自転車用リアハブ
【課題】駆動力を計測可能であって、１つのセンサで、駆動部における広範囲の捩れを測定することができる自転車用リアハブを得る。
【解決手段】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、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。駆動力計測部２６は、液圧センサ５８を有する。駆動部２２は、ハブシェル２４に連結される連結部５２を有する。連結部５２には内部に液体が充填される貯蔵部５４が設けられる。液圧センサ５８は、液体の圧力を検出する。
【解決手段】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、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。駆動力計測部２６は、液圧センサ５８を有する。駆動部２２は、ハブシェル２４に連結される連結部５２を有する。連結部５２には内部に液体が充填される貯蔵部５４が設けられる。液圧センサ５８は、液体の圧力を検出する。
【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、広範囲の捩れを測定するためには、複数個所に歪みゲージを貼り付ける必要がある。
【０００６】
本発明の課題は、駆動力を計測可能であって、広範囲の捩れを複数のセンサを用いなくても測定することができる自転車用リアハブを得ることにある。
【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、液圧センサを有する。駆動部は、ハブシェルに連結される連結部を有する。連結部には内部に液体が充填される貯蔵部が設けられる。液圧センサは、液体の圧力を検出する。
【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、駆動部に設けられる貯蔵部が伝達される駆動力に応じて変形する。この変形により貯蔵部内の液体の圧力が変化する。この液体の圧力の変化による信号により駆動力を検出できる。貯蔵部内の圧力は貯蔵部が局所的に変形してもほぼ一定になるので、１つのセンサで、駆動部における広範囲の捩れを測定することができる。
【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、貯蔵部は、第１貯蔵部、および第１貯蔵部と液圧センサを連結する第２貯蔵部を有する。この場合には、液圧センサから離れた位置に第１貯蔵部が配置されても、第１貯蔵部の圧力を液圧センサにより計測できる。
【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、第２貯蔵部は、連結部の外表面に連通する。この場合には、駆動部内ではなく駆動部の外表面部に液圧センサを配置でき、液圧センサの配置の制限が緩和される。
【００１１】
発明４に係る自転車用リアハブは、発明２または３に記載の自転車用リアハブにおいて、連結部は筒状である。第１貯蔵部は、ハブ軸の周方向に間隔を隔てて複数配置される。貯蔵部は、複数の第１貯蔵部を互いに連通する第３貯蔵部をさらに有する。
【００１２】
この場合に、駆動部の周方向に複数の第１貯蔵部が配置され、それらが第３貯蔵部により連通されるので、複数の第１貯蔵部を設けても貯蔵される液体の圧力は同じになる。このため、第１貯蔵部を駆動力によって変形しやすい形状とすることができる。
【００１３】
発明５に係る自転車用リアハブは、発明２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貯蔵部の貯蔵空間は、長手方向および短手方向を有する。第１貯蔵部の貯蔵空間の長手方向はハブ軸方向に対して傾いて配置される。この場合には、第１貯蔵部の貯蔵空間の長手方向がハブ軸方向に対して傾いて配置されるので、駆動部に周方向に捩れが発生したときに、第１貯蔵部の容積を変化しやすくすることができる。
【００１４】
発明６に係る自転車用リアハブは、発明２または３に記載の自転車リアハブにおいて、第１貯蔵部は、ハブ軸まわりで螺旋状に形成される。この場合には、駆動部に周方向に捩れが発生したときに、第１貯蔵部の容積を変化しやすくすることができる。
【００１５】
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、液圧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。たとえば液圧センサ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。
【００１６】
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、液圧センサに電力を供給する電源をさらに備える。
【００１７】
発明９に係る自転車用リアハブは、発明８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。
【００１８】
発明１０に係る自転車用リアハブは、発明８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】
【００１９】
本発明によれば、１つのセンサで、駆動部における広範囲の捩れを測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態による自転車用リアハブの断面図。
