KR100580685B1 - 일방향 클러치 - Google Patents

Abstract

케이지와 외륜과의 공백이 커져도 스프링설편부의 스프링력이 약해지지 않고 정확한 스프링력을 유지하여 외륜과 케이지와의 동기성을 확보하며 또한 원가상승을 동반하지 않는 일방향 클러치를 제공하는 것을 그 과제로 한다.

이를 해결하기 위한 수단으로 케이지(3)의 내경측을 따르도록 배치하여 이들 케이지(3) 및 스프링(4)의 포켓(4p)에 스프래그(5)를 끼워넣고 상기 케이지(3)를 외륜내주면에 압입감합하여 이루어지는 일방향 클러치에 있어서, 상기 스프링(4)의 환상부(4a)에 파형(4w)을 형성함과 동시에 상기 케이지의 반력이 더욱 커지는 케이지(3)의 압입감합부에 위치하는 스프링(4) 부분을 한쪽 단부(4c)와 다른쪽 단부(4d)를 일부를 겹치게 함으로써 강성을 크게한다. 그리고 겹침부(6)의 위치결정을 스프링(4)의 환상부(4a)에 마련한 파형부(4w)와 다른쪽 단부(4d)의 테두리부(4f)에서 행한다.

Description

일방향 클러치{ONE-WAY CLUTCH}

도 1은 본 발명의 일방향 클러치의 측면도의 일부를 확대한 도면.

도 2a는 본 발명의 일방향 클러치를 구성하는 스프링부분의 일부확대평면도.

도 2b는 본 발명의 일방향 클러치를 구성하는 스프링부분의 일부측면도.

도 3은 본 발명에서 사용되는 스프링의 전체사시도.

도 4a는 본 발명의 일방향 클러치에서 사용하는 스프링의 겹침부의 위치를 설명하는 일부측면도이며,

도 4b는 도 4a의 Q부 확대도.

도 5는 본 발명의 일방향 클러치에서 사용하는 스프링의 겹침부의 위치결정의 변형예를 도시하는 도면.

도 6은 종래의 일방향 클러치를 구성하는 스프래그와 케이지와 리본스프링의 구성을 도시하는 도면.

도 7은 종래의 일방향 클러치의 측면도의 다른 예.

도 8은 종래 일방향 클러치의 측면도의 또 다른 예.

도 9는 도 8의 A-A 시시단면도.

도10은 도 9의 B-B 시시단면도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1: 외륜 1a: 외륜내주면(궤도면)

2: 내륜 3: 케이지

3p: 케이지 포켓 4: 스프링

4p: 스프링 포켓 4t: 스프링설편부

5: 스프래그 6: 스프링겹침부

본 발명은 케이지의 내주측에 스프링을 따르게 한 일방향 클러치, 특히 케이지를 외륜에 압입할 때 스프래그에 걸리는 반력에 불균일이 있어도 스프링을 손상시키지 않고 스프래그를 적절하게 가압할 수 있는 일방향 클러치에 관한 것이다.

일반적으로 내륜과 외륜 사이의 동력의 전달 및 차단의 반복시에는 통상 이들 내·외륜 사이에 일방향 클러치를 배치하여 행한다.

도 6은 플랜지부(23f)를 갖는 케이지(23)와 스프링(24)과 스프래그(25)로 구성되는 일방향 클러치이지만, 이러한 일방향 클러치에서는 케이지(23)와 외륜회전을 동기시키므로 케이지(23)에 공백을 두어 외륜(도시생략)에 압입하는 경우가 많다. 그 때문에 케이지(23)의 외경(플랜지부(23f) 외경)을 외륜의 궤도면의 내경보다 약간 크게하여 압입감합시키고, 고정력을 갖는 일방향 클러치로 한다. 그러나 케이지(23)와 외륜의 내주면과의 압입에 의한 압력으로 케이지(23)가 외륜에 대해 편심하고 스프래그(25)와 케이지(23)의 포켓과의 클리어런스가 좁아진다라는 문제가 있다. 그래서 이와같은 사태를 회피하기 위해 케이지(23)의 플랜지부(23f)를 둘레방향으로 등간격으로 잘라내어 홈(23c)을 마련하는 제안이 행해지고 있다(등록실용신안제 2598500호). 또는 외륜에 타원형의 케이지를 압입하여 고정하고 외륜과 케이지가 일체로 동작하도록 한 구성이 개시되고 있다(일본국 실공평 6-10233호).

