KR960011632B1

KR960011632B1 - 구름접촉 베어링 클러치

Info

Publication number: KR960011632B1
Application number: KR1019920701716A
Authority: KR
Inventors: 노부오 다까다
Original assignee: 노부오 다까다
Priority date: 1990-11-21
Filing date: 1991-10-16
Publication date: 1996-08-24
Also published as: JPH04185920A; EP0511390A4; AU651385B2; AU8713991A; US5328012A; EP0511390A1; WO1992009820A1; CA2074259A1; JP2938966B2; KR920704033A

Abstract

내용없음.

Description

[발명의 명칭]

구름접촉 베어링 클러치

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명 실시예의 구름접촉 베어링 클러치의 사시도.

제2도는 그 로울러 및 내륜부분의 사시도.

제3도 내지 제5도는 그 궤도면형상을 구하기 위한 설명도.

제6도 및 제7도는 별도의 실시예의 단면도이다.

[발명의 상세한 설명]

[산업상의 이용분야]

본 발명은 한쪽방향으로만 회전이 자유로운 일방클러치로서 작동하는 구름접촉 베어링 클러치에 관한 것이다.

[종래의 기술]

종래 사용되고 있는 일방클러치는 예컨대 제8도에 도시한 바와 같이, 내륜(1)과 외륜(2)과의 사이의 궤도면에 원통형상의 로울러(3)를 일렬로 배열하고, 외륜(2)의 퀘도면을 톱모양 캠형상으로 하여, 역회전시에는 원통로울러(3)가 캠면(2c)으로 맞물림되게 함으로써 클러치연결시키는 것이나, 내외륜 양 궤도면을 원통면으로 하고 원통로울러 대신에 캠형상 스프래그를 배치하여 역회전시 각각의 스프래그에 스프링전압을 작용시켜 맞물리도록 한 것이 일반적이다.

이들에 있어서 클러치된 경우에는 반경방향으로 진원이 아닌 캠형상부분(2c)에 로울러(3)를 맞물리게 하여, 자유회전시 로울러(3)를 미끄러지게 하는 동작이 된다. 그런데 스러스트각(α)은 마찰각도보다 작지 않으면 안되므로, 스프래그로울러(3)의 피치(p) 이내에서 캠이 형성되어야 하기 때문에 캠높이에는 한계가 있고, 로울러(3)가 캠부(3c)를 타고넘어 클러치를 파손시킬 우려가 있다.

또 클러치력에 있어서, 이와 같은 종래의 클러치에서는 합체된 로울러 또는 스프래그를 캠면에 편차가 없이 균일하게 맞물리게 할 필요가 있으나, 평면상의 치수정밀도, 로울러를 클러치 방향으로 예압하는 스프링압의 균일화 등에는 한계가 있기 때문에, 균일한 클러치력을 얻기가 곤란하다.

한편, 클러치조작시의 전달토오크와 관련하여, 전달토오크에 비례하는 면압을 발생시켜 이 면압을 허용치내에서 안정시킬 필요가 있으나, 이를 위해서는 모든 로울러가 동시에 클러치조작에 참여하고, 이에 의해 발생되는 쐐기힘이 전체로울러에서 동일하게 증감되지 않으면 안된다.

그러나 초기 각 단체(單體)의 정밀도 및 조립후 베어링에 의해 유지되는 로울러와 클러치면과의 관계치수 균일화의 점에 있어서나, 개개의 캠형상정밀도, 내외륜의 내압, 외압에 따르는 변형 혹은 마모의 발생 등으로 인해 허용면압의 유지는 곤란한 문제가 된다.

특히 자유회전시에는 별도로 설치된 베어링에 의해 축지지되고 캠면이 미끄럼마찰되는 이러한 종류의 클러치의 기본적인 구조상의 특성으로 인하여, 궤도면 및 스프래그 로울러의 마모대책은 문제가 된다.

또한 종래의 일방클러치에서는 캠형상을 형성하는 부분이 있기 때문에, 재질, 열처리 및 가공정밀도에 있어서 각종 제작상의 제약이 생겨 허용면압의 설계시 헤르쯔응력의 계산에 있어서 부적절한 제 계수값의 선택이 피할 수 없는 문제가 된다.

