JP2004142739A - 自転車ハブ軸アセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】　リアディレーラを簡単に着脱できるようにした自転車ハブ軸アセンブリを提供すること。
【解決手段】　ナット48を具備するハブ軸40とハブシェル32とを有し、ハブ軸とハブシェルとの間に配置したベアリングアセンブリ33により、ハブ軸を回転自在に支持する。ハブ軸は、その第１軸方向端部にネジ部分51bを有するシャフト部分51を有し、第２軸方向端部にヘッド部分52が固定されている。ナットは、本体部分48aを含み、そのフレーム取付面48cら軸方向に突起48bが延出し、フレーム取付面から本体部分内部には、シャフト部分のネジ部分と螺合するネジ穴48dが形成されている。この構造により、自転車ハブ軸アセンブリを自転車フレームに固定できるようになっている。ナットの突起は、自転車フレームのスリット16c,16dと係合して、自転車フレームに対するナットの回転を防止する。
【選択図】　　　図５

Description

　本発明は、自転車ハブ軸アセンブリ、特に、リアディレーラを簡単に着脱できるように構成された自転車ハブ軸アセンブリに関する。

　自転車の利用は、交通手段としてだけでなく、リクリエーションの一形態としてますます人気が高まっている。さらに、自転車競技もプロアマ問わず大変人気のあるスポーツとなっている。自転車業界は、利用目的をリクリエーション、交通、競技のいずれとする自転車についても、そのフレームならびにさまざまな部品をたえず改良している。

　最近では、山中でかなり激しいライディングを楽しむライダーもいる。山中で自転車を乗りまわすと、さまざまな部品が破損する可能性があるため、そのような部品の着脱を比較的簡単にしておくとよい。山中での過酷なライディングでよく破損する構成要素の１つがリアディレーラである。具体的に言えば、リアディレーラは、自転車から外側に延出しているため、比較的破損し易い構成要素である。外側に延出した状態で山中を走行すれば、リアディレーラは、石や岩、木、人造物などに頻繁に衝突して交換が必要となる。そこで乗り手は、自転車を引き続き乗りたければ、その場でリアディレーラを交換しなければならない。したがって、壊れたリアディレーラの取外しと新しいリアディレーラの取付けとがごく簡単にできれば、乗り手は大変助かることになる。

　したがって、乗り手が手こずらずに簡単にディレーラを交換できる自転車ハブアセンブリが必要である。自転車業界ではクイックリリースハブが周知であるが、この種のハブは、山中での過酷な自転車走行には適していないものも多い。具体的に言えば、山中のようなライディングでは、クイックリリースハブが偶発的に外れてしまう場合が考えられる。
米国特許公報第５９９７１０４号 米国特許公報第５９０９９３１号 米国特許公報第５３２４１００号

　以上を鑑みると、従来技術における課題を克服した改良型自転車ハブ軸アセンブリが必要である。本発明はこうした従来技術における必要性、ならびに本開示内容から当業者には明らかであろう他の必要性に対処するものである。

　本発明の１つの目的は、リアディレーラを簡単に着脱できるように構成された自転車ハブ軸アセンブリを提供することである。
　本発明のもう１つの目的は、１本のレンチなど、１つの工具で着脱できる自転車ハブ軸アセンブリを提供することである。

　上記の目的は、リアディレーラを簡単に取外し及び／または取付けできるように構成されたハブ軸及びハブ軸ナットを有する自転車ハブ軸アセンブリを提供することで達成できるものである。ハブ軸は、シャフト部分とヘッド部分とを含む。シャフト部分は、ネジ部分を有する第１軸方向端部と第２軸方向端部とを有し、第１軸方向端部と第２軸方向端部との間に延びる中心軸を有している。ヘッド部分は、シャフト部分の第２軸方向端部に固着連結されている。ハブ軸ナットは、本体部分と突起とを含む。本体部分は、フレーム取付面を有し、そのフレーム取付面から軸方向にネジ穴が延在している。突起は、フレーム取付面から軸方向に延出しており、ナットが自転車フレームに対して回転しないように、自転車フレーム内のスロットに係合する構造となっている。ネジ穴は、シャフト部分のネジ部分と螺合して、自転車ハブ軸アセンブリを自転車フレームに固定するものである。

　上記の目的はまた、ハブ軸、ハブ軸ナット、ハブシェル及びベアリングアセンブリを有する自転車ハブアセンブリを提供することによって達成できるものである。ハブ軸は、シャフト部分とヘッド部分とを含む。シャフト部分は、ネジ部分を有する第１軸方向端部と第２軸方向端部とを有し、第１軸方向端部と第２軸方向端部との間に中心軸が延在している。ヘッド部分は、シャフト部分の第２軸方向端部に固着連結されている。ハブ軸ナットは、本体部分と突起とを含む。本体部分は、フレーム取付面を有し、そのフレーム取付面から軸方向にネジ穴が延在している。突起は、フレーム取付面から軸方向に延出しており、ナットが自転車フレームに対して回転しないように、自転車フレーム内のスロットを係合する構造となっている。ネジ穴は、シャフト部分のネジ部分と螺合して、自転車ハブ軸アセンブリを自転車フレームに固定するものである。ハブシェルは、第１シェル端部と第２シェル端部とを有し、内側管状面が、第１シェル端部と第２シェル端部との間に延在する中央通路を形成している。ハブ軸はこのハブシェルの中央通路内に配置されている。ハブ軸とハブシェルとの間にベアリングアセンブリが配置されて、ハブシェルをハブ軸の回りに回転自在に支持するようになっている。