또 일방향 클러치에서는 외륜과 내륜 사이의 공간의 간격치수가 오정렬에 기인하여 변동하는 경우가 있다. 즉 외륜내주면과 내륜외주면과의 간격이 큰 경우에는 스프링설편으로부터 복원력이 작아지고, 외륜내주면과 내륜외주면과의 간격이 작은 경우에는 스프링설편으로부터의 복원력이 커진다. 이와같이 복원력의 변동은 토오크전달시의 스프래그 동기작동의 곤란성을 극복하는 것에 대해서는 도 7과 같은 예가 제안되고 있다. 즉 이 일방향 클러치는 케이지(13)와 스프링(통상 리본스프링이 사용된다)(14)과, 스프래그(15)로 구성되어 외륜(11)과 내륜(12)과의 환상공간(20)에 배치된다. 그리고 외륜(11)과 내륜(12)과의 상대회전에 의해 동력전달시에 일방향으로 회전하면 스프래그(15)가 쐐기작용하여 외륜(11)과 내륜(12)은 일체회전(락)하고, 타방향으로 회전하면 쐐기작용이 해제되어 공전하여 동력의 전달은 차단(락해제)된다. 이 일방향 클러치에 있어서는 설부(14t)에서 작용하여 복원력 F작용선과, 스프래그(15)와 접하는 포켓(14p)의 테두리부(14a)를 피벗중심으로 하여 여기서부터 작용선 방향으로 내린 수선 사이의 거리로 나타내는 팔의 길이 L 의 변동후의 값이 스프래그(15)의 계지나 자유상태로 오정렬에 기인하는 상기 복원력 F의 변동후의 값과는 역비례하도록 설정하는 것을 특징으로 하고 있다(일본국 특허제 2653040호)

일방향 클러치에서는 도 8 및 도 8의 A-A시시도인 도 9와 같이 스프래그(35)를 고정하는 케이지(33)의 내경측에 스프링(34)을 배치하고, 이 스프링(34)의 설편부(34t)로 스프래그(35)를 상시 락하는 측으로 부세하고 있다. 그러나 외륜(1)과 동기하여 케이지(35)를 동작시키기 때문에 약간 일부(도 8의 상부 주변)를 장원형으로 한 케이지(33)를 외륜(1)의 내주면(궤도면)(1a)에 압입하면 특히 케이지(33)의 장원부분의 압입에 의한 반력 때문에 스프링(34)이 지름방향 중심을 향해 국부적으로 크게 변형하게 된다. 따라서 도 9의 B-B시시도인 도10과 같이 스프링(34)의 설편부(34t)에 의해 예응력을 부여하였던 스프래그(35)의 스프링(34)의 설편부(34t)로부터 작용하고 있는 부세력이 약해져 스프링 변형이 큰 위치에서는 스프래그(35)의 경사, 자세를 공전방향으로 크게 경사지게 하는 결과가 된다. 그 때문에 공전위치로부터 맞물리는 위치가 될 때 스프링의 설편부(34t)의 변위량이 커져 스프링설편부가 약해지기 쉬워짐에 따라 일방향 클러치의 맞물림 불량을 초래한다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기하는 과제에 대처하기 위해 행해진 것으로 케이지와 외륜과의 공백이 커져도 스프링 설편부의 스프링력이 약해지지 않고 적정한 스프링력을 유지 하여 외륜과 케이지와의 동기성을 확보하며 또한 원가상승을 동반하지 않는 일방향 클러치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉 본 발명은 상기하는 과제를 해결하기 위해 청구항 1에 기재한 발명은 케이지와, 이 케이지의 내경측을 따르도록 배치한 스프링과, 상기 케이지 및 상기 스프링의 포켓에 끼워넣은 스프래그를 구비하고, 상기 케이지를 외륜내주면에 압입감합하여 이루어지는 일방향 클러치에 있어서,

