KR101380074B1 - 프리휠 클러치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내측 클램핑 트랙(2)과 외측 클램핑 트랙(3) 사이에 배치된 클램핑 바디(11)와 2개의 슬라이딩 디스크(1)를 포함하며, 상기 슬라이딩 디스크들은 내측 클램핑 트랙(2)에 인접한 내측 브래킷(4)과, 외측 클램핑 트랙(3)에 인접한 외측 브래킷(5)과, 상기 브래킷들(4, 5)을 연결하며 축방향으로 안쪽을 향하는 휨부(9)를 가진 중간 섹션(6)을 포함한다. 상기 휨부(9)는 외측 브래킷(5)에서부터 내측 브래킷(4)까지 연장되고, 바람직하게는 상기 휨부의 최대 스탬핑 깊이(T)가 중간 섹션(6)의 벽 두께(D)보다 작다.

클램핑 바디, 클램핑 트랙, 슬라이딩 디스크, 브래킷, 휨부, 중간 섹션

Description

프리휠 클러치 {FREEWHEEL CLUTCH}

본 발명은 내측 클램핑 트랙과 외측 클램핑 트랙 사이에 배치된 클램핑 바디와, 역시 내측 클램핑 트랙과 외측 클램핑 트랙 사이의 환형 챔버 내에 배치된, 레이디얼 베어링에 사용되는 슬라이딩 디스크를 포함하는 프리휠 클러치에 관한 것이다.

청구항 제1항의 전제부에 따른 프리휠 클러치는 예컨대 US 6,863,164 B2로부터 공지되어 있다. 이 프리휠 클러치는 내측 클램핑 트랙에 인접하는 브래킷과, 외측 클램핑 트랙에 인접하는 브래킷과, 상기 브래킷들을 연결하는 중간 섹션을 가진 슬라이딩 디스크를 포함하고 있다. 중간 섹션 내부에는 축방향으로 안쪽을 향하는 휨부가 형성되어 있고, 이 휨부는 슬라이딩 디스크의 브래킷들 중 하나를 보강한다. 그럼으로써 프리휠 클러치의 작동 시 슬라이딩 디스크의 탄성 변형이 방지된다.

본 발명의 목적은, 축방향 필요 공간과 반경방향 하중 용량 사이의 매우 유리한 비율을 특징으로 하는 슬라이딩 디스크를 구비한 프리휠 클러치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라 청구항 제1항의 특징들을 가진 프리휠 클러치에 의해 달성된다. 상기 프리휠 클러치는 다수의 클램핑 바디와 2개의 슬라이딩 디스크를 포함하며, 상기 슬라이딩 디스크들은 각각 안쪽을 향하는, 즉 클램핑 바디로부터 먼 쪽을 향하는 휨부를 갖는다. 상기 휨부는 외측 클램핑 트랙에 인접하는, 슬라이딩 디스크의 외측 브래킷에서부터 내측 클램핑 트랙에 인접하는, 슬라이딩 디스크의 내측 브래킷까지 연장된다. 다시 말해, 상기 브래킷들을 연결하는, 슬라이딩 디스크의 중간 섹션 전체가 휨부로 형성되어 있다. 여기서 휨부라 함은, 클램핑 바디의 방향으로 화살표 형태로 가늘어지는 부분 섹션들을 가진 횡단면 형상과 같이 완전히 구부러진 연장부를 의미한다. 적어도 1개의 직선 부분 섹션과 적어도 1개의 구부러진 부분 섹션이 조합된, 슬라이딩 디스크의 중간 섹션의 횡단면 형상도 휨부의 개념에 포함된다.

