KR20060125911A - Bi-directional friction clutch assembly for electric motors to prevent backdrive - Google Patents

Bi-directional friction clutch assembly for electric motors to prevent backdrive Download PDF

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Abstract

A clutch assembly (100) is provided for a motor having an armature shaft and a worm shaft having a worm constructed and arranged to engage a gear. The clutch assembly includes a clutch housing (112) including a race surface (132); a cam (117) coupled to the worm shaft; follower structure (122) operatively associated with the cam; a clutch plate (114), and a clutch coupler (118) associated with the clutch plate, the cam, and the follower structure. The coupler is coupled to the armature shaft for rotation therewith, such that rotation of the coupler rotates the clutch plate, the cam and follower structure, and thus the worm shaft. During a back drive condition of the motor, when torque is transmitted to the worm shaft and thus to the cam, the cam is constructed and arranged to causes the follower structure (122) to contact and exert pressure on the race surface (132) thereby preventing rotation of the worm shaft.

Description

백 드라이브를 방지하는 전기 모터용 양방향 마찰 클러치 조립체{BI-DIRECTIONAL FRICTION CLUTCH ASSEMBLY FOR ELECTRIC MOTORS TO PREVENT BACKDRIVE}Bi-DIRECTIONAL FRICTION CLUTCH ASSEMBLY FOR ELECTRIC MOTORS TO PREVENT BACKDRIVE}

본 출원은 2004년 2월 26일 출원된 미합중국 가출원 제60/547,833호와 2004년 3월 10일에 출원된 미합중국 가출원 제60/551,713호를 기초로 하며, 이들의 권리를 우선권으로 주장한다. This application is based on U.S. Provisional Application No. 60 / 547,833, filed Feb. 26, 2004, and U.S. Provisional Application No. 60 / 551,713, filed March 10, 2004, which claim their rights as priority.

본 발명은 출력 샤프트 측이 구동 요소가 될 때마다 작동적(맞물림)이 되는 전기 모터용 양방향 클러치 조립체에 관한 것이다. The present invention relates to a bidirectional clutch assembly for an electric motor that is operative (engages) whenever the output shaft side becomes a drive element.

웜과 기어를 갖는 모터에서, 기어 배열의 출력단에 외부 토크가 가해지는 경우, 웜과 기어가 백 드라이브 상태에 도달하는 것을 방지할 필요가 있다. 이러한 모터가 하중에 연결되는 경우, 구동 토크(driving torque)는 특정 조건 하에서 모터 출력 구동부 상에 작용할 것이다. 이 토크는 구동 기어로부터 웜 샤프트로 전달되어 모터 아마추어 상에 각운동(angular motion)을 야기(백 드라이브; back drive)할 수 있다. 이러한 조건에 도달하는 경우, 시스템은 의도한 바와 같이 작동하는 것을 멈추며; 예를 들면, 윈도우 리프트 모터의 경우, 이는 진동조건 하에서(차량의 주행중) 운전자의 개입 없이 본래 위치로부터 아래쪽으로 윈도우가 이동 함을 의미할 수 있다. 백 드라이브를 야기하는 다른 시나리오는 유리를 개별적으로 밀어 내려서 차량으로의 접근을 획득하는 것일 수 있다. In a motor having a worm and a gear, when external torque is applied to the output end of the gear arrangement, it is necessary to prevent the worm and the gear from reaching the back drive state. When such a motor is connected to a load, the driving torque will act on the motor output drive under certain conditions. This torque can be transmitted from the drive gear to the worm shaft to cause angular motion on the motor armature (back drive). When this condition is reached, the system stops working as intended; For example, in the case of a window lift motor, this may mean that the window moves downward from its original position without operator intervention under vibration conditions (while the vehicle is running). Another scenario that causes the back drive may be to push down the glass individually to gain access to the vehicle.

일반적으로, 백 드라이브 조건은 기어링 효율(gearing efficiency)을 감소시킴으로써 제어된다. 그러나 이는 더 큰 모터를 필요로 할 수도 있을 뿐만 아니라 전체 시스템 효율이 감소되는 역효과를 초래한다. In general, back drive conditions are controlled by reducing gearing efficiency. However, this may not only require larger motors, but also adversely affect the overall system efficiency.

선택적으로 구동 시스템을 제동하는 능력을 가짐으로써, 웜과 기어 배치의 효율은 더 높은 레벨까지 증가되어 백 드라이브의 단점을 최소화할 수 있다. By having the ability to selectively brake the drive system, the efficiency of the worm and gear arrangement can be increased to a higher level, minimizing the disadvantages of the back drive.

따라서, 출력 샤프트 측이 구동 요소가 되어 백 드라이브를 최소화할 때마다 맞물리는 전기 모터용 양방향 클러치 조립체가 필요하다.Thus, there is a need for a bidirectional clutch assembly for an electric motor that is engaged each time the output shaft side becomes a drive element to minimize the back drive.

