(57)【要約】      （修正有）【課題】駆動力を計測可能であって、組立ての精度の影響を受けにくい自転車用リアハブを提供する。【解決手段】リアハブ１０は、ハブ軸２０と、駆動部２２と、ハブシェル２４と、駆動力計測部２６と、をそなえる。駆動部２２は、ハブ軸２０に回転自在に支持され、スプロケット集合体を装着可能である。ハブシェル２４は、ハブ軸２０に回転自在に支持され、駆動部２２の回転が伝達される。駆動力計測部２６は、第１信号発生機構５４と、第２信号発生機構５６と、を含む。第１信号発生機構５４は、第１磁石部５４ａと第１コイル部５４ｂとを有する。第２信号発生機構５６は、第１信号発生機構５４とハブ軸の軸方向に並べて配置され、第２磁石部５６ａと第２コイル部５６ｂとを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車用リアハブであって、
ハブ軸と、
前記ハブ軸に回転自在に支持され、駆動力伝達部材を装着可能な駆動部と、
前記ハブ軸に回転自在に支持され、前記駆動部の回転が伝達されるハブシェルと、
第１磁石部と第１コイル部とを有する第１信号発生機構と、前記第１信号発生機構と前記ハブ軸の軸方向に並べて設けられ、第２磁石部と第２コイル部とを有する第２信号発生機構と、を含む駆動力計測部と、
を備える自転車用リアハブ。
【請求項２】
前記第１信号発生機構は、駆動部に連結される、請求項１に記載自転車用リアハブ。
【請求項３】
前記駆動部に前記第１磁石部および前記第１コイル部の一方が設けられ、前記ハブ軸に前記第１磁石部および前記第１コイル部の他方が設けられる、請求項２に記載の自転車用リアハブ。
【請求項４】
前記駆動部は、前記ハブシェルに連結される連結部を有する、請求項２または３に記載の自転車用リアハブ。
【請求項５】
前記連結部に前記第１信号発生機構が連結される、請求項４に記載の自転車用リアハブ。
【請求項６】
前記連結部に前記第１磁石部および前記第１コイル部の一方が設けられ、前記ハブ軸に前記第１磁石部および前記第１コイル部の他方が設けられる、請求項５に記載の自転車用リアハブ。
【請求項７】
前記連結部に前記第２信号発生機構が連結されている、請求項４から６のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項８】
前記連結部に前記第２磁石部および前記第２コイル部の一方が設けられ、前記ハブ軸に前記第２磁石部および第２コイル部の他方が設けられる、請求項７に記載の自転車用リアハブ。
【請求項９】
前記ハブシェルに第２信号発生機構が連結されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１０】
前記ハブシェルに前記第２磁石部および前記第２コイル部の一方が設けられ、前記ハブ軸に前記第２磁石部および前記第２コイル部の他方が設けられる、請求項９に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１１】
前記第１信号発生機構および前記第２信号発生機構は、前記ハブシェルの内部に設けられる、請求項１から１０のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１２】
前記第１磁石部および前記第２磁石部は、環状に形成され、周方向に並んで複数の磁極が形成されている、請求項１から１１のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１３】
前記第１コイル部および第２コイル部の出力に基づく情報を無線により外部に送信する無線送信部をさらに備える、請求項１から１２のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１４】
前記無線送信部に電力を供給する電源をさらに備える、請求項１３に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１５】
前記電源は電池である、請求項１４に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１６】
前記電源は発電機である、請求項１５に記載の自転車用リアハブ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハブ、特に、自転車の後輪のハブを構成する自転車用リアハブに関する。
【背景技術】
【０００２】
自転車用リアハブは、後輪の回転中心に配置されるハブ軸と、ハブ軸回りに回転自在に装着されるハブシェルと、ハブシェルに軸方向に隣接して配置されるフリーホイールと、を備えている。フリーホイールは、チェーンに噛み合うスプロケットの回転をハブシェルに伝達する。このフリーホイールとハブシェルとの間にライダーの駆動力を測定可能な駆動力測定部が配置される自転車用リアハブが、従来知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来の自転車用リアハブは、フリーホイールとハブシェルとを連結する連結部材を有する。連結部材は、円筒形状に形成され、一端部にスプロケットが装着され、他端部がハブシェルと連結される。連結部材には、その連結部の捩れを検出するための歪みゲージが設けられ、連結部の捩れ量が検出される。この計測された捩れ量により、ライダーの駆動力を計測する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６４１８７９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のリアハブでは、歪みゲージを連結部に直接貼り付けており、たとえば貼り付けるための接着剤の厚みを均一にする必要があるため、精度よく組立てることが難しい。
