JP2009143391A - フリーホィール・ハブ - Google Patents

Abstract

【課題】
ハブ本体にワンウェイクラッチ機構と同調機構を有したハブを提供することにある。
【解決手段】
ハブ本体１の中間筒状部３の両端を両側に貫通させ、中間筒状部３の両端にギア取付けを可能にし、外側筒状部４と中間筒状部３の間にラッチェット機構６を備えるハブを提供する
【選択図】図１

Description

本発明は主に自転車のハブ構造に関するものである。
特開２００２−１９３１７８号公開 特開２００５−２３１５５６号公開 特開２００２−１９２９０３号公開

従来から一般的に使用されている自転車のハブを図７に示すように一般的ハブはギアをハブの両側に取付けられるようにはなっておらず、片側だけにギアを取付けようになっている。両側にギアを取付けることができる特殊なハブを図９に示すが、ハブ本体にラチェット機構を有しておらず、ラチェット機構を有するギアであるフリーホイールを取付けることにより、ハブはラチェット機構によるワンウエイ機構を有する。複数ギアが取付け可能な一般的なハブを図１０に示すが、片側のみに取付け可能であり、両側に取付けられるような構造にはなっていない。又、ハブ本体にはラチェット機構は有してはおらず、ハブの片側に備えられている図１０に示す、ギア取付け部フリーホイール２４の内にラチェット機構が組み込まれている。一般的自転車の動力部クランクから後輪への回転動力の伝達は片側だけのチェーンにより成される駆動機構になっており、一般的ハブには同じく、両側クランクの同調機能は備えられてはいない。

しかしながら、以上の技術によれば、現在の自転車の１００％近くはボトムブランケットにある自転車の両側に貫通したシャフトの両端にクランクが取付けられることにより、両側のクランクの回転運動は同調機構をなし、クランク、ペダル、シャフトとギアの組合せ機構から発生する回転動力は片側チェーンを介して後輪に伝えられ、自転車を動かす駆動方式が採用されている。この駆動工程における動力機構は自転車デザイン・設計の基本となり、自転車のデザイン・設計の自由度を支配すると同時に自転車のデザイン・設計の自由度に大きな制限を課す結果になっている。この基本的動力機構を変えることが自転車のデザイン・設計に自由度を与え、新たな斬新な自転車を生む可能性に繋がるものであり、この基本的動力機構を変えない限り、斬新的な自転車は産まれないものと考えられる。この基本的駆動機構に基づき駆動工程の一部であるハブもそれに対応した構造設計がなされ、両側に貫通したシャフトにより両側クランクには前後回転の同調機構がもたらされており、以降の駆動工程に位置するハブ本体には両側回転運動に対する前後回転の同調機構は組み込まれてはいない。自転車の両側に貫通したシャフトの両端にクランクが取付けられ、両側回転運動に対する前後回転の同調機構が当初より動力部にもたらされているこの基本的駆動機構である限り、以降の駆動工程、ハブなどに二重の両側クランクに対する回転運動の同調機構を持つ必要は無い。自転車の両側に貫通したシャフト機構を取らず、両側、別々に分離独立したクランク、ペダルによる動力部にした場合は両側のクランクには同調が取れず、駆動行程のいずれかの部品機構に同調機構を備える必要がある。両側のクランクに同調が無い場合は回転運動時に両側のクランク位置が別々に勝手な位置に位置することになり、足による動力の回転運動がスムーズに行えないことになる。両側に貫通したシャフトの両側にクランクを取付ける基本的駆動機構の設置位置は自転車の両側に貫通している為、設置位置は物理的に限定され、設置位置が制限された動力機構は同じく物理的にサドル、ハンドルなどの位置を限定し、自転車の自由な設計を制限し、自転車デザインを単調で画一なものにしている。例えば、両側に貫通したシャフト機構の位置は後輪円内位置の設置は物理的に不可能なことであり、動力部位置が固定化されることはそれ以降の車輪、サドル、ハンドルなど全ての位置も固定化され以降の自転車デザイン・設計も固定化されることになってしまう。そこで、この発明は両側に貫通したシャフトの両端にクランクを取付けることをせず、両側のクランクを別々に分離独立させた駆動機構にすることにより、動力機構の設置位置を自由にし、自転車のより自由なデザイン・設計を可能にする為に、同調機構とワンウエイフリー機構をハブ本体に組み込んだハブを提供することを課題とする。

