KR20010091022A - 베어링 면들을 구비한 래칫 클러치 - Google Patents

Abstract

래칫형 원웨이 클러치 기구(300,360)가 개시된다. 기구는 다수의 노치(312,372)들을 구비한 내부 레이스 부재(302,364)와, 다수의 포켓(310,372)들을 구비한 외부 부재(304,362)와, 노치들과 결합하기 위하여 포켓에 위치되는 다수의 폴 부재(306,368)들과, 결합 위치를 향하여 폴 부재들을 편향시키기 위한 스프링 편향 부재(308)를 포함한다. 외부 부재는 스테터 부재(362) 또는 외부 레이스 부재(304)일 수 있다. 리테이너 부재(314,366)는 포켓에서 폴을 축선 방향으로 유지한다. 폴 부재 및 폴 포켓의 큰 반경(R1)은 마모를 감소시키고, 2차 가공 작업을 감소시킨다. 폴 부재들의 하부면(344)들은 곡선이고, 곡률(R2)은 내부 레이스 부재의 곡률(R3)보다 크게 될 수 있다. 또한, 내부 레이스 부재(364)들은 서로 적층되고 고정된 다수의 얇은 디스크 부재(376,378)들로 만들어질 수 있고, 다양한 형태의 디스크 부재들이 적층에 이용된다.

Description

베어링 면들을 구비한 래칫 클러치{Ratchet clutch with bearing surfaces}

본 발명은 래칫 원웨이 클러치 조립체에 관한 것이다.

오늘날 다양한 형태의 원웨이 클러치 조립체들이 사용된다. 이러한 클러치 조립체들은 스프래그형, 롤러형, 폴(pawl) 래칫형 조립체들을 포함한다. 이러한 모든 원웨이 클러치 조립체들은 이것들이 사용되는 특별한 응용에 따라서 만족스럽게 작동한다.

어떤 변속기에서, 증가된 토오크 용량이 원웨이 클러치 조립체를 위하여 요구된다. 공간 제약은 클러치 조립체의 사이즈가 특정 제한 내에 유지되는 것을 또한 요구한다. 현재 스프래그 또는 롤러들을 구비한 원웨이 클러치 조립체는 종종 증가된 부하 지지 용량을 추가하는데 불충분하고, 여전히 공간 제약이 남는다.

폴 원웨이 클러치 조립체는 주어진 패키지 사이즈를 위한 증가된 명목상의 부하 용량을 추가할 수 있다. 래치형 폴 클러치 조립체의 설계 제한은 폴과 레이스 사이의 접촉 응력 및/또는 레이스 내에서 발생되는 굽힘, 전단 및 후프 응력에 의하여 결정된다.

래칫 클러치 조립체는 한 쪽 방향으로 한 쪽 방향으로 2개의 노치 또는 수용된 레이스들이 서로 록킹하고 다른 쪽 방향으로 서로 자유롭게 회전하도록 작용하는 적어도 하나의 래칫을 가진다. 일반적으로, 공지된 래칫 클러치 조립체들 사이의 차이점은 폴들의 움직임의 제어 및 원심력에 의한 그 움직임에서의 효과에 관계한다. 래칫 클러치 조립체들은 예를 들어 미합중국 특허 제2,226,247호, 제3,554,340호, 및 제5,449,057호에 개시되어 있다. 다른 래칫 클러치 조립체는 영국 특허 제2116호에 개시되어 있다. 일부 래칫 클러치 조립체는 외부 레이스 부재 대신에 외부 부재로서 스테터 부재들을 이용한다.

일부 현재의 폴 클러치들은 오버런닝 속도 용량 및 반복된 토오크 부하들에 대한 내구성에서 한정된다. 또한, 클러치 조립체들의 외부 부재를 위해 사용되는 스테터들은 전형적으로 주형 알루미늄으로 만들어지고, 이것은 주조 공정으로 인하여, 항상 폴 부재들의 적절한 기능에 전형적으로 요구되는 적절한 폴 포켓 형상을 제공할 수 없다. 2차 가공 작업은 전형적으로 포켓 형상을 정확하게 제어하는 것을 요구한다.

본 발명의 목적은 개선된 래칫 원웨이 클러치 조립체를 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 동작 및 성능에서 비교할 수 있고 공지의 조립체보다 저렴하고 가벼운 개선된 래칫 클러치 조립체를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 강하고 내구성이 있으며 가벼운 플라스틱 또는 알루미늄과 같은 비자성 재료로 만들어지는 래칫 원웨이 클러치 조립체를 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 결합부를 향하여 폴 상에서의 요동력이 작용하도록 스프링을 이용하는 래칫 원웨이 클러치 조립체를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 고속에서 개선된 동작을 가지고 반복된 토오크 부하에 대한 보다 큰 내구성 및/또는 보다 큰 부하를 위한 용량을 가지는 래칫 클러치 조립체를 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 폴 포켓에서의 2차 가공 작업들을 최소화하거나 또는 제거하여 제조 및 조립 시간 및 비용을 감소시키는 래칫 클러치 조립체를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 래칫 원웨이 클러치 조립체를 도시한 도면.

도 2는 도 1에 도시된 클러치 조립체의 일부분의 확대도.

도 3 및 도 4는 스프링 부재를 이용하는 본 발명의 대안적인 실시예를 도시한 것으로서, 도 3은 분해도이고, 도 4는 정면도이다.

도 5 및 도 6은 도 4의 선 5-5 및 6-6을 따라서 화살표 방향으로 취한 도 4에 도시된 실시예의 부분 단면도.

도 7은 도 4에 도시된 클러치 조립체 실시예의 일부의 확대도.

도 8, 도 9 및 도 10은 본 발명의 제 1 스프링 형태의 실시예와 함께 사용하기 위한 폴 부재의 다양한 변형예들을 도시한 도면.

도 11 및 도 12는 본 발명의 제 2 스프링 형태의 실시예와 함께 사용하기 위한 폴 부재의 다양한 변형예들을 도시한 도면.

도 13 및 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 도면들로서, 도 13은 분해도이고, 도 14는 정면도이다.

도 15 및 도 16은 도 14에서 15-15 및 16-16을 따라서 화살표 방향으로 취한 도 14에 도시된 클러치 조립체의 부분 단면도이다.

도 17은 도 14에 도시된 클러치 조립체의 일부의 확대도이다.

도 18 및 도 19는 본 발명의 또 다른 리본 스프링 실시예를 도시한 도면이다.

도 20 및 도 21은 본 발명에 따른 코일 스프링 실시예를 도시한 도면이다.

도 22는 폴 포켓들이 스테터/반응 조립체에 직접 통합된 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 도면이다.

도 23은 도 22의 선 23-23을 따라서 화살표 방향으로 취한 도 22의 조립체의 단면도이다.

도 24는 도 22 및 도 23에 도시된 조립체의 대안적인 실시예를 도시한 도면이다.

도 25는 도 24에 도시된 조립체의 일부분의 확대도이다.

도 26은 도 24 및 도 25에 도시된 실시예에 이용되는 보강 부재의 사시도이다.

도 27은 폴 부재를 위한 결합 노치들이 축 부재에 직접 통합되는 본 발명의 실시예를 도시한 도면이다.

도 28은 본 발명에 다른 폴 및 포켓 부재의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

도 29는 본 발명의 대안적인 실시예를 도시한 도면이다.

도 30 내지 도 32는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예를 도시한 도면이다.

도 33은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 래칫 원웨이 클러치 조립체를 도시한 도면이다.

도 34는 도 33의 선 34-34를 따라서 화살표 방향으로 취한 도 33에 도시된 클러치 조립체의 단면도이다.

도 35 및 도 36은 본 발명에 따른 폴 부재 및 폴 포켓의 바람직한 실시예를 도시한 도면이다.

도 37은 폴 포켓을 위한 보호 부재의 대안적인 실시예를 도시한 도면이다.

도 38 및 도 39는 다수의 금속 디스크 부재들로 만들어지는 내부 레이스 부재를 구비한 본 발명의 대안적인 실시예를 도시한 도면으로서, 도 38은 정면도이고, 도 39는 도 38의 39-39를 따라서 화살표 방향으로 취한 단면도이다.

도 40a 및 도 40b는 노치들을 구비한 디스크 부재를 도시한 도면이다.

도 41a 및 도 41b는 베어링 영역들을 가지는 디스크 부재를 도시한 도면이다.

도 42는 내부 레이스 부재가 다수의 디스크 부재들로 만들어지는 한편, 외부 부재가 외부 레이스 부재인 본 발명의 실시예를 도시한 도면이다.

도 43 및 도 44는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.

도 45a 및 도 45b는 본 발명의 추가적인 실시예를 도시한 도면이다.

도 46a 및 도 46b는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.

도 47a 및 도 47b는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

300, 360 : 래칫형 원웨이 클러치 기구

302,364 : 내부 레이스 부재 312,372 : 노치

304 : 외부 레이스 부재 308 : 스프링 부재

310 : 370 : 포켓 362 : 스테터 부재

312,372 : 노치 303,305.307.315 : 베어링 면

314,366 : 리테이너 부재 376,378 : 디스크 부재

본 발명의 상기 및 다른 목적들은 공지된 래칫 원웨이 클러치 조립체 이상 개선된 본 발명에 의하여 달성된다.

