KR101127027B1 - 클러치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 클러치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 내부레이스와 외부레이스의 사이에 전동편을 설치하고 내부레이스와 전동편 중 어느 하나에는 내부레이스의 회동력이 전동편의 특정지점에 작용하도록 회동력 작용수단을 구비하여 내부레이스의 회동력이 작용하는 특정지점의 위치에 따라 동력을 연결하거나 차단하도록 함으로써, 구조를 단순화하여 고장이 적고 제조비용이 저렴함과 아울러 수명이 길고 소형이면서도 큰 동력을 전달할 수 있으며 제동장치로도 사용할 수 있는 클러치에 관한 것이다.

이에 본 발명은, 외부레이스(20)와, 상기 외부레이스(20)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 내부레이스(10)와, 상기 외부레이스(20)와 내부레이스(10)의 사이에 설치되어 외부레이스(20)의 내부에서 내부레이스(10)와 함께 회전함과 아울러 내부레이스(10)와 외부레이스(20) 사이의 동력을 연결하거나 차단하는 전동편(30)과, 상기 내부레이스(10)의 회동력이 상기 전동편(30)의 특정지점에 작용하도록 내부레이스(10)와 전동편(30) 중 적어도 어느 하나에 구비되는 회동력 작용수단(50)을 포함하며, 상기 내부레이스(10)의 회동력이 작용하는 특정지점의 위치에 따라 동력을 연결하거나 차단하도록 한 것을 특징으로 한다.

클러치, 외부레이스, 내부레이스, 전동편, 회동력 작용수단

Description

클러치{clutch}

본 발명은 클러치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 내부레이스와 외부레이스의 사이에 전동편을 설치하고 내부레이스와 전동편 중 어느 하나에는 내부레이스의 회동력이 전동편의 특정지점에 작용하도록 회동력 작용수단을 구비하여 내부레이스의 회동력이 작용하는 특정지점의 위치에 따라 동력을 연결하거나 차단하도록 함으로써, 구조를 단순화하여 고장이 적고 제조비용이 저렴함과 아울러 수명이 길고 소형이면서도 큰 동력을 전달할 수 있으며 제동장치로도 사용할 수 있는 클러치에 관한 것이다.

일반적으로 클러치는 구동축에서 피동축으로 기계적 접촉에 의해 동력을 전달하거나 차단하는 기능을 하는 것으로써 일방향 클러치와 양방향 클러치가 있다.

일방향 클러치는 한쪽방향으로는 동력을 전달하고 역방향으로는 공전시켜 동력을 차단하게 된다. 대표적인 일방향 클러치로는 스프링에 눌린 원통형 로울러가 구비된 롤러 타입과, 외부레이스와 내부레이스 사이에 스프레그가 구비된 스프레그 타입이 있으나 그 구조가 복잡하고 마모에 의해 수명이 짧으며 제작단가가 높다.

그리고, 양방향 클러치는 양방향으로 동력을 전달하고 차단하게 된다. 대표 적인 양방향 클러치로는 마찰클러치, 원추클러치 등이 있으나 큰 동력을 전달하려면 구조가 커지거나 마찰면의 마찰력을 높이기 위해 측압을 가해 주어야 하는 단점이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 내부레이스와 외부레이스의 사이에 전동편을 설치하고 내부레이스와 전동편 중 어느 하나에는 내부레이스의 회동력이 전동편의 특정지점에 작용하도록 회동력 작용수단을 구비하여 내부레이스의 회동력이 작용하는 특정지점의 위치에 따라 동력을 연결하거나 차단하도록 함으로써, 구조를 단순화하여 고장이 적고 제조비용이 저렴함과 아울러 수명이 길고 소형이면서도 큰 동력을 전달할 수 있으며 제동장치로도 사용할 수 있는 클러치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외부레이스와, 상기 외부레이스에 대하여 상대적으로 회전 가능하게 설치되는 내부레이스와, 상기 외부레이스와 내부레이스의 사이에 설치되어 외부레이스의 내부에서 내부레이스와 함께 회전함과 아울러 내부레이스와 외부레이스 사이의 동력을 연결하거나 차단하는 전동편과, 상기 내부레이스의 회동력이 상기 전동편의 특정지점에 작용하도록 내부레이스와 전동편 중 적어도 어느 하나에 구비되는 회동력 작용수단을 포함하며, 상기 전동편은, 상기 내부레이스의 회동력이 작용하는 특정지점이 임의 설정위치에서부터 전동편의 회전중심 사이에 위치할 경우, 전동편과 외부레이스간의 마찰력이 내부레이스의 회동력 보다 커지게 되면서 내부레이스와 외부레이스 사이의 동력을 연결하고, 상기 내부레이스의 회동력이 작용하는 특정지점이 임의 설정위치에서부터 전동편의 외주면 사이에 위치할 경우, 전동편과 외부레이스간의 마찰력이 내부레이스의 회동력 보다 작아지게 되면서 내부레이스와 외부레이스 사이의 동력을 차단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 외부레이스와, 상기 외부레이스에 대하여 상대적으로 회전 가능하게 설치되는 내부레이스와, 상기 외부레이스와 내부레이스의 사이에 설치되어 외부레이스의 내부에서 내부레이스와 함께 회전함과 아울러 내부레이스와 외부레이스 사이의 동력을 연결하거나 차단하는 복수개의 전동편과, 상기 내부레이스의 회동력이 상기 전동편의 특정지점에 작용하도록 내부레이스와 전동편 중 적어도 어느 하나에 구비되는 회동력 작용수단을 포함하며, 상기 회동력 작용수단은, 일단부가 상기 내부레이스에 걸리도록 설치되고 타단부는 상기 복수개 전동편의 상호 마주하는 일단부 사이에 걸리도록 설치되어 상기 내부레이스의 회동력을 지레 작용을 이용하여 전동편에 전달하는 지렛대로 이루어지고, 상기 복수개의 전동편은, 상호 분리되어 형성되되, 분리된 복수개가 환형 형태를 이루도록 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 내부레이스와 외부레이스의 사이에 전동편을 설치하고 내부레이 스와 전동편 중 어느 하나에는 내부레이스의 회동력이 전동편의 특정지점에 작용하도록 회동력 작용수단을 구비하여 내부레이스의 회동력이 작용하는 전동편의 특정지점 위치에 따라 동력을 연결하고 차단하도록 함으로써, 구조가 단순화되어 고장이 적고 제조비용이 저렴됨과 아울러 수명이 길고 소형이면서도 큰 동력을 전달할 수 있다.

또한, 가변전동지지수단을 밀어 넣는 압력을 크게하여 전동편의 외주면과 외부레이스의 내주면과의 접촉에 강한 압력을 작용시키면, 외부레이스의 내주면과 전동편의 높은 마찰력에 의해 브레이크(제동장치) 역할을 하게 되므로 제동장치로도 사용이 가능하다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 클러치의 작동원리를 설명하기 위한 개념도이고, 도 3 내지 도 26은 본 발명에 따른 클러치의 다양한 실시예들을 나타낸 도면이며, 그 중 도 4는 도 3의 A-A선 단면도이고, 도 9는 도 8의 B-B선 단면도이며, 도 13은 도 12의 C-C선 단면도이고, 도 24는 도 23의 D-D선 단면도이며, 도 27은 외부레이스와 전동편의 접촉면 형상을 개략적으로 도시한 도면이다.

먼저, 본 발명의 기본원리를 이해하기 위해 도 1를 참조하여 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 속이 빈 원통 형태의 링(20) 내부에 반원판 형태의 전동편(30)을 원활하게 회동할 수 있도록 설치한다. 이때 링(20)과 전동편(30) 사이의 간격은 전동편(30)이 슬라이딩 회동가능한 범위내에서 적절하게 설정한다. 도면에서는 전동편(30)의 외경이 링(20)의 내경과 거의 같도록 설정하였다.

그리고, 상기 링(20)을 움직이지 않게 고정시킨 후. 상기 전동편(30)의 a지점에 하중을 가하면서 b지점까지 이동시켜도 전동편(30)은 회동하지 않는다. 그러나 하중이 b지점을 넘어가는 순간 전동편(30)은 반시계방향으로 회동하게 된다.

즉, 본 발명은 물체와 물체간의 마찰력을 이용한 것으로 하중이 a지점에서부터 b지점 사이에 작용할 경우에는 링(20)과 전동편(30) 사이의 마찰력이 상기 전동편(30)에 작용하는 하중 보다 크기 때문에 전동편(30)은 회동하지 않게 되는 원리를 이용한 것이다.

