(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪（２）および後輪（３）をフレーム（４）に取り付けた自転車（１）であって、
該後輪（３）は、ハブに搭載される遊星ギアボックス（１７）であって、該遊星ギアボックス（１７）を囲む外側筐体（１９）と、スピンドル（１８）と、被駆動輪（１６）と、を有する遊星ギアボックス（１７）を備え、
該後輪（３）は、後方アーム（１３）のみにより該後輪（３）の一方の側で該フレーム（４）に取り付けられ、
該後方アーム（１３）は、ほぼ筒形形状をなし、駆動輪と、被駆動輪（１６）と、該駆動輪から該被駆動輪（１６）へと駆動力を伝達する無端の引っ張り要素（１５）とを収容する内側空胴を有し、
該後方アーム（１３）は、その後端において、該遊星ギアボックス（１７）を囲む外側筐体（１９）の周りに外側から取り付けられた軸受（２７）と係合するようにされた横に突出する取付部分（２９）を有し、該取付部分（２９）は、該遊星ギアボックス（１７）を囲む外側筐体（１９）の軸方向における外側筐体（１９）の両端の間にまで延在していることを特徴とする自転車。
【請求項２】
請求項１に記載の自転車において、該無端引っ張り要素はチェーンであり、該駆動輪と該被駆動輪はスプロケットであることを特徴とする自転車。
【請求項３】
請求項１に記載の自転車において、該無端引っ張り要素は歯の付いた、もしくは平のベルトであり、該駆動輪と該被駆動輪はプーリーであることを特徴とする自転車。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の自転車において、該引っ張り要素は上方走行部と下方走行部とからなり、下方走行部はスイングアームに装着した張り車により係合され、スイングアームは張り車を上方走行部に向けて付勢するようにバイアスを掛けられていることを特徴とする自転車。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の自転車において、該後方アームはその前方端部を自転車フレームに固定的に取り付けられたカンチレバーアームであることを特徴とする自転車。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の自転車において、該後方アームはその後方端部の個所、あるいはその近傍からフレームへ伸長する支柱により補強されることを特徴とする自転車。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の自転車において、該後方アームはその前方端部が自転車フレームに枢着されてスイングアームを構成し、スイングアームの後方端部に車輪が取付けられ、スイングアームとフレームとの間でばねとダンパーとの組立体が作用することを特徴とする自転車。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の自転車において、該後方アームは対応した内側リブを持つ一対の凹面形の半殻を備え、該内側リブは、該内側リブと半殻それぞれと一体形成される内側の接合スタッド間に延在することを特徴とする自転車。
【請求項９】
請求項８に記載の自転車において、一方の前記凹面形の半殻には螺装しためくら孔が設けられ、他方の前記凹面形の半殻には、前記一対の凹面形の半殻のそれぞれを一緒に固定的に取り付けるための螺装固締具を受け入れる貫通孔が設けられることを特徴とする自転車。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の自転車において、該内側リブと該接合スタッドとは引っ張り要素に関連して配置され、少なくとも１つのスタッドが無端引っ張り要素で界接した領域内に位置するようにされることを特徴とする自転車。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の自転車において、引っ張り要素は上方と下方との走行部を備え、さらに該内側リブと該接合スタッドとは引っ張り要素に関連して配設されて、該接合スタッドが全て引っ張り要素の上方走行部より下方に位置するようにされることを特徴とする自転車。
【請求項１２】
ハブギアボックス（１７）を囲む外側筐体（１９）と、スピンドル（１８）と、被駆動輪と、を具備する該ハブギアボックス（１７）を有する後輪（３）を、該後輪（３）の一方の側でフレーム要素に邪魔されることなく取り付けることができる自転車用フレーム（４）であって、
該自転車用フレーム（４）は、ほぼ筒形の形状をなし、駆動輪と、該被駆動輪（１６）と、該駆動輪から該被駆動輪（１６）へと駆動力を伝達する無端の引っ張り要素（１５）とを収容する内側空胴を有する後方アーム（１３）を備え、
