KR20070104450A - 단위화된 롤러 클러치 조립체 - Google Patents

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KR20070104450A
KR20070104450A KR1020077019935A KR20077019935A KR20070104450A KR 20070104450 A KR20070104450 A KR 20070104450A KR 1020077019935 A KR1020077019935 A KR 1020077019935A KR 20077019935 A KR20077019935 A KR 20077019935A KR 20070104450 A KR20070104450 A KR 20070104450A
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이언 디. 바이네스
케네쓰 앤더슨
데이비드 알. 모울톤
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팀켄 유에스 코포레이션
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Abstract

본 발명은 대향된 축방향 에지를 가지는 분리된 외부 원통형 레이스(12)를 포함하는 클러치 베어링 조립체를 제공한다. 하나의 외부 레이스 축방향 에지는 내경(Y)을 가지고 반경방향 안쪽으로 연장하는 플랜지(18)를 포함한다. 클러치 베어링 조립체는 또한 대향된 축방향 에지를 가지는 내부 원통형 레이스(30)를 포함한다. 하나의 내부 레이스 축방향 에지는 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제1 플랜지(36)를 포함하고, 대향된 내부 레이스 축방향 에지는 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제2 플랜지(34)를 포함한다. 상기 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제2 플랜지는 내경(Y)보다 큰 외경(X)을 가지므로, 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제2 플랜지는 외부 레이스의 반경방향 안쪽으로 연장하는 플랜지와 반경방향으로 겹친다. 클러치 베어링 조립체는 또한 외부 원통형 레이스 및 내부 원통형 레이스 중 적어도 하나에 형성된 복수개의 램프를 포함한다. 램프는 적어도 부분적으로 롤러 포켓을 한정한다. 클러치 베어링 조립체는 롤러 포켓 내에 위치된 복수개의 롤러(40)를 더 포함한다.
축방향 에지, 외부 원통형 레이스, 클러치 베어링 조립체, 플랜지, 롤러 포켓

Description

단위화된 롤러 클러치 조립체 {Unitized Roller Clutch Assembly}
본 출원은 2005년 2월 22일 출원된 미국 가특허 출원 제60/654,973호를 우선권 주장하고, 그 전체 내용은 여기서 참조되어 합체된다.
본 발명은 양의 토오크가 입력 부재에 의해 제공될 때 그 토오크를 출력 부재로 전달하도록 결합시킨 클러치 조립체에 관한 것이다.
롤러/램프 클러치 조립체는 광범위한 응용 분야에서 사용된다. 하나의 가능한 응용 분야는 사륜 구동 차량의 트랜스퍼 케이스 차동 장치 또는 자동 잠금식 허브이다. 사륜 구동 차량의 작동 중에, 차량의 대체 구동 휠(통상적으로 전륜)을 나머지 구동열(drive train)로부터 분리하는 것이 종종 바람직하다. 대체 구동 휠은 분리될 때 구동열에 상대적으로 자유롭게 회전할 수 있고, 그에 따라, 상기 대체 구동 휠은 구동열의 회전 속도에 관계없이 자유롭게 회전할 수 있다. 다른 때에는, 차량의 대체 구동 휠은 구동열로부터의 입력 부재와 대체 구동 휠 사이에 상대적인 불균형 회전이 있을 때마다 구동열에 자동적으로 잠금되는 것이 바람직하다. 롤러/램프 클러치 조립체는 또한 클러치 조립체가 토오크를 오직 한 방향으로만 전달하는 경우와 토오크가 두 방향으로 전달될 수 있는 경우에 제공되어 왔다.
롤러/램프 클러치 조립체는 구동 부재가 다른 부재쪽으로 반경방향으로 향하 는 축방향 표면을 가지는 상태로 동축상의 구동 부재와 피동 부재를 포함한다. 각각의 표면 상에서, 롤러는 헐겁게 지지된다. 롤러는 구동 부재의 가속도에 관성적으로 반응하고, 구동 부재의 회전 가속도가 발생할 때 롤러의 관성은 롤러가 표면의 측부 에지 쪽으로 표면을 따라 이동하도록 한다. 상기 측부 에지에서, 이러한 표면과 피동 부재 사이의 거리는 롤러의 직경보다 더 작고, 롤러는 구동 부재의 축방향 표면과 피동 부재의 주연부 사이에 형성된 웨지에 결합 또는 잠금되는 피동 부재와 접촉한다. 일부 실시예에서, 롤러는 축방향 표면을 따라 어느 한 측부로 이동할 수 있다. 다른 실시예에서, 피동 부재와의 결합은 롤러가 표면의 일 측부로 이동해야만 가능하다.