【０００６】
本発明の課題は、駆動力を計測可能であって、組立ての精度の影響を受けにくい自転車用リアハブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明１に係る自転車用リアハブは、ハブ軸と、駆動部と、ハブシェルと、駆動力計測部と、を備える。駆動部は、ハブ軸に回転自在に支持され、駆動力伝達部材を装着可能である。ハブシェルは、ハブ軸に回転自在に支持され、駆動部の回転が伝達される。駆動力計測部は、第１信号発生機構と、第２信号発生機構と、を含む。第１信号発生機構は、第１磁石部と第１コイル部とを有する。第２信号発生機構は、第１信号発生機構とハブ軸の軸方向に並べて設けられ、第２磁石部と第２コイル部とを有する。
【０００８】
この自転車用リアハブでは、駆動部からハブシェルに駆動力が伝達されるとハブ軸方向に並べて配置される第１信号発生機構の第１コイルで生じる第１信号と体２信号発生機構の第２コイルで発生する第１信号との間に駆動力に応じた位相差が発生する。この位相差を検出することにより駆動力を計測できる。ここでは、２組のコイルと磁石とで非接触で駆動力を計測できるので、組立ての精度の影響を受けにくくすることができる。
【０００９】
発明２に係る自転車用リアハブは、発明１に記載の自転車用リアハブにおいて、第１信号発生機構は、駆動部に連結される。
【００１０】
発明３に係る自転車用リアハブは、発明２に記載の自転車用リアハブにおいて、駆動部に第１磁石部および第１コイル部の一方が設けられ、ハブ軸に第１磁石部および第１コイル部の他方が設けられる。回転する駆動部に第１磁石部を設け、回転しないハブ軸に第１コイル部を設けると、第１コイル部からの配線の取り出しが容易になる。
【００１１】
発明４に係る自転車用リアハブは、発明１に記載自転車用リアハブにおいて、駆動部は、ハブシェルに連結される連結部を有する。この場合には、駆動力が伝達される連結部を捩れやすくすることにより、第１信号発生機構と第２信号発生機構との位相差を検出しやすくなる。
【００１２】
発明５に係る自転車用リアハブは、発明４に記載の自転車用リアハブにおいて、連結部に第１信号発生機構が連結される。
【００１３】
発明６に係る自転車用リアハブは、発明５に記載自転車用リアハブにおいて、連結部に第１磁石部および第１コイル部の一方が設けられ、ハブ軸に第１磁石部および第１コイル部の他方が設けられる。回転する連結部に第１磁石部を設け、回転しないハブ軸に第１コイル部を設けると、第１コイル部からの配線の取り出しが容易になる。
【００１４】
発明７に係る自転車用リアハブは、発明４から６のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、連結部に第２信号発生機構が連結されている。
【００１５】
発明８に係る自転車用リアハブは、発明７に記載の自転車用リアハブにおいて、連結部に第２磁石部および第２コイル部の一方が設けられ、ハブ軸に記第２磁石部および第２コイル部の他方が設けられる。第２コイル部を回転しないハブ軸に設けると、第２コイル部からの配線の取り出しが容易になる。
【００１６】
発明９に係る自転車用リアハブは、発明４から６いずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、ハブシェルに第２信号発生機構が連結されている。
【００１７】
発明１０に係る自転車用リアハブは、発明９に記載の自転車用リアハブにおいて、ハブシェルに第２磁石部および第２コイル部の一方が設けられ、ハブ軸に第２磁石部および第２コイル部の他方が設けられる。第２コイル部を回転しないハブ軸に設けると、第２コイル部からの配線の取り出しが容易になる。
【００１８】
発明１１に係る自転車用リアハブは、発明１から１０のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、第１信号発生機構および第２信号発生機構は、ハブシェルの内部に設けられる。これにより、２つの信号発生機構の防水を行いやすい。
【００１９】
発明１２に係る自転車用リアハブは、発明１から１１のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、第１磁石部および第２磁石部は、環状に形成され、周方向に並んで複数の磁極が形成されている。
【００２０】
発明１３に係る自転車用リアハブは、発明１から１２のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、第１コイル部および第２コイル部の出力に基づく情報を無線により外部に送信する無線送信部をさらに備える。たとえば第１コイル部および第２コイル部がハブシェルとともに回転しても、その出力を外部に取り出すことが容易となる。また、第１コイル部および第２コイル部がハブ軸に装着されている場合には、無線送信部をハブシェルの外部に配置でき、電波をサイクルコンピュータ等の外部機器に送信しやすくなる。
【００２１】
