JP4828583B2 - 内装変速ハブ - Google Patents

Description

本発明は、内装変速ハブ、特に、爪制御部材を有する内装変速ハブアセンブリに関する。

自転車に乗ることは、移動の手段であるとともに、レクレーションの形態としてもますます人気が高まっている。また、自転車に乗ることは、プロ、アマを問わず、競技スポーツとしても人気が高い。レクレーション、移動、競技の用途に関わらず、自転車産業において、種々の自転車部品は常に改良が続けられている。大きく設計が見直されている自転車部品の一つに自転車用内装変速ハブが挙げられる。

内装変速ハブは、一般的には、シフト操作によって複数の動力伝達経路（ギア比）を選択可能な構成部材を有する内装ギア機構を備えるリアホイールハブである。

このような内装変速ハブでは、サイクリストは、自転車のハンドルバー上にあるいはその近傍に組み付けられた従来のレバー作動シフト機構を操作することによって、ペダリング速度を変更する。レバー作動シフト機構の操作は、内装変速ハブ内のシフト機構に機能的に接続されているボーデンタイプケーブルによって、内装変速ハブに伝達される。レバー作動シフト機構のポジションの移動によって、動力伝達経路（ギア比）の選択を最終的に決定する内装変速ハブ内のシフト機構の種々の構成部材が移動する。

内装変速ハブのシフト機構は、一般的に、シフトキーガイドと、爪制御部材と、爪制御ガイド部材と、を備える。爪制御部材は、内装変速ハブ内の固定ハブ軸回りに、内装変速ハブのシフト機構の種々の構成部材によって回動される。

爪制御部材は、一般的に、爪制御ベース部材と、１つ以上の爪制御アームと、を有する。爪制御ベース部材は、固定ハブ軸に沿った軸方向に延びており、第１端部と、第２端部と、を有する。爪制御ベース部材の第１端部はシフトキーガイドの開口部を通って延びている。一般的に、爪制御ベース部材の第１端部とシフトキーガイドとは機械的に固定されていない。具体的には、爪制御ベース部材の第１端部は、シフトキーガイドの開口部を通って延びている。その結果、爪制御ベース部材は、固定ハブ軸回りの円周方向に、シフトキーガイドの回転移動によって移動される。爪制御部材の爪制御アームは、内装変速ハブ内の太陽ギアと選択的に係合する爪と係合・非係合となるよう構成される。爪は、太陽ギアの一方向の回転を選択的に止める一方クラッチとして機能する。

一般的に、爪制御部材の爪制御ベース部材の第２端部は、爪制御ガイド部材に形成される凹部内に移動制限される。爪制御ガイド部材は、内装変速ハブの固定ハブ軸に回転可能に組み付けられる爪制御ガイド部材に形成される凹部内に、移動制限される。一般的に、爪制御ベース部材の第２端部と爪制御ガイド部材とは、機械的に固定されていない。そして、爪制御部材の爪制御ベース部材、爪制御ガイド部材、およびシフトキーガイドは、固定ハブ軸回りに、単一ユニットとして移動する。

爪制御部材の爪制御ベース部材、爪制御ガイド部材、およびシフトキーガイドに関する問題は、これらの構成部材間に、微小な遊び、すなわちわずかな相対的移動がある場合もあるということにある。どのような機械装置でも、機械的に接続されている構成部材間の遊び、すなわちわずかな相対的移動は望ましくない。時間が経つにつれ、動力伝達経路間でシフトするとき、サイクリストは、ルーズな、カチッと切り換わらないフィーリングに気付くことになる。

ＥＰ特許公開公報第１，３２３，６２７号に開示されている内装変速ハブにおいては、爪制御部材の爪制御ベース部材の第２端部は、爪制御ガイド部材の凹部内にかしめられるか、あるいはクリンプされており、その結果、爪制御ベース部材と爪制御ガイド部材との間の遊びが取り除かれている。しかしながら、時間が経つにつれ、また、使用が重なるにつれ、爪制御ベース部材と爪制御ガイド部材との間の遊びが広がることもある。また、ＥＰ特許公開公報第１，３２３，６２７号に開示されている構成は、シフトキーガイドと爪制御部材の爪制御ベース部材との間の遊びを取り除くようにはなされていない。
ＥＰ特許公開公報第１，３２３，６２７号

以上の点から、爪制御ベース部材と爪制御ガイド部材との間、およびシフトキーガイドと爪制御部材の爪制御ベース部材との間の遊びを低減するあるいは取り除く改良内装変速ハブのニーズがあることが、本開示から、当業者には明らかであろう。本発明は、このニーズと同様に、本開示から、当業者に対して、明らかにされる他のニーズに対してもなされたものである。

本発明の目的は、内装変速ハブ内のシフト機構の構成部材間の遊びすなわちわずかな相対的移動を低減あるいは取り除く特徴を有する内装変速ハブを提供することにある。

本発明に係る内装変速ハブは、固定ハブ軸と、複数の動力伝達経路と、爪制御部材と、爪制御ガイド部材と、シフトキーガイドと、を備えている。固定ハブ軸は、自転車フレームに回転不能に取り付けられるよう構成され、回転軸を形成している。複数の動力伝達経路は、固定ハブ軸の回りに配置された複数の太陽ギアを含み、それぞれ異なる経路で動力を伝達する。爪制御部材は、固定軸の回りに所定の角度範囲内に規制されて移動可能であり、太陽ギアの動作を制御する。爪制御ガイド及びシフトキーガイドは、それぞれ固定軸回りに回転可能であり、爪制御部材を支持して、爪制御部材の、複数の動力伝達経路に対応する別々のポジションへの移動を制限する。また、爪制御部材は、固定ハブ軸の軸方向に沿って延び、軸方向の第１端部がシフトキーガイドに溶接され、軸方向の第２端部が爪制御ガイド部材に溶接されている。

以上のような本発明では、内装変速ハブにおいて、シフト機構の各部材間の遊びを低減あるいは取り除くことができる。

本発明の選択的な実施形態を、図面を用いて説明する。以下の本発明にかかる実施の形態の説明は単なる例示であって、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって定義される本発明を限定するものではない。

図１は、本発明の第１実施形態にかかるハブアッセンブリ１２を備える自転車１０を示している。

図２に示すように、ハブアセンブリ１２は、爪制御部材１８（図３〜図６、図８〜図１４参照）およびクラッチリング２０の移動を制御するシフト機構１６（シフト制御機構）を有する動力伝達アッセンブリ１４を備える。図２４〜図３１に示すとともに以下により詳細に説明するように、爪制御部材１８およびクラッチリング２０は、複数のポジションに選択的に移動可能であり、これにより複数の動力伝達経路に沿ってトルクを伝達する動力伝達アッセンブリ１４の種々の構成部材を構成する。また、図３、図４、図６および図８〜図１０に示すように、本発明のシフト機構１６は、爪制御部材１８を支持して動力伝達経路に対応する別々のポジションへの移動を制限する爪制御ガイド部材２２（図３、図５、図８および図１０）およびシフトキーガイド２４（図４、図６および図９）を備える。本発明に関して、後述する通り、爪制御部材１８の一方の端部は爪制御ガイド部材２２に溶接されており、爪制御部材１８の他方の端部はシフトキーガイド２４に溶接されている。爪制御ガイド部材２２を爪制御部材１８に、またシフトキーガイド２４を爪制御部材１８に溶接することによって、ハブアセンブリ１２の可動部における遊びが低減され、安定した変速シフトが得られる。

図２に示すように、ハブアセンブリ１２は、基本的に、ハブ軸２６と、駆動体２８と、ハブシェル３０と、動力伝達アッセンブリ１４と、シフト機構１６と、を備える。

次に、図３〜図１０を参照して、ハブ軸２６を簡単に説明する。ハブ軸２６は、基本的に、従来と同様に自転車１０のリアフレームに回転不能に装着される長いシャフトである。ハブ軸２６は、シフト制御サポート部３２と、変速サポート部３４と、を備える。

