JPH11501108A - 多速度変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 第一シャフト(26)および第二シャフト(32)間で動力を伝達する多速度変速機(20)は、複数のギアセット(38)、この複数のギアセット(38)に対応するコネクタギア(40)およびシフト機構(42)を含む。各ギアセット(38)は、第一シャフト(26)の回りに回転可能に配置した第一ギア(30)、第一ギア(30)および第一シャフト(26)の間の単方向自由輪転機構(28)、および第二シャフト(32)に連結した第二ギア(36)を含む。第一ギア(30)が、第一シャフト(26)の回転に対して、あらかじめ選択した方向に回転するとき、単方向自由輪転機構(28)は、第一ギア(30)が、該シャフト(26)の回りに自由に回転することを可能にし、他の全ての時点では、第一シャフト(26)の第一ギア(30)をロックする。シフト機構(42)は、少なくとも１個のコネクタギア(40)を、少なくとも１個のギアセット(38)に連絡するように移動する。

Description

【発明の詳細な説明】 多速度変速機 発明の背景 本発明は、一対のシャフト間で動力を伝達するための多速度変速機に関する。 特に、本発明は、多速度変速機に関し、この変速機では、ギアとそのシャフトと の間で、単方向自由輪転機構が提供されているが、その際、該ギアは、そのシャ フトの回転に対してあらかじめ選択された方向で回転するとき、該シャフトの回 りに自由に回転し、該ギアは、他の全ての時点では、そのシャフトに固定される ようにされる。結果として、入力シャフトの複数のギアが、出力シャフトの複数 のギアと連絡しているとき、１組のギアだけが、入力シャフトから出力シャフト に動力を伝達する。 入力シャフトおよび出力シャフトの間で動力を伝達し、そして回転速度を変え るために、広範囲の車両および据置形機器にて、変速機が使用されている。一般 に、動力は、機械的または非機械的のいずれかで、該入力シャフトに供給される 。動力が機械的に入力シャフトに適用される用途では、動力の伝達を中断してギ ア速度を変えるために、通常、クラッチ機構が必要である。 この動力供給が、非機械的な手段によって、該入力シャフトに提供される場合 の例には、自転車がある。結果として、該入力シャフトの回転は、クラッチ機構 なしで、容易に中断できる。自転車は、典型的には、駆動チェーンを、あるスプ ロケットから隣接するスプロケットにシフトして速度比を変えるための、チェー ン掛替機構を有する。ほとんどの多速度自転車は、種々の速度比を得るために、 前部ペダルハブおよび後輪ハブの両方に、チェーン掛替装置および複数のスプロ ケットを有する。さらに、ほとんどのチェーンスプロケット系は、最大動力の下 で、シフトできる。 しかしながら、チェーンおよびスプロケット系は、いくつかの重要な欠点があ る。該前部ペダルハブおよび後輪ハブの両方における複数のスプロケットは、そ の自転車の実長に沿って伸びている駆動チェーンにより、連絡している。結果と して、チェーンおよびスプロケット系は、収容したり包囲するのが困難である。 従って、該チェーンおよびスプロケットは、衝撃に対して損傷し易く、また、道 路上の物体(例えば、土や水)に晒される。損傷を与える衝撃により、該チェーン 掛替機構またはスプロケットは、曲がったり調節不良を引き起こすおそれがあり それにより、スプロケット間のシフトを損なうことがある。さらに、道路上の物 体はまた、該チェーン掛替装置、チェーンまたはスプロケットと接触して、シフ トを妨げるか、それらに損傷を与える場合がある。結果として、該チェーンおよ びスプロケット系を定期的に洗浄して調節しないと、それらの性能は損なわれる 。 さらに、チェーンおよびスプロケット系は、それ固有の設計限界があり、それ により、提供できる速度比の効果的な数が限定される。結果として、チェーンお よびスプロケット系は、通常指定されるほど多くの速度比を与えない。例えば、 前部ペダルハブに３個のスプロケットを有し、そして後輪ハブに７個のスプロケ ットを有する自転車は、通常、「21速」自転車と呼ばれている。該自転車は、21 個のスプロケットの組合せがあるものの、この「21速」自転車は、実際には、表 １で示すように、11個の速度比しか与えない。表１は、21個のスプロケットの組 合せと、典型的な「21速」自転車の関連した速度比を示している。表１はまた、 隣接するスプロケットの組合せの速度比間の変化割合を示している。 表１で太字で示すように、38個の歯を有する第二ハブスプロケットおよび28個 の歯を有する第三ハブスプロケットにより得られる速度比は、各スプロケットの ２個の低い速度比を除いて、余分である。同様に、18速系では、10個の効果的な 比しか得られず、14速系では、９個の効果的な比しか得られず、そして12速系で は、８個の効果的な比しか得られない。 表１でさらに示すように、チェーンおよびスプロケット系はまた、滑らかな出 力曲線を与えない。チェーンおよびスプロケット系の後部ハブスプロケットの歯 数は、典型的には、そのペダルハブスプロケットと連結して使用するとき、速度 比について、一定の同質性が得られるように、選択される。しかしながら、自転 車に使用するスプロケットの歯数およびサイズが限定されているために、前部お よび後部のスプロケット歯の組合せもまた限定されている。結果として、チェー ンおよびスプロケット系では、速度比間において不規則な変化割合が生じ、その 結果、好ましくない出力曲線が得られる。ほとんどの自転車用途に好ましい出力 曲線は、低い速度比間では変化割合が低く、そして高い速度比間では高い「オー バードライブ」変化割合を有する。 さらに、チェーンおよびスプロケット系は、その前部および後部スプロケット の両方の長いシフトを必要としている。例えば、その前部スプロケットのシフト には、同じ速度比を維持するために、該後部スプロケットをさらに数レンジにわ たってシフトする必要がある場合がある。さらに、チェーンおよびスプロケット 系はまた、全ての速度比に到達するには、２回のシフトまたは「交差シフト」を 必要とする。21個のスプロケット組合せの自転車について表１に示したように、 28個の歯を有するペダルハブスプロケットの最高速度比から、次に高い速度比に シフトするには、まず、38個の歯を有するペダルハブスプロケットにシフトし、 次いで、30個の歯を有する後部ハブスプロケットから、26個の歯を有する後部ハ ブスプロケットにシフトする必要がある。このような長いシフトは、困難なだけ でなく、間違いやすい。 チェーンおよびスプロケット系を道路上の物体(例えば、土および水)から保護 する試みでは、多速度自転車変速機に対して、いくつかの改良が行われている。 例えば、Hartmanによる米国特許第4,770,433号(Hartmanの第'433号特許)は、マ ウンテンバイク用の閉鎖式多速度ドライブを開示している。Hartmanの第'433号 特許は、駆動キャリア上に回転可能に取り付けた４個の駆動ギアおよび駆動キャ リア上に回転可能に取り付けた３個の駆動ギアを開示している。各ギアは、４個 の対向シャフトのそれぞれにて、対応ギアと噛み合わされている。Hartmanの第' 433号特許は、選択した駆動ギアを駆動ギアキャリアに固定するための第一ギア 選択器および選択した駆動ギアを駆動ギアキャリアに固定するための第二ギア選 択器を使用する。Hartmanの第'433号特許のシフト配置では、各ギア選択器は、 次のギアを噛み合わせる前に、ニュートラル位置に移動させる必要がある。結果 として、この伝達は、シフト中にて、連続的な出力を与えない。さらに、２個の シフト機構を使用するために、全ての可能な速度比に達するには、「交差シフト 」が必要である。さらに、該ギアキャリアの中心線から対向シャフトの中心線ま での距離は限られており、また、各ギアセットの半径の総和は、このあらかじめ 設定した距離に正確に合致しなければならないので、速度比の選択もまた、限ら れている。Hartmanの第'433号特許の図４に示した自由輪転機構は、この変速機 の外部にあり、乗り手がペダルを踏むことをやめないと、この後輪は、引き続き 回転する。Hartmanの第'433号特許の35個のギアは、全て、噛み合わされており 、連続的に回転しているので、Hartmanの変速機は、相当な摩擦を生じ、その結 果、乗り手の側では、労力が浪費される。 同様に、Baileyの米国特許第4,926,714号(Baileyの第'714号特許)は、閉鎖し た多段ギア変速機を記述しており、これは、ギアをシフトするのに、逆向きにペ ダルを踏む必要がある。しかしながら、Hartmanの第'433号特許と同様に、Baile yの第'714号特許の変速機は、連続的な動力下でのシフトはできない。Baileyの 第'714号特許は、そのペダルシャフトの回りに回転可能に配置したギアを開示し ている。各ギアは、ペダルシャフト内のツメスロットに配置した内部ツメを有す る。Baileyの第'714号特許は、該ペダルシャフト内のスロットに隣接したチャネ ルに、単一のツメ選択器フィンガーを軸方向に配置することにより、ギア速度を 変えるかシフトさせて、該シャフトが選択ギアと連結するように、選択ギアの選 択ツメを選択ギアと噛み合わせる。該選択ツメの下部から、該ツメ選択器フィン ガーを移動することにより、選択ツメは、該スロット内に後退し、その対応ギア から完全に切り離される。該ツメ選択器フィンガーを選択的に配置することによ り、異なるツメを、それぞれのギアに強制的に噛み合わせて、異なる速度比を提 供できる。該ツメ選択器フィンガー108が、ツメ間を軸方向に移動するにつれて 、該ペダルシャフトに由来の動力は、いずれのギアを介しても、出力シャフトに 伝達されなくなる。Baileyの第'714号特許のシフト配置は、シフト中にて、連続 的な動力を与えない。各ギアの個々のツメは、各ツメの各個のギアと一定して噛 み合うように、偏っていないので、Baileyの第'714号特許のツメは、該ペダルシ ャフトおよびギアの相対的な回転方向に対して、該入力シャフトをギアに自動的 に固定しない。 さらに、該ギアシャフトの中心線は、一定寸法で離れているので、Baileyの第 '714号特許の変速機はまた、制限された数の異なるギア半径および速度比を与え るにすぎない。Hartmanの第'433号特許と同様に、Baileyの第'714号特許の変速 機は、全てのギアが互いに噛み合って連続的に回転する必要がある。従って、か なりの量の摩擦が発生し、労力の浪費が生じる。 発明の要旨 本発明は、入力シャフトおよび出力シャフトの間で動力を伝達するための改良 された多速度変速機である。該入力シャフトは、複数の異なるサイズのギアを備 え、該出力シャフトは、複数の異なるサイズのギアを備えている。該出力シャフ トは、該出力シャフトおよび入力シャフトの異なるサイズのギアを連絡させるこ とにより、種々の速度で回転される。該複数のギアの少なくとも１個およびギア シャフトの間では、単方向自由輪転機構が提供される。該ギアが、該ギアシャフ トの回転に対して予め選択された方向に回転するとき、該単方向自由輪転機構は 、該ギアが、該ギアシャフトの回りに自由に回転することを可能にする。該単方 向自由輪転機構は、他の全ての時点では、該ギアをギアシャフトに固定する。結 果として、該入力シャフトおよび出力シャフトの間で複数のギアセットが連絡さ れているとき、１個のギアセットだけが、該入力シャフトから該出力シャフトへ 動力を伝達する。 図面の簡単な説明 図１は、右ケーシングを取り除いて断面で示したシャフトを有する多速度変速 機の側面図である。 図２は、図１の2−2線に沿って取り出した多速度変速機の断面図である。 図３は、単方向自由輪転機構および入力ギアの断面図である。 図４は、入力シャフトに連結した図３の単方向自由輪転機構および入力ギアの 側面断面図である。 図５は、多速度変速機のヨークの末端図である。 図６は、ヨークスプリング、ヨーク、および回動ロッドの回りに回動するコネ クタギアの側面図である。 図７は、図１の7−7線に沿って取り出した多速度変速機の断面図である。 図８は、図１の多速度変速機のヨークと連結した状態の選択器カムの側面断面 図である。 図９は、図１の多速度変速機の選択器カムおよびシフトレバーの側面図である 。 図10は、多速度変速機の別の実施態様を含む自転車の側面立面図である。 図11は、図10の変速機の水平断面図である。 図12は、単方向自由輪転機構を例示する図11の変速機の一部の拡大断面図であ る。 図13は、図10の多速度変速機の別の実施態様の平面断面図である。 好適な実施態様の詳細な説明 本発明は、入力シャフトおよび出力シャフトの間で動力を伝達するための多速 度変速機である。これらのシャフトの第一のものは、複数の異なるサイズのギア を備えているのに対して、これらのシャフトの第二のものは、１個のギアを備え ている。該出力シャフトは、該入力シャフトおよび出力シャフトのギアを連絡す ることにより、種々の速度で回転する。これらのシャフトの第一のものと複数の 異なるサイズのギアとの間では、複数の単方向自由輪転機構が存在する。該複数 の単方向自由輪転機構のそれぞれ１個は、一列に並べられ、複数の異なるサイズ のギアの１個に対応している。各単方向自由輪転機構は、その対応ギアが、これ らのシャフトの第一のものの回転に対してあらかじめ選択した方向に回転すると き、その対応ギアが、これらのシャフトの第一のものの回りに自由に回転するこ とを可能にする。