　以上のみならず、本発明の他の目的、特徴、態様及び利点は、当業者には、添付した図面と合わせて本発明の好適実施形態を開示する以下の詳述から明らかになるであろう。
　次に、本開示内容の一部である添付図面を参照する。

　以上のような本発明では、ハブ軸を回転することによって、リアディレーラをハブ軸とともに簡単に着脱することができる。

　図面を参照しながら、本発明の実施形態をいくつか説明する。本開示内容から、当業者であれば、以下に説明する本発明の実施形態が例示のみを目的とするものであり、添付した請求の範囲及びその等価物に規定される本発明を何ら制限するものでないことが明らかであろう。

　［全体構成］
　まず図１〜図３を参照すると、以下に説明するように本発明の第１実施形態によるリア自転車ハブアセンブリ１２を備えた自転車１０が例示されている。リア自転車ハブアセンブリ１２は、自転車フレーム１６のリアフォーク部分に回転自在に連結された後輪１４の一部である。具体的に言えば、後輪１４は、リア自転車ハブアセンブリ１２から環状リム２０へと外向きに延出してスポーク用ニップル（図示せず）で保持されている複数本のスポーク１８を有する。リム２０の外面には、空気タイヤ２２が従来通りに取付けられる。自転車１０はまた、自転車１０を進ませるための駆動トレーン２４を含む。駆動トレーン２４は、リアディレーラ２６と、以下で説明するようにリア自転車ハブアセンブリ１２に取付けられる１セットのリアスプロケット２８とを含む。

　例示した実施形態における後輪１４は、リア自転車ハブアセンブリ１２とリム２０との間で半径方向に延在する３２本のスポーク１８を有する。無論、当業者には、本開示内容から、必要及び／または所望であれば、後輪１４に具備するスポーク１８の本数を、例示した３２本より多くても少なくてもよいことが明らかである。

　スポーク１８はそれぞれ、スポーク用ニップルでリム２０に連結された外側のネジ端部またはスポークヘッドと、従来通りにリア自転車ハブアセンブリに連結された内側曲げ端部とを有する。具体的に言えば、スポーク１８の外側端部は、スポーク１８の張力を調節するように、ニップルに螺合してリム２０に連結されている。

　リム２０は、従来技術で周知である材料などの実質的に硬質な材料で形成されている。例えば、リム２０を、メッキ鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、マグネシウまたはチタンなどの適した金属材料、ならびに自転車車輪に使用可能な炭素繊維複合材料などの非金属材料のいずれかを用いて形成することができる。リム２０は比較的従来通りのものであるため、本明細書では、リム２０に関する詳細な説明または例示を省略する。

　また、自転車１０の大半の部分も従来技術で周知であるため、本明細書では、本発明のリア自転車ハブアセンブリ１２に関連する部分以外の詳細な説明または例示を省略する。また、ブレーキ、ディレーラ、追加スプロケットなどのさまざまな従来通りの自転車部分についても、本明細書では、詳細な説明または例示を省略するが、これらを本発明と併用することは可能である。

　図２及び図３で最もよくわかるように、自転車ハブアセンブリ１２、リアディレーラ２６及びリアスプロケット２８はすべて、自転車フレーム１６の後方部分に取付けられている。具体的に言えば、自転車フレーム１６の後方部分は、右側フレーム部分１６ａ（図２）と左側フレーム部分１６ｂ（図３及び図４）を含み、右側フレーム部分１６ａは、スロットまたはスリット１６ｃを有し、左側フレーム部分１６ｂはスロットまたはスリット１６ｄを有する。スロット１６ｃ及び１６ｄは、以下で説明するように、自転車ハブアセンブリ１２の一部を収容して、自転車ハブアセンブリ１２、リアディレーラ２６及びリアスプロケット２８をそこに保持するサイズとなっている。図４で最もよくわかるように、スロット１６ｄの幅ｄ₁は通常、およそ１０ｍｍである。以下で説明するように、このスロット１６ｄは、自転車ハブアセンブリ１２と協働して、リアディレーラ２６の取外し及び取付けを補助するものである。

　次に図２及び図５を参照すると、リアディレーラ２６は従来通りの構成要素であるため、本明細書では、これについての詳細な説明または例示を省略する。リアディレーラ２６は、ハンガー部分２６ａにより自転車ハブアセンブリ１２に取付けられている。図示ではハンガー部分２６ａに穴が設けられているが、当業者であれば、ハンガー部分２６ａを、開口スロットを設けたフックの形態にしてもよいことがわかるであろう。

　［ハブアセンブリ］
　自転車ハブアセンブリ１２は基本的に、リアスプロケット２８を収容するために、ハブ軸アセンブリ３１と、ハブシェル３２と、ベアリングアセンブリ３３と、フリーホイール３４とを含む。ベアリングアセンブリ３３は、以下で説明するようにハブシェル３２をハブ軸アセンブリ３１周囲で回転自在に支持する１対のベアリング３３ａ及び３３ｂを含む。図３で最もよくわかるように、ディスクブレーキロータ３６が、フリーホイール３４とは反対側であるハブシェル３２の左側に、ロックリング３８でリア自転車ハブアセンブリ１２に着脱自在に装着されている。ハブ軸アセンブリ３１は、リアディレーラ２０を簡単に取外し及び／または取付けできるように構成されている。

