KR101770980B1 - 토크 제한 조립체 - Google Patents

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KR101770980B1
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limiting assembly
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티모시 제이. 헤이건
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생-고뱅 퍼포먼스 플라스틱스 코포레이션
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Abstract

토크 제한 조립체가 개시되고 대체로 원통형 베어링 및 대체로 원통형 베어링 주위에 배치되는 공차링을 포함한다. 토크 제한 조립체는 내부 및 외부 구성요소 사이에 설치되고 회전 가능하게 결합된다. 한계 토크, T가 초과되면 토크 제한 조립체는 적어도 하나의 내부 및 외부 구성요소에 대하여 회전된다.

Description

토크 제한 조립체{TORQUE LIMITING ASSEMBLY}
본 발명은 포괄적으로 베어링 조립체, 및 특히 토크 제한 조립체에 관한 것이다.
본 발명은 토크 제한 조립체에 관한 것이고, 토크 제한자는 원통부를 가지는 제1 부품 및 원통부가 위치하는 원통형 구멍을 가지는 제2 부품인 어셈블리 부품들 사이에 억지 끼워 맞춤을 제공한다. 특히, 본 발명은 원통형 요소 예컨대 축 및 축 주위에 설치되는 외부 구성요소 사이에 제한된 억지 끼움을 제공하는 토크 제한 조립체에 관한 것이다.
토크 제한자는 일반적으로 축 주위에 설치되는 슬립 부재를 포함한다. 또 다른 부재는 슬립 부재 주위에 설치되고 구멍의 내부 벽과 체결된다. 구멍에 형성되는 축 및 구성요소는 토크 한계를 초과할 때까지 함께 회전된다. 토크 한계가 초과되면, 축은 슬립 부재 내부에서 활주한다.
축 및 축 상에 설치된 구성요소 사이 각진 이동을 제한하는 토크 제한 조립체에 대한 지속적인 개선이 요구된다.
본 발명은 첨부도면을 참조함으로써 이해가 용이하고 다음의 특징부 및 이점들이 명백하여 질 것이다.
도 1은 실시태양에 의한 토크 제한 조립체의 단부 평면도이다.
도 2는 실시태양에 의한 토크 제한 조립체의 도 1의 원 A 영역의 확대 단부 평면도이다.
도 3은 실시태양에 의한 토크 제한 조립체의 단부 평면도이다.
도 4는 실시태양에 의한 토크 제한 조립체의 단면도이다.
도 5는 실시태양에 의한 회전 조립체에 배치되는 토크 제한 조립체의 단면도이다.
다른 도면들에서 동일 도면 부호를 사용하는 것은 유사하거나 동일한 요소들을 나타내는 것이다.
상기 설명은 베어링 조립체, 특히, 공기조화기의 압출기 조립체 내부에서 압출기 축 및 압출기 풀리에 형성되는 구멍 사이에 설치되는 토크 제한 조립체에 관한 것이다. 일 양태에서, 토크 제한 조립체는 압출기 축 주위에 끼워지고, 이후 압출기 풀리가 토크 제한 조립체 주위에 설치된다. 달리, 토크 제한 조립체는 풀리에 형성된 구멍에 삽입되고 압출기 축은 토크 제한 공차링을 통해 삽입된다.
전형적인 설치에서, 토크 제한 조립체는 내부 및 외부 구성요소 사이에서 제한된 억지 끼워 맞춤을 제공한다. 따라서, 내부 및 외부 구성요소들은 정적으로 결합되고 함께 회전된다. 내부 및 외부 구성요소들 사이 토크가 억지 끼워 맞춤력보다 크게 되면, 내부 및 외부 구성요소들은 서로에 대하여 회전된다. 내부 및 외부 구성요소들 간의 토크가 억지 끼워 맞춤력보다 작게 되면, 두 요소들은 서로 재-체결된다.
본원에 기재된 하나 이상의 실시태양들에 의한 토크 제한 공차링은 금속 기판 및 여기에 배치되는 베어링 재료를 가지는 베어링을 포함한다. 공차링은 베어링을 둘러싸고 공차링 몸체에서 반경방향으로 외향 연장되는 다수의 돌출부들을 포함한다. 토크 제한 조립체는 내부 구성요소, 예를들면, 축 상에 또는 외부 구성요소, 예를들면, 풀리에 형성되는 구멍 내부에 설치된다. 작동 토크가 한계값을 초과하면 축은 풀리에 대하여 전환되고 베어링 내부에서 활주된다.
먼저 도 1 내지 3을 참고하면, 토크 제한 조립체가 도시되고 포괄적으로 도면부호 100으로 표기된다. 도 4는 토크 제한 조립체 (100)의 단면도이다.
도 1 내지 4에 도시된 바와 같이, 토크 제한 조립체 (100)는 대략 원통형 몸체 (104)를 가지는 베어링 (102)을 포함한다. 몸체 (104)는 측벽 (106)을 포함하고, 이는 제1 축 단부 (108) 및 제2 축 단부 (110)를 포함한다. 틈 (112), 예를들면, 제1 틈이, 몸체 (104) 측벽 (106)에 형성된다. 틈 (112)은 몸체 (104) 측벽 (106)의 축 전장을 따라 연장되어 베어링 (102)에 분할부를 형성한다.
특정 양태에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 베어링 (102)은 기판 (114) 및 고분자층 (116)을 가지는 적층체를 포함한다. 특정 양태에서, 기판 (114)은 금속을 포함한다. 베어링 (102)은 도시된 바와 같이 원통형으로 형성되고 내부 축 접촉면 (118)을 포함한다. 내부 축 접촉면 (118)은 고분자층 (116)으로 구성된다. 특정 양태에서, 적층체는 금속 기판 상의 불소고분자 적층체를 포함한다. 불소고분자는 기계적 부착 또는 불소고분자 핫멜트 접착제로 기판에 부착된다. 예시적 실시태양에서, 불소고분자는, 예를들면, PTFE를 포함하고, 기판은, 예를들면, 알루미늄, 강재, 청동, 구리 또는 이들의 합금을 포함한다. 특정 실시태양들에서, 적층체는 실질적으로 납을 포함하지 않는다.