본 발명의 목적은 전술한 필요성을 충족시키기 위한 것이다. 본 발명의 원칙에 따르면, 본 발명의 목적은 기어에 맞물리도록 구성되고 배치되는 웜을 갖는 웜 샤프트와 아마추어 샤프트를 갖는 모터용 클러치 조립체를 제공함으로써 이루어진다. 클러치 조립체는, 레이스 표면을 포함하는 클러치 하우징; 상기 웜 샤프트에 연결되는 캠; 상기 캠과 작동적으로 결합되는 종동부 구조; 클러치 플레이트; 및 상기 클러치 플레이트, 캠, 그리고 종동부 구조와 결합되는 클러치 커플러를 포함한다. 커플러는 아마추어 샤프트와의 회전을 위해 아마추어 샤프트에 연결되며, 커플러의 회전은 클러치 플레이트, 캠, 그리고 종동부 구조를 회전시켜 웜 샤프트를 회전시킨다. 모터의 백 드라이브 상태 중에, 토크가 웜 샤프트에 전달되고 그에 따라 캠에 전달될 때, 종동부 구조가 레이스 표면에 접촉하여 압력을 가함으로써 웜 샤프트의 회전을 방지하도록 상기 캠이 구성되고 배치된다.It is an object of the present invention to meet the aforementioned needs. According to the principles of the present invention, an object of the present invention is achieved by providing a clutch assembly for a motor having a worm shaft and an armature shaft with a worm constructed and arranged to engage a gear. The clutch assembly includes a clutch housing including a race surface; A cam connected to the worm shaft; A follower structure operatively coupled to the cam; Clutch plate; And a clutch coupler coupled with the clutch plate, cam, and follower structure. The coupler is connected to the armature shaft for rotation with the armature shaft, which in turn rotates the clutch plate, cam and follower structure to rotate the worm shaft. During the back drive state of the motor, when the torque is transmitted to the worm shaft and thus to the cam, the cam is configured and arranged to prevent rotation of the worm shaft by contacting and applying pressure to the race surface.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 모터의 백 드라이브를 제어하는 방법이 제공된다. 모터는 기어와 맞물리도록 구성되고 배치된 웜을 갖는 웜 샤프트와 아마추어 샤프트를 포함한다. 이 방법은 레이스 표면을 포함하는 클러치 하우징; 상기 웜 샤프트에 연결되는 캠; 상기 캠과 결합되는 종동부 구조; 클러치 플레이트; 및 상기 클러치 플레이트, 캠, 그리고 종동부 구조와 결합되는 클러치 커플러를 갖는 클러치 조립체를 제공한다. 상기 커플러는 아마추어 샤프트와의 회전을 위해 아마추어 샤프트에 연결되며, 커플러의 회전은 클러치 플레이트, 캠, 그리고 종동부 구조를 회전시키며, 그에 따라 웜 샤프트를 회전시킨다. 이 방법은, 1) 모터의 백 드라이브 상태중에, 웜 샤프트가 구동 요소이고 토크가 웜 샤프트에 전달되고 그에 따라 상기 캠에 전달되는 경우, 캠으로 인해 종동부 구조가 레이스 표면에 접촉하여 압력을 가함으로써 웜 샤프트의 회전을 방지하고, 2) 모터의 정상 작동 상태중에, 아마추어 샤프트가 구동 요소인 경우, 종동부 구조가 레이스 표면에 접촉하지 않아 웜 샤프트가 자유로이 회전할 수 있도록 보장한다. According to another aspect of the present invention, a method of controlling a back drive of a motor is provided. The motor includes a worm shaft and an armature shaft with a worm constructed and arranged to engage a gear. The method includes a clutch housing comprising a race surface; A cam connected to the worm shaft; A follower structure coupled with the cam; Clutch plate; And a clutch coupler coupled with the clutch plate, cam, and follower structure. The coupler is connected to the armature shaft for rotation with the armature shaft, the rotation of the coupler rotating the clutch plate, cam and follower structure, thus rotating the worm shaft. This method comprises: 1) during the back drive state of the motor, when the worm shaft is a drive element and torque is transmitted to the worm shaft and thus to the cam, the cam causes the follower structure to contact the race surface and apply pressure. Thereby preventing rotation of the worm shaft, and 2) during normal operation of the motor, if the armature shaft is the drive element, the follower structure does not contact the race surface, ensuring that the worm shaft can rotate freely.

구조물의 관련 요소, 부품들의 조합 및 제조의 경제적 측면에 대한 작동 방법 및 기능뿐 아니라, 본 발명의 다른 목적, 특징 및 특성들은 첨부 도면을 참조로, 본 명세서의 일부를 형성하는 하기의 상세한 설명 및 첨부된 특허청구범위를 고려할 때 보다 명확해 질 것이다. Other objects, features and characteristics of the present invention, as well as the method and function of operation of the relevant elements of the structure, the combination of parts and the economic aspects of manufacture, will be described with reference to the accompanying drawings in which: It will become clearer when considering the appended claims.

본 발명은 첨부 도면과 함께, 하기의 바람직한 실시예의 다음 상세한 설명으로부터 보다 잘 이해될 것이며, 도면에서 동일한 참조 부호는 동일한 부분을 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be better understood from the following detailed description of the preferred embodiments below, in conjunction with the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like parts.

도 1은 본 발명의 원리에 따라 제공된 웜 및 기어 배치를 나타내는 클러치 조립체의 전방 분해도,1 is an exploded front view of a clutch assembly showing a worm and gear arrangement provided in accordance with the principles of the present invention;

도 2는 도 1의 클러치 조립체의 후방 분해도,2 is a rear exploded view of the clutch assembly of FIG.