이때, 상기 전동편(30)의 회동 중심인 a지점에서부터 b지점 또는 b'지점까지의 거리는 링(20)의 내경이 클수록 커지고, 링(20)과 전동편(30) 사이의 윤활정도, 마찰면의 재질, 형상 등에 따라 결정된다.

이하, 상기한 원리를 바탕으로 본 발명에 따른 클러치(1)의 다양한 실시예들을 설명하기로 한다.

먼저 도 3 및 도 4를 참조하여 클러치(1)의 기본 구조를 설명하면, 도 3 및 도 4는 일방향 클러치(1)로써 외부레이스(20)와, 내부레이스(10)와, 전동편(30)과, 회동력 작용수단(50)을 포함하여 구성된다.

여기서, 앞서설명한 도 1에서 링(20)은 상기 외부레이스(20)에 해당하고, 도 1에서 전동편(30)은 상기 전동편(30)에 해당하며, 도 1에서 하중의 작용은 상기 내 부레이스(10)의 회동력에 해당하고, 도 1의 하중작용점(a지점~b지점)은 상기 회동력 작용수단(50)에 해당한다.

상기 외부레이스(20)는 속이 빈 원통 형태로 형성된다.

상기 내부레이스(10)는 상기 외부레이스(20)의 내부에 회전 가능하게 결합됨과 아울러 외부레이스(20)의 내주면과 마주하는 외주면에는 회전방향으로 일정깊이의 전동편삽입홈(11)이 형성된다.

이때, 상기 내부레이스(10)는 상기 외부레이스(20)의 내부를 관통하여 회전가능하게 결합될 수도 있고, 또는 내부레이스(10)의 일단부만 외부레이스(20)의 내부에 회전가능하게 결합될 수도 있다.

여기서, 상기 전동편삽입홈(11)은 상기 외부레이스(20)의 내측에 위치하도록 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 내부레이스(10)와 외부레이스(20)에는 각각 클러치 작용을 필요로 하는 다양한 외부 장치가 연결되며 이러한 외부 장치들은 공지된 것이므로 도면에서는 생략하였다.

그리고, 상기 전동편(30)은 상기 전동편삽입홈(11)에 삽입 설치되어 외부레이스(20)의 내부에서 내부레이스(10)와 함께 회전함과 아울러 내부레이스(10)와 외부레이스(20) 사이의 동력을 연결하거나 차단하게 된다.

이때, 상기 전동편삽입홈(11)은 반원 형태로 형성되고, 상기 전동편삽입홈(11)에 삽입되는 전동편(30)은 반원판으로 형성된다. 물론, 상기 전동편삽입홈(11)과 전동편(30)은 정확히 반원이 아니더라도 반원에 가까운 형태이면 된다.

또한, 상기 회동력 작용수단(50)은 상기 내부레이스(10)의 회동력이 상기 전동편(30)의 특정지점에 작용하도록 내부레이스(10)와 전동편(30) 중 적어도 어느 하나에 구비된다.

상기 회동력 작용수단(50)은 상기 내부레이스(10)와 전동편(30)의 회전방향으로 상호 마주하는 면 중 적어도 어느 하나에 전동지지턱(31)을 돌출 형성하여 이루어지며, 상기 전동지지턱(31)은 다른 하나에 밀착된다.

도 3 및 도 4에서는 상기 전동지지턱(31)을 전동편(30)측에 형성하였으며, 이때 상기 전동지지턱(31)이 형성되는 위치는 도 1에서 하중작용점 b와 b' 사이에 위치하여야 한다.

상기한 클러치(1)는 상기 내부레이스(10)의 회동력이 작용하는 특정지점의 위치에 따라 내부레이스(10)와 외부레이스(20) 사이의 동력을 연결하거나 차단하게 된다.

즉, 상기 내부레이스(10)의 회동력이 작용하는 특정지점이 임의 설정위치(b지점)에서부터 전동편(30)의 회전중심(a지점) 사이에 위치할 경우, 전동편(30)과 외부레이스(20)간의 마찰력이 내부레이스(10)의 회동력 보다 커지게 되면서 전동편(30)이 회동하지 않게 되어 내부레이스(10)와 외부레이스(20) 사이의 동력이 연결되고,

상기 내부레이스(10)의 회동력이 작용하는 특정지점이 임의 설정위치(b지점)에서부터 전동편(30)의 외주면 사이에 위치할 경우, 전동편(30)과 외부레이스(20)간의 마찰력이 내부레이스(10)의 회동력 보다 작아지게 되면서 전동편(30)이 회동 하게 되어 내부레이스(10)와 외부레이스(20) 사이의 동력연결이 차단된다.

도 4를 참조하여 작용을 구체적으로 설명하면, 상기 내부레이스(10)를 시계방향으로 회동시키면, 전동편(30)의 전동지지턱(31)에 내부레이스(10)의 회동력이 작용하지만 상기 전동지지턱(31)이 도 1의 b지점 또는 b'지점 이내에 형성되어 있기 때문에 이러한 전동지지턱(31)을 구비한 전동편(30)을 회동시킬 수 없게 되어 즉, 내부레이스(10)와 외부레이스(20) 사이의 동력을 연결하게 되어 내부레이스(10)의 회동력이 외부레이스(20)에 전달되는 것이다.

계속해서, 상기 내부레이스(10)를 반시계방향으로 회동시키면, 전동편(30)의 전동지지턱(31)과 내부레이스(10)와의 접촉이 끊어지게 되면서 내부레이스(10)의 일단부가 전동편(30)의 일단부에 접촉하게된다. 즉, 내부레이스(10)의 회동력이 작용하는 전동편(30)측 지점이 도 1의 b지점 또는 b'지점 보다 외측방향에 위치하기 때문에 전동편(30)이 내부레이스(10)와 함께 외부레이스(20)의 내부에서 공전하게 되어 즉, 내부레이스(10)와 외부레이스(20) 사이의 동력 연결이 차단되어 내부레이스(10)의 회동력이 외부레이스(20)에 전달되지 못하게 되는 것이다.

이처럼, 내부레이스(10)와 외부레이스(20) 사이의 동력을 연결하기 위해서는 도 1의 b지점과 b'지점의 사이에서 내부레이스(10)의 회동력이 작용해야 하고, 내부레이스(10)와 외부레이스(20) 사이의 동력을 차단하기 위해서는 b지점과 b'지점의 외측방향(전동편(30)의 외주면측 방향)에서 내부레이스(10)의 회동력이 작용해야 한다.

이와 같이, 도 3 및 도 4의 클러치는 일방향 클러치로써 구조가 간단하고 고 장이 적으면서 소형으로도 큰 동력을 전달할 수 있는 것이다.

그리고, 도 5의 실시예는 일방향 클러치로써 도 3 및 도 4의 구조를 일부 변형한 것이다. 즉, 내부레이스(10)의 중앙에 반원 형태의 강도보강부(13)를 돌출 형성하고 전동편(30)의 중앙에는 상기 강도보강부(13)를 수용하는 수용홈(36)을 형성한 것이다.

또한, 회동력 작용수단(50)으로는 전동편(30)에 전동지지턱(31)을 형성한 것 외에도, 상기 내부레이스(10)와 전동편(30)의 회전방향으로 상호 마주하는 면 중 적어도 어느 하나에 경사면부(33)를 형성하여 다른 하나에 밀착되게 하였다.

도면에서는 상기 경사면부(33)를 전동편(30)의 전동지지턱(31) 반대편쪽에 형성하였으며, 이때 상기 경사면부(33)는 상기 내부레이스(10)의 일단부 끝단에 접촉하도록 일정각도 경사지게 형성된다.

도 5의 클러치는 도 3 및 도 4의 클러치와 동일한 작용을 하게 되며, 즉, 내부레이스(10)가 시계방향으로 회전하여 내부레이스(10)의 회동력이 전동편(30)의 전동지지턱(31)에 작용할 경우에는 전동편(30)을 회동시킬 수 없으므로 내부레이스(10)의 회동력이 외부레이스(20)에 전달 되고, 내부레이스(10)가 반시계방향으로 회전하여 내부레이스(10)의 회동력이 경사면부(33)의 끝단에 작용할 경우에는 전동편(30)이 내부레이스(10)와 함께 외부레이스(20)의 내부에서 공전하게 되므로 내부레이스(10)의 회동력이 외부레이스(20)에 전달되지 못하게 된다.

