(57)【要約】      （修正有）【課題】回転している車輪の回転を停止する際に発生する制動エネルギーを弾性体の弾性変形力に蓄積し、前記回転を停止した車輪を再回転する際の回転駆動エネルギーとして、前記弾性体変形している弾性体の復元力を利用することを可能にした「車輪の回生ブレーキハブ」を提供する。【解決手段】車輪と共に回転するハウジングハブ内に一対の第１・第２ワンウエイクラッチ体３１０、３２０からなるクラッチ機構とその間に弾性体コイル４００を配置し、車輪と共同回転するハウジングハブ２００の回転を停止する際に発生する制動エネルギーをハウジングハブ内の前記クラッチ機構を介して弾性体コイルの巻締め弾性変形力に蓄積し、前記回転を停止した車輪を再回転する際の回転駆動エネルギーを前記クラッチ機構の一対の第１・第２ワンウエイクラッチ体を介して弾性体コイルの巻戻し復元力としてハウジングハブと共に車輪を回転させる。【選択図】図２
2020023297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪の車軸に回転可能に装着したハウジングハブを設け、
前記車軸の前記ハウジングハブ内の一側部に円盤状ストッパーを固定して設け、
前記ハウジングハブ内の他側部と前記円盤状ストッパーとの間において、その左右の一方に、傘車型の外輪のテーパ外周面をハウジングハブの逆傘型の第１テーパ内周面に及び外輪の側端面を前記円盤状ストッパーに夫々第１スプリング機構で圧接・離間可能にし前記車軸に軸方向摺動可能に装着した内輪に前記外輪を前記車輪の回転方向にのみ回転可能に装着した第１ワンウエイクラッチ体と、前記車軸の左右の他方に傘車型の外輪のテーパ外周面をハウジングハブの第逆傘型の２テーパ内周面に第２スプリング機構で圧接・離間可能にし前記内輪に前記外輪を車輪の回転方向にのみ回転可能に装着した第２ワンウエイクラッチ体を配置してなるクラッチ機構を設け、
前記クラッチ機構の両第１・第２ワンウエイクラッチ体の間において一端を前記第１ワンウエイクラッチ体に連結し他端を前記第２ワンウエイクラッチ体に連結した金属製弾性帯のコイルを設け、
前記第１ワンウエイクラッチ体を車軸の軸方向に摺動操作して前記第１スプリング機構に抗して外輪のテーパ外周面をハウジングハブの第１テーパ内周面から離間させると共に外輪の側端面を前記円盤状ストッパーの内側端面に圧接移動させることとこの圧接移動を解除するブレーキ機構と、前記第２ワンウエイクラッチ体を車軸の軸方向に摺動操作して前記第２スプリング機構に抗して外輪のテーパ外周面をハウジングハブの第２テーパ内周面から離間させることとこの離間を解除するアクセル機構とからなるプレッシャー操作機構を設けたことを特徴とする車輪の回生ブレーキハブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、回転している車輪の回転を停止する際に発生する制動エネルギーを弾性体の弾性変形力に蓄積し、前記回転を停止した車輪を再回転する際の回転駆動エネルギーとして、前記弾性変形している弾性体の復元力を利用することを可能にした「車輪の回生ブレーキハブ」に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  一般に車輪の回転を停止するには、回転軸の軸受けに装着したブレーキユニットにより行っている。
この車輪の制動エネルギーは大きい為、近年このエネルギーを有効活用するための技術が開発されている。
