KR20070015533A - 스프래그를 갖는 클러치 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두개의 회전가능하게 장착된 기계 부품들, 특히 제 1 샤프트(2)와 제 2 샤프트(13) 사이에 결합가능한 연결부를 확립하기 위한 클러치 장치에 관한 것이다. 이를 위해, 샤프트(13)는 내측에서 스프래그들(3)을 갖는 커플링 링(1)을 포함하고, 이 스프래그들은 쌍으로 서로에 대해 작용하며 이들이 샤프트(2)를 에워싸도록 배열되어 있다.

클러치 장치, 샤프트, 스프래그, 케이지, 슬리브

Description

스프래그를 갖는 클러치 장치{COUPLING DEVICE WITH TENSIONING BODIES}

본 발명은 제 1 샤프트 및 제 2 샤프트의 결합가능한 연결부용 클러치 장치에 관한 것이다.

클러치들은 다수의 실시예로 공지되어 있고, 기술 문헌들, 즉 기계 소자 교재들과 클러치 및 변속기 지도책들(atlases)에 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 두개의 회전가능하게 장착된 기계 부품들을 상호 연결하는 것이다.

양 방향으로 회전가능한 효율성이 있는 본 발명에 따른 클러치는 가역 로크들과, 프리휠(freewheel) 또는 오버라이드(override) 클러치들로 공지되고, 결합 소자들로 사용되는 바와 같은 스프래그들(sprag)을 갖는 원추형 클러치이다. 결합 소자와 같은 스프래그들에 결합되는 기계 부품들은 어떤 임의의 회전 위치에서 서로에 무단계로 결합된다. 양호한 클러치의 특징은 원추형 각도에 따라 이 클러치가 자기 로킹으로 스프래그들 또는 그들을 에워싸는 부품들의 파손시까지 비틀림적으로 고정되게 구성되기 때문에 토오크 전달로 부과된다.

원추형 각도와 축방향 시프트(shift) 력의 적합한 정합에 대해, 안전 클러치는 미리 결정된 최대 토오크를 초과할 시에 슬립되게 구성될 수 있다.

본 발명은 첨부 도면과 관련한 하기 실시예를 참조하여 더 상세히 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 도 2에 따른 클러치의 A-A 선을 따라 취한 단면도.

도 1c는 도 2의 확대도.

도 2는 클리치의 제 1 실시예를 도시한 도면.

도 3은 슬라이딩 슬리브를 갖는 클러치의 다른 실시예를 도시한 도면.

도 4는 슬라이딩 슬리브를 갖는 이중 클러치의 다른 실시예를 도시한 도면.

도 5는 슬라이딩 슬리브를 갖는 이중 클러치의 다른 실시예를 도시한 도면.

클러치의 구성 부품들이 도 1에 도시되어 있다. 클러치는 외부 클러치 링(1)과, 샤프트(2) 및 이들 사이에 방사방향으로 설치된 스프래그(sprag)(3)를 포함하고, 이 스프래그들은 프리휠(freewheel)로서 공지된 에워싸는 케이지(cage)(4)에서 이 케이지(4)의 외주에 균등하게 분포된 리세스(5) 내에 유지되며, 스프링 소자(6)에 의해 스프래깅(spragging) 리드니스(readiness)에 있다. 상술한 경우에 스프래그들(3)은 프리휠로서 공지되어 본 실시예에서 사용된 에워싸는 스프링 소자(6)를 유지하기 위해 그 중간부에서 경사진 슬롯들(7)을 갖고, 이 스프링 소자는 슬롯들(7)의 우측 에지(8)에 지지되고 스프래그들(3) 상에 조절력(F_A)으로 방사상으로 가압된다.

F_A를 위한 힘 적용 지점은 관련된 클램핑 면들(10, 11)을 갖는 스프래그(3)의 외부 접촉 지점과 내부 접촉 지점 사이의 연결 라인(9)에 놓여있지 않으므로, 각 경우에 토오크(M)는 스프래그(3)가 스프래깅 리드니스 안으로 구르는 것을 보장한다. 스프래그들(3)은 서로 쌍으로 대향하고, 서로와 관련하여 클러치 컴포넌트들(1, 2)의 우측 회전도 아니고 좌측 회전도 아니도록 스프래깅 리드니스 내에 유지되며, 도 1a 및 도 1b에는 180°만큼 회전된 스프래그들의 설치 위치와, 보다 큰 직경을 갖는 스프링 소자(6)(도 1a) 및 보다 작은 직경을 갖는 스프링 소자(6)(도 1b)가 도시되어 있다.

