JP3623774B2 - 自転車ハブ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、脱着可能なフリーホイールを備えた自転車ハブ、特に、ハブ本体をスプロケット支持部材から外せるようにする緊密接続ラチェットをハブ本体とスプロケット支持部材との間に備えた自転車ハブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
サイクリングは移動手段としてだけでなく、レクリエーションとしてもますます人気が高まっている。また、サイクリングは非常に人気のある競技スポーツとなった。自転車の使用目的がレクリエーション、移動、競技のいずれであっても、自転車産業は常にその様々な構成部品を改良し続けている。過去数年において連続的にデザイン変更されている自転車の特定的な構成部品の１つに、後部自転車ハブのフリーホイールがある。
【０００３】
特に、多くの自転車は複数の速度変換が可能である。ドライブトレインの一般に普及している一形態では、後部自転車ホイールのハブに取り付けられた複数のスプロケットが用いられている。ペダルが踏まれる間、自転車のチェーンがリアスプロケットの１つと係合して後輪を回転させる。乗り手が自転車を漕ぐのを止めても、後輪は回転を続けることができ、一方でスプロケットが静止状態に保たれる。そのため、リアハブはワンウェイクラッチを備えたフリーホイールを備えている。
【０００４】
今日の自転車の変速機では、提供される速度数が増加しており、リアホイール用の多段階スプロケットホイールユニットのスプロケット数も増え、現在では５〜７個のスプロケットが装備されている。簡略化された取り付け構造及び容易な取り付け方法が必要である。
後部自転車ホイールに対し一方の回転方向にのみ駆動力を伝達するために使用されるフリーホイールは、通常自転車のリアハブ上に取り付けられている。フリーホイールは、ペダルを全く回転させなくても自転車を自由に前進できるよう使用されている。フリーホイールには、リアハブにネジ留めされることでリアハブのボスに取り付けられたボス型のフリーホイールと、リアハブの一体型部品としてリアハブに固定された自由ハブ型のフリーホイールとが含まれる。いずれのフリーホイールも、外側筒状部と、内側筒状部が外側筒状部に対し自由に回転できるよう外側筒状部の内周側に取り付けられた内側筒状部と、駆動力を外側筒状部から内側筒状部に一方の回転方向にのみ伝達するよう外側筒状部と内側筒状部との間に取り付けられたワンウェイクラッチとを備えている。外側筒状部には複数のギアが取り付けられ、また通常、内側筒状部は自転車のリアハブに取り付けられている。
【０００５】
スプロケットホイールとボスとの間にはスプラインが設けられており、スプロケットホイールとボスとの相対回転は確実に抑制される。このユニットは自転車のリアホイールに使用されているため、駆動力は、ワンウェイ機構を介してリアホイール軸とボスとの間に伝達されるはずである。この目的のために、ワンウェイクラッチのアウターレースとしてボスが形成され、ボスの内周にはワンウェイクラッチ及びインナーレースが配置されている。
【０００６】
ここ数年でリアギアまたはスプロケットの数が増加したことから、フリーホイールがより大きく、より重くなっている。また、ギアまたはスプロケットの数の増加に従い、スプロケットからフリーホイールにより広範囲のトルクが付加されている。
上記観点から、従来技術における上述の問題を克服する、脱着可能なフリーホイールを備えた自転車ハブが必要である。本発明は、この従来技術における必要性を、本開示から当業者に明らかになる他の必要性と共に示す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、単純な構造の緊密接続ラチェットを備えた自転車ハブを提供することにある。
本発明の別の目的は、簡単に取り付けることが可能な、緊密接続ラチェットを備えた自転車ハブを提供することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、製造及び組み立てが比較的単純かつ安価な、スプロケット部材からハブ本体を取り外すための緊密接続ラチェットを備えた自転車ハブを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の一見地によれば、自転車ハブは、ハブ軸と、ハブ本体と、スプロケット支持部材とを備えている。ハブ軸は、第１部分と、第１部分と取り外し自在に連結される第２部分とを有する。ハブ本体は、外側筒状部と、外側筒状部に連結される外側筒状部と別体の係合部材と、ハブ軸の第１部分が回転自在に支持される内部通路とを備え、係合部材が第１係合面と共に形成されている。スプロケット支持部材は、ハブ軸の第２部分に取り付けられるとともに、第１係合面に回転不能に係合する第２係合面と共に形成された係合部を有する。第１及び第２係合面は、係合部材と係合部とが相対回転を生じずに軸方向に外れることが防止されるよう、互いに重なり合うよう構成されている。
