ハブ

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ハブの構造及び材質

• 構造
    中に軸受があって車軸が通り、両側にはスポークを付けるためのフランジが付いている。
  軸の端から玉押し（コーン）の付く部分までは、玉押しおよびロックリング（ロックナット）がねじ込めるようにねじが切ってある。 右図には、後輪ハブにフリーハブボディおよびカセットスプロケットを組み付けた構造例を示す。朱色はハブおよびそのカップアンドコーン玉軸受を示している。
    ディスクブレーキの付く車輪は、ディスクハブを使う。車軸にクイックリリースの付いたハブもある。
  
  
• 軸受
    種類
    ハブ軸受としては、カップアンドコーン軸受（右図）またはカートリッジ軸受が使われる。
  カップアンドコーン軸受は、カップ、玉およびコーン（円錐のこと）で構成されている。カップとコーンの間で玉が回転する。わんはハブ側にあり、一方玉押しは軸にねじ込まれて、ロックリングで固定されている。
  ロックリングと玉押しの間にはスペーサーがある。 玉押しという名称は、玉押しを回して玉に遊びがないように調整することから来ている。最後の微調整は、１／１０ 回転程度となる。
  
    軸受位置
    フリーハブボディにはカセットスプロケットが付くので、動力を伝達するチェーンにより大きな力が働く。 その力はハブ軸受に対する負荷となる他、軸受の配置によってはハブ軸の曲げ力となる。車軸における軸受の位置はメーカーによって異なり、次の４例がある。その４例について、ハブの模式図で軸受の位置を示す。図においてハブは青色、フリーハブボディは茶色そして軸受は赤色で示してある。 この図は単に軸受の位置を模式的に示しているだけで、ハブ等の構造は示していない。
  
  
  • （Ａ）カップアンドコーン軸受又はカートリッジ軸受２箇所
      軸受が左はハブフランジ部にあり、右はフリーハブボディ部にある形。スプロケットの荷重は軸受ｂで受け、軸の曲げ荷重は小さい。シマノの方式。
    
    
  • （Ｂ）カートリッジ軸受３箇所
      軸受が左右のハブフランジ部およびフリーハブボディ部にある形。軸受ｂの右の軸に曲げ応力が働く。
    
    
  • （Ｃ）カートリッジ軸受４箇所
      軸受が左右のハブフランジ部および左右のフリーハブボディ部にある形。チェーンが左端のスプロケットに掛かっているとき、軸には最大の曲げ荷重が働く。軸を太くして対応している。カンパニョーロの方式。
    
    
  • （Ｄ）カップアンドコーン軸受又はカートリッジ軸受２箇所
      軸受が左右のハブフランジ部にあって、フリーハブ部にはない形。チェーンが右端のスプロケットに掛かっているとき、軸には最大の曲げ荷重が働く。
    
    
    点検
    軸受を点検するには、手でリムの上部を持って左右に動かし、感じられる遊びがないか調べる。タイヤを地面から浮かせ、手で軽く回るか調べる。
  
  
• 主要寸法
    ハブの主要寸法を右図に示す。
  
  • フランジ間隔
        左右のフランジの厚みの中心間の距離。間隔が大きい方が、車輪の強度が大きくなる。
    
    
  • ロックナット間距離（ＯＬＤ）
        左右のロックナットの外面間の距離で、チェーンステイのつめ間隔に対応する。
    
    
  • フランジ外径
        フランジの外径の大きいもの（大フランジまたは高フランジ）および小さいもの（小フランジまたは低フランジ）がある。
        稀に、右フランジの外径が左フランジの外径より大きいものがある（ハイローフランジ、右図）。
        ハイローフランジは、カセットスプロケットの存在によって小さくなる右スポークのプレース角を大きくして、車輪の横強度を大きくする意図がある。
    