도 1a에서 클러치 개방시, 스프래그들(3)은 샤프트(2)의 클램핑 면(11)에 대해 가압되고, 이것은 샤프트(2)가 분리된 상태에 있다면 적합한 실시예로 된다. 도 1b에서, 스프래그들(3)은 클러치 링(1)에 유지되고, 이러한 실시예를 일반적인으로 사용할 수 있게 한다.

도 1c는 클램핑 면들(10, 11)이 정확하게 평행하고, 회전 축과 관련하여 0 내지 약 10°의 각도(α)를 형성하는 것을 도시한다. 이 클램핑 면들(10, 11)에서 방사상 공간은 스프래그들(3)의 내부 및 외부 맞물림 곡선의 필요한 방사상 롤-인(roll-in) 이동을 마이너스한(minus) 최대 스프래그 높이와 동일하다.

정지부(12)는 스프래그 케이지(4)가 축방향으로 미끄러지는 것을 방지한다. 외부 클러치 링(1)과 샤프트(2)의 두개의 기계 부품들의 결합과 분리는 간격(S) 만큼 서로와 관련하여 축방향으로 변위만큼 일어난다. 간격(S)은 스프래그 맞물림 곡선이 클램핑 면들(10 또는 11) 중 하나와 접촉할 때까지 충분히 커야만 한다. L이 이러한 필요한 간극이라면, 간격(S)은 S = L/sin α이어야 한다. L은 스프래그(3)의 방사상 롤-인 이동과, 인장되지않은 스프래그들(3)과 클램핑 면 사이의 소정 간극으로 구성된다.

원추형 각도(α)의 선택은 클러치의 시프트(shift) 성능을 위해 중요하다. 작동 데이타의 두 종류, 즉 축방향 시프트 력과 시프트 이동은 서로에 대해 상호 관계에 있다. 일반적인 적용의 경우에, 클러치는 축방향 시프트 력(F_S)이 스프래그들(3) 상에서 스프링들의 조절력(F_A)을 극복하기 위해서 충분하고, 맞물림 곡선과 클램핑 면들 간의 접촉력(F_K)을 보장하기 위해 충분하도록 설계된다. F_K는 서로와 관련하여 두개의 클램핑 면들의 조절력(F_A)에 대항하고, 첫번째로 각도(α)에 따른다.

일반적으로, 클러치는 이 클러치가 약 μ=0.1의 정적 마찰 계수와 탄젠트 α＜ 0.1, 즉 α＜ 7°를 갖는 스틸(seel) 상의 스틸의 재료 쌍으로 달성되어 자기 로킹되도록 설계된다.

작동시, 스프래그들이 수동으로 회전 운동의 완충형 변속중에 더 작게 펼쳐지기 때문에, α＜ 7°를 갖는 홀딩 해제 력은 F_S 보다 커야만 한다. α≥7°의 각도는 클러치를 위해 용이한 변위성과 짧은 시프트 이동이나, 커다란 시프트 력(F_S)과 함께 전달하기 위해 저토오크로 사용된다.

도 2 내지 도 4에서, 클러치들은 도면의 상부 반부에서 결합된 상태와 도면의 하부 반부에서 분리된 상태를 도시한다. 도 5에서, 클러치는 도면의 상부 반부에서 분리된 상태와 도면의 하부 반부에서 결합된 상태를 도시하고 있다.

샤프트 클러치의 간단한 실시예가 도 2에 도시되어 있다. 내부에 놓인 스프링 소자(6)를 갖는 스프래그 링(3)은 외부 클러치 링에 의해 샤프트(13)에 유지되고, 정지부(12)에 의해 충돌이 방지된다. 샤프트(13)는 간격(S)과, 축방향 절첩에 의해 샤프트(14)와 클램핑 접촉하고, 이에 의해 비틀림적으로 고정되어 결합된다. 축방향 간격(S)은 클램핑 접점이 두개의 샤프트들(13, 14)로부터 떨어져서 도면의 중립에 위치되고 작은 간극(L)이 보장되도록 치수 설정된다.

도 3에서, 두개의 샤프트들(13, 14)은 서로에 관해 이동불가능하고, 결합 작용은 슬라이딩 슬리브(15)에 의하여 스프래그들(3)에 의해 실행된다. 슬라이딩 슬리브(15)는 공지된 방식으로 외부적으로 작동하고, 양호한 로킹에 의해 샤프트(13)상에 축방향으로 이동가능하게 장착된다.

