KR100555861B1

KR100555861B1 - 클러치 장치

Info

Publication number: KR100555861B1
Application number: KR1020007006217A
Authority: KR
Inventors: 다이슨제임스; 벌링튼제프리마이클
Original assignee: 다이슨 테크놀러지 리미티드
Priority date: 1997-12-08
Filing date: 1998-12-08
Publication date: 2006-03-03
Also published as: WO1999029223A1; GB9725943D0; EP1052923B1; US6691849B1; ES2259217T3; DE69833967D1; CN1283969A; DE69833967T2; CN1142742C; TR200001676T2; CA2313177C; BR9813422A; CA2313177A1; KR20010032887A; AU1494799A; JP2001525208A; MY118099A; AU757043B2; ATE320745T1; TW400222B

Abstract

본 발명의 클러치 장치는 종동 풀리(32)와, 부하가 인가되는 구동 풀리(34)를 포함하며, 사용시 종동 풀리(32)에 인가되는 토크가 구동 풀리(34)로 전달되는 결합 위치와, 사용시 종동 풀리(32)에 인가되는 토크가 구동 풀리(34)에 전달되지 않는 결합 해제 위치를 가지며, 상기 구동 풀리(34)에 인가되는 부하가 미리 설정된 값을 초과할 때, 종동 풀리(32)에 인가되는 토크의 적어도 일부를 흡수하는 오버라이드(override) 수단(238,242)을 또한 포함한다.

또한 본 발명의 클러치 장치는 종동 풀리(32)와, 부하가 인가되는 구동 풀리(34)를 포함하며, 사용시 종동 풀리(32)에 인가되는 토크가 구동 풀리(34)로 전달되는 결합 위치와, 부하가 미리 설정된 값을 초과할 때 상기 종동 풀리(32)에 인가되는 토크의 적어도 일부를 흡수하는 오버라이드(override) 수단을 포함하며, 상기 오버라이드 수단은 한 쌍의 멈춤쇠판(238,242)을 포함하며, 상기 멈춤쇠판은 상기 결합 위치에서 상기 멈춤쇠판 사이에서 토크를 전달하도록 눌러지고, 멈춤쇠판(238,242)은 오버라이드가 발생될 때 서로에 대하여 회전될 수 있으며, 적어도 하나의 볼-베어링(248)이 멈춤쇠판(238,242) 사이에 고정되며, 상기 멈춤쇠판(238,242)은 각 멈춤쇠판의 그루브 내에 적어도 하나의 볼-베어링(248)을 유지하며, 상기 각 그루브는 멈춤쇠판의 회전 축에 대하여 연속적으로 형성된다.

클러치,풀리,브러쉬 바,솔,클리너,진공,청소,카펫,모터

Description

클러치 장치 {A CLUTCH MECHANISM}

본 발명은 클러치 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 진공 클리너의 브러쉬 바(brush bar) 및 그 구동 장치와 함께 사용되는 클러치 장치에 관한 것이지만, 그 용도가 이로만 제한되는 것은 아니다.

직립 진공 클리너는 오염 공기가 진공 클리너(vacuum cleaner)로 흡입되도록 하는 클리너 헤드(cleaner head)에 아래쪽으로 향하여 배치된 오염-공기 입구(dirty-air inlets)를 가지고 있다. 대부분의 경우, 브러쉬 바(brush bar)는 카펫(carpet)에 잡힌 오물과 더스트(dust)가 방출되도록 하기 위해 진공 클리너가 카펫 위를 통과하면서 카펫의 섬유를 요동(agitation)시키도록 오염 공기 입구의 마우스(mouth)에 회전 가능하게 배치된다. 브러쉬 바는 통상적으로는 구동 벨트를 통해 진공 클리너의 모터에 의하여 회전된다.

직립 진공 클리너는 일반적으로 바닥 청소를 위한 실린더 클리너로서 사용될 수 있는 클리너로 전환될 수 있다. 이러한 작동 모드에서, 클리너 헤드를 포함하여, 클리너의 주요 부분은 오염 공기가 호스 또는 원드(wand)에 의하여 진공 클리너로 흡입되는 동안 모터는 가동 중인 채 일정 시간 동안 자주 정지한 상태로 있다. 이 시간 동안 브러쉬 바가 카펫에 대해 계속하여 브러시 작용을 하도록 놓아 두면, 카펫이 불필요하게 마모될 수 있다. 다수의 클리너는, 클리너가 실린더 모드로 놓여 질 때, 카펫으로부터 클리너 헤드 및 브러쉬 바를 자동으로 들어 올리기 위한 장치를 포함하고 있지만, 클리너 헤드의 상승이 카펫의 불필요한 솔질(brushing)을 방지하기 때문에, 브러쉬 바의 회전은 일반적으로 정지되지 않는다. 클리너가 실린더 작동 모드로 놓여 질 때, 브러쉬 바를 구동하기 위하여 사용되는 구동 벨트가, 구동장치와의 연결을 풀어주기 위한 아이들 풀리로 이동되는 클러치 장치가 제안되었으나, 이런 타입의 장치는 부피가 크며, 생산비가 고가이며, 신뢰성이 떨어진다.

직립 진공 클리너가 갖는 다른 어려움은 때때로, 브러쉬 바가 막히게 된다는 것이다. 이렇게 막히게 되면, 모터는 쉽게 과열될 수 있으며 그리고/또는 구동 벨트가 손상될 수 있다. 일부의 장치는 모터가 과열될 때 모터를 자동으로 차단하기 위한 장치를 갖추고 있지만, 이것은 반드시 차단의 원인에 대하여 사용자에게 충분한 경고가 되지 않으며, 모터가 냉각될 때, 클리너가 다시 켜지지만 문제는 여전히 존재한다. 또한, 이런 타입의 기계는 어린이의 손가락 같은 이물체가 오염 공기 입구로 삽입될 수 있고, 회전하는 브러쉬 바에 의하여 심각한 손상을 발생할 수 있다는 위험을 항상 갖고 있다.

