KR20210002043A

KR20210002043A - 푸시 클러치 및 벨트 텐셔너

Info

Publication number: KR20210002043A
Application number: KR1020200079163A
Authority: KR
Inventors: 브라이토프 세바스티안
Original assignee: 이엠에스 기어 에스에 운트 코. 카케아아
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2020-06-29
Publication date: 2021-01-06
Also published as: KR102495042B1; ES2937919T3; EP3757417B1; CN112224168A; US11345308B2; US20200406857A1; EP3757417A1; CN112224168B

Abstract

본 발명은 제1 샤프트(10), 제2 샤프트(20) 및 커플링 부분(30)을 갖는 벨트 텐셔너용 푸시 클러치(1)에 관한 것으로, 상기 커플링 부분(30)은 축 방향을 정하는 종축(X)으로 상기 제1 샤프트(10)와 제2 샤프트(20) 사이에 배치되고, 상기 커플링 부분(30)은 적어도 하나의 커플링 핑거(40)를 가지며, 이 커플링 핑거는 제1 샤프트(10)의 제1 리세스(15)에 맞물려 토크(M)를 전달하고 전달될 토크(M2)가 초과된 때에는 스프링력에 대항하여 축 방향으로 제1 샤프트(10)의 제1 리세스(15)로부터 제2 샤프트(20)의 제2 리세스(25) 내로 이동한다. 또한, 본 발명은 푸시 클러치(1)를 갖는 벨트 텐셔너에 관한 것이다.

Description

푸시 클러치 및 벨트 텐셔너{Push clutch and belt tensioner}

본 발명은 청구항 1의 특징을 갖는 푸시 클러치 및 청구항 16의 특징을 갖는 벨트 텐셔너에 관한 것이다.

벨트 텐셔너는 종래 기술로부터 다양한 실시양태로 공지되어 있으며 차량에서 수동 안전 시스템을 형성한다. 벨트 텐셔너는 차량에서 앉은 자세를 취한 다음에 승객의 안전 벨트를 올바르게 고정하기 위해 사용되며, 이때 안전 벨트는 승객이 앉은 자세로 안전하게 유지되면서도 여전히 충분한 움직임의 자유를 누릴 수 있도록 승객에게 조여진다. 벨트 텐셔너는 또한 사고 발생시 또는 충돌 예상 직전에 안전 벨트를 조여 승객이 차량의 전체 감속에 더 미리 관여하도록 하기 위해 사용된다. 이를 위해, 안전 벨트는 단시간 내에 신속하게 높은 토크로 조여지며, 그 결과 안전 벨트가 특히 승객에 대해 팽팽히 조여져 승객이 전체 감속에 완전히 관여하게 된다.

인장 스프링 또는 소량의 폭발물에 의해 작동되는 벨트 텐셔너는 종래 기술로부터 공지되어 있다. 전기 기계식 및 가역적으로 작동될 수 있고 센서에 의해 검출된 위험 상황에서 이미 안전 벨트를 조일 수 있는 벨트 텐셔너도 종래 기술로부터 공지되어 있다.

지금까지 공지된 전기 기계식 벨트 텐셔너의 단점으로는 매우 짧은 시간 내에 충분한 장력으로 안전 벨트를 조이기 위해서는 작동을 위해 종종 스프링 또는 소량의 폭발물을 추가적으로 제공하여야 한다는 점을 언급할 수 있다.

본 발명은 이것을 해결하고자 한다.

따라서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 종래 기술로부터 공지된 전자 기계식 벨트 텐셔너의 단점을 실용적인 방식으로 제거하고 안전 벨트를 승객의 몸에 충분히 단단히 고정할 수 있도록 하는 한편으로는 안전 벨트를 특히 신속하게 조일 수 있으며 다른 한편으로는 또한 충분히 높은 토크를 갖는 개선된 벨트 텐셔너를 제안하는 것이다.

이러한 과제는 청구항 1의 특징을 갖는 벨트 텐셔너의 푸시 클러치에 의해 해결된다. 본 발명의 추가적인 유리한 개선은 종속 청구항들에 명시되어 있다.

