JP6865150B2 - 単方向回転ベアリング - Google Patents

Description

本発明は、回転ベアリングに係り、特に、回転制動時の摩擦抵抗力を減少させて動力機械に単方向伝達トルクの供給に応用できる、単方向回転ベアリングに関するものである。

現在、単方向回転制動では、ラチェット式６０、弾性摩擦式７０や磁着摩擦式８０の３種に分類される。

図１に示すように、ラチェット式６０は、芯軸６１上に設けられた複数のばね６２を利用して、それらの常態で同じ個数の複数のラチェット歯６３をラチェット６４に向けて押して、芯軸６１を一方向回動させる場合、ラチェット歯６３によってラチェット６４の連動が係止規制される一方、他方向回動させる場合、ラチェット歯６３でばね６２を圧縮して各ラチェット６４間に飛び跳ねて空転に至る。なお、上記のラチェット式６０では、空転時、各ラチェット歯６３を各ばね６２によってラチェット６４に向けて押すので、たくさんの跳ね動く抵抗力が生じる。

図２に示すように、その弾性摩擦式７０は、軸受環７１上に設置された複数のばね７２の常態を利用して、同じ個数の複数の摩擦具７３を芯軸７４に向けて押して、一方向回動させる場合、摩擦具７３が変位してばね７２を圧縮すると共に、芯軸７４の回動に合わせて空転に至る一方、他方向回動させる場合、摩擦具７３を逆転に合わせてばね７２で押し出させ、次いで摩擦具７３を介して軸受環７１と芯軸７４とを同時に係着して連動が生じる。なお、上記の弾性摩擦式７０では、空転時、摩擦具７３と芯軸７４との間に、前記各摩擦具７３は各ばね７２の押動を受けて、芯軸７４と軸受環７１との間に対してたくさんの弾性抵抗力が生じる。

上記の各ばね６２，７２の跳ね動く抵抗力と転動抵抗力の設計によれば、単方向回転制動機の空転による抵抗力を増加させることになり、例えば、自転車に装着される場合、前記空転による抵抗力によって、自転車のペダルを踏み漕がない時の滑走可能距離を大幅に減少させる弊害が生じるため、それらの跳ね動く抵抗力や転動抵抗力を減少させることができれば、自転車に乗車している際に同一の走行距離で比較すると、より省力化が図れるはずである。

また、図３〜図５に示すように、その磁着摩擦式８０は、軸受環８１の上に設置された複数のラッチ溝８２を利用して、前記各ラッチ溝８２の底部ごとに磁石８３を設置し、前記各ラッチ溝８２内ごとに前記磁石８３の磁着位置決めのための摩擦具８４を設置し、上記のように設置された複数の磁石８３の常態で各摩擦具８４によって芯軸８５を吸引し得るように構成される。軸受環８１を一方向回動させる場合、摩擦具８４が磁石８３上に滑り移動されると共に、芯軸８５の回動に合わせて空転に至る一方、軸受環８１を他方向回動させる場合、摩擦具８４も前記磁石８３の磁着によって同じ方向に回動され、次いで摩擦具８４を介して軸受環８１と芯軸８５とを同時に係着して連動が生じる。空転時、上記の摩擦具８４は、芯軸８５に対して抵抗力が生じ、前記抵抗力は、各磁石８３によって各摩擦具８４を吸引する磁着抵抗力である。

以上に述べた各従来例から分かるように、ラチェット式６０の芯軸６１でラチェット６４の各ラチェット歯６３を連動するためには、いずれも同じ個数のばね６２を必要とする。弾性摩擦式７０の芯軸７４で軸受環７１の各摩擦具７３を連動するためには、いずれも同じ個数のばね７２を必要とする。磁着摩擦式８０の芯軸８５で軸受環８１の各摩擦具８４を連動するためには、いずれも同じ個数の磁石８３を必要とする。前記各ばね６２，７２及び各磁石８３は、空転状態になるたびに芯軸６１，７４，８５に対して抵抗力が生じ、前記抵抗力によって、自転車のペダルを踏み漕がない時の滑走可能距離を減少させる弊害が生じるため、前記ばね６２，７２または磁石８３の設置個数を少なくすれば、抵抗力が小さくなることが分かり、またばね６２，７２または磁石８３は、同じ個数のチェット歯６３または摩擦具７３，８４に対応して、チェット歯６３または摩擦具７３，８４の個数がさらにトルク力に関連するので、個数が多ければ多いほど、生じるトルク力が強くなり、空転の摩擦抵抗力を減少させるために、一部のトルク力を犠牲しなければならない。

