WO1996026370A1

WO1996026370A1 - Dispositif de roue libre pour bicyclette

Info

Publication number: WO1996026370A1
Application number: PCT/JP1996/000084
Authority: WO
Inventors: Koshi Tabe; Yasuhiro Yahata
Original assignee: Shimano Inc.
Priority date: 1995-02-24
Filing date: 1996-01-19
Publication date: 1996-08-29
Also published as: JP3329469B2; CN1078687C; TW313552B; CN1146798A; TW306448U; EP0777060A4; EP0777060A1

Description

明細害自転車用フリーホイール技術分野

本発明は、自転車用フリーホイールに関する。更に詳しくは、一般スポーッ車、ロードレーサー等の主に競技用自転車に使用されるフリーホィールのラチヱット機構、すなわち一方向クラツチの遊びが小さい自転車用フリ一ホイールに関する。背景技術

自転車の駆動側車輪即ち通常後輪のハブ体に、フリ一ホイールが一体又は别体に設けられている。フリーホイールは、一方向の回転力のみ伝える機能、すなわちワンゥヱイクラツチ機構を備えている。ワンウェイクラツチ機構は種々の構造のものが知られているが、このなかで切込み部（ラチエツト）とつめを利用したラチヱット機構が知られて使用されている。

通常ラチヱット機構では、爪数が機能上 1つである。言い換えると、ラチヱットに複数又は 1個の爪が同一位相で嚙み合う。この場合、ラチ Xッ卜の歯数が少ないと一方向クラッチの遊び角度が大きくなる傾向にある。このような遊び角度は、ペダル踏み込みの際の空転量となるので、これを小さくして足の駆動力、即ち脚力を素早く後輪に伝達するために、互いに位相が異なる複数の爪を持ち遊び角度を小さくしたラチェット機構も知られている。

一方、ペダルに例えば 1 5 O kgfの力が加わったとき、クランクの長さやギヤ比にもよるが、多段フリーホイールではときには 1， 0 0 O kg f以上の力がこの小さい爪に負荷されることがある。曲がり角で道が坂道である場合など、転倒を回避するために" ロー" 状態で、急加速する必要があることを誰でもよく経験する。急加速の必要性は、急な勾配の凹凸、急な曲がり、これらが組み合わされた複雑な地形で競争するロードレーサー、マウンテンバイク（M T B ZA T B ) の競技者に特にある。このようにラチヱット機構は、爪とラチヱットとの間の可能な限りの遊び角度と、同時に強度及び耐衝撃力が要求される。

この遊び角度がどの程度以下であれば許容されるのか、従来明確には意識されてはいない。遊び角度が零であるのが理論的にはべストであるが、これは歯数、爪数を多くすることにより限りなく零に近づき解決されるが現実の機構では不可能である。一方規格化されたハブは形状、大きさが限定されている。このハブと互換性を持たせるためにフリ一ホイールの形状、サイズも際限なく大きくすることは事実上できない。しかるに小径でフリーホイールの歯数、爪数を増加させれば、爪とラチヱットは前記した強度と耐衝撃力に耐えることはできない等諸矛盾が発生する。

ラチヱッ卜の歯数は、形式によって異なるが、普通のフリーホイールでは 1 6 T乃至 2 0 Tぐらいが一般的である。例えば、本特許出願人の従来のマウンテンバイク（M T B ) に備えたラチヱット機構のラチヱットは、 1 6個の山を持つ歯と同相で喃み合う 2個の爪からなる。この遊び角度は、 2 2 . 5度（= 3 6 0度 Z 1 6 T ) である。この遊び角度が 8度、 1 1度のものも本特許出願人の商品として公知である。

また、変速機を備える自転車では、フリーホイールの理想的遊び角度は、変速比によっても異なる。競技用であってもプロ用かアマ用かでも異なる。スポーツ用かそうでないかによっても異なる。本発明は、このような技術的背景に基づいてなされたものであり、下記目的を達成する。本発明の目的は、一般普遍的に必要程度の遊び角度を持つ自転車用フリ一ホイールを提供することにある。

本発明の他の目的は、競技用自転車として許容される程度の遊び角度を持つ自転車用フリーホイールを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、プロの競技用として許容される程度の遊び角度を持つ自転車用フリーホイールを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、前記目的の発明において高剛性を備えた自転車用フリーホイールを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、遊び角度が 4度以下、好ましくは 2. 4度以下のラチエツト機構を備えた自転車用フリ一ホイールを提供することにある。発明の開示