    
  • ピッチ円直径（ＰＣＤ）
        スポーク穴のピッチ円の直径。スポーク長に関係する。
    
    
• フリーハブボディ
  

  フリーハブボディ

    フリーホイールの組み込まれた部品。この部品の外殻にスプラインがありカセットスプロケットが付きトルクを伝達する。 スプラインの断面形状および数はメーカーによって異なるために互換性はない。 内端につめ車またはつめそして外端にハブ軸受け用の軸受が組み込まれている。外殻の材質はアルミ合金およびチタン合金など。
  
  
• フリーホイール
  
  • 概要
      つめ車（ラチェット）とつめばねの付いたつめの組み合わせによって、ペダルが正回転の時のみ動力を車輪に伝える機構はフリーホイールと呼ばれる。
      トラックレーサーのハブにはフリーホイールが付いていない。
    
    
  • 機能
      正回転のときはつめ（ポール）がつめばねによってつめ車の歯に引っかかり回転を伝えるが、逆回転のときはつめがつめ車の歯の上を滑って回転が伝わらない（つめがつめ車の歯の上を滑っている音がする）。 これがないと、例えば下り坂でペダルを止めると、車輪の回転によって逆にペダルが回される。
    
    
  • 構造
    

    つめ車 (ﾗﾁｪｯﾄ)	つめ３個	つめ４個

      構造の一例を写真に示す。写真例では、つめはカセットスプロケットの付くフリーハブボディ（フリーハブシェル）に付いて、つめ車はハブ本体に付いている。 それとは逆に、つめ車はフリーハブボディに付いて、つめはハブ側に付いている形もある。右上の図の形では、つめ車およびつめ共にフリーハブボディに収めている。 いずれもカセットスプロケットの付いたフリーハブボディの回転をフリーホイールで連結してハブに伝える。
    ＪＩＳ Ｄ９４１８（自転車－フリーホイール及び小ギヤ）によれば、「フリーホイールは工具などを使用してハブから取外しができる構造でなければならない。」
    
    
  • つめ車・つめ
      つめ車の歯の数が多いほどつめと噛み合うまでの回転角が小さくなるため、駆動までの時間が短くなる。 例えば、つめ車の歯の数が１８なら
    ３６０°／１８＝２０°より、最大で２０°回転すればかみ合う。つめ（爪、上写真の赤矢印）の数は３個または４個が多いが６個もある。
    
    
  • 耐摩耗性
      ＪＩＳ Ｄ９４１８によれば、「フリーホイールの玉当たり部の耐摩耗性は、毎分２５０回転の速度で５０,０００回転したとき、玉当たり部に玉の直径の２５％以上の光沢面、くぼみ、その他の有害な欠点を生じてはならない。」
    
    
  • 歴史
      フリーホイールは、１８６９年にアンデンが特許をとり、１８９８年にサックスが商品化した。
    
    
• スターラチェット
    後輪ハブのフリーホイール用のラチェット機構の一種。環状円板の表面全体に断面が鋸歯状の鋸歯がある一対の円板（スターラチェット）を、ばねで押し合わせたラチェット。駆動方向に回すと鋸歯がかみ合いトルクを伝達する。逆方向に回ると鋸歯が滑る（独特のラチェット音が出る）。円板の外周にはフリーハブボディからハブへトルクを伝達するスプラインが付いている。１個はフリーハブボディに組み入れ、もう１個はハブに組み入れ、合体させる。歯数は１８歯又は３６歯など。１８歯の形は２０°そして３６歯の形は１０°の回転で噛み合う。大きな伝達力を必要とするタンデム車用に作ったが、ロード車用及びマウンテンバイク用などもある。
  
  
• ローラークラッチ
    一般的なラチェットの代わりに、複数のローラー及びそれらと同数の傾斜突起と組合わせたクラッチの機構を使ったフリーホイール。
  ハブのスプロケット正回転の時はローラーと傾斜突起が噛み合って動力を伝達するが、逆回転の時はローラーは回転して噛み合わない。特徴は噛み合いが早く、かつ静かなこと。 右図はローラークラッチの一例。ローラークラッチを使ったアリーハブは、ローラークラッチフリーハブと呼ばれ、マウンテンバイクのフリーハブとして使われることがある。シマノはサイレントクラッチと呼んでいる。
  
