自転車用リアハブ
【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２と、ハブシェル２４と、第１対向部５４と、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８０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に設けられる。駆動力計測部２６は、センサ５８を有する。センサ５８は、第１対向部と第２対向部５６の間隔または間隔の変位を測定可能である。
【解決手段】リアハブ１０は、ハブ軸２０と、駆動部２と、ハブシェル２４と、第１対向部５４と、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８０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に設けられる。駆動力計測部２６は、センサ５８を有する。センサ５８は、第１対向部と第２対向部５６の間隔または間隔の変位を測定可能である。
【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、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、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なである。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。少なくとも一つの第１対向部は、駆動部に設けられる。少なくとも一つの第２対向部は、ハブシェルに設けられ第１対向部と間隔をあけて対向可能である。駆動力計測部は、第１対向部と第２対向部との間隔または間隔の変位を計測可能な少なくとも一つのセンサを有する。
【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、駆動部に設けられる第１対向部とハブシェルに設けられる第２対向部との間隔が、伝達される駆動力（トルク）に応じて変化する。第１対向部と第２対向部との間隔または第１対向部と第２対向部と間隔の変化をセンサによって検出することができる。ここでは、センサによって第１対向部と第２対向部との相対的な間隔または間隔の変位を検出するので、センサの取り付け方による測定結果への影響を抑制することができ、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対向部と第２対向部とは駆動部およびハブシェルの回転方向で対向する。これにより、駆動部からハブシェルに駆動力が伝達されるときに、駆動部がハブシェルに対して捩れて第１対向部が第２対向部に駆動力に応じて接近する。このため駆動力を精度よく検出できる。
【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対向部は、駆動部の外周部から突出する。この場合には、第１対向部がハブシェルに接近するので、第１対向部をハブシェルに設けられる第２対向部と対向させやすい。
【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、ハブシェルの内周部から突出する。この場合には、第２対向部が駆動部に接近するので、第１対向部を第２対向部と対向させやすい。
【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、駆動部は、ハブシェルに連結される連結部を有する。
【００１３】
発明６に係る自転車用リアハブは、発明５に記載の自転車用リアハブにおいて、連結部は、第１対向部と一体で設けられる。この場合には、連結部が第１対向部と一体で設けられるので、駆動部の構成が簡素である。
【００１４】
発明７に係る自転車用リアハブは、発明５に記載の自転車用リアハブにおいて、連結部は、第１対向部と別体で設けられる。この場合には、連結部の形状の自由度が高くなり、連結部の剛性を任意に設定しやすい。たとえば、連結部における剛性を駆動部の他の部分より低くすることにより、第１対向部と第２対向部との間隔の変位を大きくすることができる。これにより、駆動力に対するセンサの出力を向上できる。
【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、連結部は、環状に形成され、ハブ軸方向に延びる複数の貫通する孔が形成される。この場合には、貫通する孔の形状により、連結部の剛性を任意に設定できる。
【００１６】
発明９に係る自転車用リアハブは、発明５から８のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、連結部とハブシェルとは、セレーションまたは接着により結合される。この場合には、ハブシェルと連結部との連結構造が簡素になる。
【００１７】
発明１０に係る自転車用リアハブは、発明５から９のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、連結部とハブシェルとは、ハブシェルのハブ軸方向の中央部で連結される。この場合には、連結部のハブ軸の軸方向長さが長くなるので、連結部が捩れやすくなるとともに、ハブシェルにおける左右の捩れを抑制することができる。
【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対向部および第２対向部は複数組設けられる。これにより、第１対向部および第２対向部の間隔または間隔の変位を複数箇所で検出できるので、検出精度が向上する。
【００１９】
発明１２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、センサは、複数組の第１対向部および第２対向部の少なくともいずれか一方に設けられる。この場合には、センサのタイプに応じて第１対向部および第２対向部のいずれかに、または両方にセンサを設けることができる。
【００２０】
発明１３に係る自転車用リアハブは、発明１２に記載の自転車用リアハブにおいて、複数のセンサは、第１対向部に設けられる。
【００２１】
発明１４に係る自転車用リアハブは、発明１２に記載の自転車用リアハブにおいて、複数のセンサは、第２対向部に設けられる。
【００２２】
発明１５に係る自転車用リアハブは、発明１２に記載の自転車用リアハブにおいて、複数組の第１対向部および第２対向部のうち、少なくともいずれか１つの組には第１対向部にセンサが設けられ、少なくともいずれか１つの組には第２対向部にセンサが設けられる。
【００２３】
発明１６に係る自転車用リアハブは、発明１１から１５のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、複数のセンサは、渦電流式のセンサである。この場合には、高周波磁界を用いて間隔または間隔の変位を計測できる。
【００２４】
発明１７に係る自転車用リアハブは、発明１１から１５のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、複数のセンサは、静電容量式のセンサである。この場合には、第１対向部と第２対向部とにコンデンサを設けて静電容量の変位により、間隔または間隔の変位を検出できる。
【００２５】
発明１８に係る自転車用リアハブは、発明１７に記載の自転車用リアハブにおいて、静電容量式のセンサは、コンデンサを有する。
【００２６】
発明１９に係る自転車用リアハブは、発明１１から１５のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、複数のセンサは、光学式のセンサである。この場合には、レーザ光等の照射光と反射光の位相差により、間隔または間隔の変位を検出できる。
【００２７】
発明２０に係る自転車用リアハブは、発明１１から１５のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、センサは、コイル有するセンサである。この場合には、電磁誘導作用によってコイルのインピーダンスが変化することにより、間隔または間隔の変位を検出できる。
【００２８】
発明２１に係る自転車用リアハブは、発明１１から２０のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、複数のセンサは、直列接続される。この場合には、複数のセンサからの信号を検出する信号処理回路を個別に設ける必要がないので構成を簡素化することができ、消費電流を小さくすることができる。また異なる位置に配置される複数のセンサの出力の誤差が相殺されるので、間隔または間隔の変位を精度良く検出できる。
【００２９】
発明２２に係る自転車用リアハブは、発明１１から２０のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、複数のセンサは、並列接続される。この場合には、複数のセンサからの信号を検出する信号処理回路を個別に設ける必要がないので構成を簡素化することができ、消費電流を小さくすることができる。また異なる位置に配置される複数のセンサの出力が相殺されるので、間隔または間隔の変位を精度良く検出できる。
【００３０】
発明２３に係る自転車用リアハブは、発明１１から２２のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、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。
【００３１】
発明２４に係る自転車用リアハブは、発明１から２３のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、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。
【００３２】
発明２５に係る自転車用リアハブは、発明２４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。
【００３３】
発明２６に係る自転車用リアハブは、発明２４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、充電または電池の交換が不要になる。
【００３４】
発明２７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、駆動部からハブシェルに伝達される駆動力を計測可能である。駆動部は、駆動力伝達部材が装着される外側筒状部、外側筒状部の内側に配置される内側筒状部、および内側筒状部と一体に形成される被計測部を有する。
【００３５】
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被計測部が伝達される駆動力（トルク）に応じて捩れる。この変形を駆動力計測部によって計測することができる。内側筒状部と被計測部とを一体で構成することによって、内側筒状部と被計測部とを別体で構成する場合と比較して、駆動力測定部で計測されるノイズを低減したり、被測定部の捩れの偏りが生じにくいので測定精度を向上することができたり、また重力を軽くすることができたりする。
【００３６】
発明２８に係る自転車用リアハブは、発明２７に記載の自転車用リアハブにおいて、内側筒状部と外側筒状部とは、ワンウェイクラッチを構成する。この場合には、外側筒状部の一方向の回転（たとえば、自転車の進行方向の回転）のみが内側筒状部に伝達される。
【００３７】
発明２９に係る自転車用リアハブは、発明２７または２８に記載の自転車用リアハブにおいて、駆動部は、ハブシェルと連結される連結部をさらに有する。連結部は、ハブシェルの内側に連結される。この場合には、リアハブの外側形状とは関係なく、駆動部とハブシェルとを連結することができ、リアハブの外形形状の設計の自由度が維持される。
【００３８】
発明３０に係る自転車用リアハブは、発明２９に記載の自転車用リアハブにおいて、連結部は、ハブシェルの軸方向の中間部分に連結される。この場合には、ハブシェルの軸方向の中間部に連結部が連結されるので、リアハブの重量が増えてしまうことを抑えることができる。
【００３９】
発明３１に係る自転車用リアハブは、発明２９または３０に記載の自転車用リアハブにおいて、連結部と内側筒状部との間に被計測部が設けられる。この場合には、ハブシェルとの連結部と内側筒状部との間に被計測部が設けられるので、被計測部が変形しやすくなる。
【００４０】
発明３２に係る自転車用リアハブは、発明２９から３１のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、駆動力計測部は、ハブシェルの内側に配置される。
【００４１】
発明３３に係る自転車用リアハブは、発明２９から３２のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、連結部は、ハブシェルにねじ込み固定される。この場合には、連結部をハブシェルに連結する構成が簡素になる。
【００４２】
発明３４に係る自転車用リアハブは、発明２９から３３のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、駆動力計測部は、少なくとも一つの歪みゲージを有する。この場合には、歪みゲージにより被計測部の変形を測定するので、僅かなねじれであっても駆動力を精度良く検出できる。
【００４３】
発明３５に係る転車用リアハブは、発明２９から３３のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、駆動力計測部は、被計測部の外周面に配置される磁歪素子と、磁歪素子に対向してハブシェルの内周面に配置される検出コイルと、有する。この場合には、磁歪素子により駆動力を検出できるので、僅かな捩れであっても駆動力をさらに精度良く測定できる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、第１対向部と第２対向部との間隔または間隔の変化によって駆動力を検出するので、センサの取り付け方による測定結果への影響を抑制することができ、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】
【００４５】
【図１】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】図１の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】図１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】図５の切断面線VI−VIから見た断面図。
【図７】第３実施形態の図４に相当する図。
【図８】第３実施形態の複数のセンサの接続形態および信号処理回路の一例を示す図。
【図９】第３実施形態の変形例の図８に相当する図。