ハブ軸２６のシフト制御サポート部３２は、概ね均一な直径を有し、シフト制御サポート部３２の一部に形成された1対の軸方向に延びる溝３６（図３および図４において一方の溝３６のみが見えている）を有する。

図３から明らかなように、ハブ軸２６の変速サポート部３４は、動力伝達アッセンブリ１４の種々の部分を受けて保持するように構成されている。ハブ軸２６の変速サポート部３４は、基本的に、シフト制御サポート部３２の外径より大きい最大径を有する凸状部を備える。変速サポート部３４は、互いに交わる一連の周方向に延びる凹部と、軸方向に延びる溝と、をさらに有する。具体的には、図３に示すように、変速サポート部３４は、周方向に延びる凹部、すなわち、スプリング保持凹部４０と、第１爪制御アーム収容凹部４２と、第２爪制御アーム収容凹部４４と、スプリング収容凹部４６，４８と、第３爪制御アーム収容凹部５０と、を有する。さらに、変速サポート部３４は、軸方向に延びる溝、すなわち、第１ロック溝６０と、第２ロック溝６２と、第１、第２および第３部分６４ａ，６４ｂ，６４ｃを有する爪収容溝６４と、図８に示されるコントロールアーム収容溝６８と、を有する。変速サポート部３４のこれらの溝および凹部は、後述する動力伝達アッセンブリ１４の構成部材を収容する。

図２に示すように、駆動体２８は、従来と同様に、ベアリングＢ_１によってハブ軸２６回りに回転可能に支持されており、ハブシェル３０は、ベアリングＢ_２，Ｂ_３によって、ハブ軸２６および駆動体２８に回転可能に支持される。駆動体２８は、動力伝達アッセンブリ１４によってハブシェル３０に選択的に連結可能であり、これにより、駆動体２８に伝達されたトルクが、後述する複数の選択される動力伝達経路のうちのいずれか１つを介してハブシェル３０に伝達される。

ハブシェル３０は、第１トルク変速ギア歯３０ａ（図２の右側）と、第２トルク変速ギア歯３０ｂ（図２の左側）と、を備える。その機能を、以下に、より詳細に説明する。

図２および図３に示すように、動力伝達アッセンブリ１４は、多段型の内装変速ハブである。動力伝達アッセンブリ１４は、基本的に、爪制御部材１８（図３）と、クラッチリング２０（図２）と、リング状シフトキー部材７０（図２および図４）と、爪制御ガイド部材２２（図２〜図３）と、駆動体２８（図２）と、第１太陽ギア７２（図２）と、第２太陽ギア７４と、第３太陽ギア７６と、第４太陽ギア７８と、第２太陽ギア爪８０と、第３太陽ギア爪８２と、第４太陽ギア爪８４と、遊星ギアキャリヤ８６（図２）と、第１セットの遊星ギア８８（図２）と、第２セットの遊星ギア９０（図２）と、爪９２（図２）と、第１リングギア９４（図２）と、第２リングギア９６（図２）と、爪９８（図２）と、シフト機構１６と、を備える。動力伝達アッセンブリ１４は、駆動体２８とハブシェル３０との間に機能的に配置されて、回転力を、駆動体２８からハブシェル３０に複数の異なるトルク動力伝達経路を介して伝達する。

次に、特に図３、図８および図１０〜図１４を参照して爪制御部材１８を説明する。爪制御部材１８は、爪制御ベース部材１００と、第１爪制御アーム１０２と、第２爪制御アーム１０４と、第３爪制御アーム１０６と、を基本的に有する爪を制御するための部材である。爪制御ベース部材１００は、ハブ軸２６の変速サポート部３４のほぼ全長にわたって延びる直線状の部分であり、第１端部１０８と、第２端部１１０と、を有する長いフラットな棒状に形成されている。

図３〜図５および図１０に示すように、ハブアセンブリ１２が完全に組み立てられた状態では、爪制御ベース部材１００はハブ軸２６の変速サポート部３４の制御アーム収容溝６８内に配置されており、第１爪制御アーム１０２は第１爪制御アーム収容凹部４２内に配置されており、第２爪制御アーム１０４は第２爪制御アーム収容凹部４４内に配置されており、そして、第３爪制御アーム１０６は第３爪制御アーム収容凹部５０内に配置されている。

シフトプロセスにおいて、第１爪制御アーム１０２、第１爪制御アーム収容凹部４２、第２爪制御アーム１０４、第２爪制御アーム収容凹部４４、第３爪制御アーム１０６および第３爪制御アーム収容凹部５０は、支持面として機能する。より具体的には、第１爪制御アーム１０２は第１爪制御アーム収容凹部４２内で周方向にスライド可能であり、第２爪制御アーム１０４は第２爪制御アーム収容凹部４４内で周方向にスライド可能であり、第３爪制御アーム１０６は第３爪制御アーム収容凹部５０内で周方向にスライド可能である。さらに、爪制御部材１８がハブ軸２６回りに周方向に移動されるとき、図８に示すように、周方向移動が、制御アーム収容溝６８の周方向側部６８ａ，６８ｂのいずれかの面と当接する爪制御ベース部材１００によって制限されている。

図１１および図１２から明らかなように、爪制御部材１８の第１爪制御アーム１０２は爪制御凹部１０２ａ，１０２ｂを有している。ハブアセンブリ１２を完全に組み立てた状態では、図１０に示すように、第１爪制御アーム１０２はハブ軸２６の第１爪制御アーム収容凹部４２内に配置される。爪制御凹部１０２ａ，１０２ｂは、第４太陽ギア爪８４の凸部８４ａと相互作用するように構成されている。例えば、爪制御部材１８が、動力伝達経路を選択するよう移動されるとき、第４太陽ギア爪８４の凸部８４ａは爪制御凹部１０２ａ，１０２ｂの一方あるいは他方へと移動でき、第４太陽ギア爪８４は径方向外側へ移動できる。その結果、第４太陽ギア爪８４は第４太陽ギア７８の内面と係合し、第４太陽ギア７８はハブ軸２６に対して相対的に一方向にもはや回転しなくなる。第１爪制御アーム１０２の動作は第２、第３爪制御アーム１０４，１０６の動作と同様である。第２爪制御アーム１０４の以下の説明および図１５〜図１８は、第１爪制御アーム１０２および第３爪制御アーム１０６の両方にも適用される。

図１１、図１３および図１５〜図１８から明らかなように、爪制御部材１８の第２爪制御アーム１０４は爪制御凹部１０４ａ，１０４ｂを有している。ハブアセンブリ１２を完全に組み立てた状態では、図１０に示すように、第２爪制御アーム１０４はハブ軸２６の第２爪制御アーム収容凹部４４内に配置される。爪制御凹部１０４ａ，１０４ｂは、第３太陽ギア爪８２の凸部８２ａと相互作用するように構成されている。図１５および図１７に示すように、例えば、爪制御部材１８が動力伝達経路を選択するよう移動されるとき、第３太陽ギア爪８２の凸部８２ａは爪制御凹部１０４ａ，１０４ｂの一方あるいは他方へと移動でき、第３太陽ギア爪８２は径方向外側へ移動できる。その結果、第３太陽ギア爪８２は第３太陽ギア７６の内面と係合し、これにより第３太陽ギア７６はハブ軸２６に対して相対的に一方向に回転することが防止される。したがって、第３太陽ギア爪８２は、第３太陽ギア７６が一方向にのみ回転することを可能にする一方クラッチとして機能する。しかしながら、凸部８２ａが第２爪制御アーム１０４の他の部分と当接するとき、第３太陽ギア爪８２は内側へ付勢され、そして、第３太陽ギア７６がハブ軸２６回りに両方向に自由に回転することができる。

