自転車用内装変速ハブ及び自転車
【課題】入力要素又は出力要素の切り換えによる変速待ちや変速ショックを抑制する。
【解決手段】ハブ胴１６の内部には入力側遊星歯車列２０と出力側遊星歯車列１８とが配設されている。駆動部材１４からの動力は入力側のキャリア３４にのみ入力され、ハブ胴１６へ伝達される動力は出力側のキャリア２６からのみ出力される。入力側のリングギヤ３６と出力側のリングギヤ２８とは連結部３８により一体的に回転する。入力側のサンギヤ３０をハブ軸１２に対して固定又は解放することにより動力伝達経路を切り換えるブレーキ４０が設けられている。入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とを接続するワンウェイクラッチ４２が設けられており、ワンウェイクラッチ４２は、入力側のサンギヤ３０の回転数が出力側のキャリア２６の回転数より遅い場合は切断される。
【解決手段】ハブ胴１６の内部には入力側遊星歯車列２０と出力側遊星歯車列１８とが配設されている。駆動部材１４からの動力は入力側のキャリア３４にのみ入力され、ハブ胴１６へ伝達される動力は出力側のキャリア２６からのみ出力される。入力側のリングギヤ３６と出力側のリングギヤ２８とは連結部３８により一体的に回転する。入力側のサンギヤ３０をハブ軸１２に対して固定又は解放することにより動力伝達経路を切り換えるブレーキ４０が設けられている。入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とを接続するワンウェイクラッチ４２が設けられており、ワンウェイクラッチ４２は、入力側のサンギヤ３０の回転数が出力側のキャリア２６の回転数より遅い場合は切断される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動部材からの動力を複数の動力伝達経路に切り換えてハブ胴に伝達する自転車用内装変速ハブ、及びこの自転車用内装変速ハブを備えた自転車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から自転車用内装変速ハブとして、遊星歯車機構を用いたものが知られている。このような自転車用内装変速ハブは、例えば、増減速仕様で多段化する場合、遊星歯車列を２列以上持ち、変速の一部を以下の（１）と（２）の組み合わせで行う構成が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
（１）駆動力の入力要素をキャリアとする場合とリングギヤとする場合とに切り換える切り換え装置を有する。
【０００４】
（２）ハブ体への出力要素をキャリアからの場合とリングリヤからの場合とに切り換える切り換え装置を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３１８４２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、変速を上記（１）と（２）の組み合わせで行う構成では、自転車のペダルを踏んでいるときの変速も含め大トルクの要素を移し換える必要がある。例えば、キャリアに入力していた動力を変速操作でリングギヤに切り換えると、１００％の伝達力を移し換えることになるので、変速装置にかかる負荷が大きくなる。このため、変速が上手くいかないと変速待ちが生じ、また、大トルクの要素の移し換えとなるため、変速ショックが生じる場合がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、入力要素又は出力要素の切り換えによる変速待ちや変速ショックを抑制することができる自転車用内装変速ハブ及び自転車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係る自転車用内装変速ハブは、自転車本体に固定されたハブ軸に回転可能に取り付けられた駆動部材と、前記ハブ軸に回転可能に取り付けられ、車輪に回転力を伝えるハブ胴と、前記ハブ胴の内部に設けられ、前記駆動部材からの動力を前記ハブ胴に伝達する遊星歯車機構と、を備える自転車用内装変速ハブであって、前記遊星歯車機構は、前記ハブ軸に外挿される入力側のサンギヤと、前記サンギヤの周囲に配置され前記サンギヤに噛合する複数のピニオンギヤと、前記複数のピニオンギヤを支持する入力側のキャリアと、前記複数のピニオンギヤに噛合する入力側のリングギヤと、を備え、前記駆動部材からの動力が伝達される入力側遊星歯車機構と、前記ハブ軸に外挿される出力側のサンギヤと、前記サンギヤの周囲に配置され前記サンギヤに噛合する複数のピニオンギヤと、前記複数のピニオンギヤを支持する出力側のキャリアと、前記複数のピニオンギヤに噛合する出力側のリングギヤと、を備え、前記ハブ胴へ出力する動力が伝達される出力側遊星歯車機構と、を有し、前記駆動部材からの動力が伝達される前記入力側遊星歯車機構の入力要素を前記入力側のキャリア又は前記入力側のリングギヤに固定すると共に、前記ハブ胴へ出力する動力が伝達される前記出力側遊星歯車機構の出力要素を前記出力側のキャリア又は前記出力側のリングギヤに固定し、前記入力側のリングギヤと前記出力側のリングギヤが一体的に回転するように構成され、前記入力側のサンギヤと前記出力側のキャリアとを接続又は前記入力側のキャリアと前記出力側のサンギヤとを接続するクラッチと、前記入力側遊星歯車機構から前記出力側遊星歯車機構に伝達される動力の伝達経路を複数の動力伝達経路に切り換える動力切り換え手段と、を有している。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、入力側遊星歯車機構の入力要素が固定されており、駆動部材からの動力は入力側のキャリア又は入力側のリングギヤに直接的もしくは間接的に伝達される。入力側のリングギヤと出力側のリングギヤは一体的に回転するように構成されており、入力側のリングギヤの動力は出力側のリングギヤを介して伝達される。また、出力側遊星歯車機構の出力要素が固定されており、出力側のリングギヤに伝達された動力は出力側のキャリア又は出力側のリングギヤを介してハブ胴に直接的もしくは間接的に伝達される。さらに、入力側のサンギヤと出力側のキャリアとを接続又は入力側のキャリアと出力側のサンギヤとを接続するクラッチが設けられている。入力側遊星歯車機構から出力側遊星歯車機構に動力を伝達する複数の動力伝達経路は、動力切り換え手段によって切り換えられる。
【００１０】
これによって、例えば、動力切り換え手段により動力の伝達を、「入力側のリングギヤから出力側のリングギヤに伝達される経路の構成」か、「入力側のリングギヤから出力側のリングギヤに伝達される経路と、入力側のサンギヤからクラッチを介して出力側のキャリアに伝達される経路（又は入力側のキャリアからクラッチを介して出力側のサンギヤに伝達される経路）にて動力を分流する構成」に切り換えることができる。
【００１１】
このような構成により、入力要素、出力要素を固定した遊星歯車機構で多段化することができ、大トルクの要素を移し換える必要がない。例えば、キャリアに入力していた動力を変速操作でリングギヤに切り換えると、１００％の伝達力を移し換えることになるので、変速時の負荷が大きくなるが、本発明では、入力要素、出力要素が固定されているので、変速時の負荷が小さく、変速待ちや変速ショックを抑制することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の自転車用内装変速ハブにおいて、前記動力切り換え手段は、前記入力側のサンギヤ又は前記出力側のサンギヤの前記ハブ軸への固定及び解放の組み合わせにより複数の動力伝達経路を切り換えるものとする。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、入力側のサンギヤ又は出力側のサンギヤのハブ軸への固定及び解放の組み合わせにより、動力伝達経路を切り換えるため、入力側のサンギヤ又は出力側のサンギヤの制御のみで変速を行うことができる。入出力要素が固定されていることにより、サンギヤの回転方向を一方向とし、サンギヤを固定するための制御の方向を一方向のみで構成することができる（サンギヤが複数ある場合に全てのサンギヤが同一方向の回転である必要はない。各サンギヤの回転方向が変速によって変わらないことを意味する。）。このため、サンギヤを固定するときに正逆両方向の制御を行う場合に比べると、構成を簡略化することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の自転車用内装変速ハブにおいて、前記駆動部材からの動力は前記入力側のキャリアにのみ入力されると共に、前記ハブ胴へ伝達される動力は前記出力側のキャリアからのみ出力されるものとする。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、駆動部材からの動力は入力側のキャリアにのみ入力されると共に、ハブ胴へ伝達される動力は出力側のキャリアからのみ出力される。これによって、例えば、入力側のサンギヤと出力側のキャリアをクラッチで接続する構成とすることにより、入力要素、出力要素を固定した増減速仕様の遊星歯車機構を実現することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の自転車用内装変速ハブにおいて、前記出力側遊星歯車機構を構成する前記複数のピニオンギヤは、歯数の異なるギヤが一体として設けられた段付きピニオンギヤであり、前記段付きピニオンギヤのそれぞれの歯に噛合する出力側のサンギヤが設けられ、前記出力側のリングギヤには前記段付きピニオンギヤの一列が噛合している。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、出力側遊星歯車機構には、段付きピニオンギヤのそれぞれの歯に噛合する出力側のサンギヤが設けられており、出力側のリングギヤには段付きピニオンギヤの一列が噛合している。これによって、入力要素、出力要素を固定した遊星歯車機構で更なる多段化を実現することができる。また、段付きピニオンギヤを用いて変速する場合は、サンギヤの反力が何れかの変速段に集中する可能性があるが、動力の伝達経路の分流を適切に行うことで、このような集中を抑制することができる。また、制御するサンギヤのトルクが大きい場合は、変速操作時にペタリングの踏力を弱める等の必要があるが、本発明では制御するサンギヤのトルクを小さくすることができるため、高負荷時の変速性能が向上し、気持ち良い変速を実現することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の自転車用内装変速ハブにおいて、前記入力側遊星歯車機構を構成する前記複数のピニオンギヤは、歯数の異なるギヤが一体として設けられた段付きピニオンギヤであり、前記段付きピニオンギヤのそれぞれの歯に噛合する入力側のサンギヤが設けられ、前記入力側のリングギヤには前記段付きピニオンギヤの一列が噛合している。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、入力側遊星歯車機構には、段付きピニオンギヤのそれぞれの歯に噛合する入力側のサンギヤが設けられており、入力側のリングギヤには段付きピニオンギヤの一列が噛合している。これによって、入力要素、出力要素を固定した遊星歯車機構で更なる多段化を実現することができる。また、段付きピニオンギヤを用いて変速する場合は、サンギヤの反力が何れかの変速段に集中する可能性があるが、動力の伝達経路の分流を適切に行うことで、このような集中を抑制することができる。また、制御するサンギヤのトルクが大きい場合は、変速操作時にペタリングの踏力を弱める等の必要があるが、本発明では制御するサンギヤのトルクを小さくすることができるため、高負荷時の変速性能が向上し、気持ち良い変速を実現することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明に係る自転車は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の自転車用内装変速ハブを有することを特徴としている。
【００２１】
請求項６に記載の発明に係る自転車は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の自転車用内装変速ハブを有しているので、入力要素、出力要素を固定した遊星歯車機構とすることができ、大トルクの要素を移し換える必要がなく、変速ショックを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、入力要素、出力要素を固定した遊星歯車機構とすることができ、変速待ちや変速ショックを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態である自転車用内装変速ハブの１段位の状態を示す構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態である自転車用内装変速ハブの２段位の状態を示す構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態である自転車用内装変速ハブを示すブロック図である。
【図４】自転車用内装変速ハブの１段位におけるトルクフロー図である。
【図５】自転車用内装変速ハブの２段位におけるトルクフロー図である。
【図６】自転車用内装変速ハブの各段位における作動別変速比を示す共線図である。
【図７】本発明の第２実施形態である自転車用内装変速ハブを示す構成図である。
【図８】本発明の第２実施形態である自転車用内装変速ハブを示すブロック図である。
【図９】自転車用内装変速ハブの１段位におけるトルクフロー図である。
【図１０】自転車用内装変速ハブの２段位におけるトルクフロー図である。
【図１１】自転車用内装変速ハブの３段位におけるトルクフロー図である。
【図１２】自転車用内装変速ハブの４段位におけるトルクフロー図である。
【図１３】自転車用内装変速ハブの各段位における作動別変速比を示す共線図である。
【図１４】本発明の第３実施形態である自転車用内装変速ハブを示す構成図である。
【図１５】本発明の第３実施形態である自転車用内装変速ハブを示すブロック図である。
【図１６】自転車用内装変速ハブの１段位におけるトルクフロー図である。
【図１７】自転車用内装変速ハブの２段位におけるトルクフロー図である。
【図１８】自転車用内装変速ハブの３段位におけるトルクフロー図である。
【図１９】自転車用内装変速ハブの各段位における作動別変速比を示す共線図である。
【図２０】本発明の第４実施形態である自転車用内装変速ハブを示すブロック図である。
【図２１】自転車用内装変速ハブの１段位におけるトルクフロー図である。
【図２２】自転車用内装変速ハブの２段位におけるトルクフロー図である。
【図２３】自転車用内装変速ハブの各段位における作動別変速比を示す共線図である。
【図２４】本発明の第５実施形態である自転車用内装変速ハブを示すブロック図である。
【図２５】自転車用内装変速ハブの１段位におけるトルクフロー図である。
【図２６】自転車用内装変速ハブの２段位におけるトルクフロー図である。
【図２７】自転車用内装変速ハブの各段位における作動別変速比を示す共線図である。
【図２８】本発明の第６実施形態である自転車用内装変速ハブを示すブロック図である。
【図２９】自転車用内装変速ハブの１段位におけるトルクフロー図である。
【図３０】自転車用内装変速ハブの２段位におけるトルクフロー図である。
【図３１】自転車用内装変速ハブの各段位における作動別変速比を示す共線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図１〜図６を用いて、本発明の第１実施形態である自転車用内装変速ハブについて説明する。
【００２５】
図１には、第１実施形態である自転車用内装変速ハブの模式的な構成図が示されている。また、図３には、自転車用内装変速ハブのブロック図が示されている。なお、図１及び図３等では、自転車用内装変速ハブはハブ軸に対して対称構造であるため、図中下部側を省略している。
【００２６】
図１に示されるように、自転車用内装変速ハブ１０は、自転車本体としてのフレーム（図示省略）に固定されるハブ軸１２と、ハブ軸１２に回転可能に取り付けられた駆動部材１４と、ハブ軸１２の周囲に配置されてハブ軸１２に回転可能に取り付けられたハブ胴１６と、を備えている。駆動部材１４はチェーンホイール１４Ａを備えており、チェーンホイール１４Ａに巻き掛けられたチェーン（図示省略）により駆動される。ハブ胴１６の内部には、駆動部材１４からハブ胴１６に至る動力伝達系に出力側遊星歯車機構としての出力側遊星歯車列１８と、入力側遊星歯車機構としての入力側遊星歯車列２０とが配設されている。
【００２７】
図１及び図３に示されるように、出力側遊星歯車列１８は、ハブ軸１２に外挿される出力側のサンギヤ２２（Ｓ１）と、このサンギヤ２２に噛合する複数のピニオンギヤ２４（Ｐ１）と、複数のピニオンギヤ２４を回転可能に支持する出力側のキャリア２６（Ｃ１）と、複数のピニオンギヤ２４に噛合する出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）と、を備えている。
【００２８】
入力側遊星歯車列２０は、ハブ軸１２に外挿される入力側のサンギヤ３０（Ｓ２）と、このサンギヤ３０に噛合する複数のピニオンギヤ３２（Ｐ２）と、複数のピニオンギヤ３２を回転可能に支持する入力側のキャリア３４（Ｃ２）と、複数のピニオンギヤ３２に噛合する入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）と、を備えている。キャリア３４は駆動部材１４と連結されており、駆動部材１４からの動力は入力側のキャリア３４にのみ入力されるように構成されている。
【００２９】
入力側のリングギヤ３６と出力側のリングギヤ２８とは連結部３８により一体的に形成されており、入力側のリングギヤ３６と出力側のリングギヤ２８とが一体的に回転する構成となっている。
【００３０】
また、自転車用内装変速ハブ１０は、入力側のサンギヤ３０をハブ軸１２に対して固定又は解放することにより動力伝達経路を切り換える動力切り換え手段としてのブレーキ４０を備えている。図示を省略するが、ブレーキ４０は、自転車のハンドルに設けられた変速レバーと操作ワイヤで接続されており、変速レバーの操作によりブレーキ４０を動作させ、入力側のサンギヤ３０をハブ軸１２に対して固定又は解放するように構成されている。本実施形態では、駆動部材１４からの動力は入力側のキャリア３４のみに入力されるように構成されているので、入力側のサンギヤ３０は一定方向に回転するように設定されており、入力側のサンギヤ３０を固定するための制御方向を一方向のみで構成することができる。また、出力側のサンギヤ２２はハブ軸１２に常時固定されている。
【００３１】
さらに、自転車用内装変速ハブ１０は、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とを接続するワンウェイクラッチ４２を備えている。このワンウェイクラッチ４２は、入力側のサンギヤ３０の回転数が出力側のキャリア２６の回転数より遅い場合は切断されるように構成されている。
【００３２】
また、ハブ胴１６の内周面と出力側のキャリア２６との間にはラチェット４４が設けられており、ハブ胴１６の内周面のラチェット歯にキャリア２６側のラチェット爪が係合するように構成され、ハブ胴１６へ伝達される動力は出力側のキャリア２６からのみ出力されるように構成されている。
【００３３】
この自転車用内装変速ハブ１０は、低速と高速の２段変速を行えるようにした内装変速ハブであり、自転車のハンドルに設けられた変速レバー（図示省略）の操作により、低速の１段位（１ｓｔ）と高速の２段位（２ｎｄ）に切り換えられるように構成されている。表１には、各変速段位におけるブレーキ４０及びワンウェイクラッチ４２の接続状態が示されている。
【００３４】
【表１】
【００３５】
ワンウェイクラッチ４２（ＯＷＣ２）は、入力側のサンギヤ３０の回転が出力側のキャリア２６の回転よりも遅い場合は切断される構成であり、表１に示すようにブレーキ４０（Ｂ２）の固定、解放を制御すればよい。
【００３６】
図１、図４及び表１に示されるように、低速の１段位（１ｓｔ）ではブレーキ４０の動作により入力側のサンギヤ３０がハブ軸１２から解放され、入力側のサンギヤ３０が回転可能となるように設定されている。この状態では、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２で接続されており（ロック状態）、入力側のサンギヤ３０の動力が出力側のキャリア２６に伝達される構成となっている。