본 발명은 외부 레이스 부재에서 포켓에 또는 스테터 또는 반응기 부재에 위치된 다수의 폴들을 포함하는 래칫 원웨이 클러치 조립체를 제공한다. 다수의 대응하는 치형 노치들은 한 쪽 방향으로 외부 부재와 내부 레이스 부재의 상대 회전 동안 록킹 결합으로 폴과 짝을 이루도록 내부 레이스 부재의 외주상에 배치된다. 노치들은 한 쪽 방향으로 외부 부재의 회전을 방지하지만 반대 방향으로 자유로운 회전을 허용하도록 형상화된 레이스 부재의 외측에 있는 이(teeth)들을 포함한다. 내부 레이스 부재의 내경은 차량의 변속기의 고정 지지축과 같은 지지축과 짝을 이루도록 지지축에 고정 위치된다.

하나 이상의 축방향 리테이너 부재 또는 장치들은 폴들을 축선 방향으로 유지하고, 축 반경방향 정렬에서 서로 레이스들을 고정한다. 리테이너 장치는 또한 트러스트 베어링으로서 작용하고, 폴들의 과잉 마모를 방지하도록 필요한 윤활유를 유지할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 내부 레이스 부재는 외부 레이스 및 리테이너 부재 상의 대응하는 베어링 면과 짝을 이루는 노치들의 한 쪽 또는 양쪽에 베어링 면들을 가진다.

폴들은 외부 레이스 또는 스테터 부재들에서의 포켓들에 있는 피봇 융기부 또는 오목부와 짝을 이루는 정점부 또는 융기부를 가진다. 폴의 무게 중심은 선택적으로 배치 또는 위치될 수 있어서, 클러치가 회전할 때, 무게 중심에서의 원심력은 폴들이 결합 또는 분리되는 위치를 향하여 이동하게 한다.

스프링 부재들은 스테터 또는 외부 레이스 부재에 위치되고 폴들과 결합되며, 이것들을 내부 레이스 부재에 있는 노치들과의 결합 방향으로 편향되게 한다. 비록 다양한 형태의 스프링 부재들이 이러한 기능을 수행하도록 사용될 수 있을지라도, 바람직하게 스프링 부재들은 폴 부재들의 폭을 연장시키는 넓은 Z형상의 스프링이다.

바람직하게, 스테터 부재가 이용되면, 클러치 조립체, 특히 외부 레이스 부재들을 위하여 종래에 사용된 재료들보다 중량에 있어서 가벼운 비자성 재료로 만들어진다. 비자성 재료는 알루미늄과 같은 금속 재료, 또는 폴리에틸렌과 같은 플라스틱 재료일 수 있으며, 이러한 것들은 클러치 조립체의 적용에 필요한 내구성 및 강도 표준에 일치한다. 클러치 조립체의 외부 레이스 부재를 제거하고, 스테터 부재 또는 다른 유사한 부재에 직접 폴과 폴 포켓들을 통합하는 것에 의하여, 재료및 제조 공정들에 있어서의 비용이 감소된다.

외부 레이스 포켓에 있는 융기부는 결합력을 제어하기 위하여 폴들의 무게 중심에 관계하여 위치된다. 이러한 것은 고속 내구성을 위하여 필요하다. 이에 관하여, 본 발명의 대안적인 실시예에 따라서, 폴들이 결합 위치, 또는 심지어 “중립 위치”아니면 결합 또는 분리 위치중 어느 하나를 향하여 강요되도록, 무게 중심을 위치시키는 것이 가능하다.

본 발명과 함께 사용되는 다른 스프링 부재들은 가터(garter) 스프링, 코일 스프링 및 리본 스프링들을 포함한다. 스프링력은 폴 부재들에 있는 중앙 홈 또는 하나 이상의 측부 홈들에 적용되거나, 또는 스프링력은 폴 부재들 자체, 또는 폴들의 길이를 따라서 축선 방향으로 연장하는 오목부에 작용할 수 있다.

폴 부재들에서의 피봇 반경 및 외부 부재에서 짝을 이루는 피봇 반경은 종래의 래칫 클러치들보다 상당히 크다. 이러한 것은 마모를 감소시키고, 반복된 토오크 부하들에 대한 보다 큰 내구성 및/또는 보다 큰 부하를 위한 용량을 제공하여, 2차 가공 작업의 비용을 감소시킨다.

내부 레이스 부재의 외주 또는 원주와 접촉되는 폴 부재들의 바닥면들은 곡선의 구성을 가진다. 이러한 것은 폴 부재들과 내부 레이스 부재들 사이의 틈새가 감소되도록 한다. 추가적으로, 폴 부재들의 바닥에서의 반경은 내부 레이스 부재에서의 짝을 이루는 표면의 반경보다 크게 될 수 있고, 이러한 것은 자유 회전할 때 폴의 안정성을 개선한다.

보호 부재는 또한 외부 레이스 부재 또는 스테터 부재의 포켓 영역에서의 손상을 방지하도록 사용될 수 또한 있다. 강 또는 단단한 삽입물들이 부품들의 내구성을 증가시키기 위하여 포켓 영역에 있는 플라스틱 또는 합성 외부 부재들로 성형될 수 있다.

본 발명의 래칫 원웨이 클러치 조립체는 차량 변속기 및 토오크 컨버터에서 특정의 용도를 가지며, 두 레이스들이 회전하거나 또는 레이스들중 하나가 고정되는 환경에서 사용될 수 있다. 본 발명은 또한 확실한 안전 장치가 에스컬레이터 기구 등에서와 같이 불필요한 역 또는 반대 회전을 방지하도록 요구하는 어떠한 기구에서도 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 특징들, 이익 및 이점들은 첨부된 도면들 및 첨부된 청구범위에 따른 관점에서 본 발명의 다음의 기술들로부터 명확하게 된다.

도 1은 래칫 원웨이 클러치 조립체(20)의 한 형태를 개략적으로 도시한다. 조립체(20)는 내부 레이스 부재(22), 외부 레이스 부재(24), 및 다수의 폴 부재(25)를 포함한다. 폴 부재(25)들은 외부 레이스 부재에 있는 포켓(26)에 위치된다. 다수의 노치(28)들은 내부 레이스 부재(22)의 외부 원주 또는 주변에 위치된다. 노치들은 한 쪽 방향으로 서로에 관계하여 두 레이스들의 회전을 방지하지만 다른 방향으로 회전을 허용하도록 형상화되는 이들을 제공한다.

외부 레이스 부재(24)에 관계하여 내부 레이스 부재(22)들의 움직임이 도 1에 도시된 시계 방향으로 있을 때, 내부 레이스는 자유롭게 회전한다. 외부 레이스 부재(24)에 관계하는 내부 레이스 부재(22)의 상대 운동이 반시계 방향일 때, 내부 레이스 및 외부 레이스들은 폴(25)들중 하나에 의해 서로 록킹된다. 이러한 것에대하여, 도 1에서, 록킹된 폴 부재는 도면 부호 25'로 지시된다. 폴(25')은 외부 레이스에 있는 포켓(26)과 내부 레이스에 있는 노치(28)를 통하여 힘을 보낸다.

도 1에 도시된 클러치 조립체에서, 내부 레이스(22)에 있는 11개의 노치(28)들과 함께 10개의 포켓(26)들과 10개의 폴 부재(25)들이 도시되어 있다. 비록, 도 1에 도시된 실시예가 결합시에 단지 하나의 폴(25')만을 도시할지라도, 하나 이상의 폴 부재들이 폴들과 노치들의 상대적인 수 및 위치, 뿐만 아니라 제조 허용 공차에 따라서 한번에 결합될 수 있다. 기계적으로, 하나 이상의 폴 부재들은 폴들과 노치들의 수가 모두 1이 아닌 공통 분모에 의하여 전체적으로 나누어질 수 있으면 결합될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 클러치 조립체의 일부분의 확대도이다. 도 2에 도시된 폴 부재(25)는 자유 회전 방향으로 도시되어 있다. 본 발명에 따라서, 폴(25)의 단면은 2개의 평평한 측부(32,34)들의 삽입에 의하여 형성되는 정점부 또는 피봇 융기부(30)를 가진다. 단면의 정점부(30)는 폴 부재를 수용하도록 형상화되는 외부 레이스 부재(24)와 함께 피봇 융기부를 형성한다. 이러한 것에 대하여, 포켓(26)은 직선의 측부(36,37,38 및 39)들을 가진다.

도 2에 도시된 실시예에 따라서, 폴 부재(25)의 무게 중심(CM)은 피봇 융기부(30)의 좌측에 위치된다. 이러한 방식으로, 클러치 조립체(20)가 회전함으로써, 무게 중심(CM)에서의 원심력(CF)은 폴(25)이 결합 위치로, 즉, 내부 레이스(22)에 있는 노치(28)와 결합되는 위치로 향해 이동되도록 한다. 폴 부재(25)상에서의 토오크는 융기부(30)로부터 멀어지는 CM의 접선 거리에 비례한다.

