KR100904418B1 - 클러치-브레이크 어셈블리 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 동력을 전달하여 축을 회전시키거나, 또는 그 회전을 억제하기 위한 동력을 전달하는 데 사용되는 클러치-브레이크 어셈블리에 관한 것으로서,
축(24)을 수용하는 중앙 개구부(78)를 갖는 베이스 부재(70)와; 베이스 부재(70)와 연결되고, 이에 대하여 상대 이동함으로써, 상기 축(24)에 대한 구동력 발생원인 플라이휠(22)과 연결 가능한 클러치 면(154)과; 베이스 부재(70)와 연결되고, 이에 대하여 상대 이동함으로써, 정지 부재(30)과 연결 가능한 브레이크 면(166)과; 베이스 부재(70)와 연결되고, 제1 방향으로 이동하여 마찰면(152)을 가압하는 반면, 제2 방향으로 이동하여 마찰면(164)을 가압하는 피스톤(108)과; 상기 베이스 부재(70) 및 축(24)과 결합함으로써 유체 유입 경로를 적어도 부분적으로 결정짓게 되며, 상기 축(24)과 베이스 부재(70)에 대하여 리테이너 부분(296, 422)을 가압하는 액츄에이터(298, 356, 502)을 구비한 씨일 어셈블리(244, 350, 450)를 포함하여 구성됨으로써, 단일 어셈블리 형태로서 클러치 및 브레이크 역할을 동시에 수행할 수 있는 매우 독특한 효과를 나타낸다.
클러치, 브레이크, 커넥터 어셈블리, 씨일 어셈블리
Description
도 1은, 축을 회전시키거나 또는 그 회전을 억제하는 동력을 전달하기 위한 본 발명 제1 실시예에 따른 클러치-브레이크 어셈블리 장착 상태를 나타낸 개략 단면도,
도 2 는, 축을 회전시키거나 또는 그 회전을 억제하는 동력을 전달하기 위한 본 발명 제2 실시예에 따른 클러치-브레이크 어셈블리 장착 상태를 나타낸 개략 단면도,
도 3 은, 상기 도 1 및 도 2 의 클러치-브레이크 어셈블리의 개략 사시도,
도 4 는, 상기 도 1 및 도 2 의 클러치-브레이크 어셈블리의 평면도,
도 5 는, 베이스 부재; 피스톤; 리액션 부재; 및 피스톤을 밀어부치는 힘을 가해주는 다수의 스프링 사이의 관계를 나타내는, 상기 도 4 에 있어서의 5-5선 단면도,
도 6 은, 상기 클러치-브레이크 어셈블리 구성 요소들 사이의 관계를 또한 나타내는, 상기 도에 있어서의 6-6선 부분 단면도,
도 7 은, 상기 클러치-브레이크 어셈블리가 도 1 의 배치 상태일 때, 베이스 부재에 대한 커넥터 어셈블리 및 씨일 어셈블리의 관계를 나타내는 부분 확대 단면도,
도 8 은, 상기 커넥터 어셈블리 및 씨일 어셈블리의 구성을 또한 나타내는, 상기 도 7 의 부분 확대 단면도,
도 9 는, 상기 클러치-브레이크 어셈블리가 도 2 의 배치 상태일 때, 베이스 부재에 대한 커넥터 어셈블리 및 씨일 어셈블리의 관계를 나타내는, 상기 도 7 에 해당하는 부분 확대 단면도,
도 10 은, 도 7 내지 도 9 의 씨일 어셈블리 일부를 나타내는 사시도,
도 11 은, 상기 도 10 의 씨일 어셈블리 일부를 나타내는 분해도로서, 씨일 어셈블리의 본체 또는 리테이너 부분과, 베이스 부재와 맞물림 및/또는 상기 도 1 의 축과 맞물리도록 상기 리테이너 부분을 가압하는 데 사용되는 액츄에이터 사이의 관계를 나타내는 도면,
도 12 는, 제2 실시예의 씨일 어셈블리 일부를 나타내는 사시도,
도 13 은, 상기 도 12 의 씨일 어셈블리의 액츄에이터과 본체 사이의 관계를 나타내는 부분 단면도,
도 14 는, 제3 실시예의 씨일 어셈블리를 나타내는 분해 사시도,
도 15 는, 상기 도 5 의 일부를 나타내는 확대 단면도로서, 상기 클러치-브레이크 어셈블리 상의 베이스 부재, 피스톤 및 동력 전달 부재 사이의 관계를 나타내는 도면,
도 16 은, 상기 도 15 의 동력 전달 부재를 발췌하여 나타내는 단면도,
도 17 은, 상기 클러치-브레이크 어셈블리의 조립 방법을 나타내는 개략적 분해 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20 : 클러치-브레이크 어셈블리 22 : 플라이휠
24 : 축 70 : 베이스 부재
108 : 피스톤 244, 350, 450 : 씨일 어셈블리
도 2 는, 축을 회전시키거나 또는 그 회전을 억제하는 동력을 전달하기 위한 본 발명 제2 실시예에 따른 클러치-브레이크 어셈블리 장착 상태를 나타낸 개략 단면도,
도 3 은, 상기 도 1 및 도 2 의 클러치-브레이크 어셈블리의 개략 사시도,
도 4 는, 상기 도 1 및 도 2 의 클러치-브레이크 어셈블리의 평면도,
도 5 는, 베이스 부재; 피스톤; 리액션 부재; 및 피스톤을 밀어부치는 힘을 가해주는 다수의 스프링 사이의 관계를 나타내는, 상기 도 4 에 있어서의 5-5선 단면도,
도 6 은, 상기 클러치-브레이크 어셈블리 구성 요소들 사이의 관계를 또한 나타내는, 상기 도에 있어서의 6-6선 부분 단면도,
도 7 은, 상기 클러치-브레이크 어셈블리가 도 1 의 배치 상태일 때, 베이스 부재에 대한 커넥터 어셈블리 및 씨일 어셈블리의 관계를 나타내는 부분 확대 단면도,
도 8 은, 상기 커넥터 어셈블리 및 씨일 어셈블리의 구성을 또한 나타내는, 상기 도 7 의 부분 확대 단면도,
도 9 는, 상기 클러치-브레이크 어셈블리가 도 2 의 배치 상태일 때, 베이스 부재에 대한 커넥터 어셈블리 및 씨일 어셈블리의 관계를 나타내는, 상기 도 7 에 해당하는 부분 확대 단면도,
도 10 은, 도 7 내지 도 9 의 씨일 어셈블리 일부를 나타내는 사시도,
도 11 은, 상기 도 10 의 씨일 어셈블리 일부를 나타내는 분해도로서, 씨일 어셈블리의 본체 또는 리테이너 부분과, 베이스 부재와 맞물림 및/또는 상기 도 1 의 축과 맞물리도록 상기 리테이너 부분을 가압하는 데 사용되는 액츄에이터 사이의 관계를 나타내는 도면,
도 12 는, 제2 실시예의 씨일 어셈블리 일부를 나타내는 사시도,
도 13 은, 상기 도 12 의 씨일 어셈블리의 액츄에이터과 본체 사이의 관계를 나타내는 부분 단면도,
도 14 는, 제3 실시예의 씨일 어셈블리를 나타내는 분해 사시도,
도 15 는, 상기 도 5 의 일부를 나타내는 확대 단면도로서, 상기 클러치-브레이크 어셈블리 상의 베이스 부재, 피스톤 및 동력 전달 부재 사이의 관계를 나타내는 도면,
도 16 은, 상기 도 15 의 동력 전달 부재를 발췌하여 나타내는 단면도,
도 17 은, 상기 클러치-브레이크 어셈블리의 조립 방법을 나타내는 개략적 분해 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20 : 클러치-브레이크 어셈블리 22 : 플라이휠
24 : 축 70 : 베이스 부재
108 : 피스톤 244, 350, 450 : 씨일 어셈블리
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[기술분야]
본 발명은 동력을 전달하여 축을 회전시키거나 또는 그 회전을 억제하기 위한 동력을 전달하는 데 사용되는 클러치-브레이크 어셈블리(assembly)에 관한 것이다.
공지된 구조의 클러치-브레이크 어셈블리는 축 상의 홈과 당해 클러치-브레이크 어셈블리 상의 홈에 동시에 끼워진 하나의 키이(key)에 의하여 상기 축과 연결되어 있다. 상기 클러치-브레이크 어셈블리를 고압 하의 유체 공급원과 연결시키거나 또는 그로부터 해제시키기 위한 유체 연결부에는 다양한 형태의 씨일(seal) 어셈블리가 사용된다. 이러한 공지의 클러치-브레이크 어셈블리는 캔 제조기(can-making machine), 프레스 구동장치(press drive), 전단기 구동장치(shear drive) 등에 장착된다. 공지 구조의 클러치-브레이크 어셈블리들은 미국 특허 제5,046,593호 및 제5,257,684호 및 제5,577,581호에 개시되어 있다.
본 발명은 동력을 전달하여 축을 회전시키거나 또는 그 회전을 억제하기 위한 동력을 전달하는 데 사용되는 클러치-브레이크 어셈블리(assembly)에 관한 것이다.
공지된 구조의 클러치-브레이크 어셈블리는 축 상의 홈과 당해 클러치-브레이크 어셈블리 상의 홈에 동시에 끼워진 하나의 키이(key)에 의하여 상기 축과 연결되어 있다. 상기 클러치-브레이크 어셈블리를 고압 하의 유체 공급원과 연결시키거나 또는 그로부터 해제시키기 위한 유체 연결부에는 다양한 형태의 씨일(seal) 어셈블리가 사용된다. 이러한 공지의 클러치-브레이크 어셈블리는 캔 제조기(can-making machine), 프레스 구동장치(press drive), 전단기 구동장치(shear drive) 등에 장착된다. 공지 구조의 클러치-브레이크 어셈블리들은 미국 특허 제5,046,593호 및 제5,257,684호 및 제5,577,581호에 개시되어 있다.
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본 발명은 축을 수용하는 중앙 개구부가 구비된 베이스(base) 부재를 포함하는 클러치-브레이크 어셈블리에 관한 것이다. 클러치 면은 상기 베이스 부재에 대하여 이동 가능하다. 브레이크 면 또한 베이스 부재에 대하여 이동 가능하다. 피스톤(piston)은 상기 베이스 부재에 대하여 제1 방향으로 이동 가능하여, 상기 클러치 면에 대하여 제1 마찰면을 가압함으로써 당해 클러치 면으로부터 동력이 전달되도록 한다. 상기 피스톤은 또한 제2 방향으로 이동 가능하여, 상기 브레이크 면에 대하여 제2 마찰면을 가압할 수도 있다.
클러치-브레이크 어셈블리의 베이스 부재를 축과 연결하는 데는 웨지(wedge) 부재를 사용할 수도 있다. 액츄에이터(actuator)는 상기 베이스 부재에 대하여 웨지 부재를 상대 이동시켜, 이들 베이스 부재 및 축으로 하여금 베이스 부재 중심축을 회전중심으로 하여 함께 회전하도록 상호 연결시키는 역할을 한다.
씨일 어셈블리가 구비됨으로써, 유체 압력이 유입되는 경로가 결정된다. 씨일 어셈블리는, 씨일 요소가 배치된 환형 홈의 크기를 감소시키는 액츄에이터를 포함할 수도 있다. 상기 씨일 어셈블리는 또한, 베이스 부재의 외면 및/또는 축을 가압함으로써 축에 대한 씨일 어셈블리의 상대 이동을 지연시키는 리테이너 부분을 구비할 수도 있다.
다수의 동력 전달 부재가 구비됨으로써, 상기 클러치-브레이크 어셈블리의 구성 요소들 사이로 동력을 전달한다. 동력이 작용하는 면 상에는, 상기 동력 전달 부재를 적어도 부분적으로 포함하는 탄성 부재가 구비될 수도 있다. 이들 동력 전달 부재는, 클러치-브레이크 어셈블리의 구성 요소들에 대하여 압력을 가하는 스프링들 주위로 연장되며, 또한 이들 스프링을 적어도 부분적으로 포함할 수도 있다.
상기 클러치-브레이크 어셈블리는 다수의 안내 부재를 사용하여 조립할 수도 있다. 이들 안내 부재는, 클러치-브레이크 어셈블리의 구성 요소들과 맞물림으로써, 당해 클러치-브레이크 어셈블리의 구성 요소들 사이의 위치 결정이 용이하도록 한다.
본 발명은 이미 언급한 또는 미언급한 다수의 특장점을 갖고 있다. 각각의 특장점 단독으로 또는 둘 이상의 특장점을 서로 조합하여 이용할 수도 있다. 또한, 본 발명이 갖는 하나 이상의 특장점을 유사 장치에 있어서의 공지 구조와 조합하여 이용할 수도 있다.
이하, 본 발명 실시예의 클러치-브레이크 어셈블리를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
클러치-브레이크 어셈블리의 베이스 부재를 축과 연결하는 데는 웨지(wedge) 부재를 사용할 수도 있다. 액츄에이터(actuator)는 상기 베이스 부재에 대하여 웨지 부재를 상대 이동시켜, 이들 베이스 부재 및 축으로 하여금 베이스 부재 중심축을 회전중심으로 하여 함께 회전하도록 상호 연결시키는 역할을 한다.
씨일 어셈블리가 구비됨으로써, 유체 압력이 유입되는 경로가 결정된다. 씨일 어셈블리는, 씨일 요소가 배치된 환형 홈의 크기를 감소시키는 액츄에이터를 포함할 수도 있다. 상기 씨일 어셈블리는 또한, 베이스 부재의 외면 및/또는 축을 가압함으로써 축에 대한 씨일 어셈블리의 상대 이동을 지연시키는 리테이너 부분을 구비할 수도 있다.
다수의 동력 전달 부재가 구비됨으로써, 상기 클러치-브레이크 어셈블리의 구성 요소들 사이로 동력을 전달한다. 동력이 작용하는 면 상에는, 상기 동력 전달 부재를 적어도 부분적으로 포함하는 탄성 부재가 구비될 수도 있다. 이들 동력 전달 부재는, 클러치-브레이크 어셈블리의 구성 요소들에 대하여 압력을 가하는 스프링들 주위로 연장되며, 또한 이들 스프링을 적어도 부분적으로 포함할 수도 있다.
상기 클러치-브레이크 어셈블리는 다수의 안내 부재를 사용하여 조립할 수도 있다. 이들 안내 부재는, 클러치-브레이크 어셈블리의 구성 요소들과 맞물림으로써, 당해 클러치-브레이크 어셈블리의 구성 요소들 사이의 위치 결정이 용이하도록 한다.
본 발명은 이미 언급한 또는 미언급한 다수의 특장점을 갖고 있다. 각각의 특장점 단독으로 또는 둘 이상의 특장점을 서로 조합하여 이용할 수도 있다. 또한, 본 발명이 갖는 하나 이상의 특장점을 유사 장치에 있어서의 공지 구조와 조합하여 이용할 수도 있다.
이하, 본 발명 실시예의 클러치-브레이크 어셈블리를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
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개요
클러치-브레이크 어셈블리(20)(도 1)는 맞물림 상태와 해제 상태 사이에서 작동한다. 맞물림 상태일 때, 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 구동 부재로부터 종동 부재로 동력을 전달하는 역할을 한다.
도시된 바의 구동 부재는 원형 플라이휠(flywheel)(22)로서, 그 외주를 감아 연장된 벨트(26)에 의하여 구동된다. 종동 부재는, 상기 플라이휠(22)로부터 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 통하여 전달된 동력을 받아 그 길이 방향 중심축을 회전중심으로 하여 회전하는 금속재 축(24)이다. 이들 축(24) 및 플라이휠(22)은, 미국 특허 제5,577,581호에 개시된 것과 대체로 유사한 방식으로, 서로 상대 회전 가능하도록 베어링(28) 상에 장착된다. 그러나, 이들 플라이휠(22) 및 축(24)은 필요에 따라 다른 방식으로 장착할 수도 있다. 상기 플라이휠(22) 및 축(24)은 기타 공지 구조에 있어서의 일반적 구동 부재 및 종동 부재를 나타내는 것으로 이해함이 마땅하다.
해제 상태일 때, 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 정지 부재(30)으로부터의 동력을 전달함으로써 상기 축(24)의 회전을 억제한다. 정지 부재(30)는 정지 상태의 임의적 구조일 수도 있다. 해제 상태일 때, 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)가 이들 정지 부재(30) 및 축(24)을 상호 연결시키는 결과가 됨에 따라 축(24)은 회전하지 않는다.
상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 유체 압력, 즉 공기압에 의하여 상기 맞물림 상태로 된다. 유체 압력은 솔레노이드(solenoid) 작동식 밸브(valve)(36)에 의하여 공급 도관(34)으로부터 축(24) 중앙부의 통로(38)로 유입된다. 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 상기 축(24) 상의 통로(38)와 유체 연통 구조를 이룬다.
밸브(36)가 도 1 에 개략적으로 나타낸 바의 비작동 상태일 때, 상기 축(24) 상의 통로(38)와 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 머플러(muffler)(42)를 통하여 대기중으로 개방되어 있다. 이 때, 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 축(34)을 정지 부재(30)와 연결함으로써 그 회전을 억제한다.
밸브(36)의 작동과 동시에, 상기 공급 도관(34)은 축(24) 상의 통로(38)와 유체 연통 구조를 이루게 된다. 통로(38)를 통하여 클러치-브레이크 어셈블리(20)로 유입된 유체 압력은 당해 클러치-브레이크 어셈블리를 맞물림 상태로 작동시킨다. 클러치-브레이크 어셈블리(20)가 맞물림 상태일 때, 이 클러치-브레이크 어셈블리를 통하여 상기 플라이휠(22)로부터 축(24)으로 동력이 전달되어 당해 축을 그 길이 방향 중심축을 회전중심으로 하여 회전시킨다. 상기 축(24)에는 다양한 형태의 장비를 연결할 수 있다. 예컨대, 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 이용하여 캔 제조기로 동력을 전달할 수도 있다.
캔 제조 과정중에 있어서, 제조기의 구성 요소들로부터 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)로 전달되는 부하는 + 12,500 파운드·인치(pound inch) 내지 - 2,500 파운드·인치 사이의 범위에서 변한다. 645 rpm 또는 그 이상의 속도로 회전하는 클러치-브레이크 어셈블리(20)에는 회전 중 주기적으로 변동하는 형태의 토오크(torque) 부하가 유입된다. 325 rpm 내지 838 rpm의 속도로 작동하는 캔 제조기의 경우, 제조기 구성 요소들로부터 관련 클러치-브레이크 어셈블리로 전달되는 부하는 + 35,000 파운드·인치 내지 - 19,000 파운드·인치의 범위에서 변한다. 도 1 의 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 캔 제조기와 결합한 경우 당해 클러치-브레이크 어셈블리에 유입되는 부하의 변화 양상은 미국 특허 제5,046,593호에 개시되어 있다.
상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 캔 제조기와 결합할 수도 있지만, 구성 요소들의 가속 및 감속과 비교적 높은 빈도의 맞물림 및 해제를 요하는 기타 공지 구조의 기계와도 결합할 수 있음은 물론이다. 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 결합 가능한 기계로서 프레스 및/또는 전단기 구동 장치일 수도 있다. 단일 행정 또는 연속 작동 기계라도 무방하다. 예컨대, 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 금속 스탬핑 기계(metal stamping machine), 와이어 가공 기계(wire processing machine), 나사 압연 기계(thread-rolling machine), 베니어 절단 기계(veneer-cutting machine), 병 분류 기계(bottle-sorting machine), 종이 가공 기계(paper processing machine) 또는 섬유 기계(textile machine)와도 결합할 수 있다. 물론, 필요에 따라서는 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 또 다른 기계류와 결합할 수도 있는 것으로 이해함이 마땅하다.
도 1 에 있어서의 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 그 일측단, 즉 클러치-브레이크 어셈블리 상의 베이스 부재 선단(50)이 플라이휠(22)에 의하여 차단된 형태로 도시되어 있다. 그러나, 클러치-브레이크 어셈블리 상의 리액션 부재 선단(54)은 개방되어 있다.
도 2 에 있어서의 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 상기 리액션 부재 선단(54)이 차단된 반면, 상기 베이스 부재 선단(50)이 개방된 형태로 되어 있다. 본 발명이 갖는 하나의 특징은, 도 1 에서와 같은 배치로 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 장착할 경우 그 구성 요소들에 대한 접근이 상기 리액션 부재 선단(54)으로부터 이루어지는 형태로 하는 반면, 도 2 에서와 같은 배치로 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 장착할 경우 그 구성 요소들에 대한 접근이 상기 베이스 부재 선단(50)으로부터 이루어지는 형태로 하여 당해 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 구성 요소들을 배치할 수 있다는 점이다.
클러치-브레이크 어셈블리(20)(도 3, 도 4 및 도 5)는 본체 어셈블리(58), 브레이크 디스크(60) 및 클러치 디스크(62)를 포함한다. 브레이크 디스크(60)(도 3 및 도 5)는 본체 어셈블리(58)와 연결되어 있다. 브레이크 디스크(60)는, 클러치-브레이크 어셈블리(20)가 맞물림 상태일 때, 상기 본체 어셈블리(58)에 대하여 자유로이 회전할 수 있다. 클러치 디스크(62) 역시 본체 어셈블리(58)와 연결되어 있다. 클러치 디스크(62)는, 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)가 해제 상태일 때, 본체 어셈블리(58)에 대하여 자유로이 회전할 수 있다.
또한, 이들 브레이크 디스크(60) 및 클러치 디스크(62)는 상기 본체 어셈블리(58)에 대하여 제한된 범위 내에서 축 방향으로 이동 가능하다. 브레이크 디스크(60) 및 클러치 디스크(62)는 통상 원환형으로 되어 있다. 본체 어셈블리(58)는 브레이크 디스크(60) 및 클러치 디스크(62) 중앙의 개구부 내를 통과하여 연장되어 있다. 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)의 배치 형태가 어떠하든, 즉 도 1 또는 도 2 중의 어떤 배치 형태이든, 상기 브레이크 디스크(60)는 정지 부재(30)와 연결되고, 상기 클러치 디스크(62)는 구동 부재 내지 플라이휠(22)과 연결된다. 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 본체 어셈블리(58)는 축(24) 또는 다른 종동 부재와 고정 연결된다.
클러치-브레이크 어셈블리(20)가 맞물림 상태일 때, 상기 본체 어셈블리(58)에 대한 상기 클러치 디스크(62)의 상대 회전은 억제된다. 이때, 클러치 디스크(62)는 플라이휠(22)로부터 본체 어셈블리(58)로 동력을 전달하게 된다. 이 동력은 본체 어셈블리(58) 및 축(24)으로 하여금 당해 축(24)의 길이 방향 중심축을 회전중심으로 하여 함께 회전하도록 한다. 이때, 본체 어셈블리(58)는 상기 브레이크 디스크(60)에 대해서는 자유로이 회전할 수 있다.
클러치-브레이크 어셈블리(20)가 해제 상태일 때, 브레이크 디스크(60)에 대한 상기 본체 어셈블리(58)의 상대 회전은 억제된다. 즉, 동력은 상기 정지 부재(30)로부터 브레이크 디스크(60)를 거쳐 본체 어셈블리(58)로 전달되어, 이들 본체 어셈블리(58) 및 축(24)을 회전하지 못하도록 잡아주게 된다. 이때, 상기 플라이휠(22) 및 클러치 디스크(62)는 본체 어셈블리(58) 및 축(24)에 대하여 자유로이 함께 회전할 수 있다.
상기 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 금속재 본체 어셈블리(58)는 금속재 베이스 부재(70)(도 5 및 도 6)를 포함한다. 이 베이스 부재(70)는 단일 금속편으로 주조되며, 통상 원통형인 중앙부(72)를 구비하고 있다. 통상 원환형인 플랜지부(74)가 상기 중앙부(72)와 일체로 형성되며, 중앙부(72)로부터 반경 방향 외측으로 연장된다. 원통형 중앙 개구부(78)가 상기 베이스 부재(70)의 중앙부(72)를 통과하여 연장되어 있다.
본체 어셈블리(58)는 또한 상기 베이스 부재(70)에 고정 연결된 금속재 커버 부재 형태의 리액션 부재(82)를 포함한다. 이 리액션 부재(82)는, 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78)에 대하여 평행으로 배치된 원형의 중앙 개구부(84)를 포함한다.
원환형의 브레이크 디스크(60) 및 클러치 디스크(62)는 원형의 베이스 부재(70) 및 리액션 부재(82)와 평행하게 배치된다. 상기 원환형의 브레이크 디스크(60) 및 클러치 디스크(62)는, 정지 부재(30)(도 1)와 클러치 디스크(62)를 상기 플라이휠(22)과 용이하게 연결시켜 주는 불규칙적 형상의 림(rim) 부분(90, 92)(도 3)을 갖는다.
상기 브레이크 디스크(60)는 베이스 부재(70) 상의 원형 중앙 개구부(78)와 동축상으로 배치된 원형 중앙 개구부(96)(도 5)를 갖는다. 마찬가지로, 상기 클러치 디스크(62)는 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78)와 동축상으로 배치된 원형의 중앙 개구부(98)를 갖는다. 브레이크 디스크(60) 및 클러치 디스크(62) 상의 상기 중앙 개구부들(96, 98)은 동일 크기를 가지며, 상기 베이스 부재(70) 상의 플랜지부(74)와 상기 실린더 내지커버 부재(82) 상의 원형 림 부분(104)보다 작은 직경을 갖는다. 따라서, 이들 브레이크 디스크(60) 및 클러치 디스크(62)는 베이스 부재(70) 상의 플랜지부(74)와 리액션 부재(82) 상의 림 부분(104) 사이에 삽설됨으로써 상기 본체 어셈블리(58)와 연결된다.
베이스 부재(70)와 리액션 부재(82) 사이에는 원환형 피스톤(108)(도 5)이 배치된다. 금속재로 된 이 피스톤(108)은, 당해 피스톤(108)과 연결되며 상기 커버 부재 형태의 리액션 부재(82)와 맞물리는 원환형의 외측 피스톤 링 내지 씨일(112)을 갖는다. 또한, 상기 피스톤(108)은, 상기 베이스 부재(70) 상의 중앙부(72)와 맞물리도록 배치된 원환형 내측 피스톤 링 내지 씨일(114)을 갖는다.
피스톤(108)은 베이스 부재(70) 및 리액션 부재(82)와 상호 결합함으로써 환형 가변 체적 유체 챔버(120) 및 가변 체적 스프링 챔버(122)를 형성한다. 상기 환형 가변 체적 유체 챔버(120)는, 상기 베이스 부재(70) 상의 중앙부(72)를 통과하여 반경 방향으로 연장된 통로(126)(도 6)에 의하여, 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78) 및 축(24)과 유체 연통 구조로 연결된다. 상기 환형 가변 체적 스프링 챔버(122)는, 상기 베이스 부재(70) 상의 플랜지부(74) 내에 형성된 개구부(130)(도 5)에 의하여, 클러치-브레이크 어셈블리(20) 주위의 대기와 유체 연통 구조로 연결된다.
피스톤(108)은 다수의 스프링(134)에 의하여 리액션 부재(82)를 향하여 계속 가압된다. 상기 다수의 스프링(134)은 베이스 부재(70) 상의 중앙부(72) 주위에, 당해 중앙부(72)와 동축 관계의 원주상으로 배치된다. 이들 다수의 스프링(134)은 나선형 외부 코일 스프링(138)과 나선형 내부 코일 스프링(140)을 구비하고 있다. 내부 코일 스프링(140)은 외부 코일 스프링(138) 내에 그리고 이와 동축상으로 배치된다(도 5 및 도 15). 서로 동축 관계의 내부 및 외부 스프링(140, 138)을 구비하는 것이 바람직하지만, 필요하다면, 단일 스프링을 사용할 수도 있다.
클러치-브레이크 어셈블리(20)의 작동 중, 가압된 유체(공기)는 상기 밸브(36)(도 1)를 통과하여 축(24) 상의 통로(38)로 유입된다. 이 유체 압력은 축(24)의 외주면 상의 출구를 통하여 상기 베이스 부재(70) 상의 통로(126)(도 6)로 유입된다. 이어서, 이 유체 압력은 피스톤(108)과 상기 리액션 부재(82) 사이에 형성된 가변 체적 유체 챔버(120) 내로 유입된다.
유체 압력은 상기 피스톤(108)에 대하여 동력을 가함으로써 상기 다수의 스프링(134)을 압축하게 된다. 이 때, 피스톤(108) 상의 환형 플랜지부(144)(도 5, 도 6 및 도 15)는 상기 베이스 부재(70)의 플랜지부(74) 상의 환형 마찰면(148)에 대하여 클러치 디스크(62) 상의 환형 클러치 면(146)을 가압한다. 동시에, 피스톤(108)의 플랜지부(144) 상의 환형 마찰면(152)은 상기 클러치 디스크(62) 상의 클러치 면(154)(도 15)을 가압하게 된다.
이로써, 상기 플라이휠(22)(도 1)로부터 클러치 디스크(62)(도 5, 도 6 및 도 15)를 통과하여 상기 베이스 부재(70)로 전달되는 동력, 즉 토오크가 발생하게 된다. 베이스 부재(70)는 상기 축(24)과 연결되어 있다. 플라이휠(22)로부터 클러치 디스크(62) 및 베이스 부재(70)를 통과하여 축(24)으로 전달된 상기 동력은 당해 축(24)을 그 길이 방향 중심축을 회전중심으로 하여 회전시키게 된다.
상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 맞물림 해제하고자 하면, 피스톤(108)과 상기 리액션 부재(82)(도 6) 사이의 환형 가변 체적 유체 챔버(120)를 상기 베이스 부재(70) 상의 통로(126), 상기 축(24) 상의 통로(38)(도 2) 및 상기 밸브(36)를 통하여 대기중으로 통하게 한다. 이로써, 다수의 스프링(134) 중 스프링(138, 140)은 상기 피스톤(108) 상의 플랜지부(144)를 브레이크 디스크(60)에 대하여 가압하게 된다. 이는 브레이크 디스크(60) 상의 환형 마찰면(160)(도 15)으로 하여금 리액션 부재(82)의 림 부분(104) 상의 환형 마찰면(162)을 가압하도록 한다. 동시에, 피스톤(108)의 플랜지부(144) 상의 환형 마찰면(164)은 상기 브레이크 디스크(60) 상의 브레이크 면(166)을 가압한다. 이는 브레이크 디스크(60) 및 베이스 부재(70)를 통과하여 상기 정지 부재(30)와 축(24) 사이로 전달되는 동력을 발생시킨다. 브레이크 디스크(60)를 통하여 전달된 상기 동력은 축(24)을 회전하지 못 하도록 잡아주게 된다.
상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)의 일반적 구조는 앞서 언급한 바의 미국특허 제5,046,593호 및 5,257,684호에 개시된 클러치-브레이크 어셈블리의 경우와 유사하다. 덧붙이자면, 클러치-브레이크 어셈블리(20)의 일반적 구조는 미국 44144 오하이오주 클린튼 로드 9919 소재의 이튼사(Eaton Corporation) 내 에어플렉스부(Airflex Division)로부터 구매 가능한 클러치-브레이크 어셈블리의 구조와 유사하다.
