JP4852071B2 - 自転車用内装変速ハブ - Google Patents

Description

本発明は自転車用内装変速ハブに関する。

この種の内装変速ハブとして、例えば、ドイツ特許公開公報ＤＥ１０ ２００４ ０１１ ０５２ Ａ１に記載の内装変速ハブが知られている。

多段型の内装変速ハブは自転車の後輪に装着されており、これにより、ライダーはペダリング力を変更するために異なるギア比を選択することができる。一般的な内装変速ハブは自転車のフレームに装着されたハブ軸を有する。ハブ軸は、スプロケット及びチェーンを介してペダリング力を内装変速ハブに伝達するための駆動体を回転自在に支持する。さらに、内装変速ハブはハブ軸によって回転自在に支持されたハブシェルを備えている。

ハブシェルの内部には、駆動体とハブシェルとの間に配置されて駆動体からハブシェルに回転力を伝達するための動力伝達機構が収容されている。動力伝達機構は、シフト機構によって選択可能な異なるギア比を有する複数の動力伝達経路を有しており、各動力伝達経路は固有のギア比を形成する。複数の動力伝達経路を確立するためには、通常、動力伝達機構は複数の遊星ギア機構を備える。

現在の内装変速ハブは、１０段以上の速度段を提供するように設計されている。ドイツ特許公開公報ＤＥ １０ ２００４ ０１１ ０５２ Ａ１に記載の内装変速ハブは、複数の遊星ギア機構によって提供される９速度段からの選択を可能にする。周知の内装変速ハブは、３４０％のギア比を有する合計９速度段にするために、３速度段に５速度段をさらに組み合わせることが可能な３つの遊星ギア機構を備えている。この内装変速ハブは、ハブ軸に回転不能に装着された第１太陽ギアと、第１遊星ギアキャリアによって回転自在に支持された第１遊星ギアと、第１リングギアと、を有する第１遊星ギア機構を備えている。複数の第１遊星ギアが第１太陽ギアと第１リングギアの間に配置されており、これらと噛み合う。

第２遊星ギア機構は、第１遊星ギアキャリアに配置された第２太陽ギアを備えている。複数の第２遊星ギアは第１リングギア上に装着されている。

第３遊星ギア機構は第２遊星ギア機構と同様に構成され、第１遊星ギアキャリア上に装着された第３太陽ギアを有する。第３太陽ギアは複数の第３遊星ギアと噛み合い、第３遊星ギアのそれぞれは、複数の第２遊星ギアのそれぞれに回転不能に連結される。これにより、２段遊星ギアが構成されている。複数の第３遊星ギアは、第３遊星ギア機構のトルクを第２遊星ギア機構に伝達するために、第２リングギアと噛み合う。この内装変速ハブのシフト機構は、異なるギア比を形成するために、駆動体を複数の遊星ギア機構のそれぞれが有するコンポーネントと選択的に連結可能にする爪キャリアを有する。この目的のために、爪キャリアは、複数の制御可能な爪、即ち、３つのシフトカムによって駆動される６つの爪を有する。

第１リングギア上の２段遊星ギアを複数の２段遊星ギアと噛み合う第２リングギアと組み合わせて配置することにより、パイル型の内装変速ハブが提供される。第２リングギアは３つの遊星ギア機構の他のコンポーネントと重なり合うので、第２リングギアの径、ひいては内装変速ハブの径が増加する。さらに、内装変速ハブのパイル型構造によって、ハブの総重量が増加することになる。

前述の通り、第２および第３太陽ギアはそれぞれ第１遊星ギアキャリア上に装着されている。したがって、第２および第３太陽ギアはそれぞれハブ軸の周りを第１遊星ギアキャリアと共に回転する。特に、速度段８、９用の動力伝達経路は、駆動体と、第６爪と、第１遊星ギアキャリアとを有しており、複数の第１遊星ギアが第１太陽ギアの周りを回転する。動力伝達経路は、さらに、第１リングギアと、第２リングギアと、第１爪と、動力伝達をハブシェルに接続する爪と、ハブシェルとを有する。そして、速度段８においては、第３遊星ギアは第３太陽ギアの周りを回転し、速度段９においては、第２遊星ギアは第２太陽ギアの周りを回転する。

