JP2013533443A - 遊星ギア変速機のためのシフト機構 - Google Patents

Abstract

遊星ギア変速機と、遊星ギア変速機において遊星ギアアセンブリに係合され、かつシフトカム停止部（５００８）を有するシフトカム（６００）と、可動ケーブル（１）に連結され、傾斜部（３６１、３６２）を備える回転可能ケーブルリング（５００３）と、ケーブルリング傾斜部に協働的に係合される傾斜部（３８１、３８２）を備え、さらにシフトカム停止部に協働的に係合可能な停止部を有する回転可能傾斜リング（５００２）と、傾斜リングをケーブルリングの回転面に対して垂直な方向に所定の距離だけ付勢するケーブルリングの回転手段とを備え、シフトカムが傾斜リングとの係合により回転せずに保持され、かつ、所定の距離の間に、傾斜リングが、傾斜リングの軸方向動作と同時にケーブルリングと共に回転することができ、ケーブルリングとシフトカムの間に連結されるバネ（５００５）をさらに備え、シフトカム停止部と傾斜リング停止部との係合により制限される回転量だけ、傾斜リングが回転するときに、シフトカムがバネの力と作用し合いながら回転し、シフトカムの回転の間、変速機がギアをチェンジする変速機のシフト機構。

Description

本発明は遊星ギア変速機のシフト機構に関し、特に、ロストモーションギアセレクタを有する遊星ギア変速機のシフト機構に関する。

自転車の変速機はシフト機構により作動することができる。シフト機構は、一般的に変速機のシフティング要素を作動させるケーブルを引くように設計される。ケーブルにより作動され得る、種々のタイプの自転車用変速機がある。これらの変速機には、リアディレイラおよび／またはフロントディレイラを有するチェーン伝動変速機、ギア内装ハブ変速機、無段変速機（ＣＶＴ）その他が含まれる。

本技術分野の代表としては、花谷に対する米国特許第６，７１８，８４４号明細書（２００４年）がある。この特許明細書は、自転車に取り付けるためのベース部材と、第１及び第２方向に回転するようにベース部材に回転自在に支持された操作部材と、トランスミッションコントロール要素の引張及び解放をコントロールするためのベース部材に対して回転自在に装着されたトランスミッションコントロール部材と、トランスミッションコントロール要素方向転換面を支持するためのブラケットと、トランスミッションコントロール部材と共に回転するために連結された中間部材とを備える自転車用シフト制御装置を開示している。中間部材は、第１軸の回りを回転し、かつ、ブラケットと係合する係合位置と、ブラケットとの係合から解放される解放位置との間で第１軸の方向に移動することができる。中間部材が回転する間、第１軸の方向で解放位置方面に、中間部材の動作を生じさせる第１カム面が中間部材に含まれて、中間部材が係合位置にあるときに、中間部材が第１軸の回りを回転することを妨げる位置決め面が中間部材に含まれる。

２０１０年１月２０日に出願された同時係属中の米国仮出願第１２／６５７，４６１号も参照される。

必要とされることは、ロストモーションギアセレクタを有する遊星ギア変速機のシフト機構である。本発明はこの要求を満たす。

本発明の第１の特徴は、ロストモーションギアセレクタを有する遊星ギア変速機のためのシフト機構を提供することである。

本発明の他の特徴は、本発明の以下の説明と添付図面によって示され、明らかにされる。

本発明は、遊星ギア変速機と、遊星ギア変速機において遊星ギアアセンブリに係合され、かつシフトカム停止部を有するシフトカムと、可動ケーブルに連結され、傾斜部を備える回転可能ケーブルリングと、ケーブルリング傾斜部に協働的に係合される傾斜部を備え、さらにシフトカム停止部に協働的に係合可能な停止部を有する回転可能傾斜リングと、傾斜リングをケーブルリングの回転面に対して垂直な方向に所定の距離だけ付勢するケーブルリングの回転手段とを備え、シフトカムが傾斜リングとの係合により回転せずに保持され、かつ、所定の距離の間に、傾斜リングが、傾斜リングの軸方向動作と同時にケーブルリングと共に回転することができ、ケーブルリングとシフトカムの間に連結されるバネをさらに備え、シフトカム停止部と傾斜リング停止部との係合により制限される回転量だけ、傾斜リングが回転するときに、シフトカムがバネの力と作用し合いながら回転し、シフトカムの回転の間、変速機がギアをチェンジする変速機のシフト機構である。

この明細書に組み込まれその一部を構成する添付図面は、本発明の好ましい実施形態を示し、説明とともに本発明の原理を説明するために用いられる。
変速機の横断面の概略図である。 ギア比の表である。 各ギアにおけるブレーキとクラッチの状態表である。 自転車の部分側面図である。 ベルトの側面図である。 変速機の横断面図である。 ブレーキの斜視図である。 図５の７−７における横断面である。 図５の８−８における横断面である。 図５の９−９における横断面である。 図５の１０−１０における横断面である。 図５の１１−１１における横断面である。 図５の１２−１２における横断面である。 図５の１３−１３における横断面である。 変速機の分解図である。 図１４の詳細である。 図１４の詳細である。 図１４の詳細である。 図１４の詳細である。 図１４の詳細である。 図１４の詳細である。 シフトカムリング６００の端面図である。 シフトカムリング６００の側面図である。 シフトカムリング６００の端面図である。 シフトカムリング６００の斜視図である。 シフトカムリングの端面図である。 シフトカムリングの側面図である。 シフトカムリングの端面図である。 シフトカムリングの斜視図である。 シフトドグの斜視図である。 シフトドグの平面図である。 シフトドグの側面図である。 シフトドグの斜視図である。 シフトドグの斜視図である。 シフトドグの斜視図である。 シフトドグの斜視図である。 シフトドグの斜視図である。 図１８の詳細である。 図１９の詳細である。 図１９の詳細である。 図６の詳細である。 図６の詳細である。 図６の詳細である。 変速機の横断面図である。 シフト機構とカムの斜視による詳細である。 変速機ハウジング内のシフト機構の側面図である。 シフト機構の側面図である。 ハンドルバーのシフト装置の詳細である。 シフト機構の分解図である。 傾斜リングの詳細な斜視図である。 ケーブルリテーナの側面図である。 固定リングの側面図である。 シフトカムアセンブリの斜視図である。 傾斜リングの斜視図である。 図５２の詳細である。 図５２の詳細である。 ケーブルキャリアの斜視図である。 図５５の詳細である。 固定リングの斜視図である。 図５７の詳細である。

