JP2002531316A - フリーホイール・ハブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最も過酷な負荷に耐え、摩擦の数値が低く、信頼性が高く、正常な動作を行い、保守を容易に行うことができる自転車用のフリーホイール・ハブを提供すること。 【解決手段】 ハブ軸と、それに同心状に配置されているハブ体と、ピニオンを備えるスプロッケット・ホイールと、ラチェット歯止タイプと一緒に配置されているフリーホイール手段とを収容するために、上記ハブ軸と同心状に配置されている回転子とを備える自転車および類似の装置に特に適しているフリーホイール・ハブ。転がり軸受が、ハブ軸に対して、上記ハブ体を回転できるように支持するために、また、上記ハブ体に対して、上記回転子を回転できるように支持するために使用され、それぞれが、相互に所定の間隔を持つように配置されているローラ本体を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、特に、自転車に適しているフリーホイール・ハブに関する。しかし
、これが唯一の可能な用途ではない。この種のフリーホイール・ハブは、また、
車椅子および他の人力駆動または非人力駆動の車両および装置用の駆動装置とし
て使用することができる。しかし、説明を簡単にするために、以下の説明におい
ては、自転車に限定して本発明を説明することにする。しかし、それにより、上
記説明が、本発明の用途の範囲をいかなる意味でも制限するものと見なすべきで
はない。

【０００２】

【従来の技術】

自転車用のフリーホイール・ハブは、多くの場合、回転できるように装着され
ているラチェット歯止が二つの回転部材の間に配置されていて、ある回転方向に
おいては、上記二つの部材の間をぴったりと接続させ、反対の回転方向、すなわ
ち、アイドル方向においては、ある位置に移動し、その場合には、上記回転部材
の間で力を伝達することができないラチェット歯止フリーホイールにより実行さ
れる。

【０００３】 特に、高性能スポーツの分野においては、このようなフリーホイール・ハブへ
の需要が非常に高いが、需要はこれに限定されない。

【０００４】 一方においては、フリーホイール・ハブは、強力な力を捕捉しなければならな
いが、他方においては、フリーホイール・ハブは、長時間にわたって高い信頼性
を持つものでなければならない。さらに、駆動モードおよびアイドル・モードの
場合に、ハブ内で発生する摩擦はできるだけ小さいものでなければならない。

【０００５】 プロおよびセミプロの自転車競技の分野においては、通常、毎回またはほとん
ど毎回の使用に先だって、上記ハブの保守が行われる。それ故、ハブを容易に取
り外すことができ、再度組み立てることも必要である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】

それ故、本発明の目的は、最も過酷な負荷に耐え、摩擦の数値が低く、信頼性
が高く、正常な動作を行い、保守を容易に行うことができる自転車用のフリーホ
イール・ハブを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

この目的は、請求項１、請求項１７または請求項１８記載の本発明の対象物に
より達成される。

【０００８】 本発明の好適な実施形態は、従属請求項の記載の内容からなる。

【０００９】 本発明は、保守が容易で、力を伝達する際には、例えば、ペダル・クランクが
遊んでいる、下り坂の場合でも、信頼性が高く、耐久力に優れ、同時に摩擦損失
の低い、動作の信頼性が高く、耐久性に優れた自転車用ハブを提供する。

【００１０】 本発明のハブは、ハブ軸と、それに対して同心状に配置されている中空のハブ
体と、上記ハブ軸に対して同心状に配置されていて、その上に少なくとも一つの
ギヤを配置することができる回転子と、ラチェット・フリーホイール手段とを備
える。

【００１１】 転がり軸受は、個々の構成部材を支持するために使用される。一つまたはすべ
ての転がり軸受のローラ本体は、相互に所定の間隔を置いて設置される。好適に
は、例えば、ＤＩＮまたはＩＳＯ基準により、標準化され、個々に工業生産され
た転がり軸受を使用することが好ましい。このような転がり軸受を使用すれば、
コストが高く、誤りを起こし易い、ベアリングの遊びの調整を行わないですむ。
自転車業界においては、このような転がり軸受は、また、「工業用ベアリング」
とも呼ばれる。何故なら、これらベアリングは、通常、工業的に製造され、標準
化されているからである。

【００１２】 ベアリングとして、転がり軸受または工業用ベアリングを使用すれば、多くの
利点が得られる。何故なら、このような工業用ベアリングの品質の規格は、大量
生産のために、通常、非常に高度なものであるからである。欠陥のある摩耗ベア
リングは、簡単に迅速に交換することができる。標準化ベアリングを使用すれば
、高品質の交換を、事実上世界のすべての場所で、迅速に妥当なコストで行うこ
とができる。

【００１３】 本発明の後部ホイール・ハブは、さらに、前方への駆動方向の回転子のトルク
が、ハブ体に伝達されるように構成されているラチェット歯止を備えるフリーホ
イール手段を備え、それにより、フリーホイール手段は、歯止の位置が変化した
場合、回転子とハブ体との間に、摩擦接続、すなわち、隙間のない接続が行われ
るようにほぼ半径方向に構成される。

【００１４】 本発明のハブは、多くの利点を持つ。

【００１５】 ベアリングのローラ本体が、相互に所定の間隔を置いて配置されているこのよ
うな転がり軸受を使用すれば、本発明のハブに高度の信頼性と耐久性を与えるこ
とができる。このような信頼性と耐久性は、特に、個々のローラ本体の偶発的な
接触および摩擦接触を避けることができる、相互間にある、通常は一定の間隔を
持つ個々のローラ本体によるものである。上記のような接触が発生すると、摩耗
が増大する恐れがあり、またローラ本体の劣化を起こす恐れさえある。摩耗が増
大すると、ローラ本体の外側の輪郭が、その理想的な輪郭とは違うものになる恐
れがあり、そうなると、レースがヒビ割れたり、波状になる恐れがある。このよ
うになると、ハブ全体が破損する恐れがある。