【００３７】
図２、図５及び表１に示されるように、高速の２段位（２ｎｄ）ではブレーキ４０の動作により入力側のサンギヤ３０がハブ軸１２に固定され、サンギヤ３０が回転しないように設定されている。この状態では、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２で切断される（フリー状態）。
【００３８】
次に、自転車用内装変速ハブ１０の動力伝達経路の切り換え、入力側のサンギヤ３０の制御及び自転車用内装変速ハブ１０の動作について説明する。
【００３９】
図１、図４及び表１に示されるように、１段位（１ｓｔ）ではブレーキ４０の動作により入力側のサンギヤ３０がハブ軸１２から解放され、入力側のサンギヤ３０が回転可能となる。この状態では、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２で接続されている（ロック状態）。
【００４０】
駆動部材１４からの動力は入力側のキャリア３４に入力され、キャリア３４がハブ軸１２を中心に一定方向に回転する。このとき、出力側のサンギヤ２２が固定されているため、キャリア３４の回転により複数のピニオンギヤ３２を介して入力側のサンギヤ３０が回転すると共に、入力側のサンギヤ３０とワンウェイクラッチ４２を介して接続された出力側のキャリア２６が回転し、キャリア２６に支持された複数のピニオンギヤ２４が公転する。これと同時に、入力側のキャリア３４の回転により複数のピニオンギヤ３２を介して入力側のリングギヤ３６が回転し、入力側のリングギヤ３６の回転により出力側のリングギヤ２８が一体的に回転する。その際、入力側のサンギヤ３０及び出力側のキャリア２６と、入力側のリングギヤ３６及び出力側のリングギヤ２８は、一定の速度差を保った状態で回転する（図６参照）。
【００４１】
すなわち、入力側のキャリア３４に入力された動力の伝達経路は、入力側のサンギヤ３０から出力側のキャリア２６に伝達される経路と、入力側のリングギヤ３６と一体的に回転する出力側のリングギヤ２８を介して出力側のキャリア２６に伝達される経路とに分流される。そして、出力側のキャリア２６からラチェット４４を介してハブ胴１６へ動力が伝達され、ハブ胴１６が回転する。
【００４２】
図２、図５及び表１に示されるように、２段位（２ｎｄ）では、ブレーキ４０の動作により入力側のサンギヤ３０がハブ軸１２に固定され、サンギヤ３０が回転しない。この状態では、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２で切断される。駆動部材１４からの動力は入力側のキャリア３４に入力され、キャリア３４がハブ軸１２を中心に一定方向に回転する。サンギヤ３０が固定されているため、キャリア３４に支持された複数のピニオンギヤ３２が公転し、複数のピニオンギヤ３２に噛合する入力側のリングギヤ３６が回転する。入力側のリングギヤ３６の回転により出力側のリングギヤ２８は一体的に回転する。出力側のサンギヤ２２は常時固定されているため、出力側のリングギヤ２８に噛合する複数のピニオンギヤ２４が公転し、出力側のキャリア２６が回転する。そして、出力側のキャリア２６からラチェット４４を介してハブ胴１６へ動力が伝達され、ハブ胴１６が回転する。
【００４３】
図６には、入力側遊星歯車列２０及び出力側遊星歯車列１８の作動別変速比を共線図法により作図した図が示されている。サンギヤ２２（Ｓ１）の歯数をＺＳ１、リングギヤ２８（Ｒ１）の歯数をＺＲ１とし、α１＝ＺＳ１／ＺＲ１とおく。図６では、横軸にサンギヤ２２（Ｓ１）、キャリア２６（Ｃ１）、リングギヤ２８（Ｒ１）を配置して間隔を１：α１とする。縦軸は回転速度を示す。横軸の０より上方はプラスで正転を表す。同様に、サンギヤ３０（Ｓ２）の歯数をＺＳ２、リングギヤ３６（Ｒ２）の歯数をＺＲ２とし、α２＝ＺＳ２／ＺＲ２とおく。図６では、横軸にサンギヤ３０（Ｓ２）、キャリア３４（Ｃ２）、リングギヤ３６（Ｒ２）を配置して間隔を１：α２とする。その際、リングギヤ２８（Ｒ１）とリングギヤ３６（Ｒ２）は一体的に回転するため、横軸の同じ位置となる。また、サンギヤ３０（Ｓ２）とキャリア２６（Ｃ１）はワンウェイクラッチ４２で接続されるため、横軸の同じ位置となる。
【００４４】
２段位（２ｎｄ）では、駆動部材１４からの動力が入力されるキャリア３４（Ｃ２）の回転を１とし、固定要素の入力側のサンギヤ３０（Ｓ２）をゼロとし、この２点を直線５０で結ぶ。この直線５０をキャリア３４（Ｃ２）からの動力伝達経路にしたがって入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）に延長し、この直線５０の延長線上の入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）の縦軸の大きさがリングギヤ３６（Ｒ２）の回転速度となる。入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）と出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）とは一体的に回転するため、出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の回転速度も同じである。固定要素の出力側のサンギヤ２２（Ｓ１）をゼロとし、これと出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の回転速度の２点を直線５２で結ぶ。ハブ胴１６へ動力が出力されるキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＡが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して増速となる。
【００４５】
１段位（１ｓｔ）では、駆動部材１４からの動力が入力されるキャリア３４（Ｃ２）の回転を１とし、固定要素の出力側のサンギヤ２２（Ｓ１）をゼロとし、この２点を直線５４で結ぶ。キャリア３４（Ｃ２）からの動力は入力側のサンギヤ３０（Ｓ２）とワンウェイクラッチ４２で接続された出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、入力側のサンギヤ３０（Ｓ２）の縦軸の大きさがサンギヤ３０（Ｓ２）の回転速度となり、出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＢが出力回転の大きさとなる。また、キャリア３４（Ｃ２）からの動力は入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）及び出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）を介して出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、直線５４の延長線上の入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）及び出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の縦軸の大きさがこれらの回転速度となり、出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＢが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して減速となる。
【００４６】
このような自転車用内装変速ハブ１０では、入力要素、出力要素を固定した入力側遊星歯車列２０及び出力側遊星歯車列１８を構成することができ、大トルクの要素を移し換える必要がなく、変速待ちや変速ショックを抑制することができる。
【００４７】
また、入力側のサンギヤ３０を固定するための制御の方向を一方向のみで構成することができ、サンギヤを固定するときに正逆両方向の制御を行う場合に比べて、構成を簡略化できる。また、入力側のキャリア３４にのみ入力し、出力側のキャリア２６のみから出力すると共に、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とをワンウェイクラッチ４２で接続することにより、入力要素、出力要素を固定した増減速仕様を実現することができる。なお、分流時には減速となり、それ以外の時は各歯数の設定により減速、等速、増速に設定することができる（第１実施形態では減速仕様）。
【００４８】
次に、図７〜図１３を用いて、本発明の第２実施形態である自転車用内装変速ハブについて説明する。なお、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００４９】
図７及び図８に示されるように、自転車用内装変速ハブ６０は、ハブ胴１６の内部に、出力側の遊星歯車機構としての出力側遊星歯車列６２と、入力側の遊星歯車機構としての入力側遊星歯車列２０と、を備えている。出力側遊星歯車列６２に設けられたキャリア２６には、複数の段付きピニオンギヤ６４が支持されている。段付きピニオンギヤ６４は、歯数が異なる小径のギヤ６４Ａ（Ｐ１ａ）と大径のギヤ６４Ｂ（Ｐ１ｂ）が一体として設けられたものであり、入力側遊星歯車列２０の側に小径のギヤ６４Ａが配置されている。また、出力側遊星歯車列６２には、段付きピニオンギヤ６４のそれぞれのギヤ６４Ａ、６４Ｂに噛合する２つのサンギヤ６６（Ｓ１ａ）、６８（Ｓ１ｂ）が設けられている。
【００５０】
自転車用内装変速ハブ６０は、サンギヤ６６、６８をハブ軸１２に対して固定又は解放することにより動力伝達経路を切り換える動力切り換え手段としてのブレーキ７０（Ｂ１ａ）、ブレーキ７２（Ｂ１ｂ）をそれぞれ備えている。
【００５１】
この自転車用内装変速ハブ６０は、低速から高速までの４段変速を行えるようにした内装変速ハブであり、自転車に設けられた図示しない変速レバーの操作により、低速から高速まで１段位（１ｓｔ）、２段位（２ｎｄ）、３段位（３ｒｄ）、４段位（４ｔｈ）に切り換えられるように構成されている。
【００５２】
表２には、各変速段位におけるブレーキ４０、７０、７２及びワンウェイクラッチ４２の接続状態が示されている。
【００５３】
【表２】
【００５４】
ワンウェイクラッチ４２（ＯＷＣ２）は、入力側のサンギヤ３０の回転が出力側のキャリア２６の回転よりも遅い場合は切断される構成であり、表２に示すようにブレーキ４０、７０、７２の固定、解放を制御すればよい。
【００５５】
次に、自転車用内装変速ハブ６０の動力伝達経路の切り換え、サンギヤ３０、６６、６８の制御及び自転車用内装変速ハブ６０の動作について説明する。
【００５６】
図９及び表２に示されるように、１段位（１ｓｔ）ではブレーキ７０の動作により出力側のサンギヤ６６がハブ軸１２に固定される。また、入力側のサンギヤ３０を固定するブレーキ４０と出力側のサンギヤ６８を固定するブレーキ７２がそれぞれ解放される。この状態では、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２で接続されている（ロック状態）。
【００５７】
駆動部材１４からの動力は入力側のキャリア３４に入力され、キャリア３４がハブ軸１２を中心に回転する。このとき、出力側のサンギヤ６６が固定されているため、キャリア３４の回転により複数のピニオンギヤ３２を介して入力側のサンギヤ３０が回転すると共に、入力側のサンギヤ３０とワンウェイクラッチ４２を介して接続された出力側のキャリア２６が回転し、キャリア２６に支持された複数の段付きピニオンギヤ６４が公転する。これと同時に、入力側のキャリア３４の回転により複数のピニオンギヤ３２を介して入力側のリングギヤ３６と出力側のリングギヤ２８が一体的に回転する。その際、入力側のサンギヤ３０及び出力側のキャリア２６と、入力側のリングギヤ３６及び出力側のリングギヤ２８は、一定の速度差を保った状態で回転する（図１３参照）。
【００５８】
すなわち、入力側のキャリア３４に入力された動力の伝達経路は、入力側のサンギヤ３０から出力側のキャリア２６に伝達される経路と、入力側のリングギヤ３６と一体的に回転する出力側のリングギヤ２８を介して出力側のキャリア２６に伝達される経路とに分流される。動力伝達経路が分流されることにより、遊星機構の各要素が反力を分担し、反力の集中を抑制することができる。そして、出力側のキャリア２６からラチェット４４を介してハブ胴１６へ動力が伝達される。
【００５９】
図１０及び表２に示されるように、２段位（２ｎｄ）ではブレーキ７２の動作により出力側のサンギヤ６８がハブ軸１２に固定され、サンギヤ６８が回転しない。また、サンギヤ３０を固定するブレーキ４０とサンギヤ６６を固定するブレーキ７０は解放される。この状態では、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２で接続されている（ロック状態）。
【００６０】
駆動部材１４からの動力は入力側のキャリア３４に入力され、キャリア３４がハブ軸１２を中心に回転する。このとき、出力側のサンギヤ６８が固定されているため、キャリア３４の回転により複数のピニオンギヤ３２を介して入力側のサンギヤ３０が回転すると共に、入力側のサンギヤ３０とワンウェイクラッチ４２を介して接続された出力側のキャリア２６が回転し、キャリア２６に支持された複数の段付きピニオンギヤ６４が公転する。これと同時に、入力側のキャリア３４の回転により複数のピニオンギヤ３２を介して入力側のリングギヤ３６と出力側のリングギヤ２８が一体的に回転する。その際、入力側のサンギヤ３０、出力側のキャリア２６と、入力側のリングギヤ３６及び出力側のリングギヤ２８は、一定の速度差を保った状態で回転する（図１３参照）。
【００６１】
すなわち、入力側のキャリア３４に入力された動力の伝達経路は、入力側のサンギヤ３０から出力側のキャリア２６に伝達される経路と、入力側のリングギヤ３６及び出力側のリングギヤ２８を介して出力側のキャリア２６に伝達される経路とに分流される。動力伝達経路が分流されることにより、遊星機構の各要素が反力を分担し、反力の集中を抑制することができる。そして、出力側のキャリア２６からラチェット４４を介してハブ胴１６へ動力が伝達される。
【００６２】
図１１及び表２に示されるように、３段位（３ｒｄ）ではブレーキ４０、７０の動作によりサンギヤ３０とサンギヤ６６がハブ軸１２に固定され、サンギヤ３０とサンギヤ６６が回転しない。また、サンギヤ６８を固定するブレーキ７２は解放される。この状態では、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２で切断される（フリー状態）。駆動部材１４からの動力は入力側のキャリア３４に入力され、キャリア３４がハブ軸１２を中心に回転する。そして、キャリア３４に支持された複数のピニオンギヤ３２が公転し、複数のピニオンギヤ３２に噛合する入力側のリングギヤ３６が出力側のリングギヤ２８と一体的に回転する。サンギヤ６６は固定されているため、出力側のリングギヤ２８に噛合する複数の段付きピニオンギヤ６４が公転し、出力側のキャリア２６が回転する。そして、出力側のキャリア２６からラチェット４４を介してハブ胴１６へ動力が伝達される。
【００６３】
図１２及び表２に示されるように、４段位（４ｔｈ）ではブレーキ４０、７２の動作により入力側のサンギヤ３０と出力側のサンギヤ６８がハブ軸１２に固定され、サンギヤ３０とサンギヤ６８が回転しない。また、サンギヤ６６を固定するブレーキ７０は解放される。この状態では、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２で切断される（フリー状態）。駆動部材１４からの動力は入力側のキャリア３４に入力され、キャリア３４がハブ軸１２を中心に回転する。そして、キャリア３４に支持された複数のピニオンギヤ３２が公転し、複数のピニオンギヤ３２に噛合する入力側のリングギヤ３６が出力側のリングギヤ２８と一体的に回転する。出力側のサンギヤ６８は固定されているため、出力側のリングギヤ２８に噛合する複数の段付きピニオンギヤ６４が公転し、出力側のキャリア２６が回転する。そして、出力側のキャリア２６からラチェット４４を介してハブ胴１６へ動力が伝達される。
【００６４】
図１３には、入力側遊星歯車列２０及び出力側遊星歯車列６２の作動別変速比を共線図法により作図した図が示されている。前述した図６と同様に、サンギヤ６６（Ｓ１ａ）とリングギヤ２８（Ｒ１）の歯数の比、サンギヤ６８（Ｓ１ｂ）とリングギヤ２８（Ｒ１）の歯数の比に基づき、横軸にサンギヤ６６（Ｓ１ａ）、サンギヤ６８（Ｓ１ｂ）、キャリア２６（Ｃ１）、リングギヤ２８（Ｒ１）を配置する。同様に、サンギヤ３０（Ｓ２）とリングギヤ３６（Ｒ２）の歯数の比に基づき、横軸にサンギヤ３０（Ｓ２）、キャリア３４（Ｃ２）、リングギヤ３６（Ｒ２）を配置する。
【００６５】
４段位（４ｔｈ）では、駆動部材１４からの動力が入力されるキャリア３４（Ｃ２）の回転を１とし、固定要素の入力側のサンギヤ３０（Ｓ２）をゼロとし、この２点を直線８０で結ぶ。この直線８０をキャリア３４（Ｃ２）からの動力伝達経路にしたがって入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）と出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）に延長し、この直線８０の延長線上の入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）と出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の縦軸の大きさがこれらの回転速度となる。固定要素の出力側のサンギヤ６８（Ｓ１ｂ）をゼロとし、これと出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の回転速度の２点を直線８２で結ぶ。ハブ胴１６へ動力が出力されるキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＣが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して大幅な増速となる。
【００６６】
３段位（３ｒｄ）では、同様に固定要素の出力側のサンギヤ６６（Ｓ１ａ）をゼロとし、これと出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の回転速度の２点を直線８４で結ぶ。ハブ胴１６へ動力が出力されるキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＤが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して増速となる。
【００６７】
２段位（２ｎｄ）では、駆動部材１４からの動力が入力されるキャリア３４（Ｃ２）の回転を１とし、固定要素の出力側のサンギヤ６８（Ｓ１ｂ）をゼロとし、この２点を直線８６で結ぶ。キャリア３４（Ｃ２）からの動力は入力側のサンギヤ３０（Ｓ２）に伝達され、サンギヤ３０（Ｓ２）とワンウェイクラッチ４２で接続された出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、入力側のサンギヤ３０（Ｓ２）の縦軸の大きさがサンギヤ３０（Ｓ２）の回転速度となり、キャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＥが出力回転の大きさとなる。また、キャリア３４（Ｃ２）からの動力は入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）及び出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）を介して出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、直線８６の延長線上の入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）及び出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の縦軸の大きさがこれらの回転速度となり、出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＥが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して減速となる。
【００６８】
