(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部分（３０）と、前記第１部分に取り外し自在に連結される第２部分（３２）とを有するハブ軸と、
外側筒状部（５０）と内部通路とを備え、前記ハブ軸の前記第１部分が前記内部通路内に回転自在に支持されるハブ本体（２２）と、
前記ハブ軸の前記第２部分に取り付けられたスプロケット支持部材（２４）と、
前記外側筒状部を係合位置において前記スプロケット支持部材に回転不能に連結するとともに、前記係合位置と係合解除位置との間で前記ハブ軸により軸方向に移動可能である係合部材（２６）と、
を備えた自転車ハブ（１８）。
【請求項２】
前記ハブ軸の第１部分は、前記ハブ軸の第２部分にねじ込み連結されている、請求項１に記載の自転車ハブ。
【請求項３】
前記ハブ軸の第１部分は、前記係合部材が前記係合解除位置から前記係合位置に移動するよう設けられた接当肩（３９）を有する、請求項１に記載の自転車ハブ。
【請求項４】
前記ハブ軸の第１部分は、前記係合部材が前記係合位置から前記係合解除位置に移動するよう設けられた保持リング（４５）を有する、請求項３に記載の自転車ハブ。
【請求項５】
前記ハブ軸の第１部分は、前記ハブ軸の第２部分にねじ込み連結されており、前記第２部分に対する前記第１部分の相対回転により前記係合部材が前記係合位置と前記係合解除位置との間で移動する、請求項４に記載の自転車ハブ。
【請求項６】
前記係合部材は、前記ハブ軸の第１部分に回転自在に取り付けられた環状当接部（６８）を有し、前記環状当接部は、前記接当肩と前記保持リングとの間に配置されている、請求項４に記載の自転車ハブ。
【請求項７】
前記環状当接部は、前記ハブ軸の第１部分での前記係合部材の軸方向の相対移動を規制するよう、前記接当肩と前記保持リングとの間に形成された軸方向距離よりも短い軸方向厚さ（Ｂ）を有する、請求項６に記載の自転車ハブ。
【請求項８】
前記当接部の前記軸方向厚さは、前記接当肩と前記保持リングとの間の前記軸方向距離の半分に等しい、請求項７に記載の自転車ハブ。
【請求項９】
前記保持リングは、前記ハブ軸の第１部分にねじ込んで取り付けられている、請求項４に記載の自転車ハブ。
【請求項１０】
前記ハブ軸の第１部分は、第１方向に前記係合部材を軸方向に移動させるよう設けられた第１接当面（３９若しくは４５）を有する、請求項１に記載の自転車ハブ。
【請求項１１】
前記ハブ軸の第１部分は、第２方向に前記係合部材を軸方向に移動させるよう設けられた第２接当面（４５若しくは３９）を有する、請求項１０に記載の自転車ハブ。
【請求項１２】
前記ハブ軸の第１部分は、取り外し自在に取り付けられた保持リングを有する、請求項１に記載の自転車ハブ。
【請求項１３】
前記外側筒状部は、内周スプライン（５９）が形成された係合部を有し、前記係合部材は、前記係合部と回転不能及びスライド自在に連結される第１スプライン係合部（６２）を有する、請求項１に記載の自転車ハブ。
【請求項１４】
前記係合部材の第１スプライン係合部は、前記外側筒状部の係合部の軸方向長さ（Ｘ）よりも短い軸方向長さ（Ｙ）を有する、請求項１３に記載の自転車ハブ。
【請求項１５】
前記係合部材は、前記スプロケット支持部材のスプライン係合フランジ（９５）にスライド自在かつ回転不能に係合するよう、前記係合部材から延びる第２スプライン係合部（６０）を有する、請求項１３に記載の自転車ハブ。
【請求項１６】
前記係合部材は、前記外側筒状部の係合部の軸方向長さよりも短い最大軸方向長さを有し、前記外側筒状部の内周溝（５７）内に引き込まれることが可能である、請求項１３に記載の自転車ハブ。
【請求項１７】
前記係合部材は、前記外側筒状部の内周溝の内側接当面（５５）と当接するよう設けられた第１接当面（６７）を有する、請求項１６に記載の自転車ハブ。
【請求項１８】
前記係合部材の第１接当面は、前記第１スプライン係合部の自由端と軸方向に整列する、請求項１７に記載の自転車ハブ。
【請求項１９】
前記係合部材は、前記スプロケット支持部材と当接するよう設けられた第２接当面（６５）を有する、請求項１７に記載の自転車ハブ。
【請求項２０】
前記係合部材の第２接当面は、前記第１スプライン係合部の自由端から軸方向に間隔があけられている、請求項１９に記載の自転車ハブ。
【請求項２１】
前記係合部材は、前記スプロケット支持部材のスプライン係合フランジとスライド自在かつ回転不能に係合するよう、前記第２接当面から延びる第２スプライン係合部を有する、請求項２０に記載の自転車ハブ。
【請求項２２】
前記ハブ本体は、前記ハブ軸の第１部分に回転自在に連結された内側筒状部を有する、請求項１に記載の自転車ハブ。
【請求項２３】
前記内側筒状部は、前記外側筒状部の内周フランジ（５５）と軸方向に整列する外周フランジを有しており、前記内周及び外周フランジが前記外側筒状部の内周溝内での前記係合部材の軸方向の移動を防止する停止面を形成する、請求項２２に記載の自転車ハブ。
【請求項２４】
