JP2971862B1 - 自転車用内装変速ハブ - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 軽い力で変速できかつ変速キーをクラッチ部
材から外れにくくする。 【解決手段】 内装変速ハブ１０は、ハブ軸２１と駆動
体２２と従動体２３と動力伝達機構２５と切換機構２６
とを備えている。動力伝達機構２５は、従動体の収容空
間内に配置され、増速経路と直結経路と減速経路との３
つの動力伝達経路を有し、駆動体からの動力をいずれか
の動力伝達経路で従動体に伝達する。切換機構は、ハブ
軸に軸方向移動自在かつ回転自在に設けられた筒状のク
ラッチ部材４５と、ハブ軸のガイド穴２１ａに軸方向移
動自在に設けられたプッシュロッド４８と、プッシュロ
ッドの先端に当接可能に長孔２１ｂに軸方向移動自在に
装着された変速キー４９と、クラッチ部材を変速キー側
に付勢するコイルばね６０と、変速キーをクラッチ部材
に回転自在かつ軸方向移動不能に連結するための連結リ
ング６４とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内装変速ハブ、特
に、自転車のフレームに装着可能であり、入力体からの
動力を選択された変速比で変速して出力体に伝達する自
転車用内装変速ハブに関する。

【０００２】

【従来の技術】自転車に用いられる３段変速の内装変速
ハブは、自転車のフレーム後部に固定されている。内装
変速ハブは、主に、自転車のフレーム後部に固定される
ハブ軸と、ハブ軸回りに回転自在な駆動体と、駆動体の
外周側に配置されたハブシェルと、遊星歯車機構及び複
数のワンウェイクラッチを含み、増速，減速及び直結の
３つの動力伝達経路を有する動力伝達機構と、動力伝達
機構の動力伝達経路を切り換える切換機構とを備えてい
る。

【０００３】ハブ軸には、中心部に一端から中央部に向
けて軸方向に延びるガイド穴が形成されかつガイド穴の
終端部に径方向に貫通する長孔が形成されている。駆動
体には、小ギア（入力体の一例）が装着されており、ギ
アクランクからチェーンを介して動力が伝達される。ハ
ブシェルは内部に空間を有する筒状の部材であり、外周
部に後輪（出力体の一例）を構成するスポークを装着す
るためのハブフランジが軸方向に間隔を隔てて設けられ
ている。

【０００４】遊星歯車機構は、ハブ軸に一体で形成され
た太陽ギアと、ハブ軸に回転自在に支持された枠体と、
枠体に回転自在に装着され太陽ギアに噛み合う遊星ギア
と、遊星ギアに噛み合うリングギアとを有している。ワ
ンウェイクラッチは、３つの動力伝達経路を構成するた
めに、駆動体とリングギアとの間、リングギアとハブシ
ェルとの間及び枠体とハブシェルとの間にそれぞれ配置
されている。このうち、リングギアとハブシェルとの間
に配置されたワンウェイクラッチは、切換機構により連
結姿勢と遮断姿勢とに制御され、他のワンウェイクラッ
チは、枠体からハブシェル又は駆動体からリングギアに
一方向（自転車の進行方向）の回転のみ伝達する。

【０００５】切換機構は、ハブ軸に軸方向移動自在かつ
回転自在に設けられ３つの動力伝達経路のいずれかを選
択するための筒状のクラッチ部材と、ハブ軸のガイド穴
に軸方向移動自在に設けられた変速ロッドと、変速ロッ
ドの先端に当接可能に前記長孔に軸方向移動自在に装着
されクラッチ部材を移動させるための変速キーと、クラ
ッチ部材を変速キー側に付勢する第１付勢部材と、変速
キーをクラッチ部材側に付勢する第２付勢部材とを有し
ている。

【０００６】クラッチ部材は、駆動体と枠体とに噛み合
い駆動体から枠体に動力を伝達する高速位置と、枠体と
の連結が解除される直結位置と、枠体との連結が解除さ
れかつリングギアとハブシェルとを連結するワンウェイ
クラッチを遮断する減速位置との３つの位置に移動可能
である。変速キーは通常はクラッチ部材の内部に収納さ
れており、クラッチ部材と一体で軸方向に移動する。第
１付勢部材はクラッチ部材を押圧方向と逆方向に移動さ
せるためのものである。また第２付勢部材は変速キーを
クラッチ部材に追随されるためのものである。したがっ
て、第１付勢部材と第２付勢部材とは逆方向に付勢す
る。ここで、第２付勢部材の付勢力を強くすると、クラ
ッチ部材を押圧方向と逆方向に戻すための第１付勢部材
の付勢力をさらに強くしなければならず、変速操作に大
きな力が必要になる。このため、第２付勢部材の付勢力
は極力弱くするのが好ましい。

【０００７】このような構成の３段変速の内装変速ハブ
では、変速レバーや変速グリップなどの変速操作部に変
速ケーブルを介して連結されたベルクランクにより変速
ロッドを押圧することでクラッチ部材が移動して変速動
作がなされる。ここで、変速操作部を操作しないときに
は、たとえば、クラッチ部材が高速位置に配置され駆動
体と枠体とがクラッチ部材により連結される。すると枠
体が駆動体と同回転数で回転して遊星ギアを介してリン
グギアが増速され、リングギアからワンウェイクラッチ
を介してハブシェルに駆動体の動力が増速して伝達され
る。

