自転車用リアハブ
【課題】精度よく駆動力を計測可能であって、駆動力計測部の組み立てを容易にする。
【解決手段】自転車用リアハブ１０は、ハブ軸２０と、駆動部２２と、ハブシェル２４と、少なくとも一つの第１対向部５４と、少なくとも一つの第２対向部５６と、駆動力計測部２６と、を備える。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。第１対向部５４は、駆動部２２に設けられる。第２対向部５６は、ハブシェル２４に設けられ第１対向部５４と対向可能である。駆動力計測部２６は、第１対向部５４および第２対向部５６と接触可能に設けられる圧力センサを有する。
【解決手段】自転車用リアハブ１０は、ハブ軸２０と、駆動部２２と、ハブシェル２４と、少なくとも一つの第１対向部５４と、少なくとも一つの第２対向部５６と、駆動力計測部２６と、を備える。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。第１対向部５４は、駆動部２２に設けられる。第２対向部５６は、ハブシェル２４に設けられ第１対向部５４と対向可能である。駆動力計測部２６は、第１対向部５４および第２対向部５６と接触可能に設けられる圧力センサを有する。
【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、組立てることが難しい。
【０００６】
本発明の課題は、精度よく駆動力を計測可能であって、駆動力計測部の組み立てを容易にすることにある。
【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、少なくとも一つの第１対向部と、少なくとも一つの第２対向部と、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。第１対向部は、駆動部に設けられる。第２対向部は、ハブシェルに設けられ第１対向部と対向可能である。駆動力計測部は、第１対向部および第２対向部と接触可能に設けられる圧力センサを有する。
【０００８】
この自転車用リアハブでは、駆動部の回転がハブシェルに伝達されるとき、第１対向部と第２対向部とに接触可能な圧力センサに作用する圧力が駆動力（トルク）に応じて変化する。この圧力の変化による信号により駆動力を検出できる。ここでは、圧力センサによる圧力の変化で駆動力を計測できるので、駆動力計測部の組み立てが容易である。
【０００９】
発明２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、ハブシェルは、軸方向の一端部と他端部とを有し、第２対向部は、ハブシェルの駆動力伝達部材側の一端部に設けられる。この場合には、駆動力伝達部材に近接した位置で駆動部からハブシェルに駆動力が伝達されるので、構成をコンパクトにすることができる。
【００１０】
発明３に係る自転車用リアハブは、発明１または２に記載の自転車用リアハブにおいて、第１対向部および第２対向部のハブ軸回りの位置を調整する位置調整機構をさらに備える。この場合には、圧力センサに接触する第１対向部と第２対向部のハブ軸回りの相対位置を調整できるので、さらに計測精度が高くなる。
【００１１】
発明４に係る自転車用リアハブは、発明１から３のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、第２対向部は、第１対向部の回転駆動方向の下流側に近接して設けられる。
【００１２】
発明５に係る自転車用リアハブは、発明１から４のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、第１対向部は、径方向外側に延びるアーム部を有する。この場合には、第１対向部を第２対向部とを対向させやすい。
【００１３】
発明６に係る自転車用リアハブは、発明１から５のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、第２対向部は、ハブシェルの内周部から突出する。この場合には、第１対向部を第２対向部とを対向させやすい。
【００１４】
発明７に係る自転車用リアハブは、発明１から６のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、第１対向部は、駆動部の外周面から突出し、第２対向部は、ハブシェルの内周部から突出する。この場合には、第１対向部を第２対向部とさらに対向させやすい。
【００１５】
発明８に係る自転車用リアハブは、発明１から７の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１対向部に対向して設けられる第３対向部をさらに備え、第２対向部と前記第３対向部の間に前記第１対向部が設けられる。この場合には、第１対向部が第２対向部および第３対向部に挟まれるので、第１対向部と第２対向部との初期位置を安定させることができる。
【００１６】
発明９に係る自転車用リアハブは、発明１から８のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、第１対向部および第２対向部は、ハブ軸の周方向に間隔を隔てて複数設けられる。これにより、圧力を複数箇所で検出できるので、駆動力の計測精度が向上する。
【００１７】
発明１０に係る自転車用リアハブは、発明１から９のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、圧力センサ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。圧力センサがハブ軸まわりに回転しても、その出力を外部に取り出すことが容易となる。
【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、圧力センサ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。
【００１９】
発明１２に係る自転車用リアハブは、発明１１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。
【００２０】
発明１３に係る自転車用リアハブは、発明１１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。
【００２１】
