KR102254347B1

KR102254347B1 - 프리 휠

Info

Publication number: KR102254347B1
Application number: KR1020167006407A
Authority: KR
Inventors: 위르겐 크롤; 필립 라쉬; 벤야민 슈토버
Original assignee: 섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
Priority date: 2013-08-15
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2021-05-24
Also published as: DE102014214628A1; DE112014003734A5; KR20160043019A; CN105473885B; WO2015021974A1; CN105473885A; JP2016528455A

Abstract

본 발명은, 토크 전달을 차단 또는 중단하기 위한, 특히 전기 기계를 자동차의 구동 트레인에 선택적으로 접속하기 위한 프리 휠에 관한 것으로서, 이와 같은 프리 휠은 토크의 도입 및/또는 회수를 위한 제1 링, 제1 링에 대해 대략 동축으로 배치되어 있고 토크의 회수 및/또는 도입을 위한 제2 링, 및 차단 위치와 프리 휠 위치 사이에서 피벗팅 할 수 있는 2개 이상의 차단 요소를 구비하며, 이 경우 차단 요소는 차단 위치에서는 토크를 전달하기 위해 제2 링과 함께 제1 링을 차단하고, 프리 휠 위치에서는 토크 전달을 중단하기 위해 제2 링에 대한 제1 링의 상대 회전을 허용하며, 이 경우 차단 위치에서 차단 요소와 제2 링 사이에는 제조 공차(t)가 존재하고, 방사 방향 평면에서 제2 링은 제1 링에 대해 상대적으로 위치 공차(T)만큼 변위될 수 있으며, 이 경우 위치 공차(T)는 제조 공차(t)보다 크다. 제2 링이 방사 방향 평면 내부에서의 자신의 위치 변위에 의해서 차단 요소에 대해 상대적으로는 자동으로 센터링 배치될 수 있고, 제1 링에 대해 상대적으로는 자동으로 센터링 배치될 수 없기 때문에, 제조 공차(t)가 차단 요소와 제2 링 사이에서 보상될 수 있음으로써, 결과적으로 차단 위치에서는 모든 차단 요소가 토크 전달 동안에 실질적으로 동일한 부하를 받게 되고, 이로 인해 전달될 토크가 높은 경우에도 수명이 긴 프리 휠의 제공이 가능해진다.

Description

프리 휠{FREEWHEEL}

본 발명은, 토크 전달을 선택적으로 허용하거나 중단할 수 있는, 예를 들어 전기 기계를 자동차의 구동 트레인에 선택적으로 접속시키기 위한 프리 휠에 관한 것이다.

도 1에 도시된 공지된 래칫 프리 휠(10)(ratchet free wheel)은 내부 링(12), 및 내부 링(12)에 대해 동축으로 배치되어 상대적으로 회전할 수 있는 외부 링(14)을 구비한다. 내부 링(12)이 복수의 수용 포켓(16)을 구비하고, 차단 래칫으로서 형성된 각각 하나의 차단 요소(18)가 이들 수용 포켓 내부에 피벗팅 가능하게 삽입되어 있음으로써, 결과적으로 차단 요소(18)는 도면에 도시된 차단 위치, 즉 제1 원주 방향으로의 상대 회전 동안에 차단 요소(18)가 외부 링(14)의 차단 홈(20) 내부에 맞물리는 위치와, 프리 휠 위치, 즉 제1 원주 방향과 반대로 설정된 제2 원주 방향으로의 상대 회전 동안에 차단 요소(18)가 지지 스프링(22)의 탄성력에 대항해서 외부 링(14)에 의해 차단 홈(20)으로부터 외부로 밀려나가는 위치 사이에서 피벗팅 될 수 있다. 도시된 실시예에서는 제2 차단 요소(24)가 추가로 제공되어 있으며, 이 제2 차단 요소는 차단 위치, 즉 제2 원주 방향으로의 상대 회전 동안에 제2 차단 요소(24)가 외부 링(14)의 차단 홈(20) 내부에 맞물리는 위치와, 도면에 도시된 프리 휠 위치, 즉 제1 원주 방향으로의 상대 회전 동안에 제2 차단 요소(24)가 지지 스프링(22)의 탄성력에 대항해서 외부 링(14)에 의해 차단 홈(20)으로부터 외부로 밀려나가는 위치 사이에서 피벗팅 될 수 있다. 내부 링(12)에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 스위칭 케이지(26)(switching cage)에 의해, 차단 요소(18) 또는 제2 차단 요소(24)는 지지 스프링(22)의 탄성력에 대항해서 자신의 프리 휠 위치로 강제될 수 있다.