이와 같은 문제를 해결하는 일방클러치로서, 원추형 로울러베어링 형상으로 형성된 내륜와 외륜 사이에 스프래그로서 이동하는 횐전체(로울러)를 궤도면 모선에 대하여 경사지게 배열설치하고, 한쪽방향으로만 자유회전을 시키는 동시에, 역회전시에는 클러치 상태가 되도록 하는 형식의 일방클러치가 있다(일본국 특공소 58-52092호 공보 참조).

그러나 이 일방클러치에서는, 내,외륜이 함께 원추형 로울러베어링 형상 즉 원추면을 형성하고 있기 때문에, 내륜궤도면 또는 외륜궤도면의 어느 한쪽에는 회전체를 선접촉시킬 수 있으나, 양 궤도면에 동시에 회전체를 선접촉시킬 수 없고, 회전체의 회전이 불안정하게 되는 동시에 선접촉되지 않은 쪽의 면압이 매우 큰 값이 된다.

[발명의 해결하려고 하는 과제]

본 발명은 종래기술에 있어서는 상기 문제를 해결하고자 하는 것으로, 특허청구의 범위 제1항 및 제2항에 기재된 발명은 구름접촉 베어링으로서의 미끄럼 자유회전을 얻을 수 있고, 정격하중이 크며 수명이 길고 단시간에 ON-OFF를 반복하여도 클러치로서의 안정된 동작을 할 수 있으며, 지지베어링을 필요로 하지 않는 구름접촉 베어링 클러치의 제공을 과제로 하며, 청구범위 제3항의 발명은 상기한 바에 부가하여 다시 자유회전시의 성능이 향상된 구름접촉 베어링 클러치의 제공을 과제로 하며, 청구범위 제4항의 발명은 상기 청구범위 제1항 내지 제3항의 발명의 과제에 부가하여, 축방향이동이 허용되지 않는 입출력 시스템에 적용할 수 있는 구름접촉 베어링 클러치의 제공을 과제로 한다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 청구범위 제1항의 발명에서 안쪽 회전체와 바깥쪽 회전체 및 중간 회전체와 가압수단을 가지며, 상기 안쪽 회전체는 한쪽축선을 중심으로 단엽(單葉) 회전 쌍곡면을 이루는 안쪽 궤도면을 구비하며, 상기 바깥쪽 회전체는 상기 축선과 동일한 축선을 중심으로 단엽회전쌍곡면을 이루는 바깥쪽 궤도면을 구비하고, 상기 안쪽 궤도면과 상기 바깥쪽 궤도면은 서로 대향하여 궤도를 형성하고, 상기 중간 회전체는 구름접촉이 원통형상이며, 상기 궤도에 있어서 이 중간 회전체의 중심축을 상기 축선을 포함하는 단면으로부터 일정각도 경사시켜 상기 궤도의 원주방향으로 복수개 배열설치하고, 이 중간 회전체의 표면은 상기 안쪽 궤도면과 상기 바깥쪽 궤도면에 선형으로 접촉하고 상기 가압수단은 상기 안쪽 회전체 또는 상기 바깥쪽 회전체중 어느 한쪽을 상기 축선방향으로 상기 궤도의 간격을 좁히는 방향으로 가압하고, 상기 안쪽 회전체와 상기 바깥쪽 회전체는 상기 축선방향에 있어서 각각 반대바향쪽으로 상기 중간 회전체의 상기 축선 방향의 이동을 정지시키는 환형부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하며, 청구범위 제2항에서 발명에서 상기한 바에 부가하여 상기 중간 회전체는 원통형상이기 보다는 길이방향으로 대칭되는 드럼형상이며, 이 중간 회전체의 표면은 이 중간 회전체의 중심축을 중심으로 한 단엽회전쌍곡면인 것을 특징으로 하며, 청구범위 제3항의 발명에서 상기 청구범위 제1항 또는 제2항의 특징에 부가하여 상기 중간 회전체는 상기 중심축방향으로 복수로 분할되어 있는 것을 특징으로 하며, 청구범위 제4항의 발명에서 상기 청구범위 제1항 내지 제3항의 특징에 부가하여 토오크를 전달하기 위한 입출력 회전체를 구비하고, 이 입출력 회전체는 상기 바깥쪽 회전체의 한쪽끝측인 상기 안쪽 회전체의 한쪽끝 측면상에 안쪽 회전체로부터 베어링을 통하여 이 안쪽 회전체에 대하여 축방향상의 일정위치에서 상대적으로 회전이 자유롭게 부착되고 상기 바깥쪽 회전체와의 사이에서 토코를 전달하는 토오크 전달수단에 의해 이 바깥쪽 회전체와 결합되어 있으며, 상기 가압수단은 상기 입출력 회전체와 상기 베어링 회전체와의 사이에 설정되어, 이 베어링 회전체를 상기 축선방향으로 상기 궤도의 간격을 좁히는 방향으로 가압하는 것을 특징으로 하고, 이에 부가하여 이 입출력 회전체는 상기 회전체의 한쪽끝측인 상기 바깥쪽 회전체의 한쪽끝측내에 바깥쪽 회전체로부터 베어링을 통하여 이 바깥쪽 회전체에 대하여 축방향상의 일정위치에서 상대적으로 회전이 자유롭게 부착되고 상기 안쪽 회전체와의 사이에 토오크를 전달하는 토오크 전달수단에 의해 이 안쪽 회전체와 결합되어 있으며, 상기 가압수단은 상기 입출력 회전체와 상기 안쪽 회전체와의 사이에 설정되어, 이 안쪽 회전체를 상기 축선방향으로 상기 궤도의 간격을 좁히는 방향으로 가압하는 것을 특징으로 한다.

