JP4145904B2 - 内装変速ハブ用玉押し - Google Patents

Description

本発明は、玉押し、特に、ハブ軸に装着され、ハブ軸に嵌合する円弧状の嵌合部と、変速動作するための変速操作体が挿入可能かつ回転可能な円弧状の操作体挿入凹部と、軸受の球体と接する玉押し面と、を有する内装変速ハブ用玉押しに関する。

自転車用内装変速ハブには、スプロケットが装着された駆動体や駆動体からの動力が伝達されるハブシェルをハブ軸や駆動体に回転自在に支持するために軸受が用いられている。軸受は、外周面にコーン形状の玉押し面を有しハブ軸に螺合する内輪としての玉押しと、駆動体又はハブ軸に設けられたコーン形状の玉受け面を内周部に有する外輪としての玉受けと、玉押しと玉受けとの間に両者に接触して配置された球体とを有している。内装変速ハブでは、ハブ軸の外周面に変速動作を行うためのスリーブ状の変速操作体が回動自在に装着されているものがある（たとえば、特許文献１）。変速操作体は、玉押しを挟んで配置されたケーブル係止体と一体回動する。この変速操作体は、各位相で複数のクラッチのオンオフを制御するものであり、周方向の所定に位置に配置する必要がある。このため、玉押しはハブ軸に螺合せずに軸方向移動自在かつ回転不能に装着されている。また、玉押しは、変速操作体をケーブル係止体に向けて通過かつ回動可能にするため、その内周面に、円弧状の１対の操作体挿入凹部と、１対の操作体挿入凹部の間でハブ軸の外周面に嵌合する円弧状の嵌合部と有している。したがって、内周面に操作体挿入凹部が形成されている玉押しは、ハブ軸に螺合する玉押しより操作体挿入凹部が形成された部分の肉厚が、嵌合部が形成された部分より薄くなっており、周方向で肉厚が変化している。玉押しは、ケーブル係止体の軸方向外側に配置されたナット部材により押圧されて玉当たりが調整される。
特許第３１８４２３０号明細書

前記操作体挿入凹部が形成された従来の玉押しでは、玉当たりの調整のためにナット部材により玉押しを押圧すると、玉押しに歪みが生じることがある。このような歪みが生じると、円形であるべき玉押し面のハブ軸と直交する横断面が周方向の肉厚の違いにより楕円形に変形し、軸受の耐久性が劣化するおそれがある。

本発明の課題は、内装変速ハブ用玉押しにおいて、玉押し面の変形による軸受の耐久性の劣化を抑えることにある。

発明１に係る内装変速ハブ用玉押しは、ハブ軸に装着され、ハブ軸に嵌合する円弧状の嵌合部と、変速動作するための変速操作体が挿入可能かつ回転可能な円弧状の操作体挿入凹部と、軸受の球体と接する玉押し面と、を有する玉押しにおいて、内側部材と、外側部材とを備えている。内側部材は、嵌合部と、操作体挿入凹部とを内周部に有し、第１連結部を外周部に有する部材である。外側部材は、玉押し面を外周部に有し、第１連結部と回転不能に連結される第２連結部を内周部に有する部材である。内側部材は、外側部材より軸方向長さが短くかつ外側部材の内周部に軸方向外側から装着され、外側部材は、内側部材の先端面が当接する当接部と、変速操作体が挿入可能かつ回転可能な操作体挿入孔とを内周部に有する。

この玉押しでは、嵌合部と、操作体挿入凹部とを内周部に有する内側部材をハブ軸に嵌合するとともに、第１連結部に第２連結部を連結することにより玉押し面を有する外側部材を内側部材に回転不能に連結する。周方向の肉厚の変化が生じる操作体挿入凹部は内側部材に設けられており、外側部材には設けられていない。ここでは、周方向の肉厚の変化が生じる要素となる操作体挿入部を内側部材に設け、玉押し面を有する外側部材に周方向の肉厚の変化が生じないようにしたので、玉押しを押圧しても外側部材の玉押し面が歪みにより楕円形に変形しにくくなる。このため、玉押し面の変形による軸受の耐久性の劣化が生じにくくなる。また、内側部材が押圧された場合にも連結部ではなく当接部に当接する内側部材の端面で外側部材が押圧されるので、外側部材が均一に押圧される。