該後方アーム（１３）は、その後端において、該ギアボックス（１７）を囲む外側筐体（１９）の周りに外側から取り付けられた軸受（２７）と係合するようにされた横に突出する取付部分（２９）を有し、該取付部分（２９）は、該遊星ギアボックス（１７）を囲む外側筐体（１９）の軸方向における外側筐体（１９）の両端の間にまで延在していることを特徴とする自転車用フレーム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の自転車のフレームにおいて、該後方アームはその前方端部が自転車フレームの残部に枢着されてスイングアームを構成し、該スイングアームと該フレームとの間で、ばねとダンパーとの組立体が作用することを特徴とする自転車のフレーム。
【請求項１４】
請求項１２に記載の自転車のフレームにおいて、該後方アームは、その前方端部が自転車のフレームに固定的に取り付けられたカンチレバーアームであることを特徴とする自転車のフレーム。
【請求項１５】
請求項１２に記載の自転車のフレームにおいて、該後方アームは、その後方端部の個所あるいはその近傍からフレームまで伸長する支柱で補強されることを特徴とする自転車のフレーム。
【請求項１６】
請求項１２乃至１５のいずれか一項に記載の自転車のフレームにおいて、該後方アームは、その前方端部が該自転車のフレームに枢着されてスイングアームを構成し、該スイングアームの後方端部に車輪が取り付けられ、該スイングアームと該フレームとの間では、ばねとダンパーとの組立体が作用することを特徴とする自転車のフレーム。
【請求項１７】
請求項１２乃至１６のいずれか一項に記載の自転車のフレームにおいて、該後方アームは、対応した内側リブを持つ一対の凹面形の半殻を備え、該内側リブは、該内側リブと前記一対の凹面形の半殻のそれぞれと一体形成される
内側の接合スタッド間に延在することを特徴とする自転車のフレーム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の自転車のフレームにおいて、一方の前記凹面形の半殻には螺装しためくら孔が設けられ、他方の前記凹面形の半殻には前記一対の凹面形の半殻のそれぞれを一緒に固定的に取り付けるための螺装固締具を受け入れる貫通孔が設けられることを特徴とする自転車のフレーム。
【請求項１９】
ハブギアボックス（１７）を囲む外側筐体（１９）と、スピンドル（１８）と、被駆動輪と、を具備する該ハブギアボックス（１７）を有する後輪（３）を、該後輪（３）の一方の側でフレーム要素に邪魔されることなく取り付けることができる自転車用フレーム（４）用の後方アーム（１３）であって、
該後方アーム（１３）は、ほぼ筒形の形状をなし、駆動輪と、該被駆動輪（１６）と、該駆動輪から該被駆動輪（１６）へと駆動力を伝達するように閉径路を取り巻くように延在する無端の引っ張り要素（１５）とを収容する内側空胴を有し、
該後方アーム（１３）は、その後端において、該ギアボックス（１７）を囲む外側筐体（１９）の周りに外側から取り付けられた軸受（２７）と係合するようにされた横に突出する取付部分（２９）を有し、該取付部分（２９）は該遊星ギアボックス（１７）を囲む外側筐体（１９）の軸方向における外側筐体（１９）の両端の間にまで延在していることを特徴とする自転車フレームの後方アーム。
【請求項２０】
請求項１９に記載の後方アームにおいて、その前方端部に、スイングアームを構成するため後方アームを自転車フレームの残部に枢着する取付手段を、そしてその長さの中ほどに、スイングアームとフレームとの間で作用するばねとダンパーとの組立体を装着する取付手段とをさらに備えることを特徴とする後方アーム。
【請求項２１】
請求項１９または２０に記載の後方アームにおいて、該後方アームは、対応した内側リブを持つ一対の凹面形の半殻を備え、該内側リブは、該内側リブと前記一対の凹面形の半殻のそれぞれと一体形成される内側の接合スタッド間に延在することを特徴とする後方アーム。
【請求項２２】
請求項２１に記載の後方アームにおいて、一方の該凹面形の半殻には螺装しためくら孔が設けられ、他方の該凹面形の半殻には該半殻を一緒に固定的に取り付けるための螺装固締具を受け入れる貫通孔が設けられることを特徴とする後方アーム。
【請求項２３】
請求項２１または２２に記載の後方アームにおいて、該内側リブと該接合スタッドとは後方アームに収容される引張り要素のための該閉径路を提供するように配設され、一部のスタッドは該閉径路で界接した領域内に位置することを特徴とする後方アーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自転車に関し、特に駆動される車輪のハブに収容された遊星ギアの切替え機構を備えた自転車に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハブに搭載されたギアボックスは自転車技術ではよく知られており、公知の遊星ギアボックスの原理を従来から基準としている。今日市場では２、３、４、５、７、８、さらには１４の速度比を持つ自転車の遊星ギア付きハブが入手可能である。
