JP5642175B2 - 特にクランクｃｖｔ伝動装置のためのフリーホイール - Google Patents

Description

本発明は、特にクランクＣＶＴ伝動装置のためのフリーホイールに関する。ＣＶＴは一様に変速比を変えていく伝動装置であり、駆動軸と被動軸の回転数の比、つまり変速比は、所定の範囲において無限に多くの値（段）を占めることができる。この構成は一方の軸の静止状態又は回動方向反転を含んでいてよい。運動の伝達は、てこの原理に基づき伝動装置の作用を決定する幾何学形状を有する構成部材の固定されていない連結を介して行われる。変速比の変更は構成部材の幾何学形状の変更により達成され、またこの変更は同時に構成部材連結部の個所における幾何学形状の変更を伴わずに行うことができる。

クランクＣＶＴ伝動装置のための多くのフリーホイール装置はこのために、被動軸の領域により形成されている内輪と外輪との間に配置されている締付体を有する。この構成において、外輪及び内輪の面は互いに、締付体が内輪と外輪との間において一方の相対回動方向において回動をブロックすることができるように調節されていて、外輪と内輪とは一緒に回動する。外輪と内輪との他方の相対回動方向においては、締付体によるロック作用はもたらされない。個々の締付体はロック方向に負荷をかけられ、このことは少なくとも１つのばねエレメントにより実施することができる。さらに外輪と内輪との間においてケージ内に保持されている締付体を有するフリーホイール装置が、特に自動車のクランクＣＶＴ伝動装置のための伝動装置のために公知である。この構成において夫々１つの締付体は、エネルギ蓄積体により内輪又はケージに向かって比較的大きな圧着力によって押圧可能である。所定の機構により締付体は解放方向又は締付け方向に起立可能であってよい。エネルギ蓄積体は比較的大きな圧着力において、締付体の起立させるための比較的小さな起立力（Aufstellkraft）を形成するように寸法設計されている。

減衰のために、締付体の個別弾性支承部と、内輪に対して軸線方向に弾性支承されているケージとを備えた締付体フリーホイールにおいて、ケージを弾性支承することで、締付体をケージに引き渡す運動エネルギは高い割合で摩擦により解消される。もちろんこの状態において締付体はケージストッパに位置しており、つまりは締付けギャップから最大限離れている。締付体を後続の緊締工程のために十分に迅速に締付けギャップ内に位置決めするために、予付勢ばねが設けられていて、この予付勢ばねはそのエネルギを締付体に付与する。したがって締付体は締付けギャップへの到着時に改めて運動エネルギを有する。この運動エネルギは締付体をはね返させ、摩擦により解消する必要がある。さらにフリーホイールの効率に不都合に作用する大きな摩擦力が必要となるか、又は与えられている時間内に締付体を迅速に十分に加速させるために大きな弾性支承力が必要となり、その結果、締付体は長い摩擦経路を戻ることになる。この大きな弾性支承力は締付体を適切に強く締付けギャップ内に押し込むも、これはまたオーバランニグ運転における大きな摩擦に繋がり、ひいては低い効率にも繋がる。

ドイツ連邦共和国特許出願第１０２００７０１４４５６号明細書は、内輪と外輪との間に配置されている回動軸を中心に同軸的に配置されていて、摩耗が制限されかつ摩擦が減らされるようにしたい切換え可能なフリーホイールに関する。切換え可能なフリーホイールは、内輪及び外輪を備えた切換えユニットにより接触接続可能である少なくとも２つの締付体を有している。締付体は保持ユニットにおいて所定の角度範囲で回転運動するように案内されている。