発明２に係る内装変速ハブ用玉押しは、発明１に記載の玉押しにおいて、第１連結部は雄ねじ部であり、第２連結部は、雄ねじ部に螺合する雌ねじ部である。この場合には、ねじにより２つの部材を連結しているので、簡単な構成で２つの部材を回転不能に連結できる。

発明３に係る内装変速ハブ用玉押しは、発明１又は２に記載の玉押しにおいて、嵌合部は、ハブ軸に形成された回り止め溝と嵌合する回り止め突起をさらに備えている。この場合には、内側部材がハブ軸に対して回り止めされるので、操作体挿入凹部が周方向の位置が位置決めされ、変速操作体が変速動作を確実に行える。

発明４に係る内装変速ハブ用玉押しは、発明１から３のいずれかに記載の玉押しにおいて、外側部材において、玉押し面と当接部とがハブ軸の軸方向においてずれて配置されている。この場合には、当接部と玉押し面とが軸方向にずれているので、玉当たりの調整において、当接部を介して外側部材が押圧されて歪んでも玉押し面に歪みの影響が及びにくくなる。

発明５に係る内装変速ハブ用玉押しは、発明１から４のいずれかに記載の玉押しにおいて、操作体挿入孔と操作体挿入凹部は、実質的に同じ内径を有する。この場合には、操作体挿入孔と操作体挿入凹部とで変速操作体の外径を変化させる必要がない。

本発明によれば、周方向の肉厚の変化が生じる要素となる操作体挿入部を内側部材に設け、玉押し面を有する外側部材に周方向の肉厚の変化が生じないようにしたので、玉押しを押圧しても外側部材の玉押し面が歪みにより楕円形に変形しにくくなる。このため、玉押し面の変形による軸受の耐久性の劣化が生じにくくなる。

図１において、本発明の一実施形態を採用した自転車１０は、フレーム体２０、サスペンションフォーク２２、及びリアスイングアーム２４を有するフレーム１２と、サスペンションフォーク２２に固定されたハンドル１４と、チェーン２６、ペダルＰＤ及び１枚のフロントスプロケット２８ａが装着されたギアクランク２８、並びに内装変速ハブ３０等からなる駆動部１６と、サスペンションフォーク２２及びリアスイングアーム２４に装着された前輪１８及び後輪１９とを備えている。サスペンションフォーク２２は、フレーム体２０の前部に斜め縦軸回りに回動自在に装着されている。リアスイングアーム２４はリアサスペンション３２を有しており、フレーム体２０の後部に揺動自在に装着されている。リアスイングアーム２４の後端部には、後輪１９を装着するための逆つめ型の後つめ部２４ａが形成されているとともに、後つめ部２４ａの下方に下向きに延びる取付耳部２４ｂが形成されている。

図１に示すように、前輪１８及び後輪１９には、フロント及びリアディスクブレーキ装置３４，３６が装着されている。また、後輪１９に内装変速ハブ３０が装着されている。リアスイングアーム２４の取付耳部２４ｂには、チェーン２６に張力を付与するチェーンテンショナ４０が装着されている。

内装変速ハブ３０は、図２に示すように、リアスイングアーム２４の後つめ部２４ａに固定可能な後輪１９のハブ軸４２と、ハブ軸４２に回転自在に装着された概ね筒状の駆動体４４と、ハブ軸４２の外周側に配置された概ね筒状のハブシェル４６と、駆動体４４の進行方向の回転を複数の動力伝達経路でハブシェル４６に伝達する遊星歯車機構を有する変速機構４８と、動力伝達経路を択一的に切り換える切換機構５０と、ハブシェル４６の端部に装着された本発明の一実施形態によるキャップ部材５１とを有している。リア変速装置としての内装変速ハブ３０は、たとえば８つの動力伝達経路を有する８段変速のものであり、ギアクランク２８（図１）の回転を８段階に変速してハブシェル４６に伝達することができる。ハブシェル４６の一端（図２左端）にリアディスクブレーキ装置３６のディスクロータ５４が装着されている。キャップ部材５１の外周面には、ハブカバー５６が装着されている。

