JP5046139B2 - 常閉式自転車ハブラチェット構造 - Google Patents

Description

本発明は、自転車に適用する常閉式のハブラチェット構造に関し、より詳しくは、そのラチェット部材の貫通孔に、転がり部材が設置され、歯ディスク座とラチェット部材との回転位差により、転がり部材が転がり、制御溝に合わせて、外方向への押圧効果が実現される常閉式自転車後輪ハブラチェット構造に関する。

従来の自転車の駆動用車輪（通常後輪）には、フリーホイールと一体又は別体で、ハブが設けられている（例えば、特許文献１参照。）。このハブラチェット構造は、図９と図１０のように、端面に複数の制御ブロック５１が突出する歯持ちディスク部５０と、ラチェット部６１とラチェット６２及び弾性部品６３を有するラチェット部材６０と、止めリング７０と、ハブラチェットケーシング８０を有している。この制御ブロック５１には、ともに、連動溝５２が形成され、ラチェット座６１の外壁面に、複数のラチェット溝６１１が形成され、ラチェット部６１１に、ラチェット６２が収納され、上記ラチェット６２から突出した連動柱６２１が、摺動可能に連動溝５２に設置されている。

また、上記ラチェット座６１の外壁面とラチェット６２の外表面には、ともに、貫通孔６４を囲むように、リング状に、締めつけリング溝６５が形成され、締めつけリング溝６５内に、弾性部品６３が嵌設されている。また、止めリング７０には、ラチェット座６１の定位ブロック６１２と係合して、同期になる定位溝７１が形成され、また、上記止めリング７０は、貫通孔７２に、減衰部材７３が設置され、また、減衰部材７３の内縁が、止めスリーブ７４に当接している。

さらに、ハブラチェットケーシング８０は、内壁に、ベベルリング８１が係合され、上記ベベルリング８１が、リング状に、ラチェット６２の外端に設置されている。

自転車に乗って、ペダルを踏むと、その歯持ちディスク座５０が、チェーンに連動し、歯持ちディスク座５０とラチェット部材６０とに、回転位差が発生する。この時、歯持ちディスク座５０の連動溝５２が、軸方向に転動して、ラチェット６２の連動柱６２１を、内側端から外側端へ摺動させ、これにより、歯持ちディスク座５０とラチェット部材６０が連動状態になる。一方、ペダルを、逆方向に踏むと、上記歯持ちディスク座５０が、逆方向に転動して、歯持ちディスク座５０の制御ブロック５１にある連動溝５２により、逆方向に上記ラチェット６２の連動柱６２１を摺動させ、連動柱６２１が、外側端から内側端へ摺動し、即ち、ラチェット６２を、ラチェット溝６１１の中に押入れ、ラチェット６２とハブラチェットケーシング８０端のベベルリング８１が、当接できなくなる。そのため、自転車を、降りて押し進む時、そのペダルは、転動しなくなり、また、ラチェット６２とハブラチェットケーシング８０端のベベルリング８１とが、連続的に衝突することにより発生した騒音を解消できるようになる。

しかしながら、前記の従来の構造によれば、下記の原因による解決すべき点がある。
１．ラチェット６２は、歯持ちディスク座５０とラチェット部材６０の回転位差により、制御され、また、ラチェット６２の連動柱６２１が、連動溝５２内での摺動を利用しているので、連動柱６２１に、摺動摩擦が発生すれば、その作動が、スムーズにならず、使用時の摩損が大きくなって、耐久性が悪くなるという問題がある。
２．止めリング７０は、減衰部材７３を貫通孔７２に位置することにより回転抵抗が生まれ、これにより、歯持ちディスク座５０とラチェット部材６０との位差を制御しており、減衰部材７３が、スパイラルスプリングであるため、外部張力が、均一的ではなく、また、容易に弾性疲労しやすく、そして、抵抗を調整できないという問題がある。
実用新案登録第３１２４８５３号

従って、本発明の主な課題は、ラチェットの揺動作動が、よりスムーズになり、使用による摩損を低減でき、部材の安定性を向上させ、耐久性の改善が可能な常閉式自転車ハブラチェット構造を提供することにある。