例えば、制動エネルギーを電気エネルギーとして回収する所謂回生ブレーキ機構が注目されている。【０００３】この回生ブレーキ機構は、永久磁石を配列した固定リング内に、励磁コイルを配列した回転リングを装着し、回転リングの軸心に車輪の回転軸を固定し、前記励磁コイルの回生ブレーキ制御回路を設けた機構（特許文献１）であり複雑で高価でもあり、例えば自転車などには活用が極めて困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−７１３６２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  本発明は、回転している車輪の回転を停止する際に発生する制動エネルギーを弾性体の弾性変形力に蓄積し、前記回転を停止した車輪を再回転する際の回転駆動エネルギーとして、前記弾性変形している弾性体の復元力を利用することを可能にした「車輪の回生ブレーキハブ」を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記課題を満足させる本発明の主な技術構成は、次の（１）の通りである。
（１）、車輪の車軸に回転可能に装着したハウジングハブを設け、
前記車軸の前記ハウジングハブ内の一側部に円盤状ストッパーを固定して設け、
前記ハウジングハブ内の他側部と前記円盤状ストッパーとの間における車軸において、その左右の一方に、傘車型の外輪のテーパ外周面をハウジングハブの逆傘型の第１テーパ内周面に及び外輪の側端面を前記円盤状ストッパーに夫々第１スプリング機構で圧接・離間可能にし前記車軸に軸方向摺動可能に装着した内輪に前記外輪を前記車輪の回転方向にのみ回転可能に装着した第１ワンウエイクラッチ体と、前記車軸の左右の他方に傘車型の外輪のテーパ外周面をハウジングハブの第逆傘型の２テーパ内周面に第２スプリング機構で圧接・離間可能にし前記内輪に前記外輪を車輪の回転方向にのみ回転可能に装着した第２ワンウエイクラッチ体を配置してなるクラッチ機構を設け、
前記クラッチ機構の両クラッチ体の間において一端を前記第１ワンウエイクラッチ体に連結し他端を前記第２ワンウエイクラッチ体に連結した金属製弾性帯のコイルを設け、
前記第１ワンウエイクラッチ体を車軸の軸方向に摺動操作して前記第１スプリング機構に抗して外輪のテーパ外周面をハウジングハブの第１テーパ内周面から離間させると共に外輪の側端面を前記円盤状ストッパーの内側端面に圧接移動させることとこの圧接移動を解除するブレーキ機構と、前記第２ワンウエイクラッチ体を車軸の軸方向に摺動操作して前記第２スプリング機構に抗して外輪のテーパ外周面をハウジングハブの第２テーパ内周面から離間させることとこの離間を解除するアクセル機構とからなるプレッシャー操作機構を設けたことを特徴とする車輪の回生ブレーキハブ。【０００７】  前記クラッチ機構の第１・第２ワンウエイクラッチ体の傘車型（円錐台）の外輪のテーパ外周面とハウジングハブの逆傘車型の第１・第２テーパ内周面とは、単なる高摩擦係数材質で形成し或いはギヤー状の凹凸面にするなど、当該ワンウエイクラッチ体がハウジングハブとの共同回転とそれを解除する機能のテーパ面であればよい。【０００８】  また第１・第２ワンウエイクラッチ体の各テーパ外周面とハウジングハブの第１及び第２テーパ内周面は、一対で左右対称的に逆ハ型、或いは同一傾斜方向型に形成することが出来る。また凹凸テーパ面の場合は放射状ギヤーの傘車型に或いは螺旋状ギヤーの傘車型に形成してもよい。【０００９】  またクラッチ機構の第１・第２ワンウエイクラッチ体をディスク型にし、ハウジングハブの第１及び第２テーパ内周面には当該ディスク型クラッチ体が離間・圧接係合可能にした円盤状のフライホイールをハウジングハブに固定して配置してもよい。
【発明の効果】
【００１０】  本発明の「車輪の回生ブレーキハブ」は、前記構成により自転車、車椅子等の回転している車輪の回転を停止する際に発生する制動エネルギーを弛緩状態の弾性帯コイルを巻締コイル化してその弾性変形力に蓄積し、前記巻締コイル化している弾性体の復元力つまり巻き戻し力を前記回転を停止した車輪を再回転する際の回転駆動エネルギーとして利用することを可能にしたものである。【００１１】  即ち、ハウジングハブ内において、その第１・第２テーパ内周面に圧接・離間可能にした、前記第１・第２ワンウエイクラッチ体とコイル状の金属製弾性帯は、回生ブレーキ機構を形成してコンパクトに収容し、これによる車輪制動とその開放回生を行うようにしたので、全体の構成をコンパクトに小型化することができると共に、回生ブレーキ作用によって制動エネルギーを再回転運転エネルギーとして活用することができるという優れた作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１−１】本発明を自転車に適用した実施例を示す要部拡大斜視説明図である。
