KR101259387B1 - 토크 인가 및 해제 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 토션스프링의 일단에 고정되기 위한 고정부가 마련되는 회전축과, 회전축이 회전 가능하게 삽입되고, 하우징에 고정되는 케이스와, 회전축과 함께 회전하도록 회전축에 축방향을 따라 슬라이딩 가능하게 결합되어 케이스의 내측에 회전 가능하게 설치되고, 일측면에 제 1 래치기어가 형성되는 제 1 래치부재와, 제 1 래치부재가 제 1 래치기어가 형성된 측으로 복원력을 가지도록 탄성 지지하기 위하여 케이스의 내측에 설치되는 탄성부재와, 회전축에 회전 가능하게 삽입되고, 제 1 래치기어에 일방향으로 맞물리도록 제 2 래치기어가 형성되며, 케이스와 함께 회전하도록 케이스의 내측에 축방향을 따라 슬라이딩 가능하게 결합되고, 슬라이딩 방향에 따라 제 1 래치기어에 맞물리거나 이격됨으로써 회전축과 케이스간에 회전력을 일방향으로 전달하거나 차단하는 제 2 래치부재를 포함하도록 한 토크 인가 및 해제 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 토션스프링에 인가되는 토션을 릴리즈할 수 있도록 하고, 이로 인해 회전체의 대한 토크의 인가와 해제를 손쉽게 선택할 수 있도록 하며, 토크의 인가 및 해제 동작에 대한 신뢰성이 우수하도록 하고, 회전체에 인가되는 토크의 인가 및 해제를 정확하게 제어할 수 있게 됨으로써, 예컨대 로터리 방식의 액추에이터에 대한 사용 편리성과 활용도를 높일 수 있다.

Description

토크 인가 및 해제 장치{APPARATUS FOR PROVIDING AND RELEASE TORQUE}
본 발명은 토크 인가 및 해제 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 토션스프링에 인가되는 토션을 해제할 수 있도록 하고, 이로 인해 회전체의 대한 토크의 인가와 해제를 손쉽게 선택할 수 있도록 하기 위한 토크 인가 및 해제 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액추에이터는 가동에너지를 기계적인 변이로 변환하는 유닛으로서, 가동에너지의 종류에 따라 다양한 형태를 가지고 있다.
이러한 액추에이터 중에서 토션스프링을 이용하여 토크를 유발하도록 하는 로터리 방식의 액추에이터가 있는데, 이러한 로터리 방식의 액추에이터는 회전체의 회전축에 설치되어 회전체가 토션스프링의 토션에 의하여 회전 운동을 하도록 토크를 유발시킨다.
이와 같은 로터리 방식의 액추에이터는 스프링의 양단이 고정체와 회전체에 각각 고정되도록 하고, 토션스프링에 작용하는 토크에 의해 축적되는 탄성에너지에 의해 회전체가 회전축을 중심으로 회전하도록 하는데, 일례로 도어의 힌지결합부에 설치됨으로써 토션스프링이 축적한 탄성에너지를 이용하여 도어가 열리거나 닫히도록 한다.
그러나, 이와 같은 종래의 액추에이터는 토크가 인가되면, 스프링의 토션에 의해 반대 방향으로 토크를 당연히 발생시킴으로써 이러한 토크를 제어할 수 없으며, 이로 인해 회전체에 대한 토크의 인가와 해제를 선택할 수 없는 문제점을 가지고 있었다. 따라서, 종래의 로터리 방식의 액추에이터에 대한 사용 편리성과 활용도를 현저하게 저하시키는 원인이 되었다.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 토션스프링에 인가되는 토션을 릴리즈할 수 있도록 하고, 이로 인해 회전체에 대한 토크의 인가와 해제를 손쉽게 선택할 수 있도록 하며, 토크의 인가 및 해제 동작에 대한 신뢰성이 우수하고, 예컨대 로터리 방식의 액추에이터에 대한 사용 편리성과 활용도를 높이는데 기여하는 목적을 가진다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 토크 인가 및 해제 장치로서, 상기 토션스프링의 일단에 고정되기 위한 고정부가 마련되는 회전축; 상기 회전축이 회전 가능하게 삽입되는 케이스; 상기 회전축과 함께 회전하도록 상기 회전축에 축방향을 따라 슬라이딩 가능하게 결합되어 상기 케이스의 내측에 회전 가능하게 설치되고, 일측면에 제 1 래치기어가 형성되는 제 1 래치부재; 상기 제 1 래치부재가 상기 제 1 래치기어가 형성된 측으로 복원력을 가지도록 탄성 지지하기 위하여 상기 케이스의 내측에 설치되는 탄성부재; 및 상기 회전축에 회전 가능하게 삽입되고, 상기 제 1 래치기어에 일방향으로 맞물리도록 제 2 래치기어가 형성되며, 상기 케이스와 함께 회전하도록 상기 케이스의 내측에 상기 축방향을 따라 슬라이딩 가능하게 결합되고, 슬라이딩 방향에 따라 상기 제 1 래치기어에 맞물리거나 이격됨으로써 상기 회전축과 상기 케이스간에 회전력을 일방향으로 전달하거나 차단하는 제 2 래치부재를 포함하는 토크 인가 및 해제 장치가 제공된다.
