(57)【要約】【課題】車輪の空気力学的性能を高め、推力の浪費を低減し、更に、軽量な自転車用ハブ及び該ハブを用いた自転車用車輪を提供する。【解決手段】レース自転車用ハブは、前方面（１１，１２）をそれぞれ有する第１及び第２の端部を備えており、第１及び第２の端部が第１セットのスポーク（２）及び第２セットのスポーク（３）をそれぞれ取着するための各々対応する第１セットのキャビティ（１３）及び第２セットのキャビティ（１５）を穿設されている。第１セットの前方キャビティはハブの半径方向に沿って第１の端部全体を横切るように穿設されており、他方、第２セットのキャビティはハブの半径方向線に対して傾斜して第２の端部全体を横切るように穿設されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方面（１１，１２）をそれぞれ有する第１及び第２の端部を備え、
前記第１及び第２の端部が、第１セットのスポーク（２）及び第２セットのスポーク（３）をそれぞれ取着するための各々対応する第１セットのキャビティ（１３）及び第２セットのキャビティ（１５）を備えた自転車用ハブ（１）において、
前記第１セットの前方キャビティ（１３）が、前記ハブの半径方向線に沿って第１の端部全体を横切るように穿設されており、
前記第２セットのキャビティ（１５）が、前記ハブ（１）の半径方向線に対して傾斜して第２の端部全体を横切るように穿設されていることを特徴とする自転車用ハブ。
【請求項２】
前記第１セットのキャビティが、前記第１端部の前方面（１１）から前記ハブ（１）の中央部に向けて軸方向に沿って穿設されている前方キャビティ（１３）であることを特徴とする請求項１に記載された自転車用ハブ。
【請求項３】
前記第２セットのキャビティが、前記第２端部の前方面（１２）から前記ハブ（１）の中央部に向けて軸方向に沿って穿設されている前方キャビティ（１５）であることを特徴とする請求項１又は２に記載された自転車用ハブ。
【請求項４】
前記第１及び第２の端部に設けられた前方面（１１，１２）が、ハブ（１）の各々側端面を形成していることを特徴とする請求項３に記載された自転車用ハブ。
【請求項５】
前方面（１１，１２）が、前記ハブ（１）の拡大された端部の側端面を形成していることを特徴とする請求項４に記載された自転車用ハブ。
【請求項６】
前方面（１１，１２）が環状であることを特徴とする請求項２〜５の内の何れか１項に記載の自転車用ハブ。
【請求項７】
前記前方キャビティ（１３，１５）が、環状の前方面（１１，１２）の半径方向寸法全体に亘って伸びていることを特徴とする請求項６に記載の自転車用ハブ。
【請求項８】
前記第１セットの前方キャビティ（１３）が、その端部に拡大部分（１３ａ）を有していることを特徴とする請求項１〜７の内の何れか１項に記載の自転車用ハブ。
【請求項９】
前記拡大部分（１３ａ）が、断面形状において部分環状体であることを特徴とする請求項８に記載の自転車用ハブ。
【請求項１０】
前記前方キャビティ（１３，１５）が、直線状端部を備えたスポーク（２，３）を受け入れ可能な形に形成されていることを特徴とする請求項1〜９の内の何れか１項に記載の自転車用ハブ。
【請求項１１】
前記ハブ（１）が、スポーク（２，３）が前方キャビティ（１３，１５）から外方に移動しないようにするための保持手段を備えていることを特徴とする請求項1〜１０の内の何れか１項に記載の自転車用ハブ。
【請求項１２】
前記保持手段が、前記ハブ（１）の第１又は第２の端部の内周面から半径方向内方に突出する環状縁側部であるストッパ（５０）であることを特徴とする請求項１１に記載の自転車用ハブ。
【請求項１３】
前記保持手段が、前記ハブ（１）から突出するスポーク（３）の一部と協働するための該ハブの第１又は第２の端部に設けられたばねリング（５１）であることを特徴とする請求項１１に記載の自転車用ハブ。
【請求項１４】
前記ばねリング（５１）が、前記ハブ（１）の外周面に穿設された溝内に嵌め込まれていることを特徴とする請求項１３に記載の自転車用ハブ。
【請求項１５】
前記ハブ（１）が後輪用ハブであって、前記第１セットのキャビティ（１３）が該ハブのスプロケット（８）が固定されている側の端部（１２）に穿設されていることを特徴とする請求項１〜１４の内の何れか１項に記載の自転車用ハブ。
【請求項１６】
リムと、ハブ（１）と、第１及び第２セットのスポーク（２，３）とからなる自転車の車輪であって、
各々のセットのスポークが、リムと前記ハブ（１）の対向配置された端部（１１，１２）との間に配置されており、
第１セットのスポーク（３）が、相互に交差するように組み合わさって配置されており、
