KR100329688B1 - 관성저항부재를갖는스트래그원웨이클러치 - Google Patents

관성저항부재를갖는스트래그원웨이클러치 Download PDF

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KR100329688B1
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Abstract

개선된 원웨이 클러치(10)는 환형 내면(22)을 갖는 외부 레이스(16)와, 상기 외부 레이스에 동축상으로 배치된 환형 외면(20)을 갖는 내부 레이스(14)와, 내면(22)과 외면(20) 사이에 원주상으로 이격된 다수의 스프래그(18)와, 상기 환형면(20, 22) 사이의 환형 공간에 스프래그(18)를 보유하기 위한 스프래그 홀더(12)와, 상기 스프래그 홀더에 대하여 장착된 아치형으로 순응하는 결합면(36)을 갖는 다수의 관성 저항부재(30)를 포함한다. 아치형으로 순응하는 결합면(36)은 스프래그 홀더(12)와 내면(22) 및 외면(20) 중 하나와의 사이에 토크 또는 관성 저항 드래그를 제공하기 위하여 내면(22)과 외면(20)중 하나와 결합되어 있다.

Description

관성 저항 부재를 갖는 스프래그 원웨이 클러치
기술분야
본 발명은 구동부재와 피동부재 사이에 있는 토크 흐름 경로에시 토크 공급을 제어하기 위해 동심원의 레이스(race) 사이에 배치된 경사 이동 가능한 스프래그(tiltable sprag)를 갖는 원웨이 클러치(one-way clutch)에 관한 것이다.
배경기술
종래 스프래그 방식의 클러치는 동심원의 내부 및 외부 레이스와, 상기 레이스 사이에 배치된 다수의 스프래그와, 상기 스프래그를 장착하기 위해 때때로 케이지(cage)라고 불리는 홀더를 포함한다. 미국 특허 제2,824,635호 및 제4,998,605호에 도시된 바와 같은 클러치에서, 홀더는 원피스(one piece) 구조이고, 스프래그는 홀더 둘레에 정렬된 다수의 구멍 또는 윈도우(window)내에 장착된다. 미국 특허 제4,875,564호 및 제4,875,364호에 도시된 바와 같은 다른 클러치에서, 동심윈의 내부 및 외부 환형링이 홀더를 만들고, 유사한 방법으로 스프래그를 홀더에 장착한다. 양쪽 형식의 클러치에서, 스프래그는 동심원의 클러치 레이스와 결합하거나 분리되도륵 경사 이동이 가능하다. 어떤 회전 방향으로 운동할 때 스프래그가 경사 이동하여 클러치와 결합하여 이 클러치를 로크시키고, 상기 방향과 역방향으로 운동할 때는 클러치에서 분리되는 경사 이동을 하여 클러치의 오버런닝(overrunning)을 가능하게 한다.
이러한 클러치에서 보통 관성 저항 부재(inertia resistance member) 또는 드래그(drag) 부재라고 불리는 마찰력 부여부재는 가끔 홀더와 구동 레이스 사이에 설치되어, 구동 레이스가 갑작스럽게 가속 또는 감속되거나 또는 고속도에서 회전할 때 이 구동 레이스의 운동을 스프래그에 더욱 확실하게 전달한다.
미국 특허 제4,635,770호는 평행한 내부 및 외부 환형 밴드부에 의해 만들어진 홀더를 갖는 원웨이 클러치를 공개하고 있다. 연결부로써 정의된 하나의 환형밴드부의 일부분은 하나의 레이스면에서 지탱하는 평면부(planar portion)를 가지도록 절단되고 구부러지며, 이에 의해 마찰력 부여부재를 형성하게 된다.
미국 특허 제5,024,308호는 홀더의 축방향 단부가 랜스가공(lancing) 및 굽힘 작업에 의해 변경되어서 마찰력 부여부재를 만드는 방사상 돌출 굴곡부를 형성하머 상기 마찰력 부여부재가 홀더와 하나의 클러치 레이스간에 드래깅 토크(dragging torque)를 발생하는 구조의 원웨이 클러치를 공개하고 있다.