프리 휠의 수명에 부정적인 영향을 미치지 않으면서, 프리 휠을 이용하여 높은 토크를 전달할 수 있게 하려는 지속적인 욕구가 존재한다.

본 발명의 과제는, 전달될 토크가 높은 경우에도 긴 수명을 갖는 프리 휠을 가능하게 하는 조치들을 제시하는 것이다.

상기 과제의 해결은 본 발명에 따라, 청구항 1의 특징들을 갖는 프리 휠 그리고 청구항 8의 특징들을 갖는, 프리 휠을 센터링 배치하기 위한 방법에 의해서 이루어진다. 본 발명의 바람직한 실시예들은, 각각 개별적으로 또는 조합해서 본 발명의 한 가지 양상을 나타낼 수 있는 종속 청구항들에 제시되어 있다.

본 발명에 따라, 토크 전달을 차단 또는 중단하기 위한, 특히 전기 기계를 자동차의 구동 트레인에 선택적으로 접속하기 위한 프리 휠이 제공되어 있으며, 이와 같은 프리 휠은 토크의 도입 및/또는 회수를 위한 제1 링, 제1 링에 대해 대략 동축으로 배치되어 있고 토크의 회수 및/또는 도입을 위한 제2 링, 및 차단 위치와 프리 휠 위치 사이에서 피벗팅 할 수 있는 2개 이상의 차단 요소를 구비하며, 이 경우 차단 요소는 차단 위치에서는 토크를 전달하기 위해 제2 링과 함께 제1 링을 차단하고, 프리 휠 위치에서는 토크 전달을 중단하기 위해 제2 링에 대한 제1 링의 상대 회전을 허용하며, 이 경우 차단 위치에서 차단 요소와 제2 링 사이에는 제조 공차(t)가 존재하고, 방사 방향 평면에서 제2 링은 제1 링에 대해 상대적으로 위치 공차(T)만큼 변위될 수 있으며, 이 경우 위치 공차(T)는 제조 공차(t)보다 크다.

제1 링과 제2 링 사이에서 가급적 큰 토크를 전달하는 경우에, 정확하게 하나의 차단 요소를 통한 힘 전달은 일반적으로 충분치 않다. 차단 위치에서는 차단 요소가 제1 링과 제2 링 사이에 끼어서 압력 부하를 받을 수 있음으로써, 결과적으로 전체 힘 흐름이 단 하나의 차단 요소를 통해서 진행되는 경우에는, 차단 요소가 소성으로 변형되거나 심지어 꺾일 수 있다. 또한, 이로 인해 상당히 큰 횡력이 프리 휠의 지지부에 가해진다. 그렇기 때문에, 가급적 큰 토크를 전달하고자 하는 경우에는, 가급적 많은 차단 요소가 힘 흐름 내에서 동시에 제1 링과 제2 링 사이에서 토크 전달을 위해 작용하는 상황이 보장되어야만 한다. 하지만, 제조 공차로 인해, 상대 각 위치가 동일한 경우에 다양한 차단 요소들이 차단 위치에서 제1 링으로부터 방사 방향으로 돌출하는 크기가 변동될 수 있음으로써, 결과적으로 원칙적으로는, 다른 차단 요소가 작용하게 될 때까지 한 차단 요소가 작동 중에 비로소 소성 변형되는 것이 가능하다는 사실이 발견되었다. 이로써, 프리 휠의 수명 및/또는 최대로 전달할 수 있는 토크가 현저하게 줄어들 수 있다. 차단 위치에서 차단 요소와 제2 링 사이에서 나타나는 제조 공차(t)는 특히, 차단 요소를 피벗팅 가능하게 지지하기 위해 제1 링 내에 제공된 수용 포켓의 위치 공차, 수용 포켓을 성형할 때의 제조 공차, 수용 포켓 내에 있는 차단 요소의 위치 공차, 특히 차단 요소의 길이에 대한 차단 요소의 제조 공차, 제2 링 내에 제공된 차단 홈의 위치 공차, 및 차단 홈을 성형할 때의 제조 공차로 이루어진다. 이로써, 차단 요소와 제2 링 사이의 제조 공차(t)는 상대적으로 더 긴 공차 연쇄(tolerance chain)의 결과가 되며, 그 결과 공차 요구의 증가는 프리 휠의 제조 비용의 현저한 증가를 야기하게 될 것이다.