第2セットのスポーク（２）が、前記ハブの長手方向軸線を中心として放射状に配置されていることを特徴とする自転車用車輪。
【請求項１７】
前記第１セットのスポーク（３）が、２本ずつ相互に交差して組まれていることを特徴とする請求項１６に記載の自転車用車輪。
【請求項１８】
前記第１セットのスポーク（３）が、直線状の端部を有していることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の自転車用車輪。
【請求項１９】
前記車輪が後輪であって、第１セットのスポーク（３）が、スプロケット（８）に近接した側に位置していることを特徴とする請求項１６〜１８の内の何れか１項に記載の自転車用車輪。
【請求項２０】
請求項１乃至１５の内の何れか１項に記載のハブ（１）を備えかつ第１セットのスポーク（３）が第１セットのキャビティ（１３）内に受け入れられており、第２セットのスポーク（２）が第２セットのキャビティ（１５）内に受け入れられていることを特徴とする請求項１６乃至１８の内の何れか１項に記載の自転車用車輪。
【請求項２１】
前記第１及び第２セットのスポーク（２，３）の頭部（２ａ，３ａ）とハブ（１）の当接表面との間に力分配部材（１４，１６）が設けられていることを特徴とする請求項２０に記載の自転車用車輪。
【請求項２２】
前記力分配部材が、前記スポーク（２）の頭部（２ａ）を支持するためのテーパ付き中央孔（１６ａ）を備えたタイル状板（１６）であることを特徴とする請求項２１に記載の自転車用車輪。
【請求項２３】
前記力分配部材が、前記スポーク（３）の頭部（３ａ）を前記キャビティ（１３）の拡大部分（１３ａ）に係合させるためのテーパ付き中央孔（１４ａ）を備えた半円筒状本体（１４）であることを特徴とする請求項２１に記載の自転車用車輪。
【請求項２４】
前記ハブ（１）の第１又は第２の端部に被覆リング（１７）が取付けられていることを特徴とする請求項１〜２３の内の何れか１項に記載の自転車用車輪。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自転車、とくにレース用自転車のハブに関し、前方面をそれぞれ有する第１及び第２の端部を備え、前記第１及び第２の端部が、第１セットのスポーク及び第２セットのスポークをそれぞれ取着するための各々対応する第１セットのキャビティ及び第２セットのキャビティを備えた自転車用ハブに関するものである。また、同時に本発明はリムと、ハブと、第１及び第２セットのスポークとからなる自転車の車輪に関する。
【背景技術】
【０００２】
レース中最良の性能を提供するために、車輪は種々の要求を満足させなければならない。まず、車輪は極めて良好な空気力学的特性を持たねばならない。通常の後輪において、車輪ハブはその端部に肘状形式に屈曲されかつ半径方向フランジの２つの側に交互に配置される、車輪スポークの端部分の係合用の軸方向孔を有する半径方向フランジを備えている。かかる配置により、各スポークはフランジから突出し、かくして車輪の空気力学的性能を減じる空気の渦を発生する。
【０００３】
さらに、車輪が前進させられる前に該車輪の変形においてペダル上の力の１部分が浪費されるのを回避するために車輪の横方向の高い剛性を保証する必要がある。どのようなレース条件においてもペダルへの動力作用は右および左ペダルへ交互に伝達される。それゆえ、ペダルの運動の間中、自転車の長手方向軸線に対して横方向の屈曲トルクが右側および左側に交互に発生される。この屈曲トルクの印加は車輪の横方向の変形のたびに発生し、それは、議論されるように、エネルギの浪費かつそれゆえより短い前進運動を発生する。さらに示されたことは、人体の輪郭に基づいて、ペダルへのより大きな推力が最も上方の位置から出発して、１５°〜２０°の第１の回転角度の間中設けられる。車輪の横方向の変形はそれゆえペダルの運動の最も有効な部分の間中推力の浪費を伴う。
【０００４】
車輪の横方向の柔軟性、すなわち車輪リムがスポークとリムの変形の結果としてハブに対して横方向に移動される可能性をできるだけ減少するために、ハブに対して直交する平面に関連してハブの各端に接続される各列のスポークの傾斜ができるだけ大きいことが望ましい。しかしながら、通常の車輪において、スプロケツトに隣接するハブの端部において、この傾斜はスポークの肘状に屈曲された端部分と直ぐに隣接するスプロケツトとの間の干渉によって制限される。すでに議論されたように、これらの通常の車輪において、前記肘状部分一方側および他方側で交互に半径方向フランジの孔に係合する。それゆえ、外側から半径方向フランジの孔に係合する肘状部分はスプロケツトに近接しかつそれゆえスプロケツトとの干渉を回避するための要求により制限される傾斜を有する。この結果として、その端部分が内側から半径方向フランジの孔に係合するスポークの傾斜は同様により制限される。かくして、車輪の横方向の柔軟性は比較的高い。