　［ハブ軸アセンブリ］
　次に図５〜図９を参照すると、ハブ軸アセンブリ３１は基本的に、ハブ軸またはスピンドル４０と、ハブスリーブ４２と、左側ハブスリーブ端部部材４４と、右側ハブスリーブ端部部材４６と、ハブ軸ナット４８とを含む。ハブ軸アセンブリ３１は、ベアリング３３ａ及び３３ｂとフリーホイール３４とによりハブシェル３２を回転自在に支持している。以下で説明するように、フリーホイール３４があることにより、ハブシェル３２の回転は、ハブ軸アセンブリ３１に対して一方の回転方向に制限されている。ディレーラが破損した場合にこれを簡単に交換できるように、図示したハブ軸ナット４８はハブアセンブリ１２の左側に設けられているが、当業者であれば、ハブ軸４０の位置を逆にして、ハブ軸ナット４８がハブアセンブリ１２の右側にくるようにしてもよいことがわかるであろう。

　［ハブ軸またはスピンドル］
　図５〜図７で最もよくわかるように、ハブ軸またはスピンドル４０は、シャフト部分５１及びヘッド部分５２を含む硬くて剛性を有する部材である。シャフト部分５１及びヘッド部分５２は、好ましくは、硬く剛性を有する部材から単一の部材として一体形成される。ハブ軸４０及びハブ軸ナット４８は、自転車フレーム１６に接触して、ハブ軸アセンブリ３１を、自転車フレーム１６に固定している。シャフト部分５１は、雄ネジ部分５１ｂを含む第１軸方向端部５１ａと、第２軸方向端部５１ｃと、第２軸方向端部５１ｃに固着連結されたヘッド部分５２とを有する。この第１軸方向端部５１ａと第２軸方向端部５１ｃとの間に、中心軸Ｏが延在している。

　ハブ軸４０のヘッド部分５２には、工具係合面５２ａが形成されている。工具係合面５２ａは、その横断面が非円形、好ましくは六角形であって、軸方向に延在する有底の穴である。

　［ハブスリーブ］
　ハブスリーブ４２は、ハブ軸４０上にハブ軸４０と同軸で取付けられた管状部材であり、雄ネジ４２ｂが形成された第１端部４２ａと、中央環状当たり４２ｃと、フリーホイール３４が固着連結される第２端部４２ｄとを有する。ハブスリーブ４２の雄ネジ４２ｂが、１対のロックナット５２ａ及び５２ｂと螺合している。このロックナット５２ａ及び５２ｂにより、ベアリング３３ａ及び３３ｂをハブシェル３２とハブスリーブ４２との間に保持する。ハブスリーブ４２には中央穴４２ｅが設けられており、これにハブ軸４０が収容される。上述したように第１及び第２ベアリング３３ａ及び３３ｂが、ハブ軸４０及びハブスリーブ４２の双方に対してハブシェル３２を回転自在に支持している。中央の環状当たり４２ｃが、第２ベアリング３３ｂを軸方向に支持していることにより、ロックナット５２ａ及び５２ｂがハブスリーブ４２の雄ネジ４２ｂに螺合された時点で、これらのナットにより第１及び第２ベアリング３３ａ及び３３ｂに軸方向圧縮力が作用する。

　図１４で最もよくわかるように、左側ハブスリーブ端部部材４４は、第１管状部分４４ａと第２管状部分４４ｂとを有する管状かつ階段状部材である。この左側ハブスリーブ端部部材４４は、ハブスリーブ４２の第１端部４２ａに固着連結されている。好ましくは、左側ハブスリーブ端部部材４４をハブスリーブ４２の第１端部４２ａに設けられた中央穴４２ｅ内にプレス嵌めする。第１管状部分４４ａの直径を、好ましくは、第２管状部分４４ｂの直径より大きくして半径方向当たり面４４ｃを形成し、ハブスリーブ４２が含む第１端部４２ａの軸方向端面に接触させる。第２管状部分４４ｂの外径を、ハブスリーブ４２が含む第１端部４２ａにて、ハブスリーブ４２の中央穴４２ｅを中に挿入できるサイズとする。左側ハブスリーブ端部部材４４には中央穴４４ｄが設けられており、中央穴４４ｄは、ハブ軸４０のシャフト部分５１を中に摺動式に収容できるサイズとなっている。こうした構造から、リアディレーラ２０を交換する際、ハブスリーブ４２からハブ軸４０を簡単に取り出すことができる。

　好ましくは、第２管状部分４４ｂの外面に環状凹部４４ｅを設けて、その中にエラストマ製Ｏリングまたはシール部材４４ｆを配置する。シール部材４４ｆは、ハブスリーブ４２の第１端部４２ａに設けられた中央穴４２ｅ内に左側ハブスリーブ端部部材４４を摩擦で保持する役割を果たし、さらに、第２管状部分４４ｂの外側界面とハブスリーブ４２の中央穴４２ｅの内面との間にシールを形成している。