상기 제 2 래치부재에 나사결합되어 상기 케이스의 내측 입구에 회전 가능하게 결합되고, 회전 방향에 따라 상기 제 2 래치부재를 상기 회전축에서 왕복 직선운동시키는 래치이송부재를 더 포함할 수 있다.
상기 회전축은, 끝단에 지그를 결합시켜 회전시키기 위한 제 1 홈이 형성될 수 있다.
상기 래치이송부재는, 상기 회전축의 끝단을 덮도록 설치되고, 지그를 결합시켜서 회전시키기 위한 제 2 홈이 상기 제 1 홈을 노출시키도록 형성될 수 있다.
상기 회전축은, 상기 제 1 래치부재가 상기 제 2 래치부재로 접근하는 범위를 제한하도록 걸림턱이 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 토크 인가 및 해제 장치에 의하면, 토션스프링에 인가되는 토션을 릴리즈할 수 있도록 하고, 이로 인해 회전체의 대한 토크의 인가와 해제를 손쉽게 선택할 수 있도록 하며, 토크의 인가 및 해제 동작에 대한 신뢰성이 우수하도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 토크 인가 및 해제 장치에 의하면, 회전체에 인가되는 토크의 인가 및 해제를 정확하게 제어할 수 있게 됨으로써, 예컨대 로터리 방식의 액추에이터에 대한 사용 편리성과 활용도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 인가 및 해제 장치를 분해하여 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 인가 및 해제 장치를 도시한 측면도이고,
도 3은 도 2의 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 인가 및 해제 장치의 설치 모습을 도시한 사시도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 인가 및 해제 장치의 설치 모습을 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해 되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 인가 및 해제 장치를 분해하여 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 인가 및 해제 장치를 도시한 측면도이고, 도 3은 도 2의 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 인가 및 해제 장치(100)는 일례로 토션스프링(200)의 토크를 제 1 하우징(420; 도 4에 도시)으로 인가하거나 해제하는 장치로서, 회전축(110)과, 회전축(110)이 삽입되는 케이스(120)와, 회전축(110)에 결합되는 제 1 래치부재(130)와, 제 1 래치부재(130)를 탄성 지지하는 탄성부재(140)와, 제 1 래치부재(130)에 맞물리거나 이격되도록 케이스(120)에 설치되는 제 2 래치부재(150)를 포함할 수 있다.
회전축(110)은 토션스프링(200)의 일단에 고정되기 위한 고정부(111)가 마련된다. 여기서, 고정부(111)는 토션스프링(200)의 끝단이 끼워져서 고정되기 위한 형태를 가진다.
회전축(110)은 케이스(120)로부터 노출되는 측의 끝단에 렌치 등의 지그를 결합시켜 회전시키기 위한 제 1 홈(114)이 형성될 수 있고, 제 1 래치부재(130)가 제 2 래치부재(150)로 접근하는 범위를 제한하도록 걸림턱(113)이 형성된다. 따라서, 회전축(110)은 걸림턱(113)으로 인해 제 1 래치부재(130)가 탄성부재(140)에 의해 이동하는 범위를 제한함으로써 제 2 래치부재(150)가 제 1 래치부재(130)로부터 이격시 원활하게 제 1 래치부재(130)로부터 분리되도록 한다.
케이스(120)는 원통 형태로 이루어지고, 내측에 회전축(110)과 제 1 및 제 2 래치부재(130,150)가 설치되기 위한 장착공간(121)이 형성되고, 이러한 장착공간(121)에 회전축(110)이 회전 가능하게 삽입되고, 제 1 하우징(420; 도 4에 도시)에 고정된다.
