KR20220086659A - 프리휠링 요소 - Google Patents

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KR20220086659A
KR20220086659A KR1020227017391A KR20227017391A KR20220086659A KR 20220086659 A KR20220086659 A KR 20220086659A KR 1020227017391 A KR1020227017391 A KR 1020227017391A KR 20227017391 A KR20227017391 A KR 20227017391A KR 20220086659 A KR20220086659 A KR 20220086659A
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만프레드 엘바허
안드레아스 라드케
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파울 뮬러 게엠베하 앤드 코 카게 운테르네멘스베테리군겐
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Abstract

본 발명은 케이지(10), 복수의 클램핑 바디(20), 및 복수의 롤링 바디(30)를 포함하는 프리휠링 요소(1)에 관한 것으로, 각각의 클램핑 바디(20)는 케이지(10)에 형성된 관련 클램핑 바디 포켓(11)에 수용되며, 각각의 롤링 바디(30)는 케이지(10)에 형성된 관련 롤링 바디 포켓(12)에 수용되고, 케이지(10)는 클램핑 바디(20) 및 롤링 바디(30)보다 높은 탄성을 갖는다.

Description

프리휠링 요소
본 발명은 프리휠링 요소에 관한 것이다.
프리휠링 요소는, 예컨대 한 방향에서 억지끼워 맞춤을 통해 토그 전달 및/또는 지지하고, 대향 방향에서 아이들링(idling)을 허용하는 방향성 클러치(directional clutches)에 사용된다. 스프래그 클러치(sprag clutches)의 경우, 스프래그는 억지끼워 맞춤, 즉 마찰 끼워맞춤에 의해 토크를 전달할 때 소위 클램핑 포지션에 위치되며, 아이들링을 허용할 때 소위 프리휠링 포지션에 위치된다.
스프래그에 더하여, 종래의 스프래그 클러치는 특히 스프래그가 포켓에 수용되는 케이지를 갖는다. 이러한 스프래그 클러치는 EP　2　660　488　A1에 개시되어 있다. 종래기술의 스프래그 클러치가 갖는 단점은, 고전적인 프리휠은 임의의 지탱 특성을 갖지 않아서 하중-지탱 능력(load-bearing capacity)이 없기 때문에 추가 장착물이 필요하다는 것이다.
본 발명의 목적은 내부에 통합된 하중-지탱 능력을 갖는 프리휠링 요소를 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 1항의 특징을 갖는 프리휠링 요소에 의해 달성된다. 프리휠의 유리한 실시예들은 종속청구항들에 설명되어 있다.
본 발명에 따른 프리휠링 요소는 케이지, 복수의 스프래그, 및 복수의 롤링 바디를 갖는다. 각각의 스프래그는 케이지에 형성된 각각의 스프래그 포켓에 수용된다. 각각의 롤링 바디는 케이지에 형성된 각각의 롤링 바디 포켓에 수용된다. 케이지는 스프래그 및 롤링 바디 보다 높은 레벨의 탄력성(elasticity)을 갖는다.
롤링 바디의 제공은 하중 지탱 능력이 프리휠링 요소에 통합될 수 있게 한다. 또한 스프래그 및 롤링 바디에 비해 높은 레벨의 탄력성은 케이지가 탄성 요소로서 작용한다는 것을 의미한다. 그 외에 스프링 하중 요소의 형태로 요구되는 금속 스프링이 생략될 수 있다. 또한 특정 레벨의 탄력성을 지닌 케이지 재료를 선택하면 스프래그의 스프링 하중 작용(spring-loading behavior) 및/또는 롤링 바디의 포지션 안정성이 넓은 범위에 걸쳐 조절될 수 있다.
스프래그 및 롤링 바디는 바람직하게는 금속 재료, 특히 강철(steel) 재료로 제조된다. 따라서, 케이지는 금속 재료의 탄력성 보다 큰 레벨의 탄력성을 갖는다. 그러나, 예컨대 세라믹 재료로 만들어진 롤링 바디를 사용하는 것도 가능하다. 이 경우, 케이지는 사용된 금속 및 세라믹 재료보다 큰 레벨의 탄력성을 갖는다.