특정 양태에서, 고분자층 (116)은 하나 이상의 충전제 예컨대 흑연, 유리, 방향족 폴리에스테르 (EKONOL®), 청동, 아연, 질화붕소, 카본 및/또는 폴리이미드를 포함한다. 또한, 일 양태에서, 고분자층 (116)은 흑연 및 폴리에스테르 충전제 모두를 포함한다. 고분자 예컨대 PTFE에서 이들 각각의 충전제 농도는 1% 이상, 5% 이상, 10% 이상, 20% 이상 또는 25중량% 이상이다. 추가 층들, 예컨대 금속 및 불소고분자 사이, 또는 불소고분자에 매몰된 청동 메쉬 또한 사용된다.
이러한 재료들의 예시로는 Saint-Gobain Performance Plastics Inc. 에서 입수되는 NORGLIDE® 제품 계열을 포함한다. 적합한 NORGLIDE 제품 예시로는 NORGLIDE PRO, M, SM, T 및 SMTL을 포함한다. 다른 양태에서, 베어링 (102)은 자기 윤활성 금속 베어링 재료를 포함한다.
특정 양태에서, 베어링 (102)에서 고분자층 (116) 두께는 베어링 (102) 원주 주위에 따라 변할 수 있다. 다른 양태에서, 고분자층 (116)은 기판 (114) 상에서 실질적으로 균일하다. 특정 양태에서, 고분자층 (116)은 두께, TPL을 가지고 TPL 은 ≥ 30 μm, 예컨대 ≥ 50 μm, ≥ 75 μm, 또는 ≥ 100 μm일 수 있다. 또한, TPL 은 ≤ 250 μm, 예컨대 ≤ 200 μm, 또는 ≤ 150 μm일 수 있다. 이러한 양태에서, TPL 은 본원에 기재된 임의의 TPL 최고 및 최소 값들을 포함한 범위에 있을 수 있다.
예를들면, TPL 은 ≥ 30 μm 및 ≤ 250 μm, 예컨대 ≥ 30 μm 및 ≤ 200 μm, 또는 ≥ 30 μm 및 ≤ 150 μm일 수 있다. 또한, TPL 은 ≥ 50 μm 및 ≤ 250 μm, 예컨대 ≥ 50 μm 및 ≤ 200 μm, 또는 ≥ 50 μm 및 ≤ 150 μm일 수 있다. 또한, TPL 은 ≥ 75 μm 및 ≤ 250 μm, 예컨대 ≥ 75 μm 및 ≤ 200 μm, 또는 ≥ 75 μm 및 ≤ 150 μm일 수 있다. 또한, TPL 은 ≥ 100 μm 및 ≤ 250 μm, 예컨대 ≥ 100 μm 및 ≤ 200 μm, 또는 ≥ 100 μm 및 ≤ 150 μm일 수 있다.
다른 양태에서, 기판 (114)은 두께, TM을 가지고 TM 은 ≥ 100 μm, 예컨대 ≥ 150 μm, ≥ 200 μm, 또는 ≥ 250 μm. 또한, TM 은 ≤ 5.0 mm, 예컨대 ≤ 4.0 mm, 또는 ≤ 2.0 mm일 수 있다. 이러한 양태에서, TM 은 본원에 기재된 임의의 TM 최고 및 최소 값들을 포함한 범위에 있을 수 있다. 예를들면, TM 은 ≥ 100 μm 및 ≤ 5.0 mm, 예컨대 ≥ 100 μm 및 ≤ 4.0 mm, 또는 ≥ 100 μm 및 ≤ 2.0 mm일 수 있다. 또한, TM 은 ≥ 150 μm 및 ≤ 5.0 mm, 예컨대 ≥ 150 μm 및 ≤ 4.0 mm, 또는 ≥ 150 μm 및 ≤ 2.0 mm일 수 있다. 또한, TM 은 ≥ 200 μm 및 ≤ 5.0 mm, 예컨대 ≥ 200 μm 및 ≤ 4.0 mm, 또는 ≥ 200 μm 및 ≤ 2.0 mm일 수 있다. 또한, TM 은 ≥ 250 μm 및 ≤ 5.0 mm, 예컨대 ≥ 250 μm 및 ≤ 4.0 mm, 또는 ≥ 250 μm 및 ≤ 2.0 mm일 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 베어링 (102)은 베어링 (102) 제1 축 단부 (108)에서 연장되는 제1 플랜지 (120) 및 제2 축 단부 (110)에서 연장되는 제2 플랜지 (122)를 포함한다. 각각의 플랜지 (120, 122)는 베어링 (102) 제1 또는 제2 축 단부 (108, 110)에서 예를들면, 베어링 (102) 중심으로부터 반경방향으로 외향 연장되는 제1 부위 (124)를 포함한다. 또한, 각각의 플랜지 (120, 122)는 토크 제한 조립체 (100) 중심 축 (128) (도 1에 도시)에 평행하게 축 방향으로 연장되는 제2 부위 (126)를 포함한다. 특정 양태에서, 제1 플랜지 (120)는 베어링 (102) 제1 축 단부 (108) 주위에 형성되는 제1 공차링 포켓 (130)을 포함하고 제2 플랜지 (122)는 베어링 (102) 제2 축 단부 (110) 주위에 형성되는 제2 공차링 포켓 (132)을 포함한다.
토크 제한 조립체 (100)는 베어링 (102) 주위에 설치되어 이와 체결되는 공차링 (150)을 더욱 포함한다. 공차링 (150)은 대략 원통형 몸체 (152)를 포함하고 이는 측벽 (154)을 포함한다. 측벽 (154)은 제1 축 단부 (156) 및 제2 축 단부 (158)를 포함한다. 또한, 측벽 (154)은 미성형부 (160)을 포함하고 다수의 돌출부들 (162)은 미성형부 (160)로부터 반경방향으로, 예를들면, 반경방향으로 외향 연장된다.
다른 양태에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 베어링 (102)은 공차링 (150) 주위에 설치되어 접촉면 (118)은 외부 접촉면이고 공차링 (150)은 반경방향으로 내향 연장되는 돌출부들 (162)을 가진다.
돌출부들 (162)은 반경방향으로 내향 또는 반경방향으로 외향 연장되는 어느 하나의 양태에서, 각각의 돌출부 (162)는 미성형부 (160)에서 연장되고 각각의 돌출부 (162)는 공차링 (150)의 미성형부 (160)에 의해 둘러싸인다.
