(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意選択的に自転車又はトレーラ自転車用の後輪駆動装置であって：
ａ．チェーン駆動装置の少なくとも１つの出力スプロケット（２ａ、２ｂ、１０２ａ、２０２ａ、３０２ａ、４３０）、
ｂ．後輪軸（３、４；１０３、１０４；２０３、３０３、４０３）、
ｃ．前記出力スプロケット（２ａ、２ｂ；１０２ａ、２０２ａ、３０２ａ、４３０）にともに回転するように接続されている駆動機構（２、１０２、２０２、３０２、４０２）であって、前記後輪軸（３、４；１０３、１０４；２０３、３０３、４０３）上で直接的又は間接的に支持される、駆動機構（２、１０２、２０２、３０２、４０２）、
ｄ．前記後輪軸（３、４；１０３、１０４；２０３、３０３、４０３）を自転車フレーム（８）に対して支持するとともに、軸方向に見て前記出力スプロケット（２ａ、２ｂ、１０２ａ、２０２ａ）と後輪（１１、２１１）の座部との間に配置され、径方向に見て前記後輪軸（３、４；１０３、１０４；２０３、３０３、４０３）を内部で支持し、径方向に見て前記自転車フレーム（８）に直接的又は間接的に接続される、少なくとも１つの軸受（９、１０９、２０９）
を含み、
前記後輪軸（３、４；１０３、１０４；２０３、３０３、４０３）は、軸方向に見て、前記自転車フレーム（８）に対して支持するように前記駆動機構（２、１０２、２０２、３０２、４０２）の一方の側においてのみ支持され、前記駆動機構（２、１０２、２０２、３０２、４０２）のトルクを前記後輪軸（３、４；１０３、１０４；２０３、３０３、４０３）に直接的に伝達するフリーホイールクラッチが、動力の流れで見て、前記駆動機構（２、１０２、２０２、３０２、４０２）と、前記後輪軸（３、４；１０３、１０４；２０３、３０３、４０３）との間に配置され、
前記駆動機構（２、１０２、２０２）は２つの軸受（５、６；１０５、１０６；２０５、２０６）によって支持され、一方の軸受（６、１０６、２０６）は、径方向に見て、内部で前記駆動機構（２、１０２、２０２）を支持し、径方向に見て、外側が前記自転車フレーム（８）に直接的又は間接的に接続され、他方の軸受（５、１０５、２０５）は、径方向に見て、外側で前記駆動機構（２、１０２、２０２）を支持し、径方向に見て、内部が前記後輪軸（２０３）上で、又は該後輪軸に螺入されるねじ上で支持されることを特徴とする、後輪駆動装置。
【請求項２】
前記後輪軸（３、４；１０３、１０４）は、少なくとも、１つの駆動軸（３、１０３）及び出力軸（４、１０４）からなることを特徴とする、請求項１に記載の後輪駆動装置。
【請求項３】
軸方向に見て前記駆動機構（２、１０２、２０２）と前記後輪（１１、２１１）の前記座部との間に配置され、径方向に見て前記後輪軸（２０３）を内部で支持する前記軸受（９、１０９、２０９）、及び、径方向に見て前記駆動機構（２、１０２、２０２）を内部で支持する前記軸受（６、１０６、２０６）は、径方向に見て、外側が同じ軸受ブッシュ（７、１０７、２０７）内でガイドされ、該軸受ブッシュ（７、１０７、２０７）は更に前記自転車フレーム（８）に接続されることを特徴とする、請求項２に記載の後輪駆動装置。
【請求項４】
前記フリーホイールクラッチは爪フリーホイールであり、前記後輪軸（３０３）の半円の凹部内に配置される少なくとも１つの回転可能な爪（１２、３１２）、及び該爪（１２、３１２）を直立にする円形のばね（１３、３１３）からなり、前記後輪軸（３０３）は、前記爪（１２、３１２）を受け入れるために、端に面する凹部（３ｂ、３ｃ）を呈する構成において、
軸方向に見て外側に配置されるとともに前記駆動機構（２、３０２）を前記後輪軸（３０３）上で支持する前記軸受（５）は、前記後輪軸（３０３）に前記爪（１２、３１２）を受け入れる前記凹部（３ｂ、３ｃ）の円の内側よりも小さい内径を呈することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の後輪駆動装置。
【請求項５】
前記フリーホイールクラッチは、前記後輪軸（２０３）と共に回転するように接続可能であるとともに、前記後輪軸（２０３）上で軸方向に変位可能なクラッチ部材（１１８、２１８）を呈することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の後輪駆動装置。
【請求項６】
前記クラッチ部材（１１８、２１８）は、前記駆動機構（１０２、２０２）に面する端面に、外周上に等間隔に広がる端歯（１１８ａ）を呈することを特徴とする、請求項５に記載の後輪駆動装置。
【請求項７】
前記クラッチ部材（１１８、２１８）は、インボリュート歯車（１１８ｂ）によって前記後輪軸（２０３）と共に回転するように接続可能であることを特徴とする、請求項５又は６に記載の後輪駆動装置。
【請求項８】
前記クラッチ部材（１１８、２１８）は、モジュール０．８を有する１６歯のインボリュート歯車（１１８ｂ）によって前記後輪軸（２０３）に動作可能にともに回転するように接続されることを特徴とする、請求項７に記載の後輪駆動装置。
【請求項９】
前記後輪軸（２０３）にその長手方向軸に対して直角に貫通し、前記後輪軸（２０３）の対応する凹部内に配置され、前記後輪軸（２０３）の中空の円筒部分内に配置されるプレッシャスプリング（１２１、２２１）によって軸方向に移動されるプレッシャピース（１１９、２１９）が、前記クラッチ部材（１１８、２１８）を、径方向に見て、前記後輪軸（２０３）の外側で前記駆動機構（２、２０２）に向かってシフトさせることを特徴とする、請求項５〜８のいずれか一項に記載の後輪駆動装置。
【請求項１０】
前記後輪軸（２０３）の前記凹部は連続的なボアであることを特徴とする、請求項９に記載の後輪駆動装置。
【請求項１１】