【０００３】
従来の、ハブに搭載の３速ギアボックスには中心のスピンドル（心棒）が設けられ、その両端部は自転車のフレームに不動に取り付けられている。太陽ギアは非回転的にスピンドルに取り付けられ、スピンドルにより回転可能に支持される遊星担持盤に取り付けた遊星ギアと係合する。自転車のチェーンと係合する駆動スプロケットはスピンドルと同軸に回転する。
【０００４】
環状ギアは遊星ギアに係合されて動くことができ、駆動スプロケットや、車輪のスポークを取り付けるハブの外側筐体と係合しこれらにより回転する。遊星担持盤も同様に動くことができ、駆動スプロケットやハブと係合しこれらにより回転する。
【０００５】
「低速」ギア位置で、駆動スプロケットと環状ギアは共に回転し、遊星担持盤はハブにより回転して、車輪が駆動スプロケットよりも遅く回転する。
【０００６】
「中速」ギア位置で、駆動スプロケットは環状ギアと係合し、ハブも同様に環状ギアと係合して、車輪が駆動スプロケットと同じ速さで回転する。
【０００７】
「高速」ギア位置で、駆動スプロケットは遊星担持盤と係合し、環状ギアはハブと係合して、車輪が駆動スプロケットよりも速く回転する。
【０００８】
本発明はハブのギアボックスの内側の仕事には関わらず、自転車の車輪をギアボックスの外側筐体に取り付けることと、トルクを駆動スプロケットからギアボックスの外側筐体へ、そしてそこから車輪へと伝達するために中心のスピンドルを回転を防いで自転車のフレームに対して保持すべきこととを考察する。
【０００９】
遊星ギア付きハブの主な利点は、ギアがハブの外側筐体の中にコンパクトに封止されることである。ギアは水や土礫から防護されるから、遊星ギア付きハブは少しのメンテナンスしか必要としない。
【００１０】
その他の利点は、後ろの変速機の機構がギアを切り替える必要がないことである。これは自転車のチエーン伝動を簡単にする。なぜなら乗り手がギアを切り替えるときに、従来の多スプロケット変速機の構成でのようにチェーン径路が自転車のフレームに対して移動しないからである。固定されたチェーン径路であるから、自転車のチエーン伝動装置をほこりからさらに防護するために、自転車にチェーンカバーを取り付けることもできる。このチェーンカバーはまた、乗り手の脚や衣服がチェーンの潤滑剤によって汚れるのを防護する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが遊星ギア付きハブの現況技術には欠点がある。遊星ギア付きハブは通常長い中心スピンドルを有して設計され、その両端部は自転車の後輪の両側で自転車フレームに取り付けられるようにされているために、例えばタイヤがパンクした際タイヤを車輪から取り外すためには、遊星ギア付きハブも含めた後輪全体を自転車フレームから取り外して空気の抜けたタイヤを修理しなければならない。これは極端に時間を浪費する。
【００１２】
自転車に後方チェーン伝動装置のカバーが付いている場合、後輪の取外しにはさらに多くの時間が必要となる。先ずカバーの取外しを要し、それから遊星ギア付きハブの車軸のナットを緩めなければならない。そうすれば自転車の伝動チェーンが取り外しでき、その結果として自転車の後輪も含む遊星ギア付きハブが取り外し可能となり、タイヤが修理できる。
【００１３】
現在の遊星ギア付きハブの別の欠点は、自転車を車両で運搬したり自転車をコンパクトなスペースに格納したりするために、後輪を取り外す必要のある場合は、同様な時間を浪費する手順を踏まなければならないことである。
【００１４】
「遊楽用車両」と称して２０００年に日本のソニーにより呈示された自転車では、自転車の後輪の一方の側だけに単一の後方アームを伸長させた自転車フレームに、遊星ギア付きハブを取り付けることが提案されている。こうした取付は、自転車フレームから遊星ギア付きハブや車輪を取り外す要なくタイヤを取り外すことができる。この遊楽車両は必要な剛性と強度とを達成するための頑丈な後方アームと、全体が露出した後方のチェーン伝動装置とを有し、後方チェーン伝動装置は、自転車フレームに取り付けたペダルに装着されている駆動スプロケットと、後方のハブのところの従動スプロケットと、各スプロケットを連結する伝動チェーンとを備えている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の目的は、後輪がハブの中に遊星ギア式伝動機構を具備し、後輪が一方の側だけから取り付けられ、さらにペダルから後輪への駆動装置列が格納されるコンパクトな自転車を提供することにある。