【図１−２】図１−１の要部縦断面斜視説明図である。
【図２】自転車が通常の走行状態における本発明の回生ブレーキハブの縦断面状態を示す説明図である。但しアクセル機構を図５に示すように作用させて再走行させた後にアクセル機構の作用を解除した以降の状態でもある。
【図３−１】走行中の自転車にブレーキ機構でブレーキを掛けた初期状態における回生ブレーキハブの縦断面状態を示す説明図である。
【図３−２】図３−１の要部縦断面斜視説明図である。
【図４】図３に示す状態からコイル４００が巻締め完了して自転車が停止した状態の回生ブレーキハブの縦断面状態を示す説明図である。
【図５−１】自転車にブレーキを掛けて停止した後、再び走行させる場合にアクセル機構を作用させた状態における回生ブレーキハブの縦断面状態を示す説明図である。
【図５−２】図５−１の要部縦断面斜視説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】  本発明の車輪の回生ブレーキハブは、車輪と共に回転するハウジングハブ内に一対の第１・第２のワンウエイクラッチ体からなるクラッチ機構とその間に弾性体コイルを配置し、車輪と共同回転するハウジングハブの回転を停止する際に発生する制動エネルギーをハウジングハブ内の前記クラッチ機構を介して弾性体コイルの弾性変形力に蓄積し、前記回転を停止した車輪を再回転する際の回転駆動エネルギーを弾性体コイルの巻戻し復元力でアシストし前記クラッチ機構の一対の第１・第２ワンウエイクラッチ体を介してハウジングハブと共に車輪を回転させることを可能にしたものであり、その実施するための具体的な形態を、図１〜図４に示す実施例にて詳細に紹介する。
【実施例１】
【００１４】  本例は、図１−１と図１−２において、回生ブレーキハブ１００は、自転車１の後輪２の車軸３の胴体部３−１に固定したハウジング受３−２にベアリング３−３介して回転自在に連結し、後輪２の回転走行方向と同一回転方向に回転可能にしてある。
図中５は後輪２のリム６と回生ブレーキハブ１００のハウジングハブ２００とを連結支持するスポーク、７は車軸３の胴体部３−１の端部のドラム３−４に装着した後輪走行回転数チェンジギヤー機構、８は伝達チェーン、９は乗り手がペダルで漕ぐ回転操作する駆動ギヤー。【００１５】  図２、図３−１、図３−２、図４、図５−１、図５−２において、
本実施例の後輪２（車輪）を支持する回生ブレーキハブ１００は、ハウジングハブ２００と、クラッチ機構と、金属製弾性帯で形成したコイル４００と、プレッシャー操作機構５００とからなる。
前記ハウジングハブ２００内の車軸３の外周を構成する胴体部３−１には、一側端部に円盤状ストッパー３０を固定配置し、円盤状ストッパー３０の内側端面（第１ワンウエイクラッチ体３１０側）には放射状の歯車３１を設けてある。【００１６】  ハウジングハブ２００は、ハブ内の左右内周壁に逆傘歯車型の第１テーパ内周面２０１と第２テーパ内周面２０２を相対関係で逆ハ型に形成してある。【００１７】  クラッチ機構は、前記ハウジングハブ２００内の前記円盤状ストッパー３０と他側部との間における車軸３の胴体部３−１において、その左右の両方に相対関係で逆ハ型に形成して配置した第１ワンウエイクラッチ体３１０と第２ワンウエイクラッチ体３２０とからなる。【００１８】  第１ワンウエイクラッチ体３１０は、外周に傘歯車型のテーパ外周面３１２を形成した外輪３１１と円筒状の内輪３１３からなり、外輪３１１は、外側端面に放射状の歯車３１５を有し、前記テーパ外周面３１２をハウジングハブ２００の前記逆傘歯車型の第１テーパ内周面２０１に圧接・離間可能にし、内輪３１３は外輪３１１と共に前記車軸３の胴体部３−１にその軸方向摺動可能に装着し、前記外輪３１１を前記後輪２の回転方向にのみ回転可能に装着してある。