본 발명에 따른 벨트 텐셔너용 푸시 클러치는 제1 샤프트, 제2 샤프트 및 커플링 부분을 포함하고, 커플링 부분은 축 방향을 정하는 종축으로 제1 샤프트와 제2 샤프트 사이에 배치된다. 본 발명에 따르면, 커플링 부분은 적어도 하나의 커플링 핑거를 가지며, 이 커플링 핑거는 커플링 부분으로부터 제1 샤프트로 토크를 전달하기 위해 제1 샤프트의 적어도 하나의 제1 리세스에 맞물리고, 미리 결정될 수 있는 전달하고자 하는 토크가 초과된 때 축 방향으로 스프링력에 대항하여 제1 샤프트의 제1 리세스로부터 제2 샤프트의 적어도 하나의 제2 리세스로 이동되고 그 반대도 마찬가지이다.

따라서, 본 발명은 커플링 부분이 미리 정해진 토크 - 이하 스위칭 토크라고도 언급됨 - 에 도달할 때까지 적어도 제1 샤프트의 제1 리세스에 맞물리고 이 스위칭 토크에 도달할 때까지 커플링 부분으로부터 제1 샤프트로 토크를 전달하는 적어도 하나의 스프링 가동식 커플링 핑거를 가진다는 사상에 기초한다. 스위칭 토크에 도달하면, 적어도 하나의 스프링 가동식 커플링 핑거는 스프링력에 대항하여 적어도 하나의 제1 리세스로부터 축 방향으로 제2 샤프트의 적어도 하나의 제2 리세스로 변위되며, 그 결과 커플링 부분으로부터 제1 샤프트로의 토크의 전달이 중단되고 그 때부터 커플링 부분으로부터 제2 샤프트로 토크가 전달된다. 전달될 토크가 다시 소정 값 미만으로 되자마자, 커플링 핑거는 스프링력에 의해 제2 리세스로부터 제1 샤프트의 제1 리세스로 다시 이동한다.

토크는 적어도 하나의 커플링 핑거와 제1 또는 제2 샤프트의 각각의 제1 또는 제2 리세스 사이에서 끼워 맞춤에 의해 실현되며, 여기서 적어도 하나의 커플링 핑거는 드라이버 방식으로 각각의 리세스에 맞물린다.

미리 정해지는 토크는 커플링 핑거, 커플링 부분 및/또는 각각의 리세스의 후술되는 상응하는 구성에 의해 미리 정해질 수 있다.

본 발명의 한 유리한 실시양태는 적어도 하나의 커플링 핑거가 스프링 바에 의해 커플링 부분에 연결되는 구성을 제공한다. 특히, 스프링 바 및 커플링 부분이 단일 부재로 형성되고 바람직하게는 스프링 강으로 제조되는 것이 바람직하다. 커플링 부분이 판형 부재인 경우가, 특히 커플링 부분이 비용 효율적으로 다량으로 제조될 수 있는 것을 특징으로 하는 스탬핑 부재인 경우가 더욱 바람직하다.

본 발명의 다른 유리한 실시양태는 적어도 하나의 커플링 핑거의 스프링 바가 환형 또는 나선형으로 형성되고 커플링 핑거가 배치되는 자유 단부 영역을 갖는 구성을 제공한다. 이 자유 단부 영역에서 적어도 하나의 커플링 핑거는 적절한 고정 수단에 의해 단단히 배치될 수 있으며, 바람직하게는 적어도 하나의 커플링 핑거가 이 단부 영역에서 삽입구에 삽입되고 삽입구에서 끼워 맞춤, 압력 맞춤 및/또는 재료 맞춤으로 고정된다. 특히, 크림핑 및/또는 용접에 의해 커플링 핑거가 삽입구에 고정되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시양태에 따르면, 커플링 핑거는 종축에 대하여 거리를 두고 배치되며 제1 단부 영역 및 제2 단부 영역을 갖는다. 제1 단부 영역은 종축으로 제1 샤프트를 향하는 쪽에서 커플링 부분으로부터 돌출되며, 제2 단부 영역은 커플링 부분의 제2 샤프트를 향하는 쪽에서 돌출될 수 있다. 적어도 하나의 커플링 핑거의 길이(L)는 제1 단부 영역과 제2 단부 영역 사이의 거리(A)에 상응하며, 이 길이(L)는 커플링 부분의 두께(t)의 배수에 상응한다. L > t의 비가 바람직하고, L ≥ 2t가 더 바람직하며, L ≥ 5t가 더욱 더 바람직하다.

또한, 종축으로 측정된 적어도 하나의 커플링 핑거의 길이(L)가 제1 샤프트의 커플링 부분을 향한 쪽과 제2 샤프트의 커플링 부분을 향한 쪽 사이의 거리(A)보다 큰 것, 즉 L > A인 것이 바람직하다. 이러한 실시양태에 의하면 커플링 핑거가 제1 샤프트 및/또는 제2 샤프트의 리세스 중 적어도 하나에 항상 맞물리고 미리 정해진 토크에 도달한 때에도 안전 벨트가 더 조여지도록 보장된다. 아이들링 또는 프리휠링은 바람직하지 않다.