この差動回転型の遊星ギア機構により、複数の動力伝達経路、特に速度段８、９用の動力伝達経路は複雑になるので、動力の伝達が非効率的になる。

同様の内装変速ハブとして、ドイツ特許公開公報ＤＥ １９７ ２０ ７９６ Ａ１に記載の内装変速ハブが知られており、直列に配置された複数の遊星ギア機構を有する多速度ハブが開示されている。ここで開示された内装変速ハブは、７段変速または１４段変速の何れかを可能にする。１４段内装変速ハブは５つの遊星ギア機構を備えており、所望の複数の動力伝達経路を確立するために、それらのコンポーネントを選択的に固定可能である。第１遊星ギア機構は、ハブ軸によって回転自在に支持され、ハブ軸に固定可能な第１太陽ギアを有している。第１太陽ギアは、第１遊星ギアキャリアにより回転自在に支持される２段遊星ギアの小径部と噛み合う。また、第１遊星ギアキャリアはハブシェルに回転不能に接続されている。

２段遊星ギアの大径部は、ハブ軸または第１太陽ギアの何れかに固定可能なリングギアと噛み合う。

第２遊星ギア機構は、ハブ軸によって回転自在に支持され、ハブ軸に固定可能な第２太陽ギアを有している。複数の第２遊星ギアは太陽ギアおよび第２リングギアと噛み合い、第２リングギアは第１太陽ギアに回転不能に接続されている。

第３遊星ギア機構は、ハブ軸によって回転自在に支持され、ハブ軸に固定可能な第３太陽ギアを備えている。複数の第３遊星ギアは、複数の第２遊星ギアのそれぞれと回転不能に接続される複数の第３太陽ギアと噛み合う。第２太陽ギアは、複数の段付遊星ギアの小径部と噛み合い、第３太陽ギアは複数の段付遊星ギアの大径部と噛み合う。

第４および第５遊星ギア機構は、第２および第３遊星ギア機構と同様であり、対称的に構成されて配置されている。したがって、第４および第５遊星ギア機構は、同様に、複数の２段遊星ギアを有し、第２および第３遊星ギア機構の複数の遊星ギアと、第４および第５遊星ギア機構の複数の遊星ギアは、共通の遊星ギアキャリアによって回転自在に支持されている。第４および第５遊星ギア機構の複数の段付遊星ギアの小径部は、駆動体に回転不能に接続されたリングギアと噛み合う。

１４段内装変速ハブは、前述の内装変速ハブを修正したものに基づいており、対称に配置された複数の段付遊星ギアの両方の小径部と噛み合う第２リングギアを備えている。共通の遊星ギアキャリアは２つの個別の遊星ギアキャリアと取り替えられ、第２および第３遊星ギア機構の遊星ギアキャリアは第１太陽ギアに回転不能に接続されている。第４および第５遊星ギア機構の遊星ギアキャリアは、駆動体に回転不能に接続されている。

複数の遊星ギア機構の各コンポーネント、例えば、複数の太陽ギアを有する複数のリングギアを固定するのに必要なクラッチの数が増えたために、ドイツ特許公開公報ＤＥ １９７ ２０ ７９６ Ａ１に記載の内装変速ハブは、複雑で比較的費用が高くなる。
ＤＥ１０ ２００４ ０１１ ０５２ Ａ１ ＤＥ １９７ ２０ ７９６ Ａ１

本発明の目的は、複数の速度段を備え、軽量かつコンパクトな構造を可能にする自転車用内装変速ハブを提供することにある。

本発明に係る自転車用内装変速ハブは、ハブ軸と、ハブ軸に回転自在に支持された駆動体と、ハブ軸に回転自在に支持されたハブシェルと、を備え、さらに、駆動体とハブシェルの間に配置され複数の動力伝達経路を介して駆動体からハブシェルに回転力を伝達するための動力伝達機構と、複数の動力伝達経路の一つを選択するためのシフト機構と、を備える。動力伝達機構は、動力伝達経路において下流側に配置された第１遊星ギア機構と、動力伝達経路の上流側において、下流側から順に配置された、第２遊星ギア機構、第３遊星ギア機構、及び第４遊星ギア機構を含む上流側遊星ギア機構と、を有している。第１遊星ギア機構は、ハブ軸によって回転自在に支持されハブ軸に固定可能な第１太陽ギアと、第１太陽ギアと同軸に配置された第１リングギアと、第１太陽ギアおよび第１リングギアに噛み合う複数の第１遊星ギアと、キャリア部とリングギア部とを有し第１遊星ギアを回転自在に支持する第１遊星ギアキャリアと、を有している。第２遊星ギア機構は、ハブ軸によって回転自在に支持されハブ軸に固定可能な第２太陽ギアと、ハブ軸に相対回転自在に支持された第２・第３遊星ギアキャリアと、第２・第３遊星ギアキャリアによって回転自在に支持され第２太陽ギアと噛み合う複数の第２遊星ギアと、を有している。第３遊星ギア機構は、ハブ軸によって回転自在に支持されハブ軸に固定可能な第３太陽ギアと、第２・第３遊星ギアキャリアに回転自在に支持され第３太陽ギアに噛み合うとともにリングギア部に噛み合う複数の第３遊星ギアと、を有している。第４遊星ギア機構は、ハブ軸に回転不能に固定された第４太陽ギアと、第４太陽ギアと同軸に配置された第４リングギアと、第４遊星ギアキャリアによって回転自在に支持された複数の第４遊星ギアと、を有し、第４遊星ギアは第４太陽ギアおよび第４リングギアと噛み合う。