本発明は、前記本発明の目的を達成するために次のような手段を採用する。

本発明 1の自転車用フリーホイールは、

後ハブに設けられているハブ軸（2) と、

前記ハブ軸に同軸に回転自在に設けられているハブ胴（6) と、前記ハブ胴（6) を一方向にのみ駆動するラチエツト機構（35) は、前記ハブ胴（6) に設けられているラチエツト歯（31) と、前記ハブ軸（2) に同軸に前記ハブ胴（6) に対して回転自在に設けられているギヤ台（33) と、

前記ラチエツト歯（31) と前記ギヤ台（33) との間に設けられ互いに実質的に等しい位相差を与えられ前記ラチエツト歯（31) に係合する複数の位相差爪（34) と、

前記位相差爪（34) を係合方向に付勢するために前記ラチット歯 (31) と前記ギヤ台（33) との間に介在している付勢手段（39) と

からなり、

前記ラチニット歯（31) の数を N、前記位相差爪（34) の数を n とすると、

360度（N* n) < 4. 0度

である。本発明 1は、ロードレース車、マウンテンバイク（MTB) 等の競技用自転車に適用すると良い。

本発明 2の自転車用フリーホイールは、前記式の右辺の 4. 0が 2〜 2. 4である。本発明 2は、特にプロが使用するロードレース車、マウンテンバイク（MTB) 等の競技用自転車に適用されるものである。本発明 3の自転車用フリ一ホイールは、本発明 2において、

N = 36, n = 5

である。

本発明 4の自転車用フリ一ホイールは、本発明 2において、

N = 31 , n = 5

である。

本発明 5の自転車用フリ一ホイールは、本発明 1において、

前記ギヤ台（33) と前記ハブ胴（6) との間で軸方向に離隔した 2 位置に玉が介在する軸受（41, 42) からなり、前記 2位置間に実質的に前記ラチヱット機構（35) が配置されている。

本発明 6の自転車用フリ一ホイールは、本発明 1において、

前記ギヤ台（33) と前記ハブ胴（6) との間で軸方向に離隔した 2 位置に玉が介在する軸受からなり、前記 2位置間に実質的に前記ギヤ台 (33) の延長部（47) が配置されている。

本発明 7の自転車用フリ一ホイールは、本発明 1において、前記ギヤ台（3 3 ) の内孔にラチエツト機構（3 5 ) が配置されたものである。

本発明 8の自転車用フリ一ホイールは、本発明 1において、複数の位相差爪（3 4 ) の 1つのみが前記ラチュット歯（3 1 ) に対して喃み合う。

本発明 9の自転車用フリーホイールは、本発明 1において、

前記位相差爪（3 4 ) 及び前記付勢手段（3 9 ) が設けられ、かつ前記ハブ軸（2 ) と前記ギヤ台（ 3 3 ) との間に配置されたインナー筒 ( 5 0 ) と、

前記前記インナー筒（5 0 ) を前記ハブ軸（2 ) と同軸に固定するためのカセット取付ボルト（6 0 ) とからなる。

本発明の自転車用フリ一ホイールの利点は、許容される限界の範囲での遊び角度を持っているので、瞬発的な脚力が足の筋肉のエネルギーが実質的に最大になる時間内に爪からラチヤット歯に伝達される。又、軸受を最適な位置に配置したのでラチ Xット機構の剛性が高い等の利点がの。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の自転車用フリ一ホイールの実施例 1を示す正面断面図である。

図 2は、図 1の側面断面図である。

図 3は、本発明の自転車用フリーホイールの実施例 2を示す正面断面図である。

図 4は、本発明の自転車用フリーホイールの実施例 3を示す正面断面図である。

図 5は、本発明の自転車用フリ一ホイールの実施例 4を示す正面断面図である。

図 6は、図 5の VI— VI線で切断した断面図である。

図 7 (a) , (b) , (c) は、インナー筒 5 0の構造を示すものであり、図 7 (a) は断面図、図 7 (b) は図 7 (a) の右側面図であり、図 7 (c) は図 7 (a) の左側面図である。発明を実施するための最良の形態

[実施例 1]

次に、本発明の実施例について説明する。図 1， 2は、本発明の実施例 1を示す正面，側面断面図である。図 1はリアハブ 1の主要部を示し、中心線より上方側のみが表されている。リアハブ 1は、水平方向に延びるハブ軸 2を中心に構成されている。ハブ軸 2に対して回転自在に、左右の軸受 4, 5を介してハブ胴 6が設けられている。ハブ胴 6には、左側鍔 9及び右側鍔 1 0が設けられている。左側鍔 9及び右側鍔 1 0には、ハブ軸 2に対して半径方向に延びるスポーク（図示せず）の端部の折曲部が挿入されるスポーク挿入穴 1 1が左右方向に開けられている。

