(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのベアリングを備え、かつリアハブのボスに取付けられる取付端部と当該取付端部と反対側の自由端部とを有する自転車用フリーホイールにおいて、
第１ベアリング面を備えた第１部分と、当該第１部分よりも小さい直径の第２部分とを有する内側管状体と、
前記内側管状体と相対的な回転運動ができるように前記内側管状体の周囲において同軸配置され、かつ、所定直径の第１部分と該第１部分の前記所定直径よりも小さい所定直径の第２部分とを有してなる外側管状体と、
前記外側管状体と前記内側管状体との間において前記外側管状体の前記第１部分に取外し可能に固定され、かつ、第２ベアリング面を有している外側ベアリングハウジングと、
前記第１ベアリング面と前記第２ベアリング面との間に配設された第１円形配置の一連の第１ベアリングとを備え、
前記自由端部において、前記外側管状体の第２部分と、前記内側管状体の第２部分とがベアリングを介さずに間隙を存し隣接することを特徴とする自転車用フリーホイール。
【請求項２】
前記外側ベアリングハウジングは、前記外側管状体の前記第１部分に螺合している請求項１記載の自転車用フリーホイール。
【請求項３】
前記内側管状体の前記第１部分に取外し可能に固定される側板をさらに備える請求項１又は２記載の自転車用フリーホイール。
【請求項４】
前記側板は、前記内側管状体の前記第１部分に螺合している請求項３記載の自転車用フリーホイール。
【請求項５】
前記外側管状体は、前記外側管状体の前記第１及び第２部分の間に配設された第３部分をさらに備え、前記外側管状体の前記第３部分は前記外側管状体の前記第１部分よりも小さい直径であり、しかも前記外側管状体の前記第２部分よりも大きい直径を有している請求項１〜４の何れか１項記載の自転車用フリーホイール。
【請求項６】
前記外側管状体の前記第３部分は、ラチェットギアが配設された内側面を有し、且つ、前記内側管状体の前記第２部分には前記ラチェットギアに係合する可動自在な爪が連結される請求項５記載の自転車用フリーホイール。
【請求項７】
前記外側管状体の前記第２及び第３部分には、該第２及び第３部分間で直径方向に延びる壁部を有し、前記内側管状体の前記第１及び第２部分は、該第１及び第２部分間で直径方向に延びる壁部を有し、且つ、前記可動自在の爪は前記外側管状体の壁部と内側管状体との壁部の間に横方向に拘束される請求項５又は６記載の自転車用フリーホイール。
【請求項８】
前記外側管状体の前記第１部分は、軸方向に延びる、一径方向高さの一連の第１スプラインと該第１スプラインの径方向高さよりも大きい距離だけ径方向外側に延びる少なくとも１つの当接ストッパを備え、前記外側管状体の前記第２部分は、軸方向に延びる一連の第２スプラインを備える請求項１〜７の何れか１項記載の自転車用フリーホイール。
【請求項９】
複数の前記当接ストッパは、前記外側管状体の前記第１部分の第１スプライン上に形成される請求項８記載の自転車用フリーホイール。
【請求項１０】
前記外側管状体の前記第２部分は、軸方向に延びる一連の第２スプラインを含む請求項１〜７の何れか１項記載の自転車用フリーホイール。
【請求項１１】
前記当接ストッパと前記外側ベアリングハウジングの径方向に延びるフランジとの間における前記外側管状体の前記第１部分の第１スプライン上に回転不能に固定された一連の第１スプロケットと、ロッキング部材によって前記外側管状体の前記第２部分に回転不能に固定された一連の第２スプロケットとを備える請求項８〜１０の何れか１項記載の自転車用フリーホイール。
【請求項１２】
前記外側管状体は、前記外側管状体の前記第１及び第２部分の間に配設された、外側管状体の第３部分をさらに備え、該外側管状体の該第３部分は、前記外側管状体の前記第１部分よりも小さい直径であり、しかも前記外側管状体の前記第２部分よりも大きい直径を有する請求項１１記載の自転車用フリーホイール。
【請求項１３】
前記外側管状体の前記第３部分に回転不能に固定された一連の第３スプロケットがさらに連結される請求項１２記載の自転車用フリーホイール。
【請求項１４】
前記第２スプロケットは、Ｌ字形状断面を有する環状スペーサによって前記第３スプロケットから離間されている請求項１１〜１３の何れか１項記載の自転車用フリーホイール。
【請求項１５】
前記外側管状体の第３部分は、スプラインが備えられた外側表面と、ラチェットギアが備えられた内側表面とを有し、
前記スプラインと、前記ラチェットギアとは、前記スプラインの底面部にラチェットギアの山部をオーバラップするように、配設し、
前記内側管状体の前記第２部分は、前記ラチェットギアに係合する可動自在の爪が連結される爪座を有する請求項5記載の自転車用フリーホイール。
【請求項１６】
