KR20000017216A

KR20000017216A - 자유륜 클러치

Info

Publication number: KR20000017216A
Application number: KR1019990032716A
Authority: KR
Inventors: 누하트 바흐나크
Original assignee: 요한 요트너,헤르베르트 코네감프; 만네스만 파우데오 아게
Priority date: 1998-08-10
Filing date: 1999-08-10
Publication date: 2000-03-25
Also published as: EP0985840A2; EP0985840A3; US6148977A; DE19836019A1; JP2000065096A

Abstract

공지된 자유륜 클러치는 직접적으로 작동되는 클러치들이며, 이러한 것은 샤프트(12)와 허브(16)가 예를 들어 마찰 연결의 수단에 의하여 하나의 상대 회전 방향으로 서로 함께 운반되도록 한다. 때때로, 하나의 상대 회전 방향으로 선택적으로 마찰 결합을 얻도록 보조 구동부가 결합될 때 양쪽 방향으로 타성 주행을 허용한다. 이러한 것은 정지 위치에서 클램핑 요소(28)는 접촉면(36)이 고정 요소(18)와 상호 작용하도록 허브(16)에 대한 마찰 연결을 가진다. 단지 허브(16)가 회전 운동을 시작할 때에만, 클램핑 요소(28)가 반대 방향으로 작용하는 제 1 록킹 위치 또는 제 2 록킹 위치에서 끼이게 하는 것이 가능하다. 자유륜 클러치(10)는 예를 들어 모터 차량의 조향축에 전자 서보 모터를 결합하기 위하여 사용된다.

Description

자유륜 클러치 {FREE-WHEEL CLUTCH}

본 발명은 샤프트와, 허브와, 그 사이에 배열되는 클램핑 요소들을 가지는 자유륜 클러치에 관한 것이며, 클램핑 요소들은 샤프트와 허브가 서로에 대하여 자유롭게 회전될 수 있는 정지 위치와, 샤프트와 허브 사이에서 클램핑 요소에 의하여 제 1 상대 회전 방향으로 마찰력이 만들어지는 록킹 위치 사이에서 이동될 수 있다.

마찰-연결 자유륜 클러치는 힘의 반경 또는 축선 방향 전달로 작동할 수 있는 지향성 작동 클러치를 구성한다. 특징은 원통형 클램핑체들을 가지는 자유륜들 사이에서 끌어내어지며, 클램핑체들은 원통형 클램핑 트랙과 클램핑면들을 구비하는 것 사이에 수용되고, 샤프트 또는 허브 상에 형성될 수 있으며, 원통형 클램핑 트랙들 사이에 배열되는 클램핑체들을 가지는 자유륜들은 기하학적 형상 때문에 특정 상대 회전 방향으로 이러한 트랙들 사이에서 클램핑될 수 있다. 록킹된 방향으로 확실하고 즉각적인 구동을 보장하기 위하여, 자유륜들은 때때로 클램핑체를 위한 스프링이 구비되고, 이러한 스프링은 마찰면에 대하여 클램핑체들을 미리 적재한다.

이러한 형태의 자유륜 클러치들은 2륜 모터 구동 및 자전거 허브에 있는 오버런닝 클러치와 같은 그 중에서도 특히 롤-백(roll back) 스토퍼로서 사용된다.

그러나, 일부 적용물에서는, 록킹 작용 또는 타성 주행 작용이 회전 방향에 배타적으로 좌우되는 것은 아니지만 주로 부품들의 회전에 좌우되는 것이 필요하다. 그러므로, 보조 구동부를 결합하는 경우에, 예를 들어, 원칙적으로 보조 구동부가 주 구동부로부터 완전하게 분리되고, 양쪽 회전 방향으로의 마찰 연결이 보조 구동부가 결합된 후에만 가능하게 하는 것이 필요할 수도 있다. 타성 주행 위치로의 복귀는 보조 구동부가 스위치 오프된 후에 발생하는 것이다.

이러한 형태의 적용물들은 마주한 타성 주행 또는 록킹 방향을 가지는 2개의 오버런닝 클러치의 도움으로 확실하게 이행될 수도 있으며, 이는 회전 방향에 따라서 대안적으로 사용된다. 그러나, 이러한 것을 위하여 외부 작업이 필요하며, 이는 고소비를 요구하며, 예를 들어, 회전 방향이 급격히 가끔 변하는 경우에, 상당한 비용을 필요로 하는 전자석 클러치를 사용하는 것을 필요로 하게 하고, 스위칭 소음을 수반하여 상당한 에너지를 소비하게 한다.