発明１４に係る自転車用リアハブは、発明１から１３のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、駆動部は、ハブ軸に回転自在に支持される第１部材と、第１部材に回転自在に支持され、駆動力伝達部材を装着可能な第２部材と、第２部材の自転車の進行方向の回転を第１部材に伝達可能なワンウェイクラッチと、を有する。この場合には、自転車の進行方向の回転だけがハブシェルに伝達される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、圧力センサによる圧力の変化で駆動力を計測できるので、駆動力計測部の組み立てが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一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】図１の切断面線III−IIIから見た断面図。
【図４】第２実施形態の図２に相当する図。
【図５】図４の切断面線Ｖ−Ｖから見た断面図。
【図６】第３実施形態の図２に相当する図。
【図７】図５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】
【００２４】
＜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、第１対向部５４と、第２対向部５６と、第３対向部５７と、位置調整機構５９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。
【００２５】
＜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。
【００２６】
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。
【００２７】
＜駆動部材＞
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、を有する。
【００２８】
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。
【００２９】
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（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２筒部４０ｃの外周面には、ハブシェル２４を駆動部２２に回転自在に支持するための第５軸受５０の第５玉押し面５０ａが形成される。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
＜ハブシェル＞
ハブシェル２４は、ハブ軸方向で分割可能な構造である。ハブシェル２４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。
【００３５】
第５軸受５０は、前述した第５玉押し面５０ａと、ハブシェル２４の第２端部の内周部にたとえば圧入固定された第５外輪体５０ｂと、複数の第５転動体５０ｃと、を有する。第５転動体５０ｃは、第５玉押し面５０ａと第５外輪体５０ｂとの間に周方向に間隔を隔てて配置される。第５転動体５０ｃ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５転動体５０ｃは、球体であってもよく、ローラであってもよい。
【００３６】
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。
【００３７】
＜第１対向部＞
第１対向部５４は、図２および図３に示すように、駆動部２２の第１部材４０の第１端部に設けられる。第１対向部５４は、第１部材４０の外周部から外方に突出し、ここでは第２筒部４０ｃから径方向外側に突出して設けられる。第１対向部５４は、第２筒部４０ｃの外周部からハブシェル２４の内周面に向けて延びるアーム部５４ａを有する。なお、第１対向部５４は、少なくとも一つあればよい。第１対向部５４は、第５軸受５０の外輪体５０よりも半径方向の外方まで延びる。第１対向部５４は、駆動部２２と一体に形成されている。第１実施形態では、第１対向部５４は、周方向に１８０度間隔を隔てて２個設けられる。
【００３８】
＜第２対向部＞
第２対向部５６は、第１対向部５４の矢印Ａで示す回転方向の下流側に近接し、かつ第１対向部５４に対向して設けられる。矢印Ａで示す回転方向は、自転車が前進するときに回転する方向である。第２対向部５６は、ハブシェル２４の第２端部側（図２の右側の端部）に設けられる。第２対向部５６は、第５軸受５０に近接して設けられる。第２対向部５６は、ハブシェル２４の内周部から駆動部２２に向けて突出する突出部５６ａを有する。第１対向部５４のアーム部５４ａと第２対向部５６の突出部５６ａとの、回転方向で相互に対向する対向面は、は平行に配置されるのが好ましい。第２対向部５６は、第１対向部５４と同じ数設けられる。第２対向部５６は、ハブシェル２８と一体に形成されている。
【００３９】
＜第３対向部＞
第３対向部５７は、ハブシェル２４に第１対向部５４に対向して設けられる。第３対向部５７は、ハブシェル２６の内周部から突出する。第３対向部５７は、第１対向部５４を挟んで第２対向部５６と逆側に配置される。したがって、第２対向部５６と第３対向部５７の間に第１対向部５４が設けられる。第３対向部５７は、第１対向部５４の矢印Ａで示す回転方向の上流側の表面に接触するか、あるいはこの表面から所定の距離離反して配置される。第３対向部５７は、ハブシェル２８と一体に形成されている。
【００４０】
＜位置調整機構＞
位置調整機構５９は、第１対向部５４と第２対向部５６とのハブ軸２０の軸回りの相対位置を調整し、圧力センサ５８に作用する初期の圧力を調整する。位置調整機構５９は、第３対向部５７に形成されたネジ孔５７ａにねじ込まれる調整ネジ５９ａを有する。調整ネジ５９ａは、たとえば六角穴付きボルトであり、先端が第１対向部５４に接触可能である。調整ネジ５９ａは、ハブシェル２４に貫通して形成された調整孔２４ｃにアーレンキーを挿通して回すことができる。調整孔２４ｃは、キャップ６５により塞がれている。
【００４１】
＜駆動力計測部＞
駆動力計測部２６は、少なくとも一つの圧力センサ５８を有する。圧力センサ５８は、第１対向部５４と第２対向部５６とに接触して配置される。圧力センサ５８は、駆動部２２からハブシェル２４に駆動力が伝達される駆動力伝達経路において、駆動力に応じて与えられる圧力を検出する。駆動力はトルクを含む。第１対向部５４の回転は、圧力センサ５８を介して第２対向部５６に与えられる。所定以上の駆動力が与えられたときに第１対向部５４と第２対向部５６との一部分が接触して、過度の圧力が圧力センサに与えられることを抑制してもよい。
【００４２】
＜無線送信部＞
無線送信部２８は、ハブシェル２４の内周部に固定される回路基板２８ｂを有する。圧力センサ５８と回路基板２８ｂとは図示しない配線で電気的に接続される。回路基板２８ｂには、マイクロコンピュータ、圧力センサ５８からの出力を増幅する増幅器、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。本実施形態では、マイクロコンピュータ、増幅器、およびＡＤ変換回路は、駆動力計測部２６の一部を構成する。