【００１０】
本発明のこれらの、またその他の目的、特徴、見地、利点は、添付の図面と共に本発明の好ましい実施形態を開示する以下の詳細な説明から当業者にとって明白となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明によるリアハブが後述するように取り付けられた自転車１０を示す。自転車１０はフレーム１２を備えている。フレーム１２には、フロントフォーク１３が回転自在に連結されるとともにリアフォーク１５が固定的に連結されている。後輪１６は、リアハブ１８によってリアフォーク１５に回転自在に連結されている。前輪１４は、フロントハブ１７によってフロントフォーク１３に回転自在に連結されている。フレーム１２には座席が調整可能に連結されており、また、フロントフォーク１３には、前輪１４を方向転換させるためにハンドルバー１１が連結されている。また、フレーム１２には、自転車１０を推進するためにドライブトレイン１９が連結されている。ドライブトレイン１９は、１組のフロントスプロケット１９ａと、ペダル１９ｃを備えた１対のクランクアーム１９ｂと、駆動チェーン１９ｄと、１組のリアスプロケット１９ｅとを備えている。フロントスプロケット１９ａが、底部ブラケット（図示せず）によってフレーム１２に回転自在に固定されている。比較的従来の方法で、リアスプロケット１９ｅが後輪１６のリアハブ１８に連結されている。
【００１２】
自転車１０の様々な構成部品は従来からよく知られているため、これらの部品についての詳細な説明は、これらが本発明にしたがって改良されていない限り省略する。より具体的には、自転車１０の構成部品についての説明は、これらがリアハブ１８に対しいない限り省略する。また、ここで説明しないブレーキ、変速機、追加のスプロケット等の様々な従来の自転車部品は、本発明に使用してもよい。
【００１３】
次に図２〜図６を参照すると、リアハブ１８は、ハブ軸２０と、ハブ本体２２と、スプロケット支持部材２４とを備えている。ハブ軸２０は、ハブ本体２２の内部通路内に回転自在に支持され、ハブ本体２２の両端部から軸方向に延びている。ハブ本体２２には係合部材２６（すなわち係合部）が連結されている。リアハブ１８を組み立てると、係合部材はスプロケット支持部材２４に回転不能に連結される。ハブ軸２０は、取り外し自在に連結された２つの部品で構成され、スプロケット支持部材２４からハブ本体２２を取り外せるようになっていることが好ましい。係合部材２６は、ワンウェイクラッチによってハブ本体２２に連結されているため、ハブ本体２２に対し一方向にのみ自由に回転できることが好ましい。ハブ本体２２は、係合部材２６が逆方向に回転すると、係合部材２６と共に回転する。
【００１４】
ハブ本体２２は、ハブ軸２０の一部に取り付けられ、一方、スプロケット支持部材２４はハブ軸２０の他の部分に自由に回転自在に取り付けられていることが好ましい。ハブ軸２０の２つの部品同士はねじ込み連結され、これにより、スプロケット支持部材２４をリアフォーク１５から取り外すことなくスプロケット支持部材２４をハブ本体２２から外せることが好ましい。本実施形態では、スプロケット支持部材２４、係合部材２６及びワンウェイクラッチ２８がフリーホイールの部品を形成している。必要に応じて、本発明をワンウェイクラッチ（すなわちフリーホイール）を備えていないハブと共に使用してもよい。ここでは「スプロケット支持部材」という語は、少なくとも１つのスプロケットを直接または間接的に支持するハブの部分を示す意味に使用している。
【００１５】
次に図２〜図６を参照すると、ハブ軸２０は、第１部分３０と、ねじ込み接続によって第１部分３０にねじ込み連結された第２部分３２とを備えている。第１部分３０はハブ本体２２の内部通路内に回転自在に支持され、第２部分３２にはスプロケット支持部材２４が取り付けられていることが好ましい。また、第１部分３０は、第２部分３２とねじ込み連結されるとともに、これにより第２部分３２から分離できるようになっていることが好ましい。ハブ軸２０の直径は、分離可能なハブ軸２０に十分な力が得られるのに十分な大きさを有していることが好ましい。
【００１６】
ハブ軸２０の第１部分３０は、鋳造アルミニウム、チタン、鋼鉄のような軽量で硬質な金属材料からなる細長い円筒形部材であることが好ましい。第１部分３０は、必要に応じて、適切な任意の材料で構成してもよい。また、第１部分３０の断面は実質的に一定の円形であることが好ましい。ハブ軸２０の第１部分３０は、第１端部３４と、第１端部３４から軸方向に離間した第２端部３６と、第１端部３４と第２端部３６間に延びる中央部３８とを備えている。
【００１７】