비록, 폴이 결합 위치를 향하여 이동하는 경향을 가지도록, 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 실시예가 외부 레이스에 있는 포켓과 함께, 위치된 무게 중심을 가지는 폴 부재를 도시하였을지라도, 다른 실시예들이 본 발명에 따라서 이용될 수 있다. 예를 들어, 폴의 기하학적 형상은 분리 경향을 가지는 폴을 제공하도록 변할 수 있다. 이러한 방식으로, CM은 피봇 융기부(30)의 우측에 위치될 수도 있다.

외부 레이스에 있는 포켓(26)은 또한 폴 부재(25)의 피봇 융기부(30)와 짝을 이루는 정점부 또는 오목부(40)를 가진다. 포켓에 있는 정점부(4)는 포켓의 자유 운동을 위하여 적절한 원주 위치에 폴(25)을 유지한다. 이러한 것은 폴 부재(25)의 단부(41,43)들이 포켓의 측부(36,39)들과 접촉하는 것을 방지한다. 폴의 단부들이 외부 레이스 포켓의 인접한 영역들과 접촉하게 되면, 마찰은 결합 위치를 향하는 폴의 운동을 느리게 한다. 바람직하게, 폴들이 가능한 빨리 내부 레이스 부재들과 결합으로 회전하는 것이 요구된다.

본 발명에 따라서, 폴에 있는 융기부는 외부 레이스에 대한 폴의 정확한 위치에 관계없이 폴의 무게 중심에 관계하여 정밀하게 위치된다. 이러한 것은 결합력의 정확한 제어를 허용하고, 이는 고속 작업을 위하여 바람직하다. 이러한 것은 도한 축, 별도의 피봇 부재 등을 포함하지 않는 비교적 간단한 기하학적 구성으로 달성된다. 더욱이, 외부 레이스 포켓은 대응하는 정점부 또는 오목부를 가지도록 형상화되며, 정점부 또는 오목부는 폴을 포켓내의 정확한 위치에 유지한다. 이러한 위치는 폴이 결합 위치를 향하여 회전함으로써 포켓의 측부 또는 단부들을 접촉하는 것을 방지한다.

바람직하게, 폴 부재(25)는 경화된 강재로 만들어지고, 인발된 와이어로부터 절단된 조각들에 의하여 형성된다. 이러한 것은 폴의 기하학적 형상의 정확한 제어를 허용하고, 또한 정점부 또는 피봇 융기부(30)에 관계하는 무게 중심의 정확한 제어를 허용한다. 이러한 것에 대하여, 본 발명에 따라서, 0.001inch의 허용 공차 내에서 무게 중심을 제어하는 것이 가능하다.

원웨이 클러치 조립체의 또 다른 실시예가 도 3 내지 도 8에 도시되어 있다. 이 실시예는 도면들에서 도면 부호 50으로 지시된다. 원웨이 래칫 클러치 조립체(50)에서, 스프링은 결합을 향하여 폴 부재들 상의 요동력을 제공하도록 사용된다. 스프링은 원심력으로 분리되는 폴뿐만 아니라 외부 레이스가 움직이지 않을 때 결합하여야만 하는 폴들을 결합하기 위하여 특히 필요하다. 도 3 내지 도 8에서, 조립체(50)는 외부 레이스 부재(52), 내부 레이스 부재(54), 다수의 폴 부재(56), 및 한 상의 가터 스프링(58,60)들을 포함한다. 한 쌍의 유지 와셔(62,64)들은 도 3에 도시된 실시예에 제공되고 다음에 기술된다.

도 7에 보다 상세하게 도시된 바와 같이, 폴 부재(56)들은 외부 레이스 부재(52)에 있는 포켓(66)에 위치되어, 내부 레이스 부재(54)에 있는 노치(68)들과 결합된다. 도 7에 단지 하나만이 도시된 가터 스프링(58,60)들은 작은 와이어 코일로 만들어지고, 통상적으로 이용할 수 있다. 2개의 가터 스프링(58,60)들을 이용하는 도 3에 도시된 실시예에 대하여, 폴 부재(56)는 도 8에서와 같이 사용된다. 폴 부재(56)는 한 쌍의 오목부 또는 측부 홈(70,72)을 가진다. 가터 스프링(58,60)들은 폴 부재들이 외부 레이스에 위치될 때 홈(70,72)들에 위치된다. 폴 부재(56)의나머지는 도 1 및 도 2에 대하여 상기된 폴 부재(25)들과 유사한 크기 및 형상을 가진다. 이러한 것에 대하여, 폴 부재들은 포켓(66)에 있는 정점부 또는 오목부(76)와 짝을 이루는 피봇 융기부(74)를 가진다.

스프링 부재(58,60)들의 동작은 도 7에서 스프링(58)과 폴 부재(56)를 참조하여 도시된다. 이러한 것에 대하여, 폴 부재들이 이것들의 분리 위치에 있을 때, 가터 스프링(58)은 외부 레이스 부재를 향하는, 그러므로 폴 부재의 결합 위치를 향하는 힘을 제공한다. 이러한 스프링은 각각의 폴 부재의 표면을 향하는 힘(F, 도 7에 도시된 바와 같이)을 제공한다. 폴 부재(56)들이 그것들의 결합 위치에 있을 때, 이것은 내부 레이스에 있는 노치(68)들과 짝을 이루고, 스프링 부재(58)는 완화되어, 폴 부재들에 스프링력을 제공하지 않는다. 이러한 것은 도 7에서 중앙 폴 부재(56)에 대해 도시되어 있다.

스프링력은 또한 폴 기하학적 구성의 하나의 측부홈 또는 중앙 홈에서 또한 작용할 수 있다. 폴 부재들이 각각 도면 부호 82,84로 지시된 것이 도 9 및 도 10에 도시되어 있다. 가터 스프링은 점선으로 도시되어 있으며, 도면 부호 86으로 지시된다. 도 9 및 도 10에 도시된 폴 실시예들중 어느 것이 도 3 내지 도 7에 도시된 발명의 실시예와 함께 이용되면, 가터 스프링의 위치 및 제공되는 가터 스프링의 수는 일치되어 조정된다.

내부 레이스(54, 도 6)에 있는 개구 또는 구멍(81)은 원웨이 클러치 조립체(50)가 이용되는 변속기 또는 다른 기구에 관계하는 윤활용 접근 구멍을 제공한다. 바람직하게, 몇 개의 접근 구멍들이 클러치 조립체에 제공된다.

폴 부재상에서의 스프링력은 또한 다른 방식으로 제공될 수 있다. 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 폴 부재(90)는 길이 방향 또는 축선 방향으로 연장하는 홈(92)을 가진다. 작은 리본 스프링(94)은 화살표(96) 방향으로 스프링력(SF)을 제공하도록 이용된다. 리본 스프링(96)들은 바람직하게 얇은 스프링강재이며, 폴 부재(90)의 결합을 향하여 힘(SF)을 제공하기 위하여 홈(29)에 위치된다.

도 3 내지 도 6에 도시된 와셔(62,64)들은 축선 방향 유지 기구 또는 부재로서 또한 공지되어 있으며, 본 발명의 동작을 개선 또는 향상시키도록 사용될 수 있다. 부재(62,64)들은 클러치 조립체에서 폴 부재들을 축선(길이) 방향으로 유지한다. 유지 부재들은 또한 내부 및 외부 레이스들을 축선 정렬로 유지하는 한편, 자유로운 상대 회전을 허용한다. 더욱이, 축선 방향 유지 부재들은 클러치 조립체와 기구의 외부 부품들 사이의 트러스트 베어링으로서 작용하고, 베어링은 클러치 조립체에 대해 상대 회전하고 조립체를 통한 축선 방향 부하를 지지하여야만 한다. 끝으로, 축선 방향 유지 부재(와셔, 62 및 64)들은 폴 부재들의 과잉 마모를 방지하는데 필요한 윤활유를 클러치 조립체에서 유지할 수 있다.

와셔(62,64)들은 어떤 종래의 방식에서의 압입 끼움 정렬, 말뚝, 용접 또는 기계적인 체결을 통해 외부 레이스에 연결될 수 있다.

사출 성형된 유지 부재가 또한 이용될 수 있다. 이러한 부재(100)는 도 13 내지 도 17에 도시되어 있다. 이러한 도면들에서, 원웨이 래칫 클러치 조립체는 도면 부호 102로 지시된다. 유지 부재(100)와 함께, 조립체(102)는 외부 레이스 부재(104), 내부 레이스 부재(106), 다수의 폴 부재(108), 가터 스프링 부재(110)및 제 2 유지 부재(112)를 포함한다.

이러한 것에 대하여, 도 13 내지 도 17에 도시된 실시예에서, 폴 부재(108)들은 여기에 도시되고 기술된 형태의 어떠한 것일 수도 있다. 아울러, 폴 부재(108)들은 외부 레이스 부재에 있는 포켓(122)들에 수용되어, 도 1 내지 도 12를 참조하여 기술된 것과 동일한 방식으로 내부 레이스 부재에 있는 노치(124)들을 결합한다.