切換えユニットは保持ユニット及び作動ユニットにおいて並進運動するように案内されている。

作動ユニットは保持ユニットに比べて、回動軸を中心に回転運動可能である。締付体の接触面と内輪の接触面との接触、及び締付体の接触面と外輪の接触面との接触は、締付体の回転運動性により形成可能であるか又は解放可能である。フリーホイールは、例えば保持リングの構成の保持ユニットと、例えば作動リングの構成の作動ユニットとを有している。保持ユニットと作動ユニットとは、内輪の回動軸線に対して同軸的に、内輪と外輪との間に配置されている。各締付体は保持ユニットにおいて回転運動するように支承されている。さらにフリーホイールは、内輪の回動軸線に対して同軸的に、内輪と外輪との間に配置されている切換えユニットを有している。切換えユニットは保持ユニット及び作動ユニットにおいて並進的に可動であり、例えば並進的な運動は切換えフォークによりもたらされるので、切換えユニットは軸線方向に、つまり回動軸線に対して移動可能である。切換えユニットの並進運動により、作動ユニットは保持ユニットに対して回転式に運動する、つまり、内輪及び外輪の回動軸線を中心に半径方向に旋回するので、締付体は内輪及び外輪に接触接続するか、又は切換えユニットの回転式の運動により、保持ユニットに対して作動ユニットは回転式に運動し、つまり内輪及び外輪の回動軸線を中心に半径方向に旋回するので、締付体は内輪及び外輪に接触接続するか、又は保持ユニットに対する作動ユニットの旋回によりフリーホイールは切換え可能である。フリーホイールは３つの位置に切換え可能である。第１の位置において締付体は、内輪及び外輪の回動方向とは関係なく内輪と外輪とに接触接続する。第２の位置において締付体は、内輪及び外輪の回動方向に関係なく内輪と外輪とに接触接続しない。第３の位置において締付体は、内輪及び外輪の回動方向に基づいて内輪と外輪とに接触接続するか又は接触接続しない。この構成には比較的手間がかる。

本発明の目的は、フリーホイールの動力が高い場合に摩擦により全ての締付体の運動力学的な残留エネルギを解消し、かつ締付体を次の締付けサイクルのために締付けギャップ内に置く、減衰・弾性支承装置を備えた、特にクランクＣＶＴ伝動装置のためのフリーホイールを提供することである。この構成においてフリーホイールの動力が小さい場合に、効率を損なうようなことはない。

上記目的は第１の請求項に記載の特徴部によって達成される。有利な構成は従属請求項からもたらされる。

特にクランクＣＶＴ伝動装置のために形成されたフリーホイールは、内輪と、この内輪の周囲に半径方向で配置されている、内輪に対して相対的に少なくとも一方の回動方向に回動可能な外輪とを備え、内輪と外輪との間に配置されている複数の締付体を備え、ばね力により締付体に負荷を与えるための少なくとも１つの減衰・弾性支承装置を備えており、締付体は本発明によれば、フリーホイールケージ内に配置されていて、減衰・弾性支承装置は、各締付体のための予付勢ばね及び減衰弾性支承部の形式のケージ固定型の個別弾性支承部として形成されており、減衰弾性支承部は締付体の半径方向外側の領域にほぼ軸線方向に作用する。

これにより締付体は、滑り工程の最後には既に運動エネルギがない状態で締付けギャップ内に位置する。この時間的な利点は、個別弾性支承部の弾性支承レベル又は摩擦レベルを高める必要なく、比較的高い運転周波数及び運転回転数を可能にする。この構成において減衰弾性支承部は、締付体の揺動運動時に摩擦エネルギを解消しつつ締付体の表面に亘って滑動し、締付体の滑り工程時にトルクを締付体に伝達し、これにより締付体は締付けギャップに戻るように回動させられる。

さらにフリーホイールケージはケージストッパを有しており、これにより残っている残留エネルギを締付体のストッパにより、フリーホイールケージのケージストッパに放出する。

有利にはフリーホイールケージ及び全ての締付体は全体として、内輪に対して相対的に回動可能である。特にこのことは、上記装置が締付体の運動力学的な完全な残留エネルギをもはや解消できないフリーホイールの高い動力を伴う運転状態にとって有利である。この構成において、残留エネルギはストッパによりケージに放出されて、ケージ及び全てのクランプ体は全体として内輪に対して相対的に回動する（滑り工程）。

予付勢ばねは、外輪に向かい合っている締付体の領域に作用し、減衰弾性支承部は、例えば締付体の半径方向外側の領域に軸線方向に作用する少なくとも１つの減衰ばねの形式で形成されている。

択一的には締付体の減衰弾性支承部は、摩擦ユニットとして形成されていてよい。この摩擦ユニットは軸線方向で締付体の半径方向外側の領域に作用するように係合する一方で、内輪に弾性支承されているので、締付け体は相対運動時に摩擦ユニットによって制動される。これにより摩擦は、フリーホイールの低い動力を伴う運転中にさらに抑えられ、効率は高められる。

本発明により、締付体フリーホイールのための、特に高い駆動周波数及び被動周波数を伴う運転のための、最適化された効率を有する減衰機構がもたらされる。この減衰機構において締付体の半径方向外側の領域における締付体の摩擦式の減衰により、締付体はこれにより生じる起立モーメントに基づき、減衰工程の最後には既に締付けギャップに位置している。