軸受 4は、内環 1 5と外環 1 6と、この内環 1 5と外環 1 6の間に介設されている複数の玉 1 7とから構成されている。内環 1 5はハブ軸 2 の右側部の外周に嵌め込まれ、ネジ込まれている。外環 1 6は、右側ハブ胴 8の内側の環状部である延長部 2 1に嵌め、ネジ込まれている。軸受 5は、内環 1 8と外環 1 9と、この内環 1 8と外環 1 9の間に介設されている複数の玉 2 0とから構成されている。内環 1 8は、ハブ軸 2の左側部の外周に嵌め、ネジ込まれている。外環 1 9は、ハブ胴 6の内周面に嵌め、ネジ込まれている。

右側ハブ胴 6の外側環状部 2 2の内周面にラチュット機構 3 5が揷着されている。ラチヱット機構は複数のラチヱット歯 3 1 , 3 1… 3 1 (以下単に 3 1で示す）を内周面側に備えるラチエツト歯本体 3 0 (この明細害で単にラチヱット又はラチヱット本体ともいう）が嵌め込まれている。各ラチエツト歯 3 1の形状は慣用の形状であり詳しい説明は省略するが、周方向に非対称である。隣り合うラチェット歯 3 1は、等角度で外周に配匿され、同一角度で位相がずれている。本例のラチエツト歯 3 1の歯数は、 3 6枚である。

延長部 2 1の外周面側に即ちハブ胴 6に対して回転自在に、ラチエツト機構を構成する爪車即ちギヤ台 3 3がラチエツト歯本体 3 0と同軸に、即ちハブ軸 2と同軸に設けられている。ギヤ台 3 3には、外周面側に複数の爪 3 4 , 3 4— 3 4 (以下単に 3 4で示す）を嵌め込み、爪 3 4を概ねギヤ台 3 3と同体に回転させるための爪嵌込用窪み 3 6が形成されている。

複数の爪嵌込用窪み 3 6は、互いに同一角度差で位相がずれている。

1つの爪嵌込用窪み 3 6に対応して 1つの爪 3 4が揺動自在に嵌め込まれている。各爪 3 4には回転方向に、即ち周方向に凹部形状の付勢用溝 3 7が設けられている（図 1 ) 。各爪 3 4に形成された付勢用溝 3 7には、ハブ軸 2のまわりに少なくとも 1周する環状の有端巻ばね 3 9が挿入され、嵌め込まれている。

このような有端巻ばね 3 9の使用は周知慣用であり詳しい説明は省略するが、この有端巻ばね 3 9の使用により、腰部を中心部として揺動し首振自在な各爪 3 4の回転方向に前方の前端部である揺動端部をラチット歯 3 1に係合させる方向に付勢することができる。ギヤ台 3 3と延長部 2 1の間に、左右方向に離隔される 2位置にそれぞれに玉が配置される左側第 2釉受 4 1 と右側第 2岫受 4 2とが介設されている。

第 2左側軸受 4 1は、ギヤ台 3 3の一部分と、玉 4 3と、及び延長部 2 1の外周面側に嵌め込まれている内環 4 4とから構成されている。第 ε

2右側軸受 4 2は、ギヤ台 3 3の一部分と、玉 4 5と、及びハブ軸 2 1 の外周面側に嵌め込まれている内環 4 6、即ち前記外環 1 6自体とから構成されている。前記ラチヱット 3 0とギヤ台 3 3と爪 3 4とからなるラチェット機構 3 5は、両第 2軸受 4 1， 4 2の外周で、概ね両第 2軸受 4 1 , 4 2間に配置されている。

ギヤ台 3 3の延長部 4 7の外周には、左右方向即ち軸方向に複数条のスプライン 4 8が形成されている。スプライン 4 8には、図示しないはめ込み式の複数のスプロケットを備えた多段フリーホイール（図示せず）が同軸に嵌め込まれる。ギヤクランクのギヤ板は、左右クランクアームと同体に回転駆動され、複数体のギヤ板とチェーンにより連結され概ね同期して回転する（図示せず）。

次に、本発明の実施例 1の動作を説明する。ライダーの脚力により、左右のクランクアームにトルクが発生する。このトルクは、ギヤ板からチェーンを介して多段フリ一ホイールの特定のスプロケットに伝達される。このように伝達されるトルクにより、スプライン 4 8を介してギヤ板と同体に回転するギヤ台 3 3に回転駆動力が発生する。