【００１６】
さらなる目的は、後輪を一方の側だけから自転車フレームに取り付け、かつハブのギアボックスを装備した自転車において、後輪が着脱自在にハブギアボックスに取り付けられ、自転車からギアボックスを取り外さずに後輪が取外し可能となる自転車を提供することにある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の一態様は、前後の車輪をフレームに装着した自転車において、後輪は外側筐体とスピンドルと被駆動輪とを有した遊星ギアボックスを備え、さらに後輪は、ギアボックスの筐体に取り付けた軸受と係合するようにされた横方向に伸びる取付部をその後端部に具えた後方アームにより、車輪の一方の側だけがフレームに取り付けられ、また後方アームがほぼ筒の形状をなして駆動輪と、被駆動輪と、駆動輪から被駆動輪へ駆動力を伝達する無端の引張り要素とを収容するようにされた中間の空胴を有するような自転車を提供する。
【００１８】
無端引張り要素はチェーンとし、駆動と被動の車はスプロケットとするのが好都合である。また無端引張り要素は歯の付いた、あるいは平のベルトでもよく、駆動と被動の車は対応したプーリーでもよい。
【００１９】
後方アームは、その前方端部を自転車フレームに固定的に取り付けられたカンチレバーアームとしてもよく、また後方アームはその後方端部の個所から、あるいはその近傍からフレームまで伸びる支柱で補強してもよい。
【００２０】
自転車フレームに後方アームの前端部を枢着してスイングアームを構成し、スイングアームの後端部に車輪を取り付けることにより、自転車のフレームに後方の緩衝装置を組み入れてもよい。この場合は、スイングアームとフレームとの間で作用するばねとダンパーとの組立体が設けられる。
【００２１】
本発明の第二の態様は、外側筐体とスピンドルと被駆動輪とを持つハブギアボックスを備えた後輪を、フレーム要素により車輪の一方の側が邪魔されることなく取り付けることのできる自転車のフレームを提供する。このフレームは後方アームを備え、後方アームはギアボックスの筐体に取り付けた軸受と係合するようにされた横方向に伸びる取付部をその後端部に有する。さらに後方アームはほぼ筒の形状をなし、駆動輪と、被駆動輪と、駆動輪から被駆動輪へ駆動力を伝達する無端の引張り要素とを収容するようにされた中間の空胴を持つ。
【００２２】
一実施形態では、フレームは単一の後方アームを備え、その後端部に後輪が取り付けられ、後輪は後方アームの一方の側に配設される。また、後方アームはその後端部の個所から、あるいはその近傍からフレームまで伸びる支柱で補強することもできる。
【００２３】
本発明の第三の態様は、外側筐体とスピンドルと被駆動輪とを持つハブのギアボックスを備えた後輪を、後輪の一方の側を妨げずに装着できる自転車フレームの後方アームを提供する。この後方アームは、ギアボックスの筐体に取り付けた軸受と係合するようにされた横方向に伸びる取付部をその後端部に有し、さらに後方アームはほぼ筒の形状をなして、駆動輪と、被駆動輪と、駆動輪から被駆動輪へ駆動力を伝達する無端の引張り要素とを収容するようにされた中間の空胴を有する。
【００２４】
駆動輪は後方アームに取り付けた軸受で支持されるペダルの車軸に取り付けることができる。
【００２５】
一実施形態では、後方アームは内側のリブを有した一対の凹面形の半殻を備えており、リブは、リブと半殻それぞれと一体形成される内側のスタッド間に延在する。好ましくは一方の半殻のスタッド１１５には螺装しためくら孔を設け、他方の半殻のスタッドには螺装固締具を受け入れる貫通孔を設けて半殻を一緒に固定的に取り付けるようにする。リブとスタッドとは、後方アームの全体のサイズを最小にするように、後方アーム内を走行するチェーンループに関連して配設することができる。スタッドの全部あるいは一部はチェーンループで界接した領域内に配設することができる。
【００２６】
本発明のさらなる態様は、遊星ギアボックスのためのほぼ円筒形の筐体を備えた自転車車輪のハブを提供する。この筐体は、外側の軸受を筐体の軸方向の広がりの中ほどで受け止めてハブを自転車フレームに取り付ける。ハブはさらに、自転車車輪に形成された取付用形成物と協働する釈放自在な取付要素を備えている。車輪は従来のスポーク付きの車輪または成型された車輪で構わない。
【００２７】
本発明のまたさらなる態様は、一方の端部を自転車フレームに取り付けることのできる中心スピンドルと、支持軸受に係合してギアボックスを自転車フレームに取り付ける周方向の軸受表面を軸方向の広がりの中ほどに有した軸対称の外側筐体と、自転車の車輪をギアボックスの筐体に釈放自在に取り付ける手段とを備えた、ハブに装着可能な自転車の遊星ギアボックスを提供する。