前記ハブ軸の第１部分は、前記第１部分の自由端に取り付けられたクイック解除機構（３３）を有する、請求項１に記載の自転車ハブ。
【請求項２５】
前記スプロケット支持部材はフリーホイールを有する、請求項１に記載の自転車ハブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、脱着可能なフリーホイールを備えた自転車ハブ、特に、フリーホイールを自転車フレームから取り外すことなくスプロケット支持部材をハブ本体から分離できるよう、２部分からなる軸上に設けられたスライド係合部材を備えた自転車ハブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
サイクリングは移動手段としてだけでなくレクリエーションとしてもますます人気が高まっている。さらに、サイクリングは非常に人気のある競技スポーツとなった。自転車の使用目的がレクリエーション、移動、競技のいずれであっても、自転車産業では常に自転車の様々な構成部品を改良し続けている。過去数年において連続的に広範囲にわたりデザイン変更されている自転車の特定の構成部品の１つとして、後部自転車ハブがある。
【０００３】
特に、多くの自転車は複数の変速段数を有している。そのため通常、後部自転車ハブはフリーホイールを備えている。フリーホイールは少なくとも１つのチェーン係合スプロケットを装備している。一般に普及しているドライブトレイン及びフリーホイールの一形態では、後部自転車ホイールのハブに取り付けられた複数のスプロケットが設けられている。そして、ペダルを踏むことにより、自転車のチェーンが後部スプロケットの１つと係合して後輪を回転させる。乗り手が自転車をこぐのを止めても、後輪は回転を続けることが可能であり、一方でスプロケットは静止状態に保たれる。したがって、リアハブは通常、ワンウェイクラッチを備えたフリーホイールを備えている。
【０００４】
フリーホイールは、駆動力を一方の回転方向にのみ後部自転車ホイールに伝達するために使用される。これらのフリーホイールは、通常、自転車のリアハブに取り付けられている。自転車は一般に、ペダルが回転しなくてもフリーホイールにより自由に走行可能となっている。フリーホイールは、一般に、ネジ止めによってリアハブのボスに取り付けられたボス型のフリーホイールと、リアハブの一体型部品としてリアハブに固定されたフリーハブ型のフリーホイールとを含んでいる。いずれの型のフリーホイールも、外側筒状部と、外側筒状部の内周側に取り付けられた内側筒状部とを備えており、これにより、内側筒状部は外側筒状部に対し自由に回転できる。駆動力を外側筒状部から内側筒状部へ一方の回転方向にのみ伝達するために、外側筒状部と内側筒状部との間にはワンウェイクラッチが取り付けられている。通常、外側筒状部には複数のギアが取り付けられ、内側筒状部は自転車のリアハブに取り付けられている。
【０００５】
スプロケットホイールと外側筒状部との間にはスプラインが設けられており、スプロケットホイールと外側筒状部との間の相対回転を確実に抑制する。このユニットは、自転車の後部ホイールに使用されているため、駆動力は、ワンウェイ機構を介して後部ホイール軸と外側筒状部との間に伝達されるはずである。この目的のために、ワンウェイクラッチのアウターレースとして外側筒状部が形成され、外側筒状部の内周にはワンウェイクラッチ及びインナーレースが配置されている。
【０００６】
今日、自転車のディレーラにより得られる変速段数は増加しているため、後部ホイール用の多段変速スプロケットホイールユニットは、スプロケット数が増え、現在では通常少なくとも５〜７個のスプロケットを備えている。ギアまたはスプロケットの数が増えたことで、より広範囲のトルクをスプロケットからフリーホイールに付加することが可能になった。スプロケットの大きさは（すなわち、スプロケットのギア歯の数）しばしば、丘陵地や平地条件といった所定の走行条件より構成されている。また、スプロケットまたはギアの形状は、乗り手によって異なる技術レベルや好みに合うよう設計されている。したがって、乗り手または走行条件によっては、時折、フリーホイールまたは後部ホイール全体を変更する必要がある。そこで、簡略化された取り付け構造や容易な取り付け方法が必要となる。
【０００７】
また、ここ数年で後部ギアまたはスプロケットの数が増加したことから、フリーホイールは、より大きくより重くなってしまった。これに加え、ギアまたはスプロケットの数の増加により、リアハブ及びフリーホイールの製造、設置が複雑かつ高額になる場合がある。さらに、ギアまたはスプロケットの数の増加により、自転車フレームから後輪を取り外すこと、或いは現在のフリーホイールを別のフリーホイールに交換することが困難となる場合がある。
【０００８】
上記観点から、従来技術における上述の問題を克服する、脱着可能なフリーホイールを備えた自転車ハブが必要となる。本発明は、この従来技術における必要性を、本開示から当業者にとって明らかとなる他の必要性と共に示す。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、構造が簡略化された、脱着可能なフリーホイール用のスライド係合部材を備えた自転車ハブを提供することにある。
