JP2005289139A - 自転車用リアハブ及び車輪組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】通常のスポークを装着できかつポーク係止用の突出部を含むハブ体の軽量化を図れるようにする。
【解決手段】ハブ本体２０は、第１端に配置された第１筒部２１と第２端に配置された第２筒部２２とを有している。第１ハブフランジは、第１筒部の外周面に周方向に間隔を隔てかつ径方向に突出して形成された複数の第１突出部３１と、第１突出部において周方向に並べて配置されハブ軸と平行な１対の第１スポーク係止孔３２とを有している。第２ハブフランジ部は、第２筒部の外周面に第１突出部と異なる周方向位置で周方向に間隔を隔てかつ径方向に突出して形成された複数の第２突出部３２と、第２突出部において周方向に並べて配置されハブ軸と平行な１対の第２スポーク係止孔３４とを有している。フリーホイールは、ハブ体の第２端側に連結されクランクの一方向の回転のみハブ体に伝達する。第１及び第２軸受は、ハブ体をハブ軸に回転自在に支持する。
【選択図】図２

Description

本発明は、自転車のフレームの後部に装着されクランクからの回転が伝達される自転車用リアハブ及びそれを用いた車輪組立体に関する。

自転車のリアハブは、一般に、フレームの後端部に装着されるハブ軸と、ハブ軸周りに回転自在なハブ体と、ハブ体の一端側に装着されたフリーホイールとを備えている。ハブ体の両端にはハブフランジが形成されている。ハブフランジには、車輪のリムと連結するためのスポークが係止されるスポーク係止孔が周方向に間隔を隔てて形成されている。この種の自転車用ハブにおいて、ハブ体の両端に径方向に突出する左右１対の突出部を設け、それぞれの突出部にスポーク係止孔を設けたものが知られている（特許文献１参照）。従来の自転車用ハブは、突出部にハブ軸を含む平面上の異なる半径方向位置で周方向に貫通する１対のスポーク係止孔を有している。左右１対の突出部は、位相がたとえば２２．５度ずれて配置されている。

このような突出部を有するハブでは、突出部を有さないリング状のハブフランジを有するハブに比べて、ハブとリムとの距離が近くなり、スポーク長さを短くすることができる。これにより、スポーク長さに起因する横剛性の低下等の問題を緩和できる。

一方、このようなリアハブに内装変速機構や発電機構などの機構を収納することが行われている。（たとえば特許文献２参照）。従来の機構を収納したリアハブは、発電機構を収納するために、ハブ体が機構を収納していないものより大径に形成されている。
特開平０９−２０２１０７号公報 特開２００４−０８２８４７号公報

前者の従来の構成では、スポーク係止孔が周方向に貫通して形成されているので、ストレート型のスポークしか採用できず、先端が折れ曲がった通常のスポークを装着できない。また、周方向に貫通するスポークのニップルを係止するために、突出部が周方向に厚く形成されている。このため、突出部の重量が大きくなるおそれがある。

後者の従来の構成では、発電機構の大きさによっては、機構収納空間に無駄な部分が生じるおそれがある。このため、機構を収納可能なハブにおいて、ハブの軽量化を図りにくい。

本発明の課題は、スポーク係止用の突出部を有し機構を収納可能な自転車用リアハブにおいて、通常のスポークを装着できかつ突出部を含むハブ体の軽量化を図れるようにすることにある。

発明１に係る自転車用リアハブは、自転車のフレームの後部に装着されクランクからの回転が伝達されるハブであって、ハブ軸と、ハブ体と、フリーホイールと、第１及び第２軸受とを備えている。ハブ軸は、フレームの後部に装着される軸である。ハブ体は、ハブ本体と、第１ハブフランジ部と、第２ハブフランジ部とを有している。ハブ本体は、ハブ軸の外周側に配置され、第１端に配置された第１筒部と第２端に配置され第１筒部より大径であり内部に機構収納空間を有する第２筒部とを有している。第１ハブフランジは、第１筒部の外周面に周方向に間隔を隔てかつ径方向に突出して形成された複数の第１突出部と、第１突出部において周方向に並べて配置されハブ軸と平行な方向に貫通する１対の第１スポーク係止孔とを有している。第２ハブフランジ部は、第２筒部の外周面に第１突出部と異なる周方向位置で周方向に間隔を隔てかつ径方向に突出して形成された複数の第２突出部と、第２突出部において周方向に並べて配置されハブ軸と平行な方向に貫通する１対の第２スポーク係止孔とを有している。フリーホイールは、ハブ体の第２端側に連結されクランクの一方向の回転のみハブ体に伝達するものである。第１及び第２軸受は、ハブ体をハブ軸に回転自在に支持するための軸受である。