【図２】図１における自転車用リアハブの要部断面図。
【図３】連結部の平面図。
【図４】図３の切断面線ＩＶ−ＩＶから見た断面図。
【図５】第２実施形態の図２に相当する図。
【図６】第２実施形態の図４に相当する図。
【図７】第３実施形態の図４に相当する図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
＜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。
【００２３】
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。
【００２４】
＜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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、凹部４０ａが設けられる第１筒部４０ｂと、第１筒部４０ｂより大径の第２筒部４０ｃと、を有する。第２筒部４０ｃは、第１筒部４０ｂの第１端部側に配置される。第２筒部４０ｃ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およびハブシェル２４を回転自在に支持する第５軸受５０の第５玉押し面５０ａが形成される。第２筒部４０ｃは、ハブシェル２４と連結される連結部５２を有する。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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筒状の部分である。連結部５２は、第１端部（図２の左側の端部）がハブシェル２４にセレーションによって連結される。これによって、駆動部２２とハブシェル２４とが一体的に回転可能となる。駆動部２２と連結部５２とは一体形成されてもよく、セレーションによって結合されてもよい。
【００３２】
連結部５２には内部に液体が充填される貯蔵部５４が設けられる。液体は、たとえば水、オイルなどである。貯蔵部５４は、図２、図３および図４に示すように、複数の第１貯蔵部５４ａと、第２貯蔵部５４ｂと、第３貯蔵部５４ｃと、を有する。第１貯蔵部５４ａは、連結部５２の周方向に間隔を隔てて放射状に複数配置される。図では、１８個の第１貯蔵部５４ａが設けられるが、第１貯蔵部５４ａの数はこれに限られない。第１貯蔵部５４ａは、図３に示すように、長手方向Ａおよび短手方向Ｂとを有する。第１貯蔵部５４ａは、たとえば直方体または楕円体であってもよい。第１貯蔵部５４ａの長手方向Ａは、ハブ軸方向に対して傾いて配置される。ここでは、リアハブの径方向外側から見たとき、第１貯蔵部５４ａの長手方向Ａが、ハブ軸方向に対して傾いて配置される。この傾きは、たとえば１度から４５度の範囲である。このように第１貯蔵部５４ａをハブ軸方向に対して傾けて配置することにより、第１貯蔵部５４ａの容積が変化しやすくなり、駆動部２２の第１部材４０に周方向に捩れが発生すると、液体の圧力が上昇する。これにより、駆動部２２における広範囲の捩れが液体の圧力の変化として現れる。
【００３３】
第２貯蔵部５４ｂは、複数の第１貯蔵部５４ａのうちの一つに連なり、駆動力計測部２６の後述する液圧センサ５８に結合される。第２貯蔵部５４ｂの貯蔵空間は、第１貯蔵部５４ａの貯蔵空間に連なり、連結部の外表面に連通する。この第２貯蔵部５４ｂの外表面に連通する部分に液圧センサ５８が設けられる。
【００３４】
第３貯蔵部５４ｃは、複数の第１貯蔵部５４ａを互いに連結するために設けられる。第３貯蔵部５４ｃの貯蔵空間は、相互に隣接する第１貯蔵部５４ａの貯蔵空間に連なる。第３貯蔵部５４ｃを設けることにより、複数の第１貯蔵部５４ａの液体の圧力が等しくなる。
【００３５】
＜ハブシェル＞
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２４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。
【００３６】
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。
【００３７】
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の第２端部（図２の右側の端部）での内周部には連結部５２の第１端部（図２の左側の端部）を連結する連結部２４ｃが形成される。連結部５４は、第５軸受５０よりもハブシェル２４の第１端部側で、第５軸受５０の近傍に設けられる。
【００３８】
＜駆動力計測部＞
駆動力計測部２６は、貯蔵部５４に充填される液体の圧力を検出する液圧センサ５８を有する。
【００３９】
液圧センサ５８は、第２貯蔵部５４ｂの貯蔵空間を塞ぐように連結部５２の外表部に設けられる。本実施形態では、液圧センサ５８は、連結部５２の第２端部（図２の左側の端部）の端面に設けられる。液圧センサ５８は、貯蔵部５４の液体の圧力を検出する。この液圧センサ５８によって検出される情報は、自転車用リアハブ１０に作用する駆動力に対応するので、この情報を用いて自転車用リアハブ１０に作用する駆動力を計測することができる。液圧センサ５８は、たとえば液体によって押圧される押圧部を有し、貯蔵部５４の容積が変化したときに、液体によって押圧部が押圧されて、押圧部が変形あるいは移動することによって、液体による圧力を検出する。
