WO2011129027A1 - 自転車用ハブ装置 - Google Patents

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近藤　豊
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有限会社御器所技研
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    • F16C2326/20—Land vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a bicycle hub device, and more particularly to a bicycle hub device that supports the rotational movement of a wheel and transmits a load from the wheel to a fork or the like that forms part of a frame. It is.
  • Examples of this conventional type include those described in JP-A-2005-231501. This includes a hub case that receives a load input to a rim to which a tire is attached via a spoke, a bearing that supports the hub case so as to be rotatable, and a load that is input to the hub case via the bearing. And a shaft that supports the rotational movement of the hub case.
  • a single row angular contact ball bearing is used as a bearing provided between the shaft and the hub case. Therefore, vibrations and shocks are input from the wheels to the bearings having such a configuration due to road surface irregularities and the like when the bicycle is running.
  • the load or the hub case may be damaged by the load input based on these vibrations.
  • the load input from the wheel to the hub case is once received by a sleeve having a large pressure receiving area, and the load input to the sleeve is provided at both ends of the shaft. It is an object (problem) of the present invention to provide a load distribution type bicycle hub device that is input to a shaft via a ball bearing.
  • a shaft that rotatably supports the entire wheel via the bearing It was decided to adopt a structure in which to so that.
  • the sleeve is formed on the basis of a cylindrical member with respect to the bicycle hub device that supports the rotational movement of the wheel.
  • a configuration is adopted in which a plurality of predetermined slits are provided in the circumferential direction in the vicinity of both ends of the cylindrical member.
  • the bicycle hub apparatus for supporting the rotational movement of the wheel is provided at both ends of the shaft and outside the place where the bearing is attached.
  • a predetermined male screw portion is provided, and a nut for engaging with the male screw portion and fixing the bearing is provided.
  • a spherical washer formed so as to have an O-ring made of a rubber-like elastic body on the inner diameter surface side into which the shaft is fitted is provided outside the nut. It was decided to adopt a configuration.
  • the bicycle hub device for supporting the rotational movement of the wheel is provided at the center of the wheel and input from a rim to which the tire is attached.
  • a hub case that receives the load via spokes, and is provided on the inner diameter side of the hub case, and transmits the load input to the hub case to the shaft side described later, and rotates the entire wheel including the hub case.
  • a nut that engages with the formed male screw portion and fixes the bearing A convex spherical surface formed so as to be engaged with a surface having a concave spherical surface formed on the surface opposite to the side in contact with the bearing of the bearing, and the inner diameter into which the shaft is fitted
  • a configuration was adopted in which a spherical washer formed so as to have an O-ring made of a rubber-like elastic body on the surface side was adopted.
  • the input load from the wheel is input to the bearing through the hub case and the sleeve, and is transmitted from the inner race of the bearing to the shaft. It becomes.
  • the above-mentioned sleeve is designed so that the central part is attached to the inside diameter part of the hub case via press-fitting means or the like.
  • the inner diameter side value of the hub case in which the sleeve is accommodated is formed to have a larger value than the central portion.
  • a predetermined gap is formed in the radial direction between the inner diameter portion of the hub case and the outer peripheral portion of the sleeve. Therefore, when the load from the wheel is input to the hub case and transmitted to the sleeve, the load is transmitted to the shaft via the bearings provided at both ends of the sleeve, and the both end portions of the sleeve are transmitted. However, it acts so as to be elastically deformed toward the gap provided on the inner diameter side of the hub case. By this elastic deformation, the input load is relaxed and transmitted to the bearing. In this way, in the present invention, the elastic deformation of the sleeve reduces the shocking input load or vibration, and so on, and inputs it to the bearing, shaft, etc. Protection and the like will be achieved.
  • the sleeve is formed on the basis of a member having a cylindrical shape, and in the vicinity of both end portions of such a cylindrical member, Since a configuration in which a plurality of predetermined slits are provided in the circumferential direction is adopted, the vicinity of both end portions of the sleeve is elastically deformed more flexibly. As a result, shock load input or vibration input to the wheel can be transmitted to the bearing etc. in a relaxed state, and the bearing can be sufficiently protected and spoke Can be prevented from being damaged.