본 발명의 목적은 양쪽 회전 방향으로 보조 구동부의 자동 및 완전 기계적인 결합 및 분리를 가능하게 만드는 자유륜 클러치를 제공하는데 있다.

도 1은 자유륜 클러치의 종방향 단면도.

도 2는 도 1에 따른 자유륜 클러치의 단면도.

도 3a, 도 3b 및 도 3c는 정지 위치, 변화 위치 및 록킹 위치에서 도 1 및 도 2에 따른 자유륜 클러치의 클램핑 요소를 도시한 도면.

도 4는 자유륜 클러치의 추가적인 요소의 종단면도.

도 5는 도 4에 따른 자유륜 클러치의 단면도.

도 6a, 도 6b 및 도 6c는 정지 위치, 변화 위치 및 록킹 위치에서 도 4 및 도 5에 따른 자유륜 클러치의 구름체를 도시한 도면.

도 7은 구름체의 구름 운동을 예시적으로 도시한 도면.

도 8은 자유륜 클러치의 제 1 실시예의 원리의 스케치를 도시한 도면.

도 9는 전자 모터 조향 보조 기구에서 자유륜 클러치을 사용을 도시한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10, 110 : 자유륜 클러치 12, 112 : 샤프트

14, 114 : 기어 16, 116 : 허브

18, 118 : 클러치 하우징 20, 120 : 베어링

22 : 허브 팬 24 : 허브 덮개

26 : 체결 나사 28, 128 : 클램핑 요소

30 : 핀 32 : 구멍

34, 42 : 단편 영역 36 : 접촉면

38, 138 : 탄성층 40, 140 : 외주면

44 : 홈 46 : 마찰면

48 : 가장자리 영역 50, 150 : 외주면

128 : 구름체 130 : 편심 부분

132 : 영역 142 : 돌기

144 : 내주면 160 : 주 구동부

162 : 벨트 기어 기구 164 : 보조 구동부

170 : 조향 휠 172 : 조향축

174 : 토오크 센서 176 : 일렉트로닉스

178 : 전자 구동 모터 180 : 기어 기구

182 : 차륜

본 발명에 따라서, 정지 위치에서 클램핑 요소가 샤프트 또는 허브에 대한 마찰 또는 명확하게 록킹 연결을 가지고 각각은 고정 요소와 상호 작용하는 연결면을 가져서, 그 결과 샤프트 또는 허브가 고정 요소에 관계하여 회전하고, 회전 방향에 따라서 클램핑 요소가 제 1 또는 제 2 록킹 위치로 이동하고, 제 2 록킹 위치에서 클램핑 요소들은 제 2 상대 회전 방향으로 샤프트와 허브 사이의 마찰 연결을 만드는 서문에 기술된 바와 같은 형태의 자유륜 클러치에 의하여 상기 목적은 달성된다.

본 발명에 따른 자유륜 클러치는 다른 요소의 운반 없이 클램핑 요소들의 정지 위치에서 양쪽 회전 방향으로 샤프트 또는 허브가 각각 자유로이 회전하게 한다. 이러한 점에 있어서, 이에 반하여, 측정이 특정의 상대 회전 방향으로 록킹된 위치로 가능한 신속하고 확실하게 클램핑 요소들을 이동시키도록 취해진다는 점에서 종래와 상이하다.

본 발명에 따른 자유륜 클러치와 종래의 자유륜 클러치 사이의 또 다른 상이한 점은 클램핑 요소들이 정지위치로부터 제 1 또는 제 2 상대 회전 방향으로 마찰 연결을 만드는 록킹 위치로 양쪽 이동 방향으로 이동할 수 있다는 것이다. 원칙적으로, 록킹 기능의 성취는 공지된 자유륜 클러치의 수단에 의하여 달성될 수 있으며, 즉 원통형 클램핑 요소의 경우에 원통형 클램핑면으로 또는 원통형 클램핑면의 경우에 적절하게 형상화된 클램핑 요소들로 달성될 수 있다. 클램핑 요소들의 정지 위치가 2개의 록킹된 위치들 사이에 제공되기 때문에, 마찰 연결이 소거되었을 때, 상기 클램핑 요소들은 샤프트와 허브 사이의 반대의 상대 회전의 결과로서 제 2 록킹 위치로 이동하지 않고 정지 위치로 이동하며, 그 위치에서, 샤프트와 허브 사이의 마찰 연결이 차단되고, 제 1 및 새로운 마찰 연결은 정지 위치에서 클램핑 요소와 접촉하는 요소가 다시 시작된 후에만 달성될 수 있다.

