KR101764394B1 - 무부하의 일방향 토크 리미터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무부하 토크 리미터에 관한 것으로서, 하우징(10)의 중앙을 관통하면서 하우징(10)의 선단부와 오링에 의해 회전 가능하게 축지지되는 드라이빙 샤프트(20); 하우징(10)의 내부에서 드라이빙 샤프트(20)에 나사결합에 의해 축 방향으로 이동 가능하게 축결합되는 조절 너트(30); 조절 너트(30)와 일정 폭 이격되도록 하여 드라이빙 샤프트(20)에서 축 방향으로의 이동과 함께 회전 가능하도록 축지지되는 슬라이딩 플레이트(40); 조절 너트(30)와 슬라이딩 플레이트(40)의 사이에 탄설되는 토크 조정수단(50); 슬라이딩 플레이트(40)와 일정 간격 이격되어 드라이빙 샤프트(20)의 외주면과 구름 회전이 가능하게 구비되고, 슬라이딩 플레이트(40)와 마주보는 면으로는 외주연을 따라 동일 수평선상에 일정 간격으로 판면이 일부 요입되도록 볼홈을 형성하는 베이스 플레이트(60); 슬라이딩 플레이트(40)와 베이스 플레이트(60)의 사이에서 베이스 플레이트(60)와 일정 각도의 회전 유격을 갖도록 연결되고, 판면에는 주면을 따라 일방향으로 외경측으로부터 내경측으로 경사지는 장공 형상으로 판면이 관통되도록 하는 볼 가이드 홀(71)이 형성되도록 하며, 볼 가이드 홀(71)에는 슬라이딩 플레이트(40)와 베이스 플레이트(40)에 형성한 볼홈(42)(62)에 양측 외주면이 안착되도록 판면의 두께보다 큰 직경으로 이루어지는 로드 볼(72)이 삽입되는 볼 가이드 플레이트(70); 베이스 플레이트(60)의 후방으로 볼팅 결합되면서 하우징(10)의 후단부와 오링에 의해 회전 가능하게 축지지되고, 동력전달축이 축결합되는 축 케이스(80); 드라이빙 샤프트(20)의 후단부에 축고정되면서 축 케이스(80)의 선단부측 내주면과 회전 가능하게 오링에 의해 축지지되는 고정 플레이트(21)의 축 케이스(80)와 마주보는 판면에 구비되도록 하여 일방향으로만 토크 리미트가 작용하도록 하는 래치(90)의 결합으로 이루어지는 구성이 특징이다.

Description

무부하의 일방향 토크 리미터{Unload torque limiter}

본 발명은 무부하의 일방향 토크 리미터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일방향으로 일정 이상의 과부하가 작용하게 되면 구동력 전달이 단절되면서 드라이빙 샤프트를 회전시키는 회전 조작력이 무소음, 무부하의 상태가 되도록 하고, 반대 방향으로는 항상 드라이빙 샤프트의 구동력이 안정적으로 전달되도록 하는 동시에 하우징 내에서의 실링성 향상으로 윤활성과 방수, 방진 효율이 향상되도록 하는 무부하의 일방향 토크 리미터에 관한 것이다.

일반적으로 토크 리미터(Torque Limiter)는 일정 토크 이상의 힘이 가해지게 되면 슬립이 발생하여 구성품의 파손이 방지되도록 하는 것이다.

즉, 회전축에 규정값 이상의 부하가 작용하게 되면 회전력이 전달되는 이음부가 미끄러지거나 단절되도록 하는 것이다.

이러한 토크 리미터는 높은 동력과 회전수를 가지는 고가의 장비를 보호하기 위한 장치로서, 동력전달 방식에 따라 파우더 토크 리미터, 스프링 클러치식 토크 리미터 및 볼 클러치식 토크 리미터 등으로 구분되나 이중 볼 클러치식 토크 리미터가 가장 널리 사용되고 있다.

등록특허 제10-1106900호(2012.01.10.명칭:일방향 토크 리미터)는 회전축 주위 원주 방향에서 복수 개의 볼을 수용하는 샤프트와, 상기 샤프트에 대향하여 각각의 볼을 수용하면서 상기 샤프트의 토오크를 전달받는 커버부와, 상기 샤프트를 상기 커버부 방향으로 가압하면서 상기 샤프트에 소정 토크보다 큰 회전력이 가해지게 되면 볼이 커버부의 제2 안착홈으로부터 이탈되면서 샤프트가 공회전하도록 함으로써 샤프트의 소정 토크에 대해서만 커버부로 전달되도록 하는 토크 리미팅 수단 및 샤프트의 일측 회전방향에 대해서는 샤프트의 공회전을 방지시켜 소정 토크보다 큰 회전력이 샤프트에 인가되는 경우에도 샤프트의 토크를 커버부로 전달하도록 하는 래칫부로서 이루어지도록 하여 일방향만으로만 토크 리미터가 작용하도록 한 바 있다.

하지만 종래기술의 토크 리미터는 샤프트가 공회전 시 커버부의 제2 안착홈으로 복수 개의 볼들이 주기적으로 수용되면서 규칙적인 충돌 소음을 유발시키게 될 뿐만 아니라 볼들이 제2 안착홈으로부터 벗어나도록 할 때마다 보다 큰 토크를 가해야 하므로 작동수단 또는 동력전달계통에 지속적으로 충격을 주게 되어 자칫 부품 손상의 우려가 있으며, 보다 큰 조작력이 가해져야 하는 문제점이 있다.