  • the wheel is attached via the spherical washer when the wheel is attached to a fork which is a member on the vehicle body side.
  • FIG. 1 the present embodiment is attached to a bifurcated fork 9, and a load from a tire 99 or a rim 95 forming a wheel is transmitted through a spoke 91.
  • the present invention relates to a bicycle hub device that is inputted and supports the tire 99 and the like so as to be capable of rotating.
  • a cylindrical sleeve 3 provided on the inner diameter portion 81 side of the hub case 8 via press-fitting means or the like based on the hub case 8 to which the spoke 91 is attached; Bearings 4, 4 attached to both ends 35, 35 (see FIG.
  • the sleeve 3 is made of a predetermined metal cylindrical member, and a press-fitting means, an adhesion means, a screwing means, etc. are provided at the inner diameter portion 81 of the hub case 8. And are integrally attached to each other (see FIG. 3).
  • the end portion of the sleeve 3 installed in the hub case 8 is disposed at the inner diameter portion 81 of the hub case 8 and close to the end portion, for example, as shown in FIG.
  • a gap 89 is provided between the first and second members 35.
  • the end portion 35 of the sleeve 3 is bent and deformed in the vertical direction as shown in FIG.
  • the O-ring 85 made of a rubber-like elastic body is also bent and deformed based on the bending deformation, and the load is transmitted to the bearing 4, the shaft 5, and the like. Due to such bending deformation of the sleeve 3 and further elastic deformation of the O-ring 85 made of a rubber-like elastic body, the load from the wheel is attenuated and transmitted to the shaft 5 and further to the fork 9. The impact force or violent vibration is attenuated and transmitted to the vehicle body in a weakened state. In this way, the input load from the wheel is alleviated, so that the bearing 4 is protected.
  • the surface 12 of the spherical washer 1 that is not on the side in contact with the fork 9 has a hemispherical convex surface, and this hemispherical convex surface (convex spherical surface) 12 fixes the bearing 4. For this reason, it is adapted to come into contact with one surface of the nut 2 for the purpose.
  • the concave spherical surface 22 side of the nut 2 that engages with the convex spherical surface 12 side of the spherical washer 1 is composed of a concave spherical surface formed so as to be surface-bonded to the convex spherical surface 12.
  • the hub case 8 in the vicinity of both ends of the sleeve 3 which is integrally attached to the hub case 8 by press-fitting means, adhesive means, screwing means or the like, the hub case 8 A predetermined gap 89 is provided in the radial direction between the inner diameter portion and the outer peripheral portion of the sleeve 3 (see FIG. 4). Therefore, when a load from the wheel is input to the hub case 8 and transmitted to the sleeve 3, this load is transmitted to the shaft 5 via the bearings 4 provided at both ends 35, 35 of the sleeve 3. The two end portions of the sleeve 3 act so as to be elastically deformed toward the gap 89 provided on the inner diameter side of the hub case 8.
  • the elastic deformation of the sleeve 3 reduces the shocking input load or vibration, and the like, so that it is input to the bearing 4, the shaft 5, etc.
  • the bearing 4 is protected.
  • the sleeve 3 is formed on the basis of a member having a cylindrical shape, and a plurality of circumferential members are provided in the vicinity of both ends of the cylindrical member. Since the slit 33 is provided, the vicinity of both end portions of the sleeve 3 is elastically deformed more flexibly. As a result, shock load input or vibration input to the wheel can be transmitted to the bearing 4 in a relaxed state. As a result, the bearing 4 is sufficiently protected.