１段位（１ｓｔ）では、同様に動力が入力されるキャリア３４（Ｃ２）の回転を１とし、固定要素の出力側のサンギヤ６６（Ｓ１ａ）をゼロとし、この２点を直線８８で結ぶ。キャリア３４（Ｃ２）からの動力は入力側のサンギヤ３０（Ｓ２）と、サンギヤ３０（Ｓ２）とワンウェイクラッチ４２で接続された出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、入力側のサンギヤ３０（Ｓ２）の縦軸の大きさがサンギヤ３０（Ｓ２）の回転速度となり、出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＦが出力回転の大きさとなる。また、キャリア３４（Ｃ２）からの動力は入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）及び出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）を介して出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、直線８８の延長線上の入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）と出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の縦軸の大きさがこれらの回転速度となり、出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＦが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して大幅な減速となる。
【００６９】
このような自転車用内装変速ハブ６０では、入力要素、出力要素を固定した構成とすることができ、大トルクの要素を移し換える必要がなく、変速待ちや変速ショックを抑制することができる。また、サンギヤ３０、６６、６８を固定するための制御の方向を一方向のみで構成することができ、正逆両方向の制御を行う場合に比べてサンギヤ３０、６６、６８を固定、解放する制御が容易であり、構成を簡略化できる。
【００７０】
さらに、段付きピニオンギヤ６４を用いることで、更なる多段化を実現でき、入力要素、出力要素を固定した増減速仕様を実現することができる。なお、分流時には減速となり、それ以外の時は各歯数の設定により、減速、等速、増速に設定することができる（第２実施形態では増速仕様）。段付きピニオンギヤを用いて変速する場合は、サンギヤの反力が何れかの変速段に集中する可能性があるが、上述のように動力の伝達経路の分流を適切に行うことで、このような集中する抑制することができる。また、制御するサンギヤのトルクが大きい場合は、変速操作時にペタリングの踏力を弱める等の必要があるが、本実施形態では制御するサンギヤ６６、６８のトルクを小さくすることができるため、高負荷時の変速性能が向上し、気持ち良い変速を実現することができる。
【００７１】
次に、図１４〜図１９を用いて、本発明の第３実施形態である自転車用内装変速ハブについて説明する。なお、第１実施形態及び第２実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００７２】
図１４及び図１５に示されるように、自転車用内装変速ハブ１００は、ハブ胴１６の内部に、出力側の遊星歯車機構としての出力側遊星歯車列１８と、入力側の遊星歯車機構としての入力側遊星歯車列１０２と、を備えている。入力側遊星歯車列１０２に設けられたキャリア３４には、複数の段付きピニオンギヤ１０４が支持されている。複数の段付きピニオンギヤ１０４は、歯数が異なる小径のギヤ１０４Ａ（Ｐ２ａ）と大径のギヤ１０４Ｂ（Ｐ２ｂ）が一体として設けられたものであり、出力側遊星歯車列１８の側に小径のギヤ１０４Ａが配置されている。また、入力側遊星歯車列１０２には、段付きピニオンギヤ１０４のそれぞれのギヤ１０４Ａ、１０４Ｂに噛合する２つのサンギヤ１０６（Ｓ２ａ）、１０８（Ｓ２ｂ）が設けられている。
【００７３】
また、自転車用内装変速ハブ１００は、サンギヤ１０６、１０８をハブ軸１２に対して固定又は解放することにより動力伝達経路を切り換える動力切り換え手段としてのブレーキ１１０（Ｂ２ａ）、ブレーキ１１２（Ｂ２ｂ）をそれぞれ備えている。サンギヤ２２はハブ軸１２に常時固定されている。ワンウェイクラッチ４２は、入力側のサンギヤ１０６と出力側のキャリア２６とを接続又は切断するように構成されている。
【００７４】
この自転車用内装変速ハブ１０は、低速から高速までの３段変速を行えるようにした内装変速ハブであり、自転車に設けられた図示しない変速レバーの操作により、低速から高速まで１段位（１ｓｔ）、２段位（２ｎｄ）、３段位（３ｒｄ）に切り換えられるように構成されている。
【００７５】
表３には、各変速段位におけるブレーキ１１０、１１２及びワンウェイクラッチ４２の接続状態が示されている。
【００７６】
【表３】
【００７７】
ワンウェイクラッチ４２（ＯＷＣ）は、入力側のサンギヤ１０６の回転が出力側のキャリア２６の回転よりも遅い場合は切断される構成であり、表３に示すようにブレーキ１１０、１１２の固定、解放を制御すればよい。
【００７８】
次に、自転車用内装変速ハブ１００の動力伝達経路の切り換え、サンギヤ１０６、１０８の制御及び自転車用内装変速ハブ１００の動作について説明する。
【００７９】
図１６及び表３に示されるように、１段位（１ｓｔ）ではサンギヤ１０６を固定するブレーキ１１０とサンギヤ１０８を固定するブレーキ１１２がそれぞれ解放される。この状態では、入力側のサンギヤ１０６と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２で接続されている（ロック状態）。
【００８０】
駆動部材１４からの動力は入力側のキャリア３４に入力され、キャリア３４がハブ軸１２を中心に回転する。このとき、出力側のサンギヤ２２が固定されているため、キャリア３４の回転により複数の段付きピニオンギヤ１０４を介して入力側のサンギヤ１０６が回転すると共に、サンギヤ１０６とワンウェイクラッチ４２を介して接続された出力側のキャリア２６が回転し、キャリア２６に支持された複数のピニオンギヤ２４が公転する。これと同時に、入力側のキャリア３４の回転により複数の段付きピニオンギヤ１０４を介して入力側のリングギヤ３６及び出力側のリングギヤ２８が回転する。その際、入力側のサンギヤ１０６及び出力側のキャリア２６と、入力側のリングギヤ３６及び出力側のリングギヤ２８は、一定の速度差を保った状態で回転する（図１９参照）。
【００８１】
すなわち、入力側のキャリア３４に入力された動力の伝達経路は、入力側のサンギヤ１０６から出力側のキャリア２６に伝達される経路と、入力側のリングギヤ３６と一体的に回転する出力側のリングギヤ２８を介して出力側のキャリア２６に伝達される経路とに分流される。動力伝達経路が分流されることにより、遊星機構の各要素が反力を分担し、反力の集中を抑制することができる。そして、出力側のキャリア２６からラチェット４４を介してハブ胴１６へ動力が伝達される。
【００８２】
図１７及び表３に示されるように、２段位（２ｎｄ）では、ブレーキ１１２が作動してサンギヤ１０８がハブ軸１２に固定され、サンギヤ１０８が回転しない。また、サンギヤ１０６を固定するブレーキ１１０は解放される。この状態では、入力側のサンギヤ１０６と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２で切断される（フリー状態）。駆動部材１４からの動力は入力側のキャリア３４に入力され、キャリア３４がハブ軸１２を中心に回転する。入力側のキャリア３４が回転すると、複数の段付きピニオンギヤ１０４が公転し、ギヤ１０４Ａに噛合する入力側のリングギヤ３６が出力側のリングギヤ２８と一体的に回転する。さらに出力側のリングギヤ２８に噛合する複数のピニオンギヤ２４が公転し、出力側のキャリア２６が回転することにより、ハブ胴１６へ動力が伝達される。
【００８３】
図１８及び表３に示されるように、３段位（３ｒｄ）ではブレーキ１１０の動作によりサンギヤ１０６がハブ軸１２に固定され、サンギヤ１０６が回転しない。また、サンギヤ１０８を固定するブレーキ１１２は解放される。この状態では、入力側のサンギヤ１０６と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２で切断される（フリー状態）。駆動部材１４からの動力は入力側のキャリア３４に入力され、キャリア３４がハブ軸１２を中心に回転する。そして、キャリア３４に支持された複数の段付きピニオンギヤ１０４が公転し、ギヤ１０４Ａに噛合する入力側のリングギヤ３６が出力側のリングギヤ２８と一体的に回転する。サンギヤ２２は固定されているため、出力側のリングギヤ２８に噛合する複数のピニオンギヤ２４が公転し、出力側のキャリア２６が回転する。そして、出力側のキャリア２６からラチェット４４を介してハブ胴１６へ動力が伝達される。
【００８４】
図１９には、入力側遊星歯車列１０２及び出力側遊星歯車列１８の作動別変速比を共線図法により作図した図が示されている。前述した図６と同様に、サンギヤ２２（Ｓ１）とリングギヤ２８（Ｒ１）の歯数の比に基づき、横軸にサンギヤ２２（Ｓ１）、キャリア２６（Ｃ１）、リングギヤ２８（Ｒ１）を配置する。同様に、サンギヤ１０６（Ｓ２ａ）とリングギヤ３６（Ｒ２）の歯数の比、サンギヤ１０８（Ｓ２ｂ）とリングギヤ３６（Ｒ２）の歯数の比に基づき、横軸にサンギヤ１０８（Ｓ２ｂ）、サンギヤ１０６（Ｓ２ａ）、キャリア３４（Ｃ２）、リングギヤ３６（Ｒ２）を配置する。
【００８５】
３段位（３ｒｄ）では、動力が入力されるキャリア３４（Ｃ２）の回転を１とし、固定要素の入力側のサンギヤ１０６（Ｓ２ａ）をゼロとし、この２点を直線１２０で結ぶ。この直線１２０の延長線上の入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）と出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の縦軸の大きさがこれらの回転速度となる。固定要素の出力側のサンギヤ２２（Ｓ１）をゼロとし、これと出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の回転速度の２点を直線１２２で結ぶ。動力が出力されるキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＧが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して大幅な増速となる。
【００８６】
２段位（２ｎｄ）では、同様にキャリア３４（Ｃ２）の回転を１とし、固定要素の入力側のサンギヤ１０８（Ｓ２ｂ）をゼロとし、この２点を直線１２４で結ぶ。同様に固定要素の出力側のサンギヤ２２（Ｓ１）をゼロとし、これと出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の回転速度の２点を直線１２６で結ぶ。動力が出力されるキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＨが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して増速となる。
【００８７】
１段位（１ｓｔ）では、動力が入力されるキャリア３４（Ｃ２）の回転を１とし、固定要素の出力側のサンギヤ２２（Ｓ１）をゼロとし、この２点を直線１２８で結ぶ。キャリア３４（Ｃ２）からの動力は入力側のサンギヤ１０６（Ｓ２ａ）に伝達され、サンギヤ１０６（Ｓ２ａ）とワンウェイクラッチ４２で接続された出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、サンギヤ１０６（Ｓ２ａ）の縦軸の大きさがその回転速度となり、出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＩが出力回転の大きさとなる。また、キャリア３４（Ｃ２）からの動力は入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）及び出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）を介して出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、直線１２８の延長線上の入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）と出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の縦軸の大きさがこれらの回転速度となり、出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＩが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して減速となる。
【００８８】
このような自転車用内装変速ハブ１００では、入力要素、出力要素を固定した構成とすることができ、大トルクの要素を移し換える必要がなく、変速待ちや変速ショックを抑制することができる。また、サンギヤ１０６、１０８を固定するための制御の方向を一方向のみで構成することができ、正逆両方向の制御を行う場合に比べてサンギヤ１０６、１０８を固定、解放する制御が容易であり、構成を簡略化できる。
【００８９】
さらに、段付きピニオンギヤ１０４を用いることで、多段化を実現でき、入力要素、出力要素を固定した増減速仕様を実現することができる。段付きピニオンギヤを用いて変速する場合は、サンギヤの反力が何れかの変速段に集中する可能性があるが、上述のように動力の伝達経路の分流を適切に行うことで、このような集中する抑制することができる。また、制御するサンギヤのトルクが大きい場合は、変速操作時にペタリングの踏力を弱める等の必要があるが、本実施形態では制御するサンギヤ１０６、１０８のトルクを小さくすることができるため、高負荷時の変速性能が向上し、気持ち良い変速を実現することができる。
【００９０】
次に、図２０〜図２３を用いて、本発明の第４実施形態である自転車用内装変速ハブについて説明する。なお、第１実施形態〜第３実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００９１】
図２０に示されるように、自転車用内装変速ハブ１４０は、第１実施形態と同様に入力側遊星歯車列２０と出力側遊星歯車列１８とを備えている。出力側遊星歯車列１８には、出力側のサンギヤ２２をハブ軸１２に対して固定又は解放することにより動力伝達経路を切り換える動力切り換え手段としてのブレーキ１４２（Ｂ１）が設けられている。入力側のサンギヤ３０はハブ軸１２に対して固定されている。
【００９２】
また、自転車用内装変速ハブ１４０は、入力側のキャリア３４と出力側のサンギヤ２２とを接続又は切断するクラッチ１４４（Ｃ（Ｓ１／Ｃ２））を備えている。クラッチ１４４は、第１実施形態で用いられたワンウェイクラッチではなく、オン・オフ操作により入力側のキャリア３４と出力側のサンギヤ２２とを接続・切断する構成である。
【００９３】
この自転車用内装変速ハブ１４０は、低速と高速の２段変速を行えるようにした内装変速ハブであり、自転車に設けられた図示しない変速レバーの操作により、１段位（１ｓｔ）、２段位（２ｎｄ）に切り換えるように構成されている。表４には、各変速段位におけるブレーキ１４２及びクラッチ１４４の接続状態が示されている。
【００９４】
【表４】
【００９５】
次に、自転車用内装変速ハブ１４０の動力伝達経路の切り換え、サンギヤ２２の制御及び自転車用内装変速ハブ１４０の動作について説明する。
【００９６】
図２１及び表４に示されるように、１段位（１ｓｔ）ではブレーキ１４２の動作により出力側のサンギヤ２２がハブ軸１２に固定される。また、この状態では、クラッチ１４４がオフ状態とされ、入力側のキャリア３４と出力側のサンギヤ２２とが切断されている（フリー状態）。
【００９７】
駆動部材１４（図１参照）からの動力は入力側のキャリア３４に入力される。そして、キャリア３４に支持された複数のピニオンギヤ３２（図１参照）を介して入力側のリングギヤ３６が回転し、入力側のリングギヤ３６の回転により出力側のリングギヤ２８が一体的に回転する。さらに、出力側のリングギヤ２８に噛合する複数のピニオンギヤ２４（図１参照）を介して出力側のキャリア２６が回転し、ハブ胴１６（図１参照）へ動力が伝達される。
【００９８】
図２２及び表４に示されるように、２段位（２ｎｄ）では、出力側のサンギヤ２２を固定するブレーキ１４２が解放される。この状態では、クラッチ１４４がオン状態とされ、入力側のキャリア３４と出力側のサンギヤ２２とが接続されている（ロック状態）。
【００９９】
駆動部材１４（図１参照）からの動力は入力側のキャリア３４に入力される。キャリア３４の回転により、キャリア３４とクラッチ１４４を介して接続された出力側のサンギヤ２２が回転し、出力側のサンギヤ２２と噛合する複数のピニオンギヤ２４（図１参照）を介して出力側のキャリア２６が回転する。これと同時に、入力側のキャリア３４の回転により複数のピニオンギヤ３２（図１参照）を介して入力側のリングギヤ３６が回転し、出力側のリングギヤ２８が一体的に回転する。その際、入力側のキャリア３４及び出力側のサンギヤ２２と、入力側のリングギヤ３６及び出力側のリングギヤ２８は、一定の速度差を保った状態で回転する（図２３参照）。
【０１００】
すなわち、入力側のキャリア３４に入力された動力の伝達経路は、出力側のサンギヤ２２を介して出力側のキャリア２６に伝達される経路と、入力側のリングギヤ３６と一体的に回転する出力側のリングギヤ２８を介して出力側のキャリア２６に伝達される経路とに分流される。動力伝達経路が分流されることにより、遊星機構の各要素が反力を分担し、反力の集中を抑制することができる。そして、出力側のキャリア２６からハブ胴１６（図１参照）へ動力が伝達される。
【０１０１】
図２３には、入力側遊星歯車列２０及び出力側遊星歯車列１８の作動別変速比を共線図法により作図した図が示されている。前述した図６と同様に、サンギヤ３０（Ｓ２）とリングギヤ３６（Ｒ２）の歯数の比に基づき、横軸にサンギヤ６サンギヤ３０（Ｓ２）、キャリア３４（Ｃ２）、リングギヤ３６（Ｒ２）を配置すると共に、サンギヤ２２（Ｓ１）とリングギヤ２８（Ｒ１）の歯数の比に基づき、横軸にサンギヤ２２（Ｓ１）、キャリア２６（Ｃ１）、リングギヤ２８（Ｒ１）を配置する。また、サンギヤ２２（Ｓ１）とキャリア３４（Ｃ２）はクラッチ１４４で接続されるため、横軸の同じ位置となる。
【０１０２】
２段位（２ｎｄ）では、動力が入力されるキャリア３４（Ｃ２）の回転を１とし、固定要素の入力側のサンギヤ３０（Ｓ２）をゼロとし、この２点を直線１５０で結ぶ。キャリア３４（Ｃ２）からの動力は入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）及び出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）を介して出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、直線１５０の延長線上の入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）及び出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の縦軸の大きさがこれらの回転速度となり、出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＪが出力回転の大きさとなる。また、キャリア３４（Ｃ２）からの動力はキャリア３４（Ｃ２）とクラッチ１４４で接続された出力側のサンギヤ２２（Ｓ１）を介して出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、出力側のサンギヤ２２（Ｓ１）の縦軸の大きさがその回転速度となり、出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＪが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して増速となる。
【０１０３】