各単方向自由輪転機構は、さらに、他の全ての時点では、その 対応ギアを、これらのシャフトの第一のものに自動的に固定する。結果として、 これらのシャフトの第一のものの複数の異なるサイズのギアの１個だけが、これ らのシャフトの第二のもののギアに連絡する。 本発明は、広範な種類の車両および据置型機器(例えば、自動車、自転車、ウ ィンチおよび滑車/滑車装置)に使用できる。しかしながら、例示の目的上、本発 明は、多速度自転車で使用するために、図１〜13で描写する。 本出願の明細書を通じて、種々の用語(例えば、「左」、「右」、「前方」、 「後方」など)が使用される。これらの用語は、図面に関する方向を示し、本発 明の変速機の方向を限定するものではない。さらに、これらの用語は、該変速機 の構成要素間の関係を記述する際に、明確にするために提供される。例えば、「 左」および「右」の用語は、該多速度自転車の前方末端から見たとき、構成要素 間の関係を記述する際に使用される。 １．概説 図１は、左ケーシング82(これは、図２に示した)を取り除いた変速機20の左側 からの多速度変速機20を示す。該変速機20は、一般に、変速機ハウジング24、入 力シャフト26、単方向自由輪転機構28a-28d(図２で最もよく示されている)、入 力ギア30a-30h、出力シャフト32、単方向自由輪転機構28e-28h(図２で最もよく 示されている)、出力ギア36a-36h(図２で最もよく示されている)、選択器ギア40 およびシフト機構42を含む。自転車で使用するとき、変速機20のハウジング24は 、好ましくは、該自転車のペダルシャフトの通常位置に備え付けられている。ハ ウジング24は、実質的に、変速機20を取り囲み収容して、それを損傷衝撃から保 護し、そして変速機20の内部構成要素を、道路上の物体(例えば、土や水)から保 護している。ハウジング24は、さらに、その配置を支持し維持すると共に、変速 機20の内部要素を配置するための包囲支持構造を提供する。ハウジング24は、穴 部を含み、これを通って、入力シャフト26および出力シャフト32は、それぞれ、 そのペダルクランクおよび後輪スプロケットに連結するように突き出ている。 入力シャフト26は、好ましくは、多量のトルクに耐えることができる高強度材 料(例えば、鋼)から作られている。入力シャフト26は、ハウジング24の両側に突 き出ており、そして回転力源と連結している。自転車に使用するとき、変速機20 の入力シャフト26は、左および右のペダルクランク(図２に示す)に連結している 。入力シャフト26に供絵された動力は、所望の速度比に依存して、入力ギア30の １個、コネクタギアの１個および出力ギア36の１個と交差して、出力シャフト32 に連結される。入力シャフト26は、単方向自由輪転機構28a-28dおよび多数の入 力ギア30a-30hを備えている。 各単方向自由輪転機構28a-28hは、好ましくは、乗り手がペダルを踏むのにや めて惰力で進むことができるように、自転車の後輪ハブに通常使用されているラ チェット負荷ツメ機構を含む。単方向自由輪転機構28a-28dは、好ましくは、入 力シャフト26に固定して連結されており、それぞれ、入力シャフト26と入力ギア 30a-30dの間に位置している。各単方向自由輪転機構28a-28dは、その個々の入力 ギア30が入力シャフト26の回転に対して予め選択された方向に回転するとき、そ の個々の入力ギア30a-30dが、入力シャフト26の回りに自由に回転することを可 能にする。例示の好ましい実施態様では、単方向自由輪転機構28a-28dは各々、 その個々の入力ギア30が入力シャフト26の回転に対して右回りに回転するとき、 それぞれ、個々の入力ギア30a-30dが入力シャフト26の回りに自由に回転できる ように、位置づけられている。同時に、各単方向自由輪転機構28a-28dは、他の 全ての時点では、その個々の入力ギア30a-30dを入力シャフト26に自動的にロッ クするように、入力シャフト26およびその個々の入力ギア30a-30dに一定の相互 噛み合いで保持されている。例えば、特定の入力ギアが、入力シャフト26の時計 回りの回転速度よりも大きい速度で、時計回りに回転しているなら、この特定の 入力ギアは、入力シャフト26の回転に対して、時計回りに回転している。それゆ え、この特定の入力ギアは、入力シャフト26の回りに自由に回転する。他方、特 定の入力ギア30が、入力シャフト26の時計回りの回転速度よりも小さい速度で、 時計回りに回転しているなら、この特定の入力ギア30は、入力シャフト26の回転 に対して、反時計回りに回転している。それゆえ、この特定の入力ギアは、入力 シャフト26に自動的に連結しているかまたはロックされている。ギア30a-30dの 相対的な回転方向に依存して、各単方向自由輪転機構28a-28dは個々に、その対 応ギア30a-30dを入力シャフト26にロックするか、またはその対応ギアが入力シ ャフト26の回りに自由に回転することを可能にする。各ギア30は、その動力が入 力シャフト26から特定のギア30に伝達されるように、入力シャフト26にロックさ れているか、またはギア30は、この動力が入力シャフト26から特定の入力ギア30 に伝達されないように、入力シャフト26の回りに自由に回転できるかの、いずれ かである。結果として、複数のギア30a-30dが、それらの個々のコネクタギア40 により、それらの個々の出力ギア36に連結されるとき、単方向自由輪転機構28は 、複数のギア30a-30dのうち最も遅く回転しているものだけを入力シャフト26に 連結する。従って、複数のギア30a-30dが、それらの個々のコネクタギア40によ り、それらの個々の出力ギア36に連結されて、ギアトレインを形成するとき、単 方向自由輪転機構は、入力シャフト26および出力シャフト32の間の最も速いギア トレインだけを連結する。残りのギアトレインは、車輪からはずれる。単方向自 由輪転機構28a-28dは、複数の入力ギア30a-30dが、複数の出力ギア36に連絡する ことを可能にすると同時に、入力ギア30の１個だけが、実際に、ロックされるか または入力シャフト26に連結される。複数の入力ギア30は、該変速機を締め付け ることなしに、複数の出力ギア36に連絡できるので、ギア速度を変えるためのギ アセット38間のシフトは、連続出力下にて行うことができる。 入力ギア30a-30hは、入力シャフト26を取り囲む異なるサイズの歯のホイール またはギアの一配置である。各ギア30は、好ましくは、コネクタギア40の１個と 噛み合わせるために、その外周に沿って、歯を有する。ギア30は、それが出力ギ ア36と連結されたとき、異なる速度比を与えるように、異なるサイズの半径を有 する。入力ギア30は、出力ギア36からは間隔を置いて配置されているが、入力ギ ア30がコネクタギア40によって出力ギア36と連結できるように、出力ギア36に対 して、サイズを合わせて配置されている。好ましい実施態様では、入力ギア30は 、コネクタギア40の対応歯と噛み合う歯を有する。明らかなように、該入力ギア 30をコネクタギア40と噛み合わせるためには、他の機構を使用してもよい。各入 力ギア30は、対応出力ギア36に対して調節されて、ギアセット38a-38h(図２に示 す)を形成する。 出力シャフト32は、好ましくは、多量のトルクに耐えることができる高強度材 料(例えば、鋼)から作られている。出力シャフト32は、ハウジング24から突き出 ており、そして自転車の後輪、または出力シャフト32の回転運動を所望の位置に 移す他の手段に連結したスプロケットと連結している。出力シャフト32は、単方 向自由輪転機構28e-28hおよび出力ギア配置36e-36hを備えている(図２に示す)。 単方向自由輪転機構28e-28hは、出力シャフト32と出力ギア36e-36hの少なくと も１個との間で、出力シャフト32と一体化しているか、またはそれに固定連結さ れている。単方向自由輪転機構28e-28hは、単方向自由輪転機構28a-28dと実質的 に同一であるが、但し、単方向自由輪転機構28e-28hの各々は、その個々の出力 ギア36が出力シャフト32の回転に対して反時計回りに回転するとき、その個々の 出力ギア36e-36hが出力シャフト32の回りに自由に回転できるように、配置され ている。同時に、各単方向自由輪転機構28e-28hは、他の全ての時点では、その 個々の出力ギア36e-36hを出力シャフト32に自動的にロックするように、出力シ ャフト32およびその個々の出力ギア36e-36hに一定の相互噛み合いで保持されて いる。結果として、複数のギア36が、それらの個々のコネクタギア40を駆動する とき、単方向自由輪転機構28は、ギア36のうち最も速いものだけを出力シャフト 32に連結する。従って、複数のギア36e-36hが、それらの個々のコネクタギア40 により、それらの個々の入力ギア30に連結されて、ギアトレインを形成するとき 、単方向自由輪転機構は、出力シャフト32および入力シャフト26の間の最も速い ギアトレインだけを連結する。残りのギアトレインは、車輪から自由になる。単 方向自由輪転機構28e-28hは、複数の入力ギア30e-30hが、複数の出力ギア36e-36 hに連絡することを可能にすると同時に、出力ギア36の１個だけが、実際に、出 力シャフト32にロックされる。複数の入力ギア30e-30hは、該変速機を締め付け ることなしに、複数の出力ギア36e-36hに連絡できるので、ギア速度を変えるた めのギアセット38e-38h間のシフトは、連続出力下にて行うことができる。 出力ギア36は、出力シャフト32を取り囲む異なるサイズの歯のホイールまたは ギアの一配置である。出力ギア36a-36h(図２で最もよく示されている)は、出力 シャフト32により、支持され、そして回転可能に取り囲まれている。ギア36a-36 hは、ギア36が入力ギア30と連結されるとき、複数の異なる速度比を与えるよう に、異なるサイズの半径を有する。出力ギア36は、入力ギア30からは間隔を置い て配置されているが、出力ギア36がコネクタギア40によって入力ギア30と連結で きるように、入力ギア30に対して、サイズを合わせて配置されている。好ましい 実施態様では、出力ギア36は、コネクタギア40の対応歯と噛み合う歯を有する。 ここで理解できるように、該出力ギア34をコネクタギア40と噛み合わせるために は、他の機構を使用してもよい。各出力ギア36は、対応入力ギア30に対して調節 されて、ギアセット38a-38h(図２に示す)を形成する。 コネクタギア40は、好ましくは、同じ直径の複数の歯のギア車輪を包含する。 コネクタギア40は、鋼鉄または高強度プラスチックを含めた種々の異なる材料か ら製造できる。コネクタギア40は、回転可能に取り付けられ、入力ギア30および 出力ギア36と相互に回転可能に噛み合うように移動可能なように、シフト機構42 により支持されている。各コネクタギア40は、対応入力ギア30および出力ギア36 により形成されたギアセットに対応する。入力ギア30と出力ギア36が相互に噛み 合うとき、コネクタギア40は、動力を、入力ギア30から出力ギア36に伝達する。 各コネクタギア40は、個々に入力ギア30および出力ギア36と相互に回転可能に噛 み合うように移動可能なように、シフト機構42に、回転可能に取り付けられてい る。結果として、単一のギアセット38または複数のギアセット38は、それぞれ、 単一のコネクタギア40または複数のコネクタギア40により、一度に噛み合わすこ とができる。複数のコネクタギア40は、同時に、複数のギアセット38と噛み合わ すことができるために、入力シャフト26および出力シャフト32の間の動力伝達は 、異なる速度比を与えるための異なるギアセット38間のシフト中でも連続的であ る。コネクタギア40は、好ましくは、全て同じサイズであり、速度比は、単に、 各ギアセット38の入力ギア30および出力ギア36のサイズにより制御される。 さらに、コネクタギア40は、入力ギア30および出力ギア36を連絡するために使 用するので、また、入力ギア30および出力ギア36は、互いに間隔を置いて配置さ れているので、入力ギア30および出力ギア36の半径は、異なる用途に対して、仕 立て速度比および上昇的な動力曲線を与えるように、独立して、サイズを合わせ られ得る。例えば、変速機20が、自転車に使用されるとき、異なる自転車用途( 例えば、レース、旅行、山岳走行または踏跡走行、および街路走行)に対して、 異なる速度比および動力曲線が提供できる。入力ギア30および出力ギア36は、互 いに噛み合わないので、それらの直径は、シャフト間の寸法を前設定するのには 制限されない。ギアセットおよび速度比の可能な数は、単に、変速機20の全幅、 およびギア30、36および40の必要な幅により限定される。 さらに、入力ギア30および出力ギア36は、互いに間隔を置いて配置されており 、特定のギアセット38がコネクタギア40によって噛み合うときにのみ、連絡する ので、変速機20は、ほとんど摩擦を生じず、乗り手の側の労力の浪費を減らす。 単方向自由輪転機構28a-28dは、せいぜい、シフト中に、入力シャフト26に対応 ギアのうち２個をロックするので、単方向自由輪転機構28a-28dを取り囲んでい るそれらの対応ギアの残りは、入力シャフト26の回りに自由に回転する。同様に 、単方向自由輪転機構28e-28hは、せいぜい、シフト中に、対応ギアのうちの２ 個だけを出力シャフト32にロックするので、単方向自由輪転機構28e-28hを取り 囲んでいるそれらの対応ギアの残りは、出力シャフト32の回りに自由に回転する 。