구동 및 피동 부재는 조립시 각각의 하우징 또는 샤프트 내에 또는 그 주위에 통상적으로 장착된다. 하우징 및 샤프트에 상대적인 장착은 부재의 축방향 이동을 제한하는 역할을 한다. 조립체가 단위화된 조립체로 선적 및 취급될 수 있도록 조립 이전에 단위화되는 클러치 조립체를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 대향된 축방향 에지를 구비한 스플릿형 외부 원통형 레이스를 포함하는 클러치 베어링 조립체가 제공된다. 하나의 외부 레이스 축방향 에지는 내경(Y)을 가지며 반경방향 안쪽으로 연장하는 플랜지를 포함한다. 클러치 베어링 조립체는 또한 대향된 축방향 에지를 구비한 내부 원통형 레이스를 포함한다. 하나의 내부 레이스 축방향 에지는 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제1 플랜지를 포함하고, 대향하는 내부 레이스 축방향 에지는 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제2 플랜지를 포함한다. 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제2 플랜지는 상기 내경(Y)보다 큰 외경(X)을 가지므로, 외부 레이스의 반경방향 안쪽으로 연장하는 플랜지와 반경방향으로 겹친다. 클러치 베어링 조립체는 또한 외부 원통형 레이스와 내부 원통형 레이스 중 적어도 하나 상에 형성된 복수개의 램프를 포함한다. 램프는 적어도 부분적으로 롤러 포켓을 한정한다. 클러치 베어링 조립체는 롤러 포켓 내에 위치된 복수개의 롤러를 더 포함한다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 클러치 베어링 조립체 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은 인발 공정에 의해 대향된 축방향 에지를 구비한 외부 원통형 레이스를 형성하는 단계와, 외부 원통형 레이스의 하나의 축방향 에지 상에서 내경(Y)을 가지며 반경방향 안쪽으로 연장하는 플랜지를 형성하는 단계와, 인발 공정에 의해 대향된 축방향 에지를 구비한 내부 원통형 레이스를 형성하는 단계와, 내부 원통형 레이스와 외부 원통형 레이스 사이에 복수개의 롤러를 위치시키는 단계와, 내부 원통형 레이스의 하나의 축방향 에지 상에서 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제1 플랜지를 형성하는 단계와, 내부 원통형 레이스의 대향하는 축방향 에지 상에서 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제2 플랜지를 형성하는 단계를 포함한다. 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제2 플랜지는 상기 내경(Y)보다 큰 외경(X)을 가지므로, 외부 레이스의 반경방향 안쪽으로 연장하는 플랜지와 반경방향으로 겹친다.
본 발명의 다른 특징 및 태양은 후속하는 상세한 설명 및 첨부 도면을 고려하여 명백해질 것이다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 클러치 베어링 조립체의 사시도이다.
도2는 도1의 클러치 베어링 조립체의 정면도이다.
도3은 도2의 선(3-3)에 따른 도1의 클러치 베어링 조립체의 단면도이다.
도4는 도3의 선(4-4)에 따른 도1의 클러치 베어링 조립체의 부분 배면도이다.
도5는 본 발명의 대체 실시예를 도시하는, 도3과 유사한 부분 단면도이다.
본 발명의 임의의 실시예가 상세히 설명되기 전에, 본 발명은 후속하는 설명에서 제시되거나 후속하는 도면에서 도시된 구성부품들의 구조 및 배열의 세부 사항들에 한정되지 않는다는 것을 알아야 한다. 본 발명은 다른 실시예일 수 있고 다양한 방식으로 실시되거나 실행될 수 있다. 또한, 여기서 사용된 표현 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이며 제한적으로 간주되지 않아야 한다. 여기서 "포함하는", "구성하는", 또는 "구비하는" 및 변형어들을 사용하는 것은 그 이후에 기재된 아이템 및 추가 아이템뿐만 아니라 등가물을 포함하도록 의도된 것이다. 달리 구체화되거나 한정되지 않았다면, "장착된", "연결된", "지지된" 및 "결합된"이라는 용어 및 그 변형어들은 광범위하게 사용되었고, 직접 및 간접 장착, 연결, 지지, 및 결합을 포괄한다. 또한, "연결된" 및 "결합된"은 물리적 또는 기계적 연결 또는 결합에 한정되지 않는다.