図１は、変速機の断面の概略図である。本発明は、概略的に第１の遊星ギア機構に連結された入力部材を有する遊星ギア機構を備える。第１の遊星機構は第２の遊星機構に同軸かつ直列に連結され、第２の遊星機構は第３の遊星機構に同軸かつ直列に連結され、第２の遊星機構の出力は第１の遊星機構の出力からそのスピードが漸増し、第３の遊星機構の出力は第２の遊星機構の出力からそのスピードが漸増し、かつ第３の遊星機構は出力部材に連結される。

提案された変速機は、好ましくは自転車のボトムブラケットに配置される。図４参照。クランクアームは入力部材２２の各端部に取り付けられる（図４参照）。キャリア１００は部材２２に堅く連結されており、これにより部材２２と共に回転する。キャリア１００はさらにキャリアピンすなわち軸１０１を備える。

３つの遊星ピニオンギアはピン１０１に軸支され、すなわち、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３である。各ピニオンギアＰ１、Ｐ２、Ｐ３はピン１０１の周りに同じ速度で共に回転する。ピニオンＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、好ましくは３つの異なる直径を有する単一のギア要素を備え、これについてはギアＰ１、Ｐ２、Ｐ３と呼ぶ。

リングギア部材４００は第１のリングギアＲ１と第２のリングギアＲ２を備える。Ｒ１はピニオンＰ１と螺合する。太陽ギアＳ１とＳ２は、それぞれピニオンギアＰ２とＰ３と螺合する。太陽ギアＳ１とＳ２はブレーキ１とブレーキ４と作用し合うギアである。ブレーキ１とブレーキ４は自転車のフレームに連結されている（図４参照）。ピニオンＰ１の回転スピードは、ブレーキ１またはブレーキ４が係合するか、あるいは解放するかに関係する。図３参照。

第２の遊星機構はキャリア軸２０１に固定的に連結される２つのピニオンギアＰ４とＰ５を有し、したがって、ギアＰ４とＰ５は軸２０１と共に回転する。リングギアＲ２はピニオンギアＰ４と螺合する。キャリア軸２０１はキャリア２００に軸支される。キャリア２００は、ブレーキ２と作用し合う部材であり、ブレーキ２に係合する。

第３のリングギアＲ３はキャリア３００である第３の遊星機構の入力部材に固定的に取り付けられている。第３の遊星機構ピニオンギアＰ６は第４のリングギアＲ４と螺合する。リングギアＲ４はブレーキ３と一方向クラッチＣＬ３に係合される。一方向クラッチＣＬ３はキャリア３００とリングギアＲ３に係合される。

ピニオンギアＰ６とＰ７は、キャリアピン３０１にそれぞれ軸支され、このため共に回転する。ピニオンギアＰ６とＰ７は、好ましくは２つの異なる直径を有する単一のギア要素を備え、それゆえ、ギアＰ６とＰ７を形成する。ピニオンギアＰ７は出力太陽ギアＳ３と螺合する。出力太陽ギアＳ３は固定的に出力スプロケット４４に取り付けられる。

全ての遊星キャリア機構は、それらの各出力部材のスピードを増加させる機能として番号付けされ、つまり、各遊星機構が全ての一方向クラッチが係合しない状態で動作している時には、第３の遊星機構は、スプロケット４４の回転を引き起こし、次にスプロケット４４は、第２の遊星機構の相対回転より速く回転し、次に第２の遊星機構は、第１の遊星機構の相対回転より速く回転する。図３のギア１２参照。さらに、各遊星キャリア機構は相互に同軸で、各遊星キャリア機構は直列に連結される。

各遊星機構は、さらに１つの一方向クラッチを備える。すなわち、ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３である。各一方向クラッチは、係合されると、各遊星キャリア機構をギア比１：１で拘束する。

低摩擦のブッシュ５０は入力部材２２と太陽ギアＳ１の間に配置される。低摩擦のブッシュ５１は太陽ギアＳ１と太陽ギアＳ２の間に配置される。低摩擦のブッシュ５２は太陽ギアＳ３と入力部材２２の間に配置される。

参照を容易にするため、以下のアセンブリは、概略的に第１の遊星機構、第２の遊星機構および第３の遊星機構と呼ぶ。
第１の遊星機構：キャリア１００、ピニオンギアＰ１、Ｐ２、Ｐ３、軸１０１、一方向クラッチＣＬ１、リングギアＲ１
第２の遊星機構：キャリア２００、ピニオンギアＰ４、Ｐ５、軸２０１、一方向クラッチＣＬ２、リングギアＲ２、リングギアＲ３
第３の遊星機構：キャリア３００、ピニオンギアＰ６、Ｐ７、軸３０１、一方向クラッチＣＬ３、リングギアＲ４

図２は、ギア比の表である。遊星機構（キャリア）１００はギア比１と１．３３と１．７６を有する。遊星機構２００はギア比１と１．１５を有する。遊星機構３００はギア比１と２．３０を有する。結合された全体のギア比はｉ列に記載されている。

