KR102199914B1

KR102199914B1 - 포지션 클러치

Info

Publication number: KR102199914B1
Application number: KR1020190169012A
Authority: KR
Inventors: 김성욱
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2021-01-07

Abstract

본 발명은 포지션 클러치에 관한 것으로, 본 포지션 클러치는 주동부관통홀을 구비하는 주동부, 상기 주동부에 대하여 상대적으로 회동 가능하고, 종동부관통홀을 구비하는 종동부, 그리고 상기 주동부와 상기 종동부를 선택적으로 결합시키는 잠금/풀림부를 포함하며, 상기 잠금/풀림부는, 상기 종동부에 대하여 상대적으로 회동 가능하게 상기 종동부에 연결되고, 상기 주동부와 상기 종동부가 상대적으로 회동하지 못하도록 상기 주동부관통홀에 삽입될 수 있는 일단돌출부를 구비하는 걸쇠, 일단이 상기 종동부에 지지되고, 타단이 상기 걸쇠에 지지되며, 상기 주동부 방향으로 상기 걸쇠를 이동시키는 탄성력을 작용하는 탄성부재, 그리고 상기 걸쇠의 타단돌출부를 당겨서 상기 걸쇠를 상기 주동부의 주동부관통홀로부터 이탈시킬 수 있는 걸쇠이동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

포지션 클러치{Position Clutch}

본 발명은 포지션 클러치에 관한 것이다.

클러치는 동력 전달을 접속하거나 차단하는 장치로 마찰 클러치, 유체 클러치, 원심력 클러치, 전자 클러치 등으로 구분하고 있다.

일반적으로, 클러치는 축의 회전 운동을 다른 축에 전달하는 장치로 동력의 접속 및 차단을 행할 수 있는 축이음 장치로 기어의 이처럼 맞물리는 물림 클러치와, 면접촉 또는 유체 등을 이용한 마찰 클러치로도 구분될 수 있다.

그런데 종래의 동력 전달을 위한 클러치는 대부분 회전축의 위치, 각도에 무관하게 동력을 접속하거나 차단하는 구조이다. 또한, 특수한 형태로 복수의 동력을 선택적으로 연결하는 형태의 경우 각각의 위치 또는 각도가 연동되는 장치도 있으나, 위치 또는 각도가 연동되는 클러치는 물림 클러치가 적용되고 위치, 각도 연동을 위한 장치가 부수적으로 필요하여 그 장치의 무게와 부피가 증가하는 문제점이 있었다.

한국공개특허공보 제10-2019-0130557호 (2019. 11. 22.)

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 간단한 구조를 통하여 무게 및 부피를 증가시키지 않고 주동부(주동축) 및 종동부(종동축)가 동일 각도(위치)에서 접속되는 포지션 클러치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 포지션 클러치는 주동부관통홀을 구비하는 주동부, 상기 주동부에 대하여 상대적으로 회동 가능하고, 종동부관통홀을 구비하는 종동부, 그리고 상기 주동부와 상기 종동부를 선택적으로 결합시키는 잠금/풀림부를 포함하며, 상기 잠금/풀림부는, 상기 종동부에 대하여 상대적으로 회동 가능하게 상기 종동부에 연결되고, 상기 주동부와 상기 종동부가 상대적으로 회동하지 못하도록 상기 주동부관통홀에 삽입될 수 있는 일단돌출부를 구비하는 걸쇠, 일단이 상기 종동부에 지지되고, 타단이 상기 걸쇠에 지지되며, 상기 주동부 방향으로 상기 걸쇠를 이동시키는 탄성력을 작용하는 탄성부재, 그리고 상기 걸쇠의 타단돌출부를 당겨서 상기 걸쇠를 상기 주동부의 주동부관통홀로부터 이탈시킬 수 있는 걸쇠이동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 종동부는 힌지축을 구비하고, 상기 걸쇠는 상기 힌지축을 중심으로 회동 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 탄성부재는 상기 힌지축을 중심으로 회동 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 걸쇠의 타단돌출부는 한 쌍의 날개부를 구비하고, 상기 한 쌍의 날개부는 바로 연결된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 걸쇠이동부는 상기 걸쇠의 바가 관통하고, 상기 바가 그 내부에서 이동할 수 있는 걸쇠이동홀을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 걸쇠이동홀은 그 양끝단은 상기 바의 직경에 대응하는 폭으로 형성되고, 그 중간부분은 양끝단보다 폭이 크게 형성되는 상기 바가 폭 방향으로 이동될 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 걸쇠이동홀의 상단으로부터 상기 바가 이탈되면 상기 바가 상기 걸쇠이동홀의 폭 방향으로 이동할 수 있고, 이때 상기 탄성부재에 의해 상기 걸쇠가 회동하면서 상기 걸쇠의 일단돌출부가 상기 주종부의 주동부관통홀로 삽입되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 걸쇠이동부를 회동시킬 수 있는 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 주동부관통홀 및 상기 걸쇠의 서로 마주보는 부위는 각각 반테이퍼 또는 테이퍼 진 것을 특징으로 한다.