第１端部３４には、第１部分３０を第２部分３２と取り外し自在に連結するための時計回りの外周ねじが形成されていることが好ましい。また、第１端部３４の中央部３８近傍には、保持リング３１が従来の方法で取り外し自在に取り付けられていることが好ましい。第１部分３０は、ハブ本体２２内に取り付けられた後に保持リング３１が取り付けられ、これによりハブ本体２２の内部通路内に保持される。保持リング３１は、内周ねじが形成されたリング部材、またはＣ字型クランプのいずれかであることが好ましい。保持リング３１の形状は、必要に応じて種々の構成を有していてもよい。
【００１８】
第２端部３６は、クイック解除機構３７が従来の方法で連結可能な形状である。これにより、後述するように、クイック解除機構３７は、リアハブ１８の一側をリアフォーク１５に比較的従来の方法で連結する。
中央部３８は、第１端部３４と第２端部３６との間に延びる円筒形のロッド形状の部分である。ハブ軸２０の中央部３８は、比較的従来の方法でハブ本体２２の一部内にスライド自在かつ自由回転自在に受容されるよう構成されている。
【００１９】
ハブ軸２０の第２部分３２は、図５、図６に示すように、フリーホイール２４を支持するために断面が変化する段状の円筒形部材であることが好ましい。さらに、第２部分３２は、分離可能なハブ軸２０に適切な強度が得られるよう最小直径を有するとともに、鋳造アルミニウム、チタン、鋼鉄のような軽量で硬質な金属材料からなることが好ましい。第２部分３２は、必要に応じて、適切な任意の材料で構成してもよい。第２部分３２は、第１端部４０と、第１端部４０と軸方向に離れた第２端部４２と、第１端部４０と第２端部４２との間に延びる中央段状部４４と、第２部分３２を貫通する貫通孔４６とを備えている。
【００２０】
第１端部４０は、ナット４１を受けるための外周ねじが形成されていることが好ましい。ナット４１は、リアハブ１８の一側をリアフォーク１５と比較的従来の方法で連結するよう、第１端部４０にねじ込み連結される。また、第１端部４０の外径は第２部分３２の小さい方のまたは最小の外径であり、第２端部４２の外径は第２部分３２の大きい方の外径であることが好ましい。
【００２１】
第２端部４２は、スプロケット支持部材２４を自由回転自在に取り付けることができるよう構成された外周面４３を備えている。特に、外周面４３は１対の環状の湾曲したベアリング溝を有しており、このベアリング溝は、スプロケット支持部材２４がハブ軸２０の第２部分３２に従来の方法で自由回転自在に取り付けられるために、複数のボールベアリングまたは球体ボール４５を受けるよう構成されている。
【００２２】
貫通孔４６は、端部４７ａと、ねじ部４７ｂと、端部４７ａとねじ部４７ｂと間に延びる円筒形の中央部４７ｃとを備えている。貫通孔４６の端部４７ａは、第１端部４０内に設けられており、従来の六角レンチを回転不能に受けるよう断面が六角形であることが好ましい。これにより、六角レンチが端部４７ａ内に挿入されると、ハブ軸２０の第２部分３２が回転してしまうことが防止される。ねじ部４７ｂは、ハブ軸２０の第２部分３２の第２端部４２内に配置されている。ねじ部４７ｂは、第１部分３０のねじ込みを施した第１端部３４をねじ込み受容するよう構成されているため、ハブ軸２０の第１部分３０及び第２部分３２をねじ込み連結することが可能である。そして、第１部分３０が第２部分３２にねじ込み連結されると、第１部分３０及び第２部分３２はリアハブ１８の単一の軸部材として機能する。
【００２３】
また、図２〜図６を参照すると、ハブ本体２２は、外側筒状部５０と、筒状インナースリーブ部５２と、筒状インナースリーブ部５２と外側筒状部５０とを自由回転自在な方法で回転自在に連結する１対のベアリングアセンブリ５４とを備えている。ハブ軸２０の第１部分３０は、外側筒状部５０の内部通路内に設けられたインナースリーブ部５２内に回転自在に支持されていることが好ましい。ハブ本体２２はまた、後述するように、ワンウェイクラッチ及び係合部を備えていることが好ましい。
【００２４】
図５、図６に示すように、外側筒状部５０は、種々の内側及び外側円形断面を有する筒状部材を備えている。また、外側筒状部５０は、鋳造アルミニウム、チタン、鋼鉄のような軽量で硬質な金属材料からなることが好ましい。外側筒状部５０は、必要に応じて、適切な任意の材料で構成してもよい。外側筒状部５０は、ハブ本体２２をホイール１６のリムに従来の方法で連結するために互いに離間した１対の筒状スポーク取り付けフランジ５１を有している。スポーク取り付けフランジ５１は、外側筒状部５０の対向する両端部から延びており、また、このフランジは外側筒状部５０の自由端に近接している。取り付けフランジ５１には、従来の方法でハブ本体２２をホイール１６に固定するために、複数のスポークが連結されている。
【００２５】