本発明の変速機は結果として各ギア比間で、大体平均１５％の非常に直線的なステップとなっている。これにより、乗り手がギアを通してシフトアップやシフトダウンをするときに各シフトで必要な動力が予測され得る。

本発明の変速機は出力部材のフロントスプロケット４４を入力部材２２のスピードに比べて増加させるので、フロントスプロケット４４とリアホイール３４に取り付けられたリアスプロケット３６の間の比率は、それに応じて調整される。このため、例えば、フロントスプロケット４４は３２個の歯を有し、リアスプロケットは４２個の歯を有する。フロントスプロケットとリアスプロケットの歯数は、ユーザの要求に応じて調整される。

図３は、各ギアのためのブレーキとクラッチの状態の表である。例えば、第１のギア、すなわち最も遅いギアは、ギア比１：１で全ての遊星機構１００、２００、３００を有し、全てのクラッチＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３はロックされる。第１のギアでは全てのブレーキ１、２、３、４は解放される。

本発明の変速機は従来技術の変速機よりも約２０％〜３０％軽い。フロントスプロケットがかなり小さいので、変速機の別の利点は、自転車フレームの中の良好なクリアランスである。

以下は、例として提示するもので、各構成要素のために使用されてもよい設計パラメータを限定する意図はない。直径はｍｍである。

図４は、自転車の部分側面図である。本発明の変速機は好ましくはボトムブラケット２０に取り付けられる。クランクアーム４１は入力部材２２に連結される。乗り手の足はペダル４２に掛かる。可撓性伝動部材５０は、スプロケット４４とリアスプロケット３６の間に係合される。リアスプロケット３６はホイール３４に連結される。乗り手（図示せず）はシート２４に座る。ホイール３４、クランクアーム４１、ボトムブラケット２０、シート２４は、本技術分野で知られている自転車フレーム３０に連結される。可撓性伝動部材５０はベルトまたはチェーンでもよい。

図４Ａは、ベルトの側面図である。ベルト５０は本体９８を備える。歯９９はベルト本体９８から延びている。歯９９はベルトの幅に渡って延びており、長手方向すなわち無端の方向に対して垂直である。このベルトの型式は、また自動車の技術において知られているように、歯付き、コグド、または同期ベルトとしても呼ばれる。

図５は、変速機の横断面図である。遊星キャリア機構１００、２００、３００は、ボトムブラケットまたは変速機ハウジング２０の内部に直列的に連結して示される。キャリア１００は入力部材２２に固定的に連結される。キャリア２００は軸受け１００２、１００３上で部材２２の周りに回転自在である。キャリア３００は軸受け１００３、１００４、１００５上で部材２２の周りに回転自在である。部材２２は軸受け１００１上でボトムブラケット２０の内側で回転する。部材２２は変速機の重量を減少させるために空洞であってもよい。

図６は、ブレーキの斜視図である。本図は太陽ギアＳ１とＳ２を示している。ブレーキ１は太陽ギアＳ１に係合する。ブレーキ４は太陽ギアＳ２に係合する。遊星変速機をシフトするためのブレーキ機構により、複合遊星セットが同時に２つのギアセットに係合できず、これによりロックされないことが確実になる。本願で提案する機構は、複合遊星ギアセットの太陽ギアの近接に配置されるが、複数のリングギアを備える複合遊星ギアセットのブレーキングやシフティングに容易に適用される。

本機構は、２つのレバー（７０１、７０２）（８０１、８０２）を備え、これらは、他方のレバーがその太陽ギアに係合している間、一方のギアが、他方のレバーに物理的に干渉し、すなわち他方のレバーが一方の太陽ギアに係合することを妨げるように構成される。一方の太陽ギアがブレーキにより止められると、他方の太陽ギアは強制的に、止められた太陽ギアに対して相対的に回転させられる。２つ以上の太陽ギアを備える複合セットの場合には、各太陽ギアは別のものとは異なるスピードで回転する。しかしながら、もし、各ブレーキが同時に各太陽ギアに適用されるならば、変速機はロックして回転しない。各レバーは、そのレバーがその太陽ギアの段の急傾斜面に係合し、太陽ギアの回転を一方向に制限するように、太陽ギアの段差がついた領域に係合することにより、その回転を制限するか、または各太陽ギアにブレーキをかける。この機構は、要求される設定に応じて、半径方向外側からまたは半径方向内側から、太陽ギアに係合することができる。

シフトレバーは、所定の形状を有する表面６０１Ｂに係合するローラ６０１により作動される。その形状が変わると、レバーは、ブレーキとして係合するか、または解放して各太陽ギアの自由な動きを許容するように動作する。

各ブレーキ１、ブレーキ４は、それぞれ、シフト部材７０１、８０１を備える。シフトカム６００はシフトローラ６０１に係合する。各シフトローラ６０１は追従パッドまたは部材６０２に係合する。

各シフト部材７０１、８０１は、エンドキャップ２０５に揺動可能に取り付けられる。各シフト部材７０１、８０１の各端部７０２、８０２は、それぞれ太陽ギアの歯２１０、２１１に係合する。

動作において、シフトカム６００は回転して各シフトローラ６０１が半径方向外側に動くのを可能にし、これにより、追従パッド６０２それぞれを解放する。各追従パッド６０２を解放することにより、各シフト部材７０１、８０１を、バネ７００１により生じた付勢力により揺動させて、それぞれ太陽ギアの歯２１０、２１１に係合させる。各シフト部材７０１、８０１が各太陽ギアの歯に係合することにより、時計回りＣＷの各太陽ギアの回転が停止する。

シフト部材７０１、８０１が歯２１０、２１１に係合することにより生じた反力は、各シフト部材７０１、８０１を通してエンドキャップ２０５に伝達され、これにより自転車のフレームに伝達される。