以上の課題を解決するために、第一発明は、ハブ本体の両側にギアを取付けることが出来る構造をなしていることを特徴とするフリーホィール・ハブである。第二発明は、ハブ本体に取付けられた両側ギアの前後回転を同調させる機構をハブ本体に有することを特徴とするフリーホィール・ハブである。第三発明は、両側のギアを取付ける構造体は一体をなし、ハブ本体の両側に貫通していることを特徴とするフリーホィール・ハブである。第四発明は、両側のギアを取付ける構造体は両側のギアの回転軸であることを特徴とするフリーホィール・ハブである。第五発明は、ハブ本体にラッチェット機構によるワンウェイクラッチ機構を有することを特徴とするフリーホィール・ハブである。

第一発明によれば、ハブの両側にギアを取付けることにより、従来の両側に貫通したシャフトの両側にクランクを取付け、動力を得る基本的駆動機構から脱却し、動力機構の設置位置の制約から開放されることにより、自転車の自由なデザイン・設計を可能にする効果をもたらした。第二発明によれば、両側のクランク、ギアの同調が成されることにより、動力部にある両側に貫通したシャフト１７aを使う必要性を無くす事による自転車のデザイン・設計の自由度を拡げた。

第三発明によれば、自転車の駆動工程に不可欠な同調機構をハブ本体に同調機構が組み込まれることにより、ハブの両側に取付けられるギアに同調を与え、ハブ以外の工程に同調機構を設ける必要をなくし、従来の両側に貫通したシャフトの両側にクランクを取付け、動力を得る基本的駆動機構から脱却させ、動力機構の設置位置の制約から開放させることにより、自転車の自由なデザイン・設計を可能にする効果をもたらした。第四発明によれば、従来の一般的ハブには存在しない新たな回転軸をハブ本体に組み込むことにより、ハブ本体にラチェット機構と同調機構を組み込むことを可能にし、ハブ以外の工程にラチェット機構と同調機構を設ける必要をなくし、従来の両側に貫通したシャフトの両側にクランクを取付け、動力を得る基本的駆動機構から脱却させ、動力機構の設置位置の制約から開放させることにより、自転車の自由なデザイン・設計を可能にする効果をもたらした。第五発明によれば、殆んど一般的自転車のハブにはフリーホイールが取付けられ、ラチェット機構が採用されており、駆動工程にラチェット機構は不可欠であるが、ハブ本体にラチェット機構を組み込むことにより、ハブ以外の工程にラチェット機構を設ける必要がなく、ハブ以外の工程でのデザイン・設計の自由度が高まる効果をもたらした。

この発明の一実施形態を図1〜図６に示し、背景技術である図７〜図９に示す一般的ハブとの違いを示しながら図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るハブの形態を示す断面図、図2は本発明に係るハブの断面及び側面図、図3は本発明に係るハブの側面図、図4は本発明に係るハブに両側ギアを装着した側面図、図5は本発明に係るハブを装着によりデザイン・設計された自転車の正面図、図6は本発明に係るハブにチェーンを装着した構造図、図７は背景技術の実施を示す、一般的な自転車に使用されているハブの断面図及び側面図、図8は背景技術の実施を示す、フリーホイールの正面図及び側面図、図９は背景技術の実施を示し、ハブの両側にギアを取付けることが可能な特殊ハブの断面図及び側面図、図１０は背景技術の実施を示す、スポーツ車に取付けられていることの多い複数ギア取付け可能なハブの断面図及び側面図である。

