KR100676990B1

KR100676990B1 - 회전에 의하여 조절될 수 있는 전기 구성 부품용 래칫 장치

Info

Publication number: KR100676990B1
Application number: KR1020057007786A
Authority: KR
Inventors: 딜크 에르드로프
Original assignee: 프레 게엠베하
Priority date: 2003-05-24
Filing date: 2004-05-24
Publication date: 2007-02-01
Also published as: EP1627399A1; CN100358068C; EP1627399B1; WO2004105066A1; KR20050065669A; DE10323544B4; CN1698151A; DE502004009427D1; DE10323544A1

Abstract

본 발명은 스프링 압력에 의해 래칫 윤곽(3)에 지지되는 판스프링(4, 17)을 포함하며, 여기서 래칫 윤곽(3)은 대칭인 래칫 원판(2)의 외부에 형성되어 있으며, 회전에 의해 조정될 수 있는, 특히 로터리 스위치 또는 로터리 포텐시오미터와 같은, 전기적 구성부품용 래칫 장치에 관한 것이다. 이 판스프링(4, 17)은 실질적으로 래칫 원판(2)을 둘러싸며, 직경방향으로 래칫 원판(2)에 접하며 그리고 판스프링(4)의 단부들(5, 6)은 대체로 반경방향으로 안내되며 그러나 여타 범위에서는 이 판스프링(4)은 자유롭게 움직일 수 있다.

Description

회전에 의하여 조절될 수 있는 전기 구성 부품용 래칫 장치{RATCHET DEVICE FOR AN ELECTRICAL COMPONENT WHICH MAY BE ADJUSTED BY ROTATION}

본 발명은, 스프링 힘의 작용하에 래칫 윤곽부에 대해 지지되는 판 스프링을 구비하며, 특히 로터리 스위치 또는 로터리 포텐쇼미터와 같이 회전에 의해 조절할 수 있는 전기 구성 부품용 래칫 장치에 관한 것이다.

회전에 의하여 조절할 수 있는 전기 구성 부품들로서 일례로 로터리 스위치 또는 로터리 포텐쇼미터를 들 수 있으며, 이러한 구성 부품들은 작동 상태나 미리 설정한 값의 빈번한 조절이 이루어지는 곳에 사용된다. 이 경우에, 일종의 래칫 장치에 의해서 조작자가 작동 상태를 쉽게 설정할 수 있게 되며, 이러한 작동 상태는 래칫 장치가 회전 운동하는 중에 촉각이나 청각에 의해서 지각할 수 있다. 특히, 회전에 의해 조정 가능한 포텐쇼미터들의 경우에 이러한 조정은 래칫 장치에 의하여 감지할 수 있다. 일반적으로 래칫 장치의 래칫 수단은, 굴곡된 돌출부, 즉 짧은 래칫 노우즈를 구비한 스프링 부재와, 이러한 래칫 노우즈와 상호 작용하는 래칫 윤곽부를 갖는 하나 이상의 인접한 래칫 요홈들을 구비한 래칫 원판으로 구성되어 있다. 이러한 2개의 래칫 수단 중 하나, 즉 래칫 노우즈나 래칫 윤곽부는 해당 구성 부품의 제어 부재에 회전가능하게 고정되어 있다. 이 경우에, 다른 하나의 래칫 수단은 그와는 반대로 구성 부품에 고정되게 지지되어 있다. 양 래칫 수단은 회전 운동 중에 서로에 대해 활주되며, 이때 래칫 수단은 촉각으로 감지할 수 있는 래칫 신호를 발생시킨다.