そこで、本発明者は、上記問題点を解決し、本発明の課題を解決するために、鋭意検討した結果、ラチェット部材の貫通孔に、転がり部材を設置して、また、歯ディスク座とラチェット部材との回転位差を利用することにより、転がり部材が、ロール方式で、制御溝に合わせて、外方向へ押圧するようにすれば、かかる問題を解消しうることを見出して、本発明を完成した。

すなわち、本発明の主な目的は、ラチェット部材の貫通孔に、転がり部材が設置され、また、歯ディスク座とラチェット部材との回転位差を利用して、転がり部材を、ロール方式で制御溝に合わせることにより外方向への押圧効果が得られることから、ラチェットの揺動作動が、よりスムーズになり、使用による摩損を低減でき、部材の安定性を向上させ、耐久性の改善が可能な常閉式自転車ハブラチェットを提供するものである。

本発明の他の目的は、その減衰部材の貫通孔の内部に、複数のスティールボールと弾性部品が実装され、弾性部品の張力で、スティールボールを当接して、スティールボールが、直接に、スリーブに圧迫し、これにより、減衰部材の回転抵抗が発生し、また、上記弾性部品の張力が、ラッチの螺着状態によって調整されるため、減衰部材の安定性を向上させた常閉式自転車ハブラチェット構造を提供することにある。

かくして、本発明によれば、請求項１において、
歯ディスク座、ラチェット部材、減衰部材及びハブラチェットケーシングを備えた常閉式自転車ハブラチェット構造であって、
前記歯ディスク座は、心軸が摺動可能に設置され、一側にラチェット座が伸び、上記ラチェット座のリング状周縁に、複数の制御溝が設けられ、
前記ラチェット部材は、ラチェット座に嵌設され、制御溝に対応して、複数の収納室が形成され、上記収納室に、ラチェットが枢設されて、貫通孔が貫設され、上記貫通孔に、転がり部材が設置され、転がり部材の位置が、制御溝とラチェットとの間に制限され、また、軸方向に突起が突出し、
前記減衰部材は、係止溝とラチェット部材の突起とにより、結合され、また、スリーブが摺動的に心軸に嵌設され、スリーブ端に、若干の貫通孔が形成され、貫通孔内に、ともに、スティールボールと弾性部品が設置され、ラッチにより、貫通孔の外端にロックされることにより、スティールボールが、スリーブに圧迫して、減衰部材の転動抵抗が形成され、
前記ハブラチェットケーシングは、収納空間が形成され、収納空間を利用して、上記ラチェット部材と減衰部材に被さり、また、上記収納空間内において、ベベルリングが結合され、ベベルリングが、ラチェットの外端に設置されることにより、前記のラチェットと噛合うようにしてなる
ことを特徴とする常閉式自転車ハブラチェット構造が提供される。

また、請求項２に係る発明によれば、
歯ディスク座とラチェット座との間に、複数の突出部と、突出部の間隔で複数の凹み部を設け、また、ラチェット部材から、凹み部に向って、等量の制限ブロックが突出し、また、制限ブロックが、突出部による制限により、ラチェット部材の回転範囲を制御できるようにしたことを特徴とする常閉式自転車ハブラチェット構造が提供される。

また、請求項３に係る発明によれば、
歯ディスク座とラチェット座との間に、複数の突出部と、突出部の間隔で、複数の凹み部を設け、また、ラチェットから凹み部に向って、等量の制限柱が突出し、また、制限柱が、突出部による制限により、ラチェット部材の回転範囲を制御できるようにしたことを特徴とする常閉式自転車ハブラチェット構造が提供される。

また、請求項４に係る発明によれば、
ラチェット部材の外壁面とラチェットの外表面とに、締めつけリング溝を形成し、締めつけリング溝内に、弾性リングを設置し、弾性リングに、欠け口を形成し、上記欠け口の一端縁に、内方向へ湾曲された固定部を形成し、また、固定部を、締めつけリング溝内にあるラチェット部材の固定孔に合わせることにより、ラチェットが、収納室において、締めつけられて位置付けられるようにしたことを特徴とする常閉式自転車ハブラチェット構造が提供される。