또한, 종래 기술에서의 래칫부는 샤프트의 외주면에 형성한 래칫랙의 일측에서 커버블록에 래칫핀에 의해서 회전 가능하게 축지지되는 래칫폴에 의해 일방향으로만 회전이 가능하도록 하고 있으나, 이러한 래칫부의 구성은 협소한 공간에서의 형성이 매우 어려울 뿐만 아니라 각 구성 요소들의 형성을 위한 가공비용이 높아 현실적으로 적용이 어려운 폐단이 있다.

등록특허 제1106900호(2012.01.10.)

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 일방향으로만 토크 리미트가 작용하도록 하면서 토크 리미트의 작용 시 조작력의 무부하 회전이 가능하도록 함으로써 조작력의 대폭적인 경감과 함께 조작수단 또는 동력전달계통으로의 과도한 조작력 전달을 미연에 방지될 수 있도록 하는 무부하의 일방향 토크 리미터를 제공하는데 주된 목적이 있다.

또한, 본 발명은 토크 리미트가 작용하는 방향과 반대 방향으로는 간소한 구성의 래칫에 의해 항상 드라이빙 샤프트의 회전력이 안정적으로 전달될 수 있도록 하는 무부하의 일방향 토크 리미터를 제공하는데 다른 목적이 있다.

한편, 본 발명은 하우징 내에서 실링성이 향상되게 함으로써 내부의 윤활성 향상과 방수 및 방진에 따른 내구력이 대폭적으로 향상되도록 하는 무부하의 일방향 토크 리미터를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무부하 토크 리미터는,

하우징의 중앙을 관통하면서 하우징의 선단부와 오링에 의해 회전 가능하게 축지지되는 드라이빙 샤프트; 하우징의 내부 일측에서 드라이빙 샤프트에 나사결합에 의해 축결합되면서 드라이빙 샤프트의 축 방향으로 이동이 가능하도록 구비되는 조절 너트; 조절 너트와 일정 폭 이격되도록 하여 드라이빙 샤프트의 외주면에서 축 방향으로 이동 가능하면서 동시에 드라이빙 샤프트와 함께 회전 가능하도록 축지지되는 슬라이딩 플레이트; 조절 너트와 슬라이딩 플레이트의 사이에서 외주연을 따라 탄설되어 슬라이딩 플레이트의 축 방향 이동량이 조정되도록 하는 토크 조정수단; 슬라이딩 플레이트와 일정 간격 이격되도록 하면서 드라이빙 샤프트의 외주면과 구름 회전이 가능하게 구비되고, 슬라이딩 플레이트와 마주보는 면으로는 외주연을 따라 동일 수평선상에 일정 간격으로 판면이 일부 요입되도록 볼홈을 형성하는 베이스 플레이트; 슬라이딩 플레이트와 베이스 플레이트의 사이에서 베이스 플레이트와 일정 각도의 회전 유격을 갖도록 연결되고, 판면에는 주면을 따라 일방향으로 외경측으로부터 내경측으로 경사지는 장공 형상으로 판면이 관통되도록 하는 볼 가이드 홀이 형성되도록 하며, 볼 가이드 홀에는 판면의 두께보다 큰 직경의 로드 볼이 삽입되도록 하고, 로드 볼의 양측 주면은 볼 가이드 홀의 외경측 단부에서 슬라이딩 플레이트와 베이스 플레이트의 양측면에 형성한 볼홈에 안착되도록 하는 볼 가이드 플레이트; 베이스 플레이트의 후방으로 볼팅 결합되면서 하우징의 후단부와 오링에 의해 회전 가능하게 축지지되고, 동력전달축이 축결합되는 축 케이스; 드라이빙 샤프트의 후단부에 축고정되면서 축 케이스의 선단부측 내주면과 회전 가능하게 오링에 의해 축지지되는 고정 플레이트에는 축 케이스와 마주보는 판면에 일정 각도가 이격되도록 하면서 돌출되는 복수의 걸림돌기가 형성되도록 하고, 걸림돌기들과 동일 중심선상의 고정 플레이트와 마주하는 축 케이스에는 래치홀이 형성되도록 하며, 래치홀에는 압축 스프링에 탄력지지되면서 고정 플레이트에 밀착되는 일측의 단부는 걸림돌기와 일측면간 밀착되면서 고정 플레이트의 회전에 의해 축 케이스가 동시에 회전하도록 하고, 타측의 단부는 일정 각도로 경사지거나 라운팅되게 함으로써 고정 플레이트의 회전에 의해 복수의 걸림돌기들이 미끄러져 넘어가도록 하는 래치블록을 결합한 래치의 결합으로 이루어지는 구성이다.

상기와 같은 본 발명에 따른 무부하의 일방향 토크 리미터는 드라이빙 샤프트의 회전력이 설정 이상으로 상승하는 과부하 발생 시 로드 볼의 위치가 내경측의 회전 방향으로 일방향으로만 이동하면서 로드 볼과의 결합상태가 해제되게 함으로써 구동력 전달이 단절되도록 한 상태에서 무부하의 회전조작이 가능하도록 하여 출력 구동계를 안전하게 보호할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 드라이빙 샤프트에 연동하는 구성 요소들이 하우징과 드라이빙 샤프트간으로 구비한 오링에 의해 실링성이 향상되게 함으로써 내부를 외부와 차단될 수 있도록 하여 방수, 방진과 함께 윤활성이 향상되도록 하면서 내구력을 대폭적으로 향상되도록 한다.