그리고, 도 6의 실시예는 일방향 클러치로써 도 3 및 도 4의 전동편(30)의 외주면 일정구간에 외부레이스(20)의 내주면과 접촉하지 않도록 일정형태의 살빼기부(34)를 형성한 것이다.

즉, 내부레이스(10)의 회동력이 전동편(30)의 전동지지턱(31)에 작용하여 외부레이스(20)를 회동시키게 되는데, 이때 전동지지턱(31)에 작용하는 내부레이스(10)의 회동력에 의한 접촉압력은 전동지지턱(31)이 내부레이스(10)의 중심에서 멀리 위치할 수록 작아진다.

다시 말하면, 내부레이스(10)의 중심과 가까이에 전동편(30)의 전동지지턱(31)이 구성되면 될수록 내부레이스(10)의 회동력에 의한 접촉압력은 더욱 커지게되므로 기계적 무리가 있을 수 있으며, 따라서 도 2에서와 같이 하중작용점이 c지점 또는 c'지점까지 확대되도록 반원판 형태인 전동편(30)의 하단부 원호부분을 살빼기하여 외부레이스(20)의 내주면과 접촉되지 않도록 구성시키면 되는 것이다.

이처럼 살빼기부(34)가 형성된 전동편(30)은 내부레이스(10)의 회동력이 전동지지턱(31)에 작용할 경우 전동편(30)이 외부레이스(20)의 내주면에 쐐기작용으로 꽉 끼게 되어져서 외부레이스(20)와 전동편(30)사이의 마찰력을 높여주기 때문에 하중작용점을 도 2의 c지점 또는 c'지점까지 확대시킬 수 있게 되는 것이다. 이때, 내부레이스(10)의 회동력이 전동편(30)의 c지점과 c'지점의 사이에 작용할 경우에는 전동편(30)이 회동하지 않게 되어 내부레이스(10)의 회동력이 외부레이스(20)에 전달 된다.

이러한, 상기 살빼기부(34)의 형태는 다양한 형태로 형성할 수 있다.

한편, 상기 반원판 형태인 전동편(30)에서 살빼기부(34)의 형성 범위(크기)는, 도 2의 전동편(30)에서 a지점에 하중을 작용시키면 전동편(30)이 링(20)(외부레이스)의 내주면에 쐐기작용으로 꽉 끼일수 있는데, 이때 전동편(30)을 링(20)(외부레이스)에서 이탈시키는데 있어서 힘을 가하지 않고 자연스럽게 이탈시킬 수 있으면서도 하중작용점 c지점 또는 c'지점의 범위가 최대가 되도록 살빼기부(34)의 형성 범위(크기)를 설정하면 된다.

만일, 상기 전동편(30)이 링(20)(외부레이스)의 내주면에 강한 쐐기작용으로 끼이게 되어 링(20)(외부레이스)에서 전동편(30)을 이탈시키기 위해 일정한 힘이 가해져야 한다면 클러치로서 원활한 작동이 불가능하게 되는 것이다.

상기 도 6의 클러치의 작용은 도 3 및 도 4의 클러치와 동일하므로 설명은 생략한다.

그리고, 도 7의 실시예는 일방향 클러치로써, 도 3 및 도 4의 클러치 구조에서 내부레이스(10)와 전동편(30)의 회전방향으로 상호 마주하는 면에 전동편(30)을 외부레이스(20)측으로 탄력적으로 밀착시키는 탄성부재(40)를 더 설치한 것이다.

이때, 상기 탄성부재(40)는 코일스프링 뿐만 아니라 그 외 다양한 탄성부재를 사용할 수 있다.

또한, 상기 탄성부재(40)는 전동지지턱(31)의 반대편측에 설치되는데 이를 위해서 상기 내부레이스(10)와 전동편(30)의 일단부에는 탄성부재(40)의 단부가 일부 삽입되도록 탄성부재삽입홈(12)(32)이 각각 형성된다.

여기서, 상기 탄성부재(40)는 도 1의 b지점 또는 b'지점 보다 전동편(30)의 외주면쪽에 설치되어야 한다.

이로인해, 상기 전동편(30)은 탄성부재(40)에 의해 항상 외부레이스(20)의 내주면에 밀착된 상태를 유지하게 된다.

따라서, 내부레이스(10)를 시계방향으로 회동시키면, 전동편(30)의 전동지지턱(31)에 내부레이스(10)의 회동력이 작용하지만 상기 전동지지턱(31)이 도 1의 b지점 또는 b'지점 이내에 형성되어 있기 때문에 전동편(30)을 회동시킬 수 없게 되어 내부레이스(10)의 회동력이 외부레이스(20)에 전달 되는 것이다.

계속해서, 상기 내부레이스(10)를 반시계방향으로 회동시키면, 내부레이스(10)의 일단부가 탄성부재(40)를 통해 전동편(30)의 일단부를 탄력적으로 밀게된다. 즉, 내부레이스(10)의 회동력이 작용하는 전동편(30)측 지점이 도 1의 b지점 또는 b'지점 보다 외측방향에 위치하기 때문에 전동편(30)이 내부레이스(10)와 함께 외부레이스(20)의 내부에서 공전하게 되므로 내부레이스(10)의 회동력이 외부레이스(20)에 전달되지 못하게 되는 것이다.

한편, 상기 탄성부재(40)는 내부레이스(10)의 일단부에서 전동편(30)의 일단부를 탄력적으로 벌리기 때문에 항상 전동편(30)의 전동지지턱(31)이 내부레이스(10)에 밀착됨과 동시에 전동편(30)의 외주면도 외부레이스(20)의 내주면에 밀착됨으로써 클러치 작동시 유격이 발생하지 않고 원활히 회동하게 된다.

그리고, 도 8 및 도 9의 실시예는 양방향 클러치로써, 양방향으로 동력을 전 달하고 차단하게 된다.

또한, 도 8 및 도 9의 클러치에서 회동력 작용수단(50)은, 상기 내부레이스(10)에 축방향으로 삽입홈(15)을 형성하고, 상기 삽입홈(15)에는 가변전동지지수단(51)을 삽입 설치하여 이루어진다.

상기 삽입홈(15)은 전동편삽입홈(11)의 일측에 형성되어 전동편삽입홈(11)과 연통된다. 따라서, 삽입홈(15)에 가변전동지지수단(51)을 삽입할 경우 가변전동지지수단(51)이 전동편(30)에 밀착되게 된다.

또한, 상기 삽입홈(15)과 가변전동지지수단(51)은 사각형태의 단면을 갖도록 형성되되, 삽입홈(15)과 가변전동지지수단(51)의 상호 마주하는 일측면에는 각각 경사면(15a)(51a)이 형성되어 있다.

따라서, 상기 삽입홈(15)에 가변전동지지수단(51)을 삽입하게 되면, 경사면(15a)(51a)에 의해 가변전동지지수단(51)이 전동편(30)측으로 이동하게 되면서 전동편(30)을 밀어 외부레이스(20)의 내주면에 밀착시키게 된다.

그리고, 상기 내부레이스(10)와 전동편(30)의 회전방향으로 상호 마주하는 면에는 전동편(30)을 외부레이스(20)로부터 이격시켜 내부레이스(10)측으로 끌어당기는 탄성부재(41)가 설치된다.

상기 탄성부재(41)는 내부레이스(10)와 전동편(30)의 양단부에 각각 설치되어 전동편(30)이 항상 내부레이스(10)측에 밀착되도록 끌어당기게 된다.

즉, 상기 가변전동지지수단(51)이 삽입홈(15)으로부터 빠져있는 경우에는 상기 전동편(30)이 탄성부재(41)에 의해 내부레이스(10)측에 밀착되면서 외부레이 스(20)와 이격되므로 내부레이스(10)와 전동편(30)은 외부레이스(20)의 내부에서 공전하게 된다.

계속해서, 도 8 및 도 9의 양방향 클러치의 작용을 설명하기로 한다.

먼저, 상기 가변전동지지수단(51)을 축방향으로 밀면(도면에서 좌측방향으로 밀면), 삽입홈(15)의 경사면(15a)을 따라 가변전동지지수단(51)이 하강하면서 전동편(30)과 밀착되고, 계속해서 가변전동지지수단(51)을 더욱 밀면 탄성부재(41)에 의해 내부레이스(10)에 밀착된 전동편(30)은 내부레이스(10)와 이격되면서 전동편(30)의 외주면이 외부레이스(20)의 내주면에 밀착되게 된다. 이때 상기 내부레이스(10)를 회동시키면 어느 방향으로도 회동하지 않는다. 즉, 내부레이스(10)의 회동력을 외부레이스(20)에 전달할 수 있는 것이다.