図１１および図１４から明らかなように、爪制御部材１８の第３爪制御アーム１０６は爪制御凹部１０６ａ，１０６ｂを有している。ハブアセンブリ１２を完全に組み立てた状態では、第３爪制御アーム１０６はハブ軸２６の第３爪制御アーム収容凹部５０内に配置される。爪制御凹部１０６ａ，１０６ｂは、第２太陽ギア爪８０の凸部８０ａと相互作用するように構成されている。例えば、爪制御部材１８が動力伝達経路を選択するよう移動されるとき、第２太陽ギア爪８０の凸部８０ａは爪制御凹部１０６ａ，１０６ｂの一方あるいは他方へと移動でき、そして、第２太陽ギア爪８０は径方向外側へ移動できる。その結果、第２太陽ギア爪８０は第２太陽ギア７４の内面と係合し、これにより、第２太陽ギア７４はハブ軸２６に対して相対的に一方向に回転することが防止される。

爪制御部材１８のポジショニングにより、どの動力伝達経路すなわちどのギア比が、ハブアセンブリ１２内で係合状態となるかが決定される。ここで説明する発明の実施形態においては、８つの動力伝達経路（後述）がある。本発明を、任意の数の動力伝達経路を有するハブアセンブリに用いることができ、本発明が８つの動力伝達経路を有するハブアセンブリに用いることに限定されないことはもちろんである。例えば、本発明を、２つの動力伝達経路あるいはそれより多い動力伝達経路、またあるいは１０以上もの動力伝達経路を有するハブアセンブリに用いることができる。

爪制御ベース部材１００の第１端部１０８および第２の端部１１０を、関連する構成部材の説明後、以下にさらに説明する。

図２、図７、図２２および図２３に示すように、クラッチリング２０は、第１セットのギア歯１２０と、軸方向端部に第２セットのギア歯１２２と、を外周に備える環状の部材である。クラッチリング２０の内周面は、保持クリップ１２４と、径方向内側への延設部１２６と、を備える。図２２および図２３からよくわかるように、シフトキー部材７０は、保持クリップ１２４と径方向内側への延設部１２６との間で、軸方向に移動制限されている。クラッチリング２０は、ハブシェル３０および駆動体２８から径方向内側に、かつ、シフト機構１６から径方向外側に配置される。図２２および図２３に示すように、クラッチリング２０は、ハブアクスル２６に対して相対的な軸方向の移動の制限を受けることができ、かつ、ハブ軸２６の回りに回転可能である。

図３からよくわかるように、爪制御ガイド部材２２は、中央開口２２ａと、第１凹部２２ｂと、第２凹部２２ｃと、有する環状のディスク形状を有する。図８に示されるように、中央開口２２ａは、ハブ軸２６の変速サポート部３４の一部を収容するように形成されている。したがって、爪制御ガイド部材２２は、ハブ軸２６回りに回転可能に配置される。爪制御ガイド部材２２の第２凹部２２ｃは爪制御部材１８の第２端部１１０に対応して形成されている。より具体的には、爪制御部材１８の第２端部１１０は、爪制御ガイド部材２２の第２凹部２２ｃに収容されるように形成される。さらに以下に説明されるように、第２端部１１０が爪制御ガイド部材２２の第２凹部２２ｃに挿入されると、第２端部１１０は爪制御ガイド部材２２に溶接され、これにより、確実に剛性のある固定取り付けがなされる。したがって、爪制御ガイド部材２２と爪制御部材１８との間には、遊びすなわち相対的な移動がない。

再び、図２を参照して、駆動体２８を説明する。駆動体２８は、従来と同様にベアリングＢ_１によってハブ軸２６回りに回転可能に支持されるものであり、いくつかの異なる直径部を有する概ね環状の部材である。駆動体２８は、さらにハブシェル３０を支持するベアリングＢ_３を支持する。

図２、図２２および図２３に示すように、駆動体２は、径方向内面のギア歯１３４（図２２および図２３）と、チェーンスプロケットサポート部１３６（図２のみ）と、径方向外側部の爪係合部１３８と、径方向内側部のシフトアシストギア歯１４０（図２、図１９，図２０および図２１）と、を備える。ギア歯１３４は、クラッチリング２０の第１セットのギア歯１２０と噛み合うように形成されており、これにより、クラッチリング２０は、常に駆動体２８とともに回転する（図２２および図２３）。しかしながら、クラッチリング２０は、後述の通り、軸方向に、ギア歯１３４の長さに沿って移動するように構成されている。図２に示すように、駆動体２８のチェーンスプロケットサポート部１３６は、ともに回転するよう駆動体２８に固定的に取り付けられているチェーンスプロケットＳを支持する。駆動体２８、クラッチリング２０、およびチェーンスプロケットＳは、単一ユニットとしてともに回転する。シフトアシストギア歯１４０の目的を、以下に説明する。

クラッチリング２０は、図２２および図２４〜図２７に示す第１ポジションから、図２３および図２８〜図３１に示す第２ポジションへと移動可能である。図２２および図２４〜図２７に示す第１ポジションにおいて、クラッチリング２０は、アイドル状態にあり、駆動体２８とともに回転する。したがって、クラッチリング２０が第１ポジションにある状態では、駆動体２８からのトルクは、以下により詳細に説明するように、図２４〜図２７に示す第１動力伝達経路の第１グループにおいては、爪９２を介して第１リングギア９４に伝達される。図２３および図２８〜図３１に示す第２ポジションにおいては、クラッチリング２０の第２のセットギア歯１２２は、遊星ギアキャリヤ８６のギア歯と係合し、噛み合っており、駆動体２８からのトルクは、以下により詳細に説明するように、図２８〜図３１に示す動力伝達経路の第２グループにおいては、駆動体２８から遊星ギアキャリヤ８６へと伝達される。後述する通り、クラッチリング２０は、第１および第２ポジション間で、シフト機構１６によって移動される。以下により詳細に説明するように、シフトキー部材７０は、クラッチリング２０をシフト機構１６の一部分に連結するよう機能し、これにより、クラッチリング２０がクラッチリング２０の第１ポジション（図２４）と第２ポジション（図２５）との間で移動する。

次に、特に図２および図４を参照して、シフトキー部材７０を説明する。シフトキー部材７０は、環状のリング状部材であり、1対の径方向内側に延設されるカム従動部１４４を有する。シフトキー部材７０の外側環状部は、クラッチリング２０の保持クリップ１２４と径方向内側への延設部１２６との間で移動制限されている。

次に、特に図２、図３、図６および図７を参照して、第１太陽ギア７２を説明する。第１太陽ギア７２は、従来と同様にハブ軸２６に回転不能に支持される。図２に示すように、第１太陽ギア７２は、従来と同様に第１セットの遊星ギア８８の小径ギア歯と噛み合う、径方向外側に延設されるギア歯を有する。

図２に示すように、カム部１５２は第１太陽ギア７２に隣接して配置される。カム部１５２は、第１太陽ギア７２の一部として形成することができ、あるいは、図２および図４に示すように、第１太陽ギア７２とは別部材にもできる。カム部１５２は、ハブ軸２６の変速サポート部３４に回転不能に組み付けられる。図４から明らかなように、カム部１５２は、1対の第１カム面１５４、第２カム面１５６および第３カム面１５８を有する。以下により詳細に説明する通り、カム部１５２は、シフトキー部材７０およびクラッチリング２０を、図２４および図２５に示す第１および第２ポジション間で移動させるよう構成される。シフトキー部材７０は、第１太陽ギア７２のカム部１５２の外径より少し大きい全体的な内径（1対の径方向内側に延設されるカム従動部１４４がない部分）を有する。しかしながら、シフトキーガイド２４の説明において以下にさらに説明するように、1対の径方向内側に延設されるカム従動部１４４は、カム部１５２の内面を越えて、径方向内側に延びている。

次に、特に図２、図３、図５、図６、および図７を参照して、第２太陽ギア７４、第３太陽ギア７６、および第４太陽ギア７８を説明する。第２太陽ギア７４、第３太陽ギア７６、および第４太陽ギア７８は、すべてアクスル２６に対して相対的に選択的に回転可能である。第２太陽ギア７４、第３太陽ギア７６、および第４太陽ギア７８は、それぞれ、従来の内部爪ラチェットおよび外側ギア歯を有する。