본 발명의 목적은 클러치 장치, 특히 진공 클리너의 회전하는 브러쉬 바와 함께 사용하기에 적합하고, 브러쉬 바의 구동장치와의 연결을 풀어주기 위하여 사용될 때 소형이며 신뢰할 수 있는 클러치 장치를 제공하기 위한 것이다.

다른 목적은 브러쉬 바를 회전시키기 위하여 요구되는 동력이 미리 설정된 레벨을 초과하는 경우 모터 과열 또는 기계 부품의 고장의 위험을 감소시키는 클러치 장치를 제공하기 위한 것이다. 또 다른 목적은 브러쉬 바가 막힐 때 진공 클리너의 사용자로 하여금 문제의 원인을 제거하도록 조장하는 클러치 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 청구항 1에서 제시하는 바와 같은 클러치 장치를 제공한다. 결합 위치 또는 결합 해제 위치 외에 또, 오버라이드(override) 수단의 제공은 브러쉬 바를 결합 위치에서 종동될 수 있도록 하며, 바닥 청소가 수행될 때는 브러쉬 바와 구동장치의 결합을 해제하고, 또한 브러쉬 바를 회전하기 위하여 필요한 토크가 미리 설정된 레벨을 초과한다면 구동 벨트(또는 벨트)를 과열 또는 파손하지 않고 모터를 계속하여 작동할 수 있도록 하는 클러치 장치를 제공한다. 클러치 장치가 끼워맞춤되는 진공 클리너는 그 때문에 종래의 클리너 보다 작동하기 더 안전하고, 유지보수 또는 예비 부품을 필요로 하는 결함 또는 손상의 발생이 적다. 그러므로 클리너는 운전하기에 더 저렴하며 그리고 더 사용하기 쉽다.

본 발명의 바람직한 특징은 청구항 4에서 제안된다. 양쪽 벨트가 동일한 축 방향 위치에서 각각의 풀리들에 의하여 지지되는 장치의 제공은, 클러치 장치가, 하나 또는 그 이상의 벨트들을 아이들 풀리에 전달하기 위한 부피가 크고 신뢰할 수 없는 수단 없이도, 결합 해제 위치로 놓일 수 있다는 것을 의미한다. 각 풀리의 축방향 이동의 필요성을 제거함에 따라, 관련된 구성 요소의 마모 및 파손이 적어지고, 또한 고장의 가능성이 감소된다.

본 발명의 더 바람직한 특징은 청구항 5에서 제안된다. 오버라이드(override)가 발생할 때 오버라이드 신호를 만들어 내는 장치의 제공은, 이 장치가 결합된 진공 클리너의 사용자에게, 브러쉬 바를 회전하기 위하여 요구되는 토크가 미리 설정된 값을 초과한다는 사실과 그리고 문제의 원인이 제거될 필요성이 있다는 사실을 환기시킨다. 오버라이드 신호는 브러쉬 바가 막히거나 지연될 때 항상 주어지고, 모터의 작동 온도에 의하여 시작되지 않는다. 그러므로 진공 클리너의 사용자로 하여금 청소를 다시 시작하기 전에 문제의 원인을 제거할 수 있도록 한다. 이것은 브러쉬 바가 막힐 때 작동 온도가 미리 설정된 값을 초과할 때 모터가 차단되는 클리너를 가진 경우에는 항상 그러한 것은 아니다. 본 발명은 비정상적 또는 부자연스러운 상태 하에서는 사용자가 장치를 계속 사용하지 못하도록 한다.

또 다른 이점은, 오버라이드 신호가 울릴 때, 사고 발생과 그 발견 사이에 어떠한 지연도 최소화함에 의하여 어린이의 손가락과 같은 이물체가 오염 공기 입구로 들어오면, 들을 수 있는 경고가 즉시 주어진다.

본 발명은 물론 청구항 13에서 제시하는 바와 같은 클러치 장치를 제공한다. 또한 본 발명의 유리하고 바람직한 특징은 종속항에서 제시된다.

도 1은 본 발명에 따라 모터, 브러시 바와 클러치 장치를 예시하는 진공 클리너(cleaner)의 클리너 헤드의 개략적인 측면도;

도 2와 2a는 명료하게 하기 위하여 구동 벨트를 생략한 본 발명에 따른 클러 치 장치의 측면도와 정면도;

도 3은 도 2와 2a의 장치의 구성요소를 분해한 동일 크기의 사시도;

도 4는 풀리들에 의하여 지지되는 구동 벨트를 포함하는 정상 구동 또는 결합 위치를 도시한 도 2와 도 2a의 장치를 도시한 횡단면도;

도 5a는 결합 위치에서 다시, 장치의 정적인 그리고 회전하는 부품을 예시하는 것 이외에는 도 4와 유사한 횡단면도;

도 5b는 결합 해제 위치에서 장치를 보여주는 것 이외에는 도 5a와 유사한 횡단면도;

도 5c는 사용시 오브라이드(override) 수단을 보여주는 것 이외에는 도 5a와 유사한 횡단면도이다.

본 발명의 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 기술되고 자세하게 설명된다.

도 1은 진공 클리너(100)의 클리너 헤드(10)를 개략적으로 도시한다. 클리너 헤드(10)는 더스트 백(dust bag)의 형태로 더스트 분리 장치(도시 않음), 사이클론 분리기(cyclonic separator) 또는 다른 필터가 수용되는 메인 보디(14)의 하단부에 위치한 모터 하우징(12)에 회전 가능하게 설치된다. 또한 한 쌍의 휠(16)이 모터 하우징(12)에 설치되며, 클리너 헤드(10)가 상기 모터 하우징(12)으로부터 전방으로 연장된다.