유지 부재(100)는 내부 및 외부 레이스(106,104)들 사이의 환형 공간 내에 각각 위치되기 적합한 다수의 플랜지 또는 직립하는 원호 형상의 가이드 부재(118)들을 가진다. 부재(100)는 폴과 레이스 부재들을 위한 레이디얼 베어링 리테이너이고, 또한 윤활을 위한 윤활 주입용 댐으로서 작용한다. 리테이너 부재(100,112)들은 바람직하게 축선 방향으로 함께 클러치 조립체를 유지하도록 서로 부착된다. 리테이너 부재는 또한 조립체와 기구의 외부 부품들 사이의 트러스트 베어링들로서 작용하고, 이러한 베어링은 클러치 조립체에 대해 상대 회전하고 조립체를 통한 축선 방향 부하를 지지한다. 바람직하게, 리테이너 부재(100)는 사출 성형된 플라스틱재로 만들어지며, 바람직하게 낮은 마찰 계수를 가져서 통상의 강에 사용되는 베어링 이상의 개선된 베어링 성능을 제공할 수 있다. 리테이너 부재(100,112)들은 어떤 종래의 방식에서의 압입 끼움 정렬, 말뚝, 용접 또는 기계적인 체결을 통해 서로 연결될 수 있다.

본 발명에 따른 또 다른 리본 스프링 실시예가 도 18 및 도 19에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 폴 부재(90')들은 초기에 기술된 폴 부재(90)와 동일하게 이용되며, 축선 방향 홈(92')을 가진다. 리본 스프링 부재(130)는 환형 형상을 가지며, 클러치 조립체의 내부 및 외부 레이스들 사이에 끼워진다. 스프링 부재(130)는 바람직하게 스프링강으로 만들어지고, 각각이 탭 부재(134)를 가지는 다수의 개구 또는 윈도우(132, 단지 하나만이 도시됨)들을 가진다. 폴 부재(90')들은 개구(132)에 위치되고, 탭 부재들은 홈(92')에 위치된다. 탭 부재(134)를 통하는 리본 스프링 부재(130)는 내부 레이스 부재에 있는 노치들과의 결합을 향하여 폴 부재(90') 상에 편향력을 제공한다. 또한, 비록 도 18에 도시된 탭 부재(134)가 단지 윈도우(132)의 폭과 폴 부재(90')의 폭의 작은 부분만을 덮을지라도, 윈도우와 폭 부재의 폭을 대부분 또는 전체적으로 교차하여 연장하는 스프링 부재(130) 상에 탭들이 제공될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

본 발명의 사상 및 범위에 따라서, 내부 레이스의 노치와의 결합을 향하여 폴 부재를 편향시키기 위한 스프링 기구는 다양한 형태를 가질 수 있다. 상기된 가터 및 리본 스프링과는 다르게, 코일 스프링, 판 스프링 등과 같은 다른 스프링 부재들이 이용될 수 있으며, 본 발명의 범위 내에 놓인다. 예를 들어, 이러한 것에 대해, 코일 스프링 실시예가 도 20 및 도 21에 도시되어 있다. 하나 이상의 코일 스프링(140)들은 외부 레이스 부재(146)에 있는 포켓(144)들에 연결되는 오목부 또는 보어(142)들에 위치된다. 코일 스프링(140)은 내부 레이스 부재를 향하여 반경방향의 안쪽으로 폴 부재(148)들을 편향시킨다.

본 발명과 함께 사용하기 위한 대안적인 실시예가 도 22 내지 도 28에 도시되어 있다. 이러한 실시예들은 비용, 제조 및 조립 공정에 있어서 개선된 경제성뿐만 아니라 개선된 성능을 제공한다.

도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이, 폴 포켓 부재들은 토오크 컨버터 등을 위한 스테터 또는 반응기 부재(150)의 부품으로서 직접 통합된다. 부재(150)는 원웨이 클러치 기구를 필요로 하는 어떠한 일체 부품일 수 있다. 바람직하게, 부재(150)는 비교적 용이하게 주조되어 가공될 수 있는 알루미늄, 플라스틱 또는 다른 재료로 만들어진다. 다수의 포켓 부재(152)들은 부재(150)의 내경 표면(154)에 직접 형성 및/또는 가공된다. 포켓(152)에 위치되는 폴 부재(156)들은 여기에 도시되고 기술된 어떠한 형태의 것일 수 있으며, 무게 중심(CM)의 바람직한 위치 선정에 의하여, 또는 여기에 기술된 모든 형태의 다양한 스프링 부재 또는 기구들중 하나에 의하여 결합된 위치를 향하여 조여질 수 있다.

내부 부재(160)는 그 외주(164) 주위에 위치된 다수의 록킹 노치(162)를 구비한 상기된 형태의 어떠한 전형적인 내부 레이스 부재일 수 있다. 대안적으로, 짝을 이루는 이 또는 스플라인 부재(166) 등에 의하여 내부 레이스 부재와 전형적으로 짝을 이루는 중앙축 부재는 축의 외주에 직접 가공 또는 형성되는 노치들을 가지는 것에 의하여 내부 레이스 부재를 생략할 수 있다. 다수의 노치(162')들이 전형적으로 중공의 축 부재(170)에 제공되고, 축 부재는 그런 다음 외부 레이스 부재, 스테터 또는 반응기 부재 등일 수 있는 부재(172)와 짝을 이루는 이러한 실시예가 도 27에 도시되어 있다. 축 부재(170)는 예를 들어 차량의 변속기의 부품일 수 있다.

어떤 수의 포켓들 및 노치들도 클러치 설계자에 의하여 및/또는 작업 명세서와 클러치 기구에 대한 변수에 따라서 제공될 수 있다. 도 22 및 도 23에 도시된 실시예에서, 3개의 포켓들 및 폴 부재들이 제공되어, 외부 부재(150)의 내주/내경 주위에 균일하게 이격된다. 이러한 수의 폴 부재들과 효과적이고 효율적으로 짝을 이루어 클러치 기구를 한정된 백 래쉬(예를 들어 12°)와 함께 필요한 시간에 록크업을 허용하기 위하여, 바람직하게, 10개의 노치들이 내부 부재에 제공된다.

도 24 내지 도 26은 삽입 부재(180)들이 제공되는 본 발명의 대안적인 실시예를 도시한다. 삽입 부재(180)들은 강 또는 다른 경강 또는 경화된 재료로 만들어지며, 클러치 기구가 이용될 때 외부 스테터, 반응기 또는 다른 부재(150)를 위해 이용될 수 있는 연한 재료에 대한 손상을 방지하도록 사용된다. 삽입물은 스탬핑된 강 등으로 만들어질 수 있다.

부재(150)에 있는 포켓 부재(182)들은 삽입 부재(180)의 위치 선정을 허용하도록 보다 큰 공간 또는 영역이 구비된다. 삽입 부재(180)들은 포켓(182)에서 압입 끼움, 변형 또는 다른 영구적으로 고정된다. 폴 부재(156)들은 도시된 바와 같이 찻잔 모양으로 된 삽입 부재들의 내측에 위치된다.

본 발명과 함께 이용될 수 있는 폴 부재의 다른 실시예가 도 28에 도시되어 있다. 이실시예에서, 폴 부재(200)는 상기된 폴 부재와 다른 크기 및 비율을 가진다. 특히, 폴 부재(200)들은 반경 방향으로 보다 큰 높이(H)를 가진다. 이러한 것은 클러치 기구의 부하 지지 용량을 증가시킨다.

상기된 실시예로서, 폴 부재(200)는 외부 부재(204)에 있는 포켓(202)에 위치되고, 외부 부재는 외부 레이스, 스테터 또는 반응기일 수 있다. 폴 부재(200)의무게 중심(CM)은 정점부 또는 피봇 융기부(206)에 관계하여 도시된 바와 같이 위치될 수 있어서, 폴 결합력은 외부 부재(204)의 회전으로 발생된다. 유사하게, 다수의 노치(210)들은 내부 부재(212)에 형성되고, 내부 부재는 내부 레이스, 축 부재 등일 수 있다.

또한, 폴 부재(200) 상의 요동력을 결합 방향으로 제공하는 것을 돕기 위하여, 상기된 형태 및 실시예들의 스프링 부재 도는 기구들중 하는 이용하는 것이 가능하다. 도 28에 도시된 래칫 원웨이 클러치 기구의 하나 이상의 측부에 유지 와셔 또는 트러스트 베어링들의 사용이 또한 제공될 수 있다. 적절한 윤활 채널 및 개구들이 클러치 기술에서 종래에 이용되는 바와 같이 추가적으로 제공될 수 있다.

