KR20000062721A - 롤러-타입의 양방향으로 작동하는 일방 클러치 구조체를위한 탄성이 있는 케이지 - Google Patents

Abstract

탄성을 가지는 케이지 부재를 가지는 양방향으로 작동하는 일방 클러치 구조체. 상기 클러치 구조체는 내부,외부 레이스 부재의 사이에 위치되는 복수의 롤러 부재를 구비한다. 탄성을 가지는 케이지 부재가 또한 레이스 부재들 사이에 배치되어 롤러부재를 홀딩하고 클러치 조립체가 결합되었을 때 롤러 부재에 부가되는 부하의 크기를 감소시키도록 작용한다. 싱기 롤러 부재가 상기 케이지 부재의 창에 배치되고 , 일체의 스프링 유사 박판 조각판이 롤러 부재의 한 면의 창에 위치된다. 롤러 부재와 각각의 창 사이의 하나 이상의 홈과 함께 하나 또는 두개의 스프링 유사 부재가 케이지 구조체의 탄성을 위하여 제공된다. 탄성을 가지는 케이지 부재는 클러치 구조체에 적용되는 부하의 크기를 감소시키고, 케이지 장치의 퍼티그 파열과 수명단축을 막아준다. 다른 실시예에서는 일체의 주입 몰딩된 탄성을 가지는 케이지 구조체는 롤러 부재에 편중된 힘을 제공하기 위한 분리된 금속 스프링 부재를 구비한다.

Description

롤러-타입의 양방향으로 작동하는 일방 클러치 구조체를 위한 탄성이 있는 케이지{Compliant Cage for a Rolloer-Type Bi-directional One-Way Clutch Mechanism}

본 발명은 일방 롤러-타입의 클러치 구조체와 그에 사용되는 향상된 탄성이 있는 케이지 장치에 관한 것이다.

통상적으로 일 방향으로 또는 양 방향으로 작동하는 다양한 타입의 일방 롤러 클러치 구조체가 사용되고 있다. 이러한 롤러 클러치 구조체는 후륜 차동기, 차량이나 장치의 변속기 등 회전 장치를 이용하는 다른 기계적 산업 기기에 사용될 수 있으나, 특히 차량의 동력 분배 장치에 사용될 수 있다. 동력 분배 장치에서 시스템은 구동 휠에 미끄러짐이 발생할 때마다 구동휠로부터 전달되는 토크를 비구동 휠로 전달하게 된다.

양방향으로 작동하는 롤러 클러치 조립체에서, 내부 레이스 부재의 외부면은 전형적으로 굴곡이 있는 캠-타입면을 가지는데, 각 캠 사이에는 롤러 부재가 위치된다. 이러한 클러치 조립체에서 롤러들는 피동축을 선택된 방향으로 구동하기 위하여 구동 및 피동축 사이에 진동하는 쐐기를 형성하게 된다.

이러한 구조체중 대부분은 양방 장치이고, 일반적으로 한 방향의 구동으로부터 다른 방향으로의 구동으로 변환시켜 주기 위하여 스프링이나 이동 구조체와 같은 장치가 필요하다는 점에서 매우 복잡하다.

또한, 클러치 구조체가 결합될 때, 끝단에 부하가 걸리는데, 이 부하의 크기가 상당히 커질 수 있다. 보통의 공차범위 내에서도 롤러 지름들, 캠 면들, 롤러 작동 거리등에서 발생하는 미소한 오차가 케이지 구조체의 퍼티그(Fatigue)를 유발하고 따라서, 케이지와 클러치 구조체의 수명을 단축시킬 수 있다.

예컨대, 종래의 일방 롤러-타입 클러치 조립체가 공유의 미국특허 제 4,848,508 에 기술되어 있다. 또한 다른 종래의 클러치 조립체가 미국 특허 제 5,195,604 와 5,307,911 과 5,443,147 및 5,542,515 에 나타나 있다.