１段位（１ｓｔ）では、固定要素の出力側のサンギヤ２２（Ｓ１）をゼロとし、これと出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の回転速度の２点を直線１５２で結ぶ。動力は出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）を介して出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、動力が出力されるキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＫが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して減速となる。
【０１０４】
このような自転車用内装変速ハブ１４０では、入力要素、出力要素を固定した入力側遊星歯車列２０及び出力側遊星歯車列１８を構成することができ、大トルクの要素を移し換える必要がなく、変速待ちや変速ショックを抑制することができる。また、出力側のサンギヤ２２を固定するための制御の方向を一方向のみで構成することができ、サンギヤを固定するときに正逆両方向の制御を行う場合に比べて、構成を簡略化できる。また、入力側のキャリア３４にのみ入力し、出力側のキャリア２６のみから出力すると共に、入力側のキャリア３４と出力側のサンギヤ２２とをクラッチ１４４で接続することにより、入力要素、出力要素を固定した増減速仕様を実現することができる。なお、分流時には増速となり、それ以外の時は各歯数の設定により減速、等速、増速に設定することができる（第４実施形態では減速仕様）。
【０１０５】
なお、自転車用内装変速ハブ１４０において、入力側遊星歯車列２０及び出力側遊星歯車列１８の少なくとも一方に段付きピニオンギヤを設けることにより、更なる多段化を実現でき、入力要素、出力要素を固定した増減速仕様を実現することができる。
【０１０６】
次に、図２４〜図２７を用いて、本発明の第５実施形態である自転車用内装変速ハブについて説明する。なお、第１実施形態〜第４実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【０１０７】
図２４に示されるように、自転車用内装変速ハブ１６０は、第１実施形態と同様に入力側遊星歯車列２０と出力側遊星歯車列１８とを備えており、入力側のサンギヤ３０、出力側のサンギヤ２２をハブ軸１２に対して固定又は解放することにより動力伝達経路を切り換える動力切り換え手段としてのブレーキ１６２（Ｂ２）、ブレーキ１４２（Ｂ１）が設けられている。
【０１０８】
自転車用内装変速ハブ１６０は、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６を接続又は切断するワンウェイクラッチ４２（ＯＷＣ）を備えている。ワンウェイクラッチ４２は第１実施形態と同じ構成である。また、自転車用内装変速ハブ１６０は、駆動部材１４（図１参照）からの動力は入力側のキャリア３４のみに入力され、出力側のリングギヤ２８のみからハブ胴１６（図１参照）へ動力が出力されるように構成されている。
【０１０９】
この自転車用内装変速ハブ１６０は、低速と高速の２段変速を行えるようにした内装変速ハブであり、図示しない変速レバーの操作により、１段位（１ｓｔ）、２段位（２ｎｄ）に切り換えるように構成されている。表５には、各変速段位におけるブレーキ１４２、１６２及びワンウェイクラッチ４２の接続状態が示されている。
【０１１０】
【表５】
【０１１１】
次に、自転車用内装変速ハブ１６０の動力伝達経路の切り換え、サンギヤ２２、３０の制御及び自転車用内装変速ハブ１６０の動作について説明する。
【０１１２】
図２５及び表５に示されるように、１段位（１ｓｔ）ではブレーキ１４２、１６２の動作により出力側のサンギヤ２２がハブ軸１２に固定され、入力側のサンギヤ３０がハブ軸１２から解放される。また、この状態では、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２で接続されている（ロック状態）。
【０１１３】
駆動部材１４（図１参照）からの動力が入力側のキャリア３４に入力されると、入力側のキャリア３４の回転により複数のピニオンギヤ３２（図１参照）を介して入力側のリングギヤ３６と出力側のリングギヤ２８が一体的に回転する。これと同時に、入力側のキャリア３４の回転により複数のピニオンギヤ３２（図１参照）を介して入力側のサンギヤ３０が回転し、サンギヤ３０とワンウェイクラッチ４２を介して接続された出力側のキャリア２６が回転する。さらに複数のピニオンギヤ２４（図１参照）を介して出力側のリングギヤ２８に動力が伝達される。その際、入力側のサンギヤ３０及び出力側のキャリア２６と、入力側のリングギヤ３６及び出力側のリングギヤ２８は、一定の速度差を保った状態で回転する（図２７参照）。
【０１１４】
すなわち、入力側のキャリア３４に入力された動力の伝達経路は、入力側のリングギヤ３６と一体的に回転する出力側のリングギヤ２８に伝達される経路と、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６を介して出力側のリングギヤ２８に伝達される経路とに分流される。動力伝達経路が分流されることにより、遊星機構の各要素が反力を分担し、反力の集中を抑制することができる。そして、出力側のリングギヤ２８からハブ胴１６（図１参照）へ動力が伝達される。
【０１１５】
図２６及び表５に示されるように、２段位（２ｎｄ）では、ブレーキ１４２、１６２の動作により入力側のサンギヤ３０がハブ軸１２に固定され、出力側のサンギヤ２２がハブ軸１２から解放される。この状態では、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２により切断されている（フリー状態）。
【０１１６】
駆動部材１４（図１参照）からの動力が入力側のキャリア３４に入力されると、複数のピニオンギヤ３２（図１参照）を介して入力側のリングギヤ３６が回転し、出力側のリングギヤ２８が一体的に回転する。そして、出力側のリングギヤ２８からハブ胴１６（図１参照）へ動力が伝達される。
【０１１７】
図２７には、入力側遊星歯車列２０及び出力側遊星歯車列１８の作動別変速比を共線図法により作図した図が示されている。前述した図６と同様に、サンギヤ２２（Ｓ１）とリングギヤ２８（Ｒ１）の歯数の比に基づき、横軸にサンギヤ２２（Ｓ１）、キャリア２６（Ｃ１）、リングギヤ２８（Ｒ１）を配置すると共に、サンギヤ３０（Ｓ２）とリングギヤ３６（Ｒ２）の歯数の比に基づき、横軸にサンギヤ３０（Ｓ２）、キャリア（Ｃ２）、リングギヤ３６（Ｒ２）を配置する。また、サンギヤ３０（Ｓ２）とキャリア２６（Ｃ１）はワンウェイクラッチ４２で接続されるため、横軸の同じ位置となる。
【０１１８】
２段位（２ｎｄ）では、動力が入力されるキャリア３４（Ｃ２）の回転を１とし、固定要素の入力側のサンギヤ３０（Ｓ２）をゼロとし、この２点を直線１７０で結ぶ。キャリア３４（Ｃ２）からの動力は入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）及び出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）に伝達されるため、直線１７０の延長線上の入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）及び出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の縦軸の大きさＬが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して大幅な増速となる。
【０１１９】
１段位（１ｓｔ）では、動力が入力されるキャリア３４（Ｃ２）の回転を１とし、固定要素の出力側のサンギヤ２２（Ｓ１）をゼロとし、この２点を直線１７２で結ぶ。キャリア３４（Ｃ２）からの動力は入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）及び出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）に伝達されるため、直線１７２の延長線上の出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の縦軸の大きさＭが出力回転の大きさとなる。また、キャリア３４（Ｃ２）からの動力はサンギヤ３０（Ｓ２）とワンウェイクラッチ４２で接続された出力側のキャリア２６（Ｃ１）を介して出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）に伝達されるため、サンギヤ３０（Ｓ２）と出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさがそれらの回転速度となり、出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の縦軸の大きさＭが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して増速となる。
【０１２０】
このような自転車用内装変速ハブ１６０では、入力要素、出力要素を固定した入力側遊星歯車列２０及び出力側遊星歯車列１８を構成することができ、大トルクの要素を移し換える必要がなく、変速待ちや変速ショックを抑制することができる。また、サンギヤ２２、３０を固定するための制御の方向を一方向のみで構成することができ、サンギヤを固定するときに正逆両方向の制御を行う場合に比べて、構成を簡略化できる。なお、分流時およびそれ以外のときも増速となる。
【０１２１】
なお、自転車用内装変速ハブ１６０において、入力側遊星歯車列２０及び出力側遊星歯車列１８の少なくとも一方に段付きピニオンギヤを設けることにより、更なる多段化を実現できる。
【０１２２】
次に、図２８〜図３１を用いて、本発明の第６実施形態である自転車用内装変速ハブについて説明する。なお、第１実施形態〜第５実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【０１２３】
図２８に示されるように、自転車用内装変速ハブ１８０は、第１実施形態と同様に入力側遊星歯車列２０と出力側遊星歯車列１８とを備えており、入力側のサンギヤ３０、出力側のサンギヤ２２をハブ軸１２に対して固定又は解放することにより動力伝達経路を切り換える動力切り換え手段としてのブレーキ１６２（Ｂ２）、ブレーキ１４２（Ｂ１）が設けられている。
【０１２４】
自転車用内装変速ハブ１８０は、入力側のキャリア３４と出力側のサンギヤ２２とを接続又は切断するクラッチ１４４を備えている。また、自転車用内装変速ハブ１８０は、駆動部材１４（図１参照）からの動力は入力側のリングギヤ３６のみに入力され、出力側のキャリア２６のみからハブ胴１６（図１参照）へ動力が出力されるように構成されている。
【０１２５】
この自転車用内装変速ハブ１８０は、低速と高速の２段変速を行えるようにした内装変速ハブであり、図示しない変速レバーの操作により、１段位（１ｓｔ）、２段位（２ｎｄ）に切り換えるように構成されている。表６には、各変速段位におけるブレーキ１４２、１６２及びクラッチ１４４の接続状態が示されている。
【０１２６】
【表６】
【０１２７】
次に、自転車用内装変速ハブ１８０の動力伝達経路の切り換え、サンギヤ２２、３０の制御及び自転車用内装変速ハブ１８０の動作について説明する。
【０１２８】
図２９及び表６に示されるように、１段位（１ｓｔ）ではブレーキ１４２、１６２の動作により出力側のサンギヤ２２がハブ軸１２に固定され、入力側のサンギヤ３０がハブ軸１２から解放される。また、クラッチ１４４はオフ状態とされ、入力側のキャリア３４と出力側のサンギヤ２２とが切断されている（フリー状態）。
【０１２９】
駆動部材１４（図１参照）からの動力が入力側のリングギヤ３６に入力されると、出力側のリングギヤ２８が一体的に回転する。さらに、出力側のリングギヤ２８に噛合する複数のピニオンギヤ２４（図１参照）を介して出力側のキャリア２６が回転し、ハブ胴１６（図１参照）へ動力が伝達される。
【０１３０】
図３０及び表６に示されるように、２段位（２ｎｄ）では、ブレーキ１４２、１６２の動作により入力側のサンギヤ３０がハブ軸１２に固定され、出力側のサンギヤ２２がハブ軸１２から解放される。また、クラッチ１４４はオン状態とされ、入力側のキャリア３４と出力側のサンギヤ２２とが接続されている（ロック状態）。
【０１３１】
駆動部材１４（図１参照）からの動力が入力側のリングギヤ３６に入力されると、複数のピニオンギヤ３２（図１参照）を介して入力側のキャリア３４が回転し、キャリア３４とクラッチ１４４を介して接続された出力側のサンギヤ２２が回転し、複数のピニオンギヤ２４（図１参照）を介して出力側のキャリア２６が回転する。これと同時に、入力側のリングギヤ３６の回転により出力側のリングギヤ２８が一体的に回転し、複数のピニオンギヤ２４（図１参照）を介して出力側のキャリア２６に動力が伝達される。その際、入力側のキャリア３４及び出力側のサンギヤ２２と、入力側のリングギヤ３６及び出力側のリングギヤ２８は、一定の速度差を保った状態で回転する（図３１参照）。
【０１３２】
すなわち、入力側のリングギヤ３６に入力された動力の伝達経路は、入力側のキャリア３４から出力側のサンギヤ２２を介して出力側のキャリア２６に伝達される経路と、出力側のリングギヤ２８を介して出力側のキャリア２６に伝達される経路とに分流される。動力伝達経路が分流されることにより、遊星機構の各要素が反力を分担し、反力の集中を抑制することができる。そして、出力側のキャリア２６からハブ胴１６（図１参照）へ動力が伝達される。
【０１３３】
図３１には、入力側遊星歯車列２０及び出力側遊星歯車列１８の作動別変速比を共線図法により作図した図が示されている。前述した図６と同様に、サンギヤ３０（Ｓ２）とリングギヤ３６（Ｒ２）の歯数の比に基づき、横軸にサンギヤ３０（Ｓ２）、キャリア（Ｃ２）、リングギヤ３６（Ｒ２）を配置すると共に、サンギヤ２２（Ｓ１）とリングギヤ２８（Ｒ１）の歯数の比に基づき、横軸にサンギヤ２２（Ｓ１）、キャリア２６（Ｃ１）、リングギヤ２８（Ｒ１）を配置する。また、キャリア３４（Ｃ２）とサンギヤ２２（Ｓ１）はクラッチ１４４で接続されるため、横軸の同じ位置となる。
【０１３４】
２段位（２ｎｄ）では、動力が入力されるリングギヤ３６（Ｒ２）の回転を１とし、固定要素の入力側のサンギヤ３０（Ｓ２）をゼロとし、この２点を直線１９０で結ぶ。この直線１９０の出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＮが出力回転の大きさとなる。また、リングギヤ３６（Ｒ２）からの動力はキャリア３４（Ｃ２）から出力側のサンギヤ２２（Ｓ１）を介して出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、キャリア３４（Ｃ２）とサンギヤ２２（Ｓ１）の縦軸の大きさがこれらの回転速度となり、出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＮが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して減速となる。
【０１３５】
１段位（１ｓｔ）では、動力が入力されるリングギヤ３６（Ｒ２）の回転を１とし、固定要素の出力側のサンギヤ２２（Ｓ１）をゼロとし、この２点を直線１９２で結ぶ。リングギヤ３６（Ｒ２）からの動力は出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）を介して出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、直線１９２の出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＯが出力回転の大きさとなる。これは入力に対し大幅な減速となる。
【０１３６】
このような自転車用内装変速ハブ１８０では、入力要素、出力要素を固定した入力側遊星歯車列２０及び出力側遊星歯車列１８を構成することができ、大トルクの要素を移し換える必要がなく、変速待ちや変速ショックを抑制することができる。また、サンギヤ２２、３０を固定するための制御の方向を一方向のみで構成することができ、サンギヤを固定するときに正逆両方向の制御を行う場合に比べて、構成を簡略化できる。なお、分流時およびそれ以外のときも減速となる。
【０１３７】
なお、自転車用内装変速ハブ１８０において、入力側遊星歯車列２０及び出力側遊星歯車列１８の少なくとも一方に段付きピニオンギヤを設けることにより、更なる多段化を実現できる。
【０１３８】
なお、上記第１実施形態〜第６実施形態に記載の自転車用内装変速ハブの作動別変速比は、図示した共線図に限定されるものではなく、サンギヤ、リングギヤ、ピニオンギヤの歯数を適宜に変更することができる。
【符号の説明】
【０１３９】
１０ 自転車用内装変速ハブ
１２ ハブ軸
１４ 駆動部材
１６ ハブ胴
１８ 出力側遊星歯車列（出力側遊星歯車機構）
２０ 入力側遊星歯車列（出力側遊星歯車機構）
２２ 出力側のサンギヤ
２４ ピニオンギヤ
２６ 出力側のキャリア
２８ 出力側のリングギヤ
３０ 入力側のサンギヤ
３２ ピニオンギヤ
３４ 入力側のキャリア
３６ 入力側のリングギヤ
４０ ブレーキ（動力切り換え手段）
４２ ワンウェイクラッチ（クラッチ）
６０ 自転車用内装変速ハブ
６２ 出力側遊星歯車列（出力側遊星歯車機構）
６４ 段付きピニオンギヤ
６６ 出力側のサンギヤ
６８ 出力側のサンギヤ
７０ ブレーキ（動力切り換え手段）
７２ ブレーキ（動力切り換え手段）
１００ 自転車用内装変速ハブ
１０２ 入力側遊星歯車列（入力側遊星歯車機構）
１０４ 段付きピニオンギヤ
１０６ 入力側のサンギヤ
１０８ 入力側のサンギヤ
１１０ ブレーキ（動力切り換え手段）
１１２ ブレーキ（動力切り換え手段）
１４０ 自転車用内装変速ハブ
１４２ ブレーキ（動力切り換え手段）
１４４ クラッチ
１６０ 自転車用内装変速ハブ
１６２ ブレーキ（動力切り換え手段）
１８０ 自転車用内装変速ハブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動部材からの動力を複数の動力伝達経路に切り換えてハブ胴に伝達する自転車用内装変速ハブ、及びこの自転車用内装変速ハブを備えた自転車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から自転車用内装変速ハブとして、遊星歯車機構を用いたものが知られている。このような自転車用内装変速ハブは、例えば、増減速仕様で多段化する場合、遊星歯車列を２列以上持ち、変速の一部を以下の（１）と（２）の組み合わせで行う構成が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
（１）駆動力の入力要素をキャリアとする場合とリングギヤとする場合とに切り換える切り換え装置を有する。
【０００４】