【図１０】第４実施形態の図２に相当する図。
【図１１】第４実施形態の図４に相当する図。
【図１２】第４実施形態のコイルを用いたセンサを示す平面図。
【図１３】第４実施形態のコイルの接続状態を示すブロック図。
【図１４】第４実施形態の変形例の図１３に相当する図。
【図１５】第４実施形態の変形例の図４に相当する図。
【図１６】第５実施形態による自転車用リアハブの半截断面図。
【図１７】図１６の自転車用リアハブの要部断面図。
【図１８】第５実施形態の変形例の図１７に相当する図。
【図１９】第６実施形態の図１７に相当する図。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
＜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。
【００４７】
＜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がフレームのハブ軸装着部１０２に装着される構成としてもよい。
【００４８】
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。
【００４９】
＜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。
【００５０】
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。
【００５１】
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左側）に、第１筒部４０ｂよりも大径の第２筒部４０ｃと、第２筒部４０ｃよりも大径の第３筒部４０ｄと、をこの順に有する。第１筒部４０ｂの第２端部（図２の右側の端部）に第２軸受４７の第２外輪体４７ｂが固定される。第１筒部４０ｂと第２筒部４０ｃとの境界部分の外周面には、第３軸受４８を構成する第３内輪面４８ａが形成される。第２筒部４０ｃの外周面には、連結部５２が連結される第１セレーション部４０ｅが形成される。第３筒部４０ｄ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内輪面５０ａが形成される。
【００５２】
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内輪面４８ａと、第３外輪面４８ｂと、複数の第３転動体４８ｃとによって形成される。第３外輪面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内輪面４８ａと第３外輪面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。
【００５３】
第４軸受４９は、第２外輪体４７ｂの外周面に形成された第４内輪面４９ａと、第４外輪面４９ｂと、複数の第４転動体４９ｃとによって形成される。第４外輪面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内輪面４９ａと第４外輪面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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。この実施形態では、連結部５２は、ハブシェル２４の第２端部（図２の右側の端部）で、ハブシェル２４の内周部と第１部材４０との間に設けられる。連結部５２は、後述するハブシェル２４の軸受け支持部２４ｄよりもハブシェル２４の第２端部側に設けられ、軸受け支持部２４ｄに隣接する。連結部５２は、図３に示すように、円環状の部材であり、内周部に第１部材４０の第１セレーション部４０ｅに係合する第２セレーション部５２ａを有する。連結部５２は、外周面にハブシェル２４の第３セレーション部２４ｃに係合する第４セレーション部５２ｂを有する。連結部５２は、周方向に間隔を隔てて形成される複数の孔５２ｃを有する。孔５２ｃは、ハブ軸方向で連結部を貫通する。孔５２ｃ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５２ｃは、連結部５２の剛性を駆動部２２およびハブシェル２４より低下させて、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。
【００５７】
＜ハブシェル＞
ハブシェル２４は、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。ハブシェル２４の第２端部には、第５軸受け５０の第５外輪体５０ｂが装着される軸受け支持部２４ｄが設けられる。軸受け支持部２４ｄは、ハブシェル２４の内周部で、ハブ軸２０側に突出している。軸受け支持部２４ｄは、環状に形成されている。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。
【００５８】
第５軸受５０は、前述した第５内輪面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内輪面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。
【００５９】
ハブシェル２４の外周面には、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１端部（図２右側の端部）の内周面には、連結部５２の外周面に係合する第２セレーション凹部２４ｃが形成される。第２セレーション凹部２４ｃの第１側には、第５軸受５０を装着するための環状の隔壁部２４ｄが形成される。
【００６０】
＜第１対向部＞
第１対向部５４は、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３筒部４０ｄの外周部から突出して設けられる。第１対向部５４は、第３筒部４０ｄ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、連結部５２とは別体で構成される。第１対向部５４は、第５軸受５０の第５外輪体５０ｂ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。
【００６１】
＜第２対向部＞
第２対向部５６は、駆動部２２およびハブシェル２４の回転方向で、第１対向部５４に間隔をあけて、第１対向部５４と対向するように設けられる。駆動部２２およびハブシェル２４の回転方向は、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、第１対向部５４の回転方向の下流側に設けられる。第２対向部５６は、ハブシェル２４の軸受け支持部２４ｄに近接して設けられ、軸受け支持部２４ｄよりもハブシェル２４の第１端部側（図２の左側の端部）に設けられる。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、平行に配置されるのが好ましい。第１対向部５４および第２対向部５６は、図４に示すように、ハブ軸２０の中心軸線Ｃからこの中心軸線に垂直な平面上で放射状に延びる複数本の仮想半径線Ｒを挟んで対向して複数個配置される。図４では、仮想半径線が４本の場合を示しており、第１対向部５４および第２対向部５６はそれぞれ４個設けられる場合を示している。第２対向部５６は、第１対向部５４と同じ数設けられる。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Ｃ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。第２対向部５６は、ハブシェル２４と一体に形成されている。
【００６２】
＜駆動力計測部＞
駆動力計測部２６は、少なくとも一つのセンサ５８を有する。センサ５８は、第１対向部５４と第２対向部５６との間隔または間隔の変位を計測できるものである。センサ５８は、たとえば渦電流式のセンサである。センサ５８は、この実施形態では、第１対向部５４に設けられる。さらに具体的には、第１対向部５４の先端部で、第２対向部５６に対向する部分にセンサ５８が設けられる。
【００６３】
渦電流式のセンサ５８は、高周波磁界を利用したものである。具体的には、センサヘッド内部のコイルに高周波電流を流して、高周波磁界を発生させる。この磁界内に第２対向部５６があると、電磁誘導作用によって、第２対向部５６の表面に磁束の通過と垂直方向の渦電流が流れて、第２対向部５６との距離に応じてセンサコイルのインピーダンスが変化する。渦電流式のセンサ５８は、この現象を利用して、第１対向部５４と第２対向部５６との間隔を表す信号または間隔の変位に応じた信号を出力する。なお、複数のセンサ５８は、直列または並列に接続される。
【００６４】
＜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。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、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。
【００６５】
無線送信部２８は、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。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。
【００６６】
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が僅かに捩れ、第１対向部５４と第２対向部５６との間隔が駆動力に応じて変化する。具体的には、駆動力が大きくなると、連結部５２の捩れ量が大きくなり、センサ５８が設けられる第１対向部５４が第２対向部５６に接近する。このセンサ５８の出力に応じた駆動力の情報を無線送信部２８が処理し、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。
【００６７】
ここでは、センサ５８によって第１対向部５４と第２対向部５６との相対的な間隔または間隔の変位を検出するので、センサ５８の取り付け方による測定結果への影響を抑制することができ、組立ての精度の影響を受けにくくすることができる。
【００６８】
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、連結部５２を駆動部２２の第１部材４０とは別体で構成したが本発明はこれに限定されない。連結部は、駆動部からハブシェルへの駆駆動力伝達経路において駆動部にあればいずれにあってもよい。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。
【００６９】
図５に示すように、リアハブ１１０は、ハブ軸２０と、駆動部１２２と、ハブシェル１２４と、少なくとも一つの第１対向部１５４と、少なくとも一つの第２対向部１５６と、駆動力計測部１２６と、無線送信部１２８と、発電機１６０とを備える。
【００７０】
駆動部１２２の連結部１５２は、駆動部１２２の第１部材１４０と一体形成される。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の第１端部（図５の左側の端部）は、ハブシェル１２４の内周側まで延びている。第１部材１４０は、第１筒部１４０ｂの第１端部側（図５左側）に、第１筒部１４０ｂよりも大径の第２筒部１４０ｃを有する。連結部１５２は、第１部材１４０の第２筒部１４０ｃに第２筒部１４０ｃより小径に形成される筒状部分である。
【００７１】
連結部１５２の先端部は、ハブシェル１２４の中間部分の内周部から径方向内側に突出する突起１２４ｆに一体的に回転可能に連結される。突起１２４ｆは環状に形成されていてもよいし、たとえば周方向に間隔をあけて形成されていてもよい。連結部１５２の中間部には、周方向に間隔を隔てて、複数の孔１５２ｃが形成される。孔１５２ｃは、連結部１５２を貫通するように設けられる。孔１５２ｃの機能は第１実施形態と同様である。第１対向部１５４は、図６に示すように、軸受け支持部１２４ｄに近接して設けられる。第１対向部１５４は、軸受け支持部１２４ｄよりもハブシェル１２４の第１端部側に設けられる。第２筒部１４０ｃと連結部１５２との境界部分に第２筒部１４０ｃの外周面からハブシェル１２４に向けて延びるアーム部１５４ａを有する。第１対向部１５４にセンサ１５８が設けられる。第１対向部１５４は、第１部材４０と一体に形成されている。
【００７２】
第２対向部１５６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を有する。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と第２対向部１５６の対向凹部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。
【００７３】
第１対向部１５４および第２対向部１５６は、図６に示すように、ハブ軸２０の中心軸線Ｃからこの中心軸線に垂直な平面上で放射状に延びる複数本の仮想半径線Ｒを挟んで対向して複数個配置される。図６では、仮想半径線が４本の場合を示しており、第１対向部１５４および第２対向部１５６はそれぞれ４個設けられる場合を示している。第２対向部１５６は、第１対向部１５４と同じ数設けられる。複数対の第１対向部１５４および第２対向部１５６は、ハブ軸２０の中心軸線Ｃ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１５４は、周方向に隣接する第１対向部１５４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１５６は、周方向に隣接する第２対向部１５６との距離が等しくなるように配置されるのが好ましい。
【００７４】
駆動力計測部１２６は、センサ１５８を有する。センサ１５８は、この実施形態では、第１対向部１５４に設けられる。さらに具体的には、第１対向部１５４の先端部で、回転方向で第２対向部５６に対向する部分にセンサ１５８が設けられる。センサ１５８は、光学式のセンサである。センサ１５８は、レーザ光等の光を第２対向部１５６に向けて照射し、第２対向部１５６からの反射光を検出する。センサ１５８を用いて、照射光と反射光との位相差を検出することによって、第１対向部１５４と第２対向部１５６との間隔または間隔の変位を測定することができる。第２対向部１５６にはセンサ１５８からの光を効率よく反射する反射部を設けてもよい。反射部は、塗料によって形成されてもよいし、シール状の部材を貼り付けても良い。なお、複数のセンサ５８は、直列または並列に接続される。
【００７５】
発電機１６０は、無線送信部２８およびセンサ１５８に電力を供給する電源である。発電機１６０は、ハブ軸２０の軸本体３０の外周部に固定される磁石１６２と、磁石１６２の外周側に磁石１６２に対向して配置される回転子１６４とを有する。回転子１６４は、ハブシェル１２４の内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。