　図１６で最もよくわかるように、右側ハブスリーブ端部部材４６は、ハブスリーブ４２の第２端部４２ｄに固着連結されたカップ状部材である。フリーホイール３４が、この右側ハブスリーブ端部部材４６によりハブスリーブ４２上に保持されている。右側ハブスリーブ端部部材４６は基本的に、その内側軸方向端部に、外向きに延出するフランジ４６ｂを有し、外側軸方向端部に、内向きに延出するフランジ４６ｃを有する状態で、中央の階段状管状部分４６ａを含むものである。好ましくは、外向きに延出するフランジ４６ｂを、フリーホイール３４の外側軸方向端部をシールするサイズとする。内向きに延出するフランジ４６ｃには、ハブ軸４０のシャフト部分５１の直径をわずかに上回る中央開口部４６ｄを設けて、ハブ軸４０がハブスリーブ４２内で自由に移動できるようにする。

　好ましくは、中央管状部分４６ａの内側管状面４６ｅに、環状凹部４６ｆを設けて、その中にエラストマ製Ｏリングまたはシール部材４６ｇを配置する。シール部材４６ｇは、ハブスリーブ４２の第２端部４２ｂに右側ハブスリーブ端部部材４６を摩擦で保持する役割を果たし、さらに、第２端部４２ｄの外側界面と中央管状部分４６ａの内側管状面４６ｅとの間にシールを形成している。

　［ハブ軸ナット］
　図８〜図１０で最もよくわかるように、ハブ軸ナット４８は、階段状の本体部分４８ａ及び突起４８ｂを含む硬く剛性を有する単一の部材である。本体部分４８ａは、横断面を円形とする１対の円柱部分を有しており、本体部分４８ａ内には、本体部分４８ａが含むフレーム取付面４８ｃからネジ穴４８ｄが軸方向に延在している。図５に図示したように、フレーム取付面４８ｃから突起４８ｂが軸方向に延出している。突起４８ｂは、自転車フレーム１６内のスロット１６ｄに係合して、ハブ軸ナット４８の自転車フレーム１６に対する回転を防止するものである。ネジ穴４８ｄにシャフト部分５１のネジ部分５１ｄをネジ係合すると、自転車ハブ軸アセンブリ３１が自転車フレーム１６に固定される。

　好ましくは、突起４８ｂの軸方向で測った軸方向長さｌ₂をおよそ７ｍｍ、略周方向で測った幅ｄ₂をおよそ９．７ｍｍ〜およそ９．９ｍｍとする。いずれの寸法であっても、突起４８ｂの軸方向長さｌ₂を、ハブ軸ナット４８が接触するフレーム部分１６ｂの厚さまたは軸方向長さｌ₁より短くする必要がある。フレーム部分１６ｂの厚さまたは軸方向長さｌ₁が１０ｍｍであれば、突起４８ｂの軸方向長さｌ₂を１０ｍｍ未満にしなければならない。また、突起４８ｂの幅ｄ₂を、フレーム部分１６ｂのスロット１６ｄの幅ｄ₁より狭くする必要がある。幅ｄ₁が１０ｍｍであれば、幅ｄ₂を１０ｍｍ未満にしなければならない。

　［ハブ軸ナットの変形例］
　図１１〜図１３に、本発明による別の変形ハブ軸ナットまたは変形ハブ軸ナット４８´が例示されている。変形ハブ軸ナット４８´は、本体部分４８ａ´及び突起４８ｂ´を有する。第１実施形態と同様に、本体部分４８ａ´及び突起４８ｂ´は、ワンピース単体部材として一体形成されている。

　この実施形態において、本体部分４８´の横断面は、非円形、好ましくは六角形である。本体部分４８ａ´が含むフレーム取付面４８ｃ´から、本体部分４８ａ´内にネジ穴４８ｄ´が軸方向に延在し、突起４８ｂ´が軸方向に延出している。突起４８ｂ´は、自転車フレーム１６内のスロット１６ｄに係合するように構成されている。ネジ穴４８ｄ´に、シャフト部分５１の第１軸方向端部のネジ部分５１ｄがネジ係合される。

　好ましくは、突起４８ｂ´の軸方向で測った軸方向長さｌ₂をおよそ７ｍｍ、略周方向で測った幅ｄ₂をおよそ９．７ｍｍ〜およそ９．９ｍｍとする。いずれの寸法であっても、突起４８ｂ´の軸方向長さｌ₂を、ハブ軸ナット４８´が接触するフレーム部分１６ｂの厚さまたは軸方向長さｌ₁より短くする必要がある。フレーム部分１６ｂの厚さまたは軸方向長さｌ₁が１０ｍｍであれば、突起４８ｂ´の軸方向長さｌ₂を１０ｍｍ未満にしなければならない。また、突起４８ｂ´の幅ｄ₂を、フレーム部分１６ｂのスロット１６ｄの幅ｄ₁より狭くする必要がある。幅ｄ₁が１０ｍｍであれば、突起４８ｂ´の幅ｄ₂を１０ｍｍ未満にしなければならない。

　好ましくは、ハブシェル３２を単一の部材として形成する。当業者であれば、ハブシェル３２を従来技術で周知である材料などの実質的に硬質な材料で形成できることがわかるであろう。例えば、ハブシェル３２を、メッキ鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、マグネシウまたはチタンなどの適した金属材料、ならびに炭素繊維複合材料、セラミックまたはプラスチックなどの非金属材料のいずれかを用いて形成することができる。無論、ハブシェル３２を、必要及び／または所望に応じて異なる材料による複数片として形成することも可能である。

