JP7325851B2 - フリーハブトルク速度誘導装置 - Google Patents

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Description

本願は、２０１９年０１月１４日に中国特許庁へ提出された、出願番号２０１９１００３２５０２．５の中国特許出願に基づく優先権を主張し、該出願のすべての内容は引用により本願に援用される。
本願は、センサーの適用分野に関し、例えば、フリーハブトルク速度誘導装置に関する。
人々のスマートモビリティに対する要求が高まるにつれて、トルクセンサーは、ますます人気を集めている。現在、電動自転車トルクの構造には、主に中軸トルク、チェーンリングトルク、クラッチトルクが含まれる。上述した幾つかの電動車トルク構造に用いられているトルクセンサーはモータの外側に設けられているため、センサー回路を個別に配置する必要があり、完成車の組立が不便で、モーターの外に露出したセンサーが損壊して故障しやすい。
本願は、構造が合理的なフリーハブトルク速度誘導装置を提供する。
本願発明は、フリーハブトルク速度誘導装置であって、自転車または電動自転車後輪の軸棒に取り付けられるように構成され、フリーハブボディおよびフリーハブ固定ジェルを含むフリーハブが含まれ、フリーハブ固定ジェルは、フリーハブボディの外側に取り付けられ、フライホイールに接続されるように構成され、前記フリーハブボディの一端に、自転車または電動自転車の後輪ハブまたはリアハブモーターに接続されるように構成された負荷接続部が設けられており、前記フリーハブボディの負荷接続部に近い軸首にトルク誘導歪みユニットが設けられ、前記トルク誘導歪みユニットは、トルク誘導歪みユニットの歪みの大きさを感知してトルク信号を形成するように構成された少なくとも１つのセンサーを含む。
動的コンポーネントおよび静的コンポーネントがさらに含まれ、動的コンポーネントは、フリーハブボディに従って回動し、静的コンポーネントは、外部固定構造体に固定接続されるように構成され、静的コンポーネントは一次制御ユニットを含み、動的コンポーネントは、二次制御ユニットを含み、センサーが前記二次制御ユニットに電気的に接続され、一次制御ユニットと二次制御ユニットとが無線方式で前記トルク信号を伝達し、前記一次制御ユニットが無線方式で前記二次制御ユニットに対して電気エネルギーを提供する。
前記静的コンポーネントには、一次信号プロセッサおよび一次誘導コイルが含まれ、前記一次信号プロセッサが一次誘導コイルに電気的に接続され、前記動的コンポーネントには、二次信号プロセッサおよび二次誘導コイルが含まれ、前記二次信号プロセッサが二次誘導コイルに電気的に接続されており、
前記動的コンポーネントは、フリーハブボディの負荷接続部に接続されており、
前記一次誘導コイルと二次誘導コイルとが無線方式で信号伝達を行い、前記一次信号プロセッサが一次誘導コイルおよび二次誘導コイルによって前記二次信号プロセッサに対して電気エネルギーを提供する、或いは、
前記一次信号プロセッサと二次信号プロセッサとが赤外線素子によって無線信号伝達を行い、前記一次信号プロセッサが一次誘導コイルおよび二次誘導コイルによって前記二次信号プロセッサに対して電気エネルギーを提供する。
前記フリーハブ固定ジェルは、フリーハブボディにローリング接続されている。
前記フリーハブボディの負荷接続部から離れる他端にフリーハブロックホルダ体接続部が設けられており、
前記フリーハブロックホルダ体接続部にはフリーハブロックホルダ体が接続され、
前記フリーハブボディにおいてフリーハブロックホルダ体接続部に近い円周面にラチェット溝が設けられ、複数のラチェットは、ばね構造体によってラチェット溝内に固定されている。
前記動的コンポーネントには、動的コンポーネントハウジングがさらに含まれ、前記静的コンポーネントには、静的コンポーネントハウジングがさらに含まれ、
前記フリーハブボディの負荷接続部が動的コンポーネントハウジングの一端に接続され、動的コンポーネントハウジングの他端に静的コンポーネントハウジングが係着されており、