本発明に係る単方向回転ベアリングは、回転制動機本体と、複数本のローラー棒と、２枚の連動環状片と、少なくとも１つの位置戻り手段とを備えることで、回転制動機本体に対して貫通配置された芯軸が正回転する場合には回転制動機本体が連動回転し、芯軸が逆回転する場合には空転する。
前記回転制動機本体は、内環面と、両側面とを有し、前記内環面には、前記各ローラー棒に対応する複数の収容溝が所定間隔おきに環状に配列され、かつ前記各収容溝は、係止規制端と、離脱端とを含み、当該係止規制端の係止規制深度が当該離脱端の離脱深度よりも小さく、また前記回転制動機本体の両側面には、それぞれ環状溝が設けられる。前記複数のローラー棒が前記回転制動機本体の各収容溝内に置かれ、当該係止規制端と当該離脱端との間に変位可能に配置され、当該ローラー棒がある直径を持つ棒状をなし、前記直径が前記回転制動機本体の各収容溝の係止規制端の係止規制深度よりも大きくて、前記回転制動機本体の各収容溝の離脱端の離脱深度よりも小さく、かつ当該ローラー棒の対向両端に各々位置制限凸柱が設けられる。前記２枚の連動環状片がそれぞれ前記回転制動機本体の両側面の環状溝箇所に設けられると共に、前記２枚の連動環状片が所定角度の回動を生じさせることができ、当該連動環状片上に複数の連動孔が設けられ、前記連動孔が前記位置制限凸柱よりも大きく、かつ前記ローラー棒の直径よりも小さく形成することで前記ローラー棒を前記回転制動機本体の直径方向で変位可能に構成し、前記位置制限凸柱が前記連動孔を貫通して、当該連動環状片が所定角度の回動を生じさせる場合に、前記すべてのローラー棒が同期連動される。

前記少なくとも１つの位置戻り手段の個数が前記複数本のローラー棒の本数よりも少なくして、前記２枚の連動環状片を常態において当該離脱端から当該係止規制端へ押し付けるようにすることで、少数の当該位置戻り手段によって多数の当該ローラー棒を同期制御することができる。

本発明の目的は、ある位置戻り手段を用いて２枚の連動環状片を連動してから、２枚の連動環状片によって複数のローラー棒を連動して同期動作を達成することで、前記ローラー棒の個数を増加しても他の同等個数のばねや磁石を使用する必要がなく、空転の摩擦抵抗力を大幅に減少させることができる一方、ローラー棒の個数を増加する設置によってトルク力を増加することもできることである。

従来のラチェット式構造を示す図である。 従来の弾性摩擦式構造を示す図である。 従来の磁着摩擦式構造を示す図である。 従来の磁着摩擦式連動を示す図である。 従来の磁着摩擦式空転を示す図である。 本発明の立体組合せ図である。 本発明の立体分解図である。 本発明の半立体組合せ図である。 本発明の正面組合せ断面図である。 本発明の正面組合せの一部断面拡大図である。 本発明の側面組合せ断面図である。 本発明の連動作動図である。 本発明の空転作動図である。 本発明の別の実施例の連動作動図である。 本発明の別の実施例の空転作動図である。 本発明のさらに別の実施例の平面構造図である。

図６〜図１１に示すように、本発明は、回転制動機本体１０と、複数本のローラー棒２０（本実施例では、ローラー棒２０を１４本使用）と、２枚の連動環状片３０と、少なくとも１つの位置戻り手段４０と、２つの外蓋５０とを備える。

前記回転制動機本体１０は、少なくとも１つの環形体１０Ａから構成され、本実施例において、前記回転制動機本体１０は、２つのシート状の環形体１０Ａを積重結合してなるものであり、前記回転制動機本体１０は、内環面１１と、両側面１２，１３とを有し、前記内環面１１には、前記各ローラー棒２０に対応する複数の収容溝１１１（本実施例では、収容溝１１１を１４個使用）が所定間隔おきに環状に配列され、それらの収容溝１１１が前記回転制動機本体１０の両側面１２，１３を穿設して形成され、かつ前記各収容溝１１１は、係止規制端１１１１と、離脱端１１１２とを含み、当該係止規制端１１１１の係止規制深度ｈ１が当該離脱端１１１２の離脱深度ｈ２よりも小さく、また前記回転制動機本体１０の両側面１２，１３には、それぞれ環状溝１４が設けられ、当該環状溝１４に合わせて少なくとも１つの位置戻り溝１５（本実施例では、位置戻り溝１５を４つ使用）が設けられ、当該位置戻り溝１５の個数が前記複数本のローラー棒２０の本数よりも少ない。

