KR100372230B1

KR100372230B1 - 개량제네바구동기구를구비하는타이머

Info

Publication number: KR100372230B1
Application number: KR1019970031791A
Authority: KR
Inventors: 에드윈 엘. 스카리보다
Original assignee: 파라곤 일렉트릭 컴파니, 인코포레이티드
Priority date: 1996-07-10
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 2003-04-10
Also published as: KR980011560A; TW329309U; US5747760A; CN1135587C; CN1175015A; JP3048910U

Abstract

치차열을 경유하여 제 1 제네바 구동기어에 접속되는 전동모터를 구비하는 전기 타이머가 제공된다. 제네바 구동기어는, 제네바 휠과 결합되며, 제네바 휠과 캠을 이어주는 클러치를 경유하여 캠에 연결된다. 클러치는 복수의 분할 가능(indexable) 동작 위치를 제공할 수 있고, 그 각각의 동작 위치는, 인접한 커스프(cusp)들 사이의 각거리와 동등한 거리만큼, 인접한 동작 위치로부터 일정한 각도로 변위되어 있다.

Description

개량 제네바 구동기구를 구비하는 타이머

본 발명은 일반적으로 캠 작동 타이머(cam-actuated timer), 특히 캠의 운동을 변동시키는 제네바 기구(geneva mechanism)를 갖추고 있는 캠 작동 타이머에 관한 것이다.

타이머, 특히 전기타이머에는 스위치를 작동하기 위한 캠이 합체되어 있다. 이러한 타이머의 대부분에는 캠이 스위치의 작동점들 사이에서 주기적으로 정지될 수 있도록 하면서 캠의 운동을 변동시키는 제네바 기구가 포함되어 있다. 일부 타이머는, 타이머를 시험할 수 있도록 하기 위하여, 캠이 제네바 기구에 대해서 수동식으로 분할(Indexing)되게 되어 있다. 그러나, 대다수의 타이머에 있어서는, 수동식 분할(indexing)은 캠과 제네바 기구를 동기화(synchronization)에서 벗어나게 하기 때문에, 캠을 수동으로 조작하여 변동시키는 것은 허용되지 않는다. 바꾸어 말하면, 단일 운동 사이클에서 일어나야 하는 스위치 작동(switch event)들이 다른운동 사이클에서 일어난다. 더욱이, 캠을 수동식으로 회전시키면, 제네바 구동기어에 상당한 힘이 가하여질 수 있다. 캠과 그 제네바 구동기구의 동기화를 유지하면서 캠을 분할(indexing)시킬 수 있는 타이머가 요구되며, 적용되는 힘으로 인하여 제네바 구동기구가 변형되지 않게 하는 타이머 역시 요구된다.

본 발명의 목적은 전술한 종래 기술의 단점을 제거하고, 제네바 기어가, 복수의 스위치 접점을 작동시키는 캠에 연결되어 있는 전기타이머를 제공하는 것이다.

도 1은 전기타이머의 하우징 및 중간판의 분해 사시도이다.

도 2a 내지 도 2c는 도 1에 도시된 타이머용 체결 돌출부의 몇 가지 실시예를 도시한 부분 절취도이다.

도 3은 도 1에 도시된 타이머의 모터 하우징 내에 포함되는 구성요소의 분해 사시도이다.

도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 타이머의 제네바 기어 조립체와 이 제네바 기어 조립체가 장착되는 중간판의 평면도 및 측면도이다.

도 5는 도 1에 도시된 타이머의 캠 하우징과 그 내부 구성 요소를 도시한 평면도이다.

도 6은 도 1에 도시한 타이머의 제네바 휠/클러치/캠 조립체의 분해 사시도이다.

도 7a 내지 도 7d는 도 1에 도시된 타이머가 동작하는 상태 하에서의 캠 하우징과 그 내부 구성 요소를 도시한 연속도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10, 12: 하우징 14: 중간판

26, 28, 30, 34: 체결 돌출부 16, 18, 20, 22, 24: 수용부

54, 60: 잠금 돌기 84: 모터

86: 치차열 98: 웜기어 조립체

128, 130, 132: 스퍼기어 조립체 134: 제네바 구동기어 조립체

156; 제네바 구동기어 158: 드러스트 베어링

176: 캠 178: 제네바 휠

180: 클러치 200: 캠 표면

본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 전동 모터와, 제 1 제네바 구동기어를 포함한 복수의 기어에 의하여 전동모터에 결합되어 있는 치차열과, 제 1 각거리로 떨어져 있고 치차열에 결합되어 있는 복수의 커스프(cusp)를 가진 제네바 휠과, 캠 작동면을 가진 캠과, 제네바 휠을 캠에 결합시키는 클러치 등이 갖추어진 전기타이머가 제공된다. 이러한 클러치는 복수의 분할가능 동작 위치를 제공할 수 있고, 그러한 동작 위치 각각은 인접하는 동작 위치로부터, 제 1 각거리의 정수배와 동등한 제 2 각거리만큼 각도 방향으로 변위될 수 있다. 제네바 휠 클러치와 캠은 공통 회전축을 가질 수 있고, 클러치는 캠의 홈(recess) 둘레에 원주 방향으로 배치되어 있는 복수의 멈춤쇠(detent)와 맞물리는 제네바 휠에 일체로 접속되는 복수의 신축성 아암(arm)을 포함할 수 있다. 분할가능 동작 위치의 수는 제네바 휠 상의 커스프의 수와 같게 할 수 있다. 드러스트 베어링도 제네바 구동기어에 결합시킬 수 있다. 타이머도 캠 작동면에 의하여 작동되게 되어 있는 복수의 스위치 부재를 가질 수 있다. 캠 작동면은 제1 및 제2 편의 작동 시기(biasing event)에서, 복수의 스위치 부재를 연속적으로 편의시키도록 되어 있는 제 1 구조(formation)를 가질 수 있다. 이러한 편의 작동 시점은 제네바 휠의 단일 운동 사이클에서 일어날 수 있다. 전기타이머는 모터와 치차열이 내장된 제1 하우징, 제네바 휠 캠과 클러치가 내장된 제 2 하우징, 제 1 및 제 2 하우징을 둘러싸게 되어 있는 중간판, 및 제네바 구동기어에 결합되어 있고 중간판에 의하여 회전할 수 있게 지지되어 있는 드러스트 베어링 등도 구비한다.