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Abstract

【課題】車輪からの荷重を弾性変形可能なスリーブを介して受けるようにし、衝撃力の緩和を図るようにする。 【解決手段】車輪の中心部に設けられるものであってタイヤ９の取付けられるリム９５からの入力荷重をスポーク９１を介して受けるとともに、その内径部の両端部付近のところが中央部よりも径の値が大きくなるように形成されたハブケース８、ハブケース８の内径側に一体的に設けられるものであってハブケースに入力された荷重をシャフト５側へ伝達する役目を果たすものであって円筒状の形態からなるとともに、円周方向に複数のスリット３３を有するスリーブ３、スリーブ３に入力された荷重を受けるとともに、車輪全体を回転自在なように支持するベアリング４、ベアリング４を介して車輪全体を回転自在なように支持するシャフト５、シャフト５の両端部のところに設けられる球面ワッシャ１、からなる。　

Description

自転車用ハブ装置
　本発明は、自転車用ハブ装置に関するものであり、特に、車輪の回転運動を支持するとともに、車輪からの荷重をフレームの一部を形成するフォーク等に伝達する役目を果たす自転車用ハブ装置に関するものである。
　従来のこの種のものとしては、例えば特開２００５－２３１５０１号公報記載のもの等が挙げられる。このものは、タイヤの取付けられるリムのところに入力した荷重をスポークを介して受けるハブケースと、当該ハブケースを回転自在なように支持するベアリングと、上記ハブケースのところに入力した荷重を上記ベアリングを介して受止めるとともに上記ハブケースの回転運動を支持するシャフトと、からなるものである。
特開２００５－２３１５０１号公報
　ところで、上記従来のもの（先行技術）においては、シャフトとハブケースとの間に設けられるベアリングとしては、単列のアンギュラーコンタクトボールベアリングが用いられるようになっている。従って、このような構成からなるベアリングのところには、自転車の走行時に、路面の凹凸等に起因して車輪から振動や衝撃が入力されることとなる。これら振動等に基づく荷重入力によって、上記ベアリングあるいはハブケース等は損傷を来すおそれがある。このような問題点を解決するために、車輪からハブケースに入力される荷重を、一旦受圧面積の広く形成されたスリーブ等で受止め、このスリーブに入力された荷重をシャフトの両端部に設けられたボールベアリングを介してシャフトへ入力させるようにした、荷重分散型の自転車用ハブ装置を提供しようとするのが、本発明の目的（課題）である。
　上記課題を解決するために、本発明においては次のような手段を講ずることとした。すなわち、請求項１記載の発明である第一の発明においては、車輪の回転運動を支持する自転車用ハブ装置に関して、車輪の中心部に設けられるものであってタイヤの取付けられるリムからの入力荷重をスポークを介して受けるとともに、その内径部の両端部付近のところが中央部よりも径の値が大きくなるように形成されたハブケースと、当該ハブケースの内径側に上記ハブケースと一体的に設けられるものであって上記ハブケースに入力された荷重を後に述べるシャフト側へ伝達する役目を果たすスリーブと、当該スリーブに入力された荷重を受けるとともに、これらスリーブ及びハブケースを含む車輪全体を回転自在なように支持するベアリングと、当該ベアリングを介して上記車輪全体を回転自在なように支持するシャフトと、からなるようにした構成を採ることとした。
　次に、請求項２記載の発明である第二の発明においては、車輪の回転運動を支持する自転車用ハブ装置に関して、上記スリーブを円筒状の形態からなる部材を基礎に形成させるとともに、このような円筒状部材の両端部付近のところに、その円周方向に所定のスリットを複数個設けるようにした構成を採ることとした。
　次に、請求項３記載の発明である第三の発明においては、車輪の回転運動を支持する自転車用ハブ装置に関して、上記シャフトの両端部のところであって上記ベアリングの取付けられるところよりも外側のところに、所定の雄ネジ部を設けるとともに、この雄ネジ部のところに係合するものであって上記ベアリングを固定するためのナットを設け、更に、このような構成からなるものにおいて、上記ナットのベアリングと接する側とは反対側の面のところを凹球面状の形態からなるようにするとともに、この凹球面状の形態からなる面と係合するように形成された凸球面部を有するものであって上記シャフトの嵌り込む内径面側にゴム状弾性体からなるＯリングを有するように形成された球面ワッシャを上記ナットの外側に設けるようにした構成を採ることとした。