【００１６】 好適には、ベアリング・ケージ内において、ボール、シリンダ、円錐体、また
はニードルをその間に含む内部リングと外部リングを持つローラを持つことが好
ましい転がり軸受を使用することにより、本発明のハブ内において、特に高度の
信頼性と耐久性が達成される。

【００１７】 工業的に製造された転がり軸受を使用すれば、確実に高度の品質と耐久性が得
られる。内部リングおよび外部リングを持つ転がり軸受を使用すれば、転がり軸
受が劣化しても、通常、それ以上ハブは損傷しない。何故なら、転がり軸受全体
を交換する場合には、内側の転がり軸受・レースと、外側の転がり軸受・レース
も交換することになるからである。従来の自転車用ハブの場合には、ハブ軸上の
円錐形の部分が、多くの場合、内側の転がり軸受・レースとしての働きをし、一
方、外側のレースは、ハブ体内に形成される。寿命がくるか、塵が混入してロー
ラ本体が劣化すると、ハブ全体が使用できなくなる恐れがある。

【００１８】 本発明の自転車用ハブのもう一つの実施形態の場合には、ハブは、従来のハブ
軸とは異なり、外径と内径との比、すなわち違いが、それぞれ小さく、中空のハ
ブ軸の肉厚が比較的薄く、好適には、０．５〜３ｍｍ、特に好適には、１．７〜
２．３ｍｍ、好適には、約２ｍｍになるように構成されている中空のハブ軸を備
える。

【００１９】 本発明の自転車用ハブのさらにもう一つの実施形態の場合には、従来の自転車
用ハブ内では、通常、一つの転がり軸受だけが使用されていたのとは異なり、少
なくとも二つの隣接して配置されている転がり軸受が、一つのベアリング位置で
使用されている。通常、一つの転がり軸受だけが使用されるある位置に、二つの
転がり軸受を使用すると、個々のベアリングに加わる応力が小さくなり、それに
より、この位置に、一つのベアリングを使用した場合と比較すると、外径がもっ
と小さいベアリングを使用することができる。ベアリングの外径が小さくなると
、材料の量が少なくてすみ、その結果、ハブ全体の重量が軽くなる。このことは
、スポーツ用の自転車の場合には、特に重要であるが、明らかに単にそれだけに
とどまらない。

【００２０】 本願と同じ日付で独国特許庁に出願された、自転車用ハブについて記載してい
る同じ出願人の並行出願（弁理士ファイル番号４５８２Ｐ１９７）は、このよう
な中空のハブ軸の使用、または通常、一つの転がり軸受が使用される位置におけ
る二つの転がり軸受の使用について詳細に開示している。従って、上記出願の記
述、図面および全内容は、本明細書の記載に援用する。

【００２１】 浮動ベアリング、特に、軸方向浮動ベアリングとして、ベアリング用に使用さ
れる一つまたはいくつかの転がり軸受を装着することができ、それにより、上記
浮動ベアリングの取付け精度は、０．０２〜０．５ｍｍの範囲内、好適には、０
．０５〜０．１５ｍｍの範囲内、特に好適には、約０．１ｍｍになる。二つの隣
接する転がり軸受をベアリングとして使用する場合には、特に好適には、二つの
中の一方が浮動ベアリングであることが好ましい。

【００２２】 好適には、少なくとも一つのベアリングは、ハブの少なくとも一方の側面上に
位置する浮動ベアリングであることが好ましい。特に好適には、ベアリング内の
持続的な張力を避けるために、ハブの中心に対する大部分の外側の転がり軸受は
、浮動ベアリングであることが好ましい。

【００２３】 本発明の自転車用ハブの好適な実施形態の場合には、予め製造された転がり軸
受の中の少なくとも一方は、塵および／または水から保護するために、シールを
備える。好適には、ハブ体を支持するための転がり軸受、およびハブ軸に対する
回転子は、塵および／または水から保護するためにシールを備えることが好まし
く、特に好適には、使用するすべての転がり軸受は、塵および／または水から保
護するためにシールを備えることが好ましい。特に好適には、標準化され、密封
された転がり軸受を使用することが好ましい。

【００２４】 好適には、本質的に保守を必要としない、転がり軸受を使用することが好まし
い。保守を必要としない転がり軸受、および／または密封転がり軸受を使用する
と特に有利である。何故なら、そうすることにより、ベアリングの寿命が延び、
自転車に乗る人に対してハブがさらに信頼性の高い永続性のあるものになるから
である。

【００２５】 本発明の自転車用のハブの好適な実施形態の場合には、一つまたはすべての個
々の使用する転がり軸受は、上記実施形態により、保守を必要としない、または
密封の溝付き玉軸受として実行することができる、溝付き玉軸受である。溝付き
玉軸受を使用すると特に有利である。何故なら、これらの玉軸受は、半径方向の
力の他に、軸方向の力も受けることができるからである。

【００２６】 本発明のハブのもう一つの好適な実施形態の場合には、溝付き玉軸受の他に、
一つのまたは数個の針状ころ軸受も使用することができる。

【００２７】 好適には、溝付き玉軸受を、ハブ軸に対してハブ体および回転子を支持するた
めに使用し、一方、一つまたは二つの溝付き玉軸受、または一つまたは二つの針
状ころ軸受を、ハブ体に対して回転子を支持するために使用することができるこ
とが好ましい。

【００２８】 ハブ体に対して回転子を支持するための上記ベアリングは、半径方向の構造体
の全長をできるだけ短くするために、それぞれ、内部リングおよび外部リング、
または一つの内部リングだけ、または一つの外部リングだけ、または一つのボー
ル・リテーナ、いわゆる針状リングを持つことができる。