본 발명의 목적은 클러치 구조체를 위한 향상된 일방 케이지 구조체를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 양방향으로 작동하는 일방 클러치 구조체를 위한 향상된 케이지 구조체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 클러치 구조체에 적용되는 부하의 크기를 감소시키고, 케이지 구조체의 퍼티그와 수명단축을 최소화할 수 있는 클러치 조립체의 케이지 구조체를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 제작상 더 경제적인 클러치 조립체의 탄성이 있는 케이지 구조체를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 일방 클러치 구조체를 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 탄성이 있는 케이지 장치의 사시도,

도 3은 도 2의 케이지 장치의 측면도,

도 4는 도 2와 도 3의 케이지 장치의 단면도로서, 도 3의 4-4 라인에서 화살표 방향의 단면을 도시한 단면도,

도 5는 도 4에 도시된 케이지 장치의 부분 확대도,

도 6 내지 10은 본 발명의 케이지 장치의 다른 실시예들을 도시한 도면,

도 11 내지 15는 축상 추출과정에 의하여 몰딩되는 탄성이 있는 케이지 부재와 함께 복구력이 있는 스프링 부재를 사용하는 본 발명(또는 그 부분)의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

종래의 케이지-타입의 일반 롤러 클러치 구조체의 문제점과 단점들은 본 발명에 의하여 극복될 수 있다. 본 발명은 특히 양방향으로의 작동에 사용되는 향상된 케이지 장치를 구비한 롤러-타입 일방 클러치 조립체를 제공한다. 케이지 장치는 바람직하게는 클러치 구조체에 탄성을 제공하는 스프링 유사 조각편들을 구비한다. 클러치 구조체가 결합되고, 부하가 걸리게 되면 캠과 캠, 롤러와 롤러 사이의 형상의 차이는 케이지 장치의 원주면에 로드를 가하게 된다. 상기 탄성 스프링 부재는 이러한 로드의 크기를 감소시키고, 케이지 장치의 퍼티그 파열과 다른 수명 단축을 막아주게 된다.

원형의 케이지 장치는 롤러 부재가 위치되는 원주면 둘레에 복수의 포켓(Pocket)을 구비하게 된다. 상기 포켓 부재는 롤러 부재의 형상을 따라 형성되는 곡면의 측면을 가지며, 그 측면에 인접한 부분에 하나 이상의 홈이 형성된다. 다른 실시예에서는 하나, 둘 또는 그 이상의 홈이 각 포켓 부재의 적어도 하나의 측면에 인접하여 제공된다. 또한, 탄성의 증가를 위해서는 스프링 유사 부재가 각각의 포켓 부재의 측면에 인접하여 구비될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에서는 탄성을 갖는 케이지가 복수의 분리된 탄성 스프링 부재와 결합된다. 상기 스프링 부재는 케이지 부재의 원주면 둘레에 롤러 부재와 접촉하도록 제공된다. 또한, 상기 스프링 부재는 클러치 구조체에 필요한 탄성을 제공할 수 있다. 케이지 부재의 형상 및 구조는 축방향 추출 작동이 있는 주입 몰딩 과정에 의하여 제작되도록 형성되므로 제작상 편의를 제공한다.

본 발명의 이러한 그리고 다른 특성, 잇점 및 장점들은 첨부된 도면과 함께 실시예에 의한 상세한 설명에 의하여 더욱 명확해 질 것이다.

도 1에서 클러치 구조체는 참조부호 10으로 표시되어 있다. 클러치 구조체(10)는 외부 레이스 부재(12)와 내부 레이스 부재(14)와 외부, 내부 레이스 부재 사이에 위치된 복수의 롤러 부재(16) 및 케이지 장치 또는 부재(18)를 포함한다. 내부 레이스 부재(14)의 외부면은 캠-타입 면(15)를 갖는다.

본 발명은 많은 사용예 또는 적용예를 가지는데, 예컨대 차량의 동력 분배 장치, 차량의 후륜 차동기, 차량 및 장치의 차동기 그리고, 회전 구조를 이용하는 다른 산업 기기에 사용될 수 있다. 이러한 사용예가 예컨대, 미국 특허 제 4,848,508 호에 나타나 있다.