도 1 내지 3에 표기된 바와 같이, 공차링 (150)은 틈 (164), 예를들면, 공차링 (150) 측벽 (154)에 형성된 제2 틈을 포함한다. 틈 (164)은 측벽 (154)의 축 전장을 따라 연장되어 공차링 (150)에서 분할부를 형성한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 공차링 (150) 제1 축 단부 (156)가 베어링 (102) 제1 축 단부 (108)에 형성된 제1 공차링 포켓 (130)에 끼워지고 공차링 (150) 제2 축 단부 (158)가 베어링 (102) 제2 축 단부 (110)에 형성된 제2 공차링 포켓 (132)에 끼워지도록 공차링 (150)이 베어링 (102)에 설치된다. 또한, 공차링 (150)의 미성형부 (160)는 베어링 (102)의 금속 기판 (116)과 체결한다.
도시된 바와 같이, 공차링 (102)이 베어링 (102)의 제1 및 제2 플랜지들 (120, 122) 사이에 축 방향으로 고정된다. 또한, 공차링 (150)의 제1 축 단부 (156)는 베어링 (102)의 제1 플랜지 (120) 제1 부위 (124)와 체결 또는 인접하고 공차링 (150)의 제2 축 단부 (158)는 베어링 (102)의 제2 플랜지 (122) 제1 부위 (124)와 체결 또는 인접한다. 제1 플랜지 (120) 제2 부위 (126)는 공차링 (150) 제1 축 단부 (156) 위로 접히고 제2 플랜지 (122) 제2 부위 (126)는 공차링 (150) 제2 축 단부 (158) 위로 접힌다.
특정 양태에서, 공차링 (150) 축 단부들 (156, 158)은 베어링 (102) 플랜지들 (122, 124)에 고정된다. 예를들면, 플랜지들 (122, 124) 각각은 공차링 (150) 각자의 축 단부 (156, 158)에 구부려 밀착된다. 또한, 각각의 플랜지 (122, 124)는 공차링 (150) 각자의 축 단부 (156, 158)에 용접된다.
재차 도 1 및 3을 참조하면, 베어링 (102)에 형성된 틈 (112)은 토크 제한 조립체 (100) 중심을 통과하고 토크 제한 조립체 (100)를 양분하는 기준 축 (170)으로부터 측정될 때 원주 지점, CL1에 위치한다. CL1 은 45° 및 135°을 포함하고 이들 사이, 예컨대 50° 및 130° 을 포함하고 이들 사이, 55° 및 125° 을 포함하고 이들 사이, 60° 및 120° 을 포함하고 이들 사이, 65° 및 115° 을 포함하고 이들 사이, 70° 및 110° 을 포함하고 이들 사이, 75° 및 105° 을 포함하고 이들 사이, 80° 및 100° 을 포함하고 이들 사이, 또는 85° 및 95° 을 포함하고 이들 사이 범위에 있을 수 있다. 다른 양태에서, CL1 은 실질적으로 90°이다.
도시된 바와 같이, 공차링 (150)에 형성되는 틈 (164)은 기준 축 (170)으로부터 측정될 때 원주 지점, CL2에 위치한다. 특정 실시태양들에서, CL2 는 225° 및 315° 을 포함하고 이들 사이, 예컨대 230° 및 310° 을 포함하고 이들 사이, 235° 및 305° 을 포함하고 이들 사이, 240° 및 300° 을 포함하고 이들 사이, 245° 및 295° 을 포함하고 이들 사이, 250° 및 290° 을 포함하고 이들 사이, 255° 및 285° 을 포함하고 이들 사이, 260° 및 280° 을 포함하고 이들 사이, 또는 265° 및 275° 을 포함하고 이들 사이 범위에 있을 수 있다. 다른 양태에서, CL2 는 실질적으로 270°이다.
또한, 틈 (112) 및 틈 (164)은 정 반대로 대치된다. 즉, 틈 (112) 및 틈 (164)은 실질적으로 토크 제한 조립체 (100) 반대 측에서 토크 제한 조립체 (100) 중심을 통과하는 선을 따라 놓일 수 있다.
특정 양태에서, 베어링 (102)은 총 두께, TB를 포함하고, 공차링은 최대 두께 (예를들면, 공차링 측벽에서 돌출부들 (162) 정점까지)로 측정되는 총 두께, TT를 포함한다. 이러한 양태에서, TB 는 ≥ 10% TT, 예컨대 ≥ 25% TT, ≥ 50% TT, ≥ 75% TT, 또는 ≥ 100% TT일 수 있다. 또한, TB 는 ≤ 500% TT, 예컨대 ≤ 450% TT, ≤ 400% TT, ≤ 300% TT, 또는 ≤ 200% TT일 수 있다. 다른 양태에서, TB는 상기 임의의 TB 최고 및 최소 값들을 포함한 범위에 있을 수 있다.
예를들면, TB 는 ≥ 10% TT 및 ≤ 500% TT, 예컨대 ≥ 10% TT 및 ≤ 450% TT, ≥ 10% TT 및 ≤ 400% TT, ≥ 10% TT 및 ≤ 300% TT, 또는 ≥ 10% TT 및 ≤ 200% TT일 수 있다. TB 는 ≥ 25% TT 및 ≤ 500% TT, 예컨대 ≥ 25% TT 및 ≤ 450% TT, ≥ 25% TT 및 ≤ 400% TT, ≥ 25% TT 및 ≤ 300% TT, 또는 ≥ 25% TT 및 ≤ 200% TT일 수 있다. TB 는 ≥ 50% TT 및 ≤ 500% TT, 예컨대 ≥ 50% TT 및 ≤ 450% TT, ≥ 50% TT 및 ≤ 400% TT, ≥ 50% TT 및 ≤ 300% TT, 또는 ≥ 50% TT 및 ≤ 200% TT일 수 있다. TB 는 ≥ 75% TT 및 ≤ 500% TT, 예컨대 ≥ 75% TT 및 ≤ 450% TT, ≥ 75% TT 및 ≤ 400% TT, ≥ 75% TT 및 ≤ 300% TT, 또는 ≥ 75% TT 및 ≤ 200% TT일 수 있다. 또한, TB 는 ≥ 100% TT 및 ≤ 500% TT, 예컨대 ≥ 100% TT 및 ≤ 450% TT, ≥ 100% TT 및 ≤ 400% TT, ≥ 100% TT 및 ≤ 300% TT, 또는 ≥ 100% TT 및 ≤ 200% TT일 수 있다.