前記内輪３１３と円盤状ストッパー３０との間には圧縮状態にした第１スプリング機構３１４を介設してあり、第１テーパ内周面２０１に対する外輪３１１のテーパ外周面３１２への圧接保持力と円盤状ストッパー３０の歯車３１に対する放射状の歯車３１５の離間保持力に利用する。【００１９】  第２ワンウエイクラッチ体３２０は、第１ワンウエイクラッチ体４０１に対して面対称にした傘歯車型のテーパ外周面３２２を形成した外輪３２１と円筒状の内輪３２３からなり、外輪３２１は、前記テーパ外周面３２２をハウジングハブ２００の前記逆傘歯車型の第２テーパ内周面２０２に圧接・離間可能にし、内輪３２３は外輪３２１と共に前記車軸３の胴体部３−１にその軸方向摺動可能に装着し、前記外輪３２１を前記後輪２の回転方向にのみ回転可能に装着してある。
前記内輪３２３の外側とハウジング受３−２との間には圧縮状態にした第２スプリング機構３２４を介設してあり外輪３２１の第２テーパ内周面２０２に対する外輪３２１の圧接保持力にしてある。【００２０】  前記円盤状ストッパー３０は、内側端面の周囲に設けた放射状の歯車３１に前記一方の第１ワンウエイクラッチ体３１０の外側端面の周囲に設けた放射状の歯車３１５を第１スプリング機構３１４に抗してプレッシャー操作機構５００により圧接して第１ワンウエイクラッチ体３１０のハウジングハブ２００との共同回転を停止させる。また内側端面の周囲に設けた歯車３１から当該クラッチ体３１０の外側端面の歯車３１５をプレッシャー操作機構５００により離間して元の状態に戻して再び当該第１ワンウエイクラッチ体３１０とハウジングハブ２００との共同回転を可能にする。【００２１】  金属製弾性帯のコイル４００は、前記クラッチ機構５００の第１と第２のワンウエイクラッチ体３１０、３２０の間において一端を前記第１ワンウエイクラッチ体３１０の内輪３１３又は第２のワンウエイクラッチ体３２０の内輪３２３に連結し、他端を前記第２ワンウエイクラッチ体３２０の内輪３２３又は第１ワンウエイクラッチ体３１０の内輪３１３に連結してあり、コイル４００のハウジングハブ２００内での巻回数は、巻戻し時のハウジングハブ２００を介しての後輪２の再走行回転数となる。
本例コイル４００は、前記クラッチ機構５００の第１と第２のワンウエイクラッチ体３１０、３２０の間において一端を前記第１ワンウエイクラッチ体３１０の内輪３１３に連結し、他端を前記第２ワンウエイクラッチ体３２０の内輪３２３に連結してある。【００２２】  プレッシャー操作機構５００は、クラッチ機構を操作するブレーキ機構とアクセル機構からなる。前記クラッチ機構は、プレッシャー操作機構５００により後輪２の通常走行時は図２に示す状態になっており、後輪２を停止する際は図３−１、図３−２に示す状態になり、停止後は図４に示す状態になり、この後の再走行の際は図５−１、図５−１に示す状態になっており、再走行してコイル４００の巻戻し力で走行した後は、図２の状態に戻る。【００２３】  即ち、図２の状態からプレッシャー操作機構５００によるクラッチ機構の操作は、図示していないが自転車に設けたブレーキ機構の外部ブレーキハンドルのブレーキ操作により操作レリーズ５０１を操作してその操作端をリング状の操作コマ５０３に連結する。これで操作コマ５０３は車軸３に沿って摺動し胴体部３−１の切欠き長穴から突出したリング状の外周リング５０４で第１ワンウエイクラッチ体３１０の内輪３１３に当接して第１スプリング機構３１４に抗して外輪３１１と共に車軸３の軸方向に摺動操作して外輪３１１のテーパ外周面３１２をハウジングハブ２００の第１テーパ内周面２０１から離間させると同時に前記円盤状ストッパー３０の内側端面の歯車３１に圧接移動させ第１ワンウエイクラッチ体３１０の回転を停止させる。この停止直後の状態を図３−１、図３−２に示す。【００２４】  この第１ワンウエイクラッチ体３１０の回転が停止すると、第２ワンウエイクラッチ体３２０がハウジングハブ２００と共に回転を続けるから、この間の前記コイル４００は図４に示すように巻締めされその抵抗で後輪２が減速しながら巻締めが完了して第２ワンウエイクラッチ体３２０の回転が停止するのでハウジングハブ２００の回転も停止し後輪２も停止する。