  
• マルチプルフリーホイール
    スプロケットとフリーホイールを一体にしたフリーホイール。対応するハブのボスの雄ねじにねじ込んで取付ける。ペダルを漕ぐとチェーンによってねじは締まる。 外すときは、マルチプルフリーホイールリムーバーを使う。
  シティ車およびマウンテンバイクなどの５、６および７段のスプロケットとして使われる。１９８０年代後半までは、
  この形式しかなかったが、シマノがカセットスプロケットを出してからは、カセット式が一般化した。
  カセットスプロケットはハブとフリーホイールを一体にしたフリーハブボディに取付ける。
  
  
• 材質
    ハブの本体材質はアルミ合金。冷間鍛造または機械加工によって作られている。チタン合金製および炭素繊維強化樹脂製もある。軸はＣｒＭｏ鋼など。
  
  
• 質量
    ハブ質量を打点したグラフを右に示す。赤点は前輪ハブ（ＯＬＤ＝１００）そして緑点は後輪フリーハブ（ＯＬＤ＝１３０，１３５）を示す。
  いずれもクイックリリースは含まない。平均質量は、前輪ハブが約１４０ｇそして後輪ハブが約３００ｇ。

クイックリリース

密閉カム	開放カム

• 概要
    工具を使わずに、レバーによって速やか（クイック）に車輪を開放（リリース）する機構。ハブ軸として使われる。
  輪行またはパンク修理に役立つ。クイックリリースレバーまたはスキュアー（串）とも言う。 前輪と後輪ではロックナット間距離が異なるので、それに合った長さのスキュアー（串）を使う。軽量化のために中空にしたスキュアーもある。
  
  
• 歴史
    サイクリストのカンパニョーロが１９３０年に発明した。発明の動機は次のようなことであった。当時、後輪の両側に歯数の異なるスプロケットが付いていて、後輪を外して左右の向きを変えて変速（２速）していた。 競技では、この変速の時間も含まれるので、
  時間短縮のためにクイックリリースを発明した。競技には長距離の坂があり、変速が必要であった。
  
  
• 種類
    密閉カムと開放カムの２つの形がある（右上図）。密閉カムはカンパニョーロの時代からある形で、カムがキャップの中にあり注油してもカム部が粉塵の付着で汚れない。 開放カムは１９８０年代に出現した形であり、カムとレバーが一体となっているため生産原価は少し安く質量はやや小さい。
  
  
• 使い方
    開か閉が一目で分かるよう、レバーは人差指を少し曲げたように曲がっている。 レバーはその軸に対して１８０度回転し、回転端において指先（レバー端）が車輪に向いていれば閉（ＣＬＯＳＥの文字が外に向く）そして指先（レバー端）が外に向いていれば開（ＯＰＥＮの文字が外を向く）。 中間位置で止めてはならない。
    レバーの１８０度回転によって、カムで押し付けて固定する。ナットのように、ねじで固定するのではないので、レンチを回すようにレバーを車軸に対して回してはならない。
    開→閉または閉→開のレバー操作の終始端近くにおいて、カム作動によるかなりの抵抗を感じるのが正常。 この抵抗すなわち固定力の調整は、ハブに対してレバーと反対側にある調整ナットを指で回して行う。右に回すと強くなり、左に回すと弱くなる。
  
  
• レバー位置
    レバー位置は伝統的に左側が多い。車軸に対してどのような回転位置に持って行っても良い。一般には、フレームと一緒に握れるようまた邪魔にならないよう、閉でフレームに沿う位置とする。
  