複数の前記当接ストッパは、前記外側管状体の前記第１部分の第１スプライン上に形成される請求項8記載の自転車用フリーホイール。
【請求項１７】
前記当接ストッパと前記外側ベアリングハウジングの径方向に延びるフランジとの間における前記外側管状体の前記第１部分の第１スプライン上に回転不能に固定された一連の
第１スプロケットと、ロッキング部材によって前記外側管状体の前記第２部分に回転不能に固定された一連の第２スプロケットとを備える請求項16記載の自転車用フリーホイール。
【請求項１８】
前記外側管状体は、前記外側管状体の第１及び第２部分の前記取付端部の間に配設された、前記外側管状体の第３部分をさらに備え、前記外側管状体の前記第３部分は、前記外側管状体の前記第１部分よりも小さい直径であり、しかも前記外側管状体の前記第２部分よりも大きい直径を有する請求項1〜17の何れか１項記載の自転車用フリーホイール。
【請求項１９】
前記外側管状体の前記第３部分に回転不能に固定される一連の第３スプロケットが連結される請求項18記載の自転車用フリーホイール。
【請求項２０】
前記外側管状体の前記第３部分は、ラチェットギアが備えられた内側表面を有し、前記内側管状体の前記第２部分には、前記ラチェットギアに係合する可動自在な爪が連結される請求項18または19記載の自転車用フリーホイール。
【請求項２１】
前記外側ベアリングハウジング上に形成された第３ベアリング面と前記側板上に形成された第４ベアリング面との間に配置され且つ、第２円形配置で配設された一連の第２ベアリングを前記２つのベアリングの１つとしてさらに備える請求項3記載の自転車用フリーホイール。
【請求項２２】
前記第１ベアリングの前記第１円形配置と前記第２ベアリングの前記第２円形配置とは同一直径である請求項21記載の自転車用フリーホイール。
【請求項２３】
前記第１及び第２ベアリングは、複数のボールベアリングによって構成される請求項21又は22記載の自転車用フリーホイール。
【請求項２４】
前記第１及び第４ベアリング面は、散開する方向に向いており、且つ前記第２及び第３ベアリング面は、収束する方向に向いている請求項21〜23の何れか１項記載の自転車用フリーホイール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野及び発明が解決しようとする課題】
本発明は、概して、自転車用フリーホイールに関する。特に、本発明は、１１丁のギア（１１の歯を有するギア）のような小さいギアを一端部で受け入れるためにコンパクトな、自転車用フリーホイールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自転車に乗ることは、輸送手段となっているのと同様に、ますます人気のあるレクリエーションの一形態となってきている。さらに、自転車に乗ることは、大変人気のある競技的なスポーツとなっている。自転車が、レクリエーション、輸送又は競技の何れに用いられようとも、自転車産業は、常にその構成部品を改善し続けている。過去ずっと発展的に設計し直しされてきた、自転車の特殊部品の１つに、自転車後輪のハブのフリーホイールがある。
【０００３】
特に、殆どの自転車は、幾つかの変速段を出せるようになっている。自転車用の動力伝達装置の、普及している１つの形態は、自転車後輪のハブに装着された複数のスプロケットを有している。ペダルをこいでいる間、自転車のチェーンは、後輪を回転させるためにリアスプロケットの一つに係合している。自転車ライダーがこぐのを停止したとき、スプロケットが停止している間も後輪は回転し続けることができるべきである。従って、リアハブには一方向クラッチを有するフリーホイールが設けられる。
【０００４】
今日、自転車の変速装置によって提供される変速段数の増加に伴い、後輪用の多段スプロケットホイールユニットは、５乃至７という増えた数のスプロケットを備えている。
【０００５】
自転車後輪へ一回転方向にのみ駆動力を伝達するのに用いられるフリーホイールは、通常、自転車の後輪のハブに装着されている。フリーホイールは、ペダルの如何なる回転もなしに自転車が自由に前進できるように用いられる。フリーホイールには、リアハブにネジ止めされることによって該リアハブのボスに装着されるボスタイプフリーホイールと、リアハブの一体部品として該リアハブに締付けられるフリーハブタイプフリーホイールとがある。両タイプのフリーホイールは、外部管状部品と、外側円筒部品に対して相対的に回転できるように前記外部管状部品の径方向内側に装着された内部管状部品と、外側管状部品から内側管状部品に一回転方向にのみ駆動力を伝達するために外側管状部品と内側管状部品との間に設けられた一方向クラッチとが備えられている。外側管状部品には複数のギアが装着されており、他方、内側管状部品は、通常、自転車のリアハブに装着されている。
【０００６】