　次に、請求項４記載の発明である第四の発明においては、車輪の回転運動を支持する自転車用ハブ装置に関して、車輪の中心部に設けられるものであってタイヤの取付けられるリムからの入力荷重をスポークを介して受けるハブケースと、当該ハブケースの内径側に設けられるものであって当該ハブケースに入力された荷重を後に述べるシャフト側へ伝達する役目を果たすとともに、これらハブケースを含む車輪全体を回転自在なように支持するベアリングと、当該ベアリングを介して上記車輪全体を回転自在なように支持するシャフトと、当該シャフトの両端部のところであって上記ベアリングの取付けられるところよりも外側のところに形成された雄ネジ部のところに係合するものであって上記ベアリングを固定するナットと、当該ナットのベアリングと接する側とは反対側の面のところに形成される凹球面状の形態からなる面と係合するように形成された凸球面部を有するものであって上記シャフトの嵌り込む内径面側にはゴム状弾性体からなるＯリングを有するように形成された球面ワッシャと、からなるようにした構成を採ることとした。
　請求項１記載の発明である第一の発明について説明する。本発明によれば、上記構成を採ることにより、車輪からの入力荷重は、ハブケース、スリーブを介してベアリングのところに入力されるとともに、このベアリングのインナレースのところからシャフトへと伝達されることとなる。ところで、本発明のものにおいては、上記スリーブは、その中央部のところがハブケースの内径部内へ圧入手段等を介して取付けられるようになっているものではあるが、その両端部付近のところにおいては、当該スリーブの収納されるハブケースの内径側の値が中央部よりも大きな値を有するように形成されている。すなわち、このような構成からなるスリーブの両端部付近においては、ハブケース内径部とスリーブの外周部との間には径方向において所定の隙間が形成されるようになっている。従って、車輪からの荷重がハブケースのところに入力されてスリーブへと伝達されると、この荷重はスリーブの両端部に設けられたベアリングを介してシャフトへと伝達され、上記スリーブの両端末部のところを上記ハブケースの内径側に設けられた隙間に向って弾性変形をさせるように作用する。この弾性変形によって、上記入力荷重は緩和されてベアリングへと伝達されることとなる。このように、本発明のものにおいては、スリーブの弾性変形にて衝撃的な入力荷重あるいは振動等を緩和させて、ベアリング、シャフト等へと入力させるようにしているので、これによって、上記ベアリングの保護等が図られることとなる。
　また、請求項２記載の発明である第二の発明のものにおいては、上記スリーブを円筒状の形態からなる部材を基礎に形成させるとともに、このような円筒状部材の両端部付近のところに、その円周方向に所定のスリットを複数個設けるようにした構成を採ることとしたので、スリーブの両端部付近は、より柔軟に弾性変形をすることとなる。その結果、車輪への衝撃的な荷重入力あるいは振動入力等に対して、これらを緩和させた状態でベアリング等へと伝達させることができるようになり、ベアリングの保護が十分に図られるとともに、スポークの破損等を防ぐことができるようになる。
　また、請求項３記載の発明である第三の発明のものにおいては、車輪を車体側に組付けるに際して球面ワッシャを介して取付けるようにしたので、取付部周りにはコジリ等が生じないようになり、シャフト周りには不当な曲げモーメント等が生じないようになる。その結果、上記シャフト、フォークの取付部等への過度な荷重の入力等が回避されるようになり、ベアリング等の円滑な回転運動が確保されることとなる。これによって、ベアリング等の保護が図られるとともに、車輪の円滑な回転運動が保たれることとなる。
　また、請求項４記載の発明である第四の発明のものにおいては、車輪が車体側の部材であるフォークのところに取付けられるに際しては、上記球面ワッシャを介して取付けられるようになっていることより、取付部周りにはコジリ等が生じないようになり、シャフト周りには不当な曲げモーメント等が生じないようになる。その結果、上記シャフトまたはフォークの取付部等への過度な荷重の入力等が回避されるようになり、ベアリングの保護が図られることとなる。また、ベアリング及び車輪の円滑な回転運動が確保されることとなる。