また、外側筒状部５０は、両ベアリングアセンブリ５４が互いに向かって長手方向（すなわち軸方向）に移動するのを抑制するために、互いに逆側を向く１対の接当面または接当肩５３を有していることが好ましい。外部筒状部５０はまた、１端に溝５５を、反対側の他端にブレーキディスク取り付け部５７を設けていることが好ましい。溝５５は、内部にワンウェイクラッチ２８の一部を受けるよう時計回りの内周ねじが形成されたねじ付き溝であることが好ましい。ブレーキディスク取付部５７は、従来の方法でブレーキディスク（図示せず）に連結されるための複数のねじ込み取り付け孔を有していることが好ましい。ハブ１８を、必要に応じて、従来のリムブレーキと共に使用するよう設計してもよい。例えば、ブレーキディスク取付部５７を省略してもよい（すなわち、ねじ込み取り付け孔を省略し、外側筒状部５０の形状を変更してもよい）。
【００２６】
溝５５は、ワンウェイクラッチ２８の一部を受けるために内周ねじが形成された段状の溝であることが好ましい。後述するように、外側筒状部５０は、ワンウェイクラッチ２８によって比較的従来の方法で係合部材２６に連結されている。具体的には、後述するように、係合部材２６は、外側筒状部５０に対し第１の回転方向には自由回転自在であるとともに、第２の回転方向にはワンウェイクラッチ２８を介して外側筒状部５０と共に回転するよう外側筒状部５０と係合することが好ましい。
【００２７】
ベアリングアセンブリ５４は、比較的従来のものであり、それぞれ、インナーレースと、複数のベアリングまたは球体鋼鉄製ボールと、アウターレースとを備えている。各アウターレースは、外側筒状部５０の内周面及び外側筒状部５０の接当肩５３に当接し、上述のようにベアリングアセンブリ５４の軸方向の移動を抑制する。各インナーレースは、インナースリーブ部５２が外側筒状部５０に対し自由回転できるよう、インナースリーブ部５２の内周面に当接することが好ましい。
【００２８】
また、図２〜図６を参照すると、インナースリーブ部５２は、図５、図６に示すように、断面が段状及び円形の細長い筒状部材であることが好ましい。さらに、インナースリーブ部５２は、鋳造アルミニウム、チタン、鋼鉄のような軽量及び硬質の金属材料からなることが好ましい。インナースリーブ部５２は、必要に応じて、適切な任意の材料で構成してもよい。内側筒状部５２は、支持部６６と、支持部６６から延びる段状の筒状端部６８（または細長い筒状部）、支持部６６及び段状部６８を通る貫通孔７０を備えている。
【００２９】
インナースリーブ部５２の支持部６６は、ベアリングアセンブリ５４を支持するよう構成された、部分的にねじが形成された外周面を備えているため、外側筒状部５０はインナースリーブ部５２に対し自由に回転することができる。段状部６８は、一方のベアリングアセンブリ５４の軸方向の移動を抑えるよう構成されている。また、段状部６８は、係合部材２６がインナースリーブ部５２回りに自由に回転できるよう構成され、ハブ本体２２の溝５５内に軸方向に保持されるよう構成された外周面を備えている。特に、段状部６８は、係合部材２６の内径よりも小さな外径を有することが好ましい。さらに、段状部６８は、ワンウェイクラッチ２８が溝５５から外れてしまうことを防止するために、クラッチ保持部材６９が連結できるよう構成されていることが好ましい。
【００３０】
貫通孔７０は、リアハブ１８が組み立てられたときにハブ軸２０の第２部分３２に隣接する溝部を備えている。貫通孔７０の溝部は、第１部分３０のねじ付き第１端部３４が（第１端部３４に取り付けられた保持リング３１と共に）貫通孔７０内に引き込まれるようにし、これにより、ハブ本体２２はスプロケット支持部材２４から取り外せるようになる。貫通孔７０の溝部は、第１部分３０及び保持リング３１が外れてしまうことを防止する内部接当肩を形成する。インナースリーブ部５２の貫通孔は、ハブ軸２０の第１部分３０の直径よりも僅かに大きな円筒形の貫通孔であり、第１部分３０が貫通孔７０内で自由に回転自在及びスライド自在であることが好ましい。これにより、第１部分３０のねじ付き第１端部３４貫通孔７０内に引き込むことができる。
【００３１】
次に、図２〜図９を参照しながら、スプロケット支持部材２４についてより詳細に説明する。スプロケット支持部材２４は、実質的に堅固で硬質な材料からなる一体型の単一部材として形成されることが好ましい。例えば、スプロケット支持部材２４は、アルミニウム、チタン、またはこれよりも僅かに重い鋼鉄のような軽量の金属材料で構成してもよい。スプロケット支持部材２４は、筒状部材であり、係合部７０と、スプロケット支持部７２と、これを軸方向に貫通する貫通孔７４とを備えている。
【００３２】
好ましい実施形態では、スプロケット支持部材２４は、スプロケット支持部材２４の外周面に回転不能に取り付けられたスプロケット１９ｅを７個備えている。スプロケット１９ｅ間の間隔は、従来の方法で複数のスペーサによって維持されている。スプロケット支持部材２４に取り付けるスプロケット１９ｅの数は、必要に応じて増減してもよい。いずれの場合でもスプロケット支持部材２４は、その上部に、直接または間接的に支持される少なくとも１つのスプロケットを備えている。
