KR100979302B1 - 회전각 검출장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회전각 검출장치를 개시한다. 본 발명에 따른 회전각 검출장치는, 제 1 링크부재와 제 2 링크부재를 회전 가능하도록 연결하는 회전축에 고정 결합된 고정기어와, 상기 제 1 링크부재와 제 2 링크부재의 상대 회전각을 측정하는 것으로, 회전각 전달축이 형성된 회전각 검출부재와, 상기 회전각 전달축에 고정 결합된 제 1 슬립부재와, 상기 고정기어와 연동하여 회전하는 것으로, 상기 제 1 슬립부재의 외경보다 큰 접촉홀이 형성되고, 상기 제 1 슬립부재가 상기 접촉홀에 일부 수용되며, 상기 제 1 슬립부재에 의해 탄성 바이어스 되어 상기 제 1 슬립부재와 일정 크기의 마찰력을 유지하는 제 2 슬립부재를 구비하는 슬립기어를 구비한다.

Description

회전각 검출장치{A rotational angle detector}
본 발명은 회전각 검출장치에 관한 것으로, 소정의 부재들을 회전 가능하도록 연결하는 힌지 조립체에 구비되어 소정의 부재들이 상대 회전된 각도를 측정하는 회전각 검출장치에 관한 것이다.
회전각 검출장치란 부재들간 상대 회전된 각도를 전기신호로 변환하여 회전각을 검출하는 장치이다. 상기 회전각 검출장치는 일반적인 힌지 조립체에 구비된다. 회전 가능한 힌지 조립체는 회전 가능하게 결합된 제 1 링크부재와 제 2 링크부재를 구비하고, 상기 제 1 링크부재와 제 2 링크부재는 회전축에 의해 결합된다.
종래의 회전각 검출장치는 제 1 회전기어와, 제 2 회전기어와, 회전각 검출부재를 구비한다.
제 1 회전기어는 상기 회전축에 고정 결합되어 상기 회전축과 함께 회전한다. 제 2 회전기어는 상기 제 1 회전기어와 기어결합되어 상기 제 1 회전기어와 연동되어 회전한다.
회전각 검출부재는 상기 회전각 검출부재는 제 1 링크부재 또는 제 2 링크부 재에 고정 결합된다. 상기 회전각 검출부재는 제 2 회전기어와 고정 결합된다.
종래의 회전각 검출장치는 일정 크기 이상의 외력이 제 1 링크부재 또는 제 2 링크부재에 작용하는 경우, 상기 회전각의 회전력이 상기 제 1 회전기어와 제 2 회전기어를 통해 상기 회전각 검출부재로 직접 전달된다. 일반적으로 회전각 검출부재가 회전 가능한 각도는 한정되어 있다. 예를 들어, 한계 회전각이 360°도 인 회전각 검출부재가 360° 회전된 상태에서, 외력에 의해 제 1 링크부재 또는 제 2 링크부재가 더 이상 회전되면, 상기 회전각 검출장치가 파손될 수 있다.
일정 크기 이상의 외력이 제 1 링크부재 또는 제 2 링크부재에 가해져서 발생된 회전력이 회전각 검출부재로 전달되지 않도록 구조가 개선된 회전각 검출장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 회전각 검출장치는: 제 1 링크부재와 제 2 링크부재를 회전 가능하도록 연결하는 회전축에 고정 결합된 고정기어와; 상기 제 1 링크부재와 제 2 링크부재의 상대 회전각을 측정하는 것으로, 회전각 전달축이 형성된 회전각 검출부재와; 상기 회전각 전달축에 고정 결합된 제 1 슬립부재와, 상기 고정기어와 연동하여 회전하는 것으로, 상기 제 1 슬립부재의 외경보다 큰 접촉홀이 형성되고, 상기 제 1 슬립부재가 상기 접촉홀에 일부 수용되며, 상기 제 1 슬립부재에 의해 탄성 바이어스 되어 상기 제 1 슬립부재와 일정 크기의 마찰력을 유지하는 제 2 슬립부재를 구비하는 슬립기어;를 구비한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전각 검출장치는: 제 1 링크부재와 제 2 링크부재를 회전 가능하도록 연결하는 회전축에 고정 결합된 제 1 슬립부재와, 상기 제 1 슬립부재의 외경보다 큰 접촉홀이 형성되고, 상기 제 1 슬립부재가 상기 접촉홀에 일부 수용되며, 상기 제 1 슬립부재에 의해 탄성 바이어스 되어 상기 제 1 슬립부재와 일정 크기의 마찰력을 유지하는 제 2 슬립부재를 구비하는 슬립기어와; 제 1 링크부재와 제 2 링크부재의 상대 회전각을 측정하는 것으로, 회전 각 전달축이 형성된 회전각 검출부재와; 상기 회전각 전달축에 고정 결합되고, 상기 슬립기어와 연동하여 회전하는 회전기어;를 구비한다.
