JP4157897B2 - 自転車用ハブ - Google Patents

Description

本発明は、自転車に関し、特に、ブレーキ機構を用いる自転車用ハブに関する。

一般的な自転車用ハブは、自転車のフォーク（フレーム）に取り外し可能にかつ回転不能に装着されるハブシャフトと、ハブシャフトの回りに装着される円筒状のハブシェル（アウタシェル）と、ハブシェルをハブシャフトに回転可能に支持するベアリングと、を備えている。ハブフランジが、ハブシェルの対向する両端部に形成されており、これにより、ハブシェルをホイールのスポークに装着する。また、ハブシャフトに対してハブシェルの相対回転を制御するブレーキ装置が、自転車フレームとハブシェルとの間に装着されるものもある。さらに、摩擦クラッチを有する制動力制限機構が、ハブの内部に装着されるものもある。この制動力制限機構は、ブレーキ機構が潜在的に過度の制動力を加えるおそれがある場合、摩擦クラッチをスリップさせることにより、ハブのアンチロック機能を提供するものである。
実公昭５４−４４９１２号公報

従来の制動力制限機構は、ブレーキ装置の一部（例えば独立したブレーキドラム）と係合する制動力受け止め部材と、制動力受け止め部材とハブシェルとの間の制動力経路において摩擦力を生ずる摩擦係合ユニットと、を備えている。摩擦係合ユニットは、複数の第１摩擦部材および複数の第２摩擦部材を備える。複数の第１摩擦部材は制動力受け止め部材と回転不能に係合し、複数の第２の摩擦部材はハブシェルと回転不能に係合する。また、複数の第１摩擦部材と複数の第２摩擦部材とは交互に配置されている。

従来では、制動力受け止め部材は、ブレーキ機構のブレーキドラムにスプライン連結される。この場合、製造上の公差により、制動力受け止め部材とブレーキドラムとの間には、ある程度の遊び（ガタ）が必ず生じる。従って、ブレーキが印加される場合、この遊びがなくなるときに、制動力受け止め部材にブレーキドラムから繰り返して衝突するようなハンマーリング作用があることになる。このハンマーリング作用は、乗り手にブレーキドラムが壊れたと思わせたり、あるいは、例えば、制限が実際には行われていないとき制動力を制限しているかのように、ブレーキがうまく作動していないように思わせたりすることもある。

本発明の課題は、自転車用ハブに設けられた制動力制限機構において、ハンマーリング作用を防止することにある。

本発明に係る自転車用ハブは、自転車フレームに装着可能なハブシャフトと、ハブシャフトに対して相対回転可能に支持されたハブシェルと、ハブシャフトに対して相対回転可能に支持された制動力受け止め部材と、ハブシェルに収容された制動力制限機構と、ブレーキ接触部材と、を備える。ブレーキ接触部材は、制動力印加部材と摩擦しながら接触するブレーキ摩擦面を有する。制動力制限機構は、制動力受け止め部材からハブシェルに制動力を伝達するとともに、制動力受け止め部材からハブシェルに伝達される最大の制動力を制限する。そして、ブレーキ接触部材は制動力受け止め部材に遊びなく固定的に装着される。

以上のような本発明では、ブレーキ接触部材が制動力受け止め部材に遊びなく固定的に装着されるので、ハンマーリング作用をなくすことができる。

図１は、具体的な実施形態としての制動力制御機構を備える自転車１０１の側面図である。自転車１０１は、フロントフォーク９８を有するフレーム１０２と、フロントフォーク９８に固定されたハンドルバー１０４と、チェーンおよびペダルを備えるドライブユニット１０５と、スポーク９９を有するフロントおよびリアホイールの１０６，１０７と、を備える。図２に示す通り、フロントハブ１は、ハブシャフト１０と、ハブシャフト１０の周りに配置されたハブシェル１１と、ハブシェル１１の対向する両端部においてハブシャフト１０とハブシェル１１との間に配置される第１および第２ベアリング１３，１４と、を備える。雄ネジ形成部１０ａは、ハブシャフト１０の外面に形成される。また、ハブシャフト１０は、ナット５２を用いて、フロントフォーク９８の端部に固定される。制動力制限機構１５は、ハブシェル１１の一方の側（図２において左側）に配置される。ローラーブレーキ機構８０がフロントハブ１に装着されると、ローラーブレーキ機構８０から入力される過度の制動力の一部を、制動力制限機構１５によって、取り除くことができる。なお、ブレーキ機構８０は従来周知の機構と同様の構成であり、ブレーキシューがその内周側に設けられたローラーによって外周側に移動させられるものである。