発明１４に係る自転車用リアハブは、発明１３に記載の自転車用リアハブにおいて、無線送信部に電力を供給する電源をさらに備える。この場合には、電源が設けられるので、リアハブと別体で電源を設ける必要がない。
【００２２】
発明１５に係る自転車用リアハブは、発明１４に記載の自転車用リアハブにおいて、電源は電池である。この場合には、電源の構成が簡素になる。
【００２３】
発明１６に係る自転車用リアハブは、発明１４に記載の自転車用リアハブにおいて、電源は発電機である。この場合には、自転車が走行していると発電するため、外部からの充電または電池の交換が不要になる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、２組のコイルと磁石とで駆動力を非接触で計測できるので、組立ての精度の影響を受けにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】スプロケットが装着された本発明の第１実施形態による自転車用リアハブの半截断面図。
【図２】自転車用リアハブの要部断面図。
【図３】連結部の斜視図。
【図４】第１位相信号および第２位相信号の波形の一例を示す図。
【図５】第２実施形態の図２に相当する図。
【図６】図４の切断面線Ｖ−Ｖから見た断面図。
【図７】第３実施形態の図２に相当する図。
【図８】図６の切断面線VII−VIIから見た断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、本発明の第１実施形態による自転車用リアハブ１０は、自転車のフレームの後部に設けられるハブ軸装着部１０２に装着可能である。リアハブ１０は、ハブ軸２０と、駆動部２２と、ハブシェル２４と、駆動力計測部２６と、無線送信部２８と、を備える。ハブシェル２４は、ハブ軸２０に第１軸受４６により回転自在に支持される。駆動部２２は、ハブ軸２０に第２軸受４７により回転自在に支持される。駆動力計測部２６は、ライダーの駆動力を測定可能である。無線送信部２８は、測定された駆動力に関する情報を無線送信する。無線送信された駆動力に関する情報は、たとえば自転車のハンドル部に装着可能な図示しないサイクルコンピュータに表示される。なお、サイクルコンピュータには、自転車の速度、クランクの回転速度（ケイデンス）、走行距離等の情報も表示される。
【００２７】
＜ハブ軸＞
ハブ軸２０は、クイックレリーズ機構２９が装着される中空の軸本体３０と、軸本体３０の第１端部（図２の左側の端部）に装着される第１ロックナット３２と、軸本体３０の第２端部（図２右側の端部）に装着される第２ロックナット３４と、を有する。第１ロックナット３２および第２ロックナット３４にハブ軸装着部１０２が装着可能となっている。ここでは、第１ロックナット３２および第２ロックナット３４がハブ軸装着部１０２に装着される構成を記載しているが、軸本体３０がフレームにハブ軸装着部１０２に装着される構成としてもよい。
【００２８】
図２に示すように、軸本体３０の第１端部の内周面には、雌ネジ部３０ａが形成される。軸本体３０の第１および第２端部の外周面には、第１雄ネジ部３０ｂおよび第２雄ネジ部３０ｃがそれぞれ形成される。第１ロックナット３２は、雌ネジ部３０ａに螺合する雄ねじ部を有し、軸本体３０にねじ込んで固定される。第２ロックナット３４は、第２雄ネジ部３０ｃに螺合する雌ねじ部を有し、軸本体３０にねじ込んで固定される。軸本体３０の外周面には、第１端部（図２左側の端部）から駆動部２２の内周側に向かってハブ軸方向に沿って溝３０ｄが形成される。溝３０ｄは、駆動力計測部２６と無線送信部２８とを電気配線５９を通すために設けられる。
【００２９】
＜駆動部＞
駆動部２２は、いわゆるフリーホイールと呼ばれる部材を含んで構成される。駆動部２２は、ハブ軸２０に回転自在に支持される第１部材４０と、第１部材４０の外周側に配置される第２部材４２と、第１部材４０と第２部材４２との間に配置されるワンウェイクラッチ４４と、連結部５２と、を有する。
【００３０】
第１部材４０は、第２軸受４７によりハブ軸２０に回転自在に支持される筒状の部材である。第２軸受４７は、第２内輪体４７ａと、第２外輪体４７ｂと、複数の第２転動体４７ｃと、を有する。第２内輪体４７ａは、外周部にねじが形成され、軸本体３０の第２雄ネジ部３０ｃにねじ込んで固定される。第２外輪体４７ｂは、内周部にねじが形成され、第１部材４０の外周面に形成される雄ねじ部にねじ込んで固定される。複数の第２転動体４７ｃは、第２内輪体４７ａおよび第２外輪体４７ｂの間に周方向に間隔を隔てて設けられる。第２転動体４７ｃは、図示しないリテーナに回転可能に保持されて、周方向に所定の間隔をあけて配置される。第２転動体４７ｃは、球体であってもよく、ローラであってもよい。
【００３１】
第１部材４０は、ワンウェイクラッチ４４のクラッチ爪４４ａが収納される凹部４０ａを外周部に備える第１筒部４０ｂを有する。第１部材４０の第１端部側（図２の左側の端部）は、ハブシェル２４の内周側まで延びている。第１部材４０は、第１筒部４０ｂの第１端部側（図２の左側の端部）に、第１筒部４０ｂよりも大径の第２筒部４０ｃを有する。第１筒部４０ｂと第２筒部４０ｃとの境界部分の外周面には、第３軸受４８を構成する第３玉押し面４８ａが形成される。第１筒部４０ｂと第２筒部４０ｃとの境界部分の外周面には、第２部材４２を回転自在に支持する第３軸受４８の第３玉押し面４８ａが形成される。第２筒部４０ｃの外周面には、ハブシェル２４を回転自在に支持する第５軸受５０の第５内輪体５０ａが装着される。第５軸受５０は第５内輪体５０ａとハブシェル２４の内周面に装着される第５外輪体５０ｂと複数の第５球体５０ｃと、を有する市販の玉軸受である。第２筒部４０ｃの内周面には、連結部５２の第２端部（図２の右側の端部）が連結される第１回転連結部４０ｄが形成される。連結部５２は、第１部材４０とともに一体的に回転する。