【０００８】変速操作部を一段分操作するとベルクラン
クが揺動して変速ロッドを第１付勢部材の付勢力に抗し
て押圧し、変速キーを介してクラッチ部材が直結位置に
配置される。すると、駆動体と枠体との連結が解除さ
れ、駆動体の動力はワンウェイクラッチを介してリング
ギアに直接伝達される。そして、リングギアからワンウ
ェイクラッチを介してハブシェルに駆動体の動力が直接
伝達される。

【０００９】さらに変速操作部を操作するとさらにベル
クランクが揺動して変速ロッドを押圧し、変速キーを介
してクラッチ部材が一番奥の減速位置に配置される。す
ると、クラッチ部材によりリングギアとハブシェルとを
連結するワンウェイクラッチが遮断され、駆動体の動力
は、ワンウェイクラッチを介してリングギアから枠体に
伝達されて減速される。そして、枠体からワンウェイク
ラッチを介してハブシェルに駆動体の動力が減速して伝
達される。

【００１０】また変速操作部を１段ずつ元に戻すと、第
１付勢部材によりクラッチ部材が付勢されて枠体に接近
する方向に１段ずつ移動する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の３段変速の
内装変速ハブでは、クラッチ部材と枠体との噛み合いが
少ない状態で駆動体が回転すると、クラッチ部材が第１
付勢部材の付勢力に抗して枠体から外れることがある。
このとき、第２付勢部材の付勢力が弱いため、変速キー
がクラッチ部材に追随せずにクラッチ部材から外れるこ
とがある。変速キーがクラッチ部材から外れると、変速
キーの姿勢が傾いて変速キーがクラッチ部材を押圧でき
ない現象が生じるおそれがある。

【００１２】これを防止するためには、第２付勢部材の
付勢力を強くすればよい。しかし、第２付勢部材の付勢
力を強くすると、第１付勢部材の付勢力をかなり強いも
のにしなければならない。第１付勢部材の付勢力を強く
すると、この付勢力に抗して変速操作部を操作しなけれ
ばならず、前述したように変速操作に要する力が大きく
なり変速しづらくなる。

【００１３】本発明の課題は、３段変速の自転車用内装
変速ハブにおいて、軽い力で変速できかつ変速キーをク
ラッチ部材から外れにくくすることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】発明１に係る自転車用内
装変速ハブは、自転車のフレームに装着可能であり、変
速操作部の操作により入力体からの動力を増速、直結及
び減速のいずれかに変速して出力体に伝達するハブであ
って、ハブ軸と、駆動体と、従動体と、動力伝達機構
と、切換機構とを備えている。ハブ軸は、中心部に一端
から中央部に向けて軸方向に延びるガイド穴が形成され
かつガイド穴の終端部に径方向に貫通し軸方向に長い長
孔が形成されフレームに固定可能な軸である。駆動体
は、ハブ軸に回転自在に支持され、入力体に連結可能な
ものである。従動体は、内部に収容空間を有するととも
にハブ軸に回転自在に支持され、出力体に連結可能な筒
状のものである。動力伝達機構は、従動体の収容空間内
に配置され、増速経路と直結経路と減速経路との３つの
動力伝達経路を有し、駆動体からの動力をいずれかの動
力伝達経路で従動体に伝達するための機構である。切換
機構は、ハブ軸に軸方向移動自在かつ回転自在に設けら
れ３つの動力伝達経路のいずれかを選択するための筒状
のクラッチ部材と、ハブ軸のガイド穴に軸方向移動自在
に設けられ変速操作部の操作により第１位置と第２位置
と第３位置との３つの軸方向位置に位置決めされる変速
ロッドと、変速ロッドの先端に当接可能に長孔に軸方向
移動自在に装着されクラッチ部材を移動させるための変
速キーと、クラッチ部材を変速キー側に付勢する付勢部
材と、変速キーをクラッチ部材に回転自在かつ実質的に
軸方向移動不能に連結するための連結部材とを有し、ク
ラッチ部材の軸方向の移動により動力伝達機構での動力
伝達経路を切り換えるための機構である。

【００１５】この内装変速ハブでは、回転しないハブ軸
内のガイド穴に収納された変速ロッドが第１位置に位置
決めされた状態では、クラッチ部材により動力伝達経路
が、たとえば増速経路になる。そして、変速操作部を操
作して変速ロッドをガイド穴に沿って軸方向の一方に第
２位置まで移動させると、変速ロッドに押圧された変速
キーが長孔に沿って移動しクラッチ部材を軸方向に移動
させ、クラッチ部材が動力伝達経路を、たとえば直結経
路に切り換える。さらに変速ロッドを第３位置まで移動
させ、クラッチ部材を軸方向にさらに移動させると、ク
ラッチ部材が動力伝達経路を、たとえは減速経路に切り
換える。この状態で変速操作部により変速ロッドを軸方
向の他方に第２位置まで戻すと、付勢部材によりクラッ
チ部材が付勢されて動力伝達経路を直結位置に切り換
え、さらに第１位置まで戻すと付勢部材により付勢され
て動力伝達経路を増速位置に切り換える。ここで、何ら
かの原因でクラッチ部材が軸方向の一方に移動しようと
すると、変速キーが連結部材によりクラッチ部材に軸方
向移動不能に連結されているので、クラッチ部材ととも
に変速キーも移動する。このため、変速キーがクラッチ
部材から外れにくい。しかも、変速キーをクラッチ部材
側に付勢する部材を設ける必要がないので、付勢部材の
付勢力を弱くすることができ、付勢部材の付勢力に抗し
て変速ロッドを押圧する変速操作部の操作に要する力が
小さくなり、軽い力で変速できる。