이러한 요소가 회전하기 시작한 후에만 자유륜 클러치의 마찰 연결을 허용하는 이러한 결합 기능은 클램핑 요소들이 정지 위치에서 지지되는 고정 요소에 의하여 만들어지는 것이 가능하다.

초기에 언급된 적용예의 경우에, 본 발명에 따른 자유륜 클러치는 동일한 기능적 신뢰도로 대체될 수 있고, 그밖에 추가적인 전자석 스위칭 클러치들과 함께 2개의 자유륜 클러치의 복잡한 배열이 필요하다. 이러한 경우에, 예를 들어, 클램핑 요소의 정지 위치에서 자유롭게 회전할 수 있는 샤프트가 주 구동부에 결합되고, 2륜 모터 구동의 경우에서 필요한 것으로서, 허브는 결합될 수 있으며 결합되었을 때 주 구동부를 양쪽 회전 방향으로 오버런시킨다.

다른 실시예에서는, 회전 가능한 샤프트가 주 구동부로서 모터의 조향축에 결합되고, 허브는 특정 레벨 이상의 조향력 또는 조향 토오크가 조향축에서 발생할 때 결합될 수 있는 전자 모터에 결합된다.

전자 모터 조향 보조 기구에서 자유륜 클러치의 이러한 사용의 경우에, 전자 모터를 조향축에 영구적으로 결합하는 것과 비교한 이점은 운전자가 전자 모터의 마찰 빗장 걸림 토오크를 주의하지 않는다는 것이며, 차륜의 복귀 토오크는 전자 모터에 의하여 야기되는 마찰 토오크에 의하여 감소되지 않으며, 이러한 것은 특정의 환경 아래에서 조향이 더 이상 자동적으로 중앙 위치에 완전하게 복귀하지 않도록 한다.

본 발명에 따른 자유륜 클러치의 제 1 실시예에서, 클램핑 요소들이 각각 허브 상의 선회 지점을 중심으로 회전하도록 클램핑 요소가 장착되도록 하기 위한 준비가 만들어진다. 클램핑 요소와 허브 사이의 확실한 록킹 연결을 동시에 구성하는 허브에 대한 클램핑 요소들의 분절은 허브가 회전하자마자 클램핑 요소의 한정된 변이를 보장한다.

클램핑 요소의 접촉면들과 고정 요소 사이의 확실한 접촉을 보장하기 위하여, 클램핑 요소들은 바람직하게 정지 위치에서 예를 들어 스프링 장착 선회 지점의 수단에 의하여 고정 요소를 향하여 방사상의 내측으로 사전 부과된다. 이러한 실시예에서, 허브가 정지되는 한, 샤프트는 양쪽 방향으로 회전할 수 있다.

허브가 움직이기 시작한 후에, 클램핑 요소들과 고정 요소 사이의 접촉이 가능한 빨리 소거되는 것을 보장하기 위하여, 접촉면들에 대한 불필요한 마모를 방지하는 방식으로, 클램핑 요소의 접촉면은 바람직하게 특정 각도 이상 연장하고 고정 요소의 외부면과 상호 작용하는 단편 영역 상에 있는 외부면을 포함한다. 클램핑 요소와 샤프트 사이의 마찰 연결은 예를 들어 관련된 단편 영역들의 외부 측면살 상에 있는 접촉면의 2개의 마찰면들에 의하여 만들어질 수도 있으며, 이러한 측면살들은 특정 각도 이상 양측부 상에서 접촉면의 단편 영역에 인접하고 그 반경은 클램핑 요소들이 한 쪽 방향으로 선회될 때 마찰면이 대응하는 상대 회전 방향으로 샤프트의 원통형 외주면 상에 마찰 연결을 만드는 정도이다. 클램핑 요소가 선회되는 결과로써, 접촉면은 고정 요소의 외주면과의 접촉 영역으로부터 연속적으로 풀리게 되고, 마찰력은 샤프트의 원통형 외주면과 접촉하게 된다.

또 다른 실시예에서, 마찰면의 반경이 단편 영역의 외부 가장자리를 향하여 증가하도록 준비가 만들어진다. 반경에 있어서 이러한 증가는 클램핑 요소들의 확실한 끼임을 이끌고 또한 샤프트의 외주면과 클램핑 요소의 마찰면 사이의 오버런닝 또는 미끄러짐을 방지한다.

자유륜 클러치의 모든 클램핑 요소들의 록킹된 위치의 확실하고 균일한 달성을 성취하기 위하여, 접촉면은 축선 방향으로 편심 배열되어 특정의 각도 영역에서 우회하는 마찰면들에 의하여 덮여진다. 그러므로, 특정의 변화 영역에서, 접촉면과 마찰면들은 관련된 외주면과 각각 마찰 결합된다.