도 3은 정상 작동 상태로 나타낸 본 발명의 클러치 조립체의 단면도,3 is a cross-sectional view of the clutch assembly of the present invention in a normal operating state,

도 4는 백 드라이브 상태로 나타낸 본 발명의 클러치 조립체의 단면도,4 is a cross-sectional view of the clutch assembly of the present invention in a back drive state;

도 5는 윈도우 리프트 모터 조립체의 하우징에 일체화된 본 발명의 클러치 조립체의 사시도,5 is a perspective view of the clutch assembly of the present invention integrated into the housing of the window lift motor assembly;

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 제공된 웜 및 기어 배치를 나타내는 클러치 조립체의 전방 분해도,6 is a front exploded view of a clutch assembly showing a worm and gear arrangement provided in accordance with a second embodiment of the present invention;

도 7은 도 6의 클러치 조립체의 후방 분해도,7 is a rear exploded view of the clutch assembly of FIG. 6;

도 8은 정상 작동 상태로 나타낸 본 발명의 제 2 실시예의 클러치 조립체의 단면도, 및8 is a cross-sectional view of the clutch assembly of the second embodiment of the present invention in normal operating condition, and

도 9는 백 드라이브 상태로 나타낸 본 발명의 제 2 실시예의 클러치 조립체의 단면도이다.9 is a cross-sectional view of the clutch assembly of the second embodiment of the present invention in a back drive state.

본 발명의 원리에 따라 도 1에서 클러치 조립체는 전체적으로 10으로 지시되어 있다. 클러치 조립체(10)는 내부 레이스 표면(34)을 갖는 클러치 하우징(12), 지지 플레이트(14), 웜 샤프트(18)의 단부(20)에 연결되도록 키 홀(23)을 갖는 캠 (16), 캠(16)과 결합되는 캠 종동부(22), 모터 아마추어(미도시)의 샤프트(30) 단부(28)와 연결되는 키 홀(26)을 갖는 커플러(24), 및 지지 플레이트, 캠과 종동부 및 커플러를 하우징(12) 내에 유지하기 위한 리테이너(32)를 포함한다. 도 5를 참조하면, 클러치 조립체(10)가 통상적인 차량용 윈도우 리프트 모터와 같은 모터의 하우징(36)에 장착되어 웜 샤프트(18)는 통상적인 모터의 구동 기어와 맞물릴 수 있다. According to the principles of the present invention the clutch assembly is generally indicated at 10 in FIG. 1. The clutch assembly 10 has a cam 16 having a key hole 23 to be connected to a clutch housing 12 having an inner race surface 34, a support plate 14, and an end 20 of a worm shaft 18. , A coupler 24 having a cam follower 22 coupled to the cam 16, a key hole 26 connected to an end 28 of the shaft 30 of a motor armature (not shown), and a support plate, cam And a retainer 32 for retaining the follower and coupler in the housing 12. Referring to FIG. 5, the clutch assembly 10 may be mounted to a housing 36 of a motor, such as a conventional vehicle window lift motor, such that the worm shaft 18 may engage the drive gear of a conventional motor.

또한, 지지 플레이트(14)는 클러치 플레이트로 생각될 수 있으며, 샤프트(18)가 통과할 수 있도록 하는 중심 개구(19)를 포함한다. 또한, 지지 플레이트(14)는 지지 플레이트(14)로부터 연장되는 두 개의 핀(38)을 포함하며, 각각의 종동부(22)는 관통 편심 보어(40)를 포함한다. 각각의 핀(38)은 관련 보어(40) 내에 수용되어 편심 종동부를 형성한다. 또한, 도 1 내지 도 4의 실시예에서, 지지 플레이트(14)는 하기에 설명되는 바와 같이, 커플러의 표면(29)과 맞물리도록 구성되고 배치되는 맞물림 표면(42)을 포함한다. The support plate 14 can also be thought of as a clutch plate and includes a central opening 19 through which the shaft 18 can pass. The support plate 14 also includes two pins 38 extending from the support plate 14, each follower 22 comprising a through eccentric bore 40. Each pin 38 is received in an associated bore 40 to form an eccentric follower. In addition, in the embodiment of FIGS. 1-4, the support plate 14 includes an engagement surface 42 that is constructed and arranged to engage the surface 29 of the coupler, as described below.

커플러(24)는 이격된 관계로 배치되는 맞물림 부재(25)들을 포함하며, 맞물림 부재(25)들 사이에 캠(16)이 존재한다(도 3). 각각의 맞물림 부재(25)는 바닥 표면(27)이 곡선형인 것을 제외하면 전체적으로 5각형 형상이다. 따라서, 각각의 맞물림 부재(25)는 바닥 표면(27) 외에 한 쌍의 측면 표면(29) 및 정점(48)에서 만나는 한 쌍의 상부 표면을 가지며, 이들의 기능은 하기에서 알 수 있을 것이다. The coupler 24 includes engaging members 25 arranged in a spaced apart relationship, with a cam 16 between the engaging members 25 (FIG. 3). Each engagement member 25 is generally pentagonal in shape, except that the bottom surface 27 is curved. Thus, each engagement member 25 has a pair of top surfaces that meet at a pair of side surfaces 29 and vertices 48 in addition to the bottom surface 27, the function of which will be seen below.