【００４３】
無線送信部２８は、圧力センサ５８の出力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。圧力センサ５８の出力に基づいて、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。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、回路基板２８ｂに着脱可能に設けられる。
【００４４】
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、駆動力伝達経路に配置される圧力センサ５８の圧力が変化する。この変化を表す電気信号を回路基板２８ｂで処理し、無線送信部２８が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。
【００４５】
ここでは、圧力センサ５８による圧力の変化で駆動力を計測できるので、駆動力計測部２６の組み立てが容易である。
【００４６】
＜第２実施形態＞
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。
【００４７】
図４に示すように、第２実施形態のリアハブ１１０では、駆動部１２２の第１部材１４０の第２筒部１４０ｃがハブシェル１２４のハブ軸方向の中間部まで延びている。したがって、第１対向部１５４および第２対向部１５６がハブシェル１２４の中間部に配置される。図５に示すように第１対向部１５４の形状は、図３に示すアーム部１５４ａを有する第１実施形態のものと同じである。圧力センサ１５８は、第２対向部１５６に設けられる。これにより、圧力センサ２５８の配線長さが短くなる。第２対向部１５６および第３対向部１５７は、ハブシェル１２４の内周部に凹んで形成される対向凹部１５６ａに設けられる。対向凹部１５６ａは第１対向部１５４の先端部分を囲むように凹んで形成される。第１対向部１５４のアーム部１５４ａと対向凹部１５６ａとの、回転方向で相互に対向する対向面は、平行に配置されるのが好ましい。
また、位置調整機構５９も第１実施形態の図３に示すものと同じ構成である。圧力センサ１５８は、第１対向部１５４と第２対向部１５６の間に両者に接触して配置される。
【００４８】
また、リアハブ１１０では、圧力センサ１５８および無線送信部２８の電源として発電機６０が設けられる。発電機６０は、ハブ軸２０の軸本体３０の外周面に固定される磁石６２と、磁石６２の外周側に磁石６２に対向して配置される回転子６４とを有する。回転子６４は、ハブシェル２２４の内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発電コイルと、発電コイルの周囲に配置されるヨークと、を有する。発電コイルの出力が無線送信部２８に設けられる整流器によって直流に整流される。整流された電力は、回路基板２８ｂに装着される充電池２８ｃに蓄えられ電源として使用される。
【００４９】
このような構成の第２実施形態では、駆動力伝達経路を構成する第１対向部１５４および第２対向部１５６がハブシェル１２４の中間部に配置されるので、ハブシェル１２４の捩れが小さくなり、駆動力が左右の第１ハブフランジ１２４ａおよび第２ハブフランジ１２４ｂに均等に伝達されやすい。
【００５０】
＜第３実施形態＞
図６に示すように、第３実施形態のリアハブ２１０では、駆動部２２２の第１部材２４０の第２筒部２４０ｃがハブシェル１２４の第１端部（図５の左側の端部）に近接した位置まで延びている。したがって、第１対向部２５４および第２対向部２５６がハブシェル２２４の第１軸受４６に近接して配置される。図７に示すように、ハブシェル２２４に設けられる第２対向部２５６は突起部２５６ａを有し、第１実施形態と同様な形状である。圧力センサ２５８は、第２対向部１５６に設けられる。第３実施形態では、第１対向部２５４は、駆動部２２２に設けられる環状部材２５４ａの外周部に設けられる。環状部材２５４ａは、第２筒部２４０ｃに設けられ、第１部材２４０に一体に形成される。第１対向部２５４は、環状部材２５４ａに凹んで形成された対向凹部２５４ｂを有する。対向凹部２５４ｂは、第２対向部２５６の先端部分を囲むように凹んで形成される。第３対向部２５７はハブシェル２２４ではなく、対向凹部２５４ｂの第１対向部２５６に対向する壁面に設けられる。第１対向部２５４の対向凹部２５４ｂと第２対向部２５６との、回転方向で相互に対向する対向面は、平行に配置されるのが好ましい。
【００５１】
位置調整機構２５９は、第３実施形態ではハブシェル２２４ではなく、第２筒部２０４ｃに設けられる。位置調整機構２５９は、第２筒部２０４ｃの環状部材２５４ａに形成されるネジ孔２５４ｂにねじ込まれる調整ネジ２５９ａを有する。また、ハブシェル２２４に貫通して形成された調整孔２２４ｃに連通する調整孔２５４ｃが環状部材２５４ａに形成される。
【００５２】
無線送信部２２８は、たとえばハブシェル２２４の第１端部の外周部に配置される。無線送信部２２８は、ハブシェル２２４の外周面に固定されるケース部２２８ａを有する。ケース部２２８ａは、ハブシェル２２４に固定される固定部２２８ｄを有する。固定部２２８ｄには、ハブシェル２２４が挿通する。固定部２２８ｄは、ナット部材２２７を締めることによって、ナット部材２２７とハブシェル２２４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２２８ａの内部には、回路基板２２８ｂが配置される。圧力センサ２５８と回路基板２８ｂとは図示しない配線で電気的に接続される。回路基板２２８ｂには、マイクロコンピュータ、圧力センサ２５８からの出力を増幅する増幅器、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２２８ｃとが搭載される。無線送信部２２８は、圧力センサ２５８の出力に基づく情報を無線送信する。無線送信部２２８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。圧力センサ２５８の出力に基づいて、回路基板２２８ｂ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。充電池２２８ｃの代わりに、一次電池を設けてもよい。充電池２２８ｃまたは一次電池は、ケース部２２８ａから着脱可能に設けられる。ケース部２２８ａには、たとえば充電池２２８ｃを充電するときに用いられる端子が設けられてもよい。
【００５３】
このように無線送信部２２８をハブシェル２２４の外部に設けることにより、無線送信部２２８から出力される電波がハブシェル２２４により遮断されにくくなる。