このような回転駆動力を受けてハブ胴 6に対して回転するギヤ台 3 3 と同体に回転する複数の爪 3 4は、ラチヱット歯本体 3 0のラチヱット歯 3 1に嚙み合う方向に回転する。複数の爪 3 4の内の一つであり同位相の複数の歯 3 1に対して最も位相が進んでいる爪 3 4力、一つのラチエツト歯 3 1に喃み合い係合する。この係合により、ラチット歯本体 3 0が回転駆動力を受け、ラチエツト 3 0を介してハブ胴 6が回転駆動力を受ける。

今、自転車の車速が低速例えば転倒直前まで速度が落とされ変速機が "ロー" 伏態にある場合を考える。一般に生物の筋肉が外部に対してする仕事は、 A Τ Ρサイクルにより放出されるエネルギーである。このようなエネルギーの放出及び筋肉の収縮運動による筋肉の仕事量は、人が頭脳で決断して何秒か後に実質上最大値になる。言い換えると、仕事董が有効最大値になる時間又は時間帯は、決断後何秒か後である。

この時間を t とする。足で踏み込まれるペダルの直線方向であって、回転中心を通る鉛直線を零度とするとき 9 0度の角度位置の近辺における鉛直方向のペダルの加速度は、人により最大値が異なる。今平均的な人の脚力による加速度であって、その人の通常の最大加速度（あまり無理をしない範囲での最大加速度）と踏み込み続ける時間 t とで計算できる。

ここで用いられている時間 tは、トルクが発生していない自由な足が加速されている間の時間である。この時間は、経験則的に十分に長い。左右ペダル間の長さである回転直径は、通常、 3 3 c m〜 3 6 c mであるが、もっと小径のものもあれば、もっと大怪のものもある。従って、通常円周の長さは、約 1 0 0 c m強である。

足の踏み込み運動に有効な方向は鉛直方向であるのでこの力を有効に受けるには、前記約 1 0 0 c mのうちの一部である。この力を最大限有効にペダルの回転トルクとして利用するには、ペダルを水平にした状態の前後の角度範囲であるが、ペダルを水平状態で足のトルクが最大になるのが理想的である。従来、ラチエツトの遊び角度は、例えば従来最小とされているラチヱットの歯数が 1 6 Tで 2 2 . 5度である。

前ギヤ板とフリーホイールのスプロケットとの間の変速比を 3対 1程度とすると、ラチヱットの歯数が 1 6 Tの場合のペダルの遊び角度の最大値は、約 7 . 5度である。この場合の遊びストロークは約 2 c mである。この 2 c mの遊びはプロライダーに限らず一般のライダーにとってもかなり大きな値である。

逆に前ギヤの回転速度をリアスプロケットで減速する場合は、前記遊びストロークは更に増大する。特にロードレース等の競技のとき、ぺダルが水平状態でパスル状に、すなわち瞬間的に大きな足のトルクを負荷させたい場合、前記した遊びストロークが大きいと足のトルクをペダルに有効に伝達できず問題である。

このようにこの遊びストロークはないのが望ましい。現実的には遊びをなくすことはできないので、実質的にはない程度、あるいはライダーが感じない程度であれば良い。本発明はこの遊び角度を実質的に無くすベく約 1 Z 1 0以下としたものである。本発明を完成する前に先だって行った実験によると、上記と同じ条件で、プロのライダーに許される一方向クラッチの許容される遊び角度は、個人差はあるが好ましくはリアのフリーホイールで 2〜2 . 4度以下、少なくとも 4 . 0度以下が良いことが分かった。

この数値は、プロライダーの経験値であり、必ずしも理論的に導かれるものではないが、前記した原理からも概略説明できる。この角度は前記計算例から理解されるように、ペダルの遊び距離からすると前記 2 c mの遊び角度のものと比較すると約 1 / 1 0の 2 m m以下となり、実質的に遊びがないのに等しいことになる。

これから、次式で表される条件が導き出された。

前記ラチエツト歯の数を N、前記位相差を有して配置された爪の数を nとすると、実施例 1の遊び角は Nが 3 6 T、 ηが 5個であるから、

3 6 0度ノ（Ν * η ) = 2 . 0度

となる。

本発明の実施例 1のラチエツト機構 3 5を構成するラチエツト歯本体 3 0の歯数は 3 6 Τ、爪 3 4の個数は 5個である。これを前記式の左辺に代入すると、約 2度である。この実施例 1の左右軸受 4 1 , 4 2は、これらの間にラチヱット機構 3 5を受けているので、ラチエツトの喃み合いによる延長部 2 1と延長部 4 7との間の捻れに対する軸受剛性に優れている。

[実施例 2 ]