前記プレッシャピース（１１９、２１９）は、軸方向に見て、前記後輪軸（２０３）を前記自転車フレームに対して支持する前記軸受（１０９、２０９）と、径方向に見て前記駆動機構（１０２、２０２）を内部で支持する前記軸受（１０６、２０６）との間で支持されるディスク（１２０、２２０）によってその径方向位置で保持されることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の後輪駆動装置。
【請求項１２】
前記プレッシャピース（１１９）の両側に延びる脚部を有するプレッシャスリーブ（１２２）が、前記後輪軸（１０３、１０４）の前記駆動軸（１０３）の中空の円筒部分内に配置され、軸方向に見て、前記後輪軸（１０３、１０４）の前記駆動軸（１０３）内で前記後輪に対して支持され、前記プレッシャスプリング（１２１）を、前記プレッシャピース（１１９）の、前記駆動機構（１０２）に面する側に対して或る距離を置いて保ち、前記プレッシャスプリング（１２１）は、前記後輪軸（１０３、１０４）内に配置されるガイドブッシュ（１２４）を軸方向にシフトさせ、前記ガイドブッシュ（１２４）は、前記プレッシャピース（１１９）をガイドする凹部を呈し、該プレッシャピース（１１９）を前記クラッチ部材（１１８）に対して押圧するとともに該クラッチ部材（１１８）を前記駆動機構（１０２）に向かってシフトさせることを特徴とする、請求項２及び、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の後輪駆動装置。
【請求項１３】
前記後輪軸（３、４；１０３、１０４）が、少なくとも１つの駆動軸（３、１０３）及び出力軸（４、１０４）からなる場合に、前記駆動軸（３、１０３）及び前記出力軸（４、１０４）は、前記自転車フレーム（８）内で該後輪軸（３、４；１０３、１０４）を支持する前記軸受（９、１０９）の、前記後輪軸（３、４；１０３、１０４）の前記駆動軸（３、１０３）上に配置される前記軸受（９、１０９）の座部よりも大きい外径を呈することを特徴とする、請求項２〜１２のいずれか一項に記載の後輪駆動装置。
【請求項１４】
前記後輪軸（３、４；１０３、１０４）の前記出力軸（４、１０４）は、前記後輪（１１）に面するその端が、該後輪（１１）を締結することができる後輪フランジとして設計されることを特徴とする、請求項１３に記載の後輪駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、任意選択的に小さい走行輪を有する自転車又はトレーラ自転車用の、請求項１のプリアンブルに記載の後輪駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自転車は好ましくはチェーン駆動装置によって駆動される。この場合、軸方向に見て、クランクアームに接続されている駆動チェーンホイールは主に自転車フレームの外側にあり、後輪軸に取り付けられている出力スプロケットは、軸方向に見て、自転車フレーム内の、自転車フレームと後輪との間に主に配置されている。
【０００３】
多くの場合に折り畳み自転車として設計される、より小さい走行輪を有する自転車が、小さい梱包寸法及び重量を達成するために好ましくは用いられる。１４インチ未満の走行輪を有する自転車は、使用に適切である展開を達成するために、ペダル踏み回数と走行輪回転回数との少なくとも１：５のギア比が必要である。
【０００４】
さらに、自転車の後方に取着され、それらが取着される自転車とは対照的に、たいていは著しく小さい走行輪を呈する自転車として、トレーラ自転車が知られている。現在まで、大抵は、自転車自体に関しては、これらの走行輪には同様のギア比を有する変速機が用いられている。したがって、トレーラ自転車に乗る人は、トレーラ自転車が取着される自転車に乗る人よりも著しく高いペダル踏み回数で乗らなければならない。小さい走行輪を有するトレーラ自転車であっても、ペダル踏み回数と走行輪回転回数との、上述したギア比が必要である。
【０００５】
前述したギア比を単段チェーン駆動装置によって達成することができるように、可能な限り少ない歯を有する出力スプロケットを用いなければならない。本明細書において以下で言及する、出力スプロケット及び駆動チェーンホイールの全ての歯数は、自転車のチェーンに従来的な１２．７ｍｍのチェーンピッチに対してのものである。本発明はチェーンの他の実施形態も含む。
【０００６】
以下の解決策では、歯数が少ない出力スプロケットを用いる：
ａ.ほとんどの場合、軸方向に見て、出力スプロケットは自転車フレームと後輪との間に配置され、出力スプロケットは、自転車フレームにしっかりと接続される後輪軸上で支持される。この解決策は、曲げ荷重に起因する後輪軸に対する強度要件のために、この軸は、出力スプロケットが取り付けられるその全長にわたって最小の直径を呈しなければならず、その結果、出力スプロケットの歯数が少なくとも９歯になるという欠点を有する。この解決策は、必要なフリーホイールを後輪ハブ内又は底部ジャケット上に配置しなければならないという欠点も有する。特許文献１は、８個のみの歯を有する出力スプロケットを有するチェーン駆動装置を開示している。この場合、このシステムのために、後輪にフリーホイールクラッチが設けられないことが欠点である。フリーホイールクラッチはこの場合、動力の流れで見てクランクアームと駆動チェーンホイールとの間に配置されていなければならない。
ｂ．特許文献２は、自転車フレームの外側に配置されるとともに７個のみの歯を呈する出力スプロケットを用いるチェーン駆動装置を開示している。この解決策の欠点は、出力スプロケットが、後輪軸に直接的に螺合される雄ねじを呈すること、並びに、フリーホイールクラッチが底部ブラケットと駆動チェーンホイールとの間に配置され、その結果、クランクアームに直接的に接続される市販の駆動チェーンホイールを使用することができず、また、その結果、出力スプロケット、駆動チェーンホイール及びチェーンがフリーホイールケース内で一緒に回転することである。
ｃ．特許文献３は、それぞれ７個の歯を有する、１１個よりも少ない歯の出力スプロケットを有するチェーン駆動装置を開示している。後輪がチェーンに回転するように係合し、フリーホイールクラッチが設けられないことが欠点である。