본 발명에 따른 프리 휠의 경우에는, 제2 링이 제1 링에 대해 상대적으로 정확하게 센터링 배치되어 있지 않다. 그 대신, 제2 링은 제1 링에 대해 상대적으로 의도적으로 대략적으로만 센터링 배치되어 있으며, 이 경우 프리 휠의 회전 축에 대해 수직으로 진행하는 방사 방향 평면에서 제1 링에 대한 제2 링의 상대 위치의 위치 공차(T)는 차단 요소와 제2 링 사이에서의 제조 공차(t)를 초과한다. 차단 요소의 차단 위치에서는, 제2 링이 처음에는 공차로 인해 단 하나의 차단 요소에만 접할 수 있다. 토크가 프리 휠 내부로 도입되면, 우선 서로에 대해 상대적으로 회전하려는 제1 링 및 제2 링의 노력이 존재한다. 이 경우에는, 제2 링이 이 제2 링과 이미 접촉하고 있는 차단 요소에서 지지될 수 있고, 이로 인해 제1 링의 회전 중심점에 대해 편심으로 변위된 회전 중심점을 중심으로, 제2 링이 또 다른 하나의 차단 요소와 접촉하게 될 때까지 회전할 수 있다. 차단 요소에서의 지지는 반드시 강성일 필요는 없으며, 오히려 예를 들어 차단 요소의 탄성 변형 및/또는 차단 위치에서 제1 링에 대한 차단 요소의 상대 각 위치에 대한 간극으로 인해 약간 휠 수 있게 형성될 수 있다. 그럼으로써, 제2 링은 제2 차단 요소에 접촉한 후에 재차 제1 링의 회전 중심점에 대해 편심으로 변위된 회전 중심점을 중심으로, 제2 링이 또 다른 하나의 차단 요소와 접촉하게 될 때까지 그리고 계속해서 이러한 접촉이 이루어질 때까지 회전할 수 있다. 그럼으로써, 제2 링은 방사 방향 평면에서 제1 링에 대해 상대적으로 실질적으로 자유롭게, 제2 링이 차단 위치에서 모든 차단 요소에 균일하게 지지될 때까지 변위될 수 있다. 그럼으로써, 제2 링은 차단 요소와 제2 링 사이의 제조 공차(t)가 큰 경우에도 차단 요소에서 자동으로 센터링 배치될 수 있다. 제2 링이 방사 방향 평면 내부에서의 자신의 위치 변위에 의해 차단 요소에 대해서 상대적으로는 자동으로 센터링 배치될 수 있고, 제1 링에 대해서 상대적으로는 자동으로 센터링 배치될 수 없기 때문에, 차단 요소와 제2 링 사이의 제조 공차(t)가 보상될 수 있으며, 그 결과 차단 위치에서는 모든 차단 요소가 토크 전달 동안에 실질적으로 동일한 부하를 받게 되며, 이로 인해 전달될 토크가 높은 경우에도 긴 수명을 갖는 프리 휠이 가능해진다.

제1 링은 내부 링으로서 형성될 수 있는 한편, 제2 링은 외부 링으로서 형성되어 있다. 대안적으로는, 제1 링이 외부 링으로서 형성될 수 있는 한편, 제2 링은 내부 링으로 형성되어 있다. 특히, 바람직하게 원주 방향으로 균일하게 분포 배치되어 있는 복수의 차단 요소가 제공되어 있다. 프리 휠은 특히 스위칭 가능하게 형성되어 있다. 이 목적을 위해, 예를 들어 제1 링에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 스위칭 케이지가 제공될 수 있다. 이 스위칭 케이지는 특히 중립 위치에서 차단 요소에 대해 간격을 두고 배치될 수 있고, 차단 위치와 프리 휠 위치 사이에서 이루어지는 차단 요소의 피벗팅 동작을 허용한다. 바람직하게, 스위칭 케이지는 제1 스위칭 위치에서는 차단 요소를 프리 휠 위치로 가압할 수 있으며 그리고/또는 제2 스위칭 위치에서는 차단 요소를 차단 위치에 로킹될 수 있다. 바람직하게는, 제1 원주 방향으로의 상대 회전 동안에 차단 작용을 하는 제1 차단 요소 및 제1 원주 방향과 반대로 설정된 제2 원주 방향으로의 상대 회전 동안에 차단 작용을 하는 제2 차단 요소가 제공되어 있다. 이 경우에는 특히, 제1 차단 요소뿐만 아니라 제2 차단 요소도, 또는 제1 차단 요소만, 또는 제2 차단 요소만 스위칭 가능하게 구현되어 있다. 특히, 제1 차단 요소 및 제2 차단 요소는 각각 쌍으로 제공되어 있고, 바람직하게는 개별 프리 휠 위치에서 제1 링의 공동의 수용 홈 내부로 가압될 수 있다. 특히, 차단 위치에서 제1 링에 대해 최대로 가능한 규정된 상대 각을 제공하기 위하여, 차단 위치에서는 지지 스프링이 차단 요소를 스토퍼(stopper)에 대해 가압할 수 있다. 제2 링은 특히, 제1 링과 제2 링 사이에서 토크를 전달하기 위하여, 차단 요소가 특히 지지 스프링에 의해 차단 위치에서 그 내부로 가압될 수 있는 차단 홈을 구비한다. 차단 위치에서는, 차단 요소가 특히 제1 링과 제2 링 사이에 형상 결합 방식으로 끼워질 수 있다.