특히, 본 발명은 일방향으로만 토크 리미트가 이루어지고, 반대 방향으로는 래치에 의해서 항상 드라이빙 샤프트의 구동력이 축 케이스에 그대로 전달되게 함으로써 일방향으로 회전 시의 과부하 발생 시 반대 방향으로의 회전을 통해 과부하 발생 원인이 쉽게 자연적으로 쉽게 제거될 수 있도록 하는 동시에 과부하 발생의 원인을 제거한 직후의 정상적인 작동성이 조속하게 복귀될 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 무부하의 일방향 토크 리미터의 일 실시예를 예시한 분해 사시도
도 2는 본 발명에 따른 무부하의 일방향 토크 리미터의 단면도
도 3은 본 발명에 따른 무부하의 일방향 토크 리미터의 주요 작동 구성을 예시한 분리 단면도
도 4는 본 발명에 따른 무부하의 일방향 토크 리미터에서 볼 가이드 플레이트의 일실시예를 예시한 정면도
도 5는 본 발명에 따른 무부하의 일방향 토크 리미터의 볼 가이드 플레이트와 베이스 플레이트의 연결 구조를 예시한 평면도
도 6은 본 발명에 따른 무부하의 일방향 토크 리미터에서 래치의 구조를 예시한 요부 확대 분리 사시도
도 7은 본 발명에 따른 무부하의 일방향 토크 리미터에서 래치의 결합 구조를 예시한 요부 확대 단면도
도 8은 본 발명에 따른 무부하의 일방향 토크 리미터에서의 구동력 전달 과정을 예시한 수직 단면도
도 9는 본 발명에 따른 무부하의 일방향 토크 리미터의 볼 가이드 플레이트에서 볼 가이드 홀의 로드 볼이 이동되는 상태를 예시한 작동 상태도
도 10은 본 발명에 따른 무부하의 일방향 토크 리미터에 의해 구동력이 단절되는 상태를 예시한 수직 단면도
도 11은 본 발명에 따른 무부하의 일방향 토크 리미터에서 토크 리미터 방향으로 드라이빙 샤프트가 회전 시의 래치 작동 구조도
도 12는 본 발명에 따른 무부하의 일방향 토크 리미터에서 토크 리미터 형성 방향과 반대 방향으로 드라이빙 샤프트가 회전 시의 래치 작동 구조도

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 무부하 토크 리미터의 일 실시예를 예시한 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 무부하 토크 리미터의 단면도이다.

예시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 무부하의 일방향 토크 리미터는 크게 하우징(10)과 드라이빙 샤프트(20)와 조절 너트(30)와 슬라이딩 플레이트(40)와 토크 조정수단(50)과 베이스 플레이트(60)와 볼 가이드 플레이트(70)와 축 케이스(80) 및 래치(90)의 결합으로 이루어지는 구성이다.

본 발명의 구성에서 하우징(10)은 내부가 빈 통형의 구성이며, 이러한 하우징(10)의 개방된 일측으로부터 드라이빙 샤프트(20)가 삽입되도록 한다.

드라이빙 샤프트(20)는 하우징(10)의 일측으로 돌출되도록 하고, 하우징(10)으로부터 돌출되도록 한 드라이빙 샤프트(20)의 단부에는 핸들(21)이 축고정되도록 한다.

핸들(21)이 축고정되는 드라이빙 샤프트(20)의 하우징(10)을 통과하는 외주면으로는 O링에 의해서 회전 가능하게 축지지되도록 함과 동시에 실링이 이루어지도록 한다.

하우징(10)에 축지지되면서 하우징(10)의 내부에 구비되는 드라이빙 샤프트(20)에는 외주면으로 일정 직경의 조절 너트(30)가 나사 결합되도록 한다.

즉, 조절 너트(30)는 드라이빙 샤프트(20)에 나사 결합되면서 드라이빙 샤프트(20)의 축 방향으로 이동이 가능하도록 한다.

이와 같은 조절 너트(30)에 의해서 드라이빙 샤프트(20)의 회전 조작력인 토크 리미트를 조절하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 무부하의 일방향 토크 리미터의 주요 작동 구성을 예시한 분리 단면도이다.

조절 너트(30)로부터 일정 폭 이격되는 드라이빙 샤프트(20)의 외주면에는 슬라이딩 플레이트(40)가 축지지되도록 한다.

이때의 슬라이딩 플레이트(40)는 드라이빙 샤프트(20)의 외주면과 동시에 회전 가능하게 축지지되도록 하면서 축 방향으로의 이동이 가능하도록 결합한다.

따라서, 드라이빙 샤프트(20)와 슬라이딩 플레이트(40)는 더브테일 결합에 의해 연결되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

조절 너트(30)와 마주보는 슬라이딩 플레이트(40)의 판면에는 토크 조정수단(50)을 코일 스프링으로 형성하는 경우 주면을 따라 일정 간격과 깊이로 복수의 스프링 홈(41)이 형성되도록 하고, 슬라이딩 플레이트(40)의 각 스프링 홈(41)에는 토크 조정수단(50)의 일단이 삽입되도록 한다.

