KR100927632B1

KR100927632B1 - 클러치-브레이크 어셈블리

Info

Publication number: KR100927632B1
Application number: KR1020070110229A
Authority: KR
Inventors: 에스. 테케스키 로버트
Original assignee: 이턴 코포레이션
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2009-11-20
Also published as: EP1918607B1; ES2375745T3; US7604104B2; EP1918607A1; TW200833972A; CN101173702A; CN101173702B; KR20080007294A; US20080099303A1; TWI404870B

Abstract

클러치-브레이크 어셈블리(20)가 힘을 전달하여 축(24)을 회전시키거나 또는 그 회전을 억제한다. 이 클러치-브레이크 어셈블리는 피스톤(108)과 베이스 부재(50) 사이에서 힘을 전달하는 다수의 힘 전달 부재(192-196)를 포함한다. 다수의 스프링(138)이 피스톤(108)을 눌러 베이스 부재(50)에 대하여 이동시킨다. 다수의 스프링 리테이너(182)가 베이스 부재와 피스톤 사이에 배치된다. 각각의 스프링 리테이너(182)는 기부(220)로부터 연장된 다수의 돌출부(224)를 포함한다. 스프링 각각은 돌출부(224) 상에 신축 가능한 상태로 배치되어 있다. 상호 인접한 스프링 리테이너들(182) 사이에는 다수의 힘 전달 부재(192-196)가 배치된다.

클러치-브레이크 어셈블리, 힘 전달 부재 , 스프링, 스프링 리테이너

Description

클러치-브레이크 어셈블리 {CLUTCH-BRAKE ASSEMBLY}

도 1은 본 발명에 따라 구성된 클러치-브레이크 어셈블리가 힘을 전달하여 축을 회전시키거나 또는 축 회전을 억제하는 방식을 도시하는 간략도;

도 2a 및 도 2b는 도 1의 클러치-브레이크 어셈블리의 구성을 나타내는 분해도;

도 3은 도 1 및 도 2의 클러치-브레이크 어셈블리 내에 사용된 하나의 스프링 리테이너의 확대도;

도 4는 스프링들이 도 3의 스프링 리테이너 내의 돌출부 상에 신축 가능 상태로 배치된 형태와, 힘 전달 부재 들이 상호 인접한 스프링 리테이너들 사이에 배치된 형태를 나타내는 도면;

도 5는 도 4와 유사한 도면으로서, 스프링이 스프링 리테이너 내의 돌출부들 중 일부에만 배치되고 나머지에는 스프링이 없는 형태를 나타내는 도면;
도 6은 도 1의 클러치-브레이크 어셈블리의 구성을 나타내는 하단부 확대도이다.

본 발명은 힘을 전달하여 축을 회전시키거나 또는 축 회전을 억제하는 클러 치-브레이크 어셈블리에 관한 것이다.

공지의 클러치-브레이크 어셈블리는 축에 연결되어 힘 전달을 컨트롤하였었다. 이러한 공지의 클러치-브레이크 어셈블리는 깡통 제조기, 프레스 구동장치, 전단 구동장치 및 기타의 기계 장치에 사용되었었다. 공지의 클러치-브레이크 어셈블리는 미국특허 제 5,046,593호; 제5,257,684호; 제5,577,581호; 및 제6,637,568호에 개시되어 있다.

기계 장치들이 서로 다른 작동 특성을 갖는 경우, 클러치-브레이크 어셈블리의 힘 전달 능력은 클러치-브레이크 어셈블리가 사용되는 기계 장치의 작동 특성과 일치해야 한다.

어떤 기계 장치는 축을 회전시키거나 또는 축 회전을 억제하기 위하여 비교적 큰 힘의 전달을 필요로 한다. 또 다른 기계 장치는 축을 회전시키거나 또는 축 회전을 억제하기 위하여 비교적 작은 힘을 필요로 하기도 한다.

본 발명은 힘을 전달하여 축을 회전시키거나 또는 축 회전을 억제하는 클러치-브레이크 어셈블리를 제공한다.

본 발명은 손쉽게 조절함으로써 서로 다른 여러 기계 장치의 힘 및 토오크 요건에 맞출 수 있는 개선형 클러치-브레이크 어셈블리를 제공한다.

본 발명의 클러치-브레이크 어셈블리는 축을 수용하기 위한 중앙 개구부를 갖는 베이스(base) 부재를 포함한다. 클러치 면은 베이스 부재에 대하여 이동 가능 하다. 브레이크 면 또한 베이스 부재에 대하여 이동 가능하다. 피스톤(piston)이 상기 베이스 부재에 대하여 제1 방향으로 이동, 제1 마찰면을 가압하여 클러치 면과 맞닿게 함으로써 힘이 클러치 면으로부터 전달될 수 있다. 이 피스톤은 제2 방향으로 이동, 제2 마찰면을 가압하여 브레이크 면과 맞닿게 할 수도 있다.