【００７６】
このような第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、センサ１５８によって第１対向部１５４と第２対向部１５６との間隔または間隔の変位を検出するので、組立ての精度の影響を受けにくくすることができる。
【００７７】
＜第３実施形態＞
第３実施形態は、第１実施形態とは第１対向部の形状およびセンサの構成のみが異なる。第３実施形態において、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は図４に示す第１実施形態の第１対向部５４と同様な形状である。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３筒部２４０ｄに設けられ、第１部材４０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１５６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。
第１対向部２５４および第２対向部２５６は、図７に示すように、ハブ軸２０の中心軸線Ｃからこの中心軸線に垂直な平面上で放射状に延びる複数本の仮想半径線Ｒを挟んで対向して複数個配置される。図６では、仮想半径線が４本の場合を示しており、第１対向部２５４および第２対向部２５６はそれぞれ４個設けられる場合を示している。第２対向部２５６は、第１対向部２５４と同じ数設けられる。複数対の第１対向部２５４および第２対向部２５６は、ハブ軸２０の中心軸線Ｃ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２５４は、周方向に隣接する第１対向部２５４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２５６は、周方向に隣接する第２対向部２５６との距離が等しくなるように配置されるのが好ましい。
【００７８】
駆動力計測部２２６は、センサ２５８を有する。センサ２５８は、この実施形態では、第１対向部２５４に設けられる。具体的には、第１対向部２５４の対向凹部２５４ｂで、回転方向で第２対向部２５６に対向する部分にセンサ２５８が設けられる。センサ２５８は、静電容量式のセンサである。センサ２５８は、コンデンサの陽極を構成する第１電極２５８ａと、第１電極２５８ａと対向して配置され、コンデンサの陰極を構成する第２電極２５８ｂと、を有する。第１電極２５８ａは第１対向部２５４に装着される。第２電極２５８ｂは、第１電極に対向するように第２対向部２５６に装着される。静電容量式のセンサ２５８を用いることによって、第１電極２５８ａと第２電極２５８ｂの間隔が静電容量に反比例する原理を利用して第１対向部２５４と第２対向部２５６との間隔または間隔の変位を測定することができる。
【００７９】
複数のセンサ２５８は、図８に示すように、直列に接続される。図８において、駆動力計測部２２６の回路基板２２８ｂには、直列接続された４つのセンサ２５８と並列に配置される直列接続された２つのコイル２２８ｄと、２つのコイル２２８ｄと並列に配置されるｎｐｎ型のトランジスタ２２８ｅとが設けられる。トランジスタ２２８ｅのベースは、直列に接続される二つのコイル２２８ｄの一端に接続され、コレクタは直列に接続される二つのコイル２２８ｄの他端に接続される。トランジスタ２２８ｅのエミッタは、直列に接続される２つのコイル２２８ｄの中間ノードに接続される。センサ２５８とコイルとでＬＣ共振回路を構成し、センサ２５８の出力を増幅する。複数のセンサ２５８を直接に接続すると各センサからの信号を検出する信号処理回路を個別に設ける必要がないので構成を簡素化することができ、消費電流を小さくすることができる。また異なる位置に配置される複数のセンサ２５８の出力の誤差が相殺されるので、間隔または間隔の変位を精度良く検出できる。
【００８０】
また、第３実施形態の変形例による図９において、４つのセンサ２５８’は、並列接続されている。変形例は、並列接続された４つのセンサ２５８’と直列接続された２つのコイル２２８ｄとが並列接続される点を除いて図８に示す第３実施形態の構成と同じである。
【００８１】
複数のセンサ２５８’を並列に接続すると各センサからの信号を検出する信号処理回路を個別に設ける必要がないので構成を簡素化することができ、消費電流を小さくすることができる。また異なる位置に配置される複数のセンサの出力が相殺されるので、間隔または間隔の変位を精度良く検出できる。
【００８２】
このような第３実施形態でも、第１および第２実施形態と同様に、センサ２５８が第１対向部２５４と第２対向部２５６との間隔または間隔の変位を検出するので、組立ての精度の影響を受けにくくすることができる。
【００８３】
＜第４実施形態＞
図１０および図１１に示すように、第４実施形態による自転車用リアハブ３１０では、図２に示す第１実施形態と同様に、駆動部３２２の駆動力は、連結部３５２を介してハブシェル３２４に伝達される。駆動力計測部３２６のセンサ３５８は、４つの第１対向部３５４にそれぞれ設けられる。センサ３５８は、図１２に示すように、基板３５８ｂに形成されたコイル３５８ａにより構成される。４つのコイル３５８ａは、図１３に示すように、直列接続される。直列接続された４つのコイル３５８ａからの出力信号は、信号処理部３２７により処理されて無線送信部３２８に出力される。信号処理部３２７は、発振回路３２７ａと、信号処理回路３２７ｂと、通信回路３２７ｃと、を有する。発振回路３２７ａは、コイル３５８ａからの出力を発振させる。発振回路３２７は、たとえばＬＣ発振回路によって実現される。発振回路３２７は、コイル３５８ａを含んで構成されてもよい。信号処理回路３２７ｂは、発振回路３２７によって発振された信号をシリアルデータに変換して通信回路３２７ｃを介して無線送信部３２８に出力する。無線送信部３２８は、マイクロコンピュータを含む制御部３２８ａを有する。無線送信部３２８は、信号処理部３２７により処理された駆動力を示す信号を無線送信する。なお、第４実施形態では、信号処理部３２７は、図１０に示すように、ハブシェル３２４の内側に配置される。無線送信部３２８は、ハブシェル３２４の外側に配置され、カバーによって覆われる。カバーは、電波を透過する素材によって形成され、たとえば合成樹脂によって形成される。信号処理部３２７も、無線送信部３２８と同様にハブシェル３２４の外側に配置されてもよく、信号処理部３２７と無線送信部３２８とは１つの基板上に形成されてもよい。
【００８４】
第４実施形態では、４つのコイル３５８ａを直列に接続してセンサ３５８を構成したので、構成を簡素化することができ、消費電流を小さくすることができる。また異なる位置に配置される複数のセンサ２５８の出力の誤差が相殺されるので、間隔または間隔の変位を精度良く検出できる。
【００８５】
第４実施形態の第１変形例では、図１４に示すように、４つのコイル３５８ａ’が並列接続されている点が第４実施形態と異なる。４つのコイル３５８ａ’が並列接続されると、各センサからの信号を検出する信号処理回路を個別に設ける必要がないので構成を簡素化することができ、消費電流を小さくすることができる。また異なる位置に配置される複数のセンサの出力が相殺されるので、間隔または間隔の変位を精度良く検出できる。
【００８６】
第４実施形態の第２変形例では、図１５に示すように、センサ３５８を構成するコイル３５８ａが第１対向部３５４ではなく第２対向部３５６に設けられる点が第４実施形態と異なる。これにより、信号処理部３２７と同じハブシェル３２４にコイル３５８ａが設けられるので、コイル３５８ａと信号処理部３２７との配線が容易になる。
【００８７】
＜第５実施形態＞
第５実施形態による自転車用リアハブ１０は、図１６に示すように、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。
【００８８】
＜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１６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１６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がフレームのハブ軸装着部１０２に装着される構成としてもよい。
【００８９】
図１７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。
【００９０】
＜駆動部＞
駆動部２２は、いわゆるフリーホイール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、被計測部５３と、を有する。第１部材４０は、内側筒状部の一例であり、第２部材４２は、外側筒状部の一例である。
【００９１】
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。ここでは第１部材４０は、円筒状に形成される。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玉受け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。
【００９２】
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を備える第１筒部４０ｂを有する。第１部材４０の第１端部（図１７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１７左側）に第２筒部４０ｃを有する。第２筒部４０ｃは、第１筒部４０ｂの径よりも大きな径を有する。第２筒部４０ｃと、第１筒部４０ｂとは同じ径を有していても良い。第１筒部４０ｂの第２端部（図１７の右側の端部）に第２軸受４７の第２外輪体４７ｂが固定される。第１筒部４０ｂと第２筒部４０ｃとの境界部分の外周面には、第３軸受４８を構成する第３内輪面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内輪面５０ａが形成される。
【００９３】
第２部材４２は、第３軸受４８および第４軸受４９によって第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。ここでは第２部材４２は、円筒状に形成される。第３軸受４８は、前述した第３内輪面４８ａと、第３外輪面４８ｂと、複数の第３転動体４８ｃとによって形成される。第３外輪面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内輪面４８ａと第３外輪面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。
【００９４】
第４軸受４９は、第２外輪体４７ｂの外周面に形成された第４内輪面４９ａと、第４外輪面４９ｂと、複数の第４転動体４９ｃとによって形成される。第４外輪面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内輪面４９ａと第４外輪面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。
【００９５】
第２部材４２は、図１６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、駆動力伝達部材の一例である。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、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。
【００９６】
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。
【００９７】
連結部５２は、ハブシェル２４と連結されるものであり、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。この実施形態では、連結部５２は、ハブシェル２４の軸方向の中間部分で、ハブシェル２４の内側面と被計測部５３との間に設けられる。連結部５２は、雄ネジ部５２ａを外周面に有する。雄ネジ部５２ａは、ハブシェル２４の後述する環状の突起２４ｆの内周面に形成された雌ネジ部２４ｇに螺合する。したがって、連結部５２は、ハブシェル２４にねじ込み固定される。ハブシェル２４と連結部５２とは、さらにハブシェル２４と連結部５２とのハブ軸周りの回転を阻止する抜け止め部材（図示しない）によって結合されてもよい。抜け止め部材は、筒状のボルトによって形成されてもよく、この場合、連結部５２の端部の内周面に雌ネジを形成して、ボルトの頭部と連結部５２との間で、突起２４ｆの一部を挟む構成とする。またナットによって形成されてもよく、この場合、連結部５２の端部の外周面に雌ネジを形成して、ナットと連結部５２との間で、突起２４ｆの一部を挟む構成とする。
【００９８】
被計測部５３は、駆動力測定用に設けられるものであり、第１部材４０ｂに一体で形成される。被計測部５３は、第１部材４０ｂの第２筒部４０ｃから連結部５２に向けて延びる。被計測部５３は、筒状に形成され、ここでは円筒状に形成される。被計測部５３は、第２筒部４０ｃの径よりも小さな径を有する。被計測部５３は、連結部５２と一体で形成される。
【００９９】
＜ハブシェル＞
ハブシェル２４は、図１７に示すように、第１端部（図１７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１７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。ハブシェル２４の第２端部に、第５軸受け５０の第５外輪体５０ｂが装着される。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。
【０１００】
第５軸受５０は、前述した第５内輪面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内輪面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。
【０１０１】
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の軸方向の中間部の内周面には、連結部５２の外周面に係合する突起２４ｆが形成される。突起２４ｆの内周面には雄ネジ部５２ａに螺合する雌ネジ部２４ｇが形成される。ハブシェル２４は、組立てのために一部が分割可能な構造としてもよい。本実施形態では、突起２４ｆはハブシェル２４のハブ軸方向の中央部に形成される。
【０１０２】
＜駆動力計測部＞