【００１６】発明２に係る自転車用内装変速ハブは、発
明１に記載のハブにおいて、動力伝達機構は、ハブ軸と
同芯に配置されハブ軸と一体に設けられた太陽ギアと、
ハブ軸の外周側に配置されハブ軸に回転自在に支持され
た枠体と、枠体に回転自在に配置され太陽ギアに噛み合
う遊星ギアと、遊星ギアに噛み合うリングギアとを有す
る遊星歯車機構と、駆動体とリングギアとを連結する第
１ワンウェイクラッチと、リングギアと従動体とを連結
しかつクラッチ部材により連結姿勢と遮断姿勢とに制御
される第２ワンウェイクラッチと、枠体と従動体とを連
結する第３ワンウェイクラッチとを有し、クラッチ部材
は、変速ロッドが第１位置に位置決めされると駆動体と
枠体とを連結しかつ第２ワンウェイクラッチを連結姿勢
にして駆動体からの動力を枠体、リングギア及び第２ワ
ンウェイクラッチを介して従動体に伝達する増速位置
に、変速ロッドが第２位置に位置決めされると駆動体と
枠体との連結を解除しかつ第２ワンウェイクラッチを連
結姿勢にして駆動体からの動力を第１ワンウェイクラッ
チ、リングギア及び第２ワンウェイクラッチを介して従
動体に伝達する直結位置に、変速ロッドが第３位置に位
置決めされると駆動体と枠体との連結を解除しかつ第２
ワンウェイクラッチを遮断姿勢にして駆動体からの動力
を第１ワンウェイクラッチ、リングギア、枠体及び第３
ワンウェイクラッチを介して従動体に伝達する減速位置
にそれぞれ移動する。

【００１７】この場合には、変速ロッドが第１位置に配
置されクラッチ部材が増速位置に移動して増速経路を選
択すると、クラッチ部材が駆動体と枠体とを連結しかつ
第２ワンウェイクラッチを連結姿勢にする。この結果、
駆動体の動力がクラッチ部材から枠体へ伝達され、さら
に，遊星ギア，リングギア、第２ワンウェイクラッチを
介して従動体に伝達され従動体が増速駆動される。

【００１８】変速ロッドが第２位置に配置されクラッチ
部材が直結経路を選択すると、クラッチ部材が枠体と駆
動体との連結を解除しかつ第２ワンウェイクラッチを連
結姿勢にする。このため、駆動体の動力が第１ワンウェ
イクラッチ，リングギア及び第２ワンウェイクラッチを
介して従動体に伝達され従動体が直結駆動される。変速
ロッドが第３位置に配置されクラッチ部材が減速経路を
選択すると、駆動体と枠体との連結を解除しかつ第２ワ
ンウェイクラッチを遮断姿勢にする。このため、駆動体
の動力が第１ワンウェイクラッチを介してリングギアに
伝達される。このとき、第２ワンウェイクラッチが遮断
姿勢にあるため、リングギアに伝達された駆動力は従動
体に伝達されず、遊星ギア，枠体及び第３ワンウェイク
ラッチを介して従動体に伝達され従動体が減速駆動され
る。

【００１９】ここで、変速ロッドが第１位置にあると
き、クラッチ部材と枠体との連結状態が充分ではない状
態で動力が伝達されると、クラッチ部材が付勢部材の付
勢力に抗して軸方向に移動して枠体から外れることがあ
る。しかしこのような場合でも、変速キーが連結部材に
よりクラッチ部材に軸方向移動不能に連結されているの
で、変速キーもクラッチ部材に連動して移動しクラッチ
部材から変速キーが外れにくい。

【００２０】発明３に係る自転車用内装変速ハブは、発
明１又は２に記載のハブにおいて、クラッチ部材は、変
速キーを軸方向移動自在かつ回転自在に収納可能な収納
空間を内周側に有し、連結部材は、収納空間内に収納さ
れた変速キーを回転自在かつ実質的に軸方向移動不能に
クラッチ部材に連結する。この場合には、クラッチ部材
の内部に形成された収納空間内に変速キーが収納される
ので、変速キーがクラッチ部材からより外れにくくな
る。

【００２１】発明４に係る自転車用内装変速ハブは、発
明３に記載のハブにおいて、変速キーは、長孔から両端
が突出可能な長さを有し、両端面がクラッチ部材の収納
空間の内周面に対向する棒状部材であり、連結部材は、
クラッチ部材と変速キーとの間に両者に係止可能に配置
されたリング部材である。この場合には、リング部材で
クラッチ部材と変速キーとを連結しているので、クラッ
チ部材と変速キーとが相対回転しても常に両者を連結で
きる。