종래의 클러치 구조체에서, 외부 레이스 부재(12)의 외부면(20)에는 서로 대응되도록 다양한 상호 잠금,기어 이나 스플라인 구조가 구비되고, 클러치 구조체가 위치되는 기계적 구조체 또는 구조의 구동부가 제공된다. 이러한 점에서, 복수의 스플라인(Spline) 또는 레이스 이 부재(22)가 도 1에 도시되어 있다.

이와 유사하게 내부 레이스 부재(14)의 내부면(24)은 샤프트 또는 내부 레이스 부재의 내부에 배치된 다른 부재에 설치될 수 있도록 복수의 이 부재(26) 또는 유사한 스플라인-타입의 구조를 가진다.

롤러 부재(16)는 종래의 타입일 수 있으나, 바람직하게는 둥근 실린더 형상을 갖는 것이 바람직하다. 롤러 부재는 고 강도 또는 강화된 스틸 등과 같은 금속 재료로 만들어 지고, 그러한 재료의 추출선을 잘라 사용될 수 있다.

바람직하게는 본 발명과 함께 사용될 수 있는 케이지 장치 또는 부재(18)가 도 1 내지 5에 도시되어 있다. 케이지 부재는 원형 링 형상을 가지고, 바람직하게는 나일론(Nylon) 또는 섬유유리로 보강된 엔지니어링 폴리머(Polymer)등의 프라스틱 재질로 만들어 진다. 케이지 부재는 금속 또는 유사한 재질로 만들어질 수 있으나 바람직하지는 않다.

복수의 가로-부재(34)가 케이지 부재(18)의 원주면 둘레에 창(30)을 형성하며 구비된다. 상기 창은 케이지 부재의 원주면 둘레에 위치되며, 각각 롤러 부재(16)가 위치된다. 바람직하게는 창은 클러치 조립체의 부하 성능을 최대화 하기 위하여 고른 크기를 갖는다.

각 가로-부재 또는 창(30)의 측면(32)들은 롤러 부재(16)의 형상을 따라 곡면을 곡면으로 형성된다. 창들 중 하나(30)에 위치되는 롤러 부재(16')가 도 5에 이점 쇄선으로 도시되어 있다.

한쌍의 탄성의 스프링 유사 부재들(또는 박편)(36)이 각 가로-부재 (34)에 첨부되는데, 롤러 부재의 외부면과 접촉되도록 설치된다. 홈들(38)이 각 탄성의 스프링 유사 부재(36)와 각 가로-부재(34)의 몸체 사이에 구비된다. 이러한 홈들(38)은 스프링 유사 부재(36)가 롤러 부재에 부하가 걸릴때 변형되도록 틈새를 제공한다.

스프링 유사 부재(36)는 (도 2와 도 3에 도시된 바와 같이) 그 외부 모서리(40)와 연결되지 않는다. 이것은 부재가 초과 부하를 생성치 않고 보다 쉽게 변형될 수 있도록 한다. 이러한 스프링 부재는 또한 클러치 구조체의 여러가지 부재 사이의 공차를 수용한다. 롤러 지름사이, 캠과 캠 사이, 캠 면의 롤러 이동 거리 등의 차원에 미소한 차이는 케이지 부재에 부적합한 힘을 부과할 수 있기 때문이다. 이러한 부적합한 힘은 시간이 지나면서 케이지 부재의 퍼티그(Fatigue) 파열을 발생시켜 클러치 구조체의 수명을 단축시킬 수 있다.

스프링 유사 박판 부재 또는 조각(36)은 일방 클러치 구조체(10)에 탄성을 제공한다. 클러치가 결합되고, 레이스 부재들에 로드가 부과되면, 내부 레이스 부재(14)의 외부면(15)의 캠과 캠 사이의 형상의 차이 또는 롤러와 롤러(16) 사이의 형상의 차이는 케이지 부재(18)의 원주면에 일정치 않은 로드가 부과되게 된다. 상기 탄성이 있는 박판 조각(36)은 이러한 로드의 크기를 줄여 케이지 재료의 퍼티그 파열 또는 다른 타입의 구조체의 수명 단축을 막을 수 있다.