커플링 부분의 언로드 상태에서 제1 단부 영역이 제1 샤프트의 제1 리세스 내로 돌출하는 것이 바람직하다. 여기에서 그리고 이하에서, 푸시 클러치의 언로드 상태는 커플링 부분을 통해 토크가 전달되지 않는 상태를 의미하는 것으로 이해된다.

본 발명의 다른 유리한 실시양태에 따르면, 적어도 하나의 커플링 핑거가 원뿔형 또는 쐐기형으로 형성되는 구성이 제공된다. 커플링 핑거는 횡단면이 원통형, 타원형, 다각형으로 형성될 수 있거나 또는 임의의 자유 형태를 가질 수 있으며, 여기서 제1 단부 영역은 바람직하게는 샤프 팁으로서 형성되고 제2 단부 영역은 블런트 팁으로서 형성되며, 그 결과 커플링 핑거의 제1 단부 영역의 단면적이 제2 단부의 단면적보다 작다. 특히, 적어도 하나의 커플링 핑거가 구형 또는 쐐기형으로 형성되고 개구각(β)을 가지며, 개구각(β)이 경사면의 원리에 기초하여 스위칭 토크 또는 미리 정해진 토크를 결정하는 것이 바람직하다. 개구각(β)은 바람직하게는 일반적으로 5°≤ β ≤ 90°, 더 바람직하게는 15°≤ β ≤ 60° 범위내에 있다.

또한, 제1 리세스 및/또는 제2 리세스가 적어도 하나의 접촉면을 갖고, 전달될 토크가 적어도 하나의 커플링 핑거로부터 각각의 샤프트로 전달되도록 접촉면을 형성하는 것이 유리한 것으로 입증되었다. 특히, 접촉면과 커플링 핑거는 커플링 핑거가 제1 리세스 및 제2 리세스의 접촉면 상에 가능한 한 편평하게 놓일 수 있도록 서로 맞추어진다.

또한, 접촉면은, 토크가 전달될 때 축 방향으로 작용하는 힘을 적어도 하나의 커플링 핑거에 인가함으로써 적어도 하나의 커플링 핑거가 축 방향으로 각각의 리세스로부터 또는 리세스 안으로 밀리도록 형성될 수 있다.

커플링 부분과 각각의 샤프트 사이에 토크가 전달될 때, 각각의 리세스의 원뿔 형태 또는 쐐기 형태를 통해 및/또는 각각의 리세스의 접촉면을 통해 적어도 하나의 커플링 핑거를 축 방향으로 변위시키는 축 방향 힘이 생성된다.

또한, 적어도 하나의 접촉면이 축 방향으로 점차 가늘어지는 쐐기면으로서 형성되는 것이 유리한 것으로 입증되었다. 따라서, 제1 샤프트의 커플링 부분을 향하는 쪽의 제1 리세스가 점차 가늘어지는 단면을 갖고, 그 결과 경사면으로 인해 접촉면과 적어도 하나의 커플링 핑거 사이에서 토크가 전달될 때 스프링력에 대항하여 커플링 핑거를 제1 리세스로부터 밀어내는 축 방향 힘이 발생하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 샤프트의 커플링 부분을 향하는 쪽의 제2 리세스가 축 방향으로 점차 가늘어지는 쐐기면을 가짐으로써, 스위칭 토크가 초과된 때, 적어도 하나의 커플링 핑거가 제2 리세스 내로 밀려 들어가 완전한 끼워 맞춤 연결을 형성하는 것이 유리하다.

각각의 리세스가 제2 접촉면을 갖고, 이것이 원주 방향으로 보아 전술한 접촉면의 정반대 쪽에서 리세스 안에 형성되는 것이 유리하다.

적어도 하나의 접촉면은 종축에 놓인 평면에 대해 각도 α로 경사져 배치되는 평면에 완전히 또는 부분적으로 놓일 수 있다. 각도 α가 종축으로 상기 평면에 대해 45°≥ α ≥ 2.5°인 것이 바람직하다. 각도 α는 또한 스위칭 토크를 결정적으로 결정한다. 각도 α가 작을수록 스위칭 토크가 커진다.