【００３２】
第２部材４２は、第３軸受４８および第４軸受４９により第１部材４０に対して回転自在に支持される筒状部材である。第３軸受４８は、前述した第３玉押し面４８ａと、第３玉受け面４８ｂと、複数の第３転動体４８ｃとによって形成される。第３玉受け面４８ｂは、第２部材４２の第１端部（図２の左側の端部）の内周面に形成される。複数の第３転動体４８ｃは、第３玉押し面４８ａと第３玉受け面４８ｂとの間に周方向に間隔を隔てて設けられる。第３転動体４８ｃは、図示しないリテーナに回転可能に保持されて、周方向に所定の間隔をあけて配置される。第３転動体４８ｃは、球体であってもよく、ローラであってもよい。
【００３３】
第４軸受４９は、第２外輪体４７ｂの外周面に形成された第４玉押し面４９ａと、第４玉受け面４９ｂと、複数の第４転動体４９ｃとによって形成される。第４玉受け面４９ｂは、第２部材４２のハブ軸方向の中間部の内周面に形成される。複数の第４転動体４９ｃは、第４玉押し面４９ａと第４玉受け面４９ｂとの間に周方向に間隔を隔てて設けられる。第４転動体４９ｃは、図示しないリテーナに回転可能に保持されて、周方向に所定の間隔をあけて配置される。第４転動体４９ｃは、球体であってもよく、ローラであってもよい。
【００３４】
第２部材４２は、図１に示すように、外周面にスプロケット集合体８０を装着するスプロケット装着部４２ａを有する。スプロケット集合体８０は、第２部材４２と一体的に回転する。スプロケット集合体８０は、駆動力伝達部材の一例である。スプロケット装着部４２ａは、たとえば、外周部に周方向に間隔を隔てて配置された凸部または凹部を有するスプラインを有する。スプロケット集合体８０は、図１に示すように、歯数が異なる複数（たとえば９個）のスプロケット８０ａ〜８０ｉを有する。スプロケット集合体８０のいずれかのスプロケットに噛み合うチェーン８１により、図示しないクランクの回転が駆動部２２に伝達される。ここでは、スプロケット装着部４２ａに複数のスプロケットが装着されるが、スプロケット装着部４２ａに装着されるスプロケットの数は、１つであってもよい。
【００３５】
図２に示すように、ワンウェイクラッチ４４は、第２部材４２の自転車の進行方向の回転だけを第１部材４０に伝達するために設けられる。これにより、クランクの進行方向の回転だけがハブシェル２４に伝達される。またハブシェル２４の進行方向の回転は第２部材４２に伝達されない。ワンウェイクラッチ４４は、凹部４０ａに第１姿勢および第２姿勢に揺動自在に設けられるクラッチ爪４４ａと、第２部材４２の内周面に形成されたラチェット歯４４ｂと、クラッチ爪４４ａを付勢する付勢部材４４ｃと、を有する。クラッチ爪４４ａは第１姿勢でラチェット歯４４ｂに接触し、第２姿勢でラチェット歯４４ｂから離脱する。付勢部材４４ｃは、第１部材４０に形成された環状溝に装着される。付勢部材４４ｃは、金属線材をＣ字状に湾曲して形成されたバネ部材であり、クラッチ爪４４ａを第１姿勢側に付勢する。
【００３６】
連結部５２は、駆動部２２からハブシェル２４にわたる駆動力伝達経路に設けられる。連結部５２は、第１端部（図２の左側の端部）がハブシェル２４に連結され、第２端部（図２の右側の端部）が第１部材４０の第２筒部４０ｃに連結される。連結部５２と第１部材４０とは一体的に回転する。この実施形態では、連結部５２は、第１部材４０の第２筒部４０ｃの第１端部から、ハブシェル２４のハブ軸方向中央よりも第１端部（図１の左側の端部）側にわたって設けられ、第２筒部４０ｃの第１端部の内周部と、ハブシェル２４の内周部とを連結する。
【００３７】
連結部５２は、図３に示すように、筒状の部材である。連結部５２は、筒状の第１係合部５２ａと、第１係合部５２ａと間隔を隔てて形成された筒状の第２係合部５２ｂと、第１係合部５２ａと第２係合部５２ｂとを連結する連結筒部５２ｃと、を有する。連結筒部５２ｃは、第１係合部５２ａと第２係合部５２ｂとを連結する形状であればよく、たとえばハブ軸まわりに設けられる複数本の棒状部材によって置き換えられてもよい。
【００３８】
第１係合部５２ａは、連結部５２の第２端部（図３の右側の端部）に第２筒部４０ｃの第１回転連結部４０ｄに係合可能に形成される。第２係合部５２ｂは、連結部５２の第１端部（図３の左側の端部）にハブシェル２４の後述する第２回転連結部２４ｃに係合可能に形成される。第１係合部５２ａおよび第２係合部５２ｂは、ハブ軸２０の半径方向に凹んだ凹部および突出した凸部の少なくともいずれかを有する。本実施形態では、第１係合部５２ａおよび第２係合部５２ｂは、ハブ軸２０の半径方向に凹凸状に形成される。ここでは、第１係合部５２ａおよび第２係合部５２ｂは、ハブ軸２０の半径方向に凹凸状に形成されるが、ハブ軸方向に突出する凹部または凸部を有する形状としてもよく、セレーションであってもよい。
【００３９】