커넥터 어셈블리
본 발명이 갖는 하나의 특장점에 따르면, 커넥터 어셈블리(180)(도 5 내지 도 8)가 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 베이스 부재(70)와 상기 축(24)(도 2) 사이의 보다 개선된 연결을 제공한다. 상기 커넥터 어셈블리(180)(도 7 및 도 8)는 환형 금속재 칼라(collar, 186) 상에 장착된 한 쌍의 금속재 웨지 부재(182, 184)를 구비하고 있다. 칼라(186)는 상기 베이스 부재(70) 상의 원통형 중앙 개구부(78)를 형성하는 원통형 내측면(190)과 맞물리는 원통형 외측면(188)을 갖는다(도 8).
단일체로서의 상기 금속재 칼라(186)는 원통형으로 되어 있다. 칼라(186)는 상기 개구부(78)의 중심축에 수직한 평면 상에서 볼 때 환형 단면 형상을 갖는다. 칼라(186) 내에는 절개부 또는 간격(192)(도 7)이 형성되어 있다. 이 간격(192)이 있으므로 인하여, 칼라(186)는 웨지 부재(182, 184)에 의하여 가해지는 동력을 받아 반경 방향 외측으로 확장된다.
상기 금속재 웨지 부재(182, 184)는 환형으로 되어 있다. 각각의 웨지 부재(182, 184)는 개구부(78)의 중심축에 수직한 평면 상에서 볼 때 환형 단면 형상을 갖는다. 이들 웨지 부재(182, 184), 칼라(186) 및 개구부(78)는 모두 동축상으로 배치된다.
웨지 부재(182)는 원통형 내측면(196)(도 8)을 갖는다. 상기 간격(192)(도 7)은 웨지 부재(182) 상의 원통형 내측면(196)을 통과하여 연장된다. 따라서, 웨지 부재(182)는 반경 방향 내측으로 확장되어 상기 축(24)(도 1)과 금속끼리의 맞물림 상태로 된다. 동시에, 칼라(186)는 반경 방향 외측으로도 확장되어 상기 베이스 부재(70)와 금속끼리의 맞물림 상태로 된다.
금속재 웨지 부재(182)는 진원 원뿔(right circular cone)의 일부를 이루는 원통형 외측면(198)을 갖는다. 웨지 부재(182) 상의 외측면(198)은 그 원통형 내측면(196)과 동축 관계를 이룬다. 칼라(186)와 중앙 개구부(78)는 상기 베이스 부재(70)를 통과하여 연장되는, 이와 일치하는 중심축을 갖는다. 칼라(186) 및 개구부(78)의 중심축은 상기 웨지 부재(182) 상의 내측면(196)의 중심축과 일치한다.
상기 웨지 부재(182)는 상대적으로 두꺼운 환형 상측(도 8에서 볼 때) 선단면(202)으로부터 상대적으로 얇은 환형 하측(도 8에서 볼 때) 선단면(204)을 향하여 테이퍼진다. 이들 두꺼운 선단면(202)과 얇은 선단면(204)은 서로 평행한 평면으로서, 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78)의 중심축에 대하여 수직하게 연장된다.
웨지 부재(182) 상의 절두 원추형 외측면(198)은 칼라(186) 상의 절두 원추형 내측면(208)과 맞닿도록 배치된다. 칼라(186) 상의 내측면(208)은 진원 원뿔의 일부분을 이룬다. 상기 웨지 부재(182) 상의 외측면(198)과 상기 칼라(186) 상의 내측면(208)은 상기 베이스 부재(70)를 통과하는 원통형 중앙 개구부(78)의 중심축에 대하여 동일한 예각으로 경사진다. 따라서, 웨지 부재(182) 상의 외측면(198)과 칼라(186) 상의 내측면(208)은 동일한 형상을 갖는 진원 원뿔의 일부분을 이룬다.
웨지 부재(184)(도 7 및 도 8)는 상기 웨지 부재(182)의 거울상이다. 즉, 금속재 웨지 부재(184)는 간격(192)에 의하여 분할되는 원통형 내측면(212)을 갖는다. 또한, 웨지 부재(184)는 진원 원뿔의 일부분으로 형성되는 외측면(214)을 갖는다. 웨지 부재(184)는 두꺼운 환형 하측(도 8에서 볼 때) 선단면(218)으로부터 얇은 환형 상측(도 8에서 볼 때) 선단면(220)을 향하여 테이퍼진다. 이들 두꺼운 선단면(218)과 얇은 선단면(220)은 서로 평행한 평면으로서, 베이스 부재(70)를 통과하는 상기 중앙 개구부(78)의 길이 방향 중심축에 대하여 수직하게 연장된다.
웨지 부재(184) 상에 있어 축 방향으로 테이퍼진 상기 외측면(214)은 역시 테이퍼진 칼라(186) 상의 내측면(224)과 맞닿도록 배치된다. 칼라(186) 상의 내측면(224)은 진원 원뿔의 일부분을 이룬다. 칼라(186) 상의 내측면(224)과 웨지 부재(184) 상의 외측면(214)은 동일한 형상을 갖는 진원 원뿔의 일부분을 이룬다.
상기 칼라(186)는, 양쪽의 얇은 선단면(204, 220) 사이이면서 이들과 평행인 환형 중앙 리브 또는 플랜지(228)를 상기 웨지 부재(182, 184) 상에 갖는 형태로 형성된다. 플랜지(228)는, 간격(192)에 의하여 분할되어 있어서, 상기 베이스 부재(70)를 통과하여 연장된 중앙 개구부(78) 상의 원통형 내측면에 대하여 상기 칼라(186) 상의 외측면(188)이 가압됨에 따라 반경 방향 외측으로 확장된다.
웨지 부재(182, 184) 사이로 볼트 형태의 액츄에이터 부재(230)(도 8)가 연장된다. 액츄에이터 부재(230)를 회전시키면 상기 2 개의 웨지 부재(182, 184)가 플랜지(228)를 향하여 당겨진다. 이 때, 웨지 부재(182, 184)로부터 칼라(186)로 동력이 전달되어 당해 칼라(186)를 반경 방향 외측으로 확장시킴에 따라, 상기 칼라(186)는, 베이스 부재(70)를 통과하여 연장된 개구부(78) 상의 내측면(190)과 견고히 맞물리게 된다. 동시에, 칼라(186) 상의 내측면(208, 224)과 웨지 부재(182, 184) 사이의 캠 작용(camming action)으로 인하여 상기 금속재 웨지 부재(182, 184)는 반경 방향 내측으로 수축하여 금속재 축(24)의 원통형 외측면과 맞물린다.
환형 플랜지(228) 상의 원통형 개구부(234)를 통과하여 금속재 액츄에이터 부재(230)가 연장된다. 개구부(234)는 상기 칼라(186)의 반경 방향 외측 확장과 상기 웨지 부재(182, 184)의 반경 방향 내측 확장을 수용할 수 있을 정도로 그 직경이 충분히 크다. 즉, 플랜지(228)를 통과하는 상기 개구부(234)는, 칼라(186)가 반경 방향 외측으로 이동하여 중앙 개구부(78) 상의 내측면(190)과 견고히 맞물리는 것을 가능하게 할 정도로 충분히 큰 직경을 갖는다. 개구부(234)는 또한, 웨지 부재(182, 184)가 반경 방향 내측으로 이동하여 축(24) 상의 외측면과 견고히 맞물리는 것을 가능하게 할 정도로 충분히 크다.
칼라(186) 상의 내측면(208, 224)과 웨지 부재(182, 184) 상의 외측면(198, 214)(도 8) 사이의 밀착 맞물림은 웨지 부재들로 하여금 칼라(186)에 대하여 상대 이동하지 못 하도록 잡아준다. 웨지 부재(182, 184)와 상기 축(24) 상의 외측면 사이의 이러한 견고한 금속간 맞물림은 또한 상기 웨지 부재들로 하여금 축(24)에 대하여 상대 이동하지 못 하도록 잡아준다. 상기 칼라(186) 상의 외측면(188)과 상기 중앙 개구부(78) 상의 내측면(190) 사이의 견고한 금속간 맞물림은 칼라로 하여금 베이스 부재(70)에 대하여 이동하지 못 하도록 잡아준다. 즉, 액츄에이터 부재(230)를 죔에 따라 상기 웨지 부재(182, 184)가 축 방향 내측, 그리고 플랜지(228)를 향하여 서로 당겨지면, 상기 커넥터 어셈블리(180)가 베이스 부재(70)를 축(24) 상에 확실히 체결, 즉 고정시킴으로써, 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)로 하여금 축(24)에 대하여 상대 이동 또는 회전하지 못 하도록 잡아준다.
볼트 형태의 액츄에이터 부재(230) 하나가 도 8에 도시되어 있지만, 다수의 액츄에이터 부재가 환형 열로 배치됨을 알아야 한다. 각각의 액츄에이터 부재(230)는 칼라(186)의 플랜지(228) 상의 개구부들을 통과하여 환형 웨지 부재(182, 184) 사이로 연장된다. 이들 액츄에이터 부재(230)는 상기 웨지 부재(184)의 개구부 상의 내부나사와 결합하는 외부나사 형성 선단부(236)를 갖는다. 또한, 모든 액츄에이터 부재(230)는 상기 웨지 부재(182) 상의 두꺼운 선단면(202)에 인접한 원통형 홈 내에 배치되는 두부(238)를 갖는다. 따라서, 액츄에이터 부재(230)를 죄면, 웨지 부재(182, 184)는 서로 당겨진다. 이들을 더욱 세게 죄면, 상호간 코킹(cocking) 또는 바인딩(binding)이 없이도 이들 웨지 부재가 점진적으로 당겨질 것임은 자명하다.
커넥터 어셈블리(180)의 일반적 구성은 미국특허 제4,025,213호에 개시된 것과 동일하다. 커넥터 어셈블리(180)는 미국 10950 뉴욕주 몬로에 길버트 스트리트 26 소재의 비-로크사(B-Loc Corp.)로부터 입수 가능하다. 그러나, 커넥터 어셈블리 (180)는 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 상이한 구성일 수도 있다. 예컨대, 커넥터 어셈블리(180)는 단일의 웨지 부재(182)를 가질 수도 있다. 커넥터 어셈블리(180)는 미국특허 제3,957,381호에 나타낸 구성들 중 하나일 수도 있다. 물론, 축과 허브를 상호 연결하기에 적합한 다른 공지의 커넥터 어셈블리라도 무방하다.
씨일 어셈블리
본 발명이 갖는 하나의 특장점에 따르면, 씨일 어셈블리(244)(도 7 및 도 8)가 커넥터 어셈블리(180)와 함께 상기 중앙 개구부(78) 내에 배치된다. 씨일 어셈블리(244)는 리액션 부재(82) 상의 중앙 개구부(84) 내로 연장될 수도 있다. 상기 커넥터 어셈블리(180)는 베이스 부재(70)와 축(24)을 서로 고정 연결한다. 씨일 어셈블리(244)는 축(24)과 베이스 부재(70)와 맞물림으로써, 상기 축(24)(도 1) 상의 축 방향 통로(38)와 연결된 반경 방향 포트(port)와, 상기 베이스 부재(70) 상에 형성된 통로(126)(도 6) 사이에서 유체가 유입되는 경로를 형성한다.
축(24) 중앙부를 관통하는 상기 통로(38)의 좌측(도 1에서 볼 때) 선단부가 기밀 폐쇄되어 있고, 유체는 반경 방향 포트(도시하지 않음)와 씨일 어셈블리(244)를 통과하여 통로로부터 통로로 유입됨을 알아야 한다. 상기 씨일 어셈블리(244)는 축(24) 상의 반경 방향 포트와 상기 베이스 부재(70)(도 6) 상의 통로(126) 사이에서 유체 연통 구조를 제공한다.
씨일 어셈블리(244)(도 7 및 도 8)는 단일 금속편으로 형성된 원통형의 금속체(248)(도 8, 도 10 및 도 11)를 포함한다. 금속체(248)는 원통형 측벽(254)에 의하여 상호 연결된 한 쌍의 환형 플랜지부(250, 252)를 포함한다. 플랜지부(250, 252)은 상기 측벽(254)으로부터 반경 방향 외측으로 연장된다.
상기 측벽(254) 상의 원통형 외측면(256)(도 8)은 베이스 부재(70)를 관통한 상기 개구부(78) 상의 원통형 내측면(190)과 거리를 두고 있으며 서로 평행하다. 이로써, 이들 사이에는 환형 외부 매니폴드 챔버(258)가 형성된다. 이 외부 매니폴드 챔버(258)는 환형 플랜지부(250, 252) 사이에서 축 방향으로 연장되며, 원통형 측벽(254)의 반경 방향 외측면(256)과 상기 베이스 부재(70)를 관통한 개구부(78) 상의 원통형 내측면(190) 사이에 배치된다.
상기 환형 플랜지부(250, 252)는 또한 측벽(254)으로부터 반경 방향 내측으로 연장된다. 이로써, 측벽(254) 상의 원통형 내측면(264)과 상기 축(24)의 외주면 사이에 환형 내부 매니폴드 챔버(262)가 형성된다. 이 내부 매니폴드 챔버(262)는 플랜지부(250, 252) 사이에서 축 방향으로 연장되며, 외부 매니폴드(258)와 동축 관계, 즉 동일 중심축 구조를 이룬다.
다수의 원형 포트 내지 개구부(268)(도 8, 도 10 및 도 11)가 상기 측벽(254) 상에 형성되어 있다. 개구부(268)들은 상기 내부 매니폴드 챔버(262)(도 8)를 외부 매니폴드 챔버(258)와 상호 유체 연통 구조로 연결한다. 내부 매니폴드 챔버(262)는 상기 축(24) 상의 통로(38)에 있어 그 반경 방향 포트와 만나게 된다(도 1). 상기 외부 매니폴드 챔버(258)는 상기 베이스 부재(70) 상의 통로(126)(도 6)와 만난다. 이들 외부 매니폴드 챔버(258) 및 내부 매니폴드 챔버(262)는 축 방향으로 어느 정도의 범위를 지님에 따라, 상기 축(24) 상의 통로(38)용 반경 방향 포트와 상기 베이스 부재(70) 상의 통로(126)를 서로 정밀하게 맞추지 않아도 된다.
밸브(36)(도 1)를 작동시켜 축(24) 상의 통로(38)를 고압 하의 유체(공기) 공급원과 연결함으로써 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 맞물림 상태로 하면, 공기는 플랜지부(250, 252) 사이에 있어 상기 축(24) 상의 반경 방향 포트로부터 내부 매니폴드 챔버(262)(도 8)로 이동한다. 이 공기는 상기 환형 내부 매니폴드 챔버(262) 내에 머물면서 축(24)의 외주면 주위로 유입된다. 공기는 또한 개구부(268)를 통하여 상기 환형 외부 매니폴드 챔버(258)로 이동한다. 환형 외부 매니폴드 챔버(258)는 씨일 어셈블리(244) 상의 원통형 측벽(254) 외주부로 연장된다. 외부 매니폴드 챔버(258)는 베이스 부재(70) 상의 통로(126)(도 6)와 유체 연통 구조로 연결된다. 따라서, 공기는 외부 매니폴드 챔버(258)로부터 통로(126)를 통과하여 상기 가변 체적 유체 챔버(120) 내로 이동할 수 있다.
환형 가변 체적 유체 챔버(120)(도 5) 내 유체 압력은 환형 피스톤(108)을 밀어부치게 된다. 즉, 유체 압력은 환형 클러치 디스크(62)에 대하여 상기 피스톤(108) 상의 환형 플랜지부(144)를 가압하는 효과를 나타낸다. 이로써, 클러치 디스크(62)는 피스톤(108) 상의 플랜지부(144)와 상기 베이스 부재(70) 상의 플랜지부(74) 사이에서 견고히 맞물린다.
동력은 회전 중인 플라이휠(22)(도 1)로부터 클러치 디스크(62)를 통과하여 베이스 부재(70)(도 5)로 전달된다. 동력은 다시 상기 베이스 부재(70)로부터 커넥터 어셈블리(180)를 통과하여 축(24)으로 전달되어 이를 회전시킨다. 이 때, 상기 본체 어셈블리(58)는 고정 상태인 브레이크 디스크(60)에 대하여 자유로이 회전할 수있다.
밸브(36)(도 1)를 작동시켜 상기 축(24) 상의 통로(38)를 머플러(42)를 통하여 대기중으로 연결함으로써 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 해제 상태로 하면, 공기는 상기 가변 체적 유체 챔버(120)(도 5 및 도 6)로부터 베이스 부재(70) 상의 통로(126)(도 6)를 통과하여 이동한다. 이로써, 스프링(134)은 피스톤(108)을 상기 클러치 디스크(62)로부터 브레이크 디스크(60)를 향하여 축 방향으로 밀어낸다. 즉, 스프링(134)은 상기 브레이크 디스크(60)에 대하여 피스톤(108) 상의 플랜지부(144)를 가압하게 된다. 브레이크 디스크(60)는 피스톤(108)의 플랜지부(144)와 리액션 부재(82) 사이에서 견고히 맞물린다.
이에 따라, 동력은 브레이크 디스크(60)를 통과하여 상기 정지 부재(30)와 회전 중인 상기 축(24) 사이로 전달된다. 축(24)으로 전달된 동력은 당해 축(24)의 회전을 신속하게 정지시켜 고정 상태로 한다. 이 때, 클러치 디스크(62) 및 플라이휠(22)은 고정 상태의 상기 본체 어셈블리(58)에 대하여 자유롭게 회전할 수 있다.
스프링(134)의 영향을 받아 상기 피스톤(108)이 좌측(도 6에서 볼 때)으로 이동함에 따라 유체는 상기 가변 체적 챔버(120)로부터 통로(126)로 밀려난다. 이 유체는 상기 외부 매니폴드 챔버(258)(도 8)로 유입된다. 유체, 즉 공기는 다시 외부 매니폴드 챔버(258)로부터 개구부(268)를 통과하여 내부 매니폴드 챔버(262)로 이동한다. 공기는 내부 매니폴드 챔버(262)로부터 축(24)(도 1) 상의 통로(38) 및 머플러(42)를 통과하여 대기중으로 배출된다.
상기 씨일 어셈블리(244)(도 8)는 금속체(248)와 축(24)의 외주면 사이, 그리고 베이스 부재(70)를 관통한 개구부(78) 상의 내측면(190) 사이의 씨일 맞물림(seal engagement)을 제공하는 다수의 씨일 요소들을 포함한다. 이들 다수의 씨일 요소들은 플랜지부(250, 252)의 외주면 상의 홈(276, 278)(도 8, 도 10 및 도 11) 내에 배치되는 환형 외부 씨일 링(272, 274)을 포함하는 구성으로 되어 있다. 환형 외부 씨일 링(272)(도 8)은 플랜지부(250)와의 씨일 맞물림 상태이면서, 또한 베이스 부재(70)를 통과하여 연장된 상기 개구부(78) 상의 원통형 내측면(190)과의 씨일 맞물림 상태를 이룬다. 마찬가지로, 외부 씨일 링(274)은 플랜지부(252)와의 씨일 맞물림 상태이면서, 또한 베이스 부재(70)를 통과하여 연장된 개구부(78) 상의 원통형 내측면(190)과의 씨일 맞물림 상태를 이룬다.
씨일 어셈블리(244)(도 8) 상의 상기 다수의 씨일 요소들은 또한 환형 내부 씨일 링(282, 284)을 포함한다. 환형 내부 씨일 링(282, 284)은 상기 플랜지부(250, 252)의 내주면 상의 홈(286, 288)(도 8, 도 10 및 도 11) 내에 배치된다. 이들 환형 내부 씨일 링(282, 284)(도 8)은, 상기 통로(38) 상의 반경 방향 포트가 축(24)의 외주면과 만나는 지점의 양쪽에서 당해 축(24) 외주면과 씨일 맞물림 상태를 이룬다.
본 발명이 갖는 하나의 특장점에 따르면, 씨일 어셈블리(244)가 축(24)을 견고하게 잡아줌으로써 당해 축(24) 상의 그 소정 위치를 유지하게 된다. 축(24)의 외주면을 잡아주기 위하여, 상기 씨일 어셈블리는 리테이너 어셈블리(retainer assembly, 294)(도 8 및 도 10)를 포함한다. 이 리테이너 어셈블리(294)는 단일체로 형성되며, 상기 금속체(248) 상의 플랜지부(252)로부터 축 방향 외측으로 연장되는 환형 금속 리테이너 부분(296)을 포함한다. 환형 금속 액츄에이터(actuator, 298)가 상기 금속 리테이너 부분(296)과 맞물리는 상태로 배치된다. 상기 환형 액츄에이터(298)는 플랜지부(252)를 향하여 축 방향으로 이동 가능하므로, 환형 리테이너 부분(296)으로 하여금 축(24) 외주면과의 견고한 금속끼리의 맞물림 상태를 이루도록, 리테이너 부분(296)을 반경 방향 내측으로 변형시킬 수 있다. 동시에, 환형 액츄에이터(298)는 반경 방향 외측으로 변형됨으로써 베이스 부재(70) 상의 개구부 내측면(190)과 견고한 금속끼리의 맞물림 상태로 된다.
리테이너 부분(296)의 반경 방향 내측으로의 변형을 얻기 위하여, 당해 리테이너 부분에는 상기 액츄에이터(298) 상의 반경 방향 내향 웨지 면(304)과 맞닿는 환형 반경 방향 외향 웨지 면(302)(도 8 및 도 11)이 구비되어 있다. 이들 웨지 면(302, 304)은 동일한 형상을 갖는 진원 원뿔의 일부로 이루어진다. 필요시에는, 액츄에이터(298)에 의한 상기 리테이너 부분(296)의 변형을 용이하게 하기 위하여, 리테이너 부분(296)에 하나 이상의 슬릿(slit)을 구비할 수도 있다. 리테이너 부분(296)에 의한 상기 액츄에이터(298)의 변형을 용이하게 하기 위하여, 액츄에이터(298)에도 하나 이상의 슬릿을 구비할 수 있다.
다수의 액츄에이터 부재(310)(도 7 및 도 8)가 리테이너 부분(296)을 통과하여 액츄에이터(298) 상의 나사 형성 개구부(312)(도 10 및 도 11)와 맞물림 상태를 이룬다. 상기 액츄에이터 부재(310)의 회전과 동시에, 액츄에이터(298)는 상방(도 8에서 볼 때)으로 당겨진다. 액츄에이터(298)의 이러한 상방 이동은 당해 액츄에이터 상의 웨지 면(304)으로 하여금 리테이너 부분(296) 상의 웨지 면(302)을 따라 미끄러지도록 한다. 이 때, 리테이너 부분(296)은 축(24)의 외주면과의 견고한 맞물림 상태에서 반경 방향 내측으로 변형을 일으키게 된다. 동시에, 액츄에이터(298)는 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78)의 내측면(190)과의 견고한 맞물림 상태에서 반경 방향 외측으로 변형된다.
상기 축(24)과 리테이너 부분(296) 사이의 금속간 맞물림은 씨일 어셈블리(244)로 하여금 축(24)에 대하여 이동하지 못 하도록 잡아준다. 상기 베이스 부재(70)와 액츄에이터(298) 사이의 금속간 맞물림은 상기 씨일 어셈블리(244)로 하여금 베이스 부재(70)에 대하여 이동하지 못 하도록 한다. 상기 커넥터 어셈블리(180)(도 5)는 축(24) 및 본체 어셈블리(58)로 하여금 서로 상대 이동하지 못 하도록 한다. 따라서, 씨일 어셈블리(244)는 축(24) 및 본체 어셈블리(58)에 대하여 이동하지 못 하도록 견고히 고정된다.
필요시에는, 상기 씨일 어셈블리(244)를 축(24) 외주면과의 견고한 맞물림 상태로만, 또는 베이스 부재(70) 상의 개구부(78)의 내측면과의 견고한 맞물림 상태로만 변형시킬 수도 있다. 예컨대, 상기 액츄에이터(298)를 슬릿 없는 형태로 함에 따라, 리테이너 부분(296)이 축(24)의 외주면을 향하여 반경 방향 내측으로 확장되는 반면 반경 방향 외측으로는 확장되지 않는 구조의 강성 링일 수도 있다. 선택적으로는, 상기 리테이너 부분(296)을 슬릿 없는 형태로 함에 따라, 액츄에이터(298)가 반경 방향 외측으로는 확장되는 반면 반경 방향 내측으로 확장되지 않는 구조의 강성 링일 수도 있다. 그러나, 리테이너 부분(296)을 반경 방향 내측으로 확장시켜 상기 축(24)을 잡아주는 한편, 액츄에이터(298)를 반경 방향 외측으로 확장시켜 상기 베이스 부재(70)를 잡아주도록 하는 것이 바람직하다.
시일 어셈블리 및 커넥터 어셈블리의 장착 및 분리
본 발명이 갖는 하나의 특장점에 따르면, 상기 중앙 개구부(78) 상의 2 개 선단부 중 하나를 통하여 상기 커넥터 어셈블리(180) 및 씨일 어셈블리(244)를 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20) 내에 장착할 수도 있고, 또한 그로부터 분리할 수도 있다. 상기 플라이휠(22) 및 축(24)에 대하여 도 1의 개략적 위치 형태로 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 배치하면, 당해 클러치-브레이크 어셈블리의 우측(도 1 및 도 5에서 볼 때)으로부터 그 내부로의 접근은 이들 플라이휠(22) 및 축(24)에 의하여 차단된다. 따라서, 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)의 좌측단으로부터 순차적으로 커넥터 어셈블리(180)(도 8) 및 씨일 어셈블리(244)를 삽입 또는 그로부터 분리해야 한다.
클러치-브레이크 어셈블리(20)로의 접근이 그 좌측단(도 1 및 도 5에서 볼 때)으로부터만 가능한 경우, 상기 축(24)은, 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78) 우측단으로부터 그 내부로 삽입한다. 플라이휠(22) 및 정지 부재(30)은 클러치 디스크(62) 및 브레이크 디스크(60)와 각각 연결된다. 축(24)을 개구부(78) 내로 삽입할 때, 커넥터 어셈블리(180) 및 씨일 어셈블리(244)는 아직 개구부 내에 들어 있지 않다.
커버 부재 형상을 갖는 상기 리액션 부재(82) 상의 중앙 개구부(84)(도 5)와 상기 중앙 개구부(78) 좌측단(도 1 및 5에서 볼 때)를 통과하여 상기 커넥터 어셈블리(180)를 개구부(78) 내로 삽입한다. 이 때, 상기 웨지 부재(182, 184)는 칼라(186)와 비교적 느슨한 상태로 둔다. 따라서, 환형 웨지 부재(182, 184) 상의 내측면과 축(24)의 외주면 사이에 반경 방향의 간극이 있게 된다. 또한, 칼라(186) 상의 외측면(188)과 베이스 부재(70) 상의 개구부(78)의 내측면 사이에도 반경 방향 간극이 있다. 이는 커넥터 어셈블리(180)로 하여금 베이스 부재(70)에 대하여 도 5 및 도 8에 도시한 바의 위치로 축(24)을 따라 이동할 수 있도록 한다.
씨일 어셈블리(244)를 아직 중앙 개구부(78) 내에 장착하지 않았으므로, 액츄에이터 부재(230)의 두부로의 접근은 상기 중앙 개구부(78)의 좌측단으로부터 가능하다. 즉, 개구부(78)의 좌측단으로부터 상기 액츄에이터 부재(230)를 죌 수 있다. 이는 상기 웨지 부재(182, 184)들로 하여금 서로, 그리고 이들 사이에 배치된 상기 플랜지(228)를 향하여 축 방향으로 잡아당기도록 한다.
액츄에이터 부재(230)를 죔에 따라, 웨지 부재(182, 184)는 반경 방향 내측으로 이동하여 축(24)의 외주면과 견고한 금속끼리의 맞물림 상태를 이루게 된다. 동시에, 상기 칼라(186)는 반경 방향 외측으로 변형되어 베이스 부재(70) 상의 개구부(78)의 내측면과 견고한 금속끼리의 맞물림 상태를 이룬다. 이는 상기 커넥터 어셈블리(180)로 하여금 축(24) 및 베이스 부재(70)에 대하여 상대 이동 하지 못 하도록 견고히 고정시킨다. 또한, 이는 상기 베이스 부재(70)와 축(24) 사이에서 상대 이동 없이 비교적 큰 동력이 전달될 수 있도록 한다.
상기 커넥터 어셈블리(180)가 일단 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78) 내에 장착되어 축(24)을 견고히 잡아주고 나면, 상기 씨일 어셈블리(244)를 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78)로 가져 간다. 이어서, 씨일 어셈블리(244)를 리액션 부재(82) 상의 개구부(84)와 상기 중앙 개구부(78)의 상측단(도 8에서 볼 때)을 통과하여 그 내부로 삽입한다. 씨일 어셈블리(244)를 중앙 개구부(78) 내로 삽입함에 따라, 반경 방향 외측 씨일 링(272, 274)은 개구부(78) 상의 원통형 내측면과 씨일 맞물림 상태를 이룬다. 동시에, 반경 방향 내측 씨일 링(282, 284)은 상기 축(24)의 외주면과 씨일 맞물림 상태로 된다. 경우에 따라서는, 어셈블리(244)를 리액션 부재(82) 상의 중앙 개구부(84) 내로 연장할 수도 있다.
씨일 어셈블리(244)를 도 5, 도 7 및 도 8에 나타낸 바의 위치로 배치하면, 축(24) 상의 통로(38)와 연결된 반경 방향 포트는 상기 내측 씨일 링(282, 284) 사이의 대략 중간에 위치하게 된다. 마찬가지로, 베이스 부재(70) 상의 통로(126)(도 6)는 외측 씨일 링(272, 274) 사이의 대략 중간에 위치한다. 이는 축(24) 상의 통로(38)와 베이스 부재(70) 상의 통로(126)를 유체 연통 구조로 연결시키는 결과를 가져오게 된다. 이들 통로(38, 126)는 내측 매니폴드 챔버(262), 측벽(254) 상의 개구부(268), 그리고 외측 매니폴드 챔버(258)를 통하여 서로 유체 연통 구조로 연결된다.
다음으로, 액츄에이터 부재(310)를 죔으로써, 씨일 어셈블리(244)를 축(24) 상에, 그리고 베이스 부재(70) 내 적정 위치에 견고히 고정시킨다. 상기 액츄에이터 부재(310)에 대한 접근은 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78) 좌측단으로부터 가능하다. 액츄에이터 부재(310)를 죄는 것은 액츄에이터(298)을 상측(도 8에서 볼 때)으로 잡아당기게 된다. 액츄에이터(298)의 이러한 상향 이동은 리테이너 부분(296)을 휘어지도록 하여 상기 축(24)의 외주면과 견고한 금속끼리의 맞물림 상태로 만드는 한편, 액츄에이터(298) 또한 휘어지도록 하여 상기 베이스 부재(70) 상의 원통형 내측면(190)과 견고한 금속끼리의 맞물림 상태로 만든다.
리테이너 부분(296)과 축(24) 외주면 사이의 맞물림은 상기 씨일 어셈블리(244)로 하여금 축(24)에 대하여 상대 이동 하지 못 하도록 잡아준다. 액츄에이터(298)과 베이스 부재(70) 상의 내측면(90) 사이의 맞물림은 씨일 어셈블리(244)로 하여금 베이스 부재(70)에 대하여 상대 이동 하지 못 하도록 잡아주게 된다. 또한, 상기 커넥터 어셈블리(180)는 베이스 부재(70)로 하여금 축(24)에 대하여 이동하지 못 하도록 잡아준다. 따라서, 이들 씨일 어셈블리(244), 축(24) 및 베이스 부재(70) 상호간에 상대 이동은 없다.