모터 아마추어가 (샤프트(30)를 통하여) 구동 요소가 되는 경우, 지지 플레이트(14), 캠(16) 및 종동부(22)는 서로에 대해 동일한 상대 각위치를 갖는다. 따 라서, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 맞물림 부재(25)의 측면 표면(29)은 지지 플레이트(14)의 관련 맞물림 표면(42)과 접촉한다. 또한, 각 맞물림 부재(25)의 상부 표면(31)은 캠(16)과 접촉한다. 그 결과, 의도한 바와 같이 모터를 작동시키도록 종동부(22) 상에 작용하는 반경 방향 힘이 존재하지 않는다. When the motor armature is a drive element (via the shaft 30), the support plate 14, cam 16 and follower 22 have the same relative angular position with respect to each other. Thus, as shown in FIG. 3, the side surface 29 of each engagement member 25 is in contact with the associated engagement surface 42 of the support plate 14. In addition, the upper surface 31 of each engagement member 25 is in contact with the cam 16. As a result, there is no radial force acting on the follower 22 to operate the motor as intended.

지지 플레이트(14)는 모든 다른 구성요소들에 대해 "부유"하고 있으며, 모터 아마추어가 (샤프트(30)를 통하여) 구동 요소가 되는 경우, 자유로이 회전할 것이다. 커플러(24)가 지지 플레이트(14) 및 캠(16)과 동시에 맞물려서 캠(16)에 대한 종동부(22)의 정렬을 유지한다. The support plate 14 is "floating" for all other components and will rotate freely when the motor armature becomes a drive element (via the shaft 30). Coupler 24 meshes with support plate 14 and cam 16 simultaneously to maintain alignment of follower 22 with respect to cam 16.

도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 초기 백 드라이브 상태에서, 웜 단부(샤프트(18))가 구동 요소인 경우, 웜 샤프트(18) 상의 토크로 인하여 캠(16)은 커플러(24)의 정점(48)에 대해 진동하거나 회전하여, 캠(16)의 측면(50)을 통하여 종동부(22)를 맞물리게 한다. 직사각형 캠(16)이 회전되어, 캠이 대체로 대각선을 따라 접촉되기 때문에, 각각의 편심 종동부(22)는 각각의 핀(38)을 중심으로 약간 회전하며, 내부 레이스(34) 상에 가압되어 플레이트(14)와 샤프트(18)를 제동하며, 그에 따라 마찰에 의해 모터를 제동한다.As shown in FIG. 4, in the initial back drive state, when the worm end (shaft 18) is a drive element, the torque on the worm shaft 18 causes the cam 16 to reach the top of the coupler 24. Vibration or rotation about 48 engages the follower 22 through the side 50 of the cam 16. Since the rectangular cam 16 is rotated so that the cams are generally contacted along a diagonal line, each eccentric follower 22 rotates slightly about each pin 38 and is pressed onto the inner race 34. The plate 14 and the shaft 18 are braked, thereby braking the motor by friction.

지지 플레이트(14) 및 커플러(24)의 결합부는 역이 될 수 있음이 이해될 수 있다. It can be appreciated that the engagement of the support plate 14 and the coupler 24 can be reversed.

대체로, 클러치 조립체(10)는 전기 모터에 연결되는 웜 기어링(worm gearing)의 사용을 수반하는 임의의 적용예에 사용될 수 있다. 이 조립체(10)는 자동차의 윈도우 리프트 적용예를 고려하여 형성되었다. In general, the clutch assembly 10 can be used in any application involving the use of worm gearing connected to an electric motor. This assembly 10 has been formed taking into account a window lift application of an automobile.

도 6 내지 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따라, 전체적으로 100으로 지시되어 있는 클러치 조립체를 도시하고 있다. 클러치 조립체(100)는 클러치 하우징(112), 클러치 플레이트(114), 웜 샤프트(미도시)의 단부에 연결될 수 있도록 키 홀(117)을 갖는 캠(116), 및 모터 아마추어(미도시)의 샤프트(미도시) 단부와의 연결을 위한 키 홀(120)을 갖는 클러치 커플러(118)를 포함한다. 또한, 커플러(118)는 커플러(118)로부터 연장되며 제 1 실시예에 대해 전술한 유형에 속하는 맞물림 부재(125)를 포함한다. 6-9 illustrate a clutch assembly generally indicated at 100, in accordance with a second embodiment of the present invention. The clutch assembly 100 includes a cam housing 116 having a key hole 117 so as to be connected to a clutch housing 112, a clutch plate 114, an end of a worm shaft (not shown), and a motor armature (not shown). And a clutch coupler 118 having a key hole 120 for connection with a shaft (not shown) end. In addition, the coupler 118 includes an engagement member 125 extending from the coupler 118 and belonging to the type described above for the first embodiment.

클러치 조립체(100)가 통상적인 차량용 윈도우 리프트 모터와 같은 모터의 하우징에 장착될 수 있어서, 웜 샤프트는 통상적인 모터의 구동 기어(미도시)와 맞물린다. The clutch assembly 100 may be mounted to a housing of a motor, such as a conventional vehicle window lift motor, such that the worm shaft engages with drive gear (not shown) of a conventional motor.