【００４０】
＜無線送信部＞
無線送信部２８は、ハブシェル２４の内周面に固定される回路基板２８ｂを有する。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、液圧センサ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。
【００４１】
無線送信部２８は、液圧センサ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。液圧センサ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に着脱自在に設けられる。
【００４２】
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、連結部５２の貯蔵部５４の容積が変化して内部の圧力が変化する。この変化を液圧センサ５９で検出し、液圧センサ５９から出力される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。
【００４３】
ここでは、広範囲で一定になる液体の圧力変化で駆動力を計測できるので、１つのセンサで、駆動部における広範囲の捩れを測定することができるようになる。
【００４４】
＜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。
【００４５】
図５に示すように、第２実施形態のリアハブ１１０では、液圧センサ５８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。
【００４６】
また、連結部１５２に設けられる貯蔵部１５４の複数（たとえば１５個）の第１貯蔵部１５４ａは、図６に示すように、ハブ軸の半径方向に対して傾いて配置される。第１貯蔵部１５４ａの一つに第２貯蔵部１５４ｂが設けられる。第２貯蔵部１５４ｂの貯蔵空間は、第１実施形態と同様に連結部１５２の外表面に連通する。複数の第１貯蔵部１５４ａは、複数の第３貯蔵部１５４ｃにより互いに連通される。第２実施形態の第１貯蔵部１５４ａの長手方向はハブ軸方向に沿って配置される。
【００４７】
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、広範囲で一定になる液体の圧力変化で駆動力を計測できるので、１つのセンサで、駆動部における広範囲の捩れを測定することができるようになる。
【００４８】
＜第３実施形態＞
第１および第２実施形態では、第１貯蔵部が複数設けられるが、図７に示すように、第３実施形態のリアハブ２１０では、貯蔵部２５４の第１貯蔵部２５４ａは一つ設けられる。したがって第３貯蔵部は設けられない。第１貯蔵部２５４ａは、連結部２５２の内部にハブ軸方向から見て螺旋状に、たとえば３６０度の範囲にわたって形成される。なお、螺旋の範囲は３６０度以上でもよいし、３６０度以下でもよい。
【００４９】
第３実施形態では、一つの第１貯蔵部２５４ａを設けているだけであるので、第３貯蔵部による圧力損失が生じにくくなる。
【００５０】
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、広範囲で一定になる液体の圧力変化で駆動力を計測できるので、１つのセンサで、駆動部における広範囲の捩れを測定することができるようになる。ここでは、ハブ軸方向から見て第１貯蔵部２５４ａが螺旋状に形成されているが、第１貯蔵部２５４ａは、コイルスプリングの形状のような、軸方向に螺旋状に延びる形状としてもよい。このような構成であっても同様の効果を得ることができる。
【００５１】
＜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。
【００５２】
（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。
【００５３】
（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。
【００５４】
（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。
【００５５】
（ｅ）前記第２実施形態では、発電機６０は液圧センサ５８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。
【００５６】
（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。
【００５７】
（ｇ）前記３つの実施形態における貯蔵部の形状は一例であり、本発明はこれらの形状に限定されない。貯蔵部は、連結部の捩れに対して容積変化する形状であればどのような形状でもよい。少なくとも１つの貯蔵部を備えればよい。
【００５８】
（ｈ）前記実施形態では、液圧センサ５８は、連結部５２の第２端部の端面に設けられるが、液圧センサは連結部５２の外表部のいずれの場所にでも設けることができる。この場合、液圧センサが設けられる部位まで液体を導くように、第２貯蔵部を形成すればよい。
【００５９】
（ｉ）第２貯蔵部を設けないで、液圧センサを、第１貯蔵部の貯蔵空間に設ける構成としてもよい。この場合圧力センサからの電気信号を取り出すための配線を連結部５２に設けて、外部に電気信号を取り出せばよい。
【００６０】