다만, 슬라이딩 플레이트(40)의 스프링 홈(41)에 일단이 삽입되는 토크 조정수단(50)의 조절 너트(30)측 단부는 조절 너트(30)의 판면에 밀착되게 할 수도 있고, 도면에서와 같은 스프링 패드(31)의 판면에 밀착되게 할 수도 있다.

한편, 슬라이딩 플레이트(40)의 스프링 홈(41)은 드라이빙 샤프트(20)와 동심원상의 하나로 이루어지는 구성으로 형성되도록 하면서 하나의 토크 조정수단(50)이 일부 삽입되게 하는 구성으로도 형성은 가능하다.

이와 같은 토크 조정수단(50)으로는 도면에서와 같이 복수의 코일 스프링을 사용할 수도 있고, 하나 이상의 판 스프링을 사용할 수도 있으며, 슬라이딩 플레이트(40)가 축 방향으로 이동하는 이동량을 조정하도록 함으로써 실질적인 토크 리미트의 크기를 결정하도록 한다.

슬라이딩 플레이트(40)에는 스프링 홈(41)과 반대측의 판면으로 동일 반경에 일정한 간격으로 제1 볼홈(42)을 형성한다.

슬라이딩 플레이트(40)에서 토크 조정수단(50)이 밀착되는 면과 반대측으로는 일정 간격 이격되도록 하여 베이스 플레이트(60)가 구비되도록 한다.

다만, 베이스 플레이트(60)는 드라이빙 샤프트(20)와 구름 회전이 가능하게 축지지되도록 한다.

이를 위해서 베이스 플레이트(60)와 드라이빙 샤프트(20) 사이는 베어링으로 연결되게 할 수도 있고, 도면에서와 같이 복수의 볼들이 주면을 따라 연속해서 구비되는 구성으로 형성되게 할 수도 있으며, 부싱에 의해 슬립 회전이 가능하게 할 수도 있다.

그리고 베이스 플레이트(60)의 슬라이딩 플레이트(40)와 마주보는 면에는 제1 볼홈(42)과 동일 직선상에 판면을 일부 요입되도록 한 제2 볼홈(61)이 형성되도록 한다.

한편, 베이스 플레이트(60)와 슬라이딩 플레이트(40)의 사이에는 내경이 드라이빙 샤프트(20)의 외경보다 큰 볼 가이드 플레이트(70)가 구비되도록 한다.

볼 가이드 플레이트(70)는 도 4에서와 같이 주면을 따라 일정 간격으로 볼 가이드 홀(71)이 형성되도록 하고, 이 볼 가이드 홀(71)에는 판면의 두께보다 큰 직경의 로드 볼(72)이 수용되도록 한다.

볼 가이드 홀(71)에 수용되는 로드 볼(72)은 볼 가이드 플레이트(70)의 두께보다 직경이 크게 형성되도록 하고 있으므로 로드 볼(72)은 볼 가이드 플레이트(70)의 양측으로 일부가 각각 돌출되도록 하여 돌출되는 로드 볼(72)의 양측 외주면은 양측의 슬라이딩 플레이트(40)와 베이스 플레이트(60)에 형성한 제1 볼홈(42)과 제2 볼홈(61)에 동시에 안착되도록 한다.

특히, 볼 가이드 플레이트(70)에 형성되는 볼 가이드 홀(71)은 주면의 외경측으로부터 내경측으로 일정 각도로서 일방향으로만 경사지도록 하는 장공의 형상으로 판면이 관통되도록 한다.

즉, 볼 가이드 홀(71)은 판면의 외경측으로부터 내경측으로 로드 볼(72)의 직경보다는 큰 폭으로 일정 길이가 연장되도록 하되 내경측으로는 내경 중심 방향이 아닌 일정 각도의 사선 방향으로 형성되도록 하여 경사진 장공의 형상을 갖도록 한다.

이때 볼 가이드 홀(71)의 외경측 단부는 직경 중심이 슬라이딩 플레이트(40)와 베이스 플레이트(60)에 형성되는 제1 볼홈(42)과 제2 볼홈(61)의 중심과 동일 직선상에 형성되도록 한다.

한편, 볼 가이드 플레이트(70)는 베이스 플레이트(60)와 일정 각도의 회전 유격을 갖도록 하기 위하여 도 5에서와 같이 볼 가이드 플레이트(70)의 외주면에는 원주 방향으로 일정 길이와 폭으로 베이스 플레이트(60)측으로 돌출되는 걸림턱(73)이 형성되도록 하고, 걸림턱(73)과 동일 직선상의 베이스 플레이트(60)에는 걸림턱(73)이 끼워지도록 하면서 회전 방향으로의 길이는 짧게 외주면이 요입되도록 하는 연결요부(62)가 구비되도록 한다.

이와 같은 연결요부(62)에서 걸림턱(73)의 회전 유격은 작동수단 또는 동력전달계통에서의 과부하 발생 시 볼 가이드 홀(71)측의 로드 볼(72)이 볼 가이드 홀(71)의 외경측에서 내경측으로 원활하게 이동할 수 있도록 하는 작용을 한다.

이와 같은 베이스 플레이트(60)는 후방으로부터 축 케이스(80)의 일단이 면밀착되면서 볼팅 체결에 의해 일체로 연동 가능하게 연결된다.

한편, 본 발명의 축 케이스(80)는 하우징(10)의 개방된 후단부와는 오링에 의해 회전 가능하게 축지지되도록 하면서 베이스 플레이트(60)와는 볼팅 체결에 의하여 상호 결합되도록 하는 구성이다.