連結筒部５２ｃは、第１係合部５２ａおよび第２係合部５２ｂより小径である。連結筒部５２ｃには、周方向に間隔を隔てて形成される複数の孔５２ｄが形成される。孔５２ｄは、周方向に長細い長円形であり、連結筒部５２ｃを貫通している。この実施形態では、孔５２ｄは、連結筒部５２ｃの中央部と、中央部を挟んで連結筒部５２ｃの第１端部側および第２端部側とにそれぞれ設けられる。この孔５２ｄは、駆動部２２からハブシェル２４に駆動力（トルク）が伝達されるときに、連結部５２を駆動力に応じて捩れやすくするために設けられる。
【００４０】
＜ハブシェル＞
ハブシェル２４は、ワンピース構造であってもよく、ハブ軸方向で分割可能な構造としてもよい。（図２および図４では、特に分割可能である必要はないので、変更しました。）ハブシェルは、図２に示すように、第１端部（図２の左側の端部）が第１軸受４６によりハブ軸２０の軸本体３０に回転自在に支持される。ハブシェルの第２端部（図２の右側の端部）は、前述したように第５軸受５０により駆動部２２を介してハブ軸２０の軸本体３０に回転自在に支持される。第１軸受４６は、内周面にねじが形成され、軸本体３０の第１雄ネジ部３０ｂにねじ込んで固定される第１内輪体４６ａと、第１外輪体４６ｂと、複数の第１転動体４６ｃと、を有する。第１転動体４６ｃは、図示しないリテーナに回転可能に保持されて、周方向に所定の間隔をあけて配置される。第１転動体４６ｃは、球体であってもよく、ローラであってもよい。
【００４１】
ハブシェル２４の外周部には、自転車の後輪のスポークを連結するための第１ハブフランジ２４ａおよび第２ハブフランジ２４ｂがハブ軸２０の軸方向に間隔を隔てて環状に突出して形成される。ハブシェル２４の内部の第１端部（図２の左側の端部）の内周部に、第１軸受４６に隣接して連結部５２の第２端部を連結する第２回転連結部２４ｃが形成される。
【００４２】
＜駆動力計測部＞
駆動力計測部２６は、第１信号発生機構５４と、第２信号発生機構５６とを有する。第１信号発生機構５４と第２信号発生機構５６とは、ハブ軸方向に並べて配置される。第１信号発生機構５４と第２信号発生機構５６とは、ハブ軸方向に所定の間隔をあけて設けられる。第１信号発生機構５４と第２信号発生機構５６とは、できるだけ同じ仕様であるのが好ましい。第１実施形態では、第１信号発生機構５４および第２信号発生機構５６は、連結部５２に連結される。
【００４３】
第１信号発生機構５４は、連結部５２の第１係止部５２ａの内周側に配置される。第１信号発生機構５４は、いわゆるダイナモと同じ機構を有する。第１信号発生機構５４は、第１磁石部５４ａと第１コイル部５４ｂと、を有する。第１磁石部５４ａは、第１係止部５２ａの内周部に連結され、第１係止部５２ａと一体的に回転する。第１磁石部５４ａは、環状に形成され、周方向に並んで複数の磁極が形成されている。第１磁石部５４ａは、たとえばＮ極およびＳ極が交互に周方向にならんで形成される永久磁石によって形成される。
【００４４】
第１コイル部５４ｂは、ハブ軸２０の軸本体３０の外周面において、第１磁石部５４ａの内周側で第１磁石部５４ａと対向する位置に配置される。第１コイル部５４ｂは、軸本体３０に回転不能に連結される。第１コイル部５４ｂは、軸本体３０外周面に固定されるコイルボビンと、コイルボビンに巻き付けられる検出コイルと、検出コイルの周囲に配置されるヨークと、を有する。
【００４５】
第２信号発生機構５６は、連結部５２の第２係止部５２ｂの内周側に配置される。第２信号発生機構５４は、いわゆるダイナモと同じ機構を有する。第２信号発生機構５６は、第２磁石部５６ａと第２コイル部５６ｂと、を有する。第１磁石部５６ａは、第２係止部５２ｂの内周部に連結され、第２係止部５２ｂと一体的に回転する。第２磁石部５６ａは、環状に形成され、周方向に並んで複数の磁極が形成されている。第２磁石部５６ａは、たとえばＮ極およびＳ極が交互に周方向にならんで形成される永久磁石によって形成され、第１磁石部５４ａの構成と同様である。
【００４６】
第２コイル部５６ｂは、ハブ軸２０の軸本体３０の外周面において、第２磁石部５６ａの内周側で第２磁石部５６ａと対向する位置に配置される。第２コイル部５６ｂは、軸本体３０に回転不能に連結される。第２コイル部５６ｂは、軸本体３０外周面に固定されるコイルボビンと、コイルボビンに巻き付けられる検出コイルと、検出コイルの周囲に配置されるヨークと、を有する。
【００４７】
駆動力計測部２６は、第１信号発生機構５４の第１コイル部５４ｂから出力される第１位相信号と第２コイル部５６ｂから出力される第２位相信号との差分を電気信号として検出することにより駆動力を測定する。駆動力は、トルクを含む。
【００４８】
＜無線送信部＞
無線送信部２８は、図１に示すように、たとえばハブシェル２４の第１端部のハブ軸方向外側に配置される。無線送信部２８は、ハブ軸２０の外周部に固定されるケース部２８ａを有する。ケース部２８ａは、ハブ軸２０に固定される固定部２８ｄを有する。固定部２８ｄには、軸本体３０が挿通する。固定部２８ｄは、第１ロックナット３２を締めることによって、第１ロックナット３２と第１外輪体４６ａとの間で、これらに直接または間接的に挟まれて固定される。ケース部２８ａの内部には、回路基板２８ｂが配置される。回路基板２８ｂは、溝３０ｄに通された電気配線５９により第１コイル部５４ｂおよび第２コイル部５６ｂと接続される。
【００４９】