　［ハブシェル］
　再度図５を参照すると、ハブシェル３２は、第１または左側シェル端部３２ａと、第２または右側シェル端部３２ｂと、これらの端部間に位置する中央管状部分３２ｃとを有する。第１及び第２ハブシェル端部３２ａ及び３２ｂは、単一の部材として中央管状部分３２ｃと一体形成されている。ハブシェル３２は、第１または左側シェル端部３２ａと第２または右側シェル端部３２ｂとの間に延在する中央内部通路を形成する内側管状面を有する管状部材である。このハブシェル３２の中央通路内に、ハブ軸４０が配置される。ハブシェル３２をハブ軸４０及びハブスリーブ４２に対して回転できる状態にするため、第１及び第２ベアリング３３ａ及び３３ｂが、ハブ軸４０上にハブスリーブ４２を介してハブシェル３２を回転自在に支持している。

　第１シェル端部３２ａは、第１スポーク装着部分またはフランジ３２ｄとブレーキロータ装着部分３２ｅとを有し、第２シェル端部３２ｂは、第２スポーク装着部分またはフランジ３２ｆとそこに作動連結されたフリーホイール３４とを有する。したがって、リム２０は、スポーク１８を介して第１及び第２スポークフランジ３２ｄ及び３２ｆに連結されている。第１スポークフランジ３２ｄを、好ましくは、複数の第１スポーク穴（例えば、例示した実施形態では１６個の穴を設けているが、図５では１つのみを図示）を設けた環状部材とする。この実施形態において、第１スポーク穴を、軸Ｏを中心とする仮想円周囲に等間隔で並べ、スポーク１８の曲げ端部を収容するように配置する。同様に、第２スポークフランジ３２ｆを、スポーク１８の曲げ端部を収容するように、複数の第２スポーク穴を設けた環状部材とする。例示した実施形態において、第２スポーク穴を、ハブ軸アセンブリ３１の軸Ｏを中心とする仮想円周囲に等間隔で並べる。したがって、自転車ハブアセンブリ１２は、第１及び第２スポークフランジ３２ｄ及び３２ｆから略接線方向に外向きに延在するスポーク１８を有するように設計されている。

　第１及び第２スポーク装着部分３２ｄ及び３２ｆとブレーキロータ装着部分３２ｅとを、ワンピース単体部材としてハブシェル３２と一体形成する。具体的に言えば、第１ハブシェル端部３２ａに、第１スポークフランジ３２ｄ及びブレーキロータ装着部分３２ｅを一体形成して取付け、第２ハブシェル端部３２ｂに第２スポークフランジ３２ｆを一体形成して取付ける。

　ブレーキロータ装着部分３２ｅを、単一の部材としてハブシェル３２の第１ハブシェル端部３２ａに一体形成し、第１スポークフランジ３２ｄに隣接する第１ハブシェル端部３２ａに位置付ける。ブレーキロータ装着部分３２ｅは、外側にキー溝を設けた管状部分と、その管状部分から外側半径方向に延出する環状当たりフランジとを有する管状部材である。この環状当たりフランジは、ブレーキロータ装着部分３２ｅが含む管状部分の自由端から距離をおいて位置している。ブレーキロータ装着部分３２ｅの管状部分はまた、内側をネジ切りされた管状内側表面を有する。ブレーキロータ装着部分３２ｅに形成した、軸方向に延在する外側キー溝が、ディスクブレーキロータ３６と係合して、ディスクブレーキロータ３６を回転させない状態にする。ブレーキロータ装着部分３２ｅの雌ネジは、ロックリング３８とネジ係合する。したがって、ディスクブレーキロータ３６は、ロックリング３８によりブレーキロータ装着部分３２ｅに回転できない状態で固定される。

　図１４を参照すると、ハブシェル３２の内側管状面は、第１シェル端部３２ａに形成された第１及び第２軸方向階段部分３２ｇ及び３２ｈを含む第１階段状部分を含む。この第１階段部分３２ｇには、第１雌ネジ３２ｉが形成されている。第１雌ネジ３２ｉは、第１ベアリング３３ａを第１シェル端部３２ａに固着させるものである。

　図１５を参照すると、ハブシェル３２の内側管状面は、第２シェル端部３２ｂに形成された第１及び第２軸方向階段部分３２ｊ及び３２ｋを含む第２階段状部分を含む。この第１階段部分３２ｊには、第２雌ネジ３２ｍが形成されている。第２雌ネジ３２ｍは、第２ベアリング３３ｂを第２シェル端部３２ｂに固着させるものである。

　［ベアリング］
　上述したように、第１及び第２ベアリング３３ａ及び３３ｂは、ハブ軸４０及びハブスリーブ４２の双方に対してハブシェル３２を回転自在に支持するものであり、中央環状当たり４２ｃとロックナット５２ａ及び５２ｂとの間で軸方向に保持されている。ロックナット５２ａ及び５２ｂをハブスリーブ４２の雄ネジ４２ｂに螺合すると、第１及び第２ベアリング３３ａ及び３３ｂに軸方向の圧縮力が作用する。

　図５に例示した第１及び第２ベアリング３３ａ及び３３ｂと同様のベアリングは自転車技術において周知であるため、本明細書では、ベアリング３３ａ及び３３ｂについての説明及び例示を省略する。第１側部ベアリング３３ａは、ハブシェル３２の第１シェル端部３２ａをハブ軸４０の第１軸方向端部４０ａ周囲で回転自在に支持するように、ハブ軸４０の第１軸方向端部４０ａとハブシェル３２の第１シェル端部３２ａとの間に配置されている。この第１または左側ベアリング３３ａは、複数の第１転がり部材または球６０を含み、これらは、ハブ軸４０の第１軸方向端部上に支持された第１内側レース６１とハブシェル３２の第１雌ネジ３２ｉにネジ連結された第１外側レース６２との間に配置されている。

