KR100301233B1

KR100301233B1 - 속도차종속자동커플링

Info

Publication number: KR100301233B1
Application number: KR1019970071339A
Authority: KR
Inventors: 크보카 게오르그
Original assignee: 스퇴클; 리히트너; 지케이엔 비스코드라이브 게엠베하
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1997-12-20
Publication date: 2002-02-19
Also published as: GB2320544A; JPH10184732A; GB9726538D0; KR19980064447A; DE19653310C1; JP2982120B2; US6182810B1; GB2320544B

Abstract

상호 내측에 지지되었으면서 공통의 종축 둘레로 회전 가능하며 고점성 유체로 충전된 환형 챔버를 형성하는 2개의 부품을 포함하는 자동 커플링에 있어서, 환형 피스톤이 이 환형 챔버를 축방향의 2개의 격실로 분할하고, 이 환형 챔버에는 회전식으로 고정되어 축방향으로 이동 가능한 방식으로 부품들 중 하나와 연결되어 있고 종축에 대해 나선형으로 연장되는 전단 채널이 형성되었고, 이 전단 채널은 환형 피스톤에 의해 상호 분리된 2개의 격실들을 연결하며, 환형 챔버의 단부면들은 부품들 중 다른 하나에 의해 형성되며, 환형 피스톤은 제동력을 발생시키면서 환형 챔버의 단부면 상에 지지될 수 있는 자동 커플링에 관한 것이다.

Description

속도차 종속 자동 커플링{DIFFERENTIAL-SPEED-DEPENDENT COUPLING}

본 발명은 2개의 부품들이 서로에 대해 상대 회전하는 경우에 2개의 부품들 사이에 로킹 효과를 발생시키는 것을 목적으로 하는, 공통의 종축 둘레로 회전 가능하면서 고점성 유체로 충전된 환형 챔버를 형성하는, 상호 내측에 지지되는 2개의 부품을 포함하는 자동 커플링에 관한 것이다.

상기 타입의 커플링은 점성 커플링으로 알려져 있으며 영국 특허 출원 제 GB 1 357 106호에 기술된 바, 이러한 커플링은 자동차의 구동선에서 차동 구동 장치와 연계되어 사용되거나 독립적으로 사용된다. 전자의 응용 장치의 커플링은 축 변화 또는 중심 변화 시에 속도차 종속 로킹 효과를 발생시킨다. 후자의 응용 장치에서는 커플링이 일반적으로 영구 전륜 구동 자동차의 후방 축인 제2 구동축의 속도차에 따라 결합하는 커플링 기능을 하는 소위 점성-트랜스미션으로 일컬어지는 작용을 한다.

또한, 상기 타입의 커플링은 독일 특허 출원 제DE 37 35 103 C1호에도 공지된 바, 점성 커플링의 커플링판은 고점성 유체 내에서 작동하며, 마찬가지로 고점성 유체 내에서 작동하는 이송 웜은 상대 회전 시에 커플링판 구역 내의 유체 수위에 따라 로킹 효과를 감소시키도록 되어 있다.

또한, 독일 특허 출원 제DE 37 43 434 C2호는 압력 매체에 의해 작동하는 마찰 커플링을 기술하고 있는데, 마찰 커플링은 점성 커플링과 합체되며, 점성 커플링은 마찰 커플링이 부하를 받았을 때는 하우징과 허브 사이의 동력 흐름에 포함되는 반면, 마찰 커플링이 부하를 받지 않았을 때는 상기 부분들이 서로에 대해 자유 회전한다.

마지막으로, 제P 43 43 307.3호는 비스코-로크(Visco-Lok) 커플링을 제시하고 있는데, 상기 고점성 유체 내의 전단 과정의 결과로서 챔버 내의 고점성 유체는 챔버를 한정하며 종래의 다중-판 마찰 커플링을 폐쇄하도록 이 다중-판 마찰 커플링에 부하를 가하는 피스톤의 이동에 의해 압력을 증가시킨다.

본 발명의 목적은 점성 커플링의 형태이면서, 속도차가 작은 경우에도 매우 짧은 반응 시간 후에 공지의 로킹 효과를 형성하고, 속도차가 보다 큰 경우에는 이에 따른 마찰 요건을 증가시켜 보다 큰 로킹 효과를 발생시키도록 된, 처음에 언급했던 타입의 커플링을 제공하는 것이다.