본 발명에 따른 탄성이 있는 케이지 장치 또는 부재의 다른 실시예가 도 6 내지 10에 도시되어 있다. 도 6에서, 탄성이 있는 케이지 부재(50)는 더 작은 가로 부재 몸체 부분(52)과 롤러 부재(16')가 배치되는 각 창(58) 사이에 위치되는 쌍으로 된 홈(54,56)을 구비한다. 각 창들은 곡면으로된 측면(60)을 가지고, 홈에 의하여 형성되는 한쌍의 스프링 유사 부재(62,64)를 가진다. 상기의 쌍으로 된 스프링 유사 박판 부재(62,64)는 클러치 구조체에 적용되는 로드의 크기를 줄일 수 있는 부가적인 탄성 및 성능을 제공한다.

도 7은 가로 부재(72)와 복수의 창(74), 인접한 각 창에 위치되는 복수의 스프링 유사 박판 부재(76)를 가지는 케이지 장치 또는 부재(70)의 다른 실시예를 도시한 것이다. 상기 스프링 부재(76)는 그 사이에 형성되는 홈(78)과 가로부재(72)의 몸체를 가진다. 스프링 부재(76)는 또한 스프링 유사 부재(76)가 클러치 구조체(10)가 결합되었을 때, 더 쉽게 휘어지고 구조체에 가해지는 로드를 더 쉽게 흡수 할 수 있도록 얕은 콘형상의 밑면(80)을 가진다.

다른 탄성이 있는 케이지 부재(90)의 실시예가 도 8에 도시되어 있다. 상기 케이지 부재(90)는 복수의 창(92)과 각 창 사이에 위치된 가로부재(94) 및 (참조 부호 16'의 이점 쇄선으로 표시된) 롤러 부재의 한 면에 위치된 곡면(98)을 가지는 복수의 스프링 유사 부재(96)를 가진다. 홈들(100)이 인접한 각각의 스프링 부재(96)에 제공되고, 제 2 더 작은 홈들(102)이 케이지 장치에 탄성을 부가해 주기 위하여 제공된다. 상기 홈들(102)은 스프링 부재(96)에 제공되고, 스프링 부재를 더 유연하게 할 수 있다.

도 9와 10은 본 발명의 부가적인 실시예를 보여주고 있다. 도 9의 탄성이 있는 케이지 부재(110)는 복수의 창(112)과 가로부재(114)와 스프링 부재(116)를 포함한다. 하나의 스프링 부재(116)는 각 롤러(16') 사이에서 그 한쪽면에 위치된다. 상기 스프링 부재들(116)은 또한 상기 롤러(16')의 한쪽면에 대응되는 곡면(118)을 가지는 반면, 상기 가로-부재(114)들은 다른 곡면(120)을 가진다. 하나의 홈(122)은 방사상 외부로 오픈되고, 다른 홈(124)는 방사상 내부로 오픈되는 한 쌍의 홈(122,124)이 각 스프링 부재에 제공된다.

도 10의 탄성이 있는 케이지 부재(130)는 복수의 창(132)과, 복수의 가로-부재(134) 및 복수의 스프링 유사 부재(136)를 가진다. 상기 스프링 유사 부재 중의 하나(136)는 각 롤러(16')의 한쪽 면에 배치되고, 스프링 유사 부재는 각각 두개의 인접한 스프링 유사 부재 사이에 놓여지는 롤러의 굴곡에 대응되는 곡면(138)을 가진다. 충분한 탄성을 가지기 위해서 각각긔 스프링 유사 부재는 한쌍의 홈(140)을 가진다. 이 실시예에서 이홈들은 케이지 부재의 방사상 내부로 오픈되어 있다.

도 11 내지 15는 케이지 부재가 직선 추출 또는 축상 추출 삽입 몰딩 과정에 의하여 일체로 만들어지고(축상 추출 방향은 화살표 148로 표시되어 있다.), 분리된 탄성 스프링 부재들이 사용되는 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있다.도 13에서 케이지 부재는 참조부호 150으로 표시되어 있다. 분리된 스프링 부재가 도 11과 12에 나타나 있다.