  
• ロッキングスキュアー
    車輪の盗難防止のために、鍵または専用のレバーを使わなければ開放できないようにしたスキュアー。
  串（スキュアー）の長さは、前輪のつめ間隔、後輪のつめ間隔およびサドル支柱クランプによって異なるが、鍵または専用のレバーは共通となっている。 レバーを使わずに、六角レンチで開閉する形式もある。
  
  
• ロックナット間距離
    ロックナット間距離（ＯＬＤ）は、１００、１３０、１３５、１４０および１４５ｍｍなど。
  
• 材質
    スキュアーの材質は、クロモリ鋼およびチタン合金など。レバーの材質は、アルミ合金およびＣＦＲＰなど。
  
  
• マルチ工具
    マルチ工具をレバー部に組み込んだクイックリリースがある（右図）。組み込まれている工具は、六角レンチ（４、５、６および８ｍｍ）、十字ねじ回し、チェーン切りおよびニップル回し（３．０および３．２ｍｍ）。 ロックナット間距離は、１３０ｍｍおよび１３５ｍｍ。

工具

•  ロックリング工具
    カセットスプロケットのロックリングを外す工具。ロックリングリムーバーとも呼ばれる。カセットを固定しているロックリングのめすスプラインに工具のおすスプラインを入れてスパナで左に回すと、ロックリングが外れてカセットスプロケットが外れる。 その際フリーホイールが回らないよう、カセットスプロケットをスプロケット抜き（チェーンウイップ）で回り止めをする。 ロックリングを取り付けるときは、ねじにグリースを塗り工具（リムーバー）を右に回す。固定トルクは４０Ｎｍ程度。フリーホイールは回らないのでスプロケット抜きは必要ない。工具の芯出し用の案内ピンが付いている形（左）および付いていない形（右）がある。
  
  
•  スプロケット抜き
    カセットスプロケットのロックリングを緩めるときに、スプロケットの歯に掛けてカセットがフリーホイールで回らないよう保持しておく工具。握りの先に歯に掛ける両端を固定した５リンクほどのチェーン及び１端を固定した１５リンクほどのチェーンが付いている。柄に樹脂またはゴムの握りの付いたものもある。 ボトムブラケットのロックリングスパナの付いた形（シマノ）およびペダルレンチが付いた形もある。一端固定のチェーンはむち（ウイップ）のような形をしているのでチェーンウイップとも呼ばれる。
  
  
•  コーンレンチ
    カップアンドコーン形のハブ軸受のコーン（玉押し）を回すレンチ。軸受を分解してグリース交換する場合および玉当たり調整をする場合に使われる。レンチの当たるコーンの平坦部に合わせて、レンチの厚みは約２ｍｍと薄い。 片口および両口（ダブル）がある。玉押しのサイズは、前輪ハブが１３ｍｍそして後輪ハブが１５ｍｍであるものが多い。 玉押しの当たり調整には、２つのレンチがあると片方はロックナットに使って早く容易に調整できる。

スポーク穴

• 通し穴
    通し穴の寸法を表２に示す。
  前輪ハブ及び後輪ハブに使われる。
  通し穴の穴径はスポークのねじ外径より０．２ｍｍ強大きくなっており、スポーク径に応じて、２．３ｍｍ、２．５ｍｍ、２．８ｍｍおよび３．１ｍｍの４種類がある。
  鋼製フランジの穴には１０５°の面取りがあるがアルミ合金製には面取りがない。面取りはスポークをよく支持するよう、かつスポークを穴に入れやすくするため。
  アルミ合金製はエルボで穴の角が変形して支持する。
  なお、フランジ板厚は、鋼製は２．３ｍｍ又は２．５ｍｍそして
  アルミ合金製は３．０ｍｍ又は３．５ｍｍ。
  スポーク径の１．８／１．６は段付きスポーク。
  