スプロケットホイールとボスとの間に、両者の相対的な回転を積極的に禁止する為にスプラインが形成されている。このユニットは自転車の後輪に用いられるので、駆動力は、一方向機構を介して後輪軸とボスとの間で伝達されなければならない。この目的のため、ボスは一方向クラッチの外側レースとして形成されており、一方向クラッチと内側レースはボスの内周上に配置される。
【０００７】
リアギア又はスプロケットの数は何年ものあいだ、増え続けているので、フリーホイールは大きくなり重くなってきている。さらに、ギア及びスプロケットの増えた数のおかげで広い幅にわたるトルクがスプロケットからフリーホイールに加わるようになっている。
【０００８】
かかる観点から、従来技術における前述の問題を解消する自転車用フリーホイールを求める要請がある。本発明は、従来技術における前記要請及び本開示から当業者には明らかとなるであろう他の要請に応えるものである。
【０００９】
本発明の目的は、幾つかのスプロケットを支持でき、且つ小さいギアを受け入れるように一端部においてコンパクトな自転車用フリーホイールを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述の目的は、自転車用フリーホイール、即ち、第１ベアリング面を備えた第１部分と第２部分とを有する内側管状体と、該内側管状体との相対的な回転運動ができるように前記内側管状体の周囲に同軸配置され、所定直径の第１部分と該第１部分の前記所定直径よりも小さい所定直径の第２部分とを有してなる外側管状体と、前記外側管状体の前記第１部分に取外し可能に固定され、第２ベアリング面を有している外側ベアリングハウジングと、前記第１及び第２ベアリング面間に第１円形パターンで配設された一連の第１ベアリングとを備え、前記外側管状体の第２部分と前記外側管状体の第２部分とが間隙を存し隣接することを特徴とする自転車用フリーホイールを提供するによって基本的に達成される。
かかる構成において、外側管状体の第２部分は、内側管状体の第２部分と間隙を存し隣接した位置となるので、外側管状体の第２部分の直径を外側管状体の第１部分の直径よりも小さいものにでき、該外側管状体の第１部分に取り付けるスプロケットよりも直径の小さいスプロケットを取り付けることができる。
本発明の一実施形態に係る自転車用フリーホイールは、前記内側管状体の前記第１部分に取外し可能に固定される外側ベアリングハウジングをさらに備え、前記内側管状体の前記第１部分は第１ベアリング面を有し、前記外側ベアリングハウジングは第２ベアリング面を有し、前記第１ベアリングは前記第１及び第２ベアリング面間に配設されることができる。
【００１１】
前述の目的は、自転車用フリーホイール、即ち、第１及び第２部分を有する内側管状体と、該内側管状体との間で相対的な回転運動ができるように前記内側管状体の周囲に同軸に配置され、自由端部と取付端部との間で軸方向に延びる一連の第１スプラインを備える第１部分、及び、自由端部と取付端部との間に延びる一連の第２スプラインを備える第２部分を有してなる外側管状体と、内側及び外側管状体面間に配設された第１円形配置の一連の第１ベアリングとを備え、前記外側管状体の第２部分と前記内側管状体の第２部分とが間隙を存し隣接し、前記外側管状体の第１部分は、前記第１スプラインが所定径方向高さの状態で、所定直径を有し、前記外側管状体の前記第２部分は、前記外側管状体の前記第１部分の所定直径よりも小さい所定直径を有し、前記外側管状体の前記第１部分は、前記外側管状体の前記第１部分の前記取付端部に隣接した少なくとも１つの当接ストッパを有し、該当接ストッパは、前記第１スプラインの前記径方向高さよりも大きい距離だけ前記外側管状体の前記第１部分から径方向外側に延びることを特徴とする自転車用フリーホイールを提供することによっても基本的に達成される。
かかる構成においても、外側管状体の第２部分は、内側管状体の第２部分と間隙を存し隣接した位置となるので、外側管状体の第２部分の直径を外側管状体の第１部分の直径よりも小さいものでき、該第１部分に取り付けるスプロケットよりも直径の小さいスプロケットを取り付けることができる。
【００１２】
本発明の一実施形態に係る自転車用フリーホイールは、前記内側管状体の前記第１部分に取外し可能に固定される側板をさらに備え、前記外側ベアリングハウジングと前記第１ベアリングとを前記第２ベアリング面と前記側板との間に位置させることができる。
また、本発明の一実施形態に係る自転車用フリーホイールは、前記外側ベアリングハウジング上に形成された第３ベアリング面と前記側板上に形成された第４ベアリング面との間に配置され且つ、第２円形配置で配設された一連の第２ベアリングをさらに備えることができる。さらに、前記第１ベアリングの前記第１円形配置と前記第２ベアリングの前記第２円形配置とは実質的に同一直径とすることができる。さらに、前記第１及び第３ベアリング面は、実質的に散開する方向に向いており、且つ前記第２及び第４ベアリング面は、実質的に収束する方向に向いているようにすることができる。