원웨이 클러치에서 관성 저항 또는 드래그 부재를 위한 다른 디자인은 평면의 마찰 결합면을 갖는 금속 스프링형 요소로 구성되어 있는 드래그 클립을 사용하고 있다. 이러한 클립은 홀더 주위에 있는 정렬된 구멍 또는 윈도우내에 장착되어 홀더와 외부 클러치 레이스간에 드래깅 토크를 제공한다. 이러한 드래그 부재의 결합면은 주로 평면이므로, 레이스 형태에 양호하게 순응하지 못한다.
발명의 개요
본 발명의 목적은 인덱싱(indexing)을 최적화하며 또한 제작과 클러치와의 조립을 간단하게 만드는 개량된 관성 저항 또는 드래그 부재를 갖는 개량된 원웨이 클러치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 레이스면에 양호하게 순응하는 개량된 관성 저항 또는 드래그 부재를 갖는 개량된 원웨이 클러치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 레이스에 순응하는 레이스 결합면을 갖는 개량된 관성 저항 또는 드래그 부재를 갖는 개량된 원웨이 클러치를 제공하는데 있다.
본 발명의 더욱 다른 목적은 관성 저항 부재의 재료와 양의 선택에 의해 증대하는 토크를 용이하게 조절할 수 있도록 개량된 관성 저항 또는 드래그 부재를갖는 개량된 원웨이 클러치를 제공하는데 있다.
본 발명의 더욱 더 다른 목적은 측방향에서 레이스면에 순응하는 접촉을 제공하는 아치형 축방향 횡단면을 갖는 개량된 관성 저항 또는 드래그 부재를 갖는 개량된 원웨이 클러치를 제공하는데 있다.
여전히 본 발명의 다른 목적은 레이스면에 순응하는 접촉을 제공하는 순응적인 탄성체의 개량된 관성 저항 또는 드래그 부재를 갖는 개량된 원웨이 클러치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 관성 저항 또는 드래그 부재가 레이스면의 윤활유 구멍을 통과할 때 개량된 인덱싱을 갖는 개량된 관성 저항 또는 드래그 부재를 갖는 개량된 원웨이 클러치를 제공하는데 있다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적을 달성하기 위해서, 개량된 원웨이 클러치는 환형 내면(annular inner surface)을 갖는 외부 레이스와, 환형 외면(annular outer surface)을 갖는 내부 레이스를 포함한다. 내부 레이스는 외부 레이스와 동축상에서 배치된다. 다수의 스프래그가 내면과 외면 사이에서 소정의 간격으로 떨어져 원주상에 배치된다. 스프래그는 두 레이스 사이에 토크를 전달하기 위하여 내면 및 외면에 대하여 원주 방향(peripheral direction)으로 기울어짐으로써 내면 및 외면과 결합될 수 있다.
스프래그를 배치하기 위한 스프래그 홀더의 주위에 원주 방향으로 이격된 다수의 구멍 또는 윈도우를 포함하는 스프래그 홀더 또는 케이지가 레이스 사이의 환형 공간내에 장착된다. 아치형으로 순응하는 결합면을 각각 가지는 다수의 관성저항 또는 드래그 부재가 스프래그 홀더상에 장착된다. 아치형으로 순응하는 결합면들은 각각 외부 또는 내부 레이스의 내면 또는 외면 중 하나와 결합하여 스프래그 홀더와 내면 및 외면중 하나와의 사이에 토크 저항 드래그를 제공하게 된다.
본 발명의 한 실시예에서, 관성 저항 부재는 금속성 재료의 대체로 아치형 횡단면을 갖는 기다란 와이어폼(wireform) 요소이다. 상기 와이어폼 요소는 스프래그 홀더에 상기 부재를 축방향 배치로서 장착하기 위한 제 1 및 제 2 단부를 갖는다. 제 1 단부와 제 2 단부간의 결합부는 아치형으로 순응하는 결합면을 만든다. 바람직하게도 기다란 와이어폼 요소는 스프링강으로 제조된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 관성 저항부재는 레이스면의 형상에 순응하도록 탄성적으로 변형함으로써 아치형으로 순응하는 결합면을 만드는 단부를 갖는 고온저항 탄성체로 제조된 탄성 요소(elastomeric elements)이다. 탄성체의 관성 저항부재는 스프래그 홀더 주위의 윈도우내에 배치되거나 또는 다른 방법으로 장착될 수 있다. 바람직하게도 탄성 요소는 니트릴(nitryl) 고무, 실리콘, 플루오르일래스토머(fluoroelastomer), 폴리아크릴레이트(polyacrylate) 또는 네오프렌(neoprene)으로 구성된다.
