JP6884415B2 - フリーホイール機構 - Google Patents

Description

本発明は、機械内でトルクの伝達に使用可能なフリーホイール機構に関する。

ロールが２個の表面の間で圧迫され、したがってトルクの伝達を可能にする摩擦を発生するフリーホイール機構が特許文献１及び特許文献２の特許の記述から知られている。特許文献３の記述からから知られるフリーホイール機構においては、トルクの伝達に使用されるくさびが存在している。特許文献４の記述から知られるフリーホイール機構においては、２個の表面の間で圧迫され、トルクを伝達する手段として使用される歯車が存在している。

米国特許第３１６６１６９号明細書 米国特許第４９３２５０８号明細書 米国特許第２１５０７１５号明細書 米国特許出願公開第２０１３００６８５８１号明細書

発明の本質は、歯車係合を使用しているため同じ線形速度で移動する軌道とロールとの間にくさびが引き込まれることで伝達トルクがより大きくなるようなフリーホイール機構の開発である。くさびが軌道及びロールの２個の同期させた表面の間に引き込まれると、くさび上で軌道が滑る確率は最小になる。本発明の本質は、伝達されるトルクの値に対する重さと大きさとの関係が良好なフリーホイール機構の開発でもある。本発明の本質は、一式のロールに対する軌道の同軸度を確実にするフリーホイール機構の開発でもある。

本発明のフリーホイール機構は、固定状態で互いに接続されている外部軌道と外部歯車とを有し、固定状態で互いに接続されている衛星歯車とロールとを有することを特徴とし、衛星歯車は、外部歯車と噛み合っており、衛星歯車は、衛星軸上に取り付けられており、衛星軸は、ヨーク内に取り付けられており、フリーホイール機構はロールと外部軌道との間に配置されているくさびを有している。

フリーホイール機構は、衛星歯車のピッチ円直径に近い直径を備えているロールを有することが好ましい。

フリーホイール機構は、外部歯車のピッチ円直径に近い直径を備えている外部軌道を有することが好ましい。

フリーホイール機構は、衛星軸上に回転するように取り付けられている衛星歯車を有することが好ましい。

フリーホイール機構は、ヨーク内に回転するように取り付けられている衛星軸を有することが好ましい。

フリーホイール機構は、ロールと外部軌道との間の空間内にばねによって押し込まれるくさびを有することが好ましい。

フリーホイール機構は、ボルト上に取り付けられているばねを有することが好ましい。

フリーホイール機構は、チェーンリングに固定状態で接続されている外部軌道を有することが好ましい。

本発明は、固定状態で互いに接続されている太陽軌道と太陽歯車とを有し、固定状態で互いに接続されている衛星歯車とロールとを有することを特徴とし、衛星歯車は、太陽歯車と噛み合っており、衛星歯車は、衛星軸上に取り付けられており、衛星軸は、ヨーク内に取り付けられており、ロールと太陽軌道との間に配置されているくさびを有しているフリーホイール機構にも関する。

フリーホイール機構は、衛星歯車のピッチ円直径に近い直径を備えているロールを有することが好ましい。

フリーホイール機構は、太陽歯車のピッチ円直径に近い直径を備えている太陽軌道を有することが好ましい。

フリーホイール機構は、衛星軸上に回転するように取り付けられている衛星歯車を有することが好ましい。

フリーホイール機構は、ヨーク内に回転するように取り付けられている衛星軸を有することが好ましい。

フリーホイール機構は、ロールと太陽軌道との間の空間内にばねによって押し込まれるくさびを有することが好ましい。

フリーホイール機構は、ボルト上に取り付けられているばねを有することが好ましい。

本発明は、図面に示しているように、実施形態において詳細に説明される。

図１は、本発明の機構の第１の実施形態を示しており、チェーンリング及び外部軌道の一部が切開されている垂直方向の断面の等角図である。 図２は、本発明の機構の第１の実施形態を示しており、隣接している要素を備えているくさびの図である。 図３は、本発明の機構の第１の実施形態を示しており、保持モードの図である。 図４は、本発明の機構の第１の実施形態を示しており、チェーンリングの一部が切開されている回転モードの図である。 図５は、本発明の機構の第２の実施形態を示しており、垂直方向の断面の三測図である。