다수의 스프링이 상기 베이스 부재 쪽을 향하여 제1 방향과 제2 방향 중 어느 한 방향으로 피스톤을 가압해도 무방하다. 서로 간격을 두고 떨어져 있는 다수의 스프링 리테이너(reatainer)는 돌출부를 갖는데, 이 돌출부에 스프링이 신축 가능 상태로 위치하고 있다. 힘 전달 부재들이 상기 다수의 스프링 리테이너들 중 상호 인접한 스프링 리테이너들 사이에 위치한다.

이하, 본 발명의 상기 특징 및 기타 특징들을 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

클러치-브레이크 어셈블리(20)(도 1, 도 2a 및 도 2b)는 결합 상태와 분리 상태 사이에서 작동 가능하다. 클러치-브레이크 어셈블리(20)가 결합 상태에 있는 경우, 클러치-브레이크 어셈블리는 힘을 구동 부재(22)(도 1)로부터 종동 부재(24)로 효과적으로 전달한다. 클러치-브레이크 어셈블리(20)가 분리 상태에 있는 경우, 클러치-브레이크 어셈블리는 종동 부재(24)를 회전하지 못하게 하는 상태를 유지하는데 효과적이다.

도시된 구동 부재(22)(도 1)는 벨트(belt)(26)에 의하여 구동되는 원형의 플라이휠(flywheel)이며, 벨트는 플라이휠 주위로 연장되어 있다. 구동 부재(22)는 연결 부재(27)에 의하여 클러치-브레이크 어셈블리(20)와 연결되어 있다. 도시된 종동 부재(24)는 금속재의 축으로서, 플라이휠(22)로부터 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 거쳐 전달되는 힘을 받아 중심축선 주위로 회전한다.

축(24) 및 플라이휠(22)은 베어링(28)(도 1) 상에 설치되며, 미국특허 제5,577,581호에 개시되어 있는 것과 대략 유사한 형태로 상대 회전 가능하도록 되어 있다. 그러나, 플라이휠(22)과 축(24)은 원하는 경우 다른 방식으로 설치될 수도 있다. 플라이휠(22)과 축(24)은 서로 다른 수많은 공지의 구동 부재 및 종동 부재들 중 대표적인 것이라고 이해하면 된다.

클러치-브레이크 어셈블리(20)가 분리 상태에 있는 경우, 이 클러치-브레이크 어셈블리는 고정 프레임(frame)(30)으로부터 힘을 전달하여 축(24)을 회전하지 못하도록 억제한다. 고정 프레임(30)은 고정 형태인 한 어떤 구조라도 무방하다. 고정 프레임(30)은 연결 부재(32)에 의하여 클러치-브레이크 어셈블리와 연결되어 있다. 분리 상태의 클러치-브레이크 어셈블리(20)가 고정 프레임(30)과 축(24)을 연결함에 따라 축(24)은 회전하지 못한다.

클러치-브레이크 어셈블리(20)는 유체의 압력, 즉 공기 압력에 의하여 결합 상태로 된다. 유체 압력은 도관(34)으로부터 나와 솔레노이드(solenoid) 작동 밸브(36)를 지나 상기 축(24) 내의 중앙 통로(38)로 전달된다. 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 축(24)의 중앙 통로(30)와 유체 연통하는 상태로 연결되어 있다.

솔레노이드 작동 밸브(36)가 도 1에 도시한 바와 같이 비작동 상태에 있을 때, 상기 축(24) 내의 중앙 통로(38)와 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 머플러(muffler)(42)를 통하여 주위 대기로 개방되어 있다. 이때, 분리 상태의 클러치- 브레이크 어셈블리(20)는 축(24)을 고정 프레임(30)과 연결됨으로써 상기 축을 회전하지 못하게 한다.

솔레노이드 작동 밸브(36)의 작동 시, 상기 도관(34)은 중앙 통로(38)와 유체 연통하는 상태로 연결된다. 중앙 통로(38)를 통하여 클러치-브레이크 어셈블리(20)로 전달되는 유체 압력은 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 작동시켜 결합 상태가 되도록 한다. 클러치-브레이크 어셈블리(20)가 작동 상태인 경우, 힘은 플라이휠(22)로부터 나와 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 지나 축(24)으로 전달되어 그 중심축선 주위로 회전시킨다. 축(24)은 서로 다른 여러 형태의 장비와 연결 가능하다. 예를 들면, 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 깡통 제조기에 대한 힘 전달용으로 사용될 수 있다.

클러치-브레이크 어셈블리(20)를 깡통 제조기에 결합할 수도 있지만, 기계 장치 구성요소의 가속 및 감속, 또는 비교적 잦은 결합 및 분리를 필요로 하는 다른 공지의 기계 장치에 결합하는 것도 가능하다. 클러치-브레이크 어셈블리(20)가 결합되는 기계 장치는, 예컨대, 프레스 구동장치 및/또는 전단 구동 장치일 수 있다. 또는, 단일 스트로크형 또는 연속 작동형 기계 장치일 수도 있다. 예를 들면, 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 금속 스탬핑기(stamping machine), 와이어 처리기, 실 권취기, 베니어 절단기, 병 분류기, 종이 처리기 또는 섬유용 기계에 결합될 수 있다. 물론, 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 다른 공지의 형태로 된 기계 장치에 결합될 수도 있음을 알아야 한다.