본 발명의 회전각 검출장치는, 제 1 링크부재 또는 제 2 링크부재 중 어느 하나가 일정 크기 이상의 외력에 의해 회전되더라도, 제 1 슬립부재와 제 2 슬립부재 사이에 슬립이 발생되게 하여 상기 회전각 검출부재가 한계 회전각이상 회전되지 않음으로써, 상기 회전각 검출부재가 파손되는 것을 방지한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 회전각 검출장치를 도시한 사시도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 회전각 검출장치(100)는 고정기어(180)와, 회전각 검출부재(110)와, 슬립기어(140)를 구비한다.
고정기어(180)는 제 1 링크부재(190)와 제 2 링크부재(150)를 회전 가능하도록 연결하는 회전축(160)에 고정 결합된다. 상기 회전축(160)은 상기 제 2 링크부재(150)에 고정되고, 상기 제 1 링크부재(190)에는 회전 가능하도록 결합된다. 상기 제 2 링크부재(150)가 상기 제 1 링크부재(190)에 대해 상대 회전하면, 상기 회전축(160)도 회전하게 되고 상기 고정기어(180)도 함께 회전된다.
회전각 검출부재(110)는 상기 제 1 링크부재(190)와 제 2 링크부재(150)의 상대 회전각을 측정하는 것으로, 회전각 전달축(111)이 형성된다. 이러한 회전각 검출부재(110)는 가변저항(VR : Variable resistance)일 수 있다. 상기 가변저항은 저항값을 조절할 수 있도록 이루어진 것으로, 전류 또는 전압의 조절용으로 사용 되기도 한다. 그리고, 가변저항은 일정 각도 회전되면 저항이 변하는 원리를 이용하여, 소정의 부재들의 상대 회전각을 측정하는 곳에 사용되기도 한다.
이러한 회전각 검출부재(110)의 일측에는 접속단자(113)가 더 구비될 수 있다. 상기 접속단자(113)는 미도시된 제어부와 전기적으로 연결되어 측정된 회전각의 정보를 전송할 수 있게 한다.
슬립기어(140)는 일정 크기 이상의 외력이 전달되면 슬립을 발생한다. 이러한 슬립기어(140)는 제 1 슬립부재(120)와 제 2 슬립부재(130)를 구비한다.
제 1 슬립부재(120)는 상기 회전각 전달축(111)에 고정 결합된다. 상기 제 1 슬립부재(120)는 제 2 슬립부재(130)가 회전되면, 상기 제 2 슬립부재(130)의 회전된 회전각을 상기 회전각 검출부재(110)로 전달한다.
제 2 슬립부재(130)는 상기 고정기어(180)와 연동하여 회전한다. 이러한 제 2 슬립부재(130)에는 상기 제 1 슬립부재(120)의 외경보다 큰 접촉홀(131)이 형성되고, 상기 제 1 슬립부재(120)가 상기 접촉홀(131)에 일부 수용된다. 그리고, 상기 제 2 슬립부재(130)의 내벽은 상기 제 1 슬립부재(120)에 의해 탄성 바이어스 되어 상기 제 1 슬립부재(120)와 일정 크기의 마찰력을 유지한다.
도 2는 도 1에 도시된 회전각 검출장치가 구비된 힌지 조립체를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 회전각 검출장치에서 제 1 슬립부재와 제 2 슬립부재 사이에서 슬립이 발생되는 과정을 도시한 개략도이다.
상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 일실시예에 따른 회전각 검출장치(100)가 회전각을 측정하는 과정을 설명한다. 모터(170)가 구동되어 구동기어(171)를 회전시키고, 상기 구동기어(171)에 의해 종동기어(172)가 회전된다. 상기 종동기어(172)와 고정된 회전축(160)도 회전되고, 상기 제 2 링크부재(150)는 상기 제 1 링크부재(190)에 대해 상대 회전하게 된다.