다른 양태에서, 고분자층 (116)은 두께, TPL을 가지고, 공차링 (150)은 공차링 (150)의 미성형부 (160)를 통과하여 측정되는 측벽 두께, TSW를 포함한다. TPL 은 ≥ 1% TSW, 예컨대 ≥ 5% TSW, ≥ 10% TSW, ≥ 50% TSW, 또는 ≥ 75% TSW일 수 있다. 또한, TPL 은 ≤ 500% TSW, 예컨대 ≤ 450% TSW, ≤ 400% TSW, ≤ 300% TSW, 또는 ≤ 200% TSW일 수 있다. 다른 양태에서, TPL은 본원에 기재된 임의의 TPL 최고 및 최소 값들을 포함한 범위에 있을 수 있다.
예를들면, TPL 은 ≥ 1% TSW 및 ≤ 500% TSW, 예컨대 ≥ 1% TSW 및 ≤ 450% TSW, ≥ 1% TSW 및 ≤ 400% TSW, ≥ 1% TSW 및 ≤ 300% TSW, 또는 ≥ 1% TSW 및 ≤ 200% TSW일 수 있다. TPL 은 ≥ 5% TSW 및 ≤ 500% TSW, 예컨대 ≥ 5% TSW 및 ≤ 450% TSW, ≥ 5% TSW 및 ≤ 400% TSW, ≥ 5% TSW 및 ≤ 300% TSW, 또는 ≥ 5% TSW 및 ≤ 200% TSW일 수 있다. TPL 은 ≥ 10% TSW 및 ≤ 500% TSW, 예컨대 ≥ 10% TSW 및 ≤ 450% TSW, ≥ 10% TSW 및 ≤ 400% TSW, ≥ 10% TSW 및 ≤ 300% TSW, 또는 ≥ 10% TSW 및 ≤ 200% TSW일 수 있다. TPL 은 ≥ 50% TSW 및 ≤ 500% TSW, 예컨대 ≥ 50% TSW 및 ≤ 450% TSW, ≥ 50% TSW 및 ≤ 400% TSW, ≥ 50% TSW 및 ≤ 300% TSW, 또는 ≥ 50% TSW 및 ≤ 200% TSW일 수 있다. TPL 은 ≥ 75% TSW 및 ≤ 500% TSW, 예컨대 ≥ 75% TSW 및 ≤ 450% TSW, ≥ 75% TSW 및 ≤ 400% TSW, ≥ 75% TSW 및 ≤ 300% TSW, 또는 ≥ 75% TSW 및 ≤ 200% TSW일 수 있다. 또한, TPL 은 ≥ 100% TSW 및 ≤ 500% TSW, 예컨대 ≥ 100% TSW 및 ≤ 450% TSW, ≥ 100% TSW 및 ≤ 400% TSW, ≥ 100% TSW 및 ≤ 300% TSW, 또는 ≥ 100% TSW 및 ≤ 200% TSW일 수 있다.
도 5는 회전 조립체 (200)에 배치되는 토크 제한 조립체 (100)를 도시한 것이다. 회전 조립체 (200)는 내부 구성요소 (202) 및 외부 구성요소 (204)를 포함한다. 토크 제한 조립체 (100)는 이들 사이에 설치된다. 사용 도중, 한계 토크, T가 초과되면, 내부 구성요소 (202)는 토크 제한 조립체 (100)의 베어링 (102) 내에서 활주된다. 달리, 내부 구성요소 (102)는 외부 구성요소 (204)와 정적으로 결합 (statically coupled)을 유지한다. 내부 구성요소 (202) 및 외부 구성요소 (204) 사이에서 압축되도록 설치되면, 공차링 (150)에 형성된 돌출부들 (162)에 의해 제공되는 반경방향 힘들은 외부 구성요소 (204)에 실질적으로 수직력을 제공한다. 공차링 (150)에 의해 제공되는 수직력은 베어링 (102) 및 내부 구성요소 (202) 간의 상대적으로 낮은 마찰력을 극복할 수 있는 조임력을 제공하고 베어링 (102) 및 내부 구성요소 (202) 사이 정지마찰력, FS, 또는 견인력을 실질적으로 증가시킬 수 있다. 그러나, 베어링 (102) 및 내부 구성요소 (202) 간의 동적 마찰력, FD가 실질적으로 FS 보다 낮게 유지되고 내부 및 외부 구성요소들 (202, 204) 간의 토크, T가 한계를 초과하면, 내부 구성요소 (202)는 토크 제한 조립체 (100) 내부에서 활주하기 시작한다. 내부 구성요소 (202)가 활주되면 상대적으로 낮은 동적 마찰력 FD 는 더욱 활주를 촉진시키고 축은 토크 제한 조립체 (100) 내부에서 상대적으로 용이하게 회전될 수 있다. 이후, 토크가 감소되면 수직력은 상대적으로 낮은 FD 를 극복하고 내부 구성요소 (202)에 대한 제동력으로 작용하여 FD 가 완전히 극복되고 FS 가 복원된다.
특정 양태에서, FS 는 ≥ FD, 예컨대 ≥ 2 FD, ≥ 5 FD, 또는 ≥ 10 FD일 수 있다. 다른 양태에서, FS 는 ≤ 100 FD, 예컨대 ≤ 75 FD, ≤ 50 FD, 또는 ≤ 25 FD일 수 있다. FS는 본원에 기재된 임의의 FS 최고 및 최소 값들을 포함한 범위에 있을 수 있다. 예를들면, FS 는 ≥ 2 FD 및 ≤ 100 FD, 예컨대 ≥ 2 FD 및 ≤ 75 FD, ≥ 2 FD 및 ≤ 50 FD, 또는 ≥ 2 FD 및 ≤ 25 FD일 수 있다. FS 는 ≥ 5 FD 및 ≤ 100 FD, 예컨대 ≥ 5 FD 및 ≤ 75 FD, ≥ 5 FD 및 ≤ 50 FD, 또는 ≥ 5 FD 및 ≤ 25 FD일 수 있다. FS 는 ≥ 10 FD 및 ≤ 100 FD, 예컨대 ≥ 10 FD 및 ≤ 75 FD, ≥ 10 FD 및 ≤ 50 FD, 또는 ≥ 10 FD 및 ≤ 25 FD일 수 있다.