본 발명에 따른 자유륜의 대안적인 실시예에서, 클램핑 요소들은 각각 적어도 일단부에서 편심 부분이 끼워지는 구름체를 포함하며, 구름체의 중심에 관계하여 고정 요소의 원통형 외주면 상에 있는 면들이 정지 위치에서 정지한다.

이 실시예에서, 구름체들은 자유롭게 이동 가능하며 특정 지점에서 허브에 대해 분절되지 않는다. 록킹 기능을 초기화하도록 필요한 고정 요소와의 접촉은 이러한 경우에 편심 부분에 의하여 실행될 수 있어서, 구름체는 정지 위치에서 허브의 외측 측면살이 지지되고 고정 요소 상에서 편심 부분이 지지된다. 이러한 지지를 돕기 위하여, 편심 부분이 구름체 중심에 관계하여 탄성적 및 축선 방향으로 외향하여 고정 요소의 외주면에 사전 부과되는 것을 예상할 수 있다.

공지의 자유륜 설계에 이어, 록킹 위치는 원통형으로 설계되고 샤프트의 원통형 외주면과 허브의 원통형 내부면 사이의 트랙에서 수용되는 구름체에 의하여 달성되고, 허브의 내부면은 구름체들의 정지 위치들의 영역에서 돌기들을 가진다.

이러한 경우에, 돌기의 측면살은 구름체용 클램핑면을 형성하고, 샤프트와 허브 사이의 양쪽 상대 회전 방향에 록킹 위치들을 허용한다. 샤프트의 원통형 외주면과 허브의 원통형 내주면 사이의 거리는 이러한 경우에 물론 구름체의 지름보다 작다.

확실한 클러치의 결합 작동을 달성하여 록킹 위치로의 변화 동안 매끄럽게 동시에 처리하기 위하여, 돌기의 형상은 구름체 외부 형상 및 고정 요소 상의 정지 위치로부터 구름체의 편심 부분에 의하여 미리 한정되는 구름 운동이 따른다. 편심 부분이 고정 요소와 접촉하고 구름체의 외주면이 또한 샤프트와 이미 접촉되는 변화 영역을 통과한 후에, 편심 부분은 고정 요소를 상승시키고, 구름체들은 샤프트와 허브 사이에 끼워진다.

허브의 내부면에 있는 돌기 대신에, 클램핑 작용은 또한 구름체의 적절한 형상을 통하여 제공될 수 있으며, 구름체는 정지 위치로부터 원통형 외부 및 내부 트랙 사이에 끼워질 수 있으며, 이러한 경우에 트랙들은 원통형이다.

샤프트와 허브 사이의 균일한 부하 지지를 달성하기 위하여, 적어도 3개의 클램핑 요소들이 구름체의 경우에 보다 편리하게 외주면 위에 분산 배열된다.

고정 요소 상의 접촉면의 적합한 접촉 압력을 달성하기 위하여 상기된 탄성 수단 대신에 또는 이에 추가하여, 고정 요소를 구비한 클램핑 요소의 접촉면의 접촉 영역은 반경 방향으로 탄성적으로 설계된 것일 수도 있다. 예를 들어, 이러한 것은 고정 요소의 외주면 상의 탄성층 또는 이러한 영역에 있는 스프링 요소에 의하여 달성될 수도 있다.

클램핑 요소의 정지 위치가 도달하는 것을 보장하기 위하여, 그러므로 클램핑 요소와 샤프트 또는 허브 사이의 마찰 결합의 완전한 소거를 보장하도록, 정지 위치에서 클램핑 요소를 유지하는 스프링 요소를 제공하는 것이 바람직하다. 그러므로, 록킹 위치로의 클램핑 요소의 이동은 스프링 요소들의 복귀력에 반하여 발생하고, 이는 결합 작동을 방해하지 않는다.

본 발명의 예시적인 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 아래에 설명된다.

도 1 및 도 2는 기어(14)에 연결된 허브(16)와 샤프트(12) 사이에 배열된 자유륜 클러치(10)를 도시한다. 클러치 하우징(18)은 모터 차량의 차체에 고정되는 고정 부품으로서 설계된다.

샤프트는 2개의 볼 또는 원통형 롤러 베어링(20)을 통하여 장착되어서, 클러치 하우징(18)에서 회전할 수 있다. 허브(16)는 허브(16)와 클러치 하우징(18) 사이에 제공되는 베어링(도시되지 않음)들의 수단에 의하여 클러치 하우징(18)에 대하여 자유롭게 회전하도록 만들어진다.

