に立てられようとする制御ポール５０１、５０２の制御部位が、溝部５１３、５１４に位置するとき、当該制御ポール５０１、５０２の係止部位が立てられ、太陽歯車４１１ａ、４１１ｂの内周面に形成されたラチェットと噛み合い、当該太陽歯車４１１ａ、４１１ｂの回転を制限する。

このような制御のためのユーザの変速操作が、ポール制御リング５１０にどのように伝達されるかについて、後述する。

本発明において、前記制御部５００は、変速レバーの操作により引き出されるケーブルが連結され、前記シャフト１００の外周面に回転可能に支持されるケーブル連結部材５５０と、前記ケーブル連結部材５５０の内周面と噛み合って一体で回転する中間連結部材５６０と、を有し、前記角度制御部材５２０は、回転干渉なしに、前記固定支持部材５８０を貫通して、前記中間連結部材５６０の内周面に組み立てられ、一方向に回転力を伝達することが好ましい。

このとき、前記ケーブル連結部材５５０には、運転者の変速レバーの加速操作により引っ張られるケーブル（図示せず）が連結されており、変速レバーの加速操作の時、前記ケーブル連結部材５５０が、右側面からみて、反時計方向に回転される。

また、このケーブル連結部材５５０の内周面には、中間連結部材５６０が設けられ、前記ケーブル連結部材５５０の内周面と前記中間連結部材５６０の外周面とは、互いに噛み合っており、一体で回転される。

これとともに、前記中間連結部材５６０の内周面には、上述した角度制御部材５２０が組み立てられる。

すなわち、前記角度制御部材５２０の右側には、図１７及び図１８に示すように、２つの突起５２３が突設され、図１３及び図１４に示すように、前記中間連結部材５６０の内周面に形成された結合溝５６１内に組み立てられ、このとき、前記結合溝５６１は、右側からみて、回転力を、ただ反時計方向にのみ、前記角度制御部材５２０に伝達するように形成されることが好ましい。

このとき、前記角度制御部材５２０の突起５２３は、上述した固定支持部材５８０の内部を貫通して、中間連結部材５６０に組み立てられ、前記突起５２３は、回転の時、前記固定支持部材５８０の内周面との干渉が生じないようにする。

また、前記角度制御部材５２０と固定支持部材５８０との間には、引き戻しばね５７０が設けられ、前記角度制御部材５２０は、右側からみて、前記引き戻しばね５７０により時計方向に回転するように弾性支持される。

これにより、変速レバーの加速操作により、反時計方向に回転していた角度制御部材５２０を、減速操作の時、前記引き戻しばね５７０が時計方向に弾性回転させるようになる。

これとともに、前記角度制御部材５２０の図示左側には、ポール制御リング５１０が組み立てられており、前記角度制御部材５２０の回転により、前記ポール制御リング５１０が回転され、第１の制御ポール５０１及び第２の制御ポール５０２を選択的に立て、または倒すことができる。

このとき、前記ポール制御リング５１０の内周面には、溝部５１３、５１４が形成され、前記ポール制御リング５１０の回転により、第１の制御ポール５０１及び第２の制御ポール５０２が、それぞれ順次にポール座部１０１から前記溝部５１３、５１４に抜け出て、それぞれの制御ポール５０１、５０２が立てられる。

すなわち、前記ポール制御リング５１０の回転角度に応じて、制御ポール５０１、５０２をそれぞれ制御して、選択的に太陽歯車４１１ａ、４１１ｂの回転を制限することにより、変速が行われるようになる。

また、負荷駆動状態では、前記第１の制御ポール５０１及び第２の制御ポール５０２が、太陽歯車４１１ａ、４１１ｂの内周面に形成されたラチェットと強固に噛み合っていると、制御ポール５０１、５０２が、シャフト１００のポール座部１０１内に倒れず、変速が円滑に行われないという現象は、上述のように、強制変速機能により防止される。