반경방향 힘들은 공차링 (150) 벽 두께에 크게 의존한다. 벽 두께가 증가되고 반경방향 힘 스프링 상수가 증가하면 베어링의 고분자층 (116) 두께는 증가될 수 있다.
따라서, 토크 제한 조립체 (100)는 상대적으로 높은 토크 적용 분야, 예를들면, 분당 회전수 (RPM) 4,000 이상에서 사용되고, 이러한 분야에서 발생될 수 있는 더욱 높은 토크들에서 축을 활주시킴으로써 실질적으로 토크 변동성을 최소화시킬 수 있다.
특정 양태에서, 회전 조립체 (200)는 공기조화기의 압출기 조립체, 예를들면, 차량용 벨트 구동 공기조화기의 압출기 조립체일 수 있다. 또한, 본 특정 양태에서, 내부 구성요소 (202)는 공기조화기의 압출기에서 연장되는 압출기 축이고 외부 구성요소 (204)는 압출기 축 주위에 설치되는 압출기 풀리일 수 있다. 구동 벨트 (미도시)는 적어도 부분적으로 압출기 풀리 외주 주위에 연장된다.
벨트가 회전하면, 압출기 풀리는 회전한다. 압출기 축이 압출기 풀리와 정적으로 결합되는 체결 구성에서, 압출기 축 또한 회전한다. 공기 압출기 내부에 이상이 생긴 경우, 예를들면, 베어링 융착, 압출기 축은 공기 압출기 내부에서 융착되고 회전이 중지된다. 축이 융착되면, 압출기 축/압출기 풀리 조립체 내부의 토크는 한계 토크를 초과하고 축은 풀리 손상 없이 베어링 내부에서 회전된다.
따라서, 토크는 한계 값 이상으로 유지되고, 베어링 (102)으로 인하여 축을 심각한 손상 없이 내부에서 회전시킬 수 있다. 따라서, 구동 벨트, 압출기 풀리, 또는 벨트를 구동시키거나 구동 벨트에 의해 구동되는 다른 구성요소들에 대한 손상 위험성은 실질적으로 감소된다.
특정 양태에서, 토크 제한 조립체 (100)의 공차링 부분 (150)은 금속, 금속 합금, 또는 이들의 조합물로 제조된다. 금속은 철계 금속을 포함한다. 또한, 금속은 강을 포함한다. 강은 스테인리스 강, 예컨대 오스테나이트 스테인리스 강을 포함한다. 또한, 강은 크롬, 니켈, 또는 이들의 조합으로 구성되는 스테인리스 강을 포함한다. 예를들면, 강은 X10CrNi18-8 스테인리스 강일 수 있다. 또한, 공차링은 빅커스 경도 (Vickers pyramid number hardness), VPN를 가지고, 이는 ≥ 350, 예컨대 ≥ 375, ≥ 400, ≥ 425, 또는 ≥ 425이다. VPN은 또한 ≤ 500, ≤ 475, 또는 ≤ 450이다. VPN은 또한 상기 임의의 VPN 값을 포함한 범위들에 있을 수 있다. 다른 양태에서, 공차링은 내부식성이 증가되도록 처리된다. 특히, 공차링은 부동태화 처리된다. 예를들면, 공차링은 ASTM 표준 A967에 따라 부동태화 처리된다.
다른 양태에서, 공차링이 성형되는 원재료는 두께, t를 가지고, t는 ≥ 0.05 mm, 예컨대 ≥ 0.1 mm, ≥ 0.2 mm, ≥ 0.3 mm, 또는 ≥ 0.4 mm일 수 있다. 다른 양태에서, t 는 ≤ 1.0 mm, 예컨대 ≤ 0.75 mm, 또는 ≤ 0.5 mm일 수 있다. 또한, t 는 본원에 기재된 임의의 t 최대 또는 최소 값들을 포함한 범위에 있을 수 있다.
예를들면, t 는 ≥ 0.05 mm 및 ≤ 1.0 mm, 예컨대 ≥ 0.05 mm 및 ≤ 0.75 mm, 또는 ≥ 0.05 mm 및 ≤ 0.5 mm일 수 있다. 또한, t 는 ≥ 0.1 mm 및 ≤ 1.0 mm, 예컨대 ≥ 0.1 mm 및 ≤ 0.75 mm, 또는 ≥ 0.1 mm 및 ≤ 0.5 mm일 수 있다. 다른 양태에서, t 는 ≥ 0.2 mm 및 ≤ 1.0 mm, 예컨대 ≥ 0.2 mm 및 ≤ 0.75 mm, 또는 ≥ 0.2 mm 및 ≤ 0.5 mm일 수 있다. 또한, t 는 ≥ 0.3 mm 및 ≤ 1.0 mm, 예컨대 ≥ 0.3 mm 및 ≤ 0.75 mm, 또는 ≥ 0.3 mm 및 ≤ 0.5 mm일 수 있다. 추가로, t 는 ≥ 0.4 mm 및 ≤ 1.0 mm, 예컨대 ≥ 0.4 mm 및 ≤ 0.75 mm, 또는 ≥ 0.4 mm 및 ≤ 0.5 mm일 수 있다.
본원에 기재된 임의의 양태들에 의한 공차링은 총 외경, OD를 가지고, OD는 ≥ 5 mm, 예컨대 ≥ 10 mm, ≥ 20 mm, ≥ 30 mm, 또는 ≥ 40 mm일 수 있다. OD는 ≤ 100 mm, 예컨대 ≤ 90 mm, ≤ 80 mm, ≤ 70 mm, ≤ 60 mm, 또는 ≤ 50 mm일 수 있다. OD 는 본원에 기재된 임의의 OD 최대 또는 최소 값들을 포함한 범위에 있을 수 있다.