このリアハブでは、ハブ体を構成するハブ本体は第１筒部と第１筒部より大径の第２筒部とを有しており、大径の第２筒部の内部に機構収納空間が形成されている。また、ハブ体を構成する第１及び第２フランジ部は第１筒部と第２筒部とに異なる周方向位置で径方向に突出する第１及び第２突出部を各別に有しており、かつ第１及び第２フランジ部には、ハブ軸と平行な方向に貫通する１対の第１及び第２スポーク係止孔が周方向に間隔を隔てて配置されている。ここでは、機構収納空間以外の部分は小径の第１筒部となっているので、機構を収納可能なハブ体の軽量化を図ることができる。また、突出部にハブ軸と平行な方向に貫通する第１及び第２スポーク係止孔が設けられているので、通常の先端が折れ曲がったスポークを係止することができ、かつ突出部の厚みを薄くすることができるので突出部の軽量化を図ることもできる。このため、通常のスポークを装着できかつ突出部を含むハブ体の軽量化を図れるようになる。

発明２に係る自転車用リアハブは、発明１に記載のハブにおいて、第２筒部の機構収納空間に収納され、ハブ体と前記ハブ軸との相対回転により発電する発電機構をさらに備える。この場合には、機構収納空間に発電機構が収納されているので、ランプや各種の制御素子等の電気部品へ電力を供給できるとともに、発電機構を備えたハブの軽量化を図ることができる。

発明３に係る自転車用リアハブは、発明１に記載のハブにおいて、第２筒部の機構収納空間に収納され、フリーホイールの回転を複数の変速段のいずれかで変速してハブ体に伝達する内装変速機構さらに備える。機構収納空間に内装変速機構が収納されているので、複数の変速段でクランクの回転を変速できるとともに、内装変速機構を備えたハブの軽量化を図ることができる。

発明４に係る自転車用リアハブは、発明１から３のいずれかに記載のハブにおいて、第１及び第２突出部は同数である。この場合には、両端に配置される突出部の数が同じであるので、左右のバランスが良好である。

発明５に係る自転車用リアハブは、発明１から４のいずれかに記載のハブにおいて、第１及び第２ハブフランジ部は、複数の第１及び第２突出部間を第１及び第２筒部の外周側でそれぞれ滑らかに連結する第１及び第２連結部を有し、全体として側面視花びら形状に形成されている。この場合には、花びら状の外観で意匠性を向上させることができる。

発明６に係る自転車用リアハブは、発明１から５のいずれかに記載の第１ハブフランジの外径は第２ハブフランジの外径より小さい。この場合には、ハブ体のさらなる軽量化を図ることができる。

発明７に係る自転車用車輪組立体は、自転車のフレーム後部に回転自在に装着される組立体であって、請求項１から６のいずれか１項に記載の自転車用リアハブと、リムと、複数の第１スポークと、複数の第２スポークとを備えている。リムは、自転車用リアハブの外周側に配置されるものである。第１スポークは、第１スポーク係止孔とリムとに両端が連結されラジアル組みされたスポークである。第２スポークは、第２スポーク係止孔とリムとに両端が連結されタンジェント組みされたものである。

この車輪組立体では、第１及び第２突出部に配置された第１及び対２スポーク係止孔において、フリーホイールを介してハブ体に駆動力が伝達される第２端側の第２スポーク係止孔に係止される第２スポークは、駆動力を効率よく伝達しやすいタンジェント組みされ、駆動力がフリーホイールから伝達されにくい第１端側のスポーク係止孔に係止される第１スポークは、リムまでの距離が短くなるラジアル組みされている。このため、ハブ及びスポークの軽量化を図ることができ、車輪組立体の軽量化を図りつつ駆動力を確実に伝達できるようになる。