본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 정지 주기(stationary period)들에 의하여 분리되는 복수의 운동 사이클에서 축을 중심으로 회전하게 되어 있는 회전축이 달린 제네바 휠, 이러한 제네바 휠에 결합되어 있는 캠, 및 캠에 의하여 작동하게 되어 있는 단극 더블 드로우 스위치(또는 단극 쌍투 스위치)(single pole double-throw switch)를 포함하여 구성된 스위치가 제공된다. 캠과 제네바 휠은 동일한 회전축을 가지고, 동일한 순간 속도로 회전할 수 있다. 캠은, 단일 운동 사이클에서 제네바 휠의 각변위(angular displacement)와 동등한 회전가능 분할(index) 간격으로, 제네바 휠에 대하여 회전하면서 분할 가능하게 진행할 수 있다. 스위치는 복수의 운동 사이클 중 한 사이클 동안에 2회 동작(throw)될 수 있다. 이와 같은 2회의 스위치 동작(throw)은 캠 상의 단일 구조에 의해 작동될 수 있다. 스위치는 복수의 운동 사이클 중 다른 사이클 동안에는 동작(throw)될 수 없다. 스위치에는 그 외에도, 회전축이 제공되어 있고 제네바 휠을 캠 내에 결합시키게 되어 있는 하나의 클러치가 포함되어 있다. 클러치는 클러치의 회전축 둘레에 배치되어 있는 복수의 신축성 돌출부(finger)와 이러한 복수의 신축성 돌출부와 맞물리게 되어 있는 복수의 톱니(teeth)를 포함할 수 있다. 상기 톱니 사이의 각변위는 단일 제네바 운동 사이클의 각변위와 같게 할 수 있다. 클러치는 제네바 휠의 회전축과 동일한 회전축을 가질 수 있다.

당해 기술 분야의 숙련자는 본 발명의 다른 특징 및 장점을 다음의 도면, 상세한 설명 및 특허청구범위에 의하여 명백히 알게 될 것이다.

본 발명의 최소한의 일 실시예를 상세히 설명하기에 앞서, 본 발명은 그 적용에 있어서 이하에서 설명하거나 도면에 도시된 구성 요소의 상세한 구성 및 구조에 한정되는 것이 아님을 주지해야 한다는 점을 밝힌다. 본 발명은 달리 실시할 수 있거나, 여러 가지 방법으로 실행 또는 실시할 수 있다. 또한, 여기에서 사용하는 표현법 및 용어는 설명을 위한 것이며, 제한적인 것으로 보아서는 안 된다.

실시예

도 1은 제 1 및 제 2 하우징(10, 12)(각각 "모터"하우징 및 "캠"하우징이라한다) 및 각 하우징의 개방 단부를 막는 중간판(14)을 가진 타이머의 외피(shell)를 도시한 것이다.

모터 하우징(10)에는 중간판(14)으로부터 뻗어 있는 체결 돌출부(fastener finger)(26 ∼ 34) 및 이와 맞물리는 5개의 수용부(receiver)(16 ∼ 24)가 있다. 이러한 수용부의 내향면은 체결 돌출부와 접촉되도록 되어 있으며 모터 하우징을 중간판(14)과 적절하게 정렬된 상태에 유지할 수 있도록 되어 있다. 중간판(14)은실질적으로 평면인데, 가로 방향으로 뻗어있는 2개의 측면, 즉 모터 하우징(10)과 마주하면서 이를 둘러싸는 측면(36), 그리고 캠 하우징(12)과 마주하면서 이를 둘러싸는 측면(38)이 제공되어 있다. 5개의 체결 돌출부(26 ∼ 34)는, 모터 하우징(10)과 대향하여 있는 판의 측면(36)으로부터 뻗어 있고, 모터 하우징 상의 5개의 수용부(16 ∼ 24)에 의하여 수용되어 이와 맞물리게 되어 있다. 이러한 체결 돌출부들 중 3개의 체결 돌출부(26, 30, 34)에는 그 자유단부 가까이에 캐치(catch)(또는 "헤드")가 제공되어 있다. 이러한 캐치는 모터 하우징(10)의 표면을 붙잡아서 이에 의하여 중간판(14)이 커버로부터 떨어져 나가지 못하게 한다. 캐치는 체결 돌출부(26, 30, 34)에 일체적으로 형성시킬 수 있다. 다른 방법으로는, 이러한 캐치는 체결 돌출부가 수용부(16, 20, 24)에 의하여 수용된 후에 체결 돌출부로부터 형성시키거나 혹은 그에 부착시킬 수 있다.

도 2a 내지 도 2b는 헤드가 달린 몇 가지 다른 형태의 체결 돌출부를 도시한 것이다. 도 2a에 도시된 체결 돌출부(34)에는, 그 자유단부 가까이에 일체적으로 형성되어 있고, 체결 돌출부(34)의 일 측면으로부터 뻗어 있는 로킹 에지(locking edge)를 제공하는 헤드(40)가 있다. 이러한 로킹 에지는 수용부(24)의 표면(44)에 걸려, 하우징(10)이 중간판(14)으로부터 분리되지 못하게 한다. 체결 돌출부(34)의 에지(46, 48) 각각은, 하우징(10)을 중간판(14)과 정렬된 상태로 유지하는 수용부(24)의 내표면(50, 52) 각각에 걸린다. 도 2b에서, 체결 돌출부(54)는 그 단면이 실질적으로 원형인데, 체결 돌출부가 수용부(58) 내로 삽입된 후에 그 자유단부를 용융시키게 되면 실질적인 반구형 헤드(56)가 형성된다. 도 2c의 체결돌출부(60)는, 도 2b에 도시된 헤드(56)와 유사한 헤드(62)를 구비하지만, 이 헤드(62)는 이로부터 체결 돌출부(60)의 축(66) 내로 뻗어 있는 나사 형성 연장부(64)에 의하여 체결 돌출부(60)의 축에 부착된다.