前記動的コンポーネントハウジングには二次信号プロセッサが接続され、前記二次信号プロセッサには二次誘導コイルが接続され、前記静的コンポーネントハウジングには一次信号プロセッサが接続され、前記一次信号プロセッサには一次誘導コイルが接続され、前記一次誘導コイルと二次誘導コイルとが対応して設けられている。
一次誘導コイルの外側に一次電磁シールド体がさらに設けられ、二次誘導コイルの外側に二次電磁シールド体がさらに設けられている。
前記フリーハブ固定ジェルの内周壁に速度誘導磁気リングが設けられ、
速度誘導磁気リングとフリーハブ固定ジェルとが相対的に静止しており、
前記フリーハブボディにおいて速度ホール固定溝が開設され、速度ホール固定溝内に速度誘導ホールが設けられ、前記速度誘導磁気リングと前記速度誘導ホールとが対応して設けられている。
前記静的コンポーネントハウジングには、信号出力線が接続されている。
前記フリーハブボディの内側壁にトルク信号レースウェイ、軟ＰＣＢ貫通孔および速度誘導レースウェイが設けられており、
前記軟ＰＣＢ貫通孔内に軟ＰＣＢが設けられ、軟ＰＣＢの一端が速度誘導ホールに接続され、他端が軟ＰＣＢ貫通孔を貫通して二次プロセッサに接続され、トルク信号レースウェイは、トルク誘導歪みゲージの接続線を配置するために用いられ、速度誘導レースウェイは、速度誘導ホールの接続線を配置するために用いられる。
前記フリーハブボディの負荷接続部が、軸棒の一端にローリング接続され、前記フリーハブロックホルダ体の他端または前記フリーハブ固定ジェルが軸棒他端にローリング接続されている。
本願に係るフリーハブトルク速度誘導装置は、トルクセンサーを電動自転車または自転車のフリーハブに集積することができ、完成車の組立がより便利で安全であり、スプリットトルクおよび速度に対する感知を実現し、構造が合理的な利点を有する。センサーの給電および信号の伝送は、無線電気エネルギー伝送技術または赤外線伝送技術により行われ、耐用年数が長く、製造・取付がシンプルであり、信号の安定性が高いという利点を有する。
図１は、本願の実施例に係るフリーハブトルク速度誘導装置の構造模式図である。 図２は、本願の実施例に係るフリーハブトルク速度誘導装置の分解構造模式図である。 図３は、本願の実施例に係るフリーハブトルク速度誘導装置の断面図である。 図４は、図１の一部の構造模式図である。 図５は、図４の一部の構造模式図である。 図６は、図５の一部の構造模式図である。 図７は、本願の実施例に係るフリーハブトルク速度誘導装置の使用状態図である。 図８は、図７の分解模式図の一である。 図９は、図７の分解模式図の二である。
１－フリーハブ固定ジェル
２－フリーハブボディ
３－フリーハブロックホルダ体
４ａ－ボール
４ｂ－ボール
５－速度誘導磁気リング
６－ラチェット
７ａ－軸受け
７ｂ－軸受け
８－ラチェット線ばね
９－速度誘導ホール
１０－軟ＰＣＢ
１１－トルク誘導歪みゲージ
１２－動的コンポーネントハウジング
１３－二次信号プロセッサ
１４－二次電磁シールド体
１４１－一次電磁シールド体
１５－二次誘導コイル
１６－一次誘導コイル
１７－一次信号プロセッサ
１８－静的コンポーネントハウジング
１９－信号出力線
２０１－速度ホール固定溝
２０２－ラチェット溝
２０３－トルク誘導歪みユニット
２０４－負荷接続部
２０５－ボール溝
２０６－フリーハブロックホルダ体接続部
２０７－トルク信号レースウェイ
２０８－軟ＰＣＢ貫通孔
２０９－速度誘導レースウェイ
２１－赤外線素子
３０－軸棒
４０－後輪ハブまたはリアハブモーター
５０－フライホイール。
以下、図面および具体的な実施例を結び付けて、本願における技術案について説明する。
図１～図９に示すように、本例示は、フリーハブトルク速度誘導装置を提供する。該フリーハブトルク速度誘導装置は、自転車または電動自転車後輪の軸棒３０に取り付けられるように構成されたフリーハブを含む。前記フリーハブは、フリーハブボディ２およびフリーハブ固定ジェル１を含む。フリーハブ固定ジェル１は、フリーハブボディ２の外側に嵌設されている。前記フリーハブボディ２の一端に、自転車または電動自転車の後輪ハブまたはリアハブモーター４０に接続されるように構成された負荷接続部２０４が設けられている。