本発明の自転車用リアハブによれば、機構収納空間以外の部分は小径の第１筒部となっているので、機構を収納可能なハブ体の軽量化を図ることができる。また、突出部にハブ軸と平行な方向に貫通する第１及び第２スポーク係止孔が設けられているので、通常の先端が折れ曲がったスポークを係止することができ、かつ突出部の厚みを薄くすることができるので突出部の軽量化を図ることもできる。このため、通常のスポークを装着できかつ突出部を含むハブ体の軽量化を図れるようになる。

本発明の自転車用車輪組立体によれば、駆動力の伝達側の第２端と第１端とでスポークの組み方を変えているので、ハブ及びスポークの軽量化を図ることができ、車輪の軽量化を図りつつ駆動力を確実に伝達できるようになる。

図１において、本発明の一実施形態を採用した自転車１０１は、ロードレーサであり、フロントフォーク９８を有するダイヤモンド形のフレーム１０２と、フロントフォーク９８に固定されたハンドル部１０４と、チェーン９５やペダルＰＤが装着されたクランク９６や前後のディレーラ９７ｆ，９７ｒや前後のスプロケット群９９ｆ，９９ｒ等からなる駆動部１０５と、フロントフォーク９８及びフレーム１０２後部に装着された前輪及び後輪１０６ｆ，１０６ｒと、前後のブレーキ装置１０７ｆ，１０７ｒと、前後のディレーラ９７ｆ，９７ｒを制御する変速制御装置１１０とを備えている。

ハンドル部１０４は、ハンドルステム１１１と、ハンドルステム１１１の上端で嵌合固定されたハンドルバー１１２とで構成されている。ハンドルステム１１１は、フロントフォーク９８の上部に嵌合固定されている。ハンドルバー１１２は、ドロップハンドル型のものであり、左右１対のブレーキレバー１１３ｆ，１１３ｒを備えている。変速制御装置１１０は、ハンドルバー１１２の中心部分の近傍に装着されている。

駆動部１０５は、前述したようにチェーン９５と、チェーン９５の架け換えを行う前後のディレーラ９７ｆ，９７ｒと、前後のスプロケット群９９ｆ，９９ｒとを含んでいる。フロントディレーラ９７ｆは、フレーム１０２のシートチューブ１０２ａに設けられ２つの変速位置にチェーン９５を案内する電気制御可能な電動ディレーラである。リアディレーラ９７ｒは、フレーム１０２の後部に設けられ１０の変速位置を有する電気制御可能な電動ディレーラである。

前輪１０６ｆは、車輪組立体１０８ｆと、車輪組立体１０８ｆに装着されるたとえばチューブラータイヤ１０９ｆとを有している。車輪組立体１０８ｆは、フフロントフォーク９８の先端に着脱自在に固定されるフロントハブ１１４ｆと、フロントハブ１１４ｆの外周側に配置されたリム１１５ｆと、フロントハブ１１４ｆとリム１１５ｆとを連結するスポーク１１６ｆとを有している。スポーク１１６ｆは、たとえば１６本であり、隣り合うスポーク１１６ｆが交差しないラジアル組みされている。

〔車輪組立体の構成〕
後輪１０６ｒは、本発明の一実施形態による車輪組立体１０８ｒと、車輪組立体１０８ｒに装着されるたとえばチューブラータイヤ１０９ｒとを有している。車輪組立体１０８ｒは、フレーム１０２の後端に着脱自在に固定される本発明の一実施形態によるリアハブ１１４ｒと、リアハブ１１４ｒの外周側に配置されたリム１１５ｒと、リアハブ１１４ｒとリム１１５ｒとを連結するスポーク１１６ｒとを有している。

〔リアハブの構成〕
リアハブ１１４ｒは、図２〜図４に示すように、フレーム１０２の後部に装着されるハブ軸１０と、ハブ軸の外周側に配置された、たとえばアルミニウム合金製のハブ体１１と、ハブ体１１に連結されたフリーホイール１２と、ハブ体１１をハブ軸１０に回転自在に支持するための第１及び第２軸受１３ａ，１３ｂと、ハブ軸１０とハブ体１１との間に配置され、両者の相対回転により発電する発電機構１４とを備えている。