도 1을 참고하면, 4개의 체결 돌출부(68 ∼ 74)가 캠 하우징과 대향하여 있는 판(14)의 측면(38)으로부터 뻗어 있다. 이러한 돌출부들은 캠 하우징(12) 내의 대응하는 수용부(76 ∼ 82)에 의하여 수용되어 이와 맞물리게 되어 있으며, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 실시예에서와 유사하게 형성될 수 있다.

도 3a는 모터 하우징(10) 내에 배치된 모터(84)와 치차열(86)의 분해도이다. 3개의 기어축(88, 90, 92)이 모터 하우징(10)의 저부에 고정되어 있고, 중간판(14)쪽으로 향하여 위로 뻗어 있는 자유단부를 가지고 있다(도 1). 이러한 축들은 치차열이 기어 조립체를 지지하고 안내하게 되어 있다. 2개의 기어축 새들(94, 96)이 모터 하우징의 내측면에 형성되어 있어서, 웜기어 조립체(98)를 중간판(14)에 대하여 평행되는 방향으로 지지한다. 교류 120V의 전원에 의하여 작동되는 모터(84)에는 코일(100), 2개의 극편(102, 104), 전기자(106), 및 백업 방지 레버(no-backup lever)(108)가 포함되어 있다. 백업 방지 레버(108)는 모터 하우징(10)의 저부로부터 중간판(14) 쪽으로 뻗어 있는 백업 방지축(110)에 의하여 회전할 수 있게 지지되어 있다. 이 레버에는 전기자(106) 상의 백업 방지 캠(116)을 둘러싸고, 이와 맞물리는 2개의 톱니(112, 114)가 제공되어 있다. 전기자(106)는 720 RPM의 속도로 어느 방향으로도 회전할 수 있다. 전기자에는 전기자의 몸체를 형성하는 영구자석(118), 백업 방지 캠(116), 및 전기자 축(122)과 동심의 웜기어(120)가 제공되어 있다.

백업 방지캠(116)에는, 모터(84)에 전력이 공급될 때에 백업 방지 레버(108) 상의 톱니와 맞물리어 모터를 일 방향으로만 회전하게 하는 톱니가 제공되어 있다. 전기자(106)가 정방향으로 회전하는 때에는, 백업 방지 레버의 톱니(112, 114)와 전기자 캠(116)은 서로 맞물리지 아니하고, 전기자(106)는 자유로이 회전한다. 각 극편(102, 104)에는 하나의 코일 단부(124)와 하나의 전기자 단부(126)가 제공되어 있다. 코일 단부(124)는 코일(100)의 중심으로 뻗어 있고, 코일에 전력이 공급될 때 발생하는 코일의 진동 자장에 의하여 자기적으로 링크된다. 이에 의하여, 극편(102, 104)내에는 교번하는 자장이 생성되고, 극편의 각 전기자 단부(126)를 번갈아서 북자극과 남자극이 되게 한다. 극편(102, 104)의 전기자 단부(126)는 전기자 쪽으로 뻗어 있는데, 전기자의 영구자석(118)을 둘러쌈으로써, 자기적 링크가 이루어지게 하며 전기자 축(122)을 중심으로 하여 토크가 생성되게 한다. 이러한 토크는 전기자(106)와 치차열(86)의 나머지 요소들을 회전시키기 위한 원동력을 제공한다.

치차열(86)에는 웜기어 조립체(98), 3개의 스퍼기어(평치차) 조립체(128, 130, 132), 및 제네바 구동기어 조립체(134)가 포함되어 있다. 각 조립체에는 서로에 대하여 회전할 수 있게 고정되어 있는 2개의 기어가 포함되어 있다. 기어 조립체(128 ∼ 134)는 모터 하우징(10)의 저부로부터 뻗어 있는 축(88, 90, 92)에 의하여 회전할 수 있게 지지되어 있다. 이러한 치차열은 720 RPM의 전기자 속도로부터 1/48 RPM의 제네바 구동기어 속도로의 34,560 : 1의 기어감속을 제공한다.

웜기어 조립체(98)에는 축(140) 상에 동축으로 장착되어 있는 스퍼기어(136)와 웜기어(138)가 포함되어 있다. 이러한 스퍼기어(136)와 웜기어(138)는 공히 축(140) 상에 고정되어 있기 때문에, 동일한 속도로 함께 회전한다. 축의 양 단부는 모터 하우징(10)내에 형성되어 있는 기어축 새들(94) 내에 회전할 수 있게 지지되어 있다.

웜기어 조립체(98) 내의 스퍼기어(136)는 전기자(106) 내의 웜기어(120)와 맞물린다. 이에 의하여, 전기자(106)가 회전할 때 웜기어 조립체(98)도 함께 회전하게 된다. 이러한 2개의 기어 사이의 기어비(gear ratio)는 18 : 1이고, 기어(136, 138)는 40 RPM으로 회전한다.

스퍼기어 조립체(128)에는 축(92)을 중심으로 회전하는 2개의 스퍼기어(142, 144)가 포함되어 있다. 스퍼기어(142, 144)는 모두 축(92)에 의하여 회전할 수 있게 지지되어 있고, 회전할 수 있게 서로 고정되어 있다. 이에 의하여, 2개의 기어는 동일한 속도로 함께 회전한다. 스퍼기어(142)는 웜기어 조립체(98)의 웜기어(138)와 맞물린다. 따라서, 전술한 바와 같이, 모터(84)가 웜기어(138)를 회전시키면, 스퍼기어(142)도 회전한다. 웜기어(138)와 스퍼기어(142) 사이의 기어비는 32:1이고, 스퍼기어(142)는 1.25 RPM의 속도로 회전한다.

