KR100250699B1 - 스프래그 타입의 원웨이 클러치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 스프래그형 원웨이 클러치(sprag type one-way clutch)는 고리 모양의 내부 둘레 레이스 홈 표면을 갖는 외부 레이스와, 외부 레이스 내에 배치되며 고리 모양의 외부 둘레 레이스 홈 표면을 가진 내부 레이스와, 외부 둘레 레이스 홈 표면과 내부 둘레 레이스 홈 표면 사이에서 토크를 전송하기 위해 외부 레이스와 내부 레이스 사이에 배치되고, 스프래그의 방사상 외부 표면에 배치되며 원주 방향으로 관통 연장하는 홈을 갖는 다수의 스프래그와, 스프래그를 요동 가능하게 유지하는 방사상으로 관통 연장하는 다수의 윈도우 부분을 가진 실린더 부분을 구비하는 고리 모양의 리테이너와, 리테이너와의 사이에서 스프래그를 유지하기 위해 홈에 고정되고 스프래그를 맞물리는 방향으로 편향시키는 연장 가능한 고리 모양 스프링 부재를 포함하며, 외부 레이스와 내부 레이스는 서로 방사상으로 이격되며, 동심적으로 배치되어 상대 회전 가능하며, 단지 하나의 스프래그만이 각각의 윈도우 부분에 요동 가능하게 결합되며, 스프링 부재는 리테이너의 실린더 부분의 외부둘레 표면 상에 실질적으로 원형 형태로 가이드되는 것을 특징으로 한다.

Description

스프래그형 원웨이 클러치

본 발명은 예를 들어 자동차, 이륜차, 산업 기계 등의 구동 장치에서 토크전송 또는 백 스톱용의 일부분으로 사용되는 원웨이(one-way) 클러치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 부품의 수가 감소된 스프래그형(sprag type) 원웨이 클러치에 관한 것이다.

일반적으로, 첨부된 도면 중 도5와 도6에서 나타난 바와 같은 캠 작용을 하는 스프래그가 설치된 스프래그형 원웨이 클러치는 고리 모양 와이어 케이지(60)와, 상기 와이어 케이지에 의해 수용되는 다수의 스프래그(20)와 상기 스프래그(20)에 형성된 홈에 결합되며, 상기 와이어 케이지(60)와의 사이에서 스프래그(20)를 수용하는 고리 모양 스프링(30)과, 그리고 상기 스프래그(20)의 축방향의 서로 반대쪽에 있는 2개의 단부 사이에서 스프래그(20)를 수용하는 두 개의 측면 플레이트(40. 50)를 포함한다.

내부 레이스는 와이어 케이지(60)의 내부에 결합되며, 상기 내부 레이스의 외부 둘레 표면은 스프래그(20)의 내부 측면과 접한다. 또한 외부 레이스는 스프래그(20)의 외부 측에 접촉하기 위해 와이어 케이지의 외부에 결합된다. 따라서, 토크의 전송은 내부 및 외부 레이스 사이에서 스프래그(20)를 통해 이루어진다. 도5와 도6에서 내부 레이스와 외부 레이스는 도시되지 않았다. 그러나, 이와 같은 종래 기술에 따른 상술한 스프래그형 원웨이 클러치에서는, 부품의 수가 많으며, 제조 관점에서의 최근의 엄밀한 조건과 비용은 극복되기가 어렵다.

만일 상기 조건을 만족시키기 위해, 예를 들어 스프래그의 수를 감소시킨다면, 스프래그 내의 홈이 스프링에 대한 가이드를 제공하기 때문에, 스프링의 가이딩(guiding) 특성이 나빠지게 될 것이고, 전체 스프링을 원형 상태로 유지하는 것이 곤란하게 될 것이며, 따라서 스프래그에 작용하는 맞물림 방향으로의 충분한 역방향 힘이 얻어지지 않을 가능성이 존재한다. 이 경우에 내부 레이스의 외부 둘레 표면과 스프래그 사이 및 외부 레이스의 내부 둘레 표면과 스프래그 사이의 맞물림 결합이 악화되고 또한 스프링의 내구성이 손상되는 결과가 발생한다.