상기 스프링의 환상부에 파형을 형성함과 동시에 상기 케이지의 반력이 더욱 커지는 위치의 스프링부분을 한쪽 단부와 다른쪽 단부를 일부를 겹치게 함으로써 강성을 크게하고 이 스프링의 겹침부의 위치결정을 이 스프링의 환상부에 배치한 파형부와 다른쪽 단부의 테두리부에서 행하는 것을 특징으로 한다.

또 청구항 2에 기재한 발명은 상기 스프링의 겹침부의 위치결정은 이 스프링의 환상부에 배치한 파형부와,이 파형부의 곡부로부터 정상부에 걸친 라운드부를 따르도록 다른쪽 단부의 테두리부에 절곡부를 형성하는 것으로 행하는 것을 특징으로 하는 것이다.

다음 본 발명의 구체적인 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일방향 클러치의 측면의 일부를 확대한 도면이고, 도 2a는 본 발명의 일방향 클러치를 구성하는 스프링부분의 일부확대 평면도이며, 도 2b는 스프링부분의 일부측면도이다. 또한 도 2는 이해하기 쉽도록 하기 위해 길이방향 으로 전개한 도면으로 하고 있고, 또 도 2b도 겹친부분의 한쪽을 떨어뜨려 표시하고 있다. 또 도 3은 본 발명에서 사용되는 스프링의 전체사시도이다.

이 일방향 클러치는 케이지(3)와, 이 케이지(3)의 내경측을 따르도록 배치한 스프링(리본스프링)(4)과, 상기 케이지(3)의 포켓(3p,3p, …)에 끼워져 들어간 스프래그(5,5…)로 구성되고, 외륜(1)과 내륜(2)(도 9참조)과의 사이의 환상공간(10)에 배치된다. 상기 케이지(3)는 한쪽에 플랜지부(3f)가 형성된다. 상기 케이지(3)의 플랜지부(3f)는 그 외주면(3e)이 외륜(1)의 내주면(궤도면)(1a)에 압입감합되지만 확실하게 압입고정되도록 일부를 장원형으로 하고 있다(도 8 P부 참조). 또한 다음의 설명에서는 케이지(3)가 하나의 경우에 대해 설명하지만 통상 자주 사용되는 바깥 케이지와 안쪽 케이지 2개의 케이지를 사용하는 일방향 클러치에도 적용가능하다. 또 상기 케이지(3)의 양측에 플랜지부를 형성해도 되지만 그 경우에는 한쪽 플랜지의 지름을 외륜(1) 내경보다도 작은 외경으로 한다.

상기 스프링(4)은 도 3과 같이 케이지(3)와 거의 같은 형상을 이루는 것으로 양측 환상부(4a)(4a)와, 이들 환상부(4a,4a)를 둘레방향 일정 간격으로 잇는 기둥부(4b)와, 이들 환상부(4a,4a)와 기둥부(4b)에 의해 형성되어 스프래그(5)를 배치하는 포켓부(4p,4p…)와, 기둥부(4b)로부터 포켓부(4p)방향으로 돌출하고, 스프래그(5)를 부세하는 설편부(4t)로 구성된다. 이 스프래그(4)는 얇은 금속판을 프레스가공에 의해 뚫어 제작되어 원환상의 환상부(4a)로 하지만 이 환상부(4a)에는 파형부(4w,4w,…)가 형성되고 있다. 그리고, 파형부 사이에는 평활부가 형성된다. 또한, 이 스프링(4)은 후술과 같이 한쪽의 단부(4c)와 다른쪽의 단부(4d)의 일부를 2중으로 하여 겹침부(6)를 배치함으로써 이 부분의 강성을 크게하고 있다. 겹침부(6)는 케이지(3)로부터 부여되는 가장 큰 반발력에 대해 스프링(4)을 보강하는 역할을 한다.