독일 실용신안 공보 제295 01 692호에는, 외측 하우징과, 회전 조정 가능한 작동 부재와 결합되어 있는 내부 로터와, 로터의 내부에 배치되어 있는 판 스프링으로 구성된 래칫 장치가 개시되어 있다. 로터의 한 지점에서는, 판 스프링의 래칫 노우즈가 원통형의 로터 벽으로부터 돌출되어 외측 하우징의 내주 표면에 위치된 래칫 윤곽부 내로 들어간다. 회전 운동 중에, 래칫 노우즈가 비틀려지면서 로터 벽에 의해 되밀려진다. 래칫 노우즈가 래칫 윤곽부의 요홈 내에 걸리는 경우에, 판 스프링이 순간적으로 이완되며 측벽을 타격한다. 이때 타격음을 들을 수 있다.

회전에 의해 조정 가능한 구성 부품의 또 다른 일반적인 유형의 래칫 장치가 독일 특허 공보 제195 05 737호에 개시되어 있다. 쉽게 소정의 회전 각도를 설정하기 위해서, 하우징의 기부의 내부 저면에 2개의 U자형 스프링들이 설치되어 있다. 이들은 래칫 원판과의 상호 작용을 위한 굴곡부를 갖는다. 이러한 래칫 원판의 외주에는, 조정 가능한 회전 각도에 대한 2개의 상응하는 래칫 노치가 각각의 스프링에 대응되게 형성되어 있다. 또한, 래칫 원판은 그의 외주 표면에서 각각의 U자형 스프링에 대한 램프(ramp)를 구비하며, 이러한 램프는 제어 캠이 시계 반대 방향으로 회전될 때 제어 캠이 그 기본 위치로 자동으로 복귀되도록 하는 복귀 토크를 생성시킨다. 또한, 래칫 원판에는 2개의 정지부가 구비되어 있으며, 이러한 정지부는 제어 캠의 회전을 제한하기 위하여 하우징 기부의 내부 저면에 형성된 돌출부와 상호 작용한다.

본 발명의 목적은, 간단한 수단을 가지고서 소정의 토크 프로파일을 형성시키도록 하며 이와 동시에 콤팩트한 구조를 갖는 래칫 장치를 제공하는 데 있다.

이러한 목적은, 본 발명에 따르면, 래칫 윤곽부가 래칫 원판 외주에 설치되고, 판 스프링의 단부들이 스프링 힘의 작용하에서 래칫 윤곽부에 접하며, 판 스프링이 단부에서만 반경 방향으로 안내되고 단부를 제외한 부분에서는 자유롭게 운동 가능함으로써 달성된다. 본 발명의 바람직한 변형 실시예들이 종속항들에 기재되어 있다.
본 발명에 따라서 판 스프링을 래칫 원판의 주위에 배치시키게 되면, 간단한 수단에 의해서 래칫 장치에서 소정의 토크를 생성시킬 수 있게 된다. 래칫 장치의 축방향 높이는 래칫 원판과 판 스프링으로 제한되며, 이러한 축방향 높이는 생성시키고자 하는 토크에 따라서 소망하는 대로 낮게 형성될 수 있다. 본 발명의 또 다른 이점은, 판 스프링이 그의 예하중(preloading)에 의하여 자동으로 래칫 원판 상에 지지되어 조립이 용이해지는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 기어를 구비한 래칫 장치의 평면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 외부 기어를 구비한 래칫 장치의 측면도이다.

도 3은 래칫 장치에 사용되는 판 스프링의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 내부 기어를 구비한 래칫 장치의 평면도이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 내부 기어를 구비한 래칫 장치의 측면도이다.

도 1은 본 발명에 따른 래칫 장치(1)의 일 실시예를 도시하고 있다. 래칫 장치(1)는, 외주에 래칫 윤곽부(3)를 구비하는 래칫 원판(2)과, 단부들인 래칫 노우즈(5, 6)들에서 U자형으로 굴곡되는 판 스프링(4)과, 판 스프링(4)의 래칫 노우즈(5, 6)들을 반경 방향으로 안내하는 축(7, 8)들을 포함한다. 래칫 원판(2)의 중앙(9)에서, 래칫 장치(1)는 래칫 장치(1)의 조종 요소(미도시)와 연결된다.