【００２２】発明５に係る自転車用内装変速ハブは、発
明４に記載のハブにおいて、収納空間の内周面には環状
溝が形成され、変速キーの内周面に対向する両端面には
環状溝に対向可能に長溝が形成され、連結部材は環状溝
及び長溝に係止可能な有端リング状のばね部材である。
この場合には、連結部材が弾性を有する有端リング状の
ばね部材で構成されるので、変速キーをクラッチ部材の
収納空間内に装着する際に、予め連結部材を環状溝に装
着しても変速キーが装着されると連結部材が径方向に拡
がり、両溝が対向する装着位置に変速キーが装着される
と両者に係止する位置まで連結部材が縮み両溝に係止さ
れる。このため、変速キーの装着が容易である。

【００２３】発明６に係る自転車用内装変速ハブは、発
明５に記載のハブにおいて、環状溝の内径は連結部材が
自由状態のときの外径より大きい。この場合には、変速
キーをクラッチ部材に装着したときに連結部材が環状溝
で拡がりやすい。発明７に係る自転車用内装変速ハブ
は、発明５又は６に記載のハブにおいて、長溝の軸方向
長さは、連結部材の厚みより大きい。この場合には、長
溝の軸方向長さが連結部材の厚みより大きいので連結部
材と長溝との間に隙間が形成され、クラッチ部材が変速
キーに対して相対回転するときにクラッチ部材がスムー
ズに回転する。このため、ハブの転がり効率が低下しに
くい。

【００２４】

【発明の実施の形態】〔全体構成〕図１において、本発
明の一実施形態を採用した自転車は軽快車であり、ダブ
ルループ形のフレーム体２とフロントフォーク３とを有
するフレーム１と、ハンドル部４と、駆動部５と、前輪
６と、３段変速の内装変速ハブ１０が装着された後輪７
と、前ブレーキ装置８と、内装変速ハブ１０を手元で操
作するための変速操作部９とを備えている。

【００２５】フレーム１には、サドル１１、ハンドル部
４、前輪６及び後輪７を含む各部が取り付けられてい
る。ハンドル部４は、フロントフォーク３の上部に固定
されたハンドルステム１４とハンドルステム１４に固定
されたハンドルバー１５とを有している。ハンドルバー
１５の右端には前ブレーキ装置８を構成するブレーキレ
バー１６とグリップ１７と変速操作部９とが装着されて
いる。変速操作部９は、ブレーキレバー１６の内側でハ
ンドルバー１５に装着されており、インナーケーブルと
アンターケーシングとからなる変速操作ケーブル７３に
より内装変速ハブ１０と連結されている。変速操作部９
は、インナーケーブルを巻取操作するための巻取レバー
と巻取レバーによる巻取操作を解除してインナーケーブ
ルを繰り出す解除レバーとを有する一般的な構成であり
詳細な説明を省略する。

【００２６】駆動部５は、フレーム体２の下部（ハンガ
ー部）に設けられたギアクランク１８を有しており、ギ
アクランク１８の動力はギアクランク１８に掛け渡され
たチェーン１９により内装変速ハブ１０に伝達される。 〔内装変速ハブの構成〕内装変速ハブ１０は３段変速の
ハブである。この内装変速ハブ１０は、図２に示すよう
に、自転車のフレーム体２の後爪（図示せず）に固定さ
れるハブ軸２１と、ハブ軸２１の一端側外周に配置され
た駆動体２２と、ハブ軸２１及び駆動体２２のさらに外
周に配置されたハブシェル（従動体の一例）２３と、遊
星歯車機構２４を含む動力伝達機構２５と、動力伝達経
路を選択するための切換機構２６と、切換機構２６を動
作させるためのベルクランク２７とを有している。

【００２７】ハブ軸２１は、中央部が大径で両端部が小
径で両端にネジが形成された棒状の部材である。ハブ軸
２１の軸芯部には、図２左端から中央部に向かってガイ
ド穴２１ａが形成されている。ガイド穴２１ａの底部近
傍には、軸芯を貫通する長孔２１ｂが形成されている。
長孔２１ｂは、ハブ軸２１の軸芯を貫通しかつ軸芯に沿
って所定距離形成されている。

【００２８】駆動体２２は、一端がボール３０及び玉押
し３１を介してハブ軸２１に回転自在に支持されてお
り、一端部外周には小ギア３２が固定されている。さら
に駆動体２２の他端側内周部には、複数のセレーション
内歯２２ａが軸方向に沿って形成されている。ハブシェ
ル２３は筒状部材であり、その内周部の収容空間２３ａ
に駆動体２２及び動力伝達機構２５を収容している。ハ
ブシェル２３は、ボール３３，３４及び玉押し３５を介
してハブ軸２１回りに回転可能である。また、ハブシェ
ル２３の外周部両端には、スポーク７ａ（図１参照）を
支持するためのハブフランジ３６，３７が固定されてい
る。

【００２９】〔動力伝達機構の構成〕動力伝達機構２５
は、遊星歯車機構２４に加えて３つのワンウェイクラッ
チ５０〜５２を有しており、後述する増速経路、直結経
路及び減速経路の３つの動力伝達経路を有している。遊
星歯車機構２４は、ハブ軸２１と同芯でかつ一体に形成
された太陽ギア４０と、ハブ軸２１の外周に配置された
ギア枠４１と、太陽ギア４０に噛み合う４つの遊星ギア
４２（図では２つの遊星ギアのみを示している）と、リ
ングギア４３とを有している。

