KR102036014B1 - 섬유 플라스틱 복합재 디자인에 의한 클러치 요소를 구비한 도그 클러치 장치 - Google Patents

섬유 플라스틱 복합재 디자인에 의한 클러치 요소를 구비한 도그 클러치 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102036014B1
KR102036014B1 KR1020177033150A KR20177033150A KR102036014B1 KR 102036014 B1 KR102036014 B1 KR 102036014B1 KR 1020177033150 A KR1020177033150 A KR 1020177033150A KR 20177033150 A KR20177033150 A KR 20177033150A KR 102036014 B1 KR102036014 B1 KR 102036014B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
clutch
region
shaft
dog
elements
Prior art date
Application number
KR1020177033150A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170140283A (ko
Inventor
헬무트 쉬르만
바르바라 회링
Original Assignee
호리바 유럽 게엠바하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 호리바 유럽 게엠바하 filed Critical 호리바 유럽 게엠바하
Publication of KR20170140283A publication Critical patent/KR20170140283A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102036014B1 publication Critical patent/KR102036014B1/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D11/00Clutches in which the members have interengaging parts
    • F16D11/14Clutches in which the members have interengaging parts with clutching members movable only axially
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/08Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key
    • F16D1/0852Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping between the mating surfaces of the hub and shaft
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/08Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key
    • F16D1/0852Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping between the mating surfaces of the hub and shaft
    • F16D1/0858Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping between the mating surfaces of the hub and shaft due to the elasticity of the hub (including shrink fits)
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/02Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions
    • F16D3/04Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions specially adapted to allow radial displacement, e.g. Oldham couplings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/50Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
    • F16D3/64Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members comprising elastic elements arranged between substantially-radial walls of both coupling parts
    • F16D3/68Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members comprising elastic elements arranged between substantially-radial walls of both coupling parts the elements being made of rubber or similar material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/08Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key
    • F16D1/09Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces
    • F16D1/093Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces using one or more elastic segmented conical rings forming at least one of the conical surfaces, the rings being expanded or contracted to effect clamping
    • F16D1/095Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces using one or more elastic segmented conical rings forming at least one of the conical surfaces, the rings being expanded or contracted to effect clamping with clamping effected by ring contraction only
    • F16D2001/0955Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to axial loading of at least one pair of conical surfaces using one or more elastic segmented conical rings forming at least one of the conical surfaces, the rings being expanded or contracted to effect clamping with clamping effected by ring contraction only the clamping is effected by hub contraction, i.e. a compression of the hub instead of the ring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D11/00Clutches in which the members have interengaging parts
    • F16D2011/008Clutches in which the members have interengaging parts characterised by the form of the teeth forming the inter-engaging parts; Details of shape or structure of these teeth
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2200/00Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/006Materials; Production methods therefor containing fibres or particles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2200/00Materials; Production methods therefor
    • F16D2200/0078Materials; Production methods therefor laminated
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2300/00Special features for couplings or clutches
    • F16D2300/12Mounting or assembling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

본 발명은, 복수의 클러치 요소들 (3)을 갖는 클러치 절반부 (1)에 관한 것으로, 여기서 각각의 클러치 요소 (3)는 축 방향으로 자유롭도록 돌출하는 도그 영역 (4)과 샤프트 영역 (5)을 포함한다. 상기 클러치 요소들 (3)은 원주를 따라 분포되며, 여기서 상기 클러치 요소들 (3) 중 적어도 하나는 섬유 플라스틱 복합재로 형성된다. 특히, 상기 클러치 요소들 (3)은 섬유 반제품의 복수의 층들 (10)로 형성되며, 여기서 상기 샤프트 영역 (5)의 층들의 수는 상기 도그 영역 (4)의 층들 (10)의 수보다 작다. 상기 클러치 요소들 (3)은 클램핑 링 (7)에 의해 함께 유지된다.