【００３３】
係合部７０は軸方向を向く環状面７６と、環状面７６から延び軸方向を向く突起７７とを設けている。スプロケット支持部７２は、その上にスプロケット１９ｅが従来の方法で回転不能に固定されるよう、その周囲に延びる複数の軸スプライン７８を有している。各スプライン７８は、スプライン７８から外周側に延びる接当停止部７９を備えている。接当停止部７９は、スプロケット支持部材２４の外周面でのスプロケット１９ｅの軸方向の動きを従来の方法によって規制する。
【００３４】
軸方向を向く環状面７６及び突起７７は、後述するように、ハブ本体２２のメッシュ状面と回転不能に係合するメッシュ状面を形成する。特に、突起７７と軸方向を向く環状面７６は、係合部材２６の係合面と回転不能に係合するよう構成されている。係合面は、後述するように、円周方向に互いに重なるよう構成されており、スプロケット支持部材２４と係合部材２６との間で相対回転が生じないよう、係合部材２６とスプロケット支持部材２４との係合の軸方向の分離が防止される。
【００３５】
また、図２〜図９を参照すると、突起７７は軸方向を向く環状面７６の回りに周状に配置され、互いに一定の間隔で離間している。さらに、各突起７７は、第１角度面７７ａと、第２角度面７７ｂと、軸方向端面７７ｃとによって形成されていることが好ましい。各突起７７の第１角度面７７ａと第２角度面７７ｂとは、円周状に互いに離間し、軸方向端面７７ｃによって互いに接続されている。各軸方向端面７７ｃは、実質的に軸方向を向く環状面７６と平行であることが好ましい。また、図１９に示すように、各軸方向端面は、軸方向を向く環状面７６から軸方向において約２．５ｍｍの距離Ｘで離間していることが好ましい。すなわち、突起７７は約２．５ｍｍの軸方向厚さを備えている。したがって、突起７７は目立たない突起であるといえる。しかし、突起７７のいわゆる目立たなさにもかかわらず、係合部材３６とスプロケット支持部材２４との間に回転不能な係合が確実に得られる。
【００３６】
また、各突起７７は、円周状に延びる内周面７７ｄと、円周状に延びる外周面７７ｅとを備えていることが好ましい。円周状に延びる内周面７７ｄは、環状面７６に対し実質的に垂直であることが好ましい。また、円周状に延びる外周面７７ｅは、軸方向を向く環状面７６に対し実質的に垂直であるとともに、軸方向端面７７ｃと円周状に延びる外周面７７ｅとの間に湾曲した交差面を備えていることが好ましい。円周上に延びる内周面７７ｄと円周状に延びる外周面７７ｅは、互いに実質的に同心である湾曲した面（すなわち、平行な円筒状面）であることが好ましい。したがって、図８に示すように、各突起は径方向幅Ｓを有している。
【００３７】
次に、突起７７の第１角度面７７ａと第２角度面７７ｂの構成について詳細に説明する。図１９に示すように、第１角度面７７ａは、環状面７６と共に鋭角Ａを形成することが好ましい。また、第２角度面７７ｂは環状面７６と共に鈍角Ｂを形成することが好ましい。さらに、各突起７７の第１及び第２角度面７７ａ，７７ｂは、スプロケット支持部材２４の係合部７０に相対的に同じ向きで円周方向に配置されることが好ましい。すなわち、第１角度面７７ａは、隣接する突起７７の対応する第２角度面７７ｂから円周方向に離間している。各第１角度面７７ａと環状面７６との間の鋭角Ａは約８０°であり、各第２角度面７７ｂと環状面７６間に形成された鈍角Ｂは約１５０°であることが好ましい。これにより突起７７は円周方向に僅かに突出する。
【００３８】
次に図２〜図６、図１０〜図１２を参照しながら、係合部材２６についてより詳細に説明する。係合部材２６は、実質的に堅固で硬質な材料からなる一体型の単一部材として形成されることが好ましい。例えば、係合部材２６は、アルミニウム、チタン、またはこれよりも僅かに重い金属のような軽量の金属材料で構成してもよい。係合部材２６は、筒状部材であり、係合部８０と、筒状部８２と、貫通孔８４とを備えている。後述するように、筒状部８２は、係合部８０から軸方向に向かって延び、ワンウェイクラッチ２８の一部を形成する。貫通孔８４は、筒状インナースリーブ部５２とハブ軸２０の第１部分３０が内部で自由に回転できるよう構成されている。
【００３９】
係合部８０は、複数の軸方向に延びる溝８７が形成された軸方向を向く環状面８６を備えている。軸方向を向く環状面８６と溝８７は係合面を形成しており、この係合面は、突起７７とスプロケット支持部材２４の環状面７６とによって形成された係合面と合致するよう構成されている。より具体的には、係合面（係合部材２６とスプロケット支持部材２４のもの）は、円周方向に重なるよう構成されており、これにより、スプロケット支持部材２４と係合部材２６との間に相対回転が生じない限り、スプロケット支持部材２４と係合部材２６の軸方向の分離が防止される。