따라서 본 발명의 목적은, 종래 기술과 비교하여 부품의 수를 감소시킬 수 있고, 상기 스프링 유지 스프래그와 리테이너 사이에서 스프링 유지 스프래그의 가이딩 특성을 개선시킬 수 있고, 내부 레이스의 외부 둘레 표면과 스프래그 사이의 맞물림 결합 및 외부 레이스의 내부 둘레 표면과 스프래그 사이의 맞물림 결합에 신뢰성이 있게 되고, 또한 스프링의 내구성도손상되지 않는 스프래그형 원웨이 클러치를 제공하는데 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 스프래그형 원웨이 클러치에 관한 축방향 정면도.

도2는 내부 레이스 및 외부 레이스가 생략된 도1의 스프래그형 원웨이 클러치의 방사상 단면도.

도3은 도1의 실시예에 적용 가능한 리테이너의 윈도우 부분의 형상에 관한 제1예를 나타내는 단면도.

도4는 도1의 실시예에 적용 가능한 리테이너의 윈도우 부분의 형상에 관한 제2예를 나타내는 단면도.

도5는 종래 기술에 따른 스프래그형 원웨이 클러치의 예를 나타내는 축방향 정면도.

도6은 도5의 스프래그형 원웨이 클러치에 관한 방사상 단면도.

도7은 도1의 실시예에 적용 가능한 리테이너의 윈도우 부분의 형상에 관한 제 3예를 나타내는 횡단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 리테이너 2, 20 : 스프래그

3 : 스프링 4 : 외부 레이스

5 : 내부 레이스 10 : 원웨이 클러치

40, 50 : 측면 플레이트 60 : 와이어 케이지

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 스프래그형 원웨이 클러치는 고리 모양의 내부 둘레 레이스 홈 표면을 갖는 외부 레이스와, 외부 레이스 내에 배치되며 고리 모양의 외부 둘레 레이스 홈 표면을 가진 내부 레이스와 외부 둘레 레이스 홈 표면과 내부 둘레 레이스 홈 표면 사이에서 토크를 전송하기 위해 외부 레이스와 내부 레이스 사이에 배치되고, 스프래그의 방사상 외부 표면에 배치되며 원주 방향으로 관통 연장하는 홈을 갖는 다수의 스프래그와, 스프래그를 요동 가능하게 유지하는 방사상으로 관통 연장하는 다수의 윈도우 부분을 가진 실린더 부분을 구비하는 고리 모양의 리테이너와, 리테이너와의 사이에서 스프래그를 유지하기 위해 홈에 고정되고 스프래그를 맞물리는 방향으로 편향시키는 연장 가능한 고리 모양 스프링 부재를 포함하며, 외부 레이스와 내부 레이스는 서로 방사상으로 이격되며, 동심적으로 배치되어 상대 회전 가능하며, 단지 하나의 스프래그만이 각각의 윈도우 부분에 요동 가능하게 결합되며, 스프링 부재는 리테이너의 실린더 부분의 외부 둘레 표면 상에 실질적으로 원형 형태로 가이드되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 리테이너는 동시에 와이어 케이지 및 측면 플레이트로 작용하므로 부품의 수를 감소시킬 수 있고, 또한 스프링이 리테이너의 실린더 부분에 의해 가이드될 수 있어서 스프링의 원형성이 개선되고 역방향 힘이 감소가 발생하지 않게 되며, 따라서 스프래그의 맞물림 결합은 신뢰성이 있게 되고 스프링의 내구성 또한 개선되게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 상세하게 기술하기로 한다.

물론 후술하는 실시예는 본 발명을 예시하는 것으로 본 발명을 한정하지는 않는다.

도면 전체에 걸쳐서 동일한 부분은 동일한 참조 부호로 도시하였다.