　第１内側レース６１は、第１転がり部材６０の１軸方向側部に接触する第１内側アンギュラベアリング面６１ａを含み、これにより、第１内側アンギュラベアリング面６１ａが、内側周囲領域及び軸方向対面領域において第１転がり部材６０それぞれと接触し、これらを支持できるようになっている。第１内側アンギュラベアリング面６１ａは、ハブシェル３２の第２軸方向端部にほぼ向かって位置している。

　第１外側レース６２は、第１内側アンギュラベアリング面６１ａの反対側に位置する軸方向の一側部にて第１転がり部材６０に接触する第１外側アンギュラベアリング面６２ａを含み、これにより、第１外側アンギュラベアリング面６２ａが、内側周囲領域及び軸方向対面領域において第１転がり部材６０それぞれと接触し、これらを支持できるようになっている。第１外側アンギュラベアリング面６２ａは、第２軸方向端部とは反対に向いている。第１外側レース６２は、第１雄ネジ６２ｃを有する第１外周面を有する。このネジが、ハブシェル３２の内側環状面に形成された第１雌ネジ３２ｉとネジ係合する。

　第１外側レース６２が含む第１外周面を、好ましくは、ハブシェル３２の内側管状面が含む第１及び第２軸方向階段部分３２ｇ及び３２ｈと嵌合する第１及び第２軸方向階段面を形成するように、階段状にする。第１雄ネジ６２ｃを有する第１外側レース６２が含む第１軸方向階段面を、第１外側レース６２が含む第２軸方向階段面より大きくする。

　第２または右側ベアリング３３ｂは、ハブ軸４０の第２軸方向端部４０ｂと、ハブシェル３２の第２シェル端部３２ｂとの間に位置して、ハブシェル３２の第２シェル端部３２ｂをハブ軸４０の第２軸方向端部４０ｂ周囲で回転自在に支持している。ベアリング３３ｂは基本的に、ハブ軸４０の第２軸方向端部上に支持された第２内側レース７１とハブシェル３２の第２雌ネジ３２ｍにネジ嵌合された第２外側レース７２との間に位置する複数の第２転がり部材または球７０を含む。

　第２内側レース７１は、第２転がり部材７０の１軸方向側部に接触する第２内側アンギュラベアリング面７１ａを含み、これにより、第２内側アンギュラベアリング面７１ａが、内側周囲領域及び軸方向対面領域において第２転がり部材７０それぞれと接触し、これらを支持できるようになっている。第２内側アンギュラベアリング面７１ａは、ハブシェル３２の第１軸方向端部にほぼ向いて位置している。

　第２外側レース７２は、第２内側アンギュラベアリング面７１ａの反対側に位置する軸方向の一側部にて第２転がり部材７０に接触する第２外側アンギュラベアリング面７２ａを含み、これにより、第２外側アンギュラベアリング面７２ａが、内側周囲領域及び軸方向対面領域において第２転がり部材７０それぞれと接触し、これらを支持できるようになっている。第２外側アンギュラベアリング面７２ａは、ハブシェル３２の第１軸方向端部とは反対に向いている。第２外側レース７２は、第２雄ネジ７２ｃを有する第２外周面を有する。このネジが、ハブシェル３２の内側環状面に形成された第２雌ネジ３２ｍとネジ係合する。

　第２外側レース７２が含む第２外周面を、好ましくは、ハブシェル３２の内側管状面が含む第１及び第２軸方向階段部分３２ｊ及び３２ｋと嵌合する第１及び第２軸方向階段面を形成するように、階段状にする。第１雄ネジ７２ｃを設けた、第２外側レース７２が含む第２軸方向階段面を、第２外側レース７２が含む第２軸方向階段面より大きくする。

　ロックナット５２ａ及び５２ｂがハブスリーブ４２の雄ネジ４２ｂに螺合すると、第１及び第２ベアリング３３ａ及び３３ｂが含む第１及び第２内側レース６１及び７１にそれぞれ直接、軸方向圧縮力が作用する。具体的に言えば、ロックナット５２ｂが第１ベアリング３３の第１内側レース６１に直接接触し、中央の環状当たり４２ｃが第２ベアリング３３ｂの第２内側レース７１に直接接触するため、軸方向圧縮力が、第１及び第２ベアリング３３ａ及び３３ｂが含む第１及び第２内側レース６１及び７１に直接作用する。ロックナット５２ｂ及び中央環状当たり４２ｃは第１及び第２ベアリング３３ａ及び３３ｂが含む第１及び第２外側レース６２及び７２とは接触しないため、この軸方向圧縮力は、第１及び第２ベアリング３３ａ及び３３ｂが含む第１及び第２外側レース６２及び７２にそれぞれ直接印可されることはない。したがって、ロックナット５２ａ及び５２ｂを締付けることで、第１及び及び第２ベアリング３３ａ及び３３ｂが磨耗しても、これを補償することができる。