제 1 래치부재(130)는 회전축(110)과 함께 회전하도록 회전축(110)에 축방향을 따라 슬라이딩 가능하게 결합되고, 일측면에 제 1 래치기어(131)가 형성되며, 케이스(120)의 내측에 회전 가능하도록 설치된다. 여기서, 회전축(110)은 일례로 단면이 다각형으로 이루어지는 슬라이딩결합부(112)가 형성된다. 따라서, 제 1 래치부재(130)는 관통홀의 단면이 슬라이딩결합부(112)의 단면 형상과 상응하는 형상을 가짐으로써, 슬라이딩결합부(112)에 슬라이딩 결합되어 회전축(110)과 함께 회전하도록 결합된다.
탄성부재(140)는 본 실시예에서처럼 코일스프링으로 이루어질 수 있는데, 이에 한하지 않고 다양한 구조의 스프링이 사용될 수 있으며, 제 1 래치부재(130)가 제 1 래치기어(131)의 형성측으로 복원력을 가지도록 탄성 지지하기 위하여 케이스(120)의 내측에 설치됨으로써 제 1 래치부재(130)의 제 1 래치기어(131)가 후술하게 될 제 2 래치부재(150)의 제 2 래치기어(151)에 맞물리기 위한 탄성력을 제공한다.
제 2 래치부재(150)는 회전축(110)에 회전 가능하게 삽입되고, 제 1 래치기어(131)에 일방향으로 맞물리도록 제 2 래치기어(151)가 형성되며, 케이스(120)와 함께 회전하도록 케이스(120)의 내측에 축방향을 따라 슬라이딩 가능하게 결합되고, 슬라이딩 방향에 따라 제 1 래치기어(131)에 맞물리거나 이격됨으로써 회전축(110)을 회전력을 케이스(120)에 일방향으로 전달하거나 차단한다.
제 2 래치부재(150)는 외주면을 따라 다수로 형성되는 슬라이딩돌기(152) 각각이 케이스(120)의 내주면을 따라 다수로 형성되는 슬라이딩홈(122) 각각에 결합됨으로써 케이스(120)와 일체를 이루도록 회전하게 되고, 케이스(120)의 내측에 회전의 중심이 되는 축방향을 따라 슬라이딩 가능하도록 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 토크 인가 및 해제 장치(100)는 제 2 래치부재(150)에 나사결합되어 케이스(120)의 내측 입구에 회전 가능하게 결합되고, 회전 방향에 따라 제 2 래치부재(150)를 회전축(110)에서 왕복 직선운동시키는 래치이송부재(160)를 더 포함할 수 있다.
래치이송부재(160)는 제 2 래치부재(150)의 나사결합부(153)에 나사결합되기 위한 나사결합부(161)가 형성될 수 있으며, 링 형태의 고정핀(162)에 의해 케이스(120)의 내측 입구에 회전 가능하도록 결합될 수 있고, 회전축(110)의 끝단을 덮도록 설치되되, 일자 드라이버나 그 밖의 전용 도구 등의 지그를 결합시켜서 회전시키기 위한 제 2 홈(163)이 제 1 홈(114)을 노출시키도록 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 토션스프링(200)은 토션에 의해 탄성에너지를 저장하고, 일례로 코일 형태로 이루어질 수 있으며, 일단이 회전축(110)의 고정부(111)에 고정되고, 타단이 케이스(120)와는 상대적인 회전이 가능한 고정유닛(300)에 고정될 수 있다. 이러한 고정유닛(300)은 제 1 하우징(420)과는 상대적인 회전이 가능한 제 2 하우징에 토션스프링(200)의 토션을 전달하도록 결합될 수 있다. 여기서, 제 2 하우징은 측부에 고정체와 회전체 중 어느 하나에 고정되기 위하여 고정부(미도시)가 마련될 수 있다. 따라서, 제 2 하우징은 제 1 하우징(420)과는 상대적인 회전이 가능하도록 결합되고, 제 2 하우징에 고정유닛(300)에 의해 고정되는 토션스프링(200)의 토션을 토크 인가 및 해제 장치에 의해 케이스(120) 및 제 1 하우징(420)으로 전달 내지 해제할 수 있다. 한편, 고정체는 회전체를 지지하기 위한 것으로서, 다양한 지지물이 해당될 수 있고, 이 밖에도 회전체와는 상대적인 회전이 가능한 대상을 포함할 수 있다. 또한, 회전체는 고정체로부터 회전 가능하도록 설치되는 대상으로서, 일례로 도어 등으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 토크 인가 및 해제 장치의 작용을 설명하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 래치이송부재(160)를 회전시켜서 제 2 래치부재(150)가 제 1 래치부재(130)에 맞물리도록 하면, 토션스프링(200)에 의해 발생되는 토크가 회전축(110), 제 1 래치부재(130), 제 2 래치부재(150) 및 케이스(120)를 통해 전달됨으로써 토션스프링(200)의 토크에 의해 케이스(120)와 고정유닛(300)이 상대적으로 회전하도록 하며, 이로 인해 제 1 하우징(420)과 제 2 하우징(미도시)도 토션스프링(200)의 토크에 의해 상대적인 회전을 하도록 한다. 