상기의 목적은 환형 챔버를 2개의 격실로 분할하고 환형 챔버 내에서 구동 요소에 의해 회전식으로 고정되어 축방향으로 이동 가능한 방식으로 부품들 중 제1 부품과 연결되고 원통형 외측면에 의해 부품들 중 제2 부품의 원통형 대향면 내로 결합되는 환형 피스톤이 배치되고, 외측면과 대향면의 사이에, 종축에 대해 나선형으로 연장되며 환형 피스톤에 의해 분리된 2개의 격실들을 서로에 대해 연결시키는 적어도 하나의 전단 채널이 제공되고, 환형 챔버의 단부면이 부품들 중 제2 부품에 의해 형성되고, 환형 피스톤이 제동력을 발생시키기 위한 목적으로 단부면에 의해 환형 챔버의 단부면에서 적어도 간접적으로 지지될 수 있다는 점에서 달성될 수 있다.

이러한 커플링의 실시예는, 환형 피스톤이 중심 위치에 있을 때 커플링은 구조 및 기능 면에서 점성 커플링에 상응하고, 환형 피스톤이 하나의 격실 내에서 지지 위치에 있으면 커플링은 마찰 커플링이 되는 반면 다른 격실에서는 특성이 변화되어 점성 커플링으로서 작동하여, 2가지의 커플링 효과가 부가된다.

결과적으로, 아래와 같은 3가지의 작동 조건에 적절하면서 3가지의 작동 조건을 충족시키는 3개의 주요 특성 곡선 부분이 획득된다.

- 속도차가 작은 경우로서, 점성 커플링의 특성으로만 결정되고, 초기에는 로킹 모멘트가 낮다. 급격한 코너링에 적절하고, 구동선에서의 와인드업을 피한다.

- 속도차가 보다 높은 경우로서, 점성 커플링의 특성으로만 결정되고, 로킹 모멘트가 점진적으로 더 높게 증가하며, 정상 구동 조건에 적절하며, 차량의 핸들링에 어떠한 역영향도 미치지 않는다.

- 속도차가 높은 경우로서, 마찰 커플링의 특성에 의해 주로 결정되며, 초기 휠 회전을 보조하고 점진적으로 로킹 모멘트를 증가시킨다.

서로에 대해 회전 가능한 2개의 부품들 사이에 속도차가 존재하는 경우에, 유체 전단이 전단 채널에서 발생하고, 결과적으로 유체가 하나의 격실로부터 다른 격실로 이송되고, 피스톤은 환형 챔버 내에서 축방향으로 이동된다.

환형 피스톤이 환형 챔버 내의 중심 위치에 있는 경우에, 커플링은 점성 커플링의 로킹 효과 및 바람직한 진동 감쇠 효과를 발휘한다. 소정의 보다 큰 속도차의 경우에는, 커플링은 기계적인 마찰 커플링으로도 작용하게 된다. 하우징과 허브 사이에 회전하는 씨일만 제공되고 축방향으로 이동 가능한 씨일이 제공되지 않는 것이 특히 유용하다.

바람직한 실시예에 따르면, 환형 피스톤과 부품들 중 하나 사이에, 환형 챔버 내에 환형 피스톤을 축방향으로 중심 위치시키며, 보다 높은 소정의 속도차가 존재하기 전까지는 반복 가능한 반응 시간으로 커플링이 마찰 커플링으로 작동하지 못하도록 하는 축방향으로 작용하는 스프링 수단을 배치하는 것이 제안된다.

이러한 방식으로, 피스톤이 중심 위치됨으로써 반응 거동이 상대 회전의 양 방향으로 항상 동일하고, 이전의 로킹 과정에 의해 영향을 받지 않는 것이 보장된다. 환형 피스톤이 중심 위치되면, 압력 보정이 나선형 전단 채널을 통해 이루어진다.

상기 스프링 수단을 제거하면, 비슷한 효과가 원주 방향에 대해 급격한 그라디언트를 갖는 복수개의 전단 채널에 의해 달성될 수 있다. 이 경우에, 마찰 커플링을 폐쇄하는 데 충분한 피스톤 압력을 충분히 축적하기 위해 보다 높은 속도차를 제공하는 것이 필요하다.

제1 실시예에 따르면, 환형 피스톤의 단부면 및/또는 환형 챔버의 단부면이 마찰 라이닝을 구비하고 상호 직접 접촉할 수 있는 것이 제안된다. 다른 실시예에 따르면, 환형 피스톤의 단부면과 환형 챔버의 단부면 사이에, 회전식으로 고정되어 축방향으로 이동 가능한 방식으로 서로에 대해 회전 가능한 부품들 중 하나 및 다른 하나와 교대로 연결되며 상호 직접 접촉할 수 있는 내측판 및 외측판의 세트를 배치하는 것이 제안된다.