예를들면, OD 는 ≥ 5 mm 및 ≤ 100 mm, 예컨대 ≥ 5 mm 및 ≤ 90 mm, ≥ 5 mm 및 ≤ 80 mm, ≥ 5 mm 및 ≤ 70 mm, ≥ 5 mm 및 ≤ 60 mm, 또는 ≥ 5 mm 및 ≤ 50 mm일 수 있다. OD 는 ≥ 10 mm 및 ≤ 100 mm, 예컨대 ≥ 10 mm 및 ≤ 90 mm, ≥ 10 mm 및 ≤ 80 mm, ≥ 10 mm 및 ≤ 70 mm, ≥ 10 mm 및 ≤ 60 mm, 또는 ≥ 10 mm 및 ≤ 50 mm일 수 있다. OD 는 ≥ 20 mm 및 ≤ 100 mm, 예컨대 ≥ 20 mm 및 ≤ 90 mm, ≥ 20 mm 및 ≤ 80 mm, ≥ 20 mm 및 ≤ 70 mm, ≥ 20 mm 및 ≤ 60 mm, 또는 ≥ 20 mm 및 ≤ 50 mm일 수 있다. 또한, OD 는 ≥ 30 mm 및 ≤ 100 mm, 예컨대 ≥ 30 mm 및 ≤ 90 mm, ≥ 30 mm 및 ≤ 80 mm, ≥ 30 mm 및 ≤ 70 mm, ≥ 30 mm 및 ≤ 60 mm, 또는 ≥ 30 mm 및 ≤ 50 mm일 수 있다. 또한, OD 는 ≥ 40 mm 및 ≤ 100 mm, 예컨대 ≥ 40 mm 및 ≤ 90 mm, ≥ 40 mm 및 ≤ 80 mm, ≥ 40 mm 및 ≤ 70 mm, ≥ 40 mm 및 ≤ 60 mm, 또는 ≥ 40 mm 및 ≤ 50 mm일 수 있다.
다른 양태에서, 공차링은 축 전장, L을 가지고, 및 L은 ≥ 5 mm, 예컨대 ≥ 10 mm, 또는 ≥ 15 mm일 수 있다. 또한, L은 ≤ 50 mm, 예컨대 ≤ 40 mm, ≤ 30 mm, 또는 ≤ 20 mm일 수 있다. 또한, L은 본원에 기재된 임의의 L 최대 또는 최소 값들을 포함한 범위에 있을 수 있다.
예를들면, L 은 ≥ 5 mm 및 ≤ 50 mm, 예컨대 ≥ 5 mm 및 ≤ 40 mm, ≥ 5 mm 및 ≤ 30 mm, 또는 ≥ 5 mm 및 ≤ 20 mm일 수 있다. 또한, L 은 ≥ 10 mm 및 ≤ 50 mm, 예컨대 ≥ 10 mm 및 ≤ 40 mm, ≥ 10 mm 및 ≤ 30 mm, 또는 ≥ 5 mm 및 ≤ 20 mm일 수 있다. 또한, L 은 ≥ 15 mm 및 ≤ 50 mm, 예컨대 ≥ 15 mm 및 ≤ 40 mm, ≥ 15 mm 및 ≤ 30 mm, 또는 ≥ 15 mm 및 ≤ 20 mm일 수 있다.
다른 양태에서, 각각의 돌출부는 반경방향 높이, HR을 가지고, HR 은 ≥ 0.3 mm, 예컨대 ≥ 0.4 mm, ≥ 0.5 mm, ≥ 0.6 mm, 또는 ≥ 0.7 mm일 수 있다. HR 은 또한 ≤ 1.5 mm, 예컨대 ≤ 1.25 mm, 또는 ≤ 1 mm일 수 있다. HR 은 또한 본원에 기재된 임의의 HR 최대 또는 최소 값들을 포함한 범위에 있을 수 있다.
예를들면, HR 은 ≥ 0.3 mm 및 ≤ 1.5 mm, 예컨대 ≥ 0.3 mm 및 ≤ 1.25 mm, 또는 ≥ 0.3 mm 및 ≤ 1 mm일 수 있다. 또한, HR 은 ≥ 0.4 mm 및 ≤ 1.5 mm, 예컨대 ≥ 0.4 mm 및 ≤ 1.25 mm, 또는 ≥ 0.4 mm 및 ≤ 1 mm일 수 있다. HR 은 ≥ 0.5 mm 및 ≤ 1.5 mm, 예컨대 ≥ 0.5 mm 및 ≤ 1.25 mm, 또는 ≥ 0.5 mm 및 ≤ 1 mm일 수 있다. 또한, HR 은 ≥ 0.6 mm 및 ≤ 1.5 mm, 예컨대 ≥ 0.6 mm 및 ≤ 1.25 mm, 또는 ≥ 0.6 mm 및 ≤ 1 mm일 수 있다. 추가로, HR 은 ≥ 0.7 mm 및 ≤ 1.5 mm, 예컨대 ≥ 0.7 mm 및 ≤ 1.25 mm, 또는 ≥ 0.7 mm 및 ≤ 1 mm일 수 있다.
본원에 기재된 하나 이상의 특징부들을 가지는 토크 제한 공차링을 활용할 수 있는 다른 분야들이 존재한다는 것을 당업자들은 이해할 수 있다.
상기 발명은 예시적이고 제한적이지 않으며, 본 발명의 진정한 범위에 속하는 청구범위는 이러한 모든 변형, 개선 및 기타 실시태양들을 포괄한다. 따라서, 법이 허용하는 최대한, 본 발명의 범위는 청구범위 및 균등론을 최광위로 해석되고 상기 상세한 설명에 의해 제한되거나 국한되지 않는다.
또한, 상기 상세한 설명에서, 개시 흐름을 위하여 다양한 특징부들이 함께 또는 단일 실시태양에 기재된다. 이러한 개시는 청구된 실시태양들은 각각의 청구항에서 명시적으로 언급되는 것보다 더 많은 특징부들이 필요하다는 의도로 해석되어서는 아니된다. 오히려, 하기 청구범위에서 반영되는 것과 같이, 본 발명은 임의의 개시된 실시태양들의 모든 특징부들보다 적은 것에 관한 것이다. 따라서, 하기 청구범위는 상세한 설명과 통합되고, 각각의 청구항은 그 자체로 별도의 발명을 구성한다.
항목들.