【００２９】 特に、必ずしも針状リングに限定されないが、針状リングを使用する場合には
、ベアリングのために必要な半径方向の空間を短くすることができる。このこと
は、特に有利である。何故なら、ベアリングの直径が短くなると、材料が少なく
てすみ、ハブ全体の全重量が軽くなるからである。

【００３０】 本発明の自転車用のハブの好適な実施形態の場合には、ハブ体にしっかりと接
続しているフリーホイール・キャリヤ手段を使用する。ハブ体は、好適には、軽
量金属から作ることが好ましく、特に好適には、アルミニウム合金または類似の
軽量金属から作ることが好ましい。フリーホイール・キャリヤ手段は、同様に、
好適には、金属、軽量金属またはアルミニウム合金から作ることが好ましい、個
別構成部材である。しかし、特に好適には、フリーホイール・キャリヤ手段は、
焼入れ鋼または類似の材料から作ることが好ましい。回転子は、それぞれ、金属
、好適には、軽量金属、アルミニウム合金から作ることが好ましい。例えば、タ
ンデムのように、応力負荷が特に大きい場合には、回転子も、それぞれ、鋼鉄、
焼入れ鋼から作ることができる。

【００３１】 好適な実施形態の場合には、フリーホイール・キャリヤ手段は、ほぼシリンダ
状であり、貫通ボアホールを持つ。その端部において、ハブ体の方を向いて、フ
リーホイール・キャリヤ手段のハブ軸に垂直な断面のプロファイルは、多角形を
している。この端部における、上記フリーホイール・キャリヤ手段の外径は、円
周角により異なる。軸方向に見た、上記フリーホイール・キャリヤ手段の端部は
、ギヤに似た形をしていて、そのスプロッケットまたは歯は、尖っているか、ま
たは丸みを帯びているか、または正弦波の形をしている。特に好適には、数個の
、特に、九つの半径方向の膨らみが、円周角を横切って対称的に配置されている
ことが好ましい。

【００３２】 好適には、ハブ体は、断面において、フリーホイール・キャリヤ手段の多角形
の端部を、ほぼぴったりと受け入れて、相互ロックとして機能する、ハブ軸に対
して垂直な、回転子側の部分のところに、多角形のノッチを備えることが好まし
い。フリーホイール・キャリヤ手段の多角形の端部の設計により、ノッチは、上
記フリーホイール・キャリヤ手段と、トルクに影響されない本質的に自由に運動
できる上記ハブ体との間に、ぴったりと接続することができるようにハブ体内に
構成される。

【００３３】 本発明のハブのもう一つの異なる実施形態の場合には、ネジの頭部およびネジ
のシャフトを貫通しているボアホールを持つネジを備えるネジ手段を備える。ハ
ブの中心の方を向いているその端部のところで、フリーホイール・キャリヤ手段
の（雌の）ネジ山にねじこむことができるネジの頭部に対向するネジのシャフト
の少なくとも端部には、ネジ山が切られている。フリーホイール・キャリヤ手段
は、ハブ体内に挿入することにより装着される。フリーホイール・キャリヤ手段
およびハブ体の、多角形の外部プロファイルおよび内部プロファイルにより、フ
リーホイール・キャリヤ手段とハブ体を、トルクの影響を受けないように、ぴっ
たりと接続し、相互ロックすることができる。上記ネジ手段のネジは、その遠い
方の端部のところで、ネジ・シャフトの直径に対応するハブ体の孔部を通して、
フリーホイール・キャリヤ手段から、ハブ体の中空の中央部を通して導入され、
フリーホイール・キャリヤ手段内にねじ込まれる。本発明の構成の場合には、軸
方向の摩擦接続が、フリーホイール・キャリヤ手段とハブ体との間で行われるよ
うに、ネジの頭部は、ハブ体内のストップに対向して設置される。

【００３４】 ネジの頭部は、ネジの頭部を工具で回転することができるようにノッチまたは
突起を持つ。

【００３５】 本発明のハブのもう一つの好適な実施形態の場合には、フリーホイール手段は
、上記フリーホイール・キャリヤ手段上に配置されていて、トルクを伝達するた
めに、回転子の内周辺面と係合している溝または対応する歯と係合する、少なく
とも一つのラチェット歯止を含む。好適には、上記回転子の係合は、周辺方向に
おいて、係合内の各歯の側面が、徐々に上昇し、上記歯の頂部において、急激に
落下するように構成されていることが好ましい。

【００３６】 トルクを伝達する場合には、好適には、フリーホイール・キャリヤ手段の二つ
、三つ、四つまたはそれ以上のラチェット歯止が、回転子に係合し、駆動トルク
をギヤの急峻な側面からフリーホイール・キャリヤ手段に伝達し、その後で、ハ
ブ体に伝達することが好ましい。ペダルが停止している場合には、ラチェット歯
止は、係合部の平らな側面をスライドし、トルクは伝達されない。

【００３７】 ラチェット歯止を収容し、好適には、円形またはシリンダ状であることが好ま
しい上記の数のラチェット歯止の中の少なくとも一つに対応する多数の凹部は、
好適には、フリーホイール・キャリヤ手段の中央部のところの周辺に配置されて
いることが好ましい。

【００３８】 上記ラチェット歯止は、対応する形をしている端部を持ち、その第二の係合端
部が、回転子の内周辺面と係合している歯に係合することができるように対応す
る凹部内に係合する。