[작용]

청구범위 제1항 제2항의 발명에 있어서, 안쪽 궤도면과 바깥쪽 궤도면은 공히 단엽회전쌍곡면이므로, 이들로 형성되는 궤도는 그 반경이 한쪽끝 측면으로부터 다른쪽끝 측면을 향하여 커진다.

그리고 이 중에서 중간 회전체가 축선단면에 대하여 경사지게 설치되므로, 자유회전체에서 안쪽 회전체(내륜) 또는 바깥쪽 회전체(외륜)가 회전하면, 중간 회전체는 양 궤도면으로 안내되어서 선접촉을 유지하면서 그 위를 회전하는 동시에, 축선방향으로도 진행하려고 한다.

그러나 안쪽 궤도면과 바깥쪽 궤도면에서는 축선방향으로의 중간 회전체 진행방향이 서로 반대방향이므로, 결과적으로 내륜과 외륜은 중간 회전체를 통하여 축선방향으로 서로 분리시키려는 힘을 받는다.

이 경우 내륜 또는 외륜은 중간 회전체를 안쪽 궤도면상에서 궤도반경이 작은 방향으로 진행되도록 회전하므로, 상기 분리력은 내륜을 궤도반경이 큰 방향으로 이동시켜 외륜을 궤도반경이 작은 방향으로 이동하게 하는 힘이 되며, 내외륜간에는 항상 궤도간격을 넓히려고 하는 작용이 발생하게 된다.

한편 가압수단은 내륜 또는 외륜의 어느 한쪽을 궤도간격을 좁히는 방향으로 가압하므로, 상기 분리력에 의해 반경방향으로 서로 대향하는 내륜과 외륜이 분리되는 일없이 내외륜은 분리력을 받으면서 반대방향으로부터 가압력을 받아 중간 회전체로부터 부상하여 자유롭게 회전한다.

다음에 내륜 또는 외륜이 클러치 방향으로 회전하면, 내륜 또는 외륜은 가압수단에 의해 궤도간격을 좁히는 방향으로 힘을 받을 뿐만 아니라, 중간 회전체가 상기 한 바와 반대방향으로 이동하여 내륜 또는 외륜의 궤도간격이 좁아지도록 축방향으로 이동하게 되므로, 중간 회전체가 내외륜간에서 스프래그로 작용하고 곧바로 클러치 작용을 일으킨다.

이 결과, 중간 회전체와 내외궤도면 사이의 선접촉에 의해 하중분포가 균일하게 되고, 자유회전시에는 구름접촉 베어링으로서 양호하게 작동하며 역회전시에는 회전체의 쐐기효과에 의해 충분한 클러치력이 발생하게 된다.

그리고 중간 회전체에는 자동조심력(自動調心力)이 작용하여 클러치의 변형, 마모 치수 정밀도 등의 제조건 변화에 대하여도 균일한 하중분포가 확보된다.

