JP4236735B2 - 自転車用車輪ハブの回転支持装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自転車用車輪ハブの回転支持装置に関し、詳述すれば、ハブの空洞を貫通する車軸と、該車軸の外周面とハブの空洞を形成する壁面との間に介装されていて、それぞれが車軸に取り付けた内側リングとハブに取り付けた外リングとを有する一対の転がり軸受けと、該軸受けをそれぞれ組立完成状態にロックする手段とからなる構造の自転車用車輪ハブの回転支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自転車の車輪は、一般にはハブと複数本のスポークとリムとからなり、ハブを中心としてスポークがリムへと放射状に延在してハブとリムとを同心的に連結している。車軸はハブを貫通して、両端が自転車フレームの一部であるフロントフォークもしくはリアフォークに連結されているが、この車輪とハブとの間には転がり軸受けが介装されているので、自転車フレームに対する車輪の回転が円滑に行われるようになっている。要するに、ハブの空洞を貫通する車軸と、該車軸の外周面とハブの空洞を形成する内壁面との間に介装されていて、それぞれが車軸に取り付けた内側リングとハブに取り付けた外側リングとを有する一対の転がり軸受けと、該軸受けをそれぞれ組立完成状態にロックする手段とからなる構造の自転車用車輪ハブの回転支持装置は、従来より広く知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来公知の自転車用車輪ハブの回転支持装置では、ロック手段がねじ込み式ロックリングで構成されている。このような構成のロック手段では、長期にわたる自転車の使用に伴ってロックリングが車軸に対して弛み易く、一旦弛んでしまうとハブの内壁面と車軸との間に介装した転がり軸受けに不均一な負荷がかかり、そのために転がり軸受けが破損するなどの問題がある。それに、通常の転がり軸受けは、外側リング（外側軌道輪）と内側リング（内側軌道輪）との間に転子たるボールが介装されているのではあるが、自転車においては内側リングは車軸の端部における外周面がその役目を担っている。従って、ロック手段や転がり軸受けなどを含む従来の自転車用車輪ハブの回転支持装置では、車輪の組立が煩雑である問題をも抱えている。
【０００４】
従って、本発明は前述の諸問題転を解消すべくなされたものであって、構造が簡単で信頼性があり、簡単な手順で迅速に組み立てられる自転車用車輪ハブの回転支持装置を提供するのを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
従来構成の自転車用車輪ハブの回転支持装置に付随する前述の問題点を解消すべくなした本発明では、ロック手段がほぼ円錐状外表面を有し、車軸の外表面と転がり軸受けの内側リングとの間に介装した少なくとも一つの環状機素を備えている。この転がり軸受けの内側リングの内表面の少なくとも一部分はほぼ円錐形状を呈していて、この円錐形状の内表面の部分が前記環状機素の円錐状外表面と接触している。そこで、転がり軸受けの内側リングが回転自在に前記車軸に安定よく組みつけられる作用位置まで前記環状機素を車軸と転がり軸受けとの間において車軸の長手方向に押し付ける手段を設けている。この押付け手段は、前記環状機素をその作用位置にロックするようにもなっている。
【０００６】
本発明の好ましい一実施の形態では、車軸が例えば軽合金の如くの金属製であれば、前記環状機素は、当該車軸の端部に螺着するリングナットにより前記作用位置まで長手方向に沿って押し付けられるようになっている。
【０００７】
また、本発明の好ましい別の実施の形態では、車軸の前記端部の外表面は円滑、即ち、ネジ溝のない外表面をなしており、環状機素は、車軸上を摺動自在な環状クランプにより長手方向に沿って押し付けられるようにしている。前記したリングナットにしても、また、この環状クランプにしても、何れも割り型リングの形状をしていて、当該リングナットないし環状クランプを車軸上で前記作用位置にロックするために、接線方向に沿ってクランプさ用を行うクランプ用ネジを備えている。