각각의 실시예에서 개별적인 클러치 레이스의 내면 및 외면 중 어느 하나와 홀더와의 사이에 드래그 저항 토크의 조정은 홀더 주위에 배치된 탄성 요소의 디자인 및 구성이나 또는 와이어폼 요소의 양 및 탄성율에 의하여 수행된다.
다른 실시예에서, 홀더는 레이스의 내면과 외면 사이에서 원주 방향에 관하여 스프래그의 양측면을 지탱하는 동심원의 내부 및 외부 환형 밴드부를 포함한다.상기 밴드부는 스프래그를 수령하기 위해 주위에 원주상으로 이격된 다수의 윈도우를 포함한다. 아치형으로 순응하는 결합면을 갖는 다수의 와이어폼 또는 탄성체 관성 저항부재는 홀더와 관련된 레이스면 사이에 관성 저항 또는 드래그를 제공하기 위한 적어도 하나의 밴드에 장착된다.
본 발명의 상기 목적 및 다른 목적, 특징 및 개선점은 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 양호하게 실시하는 아래 설명으로부터 용이하게 이해될 것이다.
실시예
제 1 도에서, 본 발명에 의해 제작된 개선된 원웨이 클러치는 참고부호(10)로 지칭되어 있다. 클러치(10)는 개선된 관성 저항 또는 드래그 요소가 장착되는 홀더 또는 케이지(l2)를 포함한다.
제 1 도에 도시한 바와 같이, 홀더(12)는 클러치(10)를 형성하기 위해 점선으로 도시된 동심원의 내부 및 외부 레이스(14, 16) 사이에 배치된다. 레이스(14, 16)는 실제로 원통형이며 동심원으로 장착된다. 각각의 레이스(14, 16)는 관련된 회전부재(도시되지 않음)와 개별적으로 연결되도록 응용되어 있다. 다수의 토크 결합부재 또는 스프래그(18)는 레이스(14, 16) 사이에 배치된다. 각각의 스프래그(18)에는, 이 스프래그가 기울어져 레이스와 결합할 때 내부 레이스(14)의 외면(20)과 외부 레이스(16)의 내면(22)에 끼어 들게 되는 동심원의 한 쌍의 쐐기면(wedging surfaces)이 제공되어 있다.
제 1 도 내지 6도에 도시한 바와 같이, 홀더(12)는 투피스(two piece) 구조이며, 내부 및 외부 레이스(14, 16) 사이에서 원주 방향에 관하여 스프래그(18)의양측면을 지탱하기 위한 동심원의 내부 및 외부 환형 밴드부(24, 26)로 구성된다. 상기 환형 밴드부(24, 26)는 스프래그(18)를 보유하기 위해 원주상으로 이격된 다수의 구멍 또는 윈도우(28)를 포함한다.
아치형으로 순응하는 결합면을 각각 가지는 다수의 관성 저항 부재 또는 드래그 부재(30)는 외부 환형 밴드부(26)에 장착된다. 관성 저항 부재(30)는 제 1 도 내지 4 도 및 7 도의 실시예에서는 스프래그 홀더(12)에서 축방향 배치 상태로 와이어폼 요소를 장착하기 위해 제 1 및 제 2 단부(34)를 갖는 금속성 재료의 기다란 와이어폼 요소(32)로서 형성된다. 또한 기다란 와이어폼 요소(32)는 외부 레이스(16)의 내면(22)과 결합하기 위해 아치형으로 순응하는 결합면을 갖춘 결합부(36)를 가진다. 바람직하게도, 기다란 와이어폼 요소(32)는 스프링강으로 구성된 그룹에서 선택된 금속성 재료로 되어 있다. 기다란 와이어폼 요소(32)가 외부 레이스(16)의 내면(22)과 결합하기 위해 외부 환형 밴드부(26)에 장착되어 있는 것처럼 도시되어 있지만, 이러한 요소들은 내부 레이스(14)의 외면(20)과 결합하기 위해 내부 환형 밴드부(24)에 유사한 방식으로 장착될 수 있다.