다음에 중간 회전체는 내륜에 대해서는 블록부끼리 접촉되고 외륜에 대해서는 블록부와 오목부가 접촉되므로, 축방향에 대해서는 접촉면적이 작아지는 블록부끼리 접촉면으로, 즉 내륜쪽으로 안내되어서 경사에 따라 축방향으로도 이동하게 된다.

이 때문에 먼저 자유회전시에 중간 회전체의 궤도로부터의 이탈을 방지하기 위하여 한쪽끝에 중간 회전체의 이동을 정지시키는 환형부재가 설치된다.

그리고 역회전 클러치시에 있어서는, 클러치되어 있으므로 통상의 사용에 있어서는 중간 회전체가 궤도면으로부터 이탈되는 일이 없으나, 빈번하게 정회전-역회전을 반복하고, 중간 회전체가 정회전시 자유회전하면서 축방향으로 충분히 진행하기전에 내륜 또는 외륜을 역회전되게 하는 경우에는, 클러치될 때의 중간 회전체의 위치가 차츰 역회전시에 있어서의 축방향으로 진행하게 된다. 이 때문에 상기 한쪽끝과 반대방향쪽으로부터 중간 회전체의 축방향 이동을 정지시키기 위한 환형부재가 설치되어 있다.

청구범위 제3항의 발명에 있어서는, 중간 회전체를 축심방향으로 복수개 설치함으로써 스큐성(skewness)이 향상되어 구름접촉저항도 감소된다.

청구범위 제4항의 발명은, 청구범위 제1항 내지 제3항의 발명의 작용에 부가하여 각각 안쪽 또는 바깥쪽 회전체에 대하여 축방향의 일정위치에서 회전이 자유로운 입출력 회전체를 설치하고, 이 입출력 회전체와 축방향으로 이동가능한 각각의 바깥쪽 또는 안쪽 회전체와의 사이에 토오크 전달수단을 설정하므로, 입력측 및 출력측을 축방향상의 변위없이 결합시킬 수 있다.

[실시예]

이하에 본 발명의 상세를 도면에 예시하는 실시예에 의거하여 설명한다.

안쪽 회전체의 1예인 내륜(1), 키이(5)에 의해 축방향으로 이동가능하게 축(4)상에 부착되고, 이에 대향하여 설치되는 바깥족 회전체의 1예인 외륜(2)과의 사이에서 궤도(9)를 형성하고 있다.

중간 회전체의 1예인 로울러(3)는 제2도에 도시한 바와같이, 한쪽축선인 내륜(1)의 중심축(6)을 포함하는 면에 대해여 각도(β), 예컨대 15°정도 경사져 궤도(9)내에 다수 배열설치된다.

내륜(1)은 가압수단의 1예인 접시스프링(7), 스프링받이링(8) 및 스러스트 베어링(13)을 통하여 외륜(2)에 의해 궤도(9)의 간격을 좁히는 방향(도면에 있어서 우측에서 좌측방향)으로 가압된다.

또 내륜(1)에는 로울러(3)의 축방향 이동을 정지시키는 환형부재의 1예인 플랜지(1)가 접시스프링(7)에 의한 가압방향상으로 끝부분에 설치되어 있다. 이와 같은 구성에 의해 자유회전(도면에서 축(4) 및 내륜(1)이 우측끝에서 볼 때 시계방향으로 회전)시에는, 로울러(3)는 내륜(1)에 의해 안내되어 반시계방향으로 회전하고, 축방향 고정된 외륜궤도면(2a)에 의해 간격을 넓힌다. 즉, 내륜(1)과 외륜(2)과의 사이에는 로울러(3)를 통하여 테이퍼 나사의 작용이 발생하고, 나사가 진행되는 원리로 외륜(2)에 대하여 내륜(1)이 우측으로 진행하여, 궤도(9)의 간격이 넓어진다. 이 결과 로울러(3)가 궤도내에서 쐐기작용을 함이 없이 내륜의 자유회전이 달성된다. 이 경우, 로울러(3)가 내륜(1)을 진행시켜 내륜(1)으로부터 도면의 좌측으로 벗겨지는 일이 없도록, 한쪽편으로부터 로울러(3)의 이동을 정지시키는 환형부재의 하나로서 플랜지(10)가 내륜(1) 끝부분에 구비되어 있다.