【００３０】ギア枠４１は筒状の部材であり、ハブ軸２
１に回転自在に支持されている。ギア枠４１には円周方
向に４つの切欠き４１ａが形成されており、この各切欠
き４１ａに遊星ギア４２がピン４４により回転自在に支
持されている。またギア枠４１の一端内周部にはセレー
ション内歯４１ｂが形成されている。リングギア４３
は、ほぼ円筒状に形成されており、遊星ギア４２から駆
動体２２の外周側まで延びている。リングギア４３の他
端内周部には内歯ギア４３ｂが形成されている。遊星ギ
ア４２は、前述のように太陽ギア４０に噛み合うと同時
に、リングギア４３の内歯ギア４３ｂにも噛み合ってい
る。

【００３１】駆動体２２とリングギア４３との間には、
第１ワンウェイクラッチ５０が装着されている。第１ワ
ンウェイクラッチ５０は、爪式のワンウェイクラッチで
あり、駆動体２２の進行方向の回転駆動力のみリングギ
ア４３に伝達する。また、リングギア４３の一端側には
対向する２カ所に切欠き４３ａが形成されており、この
切欠き４３ａに、第２ワンウェイクラッチ５１を構成す
るクラッチ爪５３がピン５４により揺動自在に支持され
ている。このクラッチ爪５３は、ピン５４の外周側に巻
回されたねじりコイルバネ５５により起立方向（連結姿
勢側）に付勢されている。第２ワンウェイクラッチ５１
は、連結姿勢にあるときリングギア４３からハブシェル
２３に進行方向の回転駆動力のみ伝達する。クラッチ爪
５３は、リングギア４３が進行方向に回転したときのみ
ハブシェル２３の内周面に形成されたラチェット歯２３
ｂに噛み合う。この第２ワンウェイクラッチ５１は、リ
ングギア４３が進行方向に回転する伝達可能状態であっ
ても後述するクラッチ部材の移動によりクラッチ爪５３
がラチェット歯２３ｂに噛み合う連結姿勢と、ラチェッ
ト歯２３ｂから退避する遮断姿勢とに制御可能である。

【００３２】ギア枠４１とハブシェル２３との間には、
ギア枠４１からハブシェル２３に進行方向の回転駆動力
のみを伝達する第３ワンウェイクラッチ５２が配置され
ている。このような遊星歯車機構２４およびワンウェイ
クラッチ５０〜５２を有する動力伝達機構２５は、駆動
体２２−クラッチ部材４５（後述）−ギア枠４１−遊星
歯車機構２４−リングギア４３−第２ワンウェイクラッ
チ５１−ハブシェル２３で構成される増速経路と、駆動
体２２−第１ワンウェイクラッチ５０−リングギア４３
−第２ワンウェイクラッチ５１−ハブシェル２３で構成
される直結経路と、駆動体２２−第１ワンウェイクラッ
チ５０−リングギア４３−遊星歯車機構２４−ギア枠４
１−第３ワンウェイクラッチ５２−ハブシェル２３で構
成される減速経路とを有している。

【００３３】〔切換機構の構成〕 切換機構２６は３つの動力伝達経路のいずれかを選択す
るものであり、クラッチ部材４５と、クラッチ操作部４
６とを有している。クラッチ部材４５は、駆動体２２と
ギア枠４１とを連結状態と遮断状態とに切り換えるとと
もに、第２ワンウェイクラッチ５１を連結姿勢と遮断姿
勢とに切り換えるものである。クラッチ部材４５は、ハ
ブ軸２１の外周に軸方向に移動自在かつ回転自在に配置
されている。 クラッチ部材４５は、図４に示すように
筒状の部材であり、その一端側の外周部にはセレーショ
ン外歯４５ａが形成されており、セレーション外歯４５
ａは駆動体２２のセレーション内歯２２ａにスライド自
在に係合している。また、クラッチ部材４５の他端側に
は大径部４５ｂが形成されておりその外周部にはセレー
ション外歯４５ｃが形成されている。セレーション外歯
４５ｃは、ギア枠４１に形成されたセレーション内歯４
１ｂに係合可能である。大径部４５ｂと一端側との間に
はテーパ面４５ｄが形成されている。このテーパ面４５
ｄは、第２ワンウェイクラッチ５１のクラッチ爪５３を
実線で示す連結姿勢から破線で示す遮断姿勢に倒すため
に設けられている。クラッチ部材４５が左側から右端の
減速位置に移動すると、クラッチ爪５３がテーパ面４５
ｄに沿って大径部４５ｂに乗り上げ遮断姿勢に倒れる。
クラッチ部材４５は、コイルばね６０によりギア枠４１
側に付勢されている。

【００３４】クラッチ部材４５の内周側には、図３及び
図４に示すように、収納空間６２が形成されており、そ
の内周面には環状溝６３が形成されている。クラッチ操
作部４６は、クラッチ部材４５をハブ軸２１の軸方向に
移動させるものである。クラッチ操作部４６は、図２に
示すように、ガイド穴２１ａ内を軸方向に移動するプッ
シュロッド４８と、プッシュロッド４８によりクラッチ
部材４５側に押圧される変速キー４９とを有している。