ハブ軸４２は、両端に螺合する固定ナット４３により後つめ部２４ａに回転不能に固定されている。ハブ軸４２の両端には、固定ナット４３が螺合する雄ねじ部４２ａが形成されている。図２右側の一端側の雄ねじ部４２ａには、固定ナット４３の他に後述する玉押し７４を押圧するための押圧ナット４５が螺合している。また、ハブ軸４２の一端（図２右端）側の雄ねじ部４２ａの軸方向内側は、雄ねじ部４２ａより大径に形成されており、そこには、回り止め溝４２ｂが形成されている。回り止め溝４２ｂは、図３に示すように、ハブ軸４２の外周面の直径上の２箇所に形成されている。

駆動体４４は、一端（図２右端）に小径のボス部４４ａを有しており、ボス部４４ａに装着された軸受６５によりハブ軸４２に回転自在に支持されている。駆動体４４には、リアスプロケット５２が回転不能に装着されている。ハブシェル４６は、左右１対のハブフランジ６０ａ，６０ｂを有するシェル本体６０と、シェル本体６０の一端（図２右端）内周面に回転不能に連結された筒状部材６２とを有している。シェル本体６０は、他端（図２左端）に小径なボス部６０ｃを有する筒状のものであり、ボス部６０ｃで軸受６３によりハブ軸４２を回転自在に支持されている。また、ボス部６０ｃにディスクロータ５４が回転不能に固定されている。

筒状部材６２の内周面には、図２に示すように、ハブシェル４６の一端を駆動体４４に回転自在に支持するための軸受６４の玉受け面６４ａが形成されている。また、筒状部材６２の外周面には、雄ねじ部６２ａと、雄ねじ部６２ａの軸方向内側に並べて配置された環状突起６２ｂ及びセレーション６２ｃとが形成されている。雄ねじ部６２ａには、キャップ部材５１がねじ込み固定される。環状突起６２ｂには、シェル本体６０の一端が当接して位置決めされる。セレーション６２ｃには、シェル本体６０の一端内周面がカシメ固定される。

切換機構５０は、変速機構４８の遊星歯車機構の、たとえば４つの太陽ギア８０〜８３のハブ軸４２に対して回転不能状態（オン）又は回転自在状態（オフ）にオンオフ制御するものである。切換機構５０は、図示しない変速ケーブルが係止され、ハブ軸４２に回動自在に装着されたケーブル係止体７０と、ケーブル係止体７０に連動してハブ軸４２回りに回動して変速動作するための変速操作体としてのカムスリーブ７１とを有している。カムスリーブ７１は、ハブ軸４２の外周面に回動自在に装着され、ケーブル係止体７０に係止される位置から太陽ギア８３に対向する位置までの長さ有している。カムスリーブ７１は、たとえば、１５度ずつ８段階で回動する。

本発明の一実施形態を採用した軸受６５は、図３及び図４に示すように、ハブ軸４２に装着された玉押し７４と、駆動体４４のボス部４４ａと一体形成された玉受け７５と、玉押し７４及び玉受け７５の両者に接触して転がる複数（たとえば８個）の球体７６とを有している。球体７６は、図示しないリテーナにより周方向に等間隔で配置されている。

本発明の一実施形態による玉押し７４は、図２に示すように、ケーブル係止体７０を介して押圧ナット４５により玉当たりの調整を行える。玉押し７４は、図３から図６に示すように、ハブ軸４２に装着される内側部材７７と、内側部材７７の外周側に回転不能に連結される外側部材７８とを有している。