클러치-브레이크 어셈블리(20)는 미국특허 제 6,637,568호에 개시된 클러치- 브레이크 어셈블리와 대체로 동일한 구성을 갖는다. 상기 미국특허 제 6,637,568호에 개시된 내용을 참고 자료로 인용한다.

클러치-브레이크 어셈블리(20)(도 2)는 베이스 부재(50)(도 1 및 도 2)와 커버 부재(54)(도 1 및 도 2)를 포함한다. 커버 부재(54)와 베이스 부재(50)는 볼트(56)에 의하여 서로 연결되어 동체 어셈블리(58)를 형성한다. 또한, 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 브레이크 디스크(60)와 클러치 디스크(62)를 포함한다(도 2b). 브레이크 디스크(60)(도 2a)는 동체 어셈블리(58)에 연결되어 있다. 브레이크 디스크(60)는 클러치-브레이크 어셈블리(20)가 결합 상태에 있을 때 동체 어셈블리(58)에 대하여 자유로이 회전 가능하다. 클러치 디스크(62)(도 2b)도 동체 어셈블리(58)에 연결되어 있다. 클러치 디스크(62)는 클러치-브레이크 어셈블리(20)가 분리 상태에 있을 때 동체 어셈블리(58)에 대하여 자유로이 회전 가능하다.

또한, 브레이크 디스크(60)와 클러치 디스크(62)(도 2a 및 도 2b)는, 제한된 범위의 이동을 통하여, 상기 동체 어셈블리(58)에 대하여 축선 방향으로 이동 가능하다. 브레이크 디스크(60)와 클러치 디스크(62)는 대략 환형의 형상을 갖는다. 동체 어셈블리(58)는 브레이크 디스크(60)와 클러치 디스크(62) 중앙부의 원형 개구부들을 통하여 연장되어 있다. 클러치-브레이크 어셈블리(20)의 배치 방향과는 무관하게, 브레이크 디스크(60)는 연결 부재(32)에 의하여 고정 프레임(30)과 연결되며, 클러치 디스크(62)는 연결 부재(27)에 의하여 플라이휠(22)과 연결된다. 클러치-브레이크 어셈블리(20)의 동체 어셈블리(58)는 종동 부재인 축(24)과 고정 연결된다.

클러치-브레이크 어셈블리(20)가 결합 상태에 있을 때, 클러치 디스크(62)는 동체 어셈블리(58)에 대하여 회전 불가능한 상태로 유지된다. 이때, 클러치 디스크(62)는 플라이휠(22)로부터 동체 어셈블리(58)로 효과적으로 힘을 전달한다. 이 힘에 의하여 동체 어셈블리(58)와 축(24)이 축 길이방향 중심축선 주위로 회전하게 된다. 이때, 동체 어셈블리(58)는 브레이크 디스크(60)에 대하여 자유로이 회전 가능하다.

클러치-브레이크 어셈블리(20)가 분리 상태에 있는 경우, 동체 어셈블리(58)는 브레이크 디스크(60)에 대하여 회전 불가능한 상태로 유지된다. 이에 의하여 힘이 브레이크 디스크(60)를 통하여 고정 프레임(30)으로부터 동체 어셈블리(58)로 전달됨에 따라 동체 어셈블리와 축(24)은 회전 불가능한 상태로 유지된다. 이때, 동체 어셈블리(58)와 축(24)에 대하여 플라이휠(22)(도 1)과 클러치 디스크(62)(도 2b)는 함께 자유로이 회전 가능하다.

클러치-브레이크 어셈블리(20) 상의 금속재 동체 어셈블리(58)는 베이스 부재(50)를 포함한다. 베이스 부재(50)는 금속 일체형으로 주조되며, 통상 원통형인 중앙부(72)(도 2b)를 포함하고 있다. 통상 환형인 플랜지부(74)는 중앙부(72)와 일체로 형성되어 중앙부로부터 반경 방향 외측으로 연장되어 있다. 원통형인 중앙 개구부(78)는 베이스 부재(50)의 중앙부(72)를 통하여 연장되어 있다.

동체 어셈블리(58)는 또한 볼트(56)에 의하여 베이스 부재(50)(도 2b)와 고정 연결된 원형의 금속 실린더인 커버 부재(54)(도 2a)를 포함하고 있다. 커버 부재(54)는 베이스 부재(50)의 중앙 개구부(78)와 동축 관계로 배치되어 상기 베이스 부재의 중앙 개구부와 이어져 있는 원형 개구부(84)를 갖는다.