【００３５】プッシュロッド４８は、ハブ軸２１の左端
から長孔２１ｂの右端までの長さより長い棒状の部材で
ある変速キー４９は、図３に示すように、角棒状の部材
であり、押圧されると長孔２１ｂ内を軸方向に移動す
る。変速キー４９は、クラッチ部材４５の収納空間６２
内に軸方向移動不能かつ回転自在に収納される。変速キ
ー４９の両端は、ハブ軸２１から径方向に突出してクラ
ッチ部材４５の段差部４５ｅに当接可能である。クラッ
チ部材４５の収納空間６２の内周面６２ａに面する変速
キー４９の両端面４９ａには、環状溝６３に対向可能な
長溝４９ｂが形成されている。

【００３６】長溝４９ｂと環状溝６３とには両者に係止
される連結リング６４が装着されている。連結リング６
４は、変速キー４９をクラッチ部材４５に回転自在かつ
軸方向移動不能に連結するために設けられている。連結
リング６４は、弾性を有する線材を円形に湾曲させて形
成されており、両端部がわずかに離れている。この連結
リング６４の自由状態における外径は、環状溝６３の内
径より小さい。このため、環状溝６３に装着された状態
で連結リング６４は径方向に拡がることができる。ま
た、長溝４９ｂのハブ軸方向の長さ（幅）は、連結リン
グ６４の線径より大きい。これは、クラッチ部材４５が
変速キー４９に対して相対回転したとき、クラッチ部材
４５が円滑に回転できるようにするためである。

【００３７】〔ベルクランクの構成〕ベルクランク２７
は、ハブ軸２１の左端に装着されている。ベルクランク
２７は、軸端に装着された支持ブラケット７０と、支持
ブラケット７０に揺動自在に支持されたリンク部材７１
とを備えている。この支持ブラケット７０に変速操作ケ
ーブル７３のアウターケーシング７３ａが係止され、リ
ンク部材７１にインナーケーブル７３ｂが係止されてい
る。リンク部材７１の先端はプッシュロッド４８の基端
に当接している。ここでは、変速操作部９によりインナ
ーケーブル７３ｂを引くことでリンク部材７１が揺動し
プッシュロッド４８が押圧されて変速キー４９を介して
クラッチ部材４５を押圧し減速側への変速操作が行われ
る。また、インナーケーブルを緩ませることでコイルば
ね６０によりクラッチ部材４５が押圧されて増速側への
変速操作が行われる。

【００３８】〔変速動作〕変速は、プッシュロッド４８
を変速操作ケーブル７３を介してベルクランク２７で操
作することにより行う。 〔増速−減速側での動作〕プッシュロッド４８が押し込
まれていない図２に示す状態では、クラッチ部材４５は
左端の増速位置に配置され、駆動体２２からの動力は増
速経路を介して増速され、ハブシェル２３に伝達され
る。この状態では、第２ワンウェイクラッチ５１は連結
姿勢にあるので、駆動体２２からクラッチ部材４５を介
してギア枠４１に動力が伝達され、さらにギア枠４１に
伝達された動力は、遊星歯車機構２４、リングギア４３
及び第２ワンウェイクラッチ５１を介してハブシェル２
３に伝達される。この場合は、太陽ギア４０、遊星ギア
４２及びリングギア４３の歯数によって決定される変速
比で入力回転は増速して出力される。なお、このとき、
駆動体２２から第１ワンウェイクラッチ５０を介してリ
ングギア４３に向けて回転が伝達されようとするが、リ
ングギア４３の回転の方が駆動体２２より速いので第１
ウェイクラッチ５０から回転は伝達されない。

【００３９】変速操作部９の巻取レバーが操作される
と、ベルクランク２７のリンク部材７１が揺動しプッシ
ュロッド４８が１段分押し込まれる。この結果、コイル
ばね６０のバネ力に抗して変速キー４９がプッシュロッ
ド４８を介してリンク部材７１により押されて長孔２１
ｂに案内されて図３右方に移動する。これにつれて、ク
ラッチ部材４５も押圧されて右方に移動し、図４に２点
鎖線で示す直結位置にクラッチ部材４５が配置され直結
経路を介して駆動体２２の動力がハブシェル２３に伝達
される。クラッチ部材４５が直結位置に配置されると、
クラッチ部材４５によるギア枠４１と駆動体２２との連
結が解除される。この状態でも、第２ワンウェイクラッ
チ５１は連結姿勢にあるので、進行方向の回転のみリン
グギア４３からハブシェル２３に伝達可能になる。すな
わち、駆動体２２に入力された回転は、第１ワンウェイ
クラッチ５０を介してリングギア４３に伝達され、さら
に第２ワンウェイクラッチ５１を介してハブシェル２３
に伝達され、駆動体２２の回転はリングギア４３を介し
て直接ハブシェル２３に伝達される。なお、このとき、
リングギア４３から遊星歯車機構２４を介してギア枠４
１に回転が伝達されギア枠４１が減速回転するが、ハブ
シェル２３の回転がギア枠４１より速いため、ギア枠４
１から第３ワンウェイクラッチ５２を介してハブシェル
２３に回転が伝達されることはない。