클리너 헤드(10)는, 사용시 오염 공기 입구가 일반적으로 바닥(floor) 또는 카펫인 청소되는 표면(20)에 지지되도록 하기 위하여, 그 전방 단부에 아래쪽으로 향하고 있는 오염 공기 입구(18)를 가지고 있다. 브러쉬 바(22)가 대체로 오염 공기 입구(18)의 전체 폭을 따라서 연장될 수 있도록 브러쉬 바(22)는 베어링(도시디지 않음)에 의하여 공지의 방법으로 회전 가능하게 설치된다. 브러쉬 바(22)는 청소되고 있는 카펫의 섬유를 교란하며 그리고 청소 과정을 향상하기 위하여 오염 공기 입구(18)의 바깥으로 약간 돌출된다.

모터(24)는 모터 하우징(12) 내에 수용된다. 일반적으로, 모터(24)는, 직접 또는 종동 장치에 의하여, 브러쉬 바(22)를 구동하기 위하여 사용된다. 종래 기술의 장치는 구동 벨트중의 하나를 수용하기 위한 아이들 풀리를 갖는 클러치 장치와 상기에서 설명된 아이들 풀리에 관련 벨트를 전달하기 위한 장치를 포함하는 것으로 알려져 왔는데, 이러한 장치는 신뢰성이 떨어진다. 도시된 실시예에서, 본 발명에 따른 클러치 장치(200)는 모터(24)와 브러쉬 바(22) 사이에 위치하며 그리고 구동 벨트(26,28)가 모터(24)로부터 클러치 장치(200)로, 그리고 클러치 장치로부터 브러쉬 바(22)로 각각 토크를 전달하기 위하여 배치된다. 모터(24)는 진공 클리너용으로 적합한 어떠한 모터도 무방하다. 모터(24)는 구동 벨트(26)를 수용할 수 있어야 하며 그리고 그 때문에 구동 벨트(26)을 수용하기 위하여 구동 풀리(30)를 가지고 있다. 구동 벨트는 모터 축상에서 직접적으로 균일하게 지지될 수 있다. 구동 풀리(26)는 물론 클러치 장치(200)(뒤에서 더 상세하게 설명됨)의 부분을 형성하는 종동 풀리(32)에 의해서도 지지된다. 클러치 장치(200)는, 구동 벨트(28)를 지지하는, 구동 풀리(34)를 또한 가지고 있는데, 구동 벨트(28)는 브러쉬 바(26)상에서 풀리(36)에 의해서도 지지된다. 구동 벨트(26,28)는 바람직하기로는 정상 작동 상태 하에서 10년의 예상 수명과 높은 강도를 가진 보강된 구동 벨트이다. 구동벨트는 융기된(ridged) 또는 이붙이(toothed) 벨트로 될 수 있으며, 그러나 바람직하게는 평면이다. 풀리(30,32,34,26)의 상대적인 직경은 모터의 회전 속도(일반적으로 30-40k rpm)가 브러쉬 바(22)의 적절한 회전 속도로 감속되게 설계된다. 브러쉬 바의 적절한 회전 속도는 일반적으로 3.5-5k rpm 이다. 브러쉬 바(22)는 임의의 알려진 디자인일 수 있으며, 에지에서 에지까지의 청소를 용이하게 하기 위하여 에지(edge) 부분에 플레어 형상으로 털이 빡빡하게 나 있는 것이 바람직하다. 브러쉬 바(22), 클리너 헤드(10)와 모터(24)의 정확한 모양과 치수는 본 발명에 중요하지 않으며, 여기서는 더 이상 설명되지 않는다.

클러치 장치(200)의 구체적인 모양은 도 2, 2a, 3과 4를 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 먼저 도 2와 2a를 살펴보면, 클러치 장치(200)는 메인 하우징(202)과 엑추에이터(actuator)(204)를 갖는 독립된 유닛(unit)이라는 것을 알 수 있다. 엑추에이터(204)는 이하에서 설명되는 바와 같이, 메인 하우징(202)에 대하여 회전 가능하도록 연결된다. 엑추에이터 태그(206)는 하나의 원주 위치에서 엑추에이터(204)로부터 외측으로 연장되며, 그리고 매뉴얼 엑추에이터 그립 부분(208)은 다른 원주 위치에서 엑추에이터(204)로부터 외측으로 연장된다. 이런 부품들의 기능은 아래에서 자세하게 설명될 것이다. 메인 하우징(202)은, 클러치 장치(200)를 진공 클리너의 클리너 헤드의 적당한 부분, 또는 작동 동안 임의의 다른 적당한 부분에 장착시킬 수 있는 스크류 또는 볼트를 수용하기 위한 관통 구멍을 가지고 있는 몰드 돌기부(210)를 가지고 있다. 메인 하우징(202)은 구동 벨트(26,28)가 메인 보디(202)를 통하여 풀리(32,34)까지 통과할 수 있도록 하는 위치와 크기를 갖는 구멍(212,214)을 가지고 있다.

클러치 장치(200)의 구성 요소는 도 3에서 분해도에 도시된다. 클러치 장치(200)는, 그 외주면 둘레에 환상 립(200b)을 가지고 있는 환상 판(220a)으로서 형성된 베이스 커버(220)를 가지고 있다. 3개의 아일릿(eyelet)(220c)은 환상 판(220a)의 원주 둘레에 일정한 간격을 유지하고 있으며 그리고 베이스 커버(220)를 메인 하우징(202)에 고정하기 위하여 스크류 또는 볼트를 수용하기 위한 관통 구멍을 가지고 있다. 똑바로 선(upstanding) 실린더 벽(220d)은 베이스 커버(220)의 내주 둘레에 위치하며 그리고 똑바로 선 벽(220d)은 그 베이스의 둘레에 내측으로 연장된 립(220e)을 가지고 있다. 제1원통 베어링(222)은 똑바로 선 벽(220d)에 의하여 형성된 리세스(recess)로 유격 없이 결합되는 치수를 가지며 그리고 내측으로 돌출된 립(220e)은 상기 리세스를 통한 제1원통 베어링(222)의 무한한 축 이동을 방지하기 위한 멈추개로서 작용한다.