앞서 설명한 바와 같이, 씨일 어셈블리(244)는 축(24)만을 잡아주거나 또는 베이스 부재(70)만을 잡아줄 수 있다. 커넥터 어셈블리(180)가 베이스 부재(70)를 축(24)에 대하여 이동하지 못 하도록 잡아주기 때문에, 씨일 어셈블리(244)가 축(24)과 베이스 부재(70) 중 하나만을 효과적으로 잡아준다면, 축(24) 및 베이스 부재(70)와 씨일 어셈블리(244) 사이에 상대 이동은 없는 것이다.
유지 보수를 위하여 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 축(24)과 분리해야 할 경우를 가정한다. 이 경우, 상기 베이스 부재(70)를 통과하여 그 중앙 개구부(78)의 상측단(도 8에서 볼 때)으로부터 씨일 어셈블리(244) 체결용 상기 액츄에이터 부재(310)에 대한 접근이 다시 가능하게 된다. 액츄에이터 부재(310)를 느슨하게 함으로써 상기 액츄에이터(298)으로 하여금 하측(도 8에서 볼 때)으로 이동하도록 한다. 이로써, 축(24)에 대한 상기 리테이너 부분(296)의 맞물림 상태는 완화된다. 동시에, 베이스 부재(70)에 대한 상기 액츄에이터(298)의 맞물림 상태도 완화된다. 다음으로, 상기 씨일 어셈블리(244)를 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78)로부터 상측(도 8에서 볼 때)으로 당겨내어 축(24)의 좌측 선단부를 지나 밖으로 분리해 내면 된다.
일단 씨일 어셈블리(244)를 상기 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78)로부터 분리하고 나면, 상기 커넥터 어셈블리(180)용 액츄에이터 부재(230)에 대한 접근이 가능하게 된다. 이어서, 액츄에이터 부재(230)를 작동, 즉 느슨하게 풀어준다. 이에 따라, 상기 웨지 부재(182, 184)는 중앙 플랜지(228)로부터 축 방향으로 분리되는, 즉 서로 멀어지는 방향으로 이동한다. 이는 상기 축(24)에 대한 웨지 부재(182, 184)의 맞물림 상태를 완화시키고, 또한 상기 베이스 부재(70)에 대한 칼라(186)의 맞물림 상태를 완화시키게 된다. 웨지 부재(182, 184)는 미국 특허 제3,957,381호 또는 제4,025,213호에 기재된 바와 유사한 방식으로 느슨해져서 서로 축 방향으로 멀어지게 된다.
일단 웨지 부재(182, 184)를 느슨하게 하고 나면, 커넥터 어셈블리(180)를 상기 중앙 개구부(78) 상의 상측(도 8에서 볼 때) 선단부를 통과하여 이동시킬 수 있다. 다른 방법으로서는, 정지 부재(30)으로부터 상기 브레이크 디스크(60)를 분리하고, 플라이휠(22)로부터 상기 클러치 디스크(62)를 분리한 다음, 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78) 내에 상기 커넥터 어셈블리(180)가 들어 있는 상태 그대로의 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 좌측(도 1에서 볼 때)으로 이동시켜 상기 축(24)의 선단부 밖으로 분리해 낼 수도 있다.
씨일 어셈블리 및 커넥터 어셈블리의 다른 배치
도 5 및 도 7에 있어서의 상기 씨일 어셈블리(244) 및 커넥터 어셈블리(180)는, 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 중앙 개구부(78)에 대한 접근이 좌측으로부터 이루어지는 경우의 배치 구조로 나타나 있다. (도 8에 있어서는 상측) 따라서, 씨일 어셈블리(244) 및 커넥터 어셈블리(180)가 도 5 및 도 7에 나타낸 바의 배치 구조일 때, 중앙 개구부(78)로의 접근은 리액션 부재(82) 상의 개구부(84)를 통하여 가능하다. 그러나, 본 발명이 갖는 하나의 특장점에 따르면, 상기 커넥터 어셈블리(180) 및 씨일 어셈블리(244)를 배치함에 있어서, 상기 중앙 개구부(78)로의 접근이 베이스 부재(70)의 다른 쪽 선단부를 통하여 이루어지는 구조로 변경할 수도 있다(도 9).
클러치-브레이크 어셈블리(20)가 도 2에 나타낸 바의 배치 구조일 때, 중앙 개구부(78)에 대한 접근은 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 상기 허브 또는 베이스 부재 선단(50)을 통하여 이루어질 것이다. 이는 리액션 부재(82)와는 반대쪽 개구부 선단이다. 따라서, 중앙 개구부(78)에 대한 접근은 개구부 상의 좌측(도 9에서 볼 때) 선단부를 통하여, 즉 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 베이스 부재(70) 선단부로부터 이루어지게 된다.
중앙 개구부(78)에 대한 접근이 상기 리액션 부재(82)의 반대쪽 개구부 선단을 통하여 이루어지는 경우, 상기 씨일 어셈블리(244)는 커넥터 어셈블리(180)의 삽입에 앞서 중앙 개구부(78) 내로 삽입된다. 씨일 어셈블리(244)는, 상기 리테이너 어셈블리(294)가 장착된 상태로 상기 중앙 개구부(78) 상의 좌측(도 9에서 볼 때) 선단부 내로 삽입된다. 이어서, 상기 씨일 어셈블리(244)는, 액츄에이터 부재(310)의 두부가 좌측(도 9에서 볼 때)을 향하는 상태로 개구부(78) 내에 자리잡게 된다.
씨일 어셈블리(244) 체결용 액츄에이터 부재(310)의 두부를 좌측(도 9에서 볼 때)으로 향하게 함으로써, 개구부(78)의 좌측 선단부로부터 볼트로의 접근이 가능해진다. 상기 액츄에이터 부재(310)를 작동시킴(죔)에 따라 액츄에이터(298)은 좌측(도 9에서 볼 때)으로 이동한다. 이는, 도 7 및 도 8과 관련하여 앞서 설명한 바와 같이, 축(24) 외주면과의 맞물림 상태에서 상기 리테이너 부분(296)의 변형을 일으킨다. 리테이너 부분(296)의 변형은 씨일 어셈블리(244)가 상기 축(24)에 대하여 상대 이동하는 것을 방지한다. 또한, 액츄에이터 부재(310)의 작동 및 그에 따른 액츄에이터(298)의 이동은, 역시 도 7 및 도 8과 관련하여 앞서 설명한 바와 같이, 상기 액츄에이터(298)으로 하여금 개구부(78) 상의 내측면(190)과 맞물리도록 변형시킨다. 액츄에이터(298)의 변형은 씨일 어셈블리(244)로 하여금 상기 베이스 부재(70)에 대하여 상대 이동 하지 못 하도록 한다.
상기 씨일 어셈블리(244)는, 도 9 상으로는, 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78) 내에만 배치되는 것으로 나타나 있다. 그러나, 씨일 어셈블리(244)는 상기 리액션 부재(82) 상의 개구부(84) 내로 연장될 수도 있다. 이 경우, 액츄에이터 부재(310)의 작동, 즉 죔은 액츄에이터(298)을 반경 방향 외측으로 확장시켜 리액션 부재(82) 상의 중앙 개구부(84)의 내측면과 맞물리도록 한다.
이 때, 커넥터 어셈블리(180)는 상기 중앙 개구부(78) 내에 위치한다. 커넥터 어셈블리(180)는 웨지 부재(184)가 장착된 상태로 중앙 개구부(78) 상의 좌측(도 9에서 볼 때) 선단부 내로 삽입된다. 볼트 내지 액츄에이터(230)의 두부는 개구부(78) 상의 좌측(도 9에서 볼 때) 선단부로부터 접근 가능하다.
볼트 내지 액츄에이터(230)를 죔에 따라 웨지 부재(182, 184)는 서로를 향하여, 그리고 상기 플랜지(228)를 향하여 이동한다. 이 때, 웨지 부재(182, 184)는 상기 축(24)의 외주면과의 견고한 맞물림 상태로 된다. 웨지 부재(182, 184)가 서로를 향하여 이동함에 따라 상기 칼라(186)는 반경 방향 외측으로 변형되어 중앙 개구부(78) 상의 내측면과 견고히 맞물린다. 이는, 도 7 및 도 8과 관련하여 앞서 설명한 바와 같이, 상기 베이스 부재(70)로 하여금 축(24)과 고정 연결되도록 한다.
커넥터 어셈블리(180) 및 씨일 어셈블리(244)는, 상기 축(24)이 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78)로부터 우측(도 9에서 볼 때)으로 연장된 상태에서 축(24)과 연결된다. 축(24)은 리액션 부재(82) 상의 개구부(84)를 통과하여 연장된다. 상기 축(24) 상의 통로(38)로 이어지는 반경 방향 포트는 상기 씨일 어셈블리(244)와 만나게 된다. 아울러, 베이스 부재(70) 상의 통로(126)(도 6)도 씨일 어셈블리(244)와 만난다. 따라서, 축(24) 상의 통로(38)와 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 가변 체적 챔버(120) 사이에 유체 연통 구조가 이루어진다.
씨일 어셈블리 - 제2 실시예
도 7, 도 8 및 도 9 상의 씨일 어셈블리(244)에 있어서, 환형 씨일 링(272, 274, 282, 284)(도 8)은 씨일 어셈블리 본체(248) 상의 홈(276, 278, 286, 288)(도 8, 도 10 및 도 11) 내에 배치된다. 이들 홈(276, 278, 286, 288)은 일정 크기를 가짐으로써, 상기 씨일 링(272, 274, 282, 284)으로 하여금 당해 홈 외부로 확장되어 베이스 부재(70) 또는 축(24)과 씨일 맞물림 상태를 이루도록 한다. 이들 씨일 링(272, 274, 282, 284)은 그 상대 홈으로부터 돌출되기 때문에, 베이스 부재(72) 상의 중앙 개구부(78) 내에서의 씨일 어셈블리(244) 위치 결정을 방해하는 경향이 있다. 또한, 씨일 링(272, 274, 282, 284)은 축(24)에 대한 씨일 어셈블리(244)의 위치 결정 역시 방해하는 경향이 있다.
본 발명이 갖는 하나의 특장점에 따르면, 도 12 및 도 13에 나타낸 씨일 어셈블리는 씨일 링을 수용하는 가변 크기의 홈을 구비하고 있다. 이들 씨일 링 홈은, 축(24) 및 클러치-브레이크 어셈블리(20)에 대한 상기 씨일 어셈블리 위치 결정 단계에는 비교적 큰 단면적을 갖는다. 이때, 씨일 링은 그 상대 홈으로부터 소량만 돌출하므로, 축(24) 및 클러치-브레이크 어셈블리(20)에 대한 도 12 상의 씨일 어셈블리(350) 위치 결정을 방해하지는 않는다. 도 12 및 도 13 상의 씨일 어셈블리(350)를 축(24) 및 클러치-브레이크 어셈블리(20)에 대하여 위치 결정하고 나면, 씨일 링 홈의 크기를 감소시킴으로써, 씨일 링으로 하여금 상대 홈 외부로 확장되어 상기 축(24) 및 클러치-브레이크 어셈블리(20)와 씨일 맞물림 상태를 이루도록 한다.
씨일 어셈블리(350) 일부를 도 12에 나타내었다. 도 8 상의 씨일 링(272, 274, 282, 284)에 해당하는 씨일 링들은 도 12에서는 생략했다.
상기 씨일 어셈블리(350)는 한 쌍의 금속재 환형 액츄에이터(356, 358), 및 이와 동일 중심축의 원주상에 배치된 원통형 본체(354)를 포함한다. 환형 액츄에이터(356, 358)는 본체(354) 상의 환형 금속재 선단부 링(360, 362)과 맞물림으로써 한 쌍의 환형 가변 크기 외부 씨일 링 홈(364, 366)(도 12 및 도 13)을 형성한다. 또한, 상기 액츄에이터(356, 358)는 선단부 링(360, 362)과 맞물림으로써 한 쌍의 환형 가변 크기 내부 씨일 링 홈(368, 370)을 형성한다.
도 8 상의 씨일 링(272, 274)에 해당하는 상기 환형 외부 씨일 링(422, 424)은 외부 씨일 링 홈(364, 366) 내에 수용된다. 마찬가지로, 도 8 상의 내부 씨일 링(282, 284)에 해당하는 상기 환형 내부 씨일 링(426, 428)은 내부 씨일 링 홈(368, 370) 내에 수용된다. 환형 외부 씨일 링(422, 424)(도 13)은 본체(354) 및 씨일 링 홈(364, 366)과 동일 평면상으로 배치된다. 또한, 환형 내부 씨일 링(426, 428)은 본체(354) 및 씨일 링 홈(368, 370)과 동일 평면상으로 배치된다. 씨일 링(272, 274, 282, 284)은 탄성 중합체 재질로 형성된다.
씨일 어셈블리(350)(도 12) 상의 상기 본체(354)는 다수의 관형 금속 스페이서(spacer) 부재(376)를 포함한다. 이들 스페이서 부재(376)는 선단부 링(360, 362) 상에 있어 그 반경 방향으로 연장된 환형 선단 평면에 고정 연결되는 중공 원통형 금속관이다. 스페이서 부재(376) 사이로는 개구부(380)가 형성된다. 이들 개구부(380)는 도 8에 나타낸 상기 씨일 어셈블리(244) 상의 개구부(268)에 해당한다. 따라서, 유체는, 도 8에 있어 씨일 어셈블리(244) 상의 개구부와 관련하여 앞서 설명한 바와 같은 방식으로, 상기 개구부(380)를 통과하여 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 통로(126)(도 6)와 축(24) 상의 통로(38)(도 1) 사이로 이동한다.
상기 환형 금속 액츄에이터(356, 358)는 동일한 구조을 갖는다. 이들 액츄에이터(356, 358)는 액츄에이터 부재(390)에 의하여 상호 연결된다. 금속 액츄에이터 부재(390)는 액츄에이터(356, 358) 중 하나의 액츄에이터(356 또는 358) 상에 있어 상대적으로 큰 접시형 개구부(386)로부터 관형 스페이서 부재(376)(도 13) 및 선단부 링(360, 362)을 통과하여 다른 하나의 액츄에이터 상의 나사 형성 개구부 내로 연장된다. 액츄에이터(358) 상에 있어 상대적으로 큰 상기 개구부(386)는 스페이서 부재(376)와 동축상으로 배치된다(도 12 및 도 13). 액츄에이터 부재(390) 상의 섕크(shank) 또는 몸통부(392)(도 13)는 상기 본체(354) 상의 선단부 링(362), 스페이서 부재(376) 및 반대쪽 선단부 링(360)을 통과하여 액츄에이터(356) 상의 나사 형성 개구부 내로 연장된다.
상기 외부 씨일 링 홈(364, 366) 및 내부 씨일 링 홈(368, 370)은 선단부 링(360, 362) 상의 환형 평탄 측면(400, 402)(도 13)과 액츄에이터(356, 358) 상의 테이퍼형 내지 곡선형 환형 측면(404, 406, 408, 410) 사이에 형성된다. 액츄에이터(356)(도 13) 상의 환형 측면(404, 408)은 동일 평면상으로 배치된다. 마찬가지로, 액츄에이터(358) 상의 환형 측면(406, 410) 역시 동일 평면상으로 배치된다.
액츄에이터(356, 358) 상의 환형 측면(404, 406, 408, 410)은 정밀한 곡면 형상을 가지는 한편, 액츄에이터(356, 358) 상의 환형 돌출부(416)를 향하여 경사진다. 액츄에이터(356, 358) 상의 상기 환형 측면(404, 406, 408, 410)은 선단부 링(360, 362) 상의 평탄 측면(400, 402)과 맞물림으로써 상기 환형 씨일 링 홈(364, 366, 368, 370)을 형성한다(도 13). 환형 외부 씨일 링(422, 424)은 외부 씨일 링 홈(364, 366) 내에 배치된다. 마찬가지로, 환형 내부 씨일 링(426, 428)은 내부 씨일 링 홈(368, 370) 내에 배치된다.
액츄에이터 부재(390)를 죄기 전, 액츄에이터(356, 358) 상의 돌출부(416, 418)는 선단부 링(360, 362)으로부터 떨어져 있다. 이 때, 씨일 링 홈(364, 366, 368, 370)은 비교적 큰 단면적을 가짐으로써, 상기 씨일 링(422, 424, 426, 428)을 상당한 변형 없는 상태로 수용한다. 씨일 링(422, 424, 426, 428)은 원형 단면 형상을 갖는 상태로 상기 씨일 링 홈(364, 366, 368, 370) 내에 거의 전체가 수용된다. 이는 축(24) 및 클러치-브레이크 어셈블리(20)에 대한 상기 씨일 어셈블리(350)의 위치 결정을 용이하게 한다.
씨일 어셈블리(350)는, 상기 씨일 어셈블리(244)와 관련하여 도 7 및 도 8에서 설명한 바와 같은 방식으로 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상에 자리잡게 된다. 씨일 어셈블리(350)는 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78) 내에 그 전체를 삽입해도 무방하다. 선택적으로는, 상기 씨일 어셈블리(350)의 일부분을 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78)로부터 리액션 부재(82) 상의 중앙 개구부(84) 내로 연장할 수도 있다. 씨일 어셈블리(350)를 어떤 형태로 하든, 상기 축(24) 상의 통로(38)와 연결된 반경 방향 포트는 씨일 어셈블리 본체(354) 상의 선단부 링(360, 362)(도 12) 사이에 놓이게 된다.
축(24) 및 클러치-브레이크 어셈블리(20)에 대한 상기 씨일 어셈블리(350)의 위치가 결정되고 나면, 상기 액츄에이터 부재(390)를 죔으로써 씨일 링 홈(364, 366, 368, 370)의 크기를 감소시킨다. 이들 씨일 링 홈(364, 366, 368, 370)의 크기가 감소함에 따라, 상기 외부 씨일 링(422, 424)은 반경 방향 외측으로 확장되어 클러치-브레이크 어셈블리(20)에 있어 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78)의 내측면(190)과 씨일 맞물림 상태를 이루게 된다. 상기 내부 씨일 링(426, 428)은 반경 방향 내측으로 학장되어 축(24)의 외주면과 씨일 맞물림 상태를 이룬다. 씨일 링(422, 424, 426, 428)은 반경 방향으로 변형됨으로써, 최초의 원형 단면 형상으로부터, 베이스 부재(70) 및 축(24)의 씨일 맞물림 면과 씨일 링(364, 366, 368, 370) 사이에 형성된 불규칙한 단면 형상을 이루게 된다.
상기 액츄에이터 부재(390)의 죔 이동은, 액츄에이터(356, 358) 상의 돌출부(416, 418)가 씨일 어셈블리 본체(354) 상의 선단부 링(360, 362)과 맞닿음에 따라 제한을 받게 된다. 액츄에이터 부재(390) 상의 두부는 상기 중앙 개구부(78) 상의 노출 선단부를 향하고 있다(도 7). 즉, 도 7 상에 있어서, 상기 액츄에이터 부재(390)의 두부는 씨일 어셈블리(350)의 좌측(도 7에서 볼 때) 선단에 배치된다.
상기 액츄에이터(356, 358)는 서로 동일한 구조를 가지므로, 액츄에이터 부재(390) 상의 두부는 씨일 어셈블리(350) 상의 선단부 링(360 또는 362)(도 12) 중 어느 쪽에 붙여 조립해도 된다. 이를 위하여, 액츄에이터(356) 상의 상대적으로 큰 상기 개구부(386)를 스페이서 부재(376)와 동축 관계를 이루도록, 그리고 상대적으로 작은 직경의 상기 개구부(380) 역시 스페이서 부재(376)와 동축 관계를 이루도록 만드는 것만이 필요하다.
씨일 어셈블리 - 제3 실시예
도 12 및 도 13 상의 씨일 어셈블리(350)는 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 중앙 개구부(도 7)와 상기 축(24)에 대하여 위치 결정하기가 비교적 용이하다. 이는 액츄에이터 부재(390)를 죄기 전에는 상기 환형 씨일 링(422, 424, 426, 428)이 그 상대 홈으로부터 반경 방향으로 그다지 돌출하지 않기 때문이다. 그러나, 상기 도 12 및 도 13 상의 씨일 어셈블리(350)는 상기 씨일 어셈블리(244)용 리테이너 어셈블리(294)(도 8)에 해당하는 리테이너 어셈블리를 갖지 않는다. 즉, 씨일 어셈블리(350)의 경우, 축(24)에 대한 그 위치를 유지하기 위하여 상기 씨일 링(422, 424, 426, 428)과 클러치-브레이크 어셈블리(20) 및 축(24) 사이의 마찰 맞물림에만 의존한다.
도 14에 나타낸 실시예의 씨일 어셈블리가 갖는 하나의 특장점에 따르면, 씨일 어셈블리(450)는, 씨일 링의 확장을 유도하여 클러치-브레이크 어셈블리(20) 및 축(24)과의 씨일 맞물림 상태를 이루도록 하기 위하여, 그 크기를 감소시킬 수 있는 환형 가변 크기 씨일 링 홈을 구비하고 있다. 또한, 도 14 상의 씨일 어셈블리에 있어서는, 축(24) 및 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 잡아줌으로써 당해 축 및 클러치-브레이크 어셈블리에 대한 그 위치를 유지하는 리테이너 어셈블리가 구비되어 있다.
씨일 어셈블리(450)(도 14)는 그 본체를 형성하는 환형 금속 리테이너 어셈블리(452)를 포함한다. 이 리테이너 어셈블리(452)는 제1 내지 좌측 환형 금속 리테이너 부분(456)이 상부에 형성된 제1 내지 좌측 환형 금속 본체 링(454)을 포함한다. 도 14에 나타낸 실시예에 있어서, 상기 제1 본체 링(454)은 2개의 부분, 즉 상부(도 14에서 볼 때) 부분(458) 및 하부 부분(460)으로서 구성된다. 마찬가지로, 제1 리테이너 부분(456)은 2개의 부분, 즉 상부(도 14에서 볼 때) 부분(462) 및 하부 부분(464)으로 형성된다.
제1 리테이너 부분(456)은 도 14에 나타낸 2개 부분들 이상의 부분들로 형성될 수도 있음을 알아야 한다. 예컨대, 제1 리테이너 부분(456)을 구성하는 상기 제1 본체 링(454)의 각 부분(458, 460) 역시 2개 부분으로 나눔으로써 총 4개 부분으로도 할 수 있다. 또한, 제1 본체 링(454)을 단일체로 형성할 수도 있음은 물론이다.
제1 리테이너 부분(456) 상의 상부 부분(462)은 제1 본체 링(454) 상의 상부 부분(458)과 일체로 형성된다. 마찬가지로, 상기 제1 리테이너 부분(456) 상의 하부 부분(464)은 제1 본체 링(454) 상의 하부 부분(460)과 일체로 형성된다. 클러치-브레이크 어셈블리 내 장착을 위하여 상기 제1 본체 링(454) 상의 상부 부분(458) 및 하부 부분(460)을 도 14 상의 배치 구조로 하여 서로 인접시켜 조립했을 때, 제1 리테이너 부분(456) 상의 상부 부분(462)과 하부 부분(464) 사이에는 간극 또는 공간(466, 468)이 있게 된다. 이들 간극 또는 공간(468)은 유체로 하여금 제1 본체 링(454)에 대하여 반경 방향으로 이동할 수 있도록 한다. 제1 리테이너 부분(456)이 도 14에 나타낸 2개 이상의 부분들로 형성된 경우, 유체 이동을 허용하는 더 많은 수의 간극이 구비될 것이다. 또한, 상기 리테이너 어셈블리(452)는 제2 또는 우측 환형 본체 링(472)과 제2 리테이너 부분(474)을 포함한다.
상기 제2 본체 링(472)은 상부 부분(478) 및 하부 부분(480)을 포함한다. 또한, 제2 리테이너 부분(474)는 상부 부분(484) 및 하부 부분(486)을 포함한다. 제2 리테이너 부분(474) 상의 상부 부분(484) 및 하부 부분(486)은, 상기 상부 및 하부 리테이너 부분(462, 464) 사이의 간극(466, 468)에 해당하고 이들과 동일 평면을 이루는 간극(490)이 양자간에 형성되도록 서로 떨어져 있다. 상기 제2 리테이너 부분(474) 상에 있어 간극(490)의 개수는 상기 제1 리테이너 부분(456) 상에 있어서의 간극(466, 468)의 개수와 일치한다. 따라서, 제1 리테이너 부분(456)이 4개의 간극을 갖는다면, 제2 리테이너 부분(474) 역시 4개의 간극을 갖게 된다.
제2 리테이너 부분(474)은 상기 제1 리테이너 부분(456) 상의 축 방향 테이퍼 외측면(496)과 맞물리는 축 방향 테이퍼 내측면 또는 캠 면(494)을 갖는다. 상기 축 방향 테이퍼 내측면 및 외측면(494, 496)은 제1 리테이너 부분(456)으로 하여금 상기 축(24) 외주면과의 금속끼리의 맞물림 상태에서 변형을 일으키도록 한다. 상부 및 하부 리테이너 부분(462, 464) 사이의 간극(466, 468)은 상기 상부 및 하부 액츄에이터 부분(484, 486) 사이의 간극(490)과 동일 평면을 이룬다. 동일평면 상에 배치된 이들 간극은 유체로 하여금 상기 축(24)(도 1) 내 통로(38) 상의 반경 방향 포트로부터 상기 베이스 부재(70) 상의 통로(126)(도 6)로 이동할 수 있도록 하는 통로를 제공한다.
축 방향 테이퍼 내측면 및 외측면(494, 496) 사이의 상호 작용은 제2 리테이너 부분(474)으로 하여금 베이스 부재(70) 상의 내측면(190)과의 금속끼리의 맞물림 상태에서 반경 방향 외측으로 변형되도록 한다. 상기 리테이너 어셈블리(452)는 축(24) 및 베이스 부재(70)와 동시에 맞물리기 때문에, 이들 축(24) 및 클러치-브레이크 어셈블리(20)에 대한 적정 위치에서 상기 씨일 어셈블리(450)를 잡아주게 된다.
경우에 따라서는, 제1 본체 링(454) 상의 상기 제1 리테이너 부분(456)에는, 제2 본체 링(472) 상의 상기 제2 리테이너 부분(474)에 의한 변형을 방지할 수 있는 충분한 강성을 갖게 할 수도 있다. 마찬가지로, 상기 제2 본체 링(472) 상의 제2 리테이너 부분(474) 상에도 상기 제1 리테이너 부분(456)에 의한 변형을 방지할 수 있는 충분한 강성을 갖게 할 수 있다. 결과적으로, 상기 제2 본체 링(472) 및 제1 본체 링(454)은 리테이너 부분 변형 없는 상태의 맞물림 구조 하에서 상기 축(24) 또는 기타 클러치-브레이크 어셈블리(20)와 금속끼리의 맞물림 상태를 이루게 된다. 그러나, 상부 리테이너 부분(462)과 하부 리테이너 부분(464) 사이의 간극(466, 468)은, 상기 리테이너 어셈블리(452) 상의 내부 및 외부 사이의 유체 이동을 수용할 수 있도록, 상기 상부 액츄에이터 부분(484)과 하부 액츄에이터 부분(486) 사이의 간극(490)과 역시 동일 평면상으로 배치된다.
제1 본체 링(454) 및 제2 본체 링(472)은 제1 리테이너 부분(456) 및 제2 리테이너 부분(474) 보다 큰 직경을 갖는다. 따라서, 베이스 부재(70)를 관통하는 중앙 개구부(78) 상의 내측면과 상기 제2 리테이너 부분(474) 상의 외측면 사이에 있어 상기 씨일 어셈블리(450) 주위로 환형 매니폴드 통로가 형성된다. 또한, 상기 제1 리테이너 부분(456) 상의 내측면과 축(24)의 외주면 사이에 환형 매니폴드 챔버가 형성됨에 따라 축(24) 둘레의 유체 흐름이 이루어지게 된다.
씨일 어셈블리(450)의 축 방향 양쪽 선단부에는 한 쌍의 환형 금속 액츄에이터(502, 504)가 구비된다. 이들 액츄에이터(502, 504)는 도 12 및 도 13 상의 액츄에이터(356, 358)과 동일한 구조를 갖는다. 액츄에이터(502)(도 14)는 상기 제1 본체 링(454)에 있어서의 상부 부분(458) 및 하부 부분(460) 상의 평탄 측면들과 상호 결합함으로써, 상기 도 13 상의 씨일 링(422, 426)에 해당하는 내부 및 외부 씨일 링이 수용되는 한 쌍의 환형 홈을 형성하게 된다.
환형 외부 씨일 링 홈을 형성하기 위하여, 액츄에이터(502)는 반경 방향의 정밀 곡면으로 구성된 환형 측면을 구비하고 있다. 이 환형 측면(508)은 액츄에이터(502) 상에 있어 상대적으로 큰 직경의 원통형 외측면(510)으로부터 환형 돌출부(512)까지 반경 방향 내측으로 연장된다. 마찬가지로, 액츄에이터(502) 상의 환형 측면(516)은 아치 형상의 반경 방향 단면을 갖는다. 환형 측면(516)은 액츄에이터(502) 상의 원통형 내측면(518)으로부터 상기 돌출부(512)까지 반경 방향 외측으로 경사진다. 내측면(518)은 액츄에이터(502) 상의 외측면(510)과 동축 관계로 배치된다.
액츄에이터(504)는 상기 액츄에이터(502)와 동일한 구조를 갖는다. 즉, 액츄에이터(504)는 돌출부(522)와 축 방향으로 테이퍼진 환형 측면(524, 526)을 갖는다. 액츄에이터(504) 상의 측면(524, 526)은, 제2 본체 링(472) 상에 있어 상부 부분(478) 및 하부 부분(480) 상의 평탄 측면들과 상호 결합함으로써, 도 13 상의 내부 씨일 링(428) 및 외부 씨일 링(424)에 해당하는 내부 및 외부 씨일 링을 수용하는 내부 및 외부 씨일 홈을 형성하게 된다.
도 12 및 도 13 상의 상기 액츄에이터 부재(390)에 해당하는 볼트 형태의 액츄에이터 부재가 액츄에이터(504), 제2 본체 링(472), 제1 본체 링(454) 및 액츄에이터(502) 등의 개구부를 통과하여 연장된다(도 14). 상기 볼트 내지 액츄에이터 부재 상의 두부는, 도 12 및 도 13에 있어 액츄에이터 부재(390) 상의 두부가 액츄에이터(358) 상의 상대적으로 큰 직경의 개구부(386) 내에 수용되는 것과 동일한 방식으로, 상기 액츄에이터(504) 상의 상대적으로 큰 직경의 개구부(530) 내에 수용된다. 액츄에이터 부재는 상기 제2 본체 링(472) 상의 나사가 형성되지 않은 개구부(532)(도 14)와 상기 제1 본체 링(454) 상의 개구부(534)를 통과하여 연장된다. 볼트 상의 나사 형성 선단부는, 도 13 상의 액츄에이터 부재(390)가 액츄에이터(356) 상의 나사 형성 개구부 내로 연장되는 동일한 방식으로, 상기 액츄에이터(502) 상에 있어 상대적으로 작은 직경의 나사 형성 개구부(538) 내로 연장된다.