【００４０】
軸方向を向く環状面８６の円囲には、溝８７が互いに一定の間隔で離間して配置されている。また、各溝８７は補助第１角度面８７ａと、補助第２角度面８７ｂと、補助軸方向端面８７ｃとによって形成されていることが好ましい。各溝８７の第１角度面８７ａと第２角度面８７ｂとは円周方向に互いに離間し、軸方向端面８７ｃによって互いに接続されている。各軸方向端面８７ｃは、軸方向を向く環状面８６と実質的に平行であることが好ましい。さらに、図１９に示すように、各軸方向端面８７ｃは、軸方向を向く環状面８６から約２．５ｍｍの距離Ｙだけ軸方向に離間していることが好ましい。すなわち、溝８７は約２．５ｍｍの軸深度Ｙを備えている。したがって、溝８７は目立たない溝であるといえる。しかし、突起７７と溝８７のいわゆる目立たなさにも関わらず、係合部材２６とスプロケット支持部材２４との間に回転不能な係合が確実に得られる。
【００４１】
また、各溝８７は、補助軸方向端面８７ｃから軸方向を向く環状面８６に内周側に延びる第３角度面８７ｄを備えていることが好ましい。すなわち、溝８７は、突起７７の内周面７７ｄと係合よう設計された円周状に延びる補助内周面を有していない。さらに、第３角度面８７ｄは、各溝の第１角度面８７ａと第２角度面８７ｂとの間で円周状に延びている。これにより、各溝８７は各突起７７の半径幅Ｓよりも大きな最大半径幅Ｔと、各突起７７の半径幅Ｓと実質的に等しい最小半径幅とを有している。すなわち、各突起７７は実質的に一定な半径幅を有するとともに、溝８７は第３角度面８７ｄの構造により様々な半径幅を有する。
【００４２】
第３角度面８７ｄは、スプロケット支持部材２４がハブ本体２２に対して横方向に移動する際に突起７７を案内するための傾斜面（すなわちインクライン）として機能する。しかし、図１９に示すように、溝８７の円周方向における断面は、突起７７の円周方向における断面と実質的に同一である。したがって、後述すると、突起７７が溝８７内に完全に受容されると（軸方向分離が規制されていると仮定した場合）、係合部材２６及びスプロケット支持部材２４が、いずれかの方向に一体に回転する。
【００４３】
本実施形態では、環状面８６及び溝８７を第１係合面、環状面７６及び突起７７を第２係合面と考えることができる。すなわち、係合部材２６は第１軸方向を向く第１係合面を有し、スプロケット支持部材２４は、第１軸方向と反対の第２軸方向を向く第２係合面を有する。
次に、図７〜図１２を参照すると、溝８７の第１角度面８７ａ及び第２角度面８７ｂは、上述の突起７７の第１角度面７７ａ及び第２角度面７７ｂの補助的な面である。また、第１角度面７７ａ，８７ａは逆側を向く対向する面であり、第２角度面７７ｂ，８７ｂも逆側を向く対向する面である。また、角度面７７ａ，８７ａは第１円周方向に配置されていることが好ましい。すなわち、角度面８７ａは、図１２に示すように溝８７の時計回りの側に配置され、角度面７７ａは、図８に示すように反時計回りの側に配置されている。しかしながら、図８及び図１２はそれぞれ、スプロケット支持部材２４及び係合部材２６を示す対向する端部の立面図である。したがって、スプロケット支持部材２４が係合部材２６と係合すると、角度面７７ａと角度面８７ａとが互いに当接する。
【００４４】
次に、図１３〜図１８を参照すると、スプロケット支持部材２４が、溝８７に対し正方向（すなわち時計回り）に向かって回転され、図１７、図１８に示すように時計回り方向における緊密接続が得られる。この時計回り方向は、スプロケット支持部材のハブ本体２２に対し正回転方向（すなわち、ドライブトレイン１９の正回転）と考えられる。ワンウェイクラッチ２８は、係合部材２６が正方向に回転される際に、ハブ本体２２の外側筒状部５０も正方向へ回転されるよう配置されている。一方、図１７、図１８に示すようにスプロケット支持部材２４が負の方向（つまり反時計回り）に回転すると、係合部材２６が外側筒状部５０に対し負の方向に自由に回転自在になる。これにより、係合部材２６もスプロケット支持部材２４と共に負の方向に回転する。
【００４５】
ワンウェイクラッチ２８は比較的従来のものであり、歯止めバネと、歯止めバネ上に互いに１２０°の角度で離間して配置された３つの歯止め（図示せず）とを備えている。ワンウェイクラッチ２８は、ハブ本体２２と、係合部材２６の各部分とをさらに含んでいる。特にワンウェイクラッチ２８は、係合部材２６の環状溝及び３つの歯止めシートと、外側筒状部８２のラチェット歯とを含んでいる。外側筒状部８２は、ハブ本体２２の外側筒状部５０に設けられた溝５５にねじ込み連結されている。歯止めバネは溝内に配置され、歯止めを歯止めシート内に従来の方法で固定する。通常、歯止めはラチェット歯と係合するため、ハブ本体２２は、従来の方法で長手軸の周囲に一方向に回転できるが、他方向に回転することはできない。
【００４６】