フリーハブボディ２の負荷接続部２０４に近い位置にトルク誘導歪みユニット２０３が設けられている。トルク誘導歪みユニット２０３は、トルク誘導歪みユニット２０３の歪みの大きさを感知してトルク信号を形成するように構成された少なくとも１つのセンサーを含む。
該フリーハブトルク速度誘導装置は、動的コンポーネントおよび静的コンポーネントをさらに含む。動的コンポーネントは、フリーハブボディ２に従って回動し、静的コンポーネントは、外部固定構造体に固定接続されるように構成されている。静的コンポーネントは、一次制御ユニットを含み、動的コンポーネントは、二次制御ユニットを含む。前記センサーと前記二次制御ユニットとが電気的に接続され、前記一次制御ユニットと二次制御ユニットとが、無線方式で前記トルク信号を伝達し、前記一次制御ユニットが無線形式で前記二次制御ユニットに対して電気エネルギーを提供する。
本実施例において、センサーがフリーハブに集積され、無線方式で信号を伝送することにより、フリーハブの製造・取付が簡単になり、信号の安定性が高い。一実施例において、フリーハブボディ２の負荷接続部２０４に近い位置にボール溝２０５が設けられている。ボール溝２０５内にボール４ａが設けられ、フリーハブ固定ジェル１とフリーハブボディ２とがボール４ａによってローリング接続されている。フリーハブボディ２の他端に、フリーハブロックホルダ体接続部２０６が設けられている。フリーハブロックホルダ体接続部２０６がフリーハブロックホルダ体３に接続され、フリーハブロックホルダ体接続部２０６とフリーハブロックホルダ体３とがねじによって接続されている。他の実施例において、必要に応じて他の接続方式を用いることができる。フリーハブロックホルダ体３とフリーハブ固定ジェル１とがボール４ｂによってローリング接続されている。ボールは、周方向に沿ってローリングする作用を果たすだけではなく、フリーハブ固定ジェル１のフリーハブボディ２に対する左右位置規制・固定の作用を果たす。他の実施例において、必要に応じて、軸受けで接続するなどの他の接続方式を用いることができ、フリーハブボディ２の他端は、直接的にフリーハブ固定ジェル１にローリング接続され、フリーハブロックホルダ体接続部２０６を用いて位置規制を行うこともできる。
一実施例において、フリーハブボディ２においてフリーハブロックホルダ体接続部２０６に近い一方側にラチェット溝２０２が設けられている。フリーハブボディ２において負荷接続部に近い一方側にトルク誘導歪みユニット２０３が設けられている。複数のラチェット６は、ラチェット線ばね８によってラチェット溝２０２内に固定されている。ラチェット線ばね８は、ばね構造体として弾性固定の作用を果たす。フリーハブ固定ジェル１は、ラチェット６によってフリーハブボディ２へ一方向トルクを施し、トルクをトルク誘導歪みユニット２０３によってフリーハブボディ２の負荷接続部２０４に伝達する。トルク誘導歪みユニット２０３の内側壁にトルク誘導歪みゲージ１１が設けられている。トルク誘導歪みゲージ１１は、センサーとして、トルク誘導歪みユニット２０３の、外力を受けて歪んだ大きさを感知するように構成されている。
一実施例において、フリーハブボディ２の負荷接続部２０４内に、軸棒３０の一端に接続されるように構成された軸受け７ａが設けられている。フリーハブロックホルダ体３内に軸棒３０の他端に接続された軸受け７ｂが設けられる、或いは、フリーハブ固定ジェル１のフリーハブロックホルダ体３に近い一端が軸受けによって直接的に軸棒３０に接続されてもよい。
一実施例において、フリーハブ固定ジェル１の内周壁に速度誘導磁気リング５が設けられている。速度誘導磁気リング５とフリーハブ固定ジェル１とが相対的に静止している。フリーハブボディ２に速度ホール固定溝２０１が設けられている。速度ホール固定溝２０１内に、速度誘導ホール９が設けられ、速度誘導磁気リング５と速度誘導ホール９とが対応して設けられている。速度誘導ホール９によって速度誘導磁気リング５の回転速度を感知してフリーハブ固定ジェル１の回転速度を間接的に感知する。