（ｊ）また液体の温度を測定する温度センサを設けて、温度変化によって変化する圧力センサの出力を補正するように構成してもよい。この場合、たとえば回路基板に設けられるマイクロコンピュータによって補正値を求めればよい。
【００６１】
（ｋ）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。
【００６２】
（ｌ）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】
【００６３】
１０、１１０，２１０ リアハブ
２０ ハブ軸
２２ 駆動部
２４ ハブシェル
２６ 駆動力計測部
２８ 無線送信部
２８ｃ 充電池
５２、１５２，２５２ 連結部
５４、１５４，２５４ 貯蔵部
５４ａ，１５４ａ，２５４ａ 第１貯蔵部
５４ｂ，１５４ｂ，２５４ｂ 第２貯蔵部
５４ｃ，１５４ｃ 第３貯蔵部
５８ 液圧センサ
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、広範囲の捩れを測定するためには、複数個所に歪みゲージを貼り付ける必要がある。
【０００６】
本発明の課題は、駆動力を計測可能であって、広範囲の捩れを複数のセンサを用いなくても測定することができる自転車用リアハブを得ることにある。
【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、液圧センサを有する。駆動部は、ハブシェルに連結される連結部を有する。連結部には内部に液体が充填される貯蔵部が設けられる。液圧センサは、液体の圧力を検出する。
【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、駆動部に設けられる貯蔵部が伝達される駆動力に応じて変形する。この変形により貯蔵部内の液体の圧力が変化する。この液体の圧力の変化による信号により駆動力を検出できる。貯蔵部内の圧力は貯蔵部が局所的に変形してもほぼ一定になるので、１つのセンサで、駆動部における広範囲の捩れを測定することができる。
【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、貯蔵部は、第１貯蔵部、および第１貯蔵部と液圧センサを連結する第２貯蔵部を有する。この場合には、液圧センサから離れた位置に第１貯蔵部が配置されても、第１貯蔵部の圧力を液圧センサにより計測できる。
【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、第２貯蔵部は、連結部の外表面に連通する。この場合には、駆動部内ではなく駆動部の外表面部に液圧センサを配置でき、液圧センサの配置の制限が緩和される。
【００１１】
発明４に係る自転車用リアハブは、発明２または３に記載の自転車用リアハブにおいて、連結部は筒状である。第１貯蔵部は、ハブ軸の周方向に間隔を隔てて複数配置される。貯蔵部は、複数の第１貯蔵部を互いに連通する第３貯蔵部をさらに有する。
【００１２】
この場合に、駆動部の周方向に複数の第１貯蔵部が配置され、それらが第３貯蔵部により連通されるので、複数の第１貯蔵部を設けても貯蔵される液体の圧力は同じになる。このため、第１貯蔵部を駆動力によって変形しやすい形状とすることができる。
【００１３】
発明５に係る自転車用リアハブは、発明２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貯蔵部の貯蔵空間は、長手方向および短手方向を有する。第１貯蔵部の貯蔵空間の長手方向はハブ軸方向に対して傾いて配置される。この場合には、第１貯蔵部の貯蔵空間の長手方向がハブ軸方向に対して傾いて配置されるので、駆動部に周方向に捩れが発生したときに、第１貯蔵部の容積を変化しやすくすることができる。
【００１４】
発明６に係る自転車用リアハブは、発明２または３に記載の自転車リアハブにおいて、第１貯蔵部は、ハブ軸まわりで螺旋状に形成される。この場合には、駆動部に周方向に捩れが発生したときに、第１貯蔵部の容積を変化しやすくすることができる。
【００１５】
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、液圧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。たとえば液圧センサ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。
【００１６】
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、液圧センサに電力を供給する電源をさらに備える。
【００１７】
発明９に係る自転車用リアハブは、発明８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。
【００１８】
発明１０に係る自転車用リアハブは、発明８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】
【００１９】
本発明によれば、１つのセンサで、駆動部における広範囲の捩れを測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態による自転車用リアハブの断面図。
【図２】図１における自転車用リアハブの要部断面図。
【図３】連結部の平面図。
【図４】図３の切断面線ＩＶ−ＩＶから見た断面図。
【図５】第２実施形態の図２に相当する図。