항목 1. 토크 제한 조립체에 있어서:
대체로 원통형 베어링; 및
대체로 원통형 베어링 주위에 배치되는 공차링을 포함하고,
토크 제한 조립체는 내부 구성요소 및 외부 구성요소 사이에 설치되고, 토크 제한 조립체는 내부 및 외부 구성요소들을 회전 가능하게 결합시키고, 한계 토크, T가 초과될 때 토크 제한 조립체는 적어도 하나의 내부 및 외부 구성요소에 대하여 회전될 수 있는, 토크 제한 조립체.
항목 2. 조립체에 있어서:
내부 구성요소;
내부 구성요소 주위에 배치되는 외부 구성요소; 및
내부 구성요소 및 외부 구성요소 사이에 배치되는 토크 제한 조립체를 포함하고, 상기 토크 제한 조립체는:
대체로 원통형 베어링; 및
대체로 원통형 베어링 주위에 배치되는 공차링을 포함하고,
토크 제한 조립체는 내부 및 외부 구성요소들을 회전 가능하게 결합시키고, 한계 토크, T가 초과될 때 토크 제한 조립체는 적어도 하나의 내부 및 외부 구성요소에 대하여 회전될 수 있는, 조립체.
항목 3. 조립체에 있어서:
축;
축 주위에 배치되는 풀리;
축 및 풀리 사이에 설치되는 토크 제한 조립체를 포함하고, 토크 제한 조립체는:
제1 틈을 가지는 대체로 원통형 베어링; 및
대체로 원통형 베어링 주위에 배치되고 제2 틈을 가지는 공차링을 포함하고,
토크 제한 조립체는 축 및 풀리를 회전 가능하게 결합하고, 토크 제한 조립체는 한계 토크, T가 초과될 때 적어도 하나의 축 및 풀리에 대하여 회전될 수 있는, 조립체.
항목 4. 항목 1 또는 2에 있어서, 대체로 원통형 베어링은 제1 틈을 포함하고, 공차링은 제2 틈을 포함하는, 조립체.
항목 5. 항목 3 또는 4에 있어서, 제1 틈은 기준 축으로부터 거리로 측정될 때 원주 지점, CL1에 위치하고, CL1 은 약 45° 및 약 135°을 포함하고 이들 사이, 예컨대 50° 및 130° 을 포함하고 이들 사이, 55° 및 125° 을 포함하고 이들 사이, 60° 및 120° 을 포함하고 이들 사이, 65° 및 115° 을 포함하고 이들 사이, 70° 및 110° 을 포함하고 이들 사이, 75° 및 105° 을 포함하고 이들 사이, 80° 및 100° 을 포함하고 이들 사이, 또는 85° 및 95° 을 포함하고 이들 사이 범위에 있는, 조립체.
항목 6. 항목 5에 있어서, CL1은 실질적으로 90°인, 조립체.
항목 7. 항목 1, 2, 또는 3에 있어서, 제2 틈은 기준 축으로부터 거리로 측정될 때 원주 지점, CL2에 위치하고, CL2 는 약 225° 및 약 315° 을 포함하고 이들 사이, 예컨대 230° 및 310° 을 포함하고 이들 사이, 235° 및 305° 을 포함하고 이들 사이, 240° 및 300° 을 포함하고 이들 사이, 245° 및 295° 을 포함하고 이들 사이, 250° 및 290° 을 포함하고 이들 사이, 255° 및 285° 을 포함하고 이들 사이, 260° 및 280° 을 포함하고 이들 사이, 또는 265° 및 275° 을 포함하고 이들 사이 범위에 있는, 조립체.
항목 8. 항목 7에서, CL2는 실질적으로 270°인, 조립체.
항목 9. 항목 1, 2, 또는 3에 있어서, 제1 틈 및 제2 틈은 정반대에 배치되는, 조립체.
항목 10. 항목 1, 2, 또는 3에 있어서, 제1 틈 및 제2 틈은 실질적으로 조립체 반대 측들에서 조립체 중심을 통과하는 선을 따라 놓이는, 조립체.
항목 11. 항목 1, 2, 또는 3에 있어서, 베어링은 총 두께, TB를 포함하고, 공차링은 총 두께, TT를 포함하고, TB ≥ 10% TT, 예컨대 ≥ 25% TT, ≥ 50% TT, ≥ 75% TT, 또는 ≥ 100% TT인, 조립체.
항목 12. 항목 10에 있어서, TB ≤ 500% TT, 예컨대 ≤ 450% TT, ≤ 400% TT, ≤ 300% TT, 또는 ≤ 200% TT인, 조립체.
항목 13. 항목 1, 2, 또는 3에 있어서, 대체로 원통형 베어링은 기판 및 기판에 배치되는 고분자층을 포함하고, 고분자층은 두께, TPL을 포함하고, 공차링은 측벽 두께, TSW를 포함하고, TPL ≥ 1% TSW, 예컨대 ≥ 5% TSW, ≥ 10% TSW, ≥ 50% TSW, 또는 ≥ 75% TSW인, 조립체.
항목 14. 항목 13에 있어서, TPL ≤ 500% TSW, 예컨대 ≤ 450% TSW, ≤ 400% TSW, ≤ 300% TSW, 또는 ≤ 200% TSW인, 조립체.
항목 15. 항목 13에 있어서, 기판은 금속을 포함하는, 조립체.
항목 16. 항목 13에 있어서, 고분자층은 낮은 마찰 고분자를 포함하는, 조립체.
항목 17. 항목 1, 2, 또는 3에 있어서, 대체로 원통형 베어링은 제1 플랜지를 가지는 제1 축 단부 및 제2 플랜지를 가지는 제2 축 단부를 포함하고, 공차링은 제1 및 제2 플랜지들 사이에 배치되는, 조립체.
항목 18. 항목 17에 있어서, 각각의 플랜지는 베어링의 제1 또는 제2 축 단부로부터 반경방향으로 외향 연장되는 제1 부위를 포함하고, 공차링의 제1 축 단부는 제1 플랜지의 제1 부위와 체결되고, 공차링의 제2 축 단부는 제2 플랜지의 제1 부위와 체결되는, 조립체.
항목 19. 항목 18에 있어서, 각각의 플랜지는 축 방향으로 내향 연장되어 베어링 제1 축 단부 주위에 제1 공차링 포켓 및 베어링 제2 축 단부 주위에 제2 공차링 포켓을 형성하는 제2 부위를 포함하고, 공차링 제1 축 단부는 제1 공차링 포켓에 끼워지고 공차링 제2 축 단부는 제2 공차링 포켓에 끼워지는, 조립체.