本発明の別の目的は、簡略化された取り付けが可能な、脱着可能なフリーホイール用のスライド係合部材を備えた自転車ハブを提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、製造及び組み立てが比較的単純で安価にできる、フリーホイールをハブ本体から着脱するためのスライド係合部材を備えた自転車ハブを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の一見地によれば、自転車ハブは、ハブ軸と、ハブ本体と、スプロケット支持部材と、係合部材とを備えている。ハブ軸は、第１部分と、第１部分に取り外し自在に連結される第２部分とを有する。ハブ本体は、外側筒状部と内部通路とを備え、ハブ軸の第１部分が内部通路内に回転自在に支持される。スプロケット支持部材は、ハブ軸の第２部分に取り付けられている。係合部材は、外側筒状部を係合位置においてスプロケット支持部材に回転不能に連結するとともに、係合位置と係合解除位置との間でハブ軸により軸方向に移動可能である。
【００１２】
本発明のこれらの、またその他の目的、特徴、見地、利点は、添付の図と共に本発明の好ましい実施形態を開示する以下の詳細な説明から当業者にとって明白となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明によるリアハブ１８が取り付けられた自転車１０を示す。
自転車１０はフレーム１２を有しており、フレーム１２は、フレーム１２に移動自在に連結されたフロントフォーク１３と、フレーム１２に堅く連結されたリアフォーク１５とを備えている。後輪１６は、リアハブ１８によってリアフォーク１５に回転自在に連結されている。前輪１４は、フロントハブ１７によってフロントフォーク１３に回転自在に連結されている。フレーム１２にはサドルが調節可能に連結されており、また、フロントフォーク１３には、前輪１４を方向転換させるためにハンドレバー１１が連結されている。フレーム１２には、自転車１０を推進させるためのドライブトレイン１９が連結されている。ドライブトレイン１９は、１組のフロントスプロケット１９ａと、ペダル１９ｃを備えた１対のクランクアーム１９ｂと、駆動チェーン１９ｄと、１組のリアスプロケット１９ｅとを備えている。フロントスプロケット１９ａは、ボトムブラケット（図示せず）によってフレーム１２に回転自在に連結されている。リアスプロケット１９ｅは、比較的従来の方法で後輪１６のリアハブ１８に連結されている。
【００１４】
自転車１０の様々な構成部品は、従来より周知であるため、本発明に従って変更されていない限りここでの詳細な説明は省略する。より具体的には、自転車１０の構成部品は、リアハブ１８に関連していない限りここでの説明は省略する。なお、ここで説明しないブレーキ、ディレーラ、追加のスプロケット等の様々な従来の自転車部品を本発明に使用してもよい。
【００１５】
次に図２〜図６を参照すると、リアハブ１８は、ハブ軸２０と、ハブ本体２２と、フリーホイール２４と、係合部材２６とを備えている。
ハブ軸２０は、ハブ本体２２の内部通路内に回転自在に支持され、ハブ本体２２の両端から軸方向に延びている。係合部材２６は、後述するように、ハブ本体２２の一部とフリーホイール２４の一部とを、係合位置において回転不能に連結する。また、係合部材２６は、後述するように、係合位置と係合解除位置との間でハブ軸２０により軸方向に移動可能である。ハブ軸２０は、取り外し自在に連結された２つの部品で構成され、これによりハブ本体２２がフリーホイール２４から取り外せることが好ましい。さらに、係合部材２６はハブ軸２０の一部に移動可能に取り付けられ、またフリーホイール２４はハブ軸２０の他の一部に取り付けられており、フリーホイール２４が係合部材２６から取り外せるようになっていることが好ましい。ハブ軸２０は、リアフォーク１５からフリーホイール２４を取り外すことなく、ハブ本体２２からフリーホイール２４を外せるようねじ込み連結された２つの部品から構成されていることが好ましい。なお、本発明は、フリーホイールを備えていないハブと共に使用してもよい。したがって、本発明において「スプロケット支持部材」とは、フリーホイールを備えた若しくは備えていないスプロケットを少なくとも１つ有するハブの部分を意味する。
【００１６】
ハブ軸２０は、第１部分３０と第２部分３２とを備えている。図２〜図７に示すように、第２部分３２は、ねじ込まれた接続によって第１部分３０にねじ込み連結されている。第１部分３０はハブ本体２２の内部通路内に回転自在に支持され、一方、第２部分３２にはフリーホイール２４が取り付けられていることが好ましい。また、第１部分３０は、第２部分３２にねじ込み連結されており、第２部分３２から外せることが好ましい。ハブ軸２０の直径は、分離可能なハブ軸２０に十分な強度が得られる大きさであることが好ましい。より具体的には、分離可能なハブ軸２０に適切な強度が得られるよう、ハブ軸２０の第１部分３０の直径は約１０ｍｍであり、第２部分３２の最小直径は約１０ｍｍであることが好ましい。