지지 스프링은 특히 탄력적으로 휠 수 있는 돌출형 스프링 강철 시트(spring steel sheet)로서 형성될 수 있으며, 이와 같은 스프링 강철 시트는 바람직하게 실질적으로 접선 방향으로, 특히 원형으로 구부러진 단부에 의해 프리 휠 위치와 차단 위치 사이에서 탄성력에 의하여 차단 요소에 접한다. 지지 스프링은 특히 제1 접선 방향 단부에 의해서는 제1 차단 요소에서 작용할 수 있고, 그와 반대로 설정된 접선 방향으로 향하는 제2 접선 방향 단부에 의해서는 제2 차단 요소에 작용할 수 있다. 프리 휠은 특히 자동차 엔진의 구동 샤프트와 결합된 벨트 풀리(belt pulley) 내에서, 이 벨트 풀리를 프리 휠을 통해 구동 샤프트와 결합하기 위하여, 특히 자동차 보조 장치들을 구동시킬 목적으로 그리고/또는 자동차 엔진을 시동하기 위해 바람직하게 스타터 제네레이터(starter generator)로서 형성된 스타터를 연결할 목적으로 제공될 수 있다. 특히, 벨트 풀리를 통해서는 전기 기계가 자동차의 구동 트레인에 가압될 수 있다.

특히, 위치 공차(T) 및 제조 공차(t)에 대해서는, 1.0 < T/t ≤ 3.0, 특히 1.1 ≤ T/t ≤ 2.5, 바람직하게는 1.2 ≤ T/t ≤ 2.0 그리고 특히 바람직하게는 1.3 ≤ T/t ≤ 1.5가 적용된다. 이와 같은 위치 공차(T)에서는, 제2 링이 방사 방향 평면 내부에서 차단 요소에 정렬되도록 하기에 충분한 공간을 갖는다. 특히 제1 링에 대해 상대적인 제2 링에 대해서는, 특히 비용 효율적인 간극 매칭이 제공될 수 있다.

바람직하게, 차단 위치에서 제1 링에 대한 차단 요소의 최대 상대 각 위치는 제2 링과 상이한 스토퍼에서의 정지 동작에 의해서 규정되어 있으며, 이 경우 스토퍼는 특히 제1 링 또는 제1 링에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 스위칭 케이지에 의해, 차단 위치에서 그리고/또는 프리 휠 위치에서 차단 요소를 릴리스 또는 로킹하도록 형성되어 있다. 스토퍼에 의해서는, 차단 위치에서 제1 링에 대한 차단 요소의 상대 각 위치가 제1 링과 무관하게 규정될 수 있음으로써, 결과적으로는 특히 제2 링을 차단 요소에 대해 상대적으로 센터링 배치하는 단계 동안에 차단 요소가 과도하게 기울어지는 현상이 피해질 수 있다. 특히, 차단 요소가 스토퍼에 접하는 경우에는, 제2 링을 위해 규정된 회전 중심점이 제2 링에 접하는 차단 요소에 의해서 사전에 결정될 수 있다.