롤링 바디 포켓 - 따라서 또한 이 롤링 바디 포켓에 수용되는 롤링 바디- 은 바람직하게는 케이지의 원주(circumference)에 걸쳐 등거리 방식으로 분포된다. 이는 원주를 따라 균일한 지지를 달성하고, 그에 상응하여 균일한 방식으로 프리휠의 하중 지탱 능력을 증가시키는 것을 가능하게 한다.
케이지의 원주를 따라 홀수개의 롤링 바디 포켓의 제공이 유리한 것으로 밝혀졌다. 여기서 등거리 방식으로 분포되는 3개, 5개 또는 7개의 롤링 바디 포켓이 제공되는 것이 특히 유리하다. 롤링 바디의 갯수가 많은 것이 하중 지탱 능력이 커지지만, 이는 요소의 프리휠링 특성을 훼손시킨다.
유리한 실시예에서, 롤링 바디는 형태-끼워맞춤 방식으로 롤링 바디 포켓에 수용되며, 특히 래칭 또는 스냅-핏 연결(latching or snap-fit connection) 방식으로 롤링 바디 포켓에 수용된다. 한편으로는, 이는 롤링 바디가 쉽게 설치되고 제거될 수 있게 한다; 다른 한편으로는, 롤링 바디의 신뢰성 있는 장착이 달성될 수 있다; 케이지 재료의 탄력성 특성은, 롤링 바디가 포켓에 래칭 또는 스냅-핏 끼워 맞춤되도록 롤링 바디 포켓이 탄성적으로 확장되게 한다.
유리한 실시예에서, 케이지는 중합체 재료(polymer material), 특히 폴리아미드로 구성된다. 중합체 재료는, 바람직하게는 충전재(filler)를 포함하는데, 특히 섬유 및/또는 볼 형태의 충전재를 포함한다. 유리-섬유 강화 폴리아미드, 특히 바람직하게는 PA　66　GF　25 (25% 유리 섬유 부분(fraction)을 지닌 폴리아미드 66)가 특히 케이지에 적합한 재료이다. 롤링 바디 포켓 및/또는 스프래그 포켓 주위의 케이지 영역과 전체 케이지가 전술한 재료로 구성될 수 있다. 전술한 재료의 사용은 케이지의 특히 유리한 탄성 작용(resilient behavior)을 달성하는 것을 가능하게 한다. 또한 충전재에 대한 기본 중합체 물질의 재료 및/또는 혼합 비율을 선택함에 의해, 케이지의 탄력성 레벨과 탄성 작용을 조정할 수 있다.
본 발명은 도면의 예시적인 실시예를 참조하여 더 설명된다.
본 발명은 내부에 통합된 하중-지탱 능력을 갖는 프리휠링 요소를 제공할 수 있다.
도 1은 프리휠링 요소의 사시도이다.
도 2는 도 1로부터의 프리휠링 요소의 정면도이다.
도 3은 도 2로부터의 프리휠링 요소의 측면도이다.
도 4는 도 3의 단면 A-A를 따라 취한 단면도이다.
도 5는 도 4에 예시된 프리휠링 요소의 설치 상태의 실례를 도시한다.
도면에 도시된 프리휠링 요소(1,freewheeling element)는 기본적으로 환형의 디자인이며, 중합체 재료(예컨대, 25% 유리 섬유 부분을 지닌 폴리아미드 66)로 만들어진 케이지(10,cage)를 갖는다. 복수의 스프래그 포켓(11,sprag pockets)과 총 3개의 롤링 바디 포켓(12,rolling-body pockets)이 케이지(10)에 형성된다. 명확성을 이유로, 도면에서 여러번 나타나는 모든 요소에 별도의 참조부호가 제공되지 않는다. 따라서, 예컨대, 도 4에는 참조부호가 있는 단 하나의 스프래그 포켓(11)이 제공된다. 스프래그 포켓(11)과 롤링 바디 포켓(12)은 케이지(10) 내의 개구 및/또는 구멍을 구성한다. 다시 말해, 케이지(10)는 축방향으로 이어지는 제1 및 제2 크로스피스(13,14,crosspiece) 및 또한 환형 종단 플랜지(15,16,terminating flanges)를 갖는다. 각각의 경우에 2개의 인접한 크로스피스(13,14)와 2개의 종단 플랜지(15,16) 사이의 공간 체적(spatial volume)은 각 경우에 스프래그 포켓(11) 및 롤링 바디 포켓(12)을 형성한다. 크로스피스(13)는 각각 본질적으로 직육면체(cuboidal)이고 프리휠링 요소(1)의 축방향으로 볼록한 단면을 갖는다. 각각의 경우에 복수의 스프래그 포켓(11)은, 프리휠링 요소의 원주방향으로, 2개의 롤링 바디 포켓(12)사이에 배치된다.
