KR100890784B1 - 권취력 자동조절이 가능한 권취장치 - Google Patents

Abstract

스파이럴 스프링의 권취 시 발생되는 탄성 복원력을 이용하여 권취력을 자동조절할 수 있는 권취장치가 개시된다. 본 발명에 따른 권취력 자동조절이 가능한 권취장치는 외력부재와 연결된 중심단과, 중심단의 외측에 마련된 이동단과, 중심단과 이동단을 연결하는 탄성판을 포함하며 중심단과 이동단 사이에 소정의 초기 탄성력이 작용하고 있는 스파이럴 스프링과, 초기 탄성력보다 큰 외력이 외력부재에 작용할 경우 자전하는 중심단의 회전에 따라 이동단이 중심단을 중심으로 공전하도록 중심단과 이동단을 연결하는 동력전달유닛을 포함하여 스파이럴 스프링의 탄성 복원력을 일정하게 하거나 또는 가해진 외력보다 크거나 작은 탄성 변형력이 스파이럴 스프링에 저장되도록 하기 때문에, 권출 동작 시 발생하는 권취력(탄성 복원력)의 변화가 종래에 비해 현저하게 낮아 안정적이며 자동적으로 권취 동작이 이루어지도록 한다.

Description

권취력 자동조절이 가능한 권취장치{A automatic winding force controllable device}

도 1은 본 발명에 따른 권취력 자동조절이 가능한 권취장치를 도시한 분해 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 권취력 자동조절이 가능한 권취장치의 동력전달유닛을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 권취력 자동조절이 가능한 권취장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 권취력 자동조절이 가능한 권취장치의 효과를 개략적으로 도시한 그래프이다.

*도면의 주요 참조부호에 대한 간단한 설명*

1..외력부재 2,3..케이싱

4..박스 10..스파이럴 스프링

11..중심단 12..이동단

20..동력전달유닛 21..중심기어

22..위성기어 23..내접기어

24..축가이드 25..축가이드핀

본 발명은 권취장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 외력이 작용한 태엽이 변형된 탄성력에 의해 원상태로 복귀하려는 성질을 이용한 권취력 자동조절이 가능한 권취장치에 관한 것이다.

태엽으로 지칭되는 스파이럴 스프링(spiral spring)은 산업 전반에 널리 사용되고 있는데, 예를 들면 차량의 안전벨트장치, 청소기와 같은 전자제품의 전선릴, 줄자 등의 자동 권취장치로 이용되어, 벨트, 전선, 줄자의 권출 시 외부에서 가해지는 힘에 의해 탄성 변형되어 있다가, 외력이 제거되면 탄성 복원력에 의해 신속하게 되감기도록 하는 것이다.

그런데, 이러한 스파이럴 스프링은 가해지는 힘에 비례해서 탄성 복원되기 때문에, 예를 들어 안전벨트장치의 경우에는 벨트가 길게 권출될 수록 되감기려는 스파이럴 스프링의 탄성 복원력이 커지기 때문에 사용자에 따라서는 흉부 압박에 따른 불편함을 호소하는 경우가 있었다. 또한, 전자제품의 권선릴이나 줄자의 경우에는 권출되었던 전선이나 줄자가 탄성 복원력에 의해 신속하게 되감기면서, 자칫 자유롭게 움직이는 전선에 의해 타박상을 입거나 줄자의 측면날에 의해 자상을 입게 되는 안전 사고가 종종 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 권취 장치의 권취력 또는 탄성 복원력을 안정적으로 자동 조절할 수 있는 권취력 자동조절이 가능한 권취장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 권취력 자동조절이 가능한 권취장치는 외력부재와 연결된 중심단과, 중심단의 외측에 마련된 이동단과, 중심단과 이동단을 연결하는 탄성판을 포함하며 중심단과 이동단 사이에 소정의 초기 탄성력이 작용하고 있는 스파이럴 스프링과, 초기 탄성력보다 큰 외력이 외력부재에 작용할 경우 자전하는 중심단의 회전에 따라 이동단이 중심단을 중심으로 공전하여 스파이럴 스프링의 권취력이 조절되도록 중심단과 이동단을 연결하는 동력전달유닛을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 권취력 자동조절이 가능한 권취장치의 상기 동력전달유닛은 상기 중심단과 이동단의 회전방향이 동일하도록 상기 중심단과 이동단을 연결한다.