Description

섬유 플라스틱 복합재 디자인에 의한 클러치 요소를 구비한 도그 클러치 장치
본 발명은 클러치 절반부 (clutch half)에 관한 것이고, 특히 클러치 장치의 형태로 2개의 클러치 절반부로 형성되는 클러치 장치에 관한 것이다.
클러치, 특히 도그 클러치 (dog clutches)와 같이 일정한 모양에 딱 맞는 (form-fitting) 클러치가 알려져 있다. 도그 클러치는, 필요한 경우 그 연결이 분리될 수 있는, 일정한 모양에 딱 맞는 연결을 통해 회전 운동 또는 토크를 전달하는 데 사용된다. 또한, 2 개의 클러치 절반부에 속하고 서로에 대해 대향하여 배치된, 도그들 사이에 엘라스토머 부재 (elastmoer elements)를 삽입하여, 클러치 절반부 사이에 일정한 상대 이동성 및 댐핑을 허용할 수 있다. 이러한 클러치는 엘라스토머 클러치라고도 한다.
도그 클러치는 샤프트와 함께 사용될 수 있다 (예: 드라이브 트레인). 도그 클러치는 예를 들어 엔진 또는 전체 드라이브 트레인의 시험에 사용되는 테스트 벤치 (test bench)에도 사용된다. 여기에서는 시험 대상과 동력계 (dynamometer)와 같은 부하 기계 (load machine)가 샤프트로 서로 연결되어 있다. 샤프트들 사이의 커플링은 예를 들어 도그 클러치 (dog clutch)에 의해 얻어질 수 있다. 이러한 샤프트 연결로 인해 여러 가지 질량을 포함하는 탄력적으로 결합된 시스템이 구현되며, 이 시스템은 여러 이벤트로 여기될 수 있는 여러 가지 고유진동수 (eigenfrequencies)를 갖고, 그 고유진동수의 숫자는 그 시스템의 종류에 대응한다. 이는 특히 테스트 벤치에서 측정 신호의 교란이나 시험 대상에 비현실적인 로드를 가져올 수 있다.
따라서 테스트 벤치를 디자인할 때, 정의된 강성과 기계적 감쇠가 있는 적절한 샤프트 연결을 선택하여 고유진동수를 중요하지 않은 (uncritical) 작동 범위로 이동시키려는 바램이 있다. 고유진동수를 변경하는 것은 관심있는 질량을 변경함으로써 특히 가능하다. 따라서 관련 샤프트 연결부의 질량을 줄이는 것이 바람직하다. 샤프트 자체의 경우, 적절한 재료를 선택하는 것에 의해 가능하다. 대조적으로 샤프트 연결부의 경우, 특히 클러치의 경우, 더 큰 부담 없이 질량 감소를 달성 할 수 없다.
DE 10 2011 112 708 A1에는 샤프트 몸체와 연결 플랜지가 섬유 복합재 (fiber composite)로 형성되는 샤프트 연결이 공지되어 있다.
DE 20 2007 011 014 U1에는 샤프트 어댑터를 포함하는 허브를 갖는 클러치 요소가 공지되어 있다. 상기 허브는 분할면 (division surfaces) 상에서 조립될 수 있는 쉘 세그먼트를 갖는데, 여기서 상기 분할면은, 한계점 (breaking points)에 형성되는, 적어도 두 개의 파단면 (fracture surface)이다.
본 발명은, 특히 표준 엘라스토머 클러치와 관련하여, 공지의 클러치에 대해 중량이 감소되는 클러치 장치 및 클러치 장치의 일부분을 형성하는 클러치 절반부 (clutch half)를 제공하는 방법의 문제점에 관한 것이다.
상기 문제점은 각각의 독립 청구항의 특징을 갖는 클러치 장치에 의해서뿐만 아니라 청구항 1의 특징을 갖는 클러치 절반부에 의해서 본 발명에 따라 해결된다.
클러치 절반부는 복수의 클러치 요소들을 포함하며, 각각의 클러치 요소는 축 방향으로 자유롭도록 돌출하는 도그 영역 및 샤프트 영역을 포함하고, 클러치 요소들은 원주 상에 분포되며, 클러치 요소들 중 적어도 하나는 섬유 플라스틱 복합재 (FPC: fiber plastic composite)로 형성된다.
클러치 요소들 중 적어도 하나가 섬유 플라스틱 복합재로 형성되면, 클러치 절반부의 질량이 실질적으로 감소될 수 있고, 이는 특히 예를 들면 매우 민감한 측정 장비가 있는 테스트 벤치에서, 드라이브 트레인의 작동에 유리한 고유진동수의 변화를 야기한다.
섬유 플라스틱 복합재 (FPC)는 예를 들어 섬유 강화 플라스틱 (fiber reinforced plastic) 또는 섬유 복합재 플라스틱 (fiber composite plastic)일 수 있다. 즉, 보강 섬유와 플라스틱 매트릭스로 구성된 재료이다. 매트릭스는 접착제 또는 응집력에 의해 매트릭스에 묶여있는 섬유를 둘러싼다. 섬유 재료의 사용으로 인하여 섬유 복합재는 방향성 탄성 거동을 나타낸다.