2개의 격실 내의 마찰 라이닝을 상이한 방식으로 설계하거나 또는 2개의 격실 내에 상이한 개수의 커플링판을 제공함으로써, 하우징과 허브 사이의 상대 회전 방향에 따른 상이한 특성을 달성할 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 환형 피스톤의 단부면과 직접 접촉하는 내측판 또는 외측판은 상기 환형 피스톤에서와 같이 회전식으로 고정된 방식으로 회전 가능한 부품들 중 동일한 부품과 연결된다. 환형 피스톤의 환형면의 마모가 방지된다. 다른 실시예에 따르면, 구동 요소가 회전 가능한 부품들 중 하나의 종방향 치부와 환형 피스톤의 대향 치부로 구성되고, 치부들이 간격을 두고 상호 결합되는 것이 제안된다. 이러한 방법은 환형 피스톤의 원통형 외측면과 하우징의 원통형 대향면 사이에 마찰 또는 마모가 일어나지 않도록 한다. 이는 피스톤과 대향면을 제공하는 구성요소 역시 플라스틱으로 제조될 수 있음을 의미한다.

바람직한 실시예에 따르면, 구동 요소가 회전 가능한 부품들 중 하나의 종방향 치부와 환형 피스톤의 대향 치부로 구성되고, 치부들이 간격을 두고 상호 결합되는 것이 제안된다. 이 실시예에서, 종방향 치부는 내측판의 대향 치부와 동시에 협동할 수 있고, 한편 회전 가능한 부품들 중 다른 하나의 원통형 부분의 대응 종방향 치부는 외측판의 대향 치부와 협동할 수 있다.

씨일의 직경을 작게 하기 위해, 허브가 환형 피스톤이 연결되는 회전 가능한 부품들 중 하나를 형성하고, 배럴형 하우징이 환형 챔버의 단부면을 형성하는 회전 가능한 부품들 중 다른 하나를 형성하는 것이 바람직한 것으로 제안된다.

다른 제1 실시예에 따르면, 종축에 대해 나선형으로 연장되는 전단 채널은 환형 피스톤 내의 홈의 형상으로 제공된다. 다른 제2 실시예에 따르면, 종축에 대해 나선형으로 연장되는 전단 채널은 하우징의 내측면 내의 홈의 형상으로 제공된다. 이에 대해, 회전 가능한 부품들 중 다른 하나, 특히 하우징의 대향면이 분리되어 삽입된 슬리브 내에 구비되는 경우에 특히 바람직하다. 이러한 방식으로, 기본 구성요소들을 교체하지 않고 유지하면서 단순히 슬리브만을 교환함으로써 폭, 깊이 및 그라디언트에 대해 상이한 홈 형태를 제공할 수 있게 된다.

바람직한 실시예에 따르면, 환형 피스톤 내에, 이동 가능한 보정 피스톤에 의해 폐쇄되는 적어도 하나의 보정 챔버가 제공되는 것이 제안된다. 이와 같은 보정 챔버는 유체의 온도 관련 점도 및 2개의 격실이 100 ％ 충전되어야 하는 요건 때문에 필수적이다. 대체로 하우징 부품 내에 수용될 수 있는 보정 챔버는 상온에서 대기압에 대해 음의 압력을 형성할 수 있는 기상 매체로 충전된다. 본 실시예에서는, 보정 피스톤용 지지 스프링이 제공된다.

제1 및 제2 작동 구간에서의 커플링의 특성은 사용된 유체의 점도와 커플링판의 개수 및 크기에 의해 결정된다. 점성 커플링 특성으로부터 점성 커플링 및 마찰 커플링이 결합된 특성으로의 전이는 특히 환형 피스톤을 중심 위치시키는 것을 목적으로 하는 스프링 수단과 협동할 때 전단 채널의 개수와 적어도 하나의 전단 채널의 그라디언트로 결정된다. 마지막으로, 제3 작동 구간에서의 커플링 특성은 이미 언급한 요인뿐 아니라 마찰판, 마찰 라이닝, 커플링판 및 보정 챔버의 특성에 의해 결정된다.

본 발명의 바람직한 실시예는 도면에 도시되었으며 이하에 보다 상세하게 설명되었다.

도1은 챔버의 단부벽 상에 직접 작용하는 피스톤을 갖는 본 발명에 따른 장치의 절반의 종단면도.