【０００５】
最後に、軽い車輪を設けるという要求がある。実際に車輪はそれらの回転および前進運動のため、それらの重量の２倍まで自転車を動かすのに必要とされるエネルギに影響を及ぼすことが知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、従来装置においては、車輪の各スポークがフランジから突出することにより、車輪の空気力学的性能を減じる空気渦を発生し、車輪の横方向の変形がペダルの運動の最も有効な部分において推力の浪費をもたらし、車輪の横方向の柔軟性が比較的高い等の問題点があり、また、車輪を軽量にするという要求も存在している。
【０００７】
本発明の目的は上記で示された要求である、車輪の空気力学的性能を低下させる空気渦の発生を抑え、車輪の横方向の変形がペダルの運動による踏力の最も有効な部分において推力の浪費することなく、車輪の横方向の剛性が比較的高い自転車用のハブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明によれば、前記第１セットの前方キャビティが、前記ハブの半径方向線に沿って第１の端部全体を横切るように穿設されており、前記第２セットのキャビティが、前記ハブの半径方向線に対して傾斜して第２の端部全体を横切るように穿設されていることを特徴とする自転車用ハブが提供される。
【０００９】
かくして、本発明による車輪において、ハブの各端部に接続されるすべてのスポークが同一平面内に配置されかつ車輪の空気力学的特性に有害となる空気渦を発生するかも知れない肘状部分を持たない。それゆえ、ハブは寸法が減少されかつ空気流に対してより好都合である。
【００１０】
そのうえ、同一平面上のスポークの配置により、その傾斜は車輪スポークのすべてに関して満足のいく値に選ばれることができ、それは通常の解決方法に比して車輪の横方向の剛性を非常に増加する。剛性の増加は概ね４３％程度に達するものである。
【００１１】
また、本発明は、上記した目的を達成するために、もう１つの本発明によれば、各々のセットのスポークが、リムと前記ハブの対向配置された端部との間に配置されており、第１セットのスポークが、相互に交差するように組み合わさって配置されており、第2セットのスポークが、前記ハブの長手方向軸線を中心として放射状に配置されていることを特徴とする自転車用車輪が提供される。
【００１２】
好ましくは、第１セットのスポークは、２本ずつ相互に交差して組まれている。また、第１セットのスポークは直線状の端部を有している。その上、好ましくは、かかる構成を備えた車輪は後輪として使用され、第１セットのスポークは、スプロケットに近接した側に位置している。
【００１３】
最後に、半径方向外方にハブ本体から突出する半径方向フランジの除去は車輪の重量を軽くする。
【発明の効果】
【００１４】
叙上のごとく、本発明は、ハブの各端部に接続されるすべてのスポークが同一平面内に配置されかつ車輪の空気力学的特性に有害となる空気渦を発生するかも知れない肘状部分を持たず、ハブの寸法を減少し、また、同一平面上のスポークの配置により、車輪の横方向の剛性を非常に増加し、さらに、半径方向フランジを除去して非常に軽い車輪を備えた自転車の後輪を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
好適な実施例において、ハブの各端部には２本ずつ交差する６個のみのスポークが設けられる。１６個のスポークを有する通常の解決方法に比してスポークの数を減少したこの配置は４０ｋｍ／ｈの速度で空気力学的牽引の０．５％までの減少を生じさせる。
【００１６】
この好適な実施例において、自転車のチエーンの係合のためにスプロケツトに向かい合っているハブの端部で、キャビティは半径方向に対して傾斜された方向に沿って延び、その結果前記スポークは動力を備えたスプロケツトにより伝達されるねじれ運動を支持するために２本ずつ互いに交差するように配置される。
【００１７】
本発明のさらに他の好適な実施例によれば、各スポークの頭部とハブのそれぞれの当接面との間に力分配部材が挿入される。
【００１８】
スプロケツトから大きく離れている、ハブの左端の場合において、この力分配部材は例えばスポーク頭部を支持するためのテーパ付き中央孔を有するタイル形状の板によって形成され得る。代わってスプロケツトに面しているハブの端部の場合において、前記力分配部材はそれぞれのキャビティの拡大部内に収容される半筒状体でありかつスポーク頭部の係合のためのテーパ付き中央孔を有する。