다음으로, 상기 2 링크부재(150)의 회전에 의해 고정기어(180)도 회전하게 되고, 상기 제 2 슬립부재(130)도 상기 고정기어(180)와 연동되어 회전한다. 상기 제 1 슬립부재(120)는 상기 재 2 슬립부재(130)와 일정 크기의 마찰력으로 결합되어 있으므로, 상기 제 1 슬립부재(120)도 회전되고, 상기 회전각 검출부재(110)는 상기 제 1 슬립부재(120)의 회전각을 전기 신호로 변환하여 상기 제 1 링크부재(190)에 대한 상기 제 2 링크부재(150)의 회전각을 측정한다.
본 발명의 일실시예에 따른 회전각 검출장치(100)에서 슬립이 발생되는 과정을 설명한다.
상기 제 1 링크부재(190) 또는 상기 제 2 링크부재(150)에 외력이 인가되는 경우 예컨대 상기 제 2 링크부재(150)에 사용자의 신체의 일부가 부딪혀서 상기 제 2 링크부재(150)에 일정 이상의 외력이 작용하는 경우, 상기 제 1 슬립부재(120)와 상기 제 2 슬립부재(130) 사이의 마찰력이 상기 외력에 대항하지 못하여 상기 제 1 슬립부재(120)와 상기 제 2 슬립부재(130) 사이에 슬립(slip)이 발생한다.
상기 슬립에 의해 상기 제 2 슬립부재(130)가 상기 제 1 슬립부재(120)에 대해 일정 각도 회전한 다음에는, 상기 제 1 슬립부재(120)와 상기 제 2 슬립부 재(130)의 마찰력에 의해 상기 제 1 슬립부재(120)와 상기 제 2 슬립부재(130)의 상대 회전이 정지된다. 상기와 같이, 외력에 의해 발생된 회전력은 상기 회전각 검출부재(110)에 전달되지 않으므로, 상기 회전각 검출부재(110)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 회전각 검출장치의 분해 사시도이다.
상기 제 1 슬립부재(120)의 상세한 구조의 일예를 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 슬립부재(120)는 베이스부(121)와, 탄성부(122)를 구비할 수 있다.
베이스부(121)는 상기 회전각 검출부재(110)의 회전각 전달축(111)에 고정 결합된다. 상기 베이스부(121)는 상기 회전각 전달축(111)과 함께 회전한다. 이 경우, 상기 회전각 전달축(111)에는 상기 베이스부(121)와 결합 시 헛돌지 않도록 복수의 돌기(112)들이 형성될 수 있고, 상기 베이스부(121)에는 미도시되었지만 상기 돌기(112)들이 삽입되도록 형성될 수 있다.
탄성부(122)는 상기 베이스부(121)의 둘레로부터 접선방향으로 돌출 형성되어 상기 제 2 슬립부재(130)의 내벽을 탄성 지지한다. 이러한 탄성부(122)는 탄성력을 갖는 소재로 이루어지고, 소정의 두께를 갖도록 형성된다. 도 3에서는 상기 탄성부(122)가 90° 마다 한 쌍을 이루도록 도시하였으나, 이에 한정하지는 않으며, 120°마다 한 쌍을 이루는 것도 가능하다. 그리고, 상기 탄성부(122)의 끝부분은 상기 제 2 슬립부재(130)의 내벽과 접촉 시 보다 넓은 면적이 접촉되도록 라운드지게 형성될 수 있다.
한편, 상기 제 1 슬립부재(120)는 이탈방지턱(123)을 더 구비할 수 있다.
상기 이탈방지턱(123)은 상기 제 2 슬립부재(130)의 상측의 일부를 감싸도록 상기 베이스부(121)의 상측으로부터 돌출 형성되어 상기 제 2 슬립부재(130)가 상기 제 1 슬립부재(120)로부터 이탈되는 것을 방지한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전각 검출장치의 분해 사시도이다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 회전각 검출장치(200)는 슬립기어(220)와, 회전각 검출부재(210)와, 회전기어(250)를 구비한다.
슬립기어는(220)는 일정 크기 이상의 외력이 전달되면 슬립을 발생한다. 이러한 슬립기어는 제 1 슬립부재(220)와 제 2 슬립부재(230)를 구비한다.