도2는 제1 실시예에서 마찰판에 의해 챔버의 단부벽 상에 간접적으로 작용하는 피스톤을 갖는 본 발명의 장치의 절반의 종단면도.

도3은 제2 실시예에서 마찰판에 의해 챔버의 단부벽 상에 간접적으로 작용하는 피스톤을 갖는 본 발명의 장치의 종단면도.

도4는 속도차(Δn)에 따른 로킹 모멘트(T)를 구비한 본 발명의 커플링의 특성 곡선.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

11, 51 : 허브

12, 52 : 하우징

13, 53 : 환형 챔버

14, 54 : 환형 피스톤

15, 55 : 내측 치부

16, 56, 17, 57 : 커버부

18, 58 : 원통형 라이너

19, 59 : 대향면

20, 60, 21, 61 : 단부면

22, 62 : 외주면 치부

23, 63 : 보어

24, 64 : 볼

25, 65 : 외측 치부

26, 66 : 내측 치부

27, 67 : 칼라

28, 68, 29, 69 : 판스프링

30, 70 : 고정 링

31, 71 : 내측 플랜지

32, 72, 33, 73 : 격실

34, 74 : 원통면

35, 75 : 홈

36, 76, 37, 77 : 단부면

38, 39 : 마찰 라이닝

78 : 내측판

79 : 외측판

41, 81, 83 : 보정 챔버

42, 82, 84 : 보정 피스톤

45, 85, 46, 86 : 환형 씨일

47, 87, 96 : 씨일

48, 88, 90 : 외측 환형 씨일

49, 89, 91 : 내측 환형 씨일

92 : 내측 치부

93 : 슬리브

94 : 볼트

95 : 홈

도1은 대체로 환형 피스톤(14)을 수용하는 환형 챔버(13)를 형성하는 허브(11)와 배럴형의 하우징(12)으로 구성된 장치를 도시한다. 허브(11)는 샤프트와의 연결을 이루기 위한 한 세트의 내측 치부(15)를 포함하며 서로에 대해 회전 가능한 2개의 부품들 중 제1 부품을 형성한다. 하우징 부품(12)은 2개의 커버부(16, 17)와 원통형 라이너(18)를 함께 용접하여 형성되며 서로에 대해 회전 가능한 2개의 부품들 중 제2 부품을 형성한다. 커버부(16, 17)는 환형 챔버(13)의 내측 단부면(20, 21)을 형성하며 원통형 라이너(18)는 그 내부에서 환형 피스톤(14)에 대한 원통형 대향면(19)을 형성한다. 커버부(17)는 서로에 대해 회전 가능한 2개의 부품들 중 다른 하나(12)를 구동하기 위한 한 세트의 원주방향 치부(22)를 구비한다. 커버부(16) 내에는, 볼(24)에 의해 폐쇄되어 환형 챔버를 고점성 유체로 충전하는 데 사용되는 보어(23)가 형성되어 있다. 또한, 허브(11)는 회전식으로 고정되어 종방향으로 이동 가능한 방식으로 환형 피스톤(14)의 내측 치부(26)와 협동하는 한 세트의 외측 치부(25)를 포함한다. 허브(11)는 또한 환형 챔버(13) 내에서 환형 피스톤(14)을 축방향으로 중심 위치시키는 판스프링(28, 29)이 지지되어 있는 칼라(27)를 포함한다. 환형 피스톤(14)은 판스프링(28, 29)용 지지 수단으로 작용하는 고정 링(30)과 내측 플랜지(31)를 구비하고, 내측 치부(26)는 내측 플랜지(31) 상에 형성되어 있다.

환형 피스톤(14)은 환형 피스톤(34)의 원통형 외측면(34) 내에 제공되어 원통형 대향면(19)에 의해 외부로부터 폐쇄되어 있는 나선형 홈(35)에 의해 상호 완전히 연통하는 2개의 격실(32, 33)로 환형 챔버(13)를 분할한다. 피스톤(14)의 반경방향 단부면(36, 37)은 상이한 환형 표면을 갖는 마찰 라이닝(38, 39)에 의해 덮여 있다. 환형 피스톤(14) 내에는 축방향으로 이동 가능한 보정 피스톤(42)에 의해 밀봉된 보정 챔버(41)가 제공된다.