이는, 전동편(30)과 맞닿아 있는 가변전동지지수단(51)의 접촉면이 도 1에서 하중작용점인 b지점과 b'지점 사이의 거리와 같거나 작게 구성되어져 있기 때문이다.

즉, 전동편(30)과 접촉되는 가변전동지지수단(51)의 좌,우 양끝단은 도 3 및 도 4의 전동편(30)에 형성된 전동지지턱(31)과 같은 역할을 하는 것으로서, 가변전동지지수단(51)을 내부레이스(10)와 전동편(30)의 사이에 구비하여 가변전동지지수단(51)을 이동시켜서 전동편(30)을 외부레이스(20)의 내주면에 밀착시키거나 또는 이격시키느냐에 따라 양방향의 동력을 전달하고 차단하는 것이다.

그리고, 상기 가변전동지지수단(51)을 당겨서 빼면(도면에서 우측방향으로 빼면), 전동편(30)의 외주면과 외부레이스(20)의 내주면과의 접촉은 끊어지며, 계 속해서 가변전동지지수단(51)을 더욱 당기면 전동편(30)은 탄성부재(41)에 의해 내부레이스(10)에 밀착된다.

이때, 상기 내부레이스(10)를 회동시키면, 내부레이스(10)와 전동편(30)은 외부레이스(20)의 내부에서 공전하게 되어 결국 내부레이스(10)의 회동력을 외부레이스(20)에 전달할 수 없게 되는 것이다.

이와 같이, 본 발명의 양방향 클러치는 구조가 간단하고 동력의 전달, 차단이 용이하게 이루어지게 된다.

한편, 상기 가변전동지지수단(51)을 축방향으로 슬라이딩 작동시키기 위한 장치는 도면에서 생략하였으며 이러한 장치는 공지된 다양한 장치를 사용하면 된다.

그리고, 도 10의 실시예는, 내부레이스(10)와 전동편(30)의 사이에 두 개의 가변전동지지수단(51)을 서로 대칭되게 구성시킨 클러치로써, 일방향 클러치와 양방향 클러치로 모두 사용 가능하다.

여기서, 상기 도 10의 가변전동지지수단(51)과 삽입홈(15)의 구조는 앞서 설명한 도 8 및 도 9의 가변전동지지수단(51) 및 삽입홈(15)의 구조와 동일하므로 구조에 대한 상세 설명은 생략하며 단지 도 8 및 도 9와는 다르게 가변전동지지수단(51) 두 개를 대칭되게 구성한 것이다. 이때, 두 개의 가변전동지지수단(51)은 도 1의 b지점과 b'지점의 사이에 위치하게 된다.

아울러, 아래의 실시예들에서도 가변전동지지수단(51)과 삽입홈(15)이 구성 되는데 이에 대한 상세 설명은 생략하기로 한다.

또한, 상기 내부레이스(10)와 전동편(30)의 마주하는 면의 양단부에는 탄성부재(40)가 설치되어 전동편(30)을 항상 외부레이스(20)측으로 밀게 되며, 이는 앞서 설명한 도 7의 탄성부재(40)와 동일한 역할을 하게 된다.

따라서, 두 개의 가변전동지지수단(51)을 도 8과 같이 밀어 넣으면 전동편(30)은 두 개의 가변전동지지수단(51)이 전동지지턱(31) 기능을 하게되므로 내부레이스(10)의 회동력을 외부레이스(20)에 전달할 수 있게 되고, 반대로 두 개의 가변전동지지수단(51)을 빼게 되면 가변전동지지수단(51)이 전동지지턱(31) 기능을 상실하게 되므로 도 7과 같은 작동원리에 의해 내부레이스(10)와 전동편(30)은 외부레이스(20)내에서 공전하게 되어 내부레이스(10)의 회동력을 외부레이스(20)에 전달할 수 없게 된다.

이때, 도 8 및 도 9과 같이 양쪽 방향의 전동지지턱(31) 역할을 하는 가변전동지지수단(51)과는 달리 도 10의 두 가변전동지지수단(51)은 각각 한 방향만의 전동지지턱(31) 역할을 할 수도 있다.

즉, 두 개의 가변전동지지수단(51)을 모두 밀어 넣게 되면 양방향으로 동력을 전달하게 되지만, 두 개 중 한 개의 가변전동지지수단(51)만 밀어 넣게 되면 한방향으로만 동력을 전달 할 수 있는 것이다.

이와 같이, 상기 가변전동지지수단(51)을 상호 대칭되게 두 개를 구성함으로써, 두 개의 가변전동지지수단(51)을 동시에 작동시켜 양방향 클러치로 사용하거나 또는 한 개의 가변전동지지수단(51)만을 작동시켜 일방향 클러치로도 사용하면서 전동 방향을 선택적으로 설정할 수 있는 것이다.

그리고, 도 11의 실시예는, 도 10의 클러치에서 탄성부재(40)를 제거한 것이며, 아울러 전동편(30)의 외주면에 살빼기부(34)를 형성하여 전동편(30)의 외주면 일부가 외부레이스(20)의 내주면과 접촉하지 않게 한 것이다.

그리고, 도 12 및 도 13의 실시예에 따른 양방향 클러치를 설명하면, 앞서 설명한 내부레이스(10)는 한 개의 전동편(30)이 삽입되도록 전동편삽입홈(11)을 반원 형태로 형성하였지만, 도 12 및 도 13에서는 한 쌍(두 개)의 전동편(30)을 대칭으로 삽입하기 위해 전동편삽입홈(11a)을 상기 내부레이스(10)의 외주면을 따라 환형으로 형성한 것이다.

이로인해, 상기 환형의 전동편삽입홈(11a)이 형성된 부위의 내부레이스(10) 중심부에는 외부레이스(20)의 내경보다 작은 축이 구성되고, 상기 축을 중심으로 한 쌍의 전동편(30)이 대칭되게 설치되어 외부레이스(20)의 내부에서 회동할 수 있도록 되어 있다.

이처럼, 상기 환형의 전동편삽입홈(11a)에 상호 분리된 한 쌍의 전동편(30)이 삽입설치되는데, 이때, 상기 한 쌍의 전동편(30)은 하나의 환형 형태(링 형태)를 이루게 된다.

아울러, 상기 내부레이스(10)의 전동편삽입홈(11a) 내측에는 상기 한 쌍의 전동편(30) 사이로 연장되어 내부레이스(10)의 회동력을 한 쌍의 전동편(30)에 전달하는 회동지지턱(16)이 형성된다.

또한, 상기 한 쌍의 전동편(30)의 상호 마주하는 면에는 한 쌍의 전동편(30)을 외부레이스(20)로부터 이격시켜 내부레이스(10)측으로 끌어당기는 탄성부재(41)가 설치된다.

그리고, 도 12 및 도 13에서의 회동력 작용수단(50)은, 상기 회동지지턱(16)과 전동편(30)의 회전방향으로 상호 마주하는 면 중 적어도 어느 하나에 전동지지턱(31)을 돌출 형성하여 다른 하나에 밀착되게 한 것이다.

도면에서는 상기 회동지지턱(16)과 마주하는 한 쌍의 전동편(30)측에 각각 전동지지턱(31)을 형성하였지만, 그 반대로도 가능한다. 이때, 상기 한 쌍의 전동편(30)측에 각각 형성된 전동지지턱(31)은 도 1의 b지점과 b'지점의 사이에 위치하게 된다.

여기서, 상기 전동편(30)의 전동지지턱(31)과 내부레이스(10)의 회동지지턱(16)의 역할을 상술하면 다음과 같다. 내부레이스(10)의 회동력을 받는 전동편(30)측의 접촉점이 전동지지턱(31)이 되고, 그 전동편(30)과 접촉하는 내부레이스(10)측의 접촉점은 회동지지턱(16)이 되는 것으로 서로 상대적인 개념으로서 전동지지턱(31)과 회동지지턱(16)은 용어적으로만 다를 뿐 기능적으로는 같다.