ｄ．特許文献４は、自転車フレーム上のワンアーム後輪サスペンションを開示しており、チェーン駆動装置の出力スプロケットは、ギアケースとして設計されている自転車フレーム内の両側に取り付けられ、後輪は自転車フレームの一方の側でギアケースの外側に配置される。フリーホイールクラッチが出力スプロケットと後輪軸との間に配置される。自転車に従来的であるチェーンライン距離を自転車駆動装置のために達成するように、軸方向に見て、自転車フレームは出力スプロケットと後輪との間に薄壁ギアケースとして設計される。その結果、後輪軸とギアケースとの間、底部ブラケット軸とギアケースとの間にそれぞれ必要な剛性を達成するために、軸方向に見て、後輪軸及び底部ブラケット軸を、ギアケースに対して駆動チェーンホイールの出力スプロケットの両側にそれぞれ取り付けなければならない。そのプロセスでは、後輪軸が、フリーホイールクラッチの領域において、後輪から導入されるとともに重量によって生じる曲げモーメントを吸収しなければならず、強度要件に応じる最小の直径を呈しなければならいこと、及び、そのプロセスでは、スプロケットアセンブリの最も小さい出力スプロケットが少なくとも１３個の歯を呈することが欠点である。後輪軸及び駆動チェーンホイールが支持ギアケース内で両側に取り付けられることによって、クランクアームに直接的に接続される市販の駆動チェーンホイールを使用することができないことが更なる欠点である。
【０００７】
特許文献５、特許文献６及び特許文献７は、軸受が後輪軸をフレームに対して支持し、動力の流れで見て、フリーホイールが駆動機構と後輪軸との間に配置され、フリーホイールが後輪軸上に完全なユニットとして設置される、後輪駆動装置を明らかにしている。フリーホイールは、フリーホイールクラッチ、及び後輪軸上で駆動機構を支持する軸受を含む。
【０００８】
これらの実施形態の欠点は、フリーホイールの軸受が、各場合に駆動機構を後輪軸に対して支持し、したがって、径方向に見て、駆動機構と後輪軸との間に配置されることである。設計のために、これらの軸受間に配置されるフリーホイール機構はこの場合も同様に、径方向に見て、駆動機構のスプロケットと後輪軸との間でしか実現されない。加えて、完全なフリーホイールユニットは、軸ハブ接続部を用いて後輪軸に接続される。フリーホイールクラッチ及び軸ハブ接続部の、軸受の領域においてこれらの要素に必要な径方向の設置スペースは、おそらくは、自転車に必要とされる強度のために、この領域における１１個よりも少ない歯の出力スプロケットを有する駆動機構の実現を可能とはしない。軸方向に見て、フリーホイール機構と、後輪軸をフレームに対して支持する軸受との間に配置される駆動機構を支持し、これらの欠点の原因となるのは、特に軸受である。この軸受は、より少ない歯数を有するとともに許容可能なチェーンライン距離を有する出力スプロケットを駆動機構において実現することの妨げとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−０５４４７９号
【特許文献２】特開平１１−３２１７６８号
【特許文献３】独国特許出願公開第１０１２７６１４号
【特許文献４】特開２００５−２８９２８３号
【特許文献５】米国特許出願公開第２００６／０１０８８５８号
【特許文献６】米国特許出願公開第２００６／０１０８８５９号
【特許文献７】ベルギー特許第５５８０９０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、任意選択的に自転車又はトレーラ自転車用の、チェーン駆動装置によって駆動される少なくとも１つの出力スプロケットを有する後輪駆動装置であって、出力スプロケットは駆動機構と後輪軸との間に配置されるフリーホイールクラッチを呈し、出力スプロケットは依然として可能な限り少ない歯数を有し、後輪駆動装置は、クランクアームに直接的に接続され、自転車に従来的であるチェーンライン距離を呈する市販の駆動チェーンホイールを使用することを可能にする、後輪駆動装置を開発することである。駆動チェーンホイールとの組み合わせで、出力スプロケット及び駆動チェーンホイールの歯数の比が１：５未満となり、それによって、小さい走行輪に好適な低い総ギア比を達成することができることが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の特徴は、一般的な後輪駆動装置の場合にこの目的を達成するのに役立つ。
【００１２】
出力スプロケットが、自転車フレームの、後輪とは反対の側に配置される結果として、後輪軸は、トルクのみを伝達する必要があり、フリーホイールクラッチの領域において重量に起因する荷重は伝達する必要がないため、出力スプロケットの領域において著しく縮小した直径を呈することができ、その結果、動力の流れで見て、フリーホイールクラッチを出力スプロケットと後輪軸との間で実現することができ、出力スプロケットは、６個までの、１３個未満のはるかに少ない歯数を呈することができる。
【００１３】
出力スプロケットの歯数によって、２つの軸受を用いて支持される駆動機構の最大の外径が決まる。自転車フレームに面する側の駆動機構が、従来技術におけるように径方向に見て内部が後輪軸に対して支持されず、径方向に見て外側が自転車フレームに対して支持されることによって、生じるトルクを安全に伝達するために、強度要件を満たすフリーホイールクラッチを、駆動機構と、十分に大きい直径を有する後輪軸との間に配置するのに必要なスペースが作られる。
【００１４】
本発明の更なる有利な設計は従属項に記載されている。
【００１５】
加えて、本発明の本質的な利点は、
ａ．自転車フレーム内のワンアームサスペンションの後輪駆動装置の変形形態、及びまたサスペンションの変形形態に関して、後輪の両側に設けられることを自転車フレームにおいて実現することができること、