상기 기다란 와이어폼 요소(32)는 아치형 횡단면을 가지지만, 둥근 횡단면을 가질 수도 있다. 축방향으로 배치된 와이어폼 요소(32)는 이 요소와 접촉된 레이스간에 마찰력을 제공하기 위하여 외부 레이스(16)의 내면(22)이나 또는 내부 레이스(14)의 외면(20)에 지탱된다. 기다란 와이어폼 요소(32)가 아치형 횡단면이기 때문에, 상기 요소들은 관련된 레이스면에 일치하도록 결합하므로 순응성이 개선된다. 관성 저항 부재(30)의 와이어폼 구조는 홀더에 용이하게 장착하기 위해 관성저항 부재가 변형이 가능하도록 되어 있다. 홀더(12)와 관련된 레이스(14, 16)간의 마찰력은 사용한 스프링강의 형식과, 홀더가 레이스 사이에 삽입될 때 관성 저항 부재가 겪는 방사상 방향에서의 변위량에 의존하여 증가 또는 감소될 수 있다. 또한 마찰력은 홀더(12)에 장착된 기다란 와이어폼 요소(32)의 갯수를 변경시킴으로써 변화될 수 있다.
제 1 도를 계속 참고하면, 기다란 와이어폼 요소(32)는 외부 환형 밴드(26)에서 윈도우(28) 사이에 형성된 애퍼츄어(aperture)(38)내에 장착된다. 다른 방법으로서, 제 2 도에 도시한 바와 같이, 기다란 와이어폼 요소(32)는 윈도우(28)의 연장부로서 형성된 슬롯(40)내에 장착된다. 제 3 도 및 4 도에서 외부 환형 밴드부(26)는 밴드의 한 단부에서 똑바르게 서서 작은 높이를 갖는 플랜지(42)를 가진다. 노치(notch)(44)가 원도우(28) 사이에서 플랜지(42)와 환형 밴드부(26)의 양쪽 측면에 형성되어 있어서, 단부(34)와 상기 노치(44)와의 결합에 의하여 기다란 와이어폼 요소가 상기 환형 밴드부에 장착된다.
제 5 도 및 6 도는 홀더(12)의 다른 실시예를 도시하며, 여기서 다수의 관성저항부재(30)는 고온 저항 탄성체로 제조된 탄성 요소(46)로 되어 있다. 상기 고온 저항 탄성체는 환형 밴드부(24, 26)의 한쪽 또는 양쪽에 장착되고, 레이스면에 아치형으로 순응하기 위하여 외부 레이스(16)의 내면(22)과 내부 레이스(14)의 외면(20)중 하나와 결합하는 동안 아치형으로 순응하는 결합면을 만들도록 변형하는 단부(48)를 가진다. 바람직하게도, 탄성 요소(46)의 탄성체 재료는 니트릴 고무, 실리콘, 플루오르일래스토머, 폴리아크릴레이트 및 네오프렌으로 구성된 그룹에서선택된다. 이러한 재료들은 장기간 마모 특성을 발휘하면서도 관련된 레이스(14, 16)에 마찰 관성을 제공할 수 있다.
기다란 와이어폼 요소(32)와 마찬가지로, 탄성 요소(46)는 외부 레이스(20)의 내면(22) 또는 내부 레이스(14)의 외면(20)과 마찰 결합을 제공하도록 장착될 수 있다. 탄성 요소는 스프래그(18)에 소유되지 않고 윈도우(28)에 장착될 수 있으며, 또는 제 5 도 및 6 도에 도시한 바와 같이 다른 방법으로 장착될 수 있다.