ハブ軸１０は、たとえば、ワンタッチで着脱が可能なクイックレリーズ機構１５を備えたのものであり、２またに分かれたフレーム１０２のチェーンスティ１０２ｂ（図１）の後爪部１０２ｃに回転不能に装着されている。ハブ軸１０は、内部をクイックレリーズ機構１５が貫通する筒状の部材でありの外周面には、発電機構１４からの配線を図２右端に導出するための配線挿通溝１０ａが形成されている。

ハブ体１１は、第１端（図２左端）に配置された第１筒部２１と、第２端（図２右端）に配置され第１筒部２１から拡径して第１筒部２１より大径であり内部に機構収納空間２２ａを有する第２筒部２２とを有するハブ本体２０を有している。この機構収納空間２２ａに発電機構１４が収納されている。また、ハブ体１１は、第１筒部２１の外周面に一体形成された第１ハブフランジ部２３と、第２筒部２２の外周面に一体形成された第２ハブフランジ部２４とを有している。さらに、ハブ体１１は、第２筒部２２の内周面にねじ込み固定された、たとえばアルミニウム合金製の蓋部材２５と、蓋部材２５の内周部に回転不能に連結された動力伝達部材２６と、蓋部材２５と動力伝達部材２６とを回転不能に連結する筒状の連結部材２７とを有している。動力伝達部材２６は、その内周面とハブ軸１０の外周面との隙間に装着された筒状ボルト２８により蓋部材２５にねじ込み固定されている。

第１ハブフランジ部２３は、第１筒部２１の外周面に周方向に間隔を隔てかつ径方向外方に突出して形成された複数（たとえば５つ）の第１突出部３１と、第１突出部３１において周方向に並べて配置されハブ軸１０と平行な方向に貫通する１対の第１スポーク係止孔３２，３２とを有している。第１突出部３１は、７２度間隔で形成されている。第１突出部３１の間には、第１突出部３１間を滑らかに連結する第１連結部３５が形成されており、第１ハブフランジ部２３は、全体として側面視花びら形状に形成されている。

第２ハブフランジ部２４は、第２筒部の外周面に第１突出部３１と異なる周方向位置、具体的には第１突出部３１の間の周方向位置で周方向に間隔を隔てかつ径方向に突出して形成された複数（たとえば、第１突出部３１と同じ数）の第２突出部３３と、第２突出部３３において周方向に並べて配置されハブ軸１０と平行な方向に貫通する１対の第２スポーク係止孔３４，３４とを有している。第２突出部３３は、第１突出部３１より大径に形成され、第１突出部３１と同様に７２度間隔で形成されている。第２突出部３３の間にも、第２突出部３３間を滑らかに連結する第２連結部３６が形成されており、第２ハブフランジ部２４も、全体として側面視花びら形状に形成されている。なお、この実施形態では、両ハブフランジ部２３，２４は、ハブ軸１０と直交する平面に配置されている。

フリーホイール１２は、動力伝達部材２６が外周側に配置されている。フリーホイール１２は、クランク９６の進行方向の回転のみハブ体１１に伝達するものである。フリーホイール１２は、スプロケット群９９ｒが回転不能に装着される駆動体４１と、駆動体４１の進行方向の回転のみ動力伝達部材２６に伝達するワンウェイクラッチ４２とを有している。駆動体４１は、第３及び第４軸受４３，４４を介して動力伝達部材２６に回転自在に装着されている。ワンウェイクラッチ４２は、動力伝達部材２６に起伏自在に装着されたクラッチ爪４５と、クラッチ爪４５に係合可能に駆動体４１の内周面に形成されたラチェット歯４６とを有している。駆動体４１の回転は、ワンウェイクラッチ４２を介してハブ体１１に伝達され後輪１０６ｒが回転して自転車が走行する。

第１軸受１３ａは、ハブ本体２０の第１筒部２１の内周面に配置された第１玉受け５１と、ハブ軸１０の外周面にねじ込まれた第１玉押し５２と、第１玉受け５１及び第１玉押し５２との間に両者に接触して配置された第１ボール５３とを有している。第２軸受１３ｂは、動力伝達部材２６の端部外周面にねじ込まれた第２玉受け５４と、ハブ軸１０の外周面にねじ込まれた第２玉押し５５と、第２玉受け５４及び第２玉押し５５との間に両者に接触して配置された第２ボール５６とを有している。