駆動力計測部２６は、少なくとも一つのセンサ５８を有する。センサ５８は、被計測部５３の捩れ量を測定できるものである。センサ５８は、たとえば歪みゲージまたは歪みを検出可能な半導体センサである。センサ５８は、たとえば、被計測部５３に接着等の適宜の固定手段により固定される。センサ５８は、被計測部５３の外周面に設けられる。センサ５８は、たとえば、周方向に間隔を隔てて複数個所（たとえば、４箇所）に設けられる。センサ５８として歪みゲージを用いる場合、各センサ５８の配置箇所において、歪みゲージが複数設けられ、各歪みゲージは、相互に異なる方向、たとえば９０°異なる方向の歪みを検出する。また各歪ゲージは、たとえばリアハブ１０の軸方向に対して傾斜する方向、たとえば４５°傾斜する方向の歪みを検出する。なお、各配置箇所における歪みゲージ５８は、ノイズがキャンセルするようにブリッジ状に接続される。
【０１０３】
＜無線送信部＞
無線送信部２８は、ハブシェル２４の内周部または外周部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、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。
【０１０４】
無線送信部２８は、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。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。
【０１０５】
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、被計測部５３が僅かに捩れ、捩れ量が駆動力に応じて変化する。具体的には、駆動力が大きくなると、被計測部５３の捩れ量が大きくなる。被計測部５３の捩れ量に応じてセンサ５８の出力が変化する。センサ５８の出力に応じた駆動力の情報を無線送信部２８が処理し、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。
【０１０６】
ここでは、第１部分４０と被計測部５３とを一体で構成することによって、第１部分４０と被計測部５３とを別体で構成する場合と比較して、駆動力測定部２６で計測されるノイズを低減したり、被測定部の捩れの偏りが生じにくいので測定精度を向上することができたり、また重力を軽くすることができたりする。
【０１０７】
第５実施形態では、ハブシェル２４の軸方向の中間部分に連結部５２を配置したが、図１８に示す変形例のリアハブ１１０では、雄ネジ部１５２ａを有する連結部１５２がハブシェル１２４の第１端部（図１８左端部）に配置される。雌ネジ部１２４ｇを有する突起１２４ｆは、ハブシェル１２４の第１端部側に形成される。ここでは、駆動力測定部１５３の軸方向長さが長くなるため、前述実施の形態よりも駆動力測定部１５３の捩れを大きくすることができ、前記実施の形態と比較して歪みの検出感度の低いセンサ５８を用いることができるようになる。
【０１０８】
＜第６実施形態＞
第５実施形態では、駆動力計測部２６の捩れを計測するセンサとして歪みゲージを用いたが、本発明はこれに限定されない。
【０１０９】
図１９に示す第６実施形態のリアハブ２１０では、駆動力計測部２２６のセンサ２５８は、駆動力測定部２５３に設けられる磁歪素子２５８ａと、磁歪素子２５８ａの外周側に配置される検出コイル２５８ｂと、を有する。その他の構成は、前述した第５実施形態と同様である。磁歪素子２５８ａは、磁歪方向が直交するように一対設けられる。検出コイル２５８ｂはそれぞれの磁歪素子２５８ａに対向する位置にそれぞれ設けられ、磁歪素子２５８ａに生じる捩れに応じた信号を出力する。
【０１１０】
このような磁歪素子２５８ａにより捩れを検出すると、被計測部５３の捩れ量を精度良く検出できる。
【０１１１】
＜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。
【０１１２】
（ａ）前記実施形態では、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。
【０１１３】
（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。
【０１１４】
（ｃ）前記実施形態では、第１対向部５４にセンサを配置したが、第２対向部にセンサを配置してもよい。
【０１１５】
（ｄ）第１実施形態では、センサ５８として渦電流式のセンサを例示し、第２実施形態ではセンサとして光学式のセンサを例示し、第３実施形態では、静電容量式のセンサを例示したが、本発明はこれに限定されない。センサは、第１対向部と第２対向部との距離または距離の変位を計測できるものであればどのようなものでも良い。たとえば、超音波センサであってもよい。
【０１１６】
またたとえば第１実施形態のセンサを、光学式のセンサまたは静電容量式のセンサとしてもよく、第２実施形態のセンサを、渦電流式のセンサまたは静電容量式のセンサとしてもよく、第３実施形態のセンサを、光学式のセンサまたは渦電流式のセンサとしてもよい。
【０１１７】
（ｅ）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。
【０１１８】
（ｆ）第２実施形態では、発電機６０はセンサ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。
【０１１９】
（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。
【０１２０】
（ｈ）第１の実施形態の第１対向部および第２対向部を、第２または第３の実施形態の第１対向部および第２対向部に変えてもよい。第２の実施形態の第１対向部および第２対向部を、第１または第３の実施形態の第１対向部および第２対向部に変えてもよい。第３の実施形態の第１対向部および第２対向部を、第１または第２の実施形態の第１対向部および第２対向部に変えてもよい。
【０１２１】
（ｉ）前記実施形態では、第２対向部５６のセンサに対向する部分は、第１対向部の回転方向の下流側に設けられが、第２対向部５６のセンサに対向する部分は、第１対向部の回転方向の上流側に設けられてもよい。駆動力が大きくなると、連結部５２の捩れ量が大きくなり、センサが設けられる第１対向部が第２対向部のセンサに対向する部分から離反する。この場合であっても、第１対向部と第２対向部との相対的な間隔または間隔の変位を検出することができる。
【０１２２】
（ｊ）前記実施形態では、第１部材４０が径の異なる複数の筒状部を備えているが、第１部材は、径の異なる複数の筒状部を備えない構成であってもよい。第１部材４０の形状は、軸受の形態に合わせて適宜変更することができる。
【０１２３】
（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けに変更してもよい。この場合には、重量を軽減することができる。
【０１２４】
（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、セレーション等の連結機構によって他の部分に結合されればよい。
【０１２５】
（ｍ）第５および第６実施形態では、連結部とハブシェルとをネジ込み結合により連結しているが、第１から第４実施形態と同様に連結部とハブシェルとをセレーションにより連結してもよい。逆に、第１から第４実施形態において、セレーションに代えてネジ込み結合により連結部とハブシェルとを連結してもよい。
【０１２６】
（ｎ）第５および第６実施形態では、電源として電池を備える構成であるが、電池に変えて図５に示すような発電機を備えていてもよい。
【符号の説明】
【０１２７】
１０，１１０，２１０，３１０ リアハブ
２０ ハブ軸
２２，１２２，２２２，３２２ 駆動部
２４，１２４，２２４，３２４ ハブシェル
２６，１２６，２２６，３２６ 駆動力計測部
２８ 無線送信部
４２ａ スプロケット装着部
５２，１５２，３５２ 連結部
５４，１５４，２５４ 第１対向部
５４ａ アーム部
５６，１５６，２５６ 第２対向部
５６ａ 突出部
５８，１５８，２５８，２５８’，３５８，３５８’ センサ
６０ 発電機
８０ スプロケット集合体
２５８ａ 磁歪素子
２５８ｂ 検出コイル
【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、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なである。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。少なくとも一つの第１対向部は、駆動部に設けられる。少なくとも一つの第２対向部は、ハブシェルに設けられ第１対向部と間隔をあけて対向可能である。駆動力計測部は、第１対向部と第２対向部との間隔または間隔の変位を計測可能な少なくとも一つのセンサを有する。
【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、駆動部に設けられる第１対向部とハブシェルに設けられる第２対向部との間隔が、伝達される駆動力（トルク）に応じて変化する。第１対向部と第２対向部との間隔または第１対向部と第２対向部と間隔の変化をセンサによって検出することができる。ここでは、センサによって第１対向部と第２対向部との相対的な間隔または間隔の変位を検出するので、センサの取り付け方による測定結果への影響を抑制することができ、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対向部と第２対向部とは駆動部およびハブシェルの回転方向で対向する。これにより、駆動部からハブシェルに駆動力が伝達されるときに、駆動部がハブシェルに対して捩れて第１対向部が第２対向部に駆動力に応じて接近する。このため駆動力を精度よく検出できる。
【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対向部は、駆動部の外周部から突出する。この場合には、第１対向部がハブシェルに接近するので、第１対向部をハブシェルに設けられる第２対向部と対向させやすい。
【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、ハブシェルの内周部から突出する。この場合には、第２対向部が駆動部に接近するので、第１対向部を第２対向部と対向させやすい。
【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、駆動部は、ハブシェルに連結される連結部を有する。
【００１３】
発明６に係る自転車用リアハブは、発明５に記載の自転車用リアハブにおいて、連結部は、第１対向部と一体で設けられる。この場合には、連結部が第１対向部と一体で設けられるので、駆動部の構成が簡素である。
【００１４】
発明７に係る自転車用リアハブは、発明５に記載の自転車用リアハブにおいて、連結部は、第１対向部と別体で設けられる。この場合には、連結部の形状の自由度が高くなり、連結部の剛性を任意に設定しやすい。たとえば、連結部における剛性を駆動部の他の部分より低くすることにより、第１対向部と第２対向部との間隔の変位を大きくすることができる。これにより、駆動力に対するセンサの出力を向上できる。
【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、連結部は、環状に形成され、ハブ軸方向に延びる複数の貫通する孔が形成される。この場合には、貫通する孔の形状により、連結部の剛性を任意に設定できる。
【００１６】
発明９に係る自転車用リアハブは、発明５から８のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、連結部とハブシェルとは、セレーションまたは接着により結合される。この場合には、ハブシェルと連結部との連結構造が簡素になる。
【００１７】
発明１０に係る自転車用リアハブは、発明５から９のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、連結部とハブシェルとは、ハブシェルのハブ軸方向の中央部で連結される。この場合には、連結部のハブ軸の軸方向長さが長くなるので、連結部が捩れやすくなるとともに、ハブシェルにおける左右の捩れを抑制することができる。
【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対向部および第２対向部は複数組設けられる。これにより、第１対向部および第２対向部の間隔または間隔の変位を複数箇所で検出できるので、検出精度が向上する。
【００１９】
発明１２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、センサは、複数組の第１対向部および第２対向部の少なくともいずれか一方に設けられる。この場合には、センサのタイプに応じて第１対向部および第２対向部のいずれかに、または両方にセンサを設けることができる。
【００２０】
発明１３に係る自転車用リアハブは、発明１２に記載の自転車用リアハブにおいて、複数のセンサは、第１対向部に設けられる。
【００２１】
発明１４に係る自転車用リアハブは、発明１２に記載の自転車用リアハブにおいて、複数のセンサは、第２対向部に設けられる。
【００２２】
発明１５に係る自転車用リアハブは、発明１２に記載の自転車用リアハブにおいて、複数組の第１対向部および第２対向部のうち、少なくともいずれか１つの組には第１対向部にセンサが設けられ、少なくともいずれか１つの組には第２対向部にセンサが設けられる。
【００２３】
発明１６に係る自転車用リアハブは、発明１１から１５のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、複数のセンサは、渦電流式のセンサである。この場合には、高周波磁界を用いて間隔または間隔の変位を計測できる。
【００２４】
発明１７に係る自転車用リアハブは、発明１１から１５のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、複数のセンサは、静電容量式のセンサである。この場合には、第１対向部と第２対向部とにコンデンサを設けて静電容量の変位により、間隔または間隔の変位を検出できる。
【００２５】
発明１８に係る自転車用リアハブは、発明１７に記載の自転車用リアハブにおいて、静電容量式のセンサは、コンデンサを有する。
【００２６】
発明１９に係る自転車用リアハブは、発明１１から１５のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、複数のセンサは、光学式のセンサである。この場合には、レーザ光等の照射光と反射光の位相差により、間隔または間隔の変位を検出できる。
【００２７】