슬라이딩 디스크의 가장 바깥쪽에 놓인 표면, 즉 클램핑 바디로부터 멀리 떨어진 표면과 중간 섹션에서 안쪽으로 가장 많이 휘어진 외부면 사이의 축방향 간격을 "스탬핑 깊이"라 한다. 상기 스탬핑 깊이는 중간 섹션의 벽 두께보다 작은 것이 바람직하다. 그럼으로써, 슬라이딩 디스크의 내측 브래킷과 외측 브래킷을 가로지르며 상기 브래킷들 사이에서 완전히 중간 섹션의 내부에서 연장하는 적어도 1개의 반경방향 선이 존재하게 된다. 따라서 슬라이딩 디스크의 중간 섹션은 큰 축방향 설치 공간을 필요로 하지 않는 것을 특징으로 한다. 그와 동시에, 반경방향으로 측정된 전체 높이에 걸쳐 뻗어 있는 중간 섹션의 휨부에 의해 반경방향으로 슬라이딩 디스크의 탄성력이 제공된다. 프리휠 클러치에 작용하는 레이디얼 하중이 아무리 높아도 슬라이딩 디스크의 소성 변형은 그리 크지 않다. 또한, 슬라이딩 디스크의 전체 중간 섹션이 탄성을 갖도록 설계됨에 따라, 슬라이딩 디스크의 압축 시 반경방향으로 내측 브래킷과 외측 브래킷의 각위치의 변화는 아주 미미하다는 장점이 있다. 슬라이딩 디스크에 레이디얼 하중이 가해져도 슬라이딩 디스크의 브래킷들은 각각의 클램핑 트랙에 완전히 접촉된 상태로 유지된다. 그럼으로써 슬라이딩 디스크와 클램핑 트랙들 사이에 낮게 유지되는 접촉압은 특히 마모 특성과 관련하여 긍적적으로 작용한다.

내측 브래킷과 외측 브래킷 사이에 배치된 슬라이딩 디스크의 중간 섹션은 클램핑 트랙들에 직교하여 뻗은 반경방향 선에 대한 상이한 경사도를 갖는 영역들을 포함한다. 바람직하게는 중간 섹션의 어느 영역에서도 경사도가 30°를 넘지 않고, 특히 20°를 넘지 않으며, 예컨대 최대 10°이다. 따라서 슬라이딩 디스크의 중간 섹션은 연속적으로 평평한 중간 섹션을 갖는 종래의 슬라이딩 디스크에 비해 단지 축방향으로 조금 증가된 설치 공간을 필요로 할 뿐이다. 그와 동시에, 슬라이딩 디스크의 강성 및 소성 붕괴 하중이 훨씬 더 증가한다. 중간 섹션의 가장 바깥쪽에 놓인 영역, 즉 클램핑 바디로부터 멀리 떨어진 영역과 중간 섹션에서 가장 안쪽에 놓인 영역 사이의 최대 축방향 오프셋, 간단히 말해서 "스탬핑 깊이"는 바람직하게 중간 섹션의 벽 두께의 절반보다 크지 않다. 바람직한 실시예에서 프리휠 클러치의 축방향으로 중간 섹션의 전체 치수는 슬라이딩 디스크의 축방향 전체 폭의 절반보다 작다.

슬라이딩 디스크의 중간 섹션은 바람직하게, 클램핑 트랙들을 수직으로 교차하는 반경방향 선에 대해 상이한 방향으로 기울어지게 배치된 정확히 2개의 부분 섹션, 즉 내측 브래킷에 인접하는 1개의 내측 부분 섹션과 외측 브래킷에 인접하는 1개의 외측 부분 섹션으로 구성된다. 상기 부분 섹션들 각각의 반경방향으로 측정된 높이가 슬라이딩 디스크의 전체 높이의 적어도 1/3에 해당하는 경우에 슬라이딩 디스크의 매우 바람직한 기계적 특성, 특히 탄성이 획득될 수 있다.

제1 실시예에 따르면, 슬라이딩 디스크의 중간 섹션의 부분 섹션들의 횡단면은 각각 직선으로 형성된다. 이때, 상기 부분 섹션들 사이의 각도는 적어도 150°, 예컨대 160°이다.

제2 실시예에 따르면, 슬라이딩 디스크의 중간 섹션의 횡단면이 만곡된 연장부를 포함한다. 이 경우, 중간 섹션의 최소 곡률 반경은 슬라이딩 디스크의 전체 높이의 적어도 절반에 상응한다.

하기에서는 도면을 참고로 본 발명의 더 많은 실시예들을 상세히 설명한다.

도1은 프리휠 클러치의 슬라이딩 디스크의 횡단면도이다.

도2는 도1에 따른 슬라이딩 디스크가 탄성 변형된 상태를 도시한 도면이다.