発電機構１４は、たとえばクローポール型のダイナモであり、ハブ軸１０の外周に回転不能に装着されたコイルを有する固定子５８と、ハブ本体２０の第２筒部２２の内周面に回転不能に装着された磁石を有する回転子５９とを含んでいる。コイルの両端には、配線６０が接続されており、配線６０は、配線挿通溝１０ａを介してハブ軸１０の端部に装着された取出端子６１に接続されている。

リム１１５ｒは、図５及び図６に示すように、たとえばチューブラータイヤを装着可能なものであり、内周部にスポークニップル（図示せず）を装着可能な２０個のニップル装着孔を有している。スポーク１１６ｒａ，１１６ｒｂは、図５に示すように、第１ハブフランジ部２３から１０本、図６に示すように、第２ハブフランジ部２４から１０本それぞれリム１１５ｒのニップル装着孔に向けて延びている。ここで、第１ハブフランジ部２３から延びるスポーク１１６ｒａは、隣り合うスポーク１１６ｒａが交差しないラジアル組みされており、第２ハブフランジ部２４から延びるスポーク１１６ｒｂは、隣り合うスポーク１１６ｒｂが交差するタンジェント組みされている。第２ハブフランジ部２４は、フリーホイール１２に近接して配置されるため、リム１１５ｒに回転を伝達する役割が大きい。そこで、第２ハブフランジ部２４から延びるスポーク１１６ｒｂはタンジェント組みしている。しかし、タンジェント組みすると、ラジアル組みよりスポーク長さが長くなり、スポーク全体の重さが重くなる。そこで、リム１１５ｒに回転を伝達する役割が小さい第１フランジ部２３から延びるスポーク１１６ｒａは、ラジアル組みスポーク全体の重量を軽くしている。なお、スポーク１１６ｒａ，１１６ｒｂにおいて、隣り合うスポークは、スポーク係止孔３２，３４に異なる方向から挿入されている。

このように構成された車輪組立体１０８ｒでは、機構収納空間２２ａ以外の部分は小径の第１筒部２１となっているので、発電機構１４を収納可能なハブ体１１の軽量化を図ることができる。また、第１及び第２突出部３１，３３にハブ軸１０と平行な方向に貫通する第１及び第２スポーク係止孔３２，３４が設けられているので、通常の先端が折れ曲がったスポーク１１６ｒを係止することができ、かつ突出部３１，３３の厚みを薄くすることができるので突出部３１，３３の軽量化を図ることもできる。このため、通常のスポーク１１６ｒを装着できかつ突出部３１，３３を含むハブ体１１の軽量化を図れるようになる。

また、第１及び第２突出部３１，３３に配置された第１及び第２スポーク係止孔３２，３４において、フリーホイール１２を介してハブ体１１に駆動力が伝達される第２端側の第２スポーク係止孔３４に係止されるスポーク１１６ｒｂは、駆動力を効率よく伝達しやすいタンジェント組みされ、駆動力がフリーホイール１２から伝達されにくい第１端側のスポーク係止孔３２に係止されるスポーク１１６ｒａは、リム１１５ｒまでの距離が短くなるラジアル組みされている。このため、リアハブ１１４ｒ及びスポーク１１６ｒの軽量化を図ることができ、車輪組立体１０８ｒの軽量化を図りつつ駆動力を確実に伝達できるようになる。

〔他の実施形態〕
（ａ）前記実施形態では、両ハブフランジ部２３，２４は、ハブ軸と直交する平面に配置されているが、両ハブフランジ部２３，２４をスポーク１１６ｒがリム１１５ｒに向かって延びる方向に沿って軸方向内向きに傾斜させてもよい。

（ｂ）前記実施形態では、ロードバイクのクイックレリーズ型のリアハブを例に本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ハブ軸の両端をナットでフレームに固定するリアハブにも適用できる。