内側部材７７は、金属製の厚肉リング状の部材であり、ハブ軸４２に嵌合する嵌合部７７ａと、カムスリーブ７１が挿入可能かつ回動可能なスリーブ挿入凹部（操作体挿入凹部の一例）７７ｂと、ハブ軸４２の回り止め溝４２ｂに係合する回り止め突起７７ｃとを内周面に有している。また、内側部材７７は、第１連結部としての雄ねじ部７７ｄを外周面に有している。内側部材７７は、外側部材７８より軸方向長さが短くかつ外側部材７８の内周部に軸方向外側（図２右側）から装着される。内側部材７７は、回り止め突起７７ｃが回り止め溝４２ｂに係合することにより、ハブ軸４２に回転不能に連結される。ハブ軸４２は、後つめ部２４ａに回転不能に固定されているため、内側部材７７は、フレーム１２に対して回転不能である。嵌合部７７ａは、ハブ軸４２に、たとえばすきま嵌めで嵌め合い可能な内径を有する円弧状に形成され、かつ内周面の直径上の２箇所に形成されている。嵌合部７７ａの中央部分に回り止め突起と７７ｃが嵌合部７７ａから径方向内方に突出して形成されている。このため、それぞれの嵌合部７７ａは、回り止め突起７７ｃの両側に配置されている。スリーブ挿入凹部７７ｂは、嵌合部７７ａの間にカムスリーブ７１の厚みにより僅かに大きい長さで円弧状に凹んで形成されている。スリーブ挿入凹部７７ｂの周方向長さは、カムスリーブ７１のスリーブ通過部分７１ａが１５度ずつ８段階で回動可能な長さに形成されている。この実施形態では、スリーブ挿入凹部７７ｂのハブ軸４２の中心での角度がたとえば略１４０度となるように形成されている。これにより、１５度ずつ８段階で回動するカムスリーブ７１が通過可能かつ回動可能になる。

外側部材７８は、コーン形状の玉押し面７８ａを外周部に有し、雄ねじ部７７ｄと回転不能に連結される第２連結部としての雌ねじ部７８ｂを内周部に有している。また、外側部材７８は、内周部にカムスリーブ７１が通過可能かつ回動可能なスリーブ通過孔（操作体挿入孔の一例）７８ｃと、内側部材７７の端面が当接する当接部７８ｄとを内周部に有している。雌ねじ部７８ｂは、スリーブ通過孔７８ｃより大径であり、雌ねじ部７８ｂとスリーブ通過孔７８ｃとの境界部分に、ハブ軸４２の軸芯と直交する平面で構成された当接部７８ｄが形成されている。玉押し面７８ａは、当接部７８ｄより軸方向内側に配置されている。これにより、当接部７８ｄと玉押し面７８ａとが軸方向にずれているので、玉当たりの調整において、当接部７８ｄを介して外側部材７８が押圧されて歪んでも玉押し面７８ａに歪みの影響が及びにくくなる。スリーブ通過孔７８ｃは、スリーブ挿入凹部７７ｂの内径と実質的に同じ内径である。外側部材７８の一端面の外周部は、軸方向外側に突出している。この突出部７８ｅは、ケーブル係止体７０に嵌合している。外側部材７８に内側部材７７をねじ止め固定したとき、両部材７７，７８の軸方向外側の端面は同じ位置となる。すなわち、内側部材７７の軸方向長さと、外側部材７８の突出部７８ｅを除く端面から当接部７８ｄまでの長さは実質的に同じ長さである。このため、ケーブル係止体７０は、両部材７７，７８の端面に接触可能であり、玉当たりの調整の際には両部材７７，７８が同時に押される。

このように構成された玉押し７４をハブ軸４２に装着する際には、事前に内側部材７７を外側部材にねじ込み固定する。内装変速ハブ３０の玉押し７４より図２左側の部材を組み込んだ後、駆動体４４と一体形成された玉受け７５に、リテーナにより整列された球体７６を装着する。この状態で内側部材７７が外側部材７８にねじ込まれた玉押し７４をハブ軸４２に装着し、さらにケーブル係止体７０と押圧ナット４５とをハブ軸４２に装着する。これらの装着が完了すると、押圧ナット４５により全体の玉当たりの調整を行う。このとき、外側部材７８には周方向の肉厚変化がないため、押圧により歪みが生じても玉押し面７８ａのハブ軸４２と直交する断面が円形から楕円形に変形しにくい。しかも、玉押し面７８ａが当接部７８ｄより軸方向内側にずれているとともに雄ねじ部７７ｄと雌ねじ部７８ｂとの間に遊びがあるので、スリーブ挿入凹部７７ｂにより周方向に肉厚が変化している内側部材７７が歪みにより断面が楕円形に変形しても、玉押し面７８ａに変形の影響が及びにくい。