ブレーキ２とブレーキ３は、説明と動作において、ブレーキ１とブレーキ４と同一である。

図７は、図５の７−７における横断面図である。ピニオンギアＰ７は太陽ギアＳ３と螺合する。ブレーキ３のシフト部材６０１は歯２１３に係合する。歯２１３はリングギアＲ４の外周に配置される。本実施形態では、３セットのピニオンギアＰ６、Ｐ７がある。

図８は、図５の８−８における横断面図である。ピニオンギアＰ６はピン３０１に軸支される。

図９は、図５の９−９における横断面図である。ピニオンギアＰ５はピン２０１に軸支される。ピニオンギアＰ５はリングギアＲ３と螺合する。ブレーキ２は歯２１２に係合するシフト部材９０１を備える。歯２１２はキャリア２００の外周に配置される。本実施形態では、３セットのピニオンギアＰ４、Ｐ５がある。

図１０は、図５の１０−１０における横断面図である。ピニオンギアＰ４はリングギアＲ２と螺合する。

図１１は、図５の１１−１１における横断面図である。ピニオンギアＰ１とＰ２はピン１０１に軸支されている。ピニオンギアＰ１はリングギアＲ１と螺合する。本実施形態では、４セットのピニオンギアＰ１、Ｐ２、Ｐ３がそれぞれピン１０１に軸支された状態で存在する。

図１２は、図５の１２−１２における横断面図である。太陽ギアＳ１はピニオンギアＰ２と螺合する。太陽ギアＳ２はピニオンギアＰ３と螺合する。

図１３は、図５の１３−１３における横断面図である。ピニオンギアＰ３は太陽ギアＳ２と螺合する。

図１４は、変速機の分解図である。Ａ−Ａ軸は回転軸である。ベルトはスプロケット４４とリアハブに係合する。図４参照。

変速機ケース２０は、カートリッジ方式でボトムブラケット内に挿入されてもよい。すなわち、ケース２０は円筒形状の容器に挿入され、円筒形状の容器はボトムブラケットを備える。別の実施形態では、シートステイ、シートチューブ、チェーンステイは例えば溶接によりケース２０に直接取り付けることが可能であり、これにより、変速機ケース２０をボトムブラケットとすることができる。変速機の本質はどの実施形態でも変化しない。

図１５は、図１４の詳細である。シフトケーブル１、２（従来公知）は、それぞれ調整グロメット８１、８２を介して、変速機に連結される。シフトケーブル１、２は、一般的には例えば、自転車のハンドルバー上のシフト機構に連結される（図示せず）。グロメット８１、８２は、それぞれ穴２１、２２においてケース２０と螺合する。軸受け１００６は太陽ギアＳ３とケース２０の間に配置される。

スプロケット４４はベルトの歯（図示せず）を受容する穴４４０を備える。さらに、穴４４０はホイールにより跳ね上げられた泥と異物がスプロケットを通って落ちることを許容し、これにより、スプロケットを自浄式にすることを許容する。これにより、もし蓄積すれば、性能の妨げとなる異物がベルトとスプロケットの間に蓄積することが防止される。

ブッシュ１００７と１００８は、それぞれ軸受け１００５と１００６に係合する。

スペーサ８００は軸受け１００４と軸受け１００３の間に配置される。スペーサ８０１は軸受け１００３と軸受け１００２の間に配置される。

ナット４２は、スプロケット４４を太陽ギアＳ３上のスパイダ５１に取り付ける。

図１６は、図１４の詳細である。各ケーブル１、２は受け部２０６に固定される。受け部２０６はシフトカムリング６００の端部に固定される。各ケーブル１、２を延長または後退させることにより、シフトカムリングは変速機ケース２０の内部で回転させられる。シフトカムリング６００の回転動作の範囲は、約１３０°である。

表面６０１Ａは、シフトドグ７０２Ａと８０２Ａに係合するローラ６０３に係合する。表面６０２Ａは、ローラ６０３に係合し、ローラ６０３は、追従部材６０１に係合し、これによりシフトドグ７２０、７２１に係合する。表面６０３Ａは、シフトドグ７０２Ｂ、８０２Ｂに係合するローラ６０３に係合する。表面６０１Ｂは、シフトドグ８２０、８２１に係合するローラ６０３に係合する。

シフトドグ７２０と７２１は歯２１２に係合する。シフトドグ８２０、８２１は歯２１３に係合する。

バネ８００１Ａ、８００１Ｂ、８００１Ｃ、８００１Ｄは、それぞれ各シフトドグ７２０、７２１、８２０、８２１を付勢して、歯２１２、２１３に係合させる。シフトドグを付勢することにより、ローラ６０３はカム表面６０１Ａ、６０２Ａ、６０３Ａおよび６０１Ｂとの接触を維持する。

図１７は、図１４の詳細である。ブッシュ１０１０は軸受け１００２に係合する。シフトドグ７０１Ａ、８０１Ａは歯２１１に係合する。シフトドグ７０１Ｂ、８０１Ｂは歯２１０に係合する。

図１８は、図１４の詳細である。図１９は図１４の詳細である。図２０は、図１４の詳細である。ネジ付きリング２３は、端部２０５をケース２０に取り付ける。ブッシュ１００９は軸受け１００１に係合する。キャップ４３は、クランクアーム（図示せず）を車軸２２に保持する。

バネ７００１Ａ、７００１Ｂ、７００１Ｃ、７００１Ｄは、それぞれ各シフトドグ７０１Ａ、８０１Ａ、７０１Ｂ、８０１Ｂを付勢して、歯２１１、２１０に係合させる。

図２１は、シフトカムリング６００の端面図である。シフトカムリング６００は、製造と組立の容易さのために部材６００Ａと６００Ｂを備える。部材６００Ａは円筒形状である。シフトカムリング６００は、変速機内に配置され、遊星ギアセット１００、２００、３００より半径方向の最も外側で、変速機ケース２０の内側にある。図５参照。