結果として、入力シャフト26は、せいぜい、シフト中に、２個のギアセット38 と噛み合い、そして駆動する。それ以外の時間では、入力シャフト26は単に一つ のギアセット38とかみ合いそして駆動する。一般に、出力シャフト32は、せいぜ い、２個のギアセットと噛み合い、そして駆動する。結果的に、変速機20は、全 てのギアセットを連続的に回転するのに必要な多量のエネルギーを必要としない 。それゆえ、変速機20は、保護した包囲ハウジングでは、入力シャフト26を回転 するのに必要なエネルギー量を減らしつつ、多速度比を与える。 シフト機構42は、コネクタギア40を、入力ギア30および出力ギア36と相互に回 転可能に噛み合わせて、選択的に配置し、そしてヨーク46a-46dおよびヨーク46e -46h(図５〜７で最もよく示される)、ヨーク回動ロッド48a、48b、ヨークスプリ ング50a-50h、保持器末端52a、52bを有する保持器52、およびセレクタカム56を 含む。ヨーク46a-46hは、一般に、各コネクタギア40を回動的および回転可能に 支持するように提供された細長く薄い部材である。ヨーク46a-46hは、それぞれ 、ピボット末端58、コネクタ末端60およびカムローブコンタクト62を含む。各セ ットのヨーク46a-46hのピボット末端58は、ヨーク回動ロッド48a、48bの１個を 受ける穴部64を規定する。結果として、ヨーク46a-46hは、コネクタギア40が回 動して入力ギア30および出力ギア36と噛み合いそして切り離されるように、穴部 64 およびヨーク回動ロッド48a、48bの回りに回動する。 各ヨーク46a-46hのコネクタ末端60は、ギアピン68を受ける穴部66を規定し、 該ギアピン68は、コネクタギア40をヨーク46aおよびヨーク46bに回転可能に取り 付ける。ギアピン68は、好ましくは、フラッシュベアリングピンから構成される 。結果として、コネクタギア40は、入力ギア30および出力ギア34と相互に噛み合 っているとき、入力ギア30からの回転運動を出力ギア34に伝達するように、回転 可能である。穴部66は、ヨーク46a-46hのコネクタ末端60を通って伸びており、 好ましくは、コネクタギア40が移動して、ギアセット38の異なるサイズの入力ギ ア30および出力ギア36の種々の組合せと相互に噛み合うように、種々の位置に配 置されている。 ヨーク46a-46hの各ヨークの本体は、好ましくは、ギアピン68およびコネクタ ギア40だけでなく穴部66の必要な位置に適合するように、成形されている。描写 した好ましい実施態様では、各ヨークは、各製品および組立部品に対して、同じ に成形されている。しかしながら、ここで理解できるように、各ヨークは、別に 、そのそれぞれのコネクタギア40を特定のギアセット38と相互に噛み合わせるよ うに配置するのに必要な穴部66およびギアピン68の位置を適合させるための独特 の形状を有していてもよい。 カムローブコンタクト62は、ヨーク46a-46hのそれぞれの本体から、前方(この 自転車の前方に向かって)に突出している。好ましい実施態様では、カムローブ コンタクト62は、細長いフィンガーである。ヨーク46a-46hのカムローブコンタ クト62は、好ましくは互いに配列され、セレクタカム56の長手方向に沿って配置 されている。カムローブコンタクト62は、セレクタカム56により連結されている が、その際、ヨーク46a-46hがヨーク回動ロッド48a、48bの回りに回動して、そ の結果、コネクタギア40もまた、回動して、入力ギア30および出力ギア36により 形成された種々のギアセットと相互に噛み合うようにされる。 ヨーク回動ロッド48a、48bは、ヨーク46a-46hの穴部64を通って伸びており、 ヨーク46a-46hをハウジング24に回動的に取り付ける。さらに、図７に示すよう に、ヨーク回動ロッド48aおよび48bは、ハウジング24を通って伸びており、ファ スナー70を受け、該ファスナー70は、ヨーク回動ロッド48a、48bの末端をネジ止 めして、組立ハウジング24の左右ケーシングを一定位置に固定する。 ヨークスプリング50a-50hは、好ましくは、平板スプリングであり、これは、 ヨーク46a-46hのピボット末端58と連結した第一末端を有し、そして保持器末端5 2a、52bと噛み合った第二末端を有する。ヨークスプリング50a-50hは、負荷をば ね曲げするか、またはヨーク46a-46hのコネクタ末端およびその対応コネクタギ ア40を曲げて、ギアセット38から切り離す。 保持器末端52a、52bは、好ましくは、それぞれ、スプリング50aおよびスプリ グ50bの上部および下部のうち、変速機20のほぼ頂部および底部に位置している 。保持器末端52aおよび52bは、ハウジング24内にて、それぞれ、スプリング50a および50bの上方および下方に突出している。結果として、保持器末端52a、52b は、コネクタギア40をギアセット38から切り離すように回動させるために、スプ リング50a-50hの少なくとも１個を圧縮するように、スプリング50a-50hを噛み合 わせる。さらに、保持器末端52a、52bは、シフト機構42をハウジング24に挿入す るとき、各スプリング50a、50bを圧縮する必要がないように、変速機20の組立中 に、スプリング50a、50bを一定位置に保持する。 セレクタカム56は、ヨーク46a-46hのカムローブコンタクト62と共に配置され て、ハウジング24に位置し、その中に取り囲まれている。セレクタカム56は、一 般に、細長いカムであり、これは、選択的に回転されると、ヨーク46a-46hの少 なくとも一個およびその対応コネクタギア40が対応ギアセット38(これは、１個 の入力ギア30および１個の出力ギア36から構成される)と相互に噛み合って維持 されるように、ヨーク46a-46hのカムローブコンタクト62と噛み合っている。ヨ ーク46a-46hの少なくとも１個およびその対応コネクタギア40は、常に、入力ギ ア30および出力ギア34から形成されたギアセットと噛み合うように維持されてい るために、動力は、入力シャフト26から出力シャフト32に連続的に伝達される。 ギアセット間をシフトして速度比を変えている間、セレクタカム56は、先のコネ クタギア40が、スプリング50a-50hによって曲げられ、先のギアセット38との噛 み合いからはずれる前に、第二のコネクタカムが回動して、入力ギア30の１個お よび出力ギア36の１個から形成した次のギアセット38と噛み合うように、配置さ れている。上述のように、単方向自由輪転機構28a-28hは、入力シャフト26およ び出力シャフト32の間でロックした１個のギアセットだけが、動力を伝達するこ とを可能にするので、単方向自由輪転機構28e-28hは、変速機20を締め付けるこ となく、複数のギアセット38を一度に連絡させることを可能にする。結果として 変速機20は、仕立て速度比および上昇的な動力曲線を与えるだけでなく、連続動 力下でシフトする密閉し線形的に配置した変速機を提供し、いずれの時点でも、 最小数の噛み合いギアを有し、そして連続的な調整を必要としない。 図２は、図１の線２…２に沿った変速機20の断面図である。図２は、ハウジン グ24、保持器52、入力シャフト26、単方向自由輪転機構28a-28d、入力ギア30a-3 0h、出力シャフト32、単方向自由輪転機構28e-28hおよび出力ギア36a-36hをさら に詳細に示している。 II ．ハウジング 図２に示すように、ギアボックスまたはハウジング24は、一般に、狭い卵形の ギアボックスであり、これは、リング80、左ケーシング84、右ケーシング84およ びスリーブベアリング86、87、88および89を含む。リング80は、変速機20を取り 囲んでいる。変速機20が自転車に使用されるとき、リング20は、好ましくは、該 自転車フレームの構成部品として作製される。リング20は、種々の材料から製造 できるが、好ましくは、該自転車フレームの材料と同じ材料から製造される。他 方、リング20は、いずれの通常の周知様式で、該自転車フレームに取り付けても よい。 左ケーシング82は、一般に、リング80内に固定しリング80に貼り付けた平らな 卵形の板である。左ケーシング82は、開口部92、94およびリッジ96を含む。開口 部92および94は、左ケーシング82を通って伸びており、スリーブベアリング86、 87、入力シャフト26および出力シャフトを受容するようにサイズを合わせて配置 されている。好ましくは、開口部92および94は、それぞれ、スリーブベアリング 86および87を堅く固定するように、そして道路上の物体や汚染物がハウジング24 の内部に入るのを防止するために堅く密閉するように、サイズを合わせられる。 リッジ96は、左ケーシング82の周囲を取り囲んでいる。リッジ96は、左ケーシン グ82およびリング80の間を密閉し、そしてハウジング24内に含まれる内部構成要 素を正しく配置するために、リング80内に差し込まれる。左ケーシング82は、好 ましくは、リング80に取り付けられ、これは、異なる材料(例えば、射出プラス チック)から形成してもよい。他方、左ケーシング82は、リング80と一体的に形 成できる。 右ケーシング84は、一般に、左ケーシング82と同じ周囲を有する卵形の板であ る。右ケーシング84は、フランジ97、開口部98およびリッジ100を含む。フラン ジ97は、右ケーシング84の一部として一体的に成形され、そしてスリーブベアリ ング85を受容するようにサイズを合わせたキャビティ102を規定している。フラ ンジ97は、汚染物がハウジング24に入るのを防止しつつ、ハウジング24内のスリ ーブベアリング86および出力シャフト32の末端を支持している。 開口部94と同様に、開口部98は、右ケーシング84を通って伸びており、そして スリーブベアリング89および入力シャフト26を受容するようにサイズを合わせて 配置されている。好ましくは、開口部98は、汚染物がハウジング24の内部に入る のを防止するためにスリーブベアリング89で堅く固定するか密閉するように、サ イズを合わせる。 リッジ100は、リッジ96と類似しており、右ケーシング84の外周に沿って伸び ている。リッジ100は、リング80を堅く密閉し、そして右ケーシング84に部分的 に支持された変速機20の構成要素を正しく配置するように、リング80内に差し込 まれる。 スリーブベアリング86、87、88および89は、従来公知であり、それぞれ、穴部 92、94、フランジ96のキャビティ102および穴部98内に取り付けられる。スリー ブベアリング86および88は、互いに対向して配置され、それぞれ、左ケーシング 82および右ケーシング84に支持されている。スリーブベアリング86および88は、 出力シャフト32の回転を支持し、かつガイドする。スリーブベアリング86はまた 、物体がハウジング24内に入るのを防止するために、出力シャフト32の回りを密 閉している。スリーブベアリング87および89は、互いに対向して配置され、それ ぞれ、左ケーシング82および右ケーシング84に支持されている。スリーブベアリ ング87および89は、入力シャフト26の回転を支持し、そして案内する。さらに、 スリーブベアリング87および89はまた、物体がハウジング24内に入るのを防止す る ために、入力シャフト26の回りを密閉している。ここで理解できるように、入力 シャフト26および出力シャフト32を回転可能に支持するためのスリーブベアリン グ86、87、88および89に関して、いずれのベアリング機構(例えば、ボールベア リング)も使用できる。 図２および７で最もよく示されるように、保持器52は、一般に、組立中に、変 速機20の構成要素を一定位置に保持し配置するために使用する、貝殻形状の要素 である。保持器52は、保持器末端52a、52bおよび開口部104、106、108および109 を含む。先に述べたように、保持器末端52a、52bは、シフト機構42をハウジング 24に挿入するとき、各スプリング50a、50bを圧縮する必要がないように、変速機 20の組立中に、スプリング50a、50bを一定位置に保持する。 図２に示すように、開口部104および106は、保持器52の右側を通って伸びてい る。開口部104は、出力シャフト32およびスリーブベアリング88を受容するよう にサイズを合わせて配置されている。開口部106は、入力シャフト26および単方 向自由輪転機構28a-28dの一部を受容するようにサイズを合わせて配置されてい る。開口部104および106は、組立中に、それぞれ、シャフト26および32、および 他の要素をハウジング24内で配置し易くするように、サイズを合わせている。 図７に示すように、開口部108および109は、保持器52の右側を通って伸びてい る。開口部108は、保持器末端52aおよび52bの近くに配置され、そしてヨーク回 動ロッド48aおよび48bを受容し配置するようにサイズを合わせている。開口部10 9は、セレクタカム56の末端を受容するようにサイズを合わせて配置されている 。開口部109は、組立中に、セレクタカム56をハウジング24内に配置する。結果 として、保持器52は、変速機20の構成要素を容易に組み立てて、互いに配置する ことを可能にする。保持器52は、好ましくは、ネジ107により、左ケーシング82 に取り付けられている。ネジ107は、保持器52を通って伸びており、左ケーシン グ82をネジ止め可能に連結して、保持器52を所望の位置に固定する。 