제 5 도에서, 탄성 요소(46)는 내부 레이스(14)와 외부 레이스(16) 사이에서 양쪽에 마찰력을 공급하는 것처럼 도시되어 있다. 제 6 도에서, 탄성 요소(46)는 외부 레이스(16)의 내면(22)과 마찰 결합하기 위해 이격된 구멍 또는 윈도우(28) 사이에서 외부 환형 밴드부(26)에 장착된다. 드래그 양 또는 관성력에 대한 특별한 디자인 기준은 어떠한 주어진 클러치(10)에 합체된 저항부재의 개수를 변경시킴으로써 충족될 수 있다. 따라서, 개선된 홀더를 포함하는 클러치 조립체는 공지된 종래 기술의 클러치 조립체에 비해 디자인을 고려할 때 더욱 큰 융통성(versatility)을 발휘하며 또 적용시키기가 용이하다.
제 7 도 및 8 도에서, 홀더(12')는 그 주변에 스프래그(18')를 수령하는 다수의 이격된 구멍 또는 윈도우를 포함하는 원피스 구조이다. 제 7 도에서, 기다란 와이어폼 요소(32)는 전술한 바와 같이 구멍(또는 윈도우) 사이에서 홀더(12')에 장착된다. 제 8 도에서, 탄성 요소(46)는 구멍(또는 윈도우) 사이에서 홀더(12')의 외주면에 장착된다.
제 9 도 내지 13 도는 탄성 요소(46)가 취할 수 있는 다양한 구조를 도시한다. 탄성 요소(46)의 형태는 외부 레이스(16)의 내면(22) 또는 내부 레이스(14)의 외면과 홀더(12, 12') 사이에 부여된 마찰력의 양에 영향을 끼치도록 변경될 수도 있다.
본 발명을 실시하는 양호한 실시예를 상세히 설명하였지만, 본 발명에 숙련된 자는 첨부한 청구범위에 따라 여러가지 다른 디자인 및 실시예를 인식할 것이다.
제 1 도는 다수의 스프래그(sprag)의 양측면을 지탱하기 위한 동심원의 내부 및 외부 환형 밴드부로 구성된 홀더 조립체를 포함하며, 또한본 발명에 따라 제작되어 홀더상에 장착된 다수의 와이어폼(wireform) 관성 저항 부재를 도시하는 클러치의 사시도.
제 2 도는 와이어폼 관성 저항 부재의 다른 장착 형태를 도시하는 다른 원웨이 클러치 홀더 조립체의 부분 사시도.
제 3 도는 와이어폼 관성 저항 부재를 위한 다른 장착 형태를 도시하는 하나의 환형 밴드부의 부분 평면도.
제 4 도는 제 3 도에 도시된 와이어폼 관성 저항 부재의 장착 형태를 상세히 도시하는 단면도.
제 5 도는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제작되어 동심원의 환형 밴드상에 장착된 탄성체의 관성 저항부재를 도시하는 원웨이 클러치를 위한 다른 홀더 조립체의 단면도.
제 6 도는 환형 밴드상에 장착된 다른 형태의 탄성체의 관성 저항부재를 갖는 다른 홀더의 단면도.
제 7 도는 다수의 스프래그를 장착하기 위한 원피스 홀더 조립체와 상기 홀더상에 장착된 다수의 와이어폼 관성 저항부재를 도시하는 원웨이 클러치의 사시도.
제 8 도는 홀더상에 장착된 다수의 탄성체의 관성 저항 부재를 도시하는 원웨이 클러치를 위한 다른 원피스 홀더 조립체의 부분 측면도.