図２２は、シフトカムリング６００の側面図である。部材６００Ａは、強度を維持しつつ重量を減らすために格子状の構造を有して示される。シフトカムリング６００は変速機ケース２０内で回転自在である。

図２３は、シフトカムリング６００の端面図である。

図２４は、シフトカムリング６００の斜視図である。各シフト円周表面６０１Ａと６０２Ａは部材６００Ａの反対側端部に配置される。各表面６０１Ａと６０２Ａは、シフトカムリング６００の半径方向内側の表面である。

円周表面６０１Ａは、異なる傾斜や半径をそれぞれ有する複数の特徴を備える。ローラ６０３の半径方向の位置が追従部材６０１に係合し、６０１Ａのどの表面がローラ６０３に係合しているかに依存してシフトドグ７０２Ａと８０２Ａが決定される。

円周表面６０２Ａは、異なる傾斜や半径をそれぞれ有する複数の特徴を備える。ローラ６０３の半径方向の位置が追従部材６０１に係合し、６０２Ａのどの表面がローラ６０３に係合しているかに依存してシフトドグ７２０と７２１が決定される。

円周表面６０３Ａは、異なる傾斜や半径をそれぞれ有する複数の特徴を備える。ローラ６０３の半径方向の位置が追従部材６０１に係合し、６０３Ａのどの表面がローラ６０３に係合しているかに依存してシフトドグ７０２Ｂと８０２Ｂが決定される。

円周表面６０１Ｂは、異なる傾斜や半径をそれぞれ有する複数の特徴を備える。ローラ６０３の半径方向の位置が追従部材６０１に係合し、６０１Ｂのどの表面がローラ６０３に係合しているかに依存してシフトドグ８２０と８２１が決定される。各表面６０３Ａと６０１Ｂは、シフトカムリング６００の半径方向内側の表面である。

図２５は、シフトカムリングの端面図である。シフトカムリング６００は、製造と組立の容易さのために部材６００Ａと６００Ｂを備える。部材６００Ｂは円筒形状である。シフトカムリング６００は、変速機内に配置され、各遊星ギアセットより最も外側で、変速機ケース２０の内側にある。図５参照。変速機は、シフトケーブル１、２を延長または後退させることによってシフトカムリング６００の回転によりシフトされる。図１４参照。

図２６は、シフトカムリングの側面図である。

図２７は、シフトカムリングの端面図である。

図２８は、シフトカムリングの斜視図である。部材６００Ｂは、延長部材６０１Ｂと６０２Ｂを備える。各部材６０１Ｂと６０２Ｂは、６００Ａの協働部分、すなわちスロット６０３Ａと６０４Ａに係合する。

図２９は、シフトドグの斜視図である。部分７００２は部材６０１を受容する。部材６０１は、圧縮されることが可能で、圧縮が解放されると復元する弾性材料である。

各シフトドグ７０１、８０１と７０２、８０２は、相互に同一である。各シフトドグ７０２、８０２のために、部材６０２は部分７００２に固定される。

図３０は、シフトドグの平面図である。受け部７６０は部材６０１を受容する。各シフトドグ７２０、８２０、７２１、８２１は、相互に同一である。各シフトドグ７２０、８２０、７２１、８２１のために、部材６０２は部分７６０に固定される。

図３１は、シフトドグの側面図である。受け部７６０は部材６０１を受容する。

図３２は、シフトドグの斜視図である。シフトドグ８２０はドグマウント８４０に揺動可能に取り付けられる。ドグマウント８４０はケース２０に固く固定される（図示せず）。ローラ６０３は表面６０１Ｂと部材６０１の間に配置される。

図３３は、シフトドグの斜視図である。バネ８００１Ａは、シフトドグ８２０を歯２１３の方へ付勢する。

図３４は、シフトドグの斜視図である。シフトドグ８４０はケース２０に固く固定される。

図３５は、シフトドグの斜視図である。シフトドグ７２０はドグマウント７４０に揺動可能に取り付けられる。バネ８００１Ａはシフトドグ７２０を歯２１２の方へ付勢する。ローラ６０３は、表面６０２Ａと部材６０１の間に配置される。

図３６は、シフトドグの斜視図である。ドグマウント７４０はケース２０に固く固定される。

図３７は、図１８の詳細である。一方向クラッチドグ９２０は、キャリア３００に揺動可能に取り付けられる。バネ９２１は、一方向クラッチドグ９２０をリングギアＲ４の歯２１３に対して付勢する。一方向クラッチドグ９２０は、歯２１３との係合を解くことにより、リングギアＲ４の逆回転を許容する。係合される個々のギアに応じて、一方向クラッチは変速機の「フリーホイール」の特徴であり、これにより、乗り手はペダルを踏むことをやめて、惰性で進むことができる。第２の同一の一方向クラッチドグは、図３７に示されているのとは反対側に配置され、これにより、一組の一方向クラッチシフトドグを形成する。

図３８は、図１９の詳細である。一方向クラッチドグ９３０はキャリア２００に揺動可能に取り付けられる。バネ９３１は、一方向クラッチドグ９３０をリングギアＲ１の歯４０１に対して付勢する。一方向クラッチドグ９３０は歯４０１に係合することにより、リングギアＲ１の逆回転の動作を妨げる。一方向クラッチドグ９３０は、歯４０１との係合を解くことにより、キャリア２００に対してリングギアＲ１の順方向回転の動作を許容する。係合される個々のギアに応じて、一方向クラッチは変速機の「フリーホイール」の特徴であり、これにより、乗り手はペダルを踏むことをやめて、惰性で進むことができる。第２の同一の一方向クラッチドグは、図３８に示されているのとは反対側に配置され、これにより、一組の一方向クラッチシフトドグを形成する。