또한, 상기 내부레이스(10)에는 상기 한 쌍의 전동편(30)의 상호 마주하는 면 사이를 축방향으로 관통하도록 삽입홈(15)이 형성되고, 상기 삽입홈(15)에는 가변전동지지수단(51)이 삽입 설치되어 상기 한 쌍의 전동편(30)을 외부레이스(20)측으로 벌리게 된다.

이때, 상기 도 8 및 도 9에서는 한 개의 전동편(30)만 외부레이스(20)측으로 밀착시키면 되기 때문에 가변전동지지수단(51)의 일측면만 경사면(51a)으로 형성하였지만, 도 12 및 도 13에서는 두 개의 전동편(30)을 동시에 외부레이스(20)측으로 벌려야 하기 때문에 가변전동지지수단(51)의 양측면에 모두 경사면(51a)이 형성된다. 물론 상기 가변전동지지수단(51)의 양측 경사면(51a)과 대응하는 삽입홈(15)의 양측면에도 경사면(15a)이 형성된다.

한편, 본 발명에서는 상기 전동편(30)을 외부레이스(20)측으로 밀착시키기 위해 가변전동지지수단(51)에 경사면(51a)을 형성한 구성에 대해서만 설명하였지만, 이러한 구성 외에도 상기 한 쌍의 전동편(30)을 벌려 외부레이스(20)측으로 밀착시키기 위한 다양한 구조나 장치를 사용할 수도 있다. 즉, 상기 한 쌍의 전동편(30)을 벌리기 위해 한 쌍의 전동편(30) 사이에 유압잭(미도시)이나 캠(미도시) 등을 설치할 수 있으며 이 외에도 한 쌍의 전동편(30)을 벌리기 위한 공지된 다양한 방법을 사용할 수 있다.

그리고, 상기 가변전동지지수단(51)은 후술하는 경우에서 나타나듯이 클러치에서 구성되는 위치에 따라 전동지지턱(31), 회동지지턱(16), 단순히 전동편(30)을 벌리는 역할 등 그 역할이 다양하다. 도 12 및 도 13에서는 가변전동지지수단(51)이 한 쌍의 전동편(30)을 벌려서 외부레이스(20)의 내주면에 밀착시키거나 밀착 해제시키는 역할만 하게 된다.

따라서, 상기 가변전동지지수단(51)을 삽입홈(15)에 밀어 넣게 되면, 한 쌍의 전동편(30)이 벌어지면서 외부레이스(20)의 내주면에 밀착되게 되며, 이때 상기 내부레이스(10)를 어느 방향으로 회동시키더라도 내부레이스(10)의 회동지지턱(16) 이 도 1의 b지점과 b'지점의 사이에 위치한 두 전동편(30)의 전동지지턱(31)에 접촉하게 되므로 내부레이스(10)의 회동력을 외부레이스(20)에 전달할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 가변전동지지수단(51)을 빼게 되면 탄성부재(41)가 상기 외부레이스(20)의 밀착되어 있던 한 쌍의 전동편(30)을 내부레이스(10)측으로 끌어당겨 외부레이스(20)로부터 이격시키기 때문에 내부레이스(10)와 한 쌍의 전동편(30)은 외부레이스(20)의 내부에서 공전하게 되어 내부레이스(10)의 회동력을 외부레이스(20)에 전달할 수 없게 되는 것이다.

한편, 도 13에서는 한 쌍의 전동편(30)이 상호 분할되어 있지만, 한 쌍의 전동편(30)의 마주하는 일단부를 일체로 연결하여 "C"자 형태로 형성할 수 있다. 이 경우에는 상기 회동지지턱(16)의 반대편측 한 쌍의 전동편(30)의 일단부를 일체로 연결하는 것이 바람직하다.

그리고, 도 14의 실시예는 일방향 클러치로써, 도 12 및 도 13에서는 내부레이스(10)에 하나의 회동지지턱(16)만 형성한 것이지만, 도 14에서는 내부레이스(10)의 전동편삽입홈(11a) 내측에 180도 방향으로 한 쌍의 회동지지턱(16)을 형성한 것이다.

이때, 상기 한 쌍의 전동편(30)에는 대각선 방향으로 각각 상기 회동지지턱(16)에 접촉하는 전동지지턱(31)이 형성된다. 상기 전동지지턱(31)은 도 1의 b지점과 b'지점의 사이에 위치하게 된다.

또한, 상기 회동지지턱(16)과 전동편(30)의 회전방향으로 상호 마주하는 면에는 전동편(30)을 외부레이스(20)측으로 탄력적으로 밀착시키는 탄성부재(40)가 설치된다. 상기 탄성부재(40)는 전동지지턱(31)의 반대편쪽에 설치된다.

이로인해 상기 한 쌍의 전동편(30)은 각각의 탄성부재(40)에 의해 항상 외부레이스(20)의 내주면에 밀착된 상태가 된다.

따라서, 내부레이스(10)를 반시계방향으로 회동시키게 되면, 내부레이스(10)의 두 회동지지턱(16)이 각각 한 쌍의 전동편(30)에 형성된 전동지지턱(31)에 동시에 접촉하게 되므로 내부레이스(10)의 보다 큰 회동력을 외부레이스(20)에 전달할 수 있게 되는 것이다.

또한, 내부레이스(10)를 시계방향으로 회동시키게 되면, 내부레이스(10)의 두 회동지지턱(16)이 탄성부재(40)를 통해 한 쌍의 전동편(30) 일단부를 각각 탄력적으로 밀게 되어 한 쌍의 전동편(30)이 외부레이스(20)의 내부에서 공전하게 되므로 내부레이스(10)의 회동력을 외부레이스(20)에 전달할 수 없게 되는 것이다.

그리고, 도 15의 실시예는 양방향 클러치로써, 도 12 및 도 13과 유사한 구조로 되어 있다.

상기 클러치는, 내부레이스(10)의 전동편삽입홈(11a)에 대칭되게 삽입된 한 쌍의 전동편(30)의 마주하는 면에는 두 전동지지턱(31)이 상호 접촉하도록 형성되고, 상기 전동지지턱(31)의 반대쪽에는 내부레이스(10)의 회동지지턱(16)이 위치하고 있다.

이때, 회동력 작용수단(50)으로는, 상기 내부레이스(10)의 회동지지턱(16) 일측 부위에 축방향으로 삽입홈(미도시)을 형성하고, 상기 삽입홈에는 가변전동지지수단(51)을 삽입 설치하여 하나의 전동편(30)에 밀착되게 하고, 또한 상기 회동지지턱(16)의 타측면에는 전동지지턱(31)을 형성하여 다른 하나의 전동편(30)에 밀착되게 한다.

아울러, 한 쌍의 전동편(30)의 사이에 설치된 탄성부재(41)는 한 쌍의 전동편(30)을 항상 내부레이스(10)측으로 끌어당기고 있다.

그리고, 상기 클러치 구조에서 내부레이스(10)의 회동지지턱(16)과 전동편(30)과의 회동접촉압을 줄이기 위해 상기 가변전동지지수단(51)을 외부레이스(20)의 내주면에 가까이 설치하면 도 12 및 도 13의 클러치 보다 큰 동력을 전달할 수 있다. 이는 내부레이스(10)의 회동력 작용점의 위치가 다르기 때문이다.

도 15에 따른 클러치의 작용은 도 12 및 도 13과 유사하다. 즉, 상기 가변전동지지수단(51)을 밀어 넣으면 가변전동지지수단(51)과 밀착되는 하나의 전동편(30)이 상승되면서 반시계방향으로 회동됨과 동시에 상기 하나의 전동편(30)의 전동지지턱(31)과 맞닿아 있는 또 다른 전동편(30)을 외부레이스(20)의 내주면에 밀착시키게 된다.

계속해서 상기 내부레이스(10)를 반시계방향으로 회동시키면, 내부레이스(10)의 회동지지턱(16)은 가변전동지지수단(51)을 밀고 이어서 하나의 전동편(30)을 회동시키려 하나 맞닿아 있는 또 다른 전동편(30)의 전동지지턱(31)(도 1의 b지점과 b'지점의 사이에 위치함)에 의해 내부레이스(10)는 공전하지 않고 회동 력을 외부레이스(20)에 전달할 수 있게 된다.

그리고, 상기 가변전동지지수단(51)을 빼게 되면, 탄성부재(41)에 의해 한 쌍의 전동편(30)이 내부레이스(10)측으로 밀착되면서 외부레이스(20)의 내주면으로부터 이격되기 때문에 내부레이스(10)와 전동편(30)이 공전하게 되어 내부레이스(10)의 회동력이 외부레이스(20)로 전달되지 않는다.