図１に示すハブは主構成部品としてハブ軸２、中間筒状部３、外側筒状部４とベアリングアッセンブリ７、ベアリングアッセンブリ５とラッチェット機構６から成り立っており、中間筒状部３にベアリングアッセンブリ７が取外し可能、回転不能に固定され、ハブ軸２に対して自由回転を与え、中間筒状部３の両端は外側筒状部４両端より長く、両側に貫通している。図７に示す通常のハブには中間筒状部３が存在せず、中間筒状部３は中間筒状部３の両端に取付けられる両端のギア１３に同調を与えている。又、通常の図７のハブに取付けられるギアは図８に示すフリーホイール１５が普通であるが、本発明のハブ本体にはラチェット機構も有しており、ギア自体にはフリーホイールに有するワンウェイクラッチ機構を必要とせず、中間筒状部３の両端には固定ギアが取付けられる。中間筒状部３と外側筒状部４は取外し可能、回転不能に固定されたベアリングアッセンブリ５とラッチェット機構６により、周知のフリーホイール１５と同様のワンウェイクラッチ機構を有し、中間筒状部３を軸として外側筒状部４に回転運動を与える。外側筒状部４にはスポーク取付け用フランジ８とスポークが取付けられるスポーク取付け穴９がある。フリーホイール１５そして爪とバネによるラッチェット機構、ワンウェイクラッチ機構などは歴史も古く、広く周知されていることであり、ここでは特に図に示さず、説明も省略いたしました。

図２、図３に示す中間筒状部３の両端にはギア１３を取付ける用にネジ１２が切られており、両端に取付けられる両端ギア１３は一体をなす中間筒状部３に取付けられることにより同調がとられている。中間筒状部３の両端に切られるネジ１２はチェーン２０の回転方向に対応して時計回りと時計と逆回りのネジが望ましい。チェーンの回転方向に対応したネジ切りは回転方向に対してギアの取付けネジが緩み脱落することを防ぐことが必要とされる。

図４に示すハブ１は両側にギア１３が取付けられるが、図７に示す通常のハブには中間筒状部３が存在せず、又、中間筒状部３は一体をなし、中間筒状部３の両端に取付けられる両端のギア１３は同調している。図７に示す通常のハブに取付けられるギアはフリーホイール１５が普通であるが、本発明のハブ本体１にはラチェット機構も有しており、ギア自体にはフリーホイールに有するワンウェイクラッチ機構を必要とせず、中間筒状部３の両端には固定ギア１３が取付けられる。

図５に示すクランク１７取付け位置は後輪２１円内にあり、クランク１７は両側に貫通したクランクシャフト１７aに取付けられてはいない。スプロゲット、ギア、チェーンは両側に各備えられ、両側のクランクは両側にクランクシャフトで繋がることなく分離設置され、動力部両側クランクからの回転動力は各両側のチェーンにより後輪に伝えられる。リアハブ本体にはフリーホイール同様のワンウェイクラッチ機構が備えられ、同時に通常、貫通したクランクシャフトに取付けられたクランク機構による同調をハブ本体に機構として有している。クランク取付け位置が自転車の後方、後輪２１円内にあることにより、前輪と後輪間の距離が短くなり、自転車全長が通常自転車に較べて短くなっている。

図６に示すようにスプロゲット２２、ギア１３は各両側に取付けられ、両側に取付けられたチェーン２０により動力部でペダル１８を踏むことにより発生する回転動力は後輪２１に伝えられる。両側のクランク１７は自転車の両側を貫通したクランクシャフト１７aに取付けられることなく、両側分離した状態で動力部であるクランク１７が設けられることにより、自転車の後方、後輪２１円内にクランクを設置することを可能にした。通常のフリーホイール１５はワンウェイクラッチを有し、自転車後輪２１に対し一方の回転方向にのみに駆動力を伝達する。フリーホイール１５はペダル１８をこぐ間、自転車のチェーン２０がリアギア１３と噛み合って後輪２１が回転する。運転者がペダル１８をこぐのを止めると、スプロケット２２・ギア１３は静止状態を保つものの、後輪は継続して回転可能になる。
しかし、フリーホイール１５には両側のクランク１７、ギア１３の同調機構は無く、通常、同調は両側に貫通したクランクシャフト１７aに取付けられたクランク機構によりなされる。図６に示す駆動工程は両側に貫通したクランクシャフト１７aによる同調機構を持っておらず、ハブ本体１に同調機構を有している。