上述のように、本発明は、種々の形状、配置および用途を有していてもよい。 しかしながら、例示の目的上、本発明は、自転車の変速機の一部として、描写す る。従って、図２に示すように、入力シャフト26は、左ペダルクランク110およ び右ペタダルクランク111と連結されている。左および右ペダルクランク110、11 1は、自転車の乗り手により回転され、動力を入力シャフト26に与える。ここで 理解できるように、動力は、種々の他の機械的および非機械的な手段により、入 力シャフト26に供給してもよい。出力シャフト32は、出力またはペダルハブスプ ロケット114にネジ止め可能に取り付けたネジ切り末端112を含む。本発明の図示 した実施態様では、ペダルハブスプロケット114は、チェーン(図示せず)を駆動 し、これは、後輪スプロケット(図示せず)と噛み合って、出力シャフト32からの 回転運動を自転車の後輪に伝達する。従来公知のように、この自転車の後輪ハブ はまた、乗り手がペダルを踏むのにやめて惰力で進むことができるように、従来 の単方向自由輪転機構を有していてもよい。 III ．入力ギアおよび出力ギア 図２により最もよく示されるように、入力ギア30a-30hおよび出力ギア36e-36h は、それぞれ、入力シャフト26および出力シャフト32により取り付けられ、そし て回転可能に取り囲まれている。入力ギア30e-30hおよび出力ギア36a-36dは、好 ましくは、それぞれ、入力シャフト26および出力シャフト32に堅く固定され、そ して互いに接して、さらに小型の変速機20を与える。対照的に、入力ギア30a-30 dおよび出力ギア36e-36hは、それぞれ、単方向自由輪転機構28a-28dおよび単方 向自由輪転機構28e-28fにより、入力シャフト26および出力シャフト32に取り外 し可能に連結されている。入力ギア30a-30dおよび出力ギア36e-36hは、互いに隣 接してコンバクトに配置されているものの、各ギアが、隣接ギアに対して、自由 で独立して回転できるように、互いに充分に間隔が開けられている。 図２によりさらに示されるように、入力ギア30は、一般に、左ケーシング82に 向かって半径が小さくなっている。出力ギア36は、各入力ギア30に対応し、左ケ ーシング82に向かって半径が大きくなっている。入力ギア30および出力ギア36は 、大きさが反対に配置されているために、変速機20は小型であり、ほとんどスペ ースを取らない。他方、入力ギア30および出力ギア36は、仕立て動力曲線を与え るように、いずれの所望の配列で配置してもよい。各入力ギア30は、対応出力ギ ア36と共に配置されて、複数のギアセット38a-38hを与える。各ギアセット38a-3 8hは、入力ギア30および出力ギア36の間で、異なる速度比を与える。図示した実 施 態様では、ギアセット38aは、最高のギア速度を与えるのに対して、ギアセット3 8hは、最低のギア速度を与える。図示した実施態様では、ギアセット38a-38hは 、表２で提示した速度比および動力曲線を与えるように、配置されている。表２ は、入力ギア30および出力ギア36にそれぞれに対する、ギア歯数を挙げている。 表２はまた、各ギアセット38により得られる全速度比、および隣接したギアセッ ト38間の全速度比の変化のパーセントを示している。 表２に示すように、ギアセット38hの入力ギア30hは、40個のギア歯を有するの に対して、ギアセット38hの出力ギア36hは、80個のギア歯を有する。該ペダルハ ブスプロケットと後輪ハブスプロケットの比は、２：１であるので、ギアセット 38hは、全速度比1.00を有する。次の隣接ギアセット38gは、41個のギア歯の入力 ギア30gと、76個のギア歯の出力ギア36を有する。ギアセット38gは、全速度比1. 08を与え、これは、ギアセット38hの全速度比から7.9％の変化である。表２に示 すように、変速機20の図示した実施態様は、仕立て速度比および上昇的な動力曲 線を与え、これは、低い速度比間では、低い変化割合であり、そして高い速度比 間では、高い「オーバードライブ」変化割合である。ここで理解できるように、 入力ギア30および出力ギア36は、互いに、直接には噛み合わないので、また、そ れらの直径は、前設定したシャフト間寸法に制限されないので、入力ギア30およ び出力ギア36の半径、入力ギア30および出力ギア36の歯数およびギアセット38の 数は、変えることができ、種々の用途に対して、実用的にいずれの速度比および 動力曲線の仕立てセットも与える。 IV ．自由輪転機構 図２によりさらに示されるように、単方向自由輪転機構28a-28dは、入力シャ フト26と、ギアセット38a-38dの入力ギア30との間で、入力シャフト26と連結さ れる。単方向自由輪転機構28e-28hは、出力シャフト32と、ギアセット38e-38hの 出力ギア36との間で、出力シャフト32と連結される。結果として、各ギアセット 38a-38hは、ギアとギアの各個のシャフトとの間で、少なくとも１個の単方向自 由輪転機構と共に、提供される。結果として、いずれか２組のギアセット38は、 変速機20を締め付けたり押し付けることなく、同時に、対応するコネクタギア40 (図１に示す)により噛み合わせることができる。結果的に、少なくとも１個のギ アセット38は、コネクタギア40により連絡でき、そしてギアセット38間のシフト が連続動力下で行われ得るように、常時、出力シャフト32に固定される。 各単方向自由輪転機構28a-28hは、対応シャフトと、最大半径を有する各シャ フトに支持されたギアとの間で、対応シャフトに取り付けられる。図示した実施 態様では、単方向自由輪転機構28a-28dは、ギアセット38a-38dの入力ギア30に隣 接する入力シャフト26に取り付けられる。単方向自由輪転機構28e-28hは、ギア セット38e-38hの出力ギア36に隣接する出力シャフト32に取り付けられる。単方 向自由輪転機構28a-28hは、より大きなサイズのギアと隣接して取り付けられて いるので、単方向自由輪転機構28a-28hは、より大きなトルク量にうまく耐えら れるように、さらに大きくサイズを合わせることができる。他方、単方向自由輪 転機構28a-28hは、ギアセット38a-38hの全ての入力ギア30に隣接した入力シャフ ト26に連結してもよく、または単方向自由輪転機構28a-28hは、ギアセット38a-3 8hの全ての出力ギア36に隣接した出力シャフト32に連結してもよい。さらに、単 方向自由輪転機構28は、各ギアセットが、そのシャフトと、そのギアの１個との 間で、少なくとも１個の単方向自由輪転機構を含む限り、対応シャフトにより支 持されたいずれの所望数のギアに隣接する対応シャフトにも連結できる。 図３および４は、単方向自由輪転機構28a-28dの好ましい実施態様をさらに詳 細に示す。図３および４に示すように、単方向自由輪転機構28a-28dは、ドラム1 16、ラチェット118、負荷カムまたはツメ120および取付ワイヤ127を含む。ドラ ム116は、入力シャフト26に連結し単一スロットを規定するための単一支持構造 であり、これは、各単方向自由輪転機構28a-28dおよび全ての単方向自由輪転機 構28a-28dで使用される。他方、各単方向自由輪転機構28a-28dは、その個々のツ メ120を受容するための個々のスロットまたはノッチを有する、それ自体個々の ドラムと共に提供してもよい。さらに、別に、ドラム116は、入力シャフト126の 一部として、一体的に形成される。 図３に示すように、ドラム116は、一般に、円筒形状であり、中心孔122、ショ ルダー124、スロット126および取付ワイヤ127を含む。孔122は、ドラム116を通 って伸びており、入力シャフト26を受容するようにサイズを合わせている。孔12 2は、好ましくは、入力シャフト26でキー止めするように、形成されている。こ の円周123は、ドラム116の回りに伸びており、ラチェット118を噛み合わせてい る。ショルダー124は、円周123が外部に突出している場合に、形成される。ショ ルダー124は、ギア30aを適当な位置に配置し保持するように、ギア30aの面に接 している。ドラム116は、スロット126を規定しており、これは、ドラム126の円 周123内およびそれに沿って長手方向に伸びている。ドラム116により規定する代 わりに、スロット126は、別に、入力シャフト26内に直接形成してもよい。スロ ット129は、各ツメ120を完全に受容するのに充分な深さを有する。スロット126 は、ギアセット38a-38dの入力ギア30a-30dに隣接して延びるように配置される長 さを有する。好ましい実施態様では、スロット126は、チャネル128を含み、これ は、スロット126の下面に伸びている。チャネル128は、各ギア30およびツメ120 に対応している。チャネル128は、各ツメ120のスプリング機構の一端を捕捉する ようにサイズを合わせている。 取付ワイヤ127は、延長した硬いワイヤであり、これは、スロット126内に伸び ており、ドラム116のショルダー124内に包埋した第一末端を有する。取付ワイヤ 127は、各ツメ120をスロット126内の一定位置に固定するために、各ツメ120を通 って伸びている。取付ワイヤ127により、各ツメ120は、取付ワイヤ127の回りに 個々に回転または回動することが可能になる。 図４は、個々のラチェット118およびツメ120をさらに詳細に示す。ラチェット 118は、ギアセット38a-38dの各入力ギア30a-30dの内径に沿って形成されたまた は機械加工されたスロット状または鋸状の表面である。各ラチェット118は、歯1 30を含み、これは、ノッチ132を規定している。歯130は、一般的に、反時計方向 に配向または指示されている。 ツメ120は、一般に、細長い卵形のカムであり、これは、バネ負荷されて、ラ チェット118と噛み合っている。各ツメ120は、回動穴134、チャネル136およびス プリング機構138を含む。回動穴134は、ツメ120を通って伸びており、ドラム116 の取付ワイヤ127を受ける。回動穴134は、ツメ120が、スロット126内の取付ワイ ヤ127の回りに、回動的に回転することを可能にする。チャネル136は、各ツメ12 0の下面へと、上方に伸びている。各チャネル136は、スプリング機構138の第一 末端を受ける。各スプリング機構138は、その各個のツメ120に連結した第一末端 、およびドラム116と噛み合った第二末端を有する。好ましくは、各スプリング 機構138の第二末端は、スロット126内に規定されたチャネル128内に受容される 。ここで理解されるように、スプリング機構138は、ツメ120およびドラム116の 間で、種々の取付機構により、連結できる。スプリング機構138は、好ましくは 、コイルスプリングから構成される。他方、スプリング機構138は、板スプリン グまたは従来公知の種々の他のスプリング機構を包含できる。スプリング機構13 8は、その対応ツメを付勢させて、各ツメの対応ラチェット118と噛み合わせる。 図４に示すように、ドラム116は、ドラム116の回転が入力シャフト26も回転さ せるように、入力シャフト26に固定して取り付けられている。特定の入力ギア30 およびその対応ラチェット118が、入力シャフト26およびドラム116の回転に対し て、時計回りに回転する(すなわち、入力ギア30が、入力シャフト26およびドラ ム116の時計回りの回転速度より速い速度で、時計回りに回転する)とき、ラチェ ット118の歯130は、ツメ120がラチェット118のノッチ132内にロックされないよ うに、スプリング機構138の付勢または負荷に対して、ツメ120をスロット128に 連続的に移動させる。結果として、特定の入力ギア30は、ドラム116および入力 シャフト26の回りに自由に回転できる。他方、特定の入力ギア30が、入力シャフ ト26およびドラム116の回転に対して、反時計方向に回転する(すなわち、入力ギ ア30が、入力シャフト26およびドラム116の時計回りの回転速度より遅い速度で 、時計回りに回転する)とき、ツメ120は、ツメ120が入力ギア30をドラム116およ び入力シャフト26にロックするように、スプリング機構138により付勢されて、 ラチェット118のノッチ132と噛み合わされる。結果として、ギアセット38a-38d の入力ギア30a-30dが、異なる速度で回転するとき、ギアセット38a-38d間の異な る速度比のために、速度が最も遅い入力ギア30a-30dは、対応単方向自由輪転機 構28a-28dにより、自動的にドラム116および入力シャフト26にロックされる。結 果的に、複数の入力ギア30a-30dが、ギアセット38a-38dの複数の出力ギア36と同 時に連絡するとき、単方向自由輪転機構28e-28dは、最も遅いギアを入力シャフ ト26に自動的にロックし、そして最も速いギアを入力シャフト26から切り離す。 コネクタギア40によって対応出力ギア36と連結されていない入力ギア30a-30dの 残りは、ツメ120により、入力シャフト26にロックされるか連結されて、入力シ ャフト26の速度に等しい速度で回転する。結果として、隣接するギアセット38は 、次に隣接するコネクタギア40が移動して、次に隣接するギアセット38と噛み合 うとき、相対的に同じ速度で回転する。それゆえ、ギアセット38間のシフトには 、中間状態の確立を必要とせず、シフトは、最大動力下にて、行うことができる 。 単方向自由輪転機構28e-28hは、単方向自由輪転機構28a-28dと同じであるが、 但し、ラチェット118は、歯130が時計回りを指すように反対の配向を有する。