【００５４】
＜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。
【００５５】
（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。
【００５６】
（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。
【００５７】
（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。
【００５８】
（ｅ）前記第２実施形態では、発電機６０は圧力センサ１５８および無線送信部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。
【００５９】
（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実施形態において、第２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２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。
【００６０】
（ｇ）前記各実施形態では、位置調整機構を備えているが、位置調整機構は設けられなくてもよい。これによって構成を簡素化することができる。また位置調整機構は前述した構成に限られない。たとえば第２対向部を回転方向に移動可能に設ける構成としておいてもよいし、たとえば第１および第３対向部の対向する部分にハブ軸方向に延びる溝を設けておき、この溝に板状部材を挿入することによって、第１および第２対向部の相対位置を調整してもよい。厚さの異なる複数の板状部材を入れ替えれば、第１および第２対向部の相対位置を容易に調整することができる。
【００６１】
（ｈ）第１対向部および第２対向部は、周方向に１８０度間隔を隔てて２個設けられているが、第１対向部および第２対向部の数は、１つずつであってもよいし、３つ以上であってもよい。複数対の第１対向部５４および第２対向部５６は、ハブ軸２０の中心軸線まわりに回転対称となる位置に設けられるのが好ましい。また複数の第１対向部５４は、周方向に隣接する第１対向部５４との距離が等しくなるように配置され、複数の第２対向部５６は、周方向に隣接する第２対向部５６との距離が等しくなるように配置されるのが好ましい。
【００６２】
（ｉ）前記各実施形態において、第３対向部および位置調整機構は設けない構成としてもよい。たとえば複数の第１対向部が近接して設けられる場合、第１対向部の間に第２対向部が挟まれる構成であってもよい。
【００６３】
（ｊ）前記実施形態において、第１〜第５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。
【００６４】
（ｋ）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、セレーション等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】
【００６５】
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 駆動力計測部
２８，２２８ 無線送信部
２８ｃ 充電池
４０，１４０ 第１部材
４０ｃ，１４０ｃ 第２筒部
４２ 第２部材
５４，１５４，２５４ 第１対向部
５６，１５６，２５６ 第２対向部
５７ 第３対向部
５８，１５８，５８ 圧力センサ
５９ 位置調整機構
６０ 発電機
８０ スプロケット集合体
【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、組立てることが難しい。
【０００６】
本発明の課題は、精度よく駆動力を計測可能であって、駆動力計測部の組み立てを容易にすることにある。
【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、少なくとも一つの第１対向部と、少なくとも一つの第２対向部と、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。第１対向部は、駆動部に設けられる。第２対向部は、ハブシェルに設けられ第１対向部と対向可能である。駆動力計測部は、第１対向部および第２対向部と接触可能に設けられる圧力センサを有する。
【０００８】
この自転車用リアハブでは、駆動部の回転がハブシェルに伝達されるとき、第１対向部と第２対向部とに接触可能な圧力センサに作用する圧力が駆動力（トルク）に応じて変化する。この圧力の変化による信号により駆動力を検出できる。ここでは、圧力センサによる圧力の変化で駆動力を計測できるので、駆動力計測部の組み立てが容易である。
【０００９】
発明２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、ハブシェルは、軸方向の一端部と他端部とを有し、第２対向部は、ハブシェルの駆動力伝達部材側の一端部に設けられる。この場合には、駆動力伝達部材に近接した位置で駆動部からハブシェルに駆動力が伝達されるので、構成をコンパクトにすることができる。
【００１０】
発明３に係る自転車用リアハブは、発明１または２に記載の自転車用リアハブにおいて、第１対向部および第２対向部のハブ軸回りの位置を調整する位置調整機構をさらに備える。この場合には、圧力センサに接触する第１対向部と第２対向部のハブ軸回りの相対位置を調整できるので、さらに計測精度が高くなる。
【００１１】
発明４に係る自転車用リアハブは、発明１から３のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、第２対向部は、第１対向部の回転駆動方向の下流側に近接して設けられる。
【００１２】
発明５に係る自転車用リアハブは、発明１から４のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、第１対向部は、径方向外側に延びるアーム部を有する。この場合には、第１対向部を第２対向部とを対向させやすい。
【００１３】
発明６に係る自転車用リアハブは、発明１から５のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、第２対向部は、ハブシェルの内周部から突出する。この場合には、第１対向部を第２対向部とを対向させやすい。
【００１４】
発明７に係る自転車用リアハブは、発明１から６のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、第１対向部は、駆動部の外周面から突出し、第２対向部は、ハブシェルの内周部から突出する。この場合には、第１対向部を第２対向部とさらに対向させやすい。