【００４０】直結状態から変速操作部９の巻取レバーが
操作されてさらにプッシュロッド４８が押し込まれる
と、変速キー４９がさらに右方に移動し、クラッチ部材
４５もそれに応じて図４に１点鎖線で示す減速位置に移
動する。この結果、テーパ面４５ｄにより第２ワンウェ
イクラッチ５１のクラッチ爪５３が遮断姿勢に揺動し、
リングギア４３とハブシェル２３との連結が解除され
る。したがって、駆動体２２からの動力は減速経路を介
してハブシェル２３に伝達される。すなわち、駆動体２
２に入力された動力は、第１ワンウェイクラッチ５０を
介してリングギア４３に伝達される。リングギア４３に
伝達された回転は、さらに遊星歯車機構２４、ギア枠４
１および第３ワンウェイクラッチ５２を介してハブシェ
ル２３に伝達される。この場合は、太陽ギア４０、遊星
ギア４２およびリングギア４３の歯数によって決定され
る変速比によって、入力回転は減速されて出力される。

【００４１】〔減速−増速側での動作〕減速状態で、変
速操作部９により解除レバーが操作されると、ベルクラ
ンク２７のリンク部材７１が後退し、コイルばね６０に
より押圧されたクラッチ部材４５により変速キー４９が
押圧されさらにプッシュロッド４８も押圧される。そし
てクラッチ部材４５が直結位置に配置される。すると、
第２ワンウェイクラッチ５１のクラッチ爪５３からクラ
ッチ部材４５が離反し、ねじりコイルばね５５の付勢力
によりクラッチ爪５３が連結姿勢に復帰する。この結
果、前述した直結経路により駆動体２２の動力がハブシ
ェル２３に直接伝達される。

【００４２】さらに解除レバーが操作されると、ベルク
ランク２７のリンク部材７１がさらに後退し、コイルば
ね６０により押圧されたクラッチ部材４５により変速キ
ー４９がさらに押圧されさらにプッシュロッド４８も押
圧される。そして、クラッチ部材４５が増速位置に移動
してクラッチ部材４５のセレーション外歯４５ｃとギア
枠４１のセレーション内歯４１ｂとが噛み合い駆動体２
２とギア枠４１とが連結される。この連結時の噛み合い
が不完全な場合、クラッチ部材４５がギア枠４１から外
れることがある。このような場合でも、変速キー４９が
クラッチ部材４５に連結リング６４により連結されてい
るので、変速キー４９がクラッチ部材４５から外れにく
い。

【００４３】〔他の実施形態〕 （ａ） 前記実施形態では、連結部材を弾性を有する有
端リング状の連結リング６４で構成したが、連結部材の
形態は前記実施形態に限定されるものではなく、変速キ
ー４９をクラッチ部材４５に回転自在かつ軸方向移動不
能に連結する構成で有ればどのような形態でもよい。た
とえば、図５に示すように、リング状の連結部材７４を
クラッチ部材４５の内周面の端部に圧入して変速キー４
９を軸方向移動不能に連結してもよい。この場合、クラ
ッチ部材４５に環状溝を設ける必要がなくなる。また、
図６に示すように、クラッチ部材４５の内周面の端部に
溝を形成し、そこにＯリングやスプリングからなるリン
グ状の連結部材８４を装着してもよい。さらに、Ｃ型止
め輪やＥ型止め輪等のスナップリングにより連結部材を
構成してもよい。

【００４４】（ｂ） 前記実施形態では、変速キー４９
をクラッチ部材４５の内部に収納したが、変速キーは、
クラッチ部材に当接可能な構造であれば、クラッチ部材
の内部に収納されていなくてもよい。 （ｃ） 前記実施形態では、ハブ軸２１の左端からプッ
シュロッド４８が挿入されている内装変速ハブを例に説
明したが、右端からプッシュロッド４８が挿入されてい
る内装変速ハブにも本発明を適用できる。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、何らかの原因でクラッ
チ部材が軸方向の一方に移動しようとすると、変速キー
が連結部材によりクラッチ部材に軸方向移動不能に連結
されているので、クラッチ部材とともに変速キーも移動
する。このため、変速キーがクラッチ部材から外れにく
い。しかも、変速キーをクラッチ部材側に付勢する部材
を設ける必要がないので、付勢部材の付勢力を弱くする
ことができ、付勢部材の付勢力に抗して変速ロッドを押
圧する変速操作部の操作に要する力が小さくなり、軽い
力で変速できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を採用した自転車の側面
図。

【図２】内装変速ハブの断面図。

【図３】その要部断面拡大図。

【図４】その要部分解斜視図

【図５】他の実施形態のクラッチ部材の構成を示す断面
模式図。

【図６】他の実施形態のクラッチ部材の構成を示す断面
模式図。

【符号の説明】

２ フレーム ９ 変速操作部 １０ 内装変速ハブ ２１ ハブ軸 ２１ａ ガイド穴 ２１ｂ 長孔 ２２ 駆動体 ２３ 従動体 ２４ 遊星歯車機構 ２５ 動力伝達機構 ２６ 切換機構 ４０ 太陽ギア ４１ ギア枠 ４２ 遊星ギア ４３ リングギア ４５ クラッチ部材 ４８ プッシュロッド ４９ 変速キー ４９ｂ 長溝 ５０ 第１ワンウェイクラッチ ５１ 第２ワンウェイクラッチ ５２ 第３ワンウェイクラッチ ６３ 環状溝 ６４ 連結リング