상기 씨일 어셈블리(450)를 축(24) 및 클러치-브레이크 어셈블리(20)와 결합했을 때, 도 13 상의 외부 씨일 링(422, 424)에 해당하는 상기 외부 씨일 링과 내부 씨일 링(426, 428)에 해당하는 상기 내부 씨일 링은 액츄에이터(502)와 제1 본체 링(454) 사이, 그리고, 액츄에이터(504)와 제2 본체 링(472) 사이에 각각 형성된 씨일 링 홈 내에 위치한다. 이 때, 액츄에이터(502, 504) 사이로 연장된 액츄에이터 부재는 아직 단단히 죄어진 상태가 아니므로, 액츄에이터(502, 504) 상의 돌출부(512, 522)가 상기 제2 본체 링(472) 및 제1 본체 링(454)으로부터 떨어져 있게 된다. 따라서, 씨일 링 홈은 상대적으로 큰 단면적을 갖게 된다.
일단 씨일 어셈블리(450)를 축(24) 및 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 적정 상대 위치에 삽입한 다음, 액츄에이터 부재를 죈다. 이는 상기 외부 씨일 링에 있어서는 반경 반경 외측으로의 확장을, 상기 내부 씨일 링에 있어서는 반경 방향 내측으로의 확장을 야기한다. 즉, 외부 씨일 링은 베이스 부재(70)를 관통한 상기 개구부(78) 상의 내측면과의 씨일 맞물림 상태로 되며, 이와 동시에, 내부 씨일 링은 상기 축(24)과의 씨일 맞물림 상태로 된다. 액츄에이터(502, 504) 상의 돌출부(512, 522)는 본체 링(454) 및 액츄에이터(472)와 맞닿음으로써 상기 씨일 링의 압축 정도를 제한하게 된다.
동력 전달 부재
클러치-브레이크 어셈블리(20)의 작동 중에 있어서, 피스톤(108)과 베이스 부재(70) 사이에는 동력이 전달된다(도 5). 예컨대, 클러치-브레이크 어셈블리(20)가 축(24)의 회전을 억제하는 효과를 나타낼 때, 상기 다수의 스프링(134)은 상기 피스톤(108)을 리액션 부재(82) 쪽으로 가압함으로써 상기 브레이크 디스크(60)를 잡아주게 된다. 브레이크 디스크(60)는 상기 정지 부재(30)에 의하여 그 회전이 억제되어 있다.
피스톤(108)과 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 베이스 부재(70) 사이의 상대 회전은 다수의 동력 전달 부재(552)(도 5, 도 15 및 도 16)에 의하여 억제된다. 금속재의 상기 동력 전달 부재(552)는 금속재 피스톤(108)과 금속재의 베이스 부재(70)를 상호 연결함으로써 이들 피스톤과 베이스 부재 사이의 상대 회전을 억제한다. 금속재의 리액션 부재(82)는 베이스 부재(70)에 고정 연결되므로, 동력 전달 부재(552)는 피스톤(108)과 리액션 부재(82) 사이의 상대 회전을 억제하게 된다.
상기 동력 전달 부재(552)는 베이스 부재(70) 상에 고정 연결된다. 피스톤(108)은 동력 전달 부재(552)에 대하여 축 방향으로 상대 이동 가능하다. 동력 전달 부재(552)에 대한 상기 피스톤(108)의 축 방향 이동은 당해 피스톤(108)으로 하여금 상기 브레이크 디스크(60) 또는 클러치 디스크(62)에 대하여 축 방향 동력을 유입할 수 있도록 한다. 경우에 따라서는, 동력 전달 부재를 피스톤(108)에 고정 연결하고, 베이스 부재(70)에 대하여는 이동 가능하게 할 수도 있다.
도시한 바의 동력 전달 부재(552)는 관형 구조를 갖는다(도 16). 즉, 동력 전달 부재(552)는 원통형 측벽(564)을 포함하여 구성된다. 이 원통형 측벽(564)은 원통형 본체부(556) 및 환형 장착부(558)를 구비한다. 상기 동력 전달 부재(552) 상의 이들 본체부(556) 및 장착부(558)는 단일 금속편으로서 일체로 형성된다. 장착부(558)는 환형 단면 형상을 갖는 한편, 상기 본체부(556)와 동축 관계로 배치된다. 장착부(558)는 본체부(556)로부터 반경 방향 내측으로 연장된다.
상기 장착부(558)는 동력 전달 부재(552) 상의 본체부(556)와 동축 관계인 환형 걸림턱(560)을 구비한다. 이 환형 걸림턱(560)은 상기 베이스 부재(70) 상에 형성된 환형 위치 결정 플랜지(562)(도 15)와 맞물린다. 상기 걸림턱(560)은 위치 결정 플랜지(562)와 맞물림으로써 베이스 부재(70)에 대한 상기 동력 전달 부재(552)의 축 방향 위치를 결정짓게 된다.
관형 동력 전달 부재(552) 상의 원통형 본체부(556)는 베이스 부재(70) 내 홈 부분(554)(도 15) 상의 원통형 표면과의 억지끼워맞춤 부위를 갖는다. 상기 동력 전달 부재(552) 상의 원통형 본체부(556)와 홈 부분(554) 사이의 억지끼워맞춤 부위는 당해 동력 전달 부재(552)를 베이스 부재(70) 상에 고정 연결시킨다. 그러나, 경우에 따라서는, 관형의 상기 동력 전달 부재(552)를 다른 방식으로 베이스 부재(70) 상에 고정 연결할 수도 있다. 즉, 경우에 따라서는, 동력 전달 부재(552)를 피스톤(108)에 대하여 고정 연결하고, 상기 베이스 부재(70)에 대하여 상대 이동 가능하게 해도 무방하다.
관형 동력 전달 부재(552) 상의 원통형 본체부(556)는 상기 피스톤(108) 상에 형성된 원통형 홈 부분(554)(도 15) 내로 축 방향 연장된다. 도 15에서는 피스톤(108) 상에 있어 하나의 홈 부분(554)과 하나의 동력 전달 부재(552)만을 나타내었으나, 피스톤(108) 상에는 도시된 바의 홈 부분(554)과 동일한 형상을 갖는 다수의 홈 부분 또는 개구부가 있음을 알아야 한다. 즉, 피스톤(108) 상의 이들 홈 부분(554) 내에는 다수의 동력 전달 부재(552)가 연장되어 있다. 각각의 동력 전달 부재(552)는 베이스 부재(70) 상의 원형, 보통은 원통형인 홈 부분(559) 내에 수용된다.
도 1 내지 도 16에 나타낸 본 발명의 구체적 실시예에 따르면, 3개의 동력 전달 부재(552)가 있다. 3개의 동력 전달 부재(552) 각각은 상기 피스톤(108) 상의 홈 부분(554)과 상기 베이스 부재(70) 상의 홈 부분(559) 사이로 연장된다. 이들 3개의 동력 전달 부재(552)는 환형 배열로서 120°간격을 두고 있다. 경우에 따라서는, 동력 전달 부재(552)의 수를 증감할 수도 있다.
본 발명이 갖는 하나의 특장점에 따르면, 상기 피스톤(108) 상의 홈 부분(554) 내에는 원통형 베어링 또는 슬리브(566)(도 15)가 구비되며, 이 베어링 또는 슬리브(566)는 피스톤(108) 상의 홈 부분(554) 내로 연장된 상기 동력 전달 부재(552)의 일부를 감싸고 있다. 베어링 또는 슬리브(566)는, 피스톤과의 사이에 억지끼워맞춤 관계를 유지함과 아울러 접착제를 사용함에 따라, 피스톤(108) 상의 홈 부분(554) 상의 내측면에 견고하게 고정된다. 하나의 베어링 또는 슬리브(566)만이 도 15에 나타나 있지만, 각각의 동력 전달 부재(552) 둘레에는 다수의 베어링 또는 슬리브가 있음을 알아야 한다.
베어링 또는 슬리브(566)는 동력 전달 부재(552) 상의 원통형 외측면(572)과 맞닿는 매끄러운 원통형 내측면(570)을 갖는다. 상기 동력 전달 부재(552) 상의 외측면은 베어링 또는 슬리브(566)(도 15) 상의 내측면(570)과 원활한 미끄럼 접촉을 한다. 이는 피스톤(108)과 베이스 부재(70) 사이의 상대 이동에 대한 저항을 최소화한다. 베어링 또는 슬리브(566)는 클러치-브레이크 어셈블리의 계속적인 작동에도 거의 마모되지 않는다. 베어링 또는 슬리브(566) 상의 내측면(570)은 동력 전달 부재(552)와 베어링 또는 슬리브(566) 사이의 미끄럼 마찰을 최소화하기 위하여 0.12 이하의 정지 마찰 계수를 갖는다.
상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)에 있어 가동성 구성 요소들 사이의 마모를 최소화하는 것에 더하여, 상기 베어링 또는 슬리브(566)는 진동을 흡수하는 역할도 한다. 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 금속 스탬핑 프레스 등의 기계에 결합, 사용하는 경우, 클러치-브레이크 어셈블리는, 상기 클러치 디스크(62)가 플라이휠(22)로부터의 동력을 전달 받아 당해 클러치-브레이크 어셈블리를 구동시키는 맞물림 상태와, 브레이크 디스크(60)가 상기 정지 부재(30)와 클러치-브레이크 어셈블리 사이에서 동력을 전달함으로써 클러치-브레이크 어셈블리 및 축(24)의 회전을 억제하는 해제 상태 사이에서 반복적으로 작동하게 된다. 클러치-브레이크 어셈블리(20)의 이러한 반복적 작동은 그 구성 요소들에 있어 상당한 진동을 유발하며, 결과적으로는, 기계적 충격/진동 손상으로 이어지게 된다. 상기 베어링 또는 슬리브(566)는 클러치-브레이크 어셈블리(20)의 작동 사이클 중에 발생하는 진동량 및 그로 인한 기계적 충격/진동 손상을 감소시키는 효과가 있다.
상기 진동 및 소음을 감소시킬 수 있도록, 베어링 또는 슬리브(566)는 상기피스톤(108), 동력 전달 부재(552), 또는 베이스 부재(70)보다 큰 탄성을 갖는 재질로 만들어진다. 본 발명에 따른 일 실시예의 경우, 상기 피스톤(108)과 베이스 부재(70)는 덕타일 캐스트 아이런(ductile cast iron)이고, 상기 동력 전달 부재(552)는 강철인 반면, 상기 베어링 또는 슬리브(566)는 탄성 중합체 재질로 되어 있다.
베어링 또는 슬리브(566)를 구성하는 중합체 재질은 피스톤(108)과 베이스 부재(70)의 탄성 계수보다 작은 탄성 계수를 갖는다. 베어링 또는 슬리브(566)를 구성하는 중합체 재질은 또한 상기 동력 전달 부재(552)의 탄성 계수 보다 작은 탄성 계수를 갖는다. 이러한 재질적 특성은 상기 베어링 또는 슬리브(566)로 하여금 클러치-브레이크 어셈블리의 작동 중 발생하는 파괴적인 기계 진동의 전달을 감소시킬 수 있도록 한다. 베어링 또는 슬리브(566)를 중합체 재질로 구성하는 것이 현재로서는 바람직하지만, 경우에 따라서는, 다른 재질로 할 수도 있다.
상기 피스톤(108)과 베이스 부재(70)를 구성하는 덕타일 캐스트 아이런 보다 큰 탄성 계수를 갖는 기타의 다양한 재질로써 상기 베어링 또는 슬리브(566)를 만들 수도 있다. 또한, 베어링 또는 슬리브(566)를 강철인 상기 동력 전달 부재(552) 보다 큰 탄성 재질로 할 수도 있다. 베어링 또는 슬리브(566)를 테트라플루오로에틸렌 플루오로카본 중합체, 즉 테플론(TEFLON, 상표명) 재질의 내부 라이너를 갖는 에폭시 수지와 같은 중합체 재질로 만드는 것이 바람직하다.
피스톤(108) 및 베이스 부재(70)를 구성하는 덕타일 캐스트 아이런의 탄성 계수는 대략 25,000,000 psi(pounds per square inch)이다. 강철로 만들어진 상기 동력 전달 부재의 탄성 계수는 대략 30,000,000 psi이다. 16,000,000 psi 정도의 탄성 계수를 갖는 재질로써 상기 베어링 또는 슬리브(566)를 만드는 것이 바람직해 보인다. 더욱 구체적으로는, 베어링 또는 슬리브(566)를 4,000,000 psi 정도의 탄성 계수를 갖는 탄성 중합체 재질로 만들면 무난할 것으로 본다.
일 실시예의 베어링 또는 슬리브(566)에 있어서는, 그 반경 방향 두께가 대략 0.125 in이다. 상기 베어링 또는 슬리브(566)의 두께는, 어느 정도까지는, 클러치-브레이크 어셈블리(20) 내의 이용 가능 공간 크기에 따라 조절 가능하다. 보다 큰 내부 공간을 이용할 수 있다면, 베어링 또는 슬리브(566)의 반경 방향 두께를 0.5 in 정도로 할 수 있다. 베어링 또는 슬리브(566)의 반경 방향 두께가 0.0625 in 이하라면, 그 진동 및 소음 저감 성능은 저하될 것이다.
앞서 언급한 일 실시예에 있어서, 베어링 또는 슬리브(566)는 테플론 라이너를 갖는 에폭시 수지로써 화학적 접착된 필라멘트 권취 유리섬유(filament-wound fiberglass)로 되어 있다. 이 경우, 베어링 또는 슬리브는 미국 46574 인디아나주 와커톤 인더스트리얼 파크 103에 영업소를 둔 폴리곤 캄파니(Polygon Company)로부터 입수하였다.
도 15에 나타낸 실시예의 클러치-브레이크 어셈블리(20)에 있어서, 상기 베어링 또는 슬리브(566)는 피스톤(108)에 고정 연결되어 있다. 따라서, 베어링 또는 슬리브(566)는 동력 전달 부재(552)에 대하여 피스톤(108)과 함께 이동한다. 그러나, 베어링 또는 슬리브(566)가 동력 전달 부재(552)에 고정된 반면, 피스톤(108)이 이들 베어링 또는 슬리브(566) 및 동력 전달 부재(552)에 대하여 상대 이동하는 구조로 할 수도 있다.
피스톤(108)과 동력 전달 부재(552) 사이의 동력 전달에 이용 가능한 면적을 최대화하기 위해서는 상기 동력 전달 부재(552)가 비교적 큰 직경을 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 동력 전달 부재(552)가 상대적으로 작은 직경을 갖는다면, 피스톤(108)과 동력 전달 부재(552) 사이에서 전달되는 동력은 상대적으로 작은 면적에 작용하게 된다. 이는 응력 집중을 야기함으로써 클러치-브레이크 어셈블리 내의 상대 이동성 구성 요소들 사이의 마모를 촉진할 것이다.
클러치-브레이크 어셈블리(20)의 작동 중에 있어서, 동력은, 동력 전달 부재(552) 상의 상기 장착부(558)와, 동력 전달 부재(552)에 있어 상기 원통형 측벽(564) 상의 본체부(556) 일부를 전달 지점으로 하여, 상기 동력 전달 부재(552)와 상기 베이스 부재(70) 사이에서 전달된다. 동력 전달 부재(552)와 베이스 부재(70) 사이의 상대적으로 큰 맞물림 면적은 베이스 부재(70)에 대한 동력 전달 부재(552)의 상대 이동 경향과 응력 집중을 최소화한다. 또한, 면(580, 586)에 대하여 반력을 가하는 형태로 상기 동력 전달 부재(552) 내에 삽설된 다수의 스프링(134)이 갖는 탄발력은 상기 면(580, 586)에 대하여 순수 동력을 가함에 따라, 베이스 부재(70)에 대한 동력 전달 부재(552)의 상대 이동이 확실히 억제된다.
상기 다수의 스프링(134)을 구성하는 외부 스프링(138)과 내부 스프링(140)을 적어도 부분적으로 상기 동력 전달 부재(552) 내에 배치함으로써 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 더욱 소형화할 수 있다. 즉, 상대적으로 큰 직경의 상기 외부 스프링(138)은, 동력 전달 부재(552) 상의 장착부(558)와 원통형 본체부(556) 사이에 형성된 환형 걸림턱(560)과 맞닿게 되는 우측(도 15에서 볼 때) 선단부를 갖는다. 외부 스프링(138)의 반대쪽, 즉 좌측(도 15에서 볼 때) 선단부는 동력 전달 부재(552)로부터 연장되어 피스톤(108) 내 홈 부분(554) 상의 원형 바닥면(584)과 맞닿는다.
외부 스프링(138)과 동력 전달 부재(552)로 하여금 상기 내부 스프링(140)을 둘러싸게 함으로써, 클러치-브레이크 어셈블리(20) 구성상의 소형화는 더욱 촉진된다. 내부 스프링(140) 상의 우측(도 15에서 볼 때) 선단부는 동력 전달 부재(552) 상의 장착부(558)에 형성된 레지(ledge) 또는 림(rim)으로서의 상기 면(586)과 맞닿는다. 상기 내부 스프링(140)의 반대쪽, 즉 좌측(도 15에서볼 때) 선단부는 피스톤(108) 내 홈 부분(554) 상의 바닥면(584)과 맞닿는다. 이들 스프링(138, 140)을 동력 전달 부재(552) 내에 장착함으로써, 당해 동력 전달 부재(552)는 상대적으로 큰 외부 측방 면적을 확보할 수 있어서, 클러치-브레이크 어셈블리(20) 내 불필요 공간의 최소화에 따른 응력 집중을 최소화할 수 있다. 동력 전달 부재(552)에 상대적으로 큰 직경을 줌으로써, 클러치-브레이크 어셈블리의 반복적 작동 중 상기 피스톤(108) 및 베이스 부재(70) 내 응력 집중이 최소화되는 경향이 있다.
동력 전달 부재(552) 상의 외측면(572)의 면적을 최대화하기 위해서는 당해 동력 전달 부재를 관형으로 하는 것이 바람직하지만, 경우에 따라서는, 속이 찬 형태의 구조라도 무방하다. 예컨대, 동력 전달 부재(552)를, 상대적으로 작은 직경을 갖는 중실 로드(solid rod) 형태로 할 수도 있다. 상기 베어링 또는 슬리브(566)의 크기는 동력 전달 부재(552)를 구성하는 상기 로드의 상대적으로 작은 직경에 맞춰 감소시켜도 된다. 동력 전달 부재(552)와 베어링 또는 슬리브(566)의 크기를 감소시키더라도, 이 베어링 또는 슬리브의 사용은 클러치-브레이크 어셈블리(20) 구성 요소들 사이의 마찰을 감소시키고 진동 및 이로 인한 충격/진동 손상을 감소시키게 될 것이다.
클러치-브레이크 어셈블리의 조립
상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 조립하고자 하면, 베이스 부재(70)를 그 중앙부(72)가 상방으로 향하도록 하여 배치한다. (도 17). 베이스 부재(70) 상의 플랜지부(74) 둘레에 일정 간격으로 형성된 개구부들 내에 안내 부재 내지 로드(600, 602, 604)를 삽입한다. 원통형 안내 로드(600, 602, 604)는 베이스 부재(70)의 중심축과 평행한 중심축을 갖는다. 안내 로드(600, 602, 604)의 중심축은 베이스 부재(70) 내 플랜지부(74) 상의 마찰면(148)에 대하여 수직하게 연장된다.
도 17에 나타낸 방식대로 베이스 부재(70) 상에 안내 로드(600, 602, 604)를 일단 배치하고 나면, 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 다른 구성 요소들을 상기 베이스 부재(70) 상에 올려놓는다. 즉, 상기 안내 로드(600, 602, 604)가 클러치 디스크(62) 상의 개구부(608, 610, 612)를 통과하여 연장된 상태에서, 안내 로드(600, 602,604)를 따라 클러치 디스크(62)를 이동시켜 베이스 부재(70) 내 플랜지부(74) 상의 상기 마찰면(148) 상에 갖다댄다. 클러치 디스크(62) 상에 정렬 개구부(608, 610, 612)가 없다면, 당해 클러치 디스크(62)가 2개의 절반부로 분할되어 있으므로, 클러치-브레이크 어셈블리(20) 완성후, 상기 안내 로드를 제거한 다음 클러치 디스크(62)를 장착하면 된다.
상기 스프링(134)과 동력 전달 부재(552)를 베이스 부재(70) 상의 홈 부분(614)과 맞닿도록 올려놓는다. 도 17에 나타낸 실시예의 클러치-브레이크 어셈블리에 있어서는, 9개 세트(set)의 외부 및 내부 스프링(138, 140)이 있다. (도 5 및 도 15). 3개 세트의 내부 및 외부 스프링(138, 140)을 둘러싸는 3개의 동력 전달 부재(552)들이 있다. 경우에 따라서는, 특히 억지끼워맞춤을 용이하게 하기 위하여, 베이스 부재(70)에 대한 상기 안내 로드(600, 602, 604)의 위치를 결정짓기에 앞서 상기 동력 전달 부재(552)를 베이스 부재(70) 상에 장착할 수도 있다.
베이스 부재(70)에 대한 스프링(134) 및 동력 전달 부재(552)의 위치가 결정된 다음, 상기 다수의 스프링(134)에 대한 피스톤(108)의 위치를 잡아준다. 이는 피스톤(108) 내 환형 플랜지부(144) 상의 개구부(620, 622, 624)를 통과하여 상기 안내 로드(600, 602, 604)를 삽입함으로써 이루어진다. 이어서, 안내 로드(600, 602, 604)를 따라 피스톤(108)을 축 방향으로 이동시킨다. 이 때, 스프링(134)은 피스톤(108) 상의 홈 부분(554)(도 15) 내로 이동하고, 동력 전달 부재(552) 역시 피스톤(108) 상의 상기 홈 부분과 결합하지만, 완전 신장 상태에 있는 다수의 스프링(134)이 완전 결합에 충분할 정도의 피스톤 하강을 억제하기 때문에, 상기 홈 부분(554) 내로 들어가지는 못한다. 동력 전달 부재(552)가 그 내부로 이동하게 되는 홈 부분(554)은 베어링 또는 슬리브(566)와 동일선 상에서 만난다.(도 15).
피스톤(108) 상의 환형 플랜지부(144)를 클러치 디스크(62) 상측에 인접한 위치로 이동시킨다. 상기 피스톤은, 그 플랜지부(144)를 클러치 디스크(62)로부터 약간 떨어진 상태로 하여 완전 신장 상태의 스프링(134)에 의하여 지지된다.
이어서, 피스톤(108)에 대하여 브레이크 디스크(60)를 위치 결정한다. 이를 위하여, 상기 브레이크 디스크(60) 상의 개구부(630, 632, 634) 내로 안내 로드(600, 602, 604)를 삽입한다. 다음으로, 이들 안내 로드(600, 602, 604)를 따라 브레이크 디스크(60)를 하향(도 17에서 볼 때) 이동시켜 상기 피스톤(108) 상의 플랜지부(144)와 결합한다. 브레이크 디스크(60) 상에 정렬 개구부(630, 632, 634)가 없다면, 당해 브레이크 디스크(60)는 2개의 절반부로 분할되어 있으므로, 상기 가변 체적 유체 챔버(120)에 해제용 공기압을 가해 브레이크 디스크(60) 삽설용 공간을 열어야 하는 것은 제쳐 두고, 클러치-브레이크 어셈블리(20) 완성후, 상기 안내 로드를 제거한 다음 브레이크 디스크(60)를 장착하면 된다.
그런 다음, 클러치-브레이크 어셈블리의 상의 다른 구성 요소들에 대한 상기 리액션 부재(82)의 위치를 결정짓는다. 이를 위하여, 리액션 부재(82) 내 림 부분(104) 상의 개구부(638, 640, 642)를 통하여 안내 로드(600, 602, 604)를 삽입한다. 이어서, 상기 리액션 부재(82)를 하향(도 17에서 볼 때) 이동시켜 브레이크 디스크(60) 상에 갖다댄다.
도 17에 나타낸 클러치-브레이크 어셈블리 구성 요소들을 앞서 설명한 바의 방법으로 쌓아올린 다음, 핀(648) 및 볼트(650)로써 이들을 상호 연결한다. (도 4, 도 5 및 도 6). 도 6에 가장 잘 나타나 있듯이, 볼트(650)는 비교적 긴 나사부(652)를 갖는다. 이 길다란 나사부(652)는, 상기 스프링(134)이 완전 신장 상태일 때, 즉 스프링(134)이 눌러지지 않은 상태로 있을 때, 볼트(650)로 하여금 상기 베이스 부재(70) 내 중앙부(78) 상의 내부나사부와 맞물릴 수 있도록 한다.
상기 볼트(650)의 나사 선단부가 일단 베이스 부재(70) 내 중앙부(72)상의 내부나사부와 맞물리고 나면, 당해 볼트를 여러 차례 돌려줌으로써 상기 리액션 부재(82)로 하여금 베이스 부재(70) 쪽으로 당겨지도록 한다. 볼트(650)를 완전히 죄었을 때, 리액션 부재(82)는 도 5에 나타낸 바와 같이 베이스 부재(70)와 맞닿게 된다. 이 때, 상기 브레이크 디스크(60)와 피스톤(108)은 클러치 디스크(62)와 상기 베이스 부재(70) 상의 플랜지부(74)를 향하여 축 방향으로 이동한다. 그 결과, 상기 스프링(134)에는 초기 동력이 가해지게 된다.
볼트(650)로써 베이스 부재(70)와 리액션 부재(82)를 상호 연결시킨 후 안내 로드(600, 602, 604)를 제거한다. 즉, 안내 로드(600, 602, 604)를 축 방향 상방(도 17에서 볼 때)으로 잡아 당겨 베이스 부재(70)로부터 분리해 내면 된다.
작동
밸브(36)가 클러치-브레이크 어셈블리(20)와 축(24) 상의 통로(38)를 대기중으로 연결시키게 되는 도 1의 위치일 때, 상기 스프링(134)은 피스톤(108) 상의 플랜지부(144)(도 5)를 브레이크 디스크(60) 쪽으로 확실하게 가압한다. 이는 브레이크 디스크(60)를 상기 리액션 부재(82) 상의 림 부분(104)에 대하여 가압하게 된다. 브레이크 디스크(60)는 정지 부재(30)에 고정되어 있으므로(도 1 및 도 2), 상기 피스톤(108)과 리액션 부재(82)에 의하여 브레이크 디스크(60) 쪽으로 가해지는 마찰력은 결국 피스톤(108)을 회전하지 못 하도록 잡아준다.
이 때, 동력은, 상기 베이스 부재(70)와 상기 리액션 부재(82) 사이의 경계면에서 형성된 마찰(즉, 볼트(650)를 죄었을 때의 그 클램핑력(clamping force)에 의하여 형성되는 마찰)을 통하여, 핀(648)을 통하여, 그리고 볼트(650)를 통하여 리액션 부재(82)와 베이스 부재(70) 사이로 전달된다(도 4, 도 6 및 도 15). 또한, 동력은 상기 동력 전달 부재(552)를 통하여 피스톤(108)과 베이스 부재(70) 사이로 전달된다. 이 때, 클러치 디스크(62)는 해제됨으로써 베이스 부재(70)에 대하여 자유로이 회전 가능하다.
축(24)을 회전시키고자 하면, 상기 밸브(36)를, 도 1에 나타낸 위치로부터, 축(24) 상의 통로(38)에 압력이 작용하게 되는 유체(공기) 공급 위치로 조작, 즉 전환한다. 이 유체 압력은 상기 씨일 어셈블리(244, 350, 450) 중의 하나에 의하여 형성된 반경 방향 내측 매니폴드 챔버로 유입된다. 높은 압력 하의 이 유체는 씨일 어셈블리를 통과하여 그 주위로 연장된 매니폴드 챔버로 이동한다. 씨일 어셈블리 외주부의 매니폴드 챔버는 상기 베이스 부재(70) 상의 통로(126)와 유체 연통 구조로 연결된다(도 6).
유체 압력은 상기 통로(126)로부터 상기 가변 체적 유체 챔버(120)로 유입된다. 이 유체 압력은 피스톤(108)을 우측방(도 5 및 도 6에서 볼 때)으로 밀어냄으로써 브레이크 디스크(60)로부터 멀어지도록 한다. 그에 따라, 피스톤(108) 상의 플랜지부(144)는 이동하여 클러치 디스크(62)와 맞물린다.
계속 회전 중인 상기 클러치 디스크(62)로부터 상기 피스톤(108) 상의 플랜지부(144)와 상기 베이스 부재(70) 상의 플랜지부(74)로 동력이 전달된다. 피스톤(108) 상의 플랜지부(144)에 가해지는 동력은, 베어링 또는 슬리브(566)를 통하여, 동력 전달 부재(552)(도 15)에 대하여 작용하게 된다. 베어링 또는 슬리브(566)가 갖는 재질적 유연성 및 탄성은 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20) 해제 상태로부터 맞물림 상태로의 신속한 전환시에 있어 그 충격 부하를 흡수하고 진동을 최소화하는 역할을 한다. 이 때, 스프링(134)은 피스톤(108)에 의하여 베이스 부재(70) 쪽으로 더욱 가압된다.
클러치-브레이크 어셈블리(20)가 완전 맞물림 상태로 작동 중이면, 당해 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 클러치 디스크(62), 베이스 부재(70) 및 피스톤(108) 사이의 상대 회전은 발생하지 않는다. 그러나, 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 이들 베이스 부재(70), 피스톤(108) 및 리액션 부재(82)는 상기 고정 브레이크 디스크(60)에 대해서는 자유로이 회전 가능하다.
동력은 상기 커넥터 어셈블리(180)를 통과하여 베이스 부재(70)로부터 축(24) 쪽으로 전달된다(도 7 및 도 8). 커넥터 어셈블리(180)를 통과하여 축(24)으로 전달된 동력은 축(24)을 회전시킴으로써, 당해 축에 연결된 상기 금속 스탬핑 프레스 같은 기계를 구동시키게 된다.
축(24)의 회전을 정지시키고자 하면, 상기 밸브(36)를 다시 조작함으로써 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 비맞물림 상태, 즉 해제 상태로 한다. 이 때, 피스톤 내 가변 체적 유체 챔버(120)는 통로(126)(도 6), 씨일 어셈블리(244, 350, 450) 및 축(24) 상의 통로(38)를 통하여 대기중으로 개방된다. 상기 가변 체적 유체 챔버(120)가 대기중으로 개방됨에 따라, 상기 스프링(134)은 피스톤(108)을 클러치 디스크(62)로부터 떨어져 브레이크 디스크(60) 쪽으로 밀어낸다. 그에 따라, 브레이크 디스크(60)로부터 전달된 동력은 클러치-브레이크 어셈블리(20) 및 축(24)의 회전을 정지시키게 된다.
본 발명은, 단독으로 또는 둘 이상의 조합 형태로 이용 가능한 다수의 특장점을 갖고 있다. 예컨대, 상기 커넥터 어셈블리(180)는 씨일 어셈블리(244, 350, 450) 중의 하나만으로, 또는 이들의 조합 형태로 사용할 도 있다. 커넥터 어셈블리(180) 없이 하나의 씨일 어셈블리(244, 350, 450)를 사용할 수도 있다.