ｂ．例えば折り畳み自転車のために小さい折り畳み寸法を達成するように、達成することができるチェーン駆動装置のギア比によって、８インチから最高１４インチの小さい走行輪サイズを有する自転車に対して特に後輪駆動装置を用いることができ、そのプロセスにおいて、底部ブラケット軸と後輪軸との間で非常に短い軸距離を実現することができること、
ｃ．フリーホイールクラッチが駆動機構と後輪軸との間に配置されるため、走行輪内にもクランクアーム上にもフリーホイールクラッチを設ける必要がなく、その結果、様々な形状の走行輪を用いることができ、後輪駆動装置にしっかりと接続することができ、その結果、チェーン駆動装置の駆動チェーンホイールを交換するときに、同じ後輪駆動装置を、同じ達成可能な展開で様々な走行輪サイズに適合することができること、
ｄ．従属項の特徴により、特にスペース節減的に実現される変速機構成部材によって、４０ｍｍ未満であるものとすることができる人間工学的に好ましいチェーンライン距離を達成することができること
にある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】それぞれ８個、９個の歯を有する２つの出力スプロケットを呈する駆動機構、爪−フリーホイールクラッチ及び２部品後輪軸を有する、自転車フレーム内のワンアームサスペンションにおける後輪駆動装置の第１の実施形態の断面図である。
【図２】図１の駆動機構及びフリーホイールクラッチ、並びに８個の歯を有する出力スプロケットの、Ｉ−Ｉの断面図である。
【図３】後輪軸の駆動軸、出力スプロケットを呈する駆動機構、及び図１のフリーホイールケース内のフリーホイールクラッチの部分断面図である。
【図４】端歯フリーホイールクラッチの７個の歯を有する出力スプロケットを呈する駆動機構、及び２部品後輪軸を有する、自転車フレーム内のワンアームサスペンションにおける後輪駆動装置の第２の実施形態の断面図である。
【図５】プレッシャピース、プレッシャスプリング、プレッシャスリーブ及びガイドブッシュの構成部材を有する、図４のフリーホイールクラッチのＩＩ−ＩＩの部分断面図である。
【図６】図４の後輪駆動装置の対応する側面図である。
【図７】６個の歯を有する出力スプロケットを呈する駆動機構を有する後輪駆動装置、端歯フリーホイールクラッチ、中実の１０インチのプラスチック走行輪が締結されている分割されていない後輪軸の、第３の実施形態を示す図である。
【図８】６個の歯を呈する出力スプロケットを有する図７の後輪駆動装置の図である。
【図９】爪フリーホイールクラッチを有する後輪駆動装置の第４の実施形態の側面図であり、出力スプロケットは７個のみの歯を呈する。
【図１０】図４及び図７の実施形態のクラッチ部材及び駆動機構の端歯部の更なる実施形態を示す図である。
【図１１】図４及び図７の実施形態のクラッチ部材及び駆動機構の端歯の更なる実施形態を示す図である。
【図１２】図４及び図７の実施形態のクラッチ部材及び駆動機構の端歯の更なる実施形態を示す図である。
【図１３】更なる実施形態の駆動機構及びフリーホイールクラッチの断面図及び図であり、出力スプロケットは、駆動機構にともに回転するように但し取り外し可能に接続されており、７個のみの歯を呈する。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、自転車フレーム内のワンアームサスペンションの後輪駆動装置の第１の実施形態を示している。
【００１８】
チェーン１によって駆動される駆動機構２が、無端チェーン駆動装置の２つの出力スプロケット２ａ及び２ｂを呈しており、本発明の特定の特徴に従って、その一方の側の内部では、径方向に見て、この実施形態では駆動軸３及び出力軸４からなる２部品後輪軸として設計されている後輪軸に軸受５を介して取り付けられており、また径方向に見て、その他方の側の外側が軸受６を介して軸受ブッシュ７に取り付けられている。
【００１９】
軸受ブッシュ７は、自転車フレーム８にしっかりと又は取り外し可能に接続されている。軸受ブッシュ７は、２列の軸受９、好ましくはアンギュラ玉軸受を受け入れ、アンギュラ玉軸受は更に、径方向に見て、内部で後輪軸の出力軸４を支持する。アンギュラ玉軸受は、保持リング１０によって軸受ブッシュ７内に軸方向に固定されている。後輪１１が出力軸４に締結されている。後輪軸の駆動軸３は、スプライン軸３ａによって後輪軸の出力軸４に動作可能にともに回転するように接続されている。ねじ山接続又は同様の接続を同様に実現することができ、本発明に含まれる。
【００２０】
軸受ブッシュ７に接続されている、自転車フレーム内で後輪軸を支持する２つの隣接する軸受、又は、後輪１１の両側において行われる後輪軸の支持も提供すという構成も同様に可能であり、本発明に含まれる。後輪軸の駆動軸３が、衝撃によって生じる何らかの曲げモーメント、及び重量によって本質的に生じる曲げモーメントに晒されないように、本発明の特定の特徴に従って、後輪軸は、軸方向に見て、自転車フレーム８を支持するように駆動機構の一方の側においてのみ支持される。これは、径方向に見て特にスペース節減的であり、動力の流れで見て駆動機構２と後輪軸との間に配置されるフリーホイールクラッチの実現を可能にし、その結果、特に小さい出力スプロケット２ａ及び２ｂを駆動機構２において実現することができる。
【００２１】
本発明の特定の特徴によると、駆動機構２と後輪軸の駆動軸３との間には、少なくとも１つの爪１２及びばねリング１３からなる爪フリーホイールが配置される。図１に示されているように、本発明の更なる特徴によると、軸受５は、後輪軸の駆動軸３に設けられる、爪１２のための凹部の内周よりも小さい内径を呈し、その結果、これらの凹部の端面をフライス加工することができる。
【００２２】
軸受５及び６の軸方向の画定は、後輪軸の駆動軸３に螺入されるとともに、軸受５を駆動機構２に対して、駆動機構を軸受６に対して、また当該軸受を保持リング１０に対して固定するねじ１４を用いて行われる。ねじ１４の代わりにナットを用いることも可能である。この場合、後輪軸の駆動軸３は対応する雄ねじを呈しなければならない。軸受５及び６の軸方向の画定のこれらの及び更なる可能な実施形態（例えば保持リングを有する）は同様に本発明に含まれる。