【００１５】
発明８に係る自転車用リアハブは、発明１から７の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１対向部に対向して設けられる第３対向部をさらに備え、第２対向部と前記第３対向部の間に前記第１対向部が設けられる。この場合には、第１対向部が第２対向部および第３対向部に挟まれるので、第１対向部と第２対向部との初期位置を安定させることができる。
【００１６】
発明９に係る自転車用リアハブは、発明１から８のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、第１対向部および第２対向部は、ハブ軸の周方向に間隔を隔てて複数設けられる。これにより、圧力を複数箇所で検出できるので、駆動力の計測精度が向上する。
【００１７】
発明１０に係る自転車用リアハブは、発明１から９のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、圧力センサ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。圧力センサがハブ軸まわりに回転しても、その出力を外部に取り出すことが容易となる。
【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、圧力センサ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。
【００１９】
発明１２に係る自転車用リアハブは、発明１１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。
【００２０】
発明１３に係る自転車用リアハブは、発明１１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。
【００２１】
発明１４に係る自転車用リアハブは、発明１から１３のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、駆動部は、ハブ軸に回転自在に支持される第１部材と、第１部材に回転自在に支持され、駆動力伝達部材を装着可能な第２部材と、第２部材の自転車の進行方向の回転を第１部材に伝達可能なワンウェイクラッチと、を有する。この場合には、自転車の進行方向の回転だけがハブシェルに伝達される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、圧力センサによる圧力の変化で駆動力を計測できるので、駆動力計測部の組み立てが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一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】図１の切断面線III−IIIから見た断面図。
【図４】第２実施形態の図２に相当する図。
【図５】図４の切断面線Ｖ−Ｖから見た断面図。
【図６】第３実施形態の図２に相当する図。
【図７】図５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】
【００２４】
＜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、第１対向部５４と、第２対向部５６と、第３対向部５７と、位置調整機構５９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。
【００２５】
＜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。
【００２６】
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。
【００２７】
＜駆動部材＞
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、を有する。
【００２８】
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。
【００２９】
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（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２筒部４０ｃの外周面には、ハブシェル２４を駆動部２２に回転自在に支持するための第５軸受５０の第５玉押し面５０ａが形成される。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
＜ハブシェル＞
ハブシェル２４は、ハブ軸方向で分割可能な構造である。ハブシェル２４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。
【００３５】
第５軸受５０は、前述した第５玉押し面５０ａと、ハブシェル２４の第２端部の内周部にたとえば圧入固定された第５外輪体５０ｂと、複数の第５転動体５０ｃと、を有する。第５転動体５０ｃは、第５玉押し面５０ａと第５外輪体５０ｂとの間に周方向に間隔を隔てて配置される。第５転動体５０ｃ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５転動体５０ｃは、球体であってもよく、ローラであってもよい。
【００３６】
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。
【００３７】
＜第１対向部＞
第１対向部５４は、図２および図３に示すように、駆動部２２の第１部材４０の第１端部に設けられる。第１対向部５４は、第１部材４０の外周部から外方に突出し、ここでは第２筒部４０ｃから径方向外側に突出して設けられる。第１対向部５４は、第２筒部４０ｃの外周部からハブシェル２４の内周面に向けて延びるアーム部５４ａを有する。なお、第１対向部５４は、少なくとも一つあればよい。第１対向部５４は、第５軸受５０の外輪体５０よりも半径方向の外方まで延びる。第１対向部５４は、駆動部２２と一体に形成されている。第１実施形態では、第１対向部５４は、周方向に１８０度間隔を隔てて２個設けられる。
【００３８】
＜第２対向部＞
第２対向部５６は、第１対向部５４の矢印Ａで示す回転方向の下流側に近接し、かつ第１対向部５４に対向して設けられる。矢印Ａで示す回転方向は、自転車が前進するときに回転する方向である。第２対向部５６は、ハブシェル２４の第２端部側（図２の右側の端部）に設けられる。第２対向部５６は、第５軸受５０に近接して設けられる。第２対向部５６は、ハブシェル２４の内周部から駆動部２２に向けて突出する突出部５６ａを有する。第１対向部５４のアーム部５４ａと第２対向部５６の突出部５６ａとの、回転方向で相互に対向する対向面は、は平行に配置されるのが好ましい。第２対向部５６は、第１対向部５４と同じ数設けられる。第２対向部５６は、ハブシェル２８と一体に形成されている。