（２）ハブ体への出力要素をキャリアからの場合とリングリヤからの場合とに切り換える切り換え装置を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３１８４２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、変速を上記（１）と（２）の組み合わせで行う構成では、自転車のペダルを踏んでいるときの変速も含め大トルクの要素を移し換える必要がある。例えば、キャリアに入力していた動力を変速操作でリングギヤに切り換えると、１００％の伝達力を移し換えることになるので、変速装置にかかる負荷が大きくなる。このため、変速が上手くいかないと変速待ちが生じ、また、大トルクの要素の移し換えとなるため、変速ショックが生じる場合がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、入力要素又は出力要素の切り換えによる変速待ちや変速ショックを抑制することができる自転車用内装変速ハブ及び自転車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係る自転車用内装変速ハブは、自転車本体に固定されたハブ軸に回転可能に取り付けられた駆動部材と、前記ハブ軸に回転可能に取り付けられ、車輪に回転力を伝えるハブ胴と、前記ハブ胴の内部に設けられ、前記駆動部材からの動力を前記ハブ胴に伝達する遊星歯車機構と、を備える自転車用内装変速ハブであって、前記遊星歯車機構は、前記ハブ軸に外挿される入力側のサンギヤと、前記サンギヤの周囲に配置され前記サンギヤに噛合する複数のピニオンギヤと、前記複数のピニオンギヤを支持する入力側のキャリアと、前記複数のピニオンギヤに噛合する入力側のリングギヤと、を備え、前記駆動部材からの動力が伝達される入力側遊星歯車機構と、前記ハブ軸に外挿される出力側のサンギヤと、前記サンギヤの周囲に配置され前記サンギヤに噛合する複数のピニオンギヤと、前記複数のピニオンギヤを支持する出力側のキャリアと、前記複数のピニオンギヤに噛合する出力側のリングギヤと、を備え、前記ハブ胴へ出力する動力が伝達される出力側遊星歯車機構と、を有し、前記駆動部材からの動力が伝達される前記入力側遊星歯車機構の入力要素を前記入力側のキャリア又は前記入力側のリングギヤに固定すると共に、前記ハブ胴へ出力する動力が伝達される前記出力側遊星歯車機構の出力要素を前記出力側のキャリア又は前記出力側のリングギヤに固定し、前記入力側のリングギヤと前記出力側のリングギヤが一体的に回転するように構成され、前記入力側のサンギヤと前記出力側のキャリアとを接続又は前記入力側のキャリアと前記出力側のサンギヤとを接続するクラッチと、前記入力側遊星歯車機構から前記出力側遊星歯車機構に伝達される動力の伝達経路を複数の動力伝達経路に切り換える動力切り換え手段と、を有している。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、入力側遊星歯車機構の入力要素が固定されており、駆動部材からの動力は入力側のキャリア又は入力側のリングギヤに直接的もしくは間接的に伝達される。入力側のリングギヤと出力側のリングギヤは一体的に回転するように構成されており、入力側のリングギヤの動力は出力側のリングギヤを介して伝達される。また、出力側遊星歯車機構の出力要素が固定されており、出力側のリングギヤに伝達された動力は出力側のキャリア又は出力側のリングギヤを介してハブ胴に直接的もしくは間接的に伝達される。さらに、入力側のサンギヤと出力側のキャリアとを接続又は入力側のキャリアと出力側のサンギヤとを接続するクラッチが設けられている。入力側遊星歯車機構から出力側遊星歯車機構に動力を伝達する複数の動力伝達経路は、動力切り換え手段によって切り換えられる。
【００１０】
これによって、例えば、動力切り換え手段により動力の伝達を、「入力側のリングギヤから出力側のリングギヤに伝達される経路の構成」か、「入力側のリングギヤから出力側のリングギヤに伝達される経路と、入力側のサンギヤからクラッチを介して出力側のキャリアに伝達される経路（又は入力側のキャリアからクラッチを介して出力側のサンギヤに伝達される経路）にて動力を分流する構成」に切り換えることができる。
【００１１】
このような構成により、入力要素、出力要素を固定した遊星歯車機構で多段化することができ、大トルクの要素を移し換える必要がない。例えば、キャリアに入力していた動力を変速操作でリングギヤに切り換えると、１００％の伝達力を移し換えることになるので、変速時の負荷が大きくなるが、本発明では、入力要素、出力要素が固定されているので、変速時の負荷が小さく、変速待ちや変速ショックを抑制することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の自転車用内装変速ハブにおいて、前記動力切り換え手段は、前記入力側のサンギヤ又は前記出力側のサンギヤの前記ハブ軸への固定及び解放の組み合わせにより複数の動力伝達経路を切り換えるものとする。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、入力側のサンギヤ又は出力側のサンギヤのハブ軸への固定及び解放の組み合わせにより、動力伝達経路を切り換えるため、入力側のサンギヤ又は出力側のサンギヤの制御のみで変速を行うことができる。入出力要素が固定されていることにより、サンギヤの回転方向を一方向とし、サンギヤを固定するための制御の方向を一方向のみで構成することができる（サンギヤが複数ある場合に全てのサンギヤが同一方向の回転である必要はない。各サンギヤの回転方向が変速によって変わらないことを意味する。）。このため、サンギヤを固定するときに正逆両方向の制御を行う場合に比べると、構成を簡略化することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の自転車用内装変速ハブにおいて、前記駆動部材からの動力は前記入力側のキャリアにのみ入力されると共に、前記ハブ胴へ伝達される動力は前記出力側のキャリアからのみ出力されるものとする。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、駆動部材からの動力は入力側のキャリアにのみ入力されると共に、ハブ胴へ伝達される動力は出力側のキャリアからのみ出力される。これによって、例えば、入力側のサンギヤと出力側のキャリアをクラッチで接続する構成とすることにより、入力要素、出力要素を固定した増減速仕様の遊星歯車機構を実現することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の自転車用内装変速ハブにおいて、前記出力側遊星歯車機構を構成する前記複数のピニオンギヤは、歯数の異なるギヤが一体として設けられた段付きピニオンギヤであり、前記段付きピニオンギヤのそれぞれの歯に噛合する出力側のサンギヤが設けられ、前記出力側のリングギヤには前記段付きピニオンギヤの一列が噛合している。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、出力側遊星歯車機構には、段付きピニオンギヤのそれぞれの歯に噛合する出力側のサンギヤが設けられており、出力側のリングギヤには段付きピニオンギヤの一列が噛合している。これによって、入力要素、出力要素を固定した遊星歯車機構で更なる多段化を実現することができる。また、段付きピニオンギヤを用いて変速する場合は、サンギヤの反力が何れかの変速段に集中する可能性があるが、動力の伝達経路の分流を適切に行うことで、このような集中を抑制することができる。また、制御するサンギヤのトルクが大きい場合は、変速操作時にペタリングの踏力を弱める等の必要があるが、本発明では制御するサンギヤのトルクを小さくすることができるため、高負荷時の変速性能が向上し、気持ち良い変速を実現することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の自転車用内装変速ハブにおいて、前記入力側遊星歯車機構を構成する前記複数のピニオンギヤは、歯数の異なるギヤが一体として設けられた段付きピニオンギヤであり、前記段付きピニオンギヤのそれぞれの歯に噛合する入力側のサンギヤが設けられ、前記入力側のリングギヤには前記段付きピニオンギヤの一列が噛合している。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、入力側遊星歯車機構には、段付きピニオンギヤのそれぞれの歯に噛合する入力側のサンギヤが設けられており、入力側のリングギヤには段付きピニオンギヤの一列が噛合している。これによって、入力要素、出力要素を固定した遊星歯車機構で更なる多段化を実現することができる。また、段付きピニオンギヤを用いて変速する場合は、サンギヤの反力が何れかの変速段に集中する可能性があるが、動力の伝達経路の分流を適切に行うことで、このような集中を抑制することができる。また、制御するサンギヤのトルクが大きい場合は、変速操作時にペタリングの踏力を弱める等の必要があるが、本発明では制御するサンギヤのトルクを小さくすることができるため、高負荷時の変速性能が向上し、気持ち良い変速を実現することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明に係る自転車は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の自転車用内装変速ハブを有することを特徴としている。
【００２１】
請求項６に記載の発明に係る自転車は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の自転車用内装変速ハブを有しているので、入力要素、出力要素を固定した遊星歯車機構とすることができ、大トルクの要素を移し換える必要がなく、変速ショックを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、入力要素、出力要素を固定した遊星歯車機構とすることができ、変速待ちや変速ショックを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態である自転車用内装変速ハブの１段位の状態を示す構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態である自転車用内装変速ハブの２段位の状態を示す構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態である自転車用内装変速ハブを示すブロック図である。
【図４】自転車用内装変速ハブの１段位におけるトルクフロー図である。
【図５】自転車用内装変速ハブの２段位におけるトルクフロー図である。
【図６】自転車用内装変速ハブの各段位における作動別変速比を示す共線図である。
【図７】本発明の第２実施形態である自転車用内装変速ハブを示す構成図である。
【図８】本発明の第２実施形態である自転車用内装変速ハブを示すブロック図である。
【図９】自転車用内装変速ハブの１段位におけるトルクフロー図である。
【図１０】自転車用内装変速ハブの２段位におけるトルクフロー図である。
【図１１】自転車用内装変速ハブの３段位におけるトルクフロー図である。
【図１２】自転車用内装変速ハブの４段位におけるトルクフロー図である。
【図１３】自転車用内装変速ハブの各段位における作動別変速比を示す共線図である。
【図１４】本発明の第３実施形態である自転車用内装変速ハブを示す構成図である。
【図１５】本発明の第３実施形態である自転車用内装変速ハブを示すブロック図である。
【図１６】自転車用内装変速ハブの１段位におけるトルクフロー図である。
【図１７】自転車用内装変速ハブの２段位におけるトルクフロー図である。
【図１８】自転車用内装変速ハブの３段位におけるトルクフロー図である。
【図１９】自転車用内装変速ハブの各段位における作動別変速比を示す共線図である。
【図２０】本発明の第４実施形態である自転車用内装変速ハブを示すブロック図である。
【図２１】自転車用内装変速ハブの１段位におけるトルクフロー図である。
【図２２】自転車用内装変速ハブの２段位におけるトルクフロー図である。
【図２３】自転車用内装変速ハブの各段位における作動別変速比を示す共線図である。
【図２４】本発明の第５実施形態である自転車用内装変速ハブを示すブロック図である。
【図２５】自転車用内装変速ハブの１段位におけるトルクフロー図である。
【図２６】自転車用内装変速ハブの２段位におけるトルクフロー図である。
【図２７】自転車用内装変速ハブの各段位における作動別変速比を示す共線図である。
【図２８】本発明の第６実施形態である自転車用内装変速ハブを示すブロック図である。
【図２９】自転車用内装変速ハブの１段位におけるトルクフロー図である。
【図３０】自転車用内装変速ハブの２段位におけるトルクフロー図である。
【図３１】自転車用内装変速ハブの各段位における作動別変速比を示す共線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図１〜図６を用いて、本発明の第１実施形態である自転車用内装変速ハブについて説明する。
【００２５】
図１には、第１実施形態である自転車用内装変速ハブの模式的な構成図が示されている。また、図３には、自転車用内装変速ハブのブロック図が示されている。なお、図１及び図３等では、自転車用内装変速ハブはハブ軸に対して対称構造であるため、図中下部側を省略している。
【００２６】
図１に示されるように、自転車用内装変速ハブ１０は、自転車本体としてのフレーム（図示省略）に固定されるハブ軸１２と、ハブ軸１２に回転可能に取り付けられた駆動部材１４と、ハブ軸１２の周囲に配置されてハブ軸１２に回転可能に取り付けられたハブ胴１６と、を備えている。駆動部材１４はチェーンホイール１４Ａを備えており、チェーンホイール１４Ａに巻き掛けられたチェーン（図示省略）により駆動される。ハブ胴１６の内部には、駆動部材１４からハブ胴１６に至る動力伝達系に出力側遊星歯車機構としての出力側遊星歯車列１８と、入力側遊星歯車機構としての入力側遊星歯車列２０とが配設されている。
【００２７】
図１及び図３に示されるように、出力側遊星歯車列１８は、ハブ軸１２に外挿される出力側のサンギヤ２２（Ｓ１）と、このサンギヤ２２に噛合する複数のピニオンギヤ２４（Ｐ１）と、複数のピニオンギヤ２４を回転可能に支持する出力側のキャリア２６（Ｃ１）と、複数のピニオンギヤ２４に噛合する出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）と、を備えている。
【００２８】
入力側遊星歯車列２０は、ハブ軸１２に外挿される入力側のサンギヤ３０（Ｓ２）と、このサンギヤ３０に噛合する複数のピニオンギヤ３２（Ｐ２）と、複数のピニオンギヤ３２を回転可能に支持する入力側のキャリア３４（Ｃ２）と、複数のピニオンギヤ３２に噛合する入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）と、を備えている。キャリア３４は駆動部材１４と連結されており、駆動部材１４からの動力は入力側のキャリア３４にのみ入力されるように構成されている。
【００２９】
入力側のリングギヤ３６と出力側のリングギヤ２８とは連結部３８により一体的に形成されており、入力側のリングギヤ３６と出力側のリングギヤ２８とが一体的に回転する構成となっている。
【００３０】
また、自転車用内装変速ハブ１０は、入力側のサンギヤ３０をハブ軸１２に対して固定又は解放することにより動力伝達経路を切り換える動力切り換え手段としてのブレーキ４０を備えている。図示を省略するが、ブレーキ４０は、自転車のハンドルに設けられた変速レバーと操作ワイヤで接続されており、変速レバーの操作によりブレーキ４０を動作させ、入力側のサンギヤ３０をハブ軸１２に対して固定又は解放するように構成されている。本実施形態では、駆動部材１４からの動力は入力側のキャリア３４のみに入力されるように構成されているので、入力側のサンギヤ３０は一定方向に回転するように設定されており、入力側のサンギヤ３０を固定するための制御方向を一方向のみで構成することができる。また、出力側のサンギヤ２２はハブ軸１２に常時固定されている。
【００３１】
さらに、自転車用内装変速ハブ１０は、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とを接続するワンウェイクラッチ４２を備えている。このワンウェイクラッチ４２は、入力側のサンギヤ３０の回転数が出力側のキャリア２６の回転数より遅い場合は切断されるように構成されている。
【００３２】
また、ハブ胴１６の内周面と出力側のキャリア２６との間にはラチェット４４が設けられており、ハブ胴１６の内周面のラチェット歯にキャリア２６側のラチェット爪が係合するように構成され、ハブ胴１６へ伝達される動力は出力側のキャリア２６からのみ出力されるように構成されている。
【００３３】
この自転車用内装変速ハブ１０は、低速と高速の２段変速を行えるようにした内装変速ハブであり、自転車のハンドルに設けられた変速レバー（図示省略）の操作により、低速の１段位（１ｓｔ）と高速の２段位（２ｎｄ）に切り換えられるように構成されている。表１には、各変速段位におけるブレーキ４０及びワンウェイクラッチ４２の接続状態が示されている。
【００３４】
【表１】
【００３５】
ワンウェイクラッチ４２（ＯＷＣ２）は、入力側のサンギヤ３０の回転が出力側のキャリア２６の回転よりも遅い場合は切断される構成であり、表１に示すようにブレーキ４０（Ｂ２）の固定、解放を制御すればよい。
【００３６】
図１、図４及び表１に示されるように、低速の１段位（１ｓｔ）ではブレーキ４０の動作により入力側のサンギヤ３０がハブ軸１２から解放され、入力側のサンギヤ３０が回転可能となるように設定されている。この状態では、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２で接続されており（ロック状態）、入力側のサンギヤ３０の動力が出力側のキャリア２６に伝達される構成となっている。
【００３７】
図２、図５及び表１に示されるように、高速の２段位（２ｎｄ）ではブレーキ４０の動作により入力側のサンギヤ３０がハブ軸１２に固定され、サンギヤ３０が回転しないように設定されている。この状態では、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２で切断される（フリー状態）。
【００３８】
次に、自転車用内装変速ハブ１０の動力伝達経路の切り換え、入力側のサンギヤ３０の制御及び自転車用内装変速ハブ１０の動作について説明する。
【００３９】
図１、図４及び表１に示されるように、１段位（１ｓｔ）ではブレーキ４０の動作により入力側のサンギヤ３０がハブ軸１２から解放され、入力側のサンギヤ３０が回転可能となる。この状態では、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２で接続されている（ロック状態）。
【００４０】
駆動部材１４からの動力は入力側のキャリア３４に入力され、キャリア３４がハブ軸１２を中心に一定方向に回転する。このとき、出力側のサンギヤ２２が固定されているため、キャリア３４の回転により複数のピニオンギヤ３２を介して入力側のサンギヤ３０が回転すると共に、入力側のサンギヤ３０とワンウェイクラッチ４２を介して接続された出力側のキャリア２６が回転し、キャリア２６に支持された複数のピニオンギヤ２４が公転する。これと同時に、入力側のキャリア３４の回転により複数のピニオンギヤ３２を介して入力側のリングギヤ３６が回転し、入力側のリングギヤ３６の回転により出力側のリングギヤ２８が一体的に回転する。その際、入力側のサンギヤ３０及び出力側のキャリア２６と、入力側のリングギヤ３６及び出力側のリングギヤ２８は、一定の速度差を保った状態で回転する（図６参照）。
【００４１】
すなわち、入力側のキャリア３４に入力された動力の伝達経路は、入力側のサンギヤ３０から出力側のキャリア２６に伝達される経路と、入力側のリングギヤ３６と一体的に回転する出力側のリングギヤ２８を介して出力側のキャリア２６に伝達される経路とに分流される。そして、出力側のキャリア２６からラチェット４４を介してハブ胴１６へ動力が伝達され、ハブ胴１６が回転する。
【００４２】
図２、図５及び表１に示されるように、２段位（２ｎｄ）では、ブレーキ４０の動作により入力側のサンギヤ３０がハブ軸１２に固定され、サンギヤ３０が回転しない。この状態では、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２で切断される。駆動部材１４からの動力は入力側のキャリア３４に入力され、キャリア３４がハブ軸１２を中心に一定方向に回転する。サンギヤ３０が固定されているため、キャリア３４に支持された複数のピニオンギヤ３２が公転し、複数のピニオンギヤ３２に噛合する入力側のリングギヤ３６が回転する。入力側のリングギヤ３６の回転により出力側のリングギヤ２８は一体的に回転する。出力側のサンギヤ２２は常時固定されているため、出力側のリングギヤ２８に噛合する複数のピニオンギヤ２４が公転し、出力側のキャリア２６が回転する。そして、出力側のキャリア２６からラチェット４４を介してハブ胴１６へ動力が伝達され、ハブ胴１６が回転する。
【００４３】
図６には、入力側遊星歯車列２０及び出力側遊星歯車列１８の作動別変速比を共線図法により作図した図が示されている。サンギヤ２２（Ｓ１）の歯数をＺＳ１、リングギヤ２８（Ｒ１）の歯数をＺＲ１とし、α１＝ＺＳ１／ＺＲ１とおく。図６では、横軸にサンギヤ２２（Ｓ１）、キャリア２６（Ｃ１）、リングギヤ２８（Ｒ１）を配置して間隔を１：α１とする。縦軸は回転速度を示す。横軸の０より上方はプラスで正転を表す。同様に、サンギヤ３０（Ｓ２）の歯数をＺＳ２、リングギヤ３６（Ｒ２）の歯数をＺＲ２とし、α２＝ＺＳ２／ＺＲ２とおく。図６では、横軸にサンギヤ３０（Ｓ２）、キャリア３４（Ｃ２）、リングギヤ３６（Ｒ２）を配置して間隔を１：α２とする。その際、リングギヤ２８（Ｒ１）とリングギヤ３６（Ｒ２）は一体的に回転するため、横軸の同じ位置となる。また、サンギヤ３０（Ｓ２）とキャリア２６（Ｃ１）はワンウェイクラッチ４２で接続されるため、横軸の同じ位置となる。
【００４４】