본 발명의 다른 바람직한 실시양태는 종축 주위에 복수의 커플링 핑거가 배치되고, 바람직하게는 종축 주위에 원주 대칭으로 배치되는 구성을 제공한다.

또한, 제1 샤프트 및 제2 샤프트가 복수의 리세스를 갖고, 이들 리세스도 바람직하게는 종축 주위에 원주 대칭으로 배치되는 구성도 유리하다. 또한, 제1 샤프트 및 제2 샤프트의 제1 리세스 및 제2 리세스의 수가 커플링 핑거의 수 또는 커플링 핑거의 수의 배수에 상응하는 것이 유리한 것으로 입증되었다.

또한, 제1 샤프트, 제2 샤프트 및 커플링 부분이 종축 상에서 서로 동축으로 배치되는 구성도 유리한 것으로 입증되었다.

본 발명의 다른 실시양태에 따르면, 제1 샤프트 및/또는 제2 샤프트는 기어휠로서 형성된다. 제1 샤프트는 제1 기어휠로서 형성되고 제2 샤프트는 제2 기어휠로서 형성된다. 제1 기어휠 및 제2 기어휠은 각각 추가의 기어휠에 맞물릴 수 있으며, 그 결과 안전 벨트가 상응하는 풀링 메커니즘에 의해 조여질 수 있다. 특히, 제1 기어휠과 제2 기어휠의 변속비가 동일하지 않은 것이 바람직하며, 제1 기어휠의 변속비가 제2 기어휠의 변속비보다 큰 것이 더 바람직하다. 이러한 방식으로 치수화된 기어휠의 페어링에 의해, 고속 기어에서 스위칭 토크에 도달할 때까지 안전 벨트가 조여질 수 있으며, 그 스위칭 토크를 넘어 전달될 토크가 초과된 때, 푸시 클러치는 저속 기어로 전환 또는 대체되고 높은 토크가 달성될 수 있고, 그 결과 안전 벨트가 특히 단단히 조여질 수 있다.

본 발명의 다른 실시양태에 따르면, 커플링 부분은 구동 샤프트에 작동적으로 연결된다. 바람직하게는 구동 샤프트는 커플링 부분을 전기 구동 장치에 연결하며, 구동 샤프트가 커플링 부분의 회전축을 정한다.

더 나아가, 제1 샤프트 및/또는 제2 샤프트가 구동 샤프트 상에 회전가능하게 장착되는 것이 또한 유리하다. 푸시 클러치의 구성 요소의 이러한 구성은 특히 간단하고 컴팩트한 디자인을 가능하게 한다.

본 발명의 다른 양태는 본 발명에 따른 푸시 클러치를 갖는 벨트 텐셔너 및 적어도 하나의 이러한 벨트 텐셔너를 갖는 자동차에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 본 발명 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 제1 샤프트, 제2 샤프트 및 이들 샤프트 사이에 배치된 커플링 부분을 포함하고 커플링 부분과 제1 샤프트 사이에서 토크를 전달하는 본 발명에 따른 푸시 클러치의 매우 간략화된 부분 단면도를 도시한 것이다.
도 2는 스위칭 토크에 도달한 때의 도 1에 따른 푸시 클러치를 도시한 도면이다.
도 3은 커플링 부분과 제2 샤프트 사이에서 토크를 전달할 때의 도 1 및 도 2에 따른 푸시 클러치의 확대 부분 단면도를 도시한 것이다.
도 4는 도 1 내지 도 3에 따른 커플링 부분의 측면도를 도시한 것이다.
도 5는 4개의 커플링 핑거를 갖는 푸시 클러치의 커플링 부분의 평면도를 도시한 것이다.
도 6은 제1 샤프트 및 제2 샤프트에 톱니부가 적용된 도 1에 따른 푸시 클러치의 한 실시예를 결합되지 않은 상태로 도시한 것이다.
도 7은 도 2와 유사하게 스위칭 토크에 도달한 상태에 있는 도 6의 실시예를 도시한 것이다.
도 8은 도 3과 유사하게 결합된 상태에 있는 도 6의 푸시 클러치를 도시한 것이다.

이하에서, 동일하거나 기능적으로 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호로 표시된다. 명료성의 이유에서, 개개의 도면에서 모든 동일하거나 기능적으로 동일한 부분에 참조 번호가 제공되는 것은 아니다.

도 1에는 제1 샤프트(10), 제2 샤프트(20) 및 커플링 부분(30)을 갖는 본 발명에 따른 벨트 텐셔너의 푸시 클러치(1)가 도시되어 있다.