複 数の入力ギア30が、コネクタギア40によって複数の出力ギア36と連絡するとき、 各ギア36e-36hがドラム116およびシャフト32に対して反時計回りに回転するなら 、 単方向自由輪転機構28e-28hにより、ギア36e-36hがドラム116およびシャフト32 の回りに個々に自由に回転できるように、ツメ120は適当に付勢されている。 Ｖ．コネクタギアおよびヨーク 図５および６は、コネクタギア40、ヨーク46e-46hおよびヨークスプリング50e -50hをさらに詳細に示す。図５は、代表的な単一ヨーク46hの末端図である。図 ６は、ヨークスプリング50e-50hを支持するヨーク46e-46hに回転可能に取り付け たコネクタギア40の側面図である。上で述べたように、ヨーク46a-46dおよびス プリング50a-50dは、ヨーク46e-46hおよびヨークスプリング50e-50hと実質的に 同じであるが、単に、異なるヨーク回動ロッド48bの回りに、回動可能なように ハウジング24に取り付けられている。図５により示されるように、ヨーク46e-46 hは、細く延びた板状の部材であり、これは、穴部64、66およびコネクタギアス ロット140を含む。穴部64は、各ヨーク46を通って延びており、その対応ヨーク 回動ロッド48aまたは48bを受容するようにサイズを合わせている。各ヨーク46e- 46hの各穴部64は、隣接するヨーク46e-46hの穴部64と共に、配置されている。結 果として、単一のヨーク回動ロッド48aは、各ヨーク46e-46hが、コネクタギア40 を移動してギアセット38と噛み合わせたりそして切り離すために回動するように 、穴部64に挿入される。 穴部66は、コネクタ末端60を通って伸びており、コネクタギア40の一方を回転 可能に支持するために、ギアピン68を受容するようにサイズを合わせている。穴 部64と異なり、各ヨーク46e-46hのコネクタ末端60内での穴部66の位置は、対応 ギアセット38の入力ギア30および出力ギア36の直径およびコネクタギア40の直径 に依存して、変えられる。穴部66は、コネクタギア40が、対応ギアセット38の入 力ギア30および出力ギア36と相互に噛み合った状態に移動可能に配置するように 、位置している。 コネクタギアスロット140は、各ヨーク46e-46hのコネクタ末端60を通って上方 に伸びている。コネクタギアスロット140は、好ましくは、コネクタギア40がコ ネクタギアスロット140内で自由に回転できるように、コネクタギア40の幅より 僅かに大きい。各ヨーク46e-46hは、ヨーク46e-46hが個々に移動できるように、 ギア30およびギア36の間隔よりも僅かに狭い。ヨーク46e-46hは、固有の垂直配 置を維持するように、左ケーシング82、右ケーシング84および保持器52aの間に 回転可能に取り付けられる。 図６は、ヨークスプリング50e-50hおよびコネクタギア40を支持するヨーク46e -46hの側面図である。説明を簡単にするために、各ヨーク46、コネクタギア40お よびスプリング50は、隣接するヨーク46、コネクタギア40およびスプリング50か らずらして示されている。ヨーク46a-46dは、ヨーク46e-46hと同じであるが、代 わりに、ヨーク回動ロッド48bの回りに回動される。図６により最もよく示され るように、各コネクタギア40は、各ヨーク46e-46h内の穴部66を通って、ギアピ ン68により、個々のヨーク46e-46hに回転可能に連結されている。各穴部66およ びギアピン68は、対応ギア40が移動して、異なるサイズの入力ギア30および出力 ギア36の種々の組合せと相互に噛み合うように、ヨーク46e-46hの各１個に沿っ て、種々の位置で、コネクタギア40を支持している。 ヨーク46e-46hは、穴部66およびギアピン68、穴部64、ヨーク回動ロッド48a、 およびカムローブコンタクト62の種々の必要な位置に適合するように、形成され ている。従って、ヨーク46は、これらの３点を包含するいずれの形状を有してい てもよい。図示した好ましい実施態様では、各ヨーク46e-46hは、一般に、台形 形状の本体を有し、これは、後端142、前端144および頂端および底端146、148を 含む。頂端および底端146、148は、後端142から前端144に向かって互いに分岐し ており、各ヨーク46aを台形形状にする。結果として、前端144は、前端144が穴 部66およびギアピン68の種々の位置に適合できるように、後端142よりも長い。 前端144は、好ましくは、各コネクタギアの小さい放射状部分のみが、コネクタ スロット140(図５に示す)内に配置されるように、そして各ヨーク46e-46hの主要 部分が、各ヨーク46e-46hのコネクタ末端60のギアセット38方向への移動中に、 ギアセット38と接触しないように、凹形である。結果として、各ヨーク46e-46h のコネクタ末端60は、より小さいコネクタギア40が、異なるサイズの入力ギア30 および出力ギア36を有するギアセット38と連絡して使用できるように、前方に長 い距離を回動し得る。ここで理解できるように、ヨーク46e-46hは、コネクタギ ア40を回動可能または回転可能に支持する種々の別々の形状および配置のいずれ か１種を有していてもよい。 VI ．セレクタカム 図７〜９は、セレクタカム56をさらに詳細に示す。図７は、図１の線７…７に 沿った変速機20の断面図を示す。図８は、ヨーク46hのカムローブコンタクト62 と噛み合わせたセレクタカム56を示す。図９は、シフター150aおよび150bを使用 可能に噛み合わせた状態のセレクタカム56の側面図を示す。図７に示すように、 セレクタカム56は、カムシャフト152、ベアリング153、154、カムディスク1256 およびインデックス157を含む。カムシャフト152は、一般に、細長い円筒であり 、これは、ヨーク46e-46hおよびそれらの対応カムローブコンタクト62の各１個 を前後に移動する。カムシャフト152は、対向する末端を有し、これは、それぞ れ、ベアリング153および154により、右ケーシング84および左ケーシング82に回 転可能に連結している。ベアリング153および154は、好ましくは、従来公知のス リーブベアリングから構成され、これは、左ケーシング82および右ケーシング84 で規定されるキャビティー内に固定されている。ここで理解できるように、ハウ ジング24内のカムシャフト152を回転可能に支持するために、スリーブベアリン グ153および154に代えて、他のベアリング機構(例えば、ボールベアリング)を使 用してもよい。 カムシャフト152は、複数のカムローブ158a-158hを支持する。各カムローブ15 8は、ヨーク46a、46hの１個の個々のカムローブコンタクト62に対応しており、 それと共に配置されている。カムローブ158a-158h(図８で最もよく示されている )は、カムシャフト152の回りに互いに間隔を置いて、軸に沿って放射状に配置さ れている。各カムローブ158は、外部表面160および内部表面162を含む。各カム ローブ158の外部表面160は、ヨーク46a-46hの１個により支持されたコネクタギ ア40が、対応ギアセット38と連絡するように、ヨーク46a-46hの１個のカムロー ブコンタクト62(図６および８に示す)を連結している。各カムローブの内部表面 162は、カムローブコンタクト62および対応ヨーク46a-46hが、対応スプリング50 a-50hの付勢力により、対応ギアセット38から切り離すことが可能なように、ヨ ーク46a-46hの１個のカムローブコンタクト62に係合している。他方、ヨーク4 6a-46h、コネクタギア40およびスプリング50a-50hは、スプリング50a-50hがコネ クタギア40を付勢して、ギアセット38と噛み合う(ここで、セレクタカム56は、 選択的にヨーク46a-46hに係合して、ヨーク46a-46hおよびその対応コネクタギア 40を移動させ、ギアセット38から切り離す)ように、配置され位置している。カ ムシャフト152の回転により、少なくとも１個のカムローブ158は、対応カムロー ブコンタクト62と噛み合わされ、少なくとも１個のヨーク46およびその対応コネ クタギア40は移動して、選択したギアセット38と噛み合う。好ましい実施態様で は、カムローブ158は、軸に沿って放射状に間隔を置いて配置され、隣接するヨ ーク46およびコネクタギア40は、対応する隣接ギアセット38に向かってまたはそ れから離れて、連続的に始動できる。結果として、セレクタカム56は、隣接ギア セット38間にて、連続シフトを与える。他方、隣接していないヨーク46およびコ ネクタギア40を、隣接していないギアセット38と噛み合わせたり切り離して、連 続的に始動または移動するために、セレクタカム56に代えて、他の機構を使用し てもよい。例えば、別に、ギアセット38gとの噛み合いを必要とすることなく、 ギアセット38hおよび38fの間を直接シフトするために、隣接していないヨーク46 hおよび46fを連続的に始動するように、シフト機構を提供できる。 図８に最もよく示されるように、各ローブは、カムシャフト152を部分的に取 り囲んでおり、そして隣接するカムローブ158の外部表面160と重なり合った外部 表面160を有する。結果として、隣接するローブの外部表面160は、２個の隣接す るヨーク46のカムローブコンタクト62と同時に接触して、それらの２個の対応コ ネクタギア40を回動させ、それらの２個の対応ギアセット38と噛み合わせること ができる。結果的に、第一コネクタギア40は、第二の既に噛み合ったコネクタギ ア40が移動して、その対応ギアセット38から切り離される前に、ギアセット38と 相互に噛み合わせることができる。カムシャフト152の連続回転により、第二の 既に噛み合っているコネクタギア40は、切り離される。結果として、カムシャフ ト152のローブ158は、コネクタギア40を動かすが、その際、少なくとも１個のコ ネクタギア40は、常に、ギアセット38と連絡して、ギアセット38間のシフト中で も、連続動力を与えるようにされる。上述のように、単方向自由輪転機構28は、 第一および第二のギアセット38が同時にコネクタギア40により噛み合わされると き、変速機20が締め付けられるのを防止する。 図７に示すように、カムシャフト152は、好ましくは、カムディスク156がカム シャフトの回りに回転するように、カムディスク156にキー止めされている。結 果として、カムシャフト152およびその対応ローブ158a-158hは、カムディスク15 6の回転により、異なるコネクタギア40をシフトしてギアセット38と噛み合わせ るように、選択的に回転できる。カムディスク156は、好ましくは、左ケーシン グ82に隣接して配置され、この左ケーシング82は、好ましくは、カムディスク15 6を完全に取り囲むように、成形されている。カムディスク156は、カムシャフト 152の末端にキー止めされており、トラック166、168を含む。トラック166および 168は、カムディスク156の外周に沿って伸びている。トラック166の外部円周表 面は、スロット170を規定している。スロット170は、シフター150aを受容し噛み 合わせるようにサイズを合わせている(図９に示す)。スロット172は、ローブ158 a-158hの選択した回転位置に対応するように、カムディスク156の回りに間隔を 開けて配置されている。同様に、トラック168は、スロット172を含む。スロット 172は、トラック168の表面に伸びており、シフター150bと噛み合うようにサイズ を合わせている(図９に示す)。スロット172もまた、ローブ158a-158hの選択した 回転位置に対応するように、カムディスク156の回りに間隔を開けて配置されて いる。好ましい実施態様では、それぞれ、ダウンシフトおよびアップシフトに対 して、スロット170は、カムシャフト152を反時計回りに回転するのに使用される のに対して、スロット172は、カムシャフト152を時計回りに回転するのに使用さ れる。 インデックス157は、窪み174、ノッチ175、スプリング176およびビード178を 含む。窪み174は、カムディスク156の面に伸びており、異なるギア速度に対して 、カムディスク位置に対応するカムディスク156の円周の回りの選択した位置に 、間隔を開けて配置されている。ノッチ175は、左ケーシング82に伸びており、 スプリング176およびビード178を含む。スプリング176は、ビード178の表面を付 勢して、カムディスク156の面と噛み合わせる。ノッチ175は、スプリング176が ビード178を窪み174との取り外し可能な噛み合い状態にするように、窪み174と 共に配置される。結果として、インデックス157は、カムディスク156の回転によ り、 異なる速度比を選択するための正確なカムディスク位置を指示する。インデック ス174はまた、カムディスク156が、選択した放射位置を維持するのを促進する。 図９は、シフター150aおよび150bをさらに示す。図９は、シフター150aおよび 150bがカムディスク156と噛み合って、カムシャフト152を回転させ、異なるギア セット38をコネクタギア40と連絡させることにより、速度比間をシフトさせるこ とを示す。図９に示すように、シフター150bは、シフター150aが、下方シフトケ ーブルハウジング188、ダウンシフトケーブル190、停止ビード192、およびシフ トビード194を含むのに対し、上方シフトケーブルハウジング180、上方シフトケ ーブル182、停止ビード184およびシフトビード186を含む。