스퍼기어 조립체(130)에는 축(88)을 중심으로 회전하는 2개의 스퍼기어(146, 148)가 포함되어 있다. 스퍼기어(146, 148)는 모두 축(88)에 의하여 회전할 수 있게 지지되어 있고, 회전할 수 있게 서로 고정되어 있다. 이에 의하여, 2개의 기어는 동일한 속도로 회전한다. 스퍼기어(146)는 스퍼기어 조립체(128)의 기어(144)와맞물린다. 따라서, 전술한 바와 같이, 모터(84)가 스퍼기어(144)를 회전시키면, 기어(146)도 회전한다. 스퍼기어(144, 146)들 사이의 기어비는 2:1이고, 스퍼기어(146, 148)는 0.625 RPM의 속도로 회전한다.

스퍼기어 조립체(132)에는 축(90)을 중심으로 회전하는 2개의 스퍼기어(150, 152)가 포함되어 있다. 스퍼기어(150, 152)는 축(90)에 의하여 회전할 수 있게 지지되어 있고, 회전할 수 있게 서로 고정되어 있다. 이에 의하여, 2개의 기어는 동일한 속도로 회전한다. 스퍼기어(150)는 스퍼기어 조립체(130)의 스퍼기어(148)와 맞물린다. 따라서, 전술한 바와 같이, 모터(106)가 기어(148)를 회전시키면, 스퍼기어(150)도 회전한다. 스퍼기어(150, 152)는 서로 회전할 수 있게 고정되어 있기 때문에, 스퍼기어(152)도 회전한다. 스퍼기어(148, 150)들 사이의 기어비는 5:1이고, 기어(150, 152)는 0.125 RPM의 속도로 회전한다.

제네바 기어 조립체(134)에는 축(88)을 중심으로 회전하는 스퍼기어(154)와 제네바 구동기어(156)가 포함되어 있다. 기어(154, 156)는 축(88)에 의하여 회전할 수 있게 지지되어 있고, 회전 가능하게 서로에 대하여 고정되어 있다. 이에 의하여, 2개의 기어는 동일한 속도로 회전한다. 기어(154)는 스퍼기어 조립체(132)의 기어(152)와 맞물린다. 따라서, 전술한 바와 같이, 모터(84)가 기어(152)를 회전시키면, 기어(154)도 회전한다. 기어(154, 156)는 회전 가능하게 서로에 대하여 고정되어 있기 때문에, 기어(156)도 회전한다. 기어(154, 152)들 사이의 기어비는 6:1이고, 기어(154, 156)는 1/48 RPM의 속도로 회전한다.

도 4a 및 도 4b는 제네바 기어 조립체(134)를 도시한 평면도 및 측면도이다.제네바 기어 조립체(134)에는, 스퍼기어(154) 및 제네바 구동기어(156) 이외에, 기어(154, 156)들 사이에 일체로 배치되어 있는 원통형 드러스트 베어링(158)도 포함되어 있다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 제네바 기어 조립체(134)는 중간판(14)을 거쳐 연장되기 때문에(도 4b에 단면도로 도시됨), 제네바 구동기어(156)는 중간판(14)의 측면(38)에 배치되고, 스퍼기어(154)는 중간판(14)의 반대쪽 측면(36)에 배치된다. 기어 조립체(134)는, 공통 축(88)에 배치된 기어 조립체(130)와, 그리고 중간판(14)에 맞닿으며 기어 조립체(134)가 축(88)의 단부로부터 벗어나지 못하게 하는 숄더(160)에 의하여, 제위치에 유지된다.

원통형 드러스트 베어링(158)은, 이것이 없는 경우에 축(88)에 가해지게 되는 극단 하중을 경감시켜서, 축(88)이 구부러지거나 변형되지 못하게 한다. 드러스트 베어링(158)은 스퍼기어(154)의 외경보다 작지만 제네바 구동기어(156)의 외경과는 적어도 같은 외경을 가진다. 제네바 구동기어(156)의 반경은 회전축으로부터 기어의 로브(lobe)(162)의 최외측단까지의 측정값으로 한다. 드러스트 베어링의 직경을 기어(154)의 직경보다 더 작게 제공함으로써, 캠 하우징이 제거되었을 때에도, 제네바 휠/드러스트 베어링/기어 조합이 중간판에 의하여 모터 하우징 내에 유지된다.

도 5는 캠 조립체(164), 연장된 스위치부재(166, 168, 170), 스위치 분리기(172), 및 저항기(174) 들을 둘러싸고 이를 지지하는 캠 하우징(12)을 도시한 평면도이다. 이 도면에서는 캠 하우징(12)과 그 내용물을 더 명백히 볼 수 있도록, 모터 하우징(10)과 함께 중간판(14)이 제거되어 있다. 캠 조립체(164)는캠(176), 제네바 휠(178), 및 클러치(180)를 포함한다. 제네바 구동기어(156)의 로브(162)(여기에서는 부분 절취부로 도시되어 있음)는 휠(178)과 맞물려서 이를 회전시키고, 휠은 클러치(180)를 회전시키고, 클러치는 캠(176)을 회전시키며, 캠은 스위치 부재(166, 168, 170)들을 접촉시키거나 혹은 그 접촉을 차단시킨다. 클러치(180)는 도 6에 도시된 바와 같이, 휠(178)이 기어(156)에 의하여 구동될 때, 휠(178)과 캠(176)이 동일한 축 둘레를 동일한 속도로 회전할 수 있도록, 휠(178)과 캠(176)을 결합시킨다.

제네바 휠(178)에는 10개의 방사상 슬롯(184)에 의하여 분리된 10개의 커스프(cusp)(182)가 제공되어 있다. 이러한 슬롯들 각각은 순서대로 기어(156)의 로브(162)에 맞물린다. 이에 의하여, 제네바 휠(178)은 기어(156)가 10번 회전할 때마다 한번 회전하며, 이에 따라 제네바 휠(178)의 평균 속도는 기어(156)의 평균 속도의 1/10이 되거나 혹은 1/480 RPM, 즉 1 회전 당 8시간이 소요된다. 그러나, 제네바 휠(178)은 실제로는 로브(162)가 슬롯 중 하나와 맞물려서 회전하는 때에만 작동하고, 기어(156)의 반원통형 부분(186)이 커스프(182) 각각의 요부(凹部)와 맞물리는 때에는 정지한 상태로 머물러 있다. 따라서, 휠(178)은, 로브(162)와 슬롯 중 하나가 맞물리게 되는 기어(156)의 매 회전 중에 소정의 각도(이 경우에는 36도)로 행하게 되는 이동을, 기어(156)의 매 회전에 따라서 개시 및 정지한다. 이러한 운동 사이클을 여기에서는 "제네바 운동 사이클" 또는 "제네바 사이클"이라고 한다. 그러므로, 휠(178)은 기어(156)가 회전하는 약 270도 동안은 정지하여 있기 때문에, 1 제네바 사이클 중 휠(178)의 순간 속도는 휠(178)의 평균 속도보다 훨씬더 크다.