図３９は、図１９の詳細である。一方向クラッチドグ９０１は、キャリア１００に揺動可能に取り付けられる。バネ９０２は一方向クラッチドグ９０１をリングギアＲ１の歯４０１に対して付勢する。一方向クラッチドグ９０１は歯４０１との係合を解くことにより、キャリア１００に対してリングギアＲ１の順方向回転の動作を許容する。一方向クラッチドグ９０１は歯４０１に係合することにより、リングギアＲ１の逆方向回転の動作を妨げる。係合される個々のギアに応じて、一方向クラッチは変速機の「フリーホイール」の特徴であり、これにより、乗り手はペダルを踏むことをやめて、惰性で進むことができる。第２の、同一の一方向クラッチドグは、図３９に示されているのとは反対側に配置され、これにより、一組の一方向クラッチシフトドグを形成する。

図４０は、図６の詳細である。ローラ６０３は、表面６０１Ａに係合し、これにより、部材６０２を押圧してシフトドグ７０１を押圧し、これによりシフトドグ７０２を歯２１０から解放させる。

弾性部材６０２の使用により、シフトドグがまだ歯に係合されている間に、シフトカムが回転することができる。カムは、ドグが歯に係合され、圧縮的に負荷をかけられた状態で回転し、弾性部材を押圧することができる。自転車の乗り手が自転車のペダルを踏んで進む時、変速機へのトルク入力は、入力が一方のペダルから他方のペダルにシフトするので、周期的である。優秀な自転車乗りでさえも、入力トルクは、一方のペダルから他方のペダルへの移動の間、ゼロまたはゼロ近くに落ちる。ペダルを踏む自転車の乗り手の周期的な入力負荷により、トルクが一瞬、ゼロに近づくか、ゼロに達すると、シフトドグ／歯の接触面での力もまた、ゼロかゼロ近くに落ち、シフトドグが、弛緩状態に戻る弾性部材の特性により、係合から外れて回転するのはこのときである。これは乗り手に、実際にはギアシフトがほぼ無負荷状態で起こるが、負荷状態でギアシフトすることができるという印象を与える。

シフトドグの全く同一のセットは、この図３８に表示されているように、領域“Ａ”に同様に取り付けられる。全てのシフトドグ７０１、７０２、８０１、８０２は、それぞれ取り付け部２０５１、２０５２、２０５３、２０５４において部材２０５に揺動可能に取り付けられる。

図４１は、図６の詳細である。シフトドグ７０１は、ローラ６０１の動作により、半径方向外側に動作することができ、ローラ６０１は、乗り手がシフトをする間に表面６０１Ａが回転させられる時、表面６０１Ａに追随する。シフトドグ７０２は歯２１０に十分係合して示される。シフトドグ７０１は突起部８０３に協働的に係合して、シフトドグ７０２は、同様に回動し、これにより歯２１０に係合する。バネ７００１Ａは、シフトドグ８０１をローラ６０１に強制的に係合させ、これにより前記ローラ６０１を表面６０１Ａ内に向けて付勢する。シフトドグ８０２と７０２は、互いに独立に揺動することができるが、突起部８０３とシフトドグ７０１の協働的な配置のため、それらは、それらの対応する太陽ギアの歯に両方同時に係合することができない。もしシフトドグ７０２が歯２１０に係合されるならば、突起部８０３とシフトドグ７０１の関係により、シフトドグ８０２が歯２１１に係合することは妨げられる。これに対し、もしシフトドグ８０２が歯２１１に係合されるならば、シフトドグ７０２は揺動して歯２１０に係合することができない。

図４２は、図６の詳細である。シフトドグ７０１がローラ６０３により十分に押圧されているので、シフトドグ７０２は歯２１０から十分に解放されている。シフトドグ７０１は、突起部８０３に協働的に係合して、シフトドグ７０２が回動して歯２１０に係合するのを妨げる。突起部８０３はシフトドグ７０１の半径方向上方に位置する。もしシフトドグ７０１が回動して歯２１０に係合すれば、シフトドグ８０２は図３９に示されるように、歯２１１との係合から外れた状態に保持される。シフトドグ８０２は、突起部８０３とシフトドグ７０１の協働的な配置により、歯２１１に係合することを妨げられる。

シフトドグ８０２が図４０に示されるように歯２１１に係合される時、シフトドグ７０２は、突起部８０３とシフトドグ７０１の配置により、歯２１０に係合することを妨げられる。シフトドグ７０２と８０２の両方共、歯２１０と２１１から同時に解放されることが可能である。シフトドグ７０２、８０２は、突起部８０３とシフトドグ７０１の協働的な配置により、歯に同時に係合することを妨げられる。各突起部７０３、８０３は互いに同一である。突起部７０３はシフトドグ７０１の端部から延びている。突起部８０３はシフトドグ８０１の端部から延びている。

図４３は、ギア付き変速機の内部のシフト機構を示す、変速機の横断面図である。変速機はクランクアーム４１に連結された入力軸２２を有する。図５参照。図４３から５８に表示されたシフト機構、すなわち図１８で示されるようなカム６００は、前述した図面に表示された実施形態に置き換えられる。さもなければ、変速機とその作用は図１から４２に示された通りである。

１つのギアから次にシフトすることはシフトカムアセンブリ６００を回転させることにより達成される。図４４参照。シフトカムアセンブリは、リテーナ５０００、ウェーブスプリング５００１、ケーブルキャリア５００３、傾斜リング５００２、および固定リング５００４を備える本発明のシフト機構により構成される。