図７に示すハブは最も一般的なハブを示しており、主要部品構成はハブ軸２、外側筒状部４、ベアリングアッセンブリ７で構成されており、図１に示す本発明の中間筒状部３を備えていない。一般的自転車にはスプロゲット２２、チェーン２０、フリーホイー１５は各１個が設備され、回転動力はチェーン２０とギアの歯が噛み合い後輪２１に伝達され、ハブに取付けられるギアはフリーホイール１５である。ハブにフリーホイール１５が備えられ、ペダル１８をこぐ間、自転車のチェーンがリアギアと噛み合って後輪が回転する。運転者がペダルをこぐのを止めると、スプロケット・ギアは静止状態を保つものの、後輪は継続して回転可能になる。

図９に示すハブは特殊なスポーツ車に使用されるハブであり、ハブの両側にフリーホイール取付けが可能なネジ１２，１２aを有し、フリーホイール１５を両側に取付けることが可能になっているが、両側のネジは時計回りに同じ方向に切られており、両側に取付けられたフリーホイール１５の歯に各チェーンを同時に取付けて使用することを目的に設計されている訳ではなく、両側に取付けられるフリーホイール１５は一般的にサイズ違いのフリーホイールが取付けられ、自転車走行環境に合わせてどちらか一方のフリーホイール１５を選択され走行環境に適した走行を可能にすることを目的に設計されているものであり、どちらか一方のフリーホイール選択された際、フリーホイール１５の交換はリアハブに取付けられた後輪２１ごとそのまま反転し、片側一本のチェーン２０に選択したフリーホイールの歯を噛まし直して使用する設計になっており、同時に両側のフリーホイールの歯にチェーンを噛まして使用するようにはなっていない。又、一般的自転車はクランクに１個のスプロゲット２２しか有しておらず、二本のチェーンを同時に使用するようにもなっていない。図８に示すハブの基本構造はハブ軸２、外側筒状部４、ベアリングアッセンブリ７から構成されており、中間筒状部３は保有しておらず、両側クランク１７の同調はハブに構造として有することは無く、動力部である両側クランクが取付けられているクランクシャフトによりなされている。ハブの中間筒状部３の両端に切られたネジ１２と１２aのネジサイズは異なることも多く、異なるフリーホイールが取付けられるが、固定ホイールが取付けられるケースもあり、走行環境により各種の異なるギアが取付けられる。

図１０に示すハブは図７に示す一般的ハブ機構に複数のギアを取付けることを目的に筒状体２４をハブ本体に付帯させ、筒状体２４自体にフリーホイールのワンウェイクラッチを備えており、ハブ自体の基本構造はハブ軸２、外側筒状部４、ベアリングアッセンブリ７から構成されている。ハブ本体には図１に示す中間筒状部３は保有しておらず、両側クランクの同調はハブ本体には構造として有してはおらず、同調は動力部である両側クランク１７が取付けられているクランクシャフト１７aによりなされている。

「実施形態の効果」
ハブ本体１に両側クランク１７、ギア１３の同調機構を備えることにより、クランクを両側に貫通したクランクシャフト１７aに取付ける必要をなくし、後輪２１円内など任意の位置に設置することを可能にし、動力部設置位置からくる自転車デザイン・設計への制約をなくす効果をもたらした。本来、人間工学上、自転車などに跨って座り、背筋を伸ばした姿勢での足の位置は座ったお尻の重心の真下あたりに来るのであるが、従来の自転車は回転動力部であるクランクギアの位置が後輪円内には構造上設置することが出来ない為、サドルとペダルの位置関係で足を置くペダルの位置は重心よりかなり前方になってしまい、自然、運転姿勢は前かがみになっている。図５に示すように、この実施形態によれば、背筋を伸ばした楽な運転姿勢による操縦性を可能にし、小さな後輪を使用することなく、大きな後輪を使用し、自転車の全長を短くする効果をもたらした。大きな車輪の使用は快適走行である安全性、乗り心地、安全な操作性、快適速度、見栄えなどの効果をもたらし、自転車本体の全長が短くなることにより自転車の取扱を容易にし、駐車スペースを小さくし、見栄えを良くする効果をもたらした。両側のクランク、チェーン、ギアの同調がハブ機構に有することにより、動力部としてのクランク位置の設定条件から解放されることにより、将来の自転車デザイン・設計に自由な発想を与える効果がある。