그러므로, 휠(178)은 일련의 10 제네바 사이클에서 그 축을 중심으로 하여 단 1회 회전한다. 각 사이클은 휠(178)의 36도 회전에 상당한다. 기어(178)의 간헐운동과는 대조적으로, 치차열을 거쳐 모터(84)(제3도)에 접속되어 있는 기어(156)는 실질적으로 1/48 PRM의 일정한 회전 속도를 가진다. 기어(156)의 매 90도 회전 중에, 로브(162)는 휠(178) 상의 하나의 슬롯과 맞물려서 휠(178)을 회전시킨다. 따라서, 휠(178)은 소요 시간의 약 75%[기어(156)의 270도 회전]는 정지하여 있고 그 소요 시간의 약 25%는 순차적 회전에 소비된다.

각 커스프(182)에는 그 상면에 하나의 니플(188)이 제공되어 있다. 타이머가 조립된 때에는 이 니플은 중간 커버(14)의 측면(38), 즉 캠 하우징(12)과 대면하여 이를 둘러싸는 측면과 접촉한다. 이러한 니플은, 휠(178)을 중간판(14)으로부터 떨어져 있도록 간격을 유지하고, 중간판(14)과 접촉하는 휠(178)의 표면적을 감소시키고, 이로써 중간판(14)과 휠(178) 사이의 회전 마찰을 감소시킨다.

도 6은 캠(176), 휠(178), 및 클러치(180)를 설명하는 캠 조립체(164)의 분해도이다. 플랜지(190)는 휠(178)의 커스프를 지나서 외측으로 연장된 니플로부터 휠(178)의 반대 측면에 제공되어 있고, 그 가장 외측 범위에서 하나의 원을 그린다. 타이머가 조립되는 때에는, 이 플랜지는 기어(156)의 단부 너머로 뻗어있고, 기어(156)의 단부의 요동(play)을 제어한다(도 5). 휠(178)에 인접되어 있는 클러치(180)는 휠(178)을 캠(176)에 연결시킨다. 클러치에는 캠(176)내의 클러치 공동 홈(198) 내에 형성된 10개의 클러치 톱니(196)와 유연하게 맞물리는 클러치허브(194)의 중앙으로부터 뻗어 있는 3개의 클러치 돌출부(192)가 포함되어 있다. 클러치 허브(194)는, 휠(178) 내의 고정홈(keyed recess)내로 맞추어짐으로써, 타이머의 동작 중에는 돌출부(192)가 항시 휠(178)과 함께 회전할 수 있게 된다. 다른 방법으로는, 돌출부(192)를 휠(178)과 일체적으로 주조할 수 있다. 홈(또는 "클러치 공동")(198)은 클러치 돌출부(192)를 수용하고, 이 클러치 돌출부는 캠(176)이 제1회전 방향(여기에서는 캠(176)에 표시된 화살표 방향)으로 회전하는 때에는, 휠(178)에 대하여 구부러져서 캠(176)을 수동으로 회전시킬 수 있게 하며, 캠이 다른 회전 방향으로 회전하는 때에는 휠(178)에 대한 캠(176)의 회전을 방해한다. 클러치 공동(198) 내에 배치되어 있는 10개의 톱니(196)는, 휠(178) 상의 각 커스프의 각도 간격에 상당하는 36도의 간격으로, 클러치 공동의 내표면 둘레에 균일하게 이격된다.

캠 표면(200)은 최하위점(202)(캠의 회전축에 가장 근접된 점)으로부터 최상위점(204)(그 회전축으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 캠 상의 점)까지 상승하는 나선형 램프(ramp)의 형태로 되어 있다. 캠(176)은 클러치(180)에 의하여 결합된 휠(178)과 함께 캠(176) 상에 화살표로 표시된 방향으로 회전한다. 캠(176)은 캠 하우징(12)의 저부와 인접되어 있고, 캠의 한쪽의 축 단부(206)는 구멍(208)을 통하여 캠 하우징(12)의 저부 내로 뻗어 있다. 단부(206)에는 노치(210)가 제공되어 있어서, 타이머를 시험하기 위하여, 캠을 수동으로 맞물리게 하고, 드라이버와 같은 공구에 의하여 회전하게 할 수 있다. 캠(176)이 이와 같이 회전하는 때에는, 클러치 돌출부(192)가 톱니(186)의 경사면에 의하여 안쪽으로 구부러진다. 클러치 톱니(196)는 고르게 간격을 두고 있고, 이에 의하여 캠이 수동으로 36도 회전한 후에는, 클러치 돌출부가 외측으로 탁하고 튕겨나서, 클러치의 다음 톱니와 맞물리게 된다. 캠은 이러한 방식으로 휠에 대하여, 휠(178)의 단일 커스프에 상당하는 각도인 36도를 한번에 진행할 수 있다. 이에 의하여, 캠 표면(200)의 최상위점(204)의 위치가 휠(178)의 커스프와 고정(분할 가능하게 진행할 수는 있음) 관계로 유지된다. 이와 같이, 캠을 수동으로 회전시키는 동안에는, 이러한 회전에 대한 클러치의 저항으로 인하여, 휠(178)도 회전하는 경향이 있다. 그 결과, 제네바 휠(178)에 의하여 상당한 힘이 제네바 구동기어(156)(도시 없음)에 인가될 수 있다. 제네바 구동기어 조립체(134) 상의 드러스트 베어링(158)은 이러한 힘에 저항하여, 기어(156)가 구부러지지 못하게 하고, 기어(156)가 휠(178)과 맞물려 있게 유지함으로써, 휠(178)이 캠(176)과 함께 회전하는 것을 방지한다.