回路基板２８ｂには、マイクロコンピュータ、第１位相信号と第２位相信号とを増幅する増幅器、増幅器によって増幅された信号をデジタル信号に変換するＡＤ（Analog-Digital）変換回路、ＡＤ変換回路から出力されるデジタル信号に基づいて、第１位相信号と第２位相信号との位相差を求める位相差検出回路および無線送信回路等の電子部品と、電源としての充電池２８ｃとが搭載される。位相差検出回路は、マイクロコンピュータに含まれていてもよい。本実施形態では、マイクロコンピュータ、増幅器、ＡＤ変換回路および位相差検出回路は、駆動力計測部２６の一部を構成する。また駆動力計測部２６は、第１位相信号と第２位相信号とを入力すると、位相差を表す信号を出力するロジック回路を備えていてもよい。無線送信部２８は、図４に示す第１位相信号Ｓ１と第２位相信号Ｓ２との位相差ΔＴ１（ΔＴ２）に基づく情報を無線送信する。無線送信部２８から無線送信された情報は、図示しないサイクルコンピュータにより駆動力、トルク、およびパワーの少なくともいずれかとして表示される。位相差ΔＴ１（ΔＴ２）に基づいて、回路基板２８ｂに設けられるマイクロコンピュータにおいて、駆動力、トルクおよびパワーの少なくともいずれかを算出してもよく、またサイクルコンピュータにおいて、受信した情報に基づいて、駆動力、トルクおよびパワーの少なくともいずれかを算出してもよい。
【００５０】
充電池２８ｃの代わりに、一次電池を設けてもよい。充電池２８ｃまたは一次電池は、ケース部２８ａから着脱可能に設けられる。ケース部２８ａには、たとえば充電池２８ｃを充電するときに用いられる端子が設けられてもよい。また、第１信号発生機構５４または第２信号発生機構５６で発生する電力を整流して電源として使用してもよい。さらに、第１信号発生機構５４または第２信号発生機構５６で発生する電力を充電池２８ｃに蓄えてもよい。
【００５１】
このように構成されたリアハブ１０では、自転車に取り付けられてライダーがペダルをこぐと、ライダーの踏力が駆動力として駆動部２２からハブシェル２４に伝達される。このとき、駆動部２２の連結部５２が捩れて第１コイル部５４ｂから出力される第１位相信号Ｓ１と第２コイル部５６ｂから出力される第２位相信号Ｓ２との間に駆動力に応じた位相差ΔＴ１（ΔＴ２）が生じる。この位相差ΔＴ１（ΔＴ２）は、連結部５２の捩れに応じて変化する。具体的には、連結部５２の捩れが大きくなると、位相差ΔＴ１（ΔＴ２）が大きくなり、連結部５２の捩れが小さくなると、位相差ΔＴ１（ΔＴ２）が小さくなる。この位相差ΔＴ１（ΔＴ２）に基づく情報を無線送信部２８はサイクルコンピュータに無線送信する。サイクルコンピュータでは、無線送信された駆動力を表す情報を受信して表示する。これにより、ライダーは、自分が発生している駆動力、トルク、パワーなどを知ることができる。
【００５２】
ここでは、２組のコイル部と磁石部とで駆動力を非接触で計測できるので、組立ての精度の影響を受けにくくすることができる。
【００５３】
＜第２実施形態＞
本実施形態では、図５に示すように、駆動部１２２に含まれる連結部１５２は、ハブシェル１２４の第２端部（図５右側の端部）でハブシェル１２４を連結する。なお、以降の説明では、第１実施形態と構成および形状が同様な部材についての説明を省略する。
【００５４】
リアハブ１１０において、駆動部１２２の第１部材１４０は、凹部１４０ａを備える第１筒部１４０ｂを有する。第１部材１４０は、第１筒部１４０ｂより大径の第２筒部１４０ｃと、第２筒部１４０ｃより大径の第３筒部１４０ｄと、を有する。第２筒部１４０ｃは、第１筒部１４０ｂと第３筒部１４０ｄとの間に設けられている。
【００５５】
連結部１５２は、ハブシェル１２４の第２端部の内周部と、第１部材１４０の第３筒部１４０ｄの外周部との間に設けられる。連結部１５２の外周部は、ハブシェル１２４の第２端部の内周部に圧入される。第１部材１４０の第３筒部１４０ｄの外周部は、連結部１５２の内周部に圧入される。圧入により、連結部１５２はハブシェル１２４および駆動部１２２と強固に連結されるため、第２実施形態では第５軸受は設けられない。連結部１５２は、図６に示すように、環状部材である。連結部１５２は、内周部に第３筒部１４０ｄへの圧入用の細かな凹凸を有する第１セレーション１５２ａを有する。第２連結部１５２は、外周部にハブシェル１２４の第２端部の内周部への圧入用の細かな凹凸を有する第２セレーション１５２ｂを有する。連結部１５２は、図５および図６に示すように、軸方向の外側面１５２ｄと内側面１５２ｅとを貫通する複数の孔１５２ｃを有する。孔１５２ｃの作用は第１実施形態の孔５２ｃと同様である。複数の孔１５２ｃは、周方向に間隔を隔てて配置される。連結部１５２の外側面１５２ｄおよび内側面１５２ｅは、ハブシェル２４の第１端部側に向かって傾斜する。連結部１５２の外側面１５２ｄおよび内側面１５２ｅは、所定の円錐面の一部を構成する。ここでは、外側面１５２ｄの方が内側面１５２ｅよりもハブ軸に対して傾斜角度が大きいが、外側面１５２ｄの方が内側面１５２ｅは、平行であってもよいし、内側面１５２ｅの方が外側面１５２ｄよりもハブ軸に対して傾斜が大きくてもよい。また連結部１５２の外側面１５２ｄおよび内側面１５２ｅは、ハブ軸に垂直な面であってもよい。
【００５６】
駆動力計測部１２６の第１信号発生機構１５４は、駆動部１２２の第１部材１４０の第３筒部１４０ｄの内周側に設けられる。第２信号発生機構１５６は、ハブシェル２４の内周側で、第１部材１４０からハブ軸方向に所定の間隔をあけて配置される。第１信号発生機構１５４は、第３筒部１４０ｄの内周部に連結される第１磁石部１５４ａと、ハブ軸２０の軸本体３０に連結される第１コイル部１５４ｂと、を有する。第１コイル部１５４ｂは、第１磁石部１５４ａの径方向内側に対向して配置される。第１コイル部１５４ｂは、軸本体３０に回転不能に連結される。第１磁石部１５４ａおよび第１コイル部１５４ｂならびにその他の構成は第１実施形態と第１信号発生機構５４と同様なため説明を省略する。