상기에서도 설명한 것과 같이 케이지(3)의 플랜지부(3f)를 외륜(1)의 궤도면(1a)에 압입했을 때 케이지(3)의 플랜지부(3f)의 장원부분은 공백이 더욱 커지기 때문에 이 부분의 케이지(3)의 변위량이 국부적으로 커진다. 통상 이와같은 경우 이 케이지(3)의 내경측을 따르게 하여 배치한 스프링(4)의 변위량은 작아진다. 따라서 스프래그(5)를 락하는 측으로 부세하고 있는 스프링(4)의 설편부(4t)의 변위량도 작아지므로 이 설편부(4t)에 의해 스프래그(5)에 작용하는 예응력이 작아진다. 그래서 이와같은 사태를 방지하기 위해 도 1 및 도 2와 같이 이 스프링(4)의 한쪽 단부(4c)와 다른쪽 단부(4d)를 겹치게 한 일부 겹침부(6)를 마련함으로써 스프링(4)의 강성(스프링력)을 크게한다(도 2는 스프링(4)의 설명상 한쪽 단부와 다른쪽의 단부는 떨어뜨린 도면으로 하고 있다). 이와같이 겹침부(6)의 강성(스프링력)이 커지면 예를들어 케이지(3)의 장원부분(도 8의 상부 근처)의 변위량이 커져 스프링(4)의 설편부(4t)의 변위량이 작아져도 스프래그(5)에 작용하는 예응력을 스프래그(5)가 필요 이상 경사지지 않는 크기로 확보할 수 있다. 따라서 스프래그(5)가 공전방향으로 크게 변위하지 않고 공전위치로부터 맞물림 위치가 될 때에도 통상대로 모든 스프래그(5)가 동기하여 작동하도록 할 수 있다.

다음에 스프링(4)의 한쪽 단부(4c)와 다른쪽의 단부(4d)를 겹치게 한 일부 겹침부(6)를 배치한 경우, 도 4(a)의 Q부와 같이 한쪽 단부(4d)의 테두리(4f)가 다 른쪽의 환상부(4a)의 단부(4c) 중간에서 계지한 상태가 되면 스프링(4)은 원래 탄성변형되기 쉬우므로 도 4(b)와 같이 단부(4c)와 단부(4d)가 스프링작용에 의해 약간 상시 변동하여 한쪽 단부(4d)의 테두리(4f)가 고정되지 않고 불안정하게 변동하는 상태가 된다. 이와같이 단부(4c)와 단부(4d)가 변동하면 스프래그(5)의 위치결정이 이 스프래그(5) 배면의 스프링(4) 단부(4c)와 단부(4d)에 형성된 포켓(4p)과 포켓(4p)과의 겹침 테두리부(4e)(도 4(a)의 Q부 참조)에서 행해지게 된다. 이와같이 스프링(4)의 겹침부(6)에 있는 스프래그(5)는 감겨지는 스프링(4)의 포켓(4p)의 겹침 테두리부(4e)로부터 스프링력을 받아 다른 스프래그와의 조화를 취한 움직임이 저해된다. 그리고 다른 스프링의 포켓위치에 있는 스프래그에 비해 강제적인 힘이 작용하여 맞물림성을 악화시키게 된다.

그래서 도 1 및 도 2와 같이 스프링(4)의 겹침부(6)의 위치결정을 스프링(4)의 한쪽 단부(4c)의 환상부(4a)(4a)에 형성한 파형부(4w)의 곡부에 다른쪽의 환상부(4a) 단부(4d)의 테두리부(4f)를 접촉시킴으로써 행한다. 이와같이 스프링(4)의 겹침부(6)의 위치결정을 단부(4c)의 환상부(4a)에 형성한 파형부(4w)와, 다른쪽의 환상부(4a)의 단부(4d)의 테두리부(4f)와의 접촉으로 행하면 스프링의 겹침부(6)에 위치하는 스프래그(5)가 포켓(4p)의 테두리부(4e)로부터 강제적인 힘을 받을 수 없게 된다. 따라서 스프링(4)의 다른 위치에 있는 스프래그(5)와 마찬가지로 양호한 맞물림 상태를 확보할 수 있다.