제2원통 베어링(224)은 니들 베어링의 형태로 스핀들(226)을 수용하며 그리고 그 위에서 자유롭게 움직인다. 스핀들(226)은 서클립(circlip)(228) 을 수용하기 위한 환상 그루브(226a)를 가지고 있다. 제2원통 베어링(224)은 제1원통 베어링(222)의 내측 벽과 제2원통 베어링(224)의 외측 벽 사이에 작은 환상 간극을 둔채 내부에 제1원통 베어링(222) 결합되는 크기를 가진다.

종동 풀리(32)는 구동 벨트(26)를 수용하기에 적합한, 일반적으로 원통형 아웃트 풀리 표면(32a)로 구성된다. 보강립(32b)들은 원통 표면(32a)의 내주 둘레에 서로 이격되어 있다. 축방향으로 연장된 원주벽(32c)은 제1원통 베어링(222)와 제2원통 베어링(224) 사이에 한정된 환상 간극으로 유격 없이 결합되는 크기를 가진다. 종동 풀리(32)는 그 때문에 원통 베어링(222,224) 사이에 지지된다.

종동 풀리(32)는, 일반적으로 직사각형상이며 그리고 베이스 커버(220)으로부터 멀리 떨어진 측면상에 종동 풀리(32)로부터 축방향으로 멀리 연장된, 복수의 축방향 연장 돌기(lugs)(32d)를 가지고 있다. 도시된 실시예에서, 6개의 동일한 간격을 유지하고 있는 돌기(32d)가 제시된다. 복수의 마찰판(230)과 대응 수의 클러치판(232)이 돌기(32d)에 의하여 한정된 원주 내에 위치한다. 제시된 실시예에서, 바람직한 경우 더 많은 마찰판과 클러치판이 제공될 수 있지만, 두 개의 마찰판(230)과 두 개의 클러치(232)이 제시된다. 단 하나의 마찰판과 하나의 클러치판의 제공도 물론 가능하다. 클러치판(232)은 마찰판(230)이 클러치판(232)과 교번되도록 마찰판(230)들 사이에 위치한다. 각 마찰판(230)은 그 외주로부터 외측으로 연장되는 복수의 돌기(230a)를 가지고 있다. 돌기(230a)는 종동 풀리(32)의 돌기(32d) 사이에 공간으로 돌출될 수 있는 치수를 갖는다. 이런 식으로, 종동 풀리(32)가 회전될 때, 마찰판(230)은 종동 풀리(32)와 함께 회전되어야 한다. 각 마찰판(230)의 내주는 원형이다. 각 클러치판(232)은 돌기(32d)의 내부에 안착되는 크기의 원형 외주를 가지고 있으나 마찰판(230)의 내주면을 넘어 내측으로 돌출되는 복수의 내측 돌출 돌기(232a)를 구비한다. 마찰판(230)과 클러치판(232)의 두께는, 마찰판(230)과 클러치판(232)이 서로 맞대어 배치될 때, 종동 풀리(32)의 돌기(32d)가 적어도 종동 풀리(32)로부터 가장 먼 마찰판(230)까지 적어도 연장되도록 하는 정도이다.

지지부재(234)는 일반적으로 접시 형상 구조를 갖는다. 베이스 커버(220)와 직면하는 측면 즉, 지지부재(234)의 베이스는 일반적으로 원통이며, 그리고 각 마찰판(232)의 내주 둘레에 돌기(232a)들 사이의 공간으로 돌출되는 크기를 갖는, 복수의 외측으로 돌출되는 돌기(234a)를 가지고 있다. 이런 식으로, 지지부재(234)가 클러치판(232)과 함께 회전 가능하게 된다. 원주립(234b)은 축력이 베이스 커버(220)로부터 가장 먼 클러치판(232)에 인가될 수 있도록 하기 위하여 지지부재(234)로부터 외측으로 돌출된다. 중심 구멍(234c)은 스핀들(226)이 통과할 수 있도록 하기 위하여 지지부재를 통하여 연장된다. 지지부재(234)는 지지부재(234)가 스핀들(226)과 함께 회전되도록 하기 위하여 스핀들(226)에 프레스 끼워 맞춤으로 설치된다. 돌기(234a)로부터 멀리 떨어진 지지부재(234)의 측면에 추가의 돌기(234d)가 있으며, 상기 돌기(234d)는 스핀들(226)과 평행하게 연장되며 그리고 베이스 커버(220)로부터 떨어져 있다. 이러한 추가의 돌기(234d)들은, 그 크기와 간격이 중요하지는 않지만, 돌기(234a) 보다 적은 개수로 도시되어 있다.