【００２８】
ギアボックスは自転車車輪をギアボックス筐体に取り付ける手段を、前記一方の端部から遠い方の軸方向端部に設けるのが好都合である。一番好ましいのは、車輪の取付位置に関して、軸受表面を軸方向のほぼ中心に配置することである。
【００２９】
好ましくは、外側ハブ筐体は現在の遊星ギア付きハブ外側筐体と同様に鋼やアルミニウムで作る。回転軸受は玉型、ころ型、あるいはテーパころ型で構わない。自転車車輪取付手段はねじ山、もしくは自転車車輪の係合ハブの取付要素と協働する固定要素を含むことができる。
以下本発明の例示的実施形態を添付図面を参照しながら記述する。
【実施例】
【００３０】
以下図面について説明する。図１は、その前２、後３の両輪をそれぞれの車軸の一方の端部だけフレーム４に取り付けた剛性フレーム自転車１を示している。
【００３１】
自転車のフレーム４は、そのほぼ中心にペダル６を取り付けた剛性の下方筒状体５を備えている。下方筒状体５の前方端部はかじ取り筒状体７を組み込み、これに前フォーク組立体８とハンドルバー９とハンドルバーの幹１０とが取り付けられ、単一ユニットとして回転する。
【００３２】
下方筒状体５のほぼ中心から上方にサドルの幹１１が伸び、この頂部にサドル１２が取り付けられる。
【００３３】
ペダル６から後方へ伸びる下方筒状体５の一部は後方アーム１３を構成し、これの一方の側に後輪３が取り付けられる。フレーム４は、後輪３の中心面がかじ取り筒状体７とサドル１２の中心とを通るように配置される。後方アーム１３はこの幾何学的配置を達成するために、下方筒状体５の前方部分から横にずれることができる。
【００３４】
オプションとしての強化用支柱４ａは後方アーム１３からサドルの幹１１まで伸長し、後方アーム１３の前方端部での応力を低減することができる。
【００３５】
図２は図１と同様の図で、後方の緩衝装置を持つ自転車を示している。この実施形態では、後方アーム１３はその前方端部がフレーム４の下方筒状体５に枢着されている。後方アーム１３とサドルの幹１１の下方部分との間を、ばねとダンパーの組立体１４が伸長している。その他の点では、フレーム４は図１について述べたものと同じである。
【００３６】
後輪３は、図１及び２に示した両構成と同じ方法で後方アーム１３に取り付けられる。図３は後方アーム１３と後輪３との切欠き斜視図で、ハブに搭載したギアボックスを示している。
【００３７】
以下図３について説明する。後方アーム１３は筒の形状をなし、後方アーム１３の中の軸受に支持されたペダルのスピンドルにペダル６が取り付けられる。ペダルのスピンドルには駆動スプロケットが取り付けられ、ペダルにより回転する。この駆動スプロケットの周りと、ハブに搭載されたギアボックス１７に関連する従動スプロケット１６の周りとをチェーン１５が進行する。
【００３８】
図３に見られるように、後方アーム１３は筒の形状をなし内側の空胴を有している。チェーン１５は空胴内に格納されるから、ほこりと水分とから防護される。同様に、乗り手はチェーン潤滑剤との接触を免れる。筒状の後方アーム１３は、図１に見るように自転車フレームに不動に取り付けたり、図２に見るように枢着して後輪のための緩衝装置を設けることもできる。後者の場合、後方アーム１３と自転車フレーム５間のピボット中心線は、ペダル６の回転軸と一致しても、それからずれても構わない。後者の場合、駆動スプロケットと後方アームとの相対運動を許容するに十分なすきまが空胴内に設けられれば、ペダル６は後方アーム１３またはフレーム５に取り付けることができる。
【００３９】
上述したように、ギアボックスとギア選択の実行手段とでもたらされる速度比の数は全く従来通りで構わないから、ハブに搭載したギアボックスの内側の仕事は本発明に相当しない。ハブのギアボックス１７には中心のスピンドル１８と外側筐体１９とが含まれる。この例では、外側筐体１９は、ハブを後輪３のリム２３に連結するスポーク２２を受け入れるための一対の離間した外方のフランジ２０、２１を具えている。外側筐体１９は、ギアボックスの伝動成分を囲繞する内側の円筒形の殻２４と、フランジ２０、２１を取り付ける外側の殻２５とを備えている。内側の殻２４と外側の殻２５との間の環状の空間２６で軸受２７を収容する。軸受２７はフランジ２０、２１間の中心に、かつ車輪の軸線２８の方向に位置するように配設するのが好ましい。
【００４０】