【００２３】
保持リング１０をなしで済ますことも可能であり、この場合、ねじ１４が、軸受６を、軸受５及び駆動機構２を介してアンギュラ玉軸受９に対して直接的に固定する。この実施形態も本発明に含まれる。
【００２４】
ナット１５が後輪軸の出力軸４を駆動軸３に対してロックする。この例示的な実施形態では、後輪軸の出力軸４は、後輪フランジとして設計され、外周上に少なくとも３つの、好ましくは４つ又は５つのナットねじ山を呈し、このねじ山に、ねじ１６を用いて後輪１１を螺合することができる。
【００２５】
後輪駆動装置及びフリーホイールクラッチは、封止された軸受５、６及び９によって外部に対して封止され、更なるダイナミックシールは必要でない。
【００２６】
後輪軸の駆動軸３及び出力軸４を径方向にセンタリングするために、駆動軸３はセンタリング面を呈する。出力軸４は同様に後輪１１のセンタリング面を呈する。
【００２７】
本発明の更なる特徴によると、後輪軸の駆動軸３及び出力軸４の外径は、外側にあるが相互接続されていない端では、軸方向に見てアンギュラ玉軸受９の位置におけるものよりも大きいものとすることができる。
【００２８】
このように、後輪１１を受け入れ、後輪軸の出力軸４からの重量の力及びトルクを後輪１１に、及び逆方向に伝達するために、片側走行輪締結機構に関して既知である多くの実施形態を、図示されている実施形態に加えて出力軸４に提供することができる。これらの実施形態も本発明に含まれる。
【００２９】
同様に、後輪軸の出力軸４に直接的に螺合されるか、又は後輪１１の付加的な要素によって後輪軸の出力軸４に接続することができる後輪の種々の形状を用いることが可能である。
【００３０】
図１の例示的な実施形態では、ねじ１７が、軸受ブッシュ７を自転車フレーム８に締結するのに役立つ。この場合も同様に、複数の確実な又は取り外し可能な接続部がブッシュ軸受７と自転車フレーム８との間で可能であり、本発明に含まれる。
【００３１】
図２は、図１の駆動機構２及びフリーホイールクラッチの断面図Ｉ−Ｉを示している。
【００３２】
爪１２の中央において爪１２の凹部内に配置されているフリーホイールクラッチのばねリング１３は、爪１２を、径方向に見て外方へ押圧し、それによって、爪は、駆動機構２に面するその丸み部１２ａが、駆動機構２の凹部２ｃ内へ押圧される。爪１２は、後輪軸に向かって配置されているその端に、後輪軸上での爪１２の必要な回転性を可能にする湾曲部１２ｂを呈する。加えて、爪１２は、カップリングケース内でばねリング１３によって径方向内方へ押圧されるか、又はフリーホイールケース内でばねリング１３を径方向外方へ押圧する縁１２ｃを呈する。この原理によってフリーホイールクラッチが実現される：フリーホイールケース内で張力をかけられるばねリング１３は、爪１２の縁１２ｃに径方向内方への向きの力を加える。爪１２は、後輪軸に追い付く駆動機構がその凹部によって対応する径方向スペースを解放するとすぐに径方向外方へ回転し、それによって、最終的に爪の湾曲部１２ａが駆動機構２の凹部２ｃ内へ押圧される。フリーホイールケース内の後輪軸が駆動機構２に追い付くと、爪１２は再び駆動機構２によって径方向内方へ押圧され、それによって、ばねリング１３が再び張力をかけられる。これらの原理は既知であり、本明細書では更には詳述しない。
【００３３】
図２に示されているように、本発明の更なる特徴によると、出力スプロケット２ａは８個のみの歯を呈し、一方で、出力スプロケット２ｂは、図３に示されているように９個の歯を呈する。
【００３４】
図３は、出力スプロケット２ａ及び２ｂを呈する駆動機構２、並びに図１のフリーホイールケース内のフリーホイールクラッチの、後輪軸の駆動軸３の部分断面図を示している。
【００３５】
図３に示されているように、本発明の更なる特徴によると、端面に面することによってフライス加工することができる２つのみの半円の凹部３ｂ及び３ｃが、フリーホイールケース内において、後輪軸の駆動軸３の、そこに存在する直径の内部に爪１２を収容するように、駆動軸３に設けられる。
【００３６】
本発明の特徴によると、駆動機構２は、ハブ側に、平行なキーに垂直な矩形の凹部２ｄを呈し、駆動機構２は加えて、凹部の、爪１２に接触する側に、本発明の特徴による、爪の丸み部１２ａが力を伝達するように係合する半円のフライス加工可能な凹部２ｃを呈する。
【００３７】
本発明の特徴によると、後輪軸の駆動軸３、及び駆動機構２は、各場合に爪１２をガイドする半円の凹部２ｃ、３ｃをそれぞれ呈するため、駆動軸３に対するこれらの凹部２ｃ及び３ｃの絶対的な位置決めの精度に関する要件は、凹部２ｃ及び３ｃに関して複数の同様の半円の凹部２ｃ、３ｃそれぞれの間に比較的高い位置精度がある限り、低くなるように選択することができる。
【００３８】
図４は後輪駆動装置の第２の実施形態を示している。
【００３９】
分かりやすくするために、図１に関して説明され、図４に対応する機能を有して示されている図４の後輪駆動装置の部分は、図１に比して１００増えた符号によって示されている。図１における部分の説明は、以下で相容れない内容が記載されない限り、図４の対応する部分に応用される。
【００４０】
図１に比して、以下の特徴が変更されている：
ａ．フリーホイールクラッチとして、駆動機構２と、プレッシャスプリング１２１及びプレッシャプレート１１９によって軸方向にシフトすることができるクラッチ部材１１８との間に端歯接続部が実現され、インボリュート歯車がクラッチ部材１１８と後輪軸との間に実現される。
ｂ．フリーホイールクラッチのクラッチ部材１１８の圧力機構が、プレッシャスプリング１２１を、プレッシャプレート１１９の、駆動機構１０２に面する側に配置することを可能にする。
ｃ．径方向に見て、駆動機構１０２は内部がニードル軸受１０５によって後輪軸上で支持される。外側にある軸受１２６は、駆動機構１０２を軸方向に固定する働きのみする。