제1 샤프트(10), 제2 샤프트(20) 및 커플링 부분(30)은 축 방향을 정하는 종축(X)을 따라 회전 가능하게 장착되어 유지되며 바람직하게는 서로 동축으로 정렬된다. 커플링 부분(30)은 제1 샤프트(10)와 제2 샤프트(20) 사이에 배치되며, 제1 샤프트(10)와 제2 샤프트(20)는 서로 거리(A)를 두고 배치된다.

커플링 부분(30)은 구동 샤프트(60)(도시되지 않음)와 결합될 수 있고 구동 샤프트에 의해 구동 장치를 통해 구동될 수 있다. 커플링 부분(30)은 샤프트-허브-연결을 형성하기 위한 하나 이상의 수단(33)을 가질 수 있다. 예를 들어, 수단(33)은 - 도 5에 도시된 바와 같이 - 페더 키(feather key) 방식으로 구동 샤프트(60)에 맞물리도록 적응된 캠을 포함할 수 있다.

제1 샤프트(10) 및 제2 샤프트(20)는 구동 샤프트 상에 회전 가능하게 장착되어 유지될 수 있고 안전 벨트(도시되지 않음)를 잡아당길 수 있는 풀링 메커니즘(도시되지 않음)과 추가로 연결될 수 있다.

제1 샤프트(10)는 커플링 부분(30)을 향하는 쪽에 종축(X) 주위의 둘레에 걸쳐 대칭으로 배열된 4 개의 제1 리세스(15)를 갖는다. 도 1 내지 도 3에 따르면, 각각의 제1 리세스(15)에는 쐐기면(17)의 방식으로 축 방향으로 각각의 리세스(15)가 커플링 부분(30)으로부터 거리가 멀어질수록 점차 가늘어지도록 형성되는 2 개의 접촉면(16)이 제공된다. 리세스(15)의 정반대 양쪽에 있는 2 개의 접촉면(16)은 각각 제1 평면(E1) 및 제2 평면(E2)에 배치될 수 있으며 - 도 2 참조 - 여기서 제1 평면(E1)은 종축(X)이 놓여 있는 평면에 대해 각도 α1으로 배치되고, 제2 평면(E2)은 각도 α2로 배치된다.

도시된 실시예에서, 각도 α1 및 α2는 대략 15°이다. 그러나, 각도 α1 및 α2는 또한 2.5°≤ α ≤ 85°의 각도 범위에 있을 수 있으며, 각도 α는 바람직하게는 5°≤ α ≤ 60°, 더 바람직하게는 15°≤ α ≤ 45°의 각도 범위에 있다.

제1 리세스(15)는 커플링 부분(30)을 향하는 쪽에서 제1 샤프트(10) 내에 삽입되거나 몰딩될 수 있으며 제1 샤프트(10)를 완전히 또는 부분적으로 축 방향으로 관통할 수 있다.

제2 샤프트(20)는 커플링 부분(30)의 제1 샤프트(10)에 반대되는 쪽에 배치되며 마찬가지로 종축(X) 주위의 둘레에 걸쳐 대칭으로 배열된 4 개의 제2 리세스(25)를 갖는다. 도 1 내지 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제2 리세스(25)는 커플링 부분(30)을 향하는 쪽에서 제2 샤프트(20)에 관통 개구로서 형성되고 접촉면(26)이 제공된다. 접촉면(26)은 제2 리세스(25)가 커플링 부분(30)으로부터 거리가 멀어질수록 점점 가늘어지도록 축 방향으로 쐐기면(27)의 방식으로 형성된다.

제2 리세스(25)의 정반대 양쪽에 2개의 접촉면(26)이 각각 제3 평면(E3) 및 제4 평면(E4)에 배치될 수 있고(도 2 참조), 제3 평면(E3)은 종축(X)이 놓여 있는 평면에 대해 각도 α3으로 배치되며, 제4 평면(E2)은 각도 α4로 배치된다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제4 각도(α4)는 제3 각도(α3)보다 크며, 각도 α3 및 α4는 2.5°≤ α ≤ 85°의 각도 범위에 있고, 더 바람직하게는 각도 α는 5°≤ α ≤ 60°의 각도 범위에, 더 바람직하게는 15°≤ α ≤ 45°의 각도 범위에 있다. 도시된 예시적 실시예에서, 제3 각도(α3)는 대략 10°이고 제4 각도(α4)는 대략 15°이며, 접촉면(26)은 커플링 부분(30)으로부터 멀어질수록 제2 리세스(25)의 단면이 커지도록 형성된다.