　［フリーホイール］
　再度図５を参照すると、フリーホイール３４は、ハブ軸４０の第２端部とハブシェル３２の第２端部との間で作動連結されている。フリーホイール３４は、比較的従来通りのものであるため、本明細書では、フリーホイールについての説明及び例示を省略する。フリーホイール３４の一部は、第２スポークフランジ３２ｆ内に収容される。具体的に言えば、第２スポークフランジ３２ｆには、図１４〜１６に示すように、内部通路３２ｃと同軸状に凹部３２ｎが形成されており、これにフリーホイール３４の内側部分が収容される。言い換えれば、第２スポークフランジ３２ｆがフリーホイール３４の内側部分をカバーする。

　図１６を参照すると、フリーホイール３４は、比較的従来通りの方法でハブシェル３２に連結されている。スプロケット２８は、比較的従来通りの方法でフリーホイール３４に取付けられて、スプロケット２８が回転すると、フリーホイール３４が回転するようになっている。フリーホイール３４の回転により、ハブシェル３２が回転する。フリーホイール３４は基本的に、駆動シリンダ８０と、被駆動シリンダ８２と、一方向クラッチ８６と、円柱状スペーサ９０により軸方向に間隔をおいて位置する１対のボールベアリング８８とを含む。

　駆動シリンダ８０は、軸方向に延在する複数のスプライン８０ａを外周に有し、複数の伝達爪８０ｂ（図５及び図１６では１つのみを図示）を内側端部に連結した、外周面を有する管状部材である。駆動シリンダ８０の内周面は、ボールベアリング８８によりハブスリーブ４２に回転自在に支持されている。伝達爪８０ｂは、一方向クラッチ８６の第１部分を形成している。したがって、駆動シリンダ８０の内側軸方向端部は、一方向クラッチ８６を介して被駆動シリンダ８２に作動連結されている。スプライン８０ａは、スプロケット２８を駆動シリンダ８０の外周面に回転できない状態で連結している。したがって、スプロケット２８は、一方向クラッチ８６を介してトルクをハブシェル３２に伝達するように、駆動シリンダ８０に取り付けられている。

　被駆動シリンダ８２は、ハブシェル３２の第２シェル端部３２ｂに形成された凹部３２ｎの内周面に固定される外周面を有する。被駆動シリンダ８２の内周面には鋸歯８２ａが形成されており、これが一方向クラッチ８６の第２部分となっている。したがって、一方向クラッチ８６は、伝達爪８０ｂと鋸歯８２ａとで構成され、駆動シリンダ８０と被駆動シリンダ８２との間で作動連結される一方向クラッチを形成している。伝達爪８０ｂは、駆動シリンダ８０の正の回転により発生する遠心力により半径方向外向きに移動して鋸歯８２ａと噛み合う。伝達爪８０ｂが鋸歯８２ａと係合することにより、駆動力またはトルクがフリーホイール３４から、被駆動シリンダ８２と係合しているハブシェル３２へと伝達される。

　上述したように、ボールベアリング８８は被駆動シリンダ８２をハブスリーブ３２周囲で回転自在に支持して、被駆動シリンダ８２及びハブシェル３２が駆動シリンダ８０に対して一方向に回転するようにしている。言い換えれば、被駆動シリンダ８２は、一方向クラッチ８６及びボールベアリング８８により、駆動シリンダ８０に対して一方向に自由に回転するように調節されている。

　本明細書でいう用語「前方、後方、上向き、上方、下向き、垂直、水平、下方、横方向」ならびに同様の方向を示す他の用語はいずれも、本発明を装備した自転車に対する方向を指している。したがって、本発明の説明に用いたこれらの用語は、本発明を装備した自転車に対するものとして解釈されたい。

　本明細書でいう「実質的に」「約」及び「およそ」などの程度を示す用語は、最終結果が大幅に変化しない程度に、こうした用語に修飾された条件に妥当量の偏差を含むことを意味している。こうした程度を示す用語が、その用語で修飾する条件の意味を否定するものでない場合には、これらの用語を、修飾された条件に対する少なくとも±５％の偏差を含むものとして解釈すべきである。

　以上、選択した実施形態のみを用いて本発明を例示してきたが、当業者であれば、本開示内容から、添付した請求の範囲に定める本発明の範囲を逸脱することなく、さまざまな変更及び修正を本明細書に加えられることが明白であろう。さらに、本発明による実施形態に関する上述は例示のみを目的とするものであって、添付した請求の範囲及びその等価物によって定められる本発明を何ら制限するものではない。

本発明の第１実施形態によるリア自転車ハブアセンブリを装備した自転車を示す側面図である。 本発明の一実施形態による、図１に例示したリア自転車ハブアセンブリを示す部分拡大右側側面図である。 本発明の一実施形態による、図１に例示したリア自転車ハブアセンブリを示す部分拡大左側側面図である。 自転車フレームの後方フレーム部分を示す部分左側側面図である。 本発明の一実施形態による、図１〜図３に例示したリア自転車ハブアセンブリを示す部分縦断面図である。 図１〜図３に例示したリア自転車ハブアセンブリのハブ軸を示す正面図である。 図１〜図３に例示したリア自転車ハブアセンブリのハブ軸を示す正面図である。 図１〜図３に例示したリア自転車ハブアセンブリ用の、図５に例示したハブ軸に用いるハブ軸ナットを示す第１端面図である。 図６及び図７に例示したハブ軸に用いる、図７に例示したハブ軸ナットを示す側面図である。 図６及び図７に例示したハブ軸に用いる、図８及び図９に例示したハブ軸ナットを示す第２端面図である。 本発明の第２実施形態による、図６及び図７に例示したハブ軸と併用される１変形ハブ軸ナットを示す第１端面図である。 本発明の第２実施形態による、図６及び図７に例示したハブ軸と併用される、図９に例示した変形ハブ軸ナットを示す側面図である。 本発明の第２実施形態による、図６及び図７に例示したハブ軸と併用される、図１０及び図１１に例示した変形ハブ軸ナットを示す第２端面図である。 本発明の第１実施形態によるリア自転車ハブアセンブリのハブシェルの左側端部を示す部分拡大断面図である。 本発明の第１実施形態によるリア自転車ハブアセンブリのハブシェルの右側端部を示す部分拡大断面図である。 本発明の第１実施形態によるリア自転車ハブアセンブリ用フリーホイールを示す部分拡大断面図である。