2개의 회전 가능한 부품(11, 12)들은 환형 씨일(45, 46)에 의해 서로에 대해 밀봉되어 있으며, 환형 피스톤(14)은 씨일(47)에 의해 칼라(27)에 대해 밀봉되어 있다. 마지막으로, 보정 피스톤(42)은 환형 피스톤(14)에 대해 밀봉 효과를 갖도록 환형 씨일(48, 49)을 구비한다.

제1 및 제2 회전 가능한 부품(11, 12)들이 동일한 속도로 회전하면, 환형 피스톤(14)은 환형 챔버(13) 내에서 축방향 중심에 있게 된다. 판스프링(28, 29)의작용에 의해, 압력 보정이 홈(35)을 통해 격실(32, 33)들 사이에서 이루어질 수 있다. 2개의 부품(11, 12)들이 서로에 대해 상대 회전하면, 유체는 표준 점성 커플링에서와 같이 각 단부면들 사이의 격실(32, 33) 내에서 전단된다. 또한, 유체가 홈(35)으로 이송되는데, 이는 홈 기부와 환형 챔버(13)의 폐쇄 내측벽 사이의 유체 전단에 기인하며, 홈 기부와 내측벽은 서로에 대해 이동한다. 격실(32, 33)들 중 다른 하나 내의 스프링의 스프링력을 극복하기에 충분한 격실(32, 33)들 중 다른 하나 내의 압력 증가는, 압력이 감소된 격실 내의 각 마찰 라이닝(38 또는 39)이 각 단부면(20 또는 21)과 접촉할 때까지 압력을 저하시키는 방향으로 환형 피스톤(14)의 축방향 이동으로 이어져서, 서로에 대해 회전 가능한 부품들 사이의 의도된 고체 부재 마찰은 마찰 커플링에서와 동일한 방식으로 수행된다. 상대 속도의 증가에 따른 격실들 중 하나 내의 증가된 압력에 의해, 상기 격실 내에서의 각 유체 전단 또한 심화된다.

도2 및 도3은 대체로 이 장치는 환형 피스톤(54)을 수용하는 환형 챔버(53)를 함께 형성하는 허브(51)와 배럴형 하우징(52)으로 이루어진 장치를 각각 도시한다. 허브(51)는 샤프트와의 연결을 이루기 위한 한 세트의 내측 치부(55)를 포함하며 서로에 대해 회전 가능한 2개의 부품들 중 제1 부품을 형성한다. 하우징 부품(52)은 2개의 커버부(56, 57) 및 원통형 라이너(58)가 용접되어 형성되고 서로에 대해 회전 가능한 2개의 부품들 중 제2 부품을 형성한다. 커버부(56, 57)는 환형 챔버(53)의 내측 단부면(60, 61)을 형성하며, 원통형 라이너(58)는 그 내부에서 상에 환형 피스톤(54)에 대한 원통형 대향면(59)을 형성한다. 커버부(57)는 서로에대해 회전 가능한 2개의 부품들 중 다른 하나(52)를 구동하기 위한 한 세트의 원주방향 치부(62)를 구비한다. 커버부(56) 내에는 볼(64)에 의해 폐쇄되어 환형 챔버를 고점성 유체로 충전시키는 데 사용되는 보어(63)가 형성되어 있다. 또한, 허브(51)는 회전식으로 고정되어 종방향으로 이동 가능한 방식으로 환형 피스톤(54)의 내측 치부(66)와 협동하는 한 세트의 외측 치부(65)를 포함한다.

도2에 따른 실시예에 있어서, 허브(51)는 환형 챔버(53) 내에서 환형 피스톤(54)을 축방향으로 중심 위치시키는 판스프링(68, 69)이 지지되어 있는 칼라(67)를 포함한다. 환형 피스톤(54)은 판스프링(68, 69)의 지지 수단으로 작용하는 고정 링(70)과 내측 플랜지(71)를 구비하고, 내측 치부(66)는 내측 플랜지(71) 상에 형성되어 있다.

환형 피스톤(54)은 환형 피스톤(54)의 원통형 외측면(74)에 제공되어 원통형 대향면(59)에 의해 외부로부터 폐쇄되어 있는 나선형 홈(75)에 의해 서로 완전히 연통하는 2개의 격실(72, 73)로 환형 챔버(53)를 분할한다.