本発明に従って形成された内装変速ハブには多くの利点がある。下流側遊星ギア機構の遊星ギアキャリアが上流側遊星ギア機構の複数の遊星ギアと噛み合うので、コンパクトな設計が達成され、これにより、ハブの径を小さく維持しながら複数の動力伝達経路を実現することが可能となる。さらに、上述のように下流側遊星ギアキャリアを複数の上流側遊星ギアに連結することによって、変速機の複数コンポーネントに関する不具合のリスクを低減する比較的に単純な構造により、複数の動力伝達経路を実現することが可能となる。また、単純な構造の内装変速ハブにより、比較的安価に比較的多くのギア比を可能にする内装変速ハブを実現することが可能である。

第１遊星ギア機構の遊星ギアキャリアのキャリア部とリングギア部とは、回転不能に接続され、特に一体形成されることが好ましい。したがって、第１遊星ギア機構の遊星ギアキャリアが２つの機能、即ち、第１遊星ギア機構の複数の遊星ギアに対する支持機能と、上流側遊星ギア機構の複数の遊星ギアに対する動力伝達機能と、を果たすことを強調すべきである。キャリア部とリングギア部間の回転不能な接続により、内装変速ハブのコンパクトな設計が最適化される。

下流側遊星ギア機構の遊星ギアキャリアは、第４遊星ギア機構に接続可能であることが好ましい。これにより、さらに多くの動力伝達経路を実現することができる。

例えば、下流側遊星ギア機構の遊星ギアキャリアが第４遊星ギア機構の遊星ギアキャリアに接続可能なクラッチ係合部を有するという好ましい実施形態によって、遊星ギアキャリアおよび下流側遊星ギア機構と、第４遊星ギア機構との接続を実現することができる。

下流側遊星ギア機構の遊星ギアキャリアからハブシェルに回転力の伝達を可能にするために、下流側遊星ギア機構の遊星ギアキャリアは、第１クラッチによってハブシェルに接続可能であることが好ましい。

第１リングギアは、第１リングギアからハブシェルに回転力を伝達するための第２クラッチによって、ハブシェルに接続可能であることが好ましい。

第３遊星ギア機構の複数の遊星ギアと、第２遊星ギア機構の複数の第２遊星ギアは、回転不能に接続されてもよく、特に、段付遊星ギアをそれぞれ形成するために一体形成されてもよい。

第４遊星ギアキャリアは、第２・第３遊星ギアキャリアと係合可能である。

第３クラッチは、第３遊星ギアキャリアと、第１遊星ギアキャリア、特に、回転力を第３遊星ギアキャリアから第１遊星ギアキャリアに伝達するためのクラッチ係合部との間に配置されてもよい。第４クラッチは、回転力を駆動体から第２リングギアに伝達するために、駆動体と第２リングギアとの間に配置可能である。第５クラッチは、回転力を駆動体から第３遊星ギアキャリアに伝達するために、駆動体と第３遊星ギアキャリアとの間に配置されてもよい。

本発明では、下流側遊星ギア機構の遊星ギアキャリアが上流側遊星ギア機構の複数の遊星ギアと噛み合うので、装置をコンパクトに構成でき、ハブの径を小さく維持しながら複数の動力伝達経路を実現することが可能となる。さらに、変速機の複数コンポーネントに関する不具合のリスクを低減する比較的に単純な構造により、複数の動力伝達経路を実現することが可能となる。また、単純な構造の内装変速ハブにより、比較的安価に比較的多くのギア比を可能にする内装変速ハブを実現することが可能である。