【０００８】
環状クランプを利用した前記の実施の形態は、車軸が複合材で構成されているがために、その車軸の端部にネジ条が形成できない場合に特に適している。また、この場合では車軸はその全長に亙って径のほぼ均一な円筒形をしており、ハブを支持する両端部での軸受けには、前述構成の環状ロック機素が備わっている。この場合に車軸が複合材に代えて金属材で構成されている場合では、一方の軸受けの内側リングを車軸の一端に直接形成した円筒形表面と当接させ、他方の軸受けには前述した環状機素を設けることも出きる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以後、本発明の好ましい実施の形態を詳述するが、先ず、第１実施の形態を示した図１から図３において、１は自転車用車輪ハブを示す。この車輪ハブ１は、軽合金の如くの金属材からなり、その内部にその全長に亙って延在する空洞２が形成されているほぼ筒状のハブ本体からなる。図示の実施の形態では、ハブ１の筒状本体は、径が一定で円筒形状の中間部３と、スポークの内端が取り付けられる環状フランジ５を有するほぼ釣鐘状の末広がり端部４とを有している。
【００１０】
この車輪ハブ１は車軸６に回転自在に装着されているが、この車軸も金属性であり、両端は自転車のフレームの一部であるフロントフォークまたはリアフォーク（以後、単に「フォーク」と称する）に取り付けられるようになっている。詳述すれば、車軸６の一方端には短軸８が一体形成されており、他方端には、車軸６とは別部材である短軸７が車軸６の当該端の内面にネジ溝が形成されなる内ネジ溝付き端部９に螺入されている。、
【００１１】
車軸６に装着したハブ１と当該車軸６との間であって、車軸６の両端部には転がり軸受け１１、１２がそれぞれ介装されている。図示の実施の形態にあったは、各転がり軸受け１１、１２はボール軸受けであって、車軸ハブ１と車軸６との間で長手方向に作用する力のみならず、それと直行する半径方向に作用する力を互いに伝達できるようになっている。転がり軸受け１１、１２は何れも、車軸６に回転自在の連結した内側リング１１ａ、１２ａと、車軸ハブ１に回転自在に連結して外側リング１１ｂ、１２ｂと、両者間に転動自在に介装したボールの如くの転子とからなる。
【００１２】
前述の構成の回転支持装置は、外表面１３ａがほぼ円錐状で、内表面が円筒状となった環状機素１３を車軸６と軸受け１１の内側リング１１ａとの間に楔状に挿入することにより組み付けることができる。このために、内側リング１１ａの内表面はほぼ円錐状に形成されていて、環状機素１３を前述のように挿入すると当該環状機素１３の円錐状外表面１３ａと接触係合するようになっている。この環状機素１３は、軸受け１１の内側リング１１ａが車軸６と一体化される作用位置まで、図１において右方へと押し込まれるようになっている。このように内側リング１１ａが押し込まれると、外側リング１１ｂは、車輪ハブ１の端部における空洞２に臨む内周面に形成した環状肩部１５に当接して係止される。
【００１３】
円錐型環状機素１３が作用位置へと車軸６の長手方向に沿って押し込んだ後に、車軸６の外ネジ溝付き端部１７にリングナット１６を螺着させることにより軸受け１１を組立完成状態にすることができる。
【００１４】
他方、車軸６のネジ溝のない端部にあっては、その端部の一部分１８に、軸受け１２の内側リング１２ａの内表面に形成した円錐状表面部１９と協働する円錐状表面が形成されている。円錐型環状機素１３を前述のように作用位置へと図１において右方に押し込むと、軸受け１１に作用した長手方向への力が車輪ハブ１を介して軸受け１２に伝達されるので、軸受け１２の内側リング１２ａは車軸６における円錐状表面部１８と摺動係合するから、当該円錐型環状機素１３は軸受け１２をも安全にクランプすることになる。