また、請求項５に係る発明によれば、
ラチェット座の外表面に、補助スリーブを嵌設し、上記補助スリーブに、ラチェット座の硬度より高い材料からなる制御溝と同じような凹溝を形成したことを特徴とする常閉式自転車ハブラチェット構造が提供される。

本発明によれば、下記の効果を奏することができる。
１．ラチェット部材の貫通孔内に、転がり部材が設置され、また、歯ディスク座とラチェット部材とを利用して、回転位差を形成するため、転がり部材は、ロール方式で、制御溝に合わせて、外方向への押圧効果が得られ、これにより、ラチェットの揺動が、よりスムーズになり、また、使用することによる摩損を低減でき、耐久性を向上させることができる。
２．減衰部材の貫通孔の内部に、複数のスティールボールと弾性部品が実装され、弾性部品の張力で、スティールボールに当接し、スティールボールが、直接に、スリーブに圧迫するため、減衰部材の回転抵抗が発生し、また、上記弾性部品の張力が、ラッチの螺着状態で調整できるため、減衰部材の安定性を向上させることができる。

次に、図面に従って、本発明に係るハブラチェットについて具体的に説明する。もっとも、本発明は、それらによって限定されるものではない。

図１乃至図３及び図８を参照しながら、本発明の常閉式自転車後輪ハブラチェット構造について説明する。常閉式自転車後輪ハブラチェット構造は、歯ディスク座１０とラチェット部材２０、減衰部材３０及びハブラチェットケーシング４０を備えたものである。

なお、本明細書において、「歯ディスク座」、「歯持ちディスク座」は通常の「フリーハブボディ」に相当し、また、「歯ディスク溝」はスプラインに相当する。
歯ディスク座１０は、歯ディスク（図示せず）と一体成型で単一歯ディスク状になる。或いは、歯ディスク座１０は、リング状表面において、軸方向に、複数枚の歯ディスクが嵌設できる複数の歯ディスク溝１１が形成されている。これにより、歯ディスク座１０と歯ディスクとが、同期になり、上記歯ディスク座１０において、摺動可能に心軸１２が設置され、一側にラチェット座１３が伸び、上記ラチェット座１３のリング状周縁に、複数の制御溝１３１が設けられる。上記ラチェット座１３は、外表面に、ラチェット座１３の硬度より高い材料からなり、制御溝１３１に対応する凹溝が形成された補助スリーブ１６が嵌設され、上記歯ディスク座１０とラチェット座１３との間に、複数の突出部１４が設けられ、突出部１４の間隔で、複数の凹み部１５が設けられている。

ラチェット部材２０は、ラチェット座１３に嵌設され、制御溝１３１に対応する複数の収納室２１が形成され、上記収納室２１の中に、ラチェット２２が枢設され、収納室２１の底端が拡大してピボット孔２１１が形成される。ラチェット２２において、ピボット孔２１１に合わせて軸部２２１が形成され、軸部２２１を軸心として、ラチェット２２が揺動できるように構成されている。また、収納室２１に、貫通孔２１２が設けられ、上記貫通孔２１２に、制御溝１３１とラチェット２２との間に制限されるように、転がり部材２３が収納される。ラチェット部材２０において、歯ディスク座１０の凹み部１５に突入する等量の制限ブロック２４が設けられている。

また、制限ブロック２４は、突出部１４の制限により、ラチェット部材２０の回転範囲が制御される。そして、ラチェット２２においても、凹み部１５に突入する等量の制限柱２２２が設けられ、制限柱２２２も、同じように、突出部１４の制限により、ラチェット部材２０の回転範囲が制御される。また、上記ラチェット部材２０の外壁面とラチェット２２の外表面に、ともに、締めつけリング溝２５、２２３が形成され、締めつけリング溝２５、２２３に、弾性リング２６が収納される。

これにより、ラチェット２２が、収納室２１に締めつけられて位置付けられ、上記弾性リング２６は、欠け口２６２が形成され、上記欠け口２６２の一端縁に、内へ湾曲された固定部２６１が形成される。固定部２６１が、締めつけリング溝２５内からラチェット部材２０に形成された固定孔２５１に貫設される。これにより、上記弾性リング２６が固定され、また、上記ラチェット部材２０は、軸方向に突起２７が設けられている。