클러치 플레이트(114)는, 대향 관계에 있으며 클러치 플레이트(114)의 본체(124)로부터 연장되는 두 개의 종동부(122)를 포함한다. 바람직하게 종동부(122)는 클러치 플레이트의 일체부로서 몰딩된다. 도시되어 있는 실시예에서, 각각의 종동부(122)는 한 쌍의 가요성 가교 부재(136)에 의해 클러치 플레이트(114)에 연결된다. 대안적으로, 각각의 몰딩을 위해, 각각의 종동부(122)는 리빙 힌지(living hinge)를 형성하는 단일 가교 부재에 의해 클러치 플레이트(114)에 연결될 수 있다. The clutch plate 114 includes two followers 122 that are in opposing relationship and extend from the body 124 of the clutch plate 114. Preferably the follower 122 is molded as an integral part of the clutch plate. In the embodiment shown, each follower 122 is connected to the clutch plate 114 by a pair of flexible crosslinking members 136. Alternatively, for each molding, each follower 122 may be connected to the clutch plate 114 by a single crosslinking member that forms a living hinge.

모터 아마추어가 구동 요소인 경우, 종동부(122)를 갖는 클러치 플레이트(114)와 캠(116)은 서로에 대해 동일한 상대 각위치를 갖는다. 따라서, 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 커플러(118)의 각각의 맞물림 부재(125)의 측면 표면(129) 은 클러치 플레이트(114)의 관련 맞물림 표면(142)과 접촉한다. 또한, 각각의 맞물림 부재(125)의 상부 표면(131)은 캠(116)과 접촉한다. 그 결과, 의도한 바와 같이 모터를 작동시키도록 종동부(122) 상에 작용하는 반경 방향 힘이 존재하지 않는다. When the motor armature is a drive element, the clutch plate 114 and the cam 116 with the follower 122 have the same relative angular position with respect to each other. Thus, as shown in FIG. 8, the side surface 129 of each engagement member 125 of the coupler 118 is in contact with the associated engagement surface 142 of the clutch plate 114. In addition, the upper surface 131 of each engagement member 125 is in contact with the cam 116. As a result, there is no radial force acting on the follower 122 to operate the motor as intended.

클러치 플레이트(114)는 모든 다른 구성요소들에 대해 "부유"하고 있으며, 모터 아마추어가 구동 요소인 경우, 자유로이 회전할 것이다. 커플러(118)의 맞물림 부재(125)는 클러치 플레이트(114) 및 캠(116)과 동시에 맞물려서 캠(116)에 대한 종동부(122)의 정렬을 유지한다.The clutch plate 114 is "floating" for all other components, and will rotate freely if the motor armature is a drive element. Engaging member 125 of coupler 118 meshes simultaneously with clutch plate 114 and cam 116 to maintain alignment of follower 122 with respect to cam 116.

도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 초기 백 드라이브 상태에서, 웜 샤프트 단부가 구동 요소인 경우, 웜 샤프트 상의 토크로 인해 캠(116)은 커플러(118)의 맞물림 부재(125)의 정점(148)에 대해 진동하거나 회전하여, 캠(116)의 측면(130)을 통해 종동부(122)를 맞물리게 한다. 직사각형 캠(116)이 회전되기 때문에, 종동부(122)는 내부 레이스(132)(클러치 하우징의 내부 직경 표면) 상에 가압되어 샤프트(118)를 제동하며, 그에 따라, 마찰에 의해 모터를 제동하여 백 드라이브를 방지한다. 종동부(122)는 클러치 플레이트(114)에 종동부를 연결하는 얇고 유연한 가교부(136)로 인해 내부 레이스(132)에 가압될 수 있다. As shown in FIG. 9, in the initial back drive state, when the worm shaft end is the drive element, the torque on the worm shaft causes the cam 116 to peak 148 of the engagement member 125 of the coupler 118. Vibrate or rotate relative to the follower 122 through the side surface 130 of the cam 116. Since the rectangular cam 116 is rotated, the follower 122 is pressed on the inner race 132 (inner diameter surface of the clutch housing) to brake the shaft 118, thus braking the motor by friction. To prevent the back drive. The follower 122 may be pressed against the inner race 132 due to the thin, flexible bridge 136 connecting the follower to the clutch plate 114.

탄성 클립 형태의 리테이닝 구조물(134)은 하우징(112)과 일체 성형되어 구성요소를 하우징(112) 내에 유지한다. 특히, 일단 조립된 클립(134)은 커플러의 표면(135)에 맞물린다(도 6).Retaining structure 134 in the form of an elastic clip is integrally molded with housing 112 to retain components within housing 112. In particular, the clip 134 once assembled engages the surface 135 of the coupler (FIG. 6).

네 개의 구성요소만이 클러치 조립체(100)를 구성하기 때문에, 클러치 조립 체(100)를 사용하는 전자 모터는 크기가 작고 비용이 저렴하게 형성될 수 있으며, 동일한 최초 적용예에 사용될 수 있다. Since only four components constitute the clutch assembly 100, the electric motor using the clutch assembly 100 can be formed small in size and inexpensive, and can be used in the same initial application.

대체로, 클러치 조립체(100)는 전기 모터에 연결되는 웜 기어링의 사용을 수반하는 임의의 적용예에 사용될 수 있다. 모터 조립체(100)는 자동차의 윈도우 리프트 적용예를 고려하여 형성되었다. In general, the clutch assembly 100 may be used in any application involving the use of worm gearing connected to an electric motor. The motor assembly 100 was formed in consideration of the window lift application of the automobile.