그리고, 도 16의 실시예는 양방향 클러치로써 기본원리는 도 15과 같으나 가변전동지지수단(51)이 도 11과 같이 전동지지턱(31)의 역할도 하도록 구성한 것이고,

도 17의 실시예는 가변전동지지수단(51)을 한 쌍의 전동편(30)의 사이에 구성한 것으로, 도 16 및 도 17의 작동원리는 도 15과 같으므로 상세설명은 생략한다.

다음은, 도면에는 도시하지 않았지만, 도 15 및 도 17에서 한 쌍의 전동편(30)에 형성된 전동지지턱(31)의 위치와, 회동지지턱(16)에 구비된 가변전동지지수단(51)(또는 전동지지턱(31))와 전동편(30)이 접촉되는 위치를 도 1의 b지점 또는 b'지점 보다 외측방향(외부레이스(20) 내주면 방향)으로 구성시켰을 경우의 작동원리에 대하여 설명한다.

도 15이나 도 17의 가변전동지지수단(51)을 밀어 넣어 한 쌍의 전동편(30)이 외부레이스(20)의 내주면에 밀착되게 한 후에 내부레이스(10)를 회동시키면 내부레 이스(10)와 전동편(30)이 외부레이스(20)의 내부에서 공전하게 된다. 이는 한 쌍의 전동편(30)의 전동지지턱(31) 위치가 모두 도 1의 b지점 또는 b'지점 보다 외측방향에 위치하고 있기 때문이다.

즉, 도 1에서 하중작용점이 b지점 또는 b'지점 보다 외측방향 위치에 작용하게 되면 전동편(30)이 회동(공전)하는 원리와 같다.

그러나, 도 15 및 도 17에서 가변전동지지수단(51)을 밀어 넣는 압력을 크게하여 전동편(30)의 외주면과 외부레이스(20)의 내주면과의 접촉에 강한 압력을 작용시키면, 외부레이스(20)의 내주면과 전동편(30)의 접촉은 높은 마찰력에 의해 브레이크(제동장치) 역할을 하게 되므로 내부레이스(10)의 동력을 외부레이스(20)에 전달이 가능해지게 된다.

이와 같은 방식은 한 쌍의 전동편(30)의 전동지지턱(31)이 구성되는 위치를 도 1에서 b지점 또는 b'지점 위치보다 외측방향으로 위치시키면 즉, 하중이 작용할 경우 전동편(30)이 회동하게 되는 최소 위치에 전동지지턱(31)을 구성하게 되면, 도 15 또는 도 17의 가변전동지지수단(51)의 작동에 있어 작은 힘의 작용으로도 동력을 연결하거나 차단해주는 양방향 클러치나 제동장치로 사용이 가능한 것이다.

한편, 도 18의 실시예는 도 12 및 도 13의 클러치 보다 큰 동력을 전달할 수 있도록 회동지지턱(16)을 양쪽으로 구성한 양방향 클러치이고, 도 19 및 도 20의 실시예는 도 18의 클러치와 기본구조와 작동원리는 비슷하나 두 개의 가변전동지지수단(51)이 위치하고 있는 방식을 다양하게 적용한 형태를 일예로 도시한 것이다.

그리고, 한 쌍의 전동편(30)을 외부레이스(20)의 내주면에 밀착시키거나 동시에 일정한 압력을 가해줄 수 있는 또 다른 방법으로 지렛대를 이용하는 방법이 있는데, 도 21의 실시예는 지렛대의 원리를 이용한 양방향 클러치이다.

상기 클러치의 회동력 작용수단(50)은, 전동편삽입홈(11a) 부위의 내부레이스(10) 외주면에 일정깊이 형성되는 지지홈(17)과, 일단부가 상기 지지홈(17)에 걸리도록 삽입 설치되고 타단부는 상기 한 쌍의 전동편(30)의 상호 마주하는 일단부 사이에 걸리도록 삽입 설치되는 지렛대(60)와, 상기 지지홈(17)과 지렛대(60)의 상호 마주하는 면 중 적어도 어느 하나에 형성되는 전동지지턱(31)과, 상기 한 쌍의 전동편(30)과 지렛대(60)의 상호 마주하는 면 중 적어도 어느 하나에 형성되는 지레전동지지턱(35a,35b,35c)으로 이루어진다.

도면에서는, 상기 지렛대(60)의 일단부 상,하측면과 마주하는 내부레이스(10)의 지지홈(17)측에 각각 내부레이스(10)의 회동력을 지렛대(60)에 작용시키는 전동지지턱(31)을 형성하고, 또한 상기 지렛대(60)의 타단부 상,하측면과 마주하는 한 쌍의 전동편(30)측에는 각각 지렛대(60)가 접촉하는 지레전동지지턱(35a,35b,35c)을 형성하였다. 이때 한 쌍의 전동편(30)측에 형성되는 지레전동지지턱(35a,35b,35c)은 일측 전동편(30)에 하나의 지레전동지지턱(35b)을 형성하고 타측 전동편(30)에 두 개의 지레전동지지턱(35a,35c)을 형성하였으며, 각 전동편(30)에 형성된 지레전동지지턱(35a,35b,35c)은 상호 엇갈리게 형성하였다.

그리고, 상기 한 쌍의 전동편(30)과 상기 내부레이스(10)의 사이에는 한 쌍 의 전동편(30)을 외부레이스(20)로부터 이격시켜 내부레이스(10)측으로 끌어당기는 탄성부재(41)가 설치되고, 상기 한 쌍의 전동편(30)의 상호 마주하는 타단부 사이의 내부레이스(10)에는 삽입홈(미도시)이 축방향으로 형성되고, 상기 삽입홈에는 상기 한 쌍의 전동편(30)을 외부레이스(20)측으로 벌리도록 가변전동지지수단(51)이 삽입 설치된다.

여기서, 상기 가변전동지지수단(51) 구조는 도 12 및 도 13의 가변전동지지수단(51) 구조와 동일하다.

이처럼, 상기 클러치는 한 쌍의 전동편(30) 사이의 일단부에는 가변전동지지수단(51)이 설치되고 반대쪽에는 지렛대(60)가 설치된 상태에서 상기 탄성부재(41)에 의해 한 쌍의 전동편(30)이 내부레이스(10)에 당겨져 밀착된 상태로 있게 된다.

상기 클러치의 작용을 설명하면, 상기 가변전동지지수단(51)을 도 12 및 도 13의 가변전동지지수단(51)과 같은 방법으로 밀어 넣으면 한 쌍의 전동편(30)은 가변전동지지수단(51)에 의해 외부레이스(20)의 내주면에 밀착되고, 이어서 내부레이스(10)를 시계방향으로 회동시키면 지지홈(17)의 위쪽 전동지지턱(31)이 지렛대(60)에 회동력을 작용시키고 이 회동력은 아래쪽 전동편(30)의 지레전동지지턱(35a)을 받침점으로 하여 위쪽 전동편(30)의 지레전동지지턱(35b)에 지레 작용이 되어 한 쌍의 전동편(30)을 벌리면서 외부레이스(20)에 압착시키게 되므로 내부레이스(10)의 회동력을 외부레이스(20)에 전달할 수 있는 것이다.

이번에는 상기 내부레이스(10)를 반시계방향으로 회동시키면 지지홈(17)의 아래쪽 전동지지턱(31)이 지렛대(60)에 회동력을 작용시키고 이 회동력은 위쪽 전 동편(30)의 지레전동지지턱(35b)을 받침점으로 하여 아래쪽 전동편(30)의 지레전동지지턱(35c)에 지레 작용이 되어 한 쌍의 전동편(30)을 벌리면서 외부레이스(20)에 압착시키게 되므로 내부레이스(10)의 회동력을 외부레이스(20)에 전달할 수 있게 되며, 따라서 양방향 클러치로 사용할 수 있는 것이다.

계속해서, 도 21의 내부레이스(10)에서 가변전동지지수단(51)을 빼게 되면 외부레이스(20)의 내주면에 밀착되어 있던 한 쌍의 전동편(30)이 내부레이스(10)측에 밀착되면서 외부레이스(20)의 내부에서 공전하게 되므로 내부레이스(10)의 회동력을 외부레이스(20)에 전달할 수 없게 된다.