ハブシェル１１は、第１ハブフランジ１１ａが形成される左側ハブシェル１６と、第２ハブフランジ１１ｂが形成される右側ハブシェル１７と、２つのハブシェル１６，１７を連結する円筒状の連結部材１８と、を有する。左側ハブシェル１６は、例えば、鍛造アルミニウム合金により形成することができ、第１ハブフランジ１１ａが形成される端部に対して相対的に内側へ大きく曲がっており、これにより、他端において、より小さい直径を有している。複数のスプライン１６ａ（図４）は、左側ハブシェル１６の内周面の周りに円周方向に配置される。右側ハブシェル１７は、例えば、アルミ合金プレートをプレス成形することによって、形成することができる。連結部材１８は、ハブシェル１６，１７が圧入される段部１８ａ，１８ｂを有する。

第１ベアリング１３は、ハブシャフト１０にネジ締めされる第１コーン２０と、制動力制限機構１５に形成された第１カップ２１と、第１コーン２０と第１カップ２１との間に配置された複数のボール２２と、を備える。第２ベアリング１４は、ハブシャフト１０にネジ締めされる第２コーン２３と、右側ハブシェル１７の曲面部に圧入される第２カップ２４と、第２コーン２３と第２カップ２４との間に配置された複数のボール２５と、を備える。コーン２０，２３は、それぞれ、ロックナット２６，２７によって、回転可能に、かつ、軸方向に特定の位置で、ハブシャフト１０上に固定される。

制動力制御機構１５は、制動力受け止め部材３０と、制動力受け止め部材３０とハブシェル１１との間の制動力伝達経路において摩擦力を生ずる摩擦係合ユニット３１と、摩擦係合ユニット３１によって生成される摩擦力を調整する摩擦力調整ユニット３２と、を備える。図２〜図４に示す通り、制動力受け止め部材３０は、ブレーキ摩擦面８２を有する管状ブレーキドラム８１の態様のブレーキ接触部材と、一体部品として、一体的に形成される。このような構成により、従来構造で存在していたブレーキドラムと制動力受け止め部材との間の連結部の遊びをなくすことができる。なお、ブレーキ接触部材としての管状ブレーキドラム８１のブレーキ摩擦面８２は、ローラーブレーキ機構８０のブレーキシュー（制動力印加部材）と接触する。

制動力受け止め部材３０は、ブレーキドラム８１から径方向内側に延びる環状の連結部材４２と、左側ハブシェル１６の内部に回転可能に装着されるフランジ４０と、連結部材４２の内周面から軸方向内側に延びる管状の支持部材４１と、を備える。連結部材４２の内周面は、第１ベアリング１３の第１カップ２１を形成する。支持部材４１は、その内周面に形成された雌ネジ形成部４１ａ（図３）と、軸方向外側の端部に形成されたぎざぎざのある内周面を有するコーキング部４１ｂと、その外周面の周りに形成された複数の（例えば３つの）等間隔に配置された軸方向に延びる係合溝４１ｃと、を備える。