특히 바람직하게는, 제1 링 및/또는 제2 링이 위치 공차(T)를 두고 예비 센터링 링의 센터링 배치되어 있다. 예비 센터링 링은 특히 슬리브(sleeve)로서 형성될 수 있으며, 이 슬리브의 내부 면 또는 외부 면에서 위치 공차(T)를 두고 예비적인 센터링 배치가 이루어진다. 그럼으로써, 제2 링이 방사 방향으로 제1 링에 대해 상대적으로 과도하게 변위되는 상황이 피해질 수 있다. 제2 링이 제1 링에서 정지하기 전에, 제1 링 및/또는 제2 링이 예비 센터링 링에서 정지하는 동작이 이루어질 수 있다. 이로 인해서는 특히, 차단 요소가 프리 휠 위치로 가압 되고 특히 제2 링의 차단 홈으로부터 밖으로 빠져나옴으로써, 차단 요소에서 제2 링을 자동으로 센터링 배치하는 동작이 어려워지거나 방해될 정도까지, 제1 링 및 제2 링이 예를 들어 제1 링 및/또는 제2 링의 자체 무게에 의해서 원주 위치에 근접하게 되는 상황이 피해질 수 있다.

특히 제1 링 및/또는 제2 링은 회전 진동 댐퍼의 부분이며, 이 경우에 특히 제1 링 및/또는 제2 링은 실질적으로 접선 방향으로 작용하는 에너지 저장 요소, 특히 아크 스프링(arc spring)을 갖춘 회전 진동 분리기의 입력 플랜지 또는 출력 플랜지를 형성한다. 이 경우, 제1 링 및/또는 제2 링은 특히, 위치 공차(T) 안에 있는 모든 극단 위치에서 에너지 저장 요소에 작용할 수 있는 형태의 연장부를 방사 방향으로 구비할 수 있다. 또한, 에너지 저장 요소는, 방사 방향 평면에서 위치 공차(T)의 틀 안에서 제1 링 및/또는 제2 링의 변위를 허용하는 자유 각을 제공할 수 있다. 그럼으로써, 회전 진동 댐퍼는 방사 방향 평면에서의 제1 링 및/또는 제2 링의 위치 변동에 특히 둔감할 수 있다. 바람직하게, 프리 휠의 내부 링은 토크 도입 요소, 특히 자동차 엔진의 구동 샤프트 또는 토크 회수 요소, 특히 보조 장치를 연결하기 위한 벨트 풀리와 단단히 연결되어 있는 한편, 회전 진동 댐퍼는 토크 회수 요소 또는 토크 도입 요소와 단단히 연결되어 있으며, 이 경우 프리 휠의 외부 링은 방사 방향 평면에서 위치 공차(T)를 두고 내부 링에 대해 상대적으로 이동할 수 있도록 구현되어 있다.

바람직하게는, 제1 링이 제1 원주 방향으로 제2 링에 대해 상대적으로 상대 회전하는 동안 차단 작용을 하는 복수의 제1 차단 요소의 한 세트가 제공되어 있으며, 이 경우에는 특히 3개 이상의 제1 차단 요소가 제공되어 있다. 복수의 차단 요소에 의해서는, 차단 위치에서 토크 전달 동안에 차단 요소에 작용하는 힘이 상응하는 개수의 차단 요소에 분배될 수 있음으로써, 결과적으로 개별 차단 요소에 가해지는 부하는 상응하게 더 적다. 또한, 발생하는 횡력도 상호 보상될 수 있다. 특히, 차단 요소는 특별히 3-점-센터링을 통해 제2 링의 규정된 센터링 배치에 도달할 수 있다.

특히 바람직하게는, 제1 링이 제1 원주 방향과 반대로 설정된 제2 원주 방향으로 제2 링에 대해 상대적으로 상대 회전하는 동안 차단 작용을 하는 복수의 제2 차단 요소의 한 세트가 제공되어 있으며, 이 경우에는 특히 3개 이상의 제2 차단 요소가 제공되어 있다. 그럼으로써, 특히 스위칭 가능한 프리 휠은 원주 방향으로 이루어지는 두 가지의 상이한 상대 회전 동안에 작용할 수 있다. 특히, 제1 링이 제1 원주 방향으로 제2 링에 대해 상대 회전하는 동안에 뿐만 아니라 제1 링이 제1 원주 방향과 반대로 설정된 제2 원주 방향으로 제2 링에 대해 상대 회전하는 동안에도, 차단 요소에서 제2 링의 자동적인 센터링 배치가 이루어질 수 있다.