上方シフトケーブル ハウジング180は、上方シフトケーブル182を取り囲んでおり、上方シフトケーブ ル182は最終的に、変速機20が使用される自転車のハンドルバーグリップ近傍に 便利に取り付けた２個のサムレバー(図示せず)の１個と連結される。上方シフト ケーブル182は、好ましくは、自転車に通常使用されるような典型的な自転車ケ ーブルから構成される。停止ビード184およびシフトビード186は、ケーブルハウ ジング180の外側のケーブル182下部末端に固定される。停止ビード186およびシ フトビード186は、ケーブル182によってスロット172に係合するように、カムデ ィスク156に対して保持されている。図９は、対応サムシフトレバーがはずされ る直前にて、スロット172内の完全に噛み合った位置のシフトビード186を示す。 図９はまた、カムディスク156の下方シフト前の中間位置でのシフトビード194も 示す。シフトビード186および194は、好ましくは、それぞれ、ケーブル182およ び190の堅牢性により、カムディスク156のトラック168および166と噛み合った状 態で維持される。 シフトビード186は、スロット172内に受容されるようにサイズを合わせ、スロ ット172を連結して、カムディスク156を時計回りに回転させるが、その際、次の より高いカムローブ158は、回転されて、その対応ヨーク46と噛み合い、そして ヨークのコネクタギア40を移動して、より高い速度比を有する次のより高いギア セット38と噛み合うようにされる。カムディスク156の連続回転はまた、現在噛 み合っているカムローブ158を回転させるが、その際、その対応ヨーク46および コネクタギア40は、後退して、現在噛み合っているギアセット38から切り離され る。上述のように、隣接するローブ158は、互いに放射状に重なり合っているの で、先のギアセットがコネクタギア40により完全に切り離される前に、次のギア セットが噛み合わされる。停止ビード184は、上部シフトケーブルハウジング180 の開口部よりも大きなサイズに合わせる。停止ビード184は、シフトビード186か ら一定距離で間隔を開けて配置され、カムディスク156が単一のシフト作用で回 転する程度を限定している。 下方シフトケーブルハウジング188、下方シフトケーブル190、停止ビード192 およびシフトビード194は、それぞれ、ハウジング180、ケーブル182およびビー ド184、186と類似の機能を有する。しかしながら、シフトビード194は、スロッ ト170を連結して、カムディスクを反対の反時計回りに回転させて、カムローブ1 58を回転させるが、その際、次のより低いローブ158は、ヨーク46a、46hの１個 と噛み合い、そして現在噛み合っているカムローブ158を、その対応ヨークから 切り離すようにされる。結果として、コネクタギア40の１個は、次のより低いギ アセット38と連絡するのに対して、現在噛み合っているコネクタギア40は、カム ディスク156が連続回転するとすぐに、先のより高いギアセット38から後退する 。 VII ．操作 操作の際、入力シャフト26および出力シャフト32の間の速度比は、シフター15 0aおよび150bの始動により、変えられる。所望のシフト方向に依存して、シフト ビード158またはシフトビード166のいずれかは、その対応スロット170またはス ロット172と噛み合い、それぞれ、カムデイスク156を反時計方向または時計方向 に回転させる。カムシャフト156の回転はまた、次のカムローブ158の外部表面16 0が次のヨーク46の対応カムローブコンタクト62と噛み合うように、カムシャフ ト152およびその対応カムローブ158を回転する。結果として、次のヨーク46およ びその対応コネクタギア40は、特定のヨークスプリング50のバネ付勢力に対して 移動し、次の対応ギアセット38と相互に噛み合う。カムローブ158は、互いに一 部重なるように、カムシャフト152の回りに放射状に位置しているので、先のコ ネクタギア40が後退して、スプリング50a-50hの１個により、対応ギアセット38 から切り離される前に、次のコネクタギア40は移動して、対応ギアセット38と噛 み合う。先のおよび次のコネクタギア40は、異なる回転速度を有する異なるギア と同時に連絡するものの、単方向自由輪転機構28は、複数のギアが異なる速度で 対応入力シャフトおよび出力シャフトの回りに回転しているとき、１個のギアだ けを、その対応入力シャフトおよび出力シャフトに連結するために、変速機20は 、締め付けられない。結果として、いずれの瞬間でも、１個のギアセット38だけ が、入力シャフト26から出力シャフト32に動力を伝達できる。該連続ギアセット は、先のギアセット38が中断される前に、コネクタギア40により連絡するので、 中間状態なしで、完全に連続的な動力下にて、シフトが行われる。シフター150a または150bの連続的な作用により、さらに、カムディスク156が回転し、さらに 、カムシャフト152が回転して、先のカムローブ158が選択した位置に回転するが 、その際、カムローブコンタクト62およびその対応ヨーク46は、スプリング50に より付勢されて、先のローブ158の内部表面162と噛み合うようにされる。結果的 に、カムディスク156およびカムシャフト152がさらに回転することで、先のコネ クタギア40は、先のギアセット38がコネクタギア40により連結された後に、後退 して、先の対応ギアセット38から切り離すことにより、ギアセット38間のシフト が完結する。ギアセット38間のシフトの完結は、停止ビード184または停止ビー ド192のいずれかが、それぞれ、シフト方向に依存して、ハウジング180またはハ ウジング188と接するときに、指示される。シフトの完結は、さらに、インデッ クス157の窪み174を連結したビード178により、指示される。ここで理解される ように、ギアセット138間のシフトの完結を示すために、カムディスク156および カムシャフト152の回転を指示するには、種々の機構のいずれか１個を使用でき る。さらに、カムシャフト152の回転を制御するために、別の他の機構(例えば、 油圧/空気圧制御、アクチュエーターなど)を使用してもよい。 VIII ．別の車輪ハブ変速機 図10〜12は、図１〜９で描写した変速機20との別の実施態様である変速機220 を示す。例示の目的上、変速機220は、フレーム222、前輪223、後輪225、左およ び右ペダルクランク210、211、駆動スプロケット227、後輪スプロケット229およ びチェーン231を含む自転車221の一部として、描写されている。従来公知のよう に、フレーム222は、前輪223および後輪225を回転可能に支持している。後輪225 に関して、フレーム222は、ドロップアウト235を含み、これは、好ましくは、ボ ルトにより、後輪225の車軸239と連結している。車軸239に加えて、後輪225は、 ハブ241、スポーク243、リム245およびタイヤ247を含む。駆動スプロケット227 は、左および右ペダルクランク210、211と連結している。後輪スプロケット229 は、後輪225と連結している。チェーン231は、駆動スプロケット227および後輪 スプロケット229を連絡して、動力を駆動スプロケット227から後輪スプロケット 229に伝達する。後輪スプロケット229は、変速機220の入力シャフト226と連結し ている。結果として、自転車の乗り手による左および右ペダルクランクの回転に より、変速機220の入力シャフト226に動力が与えられる。変速機220は、動力を 、入力シャフト226から後輪225に伝達する。ここで理解できるように、動力は、 種々の他の機械的および非機械的な手段により、入力シャフト226に供給できる 。さらに、変速機220は、別に、異なる車輪配置を有する他のタイプの自転車で 、使用してもよい。 変速機220は、後輪225のハブ241の一部として構築され組み立てられるように 配置されていること以外は、図１〜９で描写した変速機20と類似している。変速 機20と同様に、変速機220は、入力ギア230a-230l、出力ギア236a-236lおよび単 方向自由輪転機構228a-228lを含む(図11に示す)。変速機20と同様に、変速機220 はまた、ギアセット238を形成する入力ギア230および出力ギア236を連絡するた めに、コネクタギア40(図１、６および７に示す)およびシフト機構42(図１およ び図５〜９に示す)を含む。ここで理解されるように、図11に示す各ギアセット2 38は、ヨーク46(図６に示す)により支持された対応コネクタギア40を必要とする 。コネクタギア40およびシフター42の残りの要素(ヨーク46を含めて)は、ハウジ ング224に収容され取り囲まれている。さらに詳細には、ハウジング224は、コネ クタギア40、ヨーク46、ヨークスプリング50およびセレクタカム56(図１および 図５〜９に関して先に記述した)を支持しそして取り囲んでいる。変速機20の左 ケーシング82および右ケーシング84にある保持器52と同様に、ハウジング224は 、ヨーク回動ロッド48を支持し、これは、ヨーク46およびコネクタギア40と連結 している。カム56の始動により、ヨーク46および対応コネクタギア40が始動され て、対応ギアセット238と相互に噛み合う。コネクタギア40およびシフター42は 、入 力ギア230および出力ギア236から別に、コネクタギア40およびシフター42の回り に伸びるように特に成形したケーシングによって、収容され支持されているので 、車輪225のハブ241のサイズおよび重量は、単一の円形ハウジングに取り囲まれ た変速機420(図13および14に示す)と比較して、小さい。図10により最もよく示 されるように、変速機220は、車輪225の一部として組み立てられ、一般に、変速 機220がフレーム222の通常の車輪ドロップアウト235により支持される場合、車 輪225の中心に位置している。 図11および12は、変速機220をさらに詳細に例示する。図11は、変速機220をさ らに詳しく例示する、入力シャフト226および車軸239を貫いた平面断面図である 。図12は、単方向自由輪転機構228をさらに詳しく例示する拡大断面図である。 変速機220は、車輪225の一部として構築し組み立てるように再配置したこと以外 は、図１〜９で描写した変速機20と類似している。変速機220は、さらに、変速 機220の全重量を減らすように再構築されている。説明を容易にするために、変 速機220の構成要素のうち、変速機20の対応する構成要素と類似しているものは 、同じ番号を付けている。変速機220は、固定ディスク282、車軸239、入力シャ フト226、ドラム316a、入力ギア230a-230l、単方向自由輪転機構228a-228l、ド ラム316b、出力ギア236a-236l、自由輪転機構285、回転ディスク287、ベアリン グ/スポークリング288、ハウジング224(図10に示す)、ベアリング284、286、289 、291、292、コネクタギア40(図７に示す)およびシフト機構42(図１、８および ９に示す)を含む。固定ディスク282は、円形開口部283を有する中空包囲物であ る。固定ディスク282は、入力ギア230および出力ギア236を受容し、そして実質 的に取り囲んでいる。開口部283は、回転ディスク287により被覆されている。固 定ディスク282は、車軸239に固定連結され、これは、フレーム222のドロップア ウト235と固定連結されている(図10に示す)。固定ディスク282は、変速機220を ハブ241の一部として車輪225内に配置するために、車軸239および入力シャフト2 26を支持している。 車軸239は、変速機220を通って伸びる細長い軸棒である。車軸239は、固定デ ィスク282により固定支持され、そして出力ギア236a-236l、単方向自由輪転機構 228a-228f、通常の自由輪転機構285および回転ディスク291を通って、同心円状 に伸びている。車軸239は、その回りに車輪225が回転する軸、およびその回りに 出力ギア236a-236l、単方向自由輪転機構228a-228f、通常の自由輪転機構285お よび回転ディスク287が回転する軸を提供する。車軸239は、自転車221のフレー ム222に、車軸239および車輪225を取り付けるためのドロップアウトコネクタ293 、295を含む。 入力シャフト226は、後部スプロケット229に固定連結され、そして固定ディス ク282およびドラム316aを通って伸びている。入力シャフト226は、ベアリング28 4により、固定ディスク282に回転可能に連結されている。入力シャフト226は、 ドラム316aに固定して連結している。結果として、後部スプロケット229の回転 は、入力シャフト226を回転させて、ドラム316aをさらに回転させる。 ドラム316aは、一般に、入力シャフト226に固定連結したベル形状の円錐であ る。ドラム116(図３および４に示す)と同様に、ドラム316aは、入力シャフト226 の回りに複数の入力ギア230を支持し、そして入力ギア230g-230lをドラム316aに 連結して動力を入力シャフト226から出力ギア236g-236lにそれぞれ伝達するため に、複数の単方向自由輪転機構228g-228lをさらに支持している。さらに、ドラ ム316aはまた、入力ギア230a-230fも支持している。