−第１実施形態−
図１は、自転車の後輪に装着可能な本発明に係る内装変速ハブの第１実施形態を示している。内装変速ハブは、ハブ軸１と、ハブ軸１によって回転自在に支持された駆動体２と、を備える。内装変速ハブは、さらに、ハブ軸１によって回転自在に支持されたハブシェル３を備える。動力伝達機構４は、ライダーが望むようにギア比を変更するために選択可能な複数の動力伝達経路を介して、駆動体２からハブシェル３に回転力を伝達するために、駆動体２とハブシェル３との間に配置されている。複数の動力伝達経路の一つを選択するために、シフト機構５が備えられている。

シフト機構５は、欧州特許公開公報ＥＰ １ ３２３ ６２７ Ａ２と、これに記載された米国特許６，６０７，４６５と、に詳細に記載されたシフト機構に対応している。

動力伝達機構４は、下流側遊星ギア機構および上流側遊星ギア機構を有する複数の遊星ギア機構６、７、８、９を備えており、上流側遊星ギア機構は下流側遊星ギア機構よりも駆動体２の近傍に配置されている。回転力の伝達方向からわかるように、下流側遊星ギア機構は上流側遊星ギア機構の後に配置されている。例えば、下流側遊星ギア機構は第1遊星ギア機構６を備え、上流側遊星ギア機構は第３遊星ギア機構８を備える。

複数の遊星ギア機構は直列に配置され、少なくとも４つの遊星ギア機構６、７、８、９を備える。

図１から明らかなように、下流側遊星ギア機構は遊星ギアキャリア３１を備え、上流側遊星ギア機構は複数の遊星ギア４３を備え、下流または第１遊星ギア機構６の遊星ギアキャリア３１は上流または第３遊星ギア機構８の複数の遊星ギア４３と噛み合う。

一般に、遊星ギアキャリア３１は、第1遊星ギア機構６の上流に配置された動力伝達機構４の複数コンポーネントに重なるように構成された、長手方向に延びる形状を有しているので、下流側遊星ギア機構６に比べて駆動体２の近傍に位置する。

特に、下流側遊星ギア機構６の遊星ギアキャリア３１は、下流または第１遊星ギア機構６の領域から上流または第３遊星ギア機構８の領域に向かって軸方向に延びる。図１に示すように、遊星ギアキャリア３１は、内装変速ハブの全長の３分の１〜２分の１より長く軸方向に延びる。遊星ギアキャリア３１は、下流側遊星ギア機構６と上流側遊星ギア機構８との間に配置された第２遊星ギア機構７が遊星ギアキャリア３１に重なるように軸方向に延びている。図１に係る実施形態において、第２遊星ギア機構７は遊星ギアキャリア３１と係合しない。

遊星ギアキャリア３１は段状に形成されており、後続する複数段の内径が駆動体２に向かって大きくなる。遊星ギアキャリア３１の段形状を、これに関連する複数コンポーネントのそれぞれと共にさらに詳細に述べる。

遊星ギアキャリア３１は、さらに、駆動体２の近傍に位置する遊星ギアキャリア３１の軸方向端部に配置されたクラッチ係合部３１ｃを有する。クラッチ係合部３１ｃは、第４遊星ギア機構９との関連でさらに詳細に述べるクラッチ５３（第３クラッチ）と係合、またはクラッチ５３との係合を解除するように設けられている。

遊星ギアキャリア３１は、さらにリングギア部３１ｂを有する。リングギア部３１ｂは、クラッチ係合部３１ｃと一体に接続され、クラッチ係合部３１ｃよりも小さな内径を有している。リングギア部３１ｂは、上流または第３遊星ギア機構８の複数の遊星ギア４３と噛み合う。リングギア部３１ｂの内径は、係合または衝突を回避するために、第２遊星ギア機構７の複数の第２遊星ギア４２の外径よりも大きい。

リングギア部３１ｂは、第１下流側遊星ギア機構６の複数の第１遊星ギア４１を支持するキャリア部３１ａと一体的に接続される。複数の第１遊星ギア４１は、遊星ギアキャリア３１のキャリア部３１ａに配置される複数の第１遊星ギア軸４１ａによって回転自在に支持される。一般的に、３つ以上の第１遊星ギア４１が第１遊星ギア機構６に備えられている。