図３に示すように、第２太陽ギア爪８０は、制御部８０ａと、スプリング８０ｂと、を備える。第２太陽ギア爪８０の制御部８０ａは、ハブ軸２６の凹部６４の第３部分６４ｃ内に回動可能に保持されており、これにより、第２太陽ギア爪８０が径方向外側に選択的に回動することができ、第２太陽ギア７４の内部爪ラチェット歯に対して段階的に移動することができる。スプリング８０ｂは、スプリング収容凹部４８に組み付けられ、第２太陽ギア爪８０を外側へ付勢する。第２太陽ギア爪８０は、ハブ軸２６に対して相対的なポジションに留まり、爪制御部材１８のポジショニングに応じて第２太陽ギア７４の内側ラチェット歯と選択的に係合する。より具体的には、第３爪制御アーム１０６の爪制御凹部１０６ａ，１０６ｂのうちの一方が第２太陽ギア爪８０の制御部８０ａと並ぶとき、第２太陽ギア爪８０は、径方向外側に移動して第２太陽ギア７４の内側ラチェット歯と当接し、これにより第２太陽ギア７４が一方の回転方向にのみ回転可能となる。言いかえれば、第２太陽ギア爪８０は一方クラッチとして機能する。それ以外のとき、制御部８０ａと第３爪制御アーム１０６の他の残りの部分との当接により、第２太陽ギア爪８０が径方向内側に引っ張られ、第２太陽ギア７４は従来と同様にハブ軸２６回りに自由回転状態である。

同様に、第３太陽ギア爪８２は、制御部８２ａと、スプリング８２ｂと、を備える。第３太陽ギア爪８２の制御部８２ａは、ハブ軸２６の凹部６４の第２部分６４ｂ内に回動可能に保持されており、これにより、第３太陽ギア爪８２が、径方向外側に選択的に回動することができ、そして、第３太陽ギア７６の内部爪ラチェット歯に対して段階的に移動することができる。スプリング８２ｂは、スプリング収容凹部４６に組み付けられ、第３太陽ギア爪８２を外側へ付勢する。第３太陽ギア爪８２は、ハブ軸２６に対して相対的なポジションに留まり、爪制御部材１８のポジショニングに応じて第３太陽ギア７６の内側ラチェット歯と選択的に係合する。より具体的には、第２爪制御アーム１０４の爪制御凹部１０４ａ，１０４ｂのうちの一方が第３太陽ギア爪８２の制御部８２ａと並ぶとき、第３太陽ギア爪８２は径方向外側に移動して第３太陽ギア７６の内側ラチェット歯と当接し、これにより第３太陽ギア７６が一方の回転方向にのみ回転可能となる。言いかえれば、第３太陽ギア爪８２は一方クラッチとして機能する。それ以外のとき、制御部８２ａと第２爪制御アーム１０４の他の残りの部分との当接により、第３太陽ギア爪８２が径方向内側に引っ張られ、第３太陽ギア７６は従来と同様にハブ軸２６回りに自由回転状態である。

同様に、第４太陽ギア爪８４は、制御部８４ａと、スプリング８４ｂと、を備える。第４太陽ギア爪８４の制御部８４ａは、ハブ軸２６の凹部６４の第１部分６４ａ内に回動可能に保持されており、これにより、第４太陽ギア爪８４が、径方向外側に選択的に回動することができ、第４太陽ギア７８の内部爪ラチェット歯に対して段階的に移動することができる。スプリング８４ｂは、スプリング収容凹部４０に組み付けられ、第４太陽ギア爪８４を外側へ付勢する。第４太陽ギア爪８４は、ハブ軸２６に対して相対的なポジションに留まり、爪制御部材１８のポジショニングに応じて第３太陽ギア７６の内側ラチェット歯と選択的に係合する。より具体的には、第１爪制御アーム１０２の爪制御凹部１０２ａ，１０２ｂのうちの一方が、第４太陽ギア爪８４の制御部８４ａと並ぶとき、第４太陽ギア爪８４は径方向外側に移動して第４太陽ギア７８の内側ラチェット歯と当接し、これにより第４太陽ギア７８が一方の回転方向にのみ回転可能となる。言いかえれば、第４太陽ギア爪８４は一方クラッチとして機能する。それ以外のとき、制御部８４ａと第１爪制御アーム１０２の他の残りの部分との当接により、第４太陽ギア爪８４径方向内側に引っ張られ、第４太陽ギア７８は従来と同様にハブ軸２６回りに自由回転状態である。

図２に示すように、遊星ギアキャリヤ８６は、第１セットの遊星ギア８８および第２セットの遊星ギア９０を支持するシャフトを備える従来のケージ状部材である。より具体的には、遊星ギアキャリヤ８６は、ハブ軸２６回りに回転可能に支持される環状部を有する。遊星ギアキャリヤ８６は、従来と同様に、第１および第２セットの遊星ギア８８，９０を支持し保持するよう構成されている。遊星ギアキャリヤ８６は、小径部１６０と、大径部１６２と、を有する。図２の左側に示すように、小径部１６０は、ベアリングアッセンブリＢ_２に隣接して配置される。遊星ギアキャリヤ８６の大径部１６２は、第１および第２遊星ギア８８，９０のセットを支持する複数のシャフト１６４を備えており、これにより、第１および第２遊星ギア８８，９０は、遊星ギアキャリヤ８６のシャフト１６４の回りに自由に回転する。また、大径部１６２は、図２３および図２８〜図３１に示すクラッチリング２０が第２ポジションにある状態では、クラッチリング２０の第２セットのギア歯１２２と係合するように構成されている、クラッチリング２０に隣接するギア歯８６ａを有する。

遊星ギアキャリヤ８６は、好ましくは、３つの第１セットの遊星ギア８８（図２では１つのみを図示）と、３つの第２セットの遊星ギア９０（図２では１つのみを図示）と、を支持する。それぞれの第１セットの遊星ギア８８は、小径セットのギア歯８８ａと、大径セットのギア歯８８ｂと、を有する。小径セットのギア歯８８ａは、第１太陽ギア７２の外側ギア歯７２ａと噛み合う。第１太陽ギア７２の大径セットのギア歯８８ｂは第１リングギア９４の内側ギア歯と噛み合う。

それぞれの第２セットの遊星ギア９０は、小径セットのギア歯９０ａと、中間径セットのギア歯９０ｂと、１セットの大径セットのギア歯９０ｃと、を有する。小径セットのギア歯９０ａは第２太陽ギア７４の外側ギア歯および第２リングギアの内側ギア歯９６と噛み合う。中間径セットのギア歯９０ｂは第３太陽ギア７６の外側ギア歯と噛み合う。大径セットのギア歯９０ｃは第４太陽ギア７８の外側ギア歯と噛み合う。

爪９２は、駆動体２８の爪係合部１３８と第１リングギア９４の一部との間に配置される。爪９２は駆動体２８から第１リングギア９４へトルクを伝達する一方クラッチとして機能する。

図２に示すように、第１リングギア９４は、第１遊星ギア８８と、遊星ギアキャリヤ８６の大径部１６２の一部と、爪９２と、を取り囲む環状部材である。第１リングギア９４は、ハブ軸２６、ハブシェル３０および遊星ギアキャリヤ８６に対して相対的に回転可能である。第１リングギア９４は、複数の内側ギア歯９４ａおよび内側ギア歯９４ｂを有する。内側ギア歯９４ａは第１遊星ギア８８の大径ギア歯８８ｂと噛み合う。内側ギア歯９４ｂは爪９２と係合するように構成されている。爪９２は、第１リングギア９４が駆動体２８に対して一方向にのみ回転することを可能にする一方クラッチとして機能する。

図２に示すように、第２リングギア９６は、ハブシェル３０に、複数の従来のローラおよびカム面を有するローラクラッチ１６６の態様の一方クラッチを介して、機能的に連結される。

図２に示すように、爪９８は、遊星ギアキャリヤ８６の小径部１００の一部に、従来と同様に保持される。爪９８は遊星ギアキャリヤ８６からハブシェル３０へトルクを伝達する一方クラッチとして機能する。