상술한 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 포지션 클러치는 다음과 같은 효과를 가진다.

본 포지션 클러치는 주동부와 종동부가 동일 각도(위치)에서만 잠금(접속)될 수 있다.

또한, 간단한 구조를 통하여 무게 및 부피를 증가시키지 않고 포지션 클러치를 구성할 수 있다.

한편, 본 발명은 명시적으로 기재되지는 않았지만 상술한 구성으로부터 기대할 수 있는 다른 효과도 물론 포함한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 포지션 클러치의 모식도로서, 주동부와 종동부가 서로 잠금된 상태를 나타내며, 도 1의 (a)는 그 사시도이고, 도 1의 (b)는 주동부, 종동부, 걸쇠이동부, 이들 간의 결합관계를 보여주기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 포지션 클러치의 잠금 상태에서, 걸쇠이동부의 걸쇠이동홀 내에서의 바의 위치를 나타낸다.
도 3은 도 1의 포지션 클러치에서, 주동부와 종동부가 서로 반잠금된 상태를 나타내며, 도 3의 (a)는 그 사시도이고, 도 3의 (b)는 주동부, 종동부, 걸쇠이동부, 이들 간의 결합관계를 보여주기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 포지션 클러치의 잠금 상태에서, 걸쇠이동부의 걸쇠이동홀 내에서의 바의 위치를 나타낸다.
도 5는 도 1의 포지션 클러치에서, 주동부와 종동부가 서로 반잠금된 상태를 나타내며, 도 5의 (a)는 그 사시도이고, 도 5의 (b)는 주동부, 종동부, 걸쇠이동부, 이들 간의 결합관계를 보여주기 위한 도면이다.
도 6은 도 5의 포지션 클러치의 풀림 상태에서, 걸쇠이동부의 걸쇠이동홀 내에서의 바의 위치를 나타낸다.
도 7은 도 1의 포지션 클러치에서, 종동부와 주동부의 주요 구성을 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 1의 포지션 클러치에서, 탄성부재의 장착 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 1의 포지션 클러치에서, 걸쇠의 주요 구성을 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 1의 포지션 클러치에서, 걸쇠이동부의 주요 구성을 나타내는 사시도이다.
도 11은 도 1의 (b)의 A-A 방향으로의 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1, 도 3, 도 5에는 본 발명의 한 실시예에 따른 포지션 클러치의 모식도가 도시되어 있는데, 주동부와 종동부가 서로 잠금(접속)된 상태, 반잠금된 상태, 풀린(차단) 상태를 각각 나타낸다.

도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 포지션 클러치는 주동부관통홀(11)을 구비하는 주동부(주동축)(1)와, 주동부(1)에 대하여 상대적으로 회동 가능하고 종동부관통홀(21)을 구비하는 종동부(종동축)(2)와, 주동부(1)와 종동부(2)를 선택적으로 결합시키는 잠금/풀림부(3)를 포함한다. 여기서, 주동부(1)는 예를 들면, 무인항공기에서 작동기 토크 아암에 연결될 수 있고, 종동부(2)는 조종간 토크 아암에 연결될 수 있다.

잠금/풀림부(3)는 걸쇠(31), 탄성부재(32), 걸쇠이동부(33)를 포함한다.

구체적으로, 걸쇠(31)는 종동부(2)에 대하여 상대적으로 회동 가능하게 종동부(2)에 연결된다. 걸쇠(31)는 후술되는 종동부(2)의 힌지축(22)을 중심으로 회동될 수 있다. 그리고 도 9에 도시된 바와 같이, 걸쇠(31)는 주동부(1)와 종동부(2)가 서로 상대적으로 회동하지 못하도록 주동부관통홀(11)에 삽입될 수 있는 일단돌출부(311)를 구비한다. 걸쇠(31)의 타단돌출부(312)는 한 쌍의 날개부(313,314)를 구비하고, 한 쌍의 날개부(313,314)는 바(bar)(315)로 서로 연결된다.