베어링 또는 슬리브(566)를 상기 동력 전달 부재(552) 이외의 동력 전달 부재와 결합하여 사용할 수도 있다. 동력 전달 부재(552)는, 상기 베어링 또는 슬리브(566)와 함께 또는 이들 없이 사용할 수도 있다. 동력 전달 부재(552)는, 베어링 또는 슬리브(566)와 함께 또는 이들 없이 사용되느냐에 따라, 상기 스프링(138, 140)의 일측 선단면 주위로 연장되느냐 또는 한쪽으로 편심지느냐가 결정된다.
클러치-브레이크 어셈블리(20)는 도 17에 개략적으로 나타낸 방법 이외의 다른 방법으로 조립할 수도 있다. 물론, 상기 도 17에 나타낸 방법은, 본 명세서 상에 기재된 특정 구성과 다른 구성을 갖는 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 조립하는 데 사용할 수도 있다.
클러치-브레이크 어셈블리(20)(도 1)는 맞물림 상태와 해제 상태 사이에서 작동한다. 맞물림 상태일 때, 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 구동 부재로부터 종동 부재로 동력을 전달하는 역할을 한다.
도시된 바의 구동 부재는 원형 플라이휠(flywheel)(22)로서, 그 외주를 감아 연장된 벨트(26)에 의하여 구동된다. 종동 부재는, 상기 플라이휠(22)로부터 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 통하여 전달된 동력을 받아 그 길이 방향 중심축을 회전중심으로 하여 회전하는 금속재 축(24)이다. 이들 축(24) 및 플라이휠(22)은, 미국 특허 제5,577,581호에 개시된 것과 대체로 유사한 방식으로, 서로 상대 회전 가능하도록 베어링(28) 상에 장착된다. 그러나, 이들 플라이휠(22) 및 축(24)은 필요에 따라 다른 방식으로 장착할 수도 있다. 상기 플라이휠(22) 및 축(24)은 기타 공지 구조에 있어서의 일반적 구동 부재 및 종동 부재를 나타내는 것으로 이해함이 마땅하다.
해제 상태일 때, 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 정지 부재(30)으로부터의 동력을 전달함으로써 상기 축(24)의 회전을 억제한다. 정지 부재(30)는 정지 상태의 임의적 구조일 수도 있다. 해제 상태일 때, 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)가 이들 정지 부재(30) 및 축(24)을 상호 연결시키는 결과가 됨에 따라 축(24)은 회전하지 않는다.
상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 유체 압력, 즉 공기압에 의하여 상기 맞물림 상태로 된다. 유체 압력은 솔레노이드(solenoid) 작동식 밸브(valve)(36)에 의하여 공급 도관(34)으로부터 축(24) 중앙부의 통로(38)로 유입된다. 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 상기 축(24) 상의 통로(38)와 유체 연통 구조를 이룬다.
밸브(36)가 도 1 에 개략적으로 나타낸 바의 비작동 상태일 때, 상기 축(24) 상의 통로(38)와 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 머플러(muffler)(42)를 통하여 대기중으로 개방되어 있다. 이 때, 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 축(34)을 정지 부재(30)와 연결함으로써 그 회전을 억제한다.
밸브(36)의 작동과 동시에, 상기 공급 도관(34)은 축(24) 상의 통로(38)와 유체 연통 구조를 이루게 된다. 통로(38)를 통하여 클러치-브레이크 어셈블리(20)로 유입된 유체 압력은 당해 클러치-브레이크 어셈블리를 맞물림 상태로 작동시킨다. 클러치-브레이크 어셈블리(20)가 맞물림 상태일 때, 이 클러치-브레이크 어셈블리를 통하여 상기 플라이휠(22)로부터 축(24)으로 동력이 전달되어 당해 축을 그 길이 방향 중심축을 회전중심으로 하여 회전시킨다. 상기 축(24)에는 다양한 형태의 장비를 연결할 수 있다. 예컨대, 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 이용하여 캔 제조기로 동력을 전달할 수도 있다.
캔 제조 과정중에 있어서, 제조기의 구성 요소들로부터 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)로 전달되는 부하는 + 12,500 파운드·인치(pound inch) 내지 - 2,500 파운드·인치 사이의 범위에서 변한다. 645 rpm 또는 그 이상의 속도로 회전하는 클러치-브레이크 어셈블리(20)에는 회전 중 주기적으로 변동하는 형태의 토오크(torque) 부하가 유입된다. 325 rpm 내지 838 rpm의 속도로 작동하는 캔 제조기의 경우, 제조기 구성 요소들로부터 관련 클러치-브레이크 어셈블리로 전달되는 부하는 + 35,000 파운드·인치 내지 - 19,000 파운드·인치의 범위에서 변한다. 도 1 의 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 캔 제조기와 결합한 경우 당해 클러치-브레이크 어셈블리에 유입되는 부하의 변화 양상은 미국 특허 제5,046,593호에 개시되어 있다.
상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 캔 제조기와 결합할 수도 있지만, 구성 요소들의 가속 및 감속과 비교적 높은 빈도의 맞물림 및 해제를 요하는 기타 공지 구조의 기계와도 결합할 수 있음은 물론이다. 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 결합 가능한 기계로서 프레스 및/또는 전단기 구동 장치일 수도 있다. 단일 행정 또는 연속 작동 기계라도 무방하다. 예컨대, 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 금속 스탬핑 기계(metal stamping machine), 와이어 가공 기계(wire processing machine), 나사 압연 기계(thread-rolling machine), 베니어 절단 기계(veneer-cutting machine), 병 분류 기계(bottle-sorting machine), 종이 가공 기계(paper processing machine) 또는 섬유 기계(textile machine)와도 결합할 수 있다. 물론, 필요에 따라서는 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 또 다른 기계류와 결합할 수도 있는 것으로 이해함이 마땅하다.
도 1 에 있어서의 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 그 일측단, 즉 클러치-브레이크 어셈블리 상의 베이스 부재 선단(50)이 플라이휠(22)에 의하여 차단된 형태로 도시되어 있다. 그러나, 클러치-브레이크 어셈블리 상의 리액션 부재 선단(54)은 개방되어 있다.
도 2 에 있어서의 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 상기 리액션 부재 선단(54)이 차단된 반면, 상기 베이스 부재 선단(50)이 개방된 형태로 되어 있다. 본 발명이 갖는 하나의 특징은, 도 1 에서와 같은 배치로 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 장착할 경우 그 구성 요소들에 대한 접근이 상기 리액션 부재 선단(54)으로부터 이루어지는 형태로 하는 반면, 도 2 에서와 같은 배치로 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 장착할 경우 그 구성 요소들에 대한 접근이 상기 베이스 부재 선단(50)으로부터 이루어지는 형태로 하여 당해 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 구성 요소들을 배치할 수 있다는 점이다.
클러치-브레이크 어셈블리(20)(도 3, 도 4 및 도 5)는 본체 어셈블리(58), 브레이크 디스크(60) 및 클러치 디스크(62)를 포함한다. 브레이크 디스크(60)(도 3 및 도 5)는 본체 어셈블리(58)와 연결되어 있다. 브레이크 디스크(60)는, 클러치-브레이크 어셈블리(20)가 맞물림 상태일 때, 상기 본체 어셈블리(58)에 대하여 자유로이 회전할 수 있다. 클러치 디스크(62) 역시 본체 어셈블리(58)와 연결되어 있다. 클러치 디스크(62)는, 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)가 해제 상태일 때, 본체 어셈블리(58)에 대하여 자유로이 회전할 수 있다.
또한, 이들 브레이크 디스크(60) 및 클러치 디스크(62)는 상기 본체 어셈블리(58)에 대하여 제한된 범위 내에서 축 방향으로 이동 가능하다. 브레이크 디스크(60) 및 클러치 디스크(62)는 통상 원환형으로 되어 있다. 본체 어셈블리(58)는 브레이크 디스크(60) 및 클러치 디스크(62) 중앙의 개구부 내를 통과하여 연장되어 있다. 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)의 배치 형태가 어떠하든, 즉 도 1 또는 도 2 중의 어떤 배치 형태이든, 상기 브레이크 디스크(60)는 정지 부재(30)와 연결되고, 상기 클러치 디스크(62)는 구동 부재 내지 플라이휠(22)과 연결된다. 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 본체 어셈블리(58)는 축(24) 또는 다른 종동 부재와 고정 연결된다.
클러치-브레이크 어셈블리(20)가 맞물림 상태일 때, 상기 본체 어셈블리(58)에 대한 상기 클러치 디스크(62)의 상대 회전은 억제된다. 이때, 클러치 디스크(62)는 플라이휠(22)로부터 본체 어셈블리(58)로 동력을 전달하게 된다. 이 동력은 본체 어셈블리(58) 및 축(24)으로 하여금 당해 축(24)의 길이 방향 중심축을 회전중심으로 하여 함께 회전하도록 한다. 이때, 본체 어셈블리(58)는 상기 브레이크 디스크(60)에 대해서는 자유로이 회전할 수 있다.
클러치-브레이크 어셈블리(20)가 해제 상태일 때, 브레이크 디스크(60)에 대한 상기 본체 어셈블리(58)의 상대 회전은 억제된다. 즉, 동력은 상기 정지 부재(30)로부터 브레이크 디스크(60)를 거쳐 본체 어셈블리(58)로 전달되어, 이들 본체 어셈블리(58) 및 축(24)을 회전하지 못하도록 잡아주게 된다. 이때, 상기 플라이휠(22) 및 클러치 디스크(62)는 본체 어셈블리(58) 및 축(24)에 대하여 자유로이 함께 회전할 수 있다.
상기 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 금속재 본체 어셈블리(58)는 금속재 베이스 부재(70)(도 5 및 도 6)를 포함한다. 이 베이스 부재(70)는 단일 금속편으로 주조되며, 통상 원통형인 중앙부(72)를 구비하고 있다. 통상 원환형인 플랜지부(74)가 상기 중앙부(72)와 일체로 형성되며, 중앙부(72)로부터 반경 방향 외측으로 연장된다. 원통형 중앙 개구부(78)가 상기 베이스 부재(70)의 중앙부(72)를 통과하여 연장되어 있다.
본체 어셈블리(58)는 또한 상기 베이스 부재(70)에 고정 연결된 금속재 커버 부재 형태의 리액션 부재(82)를 포함한다. 이 리액션 부재(82)는, 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78)에 대하여 평행으로 배치된 원형의 중앙 개구부(84)를 포함한다.
원환형의 브레이크 디스크(60) 및 클러치 디스크(62)는 원형의 베이스 부재(70) 및 리액션 부재(82)와 평행하게 배치된다. 상기 원환형의 브레이크 디스크(60) 및 클러치 디스크(62)는, 정지 부재(30)(도 1)와 클러치 디스크(62)를 상기 플라이휠(22)과 용이하게 연결시켜 주는 불규칙적 형상의 림(rim) 부분(90, 92)(도 3)을 갖는다.
상기 브레이크 디스크(60)는 베이스 부재(70) 상의 원형 중앙 개구부(78)와 동축상으로 배치된 원형 중앙 개구부(96)(도 5)를 갖는다. 마찬가지로, 상기 클러치 디스크(62)는 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78)와 동축상으로 배치된 원형의 중앙 개구부(98)를 갖는다. 브레이크 디스크(60) 및 클러치 디스크(62) 상의 상기 중앙 개구부들(96, 98)은 동일 크기를 가지며, 상기 베이스 부재(70) 상의 플랜지부(74)와 상기 실린더 내지커버 부재(82) 상의 원형 림 부분(104)보다 작은 직경을 갖는다. 따라서, 이들 브레이크 디스크(60) 및 클러치 디스크(62)는 베이스 부재(70) 상의 플랜지부(74)와 리액션 부재(82) 상의 림 부분(104) 사이에 삽설됨으로써 상기 본체 어셈블리(58)와 연결된다.
베이스 부재(70)와 리액션 부재(82) 사이에는 원환형 피스톤(108)(도 5)이 배치된다. 금속재로 된 이 피스톤(108)은, 당해 피스톤(108)과 연결되며 상기 커버 부재 형태의 리액션 부재(82)와 맞물리는 원환형의 외측 피스톤 링 내지 씨일(112)을 갖는다. 또한, 상기 피스톤(108)은, 상기 베이스 부재(70) 상의 중앙부(72)와 맞물리도록 배치된 원환형 내측 피스톤 링 내지 씨일(114)을 갖는다.
피스톤(108)은 베이스 부재(70) 및 리액션 부재(82)와 상호 결합함으로써 환형 가변 체적 유체 챔버(120) 및 가변 체적 스프링 챔버(122)를 형성한다. 상기 환형 가변 체적 유체 챔버(120)는, 상기 베이스 부재(70) 상의 중앙부(72)를 통과하여 반경 방향으로 연장된 통로(126)(도 6)에 의하여, 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78) 및 축(24)과 유체 연통 구조로 연결된다. 상기 환형 가변 체적 스프링 챔버(122)는, 상기 베이스 부재(70) 상의 플랜지부(74) 내에 형성된 개구부(130)(도 5)에 의하여, 클러치-브레이크 어셈블리(20) 주위의 대기와 유체 연통 구조로 연결된다.
피스톤(108)은 다수의 스프링(134)에 의하여 리액션 부재(82)를 향하여 계속 가압된다. 상기 다수의 스프링(134)은 베이스 부재(70) 상의 중앙부(72) 주위에, 당해 중앙부(72)와 동축 관계의 원주상으로 배치된다. 이들 다수의 스프링(134)은 나선형 외부 코일 스프링(138)과 나선형 내부 코일 스프링(140)을 구비하고 있다. 내부 코일 스프링(140)은 외부 코일 스프링(138) 내에 그리고 이와 동축상으로 배치된다(도 5 및 도 15). 서로 동축 관계의 내부 및 외부 스프링(140, 138)을 구비하는 것이 바람직하지만, 필요하다면, 단일 스프링을 사용할 수도 있다.
클러치-브레이크 어셈블리(20)의 작동 중, 가압된 유체(공기)는 상기 밸브(36)(도 1)를 통과하여 축(24) 상의 통로(38)로 유입된다. 이 유체 압력은 축(24)의 외주면 상의 출구를 통하여 상기 베이스 부재(70) 상의 통로(126)(도 6)로 유입된다. 이어서, 이 유체 압력은 피스톤(108)과 상기 리액션 부재(82) 사이에 형성된 가변 체적 유체 챔버(120) 내로 유입된다.
유체 압력은 상기 피스톤(108)에 대하여 동력을 가함으로써 상기 다수의 스프링(134)을 압축하게 된다. 이 때, 피스톤(108) 상의 환형 플랜지부(144)(도 5, 도 6 및 도 15)는 상기 베이스 부재(70)의 플랜지부(74) 상의 환형 마찰면(148)에 대하여 클러치 디스크(62) 상의 환형 클러치 면(146)을 가압한다. 동시에, 피스톤(108)의 플랜지부(144) 상의 환형 마찰면(152)은 상기 클러치 디스크(62) 상의 클러치 면(154)(도 15)을 가압하게 된다.
이로써, 상기 플라이휠(22)(도 1)로부터 클러치 디스크(62)(도 5, 도 6 및 도 15)를 통과하여 상기 베이스 부재(70)로 전달되는 동력, 즉 토오크가 발생하게 된다. 베이스 부재(70)는 상기 축(24)과 연결되어 있다. 플라이휠(22)로부터 클러치 디스크(62) 및 베이스 부재(70)를 통과하여 축(24)으로 전달된 상기 동력은 당해 축(24)을 그 길이 방향 중심축을 회전중심으로 하여 회전시키게 된다.
상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 맞물림 해제하고자 하면, 피스톤(108)과 상기 리액션 부재(82)(도 6) 사이의 환형 가변 체적 유체 챔버(120)를 상기 베이스 부재(70) 상의 통로(126), 상기 축(24) 상의 통로(38)(도 2) 및 상기 밸브(36)를 통하여 대기중으로 통하게 한다. 이로써, 다수의 스프링(134) 중 스프링(138, 140)은 상기 피스톤(108) 상의 플랜지부(144)를 브레이크 디스크(60)에 대하여 가압하게 된다. 이는 브레이크 디스크(60) 상의 환형 마찰면(160)(도 15)으로 하여금 리액션 부재(82)의 림 부분(104) 상의 환형 마찰면(162)을 가압하도록 한다. 동시에, 피스톤(108)의 플랜지부(144) 상의 환형 마찰면(164)은 상기 브레이크 디스크(60) 상의 브레이크 면(166)을 가압한다. 이는 브레이크 디스크(60) 및 베이스 부재(70)를 통과하여 상기 정지 부재(30)와 축(24) 사이로 전달되는 동력을 발생시킨다. 브레이크 디스크(60)를 통하여 전달된 상기 동력은 축(24)을 회전하지 못 하도록 잡아주게 된다.
상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)의 일반적 구조는 앞서 언급한 바의 미국특허 제5,046,593호 및 5,257,684호에 개시된 클러치-브레이크 어셈블리의 경우와 유사하다. 덧붙이자면, 클러치-브레이크 어셈블리(20)의 일반적 구조는 미국 44144 오하이오주 클린튼 로드 9919 소재의 이튼사(Eaton Corporation) 내 에어플렉스부(Airflex Division)로부터 구매 가능한 클러치-브레이크 어셈블리의 구조와 유사하다.
커넥터 어셈블리
본 발명이 갖는 하나의 특장점에 따르면, 커넥터 어셈블리(180)(도 5 내지 도 8)가 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 베이스 부재(70)와 상기 축(24)(도 2) 사이의 보다 개선된 연결을 제공한다. 상기 커넥터 어셈블리(180)(도 7 및 도 8)는 환형 금속재 칼라(collar, 186) 상에 장착된 한 쌍의 금속재 웨지 부재(182, 184)를 구비하고 있다. 칼라(186)는 상기 베이스 부재(70) 상의 원통형 중앙 개구부(78)를 형성하는 원통형 내측면(190)과 맞물리는 원통형 외측면(188)을 갖는다(도 8).
단일체로서의 상기 금속재 칼라(186)는 원통형으로 되어 있다. 칼라(186)는 상기 개구부(78)의 중심축에 수직한 평면 상에서 볼 때 환형 단면 형상을 갖는다. 칼라(186) 내에는 절개부 또는 간격(192)(도 7)이 형성되어 있다. 이 간격(192)이 있으므로 인하여, 칼라(186)는 웨지 부재(182, 184)에 의하여 가해지는 동력을 받아 반경 방향 외측으로 확장된다.
상기 금속재 웨지 부재(182, 184)는 환형으로 되어 있다. 각각의 웨지 부재(182, 184)는 개구부(78)의 중심축에 수직한 평면 상에서 볼 때 환형 단면 형상을 갖는다. 이들 웨지 부재(182, 184), 칼라(186) 및 개구부(78)는 모두 동축상으로 배치된다.
웨지 부재(182)는 원통형 내측면(196)(도 8)을 갖는다. 상기 간격(192)(도 7)은 웨지 부재(182) 상의 원통형 내측면(196)을 통과하여 연장된다. 따라서, 웨지 부재(182)는 반경 방향 내측으로 확장되어 상기 축(24)(도 1)과 금속끼리의 맞물림 상태로 된다. 동시에, 칼라(186)는 반경 방향 외측으로도 확장되어 상기 베이스 부재(70)와 금속끼리의 맞물림 상태로 된다.
금속재 웨지 부재(182)는 진원 원뿔(right circular cone)의 일부를 이루는 원통형 외측면(198)을 갖는다. 웨지 부재(182) 상의 외측면(198)은 그 원통형 내측면(196)과 동축 관계를 이룬다. 칼라(186)와 중앙 개구부(78)는 상기 베이스 부재(70)를 통과하여 연장되는, 이와 일치하는 중심축을 갖는다. 칼라(186) 및 개구부(78)의 중심축은 상기 웨지 부재(182) 상의 내측면(196)의 중심축과 일치한다.
상기 웨지 부재(182)는 상대적으로 두꺼운 환형 상측(도 8에서 볼 때) 선단면(202)으로부터 상대적으로 얇은 환형 하측(도 8에서 볼 때) 선단면(204)을 향하여 테이퍼진다. 이들 두꺼운 선단면(202)과 얇은 선단면(204)은 서로 평행한 평면으로서, 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78)의 중심축에 대하여 수직하게 연장된다.
웨지 부재(182) 상의 절두 원추형 외측면(198)은 칼라(186) 상의 절두 원추형 내측면(208)과 맞닿도록 배치된다. 칼라(186) 상의 내측면(208)은 진원 원뿔의 일부분을 이룬다. 상기 웨지 부재(182) 상의 외측면(198)과 상기 칼라(186) 상의 내측면(208)은 상기 베이스 부재(70)를 통과하는 원통형 중앙 개구부(78)의 중심축에 대하여 동일한 예각으로 경사진다. 따라서, 웨지 부재(182) 상의 외측면(198)과 칼라(186) 상의 내측면(208)은 동일한 형상을 갖는 진원 원뿔의 일부분을 이룬다.
웨지 부재(184)(도 7 및 도 8)는 상기 웨지 부재(182)의 거울상이다. 즉, 금속재 웨지 부재(184)는 간격(192)에 의하여 분할되는 원통형 내측면(212)을 갖는다. 또한, 웨지 부재(184)는 진원 원뿔의 일부분으로 형성되는 외측면(214)을 갖는다. 웨지 부재(184)는 두꺼운 환형 하측(도 8에서 볼 때) 선단면(218)으로부터 얇은 환형 상측(도 8에서 볼 때) 선단면(220)을 향하여 테이퍼진다. 이들 두꺼운 선단면(218)과 얇은 선단면(220)은 서로 평행한 평면으로서, 베이스 부재(70)를 통과하는 상기 중앙 개구부(78)의 길이 방향 중심축에 대하여 수직하게 연장된다.
웨지 부재(184) 상에 있어 축 방향으로 테이퍼진 상기 외측면(214)은 역시 테이퍼진 칼라(186) 상의 내측면(224)과 맞닿도록 배치된다. 칼라(186) 상의 내측면(224)은 진원 원뿔의 일부분을 이룬다. 칼라(186) 상의 내측면(224)과 웨지 부재(184) 상의 외측면(214)은 동일한 형상을 갖는 진원 원뿔의 일부분을 이룬다.
상기 칼라(186)는, 양쪽의 얇은 선단면(204, 220) 사이이면서 이들과 평행인 환형 중앙 리브 또는 플랜지(228)를 상기 웨지 부재(182, 184) 상에 갖는 형태로 형성된다. 플랜지(228)는, 간격(192)에 의하여 분할되어 있어서, 상기 베이스 부재(70)를 통과하여 연장된 중앙 개구부(78) 상의 원통형 내측면에 대하여 상기 칼라(186) 상의 외측면(188)이 가압됨에 따라 반경 방향 외측으로 확장된다.
웨지 부재(182, 184) 사이로 볼트 형태의 액츄에이터 부재(230)(도 8)가 연장된다. 액츄에이터 부재(230)를 회전시키면 상기 2 개의 웨지 부재(182, 184)가 플랜지(228)를 향하여 당겨진다. 이 때, 웨지 부재(182, 184)로부터 칼라(186)로 동력이 전달되어 당해 칼라(186)를 반경 방향 외측으로 확장시킴에 따라, 상기 칼라(186)는, 베이스 부재(70)를 통과하여 연장된 개구부(78) 상의 내측면(190)과 견고히 맞물리게 된다. 동시에, 칼라(186) 상의 내측면(208, 224)과 웨지 부재(182, 184) 사이의 캠 작용(camming action)으로 인하여 상기 금속재 웨지 부재(182, 184)는 반경 방향 내측으로 수축하여 금속재 축(24)의 원통형 외측면과 맞물린다.
환형 플랜지(228) 상의 원통형 개구부(234)를 통과하여 금속재 액츄에이터 부재(230)가 연장된다. 개구부(234)는 상기 칼라(186)의 반경 방향 외측 확장과 상기 웨지 부재(182, 184)의 반경 방향 내측 확장을 수용할 수 있을 정도로 그 직경이 충분히 크다. 즉, 플랜지(228)를 통과하는 상기 개구부(234)는, 칼라(186)가 반경 방향 외측으로 이동하여 중앙 개구부(78) 상의 내측면(190)과 견고히 맞물리는 것을 가능하게 할 정도로 충분히 큰 직경을 갖는다. 개구부(234)는 또한, 웨지 부재(182, 184)가 반경 방향 내측으로 이동하여 축(24) 상의 외측면과 견고히 맞물리는 것을 가능하게 할 정도로 충분히 크다.
칼라(186) 상의 내측면(208, 224)과 웨지 부재(182, 184) 상의 외측면(198, 214)(도 8) 사이의 밀착 맞물림은 웨지 부재들로 하여금 칼라(186)에 대하여 상대 이동하지 못 하도록 잡아준다. 웨지 부재(182, 184)와 상기 축(24) 상의 외측면 사이의 이러한 견고한 금속간 맞물림은 또한 상기 웨지 부재들로 하여금 축(24)에 대하여 상대 이동하지 못 하도록 잡아준다. 상기 칼라(186) 상의 외측면(188)과 상기 중앙 개구부(78) 상의 내측면(190) 사이의 견고한 금속간 맞물림은 칼라로 하여금 베이스 부재(70)에 대하여 이동하지 못 하도록 잡아준다. 즉, 액츄에이터 부재(230)를 죔에 따라 상기 웨지 부재(182, 184)가 축 방향 내측, 그리고 플랜지(228)를 향하여 서로 당겨지면, 상기 커넥터 어셈블리(180)가 베이스 부재(70)를 축(24) 상에 확실히 체결, 즉 고정시킴으로써, 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)로 하여금 축(24)에 대하여 상대 이동 또는 회전하지 못 하도록 잡아준다.
볼트 형태의 액츄에이터 부재(230) 하나가 도 8에 도시되어 있지만, 다수의 액츄에이터 부재가 환형 열로 배치됨을 알아야 한다. 각각의 액츄에이터 부재(230)는 칼라(186)의 플랜지(228) 상의 개구부들을 통과하여 환형 웨지 부재(182, 184) 사이로 연장된다. 이들 액츄에이터 부재(230)는 상기 웨지 부재(184)의 개구부 상의 내부나사와 결합하는 외부나사 형성 선단부(236)를 갖는다. 또한, 모든 액츄에이터 부재(230)는 상기 웨지 부재(182) 상의 두꺼운 선단면(202)에 인접한 원통형 홈 내에 배치되는 두부(238)를 갖는다. 따라서, 액츄에이터 부재(230)를 죄면, 웨지 부재(182, 184)는 서로 당겨진다. 이들을 더욱 세게 죄면, 상호간 코킹(cocking) 또는 바인딩(binding)이 없이도 이들 웨지 부재가 점진적으로 당겨질 것임은 자명하다.
커넥터 어셈블리(180)의 일반적 구성은 미국특허 제4,025,213호에 개시된 것과 동일하다. 커넥터 어셈블리(180)는 미국 10950 뉴욕주 몬로에 길버트 스트리트 26 소재의 비-로크사(B-Loc Corp.)로부터 입수 가능하다. 그러나, 커넥터 어셈블리 (180)는 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 상이한 구성일 수도 있다. 예컨대, 커넥터 어셈블리(180)는 단일의 웨지 부재(182)를 가질 수도 있다. 커넥터 어셈블리(180)는 미국특허 제3,957,381호에 나타낸 구성들 중 하나일 수도 있다. 물론, 축과 허브를 상호 연결하기에 적합한 다른 공지의 커넥터 어셈블리라도 무방하다.
씨일 어셈블리
본 발명이 갖는 하나의 특장점에 따르면, 씨일 어셈블리(244)(도 7 및 도 8)가 커넥터 어셈블리(180)와 함께 상기 중앙 개구부(78) 내에 배치된다. 씨일 어셈블리(244)는 리액션 부재(82) 상의 중앙 개구부(84) 내로 연장될 수도 있다. 상기 커넥터 어셈블리(180)는 베이스 부재(70)와 축(24)을 서로 고정 연결한다. 씨일 어셈블리(244)는 축(24)과 베이스 부재(70)와 맞물림으로써, 상기 축(24)(도 1) 상의 축 방향 통로(38)와 연결된 반경 방향 포트(port)와, 상기 베이스 부재(70) 상에 형성된 통로(126)(도 6) 사이에서 유체가 유입되는 경로를 형성한다.
축(24) 중앙부를 관통하는 상기 통로(38)의 좌측(도 1에서 볼 때) 선단부가 기밀 폐쇄되어 있고, 유체는 반경 방향 포트(도시하지 않음)와 씨일 어셈블리(244)를 통과하여 통로로부터 통로로 유입됨을 알아야 한다. 상기 씨일 어셈블리(244)는 축(24) 상의 반경 방향 포트와 상기 베이스 부재(70)(도 6) 상의 통로(126) 사이에서 유체 연통 구조를 제공한다.
씨일 어셈블리(244)(도 7 및 도 8)는 단일 금속편으로 형성된 원통형의 금속체(248)(도 8, 도 10 및 도 11)를 포함한다. 금속체(248)는 원통형 측벽(254)에 의하여 상호 연결된 한 쌍의 환형 플랜지부(250, 252)를 포함한다. 플랜지부(250, 252)은 상기 측벽(254)으로부터 반경 방향 외측으로 연장된다.
상기 측벽(254) 상의 원통형 외측면(256)(도 8)은 베이스 부재(70)를 관통한 상기 개구부(78) 상의 원통형 내측면(190)과 거리를 두고 있으며 서로 평행하다. 이로써, 이들 사이에는 환형 외부 매니폴드 챔버(258)가 형성된다. 이 외부 매니폴드 챔버(258)는 환형 플랜지부(250, 252) 사이에서 축 방향으로 연장되며, 원통형 측벽(254)의 반경 방향 외측면(256)과 상기 베이스 부재(70)를 관통한 개구부(78) 상의 원통형 내측면(190) 사이에 배치된다.
상기 환형 플랜지부(250, 252)는 또한 측벽(254)으로부터 반경 방향 내측으로 연장된다. 이로써, 측벽(254) 상의 원통형 내측면(264)과 상기 축(24)의 외주면 사이에 환형 내부 매니폴드 챔버(262)가 형성된다. 이 내부 매니폴드 챔버(262)는 플랜지부(250, 252) 사이에서 축 방향으로 연장되며, 외부 매니폴드(258)와 동축 관계, 즉 동일 중심축 구조를 이룬다.
다수의 원형 포트 내지 개구부(268)(도 8, 도 10 및 도 11)가 상기 측벽(254) 상에 형성되어 있다. 개구부(268)들은 상기 내부 매니폴드 챔버(262)(도 8)를 외부 매니폴드 챔버(258)와 상호 유체 연통 구조로 연결한다. 내부 매니폴드 챔버(262)는 상기 축(24) 상의 통로(38)에 있어 그 반경 방향 포트와 만나게 된다(도 1). 상기 외부 매니폴드 챔버(258)는 상기 베이스 부재(70) 상의 통로(126)(도 6)와 만난다. 이들 외부 매니폴드 챔버(258) 및 내부 매니폴드 챔버(262)는 축 방향으로 어느 정도의 범위를 지님에 따라, 상기 축(24) 상의 통로(38)용 반경 방향 포트와 상기 베이스 부재(70) 상의 통로(126)를 서로 정밀하게 맞추지 않아도 된다.