유리 섬유와 같은 무기 강화 섬유, 또는 아라미드 섬유, 탄소 섬유, 폴리에스테르 섬유 등과 같은 유기 강화 섬유가 섬유로써 사용될 수 있다. FPC 재료가 알려져 있기 때문에 여기에서 그에 대해 더 이상 설명하지는 않는다.
클러치 요소의 도그 영역의 최대 반경 방향 두께는 샤프트 영역의 최대 반경 방향 두께보다 클 수 있다. 여기서, 반경 방향 두께 (radial thickness)는 반경 방향으로 측정된 두께를 의미한다. 도그 영역의 반경 방향 두께가 더 크기 때문에, 도그 영역은 대향하는 클러치 절반부 또는 그의 도그 영역에 의해 가해지는 압착력 (pressure forces)을 신뢰성 있게 견딜 수 있다. 또한, 예를 들어 그 사이에 삽입된 엘라스토머 부재가 지지될 수 있는 영역에서 충분히 큰 압력이 가해지는 영역이 도그 영역에 형성될 수 있다.
클러치 요소의 샤프트 영역은 도그 영역보다 큰 각도로 원주 방향으로 연장될 수 있다. 이로 인해, 샤프트 영역은 샤프트 영역에 인접한 샤프트 요소에 힘의 흐름을 신뢰성 있게 안내할 수 있는 일종의 원형 섹션을 형성할 수 있다.
원주를 따라 이웃하는 클러치 요소들의 샤프트 영역들은 서로 접촉할 수 있다. 이러한 방식으로, 원의 원주를 따라 분포된 클러치 요소들은, 그 샤프트 영역이 원주 방향으로 서로 접촉하여 폐쇄 링을 형성하면, 서로를 지지할 수 있다.
대응하는 디자인에 있어서, 샤프트 영역들은 각각 관련된 도그 영역들을 지니며, 도그 영역들은 축 방향으로 자유롭도록 일 측면에서 돌출한다. 즉, 도그 영역은 다른 측면 상에 유지된다.
섬유 플라스틱 복합재로 형성된 클러치 요소는, 섬유 반제품 (fiber semi-finished product)의 복수의 층 (layer)으로 형성될 수 있다. 여기서, 샤프트 영역 내의 층들의 수는 도그 영역 내의 층들의 수보다 작거나 동일할 수 있다.
섬유 플라스틱 복합재 (FPC)는 다른 형태의 반제품 (semi-finished product)으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 소위 "프리프레그 (prepregs)"라고 불리는 섬유 복합 재료로 미리 함침된 (pre-impregnated) 재료가 있을 수 있다. 프리프레그는 "미리 함침된 섬유 (pre-impregnated fibers)"에 대한 영어 약어이다. 프리프레그 반제품은 온도 및 압력 하에서 구조 요소의 제조를 위해 경화되는 반응 수지 (reaction resin)로 미리 함침된 텍스타일 반제품 (textile semi-finished product)이다. 반응 수지는 흔히 고 점성이지만 아직 중합되지 않은 열경화성 플라스틱 매트릭스로 이루어진다. 그 안에 함유된 섬유는 직물(fabric)이나 애벌칠(laying)과 같이 순수하게 단일 방향의 층으로서 존재할 수 있다. 또한, 무작위로 쌓여진 (randomly laid) 반제품도 고려할 수 있다.
프리프레그 (prepreg)는 예를 들어 시트 형태로 롤에 감겨지거나 단일 조각으로 운송된다.
섬유 반제품의 단일 층들 (layers) 또는 플라이들 (plies)은 비교적 작은 두께를 가지므로 원하는 부피, 특히 바람직한 벽 두께에 도달하기 위해 여러 층들을 적층할 필요가 있다. 클러치 절반부를 제조함에 있어서, 섬유 반제품은 상이한 두께로 달성되도록 상이한 수의 층으로 쌓일 수 있다. 이러한 방식으로, 전술한 바와 같이 도그 영역에서 더 큰 반경 방향 두께를 얻을 수 있는 한편, 샤프트 영역에서는 그 두께가 더 작아져서 더 적은 수의 층이면 충분할 수 있다.
클러치 영역과 샤프트 영역 사이에는, 도그 영역의 반경 방향 두께로부터 샤프트 영역의 반경 방향 두께까지 반경 방향 두께가 감소하는 중간 영역이 제공될 수 있다. 따라서, 중간 영역에서의 섬유 반제품의 층의 수는 도그 영역에서 샤프트 영역까지 감소한다.
반경 방향 두께의 감소는 예를 들어 선형 일 수도 있고 다른 규칙성에 따른 것일 수도 있다. 따라서, 반경 방향 두께가 감소함에 따라 층의 수는 감소되어야 한다. 층을 숙련되게 배치한다면, 준 직선 구배 (quasi linear gradient)가 가능해지는 스테핑 (stepping)이 달성될 수 있다.