一実施例において、フリーハブトルク速度誘導装置は、動的コンポーネントおよび静的コンポーネントをさらに含む。動的コンポーネントは、フリーハブボディ２に従って回動する。静的コンポーネントは、一次制御ユニットを含み、動的コンポーネントは、二次制御ユニットを含む。以下の実施例において、具体的に例を挙げてフリーハブトルク速度誘導装置の動的コンポーネントおよび静的コンポーネントについて説明する。
フリーハブボディ２の負荷接続部２０４は、信号プロセッサに接続されている。信号プロセッサは、一次信号プロセッサ１７および二次信号プロセッサ１３を含む。二次信号プロセッサ１３は、フリーハブボディ２の一端における負荷接続部２０４に固定されている。一次信号プロセッサ１７とフリーハブボディ２とは、相対的に回動する。
静的コンポーネントは、一次信号プロセッサ１７および一次誘導コイル１６を含む。一次信号プロセッサ１７は、一次誘導コイル１６に電気的に接続されている。動的コンポーネントは、二次信号プロセッサ１３および二次誘導コイル１５を含む。二次信号プロセッサ１３は、二次誘導コイル１５に電気的に接続されている。動的コンポーネントは、フリーハブボディ２の負荷接続部２０４に接続され、フリーハブボディ２に従って回動する。静的コンポーネントとフリーハブボディ２とは、相対的に回動する。
一次誘導コイル１６と二次誘導コイル１５とは、無線信号伝達を行い、一次信号プロセッサ１７は、一次誘導コイル１６および二次誘導コイル１５によって二次信号プロセッサ１３に対して電気エネルギーを提供する。或いは、一次信号プロセッサ１７と二次信号プロセッサ１３とは、赤外線素子２１によって無線信号伝達を行い、一次信号プロセッサ１７は、一次誘導コイル１６および二次誘導コイル１５によって二次信号プロセッサ１３に対して電気エネルギーを提供する。
本実施例において、動的コンポーネントは、動的コンポーネントハウジング１２をさらに含み、静的コンポーネントは、静的コンポーネントハウジング１８をさらに含む。フリーハブボディ２の負荷接続部２０４が動的コンポーネントハウジング１２の一端に接続され、動的コンポーネントハウジング１２の他端に静的コンポーネントハウジング１８が係着されている。動的コンポーネントハウジング１２には、二次信号プロセッサ１３が接続され、二次信号プロセッサ１３には、二次誘導コイル１５が接続され、静的コンポーネントハウジング１８には、一次信号プロセッサ１７が接続され、一次信号プロセッサ１７には、一次誘導コイル１６が接続され、一次誘導コイル１６と二次誘導コイル１５とが対応して設けられている。二次誘導コイル１５および一次誘導コイル１６は、エネルギーを伝達するために用いられる。
他の実施例において、コストを節約し、全体構造部材を簡素化にするために、動的コンポーネントハウジング１２を配置しなくてもよい。負荷接続部２０４は、直接的に静的コンポーネントハウジング１８に嵌着され、負荷接続部２０４には、二次信号プロセッサ１３が接続され、二次信号プロセッサ１３には二次誘導コイル１５が接続されている。
一次誘導コイル１６の外側に、一次電磁シールド体１４１がさらに設けられ、二次誘導コイル１５の外側に二次電磁シールド体１４がさらに設けられている。一次電磁シールド体１４１および二次電磁シールド体１４は、一次誘導コイル１６および二次誘導コイル１５と外界との電磁干渉を隔離し、コイルエネルギーの伝達を補強するために用いられる。
静的コンポーネントハウジング１８は、信号出力線１９によって外界と情報を伝達する。静的コンポーネントハウジング１８は、外部固定構造体に固定接続され、例えば、静的コンポーネントハウジング１８は、後輪駆動モーターの固定子または後輪ハブに接続されている。