도 5에서는 3개의 스위치 부재(166, 168, 170)가 캠 하우징(12) 내에 배치되어 있다. 이러한 부재들은 전도체이고, 캠(176)에 가장 가까운 단부 상에 전기접점이 배치되어 있다. 이 부재의 다른 쪽 단부는 캠 하우징(12) 내의 슬롯(214, 216, 218)에 의하여 지지되어 있어서, 부재가 회전 또는 병진 운동을 하지 못하게 한다. 이러한 슬롯은 캠 하우징(12)의 측면을 완전히 관통하여, 부재의 일부가 캠 하우징을 지나서 연장될 수 있게 한다. 이러한 방법으로, 부재는 외부 장치와 전기적으로 연결되어, 이 장치를 전원과 접속시키거나 전원에서 분리시킨다. 각 부재는 캠 하우징의 외측으로 뻗어 있는 부재의 단부 쪽에서 이중으로 구부러져 있는 구리 또는 청동과 같은 전도성 재료로 만들어져 있다. 각 부재는, 외측으로 확개되어서, 도체를 수용하여 이를 이 부재에 전기적으로 결합시키는 수용부(220, 222, 224)를 형성한다. 부재는 캠 하우징(12)의 내부에서 5 내지 15도의 각도(φ)로 캠(176) 쪽으로 구부러져서, 캠(176) 근방에서 각 부재 사이의 최적의 간격을 제공한다.

도 7a 내지 도 7b는 부재(166, 168, 170)가 캠 표면(200)에 의하여 어떻게 작동하는가를 도시한 것이다. 휠(178)(여기에서는 부분 절취부로 도시되어 있음)은 클러치(도시 없음)를 경유하여 캠(176)에 맞물린다. 이 단계에서, 캠(176)은 기어(156)의 로브(162)가 캠(176)의 커스프와 맞물려 있지 않기 때문에, 정지하여 있다. 스위치 부재(166)는 최하위점(202)에서 캠 표면(200)과 접촉하여 약간 구부러져 있고, 그 접점을 거쳐 부재(168)와 전기적 접촉을 가진다. 부재(170)는 스위치 분리기(172)에 의하여 부재(166)와 부재(168)로부터 떨어져 유지된다. 스위치 분리기(172)는 캠 하우징(12)의 저부 내의 홈(228) 내에 활주 운동할 수 있게 지지되어 있는 신장 부분(226)을 포함하고, 또한 신장 부분(226)에 결합되어 있고 캠 하우징(12)의 저부에 대하여 실질적으로 수직하게 위쪽으로 뻗어 있는 2개의 신장 돌기(230, 232)도 구비한다. 이러한 돌기(230, 232)는 각각 부재(166)와 부재(168) 사이와 그리고 부재(168)와 부재(170) 사이에 배치되어 있다. 이에 의하여, 스위치 분리기(172)는 부재(168)가 2개의 부재(166, 170)와 동시에 접촉하지 못하게 하는데 이용된다. 그러므로, 3개의 스위치 부재는 하나의 단극 더블 드로우 스위치(또는 단극 쌍투 스위치)(single-pole double-throw switch)를 형성한다. 하나의 스위치 위치(도시 없음)에서, 부재(166)와 부재(168)는 접촉하고, 부재(170)는 접촉하지 아니한다. 이러한 스위치 위치는 약 355도의 캠 회전 동안에 존재한다. 제2 스위치 위치(도 7c)에서는 부재(168)와 부재(170)가 접촉하고, 부재(166)는 접촉하지 아니한다. 이러한 위치는 캠의 회전 주기 중 일부분 동안만, 즉 부재(166)의 단부가 캠의 최하위점(202)에 의하여 지지되고, 부재(168)의 단부가 캠의 최상위점(204)에 의하여 지지될 때만 존재한다.

도 7b는 휠(178)이 9 회전(즉, 9 제네바 운동 사이클)을 완료한 후, 도 7a에 도시된 실시예를 도시한 것이다. 이러한 9회 사이클 중, 휠(178)의 9개 커스프가 기어(156)에 의하여 분할된다. 이 도면에서의 캠(176)은, 기어(156)의 로브(162)가 휠(178)과 접촉하자마자 바로 움직이기 시작한다. 이전의 9 제네바 운동 사이클 중, 부재(166)는 도면에 도시된 바와 같이, 이 부재가 캠(176)의 최상위점 상에 놓일 때까지, 캠(176)의 축으로부터 점진적으로 구부러진다.

도 7a에서와 같이, 부재(168)는 아직도 부재(166)와 전기적 접촉을 하고 있다. 부재(166)는 캠(176)이 회전함에 따라 캠 표면(200)에 의하여 캠(176)의 축으로부터 점진적으로 구부러진다. 부재(166)는 구부러지면서 돌기(232)를 오른쪽으로 이동시키고, 이로 인하여 스위치 분리기(172)는 오른쪽 홈(228) 속으로 이동된다. 이에 따라, 돌기(230)와 부재(170)도 오른쪽으로 이동됨으로써, 부재(170)는 부재(166)와 부재(168)로부터 분리된 상태로 유지된다. 따라서, 휠(178)이 최종적으로 9회전하는 동안, 부재(166, 168, 170)들 사이의 전기접촉은 변하지 아니한다.

도 7c는 휠(178)이 약 5도 정도의 추가 회전을 한 후, 부재(166, 168, 170)의 위치를 도시한 것이다. 로브(162)는 휠(178)의 슬롯(184) 내에 배치되어 있고, 기어(156)가 연속적으로 회전하기 때문에, 휠(178)도 움직이고 있다. 여기에서, 부재(166)는 캠 표면(200)의 최상위점(204)을 지나서, 캠표면(200)의 최하위점(202)을 향하여, 캠(176)의 회전축 쪽으로 되돌아간다. 부재(168)는 부재(166)보다 캠 표면 둘레에 더 길게 뻗어있기 때문에, 캠 표면(200)에서 여전히 해제되지 않은 상태이다. 부재(168)는 캠 표면(200)의 최상위점(204)과 접촉하여 있고, 이에 의하여 구부러진 상태로 지지되어 있다. 부재(166)와 부재(168)가 분리되면서, 부재(166)와 부재(168) 사이의 전기적 접속이 단절되고, 부재(168)와 부재(170) 사이의 전기적 접속이 이루어진다.