【００１３】
本発明における、これらの及び他の目的、形態、要旨及び効果は、添付の図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施の形態を開示する後述する実施の形態から、当業者にとって明らかになるであろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
初めに図１〜図３を参照すると、以下に説明するように、本発明に係るフリーホイールが装着された自転車１が図示されている。自転車１は、フロントフォーク３が可動自在に結合されたフレーム２と、リアハブ５を介してフレーム２に回転自在に結合されたリアホイール４と、フロントハブ７を介してフレーム２に回転自在に結合されたフロントホイール６と、フレーム２に位置調整自在に結合されたシート８と、フロントホイール６を操舵するためにフロントフォーク３に結合されたハンドルバー９と、自転車１を推進させるためのドライブトレイン１０とを備えている。ドライブトレイン１０は、基本的にはボトムブラケット（図示せず）を介してフレーム２に対して回転自在に固定されたスプロケットのフロントセット１１と、ペダル１３を備えた一対のクランクアーム１２と、ドライブチェーン１４と、従来と同じ様式でリアホイール４のリアハブ５に結合されたフリーホイール１５とを備えている。自転車１のこれらの部品は本技術分野でよく知られており、本発明に従って変更された点以外は、本明細書においては詳細には説明又は図示しない。さらに、ブレーキ、変速装置、付加的なスプロケット等のような種々の従来からの自転車部品は、本明細書では図示又は説明されないが、本発明に関連して用いられ得る。
【００１５】
図４〜図６を参照してわかるように、フリーホイール１５は、基本的には内側管状体１６と、該内側管状体１６に同軸に装着された外側管状体１７と、内側管状体１６を外側管状体１７に回転自在に連結させるベアリングアセンブリ１８と、内側管状体１６及び外側管状体１７間での一方向回転を許容するように内側管状体１６及び外側管状体１７間に結合される一方向クラッチ２０とを備える。上述したように、フリーホイール１５は、図２に示されるように、リアハブ５に固定的に結合されている。
【００１６】
好ましい実施形態において、外側管状体１７は、外側管状体１７の外側表面に回転不能に装着された７枚のスプロケット２１〜２７を備えている。スプロケット２１〜２７間の間隙は、２つの大きなスペーサ２８、１つの中位のスペーサ３０及び１つの小さいＬ字形状スペーサ３２によって保持されている。ベアリングアセンブリ１８は、以下に説明するように、外側管状体１７上にスプロケット２１、２２及び２３を保持しており、一方、スプロケット２４〜２７は、ロッキングリング３４を介して外側管状体１７の外側表面上に保持されている。
【００１７】
図６〜図８に示されるように、以下さらに詳細に、内側管状体１６について説明される。内側管状体１６は、軸方向に延在する、段付き形状の内側面を画定している孔４０を有した段付き外形形状を有している。内側管状体１６は、基本的には、第一内側部４１と、第２内側部４２と、第１内側部４１及び第２内側部４２の間に延びる環状壁部４３とを有している。第１内側部４１は、第１有効径を有し、他方、第２内側部４２は、第１内側部４１の第１の直径よりも小さい第２有効径を有している。好ましくは、内側管状体１６は、剛性を有する軽量の材料によって構成される。例えば、内側管状体１６は、アルミニウム、チタニウム、鉄等によって構成される一部品だけの単一部材とすることができる。
【００１８】
第１内側部４１は、内側面にネジ４４が形成された管状部分である。ネジ４４は、フリーホイール１５を自転車１にしっかりと固定するためにリアハブ５の一部分と螺合して収容するように、構成されている。第１内側部４１の外側面は、湾曲したベアリング面４６（第１ベアリング面）が形成されている環状フランジ４５、及び、ベアリングアセンブリ１８の一部を固定するための一連の雄ネジ４７を有する。ベアリング面４６は、連続環状面であり、ベアリングアセンブリ１８の一部である。ベアリング面４６は湾曲しており、回転軸Ａに対して実質的に角度４５度で外方に向いている。換言すれば、ベアリング面４６は、第２内側部４２に向かって軸方向に向いた部分を幾分か有していると同時に、第１内側部４１の外側面から外方へ向いている。
【００１９】