減衰部材３０は、係止溝３１でラチェット部材２０の突起２７に結合され、また、上記減衰部材３０に、摺動可能に心軸１２に嵌設されるスリーブ３２が嵌設され、上記スリーブ３２の両端が、それぞれ、歯ディスク座１０端の軸受１０１とハブラチェットケーシング４０端の軸受１０２に当接している。これにより、スリーブ３２を利用して、歯ディスク座１０とハブラチェットケーシング４０のギャップが固定される。

また、上記減衰部材３０は、スリーブ３２端に向って、若干の貫通孔３３が形成される。貫通孔３３内に、スティールボール３４と弾性部品３５が設置され、ラッチ３６が、貫通孔３３の外端にロックされることにより、スティールボール３４が、スリーブ３２に圧迫して、減衰部材３０の転動抵抗が形成されている。

ハブラチェットケーシング４０には、上記ラチェット部材２０と減衰部材３０を被収納空間４１が形成され、また、上記収納空間４１内に、ベベルリング４２が結合され、ベベルリング４２が、ラチェット２２の外端に設置されるため、上記のラチェット２２と噛合うことができる。

以上の構造により、上記ラチェット２２は、収納室２１内において、転がり部材２３と減衰部材３０とにより制限され、また、減衰部材３０の抵抗により、開閉の作動を行い、そして、常態下、閉鎖状態に維持でき、騒音無しで連動できる効果が得られる。

本発明に係る常閉式自転車後輪ハブラチェットについて、図２と図３を参照しながら、更に説明する。

ラチェット部材２０が、歯ディスク座１０のラチェット座１３に嵌設され、また、収納室２１から、制御溝１３１の外端に対向して、転がり部材２３により、貫通孔２１２に設置される。これにより、転がり部材２３が、完全に、制御溝１３１に収納される。また、上記ラチェット２２が、収納室２１の側面から挿入される。

また、ラチェット２２の軸部２２１が、ピボット孔２１１に収納され、上記弾性リング２６が、ラチェット部材２０とラチェット２２とにより形成された締めつけリング溝２５、２２３に嵌設されるため、ラチェット２２の変位を防止できる。減衰部材３０は、スリーブ３２に嵌設され、また、貫通孔３３に、順にスティールボール３４と弾性部品３５が挿入され、また、ラッチ３６の締りにより、弾性部品３５を圧迫できる。

これにより、スティールボール３４が、スリーブ３２に圧迫して適当な抵抗が生じる。また、スリーブ３２が、転動可能に心軸１２に嵌設され、同時に、減衰部材３０の係止溝３１とラチェット部材２０の突起２７とが結合されて位置付けられるため、減衰部材３０とラチェット部材２０とが、同期になる。

また、上記ハブラチェットケーシング４０は、収納空間４１端から、歯ディスク座１０のラチェット座１３端に嵌入し、収納空間４１でその減衰部材３０とラチェット部材２０に被さり、この時、ハブラチェットケーシング４０のベベルリング４２は、ラチェット部材２０の周りに位置して、ラチェット２２と噛合って連動できる。上記スリーブ３２は、歯ディスク座１０端とハブラチェットケーシング４０端の軸受１０１、１０２によって圧迫されて、歯ディスク座１０とハブラチェットケーシング４０との間に制限される効果が得られる。

本発明に係る常閉式ハブラチェット構造は、図２乃至図５のように、主として、自転車の後輪に設置される。
上記歯ディスク座１０により、歯ディスク（図示せず）が接続され、上記歯ディスクが、自転車のパネル端に連動されるチェンによって連動され、心軸１２が、フレームに結合され、また、ハブラチェットケーシング４０に、上記自転車の後輪が接続される。自転車が静止している時、上記ラチェット２２が、弾性リング２６の締めつけにより、収納室２１内に位置し、また、減衰部材３０で、ラチェット部材２０の外側に当接し、これにより、ラチェット２２の左右偏移を防止できる。