発明２０に係る自転車用リアハブは、発明１１から１５のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、センサは、コイル有するセンサである。この場合には、電磁誘導作用によってコイルのインピーダンスが変化することにより、間隔または間隔の変位を検出できる。
【００２８】
発明２１に係る自転車用リアハブは、発明１１から２０のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、複数のセンサは、直列接続される。この場合には、複数のセンサからの信号を検出する信号処理回路を個別に設ける必要がないので構成を簡素化することができ、消費電流を小さくすることができる。また異なる位置に配置される複数のセンサの出力の誤差が相殺されるので、間隔または間隔の変位を精度良く検出できる。
【００２９】
発明２２に係る自転車用リアハブは、発明１１から２０のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、複数のセンサは、並列接続される。この場合には、複数のセンサからの信号を検出する信号処理回路を個別に設ける必要がないので構成を簡素化することができ、消費電流を小さくすることができる。また異なる位置に配置される複数のセンサの出力が相殺されるので、間隔または間隔の変位を精度良く検出できる。
【００３０】
発明２３に係る自転車用リアハブは、発明１１から２２のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、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。
【００３１】
発明２４に係る自転車用リアハブは、発明１から２３のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、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。
【００３２】
発明２５に係る自転車用リアハブは、発明２４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。
【００３３】
発明２６に係る自転車用リアハブは、発明２４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、充電または電池の交換が不要になる。
【００３４】
発明２７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、駆動部からハブシェルに伝達される駆動力を計測可能である。駆動部は、駆動力伝達部材が装着される外側筒状部、外側筒状部の内側に配置される内側筒状部、および内側筒状部と一体に形成される被計測部を有する。
【００３５】
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被計測部が伝達される駆動力（トルク）に応じて捩れる。この変形を駆動力計測部によって計測することができる。内側筒状部と被計測部とを一体で構成することによって、内側筒状部と被計測部とを別体で構成する場合と比較して、駆動力測定部で計測されるノイズを低減したり、被測定部の捩れの偏りが生じにくいので測定精度を向上することができたり、また重力を軽くすることができたりする。
【００３６】
発明２８に係る自転車用リアハブは、発明２７に記載の自転車用リアハブにおいて、内側筒状部と外側筒状部とは、ワンウェイクラッチを構成する。この場合には、外側筒状部の一方向の回転（たとえば、自転車の進行方向の回転）のみが内側筒状部に伝達される。
【００３７】
発明２９に係る自転車用リアハブは、発明２７または２８に記載の自転車用リアハブにおいて、駆動部は、ハブシェルと連結される連結部をさらに有する。連結部は、ハブシェルの内側に連結される。この場合には、リアハブの外側形状とは関係なく、駆動部とハブシェルとを連結することができ、リアハブの外形形状の設計の自由度が維持される。
【００３８】
発明３０に係る自転車用リアハブは、発明２９に記載の自転車用リアハブにおいて、連結部は、ハブシェルの軸方向の中間部分に連結される。この場合には、ハブシェルの軸方向の中間部に連結部が連結されるので、リアハブの重量が増えてしまうことを抑えることができる。
【００３９】
発明３１に係る自転車用リアハブは、発明２９または３０に記載の自転車用リアハブにおいて、連結部と内側筒状部との間に被計測部が設けられる。この場合には、ハブシェルとの連結部と内側筒状部との間に被計測部が設けられるので、被計測部が変形しやすくなる。
【００４０】
発明３２に係る自転車用リアハブは、発明２９から３１のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、駆動力計測部は、ハブシェルの内側に配置される。
【００４１】
発明３３に係る自転車用リアハブは、発明２９から３２のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、連結部は、ハブシェルにねじ込み固定される。この場合には、連結部をハブシェルに連結する構成が簡素になる。
【００４２】
発明３４に係る自転車用リアハブは、発明２９から３３のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、駆動力計測部は、少なくとも一つの歪みゲージを有する。この場合には、歪みゲージにより被計測部の変形を測定するので、僅かなねじれであっても駆動力を精度良く検出できる。
【００４３】
発明３５に係る転車用リアハブは、発明２９から３３のいずれかに記載の自転車用リアハブにおいて、駆動力計測部は、被計測部の外周面に配置される磁歪素子と、磁歪素子に対向してハブシェルの内周面に配置される検出コイルと、有する。この場合には、磁歪素子により駆動力を検出できるので、僅かな捩れであっても駆動力をさらに精度良く測定できる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、第１対向部と第２対向部との間隔または間隔の変化によって駆動力を検出するので、センサの取り付け方による測定結果への影響を抑制することができ、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】
【００４５】
【図１】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】図１の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】図１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】図５の切断面線VI−VIから見た断面図。
【図７】第３実施形態の図４に相当する図。
【図８】第３実施形態の複数のセンサの接続形態および信号処理回路の一例を示す図。
【図９】第３実施形態の変形例の図８に相当する図。
【図１０】第４実施形態の図２に相当する図。
【図１１】第４実施形態の図４に相当する図。
【図１２】第４実施形態のコイルを用いたセンサを示す平面図。
【図１３】第４実施形態のコイルの接続状態を示すブロック図。
【図１４】第４実施形態の変形例の図１３に相当する図。
【図１５】第４実施形態の変形例の図４に相当する図。
【図１６】第５実施形態による自転車用リアハブの半截断面図。
【図１７】図１６の自転車用リアハブの要部断面図。
【図１８】第５実施形態の変形例の図１７に相当する図。
【図１９】第６実施形態の図１７に相当する図。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
＜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。
【００４７】
＜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がフレームのハブ軸装着部１０２に装着される構成としてもよい。
【００４８】
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。
【００４９】
＜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。
【００５０】
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。
【００５１】
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左側）に、第１筒部４０ｂよりも大径の第２筒部４０ｃと、第２筒部４０ｃよりも大径の第３筒部４０ｄと、をこの順に有する。第１筒部４０ｂの第２端部（図２の右側の端部）に第２軸受４７の第２外輪体４７ｂが固定される。第１筒部４０ｂと第２筒部４０ｃとの境界部分の外周面には、第３軸受４８を構成する第３内輪面４８ａが形成される。第２筒部４０ｃの外周面には、連結部５２が連結される第１セレーション部４０ｅが形成される。第３筒部４０ｄ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内輪面５０ａが形成される。
【００５２】
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内輪面４８ａと、第３外輪面４８ｂと、複数の第３転動体４８ｃとによって形成される。第３外輪面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内輪面４８ａと第３外輪面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。
【００５３】
第４軸受４９は、第２外輪体４７ｂの外周面に形成された第４内輪面４９ａと、第４外輪面４９ｂと、複数の第４転動体４９ｃとによって形成される。第４外輪面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内輪面４９ａと第４外輪面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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。この実施形態では、連結部５２は、ハブシェル２４の第２端部（図２の右側の端部）で、ハブシェル２４の内周部と第１部材４０との間に設けられる。連結部５２は、後述するハブシェル２４の軸受け支持部２４ｄよりもハブシェル２４の第２端部側に設けられ、軸受け支持部２４ｄに隣接する。連結部５２は、図３に示すように、円環状の部材であり、内周部に第１部材４０の第１セレーション部４０ｅに係合する第２セレーション部５２ａを有する。連結部５２は、外周面にハブシェル２４の第３セレーション部２４ｃに係合する第４セレーション部５２ｂを有する。連結部５２は、周方向に間隔を隔てて形成される複数の孔５２ｃを有する。孔５２ｃは、ハブ軸方向で連結部を貫通する。孔５２ｃ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５２ｃは、連結部５２の剛性を駆動部２２およびハブシェル２４より低下させて、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。
【００５７】
＜ハブシェル＞
ハブシェル２４は、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。ハブシェル２４の第２端部には、第５軸受け５０の第５外輪体５０ｂが装着される軸受け支持部２４ｄが設けられる。軸受け支持部２４ｄは、ハブシェル２４の内周部で、ハブ軸２０側に突出している。軸受け支持部２４ｄは、環状に形成されている。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。
【００５８】
第５軸受５０は、前述した第５内輪面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内輪面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。
【００５９】
ハブシェル２４の外周面には、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１端部（図２右側の端部）の内周面には、連結部５２の外周面に係合する第２セレーション凹部２４ｃが形成される。第２セレーション凹部２４ｃの第１側には、第５軸受５０を装着するための環状の隔壁部２４ｄが形成される。
【００６０】
＜第１対向部＞
第１対向部５４は、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３筒部４０ｄの外周部から突出して設けられる。第１対向部５４は、第３筒部４０ｄ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、連結部５２とは別体で構成される。第１対向部５４は、第５軸受５０の第５外輪体５０ｂ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。
【００６１】
＜第２対向部＞
第２対向部５６は、駆動部２２およびハブシェル２４の回転方向で、第１対向部５４に間隔をあけて、第１対向部５４と対向するように設けられる。駆動部２２およびハブシェル２４の回転方向は、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、第１対向部５４の回転方向の下流側に設けられる。第２対向部５６は、ハブシェル２４の軸受け支持部２４ｄに近接して設けられ、軸受け支持部２４ｄよりもハブシェル２４の第１端部側（図２の左側の端部）に設けられる。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、平行に配置されるのが好ましい。第１対向部５４および第２対向部５６は、図４に示すように、ハブ軸２０の中心軸線Ｃからこの中心軸線に垂直な平面上で放射状に延びる複数本の仮想半径線Ｒを挟んで対向して複数個配置される。図４では、仮想半径線が４本の場合を示しており、第１対向部５４および第２対向部５６はそれぞれ４個設けられる場合を示している。第２対向部５６は、第１対向部５４と同じ数設けられる。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Ｃ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。第２対向部５６は、ハブシェル２４と一体に形成されている。
【００６２】
＜駆動力計測部＞
駆動力計測部２６は、少なくとも一つのセンサ５８を有する。センサ５８は、第１対向部５４と第２対向部５６との間隔または間隔の変位を計測できるものである。センサ５８は、たとえば渦電流式のセンサである。センサ５８は、この実施形態では、第１対向部５４に設けられる。さらに具体的には、第１対向部５４の先端部で、第２対向部５６に対向する部分にセンサ５８が設けられる。