第１の実施形態
本発明のフリーホイール機構の第１の実施形態において、図１〜４に示しているように、フリーホイール機構は、互いに対する回転が不可能なように、固定状態で互いに接続されている外部軌道１及び外部歯車２を備えている。外部軌道１の直径Ｄ１は、外部歯車２のピッチ円直径に近い。外部軌道１は、チェーンリング３に固定状態で接続されている。また、フリーホイール機構は、ロール４及び衛星歯車５を有している。ロール４の直径Ｄ２は、衛星歯車５のピッチ円直径に近い。衛星歯車５は、外部歯車２と噛み合っている。ロール４及び衛星歯車５は、固定状態で互いに接続されている。衛星歯車５は、ヨーク８内に取り付けられている衛星軸７上に回転するように取り付けられている。ヨーク８は、フリーホイール中心軸線Ａ１の周囲を回転するように取り付けられている。外部歯車２は、ヨーク８とは独立して回転可能である。フリーホイール機構は、ロール４と外部軌道１との間に配置されている図２に示しているくさび９ａも有している、フリーホイール機構は、ヨーク８内に取り付けられているボルト１１上に取り付けられているばね１０ａを有している。くさび９ａは、ロール４と衛星歯車５との間でばね１０ａによって押されている。

第１の実施形態による保持モードでのフリーホイール機構の動作の過程を図３に示している図に示している。この図は、トルクをヨーク８から外部軌道１に伝達しているフリーホイールを示している。Ｒ１方向のヨーク８の入力トルクによって、衛星軸７が移動する。衛星歯車５は、外部歯車２と噛み合っており、衛星軸７の回転が衛星歯車５をＲ２方向に回転させる。衛星歯車５の回転がロール４を同じＲ２方向に回転させ、それによってロール４がくさび９ａを外部軌道１に押し付ける。くさび９ａと外部軌道１との間の摩擦が十分に高い場合、くさび９ａによって外部軌道１が回転する。しかし、外部軌道１からの抵抗の下で、くさび９ａが外部軌道１の内側で滑る場合、ヨーク８がさらにＲ１方向に回転し、衛星歯車５をＲ２方向にさらに回転させ、ロール４をより強い力でくさび９ａに押し付け、したがって、外部軌道１に対する摩擦が大きくなる。外部軌道１は、くさび９ａに押され、Ｒ１方向に回転し、トルクがヨーク８から外部軌道１に伝達され、さらにチェーンリング３に伝達される。くさび９ａと外部軌道１との間でスリップが発生すると、フリーホイール内の歯車の抵抗は、ロール４と外部軌道１との間でより大きな力を発生させる。

第１の実施形態による回転モードでのフリーホイール機構の動作の過程を図４に示している図に示している。Ｒ１方向のチェーンリング３の入力トルクによって、外部歯車２が移動する。外部歯車２は、衛星歯車５と噛み合っており、それによって、ロール４がＲ３方向に回転する。衛星歯車５の回転がロール４を同じＲ３方向に回転させ、それがロール４によってくさび９ａをロール４と外部軌道１との間の空間から押し出す。外部歯車２からのトルクは、ヨーク８には伝達されない。

本明細書に記載されている配置及び詳細の修正や変形は、他の当業者には明らかになることが理解される。たとえば、フリーホイールのくさび９ａを、外部軌道１とロール４との間に、重力や磁力などの、ばね以外の他の力で押し込むことも考え得る。

第２の実施形態
本発明のフリーホイール機構の第２の実施形態において、図５に示しているように、フリーホイール機構は、互いに対する回転が不可能なように、固定状態で互いに接続されている太陽軌道１２及び太陽歯車１３を備えている。太陽軌道１２の直径Ｄ３は、太陽歯車１３のピッチ円直径に近い。また、フリーホイール機構は、ロール４及び衛星歯車５を有している。ロール４の直径Ｄ２は、衛星歯車５のピッチ円直径に近い。衛星歯車５は太陽歯車１３と噛み合っている。ロール４及び衛星歯車５は、固定状態で互いに接続されている。衛星歯車５は、ヨーク８内に取り付けられている衛星軸７上に回転するように取り付けられている。ヨーク８は、フリーホイール中心軸線Ａ１の周囲を回転するように取り付けられている。太陽歯車１３は、ヨーク８とは独立して回転可能である。フリーホイール機構はロール４と太陽軌道１２との間に配置されているくさび９ｂも有している。フリーホイールは、ヨーク８内に取り付けられているボルト１１上に取り付けられているばね１０ｂを有している。くさび９ｂは、ロール４と衛星歯車５との間でばね１０ｂによって押されている。