이러한 클러치 조립체(10,100) 사용의 바람직한 효과는 기어링 효율의 증가로 인해 시스템 가격이 바람직하게 절감되는 더 작은 모터를 설계할 수 있다는 점이다. A desirable effect of using such clutch assemblies 10, 100 is that smaller motors can be designed, which results in increased system efficiency, which in turn saves system cost.

클러치 조립체(10,100)는 웜과 기어가 구동 요소인 한, 양 각위치에 대해 작동적이 되며 부가의 특징을 갖는 오버러닝 클러치(overrunning clutch)의 원리를 이용한다. 클러치 조립체는 모터 내에 용이하게 조립할 수 있도록 일체형 유닛으로 형성되며, 현행 클러치 조립체에 대체할 수 있도록 슬리브 베어링(sleeve bearing)의 모든 특징을 통합할 수 있다. Clutch assembly 10,100 utilizes the principle of an overrunning clutch that is operative for both positions and has additional features as long as the worm and gear are drive elements. The clutch assembly is formed as a unitary unit for easy assembly into a motor and can incorporate all the features of a sleeve bearing to replace the current clutch assembly.

전술한 바람직한 실시예들은 바람직한 실시예들을 이용하는 방법을 설명할 뿐 아니라, 본 발명의 구조 및 기능적 원리를 설명하기 위해 도시되고 설명되었으며, 이러한 원리를 벗어남 없이 변경 가능하다. 따라서, 본 발명은 하기의 특허청구범위의 사상에 포함되는 모든 변형예를 포함한다.The foregoing preferred embodiments have been illustrated and described in order to not only explain how to use the preferred embodiments, but also to explain the structural and functional principles of the present invention, and variations may be made without departing from these principles. Accordingly, the present invention includes all modifications included in the spirit of the following claims.

Claims (19)