도3은 프리휠 클러치의 슬라이딩 디스크의 제2 실시예를 도시한 도면이다.

도4는 프리휠 클러치의 슬라이딩 디스크의 제3 실시예를 도시한 도면이다.

도5는 도1에 따른 슬라이딩 디스크 및 도4에 따른 슬라이딩 디스크를 구비한 프리휠 클러치의 부분도이다.

도6은 도3에 따른 슬라이딩 디스크 및 도4에 따른 슬라이딩 디스크를 구비한 프리휠 클러치의, 도5와 유사한 도면이다.

도1에는 소위 시그마 프로파일을 갖는 슬라이딩 디스크(1)의 횡단면이 도시되어 있다. 슬라이딩 디스크(1)는 상세히 도시되지 않은 클램핑 바디 프리휠 클러치의 일부분으로서, 그의 기본 기능은 예컨대 US 6,863,164 B2에 공지되어 있다. 도1에는 내측 클램핑 트랙(2)과 외측 클램핑 트랙(3)만 도시되어 있다. 슬라이딩 디스크(1)의 전체 높이(H)는 내측 클램핑 트랙(2)과 외측 클램핑 트랙(3) 사이의 반경방향 간격에 상응한다. 축방향으로 측정한 슬라이딩 디스크(1)의 치수를 전체 폭(B)이라 한다. 슬라이딩 디스크(1)의 시그마 프로파일은 내측 클램핑 트랙(2)에 인접하는 내측 브래킷(4)과, 외측 클램핑 트랙(3)에 인접하는 외측 브래킷(5) 그리고 상기 브래킷들(4, 5)을 연결하는 꺾인 중간 섹션(6)으로 구성된다. 2개의 부분 섹션(7, 8)으로 형성된 중간 섹션(6)의 꺾인 형상은 축방향으로 안쪽을 향하는 휨부(9)를 형성한다. 슬라이딩 디스크(1)의 축방향 내부 측면은 도1에 따른 구성에서 중간 섹션(6)의 우측에 놓인다. 슬라이딩 디스크(1)의 외부 측면(도 1에서 좌측)에서 볼때, 휨부(9)는 오목한 형상을 갖는다. 상기 휨부(9)는 전체 중간 섹션(6)에 걸쳐서 외측 브래킷(5)에서부터 내측 브래킷(4)까지 연장된다.

슬라이딩 디스크(1)의 외부 측면에 접하며 클램핑 트랙들(2, 3)에 직교하여 연장되는 반경방향 선(RL)은 2개 지점, 즉 내측 브래킷(4)으로의 전이부와 외측 브래킷(5)으로의 전이부에서 각각 중간 섹션(6)에 접촉된다. 상기 반경방향 선(RL)으로부터 중간 섹션(6)의 외측 표면까지의 최대 간격을 최대 스탬핑 깊이(T)라 한 다. 최대 스탬핑 깊이(T)는 슬라이딩 디스크(1)가 물리적으로 하중을 받지 않는 상태와 관련이 있다. 도1에 따른 실시예에서는 최대 스탬핑 깊이(T)의 위치가 내측 클램핑 트랙(2)과 외측 클램핑 트랙(3) 사이의 중간에 놓인다. 이 실시예에서 최대 스탬핑 깊이(T)는 중간 섹션(6)의 벽 두께(D)의 거의 절반에 달한다. 각각 직선으로 형성된 부분 섹션들(7, 8)은 반경방향 선(RL)에 대해 상이한 방향으로 10°의 각(α) 만큼 기울어지게 배치됨에 따라, 상기 부분 섹션들(7, 8) 사이의 각은 160°가 된다.

벽 두께(D)의 약 1.5배인 중간 섹션(6)의 축방향 치수는 "M"으로 표시되어 있으며, 슬라이딩 디스크(1)의 전체 폭(B)의 약 40%에 달한다. 중간 섹션(6)의 벽 두께(D)는 비절삭 방식으로 성형된 박판부로서 제조된 슬라이딩 디스크(1)의 브래킷들(4, 5)의 벽 두께(S)보다 약간 더 두껍다. 브래킷들(4, 5)의, 중간 섹션(6) 반대편에 놓인 단부면들에서 클램핑 트랙들(2, 3)에 접하는 영역은 전체 높이(H)의 2% 내지 5%에 달하는 곡률 반경(R1)으로 라운딩된다. 브래킷(4, 5)과 중간 섹션(6) 사이의 전이 영역에서 슬라이딩 디스크(1)의 내부 측면의 곡률 반경(R2)은 이와 같은 크기 범위 내에 놓인다. 슬라이딩 디스크(1)의, 상기 영역 맞은편에 놓인 외부 측면에서는 곡률 반경(R3)이 전체 높이(H)의 10% 내지 15%에 달한다.