第２、第３および第４太陽ギア８０，８２，８４、遊星ギアキャリヤ８６、および第１および第２セットの遊星ギア８８の全体的な動作および機能は、また、例えば、Ｓｈｏｇｅに付与された米国特許６，６０７，４６５号および／またはＥＰ特許公開公報第１，３２３，６２７号において示されている。

次に、図４を参照してシフト機構１６を説明する。シフト機構１６は、基本的に、爪制御部材１８と、カム部１５２と、シフトキー部材７０と、シフトキーガイド２４と、第１付勢スプリング１７０と、スプリングワッシャ１７２と、第２付勢スプリング１７４と、第１シフトスリーブ１７６と、回転不能なスプリングワッシャ１７８と、爪サポート１８０と、1対の爪１８２と、1対の爪シャフト１８４と、第２シフトスリーブ１８６と、爪制御ワッシャ１８８と、ベアリングコーン１９０と、アクチュエータプレート１９２と、スペーサ１９４と、ワッシャ１９６と、非回転可能なロックワッシャ１９８と、ロックナット２００と、を備えている。

図４に示した各構成の相対的な寸法は、必ずしも一定の縮尺ではないことは、以下の説明から理解されよう。例えば、種々のエレメントの内径および外径は、隣接したエレメントと、正確に一定の縮尺ではない場合もある。むしろ、シフト機構１６の種々の構成部材間の相対的な寸法関係は、図２、図２２および図２３において、同じく、後述する種々の構成部材間の動作関係によって示されている。

次に、図４、図６および図９を参照して、シフトキーガイド２４を説明する。シフトキーガイド２４はハブ軸２６回りに回転可能に配置される。シフトキーガイド２４は、中央ディスク部２１０と、周囲に円弧状壁部２１２，２１４，２１６の組と、を有する全体的にカップ形状である。中央ディスク部２１０は、中央開口２２０（中央ハブ軸収容開口）と、収容開口部２２２と、を有する。中央開口２２０は、ハブ軸２６の一部の周辺に接するように形成されており、これにより、シフトキーガイド２４がハブ軸２６回りに回転可能となる。凹部２２４，２２６は、円弧状壁部２１２，２１４の組の間と、円弧状壁部２１４，２１６の組の間と、にそれぞれ形成される。

図７に示すように、シフトキー部材７０の内側に延設されるカム従動部１４４は、凹部２２４，２２６（図７においては凹部２２４だけが見えている）へと延びており、これにより、シフトキー部材７０はシフトキーガイド２４とともに回転する。しかしながら、シフトキー部材７０はシフトキーガイド２４に関して軸方向の移動を受けることができる。第１太陽ギア７２、および第１太陽ギア７２のカム部１５２は、ハブ軸２６に対して相対的に回転できない。したがって、シフトキーガイド２４がハブ軸２６およびカム部１５２に対して相対的に回転されると、カム従動部１４４は、カム部１５２のカム面１５６との当接によって、軸方向に移動される。より具体的には、第１回転ポジションにおいて、カム従動部１４４はカム部１５２のカム面１５４と当接する。シフトキーガイド２４が回転されると、カム従動部１４４はカム面１５６と当接し、そして、カム面１５８へと移動される。

シフトキー部材７０がクラッチリング２０内において移動制限されるので、クラッチリング２０はシフトキー部材７０とともに軸方向に移動する。例えば、シフトキー部材７０のカム従動部１４４がカム面１５４と当接している状態では、クラッチリング２０は図２２に示すポジションにある。シフトキー部材７０がシフトキーガイド２４の回転によって回転すると、シフトキー部材７０のカム従動部１４４がカム面１５８と当接するまで（図２３）、シフトキー部材７０のカム従動部１４４はカム面１５６に沿ってスライドする。したがって、クラッチリング２０は図２３に示すポジションに移動される。図２２および図２３に示すように、付勢スプリング２２５は、クラッチリング２０を、図２３に示すポジションに向かって付勢する。

図６および図９に示すように、シフトキーガイド２４の中央ディスク部２１０の収容開口部２２２は、爪制御部材１８の第１端部１０８を収容するように形成されている。また、第１端部１０８は、シフトキーガイド２４に収容開口部２２２で溶接される。上述の通り、第２端部１１０は爪制御ガイド部材２２に溶接される。したがって、爪制御ガイド部材２２、シフトキーガイド２４、および爪制御部材１８は、剛性があるように互いに取り付けられている。また、シフトキーガイド２４が回転されると、すなわちハブ軸２６回りに周方向変位を受けると、爪制御部材１８および爪制御ガイド部材２２は、ハブ軸２６回りにシフトキーガイド２４と一体に移動する。言いかえれば、爪制御ガイド部材２２、シフトキーガイド２４、および爪制御部材１８は、ハブ軸２６に対して相対的に単一の剛体ユニットとして回転する。

次に、図４を参照して第１付勢スプリング１７０について説明する。第１付勢スプリング１７０は、基本的に、コイルスプリングである。第１付勢スプリング１７０は、第１端部１７０ａと、第２端部１７０ｂと、を有する。シフトキーガイド２４の円弧状壁部２１２，２１４，２１６の最小内径は、第１付勢スプリング１７０、スプリングワッシャ１７２、および第２付勢スプリング１７４より大きい。したがって、第１付勢スプリング１７０、スプリングワッシャ１７２、および第２付勢スプリング１７４は、基本的に、シフトキーガイド２４内に配置される。また、第１付勢スプリング１７０の第１端部１７０ａは、シフトキーガイド２４の凸部２４ａに接続されており、これにより、第１付勢スプリング１７０が、シフトキーガイド２４を付勢して、より低速の動力伝達経路の方向に回転移動させる。第１付勢スプリング１７０の第２端部１７０ｂはスプリングワッシャ１７２の凸部１７２ａに接続される。

次に、図４を参照してスプリングワッシャ１７２について説明する。スプリングワッシャ１７２は、上述の凸部１７２ａと、1対の凸部１７２ｂと、中央開口部１７２ｂと、1対の凹部１７２ｃと、（一方の凹部１７２ｃのみが図４において見えている）と、外側の軸方向に延設される凸部１７２ｄと、有するディスク状部材である。凹部１７２ｃは中央開口部１７２ｂへと開口している。

第２付勢スプリング１７４は、基本的に、第１端部１７４ａと、第２端部１７４ｂと、を有するコイルスプリングである。第１端部１７４ａは、スプリングワッシャ１７２の外側の軸方向に延設される凸部１７２ｄに接続される。第２付勢スプリング１７４の第２の端部１７４ｂは、回転不能なスプリングワッシャ１７８の外側の軸方向に延設される凸部１７８ａに接続される。したがって、第２付勢スプリング１７４は、スプリングワッシャ１７２を付勢して、より低速の動力伝達経路の方向に回転移動させる。

第１シフトスリーブ１７６は、第１の軸方向に延設される凸部１７６ａと、第２の軸方向に延設される凸部１７６ｂと、を有する環状のリング状部材である。第１シフトスリーブ１７６の外径は、第１付勢スプリング１７０および第２付勢スプリング１７４の内径より小さい。しかしながら、第１の軸方向に延設される凸部１７６ａは、1対の凹部１７２ｃのスプリングワッシャ（一方の凹部１７２ｃのみが図４において見えている）１７２にぴったりと接触するように形成されている。したがって、スプリングワッシャ１７２および第１シフトスリーブ１７６は、一体的に単一ユニットとして回転する。

回転不能なスプリングワッシャ１７８は、環状のディスク形状であり、上述の外側の軸方向に延設される凸部１７８ａと、中央の開口部１７８ｂと、を有する。開口部１７８ｂは、1対の内側に延設される凸部１７８ｃ間で形成される1対の円弧状で周方向に延設される凹部を有している。回転不能なスプリングワッシャ１７８をハブ軸２６に組み付けた状態で、1対の凸部１７８ｃは、軸方向に延びる溝３６へと延びている。したがって、回転不能なスプリングワッシャ１７８は、ハブ軸２６に対して相対的に回転することができない。