각각의 스프래그(20,sprag)는 각각의 스프래그 포켓(11)에 수용된다. 여기서 스프래그(20)와 케이지(10) 사이의 연결은 스냅-핏 연결(snap-fit connection) 형태로 디자인된다. 스프래그(20)는 강철 재료로 제조된다.
각각의 롤링 바디(30,rolling body)는 각각의 롤링 바디 포켓(12)에 수용되며, 여기에서 롤링 바디(30)는 원통형 롤러의 형태로 디자인되고 강철 재료로 제조된다. 여기서 롤링 바디(30) 및 케이지(10) 사이의 연결은 마찬지로 스냅-핏 연결 형태로 디자인된다. 여기서 롤링 바디 포켓(12)은 2개의 측면(겹침)으로부터 롤링 바디(30)를 에워싸거나 둘러싸도록 구현되므로, 롤러 형태의 롤링 바디(30)는 케이지(10) 내에서 유지된다. 동시에, 겹침의 양은, 단순히 수동 힘으로 결합된 케이지 재료의 탄력성 특성이 롤링 바디(30)가 롤링 바디 포켓(12) 내로 클릭/스냅-핏 끼춤되도록 하기 위해, 롤링 바디 포켓이 탄성적으로 확장되도록 하기에 충분할 만큼 충분히 작게 선택된다.
롤링 바디 포켓(12)은 스프래그 포켓(11) 보다 원주방향으로 더 넓게 디자인된다. 다시 말해, 제1 크로스피스(13)는 제2 크로스피스(14)보다 서로 더 작은 거리에 있다.
케이지(10)의 탄력성 레벨 - 특히 크로스피스(13,14)의 탄력성 레벨- 은 스프래그(20) 및 롤링 바디(30)의 탄력성 레벨보다 더 높다. 크로스피스(13,14)의 이러한 더 높은 탄력성 레벨은 특히 스프래그(20) 및 롤링 바디(30)가 제조되는 재료보다 더 높은 탄력성 계수를 갖는 재료로 케이지(10) (또는 적어도 크로스피스(13,14) )가 제조됨에 의해 달성된다.
도 5는 내부의 제1 (완전한)원통형 구성요소(50)와 외부의 제2 중공-원통형 구성요소(60) 사이의 갭(40)에 설치되는 프리휠링 요소(1)의 실례를 도시한다. 여기서 구성요소 50 및 60의 치수 및 형태는 순전히 예시적인 것으로 간주되야 한다. 제1 구성요소(50)는 제2 구성요소(60)에 대해 동축으로 배치된다. 프리휠링 요소(1)는 갭(40) 내에 배치된다. 클램핑 포지션에서, 스프래그(20)는 제1 구성요소(50)및 제2 구성요소(60)와 마찰식 끼워맞춤 연결을 형성한다. 이와 대조적으로, 프리휠링 포지션에서, 스프래그(20)는 제1 구성요소(50)가 제2 구성요소(60)에 대해 회전하도록 허용한다. 각각의 크로스피스(13)는 스프링-하중 표면을 갖는다. 프리휠링 포지션에서, 인접한 스프래그(20)는 이 스프링-하중 표면과 접촉한다. 보다 정확하게는, 프리휠링 포지션에서, 크로스피스(13)의 스프링-하중 표면과 인접한 스프래그(20) 사이에 표면-면적 접촉 및/또는 겹칩(overlap)이 형성된다. 이와 대조적으로, 클램핑 포지션에서, 스프래그(20)는 크로스피스(13)의 스프링-하중 표면(spring-loading surface)과 접촉하지 않는다.
클램핑 포지션 및 프리휠링 포지션 모두에서, 롤링 바디(30)는 제1 구성요소(50) 및 제2 구성요소(60)와 접촉하며 두 구성요소(50,60)의 저마찰 장착을 제공한다. 이러한 방식으로, 프리휠링 요소(1)는 높은 하중-지탱 능력을 가지며, 동시에 방향-의존 클러치(direction-dependent clutch)로써 역할을 할 수 있다.
따라서 도면에 도시된 프리휠링 요소(1)는 케이지(10), 복수의 스프래그(20), 및 복수의 롤링 바디(30)를 갖는다. 스프래그(20) 및 롤링 바디(30)는 래칭 또는 스냅-핏 연결에 의해 각각 스프래그 포켓(11) 및 롤링 바디 포켓(12)에 수용된다. 케이지(10)는 스프래그(20) 및 롤링 바디(30) 보다 더 높은 레벨의 탄력성을 갖는다. 총 3개의 롤링 바디 포켓(12)은 케이지(10)의 원주에 걸쳐 등거리 방식으로 분포된다.
1.프리휠링 요소
10.케이지
11.스프래그 포켓
12.롤링 바디 포켓
13.제1 크로스피스
14.제2 크로스피스
15.제1 종단 플랜지
16.제2 종단 플랜지
20.스프래그
30.롤링 바디
40.갭
50.원통형 구성요소
60.중공-원통형 구성요소