이때, 내부레이스(10)의 지지홈(17)에 삽입된 지렛대(60)가 요동할 수 있는 폭은 지지홈(17)의 입구측 폭에 의해 결정되므로 지렛대(60)가 요동하는 폭을 한정할 수도 있다.

이와 같이, 도 21의 클러치는 가변전동지지수단(51)을 외부레이스(20)의 내주면에 가깝게 위치시켜도 클러치가 작동이 되며 이는 내부레이스(10)의 회동력을 지렛대(60)의 지레 작용을 이용하여 한 쌍의 전동편(30)을 벌리면서 외부레이스(20)에 압착시키게 되므로 외부레이스(20)와 한 쌍의 전동편(30)은 강력한 브레이크(제동장치) 역할을 할 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 22의 실시예는 도 21의 지렛대(60)를 이용한 양방향 클러치를 일방향 클러치로 변경한 일예를 나타낸 것으로써 작동원리는 도 21의 양방향 클러치와 비슷하므로 상세한 설명은 생략한다. 즉, 내부레이스(10)를 반시계방향으로 회동시키면 공전하게 되어 회동력 전달이 되지 않고, 내부레이스(10)를 시계방향으로 회 동시킬 때에만 내부레이스(10)의 회동력이 외부레이스(20)에 전달된다.

그리고, 도 10, 도 11, 도 12, 도 13, 도 15과 도 16 내지 도 21의 모든 가변전동지지수단(51)은 도 8 및 도 9에서의 가변전동지지수단(51)과 같이 전동편(30)을 외부레이스(20)의 내주면에 접촉시키거나 동시에 가압하는 기능을 한다. 단, 도 12 및 도 13과 도 16 내지 도 18 및 도 21의 가변전동지지수단(51)은 내부레이스(10)에 직접 접촉되어 회동력이 작용하지 않고 독립적으로 한 쌍의 전동편(30) 사이에서만 기능을 한다.

그리고, 도 23 및 도 24의 실시예는 일방향 클러치로써, 앞서 설명한 실시예들과 다른 부분에 대해서만 설명하면, 앞서 설명한 실시예들은 내부레이스(10)에 전동편삽입홈(11,11a)을 형성하여 상기 전동편삽입홈(11,11a)에 전동편(30)을 삽입하여 설치하였지만, 도 23 및 도 24의 실시예에서는 내부레이스(10)에 형성되었던 전동편삽입홈(11,11a)을 생략한 것이다.

이때, 상기 전동편(30)은 상기 외부레이스(20)와 내부레이스(10)의 사이에 설치되게 된다. 즉, 하나의 전동편(30)이 내부레이스(10)의 외주면 일부를 감싸는 형태로 구성되는 것이다.

또한, 상기 내부레이스(10)의 외주면 양측에는 상호 길이가 다른 회동지지턱(16)이 각각 형성되고, 상기 각각의 회동지지턱(16)과 마주하는 상기 전동편(30)측에는 전동지지턱(31)이 형성된다.

따라서, 상기 내부레이스(10)를 시계방향으로 회동시키면 내부레이스(10)의 회동력이 외부레이스(20)에 전달되고, 내부레이스(10)를 반시계방향으로 회동시키면 전동편(30)이 공전하게 되어 회동력 전달이 되지 않는다.

이처럼, 상기 전동편(30)을 설치하기 위해 상기 내부레이스(10)에 전동편삽입홈(11,11a)을 형성할 수도 있고 또는 생략할 수도 있는 것이다.

그리고, 도 25의 원리는, 도 1과 동일한 원리이며, 즉, 전동편(30)에 작용하는 하중이 b지점 또는 b'지점의 바깥쪽으로 넘어가게 되면 전동편(30)이 회동하게 되면서 동력이 차단되게 되는데, 이때 b지점 또는 b'지점의 바깥쪽에 작용하는 하중의 방향이 a' 또는 a'' 의 화살표 방향으로 작용하여도 동력이 차단된다.

도 26은 도 25의 원리를 방향으로 한 클러치의 실시예로써, 도시된 바와 같이, 내부레이스(10)의 외주면 일측에 회동지지턱(16)이 형성되고, 회동지지턱(16)과 마주하는 전동편(30)측에는 전동지지턱(31)이 형성된다.

또한, 상기 전동편(30)의 일단부에는 상기 회동지지턱(16)의 단부를 감싸도록 형성되어 회동지지턱(16)이 걸리도록 하는 걸림부(37)가 형성된다.

이때, 상기 걸림부(37)와 회동지지턱(16)의 사이에는 탄성부재(40)인 스프링이 설치된다.

따라서, 상기 내부레이스(10)를 시계방향으로 회동시키면 도 25의 a'의 화살표 방향으로 회동력이 작용하면서 전동편(30)이 공전하게 되어 외부레이스(20)에 회동력에 전달되지 않고, 내부레이스(10)를 반시계방향으로 회동시키면 내부레이 스(10)의 회동력이 외부레이스(20)에 전달된다.

한편, 도 27은 상기 외부레이스(20)와 전동편(30)의 사이에 마찰력을 증대할 수 있도록 다양한 형태의 마찰력 증대수단을 형성한 경우를 개략적으로 나타낸 것으로써, 즉, 상호 접촉하는 전동편(30)의 외주면과 외부레이스(20)의 내주면을 삼각형, 사다리꼴형, 톱니형, 반원형 등 다양한 형태로 형성시켜 전동편(30)과 외부레이스(20)의 마찰력을 더욱 크게 할 수 있는 것이다.

이처럼 전동편(30)과 외부레이스(20)의 마찰력을 크게 할수록 클러치의 크기를 소형화 할 수 있어 제작 단가를 줄일 수 있다.

또한, 마찰력 증대수단의 다른 실시예로 상기 전동편(30)의 외주면과 외부레이스(20)의 내주면에 마찰력이 큰 부재를 접착시켜서 구성할 수도 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 클러치의 작동원리를 설명하기 위한 개념도이다

도 3 내지 도 26은 본 발명에 따른 클러치의 다양한 실시예들을 나타낸 도면이며, 그 중 도 4는 도 3의 A-A선 단면도이고, 도 9는 도 8의 B-B선 단면도이며, 도 13은 도 12의 C-C선 단면도이고, 도 24는 도 23의 D-D선 단면도이다

도 27은 외부레이스와 전동편의 접촉면 형상을 개략적으로 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>

1: 클러치 10: 내부레이스

11,11a: 전동편삽입홈 15: 삽입홈

16: 회동지지턱 17: 지지홈

20: 외부레이스 30: 전동편

31: 진동지지턱 34: 살빼기부

35a,35b,35c: 지레전동지지턱

40,41: 탄성부재 50: 회동력 작용수단

51: 가변전동지지수단 60: 지렛대

Claims (25)

1. 외부레이스(20)와,

   상기 외부레이스(20)에 대하여 상대적으로 회전 가능하게 설치되는 내부레이스(10)와,

   상기 외부레이스(20)와 내부레이스(10)의 사이에 설치되어 외부레이스(20)의 내부에서 내부레이스(10)와 함께 회전함과 아울러 내부레이스(10)와 외부레이스(20) 사이의 동력을 연결하거나 차단하는 전동편(30)과,

   상기 내부레이스(10)의 회동력이 상기 전동편(30)의 특정지점에 작용하도록 내부레이스(10)와 전동편(30) 중 적어도 어느 하나에 구비되는 회동력 작용수단(50)을 포함하며,

   상기 전동편(30)은,

   상기 내부레이스(10)의 회동력이 작용하는 특정지점이 임의 설정위치에서부터 전동편(30)의 회전중심 사이에 위치할 경우, 전동편(30)과 외부레이스(20)간의 마찰력이 내부레이스(10)의 회동력 보다 커지게 되면서 내부레이스(10)와 외부레이스(20) 사이의 동력을 연결하고,

   상기 내부레이스(10)의 회동력이 작용하는 특정지점이 임의 설정위치에서부터 전동편(30)의 외주면 사이에 위치할 경우, 전동편(30)과 외부레이스(20)간의 마찰력이 내부레이스(10)의 회동력 보다 작아지게 되면서 내부레이스(10)와 외부레이스(20) 사이의 동력을 차단하는 것을 특징으로 하는 클러치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 외부레이스(20)의 내주면과 마주하는 내부레이스(10)의 외주면에는 상기 전동편(30)이 삽입되도록 회전방향으로 일정깊이의 전동편삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 클러치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 전동편삽입홈(11)은 반원 형태로 형성되고,