또한, 본 발명에 따른 권취력 자동조절이 가능한 권취장치의 상기 동력전달유닛은 상기 스파이럴 스프링이 수용되며 내주에 내접기어를 갖는 케이싱과, 상기 중심단이 연결되는 중심기어와, 상기 이동단이 회전 가능하게 연결되며, 상기 중심기어 및 케이싱과 치합하여 자전 및 상기 중심기어를 중심으로 공전하는 위성기어를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 권취력 자동조절이 가능한 권취장치의 상기 중심기어, 위성기어, 및 케이싱 내접기어의 기어비는 상기 중심기어가 자전하더라도 상기 스 파이럴 스프링의 탄성 복원력이 일정하도록 설정되거나 또는 상기 중심단에 가해진 외력보다 작거나 큰 크기의 상기 스파이럴 스프링의 탄성 복원력이 저장되도록 설정된다.

또한, 본 발명에 따른 권취력 자동조절이 가능한 권취장치의 상기 중심단과 중심기어는 동심을 가지며, 중심단이 회전하면 중심기어도 함께 회전한다.

또한, 본 발명에 따른 권취력 자동조절이 가능한 권취장치의 상기 위성기어는 이동단에 대해서 회전가능하게 설치되며, 또한 위성기어가 공전함에 따라 이동단이 이동하여 탄성 복원력을 조절하도록 설치된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 권취장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도면을 참조하면, 본 발명의 자동 권취장치는 안전벨트장치의 벨트, 전자제품의 전선, 줄자 등의 외력부재(1)와 일단이 연결된 스파이럴 스프링(10)과, 외력에 의해 스파이럴 스프링(10)이 탄성 변형될 때 가해진 탄성 변형력을 조절하여 권취력이 자동적으로 조절되도록 하는 동력전달유닛(20)을 포함한다.

스파이럴 스프링(10)은 중심단(11)으로부터 끝단인 이동단(12)까지 나선형으로 권선되어 있는 탄성판(13)을 구비한다. 이러한 스파이럴 스프링(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 소정의 원통형 상하부 케이싱(2,3) 내부에 마련되어, 중심단(11)은 상술한 외력부재(1)와 동축 상에 연결되며, 이동단(12)은 케이싱(2,3) 측에 연결된다. 케이싱(2,3)은 외력부재(1)가 권취 수용되어 있는 박스(4) 일측에 마련된 다.

스파이럴 스프링(10)은 케이싱(2,3)에 조립 시 소정의 초기 탄성력이 가해지 상태로 마련된다. 따라서, 스파이럴 스프링(10)의 중심단(11)과 연결된 외력부재(1)의 끝단에는 초기 탄성력이 해제되지 않도록 걸림부재(1a)(예를 들면, 안전벨트의 경우는 벨트버클, 전선릴의 경우는 플러그헤드, 줄자의 경우는 걸림쇠 등)가 마련된다.

이러한 본 발명의 권취장치는 도 2에 도시된 것처럼 초기 탄성력보다 큰 외력을 가하여 외력부재(1)를 외측 방향으로 당기게 되면 스파이럴 스프링(10)은 시계방향으로 감기면서 탄성 변형되며, 가해진 외력이 제거되면 스파이럴 스프링(10)은 반시계방향으로 풀리면서 탄성 복원된다.

동력전달유닛(20)은 스파이럴 스프링(10)의 중심단(11)과 이동단(12)을 연결하여, 중심단(11)이 초기 탄성력보다 큰 외력에 의해 회전(자전)할 경우, 중심단(11)을 중심으로 이동단(12)이 회전(공전)되도록 함으로써, 가해진 외력을 해소하여 탄성 변형력이 스파이럴 스프링(10)에 저장되지 않도록 한다.