【００１５】
円錐型環状機素１３に押込み力を作用させるリングナット１６は、円錐型環状機素１３が作用位置に達するまで螺合させると、その状態を保つようにロックされる。即ち、リングナット１６には、図３に明確に示すように割れ目１３があり、また、その接線方向にクランプ用ネジ１６ｂが螺入されるようになっている。このクランプ用ネジ１６ｂを締め付けると、割れ目１６ａの間隔は狭められ、それによりリングナット１６が車軸６のネジ溝付き端部上に環状機素１３を押し込んだ状態でロックされる。
【００１６】
図示の実施の形態では、リングナット１６に接線方向に延在するクランプ用ネジ１６ｂを設けて、割れ目１６ａの間隔を狭めることにより、当該リングナット１６を車軸６に対してロックさせているが、別の方法としては、ロック用ナット別途設けたリングナットや、自己ロック型リングナットの如くの他のクランプ型ロック手段を利用することもできるのは言うまでもない。
【００１７】
次に図４と図５をと参照しながら、本発明の第２実施の形態を詳述する。この第２実施の形態では、車軸６が、例えばカーボンファイバーの如くの複合材からなり、径が全長に亙って均一な円筒状を呈している場合に特に適用されるものである、周知のように複合材では、図２に示した外ネジ溝付き端部１７のように外周面にネジ溝を刻設することはできず、従って図４と図５とに示した車軸６にはネジ溝が何処にも形成されていない。
【００１８】
前述のように車軸６にネジ溝がない場合では、転がり軸受け１１、１２は、それぞれに対応する円錐型環状機素１３、１３’でクランプされている。また、この第２実施の形態での車軸６は真円筒形であるから、その両端に設けている短軸７、８は、車軸６とは別部材で短軸７、８に対する入れ子の形になっている。即ち、短軸７、８は車軸６の対応端において車軸６の空洞１０に挿入して接着ないし融着されている。
【００１９】
また、車軸６の外周面にはネジ溝がないことから、円錐型環状機素１３は、第１実施の形態におけるリングナット１６と同様に割れ目１６'ａを有し、その割れ目１６'ａの間隔を狭めることで当該環状機素１３を車軸６上に摩擦作用でロックするクランプ用ネジ１６'ｂが備わった環状クランプ１６'により押し込まれるようになっている。即ち、環状クランプ１６'を車軸６の端部に装着すると同時にそれを押し込むことで、環状機素１３をその作用位置へと押し込むのではあるが、クランプ用ネジ１６'ｂを締め付けることによりその環状クランプ１６'を車軸６上にロックすることができると同時に、軸受け１１も第１実施の形態において説明したのと同様に組付け状態にロックされることになる。この時、他方の軸受け１２については、環状クランプ１６'の押込みに伴って内側リング１２ａも円錐型環状機素１３'に乗り上がるまで押し込まれることから、当該軸受け１２も同様にその位置のロックされることになる。この円錐型環状機素１３'は、車軸６の端部に取り付けた短軸８に形成されて短軸６より半径方向外方に突出した環状フランジ２１により車軸６から離脱不能状態に装着されているスペーサースリーブ２０に当接して係止されている。
【００２０】
回転支持装置を組付け状態にロックするために環状クランプ１６'に作用させるべき圧力は、例えば車軸６の空洞１０の全長に亙って、また、短軸７、８の中心穴をも延在するネジを含む工具を利用することで発生させることができる。このネジには短軸８と当接する頭部が備わっていて、環状クランプ１６'に力を作用させるリングナットが螺合するようになっている。このような工具は、本発明を構成するものでもないこと、当業者にはこのような工具がなくてもクランプ１６'の組み付けが容易に達成できることから、添付図面には図示していない。
【００２１】
図４に示した実施の形態においては、車輪ハブ１の中間部３の内径は車軸６の外形よりも僅かだけ大きくして、車軸６の過剰な撓みを防ぎつつ当該車軸６を適切に回転支持させている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施の形態による自転車用車輪ハブの回転支持装置の縦断面図。