   상기 전동편삽입홈(11)에 삽입되는 전동편(30)은 반원판으로 형성된 것을 특징으로 하는 클러치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 외부레이스(20)의 내주면과 접촉하는 전동편(30)의 외주면에는 일정구간이 외부레이스(20)의 내주면과 접촉하지 않도록 일정형태의 살빼기부(34)가 형성된 것을 특징으로 하는 클러치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 회동력 작용수단(50)은, 상기 내부레이스(10)와 전동편(30)의 회전방향으로 상호 마주하는 면 중 적어도 어느 하나에 전동지지턱(31)을 돌출 형성하여 다른 하나에 밀착되게 한 것을 특징으로 하는 클러치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 내부레이스(10)와 전동편(30)의 회전방향으로 상호 마주하는 면에는 전동편(30)을 외부레이스(20)측으로 탄력적으로 밀착시키는 탄성부재(40)가 설치된 것을 특징으로 하는 클러치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 회동력 작용수단(50)은, 상기 내부레이스(10)에 축방향으로 삽입홈(15)을 형성하고, 상기 삽입홈(15)에는 가변전동지지수단(51)을 삽입 설치하여 상기 전동편(30)에 밀착되게 한 것을 특징으로 하는 클러치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 삽입홈(15)과 가변전동지지수단(51)의 상호 마주하는 일측면은 각각 경사면(15a)(51a)으로 형성된 것을 특징으로 하는 클러치.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 내부레이스(10)와 전동편(30)의 회전방향으로 상호 마주하는 면에는 전 동편(30)을 외부레이스(20)로부터 이격시켜 내부레이스(10)측으로 끌어당기는 탄성부재(41)가 설치된 것을 특징으로 하는 클러치.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 회동력 작용수단(50)은, 상기 내부레이스(10)와 전동편(30)의 회전방향으로 상호 마주하는 면 중 적어도 어느 하나에 경사면부(33)를 형성하여 다른 하나에 밀착되게 한 것을 특징으로 하는 클러치.
12. 제 3 항에 있어서,

    상기 전동편삽입홈(11a)은 상기 내부레이스(10)의 외주면을 따라 환형으로 형성되고,

    상기 전동편삽입홈(11a)에 삽입되는 전동편(30)은 상호 분리된 한 쌍이 환형 형태를 이루도록 형성되며,

    상기 내부레이스(10)의 전동편삽입홈(11a) 내측에는 상기 한 쌍의 전동편(30) 사이로 연장되어 내부레이스(10)의 회동력을 한 쌍의 전동편(30)에 전달하는 회동지지턱(16)이 형성된 것을 특징으로 하는 클러치.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 회동력 작용수단(50)은, 상기 회동지지턱(16)과 전동편(30)의 회전방향으로 상호 마주하는 면 중 적어도 어느 하나에 전동지지턱(31)을 돌출 형성하여 다 른 하나에 밀착되게 한 것을 특징으로 하는 클러치.
14. 제 12 항에 있어서,

    상기 회동력 작용수단(50)은, 상기 내부레이스(10)의 회동지지턱(16) 부위에 축방향으로 삽입홈(15)을 형성하고, 상기 삽입홈(15)에는 가변전동지지수단(51)을 삽입 설치하여 상기 전동편(30)에 밀착되게 한 것을 특징으로 하는 클러치.
15. 제 13 항에 있어서,

    상기 회동지지턱(16)과 전동편(30)의 회전방향으로 상호 마주하는 면에는 전동편(30)을 외부레이스(20)측으로 탄력적으로 밀착시키는 탄성부재(40)가 설치된 것을 특징으로 하는 클러치.
16. 제 13 항에 있어서,

    상기 내부레이스(10)에는 상기 한 쌍의 전동편(30)의 상호 마주하는 면 사이를 축방향으로 관통하도록 삽입홈(15)이 형성되고, 상기 삽입홈(15)에는 가변전동지지수단(51)이 삽입 설치되어 상기 한 쌍의 전동편(30)을 외부레이스(20)측으로 벌리도록 한 것을 특징으로 하는 클러치.
17. 제 13 항 또는 14 항에 있어서,

    상기 한 쌍의 전동편(30)의 상호 마주하는 면에는 한 쌍의 전동편(30)을 외 부레이스(20)로부터 이격시켜 내부레이스(10)측으로 끌어당기는 탄성부재(41)가 설치된 것을 특징으로 하는 클러치.
18. 제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 회동지지턱(16)은 내부레이스(10)의 전동편삽입홈(11a) 내측에 180도 방향으로 한 쌍이 형성된 것을 특징으로 하는 클러치.
19. 제 3 항에 있어서,

    상기 전동편삽입홈(11a)은 상기 내부레이스(10)의 외주면을 따라 환형으로 형성되고, 상기 전동편삽입홈(11a)에 삽입되는 전동편(30)은 상호 분리된 한 쌍이 환형 형태를 이루도록 형성되며,

    상기 회동력 작용수단(50)은, 상기 전동편삽입홈(11a) 부위의 내부레이스(10) 외주면에 일정깊이 형성되는 지지홈(17)과, 일단부가 상기 지지홈(17)에 삽입되고 타단부는 상기 한 쌍의 전동편(30)의 상호 마주하는 일단부 사이에 삽입 설치되는 지렛대(60)와, 상기 지지홈(17)과 지렛대(60)의 상호 마주하는 면 중 적어도 어느 하나에 형성되는 전동지지턱(31)과, 상기 한 쌍의 전동편(30)과 지렛대(60)의 상호 마주하는 면 중 적어도 어느 하나에 형성되는 지레전동지지턱으로 이루어진 것을 특징으로 하는 클러치.
20. 제 19 항에 있어서,

    상기 한 쌍의 전동편(30)과 상기 내부레이스(10)의 사이에는 한 쌍의 전동편(30)을 외부레이스(20)로부터 이격시켜 내부레이스(10)측으로 끌어당기는 탄성부재(41)가 설치되고,

    상기 한 쌍의 전동편(30)의 상호 마주하는 타단부 사이의 내부레이스(10)에는 삽입홈(15)이 축방향으로 형성되고, 상기 삽입홈(15)에는 가변전동지지수단(51)을 삽입 설치하여 상기 한 쌍의 전동편(30)을 외부레이스(20)측으로 벌리도록 한 것을 특징으로 하는 클러치.
21. 제 1 항에 있어서,

    상기 외부레이스(20)와 전동편(30)의 사이에는 마찰력을 증대할 수 있도록 마찰력 증대수단이 형성된 것을 특징으로 하는 클러치.
22. 외부레이스(20)와,

    상기 외부레이스(20)에 대하여 상대적으로 회전 가능하게 설치되는 내부레이스(10)와,

    상기 외부레이스(20)와 내부레이스(10)의 사이에 설치되어 외부레이스(20)의 내부에서 내부레이스(10)와 함께 회전함과 아울러 내부레이스(10)와 외부레이스(20) 사이의 동력을 연결하거나 차단하는 복수개의 전동편(30)과,

    상기 내부레이스(10)의 회동력이 상기 전동편(30)의 특정지점에 작용하도록 내부레이스(10)와 전동편(30) 중 적어도 어느 하나에 구비되는 회동력 작용수단(50)을 포함하며,

    상기 회동력 작용수단(50)은, 일단부가 상기 내부레이스(10)에 걸리도록 설치되고 타단부는 상기 복수개 전동편(30)의 상호 마주하는 일단부 사이에 걸리도록 설치되어 상기 내부레이스(10)의 회동력을 지레 작용을 이용하여 전동편(30)에 전달하는 지렛대(60)로 이루어지고,

    상기 복수개의 전동편(30)은, 상호 분리되어 형성되되, 분리된 복수개가 환형 형태를 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 클러치.
23. 제 22 항에 있어서,

    상기 내부레이스(10)에는 상기 지렛대(60)의 일단부가 삽입되어 걸리도록 지지홈(17)이 형성된 것을 특징으로 하는 클러치.
24. 제 22 항에 있어서,

    상기 외부레이스(20)의 내주면과 접촉하는 전동편(30)의 외주면에는 일정구간이 외부레이스(20)의 내주면과 접촉하지 않도록 일정형태의 살빼기부(34)가 형성된 것을 특징으로 하는 클러치.
25. 제 22 항에 있어서,

    상기 복수개의 전동편(30)은, 한 쌍으로 구성된 것을 특징으로 하는 클러치.

Images