【００５７】
第２信号発生機構１５６は、ハブシェル１２４の第１信号発生機構１５４に近接して設けられる。第２信号発生機構１５６は、ハブシェル１２４の内周部に連結される第２磁石部１５６ａと、ハブ軸２０の軸本体３０に連結される第２コイル部１５６ｂと、を有する。第２コイル部１５６ｂは、第２磁石部１５６ａの径方向内側に対向して配置される。第２コイル部１５６ｂは、軸本体３０に回転不能に連結される。第２磁石部１５６ａおよび第２コイル部１５６ｂの構成ならびにその他の構成は第１実施形態の第２信号発生機構５６と同様なため説明を省略する。
【００５８】
このような構成の第２実施形態のリアハブ１１０でも、第１実施形態と同様に、２組のコイル部と磁石部とで駆動力を非接触で計測できるので、組立ての精度の影響を受けにくくすることができる。
【００５９】
＜第３実施形態＞
第１および第２実施形態では、第１信号発生機構を連結部または連結部と近接した位置に配置するが、第３実施形態では、図７に示すように、第１信号発生機構２５４を連結部２５２と離反した位置に配置する。
【００６０】
第３実施形態のリアハブ２１０において、駆動部２２２の第１部材２４０は、凹部２４０ａを備える第１筒部２４０ｂを有する。第１部材２４０の第１端部（図７の左側の端部）は、ハブシェル２２４の内周側まで延びている。第１部材２４０は、第１筒部２４０ｂの第１端部側（図７左側）に、第１筒部２４０ｂよりも大径の第２筒部２４０ｃを有する。第２筒部２４０ｃの内周部には、第１信号発生機構２５４を装着するための装着部材２５８が一体的に回転可能に連結される。第２筒部２４０ｃの外周部には、第３軸受２４８の第３玉押し面２４８ａと、第５軸受２５０の第５玉押し面２５０ａとが形成される。第２筒部２４０ｃの第３玉押し面２４８ａと第５玉押し面２５０ａとの間には、連結部２５２が連結される第１セレーション部２４０ｅが形成される。
【００６１】
装着部材２５８は、小径の第１部分２５８ａと大径の第２部分２５８ｂとを有する段付き筒状部材である。第１部分２５８ａは、第２筒部２４０ｃの内周部に連結され、第２筒部２４０ｃと一体的に回転する。第２部分２５８ｂの内周側に第１信号発生機構２５４が設けられる。
【００６２】
連結部２５２は、駆動部２２２からハブシェル２２４にわたる駆動力伝達経路に設けられる。第３実施形態では、連結部２５２は、ハブシェル２２４の第２端部（図７の右側の端部）で、ハブシェル２２４の内周部と第１部材２４０との間に設けられる。ハブシェル２２４の第２端部に設けられるフランジの径方向内側に連結部２５２が設けられている。連結部２５２は、ハブシェル２２４の後述する軸受け支持部２２４ｄよりもハブシェル２２４の第２端部側に設けられ、軸受け支持部２２４ｄに隣接する。連結部２５２は、図８に示すように、円環状の部材であり、内周部に第１部材２４０の第１係合部２４０ｅに係合する第２係合部２５２ａを有する。連結部２５２は、外周部にハブシェル２２４の後述する第３係合部２２４ｃに係合する第４係合部２５２ｂを有する。連結部２５２は、周方向に間隔を隔てて形成される複数の孔２５２ｃを有する。第１係合部２４０ｅ、第２係合部２５２ａ、第３係合部２２４ｃおよび第４係合部２５２ｂは、ハブ軸２０の半径方向に凹凸状に形成される。ここでは、第１係合部２４０ｅ、第２係合部２５２ａ、第３係合部２２４ｃおよび第４係合部２５２ｂは、ハブ軸２０の半径方向に凹凸状に形成されるが、ハブ軸方向に突出する凹部または凸部を有する形状としてもよく、セレーションであってもよい。
【００６３】
孔２５２ｃは、ハブ軸方向で連結部を貫通する。孔２５２ｃは長孔に形成され、その長手方向は周方向に沿っている。この孔２５２ｃは、連結部５２の剛性を駆動部２２２およびハブシェル２２４より低下させて、駆動部２２２からハブシェル２４に駆動力（トルク）が伝達されるときに、連結部２５２を駆動力に応じて捩れやすくするために設けられる。
【００６４】
ハブシェル２２４は、ハブ軸方向で分割可能な構造である。ハブシェル２２４の第１端部（図７右側の端部）の内周部には、連結部２５２の外周部に係合する第３係合部２２４ｃが形成される。第３係合部２２４ｃのハブシェル２２４における第１端部側には、第５軸受２５０を装着するための環状の軸受け支持部２２４ｄが形成される。軸受け支持部２２４ｄは、ハブシェル２２４の内周部で、ハブ軸２０側に突出している。軸受け支持部２２４ｄは、環状に形成されている。軸受け支持部２２４ｄには、装着部材２５８の第２部分２５８ｂが近接して配置される。
【００６５】
駆動力計測部２２６の第１信号発生機構２５４は、図７に示すように、装着部材２５８の第２部分２５８ｂの内周部に、装着部材２５８と一体的に回転可能に連結される第１磁石部２５４ａと、ハブ軸２０の軸本体３０の外周部に回転不能に連結される第１コイル部２５４ｂと、を有する。
【００６６】
第２信号発生機構２５６は、ハブシェル２２４の内周部に、ハブシェル２２４と一体的に回転可能に連結される第２磁石部２５６ａと、ハブ軸２０の軸本体３０の外周部に回転不能に連結される第２コイル部２５６ｂと、を有する。第２信号発生機構２５６は、第１信号発生機構２５４とハブ軸方向に並べて配置される。第３実施形態の第１信号発生機構２５４および第２信号発生機構２５６は、第１および第２実施形態の第１信号発生機構および第２信号発生機構と同様の構成ではあるが、第１および第２実施形態の第１信号発生機構および第２信号発生機構よりも径方向の寸法が大きいので、極数を増やして位相差の検出精度を向上させることができる。