케이지 부재의 두개의 단면도가 도 14와 도 15에 도시되어 있다. 케이지 부재는 그 가장자리 둘레에 고른 크기를 갖는 복수의 개구(152)를 가진다. 롤러 부재(160)는 클러치 구조체가 조립될 때 각각의 개구에 설치된다. 방사상으로 서로 엇갈리게 배열된 지지 부재(154,156)가 롤러 부재의 축상 공간을 유지하기 위하여 두개의 면 또는 각 개구의 끝단에 제공된다. 축상으로 엇갈리게 배열된 지지 부재들(162,164)은 각각의 롤러 사이에 배치된다. 각각의 지지 부재(162,164) 사이는 분리된 스프링 부재(180)가 설치될 수 있도록 슬롯(Slot) 또는 개구(166)로 형성된다(도 11과 12 참조).

바람직하게는 스프링 스틸 또는 그 유사 부재로 만들어지는 스프링 부재(180)가 중심부(182)가 개구(166)에 위치되고 두개의 끝단부(184)가 인접한 롤러 개구(152)에 위치되는 케이지 부재(150)에 배치된다. 스프링 부재의 박판 스프링 일부분(186)이 롤러 부재(160)에 편중된 힘을 제공하기 위하여 일단에 형성된다. 스프링 부재(180)를 케이지 부재(150)에 견고하게 할 필요가 있다면, 도 12A에 도시된 바와 같이 복수의 탭 또는 갈고리 형상의 부재(190)가 스프링 부재에 구비될 수 있다. 상기 갈고리 형상의 부재(190)는 케이지 부재를 형성하는 재질에 파고 들어 스프링 부재를 케이지 부재에 견고하게 설치해 줄 것이다.

스롯(160)은 달리 케이지 부재의 동일한 축상면에 제공될 수 있다. 본 실시예에서는 스프링 부재(180)가 케이지 부재에 축방향으로 슬라이딩 되도록 조립될 수 있다.

상기한 바와 같이 구성되는 클러치 구조체는 향상된 일방 케이지 구조체를 구비하고 있어, 클러치 구조체에 적용되는 부하의 크기를 감소시키고, 케이지 구조체의 퍼티그와 수명단축을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명의 클러치 조립체의 케이지 구조체는 제작상 더 경제적인 클러치 조립체의 탄성이 있는 케이지 구조체를 제공하게 된다.

Claims (14)

1. 내부 레이스 부재와, 외부 레이스 부재와;

   상기 내부,외부 레이스 부재의 사이에 위치되고 그 원주면 둘레에 공간을 가진 포켓(Pocket)을 형성하는 복수의 가로-부재를 가지는 원형의 케이지 부재와;

   그 중 하나가 각각의 상기 포켓에 위치되는 복수의 롤러 부재로 구성되고,

   상기 가로-부재는 상기 포켓에 상기 롤러 부재의 형상을 따라 형성된 곡면의 측면을 가지며,

   상기 가로 부재에는 복수의 홈이 형성되고,

   상기 홈중 적어도 하나는 상기 포켓에 위치된 상기 롤러 부재의 위치 및 운동에 대하여 탄성을 제공하기 위한 상기 측면의 각각에 인접하는 것을 특징으로 하는 롤러 타입 클러치 구조체.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 홈들 중의 적어도 하나는 상기 각각의 포켓의 각 원주면에 바로 인접하도록 배치됨을 특징으로 하는 클러치 구조체.
3. 제 2 항에 있어서, 탄성 스프링 유사 부재가 상기 측면과 홈 사이의 각각의 상기 포켓의 측면에 인접하여 형성되는 것을 특징으로 하는 클러치 구조체.
4. 제 1 항에 있어서, 두개의 홈이 각각의 상기 포켓의 각 측면에 인접하여 제공되는 것을 특징으로 하는 클러치 구조체.
5. 제 4 항에 있어서, 두개의 스프링 유사 부재가 각각의 상기 포켓의 각 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 클러치 구조체.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 두개의 홈 중 하나는 방사상 외부로 오픈 되도록 형성되고, 다른 하나는 방사상 내부로 형성되는 것을 특징으로 하는 클러치 구조체.
7. 내부 레이스 부재와 외부 레이스 부재, 상기 내부, 외부 레이스 부재 사이에 위치되는 복수의 롤러 부재 및 케이지 부재를 포함하여 구성되는 롤러-타입 클러치 구조체를 위한 탄성이 있는 케이지 부재에서,