허브(16)는 체결 나사(26)를 사용하여 서로 나사 결합되는 허브 팬(22) 및 허브 덮개(24)를 포함한다. 클램핑 요소(28)는 허브 팬(22)과 허브 덮개(24) 사이에 수용되며, 허브 팬(22)과 허브 덮개(24)에 있는 적절한 구멍(32)에 수용되는 핀(30)들을 가지며, 그 결과 허브(16)에서 클러치 하우징(18)이 선회 가능하게 장착될 수 있다.

디스크(도 2 및 도 3에 도시) 형상의 단편인 클램핑체들은 제 1 단편 영역(34)을 가지며, 영역은 주변에 위치되는 접촉면(36)이 클러치 하우징(18)의 외주면(40)에 적용되는 탄성층(38)과 클램핑 요소(28)의 중앙 위치에서 가압 접촉된다. 클램핑 요소(28)들은 또한 단편 영역(42)을 가지며, 이는 보다 큰 각도 및 접촉면(36)의 단편 영역(34) 보다 큰 반경 이상 연장한다. 단편 영역(42)의 외부면은 단편 영역(34)의 각을 이루는 영역의 중심 위에서 보다 작은 각도를 가지도록 설계되며, 이러한 홈(44)의 어느 한 측부에 마찰면(46)이 제공되며, 그 가장자리 영역(48)은 약간 상승하는 반경을 가지도록 설계된다. 마찰면(46)의 반경은 클램핑 요소(28)가 정지 위치로부터 선회될 때 마찰 접촉이 마찰면(46)과 샤프트(12) 상의 원통형 외주면 50사이에서 만들어지도록 설계된다.

클램핑 요소들은 통상적으로 정지 위치에 위치되고(도 3a 참조), 허브(16)의 회전 결과, 변화 위치(도 3b 참조) 위에서 록킹 위치(도 3c 참조)로 이동하고, 록킹 위치에서 클램핑 요소들은 허브(16)와 샤프트(12) 사이에서 마찰 접촉을 만든다.

초기 또는 정지 위치(도 3a 참조)에서, 허브(16)에서 선회될 수 있도록 설치되는 클램핑 요소(28)의 접촉면(36)은 고정된 클러치 하우징(18) 상의 탄성층(38)과 접촉한다. 이러한 접촉에도 불구하고, 클램핑 요소(28)의 선회 능력은 허브(16)와 클러치 하우징(18) 사이의 상대 회전 운동을 허용한다. 정지 위치에서, 마찰면(46)들 사이에 제공되는 홈(44) 때문에, 허브(16)와 샤프트(12) 사이의 접촉점은 없다. 이러한 방식으로, 샤프트(12)는 허브(16)와 함께 운반함이 없이 양쪽 회전 방향으로 회전될 수 있다.

허브(16)가 회전하기 시작하자마자, 클램핑 요소(28)의 접촉면(36)은 클러치 하우징(18)의 외주면(40) 상에서 구르고, 도 3b에 도시된 변화 위치로 이동하고, 변화 위치에서, 마찰면(46)들 중 하나는 허브(16)의 회전 방향에 따라서 샤프트(12)의 외주면(50)에 접촉한다. 클램핑 요소(28)는 클러치 하우징(18)과 샤프트(12) 상에서 동시에 특정 각도 이상 구른다. 변화 영역은 클램핑 요소(28)들이 모두 샤프트(12)와 접촉하는 것을 보장하여서, 균일하고 매끄러운 결합이 달성된다.

허브(16)가 더욱 회전하면, 클램핑 요소(28)는 도 3c에 도시된 바와 같은 록킹 위치로 이동한다. 접촉면(36)은 탄성층(38)으로부터 이전에 분리되어 있어서, 허브와 클러치 하우징(18) 사이에 더 이상 어떤 마찰 연결도 없다. 록킹 위치에서, 클램핑 요소(28)는 허브(16)와 샤프트(12) 사이의 마찰 연결을 형성하고, 상승된 가장자리 영역(48)은 클램핑 요소(28)가 오버런닝하는 것을 방지하고 샤프트(12)와 결합되는 마찰면(46) 사이에서의 어떠한 미끄러짐도 방지한다. 허브(16)가 더욱 회전함으로써, 샤프트(12)는 허브와 함께 운반된다.

샤프트(12)의 회전 속도가 허브(16)의 회전 속도보다 크게 되자마자, 반대 방향으로의 클램핑 요소의 구름 동작이 발생한다. 그 결과, 먼저, 마찰 연결을 형성하는 마찰면(46)은 샤프트(12)의 외주면(50) 상에서 구르고, 연속적으로 접촉면(36)이 클램핑 요소들이 도 3a에 도시된 정지 위치에 도달할 때까지 클러치 하우징(18)의 외주면(40) 상에서 구른다. 스프링 요소(도시되지 않음)들은 자유륜 클러치(10)를 확실하게 분리하기 위하여 클램핑 요소(28)의 복귀 운동을 도울 수 있다.