第２内側部４２は、該内側部の内側面上に形成された一連のスプライン４８を備える管状部分である。第２内側部４２の外側面は、環状溝部４９及び一対の爪座５０を有する、より大きい直径部分を備えた階段形状を有している。溝部４９及び爪座５０は、内側管状体１６及び外側管状体１７との間での回転運動を制御するための一方向クラッチ２０の一部分を受け入れるように設計されている。このようにして外側管状体１７は内側管状体１６の長さ方向軸Ａの回りで一方向に自由に回転できるが、内側管状体１６の長さ方向軸Ａの回りで前記一方向の反対方向には回転しない。
【００２０】
図９〜図１１を参照して、以下、詳細に、外側管状体１７について説明される。外側管状体１７は、好ましくは、実質的に硬い剛性材料によって構成される、一部品だけの単一部材として形成されることが好ましい。例えば、外側管状体１７は、アルミニウム若しくはチタニウム、又は、鉄のような僅かに重い材料によって構成され得る。外側管状体１７は、基本的には、第１外側部５１と、第２外側部５２と、第３外側部５３と、第１外側部５１及び第３外側部５３の間に延びる環状壁部５７と、第３外側部５３及び第２外側部５２の間に延びる環状壁部６０とを有している。外側管状体１７は、徐々に段階的に減少する直径を有した３段階の形状として構成されている。特に、外側管状体１７は、第１の所定の直径の第１外側部５１と、該第１外側部５１の所定の第１直径よりも小さい所定の第２直径の第２外側部５２と、該第１外側部５１と該第２外側部５２との間に、該第２外側部５２の所定の第２直径よりも大きいが、前記第１外側部５１の所定の第１直径よりも小さい所定の第３直径の第３外側部５３とを備えている。
【００２１】
第１外側部５１は、以下に説明するように、ベアリングアセンブリ１８の一部を第１外側部に固定するための雌ネジ５４を有する内側面を備えている。第１外側部５１の外側表面は、スプロケット２１〜２３を回転不能に固定するため、その外周上に延びる複数のスプライン５５を有している。各スプライン５５は、径方向外側に向けて延びる、当接ストッパ５６を有している。当接ストッパ５６は、第１外側部５１の外側表面上におけるスプロケット２１〜２３の軸方向の動きを制限する。換言すれば、当接ストッパ５６は、第３外側部５３の近くに位置する第１外側部５１の外側表面の端部に位置している。
【００２２】
第１外側部５１と第２外側部５２との間に位置する第３外側部５３は、第３外側部５３の外側表面上のスプロケット２４及び２５が軸方向で動くのを制限するための当接部を形成している、径方向に延びる壁部５７によって第１外側部５１に接続されている。詳細には、第３外側部５３は、第３外側部５３の外周上に形成された、複数の、軸方向に延びるスプライン５８を有する。該スプライン５８は、スプロケット２４及び２５と外側管状体１７との相対的な回転運動を防止する。第３外側部５３の内側面は、図９〜１０に示されるように、内周上に、軸方向に延びるラチェットギア５９が備えられている。
【００２３】
ラチェットギア５９は、一方向クラッチ２０の一部分をなしており、以下にさらに詳細に説明される。外側管状体１７は、先端部（自由端部）側を細くし、ベアリングアセンブリ１８を取付端部（ハブ側に取付るための取付端部）側に寄せる配置としたので、先端部側には取付端部側よりも小さいスプロケットでも取り付けることができる。ラチェットギア５９は、外側管状体１７が、小さいスプロケットによってかけられる力を扱うのに十分な強度を有し且つ該外側管状体がコンパクトとなるようにして、スプライン５８どうしの間に位置するように配設される。好ましくは、ラチェットギア５９は、図１１に好適に示されるように、隣接するスプライン５８の一部分の位置にオーバラップしている。如何なる場合でも、ラチェットギア５９の大多数は、スプライン５８の間の溝部中に位置されている。このように、ラチェットギア５９の位置とスプライン５８の位置とをオーバラップさせ、スプライン５８の底面部にラチェットギア５９の山部がオーバラップする位置関係とすることで、外側管状体１７の第３外側部の管状体肉厚を平均化し、従って外側管状体直径を小さく抑えることができる。
【００２４】
第２外側部５２は、径方向に延びる壁部６０を介して第３外側部５３に結合されている。内側管状体１６の壁部４３とともに外側管状体１７の壁部６０は、一方向クラッチ２０が配設される空間を画定している。図６に示されるように、壁部４３及び６０は、内側管状体１６及び外側管状体１７の間の一方向クラッチ２０が軸方向に動くのを制限している。第２外側部５２は、該第２外側部の外周上に配置された、軸方向に延びる複数のスプライン６１を備えたスプライン部と、複数のネジ６２を有するネジ部とを有する。スプライン６１は、スプロケット２６及び２７が外側管状体１７に対して回転しないように、外側管状体１７の第２外側部５２上にスプロケット２６及び２７を回転不能に固定するように設計されている。第２外側部５２のネジ６２は、第３外側部５３上にスプロケット２４及び２５を固定するのに加えて、第２外側部５２上にスプロケット２６及び２７を固定するためにロッキングリング３４を螺合して収容するように構成されている。