図 3は実施例 2を示す断面図である。実施例 2は、軸受 4， 5に関して実施例 1と異なる。前記実施例 1の両軸受 4 , 5の一方軸受 4はラチエツト機構 3 5よりも右側位置（図示上）にあり、即ち、左右軸受 4 , 5の間にラチヱット機構 3 5が配置されているが、実施例 2の軸受 4 , 5はハブ胴 6の両端部を短い間隔で支持している。即ち、ラチエツト機構 3 5は、軸受 4 , 5の間に配置されてはいない。左側第 2軸受 4 1 と右側第 2軸受 4 2に関しては、実施例 1 と実施例 2とでは、ほぼ同様の構成である。

即ち、左側第 2軸受 4 1 と右側第 2軸受 4 2の間にラチエツト機構 3 5が配置されている点では、実施例 1， 2で共通している。ただし、実施例 2の左側第 2軸受 4 1，右側第 2軸受 4 2は、ハブ軸 2に直接的に設けられているが、実施例 1の左側第 2軸受 4 1と右側第 2軸受 4 2は、軸受 4、軸受 5を介在させ X*ハブ軸 2に間接的に配置されている点でやや異なる。

実施例 2によると、ライダーの体重がスポーク挿入穴 1 1を介して直接に半径方向に負荷されてもハブ胴 6の剛性がすぐれているので問題が少ない。また、ラチヱット機構 3 5の剛性もすぐれている。

[実施例 3 ]

図 4は実施例 3を示す断面図である。実施例 3は、軸受 4， 5に関しては実施例 2と同様の配置であるが、左側第 2軸受 4 1 と右側第 2軸受 4 2との間にラチヱット機構 3 5が配置されていない点で実施例 1 , 2 と異なっている。左側第 2軸受 4 1 と右側第 2軸受 4 2とがハブ軸 2に直接に設けられている点では、実施例 2と共通している。実施例 3は、ギヤ台 3 3の延長部 4 7が左側第 2軸受 4 1と右側第 2軸受 4 2との間に設けられている点で実施例 1， 2と異なる。

実施例 3によると、ライダーの体重がスポーク挿入穴 1 1を介して直接に半径方向に負荷されてもハブ胴 6の剛性が優れているので問題が少ない。また、多段フリ一ホイール（図示せず）を支持するギヤ台 3 3の延長部 4 7の剛性も優れている。

[実施例 4 ]

図 5、 6、 7は、実施例 4を示す断面図である。前記実施例 1， 2 , 3のラチェット機構 3 5は、ギヤ台 3 3の外周に配置されているが、実施例 4はギヤ台 3 3の内孔に配置した点で異なる。前記実施例 1， 2 , 3のハブ胴 6はその形状から理解されるように、ラチヱット機構 3 5を収納するために一端部の直径が大きく形成されているものであり、この形状は汎用品にはない。

実施例 4に使用されているハブ胴 6は汎用のものが使用出来るので、特別な形状のハブ胴 6を準備する必要がない。したがって、実施例 4のものは前記実施例 1、 2、 3のもよりコスト、破損等でフリーホイ一ルのみ交換できる利点がある。以下、この構造を説明する。ギヤ台 3 3 は概略円筒状の形状である。ギヤ台 3 3の外周にはスプライン 4 8が形成されている。スプライン 4 8には多段フリーホイール（図示せず）が挿入され固定される。

ギヤ台 3 3の内孔にはラチヱット機構 3 5を構成するラチヱット歯 3 1が形成されている。本実施例 4のラチヱット歯 3 1の歯数は、 3 1 T である。スプライン 4 8の直径の大きさが従来の規格品と同一であるから、歯の枚数をこれ以上増加させることは実質的にはできない。これ以上歯の枚数を増加させると歯の強度が低下し、実用に耐えない。

ギヤ台 3 3の内孔には筒状のィンナー筒 5 0が同軸に挿入、配置されている。インナー筒 5 0は爪 3 4を保持するためのものである。図 7 ( a ) ，（b ) ，（ c ) は、インナー筒 5 0の構造を示すものであり、図 7 ( a ) は断面図、図 7 ( b ) は図 7 ( a ) の右側面図であり、図 7 ( c ) は図 7 ( a ) の左側面図である。

ィンナー筒 5 0の外周の等角度位置に 5個の爪支持孔 5 1が配置されており、この爪支持孔 5 1の中心軸線はィンナー筒 5 0の中心軸線と平行になるように配置されている。爪支持孔 5 1は爪 3 4の一端を揺動自在に支持するためのものであり、一部が開口され角度 2 4 0度程度の円孔である。爪支持孔 5 1の深さ、すなわち爪支持孔 5 1の軸線方向の長さは爪 3 4の長さとほぼ同じである。