또한 축 케이스(80)는 드라이빙 샤프트(20)의 후단부에 축고정되는 고정 플레이트(21)의 외주면과도 오링에 의해 축지지되면서 실링이 이루어지게 함으로써 하우징(10)의 내부가 실링에 의해 밀폐되는 상태가 되도록 한다.

이와 같은 축 케이스(80)에는 밸브와 같은 작동수단이나 이 작동수단으로 동력을 전달하는 동력전달수단의 동력전달축(미도시)이 축결합되도록 한다.

한편, 도 6 및 도 7에서와 같이 드라이빙 샤프트(20)의 후단부에 축고정되는 고정 플레이트(21)와 축 케이스(80)간으로는 래치(90)가 구비되도록 한다.

래치(90)는 다시 걸림돌기(91)와 래치홀(92)과 압축 스프링(93) 및 래치블록(94)으로 이루어지는 구성이다.

래치(90)의 걸림돌기(91)는 드라이빙 샤프트(20)의 베이스 플레이트(60)측 후단부에 축고정되는 고정 플레이트(21)의 후방측 단면에서 외주연을 따라 일정 반경에 판면으로부터 일정 두께가 돌출되도록 하면서 일정 각도를 이격시켜 복수 개로서 형성되는 구성이다.

고정 플레이트(21)의 걸림돌기(91)가 형성되는 면과 마주하는 축 케이스(80)에는 걸림돌기(91)와 동일 반경의 주면 한 곳에 일정 깊이로 래치홀(92)이 형성되도록 한다.

래치홀(92)에는 압축 스프링(93)과 함께 래치블록(94)이 삽입되도록 하되 래치블록(94)의 단부는 고정 플레이트(21)의 판면에 밀착된다.

즉, 래치블록(94)은 래치홀(92)의 내부에서 압축 스프링(93)에 의해 탄력 지지되며, 이런 압축 스프링(93)의 탄발력에 의해 래치블록(94)의 단부가 축 케이스(80)와 일정 간격이 이격되도록 한 고정 플레이트(21)에 면밀착되도록 한다.

이때, 고정 플레이트(21)와 축 케이스(80) 사이에는 미세한 간격이 이격되도록 하고, 이 간격은 고정 플레이트(21)로부터 돌출되게 형성한 걸림돌기(91)의 돌출 두께보다는 크게 형성되도록 한다.

다만, 래치블록(94)의 고정 플레이트(21)측 단부는 고정 플레이트(21)의 회전 방향으로 일측면은 고정 플레이트(21)측의 걸림돌기(91)의 일측면과 면간 밀착되게 함으로써 드라이빙 샤프트(20)와 함께 회전하는 고정 플레이트(21)의 회전 시 축 케이스(80)가 동시에 회전하도록 하고, 그와 반대의 타측면은 고정 플레이트(21)측의 걸림돌기(91)들이 미끄러지면서 이동할 수 있도록 모서리 부위가 일정 각도로 경사지거나 모서리 부위를 라운드지게 형성되도록 한다.

따라서, 고정 플레이트(21)가 드라이빙 샤프트(20)와 함께 회전하면서 고정 플레이트(21)에 형성한 걸림돌기(91)들이 토크 리미트가 작용하는 방향으로 회전하게 되면 래치블록(94)의 경사지거나 라운딩된 일측단면과 접촉되어 고정 플레이트(21)와 축 케이스(80)의 구동력 전달을 단절시키게 되고, 토크 리미트가 작용하는 않는 방향으로 걸림돌기(91)들이 회전하게 되면 래치블록(94)과 걸림돌기(91)간 일측면간 밀착되면서 고정 플레이트(21)의 회전력이 그대로 축 케이스(80)에 전달되도록 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따른 무부하의 일방향 토크 리미터의 작용에 대해 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 8은 본 발명에 따른 무부하의 일방향 토크 리미터에 의한 구동력 전달 구조를 예시한 수직 단면도이다.

본 발명에 따른 무부하의 일방향 토크 리미터는 하우징(10)의 일측으로 돌출되는 드라이빙 샤프트(20)의 단부에 축결합된 핸들(미도시) 조작에 의해서 작동된다.

즉 본 발명은 핸들 조작에 의해 드라이빙 샤프트(20)를 회전시키게 되면 정상적인 상태에서는 드라이빙 샤프트(20)의 구동력이 축 케이스(80)에 전달되도록 함으로써 동력전달축을 구동시켜 동력전달계통과 함께 밸브와 같은 작동수단이 작동될 수 있도록 한다.

본 발명의 드라이빙 샤프트(20)는 핸들 조작에 의해 양방향 회전이 가능하며, 드라이빙 샤프트(20)의 회전에 의해서 하우징(10) 내의 조절 너트(30)와 함께 슬라이딩 플레이트(40)를 동시에 회전시키게 된다.

조절 너트(30)는 드라이빙 샤프트(20)에서 축 방향으로 이동이 가능하도록 나사결합되게 함으로써 드라이빙 샤프트(20)에서의 회전 조작에 의하여 토크 조정수단(50)의 장력이 조절되도록 하여 드라이빙 샤프트(20)의 회전 조작력인 토크 리미트를 설정하도록 한다.