後方アーム１３は、軸受２７を緊密に収容する、端部の開口した横方向の管状延長部２９を持つ。後輪３はこのように、ハブギアボックス１７の外側筐体１９を支持する軸受２７によりアーム１３に取り付けられる。アーム１３にはハブギアボックス１７の中心スピンドル１８が貫通できる孔が設けられ、中心スピンドル１８は締付ナット３０により後方アーム１３に固着される。締付ナット３０は中心スピンドル１８を後方アーム１３に対して固定する働きができる。また別法として、後方アーム１３の相補的開口に収容される非円形の断面を中心スピンドル１８が具えて、スピンドル１８と後方アーム１３との、後輪の軸線２８を中心とする相対回転を防いでもよい。
【００４１】
図４は、図３に示した組立体の外側筐体１９と軸受２７とを拡大スケールで示している。ハブギアボックスの伝動成分と後方アーム１３は簡単のため省略してある。図５は図４と同じ図で、略図でのハブギアボックス１７の伝動成分と、従動スプロケット１６と、中心スピンドル１８とを示している。軸受２７はハブギアボックス１７の外側筐体１９の内側の殻２４の上の位置に示してある。図５で明らかに分かるように、中心スピンドル１８は、中心スピンドルに非円形断面を与える平坦面１８ａでつくられている。この実施形態の中心スピンドル１８は後方アーム１３の［Ｄ］型開口に収容され、後方アーム１３に対する中心スピンドル１８の、後輪の軸線２８を中心とする回転を阻止する。
【００４２】
これは遊星ハブギアボックスの太陽ギアが固定されることを保証し、トルクはギアボックスを介して従動スプロケット１６から外側筐体１９へ伝達できる。スピンドル１８に２以上の平坦面１８ａをつくってもいいし、スピンドルが多角形の断面を具えてもよい。後方アーム１３の開口は整形され、スピンドル１８を収容するがスピンドルの開口での回転は阻止するようにされる。
【００４３】
軸受２７の好ましい位置は、回転する軸受２７が後輪３の中心面にある位置である。この好ましい位置により、後輪３の回転軸２８にほぼ垂直に作用する力は、外側のハブ筐体１９と回転軸受２７とを介して自転車フレーム４の後方アーム１３に伝達され、こうして中心スピンドル１８に作用する曲げモーメント力は実質的に減少したり排除されたりする。
【００４４】
一方予見されるように、軸受２７を後方アーム１３の横方向延長部２９に外寄りに取り付け、軸受が、環状空間２６の半径方向の外壁と当接することによりハブ筐体１９の外側の殻２５を直接支持することもできる。さらに、２以上の軸受２７を延長部２９に内寄りに取り付けて内側の殻２４の外側表面と係合させたり、延長部２９に外寄りに取り付けて外側の殻２５の内側表面と係合させることもできる。
【００４５】
先に述べた例では、フランジ２０、２１と外側の殻２５とはハブギアボックス１７の外側筐体１９の一部として一体形成される。タイヤは、後方アーム１３から車輪３を外す必要なしに車輪３から取り外しできるが、後方アーム１３からの車輪の取外しはギアボックス１７の取外しと、従動スプロケット１６からチェーン１５を脱離することとを必要とする。以下、ハブギアボックス１７あるいはそのチェーン１５への連結を妨害せずに自転車フレームから後輪３を簡単に取り外せる本発明の実施形態を記述する。
【００４６】
図６乃至１０は、車輪が着脱自在に取り付けられる取付装置をハブギアボックス１７の外側筐体１９に設けた本発明の実施形態を示している。
【００４７】
図６は、自転車の車輪をハブギアボックスに取り付ける第１の装置を示している。回転軸受２７付きの外側筐体１９はその自由端に螺装部分３１を持つ。螺装部分３１は自転車の車輪３３の係合螺装孔３２と協働する。この方の自転車車輪取付手段は、外側筐体１９から係合した螺装自転車車輪３３を回して弛めることで、自転車車輪の取外しを可能にする。不測の弛みを防ぐため車輪を固定的に取り付けるには、止めナット（図示せず）や図８に示すような軸方向に伸びる締付ピンなどの固定装置を螺装部分３１に設けてもよい。
【００４８】
図７は、自転車の車輪をハブギアボックスに取り付ける第２の装置を示している。回転軸受２７付きの外側筐体１９はその自由端での漸減部分３４と、漸減部分３４の端部から軸方向に伸びるドライブピン３５とを具えている。漸減部分３４は自転車車輪３７の係合漸減孔３６と協働する。自転車車輪３７にはドライブピンの孔３８が設けられ、漸減孔３６がハブギアボックス１７の外側筐体１９の漸減部分３４に据えられると同時にドライブピン３５を収容する。ドライブピン３５は、自転車車輪３７が外側ハブ筐体１９から独立に回転するのを防ぐ。車輪を漸減部分３４に保持するために、図８に示すような軸方向に伸びる締付ピンなどの保持手段を設けてもよい。別法として、ピン３５を螺装し螺装ナットを受け入れて車輪を保持してもよい。
【００４９】