ｄ．駆動機構１０２は、７個のみの歯を有する出力スプロケット１０２ａを呈する。
【００４１】
ａに関して、トルクは、７個の歯を有する出力スプロケット１０２ａを呈する駆動機構１０２から、軸方向にシフトすることができるとともに、後輪軸の駆動軸１０３に動作可能にともに回転するように接続されているクラッチ部材１１８を用いて駆動軸１０３に伝達することができる。このために、端歯１１８ａが、クラッチ部材１１８の端面の外周に等間隔に広がって配置されており、対応する凹部に、図４では駆動機構１０２の対応する端歯１０２ｂに係合することができる。一方のクラッチパートナーのみが端歯を呈し、他方のクラッチパートナーはその端面に鉤爪を呈し、一方のクラッチパートナーの端歯がその鉤爪に係合することができることも同様に可能であり、本発明に含まれる。この実施形態も本発明に含まれる。
【００４２】
クラッチ部材１１８の端歯１１８ａは、後輪軸の駆動軸１０３に、その軸に対して直角に貫通し、後輪軸の駆動軸１０３の対応する凹部内に配置されるプレッシャプレート１１９によって駆動機構１０２の端歯１０２ｂ内に軸方向に押圧される。
【００４３】
径方向に見て、クラッチ部材１１８からのトルクを駆動軸１０３に伝達するインボリュート歯車１１８ｂが、クラッチ部材１１８の内部に設けられている。
【００４４】
本発明の更なる特徴によると、ＤＩＮ  ５４８０に従ったモジュール０．８を有する１６歯のインボリュート歯車１１８ｂは、クラッチ部材１１８からのトルクを駆動軸１０３に伝達するのに用いられ、その結果、歯数を４で割ることができ、基部の円の直径は１２ｍｍよりも僅かに大きく、頭部の円の直径は１４ｍｍよりも僅かに小さい。対照的に、本発明の更なる特徴によると、８個の端歯１１８ａ、したがってこの場合も同様に４で割ることができる歯数がクラッチ部材１１８の端の歯車に提供される。４で割ることができる歯数を用いて達成されるこの対称性は、クラッチ部材１１８及び駆動機構１０２の簡単な製造を可能にする。
【００４５】
本発明の特徴によると、フリーホイールクラッチのクラッチ部材１１８は、特にスペース節減的である以下の設計を呈する：クラッチ部材１１８は、端面において、端歯１１８を有する端歯部を呈し、クラッチ部材１１８は、プレッシャプレート１１９を受け入れてガイドする凹部を呈しない。プレッシャプレート１１９は、矩形として、更なる凹部を有することなく設計することができる。プレッシャプレートとは別に、円形のプレッシャロッド又は平坦なプレッシャロッドも使用することができる。これらの実施形態も本発明に含まれる。本発明の更なる特徴によると、径方向に見て、プレッシャプレート１１９を定位置に保つディスク１２０が、軸方向に見て、保持リング１１０と、径方向に見て駆動機構１０２を内部で支持する軸受１０６との間に配置されている。
【００４６】
後輪駆動装置の要素の配置の結果として、アンギュラ玉軸受１０９と後輪軸の出力軸１０４との間に、またアンギュラ玉軸受１０９と軸受ブッシュ１０７との間にも、必要な固定された嵌合を提供することができる。
【００４７】
ｂに関して、端歯部は駆動機構１０２とクラッチ部材１１８との間でクラッチとして用いられるため、クラッチ部材１１８は駆動機構１０２に対して軸方向へ移動されなければならない。これは、後述する機構に従って、後輪軸内に配置されるプレッシャスプリング１２１を介してプレッシャプレート１１９により生じる：
【００４８】
図１におけるように、相互接続される駆動軸１０３及び出力軸１０４からなる２部品後輪軸が用いられるため、図４におけるフリーホイールクラッチのプレッシャスプリング１２１のための十分な径方向の設置スペースが、後輪軸内部に、軸方向に見て、プレッシャプレート１１９とアンギュラ玉軸受１０９との間に存在しない。本発明の特徴によると、後述する構成を有するプレッシャスプリング１２１は、プレッシャプレート１１９の、駆動機構１０２に面する側に配置される。図５には、フリーホイールクラッチの後述する要素が、図４の部分断面図ＩＩ−ＩＩで示されている。駆動軸１０３内で支持される２つの脚部を有するプレッシャスリーブ１２２が、座金１２３によってプレッシャプレート１１９から或る距離を置いて保たれている。プレッシャスプリング１２１は座金１２３に接して支持され、同様にガイドブッシュ１２４に対して軸方向の力を加える。ガイドブッシュ１２４は、プレッシャプレート１１９が収容される連続的な凹部、好ましくはボアを呈する。ガイドブッシュ１２４は、プレッシャスプリング１２１の圧力を、径方向に見て、プレッシャスプリング１２１及びプレッシャスリーブ１２２の内部で、同様に軸方向に見てプレッシャプレート１１９の他方の側にガイドする。プレッシャプレート１１９は、ガイドブッシュ１２４のボアを介して、クラッチ部材１１８に対して最終的に押圧される。フリーホイールケースでは、駆動機構１０２の端歯１０２ｂはクラッチ部材１１８の端歯１１８を押圧し、端歯接続から外す。この場合、プレッシャスプリング１２１は、ガイドブッシュ１２４によって、プレッシャスリーブ１２２及び駆動軸１０３に接して支持される座金１２３に対して押圧される。上述した特徴を有するフリーホイールクラッチの設計は、特にスペース節減的であり、高いトルク値を伝達することができるフリーホイールクラッチを可能にする。アンギュラ玉軸受の、駆動軸側に存在する接触肩部の代わりに、座金１２５が、アンギュラ玉軸受１０９の接触肩部として働く。本発明の特徴によると、軸受ブッシュ１０７は、プラグ、ねじ等を用いて閉じることができるボア１０７ａを呈し、これによって、自転車フレーム、軸受ブッシュ１０７、アンギュラ玉軸受１０９、駆動軸１０３及び出力軸１０４を互いから分離する必要なく、プレッシャプレート１１９及びしたがってフリーホイールクラッチ全体を設置及び取り外すことが可能となる。このように、駆動軸１０３も例えばはんだ付けによって出力軸１０４に確実に接続することができる。この実施形態も本発明に含まれる。
【００４９】