도1은 축방향에서 본 발명의 실시예에 따른 스프래그형 원웨이(sprag type one-way) 클러치(10)에 관한 정면도이다.

상기 스프래그형 원웨이 클러치(10)는 일점 쇄선에 의해 지시된 외부 레이스(4) 및 외부 레이스(4)와 동심적으로 배치된 내부 레이스(5)를 구비하고, 내부 레이스(5)의 외부 둘레 레이스 홈 표면과 외부 레이스(4)의 내부 둘레 레이스 홈 표면 사이에 배치된 다수의 스프래그(2)와, 리테이너(1)의 원주에서 등거리에 있는 스프래그(2)를 유지하는 고리 모양의 리테이너(1)와, 리테이너(1)와의 사이에서 스프래그(2)를 유지하는 스프링(3)을 포함한다.

도2로부터 명백한 바와 같이, 리테이너(1)에는 실린더 부분(1c)과, 상기 실린더 부분(1c)의 축방향 단부로부터 일체식으로 방사상 외부로 연장되는 고리 모양의 플랜지 부분(1a)이 설치되어있다. 실린더 부분(1c)에는 원주 방향으로 등거리인 소정 위치에서 방사상으로 연장하는 윈도우 부분(1d)이 설치되어 있고, 스프래그(2)는 상기 윈도우 부분(1d)에 고정되어 있다.

리테이너(1)의 플랜지 부분(1a)에는 방사상 에지 부분으로부터 실린더 부분(1c)까지 절개된 두 개의 절개부(1d : cut-away)가 형성된다. 상기 절개부(1b)는 플랜지 부분(1a)의 외부 둘레로부터 외향하여 편심되고 따라서, 플랜지 부분(1a)의 절개부(1b) 사이에 삽입된 부분(1b')은 외부 레이스(4)와 접촉하여, 외부 레이스(4)에 대한 리테이너(1)의 회전을 방지하게 된다.

도2에 도시된 바와 같이, 각각의 스프래그(2)에는 캠 부분(2b:도3 및 도4 참조))의 측면 상에서 원주 방향으로 형성된 홈(2a)이 설치되고, 스프링(3)은 상기 홈(2a)에 가이드되고 탑재된다. 스프링(3)은 연속적인 고리 모양의 밀접 접촉코일 형상이고, 스프래그(2)의 홈(2a)과는 다른 위치에서 리테이너(1)의 실린더 부분(1c)의 외부 둘레 표면에 의해 가이드되고 유지되는 동안 상기 스프링(3)과 리테이너(1) 사이에서 스프래그(2)를 유지한다. 상술한 바와 같이 스프래그(2)를 유지하는 스프링(3)은 또한 리테이너(1)의 실린더 부분(1c)의 외부 둘레 표면에 의해 가이드될 수 있고, 따라서 스프링(3)의 원형성을 개선할 수 있고, 스프링(3)의 가이딩 특성이 개선된다.

즉, 리테이너(1)의 실린더 부분(1c)과 스프래그(2)의 홈(2a)이 스프링(3)을 가이드하고, 따라서 스프래그(2)의 수가 필요 토크 용량을 임의로 설정하도록 증가되거나 감소되는 경우에도 스프링(3)은 항상 원형 상태로 있게 되고, 원웨이 클러치(10)는 신뢰성 있는 맞물림을 보장하게 된다. 스프링(3)과 같은 코일 스프링을 사용하는 것 이외에 다른 스프링을 사용하는 것도가능하다.

이제, 스프래그형 원웨이 클러치(10) 내의 토크 전송 부분인 스프래그(2)에 대해 기술하기로 한다. 도1 내지 도4 및 도7에서 도시된 바와 같이, 각 스프래그(2)는 절개부로부터 축방향으로 소정 두께 부분을 갖는 실린더 형상이다. 도3과 도4에서 도시된 바와 같이 스프래그(2)는 정면에서 보았을 때 일부가 파단된 원주의 일부를 갖는 불규칙한 곡선부를 포함하는 캠 부분(2b)이 설치되어 있고, 상기 캠 부분(2b)은 외부 레이스(4)의 내부 둘레 표면과 대향되게 접촉하도록 설계되었다. 스프래그의 캠 부분(2b)에 대향되는 부분은 실질적으로 원형부(2c)로서, 내부 레이스(5)의 외부 둘레 레이스 홈 표면과 대향되어 접촉하도록 설계된다.