기어와 맞물리도록 구성되고 배치되는 웜을 갖는 웜 샤프트와 아마추어 샤프트를 갖는 모터용 클러치 조립체로서,A clutch assembly for a motor having a worm shaft and an armature shaft having a worm constructed and arranged to engage a gear, 레이스 표면을 포함하는 클러치 하우징,A clutch housing comprising a race surface, 상기 웜 샤프트에 연결되는 캠,A cam connected to the worm shaft, 상기 캠과 작동적으로 결합되는 종동부 구조,A follower structure operatively coupled to the cam, 클러치 플레이트, 및Clutch plate, and 상기 클러치 플레이트, 캠, 그리고 종동부 구조와 결합되며, 상기 아마추어 샤프트와의 회전을 위해 상기 아마추어 샤프트에 연결되는 클러치 커플러를 포함하고, A clutch coupler coupled to the clutch plate, cam, and follower structure and coupled to the armature shaft for rotation with the armature shaft, 상기 클러치 커플러의 회전이 상기 클러치 플레이트, 캠, 그리고 종동부 구조를 회전시켜 상기 웜 샤프트를 회전시키며,Rotation of the clutch coupler rotates the clutch plate, cam and follower structure to rotate the worm shaft, 이로 인해 상기 모터의 백 드라이브 상태중에, 토크가 상기 웜 샤프트에 전달되고 그에 따라 상기 캠에 전달될 때, 상기 종동부 구조가 상기 레이스 표면에 접촉하여 압력을 가함으로써 상기 웜 샤프트의 회전을 방지하도록 상기 캠이 구성되고 배치되는, This allows the follower structure to contact the race surface and apply pressure to prevent rotation of the worm shaft during torque drive to the worm shaft and thus to the cam during the back drive state of the motor. Where the cam is constructed and arranged, 클러치 조립체.Clutch assembly. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 커플러가, 사이에 캠을 가지며 이격된 관계로 배치되는 한 쌍의 맞물림 부재들을 포함하고, 각각의 맞물림 부재가 한 쌍의 측면 표면과, 정점을 형성하도록 만나는 한 쌍의 상부 표면을 갖는,Wherein the coupler comprises a pair of engagement members disposed in a spaced apart relationship with a cam therebetween, each engagement member having a pair of side surfaces and a pair of top surfaces that meet to form a vertex, 클러치 조립체.Clutch assembly. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 클러치 플레이트가 각각의 맞물림 부재의 측면 표면과 결합되는 맞물림 표면들을 포함하며, 상기 아마추어 샤프트가 구동 요소인 경우, 상기 커플러의 각각의 맞물림 부재의 측면 표면이 상기 클러치 플레이트의 관련 맞물림 표면과 접촉하고, 각각의 맞물림 부재의 상부 표면이 상기 캠과 접촉하여 상기 클러치 플레이트가 자유로이 회전할 수 있도록 하는,The clutch plate includes engagement surfaces engaged with the side surface of each engagement member, wherein when the armature shaft is a drive element, the side surface of each engagement member of the coupler is in contact with the associated engagement surface of the clutch plate; The upper surface of each engagement member is in contact with the cam so that the clutch plate can freely rotate; 클러치 조립체.Clutch assembly. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 백 드라이브 상태중에, 상기 웜 샤프트가 구동 요소인 경우, 상기 웜 샤프트 상의 토크로 인해 상기 캠이 정점에 대해 회전하게 되며, 그에 따라 상기 종동부 구조와 맞물리게 되어 상기 종동부 구조를 상기 내부 레이스 상에 가압하는,During the back drive state, when the worm shaft is a drive element, the torque on the worm shaft causes the cam to rotate about a vertex, thereby engaging the follower structure, thereby bringing the follower structure onto the inner race. Pressurized, 클러치 조립체. Clutch assembly. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 종동부 구조가 상기 클러치 플레이트와 일체형인 한 쌍의 종동부를 포함하고, 각각의 종동부가 하나 이상의 가요성 가교부에 의해 상기 클러치 플레이트에 연결되며, 상기 가교부는 상기 종동부가 상기 캠에 의해 맞물릴 때, 상기 종동부가 상기 레이스와 맞물릴 수 있도록 구성되고 배치되는, The follower structure includes a pair of followers integral with the clutch plate, each follower is connected to the clutch plate by at least one flexible crosslinking portion, and the crosslinking portion is connected to the cam. When engaged by, the follower is constructed and arranged to engage the race, 클러치 조립체.Clutch assembly. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 종동부 구조가 한 쌍의 편심 종동부를 포함하고, 각각의 편심 종동부가 관통 편심 보어를 가지며, 상기 클러치 플레이트가 표면으로부터 연장되는 핀을 포함하고, 각각의 종동부의 보어가 관련 핀을 수용하며, 상기 캠이 상기 종동부와 맞물릴 때, 각각의 종동부가 상기 관련 핀을 중심으로 회전하고 상기 레이스 표면상에 가압되는,The follower structure includes a pair of eccentric followers, each eccentric follower having a through eccentric bore, the clutch plate comprising a pin extending from the surface, each bore of the follower having an associated pin. And, when the cam engages the follower, each follower rotates about the associated pin and is pressed onto the race surface, 클러치 조립체.Clutch assembly. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 캠이 대체로 직사각형 형상인,The cam is generally rectangular in shape, 클러치 조립체.Clutch assembly. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 클러치 하우징이 상기 하우징 내에 상기 클러치 플레이트, 캠, 그리고 커플러를 유지시키도록 구성되고 배치되는 일체형 리테이닝 구조물을 포함하는,Wherein said clutch housing comprises an integral retaining structure constructed and arranged to hold said clutch plate, cam, and coupler within said housing, 클러치 조립체.Clutch assembly. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 리테이닝 구조물이 상기 커플러의 표면과 맞물리는 탄성 클립을 포함하는,Wherein the retaining structure comprises an elastic clip engaged with the surface of the coupler; 클러치 조립체.Clutch assembly. 기어와 맞물리도록 구성되고 배치되는 웜을 갖는 웜 샤프트와 아마추어 샤프트를 갖는 모터용 클러치 조립체로서,A clutch assembly for a motor having a worm shaft and an armature shaft having a worm constructed and arranged to engage a gear, 레이스 표면을 포함하는 클러치 하우징,A clutch housing comprising a race surface, 상기 웜 샤프트에 연결되는 캠,A cam connected to the worm shaft, 상기 캠과 결합되는 가압 수단,Pressing means coupled with the cam, 클러치 플레이트, 및Clutch plate, and 상기 클러치 플레이트, 캠, 그리고 가압 수단과 결합되며, 상기 아마추어 샤프트와의 회전을 위해 상기 아마추어 샤프트에 연결되는 클러치 커플러를 포함하고, A clutch coupler coupled to the clutch plate, the cam, and the pressing means, and coupled to the armature shaft for rotation with the armature shaft, 상기 클러치 커플러의 회전이 상기 클러치 플레이트, 캠, 그리고 가압 수단을 회전시켜 상기 웜 샤프트를 회전시키며,Rotation of the clutch coupler rotates the clutch plate, cam and pressing means to rotate the worm shaft, 이로 인해 상기 모터의 백 드라이브 상태중에, 토크가 상기 웜 샤프트에 전 달되고 그에 따라 상기 캠에 전달될 때, 상기 가압 수단이 상기 레이스 표면에 접촉하여 압력을 가함으로써 상기 웜 샤프트의 회전을 방지하도록 상기 캠이 구성되고 배치되는, This ensures that during the back drive state of the motor, when torque is transmitted to the worm shaft and thus transmitted to the cam, the pressing means contacts the race surface to apply pressure to prevent rotation of the worm shaft. Where the cam is constructed and arranged, 클러치 조립체.Clutch assembly. 