【００１９】
さらに本発明の１つの特徴によれば、ハブは該ハブのそれぞれの前方キャビティの外方への軸方向移動を阻止するための軸方向保持手段を備えている。スポークがハブの軸線に関連して半径方向に延びるスプロケツトから大きく離れているハブ端において、前記軸方向保持手段は例えば、スポークの拡大頭部のまたは頭部と関連付けられる力分配部材のストッパ環状面を画成するように、ハブの半径方向内面から半径方向に内方に突出する環状縁部の形にすることができる。
【００２０】
このストッパ縁部は、各スポークの拡大頭部が、ストッパ縁部により画成される障害物を克服する半径方向運動により、ハブの内側からそれぞれのキャビティに挿入され得るので、ハブへのスポークの取り付けを妨げず、この半径方向運動はスポークがハブ軸線に対して半径方向にしたがって配置されるので可能である。スポークが例えば２本ずつ互いに交差するように配置される、スプロケツトに近接するハブ端において、ハブと同軸の理論的シリンダに対して正接する方向に沿って、各スポークの拡大頭部は、それと連係する力分配部材により、軸方向成分のみを有する運動によりハブのそれぞれのキャビティに挿入されねばならず、その結果、上述した型のストッパ縁部はスポークの取り付けを妨げる。
【００２１】
それゆえ、この場合に、本発明によって、軸方向保持手段は例えば、スポークの端部分がそれぞれのキャビティ外方への軸方向移動を阻止するように、ハブから外方に突出するスポークの前記端部分の１部分と協働するように、ハブに、例えば該ハブの外周面に取り付けられて半径方向に伸びるばねリングの形にすることが可能である。
【００２２】
本発明のさらに他の特徴および利点は、単に非限定の例として示される、添付図面に関連して以下で行う説明から明らかとなる。
【実施例】
【００２３】
図１を参照して、参照符号１はその端部が２列のスポーク２，３によって車輪リム（図示せず）に接続される自転車の後輪のハブを総括的に示す。
【００２４】
通常の技術によれば、ハブ１は自転車のフレームに固定される筈でありかつ自転車のチエーンに選択的に係合するスプロケツト８を備えた自在輪ユニツト７を通常の方法において支持する軸６に軸受４，５により回転可能に取り付けられる。
【００２５】
図面に示されるように、ハブ１の両端は半径方向フランジによって阻まれ、そして環状端面１１，１２を有する２つの軸方向の環状フランジ９，１０を有する。
【００２６】
そのうえ、図示のごとく、両列のスポーク２，３は肘状様式において屈曲されない、真っ直ぐな端部分２ａ，３ａにより配置される。
【００２７】
図８に明瞭に示されるように、環状端面１２は該環状端面の半径方向寸法全体にわたって延びる複数のキャビティ１３を有する。これらのキャビティは、スポーク３（また図４参照）のそれぞれの拡大した直径を有する端部分３ａを受容する。更に拡大した直径を備えた頭部３ｂは、各キャビティ１３の、断面において半円形の、拡大部分１３ａ（図８）に受容される半筒状体（図５〜図７）を有する力分配部材１４の挿入により軸方向フランジ１０の内面に対して当接する。
【００２８】
図４に明瞭に示されるように、図示例において、キャビティ１３は半径方向に対して傾斜された方向に沿って延び、その結果スポーク、図示例において合計６個が、２本ずつ互いに交差するように配置される。半筒状体１４は、頭部３ｂの当接用のテーパ面１４ｂを備えた、それぞれの端部分３ａの通路用の中央孔１４ａを有する。該孔１４ａはその主部分に沿って平らにされた空気力学的断面を有するスポークの通路用の２つのキャビティ１４ｃを有する。
【００２９】
反対端において、ハブ１は同様に環状端面１１から形成されかつこの面の半径方向寸法全体にわたって延びる複数のキャビティ１５を有している。この場合に、キャビティ１５は、スポーク２が互いに交差しないので、半径方向に向けられる。スポーク２の各端部分２ａはそれぞれのキャビティ１５内に受容されかつその端部頭部２ｂはタイル形状に作られる力分配部材１６（図９〜図１１）の挿入により軸方向フランジ９の内面に対して当接し、中央孔１６ａはテーパ面１６ｂにより終端しかつスポーク断面の形状に対応する、２つのキャビティ１６ｃを備えている。
【００３０】