피스톤(54)의 반경방향 단부면(76, 77)과 단부면(60, 61) 사이에, 2개의 격실(72, 73)들 내에 교대로 배치된 내측판(78)과 외측판(79)이 제공된다. 내측판들은 회전식으로 고정되어 축방향으로 이동 가능한 방식으로 외측 치부(65)에 고정되어 있으며, 외측 치부(65)는 칼라(67)에 의해 단속된다. 외측판(79)들은 회전식으로 고정되어 축방향으로 이동 가능한 방식으로 원통형 라이너(58)의 내측 치부(92) 내에 고정되어 있으며, 내측 치부(92)는 원통형 대향면(59)에 의해 단속되어 있다. 환형 피스톤(54) 내에는, 격실(72)을 향해 있으면서 축방향으로 이동 가능한 보정피스톤(82)에 의해 밀봉된 보정 챔버(81)와, 격실(73)을 향해 있으면서 축방향으로 이동 가능한 보정 피스톤(84)에 의해 밀봉된 보정 챔버(83)가 제공된다. 2개의 회전 가능한 부품(51, 52)들은 환형 씨일(85, 86)에 의해 상호 밀봉된다. 또한, 환형 피스톤(54)은 씨일(87)에 의해 칼라(67)에 대해 밀봉된다. 마지막으로, 보정 피스톤(82)은 환형 씨일(88, 89)을 구비하며, 보정 피스톤(84)은 환형 씨일(90, 91)을 구비하는데, 양자의 경우 모두는 환형 피스톤(54)에 대해 밀봉 효과를 제공하기 위한 것이다.

제1 및 제2 회전 가능한 부품(51, 52)들이 동일한 속도로 회전하면, 환형 피스톤(54)은 환형 챔버(53) 내에서 축방향 중심에 있게 된다. 판스프링(68, 69)의 작용에 의해, 압력 보정이 홈(75)을 통해 격실(72, 73)들 사이에서 이루어질 수 있다. 2개의 부품(51, 52)들이 서로에 대해 상대 회전하면, 유체는 표준 점성 커플링에서와 같이 각 판들 사이에서 격실(72, 73) 내에서 전단된다. 또한, 유체가 홈(75)으로 이송되는데, 이는 홈 기부와 환형 챔버(53)의 폐쇄 내측벽(59) 사이의 유체 전단에 기인하며, 홈 기부와 내측벽은 서로에 대해 이동한다. 격실(72, 73)들 중 다른 하나 내의 스프링의 스프링력을 극복하기에 충분한 격실들 중 하나 내의 압력 증가는, 압력이 감소된 각 격실 내의 각 내측판(78)과 외측판(79)이 서로 접촉하고 각 단부면과 접촉할 때까지 낮은 압력을 향해 환형 피스톤(54)의 축방향 이동으로 이어져서, 서로에 대해 회전 가능한 부품들 사이의 의도된 고체 부재 마찰은 마찰 커플링에서와 동일한 방식으로 수행한다. 상대 속도의 증가와 이에 따른 격실(72, 73)들 중 다른 하나 내의 증가된 압력에 의해, 유체 전단 정도 또한판들이 축방향으로 이격되어 있는 상기 격실 내에서 증가한다.

도3에 따른 실시예에서, 환형 챔버(53) 내의 환형 피스톤(54)은 자유롭게 부유하도록 설계된다. 원통형 라이너(58) 내에 볼트(94)로 고정된 슬리브(93)는 하우징(52) 내로 삽입된다.

환형 피스톤(54)은 슬리브(93) 내의 나선형 홈(95)을 통해 상호 연통하는 2개의 격실(72, 73)로 환형 챔버(53)를 분할하고, 홈(95)은 그 내부면에서 환형 피스톤(54)의 원통형 외측 표면에 의해 밀봉된다. 피스톤의 반경방향 단부면(76, 77)과 환형 챔버의 단부면(60, 61) 사이에, 2개의 격실(72, 73) 내에 교대로 배치된 내측판(78)과 외측판(79)이 제공된다. 내측판들은 회전식으로 고정되어 축방향으로 이동 가능한 방식으로 허브(51)의 외측 치부(65)에 고정되어 있고, 외측판(79)들은 회전식으로 고정되어 축방향으로 이동 가능한 방식으로 원통형 라이너(58) 내의 내측 치부(92)에 고정된다. 환형 피스톤(54) 내에는, 격실(72)을 향해 있으면서 축방향으로 이동 가능한 피스톤(82)에 의해 밀봉된 보정 챔버(80)와, 격실(73)을 향해 있으면서 축방향으로 이동 가능한 피스톤(84)에 의해 밀봉된 보정 챔버(83)가 제공된다. 2개의 회전 가능한 부품(51, 52)들은 씨일(85, 86)에 의해서 서로에 대해 밀봉된다. 환형 피스톤(54)은 씨일(87)에 의해서 허브(51)에 대해 밀봉되고, 슬리브(93)는 씨일(96)에 의해서 원통형 라이너(58)에 대해 밀봉된다. 마지막으로, 보정 피스톤(82)은 환형 씨일(88, 89)을 구비하며 보정 피스톤(84)은 환형 씨일(90, 91)을 구비하는데, 양자의 경우 모두는 환형 피스톤(54)에 대한 밀봉 효과를 제공하기 위한 것이다.

