프리휠

Freewheel
플라이휠과 혼동하지 마십시오.
"Freewheeling"은 여기서 리다이렉트됩니다.이탈리아 코미디는 프리휠링(영화)을 참조하십시오.
프리휠 메커니즘
래칫 프리휠 메커니즘(van Anden, 1869)

기계 공학 또는 자동차 공학에서 프리휠 또는 오버런 클러치는 구동축이 구동축보다 빠르게 회전할 때 구동축을 구동축에서 분리하는 변속기의 장치입니다.오버드라이브는 프리휠이라고 잘못 불리기도 하지만 그 외에는 관련이 없습니다.

대부분의 자전거는 운전자가 페달을 밟지 않을 때 구동축보다 더 빠르게 회전하는 피동축 상태가 존재합니다.고정 기어 자전거에서는 프리휠이 없으면 뒷바퀴가 페달을 돌립니다.

수동 변속기가 내리막길을 가는 자동차나 운전자가 가속 페달에서 발을 떼고 스로틀을 닫는 모든 상황에서도 유사한 상황이 발생합니다. 휠이 엔진을 더 높은 RPM으로 구동할 수 있습니다.2행정 엔진의 경우, 이는 재앙일 수 있습니다. 즉, 많은 2행정 엔진이 윤활을 위해 연료/오일 혼합물에 의존하고, 엔진에 공급되는 연료 부족이 실린더의 오일을 빨아들이고, 피스톤이 곧 고착되어 광범위한 손상을 일으킬 수 있기 때문입니다.Saab은 이러한 이유로 2행정 모델에 프리휠 시스템을 사용했으며, 더 나은 연비를 위해 Saab 96 V4와 초기 Saab 99에서 이를 유지했다.

메카닉스

가장 단순한 프리휠 장치는 톱니가 있는 스프링이 장착된 두 개의 디스크로 구성되어 있으며, 톱니가 있는 면이 서로 밀착되어 있으며, 약간 래칫과 비슷합니다.한 방향으로 회전하면 구동 디스크의 톱니가 구동 디스크의 톱니와 잠기므로 동일한 속도로 회전합니다.구동 디스크가 느려지거나 회전을 멈추면 피동 디스크의 톱니가 구동 디스크 톱니 위로 미끄러져 계속 회전하면서 피동 기어의 속도 차이에 비례하는 특유의 딸깍 소리가 발생합니다.

보다 정교하고 견고한 디자인은 종동 실린더 내부에 스프링이 장착된 강철 롤러를 갖추고 있습니다.롤러는 한 방향으로 회전할 때 실린더와 함께 잠기며 동시에 회전합니다.천천히 회전하거나 반대 방향으로 회전하면 강철 롤러가 실린더 안쪽으로 미끄러집니다.

대부분의 자전거 자유 바퀴는 하중을 전달하기 위해 스프링이 장착된 두 개 이상의 경화된 강철 손톱이 있는 내부 발치 드럼을 사용합니다.일반적으로 자전거 구성품에서 볼 수 없는 공차 범위 내에서 장치가 만들어지지 않는 한, 두 개 이상의 폴을 동시에 체결하는 경우는 드물지만, 폴이 많을수록 마모가 확대되고 신뢰성이 높아집니다.

장점과 단점

기본적으로 프리휠 메커니즘은 자동 클러치 역할을 하므로 클러치 페달을 밟지 않고 수동 변속 장치의 기어를 변속할 수 있으며, 수동 클러치의 사용을 정지 상태에서 시작하거나 정지할 수 있습니다.Saab 프리휠은 운전자가 각각 레버를 누르거나 당겨 결합하거나 해제할 수 있습니다.이렇게 하면 프리휠 허브가 있는 메인 샤프트가 잠기거나 잠금 해제됩니다.

또한 프리휠은 카뷰레드 엔진(엔진 브레이크에서 연료를 끄지 않음)에서 연비가 약간 향상되고 수동 클러치의 마모가 줄어들지만, 더 이상 엔진 브레이크를 수행할 수 없기 때문에 브레이크의 마모가 증가합니다.이는 차량 속도를 제한하기 위한 브레이크의 지속적이고 지속적인 작동이 곧 브레이크 시스템 과열을 초래하고 곧 전체 고장으로 이어지기 때문에 산악 지역에서 주행하는 트럭 및 자동차에 프리휠 변속기를 사용하는 데 위험할 수 있습니다.