반면 역회전시(도면에서 축(4)이 우측에서 볼 때 반시계 방향으로 회전)에는 상기한 바와 반대의 동작이 되며, 로울러(3)는 시계방향으로 회전하여 내륜(1)을 전진시키기 않고 좌측으로 후퇴시키는 작용을 하고, 접시스프링(7)에 의한 예압력이 작용하여 내륜(1)이 도면의 좌측으로 이동하므로 궤도(9)의 간격이 좁아져, 궤도(9)내에 로울러(3)가 잠금되어 쐐기력이 발생하고 역회전과 동시에 내륜(1)과 외륜(2)는 클러치연결된다.

이 경우 자유회전측으로 충분히 회전한 후에 클러치측으로 역회전하게 되는 사용상태에 있어서, 내륜(1)은 도면의 우측으로 진행하여 로울러(3)가 플랜지(10)에 접촉하여 안내되면서 회전하게 되므로, 역회전시에 로울러(3)가 내륜(1)을 도면의 좌측으로 진행시켜 궤도(9)의 간격을 좁혀서 클러치연결할 때에는, 로울러(3)가 내륜(1)상에서 진행하여 내륜 우측끝에서 튀어나오는 일은 없다. 그러나 정회전, 역회전을 빈번하게 반복하는 것과 같은 사용을 하는 경우에는, 정회전시에 로울러(3)가 내륜(1)의 플랜지(10)에 접촉하게 되는 위치에 오기전에 역회전하므로, 역회전시의 내륜(1)에 대한 로울러(3) 위치가 차츰 우측으로 진행하여, 로울러(3)가 내륜(1)상으로부터 우측으로 튀어나오는 것과 같은 결함이 발생한다. 이 때문에 이와 같은 로울러(3)의 이동을 정지시키기 위한 환형부재로서의 링(12)이 플랜지(10)의 반대쪽에도 설치되어 있다.

또한 외륜(2)의 도면 우측끝쪽 예압부분(2b)을 본체부분(2)과 결합시켜 구성하거나, 2개의 구름접촉 베어링 클러치를 축(4)상에 대향배치시켜 복수열 이상으로 사용할 수도 있다.

또 제1도의 실시예에서는 내륜(1)을 이동가능하게 하여 접시스프링(7)에 의해 가압하고 있으나, 내륜(1)은 축방향으로 움직이지 않고 외륜(2)을 이동가능하게 하여 가압하도록 구성할 수도 있다.

또한 스프링받이 링(8)부분을 스러스트 베어링으로 하면 자유회전시의 성능을 향상시킬 수 있다.

제2도에 있어서 로울러(3)는 내륜(1)상에서 중심축(6)을 포함하는 단면으로부터 각도(β)만큼 기울어져 배열되고, 각 로울러는 리테이너(11)에 의해 각각의 위치가 유지되며, 서로 접촉하지 않도록 되어 있다. 이와 같이 하면, 서로 동일방향으로 자전하는 인접된 로울러끼리 서로 반대방향의 접선속도로 충돌하는 일이 없고, 로울러(3)의 자전, 공전이 원활하게 된다.

다음에 로울러(3)와 내륜(1) 및 외륜(2)이 선접촉하기 위하여 필요하게 되는 내외륜 궤도면(1a,2a)의 형상에 대하여 설명한다.

제3도 내지 제5도는 이것을 구하기 위한 설명도이며, 로울러(3)가 원통로울러인 경우를 도시한다.

먼저 제3도는 X-Y-Z 좌표에 있어서 로울러(3)를 그 중심축(3a)이 Y축상 원점(0)으로부터 걸(F)의 위치에서 Y축을 통과하여 X-Z 평면에 평행으로 X-Y 평면에 대하여 각도 β만큼만 경사시킨 상태를 도시하는 사시도이다. 이 경우, X축은 내외륜(1,2)공통의 중심축(6)을 나타낸다. 그리고 외륜(3)의 단면(3b)은 로울러(3)를 X축상 임의의 거리(X)의 위치에서 Y-X 평면에 평행한 면에서 절단한 단면을 나타내며, 점(Uc,U'c)은 각각 그 면의 로울러(3)의 중심(Pc)으로부터 X축 및 X-Z 평면으로 내린 수직선의 X축 및 X-Z 평면에서 교차점이다. 이 경우, 우너점(0)과 U'c를 통과하는 선(3a')은 로우러의 중심축(3a)을 X-Z 평면에 투영한 선이 되며 X축하고는 각도(β)를 이룬다.