제1 및 제2 회전 가능한 부품(51, 52)들이 동일한 속도로 회전하면, 환형 피스톤(54)은 환형 챔버(53) 내에서 축방향 중심에 있게 되고, 이는 판들의 대칭적인 배열과 격실(72, 73)들 사이의 개방 연결에 기인한다. 2개의 회전 가능한 부품(51, 52)들이 서로에 대해 상대 회전하면, 유체는 표준 점성 커플링에서와 같이 각 판들 사이에서 격실(72, 73)의 내에서 전단된다. 또한, 유체가 홈(95)을 통해 이송되는데, 이는 홈 기부와 환형 피스톤(54)의 폐쇄벽 사이의 유체 전단에 기인하며, 홈 기부와 벽은 서로에 대해 이동한다. 격실(72, 73)들 중 하나 내의 압력 증가는 압력이 감소된 격실 내의 각 내측판(78)과 외측판(79)이 서로 접촉하고 각 단부면과 접촉할 때까지 낮은 압력을 향해 환형 피스톤(54)의 축방향 이동으로 이어져서, 서로에 대해 회전 가능한 부품들 사이의 의도된 고체 부재 마찰은 마찰 커플링에서와 동일한 방식으로 달성된다. 상대 속도의 증가와 이에 따른 격실들 중 다른 하나 내의 증가된 압력에 의해, 유체 전단 정도 또한 판들이 축방향으로 이격되어 있는 상기 격실 내에서 증가한다.

도4는 속도차(Δn)에 따른 로킹 모멘트(T)에 대한 본 발명의 커플링의 특성 곡선의 정량적인 도시이다. 3개의 상이한 속도차 구간이 표시되어 있으며, 구간(1, 2)들은 점성 커플링(V)의 기능을 특징으로 하며, 구간(3)은 마찰 커플링의 추가적인 기능(V+R)을 특징으로 한다. 구간(2)과 구간(3) 사이의 전이부는 원으로 표시되어 있다. 구간(1)은 낮은 속도차에서 낮은 로킹 모멘트를 가지고 급격한 코너링을 위한 것이며, 구간(2)은 로킹 효과가 넓은 범위의 속도차에 걸쳐서 핸들링 목적에 적절한 표준 작동 조건을 위한 것이며, 구간(3)은 높은 속도차에서 점진적으로 증가하는 로킹 효과를 갖는 증가된 마찰 조건을 위한 것이다. 한 쌍의 수직 화살표로 표시된 바와 같이, 점성 커플링의 기능은 예를 들어 판의 개수에 의해 변화될 수 있다. 마찬가지로 한 쌍의 수평 화살표로 표시된 바와 같이, 마찰 커플링의 기능은 예를 들어 스프링 강도에 의해 변화될 수 있다. 점선으로 그려진 여러 곡선은 예로서 표시되었다.

본 발명에 따르면, 점성 커플링의 형태이면서 속도차가 작은 경우에도 단기간의 반응 시간 후에 공지의 로킹 효과를 형성하고, 속도차가 보다 큰 경우에는 이에 따른 마찰 요건을 증가시켜 보다 큰 로킹 효과를 야기하는 타입의 커플링을 제공할 수 있다.

Claims

2개의 부품(11, 12, 51, 52)들이 서로에 대해 상대 회전할 때 2개의 부품(11, 12, 51, 52)들 사이에 로킹 효과를 발생시키는 것을 목적으로 하는, 상호 내측에 지지되어 공통 종축 둘레로 회전 가능하며 고점성 유체로 충전된 환형 챔버(13, 53)를 형성하는 2개의 부품(11, 12, 51, 52)을 포함하는, 자동 커플링에 있어서,

환형 챔버(13, 53) 내에서, 상기 환형 챔버를 2개의 격실(32, 33, 72, 73)로 분할하고 환형 챔버(13, 53) 내에서 구동 요소(25, 26, 65, 66)에 의해 회전식으로 고정되어 축방향으로 이동 가능한 방식으로 부품들 중 제1 부품(11, 51)과 연결되고 원통형 외측면(34, 74)에 의해 부품들 중 제2 부품(12, 52)의 원통형 대향면(19, 59) 내로 결합되는 환형 피스톤(14, 54)이 배치되고,