스프래그(2)의 원형부(2c)는, 도3과 도4에 도시된 바와 같이, 원주 방향으로의 피봇 운동을 위해 리테이너(1)의 윈도우 부분(1d)에 결합된다. 스프래그(2)가 리테이너(1)의 윈도우 부분(1d)에서 피봇적으로 이동하는 경우, 스프래그(2)의 원형부(2c)는 윈도우 부분(1d)과 대향하는 두 원주 상의 에지 부분(1e)과 활주 가능하게 접촉한다. 도3에서 도시된 제1예로부터 알 수 있는 바와 같이, 스프래그(2)의 원형부(2c)는 윈도우 부분(1d)의 원주 에지 부분(1e)의 두께에 실질적으로 대응하는 길이를 갖는 원주 에지 부분(1e)과 활주 가능하게 접촉하고 있다. 원형부(2c)의 곡률과 원주 에지 부분(1e)의 곡률은 실질적으로 서로 동등하게 되도록 설계된다.

또한 도4에 도시된 제2예에 따른 리테이너의 윈도우 부분(1d)의 대향되는 두 원주 부분(1e)의 말단부는 방사상으로 안쪽을 향해 굽혀져서 굴곡부(1f)를 형성하는 것으로서, 도3에 도시된 원주 에지 부분(1e)보다는 긴 원주 에지 부분(1g)이 형성될 수 있다. 원형부(2c)의 곡률과 원주 에지 부분(1g)의 곡률이 서로 거의 동등하게 되도록 설계된다.

상술한 설명에서 명백한 바와 같이, 스프래그(2)는 리테이너(1)의 윈도우 부분(1d)에 포함되며, 원주 방향으로 피봇 가능하게 이동할 수 있으나 축 방향으로는 피봇적으로 이동할 수 없게 되도록 설계된다.

상술한 원주 에지 부분(1e, 1g)은 종래 기술에 따른 원웨이 클러치를 도시하는 도5의 스프래그(20)와 와이어 케이지(60) 사이의 관계와 비교하여 다음과 같은 효과가 있다. 도5에서, 스프래그(20)의 원형부는 단지 선(line)으로만 와이어 케이지에 대해 지지된다. 대조적으로 본 발명의 실시예를 나타내는 도3과 도4에서의 스프래그(2)는 리테이너(1)의 윈도우 부분(1d)의 원주 에지 부분(1e, 1g)과 선으로 접촉하는 것이 아니라 평면과 접촉하여 스프래그(2)는 리테이너(1)의 윈도우 부분(1d)에 대해 유연하고 신뢰성 있게 피봇 운동할 수 있다. 특히 도4에 도시된바와 같이 설계된 경우에는 스프래그(2)의 원형부(2c)와 리테이너(1)의 원주 에지부분(1e, 1g) 사이의 활주 가능한 접촉면이 장기간 보장될 수 있어 스프래그(2)는 리테이너(1)의 윈도우 부분(1d)에 대해 더욱 유연하고 신뢰성 있게 피봇 운동이 가능하다.

도3과 도4에 도시된 실시예에서, 스프래그(2)의 원형부(2c)와 리테이너의 윈도우 부분의 운주 에지 부분(1e, 1g)은 서로 상보적인 형상이다. 물론 스프래그(2)의 원형부(2c)는 항상 원형일 필요는 없으며, 완만한 곡선을 갖는 다른 형상이라도좋다.

물론, 본 실시예에서, 심지어는 도7에 도시된 제3예에서와 같이 리테이터(1)의 윈도우 부분(1d)이 프레스에 의해 방사상으로 천공된 형상에 의해서도본 발명의 목적이 달성된다.