제 1 슬립부재(220)는 제 1 링크부재(190)와 제 2 링크부재(150)를 회전 가능하도록 연결하는 회전축(160)에 고정 결합된다. 제 1 슬립부재(220)에는 상기 회전축(160)의 일부가 고정 되는 고정홀(224)이 형성된다. 상기 회전축(160)은 상기 제 2 링크부재(150)에 고정되고, 상기 제 1 링크부재(190)에는 회전 가능하도록 결합된다. 상기 제 2 링크부재(150)가 상기 제 1 링크부재(190)에 대해 상대 회전하면, 상기 회전축(160)도 회전하게 되고, 상기 제 1 슬립부재(220)도 이와 연동되어 회전한다.
제 2 슬립부재(230)는, 내벽이 제 1 슬립부재(220)에 의해 탄성 바이어스 되어 상기 제 1 슬립부재(220)와 일정 크기의 마찰력을 유지한다. 상기 제 2 슬립부재(230)에는 상기 제 1 슬립부재(220)의 외경보다 큰 접촉홀(231)이 형성되고, 상기 제 1 슬립부재(220)는 상기 접촉홀(231)에 일부 수용된다. 이러한 제 2 슬립부 재(230)는 제 1 슬립부재(220)가 회전되면, 상기 제 1 슬립부재(230)가 회전된 회전각을 후술할 회전기어(250)로 전달한다.
회전각 검출부재(240)는 상기 제 1 링크부재(190)와 제 2 링크부재(150)의 상대 회전각을 측정한다. 이러한 회전각 검출부재(240)는 회전각 전달축(242)을 구비한다. 상기 회전각 검출부재(240)는 가변저항(VR : Variable resistance)일 수 있다. 상기 가변저항은 내부 저항값을 조절할 수 있도록 이루어진 것으로, 전류 또는 전압의 조절용으로 사용 되기도 한다. 그리고, 가변저항은 일정 길이 또는 각도가 변화되면 내부 저항값이 변하는 원리를 이용하여, 소정의 부재들의 상대 회전각을 측정하는 곳에 사용되기도 한다.
이러한 회전각 검출부재(240)의 일측에는 접속단자(241)가 더 구비될 수 있다. 상기 접속단자(241)는 미도시된 제어부와 전기적으로 연결되어 측정된 회전각의 정보를 전송할 수 있게 한다.
회전기어(250)는 상기 회전각 전달축(242)에 고정 결합되고 상기 슬립기어(220)와 연동하여 회전한다.
상기 제 1 슬립부재(220)의 상세한 구조를 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 슬립부재(220)는 베이스부(221)와, 탄성부(222)를 구비할 수 있다.
베이스부(221)는 상기 회전축(160)에 고정 결합된다. 상기 베이스부(221)는 상기 회전축(160)과 함께 회전한다.
탄성부(222)는 상기 베이스부(221)의 둘레로부터 접선방향으로 돌출 형성되 어 상기 제 2 슬립부재(230)의 내벽을 탄성 지지한다. 이러한 탄성부(222)는 탄성력을 갖는 소재로 이루어지고, 소정의 두께를 갖도록 형성된다. 도 5에서는 상기 탄성부(222)가 90° 마다 한 쌍을 이루도록 도시하였으나, 이에 한정하지는 않으며, 120° 마다 한 쌍을 이루는 것도 가능하다. 그리고, 상기 탄성부(222)의 끝 부분은 상기 제 2 슬립부재(230)의 내벽과 접촉 시 보다 넓은 면적이 접촉되도록 라운드지게 형성될 수 있다. 이러한 탄성부(222)에 의해 상기 제 1 슬립부재(220)와 상기 제 2 슬립부재(230)는 일정 크기의 마찰력을 유지한 상태로 결합된다.
도 6은 도 5에 도시된 회전각 검출장치가 구비된 힌지 조립체를 도시한 사시도이다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 회전각 검출장치(200)에서 슬립이 발생되는 과정을 설명한다.
상기 제 2 링크부재(150)에 사용자의 신체의 일부가 부딪혀서 상기 제 2 링크부재(150)에 일정 크기 이상의 외력이 작용하면, 상기 제 2 링크부재(150)가 상기 제 1 링크부재(190)에 대해 상대 회전된다. 상기 제 1 슬립부재(220)와 상기 제 2 슬립부재(230) 사이의 마찰력이 상기 외력에 대항하지 못하여 상기 제 1 슬립부재(220)와 상기 제 2 슬립부재(230) 사이에 슬립이 발생한다.