図４４は、シフト機構とカムの詳細な斜視図である。図４４は、シフト機構とシフトカム６００の部分組立品を示す。ケーブルキャリア５００３はシフトカム６００と引張バネ５００５を介して連結される。バネ５００５の一端はピン５００６に連結される。ピン５００６はケーブルキャリア５００３に取り付けられる。バネ５００５の第２の端部はピン５００７に連結される。ピン５００７はシフトカム６００に取り付けられる。図５１はシフトカムアセンブリの斜視図である。

図４５は、変速機ハウジング内のシフト機構の断面図である。図４５は、変速機ハウジング２０内に配置される本発明のシフト機構を示す。シフトカム６００は、突起部５００８と突起部５００９のそれぞれを介して傾斜リング５００２と相互作用する。ケーブルキャリア５００３（図４７）は突起部５０１１を介して傾斜リング５００２と相互作用する。突起部５００８はまた、リテーナ５０００の支持部５０１０と相互作用する。

図４６は、シフト機構の側面図である。図４６はケーブル１とシフト機構の相互作用を示す。ケーブル１は、本技術分野で知られた、自転車のハンドルバーに取り付けられた捩りシフト装置かトリガーシフト装置に連結される。図４６Ａ参照。ケーブル１は、ケーブルをキャリアに固定するためにケーブルキャリア５００３の部材６４の周りを迂回させられる。

図４６Ａは、ハンドルバーシフト装置の詳細である。本技術分野で知られた遠隔操作ロータリーシフト装置８はハンドルバー７に取り付けられて、そのハンドルバー７は一般的な自転車のフレームＦに取り付けられる。ケーブル１はシフト装置８と変速機に連結される。シフト装置８は回転動作によりケーブル１を作動させるためだけに使用される。フロントホイール２は本技術分野で知られるようにフレームＦに連結される。

図４７は、シフト機構の分解図である。リテーナ５０００はシフトカム６００に取り付けられる。

図４８は、傾斜リングの詳細な斜視図である。図４８は、複数の内側傾斜面３８１と急傾斜面３８２、外側傾斜面３８３と急傾斜面３８４を有する傾斜リング５００２を示す。図５２は、傾斜リングの斜視図である。図５３は、図５２の詳細である。図５４は、図５２の詳細である。

各内側傾斜面３８１はさらに、異なった傾斜面を有する２つの隣接する面の間に配置される屈曲部３８５を備える。シフトがほとんど完了している場合に、ケーブルキャリア５００３の回転が最大の位置に近く、ケーブルキャリア５００３が屈曲部３８５に接近して、トルクの大きさが比較的高いとき、ケーブルキャリアの傾斜面が屈曲部３８５を通過し、必要とされるトルクが急に落ちる。このときに、たとえ操作者が差し迫ったシフトを停止しようとしてもシフトが起こることが、屈曲部３８５の目的である。このため、適切なシフトが、シフト動作の最後のわずかの部分でより容易に起こる。またこれにより、シフトを完了させるために必要な進行力（トルク）が一旦減少するとシフトが急に起こるので、ケーブルキャリアリング５００３は傾斜面の先端に留まることができない。同様の屈曲部の形体５４３は固定リング５００４上の傾斜面５４１の上に見られる。図５８参照。

図４９は、ケーブルリテーナの側面図である。図４９は、複数の傾斜面の形体３６１と急傾斜面３６２を有するケーブルリテーナ５００３を示す。図５５は、ケーブルキャリアの斜視図である。図５６は、図５５の詳細である。

図５０は、固定リングの側面図である。図５０は、複数の傾斜面５４１と急傾斜面５４２を有する固定リング５００４を示す。図５７は、固定リングの斜視図である。図５８は、図５７の詳細である。固定リング５００４は、ハウジング２０との締まりばめを介して、ハウジング２０に対して適切な位置に固定される。固定リング５００４の急傾斜面５４２は、傾斜リング５００２の時計回りの回転動作を制限する傾斜リング５００２の急傾斜面３８２と相互作用する。ケーブルキャリア５００３が反時計回りに回転する間、強制的に傾斜リング５００２の軸方向動作を引き起こす、傾斜リング５００２の傾斜面３８１と固定リング５００４の傾斜面５４１は相互作用する。

シフト機構は２つのモードで動作する。上昇ギアと下降ギアである。

上昇ギアモードにおける動作は以下のようなものである。ウェーブスプリング５００１は、傾斜リング５００２に軸方向の力を持続的に付与し、これにより傾斜リング５００２を押圧してケーブルリング５００３に接触させる。ケーブルホルダ５００３は、傾斜リング５００２とハウジング２０との軸方向における間に位置する。図４７参照。ケーブル１（作動装置）は、操作者（乗り手）により、図４６により方向付けられるようにケーブルキャリア５００３を時計方向に強制的に回転させるようにして引かれる。ケーブルキャリア５００３が回転するので、ピン５００７と５００６が離れて、これによりバネ５００５のバネ力が増加する。ピン５００７はシフトカム６００に連結される。ピン５００６はケーブルキャリア５００３に連結される。ケーブルキャリア５００３の半径方向内側の傾斜形体３６１は、傾斜リング５００２の傾斜面である、半径方向外側の傾斜形体３８３と協働的に相互作用する。急傾斜面５４２が傾斜リング５００２の時計回りの回転を制限するために傾斜リング５００２の急傾斜面３８２に作用し合うように、固定リング５００４の傾斜形体５４１と傾斜リング５００２の半径方向内側の傾斜形体３８１は協働的に相互作用する。傾斜リング５００２の回転が制限されることにより傾斜面３８３と３６１の間の相対的動作が生じ、これにより傾斜リング５００２を軸方向であるＸ−Ｘ方向に強制的に動作させる。この方向は、回転方向に対して垂直である。図４４参照。言い換えれば、方向Ｘ−Ｘは、入力軸２２の回転軸と同軸である。傾斜リング５００２は軸方向動作のこの部分の間には回転しない。急傾斜面３８２が急傾斜面５４２にもはや接触せず、傾斜リング５００２が回転できるような位置になるまで傾斜リング５００２の軸方向動作は続く。傾斜リング５００２の軸方向動作と共に傾斜リング５００２の回転方向動作が傾斜面３８３と３６１の位置により生じ、回転力は傾斜面３８３と３６１の相互作用からであり、軸方向の力はウェーブスプリング５００１により供給される。傾斜リング５００２の回転および軸方向の動作は、急傾斜面３８２と５４２が再び相互作用するまで続いて、そのとき傾斜リングとシフトカムの回転は、選択された変速機ギアに対応する所定の位置で停止される。傾斜リング５００２の回転の間、突起部５００９が突起部５００８から離れるので、傾斜リング５００２の回転動作により、シフトカム６００は自由に回転する。そして、シフトカム６００は、ピン５００７と５００６を基準に動作するバネ５００５の力により強制的に回転させられ、ピン５００７と５００６もケーブルキャリア５００３と作用し合う。シフトカム６００の回転動作により、変速機の構成要素が適切に位置するので、ギアチェンジがここに説明されたように起こる。