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自転車のフレームに装着可能であり、変速
   操作部の操作により入力体からの動力を増速、直結及び
   減速のいずれかに変速して出力体に伝達する自転車用内
   装変速ハブであって、 中心部に一端から中央部に向けて軸方向に延びるガイド
   穴が形成されかつ前記ガイド穴の終端部に径方向に貫通
   し軸方向に長い長孔が形成され前記フレームに固定可能
   なハブ軸と、 前記ハブ軸に回転自在に支持され、前記入力体に連結可
   能な駆動体と、 内部に収容空間を有するとともに前記ハブ軸に回転自在
   に支持され、前記出力体に連結可能な筒状の従動体と、 前記従動体の収容空間内に配置され、増速経路と直結経
   路と減速経路との３つの動力伝達経路を有し、前記駆動
   体からの動力をいずれかの前記動力伝達経路で前記従動
   体に伝達するための動力伝達機構と、 前記ハブ軸に軸方向移動自在かつ回転自在に設けられ前
   記３つの動力伝達経路のいずれかを選択するための筒状
   のクラッチ部材と、前記ハブ軸のガイド穴に軸方向移動
   自在に設けられ前記変速操作部の操作により第１位置と
   第２位置と第３位置との３つの軸方向位置に位置決めさ
   れる変速ロッドと、前記変速ロッドの先端に当接可能に
   前記長孔に軸方向移動自在に装着され前記クラッチ部材
   を移動させるための変速キーと、前記クラッチ部材を前
   記変速キー側に付勢する付勢部材と、前記変速キーを前
   記クラッチ部材に回転自在かつ実質的に軸方向移動不能
   に連結するための連結部材とを有し、前記クラッチ部材
   の軸方向の移動により前記動力伝達機構での前記動力伝
   達経路を切り換えるための切換機構と、を備えた自転車
   用内装変速ハブ。
2. 【請求項２】前記動力伝達機構は、 前記ハブ軸と同芯に配置され前記ハブ軸と一体に設けら
   れた太陽ギアと、前記ハブ軸の外周側に配置され前記ハ
   ブ軸に回転自在に支持された枠体と、前記枠体に回転自
   在に配置され前記太陽ギアに噛み合う遊星ギアと、前記
   遊星ギアに噛み合うリングギアとを有する遊星歯車機構
   と、 前記駆動体とリングギアとを連結する第１ワンウェイク
   ラッチと、 前記リングギアと従動体とを連結しかつ前記クラッチ部
   材により連結姿勢と遮断姿勢とに制御される第２ワンウ
   ェイクラッチと、 前記枠体と従動体とを連結する第３ワンウェイクラッチ
   とを有し、 前記クラッチ部材は、前記変速ロッドが前記第１位置に
   位置決めされると前記駆動体と枠体とを連結しかつ前記
   第２ワンウェイクラッチを連結姿勢にして前記駆動体か
   らの動力を前記枠体、リングギア及び第２ワンウェイク
   ラッチを介して前記従動体に伝達する増速位置に、前記
   変速ロッドが前記第２位置に位置決めされると前記駆動
   体と枠体との連結を解除しかつ前記第２ワンウェイクラ
   ッチを連結姿勢にして前記駆動体からの動力を前記第１
   ワンウェイクラッチ、リングギア及び第２ワンウェイク
   ラッチを介して前記従動体に伝達する直結位置に、前記
   変速ロッドが前記第３位置に位置決めされると前記駆動
   体と枠体との連結を解除しかつ前記第２ワンウェイクラ
   ッチを遮断姿勢にして前記駆動体からの動力を前記第１
   ワンウェイクラッチ、リングギア、枠体及び第３ワンウ
   ェイクラッチを介して前記従動体に伝達する減速位置に
   それぞれ移動する、請求項１に記載の自転車用内装変速
   ハブ。
3. 【請求項３】前記クラッチ部材は、前記変速キーを軸方
   向移動自在かつ回転自在に収納可能な収納空間を内周側
   に有し、 前記連結部材は、前記収納空間内に収納された前記変速
   キーを回転自在かつ軸方向移動不能に前記クラッチ部材
   に連結する、請求項１又は２に記載の自転車用内装変速
   ハブ。
4. 【請求項４】前記変速キーは、前記長孔から両端が突出
   可能な長さを有し、両端面が前記クラッチ部材の前記収
   納空間の内周面に対向する棒状部材であり、 前記連結部材は、前記クラッチ部材と変速キーとの間に
   両者に係止可能に配置されたリング部材である、請求項
   ３に記載の自転車用内装変速ハブ。
5. 【請求項５】前記収納空間の内周面には環状溝が形成さ
   れ、前記変速キーの前記内周面に対向する両端面には前
   記環状溝に対向可能に長溝が形成され、 前記連結部材は前記環状溝及び長溝に係止可能な有端リ
   ング状のばね部材である、請求項４に記載の自転車用内
   装変速ハブ。
6. 【請求項６】前記環状溝の内径は前記連結部材が自由状
   態のときの外径より大きい、請求項５に記載の自転車用
   内装変速ハブ。
7. 【請求項７】前記長溝の前記軸方向長さは、前記連結部
   材の厚みより大きい、請求項５又は６に記載の自転車用
   内装変速ハブ。