조절 너트(30)와 함께 드라이빙 샤프트(20)에 축결합되는 슬라이딩 플레이트(40)는 드라이빙 샤프트(20)와 동시에 회전하면서 슬라이딩 플레이트(40)의 일측면에서 제1 볼홈(42)에 주면 일부가 삽입된 복수의 로드 볼(72)을 통하여 볼 가이드 플레이트(70)와 함께 베이스 플레이트(60)가 회전하도록 하는 동시에 베이스 플레이트(60)에 볼팅 결합된 축 케이스(80)를 함께 회전시키게 된다.

축 케이스(80)에는 통상 밸브와 같은 작동수단이나 이 작동수단으로의 작동을 위한 동력전달계통의 동력전달축이 연결되어 작동수단이 필요로 하는 작동량만큼 구동력이 전달되도록 한다.

이와 같이 토크 조정수단(50)의 탄성에 의해 슬라이딩 플레이트(40)와 베이스 플레이트(60)간을 로드 볼(72)를 통해 구동력이 전달되도록 하는 과정에서 작동수단이나 작동수단으로 동력을 전달하는 동력전달계통에 이물질이 끼는 등의 문제가 발생되면 이들에 의해 동력전달이 제대로 이루어지지 않으면서 드라이빙 샤프트(20)를 회전시키는 회전력에 점점 부하가 증가하게 된다.

일례로 작동수단이 밸브인 경우 밸브에 의해 유로가 닫혀지는 방향으로 드라이빙 샤프트(20)을 회전시키는 과정에 작동수단이나 동력전달계통에 이물질이 끼게 되면 드라이빙 샤프트(20)를 회전 조작하는데 걸린 부하가 조절 너트(30)에 의해 설정한 부하 이상으로 상승하게 되어 슬라이딩 플레이트(40)와 베이스 플레이트(60)의 사이에 구비되는 로드 볼(72)을 통해서는 베이스 플레이트(60)를 더 이상 회전시키지 못하는 상태가 된다.

즉, 드라이빙 샤프트(20)를 회전시키는 과정에서 이미 조절 너트(30)에 의하여 설정된 부하 이상의 조작력이 가해지게 되면 제1 볼홈(42)와 제2 볼홈(61) 및 로드 볼(72)을 통한 회전력 전달이 단절되면서 제1 볼홈(42)으로부터 로드 볼(72)이 이탈되는 상태가 되므로 더 이상 로드 볼(72)을 통하여 베이스 플레이트(60)를 회전시키지 못하게 된다.

다시 말해 베이스 플레이트(60)가 회전하지 못하는 상태에서 드라이빙 샤프트(20)를 보다 큰 힘으로 회전시키게 되면 슬라이딩 플레이트(40)가 회전하면서 볼 가이드 플레이트(70)의 외경측 볼 가이드 홀(71)에 위치되어 있던 로드 볼(72)을 회전 방향으로 이동시키게 된다.

로드 볼(72)이 볼 가이드 플레이트(70)의 볼 가이드 홀(71)에서 외경측으로부터 내경측으로 이동하는 순간 베이스 플레이트(60)와 일정 각도로 회전 유격을 갖도록 한 볼 가이드 플레이트(70)를 로드 볼(72)의 회전력에 의해 회전 유격만큼 이동시키면서 슬라이딩 플레이트(40)와 베이스 플레이트(60)의 제1 볼홈(42)와 제2 볼홈(61)으로부터 로드 볼(72)이 벗어나도록 한다.

이들 제1 볼홈(42)와 제2 볼홈(61)으로부터 벗어난 로드 볼(72)은 회전하는 슬라이딩 플레이트(40)에 밀착한 상태에서 회전 방향으로 도 9 및 도 10에서와 같이 볼 가이드 홀(71)의 외경측 단부로부터 내경측 단부로 이동하게 된다.

따라서 로드 볼(72)이 슬라이딩 플레이트(40)와 베이스 플레이트(60)의 제1 볼홈(42)과 제2 볼홈(61)으로부터 벗어난 상태이므로 슬라이딩 플레이트(40)의 회전력은 동력전달이 단절되는 상태가 된다.

이와 같은 상태에서 슬라이딩 플레이트(40)를 연속적으로 회전시키게 되더라도 로드 볼(72)은 베이스 플레이트(60)의 제2 볼홈(61)과는 위치가 다른 반경에 있게 되므로 슬라이딩 플레이트(40)의 평탄면과 지속적으로 접촉되는 상태가 되어 슬라이딩 플레이트(40)가 헛도는 상태가 된다.

이렇게 드라이빙 샤프트(20)의 회전에 의해 회전하게 되는 슬라이딩 플레이트(40)가 베이스 플레이트(60)와 동력전달이 단절된 상태가 되면 슬라이딩 플레이트(40)는 회전력에 부하가 거의 걸리지 않는 무부하 상태로 회전할 수가 있게 된다.

다시 말해 슬라이딩 플레이트(40)는 복수의 로드 볼(72)을 구름 이동하게 되므로 조작력이 대폭적으로 경감될 뿐만 아니라 베이스 플레이트(60) 이후의 동력전달계통에 어떠한 부하도 전달되지 않도록 함으로써 작동수단 또는 동력전달계통에서의 더 이상의 손상이나 파손을 방지시킬 수가 있도록 한다.

이러한 과부하에 따른 드라이빙 샤프트(20)의 회전 조작력이 무부하 상태가 되면 더 이상의 조작을 중단시킨 상태에서 과부하 원인을 찾아 제거한다.