본 도면으로 명백한 바와 같이

이므로, X축인 중심축(6)으로부터 로울러(3)의 중심(Pc)까지의 거리를로 하면

yc²=F²+(x tan β)²따라서

식(1)은 쌍곡선을 나타내는 식이므로, 로울러(3)의 축심, 즉 내외륜(1,2)에서 형성되는 궤도의 중심선은 중심축(6)에 대하여 쌍곡선이다.

제4도는 상기와 같이 배치된 로울러(3)에 대하여 내외륜(1,2)이 접촉하는 상태를 설명하기 위한 도면이다.

상기의 로울러(3) 중심적(Pc)을 통과하여 로울러(3)의 축심(3a)에 직각인 면과 X축과의 교차점을 Q로 한다. 이 Q점을 중심으로 하여 로울러(3)에 내접 및 외접하는 볼(Si 및 So)을 고려하면(제4도에서는 외접하는 볼(So)을 도시), 로울러(3)와 볼(Si 및 So)과의 접점(Pi,Po)은 수직선상에 있게 되고, Pc점으로부터 각각 로울러(3)의 반경(r)만큼 떨어진 위치가 된다. 따라서로 하면, 볼(Si,So)의 반경은 각각 R-r, R+r가 된다.

점(Pi 및 Po)을 통과하여 Y-Z면에 평행한 면과 X축과의 교차점을 각각 Ui 및 Uo로 하면(제5도 참조),및는 각각 점(Pi) 및 점(Po)으로부터 X축까지의 거리를 나타내며, 원점(0)으로부터의 거리(및)는 각각 점(Pi) 및 점(Po)의 X축상의 좌표를 표시하는 것이 된다.

따라서,,,,로 하면 xi와 yi 및 xo와 yo의 관계가 식 F(xi,Yi) 및 F(xo,yo)가 각각 내외륜의 궤도면(1a,2a)의 곡면형상을 나타내는 식이 된다.

제5도는 이 관계를 구하기 위한 관련부분의 확대도이다.

R을 나타내는는, 축(3a)에 직각이며 또한 점(U'c)은 점(Pc)으로부터 X-Z면에서의 수직선이 동일면과 교차되는 점이므로,는 축(3a')과 직각을 이룬다. 따라서

다음에 ∠QPcUc=ø로 하면, △QPcUc는 직각삼각형이므로

이 된다. 한편, PcPi=PcPo=r이고 또한 △QPiUi 및 △QPoUo는 공히 △QPcUc와 닯은 꼴이므로

이 된다. 그리고 이들 식으로부터 관계식 F(xi,yi), F(xo,yo)는,

이 된다. 이들 식은, 내외륜 궤도면(1a,2a)의 곡면형상을 나타내는 식이나, 2차곡면 이상의 특성을 나타낼 수 없다. 여기서(xi-x)와 (yi-i) 및 (xo-x)와 (yo-yc)의 각각 비율을 구하면, 식(2) 내지 (5)로부터

yc와의 관계는 (1)식으로부터 쌍곡선이며, 또한 상기 식에서 tan²β는 정수이므로 Xi와 yi와의 관계 및 xo와 yo와의 관계는 쌍곡선이며, 따라서 내외륜 궤도면(1a,2a)은 공통의 중심축(6)을 중심으로 한 단엽회전쌍곡면이다.

예컨대 내외륜 궤도를 각각 쌍곡선의 식

로 하고, F=9, r=1.5, β=15°로 하여 실제로 계산하면 ai, bi, ao, bo의 값으로 각각 7.5, 30.1, 10.5, 5.37이 되며, 내외륜궤도면은 단엽회전쌍곡면으로서 부여된다.

이상 로울러(3)가 원통로울러인 경우 위 내외륜이 궤도형상에 대하여 설명하였으나, 로울러(3)를 원통형상에서 단엽회전쌍곡면이 되는 길이방향로 대칭인 드럼형으로 대체할 수 있다. 이 경우에는 내외륜궤도면(1a,2a)이 공히 단엽회전 쌍곡면이 된다.