도 7d는 기어(156)와 휠(178)이 몇 도를 추가로 회전한 후의 상태에서 도 7c의 실시예를 도시한 것이다. 로브(162)는 도 7c에 도시된 그 위치에 대하여 약 12도 정도를 전진하면서, 휠(178) 및 캠(176)을 5도 정도 추가로 전진시킨다. 캠 (176)과 휠(178)은 10회째의 제네바 운동 사이클이 종료되는 즉시 정지하며, 이는 로브(162)가 방금 슬롯(184)에서 빠져 나왔다는 사실로 나타난다. 부재(168)는 10회째 제네바 운동 사이클의 최종 부분 중에, 캠 표면(200)의 최상위점(204)에 도달한 뒤에 해제된다. 부재(168)는, 운동 사이클 중에 앞에 있던 부재(166)와 같이, 캠(176)의 회전축 쪽으로 구부러진다. 부재(168)는 더 이상 부재(170)와 전기적 접촉 상태를 유지하지 않는다.

도 7c 및 도 7d에서는, 제네바 기구의 단일 사이클 중 2회의 스위치 작동이 일어났다. 이러한 스위치 작동은 스위치 부재(166, 도 7c 참조) 및 스위치 부재(158, 도 7d 참조)의 연속적인 해제로 인하여 생겼다. 제 1 스위치 작동 중에는 스위치 부재(166)가 캠의 최상위점에서 해제되고, 이에 따라 부재(166)와부재(168) 사이의 전기적 접속이 차단되고, 부재(168)와 부재(170) 사이가 접속되었다. 제 2 스위치 작동 중에는 스위치 부재(168)가 캠의 최상위점에서 해제되면서, 부재(168)와 부재(170) 사이의 전기적 접속이 차단되고, 부재(166)와 부재(168) 사이가 전기적으로 접속되었다. 이러한 제 2 스위치 작동은, 기어(156)의 약 12도 회전만큼 분리되어, 단일 제네바 운동 사이클에서 일어났다. 기어(156)의 속도가 1/48 RPM으로 주어져 있기 때문에, 이러한 스위치 작동은 약 2분 이내에 발생한다.

부재(166)와 부재(168)에 대한 캠의 상대 위치와 관련이 있는 제네바 사이클의 타이밍은 이러한 타이밍 관계를 유지하는데 중요하다. 캠 운동이 제네바 사이클에 대하여 약간 어긋나서, 2회의 스위치 작동이 동일한 제네바 사이클 내에서 일어나지 아니하고, 2개의 연속 제네바 사이클 내에서 일어나는 경우에는, 스위치 작동 사이의 시간은 매우 달라지게 된다. 이러한 시나리오에서는, 휠(178)과 캠(176)은 부재(166)가 해제된 후에 정지될 것이고, 로브(162)는 슬롯(184)과 맞물리기 전에, 거의 완전한 1회전을 한 후에서야 휠(178)과 캠(176)을 회전시켜서 부재(168)를 해제시킬 것이다. 이와 같이, 기어(156)가 280도 추가 회전(1/48 RPM의 속도로)함으로써, 제1 스위치 작동과 제2 스위치 작동 사이의 시간은 약 47분이 더 추가될 것이다.

캠(176)은 휠(178)에 대하여 수동으로 분할(indexing)될 수 있기 때문에, 이와 같은 오류가 쉽게 도입될 수 있다. 그러나, 본 실시예의 특별한 구성에 의하면, 캠(176)이 수동으로 분할되는 것과는 관계없이 캠(176)과 휠(178)을 일정한 각도관계로 유지시킴으로써, 그러한 오류가 방지된다. 휠(178)과 캠(176)을 이어주는 클러치에는 36도의 배수만큼이나 혹은 1 제네바 운동 사이클만큼 변동되는 연속 분할가능 위치가 제공되어 있다. 그러므로, 캠(176)은 휠(178)에 대하여 정수의 제네바 운동 사이클만큼만 진행할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 이것은 클러치 톱니를 단일 제네바 사이클의 각변위, 즉 단일 커스프의 각변위와 동등한 각거리만큼 떼어 놓음으로써 제공된다. 이에 따라, 캠(176)의 회전과 클러치 돌출부의 인접 클러치 톱니로의 진행에 의해서, 캠(176)이 제네바 휠(178)에 대하여 얼마만큼 분할되었느냐에 관계없이, 커스프와 캠 사이의 관계는 고정된 채로 유지된다. 다른 방법으로는, 캠이 제네바 운동 사이클의 정수배로 분할될 수 있도록, 클러치의 톱니 수를 더 적게 제공할 수 있다. 이러한 방식에 의하면, 부재(166, 168)들은 항시 단일 제네바 사이클 중에 해제된다. 이러한 장점은 제네바 휠(178)과 캠(176) 사이의 링크에 의하여 제공된다.

제네바 휠(178)과 캠(176)은 하나의 공통 축을 공유하고, 이 축을 중심으로 회전하는 클러치(180)에 의하여 링크된 상태로, 이 축을 중심으로 함께 회전한다. 이와 같은 구성에 의하면, 제네바 휠과 캠 사이의 치차열이 필요하지 않게 되고, 이에 따라 캠이 제네바 운동 사이클에 대하여 잘못 정렬될 위험도 제거된다. 타이머의 수리 중에 일어날 수 있는 것으로서 제네바 휠(178)과 캠(176)의 분리가 이루어지는 경우에도, 재조립 방법의 여하를 불문하고, 휠(178)과 캠(176) 사이의 관계는 재조립 중에도 동일한 상태를 유지한다. 그러나, 제네바 휠이 캠(176)과 함께회전하지 아니하고 중간 치차열에 의하여 분리되어 있는 경우에는, 그러하지 않다. 제네바 기구의 캠이 그와 같이 분리되는 경우에는, 중간 기어의 잘못된 조립은 타이밍 오류를 쉽게 유발할 수 있다.