【図６】第２実施形態の図４に相当する図。
【図７】第３実施形態の図４に相当する図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
＜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。
【００２３】
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。
【００２４】
＜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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、凹部４０ａが設けられる第１筒部４０ｂと、第１筒部４０ｂより大径の第２筒部４０ｃと、を有する。第２筒部４０ｃは、第１筒部４０ｂの第１端部側に配置される。第２筒部４０ｃ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およびハブシェル２４を回転自在に支持する第５軸受５０の第５玉押し面５０ａが形成される。第２筒部４０ｃは、ハブシェル２４と連結される連結部５２を有する。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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筒状の部分である。連結部５２は、第１端部（図２の左側の端部）がハブシェル２４にセレーションによって連結される。これによって、駆動部２２とハブシェル２４とが一体的に回転可能となる。駆動部２２と連結部５２とは一体形成されてもよく、セレーションによって結合されてもよい。
【００３２】
連結部５２には内部に液体が充填される貯蔵部５４が設けられる。液体は、たとえば水、オイルなどである。貯蔵部５４は、図２、図３および図４に示すように、複数の第１貯蔵部５４ａと、第２貯蔵部５４ｂと、第３貯蔵部５４ｃと、を有する。第１貯蔵部５４ａは、連結部５２の周方向に間隔を隔てて放射状に複数配置される。図では、１８個の第１貯蔵部５４ａが設けられるが、第１貯蔵部５４ａの数はこれに限られない。第１貯蔵部５４ａは、図３に示すように、長手方向Ａおよび短手方向Ｂとを有する。第１貯蔵部５４ａは、たとえば直方体または楕円体であってもよい。第１貯蔵部５４ａの長手方向Ａは、ハブ軸方向に対して傾いて配置される。ここでは、リアハブの径方向外側から見たとき、第１貯蔵部５４ａの長手方向Ａが、ハブ軸方向に対して傾いて配置される。この傾きは、たとえば１度から４５度の範囲である。このように第１貯蔵部５４ａをハブ軸方向に対して傾けて配置することにより、第１貯蔵部５４ａの容積が変化しやすくなり、駆動部２２の第１部材４０に周方向に捩れが発生すると、液体の圧力が上昇する。これにより、駆動部２２における広範囲の捩れが液体の圧力の変化として現れる。
【００３３】
第２貯蔵部５４ｂは、複数の第１貯蔵部５４ａのうちの一つに連なり、駆動力計測部２６の後述する液圧センサ５８に結合される。第２貯蔵部５４ｂの貯蔵空間は、第１貯蔵部５４ａの貯蔵空間に連なり、連結部の外表面に連通する。この第２貯蔵部５４ｂの外表面に連通する部分に液圧センサ５８が設けられる。
【００３４】
第３貯蔵部５４ｃは、複数の第１貯蔵部５４ａを互いに連結するために設けられる。第３貯蔵部５４ｃの貯蔵空間は、相互に隣接する第１貯蔵部５４ａの貯蔵空間に連なる。第３貯蔵部５４ｃを設けることにより、複数の第１貯蔵部５４ａの液体の圧力が等しくなる。
【００３５】
＜ハブシェル＞
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２４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。
【００３６】
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。
【００３７】
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の第２端部（図２の右側の端部）での内周部には連結部５２の第１端部（図２の左側の端部）を連結する連結部２４ｃが形成される。連結部５４は、第５軸受５０よりもハブシェル２４の第１端部側で、第５軸受５０の近傍に設けられる。
【００３８】
＜駆動力計測部＞
駆動力計測部２６は、貯蔵部５４に充填される液体の圧力を検出する液圧センサ５８を有する。
【００３９】
液圧センサ５８は、第２貯蔵部５４ｂの貯蔵空間を塞ぐように連結部５２の外表部に設けられる。本実施形態では、液圧センサ５８は、連結部５２の第２端部（図２の左側の端部）の端面に設けられる。液圧センサ５８は、貯蔵部５４の液体の圧力を検出する。この液圧センサ５８によって検出される情報は、自転車用リアハブ１０に作用する駆動力に対応するので、この情報を用いて自転車用リアハブ１０に作用する駆動力を計測することができる。液圧センサ５８は、たとえば液体によって押圧される押圧部を有し、貯蔵部５４の容積が変化したときに、液体によって押圧部が押圧されて、押圧部が変形あるいは移動することによって、液体による圧力を検出する。
【００４０】
＜無線送信部＞