図８は第３の装置を示し、回転軸受２７付きの外側ハブ筐体１９がその自由端にスプライン部分３８を具えている。スプライン部分３８は自転車車輪４０の相手側スプライン孔３９と協働する。スプライン部分３８はスプライン孔３９と協働して、自転車車輪４０が外側ハブ筐体１９から独立に回転するのを防ぐ。車輪をハブ筐体に保持するために、固定手段例えば、車輪４０のすきま孔４２を貫通してハブ筐体１９の螺装孔４３と係合する軸方向に伸びた螺装固締具４１を設けてもよい。螺装固締具４１は手で操作できる「蝶」ヘッド４４を具えたり、六角ヘッドや溝付きヘッド、ソケットねじなど道具で操作する固締具としてもよい。
【００５０】
図９及び１０は、自転車車輪をハブギアボックスに取り付ける第４の装置のそれぞれ断面図と斜視図である。図示した装置では、ハブギアボックス１７の外側筐体１９にはその自由端に、周方向の外側の溝４５を持つ突出した円筒形部分４４が設けられる。自転車の車輪４６には、ハブの円筒形部分４４の外側表面と緊密に係合する中央の孔４７が設けられる。孔４７に隣接して、車輪４６には螺装固締具４９が貫通する３つの螺装孔４８が設けられる。螺装固締具４９は一方の端部に、操作レバー５１を取り付ける大きなヘッド５０を具えている。ヘッドから遠い方の固締具４９の端部は螺装孔４８から突出する。
【００５１】
操作レバー５１は一方の端部でのグリップ部分５２と、固締具４９のヘッド５０に隣接する係合耳たぶ（lobe）５３とを具えている。
【００５２】
ハブギアボックスに車輪を取り付けるには、円筒形突出部分４４が車輪４６の孔４７に入るように車輪をはめ込んでみる。次に車輪を外側筐体１９と整列させ、固締具４９の突出端部が、ギアボックスの外側筐体１９の円筒形突出部分４４の基部を囲繞するフランジ５５のすきま開口５４に入るようにする。次に操作レバーをグリップ部分５２により回転させ、レバー５１の係合耳たぶ５３が周方向の溝４５と係合するようにする。レバー５１が係合耳たぶ５３により溝４５の中を回転するにつれて、固締具と螺装孔４８との螺合は車輪４６をしっかりとフランジ５５に締め付けると同時に、固締具４９は溝４５の壁面と接触した係合耳たぶ５３により螺装孔４８から回収される。
【００５３】
図面に描いた取付装置に加えて、後方アーム１３とは別のその他の、車輪を釈放自在にハブギアボックスの外側筐体１９の端部に取り付ける装置も可能であり、それらは本出願の範囲に含まれると考えられる。
【００５４】
後方アーム構造の好ましい実施形態は図１１乃至１３に示してある。これらの図面について説明すれば、後方アーム１３は一対の凹面形の半分の殻１３ａと１３ｂから形成される。半殻（half-shells）１３ａと１３ｂはスタッド１１５、１１６間に伸びる内方のリブ１１３、１１４を具え、スタッドはそれぞれリブ１１３、１１４及び半殻１３ａ、１３ｂと一体形成される。半殻１３aのスタッド１１５には螺装めくら孔１１７が設けられ、一方半殻１３bのスタッド１１６には貫通孔１１８が設けられる。孔１１８を通過して螺装固締具１１９が螺装孔１１７と係合し、締め付けられて半殻１３ａと１３とを一緒に固定的に取り付ける。半殻１３ａのリブ１１３は１１３ａでのように切り欠かれて、後方アーム内に収容される内側の構成要素にすきまを提供する。
【００５５】
半殻１３ｂにはその前方端部に円筒形の突出部１２０が設けられ、ペダルの車軸１２１を半殻１３ｂに取り付ける軸受を格納する。半殻１３ａはその前方端部に、ペダル車軸１２1を通過させ車軸１２１の露出端部に右側のクランク１２３を係合させる開口１２２を具えている。左側のクランク１２４は突出部１２０の自由端のところで車軸１２１の突出端部に取り付けられる。図１１及び１２に示した後方アームは後方緩衝装置を備えた自転車を意図している。後方アームは、突出部１２０を囲繞しかつペダル車軸１２１と同軸の軸受（図示せず）により自転車フレームに取り付けられる。
【００５６】
半殻１３ｂの長さの中ほどに緩衝装置を取り付ける突片１３ｄが配設され、これにばね／ダンパー組立体１４の一方の端部を装着することができる。ばね／ダンパー組立体１４の他端は、図２に見られるように自転車のフレームに装着される。
【００５７】
半殻１３ｂの後方端部には、突出部１２０に平行に第２の管状突出部１２９が突出している。突出部１２９は図３に示した横方向の管状延長部２９に機能において対応し、その自由端が開口してハブギアボックス１３０の筐体に取り付けられた軸受１２７を緊密に受け入れる。後輪３は、ハブギアボックス１３０の外側筐体１３１を支持する軸受１３０により後方アーム１３に取付けられる。半殻１３ａにはハブギアボックス１３０の中心スピンドル１３３の貫通できる孔１３２が設けられ、中心スピンドル１３３はスリーブ１３４により半殻１３ａに固着される。スリーブ１３４はスピンドル１３３の「Ｄ」断面の端部と係合し、半殻１３ａのスロット１３６に嵌入するスリーブ１３４の突片１３５により回転を防ぎ後方アームに対して固着される。別法として、半殻１３ａの相補的開口１３２に受け入れられる非円形の断面をスピンドル１３３が具え、スピンドル１３３と後方アームとの相対回転を阻止してもよい。