추가적인 실시예로서, 또한 스테터, 반응기 또는 다른 기계적인 부재와 결합되는 삽입물로서 외부 부재를 제공하는 것이 가능하다. 이러한 것은 도 29에 도시되어 있다. 외부 부재(220)는 환형 형상을 가지며, 스테터, 반응기 또는 다른 부재(224)에 있는 캐비티 또는 오목부(222) 내에 끼워진다. 바람직하게 금속재로 만들어지는 외부 부재(220)는 키 부재(226)에 의하여 부재(224) 내로 압입으로 끼워지거나 키 결합될 수 있다. 이러한 방식에서, 부재(224)는 플라스틱재와 같은 보다 저렴한 재료로 만들어질 수 있다. 내부 부재(160), 폴 부재(156) 등을 포함하는 클러치 기구의 다른 부분은 상기된 것과 동일하다.

본 발명의 또 다른 실시예가 도 30 내지 도 32에 도시되어 있으며, 대체로 도면 부호 250으로 지시된다. 이 실시예의 폴형 원웨이 클러치 기구는 본질적으로 스테터 부재(252); 내부 레이스 부재(254); 다수의 폴 부재(256); 및 다수의 스프링 부재(258)의 네 부분을 가진다.

스테터 부재(252)의 내경(260)은 바람직하게 매우 작은 공차(0.001 내지 0.005inch)로 내부 레이스 부재(254)를 수용하도록 가공된다. 스테터는 또한 폴 부재(256)를 수용하도록 내경에 형성된 다수의 포켓(262)들을 가진다. 폴 부재와 포켓들은 무게 중심(CM)들이 융기부들의 융기부(264)에 관계하여 위치되어서, 폴 부재들이 분리 방향으로 향하여 편향되는 것 외에 상기된 폴 부재들과 포켓들과 유사하게 형성된다.

내부 레이스 부재(254)는 그 외경 또는 표면(268)에 형성된 다수의 노치(266)들을 가진다. 노치들은 다수의 이들을 제공하도록 형성되고, 이들은 폴 부재들을 결합하여 내부 레이스 부재(254)에 관계하여 한 쪽 방향으로 스테터 부재(252)의 회전을 방지하도록 사용된다. 2개의 부재(252,254)들은 다른 쪽 방향으로 자유롭게 회전, 즉 타성 주행하도록 허용된다. 내부 레이스 부재(254)의 내경은 변속기에 고정된 고정 지지축(274)과 짝을 이루도록 종래의 스플라인 구성을 가진다.

스프링 부재(258)들은 강과 같은 스프링 형태 강재의 접혀진 조각들로 형성되는 판 스프링 부재들이다. 재료는 스프링 부재들의 길이(280)들을 구비한 Z 형상의 스프링 구성으로 접혀지고, 스프링 부재들은 클러치 기구의 축선 방향으로 위치되고 스프링 부재의 단부 접힘부(282) 및 자유 단부(284)들은 폴 부재들의 축선 방향 길이들의 단부에 또는 그 근처에 위치된다. 이러한 것에 대하여, 스프링 부재(258)들은 바람직하게 폴 부재(256)의 전체 길이를 연장시켜, 폴 부재들을 균일하게 교차하는 결합 편향력을 제공한다.

스프링 부재(258)들은 스테터 부재(252)에 형성되고 폴 포켓(262)으로 교차 또는 개방하는 오목부 또는 포켓(29)에 위치된다. 오목부(290)는 압축 또는 편향된 상태에서 스프링 부재(258)를 유지하기에 충분한 높이(h)를 가져서, 스프링들은 폴 부재에 편향력을 제공하게 된다. 오목부(290)는 실질적으로 폴 부재들의 길이인 길이(L)를 가진다.

도 30 내지 도 32에 도시된 실시예에서, 4개의 폴 부재들과 18개의 노치들이 제공된다. 본 실시예에서, 4개의 폴 부재들과 10개의 노치들이 제공된다. 다른 수의 폴 부재들과 노치들이 또한 상기된 바와 같이 원웨이 클러치 조립체의 설계 및 의도된 용도 및 환경에 따라서 제공될 수 있다. 바람직하게, 폴 부재들과 노치들의 배열 및 위치 선정은 2개의 폴 부재들이 클러치 기구의 회전을 방지하도록 동시에 결합하도록 제공된다.

포켓(262)들은 필요에 따라서 밀링 또는 브로우칭 작업에 의하여 스테터 부재(252)에서 가공될 수 있다. 포켓들은 또한 이것이 주조될 때 스테터에 형성될 수 있다. 바람직하게, 주조 작업은 최종 치수로 이것을 기계 가공할 필요성을 제거하도록 포켓들의 정밀한 크기 및 치수를 제공할 수 있다.

도 30 내지 도 32에 도시된 바람직한 실시예에서, 내부 레이스는 공지된 것으로서 강재로 제공될 수 있다. 그러나, 외부 부재는 바람직하게 알루미늄 또는 플라스틱재와 같은 비자성재로 만들어진다. 이러한 재료들은 중량에 있어서 강보다 가볍고, 바람직하게 원웨이 클러치의 세목 및 필요한 성능을 부합시키도록 충분한강도 및 내구성이 구비되어야 한다. 스프링 부재 및 폴 부재들은 강과 같이 본 발명의 원웨이 클러치 기구와 함께 사용되는 종래의 어떤 재료로 만들어질 수 있다.

비록 알루미늄 금속 재료과 스테터 부재를 위해 바람직할지라도, 다른 비자성 금속재가 이용될 수 있다. 이러한 것은 가스 터어빈 엔진과 같이 고온의 엔진 응용물에 통상적으로 사용되는 티타늄, 아연, 니켈 및 초합금을 포함한다.

바람직하게 스테터 부재(252)들을 위하여 사용될 수 있는 플라스틱 재료는 오늘날 고열 및 고응력 응용물에 사용되는 어떤 재료들도 포함한다. 재료들은 높은 신장 및 높은 굽힘 강도를 가져야 하고, 차량 또는 엔진 변속기 시스템에 통상적으로 사용되는 유압 유체 또는 다른 유체들의 존재로 구조적 일체성을 가져야 한다.

열경화성 및 열가소성 재료들이 모두 고려될 수도 있다. 폴리프로필렌, 폴리에틸렌(고밀도가 바람직함), 나일론 및 폴리비닐클로라이드(고분자질량이 바람직함)와 같은 폴리머들이 적절한 플라스틱 재료로 고려될 수 있다. 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 다양한 설계 변수들이 폴리머에 대한 가소제, 열 안정제, 충진제, 윤활제 등에 의하여 조정될 수도 있다는 것을 쉽게 예상할 수 있을 것이다. 플라스틱 재료는 또한 유리 섬유 등으로 보강될 수 있다. 끝으로, 미합중국 특허 제5,121,686호에 개시된 바와 같은 개시물은 참조에 의하여 본 명세서에 통합되고, 또한 듀로플라스트(Duroplast)라는 상표명으로 공지된 페놀 수지 플라스틱이 자동차 클러치 조립체의 제조에 사용되며, 또한 본 명세서에 기술된 스테터 부재의 제조에 적합하다.

포켓 또는 스테터 부재를 손상시키지 않는 클러치 기구의 결합으로 인한 폴에서 작용하는 힘, 그러므로 스테터 부재에 있는 포켓 벽들에 적용되는 힘을 보장하기 위하여, 각각의 포켓에 보다 단단한 재료의 삽입물을 제공하는 것이 가능하다. 그러므로, 도 24 내지 도 26을 참조하여 상기된 형태의 삽입 부재들이 제공될 수 있다. 유사하게, 포켓들의 벽들은 도 31에서 점선(292)으로 도시된 바와 같은 보다 하드 코팅 또는 재료와 일직선으로 된다.

비자성 스테터 부재들을 이용하는 바람직한 실시예에서, 또한 도 30 내지 도 32에 도시된 Z 형상의 판 스프링 부재에 대안적인 것으로서, 폴 부재들을 결합 위치를 향하여 편향시키는 기구로서 다른 스프링 부재들을 이용하는 것이 가능하다. 이러한 목적을 위하여, 하나 이상의 가터 스프링 부재가 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이 이용될 수 있다. 이러한 스프링 부재와 함께, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같은 오목부와 대응하는 폴 부재들이 또한 이용될 수 있다.

도 33 및 도 34는 본 발명에 따른 래칫 클러치 조립체의 또 다른 실시예를 도시한다. 클러치 조립체는 도면 부호 300으로 지시된다. 조립체(300)는 내부 레이스 부재(302), 외부 부재(304), 리테이너 부재(314), 다수의 폴 부재(306) 및 다수의 Z 형상의 스프링 부재(308)들을 포함한다. 폴 부재(306)들은 외부 부재(304)에 있는 포켓(310)에 위치되고, 다수의 노치(312)들은 내부 레이스 부재(302)의 외주 또는 주변에 위치된다. 노치들은 한 쪽 방향으로 서로에 대하여 두 레이스들의 회전을 방지하지만 다른 쪽 방향으로 회전을 허용하도록 형상화된다. 또한, 내부 레이스 부재에 있는 노치들의 선단 가장자리(313)들은 록크 업 동안 폴 부재들의 보다 빠르고 보다 효율적인 진입을 용이하게 하고 노치 가장자리(313)가 외부 레이스들을 긁는 것을 방지하기 위하여 둥근 구성을 가질 수 있다.