【００２５】
再度、図４〜図６を参照して、ベアリングアセンブリ１８がさらに詳細に説明される。ベアリングアセンブリ１８は、好ましくは、外側ボールレース、乃至は、ハウジング７０、一連の第１ボールベアリング７１、一連の第２ボールベアリング７２、側板７３、及び、１つ又は複数のシム７４を備えている。内側管状体１６の外側ベアリング面４６もまた、ベアリングアセンブリ１８の一部分をなしている。ベアリングアセンブリ１８は、フリーホイール１５の一端部に寄せて全て配置されているので、おり、コンパクトで、他端部は、図５に示されたような１１丁のギア（１１個の歯を有するギア）２７のような小さいギアを受け入れるように構成することができる。
【００２６】
図１２及び図１３に示されるように、外側ボールレース乃至はハウジング７０は、軸方向に延びる部分（以下、軸方向部分という）８０と、該軸方向部分８０の一端部から径方向外側に延びるフランジ部分８１とを備える。外側ボールレース乃至はハウジング７０を外側管状体１７にしっかり固定すべく外側管状体１７の第１外側部５１の雌ネジ部５４に螺合して係合するために、軸方向部分８０は、該軸方向部分の外側面周りに形成された雄ネジ８２を有している。軸方向部分８０は、また、内方延在フランジの両側に配される第１外側ベアリング面８３（第２ベアリング面）及び第２外側ベアリング面８４（第３ベアリング面）を有している。
【００２７】
第１外側ボールベアリング面８３は、第１ボールベアリング７１を支持するための湾曲面を有した連続環状面である。第１外側ベアリング面８３は、内側ベアリング面４６に面し、フリーホイール１５の軸Ａに対して実質的に４５度の角度をなす軸上で互いに対向するように配設されている。第２外側ベアリング面８４は、第２ボールベアリング７２を支持するための湾曲面を有した連続環状面である。第２外側ベアリング面８４は、また、フリーホイール１５の長さ方向軸Ａに向かって内側に４５度で、第１外側ベアリング面８３の向きとは反対の軸方向（外側）に向かっている。従って、第１外側ベアリング面８３（第２ベアリング面）と第２外側ベアリング面８４とは互いに収束する方向、内側ベアリング面４６（第１ベアリング面）と第２内側ベアリング面８８（第４ベアリング面）とは互いに散開する方向である。第１外側ベアリング面８３は、第１円形配置で第１ボールベアリング７１を収容するように構成されている。第２外側ベアリング面８４は、第２円形配置で第２ボールベアリング７２を収容するように構成されている。外側ボールレース乃至はハウジング７０の径方向フランジ部分８１は、外側ボールレース乃至はハウジング７０を外側管状体１７にネジ止めするためのツールと係合する（受け入れる）を収容するための複数のノッチ８５を備えている。
【００２８】
図１４及び図１５に示されるように、側板７３は軸方向部分８６と径方向フランジ部分８７とを備え、第２内側ベアリング面８８（第４ベアリング面）が側板７３上の外側面上で軸方向部分と径方向フランジ部分との間に形成されている。軸方向部分８６は、側板７３を内側管状体１６に固定するために内側管状体１６の雄ネジ４７と螺合するする一連の雌ネジ８９を備えている。
【００２９】
図５及び図６に示されるように、シム７４は、側板７３の軸方向部分８６の自由端部と内側管状体１６の当接面との間に配設されている。これらのシム７４は、内側ベアリング面４６及び８８の相対的な位置を、互いに相手に対して、調整するために用いられる。換言すれば、内側ベアリング面４６と８８との相対的な軸方向距離を変更するために、より少ない数、又は、より多い数のシム７４が挿入され得る。代わりに、内側ベアリング面４６及び８８の相対的な軸方向距離を変更するために異なる軸方向長さの単一のシムに置換されてもよい。
【００３０】
さて、図４〜図６に戻って参照すると、一方向クラッチ２０は、爪バネ９１及び該爪バネ９１上で互いに１８０度間隙を存し配設された一対の爪９２を備えている。一方向クラッチ２０は、さらに、外側管状体１６の一部分及び内側管状体１７の一部分をも含んでいる。特に、一方向クラッチ２０は、また、内側管状体１６の環状溝部４９及び爪座５０と、外側管状体１７のラチェットギア５９とを備える。爪バネ９１は、爪９２を爪座５０中に固定するための溝部４９内に配置される。外側管状体１７が、長さ方向軸Ａの回りに一つの方向に回転できるが他の方向に回転できないように、爪バネ９１が、通常状態においてラチェットギア５９に係合するように爪９２を保持する。
【００３１】
大きなスペーサ２８は、好ましくは、金属材料のような硬い剛性材料によって構成されている。大きなスペーサ２８は、適切な間隙を維持する為に、スプロケット２１、２２及び２３の間に配設される。
【００３２】