上述したポール制御リング５１０の制御角度による、前記第１の制御ポール５０１及び第２の制御ポール５０２の制御状態は、図５に詳しく示されている。

以下、図面を参照して、本発明に係る変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機において、２段の遊星歯車４１２を有する遊星歯車セット４１０が適用された実施例の作用を、直結、加速１段、加速２段に分けて説明する。

＜直結＞
直結は、変速レバーの操作のない初期状態であって、図５の（ａ）に示すように、制御ポール５０１、５０２の両方が、シャフト１００のポール座部１０１内に倒れた状態であって、太陽歯車４１１ａ、４１１ｂの両方が拘束されていない状態である。

この状態で、スプロケット２１０を介して駆動力が伝達されると、ドライバ２００が一体で回転する。

このとき、前記ドライバ２００に設けられた弾性ポール２２０が、リングギア４１３の内周面に形成された第２の歯形４１３ｂと噛み合い、ドライバ２００の回転力をリングギア４１３に変速なしに伝達し、リングギア４１３に伝達された回転力は、ハブシェル３００を介して出力される。

この場合、遊星歯車セット４１０では、太陽歯車４１１ａ、４１１ｂが自由に回転することができるので、別途の加速変速が行われず、空回りするようになる。

すなわち、直結状態では、いずれの制御ポール５０１、５０２も、太陽歯車４１１ａ、４１１ｂを拘束しないことにより、スプロケット２１０→ドライバ２００→弾性ポール２２０→リングギア４１３→ハブシェル３００に回転力が伝達され、回転力の変速なしに出力が行われる。

＜加速１段＞
加速１段は、変速レバーの操作により、ポール制御リング５１０が一定の角度だけ反時計方向に回転した状態で、図５の（ｂ）に示すように、第１の制御ポール５０１が立てられ、第１の太陽歯車４１１ａが拘束されるが、第２の制御ポール５０２は、ポール座部１０１内にそのまま倒れており、第２の太陽歯車４１１ｂは拘束されていない状態である。

この状態で、スプロケット２１０を介して駆動力が伝達されると、ドライバ２００が回転される。

このとき、遊星歯車セット４１０では、第１の太陽歯車４１１ａの回転が拘束されており、遊星歯車４１２において、大径部４１２ａが第１の太陽歯車４１１ａと噛み合い、高速で加速回転し、このような遊星歯車４１２の加速された回転力は、第１の歯形４１３ａと噛み合ったリングギア４１３に伝達され、リングギア４１３に伝達された回転力は、ハブシェル３００を介して出力される。

この場合、前記ドライバ２００に設けられた弾性ポール２２０は、リングギア４１３の回転速度がさらに速いので、回転力をリングギア４１３に伝達しないようになる。

すなわち、加速１段では、第１の制御ポール５０１のみが第１の太陽歯車４１１ａを拘束することにより、スプロケット２１０→ドライバ２００→遊星歯車４１２の大径部４１２ａ→リングギア４１３の第１の歯形４１３ａ→ハブシェル３００に回転力が伝達され、回転力が加速変速されて出力される。

＜加速２段＞
加速２段は、変速レバーの操作により、図５の（ｃ）に示すように、ポール制御リング５１０が一定の角度だけさらに反時計方向に回転した状態で、制御ポール５０１、５０２の両方が立てられ、太陽歯車４１１ａ、４１１ｂの両方が拘束された状態である。

この状態で、スプロケット２１０を介して駆動力が伝達されると、ドライバ２００が回転される。

このとき、遊星歯車セット４１０では、第２の太陽歯車４１１ｂの回転が拘束されており、遊星歯車４１２において、小径部４１２ｂが第２の太陽歯車４１１ｂと噛み合い、さらに高速で加速回転し、このような遊星歯車４１２の加速された回転力は、第１の歯形４１３ａと噛み合ったリングギア４１３に伝達され、リングギア４１３に伝達された回転力は、ハブシェル３００を介して出力される。