爪支持孔 5 1と対になるように、爪支持孔 5 1と対向する位置にパネ支持孔 5 2が形成されている。パネ支持孔 5 2の中心軸線は、爪支持孔 5 1及びィンナー筒 5 0の中心軸線と平行になるように配置されている。パネ支持孔 5 2はコイルバネ 5 3を挿入し支持するためのものである。コイルバネ 5 3は、爪 3 4の先端がラチヱット歯 3 1に喃み合うように付勢するものである。

コイルバネ 5 3の一端は、ねじりコイルバネであり、その爪 3 4の一端に係合され他端はィンナー筒 5 0の外周面に接し爪 3 4を前記付勢をする。インナー筒 5 0の中心には支持孔 5 4を有している。支持孔 5 4 はカセット取付ボルト 6 0を挿入するための貫通孔である。カセット取付ボルト 6 0の先端には、ネジ 6 1が形成されており、ネジ 6 1をハブ胴 6にねじ込むことによりインナー筒 5 0をハブ胴 6に固定する。

インナー筒 5 0の一端の外周には、断面形状が半円形である玉転動面 5 5が形成されている。ギヤ台 3 3の内孔の周面にも玉転動面 5 6が形成されている。ギヤ台 3 3の玉転動面 5 6とインナー筒 5 0の玉転動面 5 5との間には玉 4 3が介在され、玉転動面 5 5と玉転動面 5 6上を転動し、ギヤ台 3 3を回転自在にインナー筒 5 0上で支持する。

インナー筒 5 0の一端には雌セレーシヨン 5 7が形成されている。雌セレーシヨン 5 7は 1 0等分されたものであり、断面形状が半円の 1 0 個の突起 5 8からなる。雌セレーシヨン 5 7はインナ一筒 5 0の回転を止めるためのものである。インナー筒 5 0とハブ胴 6との間にはセレ一シヨン体 6 5が介在されている。セレーション本体 6 5は、フリーホイールよって駆動される回転トルクをギヤ台 3 3、ラチヱット機構 3 5、及びィンナー筒 5 0を介してハブ胴 6に伝達するためのものである。セレーション本体 6 5の一端の外周には、インナー筒 5 0の雌セレーシヨン 5 7に哨み台う雄セレーシヨン 6 6が形成されている。雄セレーシヨン 6 6の形状は、雌セレーシヨン 6 6と凹凸が逆のものである。セレーション本体 6 5の他端の外周には、雄セレーシヨン 6 7が形成されている。セレーション本体 6 5の雄セレーシヨン 6 7は、ハブ胴 6に形成された雌セレーシヨン 6 8に嘴み合っている。

雄セレーシヨン 6 7と雌セレーシヨン 6 8の形状は、前記雄セレーシヨン 6 6と雌セレ一シヨン 5 7と相似形状である。結局、フリーホイ一ルの回転トルクは、ギヤ台 3 3、ラチヱット機構 3 5、インナー筒 5 0、インナー筒 5 0の雌セレーンヨン 5 7、セレーション本体 6 5の雄セレーシヨン 6 7、ハブ胴 6の雌セレーション 6 8を介してハブ胴 6を回転駆動する。

ィンナー筒 5 0の他端の外周にはネジ 5 9が形成されており、ネジ 5 9にはネジ蓋 7 0の雌ネジ 7 3がねじ込まれてィンナー筒 5 0に固定されている。したがって、ネジ蓋 7 3はインナー筒 5 0に一体に固定されている。ネジ蓋 7 0の外周面には転動面 7 1及び内孔の内周面には転動面 7 2が形成されている。ネジ蓋 7 0の転動面 7 1とギヤ台 3 3の内孔の内周面に形成された転動面との間に玉 4 5が介在されている。ギヤ台 33とインナー筒 50とは相対回転することができる。ハブ軸 2のネジ部には玉押し 74がネジ込まれている。更に、玉押し 74は、ロックナツト 76でハブ軸 2に固定されている。玉押し 74の外周面には転動面 75が形成されている。ネジ蓋 70の転動面 72と玉押し 74 の転動面 75との間には玉 17が介在され、ボール 1 7は転動面路 72 と動面75上 tfeato る 0

したがって、インナー筒 50、ハブ胴 6及びカセット取付ボルト 60 は、ハブ軸 2上を回転自在に設けられていることになる。

前記ラチエツト歯の数を N、前記位相差を有して配置された爪の数を nとすると、実施例 4の遊び角は Nが 31 T、 ηが 5個であるから、

360度 Ζ (Ν* η) =2. 32度

となる。

前記構造の説明から理解されるように、玉押し 74及び玉 1 7を取り外した状態で、カセット取付ボルト 60のネジを回すことにより、ギヤ台 33、インナ一筒 50及びセレーション本体 65を一体にハブ胴 6に固定、又は取り外すことができる。このため、これらの部品を交換するとき容易にできる利点がある。