さらに、クラッチ係合部３１ｄは、キャリア部３１ａと一体形成され、遊星ギアキャリア３１からハブシェル３への動力伝達を確立／遮断するために、第１クラッチ５１との係合または第１クラッチ５１との係合を解除するように備えられている。また第２クラッチ係合部３１ｄは、遊星ギア機構６の下流に配置されている。リングギア部３１ｂおよび（第１）クラッチ係合部３１ｃは、遊星ギア機構６の上流に位置する。さらに、複数コンポーネントの下流または上流配置については、動力の伝達方向の観点で考慮し、理解すべきである。

以下、複数の遊星ギア機構６、７、８、９について述べる。

第１遊星ギア機構６は、最も下流側に、または駆動体２から最も離れた位置に配置され、ハブ軸１によって回転自在に支持されハブ軸１に固定可能な第１太陽ギア１１を有する。第１太陽ギア１１の内周面とハブ軸１との間において、第１太陽ギア案内リング６１がハブ軸１に回転不能に固定されている。第１太陽ギア案内リング６１は、シフト機構５によって第１太陽ギア１１を固定／固定解除することが可能である。ハブ軸１と同軸に配置されハブ軸１によって回転自在に支持されるのは第１リングギア２１であり、前述の複数の第１遊星ギア４１は（第１）遊星ギアキャリア３１によって回転自在に支持され、第１太陽ギア１１および第１リングギア２１と噛み合う。

図１に示すように、複数の第１遊星ギア４１は２つのギア部を有し、大径ギア部は第１太陽ギア１１と噛み合い、小径ギア部はリングギア２１と噛み合う。複数の第１遊星ギア４１の小径ギア部は第２遊星ギア機構７の近傍に配置されている。第１リングギア２１とハブシェル３との間に配置された第２（ワンウェイ）クラッチ５２によって、リングギア２１は、ハブシェル３と接続またはハブシェル３から接続解除することが可能である。

上述のように、第１遊星ギア機構６のリングギアキャリア３１は、内装変速ハブの長手方向に複数の遊星ギア４１を超えるように軸方向に延び、これにより、少なくとも上流に続いて配置された第２および第３遊星ギア機構７、８と重なる。第１遊星ギアキャリア３１の外郭は、リングギア２１を部分的に収容するように構成され、肩部３１ｅを形成し、リングギア２１が肩部３１ｅと複数の第１遊星ギア４１の大径ギア部との間に配置されている。

第２遊星ギア機構７は、第１遊星ギア機構６の上流に位置しており、ハブ軸１によって回転自在に支持されハブ軸１に固定可能な第２太陽ギア１２を有する。第２太陽ギア１２の内面とハブ軸１との間において、第２太陽ギア案内リング６２がハブ軸１に回転不能に固定される。複数の第２遊星ギア４２は、ハブ軸１によって回転自在に支持された第２遊星ギアキャリア３２によって、回転自在に支持される。この目的のために、第２遊星ギアキャリア３２によって支持された第２遊星ギア軸４２ａによって、複数の第２遊星ギア４２が回転自在に支持される。一般的には、３つ以上の第２遊星ギア４２が設けられている。

第３遊星ギア機構８は、第２遊星ギア機構７の上流に配置されており、ハブ軸１によって回転自在に支持されハブ軸１に固定可能な第３太陽ギア１３を有する。第３太陽ギア１３の内周面とハブ軸１との間には、第３太陽ギア案内リング６３がハブ軸１に回転不能に固定される。第３太陽ギア案内リング６３は、太陽ギア１３を固定または固定解除するために、シフト機構５によって駆動可能である。複数の第３遊星ギア４３は第３太陽ギア１３と噛み合い、第２遊星ギアキャリア３２によって回転自在に支持される。特に、複数の第３遊星ギア４３は第２遊星ギア軸４２ａ上に配置されており、このように第２および第３遊星ギア４２、４３に対する共通の遊星ギア軸に相当する。

図１から明らかなように、第２および第３遊星ギア機構７，８は、回転不能に接続されており、段付遊星ギア４０２を一体形成する。段付遊星ギア４０２の小径ギア部は第２太陽ギア１２と噛み合い、段付遊星ギア４０２の大径ギア部は第３太陽ギア１３と噛み合う。さらに、段付遊星ギア４０２の大径ギア部は、下流側遊星ギアキャリア３１のリングギア部３１ｂと噛み合う。このように、第３太陽ギア１３と第１遊星ギアキャリア３１とを接続する伝達経路を確立することが可能である。