無線送信部２８は、ハブシェル２４の内周面に固定される回路基板２８ｂを有する。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、液圧センサ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。
【００４１】
無線送信部２８は、液圧センサ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。液圧センサ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に着脱自在に設けられる。
【００４２】
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、連結部５２の貯蔵部５４の容積が変化して内部の圧力が変化する。この変化を液圧センサ５９で検出し、液圧センサ５９から出力される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。
【００４３】
ここでは、広範囲で一定になる液体の圧力変化で駆動力を計測できるので、１つのセンサで、駆動部における広範囲の捩れを測定することができるようになる。
【００４４】
＜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。
【００４５】
図５に示すように、第２実施形態のリアハブ１１０では、液圧センサ５８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。
【００４６】
また、連結部１５２に設けられる貯蔵部１５４の複数（たとえば１５個）の第１貯蔵部１５４ａは、図６に示すように、ハブ軸の半径方向に対して傾いて配置される。第１貯蔵部１５４ａの一つに第２貯蔵部１５４ｂが設けられる。第２貯蔵部１５４ｂの貯蔵空間は、第１実施形態と同様に連結部１５２の外表面に連通する。複数の第１貯蔵部１５４ａは、複数の第３貯蔵部１５４ｃにより互いに連通される。第２実施形態の第１貯蔵部１５４ａの長手方向はハブ軸方向に沿って配置される。
【００４７】
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、広範囲で一定になる液体の圧力変化で駆動力を計測できるので、１つのセンサで、駆動部における広範囲の捩れを測定することができるようになる。
【００４８】
＜第３実施形態＞
第１および第２実施形態では、第１貯蔵部が複数設けられるが、図７に示すように、第３実施形態のリアハブ２１０では、貯蔵部２５４の第１貯蔵部２５４ａは一つ設けられる。したがって第３貯蔵部は設けられない。第１貯蔵部２５４ａは、連結部２５２の内部にハブ軸方向から見て螺旋状に、たとえば３６０度の範囲にわたって形成される。なお、螺旋の範囲は３６０度以上でもよいし、３６０度以下でもよい。
【００４９】
第３実施形態では、一つの第１貯蔵部２５４ａを設けているだけであるので、第３貯蔵部による圧力損失が生じにくくなる。
【００５０】
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、広範囲で一定になる液体の圧力変化で駆動力を計測できるので、１つのセンサで、駆動部における広範囲の捩れを測定することができるようになる。ここでは、ハブ軸方向から見て第１貯蔵部２５４ａが螺旋状に形成されているが、第１貯蔵部２５４ａは、コイルスプリングの形状のような、軸方向に螺旋状に延びる形状としてもよい。このような構成であっても同様の効果を得ることができる。
【００５１】
＜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。
【００５２】
（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。
【００５３】
（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。
【００５４】
（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。
【００５５】
（ｅ）前記第２実施形態では、発電機６０は液圧センサ５８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。
【００５６】
（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。
【００５７】
（ｇ）前記３つの実施形態における貯蔵部の形状は一例であり、本発明はこれらの形状に限定されない。貯蔵部は、連結部の捩れに対して容積変化する形状であればどのような形状でもよい。少なくとも１つの貯蔵部を備えればよい。
【００５８】
（ｈ）前記実施形態では、液圧センサ５８は、連結部５２の第２端部の端面に設けられるが、液圧センサは連結部５２の外表部のいずれの場所にでも設けることができる。この場合、液圧センサが設けられる部位まで液体を導くように、第２貯蔵部を形成すればよい。
【００５９】
（ｉ）第２貯蔵部を設けないで、液圧センサを、第１貯蔵部の貯蔵空間に設ける構成としてもよい。この場合圧力センサからの電気信号を取り出すための配線を連結部５２に設けて、外部に電気信号を取り出せばよい。
【００６０】
（ｊ）また液体の温度を測定する温度センサを設けて、温度変化によって変化する圧力センサの出力を補正するように構成してもよい。この場合、たとえば回路基板に設けられるマイクロコンピュータによって補正値を求めればよい。
【００６１】