판 스프링(4)은 래칫 원판(2) 쪽으로 직각으로 굽혀져 있다. 접촉 영역(10, 11)에서 판 스프링은 U자형으로 굴곡되어 있으며, 그 결과 판 스프링의 래칫 노우즈(5, 6)들은 래칫 원판(2)으로부터 이격된 쪽을 향하고 있다. 접촉 영역(10, 11)에서 판 스프링(4)의 굴곡도는 래칫 윤곽부(3) 내로 부드러운 로킹이 가능하도록 선택된다. 이러한 굴곡된 영역들의 직경은 래칫 윤곽부(3)의 기어 피치의 1/2 내지 3배 사이이다.
판 스프링(4)의 굴곡된 래칫 노우즈(5, 6)들은 한편으로는 래칫 원판(2)의 돌발적인 하중 인가없이 부드러운 활주를 가능하게 하고, 이와 동시에 판 스프링(4)이 축(7, 8)들 상에서 반경 방향으로 안내되도록 한다. 래칫 원판(2)의 바로 근처에서 판 스프링(4)이 안내되면, 판 스프링의 튀어오름이나 비틀림이 저지되는 이점이 생긴다. 예를 들어, 판 스프링(4)의 래칫 노우즈(5, 6)들을 안내하기 위한 정지부와 홈 중 적어도 하나를 구비하는 축들을 적절하게 배치시키면, 판 스프링(4)을 추가로 더욱 안정화시킬 수 있다. 이 경우에, 판 스프링(4)은 단지 굴곡된 래칫 노우즈(5, 6)들에서만 반경 방향으로 안내되며, 그리고 경우에 따라서는 정지부와 홈 중 적어도 하나에 의해서 지지된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 판 스프링(4)의 위치를 안정화시키기 위해서, 래칫 노우즈(5, 6)들의 내부에 축(7, 8)들을 배치시킬 뿐만 아니라 래칫 노우즈(5, 6)들의 외부에도 역시 안내 축(12, 13)들을 추가로 배치시킨다. 이에 따르면, 래칫 노우즈(5, 6)들을 반경 방향으로 안내하기 위해서 래칫 노우즈(5, 6)들의 굴곡시에 허용차가 덜 정확해도 되는 이점이 생긴다. 이때, 래칫 노우즈(5, 6)들은 안내 축(12, 13)들과 축(7, 8)들 사이에서 반경 방향으로 안내되며, 이에 따라 판 스프링(4)은 유격없이 안내된다. 이 경우에, 유격없는 지지 상태에서부터 판 스프링(4), 안내 축(12, 13)들 그리고 축(7, 8)들 사이에서 적절하게 선택되는 유격까지 크기가 정해지는 축(12, 7)들 사이의 그리고 축(13, 8)들 사이의 간극은, 래칫 장치(1)의 작동시에 발생되는 소리를 희미하고 낮은 "클릭음"으로부터 명확하고 높은 "클릭음"으로 조절하는 데 활용될 수 있다. 판 스프링(4)의 나머지 부분은 자유로운 움직임이 가능하다. 판 스프링(4)의 축방향 안내는 다만 래칫 원판(2)에 대한 판 스프링(4)의 위치 결정을 위해서만 사용된다. 이로부터 또 다른 이점, 즉 래칫 원판(2)이 판 스프링(4)의 래칫 노우즈(5, 6)들로부터 항상 동일한 크기의 힘들을 받는 이점이 생긴다. 판 스프링(4)의 굴곡된 단부들이 래칫 노우즈(5, 6)들로서 도시되어 있다. 대칭적인 힘의 분배에 의하여 개별 래칫 노우즈(5, 6)들이 들어올려지는 현상을 피할 수 있다. 이와 동시에, 래칫 원판(2)과 판 스프링(4) 사이의 접촉력을 적절하게 조절함으로써, 진동의 작용시에 판 스프링(4)의 덜컹덜컹하는 소리를 차단할 수 있다.