第４遊星ギア機構９は第３遊星ギア機構８の上流に配置され、駆動体２に最も近い遊星ギア機構に相当する。第４遊星ギア機構９は、ハブ軸１に回転不能に固定された第４太陽ギア１４を有する。第２リングギア２２はハブ軸１と同軸に配置され、ハブ軸１により回転自在に支持される。第２リングギア２２と第４太陽ギア１４との間には、２段遊星ギアとして形成された複数の第４遊星ギア４４が配置されている。複数の遊星ギア４４の大径ギア部はリングギア２２と噛み合い、複数の第４遊星ギア４４の小径ギア部は第４太陽ギア１４と噛み合う。一般的には、３つ以上の第４遊星ギア４４が備えられている。

複数の第４遊星ギア４４は、ハブ軸１の周りに回転自在な第３遊星ギアキャリア３３によって回転自在に支持される。第３遊星ギアキャリア３３は、複数の第４遊星ギア４４を回転自在に支持する複数の第３遊星ギア軸４４ａを有する。第３遊星ギアキャリア３３から第２遊星ギアキャリア３２に動力を伝達するために、第３遊星ギアキャリア３３は第２遊星ギアキャリア３２に係合する。

図１から容易にわかる通り、複数の第２遊星ギア軸４２ａと複数の第３遊星ギア軸４４ａは径方向に離間している。複数の第３遊星ギア軸４４ａは、複数の第２遊星ギア軸４２ａを有する円筒面よりも大きな径を有する円筒面に配置されている。複数の第１遊星ギア軸４１ａを有する円筒面は、複数の第３遊星ギア軸４４ａの円筒面に対応する。このように、第１および第４遊星ギア機構６、９の間に配置された複数の第２遊星ギア軸４２ａは、第１および第３遊星ギア軸４１ａ、４４ａのそれぞれよりもハブ軸１に近い。

第４遊星ギア機構９の第３遊星ギアキャリア３３は、下流側遊星ギアキャリア３１に接続可能である。この目的のために、上述の第３クラッチ５３は第３遊星ギアキャリア３３と第１遊星ギアキャリア３１との間に備えられている。特に、第３クラッチ５３は、駆動体２から離れた第３遊星ギアキャリア３３の端部に配置されており、第１遊星ギアキャリア３１の上流のクラッチ係合部３１ｃと係合またはクラッチ係合部３１ｃとの係合を解除する。駆動体２から第４遊星ギア機構９への動力伝達のために、第４および第５クラッチ５４および５５が備えられている。

第４クラッチ５４は駆動体２と第２リングギア２２との間に配置されたワンウェイクラッチである。第２リングギア２２は、駆動体２に向かって延びる軸方向突出部２２ａを有する。軸方向突出部２２ａは、その内周面に、第２リングギア２２を駆動体２に固定または駆動体２から固定解除するために第４クラッチ５４と連動するクラッチ係合部２２ｂを有する。第４クラッチ５４は、リングギア２２の軸方向突出部２２ａと平行に延びる駆動体２の軸方向突出部２ａによって支持されている。

速度段１〜６に関しては、駆動体２からリングギア２２に動力を伝達するために、第４クラッチ５４がリングギア２２と係合する。

速度段７〜１１に関しては、駆動体２から第３遊星ギア駆動体３３に回転力を伝達するために、駆動体２と第３遊星ギアキャリア３３との間に設置された第５クラッチ５５が備えられている。第５クラッチ５５はクラッチリングとして形成され、ハブ軸１の長手方向において軸方向に移動可能である。第５クラッチ５５は、駆動体２および第３遊星ギアキャリア３３にそれぞれ備えられたクラッチ係合部２ｂおよび３３ａと係合するように構成された２つの係合部５５ａ、５５ｂを有する。

駆動体２のクラッチ係合部２ｂは、軸方向突出部２ａの内周面に形成され、第５クラッチ５５の上部または径方向の係合部５５ｂと係合する。第３遊星ギアキャリア３３のクラッチ係合部３３ａは、第５クラッチ５５の下部または軸方向の係合部５５ａと係合または係合部５５ａとの係合を解除するように構成されている。

速度段７〜１１に関しては、第５クラッチ５５の軸方向係合部５５ａおよび第３遊星ギアキャリア３３のクラッチ係合部３３ａが連結され、第４クラッチ５４は連結されない。

第４および第５クラッチ５４および５５を含む上述のクラッチ機構に関するさらに詳細な内容は、欧州特許公開公報 １ ３２３ ６２７ Ａ２、さらには、欧州特許出願第０７ ００１ ０７６．４号に記載されている。なお、これらの件は、本出願人の出願によるものである。