과부하 원인 제거가 이루어지면 드라이빙 샤프트(20)는 반대 방향으로 회전시켜 볼 가이드 홀(71)에서 내경측으로 이동되었던 로드 볼(72)들이 외경측으로 다시 이동하도록 하여 동일 수평선상의 슬라이딩 플레이트(40)와 베이스 플레이트(60)의 제1 볼홈(42)과 제2 볼홈(61)에 맞춤 결합되면서 슬라이딩 플레이트(40)의 회전력이 베이스 플레이트(60)에 전달되는 상태가 되도록 한다.

한편, 볼 가이드 플레이트(70)에 형성되는 볼 가이드 홀(71)을 일방향으로만 형성되도록 하고 있으므로 비록 일방향으로만 회전시키게 되는 경우 설정 부하 내에서의 정상적인 상태에서는 핸들 조작에 의해 밸브와 같은 작동수단까지 구동력이 안정되게 전달되도록 한다.

이러한 볼 가이드 홀(71)의 내경측으로 형성되는 방향으로 구동력을 발생되도록 하면 드라이빙 샤프트(20)와 동시에 회전하는 고정 플레이트(21)에서 걸림돌기(91)가 축 케이스(80)에 구비되도록 한 래치블록(94)을 도 11에서와 같이 연속적으로 밀어내게 되므로 축 케이스(80)로의 구동력 전달이 단절되도록 한다.

따라서, 핸들 회전력이 설정 이하에서 볼 가이드 홀(71)의 형성 방향으로 구동력이 발생될 때에는 슬라이딩 플레이트(40)와 베이스 플레이트(50)를 로드 볼(72)에 의해 연동하도록 함으로써 동력전달축이 축고정되는 축 케이스(80)가 원활하게 회전할 수 있도록 한다.

하지만, 작동수단이나 동력전달계통에서 이물질이 끼게 되면 이들 이물질에 의해서 핸들 조작력은 점차 상승하게 된다.

볼 가이드 홀(71)의 경사지는 방향으로 회전 시 핸들 조작력이 점차 상승하여 설정 부하 이상으로 되는 순간 전술한 바와 같이 슬라이딩 플레이트(40)의 회전력에 의해 로드 볼(72)이 볼 가이드 홀(71)의 외경측에서 내경측으로 이동하면서 슬라이딩 플레이트(40)측 제1 볼홈(42)의 반경으로부터 벗어나게 되어 슬라이딩 플레이트(40)는 무부하 상태로 손쉽게 회전하게 된다.

이때에도 드라이빙 샤프트(20)에 축고정되는 고정 플레이트(21)는 토크 리미트 작용 방향으로 회전하게 되므로 래치(90)에 의해서 축 케이스(80)로의 동력 전달은 여전히 단절되는 상태가 된다.

이와 같은 핸들의 무부하 회전이 발생되면 즉시 작동수단이나 동력전달계통을 점검하여 토크 리미트 발생 원인을 찾아 제거하도록 한다.

다만, 토크 리미트 발생 방향과 반대 방향으로 회전시키게 되면 슬라이딩 플레이트(40)에 의해 로드 볼(72)이 볼 가이드 홀(71)의 외경측으로 이동하면서 로드 볼(72)의 양단부가 슬라이딩 플레이트(40)와 베이스 플레이트(60)의 제1 볼홈(42)과 제2 볼홈(62)에 맞춤 결합되도록 하는 동시에 래치(90)에 의해서는 도 12에서와 같이 걸림돌기(91)의 일단면이 래치블록(94)의 일단면과 면밀착되면서 고정 플레이트(21)의 회전력이 축 케이스(80)에 그대로 전달되도록 한다.

따라서 비록 토크 리미트 작용에 의해 무부하 회전하는 방향과는 반대 방향으로 핸들을 회전시키게 되더라도 슬라이딩 플레이트(40)와 베이스 플레이트(60) 사이에서 로드 볼(72)은 여전히 볼 가이드 홀(71)의 외경측에서 안정적으로 동력전달이 이루어지는 결합 구조를 유지하게 되나 이렇게 반대 방향에서도 설정 강도에서 슬라이딩 플레이트(40)에 의해 베이스 플레이트(60)가 회전하지 않게 되면 슬라이딩 플레이트(40)는 설정 부하 이상으로 회전시켜 토크 조정수단(50)을 압축시키면서 로드 볼(72)이 제1 볼홈(42)으로부터 이탈하게 되는 토크 리미트가 발생하게 된다.

다만, 이와 같은 역방향 회전 시에는 고정 플레이트(21)의 걸림돌기(91)가 래치블록(94)에 걸리면서 래치블록(94)을 동시에 회전시켜 축 케이스(80)가 회전하도록 한다.

따라서, 토크 리미트의 발생에 의해 핸들이 무부하 회전하는 방향과는 반대의 역방향 회전시에는 래치(90)에 의해서 핸들 조작력이 그대로 축 케이스(80)와 이 축 케이스(80)에 연결되는 동력전달축으로 직접 전달되게 함으로써 토크 리미트의 발생이 방지되도록 한다.

이와 같이 본 발명에 따라 토크 리미트가 일방향으로만 발생되도록 하면 그 반대 방향으로 보다 큰 부하에 의해 회전되게 함으로써 토크 리미트 발생 원인이 자연스럽게 제거될 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 일방향에서의 토크 리미트 작용 시 무부하의 핸들 조작이 이루어질 수 있도록 함으로써 조작력 향상과 함께 기계적 손상 및 파손이 방지될 수 있도록 하는 이점이 있다.