【００３９】 その上に、フリーホイール手段が配置されているフリーホイール・キャリヤ手
段の中央部は、好適には、その内部に環状スプリングが配置されていて、それら
を回転子と係合するために、上記ラチェット歯止の係合している端部が上昇する
ように、フリーホイール素子または歯止に応力を加える周辺方向を向いている溝
を備えることが好ましい。上記スプリングは、好適には、Ｑスプリングとして実
行し、３６０度以上の角度で、フリーホイール・キャリヤ手段を囲むことが好ま
しい。細い端部は、それぞれ、環状のＱ形のスプリングの端部のところで、約９
０度に曲げることができ、その後で、上記端部は、限定されたハブ構成で、軸に
対してほぼ平行に整合され、必要な場合には、それを周辺方向に固定するために
、フリーホイール・キャリヤ手段に対する軸方向の膨れとして突出する。Ｃ形の
スプリングを使用することもできる。

【００４０】 ハブ体の方向を向いているフリーホイール・キャリヤ手段のこの中央部に隣接
して、もっと直径の大きいシリンダ状の部分を、その上に上記フリーホイール・
キャリヤ手段、すなわち、ハブ体に対して回転子を回転できるように支持するた
めに、少なくとも一つの転がり軸受が配置されている上記フリーホイール・キャ
リヤ手段上に配置することができる。

【００４１】 好適には、転がり軸受は、ハブ軸に対して回転子を回転できるように支持する
ために、回転子とハブ体から遠い方の回転子の端部に近いハブ体との間に本質的
に配置することがる好ましい。

【００４２】 回転子が、ハブ体に対してフリーホイール手段の一方の側面、およびハブ軸に
対して、フリーホイール手段の他方の側面上に回転できるように支持されている
このタイプのベアリング装置は特に有利である。何故なら、負荷が掛かると、ハ
ブ体に対して著しく湾曲する回転子を事実上使用しないですむからである。フリ
ーホイール・キャリヤ手段は、それぞれ、例えば、山岳地帯を走行している場合
に、発生する恐れがある大きなトルクの負荷が掛かった場合、負荷が掛かった場
合にこのような湾曲が起こると、それぞれ、フリーホイール素子、すなわち、フ
リーホイール手段のラチェット歯止の片側だけに応力が掛かる恐れがあり、その
結果、これらの構成部材の摩耗が非常に大きくなる。

【００４３】 このような安定なベアリングは、ほぼ確実に、回転子のトルクを、いつでも、
ハブ体に高い信頼性で伝達する。ハブ体および／またはフリーホイール手段に対
して、負荷が掛かった場合に、大きく湾曲する回転子は、特に、コーナを曲がる
場合に、フリーホイール素子、またはフリーホイール手段のラチェット歯止が、
トルクをハブ体に伝達できなくなる。

【００４４】 本発明のハブはいくつかの利点を持っているが、想定できる事実上すべてのサ
イクリング状況で、その回転子のトルクは高い信頼性で、伝達される。

【００４５】 ハブ軸に対してフリーホイール手段を回転できるように支持するために、転が
り軸受は、好適には、ハブの中心から遠い方の、フリーホイール・キャリヤ手段
上に配置することが好ましい。

【００４６】 本発明のハブの好適な実施形態の場合には、軸に対して回転子を支持し、また
ハブ軸に対してフリーホイール手段を支持するための転がり軸受は、相互に隣接
して、また好適には、ある種のタイプのワッシャ、ロック・ワッシャまたは類似
の構成部材だけにより分離して配置することが好ましい。

【００４７】 本発明のハブの好適な実施形態の場合には、ハブは、工具をほとんど使用しな
いで手で取り外すことができる。さらに、回転子も、好適には、工具を使用しな
いで、それぞれ、手で取り外したり、除去したりできることが好ましい。

【００４８】 本発明のこの好適な実施形態の場合には、ねじこまれるか、単にハブ軸上をス
ライドされる端部保持素子が上記ハブ軸の両端部上に設置されている。

【００４９】 上記ハブ端部保持素子がネジ込むタイプのものである場合には、上記素子は、
好適には、雌のネジ山を持ち、一方、ハブ軸の端部は、雄のネジ山を持つことが
好ましい。この場合、好適には、ハブを分解する場合、上記ハブ端部保持素子を
回して取り外すために、工具を使用することができることが好ましい。

【００５０】 上記ハブ端部保持素子が、スリップオン・タイプである場合には、これらの素
子は手で引き出すことができる。

【００５１】 ハブの以降の分解は、いつでもほとんど工具を使用しないで行われる。すべて
の実施形態の場合、回転子は、好適には、手で引き出すことができることが好ま
しい。従って、例えば、清掃および保守を行う場合には、フリーホイール手段の
ような回転子で囲まれている内部に簡単に容易にアクセスすることができる。そ
のため、回転子を取り外した後で、例えば、ボールまたはラチェット歯止のよう
ローラの本体が、ハブから落下しないので特に有利である。

【００５２】 本発明のハブの好適な実施形態の場合には、好適には、Ｖ形の密封手段を含む
ことが好ましい、右アダプタ・リングの形をしているハブ端部保持素子が、その
上に回転子が配置されているハブ体の右側で、ハブ軸上をスライドし、それによ
り、それぞれ、上記Ｖ字形の密封手段である、一方の端部が、好適には、ハブ軸
上に、回転子を支持するための転がり軸受に隣接して位置することが好ましい回
転子塵遮蔽ガスケット上に支持される。

【００５３】 上記ハブ体の左側においては、同様に、好適には、Ｖ字形の密封手段を備える
ことが好ましい、左アダプタ・リングの形をしているハブ端部保持素子を、好適
には、ハブ軸上をスライドすることが好ましい。Ｖ字形の密封手段の一方の端部
は、ハブ体および／または塵および／または水が、ハブ内部に侵入するのを防止
するために、ハブ軸に対して上記ハブ体の左側のベアリングに対して機能する転
がり軸受上に支持される。