본 발명은 또한, 전술된 바와 같이 형성 및 개선될 수 있는 프리 휠을 센터링 배치하기 위한 방법과도 관련이 있으며, 이 경우 토크가 없는 프리 휠의 상태에서는, 제1 링이 제1 원주 방향으로 제2 링에 대해 상대적으로 상대 회전하는 동안 차단 작용을 하는 복수의 차단 요소의 한 세트가 차단 위치에서 N개로 존재하고, 제2 링은 n개의 차단 요소에 접하며, 이때 n은 N보다 작으며, 그 다음에는 토크가 제1 링으로 그리고/또는 제2 링으로 도입되고, 그 다음에는 제2 링이 방사 방향 평면 내부에서, 제2 링이 n개 이상의 차단 요소에, 특히 N개의 차단 요소에 접할 때까지 제1 링에 대한 자신의 상대 위치를 변경한다. N 및 n은 0보다 큰 양의 자연 정수이다. 바람직하게, 센터링 배치를 시작할 때에는 n = 1이며, 이 경우에는 또한 n = 2 또는 n = 3도 원칙적으로 가능하다. 제2 링이 방사 방향 평면 내부에서의 자신의 위치 변위에 의해서 차단 요소에 대해서는 상대적으로 자동으로 센터링 배치될 수 있고, 제1 링에 대해서는 상대적으로 자동으로 센터링 배치될 수 없기 때문에, 차단 요소와 제2 링 사이의 제조 공차(t)가 보상될 수 있으므로, 결과적으로 차단 위치에서는 모든 차단 요소가 토크 전달 동안에 실질적으로 동일한 부하를 받게 되며, 이로 인해 전달될 토크가 높은 경우에도 긴 수명을 갖는 프리 휠이 가능해진다.

특히, 제2 링은 방사 방향 평면에서 자신의 상대 위치를 변경하는 동안에 n개의 차단 요소에 지지된다. 차단 요소에서의 지지는 반드시 강성일 필요는 없으며, 오히려 예를 들어 차단 요소의 탄성 변형 및/또는 차단 위치에서 제1 링에 대한 차단 요소의 상대 각 위치에 대한 간극으로 인해 약간 휠 수 있게 형성될 수 있다. 그럼으로써, 제2 링과 접촉하는 하나 이상의 차단 요소는 센터링 배치가 이루어지는 동안 제1 링의 회전 중심점에 대해 편심으로 변위된 제2 링을 위한 회전 중심점에 도달할 수 있게 되고, 그 결과 제2 링은, 이 제2 링이 또 다른 하나의 차단 요소와 접촉할 때까지 회전할 수 있다. 그럼으로써, 제2 링은 제2 차단 요소에 접촉한 후에 재차 제1 링의 회전 중심점에 대해 편심으로 변위된 회전 중심점을 중심으로, 제2 링이 또 다른 하나의 차단 요소와 접촉하게 될 때까지 그리고 계속해서 이러한 접촉이 이루어질 때까지 회전할 수 있다. 그럼으로써, 제2 링은 방사 방향 평면에서 제1 링에 대해 상대적으로 실질적으로 자유롭게, 제2 링이 차단 위치에서 모든 차단 요소에 균일하게 지지될 때까지 변위될 수 있다.

본 발명은, 바람직한 실시예들을 참조하는 첨부 도면을 참고로 하여 이하에서 예로 설명되며, 이 경우 이하에서 기술되는 특징들은 각각 개별적으로뿐만 아니라 조합해서도 본 발명의 한 가지 양상을 나타낼 수 있다.

도 1은 사전에 공지된 래칫 프리 휠의 개략적인 단면도를 도시하고,
도 2는 도 1에 도시된 세부 사항 Ⅱ의 개략적인 세부도를 도시하며,
도 3은 본 발명에 따른 프리 휠의 개략적인 단면도를 도시한다.