[その他の実施例]

前記実施例 1ではラチヱット歯 31の歯数は 36 Τ、爪 34の個数を 5個、及び実施例 2ではラチヱット歯 31の歯数は 31 Τ、爪 34の個数を 5個であった。しかしながら、ラチェット歯 31の歯数及び爪 34 の個数を前記歯数、及び爪の個数に限定されるものではない。爪 34の個数を 6個とした場合は、ラチュット歯 31の歯数は 30 Τであることが好ましい。個数が 4である場合に、前記式の値を 2度とするためには歯数は 45 Τとなる。ただし、この場合は爪 34の配置角度が前記実施例 1及び 2と異なる。しかし、歯数を多くするためには、生産技術上の観点から、ラチエツト歯本体 30の直径を大きくする必要がある。このように直径を大きくすると、重量増を招き特に競技用としては好ましくない。この意味で前記した 36T— 5個、又は 31 T— 5個の組み合わせが好ましい。

また適用できる競技用自転車は、本特許出願人の製品では次のようなものであるが、当然ながらこれに限定されるものではなく例示にすぎない。

ロードレース用で前ギヤの歯数が 52 (又は 53, 55) ， 39であり、リアのスプロケットの歯数が 12 T, 13 T, 14 T, 15 T, 1 6 T, 17 T, 19 T, 21 Tであるものに適用できる。， 19 T マウンテンバイク用で前ギヤの歯数が 46, 34, 24、又は 48, 38， 28であり、リアのスプロケットの歯数が 12 T， 14 Τ, 16 Τ, 18 Τ, 21 Τ, 24 Τ, 28 Τ, 32 Τであるものに適用できる。産業上の利用可能性

以上のように、本発明の自転車用フリーホイールは、スポーツ車、口一ドレース、マウンテンバイク等のハブに一体に又はカセット式に組み込んで、一方向の回転力のみを伝えるものとして使用できる。

Claims

請求の範囲

1. 後ハブに設けられているハブ軸（2) と、

前記ハブ軸に同軸に回転自在に設けられているハブ腩 (6) と、前記ハブ飼（6) を一方向にのみ駆動するラチエツト機構（35) は、前記ハブ胴（6) に設けられているラチット歯（31) と、前記ハブ軸（2) に同軸に前記ハブ胴（6) に対して回転自在に設けられているギヤ台（33) と、

前記ラチエツト歯（31) と前記ギヤ台（33) との間に設けられ互いに実質的に等しい位相差を与えられ前記ラチット歯（31) に係合する複数の位相差爪（34) と、

前記位相差爪（34) を係合方向に付勢するために前記ラチュット歯 (31) と前記ギヤ台（33) との間に介在している付勢手段（39) からなり、

前記ラチュット歯（31) の数を N、前記位相差爪（34) の数を n とすると、

360度 Z (N* n) < 4. 0度

である

自転車用フリ一ホイール。

2. 請求項 1において、

前記式の右辺が 2. 0〜2. 4である

競技用自転車のために用いられる

自転車用フリ一ホイール。

3. 請求項 2において、

N = 36, n = 5 である

自転車用フリーホイール。

4. 請求項 2において、

N= 31, n = 5

である

自転車用フリーホイール。

5. 請求項 1において、

前記ギヤ台（33) と前記ハブ胴（6) との間で軸方向に離隔した 2 位置に玉が介在する軸受（41, 42) からなり、前記 2位置間に実質的に前記ラチヱット機構（35) が配匿されている

自転車用フリ一ホイール。

6. 請求項 1において、

前記ギヤ台（33) と前記ハブ胴（6) との間で軸方向に離隔した 2 位置に玉が介在する軸受からなり、前記 2位置間に実質的に前記ギヤ台 (33) の延長部（47) が配置されている

自転車用フリーホイール。

7. 請求項 1において、

前記ギヤ台（33) 内孔にラチュット機構（35) が配置された自転車用フリーホイール。

8. 請求項 1において、

複数の位相差爪（34) の 1つのみが前記ラチエツト歯（31) に対して嚙み合う

自転車用フリ一ホイール。

9. 請求項 1において、

前記位相差爪（34) 及び前記付勢手段（39) が設けられ、かつ前記ハブ軸（2) と前記ギヤ台（33) との間に配置されたインナー筒 (50) と、

前記前記ィンナー筒（50) を前記ハブ軸（2) と同軸に固定するためのカセット取付ボルト（60) とからなる

自転車用フリーホイール。

補正書の請求の範囲

[ 1 996年 6月 1 4日（ 1 4. 06. 96 ) 国際事務局受理：出願当初の請求の範囲 1は補正された；他の請求の範囲は変更無し。（3頁） ]