환형의 브레이크 디스크(60)(도 2a)는 베이스 부재(50) 및 커버 부재(54)와 동축 관계로 배치되어 있다. 브레이크 디스크(60)는 베이스 부재(50) 내의 중앙 개구부(78)와 동축 관계로 배치된 원형의 중앙 개구부(96)를 갖는다. 마찬가지로, 클러치 디스크(62)는 베이스 부재(50)의 중앙 개구부(78)과 동축 관계로 배치된 원형의 중앙 개구부(98)을 갖는다. 브레이크 디스크(60)와 클러치 디스크(62)의 중앙 개구부들(96)(98)은 동일한 크기이지만 그 직경은 베이스 부재(50)의 플랜지부(74)와 커버 부재(54) 상의 원형 림(rim)부(104)보다 작다. 따라서, 브레이크 디스크(60)와 클러치 디스크(62)는 베이스 부재(50)의 플랜지부(74)와 커버 부재(54) 상의 림부(104) 사이에 유지됨으로써 동체 어셈블리(58)와 연결된다.

환형의 피스톤(108)(도 2a)이 베이스 부재(50)와 커버 부재(54)의 사이에 배치된다. 피스톤(108)은 베이스 부재(50) 및 커버 부재(54)와 함께 환형의 가변 체적의 유체 챔버 및 환형 가변 체적의 스프링 챔버를 형성한다. 상기 환형의 가변 체적 유체 챔버는 베이스 부재(50) 상의 중앙부(72)를 통하여 연장된 통로에 의하여 베이스 부재(50)의 중앙 개구부(78)와 축(24)과 유체 연통하는 상태로 연결되어 있다. 상기 환형 가변 체적의 스프링 챔버는 베이스 부재(50) 내에 형성된 개구부들을 통하여 클러치-브레이크 어셈블리 주위 대기와 유체 연통하는 상태로 항상 연결되어 있다.

피스톤(108)은 다수의 스프링(도 2b)(134)(138)에 의하여 커버 부재(54) 쪽으로 항상 가압되고 있다. 다수의 스프링(134)(138)은 베이스 부재(50)의 원통형 중앙부(72) 주위에 배치되며, 베이스 부재의 중앙부와 동축 상태로 되어 있다. 헬리컬(helical) 코일형 스프링(138)의 좌단부(도 2b)는 피스톤(108) 내의 스프링 챔버 내에 위치하며, 피스톤과 접촉 상태로 배치되어 있다.

클러치-브레이크 어셈블리(20) 작동 시, 가압 상태의 유체, 즉 공기가 솔레노이드 작동 밸브(36)(도 1)와 축(24) 내의 중앙 통로(38)를 통하여 전달된다. 유체 압력은 축(24)의 원통형 외측면 내의 출구를 통하여 베이스 부재(50) 내의 통로를 지나 전달된다. 유체 압력은 피스톤(108)과 커버 부재(54) 사이에 형성된 환형 가변 체적의 유체 챔버 내로 전달된다.

피스톤(108)과 커버 부재(54) 사이에 형성된 환형 가변 체적의 유체 챔버 내의 유체 압력은 피스톤(108)에 작용함으로써 다수의 스프링(138)을 효과적으로 압축한다. 이러한 압축이 발생함에 따라, 피스톤(108)의 환형 플랜지부(144)가 클러치 디스크(62) 상의 환형 마찰면(146)을 가압하여 상기 베이스 부재(50) 상 플랜지부(74)의 환형 마찰면(148)과 맞닿게 한다. 이와 동시에, 피스톤(108) 상 플랜지부(144)의 환형 마찰면(152)은 클러치 디스크(62) 상의 다른 하나의 마찰면을 가압한다.

이에 의하여 힘, 즉 토오크(torque)는 플라이휠(22)(도 1)로부터 클러치 디스크(62)를 지나 베이스 부재(50)로 전달된다. 베이스 부재(50)는 축(24)에 연결되어 있다. 플라이휠(22)로부터 클러치 디스크(62)를 지나 축(24)으로 전달된 토오크는 축을 그 중심축선 주위로 회전시킨다.

클러치-브레이크 어셈블리(20)를 분리해야 하는 경우, 피스톤(108)과 커버 부재(54) 사이의 가변 체적 유체 챔버는 베이스 부재 내의 통로, 축(24)(도 1) 내의 중앙 통로(38)와 솔레노이드 작동 밸브(36)를 통하여 대기 쪽으로 배기된다. 이에 의하여 다수(134)(도 2)의 스프링(138)이 효과적으로 피스톤(108)의 환형 플랜지부(144)를 가압하여 환형의 브레이크 디스크(60)과 맞닿게 한다. 브레이크 디스크(60) 상의 환형 마찰면(160)이 커버 부재(54)의 림부(104) 상의 환형 마찰면(162)과 맞닿게 된다. 이와 동시에, 피스톤(108)의 플랜지부(144) 상의 환형 마찰면(164)이 가압되어 브레이크 디스크(60) 상의 마찰면(166)과 맞닿게 된다. 이에 의하여, 힘이 브레이크 디스크(60)와 베이스 부재(50)를 통하여 고정 프레임(30)(도 1)과 축(24) 사이로 전달된다. 브레이크 디스크(60)를 통하여 전달된 힘은 축(24)을 회전 불가 상태로 유지한다.