【００６３】
渦電流式のセンサ５８は、高周波磁界を利用したものである。具体的には、センサヘッド内部のコイルに高周波電流を流して、高周波磁界を発生させる。この磁界内に第２対向部５６があると、電磁誘導作用によって、第２対向部５６の表面に磁束の通過と垂直方向の渦電流が流れて、第２対向部５６との距離に応じてセンサコイルのインピーダンスが変化する。渦電流式のセンサ５８は、この現象を利用して、第１対向部５４と第２対向部５６との間隔を表す信号または間隔の変位に応じた信号を出力する。なお、複数のセンサ５８は、直列または並列に接続される。
【００６４】
＜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。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、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。
【００６５】
無線送信部２８は、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。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。
【００６６】
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が僅かに捩れ、第１対向部５４と第２対向部５６との間隔が駆動力に応じて変化する。具体的には、駆動力が大きくなると、連結部５２の捩れ量が大きくなり、センサ５８が設けられる第１対向部５４が第２対向部５６に接近する。このセンサ５８の出力に応じた駆動力の情報を無線送信部２８が処理し、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。
【００６７】
ここでは、センサ５８によって第１対向部５４と第２対向部５６との相対的な間隔または間隔の変位を検出するので、センサ５８の取り付け方による測定結果への影響を抑制することができ、組立ての精度の影響を受けにくくすることができる。
【００６８】
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、連結部５２を駆動部２２の第１部材４０とは別体で構成したが本発明はこれに限定されない。連結部は、駆動部からハブシェルへの駆駆動力伝達経路において駆動部にあればいずれにあってもよい。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。
【００６９】
図５に示すように、リアハブ１１０は、ハブ軸２０と、駆動部１２２と、ハブシェル１２４と、少なくとも一つの第１対向部１５４と、少なくとも一つの第２対向部１５６と、駆動力計測部１２６と、無線送信部１２８と、発電機１６０とを備える。
【００７０】
駆動部１２２の連結部１５２は、駆動部１２２の第１部材１４０と一体形成される。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の第１端部（図５の左側の端部）は、ハブシェル１２４の内周側まで延びている。第１部材１４０は、第１筒部１４０ｂの第１端部側（図５左側）に、第１筒部１４０ｂよりも大径の第２筒部１４０ｃを有する。連結部１５２は、第１部材１４０の第２筒部１４０ｃに第２筒部１４０ｃより小径に形成される筒状部分である。
【００７１】
連結部１５２の先端部は、ハブシェル１２４の中間部分の内周部から径方向内側に突出する突起１２４ｆに一体的に回転可能に連結される。突起１２４ｆは環状に形成されていてもよいし、たとえば周方向に間隔をあけて形成されていてもよい。連結部１５２の中間部には、周方向に間隔を隔てて、複数の孔１５２ｃが形成される。孔１５２ｃは、連結部１５２を貫通するように設けられる。孔１５２ｃの機能は第１実施形態と同様である。第１対向部１５４は、図６に示すように、軸受け支持部１２４ｄに近接して設けられる。第１対向部１５４は、軸受け支持部１２４ｄよりもハブシェル１２４の第１端部側に設けられる。第２筒部１４０ｃと連結部１５２との境界部分に第２筒部１４０ｃの外周面からハブシェル１２４に向けて延びるアーム部１５４ａを有する。第１対向部１５４にセンサ１５８が設けられる。第１対向部１５４は、第１部材４０と一体に形成されている。
【００７２】
第２対向部１５６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を有する。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と第２対向部１５６の対向凹部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。
【００７３】
第１対向部１５４および第２対向部１５６は、図６に示すように、ハブ軸２０の中心軸線Ｃからこの中心軸線に垂直な平面上で放射状に延びる複数本の仮想半径線Ｒを挟んで対向して複数個配置される。図６では、仮想半径線が４本の場合を示しており、第１対向部１５４および第２対向部１５６はそれぞれ４個設けられる場合を示している。第２対向部１５６は、第１対向部１５４と同じ数設けられる。複数対の第１対向部１５４および第２対向部１５６は、ハブ軸２０の中心軸線Ｃ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１５４は、周方向に隣接する第１対向部１５４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１５６は、周方向に隣接する第２対向部１５６との距離が等しくなるように配置されるのが好ましい。
【００７４】
駆動力計測部１２６は、センサ１５８を有する。センサ１５８は、この実施形態では、第１対向部１５４に設けられる。さらに具体的には、第１対向部１５４の先端部で、回転方向で第２対向部５６に対向する部分にセンサ１５８が設けられる。センサ１５８は、光学式のセンサである。センサ１５８は、レーザ光等の光を第２対向部１５６に向けて照射し、第２対向部１５６からの反射光を検出する。センサ１５８を用いて、照射光と反射光との位相差を検出することによって、第１対向部１５４と第２対向部１５６との間隔または間隔の変位を測定することができる。第２対向部１５６にはセンサ１５８からの光を効率よく反射する反射部を設けてもよい。反射部は、塗料によって形成されてもよいし、シール状の部材を貼り付けても良い。なお、複数のセンサ５８は、直列または並列に接続される。
【００７５】
発電機１６０は、無線送信部２８およびセンサ１５８に電力を供給する電源である。発電機１６０は、ハブ軸２０の軸本体３０の外周部に固定される磁石１６２と、磁石１６２の外周側に磁石１６２に対向して配置される回転子１６４とを有する。回転子１６４は、ハブシェル１２４の内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。
【００７６】
このような第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、センサ１５８によって第１対向部１５４と第２対向部１５６との間隔または間隔の変位を検出するので、組立ての精度の影響を受けにくくすることができる。
【００７７】
＜第３実施形態＞
第３実施形態は、第１実施形態とは第１対向部の形状およびセンサの構成のみが異なる。第３実施形態において、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は図４に示す第１実施形態の第１対向部５４と同様な形状である。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３筒部２４０ｄに設けられ、第１部材４０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１５６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。
第１対向部２５４および第２対向部２５６は、図７に示すように、ハブ軸２０の中心軸線Ｃからこの中心軸線に垂直な平面上で放射状に延びる複数本の仮想半径線Ｒを挟んで対向して複数個配置される。図６では、仮想半径線が４本の場合を示しており、第１対向部２５４および第２対向部２５６はそれぞれ４個設けられる場合を示している。第２対向部２５６は、第１対向部２５４と同じ数設けられる。複数対の第１対向部２５４および第２対向部２５６は、ハブ軸２０の中心軸線Ｃ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２５４は、周方向に隣接する第１対向部２５４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２５６は、周方向に隣接する第２対向部２５６との距離が等しくなるように配置されるのが好ましい。
【００７８】
駆動力計測部２２６は、センサ２５８を有する。センサ２５８は、この実施形態では、第１対向部２５４に設けられる。具体的には、第１対向部２５４の対向凹部２５４ｂで、回転方向で第２対向部２５６に対向する部分にセンサ２５８が設けられる。センサ２５８は、静電容量式のセンサである。センサ２５８は、コンデンサの陽極を構成する第１電極２５８ａと、第１電極２５８ａと対向して配置され、コンデンサの陰極を構成する第２電極２５８ｂと、を有する。第１電極２５８ａは第１対向部２５４に装着される。第２電極２５８ｂは、第１電極に対向するように第２対向部２５６に装着される。静電容量式のセンサ２５８を用いることによって、第１電極２５８ａと第２電極２５８ｂの間隔が静電容量に反比例する原理を利用して第１対向部２５４と第２対向部２５６との間隔または間隔の変位を測定することができる。
【００７９】
複数のセンサ２５８は、図８に示すように、直列に接続される。図８において、駆動力計測部２２６の回路基板２２８ｂには、直列接続された４つのセンサ２５８と並列に配置される直列接続された２つのコイル２２８ｄと、２つのコイル２２８ｄと並列に配置されるｎｐｎ型のトランジスタ２２８ｅとが設けられる。トランジスタ２２８ｅのベースは、直列に接続される二つのコイル２２８ｄの一端に接続され、コレクタは直列に接続される二つのコイル２２８ｄの他端に接続される。トランジスタ２２８ｅのエミッタは、直列に接続される２つのコイル２２８ｄの中間ノードに接続される。センサ２５８とコイルとでＬＣ共振回路を構成し、センサ２５８の出力を増幅する。複数のセンサ２５８を直接に接続すると各センサからの信号を検出する信号処理回路を個別に設ける必要がないので構成を簡素化することができ、消費電流を小さくすることができる。また異なる位置に配置される複数のセンサ２５８の出力の誤差が相殺されるので、間隔または間隔の変位を精度良く検出できる。
【００８０】
また、第３実施形態の変形例による図９において、４つのセンサ２５８’は、並列接続されている。変形例は、並列接続された４つのセンサ２５８’と直列接続された２つのコイル２２８ｄとが並列接続される点を除いて図８に示す第３実施形態の構成と同じである。
【００８１】
複数のセンサ２５８’を並列に接続すると各センサからの信号を検出する信号処理回路を個別に設ける必要がないので構成を簡素化することができ、消費電流を小さくすることができる。また異なる位置に配置される複数のセンサの出力が相殺されるので、間隔または間隔の変位を精度良く検出できる。
【００８２】
このような第３実施形態でも、第１および第２実施形態と同様に、センサ２５８が第１対向部２５４と第２対向部２５６との間隔または間隔の変位を検出するので、組立ての精度の影響を受けにくくすることができる。
【００８３】
＜第４実施形態＞
図１０および図１１に示すように、第４実施形態による自転車用リアハブ３１０では、図２に示す第１実施形態と同様に、駆動部３２２の駆動力は、連結部３５２を介してハブシェル３２４に伝達される。駆動力計測部３２６のセンサ３５８は、４つの第１対向部３５４にそれぞれ設けられる。センサ３５８は、図１２に示すように、基板３５８ｂに形成されたコイル３５８ａにより構成される。４つのコイル３５８ａは、図１３に示すように、直列接続される。直列接続された４つのコイル３５８ａからの出力信号は、信号処理部３２７により処理されて無線送信部３２８に出力される。信号処理部３２７は、発振回路３２７ａと、信号処理回路３２７ｂと、通信回路３２７ｃと、を有する。発振回路３２７ａは、コイル３５８ａからの出力を発振させる。発振回路３２７は、たとえばＬＣ発振回路によって実現される。発振回路３２７は、コイル３５８ａを含んで構成されてもよい。信号処理回路３２７ｂは、発振回路３２７によって発振された信号をシリアルデータに変換して通信回路３２７ｃを介して無線送信部３２８に出力する。無線送信部３２８は、マイクロコンピュータを含む制御部３２８ａを有する。無線送信部３２８は、信号処理部３２７により処理された駆動力を示す信号を無線送信する。なお、第４実施形態では、信号処理部３２７は、図１０に示すように、ハブシェル３２４の内側に配置される。無線送信部３２８は、ハブシェル３２４の外側に配置され、カバーによって覆われる。カバーは、電波を透過する素材によって形成され、たとえば合成樹脂によって形成される。信号処理部３２７も、無線送信部３２８と同様にハブシェル３２４の外側に配置されてもよく、信号処理部３２７と無線送信部３２８とは１つの基板上に形成されてもよい。
【００８４】
第４実施形態では、４つのコイル３５８ａを直列に接続してセンサ３５８を構成したので、構成を簡素化することができ、消費電流を小さくすることができる。また異なる位置に配置される複数のセンサ２５８の出力の誤差が相殺されるので、間隔または間隔の変位を精度良く検出できる。
【００８５】
第４実施形態の第１変形例では、図１４に示すように、４つのコイル３５８ａ’が並列接続されている点が第４実施形態と異なる。４つのコイル３５８ａ’が並列接続されると、各センサからの信号を検出する信号処理回路を個別に設ける必要がないので構成を簡素化することができ、消費電流を小さくすることができる。また異なる位置に配置される複数のセンサの出力が相殺されるので、間隔または間隔の変位を精度良く検出できる。
【００８６】
第４実施形態の第２変形例では、図１５に示すように、センサ３５８を構成するコイル３５８ａが第１対向部３５４ではなく第２対向部３５６に設けられる点が第４実施形態と異なる。これにより、信号処理部３２７と同じハブシェル３２４にコイル３５８ａが設けられるので、コイル３５８ａと信号処理部３２７との配線が容易になる。
【００８７】
＜第５実施形態＞
第５実施形態による自転車用リアハブ１０は、図１６に示すように、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。