자유륜 클러치(110)의 추가적인 실시예가 도 4, 도 5, 도 6a, 도 6b 및 도 6c에 도시되어 있다. 이 실시예에서도 역시, 자유륜 클러치(110)는 기어(114)에 연결되는 허브(116)와 샤프트(112) 사이에 배열된다. 샤프트(112)는 예를 들어 모터 챠량의 차체에 고정되는 고정 클러치 하우징(118)에 볼 또는 원통형 베어링(120)을 통하여 장착된다. 이 실시예에도 역시, 허브(116)가 클러치 하우징(118)에 관계하여 자유롭게 회전하도록 만들어진다.

그러나, 이러한 변경예에서, 클램핑 요소들은 원통형 구름체(128)들을 포함하고, 구름체의 단부들에 편심 부분(130)들이 형성되며, 보다 작은 지름의 원통형 단면부를 가진다. 정지 위치에서 탄성층(138)의 중간축선에 관계하여 반경 방향으로 외측에 있는 편심 부분(130)의 영역(132)은 클러치 하우징(118) 상에서 외주면(140)에 적용되는 탄성층(138) 상의 약간의 압력이 작용한다. 구름체(128)의 정지 위치는 또한 도 5 및 도 6a에 도시되어 있으며, 구름체(128)는 그밖에 중공의 원통형 내주면(144)에 있는 돌기(142)에 머문다.

편심 부분(130)의 외측 영역(132)들 사이의 접촉은 구름체(128)의 상대 회전 운동을 허용하고, 구름체들은 허브(116)에 있는 내주면(144)과 샤프트 상의 외주면(150) 사이의 트랙에 자유롭게 수용된다. 정지 위치에서(도 6a), 편심 부분(130)의 외측 영역(132)과 구름체(128)의 외부면 사이의 거리가 샤프트(112)의 외주면(150)과 클러치 하우징 118의 외주면 140의 반경 사이의 거리보다 작기 때문에, 허브(116)와 샤프트(112) 사이의 어떠한 접촉도 없다. 그러므로, 이와 함께 허브(116)의 운반없이, 샤프트(112)가 정지 위치에서 양쪽 방향으로 자유롭게 회전하는 것이 가능하다.

허브(116)가 회전하기 시작하면, 구름체(128)들은 클러치 하우징의 외주면(140) 상의 편심 부분(130)의 접촉 지점들과 돌기(142)에 있는 실제적인 외주면의 접촉 지점들 사이에서 구른다. 돌기(142)의 형상이 편심 부분(130)이 초기에 탄성층(138)과 접촉을 유지하도록 선택되어서, 구름체(128)들의 외주면 사이에 위치된 샤프트(112)의 외주면(150)에 접근한다. 변화 위치에서(도 6b 참조), 편심 부분(130)은 여전히 탄성층(138)과 접촉하고, 구름체(128)의 외주면은 이미 샤프트(112)상의 외주면(150)에 머문다.

허브(16)의 내주면(144)과 샤프트(112)의 외주면(150) 사이에서만 발생하는 추가의 구름 운동 동안, 구름체(128)는 도 6c에 도시된 록킹 위치로 이동하고, 여기에서 편심 부분(130)은 탄성층(138)을 상승시킨다. 록킹 작용은 구름체(128)의 지름 보다 작은 내주면(144)과 외주면(150) 사이의 거리에 의하여 달성된다. 결론적으로, 록킹 위치에서, 샤프트(112)는 허브(116)에 의하여 함께 운반된다.

샤프트(112)의 회전 속도가 허브(116)의 회전 속도보다 높게 되면, 구름체(128)가 도 6b에 도시된 변화 상태를 경유하여 도 6a에 따른 정지 위치를 다시 취할 때까지, 반대 방향으로의 구름체(128)의 구름 동작이 또한 이 실시예에서 발생한다. 이 실시예에서도 역시, 스프링 요소들은 구름체(128)들이 이것들의 정지 위치로 탄성적으로 복귀하는 것을 보장한다.

클러치 하우징(118)의 내주면(144), 외주면(140)과 샤프트(112)의 외주면(150) 사이에서의 구름체(128)의 구름 운동은 도 7에 도시된 변화 위치에 의하여 확실하게 만들어진다.