섬유 반제품의 층은 하나의 층의 섬유와 인접한 층의 섬유가 서로에 대해 각을 갖도록 배열 될 수 있다. 이러한 방식으로 섬유 각도는 의도적으로 달성될 수 있다. 따라서, 상이한 층의 섬유는 서로에 대해 평행하게 연장할 필요는 없지만, 서로에 대해 0°와는 다른 각도로 연장될 수 있다. 프리프레그 반제품의 섬유가 대부분 단방향(unidirectional)으로 이어지기 때문에 서로 다른 층을 서로에 대해 회전시켜 원하는 섬유 각도를 얻을 수 있으므로 특히 이점이 있다. 이러한 방식으로, 섬유는 클러치 절반부 내에서 또는 클러치 절반부에 전달되는 힘의 최적 안내를 허용하는 방식으로 배향될 수 있다. 따라서 클러치 절반부 및 그에 포함되는 클러치 요소는, 특정 요구에 적합하도록 디자인되어, 최소한의 중량으로 동시에 높은 안정성이 달성되도록 클러치 요소의 이방성 (anistropic properties)을 구현할 수 있게 된다.
클러치 요소의 샤프트 영역은 적어도 부분적으로 클램핑 링 (clamping ring)에 의해 둘러싸일 수 있다. 클램핑 링은 샤프트 영역으로부터 외측으로 축 방향으로 놓일 수 있고, 샤프트 영역의 축 방향 연장부의 일부를 덮을 수 있다.
클램핑 링은 클러치 요소를 그들의 의도된 위치에 유지하기 위해 샤프트 영역을 외측에 유지하는 역할을 하며, 따라서 클러치 요소를 서로에 대해 유지한다.
또한, 클러치 요소의 도그 영역은 지지 링 (supporting ring)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸일 수 있다. 또한, 여기에서는 링, 즉 지지 링이, 예를 들어 도그 영역의 외측에 축 방향으로 클러치 요소 상에 놓여질 수 있고 클러치 요소의 외주의 일부를 둘러쌀 수 있다.
물론, 클램핑 링 및 지지 링은 샤프트 영역 또는 도그 영역을 또한 완전히 둘러쌀 수 있는데, 즉 그 외측면을 완전히 덮을 수 있다.
샤프트 영역은 샤프트 요소 주위에 배치될 수 있으며, 샤프트 영역은 샤프트 요소와의 간섭 끼워 맞춤 조립체 (interference fit assembly), 특히 길이 방향의 간섭 끼워 맞춤 조립체를 형성한다.
예를 들어, 클러치 요소들은 그들의 샤프트 영역과 함께 클램핑 링 내로 삽입될 수 있다. 샤프트 요소는, 특정의 더 큰 직경을 가져야 하므로, 그 후 축 방향으로 원형으로 배열된 샤프트 영역 안으로 눌려지고 (pressed) 그러한 눌림과 외부 클램핑 링과의 상호 작용에 의해 간섭 끼워 맞춤 조립체가 얻어진다. 이러한 연결은 동적 부하의 경우에도 안정적으로 모멘텀이 전해지도록 보장한다.
또한, 샤프트 요소는 FPC로 형성될 수 있다. 이러한 디자인은 예를 들어 DE 10 2011 112 708 A1에 공지되어 있다.
본 발명에 따른 클러치 장치는, 동축 및 대향으로 배치된 2 개의 클러치 절반부들을 포함하는데, 이 클러치 절반부들이 전술한 바와 같이 형성되며, 원주 방향을 따라 서로 옆에 배열되는 서로 다른 클러치 절반부의 도그 영역들 사이에 엘라스토머 요소가 배열될 수 있다.
클러치 장치는 특히 도그 클러치일 수 있거나 도그 클러치의 특정 실시예로서 엘라스토머 클러치일 수 있다.
이러한 클러치 절반부의 제조는 프레스 가공된 부품으로 성형하고 그 다음에 길이 방향의 간섭 끼워 맞춤 조립체로 조립함으로써 얻어진다. 이를 위해, 클러치 절반부는, 도그 영역을 갖는 개별 클러치 요소가 프레스 가공에 의해 고품질로 형성될 수 있도록, 복수의 클러치 요소 (예를 들어, 4 개의 클러치 요소)로 회전 대칭되게 분할된다. 프레스 가공은, 전술한 FPC 반제품을 사용하여 수행되는데, 예를 들면 무작위로 쌓여진 섬유 반제품 또는 단방향 프리프레그를 사용할 수 있다. 반제품은 원하는 섬유 방향에 따라 미리 절단해야 한다. 반경 방향으로 두께가 다른 3 개의 영역은, 위에서 설명한 바와 같이, 축 영역, 도그 영역 및 그 사이에 배치되는 중간 영역이다. 중간 영역에서의 구배 (gradient)는 도그 영역에서 시작하는 층 (layer)이 중간 영역에서 끝내도록 함으로써 달성된다.
상기 문제점은 각각의 독립 청구항의 특징을 갖는 클러치 장치에 의해서뿐만 아니라 청구항 1의 특징을 갖는 클러치 절반부에 의해서 본 발명에 따라 해결된다.
도 1은 샤프트 요소를 갖는 클러치 절반부이고;
도 2는 서로 연결되어 클러치 장치를 형성하는 2 개의 클러치 절반부이고;
도 3은 4 개의 클러치 요소를 갖는 클러치 절반부의 내부 사시도이고;
도 4는 클러치 요소의 사시도이고;
도 5는 도 4의 클러치 요소의 단면도이고;
도 6은 도 4의 클러치 요소의 FPC 반제품의 층 분해도이다.