中位のスペーサ３０は、スプロケット２４及び２５の間に配設されており、Ｌ字形状のスペーサ３２は、径方向に延びる部分がスプロケット２６に係合し、外側に延びる部分がスプロケット２５に係合する状態でスプロケット２５及び２６の間に配設されている。
【００３３】
フリーホイール１５は、基本的には、はじめに、ベアリングアセンブリ１８と一方向クラッチ２０の一部分とを内側管状体１６に組み込むことによって組み立てられる。詳細には、一連の第１ボールベアリング７１は、内側管状体１６のベアリング面４６上に配置され、その際、外側ボールレース乃至はハウジング７０は、外側ベアリング面８３が一連の第１ボールベアリング７１に係合するように内側管状体１６の回りに配置される。次に、適切な数のシム７４が内側管状体１６の周囲に配設される。シム７４が適切な位置に配設されるので、一連の第２ボールベアリング７２が配置された状態で側板７３は、この時点で、内側管状体１６上に装着される。特に、側板７３の雌ネジ８９は、内側管状体１６の雄ネジ４７に螺合される。これにより、ベアリングアセンブリ１８を内側管状体１６に装着するのを完了させる。換言すれば、外側ボールレース７０は、この時点で、ベアリングアセンブリ１８を備える内側管状体１６に対して回転自在に装着される。
【００３４】
次に、爪９２を備えた爪バネ９１は、従来の様式で内側管状体１６の第２部分（第２内側部）４２に装着され得る。特に、爪バネ９１は、爪９２が爪坐（ノッチ）５０中に位置する状態で内側管状体１６の第２部分４２の環状溝部４９中に挿入される。この時点で、内側管状体１６は外側管状体１７の内側に装着され得る状態となっている。
【００３５】
しかし、外側管状体１７の内側に内側管状体１６を装着する以前に、少なくとも、スプロケット２１〜２３及びスペーサ２８は、外側管状体１７の第１部分５１の外側表面上に装着されるべきである。他方、スプロケット２４〜２７と、スペーサ３０及び３２は、内側管状体１６が外側管状体１７の内側に装着される前又は後に装着され得る。何れにせよ、本実施形態において、スプロケット２１〜２３及びスペーサ２８は第１方向から装着され、一方、スプロケット２４〜２７及びスペーサ３０及び３２は反対方向から装着される。
【００３６】
スプロケット２１〜２３及びスペーサ２８は、従来と同じ様式でスプライン５５によって外側管状体１７の第１部分（第１外側部）５１の外側面上に回転不能に装着される。スプロケット２１〜２３は、外側ボールレース乃至はハウジング７０の環状フランジ８１とスプライン５５上に形成された複数の当接ストッパ５６との間に固定されている。スプロケット２１〜２３間の間隙は、この２つの大きなスペーサ２８によって保持され、このスペーサはスプロケット２１〜２３の間に配設されている。
【００３７】
詳細には、外側ボールレース乃至はハウジング７０の雄ネジ８２は、内側管状体１６を外側管状体１７の内側にしっかり固定し、スプロケット２１〜２３及びスペーサ２８を外側管状体１７の第１部分５１の外側面上に保持するために、外側管状体１７の雌ネジ５４にネジ込まれている。従って、内側管状体１６は、この時点で、ベアリングアセンブリ１８によって外側管状体１７の内側に回転自在に支持されている。ベアリングアセンブリ１８中に摩耗が生じるときは、１つ又は複数のシム７４は、より小さいシムに交換され得るか、又は、摩耗を調節するようにシムの数が減少され得る。
【００３８】
この時点で、スプロケット２４〜２７及びスペーサ３０及び３２は外側管状体１７の外側面に装着されうる。特に、スプロケット２４〜２７はスプライン５８及び６１によって外側管状体１７の第３部分５３（第３外側部）及び第２部分（第２外側部）５２上に回転不能に装着されている。スプロケット２４は、スペーサ３０がスプロケット２４及び２５の間に配設されている状態で、外側管状体１７の壁部５７に当接している。Ｌ字形状スペーサ３２は、スプロケット２５及び２６の間に配設されている。スプロケット２７は、スプロケット２６及び２７の間に間隔を保つために一体的に形成されたスペーサである。最後に、ロッキングリング３４が、スプロケット２４〜２７を適正な位置に固定するために外側管状体１７のネジ６２にネジ込まれる。この時点で、フリーホイール１５は、従来の様式で自転車１のリアハブ５に装着され得る。
【００３９】
実施の形態２
図１６を参照し、本発明の第２の実施形態に従うフリーホイール１１５を詳細に説明する。この実施形態は、当接ストッパ５６が除外され、外側管状体１１７の大きい直径部１５１上の環状の当接フランジ１５６に置換されている点の他は、実施の形態１と実質的に同様である。従って、フリーホイール１１５の全てのスプロケット１２１〜１２７が一方向から装着される。本実施の形態と実施の形態１とが類似しているという観点から本明細書では、本実施の形態は詳細には図示又は説明しない。
【００４０】