도2에는 물리적 하중을 받아 탄성 변형된 형태의 슬라이딩 디스크(1)가 도시되어 있으며, 여기서는 도1에 따른 구성에 비해 내측 클램핑 트랙(2)이 외측 클램핑 트랙(3)의 방향으로 벽 오프셋(W) 만큼 변위되어 있다. 물리적으로 하중이 가해지지 않은, 도1에 따른 구성에 상응하는 상태의 내측 클램핑 트랙(2) 및 슬라이 딩 디스크(1)의 윤곽들이 도2에 파선으로 도시되어 있다. 도2에서 볼 수 있듯이, 슬라이딩 디스크(1)의 상당한 변형에도 불구하고 브래킷들(4, 5)은 계속 클램핑 트랙들(2, 3)에 완전히 접해 있다. 도2에 따른, 물리적 하중을 받은 중간 섹션(6)의 축방향 치수(M')는 물리적 하중을 받지 않은 상태의 중간 섹션(6)의 축방향 치수(M)보다 단 10% 정도 더 클 뿐이다. 슬라이딩 디스크(1)의 탄성 변형은 다른 부품들, 특히 도1과 도2에는 도시되지 않은, 양 단부면에 각각 1개의 슬라이딩 디스크(1)가 부착된 리테이너의 허용되지 않는 하중을 야기하지는 않는다.

도3에 따른 실시예는, 중간 섹션(6)이 비대칭으로 형성되는 점에서 도1 및 도2와 차이가 있다. 내측 브래킷(4)에 연결되는 중간 섹션(6)의 부분 섹션(7)은 슬라이딩 디스크(1)의 전체 높이(H)의 57%에 걸쳐 연장된다. 외측 브래킷(5)에 연결되는 중간 섹션(6)의 부분 섹션(8)이 전체 높이(H)의 나머지 43%를 차지한다. 후자의 부분 섹션(8)이 반경방향 선(RL)에 대해 10°만큼 기울어지게 놓임으로써, 부분 섹션들(7, 8) 사이에 대략 160°이상의 각도가 형성된다.

도4에 따른 실시예에서는 중간 섹션(6)이 전체적으로 오목하게 만곡되는데, 이때 곡률 반경(R)이 슬라이딩 디스크(1)의 전체 높이(H)보다 더 크다. 본 실시예의 경우 스탬핑 깊이(T)가 최대인 위치는 슬라이딩 디스크(1)의 전체 높이(H)를 48:52의 비율로 나누며, 이때 곡률 반경(R)은 외측 브래킷(5)의 방향으로 가면서 약간 감소한다. 이와 달리, 만곡된 중간 섹션(6)의 횡단면이 완전히 대칭을 이루는 형상도 가능하다.

도5와 도6에는 전술한 실시예들에 따른 슬라이딩 디스크(1)가 설치된 상태들 이 도시되어 있다. 각각 리테이너(12) 내에 형성된 클램핑 바디(11)를 포함하는 프리휠 클러치(10)의 부분 단면도를 볼 수 있다. 그 밖에도, 클램핑 바디(11)의 탄성 작용에 사용되는 스프링 클립(13)을 볼 수 있다. 슬라이딩 디스크(1)는 리테이너(12)의 단부면들 위로 스냅-온되고, 상기 리테이너는 그곳에 각각 1개의 에지 스트립(14)을 갖는다. 도5와 도6의 좌측 반부에 각각 도4에 따른 슬라이딩 디스크(1)가 도시되어 있다. 비교를 위해, 우측 반부에는 도1과 도2에 따른 슬라이딩 디스크(1)(도5) 및 도3에 따른 슬라이딩 디스크(1)(도6)를 도시하였다. 중간 섹션(6)이 꺾여 있는 슬라이딩 디스크(1)(도1 내지 도3)는 제조 기술적으로 장점을 제공하는 한편, 연속적으로 내측을 향해 만곡된 중간 섹션(6)을 가진 슬라이딩 디스크(도4)는 더욱 최적화된 기계적 특성을 갖는 특징이 있다.