밸브(36)(도 1)를 작동시켜 축(24) 상의 통로(38)를 고압 하의 유체(공기) 공급원과 연결함으로써 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 맞물림 상태로 하면, 공기는 플랜지부(250, 252) 사이에 있어 상기 축(24) 상의 반경 방향 포트로부터 내부 매니폴드 챔버(262)(도 8)로 이동한다. 이 공기는 상기 환형 내부 매니폴드 챔버(262) 내에 머물면서 축(24)의 외주면 주위로 유입된다. 공기는 또한 개구부(268)를 통하여 상기 환형 외부 매니폴드 챔버(258)로 이동한다. 환형 외부 매니폴드 챔버(258)는 씨일 어셈블리(244) 상의 원통형 측벽(254) 외주부로 연장된다. 외부 매니폴드 챔버(258)는 베이스 부재(70) 상의 통로(126)(도 6)와 유체 연통 구조로 연결된다. 따라서, 공기는 외부 매니폴드 챔버(258)로부터 통로(126)를 통과하여 상기 가변 체적 유체 챔버(120) 내로 이동할 수 있다.
환형 가변 체적 유체 챔버(120)(도 5) 내 유체 압력은 환형 피스톤(108)을 밀어부치게 된다. 즉, 유체 압력은 환형 클러치 디스크(62)에 대하여 상기 피스톤(108) 상의 환형 플랜지부(144)를 가압하는 효과를 나타낸다. 이로써, 클러치 디스크(62)는 피스톤(108) 상의 플랜지부(144)와 상기 베이스 부재(70) 상의 플랜지부(74) 사이에서 견고히 맞물린다.
동력은 회전 중인 플라이휠(22)(도 1)로부터 클러치 디스크(62)를 통과하여 베이스 부재(70)(도 5)로 전달된다. 동력은 다시 상기 베이스 부재(70)로부터 커넥터 어셈블리(180)를 통과하여 축(24)으로 전달되어 이를 회전시킨다. 이 때, 상기 본체 어셈블리(58)는 고정 상태인 브레이크 디스크(60)에 대하여 자유로이 회전할 수있다.
밸브(36)(도 1)를 작동시켜 상기 축(24) 상의 통로(38)를 머플러(42)를 통하여 대기중으로 연결함으로써 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 해제 상태로 하면, 공기는 상기 가변 체적 유체 챔버(120)(도 5 및 도 6)로부터 베이스 부재(70) 상의 통로(126)(도 6)를 통과하여 이동한다. 이로써, 스프링(134)은 피스톤(108)을 상기 클러치 디스크(62)로부터 브레이크 디스크(60)를 향하여 축 방향으로 밀어낸다. 즉, 스프링(134)은 상기 브레이크 디스크(60)에 대하여 피스톤(108) 상의 플랜지부(144)를 가압하게 된다. 브레이크 디스크(60)는 피스톤(108)의 플랜지부(144)와 리액션 부재(82) 사이에서 견고히 맞물린다.
이에 따라, 동력은 브레이크 디스크(60)를 통과하여 상기 정지 부재(30)와 회전 중인 상기 축(24) 사이로 전달된다. 축(24)으로 전달된 동력은 당해 축(24)의 회전을 신속하게 정지시켜 고정 상태로 한다. 이 때, 클러치 디스크(62) 및 플라이휠(22)은 고정 상태의 상기 본체 어셈블리(58)에 대하여 자유롭게 회전할 수 있다.
스프링(134)의 영향을 받아 상기 피스톤(108)이 좌측(도 6에서 볼 때)으로 이동함에 따라 유체는 상기 가변 체적 챔버(120)로부터 통로(126)로 밀려난다. 이 유체는 상기 외부 매니폴드 챔버(258)(도 8)로 유입된다. 유체, 즉 공기는 다시 외부 매니폴드 챔버(258)로부터 개구부(268)를 통과하여 내부 매니폴드 챔버(262)로 이동한다. 공기는 내부 매니폴드 챔버(262)로부터 축(24)(도 1) 상의 통로(38) 및 머플러(42)를 통과하여 대기중으로 배출된다.
상기 씨일 어셈블리(244)(도 8)는 금속체(248)와 축(24)의 외주면 사이, 그리고 베이스 부재(70)를 관통한 개구부(78) 상의 내측면(190) 사이의 씨일 맞물림(seal engagement)을 제공하는 다수의 씨일 요소들을 포함한다. 이들 다수의 씨일 요소들은 플랜지부(250, 252)의 외주면 상의 홈(276, 278)(도 8, 도 10 및 도 11) 내에 배치되는 환형 외부 씨일 링(272, 274)을 포함하는 구성으로 되어 있다. 환형 외부 씨일 링(272)(도 8)은 플랜지부(250)와의 씨일 맞물림 상태이면서, 또한 베이스 부재(70)를 통과하여 연장된 상기 개구부(78) 상의 원통형 내측면(190)과의 씨일 맞물림 상태를 이룬다. 마찬가지로, 외부 씨일 링(274)은 플랜지부(252)와의 씨일 맞물림 상태이면서, 또한 베이스 부재(70)를 통과하여 연장된 개구부(78) 상의 원통형 내측면(190)과의 씨일 맞물림 상태를 이룬다.
씨일 어셈블리(244)(도 8) 상의 상기 다수의 씨일 요소들은 또한 환형 내부 씨일 링(282, 284)을 포함한다. 환형 내부 씨일 링(282, 284)은 상기 플랜지부(250, 252)의 내주면 상의 홈(286, 288)(도 8, 도 10 및 도 11) 내에 배치된다. 이들 환형 내부 씨일 링(282, 284)(도 8)은, 상기 통로(38) 상의 반경 방향 포트가 축(24)의 외주면과 만나는 지점의 양쪽에서 당해 축(24) 외주면과 씨일 맞물림 상태를 이룬다.
본 발명이 갖는 하나의 특장점에 따르면, 씨일 어셈블리(244)가 축(24)을 견고하게 잡아줌으로써 당해 축(24) 상의 그 소정 위치를 유지하게 된다. 축(24)의 외주면을 잡아주기 위하여, 상기 씨일 어셈블리는 리테이너 어셈블리(retainer assembly, 294)(도 8 및 도 10)를 포함한다. 이 리테이너 어셈블리(294)는 단일체로 형성되며, 상기 금속체(248) 상의 플랜지부(252)로부터 축 방향 외측으로 연장되는 환형 금속 리테이너 부분(296)을 포함한다. 환형 금속 액츄에이터(actuator, 298)가 상기 금속 리테이너 부분(296)과 맞물리는 상태로 배치된다. 상기 환형 액츄에이터(298)는 플랜지부(252)를 향하여 축 방향으로 이동 가능하므로, 환형 리테이너 부분(296)으로 하여금 축(24) 외주면과의 견고한 금속끼리의 맞물림 상태를 이루도록, 리테이너 부분(296)을 반경 방향 내측으로 변형시킬 수 있다. 동시에, 환형 액츄에이터(298)는 반경 방향 외측으로 변형됨으로써 베이스 부재(70) 상의 개구부 내측면(190)과 견고한 금속끼리의 맞물림 상태로 된다.
리테이너 부분(296)의 반경 방향 내측으로의 변형을 얻기 위하여, 당해 리테이너 부분에는 상기 액츄에이터(298) 상의 반경 방향 내향 웨지 면(304)과 맞닿는 환형 반경 방향 외향 웨지 면(302)(도 8 및 도 11)이 구비되어 있다. 이들 웨지 면(302, 304)은 동일한 형상을 갖는 진원 원뿔의 일부로 이루어진다. 필요시에는, 액츄에이터(298)에 의한 상기 리테이너 부분(296)의 변형을 용이하게 하기 위하여, 리테이너 부분(296)에 하나 이상의 슬릿(slit)을 구비할 수도 있다. 리테이너 부분(296)에 의한 상기 액츄에이터(298)의 변형을 용이하게 하기 위하여, 액츄에이터(298)에도 하나 이상의 슬릿을 구비할 수 있다.
다수의 액츄에이터 부재(310)(도 7 및 도 8)가 리테이너 부분(296)을 통과하여 액츄에이터(298) 상의 나사 형성 개구부(312)(도 10 및 도 11)와 맞물림 상태를 이룬다. 상기 액츄에이터 부재(310)의 회전과 동시에, 액츄에이터(298)는 상방(도 8에서 볼 때)으로 당겨진다. 액츄에이터(298)의 이러한 상방 이동은 당해 액츄에이터 상의 웨지 면(304)으로 하여금 리테이너 부분(296) 상의 웨지 면(302)을 따라 미끄러지도록 한다. 이 때, 리테이너 부분(296)은 축(24)의 외주면과의 견고한 맞물림 상태에서 반경 방향 내측으로 변형을 일으키게 된다. 동시에, 액츄에이터(298)는 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78)의 내측면(190)과의 견고한 맞물림 상태에서 반경 방향 외측으로 변형된다.
상기 축(24)과 리테이너 부분(296) 사이의 금속간 맞물림은 씨일 어셈블리(244)로 하여금 축(24)에 대하여 이동하지 못 하도록 잡아준다. 상기 베이스 부재(70)와 액츄에이터(298) 사이의 금속간 맞물림은 상기 씨일 어셈블리(244)로 하여금 베이스 부재(70)에 대하여 이동하지 못 하도록 한다. 상기 커넥터 어셈블리(180)(도 5)는 축(24) 및 본체 어셈블리(58)로 하여금 서로 상대 이동하지 못 하도록 한다. 따라서, 씨일 어셈블리(244)는 축(24) 및 본체 어셈블리(58)에 대하여 이동하지 못 하도록 견고히 고정된다.
필요시에는, 상기 씨일 어셈블리(244)를 축(24) 외주면과의 견고한 맞물림 상태로만, 또는 베이스 부재(70) 상의 개구부(78)의 내측면과의 견고한 맞물림 상태로만 변형시킬 수도 있다. 예컨대, 상기 액츄에이터(298)를 슬릿 없는 형태로 함에 따라, 리테이너 부분(296)이 축(24)의 외주면을 향하여 반경 방향 내측으로 확장되는 반면 반경 방향 외측으로는 확장되지 않는 구조의 강성 링일 수도 있다. 선택적으로는, 상기 리테이너 부분(296)을 슬릿 없는 형태로 함에 따라, 액츄에이터(298)가 반경 방향 외측으로는 확장되는 반면 반경 방향 내측으로 확장되지 않는 구조의 강성 링일 수도 있다. 그러나, 리테이너 부분(296)을 반경 방향 내측으로 확장시켜 상기 축(24)을 잡아주는 한편, 액츄에이터(298)를 반경 방향 외측으로 확장시켜 상기 베이스 부재(70)를 잡아주도록 하는 것이 바람직하다.
시일 어셈블리 및 커넥터 어셈블리의 장착 및 분리
본 발명이 갖는 하나의 특장점에 따르면, 상기 중앙 개구부(78) 상의 2 개 선단부 중 하나를 통하여 상기 커넥터 어셈블리(180) 및 씨일 어셈블리(244)를 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20) 내에 장착할 수도 있고, 또한 그로부터 분리할 수도 있다. 상기 플라이휠(22) 및 축(24)에 대하여 도 1의 개략적 위치 형태로 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 배치하면, 당해 클러치-브레이크 어셈블리의 우측(도 1 및 도 5에서 볼 때)으로부터 그 내부로의 접근은 이들 플라이휠(22) 및 축(24)에 의하여 차단된다. 따라서, 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)의 좌측단으로부터 순차적으로 커넥터 어셈블리(180)(도 8) 및 씨일 어셈블리(244)를 삽입 또는 그로부터 분리해야 한다.
클러치-브레이크 어셈블리(20)로의 접근이 그 좌측단(도 1 및 도 5에서 볼 때)으로부터만 가능한 경우, 상기 축(24)은, 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78) 우측단으로부터 그 내부로 삽입한다. 플라이휠(22) 및 정지 부재(30)은 클러치 디스크(62) 및 브레이크 디스크(60)와 각각 연결된다. 축(24)을 개구부(78) 내로 삽입할 때, 커넥터 어셈블리(180) 및 씨일 어셈블리(244)는 아직 개구부 내에 들어 있지 않다.
커버 부재 형상을 갖는 상기 리액션 부재(82) 상의 중앙 개구부(84)(도 5)와 상기 중앙 개구부(78) 좌측단(도 1 및 5에서 볼 때)를 통과하여 상기 커넥터 어셈블리(180)를 개구부(78) 내로 삽입한다. 이 때, 상기 웨지 부재(182, 184)는 칼라(186)와 비교적 느슨한 상태로 둔다. 따라서, 환형 웨지 부재(182, 184) 상의 내측면과 축(24)의 외주면 사이에 반경 방향의 간극이 있게 된다. 또한, 칼라(186) 상의 외측면(188)과 베이스 부재(70) 상의 개구부(78)의 내측면 사이에도 반경 방향 간극이 있다. 이는 커넥터 어셈블리(180)로 하여금 베이스 부재(70)에 대하여 도 5 및 도 8에 도시한 바의 위치로 축(24)을 따라 이동할 수 있도록 한다.
씨일 어셈블리(244)를 아직 중앙 개구부(78) 내에 장착하지 않았으므로, 액츄에이터 부재(230)의 두부로의 접근은 상기 중앙 개구부(78)의 좌측단으로부터 가능하다. 즉, 개구부(78)의 좌측단으로부터 상기 액츄에이터 부재(230)를 죌 수 있다. 이는 상기 웨지 부재(182, 184)들로 하여금 서로, 그리고 이들 사이에 배치된 상기 플랜지(228)를 향하여 축 방향으로 잡아당기도록 한다.
액츄에이터 부재(230)를 죔에 따라, 웨지 부재(182, 184)는 반경 방향 내측으로 이동하여 축(24)의 외주면과 견고한 금속끼리의 맞물림 상태를 이루게 된다. 동시에, 상기 칼라(186)는 반경 방향 외측으로 변형되어 베이스 부재(70) 상의 개구부(78)의 내측면과 견고한 금속끼리의 맞물림 상태를 이룬다. 이는 상기 커넥터 어셈블리(180)로 하여금 축(24) 및 베이스 부재(70)에 대하여 상대 이동 하지 못 하도록 견고히 고정시킨다. 또한, 이는 상기 베이스 부재(70)와 축(24) 사이에서 상대 이동 없이 비교적 큰 동력이 전달될 수 있도록 한다.
상기 커넥터 어셈블리(180)가 일단 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78) 내에 장착되어 축(24)을 견고히 잡아주고 나면, 상기 씨일 어셈블리(244)를 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78)로 가져 간다. 이어서, 씨일 어셈블리(244)를 리액션 부재(82) 상의 개구부(84)와 상기 중앙 개구부(78)의 상측단(도 8에서 볼 때)을 통과하여 그 내부로 삽입한다. 씨일 어셈블리(244)를 중앙 개구부(78) 내로 삽입함에 따라, 반경 방향 외측 씨일 링(272, 274)은 개구부(78) 상의 원통형 내측면과 씨일 맞물림 상태를 이룬다. 동시에, 반경 방향 내측 씨일 링(282, 284)은 상기 축(24)의 외주면과 씨일 맞물림 상태로 된다. 경우에 따라서는, 어셈블리(244)를 리액션 부재(82) 상의 중앙 개구부(84) 내로 연장할 수도 있다.
씨일 어셈블리(244)를 도 5, 도 7 및 도 8에 나타낸 바의 위치로 배치하면, 축(24) 상의 통로(38)와 연결된 반경 방향 포트는 상기 내측 씨일 링(282, 284) 사이의 대략 중간에 위치하게 된다. 마찬가지로, 베이스 부재(70) 상의 통로(126)(도 6)는 외측 씨일 링(272, 274) 사이의 대략 중간에 위치한다. 이는 축(24) 상의 통로(38)와 베이스 부재(70) 상의 통로(126)를 유체 연통 구조로 연결시키는 결과를 가져오게 된다. 이들 통로(38, 126)는 내측 매니폴드 챔버(262), 측벽(254) 상의 개구부(268), 그리고 외측 매니폴드 챔버(258)를 통하여 서로 유체 연통 구조로 연결된다.
다음으로, 액츄에이터 부재(310)를 죔으로써, 씨일 어셈블리(244)를 축(24) 상에, 그리고 베이스 부재(70) 내 적정 위치에 견고히 고정시킨다. 상기 액츄에이터 부재(310)에 대한 접근은 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78) 좌측단으로부터 가능하다. 액츄에이터 부재(310)를 죄는 것은 액츄에이터(298)을 상측(도 8에서 볼 때)으로 잡아당기게 된다. 액츄에이터(298)의 이러한 상향 이동은 리테이너 부분(296)을 휘어지도록 하여 상기 축(24)의 외주면과 견고한 금속끼리의 맞물림 상태로 만드는 한편, 액츄에이터(298) 또한 휘어지도록 하여 상기 베이스 부재(70) 상의 원통형 내측면(190)과 견고한 금속끼리의 맞물림 상태로 만든다.
리테이너 부분(296)과 축(24) 외주면 사이의 맞물림은 상기 씨일 어셈블리(244)로 하여금 축(24)에 대하여 상대 이동 하지 못 하도록 잡아준다. 액츄에이터(298)과 베이스 부재(70) 상의 내측면(90) 사이의 맞물림은 씨일 어셈블리(244)로 하여금 베이스 부재(70)에 대하여 상대 이동 하지 못 하도록 잡아주게 된다. 또한, 상기 커넥터 어셈블리(180)는 베이스 부재(70)로 하여금 축(24)에 대하여 이동하지 못 하도록 잡아준다. 따라서, 이들 씨일 어셈블리(244), 축(24) 및 베이스 부재(70) 상호간에 상대 이동은 없다.
앞서 설명한 바와 같이, 씨일 어셈블리(244)는 축(24)만을 잡아주거나 또는 베이스 부재(70)만을 잡아줄 수 있다. 커넥터 어셈블리(180)가 베이스 부재(70)를 축(24)에 대하여 이동하지 못 하도록 잡아주기 때문에, 씨일 어셈블리(244)가 축(24)과 베이스 부재(70) 중 하나만을 효과적으로 잡아준다면, 축(24) 및 베이스 부재(70)와 씨일 어셈블리(244) 사이에 상대 이동은 없는 것이다.
유지 보수를 위하여 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 축(24)과 분리해야 할 경우를 가정한다. 이 경우, 상기 베이스 부재(70)를 통과하여 그 중앙 개구부(78)의 상측단(도 8에서 볼 때)으로부터 씨일 어셈블리(244) 체결용 상기 액츄에이터 부재(310)에 대한 접근이 다시 가능하게 된다. 액츄에이터 부재(310)를 느슨하게 함으로써 상기 액츄에이터(298)으로 하여금 하측(도 8에서 볼 때)으로 이동하도록 한다. 이로써, 축(24)에 대한 상기 리테이너 부분(296)의 맞물림 상태는 완화된다. 동시에, 베이스 부재(70)에 대한 상기 액츄에이터(298)의 맞물림 상태도 완화된다. 다음으로, 상기 씨일 어셈블리(244)를 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78)로부터 상측(도 8에서 볼 때)으로 당겨내어 축(24)의 좌측 선단부를 지나 밖으로 분리해 내면 된다.
일단 씨일 어셈블리(244)를 상기 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78)로부터 분리하고 나면, 상기 커넥터 어셈블리(180)용 액츄에이터 부재(230)에 대한 접근이 가능하게 된다. 이어서, 액츄에이터 부재(230)를 작동, 즉 느슨하게 풀어준다. 이에 따라, 상기 웨지 부재(182, 184)는 중앙 플랜지(228)로부터 축 방향으로 분리되는, 즉 서로 멀어지는 방향으로 이동한다. 이는 상기 축(24)에 대한 웨지 부재(182, 184)의 맞물림 상태를 완화시키고, 또한 상기 베이스 부재(70)에 대한 칼라(186)의 맞물림 상태를 완화시키게 된다. 웨지 부재(182, 184)는 미국 특허 제3,957,381호 또는 제4,025,213호에 기재된 바와 유사한 방식으로 느슨해져서 서로 축 방향으로 멀어지게 된다.
일단 웨지 부재(182, 184)를 느슨하게 하고 나면, 커넥터 어셈블리(180)를 상기 중앙 개구부(78) 상의 상측(도 8에서 볼 때) 선단부를 통과하여 이동시킬 수 있다. 다른 방법으로서는, 정지 부재(30)으로부터 상기 브레이크 디스크(60)를 분리하고, 플라이휠(22)로부터 상기 클러치 디스크(62)를 분리한 다음, 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78) 내에 상기 커넥터 어셈블리(180)가 들어 있는 상태 그대로의 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 좌측(도 1에서 볼 때)으로 이동시켜 상기 축(24)의 선단부 밖으로 분리해 낼 수도 있다.
씨일 어셈블리 및 커넥터 어셈블리의 다른 배치
도 5 및 도 7에 있어서의 상기 씨일 어셈블리(244) 및 커넥터 어셈블리(180)는, 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 중앙 개구부(78)에 대한 접근이 좌측으로부터 이루어지는 경우의 배치 구조로 나타나 있다. (도 8에 있어서는 상측) 따라서, 씨일 어셈블리(244) 및 커넥터 어셈블리(180)가 도 5 및 도 7에 나타낸 바의 배치 구조일 때, 중앙 개구부(78)로의 접근은 리액션 부재(82) 상의 개구부(84)를 통하여 가능하다. 그러나, 본 발명이 갖는 하나의 특장점에 따르면, 상기 커넥터 어셈블리(180) 및 씨일 어셈블리(244)를 배치함에 있어서, 상기 중앙 개구부(78)로의 접근이 베이스 부재(70)의 다른 쪽 선단부를 통하여 이루어지는 구조로 변경할 수도 있다(도 9).
클러치-브레이크 어셈블리(20)가 도 2에 나타낸 바의 배치 구조일 때, 중앙 개구부(78)에 대한 접근은 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 상기 허브 또는 베이스 부재 선단(50)을 통하여 이루어질 것이다. 이는 리액션 부재(82)와는 반대쪽 개구부 선단이다. 따라서, 중앙 개구부(78)에 대한 접근은 개구부 상의 좌측(도 9에서 볼 때) 선단부를 통하여, 즉 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 베이스 부재(70) 선단부로부터 이루어지게 된다.
중앙 개구부(78)에 대한 접근이 상기 리액션 부재(82)의 반대쪽 개구부 선단을 통하여 이루어지는 경우, 상기 씨일 어셈블리(244)는 커넥터 어셈블리(180)의 삽입에 앞서 중앙 개구부(78) 내로 삽입된다. 씨일 어셈블리(244)는, 상기 리테이너 어셈블리(294)가 장착된 상태로 상기 중앙 개구부(78) 상의 좌측(도 9에서 볼 때) 선단부 내로 삽입된다. 이어서, 상기 씨일 어셈블리(244)는, 액츄에이터 부재(310)의 두부가 좌측(도 9에서 볼 때)을 향하는 상태로 개구부(78) 내에 자리잡게 된다.
씨일 어셈블리(244) 체결용 액츄에이터 부재(310)의 두부를 좌측(도 9에서 볼 때)으로 향하게 함으로써, 개구부(78)의 좌측 선단부로부터 볼트로의 접근이 가능해진다. 상기 액츄에이터 부재(310)를 작동시킴(죔)에 따라 액츄에이터(298)은 좌측(도 9에서 볼 때)으로 이동한다. 이는, 도 7 및 도 8과 관련하여 앞서 설명한 바와 같이, 축(24) 외주면과의 맞물림 상태에서 상기 리테이너 부분(296)의 변형을 일으킨다. 리테이너 부분(296)의 변형은 씨일 어셈블리(244)가 상기 축(24)에 대하여 상대 이동하는 것을 방지한다. 또한, 액츄에이터 부재(310)의 작동 및 그에 따른 액츄에이터(298)의 이동은, 역시 도 7 및 도 8과 관련하여 앞서 설명한 바와 같이, 상기 액츄에이터(298)으로 하여금 개구부(78) 상의 내측면(190)과 맞물리도록 변형시킨다. 액츄에이터(298)의 변형은 씨일 어셈블리(244)로 하여금 상기 베이스 부재(70)에 대하여 상대 이동 하지 못 하도록 한다.
상기 씨일 어셈블리(244)는, 도 9 상으로는, 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78) 내에만 배치되는 것으로 나타나 있다. 그러나, 씨일 어셈블리(244)는 상기 리액션 부재(82) 상의 개구부(84) 내로 연장될 수도 있다. 이 경우, 액츄에이터 부재(310)의 작동, 즉 죔은 액츄에이터(298)을 반경 방향 외측으로 확장시켜 리액션 부재(82) 상의 중앙 개구부(84)의 내측면과 맞물리도록 한다.
이 때, 커넥터 어셈블리(180)는 상기 중앙 개구부(78) 내에 위치한다. 커넥터 어셈블리(180)는 웨지 부재(184)가 장착된 상태로 중앙 개구부(78) 상의 좌측(도 9에서 볼 때) 선단부 내로 삽입된다. 볼트 내지 액츄에이터(230)의 두부는 개구부(78) 상의 좌측(도 9에서 볼 때) 선단부로부터 접근 가능하다.
볼트 내지 액츄에이터(230)를 죔에 따라 웨지 부재(182, 184)는 서로를 향하여, 그리고 상기 플랜지(228)를 향하여 이동한다. 이 때, 웨지 부재(182, 184)는 상기 축(24)의 외주면과의 견고한 맞물림 상태로 된다. 웨지 부재(182, 184)가 서로를 향하여 이동함에 따라 상기 칼라(186)는 반경 방향 외측으로 변형되어 중앙 개구부(78) 상의 내측면과 견고히 맞물린다. 이는, 도 7 및 도 8과 관련하여 앞서 설명한 바와 같이, 상기 베이스 부재(70)로 하여금 축(24)과 고정 연결되도록 한다.
커넥터 어셈블리(180) 및 씨일 어셈블리(244)는, 상기 축(24)이 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78)로부터 우측(도 9에서 볼 때)으로 연장된 상태에서 축(24)과 연결된다. 축(24)은 리액션 부재(82) 상의 개구부(84)를 통과하여 연장된다. 상기 축(24) 상의 통로(38)로 이어지는 반경 방향 포트는 상기 씨일 어셈블리(244)와 만나게 된다. 아울러, 베이스 부재(70) 상의 통로(126)(도 6)도 씨일 어셈블리(244)와 만난다. 따라서, 축(24) 상의 통로(38)와 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 가변 체적 챔버(120) 사이에 유체 연통 구조가 이루어진다.
씨일 어셈블리 - 제2 실시예
도 7, 도 8 및 도 9 상의 씨일 어셈블리(244)에 있어서, 환형 씨일 링(272, 274, 282, 284)(도 8)은 씨일 어셈블리 본체(248) 상의 홈(276, 278, 286, 288)(도 8, 도 10 및 도 11) 내에 배치된다. 이들 홈(276, 278, 286, 288)은 일정 크기를 가짐으로써, 상기 씨일 링(272, 274, 282, 284)으로 하여금 당해 홈 외부로 확장되어 베이스 부재(70) 또는 축(24)과 씨일 맞물림 상태를 이루도록 한다. 이들 씨일 링(272, 274, 282, 284)은 그 상대 홈으로부터 돌출되기 때문에, 베이스 부재(72) 상의 중앙 개구부(78) 내에서의 씨일 어셈블리(244) 위치 결정을 방해하는 경향이 있다. 또한, 씨일 링(272, 274, 282, 284)은 축(24)에 대한 씨일 어셈블리(244)의 위치 결정 역시 방해하는 경향이 있다.
본 발명이 갖는 하나의 특장점에 따르면, 도 12 및 도 13에 나타낸 씨일 어셈블리는 씨일 링을 수용하는 가변 크기의 홈을 구비하고 있다. 이들 씨일 링 홈은, 축(24) 및 클러치-브레이크 어셈블리(20)에 대한 상기 씨일 어셈블리 위치 결정 단계에는 비교적 큰 단면적을 갖는다. 이때, 씨일 링은 그 상대 홈으로부터 소량만 돌출하므로, 축(24) 및 클러치-브레이크 어셈블리(20)에 대한 도 12 상의 씨일 어셈블리(350) 위치 결정을 방해하지는 않는다. 도 12 및 도 13 상의 씨일 어셈블리(350)를 축(24) 및 클러치-브레이크 어셈블리(20)에 대하여 위치 결정하고 나면, 씨일 링 홈의 크기를 감소시킴으로써, 씨일 링으로 하여금 상대 홈 외부로 확장되어 상기 축(24) 및 클러치-브레이크 어셈블리(20)와 씨일 맞물림 상태를 이루도록 한다.
씨일 어셈블리(350) 일부를 도 12에 나타내었다. 도 8 상의 씨일 링(272, 274, 282, 284)에 해당하는 씨일 링들은 도 12에서는 생략했다.
상기 씨일 어셈블리(350)는 한 쌍의 금속재 환형 액츄에이터(356, 358), 및 이와 동일 중심축의 원주상에 배치된 원통형 본체(354)를 포함한다. 환형 액츄에이터(356, 358)는 본체(354) 상의 환형 금속재 선단부 링(360, 362)과 맞물림으로써 한 쌍의 환형 가변 크기 외부 씨일 링 홈(364, 366)(도 12 및 도 13)을 형성한다. 또한, 상기 액츄에이터(356, 358)는 선단부 링(360, 362)과 맞물림으로써 한 쌍의 환형 가변 크기 내부 씨일 링 홈(368, 370)을 형성한다.
도 8 상의 씨일 링(272, 274)에 해당하는 상기 환형 외부 씨일 링(422, 424)은 외부 씨일 링 홈(364, 366) 내에 수용된다. 마찬가지로, 도 8 상의 내부 씨일 링(282, 284)에 해당하는 상기 환형 내부 씨일 링(426, 428)은 내부 씨일 링 홈(368, 370) 내에 수용된다. 환형 외부 씨일 링(422, 424)(도 13)은 본체(354) 및 씨일 링 홈(364, 366)과 동일 평면상으로 배치된다. 또한, 환형 내부 씨일 링(426, 428)은 본체(354) 및 씨일 링 홈(368, 370)과 동일 평면상으로 배치된다. 씨일 링(272, 274, 282, 284)은 탄성 중합체 재질로 형성된다.
씨일 어셈블리(350)(도 12) 상의 상기 본체(354)는 다수의 관형 금속 스페이서(spacer) 부재(376)를 포함한다. 이들 스페이서 부재(376)는 선단부 링(360, 362) 상에 있어 그 반경 방향으로 연장된 환형 선단 평면에 고정 연결되는 중공 원통형 금속관이다. 스페이서 부재(376) 사이로는 개구부(380)가 형성된다. 이들 개구부(380)는 도 8에 나타낸 상기 씨일 어셈블리(244) 상의 개구부(268)에 해당한다. 따라서, 유체는, 도 8에 있어 씨일 어셈블리(244) 상의 개구부와 관련하여 앞서 설명한 바와 같은 방식으로, 상기 개구부(380)를 통과하여 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 통로(126)(도 6)와 축(24) 상의 통로(38)(도 1) 사이로 이동한다.