次に、リアハブ１８の組み立てと動作についてより詳細に説明する。ハブ本体２２は、図２に示すように、ハブ軸２０の第１部分３０に回転自在に受容されて組み立てられる。スプロケット支持部材２４は、ハブ軸２０の第２部分３２と共に組み立てられる。次に、スプロケット支持部材２４をハブ本体２２の係合部材２６に回転不能に連結するために、第１部分３０がハブ軸２０の第２部分３２にねじ込み連結される。続いて、リアハブ１８がリアフォーク１５に取り付けられる。具体的には、リアハブ１８をリアフォーク１５に固定的に連結するために、ナット４１が堅く締められ、クイック解除機構３７が閉じられる。
【００４７】
リアハブ１８が自転車１０のリアフォーク１５に取り付けられると、スプロケット支持部材２４と係合部材２６との間の軸方向スペースが無くなる。したがって、ハブ１８がリアフォーク１５に取り付けられると、スプロケット支持部材２４と係合部材２６が一体に回転する。すなわち、係合部材２６及びスプロケット支持部材２４は緊密な係合状態を保つ。しかし、軸方向スペースが設けられると、第２角度面７７ｂ，８７ｂ、第３角度面８７ｄは、スプロケット支持部材２４が係合部材２６から係合解除するための傾斜面として機能するようになる。しかし、角度面７７ａ，８７ａによる相対回転が生じない限り、スプロケット支持部材２４が係合部材２６から軸方向に分離することはない。したがって、リアフォーク１５の間に軸方向スペースが設けられると（クイック解除機構３７が解除されると）、ハブ本体２２は横方向に移動することが可能となる。次に、角度面７７ｂ，８７ｂ，８７ｄがスプロケット支持部材２４を係合部材２６に対し相対回転させるため、図４に示すように、スプロケット支持部材２４をリアフォーク１５から外すことなく、ハブ本体２２をリアフォーク１５から取り外すことが可能になる。これらの角度面７７ｂ，８７ｂ，８７ｄは、図３に示すように、ハブ本体２２が再度取り付けられる際の傾斜面としても機能する。
【００４８】
本発明で用いられる「実質的に」、「約」、「およそ」の語は、妥当量の逸脱を含んだ修飾語であるため、最終的な結果が特に大きく変わることはない。これらの語は、修飾された意味が否定されない場合は、修飾される語の±５％の逸脱を含むものとして解釈されるべきである。
選択された実施形態のみを用いて本発明を説明したが、本開示から、付随する請求項で定義された本発明の範囲から逸脱しない範囲の変更及び改良が可能であることが当業者には明白であろう。また、本発明による実施形態の上述の説明は例示のみを目的とし、付随する請求項及びその同等物によって定義された通りに本発明を限定することを目的とするものではない。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、スプロケット支持部材をリアフォークから外すことなくスプロケット支持部材をハブ本体から取り外すことができる。また、本発明の自転車ハブは、スプロケット部材からハブ本体を取り外すための緊密接続ラチェットを備えているため、製造及び組立が比較的単純かつ安価になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるリアハブを備えた従来の自転車の側部立面図である。
【図２】図１に示した後部自転車ハブを部分的に拡大展開斜視図である。
【図３】図２に示したハブを部分的に拡大及び展開した反転斜視図であり、完全に係合する前のスプロケット部材及び係合部材を示すよう部分的に分解している。
【図４】図２、図３に示したリアハブの部分を示す、拡大部分反転斜視図であり、スプロケット支持部材と係合部材との係合を示すために分解してある。
【図５】図１〜図４に示した組み立てた状態のリアハブを示す拡大部分断面図である。
【図６】図１〜図５に示した組み立てた状態のリアハブの部分断面図である。
【図７】図２〜図６に示したスプロケット支持部材を示す拡大部分断面図である。
【図８】図７に示したスプロケット支持部材の端部立面図である。
【図９】図７、図８に示したスプロケット支持部材の反対側端部の立面図である。
【図１０】図２〜図６に示したリアハブのハブ本体の係合部材を示す拡大部分断面図である。
【図１１】図１０に示した係合部材の端部の立面図である。
【図１２】図１０、図１１に示した係合部材の反対側端部の立面図である。
【図１３】スプロケット部材及び係合部材が係合する前の、図２〜図１２に示した係合部材及びスプロケット支持部材を示す拡大部分斜視図である。
【図１４】図１３に示したスプロケット支持部材及び係合部材の突起及び溝を示す線図的断面図である。
【図１５】図２〜図１２に示したスプロケット支持部材及び係合部材を示す拡大部分斜視図であり、中間係合部を示している。
【図１６】図１５に示したスプロケット支持部材及び係合部材の突起及び溝を示す線図的断面図である。
【図１７】図２〜図１２に示したスプロケット支持部材及び係合部材の拡大部分斜視図であり、係合位置を示している。