커플링 부분(30)은 도 4 및 도 5에 상세하게 도시되어 있으며 바람직하게는 스프링 강으로 제조된 환형 베이스 바디를 포함한다. 커플링 부분(30)은 또한 두께(t)를 갖는 판형으로 형성되고 그 둘레에 걸쳐 종축(X) 주위에 대칭으로 배열된 4 개의 커플링 핑거(40)를 갖는다.

커플링 핑거(40)는 각각 스프링 바(35)의 단부 영역(36)의 자유 단부에서 삽입구(38) 내로 삽입되며, 거기에서 크림핑, 프레싱 및/또는 용접에 의해 고정될 수 있다. 스프링 바(35)는 커플링 핑거를 커플링 부분(30)의 베이스 바디와 연결하며, 베이스 바디와 스프링 바(35)는 바람직하게는 단일 부재로 형성된다. 커플링 부분(30)은 스탬핑 부품으로서 제조될 수 있다.

각각의 스프링 바(35)는 U자형 홈(34)에 의해 둘러싸여 있고, 이를 통해 스프링 바(35)는 링의 부분 섹션을 형성한다. U자형 홈(34)의 단부 영역에서 확장이 제공될 수 있고, 이를 통해 스프링 바(35)의 스프링 운동시 노치 효과가 감소된다.

특히, 도 5는 커플링 부분(30)이 4 개의 스프링 바(35)를 갖는 것을 도시하고 있다. 커플링 핑거(40)는 각각의 스프링 바(35)의 자유 단부와 함께 편향될 수 있으며, 여기서 스프링 바(35)의 두께(t) 및 형상이 스프링력을 결정하고 이에 대항하여 커플링 핑거(40)가 편향될 수 있다.

커플링 핑거(40)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 쐐기형 또는 원뿔형으로 형성될 수 있고 제1 단부 영역(41) 및 제2 단부 영역(42)을 가질 수 있다. 제1 단부 영역(41)에는 - 도시된 바와 같이 - 샤프 팁이 제공되고 제2 단부 영역(42)에는 블런트 팁이 제공되며, 여기서 커플링 핑거(40)는 일반적으로 5°≤ β ≤ 90°, 더 바람직하게는 15°≤ β ≤ 60° 범위의 개구각(β)을 갖는다. 도시된 구체적인 실시예에서, 개구각(β)은 약 20°이다.

각각의 커플링 핑거(40)는 제1 단부 영역(41)과 제2 단부 영역(42) 사이에 전이 영역(43)을 가질 수 있으며, 이는 스프링 바(35)와 결합을 형성하도록 적응된다. 전이 영역(43)은 삽입구(38)에 적합화된 샤프트 숄더를 포함할 수 있다.

도 4를 참조하면, 각각의 커플링 핑거(40)는 길이(L)를 가지며, 길이(L)는 두께(t)의 배수임을 알 수 있다. 이들의 관계는 적합하게는 L ≥ 3t, 더 바람직하게는 L ≥ 5t이다.

또한, 길이(L)가 제1 샤프트(10)와 제2 샤프트(20) 사이의 거리(A)보다 더 큰 것이 바람직하다.

다시 도 1을 참조하면, 커플링 부분(30)의 각각의 커플링 핑거(40), 더 정확하게 말해서 커플링 핑거(40)의 각각의 제1 단부 영역(41)이 각각 제1 샤프트(10)의 제1 리세스(15)에 맞물리는 것을 알 수 있다. 이 상태에서, 커플링 부분(30)은 토크(M)를 제1 샤프트(10)에 전달할 수 있으며, 여기서 토크(M)는 커플링 핑거(40)와 제1 리세스(15) 또는 이들의 제1 접촉면(16) 사이의 끼워 맞춤에 의해 전달된다.

토크(M)가 커플링 부분(30)으로부터 제1 샤프트(10)로 전달되자마자, 제1 접촉면(16)과 쐐기형 또는 원뿔형 커플링 핑거(40) 사이의 경사면의 원리에 따라 축 방향으로 힘이 발생하며, 이에 의해 커플링 핑거(40)는 스프링력에 대항하여 제1 리세스(15) 밖으로 밀린다. 전달되는 토크(M)가 클수록, 스프링 바(35)는 커플링 핑거(40)와 함께 더 넓게 편향되고 제2 샤프트(20) 방향으로 제1 리세스(15) 밖으로 밀린다.