압축 스프링(236)은 지지부재(234)의 내부에 접시 형상으로 설치된다. 압축 스프링(236)은 베어링(240)에 의하여 스핀들(226)상에 설치되는 제1멈춤쇠판(detent)(238)에 대하여 지지된다. 제1멈춤쇠판은 지지부재(234)의 돌기(234d) 사이의 공간으로 돌출되게 일정한 간격과 크기를 갖는, 외측으로 돌출된 돌기(238a)를 가지고 있다. 그러므로, 제1멈춤쇠판(238)은 지지부재(234)와 함께 회전 가능하게 된다. 제1멈춤쇠판(238)은, 만약 충분한 힘이 제1멈춤쇠판(238)에 인가된다면, 제1멈춤쇠판이 지지부재(234)를 향하여 축방향으로 이동할 수 있도록, 압축 스프링(236)에 의해 지지부재(234)에 대하여 축방향으로 일정한 거리를 두고 유지된다. 제2멈춤쇠판(detent)(242)은 베어링(244)에 의하여 스핀들(226) 상에 설치된다. 제2멈춤쇠판(242)은 물론 외측으로 돌출되는 돌기(242a)를 가지고 있으며, 그러나 이것들은 지지부재(234)의 돌기(234d) 사이의 공간으로 돌출되지 않는다. 제1과 제2멈춤쇠판(238,242) 사이에 베어링 케이지 플레이트(bearing cage plate)(246)가 끼워진다. 베어링 케이지 플레이트(246)는 또한 스핀들(226) 상에 설치되며 그리고 스핀들(226)에 대하여 자유로이 회전할 수 있다. 베어링 케이지 플레이트(246)는 3개의 볼-베어링(248)을 고정하기 위한 복수의 관통 구멍(246a)(3개가 이 실시예에서 제안된다)을 가지고 있다. 각 멈춤쇠판(238,242)은, 제1과 제2 멈춤쇠판(238,242)이 서로에 대하여 회전될 때, 볼-베어링(248)의 상대 회전이 멈춤쇠판(238,242)을 강제로 떨어지도록 함으로써 압축 스프링(236)을 압축하게 되는, 형상을 갖는 복수의 경사진 그루브(groove)(242b)를 갖고 있다. 그루브(242b)는 압축 스프링(236)의 작용하에서 멈춤쇠판(238,242)이 함께 눌려지도록 하는 립(lips)과 리세스(recesses)를 또한 포함한다. 그루브(242b)의 형상은, 볼-베어링(248)이 비교적 신속하게 눌려들어가도록 함으로써, 볼-베어링(248)이 리세스로 떨어질 때 마다 가청음 소리를 일으킨다. 또한, 멈춤쇠판(238,242)은, 멈춤쇠판(238,242) 사이에서 상대운동이 있을 때, 베어링 케이지 플레이트(246)가 위치하게 되는 램프형 돌출부(242c)를 가지고 있다. 이로 인해 볼-베어링을 관통 구멍(246a)의 밖으로 굴러나오지 못하게 하는, 볼-베어링에 대하여 상대적인 위치 즉, 멈춤쇠판(238,242)으로부터 실질적으로 같은 거리의 위치에 베어링 케이지 플레이트가 있을 수 있게 한다.

구동 풀리(34)는 베이스 커버(220)와 직면하는 측면 상에 제2멈춤쇠판(242) 상에서 돌기(242c) 사이의 공간으로 돌출되게 설계된 복수의 돌기(34a)를 포함한다. 그러므로, 구동 풀리(34)는 제2멈춤쇠판(242)과 함께 회전할 수 있다. 구동 풀리(34)는 브러쉬 바(22)에 이르게 되는 구동 벨트(28)를 수용하기 위한 원통 표면(34b)을 포함한다. 외측으로 연장되는 립(lip)(34c)은 원통 표면(34b) 상에 구동 벨트(28)를 지지한다. 구동 풀리(34)는 베어링(250)에 의하여 스핀들(226) 상에 설치된다.

제3원통 베어링(252)은 구동 풀리(34)에 인접한 스핀들(226) 상에 배치된다. 제3원통 베어링(252)은 스핀들(226)을 지지할 뿐만 아니라 제3원통 베어링과 스핀들(226) 사이에 축 방향 이동을 허용하도록 부시(bush)(253)를 거쳐 스핀들(226) 상에 설치된다. 제4원통 베어링(254)은, 서클립(228)에 가까운 스핀들(226) 상에 설치되며, 또한 서클립(228)과 서클립(228)과 인접한 제4원통 베어링의 표면과의 사이에 대략 1.5mm의 작은 간격을 둔채 스핀들(226)을 지지한다.

메인 하우징(202)은 클러치 장치(200)의 내부 구성요소를 덮어 에워싸도록 설계되어 있다. 메인 하우징(202)은 종동 풀리(32)를 에워싸는 크기와 모양을 갖는 원통 부분(202a)을 가지고 있다. 관통공을 가지고 있는 3개의 보스(bosses)(202b)는 원통 부분(202a) 둘레에 이격되어 있으며 그리고 베이스 커버(220)상에 돌출부(220c)와 공조한다. 스크류와 볼트가 메인 하우징(202)을 베이스 커버(220)에 고정시켜 주기 위하여 사용될 수 있다. 또한 메인 하우징(202)은 마찰판과 클러치판(230,232), 지지부재(234), 압축 스프링(236), 멈춤쇠판(238,242), 베어링 케이지 플레이트(246) 그리고 볼-베어링(248), 그리고 또한 구동 풀리(34)를 에워싸기 위한 크기로 설계된 센터 부분(202c)을 가지고 있다. 구성 요소는 클러치 장치 내부에서, 특히 구동 풀리(34)의 베이스의 영역에서 양호한 공기 밀봉이 유지되도록 배치되어, 오물(dirt) 또는 더스트(dust)가 장치의 취약한 부품으로 들어오는 것을 방지한다. 또한 메인 하우징(202)은 엑추에이터(204)의 내부로 돌출되는 엔드 부분(202d)을 가지고 있다. 엔드 부분(202d)은 제3과 제4원통 베어링(252,254) 뿐만 아니라 베이스 커버(220)로부터 멀리 떨어진 스핀들의 끝단부(226a)를 받아들이고 수용하기 위한 크기를 갖는다. 엔드 부분(202d)은 무제한 축 이동을 방지하기 위하여 제4원통 베어링(254)과 접하는 숄더(shoulder)(202e)를 포함한다. 또한 엔드 부분(202d)은 토션 스프링(256)의 일 끝단부를 수용하기 위한 리세스를 포함하는 외측으로 연장되는 립(202f)을 포함한다. 토션 스프링(256)의 다른 끝단부는 엑추에이터(204)에 의하여 지지된다.