래칫 원판(2)과 결합하여 판 스프링(4)은 교번 토크를 생성한다. 이 경우에, 토크는 한편으로는 판 스프링에서의 예하중(preloading)을 통해 변화되거나, 또는 래칫 윤곽부(3)의 프로파일에 의하여 조절될 수 있다. 래칫 장치(1)의 토크 프로파일을 변화시키기 위한 본 발명에 따른 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 래칫 원판(2)은 캠 원판으로서 형성된다. 도시된 실시예에서, 래칫 원판(2)은 일정한 직경을 갖는다. 그러나, 본 발명에 따르면, 래칫 원판의 직경을 서로 다르게 하여 예를 들면 캠 원판을 형성시킬 수도 있다. 래칫 원판(2)이 캠 원판으로서 형성되면, 판 스프링(4)의 기하학적 형상에 의하여 접촉 영역(10, 11) 내에 설정된 한계치들 내에서 임의의 소망하는 토크 프로파일을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 래칫 장치(1)에 의해 전기 구성 부품의 특정 설정 위치를 정하기 위해서, 래칫 윤곽부(3)의 주위에 요홈(14)들을 형성시킨다. 래칫 원판(2)의 회전 동안에 래칫 노우즈(5, 6)들은 요홈(14) 내에 걸리며, 사용자는 이러한 구성 부품의 위치를 소정의 설정 위치로서 인식하게 된다. 그러므로, 래칫 원판(2)의 주위에 다수의 요홈(14)들을 형성시킴으로써, 임의의 소망하는 구성 부품의 설정 위치들이 정해질 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 래칫 장치(1)의 측면도이다. 래칫 노우즈(5, 6)들은 축(7, 8)들에 의하여 지지된다. 이 경우에, 축들은 전기 구성 부품의 하우징에 고정된다. 판 스프링(4)은 래칫 노우즈(5, 6)들의 영역에서 테이퍼지면서 축방향으로 편위되며, 그 결과 판 스프링(4)은 래칫 원판(2)의 축방향으로 서로 다른 영역들에 접하고 있다. 만일 축방향으로 서로 다른 접촉 영역들에서 요홈(14)들이 래칫 원판 외주의 비대칭적인 위치들에 형성되면, 서로 다른 시점에 각각의 래칫 노우즈(5, 6)들이 요홈(14) 내에 걸리게 된다. 이러한 방식으로, 서로 다른 래칫 위치들이 더욱 정밀하게 나누어져 설정될 수 있거나, 또는 비균일한 피치 값이 래칫에 형성될 수 있다.

도시된 실시예에서, 래칫 윤곽부(3)는 래칫 원판(2)의 전체 외주 표면에 형성되어 있다. 그러나, 단지 래칫 원판(2)의 외주 표면의 일부분에만 래칫 윤곽부(3)가 형성될 수도 있다. 이와 같이, 래칫 윤곽부는 일례로 180°에 걸쳐서 래칫 원판에 부착될 수 있으며, 그 결과 구성 부품이 작동하는 동안에 단지 하나의 래칫 노우즈(5, 6)만이 래칫 윤곽부(3)에 맞물리게 된다. 물론, 래칫 원판(2)의 그러한 매끈한 외주 표면의 단부에도 역시 요홈(14)들이 설치될 수 있다.
이러한 요홈(14)들 이외에도 래칫 윤곽부의 외주 표면에 융기부들을 설치할 수 있다. 이러한 융기부들은 래칫 노우즈와 접촉되어, 구성 부품의 회전각을 제한하거나, 토크 프로파일에서 토크 첨단부들을 갖는 요홈들처럼 기능하되 역의 부호를 가지고서 기능한다. 물론, 래칫 윤곽부(3), 매끄러운 외주 표면, 요홈(14)들 및 융기부들의 조합도 고려할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 래칫 원판(2)을 축방향으로 분할할 수 있으며, 그 결과 적층된 적어도 2개의 래칫 원판(2)들이 형성되어 각각의 래칫 노우즈(5, 6)들은 별개의 래칫 원판(2)에 접하게 된다. 이러한 래칫 원판들은 일정한 직경을 가질 수 있거나 캠 원판으로서 형성될 수 있다. 본 발명에 따르면, 일정한 직경과 캠 원판의 조합도 가능하다. 이에 의하여, 임의의 토크 프로파일을 구성 부품의 제어 요소에 전달할 수 있게 된다.