第１シフトスリーブ１７６の第２の軸方向に延設される凸部１７６ｂは、開口部１７８ｂへと延びるように形成されている。さらに、この凸部１７６ｂおよび開口部１７８ｂは、第１シフトスリーブ１７６が、凸部１７６ｂと1対の凸部１７８ｃとの間の当接によって回転変位の制限を受けることが可能であるように形成されている。

爪サポート１８０は、いくつかの凹部を有する中央開口を有するディスク状エレメントである。第１シフトスリーブ１７６の凸部１７６ｂは凹部へと延びており、これにより、第１シフトスリーブ１７６および爪サポート１８０が一体的に単一ユニットとして回転する。また、第１シフトスリーブ１７６もスプリングワッシャ１７２とともに回転するよう固定されているので、スプリングワッシャ１７２、第１シフトスリーブ１７６、および爪サポート１８０は、すべて、一体的に単一ユニットとして回転する。また、爪サポート１８０は爪シャフト１８４を固定的に支持する1対の開口を有する。爪１８２は、爪シャフト上で回動可能に支持されるとともにスプリングによって付勢され、これにより、爪１８２が駆動体２８と係合するよう付勢される。以下に、爪１８２の動作を説明する。

第２シフトスリーブ１８６は、第１シフトスリーブ１７６と同様な円筒状のエレメントであって、1対の第１凸部１８６ａと、1対の第２凸部１８６ｂと、を有する。図１９、図２０および図２１に示すように、後述する通り、第１凸部１８６ａは、凸部１７６ｂの直径と同じ直径を有しており、凸部１７６ａと当接するよう配置される。第２凸部１８６ｂは、爪制御ワッシャ１８８およびベアリングコーン１９０を通って延びるように、十分に長い。

再び図４を参照して、爪制御ワッシャ１８８は、外側の軸方向に延設される凸部１８８ａと、1対の凹部１８８ｂを有する中央開口と、を有する。第２シフトスリーブ１８６の第２凸部１８６ｂは、凹部１８８ｂを通ってぴったりと接触するように形成されており、これにより、第２シフトスリーブ１８６および爪制御ワッシャ１８８は、一体的に単一ユニットとして回転する。図１９〜図２１に示すように、後述する通り、凸部１８８ａは爪１８２の移動と干渉するように形成されている。

図２に示すように、ベアリングコーン１９０はベアリングＢ_１を支持するように形成されている。ベアリングコーン１９０は、ハブ軸２６の溝３６へ延びるよう形成されている内側凸部１９０ａを有する。したがって、ベアリングコーン１９０は、ハブ軸２６に対して相対的に回転することができない。第２シフトスリーブ１８６の第２凸部１８６ｂは、ベアリングコーン１９０内で自由に回転することができ、内側凸部１９０ａから干渉を受ける。その結果、第２シフトスリーブ１８６は、ベアリングコーン１９０に対して回転変位の制限を受けることができる。

アクチュエータプレート１９２は、内側凸状部１９２ａと、外側凸状部１９２ｂと、を有するディスク状部材である。外側凸状部は、カップリングプレートの一部と噛み合う、すなわち係合するように形成されている。カップリングプレートは、自転車１０のハンドルバー（図示せず）上の従来シフトレバー（図示せず）に機能的に接続されている。従来のシフトレバーの移動によって、従来のケーブルが移動し、その結果、アクチュエータプレート１９２が回転し、サイクリストが自転車１０のトルク伝達経路すなわち動力伝達経路（変速段）を選択することできる。複数の内側凸状部１９２ａは、互いに組になっており、内側凸状部１９２ａのそれぞれの組は、間にギャップを形成する。内側凸状部１９２ａ間のギャップは、第２シフトスリーブ１８６の第２凸部１８６ｂをぴったりと収容するよう形成されている。結果的に、シフトスリーブ１８６、爪制御ワッシャ１８８、およびアクチュエータプレート１９２は、すべて、一体的に単一ユニットとして回転する。

スペーサ１９４、ワッシャ１９６、回転不能なロックワッシャ１９８、およびロックナット２００は、すべて従来と同様の構成である。

次に、シフト機構１６および動力伝達アッセンブリ１４の動作を説明する。

シフト機構１６の動作に際し、サイクリストが所望の速度を選択すると、アクチュエータプレート１９２が回転する。上述の通り、アクチュエータプレート１９２、爪制御ワッシャ１８８、および第２シフトスリーブ１８６は、すべて一体的に１つのユニットとして回転する。シフトアップ（低速からより速い速度への）に際し、図１９に示すように、第２シフトスリーブ１８６の第１凸部１８６ａは、第１シフトスリーブ１８６の第２凸部１７６ｂと当接する。その結果、爪１８２は図１９に示す後退位置に留まる。また、シフトアップ方向の移動によって、第１シフトスリーブ１８６がスプリングワッシャ１７２を回転させる。スプリングワッシャ１７２の移動によって、第１付勢スプリング１７０にテンションがかかり、そして、シフトキーガイド２４にテンションがかかる。力が十分な場合、シフトキーガイド２４はそれに従って回転し、爪制御部材１８も同様に回転し、これにより、クラッチリング２０が適切にポジショニングされ、適切な太陽ギア爪が作動される。

サイクリストがシフトダウンしようとすると（高速から低速へとすると）、アクチュエータプレート１９２がシフトダウン方向に回転される。アクチュエータプレート１９２、爪制御ワッシャ１８８、および第２シフトスリーブ１８６は、すべて一体的に１つのユニットとして回転する。シフトダウンに際し、図２０に示すように、第２シフトスリーブ１８６の第１凸部１８６ａは、第１シフトスリーブ１８６の第２凸部１７６ｂから離れるよう移動することができる。強くペダルを踏むことによって爪制御部材１８に十分なテンションがかかっている（トルクが動力伝達アッセンブリ１４のエレメントに印加されている）とき、初期にはシフトダウンしにくい場合がある。このように初期に爪制御部材１８が移動しない場合、シフトキーガイド２４は静止したままである。その結果、第１付勢スプリング１７０および／または第２付勢スプリング１７４の付勢力が、スプリングワッシャ１７２、第１シフトスリーブ１７６、および爪サポート１８０をシフトダウン方向に強制的に移動させる。しかしながら、第１付勢スプリング１７０および／または第２付勢スプリング１７４の付勢力が、第１シフトスリーブ１７６および爪サポート１８０をシフトダウン方向に移動させるのに不十分な場合には、シフトアシスト機構が作動される。シフトアシスト機構は、爪サポート１８０と、爪１８２と、駆動体２８のギア歯１４０と、を備える。

シフトダウンするとき、図２０に示すように、爪制御ワッシャ１８８がシフトダウン方向に回転しても、第１シフトスリーブ１７６に接続された爪サポート１８０が移動しない場合がある。このような場合には、爪制御ワッシャ１８８は爪１８２から移動し、そして爪１８２は駆動体２８のギア歯１４０と係合する。自転車１０は移動していると考えられるので、駆動体２８の回転によって、爪１８２が、爪サポート１８０、第１シフトスリーブ１７６、およびスプリングワッシャ１７２を回転させる。爪サポート１８０、第１シフトスリーブ１７６、およびスプリングワッシャ１７２への追加的な力によって、シフトキーガイド２４および爪制御部材１８がシフトダウン方向に移動する。その後、爪制御ワッシャ１８８の凸部１８８ａのポジションが、図２１に示す位置から図１９に示す位置へと戻るように移動される。したがって、爪１８２は、再び後退する。
［００１０６］
図示した実施形態においては、８つの異なる動力伝達経路すなわち変速段（変速段１〜８）がある。異なる動力伝達経路が、爪制御部材１８およびシフトキーガイド２４（一体的に溶接されている）の移動によって選択される。爪制御部材１８の移動によって、第２、第３および第４太陽ギア爪８０，８２，８４のうちの１つと選択的に係合・非係合とされる。シフトキーガイド２４の移動によってシフトキー部材７０が移動され、その結果、クラッチリング２０が係合・非係合とされる。次に、動力伝達経路（変速段１〜８）を、図２４〜図３１、表１，２を参照して、以下に説明する。