【００８８】
＜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１６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１６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がフレームのハブ軸装着部１０２に装着される構成としてもよい。
【００８９】
図１７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。
【００９０】
＜駆動部＞
駆動部２２は、いわゆるフリーホイール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、被計測部５３と、を有する。第１部材４０は、内側筒状部の一例であり、第２部材４２は、外側筒状部の一例である。
【００９１】
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。ここでは第１部材４０は、円筒状に形成される。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玉受け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。
【００９２】
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を備える第１筒部４０ｂを有する。第１部材４０の第１端部（図１７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１７左側）に第２筒部４０ｃを有する。第２筒部４０ｃは、第１筒部４０ｂの径よりも大きな径を有する。第２筒部４０ｃと、第１筒部４０ｂとは同じ径を有していても良い。第１筒部４０ｂの第２端部（図１７の右側の端部）に第２軸受４７の第２外輪体４７ｂが固定される。第１筒部４０ｂと第２筒部４０ｃとの境界部分の外周面には、第３軸受４８を構成する第３内輪面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内輪面５０ａが形成される。
【００９３】
第２部材４２は、第３軸受４８および第４軸受４９によって第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。ここでは第２部材４２は、円筒状に形成される。第３軸受４８は、前述した第３内輪面４８ａと、第３外輪面４８ｂと、複数の第３転動体４８ｃとによって形成される。第３外輪面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内輪面４８ａと第３外輪面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。
【００９４】
第４軸受４９は、第２外輪体４７ｂの外周面に形成された第４内輪面４９ａと、第４外輪面４９ｂと、複数の第４転動体４９ｃとによって形成される。第４外輪面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内輪面４９ａと第４外輪面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。
【００９５】
第２部材４２は、図１６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、駆動力伝達部材の一例である。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、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。
【００９６】
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。
【００９７】
連結部５２は、ハブシェル２４と連結されるものであり、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。この実施形態では、連結部５２は、ハブシェル２４の軸方向の中間部分で、ハブシェル２４の内側面と被計測部５３との間に設けられる。連結部５２は、雄ネジ部５２ａを外周面に有する。雄ネジ部５２ａは、ハブシェル２４の後述する環状の突起２４ｆの内周面に形成された雌ネジ部２４ｇに螺合する。したがって、連結部５２は、ハブシェル２４にねじ込み固定される。ハブシェル２４と連結部５２とは、さらにハブシェル２４と連結部５２とのハブ軸周りの回転を阻止する抜け止め部材（図示しない）によって結合されてもよい。抜け止め部材は、筒状のボルトによって形成されてもよく、この場合、連結部５２の端部の内周面に雌ネジを形成して、ボルトの頭部と連結部５２との間で、突起２４ｆの一部を挟む構成とする。またナットによって形成されてもよく、この場合、連結部５２の端部の外周面に雌ネジを形成して、ナットと連結部５２との間で、突起２４ｆの一部を挟む構成とする。
【００９８】
被計測部５３は、駆動力測定用に設けられるものであり、第１部材４０ｂに一体で形成される。被計測部５３は、第１部材４０ｂの第２筒部４０ｃから連結部５２に向けて延びる。被計測部５３は、筒状に形成され、ここでは円筒状に形成される。被計測部５３は、第２筒部４０ｃの径よりも小さな径を有する。被計測部５３は、連結部５２と一体で形成される。
【００９９】
＜ハブシェル＞
ハブシェル２４は、図１７に示すように、第１端部（図１７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１７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。ハブシェル２４の第２端部に、第５軸受け５０の第５外輪体５０ｂが装着される。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。
【０１００】
第５軸受５０は、前述した第５内輪面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内輪面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。
【０１０１】
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の軸方向の中間部の内周面には、連結部５２の外周面に係合する突起２４ｆが形成される。突起２４ｆの内周面には雄ネジ部５２ａに螺合する雌ネジ部２４ｇが形成される。ハブシェル２４は、組立てのために一部が分割可能な構造としてもよい。本実施形態では、突起２４ｆはハブシェル２４のハブ軸方向の中央部に形成される。
【０１０２】
＜駆動力計測部＞
駆動力計測部２６は、少なくとも一つのセンサ５８を有する。センサ５８は、被計測部５３の捩れ量を測定できるものである。センサ５８は、たとえば歪みゲージまたは歪みを検出可能な半導体センサである。センサ５８は、たとえば、被計測部５３に接着等の適宜の固定手段により固定される。センサ５８は、被計測部５３の外周面に設けられる。センサ５８は、たとえば、周方向に間隔を隔てて複数個所（たとえば、４箇所）に設けられる。センサ５８として歪みゲージを用いる場合、各センサ５８の配置箇所において、歪みゲージが複数設けられ、各歪みゲージは、相互に異なる方向、たとえば９０°異なる方向の歪みを検出する。また各歪ゲージは、たとえばリアハブ１０の軸方向に対して傾斜する方向、たとえば４５°傾斜する方向の歪みを検出する。なお、各配置箇所における歪みゲージ５８は、ノイズがキャンセルするようにブリッジ状に接続される。
【０１０３】
＜無線送信部＞
無線送信部２８は、ハブシェル２４の内周部または外周部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、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。
【０１０４】
無線送信部２８は、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。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。
【０１０５】
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、被計測部５３が僅かに捩れ、捩れ量が駆動力に応じて変化する。具体的には、駆動力が大きくなると、被計測部５３の捩れ量が大きくなる。被計測部５３の捩れ量に応じてセンサ５８の出力が変化する。センサ５８の出力に応じた駆動力の情報を無線送信部２８が処理し、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。
【０１０６】
ここでは、第１部分４０と被計測部５３とを一体で構成することによって、第１部分４０と被計測部５３とを別体で構成する場合と比較して、駆動力測定部２６で計測されるノイズを低減したり、被測定部の捩れの偏りが生じにくいので測定精度を向上することができたり、また重力を軽くすることができたりする。
【０１０７】
第５実施形態では、ハブシェル２４の軸方向の中間部分に連結部５２を配置したが、図１８に示す変形例のリアハブ１１０では、雄ネジ部１５２ａを有する連結部１５２がハブシェル１２４の第１端部（図１８左端部）に配置される。雌ネジ部１２４ｇを有する突起１２４ｆは、ハブシェル１２４の第１端部側に形成される。ここでは、駆動力測定部１５３の軸方向長さが長くなるため、前述実施の形態よりも駆動力測定部１５３の捩れを大きくすることができ、前記実施の形態と比較して歪みの検出感度の低いセンサ５８を用いることができるようになる。
【０１０８】
＜第６実施形態＞
第５実施形態では、駆動力計測部２６の捩れを計測するセンサとして歪みゲージを用いたが、本発明はこれに限定されない。
【０１０９】
図１９に示す第６実施形態のリアハブ２１０では、駆動力計測部２２６のセンサ２５８は、駆動力測定部２５３に設けられる磁歪素子２５８ａと、磁歪素子２５８ａの外周側に配置される検出コイル２５８ｂと、を有する。その他の構成は、前述した第５実施形態と同様である。磁歪素子２５８ａは、磁歪方向が直交するように一対設けられる。検出コイル２５８ｂはそれぞれの磁歪素子２５８ａに対向する位置にそれぞれ設けられ、磁歪素子２５８ａに生じる捩れに応じた信号を出力する。
【０１１０】
このような磁歪素子２５８ａにより捩れを検出すると、被計測部５３の捩れ量を精度良く検出できる。
【０１１１】
＜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。
【０１１２】
（ａ）前記実施形態では、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。
【０１１３】
（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。
【０１１４】
（ｃ）前記実施形態では、第１対向部５４にセンサを配置したが、第２対向部にセンサを配置してもよい。
【０１１５】
（ｄ）第１実施形態では、センサ５８として渦電流式のセンサを例示し、第２実施形態ではセンサとして光学式のセンサを例示し、第３実施形態では、静電容量式のセンサを例示したが、本発明はこれに限定されない。センサは、第１対向部と第２対向部との距離または距離の変位を計測できるものであればどのようなものでも良い。たとえば、超音波センサであってもよい。
【０１１６】
またたとえば第１実施形態のセンサを、光学式のセンサまたは静電容量式のセンサとしてもよく、第２実施形態のセンサを、渦電流式のセンサまたは静電容量式のセンサとしてもよく、第３実施形態のセンサを、光学式のセンサまたは渦電流式のセンサとしてもよい。
【０１１７】
（ｅ）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。
【０１１８】
（ｆ）第２実施形態では、発電機６０はセンサ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。
【０１１９】
（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。
【０１２０】
（ｈ）第１の実施形態の第１対向部および第２対向部を、第２または第３の実施形態の第１対向部および第２対向部に変えてもよい。第２の実施形態の第１対向部および第２対向部を、第１または第３の実施形態の第１対向部および第２対向部に変えてもよい。第３の実施形態の第１対向部および第２対向部を、第１または第２の実施形態の第１対向部および第２対向部に変えてもよい。
【０１２１】
（ｉ）前記実施形態では、第２対向部５６のセンサに対向する部分は、第１対向部の回転方向の下流側に設けられが、第２対向部５６のセンサに対向する部分は、第１対向部の回転方向の上流側に設けられてもよい。駆動力が大きくなると、連結部５２の捩れ量が大きくなり、センサが設けられる第１対向部が第２対向部のセンサに対向する部分から離反する。この場合であっても、第１対向部と第２対向部との相対的な間隔または間隔の変位を検出することができる。
【０１２２】
（ｊ）前記実施形態では、第１部材４０が径の異なる複数の筒状部を備えているが、第１部材は、径の異なる複数の筒状部を備えない構成であってもよい。第１部材４０の形状は、軸受の形態に合わせて適宜変更することができる。
【０１２３】
（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けに変更してもよい。この場合には、重量を軽減することができる。
【０１２４】
（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、セレーション等の連結機構によって他の部分に結合されればよい。
【０１２５】
（ｍ）第５および第６実施形態では、連結部とハブシェルとをネジ込み結合により連結しているが、第１から第４実施形態と同様に連結部とハブシェルとをセレーションにより連結してもよい。逆に、第１から第４実施形態において、セレーションに代えてネジ込み結合により連結部とハブシェルとを連結してもよい。
【０１２６】
（ｎ）第５および第６実施形態では、電源として電池を備える構成であるが、電池に変えて図５に示すような発電機を備えていてもよい。
【符号の説明】
【０１２７】
１０，１１０，２１０，３１０ リアハブ
２０ ハブ軸
２２，１２２，２２２，３２２ 駆動部
２４，１２４，２２４，３２４ ハブシェル
２６，１２６，２２６，３２６ 駆動力計測部
２８ 無線送信部
４２ａ スプロケット装着部
５２，１５２，３５２ 連結部
５４，１５４，２５４ 第１対向部