Claims (10)

  1. 프리휠링 요소(1)에 있어서,
    케이지(10),
    복수의 스프래그(20),-여기에서 각각의 스프래그(20)는 케이지(10)에 형성된 각각의 스프래그 포켓(11)에 수용됨- 및
    복수의 롤링 바디(30),-여기에서 각각의 롤링 바디(30)는 케이지(10)에 형성된 각각의 롤링 바디 포켓(12)에 수용됨- 를 포함하며,
    상기 케이지(10)는 스프래그(20) 및 롤링 바디(30) 보다 높은 레벨의 탄력성을 갖는 것을 특징으로 하는 프리휠링 요소.
  2. 제1항에 있어서,
    롤링 바디 포켓(12)은 케이지(10)의 원주를 따라 등거리 방식(equidistant manner)으로 분포되는 것을 특징으로 하는 프리휠링 요소.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    홀수개의 롤링 바디 포켓(12)을 갖는 것을 특징으로 하는 프리휠링 요소.
  4. 제3항에 있어서,
    정확히 3개, 5개 또는 7개의 롤링 바디 포켓(12)이 형성되는 것을 특징으로 하는 프리휠링 요소.
  5. 전술한 항 중 어느 한항에 있어서,
    복수의 스프래그 포켓(11)은 케이지(10)의 원주를 따라 인접한 롤링 바디 포켓(12) 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 프리휠링 요소.
  6. 전술한 항 중 어느 한항에 있어서,
    롤링 바디(30)는 형태 끼워맞춤 방식으로, 특히 래칭 또는 스냅-핏 연결 방식으로 롤링 바디 포켓(12)에 수용되는 것을 특징으로 하는 프리휠링 요소.
  7. 전술한 항 중 어느 한항에 있어서,
    스프래그(20)는 형태 끼워맞춤 방식으로, 특히 래칭 또는 스냅-핏 연결 방식으로 스프래그 포켓(11)에 수용되는 것을 특징으로 하는 프리휠링 요소.
  8. 전술항 항 중 어느 한항에 있어서,
    케이지(10)는 중합체 재료, 특히 폴리아미드로 구성되는 것을 특징으로 하는 프리휠링 요소.
  9. 제8항에 있어서,
    중합체 재료는 충전재를 포함하며, 특히 섬유 및/또는 볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 프리휠링 요소.
  10. 전술항 항 중 어느 한항에 있어서,
    케이지(10)는 유리-섬유 강화 폴리아미드로 구성되며, 특히 PA　66　GF　25로 구성되는 것을 특징으로 하는 프리휠링 요소.
KR1020227017391A 2019-10-29 2020-10-23 프리휠링 요소 KR20220086659A (ko)

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