＜他の実施形態＞
（ａ）前記実施形態では、外側部材の軸方向長さが内側部材の軸方向長さより短かったが、同じ長さでもよい。

（ｂ）前記実施形態では、第１連結部及び第２連結部を螺合する雄ねじ部及び雌ねじ部により構成したが、内側部材と外側部材とを回転不能に連結する構成であれば第１及び第２連結部の構成はどのようなものでもよい。たとえば、図７及び図８に示すように、内側部材１７７の外周面に周方向に間隔を隔てて形成された多数の第１凹凸部１７７ｄで第１連結部を構成し、外側部材１７８の内周面に周方向に間隔を隔てて形成され第１凹凸部１７７ｄに回転不能に連結される多数の第２凹凸部１７８ｂにより第２連結部を構成してもよい。なお、連結部を除く他の構成は前記実施形態と同様なため説明を省略する。また、連結部の構成は、各種のキーやキー溝による連結構造や互いに回転不能に係合する多角形の内周面及び外周面による連結構造でもよい。

本発明の一実施形態が採用された自転車の側面図。 その内装変速ハブの断面図。 本発明の一実施形態が採用された軸受の正面図。 図３のIV−IV断面図。 内側部材の半截断面図。 外側部材の半截断面図。 他の実施形態の図５に相当する図。 他の実施形態の図６に相当する図。

符号の説明

３０ 内装変速ハブ
４２ ハブ軸
４４ 駆動体
６５ 軸受
７１ カムスリーブ（変速操作体の一例）
７４，１７４ 玉押し
７６ 球体
７７，１７７ 内側部材
７７ａ 嵌合部
７７ｂ スリーブ挿入凹部（操作体挿入凹部の一例）
７７ｃ 回り止め突起
７７ｄ 雄ねじ部（第１連結部の一例）
７８ 外側部材
７８ａ 玉押し面
７８ｂ 雌ねじ部７８ｂ（第２連結部の一例）
７８ｃ スリーブ通過孔（操作体挿入孔の一例）
７８ｄ 当接部
１７７ｄ 第１凹凸部（第１連結部の一例）
１７８ｂ 第２凹凸部（第２連結部の一例）

Claims (5)

1. ハブ軸に装着され、前記ハブ軸に嵌合する円弧状の嵌合部と、変速動作するための変速操作体が挿入可能かつ回動可能な円弧状の操作体挿入凹部と、軸受の球体と接する玉押し面と、を有する内装変速ハブ用玉押しにおいて、
   前記嵌合部と、前記操作体挿入凹部とを内周部に有し、第１連結部を外周部に有する内側部材と、
   前記玉押し面を外周部に有し、前記第１連結部と回転不能に連結される第２連結部を内周部に有する外側部材と、を備え、
   前記内側部材は、前記外側部材より軸方向長さが短くかつ前記外側部材の内周部に軸方向外側から装着され、
   前記外側部材は、前記内側部材の先端面が当接する当接部と、前記変速操作体が挿入可能かつ回動可能な操作体挿入孔とを内周部に有する、内装変速ハブ用玉押し。
2. 前記第１連結部は雄ねじ部であり、前記第２連結部は、前記雄ねじ部に螺合する雌ねじ部である、請求項１に記載の自転車用玉押し。
3. 前記嵌合部は、前記ハブ軸に形成された回り止め溝と嵌合する回り止め突起をさらに備えた、請求項１又は２記載の内装変速ハブ用玉押し。
4. 前記外側部材において、前記玉押し面と前記当接部とが前記ハブ軸の軸方向においてずれて配置されている、請求項１から３のいずれか１項に記載内装変速ハブ用玉押し。
5. 前記操作体挿入孔と前記操作体挿入凹部は、実質的に同じ内径を有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の自転車用玉押し。

Images