５４ａ アーム部
５６，１５６，２５６ 第２対向部
５６ａ 突出部
５８，１５８，２５８，２５８’，３５８，３５８’ センサ
６０ 発電機
８０ スプロケット集合体
２５８ａ 磁歪素子
２５８ｂ 検出コイル
【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対向部と間隔をあけて対向可能な少なくとも一つの第２対向部と、
前記第１対向部と前記第２対向部との間隔または間隔の変位を計測可能な少なくとも一つの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】
前記第１対向部と前記第２対向部とは前記駆動部および前記ハブシェルの回転方向で対向する、請求項１に記載の自転車用リアハブ。
【請求項３】
前記第１対向部は、前記駆動部の外周部から突出する、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、前記ハブシェルの内周部から突出する、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】
前記連結部は、前記第１対向部と一体で設けられる、請求項５に記載の自転車用リアハブ。
【請求項７】
前記連結部は、前記第１対向部と別体で設けられる、請求項５に記載の自転車用リアハブ。
【請求項８】
前記連結部は、環状に形成され、ハブ軸方向に延びる複数の透孔が形成される、請求項７に記載の自転車用リアハブ。
【請求項９】
前記連結部と前記ハブシェルとは、セレーションまたは接着により結合される、請求項５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】
前記連結部と前記ハブシェルとは、前記ハブシェルの前記ハブ軸方向の中央部で連結される、請求項５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】
前記第１対向部および前記第２対向部は複数組設けられる、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】
前記センサは、複数組の前記第１対向部および複数の前記第２対向部の少なくともいずれか一方に複数設けられる、請求項１１１に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１３】
複数の前記センサは、前記第１対向部に設けられる、請求項１２に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１４】
複数の前記センサは、前記第２対向部に設けられる、請求項１２に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１５】
前記複数組の第１対向部および第２対向部のうち、少なくともいずれか１つの組には前記第１対向部に前記センサが設けられ、少なくともいずれか１つの組には前記第２対向部に前記センサが設けられる、請求項１２に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１６】
複数の前記センサは、渦電流式のセンサである、請求項１１から１５のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１７】
複数の前記センサは、静電容量式のセンサである、請求項１１から１５のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１８】
複数の前記静電容量式のセンサはコンデンサを有する、請求項１７に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１９】
複数の前記センサは、光学式のセンサである、請求項１１から１５のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項２０】
複数の前記センサは、コイルを有するセンサである、請求項１１から１５のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項２１】
複数の前記センサは、直列接続される、請求項１１から２０のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項２２】
複数の前記センサは、並列接続される、請求項１１から２０のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項２３】
前記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２２のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項２４】
前記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２３のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項２５】
前記電源は電池である、請求項２４に記載の自転車用リアハブ。
【請求項２６】
前記電源は発電機である、請求項２４に記載の自転車用リアハブ。
【請求項２７】
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、
前記駆動部から前記ハブシェルに伝達される駆動力を計測可能な駆動力計測部と、を備え、
前記駆動部は、
前記駆動力伝達部材が装着される外側筒状部と、
前記外側筒状部の内側に配置される内側筒状部と、
前記駆動力計測部が設けられ、前記内側筒状部と一体に形成される被計測部を有する、自転車用リアハブ。
【請求項２８】
前記内側筒状部と前記外側筒状部とは、ワンウェイクラッチを構成する、請求項２７に記載の自転車用リアハブ。
【請求項２９】
前記駆動部は、前記ハブシェルと連結される連結部をさらに有し、
前記連結部は、前記ハブシェルの内側に連結される、請求項２７または２８に記載の自転車用リアハブ。
【請求項３０】
前記連結部は、前記ハブシェルの軸方向の中間部分に連結される、請求項２９に記載の自転車用リアハブ。
【請求項３１】
前記連結部と前記内側筒状部との間に前記被計測部が設けられる、請求項２９または３０に記載の自転車用リアハブ。
【請求項３２】
前記駆動力計測部は、ハブシェルの内側に配置される、請求項２９から３１のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項３３】
前記連結部は、前記ハブシェルにねじ込み固定される、請求項２９から３２のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項３４】
前記駆動力計測部は、少なくとも一つの歪みゲージを有する、請求項２９から３３のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項３５】
前記駆動力計測部は、
前記被計測部の外周面に配置される磁歪素子と、
前記磁歪素子に対向して前記ハブシェルの内周面に配置される検出コイルと、
を有する、請求項２９から３３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対向部と間隔をあけて対向可能な少なくとも一つの第２対向部と、
前記第１対向部と前記第２対向部との間隔または間隔の変位を計測可能な少なくとも一つの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】
前記第１対向部と前記第２対向部とは前記駆動部および前記ハブシェルの回転方向で対向する、請求項１に記載の自転車用リアハブ。
【請求項３】
前記第１対向部は、前記駆動部の外周部から突出する、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、前記ハブシェルの内周部から突出する、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】
前記連結部は、前記第１対向部と一体で設けられる、請求項５に記載の自転車用リアハブ。
【請求項７】
前記連結部は、前記第１対向部と別体で設けられる、請求項５に記載の自転車用リアハブ。
【請求項８】
前記連結部は、環状に形成され、ハブ軸方向に延びる複数の透孔が形成される、請求項７に記載の自転車用リアハブ。
【請求項９】
前記連結部と前記ハブシェルとは、セレーションまたは接着により結合される、請求項５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】
前記連結部と前記ハブシェルとは、前記ハブシェルの前記ハブ軸方向の中央部で連結される、請求項５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】
前記第１対向部および前記第２対向部は複数組設けられる、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】
前記センサは、複数組の前記第１対向部および複数の前記第２対向部の少なくともいずれか一方に複数設けられる、請求項１１１に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１３】
複数の前記センサは、前記第１対向部に設けられる、請求項１２に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１４】
複数の前記センサは、前記第２対向部に設けられる、請求項１２に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１５】
前記複数組の第１対向部および第２対向部のうち、少なくともいずれか１つの組には前記第１対向部に前記センサが設けられ、少なくともいずれか１つの組には前記第２対向部に前記センサが設けられる、請求項１２に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１６】
複数の前記センサは、渦電流式のセンサである、請求項１１から１５のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１７】
複数の前記センサは、静電容量式のセンサである、請求項１１から１５のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１８】
複数の前記静電容量式のセンサはコンデンサを有する、請求項１７に記載の自転車用リアハブ。
【請求項１９】
複数の前記センサは、光学式のセンサである、請求項１１から１５のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項２０】
複数の前記センサは、コイルを有するセンサである、請求項１１から１５のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項２１】
複数の前記センサは、直列接続される、請求項１１から２０のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項２２】
複数の前記センサは、並列接続される、請求項１１から２０のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項２３】
前記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２２のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項２４】
前記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２３のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項２５】
前記電源は電池である、請求項２４に記載の自転車用リアハブ。
【請求項２６】
前記電源は発電機である、請求項２４に記載の自転車用リアハブ。
【請求項２７】
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、
前記駆動部から前記ハブシェルに伝達される駆動力を計測可能な駆動力計測部と、を備え、
前記駆動部は、
前記駆動力伝達部材が装着される外側筒状部と、
前記外側筒状部の内側に配置される内側筒状部と、
前記駆動力計測部が設けられ、前記内側筒状部と一体に形成される被計測部を有する、自転車用リアハブ。
【請求項２８】
前記内側筒状部と前記外側筒状部とは、ワンウェイクラッチを構成する、請求項２７に記載の自転車用リアハブ。
【請求項２９】
前記駆動部は、前記ハブシェルと連結される連結部をさらに有し、
前記連結部は、前記ハブシェルの内側に連結される、請求項２７または２８に記載の自転車用リアハブ。
【請求項３０】
前記連結部は、前記ハブシェルの軸方向の中間部分に連結される、請求項２９に記載の自転車用リアハブ。
【請求項３１】
前記連結部と前記内側筒状部との間に前記被計測部が設けられる、請求項２９または３０に記載の自転車用リアハブ。
【請求項３２】
前記駆動力計測部は、ハブシェルの内側に配置される、請求項２９から３１のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項３３】
前記連結部は、前記ハブシェルにねじ込み固定される、請求項２９から３２のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項３４】
前記駆動力計測部は、少なくとも一つの歪みゲージを有する、請求項２９から３３のいずれか１項に記載の自転車用リアハブ。
【請求項３５】
前記駆動力計測部は、
前記被計測部の外周面に配置される磁歪素子と、
前記磁歪素子に対向して前記ハブシェルの内周面に配置される検出コイルと、
を有する、請求項２９から３３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８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１３−６４７２１（Ｐ２０１３−６４７２１Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−８８０８３（Ｐ２０１２−８８０８３）
【出願日】平成２４年４月９日（２０１２．４．９）
【出願人】（０００００２４３９）株式会社シマノ (1,038)
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月９日（２０１２．４．９）
【出願人】（０００００２４３９）株式会社シマノ (1,038)
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