탄성부재(32)는 도 8에 도시된 바와 같이, 일단이 종동부(2)에 지지되고, 타단이 걸쇠(31)에 지지되며, 주동부(1) 방향으로 걸쇠(31)를 회동시키려 하는 탄성력을 작용한다. 탄성부재(32)는 예시적으로 토션 스프링(torsion spring)일 수 있다.

걸쇠이동부(33)는 걸쇠(31)의 타단돌출부(312)를 걸쇠이동부(33) 측으로 당겨서 걸쇠(31)를 주동부(1)의 주동부관통홀(11)로부터 이탈시킬 수 있다.

걸쇠이동부(33)는 도 2, 도 4, 도 6에 도시된 바와 같이, 걸쇠(31)의 바(315)가 관통하고, 바(315)가 그 내부에서 이동할 수 있는 걸쇠이동홀(331)을 구비한다.

걸쇠이동홀(331)은 그 양 끝단은 바(315)의 직경에 대응하는 폭으로 형성되어 바(315)가 안착될 수 있고, 그 중간부분은 양 끝단보다 폭(W)이 크게 형성되어 바(315)가 걸쇠이동홀(331)의 일단에서 타단으로 이동하는 동안에 그 중간부분에서 폭 방향으로 이동될 수 있다.

종동부(2)는 힌지축(22)을 구비하고, 걸쇠(31)는 힌지축(22)을 중심으로 회동 가능하다. 그리고 상술된 탄성부재(32)는 힌지축(22)을 중심으로 회동 가능하다.

본 포지션 클러치는 걸쇠이동부(33)를 회동시킬 수 있는 구동부(4)가 구비된다. 이 구동부(4)는 기계식, 전기식, 유압식 등 다양한 방식을 가질 수 있으며 예시적으로, 모터일 수 있다. 이 구동부(4)는 걸쇠이동부(33)를 시계방향 또는 반시계방향으로 회동시키는 역할을 한다.

한편, 도 11은 도 1의 (b)의 A-A 방향으로의 단면도이며, 도 11에 도시되어 있는 바와 같이, 주동부관통홀(11) 및 걸쇠(31)의 서로 마주보는 부위는 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 11의 (a)에는 주동부관통홀(11) 및 걸쇠(31)가 90도로 형성된 모습을, 도 11의 (b)는 주동부관통홀(11) 및 걸쇠(31)에 라운딩 처리되어 있는 모습을, 도 11의 (c)는 반테이퍼(half taper)져 있는 상태를, 도 11의 (d)는 테이퍼져 있는 상태를 각각 도시하고 있다.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 가진 본 발명의 한 실시예에 따른 포지션 클러치의 작용에 대하여 설명한다.

도 5 및 도 6을 참고하면, 본 포지션 클러치에서 주동부(1)와 종동부(2)가 서로 풀린(차단) 상태를 나타내고 있다. 이 풀린 상태에서는, 주동부(1)와 종동부(2)가 서로 상대적으로 회동 가능한 상태이다.

그리고 도 5의 (b) 기준으로 걸쇠이동부(33)가 시계방향으로 최대한 회전되어 있어, 걸쇠이동홀(331)의 상단(도 2 기준 좌측 끝단)에 걸쇠(31)의 바(315)가 안착되어 있다. 이때, 걸쇠이동부(33)의 우측 끝단은 바(315)의 단면 형상에 대응하게 형성되어 바(315)가 걸쇠이동홀(331)의 폭 방향으로 흔들리지 않도록 한다.

다음, 도 3 및 도 4를 참고하면, 이들 도면은 도 1의 포지션 클러치에서, 주동부와 종동부가 서로 반잠금된 상태를 나타낸다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 주동부(1)와 종동부(2)의 잠금을 해제하기 위하여, 걸쇠이동부(33)를 반시계방향으로 회전시킨다. 그러면, 바(315)가 걸쇠이동홀(331)의 상단(도 2 기준 좌측 끝단)으로부터 이탈되면서 걸쇠이동홀(331)의 중간부분으로 이동하게 된다. 이때, 걸쇠이동홀(33)의 중간부분에서는 바(315)가 폭 방향으로 이동할 수 있는 소위, 자유변위 구간이 형성되어 있어, 탄성부재(32)의 탄성력에 의하여 걸쇠(31)는 시계방향(도 3의 (b) 기준)으로 이동할 수 있게 된다. 참고로, 도 4에서 도면부호 P가 가리키는 원은 도 6에서의 바(315)의 위치를 나타낸다.