외측면(34, 74)과 대향면(19, 59)의 사이에, 종축에 대해 나선형으로 연장되며 환형 피스톤(14, 54)에 의해 분리된 2개의 격실(32, 33, 72, 73)들을 서로에 대해 연결시키는 적어도 하나의 전단 채널이 제공되고,

환형 챔버(13, 53)의 단부면(20, 21, 60, 61)이 부품들 중 제2 부품(12, 52)에 의해 형성되고,

환형 피스톤(14, 54)이 제동력을 발생시키기 위한 목적으로 단부면(36, 37, 76, 77)에 의해 환형 챔버(13, 53)의 단부면(20, 21, 60, 61)에서 지지될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동 커플링.
제1항에 있어서, 환형 피스톤(14, 54)과 부품들 중 제1 부품(11, 51) 사이에, 환형 피스톤(14, 54)을 환형 챔버(13, 53) 내에서 축방향으로 중심 위치시키는 축방향으로 작용하는 스프링 수단(28, 29, 68, 69)이 배치된 것을 특징으로 하는 자동 커플링.
제1항 또는 제2항에 있어서, 환형 피스톤(14)의 단부면(36, 37) 및/또는 환형 챔버(13)의 단부면(20, 21)은 마찰 라이닝(38, 39)을 구비하고 상호 직접 접촉할 수 있는 것을 특징으로 하는 자동 커플링.
제1항 또는 제2항에 있어서, 환형 피스톤(54)의 단부면(76, 77)과 환형 챔버(53)의 단부면(60, 61)의 사이에, 회전식으로 고정되어 축방향으로 이동 가능한 방식으로 서로에 대해 회전 가능한 부품(51, 52)들의 제1 및 제2 부품과 교대로 연결되고 상호 직접 접촉할 수 있는 내측판(78) 및 외측판(79)의 세트가 배치된 것을 특징으로 하는 자동 커플링.
제4항에 있어서, 환형 피스톤(54)의 단부면(76, 77)과 직접 접촉하는 내측 또는 외측판(78, 79)은 상기 환형 피스톤에서와 같이 회전 가능한 부품(51, 52)들 중 동일한 부품에 회전식으로 고정된 방식으로 연결된 것을 특징으로 하는 자동 커플링.
제1항 또는 제2항에 있어서, 구동 요소는 상호 간격을 두고 결합되는, 회전 가능한 부품들 중 제1 부품(11, 51)의 종방향 치부(25, 65)와 환형 피스톤(14, 54)의 대향 치부(26, 66)로 구성된 것을 특징으로 하는 자동 커플링.
제1항 또는 제2항에 있어서, 회전 가능한 부품들 중 제2 부품(12, 52)의 대향면(19, 59)이 분리 삽입된 슬리브에 구비된 것을 특징으로 하는 자동 커플링.
제1항 또는 제2항에 있어서, 환형 피스톤(14, 54)의 원통형 외측면(34, 74)은 부품들 중 제2 부품(12, 52)의 대향면(19, 59)에 대해 접촉 없이 운행되는 것을 특징으로 하는 자동 커플링.
제1항 또는 제2항에 있어서, 종축에 대해 나선형으로 연장되는 적어도 하나의 전단 채널은 환형 피스톤 내의 홈(35, 75) 형상으로 제공되는 것을 특징으로 하는 자동 커플링.
제1항 또는 제2항에 있어서, 종축에 대해 나선형으로 연장되는 적어도 하나의 전단 채널은 하우징(12, 52)의 내측면 내의 홈(95) 형상으로 제공되는 것을 특징으로 하는 자동 커플링.
제1항 또는 제2항에 있어서, 환형 피스톤(14, 54) 내에, 이동 가능한 보정 피스톤(42, 82, 84)에 의해 폐쇄되는 적어도 하나의 보정 챔버(41, 81, 83)가 제공되는 것을 특징으로 하는 자동 커플링.
제1항 또는 제2항에 있어서, 허브(11, 51)는 환형 피스톤(14, 54)이 연결되는 회전 가능한 부품들 중 제1 부품을 형성하고, 배럴형 하우징(12, 52)은 환형 챔버(13, 53)의 단부면(20, 21, 60, 61)을 형성하는 회전 가능한 부품들 중 제2 부품을 형성하는 것을 특징으로 하는 자동 커플링.