２段位（２ｎｄ）では、駆動部材１４からの動力が入力されるキャリア３４（Ｃ２）の回転を１とし、固定要素の入力側のサンギヤ３０（Ｓ２）をゼロとし、この２点を直線５０で結ぶ。この直線５０をキャリア３４（Ｃ２）からの動力伝達経路にしたがって入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）に延長し、この直線５０の延長線上の入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）の縦軸の大きさがリングギヤ３６（Ｒ２）の回転速度となる。入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）と出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）とは一体的に回転するため、出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の回転速度も同じである。固定要素の出力側のサンギヤ２２（Ｓ１）をゼロとし、これと出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の回転速度の２点を直線５２で結ぶ。ハブ胴１６へ動力が出力されるキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＡが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して増速となる。
【００４５】
１段位（１ｓｔ）では、駆動部材１４からの動力が入力されるキャリア３４（Ｃ２）の回転を１とし、固定要素の出力側のサンギヤ２２（Ｓ１）をゼロとし、この２点を直線５４で結ぶ。キャリア３４（Ｃ２）からの動力は入力側のサンギヤ３０（Ｓ２）とワンウェイクラッチ４２で接続された出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、入力側のサンギヤ３０（Ｓ２）の縦軸の大きさがサンギヤ３０（Ｓ２）の回転速度となり、出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＢが出力回転の大きさとなる。また、キャリア３４（Ｃ２）からの動力は入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）及び出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）を介して出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、直線５４の延長線上の入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）及び出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の縦軸の大きさがこれらの回転速度となり、出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＢが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して減速となる。
【００４６】
このような自転車用内装変速ハブ１０では、入力要素、出力要素を固定した入力側遊星歯車列２０及び出力側遊星歯車列１８を構成することができ、大トルクの要素を移し換える必要がなく、変速待ちや変速ショックを抑制することができる。
【００４７】
また、入力側のサンギヤ３０を固定するための制御の方向を一方向のみで構成することができ、サンギヤを固定するときに正逆両方向の制御を行う場合に比べて、構成を簡略化できる。また、入力側のキャリア３４にのみ入力し、出力側のキャリア２６のみから出力すると共に、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とをワンウェイクラッチ４２で接続することにより、入力要素、出力要素を固定した増減速仕様を実現することができる。なお、分流時には減速となり、それ以外の時は各歯数の設定により減速、等速、増速に設定することができる（第１実施形態では減速仕様）。
【００４８】
次に、図７〜図１３を用いて、本発明の第２実施形態である自転車用内装変速ハブについて説明する。なお、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００４９】
図７及び図８に示されるように、自転車用内装変速ハブ６０は、ハブ胴１６の内部に、出力側の遊星歯車機構としての出力側遊星歯車列６２と、入力側の遊星歯車機構としての入力側遊星歯車列２０と、を備えている。出力側遊星歯車列６２に設けられたキャリア２６には、複数の段付きピニオンギヤ６４が支持されている。段付きピニオンギヤ６４は、歯数が異なる小径のギヤ６４Ａ（Ｐ１ａ）と大径のギヤ６４Ｂ（Ｐ１ｂ）が一体として設けられたものであり、入力側遊星歯車列２０の側に小径のギヤ６４Ａが配置されている。また、出力側遊星歯車列６２には、段付きピニオンギヤ６４のそれぞれのギヤ６４Ａ、６４Ｂに噛合する２つのサンギヤ６６（Ｓ１ａ）、６８（Ｓ１ｂ）が設けられている。
【００５０】
自転車用内装変速ハブ６０は、サンギヤ６６、６８をハブ軸１２に対して固定又は解放することにより動力伝達経路を切り換える動力切り換え手段としてのブレーキ７０（Ｂ１ａ）、ブレーキ７２（Ｂ１ｂ）をそれぞれ備えている。
【００５１】
この自転車用内装変速ハブ６０は、低速から高速までの４段変速を行えるようにした内装変速ハブであり、自転車に設けられた図示しない変速レバーの操作により、低速から高速まで１段位（１ｓｔ）、２段位（２ｎｄ）、３段位（３ｒｄ）、４段位（４ｔｈ）に切り換えられるように構成されている。
【００５２】
表２には、各変速段位におけるブレーキ４０、７０、７２及びワンウェイクラッチ４２の接続状態が示されている。
【００５３】
【表２】
【００５４】
ワンウェイクラッチ４２（ＯＷＣ２）は、入力側のサンギヤ３０の回転が出力側のキャリア２６の回転よりも遅い場合は切断される構成であり、表２に示すようにブレーキ４０、７０、７２の固定、解放を制御すればよい。
【００５５】
次に、自転車用内装変速ハブ６０の動力伝達経路の切り換え、サンギヤ３０、６６、６８の制御及び自転車用内装変速ハブ６０の動作について説明する。
【００５６】
図９及び表２に示されるように、１段位（１ｓｔ）ではブレーキ７０の動作により出力側のサンギヤ６６がハブ軸１２に固定される。また、入力側のサンギヤ３０を固定するブレーキ４０と出力側のサンギヤ６８を固定するブレーキ７２がそれぞれ解放される。この状態では、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２で接続されている（ロック状態）。
【００５７】
駆動部材１４からの動力は入力側のキャリア３４に入力され、キャリア３４がハブ軸１２を中心に回転する。このとき、出力側のサンギヤ６６が固定されているため、キャリア３４の回転により複数のピニオンギヤ３２を介して入力側のサンギヤ３０が回転すると共に、入力側のサンギヤ３０とワンウェイクラッチ４２を介して接続された出力側のキャリア２６が回転し、キャリア２６に支持された複数の段付きピニオンギヤ６４が公転する。これと同時に、入力側のキャリア３４の回転により複数のピニオンギヤ３２を介して入力側のリングギヤ３６と出力側のリングギヤ２８が一体的に回転する。その際、入力側のサンギヤ３０及び出力側のキャリア２６と、入力側のリングギヤ３６及び出力側のリングギヤ２８は、一定の速度差を保った状態で回転する（図１３参照）。
【００５８】
すなわち、入力側のキャリア３４に入力された動力の伝達経路は、入力側のサンギヤ３０から出力側のキャリア２６に伝達される経路と、入力側のリングギヤ３６と一体的に回転する出力側のリングギヤ２８を介して出力側のキャリア２６に伝達される経路とに分流される。動力伝達経路が分流されることにより、遊星機構の各要素が反力を分担し、反力の集中を抑制することができる。そして、出力側のキャリア２６からラチェット４４を介してハブ胴１６へ動力が伝達される。
【００５９】
図１０及び表２に示されるように、２段位（２ｎｄ）ではブレーキ７２の動作により出力側のサンギヤ６８がハブ軸１２に固定され、サンギヤ６８が回転しない。また、サンギヤ３０を固定するブレーキ４０とサンギヤ６６を固定するブレーキ７０は解放される。この状態では、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２で接続されている（ロック状態）。
【００６０】
駆動部材１４からの動力は入力側のキャリア３４に入力され、キャリア３４がハブ軸１２を中心に回転する。このとき、出力側のサンギヤ６８が固定されているため、キャリア３４の回転により複数のピニオンギヤ３２を介して入力側のサンギヤ３０が回転すると共に、入力側のサンギヤ３０とワンウェイクラッチ４２を介して接続された出力側のキャリア２６が回転し、キャリア２６に支持された複数の段付きピニオンギヤ６４が公転する。これと同時に、入力側のキャリア３４の回転により複数のピニオンギヤ３２を介して入力側のリングギヤ３６と出力側のリングギヤ２８が一体的に回転する。その際、入力側のサンギヤ３０、出力側のキャリア２６と、入力側のリングギヤ３６及び出力側のリングギヤ２８は、一定の速度差を保った状態で回転する（図１３参照）。
【００６１】
すなわち、入力側のキャリア３４に入力された動力の伝達経路は、入力側のサンギヤ３０から出力側のキャリア２６に伝達される経路と、入力側のリングギヤ３６及び出力側のリングギヤ２８を介して出力側のキャリア２６に伝達される経路とに分流される。動力伝達経路が分流されることにより、遊星機構の各要素が反力を分担し、反力の集中を抑制することができる。そして、出力側のキャリア２６からラチェット４４を介してハブ胴１６へ動力が伝達される。
【００６２】
図１１及び表２に示されるように、３段位（３ｒｄ）ではブレーキ４０、７０の動作によりサンギヤ３０とサンギヤ６６がハブ軸１２に固定され、サンギヤ３０とサンギヤ６６が回転しない。また、サンギヤ６８を固定するブレーキ７２は解放される。この状態では、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２で切断される（フリー状態）。駆動部材１４からの動力は入力側のキャリア３４に入力され、キャリア３４がハブ軸１２を中心に回転する。そして、キャリア３４に支持された複数のピニオンギヤ３２が公転し、複数のピニオンギヤ３２に噛合する入力側のリングギヤ３６が出力側のリングギヤ２８と一体的に回転する。サンギヤ６６は固定されているため、出力側のリングギヤ２８に噛合する複数の段付きピニオンギヤ６４が公転し、出力側のキャリア２６が回転する。そして、出力側のキャリア２６からラチェット４４を介してハブ胴１６へ動力が伝達される。
【００６３】
図１２及び表２に示されるように、４段位（４ｔｈ）ではブレーキ４０、７２の動作により入力側のサンギヤ３０と出力側のサンギヤ６８がハブ軸１２に固定され、サンギヤ３０とサンギヤ６８が回転しない。また、サンギヤ６６を固定するブレーキ７０は解放される。この状態では、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２で切断される（フリー状態）。駆動部材１４からの動力は入力側のキャリア３４に入力され、キャリア３４がハブ軸１２を中心に回転する。そして、キャリア３４に支持された複数のピニオンギヤ３２が公転し、複数のピニオンギヤ３２に噛合する入力側のリングギヤ３６が出力側のリングギヤ２８と一体的に回転する。出力側のサンギヤ６８は固定されているため、出力側のリングギヤ２８に噛合する複数の段付きピニオンギヤ６４が公転し、出力側のキャリア２６が回転する。そして、出力側のキャリア２６からラチェット４４を介してハブ胴１６へ動力が伝達される。
【００６４】
図１３には、入力側遊星歯車列２０及び出力側遊星歯車列６２の作動別変速比を共線図法により作図した図が示されている。前述した図６と同様に、サンギヤ６６（Ｓ１ａ）とリングギヤ２８（Ｒ１）の歯数の比、サンギヤ６８（Ｓ１ｂ）とリングギヤ２８（Ｒ１）の歯数の比に基づき、横軸にサンギヤ６６（Ｓ１ａ）、サンギヤ６８（Ｓ１ｂ）、キャリア２６（Ｃ１）、リングギヤ２８（Ｒ１）を配置する。同様に、サンギヤ３０（Ｓ２）とリングギヤ３６（Ｒ２）の歯数の比に基づき、横軸にサンギヤ３０（Ｓ２）、キャリア３４（Ｃ２）、リングギヤ３６（Ｒ２）を配置する。
【００６５】
４段位（４ｔｈ）では、駆動部材１４からの動力が入力されるキャリア３４（Ｃ２）の回転を１とし、固定要素の入力側のサンギヤ３０（Ｓ２）をゼロとし、この２点を直線８０で結ぶ。この直線８０をキャリア３４（Ｃ２）からの動力伝達経路にしたがって入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）と出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）に延長し、この直線８０の延長線上の入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）と出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の縦軸の大きさがこれらの回転速度となる。固定要素の出力側のサンギヤ６８（Ｓ１ｂ）をゼロとし、これと出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の回転速度の２点を直線８２で結ぶ。ハブ胴１６へ動力が出力されるキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＣが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して大幅な増速となる。
【００６６】
３段位（３ｒｄ）では、同様に固定要素の出力側のサンギヤ６６（Ｓ１ａ）をゼロとし、これと出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の回転速度の２点を直線８４で結ぶ。ハブ胴１６へ動力が出力されるキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＤが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して増速となる。
【００６７】
２段位（２ｎｄ）では、駆動部材１４からの動力が入力されるキャリア３４（Ｃ２）の回転を１とし、固定要素の出力側のサンギヤ６８（Ｓ１ｂ）をゼロとし、この２点を直線８６で結ぶ。キャリア３４（Ｃ２）からの動力は入力側のサンギヤ３０（Ｓ２）に伝達され、サンギヤ３０（Ｓ２）とワンウェイクラッチ４２で接続された出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、入力側のサンギヤ３０（Ｓ２）の縦軸の大きさがサンギヤ３０（Ｓ２）の回転速度となり、キャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＥが出力回転の大きさとなる。また、キャリア３４（Ｃ２）からの動力は入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）及び出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）を介して出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、直線８６の延長線上の入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）及び出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の縦軸の大きさがこれらの回転速度となり、出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＥが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して減速となる。
【００６８】
１段位（１ｓｔ）では、同様に動力が入力されるキャリア３４（Ｃ２）の回転を１とし、固定要素の出力側のサンギヤ６６（Ｓ１ａ）をゼロとし、この２点を直線８８で結ぶ。キャリア３４（Ｃ２）からの動力は入力側のサンギヤ３０（Ｓ２）と、サンギヤ３０（Ｓ２）とワンウェイクラッチ４２で接続された出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、入力側のサンギヤ３０（Ｓ２）の縦軸の大きさがサンギヤ３０（Ｓ２）の回転速度となり、出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＦが出力回転の大きさとなる。また、キャリア３４（Ｃ２）からの動力は入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）及び出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）を介して出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、直線８８の延長線上の入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）と出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の縦軸の大きさがこれらの回転速度となり、出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＦが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して大幅な減速となる。
【００６９】
このような自転車用内装変速ハブ６０では、入力要素、出力要素を固定した構成とすることができ、大トルクの要素を移し換える必要がなく、変速待ちや変速ショックを抑制することができる。また、サンギヤ３０、６６、６８を固定するための制御の方向を一方向のみで構成することができ、正逆両方向の制御を行う場合に比べてサンギヤ３０、６６、６８を固定、解放する制御が容易であり、構成を簡略化できる。
【００７０】
さらに、段付きピニオンギヤ６４を用いることで、更なる多段化を実現でき、入力要素、出力要素を固定した増減速仕様を実現することができる。なお、分流時には減速となり、それ以外の時は各歯数の設定により、減速、等速、増速に設定することができる（第２実施形態では増速仕様）。段付きピニオンギヤを用いて変速する場合は、サンギヤの反力が何れかの変速段に集中する可能性があるが、上述のように動力の伝達経路の分流を適切に行うことで、このような集中する抑制することができる。また、制御するサンギヤのトルクが大きい場合は、変速操作時にペタリングの踏力を弱める等の必要があるが、本実施形態では制御するサンギヤ６６、６８のトルクを小さくすることができるため、高負荷時の変速性能が向上し、気持ち良い変速を実現することができる。
【００７１】
次に、図１４〜図１９を用いて、本発明の第３実施形態である自転車用内装変速ハブについて説明する。なお、第１実施形態及び第２実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００７２】
図１４及び図１５に示されるように、自転車用内装変速ハブ１００は、ハブ胴１６の内部に、出力側の遊星歯車機構としての出力側遊星歯車列１８と、入力側の遊星歯車機構としての入力側遊星歯車列１０２と、を備えている。入力側遊星歯車列１０２に設けられたキャリア３４には、複数の段付きピニオンギヤ１０４が支持されている。複数の段付きピニオンギヤ１０４は、歯数が異なる小径のギヤ１０４Ａ（Ｐ２ａ）と大径のギヤ１０４Ｂ（Ｐ２ｂ）が一体として設けられたものであり、出力側遊星歯車列１８の側に小径のギヤ１０４Ａが配置されている。また、入力側遊星歯車列１０２には、段付きピニオンギヤ１０４のそれぞれのギヤ１０４Ａ、１０４Ｂに噛合する２つのサンギヤ１０６（Ｓ２ａ）、１０８（Ｓ２ｂ）が設けられている。
【００７３】
また、自転車用内装変速ハブ１００は、サンギヤ１０６、１０８をハブ軸１２に対して固定又は解放することにより動力伝達経路を切り換える動力切り換え手段としてのブレーキ１１０（Ｂ２ａ）、ブレーキ１１２（Ｂ２ｂ）をそれぞれ備えている。サンギヤ２２はハブ軸１２に常時固定されている。ワンウェイクラッチ４２は、入力側のサンギヤ１０６と出力側のキャリア２６とを接続又は切断するように構成されている。