본 발명의 이들 및 다른 장점들 및 특징들은 첨부된 도면들에 의해 실시예에 기초하여 이하에서 상세히 설명될 것이다.
도 1 내지 도 6 각각은 본 발명에 따른 클러치 장치의 일부를 도시한다. 따라서, 동일한 구성 요소는 동일한 도면번호로 표시된다.
도 1은 클러치 절반부 (1) 및 이를 클러치 절반부 (1)와 조립하기 직전의 샤프트 요소 (2)를 도시한다.
클러치 절반부 (1)는 또한 도 3에도 도시되어 있다.
클러치 절반부 (1)는 클러치 절반부 (1)의 둘레 주위에 원형으로 분포된 4 개의 클러치 요소 (3)를 포함한다.
단일의 클러치 요소는 도 4에 도시되어 있고, 도그 영역 (4), 샤프트 영역 (5) 및 그 사이에 배치된 중간 영역 (6)을 포함한다.
도 5는 영역의 표시와 함께 도 4의 클러치 요소 (3)를 지나는 수직 단면을 도시한다.
도 4 및 도 5로부터, 도그 영역 (4)은 샤프트 영역 (5)보다 큰 반경 방향 두께를 갖는다는 것을 알 수 있다. 중간 영역 (6)은, 도그 영역 (4)으로부터 반경 방향 두께가 더 작은 샤프트 영역 (5)으로 반경 방향 두께가 줄어들도록 존재한다.
다음으로 샤프트 영역 (5)은 주어진 각도만큼 주어진 반경으로 연장됨으로써 일종의 링 섹션 (ring section)을 형성한다. 클러치 절반부 (1)가 4 개로 분할되고 그로부터 생기는 4 개의 클러치 요소로 인해, 샤프트 영역 (5)은 90°각도를 갖는 링 섹션 상에 연장된다.
클러치 절반부 (1)를 각각의 클러치 요소를 형성하는 1/4 (quarter)로 분할함으로써, 프레스 가공에 의해 단일의 도그를 간단하고 비용 효율적으로 제조할 수 있게 한다.
클러치 요소 (3)는, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 샤프트 요소 (5)를 완전히 둘러싸는 클램핑 링 (7) 내로 그 샤프트 영역 (5)과 함께 삽입된다.
유사한 방식으로 도그 영역 (4)은, 특히 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 지지 링 (8)에 의해 둘러싸인다. 지지 링 (8)은 도그 영역 (4) 상에 축 방향으로 놓이고 도그 영역 (4)의 축 방향 연장부의 대략 절반을 둘러싼다. 그러나 도그 영역 (4)의 일부는 도 1에 도시 된 바와 같이 축 방향으로 더 돌출한다. 이는 도 2에 기초하여 후술될 대향 클러치 절반부와의 상호 록킹 (interlocking)을 가능하게 한다.
그러나, 샤프트 요소 (2)는 샤프트 영역 (5)의 내부 직경보다 일정량 만큼 더 큰 축소 직경을 갖는 샤프트 래치 (9) (도 1)를 갖는다. 샤프트 래치 (9)를 도 1에 도시된 위치로부터 샤프트 영역 (5)에 의해 둘러싸인 공간 내로 삽입함으로써, 클램핑 링 (7)과의 상호 작용에 의해, 길이 방향의 간섭 끼움 조립체가 형성된다.
도 2는 상호 록킹된 두 개의 클러치 절반부 (1)를 도시한다. 클러치 절반부 (1)는 동일하게 형성되지만, 각각의 도그 영역이 상호 록킹될 수 있도록 45°각도로 서로에 대해 회전된다. 대향된 도그 영역들 사이에는 엘라스토머 요소가 삽입된다 (도시되지 않음).
도 5와 관련하여 이미 설명된 바와 같이, 도그 영역 (4)이 샤프트 영역 (5)보다 상당히 큰 반경 방향 두께를 갖는 것이 유리하다. 클러치 요소 (3)가 FPC로 형성되기에, 특히 무작위로 쌓여진 섬유 반제품 또는 단방향 프리프레그가 사용된다. 이것들은 얇은 층으로 운송되며 이는 적절한 방식으로 절단 및 결합 되어야 한다.
도 6은 적절히 절단된 FPC 반제품의 특정 수의 층에 대한 예를 도시한다. 도시 된 예에서, 샤프트 영역 (5)은 서로 위에 놓인 5 개의 층 (10)에 의해 형성되는 반면, 도그 영역 (4)은 9 개의 층 (10)이 다르게 절단됨으로써 형성된다. 도그 영역 (4)과 샤프트 영역 (5) 사이의 중간 영역 (6)에서 9 개의 층 (10) 중 몇몇 층 (10)이 반경 방향 두께가 감소될 수 있도록 끝난다.
층 (10)은 곡선 평면에서 원주 방향을 따라 각각 연장하며, 층의 영역은 또한 도 6에 도시 된 바와 같이 각각의 곡선 평면에 대해 소정 각도로 접혀지거나 (folded) 연장할 수 있다.
도시된 층 (10), 특히 층의 수는 단지 설명을 위해 제공된 것이다. 실제로는 더 많은 층들을 사용할 수도 있다. 특히, 중간 영역 (6)도 다르게 디자인될 수 있다.