도 8은 상기된 실시예들 중 하나의 기능적 원리에 따른 자유륜 클러치(10, 110)의 제 1 실시예를 도시한다. 이러한 경우에 있어서, 주 구동부(160)는 회전 속도(n1)로 벨트 기어 기구(162)를 구동하며, 필요하다면, 보조 구동부 또는 모터(164)에 의하여 도움을 받으며, 정상적인 회전 속도(n2)는 속도(n1)보다 크다. 그 결과, 클러치(10, 110)는 보조 구동부(164)가 결합될 때 보조 구동부(164)와 주 구동부(160) 사이에 마찰 연결을 만든다. 보조 구동부(164)가 스위칭 오프된 후에, 클램핑 요소(28, 128)들은 정치 위치로 복귀하고, 보조 구동부(164)는 주 구동부(160)와 분리되어서, 주 구동부는 정상 동작에서 보조 구동부를 끌지 않는다.

도 9는 전자 모터 조향 보조 기구에 있는 자유륜 클러치(10, 110)의 추가적인 실시예를 도시한다. 이러한 경우에, 구동부는 조향 휠(170) 및 조향축(172)으로 도입된 조향력의 수단에 의하여 주 구동부를 구성하고, 조향축(172)은 자유륜 클러치의 샤프트(12, 112)에 결합되고, 구동부에 의하여 도입된 토오크는 토오크 센서(174)에 기록된다. 이러한 토오크의 레벨 및 방향은 일렉트로닉스(176)를 제어하도록 전자 신호의 형태로 나아가고, 이는 특정 임계값에서 시작하여, 토오크의 레벨 및 방향, 적절한 경우에, 차량의 속도의 함수로서 전자 구동 모터(178)를 작동시킨다. 전자 구동 모터(178)는 기어 기구(180)를 통하여 자유륜 클러치(10, 110)의 허브(16, 116)에 결합되며, 구동부를 돕는 보조 구동부로서 기능한다.

고속 및 작은 조향 운동으로, 구동부에 의하여 도입된 토오크는 낮으며, 구동 운동에 의한 도움이 필요하지 않다. 자유륜 클러치(10, 110)의 자유륜 위치는 운전자가 전자 모터의 마찰 빗장 걸림 토오크를 주의하지 않는 것이며, 차륜(182)의 복귀 토오크는 모터(178)와 기어 기구(180)의 마찰 토오크에 의하여 방해받지 않는다. 자유륜 클러치(10, 110)에 대한 도움, 조향 운동에 의한 보조는 조향축(172)의 양쪽 회전 방향으로 가능하다.

본 발명에 따라서, 양쪽 회전 방향으로 보조 구동부의 자동 및 완전 기계적인 결합 및 분리를 가능하게 만드는 자유륜 클러치를 제공할 수 있다.

Claims

샤프트(12; 112), 허브(16; 116), 및 그 사이에 배열되는 클램핑 요소(28; 128)를 가지며, 상기 클램핑 요소는 상기 샤프트(12; 112)와 허브(16; 116)가 서로에 대하여 자유롭게 회전될 수 있는 정지 위치와, 상기 샤프트(12; 112)와 상기 허브(16; 116) 사이에서 상기 클램핑 요소에 의하여 제 1 상대 회전 방향으로 마찰력이 만들어지는 록킹 위치 사이에서 이동될 수 있는 자유륜 클러치에 있어서,