클러치-브레이크 어셈블리(20)의 전반적 구성과 작동 모드는 앞서 설명한 미국특허 제 5,046,593호; 제5,257,684호; 및 제6,637,568호에 개시된 클러치-브레이크 어셈블리의 구성과 작동 모드와 유사하다. 전술한 미국특허 제 6,637,568호에 개시된 내용을 참고 자료로 인용한다.

스프링 리테이너

본 발명의 특징들 중 하나에 따르면, 다수(180)의 동일한 스프링 리테이너(182)(184)(186)(도 2b)가 베이스 부재(50)와 피스톤(108) 사이에 원형 배열 상태로 배치되어 있다. 다수의 헬리컬 코일형 스프링(134)(138)이 다수의 동일한 스프링 리테이너(180)(182-186)에 의하여 베이스 부재(50)와 피스톤(108)에 대한 상e대적 위치에 배치되어 있다.

다수의 힘 전달 부재(도 2b)(190)(192)(194)(196)가 베이스 부재(50)와 피스톤(108) 사이에서 연장되어 있다. 중공 원통형의 힘 전달 부재(192-196)가 중공 원통형의 부싱(202)(204)(206) 내에 이동 가능 상태로 수용되어 있다. 이들 부싱(202)(204)(206)은 피스톤(108) 내의 원통형 개구부들(도시하지 않음) 내에 고정되어 있다. 힘 전달 부재(192)(194)(196)의 우단부(도 2)는 베이스 부재(50) 상의 원통형 개구부들 내에 고정되어 있다. 이들 힘 전달 부재(192)(194)(196)의 양단부 또는 좌단부(도 2)는 부싱(202)(204)(206) 내에 이동 가능 상태로 수용되어 있다.

힘 전달 부재(192-196)는 베이스 부재(50)와 피스톤(108)을 상호 연결한다. 클러치-브레이크 어셈블리(20)가 결합 상태인 경우, 힘(토오크)은 플라이휠(22)로부터 클러치 디스크(62)로 전달된다. 힘은 클러치 디스크(62)로부터 피스톤(108)과 베이스 부재(50) 양자 모두에 전달된다. 힘은 상기 힘 전달 부재(192-196)에 의하여 베이스 부재(50)와 피스톤(108) 사이에서 전달된다. 그러므로, 베이스 부재(50)와 피스톤(108)은 함께 회전 가능하다.

힘 전달 부재(도 2b)(192)(194)(196)가 서로 인접한 스프링 리테이너(182-186)들 사이에 배치되며, 이들은 스프링 리테이너와 간격을 두고 있다. 따라서, 힘 전달 부재(192)는 스프링 리테이너(182)와 스프링 리테이너(184) 사이에 위치한다. 마찬가지로, 힘 전달 부재(194)는 스프링 리테이너(184)와 스프링 리테이너(186) 사이에 위치한다. 힘 전달 부재(196)는 스프링 리테이너(186)와 스프링 리테이너(182)의 사이에 연장되어 있다. 이들 힘 전달 부재(192-196)는 부싱(202-206)에 대하여 축선방향으로 이동 가능하여 피스톤과 베이스 부재(50)의 사이의 축선방향 이동을 수용한다.

스프링 리테이너(182)(도 3)는 성형된 중합체 재료로 된 일체형이다. 이 스프링 리테이너(182)는 기부(220)와 다수의 동일한 중공 돌출부(224)를 포함하고 있다. 비록 이 돌출부(224)가 중공 형상으로 되어 있지만, 속이 꽉 찬 상태로 형성될 수도 있다.

스프링 리테이너(182)의 기부(220)는 평판으로 형성되며, 아취형 반경 방향 내측 가장자리부(228)와 아취형 반경 방향 외측 가장자리부(230)를 갖는다. 측면 가장자리부(232)(234)는 아취형 반경 방향 내측 가장자리부(232)와 아취형 반경 방향 외측 가장자리부(234) 사이에서 반경 방향으로 연장되어 있다. 이들 측면 가장자리부(232)(234)는 아취형 반경 방향 내측 가장자리부(228)와 아취형 반경 방향 외측 가장자리부(230)의 곡률 중심을 통하여 연장된 반경 방향 축선을 따라 배치되어 있다. 이들 스프링 리테이너(184)(186)는 스프링 리테이너(182)와 동일한 구성을 갖는다.

상기 돌출부(224)는 아취형 상태로 배치된 돌출부들 중 아취형 반경 방향 내측의 일련의 돌출부(240)과 아취형 상태로 배치된 돌출부들 중 아취형 반경 방향 외측의 일련의 돌출부(244)를 포함하고 있다. 이들 아취형 반경 방향 내측의 일련의 돌출부(240)와 아취형 반경 방향 외측의 일련의 돌출부(244)는 클러치-브레이크 어셈블리(20)의 길이방향 중심축선 상에 위치하는 곡률 중심을 갖는 아취형 상태로 배치되어 있다. 반경 방향 내측 가장자리부(232)와 반경 방향 외측 가장자리부(234)는 아취형 내측 및 외측의 일련의 돌출부들(240)(244)의 곡률 중심과 일치 하는 공통의 곡률 중심을 갖는다.