尚、このコイル巻締め完了後は、コイル４００と当該内輪３１３との連結機構にトルクリミッター等を設けてコイル４００の破損防止と徐々の停止を可能にする。【００２５】  次に、図４に示す停止状態から操作レリーズ５０１のブレーキ操作を解除すると第１スプリング機構３１４の復元力で前記第１ワンウエイクラッチ体３１０の内輪３１３は、外輪３１１と共に元の状態に戻り、同時に操作コマ５０３の外周リング５０４を介して操作レリーズ５０１を元の位置にもどる。これで第１ワンウエイクラッチ体３１０が元の状態に戻り外輪３１１のテーパ外周面３１２をハウジングハブ２００の第１テーパ内周面２０１に再び圧接させるため図４に示す状態が維持される。【００２６】  そして自転車１を再び走行開始する時は、図４に示す状態からアクセル機構は、その操作レリーズ５０２により、前記操作コマ５０３を操作しその外周リング５０４介して第２スプリング機構３２４に抗して第２ワンウエイクラッチ体３２０の内輪３２２を外輪３２１と共に車軸３の軸方向に摺動操作すると図５−１、図５−２に示すように当該外輪３２１のテーパ外周面３２２をハウジングハブ２００の第２テーパ内周面２０２から離脱させる。これにより前記巻締めコイル４００は一端を第２ワンウエイクラッチ体３２０にて拘束されているが他端が前記ハウジングハブ２００との回転が自由になった第１ワンウエイクラッチ体３１０の内輪３１３に接続しているから、同コイル４００の巻戻り復元力により第１ワンウエイクラッチ体３１０が回転してハウジングハブ２００介して後輪２を回転走行させ車輪ドライブ駆動力のアシストとするのでその負荷を大幅に軽減するのである。この回転量はコイル４００の巻戻り巻き数である。【００２７】  またこのアシスト走行後は、操作レリーズ５０２のアクセル操作解除により第２スプリング機構３２４の反発力で第２ワンウエイクラッチ体３２０を図２に示す元の状態に戻し再びハウジングハブ２００と後輪３との共同回転可能状態にして通常の走行を開始するのである。
【産業上の利用可能性】
【００２８】  本発明の車輪の回生ブレーキハブは、前述のように優れた作用効果を呈する為、自転車等の車両の駆動アシスト機構等に採用して一般人の自転車愛好者及び自転車製造販売業界に貢献すること多大なものがある。
【符号の説明】
【００２９】  １：自転車
２：後輪
３：車軸
３−１：車軸の外周部を構成する胴体部
３−２：ハウジング受
３−３：ベアリング
３−４：ドラム
４：回転軸
５：スポーク
６：リム
２００：ハウジングハブ
７：走行回転数チェンジギヤー機構
８：伝達チェーン
９：駆動ギヤー
３０：円盤状ストッパー
３１：放射状の歯車
１００  回生ブレーキハブ
２００；ハウジングハブ
２０１：逆傘歯車型の第１テーパ内周面
２０２：逆傘歯車型の第２テーパ内周面
３１０：第１ワンウエイクラッチ体
３１１：外輪
３１２：傘歯車型のテーパ外周面
３１３：円筒状の内輪
３１４：第１プリング機構
３１５：放射状の歯車
３２０：第２ワンウエイクラッチ体
３２１：外輪
３２２：傘歯車型のテーパ外周面
３２３：円筒状の内輪
３２４：第２スプリング機構
４００：金属製弾性帯で形成したコイル
５００：プレッシャー操作機構
５０１：操作レリーズ
５０２：操作レリーズ
５０３：操作コマ
５０４：外周リング
【図１−１】
2020023297.tif 000003
【図１−２】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４】
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【図５−１】
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【図５−２】
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