ｃ．径方向に見て、駆動機構１０２は、後輪軸の駆動軸１０３上のニードル軸受１０５によって内部が支持される。ニードル軸受１０５は、後輪１１１がブロックされたときにペダルを介して駆動チェーンホイール、チェーン並びに最終的には出力スプロケット１０２ａ及び駆動機構１０２に作用する体重に起因するサイクリストの荷重を吸収する。外側にある軸受１２６がこの時点では、駆動機構１０２を軸方向に固定する働きしかせず、したがって特に小さい外径を有して設計することができる。内部に対して径方向に見て、軸受１２６は、駆動軸１０３に螺入される固定ねじ１１４上で支持される。軸受１２６の径方向の位置決めは、固定ねじ１１４と駆動軸１０３との間の隙間によって行われるべきである。径方向に見て、固定ねじ１１４と軸受１２６との間、及び／又は軸受１２６と駆動機構１０２との間に付加的な封止要素を設けることが同様に可能である。
【００５０】
ｄ．駆動機構１０２を支持するニードル軸受１０５の使用、及び軸受１２６の小さい外径に起因して、出力スプロケットは７個のみの歯を呈する。
【００５１】
図５は、プレッシャプレート１１９、駆動軸１０３の内部に配置されているプレッシャスプリング１２１、プレッシャスリーブ１２２及びガイドブッシュ１２４を有する、図４のフリーホイールクラッチの部分断面図ＩＩ−ＩＩを示している。
【００５２】
図６は、７個の歯を有する出力スプロケット１０２ａを呈する駆動機構１０２を有する、図４の後輪駆動装置の対応する側面図を示している。
【００５３】
図７は後輪駆動装置の第３の例示的な実施形態を示している。
【００５４】
分かりやすくするために、図４を参照して説明し、対応する機能を有して図７に示されている後輪駆動装置の部分は、図４に比して１００増えた符号によって示されている。図１〜図４における部分の説明は、以下で相容れない内容が記載されない限り、図７の対応する部分に応用される。
【００５５】
図４に比して、以下の特徴が変更されている：
ａ．後輪軸２０３は分割されないように設計されている。アンギュラ玉軸受２０９の内径は、少なくとも後輪軸２０３上の後輪２１１の座部ほどの大きさであるため、アンギュラ玉軸受２０９は設置及び取り外しすることができる。
ｂ．後輪は、後輪ハブとして設計されているねじ山付きスリーブ２２７によって後輪軸２０３に接続されている。アンギュラ玉軸受２０９と後輪軸２０３のインボリュート歯車との間で軸方向に見て、保持リングとしても設計することができる座金２２５は、軸側でアンギュラ玉軸受２０９の接触肩部として働く。径方向に見て内部にねじ山付きスリーブ２２７を呈する後輪２１１は、後輪軸２０３に螺合され、後輪軸２０３上のアンギュラ玉軸受２０９を、アンギュラ玉軸受２０９を軸方向に固定するために座金２２５に対して押圧する。嵌合を好適に選択することによって、ねじ山付きスリーブ２２７の嵌合セクション２２７ａが、固定される嵌合によって後輪軸２０３にしっかりと接続され、重量及び路面によって生じる荷重を受ける。トルクは、本質的にねじ山付きスリーブ２２７のねじ山付きセクション２２７ｂによって後輪軸２０３と後輪２１１との間で伝達される。後輪２１１を支持するねじ山付きスリーブ２２７はねじ２１５及び座金２２８によってロックされる。
ｃ．クラッチ部材２１８を駆動機構２０２に向かってシフトさせるプレッシャスプリング２２１は、プレッシャプレート２１９の、後輪２１１に面する側に配置される。後輪軸２０３が単一部品設計であるために、後輪軸２０３の内部に、プレッシャスプリング２２１を、プレッシャプレート２１９の、アンギュラ玉軸受２０９に面する側に配置するためのスペースが作られる。プレッシャスプリング２２１はガイドブッシュ２２４をプレッシャプレート２１９に対して押圧し、プレッシャプレートはクラッチ部材２１８及び駆動機構２０２に対して押圧する。プレッシャスプリング２２１は、座金２２３及びガイドチューブ２２９を介してねじ２１５に対して支持される。
ｄ．駆動機構２０２は、６個のみの歯を有する出力スプロケット２０２ａを呈する。図４の例示的な実施形態に比して、図７に示されている例示的な実施形態では、８ｍｍの内径及び１１ｍｍの外径を有する別のより小さいニードル軸受２０５が、後輪軸２０３上で駆動機構２０２を支持するように設計されている。同様に、軸受２２６は、より小さく、正確には６ｍｍの内径及び１３ｍｍの外径を有して設計されている。この例示的な実施形態はそれによって、６個のみの歯を有する出力スプロケット２０２ａを呈する駆動機構２０２の実現を可能にする。
ｅ.６個の歯を有する出力スプロケット２０２ａを用いて達成することができるチェーン駆動装置の小さいギア比のために、たった１０インチのサイズを有する中実のプラスチック走行輪さえも用いられる。十分に大きい駆動チェーンホイールの場合には８インチのサイズを有する走行輪を用いることさえも可能である。
【００５６】
図８は、６個の歯を呈する出力スプロケット２０２ａを有する、図７の後輪駆動装置を示している。
【００５７】
図９の側面図では、爪フリーホイールクラッチを有する後輪駆動装置の第４の実施形態が示されており、出力スプロケット３０２ａは７個のみの歯を呈する。増大した強度要件に応じるために、この場合の爪３１２の幅は、駆動機構３０２を支持する２つの軸受間で利用可能な後輪軸３０３の全長に相当する。さらに、図９は、爪フリーホイールの爪３１２の更なる実施形態を示している。爪３１２は、駆動機構３０２のハブ側の矩形の凹部３０２ｂに係合する平坦な矩形の先端部３１２ａを呈する。直径を選択することによって、この実施形態の場合でさえも、７個のみの歯を有する出力スプロケット３０２ａを用いることが可能となる。
【００５８】
図１０〜図１２は、図４及び図７の例示的な実施形態のクラッチ部材１１８の端歯部及び駆動機構１０２の更なる可能な実施形態の分解図を示している。符号は図４を参照する。
【００５９】
図１０は、クラッチ部材１１８及び駆動機構１０２が各場合に８歯のフライス可能な端歯車を呈する実施形態を示している。
【００６０】