도 2에서는, 전달되는 토크(M)가 스위칭 토크(MS)에 상응하는 소정 값에 도달하고 있다. 스위칭 토크(MS)에 도달하자마자, 커플링 핑거(40)는 제2 샤프트(20)의 각각의 제2 리세스(25) 내로 들어가고 이때부터 토크(M)는 제2 샤프트(20)로 전달된다.

커플링 핑거(40) - 도 3 참조 - 가 각각의 제2 리세스(26) 내로 들어가자마자, 제2 단부 영역(42)은 제2 접촉면(26)과 작동적으로 접촉하게 되고, 이때 경사면의 원리에 따라 커플링 핑거(40)에 추가적인 축방향 힘이 인가되며, 이로 인해 커플링 핑거(40)가 제1 샤프트(10)의 제1 리세스(15)로부터 완전히 당겨지고 커플링 부분(30)과 제1 샤프트(10) 사이의 기계적 결합이 중단된다.

전달되는 토크(M)가 감소할 때, 커플링 핑거(40)는 스프링력에 의해 축 방향으로 제2 리세스(25)로부터 제1 리세스(15) 방향으로 다시 밀려나거나 또는 되돌아간다.

제1 샤프트(10) 및/또는 제2 샤프트(20)는 플라스틱 또는 금속으로 제조될 수 있다. 또한, 제1 샤프트(10) 및/또는 제2 샤프트(20)는 기어휠을 갖거나 또는 기어휠인 것이 바람직하다. 기어휠은 각각 다른 기어휠에 맞물릴 수 있으며, 이로써 상응하는 풀링 메커니즘에 의해 안전 벨트가 조여질 수 있다. 제1 샤프트(10)의 제1 기어휠 및 제2 샤프트(20)의 제2 기어휠이 각각 추가의 기어휠과 함께 변속비를 갖는 기어박스를 형성하고 제1 샤프트(10)가 제2 샤프트보다 큰 변속비를 갖는 것이 바람직하다. 그래서 예를 들어 먼저 고속 기어에서 안전 벨트가 당겨지고 저속 기어 및 높은 토크를 갖는 스위칭 토크에 도달될 때 안전 벨트가 급격히 조여질 수 있다.

샤프트(10, 20) 상에 기어 휠(10a, 20a)이 배치되는 구성이 도 6 내지 도 8에 도시되어 있다. 도 1 내지 도 3에 따른 푸시 클러치의 구체적인 실시예가 도시되어 있다. 추가적으로, 도 1 내지 도 3의 도시와 달리, 톱니부(10a)가 제1 샤프트(10)에 적용되고, 제2 톱니부(20a)가 제2 샤프트(20)에 적용되어 있다. 톱니부(10a 및 20a)는 샤프트(10 및 20)와 단일 부재로 설계되거나 또는 별개의 스프로킷으로서 샤프트(10 및 20)에 고정될 수 있다. 할당된 톱니부(10a, 20a)를 갖는 샤프트(10, 20)는 소정의 스위칭 포인트에 도달할 때 커플링 부분(30) 및 커플링 핑거(40)를 통해 상기 언급한 유형 및 방식으로 서로 결합된다.

도 6 내지 도 7에는 상부에 톱니부(10a 및 20a)를 갖는 서로 결합될 샤프트(10 및 20)가 도시되어 있는데, 위에는 평면도로 중간에는 측면도로 그리고 아래에는 부분 단면도로 도시되어 있다. 도 6은 도 1의 원리도와 유사하게 샤프트(10 및 20) 및 이와 더불어 톱니부(10a 및 20a)를 도시한 것으로, 도 6에서는 커플링을 위한 스위칭 포인트에 도달한 때 결합되지 않은 상태로 도 8에서는 결합된 상태로 도시되어 있다. 도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 톱니부(10a, 20a)에 의해 형성된 2 개의 기어휠이 샤프트(10, 20) 상에서 서로 결합되어, 예를 들어, 톱니부(10a)와 비교하여 톱니부(20a)의 다른 기어 선택을 통해 구동 트레인에서 더 큰 변속비가 선택될 수 있다. 토크가 다시 감소되면, 커플링 핀(40)이 제1 샤프트(10)에 다시 결합될 수 있어서, 더 큰 변속비가 다시 무효로 된다.