また、転がり部材２３が、ラチェット座１３の制御溝１３１内に収納され、ラチェット２２の収縮状態により、ラチェット２２とハブラチェットケーシング４０のベベルリング４２が、互いに当接せず、また、自転車に乗ってペダルを踏むと、その歯ディスク座１０は、チェンによって連動され、上記歯ディスク座１０が転動すると同時に、そのラチェット部材２０が、突起２７により、減衰部材３０に連動され、また、減衰部材３０の抵抗により、容易に転動できなくなる。これにより、歯ディスク座１０とラチェット部材２０の回転位差が発生し、この時、ラチェット座１３の制御溝１３１が、軸方向に転動して、ラチェット２２の底端にある転がり部材２３を押し、転がり部材２３が、ロール方式により、制御溝１３１から脱離し、それにより、ラチェット２２を押し出す効果が得られる。上記ラチェット２２は、軸部２２１を軸心として、収納室２１の外端へ揺動して、ラチェット２２が、ベベルリング４２と噛合う。これにより、歯ディスク座１０とラチェット部材２０とが、連動状態になり、同時に、ラチェット２２が、収納室２１外へ揺動する時、そのラチェット２２が、周りのベベルリング４２に当接し、ベベルリング４２に連動されて、ハブラチェットケーシング４０が転動し、自転車の後輪が連動されて転動する。また、ペダルを、逆方向に踏むと、図６と図７のように、上記歯ディスク座１０は、逆方向に転動する。上記歯ディスク座１０は、ラチェット座１３の制御溝１３１において、逆方向に転動し、ラチェット部材２０端が、減衰部材３０の抵抗により、静止状態になる。この時、転がり部材２３が、ラチェット座１３とラチェット部材２０の回転位差により、制御溝１３１内に落ち込む。この時、ラチェット２２に、転がり部材２３により当接せず、ベベルリング４２で、逆方向に、ラチェット２２を収納室２１に押し込み、ラチェット２２とハブラチェットケーシング４０端のベベルリング４２とが、当接しない。そのため、ラチェット２２とベベルリング４２とが、持続的に衝撃による騒音をなくし、また、衝撃による損傷を防止することができる。

また、後輪端によってハブラチェットケーシング４０が転動する場合、上記ラチェット２２が、ベベルリング４２に連動され、減衰部材３０端に発生した抵抗に合わせて、ラチェット２２が、安定的に収納室２１に閉じ込まれ、即ち、ラチェット２２とベベルリング４２とが、係合しない状態に維持される。そのため、ハブラチェットケーシング４０の前後へ回転する時、ともに、上記ラチェット部材２０が連動されず、また、上記ラチェット部材２０は、制限ブロック２４と制限柱２２２とが、歯ディスク座１０の突出部１４に対応することにより、回転角度を制限する効果が得られ、転がり部材２３が、制御溝１３１の適当な位置でのみロールし、これにより、連動状態の安定性が向上する。

以上のように、自転車を押して進む時、パネルが転動しない効果が得られ、また、これにより、騒音をなくし、実用性を向上させることができる。

以上は、本発明のより好ましい実施態様であり、本発明は、それらによって限定されるものではなく、本発明に係わる特許請求の範囲や明細書の内容に基づいて行った等価の変更や修正は、全てが、本発明の特許請求の範囲内に含まれることは明らかである。

本発明の一実施形態による常閉式自転車後輪ハブラチェット構造の斜視図である。 本発明の一実施形態による常閉式自転車後輪ハブラチェット構造の分解斜視図である。 本発明の一実施形態による常閉式自転車後輪ハブラチェット構造の側面一部断面図である。 本発明の一実施形態による常閉式自転車後輪ハブラチェット構造の歯ディスク座の正回転状態の概念斜視図である。 本発明の図３に示したハブラチェット構造のＡ−Ａ断面の正回転作動図である。 本発明の一実施形態による常閉式自転車後輪ハブラチェット構造において歯ディスク座の逆回転状態の概念斜視図である。 本発明の図３に示したハブラチェット構造のＡ−Ａ断面の逆回転作動図である。 本発明の一実施形態による常閉式自転車ハブラチェット構造において歯ディスク座に補助スリーブが嵌設された状態の概念図である。 従来のハブラチェット構造の斜視図である。 従来のハブラチェット構造の断面概念図である。