【００１７】
ハブ軸２０の第１部分３０は、鋳造アルミニウム、チタン、鋼鉄のような軽量で硬質の金属材料からなる細長い円筒形部材であることが好ましい。第１部分３０は、必要に応じて任意の適当な材料で製造してもよい。また、第１部分３０は、上述のように、段状で、直径約１０ｍｍの円形断面を有していることが好ましい。ハブ軸２０の第１部分３０は、第１端部３４と、第１端部３４から軸方向に離れた第２端部３６と、第１端部３４と第２端部３６間に延びる中央部３８とを備えている。
【００１８】
第１端部３４は、外部ねじ面３７ａと、環状スライド面３７ｂと、これらの間に設けられた環状溝３５とを備えていることが好ましい。ねじ面３７ａは、第１部分３０及び第２部分３２を取り外し自在に連結するために、従来のように時計回りにねじが形成されていることが好ましい。第１端部３４と中央部３８との間には接当肩３９が形成されている。第１端部３４の直径は中央部３８よりも僅かに小さく、これにより、接当肩３９が第１端部３４の自由端側を向いていることが好ましい。
【００１９】
スライド面３７ｂは、接当肩３９からねじ面３７ａに向かって延びている。溝３５は、スライド面３７ｂとねじ面３７ａとの軸方向間に設けられている。スライド面３７ｂは、その上で回転自在かつスライド自在となる係合部材２６の一部を受けるよう構成されている。接当肩３９は、後述するように、係合部材２６を係合解除位置から係合位置へ移動させるよう設けられている。溝３５内には、後述するように、ハブ１８が組み立てられるときに係合部材２６が係合位置から係合解除位置に移動するよう、保持リング４５を配置することが好ましい。保持リング４５は、接当肩３９から軸方向距離Ａだけ離れている。すなわち、接当肩３９及び保持リング４５が形成する１対の接当面は、互いに軸距離Ａだけ離れている。接当面は、係合部材２６を軸方向に対向する２方向に移動させるよう設けられている。
【００２０】
第２端部３６は、クイック解除機構３３が従来の方法で連結されるよう構成されている。したがって、、クイック解除機構３３は、比較的従来の方法によって、リアハブ１８の一方側をリアフォーク１５に連結するために使用される。中央部３８は、一般に円筒形の断面を有し、接当肩３９から第２端部３６にかけて延びている。
【００２１】
第２部分３２は、図４〜図６に示すように、フリーホイール２４を支持するための様々な断面を有する段状の円筒形部材であることが好ましい。また、第２部分３２は、約１０ｍｍの最小直径を有し、鋳造アルミニウム、チタン、鋼鉄のような軽量かつ硬質の金属材料からなることが好ましい。第２部分３２は、必要に応じて適切な任意の材料で構成してもよい。第２部分３２は、第１端部４０と、第１端部４０から軸方向に離れた第２端部４２と、第１端部４０と第２端部４２との間に延びる中央段部４４とを備えている。
【００２２】
第１端部４０は、ナット４１を受けるための外周ねじを備えていることが好ましい。ナット４１は、リアハブ１８の一方側をリアフォーク１５に連結するために、比較的従来の方法で第１端部４０にねじ込み連結されている。また、第１端部４０は、第２部分３２よりも小さな直径または最小直径を備えていることが好ましい。第１端部４０の最小外径は、上述のように約１０ｍｍであることが好ましい。第２端部４２は、第１部分３０の第１外周ねじ端部３４を受けるために、その内部に形成されかつその自由端に延びる孔４６を有することが好ましい。孔４６は、ねじ部４８ａと、拡径溝部４８ｂとを備えていることが好ましい。接当肩４９は、ねじ部４８ａと溝部４８ｂとの間に形成されるとともに、第１部分３０側に軸方向に向いている。
【００２３】
ねじ部４８ａは、時計回りにねじが形成された面を備えており、第１端部３４の時計回りの外周ねじと係合するよう構成されている。これにより、第１部分３０が第２部分３２にねじ込み連結されると、第１部分３０及び第２部分３２が１つの軸部材として機能する。
溝部４８ｂの直径はねじ部４８ａよりも僅かに大きいため、第１部分３０及び第２部分３２がねじ込み連結されかつ係合部材２６が係合位置にある場合であっても、保持リング４５が第２部分３２に接触することがない。第２部分３２の外周面は、フリーホイール２４またはスプロケット支持部材を比較的従来の方法で支持するよう構成されている。
【００２４】
また、図２〜図６を参照すると、ハブ本体２２は、外側筒状部５０と、筒状内側スリーブ部５２、内側スリーブ部５２と外側筒状部５０とを自由回転可能となる方法で回転自在に連結する１対のベアリングアセンブリ５４とを備えている。ハブ軸２０の第１部分３０は、内側スリーブ部５２によって、外側筒状部５０の内部通路内に回転自在に支持されていることが好ましい。後述するように、外側筒状部５０は、係合部材２６によって、フリーホイール２４の一部（すなわち、フリーホイール２４のスプロケット支持部材）に取り外し自在かつ回転不能に連結されていることが好ましい。