図１に係る内装変速ハブの機能を図２〜１２を参照して説明するが、図２〜１２においては、各速度段に対する様々なコンポーネントの連結、および、これにより実現される具体的な動力伝達経路が図示されている。図２〜１２に示された太線および矢印は、動力伝達機構４を経由する回転力を図示している。様々なコンポーネントの連結さらには動力伝達経路が以下の表１および２に示されており、表１はコンポーネントの連結に関し、表２は具体的な動力伝達経路に関する。

要約すると、本発明に関する前述の実施形態に係る内装変速ハブは、ハブシェル２の径が現在利用可能な８段内装変速ハブの径と同様の１１段内装変速ハブの実現を可能にする。これは、本発明の内装変速ハブがハブ径を増大させることなく、従来の内装変速ハブよりも多くの速度段を提供することを意味する。さらに、図１に係る内装変速ハブは、すべての伝達経路が単純であるという利点を提供し、これにより効果的な動力伝達がもたらされる。

一般に、下流側遊星ギア機構６の遊星ギアキャリア３１は、上流側遊星ギア機構８の複数の遊星ギア４３と噛み合うように構成された、軸方向に長い形状を有する。さらに、遊星ギアキャリア３１の軸方向に長い形状は、さらなる上流側遊星ギア機構９の遊星ギアキャリア３３に対して遊星ギアキャリア３１を連結または連結解除することを可能にする。特に、下流側遊星ギア機構６の軸方向に長い遊星ギアキャリア３１は、上流側遊星ギア機構８の複数の遊星ギア４３からの回転力を選択的に伝達するように構成され、さらなる上流側遊星ギア機構９の遊星ギアキャリア３３からの回転力を選択的に伝達するように構成されている。

下流側遊星ギアキャリア３１の軸方向に長い形状によって、非常に効率的な複数の伝達経路を備えた、コンパクトで小径の内装自転車用内装変速ハブが実現される。

本発明の一実施形態に係る内装変速ハブの長手方向断面図。 速度段１における図１に係る内装変速ハブの長手方向断面図。 速度段２における図１に係る内装変速ハブの長手方向断面図。 速度段３における図１に係る内装変速ハブの長手方向断面図。 速度段４における図１に係る内装変速ハブの長手方向断面図。 速度段５における図１に係る内装変速ハブの長手方向断面図。 速度段６における図１に係る内装変速ハブの長手方向断面図。 速度段７における図１に係る内装変速ハブの長手方向断面図。 速度段８における図１に係る内装変速ハブの長手方向断面図。 速度段９における図１に係る内装変速ハブの長手方向断面図。 速度段１０における図１に係る内装変速ハブの長手方向断面図。 速度段１１における図１に係る内装変速ハブの長手方向断面図。

１ ハブ軸
２ 駆動体
３ ハブシェル
４ 動力伝達機構
６、７、８、９ 遊星ギア機構
１１ 第１太陽ギア
１２ 第２太陽ギア
１３ 第３太陽ギア
１４ 第４太陽ギア
２１ 第１リングギア
２２ 第２リングギア
３１ 第１遊星ギアキャリア
３１ｃ クラッチ係合部
３２ 第２遊星ギアキャリア
３３ 第３遊星ギアキャリア
４１ 第１遊星ギア
４２ 第２遊星ギア
４３ 第３遊星ギア
４４ 第４遊星ギア
５１ 第１ワンウェイクラッチ
５２ 第２ワンウェイクラッチ
５３ 第３ワンウェイクラッチ
５４ 第４ワンウェイクラッチ
５５ 第５クラッチ
４０２ 段付遊星ギア

Claims (11)