速度誘導ホール９およびトルク誘導歪みゲージ１１は、二次信号プロセッサ１３に電気的に接続されている。二次信号プロセッサ１３により処理された情報に対して、二次誘導コイル１５および一次誘導コイル１６の無線伝送方式でトルク信号および速度などの情報を一次信号プロセッサ１７に伝送する。或いは、一次信号プロセッサ１７と二次信号プロセッサ１３との間の赤外線素子２１の無線赤外線信号伝送方式でトルク信号および速度などの情報を一次信号プロセッサ１７に伝送する。一次信号プロセッサ１７は、トルク、速度などの情報を処理した後、信号出力線１９または無線信号によって外界の信号プロセッサユニットに出力する。それと同時に、一次信号プロセッサ１７は、一次誘導コイル１６および二次誘導コイル１５によって二次信号プロセッサ１３に対して電気エネルギーを提供する。
図２～図６に示すように、フリーハブボディ２の内側壁にトルク信号レースウェイ２０７、軟ＰＣＢ貫通孔２０８および速度誘導レースウェイ２０９が設けられている。軟ＰＣＢ貫通孔２０８内に軟ＰＣＢ１０が設けられている。軟ＰＣＢ１０の一端が速度誘導ホール９に接続され、他端が軟ＰＣＢ貫通孔２０８を通過して二次信号プロセッサ１３に接続されている。トルク信号レースウェイ２０７は、トルク誘導歪みゲージ１１の接続線を配置するために用いられる。速度誘導レースウェイ２０９は、速度誘導ホール９の接続線を配置するために用いられる。
本実施例に係るフリーハブトルク速度誘導装置の動作原理は、以下の通りである。
外力は、フライホイール５０によってフリーハブ固定ジェル１へトルクを施す。フリーハブ固定ジェル１は、ラチェット６によってトルクをフリーハブボディ２のラチェット溝２０２部位に伝達して、トルク誘導歪みユニット２０３によってトルクを負荷接続部２０４に伝達する。この過程で、トルク誘導歪みユニット２０３は、トルクの大きさに対応する歪みを発生し、トルク誘導歪みゲージ１１は、トルクの大きさを感知し、トルクの大きさに対応する抵抗値電気信号を二次信号プロセッサ１３に伝送しながら、速度誘導ホール９は、速度誘導磁気リング５によってフリーハブ固定ジェル１の回転する速度および方向を感知して、二次信号プロセッサ１３に伝送する。二次信号プロセッサ１３は、受信したトルク信号および速度信号を誘導コイルまたは赤外線素子によって、相対的に静止している一次信号プロセッサ１７に伝送し、一次信号プロセッサ１７により伝達する。この過程で、一次信号プロセッサ１７は、一次誘導コイル１６および二次誘導コイル１５によって二次信号プロセッサ１３に対して電気エネルギーを提供する。
本願は、トルクセンサーを電動自転車のフリーハブに集積することにより、スプリットトルクおよび速度に対する感知を実現することができ、完成車の組立がより便利で安全であり、且つ構造が合理的である。センサーの給電および信号の伝送は、無線電気エネルギー伝送技術または赤外線伝送技術によって行われ、耐用年数が長く、製造・取付が簡単であり、信号の安定性が高いという利点を有する。

Claims (9)

  1. フリーハブトルク速度誘導装置であって、
    自転車または電動自転車の後輪の軸棒に取り付けられるように構成され、フリーハブボディおよびフリーハブ固定ジェルを含むフリーハブが含まれ、
    前記フリーハブ固定ジェルは、前記フリーハブボディの外側に嵌設され、
    前記フリーハブボディの一端に、自転車または電動自転車の後輪ハブまたはリアハブモーターに接続されるように構成された負荷接続部が設けられており、
    前記フリーハブボディの前記負荷接続部に近い位置にトルク誘導歪みユニットが設けられ、前記トルク誘導歪みユニットは、前記トルク誘導歪みユニットの歪みの大きさを感知してトルク信号を形成するように構成された少なくとも１つのセンサーを含み、
    動的コンポーネントおよび静的コンポーネントがさらに含まれ、
    前記動的コンポーネントは、前記フリーハブボディに従って回動し、前記静的コンポーネントは外部固定構造体に固定接続されるように構成され、
    前記静的コンポーネントは、一次制御ユニットを含み、前記動的コンポーネントは、二次制御ユニットを含み、
    前記センサーが前記二次制御ユニットに電気的接続され、前記一次制御ユニットと二次制御ユニットとが無線方式で前記トルク信号を伝達し、前記一次制御ユニットが無線形式で前記二次制御ユニットに対して電気エネルギーを提供し、