도1 내지 도4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예인 클러치 베어링 조립체(10)가 도시되어 있다. 클러치 베어링 조립체(10)는 통상적으로 외부 레이 스(12), 내부 레이스(30) 및 복수개의 롤러(40)를 포함한다. 외부 레이스(12)는 축방향 스플릿(16)을 구비한 원통형 튜브이므로, 외부 레이스(12)는 이하 설명되는 바와 같이 연장 가능하다. 외부 레이스(12)는 복수개의 램프(14)와 함께 내부면을 구비한다. 램프(14)는 롤러(40)가 위치되는 포켓을 한정한다. 내부 레이스(30)는 외부 베어링면(32)을 구비한 견고한 원통형 튜브이다. 외부 베어링면(32)은 롤러 포켓을 더 한정하기 위해 양호하게는 외부 레이스 램프(14)에 대향된 램프(33)를 구비한다. 도시된 실시예는 완전한 상보체의 롤러(40)를 포함하지만, 상기 롤러(40)는 케이지 등에 의해 다르게 유지될 수도 있다.
외부 레이스(12)와 내부 레이스(30) 사이의 공간에서 롤러(40)를 축방향으로 지지하기 위해, 외부 레이스(12)는 하나의 축방향 에지에서 반경방향 안쪽으로 연장하는 플랜지(18)를 구비하고 내부 레이스(30)의 대향 에지는 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 플랜지(36)를 구비한다. 도3에서 알 수 있는 바와 같이, 롤러(40)는 외부 레이스의 안쪽으로 연장하는 플랜지(18)와 내부 레이스의 바깥쪽으로 연장하는 플랜지(36)에 의해 축방향으로 유지된다. 조립체(10)를 단위화하기 위해, 내부 레이스(30)는 그 대향 축방향 에지에서 바깥쪽으로 연장하는 제2 플랜지(34)를 포함한다. 바깥쪽으로 연장하는 플랜지(34)는 외부 레이스의 안쪽으로 연장하는 플랜지(18)의 내경(Y)보다 큰 외경(X)을 구비하므로, 바깥쪽으로 연장하는 플랜지(34)는 안쪽으로 연장하는 플랜지(18)와 반경방향으로 겹쳐진다. 따라서, 외부 레이스(12)는 바깥쪽으로 연장하는 플랜지(34)와 롤러(40) 사이에서 축방향으로 유지된다. 그 다음, 롤러(40)는 바깥쪽으로 연장하는 플랜지(36)에 의해 대향 단부 에서 축방향으로 유지되므로, 클러치 베어링 조립체(10)는 단위화된 구조로서 유지된다.
도3 및 도4를 참조하면, 외부 레이스(12) 내의 축방향 스플릿(16)을 용이하게 하기 위해, 외부 레이스의 안쪽으로 연장하는 플랜지(18)는 상기 스플릿(16)과 통상적으로 정렬되고 대응하는 테이퍼진 절결부(19)를 구비한다. 절결부(19)는 롤러(40) 중 하나의 직경보다 작은 폭을 가진다. 절결부(19)는 스플릿(16)이 물리는 것을 방지하기 위해 양호하게는 측면 펀지에 의해 제공된다. 외부 레이스(12)의 대향 축방향 에지는 축방향으로 연장하는 립(20)을 포함한다. 립(20)은 양호하게는 롤러(40)를 넘어 축방향으로 연장한다. 립(20)에는 클러치 베어링 조립체(10)의 정렬을 용이하게 하도록 노치(22)가 제공된다. 이러한 구조는 외부 레이스(12)를 단위화하는 정렬을 허용하고, 이것은 종종 이용을 더욱 쉽게한다.
