JP3563322B2 - 自転車用フリーホイール - Google Patents
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Description
【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
Claims (24)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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