상술한 본 발명의 스프래그형 원웨이 클러치에 따르면 다음의 효과가 달성된다.

리테이너의 윈도우 부분은 종래 기술의 측면 플레이트와 와이어 케이지의 기능을 동시에 수행하며, 따라서 종래 기술과 비교하였을 때 부품의 수가 감소하게 된다.

리테이너에는 방사상으로 확장된 윈도우 부분을 갖는 실린더 부분이 설치되어 있고 스프래그는 윈도우 부분과 결합하고 스프링은 실린더부의 외부 둘레 표면에 의해 가이드되므로, 스프링의 회전성이 개선될 수 있고, 스프링은 스프래그와 리테이너의 실린더부에 의해 만족스럽게 가이드되고, 그에 따라 역방향 힘 접촉을 생성해 낸다. 더욱이 스프링이 변형되지 않으므로, 스프링의 내구성이 개선되고 원웨이 클러치의 맞물림 동작을 포함하는 동작이 안정하게 된다.

또한, 본 실시예에 따르면 리테이너의 윈도우 부분의 원주 부분은 소정의 구조로 만들어지므로, 스프래그의 피봇 운동은 유연하고 정확해진다.

Claims (5)

1. 고리 모양의 내부 둘레 레이스 홈 표면을 갖는 외부 레이스와, 상기 외부 레이스 내에 배치되며 고리 모양의 외부 둘레 레이스 홈 표면을 가진 내부 레이스와, 상기 외부 둘레 레이스 홈 표면과 상기 내부 둘레 레이스 홈 표면 사이에서 토크를 전송하기 위해 상기 외부 레이스와 상기 내부 레이스 사이에 배치되고, 상기 스프래그의 방사상 외부 표면에 배치되며 원주 방향으로 관통 연장하는 홈을 갖는 다수의 스프래그와, 상기 스프래그를 요동 가능하게 유지하는 방사상으로 관통 연장하는 다수의 윈도우 부분을 가진 실린더 부분을 구비하는 고리 모양의 리테이너와, 상기 리테이너와의 사이에서 상기 스프래그를 유지하기 위해 상기 홈에 고정되고 상기 스프래그를 맞물리는 방향으로 편향시키는 연장 가능한 고리 모양 스프링 부재를 포함하며, 상기 외부 레이스와 내부 레이스는 서로 방사상으로 이격되며, 동심적으로 배치되어 상대 회전 가능하며, 단지 하나의 스프래그만이 상기 각각의 윈도우 부분에 요동 가능하게 결합되며, 상기 스프링 부재는 상기 리테이너의 상기 실린더 부분의 외부 둘레 표면 상에 실질적으로 원형 형태로 가이드되는 것을 특징으로 하는 스프래그형 원웨이 클러치.
2. 제1항에 있어서, 상기 리테이너는 상기 실린더 부분의 한 단부로부터 방사상 외향으로 연장되는 고리 모양 플랜지 부분을 구비하고, 상기 플랜지 부분은 인접한 윈도우 부분으로부터 방사상 외향으로 연장되는 적어도 하나의 절개부를 갖는 것을 특징으로 하는 스프래그형 원웨이 클러치.
3. 제1항에 있어서, 상기 리테이너의 원주 방향으로 대향하는 상기 각 윈도우 부분의 에지는 대응하는 스프래그와 결합하여 요동 운동의 전체 범위에 따라서 스프래그를 가이드하는 것을 특징으로 하는 스프래그형 원웨이 클러치.
4. 제3항에 있어서, 상기 각 윈도우 부분의 에지는 대응하는 스프래그의 외부 형상에 대해서 서로 상보적인 형상이며, 상기 에지는 스프래그와의 상보적인 직접적인(면대면) 결합에 의해 스프래그의 요동 운동을 가이드하는 것을 특징으로 하는 스프래그형 원웨이 클러치.
5. 제1항에 있어서, 상기 스프링 부재는 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 스프래그형 원웨이 클러치.