   탄성 재질로 형성되고, 내부,외부 레이스 부재 사이에 위치되도록 적용되는 원형의 링 부재를 포함하여 구성되고,

   상기 링 부재는 그 원주면 둘레에 고르게 배치되는 창들을 형성하는 복수의 가로-부재를 구비하고, 상기 각각의 가로-부재는 상기 롤러 부재의 형상을 따라 형성된 곡면의 측면을 가지고 상기 롤러 부재 중 하나가 수용되도록 형성되며,

   상기 링 부재는 복수의 홈을 구비하고, 상기 홈 중 적어도 하나는 상기 각각의 측면에 인접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 롤러-타입 클러치 구조체를 위한 탄성이 있는 케이지 부재.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 홈들은 각각의 상기 창들의 원주 측면이 바로 인점하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 탄성이 있는 케이지 부재.
9. 제 8 항에 있어서, 탄성의 스프링 유사 부재가 상기 측면과 상기 홈들 사이의 상기 각각의 창의 측면에 인접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 탄성이 있는 케이지 부재.
10. 제 7 항에 있어서, 두개의 홈이 상기 각각의 창의 각 측면에 인접하여 형성되는 것을 특징으로 하는 탄성이 있는 케이지 부재.
11. 제 10 항에 있어서, 두개의 탄성 스프링 유사 부재가 상기 창들의 각 측면에 인접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 탄성이 있는 케이지 부재.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 두개의 홈 중 하나는 방사상 외부로 오픈되도록 형성되고, 다른 하나는 방사상 내부로 오픈되도록 형성되는 것을 특지으로 하는 탄성이 있는 케이지 부재.
13. 내부 레이스 부재와 외부 레이스 부재, 상기 내부, 외부 레이스 부재 사이에 위치되는 복수의 롤러 부재 및 케이지 부재를 포함하여 구성되는 롤러-타입 클러치 구조체를 위한 탄성이 있는 케이지 부재에서,

    일체 주입 몰딩에 의해 형성되고, 내부,외부 레이스 부재 사이에 위치되도록 적용되는 원형의 링 부재와,

    분리되어 각각의 상기 롤러 부재에 편중된 힘을 가하기 위하여 상기 링부재와 함께 작동하고, 각각 중심부와 두개의 단부를 가지는 복수의 스프링 편중 부재를 포함하여 구성되고,

    상기 링 부재는 원주 둘레에 고르게 배치되는 창을 형성하는 복수의 방사상 엇갈리게 배치된 제 1 지지부재와 상기 각각의 창 사이에 배치되는 축상으로 엇갈리게 배치된 제 2 지지부재를 구비하며,

    상기 링 부재는 또한 상기 창들 사이에 상기 원주면 둘레를 따라 고르게 형성되느 복수의 슬롯을 구비하고,

    상기 스프링 편중 부재는 중심부분이 상기 슬롯중 하나에 배치되고 상기 두개의 단부가 상기 롤러 부재 중 하나와 접촉하도록 인접한 창에 위치되는 박편 스프링 부재를 가지는 것을 특징으로 하는 롤러-타입 클러치 구조체를 위한 탄성이 있는 케이지 부재.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 스프링 편중 부재의 상기 중심 부분에는 상기 편중 부재를 상기 링 부재에 견고하게 설치할 수 있도록 적어도 하나의 갈고리형 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 탄성이 있는 케이지 구조체.