도 5는 스프링(4)의 겹침부(6)의 위치결정의 변형예를 도시하는 도면이다. 즉 상기하는 것과 같이 스프링(4)의 한쪽 단부(4c)의 환상부(4a)(4a)에 형성한 파 형부(4w)의 곡부에 다른쪽의 환상부(4a)의 단부(4d)의 테두리부(4f)를 접촉시키는 것으로 스프링의 겹침부(6)는 안정되지만 또한 다른쪽의 단부(4d)의 테두리부(4f)를 스프링(4)의 환상부(4a)의 한쪽 단부(4c)의 파형부(4w) 정상의 근원의 라운드 부분의 중간까지 따르도록 절곡시키는 것이다. 이와같이 한쪽 단부(4c)의 파형부(4w)의 정상에 걸리도록 곡부 라운드부의 중간까지 따르도록 다른쪽 단부(4d)의 테두리부(4f)에 절곡부를 형성하면 겹침부(6)가 안정되고 스프래그(5)의 배후에 스프링(4)의 겹침에 의한 포켓(4p)의 테두리부(4e)로부터 강제적인 힘이 걸리지 않고 스프래그(5)의 양호한 맞물림 상태를 확보할 수 있다.

이상 상세하게 설명한 것과 같이 본 발명의 일방향 클러치에 의하면 케이지와 외륜의 공백이 최대위치에 있는 리본스프링의 설편부의 스프링력을 강화시킬 수 있다. 또 스프링의 겹침부에 위치하는 스프래그가 포켓측으로부터 강제적인 힘을 받지 않으므로 스프래그의 위치결정상태가 안정되고 늘 양호한 맞물림 상태를 유지할 수 있다.

Claims (4)

1. 외륜의 내주면에 압입감합되는 케이지와;

   이 케이지의 내경측을 따르도록 배치되는 한편 파형부를 갖는 환상부와 포켓을 포함하는 스프링과;

   다수의 스프래그로 이루어면서, 각 스프래그가 상기 스프링의 각 포켓및 케이지에 삽입되는 스프래그 어셈블리를: 구비하며,

   상기 케이지로부터의 가장 큰 반력이 가해지는 위치에 상기 스프링부분의 일단부와 타단부를 겹치게하여 겹침부를 형성하여 상기 스프링의 강성을 증대시키고,

   상기 스프링의 겹침부는 상기 스프링 일단부의 상기 파형부와 상기 스프링의 타단부의 에지부에 의해 위치결정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 일방향 클러치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 스프링의 타단부의 상기 에지부에 절곡부를 형성하여 상기 파형부의 정상부로부터 곡부 까지의 라운드부분을 따르도록 굽혀지고, 상기 절곡부와 상기 파형부는 상기 스프링의 겹침부의 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 일방향 클러치.
3. 외륜의 내주면에 압입감합되는 케이지와;

   이 케이지의 내경측을 따르도록 배치되는 한편 파형부 및 평활부를 갖는 환상부와 포켓을 포함하는 스프링과;

   다수의 스프래그를 포함하며, 이 스프래그가 상기 스프링의 각 포켓및 케이지의 포켓에 각각 삽입되는 스프래그 어셈블리와;

   상기 케이지로부터 가장 큰 반발력이 가해지는 위치에서 상기 스프링 상에 배치되는 동시에 상기 스프링의 제1단이 상기 스프링의 제2단에 겹쳐짐으로써 형성되는 겹침부와;

   상기 겹침부에 상기 제2단의 에지부가 상기 파형부와 상기 평활부 사이의 최소한 경계부로 상기 제1단의 평활부를 따라 뻗는 것을 특징으로 하는 일방향 클러치
4. 제3항에 있어서,

   상기 스프링의 제2단의 상기 에지부는 절곡되어 상기 평활부로부터 파형부에 이르는 곡선행태로 끼워지는 것을 특징으로 하는 일방향 클러치.

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