따라서, 걸쇠(31)의 일단돌출부(311)가 탄성부재의 탄성력에 의해 주동부(1)의 주동부관통홀(11)로 삽입되어 주동부(1)가 종동부(2)에 대하여 상대적으로 회동할 수 없게 된다.

다음, 도 1 및 도 2를 참고하면, 이들 도면은 본 포지션 클러치에서, 주동부(1)와 종동부(2)가 서로 잠금(접속)된 상태를 나타낸다.

이 잠금 상태에서는, 주동부(1)의 주동부관통홀(11)과 종동부(2)의 종동부관통홀(21)이 서로 마주보고 있다. 그리고 도 1의 (a) 기준으로 걸쇠이동부(33)가 반시계방향으로 최대한 회전되어 있다. 이를 통해, 걸쇠(31)가 고정되게 된다.

또한, 걸쇠이동부(33)의 우측 끝단(도 1의 (b) 기준)에 걸쇠(31)의 바(315)가 안착되어 있다. 이때, 걸쇠이동부(33)의 우측 끝단은 바(315)의 단면 형상에 대응하게 형성되어 바(315)가 걸쇠이동홀(331)의 폭 방향으로 흔들리지 않도록 한다.

이와 같이, 무게, 부피를 증가시키지 않고 주동부(주동축) 및 종동부(종동축)이 동일 각도(위치)에서 접속되는 본 포지션 클러치는 무인기, 그리고 필요시 사람에 의해 조정되는 소형 항공기 등에도 유효하게 활용될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1...주동부(주동축)
11...주동부관통홀
2...종동부(종동축)
21...종동부관통홀, 22...힌지축
3...잠금/풀림부
31...걸쇠
311...일단돌출부, 312...타단돌출부
313,314...한 쌍의 날개부, 315...바
32...탄성부재
33...걸쇠이동부
331...걸쇠이동홀

Claims

주동부관통홀을 구비하는 주동부,
상기 주동부에 대하여 상대적으로 회동 가능하고, 종동부관통홀을 구비하는 종동부, 그리고
상기 주동부와 상기 종동부를 선택적으로 결합시키는 잠금/풀림부
를 포함하며,
상기 잠금/풀림부는,
상기 종동부에 대하여 상대적으로 회동 가능하게 상기 종동부에 연결되고, 상기 주동부와 상기 종동부가 상대적으로 회동하지 못하도록 상기 주동부관통홀에 삽입될 수 있는 일단돌출부를 구비하는 걸쇠,
일단이 상기 종동부에 지지되고, 타단이 상기 걸쇠에 지지되며, 상기 주동부 방향으로 상기 걸쇠를 이동시키는 탄성력을 작용하는 탄성부재, 그리고
상기 걸쇠의 타단돌출부를 당겨서 상기 걸쇠를 상기 주동부의 주동부관통홀로부터 이탈시킬 수 있는 걸쇠이동부
를 포함하는
포지션 클러치.
제1항에서,
상기 종동부는 힌지축을 구비하고, 상기 걸쇠는 상기 힌지축을 중심으로 회동 가능한 포지션 클러치.
제2항에서,
상기 탄성부재는 상기 힌지축을 중심으로 회동 가능한 포지션 클러치.
제1항에서,
상기 걸쇠의 타단돌출부는 한 쌍의 날개부를 구비하고, 상기 한 쌍의 날개부는 바로 연결된
포지션 클러치.
제4항에서,
상기 걸쇠이동부는 상기 걸쇠의 바가 관통하고, 상기 바가 그 내부에서 이동할 수 있는 걸쇠이동홀을 구비하는 포지션 클러치.
제5항에서,
상기 걸쇠이동홀은 그 양끝단은 상기 바의 직경에 대응하는 폭으로 형성되고, 그 중간부분은 양끝단보다 폭이 크게 형성되는 상기 바가 폭 방향으로 이동될 수 있는 포지션 클러치.
제6항에서,
상기 걸쇠이동홀의 상단으로부터 상기 바가 이탈되면 상기 바가 상기 걸쇠이동홀의 폭 방향으로 이동할 수 있고, 이때 상기 탄성부재에 의해 상기 걸쇠가 회동하면서 상기 걸쇠의 일단돌출부가 상기 주동부의 주동부관통홀로 삽입되는
포지션 클러치.
제1항에서,
상기 걸쇠이동부를 회동시킬 수 있는 구동부를 더 포함하는 포지션 클러치.
제1항에서,
상기 주동부관통홀 및 상기 걸쇠의 서로 마주보는 부위는 각각 반테이퍼 또는 테이퍼 진 포지션 클러치.