これはまた、「ロストモーション」シフト機構と呼ばれてもよい。これは、傾斜リングの回転およびシフトカムの回転が起こる前に傾斜リングが所定の距離だけ軸方向に動作し、変速機にギアシフトを引き起こすからである。軸方向動作の部分の間における回転の欠如が「ロスト」モーションである。

下降ギアモードにおける動作は以下のようなものである。ウェーブスプリング５００１は傾斜リング５００２に持続的な軸方向の力を付与し、これにより傾斜リング５００２をケーブルリング５００３に接触させるように押圧する。バネ５００５は、シフトカム６００とケーブルホルダ５００３に基づいて動作するピン５００７と５００６を介する回転動作のためのバネ力を付与する。また、バネ５００５により、突起部５００９と５００８は相互に接触するように位置する。ケーブル１（作動装置）は、操作者により、図４６により方向付けられるようにケーブルキャリア５００３を反時計方向に回転させるようにして引かれる。ケーブルキャリア５００３が回転すると、急傾斜面３６２は急傾斜面３８４と相互作用し、傾斜リング５００２も同様に反時計回りに強制的に回転させられる。突起部５００９が突起部５００８に係合されるため、傾斜リング５００２の回転により、シフトカム６００が回転する。傾斜リング５００２が回転すると、傾斜リング５００２の傾斜面３８１は固定リング５００４の傾斜面５４１と相互作用し、傾斜リング５００２の軸方向動作を強制的に引き起こす。急傾斜面５４２と３８２は、この回転と軸方向の動作の間離れる。傾斜リング５００２の軸方向動作は、傾斜面３８１と５４１が相互に通過するまで継続し、これにより傾斜リング５００２は軸方向に戻ることができ、急傾斜面５４２と３８２が再び接触する状態で停止することができる。傾斜リング５００２のこの停止により、突起部５００９および突起部５００８の位置が固定され、これによりシフトカム６００の位置が固定される。シフトカム６００の回転動作により変速機の構成要素が位置づけられるので、ギアチェンジがここに説明したように起こる。

急傾斜面３８２と５４２の軸方向長さが急傾斜面３６２と３８４の軸方向長さよりも小さいので、傾斜リング５００２は、ケーブルキャリア５００３が傾斜面３６１と３８３の長さの範囲内で、回転方向に位置する状態のままである。

傾斜面３８１と５４１の角度方向長さは、シフトカム１２２の要求される角度方向動作（回転）に対応し、もし必要なら、ギアにより変化してもよい。もし操作者／乗り手が変速機の適切なギア位置に対応しない位置にケーブル１を移動させて、ケーブルを解放するならば、傾いた傾斜面により、ケーブルの解放の際の適切なギア位置に機構が再配置される。

本発明の一形態がここに説明されたが、ここに説明された本発明の精神と範囲から逸脱することなく、構造や各部品の関係において変更することは、当業者にとって自明である。

Claims (3)

1. 遊星ギア変速機と、
   前記遊星ギア変速機において遊星ギアアセンブリに係合され、かつシフトカム突起部（５００８）を有するシフトカム（６００）と、
   可動ケーブル（１）に連結され、傾斜部（３６１、３６２）を備える回転可能ケーブルキャリア（５００３）と、
   前記ケーブルキャリア傾斜部に協働的に係合される傾斜部（３８１、３８２）を備え、さらに前記シフトカム突起部（５００８）に協働的に係合可能な突起部（５００９）を有する回転可能傾斜リング（５００２）と、
   前記傾斜リング（５００２）を前記ケーブルキャリアの回転面に対して垂直な方向に所定の距離だけ付勢するケーブルキャリアの回転手段とを備え、前記シフトカム（６００）が前記傾斜リング（５００２）との係合により回転せずに保持され、かつ、前記所定の距離の間に、前記傾斜リングが、前記傾斜リング（５００２）の軸方向動作と同時に前記ケーブルキャリア（５００３）と共に回転することができ、
   前記ケーブルキャリア（５００３）と前記シフトカム（６００）の間に連結されるバネ（５００５）をさらに備え、前記シフトカム突起部（５００８）と前記傾斜リング突起部（５００９）との係合により制限される回転量だけ、前記傾斜リングが回転するときに、前記シフトカムが前記バネの力と作用し合いながら回転し、前記シフトカムの回転の間、前記変速機がギアをチェンジする
   遊星ギア変速機のシフト機構。
2. 前記可動ケーブルが遠隔作動装置に連結される請求項１に記載のシフト機構。
3. バネ（５００１）が傾斜リング（５００２）を付勢してケーブルキャリア（５００３）に係合させる請求項１に記載のシフト機構。

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