도 3에 도시되어 있고 래칫 프리 휠(10)로서 형성된 본 발명에 따른 프리 휠은, 제1 링으로서 내부 링(12)을 구비하고, 내부 링(12)에 대해 동축으로 배치되어 상대적으로 회전할 수 있는 외부 링(14)을 제2 링으로서 구비한다. 내부 링(12)은 복수의 수용 포켓(16)을 구비하고, 차단 래칫으로서 형성된 각각 하나의 차단 요소(18)가 이들 수용 포켓 내부에 피벗팅 가능하게 삽입되어 있어서, 결과적으로 차단 요소(18)는 도면에 도시된 차단 위치, 즉 제1 원주 방향으로의 상대 회전 동안에 차단 요소(18)가 외부 링(14)의 차단 홈(20) 내부에 맞물리는 위치와, 프리 휠 위치, 즉 제1 원주 방향과 반대로 설정된 제2 원주 방향으로의 상대 회전 동안에 차단 요소(18)가 지지 스프링(22)의 탄성력에 대항해서 외부 링(14)에 의해 차단 홈(20)으로부터 외부로 밀려나가는 위치 사이에서 피벗팅 될 수 있다. 도시된 실시예에서는 제2 차단 요소(24)가 추가로 제공되어 있으며, 제2 차단 요소는 도면에 도시된 차단 위치, 즉 제2 원주 방향으로의 상대 회전 동안에 제2 차단 요소(24)가 외부 링(14)의 차단 홈(20) 내부에 맞물리는 위치와, 프리 휠 위치, 즉 제1 원주 방향으로의 상대 회전 동안에 제2 차단 요소(24)가 지지 스프링(22)의 탄성력에 대항해서 외부 링(14)에 의해 차단 홈(20)으로부터 외부로 밀려나가는 위치 사이에서 피벗팅 될 수 있다. 내부 링(12)에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 스위칭 케이지(26)에 의해, 차단 요소(18) 또는 제2 차단 요소(24)는 지지 스프링(22)의 탄성력에 대항해서 자신의 프리 휠 위치로 강제될 수 있으며, 이 경우 도 3에는 스위칭 케이지(26)가 도시되어 있지 않다. 이 목적을 위해, 스위칭 케이지(26)는 스토퍼(28)를 이용해서 차단 요소(24)를 향해 가압할 수 있다.

도 2에서 도 1에 도시된 래칫 프리 휠(10)에 예로 도시되어 있는 바와 같이, 위치 공차 및/또는 제조 공차들에 의해, 차단 위치에서 차단 홈(20) 내부에서 차단 요소(18, 24)와 외부 링(14) 사이에서 제조 공차(t)를 야기하고, 이들 차단 요소(18, 24)를 통한 힘 흐름을 중단할 수 있는 공차 연쇄가 존재할 수 있다. 제조 공차(t)를 자동으로 보상하기 위해, 외부 링(14)이 제조 공차(t)를 초과하는 위치 공차(T)를 두고 예를 들어 예비 센터링 링(30) 내부에 삽입되어 있고, 그로 인해 래칫 프리 휠(10)의 방사 방향 평면 내부에서 내부 링(12)에 대해 상대적으로 변위될 수 있음으로써, 외부 링(14)은 내부 링(12)에서 대략적으로만 센터링 배치되어 있다. 수직으로 설치된 경우에, 예비 센터링 링(30)은 외부 링(14)이 중력의 영향하에 내부 링(12)까지 강하하는 것을 방지할 수 있다. 프리 휠의 동작 중에는, 외부 링(14)이 내부 링(12)에 대해 상대적으로 자유롭게 회전할 수 있다. 차단 위치에서는, 특히 차단 요소(18, 24)에서 외부 링(14)의 3-점-센터링 배치가 이루어지고 제조 공차(t)가 보상될 때까지, 외부 링(14)이 상대 회전 방향에 따라 차단 요소(18)에서 또는 제2 차단 요소(24)에서 자동으로 센터링 배치될 수 있다. 이 경우에, 외부 링(14)의 중심점은 내부 링(12)의 회전 중심점과 상이할 수 있다.

도 3에 도시된 실시예에서, 외부 링(14)은 회전 진동 댐퍼(34)의 출력 플랜지(32)를 구비한다. 회전 진동 댐퍼(34)는 아크 스프링(36)으로서 형성된 에너지 저장 요소를 구비하고, 이 에너지 저장 요소는 도입된 토크를 진동 감쇠시켜서 출력 플랜지(32)로 송출할 수 있다. 아크 스프링(36)은 실질적으로 외부 링(14)의 출력 플랜지(32)에 접선 방향으로 작용하며, 이 경우 출력 플랜지(23)는, 방사 방향 평면 내부에서 위치 공차(T)만큼 변위가 이루어지는 경우에도 확실한 힘 도입을 가능하게 하는 방사 방향 연장부를 구비한다. 또한, 아크 스프링(36)이 소정의 자유 각을 허용함으로써, 결과적으로 차단 요소(18, 24)에서의 센터링 배치 동안에 이루어지는 외부 링(14)의 위치 변경은 회전 진동 댐퍼(34)의 기능에 중대한 악영향을 미치지 않는다. 도시된 실시예에서, 회전 진동 댐퍼(34)는 회전 진동 분리기로서 형성되어 있다. 또한, 평형추가 탄력적인 재료를 통해서 연결된 고무 댐퍼를 회전 진동 댐퍼(34)로서 제공하는 것도 가능하며, 이 경우에는 특히 예비 센터링 링(30)이 생략될 수 있다.