【００５４】 さらに好適には、環状凹部または溝を、上記ハブ体の右内側面上の内部周辺面
に沿って設けることが好ましい。上記側面上には、回転子が配置されていて、上
記凹部または溝のハブ軸に平行な断面は、丸くなっていて、上記ハブ体の右側の
端部上の直径は、上記凹部の最大直径より小さい。

【００５５】 好適には、密封手段は、本質的に、上記回転子と上記ハブ体との間に設置する
ことが好ましい。上記ハブ体は、好適には、少なくともその一部が柔軟な材料か
らできていて、基本的に、塵および／または水が、ハブ内に侵入するのを防止す
ることが好ましい。

【００５６】 上記密封手段は、好適には、上記回転子の外面上に設置するのが好ましい。特
に好適には、上記密封手段を、ハブ体の環状凹部の一部内に配置し、外部の汚染
負荷が、密封効果を増大する働きをするように構成することが好ましい。

【００５７】 このタイプの構成は、負荷が増大した場合に密封効果が強化され、それにより
、標準的な動作中に、摩擦損失を増大しないで効率的な密封効果を行うことがで
きるという点で有利である。

【００５８】 本発明のハブのもう一つの好適な実施形態の場合には、回転子とハブ体との間
の密封手段が、Ｖ字形に形成され、Ｖ字が外側を向くように、上記Ｖ字形の密封
手段の頂部がハブの中心の方を向くように位置している。

【００５９】 好適には、回転子とハブ体との間に位置するＶ字形シールの第一の密封壁部が
、回転子に対向して位置していて、第二の密封壁部が、ハブ体の環状凹部と接触
するために突出していることが好ましい。

【００６０】 このような構成は、多くの利点を持つ。何故なら、シールの密封効果は、外側
からかかった水により負担がかかると、自動的に増大するからであり、好適には
、その一部が柔軟な材料からできていることが好ましい、Ｖ字形のシールの二つ
の密封壁部が圧力により分離して、その結果、第二の密封壁部がハブ体の環状凹
部に対して押されたり、または押しつけられるからである。

【００６１】 それ故、通常の状況の下で、摩擦損失を低く保ちながら、上記密封手段の密封
効果を強化することことができる。

【００６２】 上記のすべての構成の好適な実施形態の場合には、上記密封手段の中の少なく
とも一つは、好適には、上記の柔軟な密封手段の中の一つに直列に接続している
ことが好ましい、追加のラビリンス・シールを備える。

【００６３】 特に好適には、追加のラビリンス・シールが、ハブの左側のハブ軸とハブ体と
の間の密封手段内に位置することが好ましい。しかし、追加のラビリンス・シー
ルも、回転子に対してハブ軸の密封手段内のハブの右側に配置することができ、
回転子とハブ体との間の上記後者の密封手段内に配置することができる。

【００６４】 本発明のハブのもう一つの実施形態は、１９９７年７月２２日に、独国特許庁
に出願された、同じ出願人の特許出願ＤＥ１９７ ３１４５１．１、および１９
９８年１０月１５日に、独国特許庁に出願された独国特許ＤＥ１９８ ４７６７
３．６が開示しているような特性を含む。それ故、上記出願の内容は、本明細書
に添付してある。図１、図２ａおよび図２ｂを参照しながら、同じ出願人の独国
特許、ＤＥ１９７ ３１４５１．１が開示しているような、少なくとも一つまた
は数個の密封手段の構成が特に好適である。

【００６５】

【発明の実施の形態】

実施形態によりまた図面を参照しながら、本発明のそのほかの利点、特徴およ
び可能な用途について説明する。

【００６６】 図１は、本発明のハブ３の第一の実施形態の断面図である。ハブ３ａは、ハブ
軸４、ハブ体１および回転子５を備える。ハブ体は、スポークを収容するための
貫通孔３３を持つフランジ３２を備える。

【００６７】 事実上、すべての自転車の場合、駆動のためのピニオン、それぞれのカスケー
ト接続のためのピニオン・パッケージは、走行方向に対して自転車の右側に配置
されている。従って、以下の説明においても、ハブの左右の部材が出てくるが、
上記方向は図１に対応する。

【００６８】 貫通ボアホールを備えるハブ体１は、ベアリング・シート３９が、ハブ体内の
ストップ３６上に配置されているその左の部分内のハブ軸４に対して同心状のボ
アホールを持つ。上記ベアリング・シートは、ハブ体内において、ストップ３６
により、ハブの中心の方向に向けて軸方向に支持されている、溝付き玉軸受２を
収容する働きをする。上記の溝付き玉軸受２は、ハブ軸４の上に配置されていて
、上記ハブ軸上のストップ３５により右方向に向けて軸方向に支持されている。

【００６９】 ハブの左半分内の上記溝付き玉軸受２の左に、異なるタイプの自転車フレーム
に取り付けるために、交換することができる左アダプタ・リング１３の形をして
いる左ハブ端部保持素子が配置されている。上記左アダプタ・リングの右端部内
のシリンダ状の表面は、水および塵が、ハブ体内に侵入するのを防止するために
、柔軟な材料でできているＶ字形密封リング２６を収容する。上記密封リング２
６は、それぞれ、アダプタ・リング１３およびハブ体１の間に直列に接続してい
る密封ギャップであるラビリンス・シールである。

【００７０】 Ｖ字形の密封リング２６は、ハブの中心を向いているその二つの密封壁部、ま
たは密封部分が、その軸方向の厚さに対するその半径方向の長さの比が２以上に
なるように非常に薄く形成されている。ハブの中心の方を向いている密封壁部は
、ハブ体および溝付き玉軸受２の近くの部分まで延びていて、上記溝付き玉軸受
２の外部レース・リングと接触している。