또한 메인 하우징(202)과 엑추에이터(204)는 캠 표면(258)을 포함한다. 이러한 캠 표면(258)에 의하여, 엑추에이터(206)가 스핀들(226)에 대하여 회전될 때 하우징(202)에 대한 엑추에이터(204)의 축방향 위치가 변경된다. 이전에 언급된 바와 같이, 엑추에이터(204)가 메인 보디 및/또는 모터 하우징에 대하여 진공 클리너 클리닝 헤드의 회전에 의하여 수동 또는 자동으로 하우징(202)에 대하여 회전될 수 있도록 엑추에이터(204)는 엑추에이터 태그(206) 뿐만 아니라 엑추에이터 그립 부분(208)을 포함한다. 최종적으로, 엑추에이터(204)의 상부에 구멍은 캡(260)에 의하여 닫힌다.

도 4는 조립된 형상의 클러치 장치를 도시한다. 메인 하우징(202)이 스크류 또는 볼트에 의하여 베이스 커버(220)와 고정하여 연결되는 것을 알 수 있다. 토션 스프링(256)은 엑추에이터(204)를 하우징(202)쪽으로 눌러주도록 작용한다. 스핀들(226)은 스프링(236)에 의하여 왼쪽으로 눌러지며 따라서 클러치판(232)은 마찰판(230)에 대하여 확고하게 눌러진다. 이러한 누름 접촉은 마찰판(230)의 임의 회전이 클러치판(232)을 회전시킨다는 것을 의미한다. 게다가, 볼-베어링(248)도 압축 스프링(236)에 의하여 멈춤쇠판(238,242)에 있는 리세스(242b)로 눌러지며 그리고 그결과 제1멈춤쇠판(238)의 임의 회전이 제2멈춤쇠판(242)을 회전시켜 준다.

이때가 클러치 장치(200)의 통상적인 구동 위치이다. 종동 풀리(32)가 구동 벨트(26)에 의하여 회전될 때, 마찰판(230)이 회전되며 그리고, 마찰판(230)과 클러치판(232) 사이의 누름력 때문에, 클러치판(232)이 또한 회전된다. 이것은 지지부재(234)를 회전시켜 주며 그리고 그 결과 또한 스핀들(226)과 제1멈춤쇠판(238)을 회전시켜 준다. 압축 스프링(236)의 누름 작용은 그때 물론 회전하는 제2멈춤쇠판(242)의 리세스(242b)내에 볼-베어링(248)을 지지한다. 이것은 구동 풀리(34)의 회전을 일으키며 토크는 벨트(28)를 경유하여 브러쉬 바(22)에 전달된다. 도 5a는, 클러치 장치(200)의 이런 통상적인 구동 위치를 도시하는데, 단면 해칭 부품은 회전되는 부품이다.

진공 클리너(100)가 바닥 청소용으로 사용될 때, 진공 클리너의 핸들은 직립 위치로 될 것이다. 메인 보디(14)와 클리너 헤드(10) 사이의 상대 운동은 엑추에이터 태그(206)를 자동으로 작동시키기 위하여 사용될 수 있으며, 그리고 엑추에이터(204)를 메인 하우징(202)에 대하여 회전시켜 준다. 클러치 장치(200)의 메인 하우징(202)에 대한 엑추에이터(204)의 회전은 캠 표면(258)의 상호 작용을 일으킨다. 캠 표면(258)은 엑추에이터(204)가 메인 하우징(202)에 대하여 약간 들어올려지게 한다. 이것은 클러치 장치(200)를 도 5b에 도시된 클러치 결합 해제 위치로 되게 한다. 도시된 바와 같이, 엑추에이터(204)의 상승은 제4원통 베어링(254)으로 하여금 서클립(228)과의 접촉에 의해 스핀들(226)을 들어올리게 한다. 그 결과 전체 스핀들(226)이 1.5mm 의 간격까지 들어올려진다. 스핀들(226)은 제3원통 베어링(252)이 설치된 베어링(253)에서 활주한다. 또한 스핀들(226)은 구동 풀리(34)를 지지하는 베어링(250)에서, 그리고 제1 및 제2멈춤쇠판(238,242)을 각각 지지하는 베어링(240,244)에서 활주한다. 그러나, 지지부재(234)는 마찰판(230)과 클러치판(232) 사이에 작용하는 가압력이 해제되도록 스프링(236)의 작용에 대하여 스핀들(226)과 함께 들어올려진다. 그러므로 클러치판(232)은 더 이상 마찰판(230)에 대하여 가압되지 않으며, 따라서 토크는 그 사이에서 전달되지 않는다.

이러한 위치에서, 종동 풀리(32)는 구동 벨트(26)에 의하여 여전히 구동된다. 마찰판(230)이 종동 풀리(32)와 함께 회전되어도, 클러치판(232)은 마찰판(230)에 의하여 구동되지 않는다. 지지부재(234)는 그 결과 스핀들(226), 멈춤쇠판(238)(242) 그리고 구동 풀리(34)를 따라서, 여전히 정지되어 있다. 이 위치에서, 구동 벨트(26)에 의하여 종동 풀리(32)에 전달되는 토크는 벨트(28)에 의하여 구동 풀리(34)에 전달되지 않는다. 도 5b는 결합 해제 위치를 도시하고 있는데, 여기서도 회전 부품은 단면 해칭되어 도시되어 있다.

엑추에이터 그립 부분(208)은 진공 클리너의 사용자가 언제라도 클러치 장치(200)를 클러치 결합 해제 위치로 놓을 수 있도록 제공된다. 이 기능은 여러 경우에 유용한데, 특히 진공 클리너가 카펫 없는 바닥에서 사용되거나 브러쉬 바가 필요 없는 경우에 유용하다.