符号の説明

　１０　自転車
　１２　リア自転車ハブアセンブリ
　１６ｃ，１６ｄ　スロットまたはスリット
　２６　リアディレーラ
　３１　ハブ軸アセンブリ
　３２　ハブシェル
　３２ａ　第１シェル端部
　３２ｂ　第２シェル端部
　３２ｃ　中央管状部分
　３３　ベアリングアセンブリ
　３３ａ　第１ベアリング
　３３ｂ　第２ベアリング
　３４　フリーホイール
　４０　ハブ軸またはスピンドル
　４８　ハブ軸ナット
　４８’　変形ハブ軸ナット
　４８ａ，４８ａ’　本体部分
　４８ｂ，４８ｂ’　突起
　４８ｃ　フレーム取付面
　４８ｄ　ネジ穴
　５１　シャフト部分
　５１ａ　第１軸方向端部
　５１ｂ　ネジ部分
　５１ｃ　第２軸方向端部
　５２　ヘッド部分
　５２ａ　工具係合面

Claims (15)

1. 　ネジ部分を有する第１軸方向端部と第２軸方向端部とを有し前記第１軸方向端部と前記第２軸方向端部との間に延びる中心軸を有するシャフト部分と、前記シャフト部分の第２軸方向端部に固着連結されたヘッド部分とを含むハブ軸と、
   　フレーム取付面及び前記フレーム取付面から軸方向に延びるネジ穴を有する本体部分と、前記フレーム取付面から軸方向に延びかつ自転車フレームのスリットに係合するように形成された突起とを有し、前記ネジ穴が前記シャフト部分の第１の軸方向端部に設けられたネジ部分に螺合する、ハブ軸ナットと、
   を含む自転車ハブ軸アセンブリ。
2. 　前記ハブ軸ナットの本体部分と突起とが、単一の部材として一体形成されている、請求項１に記載の自転車ハブ軸アセンブリ。
3. 　前記本体部分の横断面が円形である、請求項１に記載の自転車ハブ軸アセンブリ。
4. 　前記本体部分の横断面が非円形である、請求項１に記載の自転車ハブ軸アセンブリ。
5. 　前記ハブ軸のシャフト部分及びヘッド部分が、単一の部材として一体形成されている、請求項１に記載の自転車ハブ軸アセンブリ。
6. 　前記ヘッド部分に工具係合面が形成されている、請求項１に記載の自転車ハブ軸アセンブリ。
7. 　前記ヘッド部分の前記工具係合面は、横断面が非円形であって軸方向に延びかつ有底の穴である、請求項１に記載の自転車ハブ軸アセンブリ。
8. 　ネジ部分を有する第１軸方向端部と第２軸方向端部とを有し前記第１軸方向端部と前記第２軸方向端部との間に延びる中心軸を有するシャフト部分と、前記シャフト部分の第２軸方向端部に固着連結されたヘッド部分とを含むハブ軸と、
   　フレーム取付面及び前記フレーム取付面から前記シャフト部分の第１軸方向端部のネジ部分に螺合する軸方向に延びるネジ穴を有する本体部分と、前記フレーム取付面から軸方向に延びかつ自転車フレームのスリットに係合するように形成された突起とを有するハブ軸ナットと、
   　第１シェル端部と、第２シェル端部と、前記第１シェル端部と前記第２シェル端部との間で延びる中央通路を形成する内側管状面とを有し、前記ハブ軸が前記中央通路内に配置されているハブシェルと、
   　前記ハブシェルを前記ハブ軸の回りに回転自在に支持するように、前記ハブ軸と前記ハブシェルとの間に配置されたベアリングアセンブリと、
   を含む自転車ハブ軸アセンブリ。
9. 　前記ハブ軸ナットの本体部分と突起とが、単一の部材として一体形成されている、請求項８に記載の自転車ハブ軸アセンブリ。
10. 　前記本体部分の横断面が円形である、請求項８に記載の自転車ハブ軸アセンブリ。
11. 　前記本体部分の横断面が非円形である、請求項８に記載の自転車ハブ軸アセンブリ。
12. 　前記ハブ軸のシャフト部分及びヘッド部分が、単一の部材として一体形成されている、請求項８に記載の自転車ハブ軸アセンブリ。
13. 　前記ヘッド部分に工具係合面が形成されている、請求項８に記載の自転車ハブ軸アセンブリ。
14. 　前記ヘッド部分の前記工具係合面は、横断面が非円形であって軸方向に延びかつ有底の穴である、請求項８に記載の自転車ハブ軸アセンブリ。
15. 　前記ハブ軸の第２軸方向端部と前記ハブシェルの第２シェル端部との間で作動連結されたフリーホイールをさらに含む、請求項８に記載の自転車ハブ軸アセンブリ。

Images