図１に示す中間筒状部３による両側の同調、フリーホイールに備えたラッチェット構造によるワンウェイクラッチ機構をハブ本体１に有することにより、動力部の設置位置の制約から解放され、取付けギアも簡素化され、より自由な発想で新たな自転車のデザイン・設計ができることを可能にする効果をもたらした。

図２、図３に示す中間筒状部３の両端にあるネジ１２に取付けられたギア１３により、両側の動力部からの回転動力はチェーン２０により後輪２１に伝達され、自転車が駆動する効果をもたらし、自転車のデザイン・設計の自由なる発想に制約を強いる動力部クランク設置位置を両側に分離、任意の位置に設置することを可能にし、より自由な自転車のデザイン・設計を可能にする効果をもたらした。

図４に示すハブ本体１の中間筒状部３、両側に取付けられるギア１３は固定ギアが望ましく、ハブ本体１にフリーホイールに備えたラッチェット構造によるワンウェイクラッチ機構を有することにより、ギアの簡素化の効果をもたらした。

図５に示す本発明ハブによる自転車は動力部のクランク１７設置位置の限定、制約を受けることなく、自転車の自由なデザイン・設計を可能にし、動力部であるクランク１７設置位置は後方の後輪２１円内に設置することにより、前輪と後輪間の距離を短くし、小さな後輪を使用する事無く、自転車の全長を短くする効果をもたらし、自転車の取廻しをより楽にし、駐車スペースを小さくする効果をもたらし、特に女性の身長サイズに適した全長の短い自転車にする効果をもたらした。サドル、ハンドルのポジション位置の自由度が拡がり、自転車のデザイン・設計全体の自由度が拡がり、運転者に背筋の伸びた美しい姿勢での運転を可能にする効果をもたらした。

「他の実施形態」
図１、図２に示すハブ本体１に備えられた外側筒状部４に固定されたラッチェット構造によるワンウェイクラッチ機構は両側に計二個示されているが、設置位置も特に示されている位置に限定されず、1個が望ましい。

図１〜図４に示す、ハブシャフトは説明し易く、一般的に広く利用されているシャフト形状であるが、図９に示されているようなクイック解放機構の構造のハブシャフトでも本発明は有効である。

図１〜図４に示すハブの両側に取付けるギアは単数枚であるが、図９に示すような複数枚であっても本発明は有効である。

は本発明に係るハブの形態を示す断面図である。 は本発明に係るハブの形態を示す断面図及び側面図である。 は本発明に係るハブの形態を示す側面図である。 は本発明に係るハブの両側にギアを取付けた形態を示す側面図である。 は本発明に係るハブを使用した自転車の側面図である。 は本発明に係るハブを使用した自転車の上から見た構造図である。 は本発明に係る背景技術の一般的ハブの断面図及び側面図である。 は本発明に係る背景技術の一般的フリーホイールの正面図及び側面図である。 は本発明に係る背景技術の一般的ハブの断面図及び側面図である。 は本発明に係る背景技術の一般的ハブの断面図及び側面図である。

符号の説明

１ハブ本体
２ハブ軸
３中間筒状部
４外側筒状部
５ベアリングアッセンブリ
６ラチェット機構部
７ベアリングアッセンブリ
８スポーク取付けフランジ
９スポーク取付け穴
１０ナット
１１ストッパーリング
１２ギア取付け用ネジ
１２aギア取付け用ネジ
１３ギア
１４ストップリング
１５フリーホイール
１６チェーンステイ
１７クランク
１７aクランクシャフト
１８ペダル
１９サドル
２０チェーン
２１後輪
２２スプロゲット

Claims (5)

1. ハブ本体の両側にギアを取付けることが出来る構造をなしていることを特徴とするフリーホィール・ハブ
2. ハブ本体に取付けられた両側ギアの前後回転を同調させる機構をハブ本体に有することを特徴とするフリーホィール・ハブ
3. 両側のギアを取付ける構造体は一体をなし、ハブ本体の両側に貫通していることを特徴とするフリーホィール・ハブ
4. 両側のギアを取付ける構造体は両側のギアの回転軸であることを特徴とするフリーホィール・ハブ
5. ハブ本体にラッチェット機構によるワンウェイクラッチ機構を有することを特徴とするフリーホィール・ハブ
   

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