摩擦係合ユニット３１は支持部材４１の周りに配置される。摩擦係合ユニット３１は、複数の（例えば３つの）第１摩擦ディスク４５と、複数の（例えば３つの）第２摩擦ディスク４６と、を備えており、複数の第１摩擦ディスク４５と複数の第２摩擦ディスク４６とは交互に配置される。それぞれの第１摩擦ディスク４５は、その内周面に等間隔で配置された３つの位置に形成された凸部４５ａ（図４参照）を有しており、これにより、支持部材４１の外周面に形成された係合溝４１ｃと回転不能に係合する。それぞれの第２摩擦ディスク４６は、その外周面に形成された複数のスプライン４６ａを有しており、これにより、左側ハブシェル１６の複数のスプライン１６ａと回転不能に係合する。また、左側ハブシェル１６の開口部の内径より大きな外径を第２摩擦ディスク４６に与える、パターン化されたノコギリ状面４６ｂが、３つの第２摩擦ディスク４６のうちの２つにおける複数のスプライン４６ａの外周面に形成される。したがって、これらの２つの第２摩擦ディスク４６は、左側ハブシェル１６の内部に圧入され、これにより、制動力受け止め部材３０と左側ハブシェル１６との間の強固な連結が提供される。その結果、ベアリング１３の第１カップ２１をも形成している制動力受け止め部材３０が、ガタガタすることがなく、そして、ベアリング１３は確実にハブシェル１１を支持する。

摩擦力調整ユニット３２は、ばね座金５０と、調整部材５１と、を備える。調整部材５１は、円筒状部分５１ａおよび円筒状部分５１ａと一体的に形成されたフランジ５１ｂを有する鍔付き円筒状部材である。円筒状部分５１ａは、雄ネジ形成部５１ｃと、その内周面に配置された回転係合部５１ｄと、を有する。雄ネジ形成部５１ｃは、支持部材４１の雌ネジ形成部４１ａと係合する。回転係合部５１ｄは六角形の断面を有しており、これにより、アーレンキーなどの工具によって調整部材５１を回転することが可能である。制動力受け止め部材３０に対して相対的な調整部材５１の回転により、フランジ５１ｂが、ばね座金５０を介して、摩擦ディスク４５と４６との間に生じる摩擦力を増加あるいは減少させ、これにより、ローラーブレーキ機構８０の最大許容制動力を設定し、よって、ローラーブレーキ機構８０の制動力が制御される。

フロントハブ１を組み立てるには、まず、制動力制限機構１５の摩擦ディスク４５，４６が制動力受け止め部材３０に交互に装着される。そして、ばね座金５０を装着した後、調整部材５１が支持部材４１にネジ締めされ、これにより、摩擦ディスク４５，４６間の所望量の摩擦力を生じさせる。この後、制動力制限機構１５が、ハブシェル１１に組み付けられる。この組み付け後、制動力制限機構１５の摩擦力が、再度、確認される。摩擦力測定値が目標値から違っていた場合、アーレンキーを回転係合部５１ｄ内に挿入して、制動力受け止め部材３０が静止するように保持しながら調整部材５１を回転し、これにより、摩擦ディスク４５，４６間に生じる摩擦力を調整する。また、ジグを回転係合部５１ｄに配置した後、制動力受け止め部材３０を回転して、調整部材５１が所定の位置に固定されるようにしても良い。所望の摩擦力が得られた後、回転係合部５１ｄの直径を、コーキングのために、径方向外側にコーキング部４１ｂに向けて広げてもよい。これにより、ハブシェル１１に収容されている間、制動力制限機構１５の設定された摩擦力が変化する可能性が低減される。ハブシャフト１０、ベアリング１３および１４を組み付けることにより、フロントハブ１のアッセンブリが完了する。

本実施形態において、ハブシェル１１内に収容された制動力制限機構１５によって最大制動力を調整することができるので、第２摩擦ディスク４６がハブシェル１１内に押圧されたときの（あるいは他のある理由によって）変形により最大許容制動力が変化した場合であっても、制動力制限機構１５をハブシェル１１から取り外すことなく、当初の最大許容制動力を非常に簡単に回復することができる。

本発明にかかる種々の実施の形態を説明したが、本発明の精神および範囲を逸脱することなくさらなる変形を行ってもよい。例えば、ブレーキドラム８１は、制動力受け止め部材３０と一体部品として形成されたが、図５に示す通り、ブレーキドラム８１を制動力受け止め部材３０に圧入することもできる。この場合、連結部材４２の外周面は、連結を向上するためにローレット９０を有することもできる。このような構成も、また、ブレーキドラムと制動力受け止め部材との間の従来の連結に固有の遊びを取り除く。