상기 환형 금속 액츄에이터(356, 358)는 동일한 구조을 갖는다. 이들 액츄에이터(356, 358)는 액츄에이터 부재(390)에 의하여 상호 연결된다. 금속 액츄에이터 부재(390)는 액츄에이터(356, 358) 중 하나의 액츄에이터(356 또는 358) 상에 있어 상대적으로 큰 접시형 개구부(386)로부터 관형 스페이서 부재(376)(도 13) 및 선단부 링(360, 362)을 통과하여 다른 하나의 액츄에이터 상의 나사 형성 개구부 내로 연장된다. 액츄에이터(358) 상에 있어 상대적으로 큰 상기 개구부(386)는 스페이서 부재(376)와 동축상으로 배치된다(도 12 및 도 13). 액츄에이터 부재(390) 상의 섕크(shank) 또는 몸통부(392)(도 13)는 상기 본체(354) 상의 선단부 링(362), 스페이서 부재(376) 및 반대쪽 선단부 링(360)을 통과하여 액츄에이터(356) 상의 나사 형성 개구부 내로 연장된다.
상기 외부 씨일 링 홈(364, 366) 및 내부 씨일 링 홈(368, 370)은 선단부 링(360, 362) 상의 환형 평탄 측면(400, 402)(도 13)과 액츄에이터(356, 358) 상의 테이퍼형 내지 곡선형 환형 측면(404, 406, 408, 410) 사이에 형성된다. 액츄에이터(356)(도 13) 상의 환형 측면(404, 408)은 동일 평면상으로 배치된다. 마찬가지로, 액츄에이터(358) 상의 환형 측면(406, 410) 역시 동일 평면상으로 배치된다.
액츄에이터(356, 358) 상의 환형 측면(404, 406, 408, 410)은 정밀한 곡면 형상을 가지는 한편, 액츄에이터(356, 358) 상의 환형 돌출부(416)를 향하여 경사진다. 액츄에이터(356, 358) 상의 상기 환형 측면(404, 406, 408, 410)은 선단부 링(360, 362) 상의 평탄 측면(400, 402)과 맞물림으로써 상기 환형 씨일 링 홈(364, 366, 368, 370)을 형성한다(도 13). 환형 외부 씨일 링(422, 424)은 외부 씨일 링 홈(364, 366) 내에 배치된다. 마찬가지로, 환형 내부 씨일 링(426, 428)은 내부 씨일 링 홈(368, 370) 내에 배치된다.
액츄에이터 부재(390)를 죄기 전, 액츄에이터(356, 358) 상의 돌출부(416, 418)는 선단부 링(360, 362)으로부터 떨어져 있다. 이 때, 씨일 링 홈(364, 366, 368, 370)은 비교적 큰 단면적을 가짐으로써, 상기 씨일 링(422, 424, 426, 428)을 상당한 변형 없는 상태로 수용한다. 씨일 링(422, 424, 426, 428)은 원형 단면 형상을 갖는 상태로 상기 씨일 링 홈(364, 366, 368, 370) 내에 거의 전체가 수용된다. 이는 축(24) 및 클러치-브레이크 어셈블리(20)에 대한 상기 씨일 어셈블리(350)의 위치 결정을 용이하게 한다.
씨일 어셈블리(350)는, 상기 씨일 어셈블리(244)와 관련하여 도 7 및 도 8에서 설명한 바와 같은 방식으로 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상에 자리잡게 된다. 씨일 어셈블리(350)는 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78) 내에 그 전체를 삽입해도 무방하다. 선택적으로는, 상기 씨일 어셈블리(350)의 일부분을 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78)로부터 리액션 부재(82) 상의 중앙 개구부(84) 내로 연장할 수도 있다. 씨일 어셈블리(350)를 어떤 형태로 하든, 상기 축(24) 상의 통로(38)와 연결된 반경 방향 포트는 씨일 어셈블리 본체(354) 상의 선단부 링(360, 362)(도 12) 사이에 놓이게 된다.
축(24) 및 클러치-브레이크 어셈블리(20)에 대한 상기 씨일 어셈블리(350)의 위치가 결정되고 나면, 상기 액츄에이터 부재(390)를 죔으로써 씨일 링 홈(364, 366, 368, 370)의 크기를 감소시킨다. 이들 씨일 링 홈(364, 366, 368, 370)의 크기가 감소함에 따라, 상기 외부 씨일 링(422, 424)은 반경 방향 외측으로 확장되어 클러치-브레이크 어셈블리(20)에 있어 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78)의 내측면(190)과 씨일 맞물림 상태를 이루게 된다. 상기 내부 씨일 링(426, 428)은 반경 방향 내측으로 학장되어 축(24)의 외주면과 씨일 맞물림 상태를 이룬다. 씨일 링(422, 424, 426, 428)은 반경 방향으로 변형됨으로써, 최초의 원형 단면 형상으로부터, 베이스 부재(70) 및 축(24)의 씨일 맞물림 면과 씨일 링(364, 366, 368, 370) 사이에 형성된 불규칙한 단면 형상을 이루게 된다.
상기 액츄에이터 부재(390)의 죔 이동은, 액츄에이터(356, 358) 상의 돌출부(416, 418)가 씨일 어셈블리 본체(354) 상의 선단부 링(360, 362)과 맞닿음에 따라 제한을 받게 된다. 액츄에이터 부재(390) 상의 두부는 상기 중앙 개구부(78) 상의 노출 선단부를 향하고 있다(도 7). 즉, 도 7 상에 있어서, 상기 액츄에이터 부재(390)의 두부는 씨일 어셈블리(350)의 좌측(도 7에서 볼 때) 선단에 배치된다.
상기 액츄에이터(356, 358)는 서로 동일한 구조를 가지므로, 액츄에이터 부재(390) 상의 두부는 씨일 어셈블리(350) 상의 선단부 링(360 또는 362)(도 12) 중 어느 쪽에 붙여 조립해도 된다. 이를 위하여, 액츄에이터(356) 상의 상대적으로 큰 상기 개구부(386)를 스페이서 부재(376)와 동축 관계를 이루도록, 그리고 상대적으로 작은 직경의 상기 개구부(380) 역시 스페이서 부재(376)와 동축 관계를 이루도록 만드는 것만이 필요하다.
씨일 어셈블리 - 제3 실시예
도 12 및 도 13 상의 씨일 어셈블리(350)는 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 중앙 개구부(도 7)와 상기 축(24)에 대하여 위치 결정하기가 비교적 용이하다. 이는 액츄에이터 부재(390)를 죄기 전에는 상기 환형 씨일 링(422, 424, 426, 428)이 그 상대 홈으로부터 반경 방향으로 그다지 돌출하지 않기 때문이다. 그러나, 상기 도 12 및 도 13 상의 씨일 어셈블리(350)는 상기 씨일 어셈블리(244)용 리테이너 어셈블리(294)(도 8)에 해당하는 리테이너 어셈블리를 갖지 않는다. 즉, 씨일 어셈블리(350)의 경우, 축(24)에 대한 그 위치를 유지하기 위하여 상기 씨일 링(422, 424, 426, 428)과 클러치-브레이크 어셈블리(20) 및 축(24) 사이의 마찰 맞물림에만 의존한다.
도 14에 나타낸 실시예의 씨일 어셈블리가 갖는 하나의 특장점에 따르면, 씨일 어셈블리(450)는, 씨일 링의 확장을 유도하여 클러치-브레이크 어셈블리(20) 및 축(24)과의 씨일 맞물림 상태를 이루도록 하기 위하여, 그 크기를 감소시킬 수 있는 환형 가변 크기 씨일 링 홈을 구비하고 있다. 또한, 도 14 상의 씨일 어셈블리에 있어서는, 축(24) 및 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 잡아줌으로써 당해 축 및 클러치-브레이크 어셈블리에 대한 그 위치를 유지하는 리테이너 어셈블리가 구비되어 있다.
씨일 어셈블리(450)(도 14)는 그 본체를 형성하는 환형 금속 리테이너 어셈블리(452)를 포함한다. 이 리테이너 어셈블리(452)는 제1 내지 좌측 환형 금속 리테이너 부분(456)이 상부에 형성된 제1 내지 좌측 환형 금속 본체 링(454)을 포함한다. 도 14에 나타낸 실시예에 있어서, 상기 제1 본체 링(454)은 2개의 부분, 즉 상부(도 14에서 볼 때) 부분(458) 및 하부 부분(460)으로서 구성된다. 마찬가지로, 제1 리테이너 부분(456)은 2개의 부분, 즉 상부(도 14에서 볼 때) 부분(462) 및 하부 부분(464)으로 형성된다.
제1 리테이너 부분(456)은 도 14에 나타낸 2개 부분들 이상의 부분들로 형성될 수도 있음을 알아야 한다. 예컨대, 제1 리테이너 부분(456)을 구성하는 상기 제1 본체 링(454)의 각 부분(458, 460) 역시 2개 부분으로 나눔으로써 총 4개 부분으로도 할 수 있다. 또한, 제1 본체 링(454)을 단일체로 형성할 수도 있음은 물론이다.
제1 리테이너 부분(456) 상의 상부 부분(462)은 제1 본체 링(454) 상의 상부 부분(458)과 일체로 형성된다. 마찬가지로, 상기 제1 리테이너 부분(456) 상의 하부 부분(464)은 제1 본체 링(454) 상의 하부 부분(460)과 일체로 형성된다. 클러치-브레이크 어셈블리 내 장착을 위하여 상기 제1 본체 링(454) 상의 상부 부분(458) 및 하부 부분(460)을 도 14 상의 배치 구조로 하여 서로 인접시켜 조립했을 때, 제1 리테이너 부분(456) 상의 상부 부분(462)과 하부 부분(464) 사이에는 간극 또는 공간(466, 468)이 있게 된다. 이들 간극 또는 공간(468)은 유체로 하여금 제1 본체 링(454)에 대하여 반경 방향으로 이동할 수 있도록 한다. 제1 리테이너 부분(456)이 도 14에 나타낸 2개 이상의 부분들로 형성된 경우, 유체 이동을 허용하는 더 많은 수의 간극이 구비될 것이다. 또한, 상기 리테이너 어셈블리(452)는 제2 또는 우측 환형 본체 링(472)과 제2 리테이너 부분(474)을 포함한다.
상기 제2 본체 링(472)은 상부 부분(478) 및 하부 부분(480)을 포함한다. 또한, 제2 리테이너 부분(474)는 상부 부분(484) 및 하부 부분(486)을 포함한다. 제2 리테이너 부분(474) 상의 상부 부분(484) 및 하부 부분(486)은, 상기 상부 및 하부 리테이너 부분(462, 464) 사이의 간극(466, 468)에 해당하고 이들과 동일 평면을 이루는 간극(490)이 양자간에 형성되도록 서로 떨어져 있다. 상기 제2 리테이너 부분(474) 상에 있어 간극(490)의 개수는 상기 제1 리테이너 부분(456) 상에 있어서의 간극(466, 468)의 개수와 일치한다. 따라서, 제1 리테이너 부분(456)이 4개의 간극을 갖는다면, 제2 리테이너 부분(474) 역시 4개의 간극을 갖게 된다.
제2 리테이너 부분(474)은 상기 제1 리테이너 부분(456) 상의 축 방향 테이퍼 외측면(496)과 맞물리는 축 방향 테이퍼 내측면 또는 캠 면(494)을 갖는다. 상기 축 방향 테이퍼 내측면 및 외측면(494, 496)은 제1 리테이너 부분(456)으로 하여금 상기 축(24) 외주면과의 금속끼리의 맞물림 상태에서 변형을 일으키도록 한다. 상부 및 하부 리테이너 부분(462, 464) 사이의 간극(466, 468)은 상기 상부 및 하부 액츄에이터 부분(484, 486) 사이의 간극(490)과 동일 평면을 이룬다. 동일평면 상에 배치된 이들 간극은 유체로 하여금 상기 축(24)(도 1) 내 통로(38) 상의 반경 방향 포트로부터 상기 베이스 부재(70) 상의 통로(126)(도 6)로 이동할 수 있도록 하는 통로를 제공한다.
축 방향 테이퍼 내측면 및 외측면(494, 496) 사이의 상호 작용은 제2 리테이너 부분(474)으로 하여금 베이스 부재(70) 상의 내측면(190)과의 금속끼리의 맞물림 상태에서 반경 방향 외측으로 변형되도록 한다. 상기 리테이너 어셈블리(452)는 축(24) 및 베이스 부재(70)와 동시에 맞물리기 때문에, 이들 축(24) 및 클러치-브레이크 어셈블리(20)에 대한 적정 위치에서 상기 씨일 어셈블리(450)를 잡아주게 된다.
경우에 따라서는, 제1 본체 링(454) 상의 상기 제1 리테이너 부분(456)에는, 제2 본체 링(472) 상의 상기 제2 리테이너 부분(474)에 의한 변형을 방지할 수 있는 충분한 강성을 갖게 할 수도 있다. 마찬가지로, 상기 제2 본체 링(472) 상의 제2 리테이너 부분(474) 상에도 상기 제1 리테이너 부분(456)에 의한 변형을 방지할 수 있는 충분한 강성을 갖게 할 수 있다. 결과적으로, 상기 제2 본체 링(472) 및 제1 본체 링(454)은 리테이너 부분 변형 없는 상태의 맞물림 구조 하에서 상기 축(24) 또는 기타 클러치-브레이크 어셈블리(20)와 금속끼리의 맞물림 상태를 이루게 된다. 그러나, 상부 리테이너 부분(462)과 하부 리테이너 부분(464) 사이의 간극(466, 468)은, 상기 리테이너 어셈블리(452) 상의 내부 및 외부 사이의 유체 이동을 수용할 수 있도록, 상기 상부 액츄에이터 부분(484)과 하부 액츄에이터 부분(486) 사이의 간극(490)과 역시 동일 평면상으로 배치된다.
제1 본체 링(454) 및 제2 본체 링(472)은 제1 리테이너 부분(456) 및 제2 리테이너 부분(474) 보다 큰 직경을 갖는다. 따라서, 베이스 부재(70)를 관통하는 중앙 개구부(78) 상의 내측면과 상기 제2 리테이너 부분(474) 상의 외측면 사이에 있어 상기 씨일 어셈블리(450) 주위로 환형 매니폴드 통로가 형성된다. 또한, 상기 제1 리테이너 부분(456) 상의 내측면과 축(24)의 외주면 사이에 환형 매니폴드 챔버가 형성됨에 따라 축(24) 둘레의 유체 흐름이 이루어지게 된다.
씨일 어셈블리(450)의 축 방향 양쪽 선단부에는 한 쌍의 환형 금속 액츄에이터(502, 504)가 구비된다. 이들 액츄에이터(502, 504)는 도 12 및 도 13 상의 액츄에이터(356, 358)과 동일한 구조를 갖는다. 액츄에이터(502)(도 14)는 상기 제1 본체 링(454)에 있어서의 상부 부분(458) 및 하부 부분(460) 상의 평탄 측면들과 상호 결합함으로써, 상기 도 13 상의 씨일 링(422, 426)에 해당하는 내부 및 외부 씨일 링이 수용되는 한 쌍의 환형 홈을 형성하게 된다.
환형 외부 씨일 링 홈을 형성하기 위하여, 액츄에이터(502)는 반경 방향의 정밀 곡면으로 구성된 환형 측면을 구비하고 있다. 이 환형 측면(508)은 액츄에이터(502) 상에 있어 상대적으로 큰 직경의 원통형 외측면(510)으로부터 환형 돌출부(512)까지 반경 방향 내측으로 연장된다. 마찬가지로, 액츄에이터(502) 상의 환형 측면(516)은 아치 형상의 반경 방향 단면을 갖는다. 환형 측면(516)은 액츄에이터(502) 상의 원통형 내측면(518)으로부터 상기 돌출부(512)까지 반경 방향 외측으로 경사진다. 내측면(518)은 액츄에이터(502) 상의 외측면(510)과 동축 관계로 배치된다.
액츄에이터(504)는 상기 액츄에이터(502)와 동일한 구조를 갖는다. 즉, 액츄에이터(504)는 돌출부(522)와 축 방향으로 테이퍼진 환형 측면(524, 526)을 갖는다. 액츄에이터(504) 상의 측면(524, 526)은, 제2 본체 링(472) 상에 있어 상부 부분(478) 및 하부 부분(480) 상의 평탄 측면들과 상호 결합함으로써, 도 13 상의 내부 씨일 링(428) 및 외부 씨일 링(424)에 해당하는 내부 및 외부 씨일 링을 수용하는 내부 및 외부 씨일 홈을 형성하게 된다.
도 12 및 도 13 상의 상기 액츄에이터 부재(390)에 해당하는 볼트 형태의 액츄에이터 부재가 액츄에이터(504), 제2 본체 링(472), 제1 본체 링(454) 및 액츄에이터(502) 등의 개구부를 통과하여 연장된다(도 14). 상기 볼트 내지 액츄에이터 부재 상의 두부는, 도 12 및 도 13에 있어 액츄에이터 부재(390) 상의 두부가 액츄에이터(358) 상의 상대적으로 큰 직경의 개구부(386) 내에 수용되는 것과 동일한 방식으로, 상기 액츄에이터(504) 상의 상대적으로 큰 직경의 개구부(530) 내에 수용된다. 액츄에이터 부재는 상기 제2 본체 링(472) 상의 나사가 형성되지 않은 개구부(532)(도 14)와 상기 제1 본체 링(454) 상의 개구부(534)를 통과하여 연장된다. 볼트 상의 나사 형성 선단부는, 도 13 상의 액츄에이터 부재(390)가 액츄에이터(356) 상의 나사 형성 개구부 내로 연장되는 동일한 방식으로, 상기 액츄에이터(502) 상에 있어 상대적으로 작은 직경의 나사 형성 개구부(538) 내로 연장된다.
상기 씨일 어셈블리(450)를 축(24) 및 클러치-브레이크 어셈블리(20)와 결합했을 때, 도 13 상의 외부 씨일 링(422, 424)에 해당하는 상기 외부 씨일 링과 내부 씨일 링(426, 428)에 해당하는 상기 내부 씨일 링은 액츄에이터(502)와 제1 본체 링(454) 사이, 그리고, 액츄에이터(504)와 제2 본체 링(472) 사이에 각각 형성된 씨일 링 홈 내에 위치한다. 이 때, 액츄에이터(502, 504) 사이로 연장된 액츄에이터 부재는 아직 단단히 죄어진 상태가 아니므로, 액츄에이터(502, 504) 상의 돌출부(512, 522)가 상기 제2 본체 링(472) 및 제1 본체 링(454)으로부터 떨어져 있게 된다. 따라서, 씨일 링 홈은 상대적으로 큰 단면적을 갖게 된다.
일단 씨일 어셈블리(450)를 축(24) 및 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 적정 상대 위치에 삽입한 다음, 액츄에이터 부재를 죈다. 이는 상기 외부 씨일 링에 있어서는 반경 반경 외측으로의 확장을, 상기 내부 씨일 링에 있어서는 반경 방향 내측으로의 확장을 야기한다. 즉, 외부 씨일 링은 베이스 부재(70)를 관통한 상기 개구부(78) 상의 내측면과의 씨일 맞물림 상태로 되며, 이와 동시에, 내부 씨일 링은 상기 축(24)과의 씨일 맞물림 상태로 된다. 액츄에이터(502, 504) 상의 돌출부(512, 522)는 본체 링(454) 및 액츄에이터(472)와 맞닿음으로써 상기 씨일 링의 압축 정도를 제한하게 된다.
동력 전달 부재
클러치-브레이크 어셈블리(20)의 작동 중에 있어서, 피스톤(108)과 베이스 부재(70) 사이에는 동력이 전달된다(도 5). 예컨대, 클러치-브레이크 어셈블리(20)가 축(24)의 회전을 억제하는 효과를 나타낼 때, 상기 다수의 스프링(134)은 상기 피스톤(108)을 리액션 부재(82) 쪽으로 가압함으로써 상기 브레이크 디스크(60)를 잡아주게 된다. 브레이크 디스크(60)는 상기 정지 부재(30)에 의하여 그 회전이 억제되어 있다.
피스톤(108)과 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 베이스 부재(70) 사이의 상대 회전은 다수의 동력 전달 부재(552)(도 5, 도 15 및 도 16)에 의하여 억제된다. 금속재의 상기 동력 전달 부재(552)는 금속재 피스톤(108)과 금속재의 베이스 부재(70)를 상호 연결함으로써 이들 피스톤과 베이스 부재 사이의 상대 회전을 억제한다. 금속재의 리액션 부재(82)는 베이스 부재(70)에 고정 연결되므로, 동력 전달 부재(552)는 피스톤(108)과 리액션 부재(82) 사이의 상대 회전을 억제하게 된다.
상기 동력 전달 부재(552)는 베이스 부재(70) 상에 고정 연결된다. 피스톤(108)은 동력 전달 부재(552)에 대하여 축 방향으로 상대 이동 가능하다. 동력 전달 부재(552)에 대한 상기 피스톤(108)의 축 방향 이동은 당해 피스톤(108)으로 하여금 상기 브레이크 디스크(60) 또는 클러치 디스크(62)에 대하여 축 방향 동력을 유입할 수 있도록 한다. 경우에 따라서는, 동력 전달 부재를 피스톤(108)에 고정 연결하고, 베이스 부재(70)에 대하여는 이동 가능하게 할 수도 있다.
도시한 바의 동력 전달 부재(552)는 관형 구조를 갖는다(도 16). 즉, 동력 전달 부재(552)는 원통형 측벽(564)을 포함하여 구성된다. 이 원통형 측벽(564)은 원통형 본체부(556) 및 환형 장착부(558)를 구비한다. 상기 동력 전달 부재(552) 상의 이들 본체부(556) 및 장착부(558)는 단일 금속편으로서 일체로 형성된다. 장착부(558)는 환형 단면 형상을 갖는 한편, 상기 본체부(556)와 동축 관계로 배치된다. 장착부(558)는 본체부(556)로부터 반경 방향 내측으로 연장된다.
상기 장착부(558)는 동력 전달 부재(552) 상의 본체부(556)와 동축 관계인 환형 걸림턱(560)을 구비한다. 이 환형 걸림턱(560)은 상기 베이스 부재(70) 상에 형성된 환형 위치 결정 플랜지(562)(도 15)와 맞물린다. 상기 걸림턱(560)은 위치 결정 플랜지(562)와 맞물림으로써 베이스 부재(70)에 대한 상기 동력 전달 부재(552)의 축 방향 위치를 결정짓게 된다.
관형 동력 전달 부재(552) 상의 원통형 본체부(556)는 베이스 부재(70) 내 홈 부분(554)(도 15) 상의 원통형 표면과의 억지끼워맞춤 부위를 갖는다. 상기 동력 전달 부재(552) 상의 원통형 본체부(556)와 홈 부분(554) 사이의 억지끼워맞춤 부위는 당해 동력 전달 부재(552)를 베이스 부재(70) 상에 고정 연결시킨다. 그러나, 경우에 따라서는, 관형의 상기 동력 전달 부재(552)를 다른 방식으로 베이스 부재(70) 상에 고정 연결할 수도 있다. 즉, 경우에 따라서는, 동력 전달 부재(552)를 피스톤(108)에 대하여 고정 연결하고, 상기 베이스 부재(70)에 대하여 상대 이동 가능하게 해도 무방하다.
관형 동력 전달 부재(552) 상의 원통형 본체부(556)는 상기 피스톤(108) 상에 형성된 원통형 홈 부분(554)(도 15) 내로 축 방향 연장된다. 도 15에서는 피스톤(108) 상에 있어 하나의 홈 부분(554)과 하나의 동력 전달 부재(552)만을 나타내었으나, 피스톤(108) 상에는 도시된 바의 홈 부분(554)과 동일한 형상을 갖는 다수의 홈 부분 또는 개구부가 있음을 알아야 한다. 즉, 피스톤(108) 상의 이들 홈 부분(554) 내에는 다수의 동력 전달 부재(552)가 연장되어 있다. 각각의 동력 전달 부재(552)는 베이스 부재(70) 상의 원형, 보통은 원통형인 홈 부분(559) 내에 수용된다.
도 1 내지 도 16에 나타낸 본 발명의 구체적 실시예에 따르면, 3개의 동력 전달 부재(552)가 있다. 3개의 동력 전달 부재(552) 각각은 상기 피스톤(108) 상의 홈 부분(554)과 상기 베이스 부재(70) 상의 홈 부분(559) 사이로 연장된다. 이들 3개의 동력 전달 부재(552)는 환형 배열로서 120°간격을 두고 있다. 경우에 따라서는, 동력 전달 부재(552)의 수를 증감할 수도 있다.
본 발명이 갖는 하나의 특장점에 따르면, 상기 피스톤(108) 상의 홈 부분(554) 내에는 원통형 베어링 또는 슬리브(566)(도 15)가 구비되며, 이 베어링 또는 슬리브(566)는 피스톤(108) 상의 홈 부분(554) 내로 연장된 상기 동력 전달 부재(552)의 일부를 감싸고 있다. 베어링 또는 슬리브(566)는, 피스톤과의 사이에 억지끼워맞춤 관계를 유지함과 아울러 접착제를 사용함에 따라, 피스톤(108) 상의 홈 부분(554) 상의 내측면에 견고하게 고정된다. 하나의 베어링 또는 슬리브(566)만이 도 15에 나타나 있지만, 각각의 동력 전달 부재(552) 둘레에는 다수의 베어링 또는 슬리브가 있음을 알아야 한다.
베어링 또는 슬리브(566)는 동력 전달 부재(552) 상의 원통형 외측면(572)과 맞닿는 매끄러운 원통형 내측면(570)을 갖는다. 상기 동력 전달 부재(552) 상의 외측면은 베어링 또는 슬리브(566)(도 15) 상의 내측면(570)과 원활한 미끄럼 접촉을 한다. 이는 피스톤(108)과 베이스 부재(70) 사이의 상대 이동에 대한 저항을 최소화한다. 베어링 또는 슬리브(566)는 클러치-브레이크 어셈블리의 계속적인 작동에도 거의 마모되지 않는다. 베어링 또는 슬리브(566) 상의 내측면(570)은 동력 전달 부재(552)와 베어링 또는 슬리브(566) 사이의 미끄럼 마찰을 최소화하기 위하여 0.12 이하의 정지 마찰 계수를 갖는다.
상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)에 있어 가동성 구성 요소들 사이의 마모를 최소화하는 것에 더하여, 상기 베어링 또는 슬리브(566)는 진동을 흡수하는 역할도 한다. 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 금속 스탬핑 프레스 등의 기계에 결합, 사용하는 경우, 클러치-브레이크 어셈블리는, 상기 클러치 디스크(62)가 플라이휠(22)로부터의 동력을 전달 받아 당해 클러치-브레이크 어셈블리를 구동시키는 맞물림 상태와, 브레이크 디스크(60)가 상기 정지 부재(30)와 클러치-브레이크 어셈블리 사이에서 동력을 전달함으로써 클러치-브레이크 어셈블리 및 축(24)의 회전을 억제하는 해제 상태 사이에서 반복적으로 작동하게 된다. 클러치-브레이크 어셈블리(20)의 이러한 반복적 작동은 그 구성 요소들에 있어 상당한 진동을 유발하며, 결과적으로는, 기계적 충격/진동 손상으로 이어지게 된다. 상기 베어링 또는 슬리브(566)는 클러치-브레이크 어셈블리(20)의 작동 사이클 중에 발생하는 진동량 및 그로 인한 기계적 충격/진동 손상을 감소시키는 효과가 있다.
상기 진동 및 소음을 감소시킬 수 있도록, 베어링 또는 슬리브(566)는 상기피스톤(108), 동력 전달 부재(552), 또는 베이스 부재(70)보다 큰 탄성을 갖는 재질로 만들어진다. 본 발명에 따른 일 실시예의 경우, 상기 피스톤(108)과 베이스 부재(70)는 덕타일 캐스트 아이런(ductile cast iron)이고, 상기 동력 전달 부재(552)는 강철인 반면, 상기 베어링 또는 슬리브(566)는 탄성 중합체 재질로 되어 있다.
베어링 또는 슬리브(566)를 구성하는 중합체 재질은 피스톤(108)과 베이스 부재(70)의 탄성 계수보다 작은 탄성 계수를 갖는다. 베어링 또는 슬리브(566)를 구성하는 중합체 재질은 또한 상기 동력 전달 부재(552)의 탄성 계수 보다 작은 탄성 계수를 갖는다. 이러한 재질적 특성은 상기 베어링 또는 슬리브(566)로 하여금 클러치-브레이크 어셈블리의 작동 중 발생하는 파괴적인 기계 진동의 전달을 감소시킬 수 있도록 한다. 베어링 또는 슬리브(566)를 중합체 재질로 구성하는 것이 현재로서는 바람직하지만, 경우에 따라서는, 다른 재질로 할 수도 있다.
상기 피스톤(108)과 베이스 부재(70)를 구성하는 덕타일 캐스트 아이런 보다 큰 탄성 계수를 갖는 기타의 다양한 재질로써 상기 베어링 또는 슬리브(566)를 만들 수도 있다. 또한, 베어링 또는 슬리브(566)를 강철인 상기 동력 전달 부재(552) 보다 큰 탄성 재질로 할 수도 있다. 베어링 또는 슬리브(566)를 테트라플루오로에틸렌 플루오로카본 중합체, 즉 테플론(TEFLON, 상표명) 재질의 내부 라이너를 갖는 에폭시 수지와 같은 중합체 재질로 만드는 것이 바람직하다.
피스톤(108) 및 베이스 부재(70)를 구성하는 덕타일 캐스트 아이런의 탄성 계수는 대략 25,000,000 psi(pounds per square inch)이다. 강철로 만들어진 상기 동력 전달 부재의 탄성 계수는 대략 30,000,000 psi이다. 16,000,000 psi 정도의 탄성 계수를 갖는 재질로써 상기 베어링 또는 슬리브(566)를 만드는 것이 바람직해 보인다. 더욱 구체적으로는, 베어링 또는 슬리브(566)를 4,000,000 psi 정도의 탄성 계수를 갖는 탄성 중합체 재질로 만들면 무난할 것으로 본다.
일 실시예의 베어링 또는 슬리브(566)에 있어서는, 그 반경 방향 두께가 대략 0.125 in이다. 상기 베어링 또는 슬리브(566)의 두께는, 어느 정도까지는, 클러치-브레이크 어셈블리(20) 내의 이용 가능 공간 크기에 따라 조절 가능하다. 보다 큰 내부 공간을 이용할 수 있다면, 베어링 또는 슬리브(566)의 반경 방향 두께를 0.5 in 정도로 할 수 있다. 베어링 또는 슬리브(566)의 반경 방향 두께가 0.0625 in 이하라면, 그 진동 및 소음 저감 성능은 저하될 것이다.
앞서 언급한 일 실시예에 있어서, 베어링 또는 슬리브(566)는 테플론 라이너를 갖는 에폭시 수지로써 화학적 접착된 필라멘트 권취 유리섬유(filament-wound fiberglass)로 되어 있다. 이 경우, 베어링 또는 슬리브는 미국 46574 인디아나주 와커톤 인더스트리얼 파크 103에 영업소를 둔 폴리곤 캄파니(Polygon Company)로부터 입수하였다.