이때, 제 1 및 제 2 래치부재(130,150)가 일방향으로만 맞물리고, 다른 방향으로는 서로 어긋나게 됨으로써 토션스프링(200)의 토크를 일방향으로 전달할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 래치이송부재(160)를 반대방향으로 회전시킴으로써 제 2 래치부재(150)가 제 1 래치부재(130)로부터 이격되도록 하면, 토션스프링(200)의 토크에 무관하게 회전축(110)이 케이스(120)로부터 자유 회전이 가능하게 됨으로써 토션스프링(200)의 토션 내지 토크를 해제하도록 하여, 케이스(120)와 고정유닛(300)이 상대적으로 자유롭게 회전할 수 있도록 한다.
이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110 : 회전축 111 : 고정부
112 : 슬라이딩결합부 113 : 걸림턱
114 : 제 1 홈 120 : 케이스
121 : 장착공간 122 : 슬라이딩홈
123 : 제 2 고정홈 130 : 제 1 래치부재
131 : 제 1 래치기어 140 : 탄성부재
150 : 제 2 래치부재 151 : 제 2 래치기어
152 : 슬라이딩돌기 153 : 나사결합부
160 : 래치이송부재 161 : 나사결합부
162 : 고정핀 163 : 제 2 홈
200 : 토션스프링 300 : 고정유닛
420 : 제 1 하우징

Claims (5)

  1. 토크 인가 및 해제 장치로서,
    토션스프링의 일단에 고정되기 위한 고정부가 마련되는 회전축;
    상기 회전축이 회전 가능하게 삽입되는 케이스;
    상기 회전축과 함께 회전하도록 상기 회전축에 축방향을 따라 슬라이딩 가능하게 결합되어 상기 케이스의 내측에 회전 가능하게 설치되고, 일측면에 제 1 래치기어가 형성되는 제 1 래치부재;
    상기 제 1 래치부재가 상기 제 1 래치기어가 형성된 측으로 복원력을 가지도록 탄성 지지하기 위하여 상기 케이스의 내측에 설치되는 탄성부재; 및
    상기 회전축에 회전 가능하게 삽입되고, 상기 제 1 래치기어에 일방향으로 맞물리도록 제 2 래치기어가 형성되며, 상기 케이스와 함께 회전하도록 상기 케이스의 내측에 상기 축방향을 따라 슬라이딩 가능하게 결합되고, 슬라이딩 방향에 따라 상기 제 1 래치기어에 맞물리거나 이격됨으로써 상기 회전축과 상기 케이스간에 회전력을 일방향으로 전달하거나 차단하는 제 2 래치부재
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 인가 및 해제 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 래치부재에 나사결합되어 상기 케이스의 내측 입구에 회전 가능하게 결합되고, 회전 방향에 따라 상기 제 2 래치부재를 상기 회전축에서 왕복 직선운동시키는 래치이송부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 인가 및 해제 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 회전축은,
    끝단에 지그를 결합시켜 회전시키기 위한 제 1 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 토크 인가 및 해제 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 래치이송부재는,
    상기 회전축의 끝단을 덮도록 설치되고, 지그를 결합시켜서 회전시키기 위한 제 2 홈이 상기 제 1 홈을 노출시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 토크 인가 및 해제 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전축은,
    상기 제 1 래치부재가 상기 제 2 래치부재로 접근하는 범위를 제한하도록 걸림턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 토크 인가 및 해제 장치.
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