【００７１】 ローレット・ディスク１７は、ハブ軸上に左アダプタ・リングをしっかりと保
持するために、本実施形態内のハブ軸の左端部のところで軸端部にねじ込まれる
。

【００７２】 ラチェット・キャリヤ２２は、ハブの右側に配置されていて、ネジ２９により
、ハブ体１にしっかりと接続している。

【００７３】 装着中、上記ラチェット・キャリヤ２２は、右からハブ体内に導入され、上記
ネジ２９は、左からハブ体１内の上記ボアホールを通って延び、ネジ２９の雄の
ネジ山は、上記ラチェット・キャリヤの左側のラチェット・キャリヤ２２の雌の
ネジ山と係合する。ネジ２９の頭部は、ハブ体１内でストップ２８に対して支持
されている。

【００７４】 同じような構成の二つの溝付き玉軸受３１は、ラチェット・キャリヤ２２に対
して回転子５を回転できるように支持するために、ラチェット・キャリヤ２２の
左の部分内に隣接して配置されている。

【００７５】 ラチェット歯止２３は、回転子のトルクを、ラチェット・キャリヤに、その後
で、ハブ体に伝達するために、回転子５内の溝と係合することができる上記溝付
き玉軸受３１の右の部分内の周辺を横切って対称的に分布している。

【００７６】 中央の同心状の環状スプリング２４は、ラチェット歯止２３の領域内に配置さ
れていて、３６０度以上の角度でラチェット・キャリヤおよびその付随の歯止を
囲み、上記歯止２３の自由端部が上昇し、回転子の溝と係合する位置まで入るよ
うにラチェット歯止２３に応力を掛ける。

【００７７】 カラー２８は、ラチェット歯止２３の右において、歯止キャリヤ２２の部分上
にネジで固定される。カラー２８は、ハブ軸に対して、上記歯止キャリヤを回転
できるように支持するために、溝付き玉軸受３０が配置されている内部ベアリン
グ・シートを備える。軸方向に固定するために、ハブ軸は、ハブの左側上の上記
ストップ３５に対応するベアリング・シート部分内に位置するストップを持つ。
スペーサ・ディスク１１および他の溝付き玉軸受２は、ハブ軸に対して回転子を
支持している上記溝付き玉軸受３０のところで隣接している。それぞれが保持部
材１０であるディスクは、任意の軸方向の変位に対して、右側の溝付き玉軸受２
および３０の外部ベアリング・シェルを固定するために上記スペーサ・ディスク
１１に対して同心状に配置されている。

【００７８】 塵および水を遮蔽するために、塵遮蔽ガスケット１４および右アダプタ・リン
グ１２が、溝付き玉軸受２のところのハブの右側上で隣接していて、上記溝付き
玉軸受２は、同様に、その上に、ほぼＶ字形の密封リング１８が、配置されてい
るシリンダ状の部分を持つ。密封リング２６のＶ字の開口部のように密封リング
１８のＶ字の開口部は、同様に、半径方向に外側を向いている。ハブの中心の方
を向いている密封リングの密封壁部の端部は、上記塵遮蔽ガスケット１４に隣接
して接触している。

【００７９】 端部上にネジで固定されているチェック・パターン付きのディスクまたはロー
レット・ディスク１７は、その右側上のハブ軸のところまで延びている。

【００８０】 他の実施形態の場合には、左アダプタ・リング１３は、ハブ軸の外部周辺面に
沿って延びる溝と正確に整合する内部周辺面に沿って延びる溝を備える。柔軟な
材料からできているＯリングは、両方の溝内に配置されていて、一方では、アダ
プタ・リングを、工具を使用しないで、手でハブ軸を取り外すことができるよう
に、他方では、アダプタ・リングが、偶然ハブ軸から抜け出したり、またはその
上でなんらかの変位を決して受けないようにしている。

【００８１】 本明細書に記載する実施形態の場合、保守を行うためにハブを分解する際には
、チェック・パターン付きのまたはローレット・ディスク１７を取り外した後で
、工具を何も使用しないで、上記保守を行うことができる。

【００８２】 溝３７は、上記ハブ体の内部周辺面に沿って、ハブ体１の右側に配置されてい
る。上記溝の断面は、図１に示すように丸くなっている。Ｖ字形の密封リング９
は、同様に、回転子の外周辺面上に配置されている。密封リング９のＶ字の開口
部は、軸方向で整合していて、ハブの中心から遠ざかる方向を向いている。

【００８３】 溝３７および密封リング９は、ハブ体１と回転子５との間に狭いギャップだけ
が残るように構成される。この狭いギャップから水が侵入した場合には、Ｖ字形
の密封リング９の外側を向いている密封壁部が半径方向に外側に押され、その結
果、周辺溝３７に対して押しつけられる。このことは、水または塵が侵入した場
合には、密封リング９の密封効果が、自動的に強化されることを意味する。何故
なら、水が侵入すると、密封リング９の上記二つの密封壁部が広がり、それによ
り、密封効果が増大するからである。

【００８４】 図２ａの場合、ハブ体１のその上半分は普通の図面であり、その下半分は断面
図になっている。

【００８５】 図２ｂは、ストップ３８のところでのハブ体の横断面図である。ハブ体を貫通
する中央の連続している開口部の上記ストップ３８の部分の外側のプロファイル
は多角形をしていて、その内部には、九つの突起５５および膨らみ５６が、半径
方向の周辺部に沿って対称的に配置されている。ある膨らみから隣の膨らみへの
角度５２は４０度である。ある膨らみと隣の突起との間の角度５１は２０度であ
る。ある膨らみの二つの上に向かって延びる側面の間の角度５４は、５０度であ
る。