前記複数のローラー棒２０が前記回転制動機本体１０の各収容溝１１１内に置かれ、当該係止規制端１１１１と当該離脱端１１１２との間に変位可能に配置され、当該ローラー棒２０が棒状をなして直径ｄ１を持ち、前記直径ｄ１が前記回転制動機本体１０の収容溝１１１の係止規制端１１１１の係止規制深度ｈ１よりも大きくて、前記回転制動機本体１０の収容溝１１１の離脱端１１１２の離脱深度ｈ２よりも小さく、かつ当該ローラー棒２０の対向両端に各々位置制限凸柱２１が設けられる。

前記２枚の連動環状片３０がそれぞれ前記回転制動機本体１０的両側面１２，１３の環状溝１４箇所に設けられると共に、前記２枚の連動環状片３０が所定角度の回動を生じさせることができ、前記位置戻り溝１５に対応して少なくとも１枚の位置戻り当接片３１が設けられると共に、当該連動環状片３０上に複数の連動孔３２（本実施例では、連動孔３２を１４個使用）が設けられ、前記連動孔３２が前記位置制限凸柱２１よりも大きく、かつ前記ローラー棒２０の直径ｄ１よりも小さく、なお位置制限凸柱２１が前記連動孔３２を貫通して、当該連動環状片３０が所定角度の回動を生じさせる場合に、前記すべてのローラー棒２０が同期連動される。

前記少なくとも１つの位置戻り手段４０の個数が前記複数本のローラー棒２０の本数よりも少なく、その位置戻り手段４０が弾性を持つばねであっても良く、磁着によって位置戻りを達成できる磁性を持つ磁石であってもよい。本実施例において、その位置戻り手段４０がばねであり、ばねである前記位置戻り手段４０が前記少なくとも１つの位置戻り溝１５に設けられて前記回転制動機本体１０と前記少なくとも１枚の位置戻り当接片３１に弾性抵抗を付与して、前記２枚の連動環状片３０を常態において当該離脱端１１１２から当該係止規制端１１１１へ押し付けるようにすることで、少数のその位置戻り手段４０によって多数の当該ローラー棒２０を当該係止規制端１１１１と当該離脱端１１１２との間に変位可能に同期制御することができる。

２つの外蓋５０が前記回転制動機本体１０の両側面１２，１３に固定されて、前記２枚の連動環状片３０を制限するようにすることで、前記２枚の連動環状片３０が所定角度の回動を生じさせるが、抜脱不能に配置されている

図１２に示すように、使用状態が連動使用である場合、芯軸１００が前記回転制動機本体１０の中心を貫通して前記各ローラー棒２０に接触し、前記芯軸１００を正転させると、前記２枚の連動環状片３０もそれらの１つの位置戻り手段４０の押動を受けて正転することになり、前記各ローラー棒２０がその位置戻り手段４０によって同時に同期して押動されることで、前記各ローラー棒２０を当該離脱端１１１２から当該係止規制端１１１１まで移動させ、前記各ローラー棒２０を前記芯軸１００と前記回転制動機本体１０とに係着することにより、連動を達成することができる。

図１３に示すように、使用状態が空転使用である場合、芯軸１００が前記回転制動機本体１０の中心を貫通して前記各ローラー棒２０に接触し、前記芯軸１００で前記各ローラー棒２０を逆転押動させると、前記各ローラー棒２０の逆転押動によって前記２枚の連動環状片３０を逆転することになり、前記各ローラー棒２０を当該係止規制端１１１１から当該離脱端１１１２まで移動させると共に、当該離脱端１１１２が空転する際に前記回転制動機本体１０を連動させないようにすることにより、空転を達成することができる。
この際、連動孔３２が位置制限凸柱２１よりも大きく形成されることで、ローラー棒２０が回転制動機本体１０の直径方向で変位可能となり（図１２及び図１３参照）、図１３の空転時においてローラー棒２０と芯軸１００との間に隙間を設けた空転が行なわれる。