この場合も、前記ドライバ２００に設けられた弾性ポール２２０は、リングギア４１３の回転速度がさらに速いので、回転力をリングギア４１３に伝達しないようになる。

すなわち、加速２段では、制御ポール５０１、５０２の両方が、それぞれ太陽歯車４１１ａ、４１１ｂの両方を拘束することにより、スプロケット２１０→ドライバ２００→遊星歯車４１２の小径部４１２ｂ及び大径部４１２ａ→リングギア４１３の第１の歯形４１３ａ→ハブシェル３００に回転力が伝達され、回転力がさらに加速変速されて出力される。

減速時は、上述と逆順に制御され、負荷駆動状態でも、上述のように、変速操作助力装置により強制変速機能が円滑に行われるようになる。

したがって、本発明に係る変速操作助力装置及びそれを備えたハブ内蔵型の変速機は、遊星歯車セット４１０を備えた変速機において、変速制御が円滑に行われるようにするとともに、押圧摩擦力を任意で調節することができ、強制変速が適宜行われるようにすることにより、構成部品の損傷を予防して、耐久性を向上させ、また、大きな変速ショックを防止して、ユーザの使い勝手及び走行安定性を高め、変速機の商品性及び市場競争力を高めることができるという優れた利点を有する発明である。

上述した実施例は、本発明の技術的思想を具体的に説明するための一例であり、本発明の範囲は、上記した図面や実施例に限定されるものではない。

以上のような本発明は、遊星歯車セットを備えた変速機において、変速制御が円滑に行われるようにするとともに、押圧摩擦力を任意に調節することができ、強制変速が適宜行われるようにすることにより、構成部品の損傷を予防して、耐久性を向上させ、また、大きな変速ショックを防止して、ユーザの使い勝手及び走行安定性を高め、変速機の商品性及び市場競争力を高めることができる発明である。

１００ シャフト
１０１ ポール座部
２００ ドライバ
２１０ スプロケット
２２０ 弾性ポール
２２１ 支持軸
２２２ コイルばね
３００ ハブシェル
３０１ 孔
３１０ ダストカバー
４００ 変速部
４１０ 遊星歯車セット
４１１ａ、４１１ｂ 太陽歯車
４１２ 遊星歯車
４１２ａ 大径部
４１２ｂ 小径部
４１３ リングギア
４１３ａ 第１の歯形
４１３ｂ 第２の歯形
５００ 制御部
５０１ 第１の制御ポール
５０２ 第２の制御ポール
５１０ ポール制御リング
５１１ 回転制限突部
５１２ 一方向傾斜凹溝
５１３、５１４ 溝部
５１５ 係止溝
５２０ 角度制御部材
５２１ 回転制限凹部
５２２ 組立孔
５２３ 突起
５３０ 押圧部材
５４０ 弾性連結体
５５０ ケーブル連結部材
５６０ 中間連結部材
５６１ 結合溝
５７０ 引き戻しばね
６０１ コーンナット
６０３、６０４、６０５ ベアリング

Claims (6)