したがって先行技術とは異なり、ケージが内輪に対して減衰ばねにより弾性支承されて減衰されるのではなく、締付体自体が減衰される。これにより弾性支承部は、締付体の半径方向外側の領域に軸線方向で作用するので滑り工程時に、上述のように締付体を締付けギャップに戻すように回動させるトルクが締付体に伝達される。これによりもたらされる時間的な利点により、比較的高い運転周波数及び回転数が可能になる。

内輪及び外輪の間に配置された締付体のフリーホイール状態の一区分の横断面を、軸線方向に作用する減衰ばねによる締付体の減衰部と共に示す図である。 図１の平面図である。 内輪と外輪との間に配置された締付体のフリーホイール状態の一区分の横断面を、軸線方向に作用する摩擦ユニットによる締付体の減衰部と共に示す図である。

以下に、本発明を１つの実施の形態及び付属の図面に基づいて詳細に説明する。

図１に内輪１と外輪２との間に配置されている締付体３のフリーホイール状態或いは自由回転状態の一区分の横断面を示し、図２に平面図を示す。締付体３は横断面の中央において肉薄になっている領域を有する。締付体３は、外輪２の方向で回動方向に延在している２つの突出部３．１，３．２を有し、かつ内輪１の方向で回動方向に延在している２つの突出部３．３，３．４を有している。締付体３は内輪１に第１の接触面３ａで作用し、外輪２に第２の接触面３ｂで作用する。締付体３はフリーホイールケージ５内に位置し、このフリーホイールケージ５は締付体３の突出部３．３のためのケージストッパ５ａを有する。半径方向内側に位置する突出部３．３，３．４は、滑動面５．３，５．４において滑動する（図１参照）。

予付勢ばね４は、図１の左側において予付勢ばね４の前方に配置されている締付体３に対して、外輪２に向かって半径方向外側に位置する締付体３の側（接触面３ａ）の領域において、内輪１に向かってかつ締付け方向に作用し、基本予付勢を各締付体３に伝達する。

さらに図１，２によれば、締付体３の外輪を向いている領域の半径方向外側に減衰ばね６が作用する。この減衰ばね６は締付体３に軸線方向に作用し、かつ内輪１の方向でこの内輪１に対する摩擦運動時に減衰ばね力を締付体３に伝達する。

図３によれば減衰ばね６を使用する代わりに、締付体のためのストッパ７ａを有しかつ内輪１に支持される摩擦ユニット７を使用することも可能である。この実施の形態において締付体３の半径方向外側に位置する拡幅された領域は、突出部３．２によってストッパ７に衝突する。図３においても、フリーホイールケージ５はケージストッパ５ａを有している。これにより摩擦は、小さなフリーホイール動力を伴う運転時にさらに抑えられ、効率は高まる。

小さなフリーホイール動力を伴う運転状態のために、本発明に係る実施の形態により、各締付体に対するケージ固定型の弾性支承部がもたらされる。この弾性支承部は締付体揺動時に締付体の表面に亘って滑動し、これにより摩擦しながらエネルギを解消する。

図１，２に示した実施の形態においても、図３に示した実施の形態においても、締付体３は、フリーホイール動力が高い場合において、ケージストッパ５ａに対して突出部３．３で衝突する。フリーホイールケージ５とは異なり、大きな対抗力に基づき締付体３の半径方向外側の領域において作用する摩擦ユニット７により、締付体３を締付けギャップ（図示せず）内に回動させるトルクが発生する。この実施の形態は高いフリーホイール動力を伴う、上記装置が締付体の完全な運動学的な残留エネルギを解消することがもはやできない運転状態にとっては重要であり、残留エネルギはストッパによりフリーホイールケージに放出されるので、ケージ及び全ての締付体が全体として内輪に対して相対的に回動する（滑り工程）。

概して本発明に係る実施の形態により、高いフリーホイール動力において全ての締付体の運動力学的な残留エネルギは摩擦により解消され、締付体は次の締付けサイクルのために締付けギャップ内に設置され、上記摩擦は、小さなフリーホイール動力において伝動装置の効率に対する欠点をもたらすことはない。