    前記静的コンポーネントには、一次信号プロセッサおよび一次誘導コイルが含まれ、前記一次信号プロセッサが前記一次誘導コイルに電気的に接続され、前記動的コンポーネントには、二次信号プロセッサおよび二次誘導コイルが含まれ、前記二次信号プロセッサが前記二次誘導コイルに電気的接続されており、
    前記動的コンポーネントは、前記フリーハブボディの負荷接続部に接続されており、
    前記フリーハブ固定ジェルの内周壁に速度誘導磁気リングが設けられ、
    前記速度誘導磁気リングと前記フリーハブ固定ジェルとが相対的に静止しており、
    前記フリーハブボディにおいて速度ホール固定溝が開設され、前記速度ホール固定溝内に速度誘導ホールが設けられ、前記速度誘導磁気リングと前記速度誘導ホールとが対応して設けられており、
    前記フリーハブボディの内側壁にトルク信号レースウェイ、軟ＰＣＢ貫通孔および速度誘導レースウェイが設けられており、
    前記軟ＰＣＢ貫通孔内に軟ＰＣＢが設けられ、前記軟ＰＣＢの一端が前記速度誘導ホールに接続され、他端が前記軟ＰＣＢ貫通孔を通過して二次信号プロセッサに接続され、前記トルク信号レースウェイは、トルク誘導歪みゲージの接続線を配置するために用いられ、前記速度誘導レースウェイは、前記速度誘導ホールの接続線を配置するために用いられる、
    フリーハブトルク速度誘導装置。
  2. 前記一次誘導コイルと前記二次誘導コイルとが、無線方式で信号伝達を行い、前記一次信号プロセッサが前記一次誘導コイルおよび前記二次誘導コイルで前記二次信号プロセッサに対して電気エネルギーを提供する、或いは、
    前記一次信号プロセッサと前記二次信号プロセッサとが赤外線素子で無線信号の伝達を行い、前記一次信号プロセッサが前記一次誘導コイルおよび前記二次誘導コイルで前記二次信号プロセッサに対して電気エネルギーを提供する、
    請求項１に記載のフリーハブトルク速度誘導装置。
  3. 前記フリーハブ固定ジェルは、前記フリーハブボディにローリング接続されている請求項１または２に記載のフリーハブトルク速度誘導装置。
  4. 前記フリーハブボディの負荷接続部から離れる他端にフリーハブロックホルダ体接続部が設けられ、前記フリーハブロックホルダ体接続部がフリーハブロックホルダ体に接続されている請求項１または２に記載のフリーハブトルク速度誘導装置。
  5. 前記フリーハブボディにおいてフリーハブロックホルダ体接続部に近い円周面にラチェット溝が設けられ、複数のラチェットがばね構造体によってラチェット溝内に固定されている請求項１または２に記載のフリーハブトルク速度誘導装置。
  6. 前記動的コンポーネントには、動的コンポーネントハウジングがさらに含まれ、前記静的コンポーネントには、静的コンポーネントハウジングがさらに含まれ、
    前記フリーハブボディの負荷接続部が前記動的コンポーネントハウジングの一端に接続され、前記動的コンポーネントハウジングの他端に前記静的コンポーネントハウジングが係着され、前記動的コンポーネントハウジングが前記二次信号プロセッサに接続されており、
    前記二次信号プロセッサには、前記二次誘導コイルが接続され、前記静的コンポーネントハウジングには、前記一次信号プロセッサが接続され、前記一次信号プロセッサには、前記一次誘導コイルが接続され、前記一次誘導コイルと前記二次誘導コイルとが対応して設けられている、
    請求項２に記載のフリーハブトルク速度誘導装置。
  7. 前記一次誘導コイルの外側に一次電磁シールド体がさらに設けられ、前記二次誘導コイルの外側に二次電磁シールド体が設けられている請求項６に記載のフリーハブトルク速度誘導装置。
  8. 前記静的コンポーネントハウジングに信号出力線が接続されている請求項６～７のいずれか一項に記載のフリーハブトルク速度誘導装置。
  9. 前記フリーハブボディの負荷接続部が軸棒の一端にローリング接続され、前記フリーハブロックホルダ体の他端または前記フリーハブ固定ジェルが軸棒の他端にローリング接続されている請求項４に記載のフリーハブトルク速度誘導装置。
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