또한 이상의 실시예의 구름접촉 베어링 클러치에서는, 로울러(3)를 일체의 것으로 하고 있으나, 이것을 축방향으로 복수의 것으로 분할할 수 있다. 이와 같이 하면 자유회전시의 성능이 더욱 향상된다. 즉 구름접촉저항이 감소되고, 스큐성이 양호해지며 정렬이나 가공정밀도에 있어서의 적응성이 증가한다.

제6도 및 제7도는 입출력측이 축방향으로 이동하지 않는 상태에서 사용할 수 있는 구름접촉 베어링 클러치의 실시예를 예시한다.

내륜(1)과 외륜(2)의 사이는 궤도(9)로 되어 있어서 원통로울러(3)가 궤도(9)내에서 리테이너(11)에 의해 유지된다.

외륜(2)의 한쪽끝측인 내륜(1)과 한쪽끝측상에는, 축받이인 스러스트 베어링(13)을 통하여 토오크를 전달하는 입출력 회전체의 1예인 하우징(14)이 설치되어 있다. 하우징(14)은 스러스트 베어링(13)에 의해 내륜(1)에 대한 축방향위치가 일정하게 유지되어 회전자유롭게 부착되어 있다. 또 하우징(14)은 토오크전달핀(15)(제6도), 인벌류트 스플라인(16)(제7도) 또는 볼 스플라인(도시하지 않음)등의 토오크 전달수단에 의해 외륜(2)과 일체로 회전하도록 결합되어 있다. 가압수단으로의 예압스프링은 코일스프링 또는 접시스프링(7)은, 하우징(14)과 외륜(2)과의 사이에 설치되어 외륜(2)에 예압력을 가한다.

이와 같은 구조로 하면 내륜(1) 또는 하우징(14)을 각각 입력측 또는 출력측으로서 사용하는 경우에 있어서, 입력측 및 출력측의 축방향변위가 허용되지 않는 경우에 대해서도 구름접촉 베어링 클러치로서 사용할수가 있고, 범용성이 있도록 할 수가 있다.

제6도 및 제7도에서는 외륜측에는 하우징을 설치한 예에 대하여 예시하였으나, 입출력 회전체를 내륜(1)의 토오크를 전달하도록 결합할 수도 있다.

이상과 같이 본 발명의 구름접촉 베어링 클러치에서는, 로울러(3)를 내외륜의 축선(6)을 포함하는 면에 대하여 최초부터 경사지게 하고, 내외륜의 상대회전시에는 로울러(3)가 양 궤도면(1a,2a)에 대하여 안정된 선접촉을 유지하여 자전하면서 내외륜에 대하여 공전하므로 양호한 하중분포가 얻어진다. 그리고 이 경우 로울러(3)에 치수오차가 있거나 출발시의 접시스프링(7)에 의한 예압력에 차가 있어도, 로울러(3)는 스스로 경사를 변화시킬 수 있으므로 각각의 로울러가 전부 하중의 지지에 참여되게 되며, 자동적으로 균일한 하중 분포가 달성된다. 따라서 본 클러치에서는 일반적인 가공정밀도로 제작하면 계산할대로 하중을 얻을 수 있고, 균일한 클러치 조작을 행하게 된다.

또 로울러(3)는 자전, 공전에 의해 자유회전시에는 베어링의 전동체로서의 작용을 하며, 역회전 클러치조작시에는 가압수단의 작용과 로울러의 자동조심작용에 의해 모든 로울러가 바로 클러치작용을 하므로, 내외륜궤도의 변형이나 로울러 또는 궤도면에 마모가 발생하여도, 내륜(1) 혹은 외륜(2) 또는 로울러(3)가 축방향으로 변위하는 것만으로, 클러치 작용에는 하등 영향을 미치지 않는다. 따라서 내외압에 대한 강성을 확보하기 위하여 내외륜의 두께압을 특별히 증가시키거나, 마모에 대하여 특별한 고려를 할 필요는 없으며 클러치를 경량이면 콤팩트한 구조를 할 수 있다.

그 위에 본 구름접촉 베어링 클러치에서는, 로울러의 반경방향 단면이 일반의 로울러 베어링의 경우와 동일하게 모두 원으로 형성되어 있으므로, 허용면압의 계산에 있어서도 베어링과 같은 계산식 및 게신상의 제계수를 사용할 수 있다.