図１４と図１５に示すように、別の実施例において、その位置戻り手段４０が磁石４０Ａと被磁着具４０Ｂとからなり、前記磁石４０Ａが当該連動環状片３０上に設けられ、前記被磁着具４０Ｂが前記磁石４０Ａに対応して前記回転制動機本体１０に設けられ、前記磁石４０Ａを前記被磁着具４０Ｂに磁着することにより、その位置戻り手段４０が達成できる。

図１６に示すように、さらに別の実施例において、その位置戻り手段４０が第１磁石４０Ｃと第２磁石４０Ｄとからなり、前記第１磁石４０Ｃが当該連動環状片３０上に設けられ、前記第２磁石４０Ｄが前記第１磁石４０Ｃに対応して前記回転制動機本体１０に設けられ、かつ同極同士を対面させるようにし、同極反発力を利用してその位置戻り手段４０が達成できる。

上記の具体的な実施例の構造によれば、下記の効益が得られる。

１．本発明は、１つの位置戻り手段４０を利用して２枚の連動環状片３０を連動してから、２枚の連動環状片３０によって複数のローラー棒２０を連動して同期動作を達成することで、前記ローラー棒２０の個数を増加しても他の同等個数のばねや磁石を使用する必要がなく、空転の摩擦抵抗力を大幅に減少させることができる一方、ローラー棒２０の個数を増加する設置によってトルク力を増加することもできる。従来、１４本のローラー棒を使用する場合では、１４個のばねや１４個の磁石を使用する必要があるため、必ず同一の１４筋の抵抗力を生じることに対し、本発明では、４つのばねを利用して２枚の連動環状片３０を制御すれば、１４本のローラー棒２０を同期連動させることができ、ローラー棒２０の本数よりも少ない個数のばねで、空転の摩擦抵抗力を減少させることができる一方、連動のトルク力を増加することもできる。

２．本発明は、その連動環状片３０によって前記各ローラー棒２０を前記回転制動機本体１０の収容溝１１１内に制限する効果を同時に兼ね備えており、前記芯軸１００の未配置による抜脱を回避することができる。

１０：回転制動機本体
１０Ａ：環形体
１１：内環面
１１１：収容溝
１１１１：係止規制端
１１１２：離脱端
１２,１３：側面
１４：環状溝
１５：位置戻り溝
２０：ローラー棒
２１：位置制限凸柱
３０：連動環状片
３１：位置戻り当接片
３２：連動孔
４０：位置戻り手段
５０：外蓋
４０Ａ：磁石
４０Ｂ：被磁着具
４０Ｃ：第１磁石
４０Ｄ：第２磁石
１００：芯軸
ｈ１：係止規制深度
ｈ２：離脱深度
ｄ１：直径

Claims (9)