  
• 引掛け穴
  

  表３ スポーク穴（引掛け穴）の寸法 （ＪＩＳ Ｄ９４１９）

  穴部ａ	穴部ｂ	板厚	材料	用途	スポーク径
  ４．５	２．０	２．３又は２．５	鋼	後輪	１．８ ２．０  ２．０／１．８
  		３．０又は３．４	アルミ合金
  	鋼	２．３	２．３又は２．５
  	３．０又は３．４		アルミ合金
  ４．７	２．５	２．３又は２．５	鋼		２．３
  		３．０又は３．４	アルミ合金
  ５．４	２．８	２．３又は２．５	鋼		２．３
  		３．０又は３．４	アルミ合金

    引掛け穴の形状を右図にそして寸法を表３に示す。
  Ａ－Ａ断面の形状は、通し穴の図による。
  後輪ハブのみに使われる。
  スポークの頭を通す中央の直径ａの穴の両横に、
  その穴と続く幅ｂのＵ字形の穴が左右ともＵ字の底を外に向けて開いている。
  スポークのエルボを引掛けるＵ字溝の幅ｂはスポーク径に応じて、
  ２．０ｍｍ、２．３ｍｍ、２．５ｍｍおよび２．８ｍｍの４種類がある。
  なお、フランジ板厚は、鋼製は２．３ｍｍ又は２．５ｍｍ
  そしてアルミ合金製は３．０ｍｍ又は３．５ｍｍ。
  スポーク径の２．０／１．８は段付きスポーク。
  
  
• スポーク穴数
  

  表４  スポーク穴数及び用途例

  スポーク穴数		２８	３２	３６	４０	４８
  用途例		競技車	ロード車	オフロード車、旅行車	タンデム車	タンデム車

    スポーク穴数及び用途例を表４に示す。
  ハブのスポーク穴数はにはスポーク数に対応している。
  スポーク数が多いほど車輪の強度が大きい。
  荷重及び衝撃の大きい自転車は多くのスポークを必要とする。
  ２人で乗るタンデム車、荷物を積む旅行車は荷重が大きい。オフロード車は衝撃が大きい。

ロックナット間距離

ロックナット間距離

• 定義
    ハブ軸の左右のロックナットの外面間の距離は、ロックナット間距離（ＯＬＤ）と呼ばれる。
  
  
• 実例
    前輪ハブのロックナット間距離（ＯＬＤ）は１００ｍｍ。
  後輪ハブのロックナット間距離（ＯＬＤ）の実例を表５に示す。
  
  
• 段数とロックナット間距離
    ロックナット間距離は左右のハブフランジ間の距離および後輪スプロケット（カセットスプロケット）の枚数（段数）によって決まる。
  フランジ間距離は車輪を後方から見たときのスポークの傾き角を決める。
  フランジ間距離が大きいと、垂直線に対するスポークの傾き角が大きくなり、コーナリングなどにおける横荷重に対して車輪は強靭になる。
  
  
• 車種とロックナット間距離
    オフロードの悪路を走るマウンテンバイク、荷物を積む旅行車およびタンデム（二人乗り）車は、車輪に大きな荷重が働くので、フランジ間距離（従ってロックナット間距離）が大きくなっている。

ハブオフセット 計算器

ハブオフセット

  所定の距離を半角数字で入れて、［計算］を押して下さい。
ハブオフセットが出ます。

ハブ回転数 計算器

  ペダル回転数および前後スプロケット（クランクスプロケットおよび後輪スプロケット）の歯数を半角数字で入れて、［計算］を押して下さい。
ハブ回転数が計算できます。

ハブ回転数  計算器	ペダル回転数	前スプロケット歯数	後スプロケット歯数	ハブ回転数
	ｒｐｍ	Ｔ	Ｔ	ｒｐｍ

［ 計算例 ］ ペダル回転数７０ｒｐｍ、前スプロケット歯数５２Ｔそして後スプロケット歯数１５Ｔのとき ハブ（車輪）回転数は２４３ｒｐｍとなる。