상기 클램핑 요소(28; 128)는 정지 위치에서 상기 샤프트(12; 112) 또는 상기 허브(16; 116)에 마찰 또는 확실한 연결을 가지며 각각은 고정 요소(18, 38, 40; 118, 138, 140)와 상호 작용하는 접촉면(36; 132)을 가져서, 상기 고정 요소(18; 118)에 관계하여 상기 샤프트(12; 112) 또는 상기 허브(16; 116)가 회전하는 결과, 회전 방향에 따라서, 상기 클램핑 요소(28; 128)가 제 1 또는 제 2 록킹 위치로 이동하고, 여기에서, 상기 클램핑 요소(28; 128)가 상기 샤프트(12; 112)와 상기 허브(16; 116) 사이에서 제 2 상대 회전 방향으로의 마찰 연결을 만드는 것을 특징으로 하는 자유륜 클러치.
제 1 항에 있어서, 상기 클램핑 요소(28)가 상기 허브(16) 상에 있는 선회 지점을 중심으로 각각 회전할 수 있도록 설치되는 것을 특징으로 하는 자유륜 클러치.
제 2 항에 있어서, 정지 위치에서, 상기 클램핑 요소(28)가 상기 고정 요소(18, 38)에 대하여 내향 반경 방향으로 탄성적으로 사전 부과되는 것을 특징으로 하는 자유륜 클러치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 클램핑 요소(28)의 접촉면(36)이 특정 각도 이상 연장하는 단편 영역(34) 상의 외부면을 포함하며, 상기 고정 요소(18)의 외주면(38, 40)과 상호 작용하는 것을 특징으로 하는 자유륜 클러치.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클램핑 요소(28) 각각이 관련된 단편 영역(42)들의 외부면 상에 2개의 마찰면(46)을 가지며, 이것은 특정 각도 이상 양 측부에 있는 상기 접촉면(36)의 단편 영역(34)에 인접하고, 그 반경은 상기 클램핑 요소(28)가 일방향으로 회전될 때, 상기 마찰면(46)이 대응하는 상대 회전 방향으로 상기 샤프트(12)의 원통형 외주면(50)에 대한 마찰 연결을 만드는 것을 특징으로 하는 자유륜 클러치.
제 5 항에 있어서, 상기 마찰면(46)의 반경이 상기 단편 영역(42)의 외부 가장자리(48)를 향하여 증가하는 것을 특징으로 하는 자유륜 클러치.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 접촉면(36)은 접촉면에 관계하여 축선 방향으로 편심으로 배열되고 특정의 각도 영역에서 각 경우에 상기 접촉면을 우회하는 상기 마찰면(46)에 의하여 덮여지는 것을 특징으로 하는 자유륜 클러치.
제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접촉면(36)과 선회 지점 사이의 거리는 상기 마찰면(46)과 선회 지점 사이의 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 자유륜 클러치.
제 1 항에 있어서, 상기 클램핑 요소 각각이 구름체(128)를 포함하며, 상기 구름체(128)의 한 쪽 단부벽에 편심 부분(130)이 형성되며, 이는 정지 위치에서 상기 고정 요소(118)의 원통형 외주면(138, 140) 상의 구름체 중심에 관계하여 외측에 있는 면(132)에 머무는 것을 특징으로 하는 자유륜 클러치.
제 9 항에 있어서, 상기 편심 부분(130)이 상기 구름체 중심에 관계하여 상기 외주면(138; 140)에 대하여 반경 방향으로 외향하여 탄성적으로 사전 부과되는 것을 특징으로 하는 자유륜 클러치.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 구름체(128)가 원통형이며, 상기 샤프트(112)의 원통형 외주면(150)과 상기 허브(116)의 원통형 내주면(144) 사이의 트랙에 수용되며, 상기 허브(116)의 내주면(144)은 상기 구름체(128)의 정지 위치의 범위에 돌기(142)를 가지는 것을 특징으로 하는 자유륜 클러치.
제 11 항에 있어서, 상기 돌기(142)의 형상은 상기 구름체(128) 및 상기 편심 부분(130)의 외부 형상에 의하여 사전 한정되며 상기 고정 요소(118) 사이의 정지 위치로부터 상기 구름체(128)의 구름 운동을 따르는 것을 특징으로 하는 자유륜 클러치.
전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 세 개의 클램핑 요소(28; 128)가 외주면 상에 분산 배열되는 것을 특징으로 하는 자유륜 클러치.
전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클램핑 요소(28; 128)와 상기 고정 요소(118)의 접촉면(36; 132)의 접촉 영역은 반경방향으로 탄성적으로 설계되는 것을 특징으로 하는 자유륜 클러치.
제 14 항에 있어서, 상기 고정 요소(18; 118)가 접촉 영역에서 탄성층(38; 138) 또는 스프링 요소를 구비하는 것을 특징으로 하는 자유륜 클러치.
전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 스프링 요소가 정지 위치에서 상기 클램핑 요소(28; 128)를 유지하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 자유륜 클러치.
전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클램핑 요소(28; 128)의 정지 위치에서 자유롭게 회전할 수 있는 상기 샤프트(12; 112)가 주 구동부(160; 172)에 결합되며, 상기 허브(16; 116)가 결합될 수 있으며 결합되었을 때 양쪽 회전 방향으로 상기 주 구동부(160; 172)를 오버런닝시키는 보조 구동부(164; 174, 180)에 결합되는 것을 특징으로 하는 자유륜 클러치.
제 17 항에 있어서, 상기 회전 가능한 샤프트(12; 112)는 상기 주 구동부로서 모터 차량의 조향축(172)에 결합되며, 상기 허브(16; 116)는 특정 레벨 이상의 조향력 또는 조향 토오크가 조향축(172)에서 발생할 때 결합될 수 있는 전자 모터(178)에 결합되는 것을 특징으로 하는 자유륜 클러치.