Claims (15)

  1. 복수의 클러치 요소들 (3)을 갖는 클러치 절반부 (1)로써,
    각각의 클러치 요소 (3)는 축 방향으로 자유롭도록 돌출하는 도그 영역 (4)과 샤프트 영역 (5)을 포함하고;
    상기 클러치 요소들 (3)이 원주를 따라 분포되는, 클러치 절반부에 있어서,
    상기 클러치 요소들 (3) 중 적어도 하나는 섬유 플라스틱 복합재로 형성되고, 상기 샤프트 영역 (5)은 상기 도그 영역 (4)보다 큰 각도로 원주 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 클러치 절반부.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 클러치 요소들 (3) 중 하나의 상기 도그 영역 (4)의 최대 반경 방향 두께는 상기 샤프트 영역 (5)의 최대 반경 방향 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 클러치 절반부.
  3. 제1항에 있어서,
    원주 방향으로 서로 인접하게 배열된 클러치 요소들 (3)의 샤프트 영역들 (5)은 서로 접촉하는 것을 특징으로 하는 클러치 절반부.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 섬유 플라스틱 복합재로 형성된 상기 클러치 요소들 (3)은 섬유 반제품의 복수의 층들 (10)로 형성되는 것을 특징으로 하는 클러치 절반부.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 샤프트 영역 (5)의 층들의 수는 상기 도그 영역 (4)의 층들 (10)의 수보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 클러치 절반부.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 도그 영역 (4)과 상기 샤프트 영역 (5) 사이에는 중간 영역 (6)이 제공되고;
    중간 영역 (6)에서, 반경 방향 두께는 도그 영역 (4)의 반경 방향 두께에서 샤프트 영역 (5)의 반경 방향 두께로 감소하며;
    도그 영역 (4)에서 샤프트 영역 (5)을 향하여 중간 영역 (6)에서 섬유 반제품의 층들 (10)의 수가 감소하는 것을 특징으로 하는 클러치 절반부.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 섬유 반제품의 상기 복수의 층들 (10)은, 하나의 층 (10)의 섬유가 그 인접 층 (10)의 섬유에 대해 각도를 갖고 배열되도록, 배열되는 것을 특징으로 하는 클러치 절반부.
  8. 복수의 클러치 요소들 (3)을 갖는 클러치 절반부 (1)로써,
    각각의 클러치 요소 (3)는 축 방향으로 자유롭도록 돌출하는 도그 영역 (4)과 샤프트 영역 (5)을 포함하고;
    상기 클러치 요소들 (3)이 원주를 따라 분포되는, 클러치 절반부에 있어서,
    상기 클러치 요소들 (3) 중 적어도 하나는 섬유 플라스틱 복합재로 형성되고, 상기 클러치 요소들 (3)의 상기 샤프트 영역 (5)은 적어도 부분적으로 클램핑 링 (7)에 의해 둘러싸인 것을 특징으로 하는 클러치 절반부.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 클러치 요소들 (3) 중 하나의 상기 도그 영역 (4)의 최대 반경 방향 두께는 상기 샤프트 영역 (5)의 최대 반경 방향 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 클러치 절반부.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 샤프트 영역 (5)은 상기 도그 영역 (4)보다 큰 각도로 원주 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 클러치 절반부.
  11. 제8항에 있어서,
    원주 방향으로 서로 인접하게 배열된 클러치 요소들 (3)의 샤프트 영역들 (5)은 서로 접촉하는 것을 특징으로 하는 클러치 절반부.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클러치 요소들 (3)의 상기 도그 영역 (4)은 지지 링 (8)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인 것을 특징으로 하는 클러치 절반부.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샤프트 영역들 (5)은 샤프트 요소들 (2) 둘레에 배열되며;
    샤프트 영역들 (5)은 샤프트 요소들 (2)과 간섭 끼움 조립체를 형성하는 것을 특징으로 하는 클러치 절반부.
  14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 두 개의 클러치 절반부들을 갖는 클러치 장치로, 두 개의 클러치 절반부들이 서로에 동축으로 정렬되고 대향되게 배치되며 원주 방향으로 서로 인접하게 배열된 각각의 도그 영역들 (4) 사이에 엘라스토머 요소가 제공되는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 클러치 장치는 도그 클러치인 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
KR1020177033150A 2015-05-21 2016-05-18 섬유 플라스틱 복합재 디자인에 의한 클러치 요소를 구비한 도그 클러치 장치 KR102036014B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015108044.3A DE102015108044A1 (de) 2015-05-21 2015-05-21 Klauen-Kupplungsvorrichtung mit Kupplungselementen in FKV-Bauweise
DE102015108044.3 2015-05-21
PCT/EP2016/061086 WO2016184885A1 (de) 2015-05-21 2016-05-18 Klauen-kupplungsvorrichtung mit kupplungselementen in fkv-bauweise