항목 20. 항목 17에 있어서, 공차링의 축 단부들은 베어링의 플랜지들에 고정되는, 조립체.
항목 21. 항목 20에 있어서, 플랜지들은 공차링의 축 단부들 위로 구부려 밀착되는, 조립체.
항목 22. 항목 20에 있어서, 플랜지들은 공차링의 축 단부들에 용접되는, 조립체.
항목 23. 항목 1, 2, 또는 3에 있어서, 토크 제한 조립체는 토크 제한 조립체 및 내부 구성요소 사이에서 측정되는 동적 마찰력, FD를 제공하고, 토크 제한 조립체는 토크 제한 조립체 및 내부 구성요소 사이에서 측정되는 정지 마찰력, FS를 제공하고, FS ≥ 2 FD, 예컨대 ≥ 5 FD, 또는 ≥ 10 FD인, 조립체.
항목 24. 항목 23에 있어서, FS ≤ 100 FD, 예컨대 ≤ 75 FD, ≤ 50 FD, 또는 ≤ 25 FD인, 조립체.

Claims (15)

  1. 토크 제한 조립체에 있어서:
    원통형 베어링; 및
    원통형 베어링 주위에 배치되는 공차링을 포함하고,
    상기 토크 제한 조립체는 내부 구성요소 및 외부 구성요소 사이에 설치되고, 상기 토크 제한 조립체는 상기 내부 및 외부 구성요소들을 회전 가능하게 결합시키고, 한계 토크, T가 초과될 때 상기 토크 제한 조립체는 상기 내부 및 외부 구성요소들 중 적어도 하나에 대하여 회전될 수 있고,
    상기 원통형 베어링은 고분자층을 포함하는 접촉면을 포함하는, 토크 제한 조립체.
  2. 조립체에 있어서:
    내부 구성요소;
    상기 내부 구성요소 주위에 배치되는 외부 구성요소; 및
    상기 내부 구성요소 및 상기 외부 구성요소 사이에 배치되는 토크 제한 조립체를 포함하고, 상기 토크 제한 조립체는:
    원통형 베어링; 및
    상기 원통형 베어링 주위에 배치되는 공차링을 포함하고,
    상기 토크 제한 조립체는 상기 내부 및 외부 구성요소들을 회전 가능하게 결합시키고, 한계 토크, T가 초과될 때 상기 토크 제한 조립체는 상기 내부 및 외부 구성요소들 중 적어도 하나에 대하여 회전될 수 있고,
    상기 원통형 베어링은 고분자층을 포함하는 접촉면을 포함하는, 조립체.
  3. 조립체에 있어서:
    축;
    상기 축 주위에 배치되는 풀리;
    상기 축 및 상기 풀리 사이에 설치되는 토크 제한 조립체를 포함하고, 상기 토크 제한 조립체는:
    제1 틈을 가지는 원통형 베어링; 및
    상기 원통형 베어링 주위에 배치되고 제2 틈을 가지는 공차링을 포함하고,
    상기 토크 제한 조립체는 상기 축 및 상기 풀리를 회전 가능하게 결합하고, 상기 토크 제한 조립체는 한계 토크, T가 초과될 때 상기 축 및 상기 풀리 중 적어도 하나에 대하여 회전될 수 있고,
    상기 원통형 베어링은 고분자층을 포함하는 접촉면을 포함하는, 조립체.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 제1 틈은 기준 축으로부터 거리까지 측정될 때 원주 지점, CL1에 위치하고, CL1 은 45° 및 135°을 포함하고 이들 사이 범위에 있는, 조립체.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 제2 틈은 기준 축으로부터 거리까지 측정될 때 원주 지점, CL2에 위치하고, CL2 는 225° 및 315° 을 포함하고 이들 사이 범위에 있는, 조립체.
  6. 청구항 3에 있어서, 상기 제1 틈 및 상기 제2 틈은 직경방향으로 정반대에 배치되는, 조립체.
  7. 청구항 1, 2 및 3 중 어느 한 청구항에 있어서, 상기 원통형 베어링은 총 두께, TB를 포함하고, 상기 공차링은 총 두께, TT를 포함하고, TB ≥ 10% TT인, 조립체.
  8. 청구항 7에 있어서, TB ≤ 500% TT 인, 조립체.
  9. 청구항 1, 2 및 3 중 어느 한 청구항에 있어서, 상기 원통형 베어링은 기판을 포함하고, 상기 고분자층은 상기 기판상에 배치되고, 상기 고분자층은 두께, TPL을 포함하고, 상기 공차링은 측벽 두께, TSW를 포함하고, TPL ≥ 1% TSW 인, 조립체.
  10. 청구항 9에 있어서, TPL ≤ 500% TSW 인, 조립체.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 기판은 금속을 포함하는, 조립체.
  12. 청구항 1, 2 및 3 중 어느 한 청구항에 있어서, 상기 원통형 베어링은 제1 플랜지를 가지는 제1 축 단부 및 제2 플랜지를 가지는 제2 축 단부를 포함하고, 상기 공차링은 상기 제1 및 제2 플랜지들 사이에 배치되는, 조립체.
  13. 청구항 12에 있어서, 각각의 플랜지는 상기 원통형 베어링의 상기 제1 또는 제2 축 단부로부터 반경방향으로 외향 연장되는 제1 부위를 포함하고, 상기 공차링의 제1 축 단부는 상기 제1 플랜지의 상기 제1 부위와 체결되고, 상기 공차링의 제2 축 단부는 상기 제2 플랜지의 상기 제1 부위와 체결되는, 조립체.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 공차링의 상기 축 단부들은 상기 원통형 베어링의 상기 플랜지들에 고정되는, 조립체.
  15. 청구항 1, 2 및 3 중 어느 한 청구항에 있어서, 상기 토크 제한 조립체는 상기 토크 제한 조립체 및 상기 내부 구성요소 사이에서 측정되는 동적 마찰력, FD를 제공하고, 상기 토크 제한 조립체는 상기 토크 제한 조립체 및 상기 내부 구성요소 사이에서 측정되는 정지 마찰력, FS를 제공하고, FS ≥ 2 FD인, 조립체.
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