<도면 부호 리스트>

1: 슬라이딩 디스크

2: 내측 클램핑 트랙

3: 외측 클램핑 트랙

4: 내측 브래킷

5: 외측 브래킷

6: 중간 섹션

7: 부분 섹션

8: 부분 섹션

9: 휨부

10: 프리휠 클러치

11: 클램핑 바디

12: 리테이너

13: 스프링 클립

14: 에지 스트립

α: 각도

B: 축방향 전체 폭

D: 벽 두께

H: 전체 높이

M, M': 중간 섹션의 축방향 치수

R: 곡률 반경

R1, R2, R3: 곡률 반경

RL: 반경방향 선

S: 벽 두께

T: 최대 스탬핑 깊이

W: 벽 오프셋

Claims (10)

1. 내측 클램핑 트랙(2)과 외측 클램핑 트랙(3) 사이에 배치된 클램핑 바디(11)와 2개의 슬라이딩 디스크(1)를 포함하는 프리휠 클러치이며, 상기 슬라이딩 디스크들은 내측 클램핑 트랙(2)에 인접한 내측 브래킷(4)과, 외측 클램핑 트랙(3)에 인접한 외측 브래킷(5)과, 상기 브래킷들(4, 5)을 연결하며 축방향으로 안쪽을 향하는 휨부(9)를 가진 중간 섹션(6)을 포함하는, 프리휠 클러치에 있어서,

   상기 휨부(9)는 외측 브래킷(5)에서부터 내측 브래킷(4)까지 연장되고,

   클램핑 트랙들(2, 3)에 직교하여 뻗은 반경방향 선(RL)에 대한 중간 섹션(6)의 최대 경사도는 30°를 넘지 않는 것을 특징으로 하는 프리휠 클러치.
2. 제1항에 있어서, 상기 휨부(9)의 최대 스탬핑 깊이(T)가 중간 섹션(6)의 벽 두께(D)보다 작은 것을 특징으로 하는 프리휠 클러치.
3. 삭제
4. 제2항에 있어서, 중간 섹션(6)은 그의 벽 두께(D)의 절반을 넘지 않는 최대 스탬핑 깊이(T)만큼 축방향 안쪽으로 휘어진 것을 특징으로 하는 프리휠 클러치.
5. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 중간 섹션(6)의 축방향 치수(M)는 슬라이딩 디스크(1)의 축방향 전체 폭(B)의 절반보다 작은 것을 특징으로 하는 프리휠 클러치.
6. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간 섹션(6)은 축방향 내측을 향하는 2개의 부분 섹션(7, 8), 즉 내측 브래킷(4)에 인접하는 1개의 내측 부분 섹션(7)과 외측 브래킷(5)에 인접하는 1개의 외측 부분 섹션(8)으로 구성되고, 상기 부분 섹션들(7, 8) 각각은 반경방향으로 측정된 높이가 슬라이딩 디스크(1)의 전체 높이(H)의 적어도 1/3에 해당하는 것을 특징으로 하는 프리휠 클러치.
7. 제6항에 있어서, 슬라이딩 디스크(1)의 중간 섹션(6)의 부분 섹션들(7, 8)의 횡단면이 각각 직선으로 형성된 것을 특징으로 하는 프리휠 클러치.
8. 제7항에 있어서, 상기 부분 섹션들(7, 8) 사이의 각도는 적어도 150°인 것을 특징으로 하는 프리휠 클러치.
9. 제6항에 있어서, 슬라이딩 디스크(1)의 중간 섹션(6)의 부분 섹션들(7, 8)의 횡단면이 호 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 프리휠 클러치.
10. 제9항에 있어서, 부분 섹션들(7, 8)의 최소 곡률 반경(R)은 슬라이딩 디스크(1)의 전체 높이(H)의 적어도 절반에 상응하는 것을 특징으로 하는 프리휠 클러치.

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