10: 래칫 프리 휠
12: 내부 링
14: 외부 링
16: 수용 포켓
18: 차단 요소
20: 차단 홈
22: 지지 스프링
24: 제2 차단 요소
26: 스위칭 케이지
28: 스토퍼
30: 예비 센터링 링
32: 출력 플랜지
34: 회전 진동 댐퍼
36: 아크 스프링

Claims

토크 전달을 차단 또는 중단하기 위한 프리 휠로서,
토크의 도입 및 회수 중 적어도 어느 하나를 위한 제1 링(12),
제1 링(12)에 대해 동축으로 배치되어 있고 토크의 회수 및 도입 중 적어도 어느 하나를 위한 제2 링(14), 및
차단 위치와 프리 휠 위치 사이에서 피벗팅 할 수 있는 2개 이상의 차단 요소(18, 24)를 구비하며, 차단 요소(18, 24)는 차단 위치에서는 토크를 전달하기 위해 제2 링(14)과 함께 제1 링(12)을 차단하고, 프리 휠 위치에서는 토크 전달을 중단하기 위해 제2 링(14)에 대한 제1 링(12)의 상대 회전을 허용하며,
차단 위치에서 차단 요소(18, 24)와 제2 링(14) 사이에는 제조 공차(t)가 존재하고, 방사 방향 평면에서 제2 링(14)은 제1 링(12)에 대해 상대적으로 위치 공차(T)만큼 변위될 수 있으며, 이때 위치 공차(T)는 제조 공차(t)보다 크며,
제1 링(12) 및 제2 링(14) 중 적어도 어느 하나는 위치 공차(T)를 두고 예비 센터링 링(30)에서 센터링 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 프리 휠.
제1항에 있어서, 위치 공차(T) 및 제조 공차(t)에 대해서 1.0 < T/t ≤ 3.0이 적용되는 것을 특징으로 하는, 프리 휠.
제1항 또는 제2항에 있어서, 차단 위치에서 제1 링(12)에 대한 차단 요소(18, 24)의 최대 상대 각 위치는 제2 링(14)과 상이한 스토퍼(28)에서의 정지 동작에 의해서 규정되며, 스토퍼(28)는 제1 링(12) 또는 제1 링(12)에 대해 상대적으로 회전할 수 있는 스위칭 케이지(26)에 의해, 차단 위치 및 프리 휠 위치 중 적어도 어느 하나의 위치에서 차단 요소(18, 24)를 릴리스 또는 로킹하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 프리 휠.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 링(12) 및 제2 링(14) 중 적어도 어느 하나는 회전 진동 댐퍼(34)의 부분이며, 제1 링(12) 및 제2 링(14) 중 적어도 어느 하나는 접선 방향으로 작용하는 에너지 저장 요소를 갖춘 회전 진동 분리기의 입력 플랜지 또는 출력 플랜지(32)를 형성하는 것을 특징으로 하는, 프리 휠.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 링(12)이 제1 원주 방향으로 제2 링(14)에 대해 상대적으로 상대 회전하는 동안 차단 작용을 하는 복수의 제1 차단 요소(18)의 한 세트가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는, 프리 휠.
제6항에 있어서, 제1 링(12)이 제1 원주 방향과 반대로 설정된 제2 원주 방향으로 제2 링(14)에 대해 상대적으로 상대 회전하는 동안 차단 작용을 하는 복수의 제2 차단 요소(24)의 한 세트가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는, 프리 휠.
제1항 또는 제2항에 따른 프리 휠(10)의 센터링 배치 방법으로서,
토크가 없는 프리 휠(10)의 상태에서는, 제1 링(12)이 제1 원주 방향으로 제2 링(14)에 대해 상대적으로 상대 회전하는 동안 차단 작용을 하는 복수의 차단 요소(18, 24)의 한 세트가 차단 위치에서 N개로 존재하고 제2 링(14)은 n개의 차단 요소(18, 24)에 접하며, 이때 n은 N보다 작으며,
그 다음에는 토크가 제1 링(12) 및 제2 링(14) 중 적어도 어느 하나로 도입되고,
그 다음에는 제2 링(14)이 n개 초과의 차단 요소(18, 24)에 접할 때까지 제2 링(14)이 방사 방향 평면 내부에서 제1 링(12)에 대한 자신의 상대 위치를 변경하는, 프리 휠의 센터링 배치 방법.
제8항에 있어서, 제2 링(14)은 방사 방향 평면에서 자신의 상대 위치를 변경하는 동안 n개의 차단 요소(18, 24)에 지지되는, 프리 휠의 센터링 배치 방법.