次に、表２に示した変速段をより詳細に説明する。第１速度（動力伝達経路の変速段１）において、チェーンスプロケットＳから駆動体２８へのトルクは、第１リングギア９４に爪９２によって伝達される。第１リングギア９４は、第１遊星ギア６８を固定第１太陽ギア７２回りに回転させ、その結果、キャリヤ８６が回転する。そして、キャリヤ８６は、ハブシェル３０を、爪９８を介して回転させる。

第２速度（動力伝達経路の変速段２）において、チェーンスプロケットＳから駆動体２８へのトルクは、第１リングギア９４に爪９２によって伝達される。第１リングギア９４は、第１遊星ギア６８を固定第１太陽ギア７２回りに回転させ、その結果、キャリヤ８６が回転する。しかしながら、ここでは、第４太陽ギア７８は第４太陽ギア爪８４によって定位置にロックされている（一方向の回転）。したがって、第２遊星ギア９０は、第４太陽ギア７８の回りに回転する。第２リングギア９６は、第２遊星ギア９０によって回転される。第２リングギア９６は、ここでは、ハブシェル３０を、ローラクラッチ１６６を介して回転させる。

第３速度（変速段３）において、チェーンスプロケットＳから駆動体２８へのトルクは、第１リングギア９４に爪９２によって伝達される。第１リングギア９４は、第１遊星ギア６８を固定第１太陽ギア７２回りに回転させ、その結果、キャリヤ８６が回転する。第２遊星ギア９０は、ここでは、第３太陽ギア爪８２によって定位置にロックされている第３太陽ギア７６の回りを回転する。第２遊星ギア９０の回転によって、第２リングギア９６が再び回転する。第２リングギア９６は、ハブシェル３０を、ローラクラッチ１６６を介して回転させる。

第４速度（変速段４）において、チェーンスプロケットＳから駆動体２８へのトルクは、第１リングギア９４に爪９２によって伝達される。第１リングギア９４は、第１遊星ギア６８を固定第１太陽ギア７２回りに回転させ、その結果、キャリヤ８６が回転する。第２遊星ギア９０は、ここでは、第２太陽ギア爪６０によって定位置にロックされている第２太陽ギア７４の回りを回転する。第２遊星ギア９０の回転によって、第２リングギア９６が再び回転する。第２リングギア９６は、ハブシェル３０を、ローラクラッチ１６６を介して回転させる。

第５速度（変速段５）において、クラッチリング２０は、ここでは、駆動体２８をキャリヤ８６に直接的に連結する。第１リングギア９４は、駆動体２８および爪９２ラチェットよりも高速で回転する。第５速度において、キャリヤ８６は、ハブシェル３０を、爪９８を介して回転させる。

第６速度（変速段６）において、トルクは、駆動体２８からキャリヤ８６にクラッチリング２０を介して伝達される。第４太陽ギア７８は、第４太陽ギア爪８４によって定位置にロックされている（一方向の回転）。したがって、第２遊星ギア９０は第４太陽ギア７８の回りに回転する。第２リングギア９６は第２遊星ギア９０によって回転される。第２リングギア９６は、ここでは、ハブシェル３０を、ローラクラッチ１６６を介して回転させる。

第７速度（変速段７）において、トルクは、駆動体２８からキャリヤ８６にクラッチリング２０を介して伝達される。第２遊星ギア９０は、ここでは、第３太陽ギア爪８２によって定位置にロックされている第３太陽ギア７６の回りを回転する。第２遊星ギア９０の回転によって、第２リングギア９６が再び回転する。第２リングギア９６は、ハブシェル３０を、ローラクラッチ１６６を介して回転させる。

第８速度（変速段８）において、トルクは、駆動体２８からキャリヤ８６にクラッチリング２０を介して伝達される。第２遊星ギア９０は、ここでは、第２太陽ギア爪６０によって定位置にロックされている第２太陽ギア７４の回りを回転する。第２遊星ギア９０の回転によって、第２リングギア９６が再び回転する。第２リングギア９６は、ハブシェル３０を、ローラクラッチ１６６を介して回転させる。

本発明の上述した構成において、爪制御部材１８の爪制御ベース部材１００の第１端部１０８は、ハブアセンブリ１２の組み立てに際し、シフトキーガイド２４に溶接されている。また、第２端部１１０は、ハブアセンブリ１２の組み立てに際して、爪制御ガイド部材２２に溶接されている。したがって、爪制御部材１８、爪制御ガイド部材２２、およびシフトキーガイド２４は、すべて、ハブ軸２６回りに単一の剛体ユニットとして回転する。その結果、爪制御部材１８と、爪制御ガイド部材２２およびシフトキーガイド２４との間の遊び、すなわちわずかな相対的移動が、完全に取り除かれる。したがって、自転車１０に乗りながら変速をシフトするサイクリストは変速シフトプロセスの際に、より快適で、より信頼性のあるフィーリングを感じる。

用語の概括的な説明
本発明の範囲の理解において、ここで用いられる用語「備える」およびその派生語は、記載された特徴、エレメント、コンポーネント、群、完全体、および／またはステップがあることを明記しているオープンエンドの用語を意味するのであって、記載されていない特徴、エレメント、コンポーネント、群、完全体、および／またはステップがあることを排除するものではない。上記は、用語「有する」、「含む」およびそれらの派生語など同様の意味を持つ語にも当てはまる。また、単数形的に用いられる用語「パート」、「セクション」、「部」、「部材」あるいは「エレメント」は、単一のパートあるいは複数のパーツの２つの意味を持ちうる。ここで、本発明を説明するために用いられる、次の用語、「前方、後方、上、下向き、垂直、水平、下、横」同じく他の同様な方向を示す用語が、本発明の自転車の方向を示す用語として使用されている。このように、本発明において用いられるこれらの用語は、通常のライディングポジションにおいて用いられるような、本発明が適用される自転車に対して相対的な意味で用いられる。さらには、ここでは、「ほぼ」、「およそ」、「約」といった程度を示す用語は、最終結果が大きく変わらないような、妥当な変形の条件の変更量を意味するものとして用いる。

本発明の説明のためにいくつかの実施例が選択されたに過ぎず、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を逸脱することがない範囲で、種々の変更、変形ができることは、本開示から当業者には明らかであろう。さらに、前述の本発明にかかる実施例の説明は単なる例示であって、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって決められる本発明を限定するものではないことは、本開示から当業者には明らかであろう。