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170140283A KR20170140283A (ko) 2017-12-20
KR102036014B1 true KR102036014B1 (ko) 2019-10-24

Family

ID=56084004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177033150A KR102036014B1 (ko) 2015-05-21 2016-05-18 섬유 플라스틱 복합재 디자인에 의한 클러치 요소를 구비한 도그 클러치 장치

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP3298294B1 (ko)
KR (1) KR102036014B1 (ko)
CN (1) CN107636332B (ko)
DE (1) DE102015108044A1 (ko)
ES (1) ES2765977T3 (ko)
WO (1) WO2016184885A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3434921B1 (de) * 2017-07-24 2019-11-06 Pfeiffer Vacuum Gmbh System umfassend eine welle und eine nabe und verfahren zur herstellung einer welle-nabe-verbindung
BR112020024221A2 (pt) * 2018-06-22 2021-02-17 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg peça com uma área rotacionalmente simétrica e uma superfície de usinagem, motor de engrenagem e método para produção de dita peça a partir de uma peça em bruto

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020142849A1 (en) * 2000-09-14 2002-10-03 Ash Sean T. Reduction of axial thrust reaction in toothed shear-type flexible couplings
CN201363373Y (zh) 2008-12-05 2009-12-16 重庆市星格水泵有限公司 联轴器