1. 内周面は、回転角度に応じてシャフト１００に設けられた制御ポール５０１、５０２の倒れを制御し、外周面は、回転制限突部５１１及び一方向傾斜凹溝５１２が形成されているポール制御リング５１０と、
   前記シャフト１００に支持され、回転力を入力されて回転するドライバ２００の内周側に設けられ、変速操作により回転し、円周方向の遊隔を有し、前記回転制限突部５１１を収容する回転制限凹部５２１が外周に形成されている角度制御部材５２０と、
   球状または円柱状からなり、半径方向へ遊動可能に前記角度制御部材５２０に支持され、前記ポール制御リング５１０の一方向傾斜凹溝５１２と前記ドライバ２００の内周面との間に設けられる押圧部材５３０と、
   前記ポール制御リング５１０と前記角度制御部材５２０との間に連結され、前記角度制御部材５２０に対して前記ポール制御リング５１０が回転するように弾性支持する弾性連結体５４０と、
   前記シャフト１００に回転不能に位置固定され、ベアリング６０４を介して前記ドライバ２００を回転可能に支持する固定支持部材５８０と、
   前記角度制御部材５２０と前記固定支持部材５８０との間に連結され、変速操作により一方向に回転する前記角度制御部材５２０を弾力的に逆方向回転させて復帰させる引き戻しばね５７０と、を備えるが、
   前記角度制御部材５２０と前記ポール制御リング５１０との間に円周方向への位相角差が発生することにより、前記押圧部材５３０が前記一方向傾斜凹溝５１２を伝って外側へ移動しながら、前記ドライバ２００の内周面に押圧摩擦接触することにより、前記ドライバ２００と前記押圧部材５３０との間で発生する押圧摩擦力の大きさに応じて、前記ドライバ２００の回転力が前記ポール制御リング５１０に選択的に伝達され、前記制御ポール５０１、５０２を強制的に倒すことが調節可能であることを特徴とする変速操作助力装置。
2. 前記ポール制御リング５１０の外周面に対する前記一方向傾斜凹溝５１２の傾斜角が小さいほど、または前記引き戻しばね５７０の弾性係数が大きいほど、前記ドライバ２００と前記押圧部材５３０との間で発生する押圧摩擦力を増大させ、
   前記ポール制御リング５１０の外周面に対する前記一方向傾斜凹溝５１２の傾斜角が大きいほど、または引き戻しばね５７０の弾性係数が小さいほど、前記ドライバ２００と前記押圧部材５３０との間で発生する押圧摩擦力を低減させることを特徴とする請求項１に記載の変速操作助力装置。
3. 前記ポール制御リング５１０の外周面に対する前記一方向傾斜凹溝５１２の傾斜角は、１２〜２０°であることを特徴とする請求項２に記載の変速操作助力装置。
4. 車体に固定されたシャフト１００と、
   前記シャフト１００の外周に回転可能に設けられ、回転力を入力されるドライバ２００及び回転力を出力させるハブシェル３００と、
   前記ハブシェル３００の内部に設けられ、太陽歯車、遊星歯車４１２、リングギア４１３からなる遊星歯車セット４１０を有するが、前記ドライバ２００は、前記遊星歯車４１２を回転可能に支持してキャリアとして機能し、前記ドライバ２００には、外側に向かって突出するように弾性支持される弾性ポール２２０が設けられ、前記リングギア４１３の内周面には、前記遊星歯車４１２と噛み合うための第１の歯形４１３ａと、前記弾性ポール２２０と噛み合うための第２の歯形４１３ｂとがさらに形成され、前記ドライバ２００に入力される回転力を変速させて、前記ハブシェル３００に出力させる変速部４００と、
   変速レバーの操作により、円周方向に回転しながら、前記シャフト１００の外周面に形成されたポール座部１０１に設けられる制御ポール５０１、５０２をコントロールして、前記太陽歯車の回転を選択的に制限することにより、前記変速部４００の変速を制御し、請求項１に記載の変速操作助力装置を有する制御部５００と、を備えることを特徴とする変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機。
5. 前記制御部５００は、変速レバーの操作により引き出されるケーブルが連結され、前記シャフト１００の外周面に回転可能に支持されるケーブル連結部材５５０と、
   前記ケーブル連結部材５５０の内周面と噛み合って一体で回転する中間連結部材５６０と、を有し、
   前記角度制御部材５２０は、回転干渉なしに、前記固定支持部材５８０を貫通して、前記中間連結部材５６０の内周面に組み立てられ、一方向に回転力を伝達することを特徴とする請求項４に記載の変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機。
6. 前記遊星歯車４１２は、１段または２段以上の多段遊星歯車からなり、前記制御ポール及び前記太陽歯車は、前記遊星歯車４１２の段数に対応して追加して構成され、「遊星歯車の段数＋１」の変速段数で変速可能であることを特徴とする請求項５に記載の変速操作助力装置を備えたハブ内蔵型の変速機。

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