【図１８】図１７に示したスプロケット部材及び係合部材の突起及び溝を示す線図的断面図である。
【図１９】互いに係合する前の、スプロケット支持部材の１つの突起と、係合部材の１つの溝とを示す拡大した線図的断面図である。
【符号の説明】
１８ リアハブ
２０ ハブ軸
２２ ハブ本体
２４ スプロケット支持部材
２６ 係合部材
３０ 第１部分
３２ 第２部分
７６ 軸方向を向く環状面
７７ 突起
８０ 係合部
８６ 軸方向を向く環状面
８７ 係合溝

Claims (23)

1. 第１部分と、前記第１部分と取り外し自在に連結される第２部分とを有するハブ軸を有し、
   外側筒状部と、前記外側筒状部に連結される前記外側筒状部と別体の係合部材と、前記ハブ軸の第１部分が回転自在に支持される内部通路とを備え、前記係合部材が第１係合面と共に形成されているハブ本体と、
   前記ハブ軸の第２部分に取り付けられるとともに、前記第１係合面に回転不能に係合する第２係合面と共に形成された係合部を有するスプロケット支持部材とを備え、
   前記第１及び第２係合面は、前記係合部材と前記係合部とが相対回転を生じずに軸方向に外れることが防止されるよう、互いに重なり合うよう構成されている、
   自転車ハブ。
2. 前記第１及び第２係合面の一方は、円周方向に配置されるとともに軸方向を向く第１環状面から軸方向に延びる複数の突起を有し、前記第１及び第２係合面の他方は、円周方向に配置されるとともに軸方向を向く第２環状面内に形成された複数の係合溝を有する、請求項１に記載の自転車ハブ。
3. 前記係合溝はそれぞれ、各前記突起の軸方向厚さに等しい軸方向深さを有する、請求項２に記載の自転車ハブ。
4. 前記突起はそれぞれ、前記軸方向厚さが２．５ｍｍである、請求項３に記載の自転車ハブ。
5. 前記係合溝はそれぞれ、各前記突起の径方向幅よりも大きい最大径方向幅と、各前記突起の径方向幅に等しい最小径方向幅とを有する、請求項２に記載の自転車ハブ。
6. 前記第２係合面は、前記第１環状面で形成されるとともに前記複数の突起が前記第１環状面から延び、前記第１係合面は、前記第２環状面で形成されるとともに前記複数の係合溝が前記第２環状面に形成されている、請求項２に記載の自転車ハブ。
7. 前記突起はそれぞれ、第１角度面と、前記第１角度面から円周方向に離間した第２角度面と、前記第１角度面と前記第２角度面とを接続する軸方向端面とを有する、請求項２に記載の自転車ハブ。
8. 前記軸方向端面は前記第１環状面と平行である、請求項７に記載の自転車ハブ。
9. 前記係合溝はそれぞれ、補助第１角度面、補助第２角度面、前記補助第１角度面と前記補助第２角度面とを接続する補助軸方向端面とを有する、請求項７に記載の自転車ハブ。
10. 前記第１及び前記第２角度面の一方は、前記第１環状面と共に鋭角を形成する、請求項９に記載の自転車ハブ。
11. 前記鋭角は８０°である、請求項１０に記載の自転車ハブ。
12. 前記第１及び前記第２角度面の他方は、前記第１環状面と共に鈍角を形成する、請求項１０に記載の自転車ハブ。
13. 前記鈍角は１５０°である、請求項１２に記載の自転車ハブ。
14. 前記突起はそれぞれ、前記第１環状面に対し垂直な、円周方向に延びる内周面を有する、請求項９または１２に記載の自転車ハブ。
15. 前記係合溝はそれぞれ、前記補助軸方向端面から前記第２環状面にかけて内周側に延びる第３角度面を有する、請求項９または１４のいずれかに記載の自転車ハブ。
16. 前記突起の軸方向端面と前記補助軸方向端面とは、前記第１環状面及び前記第２環状面と平行である、請求項１５に記載の自転車ハブ。
17. 前記ハブ軸の第１部分は、前記ハブ軸の第２部分にねじ込み連結されている、請求項１に記載の自転車ハブ。
18. 前記スプロケット支持部材は、前記ハブ軸の第２部分に自由に回転自在に取り付けられている、請求項１に記載の自転車ハブ。
19. 前記ハブ本体は、フリーホイールを形成するよう、前記係合部材を前記外側筒状部に連結するワンウェイクラッチを有する、請求項１に記載の自転車ハブ。
20. 前記ハブ本体は、前記ハブ軸の第１部分に回転自在に連結される筒状インナースリーブ部を有する、請求項１に記載の自転車ハブ。
21. 前記インナースリーブ部は、内部接当肩を形成するよう、自由端において内側拡径部を有する、請求項２０に記載の自転車ハブ。
22. 前記ハブ軸の第１部分は、前記第１部分上に配置されるとともに前記ハブ軸が前記インナースリーブ部から外れることを防止するための保持リングを有している、請求項２１に記載の自転車ハブ。
23. 前記ハブ軸の第１部分は、第１部分上に取り外し自在に取り付けられるとともに前記ハブ軸の第１部分を前記ハブ本体内に保持するための保持リングを有している、請求項１に記載の自転車ハブ。

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