리테이너 부재(314)는 축선 방향으로 구성 요소들을 함께 유지하도록 제공된다. 리테이너 부재는 외부 부재(304)에 있는 오목부(316)에 위치되고, 외부 부재(304)에 관계하여 정위되는 다수의 탭 부재(317)를 가진다. 또한, 조립체(300)의 양측에 리테이너 부재를 제공하는 것이 가능하다(도 43 및 도 44에 도시된 바와 같이).

도 33 및 도 34에 도시된 실시예에 도시된 바와 같이, 외부 부재(304)와 리테이너 부재(314)는 각각 레이디얼 베어링(3050,315)을 가진다. 레이디얼 베어링 면(305,315)들은 각각 내부 레이스 부재(302)에 있는 레이디얼 베어링(303,307)과 짝을 이룬다. 도 33 및 도 34에 도시된 클러치 조립체의 도시로부터 자명한 바와 같이, 레이디얼 베어링 면(303,305,307 및 315)들은 형상에 있어서 환형이다.

외부 부재(304)에 관계하는 내부 레이스 부재(302)의 운동이 도 33에서와 같이 반시계 방향일 때, 내부 레이스는 자유롭게 회전한다. 외부 부재(304)에 관계하는 내부 레이스 부재(302)의 상대 운동이 반대 방향(시계 방향)일 때, 내부 레이스 부재와 외부 부재들은 하나 이상의 폴 부재(306)들에 의하여 서로 록킹된다. 록킹된 폴 부재들은 외부 부재에 있는 포켓(310)과 내부 레이스 부재에 있는 노치(312)들을 통하여 힘을 전달한다.

도 33 및 도 34에 도시된 클러치 조립체에서, 바람직하게 4개의 포켓(310)들과 4개의 폴 부재(306)들은 10개의 노치(312)들과 함께 제공된다. 도 33에 도시된 실시예와 함께, 2개의 폴 부재들은 결합 상태로 도시된다. 원웨이 래칫 클러치에서, 하나의 폴 부재보다 하나 이상이 폴들과 노치들의 상대적인 수 및 위치뿐만 아니라 제조 공차에 따라서 어느 시점에 결합될 수 있다. 수학적으로, 폴들과 노치들의 수가 1이 아닌 공통 분모로 전체적으로 나누어질 수 있으면, 하나 이상의 폴 부재가 결합될 수 있다. 폴들과 노치들의 수가 1이 아닌 공통 분모로 전체적으로 나누어질 수 있으면, 단지 하나의 폴이 어느 시점에 결합하게 된다.

내부 레이스 부재와 외부 부재의 동심도는 베어링 면들로 제어되고, 이는 도 33 및 도 34에 도시된 실시예에서 폴 부재(306)의 양측에 축선 방향으로 위치된다. 도 33 및 도 34에 도시된 실시예에서 베어링 면들의 반경 방향 위치는 내부 레이스 부재의 외부 반경 지점으로부터 내향하지만, 내부 레이스 부재 상의 베어링 면들은 대안적으로 내부 레이스 부재의 외부 반경 지점에 있을 수 있다. 아울러, 베어링 면들은 상이한 크기를 가질 수 있고, 이는 내부 레이스 부재가 부적절한 방위에 설치되는 것을 허용한다.

리테이너 부재(314)와 외부 부재(304)들은 또한 내부 레이스 부재를 축선 방향으로 유지하도록 접촉면(320,322)들을 수용한다. 리테이너 부재는 어떤 종래의 방식에서의 압입 끼움 정렬, 말뚝, 용접 또는 기계적인 체결을 통해 외부 레이스에 부착될 수 있다. 리테이너 부재 및 외부 부재 표면(320,322)들은 축선 정렬로 내부 레이스 부재를 유지하는 한편, 여전히 자유로운 상대 회전을 허용한다. 리테이너 부재와 외부 부재는 또한 조립체에 폴 부재들과 스프링 부재들을 유지한다. 특정 응용물에 있어서, 리테이너 부재와 외부 부재는 폴 부재, 내부 레이스 부재, 및 외부 부재의 과잉 마모를 방지하도록 조립체(300)에 윤활유를 유지한다.

비록, 도 33 및 도 34에 도시된 실시예가 단지 조립체의 한 쪽에 하나의 리테이너 부재(314)의 사용을 도시하였을지라도, 본 발명은 또한 도 43 및 도 44에 도시된 바와 같이 하나의 리테이너가 폴 부재들의 어느 한 쪽에 있도록 한 쌍의 리테이너들로 만들어질 수 있다. 이러한 것에 대하여, 도 43에 도시된 조립체(300')는 외부 레이스 부재(304'), 내부 레이스 부재(302') 및 2개의 리테이너 부재(314,314')들을 포함한다. 이 실시예에서 리테이너 부재(314,314')들에 의하여 내부 레이스 부재 상에 베어링이 없다. 대신, 폴 포켓들 사이의 외부 레이스 부재 상의 환형 원주 영역(예를 들어 도 33에 도시된 영역(321)은 베어링 면으로서 기능한다. 도 44에서, 조립체(300'')는 외부 레이스 부재(304'')와 내부 레이스 부재(302'')에 인접하여 위치된 한 쌍의 리테이너 부재(319,319')를 포함한다. 이러한 실시예에서, 리테이너 부재들 모두에 베어링 면들이 있다.

리테이너 부재들은 바람직하게 비록 알루미늄 또는 구리재가 강과 짝을 이룰 때 우수한 베어링 성질 및 내열성을 가지는 것으로서 사용될지라도 사출 성형된 플라스틱재로 만들어진다. 아울러, 와셔가 특히 리테이너가 플라스틱재로 만들어지는 경우에 폴이 리테이너를 손상시키는 것을 방지하기 위하여 리테이너 부재와 폴 부재 사이에 배치될 수 있다. 이러한 것에 대하여, 플라스틱보다 단단한 강 또는 금속재와 같은 단단한 재료로 만들어지는 리테이너 부재가 바람직하다.

도 35 및 도 36은 도 33 및 도 34에 도시된 클러치 조립체(300)의 일부의 확대도이고, 작업 동안 폴 부재의 결합 및 비결합 위치를 도시한다. 폴 부재(306)들은 실질적으로 평평한 2개의 표면(326,328)들의 삽입으로 형성되는 정점부 또는 피봇 융기부(324)를 가진다. 정점부(324)는 폴 부재를 수용하도록 형상화되는 외부 부재(304)에 있는 포켓(310)으로 피봇 융기부를 형성한다. 이러한 것에 대하여, 포켓(310)은 실질적으로 직선의 측부(330,331,332,333)를 가진다. 포켓 표면(331)은 Z 형상의 스프링 부재(308)를 수용하는 스프링 포켓(334)에 의하여 차단된다. 스프링 부재(308)는 결합 위치를 향하여 폴 부재(306)상의 요동력을 제공하도록 사용된다. 스프링 부재는 특히 원심력으로 분리되는 폴 부재들에 필요하다.

도 35의 실시예에 도시된 바와 같이, 폴 부재(306)의 무게 중심(CM)은 피봇 융기부(324)의 좌측에 위치된다. 이러한 방식에서, 클러치 조립체(300)가 회전함으로써, CM 상의 원심력은 폴 부재가 분리된 위치로 향하여 이동하도록 한다. 이러한 위치에서, 도 36에 도시된 바와 같이, 폴 부재(306)는 내부 레이스 부재(302)에 있는 노치(312)와 포켓(310)에 있는 오목부로부터 분리된다. 폴 부재 상에서의 토오크는 융기부(304)로부터 떨어지는 CM의 접선 거리에 비례한다.

비록, 폴이 분리 위치를 향하여 이동하는 경향을 가지도록, 도 33 내지 도 36에 도시된 본 발명의 실시예가 외부 부재에 있는 포켓과 함께, CM을 가지는 폴 부재를 도시하였을지라도, 다른 실시예가 본 발명에 따라서 이용될 수 있다. 예를 들어, 폴 부재의 기하학적 형상은 결합 경향을 가지는 폴을 제공하도록 변경될 수 있다. 이러한 방식에서, CM은 피봇 융기부(34)의 우측에 위치될 수 있다.

본 발명에 따라서, 폴 부재의 융기부는 외부 부재에 대한 폴의 정확한 배치에 관계없이, 폴 부재의 무게 중심에 관계하여 정확하게 위치된다. 이러한 것은 분리력의 정확한 제어를 허용하고, 이는 고속 작업에서 바람직하다. 이러한 것은 또한 축 및 별도의 피봇 부재 등을 포함하지 않는 비교적 간단한 기하학적 구성으로 달성될 수 있다. 더욱이, 외부 부재 포켓은 포켓에서 정확한 위치에 폴 부재를 수용하는 오목부의 대응하는 정점부를 가지도록 형상화된다.

스프링들의 강성 및 폴 부재들의 무게 중심의 위치는 스프링력과 폴 부재에서 작용하는 원심력의 평형이 외부 부재(스테터/반응기 또는 레이스)의 정상적인 작업 속도보다 낮은 회전속도(RPM)에서 발생하도록 선택될 수 있다.