本発明
１０ 歯ディスク座
１０１、１０２ 軸受
１１ 歯ディスク溝
１２ 心軸
１３ ラチェット座
１３１ 制御溝
１４ 突出部
１５ 凹み部
１６ 補助スリーブ
２０ ラチェット部材
２１ 収納室
２１１ ピボット孔
２１２ 貫通孔
２２ ラチェット
２２１ 軸部
２２２ 制限柱
２３ 転がり部材
２４ 制限ブロック
２５、２２３ 締めつけリング溝
２５１ 固定孔
２６ 弾性リング
２６１ 固定部
２６２ 欠け口
２７ 突起
３０ 減衰部材
３１ 係止溝
３２ スリーブ
３３ 貫通孔
３４ スティールボール
３５ 弾性部品
３６ ラッチ
４０ ハブラチェットケーシング
４１ 収納空間
４２ ベベルリング
従来
５０ 歯持ちディスク座
５１ 制御ブロック
５２ 連動溝
６０ ラチェット部材
６１ ラチェット座
６１１ ラチェット溝
６２ ラチェット
６２１ 連動柱
６３ 弾性部品
６４ 貫通孔
６５ 締めつけリング溝
７０ 止めリング
７１ 定位溝
７２ 貫通孔
７３ 減衰部材
７４ 止めスリーブ
８０ ハブラチェットケーシング
８１ ベベルリング

Claims (5)

1. 歯ディスク座、ラチェット部材、減衰部材及びハブラチェットケーシングを備えた常閉式自転車ハブラチェット構造であって、
   前記歯ディスク座は、心軸が摺動可能に設置され、一側にラチェット座が伸び、上記ラチェット座のリング状周縁に、複数の制御溝が設けられ、
   前記ラチェット部材は、ラチェット座に嵌設され、制御溝に対応して、複数の収納室が形成され、上記収納室に、ラチェットが枢設されて、貫通孔が貫設され、上記貫通孔に、転がり部材が設置され、転がり部材の位置が、制御溝とラチェットとの間に制限され、また、軸方向に突起が突出し、
   前記減衰部材は、係止溝とラチェット部材の突起とにより、結合され、また、スリーブが摺動的に心軸に嵌設され、スリーブ端に、若干の貫通孔が形成され、貫通孔内に、ともに、スティールボールと弾性部品が設置され、ラッチにより、貫通孔の外端にロックされることにより、スティールボールが、スリーブに圧迫して、減衰部材の転動抵抗が形成され、
   前記ハブラチェットケーシングは、収納空間が形成され、収納空間を利用して、上記ラチェット部材と減衰部材に被さり、また、上記収納空間内において、ベベルリングが結合され、ベベルリングが、ラチェットの外端に設置されることにより、前記のラチェットと噛合うようにしてなる
   ことを特徴とする常閉式自転車ハブラチェット構造。
2. 歯ディスク座とラチェット座との間に、複数の突出部と、突出部の間隔で複数の凹み部を設け、また、ラチェット部材から、凹み部に向って、等量の制限ブロックが突出し、また、制限ブロックが、突出部による制限により、ラチェット部材の回転範囲を制御できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の常閉式自転車ハブラチェット構造。
3. 歯ディスク座とラチェット座との間に、複数の突出部と、突出部の間隔で、複数の凹み部を設け、また、ラチェットから凹み部に向って、等量の制限柱が突出し、また、制限柱が、突出部による制限により、ラチェット部材の回転範囲を制御できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の常閉式自転車ハブラチェット構造。
4. ラチェット部材の外壁面とラチェットの外表面とに、締めつけリング溝を形成し、締めつけリング溝内に、弾性リングを設置し、弾性リングに、欠け口を形成し、上記欠け口の一端縁に、内方向へ湾曲された固定部を形成し、また、固定部を、締めつけリング溝内にあるラチェット部材の固定孔に合わせることにより、ラチェットが、収納室において、締めつけられて位置付けられるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の常閉式自転車ハブラチェット構造。
5. ラチェット座の外表面に、補助スリーブを嵌設し、上記補助スリーブに、ラチェット座の硬度より高い材料からなる制御溝と同じような凹溝を形成したことを特徴とする請求項１に記載の常閉式自転車ハブラチェット構造。