1. ハブ軸（１）と、
   前記ハブ軸（１）に回転自在に支持された駆動体（２）と、
   前記ハブ軸（１）に回転自在に支持されたハブシェル（３）と、
   前記駆動体（２）と前記ハブシェル（３）との間に配置され、複数の動力伝達経路を介して前記駆動体（２）から前記ハブシェル（３）に回転力を伝達するための動力伝達機構（４）と、
   前記複数の動力伝達経路の一つを選択するためのシフト機構（５）と、を備え、
   前記動力伝達機構（４）は、
   動力伝達経路において下流側に配置された第１遊星ギア機構（６）と、
   動力伝達経路の上流側において、下流側から順に配置された、第２遊星ギア機構（７）、第３遊星ギア機構（８）、及び第４遊星ギア機構（９）を含む上流側遊星ギア機構（７，８，９）と、を有し、
   前記第１遊星ギア機構（６）は、前記ハブ軸（１）によって回転自在に支持され前記ハブ軸（１）に固定可能な第１太陽ギア（１１）と、前記第１太陽ギア（１１）と同軸に配置された第１リングギア（２１）と、前記第１太陽ギア（１１）および前記第１リングギア（２１）に噛み合う複数の第１遊星ギア（４１）と、キャリア部（３１ａ）とリングギア部（３１ｂ）とを有し前記第１遊星ギア（４１）を回転自在に支持する第１遊星ギアキャリア（３１）と、を有し、
   前記第２遊星ギア機構（７）は、前記ハブ軸（１）によって回転自在に支持され前記ハブ軸（１）に固定可能な第２太陽ギア（１２）と、前記ハブ軸（１）に相対回転自在に支持された第２・第３遊星ギアキャリア（３２）と、前記第２・第３遊星ギアキャリア（３２）によって回転自在に支持され前記第２太陽ギア（１２）と噛み合う複数の第２遊星ギア（４２）と、を有し、
   前記第３遊星ギア機構（８）は、前記ハブ軸（１）によって回転自在に支持され前記ハブ軸（１）に固定可能な第３太陽ギア（１３）と、前記第２・第３遊星ギアキャリア（３２）に回転自在に支持され前記第３太陽ギア（１３）に噛み合うとともに前記リングギア部（３１ｂ）に噛み合う複数の第３遊星ギア（４３）と、を有し、
   前記第４遊星ギア機構（９）は、前記ハブ軸（１１）に回転不能に固定された第４太陽ギア（１４）と、前記第４太陽ギア（１４）と同軸に配置された第４リングギア（２２）と、第４遊星ギアキャリア（３３）によって回転自在に支持された複数の第４遊星ギア（４４）と、を有し、前記第４遊星ギア（４４）は前記第４太陽ギア（１４）および前記第４リングギア（２２）と噛み合う、
   を有する自転車用内装変速ハブ。
2. 前記第１遊星ギア機構（６）のキャリア部（３１ａ）とリングギア部（３１ｂ）は一体形成されて互いに回転不能である、請求項１に記載の自転車用内装変速ハブ。
3. 前記第１遊星ギアキャリア（３１）は前記第４遊星ギア機構（９）に接続可能である、請求項２に記載の自転車用内装変速ハブ。
4. 前記第１遊星ギアキャリア（３１）は、前記第４遊星ギア機構（９）の第４遊星ギアキャリア（３３）に接続可能なクラッチ係合部（３１ｃ）を有する、請求項３に記載の自転車用内装変速ハブ。
5. 前記第１遊星ギアキャリア（３１）から前記ハブシェル（３）に回転力を伝達するための第１クラッチ（５１）をさらに有する、請求項４に記載の自転車用内装変速ハブ。
6. 前記第１リングギア（２１）から前記ハブシェル（３）に回転力を伝達するための第２クラッチ（５２）をさらに有する、請求項１から５の何れかに記載の自転車用内装変速ハブ。
7. 前記第３遊星ギア機構（８）の複数の遊星ギア（４３）と、前記第２遊星ギア機構（７）の複数の第２遊星ギア（４２）は、段付遊星ギア（４０２）をそれぞれ形成するために一体形成されて互いに回転不能である、請求項１から６の何れかに記載の自転車用内装変速ハブ。
8. 前記第４遊星ギアキャリア（３３）は前記第２・第３遊星ギアキャリア（３２）と係合する、請求項１から７の何れかに記載の自転車用内装変速ハブ。
9. 前記第３遊星ギアキャリア（３３）から前記第１遊星ギアキャリア（３１）に回転力を伝達するための第３クラッチ（５３）をさらに備えた、請求項１から８の何れかに記載の自転車用内装変速ハブ。
10. 前記駆動体（２）と前記第２リングギア（２２）との間に配置され、前記駆動体（２）から前記第２リングギア（２２）に回転力を伝達する第４クラッチ（５４）をさらに備えた、請求項１から９の何れかに記載の自転車用内装変速ハブ。
11. 前記駆動体（２）と前記第４遊星ギアキャリア（３３）との間に配置され、前記駆動体（２）から前記第４遊星ギアキャリア（３３）に回転力を伝達する第５クラッチ（５５）をさらに備えた、請求項１から１０の何れかに記載の自転車用内装変速ハブ。
    

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