【００２５】
外側筒状部５０は、図５、図６に示すように、様々な内部及び外部の円形断面を有する筒状部材である。また、外側筒状部５０は、鋳造アルミニウム、チタン、鋼鉄のような軽量かつ硬質の金属材料で形成されていることが好ましい。外側筒状部５０は、必要に応じて適切な任意の材料で構成してもよい。外側筒状部５０は、従来の方法によりスポークを介してハブ本体２２をホイール１６のリムに連結するために互いに軸方向に離れた１対のスポーク取り付け環状フランジ５１ａ，５１ｂを備えている。スポーク取り付けフランジ５１ａ，５１ｂは、外側筒状部５０の対向する２箇所から延びるとともに外側筒状部５０の自由端に隣接している。取り付けフランジ５１ａ，５１ｂには、ハブ本体２２をホイール１６に従来の方法で固定するために、数本のスポークが連結されている。
【００２６】
外側筒状部５０は、ベアリングアセンブリ５４が互いに向かって長手（軸）方向に移動することを防ぐために、互いに逆側を向く１対の接当面または接当肩５３ａ，５３ｂを備えている。また、外側筒状部５０は、フリーホイール２４に近接して溝５７が形成されるよう、接当肩５３ａからフリーホイール２４側に軸方向に離れるとともに外側筒状部５０の自由端から内部側に軸方向に離れた環状内周フランジ５５を備えている。外側筒状部５０の他端（すなわちクイック解除機構３３近傍）は、比較的従来の方法でカバーアセンブリ５８を受けるよう構成されている。また、カバーアセンブリ５８は、一方のベアリングアセンブリ５４を外側筒状部５０内に保持するよう、内側スリーブ部５２に取り付けられている。
【００２７】
溝５７は、係合部材２６と回転不能に係合するよう、内周側に延びる複数の軸歯またはスプライン５９（すなわち、スプラインが形成された係合部分）を備えている。すなわち、ハブ１８を組み立てた状態では、外側筒状部５０は、係合部材２６に回転不能かつスライド自在に連結されている。溝５７及びスプライン５９によって形成されたスプライン付き係合部分は、軸方向長さＸを有する。
【００２８】
図２〜図６、図８〜図１１に示すように、係合部材２６は、環状部材であり、鋳造アルミニウム、チタン、鋼鉄のような硬質の金属材料で形成されていることが好ましい。係合部材２６を、必要に応じて適切な任意の材料で構成してもよい。ハブ１８を組み立てた状態では、係合部材２６の少なくとも一部が溝５７内に配置される。係合部材２６は、軸方向に延びて貫通する段状の貫通孔６４を有する１対の係合部６０，６２を備えている。係合部６０の外径は、係合部６２よりも小さく係合部６２の一側から延びている。これにより、係合部６０，６２の間に外周接当面６５が形成される。
【００２９】
係合部６０の外周面には、外周歯またはスプライン６１が形成されている。係合部６２の外周面上には、外周歯またはスプライン６３が形成される。歯またはスプライン６３は、外側筒状部５０の合致／噛み合い内周歯またはスプライン５９（すなわち、溝５７内）に回転不能に係合する。係合部６２のスプライン６３は、溝５７内にスライド自在かつ回転不能に受容されるように構成され、スプライン６３がスプライン５９と噛み合うようになっていることが好ましい。係合部６０のスプライン６１は、フリーホイール２４の一部と回転不能かつスライド自在に係合するよう構成されている。これにより、ハブ１８が組み立てられて第１部分３０及び第２部分３２が連結された状態では、外側筒状部５０は、係合部材２６によりフリーホイール２４の一部と取り外し自在かつ回転不能に連結される。
【００３０】
孔６４は、拡径部６６ａ及びスライド部６６ｂを備えた段状の孔である。係合部６２は、段状の孔６４を形成するよう内周側に延びる環状当接部６８を備えている。当接部６８は、ハブ１８が組み立てられたときに、接当肩３９と保持リング４５との間に配置される。係合部６２の自由端には接当面６７が形成されている。接当面６７は、ハブ１８が組み立てられ、第１端部３４の溝３５内に保持リング４５が取り付けられた後に、ハブ本体２２から第１部分３０が外れることを防止するために、内周フランジ５５と当接する。当接部６８は、係合部６２の接当面６７側に配置されおり、これにより、スライド部６６ｂも接当面６７に隣接している。スライド部６６ｂの内径は、ハブ軸２０に形成された第１部分３０の第１端部３４の外径よりも僅かに大きい。したがって、係合部材２６は、ベアリングアセンブリ５４を介して、外側筒状部５０と共に第１部分３０回りに回転する。
【００３１】
当接部６８の軸厚Ｂは、ハブ軸２０の第１部分３０上における係合部材２６の軸方向の相対移動を規制できるよう、接当肩３９と保持リング４５と間の軸距離Ａよりも小さくなっている。より具体的には、当接部６８の軸方向長さＢは、接当肩３９と保持リング４５と間の軸方向距離Ａの約半分であることが好ましい。また、係合部６２の軸方向長さＹは、溝５７及びスプライン５９によって形成されたスプライン付きの係合部の軸方向長さＸよりも短い。係合部６２は第１係合部と、係合部６０は第２係合部と考えてもよい。さらに、係合部材２６の最大軸方向長さＺは、外側筒状部５０の溝５７及びスプライン５９によって形成されたスプライン付き係合部の軸方向長さＸよりも短く、これにより、係合部材２６を溝５７に引き込むことができる。