사용하다

농기구

농업 장비에서 오버런 클러치는 일반적으로 건초 건조기 및 관성 부하가 높은 기타 장비에 사용됩니다. 특히 활력 이륙(PTO) 없이 트랙터와 함께 사용할 경우 더욱 그렇습니다.활성 PTO가 없을 경우 높은 관성 하중은 풋 클러치가 눌린 상태에서도 트랙터가 계속 전진하여 안전하지 않은 상태를 초래할 수 있습니다.이러한 상황에서 PTO에서 부하를 분리함으로써 오버러닝 클러치가 안전성을 향상시킵니다.마찬가지로, 많은 동력 공급되지 않은 '밀어서' 실린더 잔디깎이는 블레이드를 구동하기 위해 프리휠을 사용합니다. 이 프리휠은 고속으로 회전하도록 기어 또는 체인 구동되며 프리휠은 기계가 정지할 때 구동력을 통해 역방향으로 전달되는 것을 방지합니다.

엔진 시동 장치

프리휠 어셈블리는 일종의 보호 장치로 엔진 시동 장치에도 널리 사용됩니다.시동 모터는 보통 3,000RPM으로 회전해야 엔진이 회전합니다.엔진 시동 후 키를 시동 위치에 유지하면 시동 장치가 플라이휠을 따라갈 만큼 빠르게 회전할 수 없습니다.스타터 기어와 플라이휠 사이의 기어비가 매우 높기 때문에(약 15 또는 20:1), 전기자에 감긴 구리 코일에 작용하는 구심력이 전기자에 작용하는 외부 힘에 더 이상 저항할 수 없을 때 폭발을 일으킵니다.프리휠 또는 오버런 클러치가 없는 스타터에서는 플라이휠이 공회전 시 약 1,000RPM으로 회전할 때 플라이휠과 맞물리면 스타터가 15,000~20,000RPM 사이에서 회전해야 하기 때문에 이는 큰 문제가 됩니다.엔진이 뒤집혀 작동 중인 경우 오버런 클러치가 스타터를 플라이휠에서 해제하고 엔진 작동 중에 실수로 기어가 재메쉬되는 것을 방지합니다(점화 키를 돌리는 경우처럼).프리휠 클러치는 현재 전동 시동 모터가 장착된 많은 오토바이에서 사용됩니다.시동 시스템의 전기적 요구를 줄이기 때문에 대부분의 자동 시동 장치에 사용되는 Bendix 드라이브의 대체품으로 사용됩니다.

차량 변속기

위에 열거된 자동차 용도(예: 2행정 엔진 차량 및 초기 4행정 Saabs) 외에도 1930년대부터 1960년대까지 일부 고급 또는 고급 재래식 자동차(예: Packard, Rover 및 Code)에 프리휠이 사용되었습니다.또한 이 시기의 일부 엔진은 연소실 내 약간의 진공과 높은 오일 압력 및 고속 회전 크랭크축의 높은 스플래시 윤활이 결합되어 오일이 연소실로 유입되는 조건에서 오일이 피스톤 링을 통과하는 경향이 있었습니다.

프리휠은 오버런 시 엔진이 공회전 속도로 복귀하여 엔진과 변속 장치의 소음을 크게 줄이고 오일 소비를 줄인다는 것을 의미합니다.일반적으로 이 메커니즘은 필요할 경우 엔진 제동을 제공하기 위해 잠길 수 있습니다.1948년부터 1951년까지 최초의 Land Rover 차량에도 프리휠이 사용되었습니다.변속기에서 프론트 액슬까지 프리휠 제어 구동으로, 오버런 시 해제됩니다.이를 통해 변속기에 '감기는' 힘을 방지하여 상시 4륜 구동 시스템을 구축할 수 있었습니다.이 시스템은 작동했지만, 특히 미끄러운 조건이나 견인 시 예측할 수 없는 핸들링이 발생했으며, 기존의 선택식 4로 대체되었습니다.WD 시스템

제2차 세계대전 당시 KdF(퀴벨바겐, 슈윔바겐)가 생산한 군용 폭스바겐 차량에는 2개의 자유륜으로 구성된 ZF 제한 슬립 디퍼렌셜 시스템이 장착돼 엔진 출력 전체를 2개의 바퀴 [1]중 가장 느리게 회전했다.