비록 반경 방향 내측의 일련의 돌출부(240)는 반경 방향 외측의 일련의 돌출부보다 많은 것으로 도시되어 있으나, 반경 방향 내측의 일련의 돌출부(240) 보다 반경 방향 외측의 일련의 돌출부(244)가 더 많을 수도 있다. 돌출부들(244)은 기부(220)에 대하여 수직 평행한 중심축선들을 갖는다.

스프링 리테이너(182)(184)(186)는 베이스 부재(50) 상의 반경 방향으로 연장된 리브들(251) 사이에 형성된 요홈(250)(도 4) 내에 배치된다. 이들 요홈(250)은 각각 스프링 리테이너(182)(도 3)의 기부(220) 형상과 유사하나 그보다 약간 더 크다. 일단 서로 동일한 스프링 리테이너들(182)(184)(186)이 도 4에 도시된 형태로 베이스 부재(50) 내 동일한 요홈(250) 내에 위치하게 되면, 코일형 스프링(138)을 돌출부(224) 상에 신축 가능하게 배치한다.

스프링(138)의 하단부(도 4)는 스프링 리테이너들(182)(184)(186) 중 하나의 기부(220)와 접촉한다. 스프링(138)의 상단부는 돌출부(224)의 상단부(도 4)를 넘어 연장되어 있다. 이들 스프링(138)은, 도 4에 도시된 바와 같이 돌출부들 상에 신축 가능하게 배치된 경우, 돌출부들(224)과 동축 상태로 위치하게 된다.

돌출부들(224)은 베이스 부재(50) 내 요홈(25)의 편평한 바닥면과 수직이면서 또한 피스톤(108)과 수직인 상태로 스프링(138)을 유지한다. 스프링(138)은 스프링 리테이너(182)(184)(186)에 의하여 베이스 부재(50)와 피스톤(108)을 마주보는 상태로 배치된다. 피스톤(108)에는 요홈들이 형성되어 있는데, 이들 요홈은 베이스 부재(50) 내 요홈(250)과 유사한 형상을 가짐으로써 기부(220)로부터 간격을 둔 스프링(138)의 단부를 수용한다. 돌출부(224)의 단부는 피스톤(108)과 접촉하지 않는다.

스프링 리테이너(182)(184)(186)는 베이스 부재(50) 내에 형성된 요홈(250)내에 수용된다. 스프링 리테이너(182)(184)(186) 상의 돌출부들 중 반경 방향 내측의 일련의 돌출부(240) 상의 스프링(138)은 클러치-브레이크 어셈블리(20)의 길이방향 중심축선 상에 그 중심을 갖는 원형 배열 상태로 배치되어 있다. 마찬가지로, 스프링 리테이너(182)(184)(186) 상의 돌출부들 중 반경 방향 외측의 일련의 돌출부의 돌출부(224)상에 배치된 스프링(138)은 클러치-브레이크 어셈블리(20)의 길이방향 중심축선 상에 그 중심을 갖는 원형 배열 상태로 배치되어 있다. 힘 전달 부재(192-196)는 스프링 리테이너들 중 반경 방향 내측의 곡률 반경보다 더 큰 곡률 반경을 갖는 원형의 배열 상태로 배치되어 있다.

스프링 리테이너(182)(184)(186)를 베이스 부재(50)의 요홈(250) 내에 배치하기 전 또는 후, 스프링(138)은 돌출부(224) 상에 신축 가능하게 배치될 수 있다. 따라서, 스프링(138)은 스프링 리테이너(182)(184)(186) 상의 돌출부(224) 상에 배치되지만, 이들 스프링 리테이너는 베이스 부재(50)로부터 간격을 두고 떨어져 있다. 다음으로, 스프링 리테이너(182)(184)(186)를, 돌출부(224)상의 스프링과 함께, 베이스 부재(50) 상의 요홈(250) 내에 배치할 수 있다.

클러치-브레이크 어셈블리(20)가 특정의 힘 또는 토오크 요건을 갖는 특수 기계 장치에 연결된 종동 부재로서의 축(24)과 결합, 사용하기 위하여 조립해야 하는 경우, 결합 상태의 클러치-브레이크 어셈블리가 필요로 하는 힘 또는 토오크를 제공할 수 있을 정도의 강성을 갖도록 스프링(138)을 선택하면 된다. 다시 말하자면, 클러치-브레이크 어셈블리(20)가 비교적 큰 힘 또는 토오크 전달 능력을 가져야 하는 경우에는, 비교적 굵은 와이어 코일로 형성된 스프링(138)이 사용될 수 있다. 다른 경우로서, 클러치-브레이크 어셈블리(20)가 비교적 작은 힘 또는 토오크 능력을 가져야 할 경우에는, 비교적 가는 와이어 코일로 형성된 스프링(138)이 사용될 수 있다. 스프링(138)을 형성하는 와이어의 크기와 무관하게, 헬리컬 코일형 스프링에는 중앙 개구부가 형성되어 있는데, 이 중앙 개구부에 의하여 스프링을 돌출부(224) 상에 신축 가능하게 배치할 수 있다. 그러므로, 스프링(138)의 스프링 상수와 클러치-브레이크 어셈블리(20)의 전달력을 조절함으로써, 클러치-브레이크 어셈블리는 힘 또는 토오크 요건이 서로 다른 여러 기계 장치용 구동축(24)과 결합, 사용될 수 있다.