【００３２】
次に図５、図６を参照すると、両ベアリングアセンブリ５４は、比較的従来の組立体であり、それぞれ、インナーレースと、複数のベアリングまたは球体の鋼球と、アウターレースとを備えている。各アウターレースは、上述のように、ベアリング５４の軸方向への移動を抑制するよう、外側筒状部５０の内周面と、外側筒状部の接当肩５３ａまたは５３ｂに当接する。各インナーレースは内側スリーブ部５２の外周面と当接しているため、内側スリーブ部５２は外側筒状部５０に対し自由に回転することができる。
【００３３】
内側スリーブ部５２は、外部段状の円形の断面を有する細長い筒状部材であることが好ましい。また、内側スリーブ部５２は、鋳造アルミニウム、チタン、鋼鉄のような軽量かつ硬質の金属材料で形成されていることが好ましい。内側スリーブ部５２は、必要に応じて適切な任意の材料で構成してもよい。内側筒状部５２は、支持部７０と、環状外周フランジ７２と、内側筒状部５２を貫通する貫通孔７４とを備えている。
【００３４】
支持部７０は、比較的従来の方法によって、ベアリングアセンブリ５４を回転自在に支持する。外周フランジ７２は、外側筒状部５０の内周フランジ５５の軸方向位置に対応する軸方向位置で支持部７０から外周側に延びている。これにより、内周フランジ５５及び外周フランジ７２は、係合部材２６の軸方向移動を規制するための接当面または停止面を形成する。貫通孔７４は、第１部分３０の内径よりも僅かに大きいことが好ましい。これにより、第１部分３０は、貫通孔７４内で自由に回転自在かつ軸方向に移動可能となる。
【００３５】
次に図１２〜図１９を参照しながら、溝３５及び保持リング４５の構造についてより詳細に説明する。特に図１２、図１３に示すように、保持リング４５の断面は四角形または矩形であることが好ましく、一方、溝３５はこれに対応して、保持リング４５を溝内に固定して保持リング４５の軸方向の移動を規制する形状であることが好ましい。保持リング４５は、従来の方法で第１端部３４と取り外し可能に連結されるＣ字型リングであることが好ましい。保持リング４５は、係合部材２６が第１端部３４に保持されるようスライド面３７ｂに取り付けられた後に、第１端部に取り付けられる。
【００３６】
必要に応じて、構造の異なる保持リングを本発明に従って使用してもよいが、いずれにしても、第１端部３４の構造は、必要に応じて異なる形の保持リングを受けるよう変更されるのが好ましい。例えば、図１４、図１５には、本発明による湾曲溝３５ａ及び円形断面保持部材４５ａを示している。また、図１６、図１７には、本発明によるＶ字型溝３５ｂ及び菱形断面保持部材４５ｂを示す。さらに、図１８、図１９に、本発明による溝なしで使用するねじ付き保持部材４５ｃを示す。なお、異なる保持リングを使用する場合に、第１端部３４を変更することが必ずしも必要となるわけではない。例えば、保持リング４５ａを溝３５内で使用することも可能である。
【００３７】
次に図５、図６を参照すると、フリーホイール２４は、内側筒状体８０と、内側筒状体８０と同軸に取り付けられた外側筒状体８２と、第１ベアリングアセンブリ８４と、第２ベアリングアセンブリ８６と、第３ベアリングアセンブリ８８と、ワンウェイクラッチ９０とを備えている。フリーホイール２４は比較的従来のものである。したがって、本発明の好ましい実施形態により変更した場合を除いて、フリーホイール２４についてここではこれ以上の説明は省略する。
【００３８】
フリーホイール２４の第１及び第２ベアリングアセンブリ８４，８６は、内側筒状体８０を外側筒状体８２に回転自在に連結する。第３ベアリングアセンブリ８８は、ハブ軸２０の第２部分３２回りに内側筒状体８０に回転自在に連結される。ワンウェイクラッチ９０は、内側筒状体８０と外側筒状体８２との間で連結されており、内側筒状体８０と外側筒状体８２との間における一方向に回転可能となっている。
【００３９】
ハブ１８が組み立てられてリアフォーク１５に連結されると、フリーホイール２４の内側筒状体８０は、係合部材２６を介して、ハブ本体２２の外側筒状部５０に取り外し自在かつ回転不能に連結される。上述のように、フリーホイール２４は、リアハブ１８に連結されるが、多くの部品は比較的従来のものである。
好ましい実施形態では、外側筒状体８２は、その外周面に回転不能に取り付けられた７個のスプロケット１９ｅを有している。スプロケット１９ｅ同士の間隔は、従来の方法で複数のスペーサにより保持される。したがって、好ましい実施形態では、フリーホイール２４をスプロケット支持部材とすることができる。あるいは、内側筒状体８０もまた、スプロケット１９ｅを間接的に支持するため、スプロケット支持部材とすることができる。いずれの場合にも、ハブ１８が組み立てられてリアフォーク１５に連結された場合に、フリーホイール２４は、ハブ本体２２の外側筒状部５０に連結された取り外し自在かつ回転不能な部分を備えている。