다른 자동차 제조사들은 자동 클러치의 한 형태로 엔진과 기어박스 사이에 프리휠을 장착했다.운전자가 스로틀을 해제하고 차량이 오버런 상태가 되면 프리휠이 해제되고 운전자가 클러치 페달을 사용하지 않고도 기어를 변경할 수 있습니다.이 기능은 주로 싱크로메쉬가 없는 무거운 클러치와 변속 장치가 장착된 대형 럭셔리 카에 적용되었으며, 프리휠이 더 부드럽고 조용한 변속을 가능하게 해주었기 때문입니다.시트로엥은 프리휠과 원심 클러치를 결합해 이른바 '트래피클러치'를 만들어 운전자가 클러치를 사용하지 않고도 저단 기어를 시동, 정지, 변경할 수 있도록 했다.이는 시트로엥 2CV와 그 파생 모델에 대한 옵션이었으며, 이름에서 암시되었듯이 혼잡한 도시 지역에서 운전하기 위한 혜택으로 판매되었다.마찬가지로 Saab 93은 색소매트 클러치(옵션)와 함께 사용할 수 있습니다.

자유분방한 메커니즘의 일반적인 용도는 자동 변속기입니다.예를 들어 터보-유압 400과 같은 기존의 유압식 제너럴 모터 변속기는 선택된 기어보다 낮은 모든 기어에서 자유분사 기능을 제공합니다.예: 3단 변속기의 기어 셀렉터에 '주행'(3)-'슈퍼'(2)-'로우'(1)라는 레이블이 붙어 있고 운전자가 '슈퍼'를 선택한 경우 변속기는 1단 기어가 체결되어 있으면 자유 회전하지만 2단 또는 3단 기어가 체결되어 있으면 자유 회전합니다. 마지막으로 '주행'일 경우 1단 또는 2단 기어에서 자유 회전하지 않습니다.따라서 운전자가 낮은 레인지를 선택하여 가파른 언덕을 내려올 때와 같이 다양한 속도에서 엔진 제동을 제공할 수 있습니다.

Laycock de Normanville이 제조한 오버드라이브 유닛은 프리휠을 사용하여 기존 클러치 페달을 사용하지 않고도 잠금 모드(1:1)와 오버드라이브 모드 사이의 원활한 기어 변속을 가능하게 했습니다.프리휠은 잠금 모드 해제를 위한 원뿔 클러치와 오버드라이브 [2]모드 작동을 위한 클러치 사이의 짧은 전환 기간 동안 출력 액슬을 출력 액슬에 잠급니다.

자전거

기어 어셈블리에 프리휠 메커니즘이 포함된 이전 스타일의 자전거에서는 시스템을 프리휠이라고 하는 반면, 프리휠 메커니즘이 허브에 있는 새로운 스타일을 프리허브라고 합니다.

헬리콥터

프리휠은 로터크래프트에도 사용된다.자전거의 바퀴가 페달보다 더 빨리 회전할 수 있어야 하는 것처럼, 회전익기의 날개는 구동 엔진보다 더 빨리 회전할 수 있어야 한다.이는 주 변속기의 프리휠이 구동 시스템과 독립적으로 메인 및 테일 로터 시스템이 계속 회전할 수 있도록 하는 엔진 고장 시 특히 중요합니다.이것은 지속적인 비행 제어와 자동 회전 착륙을 제공합니다.

역사

1869년, 미국 뉴욕 포킵시의 윌리엄 반 앤든이 [3]자전거용 프리휠을 발명했다.그의 디자인은 앞바퀴의 허브에 래칫 장치를 설치했고, 이것은 탑승자가 지속적으로 [4]페달을 밟지 않고 앞으로 나아갈 수 있게 했다.처음에 자전거 애호가들은 프리휠이 [5]자전거의 기계적 기능을 복잡하게 할 것이라고 믿었기 때문에 프리휠의 아이디어를 거부했다.자전거 애호가들은 자전거가 프리휠과 [6]같은 추가 메커니즘 없이 최대한 단순하게 유지되어야 한다고 믿었다.