작은 설치 공간에서 그들 단부면에 의해 두개의 회전 기계 부품들을 결합하는 가능성이 도 4에 도시되어 있다. 클러치 측면상의 슬라이딩 슬리브(16)는 동일한 원추 각도(α)를 갖는 외부 및 내부 원추형을 갖고, 기계적으로, 유압적으로, 공압적으로, 또는 전기적으로 작동된 시프트 이동(S)을 실행하는 시프트 컴포넌트(17)상에 회전가능하게 장착되어 있다.

두개의 스프래그 링들(3, 3')은 즉시 외부 스프링 소자와 내부 스프링 소자(6, 6')에 의해 슬라이딩 슬리브(16)의 클램핑 면들(10, 11)상에 지지되어 있다. 슬라이딩 슬리브(16)는 분리된 위치(도면의 하반부)에서 회전하지 않는다.

도 5는 좁은 공간에서 두개의 다른 구동부(20, 21)가 종동 샤프트(22)에 무단계식으로 부드럽게 연결된다면 클러치의 구성과 실시예를 도시한다. 이 경우에, 종동 샤프트(22)상의 쐐기식 연결부에 이동가능하나 비틀림적으로 고정 장착된 슬라이딩 슬리브(18)는 그 외측상에서 이중 원추형(19, 19')을 갖고, 구동 기계 부품들(20, 21) 각각은 내부 원추형을 가지며, 스프래그 링(3, 3')이 각 경우에 그 내부에 유지된다. 슬라이딩 슬리브(18)는 샤프트(22) 내로 안내되는, 본 명세서에 예시적으로 도시된 시프트 로드(23)에 의해 축방향으로 이동되고, 플레이트(24)에 의해 슬라이딩 슬리브(18)에 강성적으로 연결된다.

시프트 로드(23)의 단부 위치에서, 대응하는 구동 컴포넌트(20 또는 21) 각각은 샤프트(22)에 결합되어 이 샤프트(22)에 의해 구동된다. 시프트 로드(23)는 S의 전체 축방향 이동을 일으키는 반면에, S/2(중간 위치)에서 두개의 클러치 연결부들이 분리되고, 그래서 구동 소자들(20, 21)에 의한 구동없이 중립 위치에 제공된다. 이에 대해, 시프트 로드(23)는 전체적으로 세개의 시프트 위치들을 갖는다. 시프트 운동은 구동 소자들(20, 21)의 증가된 공간과 함께 슬라이딩 슬리브(18)에서 외부적으로 지시된다.

클러치 장치는 동일한 내부 및 외부 원추형(도시 생략) 상에서 열(raw)로 하나 뒤에 다른 하나를 놓는 하나 이상의 스프래그 링들(3)을 갖는다.

*도면의 참조 부호의 설명*

1 : 클러치 링 2 : 샤프트

3 : 스프래그 4 : 케이지

5 : 리세스 6 : 스프링 소자

7 : 슬롯 8 : 에지

9 : 연결 라인 10, 11 : 클램핑 면

12 : 정지부 13, 14 : 샤프트

15, 16 : 슬라이딩 슬리브 17 : 시프트 슬리브

19 : 이중 원추형 20, 21 : 구동 콤포넌트

22 : 샤프트 23 : 시프트 로드

24 : 플레이트

Claims (7)

1. 두개의 회전가능하게 장착된 기계 부품들, 특히 제 1 샤프트(2)와 제 2 샤프트(13)의 결합가능한 연결부를 위한 클러치 장치에 있어서,

   상기 샤프트(13)는 각각 쌍으로 서로에 대해 작용하는 스프래그들(sprag)(3)을 내측에서 갖고, 에워싸는 방식으로 상기 샤프트(2) 상에 설치되는 클러치 링(1)을 갖는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스프래그들(3)은 케이지(cage)(4)의 리세스(5)에 수용되는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스프래그들(3)은 스프링 링(6)에 수용되는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 스프링 링(6)은 나선형 스프링 링으로서 형성된 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스프리그들(3)의 축방향 변위에 의해 축방향으로 이동가능한 슬라이딩 슬리브(15)는 일 샤프트(2, 13) 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 외부 및 내부 측면상에 부착된 스프리그들(3)을 갖는 축방향으로 이동가능한 슬라이딩 슬리브(16)는 일 샤프트(2, 13) 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 외부 측면 상의 이중 원추형(19, 19')과 내부 측면 상의 내부 원추형을 갖는 축방향 시프트에 의해 축방향으로 이동가능한 슬라이딩 슬리브(18)이 제공되는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.

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