（ｃ）前記実施形態では、両突出部３１，３３の数を５個にしたが、突出部３１，３３の数は５個に限定されない。また、突出部の数をハブフランジ部によって異ならせてもよい。たとえば、第１ハブフランジ部側の突出部の数を３個にしてそこに４つのスポーク係止孔を設け、第２ハブフランジ部側の突出部の数を４個にしてそこに３つのスポーク係止孔を設けてもよい。

（ｄ）前記実施形態では、機構収納空間２２ａに発電機構を収納したが、たとえば複数の変速段を有する内装変速機構を収納してもよい。内装変速機構は、駆動体の回転を変速してハブ体に伝達する、たとえば、遊星歯車機構を用いたものであり、その構成は従来公知であるので説明を省略する。

本発明の一実施形態が採用された自転車の側面図。 そのリアハブの半截断面図。 リアハブのハブ体の左側面図。 リアハブのハブ体の右側面図。 第１ハブフランジ部側から見た後輪の側面図。 第２ハブフランジ部側から見た後輪の側面図。

符号の説明

１０ ハブ軸
１１ ハブ体
１２ フリーホイール
１３ａ，１３ｂ 第１及び第２軸受
１４ 発電機構
２０ ハブ本体
２１ 第１筒部
２２ 第２筒部
２３ 第１ハブフランジ部
２４ 第２ハブフランジ部
３１，３３ 第１及び第２突出部
３２，３４ 第１及び第２スポーク係止孔
３５，３６ 第１及び第２連結部
１０６ｒ 後輪
１０８ｒ 車輪組立体
１１４ｒ リアハブ
１１５ｒ リム
１１６ｒ，１１６ｒａ，１１６ｒｂ スポーク

Claims (7)

1. 自転車のフレームの後部に装着されクランクからの回転が伝達される自転車用リアハブであって、
   前記フレームの後部に装着されるハブ軸と、
   前記ハブ軸の外周側に配置され、第１端に配置された第１筒部と第２端に配置され前記第１筒部より大径であり内部に機構収納空間を有する第２筒部とを有するハブ本体、前記第１筒部の外周面に周方向に間隔を隔てかつ径方向に突出して形成された複数の第１突出部と、前記第１突出部において周方向に並べて配置され前記ハブ軸と平行な方向に貫通する１対の第１スポーク係止孔とを有する第１ハブフランジ部、及び前記第２筒部の外周面に前記第１突出部と異なる周方向位置で周方向に間隔を隔てかつ径方向に突出して形成された複数の第２突出部と前記第２突出部において周方向に並べて配置され前記ハブ軸と平行な方向に貫通する１対の第２スポーク係止孔とを有する第２ハブフランジ部を有するハブ体と、
   前記ハブ体の前記第２端側に連結され前記クランクの一方向の回転のみ前記ハブ体に伝達するフリーホイールと、
   前記ハブ体を前記ハブ軸に回転自在に支持するための第１及び第２軸受と、
   を備えた自転車用リアハブ。
2. 前記第２筒部の前記機構収納空間に収納され、前記ハブ体と前記ハブ軸との相対回転により発電する発電機構をさらに備える、請求項１に記載の自転車リアハブ。
3. 前記第２筒部の前記機構収納空間に収納され、前記フリーホイールの回転を複数の変速段のいずれかで変速して前記ハブ体に伝達する内装変速機構さらに備える、請求項１に記載の自転車リアハブ。
4. 前記第１及び第２突出部は同数である、請求項１から３のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
5. 前記第１及び第２ハブフランジ部は、前記複数の第１及び第２突出部間を前記第１及び第２筒部の外周側でそれぞれ滑らかに連結する第１及び第２連結部を有し、全体として側面視花びら形状に形成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
6. 前記第１ハブフランジの外径は第２ハブフランジの外径より小さい、請求項１から５のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
7. 自転車のフレーム後部に回転自在に装着される自転車用車輪組立体であって、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の自転車用リアハブと、
   前記自転車用リアハブの外周側に配置されるリムと、
   前記第１スポーク係止孔と前記リムとに両端が連結されラジアル組みされた複数の第１スポークと、
   前記第２スポーク係止孔と前記リムに両端が連結されタンジェント組みされた複数の第２スポークと、
   を備えた自転車用車輪組立体。

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