이를 위해, 동력전달유닛(20)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 중심단(11)을 자전시키기 위한 중심기어(21)와, 중심기어(21)와 치합하여 이동단(12)을 공전시키기 위한 위성기어(22)를 구비한다. 중심기어(21)는 중심단(11)과 동심을 가져 중심단(11)이 회전하면 함께 회전하며, 위성기어(22)는 이동단(12)에 상대적으로 회전 가능하게 설치된다. 하부 케이싱(3)의 내주에는 위성기어(22)와 치합하는 내접기어(23)가 마련된다.

또한, 중심기어(21)와 위성기어(22)는 동작이 원활하도록 축가이드(24)에 상대적으로 회전 가능하게 설치될 수 있다. 예컨대, 중심기어(21)의 회전축은 바닥판(5)의 관통홀(5a)을 통해 스파이럴 스프링(10)의 중심단(11)과 연결되며, 스파이럴 스프링(10)의 이동단(12)은 바닥판(5)의 관통홀(5b)을 통해 축가이드 핀(25)에 연결된다. 축가이드(24)가 설치되지 않을 경우 스파이럴 스프링(10)의 이동단(12)은 상술한 바와 같이 위성기어(22)의 회전축에 상대적으로 회전 가능하게 설치된다.

그러면, 상기와 같은 구성을 갖는 권취력 자동조절이 가능한 권취장치의 동작을 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이 외력부재(1)는 소정 길이(L1)가 노출된 채 박스(4)에 권취되어 있으며, 이때 스파이럴 스프링(10)은 소정의 초기 탄성력이 인가된 상태로 중심단(11)은 R1의 위치에 있고 이동단(12)은 R2의 위치에 있다.

이러한 상태에서, 초기 탄성력보다 큰 힘을 가하여 외력부재(1)의 노출 길이를 도 4에 도시한 바와 같이 소정 길이(L2)까지 연장하게 되면, 외력부재(1)와 동축 상에 연결되어 있는 스파이럴 스프링(10)의 중심단(11) 위치는 외력부재(1)의 당김에 의해 시계방향으로 R1에서 R3 회전하게 된다. 중심단(11)이 회전하게 되면, 중심단(11)과 동축 상에 있는 동력전달유닛(20)의 중심기어(21)가 자전하게 되고, 이와 더불어 중심기어(21)와 치합하고 있는 위성기어(22)가 공전을 하면서 하부 케이싱(3)의 내주 내접기어(23)을 따라 회전하게 된다. 즉, 위성기어(22)는 시계방향을 따라 초기 R2의 위치에서 R4의 위치로 이동하게 된다.

따라서, 외력부재(1)에 외력이 작용함에 따라 스파이럴 스프링(10)은 중심단(11)의 위치가 변하면서 탄성력이 저장된 만큼 이동단(12)의 위치가 변하면서 저장된 탄성력(탄성 변형력)을 해소하기 때문에, 외력부재(1)에 외력을 가하여 노출 길이를 연장하더라도 스파이럴 스프링(10)에는 추가 탄성력(권취력)이 발생하지 않아 외력부재(1)는 초기 탄성력에 의해 박스(4) 내부로 자동으로 되감기게 된다.

여기서, 상기 실시예에서는 중심기어(21)와 위성기어(22)의 기어비를 1:1로 산정한 것으로서, 이와 같은 기어비에서는 도 5의 본 발명(A)에 도시된 바와 같이 가해진 외력에 의한 탄성 복원력이 스파이럴 스프링(10)에 저장되지 않기 때문에, 외력부재(1)가 스파이럴 스프링(10)의 초기 탄성력에 의해서만 일정하게 자동 권취된다.

하지만, 기어비를 약 1:0.9 정도로 산정하게 되면 도 5의 본 발명(B)에 도시된 바와 같이 외력부재(1)는 스파이럴 스프링(10)의 탄성 복원력(초기 탄성력과 증가된 탄성 변형력의 합)에 의해 자동 권취되며, 이때의 증가된 탄성 복원력은 종래의 증가되는 탄성 변형력보다 현저히 작아지게 된다.