한편, 본 발명은 하우징(10)의 양단부에서 드라이빙 샤프트(20)와 축 케이스(80)와 그리고 고정 플레이트(21)와 축 케이스(80)가 각각 오링에 의해 실링이 이루어지게 함으로써 내부의 작동 윤활유 손실을 방지하면서 안정된 윤활력 유지와 방수 및 방진 효과에 의해 내구력을 향상시켜 반 영구적인 사용이 가능하도록 하는 매우 유용한 효과를 제공할 수가 있다.

10 : 하우징 20 : 드라이빙 샤프트
30 : 조절 너트 40 : 스프링 패드
41 : 스프링 홈 42 : 제1 볼홈
50 : 토크 조정수단 60 : 베이스 플레이트
61 : 제2 볼홈 70 : 볼 가이드 플레이트
71 : 볼 가이드 홀 72 : 로드 볼
80 : 축 케이스 90 : 래치
91 : 걸림돌기 92 : 래치홀
93 : 압축 스프링 94 : 래치블록

Claims (4)

1. 하우징의 중앙을 관통하면서 하우징의 선단부와 오링에 의해 회전 가능하게 축지지되는 드라이빙 샤프트;
   하우징의 내부 일측에서 드라이빙 샤프트에 나사결합에 의해 축결합되는 조절 너트;
   조절 너트와 일정 폭 이격되도록 하여 드라이빙 샤프트의 외주면에서 축 방향으로 이동 가능하면서 동시에 회전 가능하도록 축지지되는 슬라이딩 플레이트;
   조절 너트와 슬라이딩 플레이트의 사이에서 외주연을 따라 탄설되어 슬라이딩 플레이트의 축 방향 이동량이 조정되도록 하는 토크 조정수단;
   슬라이딩 플레이트와 일정 간격 이격되도록 하면서 드라이빙 샤프트의 외주면과 구름 회전이 가능하게 구비되고, 슬라이딩 플레이트와 마주보는 면으로는 외주연을 따라 동일 수평선상에 일정 간격으로 판면이 일부 요입되게 볼홈을 형성하는 베이스 플레이트;
   슬라이딩 플레이트와 베이스 플레이트의 사이에서 베이스 플레이트와 일정 각도의 회전 유격을 갖도록 연결되고, 판면에는 주면을 따라 외경측으로부터 내경측으로 경사지는 장공 형상으로 판면이 관통되도록 하는 볼 가이드 홀이 형성되도록 하며, 볼 가이드 홀에는 판면의 두께보다 큰 직경의 로드 볼이 삽입되도록 하고, 로드 볼의 양측 주면은 볼 가이드 홀의 외경측 단부에서 슬라이딩 플레이트와 베이스 플레이트의 양측의 볼홈에 안착되도록 하는 볼 가이드 플레이트;
   베이스 플레이트의 후방으로 볼팅 결합되면서 하우징의 후단부와 오링에 의해 회전 가능하게 축지지되고, 동력전달축이 축결합되는 축 케이스;
   드라이빙 샤프트의 후단부에 축고정되면서 축 케이스의 선단부측 내주면과 회전 가능하게 오링에 의해 축지지되는 고정 플레이트에는 축 케이스와 마주보는 판면에 일정 각도가 이격되도록 하면서 돌출되는 복수의 걸림돌기가 형성되도록 하고, 걸림돌기들과 동일 중심선상의 고정 플레이트와 마주하는 축 케이스에는 래치홀이 형성되도록 하며, 래치홀에는 압축 스프링에 탄력지지되면서 고정 플레이트에 일단부가 밀착되도록 하는 래치블록이 구비되도록 하여 고정 플레이트의 회전에 의해 축 케이스의 회전이 단속되도록 하여 일방향으로만 토크 리미트가 발생되도록 하는 래치;
   의 결합으로 이루어지는 무부하의 일방향 토크 리미터.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 슬라이딩 플레이트와 베이스 플레이트의 상호 마주보는 면에는 볼 가이드 플레이트에 형성되는 볼 가이드 홀의 상단부와 동일 수평선상에 로드 볼의 일부 주면이 삽입될 수 있도록 하는 제1 볼홈과 제2 볼홈이 각각 형성되도록 하는 무부하의 일방향 토크 리미터.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 볼 가이드 플레이트의 외주면에는 원주 방향으로 일정 길이와 폭으로 상기 베이스 플레이트 측으로 돌출되는 걸림턱이 형성되도록 하고, 상기 베이스 플레이트에는 상기 걸림턱이 끼워지는 연결요부가 형성되어,
   상기 볼 가이드 플레이트가 베이스 플레이트와 원주방향으로 일정 각도의 회전유격을 가지는 것을 특징으로 하는 무부하의 일방향 토크 리미터.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 래치의 래치블록은 고정 플레이트에 밀착되는 일측의 단부는 걸림돌기와 밀착되면서 고정 플레이트의 회전에 의해 축 케이스가 동시에 회전하도록 하고, 타측의 단부는 일정 각도로 경사지거나 라운팅되게 함으로써 고정 플레이트의 회전에 의해 복수의 걸림돌기들이 미끄러져 넘어가도록 하는 형상으로 이루어지는 무부하의 일방향 토크 리미터.

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