영국에서는 롤러 프리휠이 J에 의해 특허를 받았다.1881년 Coventry Machinist Co.의 White와 G. Davies는 Chelseymore 세발자전거에 장착되었지만 프리휠을 안전자전거에 장착한 선구자는 Linley와 Biggs Ltd(위펫 사이클 신디케이트로 거래됨)로 1894년 여름부터 부분적으로 2단계의 작동을 보조했다.그러나 1899년까지 영국 자전거 제조에서 일반적으로 백페달 브레이크와 결합된 프리휠이 널리 채택되었고, [8][9]기존 자전거로 전환이 제공되었습니다.

1899년 미국의 같은 시스템은 "코스터 브레이크"로 알려졌는데, 이것은 탑승자들이 뒤로 페달을 밟아 브레이크를 밟게 하고 [10]프리휠 메커니즘을 포함시켰다.세기가 바뀔 무렵 유럽과 미국의 자전거 제조업체들은 대부분의 자전거에 프리휠 메커니즘을 포함시켰지만, 이제 프리휠은 Van Anden의 초기 [11]디자인과 달리 자전거의 뒷부분 스프로킷에 통합되었다.

1924년, 프랑스 자전거 회사인 르 사이클로는 2개의 스프로킷 프리휠이 달린 변속식 자전거를 선보였는데, 이 자전거는 탑승자들이 더 쉽게 오르막길을 오를 수 있게 해 주었다.1920년대 후반, Le Cyclo는 전면과 후면 탈선로를 이중 체인링과 결합하여 자전거에 두 배의 기어를 제공하기 시작했습니다.1930년대 초, Le Cyclo는 4개의 스프로킷 프리휠을 발명했고, 몇 년 후 그 회사는 4개의 스프로킷 프리휠과 자전거에 12개의 [12]기어를 주는 3중 체인을 결합했다.

1960년대와 1970년대에, 일본 제조사들은 그들만의 버전의 탈선기를 선보였다.특히 일본 자전거 회사인 SunTour는 1964년에 비스듬한 평행사변형 후방 탈선기 설계를 도입했습니다. 이 설계는 이동 시 풀리가 프리휠의 각 톱니바퀴에 가깝게 유지되도록 기울어져 있어 당시 유럽 버전보다 부드럽고 더 나은 변속을 제공합니다.이 버전의 탈선기는 SunTour의 특허가 1980년대에 만료되면서 표준이 되었고,[13] 오늘날에도 여전히 디자인의 모델이 되고 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ ZF-Axial-Selbstsperrdifferential Typ B70 Beschreibung und Wartung, DE:Zahnradfabrik 프리드리히스하펜 AG는, 1941년 7월.
  2. ^ "How it Works: The Laycock Overdrive System". Retrieved 2 January 2016.
  3. ^ Anden, 윌리엄 반"velocipedes에 개선"미국 특허 번호 88,238(:233월 1869년 발행한).
  4. ^ "Van Anden Dexter Velocipede". National Museum of American History. Retrieved 8 April 2013.
  5. ^ Herilihy, David (2004). Bicycle: The History. New Haven and London: Yale University Press. p. 136.
  6. ^ Herilihy, David (2004). Bicycle: The History. New Haven and London: Yale University Press. p. 311.
  7. ^ J. 화이트 G데이비스, 영국 특허 5121881년의,https://collection.sciencemuseumgroup.org.uk/objects/co25837/roller-clutch-as-fitted-to-cheylesmore-tricycle.
  8. ^ 프리 휠 자전거 타기, 268월 1899년, pp28-32.
  9. ^ "행운과 Bantham 어떤 기계에 시장에서 가장 효과적인 싼back-pedalling 브레이크 원행을 준비하고 있"브래드 포드 데일리 텔레 그래프, 128월 1899년, p1.
  10. ^ Herilihy, David (2004). Bicycle: The History. New Haven and London: Yale University Press. p. 297.
  11. ^ Herilihy, David (2004). Bicycle: The History. New Haven and London: Yale University Press. p. 310.
  12. ^ Herilihy, David (2004). Bicycle: The History. New Haven and London: Yale University Press. pp. 353–355.
  13. ^ Herilihy, David (2004). Bicycle: The History. New Haven and London: Yale University Press. p. 365.