1 푸시 클러치
2 벨트 텐셔너
3 자동차
10 제1 샤프트
10a 10 위의 톱니부
15 제1 리세스
16 접촉면
17 쐐기면
20 제2 샤프트
20a 20 위의 톱니부
25 제2 리세스
26 접촉면
27 쐐기면
30 커플링 부분
33 수단
35 스프링 바
36 단부 영역
38 삽입구
40 커플링 핑거
41 제1 단부 영역
42 제2 단부 영역
43 전이 영역
60 구동 샤프트
E 평면
A 거리
L 길이
T 두께
M 토크
X 종축
Α 각도
β 각도

Claims

푸시 클러치(1), 특히 벨트 텐셔너의 푸시 클러치(1)로서,
- 제1 샤프트(10), 제2 샤프트(20) 및 커플링 부분(30)
을 가지며,
- 상기 커플링 부분(30)은 축 방향을 정하는 종축(X)으로 상기 제1 샤프트(10)와 제2 샤프트(20) 사이에 배치되고,
- 상기 커플링 부분(30)은 적어도 하나의 커플링 핑거(40)를 가지며, 이는 제1 샤프트(10)의 제1 리세스(15)에 맞물려 토크(M)를 전달하고 전달될 토크(M2)가 초과된 때에는 스프링력에 대항하여 축 방향으로 제1 샤프트(10)의 제1 리세스(15)로부터 제2 샤프트(20)의 제2 리세스(25) 내로 이동하는 것을 특징으로 하는 푸시 클러치(1), 특히 벨트 텐셔너의 푸시 클러치(1).
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 커플링 핑거(40)는 스프링 바(35)에 의해 커플링 부분(30)에 연결되는 것을 특징으로 하는 푸시 클러치(1).
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스프링 바(35)는 원형 또는 나선형으로 형성되고 상기 커플링 핑거(40)가 배치되는 자유 단부 영역(36)을 갖는 것을 특징으로 하는 푸시 클러치(1).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커플링 핑거(40)는 종축(X)에 대해 거리를 두고 배치되고, 제1 단부 영역(41) 및 제2 단부 영역(42)을 가지며, 상기 제1 단부 영역(41)은 상기 종축(X)으로 상기 제1 샤프트(10)를 향하는 쪽에서 상기 커플링 부분(30)으로부터 돌출되고, 상기 제2 단부 영역(42)은 상기 종축(X)으로 상기 제2 샤프트(20)를 향하는 쪽에서 상기 커플링 부분(30)으로부터 돌출되는 것을 특징으로 하는 푸시 클러치(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 샤프트(10)와 제2 샤프트(20) 사이의 거리(A)는 상기 커플링 핑거(40)의 길이(L)보다 작은 것을 특징으로 하는 푸시 클러치(1).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커플링 핑거(40)가 원뿔형 또는 쐐기형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 푸시 클러치(1).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 리세스(15) 및/또는 제2 리세스(25)는 적어도 하나의 접촉면(16, 26)을 가지며, 상기 접촉면(16, 26)은 토크(M)가 전달될 때 축 방향으로 배향된 힘을 상기 커플링 핑거(40)에 인가하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 푸시 클러치(1).
제7항에 있어서,
상기 적어도 하나의 접촉면(16, 26)은 축 방향으로 점차 가늘어지는 쐐기면(17, 27)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 푸시 클러치(1).
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 적어도 하나의 접촉면(16, 26)은 평면(E)에 놓이며, 이 평면은 상기 종축(X)이 놓이는 평면에 대해 일정 각도(α)로 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 푸시 클러치(1).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커플링 부분(30)은 상기 종축(X) 주위에 복수의 커플링 핑거(40)를 가지며, 이들 커플링 핑거는 바람직하게는 상기 종축(X) 주위에 원주 대칭으로 배열되는 것을 특징으로 하는 푸시 클러치(1).
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 샤프트(10) 및 제2 샤프트(20)는 복수의 리세스(15, 25)를 가지며, 이들 리세스는 바람직하게는 상기 종축(X) 주위에 원주 대칭으로 배열되는 것을 특징으로 하는 푸시 클러치(1).
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 샤프트(10) 및/또는 제2 샤프트(20)는 기어휠을 갖는 것을 특징으로 하는 푸시 클러치(1).
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커플링 부분(30)은 구동 샤프트(60)에 작동적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 푸시 클러치(1).
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 샤프트(10) 및/또는 제2 샤프트(20)는 상기 구동 샤프트(60)에 회전 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 푸시 클러치(1).
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 푸시 클러치(1)를 갖는 벨트 텐셔너(2).