【００８６】 図３は、図１の実施形態の回転子５の縦断面図である。左の端部６１のところ
で、上記回転子は、密封リングを軸方向に固定するための上記密封リング９を収
容する外部溝６３を備える。

【００８７】 ベアリング・シート６５は、それぞれハブ体であるラチェット・キャリヤ関連
の回転子を支持するために、溝付き玉軸受３１を収容する左端部６１のところに
内周辺面上に配置されている。上記溝付き玉軸受３１は、半径方向のストップに
より右向きに軸方向に固定されている。

【００８８】 ピニオン収容部分３４は、（１０までの）複数のピニオンを収容するための外
部周辺面上に設けられている。ベアリング・シート６６は、ハブ軸に対する回転
子を支持するための溝付き玉軸受２を収容する右端部６２に近い内部周辺面上に
設置されている。

【００８９】 軸方向の溝６７は、回転子トルクを、ハブ体への移動方向に伝達するために、
その内部に、ラチェット・キャリヤ２２のラチェット歯止２３が係合する端部６
１の近くの内部周辺面上の円周を横切って対称的に分布している。

【００９０】 図４ａは、その上にラチェット歯止２３が配置されているラチェット・キャリ
ヤ２２の縦断面図である。溝７１は、ラチェット歯止に対して、係合方向に予め
張力を掛けていて、３６０度以上の角度で、ラチェット歯止およびラチェット・
キャリヤを囲んでいる環状スプリング２４を収容する。このように構成すると、
回転子を引き出した後で、ラチェット・キャリヤ２２上のラチェット歯止２３が
、スプリング２４により、正しい位置に保持され、それにより、個々の構成部材
および部品がハブから落下するのが防止されるという利点がある。

【００９１】 ラチェット・キャリヤに対して、回転子を保持するための溝付き玉軸受３１は
、ラチェット・キャリヤの中央部分内の外表面７３上に装着される。ベアリング
収容部分７３に隣接する半径方向のリング突起７２は、二つの溝付き玉軸受３１
を左に向けて軸方向に固定するためのものである。本発明のハブの限定された構
成の場合には、ハブ軸４は、上記ラチェット・キャリヤの中央のボアホール７６
を通して突出している。雌のネジ山７７が、ラチェット・キャリヤをハブ体１に
接続するために、その内部にネジ２９がねじ込まれる上記ラチェット・キャリヤ
の左端部に形成されている。多角形の部分７０は、上記ラチェット・キャリヤ２
２の左端部の外面上に位置する。

【００９２】 図４ｂは、九つの突起７４および九つの凹部７５が、円周方向に、交互に対称
的に配置されている上記多角形の部分７０を備える上記ラチェット・キャリヤ２
２の側面図である。二つの半径方向の突起７４の間の角度７８は約４０度であり
、ある凹部と隣の突起との間の角度７９は２０度である。

【００９３】 図５は、シール２６と半径方向の突起８２を収容するためのシリンダ状の部分
８１を備える左アダプタ・リング１３である。ハブの中心を向いている半径方向
の突起８２の側面とハブ軸との間の角度は９０度である。一方、下を向いている
側面とハブ軸との間の角度は４５度である。

【００９４】 図６は、Ｖ字形に形成され、それぞれ、二つの密封壁部、すなわち、密封リッ
プを持つ密封リング９である。第一の密封壁部９１は、回転子５の溝６３内の軸
に平行に延びていて、一方、シール９の第二の密封壁部９２は、図１に示すよう
に、溝３７の方向に外側に半径方向に整合している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のハブの第一の実施形態の断面図である。

【図２ａ】 図１の実施形態のハブ体のセミ断面図である。

【図２ｂ】 図２ａのハブ体の、Ａ−Ａ線に沿って切断した断面図である。

【図３】 図１の実施形態の回転子の断面図である。

【図４ａ】 図１の実施形態のフリーホイール・キャリヤ手段の断面図であ
る。

【図４ｂ】 図１の実施形態のフリーホイール・キャリヤ手段の前面図であ
る。

【図５】 図１の実施形態の左アダプタ・リングである。

【図６】 図１の実施形態の回転子とハブ体との間の密封手段である。

【符号の説明】

１ ハブ体 ２ 溝付き玉軸受 ３ ハブ ４ ハブ軸 ５ 回転子 ９ シール １０ ディスク １１ スペーサ・ディスク １２ 右アダプタ・リング １３ 左アダプタ・リング １４ 塵キャップ １７ ローレット・ディスク １８ シール ２２ ラチェット・キャリヤ ２３ ラチェット歯止 ２４ 環状スプリング ２６ シール ２８ ベアリング・キャリヤ ２９ ネジ ３０ 溝付き玉軸受 ３１ 溝付き玉軸受 ３２ フランジ ３３ ボアホール ３４ スプロッケット収容面 ３５ ストップ ３６ ストップ ３７ 溝 ３８ ストップ ３９ ベアリング・シート ５１ 角度 ５２ 角度 ５４ 角度 ５５ 突起 ５６ 膨らみ ６１ 端部 ６２ 端部 ６３ 溝 ６４ ストップ ６５ ベアリング・シート ６６ ベアリング・シート ６７ 溝 ７０ 多角形の部分 ７１ 溝 ７２ リング突起 ７３ ベアリング収容部分 ７４ 突起 ７５ 凹部 ７６ ボアホール ７７ 雌のネジ山 ７８ 角度 ７９ 角度 ８０ 密封リング ８１ シリンダ状の部分 ８２ 半径方向の突起 ９１ 第一の密封壁部 ９２ 第二の密封壁部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｃ 33/78 Ｆ１６Ｃ 33/78 Ｚ 33/80 33/80 Ｆ１６Ｄ 41/07 Ｆ１６Ｄ 41/07 Ｂ