상기 슬립현상에 의해 상기 제 2 슬립부재(230)가 상기 제 1 슬립부재(220)에 대해 일정 각도 회전한 다음에는, 상기 제 1 슬립부재(220)와 상기 제 2 슬립부재(230) 사이의 마찰력에 의해 상기 제 1 슬립부재(220)와 상기 제 2 슬립부재(230)의 상대 회전이 정지된다. 상기와 같이, 제 1 링크부재(190) 또는 제 2 링 크부재(150)에 일정 크기 이상의 외력이 작용하더라도, 상기 제 1 슬립부재(220)와 상기 제 2 슬립부재(230) 사이에서 슬립이 발생함으로써, 상기 회전각 검출부재(210)가지 회전력이 전달되지 않으므로 상기 회전각 검출부재(240)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 회전각 검출장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 회전각 검출장치가 구비된 힌지 조립체를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 회전각 검출장치에서 제 1 슬립부재와 제 2 슬립부재 사이에서 슬립이 발생되는 과정을 도시한 개략도이다.
도 4는 도 1에 도시된 회전각 검출장치의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전각 검출장치의 분해 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 회전각 검출장치가 구비된 힌지 조립체를 도시한 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100..회전각 검출장치 110..회전각 검출부재
111..회전각 전달축 112..돌기
113..접속단자 120..제 1 슬립부재
121..베이스부 122..탄성부
123..이탈방지턱 130..제 2 슬립부재
131..결합홀 190..제 1 링크부재
150..제 2 링크부재 160..회전축
170..모터 171..구동기어
172..종동기어 180..고정기어

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 제 1 링크부재와 제 2 링크부재를 회전 가능하도록 연결하는 회전축에 고정 결합된 고정기어;
    상기 제 1 링크부재와 제 2 링크부재의 상대 회전각을 측정하는 것으로, 회전각 전달축이 형성된 회전각 검출부재;
    상기 회전각 전달축에 고정 결합된 제 1 슬립부재와, 상기 고정기어와 연동하여 회전하는 것으로, 상기 제 1 슬립부재의 외경보다 큰 접촉홀이 형성되고, 상기 제 1 슬립부재가 상기 접촉홀에 일부 수용되며, 상기 제 1 슬립부재에 의해 탄성 바이어스 되어 상기 제 1 슬립부재와 일정 크기의 마찰력을 유지하는 제 2 슬립부재를 구비하는 슬립기어;를 구비하며,
    상기 제 1 슬립부재는:
    상기 회전각 전달축에 고정 결합된 베이스부; 및
    상기 베이스부의 둘레로부터 접선방향으로 돌출 형성되어 상기 제 2 슬립부재의 내벽을 탄성 지지하는 적어도 하나의 탄성부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전각 검출장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 링크부재와 제 2 링크부재를 회전 가능하도록 연결하는 회전축에 고정 결합된 제 1 슬립부재와, 상기 제 1 슬립부재의 외경보다 큰 접촉홀이 형성되고, 상기 제 1 슬립부재가 상기 접촉홀에 일부 수용되며, 상기 제 1 슬립부재에 의해 탄성 바이어스 되어 상기 제 1 슬립부재와 일정 크기의 마찰력을 유지하는 제 2 슬립부재를 구비하는 슬립기어;
    제 1 링크부재와 제 2 링크부재의 상대 회전각을 측정하는 것으로, 회전각 전달축이 형성된 회전각 검출부재; 및
    상기 회전각 전달축에 고정 결합되고, 상기 슬립기어와 연동하여 회전하는 회전기어;를 구비하며,
    상기 제 1 슬립부재는:
    상기 회전축에 고정 결합된 베이스부; 및
    상기 베이스부의 둘레로부터 접선방향으로 돌출 형성되어 상기 제 2 슬립부재의 내벽을 탄성 지지하는 적어도 하나의 탄성부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전각 검출장치.
  5. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 슬립부재는,
    상기 제 2 슬립부재의 상측의 일부를 감싸도록 상기 베이스부의 상측으로부터 돌출 형성되어 상기 제 2 슬립부재가 상기 제 1 슬립부재로부터 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지턱을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 회전각 검출장치.
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