（ｋ）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。
【００６２】
（ｌ）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】
【００６３】
１０、１１０，２１０ リアハブ
２０ ハブ軸
２２ 駆動部
２４ ハブシェル
２６ 駆動力計測部
２８ 無線送信部
２８ｃ 充電池
５２、１５２，２５２ 連結部
５４、１５４，２５４ 貯蔵部
５４ａ，１５４ａ，２５４ａ 第１貯蔵部
５４ｂ，１５４ｂ，２５４ｂ 第２貯蔵部
５４ｃ，１５４ｃ 第３貯蔵部
５８ 液圧センサ
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、
液圧センサを有する駆動力計測部と、を備え、
前記駆動部は、前記ハブシェルに連結される連結部を有し、前記連結部には内部に液体が充填される貯蔵部が設けられ、
前記液圧センサは、前記液体の圧力を検出する、自転車用リアハブ。
【請求項２】
前記貯蔵部は、第１貯蔵部、および前記第１貯蔵部と液圧センサを連結する第２貯蔵部を有する、請求項１に記載の自転車用リアハブ。
【請求項３】
前記第２貯蔵部は、前記連結部の外表面に連通する、請求項２に記載の自転車用リアハブ。
【請求項４】
前記連結部は筒状であり、
前記第１貯蔵部は、前記ハブ軸の周方向に間隔を隔てて複数配置され、
前記貯蔵部は、前記複数の第１貯蔵部を互いに連通する第３貯蔵部をさらに有する、請求項２または３に記載の自転車用リアハブ。
【請求項５】
前記第１貯蔵部の貯蔵空間は、長手方向および短手方向を有し、
前記第１貯蔵部の貯蔵空間の長手方向はハブ軸方向に対して傾いて配置される、請求項２から４のいずれか一項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項６】
前記第１貯蔵部は、ハブ軸まわりで螺旋状に形成される、請求項２または３に記載の自転車用リアハブ。
【請求項７】
前記液圧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６のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
コイルに電力を供給する電池を有する。
【請求項８】
前記液圧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】
前記電源は電池である、請求項８に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１０】
前記電源は発電機である、請求項８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、
液圧センサを有する駆動力計測部と、を備え、
前記駆動部は、前記ハブシェルに連結される連結部を有し、前記連結部には内部に液体が充填される貯蔵部が設けられ、
前記液圧センサは、前記液体の圧力を検出する、自転車用リアハブ。
【請求項２】
前記貯蔵部は、第１貯蔵部、および前記第１貯蔵部と液圧センサを連結する第２貯蔵部を有する、請求項１に記載の自転車用リアハブ。
【請求項３】
前記第２貯蔵部は、前記連結部の外表面に連通する、請求項２に記載の自転車用リアハブ。
【請求項４】
前記連結部は筒状であり、
前記第１貯蔵部は、前記ハブ軸の周方向に間隔を隔てて複数配置され、
前記貯蔵部は、前記複数の第１貯蔵部を互いに連通する第３貯蔵部をさらに有する、請求項２または３に記載の自転車用リアハブ。
【請求項５】
前記第１貯蔵部の貯蔵空間は、長手方向および短手方向を有し、
前記第１貯蔵部の貯蔵空間の長手方向はハブ軸方向に対して傾いて配置される、請求項２から４のいずれか一項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項６】
前記第１貯蔵部は、ハブ軸まわりで螺旋状に形成される、請求項２または３に記載の自転車用リアハブ。
【請求項７】
前記液圧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６のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
コイルに電力を供給する電池を有する。
【請求項８】
前記液圧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】
前記電源は電池である、請求項８に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１０】
前記電源は発電機である、請求項８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２０１３−４７０８０（Ｐ２０１３−４７０８０Ａ）
【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２０１１−１８６５９２（Ｐ２０１１−１８６５９２）
【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)
【Ｆターム（参考）】
【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)
【Ｆターム（参考）】
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