１ 内輪
２ 外輪
３ 締付体
３．１，３．２ 締付体の外側に配置されている突出部
３．３，３．４ 締付体の内側に配置されている突出部
３ａ 第１の接触面
３ｂ 第２の接触面
４ 予付勢ばね
５ フリーホイールケージ
５ａ ケージストッパ
５．３，５．４ 滑動面
６ 減衰ばね
７ 摩擦ユニット
７ａ ストッパ

Claims (10)

1. 内輪（１）を備え、該内輪（１）の半径方向周辺に配置されている、前記内輪（１）に対して相対的に少なくとも一方の回動方向に回動可能な外輪（２）を備え、前記内輪（１）と前記外輪（２）との間に配置されている複数の締付体（３）を備え、ばね力により前記締付体（３）に負荷を与えるための少なくとも１つの減衰・弾性支承装置を備えている、特にクランクＣＶＴ伝動装置のためのフリーホイールにおいて、
   前記締付体（３）はフリーホイールケージ（５）内に配置されていて、前記減衰・弾性支承装置は、前記各締付体（３）のための予付勢ばね（４）及び減衰弾性支承部の形式の、ケージに固定された個別弾性支承部として形成されており、前記減衰弾性支承部は前記締付体（３）の半径方向外側の領域にほぼ軸線方向において作用し、
   前記締付体（３）の減衰弾性支承部は、前記締付体（３）に軸線方向に作用する少なくとも１つの減衰ばね（６）として形成されていて、該減衰ばね（６）は前記内輪（１）に向かって、該内輪（１）に対する前記締付体（３）の摩擦運動時に減衰ばね力を前記締付体（３）に伝達することを特徴とする、フリーホイール。
2. 前記締付体（３）の減衰弾性支承部は摩擦ユニット（７）として形成されており、該摩擦ユニット（７）は前記締付体（３）の半径方向外側の領域に軸線方向において摩擦力を与える一方で、内輪（１）に弾接して支承されていることを特徴とする、請求項１記載のフリーホイール。
3. 内輪（１）を備え、該内輪（１）の半径方向周辺に配置されている、前記内輪（１）に対して相対的に少なくとも一方の回動方向に回動可能な外輪（２）を備え、前記内輪（１）と前記外輪（２）との間に配置されている複数の締付体（３）を備え、ばね力により前記締付体（３）に負荷を与えるための少なくとも１つの減衰・弾性支承装置を備えている、特にクランクＣＶＴ伝動装置のためのフリーホイールにおいて、
   前記締付体（３）はフリーホイールケージ（５）内に配置されていて、前記減衰・弾性支承装置は、前記各締付体（３）のための予付勢ばね（４）及び減衰弾性支承部の形式の、ケージに固定された個別弾性支承部として形成されており、前記減衰弾性支承部は前記締付体（３）の半径方向外側の領域にほぼ軸線方向において作用し、
   前記締付体（３）の減衰弾性支承部は摩擦ユニット（７）として形成されており、該摩擦ユニット（７）は前記締付体（３）の半径方向外側の領域に軸線方向において摩擦力を与える一方で、内輪（１）に弾接して支承されていることを特徴とするフリーホイール。
4. 前記減衰弾性支承部は締付体の揺動時に摩擦エネルギを解消しつつ、前記締付体（３）の表面に亘って滑動することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項記載のフリーホイール。
5. 前記減衰弾性支承部は前記締付体（３）の滑り工程時にトルクを前記締付体（３）に伝達し、該締付体（３）を締付けギャップに戻すように回動させることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項記載のフリーホイール。
6. 前記フリーホイールケージ（５）はケージストッパ（５ａ）を有しており、残っている残留エネルギが前記内輪（１）に対する前記フリーホイールケージ（５）の相対的な運動時に、前記締付体（３）のストッパにより前記フリーホイールケージ（５）のケージストッパ（５ａ）及び前記内輪（１）に放出されることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項記載のフリーホイール。
7. 前記フリーホイールケージ（５）及び全ての前記締付体（３）は全体として、前記内輪（１）に対して相対的に回動可能であることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項記載のフリーホイール。
8. 前記予付勢ばね（４）は前記締付体（３）の前記外輪（２）を向いている領域に作用することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一項記載のフリーホイール。
9. 前記締付体（３）は相対運動時に前記摩擦ユニット（７）により制動されることを特徴とする、請求項２から８までのいずれか一項記載のフリーホイール。
10. 請求項１から９までのいずれか一項記載のフリーホイールを備えたクランクＣＶＴ伝動装置。

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