[발명의 효과]

이상과 같이 본 발명에 의하면, 청구범위 제1항 또는 제2항의 발명에 있어서 자유회전시의 구름접촉 베어링으로서의 작용, 역회전시의 클러치작용 및 이 사이의 회전체의 자동중심작용에 의해 특별히 가공정밀도를 높이지 않아도, 또 외부압력이나 마모등의 제외적 조건의 변화가 있어도 균일한 하중분포를 달성할 수 있고, 정력하중이 크며 수명이 길고 원활한 자유회전에 의한 안정된 동작을 얻을 수 있는 클러치연결을 할수 있다. 또 클러치 자체가 베어링으로서 사용되므로 축에 별도의 베어링을 설치할 필요가 없다. 그 위에 축선방향 어느 쪽으로도 중간 회전체의 축선방향의 이동을 정지시키는 환형부재를 설정함으로써, 자유회전 및 자유회전/역회전 클러치의 반복운전도 가능하게 되어 있다.

청구범위 제3항의 발명에 있어서는 상기에 부가하여 중간 회전체를 축방향으로 분할하므로, 자동조심성이 양호하게 됨으로써 자유회전시의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

청구범위 제4항의 발명에 있어서는 상기 청구범위 제1항 또는 제3항의 발명효과에 부가하여 입출력 회전체가 입력측 또는 출력측이 되는 안쪽 회전체 또는 바깥쪽 회전체에 대하여 축방향으로 변위하지 않으므로, 입출력측의 축방향 변위가 허용되지 않는 경우에도 구름접촉 베어링클러치로서 사용할 수 있고, 그 범용성이 향상된다.

Claims

안쪽 회전체와 바깥쪽 회전체 및 중간 회전체와 가압수단을 가지며, 상기 안쪽 회전체는 한쪽 축선을 중심으로 단엽회전쌍곡면을 이루는 안쪽 궤도면을 구비하고, 상기 바깥쪽 회전체는 상기 축선과 동일한 축선을 중심으로 단엽회전쌍곡면을 이루 바깥쪽 궤도면을 구비하여, 상기 안쪽 궤도면과 상기 바깥쪽 궤도면이 서로 대향하여 궤도를 형성하고, 상기 중간 회전체는 구름접촉이 원통형상이며, 상기 궤도에 있어서 이 중간 회전체의 중심축을 상기 축선을 포함하는 단면으로부터 일정각도 경사시켜 상기 궤도의 원둘레 방향으로 복수개를 배열설치하고, 이 중간 회전체표면은 상기 안쪽 궤도면과 상기 바깥쪽 궤도면에 선형으로 접촉하고, 상기 가압수단은 상기 안쪽 회전체 또는 상기 바깥쪽 회전체중 어느 한쪽을 상기 축선방향으로 상기 궤도의 간격을 좁히는 방향으로 가압하고, 상기 안쪽 회전체와 상기 바같쪽 회전체는 상기 축선방향에 있어서 각각 반대방향쪽으로 상기 중간 회전체의 상기 축선방향의 이동을 정지시키는 환형부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 구름접촉 베어링 클러치.
제1항에 있어서, 상기 중간 회전체는 원통형상인 것에 반하여, 길이방향으로 대칭인 드럼형이며, 이 중간 회전체의 표면은 이 중간 회전체의 중심축을 중심으로한 단엽회전쌍곡면인 것을 특징으로 하는 구름접촉 베어링 클러치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중간 회전체는 상기 중심축방향으로 복수로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 구름접촉 베어링 클러치.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 토오크를 전달하기 위한 입출력 회전체를 구비하고, 이 입출력 회전체는 상기 바깥쪽 회전체의 한쪽끝측인 상기 안쪽 회전체의 한쪽끝측면상에 안쪽 회전체로부터 베어링을 통하여 이 안쪽 회전체에 대하여 축방향상의 일정위치에서 상대적으로 회전이 자유롭게 부착되고 상기 바깥쪽 회전체와의 사이에서 토오크를 전달하는 토오크전달수단에 의해 이 바깥쪽 회전체와 결합되어 있으며, 상기 가압수단은 상기 입출력 회전체와 상기 바깥쪽 회전체와의 사이에 설정되고, 이 바깥쪽 회전체를 상기 축선방향으로 상기 궤도의 간격을 좁히는 방향으로 가압하는 것을 특징으로 하는 구름접촉 베어링 클러치.