본 발명에 따르면, 전술한 목적과 장점을 충분히 충족시키는 개선된 제네바 구동기구가 갖추어진 타이머를 제공할 수 있는 것은 명백하다. 이상에서는 본 발명을 그 특정 실시예에 의하여 설명하였으나, 이 기술분야의 숙련자는 본 발명의 여러 가지의 대안, 변경 및 변형이 있을 수 있음을 알 것이다. 따라서, 첨부된 특허 청구 범위의 취지와 범위 내에 해당하는 모든 대안, 변경 및 변형도 본 발명의 범위 안에 포함되는 것으로 본다.

Claims

전기타이머에 있어서,

전동모터와,

상기 전동모터에 연결되고, 제1 제네바 구동기어를 포함한 복수의 기어를 가진 치차열과,

상기 치차열에 연결되고, 제1 각거리만큼 떨어져 있는 복수의 커스프를 가진 제네바 휠과,

캠 작동면을 구비하는 캠과,

복수의 분할 가능한 동작 위치를 제공하며 상기 제네바 휠을 상기 캠에 연결시키는 클러치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기타이머.
제 1 항에 있어서, 상기 복수의 분할가능 동작 위치 각각은, 상기 복수의 분할가능 동작 위치 중 그와 인접한 동작 위치로부터, 상기 제 1 각거리의 정수배와 동등한 제 2 각거리만큼, 일정하게 각변위 되는 것을 특징으로 하는 전기타이머.
제 2 항에 있어서, 상기 제네바 휠과, 클러치와, 캠이 공통의 회전축을 가지는 것을 특징으로 하는 전기타이머.
제 3 항에 있어서, 상기 클러치가,

상기 제네바 휠에 일체적으로 연결되는 복수의 신축성 아암(arm)과,

상기 복수의 신축성 아암을 수용하게 되어 있고 상기 캠의 홈 주위에 원주 방향으로 배치되는 복수의 멈춤쇠(detent)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기타이머.
제 4 항에 있어서, 상기 분할가능 동작 위치의 수가 상기 제네바 휠 상의 커스프(cusp)의 수와 동일한 것을 특징으로 하는 전기타이머.
제 5 항에 있어서, 상기 제네바 구동기어에 연결된 드러스트 베어링을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기타이머.
제 1 항에 있어서, 상기 캠 작동면에 의하여 작동하게 되어 있는 복수의 스위치 부재를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기타이머.
제 7 항에 있어서, 상기 캠 작동면은, 제 1 편의 작동 시기와 제 2 편의 작동 시기에 복수의 스위치 부재 중 제 1 부재와 제 2 부재를 연속적으로 편의시키도록 배치되어 있는 제 1 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기타이머.
제 8 항에 있어서, 상기 제 1 편의 작동 시기와 제 2 편의 작동 시기는 상기 제네바 휠의 단일 운동 사이클에서 일어나는 것을 특징으로 하는 전기타이머.
제 1 항에 있어서,

상기 전동모터와 치차열을 수용하고 지지하는 제 1 하우징과;

상기 제네바 휠과, 캠과, 클러치를 수용하고 지지하는 제 2 하우징과;

상기 제 1 하우징을 둘러싸도록 배치된 제 1 측면과, 상기 제 2 하우징을 둘러싸도록 배치된 제 2 측면을 구비하는 중간판과;

상기 제네바 구동기어와 결합되어 있고, 상기 중간판에 의하여 회전 가능하게 지지되는 드러스트 베어링을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기타이머.
제 10 항에 있어서, 상기 드러스트 베어링은, 상기 복수의 커스프 중 하나의 최외측단으로부터 상기 제네바 휠의 회전축까지의 거리와 적어도 같은 반경을 가지는 것을 특징으로 하는 전기타이머.
하나의 회전축을 가지며, 정지 주기에 의해 서로 분리되는 복수의 운동 사이클에서 상기 회전축을 중심으로 회전하도록 배치된 제네바 휠과,

상기 제네바 휠에 결합되는 캠과,

상기 캠에 의하여 작동되도록 배치되어 있는 단극 쌍투 스위치(single-pole, double-throw switch)를 포함하고;

상기 캠과 제네바 휠은 공통의 회전축을 가지고 동일한 속도로 회전하고;

상기 캠은, 단일 운동 사이클에서 상기 제네바 휠의 각변위와 동일한 회전가능 분할 간격으로, 상기 제네바 휠에 대하여 회전 가능하고 분할 가능하게 진행하는 것을 특징으로 하는 스위치.
제 12 항에 있어서, 복수의 운동 사이클 중 어느 한 사이클 동안에, 2회 동작(throw)되는 것을 특징으로 하는 스위치.
제 13 항에 있어서, 상기 2회의 스위치 동작(throw)이 상기 캠 상의 단일 구조에 의하여 작동되는 것을 특징으로 하는 스위치.
제 14 항에 있어서, 복수의 운동 사이클 중 다른 사이클 동안에는 스위치가 동작(throw)되지 않는 것을 특징으로 하는 스위치.
제 15 항에 있어서, 클러치 회전축을 구비하며 상기 제네바 휠과 상기 캠을 결합시키도록 배치된 클러치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치.
제 16 항에 있어서, 상기 클러치가,

상기 제네바 휠에 결합되며, 상기 클러치 회전축 둘레에 배치되는 복수의 신축성 돌출부와;

상기 캠에 연결되며, 상기 복수의 신축성 돌출부와 맞물리도록 상기 클러치 회전축 주위에 배치되는 복수의 톱니를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치.
제 17 항에 있어서, 상기 톱니들 중 인접한 톱니들 사이의 각변위는 단일 제네바 운동 사이클의 각변위와 동일한 것을 특징으로 하는 스위치.
제 18 항에 있어서, 상기 클러치 회전축은 상기 제네바 휠의 회전축과 동일한 것을 특징으로 하는 스위치.