【００７４】
この自転車用内装変速ハブ１０は、低速から高速までの３段変速を行えるようにした内装変速ハブであり、自転車に設けられた図示しない変速レバーの操作により、低速から高速まで１段位（１ｓｔ）、２段位（２ｎｄ）、３段位（３ｒｄ）に切り換えられるように構成されている。
【００７５】
表３には、各変速段位におけるブレーキ１１０、１１２及びワンウェイクラッチ４２の接続状態が示されている。
【００７６】
【表３】
【００７７】
ワンウェイクラッチ４２（ＯＷＣ）は、入力側のサンギヤ１０６の回転が出力側のキャリア２６の回転よりも遅い場合は切断される構成であり、表３に示すようにブレーキ１１０、１１２の固定、解放を制御すればよい。
【００７８】
次に、自転車用内装変速ハブ１００の動力伝達経路の切り換え、サンギヤ１０６、１０８の制御及び自転車用内装変速ハブ１００の動作について説明する。
【００７９】
図１６及び表３に示されるように、１段位（１ｓｔ）ではサンギヤ１０６を固定するブレーキ１１０とサンギヤ１０８を固定するブレーキ１１２がそれぞれ解放される。この状態では、入力側のサンギヤ１０６と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２で接続されている（ロック状態）。
【００８０】
駆動部材１４からの動力は入力側のキャリア３４に入力され、キャリア３４がハブ軸１２を中心に回転する。このとき、出力側のサンギヤ２２が固定されているため、キャリア３４の回転により複数の段付きピニオンギヤ１０４を介して入力側のサンギヤ１０６が回転すると共に、サンギヤ１０６とワンウェイクラッチ４２を介して接続された出力側のキャリア２６が回転し、キャリア２６に支持された複数のピニオンギヤ２４が公転する。これと同時に、入力側のキャリア３４の回転により複数の段付きピニオンギヤ１０４を介して入力側のリングギヤ３６及び出力側のリングギヤ２８が回転する。その際、入力側のサンギヤ１０６及び出力側のキャリア２６と、入力側のリングギヤ３６及び出力側のリングギヤ２８は、一定の速度差を保った状態で回転する（図１９参照）。
【００８１】
すなわち、入力側のキャリア３４に入力された動力の伝達経路は、入力側のサンギヤ１０６から出力側のキャリア２６に伝達される経路と、入力側のリングギヤ３６と一体的に回転する出力側のリングギヤ２８を介して出力側のキャリア２６に伝達される経路とに分流される。動力伝達経路が分流されることにより、遊星機構の各要素が反力を分担し、反力の集中を抑制することができる。そして、出力側のキャリア２６からラチェット４４を介してハブ胴１６へ動力が伝達される。
【００８２】
図１７及び表３に示されるように、２段位（２ｎｄ）では、ブレーキ１１２が作動してサンギヤ１０８がハブ軸１２に固定され、サンギヤ１０８が回転しない。また、サンギヤ１０６を固定するブレーキ１１０は解放される。この状態では、入力側のサンギヤ１０６と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２で切断される（フリー状態）。駆動部材１４からの動力は入力側のキャリア３４に入力され、キャリア３４がハブ軸１２を中心に回転する。入力側のキャリア３４が回転すると、複数の段付きピニオンギヤ１０４が公転し、ギヤ１０４Ａに噛合する入力側のリングギヤ３６が出力側のリングギヤ２８と一体的に回転する。さらに出力側のリングギヤ２８に噛合する複数のピニオンギヤ２４が公転し、出力側のキャリア２６が回転することにより、ハブ胴１６へ動力が伝達される。
【００８３】
図１８及び表３に示されるように、３段位（３ｒｄ）ではブレーキ１１０の動作によりサンギヤ１０６がハブ軸１２に固定され、サンギヤ１０６が回転しない。また、サンギヤ１０８を固定するブレーキ１１２は解放される。この状態では、入力側のサンギヤ１０６と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２で切断される（フリー状態）。駆動部材１４からの動力は入力側のキャリア３４に入力され、キャリア３４がハブ軸１２を中心に回転する。そして、キャリア３４に支持された複数の段付きピニオンギヤ１０４が公転し、ギヤ１０４Ａに噛合する入力側のリングギヤ３６が出力側のリングギヤ２８と一体的に回転する。サンギヤ２２は固定されているため、出力側のリングギヤ２８に噛合する複数のピニオンギヤ２４が公転し、出力側のキャリア２６が回転する。そして、出力側のキャリア２６からラチェット４４を介してハブ胴１６へ動力が伝達される。
【００８４】
図１９には、入力側遊星歯車列１０２及び出力側遊星歯車列１８の作動別変速比を共線図法により作図した図が示されている。前述した図６と同様に、サンギヤ２２（Ｓ１）とリングギヤ２８（Ｒ１）の歯数の比に基づき、横軸にサンギヤ２２（Ｓ１）、キャリア２６（Ｃ１）、リングギヤ２８（Ｒ１）を配置する。同様に、サンギヤ１０６（Ｓ２ａ）とリングギヤ３６（Ｒ２）の歯数の比、サンギヤ１０８（Ｓ２ｂ）とリングギヤ３６（Ｒ２）の歯数の比に基づき、横軸にサンギヤ１０８（Ｓ２ｂ）、サンギヤ１０６（Ｓ２ａ）、キャリア３４（Ｃ２）、リングギヤ３６（Ｒ２）を配置する。
【００８５】
３段位（３ｒｄ）では、動力が入力されるキャリア３４（Ｃ２）の回転を１とし、固定要素の入力側のサンギヤ１０６（Ｓ２ａ）をゼロとし、この２点を直線１２０で結ぶ。この直線１２０の延長線上の入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）と出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の縦軸の大きさがこれらの回転速度となる。固定要素の出力側のサンギヤ２２（Ｓ１）をゼロとし、これと出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の回転速度の２点を直線１２２で結ぶ。動力が出力されるキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＧが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して大幅な増速となる。
【００８６】
２段位（２ｎｄ）では、同様にキャリア３４（Ｃ２）の回転を１とし、固定要素の入力側のサンギヤ１０８（Ｓ２ｂ）をゼロとし、この２点を直線１２４で結ぶ。同様に固定要素の出力側のサンギヤ２２（Ｓ１）をゼロとし、これと出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の回転速度の２点を直線１２６で結ぶ。動力が出力されるキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＨが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して増速となる。
【００８７】
１段位（１ｓｔ）では、動力が入力されるキャリア３４（Ｃ２）の回転を１とし、固定要素の出力側のサンギヤ２２（Ｓ１）をゼロとし、この２点を直線１２８で結ぶ。キャリア３４（Ｃ２）からの動力は入力側のサンギヤ１０６（Ｓ２ａ）に伝達され、サンギヤ１０６（Ｓ２ａ）とワンウェイクラッチ４２で接続された出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、サンギヤ１０６（Ｓ２ａ）の縦軸の大きさがその回転速度となり、出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＩが出力回転の大きさとなる。また、キャリア３４（Ｃ２）からの動力は入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）及び出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）を介して出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、直線１２８の延長線上の入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）と出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の縦軸の大きさがこれらの回転速度となり、出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＩが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して減速となる。
【００８８】
このような自転車用内装変速ハブ１００では、入力要素、出力要素を固定した構成とすることができ、大トルクの要素を移し換える必要がなく、変速待ちや変速ショックを抑制することができる。また、サンギヤ１０６、１０８を固定するための制御の方向を一方向のみで構成することができ、正逆両方向の制御を行う場合に比べてサンギヤ１０６、１０８を固定、解放する制御が容易であり、構成を簡略化できる。
【００８９】
さらに、段付きピニオンギヤ１０４を用いることで、多段化を実現でき、入力要素、出力要素を固定した増減速仕様を実現することができる。段付きピニオンギヤを用いて変速する場合は、サンギヤの反力が何れかの変速段に集中する可能性があるが、上述のように動力の伝達経路の分流を適切に行うことで、このような集中する抑制することができる。また、制御するサンギヤのトルクが大きい場合は、変速操作時にペタリングの踏力を弱める等の必要があるが、本実施形態では制御するサンギヤ１０６、１０８のトルクを小さくすることができるため、高負荷時の変速性能が向上し、気持ち良い変速を実現することができる。
【００９０】
次に、図２０〜図２３を用いて、本発明の第４実施形態である自転車用内装変速ハブについて説明する。なお、第１実施形態〜第３実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００９１】
図２０に示されるように、自転車用内装変速ハブ１４０は、第１実施形態と同様に入力側遊星歯車列２０と出力側遊星歯車列１８とを備えている。出力側遊星歯車列１８には、出力側のサンギヤ２２をハブ軸１２に対して固定又は解放することにより動力伝達経路を切り換える動力切り換え手段としてのブレーキ１４２（Ｂ１）が設けられている。入力側のサンギヤ３０はハブ軸１２に対して固定されている。
【００９２】
また、自転車用内装変速ハブ１４０は、入力側のキャリア３４と出力側のサンギヤ２２とを接続又は切断するクラッチ１４４（Ｃ（Ｓ１／Ｃ２））を備えている。クラッチ１４４は、第１実施形態で用いられたワンウェイクラッチではなく、オン・オフ操作により入力側のキャリア３４と出力側のサンギヤ２２とを接続・切断する構成である。
【００９３】
この自転車用内装変速ハブ１４０は、低速と高速の２段変速を行えるようにした内装変速ハブであり、自転車に設けられた図示しない変速レバーの操作により、１段位（１ｓｔ）、２段位（２ｎｄ）に切り換えるように構成されている。表４には、各変速段位におけるブレーキ１４２及びクラッチ１４４の接続状態が示されている。
【００９４】
【表４】
【００９５】
次に、自転車用内装変速ハブ１４０の動力伝達経路の切り換え、サンギヤ２２の制御及び自転車用内装変速ハブ１４０の動作について説明する。
【００９６】
図２１及び表４に示されるように、１段位（１ｓｔ）ではブレーキ１４２の動作により出力側のサンギヤ２２がハブ軸１２に固定される。また、この状態では、クラッチ１４４がオフ状態とされ、入力側のキャリア３４と出力側のサンギヤ２２とが切断されている（フリー状態）。
【００９７】
駆動部材１４（図１参照）からの動力は入力側のキャリア３４に入力される。そして、キャリア３４に支持された複数のピニオンギヤ３２（図１参照）を介して入力側のリングギヤ３６が回転し、入力側のリングギヤ３６の回転により出力側のリングギヤ２８が一体的に回転する。さらに、出力側のリングギヤ２８に噛合する複数のピニオンギヤ２４（図１参照）を介して出力側のキャリア２６が回転し、ハブ胴１６（図１参照）へ動力が伝達される。
【００９８】
図２２及び表４に示されるように、２段位（２ｎｄ）では、出力側のサンギヤ２２を固定するブレーキ１４２が解放される。この状態では、クラッチ１４４がオン状態とされ、入力側のキャリア３４と出力側のサンギヤ２２とが接続されている（ロック状態）。
【００９９】
駆動部材１４（図１参照）からの動力は入力側のキャリア３４に入力される。キャリア３４の回転により、キャリア３４とクラッチ１４４を介して接続された出力側のサンギヤ２２が回転し、出力側のサンギヤ２２と噛合する複数のピニオンギヤ２４（図１参照）を介して出力側のキャリア２６が回転する。これと同時に、入力側のキャリア３４の回転により複数のピニオンギヤ３２（図１参照）を介して入力側のリングギヤ３６が回転し、出力側のリングギヤ２８が一体的に回転する。その際、入力側のキャリア３４及び出力側のサンギヤ２２と、入力側のリングギヤ３６及び出力側のリングギヤ２８は、一定の速度差を保った状態で回転する（図２３参照）。
【０１００】
すなわち、入力側のキャリア３４に入力された動力の伝達経路は、出力側のサンギヤ２２を介して出力側のキャリア２６に伝達される経路と、入力側のリングギヤ３６と一体的に回転する出力側のリングギヤ２８を介して出力側のキャリア２６に伝達される経路とに分流される。動力伝達経路が分流されることにより、遊星機構の各要素が反力を分担し、反力の集中を抑制することができる。そして、出力側のキャリア２６からハブ胴１６（図１参照）へ動力が伝達される。
【０１０１】
図２３には、入力側遊星歯車列２０及び出力側遊星歯車列１８の作動別変速比を共線図法により作図した図が示されている。前述した図６と同様に、サンギヤ３０（Ｓ２）とリングギヤ３６（Ｒ２）の歯数の比に基づき、横軸にサンギヤ６サンギヤ３０（Ｓ２）、キャリア３４（Ｃ２）、リングギヤ３６（Ｒ２）を配置すると共に、サンギヤ２２（Ｓ１）とリングギヤ２８（Ｒ１）の歯数の比に基づき、横軸にサンギヤ２２（Ｓ１）、キャリア２６（Ｃ１）、リングギヤ２８（Ｒ１）を配置する。また、サンギヤ２２（Ｓ１）とキャリア３４（Ｃ２）はクラッチ１４４で接続されるため、横軸の同じ位置となる。
【０１０２】
２段位（２ｎｄ）では、動力が入力されるキャリア３４（Ｃ２）の回転を１とし、固定要素の入力側のサンギヤ３０（Ｓ２）をゼロとし、この２点を直線１５０で結ぶ。キャリア３４（Ｃ２）からの動力は入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）及び出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）を介して出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、直線１５０の延長線上の入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）及び出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の縦軸の大きさがこれらの回転速度となり、出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＪが出力回転の大きさとなる。また、キャリア３４（Ｃ２）からの動力はキャリア３４（Ｃ２）とクラッチ１４４で接続された出力側のサンギヤ２２（Ｓ１）を介して出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、出力側のサンギヤ２２（Ｓ１）の縦軸の大きさがその回転速度となり、出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＪが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して増速となる。
【０１０３】
１段位（１ｓｔ）では、固定要素の出力側のサンギヤ２２（Ｓ１）をゼロとし、これと出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の回転速度の２点を直線１５２で結ぶ。動力は出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）を介して出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、動力が出力されるキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＫが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して減速となる。
【０１０４】
このような自転車用内装変速ハブ１４０では、入力要素、出力要素を固定した入力側遊星歯車列２０及び出力側遊星歯車列１８を構成することができ、大トルクの要素を移し換える必要がなく、変速待ちや変速ショックを抑制することができる。また、出力側のサンギヤ２２を固定するための制御の方向を一方向のみで構成することができ、サンギヤを固定するときに正逆両方向の制御を行う場合に比べて、構成を簡略化できる。また、入力側のキャリア３４にのみ入力し、出力側のキャリア２６のみから出力すると共に、入力側のキャリア３４と出力側のサンギヤ２２とをクラッチ１４４で接続することにより、入力要素、出力要素を固定した増減速仕様を実現することができる。なお、分流時には増速となり、それ以外の時は各歯数の設定により減速、等速、増速に設定することができる（第４実施形態では減速仕様）。
【０１０５】
なお、自転車用内装変速ハブ１４０において、入力側遊星歯車列２０及び出力側遊星歯車列１８の少なくとも一方に段付きピニオンギヤを設けることにより、更なる多段化を実現でき、入力要素、出力要素を固定した増減速仕様を実現することができる。
【０１０６】
次に、図２４〜図２７を用いて、本発明の第５実施形態である自転車用内装変速ハブについて説明する。なお、第１実施形態〜第４実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【０１０７】
図２４に示されるように、自転車用内装変速ハブ１６０は、第１実施形態と同様に入力側遊星歯車列２０と出力側遊星歯車列１８とを備えており、入力側のサンギヤ３０、出力側のサンギヤ２２をハブ軸１２に対して固定又は解放することにより動力伝達経路を切り換える動力切り換え手段としてのブレーキ１６２（Ｂ２）、ブレーキ１４２（Ｂ１）が設けられている。
【０１０８】
自転車用内装変速ハブ１６０は、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６を接続又は切断するワンウェイクラッチ４２（ＯＷＣ）を備えている。ワンウェイクラッチ４２は第１実施形態と同じ構成である。また、自転車用内装変速ハブ１６０は、駆動部材１４（図１参照）からの動力は入力側のキャリア３４のみに入力され、出力側のリングギヤ２８のみからハブ胴１６（図１参照）へ動力が出力されるように構成されている。
【０１０９】
この自転車用内装変速ハブ１６０は、低速と高速の２段変速を行えるようにした内装変速ハブであり、図示しない変速レバーの操作により、１段位（１ｓｔ）、２段位（２ｎｄ）に切り換えるように構成されている。表５には、各変速段位におけるブレーキ１４２、１６２及びワンウェイクラッチ４２の接続状態が示されている。
【０１１０】
【表５】
【０１１１】
次に、自転車用内装変速ハブ１６０の動力伝達経路の切り換え、サンギヤ２２、３０の制御及び自転車用内装変速ハブ１６０の動作について説明する。
【０１１２】
図２５及び表５に示されるように、１段位（１ｓｔ）ではブレーキ１４２、１６２の動作により出力側のサンギヤ２２がハブ軸１２に固定され、入力側のサンギヤ３０がハブ軸１２から解放される。また、この状態では、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２で接続されている（ロック状態）。
【０１１３】
駆動部材１４（図１参照）からの動力が入力側のキャリア３４に入力されると、入力側のキャリア３４の回転により複数のピニオンギヤ３２（図１参照）を介して入力側のリングギヤ３６と出力側のリングギヤ２８が一体的に回転する。これと同時に、入力側のキャリア３４の回転により複数のピニオンギヤ３２（図１参照）を介して入力側のサンギヤ３０が回転し、サンギヤ３０とワンウェイクラッチ４２を介して接続された出力側のキャリア２６が回転する。さらに複数のピニオンギヤ２４（図１参照）を介して出力側のリングギヤ２８に動力が伝達される。その際、入力側のサンギヤ３０及び出力側のキャリア２６と、入力側のリングギヤ３６及び出力側のリングギヤ２８は、一定の速度差を保った状態で回転する（図２７参照）。