결합 상태의 클러치-브레이크 어셈블리(20)가 필요로 하는 힘 또는 토오크가 전달될 수 있게 해주는 스프링 상수를 갖는 스프링(138)을 구하는 대신, 스프링 수를 바꿀 수도 있다. 도 4에서, 스프링(138)은 각각의 돌출부(224)와 결합된 상태로 제공되어 있다. 그러나, 돌출부들 중 일부의 돌출부와 결합된 스프링을 제거함으로써, 클러치-브레이크 어셈블리(20)의 힘 또는 토오크 전달 특성을 감소시킬 수 있다. 따라서, 도 5에 도시된 형태로, 각각의 스프링 리테이너(182-186) 상 돌출부들(224) 중 두 개로부터 스프링을 뺄 수 있다. 물론, 더 많거나 더 적은 수의 스프링을 뺄 수도 있다. 각각의 스프링 리테이너(182-186)와 결합된 스프링의 수를 감소시킴으로써, 개별 스프링(138)의 형상을 변경하지 않고서도 클러치-브레이크 어 셈블리(20)의 힘 또는 토오크 전달 능력을 감소시킬 수 있다.

클러치-브레이크 어셈블리(20)의 냉각을 촉진하기 위하여, 개구부들(260)(도 4)이 베이스 부재(50) 내에 형성되어 있다. 이들 개구부(260)에 의하여 공기가 베이스 부재(50)를 통하여 클러치 디스크(62) 내의 중앙 개구부(98)(도 2) 안으로 흘러들어갈 수 있다. 마찬가지로, 커버 부재(54)에도 개구부들(264)(도 2)이 형성되어 있다. 커버 부재(54) 상의 개구부(264)를 통하여 공기가 브레이크 디스크(60)의 개구부(96) 안으로 흘러들어갈 수 있다. 브레이크 디스크(60)의 개구부(60)와 클러치 디스크(62)의 중앙 개구부(98)는 피스톤(108) 내의 개구부(266)와 유체 연통하는 상태로 연결되어 있다. 피스톤(108) 외면의 반경 방향 연장된 개구부들(266)은 피스톤 내부의 내부 통로에 의하여 피스톤(108) 양 측면의 개구부(270)와 유체 연통하는 상태로 연결되어 있다. 이에 의하여 냉각 공기 흐름이 피스톤(108)을 통하여 커버 부재(54)와 베이스 부재(50)의 사이에 형성된다.
한편 도 6은 본 발명에 따른 클러치-브레이크 어셈블리의 구성을 나타내는 하단부 확대도로서, 상기 도 2a 및 도 2b를 취합함으로써 하나의 클러치-브레이크 어셈블리가 완성된 상태에 있어 그 하단부를 확대하여 나타낸 것이다.
이는 피스톤(108), 베이스 부재(50) 및 커버 부재(54) 사이의 상호 결합에 의해 형성되는 가변 체적 유체 챔버의 구성 및 내부 연통 구조에 대한 이해를 돕기 위한 것이다.

이상의 내용에 비추어 볼 때, 본 발명에 있어서는, 힘을 전달하여 축(24)을 회전시키거나 또는 축 회전을 억제하기 위한 개선형의 클러치-브레이크 어셈블리(20)를 얻게 된다. 본 발명의 클러치-브레이크 어셈블리(20)는 손쉽게 조절함으로써 서로 다른 힘 및 토오크 요건에 맞출 수 있다.

이러한 효과는 다음과 같은 구조적 특징에 의한 것임을 재차 밝혀둔다.

클러치-브레이크 어셈블리(20)는 축(24)을 수용하는 중앙 개구부(78)를 갖는 베이스 부재(50)를 포함할 수도 있다. 클러치 면(154)은 베이스 부재(50)에 대하여 이동 가능하다. 브레이크 면(166)은 베이스 부재(50)에 대하여 이동 가능하다. 피스톤(108)이 베이스 부재(50)에 대하여 제1 방향으로 이동, 제1 마찰면(152)을 가압하여 클러치 면(154)과 맞닿게 함에 따라 클러치면으로부터 힘이 전달된다. 피스톤(108)이 제2 방향으로 이동, 제2 마찰면(164)을 가압하여 브레이크 면(166)과 맞닿게도 한다.

다수(134)의 스프링(138)이 베이스 부재(50)에 대하여 제1 방향과 제2 방향 중 어느 한 방향으로 피스톤(108)을 가압할 수 있다. 다수(180)의 상호 간격을 둔 스프링 리테이너들(182-186)이 각각 돌출부(224)를 가지며, 이 돌출부 상에는 스프링(138)이 신축 가능하게 배치되어 있다. 힘 전달 부재(192-196)가 다수(180)의 스프링 리테이너들 중 상호 인접한 스프링 리테이너들(182-186) 사이에 배치된다.