【図２】 図１に示した車軸の一端部の拡大縦断面図。
【図３】 図１に示した回転支持装置の分解斜視図。
【図４】 本発明の第２実施の形態による自転車用車輪ハブの回転支持装置の縦断面図。
【図５】 図４に示した回転支持装置の分解斜視図。
【符号の説明】
１・・・・自転車用車輪ハブ
２・・・・空洞
６・・・・車軸
７、８・・・・短軸
１１、１２・・・・転がり軸受け
１１ａ，１２ａ・・・・内側リング
１１ｂ、１２ｂ・・・・外側リング
１３、１３’・・・・環状機素
１７、１８・・・・外ネジ溝付き端部

Claims (7)

1. ハブ（１）の空洞（２）を貫通する車軸（６）と、該車軸の外周面とハブの空洞（２）を形成する壁面との間に介装されていて、それぞれが車軸（６）に取り付けた内側リング（１１ａ、１２ａ)とハブに取り付けた外側リング（１１ｂ、１２ｂ）とを有する一対の転がり軸受け（１１、１２）と、該軸受け（１１、１２）をそれぞれ作用位置にロックする手段とからなる構造の自転車用車輪ハブの回転支持装置において、
   前記ロック手段が、ほぼ円錐状外表面（１３ａ）と円筒状内表面とを有する少なくとも一つの環状機素（１３）を備え、該環状機素（１３）は、車軸（６）の外表面と転がり軸受け（１１）の内側リング（１１ａ）との間に介装され、
   前記転がり軸受け（１１）の内側リング（１１ａ）の内表面の少なくとも一部分（１４）はほぼ円錐形状を呈していて、この円錐形状の内表面の部分（１４）が前記環状機素（１３）の円錐状外表面（１３ａ）と接触しており、
   前記環状機素（１３）の円筒状内表面が前記車軸（６）の外表面と接触しており、
   転がり軸受け（１１）の内側リング（１１ａ）が回転自在に前記車軸（６）に安定よく組みつけられる作用位置まで前記環状機素（１３）を車軸（６）と転がり軸受け（１１）との間において車軸（６）の長手方向に押し付ける手段（１６；１６'）が設けて、前記環状機素（１３）をその作用位置にロックするようにもしたことを特徴とする自転車用車輪ハブの回転支持装置。
2. 請求項１に記載のものであって、前記押付け手段が、内周にネジ溝が形成されているリングナット（１６）からなり、このリングナットは車軸（６）のネジ溝付き端部（１７）に螺着されているとともに、車軸（６）上にそれをロックする手段（１６ａ、１６ｂ）を備えてなることを特徴とする自転車用車輪ハブの回転支持装置。
3. 請求項１に記載のものであって、前記押付け手段が、車軸（６）のネジ溝なし端部に摺動自在に装着され、それを車軸（６）にロックする手段（１６'ａ、１６'ｂ）を備えた環状クランプ（１６'）からなることを特徴とする自転車用車輪ハブの回転支持装置。
4. 請求項１に記載のものであって、一方の軸受け（１１）には円錐型環状機素（１３）を設け、他方の軸受け（１２）は、円錐状表面を有し、車軸（６）に直接形成した部分（１８）にロックさせたことを特徴とする自転車用車輪ハブの回転支持装置。
5. 請求項１に記載のものであって、車軸（６）はその全長に亙って径の均一な円筒形を呈しており、而して、軸受け（１１、１２）に対応してそれぞれに円錐型環状機素（１３、１３'）を設け、一方の環状機素（１３）は前記押付け手段（１６'）により力が直接作用するようになっており、他方の環状機素（１３'）は車軸（６）に連結した係止機素（２０、２１）に当接していることを特徴とする自転車用車輪ハブの回転支持装置。
6. 請求項１に記載のものであって、前記車軸（６）は金属製であることを特徴とする自転車用車輪ハブの回転支持装置。
7. 請求項１に記載のものであって、前記車軸（６）は複合材製であることを特徴とする自転車用車輪ハブの回転支持装置。

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