基本的に、フリーホイール１１５は、内側管状体１１６、該内側管状体１１６に同軸的に装着される外側管状体１１７、内側管状体１１６を外側管状体１１７に回転自在に連結しているベアリングアセンブリ１１８と、内側管状体１１６と外側管状体１１７との間で一方向回転を許容するように内側管状体１１６と外側管状体１１７との間に結合された一方向クラッチ１２０とに回転自在に連結するベアリングアセンブリ１１８とを備えている。内側管状体１１６は、第１の実施の形態の内側管状体１６と同様の構成であり、従って、内側管状体１１６は本明細書では詳細に図示又は説明しない。前述したように外側管状体１１７は、当接ストッパ５６が本実施の形態では除外され外側管状体１１７の大きい直径部１５１上の環状の当接フランジ１５６に置換されている点を除外すると、実質的に第１の実施の形態と同様である。
【００４１】
本実施の形態においては、外側管状体１１７もまた、外側管状体１１７の外側面に回転不能に装着された７つのスプロケット１２１〜１２７を有する。スプロケット１２１〜１２７間の間隙は、２つの大きいスペーサ１２８と、僅かに小さいスペーサ１２９と、１つの中位のスペーサ１３０と、１つのＬ字形状スペーサ１３２とによって保持されている。スプロケット１２１〜１２７は、ロッキングリング１３４を介して外側管状体１１７の外側面上に保持される。
【００４２】
ベアリングアセンブリ１１８は、好ましくは、外側ボールレース又はハウジング１７０と、一連の第１ボールベアリング１７１と、一連の第２ボールベアリング１７２、側板１７３及び１又は複数のシム１７４とを備える。ベアリングアセンブリ１１８がフリーホイール１１５の一端部に全て配置されるので、他端部は、小さいスプロケット１２７を受け入れるために比較的小さい直径を有し得る。コンパクト且つ単純な構造が得られる。ベアリングアセンブリ１１８が実質的に第１の実施の形態のベアリングアセンブリ１８と実質的に同様であるので、ベアリングアセンブリ１１８は本明細書では詳細に図示又は説明しない。
【００４３】
本発明を説明するために種々の実施形態を選択したが、特許請求の範囲によって画される発明の範囲から逸脱することなく、種々の変形及び変更がなされ得ることは当業者にとって本開示から明らかである。さらに、本発明に従った、前述した実施形態の説明は、単に本発明の説明のためだけであり、特許請求の範囲及びその均等範囲によって画される本発明を制限するものではない。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は、幾つかのスプロケットを支持でき且つ依然としてコンパクトな自転車用フリーホイールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るフリーホイールを備えた従来の自転車の側面図。
【図２】後輪の車軸に装着されたフリーホイールと該フリーホイールに連結された複数のスプロケットの側面図。
【図３】７枚のスプロケットが連結された、本発明に係るフリーホイールの斜視図。
【図４】図１〜図３に示したフリーホイールの部分拡大斜視図。
【図５】図１〜図４に示したフリーホイールの部分拡大斜視図。
【図６】図１〜図５に示したフリーホイールの長さ方向部分断面図。
【図７】上半分を断面図にして、図１〜図６に示したフリーホイールの内側管状体を示す側面図。
【図８】図１〜図６に示したフリーホイールのための、図７に示した内側管状体の右端部側面図。
【図９】上半分を断面図にして、図１〜図６に示したフリーホイールの、外側管状体を示す左側面図。
【図１０】図１〜図６に示したフリーホイール用の、図９に示した外側管状体の左側面図。
【図１１】図１〜図６に示したフリーホイール用の、図９及び図１０に示した外側管状体の右側面図。
【図１２】上半分を断面図にして、図１〜図６に示したフリーホイール用の外側ボールレースを示す側面図。
【図１３】図１〜図６に示したフリーホイール用の、図１２に示した外側ボールレースの右端部側面図。
【図１４】上半分を断面図にして、図１〜図６に示したフリーホイール用の側板を示す側面図。
【図１５】図１〜図６に示したフリーホイール用の、図１４に示した側板の右端部側面図。
【図１６】本発明の実施の形態２に係るフリーホイールの変形例の部分断面図。
【符号の説明】
１…自転車、３…フロントフォーク、６…フロントホイール、１１…スプロケット、１５…フリーホイール、１６…内側管状体、１７…外側管状体、２０…一方向クラッチ、１８…ベアリングアセンブリ、４５…環状フランジ、４６…ベアリング面、７０…外側ボールレース、７３…側板
【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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