1. 後ハブに設けられているハブ岫（2) と、

前記ハブ軸に同軸に回転自在に設けられているハブ胴（6) と、前記ハブ胴（6) を一方向にのみ駆動するラチュット機構（ 3 5 ) は、

前記ハブ飼（6) 又は後記ギヤ台（33) に設けられているラチヱ 'ソト歯（3 1) と、

前記ハブ軸（2) に同軸に前記ハブ胴（6) に対して回転自在に設けられているギヤ台（3 3) と、

前記ラチェット歯（3 1) と前記ギヤ台（33) との間に設けられ互いに実質的に等しい位相差を与えられ前記ラチェット歯（3 1 ) に係合する複数の位相差爪（34) と、

前記位相差爪（34) を係台方向に付勢するために前記ラチニット歯 (3 1) と前記ギヤ台（3 3) との間に介在している付勢手段（3 9) と

力、らなり、

前記ラチュット歯（3 1) の数を N、前記位相差爪（3 4) の数を n とすると、

36 0度 (N * n) < 4. 0度

である

自転車用フリーホイール。

2. 請求項 1において、

前記式の右辺が 2. 0〜2. 4である

競技用自転車のために用いられる

自転車用フリ一ホイール。

補正された用紙（条約第 19条）

3. 請求項 2において、

N= 36, n = 5

である

自転車用フリーホイール。

4. 請求項 2において、

N = 31 , n = 5

である

自転車用フリーホイ一ル。

5. 請求項 1において、

前記ギヤ台（33) と前記ハブ胴（6) との間で軸方向に離隔した 2 位置に玉が介在する軸受（41， 42) からなり、前記 2位置間に実質的に前記ラチュット機構（35) が配置されている

自転車用フリーホイール。

6. 請求項 1において、

自転車用フリーホイール。

7. 請求項 1において、

前記ギヤ台（33) 内孔にラチェット機構（35) が配置された自転車用フリ一ホイール。

8. 請求項 1において、

複数の位相差爪（34) の 1つのみが前記ラチエツト歯（31) に対して喃み合う

自転車用フリ一ホイール。

9. 請求項 1において、補正された用紙（条約第 19条）前記位相差爪（34) 及び前記付勢手段（39) が設けられ、かつ前記ハブ軸（2) と前記ギヤ台（33) との間に配匿されたインナー筒 (50) と、

前記前記インナー筒（50) を前記ハブ軸（2) と同軸に固定するためのカセット取付ボルト（60) とからなる

自転車用フリ一ホイール。

捕正された用紙（条約第条) 第 1 9条の規定に基づく補正請求の範囲の第 1項は、ラチエツト歯（31) をハブ胴（6) 又はギャ台（33) に設けられていることを明確にした。この補正の根拠は、図 5， 6, 7及び発明の詳細な説明で示す実施例 4の構造では、ギヤ台 33の内孔にラチヱット歯 31が形成されている。

J P, 12— 12977は、自転車用フリーホイールに関するものである。この自転車用フリーホイールは、内輪 3の外周に形成された凸部 8を支点として爪 9を自重により揺動自在に設けたものである。パネにより爪 9を揺動させないので簡単な構造で済むものである。

J P, 53— 86754は、自転車用ュニットハブに関するものである。ハブ鍔 13の中子 2にねじ込まれる固定体 6に、係合突起 61を形成した。係合突起 61は、軸受体 5を所定位置に互いに締付けられているので、回転部分の調子を最適状態に調整できる。

J P, 62— 153433は、自転車のフリーホイールに関するものである。ラチヱット歯部 1 31をギヤ台 1 1の側面に形成したので、ラチエツト機構の荷重を 2成分方向に分散するので局部摩擦を低下させることができる。また、鋼球 30の配列は一列のみ配置するだけで良い。

J P, 57— 190932は、ラチエツト機構に関するものである。ラチエツトリング 1に嚙み合う爪 3にマグネット 4が配置されている。軸 2に配置されたマグネット 4 ' と爪 3に配匱されたマグネット 4とは反発するので、爪 3の先端はラチエツト歯に常時喃み合う。

これに対して、本発明の目的は、スポーツ車として理想的な遊び角度を持つ、かつ高剛性が得られる自転車用フリ一ホイールを提供することにある。