또한 클러치 장치(200)는 제1 및 제2멈춤쇠판(238,242)의 형태로 오버라이드(override) 수단을 가지고 있다. 브러쉬 바(22)가 막히게 되거나, 그 때문에 브러쉬 바를 회전하기 위하여 요구되는 토크가 크게 증가되어야 하는 경우가 때때로 발생한다. 만약 진공 클리너가 매우 긴 털을 가지고 있는 카펫에 사용된다면, 브러쉬 바를 회전시켜기 위하여 요구되는 토크가 상당히 증가될 수도 있다. 토크가 미리 설정된 수준 이상으로 증가될 때, 모터(24)의 과열 또는 구동 벨트(26,28) 중의 하나가 마모되는 심각한 위험이 있을 수 있다. 만약 브러쉬 바(22)가 막히게 되거나 또는 브러쉬 바를 회전시키기 위하여 요구되는 토크가 너무 커지게 된다면, 구동 풀리(34)는 회전되지 않게 되어야만 한다. 이러한 상태에서, 제1 및 제2멈춤쇠판(238,242) 사이에 무리한 상대 회전이 있다. 램프형 돌출부(242c)에 의하여 멈춤쇠판에 대하여 비틀림이 방지되는 베어링 케이지 플레이트(246)에 의하여 고정된 채로, 볼-베어링(248)은 멈춤쇠판(238,242)의 그루브(242b) 둘레에 얹혀 진다. 이러한 상대 회전은 압축 스프링(236)의 작용에 대하여 제1멈춤쇠판(238)의 강제의 가압에 의하여 허용된다. 또한 스프링(236)의 압축은 오버라이드 직전에 또는 오버라이드 동안 그 사이에서 슬립이 발생될 위험을 감소시키는 마찰판(230)과 클러치판(232)에 지지부재(234)를 경유하여 인가되는 힘을 증가시킨다. 압축 스프링(236)의 작용은 항상 볼-베어링(248)을 멈춤쇠판(238,242)의 리세스로 다시 가압하며 그리고 상대 회전 속도는 볼 베어링(248)이 임의의 오버라이드 동안 달가닥 거리는 큰 소리음을 발생시키다. 이러한 가청 신호는 브러쉬 바(22)가 막히거나 진공 클리너의 정상적인 사용에 앞서 선결해야 할 문제점이 있다는 사실, 또는 아마도 카펫의 길이에 의해서 브러쉬 바가 지연되고 있다는 사실을 진공 클리너(100)의 사용자에게 경고한다. 클러치 장치(200)의 오버라이드 작동은 회전 부품이 단면 해칭되어 도시된 도 5c에 도시되어 있다.

상기에서 설명된 클러치 장치의 이점은 당업자에게 명백할 것이다. 특히, 상기 장치는 고장의 염려가 없는 구조로서 경량이며 그리고 소형이다. 이동하는 구성요소는 보호 하우징 내에 수용되며 그리고, 정상적인 작동 조건 하에서, 종래 기술에서 처럼 구동 벨트를 한 풀리에서 다른 풀리로 전달할 필요가 없기 때문에 단지 소수의 구성요소에 대해 축방향으로 최소한의 이동만이 있게 된다. 만일 고장의 경우에는, 클러치 장치는 진공 클리너로부터 단일 유니트로서 제거될 수 있으며 그리고 원하는 바대로 서비스되거나 교환될 수 있다.

바람직하기로는 들을 수 있으며 그리고 가정의 정상적인 작동 상황에서는 불편하게 시끄러운, 오버라이드 신호의 제공은 사용자에게 진공 클리너를 계속하여 사용하기 전에 오버라이드 원인을 제거하도록 하거나, 브러쉬 바의 막힘 원인인 브러쉬 바의 주위에 감싸고 있는 물질을 단순히 매우 자주 제거하도록 하는 것이다. 이로 인해 진공 클리너가 사용되는 시간 동안 증가된 실제 사용율로 적절한 작업 조건하에서 작동될 수 있게 되며, 그리고 클리너의 수명이 연장된다. 또한, 유지보수 필요성 및 스패어 부품의 필요성이 적어짐으로 인해 고객 만족도가 높아지고 운영 비용이 감소되게 된다.

순전히 예시적인 설명의 목적으로, 상기에서 설명된 클러치 장치는 600W 모터를 가진 진공 클리너의 클리너 헤드에 적합할 수 있다. 정상적인 작동 조건 하에서 브러쉬 바를 회전시키기 위하여 요구되는 동력은 약 15W, 또는 아마도 그 보다 적을 것이다. 만약 브러쉬 바가 막히게 되거나 속력이 늦춰지게 되어, 브러쉬 바가 회전하도록 충분한 토크를 인가하기 위하여 요구되는 동력이 약 45W 까지 증가된다면, 오버라이드 장치가 작동하여 볼 베이링이 리세스 주위에서 움직이게 되어 사용자에게 가청 신호를 주게 된다. 오버라이드 수단을 구동하기 위하여 요구되는 동력은 단지 15W 이며, 따라서 오버라이드 장치는 브러시 바를 구동시키는데 요구되는 동력이 15W 미만일 때만 브러쉬 바를 다시 구동하게 될 것이다. 장치의 특징은 여러 가지 요소, 특히 압축 스프링의 특징을 변경함으로써 조절될 수 있다.