【０１１４】
すなわち、入力側のキャリア３４に入力された動力の伝達経路は、入力側のリングギヤ３６と一体的に回転する出力側のリングギヤ２８に伝達される経路と、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６を介して出力側のリングギヤ２８に伝達される経路とに分流される。動力伝達経路が分流されることにより、遊星機構の各要素が反力を分担し、反力の集中を抑制することができる。そして、出力側のリングギヤ２８からハブ胴１６（図１参照）へ動力が伝達される。
【０１１５】
図２６及び表５に示されるように、２段位（２ｎｄ）では、ブレーキ１４２、１６２の動作により入力側のサンギヤ３０がハブ軸１２に固定され、出力側のサンギヤ２２がハブ軸１２から解放される。この状態では、入力側のサンギヤ３０と出力側のキャリア２６とがワンウェイクラッチ４２により切断されている（フリー状態）。
【０１１６】
駆動部材１４（図１参照）からの動力が入力側のキャリア３４に入力されると、複数のピニオンギヤ３２（図１参照）を介して入力側のリングギヤ３６が回転し、出力側のリングギヤ２８が一体的に回転する。そして、出力側のリングギヤ２８からハブ胴１６（図１参照）へ動力が伝達される。
【０１１７】
図２７には、入力側遊星歯車列２０及び出力側遊星歯車列１８の作動別変速比を共線図法により作図した図が示されている。前述した図６と同様に、サンギヤ２２（Ｓ１）とリングギヤ２８（Ｒ１）の歯数の比に基づき、横軸にサンギヤ２２（Ｓ１）、キャリア２６（Ｃ１）、リングギヤ２８（Ｒ１）を配置すると共に、サンギヤ３０（Ｓ２）とリングギヤ３６（Ｒ２）の歯数の比に基づき、横軸にサンギヤ３０（Ｓ２）、キャリア（Ｃ２）、リングギヤ３６（Ｒ２）を配置する。また、サンギヤ３０（Ｓ２）とキャリア２６（Ｃ１）はワンウェイクラッチ４２で接続されるため、横軸の同じ位置となる。
【０１１８】
２段位（２ｎｄ）では、動力が入力されるキャリア３４（Ｃ２）の回転を１とし、固定要素の入力側のサンギヤ３０（Ｓ２）をゼロとし、この２点を直線１７０で結ぶ。キャリア３４（Ｃ２）からの動力は入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）及び出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）に伝達されるため、直線１７０の延長線上の入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）及び出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の縦軸の大きさＬが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して大幅な増速となる。
【０１１９】
１段位（１ｓｔ）では、動力が入力されるキャリア３４（Ｃ２）の回転を１とし、固定要素の出力側のサンギヤ２２（Ｓ１）をゼロとし、この２点を直線１７２で結ぶ。キャリア３４（Ｃ２）からの動力は入力側のリングギヤ３６（Ｒ２）及び出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）に伝達されるため、直線１７２の延長線上の出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の縦軸の大きさＭが出力回転の大きさとなる。また、キャリア３４（Ｃ２）からの動力はサンギヤ３０（Ｓ２）とワンウェイクラッチ４２で接続された出力側のキャリア２６（Ｃ１）を介して出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）に伝達されるため、サンギヤ３０（Ｓ２）と出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさがそれらの回転速度となり、出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）の縦軸の大きさＭが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して増速となる。
【０１２０】
このような自転車用内装変速ハブ１６０では、入力要素、出力要素を固定した入力側遊星歯車列２０及び出力側遊星歯車列１８を構成することができ、大トルクの要素を移し換える必要がなく、変速待ちや変速ショックを抑制することができる。また、サンギヤ２２、３０を固定するための制御の方向を一方向のみで構成することができ、サンギヤを固定するときに正逆両方向の制御を行う場合に比べて、構成を簡略化できる。なお、分流時およびそれ以外のときも増速となる。
【０１２１】
なお、自転車用内装変速ハブ１６０において、入力側遊星歯車列２０及び出力側遊星歯車列１８の少なくとも一方に段付きピニオンギヤを設けることにより、更なる多段化を実現できる。
【０１２２】
次に、図２８〜図３１を用いて、本発明の第６実施形態である自転車用内装変速ハブについて説明する。なお、第１実施形態〜第５実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【０１２３】
図２８に示されるように、自転車用内装変速ハブ１８０は、第１実施形態と同様に入力側遊星歯車列２０と出力側遊星歯車列１８とを備えており、入力側のサンギヤ３０、出力側のサンギヤ２２をハブ軸１２に対して固定又は解放することにより動力伝達経路を切り換える動力切り換え手段としてのブレーキ１６２（Ｂ２）、ブレーキ１４２（Ｂ１）が設けられている。
【０１２４】
自転車用内装変速ハブ１８０は、入力側のキャリア３４と出力側のサンギヤ２２とを接続又は切断するクラッチ１４４を備えている。また、自転車用内装変速ハブ１８０は、駆動部材１４（図１参照）からの動力は入力側のリングギヤ３６のみに入力され、出力側のキャリア２６のみからハブ胴１６（図１参照）へ動力が出力されるように構成されている。
【０１２５】
この自転車用内装変速ハブ１８０は、低速と高速の２段変速を行えるようにした内装変速ハブであり、図示しない変速レバーの操作により、１段位（１ｓｔ）、２段位（２ｎｄ）に切り換えるように構成されている。表６には、各変速段位におけるブレーキ１４２、１６２及びクラッチ１４４の接続状態が示されている。
【０１２６】
【表６】
【０１２７】
次に、自転車用内装変速ハブ１８０の動力伝達経路の切り換え、サンギヤ２２、３０の制御及び自転車用内装変速ハブ１８０の動作について説明する。
【０１２８】
図２９及び表６に示されるように、１段位（１ｓｔ）ではブレーキ１４２、１６２の動作により出力側のサンギヤ２２がハブ軸１２に固定され、入力側のサンギヤ３０がハブ軸１２から解放される。また、クラッチ１４４はオフ状態とされ、入力側のキャリア３４と出力側のサンギヤ２２とが切断されている（フリー状態）。
【０１２９】
駆動部材１４（図１参照）からの動力が入力側のリングギヤ３６に入力されると、出力側のリングギヤ２８が一体的に回転する。さらに、出力側のリングギヤ２８に噛合する複数のピニオンギヤ２４（図１参照）を介して出力側のキャリア２６が回転し、ハブ胴１６（図１参照）へ動力が伝達される。
【０１３０】
図３０及び表６に示されるように、２段位（２ｎｄ）では、ブレーキ１４２、１６２の動作により入力側のサンギヤ３０がハブ軸１２に固定され、出力側のサンギヤ２２がハブ軸１２から解放される。また、クラッチ１４４はオン状態とされ、入力側のキャリア３４と出力側のサンギヤ２２とが接続されている（ロック状態）。
【０１３１】
駆動部材１４（図１参照）からの動力が入力側のリングギヤ３６に入力されると、複数のピニオンギヤ３２（図１参照）を介して入力側のキャリア３４が回転し、キャリア３４とクラッチ１４４を介して接続された出力側のサンギヤ２２が回転し、複数のピニオンギヤ２４（図１参照）を介して出力側のキャリア２６が回転する。これと同時に、入力側のリングギヤ３６の回転により出力側のリングギヤ２８が一体的に回転し、複数のピニオンギヤ２４（図１参照）を介して出力側のキャリア２６に動力が伝達される。その際、入力側のキャリア３４及び出力側のサンギヤ２２と、入力側のリングギヤ３６及び出力側のリングギヤ２８は、一定の速度差を保った状態で回転する（図３１参照）。
【０１３２】
すなわち、入力側のリングギヤ３６に入力された動力の伝達経路は、入力側のキャリア３４から出力側のサンギヤ２２を介して出力側のキャリア２６に伝達される経路と、出力側のリングギヤ２８を介して出力側のキャリア２６に伝達される経路とに分流される。動力伝達経路が分流されることにより、遊星機構の各要素が反力を分担し、反力の集中を抑制することができる。そして、出力側のキャリア２６からハブ胴１６（図１参照）へ動力が伝達される。
【０１３３】
図３１には、入力側遊星歯車列２０及び出力側遊星歯車列１８の作動別変速比を共線図法により作図した図が示されている。前述した図６と同様に、サンギヤ３０（Ｓ２）とリングギヤ３６（Ｒ２）の歯数の比に基づき、横軸にサンギヤ３０（Ｓ２）、キャリア（Ｃ２）、リングギヤ３６（Ｒ２）を配置すると共に、サンギヤ２２（Ｓ１）とリングギヤ２８（Ｒ１）の歯数の比に基づき、横軸にサンギヤ２２（Ｓ１）、キャリア２６（Ｃ１）、リングギヤ２８（Ｒ１）を配置する。また、キャリア３４（Ｃ２）とサンギヤ２２（Ｓ１）はクラッチ１４４で接続されるため、横軸の同じ位置となる。
【０１３４】
２段位（２ｎｄ）では、動力が入力されるリングギヤ３６（Ｒ２）の回転を１とし、固定要素の入力側のサンギヤ３０（Ｓ２）をゼロとし、この２点を直線１９０で結ぶ。この直線１９０の出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＮが出力回転の大きさとなる。また、リングギヤ３６（Ｒ２）からの動力はキャリア３４（Ｃ２）から出力側のサンギヤ２２（Ｓ１）を介して出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、キャリア３４（Ｃ２）とサンギヤ２２（Ｓ１）の縦軸の大きさがこれらの回転速度となり、出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＮが出力回転の大きさとなる。これは入力に対して減速となる。
【０１３５】
１段位（１ｓｔ）では、動力が入力されるリングギヤ３６（Ｒ２）の回転を１とし、固定要素の出力側のサンギヤ２２（Ｓ１）をゼロとし、この２点を直線１９２で結ぶ。リングギヤ３６（Ｒ２）からの動力は出力側のリングギヤ２８（Ｒ１）を介して出力側のキャリア２６（Ｃ１）に伝達されるため、直線１９２の出力側のキャリア２６（Ｃ１）の縦軸の大きさＯが出力回転の大きさとなる。これは入力に対し大幅な減速となる。
【０１３６】
このような自転車用内装変速ハブ１８０では、入力要素、出力要素を固定した入力側遊星歯車列２０及び出力側遊星歯車列１８を構成することができ、大トルクの要素を移し換える必要がなく、変速待ちや変速ショックを抑制することができる。また、サンギヤ２２、３０を固定するための制御の方向を一方向のみで構成することができ、サンギヤを固定するときに正逆両方向の制御を行う場合に比べて、構成を簡略化できる。なお、分流時およびそれ以外のときも減速となる。
【０１３７】
なお、自転車用内装変速ハブ１８０において、入力側遊星歯車列２０及び出力側遊星歯車列１８の少なくとも一方に段付きピニオンギヤを設けることにより、更なる多段化を実現できる。
【０１３８】
なお、上記第１実施形態〜第６実施形態に記載の自転車用内装変速ハブの作動別変速比は、図示した共線図に限定されるものではなく、サンギヤ、リングギヤ、ピニオンギヤの歯数を適宜に変更することができる。
【符号の説明】
【０１３９】
１０ 自転車用内装変速ハブ
１２ ハブ軸
１４ 駆動部材
１６ ハブ胴
１８ 出力側遊星歯車列（出力側遊星歯車機構）
２０ 入力側遊星歯車列（出力側遊星歯車機構）
２２ 出力側のサンギヤ
２４ ピニオンギヤ
２６ 出力側のキャリア
２８ 出力側のリングギヤ
３０ 入力側のサンギヤ
３２ ピニオンギヤ
３４ 入力側のキャリア
３６ 入力側のリングギヤ
４０ ブレーキ（動力切り換え手段）
４２ ワンウェイクラッチ（クラッチ）
６０ 自転車用内装変速ハブ
６２ 出力側遊星歯車列（出力側遊星歯車機構）
６４ 段付きピニオンギヤ
６６ 出力側のサンギヤ
６８ 出力側のサンギヤ
７０ ブレーキ（動力切り換え手段）
７２ ブレーキ（動力切り換え手段）
１００ 自転車用内装変速ハブ
１０２ 入力側遊星歯車列（入力側遊星歯車機構）
１０４ 段付きピニオンギヤ
１０６ 入力側のサンギヤ
１０８ 入力側のサンギヤ
１１０ ブレーキ（動力切り換え手段）
１１２ ブレーキ（動力切り換え手段）
１４０ 自転車用内装変速ハブ
１４２ ブレーキ（動力切り換え手段）
１４４ クラッチ
１６０ 自転車用内装変速ハブ
１６２ ブレーキ（動力切り換え手段）
１８０ 自転車用内装変速ハブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車本体に固定されたハブ軸に回転可能に取り付けられた駆動部材と、
前記ハブ軸に回転可能に取り付けられ、車輪に回転力を伝えるハブ胴と、
前記ハブ胴の内部に設けられ、前記駆動部材からの動力を前記ハブ胴に伝達する遊星歯車機構と、を備える自転車用内装変速ハブであって、
前記遊星歯車機構は、
前記ハブ軸に外挿される入力側のサンギヤと、前記サンギヤの周囲に配置され前記サンギヤに噛合する複数のピニオンギヤと、前記複数のピニオンギヤを支持する入力側のキャリアと、前記複数のピニオンギヤに噛合する入力側のリングギヤと、を備え、前記駆動部材からの動力が伝達される入力側遊星歯車機構と、
前記ハブ軸に外挿される出力側のサンギヤと、前記サンギヤの周囲に配置され前記サンギヤに噛合する複数のピニオンギヤと、前記複数のピニオンギヤを支持する出力側のキャリアと、前記複数のピニオンギヤに噛合する出力側のリングギヤと、を備え、前記ハブ胴へ出力する動力が伝達される出力側遊星歯車機構と、を有し、
前記駆動部材からの動力が伝達される前記入力側遊星歯車機構の入力要素を前記入力側のキャリア又は前記入力側のリングギヤに固定すると共に、前記ハブ胴へ出力する動力が伝達される前記出力側遊星歯車機構の出力要素を前記出力側のキャリア又は前記出力側のリングギヤに固定し、
前記入力側のリングギヤと前記出力側のリングギヤが一体的に回転するように構成され、
前記入力側のサンギヤと前記出力側のキャリアとを接続又は前記入力側のキャリアと前記出力側のサンギヤとを接続するクラッチと、
前記入力側遊星歯車機構から前記出力側遊星歯車機構に伝達される動力の伝達経路を複数の動力伝達経路に切り換える動力切り換え手段と、
を有する自転車用内装変速ハブ。
【請求項２】
前記動力切り換え手段は、前記入力側のサンギヤ又は前記出力側のサンギヤの前記ハブ軸への固定及び解放の組み合わせにより動力伝達経路を切り換える請求項１に記載の自転車用内装変速ハブ。
【請求項３】
前記駆動部材からの動力は前記入力側のキャリアにのみ入力されると共に、前記ハブ胴へ伝達される動力は前記出力側のキャリアからのみ出力される請求項１又は請求項２に記載の自転車用内装変速ハブ。
【請求項４】
前記出力側遊星歯車機構を構成する前記複数のピニオンギヤは、歯数の異なるギヤが一体として設けられた段付きピニオンギヤであり、
前記段付きピニオンギヤのそれぞれの歯に噛合する出力側のサンギヤが設けられ、
前記出力側のリングギヤには前記段付きピニオンギヤの一列が噛合する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の自転車用内装変速ハブ。
【請求項５】
前記入力側遊星歯車機構を構成する前記複数のピニオンギヤは、歯数の異なるギヤが一体として設けられた段付きピニオンギヤであり、
前記段付きピニオンギヤのそれぞれの歯に噛合する入力側のサンギヤが設けられ、
前記入力側のリングギヤには前記段付きピニオンギヤの一列が噛合する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の自転車用内装変速ハブ。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の自転車用内装変速ハブを有することを特徴とする自転車。
【請求項１】
自転車本体に固定されたハブ軸に回転可能に取り付けられた駆動部材と、
前記ハブ軸に回転可能に取り付けられ、車輪に回転力を伝えるハブ胴と、
前記ハブ胴の内部に設けられ、前記駆動部材からの動力を前記ハブ胴に伝達する遊星歯車機構と、を備える自転車用内装変速ハブであって、
前記遊星歯車機構は、
前記ハブ軸に外挿される入力側のサンギヤと、前記サンギヤの周囲に配置され前記サンギヤに噛合する複数のピニオンギヤと、前記複数のピニオンギヤを支持する入力側のキャリアと、前記複数のピニオンギヤに噛合する入力側のリングギヤと、を備え、前記駆動部材からの動力が伝達される入力側遊星歯車機構と、
前記ハブ軸に外挿される出力側のサンギヤと、前記サンギヤの周囲に配置され前記サンギヤに噛合する複数のピニオンギヤと、前記複数のピニオンギヤを支持する出力側のキャリアと、前記複数のピニオンギヤに噛合する出力側のリングギヤと、を備え、前記ハブ胴へ出力する動力が伝達される出力側遊星歯車機構と、を有し、
前記駆動部材からの動力が伝達される前記入力側遊星歯車機構の入力要素を前記入力側のキャリア又は前記入力側のリングギヤに固定すると共に、前記ハブ胴へ出力する動力が伝達される前記出力側遊星歯車機構の出力要素を前記出力側のキャリア又は前記出力側のリングギヤに固定し、
前記入力側のリングギヤと前記出力側のリングギヤが一体的に回転するように構成され、
前記入力側のサンギヤと前記出力側のキャリアとを接続又は前記入力側のキャリアと前記出力側のサンギヤとを接続するクラッチと、
前記入力側遊星歯車機構から前記出力側遊星歯車機構に伝達される動力の伝達経路を複数の動力伝達経路に切り換える動力切り換え手段と、
を有する自転車用内装変速ハブ。
【請求項２】
前記動力切り換え手段は、前記入力側のサンギヤ又は前記出力側のサンギヤの前記ハブ軸への固定及び解放の組み合わせにより動力伝達経路を切り換える請求項１に記載の自転車用内装変速ハブ。
【請求項３】
前記駆動部材からの動力は前記入力側のキャリアにのみ入力されると共に、前記ハブ胴へ伝達される動力は前記出力側のキャリアからのみ出力される請求項１又は請求項２に記載の自転車用内装変速ハブ。
【請求項４】
前記出力側遊星歯車機構を構成する前記複数のピニオンギヤは、歯数の異なるギヤが一体として設けられた段付きピニオンギヤであり、
前記段付きピニオンギヤのそれぞれの歯に噛合する出力側のサンギヤが設けられ、
前記出力側のリングギヤには前記段付きピニオンギヤの一列が噛合する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の自転車用内装変速ハブ。
【請求項５】
前記入力側遊星歯車機構を構成する前記複数のピニオンギヤは、歯数の異なるギヤが一体として設けられた段付きピニオンギヤであり、
前記段付きピニオンギヤのそれぞれの歯に噛合する入力側のサンギヤが設けられ、
前記入力側のリングギヤには前記段付きピニオンギヤの一列が噛合する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の自転車用内装変速ハブ。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の自転車用内装変速ハブを有することを特徴とする自転車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２０１０−１８８９５６（Ｐ２０１０−１８８９５６Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３７８１１（Ｐ２００９−３７８１１）
【出願日】平成２１年２月２０日（２００９．２．２０）
【出願人】（０００１１２９７８）ブリヂストンサイクル株式会社 (78)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２０日（２００９．２．２０）
【出願人】（０００１１２９７８）ブリヂストンサイクル株式会社 (78)
【Ｆターム（参考）】
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