바람직하게, 폴 부재(306)들은 인발된 와이어로부터 절단된 조각들에 의하여 형성되는 경화된 강재로 만들어진다. 이러한 것은 폴 부재들의 기하학적 형상의 정확한 제어를 허용하고, 또한 정점부 또는 피봇 융기부(324)에 관계하여 무게 중심의 정확한 제어를 허용한다. 이러한 것에 대하여, 본 발명에 따라서, 0.001inchdml 공차 내에서 무게 중심을 제어하는 것이 가능하다.

바람직하게, 내부 레이스 부재(302)는 강재로 만들어진다. 특히, 종종 분말 금숙재로 내부 레이스 부재를 만드는 것이 가능하다. 분말 금속 형성 공정은 통상 2차 작업없이 노치 오목부를 만들 수 있으며, 이러한 기하학적 구성의 강재 부품들을 만드는 다른 방법보다 저렴하다. 또한 스플라인, 키 또는 다른 유사한 기구를 통하여 축 또는 다른 변속기 부품들에 연결되는 별도의 내부 레이스 부재를 가지는 것과는 달리, 축 또는 다른 변속기 부품들과 일체인 내부 부재를 만드는 것이 가능하다.

바람직하게, 스테터 또는 반응기 부재일 때 외부 부재(304)는 주조 알루미늄으로 만들어진다. 또한, 사출 성형된 플라스틱으로 외부 부재를 만드는 것이 가능하고, 경한 재료로 외부 부재 포켓과 베어링 면을 코팅하는 것이 가능하다. 필요하다면, 외부 부재 포켓과 베어링 면들은 비록 이러한 것이 금속성 외부 레이스 부재에 보다 효과적일지라도 경도 및 내구성을 증가시키도록 쇼트 피닝될 수 있다. 외부 부재는 또한 고 부하가 걸린 부분을 위하여 사용되는 보다 강한 재료와, 보다 약하게 부하가 걸린 부분들을 위하여 사용되는 보다 연한 재료의 2가지 재료로 만들어질 수 있다. 이러한 외부 부재는 플라스틱 사출 성형된 하우징 또는 스테터 부재에 삽입되는 금속성 외부 레이스 부재를 사용하여 제조될 수 있다. 또한, 본 발명에 따라서, 외부 부재는 클러치 조립체(300)의 사용 및 적용에 따라서 스테터 또는 반응기 부재, 또는 외부 레이스 부재중 어느 것일 수 있다.

도 35 및 도 36에 도시된 바와 같이, 폴 부재(306)의 정점부 또는 피봇 융기부(324)의 반경(R1)은 이러한 형태의 이전의, 예를 들어, 도 1에 도시된 폴 QNO와 비교하여, 폴 부재들보다 크거나 또는 완만하다. 적어도 1.0㎜의 반경(R1)을 가지는 정점부(324)의 반경은 외부 부재(304)에서의 대응하는 반경에 있어서 마모를 감소시키기 위하여 효과적이다. 또한, 폴 포켓(310)과 폴 부재(306)의 곡선 부분(340,342)들은 다시, 예를 들어, 초기에 도시된 폴 부재들을 참조하여, 각각이 적어도 1.0㎜의 반경을 가지며, 이전의 폴 부재들보다 곡률에 있어서 훨씬 넓고 크다. 도면 부호 340 및 342로 지시된 바와 같은 영역은 폴 부재와 포켓 사이의 큰 접촉 응력의 영역들이다. 보다 큰 반경들은 보다 효과적인 2차 작업들을 허용하고, 이는 강도를 증가시키고 짝을 이루고 작업을 위하여 보다 정밀한 표면을 얻는다. 예를 들어, 보다 큰 반경(340,342)들로, 치수화 작업은 정확한 포켓 형상을 얻고조립체를 강성화하도록 재료를 탄성적으로 변형하는데 사용될 수 있다. 이러한 것은 외부 부재를 제조하는데 통상 사용되는 주조 작업이 필요한 만큼 정확하지 않을 수도 있기 때문에 유용하다. 또한, 가공 작업은 잉여 재료를 제거하도록 사용될 수 있고, 보다 큰 반경을 가지는 포켓 및 폴 부재들로 보다 정확한 형상을 만든다. 이러한 작업들은 모두 포켓의 반경이 충분히 크고, 즉 적어도 1.0㎜이상이면, 보다 용이하게 수행된다.

또한, 도 35 및 도 36에 도시된 바와 같이, 폴 부재(306)의 바닥면(344)은 평면 또는 평평한 표면을 가지는 대신에 곡선화된다. 곡선면은 폴 부재와 내부 레이스 부재 사이의 공차를 감소시키고, 클러치 조립체의 타성 주행 동안 폴 부재를 안정화시킨다. 또한, 폴 부재의 바닥면(344)의 곡률 반경(R2)은 바람직하게 내부 레이스 부재(302)에 있는 짝을 이루는 면의 곡률 반경(R3)보다 적어도 5.0㎜가 크다. 이러한 것은 또한 타성 주행 동안 폴 부재를 안정화시킨다.

도 37은 대안적인 보호성 포켓 삽입 부재(350)를 이용하는 본 발명의 대안적인 실시예를 도시한다. 보호 부재(350)는 포켓 표면 및 벽들에 적용되는 결합력이 외부 부재(304)를 손상시키지 않는 것을 보장한다. 이러한 것에 대하여, 보호 부재(350)는 도 24 내지 도 26을 참조하여 상기된 보호 부재(180)와 유사하고 유사한 재료로 만들어질 수 있다.

본 발명의 다른 대안적인 실시예가 도 38 및 도 39에 도시되어 있다. 이러한 래칫 원웨이 클러치 조립체(360)는 박층으로 이루어진 내부 레이스 부재를 이용한다. 도 39 및 도 39에 도시된 바와 같이, 외부 스테터 부재(362)는 리테이너 부재또는 와셔(366)에 의하여 축선 방향으로 적소에서 유지되는 내부 레이스 부재(364)의 주위에 위치된다. 폴 부재(368)들은 스테터 부재(362)에 있는 포켓(370)에 위치된다. 다수의 노치(372)들은 폴 부재(368)들을 결합하여 한 쪽 방향으로 회전하는 동안 클러치 부재를 록킹 업하기 위하여 내부 레이스 부재(364)의 외주 또는 원주에 제공된다.

스테터 부재(362)는 바람직하게 도 30 내지 도 32에 도시된 스테터 부재(252)를 참조하여 상기된 물질과 유사한 비자성 재료로 만들어진다.

이 실시예에서, 내부 레이스 부재(364)들은 박층화되고, 즉 레이스 부재들은 도 40a 및 도 40b와 도 41a 및 도 41b에 도시된 디스크 부재(376,378)와 같이 다수의 별개의 평평한 디스크 부재 또는 박층들로 구성된다. 내부 레이스 부재(634)를 형성하기 위하여, 박층 또는 디스크 부재들은 바람직하게 서로 용접되지만, 기계적인 체결, 브레이징, 아교 접착 등과 같은 다른 종래의 체결 수단이 이용될 수 있다.

내부 레이스 부재(364)는 바람직하게 부재(364)를 형성하도록 서로 적층되는 두 형태의 디스크 부재(376,378)로 구성된다. 디스크 부재(376, 도 40a 및 도 40b)들은 폴 부재(368)에 인접한 디스크 부재들의 적층의 중앙 부분 또는 일부분에 위치되고, 록킹 업 목적을 위하여 내부 레이스 부재들에 있는 보다 넓은 노치(372)를 함께 형성하도록 외주 주위에 다수의 노치(372')들을 가진다. 디스크 부재 또는 박층(378, 도 41a 및 도 41b)들은 외부 부재(362)와 리테이너 부재(366)에 있는 인접한 레이디얼 베어링 면(362',366')과 짝을 이루는 레이디얼 베어링 면들로서 작용하는 매끄러운 외주 또는 원주(380)를 가진다. 디스크 부재(378)들은 디스크 부재의 적층의 한 쪽 또는 양 쪽 단부에 위치되고, 베어링 면들은 실질적으로 도 33 및 도 34를 참조하여 상기된 것과 동일하며, 동일한 목적을 위하여 제공되고 동일한 방식으로 기능한다.

용접 또는 기계적인 체결에 앞서 디스크 부재들을 조립 및 정렬하기 위하여, 다수의 반 조립품(382)들이 각각의 디스크(376,378)들에 제공된다. 반 조립품들은 재료의 나머지로부터 절단되지만 절반 정도 밀려나온 디스크들의 부분들이다. 이러한 방식에서, 디스크들은 조립 공정에서 기계적으로 서로 끼워질 수 있다. 이러한 것은 부품들이 용접 또는 기계적인 체결에 앞서 서로 고정하기 때문에 조립 공정을 단순화한다. 또한, 반 조립품들은 디스크를 정렬하여서, 모든 노치 및 다른 부분들이 용접에 앞서 정확한 위치에 있게 된다. 아울러, 반 조립품들은 클러치에 부하가 걸릴 때 금속 디스크들 사이의 어떤 전단 부하도 지지할 수 있다. 반 조립품들은 디스크들을 서로 유지하고 고정하는데 사용되는 체결 방법이 이것들 없이 기능하도록 충분히 강하고 조립 절차가 적절한 조립 고정화에 의하여 착수되면 내부 레이스 부재 부품들로부터 제거될 수 있다.