【００４０】
フリーホイール２４には、必要に応じて、より多い又は少ない数のスプロケットを設けてもより。例えば、フリーホイール２４にスプロケット１９ｅを１つだけ連結してもよい。また、必要に応じて、別のスプロケット支持部材を設けてもよい。例えば、ワンウェイクラッチ９０、またはフリーホイール２４の他の部品を含まない簡略化されたスプロケット支持部材を設けてもよい。したがって、ここでの「スプロケット支持部材」は、少なくとも１つのスプロケットを直接または間接的に支持する任意の部材（単数または複数）を含む。
【００４１】
また、図５、図６を参照しながら内側筒状体８０について詳細に説明する。内側筒状体８０は、鋳造アルミニウム、チタン、鋼鉄等のような硬質で軽量な材料で構成されることが好ましい。内側筒状体８０は、軸方向に延びるとともに段状の内周面を形成する孔を有し、段状形状に構成されている。内側筒状体８０は、第１内部９２と、第２内部９４と、第１内部９２と第２内部９４との間に延びる筒状壁９６とを備えている。第１内部９０は、第１有効直径を備え、第２内部９４は、第１内部９２の第１直径よりも大きな第２有効直径を有している。
【００４２】
第１内部９２は、一体に回転するよう第２ベアリングアセンブリ８６のインナーレースに連結される筒状部分を有している。第１内部９２の内径は、フリーホイール２４を支持する第２部分３２の外径よりも僅かに大きい。環状壁９６は、ワンウェイクラッチ９０のためにスペースが得られるよう、第１内部９２から第２内部９４にかけて外周側に延びている。第２内部９４は、内周面に歯またはスプライン９５が形成された筒状部分である。第２内部９４及びスプライン９５は、スプロケット支持部材のスプライン付き係合フランジ（すなわち、内側筒状体８０、またはフリーホイール２４全体）を形成する。歯９５は、第２内部９４から外周側に延びている。歯９５は、係合部材２６の第１歯６１と回転不能及び取り外し自在に係合するよう構成されている。
【００４３】
また、図５、図６を参照しながら、外側筒状体８２についてより詳細に説明する。外側筒状体８２は、実質的に堅固で硬質の材料からなる一体型の単一部材として形成されることが好ましい。例えば、外側筒状体８０は、アルミニウムまたはチタン、あるいは鋼鉄のようにこれらよりも僅かに重い軽量な金属材料で構成してもよい。外側筒状体８２は、従来の方法によってスプロケット１９ｅが回転不能に固定されるよう、円周状に複数のスプライン１００が延びた外周面を有している。スプライン１００はそれぞれ、外周側に延びる取り付け停止部１０２を有している。取り付け停止部１０２は、外側筒状体８２の外周面上でのスプロケット１９ｅの軸方向の移動を従来の方法で規制する。
【００４４】
ワンウェイクラッチ９０は、従来のものであり、歯止めバネと、歯止めバネ上に互いに１８０°離間して配置された１対の歯止め（図示せず）とを備えている。ワンウェイクラッチ９０は、内側筒状体８０及び外側筒状体８２の各一部分を従来の方法によりさらに備えている。特に、ワンウェイクラッチ９０は、筒状溝と、内側筒状体８０の１対の歯止めシートと、外側筒状体８２のラチェット歯とを備えている。歯止めバネは、溝内に配置されており、歯止めを歯止めシート内に従来の方法で固定する。歯止めは、通常、ラチェット歯と係合しているため、外側筒状体８２が長手軸周囲に一方向に回転できるが、従来の方法により別の方向に回転することはできない。
【００４５】
次に、図２〜図４、図２０〜図２３を参照しながら、初めの組立体とリアハブ１８の動作について詳細に説明する。ハブ軸２０の第２部分３２には既にフリーホイール２４が取り付けられており、ハブ本体２２は基本的に既に組み立てられている。第１部分３０は、内側スリーブ部５２の孔７４内に、第１端部３４がハブ本体２２から延びるまで挿入される。次に、係合部材２６が第１端部３４のスライド面３７ｂ上に配置される。そして、第１端部３４の溝３５内に保持リング４５が取り付けられる。
【００４６】
次に、ハブ本体２２が組み立てられる。ハブ軸２０の第１部分３０が第２部分３２にねじ込み連結され、係合部材２６が、第１部分３０及び第２部分３２が連結されるまでフリーホイール２４に向かって移動する。接当面６５が内側筒状体８０に当接すると、第２部分３２に対する第１部分３０の相対回転が防止される。次に、ハブ１８が組み立てられ、図２０に示すような使用可能状態となる。図２１に示すように、ハブ１８は、ナット４１及びクイック解除機構３３を締め付ける従来の方法を用いて、リアフォーク１５の取り付け部分１５ａ，１５ｂに取り付けられる。また、ハブ本体２２は、必要に応じて、単に第２部分３２から第１部分３０をねじ回すことで、フリーホイール２４から容易に取り外すことができる。
【００４７】