説明した実施形態はフロントハブを含んでいた。しかし、制動力制限機構は、内装ギアハブを備えるリアハブに適用可能である。制動力制限機構のみが、説明した実施形態においてフロントハブに装着されていた。しかし、発電機構を、また、フロントハブに備えることもできる。

所望により、種々の構成要素の大きさ、形状、配置、向きを変更することもできる。他の構成要素と直接的に連結あるいは接触する構成要素は、それらの間に中間構造物を備えていてもよい。一つの構成要素の機能は二つあるいはそれ以上によって達成されてもよい。一つの実施の形態の構造および機能を他の態様に適用してもよい。すべての利点が必ずしも同時に特定の実施の形態にもたらされる必要はない。先行技術から区別されるそれぞれの特徴は、それ単独として、あるいは他の特徴と組み合わせとして、そのような特徴により実施される構造的あるいは機能的思想を含む出願人によるさらなる発明の内容として付帯的に考慮されるものとする。したがって、本発明の範囲は、開示された特定の構造、または特定の構造あるいは特徴に対して認識した初期の対象あるいは重点によって限定されないものとする。

制動力制御機構を備える自転車の側面図である。 制動力制御機構を備えるホイールハブの部分断面図である。 制動力制御機構のより詳細な断面図である。 制動力制御機構の分解組立図である。 他の実施形態の制動力制御機構を備えるホイールハブの部分断面図である。

符号の説明

１０ ハブシャフト
１１ ハブシェル
１５ 制動力制限機構
３０ 制動力受け止め部材
３１ 摩擦係合ユニット
３２ 摩擦力調整ユニット
４１ 支持部材
４２ 連結部材
４５ 第１摩擦ディスク
４６ 第２摩擦ディスク
８０ ローラーブレーキ機構
８１ 管状ブレーキドラム（ブレーキ接触部材）
８２ ブレーキ摩擦面

Claims (9)

1. 自転車フレームに装着可能なハブシャフトと、
   前記ハブシャフトに対して相対回転可能に支持されたハブシェルと、
   前記ハブシャフトに対して相対回転可能に支持された制動力受け止め部材と、
   前記ハブシェルに収容され、前記制動力受け止め部材から前記ハブシェルに制動力を伝達するとともに、前記制動力受け止め部材から前記ハブシェルに伝達される最大制動力を制限する制動力制限機構と、
   前記制動力受け止め部材に遊びなく固定的に装着され、制動力印加部材と接触する制動力摩擦面を有するブレーキ接触部材と、
   を備えた自転車用ハブ。
2. 前記ブレーキ接触部材は前記制動力受け止め部材と一体部品である、請求項１に記載の自転車用ハブ。
3. 前記制動力受け止め部材は、前記ブレーキ接触部材から径方向内側に延びる連結部材と、前記連結部材から前記ハブシャフトの軸方向内側に延びる支持部材と、を備えている、請求項１に記載の自転車用ハブ。
4. 前記制動力制限機構は、前記制動力受け止め部材と前記ハブシェルとの間の制動力伝達経路において摩擦力を生ずる摩擦係合ユニットを備えている、請求項３に記載の自転車用ハブ。
5. 前記摩擦係合ユニットは、前記制動力受け止め部材に対して相対回転不能に連結される複数の第１摩擦部材と、前記ハブシェルに対して相対回転不能に連結される複数の第２摩擦部材と、を備えており、前記複数の第１摩擦部材と前記複数の第２摩擦部材とは交互に配置されている、請求項４に記載の自転車用ハブ。
6. 前記複数の第１摩擦部材は前記支持部材に対して軸方向に相対移動可能に連結される、請求項５に記載の自転車用ハブ。
7. 前記ブレーキ接触部材は管状部材を備えている、請求項３に記載の自転車用ハブ。
8. 前記ブレーキ接触部材は第１管状部材を備えており、前記支持部材は第２管状部材を備えている、請求項３に記載の自転車用ハブ。
9. 前記ブレーキ接触部材、前記連結部材、および前記支持部材は、一体部品である、請求項８に記載の自転車用ハブ。

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