또한, 상기 실시예와 반대로 중심기어(21)와 위성기어(22)의 기어비를 약 1:1.2~1.5 정도로 산정하게 되면, 외력부재(1)가 박스(4) 밖으로 노출 연장될수록 스파이럴 스프링(10)의 탄성 복원력(초기 탄성력)이 감소되는 효과가 있다. 이러한 효과는, 예를 들어 차량의 안전벨트장치에 본 발명의 권취장치를 설치하게 되면, 벨트를 당길수록 탄성 복원력(권취력)이 작아지게 되므로 착용 시 압박감이 저감된다. 단, 여기서 중심기어(21)에 대한 위성기어(22)의 기어비를 너무 높이게 되면 벨트 권취가 동작되지 않을 수 있다.

이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 권취력 자동조절이 가능한 권취장치는 중심단과 이동단을 갖는 스파이럴 스프링의 중심단이 외력에 의해 자전하면서 탄성 변형력을 받을 때, 이동단이 중심단을 중심으로 공전함으로써 스파이럴 스프링의 탄성 복원력을 일정하게 하거나, 또는 가해진 외력보다 크거나 작은 탄성 변형력이 스파이럴 스프링에 저장되도록 하기 때문에, 권출 동작 시 발생하는 권취력(탄성 복원력)의 변화를 종래에 비해 현저하게 낮추어 안정적이며 자동적으로 권취 동작이 이루어지도록 할 수 있다.

Claims (8)

1. 외력부재와 연결된 중심단과, 상기 중심단의 외측에 마련된 이동단과, 상기 중심단과 이동단을 연결하는 탄성판을 포함하며, 상기 중심단과 이동단 사이에 소정의 초기 탄성력이 작용하고 있는 스파이럴 스프링과,

   상기 초기 탄성력보다 큰 외력이 외력부재에 작용할 경우 자전하는 상기 중심단의 회전에 따라 상기 이동단이 상기 중심단을 중심으로 공전하여 상기 스파이럴 스프링의 권취력이 조절되도록 상기 중심단과 상기 이동단을 연결하는 동력전달유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 권취력 자동조절이 가능한 권취장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 동력전달유닛은 상기 중심단과 이동단의 회전방향이 동일하도록 상기 중심단과 이동단을 연결하는 것을 특징으로 하는 권취력 자동조절이 가능한 권취장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 동력전달유닛은

   상기 스파이럴 스프링이 수용되며 내주에 내접기어를 갖는 케이싱과,

   상기 중심단이 연결되는 중심기어와,

   상기 이동단이 회전 가능하게 연결되며, 상기 중심기어 및 케이싱과 치합하 여 자전 및 상기 중심기어를 중심으로 공전하는 위성기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 권취력 자동조절이 가능한 권취장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 중심기어, 위성기어, 및 케이싱 내접기어의 기어비는 상기 중심기어가 자전하더라도 상기 스파이럴 스프링의 탄성 복원력이 일정하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 권취력 자동조절이 가능한 권취장치.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 중심기어, 위성기어, 및 케이싱 내접기어의 기어비는 상기 중심기어가 자전하더라도 상기 스파이럴 스프링에는 상기 중심단에 가해진 외력보다 작은 크기의 탄성 복원력이 저장되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 권취력 자동조절이 가능한 권취장치.
6. 제 3항에 있어서,

   상기 중심기어, 위성기어, 및 케이싱 내접기어의 기어비는 상기 중심기어가 자전하더라도 상기 스파이럴 스프링에는 상기 중심단에 가해진 외력보다 큰 크기의 탄성 복원력이 저장되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 권취력 자동조절이 가능한 권취장치.
7. 제 3항에 있어서,

   상기 중심단과 중심기어는 동심을 가지며, 중심단이 회전하면 중심기어도 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 권취력 자동조절이 가능한 권취장치.
8. 제 3항에 있어서,

   상기 위성기어는 이동단에 대해서 회전가능하게 설치되며, 또한 위성기어가 공전함에 따라 이동단이 이동하여 탄성 복원력을 조절하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 권취력 자동조절이 가능한 권취장치.

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