【００３９】
＜第３対向部＞
第３対向部５７は、ハブシェル２４に第１対向部５４に対向して設けられる。第３対向部５７は、ハブシェル２６の内周部から突出する。第３対向部５７は、第１対向部５４を挟んで第２対向部５６と逆側に配置される。したがって、第２対向部５６と第３対向部５７の間に第１対向部５４が設けられる。第３対向部５７は、第１対向部５４の矢印Ａで示す回転方向の上流側の表面に接触するか、あるいはこの表面から所定の距離離反して配置される。第３対向部５７は、ハブシェル２８と一体に形成されている。
【００４０】
＜位置調整機構＞
位置調整機構５９は、第１対向部５４と第２対向部５６とのハブ軸２０の軸回りの相対位置を調整し、圧力センサ５８に作用する初期の圧力を調整する。位置調整機構５９は、第３対向部５７に形成されたネジ孔５７ａにねじ込まれる調整ネジ５９ａを有する。調整ネジ５９ａは、たとえば六角穴付きボルトであり、先端が第１対向部５４に接触可能である。調整ネジ５９ａは、ハブシェル２４に貫通して形成された調整孔２４ｃにアーレンキーを挿通して回すことができる。調整孔２４ｃは、キャップ６５により塞がれている。
【００４１】
＜駆動力計測部＞
駆動力計測部２６は、少なくとも一つの圧力センサ５８を有する。圧力センサ５８は、第１対向部５４と第２対向部５６とに接触して配置される。圧力センサ５８は、駆動部２２からハブシェル２４に駆動力が伝達される駆動力伝達経路において、駆動力に応じて与えられる圧力を検出する。駆動力はトルクを含む。第１対向部５４の回転は、圧力センサ５８を介して第２対向部５６に与えられる。所定以上の駆動力が与えられたときに第１対向部５４と第２対向部５６との一部分が接触して、過度の圧力が圧力センサに与えられることを抑制してもよい。
【００４２】
＜無線送信部＞
無線送信部２８は、ハブシェル２４の内周部に固定される回路基板２８ｂを有する。圧力センサ５８と回路基板２８ｂとは図示しない配線で電気的に接続される。回路基板２８ｂには、マイクロコンピュータ、圧力センサ５８からの出力を増幅する増幅器、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。本実施形態では、マイクロコンピュータ、増幅器、およびＡＤ変換回路は、駆動力計測部２６の一部を構成する。
【００４３】
無線送信部２８は、圧力センサ５８の出力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。圧力センサ５８の出力に基づいて、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。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、回路基板２８ｂに着脱可能に設けられる。
【００４４】
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、駆動力伝達経路に配置される圧力センサ５８の圧力が変化する。この変化を表す電気信号を回路基板２８ｂで処理し、無線送信部２８が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。
【００４５】
ここでは、圧力センサ５８による圧力の変化で駆動力を計測できるので、駆動力計測部２６の組み立てが容易である。
【００４６】
＜第２実施形態＞
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。
【００４７】
図４に示すように、第２実施形態のリアハブ１１０では、駆動部１２２の第１部材１４０の第２筒部１４０ｃがハブシェル１２４のハブ軸方向の中間部まで延びている。したがって、第１対向部１５４および第２対向部１５６がハブシェル１２４の中間部に配置される。図５に示すように第１対向部１５４の形状は、図３に示すアーム部１５４ａを有する第１実施形態のものと同じである。圧力センサ１５８は、第２対向部１５６に設けられる。これにより、圧力センサ２５８の配線長さが短くなる。第２対向部１５６および第３対向部１５７は、ハブシェル１２４の内周部に凹んで形成される対向凹部１５６ａに設けられる。対向凹部１５６ａは第１対向部１５４の先端部分を囲むように凹んで形成される。第１対向部１５４のアーム部１５４ａと対向凹部１５６ａとの、回転方向で相互に対向する対向面は、平行に配置されるのが好ましい。
また、位置調整機構５９も第１実施形態の図３に示すものと同じ構成である。圧力センサ１５８は、第１対向部１５４と第２対向部１５６の間に両者に接触して配置される。
【００４８】
また、リアハブ１１０では、圧力センサ１５８および無線送信部２８の電源として発電機６０が設けられる。発電機６０は、ハブ軸２０の軸本体３０の外周面に固定される磁石６２と、磁石６２の外周側に磁石６２に対向して配置される回転子６４とを有する。回転子６４は、ハブシェル２２４の内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発電コイルと、発電コイルの周囲に配置されるヨークと、を有する。発電コイルの出力が無線送信部２８に設けられる整流器によって直流に整流される。整流された電力は、回路基板２８ｂに装着される充電池２８ｃに蓄えられ電源として使用される。
【００４９】
このような構成の第２実施形態では、駆動力伝達経路を構成する第１対向部１５４および第２対向部１５６がハブシェル１２４の中間部に配置されるので、ハブシェル１２４の捩れが小さくなり、駆動力が左右の第１ハブフランジ１２４ａおよび第２ハブフランジ１２４ｂに均等に伝達されやすい。
【００５０】
＜第３実施形態＞
図６に示すように、第３実施形態のリアハブ２１０では、駆動部２２２の第１部材２４０の第２筒部２４０ｃがハブシェル１２４の第１端部（図５の左側の端部）に近接した位置まで延びている。したがって、第１対向部２５４および第２対向部２５６がハブシェル２２４の第１軸受４６に近接して配置される。図７に示すように、ハブシェル２２４に設けられる第２対向部２５６は突起部２５６ａを有し、第１実施形態と同様な形状である。圧力センサ２５８は、第２対向部１５６に設けられる。第３実施形態では、第１対向部２５４は、駆動部２２２に設けられる環状部材２５４ａの外周部に設けられる。環状部材２５４ａは、第２筒部２４０ｃに設けられ、第１部材２４０に一体に形成される。第１対向部２５４は、環状部材２５４ａに凹んで形成された対向凹部２５４ｂを有する。対向凹部２５４ｂは、第２対向部２５６の先端部分を囲むように凹んで形成される。第３対向部２５７はハブシェル２２４ではなく、対向凹部２５４ｂの第１対向部２５６に対向する壁面に設けられる。第１対向部２５４の対向凹部２５４ｂと第２対向部２５６との、回転方向で相互に対向する対向面は、平行に配置されるのが好ましい。