판 스프링(4)의 래칫 노우즈(5, 6)들의 편향 크기에 따라서, 래칫 원판(2)의 축에 대하여 래칫 노우즈(5, 6)와 래칫 원판(2) 사이의 접촉점들이 이동된다. 이러한 소위 중심 편향은 도 3에 도시된 래칫 노우즈(15, 16)들에 의하여 조정될 수 있다. 이 경우에, 래칫 노우즈(15, 16)들은 U자형으로 굴곡져 아치형으로 형성되어 있으며, 이들의 굴곡된 영역은 래칫 원판(2) 쪽을 향하고 있다. 본 발명에 따르면, 래칫 노우즈(15, 16)를 아치형으로 형성시킴으로써 중심 편향이 조정될 수 있으며, 그 결과 판 스프링(17)의 힘은 항상 래칫 원판(2)에 수직으로 작용하게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이 래칫 원판(18)에 내부 기어인 래칫 윤곽부(19)를 구비시킬 수 있다. 원칙적으로, 래칫 노우즈(21, 22)가 반경 방향 외측으로 굴곡되어 있고 내부 기어인 래칫 윤곽부에 대하여 작용하는 점을 제외하고는, 판 스프링(20)은 외부에 기어가 형성된 래칫 원판(2)의 경우와 동일한 방식으로 지지된다. 이 경우에, 판 스프링(20)의 스프링 힘(F)은 래칫 원판(18)의 래칫 윤곽부(19)에 대하여 외측으로 작용한다. 래칫 장치(1)의 설치에 대한 제한 조건에 따라서, 반경 방향 외측으로 작용하는 판 스프링(20)이 사용될 수 있다.

도 5는 내부 기어인 래칫 윤곽부(19)가 설치된 래칫 원판(18)과 그 래칫 원판에 부착된 조작 손잡이(23)의 측단면도를 도시하고 있다. 작동 모드는 원칙적으로 래칫 원판(2, 18)의 래칫 윤곽부(3)와 래칫 윤곽부(19)에 대해 동일하기 때문에, 래칫 원판(2)에 대해 기술된 실시 특징들은 또한 래칫 원판(18)에 적용될 수 있다. 조작 손잡이(23)는 실린더 형태를 가지며, 그 상측에는 파지부(23) 전체에 걸쳐서 연장되는 융기부가 형성되어 있다. 지지축(24, 25)들은 직접 제어 선반에 고정될 수 있거나, 래칫 장치의 일부를 형성할 수 있다.

본 발명은 회전에 의하여 조절될 수 있는 전기 구성 부품용 래칫 장치에 활용될 수 있다.

Claims

로터리 스위치 또는 로터리 포텐쇼미터와 같이 회전에 의해 조정할 수 있는 전기 구성 부품용 래칫 장치로서, 스프링 힘의 작용하에 래칫 윤곽부(3, 19)에 대해 지지되는 판 스프링(4, 17, 20)을 구비하는 래칫 장치에 있어서,

상기 래칫 윤곽부(3, 19)는 래칫 원판(2, 18)의 외주에 설치되며, 상기 판 스프링(4, 17, 20)의 단부들은 스프링 힘에 의해 래칫 윤곽부(3, 19)에 접하고, 상기 판 스프링(4, 17, 20)은 단부들에서만 반경 방향으로 안내되고 상기 단부들을 제외한 부분에서는 자유롭게 운동 가능한 것을 특징으로 하는 래칫 장치.
제1항에 있어서,