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3884049A (en) * 1972-09-05 1975-05-20 Hilliard Corp Drive coupling
DD259436A1 (de) * 1987-03-31 1988-08-24 Dresden Flachglas Ingbuero Klauenkupplung, vorzugsweise fuer kurze wellenenden
AT395900B (de) * 1991-09-24 1993-03-25 Geislinger Co Schwingungstechn Kupplungsglied
DE19848253B4 (de) * 1998-02-09 2007-05-31 Zf Sachs Ag Kupplungseinrichtung mit einem an einer Schwungmasse vorgesehenen Aufnehmer für einen Mitnehmer
JPH11257366A (ja) * 1998-03-16 1999-09-21 Unisia Jecs Corp トルク伝達カップリング
JPH11294479A (ja) * 1998-04-10 1999-10-26 Bridgestone Corp 弾性軸継手
ES2178421T3 (es) * 1999-03-20 2002-12-16 Dlr Deutsches Zentrum Fur Luft Material compuesto con una zona de union reforzada.
DE102004039751A1 (de) * 2004-07-30 2006-01-12 Daimlerchrysler Ag Verfahren zur Herstellung von Bauteilen aus einem Kunststoffmaterial
DE102005055771B4 (de) * 2005-11-21 2009-10-22 R & W Antriebselemente Gmbh Kupplungsnabe
DE202007011014U1 (de) * 2007-08-07 2008-12-24 Ktr Kupplungstechnik Gmbh Kupplungsteil mit einer eine Wellenaufnahme aufweisenden Nabe
DE102011112708B8 (de) 2011-09-07 2015-12-17 Horiba Europe Gmbh Prüfstandsvorrichtung mit Wellenverbindung aus Faser-Verbundwerkstoff
DE102011087921A1 (de) * 2011-12-07 2013-06-13 ThyssenKrupp Carbon Components GmbH Felgenbett mit integriertem Flansch aus Faserverbundwerkstoffen sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung
DE102012003731A1 (de) * 2012-02-28 2013-08-29 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Halbzeug für die Herstellung eines Faserverbund-Metallhybridlaminats und Verfahren zur Herstellung eines derartigen Halbzeuges
CN203404270U (zh) * 2013-08-07 2014-01-22 厦门林巴贺航空发动机股份有限公司 一种联轴节

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020142849A1 (en) * 2000-09-14 2002-10-03 Ash Sean T. Reduction of axial thrust reaction in toothed shear-type flexible couplings
CN201363373Y (zh) 2008-12-05 2009-12-16 重庆市星格水泵有限公司 联轴器

Also Published As

Publication number Publication date
EP3298294A1 (de) 2018-03-28
DE102015108044A1 (de) 2016-11-24
KR20170140283A (ko) 2017-12-20
EP3298294B1 (de) 2020-01-01
ES2765977T3 (es) 2020-06-11
CN107636332B (zh) 2020-03-03
WO2016184885A1 (de) 2016-11-24
CN107636332A (zh) 2018-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102159840B (zh) 弹性联轴器
KR102036014B1 (ko) 섬유 플라스틱 복합재 디자인에 의한 클러치 요소를 구비한 도그 클러치 장치
US8529361B2 (en) Drive shaft, in particular radial shaft for a gas-turbine engine
CN101795850A (zh) 由合成材料制成的结构框架及包括该结构框架的飞行器机身
WO2011108677A1 (ja) 炭素繊維強化プラスチック成形体
Henry et al. Optimized design for projectile impact survivability of a carbon fiber composite drive shaft
US20140162795A1 (en) Elastomeric Coupling Having Clamp Ring with Flanges Providing Torsional Stiffness Characteristics
GB2535877A (en) Elastic coupling device for connecting two drive shafts
CN109185379B (zh) 可调谐多层阻尼动力吸振器及其制作安装方法、减振方法
GB2582427A (en) Ring with composite and metal two-material squirrel-type, cage, and bearing assembly with rolling elements equipped with such a ring
EP3084247B1 (en) Winged elastomeric coupling and clamp ring
JP2014087770A (ja) 撹拌機
CN108026979A (zh) 由纤维-塑料复合材料制成的轴装置
US9909645B2 (en) Flywheels for energy storage and methods of manufacture thereof
JP2016173157A (ja) 動力伝達軸
JP6709100B2 (ja) ハニカム構造体およびその製造方法
US10247273B2 (en) Composite over wrap
CN108087442B (zh) 复合材料高补偿挠性膜盘联轴器
KR101550296B1 (ko) 절연성 섬유직물체를 이용한 차량용 휠 제조방법 및 이에 의해 제조된 차량용 휠
JP5565566B2 (ja) 炭素繊維強化プラスチック成形体
Korneev et al. Flat shell stress-strain state calculation
KR20170123526A (ko) 장축커플링
CN105387129A (zh) 飞轮
JP6374813B2 (ja) 動力伝達軸
RU140756U1 (ru) Упругая муфта

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)