제 10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 커플러가, 사이에 캠을 가지며 이격된 관계로 배치된 한 쌍의 맞물림 부재들을 포함하고, 각각의 맞물림 부재가 한 쌍의 측면 표면과, 정점을 형성하도록 만나는 한 쌍의 상부 표면을 갖는,The coupler comprising a pair of engagement members disposed in a spaced apart relationship with a cam therebetween, each engagement member having a pair of side surfaces and a pair of top surfaces that meet to form a vertex, 클러치 조립체.Clutch assembly. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 클러치 플레이트가 각각의 맞물림 부재의 측면 표면과 결합되는 맞물림 표면들을 포함하며, 상기 아마추어 샤프트가 구동 요소인 경우, 상기 커플러의 각각의 맞물림 부재의 측면 표면이 상기 클러치 플레이트의 관련 맞물림 표면과 접촉하고, 각각의 맞물림 부재의 상부 표면이 상기 캠과 접촉하여 상기 클러치 플레이트가 자유로이 회전할 수 있도록 하는,The clutch plate includes engagement surfaces engaged with the side surface of each engagement member, wherein when the armature shaft is a drive element, the side surface of each engagement member of the coupler is in contact with the associated engagement surface of the clutch plate; The upper surface of each engagement member is in contact with the cam so that the clutch plate can freely rotate; 클러치 조립체.Clutch assembly. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 백 드라이브 상태중에, 상기 웜 샤프트가 구동 요소인 경우, 상기 웜 샤프트 상의 토크로 인해 상기 캠이 정점에 대해 회전하게 되며, 그에 따라 상기 가압 수단과 맞물리게 되어 상기 가압 수단을 상기 내부 레이스 상에 가압하는,During the back drive state, when the worm shaft is a drive element, the torque on the worm shaft causes the cam to rotate about a vertex, thereby engaging the pressing means to press the pressing means onto the inner race. , 클러치 조립체. Clutch assembly. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 가압 수단이 상기 클러치 플레이트와 일체형이며, 하나 이상의 가요성 가교부에 의해 상기 클러치 플레이트에 연결되고, 상기 가교부는 상기 가압 수단이 상기 캠에 의해 맞물릴 때, 상기 가압 수단이 상기 레이스와 맞물릴 수 있도록 구성되고 배치되는, The pressing means is integral with the clutch plate and is connected to the clutch plate by at least one flexible crosslinking portion, wherein the crosslinking portion engages the race when the pressing means is engaged by the cam. Configured and placed so that 클러치 조립체.Clutch assembly. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 가압 수단이 편심 종동부를 포함하고, 각각의 편심 종동부가 관통 편심 보어를 가지며, 상기 클러치 플레이트가 표면으로부터 연장하는 핀을 포함하고, 각각의 종동부의 보어가 관련 핀을 수용하며, 상기 캠이 상기 종동부와 맞물릴 때, 각각의 종동부가 상기 관련 핀을 중심으로 회전하고 상기 레이스 표면상에 가압되는,The pressing means comprises an eccentric follower, each eccentric follower having a through eccentric bore, the clutch plate comprising a pin extending from the surface, each bore of the follower receiving an associated pin, When a cam is engaged with the follower, each follower rotates about the associated pin and is pressed onto the race surface, 클러치 조립체.Clutch assembly. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 캠이 대체로 직사각형 형상인,The cam is generally rectangular in shape, 클러치 조립체.Clutch assembly. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 클러치 하우징이 상기 하우징 내에 상기 클러치 플레이트, 캠, 그리고 커플러를 유지하기 위한 일체형 리테이닝 수단을 포함하는,Wherein said clutch housing includes integral retaining means for retaining said clutch plate, cam, and coupler within said housing, 클러치 조립체.Clutch assembly. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 리테이닝 수단이 상기 커플러의 표면과 맞물리는 탄성 클립을 포함하는,Wherein the retaining means comprises an elastic clip for engaging the surface of the coupler; 클러치 조립체.Clutch assembly. 기어와 맞물리도록 구성되고 배치되는 웜을 갖는 웜 샤프트와 아마추어 샤프트를 포함하는 모터의 백 드라이브를 제어하는 방법으로서,A method of controlling a back drive of a motor comprising a worm shaft and an armature shaft having a worm configured and arranged to engage a gear, the method comprising: 레이스 표면을 포함하는 클러치 하우징; 상기 웜 샤프트에 연결되는 캠; 상기 캠과 결합되는 종동부 구조; 클러치 플레이트; 및 상기 클러치 플레이트, 캠 및 종동부 구조와 결합되는 클러치 커플러;를 갖는 클러치 조립체를 제공하는 단계; 및A clutch housing comprising a race surface; A cam connected to the worm shaft; A follower structure coupled with the cam; Clutch plate; And a clutch coupler coupled with the clutch plate, cam, and follower structure; And 1) 모터의 백 드라이브 상태중에, 상기 웜 샤프트가 구동 요소이고, 토크가 상기 웜 샤프트에 전달되고 그에 따라 상기 캠에 전달되는 경우, 상기 캠으로 인해 상기 종동부 구조가 상기 레이스 표면에 접촉하여 압력을 가함으로써 상기 웜 샤프트의 회전을 방지하고, 2) 모터의 정상 작동 상태중에, 상기 아마추어 샤프트가 구동 요소인 경우, 상기 종동부 구조가 레이스 표면에 접촉하지 않아 상기 웜 샤프트가 자유로이 회전할 수 있도록 보장하는 단계;를 포함하며,1) During the back drive state of the motor, when the worm shaft is a drive element and torque is transmitted to the worm shaft and accordingly to the cam, the cam causes the follower structure to contact the race surface and pressure To prevent rotation of the worm shaft, and 2) during normal operation of the motor, if the armature shaft is a drive element, the follower structure does not contact the race surface so that the worm shaft can rotate freely. Including; 상기 커플러는 상기 아마추어 샤프트와의 회전을 위해 상기 아마추어 샤프트에 연결되고, 상기 커플러의 회전은 상기 클러치 플레이트, 캠, 그리고 종동부 구조를 회전시켜 상기 웜 샤프트를 회전시키는,The coupler is connected to the armature shaft for rotation with the armature shaft, the rotation of the coupler to rotate the clutch plate, cam and follower structure to rotate the worm shaft, 모터의 백 드라이브 제어 방법.How to control the back drive of the motor.
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