상기 래칫 윤곽부(3)는 래칫 원판(2)의 외측면에 설치되며, 상기 판 스프링(4, 17)은 래칫 원판(2)의 외주를 둘러싸고 직경 방향으로 래칫 원판(2)에 접하는 것을 특징으로 하는 래칫 장치.
제1항에 있어서,

상기 래칫 윤곽부(19)는 래칫 원판(18)의 내측면에 설치되며, 상기 판 스프링(20)은 직경 방향으로 래칫 윤곽부(19)에 접하는 것을 특징으로 하는 래칫 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 판 스프링(4, 17, 20)의 단부들은 래칫 윤곽부(3, 19) 쪽으로 직각으로 굴곡되고 U자형의 기하학적 형상을 가져 래칫 노우즈(5, 6, 15, 16, 21, 22)들이 형성되며, 상기 래칫 노우즈(5, 6, 15, 16)들의 굴곡된 영역(10, 11)은 래칫 윤곽부(3, 19)에 접하고, 상기 래칫 장치는 축(7, 8, 12, 13, 24, 25)들을 구비하며, 상기 축들 상에서 래칫 노우즈(5, 6, 15, 16)들이 반경 방향으로 안내되는 것을 특징으로 하는 래칫 장치.
제4항에 있어서,

상기 래칫 노우즈(5, 6, 15, 16)들의 굴곡된 영역(10, 11)은 래칫 윤곽부(3, 19)의 기어 피치의 1/2 내지 3배 사이인 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 래칫 장치.
제4항에 있어서,

상기 래칫 노우즈(15, 16)들은 래칫 노우즈(15, 16)와 래칫 원판(2, 18) 사이의 중심 편향을 조정할 수 있도록 굴곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 래칫 장치.
제4항에 있어서,

각각의 래칫 노우즈(5, 6, 15, 16)는 U자형 기하학적 형상의 내부에 배치된 하나 이상의 축(7, 8, 24, 25)에 의하여 또는 U자형 기하학적 형상의 내부에 배치된 하나 이상의 축(7, 8, 24, 25)과 외부에 배치된 하나 이상의 축(12, 13)에 의하여 반경 방향으로 안내되는 것을 특징으로 하는 래칫 장치.
제4항에 있어서,

상기 축(7, 8, 12, 13, 24, 25)에는 정지부와 홈 중 하나 이상이 형성되며, 상기 정지부와 홈 중 하나 이상에 판 스프링(4, 17, 20)이 축방향으로 지지되는 것을 특징으로 하는 래칫 장치.
제4항에 있어서,

상기 축(7, 8, 12, 13, 24, 25)은 판 스프링(4, 17, 20)의 점프를 방지할 수 있도록 래칫 원판(2, 18)에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 래칫 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 판 스프링(4, 17, 20)의 단부는 테이퍼지고 축방향으로 편위되며 그리고 축방향으로 서로 다른 영역들에서 래칫 원판(2, 18)에 접하는 것을 특징으로 하는 래칫 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 래칫 원판(2, 18)은 일정한 직경을 가지며, 상기 래칫 원판(2, 18)의 외주에 하나 이상의 요홈(14)이 배치되고, 상기 요홈에 래칫 노우즈(5, 6)들이 맞물려져 구성 부품들의 확실한 설정이 이루어질 수 있는 것을 특징으로 하는 래칫 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 래칫 원판(2, 18)은 서로 다른 직경들을 갖는 것을 특징으로 하는 래칫 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 래칫 원판(2, 18)은 축방향으로 분할되며, 상기 래칫 원판(2, 18)의 분할된 영역들은 일정한 또는 서로 다른 직경을 가지고, 상기 판 스프링(4, 17, 20)의 래칫 노우즈(5, 6, 15, 16)는 축방향으로 편위되며, 각각의 래칫 노우즈(5, 6, 15, 16)는 래칫 원판(2, 18)의 서로 다른 영역들에 접하는 것을 특징으로 하는 래칫 장치.