【００５８】
固締具１１９により一緒に固着されると、半殻１３ａと１３ｂはペダル車軸１２１に装着された駆動スプロケット１３７と、スピンドル１３３と同軸の従動スプロケット１３８と、スプロケット１３７からスプロケット１３８への駆動力を伝達するチェーンループ１３９とを収容する実質的に閉じた空胴を画成する。チェーンループは上方走行部分１４０と、張り車１４２に係合した下方走行部分１４１とを備え、張り車１４２は、上方走行部分１４０に向けて張り車を付勢するようにバイアスを掛けられたスイングアーム１４３に取り付けられている。ペダル車軸１２１の中心とスピンドル１３３の中心との距離は固定されているから、スイングアームのバイアスは、チェーン１３９の適正な張力を保証しかつチェーンの長さのばらつきを補償するようにされている。その他のチェーン引っ張り装置、例えば下方チェーン走行部分１４１の両側部を係合し両方向に付勢される一対の張り車を使用してもよい。
【００５９】
後方アーム１３に全体の最小可能なサイズを与えるには、後方アーム１３の、上方チェーン走行部分１４０から上の領域がスタッド１１５、１１６に邪魔されないようにリブ１１３、１１４とスタッド１１５、１１６とを配設する。最も好ましいのは、ペダル車軸１２１とスピンドル１３３の各軸線をそれぞれ含む垂直面ＡＡとＳＳとで界接し、かつスプロケット１３８、１３９の共通の接線ＴＴから上の領域がリブ１１３、１１４とスタッド１１５、１１６とに邪魔されないようにすることである。組み立てられた後方アームの構造は、車輪、緩衝装置、及びペダルにより掛けられる負荷が、後方アームの空胴内に箱型構造を形成するリブ１１３、１１４により優勢的に伝えられるようにされている。後方アームの輪郭は滑らかで、半殻を一緒に保持する固定ねじを配置するための不規則な余分はない。全てのリブとスタッドとがスプロケット１３８及び１３９の２つの共通な接線で界接する領域内に配設されれば、効果的に小さな輪郭の後方アームを達成することができる。張力張り車１４２により生じるチェーンループの凹入形状のため、そうした実施形態ではスタッド１１５、１１６が全部チェーンループ内にあることはできない。
【００６０】
突出部１２０と緩衝装置の突片１３ｄとに代わりに、図１に見られるように、後方アーム１３を自転車フレームに固定的に取り付ける別の形成物を半殻１３ｂの前方端部に組み込んでもよい。
【００６１】
半殻は金属か金属合金からつくるのが好ましいが、最も好ましいのは鋳造やダイカストなどの成型法によるのがよい。半殻はまた金属及び／またはプラスチックや複合材料からの組立によってもつくることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】ハブギアを組み込んだ剛性フレーム自転車の斜視図である。
【図２】ハブギアを組み込んだフルサスペンション自転車の斜視図である。
【図３】後方アームとハブギアとの切欠き斜視図である。
【図４】図３のハブギアのハウジングと支持軸受との斜視図である。
【図５】ハブギアボックス、支持軸受、駆動スプロケット、及びハウジングの斜視図である。
【図６】自転車の車輪を取り付ける１つの装置を示した、ハブギアボックスのハウジングの斜視図である。
【図７】第２の別の取付装置を示した、図６と同じ図である。
【図８】第３の取付装置を示した、図６及び７と同じ図である。
【図９】第４の車輪取付装置を示した断面図である。
【図１０】第４の車輪取付装置を示した斜視図である。
【図１１】本発明の好ましい実施形態による、自転車の後方アームの右側からの分解斜視図である。
【図１２】図１１の後方アームの左側からの分解斜視図である。
【図１３】図１１及び１２の後方アームの、後方アームの右側からの略切欠き側面図である。
【符号の説明】
【００６３】
３    後輪
６    ペダル
１１    ハブに搭載されたギアボックス
１３    後方アーム
１５    チェーン
１６    従動スプロケット
１８    中心スピンドル
１９    外側筐体
２０、２１    外方フランジ
２２    スポーク
２３    リム
２４    円筒形内側の殻
２５    外側の殻
２６    環状空間
２７    軸受
２８    車輪軸線
２９    横方向の管状延長部
３０    締付ナット
【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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