도 42에서, 래칫 원웨이 클러치 조립체(400)가 도시된다. 조립체(400)는 도 38 내지 도 41b를 참조하여 상기된 내부 레이스 부재(364)와 유사한 다수의 박층화된 디스크 부재들로 구성되는 내부 레이스 부재(402)를 포함하고, 또한 외부 레이스 부재를 포함한다. 외부 레이스 부재(404)는 적소에서 부재들을 유지하기 위하여 변속기 등에 있는 클러치 기구(400)를 조립하는데 사용되는 다수의 스플라인(406)들을 포함한다.

도 45a 및 도 45b와 도 47a 및 도 47b는 본 발명의 대안적인 형태 또는 실시예들을 도시한다. 도 45a 및 도 45b에서, 원웨이 폴 클러치 기구(500)는 외부 레이스 부재(502), 내부 레이스 부재(504), 다수의 편향된 폴 부재(506), 및 다수의 와셔들 또는 축선 방향 리테이너 부재(508,510)들을 가진다. 이러한 실시예(500)에서, 단지 리테이너 부재(510)만이 내부 레이스 부재 상에 베어링 지지부를 제공하도록 구성된다. 이러한 것에 대하여, 리테이너 부재(510) 상의 환형 표면(512)은 내부 레이스 부재 상의 환형 표면(514)과 짝을 이룬다.

도 46a 및 도 46b에 도시된 기구(600)에서, 단일의 리테이너 부재(608)는 적소에서 내부 레이스 부재, 폴 부재들 및 스프링 부재들을 축선 방향으로 유지하기 위하여 레이스 부재들중 하나에 제공된다. 리테이너 부재(608)는 이 실시예에서 내부 레이스 상에 베어링 지지부를 제공하지 않는다. 대신에, 베어링 지지부는 폴 포켓(612)들 사이의 외부 레이스 부재(602) 상에 있는 영역에 의하여 적용된다.

도 47a 및 도 47b에 도시된 바와 같이, 본 발명은 연장된 길이의 블레이드 부재를 구비한 스테터 부재(702)의 사용을 또한 허용한다.

상기된 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따르면, 고속에서 개선된 동작을 가지고 반복된 토오크 부하에 대한 보다 큰 내구성 및/또는 보다 큰 부하를 위한 용량을 가지는 한편, 폴 포켓에서의 2차 가공 작업들을 최소화하거나 또는 제거하여 제조 및 조립 시간 및 비용을 감소시킬 수 있다.

본 발명을 실행하기 위한 최적의 모드가 명세서에 상세하게 기술되었지만, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 다음의 청구범위에 한정되는 바와 같은 본 발명을 제조하기 위한 다양한 대안적인 설계 및 실시예들을 알 수 있을 것이다. 청구범위의 범위 및 사상 내에 있는 이러한 실시예 및 변형예들 모두 본 발명의 범위에 포함될 수 있다.

Claims (14)

1. 원웨이 래칫 클러치 기구(300)로서,

   다수의 포켓(310)들과, 상기 포켓들에 인접한 제 1 레이디얼 베어링 면(305)들을 가지는 외부 부재(302);

   다수의 노치(312)들과 상기 노치들에 인접한 제 2 및 제 3 레이디얼 베어링 면(303,307)들을 가지는 내부 레이스 부재(302);

   하나가 상기 포켓들의 각각에 위치된 다수의 폴 부재(308)들;

   상기 노치들과 결합되는 위치를 향하여 상기 폴 부재들을 편향시키기 위한 스프링 수단(308); 및

   상기 폴 부재들, 스프링 수단 및 상기 내부 레이스 부재들을 축선 방향으로 유지하고, 제 4 레이디얼 베어링 면(315)을 가지는 리테이너 부재(314)를 포함하며;

   상기 폴 부재들은 각각 융기부(324)를 가지고, 상기 포켓들은 각각 상기 융기부와 짝을 이루는 대응하는 오목부를 가지며,

   조립되었을 때, 상기 제 1 및 제 4 레이디얼 베어링 면들은 상기 제 2 및 제 3 베어링 면들과 짝을 이루는 것을 특징으로 하는 원웨이 래칫 클러치 기구.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴 부재들이 각각 상기 융기부(324)에 관계하여 위치되는 무게 중심(CM)을 가져서, 상기 외부 부재의 회전으로, 상기 폴 부재들은상기 내부 레이스 부재에 있는 상기 노치들과 결합되는 위치로 향하여 이동되는 것을 특징으로 하는 원웨이 래칫 클러치 기구.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 스프링 수단(308)은 각각의 상기 폴 부재들과 작동 결합부에 위치되는 Z 형상의 스프링 부재들을 포함하는 것을 특징으로 하는 원웨이 래칫 클러치 기구.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 Z 형상의 스프링 부재들은 실질적으로 상기 폴 부재들의 길이와 동일한 폭들을 가지는 것을 특징으로 하는 원웨이 래칫 클러치 기구.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 스프링 부재(308)들의 강성 및 상기 폴 부재(306)들의 무게 중심(CM)은 스프링력과 원심 분리력의 평형이 상기 외부 부재의 정상적인 동작 속도보다 낮은 회전 속도에서 발생하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 원웨이 래칫 클러치 기구.
6. 제 1 항에 있어서, 각각의 상기 포켓들에 있는 보호 수단(350)을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 원웨이 래칫 클러치 기구.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 포켓에 있는 외부 부재(304)의 재료는 내구성이 개선된 하드 코팅, 쇼트 피닝, 또는 사이징의 응용물인 것을 특징으로 하는 원웨이래칫 클러치 기구.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 및 제 3 레이디얼 베어링 면들은 상이한 크기인 것을 특징으로 하는 원웨이 래칫 클러치 기구.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 레이스 부재(364)는 별도의 디스크 부재(376,378)들의 적층물인 것을 특징으로 하는 원웨이 래칫 클러치 기구.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 별도의 디스크 부재(364)들의 적층물은 적어도 2개의 상이한 형태의 디스크 부재들로 구성되는 것을 특징으로 하는 원웨이 래칫 클러치 기구.
11. 제 9 항에 있어서, 각각의 상기 디스크 부재(376,378)들은 상기 디스크 부재의 적층물을 서로 정렬하고 유지하는데 사용하기 위하여 반 조립품인 것을 특징으로 하는 원웨이 래칫 클러치 기구.
12. 원웨이 래칫 클러치 기구(360)로서,

    다수의 포켓(370)들 및 상기 포켓들에 인접한 제 1 레이디얼 베어링 면들을 가지고, 비자성 재료로 만들어지는 스테터 부재(362);

    다수의 노치(372)들과 상기 노치들에 인접한 제 2 및 제 3 레이디얼 베어링면들을 가지는 내부 레이스 부재(364);

    하나가 각각의 상기 포켓들에 위치되는 다수의 폴 부재(368)들;

    상기 노치들과 결합되는 위치를 향하여 상기 폴 부재들을 편향시키기 위하여 상기 폴 부재들과 작동 결합부에 위치되는 Z 형상의 스프링 부재(308)들; 및

    상기 폴 부재들, 스프링 부재들 및 상기 내부 레이스 부재들을 축선 방향으로 유지하고, 제 4 레이디얼 베어링 면을 가지는 리테이너 부재(366)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원웨이 래칫 클러치 기구.
13. 원웨이 래칫 클러치 기구(360)로서,

    다수의 포켓(370)들을 가지는 외부 부재(362);

    다수의 노치(372)들을 가지는 내부 레이스 부재(364);

    하나가 각각의 상기 포켓들에 위치되는 다수의 폴 부재(368)들; 및

    상기 노치들과의 결합 위치를 향하여 상기 폴 부재들을 편향시키기 위한 스프링 수단을 포함하고;

    상기 내부 레이스 부재(364)는 함께 적층되고 고정되는 다수의 별도의 디스크 부재(376,378)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 원웨이 래칫 클러치 기구.
14. 원웨이 래칫 클러치 기구(360)로서,

    다수의 포켓들을 가지는 스테터 부재(362);

    다수의 노치들을 가지는 내부 레이스 부재(362);

    상기 노치들과의 결합 위치를 향하여 상기 폴 부재들을 편향시키기 위한 스프링 수단; 및

    상기 폴 부재들, 스프링 수단, 및 상기 내부 레이스 부재들을 축선 방향으로 유지하기 위한 리테이너 부재(366)를 포함하고;

    상기 폴 부재들은 각각 융기부를 가지고, 상기 포켓들은 각각 상기 융기부와 짝을 이루는 대응하는 오목부를 가지고;

    상기 폴 부재들은 각각 상기 내부 레이스 부재에 인접한 곡면을 가지며, 고응력 영역에 있는 상기 폴 부재들 및 포켓들의 반경은 1㎜보다 큰 것을 특징으로 하는 원웨이 래칫 클러치 기구.