修理または調整のためにリアホイール１６をリアフォーク１５から取り外す必要がある場合には、リアフォーク１５からフリーホイール２４を外すことなく、リアフォーク１５からハブ本体２２を外すことができる。特に、クイック解除機構３３が解除され、ハブ軸２０の第１部分３０が回転すると、第１部分３０及び第２部分３２は互いに開放される。第１部分３０が回転（すなわち、開放若しくは反時計回り方向）すると、係合部材２６は、フリーホイール２４から図２２に示すような係合解除位置に軸方向に移動する。これにより、修理、調整、交換のために、ハブ本体２２をフリーホイール２４及びリアフォーク１５から完全に取り外せるようになる。
【００４８】
本説明中で使用する「実質的」、「約」、「およそ」等の程度を表す用語は、妥当な逸脱を含んだ修飾語であるため、最終的な結果が特に大きく変わることはない。これらの用語は、言葉の意味が変更されないのであれば、修飾語の±５％の逸脱を含むものとして解釈されるべきである。
ほんの数例の実施形態を選択して本発明を例示してきたが、本開示から、様々な付属の請求項で定義された本発明の範囲から逸脱しない範囲の変更及び変更が可能であることが当業者にとって明白となる。さらに、前述の本発明による実施形態の説明は例示のみを目的としており、付属の請求項とその同等物によって定義された通りに本発明を制限することを目的とするものではない。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、自転車ハブの簡略化された取り付け構造及び容易な取り付けが可能となる。自転車ハブの製造及び組み立てが比較的簡単に安価にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるリア自転車ハブを備えた従来の自転車の立面図である。
【図２】図１の自転車のリアフォーク上に取り付けられたリアハブの拡大斜視図であり、本発明による係合部材が第１位置に配置されている状態を示す。
【図３】図１、図２に示したリアハブを拡大し、部分的に組み立て分解した反転斜視図である。
【図４】図１〜図３に示したリアハブの部分的に反転し、部分的に組み立て分解した斜視図である。
【図５】図１〜図４に示した組み立て状態のリアハブを示す拡大部分断面図であり、係合部材が第１位置にある。
【図６】図５に示したリアハブの部分断面図であり、ハブ本体からフリーホイールが取り外され、係合部材が第２位置にある。
【図７】図１〜図６に示したハブのハブ軸に設けられた第１部分の側部立面図である。
【図８】図１〜図６に示したリアハブの係合部材を示す拡大側部立面図である。
【図９】図８に示した係合部材の端部立面図である。
【図１０】図８、図９に示した係合部材の反対及び端部立面図である。
【図１１】図９の断面線１１−１１に沿って切った、図８〜図１０に示した係合部材の断面図である。
【図１２】本発明の好ましい実施形態による、図１〜図６に示したハブ軸の第１部分と、ハブの保持部材を示す拡大部分側部立面図である。
【図１３】図１２に示した保持部材の端部立面図である。
【図１４】本発明の好ましい実施形態にしたがって図１〜図６に示したハブ軸の変更された第１部分の拡径部と、ハブの変更された保持部材の側部立面図である。
【図１５】図１４に示した保持部材の端部立面図である。
【図１６】本発明の好ましい実施形態にしたがって図１〜図６に示したハブ軸の変更された第１部分と、ハブ軸の変更された保持部材を拡大した側部立面図である。
【図１７】図１６に示した保持部材の端部立面図である。
【図１８】本発明の好ましい実施形態にしたがって図１〜図６に示したハブ軸の変更された第１部分と、ハブの変更された保持部材を拡大した部分側部立面図である。
【図１９】図１８に示した保持部材の端部立面図である。
【図２０】組み立てたハブを自転車のリアフォークに取り付ける前の状態にある、図１〜図６に示したリアハブの側部立面図であり、係合部材の位置を示す部分を独立して示している。
【図２１】組み立てたハブを自転車のリアフォークに取り付けた後の状態にある、図１〜図６、図１９に示したリアハブの側部立面図であり、係合部材の位置を示す部分を独立して示している。
【図２２】図１〜図６、図２０、図２１に示したリアハブの側部立面図であり、ハブの一方側が自転車のリアフォークから解除され、ハブ本体がフリーホイールから解除されており、係合部材の位置を示す位置を独立して示している。
【図２３】図１〜図６、図２０〜図２２に示したリアハブの側部立面図であり、ハブ本体を自転車のリアフォークから完全に取り外した状態にあり、係合部材の位置を示す位置を独立して示している。
【符号の説明】
１８  自転車ハブ
２０  ハブ軸
２２  ハブ本体
２４  フリーホイール
２６  係合部材
３０  第１部分
３２  第２部分
５０  外側筒状部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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