本発明にかかるハブアセンブリを備える自転車のリア部を示す、自転車の一部の側面図である。 本発明にかかるシフト機構を有する動力伝達アッセンブリを備えるハブアセンブリの種々の部分を示す、ハブアセンブリの断面図である。 本発明にかかる、シフト機構の構成部材が取り外されている状態の、ハブアクスルと、爪制御ガイド部材と、爪制御部材と、を有する動力伝達アッセンブリの構成部材を示すハブアセンブリの一部の分解組立図である。 本発明にかかる、ハブ軸と、爪制御部材およびシフトキーガイドを有するシフト機構の構成部材と、を示すハブアセンブリの一部の分解組立図である。 本発明の第１実施形態にかかる、わかりやすくするよう他の構成部材が取り外された状態の、ハブ軸と、太陽ギアと、爪制御部材の一部と、を示す、部分的に組み立てられたハブアセンブリの一部の斜視図である。 本発明にかかる、わかりやすくするよう他の構成部材が取り外された状態の、ハブ軸と、太陽ギアと、シフトキーガイドと、シフトキーガイドの開口部を通って延びている爪制御部材の一部と、を示している、ハブアセンブリの一部が部分的に組み立てられている状態の、図５と同様のハブアセンブリの一部の他の斜視図である。 本発明にかかる、ハブ軸と、太陽ギアと、ハブアセンブリのシフト機構の構成部材と、を示している、ハブアセンブリの一部が部分的に組み立てられた状態の、図５および図６と同様のハブアセンブリの一部の斜視図である。 本発明にかかる、よりわかりやすくするよう他の構成部材が取り外された状態の、ハブ軸と、爪制御ガイド部材と、第１太陽ギアと、ハブアセンブリのシフト機構の爪制御部材と、を示している、ハブアセンブリの一部の他の斜視図である。 本発明にかかる、よりわかりやすくするよう他の構成部材が取り外された状態の、ハブ軸と、爪制御ガイド部材と、第１太陽ギアと、シフトキーガイドと、シフトキーガイドの開口を通って延びている爪制御部材の一部と、を示している、反対側の角度からのハブアセンブリの一部の他の斜視図である。 本発明にかかる、よりわかりやすくするよう他の構成部材が取り外された状態の、ハブ軸と、爪制御ガイド部材と、第１太陽ギアと、シフトキーガイドと、爪制御部材と、を示している、ハブアセンブリの一部の側面図である。 本発明にかかる、爪制御ベース部材と、爪制御ベース部材から延びている第１、第２および第３爪制御アームと、を示している、ハブアセンブリから取り外して示す、爪制御部材の側面図である。 本発明にかかる、第１爪制御アームの爪制御凹部を示している、図１１の線１２−１２に沿って切り取った爪制御部材の第１爪制御アームの断面図である。 本発明にかかる、第２爪制御アームの爪制御凹部を示している、図１１の線１３−１３に沿って切り取った爪制御部材の第２爪制御アームの断面図である。 本発明にかかる、第３爪制御アームの爪制御凹部を示している、図１１の線１４−１４に沿って切り取った爪制御部材の第３爪制御アームの断面図である。 本発明にかかる、爪がハブシャフト回りに配置された第３太陽ギアの内側セットのギア歯と係合することを可能にするようポジションされた爪制御部材の第３爪制御アームであって、これにより、爪が第３太陽ギアが一方向に回転することを防止する一方クラッチとして機能する第３爪制御アームを示している、ハブアセンブリの一部の断面図である。 本発明にかかる、爪が第３太陽ギアの内側セットのギア歯と係合することを防止するようにポジションされた爪制御部材の第３爪制御アームを示している、ハブアセンブリの一部の他の断面図である。 本発明にかかる、爪が第３太陽ギアの内側セットのギア歯と係合することを可能にするようポジションされた爪制御部材の第３爪制御アームであって、これにより、爪が第３太陽ギアが一方向の回転することを防止する一方クラッチとして機能する第３爪制御アームを示している、ハブアセンブリの一部のさらに他の断面図である。 本発明にかかる、爪が第３太陽ギアの内側セットのギア歯と係合することを防止する他のポジションにある爪制御部材の第３爪制御アームを示している、ハブアセンブリの一部のまたさらに他の断面図である。 本発明にかかる、爪制御ワッシャの1対の凸部によって径方向内側に付勢された後退ポジションにある1対のシフトアシスト爪を示している、ハブアセンブリのシフト機構のシフトアシスト機構の断面図である。 本発明にかかる、駆動体の一部と当接してシフト機構を強制的に回転させる係合ポジションにある1対のシフトアシスト爪を示している、ハブアセンブリのシフト機構のシフトアシスト機構の他の断面図である。 本発明にかかる、係合ポジションから図１９に示した後退ポジションへと戻るよう移動した1対のシフトアシスト爪を示している、ハブアセンブリのシフト機構のシフトアシスト機構のさらに他の断面図である。 本発明にかかる、クラッチリングがハブアセンブリの第１太陽ギアと非係合である、ハブアセンブリの一部を示す、図２の断面図の拡大した一部である。 本発明の第１実施形態にかかる、クラッチリングがハブアセンブリの第１太陽歯車と係合している、ハブアセンブリの一部を示す、図２２と同様の断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる、第１動力伝達経路をその第１動力伝達を形成する動力伝達アッセンブリのそれら構成部材に重ねて示した、図２と同様の、ハブアセンブリの一部の断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる、第２動力伝達経路をその第２動力伝達を形成する動力伝達アッセンブリのそれら構成部材に重ねて示した、図２および図２４と同様の、ハブアセンブリの一部の断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる、第３動力伝達経路をその第３動力伝達を形成する動力伝達アッセンブリのそれら構成部材に重ねて示した、図２、図２４および図２５と同様の、ハブアセンブリの一部の断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる、第４動力伝達経路をその第４動力伝達を形成する動力伝達アッセンブリのそれら構成部材に重ねて示した、図２、図２４〜図２６と同様の、ハブアセンブリの一部の断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる、第５動力伝達経路をその第５動力伝達を形成する動力伝達アッセンブリのそれら構成部材に重ねて示した、図２、図２４〜図２７と同様の、ハブアセンブリの一部の断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる、第６動力伝達経路をその第６動力伝達を形成する動力伝達アッセンブリのそれら構成部材に重ねて示した、図２、図２４〜図２８と同様の、ハブアセンブリの一部の断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる、第７動力伝達経路をその第７動力伝達を形成する動力伝達アッセンブリのそれら構成部材に重ねて示した、図２、図２４〜図２９と同様の、ハブアセンブリの一部の断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる、第８動力伝達経路をその第８動力伝達を形成する動力伝達アッセンブリのそれら構成部材に重ねて示した、図２、図２４〜図３０と同様の、ハブアセンブリの一部の断面図である。

符号の説明

１０ 自転車
１６ シフト機構
１８ 爪制御部材
２０ クラッチリング
２２ 爪制御ガイド部材
２２ａ 中央開口
２２ｂ 第１凹部
２２ｃ 第２凹部
２４ シフトキーガイド
２６ ハブ軸
３２ シフト制御サポート部
７２ 第１太陽ギア
７４ 第２太陽ギア
７６ 第３太陽ギア
７８ 第４太陽ギア
８０ 第２太陽ギア爪
８２ 第３太陽ギア爪
８４ 第４太陽ギア爪
１００ 爪制御ベース部材
１０２ 第１爪制御アーム
１０４ 第２爪制御アーム
１０６ 第３爪制御アーム
１０８ 第１端部
１１０ 第２端部

Claims (6)

1. 自転車フレームに回転不能に取り付けられ、回転軸を形成する固定ハブ軸と、
   前記固定ハブ軸の回りに配置された複数の太陽ギアを含み、それぞれ異なる経路で動力を伝達する複数の動力伝達経路と、
   前記固定軸の回りに所定の角度範囲内に規制されて移動可能であり、前記太陽ギアの動作を制御する爪制御部材と、
   それぞれ前記固定軸回りに回転可能であり、前記爪制御部材を支持して、前記爪制御部材の、前記複数の動力伝達経路に対応する別々のポジションへの移動を制限する爪制御ガイド部材及びシフトキーガイドと、
   を備え、
   前記爪制御部材は、前記固定ハブ軸の軸方向に沿って延び、軸方向の第１端部が前記シフトキーガイドに溶接され、軸方向の第２端部が前記爪制御ガイド部材に溶接されている、
   内装変速ハブ。
2. 前記爪制御ガイド部材は、前記固定ハブ軸の一部が通って延びる中央開口と、前記爪制御部材の第２端部を収容するよう外周部に形成された凹部と、を有する請求項１に記載の内装変速ハブ。
3. 前記シフトキーガイドは、前記固定ハブ軸の一部が通って延びる中央開口を有するディスク状部と、前記中央開口から間隔をあけて形成された収容開口部と、を有しており、前記収容開口部は前記爪制御部材の第１端部を収容する、請求項１に記載の内装変速ハブ。
4. 前記爪制御部材は少なくとも２つの爪制御アームを有しており、前記２つの爪制御アームのそれぞれは２つの太陽ギアのそれぞれの回転を制御するよう構成されている、請求項１に記載の内装変速ハブ。
5. 前記複数の動力伝達経路は３つの太陽ギアを有している、請求項１に記載の内装変速ハブ。
6. 前記爪制御部材は、前記第１端部及び前記第２端部を有する爪制御ベース部材を有し、
   前記爪制御ベース部材は、前記爪制御ベース部材から垂直に前記固定ハブ軸の周方向に沿って延びる爪制御アームを有する、請求項１に記載の内装変速ハブ。

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