Claims

종동 풀리와, 부하가 인가되는 구동 풀리를 포함하며,

사용시 종동 풀리에 인가되는 토크가 구동 풀리로 전달되는 결합 위치와, 사용시 종동 풀리에 인가되는 토크가 구동 풀리에 전달되지 않는 결합 해제 위치를 가지며,

상기 구동 풀리에 인가되는 부하가 미리 설정된 값을 초과할 때 종동 풀리에 인가되는 토크의 적어도 일부를 흡수하는 오버라이드(override) 수단을 또한 포함하며,

상기 오버라이드 수단은 구동 풀리와 종동 풀리로부터 분리되어 축방향으로 이격되어 있는

것을 특징으로 하는 클러치 장치.
제1항에 있어서,

상기 오버라이드 수단은 클러치 장치가 상기 결합 위치에 있을 때 작용하는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
제1항에 있어서,

상기 구동 풀리는 진공 클리너의 브러쉬 바와 연결되는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

각각의 상기 풀리가 벨트를 지지하며, 사용시 상기 각 벨트는 각각의 풀리에 의하여 지지되며, 상기 각 풀리와 벨트의 축방향 위치는 결합 위치 뿐만 아니라 결합 해제 위치에서도 동일한 상태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 오버라이드 수단은 오버라이드가 발생될 때 오버라이드 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 오버라이드 수단은 한 쌍의 멈춤쇠판을 포함하며, 상기 멈춤쇠판은 상기 결합 위치에서 상기 멈춤쇠판 사이에서 토크를 전달하도록 눌러지고, 상기 멈춤쇠판은 오버라이드가 발생될 때 서로에 대하여 회전될 수 있는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
제6항에 있어서,

상기 한 쌍의 멈춤쇠판은 상기 결합 해제 위치에서 상기 한 쌍의 멈춤쇠판 사이에서 토크를 전달하도록 눌러지는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
제7항에 있어서,

상기 한 쌍의 멈춤쇠판은 압축 스프링에 의하여 눌러지는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
제6항에 있어서,

하나 이상의 볼-베어링이 상기 한 쌍의 멈춤쇠판 사이에 고정되고, 상기 멈춤쇠판은 각 멈춤쇠판의 그루브 내에 상기 볼-베어링을 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
제9항에 있어서,

적어도 하나의 상기 그루브는 오버라이드가 발생될 때 가청음을 만들기 위하여, 롤링 볼이 가압되어 수용되는 리세스(recesses)를 포함하는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
제9항에 있어서,

상기 볼-베어링이 상기 한 쌍의 멈춤쇠판 사이에 위치한 베어링 케이지 플레이트에 의하여 고정되는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
제10항에 있어서,

상기 멈춤쇠판은 오버라이드 동안, 상기 베어링 케이지 플레이트를 각각의 상기 멈춤쇠판으로부터 실질적으로 동일한 거리에 유지하도록 램프형 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
종동 풀리와, 부하가 인가되는 구동 풀리를 포함하며,

사용시 종동 풀리에 인가되는 토크가 구동 풀리로 전달되는 결합 위치와, 부하가 미리 설정된 값을 초과할 때 상기 종동 풀리에 인가되는 토크의 적어도 일부를 흡수하는 오버라이드(override) 수단을 포함하며,

상기 오버라이드 수단은 구동 풀리와 종동 풀리로부터 분리되어 축방향으로 이격되어 있고, 한 쌍의 멈춤쇠판을 포함하며,

상기 멈춤쇠판은 상기 결합 위치에서 상기 멈춤쇠판 사이에서 토크를 전달하도록 눌러지고,

상기 멈춤쇠판은 오버라이드가 발생될 때 서로에 대하여 회전될 수 있으며,

적어도 하나의 볼-베어링이 상기 멈춤쇠판 사이에 고정되며,

상기 멈춤쇠판은 각 멈춤쇠판의 그루브 내에 적어도 하나의 볼-베어링을 유지하며,

상기 각 그루브는 멈춤쇠판의 회전 축에 대하여 연속적인 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
제13항에 있어서,

적어도 하나의 그루브는 오버라이드가 발생될 때 가청음을 만들기 위하여 볼-베어링이 가압되어 수용되는 리세스를 포함하는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
제13항에 있어서,

상기 볼-베어링이 상기 한 쌍의 멈춤쇠판 사이에 위치한 베어링 케이지 플레이트에 의하여 고정되는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
제15항에 있어서,

상기 멈춤쇠판은 오버라이드 동안 상기 베어링 케이지 플레이트를 상기 각 멈춤쇠판으로부터 실질적으로 동일한 거리에 유지하도록 램프형 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 클러치 장치는, 사용시 종동 풀리에 인가되는 토크가 구동 풀리에 전달되지 않는 결합 해제 위치를 또한 가지는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 장치는 하나 이상의 마찰판과 하나 이상의 클러치판을 포함하며, 상기 마찰판과 상기 클러치판이 상기 결합 위치에서 이들 사이에서 토크를 전달하도록 눌러지고, 상기 마찰판과 상기 클러치판이 상기 결합 해제 위치에서 독립적으로 회전될 수 있는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
제18항에 있어서,

상기 마찰판과 상기 클러치판이 오버라이드 위치에서 이들 사이에서 토크를 전달하도록 눌러지는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
제18항에 있어서,

상기 구동 풀리, 상기 종동 풀리, 상기 마찰판과 상기 클러치판이 모두 스핀들에 설치되며, 클러치 장치의 위치에 따라, 상기 스핀들의 축방향 이동이 상기 마찰판과 클러치판을 서로 압착시키거나 또는 분리시키는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
제20항에 있어서,

상기 클러치판과 상기 마찰판이 상기 결합 위치 및 상기 오버라이드 위치에서 압축 스프링의 작용하에 눌러지는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
제20항에 있어서, 상기 장치는 하우징, 및 상기 하우징에 대하여 회전될 수 있는 엑추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
제22항에 있어서, 상기 하우징에 대한 엑추에이터의 회전이 스핀들의 축방향 이동을 일으키는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
제22항에 있어서, 상기 엑추에이터와 상기 하우징 사이에 캠 표면이 제공되어 상기 하우징에 대한 엑추에이터의 회전이 상기 하우징에 대한 엑추에이터의 축방향 위치를 변화시키는 것을 특징으로 하는 클러치 장치.
삭제
제1항 또는 제13항에 따른 클러치 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 클리너.