第２の実施形態による保持モードでのフリーホイール機構の動作の過程において、フリーホイールは、Ｒ１方向のトルクを、ヨーク８から衛星軸７に、さらにロール４、くさび９ｂ、及び太陽軌道１２に伝達する。

本発明の範囲から逸脱することなく、さまざまな修正が可能である。本発明は、トルクの１方向の伝達が必要な機械において使用可能である。特に、本発明は、自転車の衛星変速装置及び後輪車軸に使用可能である。前述の実施形態は、本発明の原理の単なる例示である。本明細書に記載されている配置及び詳細の修正や変形は、他の当業者には明らかであることが理解される。そのため、添付の特許請求の範囲によってのみ限定され、本明細書の実施形態の記述及び説明によって示されている具体的な詳細によっては限定されないことを意図している。

Claims (15)

1. 外部軌道と、ロールと、くさびとを有するフリーホイール機構であって、
   固定状態で互いに接続されている外部軌道（１）と外部歯車（２）とを有し、固定状態で互いに接続されている衛星歯車（５）とロール（４）とを有する、ことを特徴とし、
   衛星歯車（５）は、外部歯車（２）と噛み合っており、
   衛星歯車（５）は、衛星軸（７）上に取り付けられており、
   衛星軸（７）は、ヨーク（８）内に取り付けられており、
   フリーホイール機構は、ロール（４）と外部軌道（１）との間に配置されているくさび（９ａ）を有している、フリーホイール機構。
2. 衛星歯車（５）のピッチ円直径に近い直径（Ｄ２）を備えているロール（４）を有することを特徴とする、請求項１に記載のフリーホイール機構。
3. 外部歯車（２）のピッチ円直径に近い直径（Ｄ１）を備えている外部軌道（１）を有することを特徴とする、請求項１に記載のフリーホイール機構。
4. 衛星軸（７）上に回転するように取り付けられている衛星歯車（５）を有することを特徴とする、請求項１に記載のフリーホイール機構。
5. ヨーク（８）内に回転するように取り付けられている衛星軸（７）を有することを特徴とする、請求項１に記載のフリーホイール機構。
6. ロール（４）と外部軌道（１）との間の空間内にばね（１０ａ）によって押しこまれるくさび（９ａ）を有することを特徴とする、請求項１に記載のフリーホイール機構。
7. 前記ヨーク（８）内に取り付けられているボルト（１１）上に取り付けられているばね（１０ａ）を有することを特徴とする、請求項１に記載のフリーホイール機構。
8. チェーンリング（３）に固定状態で接続されている外部軌道（１）を有することを特徴とする、請求項１に記載のフリーホイール機構。
9. 太陽軌道と、ロールと、くさびとを有するフリーホイール機構であって、
   固定状態で互いに接続されている太陽軌道（１２）と太陽歯車（１３）とを有し、固定状態で互いに接続されている衛星歯車（５）とロール（４）とを有する、ことを特徴とし、
   衛星歯車（５）は、太陽歯車（１３）と噛み合っており、
   衛星歯車（５）は、衛星軸（７）上に取り付けられており、
   衛星軸（７）は、ヨーク（８）内に取り付けられており、
   フリーホイール機構は、ロール（４）と太陽軌道（１２）との間に配置されているくさび（９ｂ）を有している、フリーホイール機構。
10. 衛星歯車（５）のピッチ円直径に近い直径（Ｄ２）を備えているロール（４）を有することを特徴とする、請求項９に記載のフリーホイール機構。
11. 太陽歯車（１３）のピッチ円直径に近い直径（Ｄ３）を備えている太陽軌道（１２）を有することを特徴とする、請求項９に記載のフリーホイール機構。
12. 衛星軸（７）上に回転するように取り付けられている衛星歯車（５）を有することを特徴とする、請求項９に記載のフリーホイール機構。
13. ヨーク（８）内に回転するように取り付けられている衛星軸（７）を有することを特徴とする、請求項９に記載のフリーホイール機構。
14. ロール（４）と太陽軌道（１２）との間の空間内にばね（１０ｂ）によって押しこまれるくさび（９ｂ）を有することを特徴とする、請求項９に記載のフリーホイール機構。
15. 前記ヨーク（８）内に取り付けられているボルト（１１）上に取り付けられているばね（１０ｂ）を有することを特徴とする、請求項９に記載のフリーホイール機構。

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