本発明の全体構成を示す縦断面図である。 本発明の主要部を成すハブ装置の全体構成を示す展開斜視図である。 本発明の主要部を成すハブ装置の全体構成を示す縦断面図である。 本発明の主要部を成す球面ワッシャ、ベアリング周りの構成を示す断面図である。 本発明の主要部を成すスリーブの変形状態を示す外観図である。
　本発明を実施するための形態について、図１ないし図５を基に説明する。本実施の形態にかかるものは、図１に示す如く、二又状のフォーク９のところに取付けられるものであって、車輪を形成するタイヤ９９またはリム９５等からの荷重がスポーク９１を介して入力されるとともに、上記タイヤ９９等を回転運動可能なように支持する自転車用ハブ装置に関するものである。具体的には、図１ないし図３に示す如く、スポーク９１の取付けられるハブケース８を基礎にして、このハブケース８の内径部８１側に圧入手段等を介して設けられる円筒状のスリーブ３と、当該円筒状スリーブ３の両端部３５、３５(図５参照)のところに取付けられるベアリング４、４と、このベアリング４、４のインナレース側に設けられるものであって本自転車用ハブ装置の基本となるシャフト５と、当該シャフト５の両端部のところに設けられるものであって上記両ベアリング４、４をシャフト５の端末部のところに固定する役目を果たすナット２、２と、当該ナット２、２のそれぞれの一方の端面側に設けられるものであって本自転車用ハブ装置全体がフォーク９の先端部のところに確実に取付けられるように作用する球面ワッシャ１、１と、からなるものである。
　このような基本構成からなるものにおいて、スリーブ３は所定の金属製筒状部材からなるものであり、上記ハブケース８の内径部８１のところに圧入手段、または接着手段、更にはネジ止め手段等を介して一体的に取付けられるようになっているものである（図３参照）。このような構成からなるものおいて、上記ハブケース８の内径部８１のところであって端部側に近いところには、例えば図４に示す如く、当該ハブケース８内に設置されるスリーブ３の端部３５との間において隙間８９が設けられるようになっている。これによって、車輪側からの荷重がハブケース８のところに入力されたときに、例えば図５に示す如く、スリーブ３の両端部３５、３５のところが、その中央部３１に対して相対的に撓むようになる。
　具体的には、スリーブ３の端部３５のところが、図４に示す如く、上下方向に撓み変形をすることとなる。また、この撓み変形に基づきゴム状弾性体からなるＯリング８５も撓み変形をするとともに、その荷重はベアリング４、シャフト５等へと伝達されることとなる。このようなスリーブ３の撓み変形、更にはゴム状弾性体からなるＯリング８５の弾性変形にて車輪からの荷重が減衰されてシャフト５、更にはフォーク９へと伝達されることとなり、車輪からの衝撃力あるいは激しい振動等は減衰され、かつ、弱められた状態で車体側へと伝達されることとなる。このように車輪からの入力荷重が緩和されることによって、上記ベアリング４の保護が図られることとなる。また、球面ワッシャ１のフォーク９と接する側では無い側の面１２は半球面状の凸面形態からなり、この半球面状の凸面形態からなる面（凸球面）１２は、上記ベアリング４を固定するためのナット２の一方の面と接触係合するようになっているものである。そして、この球面ワッシャ１の凸球面１２側と係合するナット２の凹球面２２側は、上記凸球面１２に面接合するように形成された凹球面からなるものである。このような球面係合を介することによって、車輪はフォーク９のところに精度良く取付けられることとなり、車輪の回転運動が確実に保持されることとなる。
　このように、本実施の形態のものにおいては、ハブケース８のところに圧入手段、または接着手段、更にはネジ止め手段等にて一体的に取付けられるスリーブ３の両端部付近においては、ハブケース８の内径部とスリーブ３の外周部との間には径方向において所定の隙間８９が設けられるようになっている（図４参照）。従って、車輪からの荷重がハブケース８のところに入力されてスリーブ３へと伝達されると、この荷重はスリーブ３の両端部３５、３５に設けられたベアリング４を介してシャフト５へと伝達され、上記スリーブ３の両端末部のところを上記ハブケース８の内径側に設けられた隙間８９に向って弾性変形をさせるように作用する。この弾性変形によって、上記入力荷重は緩和されてベアリング４へと伝達されることとなる。このように、本実施の形態のものにおいては、スリーブ３の弾性変形にて衝撃的な入力荷重あるいは振動等を緩和させて、ベアリング４、シャフト５等へと入力させるようにしているので、上記ベアリング４の保護が図られることとなる。