1. 回転制動機本体と、複数本のローラー棒と、２枚の連動環状片と、少なくとも１つの位置戻り手段とを備え前記回転制動機本体を回転可能とする単方向回転ベアリングであって、
   前記回転制動機本体は、内環面と、両側面とを有し、前記内環面には、前記各ローラー棒に対応する複数の収容溝が所定間隔おきに環状に配列され、かつ前記各収容溝は、係止規制端と、離脱端とを含み、当該係止規制端の係止規制深度が当該離脱端の離脱深度よりも小さく、また前記回転制動機本体の前記両側面には、それぞれ環状溝が設けられ、
   前記複数のローラー棒が前記回転制動機本体の前記各収容溝内に置かれ、当該係止規制端と当該離脱端との間に変位可能に配置され、当該ローラー棒がある直径を持つ棒状をなし、前記直径が前記回転制動機本体の前記各収容溝の当該係止規制端の係止規制深度よりも大きくて、前記回転制動機本体の前記各収容溝の当該離脱端の離脱深度よりも小さく、かつ当該ローラー棒の対向両端に各々位置制限凸柱が設けられ、
   前記２枚の連動環状片がそれぞれ前記回転制動機本体の前記両側面の当該環状溝箇所に設けられると共に、所定角度の回動を生じさせ、当該連動環状片上に複数の連動孔が設けられ、前記連動孔が前記位置制限凸柱よりも大きく、かつ前記ローラー棒の直径よりも小さく形成することで前記ローラー棒を前記回転制動機本体の直径方向で変位可能に構成し、前記位置制限凸柱が前記連動孔を貫通して、当該連動環状片が所定角度の回動を生じさせる場合に、前記すべてのローラー棒が同期連動され、
   前記少なくとも１つの位置戻り手段は、前記連動環状片の外周位置に対応する前記両側面に形成され、前記位置戻り手段の個数が前記複数本のローラー棒の本数よりも少なくして、前記２枚の連動環状片を常態において当該離脱端から当該係止規制端へ押し付けるようにすることを特徴とする、単方向回転ベアリング。
2. 前記回転制動機本体は、少なくとも１つの環形体から構成されることを特徴とする、請求項１に記載の単方向回転ベアリング。
3. 前記回転制動機本体の前記両側面には、当該環状溝に合わせて少なくとも１つの位置戻り溝が設けられ、前記少なくとも１つの位置戻り溝の個数が前記複数本のローラー棒の本数よりも少なく、前記２枚の連動環状片が前記位置戻り溝に対応して少なくとも１枚の位置戻り当接片が設けられ、前記少なくとも１つの位置戻り溝に設けられて前記少なくとも１枚の位置戻り当接片に弾性抵抗を付与する前記少なくとも１つの位置戻り手段が弾性を持つばねであることを特徴とする、請求項１に記載の単方向回転ベアリング。
4. 前記少なくとも１つの位置戻り手段が磁石と被磁着具とからなり、前記磁石が当該連動環状片上に設けられ、前記被磁着具が前記磁石に対応して前記回転制動機本体に設けられ、前記磁石を前記被磁着具に磁着することにより、前記少なくとも１つの位置戻り手段が達成できることを特徴とする、請求項１に記載の単方向回転ベアリング。
5. 前記少なくとも１つの位置戻り手段が第１磁石と第２磁石とからなり、前記第１磁石が当該連動環状片上に設けられ、前記第２磁石が同極同士を対面させるように前記第１磁石に対応して前記回転制動機本体に設けられ、同極反発力を利用して前記少なくとも１つの位置戻り手段が達成できることを特徴とする、請求項１に記載の単方向回転ベアリング。
6. ２つの外蓋をさらに備え、前記２つの外蓋が前記回転制動機本体の前記両側面に固定されて、前記２枚の連動環状片を制限するようにすることで、前記２枚の連動環状片が所定角度の回動を生じさせるが、抜脱不能に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の単方向回転ベアリング。
7. 回転制動機本体と、複数本のローラー棒と、２枚の連動環状片と、少なくとも１つの位置戻り手段とを備え前記回転制動機本体を回転可能とする単方向回転ベアリングであって、
   前記回転制動機本体は、内環面と、両側面とを有し、前記内環面には、前記各ローラー棒に対応する複数の収容溝が所定間隔おきに環状に配列され、かつ前記各収容溝は、係止規制端と、離脱端とを含み、当該係止規制端の係止規制深度が当該離脱端の離脱深度よりも小さく、
   前記複数のローラー棒が前記回転制動機本体の前記各収容溝内に置かれ、当該ローラー棒がある直径を持つ棒状をなし、前記直径が前記回転制動機本体の前記各収容溝の当該係止規制端の係止規制深度よりも大きくて、前記回転制動機本体の前記各収容溝の当該離脱端の離脱深度よりも小さく、かつ当該ローラー棒の対向両端に各々位置制限凸柱が設けられ、
   前記２枚の連動環状片がそれぞれ前記回転制動機本体の前記両側面に設けられると共に、所定角度の回動を生じさせ、当該連動環状片上に複数の連動孔が設けられ、前記連動孔が前記位置制限凸柱よりも大きく、かつ前記ローラー棒の直径よりも小さく形成することで前記ローラー棒を前記回転制動機本体の直径方向で変位可能に構成し、前記位置制限凸柱が前記連動孔を貫通して、当該連動環状片が所定角度の回動を生じさせる場合に、前記すべてのローラー棒が同期連動されて当該係止規制端と当該離脱端との間に変位可能に配置され、
   前記少なくとも１つの位置戻り手段は、前記連動環状片の外周位置に対応する前記両側面に形成され、前記位置戻り手段の個数が前記複数本のローラー棒の本数よりも少なくして、前記２枚の連動環状片を常態において当該離脱端から当該係止規制端へ押し付けるようにすることを特徴とする、単方向回転ベアリング。
8. 前記回転制動機本体の前記両側面には、それぞれ環状溝が設けられ、当該連動環状片が前記回転制動機本体の前記両側面の当該環状溝箇所に設けられることを特徴とする、請求項７に記載の単方向回転ベアリング。
9. 前記連動孔が前記位置制限凸柱よりも大きく、かつ前記ローラー棒の直径よりも小さいことを特徴とする、請求項７に記載の単方向回転ベアリング。

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