【００５１】
位置調整機構２５９は、第３実施形態ではハブシェル２２４ではなく、第２筒部２０４ｃに設けられる。位置調整機構２５９は、第２筒部２０４ｃの環状部材２５４ａに形成されるネジ孔２５４ｂにねじ込まれる調整ネジ２５９ａを有する。また、ハブシェル２２４に貫通して形成された調整孔２２４ｃに連通する調整孔２５４ｃが環状部材２５４ａに形成される。
【００５２】
無線送信部２２８は、たとえばハブシェル２２４の第１端部の外周部に配置される。無線送信部２２８は、ハブシェル２２４の外周面に固定されるケース部２２８ａを有する。ケース部２２８ａは、ハブシェル２２４に固定される固定部２２８ｄを有する。固定部２２８ｄには、ハブシェル２２４が挿通する。固定部２２８ｄは、ナット部材２２７を締めることによって、ナット部材２２７とハブシェル２２４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２２８ａの内部には、回路基板２２８ｂが配置される。圧力センサ２５８と回路基板２８ｂとは図示しない配線で電気的に接続される。回路基板２２８ｂには、マイクロコンピュータ、圧力センサ２５８からの出力を増幅する増幅器、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２２８ｃとが搭載される。無線送信部２２８は、圧力センサ２５８の出力に基づく情報を無線送信する。無線送信部２２８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。圧力センサ２５８の出力に基づいて、回路基板２２８ｂ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。充電池２２８ｃの代わりに、一次電池を設けてもよい。充電池２２８ｃまたは一次電池は、ケース部２２８ａから着脱可能に設けられる。ケース部２２８ａには、たとえば充電池２２８ｃを充電するときに用いられる端子が設けられてもよい。
【００５３】
このように無線送信部２２８をハブシェル２２４の外部に設けることにより、無線送信部２２８から出力される電波がハブシェル２２４により遮断されにくくなる。
【００５４】
＜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。
【００５５】
（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。
【００５６】
（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。
【００５７】
（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。
【００５８】
（ｅ）前記第２実施形態では、発電機６０は圧力センサ１５８および無線送信部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。
【００５９】
（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実施形態において、第２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２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。
【００６０】
（ｇ）前記各実施形態では、位置調整機構を備えているが、位置調整機構は設けられなくてもよい。これによって構成を簡素化することができる。また位置調整機構は前述した構成に限られない。たとえば第２対向部を回転方向に移動可能に設ける構成としておいてもよいし、たとえば第１および第３対向部の対向する部分にハブ軸方向に延びる溝を設けておき、この溝に板状部材を挿入することによって、第１および第２対向部の相対位置を調整してもよい。厚さの異なる複数の板状部材を入れ替えれば、第１および第２対向部の相対位置を容易に調整することができる。
【００６１】
（ｈ）第１対向部および第２対向部は、周方向に１８０度間隔を隔てて２個設けられているが、第１対向部および第２対向部の数は、１つずつであってもよいし、３つ以上であってもよい。複数対の第１対向部５４および第２対向部５６は、ハブ軸２０の中心軸線まわりに回転対称となる位置に設けられるのが好ましい。また複数の第１対向部５４は、周方向に隣接する第１対向部５４との距離が等しくなるように配置され、複数の第２対向部５６は、周方向に隣接する第２対向部５６との距離が等しくなるように配置されるのが好ましい。
【００６２】
（ｉ）前記各実施形態において、第３対向部および位置調整機構は設けない構成としてもよい。たとえば複数の第１対向部が近接して設けられる場合、第１対向部の間に第２対向部が挟まれる構成であってもよい。
【００６３】
（ｊ）前記実施形態において、第１〜第５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。
【００６４】
（ｋ）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、セレーション等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】
【００６５】
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 駆動力計測部
２８，２２８ 無線送信部
２８ｃ 充電池
４０，１４０ 第１部材
４０ｃ，１４０ｃ 第２筒部
４２ 第２部材
５４，１５４，２５４ 第１対向部
５６，１５６，２５６ 第２対向部
５７ 第３対向部
５８，１５８，５８ 圧力センサ
５９ 位置調整機構
６０ 発電機
８０ スプロケット集合体
【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、
前記駆動部に設けられる少なくとも一つの第１対向部と、
前記ハブシェルに設けられ前記第１対向部と対向可能な少なくとも一つの第２対向部と、
前記第１対向部および前記第２対向部と接触可能に設けられる圧力センサを有する駆動力計測部と、
を備える自転車用リアハブ。
【請求項２】
前記ハブシェルは、軸方向の一端部と他端部とを有し、
前記第２対向部は、前記ハブシェルの駆動力伝達部材側の一端部に設けられる、前記請求項１に記載の自転車用リアハブ。
【請求項３】
前記第１対向部および前記第２対向部のハブ軸回りの相対位置を調整する位置調整機構をさらに備える、請求項１または２に記載の自転車用リアハブ。