제 9 도 내지 13 도는 여러 가지 형상으로 도시된 본 발명의 탄성체의 관성 저항 부재의 사시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 원웨이 클러치(one-way clutch)
12 : 홀더 14, 16 : 레이스(race)
18 : 스프래그(sprag) 20 : 외면
22 : 내면 30 : 관성 저항 부재
32 : 와이어폼 요소(wireform element)
46 : 탄성 요소(elastomeric element)

Claims (9)

  1. 원웨이 클러치(one-way clutch)에 있어서,
    환형 내면을 갖는 외부 레이스와;
    환형 외면을 가지며 상기 외부 레이스와 동축상으로 배치된 내부 레이스와;
    상기 내면과 외면 사이에서 원주상으로 소정 간격으로 이격되어 있으며, 상기 두 레이스 사이에 토크를 전달하기 위하여 상기 내면 및 외면에 대하여 원주 방향으로 기울어짐으로써 내면 및 외면과 결합될 수 있는 다수의 스프래그(sprag)와;
    상기 환형 내면과 외면 사이의 환형 공간에서 상기 스프래그를 보유하기 위한 스프래그 홀더와;
    상기 스프래그 홀더의 주위에 장착된 아치형으로 순응하는 결합면을 갖는 금속성 재료의 다수의 기다란 와이어폼 요소(elongated wireform elements)를 구비하고;
    상기 결합면은 상기 스프래그 홀더와, 내면 및 외면중 하나와의 사이에 토크 또는 관성 저항 드래그(drag)를 제공하기 위하여 상기 내면 및 외면중 하나와 결합하고, 상기 와이어폼 요소는 스프래그 홀더에 축방향 배치로 상기 와이어폼 요소를 장착하기 위한 제1 단부 및 제2 단부를 가지며 또한 상기 제1 단부와 제2 단부 사이에서 상기 결합면을 형성하는 결합부를 가지는 원웨이 클러치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속성 재료는 스프링강(spring steel)인 원웨이 클러치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 외부 레이스의 내면에서 지탱되며 인덱싱의 조절(controlled indexing)을 가능하게 하는 원웨이 클러치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 내부 레이스의 외면에서 지탱되며 인덱싱의 조절(controlled indexing)을 가능하게 하는 원웨이 클러치.
  5. 원웨이 클러치(one-way clutch)에 있어서,
    환헝 내면을 갖는 외부 레이스와;
    환형 외면을 가지며 상기 외부 레이스와 동축상으로 배치된 내부 레이스와;
    상기 내면과 외면 사이에서 원주상으로 소정 간격으로 이격되어 있으며, 상기 두 레이스 사이에 토크를 전달하기 위하여 상기 내면 및 외면에 대하여 원주 방향으로 기울어짐으로써 내면 및 외면과 결합될 수 있는 다수의 스프래그(sprag)와;
    상기 내면과 외면 사이에서 윈주 방향에 대하여 스프래그를 지탱하기 위한 동심원의 내부 및 외부 환형 밴드부를 포함하며, 상기 환형 내면과 외면 사이의 환형 공간에서 상기 스프래그를 보유하기 위한 스프래그 홀더와;
    상기 스프래그 홀더의 주위에 장착된 아치형으로 순응하는 결합면을 갖는 금속성 재료의 다수의 기다란 와이어폼 요소(elongated wireform elements)를 구비하고;
    상기 결합면은 상기 스프래그 홀더와, 내면 및 외면중 하나와의 사이에 토크 또는 관성 저항 드래그(drag)를 제공하기 위하여 상기 내면 및 외면중 하나와 결합하고, 상기 와이어폼 요소는 스프래그 홀더에 축방향 배치로 상기 와이어폼 요소를 장착하기 위한 제1 단부 및 제2 단부를 가지며 또한 상기 제1 단부와 제2 단부 사이에서 상기 결합면을 형성하는 결합부를 가지는 원웨이 클러치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 금속성 재료는 스프링강(spring steel)인 원웨이 클러치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 금속성 재료는 청동 및 황동으로 구성된 그룹에서 선택되는 원웨이 클러치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 외부 레이스의 내면에서 지탱되며 인덱싱의 조절(controlled indexing)을 가능하게 하는 원웨이 클러치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 내부 레이스의 외면에서 지탱되며 인덱싱의 조절(controlled indexing)을 가능하게 하는 원웨이 클러치.
KR1019940013690A 1993-07-08 1994-06-17 관성저항부재를갖는스트래그원웨이클러치 KR100329688B1 (ko)

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