図示のごとく、すべてのスポーク２，３は肘状に屈曲された端部を設けることを必要としないハブに接続される。すべてのスポーク３は、スプロケツト８との干渉を回避する必要により許容される最大傾斜において、同一平面内に配置される。それゆえ、高い空気力学的性能を有しかつ横方向に堅固な車輪が得られる。また車輪の重量は、通常の解決において使用される、ハブの端部半径方向フランジの除去により非常に減少される。キャビティ１３，１５の備えは車輪の組み立てを容易に、そして力分配部材１４，１６の備えは高い強度特性および信頼性を保証する。ハブの環状端面１１においてそれぞれの縁部１１ａに嵌合される縁部を有する被覆リング１７が取り付けられる。
【００３１】
図１２、図１３は、軸方向保持手段がスポークの端部分がそれらのそれぞれのキャビティの外方に軸方向に動くのを阻止するために設けられる本発明の変形例を示す。この場合に、スプロケツト８から離れているハブの端部は各スポーク２の端部分２ａの拡大頭部２ｂと連係する力分配部材１６用のストッパ面を画成するように環状フランジ９の内面から半径方向に内方に突出するストッパ縁部５０を有している。
【００３２】
力分配部材１６が設けられない場合においても同様に、縁部５０は拡大頭部２ｂと協働のために直接設けられ得る。ストッパ縁部５０は、スポーク２が軸線１ａに対して半径方向に沿ってすべて向けられるので、ハブ上でのスポークの組み立てを妨げず、その結果各拡大頭部２ｂは半径方向運動によりキャビティを通って内部からスポークを摺動することによりそれぞれのキャビティ１５に挿入され得る。
【００３３】
スプロケツト８に近いハブの端部に、スポーク３が半径方向に傾斜された方向に沿って配置され、その結果ストッパ縁部５０の形のストッパ手段がスポークの適切な取り付けを妨げる。それゆえ、ストッパ手段は好ましくはハブ１の外面に形成された周辺溝（同様に図１３参照）内に挿入されるばねリング５１の形である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
これらの特徴により、ハブへのスポークの取り付けは図１〜図１１に示した解決の利点を維持しながら安定的にかつ安全に行え、また同時に、スポークがフランジから突出しないために、空気力学的に有利であり、更に、スポーク本数が少ないので、車輪全体の組上がり重量が軽量である割には駆動力が伝達されるスプロケット側のスポークの伸延方向をハブの半径方向線に対して傾斜させ、同時に反対側のスポークの伸延方向をハブの半径方向と一致さることにより、駆動力の浪費が防げると共に車輪の横方向に対する剛性も向上するので、特に、競技用の自転車に取り付けた場合に本発明によるハブ及び車輪の効果を最大限に発揮できる。
【００３５】
もちろん、本発明の原理は同一のままで、構造および実施例の細部は、本発明の範囲から逸脱することなく、単なる例として説示されたものに対して広範に変化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による自転車の後輪におけるハブを示す部分断面図である。
【図２】図１の細部を示す拡大図である。
【図３】図１の細部をさらに示す拡大図である。
【図４】図１のハブの右方端を示す正面図である。
【図５】図３の細部を拡大して示す斜視図である。
【図６】図５の細部を示す正面図である。
【図７】図６の線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿う断面図である。
【図８】図１のハブの一端を示す斜視図である。
【図９】図２の細部を拡大して示す斜視図である。
【図１０】図９の細部の断面図である。
【図１１】図１０の線ＸＩ−ＸＩに沿う断面図である。
【図１２】図１の変形例を示す部分断面図である。
【図１３】図８の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  自転車の後輪のハブ
２  スポーク
２ａ  端部分
２ｂ  拡大頭部
３  スポーク
３ａ  端部分
３ｂ  拡大頭部
１１  環状端面
１２  環状端面
１３  キャビティ
１３ａ  拡大端部分
１４  力分配部材
１４ａ  中央テーパ付き孔
１５  キャビティ
１６  力分配部材（タイル形状板）
１６ａ  中央テーパ付き孔
５０  環状縁部
５１  ばねリング
５２  溝
【図１】
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【図２】
2006256617.tif 000004
【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】
2006256617.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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