도 15에 나타낸 실시예의 클러치-브레이크 어셈블리(20)에 있어서, 상기 베어링 또는 슬리브(566)는 피스톤(108)에 고정 연결되어 있다. 따라서, 베어링 또는 슬리브(566)는 동력 전달 부재(552)에 대하여 피스톤(108)과 함께 이동한다. 그러나, 베어링 또는 슬리브(566)가 동력 전달 부재(552)에 고정된 반면, 피스톤(108)이 이들 베어링 또는 슬리브(566) 및 동력 전달 부재(552)에 대하여 상대 이동하는 구조로 할 수도 있다.
피스톤(108)과 동력 전달 부재(552) 사이의 동력 전달에 이용 가능한 면적을 최대화하기 위해서는 상기 동력 전달 부재(552)가 비교적 큰 직경을 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 동력 전달 부재(552)가 상대적으로 작은 직경을 갖는다면, 피스톤(108)과 동력 전달 부재(552) 사이에서 전달되는 동력은 상대적으로 작은 면적에 작용하게 된다. 이는 응력 집중을 야기함으로써 클러치-브레이크 어셈블리 내의 상대 이동성 구성 요소들 사이의 마모를 촉진할 것이다.
클러치-브레이크 어셈블리(20)의 작동 중에 있어서, 동력은, 동력 전달 부재(552) 상의 상기 장착부(558)와, 동력 전달 부재(552)에 있어 상기 원통형 측벽(564) 상의 본체부(556) 일부를 전달 지점으로 하여, 상기 동력 전달 부재(552)와 상기 베이스 부재(70) 사이에서 전달된다. 동력 전달 부재(552)와 베이스 부재(70) 사이의 상대적으로 큰 맞물림 면적은 베이스 부재(70)에 대한 동력 전달 부재(552)의 상대 이동 경향과 응력 집중을 최소화한다. 또한, 면(580, 586)에 대하여 반력을 가하는 형태로 상기 동력 전달 부재(552) 내에 삽설된 다수의 스프링(134)이 갖는 탄발력은 상기 면(580, 586)에 대하여 순수 동력을 가함에 따라, 베이스 부재(70)에 대한 동력 전달 부재(552)의 상대 이동이 확실히 억제된다.
상기 다수의 스프링(134)을 구성하는 외부 스프링(138)과 내부 스프링(140)을 적어도 부분적으로 상기 동력 전달 부재(552) 내에 배치함으로써 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 더욱 소형화할 수 있다. 즉, 상대적으로 큰 직경의 상기 외부 스프링(138)은, 동력 전달 부재(552) 상의 장착부(558)와 원통형 본체부(556) 사이에 형성된 환형 걸림턱(560)과 맞닿게 되는 우측(도 15에서 볼 때) 선단부를 갖는다. 외부 스프링(138)의 반대쪽, 즉 좌측(도 15에서 볼 때) 선단부는 동력 전달 부재(552)로부터 연장되어 피스톤(108) 내 홈 부분(554) 상의 원형 바닥면(584)과 맞닿는다.
외부 스프링(138)과 동력 전달 부재(552)로 하여금 상기 내부 스프링(140)을 둘러싸게 함으로써, 클러치-브레이크 어셈블리(20) 구성상의 소형화는 더욱 촉진된다. 내부 스프링(140) 상의 우측(도 15에서 볼 때) 선단부는 동력 전달 부재(552) 상의 장착부(558)에 형성된 레지(ledge) 또는 림(rim)으로서의 상기 면(586)과 맞닿는다. 상기 내부 스프링(140)의 반대쪽, 즉 좌측(도 15에서볼 때) 선단부는 피스톤(108) 내 홈 부분(554) 상의 바닥면(584)과 맞닿는다. 이들 스프링(138, 140)을 동력 전달 부재(552) 내에 장착함으로써, 당해 동력 전달 부재(552)는 상대적으로 큰 외부 측방 면적을 확보할 수 있어서, 클러치-브레이크 어셈블리(20) 내 불필요 공간의 최소화에 따른 응력 집중을 최소화할 수 있다. 동력 전달 부재(552)에 상대적으로 큰 직경을 줌으로써, 클러치-브레이크 어셈블리의 반복적 작동 중 상기 피스톤(108) 및 베이스 부재(70) 내 응력 집중이 최소화되는 경향이 있다.
동력 전달 부재(552) 상의 외측면(572)의 면적을 최대화하기 위해서는 당해 동력 전달 부재를 관형으로 하는 것이 바람직하지만, 경우에 따라서는, 속이 찬 형태의 구조라도 무방하다. 예컨대, 동력 전달 부재(552)를, 상대적으로 작은 직경을 갖는 중실 로드(solid rod) 형태로 할 수도 있다. 상기 베어링 또는 슬리브(566)의 크기는 동력 전달 부재(552)를 구성하는 상기 로드의 상대적으로 작은 직경에 맞춰 감소시켜도 된다. 동력 전달 부재(552)와 베어링 또는 슬리브(566)의 크기를 감소시키더라도, 이 베어링 또는 슬리브의 사용은 클러치-브레이크 어셈블리(20) 구성 요소들 사이의 마찰을 감소시키고 진동 및 이로 인한 충격/진동 손상을 감소시키게 될 것이다.
클러치-브레이크 어셈블리의 조립
상기 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 조립하고자 하면, 베이스 부재(70)를 그 중앙부(72)가 상방으로 향하도록 하여 배치한다. (도 17). 베이스 부재(70) 상의 플랜지부(74) 둘레에 일정 간격으로 형성된 개구부들 내에 안내 부재 내지 로드(600, 602, 604)를 삽입한다. 원통형 안내 로드(600, 602, 604)는 베이스 부재(70)의 중심축과 평행한 중심축을 갖는다. 안내 로드(600, 602, 604)의 중심축은 베이스 부재(70) 내 플랜지부(74) 상의 마찰면(148)에 대하여 수직하게 연장된다.
도 17에 나타낸 방식대로 베이스 부재(70) 상에 안내 로드(600, 602, 604)를 일단 배치하고 나면, 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 다른 구성 요소들을 상기 베이스 부재(70) 상에 올려놓는다. 즉, 상기 안내 로드(600, 602, 604)가 클러치 디스크(62) 상의 개구부(608, 610, 612)를 통과하여 연장된 상태에서, 안내 로드(600, 602,604)를 따라 클러치 디스크(62)를 이동시켜 베이스 부재(70) 내 플랜지부(74) 상의 상기 마찰면(148) 상에 갖다댄다. 클러치 디스크(62) 상에 정렬 개구부(608, 610, 612)가 없다면, 당해 클러치 디스크(62)가 2개의 절반부로 분할되어 있으므로, 클러치-브레이크 어셈블리(20) 완성후, 상기 안내 로드를 제거한 다음 클러치 디스크(62)를 장착하면 된다.
상기 스프링(134)과 동력 전달 부재(552)를 베이스 부재(70) 상의 홈 부분(614)과 맞닿도록 올려놓는다. 도 17에 나타낸 실시예의 클러치-브레이크 어셈블리에 있어서는, 9개 세트(set)의 외부 및 내부 스프링(138, 140)이 있다. (도 5 및 도 15). 3개 세트의 내부 및 외부 스프링(138, 140)을 둘러싸는 3개의 동력 전달 부재(552)들이 있다. 경우에 따라서는, 특히 억지끼워맞춤을 용이하게 하기 위하여, 베이스 부재(70)에 대한 상기 안내 로드(600, 602, 604)의 위치를 결정짓기에 앞서 상기 동력 전달 부재(552)를 베이스 부재(70) 상에 장착할 수도 있다.
베이스 부재(70)에 대한 스프링(134) 및 동력 전달 부재(552)의 위치가 결정된 다음, 상기 다수의 스프링(134)에 대한 피스톤(108)의 위치를 잡아준다. 이는 피스톤(108) 내 환형 플랜지부(144) 상의 개구부(620, 622, 624)를 통과하여 상기 안내 로드(600, 602, 604)를 삽입함으로써 이루어진다. 이어서, 안내 로드(600, 602, 604)를 따라 피스톤(108)을 축 방향으로 이동시킨다. 이 때, 스프링(134)은 피스톤(108) 상의 홈 부분(554)(도 15) 내로 이동하고, 동력 전달 부재(552) 역시 피스톤(108) 상의 상기 홈 부분과 결합하지만, 완전 신장 상태에 있는 다수의 스프링(134)이 완전 결합에 충분할 정도의 피스톤 하강을 억제하기 때문에, 상기 홈 부분(554) 내로 들어가지는 못한다. 동력 전달 부재(552)가 그 내부로 이동하게 되는 홈 부분(554)은 베어링 또는 슬리브(566)와 동일선 상에서 만난다.(도 15).
피스톤(108) 상의 환형 플랜지부(144)를 클러치 디스크(62) 상측에 인접한 위치로 이동시킨다. 상기 피스톤은, 그 플랜지부(144)를 클러치 디스크(62)로부터 약간 떨어진 상태로 하여 완전 신장 상태의 스프링(134)에 의하여 지지된다.
이어서, 피스톤(108)에 대하여 브레이크 디스크(60)를 위치 결정한다. 이를 위하여, 상기 브레이크 디스크(60) 상의 개구부(630, 632, 634) 내로 안내 로드(600, 602, 604)를 삽입한다. 다음으로, 이들 안내 로드(600, 602, 604)를 따라 브레이크 디스크(60)를 하향(도 17에서 볼 때) 이동시켜 상기 피스톤(108) 상의 플랜지부(144)와 결합한다. 브레이크 디스크(60) 상에 정렬 개구부(630, 632, 634)가 없다면, 당해 브레이크 디스크(60)는 2개의 절반부로 분할되어 있으므로, 상기 가변 체적 유체 챔버(120)에 해제용 공기압을 가해 브레이크 디스크(60) 삽설용 공간을 열어야 하는 것은 제쳐 두고, 클러치-브레이크 어셈블리(20) 완성후, 상기 안내 로드를 제거한 다음 브레이크 디스크(60)를 장착하면 된다.
그런 다음, 클러치-브레이크 어셈블리의 상의 다른 구성 요소들에 대한 상기 리액션 부재(82)의 위치를 결정짓는다. 이를 위하여, 리액션 부재(82) 내 림 부분(104) 상의 개구부(638, 640, 642)를 통하여 안내 로드(600, 602, 604)를 삽입한다. 이어서, 상기 리액션 부재(82)를 하향(도 17에서 볼 때) 이동시켜 브레이크 디스크(60) 상에 갖다댄다.
도 17에 나타낸 클러치-브레이크 어셈블리 구성 요소들을 앞서 설명한 바의 방법으로 쌓아올린 다음, 핀(648) 및 볼트(650)로써 이들을 상호 연결한다. (도 4, 도 5 및 도 6). 도 6에 가장 잘 나타나 있듯이, 볼트(650)는 비교적 긴 나사부(652)를 갖는다. 이 길다란 나사부(652)는, 상기 스프링(134)이 완전 신장 상태일 때, 즉 스프링(134)이 눌러지지 않은 상태로 있을 때, 볼트(650)로 하여금 상기 베이스 부재(70) 내 중앙부(78) 상의 내부나사부와 맞물릴 수 있도록 한다.
상기 볼트(650)의 나사 선단부가 일단 베이스 부재(70) 내 중앙부(72)상의 내부나사부와 맞물리고 나면, 당해 볼트를 여러 차례 돌려줌으로써 상기 리액션 부재(82)로 하여금 베이스 부재(70) 쪽으로 당겨지도록 한다. 볼트(650)를 완전히 죄었을 때, 리액션 부재(82)는 도 5에 나타낸 바와 같이 베이스 부재(70)와 맞닿게 된다. 이 때, 상기 브레이크 디스크(60)와 피스톤(108)은 클러치 디스크(62)와 상기 베이스 부재(70) 상의 플랜지부(74)를 향하여 축 방향으로 이동한다. 그 결과, 상기 스프링(134)에는 초기 동력이 가해지게 된다.
볼트(650)로써 베이스 부재(70)와 리액션 부재(82)를 상호 연결시킨 후 안내 로드(600, 602, 604)를 제거한다. 즉, 안내 로드(600, 602, 604)를 축 방향 상방(도 17에서 볼 때)으로 잡아 당겨 베이스 부재(70)로부터 분리해 내면 된다.
작동
밸브(36)가 클러치-브레이크 어셈블리(20)와 축(24) 상의 통로(38)를 대기중으로 연결시키게 되는 도 1의 위치일 때, 상기 스프링(134)은 피스톤(108) 상의 플랜지부(144)(도 5)를 브레이크 디스크(60) 쪽으로 확실하게 가압한다. 이는 브레이크 디스크(60)를 상기 리액션 부재(82) 상의 림 부분(104)에 대하여 가압하게 된다. 브레이크 디스크(60)는 정지 부재(30)에 고정되어 있으므로(도 1 및 도 2), 상기 피스톤(108)과 리액션 부재(82)에 의하여 브레이크 디스크(60) 쪽으로 가해지는 마찰력은 결국 피스톤(108)을 회전하지 못 하도록 잡아준다.
이 때, 동력은, 상기 베이스 부재(70)와 상기 리액션 부재(82) 사이의 경계면에서 형성된 마찰(즉, 볼트(650)를 죄었을 때의 그 클램핑력(clamping force)에 의하여 형성되는 마찰)을 통하여, 핀(648)을 통하여, 그리고 볼트(650)를 통하여 리액션 부재(82)와 베이스 부재(70) 사이로 전달된다(도 4, 도 6 및 도 15). 또한, 동력은 상기 동력 전달 부재(552)를 통하여 피스톤(108)과 베이스 부재(70) 사이로 전달된다. 이 때, 클러치 디스크(62)는 해제됨으로써 베이스 부재(70)에 대하여 자유로이 회전 가능하다.
축(24)을 회전시키고자 하면, 상기 밸브(36)를, 도 1에 나타낸 위치로부터, 축(24) 상의 통로(38)에 압력이 작용하게 되는 유체(공기) 공급 위치로 조작, 즉 전환한다. 이 유체 압력은 상기 씨일 어셈블리(244, 350, 450) 중의 하나에 의하여 형성된 반경 방향 내측 매니폴드 챔버로 유입된다. 높은 압력 하의 이 유체는 씨일 어셈블리를 통과하여 그 주위로 연장된 매니폴드 챔버로 이동한다. 씨일 어셈블리 외주부의 매니폴드 챔버는 상기 베이스 부재(70) 상의 통로(126)와 유체 연통 구조로 연결된다(도 6).
유체 압력은 상기 통로(126)로부터 상기 가변 체적 유체 챔버(120)로 유입된다. 이 유체 압력은 피스톤(108)을 우측방(도 5 및 도 6에서 볼 때)으로 밀어냄으로써 브레이크 디스크(60)로부터 멀어지도록 한다. 그에 따라, 피스톤(108) 상의 플랜지부(144)는 이동하여 클러치 디스크(62)와 맞물린다.
계속 회전 중인 상기 클러치 디스크(62)로부터 상기 피스톤(108) 상의 플랜지부(144)와 상기 베이스 부재(70) 상의 플랜지부(74)로 동력이 전달된다. 피스톤(108) 상의 플랜지부(144)에 가해지는 동력은, 베어링 또는 슬리브(566)를 통하여, 동력 전달 부재(552)(도 15)에 대하여 작용하게 된다. 베어링 또는 슬리브(566)가 갖는 재질적 유연성 및 탄성은 상기 클러치-브레이크 어셈블리(20) 해제 상태로부터 맞물림 상태로의 신속한 전환시에 있어 그 충격 부하를 흡수하고 진동을 최소화하는 역할을 한다. 이 때, 스프링(134)은 피스톤(108)에 의하여 베이스 부재(70) 쪽으로 더욱 가압된다.
클러치-브레이크 어셈블리(20)가 완전 맞물림 상태로 작동 중이면, 당해 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 클러치 디스크(62), 베이스 부재(70) 및 피스톤(108) 사이의 상대 회전은 발생하지 않는다. 그러나, 클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 이들 베이스 부재(70), 피스톤(108) 및 리액션 부재(82)는 상기 고정 브레이크 디스크(60)에 대해서는 자유로이 회전 가능하다.
동력은 상기 커넥터 어셈블리(180)를 통과하여 베이스 부재(70)로부터 축(24) 쪽으로 전달된다(도 7 및 도 8). 커넥터 어셈블리(180)를 통과하여 축(24)으로 전달된 동력은 축(24)을 회전시킴으로써, 당해 축에 연결된 상기 금속 스탬핑 프레스 같은 기계를 구동시키게 된다.
축(24)의 회전을 정지시키고자 하면, 상기 밸브(36)를 다시 조작함으로써 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 비맞물림 상태, 즉 해제 상태로 한다. 이 때, 피스톤 내 가변 체적 유체 챔버(120)는 통로(126)(도 6), 씨일 어셈블리(244, 350, 450) 및 축(24) 상의 통로(38)를 통하여 대기중으로 개방된다. 상기 가변 체적 유체 챔버(120)가 대기중으로 개방됨에 따라, 상기 스프링(134)은 피스톤(108)을 클러치 디스크(62)로부터 떨어져 브레이크 디스크(60) 쪽으로 밀어낸다. 그에 따라, 브레이크 디스크(60)로부터 전달된 동력은 클러치-브레이크 어셈블리(20) 및 축(24)의 회전을 정지시키게 된다.
본 발명은, 단독으로 또는 둘 이상의 조합 형태로 이용 가능한 다수의 특장점을 갖고 있다. 예컨대, 상기 커넥터 어셈블리(180)는 씨일 어셈블리(244, 350, 450) 중의 하나만으로, 또는 이들의 조합 형태로 사용할 도 있다. 커넥터 어셈블리(180) 없이 하나의 씨일 어셈블리(244, 350, 450)를 사용할 수도 있다.
베어링 또는 슬리브(566)를 상기 동력 전달 부재(552) 이외의 동력 전달 부재와 결합하여 사용할 수도 있다. 동력 전달 부재(552)는, 상기 베어링 또는 슬리브(566)와 함께 또는 이들 없이 사용할 수도 있다. 동력 전달 부재(552)는, 베어링 또는 슬리브(566)와 함께 또는 이들 없이 사용되느냐에 따라, 상기 스프링(138, 140)의 일측 선단면 주위로 연장되느냐 또는 한쪽으로 편심지느냐가 결정된다.
클러치-브레이크 어셈블리(20)는 도 17에 개략적으로 나타낸 방법 이외의 다른 방법으로 조립할 수도 있다. 물론, 상기 도 17에 나타낸 방법은, 본 명세서 상에 기재된 특정 구성과 다른 구성을 갖는 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 조립하는 데 사용할 수도 있다.
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클러치-브레이크 어셈블리는 맞물림 상태와 해제 상태 사이에서 작동 가능하다. 클러치-브레이크 어셈블리가 맞물림 상태일 때, 당해 클러치-브레이크 어셈블리는 구동 부재인 플라이휠로부터 종동 부재인 축으로 동력을 전달하게 된다. 클러치-브레이크 어셈블리가 해제 상태일 때는, 정지 부재로부터의 동력을 전달 받아 축의 회전을 정지시킨다. 해제 상태일 때, 상기 클러치-브레이크 어셈블리는, 축이 회전하지 못하도록 정지 부재와 축을 상호 연결시킨다.
즉. 본 발명의 클러치-브레이크 어셈블리에 따르면, 단일 어셈블리 형태이면서 클러치 및 브레이크 기능을 동시에 갖는 매우 독특한 효과를 얻을 수 있다.
즉. 본 발명의 클러치-브레이크 어셈블리에 따르면, 단일 어셈블리 형태이면서 클러치 및 브레이크 기능을 동시에 갖는 매우 독특한 효과를 얻을 수 있다.
Claims (47)
- 축(24)을 수용하는 중앙 개구부(78)를 갖는 베이스 부재(70)와;베이스 부재(70)와 연결되고, 베이스 부재(70)에 대하여 상대 이동함으로써, 상기 축(24)으로 전달되는 구동력의 발생원인 플라이휠(22)과 연결 가능한 클러치 면(154)과;베이스 부재(70)와 연결되고, 베이스 부재(70)에 대하여 상대 이동함으로써, 정지 부재(30)와 연결 가능한 브레이크 면(166)과;베이스 부재(70)와 연결되고, 베이스 부재(70)에 대하여 제 1 및 제 2 방향으로 이동 가능하며, 제 1 방향으로 이동하여 상기 클러치 면(154)에 대하여 마찰면(152)을 가압함으로써 클러치 면(154)과 베이스 부재(70) 사이로 동력을 전달하며, 제 2 방향으로 이동하여 상기 브레이크 면(166)에 대하여 마찰면(164)을 가압함으로써 브레이크 면(166)과 베이스 부재(70) 사이로 동력을 전달하는 피스톤(108)을 포함하여 구성되며, 동력을 전달하여 축(24)을 회전시키거나 그 회전을 억제하기 위한 클러치-브레이크 어셈블리 장치에 있어서,상기 베이스 부재(70) 및 축(24)과 결합함으로써 가압 유체의 유입 경로를 적어도 부분적으로 결정짓게 되며, 리테이너 부분(296)과, 이 리테이너 부분(296)에 대하여 상대 이동하여 상기 축(24)과 베이스 부재(70) 중 하나에 대하여 리테이너 부분(296)을 가압함으로써 축(24)과 베이스 부재(70) 중 하나에 대한 씨일 어셈블리 자신의 이동을 지연시키는 액츄에이터(298, 356, 502)와, 상기 리테이너 부분(296)과 액츄에이터(298, 356) 내로 연장되어 이들 리테이너 부분(296)과 액츄에이터(298, 356)를 함께 가압하는 액츄에이터 부재(310, 390)를 포함하는 씨일 어셈블리(244, 350, 450)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 클러치-브레이크 어셈블리.
- 제 1 항에 있어서,상기 리테이너 부분(296)과 축(24)은 금속재로 형성되며, 상기 액츄에이터(298)는 축(24)과 베이스 부재(70) 중 적어도 하나에 대하여 금속재 리테이너 부분(296)을 가압함으로써 이들 축(24)과 베이스 부재(70) 중 적어도 하나와 씨일 어셈블리(244) 사이에 금속끼리의 맞물림을 제공하는 것을 특징으로 하는 클러치-브레이크 어셈블리.
- 제 1 항에 있어서,상기 씨일 어셈블리(244) 상의 리테이너 부분(296)은 일방향으로 테이퍼지고, 역시 씨일 어셈블리(244) 상의 액츄에이터(298)는 이와 반대 방향으로 테이퍼지며, 씨일 어셈블리(244) 상의 액츄에이터(298) 및 리테이너 부분(296)은 함께 가압됨으로써 리테이너 부분(296)을 변형시키는 것을 특징으로 하는 클러치-브레이크 어셈블리.
- 제 1 항에 있어서,상기 씨일 어셈블리(350) 상의 외부 및 내부 씨일 링 홈(364, 368) 내에 배치된 씨일 링(422, 426)을 추가로 포함하여 구성되며, 상기 액츄에이터(356)는, 씨일 링 홈 크기를 감소시킴으로써, 상기 씨일 링(422)을 반경 방향 외측으로 확장시켜 상기 베이스 부재(70)와의 씨일 맞물림 상태로 만들며, 씨일 링(426)을 반경 방향 내측으로 확장시켜 상기 축(24)과의 씨일 맞물림 상태로 만드는 것을 특징으로 하는 클러치-브레이크 어셈블리.
- 제 1 항에 있어서,상기 피스톤(108)을 밀어부쳐 베이스 부재(70)에 대하여 제 1 방향과 제 2 방향 중 어느 한 방향으로 이동시키는 다수의 스프링(134)과; 피스톤(108)과 베이스 부재(70) 사이로 연장되어 이들 사이에 동력을 전달하는 부재로서, 상기 다수의 스프링(134) 중 하나 주위로 연장되어 적어도 그 일부를 감싸는 다수의 동력 전달 부재(552)를 추가로 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 클러치-브레이크 어셈블리.
- 제 5 항에 있어서,상기 피스톤(108)과 베이스 부재(70) 중 적어도 하나와 상기 동력 전달 부재(552)의 내측면 및 외측면 사이에 배치되어 피스톤(108)과 베이스 부재(70) 사이의 상대 운동을 원활히 하는 다수의 슬리브(566)를 추가로 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 클러치-브레이크 어셈블리.
- 제 1 항에 있어서,상기 피스톤(108)을 사이에 두고 베이스 부재(70) 반대쪽에 배치되며, 림 부분(104) 상에 다수의 개구부(638, 640, 642)를 갖는 리액션 부재(82)와; 이 리액션 부재(82)와 베이스 부재(70)를 상호 연결하는 부재로서, 상기 다수의 스프링(134)이 완전 신장 상태일 때도 리액션 부재(82)와 베이스 부재(70)를 상호 연결 가능한 일정 축 방향 범위에 걸친 나사부(652)를 구비한 다수의 볼트(650)를 추가로 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 클러치-브레이크 어셈블리.
- 제 1 항에 있어서,상기 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78) 내에 배치되며, 베이스 부재(70)에 대하여 상대 이동함에 따라, 베이스 부재(70)와 축(24)으로 하여금 베이스 부재(70)의 중심축을 회전 중심으로 하여 함께 회전하도록 하는 웨지 부재(182)를 추가로 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 클러치-브레이크 어셈블리.
- 제 1 항에 있어서,상기 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78) 내에 배치되며, 커넥터 어셈블리 자신을 작동시킴으로써 베이스 부재(70)와 축(24) 사이의 상대 이동을 억제하는 액츄에이터 부재(230)를 포함하는 커넥터 어셈블리(180)를 추가로 포함하며, 상기 씨일 어셈블리(244, 350, 450)는 베이스 부재(70) 상의 중앙 개구부(78) 내에 배치된 것을 특징으로 하는 클러치-브레이크 어셈블리.
- 제 9 항에 있어서,상기 커넥터 어셈블리(180)는 환형의 웨지 부재(182)를 포함하며, 상기 액츄에이터 부재(230)는 베이스 부재(70)에 대하여 환형의 웨지 부재(182)를 상대 이동시켜 커넥터 어셈블리(180)와 접촉함으로써 축(24)을 견고히 잡아주는 것을 특징으로 하는 클러치-브레이크 어셈블리.
- 제 1 항에 있어서,상기 피스톤(108)을 베이스 부재(70)에 대하여 상대적으로 밀어붙이는 다수의 스프링(134)과; 피스톤(108)과 베이스 부재(70) 사이로 연장되며, 상기 마찰면(152)이 클러치 면(154)에 대하여 가압되면 피스톤(108)으로부터 베이스 부재(70)로 동력을 전달하는 부재로서, 상기 다수의 스프링(134) 중 하나 주위로 연장되어 적어도 그 일부를 감싸는 다수의 동력 전달 부재(552)를 추가로 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 클러치-브레이크 어셈블리.
- 제 1 항에 있어서,상기 피스톤(108)과 베이스 부재(70) 사이로 연장되며, 상기 마찰면(152)이 클러치 면(154)에 대하여 가압되면 피스톤(108)과 베이스 부재(70) 사이에 동력을 전달하는 다수의 동력 전달 부재(552)와;동력 전달 부재(552)의 탄성 계수, 베이스 부재(70)의 탄성 계수 및 피스톤(108)의 탄성 계수보다 낮은 탄성 계수를 갖는 재질로 형성되며, 상기 피스톤(108)과 베이스 부재(70) 중 적어도 하나와 상기 동력 전달 부재(552) 사이에 배치된 다수의 슬리브(566)를 추가로 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 클러치-브레이크 어셈블리.
- 제 12 항에 있어서,상기 동력 전달 부재(552)는, 상기 브레이크 면(166)에 대하여 마찰면(152)이 가압되면 상기 피스톤(108)과 베이스 부재(70) 사이에 동력을 전달하는 것을 특징으로 하는 클러치-브레이크 어셈블리.
- 제 12 항에 있어서,상기 동력 전달 부재(552)는, 상기 피스톤(108)과 베이스 부재(70) 사이의 상대 이동이 원활하도록, 상기 슬리브(566) 상의 내측면(570)을 따라 활주 가능한 외측면(572)을 갖는 것을 특징으로 하는 클러치-브레이크 어셈블리.
- 제 12 항에 있어서,상기 동력 전달 부재(552)는 베이스 부재(70)에 고정 연결되며, 상기 슬리브(566)는 동력 전달 부재(552)와 피스톤(108) 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 클러치-브레이크 어셈블리.
- 제 12 항에 있어서,상기 동력 전달 부재(552), 베이스 부재(70) 및 피스톤(108)은 금속으로 형성되며, 상기 슬리브(566)는 탄성 중합체 재질로 된 것을 특징으로 하는 클러치 브레이크 어셈블리.
- 제 12 항에 있어서,상기 피스톤(108)을 베이스 부재(70)에 대하여 상대적으로 밀어붙이는 다수의 스프링(134)을 추가로 포함하며, 상기 동력 전달 부재(552)는 이들 다수의 스프링(134) 중 하나 주위로 연장되어 적어도 그 일부를 감싸는 것을 특징으로 하는 클러치-브레이크 어셈블리.
- 제 12 항에 있어서,상기 슬리브(566)는 다수의 동력 전달 부재(552) 중 하나 주위로 연장되어 적어도 그 일부를 감싸는 것을 특징으로 하는 클러치-브레이크 어셈블리.
- 제 1 항에 있어서,상기 피스톤(108)과 베이스 부재(70) 사이로 연장되며, 상기 마찰면(152)이 클러치 면(154)에 대하여 가압되면 피스톤(108)과 베이스 부재(70) 사이에 동력을 전달하는 다수의 동력 전달 부재(552)와;상기 동력 전달 부재(552) 중 하나를 적어도 부분적으로 감싸는 탄성 중합체 재질로서, 상기 피스톤(108)과 베이스 부재(70) 중 적어도 하나와 동력 전달 부재(552) 사이에 배치된 다수의 슬리브(566)를 추가로 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 클러치-브레이크 어셈블리.
- 제 19 항에 있어서,상기 동력 전달 부재(552)는, 상기 피스톤(108)과 베이스 부재(70) 사이의 상대 이동이 원활하도록, 상기 슬리브(566) 상의 내측면(570)을 따라 활주 가능한 외측면(572)을 갖는 것을 특징으로 하는 클러치-브레이크 어셈블리.
- 제 19 항에 있어서,상기 슬리브(566)는 피스톤(108)과 베이스 부재(70) 사이에 전달되는 동력의 영향으로 탄성 변형을 일으킴으로써 클러치-브레이크 어셈블리 작동 시의 충격적 부하를 완화시키는 것을 특징으로 하는 클러치-브레이크 어셈블리.
- 제 19 항에 있어서,상기 동력 전달 부재(552)는 베이스 부재(70)에 고정 연결되며, 상기 슬리브(566)는 동력 전달 부재(552)와 피스톤(108) 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 클러치-브레이크 어셈블리.
- 제 19 항에 있어서,상기 피스톤(108)을 베이스 부재(70)에 대하여 상대적으로 밀어붙이는 다수의 스프링(134)을 추가로 포함하며, 상기 동력 전달 부재(552)는 이들 다수의 스프링(134) 중 하나 주위로 연장되어 적어도 그 일부를 감싸는 것을 특징으로 하는 클러치-브레이크 어셈블리.
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