ドラム316aは、好ましくは 、高強度鋼から形成される。 入力ギア230a-230lは、ドラム316aおよび入力シャフト226を取り囲む異なるサ イズの歯のギアの一配置である。各ギア230は、好ましくは、コネクタギア40の １個と噛み合わせるために、その外周に沿って、歯を有する。ギア230は、それ が出力ギア236と連結されたとき、異なる速度比を与えるように選択されるサイ ズの半径を有する。入力ギア230は、出力ギア236からは間隔を置いて配置されて いるが、入力ギア230がコネクタギア40によって出力ギア236と連結できるように 、出力ギア236に対して、サイズを合わせて配置されている。入力ギア230a-230f は、ドラム316aの外部表面に沿って、固定されている。入力ギア230g-230lは、 それぞれ、単方向自由輪転機構228g-228lにより、ドラム316aの外部表面に連結 されている。ドラム316aは、入力ギア230aから入力ギア230lに向かって大きくし た外径を有し、ドラム316aは、中空の内部を有するので、ギア230およびドラム3 16aの全重量は、減らされて、変速機220の重量を効果的に低減する。 単方向自由輪転機構228g-228lは、ドラム116(図３に示す)の代わりにドラム31 6aにより支持されていること以外は、単方向自由輪転機構28(図３および４に示 す)と実質的に同じである。図12により最もよく示されるように、ドラム316aが 傾斜した段差のある外部表面を有するために、各機構228g-228lの各ツメ120は、 それ自体別個の取付ワイヤ327と共に提供され、これは、各ツメを、ドラム316a の外部表面内に形成した個々のスロット326内に、一定位置に固定する。単方向 自由輪転機構228g-228lは、単方向自由輪転機構28a-28dと同様に機能する。複数 の入力ギア230g-230lが、ギアセット238の複数の出力ギア236g-236lと同時に連 絡するとき、単方向自由輪転機構228g-228lは、最も遅いギアをドラム316aに自 動的に固定し、そして最も遅いギアをドラム316aおよび入力シャフト26から切り 離す。コネクタギア40によって対応出力ギア236に連結されていない残りの入力 ギア230g-230lは、ツメ120によりドラム316aに連結され、ドラム316aの速度に等 しい速度で回転する。従って、単方向自由輪転機構228は、それぞれ、この機構 の入力シャフトおよび出力シャフトとして作用するドラム316aおよび316b間にて 、速いギアトレインを連結する。結果として、隣接するギアセット38は、次に隣 接するコネクタギア40が移動して、次に隣接するギアセット238と噛み合うとき 、相対的に同じ速度で回転する。それゆえ、ギアセット238間のシフトには、中 間状態の確立を必要とせず、シフトは、最大動力下にて、行うことができる。 ドラム316bは、ドラム316aと類似しているが、但し、ドラム316bは、ドラム31 6aに関して反対方向に、ベアリング286および289によって車軸239の回りに回転 可能に支持されており、そして自由輪転機構285によって、回転ディスク287に連 結されている。ドラム316bは、車軸239の回りに、出力ギア236a-236lを支持して いる。 出力ギア236a-236lは、入力ギア230a-230lと実質的に同じである。出力ギア23 6a-236lは、一般に、ドラム316bを取り囲む異なるサイズの歯を有するホイール またはギアの一配置である。出力ギア236は、ドラム316bにより取り付けられ、 それを回転可能に取り囲んでいる。出力ギア236a-236fは、それぞれ、単方向自 由輪転機構228a-228fにより、ドラム316bに連結される。出力ギア236g-236lは、 ドラム316bの外部表面に固定される。ギア236は、入力ギア230に連結されたとき 、 複数の異なる速度比を与えるように、選択的に大きさを合わせた半径を有する。 出力ギア236は、コネクタギア40により入力ギア230と連結できるように、入力ギ ア230から間隔を置いて配置され、入力ギア230に関して、大きさを合わせて配置 されている。 単方向自由輪転機構228a-228fは、単方向自由輪転機構228e-228lと実質的に同 じであるが、但し、機構228g-228lのラチェット118は、単方向自由輪転機構228a -228fのラチェット118に関して、対向した配置を有する。単方向自由輪転機構22 8a-228fにより、ギア236a-236fは、各ギア236a-236fがドラム316bに関して反時 計回りに回転するとき、ドラム316bの回りに個々に自由に回転する。結果的に、 複数の出力ギア236a-236fが、ギアセット238の複数の入力ギア230a-230fに同時 に連絡するとき、単方向自由輪転機構228a-228fは、最も速いギアをドラム316b に自動的にロックし、そして最も遅いギアをドラム316bから切り離す。コネクタ ギア40によって対応入力ギア230に連結されていない残りの出力ギア236a-236fは 、ツメ120により、ドラム316bにロックされるかまたは連結され、ドラム316bの 速度に等しい速度で回転する。従って、単方向自由輪転機構228は、それぞれ、 この機構の入力シャフトおよび出力シャフトとして作用するドラム316aおよび31 6b間にて、速いギアトレインを連結する。結果として、隣接するギアセット38は 、結果として、隣接するギアセット38は、次に隣接するコネクタギア40が移動し て、次に隣接するギアセット238と噛み合うとき、相対的に同じ速度で回転する 。それゆえ、ギアセット238間のシフトには、中間状態の確立を必要とせず、シ フトは、最大動力下にて、行うことができる。 自由輪転機構285は、自転車の乗り手がペダルを踏むのをやめて惰力で進むこ とができるように、自転車に典型的に使用されている通常の単方向自由輪転機構 から構成される。自由輪転機構285は、ドラム316bおよび回転ディスク287の間に 連結されている。自由輪転機構285は、ドラム316bおよび回転ディスク287の間で 、ドラム316bの末端に取り付けられている。回転ディスク287がドラム316bの回 転に対して第一方向に回転するとき、自由輪転機構285は、回転ディスク287を、 ドラム316bに関して自由に回転させる。自由輪転機構287は、ドラム316bの回転 が回転ディスク287にトルクを伝達するように、他の全ての時点で、ドラム316b を 回転ディスク287に連結する。従来の自由輪転機構と同様に、自由輪転機構285は 、車輪225が、ドラム316bの回転速度よりも速い速度で回転することを可能にす る。それゆえ、自由輪転機構285により、乗り手は、ペダルを踏むのをやめて惰 力で進むことが可能になる。 回転ディスク287は、一般に、平らな円形ディスクまたは板であり、車輪225の スポーク243に固定連結され、そして自由輪転機構285およびドラム316bに固定連 結されている。回転ディスク287は、さらに、ベアリング291により、固定ディス ク282に回転可能に連結されており、ベアリング289により、車軸239の回りに回 転可能に支持されている。回転ディスク287、自由輪転機構285およびドラム316b は、動力を変速機220から車輪225に伝達するための出力シャフトを形成する。回 転ディスク287の回転により、車輪225が対応して回転する。ここで理解できるよ うに、回転ディスク287、自由輪転機構285およびドラム316bから形成された出力 シャフトは、種々の異なる配置を有していてもよく、ここで、単方向自由輪転機 構は、該出力ギアおよび出力シャフトの間に配置されている。 ベアリング/スポークリング288は、一般に、スポーク243およびベアリング292 の間で連結された環状リングである。ベアリング/スポークリング288は、ベアリ ング292の回りに自由に回転し、そしてスポーク43および車輪225を支持する。 変速機20と同様に、変速機220は、さらに、複数のコネクタギア40(図１および 図５〜８に示す)を含み、これは、機構42(図７〜９に示す)により始動されて、 入力ギア230および出力ギア236と相互に噛み合う。変速機220にて、速度比を変 えるためのギアセット間のシフトは、シフト機構42を始動して、コネクタギア40 を選択的に配置し、入力ギア230および出力ギア236と相互に回転噛み合いにする ことにより、行われる。シフター42のセレクタカム56は、先のコネクタギア40が 付勢され、先のギアセット238から切り離される前に、第二のコネクタギア40が 回動して、入力ギア230の１個および出力ギア236の１個から形成した次のギアセ ット238と噛み合うように、配置されている。単方向自由輪転機構228a-228lが、 １個のギアセット238だけを入力シャフト226およびドラム316bの間で固定して動 力を伝達するので、単方向自由輪転機構228a-228lは、複数のギアセット238が、 変速機220をロックアップすることなく、一度に連絡することを可能にする。結 果として、動力は、スプロケット229から、入力シャフト226およびドラム316aを 通って、ギアセット238の１個を交差し、ドラム316bに伝達される。動力は、さ らに、ドラム316bから、自由輪転機構285を通って、回転ディスク287に伝達され 、車軸239の軸の回りに、車輪225を回転する。乗り手がペダルを踏むのを停止す るとすぐに、惰力により進めるために、単方向自由輪転機構285は、回転ディス ク287および車輪225が、ドラム316bおよび出力ギア238に関して、車軸239の軸の 回りに自由に回転することを可能にする。他方、自由輪転機構285は省略しても よく、ここで、ドラム316bは、回転ディスク287に固定連結され、ここで、単方 向自由輪転機構228は、車輪225とペダルの間で、解除状態を与える。 変速機220は、車輪225の一部として組み立てられ、そして通常の車輪ドロップ アウト235によりフレーム222に支持されるので、変速機220は、現存する自転車 に容易に取り付けられ、トルク力を低減し、そして速度比の範囲を容易に調整で きるようになる。変速機220は、後輪225の一部として組み立てられ、そして通常 の車輪ドロップアウト235により支持されるので、変速機220は、通常の先在する 自転車フレーム(例えば、自転車フレーム222)を改良する必要はない。さらに、 変速機220は、フレーム222の改良を必要としないので、変速機220は、自転車221 とは別にあらかじめ組み立てることができ、現存しているチェーン掛替自転車ま たは他の現存している通常の自転車に使用できる。好ましくは、変速機220は、 ７速および８速の後部ハブのドロップアウト間の標準幅内におさまる。例示の好 ましい実施態様では、変速機220は、約12.6インチの直径および約5.0インチのド ロップアウト235間の全幅を有するハブ441を形成する。 さらに、変速機220を後輪ハブに配置することにより、トルク力が低減される 。後部スプロケット229および入力シャフト226は、ペダルクランク210および211 に直接連結されていないので、ペダルクランク210および211からのトルクは、変 速機220の後部スプロケット229および入力シャフト226に直接伝達されない。結 果として、トルクは、ペダルクランク210、211に連結したより大きなスプロケッ トおよび変速機220に連結したより小さなスプロケットによって、低減される。 好ましい実施態様では、トルク力は、左および右ペダルクランク110、111(図２ を参照)に連結した入力シャフト26を有するように例示した変速機20と比較して 、 およそ47パーセント低減される。 さらに、変速機220により、速度比の範囲を容易に調整することが可能になる 。例えば、変速機220は、好ましい速度比範囲(例えば、11/64カセット(50/24チ ェーン環および11/33後部ハブカセット)に等しい範囲)を与えるように、標準化 できる。変速機220により、単に、異なる駆動スプロケット227および異なる後部 スプロケット229を使用することにより、全体的な速度比範囲を上方および下方 に調整することが可能になる。それゆえ、種々のロード、オフロード、ツーリン グ、タンデム、通勤およびレクリエーションの用途に、単一の変速機220が使用 できる。 図13および14は、図10〜12に示した変速機220の別の実施態様である変速機420 を示す。図13は、フレーム222、前輪223、後輪425、左および右ペダルクランク2 10、211、駆動スプロケット227、後輪スプロケット229およびチェーン231を含む 自転車421の一部として、変速機420を描写する側面立面図である。図14は、変速 機420の平面断面図である。自転車421は、変速機420を含むこと以外は、自転車2 21と類似している。説明を容易にするために、自転車421の構成要素のうち、自 転車221と同じものは、同じ番号を付けている。 図14により最もよく示されるように、変速機420は、車輪425のハブ441の一部 として、組み立てられる。変速機420は、固定ディスク482、固定板483および484 、固定ディスク282の代わりに回転ディスク487、回転ディスク287およびベアリ ング/スポークリング288を含むこと以外は、変速機220と同じである。説明を容 易にするために、変速機420の構成要素のうち、変速機220と同じものは、同じ番 号を付けている。 固定ディスク482は、固定ディスク282と類似している。