　また、本実施の形態のものにおいては、上記スリーブ３を円筒状の形態からなる部材を基礎に形成させるとともに、このような円筒状部材の両端部付近のところに、その円周方向に複数のスリット３３を設けるようにしたので、スリーブ３の両端部付近は、より柔軟に弾性変形をすることとなる。その結果、車輪への衝撃的な荷重入力あるいは振動入力等に対して、これらを緩和させた状態でベアリング４へと伝達させることができるようになる。その結果、ベアリング４の保護が十分に図られることとなる。
　１　球面ワッシャ
　１２　凸球面
　２　ナット
　２２　凹球面
　３　スリーブ
　３１　中央部
　３３　スリット
　３５　端部
　４　ベアリング
　５　シャフト
　６　Ｏリング
　８　ハブケース
　８１　内径部
　８５　Ｏリング
　８９　隙間
　９　フォーク
　９１　スポーク
　９５　リム
　９９　タイヤ
　

Claims (4)

  1. 　車輪の回転運動を支持する自転車用ハブ装置において、車輪の中心部に設けられるものであってタイヤの取付けられるリムからの入力荷重をスポークを介して受けるとともに、その内径部の両端部付近のところが中央部よりも径の値が大きくなるように形成されたハブケースと、当該ハブケースの内径側に上記ハブケースと一体的に設けられるものであって上記ハブケースに入力された荷重を後に述べるシャフト側へ伝達する役目を果たすスリーブと、当該スリーブに入力された荷重を受けるとともに、これらスリーブ及びハブケースを含む車輪全体を回転自在なように支持するベアリングと、当該ベアリングを介して上記車輪全体を回転自在なように支持するシャフトと、からなることを特徴とする自転車用ハブ装置。
  2. 　請求項１記載の自転車用ハブ装置において、上記スリーブを円筒状の形態からなる部材を基礎に形成させるとともに、このような円筒状部材の両端部付近のところに、その円周方向に所定のスリットを複数個設けるようにした構成からなることを特徴とする自転車用ハブ装置。
  3. 　請求項１または請求項２記載の自転車用ハブ装置において、上記シャフトの両端部のところであって上記ベアリングの取付けられるところよりも外側のところに所定の雄ネジ部を設けるとともに、この雄ネジ部のところに係合するものであって上記ベアリングを固定するためのナットを設け、更に、このような構成からなるものにおいて、上記ナットのベアリングと接する側とは反対側の面のところを凹球面状の形態からなるようにするとともに、この凹球面状の形態からなる面と係合するように形成された凸球面部を有するものであって上記シャフトの嵌り込む内径面側にゴム状弾性体からなるＯリングを有するように形成された球面ワッシャを上記ナットの外側に設けるようにしたことを特徴とする自転車用ハブ装置。
  4. 　車輪の回転運動を支持する自転車用ハブ装置において、車輪の中心部に設けられるものであってタイヤの取付けられるリムからの入力荷重をスポークを介して受けるハブケースと、当該ハブケースの内径側に設けられるものであって当該ハブケースに入力された荷重を後に述べるシャフト側へ伝達する役目を果たすとともに、これらハブケースを含む車輪全体を回転自在なように支持するベアリングと、当該ベアリングを介して上記車輪全体を回転自在なように支持するシャフトと、当該シャフトの両端部のところであって上記ベアリングの取付けられるところよりも外側のところに形成された雄ネジ部のところに係合するものであって上記ベアリングを固定するナットと、当該ナットのベアリングと接する側とは反対側の面のところに形成される凹球面状の形態からなる面と係合するように形成された凸球面部を有するものであって上記シャフトの嵌り込む内径面側にはゴム状弾性体からなるＯリングを有するように形成された球面ワッシャと、からなるようにしたことを特徴とする自転車用ハブ装置。
    　
    　
    　
    　
    　
    　
    　
    　
    　
    　
    　
    　
    　
    　
    　
    　
    　
    　
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