양호한 조립 방법에서, 외부 레이스(12)는 인발 공정을 통해 형성된다. 안쪽으로 연장하는 플랜지(18)는 양호하게는 인발 공정 중에 형성된다. 내부 레이스(30)도 양호하게는 인발 공정을 사용하여 형성된다. 롤러(40)의 삽입을 용이하게 하도록, 플랜지(34, 36) 중 하나 또는 양쪽 모두는 곧은 립으로 인발된 다음 조립후에 굽힘 또는 컬링된다. 굽힘 또는 컬링을 돕기 위해, 플랜지(34, 36)는 양호하게는 감소된 두께로 형성된다. 굽힘 또는 컬링 후에, 클러치 베어링 조립체(10)는 단위화된 조립체이다. 다르게는, 내부 레이스(30)는 양쪽 플랜지(34, 36)와 함께 형성될 수도 있다. 롤러(40)는 내부 레이스(30) 주위에 위치되고 축방향 스플릿(16)은 외부 레이스(12)가 롤러(40) 및 내부 레이스(30) 위로 스냅 결합되도록 허용한다.
도5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예인 클러치 베어링 조립체(10')가 도시되어 있다. 클러치 베어링 조립체(10')는 제1 실시예의 그것과 유사하고, 외부 레이스(12), 내부 레이스(50) 및 복수개의 롤러(40)를 포함한다. 외부 레이스(12)는 필수적으로 제1 실시예와 동일하고 반경방향 안쪽으로 연장하는 플랜지(18)를 포함한다. 내부 레이스(50)는 제1 실시예와 유사하고 조립체(10')를 단위화하기 위해 외부 레이스의 안쪽으로 연장하는 플랜지(18)와 반경방향으로 겹쳐지는, 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 플랜지(54)를 포함한다. 내부 레이스(50)의 대향 에지는 플랜지(56)를 포함한다. 도5에 도시된 바와 같이, 플랜지(56)는 90°보다 작은 예각(θ)으로 연장한다. 예각(θ)은 플랜지(56)가 롤러(40)를 축방향으로 유지하도록 충분히 반경방향 바깥쪽으로 연장하도록 한다. 다른 구조에서, 예각(θ)은 90°보다 클 수 있다.
본 발명의 다양한 특성은 후속하는 청구항에서 제시된다.

Claims (20)

  1. 대향된 축방향 에지를 구비한 스플릿형 외부 원통형 레이스와,
    대향된 축방향 에지를 구비한 내부 원통형 레이스와,
    외부 원통형 레이스와 내부 원통형 레이스 중 적어도 하나 상에 형성되며, 적어도 부분적으로 롤러 포켓을 한정하는 복수개의 램프와,
    롤러 포켓 내에 위치된 복수개의 롤러를 포함하고,
    하나의 외부 레이스 축방향 에지는 반경방향 안쪽으로 연장하는 플랜지를 포함하고, 반경방향 안쪽으로 연장하는 플랜지는 내경(Y)을 가지며,
    하나의 내부 레이스 축방향 에지는 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제1 플랜지를 포함하고, 대향하는 내부 레이스 축방향 에지는 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제2 플랜지를 포함하며, 상기 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제2 플랜지는 상기 내경(Y)보다 큰 외경(X)을 가지므로 외부 레이스의 반경방향 안쪽으로 연장하는 플랜지와 반경방향으로 겹치는 클러치 베어링 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제1 플랜지는 내부 원통형 레이스에 대하여 예각을 형성하는 클러치 베어링 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 내부 원통형 레이스는 롤러에 의해 제1 방향으로 축방향으로 제한되고, 외부 원통형 레이스의 반경방향 안쪽으로 연장하는 플랜지에 의해 제 2 방향으로 축방향으로 제한되는 클러치 베어링 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 외부 원통형 레이스는 롤러에 의해 제1 방향으로 축방향으로 제한되고, 내부 원통형 레이스의 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제2 플랜지에 의해 제2 방향으로 축방향으로 제한되는 클러치 베어링 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 롤러는 내부 원통형 레이스의 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제1 플랜지에 의해 제1 방향으로 축방향으로 제한되고, 외부 원통형 레이스의 반경방향 안쪽으로 연장하는 플랜지에 의해 제2 방향으로 축방향으로 제한되는 클러치 베어링 조립체.
  6. 제1항에 있어서, 외부 원통형 레이스는 축방향 스플릿을 포함하고, 외부 원통형 레이스의 반경방향 안쪽으로 연장하는 플랜지는 사실상 축방향 스플릿과 정렬된 절결부를 포함하는 클러치 베어링 조립체.