【請求項４】
前記第２対向部は、前記第１対向部の回転駆動方向の下流側に近接して設けられる、請求項１から３のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項５】
前記第１対向部は、径方向外側に延びるアーム部を有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項６】
前記第２対向部は、前記ハブシェルの内周面から突出する、請求項１から５のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項７】
前記第１対向部は、前記駆動部の外周面から突出し、前記第２対向部は、前記ハブシェルの内周面から突出する、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８】
前記ハブシェルに第１対向部に対向して設けられる第３対向部をさらに備え、
前記第２対向部と前記第３対向部の間に前記第１対向部が設けられる、請求項１から７のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項９】
前記第１対向部および前記第２対向部は、前記ハブ軸の周方向に間隔を隔てて複数設けられる、請求項１から８のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１０】
前記圧力センサ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９のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１１】
前記圧力センサに電力を供給する電源をさらに備える、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】
前記電源は電池である、請求項１１に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１３】
前記電源は発電機である、請求項１１に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１４】
前記駆動部は、
前記ハブ軸に回転自在に支持される第１部材と、
前記第１部材に回転自在に支持され、前記駆動力伝達部材を装着可能な第２部材と、
前記第２部材の前記自転車の進行方向の回転を前記第１部材に伝達可能なワンウェイクラッチと、を有する、請求項１から１３のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【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、
前記駆動部に設けられる少なくとも一つの第１対向部と、
前記ハブシェルに設けられ前記第１対向部と対向可能な少なくとも一つの第２対向部と、
前記第１対向部および前記第２対向部と接触可能に設けられる圧力センサを有する駆動力計測部と、
を備える自転車用リアハブ。
【請求項２】
前記ハブシェルは、軸方向の一端部と他端部とを有し、
前記第２対向部は、前記ハブシェルの駆動力伝達部材側の一端部に設けられる、前記請求項１に記載の自転車用リアハブ。
【請求項３】
前記第１対向部および前記第２対向部のハブ軸回りの相対位置を調整する位置調整機構をさらに備える、請求項１または２に記載の自転車用リアハブ。
【請求項４】
前記第２対向部は、前記第１対向部の回転駆動方向の下流側に近接して設けられる、請求項１から３のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項５】
前記第１対向部は、径方向外側に延びるアーム部を有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項６】
前記第２対向部は、前記ハブシェルの内周面から突出する、請求項１から５のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項７】
前記第１対向部は、前記駆動部の外周面から突出し、前記第２対向部は、前記ハブシェルの内周面から突出する、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８】
前記ハブシェルに第１対向部に対向して設けられる第３対向部をさらに備え、
前記第２対向部と前記第３対向部の間に前記第１対向部が設けられる、請求項１から７のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項９】
前記第１対向部および前記第２対向部は、前記ハブ軸の周方向に間隔を隔てて複数設けられる、請求項１から８のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１０】
前記圧力センサ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９のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１１】
前記圧力センサに電力を供給する電源をさらに備える、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】
前記電源は電池である、請求項１１に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１３】
前記電源は発電機である、請求項１１に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１４】
前記駆動部は、
前記ハブ軸に回転自在に支持される第１部材と、
前記第１部材に回転自在に支持され、前記駆動力伝達部材を装着可能な第２部材と、
前記第２部材の前記自転車の進行方向の回転を前記第１部材に伝達可能なワンウェイクラッチと、を有する、請求項１から１３のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−４７０７９（Ｐ２０１３−４７０７９Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８６５９１（Ｐ２０１１−１８６５９１）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００２４３９）株式会社シマノ (1,038)
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００２４３９）株式会社シマノ (1,038)
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