図１１では、８個のフライス加工可能な端歯１１８を呈するのは一方のクラッチパートナーのみ、この場合はクラッチ部材１１８であり、一方で、他方のクラッチパートナー、この場合は駆動機構１０２は、クラッチ部材１１８の端歯１１８ａが係合するフライス加工可能な鉤爪を呈する。
【００６１】
図１２では、双方のクラッチパートナー、クラッチ部材１１８及び駆動機構１０２は、外周上で互いに隣り合って等間隔で配置されるとともに噛合する端歯１１８ｃ及び１０２ｄを有する変更された端歯部を呈する。
【００６２】
図１３は、駆動部材４０２の断面図及び図を示しており、駆動部材には、ともに回転するように但し取り外し可能に接続されている、７個のみの歯４３０ａを有する出力スプロケット４３０を締結することができる。駆動機構４０２を軸方向に固定するために、１３ｍｍの外径を有するアンギュラ玉軸受４２６を用いることができる。１１ｍｍの外径を有するニードル軸受４０５が径方向荷重を受ける。自転車フレームに対して軸方向に見て、出力スプロケット４３０は駆動機構４０２の接触肩部に当接して画定されており、軸方向の固定は、保持リング４３２を通してスペーサ（distance）スリーブ４３１によって外側から行われる。出力スプロケットに関して十分に既知であるように、トルクは、出力スプロケット４３０から円形の凹部４０２ａを介して駆動機構４０２まで伝達される。本発明は同様に、出力スプロケット４３０と駆動機構４０２との間の取り外し可能な接続部の全ての他の実施形態も含むが、ここでは別途詳述することはない。最後に、この例示的な実施形態も、本発明の特徴のため、可能な限り小さい出力スプロケット２ａ、２ｂ、１０２ａ、２０２ａ、３０２ａ、４３０を自転車のチェーン駆動装置のために実現することができることを明らかにする。
【００６３】
上述した全ての例示的な実施形態では、それぞれの例示的な実施形態において言及したものよりも多くの歯を有する出力スプロケットを実現することも同様に可能であり、本発明に含まれる。
【００６４】
上述した実施形態を用いて、以下で例示的により詳細に説明するギア比を実現することができる。
【００６５】
結果として生じるギア比は非常に小さい数を生成するため、ギア比の説明は、「１：」の予め決まった比の形であるように選択されている。それぞれのチェーン駆動装置を示すギア比のそれぞれの列には、この場合、１：のギア比の除数が列挙されている。例えば、０．１２５のギア比は例えば＝１：８として示される。
【００６６】
0005920951.tif 000002
【００６７】
上記の表は、上側部分では、複数の出力スプロケットを有する図１の実施形態の利点を明らかにしている。用いられる出力スプロケット２ａ、２ｂは、（例えば図１では８個の歯を有する出力スプロケット２ａ、９個の歯を有する出力スプロケット２ｂのそれぞれの）チェーンの位置の簡単な変更によって選択することができるため、自転車の所望の展開を設定することができる。さらに、上記の表は、単に別の市販の駆動チェーンホイールを用いることによって、同一の達成可能な展開で、同じ後輪駆動装置を１０インチから最大１６インチの全ての走行輪のサイズに適合することができることを明らかにしている。このように、同じ後輪駆動装置を、（中実のプラスチック走行輪、空気式走行輪等を有する）自転車の複数の可能な実施形態に用いることができる。
【００６８】
上記の表は、下側部分では、同じ後輪駆動装置及び同じ駆動チェーンホイールを、図１３の例示的な実施形態において取り外し可能であるように設計される出力スプロケットを単に交換することによって、１０インチ〜１６インチの様々な走行輪のサイズに関して同じ達成可能な展開で用いることができることを示している。
【００６９】
例として、可能な実施形態が、以下では６つのギアを有する多段ディレイラとして示されており、後輪駆動装置は図１に示されている２つの出力スプロケットを呈する。本発明の特定の特徴によると、多段ディレイラは、４２−３２−２４のチェーン数を有する市販の駆動チェーンホイールを用いて実現されるが、これは、このように同様のサイズの漸次的変化をギア間で達成することができるためである。
【００７０】
0005920951.tif 000003
【００７１】
出力スプロケットの歯数が特に少ない場合であってもギアを変えることが可能な技術が利用可能である場合、６個のギア、並びに１４インチ及び１２インチの走行輪サイズに関して均一なギアの漸進的変化を有する多段ギアとしての更なる可能な実施形態を以下で更に説明する。この場合でさえも、後輪駆動装置は２つの出力スプロケットを呈する：
【００７２】
0005920951.tif 000004
【００７３】
加えて、上述した本発明の特徴又は以下で特許請求される本発明の特徴を用いて、全て本発明に含まれる、複数の更なるギア比を実現することができる。
【００７４】
出力スプロケット及び駆動チェーンホイールの、特許請求の範囲において以下で言及する全ての歯数は、自転車のチェーンに従来的である１２．７ｍｍのチェーンピッチに対してのものである。そこから逸脱するチェーンピッチを有する実施形態の場合、それぞれ以下で列挙される歯数を、逸脱するチェーンピッチで除算した１２．７ｍｍの商で乗算したおおよその結果から得られる歯数が、それぞれの請求項において請求される。
【図１】
0005920951.tif 000005
【図２】
0005920951.tif 000006
【図３】
0005920951.tif 000007
【図４】
0005920951.tif 000008
【図５】
0005920951.tif 000009
【図６】
0005920951.tif 000010
【図７】
0005920951.tif 000011
【図８】
0005920951.tif 000012
【図９】
0005920951.tif 000013
【図１０】
0005920951.tif 000014
【図１１】
0005920951.tif 000015
【図１２】
0005920951.tif 000016
【図１３】
0005920951.tif 000017