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自転車および類似の装置に特に適しているフリーホイール・
   ハブであって、 ハブ軸と、 前記ハブ軸にほぼ同心状に配置されているハブ体と、 前記ハブ体が、前記ハブ軸に対して回転可能に装着されるように、前記ハブ体
   を支持するための少なくとも一つの転がり軸受と、 その上に少なくとも一つのギヤ・リングが配置される前記ハブ軸にほぼ同心状
   に、また回転できるように配置されている回転子と、 それにより、少なくとも一つの回転方向に前記ハブ体に対して前記回転子を回
   転できるように装着することにより、前記回転子上に少なくとも一つの転がり軸
   受が配置されていて、 走行方向の回転子のトルクが、前記ハブ体に伝達されるように構成されている
   ラチェット歯止を備えるフリーホイール手段と、 それにより、好適には、市販の転がり軸受であることが好ましい前記転がり軸
   受が、それぞれが、相互に所定の間隔を持つローラ本体を備えるフリーホイール
   ・ハブ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のハブにおいて、各転がり軸受の前記ローラ本
   体が、ベアリング・ケージによりその所定の距離内に保持されることを特徴とす
   るハブ。
3. 【請求項３】 請求項１記載のハブにおいて、前記転がり軸受の中の少なく
   とも一つが、保守を必要としないタイプのもので、塵および／または水から保護
   するためのシールを備えることを特徴とするハブ。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか１項記載のハブにおいて、前記転
   がり軸受の中の少なくとも一つが溝付き玉軸受であることを特徴とするハブ。
5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれか１項記載のハブにおいて、前記回
   転子が、少なくとも一つ、好適には、二つの溝付き玉軸受または針状ころ軸受に
   より、前記ハブ体に対して回転できるように装着されていて、それにより、前記
   少なくとも一つの各転がり軸受が、半径方向の構造上の高さを低く維持するため
   に、内部リングおよび外部リングを持たないベアリング・ケージを一つだけ備え
   ることを特徴とするハブ。
6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれか１項記載のハブにおいて、前記ハ
   ブ体にしっかりと接続しているフリーホイール・キャリヤ手段が設置されている
   ことを特徴とするハブ。
7. 【請求項７】 請求項１から６のいずれか１項記載のハブにおいて、少なく
   とも一つ、好適には、二つ、三つまたは四つのラチェット歯止が、前記フリーホ
   イール・キャリヤ・デバイスの中央部分上の周辺に配置されていることを特徴と
   するハブ。
8. 【請求項８】 請求項１から７のいずれか１項記載のハブにおいて、前記中
   央部分が、前記ラチェット歯止の少なくとも一つに応力を与えるためのスプリン
   グが配置されている溝を備えることを特徴とするハブ。
9. 【請求項９】 請求項１から８のいずれか１項記載のハブにおいて、前記ス
   プリングが、３６０度以上の角度で前記フリーホイール・キャリヤ手段を囲んで
   いることを特徴とするハブ。
10. 【請求項１０】 請求項１から９のいずれか１項記載のハブにおいて、前記
    ハブが、工具を使用しなくてもほぼ完全に分解することができること、および／
    または前記回転子が、工具を使用しなくても、前記ハブから手で引き出すことが
    できることとを特徴とするハブ。
11. 【請求項１１】 請求項１から１０のいずれか１項記載のハブにおいて、例
    えば、前記ラチェット歯止または前記転がり軸受のローラ本体のようなほぼすべ
    ての部品が、回転子を取り外した後で前記ハブから落下しないことを特徴とする
    ハブ。
12. 【請求項１２】 請求項１から１１のいずれか１項記載のハブにおいて、左
    右のアダプタ・リングが、その上にネジ止めすることにより、その上をスライド
    させることにより、前記ハブ体の左右の側面上に配置されていて、少なくとも一
    つの密封手段を備えることを特徴とするハブ。
13. 【請求項１３】 請求項１から１２のいずれか１項記載のハブにおいて、好
    適には、丸い断面を持つことが好ましい環状凹部は、前記ハブ体の右端部の内部
    周辺面に沿って、その上に前記回転子が配置されている側面上に配置されている
    ことを特徴とするハブ。
14. 【請求項１４】 請求項１から１３のいずれか１項記載のハブにおいて、密
    封手段が、前記環状凹部の一部内で、前記回転子と前記ハブ体のほぼ間に配置さ
    れていて、例えば、水がかかった場合のように、外部の圧力が増大すると、前記
    密封手段の効果を増大することを特徴とするハブ。
15. 【請求項１５】 請求項１から１４のいずれか１項記載のハブにおいて、前
    記回転子と前記ハブ体とのほぼ間に配置されている前記密封手段が、Ｖ字形をし
    ていて、前記Ｖ字形の密封手段のＶ字の頂部が、前記ハブの中央を向くように配
    置されていることを特徴とするハブ。
16. 【請求項１６】 請求項１から１５のいずれか１項記載のハブにおいて、前
    記回転子と前記ハブ体とのほぼ間に配置されている前記Ｖ字形の密封手段の第一
    の密封壁部が、前記回転子に対向して位置することと、第二の密封壁部が、突出
    して前記環状凹部と接触していることとを特徴とするハブ。
17. 【請求項１７】 請求項１から１６のいずれか１項記載のハブにおいて、前
    記密封手段の中の少なくとも一つがラビリンス・シールを備えることを特徴とす
    るハブ。
18. 【請求項１８】 請求項１から１６のいずれか１項記載のハブを有する自転
    車および類似の装置に特に適しているホイール。
19. 【請求項１９】 請求項１から１８のいずれか１項記載の少なくとも一つの
    ハブを有する複数の車輪を持つサイクル、好適には、２輪のサイクル、好適には
    、自転車。