【００６７】
また、第３実施形態では、無線送信部２８に電力を供給する発電機６０がハブ軸２０とハブシェル２２４の間に設けられる。発電機６０は、ハブシェル２２４の内周部に固定される磁石６２と、ハブ軸２０の軸本体３０の外周部に固定される固定子６４と、を有する。固定子６４の外周側に固定子６４に対向して磁石６２が配置される。固定子６４は、ハブ軸２０の外周部に固定されるコイルボビンと、コイルボビンに巻き付けられるコイルと、コイルの周囲に配置されるヨークと、を有する。コイルの出力が無線送信部２８で直流に整流され、電源として使用される。
【００６８】
このような第３実施形態のリアハブ２１０でも、第１および第２実施形態と同様に、２組のコイル部と磁石部とにより駆動力を非接触で検出できるので、組立ての精度の影響を受けにくくすることができる。
【００６９】
＜他の実施形態＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００７０】
（ａ）前記実施形態では、ワンウェイクラッチを有するいわゆるフリーハブを含んで駆動部２２を構成したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、フリーハブを有さないリアハブにも本発明を適用できる。
【００７１】
（ｂ）前記実施形態では、クイックレリーズ機構２９を有するリアハブを例示したが、クイックレリーズ機構を有さないリアハブにも本発明を適用できる。
【００７２】
（ｄ）前記実施形態では、電源として発電機及び充電池を例示したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、充電可能なコンデンサ等の蓄電素子を用いてもよい。また、電源として充電不能な一次電池を用いてもよい。
【００７３】
（ｅ）前記第３実施形態では、発電機６０は無線送信部２８の電力供給に用いられるが、本発明はこれに限定されない。無線送信部において、発電機６０から出力される交流の電力波形を検波してリアハブの回転速度信号を得てもよい。得られた回転速度信号に関する情報と、駆動力測定部によって測定した駆動力であるトルクとを用いて、マイクロコンピュータにおいてパワーを計算してもよい。また、無線送信部が回転速度信号に関する情報をサイクルコンピュータに送信することにより、後輪の周長を乗算することにより、サイクルコンピュータでの車速表示に用いることができる。
【００７４】
また、第１信号発生機構または第２信号発生機構の出力によりリアハブの回転速度信号を得てもよい。
【００７５】
（ｆ）前記各実施形態の構成は、相互に組み合わせることができる。たとえば、第１および第２の実施形態において、第３の実施形態のようにハブシェルの内部に発電機を設けてもよい。この場合、発電機は、ハブ軸に発電コイルを設けて、ハブシェルまたは第１部材に磁石を設ける構成とすることができる。また第３の実施形態において、発電機の代わりに一次電池または二次電池を設けてもよい。またたとえば、第１から第３の実施形態において、磁石部をハブ軸に設け、コイル部をハブシェルまたは駆動部に設けてもよい。
【００７６】
（ｇ）前記実施形態では、連結部には連結部を貫通する孔が形成されるが、貫通する孔の代わりに凹所を形成してもよく、また孔を設けない構成としてもよい。
【００７７】
（ｈ）前記実施形態において、第１〜第５の軸受のいずれか１つまたは複数をすべり軸受に変更してもよい。この場合には、重量を軽減することができる。
【００７８】
（ｉ）前記実施形態において、第１部材のうち、フリーホイールを構成する部分を、他の部分から着脱自在に構成してもよい。このように構成するとフリーホイールを自由に交換することができる。第１部材のうち着脱可能な部分は、セレーションなどの連結機構によって他の部分に結合されればよい。
【符号の説明】
【００７９】
１０，１１０，２１０    リアハブ
２０    ハブ軸
２２，１２２，２２２    駆動部
２４，１２４，２２４    ハブシェル
２６，１２６，２２６    駆動力計測部
２８    無線送信部
２８ｃ  充電池
５２，２５２，１５２    連結部
５４，１５４，２５４    第１信号発生機構
５４ａ，１５４ａ，２５４ａ  第１磁石部
５４ｂ，１５４ｂ，２５４ｂ  第１コイル部
５６，１５６，２５６    第２信号発生機構
５６ａ，１５６ａ，２５６ａ  第２磁石部
５６ｂ，１５６ｂ，２５６ｂ  第２コイル部
６０    発電機
８０    スプロケット集合体
２５８    装着部材
【図１】
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【図２】
2013047081.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2013047081.tif 000007
【図６】
2013047081.tif 000008
【図７】
2013047081.tif 000009
【図８】
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