  7. 제6항에 있어서, 절결부는 롤러의 직경보다 작은 폭을 가지는 클러치 베어링 조립체.
  8. 제1항에 있어서, 외부 원통형 레이스의 제2의 대향 축방향 에지는 사실상 곧은, 축방향으로 연장하는 립을 한정하는 클러치 베어링 조립체.
  9. 제8항에 있어서, 외부 원통형 레이스 상에서 축방향으로 연장하는 립은 노치를 포함하는 클러치 베어링 조립체.
  10. 제1항에 있어서, 램프는 외부 원통형 레이스 및 내부 원통형 레이스의 대면하는 표면 상에서 형성되는 클러치 베어링 조립체.
  11. 인발 공정에 의해 대향된 축방향 에지를 구비한 외부 원통형 레이스를 형성하는 단계와,
    외부 원통형 레이스의 하나의 축방향 에지 상에서 반경방향 안쪽으로 연장하는 플랜지를 형성하는 단계와,
    인발 공정에 의해 대향된 축방향 에지를 구비한 내부 원통형 레이스를 형성하는 단계와,
    내부 원통형 레이스와 외부 원통형 레이스 사이에 복수개의 롤러를 위치시키는 단계와,
    내부 원통형 레이스의 하나의 축방향 에지 상에서 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제1 플랜지를 형성하는 단계와,
    내부 원통형 레이스의 대향하는 축방향 에지 상에서 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제2 플랜지를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 반경방향 안쪽으로 연장하는 플랜지는 내경(Y)을 가지며,
    상기 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제2 플랜지는 상기 내경(Y)보다 큰 외경(X)을 가지므로 외부 레이스의 반경방향 안쪽으로 연장하는 플랜지와 반경방향으로 겹치는, 클러치 베어링 조립체 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서, 내부 원통형 레이스와 외부 원통형 레이스 사이에 복수개의 롤러를 위치시키는 단계 이전에 내부 원통형 레이스 상에 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제1 및 제2 플랜지를 형성하는 단계가 있는, 클러치 베어링 조립체 제조 방법.
  13. 제9항에 있어서, 내부 원통형 레이스와 외부 원통형 레이스 사이에 복수개의 롤러를 위치시키는 단계 이후에 내부 원통형 레이스 상에 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제1 및 제2 플랜지를 형성하는 단계가 있는, 클러치 베어링 조립체 제조 방법.
  14. 제9항에 있어서, 내부 원통형 레이스의 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제2 플랜지를 형성하는 단계 이후에 내부 원통형 레이스와 외부 원통형 레이스 사이에 복수개의 롤러를 위치시키는 단계가 있고, 내부 원통형 레이스와 외부 원통형 레이스 사이에 복수개의 롤러를 위치시키는 단계 이후에 내부 원통형 레이스의 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제1 플랜지를 형성하는 단계가 있는, 클러치 베어링 조립체 제조 방법.
  15. 제9항에 있어서, 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제1 및 제2 플랜지를 형성하는 단계는 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제1 및 제2 플랜지를 감소된 두께로 형성하는 단계를 포함하는, 클러치 베어링 조립체 제조 방법.
  16. 제9항에 있어서, 외부 원통형 레이스 내에 축방향 스플릿을 형성하는 단계를 더 포함하는, 클러치 베어링 조립체 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 외부 원통형 레이스의 반경방향 안쪽으로 연장하는 플랜지 내에 축방향 스플릿과 사실상 정렬된 절결부를 형성하는 단계를 더 포함하는, 클러치 베어링 조립체 제조 방법.
  18. 제9항에 있어서, 외부 원통형 레이스 내에 노치를 형성하는 단계를 더 포함하는, 클러치 베어링 조립체 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 외부 원통형 레이스 내에 노치를 형성하는 단계는 반경방향 안쪽으로 연장하는 플랜지와 대향된 외부 원통형 레이스의 축방향 에지 내에 노치를 형성하는 단계를 포함하는, 클러치 베어링 조립체 제조 방법.
  20. 제9항에 있어서, 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제1 플랜지는 내부 원통형 레이스에 대하여 예각으로 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 제1 플랜지를 형성하는 단계를 포함하는, 클러치 베어링 조립체 제조 방법.
KR1020077019935A 2005-02-22 2006-02-03 단위화된 롤러 클러치 조립체 KR20070104450A (ko)

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