Claims

축(24)을 수용하는 중앙 개구부를 갖는 베이스 부재(50)와; 베이스 부재에 인접 배치되어 이에 대하여 상대 이동 가능하고, 축(24)으로 전달되는 구동력의 발생원과 연결 가능한 클러치 면과; 상기 베이스 부재에 인접 배치되어 이에 대하여 상대 이동 가능하고, 고정 프레임(30)과 연결 가능한 브레이크 면과; 상기 베이스 부재(50)와 연결되어 이에 대하여 제1 방향 및 제2 방향으로 이동 가능하고, 유체 압력의 영향을 받는 상태 하에서 제1 방향으로 이동, 제1 마찰면을 가압하여 상기 클러치 면과 맞닿게 함으로써 상기 클러치 면과 베이스 부재(50) 사이에서 힘을 전달하며, 제2 방향으로 이동, 제2 마찰면을 가압하여 상기 브레이크 면과 맞닿게 함으로써 상기 브레이크 면과 베이스 부재 사이에서 힘을 전달하는 피스톤(108)과; 이 피스톤과 베이스 부재 사이로 연장되어 이들 사이에서 힘을 전달하는 다수의 힘 전달 부재(192-196)와; 상기 피스톤(108)을 가압하여 베이스 부재에 대하여 제1 방향과 제2 방향 중 어느 한 방향으로 이동시키는 다수의 스프링(134)과; 상기 베이스 부재와 피스톤 사이에 배치되고, 각각 기부(220) 및 그로부터 연장된 다수의 돌출부(224)를 갖고서 상호 간격을 둔 다수의 스프링 리테이너(182)를 포함하며, 상기 스프링들(134) 각각이 스프링 리테이너(182)의 돌출부들 중 하나 상에 신축 가능하게 배치되어 상기 베이스 부재(50)와 마주보고 위치하며, 상기 힘 전달 부재들(192-196) 각각은 상기 다수의 스프링 리테이너들(182) 중 상호 인접한 스프링 리테이너들 사이에 배치된 것을 특징으로 하는, 힘을 전달하여 축을 회전시키거나 또는 그 회전을 억제하는 클러치-브레이크 어셈블리(20).
제1항에 있어서,

상기 스프링 리테이너들(182) 각각의 기부로부터 연장된 상기 다수의 돌출부(224)는 제1 곡률 반경을 갖는 아취형 내측 배열 상태로 배치된 제1의 일련의 돌출부(240)와, 상기 제1 곡률 반경보다 큰 제2 곡률 반경을 갖는 아취형 외측 배열 상태로 배치된 제2의 일련의 돌출부(244)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 힘을 전달하여 축을 회전시키거나 또는 그 회전을 억제하는 클러치-브레이크 어셈블리(20).
제2항에 있어서,

상기 다수의 힘 전달 부재(192-196)는 상기 제1 곡률 반경보다 큰 곡률 반경을 갖는 아취형 배열 상태로 배치된 것을 특징으로 하는, 힘을 전달하여 축을 회전시키거나 또는 그 회전을 억제하는 클러치-브레이크 어셈블리(20).
제1항에 있어서,

상기 스프링 리테이너들(182) 각각의 돌출부들(224)과 상기 기부(220)는 일체로 형성되고, 상기 돌출부들은 중공 형상인 것을 특징으로 하는, 힘을 전달하여 축을 회전시키거나 또는 그 회전을 억제하는 클러치-브레이크 어셈블리(20).
제1항에 있어서,

상기 베이스 부재(50)와 고정 연결된 커버 부재(54)를 추가로 포함하며, 상기 피스톤(108)은 이들 베이스 부재와 커버 부재 사이에 배치되며, 커버 부재(54)는 상기 피스톤(108) 내의 공기 통로와 유체 연통하는 상태로 연결된 다수의 공기 통로를 갖는 것을 특징으로 하는, 힘을 전달하여 축을 회전시키거나 또는 그 회전을 억제하는 클러치-브레이크 어셈블리(20).
제5항에 있어서,

상기 공기 통로들은 커버 부재(54)를 통하여 축선 방향으로 연장되고, 상기 피스톤(108) 일부를 통하여 반경 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는, 힘을 전달하여 축을 회전시키거나 또는 그 회전을 억제하는 클러치-브레이크 어셈블리(20).
제1항에 있어서,

상기 베이스 부재(50) 내에 상호 간격을 둔 상태로 형성되고, 상기 스프링 리테이너(182) 각각의 기부(220)가 그 안에 배치되는 다수의 요홈(250)과, 상기 베이스 부재(50) 내에 형성되며, 상기 다수의 요홈들(250) 중 상호 인접한 요홈들(250) 사이에 배치된 다수의 리브들(251)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 힘을 전달하여 축을 회전시키거나 또는 그 회전을 억제하는 클러치-브레이크 어셈블리(20).