固定板483は、一般的 な平らな板であり、固定ディスク482に固定連結されており、そして固定板484に 対向するヨーク回動ロッド486に固定連結されている。固定板483および484は、 入力ギア230、出力ギア236だけでなく、コネクタギアおよびヨーク(図示せず)を 回転可能に支持する。 回転ディスク487は、円形であり、一般的なＣ形の断面を有する。ディスク487 は、入力ギア230、出力ギア236だけでなくコネクタギア40(図１および図５〜８ に示す)およびシフト機構42(図１および図７〜９に示す)を収容し取り囲むよう に、サイズを合わせられる。回転ディスク487は、スポーク243およびリム245に 固定連結されている。回転ディスク487は、ベアリング291により、固定ディスク 482に関して回転可能に連結されており、そしてベアリング286および289により 、車軸239の回りに回転可能に支持されている。 変速機420は、変速機220とほぼ同様に機能する。動力は、入力ギア230、コネ クタギア40および出力ギア236により、入力シャフト226およびドラム316aから、 ドラム316bに伝達される。動力は、ドラム316bから、自由輪転機構285を交差し て、車輪225に固定連結された回転ディスク487に伝達され、車輪425を車軸239の 回りに回転させる。単方向自由輪転機構228a-228lにより、連続出力下でのシフ トが可能になる。さらに、車輪425の一部として組み立てられた変速機420は、先 存する通常の自転車フレームに、容易に取り付けることができる。 結論 本発明は、包囲し線形的に連続化してギアを取り付けた変速機を提供し、これ は、連続出力下にてシフトし、いずれの時点でも、摩擦および動力損失を最小に するように噛み合わせた最小数のギアを有し、そして連続調整を必要としない。 本発明はまた、異なる用途に対して、仕立て速度比および上昇的な動力曲線を提 供する。 先に述べたように、本発明は、種々の乗り物および据置形機器に使用できる。 例えば、ウインチおよびブロック/タックル機器(これらは、スラックを持ち上げ るには高速ギアを用い、全負荷下では、低速ギアを用いる)で使用するとき、本 発明は、ケーブルまたはロープの張力を使用してコネクタギアを低速に噛み合わ せることにより、２個のギア仕様間で自動的にシフトするのに使用できる。結果 として、このケーブルまたはロープの張力がスラック状態であれば、そのヨーク スプリングが低ギアの噛み合いをはずして、スラックを高速で持ち上げる。 本発明は、その好ましい実施態様に関連して記述されているものの、当業者は 、本発明の精神および範囲からはずれることなく、その様式および詳細を変える ことができることが分かる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第一シャフトおよび第二シャフトの間で動力を伝達する多速度変速機であ って、該変速機は、以下を包含する： 複数のギアセットであって、各ギアセットは、以下を含む： 該第一シャフトを取り囲む第一ギア； 該第一ギアおよび該第一シャフトの間にある単方向自由輪転機構であって、 ここで、該第一ギアが、該第一シャフトの回転に対して、あらかじめ選択した方 向に回転するとき、該単方向自由輪転機構は、該第一ギアが、該第一シャフトの 回りに自由に回転するのに可能にし、他の全ての時点では、該第一ギアを該第一 シャフトに連結する；および 該第二シャフトに連結された第二ギア；および 該第一ギアおよび該第二ギアの間で動力が伝達されるように、該第一ギアおよ び該第二ギアを連絡する手段。 ２．前記連絡手段が、以下を含む、請求項１に記載の多速度変速機： 複数のギアセットに対応する複数のコネクタギアであって、各コネクタギアは 噛み合い位置および切り離し位置の間で移動可能であり、ここで、各コネクタギ アは、該噛み合い位置にて、前記第一ギアおよび前記第二ギアと相互に噛み合わ され、そして該切り離し位置にて、該第一ギアおよび該第二ギアから切り離され る；および 該噛み合い位置および該切り離し位置の間で、該複数のコネクタギアの各１個 を移動させるシフト機構。 ３．前記シフト機構が、以下を含む、請求項２に記載の変速機： 前記複数のコネクタギアに対応する複数のヨークであって、各ヨークは、その 対応コネクタギアが移動して前記第一ギアおよび前記第二ギアに相互に噛み合う ことができるように、該対応コネクタギアと回動軸の回りに取り付けた第二末端 とに回転可能に連結された第一末端を有する；および 該回動軸の回りに該複数のヨークの各１個を移動する手段。 ４．前記移動手段が、以下を含む、請求項３に記載の変速機： 軸に沿って放射状に間隔を開けて配置した複数のローブを有するカムシャフ トであって、各ローブは、前記対応コネクタギアが回動されてその対応ギアセッ トの第一ギアおよび第二ギアと相互に噛み合うように、前記複数のヨークの１個 と噛み合わせる第一表面と、該対応コネクタギアが回動してその対応ギアセット の第一ギアおよび第二ギアから切り離されるように、前記複数のヨークの１個と 噛み合わせる第二表面とを有する；および 該カムシャフトを回転する手段。 ５．前記カムシャフト回転手段が、以下を含む、請求項４に記載の変速機： 前記カムシャフトに連結したカムディスク；および 前記カムディスクを連結するケーブルであって、ここで、該ケーブルの移動は 、該カムディスクを回転させる。 ６．さらに、異なるギア速度に対してカムディスク位置を指示しかつ前記カム ディスクを選択した位置に維持するためのインデックスを含む、請求項５に記載 の変速機。 ７．前記第一ギアが、前記第一シャフトの回転速度より遅い速度で回転すると き、前記単方向自由輪転機構が、該第一シャフトの回りに、該第一ギアが自由に 回転するのを可能にし、他の全ての時点では、該単方向自由輪転機構が、該第一 ギアを該第一シャフトに連結する、請求項１に記載の変速機。 ８．前記単方向自由輪転機構が、以下を含む、請求項１に記載の変速機： 外部表面を有し、かつ前記第一シャフトおよび前記第一ギアの間で、該第一シ ャフトを連結させるドラムであって、該ドラムの該外部表面は、スロットを規定 している； 該第一ギアの内径上にあり、かつ前記ドラムの外部表面を取り囲む複数の歯で あって、該歯は、第一方向に配置されている；および 該ドラムの該スロット内に配置され、かつ付勢されて該第一ギアの該歯と噛み 合うツメであるが、その際、該第一ギアが、該第一シャフトの回転に対して、あ らかじめ選択した方向に回転するとき、該ツメは、該第一ギアが、該第一シャフ トの回りに自由に回転するのを可能にし、そして該ツメは、他の全ての時点では 、該第一ギアを該ドラムにロックするようにする。 ９．以下を含む、請求項１に記載の変速機： 複数のギアセットおよび複数のコネクタギアを保護するための、該複数のギア セットおよび該複数のコネクタギアを取り囲むハウジング。 10．入力シャフトおよび出力シャフトの間で動力を伝達する多速度変速機であ って、該変速機は、以下を包含する： 該入力シャフトの回りに配置されサイズを小さくした第一ギア配置； 該第一ギア配置と反対側に、該出力シャフトの回りにサイズを大きくして配置 された第二対向ギア配置であって、ここで、該出力シャフトの各ギアは、該入力 シャフトのギアに対応しており、ここで、各対応するギア対は、該ギアの少なく とも１個とその対応シャフトとの間で、単方向自由輪転機構を含むが、その際、 該ギアが、そのシャフトの回転に対して、あらかじめ選択した方向に回転すると き、該ギアは、そのシャフトの回りに自由に回転され、他の全ての時点では、該 ギアは、そのシャフトに連結されるようにする； コネクタギア配置であって、各コネクタギアは、該入力シャフトおよび該出力 シャフトの対応ギア対に対応し、該入力シャフトおよび該出力シャフトの該対応 ギア対と相互に噛み合うように移動可能である；および 該コネクタギア配置の各１個を移動して、該入力シャフトおよび該出力シャフ トの対応ギア対との噛み合いおよび切り離しを行うためのシフト機構であって、 ここで、該コネクタギア配置の少なくとも１個は、該入力シャフトおよび該出力 シャフトの対応ギア対と噛み合い状態に維持される。 11．入力シャフトおよび出力シャフトの間で動力を伝達する改良多速度変速機 であり、該入力シャフトは、異なるサイズのギアを備え、そして該出力シャフト は、異なるサイズのギアを備え、ここで、該出力シャフトは、該入力シャフトの 該異なるサイズのギアおよび該出力シャフトを連絡することにより、種々の速度 で回転され、改良点は、以下を包含する： 該入力シャフトおよび該出力シャフトならびに該ギアを支持するシャフトの少 なくとも１個の該異なるサイズのギアの少なくとも１個の間にある単方向自由輪 転機構であり、ここで、該ギアが、該シャフトの回転に対して、あらかじめ選択 した方向に回転するとき、該単方向自由輪転機構は、該ギアが、該シャフトの回 りに自由に回転することを可能にし、ここで、他の全ての時点では、該単方向自 由輪転機構は、該ギアを該シャフトに自動的に連結するが、その際、複数の該異 なるサイズのギアが回転するとき、該異なるサイズのギアの１個だけは、該ギア を支持する該シャフトを回転させるようにする。 12．入力シャフトおよび出力シャフトの間で動力を伝達する多速度変速機であ って、該変速機は、以下を包含する： 該入力シャフトに固定連結された第一ギア配置； 該入力シャフトを取り囲む第二入力ギア配置； 該入力シャフトと該第二入力ギア配置の各１個との間で、該第二入力ギア配置 の各１個に対応する複数の第一単方向自由輪転機構であって、その対応ギアが、 該入力シャフトの回転に対して、あらかじめ選択した方向に回転するとき、各単 方向自由輪転機構は、該対応ギアが、該入力シャフトの回りに自由に回転するこ とを可能にし、他の全ての時点では、各単方向自由輪転機構は、さらに、該対応 ギアを、該入力シャフトに連結する； 該入力シャフトに固定連結した第一出力ギア配置であって、該第一出力ギア配 置の各１個は、該第二入力ギア配置の１個に対応している； 該出力シャフトを取り囲む第二出力ギア配置であって、該第二出力ギア配置の 各１個は、該第一入力ギア配置の１個に対応している； 該出力シャフトと該第二出力ギア配置の各１個との間で、該第二出力ギア配置 の各１個に対応する複数の第二単方向自由輪転機構であって、その対応ギアが、 該出力シャフトの回転に対して、あらかじめ選択した方向に回転するとき、各単 方向自由輪転機構は、該対応ギアが、該出力シャフトの回りに自由に回転するこ とを可能にし、他の全ての時点では、各単方向自由輪転機構は、さらに、該対応 ギアを、該出力シャフトに連結する；および 該入力シャフトのギアの１個を該出力シャフトのギアの１個に選択的に連絡さ せて、動力を、該入力シャフトから該出力シャフトに伝達する手段。 13．駆動スプロケットと、ハブを有するサイクル車輪との間で、動力を伝達す るためのサイクル変速機であって、該変速機は、以下を包含する： 該ハブ内に取り付けた入力シャフト； 該ハブ内に取り付けた出力シャフトであり、該出力シャフトは、該車輪に連結 され、ここで、該出力シャフトの回転は、該車輪を回転させる； 動力を該駆動スプロケットから該入力シャフトに伝達する手段； 該入力シャフトに支持された複数の第一ギア； 該出力シャフトに支持された複数の第二ギア； 該複数の第一ギアのギアを、該複数の第二ギアのギアに連絡して、動力を、該 入力シャフトから該出力シャフトに動力を伝達する手段；および 該複数の第一ギアのギアの１個と該複数の第二ギアのギアの１個と該ギアを支 持するシャフトの間にある第一単方向自由輪転機構であって、ここで、該ギアが 、該シャフトの回転に対して、あらかじめ選択した方向に回転するとき、該単方 向自由輪転機構は、該ギアが、該シャフトの回りに自由に回転することを可能に し、他の全ての時点では、該単方向自由輪転機構は、さらに、該ギアを、該シャ フトに自動的に連結する。 14．前記車輪が、車軸を含み、前記出力シャフトが、以下を含む、請求項13に 記載の変速機： 該車軸の回りに回転可能に支持され、かつ前記複数の第二ギアを支持する支持 部材； 該車軸の回りに回転可能に支持され、かつ該車輪に固定連結された回転部材で あって、ここで、該回転部材の回転は、該車輪を回転させる；および 該支持部材が、該回転部材の回転に対して、あらかじめ選択した方向で回転す るとき、該支持部材に対して、該回転部材が回転するのを可能にし、そして全て の他の時点では、該回転部材を該支持部材にロックするための、該支持部材およ び該回転部材の間に連結した第二の単方向自由輪転機構。 15．前記変速機が、車軸を含み、前記ハブが、以下を含む、請求項13に記載の 変速機： 該変速機の配置に対して、該車軸に固定連結した第一側面；および 該第一側面に回転可能に連結され、かつ前記出力シャフトおよび前記車輪の間 で、トルクを該車輪に伝達するために連結された第二側面。 16．第一シャフトおよび第二シャフトの間で動力を伝達する多速度変速機であ って、該変速機は、以下を包含する： 該第一シャフトに連結した第一トルク伝達部材； 該第一シャフトに連結した第二トルク伝達部材； 該第一部材および該第一シャフトの間にある単方向自由輸転機構であって、こ こで、該第一部材が、該第一シャフトの回転に対して、あらかじめ選択した方向 で回転するとき、該単方向自由輪転機構は、該第一部材が、該第一シャフトの回 りに自由に回転することを可能にし、他の全ての時点では、該第一部材を該第一 シャフトにロックする；および 該第一シャフトの該第一部材および該第二部材を該第二シャフトに選択的かつ 同時に連絡する手段。